3.1.1 铁的单质、氧化物和氢氧化物（课件PPT）-【新课程学案】2024-2025学年高中化学必修第一册（人教版2019）

铁　金属材料 第三章 第一节　 铁及其化合物 学习目标 重点难点 1.结合真实情境中的应用实例或实验探究，了解铁及其重要化合物的主要性质及在生产、生活中的应用。 2.了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化，认识物质及其转化在促进社会文明进步、自然资源综合利用的重要价值。 重点 铁盐与亚铁盐的转化、Fe3＋的检验。 难点 1.制备Fe(OH)2的实验设计。 2.Fe、Fe2＋、Fe3＋的转化关系模型建构。 第1课时 铁的单质、氧化物和氢氧化物 目录 新知探究(一)——铁的单质、铁的氧化物 新知探究(二)——铁的氢氧化物 课时跟踪检测 新知探究(三)——氢氧化亚铁制备实验的改进与创新 5 铁的单质、铁的氧化物 新知探究(一) (一)铁的单质 1．铁的存在与性质 (1)铁元素的存在 存在形态 游离态 如陨铁 化合态 主要以 价化合物的形态存在于矿石中 地壳中含量 含量仅次于 ，居第四位 ＋2、＋3 氧、硅、铝 (2)铁的冶炼 ①我国在西周晚期已掌握了冶铁技术。战国中期以后，铁制工具在社会生产中发挥了巨大的作用。 2．铁的物理性质 铁有 性和 性。铁能导电，但其导电性不如铜和铝。铁还能被 吸引，其熔、沸点较高。 3．铁的化学性质 根据学过的铁与一些物质的反应写出有关的化学方程式，是离子反应的写出离子方程式。 延展 导热 磁体 (1)与某些非金属单质、酸和盐溶液反应 ①Fe与非金属单质反应 ②Fe与非氧化性酸反应(稀H2SO4) 。 ③Fe与盐溶液反应(CuSO4) 。 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋ (2)实验探究铁粉与水蒸气的反应 实验装置 操作现象 用火柴点燃肥皂液，听到 声，证明生成了___ 实验结论 在高温下，铁能与水蒸气反应，化学方程式为 爆鸣 H2 [微点拨] ①铁的变价 ②铁在潮湿的空气中生锈(Fe2O3·xH2O)。 ③铁在常温下与浓H2SO4、浓HNO3发生“钝化”形成致密的氧化膜。 (二)铁的氧化物 1．三种氧化物的比较 化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4 俗称 — _____ ____________ 颜色和状态 色粉末 色粉末 色晶体 铁的价态 价 价 ＋2价、＋3价 水溶性 不溶 不溶 不溶 稳定性 空气中受热生成______ 稳定 稳定 铁红 磁性氧化铁 黑 黑 ＋2 ＋3 Fe3O4 红棕 2．三种氧化物与盐酸反应的离子方程式 FeO： ； Fe2O3： ； Fe3O4： 。 FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O [微点拨] ①Fe3O4有磁性，可被磁体吸引。 ②Fe3O4可以看作FeO·Fe2O3，＋2价与＋3价铁的个数比为1∶2，不属于碱性氧化物。 ③FeO、Fe2O3是金属氧化物，它们都能与酸发生反应，分别生成亚铁盐和铁盐。 应用化学　 我国科学家参与研制的阿尔法磁谱仪已升入太空，开始了探索宇宙中是否存在“反物质”的研究工作。根据你所学的知识推测用于制造阿尔法磁谱仪的核心部件的材料是FeO、Fe2O3、Fe3O4中的哪一种？为什么？ 提示：Fe3O4。制造阿尔法磁谱仪的核心部件的材料是一种具有磁性的物质，在铁的氧化物中，只有Fe3O4是具有磁性的物质，另两种均不具有磁性。 [题点多维训练] 题点(一)　铁的单质 1．下列关于铁与水反应的描述不正确的是(　 ) A．铁与水蒸气反应的产物是黑色的Fe3O4 B．红热的铁能与水蒸气反应，放出的气体点燃时不能发出爆鸣声 C．铁与水蒸气的反应是氧化还原反应 D．常温下，Fe与H2O不反应，但在空气中的O2、CO2、H2O的共同作用下Fe能与其发生反应 √ 解析：铁与水蒸气反应的产物是黑色的Fe3O4，故A描述正确；红热的Fe与水蒸气反应生成氢气，氢气点燃时能发出爆鸣声，故B描述错误；Fe与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，反应中Fe、H元素的化合价发生变化，属于氧化还原反应，故C描述正确；常温下，铁在潮湿的空气中易发生腐蚀，故D描述正确。 2．(2024·武汉青山区高一期末)“千年珊瑚万年红”，一直以来，红珊瑚都被用来制作珍贵的工艺品。珊瑚由珊瑚虫堆积而成，在珊瑚钙化的过程中，可能因吸收了某种金属元素的氧化物使得珊瑚呈红色，则该金属元素可能为(　 ) A．Fe B．Na C．Mg D．Ca √ 解析：“某种金属元素的氧化物使得珊瑚呈红色”，说明该种金属氧化物呈红色，铁的氧化物Fe2O3是红棕色，氧化钠、氧化镁、氧化钙是白色，所以A正确。 3．在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应，可以得到铁的氧化物。该氧化物又可以经过此反应的逆反应生成颗粒很细的铁粉。这种铁粉俗称“引火铁”。请分别用图中示意的两套装置制取上述铁的氧化物和“引火铁”。(装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、陶土网、加热设备等在图中均已略去) 请填写下列空白： (1)①试管A中应加入的试剂是________。 铁粉 ②需要加热的装置是________，当实验结束时应该先熄灭________处的酒精灯。 解析：②反应需要在高温下进行，则A装置需要加热。又因为需要提供水蒸气，所以B装置也需要加热，当实验结束时应该先熄灭A处的酒精灯，在水蒸气的氛围中冷却。 A、B A ③试管D中收集得到的是____，C的作用是________。 解析：③反应过程中生成氢气，氢气不溶于水，所以D是用来收集氢气的，为了防止向试管A中通入水蒸气使试管骤冷，引起水的倒流，从而在试管A和收集气体的试管D中间加上了烧瓶，保证实验安全，即C为安全瓶，起防止倒吸的作用。 H2 防倒吸 (2)①G中应加入的试剂是________。 解析：①装置Ⅰ是用来制取氢气的装置，由于使用的是稀盐酸来制取氢气，所以在产生氢气的同时可能带出部分水蒸气和氯化氢气体，故在U形管中加入固体来吸收氯化氢和水蒸气，所以G中应加入的试剂是碱石灰。 碱石灰 ②试管E中发生反应的化学方程式是____________________________。 题点(二)　铁的氧化物 4．铁的常见化合价有＋2价和＋3价。据研究，铁在浓硝酸中发生钝化时，可生成一种化学式为Fe8O11的化合物，它可以表示为FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物。该化合物为(　 ) A．FeO·3Fe2O3　　　　 B．FeO·2Fe2O3 C．2FeO·3Fe2O3 D．2FeO·Fe2O3 √ 解析：FeO·3Fe2O3中铁原子和氧原子的个数比为7∶10，故A不符合题意；FeO·2Fe2O3中铁原子和氧原子的个数比为5∶7，故B不符合题意；2FeO·3Fe2O3中铁原子和氧原子的个数比为8∶11，故C符合题意；2FeO·Fe2O3中铁原子和氧原子的个数比为4∶5，故D不符合题意。 5．“秦砖汉瓦”泛指秦汉时期的青砖与古瓦，是我国传统建筑文化的一个缩影。它们是由黏土烧制的(黏土中含有铁元素)。有的是黑色的，有的却是红色的，请分析其颜色不同的原因。 答案：砖瓦显黑色的原因：烧制砖瓦时，黏土中的铁元素生成黑色的FeO与Fe3O4。 砖瓦显红色的原因：烧制砖瓦时，黏土中的铁元素生成红棕色的Fe2O3。 铁的氢氧化物 新知探究(二) 1．Fe(OH)2与Fe(OH)3的制取 在两支试管中分别加入少量的FeCl3溶液和FeSO4溶液，然后各滴入NaOH溶液。观察并描述发生的现象 氢氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 实验操作 实验现象 生成 色沉淀 首先生成 絮状沉淀，然后迅速变成 色，最后变成 色 红褐 白色 灰绿 红褐 化学 方程式 FeCl3＋3NaOH=== ___________________ FeSO4＋2NaOH=== ____________________ 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===_________ 实验 结论 Fe(OH)3与Fe(OH)2分别可由相对应的可溶性盐与碱溶液反应制得 Fe(OH)3↓＋3NaCl Fe(OH)2↓＋Na2SO4 续表 4Fe(OH)3 2.Fe(OH)2与Fe(OH)3的性质比较 化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 色态、溶解性 色固体、 溶于水 色固体、 溶于水 与酸反应 HCl HI Fe(OH)2＋2H＋ ===Fe2＋＋2H2O Fe(OH)2＋2H＋ ===Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O 白 难 红褐 难 2Fe(OH)3＋2I－＋6H＋=== 2Fe2＋＋I2＋6H2O 稳定性 在空气中不稳定，易被氧化：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 不稳定[比Fe(OH)2稳定]， 受热易分解： _________________________ 续表 [题点多维训练] 1．铁屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量氨水，有白色沉淀生成，过滤，在空气中加热沉淀至质量不再发生变化，得到红棕色残渣。上述沉淀和残渣分别是(　 ) A．Fe(OH)3　Fe2O3 　 B．Fe(OH)2　Fe2O3 C．Fe(OH)2　Fe(OH)3 　 D．Fe(OH)2　Fe3O4 √ 解析：铁屑溶于过量的稀硫酸，反应生成硫酸亚铁，硫酸亚铁与足量氨水反应生成氢氧化亚铁白色沉淀，在空气中氢氧化亚铁容易被空气中的氧气氧化成氢氧化铁，氢氧化铁为红褐色沉淀，受热分解生成红棕色的三氧化二铁，故白色沉淀是氢氧化亚铁，加热得到最后的残渣是氧化铁。 2．化合物A、B组成元素相同，且B为白色。C是一种与B含有相同价态该金属元素的硫酸盐，向C中加入适量的NaOH溶液，可观察到生成的沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色沉淀A，加热A可得红棕色粉末D。回答下列问题： (1)写出各物质的化学式： A：__________，B：__________， C：__________，D：__________。 Fe(OH)3 Fe(OH)2 FeSO4 Fe2O3 (2)写出B转化为A的化学方程式：______________________________。 写出A受热分解的化学方程式：___________________________。 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 氢氧化亚铁制备实验的改进与创新 新知探究(三) 导学设计　 NaOH溶液滴入FeSO4溶液中先产生白色的Fe(OH)2沉淀，然后迅速被氧化成灰绿色，最终变为红褐色Fe(OH)3。化学兴趣小组同学探究产生现象的原因并对装置进行了相应的改进以能较长时间地观察到白色沉淀。 [查阅资料]　苯为有机溶剂，密度小于水且与水不互溶。 [原因猜想]　①空气中含有O2 ②水溶液中含有溶解的少量氧气 [装置改进]　该小组同学对装置进行了相应的改进： [问题探究]　(1)请分析改进后的装置①②③为什么能较长时间观察到白色沉淀。 装置 原理 ①   ②   ③   提示：装置①，苯的密度比水小，且与水不互溶，加入少量苯覆盖在FeSO4溶液的上面，用于隔绝溶液与空气接触，防止生成的Fe(OH)2被O2氧化； 装置②，铁粉与稀硫酸反应生成的H2排除了装置内的空气，同时试管内剩余的H2起到保护气的作用，防止Fe(OH)2与O2接触被氧化，因此能较长时间观察到白色沉淀； 装置③，打开止水夹a，Fe与稀H2SO4反应产生的H2将装置内的空气排出，再关闭止水夹a，产生的H2使试管A中气压大于外界气压，把试管A中的液体(FeSO4溶液)压入试管B中，反应得到Fe(OH)2白色沉淀，由于空气已被排出且苯可以隔绝b处进入的空气，故可以长时间观察到Fe(OH)2沉淀。 (2)在改进的实验中，将配制溶液的水煮沸冷却后再使用，其目的是什么？ 提示：除去水中溶解的氧气，尽可能创造无氧环境以防止Fe(OH)2被氧化。 [系统融通知能] 1．Fe(OH)2制备的四个措施 (1)Fe2＋极易被氧化，所以FeSO4溶液要现用现配。 (2)为了防止Fe2＋被氧化，配制FeSO4溶液的蒸馏水和NaOH溶液要煮沸，尽可能除去O2。 (3)为了防止滴加NaOH溶液时带入空气，可将吸有NaOH溶液的长滴管伸入FeSO4溶液的液面下，再挤出NaOH溶液。 (4)为防止Fe2＋被氧化，还可以向盛有FeSO4溶液的试管中加入少量的煤油或其他密度小于水而不溶于水的有机物，以隔绝空气。 2．常用于制备Fe(OH)2的两种创新装置 创新 装置Ⅰ ①打开止水夹a，使A装置中的铁粉与稀硫酸反应一段时间，反应产生的氢气会将整个装置中的空气排出； ②再夹紧止水夹a，A装置中产生的氢气逐渐增多，会将A装置中生成的FeSO4溶液压入B装置中，从而产生Fe(OH)2白色沉淀 创新 装置Ⅱ 先滴加稀硫酸至装置内空气排尽充满H2，再滴加NaOH溶液 续表 [题点多维训练] 1．实验室用FeCl2溶液和烧碱制备Fe(OH)2，为了使产物不容易被氧化，下列做法不正确的是(　 ) A．配制FeCl2溶液和烧碱溶液所用的蒸馏水通常要煮沸 B．可在FeCl2溶液的上面加一层植物油以隔绝空气 C．向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时，胶头滴管尖嘴不能伸入试管内 D．产生Fe(OH)2沉淀后，不能振荡试管 √ 解析：向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时，要将胶头滴管的尖嘴深入到FeCl2溶液中，防止氢氧化钠溶液在滴入时接触空气溶有氧气，故C错误。 2．下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是(　 ) A．①②③ B．①②④ C．①②③④ D．②③④ √ 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，即发生4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的氧气或空气。③由于空气中的氧气能迅速将Fe(OH)2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。 3．(2024·开封高一期末)如图所示装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时颜色的变化。实验时必须使用铁屑和6 mol·L－1的硫酸，其他试剂任选。填写下列空白。 (1)B中盛一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的试剂是________，A中反应的离子方程式是________________________。 解析：A中应预先加入的试剂是铁，再滴入酸即可，发生反应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑； 铁屑 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ (2)实验开始时就先将活塞E________(填“打开”或“关闭”)，C中收集到气体的主要成分是______。 解析：为保证酸顺利滴下，一定在实验开始时就先将活塞E打开，A中反应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，最后产生的氢气被C装置收集； 打开 H2 (3)简述生成Fe(OH)2的操作过程_____________________________ ______________。 解析：A中反应发生后，为保证硫酸亚铁进入B中和氢氧化钠混合，要借助氢气产生的压强，所以需要关闭活塞E，使硫酸亚铁溶液被压入B瓶中进行反应； 关闭活塞E，使FeSO4溶液压入 B瓶中进行反应 (4)拔去装置B中的橡皮塞，使空气进入，写出有关反应的化学方程式：________________________________。 解析：氢氧化亚铁可以被氧气氧化为氢氧化铁，反应的化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 课时跟踪检测 (选择题第1～9小题，每小题3分，第12小题5分，本检测满分80分) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13 √ 12 1．火星外表是红色的，这是因为火星表面含有大量的(　 ) A．氧化铜 B．氧化铁 C．碳酸钙 D．四氧化三铁 解析：氧化铜是黑色的，氧化铁是红色的，碳酸钙是白色的，四氧化三铁是黑色的。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 2．(2024·蚌埠期末检测)下列关于铁及其化合物的说法正确的是(　 ) A．过量的铁丝在Cl2中燃烧生成FeCl2 B．FeO不稳定，在空气里能被氧化成Fe2O3 C．铁性质活泼，铁元素在自然界中都以化合态的形式存在 D．向饱和FeCl3溶液中滴加适量NaOH溶液即可得到氢氧化铁胶体 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析：Cl2是强氧化剂，能将变价金属氧化为高价态，故过量的Fe与Cl2反应生成FeCl3，A错误；FeO不稳定，在空气里能被氧气氧化为氧化铁，B正确；在自然界中，陨铁中有游离态的铁存在，C错误；FeCl3溶液和NaOH溶液生成氢氧化铁沉淀，得不到氢氧化铁胶体；制取Fe(OH)3红褐色胶体应该向煮沸的蒸馏水中滴加饱和氯化铁溶液至溶液变红褐色，D错误。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 3．人类用铁的历史可以追溯到四千五百多年前。下列有关铁的化合物的说法中，错误的是(　 ) A．Fe(OH)2是一种白色固体，不稳定，在空气中易被氧化转变为红褐色 B．Fe2O3不可与水反应得到Fe(OH)3，所以铁的化合物不能通过化合反应制取Fe(OH)3 C．Fe3O4可以由化合反应制得 D．Fe(OH)3胶体呈红褐色，能发生丁达尔效应 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3为化合反应，可以制取Fe(OH)3，B错误。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 4．铁在一定条件下与下列物质反应，产物中存在＋3价铁元素的是(　 ) A．氯气 B．硫酸铜 C．稀硫酸 D．浓盐酸 解析：铁在氯气中燃烧生成氯化铁，A正确；铁与硫酸铜溶液发生置换反应生成FeSO4，B错误；铁与硫酸溶液发生置换反应生成FeSO4，C错误；铁与浓盐酸反应生成FeCl2，D错误。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 5．还原铁粉与水蒸气反应的装置如图所示，下列有关该实验的说法正确的是(　 ) 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 6．(2024·乌鲁木齐期末)下列关于铁的三种氧化物(FeO、Fe2O3、Fe3O4)的叙述正确的是(　 ) 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．赤铁矿的主要成分是Fe2O3，常用作红色颜料 D．四氧化三铁中铁元素有＋2价和＋3价，它是一种混合物 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 12 11 13 3 7．甲同学用FeCl2溶液和烧碱溶液制备Fe(OH)2；乙同学用如图装置制备Fe(OH)2，为了防止生成的产物被氧化，下列说法不正确的是(　 ) A．配制溶液所用的蒸馏水要煮沸 B．甲同学 可在FeCl2溶液的上面加一层植物油，以隔绝空气 C．甲同学向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时， 胶头滴管的尖嘴可以伸入试管内液面下 D．乙同学应该先关闭止水夹，一段时间以后再打开止水夹 1 2 4 5 6 7 8 9 10 12 11 13 3 解析：为防止水中溶解的O2氧化Fe2＋，应将配制溶液的蒸馏水加热煮沸，除去溶解的氧气，A项正确；植物油密度比水小，在液面上加一层植物油能隔绝空气，B项正确；为防止生成的氢氧化亚铁被空气中的氧气氧化，可将盛有NaOH溶液的胶头滴管的尖嘴直接伸入试管内液面下再挤出溶液，C项正确；实验过程中应先打开止水夹，让产生的H2排尽装置内的空气，以防Fe2＋被氧化，D项错误。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 8．(2024·北京西城期末检测)钠与水反应、铁与水蒸气反应的实验装置图如下。 Ⅰ.钠与水反应 Ⅱ.铁与水蒸气反应 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 9．31.04 g Fe3O4、Fe2O3、FeO组成的固体混合物，用180 mL 6.0 mol·L－1盐酸能恰好将之完全溶解。若将此固体混合物用CO完全还原，则生成的铁的物质的量为(　 ) A．0.2 mol B．0.3 mol C．0.4 mol D．0.5 mol 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 10．(12分)有A、B、C三种常见的金属单质，A在空气中燃烧生成淡黄色固体；B也能在空气中剧烈燃烧，发出耀眼的白光；C在一定条件下与水蒸气反应生成H2和一种黑色固体。根据以上信息回答下列问题： (1)写出化学式。A：_____；B：______；C：_____。 Na Mg Fe 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 (2)写出化学方程式。 ①C在氧气中燃烧：_________________________； ②C与水蒸气反应：_____________________________。 (3)黑色固体与稀盐酸反应的离子方程式为 ___________________________________。 Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O (4)Fe与Cl2、稀盐酸反应的化学方程式分别为 _____________________、_______________________。 Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析：淡黄色固体是过氧化钠，故A是钠；B能在空气中剧烈燃烧，发出耀眼的白光，故B是镁；C在一定条件下与水蒸气反应生成H2和一种黑色固体，故C是铁。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 11．(16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)。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 ②依据实验现象，判断氯水中与Fe反应的微粒可能为__________________。 Cl2、ClO－、HClO 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 (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 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 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。 解析：可能是铁和Cl2直接化合生成FeCl2，其反应为Fe＋Cl2===FeCl2。 Fe＋Cl2===FeCl2 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 (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，有大量气体剩余 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 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 实验Ⅲ中有大量Cl2剩余，实验Ⅳ中几乎无Cl2剩余，原因是____________________________________________________________ ___________________________________________________________。 解析：对比实验Ⅲ和Ⅳ的实验现象，Ⅲ中铁与Cl2反应产生的氯化物膜覆盖在铁丝表面，使铁与Cl2不能接触；Ⅳ中反应温度高，生成的FeCl3升华，使铁与Cl2继续接触反应。 Ⅲ中铁与Cl2反应产生的氯化物膜覆盖在铁丝表面，使铁与Cl2不能接触；Ⅳ中反应温度高，生成的FeCl3升华，铁与Cl2继续接触反应 12 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 高阶思维训练(选做题) 12．某同学设计如下装置进行铁与水蒸气反应的实验，虚线框处的装置用来检验生成的气体。下列说法正确的是(已知：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋)(　 ) 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 A．实验后，装置B中生成红棕色固体 B．虚线框C处应该选择装置甲 C．实验时将螺旋状铜丝加热变黑后再趁热迅速伸入试管中，可观察到铜丝由黑变红 D．实验后，将装置B中的固体溶于稀硫酸，所得溶液中一定含有Fe3＋ √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析：实验后，装置B中生成黑色的四氧化三铁固体，A错误；虚线框C处装置用于检验生成的氢气，氢气密度小于空气，应该选择装置乙，B错误；实验时将螺旋状铜丝加热变黑后再趁热迅速伸入试管中，氢气可与氧化铜反应生成单质铜，则可观察到铜丝由黑变红，C正确；实验后，将装置B中的固体溶于稀硫酸，所得溶液中可能含有Fe3＋，若铁粉足量时可能不含有Fe3＋，D错误。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 13．(20分)(2024·大连期末)某校化学小组的同学们通过查阅资料设计了一种制备氢氧化亚铁沉淀的实验装置，其实验原理是先在封闭体系中利用铁粉和盐酸得到氯化亚铁；亚铁盐溶液再与氢氧化钠溶液作用即可制得氢氧化亚铁。实验装置如图所示。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 回答下列问题： (1)实验中所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却，目的是_______________。仪器a的名称是________________。 解析：由于氢氧化亚铁易被氧化，所以需要尽可能避免与氧气接触，因此实验中所用蒸馏水均需煮沸后迅速冷却，目的是去除水中溶解氧，仪器a的名称是分液漏斗； 去除水中溶解氧 分液(或滴液)漏斗 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 (2)将过量铁粉置于c中，按图连接好装置。打开_______(填“K1”“K2”或“K3”，下同)，关闭________。装置b的作用是________________________。 解析：将过量铁粉置于c中，按图连接好装置，打开K1和K2，关闭K3，由于铁继续与盐酸反应生成氢气，导致c中压强增大，所以c中浅绿色溶液能流入d装置，与氢氧化钠溶液反应，装置b的作用是形成水封防止空气进入c中； K1和K2　 K3 形成水封防止空气进入c中 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 (3)经过一段时间，观察到c中溶液逐渐变为浅绿色，同时c中有气体产生，该气体的作用是_____________。 解析：经过一段时间，观察到c中溶液逐渐变为浅绿色，同时c中有气体产生，该气体的作用是排除c中空气； 排除c中空气 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 (4)打开和关闭相应的旋塞，使c中浅绿色溶液流入d，其原因是_______________________________；d中观察到的现象是____________________________________________________，相关的化学方程式为_____________________________________， ________________________________。 c中产生H2使c中压强大于大气压 溶液中产生白色沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色 FeCl2＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋2NaCl 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析：打开和关闭相应的旋塞，使c中浅绿色溶液流入d，其原因是c中产生H2使c中压强大于大气压，d中观察到的现象是溶液中产生白色沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，相关的化学方程式为FeCl2＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋2NaCl,4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。 ②工业炼铁的原理是用还原的方法把铁从铁矿石中提炼出来，化学方程式： (以Fe2O3为例)。 Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 3Fe＋4H2O(g) Fe3O4＋4H2 解析：(1)①根据题干信息可知A中发生的反应为铁在高温下和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，反应的化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，试管A是铁与水蒸气反应的装置，故在A中装的应该是铁粉。 解析：②依据装置和实验目的分析，试管E中发生的是氢气还原四氧化三铁的反应，反应的化学方程式是Fe3O4＋4H23Fe＋4H2O。 Fe3O4＋4H23Fe＋4H2O 2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O 2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O A．反应生成的Fe3O4为还原产物 B．湿棉花的主要作用是冷却试管，防止炸裂 C．当反应消耗56 g Fe，转移电子 mol D．铁粉与水蒸气反应后，可立即用磁铁将剩余铁粉分离出来 解析： A项，Fe3O4为氧化产物，错误；B项，湿棉花的作用是提供水蒸气，做反应物，错误；C项，n(e－)＝×(－0)mol＝ mol，正确；D项，产物Fe3O4与Fe均可被磁铁吸引，错误。 解析：铁的三种氧化物(FeO、Fe2O3、Fe3O4)中，铁元素的化合价分别为＋2价、＋3价、＋2和＋3价或＋价，化合价不同，故A错误；FeO、Fe2O3都是碱性氧化物，四氧化三铁与盐酸反应生成氯化亚铁、氯化铁和水，不是碱性氧化物，故B错误；赤铁矿的主要成分是Fe2O3，是红色固体，常用作红色颜料，故C正确；四氧化三铁中铁元素有＋2价和＋3价，它是一种复合化合价形成的纯净物，不是混合物，故D错误。 下列说法不正确的是(　 ) A．Ⅰ中钠熔化成小球说明反应放热和钠的熔点低 B．Ⅰ中钠与水反应的离子方程式：2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑ C．Ⅱ中有肥皂泡产生说明有H2生成 D．Ⅱ中铁与水蒸气反应的化学方程式：3Fe＋4H2O(g) Fe3O4＋4H2 解析：Ⅰ中钠熔化成小球，能够说明反应放热和钠的熔点低，A正确；Ⅰ中钠与水反应的化学方程式为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，故其离子方程式为2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑，B正确；Ⅱ中试管受热空气膨胀，也能产生肥皂泡，故有肥皂泡产生不能说明有H2生成，C错误；Ⅱ中铁与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，故该反应的化学方程式：3Fe＋4H2O(g) Fe3O4＋4H2，D正确。 解析：该固体混合物可被180 mL 6.0 mol·L－1盐酸完全溶解，混合物中的氧与氯化氢中的氢结合生成水，由O原子、H原子守恒可知n(O)＝n(H2O)＝n(HCl)＝×0.18 L×6.0 mol·L－1＝0.54 mol，故生成Fe的质量＝31.04 g－0.54 mol×16 g·mol－1＝22.4 g，故n(Fe)＝＝0.4 mol。 3Fe＋2O2Fe3O4 3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 2Fe＋3Cl22FeCl3 Cl2＋H2OHCl＋HClO 解析：①Cl2溶于水，发生反应Cl2＋H2OHCl＋HClO，故氯水呈酸性。②铁粉放入氯水中，铁粉溶解且无气泡产生，可能是Fe与Cl2反应，也可能是Fe与HClO或ClO－反应生成FeCl3和H2O。 $$