第16讲 铁及其氧化物和氢氧化物（学案）-2025年新高考化学一轮复习考点逐点突破经典学案（新高考专用）

第16讲 铁及其氧化物和氢氧化物 问题的态度：问则少；辩则明 2025届高三化学第一轮复习 第16讲 铁及其氧化物和氢氧化物 精神的浩瀚、想象的活跃、心灵的勤奋：就是天才。 —— 狄德罗 复习目标 1．依据氧化还原反应，理解铁、氧化亚铁及氢氧化铁的化学性质。 2．依据酸碱反应原理。理解氢氧化物的制备及化学性质。 3．根据有关性质，认识有关物质在生产生活中的应用。 铁的结构、性质与制备 原子结构示意图 原子价电子排布式 周期表中位置 周期表中分区 Fe2＋电子排布式 Fe3＋电子排布式 晶胞及有关问题 为________堆积方式，配位数____，拥有原子数_____ 【温馨提醒】 铁既不是主族元素也不是副族元素，不能写成ⅧB族。 铁的化学性质 Fe(OH)2的制备 制备原理 Fe2＋＋2OH－＝Fe(OH)2↓ 成功关键 溶液中不含O2等氧化性物质和Fe3＋ 制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭且隔绝空气的体系中 制备方法 方法 装置 说明 有机层隔离法 用不含Fe3＋的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备 氢气氛围中 先打开止水夹，用生成的氢气排尽装置中的空气，关闭止水夹，生成的硫酸亚铁溶液被压入右侧盛有氢氧化钠溶液的试管中 电解法 利用电解实验可以制得纯净的Fe(OH)2白色沉淀，阳极材料为铁，阴极材料为石墨 【问题解决1】 1．哪些途径可以将Fe转化为Fe2＋？哪些途径可以将Fe转化为Fe3＋？这些方法有什么相同点和不同点？ 2．Fe在氧气中燃烧的产物是Fe3O4，但是Fe2O3是更常见的铁的氧化物，Fe怎样转化为Fe2O3？ 3．每年全世界因生锈而损失的铁约占世界年产量的四分之一。解释铁是如何变成铁锈的？ 单质铁 常见价态 ＋2、＋3（还有＋6） 物理性质 纯净的铁是光亮的_____色金属，有良好的_____性、_____性，有较好的_____性，铁有铁磁性 与单质的反应 O2 方程式_________________________ 在潮湿空气中，不纯的铁发生吸氧腐蚀（电化学腐蚀）；形成铁锈，电极反应式为： 正极__________________________ 负极_____________________ Cl2 方程式_________________________ S 方程式_________________________ I2 方程式_________________________ 提醒 变价金属Cu和Fe与氧化性较弱的S或I2反应只能生成_____价态（高或低）化合物 与H2O的反应 方程式_______________________________________ 与非氧化性酸的反应 与HCl、H2SO4反的应离子方程式____________________________ 与氧化性酸的反应 稀HNO3 _________________________________________ 浓HNO3 _______________________________________ 浓硫酸 ___________________________________________ 【温馨提醒】①浓硫酸与浓硝酸与铁在常温下发生_________现象；②铁与氧化性酸反应，不生成H2，而生成对应的非金属氧化物；③铁和硝酸、浓硫酸反应时，当铁过量时生成的金属离子是______ 与盐溶液的反应 ①FeCl3溶液反应，离子方程式为___________________________；②发生置换反应： Fe＋Cu2＋＝________________、Cu＋ Ag＋＝______________________ 温馨提醒 生活中见到的铁常呈黑色，是因为这种铁不纯，且表面已被氧化 （2022·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) 【问题解决2】 打印机墨粉中Fe3O4的检测 （1）铁的价态检测 适量墨粉滤液 ①写出墨粉与硫酸反应的离子方程式_______________________________________。 ②检验滤液中Fe3＋的离子方程式为_______________________________。 ③如何检验滤液中的Fe2＋？反应的离子方程式为_________________________________________________。 （2）测定墨粉中Fe3O4的含量 热还原法 适量墨粉(m1 g)残渣(m2 g)（设其他固体不发生变化） ①“试剂”可能是____________。 ②计算墨粉中Fe3O4的含量。 沉淀法 适量墨粉滤液含Fe3＋溶液Fe(OH)3Fe2O3 ①写出步骤②的离子方程式____________________________________________。 ②为何要将Fe(OH)3灼烧为Fe2O3？__________________________________________。 氧化还原 反应法 适量墨粉滤液含Fe3＋溶液含I2溶液含I－溶液 ①如何确定Fe3＋完全反应了？__________________________________________。 ②KMnO4溶液要适量，如过量对实验结果有何影响？______________。 ③滴定终点的现象是__________________________________________。 铁的氧化物 氧化物 氧化亚铁 三氧化二铁 四氧化三铁 俗名 ———— 铁红 磁性氧化铁 金属价态 ＋2 ＋3 ＋2、＋3 物理性质 色态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 溶解性 都难溶于水 化学性质 HCl FeO＋ H＋＝ ___________ Fe2O3＋ H＋＝_____________ Fe3O4＋ H＋＝_________________ O2 ———— ———— 稀HNO3 FeO＋ H＋＋ NO3－ ＝_______________ Fe2O3＋ H＋＝ __________________ Fe3O4＋ H＋＋ NO3－＝__________________ HI FeO＋ H＋＝ __________________ Fe2O3＋ H＋＋ I－＝ _______________ Fe3O4＋ H＋＋ I－＝ ___________________ 高温与还原剂 FeO＋ H2 _________________ Fe2O3＋ CO__________________ Fe3O4＋ Al __________________ 用途 ———— 颜料 磁性材料 1．完成转化的方程式： 的反应式 的反应式 的反应式 的反应式 —— 2．（2023·宿迁高三模拟）在一定量的稀HNO3中慢慢加入铁粉，得到的Fe2＋的物质的量(纵坐标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的关系如图所示。 (1)请将正确答案的字母填在相应的横线上。 a．Fe3＋ b．Fe2＋ c．Fe、Fe2＋ d．Fe2＋、Fe3＋ ①AB段铁元素以________形式存在。 ②BC段铁元素以________形式存在。 ③CD段铁元素以________形式存在。 (2)AB段与BC段所需Fe的质量比为________________________________。 【问题解决3】 1．Fe(OH)3一定是红褐色沉淀吗？Fe(OH)3沉淀和Fe(OH)3胶体分别怎样制备？为什么要这样制备？两者的区别是什么？ 2．怎样由FeCl2溶液制备Fe(OH)2？ 3．Fe3＋转化为Fe(OH)3有哪些方式？ 4．怎样由FeCl2溶液制备Fe(OH)3沉淀？哪种方法最好？你对Fe(II)的氧化有什么新的认识？ 铁的氢氧化物 氢氧化物 氢氧化亚铁 氢氧化铁 物理性质 色态 ______色絮状固体 ______色固体 水溶性 都_____溶于水 化学性质 酸碱性 都是_____碱 盐酸 Fe(OH)2＋ H＋＝_________________ Fe(OH)3＋ H＋＝_______________ 硝酸 Fe(OH)2＋ H＋＋ NO3－＝__________ Fe(OH)3＋ H＋＝____________________ HI酸 Fe(OH)2＋ H＋＝__________________ Fe(OH)3＋ H＋＋ I－＝_________________ 稳定性 不稳定，易被________。___色迅速变成_____色，最终为________色，方程式为：_______________________________ 受热分解，方程式为： _______________________ 实验 室制取 反应原理 离子方程式_______________________ 离子方程式_______________________ 温馨 提醒 制备Fe(OH)2应注意： ①配制FeSO4溶液时，加入少量铁粉；②配制溶液的蒸馏水及NaOH溶液均需“煮沸”除氧；③反应过程中避免和空气接触（油封） 如何制备Fe(OH)3胶体？ ①制取：向沸水中滴加几滴FeCl3溶液 ②注意：加热时间不宜过长，否则容易产生沉淀。 （2019·浙江4月选考）某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。 请回答： （1）仪器1的名称__________，装置5的作用______________________________________。 （2）实验开始时，关闭K2，打开K1，反应一段时间后，再打开K2，关闭K1，发现3中溶液不能进入4中。请为装置作一处改进，使溶液能进入4中__________________________________________。 （3）装置改进后，将3中反应后溶液压入4中，在4中析出了灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因________________________________。 【问题解决4】 为防止碘缺乏病，，通常在食盐中加入KIO3。 （1）用淀粉碘化钾溶液和稀硫酸可定性检验出食盐中的IO3－，表示该反应的离子方程式是 ______________________________________________。 （2）工业上以石墨和铁为电极电解KI溶液制取KIO3，发生反应的化学方程式为KI＋3H2OKIO3＋3H2↑。电解时，石墨作_________（填“阳极”或“阴极”），石墨电极上的电极反应式是_____________________ _________________________，电解过程中铁电极附近溶液pH__________（填“变大”、“变小”或“不变”）。 铁在电化学中的应用 铁作阴极不参加电极反应，作阳极失电子被氧化为Fe2＋。 工业上为了处理含Cr2O72－离子的酸性废水，采用以下处理方法： ①往工业废水中加入适量食盐。 ②以铁作为阳极进行电解。 ③鼓入空气。经过一段时间后，使废水中含铬量降到可排放的标准。 请用已学过的化学知识解释处理含Cr2O72－离子的工业废水的原因。 注：Fe(OH)3开始沉淀的pH为2.7，沉淀完全的pH为3.7。Fe(OH)2开始沉淀的pH为7.6，沉淀完全的pH值为9.6，并且Fe(OH)2呈絮状，不易从溶液除去。 1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。 （1） （2023·新课标卷）古壁画颜料中所用的铁红，其成分为Fe2O3 （2） （2023·全国乙卷）暖贴中的铁粉遇空气放热涉及到氧化还原反应 （3） （2023·广东高考）火星全球影像彩图显示了火星表土颜色，表土中赤铁矿主要成分为FeO （4） （2023·广东高考）擦干已洗净的铁锅，以防生锈的原因是铁丝在O2中燃烧生成Fe3O4 （5） （2022·广东高考）工人将模具干燥后再注入钢水的原因是铁与H2O高温下会发生反应 （6） （2022·浙江6月选考）浓硝酸与铁常温下反应，所以可用铁质容器贮运浓硝酸 （7） （2022·浙江1月选考）还原铁粉可用作食品干燥剂 （8） （2022·浙江1月选考）铁与碘反应易生成碘化铁 （9） （2021·辽宁高考）纯铁比生铁易生锈 2．（2021·江苏高考）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 3．（2023·连云港高三检）测如图所示的装置可实现铁和水蒸气的反应。 （1）加热湿棉花的目的是___________________________________________________________________。 （2）写出还原铁粉处发生反应的化学方程式：_____________________________________________。 （3）B处酒精灯上网罩的作用是____________________________________________，实验开始时，应先点燃______(填“A”或“B”)酒精灯，目的是____________________________________。 （4）将产生的气体导入肥皂液中的目的是________________________。 4．（2022·天津高考15题节选）氯化铁是重要的化工原料。针对氯化铁的实验室制备流程，回答下列问题： （1）将废铁屑分批加入稀盐酸中，至盐酸反应完全。判断反应完全的现象为_________________________________________________。含有少量铜的废铁屑比纯铁屑反应快，原因为_________________________________________________。 （2）操作①所必需的玻璃仪器中，除烧杯外还有____________________________。 （3）检验FeCl3溶液中是否残留Fe2＋的试剂是___________________________。 （4）为增大FeCl3溶液的浓度，向稀FeCl3溶液中加入纯Fe粉后通入Cl2。此过程中发生的主要反应的离子方程式为_____________________________________________________________________________。 （5）操作②为___________________________________________________________________________。 5．共沉淀法制备磁性纳米Fe3O4微粒的工艺流程如下： （1）“共沉”制备Fe3O4粒子的离子方程式为_____________________________________________________。 （2）n(Fe3＋)/n(Fe2＋)对Fe3O4 粒子制备有较大的影响。 ①若Fe3 ＋过量，过量的Fe3 ＋会生成副产物FeO(OH)。生成副产物FeO(OH)的离子方程式为 ______________________________________________________。 ②实际投料时，n(Fe3＋)/n(Fe2＋)略小于理论反应的比值，这是因为部分Fe2 ＋会直接生成Fe3O4粒子，该反应的离子方程式为________________________________________________。 （3）“共沉”时需不断地强烈搅拌，一是使反应充分进行，另一原因是_____________________。 （4）固液分离后，用去离子水反复洗涤Fe3O4粒子。洗涤是否干净的实验操作是：_________________。 （5）检验Fe3O4中不同价态的铁元素。选用的试剂是___________（填字母代号）。 a．浓盐酸 b．稀硫酸 c．硫氰化钾溶液 d．高锰酸钾溶液 e．溴水 2 细节决定成败 目标成就未来 找出试题的“命题点”、“关键点”、“易错点” 2 请每天用5分钟预习下一讲的复习内容！ 学科网（北京）股份有限公司 $$第16讲 铁及其氧化物和氢氧化物 问题的态度：问则少；辩则明 2025届高三化学第一轮复习 第16讲 铁及其氧化物和氢氧化物 精神的浩瀚、想象的活跃、心灵的勤奋：就是天才。 —— 狄德罗 复习目标 1．依据氧化还原反应，理解铁、氧化亚铁及氢氧化铁的化学性质。 2．依据酸碱反应原理。理解氢氧化物的制备及化学性质。 3．根据有关性质，认识有关物质在生产生活中的应用。 教学重点难点 铁及氧化亚铁、氢氧化亚铁的化学性质。 教学方法 讨论、归纳 教学过程 在生活中有哪些与铁及化合物知识有关？从化学学科的角度怎样解释。 生活知识 化学知识 生产知识 化学知识 1 吃补血药品时不能喝茶 茶叶中含有鞣酸，与Fe2＋形成沉淀影响吸收 1 工业炼铁 用还原________剂把铁矿石中化合态的铁还原 2 补血药物（绿矾）表面现象一层特殊的糖衣的作用 防止____Fe2＋被空气氧化 2 印制线路板 FeCl3溶液与____反应 3 维C可促进铁的吸收 维C有还原性，可防止Fe2＋被氧化为Fe3＋失去补血功能 3 改变反应途径，作催化剂 S2O82－＋2I－＝2SO42－＋I2 Fe2＋、Fe3＋均可催化上述反应 4 Fe2＋可与血红蛋白结合携氧 Fe2＋与血红蛋白中的卟啉环配合 4 湿法炼铜 铁还原__________溶液CuSO4 5 铁可防食品变质 铁可与______空气反应，防止食品被氧化 5 焊接钢轨 ________铝热反应 6 浓FeCl3可以止血 FeCl3使血液胶体发生凝聚 6 亚铁盐处理废水 除去Cr2O72－、NO3－ 铁的结构、性质与制备 原子结构示意图 原子价电子排布式 周期表中位置 周期表中分区 Fe2＋电子排布式 Fe3＋电子排布式 3d64s2 第四周期第Ⅷ族 ds [Ar]3s23p63d6 [Ar]3s23p63d5 晶胞及有关问题 为________面心堆积方式，配位数____8，拥有原子数_____2 【温馨提醒】 铁既不是主族元素也不是副族元素，不能写成ⅧB族。 铁的化学性质 Fe(OH)2的制备 制备原理 Fe2＋＋2OH－＝Fe(OH)2↓ 成功关键 溶液中不含O2等氧化性物质和Fe3＋ 制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭且隔绝空气的体系中 制备方法 方法 装置 说明 有机层隔离法 用不含Fe3＋的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备 氢气氛围中 先打开止水夹，用生成的氢气排尽装置中的空气，关闭止水夹，生成的硫酸亚铁溶液被压入右侧盛有氢氧化钠溶液的试管中 电解法 利用电解实验可以制得纯净的Fe(OH)2白色沉淀，阳极材料为铁，阴极材料为石墨 【问题解决1】 1．哪些途径可以将Fe转化为Fe2＋？哪些途径可以将Fe转化为Fe3＋？这些方法有什么相同点和不同点？ （学生的讨论后得出的方法包括加氧化剂法、原电池腐蚀的方法、电解池腐蚀的方法。在此过程中学生对氧化剂的种类、氧化剂氧化性的强弱、电化学和氧化还原反应的本质联系都有所思考，经老师的点拨会有更深的领会。） 2．Fe在氧气中燃烧的产物是Fe3O4，但是Fe2O3是更常见的铁的氧化物，Fe怎样转化为Fe2O3？ （学生的思考有两种方向：其一认为这是反应条件的控制问题，其二联系到实际生活把铁生成铁锈的方式和过程进行了整理。） 3．每年全世界因生锈而损失的铁约占世界年产量的四分之一。解释铁是如何变成铁锈的？ 单质铁 常见价态 ＋2、＋3（还有＋6） 物理性质 纯净的铁是光亮的_____银白色金属，有良好的_____导电性、_____传热性，有较好的延展_____性，铁有铁磁性 与单质的反应 O2 方程式_________________________2O2＋3FeFe3O4 在潮湿空气中，不纯的铁发生吸氧腐蚀（电化学腐蚀）；形成铁锈，电极反应式为： 正极__________________________ 负极_____________________ O2＋2H2O＋4e—＝4OH－ 2Fe－4e—＝2Fe2＋ Cl2 方程式_________________________3Cl2＋Fe2FeCl3 S 方程式_________________________S＋FeFeS I2 方程式_________________________I2＋FeFeI2 提醒 变价金属Cu和Fe与氧化性较弱的S或I2反应只能生成_____价态（高或低）化合物 与H2O的反应 方程式_______________________________________3Fe＋4H2OFe3O4+4H2 与非氧化性酸的反应 与HCl、H2SO4反的应离子方程式____________________________Fe+2H＋＝Fe2＋+H2↑ 与氧化性酸的反应 稀HNO3 _________________________________________ 3Fe＋8HNO3(稀、过)＝3Fe(NO3)3＋2NO↑＋4H2O 浓HNO3 _______________________________________ Fe＋6HNO3(浓、过)Fe(NO3)3＋3NO2↑＋3H2O 浓硫酸 ___________________________________________ 2Fe＋6H2SO4(浓、过)Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O 【温馨提醒】①浓硫酸与浓硝酸与铁在常温下发生_________钝化现象；②铁与氧化性酸反应，不生成H2，而生成对应的非金属氧化物；③铁和硝酸、浓硫酸反应时，当铁过量时生成的金属离子是______Fe2＋ 与盐溶液的反应 1 FeCl3溶液反应，离子方程式为_____________________________Fe＋2Fe3＋＝3Fe2＋ ②发生置换反应： Fe＋Cu2＋＝________________、Cu＋ Ag＋＝______________________ 温馨提醒 生活中见到的铁常呈黑色，是因为这种铁不纯，且表面已被氧化 铁属于黑色金属，也属于重金属，又属于常见金属。 （2022·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】B 【解析】A项，Cl2具有强氧化性，可以把Fe氧化生成FeCl3，不符合题意；B项，Fe与水蒸气反应生成Fe3O4，符合题意；C项，HNO3具有强氧化性且足量，故此时Fe与硝酸反应生成Fe(NO3)2，不符合题意；D项，Fe与CuSO4发生置换反应生成Cu和FeSO4，不符合题意。 【问题解决2】 打印机墨粉中Fe3O4的检测 （1）铁的价态检测 适量墨粉滤液 ①写出墨粉与硫酸反应的离子方程式_______________________________________。 ②检验滤液中Fe3＋的离子方程式为_______________________________。 ③如何检验滤液中的Fe2＋？反应的离子方程式为_________________________________________________。 （2）测定墨粉中Fe3O4的含量 热还原法 适量墨粉(m1 g)残渣(m2 g)（设其他固体不发生变化） ①“试剂”可能是____________。 ②计算墨粉中Fe3O4的含量。 Fe3O4＋3CO3Fe＋3CO2 Δm 232 64 m1 g (m1－m2) 沉淀法 适量墨粉滤液含Fe3＋溶液Fe(OH)3Fe2O3 ①写出步骤②的离子方程式____________________________________________。 ②为何要将Fe(OH)3灼烧为Fe2O3？__________________________________________。 氧化还原 反应法 适量墨粉滤液含Fe3＋溶液含I2溶液含I－溶液 ①如何确定Fe3＋完全反应了？__________________________________________。 ②KMnO4溶液要适量，如过量对实验结果有何影响？______________。 ③滴定终点的现象是__________________________________________。 铁的氧化物 氧化物 氧化亚铁 三氧化二铁 四氧化三铁 俗名 ———— 铁红 磁性氧化铁 金属价态 ＋2 ＋3 ＋2、＋3 物理性质 色态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 溶解性 都难溶于水 化学性质 HCl FeO＋ H＋＝ ___________ Fe2O3＋ H＋＝_____________ Fe3O4＋ H＋＝_________________ O2 ———— ———— 稀HNO3 FeO＋ H＋＋ NO3－ ＝_______________ Fe2O3＋ H＋＝ __________________ Fe3O4＋ H＋＋ NO3－＝__________________ HI FeO＋ H＋＝ __________________ Fe2O3＋ H＋＋ I－＝ _______________ Fe3O4＋ H＋＋ I－＝ ___________________ 高温与还原剂 FeO＋ H2 _________________ Fe2O3＋ CO__________________ Fe3O4＋ Al __________________ 用途 ———— 颜料 磁性材料 1．完成转化的方程式： 的反应式 的反应式 Fe＋SFeS 2Fe＋3Cl22FeCl3 Fe＋2H＋＝Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋3Br2＝2FeBr3 Fe＋Cu2＋＝Fe2＋＋Cu 2Fe＋6H2SO4(浓)Fe2(SO4)3＋2SO2↑＋6H2O 3Fe＋8HNO3＝3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O Fe＋4HNO3＝Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O 的反应式 的反应式 FeO＋H2Fe＋H2O Fe2O3＋3H22Fe＋3H2O FeO＋COFe＋CO2 2．（2023·宿迁高三模拟）在一定量的稀HNO3中慢慢加入铁粉，得到的Fe2＋的物质的量(纵坐标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的关系如图所示。 (1)请将正确答案的字母填在相应的横线上。 a．Fe3＋ b．Fe2＋ c．Fe、Fe2＋ d．Fe2＋、Fe3＋ ①AB段铁元素以________形式存在。 ②BC段铁元素以________形式存在。 ③CD段铁元素以________形式存在。 (2)AB段与BC段所需Fe的质量比为________________________________。 【答案】（1（①a ②d ③c （2）2∶1 【解析】在一定量的稀HNO3中缓慢加入铁粉，开始时发生反应：Fe＋4HNO3(稀)＝Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，此时铁元素在溶液中以Fe3＋形式存在，在B点时，硝酸恰好反应完全；继续加铁粉，发生反应：Fe＋2Fe3＋＝3Fe2＋，此时溶液中Fe2＋的量逐渐增多，Fe3＋的量逐渐减少；在C点时，溶液中的Fe3＋恰好完全反应，此时继续加入的铁粉不再反应，溶液中的Fe2＋的量不再增多。设AB段消耗a mol Fe，生成a mol Fe3＋，根据反应Fe＋2Fe3＋＝3Fe2＋可知BC段需要消耗a mol Fe，则AB段与BC段所需Fe的质量比为2∶1。 【参考资料】铁遇硝酸钝化反应实验设计： 把铁放入浓硝酸中，易观察到明显现象，这时我们说铁被浓HNO3钝化了。但从培养学生实事求是的科学态度的角度来说，有的学生可能认为没有反应，而看书却人云亦云，随波逐流。针对这个问题，请学生设计实验证明铁与浓硝酸反应了吗？ 方案1：Fe＋浓HNO3混合一会儿—→加水稀释（有微量气泡）—→取其中少许溶液加Fe屑（剧烈反应） 方案2：Fe片插入浓HNO3混合一会儿—→取出，洗净，再插入CuSO4溶液—→取出（观察）—→用小刀划几条痕迹再插入—→取出（再观察） 方案3：Fe—Sn—FeCl3原电池，钝化Fe—Sn—FeCl3的原电池比较两者电流指针的偏转方向。 【问题解决3】 1．Fe(OH)3一定是红褐色沉淀吗？Fe(OH)3沉淀和Fe(OH)3胶体分别怎样制备？为什么要这样制备？两者的区别是什么？ （学生通过讨论认识到水解平衡是比沉淀法更具变化性的得到Fe(OH)3的方法，而且在控制反应速率、控制pH等应用上加深了体验，为拓展胶体的性质铺设了台阶。） 2．怎样由FeCl2溶液制备Fe(OH)2？ 用MnO4－/H＋、Cr2O72－/H＋，会引入Mn2＋、Cr3＋从而得到的Fe(OH)3中含有Mn(OH)2、Cr(OH)3？ FeCl2FeCl3Fe(OH)3 FeCl2Fe(OH)3 FeCl2Fe(OH)3 （学生考虑的方法有加氯气和NaOH、加NaOH再接触空气、加Na2O2等，可以从试剂的种类、试剂的用量、操作的简便等方面进行方案的评价，而且对Fe2＋、Fe(OH)2的氧化进行了比较，为亚铁离子溶液的保存阐明了原因。） FeCl2溶液中投入Na2O2的离子方程式：4Fe2＋＋4Na2O2＋6H2O＝8Na＋＋4Fe(OH)3＋O2↑ 3．Fe3＋转化为Fe(OH)3有哪些方式？ （控制一定的酸碱性和温度，可得沉淀和胶体） 碱、某些盐（HCO3－、CO32－、AlO2－、SiO32－等）、NH3、加热煮沸 4．怎样由FeCl2溶液制备Fe(OH)3沉淀？哪种方法最好？你对Fe(II)的氧化有什么新的认识？ （学生考虑的方法有加氯气和NaOH、加NaOH再接触空气、加Na2O2等，可以从试剂的种类、试剂的用量、操作的简便等方面进行方案的评价，而且对Fe2＋、Fe(OH)2的氧化进行了比较，为亚铁离子溶液的保存阐明了原因。） 铁的氢氧化物 氢氧化物 氢氧化亚铁 氢氧化铁 物理性质 色态 ______白色絮状固体 ______红褐色固体 水溶性 都_____难溶于水 化学性质 酸碱性 都是_____弱碱 盐酸 Fe(OH)2＋ H＋＝_________________ Fe(OH)3＋ H＋＝_______________ 硝酸 Fe(OH)2＋ H＋＋ NO3－＝__________ Fe(OH)3＋ H＋＝____________________ HI酸 Fe(OH)2＋ H＋＝__________________ Fe(OH)3＋ H＋＋ I－＝_________________ 稳定性 不稳定，易被________氧化。___白色迅速变成_____灰绿色，最终为________红褐色：_______________________ 受热分解，方程式为： _______________________ 实验 室制取 反应原理 离子方程式_______________________ 离子方程式_______________________ 温馨 提醒 制备Fe(OH)2应注意： ①配制FeSO4溶液时，加入少量铁粉；②配制溶液的蒸馏水及NaOH溶液均需“煮沸”除氧；③反应过程中避免和空气接触（油封） 如何制备Fe(OH)3胶体？ ①制取：向沸水中滴加几滴FeCl3溶液 ②注意：加热时间不宜过长，否则容易产生沉淀。 （2019·浙江4月选考）某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。 请回答： （1）仪器1的名称__________，装置5的作用______________________________________。 （2）实验开始时，关闭K2，打开K1，反应一段时间后，再打开K2，关闭K1，发现3中溶液不能进入4中。请为装置作一处改进，使溶液能进入4中__________________________________________。 （3）装置改进后，将3中反应后溶液压入4中，在4中析出了灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因________________________________。 【答案】（1）分液漏斗 液封，防止空气进入装置4 （2）在装置2、3之间添加控制开关 （3）装置4内的空气没有排尽 【解析】（1）该反应需要置于无氧环境，注意这里跟防倒吸无关，可知装置5的作用是液封，防止空气进入装置4；（2）如此操作，不行的原因在于仪器3产生的H2从左侧导管逸出，没有足够的压强将FeSO4溶液挤出，因而在装置2、3之间添加控制开关即可；（3）灰绿色沉淀产生的原因是Fe(OH)2被空气氧化，因为装置4中空气没有完全排尽。 【问题解决4】 为防止碘缺乏病，，通常在食盐中加入KIO3。 （1）用淀粉碘化钾溶液和稀硫酸可定性检验出食盐中的IO3－，表示该反应的离子方程式是_________________________________________________。 （2）工业上以石墨和铁为电极电解KI溶液制取KIO3，发生反应的化学方程式为KI＋3H2OKIO3＋3H2↑。电解时，石墨作___________（填“阳极”或“阴极”），石墨电极上的电极反应式是______________________________________________，电解过程中铁电极附近溶液pH__________（填“变大”、“变小”或“不变”）。 （1）5I－＋IO3－＋6H＋＝3I2＋3H2O （2）阳极 I－－6e－＋3H2O＝IO3－＋6H＋ 变大 铁在电化学中的应用 铁作阴极不参加电极反应，作阳极失电子被氧化为Fe2＋。 工业上为了处理含Cr2O72－离子的酸性废水，采用以下处理方法： ①往工业废水中加入适量食盐。 ②以铁作为阳极进行电解。 ③鼓入空气。经过一段时间后，使废水中含铬量降到可排放的标准。 请用已学过的化学知识解释处理含Cr2O72－离子的工业废水的原因。 注：Fe(OH)3开始沉淀的pH为2.7，沉淀完全的pH为3.7。Fe(OH)2开始沉淀的pH为7.6，沉淀完全的pH值为9.6，并且Fe(OH)2呈絮状，不易从溶液除去。 【答案】选择以铁做阳极：以Fe为阳极，电极反应式为：阳极 Fe－2e－＝Fe2＋；阴极 2H＋＋2e－＝H2↑ 加入少量食盐，是增加污水中离子浓度，增强导电能力。以生成的Fe2＋为还原剂，在酸性溶液中与Cr2O72－离子发生氧化还原反应，Cr2O72－＋6Fe2＋＋14H＋＝2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，这样Cr2O72－离子被还原成Cr3＋。在电解过程中，由于H＋在阴极不断放电，打破了水的电离平衡、促进水的电离，溶液的pH值上升，溶液中的阳离子以Cr(OH)3、Fe(OH)2、Fe(OH)3形成沉淀。 由信息可知，Fe(OH)2开始沉淀的pH为7.6，沉淀完全的pH值为9.6，并且Fe(OH)2呈絮状沉淀不便分离，不易从溶液中除去。根据已学的知识，Fe(OH)2极易被O2氧化，所以在处理过程中鼓入空气，让空气中O2充分与Fe(OH)2反应4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝4Fe(OH)3，成为容易分离的Cr(OH)3、Fe(OH)3，使废水含铬量降到可排放标准。 1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。 （1） （2023·新课标卷）古壁画颜料中所用的铁红，其成分为Fe2O3 √ （2） （2023·全国乙卷）暖贴中的铁粉遇空气放热涉及到氧化还原反应 √ （3） （2023·广东高考）火星全球影像彩图显示了火星表土颜色，表土中赤铁矿主要成分为FeO × （4） （2023·广东高考）擦干已洗净的铁锅，以防生锈的原因是铁丝在O2中燃烧生成Fe3O4 × （5） （2022·广东高考）工人将模具干燥后再注入钢水的原因是铁与H2O高温下会发生反应 √ （6） （2022·浙江6月选考）浓硝酸与铁常温下反应，所以可用铁质容器贮运浓硝酸 × （7） （2022·浙江1月选考）还原铁粉可用作食品干燥剂 × （8） （2022·浙江1月选考）铁与碘反应易生成碘化铁 × （9） （2021·辽宁高考）纯铁比生铁易生锈 × 2．（2021·江苏高考）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 【答案】B 【解析】A项，因为铁粉能与O2反应，所以可用作食品保存的吸氧剂，正确；B项，纳米Fe3O4具有磁性，可用作铁磁性材料，错误；C项，FeCl3与Cu反应生成FeCl2和CuCl2，主要利用其氧化性，正确；D项，聚合硫酸铁能水解并形成Fe(OH)3胶体，具有吸附性，可用于净水，正确。 3．（2023·连云港高三检）测如图所示的装置可实现铁和水蒸气的反应。 （1）加热湿棉花的目的是___________________________________________________________________。 （2）写出还原铁粉处发生反应的化学方程式：_____________________________________________。 （3）B处酒精灯上网罩的作用是____________________________________________，实验开始时，应先点燃______(填“A”或“B”)酒精灯，目的是____________________________________。 （4）将产生的气体导入肥皂液中的目的是________________________。 【答案】（1）提供水蒸气，使之与还原铁粉在高温下发生反应 （2）3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 （3）集中火焰，产生高温 A 用水蒸气排尽装置中的空气 （4）收集气体 4．（2022·天津高考15题节选）氯化铁是重要的化工原料。针对氯化铁的实验室制备流程，回答下列问题： （1）将废铁屑分批加入稀盐酸中，至盐酸反应完全。判断反应完全的现象为_________________________________________________。含有少量铜的废铁屑比纯铁屑反应快，原因为_________________________________________________。 （2）操作①所必需的玻璃仪器中，除烧杯外还有____________________________。 （3）检验FeCl3溶液中是否残留Fe2＋的试剂是___________________________。 （4）为增大FeCl3溶液的浓度，向稀FeCl3溶液中加入纯Fe粉后通入Cl2。此过程中发生的主要反应的离子方程式为_____________________________________________________________________________。 （5）操作②为___________________________________________________________________________。 【答案】（1）不再有气泡产生 Fe、Cu在稀盐酸中形成原电池，加快反应速率 （2）漏斗、玻璃棒 （3）K3[Fe(CN)6]溶液 （4）2Fe3＋＋Fe＝3Fe2＋、2Fe2＋＋Cl2＝2Fe3＋＋2Cl－ （5）在HCl气流中蒸发浓缩、冷却结晶，过滤、洗涤、干燥 【解析】（1）将废铁屑分批加入稀盐酸中，至盐酸反应完全，由于废铁屑与盐酸反应不断产生气泡，因此判断反应完全的现象为不再有气泡产生。含有少量铜的废铁屑比纯铁屑反应快，原因为Fe、Cu在稀盐酸中形成原电池，加快反应速率；（2）操作①是过滤，所必需的玻璃仪器中，除烧杯外还有玻璃棒、漏斗；（3）Fe2＋和K3[Fe(CN)6]溶液反应生成蓝色沉淀，因此检验FeCl3溶液中是否残留Fe2＋的试剂是K3[Fe(CN)6]溶液；（4）为增大FeCl3溶液的浓度，向稀FeCl3溶液中加入纯Fe粉后通入Cl2，先是铁和铁离子反应生成亚铁离子，再是亚铁离子被氯气氧化为铁离子，此过程中发生的主要反应的离子方程式为2Fe3＋＋Fe＝3Fe2＋、2Fe2＋＋Cl2＝2Fe3＋＋2Cl－；（5）操作②是氯化铁溶液到FeCl3·6H2O晶体，由于铁离子加热时会发生水解生成氢氧化铁，因此在整个过程中要通入HCl气体防止铁离子水解，其操作过程为在HCl气流中蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，得到FeCl3·6H2O晶体。 5．共沉淀法制备磁性纳米Fe3O4微粒的工艺流程如下： （1）“共沉”制备Fe3O4粒子的离子方程式为_____________________________________________________。 （2）n(Fe3＋)/n(Fe2＋)对Fe3O4 粒子制备有较大的影响。 ①若Fe3 ＋过量，过量的Fe3 ＋会生成副产物FeO(OH)。生成副产物FeO(OH)的离子方程式为 ______________________________________________________。 ②实际投料时，n(Fe3＋)/n(Fe2＋)略小于理论反应的比值，这是因为部分Fe2 ＋会直接生成Fe3O4粒子，该反应的离子方程式为________________________________________________。 （3）“共沉”时需不断地强烈搅拌，一是使反应充分进行，另一原因是_____________________。 （4）固液分离后，用去离子水反复洗涤Fe3O4粒子。洗涤是否干净的实验操作是：_________________。 （5）检验Fe3O4中不同价态的铁元素。选用的试剂是___________（填字母代号）。 a．浓盐酸 b．稀硫酸 c．硫氰化钾溶液 d．高锰酸钾溶液 e．溴水 【答案】（1）Fe2＋＋2Fe3＋＋8OH－＝Fe3O4↓＋4H2O （2）①Fe3＋＋3OH－＝FeO(OH)＋H2O ②6Fe2＋＋12OH－＋O2＝2Fe3O4↓＋6H2O （3）有利于纳米微粒在混合溶液中保持稳定和分散均匀 （4）取最后一次洗涤液少许，用pH试纸检测是否呈中性，若呈中性，说明洗涤干净。（或：取最后一次洗涤液少许，滴加Ba(NO3)2或BaCl2溶液，若不再产生白色沉淀，说明洗涤干净；或：取最后一次洗涤液少许，滴加HNO3酸化的AgNO3溶液，若不再产生白色沉淀，说明洗涤干净） （5）b、c、d 【典型错误】 对于问题（2）②，未注意化合价变化，不能联想到有氧气的参与；对于问题（3），审题不仔细，未紧扣“制备磁性纳米Fe3O4微粒”，迷失答题方向；对于问题（5），在Fe3＋存在下检验Fe2＋，若选用溴水，反应前后溶液颜色变化不明显；忽视在酸性条件下高锰酸钾溶液能氧化浓盐酸，酸溶时误选浓盐酸。 【使用和讲评建议】 本题以“共沉淀法制备磁性纳米Fe3O4微粒的工艺流程”为命题背景，将铁的化合物的性质，生产条件的控制等知识和原理融合在实际生产工艺中，考查学生灵活运用化学知识，解决实际问题的能力，同时考查学生思维的全面性和深刻性。 Fe3O4相当于Fe2O3·FeO，其组成中＋3价铁与＋2价铁物质的量之比为2∶1，由此关系以及离子电荷守恒，不难写出反应（1）；对于问题（2）②，要注意到Fe2 ＋→Fe3O4，铁的化合价升高，必有氧化剂参与，容易联想到氧化剂是O2；对于问题（3），需回扣题干“纳米Fe3O4微粒”，就容易找到答题方向；对于问题（5），检验Fe3O4中不同价态的铁元素，首先需酸溶为Fe2＋、Fe3＋。Fe2＋、Fe3＋共存时，Fe3＋可用硫氰化钾溶液检验；在Fe3＋存在下检验Fe2＋，利用Fe2＋的还原性，为便于观察颜色变化，应选用高锰酸钾溶液，由于在酸性条件下高锰酸钾溶液能氧化浓盐酸，故酸溶时选择硫酸。 讲评时要强调学生对重要元素单质及其化合物主干知识的掌握和理解（物质类别的通性和特性、物质所含元素化合价的可变性即氧化性和还原性），进一步提高在新情境下化学或离子方程式，尤其是氧化还原反应方程式的能力。 书写化学或离子方程式步骤可归纳为： ①首先判断主要反应物和产物 ②若是氧化还原反应，根据电子得失守恒，配平相关反应物和产物 ③若是离子反应，根据离子电荷守恒，配平相关反应物和产物（添加H＋或OH－平衡电荷时，应特别注意反应的酸碱环境。通常酸性环境下，方程式中不出现OH－；同样地，碱性环境下，方程式中不出现H＋。） ④根据原子守恒，将反应方程式最终配平。水通常最后配平。 2 细节决定成败 目标成就未来 找出试题的“命题点”、“关键点”、“易错点” 2 请每天用5分钟预习下一讲的复习内容！ 学科网（北京）股份有限公司 $$