主题5 第2讲 第1课时 铁及其氧化物 氢氧化物（Word教师用书）-【新高考方案】2025年高考化学一轮总复习（山东海南版）

第二讲　铁及其化合物(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 逐点清(一)　铁及其氧化物 [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四周期Ⅷ族。 　 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 银白色固体 良好 被磁铁吸引 居第4位 (2)化学性质 ①与非金属反应 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=== Fe3＋＋NO↑＋2H2O 少量 3Fe＋8H＋＋2NO===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O 与浓H2SO4、浓HNO3反应 常温下钝化，加热分别生成SO2、NO2 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 黑色晶体(有磁性) 水溶性 不溶于水 不溶于水 不溶于水 铁的化合价 ＋2 ＋3 ＋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： FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O，Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O。 (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： Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2，Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3。 (3)分别写出Fe3O4溶于足量稀硝酸、氢碘酸(HI)的离子方程式： 3Fe3O4＋28H＋＋NO===9Fe3＋＋NO↑＋14H2O、Fe3O4＋8H＋＋2I－===3Fe2＋＋I2＋4H2O。 注意：Fe3O4是纯净物，＋2价与＋3价铁的质量比为1∶2。 微点澄清训练 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(×) 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：选D　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．[双选]下列叙述正确的是(　 ) A．Fe与稀硝酸、稀硫酸反应均有气泡产生，说明Fe与两种酸均发生置换反应 B．足量的Fe在Cl2中燃烧生成产物为FeCl3 C．先后将等物质的量的Fe2O3和Fe分别溶于同一稀盐酸时无气体放出 D．Fe2O3―→FeCl3(aq)无水FeCl3，在给定的条件下能实现转化 解析：选BC　A项，Fe与稀硝酸的反应不是置换反应；B项，Fe与Cl2反应只生成FeCl3，与Fe的量无关；C项，Fe2O3＋Fe＋6H＋===3Fe2＋＋3H2O，二者恰好反应而无气体产生；D项，FeCl3(aq)加热，Fe3＋水解最终生成Fe(OH)3。 2．向含有1 mol HNO3和1 mol H2SO4的混合溶液中逐渐加入铁粉至过量，溶液中金属阳离子a、b与所加铁粉的物质的量的关系如图所示(已知稀硝酸的还原产物只有NO)。下列有关判断不正确的是(　 ) A．a表示Fe3＋的关系曲线 B．n1＝0.75 C．P点时，n(Fe2＋)＝0.562 5 mol D．向P点溶液中加入铜粉，最多可溶解14.4 g 解析：选C　该反应可以看作两步：①Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O，硝酸根过量，氢离子不足；②2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。a表示Fe3＋的关系曲线，A正确；溶液中共有3 mol H＋参加反应，消耗铁为0.75 mol，B正确；P点n(Fe2＋)＝n(Fe3＋)，二者均为0.45 mol，C错误；剩余0.45 mol Fe3＋，消耗0.225 mol Cu，质量为14.4 g，D正确。 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_____________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ (2)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 (3)3FeO＋NO＋10H＋===3Fe3＋＋NO↑＋5H2O 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：________________。 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。 答案：FeO 思维建模|确定铁的氧化物组成的基本方法　 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， 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； 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)。 　 逐点清(二)　铁的氢氧化物 [再认再现·旧知新学] 1．铁的氢氧化物的性质比较 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＋=== Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O 受热分解 — 2Fe(OH)3 Fe2O3＋3H2O 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，最后变成红褐色，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。 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。 (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·青岛模拟)如图所示装置，可用以制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时颜色的变化。下列说法错误的是(　 ) A．实验前，应事先煮沸溶液除去溶解氧 B．装置Ⅰ可制取FeSO4溶液并排尽装置内空气 C．关闭止水夹可观察到装置Ⅱ中溶液进入装置Ⅰ中 D．取下装置Ⅱ的橡皮塞可观察沉淀颜色变化 解析：选C　溶液中会溶解少量的氧气，氧气能氧化氢氧化亚铁，所以实验前，应事先煮沸溶液除去溶解氧，A正确；铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，氢气能排尽装置中的空气，所以装置Ⅰ可制取FeSO4溶液并排尽装置内空气，B正确；铁和硫酸反应有氢气生成，关闭止水夹，导致装置Ⅰ中氢气所产生的压强逐渐增大使FeSO4溶液被压入装置Ⅱ中，C错误；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，取下装置Ⅱ的橡皮塞空气进入试管，氢氧化亚铁被氧气氧化，可观察沉淀颜色变化，D正确。 2．下列各图中能用于制备Fe(OH)2的装置是　　　(填序号)。 (1)若用②装置制备，简述制备原理与操作为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)⑤中的苯能否用CCl4替换？______________，理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)若用④制备，试管中的现象为______________________________________________，有关化学方程式为________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，因此要制备Fe(OH)2，就要排出装置中的氧气或空气。①②原理一样，都是先用氢气将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中；③的原理为铁作阳极产生Fe2＋，与电解水产生的OH－结合生成Fe(OH)2，且液面用煤油保护，能防止空气进入；⑤中液面加苯阻止了空气进入；④由于空气中的氧气，能迅速将Fe(OH)2氧化，因而不能制备Fe(OH)2。 答案：①②③⑤ (1)铁与稀硫酸反应产生氢气，让氢气赶尽装置内空气，当B中导管处氢气纯净，关闭止水夹a，FeSO4溶液被压入到氢气保护下的NaOH溶液中 (2)否　CCl4比FeSO4溶液的密度大，在下层，无法隔绝空气 (3)生成的白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色 FeSO4＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋Na2SO4、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 3．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：选D　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：选B　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] 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：选D　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。 2．下列关于氧化铁、氧化亚铁、四氧化三铁三种氧化物的说法不正确的是(　 ) A．铁元素的化合价不完全相同 B．氧元素的化合价完全相同 C．氧化亚铁俗称铁红，为红棕色固体 D．铁在氧气中燃烧的产物为黑色固体 解析：选C　铁的三种氧化物中，氧元素的化合价都为－2价；铁元素的化合价不同，氧化铁中铁为＋3价，氧化亚铁中铁为＋2价，四氧化三铁中铁为＋2价和＋3价；氧化铁俗称铁红，是一种红棕色粉末；铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，是一种黑色固体。 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 解析：选D　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 解析：选C　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 解析：选C　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 解析：选C　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。 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____________。 (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：____________________________________ ________________________________________________________________________。 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： ________________________________________________________________________。 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－。 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 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 解析：选A　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 解析：选D　Fe3O4中＋2价铁与＋3价铁的个数比为1∶2，D错误。 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(　 ) 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：选B　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；由过程Ⅰ、Ⅱ的反应知，该过程的总反应为CO2C＋O2，D正确。 11．已知：普通铁＋水蒸气铁的氧化物＋氢气，铁的氧化物＋氢气“引火铁”＋水蒸气，“引火铁”为颗粒很细、反应活性很高的铁粉。某实验小组使用普通铁粉、20%的盐酸及其他试剂制备“引火铁”，装置(铁架台、铁夹、铁网、陶土网、加热仪器等略去)如图所示。 关于上述装置和实验，下列分析错误的是(　 ) A．A、I中加入普通铁粉，G中可加入碱石灰 B．A中生成磁性氧化铁，E中生成“引火铁” C．需要加热的仪器只有A、E D．D用于收集氢气 解析：选C　根据两套装置中各仪器的功能，可以判断出A中放置普通铁粉，B中放一定体积的水，持续加热提供水蒸气，C是安全瓶，用于防倒吸，D是利用排水集气法收集氢气。E中反应物为A中生成的四氧化三铁，I中放置普通铁粉，通过分液漏斗加入一定体积的盐酸制备H2，从I中逸出的气体中含有挥发出的氯化氢，经过G(内有碱石灰)除杂干燥后得到纯净的氢气，氢气进入E中和Fe3O4在一定温度下进行反应，得到“引火铁”，剩余的氢气在F处进行收集或其他处理。 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)。 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；(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；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 (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 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： 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 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________。 (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___________________________________________________ ________________________________________________________________________。 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________。 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________。 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。(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。(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%。 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% 学科网（北京）股份有限公司 $$