第3章 第1节 第2课时 铁、铁的氧化物和铁的氢氧化物 （Word教参）-【新课程学案】2025-2026学年高中化学必修第一册（鲁科版）

本讲义聚焦铁及其重要化合物，系统梳理铁的性质（与酸、盐、非金属、水反应），铁的氧化物（FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄）和氢氧化物（Fe(OH)₂、Fe(OH)₃）的组成、性质、制备及转化规律，通过表格对比、微点拨和习题构建递进式学习支架。 资料以实验探究为特色，如氢氧化亚铁制备的装置改进（苯隔绝空气、氢气保护等）培养科学探究与实践能力，表格对比氧化物、氢氧化物性质深化化学观念，分层习题训练提升科学思维，课中辅助教学，课后助力学生查漏补缺。

第二课时　铁、铁的氧化物和铁的氢氧化物 新知探究(一)——铁的性质 1.物理性质 色、态 密度 熔点 导热性、 延展性 导电性 银白色 固体 7.86 g·cm-3 1 538 ℃ 良好 比铜、铝差 2.化学性质 (1)与酸反应生成氢气 与稀盐酸、稀硫酸反应的离子方程式为Fe+2H+==Fe2++H2↑。 [微点拨]　常温下铁遇冷的浓硫酸或浓硝酸时表面会生成一层保护膜,阻止里面的铁与外面的酸继续反应,这种现象称为“钝化”,“钝化”属于化学变化,因此,常温下可用铁罐运输或者储存冷的浓硫酸或者浓硝酸。 (2)与某些盐溶液发生置换反应 与硫酸铜溶液反应的离子方程式为Fe+Cu2+==Fe2++Cu。 　　 [微思考] 铁与盐溶液反应时都能得到金属单质吗? 提示:不一定,如铁与三氯化铁反应生成氯化亚铁,无法得到金属单质。 (3)与非金属反应 ①与氧气反应:3Fe+2O2Fe3O4。 ②与氯气反应:2Fe+3Cl22FeCl3。 [微点拨]　铁在不同条件下生成的产物 ①Fe与Cl2反应生成FeCl3,Fe与S反应生成FeS。 ②铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4,常温下铁在潮湿的空气中生成铁锈,其主要成分是Fe2O3·xH2O。 (4)铁与水的反应 实验装置 实验现象 有肥皂泡生成,用火柴点燃,能够发生爆鸣 化学 方程式 3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2 结论 铁有还原性,能够被水蒸气氧化成四氧化三铁 [题点多维训练] 1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)氯化亚铁既可由铁与盐酸反应制取也可由铁与氯气化合制取。 (×) (2)由于钠与水反应生成NaOH和H2,所以铁与水蒸气反应生成Fe(OH)3和H2。 (×) (3)分离铁粉与铜粉的混合物时,只能用化学方法。 (×) (4)1 mol Fe与水蒸气高温下反应转移 mol电子。 (√) 2.(2025·西安高一检测)下列关于如图所示的反应的叙述不正确的是 (　 ) A.该反应是置换反应 B.铁是还原剂 C.HCl是氧化剂 D.产物是氯化铁和氢气 解析:选D　铁与盐酸发生置换反应生成氯化亚铁和氢气,化学方程式为Fe+2HCl==FeCl2+H2↑,该反应的还原剂是铁,氧化剂是HCl,所以D错误。 3.(2025·北京海淀高一期末)下列有关铁的说法中正确的是 (　 ) A.铁与硫粉反应的产物是Fe2S3 B.铁和稀硫酸反应的离子方程式为2Fe+6H+==2Fe3++3H2↑ C.铁在纯氧中燃烧生成Fe3O4 D.常温下,Fe与浓硫酸不发生化学反应 解析:选C　硫与铁反应生成FeS,故A错误;铁和稀硫酸反应的离子方程式为Fe+2H+==Fe2++H2↑,故B错误;铁在纯氧中燃烧生成Fe3O4,故C正确;浓硫酸具有强氧化性,常温下与铁发生钝化反应,生成致密的氧化膜,故D错误。 4.将11.2 g铁粉加入250 mL 2 mol·L-1的氯化铁溶液中,充分反应后,其结果是 (　 ) A.铁有剩余,溶液呈浅绿色,Cl-浓度基本不变 B.往溶液中滴入KSCN溶液,不显红色 C.Fe2+与Fe3+的物质的量之比为6∶1 D.氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶5 解析:选C　Fe+2Fe3+==3Fe2+,11.2 g铁粉的物质的量是0.2 mol,250 mL 2 mol·L-1的氯化铁溶液中含氯化铁的物质的量是0.5 mol,所以铁反应完全,剩余0.1 mol Fe3+,生成0.6 mol Fe2+。铁没有剩余,氯化铁有剩余,Cl-浓度基本不变,A项错误;氯化铁有剩余,所以往溶液中滴入KSCN溶液,显红色,B项错误;Fe2+与Fe3+的物质的量之比为0.6 mol∶0.1 mol=6∶1,C项正确;铁被氧化生成的Fe2+与Fe3+被还原生成的Fe2+的物质的量之比是1∶2,则氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2,D项错误。 新知探究(二)——铁的氧化物和氢氧化物 (一)铁的氧化物 1.物理性质 化学名称 氧化亚铁 氧化铁 四氧化三铁 铁元素化合价 +2 +3 +2、+3 俗称 — 铁红 磁性氧化铁 色、态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色固体 2.化学性质 (1)与盐酸反应(用离子方程式表示) FeO+2H+==Fe2++H2O Fe2O3+6H+==2Fe3++3H2O Fe3O4+8H+==2Fe3++Fe2++4H2O [微点拨]　①FeO、Fe2O3为碱性氧化物;Fe3O4不是碱性氧化物。 ②FeO、Fe3O4与氧化性酸(如硝酸)反应时,最终被氧化为Fe3+;Fe2O3、Fe3O4与还原性性酸(如HI)反应时,最终被还原为Fe2+。 ③Fe3O4中Fe3+与Fe2+物质的量之比为2∶1,因此该物质与盐酸反应时生成的氯化铁与氯化亚铁的物质的量之比为2∶1。 (2)铝热反应 [实验操作] ①把两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状套在一起,使四周都是四层。把内层“纸漏斗”取出,在底部剪一个小孔,用水润湿,再与另一“纸漏斗”套在一起,架在铁架台的铁圈上,“纸漏斗”正下方放置盛有细沙的蒸发皿。 ②把5 g炒干的三氧化二铁粉末和2 g铝粉混合均匀,放在“纸漏斗”中,在混合物上面加少量氯酸钾并在混合物中插一根用砂纸打磨过的镁带。 ③用燃着的木条点燃镁带,观察现象。 [现象及结论] 实验装置 实验现象 结论 ①镁条剧烈燃烧,并发出耀眼白光。 ②三氧化二铁与铝粉剧烈反应,放出大量的热,火星四射。 ③纸漏斗下面被烧穿,有红热熔融物落入蒸发皿中。 ④熔融物冷却后变黑,能被磁铁吸引 Al与Fe2O3反应,置换出铁。化学方程式为2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe [微点拨]　①接反应产物的蒸发皿内要铺少量细沙,一是防止蒸发皿炸裂,二是防止生成的熔融物溅出。 ②铝粉和三氧化二铁要混合均匀,以使反应完全,且铝粉和三氧化二铁要干燥。 ③镁带燃烧放出的大量的热引发该反应,其中,氯酸钾的加入使镁带燃烧更加充分。 (二)铁的氢氧化物 物质 Fe(OH)2 Fe(OH)3 颜色、状态 白色固体 红褐色固体 溶解性 不溶于水 稳定性 不稳定,在空气中易被氧化为Fe(OH)3 不稳定,受热易分解: 2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O 与盐酸 反应 Fe(OH)2+2H+==Fe2++2H2O Fe(OH)3+3H+==Fe3++3H2O 制备原理 Fe2++2OH-==Fe(OH)2↓ Fe3++3OH-==Fe(OH)3↓ 转化 反应 4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3 现象 白色絮状沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色 [微点拨]　Fe(OH)2与氧化性酸(如硝酸)反应时,最终被氧化为Fe3+;Fe(OH)3与还原性酸(如HI)反应时,最终被还原为Fe2+。 [题点多维训练] 1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)磁铁矿的主要成分是Fe3O4。 (√) (2)FeO在空气中加热生成Fe2O3。 (×) (3)Fe3O4中铁的化合价有+2价和+3价,是一种混合物。 (×) (4)Fe(OH)3不能利用化合反应生成。 (×) (5)由于Fe(OH)2易被氧化,所以在制备时要隔绝空气。 (√) 2.下列物质中能通过化合反应制取的是 (　 ) ①Fe3O4　②Fe(OH)3　③FeCl2　④FeCl3 A.①④ B.①②④ C.①②③ D.①②③④ 解析:选D　①铁在氧气中燃烧可生成Fe3O4,可通过化合反应制取,故正确;②可通过4Fe(OH)2+2H2O+O2==4Fe(OH)3制取,故正确;③可通过Fe+2FeCl3==3FeCl2制取,故正确;④铁在氯气中燃烧可生成FeCl3,故正确。 3.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 解析:选C　FeO和Fe2O3中铁元素的价态分别为+2、+3,都是碱性氧化物,分别能与盐酸反应生成氯化亚铁、氯化铁和水,Fe3O4不是碱性氧化物,A、B错误;氧化亚铁在空气中加热可生成四氧化三铁,C项正确;Fe3O4不是混合物,因为Fe3O4有固定的组成和结构,D错误。 4.利用如图装置做铝热反应实验,下列说法不正确的是 (　 ) A.该反应的化学方程式是2Al+Fe2O32Fe+Al2O3 B.该反应会产生高温,发出强光 C.根据铝热反应的原理,可以冶炼某些金属 D.若反应中转移3 mol电子,消耗氧化剂的物质的量是1 mol 解析:选D　消耗1 mol氧化剂Fe2O3转移6 mol电子,则若反应中转移3 mol电子,消耗氧化剂的物质的量是0.5 mol。 5.向200 mL 0.1 mol·L-1的Fe(NO3)2溶液中加入适量的NaOH溶液,使Fe2+恰好完全沉淀,过滤,小心加热沉淀,直到水分蒸干,再灼烧到质量不再变化,此时固体的质量为 (　 ) A.1.44 g B.4.36 g C.2.82 g D.1.6 g 解析:选D　在实验过程中发生如下反应:Fe2++2OH-==Fe(OH)2↓,加热、灼烧时又会发生下列变化:Fe(OH)2→Fe(OH)3→Fe2O3,根据反应前后铁元素守恒,从而可得所得固体的质量为1.6 g。 新知探究(三)——氢氧化亚铁制备实验的改进与创新　　　　　　 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4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(一) 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(二) 先滴加稀硫酸至装置内空气排尽充满H2,再滴加NaOH溶液 　　[典例]　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的稀硫酸,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 　。  (2)实验开始时先将止水夹E　　　(填“打开”或“关闭”),C中收集到气体的主要成分是　　　　。  (3)简述生成Fe(OH)2的操作过程: 　 　。  (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]　实验开始时先打开止水夹E,让生成的H2把A、B装置中的空气排出,让Fe(OH)2在H2气氛中生成,以便较长时间观察Fe(OH)2的颜色。H2充满B后关闭止水夹E,A中的FeSO4溶液沿竖直长导管进入B瓶,与NaOH反应。 [答案]　(1)铁屑　Fe+2H+==Fe2++H2↑ (2)打开　H2　(3)关闭止水夹E,A中压强增大,把FeSO4溶液压入B瓶中进行反应　(4)4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3 [题点多维训练] 1.如图所示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是 (　 ) A.①②③④ B.①②③ C.①②④ D.②③④ 解析:选C　因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3,即发生反应4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3,因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀,要排出装置中的空气。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;④中上面的苯阻止了空气进入。 2.(2025·佛山高一检测)一种制备Fe(OH)2的改进装置如图所示,下列说法错误的是 (　 ) A.配制FeSO4溶液时需加入铁粉 B.实验时先注入稀硫酸,再注入NaOH溶液和FeSO4溶液 C.装置N的作用是液封,并判断装置M中的空气是否排尽 D.用铁粉代替Na2CO3粉末,也能排尽空气 解析:选D　配制FeSO4溶液时需加入铁粉,防止其被氧化,加入硫酸抑制其水解,故A正确;实验时先注入稀硫酸,稀硫酸与Na2CO3反应产生CO2排尽空气,再注入NaOH溶液和FeSO4溶液,故B正确;装置N的作用是液封,并判断装置M中的空气是否排尽,故C正确;用铁粉代替Na2CO3粉末,铁与稀硫酸反应产生氢气,氢气密度比空气小,无法全部排出装置内的空气,故D错误。 3.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的名称为　　　　　　　　;装置5的作用是　　　　　　　　　　　。  (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。请为装置做一处改进,使溶液能进入4中: 　 　。  (3)装置改进后,将3中反应后的溶液压入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是 　。 解析:(1)仪器1的名称为分液漏斗;Fe(OH)2易被氧气氧化,装置5的作用是通过液封,防止空气进入装置4中。(2)3中溶液不能进入4的原因是生成的氢气沿着导管通过装置2逸出,三颈烧瓶中无法形成高压,故需在装置2、3之间加一个控制开关。(3)生成灰绿色沉淀说明氢氧化亚铁部分被氧化,原因是装置4中的空气未排尽。 答案:(1)分液漏斗　液封,防止空气进入装置4中 (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 [课时跟踪检测] 一、选择题 1.下列关于铁的说法正确的是 (　 ) A.自然界中的陨铁主要以单质形态存在 B.单质铁与稀硫酸在常温下不反应 C.铁单质只具有还原性,其阳离子只具有氧化性 D.与盐酸反应生成氢气和FeCl3 解析:选A　自然界中的铁元素主要以化合态形式存在,但陨铁中的铁元素以游离态形式存在,A正确;常温下,铁和稀硫酸反应生成FeSO4和H2,B错误;Fe2+既有还原性,也有氧化性,C错误;铁与盐酸反应生成氢气和FeCl2,D错误。 2.《淮南子·说山训》曾提及慈石能引铁(慈,旧作磁)。“慈石”的主要成分是 (　 ) A.四氧化三铁 B.氧化铜 C.三氧化二铁 D.铁单质 解析:选A　由“慈石能引铁”知,该物质具有磁性,选项A正确。 3.某物质由铁和氧两种元素组成,实验测得铁元素与氧元素的质量比为21∶8,关于该物质的下列说法中不正确的是 (　 ) A.铁原子与氧原子物质的量比为3∶4 B.该物质可能为四氧化三铁 C.该物质一定为四氧化三铁 D.该物质可能为混合物 解析:选C　由铁元素与氧元素的质量之比为21∶8,求得铁原子与氧原子的物质的量之比为3∶4,该物质可能为Fe3O4;若FeO与Fe2O3混合物的物质的量比为1∶1时,混合物中铁原子与氧原子的物质的量比也为3∶4,该物质可能为混合物。 4.下列离子方程式正确的是 (　 ) A.铁跟FeCl3溶液反应:Fe+Fe3+==2Fe2+ B.Fe跟稀盐酸反应:2Fe+6H+==2Fe3++3H2↑ C.FeCl2溶液跟Cl2反应:Fe2++Cl2==Fe3++2Cl- D.Fe(OH)3跟盐酸反应:Fe(OH)3+3H+==Fe3++3H2O 解析:选D　A中电荷不守恒,应为Fe+2Fe3+==3Fe2+;B中违反反应事实,应为Fe+2H+==Fe2++H2↑;C中得失电子、电荷均不守恒,应为2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl-。 5.下列变化中不可能通过一步反应完成的是 (　 ) A.Fe2O3→Fe(OH)3 B.FeCl2→Fe(OH)2 C.Fe→Fe3O4 D.Fe(OH)2→Fe(OH)3 解析:选A　Fe2O3→Fe(OH)3至少需要两步才能完成,如Fe2O3→FeCl3→Fe(OH)3;FeCl2和碱反应可生成Fe(OH)2;Fe在纯氧中燃烧可生成Fe3O4;Fe(OH)2与O2、H2O反应生成Fe(OH)3。 6.(2024·新课标卷)实验室中利用如图装置验证铁与水蒸气反应。下列说法错误的是 (　 ) A.反应为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2 B.酒精灯移至湿棉花下方实验效果更好 C.用火柴点燃肥皂泡检验生成的氢气 D.使用硬质玻璃试管盛装还原铁粉 解析:选B　铁与水蒸气在高温下反应生成Fe3O4和H2,A项正确;铁与水蒸气反应需在高温下进行,将酒精灯移至湿棉花下方,铁粉处不能产生高温,B项错误;反应生成的氢气可吹出肥皂泡,用火柴点燃肥皂泡,可听到尖锐的爆鸣声,C项正确;由于反应需在高温条件下进行,故需使用耐高温的硬质玻璃试管盛装还原铁粉,D项正确。 7.把铁片放入下列溶液中,铁片溶解,溶液质量减小且没有气体生成的是 (　 ) A.FeSO4 B.H2SO4 C.Fe2(SO4)3 D.CuSO4 解析:选D　A项,Fe与FeSO4不反应;B项,发生反应:Fe+H2SO4==FeSO4+H2↑,铁片溶解,溶液质量增加,有氢气放出;C项,发生反应:Fe+Fe2(SO4)3==3FeSO4,铁片溶解,溶液质量增加,无气体放出;D项,发生反应:Fe+CuSO4==FeSO4+Cu,铁片溶解,溶液质量减小,无气体放出。 8.铁有多种氧化物,下列关于铁的氧化物说法正确的是 (　 ) A.“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色,可能是来自氧化亚铁 B.Fe2O3是红棕色粉末,俗称磁性氧化铁,常用作红色油漆和涂料 C.Fe3O4中Fe元素的化合价有+2价和+3价,因而Fe3O4是FeO与Fe2O3的混合物 D.铁的氧化物都是碱性氧化物 解析:选A　青色在光谱中是介于绿色和蓝色之间的颜色,研究认为“青色”的产生与瓷釉内的FeO的存在有关,A正确;Fe2O3是红棕色粉末,常用作红色油漆和涂料,俗称磁性氧化铁的是Fe3O4,但Fe3O4不是FeO与Fe2O3的混合物,故B、C错误;铁的氧化物中FeO、Fe2O3属碱性氧化物,Fe3O4不是碱性氧化物,D错。 9.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:选C　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。 10.以某硫酸渣(含Fe2O3等)为原料制备FeOOH(铁黄)的一种工艺流程如下: 下列说法不正确的是 (　 ) A.“酸溶”后溶液中金属阳离子主要是Fe3+ B.滤渣的主要成分是Fe C.“沉铁”过程中生成Fe(OH)2的化学方程式为FeSO4+2NH4HCO3==Fe(OH)2↓+(NH4)2SO4+2CO2↑ D.“氧化”Fe(OH)2浆液时,可用氯气代替空气 解析:选D　Fe2O3与H2SO4反应生成Fe2(SO4)3,A正确;根据流程图分析可知,滤渣的主要成分是Fe,B正确;由图示可知,“沉铁”过程中反应物为FeSO4和NH4HCO3,生成物有CO2和Fe(OH)2,故化学方程式为FeSO4+2NH4HCO3==Fe(OH)2↓+(NH4)2SO4+2CO2↑,C正确;“氧化”Fe(OH)2浆液时,若用氯气代替空气,制备的FeOOH中会有含氯化合物,导致FeOOH的含量较低且有杂质,D错误。 11.为了防止钢铁零件生锈,常采用化学处理使钢铁零件表面生成一层致密保护层。化学处理过程中其中一步的反应为3Fe+NaNO2+5NaOH==3Na2FeO2+H2O+NH3↑。下列叙述不正确的是 (　 ) A.上述反应涉及的物质中,Fe的还原性最强 B.上述反应涉及的物质中,NaNO2的氧化性最强 C.上述反应中,铁是还原剂,NaNO2和NaOH是氧化剂 D.N的氧化性强于Fe的氧化性 解析:选C　反应3Fe+NaNO2+5NaOH==3Na2FeO2+H2O+NH3↑中,Fe是还原剂,所以该反应涉及的物质中,铁的还原性最强,故A正确;反应中NaNO2是氧化剂,故反应涉及的物质中,NaNO2的氧化性最强,故B正确;该反应中,NaOH中各元素化合价均不变,既不是氧化剂又不是还原剂,故C错误;该反应中,NaNO2是氧化剂,Na2FeO2是氧化产物,所以N的氧化性强于Fe的氧化性,故D正确。 二、非选择题 12.(6分)铁粉和氧化铁粉末的混合物共32.8 g,加入200 mL的盐酸中,固体完全溶解,得到标准状况下4.48 L氢气。经测定,反应后的溶液中c(H+)为0.5 mol·L-1,反应后的溶液中加入KSCN不变红(忽略反应前后溶液体积变化)。请计算: (1)反应中放出氢气的质量为　　　　　。  (2)原混合物中铁和氧化铁的物质的量之比为　　　　。  (3)原盐酸的物质的量浓度为　　　mol·L-1。  解析:(1)标准状况下4.48 L氢气的物质的量为4.48 L÷22.4 L·mol-1=0.2 mol,其质量为2 g·mol-1×0.2 mol=0.4 g。 (2)设混合物中Fe、Fe2O3的物质的量分别为x mol、y mol,根据混合物总质量可得:①56x+160y=32.8,反应后的溶液中加入KSCN不变红,说明反应后溶液中无Fe3+,说明Fe、Fe2O3反应后生成Fe2+,且生成0.2 mol氢气,根据电子守恒可得:②2x=2y+0.2×2,联立①②可得:x=0.3、y=0.1,则原混合物中铁和氧化铁的物质的量之比=0.3 mol∶0.1 mol=3∶1。 (3)反应后的溶液中c(H+)为0.5 mol·L-1,含有氢离子的物质的量为0.5 mol·L-1×0.2 L=0.1 mol,剩余盐酸的物质的量为0.1 mol,反应后溶液中无Fe3+,说明Fe、Fe2O3反应后生成氯化亚铁,根据Fe守恒可知生成氯化亚铁的物质的量为0.3 mol+0.1 mol×2=0.5 mol,所以根据氯离子守恒可知原溶液中盐酸的物质的量为0.1 mol+0.5 mol×2=1.1 mol,原盐酸的物质的量浓度为1.1 mol÷0.2 L=5.5 mol·L-1。 答案:(1)0.4 g　(2)3∶1　(3)5.5 13.(10分)用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。 方法一: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。 (1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入稀H2SO4和　　　　　　　。  (2)除去蒸馏水中溶解的O2,常采用　　　　　　　　　　的方法。  (3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面以下,再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是　　　　　　　　　　　　　　。  方法二:在如图所示装置中,用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。 (1)在试管Ⅰ里加入的试剂是______________________________。  (2)在试管Ⅱ里加入的试剂是　　　　　　　　　。  (3)为了制得白色Fe(OH)2沉淀,在试管Ⅰ和试管Ⅱ中加入试剂,打开止水夹,塞紧塞子后的实验步骤是___________________________________________________________________________________。  (4)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色,其理由是_____________________________________ ____________________________________________________________________________。  解析:方法一的原理:+2价的铁有还原性,其化合物无论是在空气中还是在水中,都易被氧化为+3价铁的化合物。因此,无论是制取、保存还是使用+2价铁的化合物时,都要采取适当的措施以防止+2价铁被氧化。在一般的实验条件下,下列措施都可较好地防止+2价铁被氧化:①加Fe还原Fe3+(2Fe3++Fe==3Fe2+);②用除去氧气的水(如经过充分煮沸后的水)配制Fe2+的溶液;③加保护剂(如苯、汽油、氢气、二氧化碳气体等)保护+2价铁;④让+2价铁的沉淀生成于溶液的深处。 方法二的原理:向试管Ⅰ中加铁屑和稀硫酸,向试管Ⅱ中加NaOH溶液,这样铁屑和稀硫酸反应可以制取FeSO4溶液,借用生成的氢气将两支试管内的空气都排尽,使氢气充满试管Ⅰ和试管Ⅱ(起保护气的作用)。为保证氢气完全将试管内空气排出,应收集试管Ⅱ出口处的气体,检验氢气的纯度。当确定氢气充满两支试管以后,关闭止水夹,试管Ⅰ内压强增大,FeSO4溶液顺着导管进入试管Ⅱ的NaOH溶液中,NaOH与FeSO4发生反应生成Fe(OH)2沉淀。由于有氢气的保护作用,Fe(OH)2沉淀能较长时间地稳定存在。 答案:方法一:(1)铁屑　(2)煮沸　(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2 方法二:(1)稀H2SO4、铁屑　(2)NaOH溶液　(3)检验试管Ⅱ出口处排出的氢气的纯度,当排出的H2纯净时,再关闭止水夹　(4)试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ,外界空气不容易进入 14.(8分)实验室用如图装置测定FeO和Fe2O3固体混合物中Fe2O3的质量,D装置的硬质双通玻璃管中的固体物质是FeO和Fe2O3的混合物。 (1)为了安全,在点燃D处的酒精灯之前,在b处必须　　　　　　　。  (2)装置B的作用是　　　　　　　　　,装置C中盛装的液体是　　　　　　。  (3)若为FeO和Fe2O3物质的量之比1∶1的固体混合物,反应完全后,U形管的质量增加7.2 g,则混合物中Fe2O3的质量为　　　　　　　。  (4)U形管E右边连接干燥管F的目的是__________________________________________________________ 　　　　　　　　　,若无干燥管F,测得Fe2O3的质量将　　　　　　　(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。  解析:(1)氢气是可燃性气体,装置中需要充满氢气后方可进行加热反应,所以需要对氢气进行验纯,避免混有空气加热发生爆炸。(2)A中产生的H2中混有HCl和水蒸气,必须通过洗气逐一除去,防止干扰后续实验,所以B的作用是除去HCl,C中盛装的是浓硫酸,用于干燥氢气。(3)U形管增加的7.2 g是水的质量,物质的量为=0.4 mol,其中氧原子的物质的量是0.4 mol。设FeO、Fe2O3的物质的量均为x mol,根据氧原子守恒可知x+3x=0.4,解得x=0.1,则混合物中Fe2O3的质量为160 g·mol-1×0.1 mol=16 g。(4)干燥管F的作用是防止空气中的水蒸气对实验产生干扰,若无干燥管F,所测生成水的质量增大,导致氧的含量增大,Fe2O3的质量将偏大。 答案:(1)验纯　(2)除HCl　浓H2SO4　(3)16 g　(4)防止空气中的水蒸气进入　偏大 15.(13分)某化学兴趣小组拟用如图装置(2个三颈烧瓶及其他仪器)制备氢氧化亚铁并观察其颜色。提供化学药品:铁屑、稀硫酸、氢氧化钠溶液。 (1)稀硫酸应放在　　　　　　　中(填写仪器名称)。  (2)本实验通过控制A、B、C三个开关,可将仪器中的空气排尽,具体操作:关闭开关　　　　,打开开关　　　　,打开分液漏斗活塞;待反应一段时间排尽空气后,再关闭开关　　　　,打开开关　　　　,就可观察到氢氧化亚铁的颜色。试分析实验开始时需排尽装置中空气的理由:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(用化学反应方程式作答)。  探究思考:反应后将装置3中固体过滤时白色沉淀会逐渐转变为灰绿色。在查阅不同资料后,有同学认为灰绿色物质是Fe(OH)2被空气中的氧气氧化后生成的Fe3(OH)8。 (3)Fe3(OH)8中n(Fe2+)∶n(Fe3+)=　　　　,用氧化物的形式表示可写成　　　　　　　　　。  解析:(1)此实验目的是制备氢氧化亚铁,先用铁和稀硫酸反应制备硫酸亚铁,此反应在装置2中进行,稀硫酸是溶液,应盛放在分液漏斗中,即应盛放在1处的分液漏斗中。 (2)实验时,可关闭开关A,打开开关 B、C,打开分液漏斗活塞;待反应一段时间排尽空气后,再关闭开关B,打开开关A,可将生成的硫酸亚铁溶液排到右侧装置中生成氢氧化亚铁,防止发生反应4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3。 (3)Fe3(OH)8中三个Fe总化合价为+8价,则有两个+3的Fe和一个+2价Fe,则n(Fe2+)∶n(Fe3+)=1∶2,用氧化物的形式表示可写成FeO ·Fe2O3 ·4H2O。 答案:(1)分液漏斗　(2)A　B、C　B　A　 4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3 (3)1∶2　FeO·Fe2O3·4H2O 学科网（北京）股份有限公司 $$