3.1.1 铁的单质、氧化物和氢氧化物 讲义- 2025-2026学年高一上学期化学人教版必修第一册

Chemistry 不积跬步，无以至千里；不积小流，无以成江海 铁的单质、氧化物和氢氧化物 ( 钠及其化合物 ) 一、铁的单质 1．铁的存在、冶炼与物理性质 存在 铁在自然界中可以以单质形态(陨铁)存在，但主要是以＋2价和＋3价化合物的形态存在于矿石中。铁元素在地壳中的含量居第四位，仅次于氧、硅和铝。 冶炼 工业炼铁的原理是用还原法把铁从铁矿石中提炼出来，化学方程式(以Fe2O3为例)：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2。 物理性质 铁有延展性、导热性、导电性，但其导电性不如铜和铝，铁还能被磁体吸引，其熔、沸点较高。铁片是银白色，铁粉是黑色。 2．铁的化学性质 铁是较活泼的金属，发生化学反应时可生成＋2、＋3两种价态的化合物，且Fe3+比Fe2+稳定。在一定条件下，铁作为还原剂能与某些非金属单质、酸和盐溶液反应。 与非金属单质反应 与非氧化性酸反应(如盐酸) Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑ Fe＋2H+===Fe2+＋H2↑ 与盐溶液反应 Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu Fe＋Cu2+===Fe2+＋Cu Fe＋2FeCl3===3FeCl2 Fe＋2Fe3+===3Fe2+ 与水蒸气的反应 3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 （1）Fe与水蒸气的反应 装置Ⅰ 装置Ⅱ 实验装置 操作及现象 用小试管收集一试管气体，点燃，听到轻微的“噗”声，证明生成了氢气 用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声，证明生成了氢气 实验结论 红热的铁能与水蒸气反应，化学方程式：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 【特别提醒】 ①铁与水蒸气的反应实验中，湿棉花的作用是加热时可产生水蒸气，与铁粉反应生成氢气； ②铁在氧气中燃烧或与水蒸气反应生成既有＋2价又有＋3价铁元素的氧化物Fe3O4 ③铁与水蒸气反应，日常生活中能用铁壶烧水是因为铁只能在高温下与水蒸气反应，与冷水、热水都不能反应； ④常温下，铁与水不起反应，但在水和空气里的O2等共同作用下，铁易被腐蚀； ⑤在钢铁厂的生产中，炽热的铁水注入模具之前，模具必须进行充分的干燥处理，因为在高温下，铁能与水发生反应。 （2）Fe与氧化性酸的反应 常温下，铁遇冷的浓硫酸、浓硝酸产生钝化现象，即：浓硫酸、浓硝酸将铁的表面氧化成一层致密的氧化物薄膜，这层膜阻止了酸与内层金属的进一步反应，但在加热的条件下铁可以和浓硫酸、浓硝酸反应。 ①少量的铁与稀硝酸反应：Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O 生成的Fe(NO3)3可以和铁继续反应：Fe＋2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2 ②过量的铁与稀硝酸反应：3Fe＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O ③少量的铁与浓硝酸共热：Fe＋6HNO3(浓)Fe(NO3)3＋3NO2↑＋3H2O 【特别提醒】 铁与一般氧化剂(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、浓H2SO4等)反应时被氧化为Fe3＋。 【课堂小练1】 1．下列有关铁的说法不正确的是(　　) A．铁与水蒸气的反应中铁为还原剂 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．工业上用CO在高温条件下还原含Fe2O3的矿石炼铁 2．下列物质反应后一定有+3价铁生成的是 ①过量的Fe与反应；②Fe与过量稀反应后，再向其中加入新制氯水；③Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中；④铁丝在氧气中燃烧后的产物溶于盐酸中；⑤铁粉与水蒸气反应的产物 A．①②③⑤ B．①②④⑤ C．①③④⑤ D．全部 3．铁与水蒸气反应实验改进前后的装置如图所示： 下列说法错误的是(　　) A．将湿棉花改为浸水的尿不湿，酒精灯由单头改为双头，可提供足量的水蒸气 B．用具支试管可将试管口附近冷凝的水导出 C．将肥皂液改为吹泡泡水，收集H2的效果更好，点燃效果更明显 D．改进后，悬挂的磁铁能吸引铁粉，实验过程中，我们能看到具支试管中有黑色固体不断落下 二、铁的氧化物 1．物理性质比较 氧化亚铁(FeO) 氧化铁(Fe2O3) 四氧化三铁(Fe3O4) 俗称 — 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) 溶解性 不溶于水 铁的价态 ＋2 ＋3 ＋2、＋3 用途 Fe2O3常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料，赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁的原料 2．化学性质 (1)稳定性 ①FeO不稳定，在空气中受热易被氧化为Fe3O4：6FeO＋O22Fe3O4 ②Fe2O3和Fe3O4比较稳定 (2)与非氧化性酸(如：稀盐酸、稀硫酸)的反应 ①FeO与盐酸反应：FeO＋2HCl===FeCl2＋H2O FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O ②Fe2O3与盐酸反应：Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O ③Fe3O4与盐酸反应：Fe3O4＋8HCl===FeCl2＋2FeCl3＋4H2O Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O (3)与氧化性酸(如：硝酸、浓硫酸)的反应 ①FeO与稀硝酸反应：3FeO＋10HNO3===3Fe(NO3)3＋NO↑＋5H2O 3FeO＋10H＋＋NO3－===3Fe3＋＋NO↑＋5H2O ②Fe2O3与稀硝酸反应：Fe2O3＋6HNO3===2Fe(NO3)3＋3H2O Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O ③Fe3O4与稀硝酸反应：3Fe3O4＋28HNO3===9Fe(NO3)3＋NO↑＋14H2O 3Fe3O4＋28H＋＋NO3－===9Fe3＋＋NO↑＋14H2O (4)与还原性酸(如：HI)的反应 ①FeO与HI反应：FeO＋2HI===FeI2＋H2O FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O ②Fe2O3与HI反应：Fe2O3＋6HI===2FeI2＋I2＋3H2O Fe2O3＋6H＋＋2I－===2Fe2＋＋I2＋3H2O ③Fe3O4与HI反应：Fe3O4＋8HI===3FeI2＋I2＋4H2O Fe3O4＋8H＋＋2I－===3FeI2＋I2＋4H2O (5)能够被某些还原剂还原 ①H2：FeO+H2Fe+H2O ②CO：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2(高炉炼铁的主反应) ③C：Fe3O4+2C3Fe+2CO2↑ ④Al：2Al+Fe2O32Fe+Al2O3(铝热反应) 【特别提醒】 ①化合态铁的常见化合价只有＋2价和＋3价，Fe3O4是黑色具有磁性的晶体，可以看成由FeO和Fe2O3 按物质的量之比1∶1组合而成的复杂氧化物，通常也可写成FeO·Fe2O3的形式，因此Fe3O4与盐酸反应可分别看作Fe2O3、FeO与盐酸反应，然后把两个反应式相加，Fe3O4＋8HCl===2FeCl3＋FeCl2＋4H2O ②FeO、Fe2O3属于碱性氧化物，Fe3O4不属于碱性氧化物； ③从价态分析，FeO有还原性，Fe2O3有氧化性，Fe3O4既有氧化性又有还原性。但FeO与Fe2O3中Fe元 素价态相邻，两者不会反应。FeO、Fe3O4遇氧化性酸(如：HNO3)发生氧化还原反应，＋2价的铁均被氧化成＋3价。 【课堂小练2】 4．下列关于氧化铁和氧化亚铁的叙述中不正确的是(　　) A．都是碱性氧化物 B．都能与酸反应生成盐和水 C．都能与水反应生成氢氧化物 D．都能被一氧化碳还原为铁 5．下列说法正确的是(　　) A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4 B．Fe2O3为碱性氧化物，可与水反应生成Fe(OH)3 C．铁锈的主要成分是Fe2O3 D．Fe3O4中铁元素有＋2价和＋3价，Fe3O4是混合物 6．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．铁元素与氧元素物质的量比为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 7．“秦砖汉瓦”是我国传统建筑文化的一个缩影。同是由黏土烧制的砖瓦，有的是黑色的，有的却是红色的，你猜测其中的原因可能是(　　) A．土壤中含有铁粉、二氧化锰等 B．黑砖瓦是煅烧过程中附着了炭黑，红砖瓦则是添加了红色耐高温染料 C．土壤中含有的铜元素经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色CuO和红色Cu D．土壤中含有的铁元素经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色Fe3O4或FeO和红色Fe2O3 三、铁的氢氧化物 1.物理性质 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 不溶于水 铁的价态 +2 +3 2.化学性质 （1）与酸反应 与非氧化性酸的反应(如：稀盐酸) Fe(OH)2＋2HCl===FeCl2＋H2O Fe(OH)3＋3HCl===FeCl3＋3H2O 与氧化性酸的反应(如：硝酸) 3Fe(OH)2＋10HNO3===3Fe(NO3)3＋NO↑＋8H2O Fe(OH)3＋3HNO3===Fe(NO3)3＋3H2O 与还原性酸的反应(如：HI) Fe(OH)2＋2HI===FeI2＋H2O 2Fe(OH)3＋6HI===2FeI2＋I2＋6H2O (2)热稳定性：Fe(OH)2、Fe(OH)3受热均分解生成同价态的氧化物 ①Fe(OH)2：Fe(OH)2FeO＋H2O (隔绝空气生成FeO，在空气中最终转化为Fe2O3) ②Fe(OH)3：2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O (3)Fe(OH)2的还原性：Fe(OH)2具有强还原性，易被空气中的O2氧化生成Fe(OH)3 ①转化过程中的特殊现象是：白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色 ②转化的方程式：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 ③反应类型：化合反应、氧化还原反应 【特别提醒】 ①Fe(OH)2在空气中加热，在分解同时被O2氧化，化学方程式为：4Fe(OH)2＋O22Fe2O3＋4H2O，所以在空气中加热Fe(OH)2得不到FeO； ②Fe(OH)2中的Fe为+2价，处于中间价态，既有氧化性又有还原性，但以还原性为主，与HNO3、浓硫 酸等强氧化性酸发生的氧化还原反应而不是复分解反应； ③Fe(OH)3中的铁为+3价，处于最高价态，只有氧化性，与HNO3、浓硫酸等强氧化性酸时发生的是复分 解反应而不能发生氧化还原反应，但与氢碘酸(HI，I—有还原性)反应时则发生氧化还原反应。 3.铁的氢氧化物的制备 (1)氢氧化铁的制备 实验原理 可溶性铁盐[FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3]与碱(强碱或弱碱)反应 实验操作 ①将NaOH溶液滴入FeCl3溶液中：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓ ②将氨水滴入Fe2(SO4)3溶液中：Fe3+＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH4+ 实验现象 有红褐色沉淀生成 (2)氢氧化亚铁的制备 实验原理 可溶性亚铁盐[FeCl2、FeSO4、Fe(NO3)2]与碱(强碱或弱碱)反应 Fe2+＋2OH－===Fe(OH)2↓ Fe2+＋2NH3·H2O===Fe(OH)2↓＋2NH4+ 实验操作 将吸有NaOH溶液的胶头滴管插入新制备的亚铁盐溶液的液面以下，缓缓挤出NaOH溶液 实验现象 白色沉淀生成，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色 ①Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色)； ②4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 【特别提醒】 ①Fe2＋极易被氧化，所以FeSO4溶液要现用现配，并放入少量的铁粉以防止Fe2+被氧化成Fe3+ 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，这样做的目的是防止生成的Fe(OH)2与空气中的氧气接触而被氧化。 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、苯或其他密度小于水而不溶 于水的有机物，以隔绝空气。 ⑤Fe(OH)2的制备的改进方法：为了防止Fe(OH)2被O2氧化，在制备Fe(OH)2时，一般从两个角度考虑，一是反应试剂，二是反应环境。取用最新配制的FeSO4溶液；NaOH溶液加热煮沸并冷却后使用，以除去溶液中溶解的O2。 方法1 方法2 在试管中加入适量的5% FeSO4溶液，并覆盖一层苯，再用长滴管注入不含O2的1 mol·L－1NaOH溶液。由于苯的液封作用，防止了生成的Fe(OH)2被氧化，因而可较长时间观察到白色的Fe(OH)2沉淀 实验时，先打开弹簧夹K，再将分液漏斗的旋塞打开，使稀硫酸与铁粉作用，用产生的H2排出装置中的空气；然后关闭K，使生成的H2将试管中的FeSO4溶液压入NaOH溶液中，则可较长时间观察到生成的白色Fe(OH)2沉淀。若拔去广口瓶上的橡皮塞，则白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色 【课堂小练3】 8．下列有关铁的化合物的说法不正确的是(　　) A．Fe(OH)2不稳定，具有较强的氧化性 B．FeO、Fe2O3均为碱性氧化物，均可与盐酸反应 C．Fe(OH)3可通过化合反应得到，Fe(OH)2则不能 D．Fe3O4为磁性氧化铁，其中铁的化合价为＋2和＋3 9．如图所示装置可用来制取Fe(OH)2并观察其在空气中被氧化的颜色变化。实验时必须使用铁屑、稀硫酸和NaOH溶液。 (1)在试管Ⅰ中加入的试剂是________________。 (2)在试管Ⅱ中加入的试剂是_________________________________________。 (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，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____________________________。 (5)实验完毕，拔去试管Ⅱ中的橡胶塞，放入一部分空气，此时试管Ⅱ中发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________。 【课时对点练习】 题组一　铁的单质 1．下列关于铁的叙述错误的是(　　) A．纯净的铁是光亮的银白色金属 B．铁能被磁体吸引 C．铁是地壳中含量最多的金属元素 D．铁具有延展性和导热性，可制作炊具 2．将铁片放入下列溶液中，溶液质量减轻的是(　　) A．稀硫酸 B．硫酸铜溶液 C．稀盐酸 D．AlCl3溶液 3．把一定量铁粉放入氯化铁溶液中，完全反应后，已反应的Fe3+和未反应的Fe3+的物质的量之比为1：1，则所得溶液中Fe2+和Fe3+的物质的量之比为 A．2：1 B．3：2 C．1：1 D．2：3 4．在一定条件下采用如下装置用铁粉和水蒸气反应，可以得到铁的氧化物，进一步还原可以得到超细铁粉(加热和夹持装置已略去)。装置如图，下列说法正确的是 A．装置C的作用是提供水蒸气 B．装置A中发生反应： C．收集到气体时(标况下)，则A中固体增重 D．可以用磁铁检验该反应是否完全 5．类比是研究物质的常用方法之一，可预测许多物质的性质。下列类比推测中正确的是(　　) A．Fe和O2能直接化合生成Fe3O4，推测Cu和O2可直接化合生成Cu3O4 B．Na和H2O反应生成NaOH和H2，推测Fe和H2O反应生成Fe(OH)3和H2 C．Fe能与CuSO4溶液发生反应，推测Fe能与AgNO3溶液发生反应 D．Na在常温下能与H2O反应，推测Fe在常温下也能与H2O反应 6．向 和CuSO4的混合溶液中逐渐加入铁粉，充分反应后溶液中剩余固体的质量与加入铁粉的质量如图所示。(忽略溶液体积的变化) (1)加入少量铁粉时，发生的离子反应 。 (2)原溶液中 和CuSO4的物质的量之比为 。 (3)a点时溶液中溶质的物质的量浓度为 。 题组二　铁的氧化物 7．下列关于铁的氧化物的说法错误的是(　　) A．FeO不稳定，在空气中加热迅速变为Fe2O3 B．Fe2O3俗称铁红，可用作油漆的红色颜料 C．Fe3O4中Fe呈现＋2和＋3两种价态 D．Fe3O4晶体俗称磁性氧化铁，具有磁性 8．建筑用的红砖和青砖，其颜色是由其中含有的不同价态的铁氧化物所致。我国古代砖瓦建筑能够保持到现在的，几乎无一例外是由青砖建成的。有人提出以下可能的原因：①青砖中含有Fe2O3；②青砖中含FeO或Fe3O4；③Fe2O3长期遇酸雨侵蚀会风化溶解使砖瓦强度降低；④Fe3O4性质更稳定；⑤FeO或Fe3O4更不容易被氧化。你认为以上说法合理的是(　　) A．①③⑤ B．②③④ C．③⑤ D．①②③④⑤ 9．以太阳能为热源分解Fe3O4，铁氧化合物循环分解水制H2的过程如图所示。下列叙述错误的是 A．Fe3O4具有磁性，可用于制造录音磁带和电讯器材 B．过程的化学方程式为3FeO+H2OFe3O4+H2↑ C．过程中每消耗0.5molFe3O4转移2mol电子 D．铁氧化合物循环分解水制H2具有节约能源、产物易分离等优点 题组三　铁的氢氧化物 10．将铁屑溶于过量的稀盐酸后加入过量的NaOH溶液，有白色沉淀生成，过滤，在空气中加热至沉淀质量不再发生变化为止，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、Fe3O4 D．Fe2O3；Fe(OH)3 11．下列有关铁的氢氧化物的说法错误的是(　　) A．Fe(OH)2是一种黑色固体，不稳定，在空气中易被氧化为红褐色固体 B．Fe(OH)2具有还原性，在空气中易被氧化为Fe(OH)3 C．Fe(OH)2、Fe(OH)3都具有不稳定性，受热都能分解 D．Fe(OH)3胶体透明、呈红褐色，能产生丁达尔效应 12．下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是(　　) A．①②④ B．①②③ C．①② D．②③④ 13．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 14.某化学学习小组设计了下列方法探究氢氧化亚铁的制备等相关问题。 (1)用NaOH溶液和FeSO4溶液直接反应能观察到白色的Fe(OH)2沉淀(方法如图)，但沉淀颜色快速发生变化。请分析沉淀颜色变化的原因：_____________________________(用化学方程式表示)。 (2)该小组为探究反应物浓度对Fe(OH)2制备效果的影响，以Fe(OH)2沉淀白色持续时间(t)为指标，t越大，实验效果越好。部分实验数据如表(w代表质量分数)： 实验 序号 w(FeSO4)/% w(NaOH)/% t/s i 2.5 15 149 ii 5 15 138 iii 10 15 93 iv 5 25 142 v 5 35 180 ①实验i、ii、iii的目的是______________________________________________。 ②该小组同学通过实验推断：其他条件不变时，所用NaOH溶液的浓度越大，实验效果越好。推断的证据是_________________________________________________________。 ③由绿矾晶体(FeSO4·7H2O)配制250 mL 0.10 mol·L－1 FeSO4溶液，需要用到的仪器有药匙、玻璃棒、烧杯、托盘天平、250 mL容量瓶、__________________________________________。 以下操作会导致所配溶液浓度偏低的是_____________________________________________ (填字母)。 A．容量瓶中含有少量蒸馏水 B．洗涤烧杯和玻璃棒的溶液未转入容量瓶中 C．定容时俯视刻度线 D．定容摇匀后发现溶液体积低于刻度线，再补加少量蒸馏水至刻度线 (3)若向FeSO4溶液中加入足量Na2O2，观察到的现象是_______________________。 【参考答案】 【课堂小练1】 1．下列有关铁的说法不正确的是(　　) A．铁与水蒸气的反应中铁为还原剂 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．工业上用CO在高温条件下还原含Fe2O3的矿石炼铁 答案　B 解析　铁和稀硫酸反应的离子方程式应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。 2．下列物质反应后一定有+3价铁生成的是 ①过量的Fe与反应；②Fe与过量稀反应后，再向其中加入新制氯水；③Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中；④铁丝在氧气中燃烧后的产物溶于盐酸中；⑤铁粉与水蒸气反应的产物 A．①②③⑤ B．①②④⑤ C．①③④⑤ D．全部 答案　B 【解析】①过量的Fe与反应只能生成FeCl3；②Fe与过量稀反应生成硫酸亚铁，再向其中加入新制氯水，Fe2+被氧化为Fe3+；③Fe和的混合物溶于盐酸中，Fe3+可能被Fe还原为Fe2+；④铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁，产物溶于盐酸中生成氯化铁和氯化亚铁；⑤铁粉与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气；一定有+3价铁生成的是①②④⑤，选B。 3．铁与水蒸气反应实验改进前后的装置如图所示： 下列说法错误的是(　　) A．将湿棉花改为浸水的尿不湿，酒精灯由单头改为双头，可提供足量的水蒸气 B．用具支试管可将试管口附近冷凝的水导出 C．将肥皂液改为吹泡泡水，收集H2的效果更好，点燃效果更明显 D．改进后，悬挂的磁铁能吸引铁粉，实验过程中，我们能看到具支试管中有黑色固体不断落下 答案　D 解析　尿不湿可吸附更多的水，且不易洒出，酒精灯改为双头的可增加受热面积，故可提供足够多的水蒸气，A项正确；具支试管的结构中含支管，冷凝的水可从支管中流出，B项正确；吹泡泡水易起泡，收集H2更容易，点燃效果更好，C项正确；磁铁可以吸引单质铁和Fe3O4，D项错误。 【课堂小练2】 4．下列关于氧化铁和氧化亚铁的叙述中不正确的是(　　) A．都是碱性氧化物 B．都能与酸反应生成盐和水 C．都能与水反应生成氢氧化物 D．都能被一氧化碳还原为铁 答案　C。解析：氧化铁和氧化亚铁都是不溶于水的碱性氧化物，都不能与水反应生成氢氧化物，都能与酸反应生成相应的盐和水，都具有氧化性，能被氢气、一氧化碳、金属铝等还原剂还原为铁单质。 5．下列说法正确的是(　　) A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4 B．Fe2O3为碱性氧化物，可与水反应生成Fe(OH)3 C．铁锈的主要成分是Fe2O3 D．Fe3O4中铁元素有＋2价和＋3价，Fe3O4是混合物 答案　C。解析：赤铁矿、铁锈的主要成分均是Fe2O3，A错误，C正确；Fe2O3为碱性氧化物，但不与水反应，B错误；Fe3O4为化合物，不是混合物，D错误。 6．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．铁元素与氧元素物质的量比为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 答案　C。解析：由铁元素与氧元素的质量之比为21∶8，求得铁元素与氧元素的物质的量之比为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，混合物中铁元素与氧元素的物质的量比也为3∶4，该物质可能为混合物。 7．“秦砖汉瓦”是我国传统建筑文化的一个缩影。同是由黏土烧制的砖瓦，有的是黑色的，有的却是红色的，你猜测其中的原因可能是(　　) A．土壤中含有铁粉、二氧化锰等 B．黑砖瓦是煅烧过程中附着了炭黑，红砖瓦则是添加了红色耐高温染料 C．土壤中含有的铜元素经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色CuO和红色Cu D．土壤中含有的铁元素经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色Fe3O4或FeO和红色Fe2O3 答案　D。解析：黏土中含有铁元素，在烧制砖瓦时，与O2反应，生成氧化物，铁元素的氧化物有3种，FeO与Fe3O4为黑色，Fe2O3为红棕色，故D项正确。 【课堂小练3】 8．下列有关铁的化合物的说法不正确的是(　　) A．Fe(OH)2不稳定，具有较强的氧化性 B．FeO、Fe2O3均为碱性氧化物，均可与盐酸反应 C．Fe(OH)3可通过化合反应得到，Fe(OH)2则不能 D．Fe3O4为磁性氧化铁，其中铁的化合价为＋2和＋3 答案　A 解析　Fe(OH)2中的Fe2＋具有还原性，可被空气中的O2氧化为Fe(OH)3，A项错误；FeO、Fe2O3均为碱性氧化物，故具有碱性氧化物的通性，都能与盐酸反应，B项正确；Fe(OH)2只能通过复分解反应得到，Fe(OH)3可由Fe(OH)2与O2、H2O发生化合反应得到，C项正确；Fe3O4俗称磁性氧化铁，其组成可表示为FeO·Fe2O3，Fe元素的化合价为＋2和＋3，D项正确。 9．如图所示装置可用来制取Fe(OH)2并观察其在空气中被氧化的颜色变化。实验时必须使用铁屑、稀硫酸和NaOH溶液。 (1)在试管Ⅰ中加入的试剂是________________。 (2)在试管Ⅱ中加入的试剂是_________________________________________。 (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，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____________________________。 (5)实验完毕，拔去试管Ⅱ中的橡胶塞，放入一部分空气，此时试管Ⅱ中发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________。 答案　(1)稀硫酸、铁屑　(2)NaOH溶液 (3)打开止水夹a，待试管Ⅰ中反应生成的氢气排尽装置中的空气后，再关闭止水夹a (4)试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ，且外界空气不容易进入 (5)4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3 【课时对点练习】 题组一　铁的单质 1．下列关于铁的叙述错误的是(　　) A．纯净的铁是光亮的银白色金属 B．铁能被磁体吸引 C．铁是地壳中含量最多的金属元素 D．铁具有延展性和导热性，可制作炊具 答案　C 解析　铝是地壳中含量最多的金属元素，铁是地壳中含量排在第二位的金属元素，C错误。 2．将铁片放入下列溶液中，溶液质量减轻的是(　　) A．稀硫酸 B．硫酸铜溶液 C．稀盐酸 D．AlCl3溶液 答案　B 解析　铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，由于每溶解56 g Fe，溶液中逸出2 g H2，所以溶液质量增加，A错误；铁和硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，由于每溶解56 g Fe，溶液中析出64 g Cu，所以溶液质量减轻，B正确；铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，由于每溶解56 g Fe，溶液中逸出2 g H2，所以溶液质量增加，C错误；Fe与AlCl3溶液不发生反应，溶液质量不变，D错误。 3．把一定量铁粉放入氯化铁溶液中，完全反应后，已反应的Fe3+和未反应的Fe3+的物质的量之比为1：1，则所得溶液中Fe2+和Fe3+的物质的量之比为 A．2：1 B．3：2 C．1：1 D．2：3 答案　B 【解析】铁粉放入三氯化铁溶液中，发生的反应为：Fe+2Fe3+=3Fe2+，设反应的Fe3+的物质的量为n，则溶液中的Fe2+的物质的量为n，根据题意，未反应的Fe3+的物质的量为n，所以溶液中Fe2+和Fe3+的物质的量之比为=n:n=3:2。 故选B。 4．在一定条件下采用如下装置用铁粉和水蒸气反应，可以得到铁的氧化物，进一步还原可以得到超细铁粉(加热和夹持装置已略去)。装置如图，下列说法正确的是 A．装置C的作用是提供水蒸气 B．装置A中发生反应： C．收集到气体时(标况下)，则A中固体增重 D．可以用磁铁检验该反应是否完全 答案　C 【分析】B装置提供水蒸气，A中铁和水蒸气在高温条件下反应生成四氧化三铁和氢气，C装置防倒吸，D装置收集氢气。 【解析】A．装置C的作用防倒吸，装置B提供水蒸气，故A错误；B．铁和水蒸气在高温条件下反应生成四氧化三铁和氢气，装置A中发生反应：，故B错误；C．收集到氢气时(标况下)，参加反应的水的物质的量为0.04mol，铁结合氧原子的物质的量为0.04mol，所以A中固体增重，故C正确；D．铁和水蒸气在高温条件下反应生成四氧化三铁，铁、四氧化三铁都能被磁铁吸引，不能用磁铁检验该反应是否完全，故D错误；选C。 5．类比是研究物质的常用方法之一，可预测许多物质的性质。下列类比推测中正确的是(　　) A．Fe和O2能直接化合生成Fe3O4，推测Cu和O2可直接化合生成Cu3O4 B．Na和H2O反应生成NaOH和H2，推测Fe和H2O反应生成Fe(OH)3和H2 C．Fe能与CuSO4溶液发生反应，推测Fe能与AgNO3溶液发生反应 D．Na在常温下能与H2O反应，推测Fe在常温下也能与H2O反应 答案　C 解析　Fe和O2反应生成Fe3O4，Cu和O2反应生成CuO，A项错误；Fe和H2O(g)反应生成Fe3O4和H2，B项错误；Fe与H2O(g)在高温下才能反应，D项错误。 6．向 和CuSO4的混合溶液中逐渐加入铁粉，充分反应后溶液中剩余固体的质量与加入铁粉的质量如图所示。(忽略溶液体积的变化) (1)加入少量铁粉时，发生的离子反应 。 (2)原溶液中 和CuSO4的物质的量之比为 。 (3)a点时溶液中溶质的物质的量浓度为 。 答案　(1)2Fe3++Fe=3Fe2+ (2)1:2 (3)0.5mol/L 【解析】（1）Fe与Fe3+反应生成Fe2+，离子反应为Fe+2Fe3+=3Fe2+； （2）由氧化性：Fe3+>Cu2+，加入0～0.56gFe发生反应：Fe+2Fe3+=3Fe2+；加入铁粉从0.56g～1.68gFe时，即加入1.12gFe，剩余物为1.28g，此时发生：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+；加入铁粉为从1.68g～2.24g时，即加入0.56gFe，固体增加1.84g-1.28g=0.56g，Fe没有参与反应，可知加入1.68gFe时，溶液中Cu2+、Fe3+完全反应，此时溶液中溶质为FeSO4，由Fe+2Fe3+=3Fe2+可知，n(Fe3+)=，由Fe+Cu2+=Cu+Fe2+可知，n(Cu2+)=1.12g÷56g/mol=0.02mol，则n[Fe2(SO4)3]=0.02mol÷2=0.01mol，n(CuSO4)=0.02mol，故原溶液中Fe2(SO4)3和CuSO4的物质的量浓度之比为0.01mol：0.02mol=1：2； （3）根据以上分析可知a点溶液中c(FeSO4)=c()=。 题组二　铁的氧化物 7．下列关于铁的氧化物的说法错误的是(　　) A．FeO不稳定，在空气中加热迅速变为Fe2O3 B．Fe2O3俗称铁红，可用作油漆的红色颜料 C．Fe3O4中Fe呈现＋2和＋3两种价态 D．Fe3O4晶体俗称磁性氧化铁，具有磁性 答案　A 解析　FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，被氧化成Fe3O4，A错误。 8．建筑用的红砖和青砖，其颜色是由其中含有的不同价态的铁氧化物所致。我国古代砖瓦建筑能够保持到现在的，几乎无一例外是由青砖建成的。有人提出以下可能的原因：①青砖中含有Fe2O3；②青砖中含FeO或Fe3O4；③Fe2O3长期遇酸雨侵蚀会风化溶解使砖瓦强度降低；④Fe3O4性质更稳定；⑤FeO或Fe3O4更不容易被氧化。你认为以上说法合理的是(　　) A．①③⑤ B．②③④ C．③⑤ D．①②③④⑤ 答案　B 9．以太阳能为热源分解Fe3O4，铁氧化合物循环分解水制H2的过程如图所示。下列叙述错误的是 A．Fe3O4具有磁性，可用于制造录音磁带和电讯器材 B．过程的化学方程式为3FeO+H2OFe3O4+H2↑ C．过程中每消耗0.5molFe3O4转移2mol电子 D．铁氧化合物循环分解水制H2具有节约能源、产物易分离等优点 答案　C 【解析】A．Fe3O4具有磁性，被称为磁性氧化铁，这个特性使其能够用于记录和传输信息，可用于制造录音磁带和电讯器材，A项正确；B．过程实现了FeO与H2O反应生成Fe3O4和H2的转化反应，其反应方程式为3FeO+H2OFe3O4+H2↑，B项正确；C．过程Ⅰ中1molFe3O4有2mol的Fe原子的化合价由+3价降低为+2价，故每消耗0.5molFe3O4，转移的电子数为2×0.5mol=1mol，C项错误；D．根据流程信息可知铁氧化合物循环制H2具有节约能源、产物易分离等优点，D项正确；答案选C。 题组三　铁的氢氧化物 10．将铁屑溶于过量的稀盐酸后加入过量的NaOH溶液，有白色沉淀生成，过滤，在空气中加热至沉淀质量不再发生变化为止，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、Fe3O4 D．Fe2O3；Fe(OH)3 答案　B 解析　铁屑溶于过量的稀盐酸后生成氯化亚铁，加入过量的NaOH溶液，生成Fe(OH)2白色沉淀，Fe(OH)2在空气中易被氧化为Fe(OH)3，Fe(OH)3受热分解生成水和红棕色的Fe2O3，故B正确。 11．下列有关铁的氢氧化物的说法错误的是(　　) A．Fe(OH)2是一种黑色固体，不稳定，在空气中易被氧化为红褐色固体 B．Fe(OH)2具有还原性，在空气中易被氧化为Fe(OH)3 C．Fe(OH)2、Fe(OH)3都具有不稳定性，受热都能分解 D．Fe(OH)3胶体透明、呈红褐色，能产生丁达尔效应 答案　A 解析　Fe(OH)2是一种白色固体，不稳定，具有还原性，在空气中易被氧化为红褐色的Fe(OH)3：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，故A错误、B正确；Fe(OH)2、Fe(OH)3都具有不稳定性，受热能分解为氧化物和水，故C正确。 12．下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是(　　) A．①②④ B．①②③ C．①② D．②③④ 答案　A 解析　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，若要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，则要排尽装置中的氧气或空气。①②原理相同，都是先用氢气将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处于氢气的保护中；③由于溶液与空气直接接触，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中苯在FeSO4溶液的液面上，阻止了空气的进入，能较长时间看到白色沉淀。 13．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 答案　D 解析　B项，根据流程图分析可知，滤渣的主要成分是Fe，正确；C项，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↑，正确；D项，“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，错误。 14.某化学学习小组设计了下列方法探究氢氧化亚铁的制备等相关问题。 (1)用NaOH溶液和FeSO4溶液直接反应能观察到白色的Fe(OH)2沉淀(方法如图)，但沉淀颜色快速发生变化。请分析沉淀颜色变化的原因：_____________________________(用化学方程式表示)。 (2)该小组为探究反应物浓度对Fe(OH)2制备效果的影响，以Fe(OH)2沉淀白色持续时间(t)为指标，t越大，实验效果越好。部分实验数据如表(w代表质量分数)： 实验 序号 w(FeSO4)/% w(NaOH)/% t/s i 2.5 15 149 ii 5 15 138 iii 10 15 93 iv 5 25 142 v 5 35 180 ①实验i、ii、iii的目的是______________________________________________。 ②该小组同学通过实验推断：其他条件不变时，所用NaOH溶液的浓度越大，实验效果越好。推断的证据是_________________________________________________________。 ③由绿矾晶体(FeSO4·7H2O)配制250 mL 0.10 mol·L－1 FeSO4溶液，需要用到的仪器有药匙、玻璃棒、烧杯、托盘天平、250 mL容量瓶、__________________________________________。 以下操作会导致所配溶液浓度偏低的是_____________________________________________ (填字母)。 A．容量瓶中含有少量蒸馏水 B．洗涤烧杯和玻璃棒的溶液未转入容量瓶中 C．定容时俯视刻度线 D．定容摇匀后发现溶液体积低于刻度线，再补加少量蒸馏水至刻度线 (3)若向FeSO4溶液中加入足量Na2O2，观察到的现象是_______________________。 答案　(1)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3　(2)①探究其他条件相同时，FeSO4溶液浓度对Fe(OH)2制备效果的影响　②沉淀持续时间：v>iv>ii　③胶头滴管　BD　(3)有红褐色沉淀生成，有气体放出 解析　(1) FeSO4和NaOH发生复分解反应生成Fe(OH)2，Fe(OH)2被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。 (2)①实验i、ii、iii的变量是FeSO4溶液浓度，目的是探究其他条件相同时，FeSO4溶液浓度对Fe(OH)2制备效果的影响。②实验v、iv、ii的变量是NaOH溶液浓度，其他条件不变时，所用NaOH溶液的浓度越大，沉淀持续时间越长，实验效果越好，则证据是沉淀持续时间： v>iv>ii。③配制一定物质的量浓度溶液的步骤：计算、称量、溶解、移液、洗涤、定容等，用到的仪器：药匙、玻璃棒、烧杯、托盘天平、250 mL容量瓶、胶头滴管。定容时还需要加入蒸馏水，则容量瓶中含有少量蒸馏水对所配溶液浓度无影响，A不选；洗涤烧杯和玻璃棒的溶液未转入容量瓶中，则残留在杯壁上的溶质没有完全转移到容量瓶，导致所配溶液浓度偏低，B选；定容时俯视刻度线导致溶液体积偏小，依据c＝可知溶液浓度偏高，C不选；定容摇匀后发现溶液体积低于刻度线，再补加少量蒸馏水至刻度线，导致加入水的体积增大，溶液浓度偏低，D选。 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$