第14讲 铁及其重要化合物(Word教师用书)-【正禾一本通】2025年高考化学高三一轮总复习高效讲义（鲁科版2019 单选版）

第14讲　铁及其重要化合物 【课程标准】　1.掌握铁及其重要化合物的主要性质及应用。2.了解铁及其重要化合物的制备方法。 考点一　铁的单质　氧化物 1．变价金属——铁 (1)物理性质：铁具有金属的共性，具有能被磁体吸引的特性。 (2)化学性质 按要求书写下列反应的方程式： ①Fe与Cl2、S的反应：2Fe＋3Cl22FeCl3、Fe＋SFeS。 ②Fe与水蒸气的反应：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。 ③与氧化性酸(如HNO3)的反应(写离子方程式)。 酸 离子方程式或现象 稀HNO3 Fe不足 Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O Fe过量 3Fe＋8H＋＋2NO===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O 浓HNO3、浓H2SO4 常温下钝化 ④与某些盐溶液的反应 与CuSO4溶液反应的离子方程式：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。 与FeCl3溶液反应的离子方程式：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。 (3)生铁的冶炼 ①原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石。 ②设备：高炉。 ③主要反应 a．还原剂(CO)的生成：C＋O2CO2，CO2＋C2CO； b．铁的还原：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2； c．造渣反应：CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋SiO2CaSiO3。 2．铁的氧化物 (1)物理性质 化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4 俗称 － 铁红 磁性氧化铁 色态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 Fe元素的价态 ＋2 ＋3 ＋2、＋3 (2)铁的氧化物与盐酸反应的离子方程式分别为 FeO：FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O； 学生用书↓第71页 Fe2O3：Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O； Fe3O4：Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O。 (3)铁的氧化物与HNO3、HI的反应 FeO溶于足量稀HNO3中：3FeO＋NO＋10H＋===3Fe3＋＋NO↑＋5H2O； Fe2O3溶于足量HI溶液中：Fe2O3＋6H＋＋2I－===2Fe2＋＋I2＋3H2O。 [正误辨析] 1．铁位于元素周期表中第四周期第ⅧB族(　　) 2．常温下，用铁制容器可以运输浓硝酸和浓硫酸(　　) 3．铁与过量的硫粉共热产物是Fe2S3(　　) 4．Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2(　　) 5．铁的化学性质比较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态形式存在(　　) 6．铁在纯氧中燃烧或在高温下和水蒸气反应均能得到Fe3O4(　　) 答案：1.×　2.√　3.×　4.×　5.×　6.√ 正误判断 (1)(2023·新课标卷)古壁画颜料中所用的铁红，其成分为Fe2O3(　　) (2)(2023·浙江1月选考)Fe2O3呈红色，所以可用作颜料(　　) (3)(2023·浙江1月选考)常温下铁与浓硝酸反应可制备NO2(　　) (4)(2019·全国卷Ⅰ)“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色，来自氧化铁(　　) (5)(2022·浙江卷)铁与碘反应易生成碘化铁(　　) (6)(2020·江苏卷)室温下，Fe与浓H2SO4反应生成FeSO4(　　) (7)(2021·湖南卷)FeO粉末在空气中受热，迅速被氧化成Fe3O4(　　) (8)(2021·山东卷)向酸性KMnO4溶液中加入Fe3O4粉末，紫色褪去，证明Fe3O4中含Fe(Ⅱ)(　　) (9)(天津卷)氧化亚铁溶于稀HNO3，其离子方程式为FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O(　　) 答案：(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×　(7)√　(8)√　(9)× 在硬质玻璃管中进行加热条件下铁与水蒸气的反应，实验后，取硬质玻璃管中适量的固体，用一定浓度的盐酸溶解，滴加KSCN溶液，没有出现红色，说明该固体中没有＋3价的铁，判断结论是否正确并说明理由：____________________________________________ _______________________________________________________________________________。 答案：错误，铁过量时，剩余的铁会和Fe3＋反应，将生成的三价铁还原成二价铁：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋ 解析：产物Fe3O4在这种分析中看成FeO·Fe2O3，若剩余铁单质足量，将发生反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋；将所有Fe3＋还原，那么加入硫氰化钾溶液，就不会出现红色。 考向一　铁及其氧化物的性质与应用 1．某化学兴趣小组利用如图装置进行“铁与水蒸气反应”的实验，并检验产物的性质，下列说法正确的是(　　) A．实验时，应先点燃B处的酒精喷灯，再点燃A处的酒精灯 B．B中发生反应的化学方程式为2Fe＋3H2O(g)Fe2O3＋3H2 C．B中生成1 mol H2时，E处有1 mol CuO被还原 D．碱石灰的作用是吸收水蒸气 答案：D 解析：实验时，应先点燃A处的酒精灯，再点燃B处的酒精喷灯，防止铁被氧气氧化，故A错误；B中发生反应的化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，故B错误；B中生成1 mol H2时，由于H2要先排出装置内空气，再与CuO反应，因此E处CuO被还原的物质的量小于1 mol，故C错误；碱石灰的作用是吸收水蒸气，干燥H2，故D正确。 学生用书↓第72页 2．(2023·河北省沧州市联合测试)磁石有纳气平喘的功能，《本草经集注》中有磁石炮制用药的记载：能吸针者为上品，称净磁石，采集日久，为呆磁石；取上品武火煅至红透，醋淬，此法后代一直沿用。下列有关磁石说法正确的是(　　) A．上品净磁石为纯净物 B．净磁石采集日久变为呆磁石，是发生了分解反应的缘故 C．磁石的主要成分是Fe3O4 D．醋淬磁石涉及氧化还原反应 答案：C 解析：由题意可知，上品净磁石为含有四氧化三铁的混合物，故A错误；由题意可知，净磁石采集后放置日久，表面的四氧化三铁被空气中氧气氧化为氧化铁，净磁石的磁性便会减退变为呆磁石，则净磁石采集日久变为呆磁石是因为发生了氧化还原反应，与分解反应无关，故B错误；由题意可知，上品净磁石的主要成分为四氧化三铁，故C正确；由题意可知，醋淬磁石涉及的反应为磁石表面的氧化铁与醋酸反应生成醋酸铁和水，反应中没有元素发生化合价变化，该反应不是氧化还原反应，故D错误。 考向二　铁与酸反应的定量分析 3．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 答案：C 解析：该反应可以看做两步：①Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O，由方程式知，1 mol NO完全氧化需要消耗4 mol H＋，而溶液中氢离子只有3 mol，则硝酸根离子过量，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0.75 mol铁，B正确；P点n(Fe2＋)＝n(Fe3＋)，两者均为0.45 mol，C错误；向P点溶液中加入铜粉，发生反应：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，由选项C知，P点剩余0.45 mol Fe3＋，则最多可溶解0.225 mol铜，质量为14.4 g，D正确。 考向三　用守恒法判断氧化物的组成 4．铁的常见化合价有＋2价和＋3价。据研究，铁在浓HNO3中发生钝化时，可生成一种化学式为Fe8O11的化合物，它可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物。该化合物可以表示为________。 答案：2FeO·3Fe2O3 解析：化合物Fe8O11可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物，设化学式为nFeO·mFe2O3，则，解得n＝2，m＝3，该化合物可以表示为2FeO·3Fe2O3。 5．有一块铁的“氧化物”样品，用140 mL 5.0 mol·L－1盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.025 mol Cl2，恰好使其中的Fe2＋全部转变为Fe3＋，则该样品可能的化学式为________。 答案：Fe5O7(或FeO·2Fe2O3) 解析：根据2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，可知铁的“氧化物”样品用盐酸溶解后所得溶液中n(Fe2＋)＝0.025 mol×2＝0.05 mol，根据电荷守恒得2n(Fe2＋)＋3n(Fe3＋)＝n(Cl－)，则n(Fe3＋)＝＝0.2 mol，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.05∶0.2＝1∶4，故该氧化物可表示为FeO·2Fe2O3，即Fe5O7。 归纳总结 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， (1)若a∶b＝1∶1，则铁的氧化物为FeO； (2)若a∶b＝2∶3，则铁的氧化物为Fe2O3； (3)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物质的量之比为1∶1，Fe3O4物质的量为任意值)。　　 考点二　铁的氢氧化物 1．氢氧化铁和氢氧化亚铁的比较 化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 色态 白色固体 红褐色固体 与盐酸反应 Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O 受热分解 2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O 二者的 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 学生用书↓第73页 2．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 有机覆盖层法 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接触发生反应 还原性气体保护法 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FeSO4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 电触法 用铁作阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖苯(或煤油) [正误辨析] 1．在空气中，白色的Fe(OH)2迅速转变成灰绿色，最终变成红褐色(　　) 2．FeCl3溶液滴入热的浓NaOH溶液中可得到Fe(OH)3胶体(　　) 3．Fe(OH)2与HNO3发生反应的离子方程式为Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O(　　) 4．Fe(OH)3与氢碘酸反应生成FeI3(　　) 5．Fe(OH)3呈红褐色、透明，能产生丁达尔效应(　　) 6．Fe(OH)3在空气中加热分解生成Fe2O3，则Fe(OH)2在空气中加热分解生成FeO(　　) 7．制备氢氧化亚铁时，向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，边加边搅拌，即可制得白色的氢氧化亚铁(　　) 答案：1.√　2.×　3.×　4.×　5.×　6.×　7.× (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。 (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)滴液漏斗(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中空气没有完全排尽 解析：制备Fe(OH)2白色沉淀必须在无氧气的环境中进行。将铁屑和稀硫酸反应得到FeSO4，再利用气体产生的气压把FeSO4溶液压至装置4中与NaOH反应，得到Fe(OH)2，注意所需试剂也需要加热除掉溶解氧。(1)该反应需要置于无氧环境，可知装置5的作用是液封，防止空气进入装置4。注意这里跟防倒吸无关，也不会产生有污染的气体需要尾气处理。 考向一　铁、氧化物、氢氧化物的性质 1．下列离子方程式书写正确的是(　　) A．FeO固体放入稀硝酸中：FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O B．过量的铁粉与稀硝酸反应：Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O C．向氢氧化亚铁中加入足量的稀硝酸：Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O D．向Fe(OH)3中加入硫酸：Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O 答案：D 学生用书↓第74页 2．已知：①向盛有稀H2SO4试管中加入Fe粉，Fe粉完全溶解得浅绿色溶液； ②向实验①浅绿色溶液中滴加NaOH溶液，生成白色沉淀并立即变为红褐色； ③向实验②红褐色沉淀中滴加溶有淀粉的HI溶液，红褐色沉淀溶解得蓝色溶液。 下列判断正确的是(　　) A．上述实验中，共涉及四个氧化还原反应 B．实验可证明还原性：H＋＞Fe2＋＞OH－＞I－ C．实验②可证明溶解度：Fe(OH)3＞Fe(OH)2 D．实验③中，反应的离子方程式是2Fe(OH)3＋2I－＋6H＋===2Fe2＋＋I2＋6H2O 答案：D 解析：A.实验②中生成白色沉淀不是氧化还原反应，错误；B.I－可以把Fe3＋还原成Fe2＋，说明还原性I－大于Fe2＋，错误；C.白色沉淀Fe(OH)2还原性强，被氧化为Fe(OH)3，不能判断溶解度的大小，错误；D.溶液颜色变蓝，说明I－被氧化为I2，正确。 归纳总结 铁的氢氧化物的制备方法 1．Fe(OH)3：可溶性铁盐(Fe3＋)与碱液(NaOH、氨水)反应 Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓ Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH 2．Fe(OH)2：可溶性亚铁盐(Fe2＋)与碱液(NaOH、氨水)反应 Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ Fe2＋＋2NH3·H2O===Fe(OH)2↓＋2NH 注：若要较长时间看到白色沉淀，需创造无氧环境　　 考向二　氢氧化亚铁制备实验探究 3．用FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备Fe(OH)2。 (1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需要加入________________________。 (2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用____________的方法。 (3)生成Fe(OH)2白色沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液，这样操作的理由是________________________________________ _______________________________________________________________________________。 答案：(1)稀H2SO4、铁屑　(2)煮沸　(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2而被氧化4.下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是________(填序号)。 答案：①②④ 5．利用电解实验可以制得纯净的Fe(OH)2白色沉淀，如图所示，已知两电极的材料分别为石墨和铁。 (1)a电极的材料应为________，电极反应式为________________________。 (2)电解液c可以是________(填字母)。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．纯水 B．NaCl溶液 C．NaOH溶液 D．CuCl2溶液 (3)d为苯，其作用是______________________________________________________________ _______________________________________________________________________________， 在加入苯之前对电解液c应作何简单处理？_________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 (4)若c用Na2SO4溶液，当电解一段时间后看到白色Fe(OH)2沉淀，再反接电源电解，除了电极上看到气泡外，另一明显现象为___________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________。 答案：(1)Fe　Fe－2e－===Fe2＋　(2)BC　(3)隔绝空气，防止生成的Fe(OH)2被氧化　加热煮沸，排出溶解的O2　(4)白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变成红褐色 课时测评14　铁及其重要化合物 (时间：45分钟　满分：100分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (选择题1－10题，每题6分，第11题20分，第12题20分，共100分) 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 答案：D 解析：铁在空气中容易发生吸氧腐蚀，根据题意“舶上铁丝，……日久起销”，说明销是铁锈，铁锈的主要成分为Fe2O3，D项正确。 2．下列叙述不正确的是(　　) ①Fe与S混合加热生成Fe2S3；②Fe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；③过量的铁与浓硝酸加热反应有气体生成；④FeCl3溶液能与Cu反应，可用于刻蚀印刷电路板 A．①③　　 B．①②　　 C．②④　　 D．②③ 答案：B 解析：Fe是变价金属，遇强氧化剂(如HNO3、Cl2等)生成＋3价铁，遇弱氧化剂(如S或I2等)生成＋2价铁，故Fe与S混合加热生成FeS，①错误；Fe与稀硝酸反应生成的气体为NO，该反应不是置换反应，②错误。 3．(2023·广东省茂名市高三联考)人体血液中如果缺乏亚铁离子，就会造成缺铁性贫血。市场出售的某种麦片中含有微量、颗粒细小的铁粉，这些铁粉在人体胃酸(胃酸的主要成分是HCl)作用下转化成亚铁盐。下列叙述错误的是(　　) A．铁粉具有还原性 B．铁是人体必需的微量元素 C．常温下，铁能与水发生置换反应 D．Fe2＋用K3[Fe(CN)6]溶液检验生成蓝色沉淀 答案：C 解析：Fe粉可以失电子，具有还原性，故A正确；铁是合成血红蛋白的，所以铁是人体必需的微量元素，故B正确；高温条件下，铁和水蒸气发生置换反应，故C错误；Fe2＋可用K3[Fe(CN)6]溶液检验，有蓝色沉淀生成，故D正确。 4．(2023·江苏省徐州市三模)下列有关铁及其化合物的性质与用途具有对应关系的是(　　) A．Fe2O3能与盐酸反应，可用于制作红色颜料 B．FeCl3具有氧化性，可用于除去水中悬浮杂质 C．铁粉具有还原性，可用于食品袋中的抗氧化剂 D．FeS难溶于水，可用于除去废水中的Cu2＋ 答案：C 解析：Fe2O3为红棕色固体，可用于红色颜料，与其能与盐酸反应无关，故A错误；FeCl3可用于除去水中悬浮杂质是利用其能水解生成氢氧化铁胶体，胶体具有吸附性，与其氧化性无关，故B错误；铁粉用于食品袋中的抗氧化剂，是因为铁粉是活泼金属具有强的还原性，故C正确；FeS可与铜离子反应生成更难溶的CuS，因此可除去废水中的Cu2＋，与FeS的溶解性无关，故D错误。 5．关于铁的三种氧化物(FeO、Fe2O3、Fe3O4)的下列叙述中正确的是(　　) A．铁的三种氧化物中铁元素的化合价完全相同 B．都是碱性氧化物，都能与盐酸反应生成氯化铁和水 C．氧化亚铁在空气中加热可生成更稳定的四氧化三铁 D．四氧化三铁中铁元素有＋2价和＋3价，它是一种混合物 答案：C 解析：FeO中铁元素的化合价为＋2价，Fe2O3中铁元素的化合价为＋3价，Fe3O4为复杂的氧化物，其中铁的化合价可以看作是由＋2、＋3价组成，故A错误；FeO、Fe2O3为碱性氧化物，FeO与盐酸反应：FeO＋2HCl===FeCl2＋H2O，Fe2O3与盐酸反应：Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O，Fe3O4不属于碱性氧化物，与盐酸反应：Fe3O4＋8HCl===FeCl2＋2FeCl3＋4H2O，故B错误；氧化亚铁在空气中加热可生成更稳定的四氧化三铁，故C正确；四氧化三铁是复杂的化合物，属于纯净物，故D错误。 6．下列有关铁的化学反应的叙述正确的是(　　) A．室温下，过量Fe与浓硫酸反应生成FeSO4 B．加热时，过量Fe与氯气反应生成FeCl2 C．高温下，铁与水蒸气反应有Fe3O4生成 D．高温下，铁粉与氧化铝粉末反应生成单质铝 答案：C 解析：室温下，Fe在浓硫酸中钝化，无法持续反应，A错误；氯气氧化性较强，无论Fe是否过量与氯气加热反应都只生成FeCl3，B错误；高温条件下，Fe与水蒸气反应得到Fe3O4和氢气，C正确；Fe的金属活动性不如Al，不能从氧化铝中置换出Al单质，D错误。 7．用如图所示装置进行Fe与水蒸气反应的实验，下列有关说法不正确的是(　　) A．装置A的作用是为实验提供持续不断的水蒸气 B．装置B中反应的化学方程式是2Fe＋3H2OFe2O3＋3H2↑ C．装置C中加入的固体干燥剂可能是碱石灰 D．点燃D处的气体前必须检验气体的纯度 答案：B 解析：装置A是液态水在加热的条件下产生水蒸气的装置，作用是为实验提供持续不断的水蒸气，故A正确；Fe与水蒸气反应产物是四氧化三铁和氢气，B中反应的化学方程式是3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，故B错误；氢气属于中性气体，可以用碱石灰作干燥剂，故C正确；氢气在点燃之前应该先检验气体的纯度，防止发生爆炸，故D正确。 8．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，则这种铁的氧化物为(　　) A．Fe3O4 B．Fe2O3 C．FeO D．以上都不是 答案：C 解析：4.00 g CaCO3沉淀的物质的量为0.04 mol，则CO、CO2的物质的量也为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质量为0.64 g，铁元素质量为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。 9．把少量废铁屑溶于过量稀硫酸中，过滤，除去杂质，在滤液中加入适量硝酸，再加入过量氨水，有红褐色沉淀生成。过滤，加热沉淀物至质量不再发生变化，得到红棕色的残渣。上述沉淀和残渣分别为(　　) A．Fe(OH)2；Fe(OH)3、Fe3O4 B．Fe(OH)2；FeO C．Fe(OH)3；Fe2O3 D．Fe2O3；Fe(OH)3 答案：C 解析：该反应过程有关转化关系为Fe与稀硫酸反应生成FeSO4，FeSO4有还原性，硝酸具有强的氧化性，FeSO4遇硝酸被氧化为硫酸铁，向该溶液中加入氨水，二者发生复分解反应，产生红褐色氢氧化铁沉淀，氢氧化铁不稳定，受热分解，产生氧化铁和水，所以最后得到的红棕色的固体是Fe2O3。因此选项C符合题意。 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 答案：B 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；由题图知，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、过程Ⅱ的反应知，该过程的总反应为CO2C＋O2，D正确。 11．(20分)某学习小组探究铁与氯气在不同条件下的反应及产物。 资料：高于300 ℃时FeCl3升华。 (1)将铁粉放入氯水中，铁粉溶解，无气泡产生。 ①经检验氯水呈酸性，原因是___________________________________________________(用化学方程式表示)。 ②依据实验现象，判断氯水中与Fe反应的微粒可能为__________________。 (2)湿润的Cl2与Fe的反应： 实验 装置 操作及现象 Ⅰ 常温时将铁丝伸入A中，铁丝迅速变黑，反应停止后，加入蒸馏水，溶液呈浅绿色 Ⅱ 将红热的铁丝伸入A中，铁丝剧烈燃烧，产生大量棕黄色烟，瓶底铺有棕色粉末 ①实验Ⅰ，经检验产物中有FeCl2，推测其形成的可能原因： a：铁和氯气直接化合生成，其反应为______________________________________________ _______________________________________________________________________________。 b：2Fe＋3Cl2===2FeCl3，2FeCl3＋Fe===3FeCl2。 ②实验Ⅱ，___________________________________________________________________ (填操作和现象)，A中产物含＋3价铁。 (3)干燥的Cl2与Fe的反应： 实验 装置 操作及现象 Ⅲ 常温时将铁丝伸入A中，铁丝慢慢变黑，大量气体剩余 Ⅳ 将红热的铁丝伸入A中，铁丝剧烈燃烧，产生大量棕黄色烟，瓶底铺有棕色粉末 实验Ⅲ中有大量Cl2剩余，实验Ⅳ几乎无Cl2剩余，原因是________________________________ _______________________________________________________________________________。 答案：(1)①Cl2＋H2OHCl＋HClO　②Cl2、ClO－、HClO　(2)①Fe＋Cl2===FeCl2　②向A中加水，取少量A中溶液，滴入KSCN溶液，溶液变红　(3)Ⅲ中铁与氯气反应产生的氯化物膜覆盖在铁丝表面，使铁与氯气不能接触；Ⅳ中反应温度高，生成的FeCl3升华，铁与氯气继续接触反应 解析：(1)①氯气溶于水，发生反应：Cl2＋H2OHCl＋HClO，使溶液显酸性；②铁粉放入氯水中，铁粉溶解，无气泡产生，可能是Fe与Cl2反应，也可能是Fe与HClO反应生成FeCl3和H2O。(2)①铁和氯气直接化合生成，其反应为Fe＋Cl2===FeCl2；②取少量生成物于试管中，加蒸馏水溶解，然后滴加KSCN溶液，若溶液显红色，说明含有＋3价Fe。(3)对比实验Ⅲ和Ⅳ的实验现象，Ⅲ中铁与氯气反应产生的氯化物膜覆盖在铁丝表面，使铁与氯气不能接触；Ⅳ中反应温度高，生成的FeCl3升华，铁与氯气继续接触反应。 12．(20分)Fe2O3具有广泛的用途。甲同学阅读有关资料得知在高温下煅烧FeCO3可以得到Fe2O3。为了进一步验证此结论，他做了如下实验： 实验步骤 实验操作 Ⅰ 取一定质量的FeCO3固体置于坩埚中，高温煅烧至质量不再变化，冷却至室温 Ⅱ 取少量实验步骤Ⅰ所得固体置于一洁净的试管中，用足量的稀硫酸溶解 Ⅲ 向实验步骤Ⅱ所得溶液中滴加KSCN溶液，溶液变红 由此甲同学得出结论：4FeCO3＋O22Fe2O3＋4CO2 (1)写出实验步骤Ⅲ中发生反应的离子方程式：_______________________________________ ________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 (2)乙同学提出了不同的看法：煅烧产物可能是Fe3O4，因为Fe3O4也可以溶于硫酸，且所得溶液中也含有Fe3＋。于是乙同学对甲同学的实验步骤Ⅲ进行了补充改进：检验实验步骤Ⅱ所得溶液中是否含有Fe2＋。他需要选择的试剂是________(填字母)。 a．NaOH溶液　　　b．新制氯水和KSCN溶液 c．K3[Fe(CN)6]溶液 (3)丙同学认为即使得到了乙同学预期的实验现象，也不能确定煅烧产物的成分，你认为丙同学持此看法的理由是__________________________________________________。 (4)丙同学进一步查阅资料得知煅烧FeCO3的产物中的确含有＋2价铁元素。于是他设计了另一种由FeCO3制取Fe2O3的方法：先向FeCO3中依次加入试剂稀硫酸、__________(填试剂名称)和氨水；再____________(填操作名称)、洗涤、灼烧，即可得到Fe2O3。 答案：(1)Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3　(2)c　(3)产物也可以是FeO和Fe2O3的混合物(或Fe3O4和FeO；Fe3O4和Fe2O3；FeO、Fe3O4和Fe2O3)　(4)过氧化氢溶液(或氯水)　过滤 解析：(1)溶液变红色说明溶液中生成了Fe(SCN)3。(2)Fe2＋用K3[Fe(CN)6]来检验，反应现象为生成蓝色沉淀，c项正确。(4)FeCO3和Fe2O3中铁元素的价态分别是＋2价和＋3价，所以需要加入氧化剂，如加入H2O2、氯水或通入Cl2等将Fe2＋氧化成Fe3＋，加入氨水后生成Fe(OH)3沉淀，经过滤、洗涤、灼烧可得到Fe2O3。 学生用书↓第75页 学科网（北京）股份有限公司 $$