主题5 第2讲 第1课时 铁及其氧化物 氢氧化物（课件PPT）-【新高考方案】2025年高考化学一轮总复习（江苏专版）

铁及其化合物 第 二 讲 (基础落实课) 内容与目标 1．掌握铁及其化合物的主要性质及应用。 2．知道不同价态铁的相互转化及应用。 3．掌握铁的重要化合物的制备方法。 第1课时　铁及其氧化物　氢氧化物 CONTENTS 目录 1 逐点清（一） 铁及其氧化物 逐点清（二） 铁的氢氧化物 考教衔接——由教材导向看命题趋向 课时跟踪检测(十六) 2 3 4 铁及其氧化物 逐点清 （一） 再认再现·旧知新学 (一)铁的结构与性质 1．铁的结构 铁位于元素周期表中第 周期 族。 四 Ⅷ 2．铁的性质 (1)物理性质 颜色状态 导电性、导热性、延展性 特性 地壳含量 色固体 良好 被磁铁吸引 居第4位 银白 (2)化学性质 ①与非金属反应 Fe3＋＋NO↑＋2H2O 3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O 钝化 ④与盐(Cu2＋、Fe3＋)反应 Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。 注意：铁与弱氧化剂(如S、HCl、FeCl3、CuSO4、I2等)反应时被氧化为Fe2＋，铁与强氧化剂(如Cl2、Br2、HNO3等)反应时被氧化为Fe3＋。 (二)铁的氧化物 1．物理性质 化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4 俗名   铁红 磁性氧化铁 颜色状态 黑色粉末 红棕色粉末 晶体(有磁性) 水溶性 _________ __________ _________ 铁的化合价 ＋2 ＋3 _________ 黑色 不溶于水 不溶于水 不溶于水 ＋2、＋3 2.化学性质 (1)FeO、Fe2O3都属于碱性氧化物，能溶于强酸，分别写出它们溶于盐酸的离子方程式： ， 。 (2)铁的氧化物还能被CO、Al还原，以氧化铁为例写出化学方程式： ， 。 FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O (3)分别写出Fe3O4溶于足量稀硝酸、氢碘酸(HI)的离子方程式： 、 。 注意：Fe3O4是纯净物，＋2价与＋3价铁的质量比为1∶2。 Fe3O4＋8H＋＋2I－===3Fe2＋＋I2＋4H2O 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)铁位于元素周期表中第四周期ⅧB族d区 ( ) (2)铁的化学性质比较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态存在 ( ) (3)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2 ( ) (4)Fe与稀HNO3反应后溶液中一定存在Fe3＋ ( ) (5)Fe3O4中Fe的化合价有＋2价和＋3价，因而Fe3O4是FeO与Fe2O3的混合物 ( ) 微点澄清训练 × × × × × 2．化学让生活更美好。下列说法不正确的是(　 ) A．钢铁使用要尽可能减少钢铁的氧化损耗，Fe2O3是一种碱性氧化物 B．常温下，铁的氧化物都不溶于水，也不与水反应 C．故宫是中国最大的古代文化艺术博物馆，氧化铁可作故宫红色外墙的涂料 D．氧化亚铁在空气中加热会被迅速氧化成三氧化二铁 √ 解析：钢铁使用要尽可能减少钢铁的氧化损耗。Fe2O3能和酸反应生成盐和水，是一种碱性氧化物，A正确； 常温下，铁的氧化物都不溶于水，也不与水发生反应，B正确； Fe2O3为红棕色粉末，俗称铁红，可作故宫红色外墙的涂料，C正确； 氧化亚铁在空气中加热会被迅速氧化成四氧化三铁，D错误。 边练边学·实践提能 1．(2021·江苏卷)下列有关物质的性质与用途不具有对应关系的是(　 ) A．铁粉能与O2反应，可用作食品保存的吸氧剂 B．纳米Fe3O4能与酸反应，可用作铁磁性材料 C．FeCl3具有氧化性，可用于腐蚀印刷电路板上的Cu D．聚合硫酸铁能水解并形成胶体，可用于净水 √ 解析：因为铁粉能与O2反应，所以可用作食品保存的吸氧剂，A正确； 纳米Fe3O4具有磁性，可用作铁磁性材料，B错误； FeCl3与Cu反应生成FeCl2和CuCl2，主要利用其氧化性，C正确； 聚合硫酸铁能水解并形成胶体，具有吸附性，可用于净水，D正确。 √ 解析：Fe在Cl2中燃烧生成FeCl3，A能实现； Fe与水蒸气在高温条件下反应生成Fe3O4，B不能实现； 稀硝酸具有强氧化性，Fe与足量的稀硝酸反应生成Fe(NO3)3，C能实现； Fe与CuSO4发生置换反应生成FeSO4，D能实现。 3．(1)某市场出售的某种麦片中含有微量、颗粒细小的还原性铁粉，可以治疗缺铁性贫血，其原理为____________________________ ____________________________________________________________ (用离子方程式表示)。 (2)钢铁生产中，炽热的钢铁水注入模具前，模具进行充分干燥，原因是______________________________________________________ ____________________________________________________________ (写化学方程式)。 (3)FeO与稀HNO3反应的离子方程式为_______________________ ____________________________________________________________。 4．准确称取某种铁的氧化物2.88 g，用足量的CO进行还原，将生成的CO2全部用足量的澄清石灰水吸收，得到沉淀4.00 g，计算该氧化物的化学式：________________。 答案：FeO 确定铁的氧化物组成的基本方法　 若a∶b＝1∶1，则铁的氧化物为FeO； 若a∶b＝2∶3，则铁的氧化物为Fe2O3； 思维建模 若a∶b＝3∶4，则铁的氧化物是Fe3O4或FeO与Fe2O3按物质的量之比为1∶1组成的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3的物质的量之比为1∶1，Fe3O4的物质的量为任意值)。 铁的氢氧化物 逐点清 （二） 再认再现·旧知新学 1．铁的氢氧化物的性质比较 Fe2＋＋2H2O 2．Fe(OH)2与Fe(OH)3的转化关系 空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成 色，化学方程式为_________________________________。 3．Fe(OH)2的制备 (1)制备原理 ①制备原理：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓。 ②成功关键：溶液中不含O2等氧化性物质；制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭、隔绝空气的体系中。 红褐 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 (2)常用方法 将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到FeSO4溶液液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空气与Fe(OH)2发生反应 先在装置Ⅰ中生成FeSO4溶液，并利用生成的H2将装置内的空气排尽后，再把Ⅰ中溶液压入装置Ⅱ中与NaOH溶液混合，这样可长时间观察到白色沉淀 边练边学·实践提能 1．(2024·南通海门二诊)下列铁及其化合物的性质与用途具有对应关系的是(　 ) A．Fe具有还原性，可用作抗氧化剂 B．Fe3O4具有磁性，可用于炼铁 C．Fe(OH)3胶体呈红褐色，可用于净水 D．Fe2(SO4)3易溶于水，可用作净水剂 √ 解析：Fe是比较活泼的金属，可与氧气反应，可用作抗氧化剂，A正确； Fe3O4可用于炼铁，与其具有磁性无关，B错误； Fe(OH)3胶体具有吸附性，可用于净水，C错误； Fe2(SO4)3水解生成Fe(OH)3胶体，可用作净水剂，D错误。 √ 解析：铁单质与水蒸气在高温下反应生成Fe3O4，A正确； 铁与盐酸反应生成FeCl2，B错误； Fe(OH)2与足量稀硝酸反应生成Fe(NO3)3，C错误； SO2与水反应生成H2SO3，D错误。 3．用如图所示装置测定某铁矿石中Fe2O3的含量(杂质不参与反应)，称取4.00 g该铁矿石于硬质玻璃管A中，充分反应后测得干燥管B增重2.64 g，C增重0.44 g，下列相关说法中正确的是　(　 ) A．称量干燥管B后，应先加热硬质玻璃管A，再通CO B．在硬质玻璃管A发生的反应中，CO被还原 C．该铁矿石有效成分的质量分数为93.3% D．若撤去干燥管C，会造成测得的有效成分含量偏高 √ 解析：A项，因为硬质玻璃管内有空气，应先通CO能排出O2、CO2和水蒸气，再加热，防止干扰实验结果及出现安全事故，错误； D项，没有干燥管C，空气中的CO2和水蒸气会进入干燥管B，导致干燥管B质量增加，实验结果偏大，正确。 4．用如图所示装置(夹持仪器省略)制备氢氧化亚铁。 实验步骤如下： Ⅰ.检查装置气密性后，关闭K2、K5、K6，打开K1、K3、K4，使装置A中产生的气体进入装置B中，排尽装置B中空气。 Ⅱ.待装置B中空气排尽后，关闭K3，打开K2，将装置A中溶液压入装置B中并观察现象。 Ⅲ.关闭K1、K2，打开K5、K6，使装置C中气体通入装置B中并观察现象。 回答下列问题： (1)仪器a的名称是____________，B中长玻璃管的作用是_______ ____________________________________________________________。 (2)装置A中金属离子的检验方法是__________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________。 (3)步骤Ⅲ装置B中的现象是________________________________ ____________________________________________________________， 其发生反应的化学方程式为____________________________________ ____________________________________________________________。 答案：(1)恒压滴液漏斗　平衡气压，辅助排出装置B中的空气 (2)取少量装置A烧瓶中的液体于洁净试管中，滴加几滴KSCN溶液，无红色出现，再滴加H2O2，溶液变为红色，则证明存在Fe2＋(合理即可) (3)白色沉淀逐渐变为灰绿色，最后变为红褐色 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 考教衔接——由教材导向看命题趋向 |教|材|导|向| (鲁科版必修1P90正文内容) 氧化亚铁、氢氧化亚铁中铁元素的化合价为＋2价，具有升高的趋势，氧化亚铁、氢氧化亚铁具有还原性。实验表明，氢氧化亚铁很不稳定，容易被氧化。 备考启示：鲁科版教材上述结论语句蕴含着两层深意：一是做为变价金属铁的典型代表——氧化亚铁、氢氧化亚铁是高考命题的热点，必须给予重点关注；二是要学会用结构观分析物质的组成和性质，建构思维模型，提升“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”学科素养。 |建|模|训|练| 1．(2024·哈尔滨模拟) 铁的氧化物在中学化学中经常提到的有FeO、Fe2O3和Fe3O4，而且在一定条件下，它们之间是可以相互转化的，例如在1 400 ℃以上的温度下加热Fe2O3时，Fe2O3会部分失去氧，生成Fe3O4，下列有关说法正确的是(　 ) A．FeO、Fe2O3和Fe3O4均为黑色固体 B．Fe3O4中既有＋2价的铁，又有＋3价的铁，所以Fe3O4是一种混合物 C．热稳定性Fe2O3>Fe3O4 D．FeO、Fe2O3和Fe3O4均可与盐酸反应，且反应类型均为复分解反应 √ 解析：FeO为黑色粉末，Fe3O4为黑色固体，Fe2O3为红棕色粉末，A项错误； Fe3O4是一种纯净物，B项错误； 由题意知，四氧化三铁更稳定，C项错误； FeO、Fe2O3和Fe3O4均可与盐酸反应生成盐和水，反应过程中无元素化合价变化，反应类型均为复分解反应，D项正确。 2．如图所示装置，可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时的颜色变化，实验时提供的试剂有铁屑及6.00 mol·L－1的硫酸、NaOH溶液，下列说法错误的是(　 ) A．B中盛有一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的试剂是铁屑 B．实验开始时应先将活塞E关闭 C．生成Fe(OH)2的操作为关闭活塞E，使A中溶液压入B中 D．取下装置B中的橡胶塞，使空气进入，有关反应的化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 √ 解析：制取硫酸亚铁需要铁屑，所以在烧瓶中应该先加入铁屑，所以A中应预先加入的试剂是铁屑，故A正确； 稀硫酸和铁反应生成硫酸亚铁和氢气，实验开始时应打开活塞E，用氢气排出装置中的空气，B错误； 铁和稀硫酸反应有氢气生成，关闭活塞E，导致A中压强逐渐增大，将FeSO4溶液压入B中进行反应生成氢氧化亚铁，C正确； 氢氧化亚铁不稳定，容易被空气中的氧气氧化生成红褐色的氢氧化铁，反应的化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，故D正确。 课时跟踪检测（十六） A级——强基训练 1．我国清代《本草纲目拾遗》中叙述了“铁线粉”：“粤中洋行有舶上铁丝，……日久起销，用刀刮其销，……，所刮下之销末，名铁线粉”。这里的“铁线粉”是指(　 ) A．Fe B．FeCl3 C．FeO D．Fe2O3 解析：Fe在空气中易发生吸氧腐蚀，“销”主要是指铁锈，铁锈的主要成分为Fe2O3。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 √ 2．以下转化过程不可以通过化合反应一步实现的是　(　 ) A．Fe→FeCl3 B．FeCl3→FeCl2 C．Fe2O3→Fe(OH)3 D．Fe(OH)2→Fe(OH)3 解析：铁和氯气反应生成FeCl3，铁和FeCl3反应生成FeCl2，Fe(OH)2和O2、水反应生成Fe(OH)3，故都能一步化合实现，Fe2O3不溶于水，不能和水发生化合反应得到Fe(OH)3，故不能一步化合得到。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 √ 3．某同学设计的制备氯化铁溶液的方案中，分别采用下列物品，其中能实现的是(　 ) A．氢氧化铁和硫酸 B．铁和盐酸 C．氧化亚铁和盐酸 D．氧化铁和盐酸 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析：氢氧化铁和硫酸反应生成硫酸铁和水，A项错误； 铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，B项错误； 氧化亚铁和盐酸反应生成氯化亚铁和水，C项错误； 氧化铁和盐酸反应生成氯化铁和水，可以制备氯化铁溶液，D项正确。 4．实验过程中不可能产生Fe(OH)3的是(　 ) A．蒸发 FeCl3 溶液 B．FeCl3 溶液中滴入氨水 C．将水蒸气通过灼热的铁 D．FeCl2 溶液中滴入NaOH溶液 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析：蒸发FeCl3溶液，铁离子水解生成氢氧化铁，故A不符合题意； FeCl3溶液中滴入氨水生成氢氧化铁和氯化铵，故B不符合题意； 将水蒸气通过灼热的铁生成四氧化三铁和氢气，故C符合题意； FeCl2溶液中滴入NaOH溶液生成氢氧化亚铁和氯化钠，氢氧化亚铁遇到氧气被氧化成氢氧化铁，故D不符合题意。 5．把铁片放入下列溶液中，铁片溶解，溶液质量增加，但没有气体放出的是(　 ) A．稀硫酸 B．NaOH溶液 C．Fe2(SO4)3溶液 D．AgNO3溶液 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析：铁片与稀硫酸反应有氢气放出，故A错误； 铁与氢氧化钠溶液不反应，溶液的质量不变，故B错误； 铁溶于Fe2(SO4)3溶液生成硫酸亚铁，溶液质量增重，故C正确； 铁可以置换出AgNO3溶液中的Ag，溶液质量减小，故D错误。 6．用饱和氯化铁溶液制取氢氧化铁胶体，正确的操作是(　 ) A．将饱和氯化铁溶液滴入蒸馏水中即可 B．将饱和氯化铁溶液滴入热水中，至溶液呈深黄色 C．将饱和氯化铁溶液滴入沸水中，继续煮沸至溶液呈红褐色 D．将饱和氯化铁溶液滴入沸水中，并继续加热煮沸至生成红褐色沉淀 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析：氯化铁在溶液中水解生成氢氧化铁，加热促进水解，生成氢氧化铁胶体，则实验室制备氢氧化铁胶体的操作为把饱和氯化铁溶液滴入沸水中，继续煮沸至溶液呈红褐色。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 7．为探究铁及其化合物的一些化学性质，某实验小组学生设计了以下实验。 (1)高温下，让铁粉与水蒸气反应，如图所示。试管中发生反应的化学方程式是________________________________________________ ____________________________________________________________， 该反应中氧化剂是____________。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 (2)如图： ①往A溶液中滴入几滴KSCN溶液，溶液的颜色____________。 ②写出上述A→B过程中的化学方程式：____________________________________________________________ ____________________________________________________________。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 ③描述将C放置于空气中的现象：___________________________ ____________________________________________________________， 写出该反应的化学方程式：____________________________________ ____________________________________________________________。 ④写出向B中加入氯水发生反应的离子方程式： ____________________________________________________________。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 ⑤将A的饱和溶液滴入沸水中并加热，可制得________胶体；当光束通过该胶体时，可看到一条光亮的“通路”，这种现象称为____________。 解析：(1)H2O中氢元素化合价由＋1降低为0，氧化剂是H2O。 (2)①氧化铁和盐酸反应生成氯化铁，A溶液中含有Fe3＋，滴入几滴KSCN溶液，溶液的颜色变为红色。④B为氯化亚铁溶液，加入氯水生成氯化铁溶液，离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 B级——对标高考 8．下列有关铁及其化合物的说法正确的是(　 ) A．Fe(OH)2易被氧化成Fe(OH)3，说明稳定性：Fe(OH)2＜Fe(OH)3 B．铁是较活泼的金属，它与卤素单质(X2)反应的生成物均为FeX3 C．氢氧化铁与氢碘酸反应：Fe(OH)3＋3HI===FeI3＋3H2O D．铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析：Fe(OH)2具有还原性，易被氧化生成稳定的Fe(OH)3，说明稳定性：Fe(OH)2＜Fe(OH)3，故A正确； 碘的氧化性较弱，铁与碘反应生成FeI2，故B错误； Fe3＋具有较强的氧化性，可与I－发生氧化还原反应，生成亚铁离子和碘，故C错误； 铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe3O4和H2，故D错误。 9．纳米级四氧化三铁是应用最为广泛的软磁性材料之一。沉淀法是目前制备纳米四氧化三铁的重要方法，其流程如图所示： 下列说法错误的是(　 ) A．保存溶液A时，应加入少量铁粉 B．其制备反应类型不属于氧化还原反应 C．取滤液进行焰色试验，火焰为黄色 D．FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O的物质的量之比最好为2∶1 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析：Fe3O4中＋2价铁与＋3价铁的个数比为1∶2，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 10．太阳能是理想的能源，通过Fe3O4和FeO的热化学循环可以利用太阳能，其转化关系如图所示。下列说法错误的是(　 ) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 由图知，该过程中Fe3O4和FeO相互转化，而二氧化碳被消耗，生成了碳和氧气，故利用该过程可以降低环境中CO2的含量，C正确； 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 11．(2024·淮安模拟)利用右列装置进行实验，能达到相应实验目的的是(　 ) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 √ A．装置甲可用于由FeSO4溶液制备FeSO4·7H2O B．装置乙可用于实验室制备少量Fe(OH)2 C．装置丙中滴加KSCN溶液，溶液不变红，可证明锌比铁活泼 D．装置丁的肥皂液中产生无色气泡，可证明铁粉与水蒸气反应生成O2 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析：由FeSO4溶液制备FeSO4·7H2O需要在蒸发皿中蒸发浓缩、冷却结晶，而不是坩埚，A不符合题意； 首先滴加稀硫酸，稀硫酸和铁生成硫酸亚铁和氢气，氢气排净装置中空气，再滴加氢氧化钠溶液，反应生成Fe(OH)2沉淀，B符合题意； 装置丙中滴加KSCN溶液，溶液不变红，只能说明不存在铁离子，但是不能证明锌比铁活泼，C不符合题意； 装置丁中铁粉和水蒸气高温生成Fe3O4和氢气，D不符合题意。 12．实验室以 FeCl2溶液为原料制备高密度磁记录材料 Fe/Fe3O4复合物。 (1)在氩气气氛下，向装有50 mL 1 mol·L－1 FeCl2溶液的三颈烧瓶(装置如图)中逐滴加入 100 mL 14 mol·L－1KOH溶液，用磁力搅拌器持续搅拌，在100 ℃下回流3 h，得到成分为Fe和Fe3O4的黑色沉淀。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 ①三颈烧瓶发生反应的离子方程式为_______________________。 ②检验反应是否进行完全的操作是__________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________。 (2)待三颈烧瓶中的混合物冷却后，过滤，再依次用沸水和乙醇洗涤，在40 ℃干燥后焙烧3 h，得到Fe/Fe3O4复合物产品 3.24 g。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 ①焙烧需在隔绝空气条件下进行，原因是________________________。 ②计算实验所得产品的产率为__________________________________。 (3)以FeCl2溶液为原料还可制备软磁性材料α-Fe2O3。已知：Fe(OH)2开始沉淀的pH＝6.5。请补充完整实验方案：在搅拌下________________________________________________________________________________________，将固体干燥，得到纯净的 FeCO3，将其放入管式炉内煅烧 2 h，获得产品α-Fe2O3 (可选用的试剂：氨水-NH4HCO3混合溶液、2 mol·L－1盐酸、2 mol·L－1硝酸、AgNO3溶液、蒸馏水)。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 ②检验反应是否进行完全的方法是检验亚铁离子，则检验方法为从三颈烧瓶中取少量反应后的溶液于试管中，加入2～3滴KSCN溶液，无明显现象，再加入少量新制氯水，若溶液未出现红色，则反应已经进行完全； 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 (2)①由题给信息可知，产品中含有单质铁，故焙烧需要在隔绝空气的条件下进行的原因是防止产品中的铁元素被空气中的氧气氧化； 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 (2)①防止产品中的铁元素被空气中的氧气氧化　②90.0% (3)向FeCl2溶液中缓慢加入氨水-NH4HCO3混合溶液，控制溶液pH不大于6.5，静置后过滤，所得沉淀用蒸馏水洗涤2～3次，取出最后一次洗涤的滤液，滴加AgNO3溶液，再滴入2 mol·L－1硝酸，不出现白色沉淀 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 13．(2023·重庆卷)Fe3O4是一种用途广泛的磁性材料，以FeCl2为原料制备Fe3O4并获得副产物CaCl2水合物的工艺如下。 25 ℃时各物质溶度积见下表： 回答下列问题： (1)Fe3O4中Fe元素的化合价是＋2和______________________________________。 O2－的核外电子排布式为________。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 物质 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Ca(OH)2 溶度积(Ksp) 4.9×10－17 2.8×10－39 5.0×10－6 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 (2)反应釜1中的反应需在隔绝空气条件下进行，其原因是____________________________________________________________ ____________________________________________________________。 (3)反应釜2中，加入CaO和分散剂的同时通入空气。 ①反应的离子方程式为____________________________________ ____________________________________________________________。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 ②为加快反应速率，可采取的措施有________________________ ____________________________________________________________ (写出两项即可)。 (4)①反应釜3中，25 ℃时，Ca2＋浓度为5.0 mol·L－1，理论上pH不超过________。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 ②称取CaCl2水合物1.000 g，加水溶解，加入过量Na2C2O4，将所得沉淀过滤洗涤后，溶于热的稀硫酸中，用0.100 0 mol·L－1 KMnO4标准溶液滴定，消耗24.00 mL。滴定达到终点的现象为____________________________________________________________， 该副产物中CaCl2的质量分数为________。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析：(1)Fe3O4可以写成FeO·Fe2O3，故Fe元素的化合价是＋2和＋3。氧原子得到2个电子形成O2－，其核外有10个电子，电子排布式为1s22s22p6。 (2)由Fe3O4中Fe元素呈＋2价和＋3价知，制得的沉淀中需含有Fe(OH)2和Fe(OH)3，由反应釜1和反应釜2中反应的条件知，反应釜1中需生成Fe(OH)2，故为防止二价铁离子被空气中氧气氧化为三价铁离子，反应釜1中的反应需在隔绝空气条件下进行。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 (3)②根据影响反应速率的因素分析，为加快反应速率，可采取的措施有适当升高温度、搅拌等。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 答案：(1)＋3　1s22s22p6 (2)防止二价铁离子被空气中氧气氧化为三价铁离子 (3)①4CaO＋6H2O＋4Fe2＋＋O2===4Fe(OH)3＋4Ca2＋　②适当升高温度、搅拌 (4)①11　②最后半滴标准液加入后，溶液变为红色，且半分钟内不变色　66.6% 在空气中 常温 铁锈(成分为Fe2O3·xH2O) 与O2反应 点燃 3Fe＋2O2 Fe3O4 与Cl2反应 加热 2Fe＋3Cl22FeCl3 与S、I2反应 Fe＋SFeS、Fe＋I2FeI2 ②与H2O(g)反应 3Fe＋4H2O(g) Fe3O4＋4H2 ③与酸反应 与H＋反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 与稀HNO3 反应 过量 Fe＋4H＋＋NO=== 少量 3Fe＋8H＋＋2NO=== 与浓H2SO4、浓HNO3反应 常温下 ，加热分别生成SO2、NO2 Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3 3Fe3O4＋28H＋＋NO===9Fe3＋＋NO↑＋14H2O 2．(2024·常州期末)在指定条件下，下列有关铁单质的转化不能实现的是(　 ) A．Fe(s)FeCl3(s) B．Fe(s)Fe2O3(s) C．Fe(s) Fe(NO3)3(aq) D．Fe(s) FeSO4(aq) 答案：(1)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ (2)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 (3)3FeO＋NO＋10H＋===3Fe3＋＋NO↑＋5H2O 解析：4.00 g CaCO3沉淀的物质的量为0.04 mol，则CO、CO2的物质的量均为0.04 mol，增加的氧元素为0.04 mol，质量为0.04 mol×16 g·mol－1＝0.64 g，铁的氧化物中氧元素的质量为0.64 g，铁元素的质量为2.88 g－0.64 g＝2.24 g，铁的氧化物中铁元素与氧元素的物质的量之比为∶0.04 mol＝1∶1，则这种铁的氧化物的化学式为FeO。 设铁的氧化物中铁元素与氧元素的质量比为m∶n，则氧化物中n(Fe)∶n(O)＝∶＝a∶b， 化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 色态 白色固体 红褐色固体 溶解性 难溶于水 难溶于水 与盐酸反应 Fe(OH)2＋2H＋=== Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O 受热分解 — 2Fe(OH)3 Fe2O3＋3H2O 2．(2024·张家港期初)在指定条件下，下列铁及其化合物之间的转化能实现的是(　 ) A．Fe(s)Fe3O4(s) B．Fe2O3(s)Fe(s)FeCl3(aq) C．Fe(OH)2(s) Fe(NO3)2(aq) D．FeS2(s)SO2(g)H2SO4(aq) B项，根据反应3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2，Fe2O3为氧化剂，CO被氧化，错误； C项，干燥管B增重2.64 g，即生成0.06 mol CO2，根据方程式可知，铁矿石含有0.02 mol Fe2O3，质量为3.2 g，所以Fe2O3质量分数为×100%＝80.0%，错误； 答案：(1)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2　H2O (2)①变为红色　②2FeCl3＋Fe===3FeCl2 ③白色絮状沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色　 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 ④2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－　⑤Fe(OH)3　丁达尔效应 A．过程Ⅰ的化学方程式为2Fe3O46FeO＋O2↑ B．过程Ⅱ中每生成23.2 g Fe3O4转移0.3 mol电子 C．利用该过程可以降低环境中CO2的含量 D．该过程的总反应为CO2C＋O2 解析：过程Ⅰ为在太阳能、>2 300 K条件下，Fe3O4分解为O2和FeO，化学方程式为2Fe3O46FeO＋O2↑，A正确； 过程Ⅱ为6FeO＋CO22Fe3O4＋C，每生成23.2 g(即0.1 mol)Fe3O4，转移0.2 mol电子，B错误； 由过程Ⅰ、Ⅱ的反应知，该过程的总反应为CO2C＋O2，D正确。 解析：(1)①向装有50 mL 1 mol·L－1 FeCl2溶液的三颈烧瓶中逐滴加入 100 mL 14 mol·L－1KOH溶液，得到成分为Fe和Fe3O4的黑色沉淀，反应的离子方程式为4Fe2＋＋8OH－Fe↓＋Fe3O4↓＋4H2O； ②根据离子方程式4Fe2＋＋8OH－Fe↓＋Fe3O4↓＋4H2O可知，理论上所得的Fe和Fe3O4的物质的量各自为0.012 5 mol，所以得到的黑色产品质量应为0.012 5 mol×(56 g·mol－1＋232 g·mol－1)＝3.6 g，实际得到的产品3.24 g，所以其产率为×100%＝90.0%。 答案：(1)①4Fe2＋＋8OH－Fe↓＋Fe3O4↓＋4H2O　②从三颈烧瓶中取少量反应后的溶液于试管中，加入2～3滴KSCN溶液，无明显现象，再加入少量新制氯水，若溶液未出现红色，则反应已经进行完全 (4)①反应釜3中调节pH的目的是使Fe元素形成沉淀，而Ca元素不沉淀，根据已知溶度积知，当Ca2＋浓度为5.0 mol·L－1时，溶液中c(OH－)< ＝ mol·L－1＝1.0×10－3 mol· L－1，则pH<11，故理论上pH不超过11。 ②达到滴定终点时，高锰酸钾过量，溶液由无色变成红色，且半分钟内不褪色。实验过程中发生反应：CaCl2＋Na2C2O4===CaC2O4↓＋2NaCl、CaC2O4＋H2SO4===CaSO4＋H2C2O4、2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===2MnSO4＋K2SO4＋10CO2↑＋8H2O，故存在关系式5CaCl2～5CaC2O4～5H2C2O4～2KMnO4，则该副产物中CaCl2的质量分数为×100%＝66.6%。 $$