第3章 第1节 第2课时 铁的重要化合物(教用Word)-【金榜题名】2025-2026学年高一化学必修第一册高中同步学案(人教版)

2025-10-15
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教辅
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资源信息

学段 高中
学科 化学
教材版本 高中化学人教版必修第一册
年级 高一
章节 第一节 铁及其化合物
类型 教案-讲义
知识点 -
使用场景 同步教学-新授课
学年 2025-2026
地区(省份) 全国
地区(市) -
地区(区县) -
文件格式 DOCX
文件大小 648 KB
发布时间 2025-10-15
更新时间 2025-10-15
作者 梁山启智教育图书有限公司
品牌系列 金榜题名·高中同步学案
审核时间 2025-08-18
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来源 学科网

内容正文:

第2课时 铁的重要化合物 学习目标 核心素养 1.了解铁的重要化合物的主要性质及应用。 2.掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备方法。 3.掌握Fe2+、Fe3+的检验方法及相互转化。 1.变化观念:能根据铁的化合物的性质正确书写方程式。 2.科学探究:依据铁的化合物的性质进行铁的化合物的性质实验探究和氢氧化亚铁的制备。 3.社会责任:能对与铁的化合物有关的社会热点问题做出正确的价值判断,能参与有关的社会实践活动。 知识点一 铁的氧化物 1.物理性质 名称 氧化亚铁 氧化铁 四氧化三铁 化学式 __FeO__ __Fe2O3__ __Fe3O4__ 俗名 __铁红__ __磁性氧化铁__ 铁的化合价 __+2__ __+3__ __+2、+3__ 颜色、状态 __黑__色粉末 __红棕__色粉末 __黑__色晶体 溶解性 都__不__溶于水 2.化学性质 (1)稳定性:FeO不稳定,在空气里受热,迅速被氧化成__Fe3O4__。 (2)与酸反应:FeO和Fe2O3属于__碱性__氧化物,与盐酸反应的离子方程式分别为 FeO+2H+===Fe2++H2O , Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O 。 3.主要用途 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)是炼铁原料。 Fe3O4的特殊性 (1)Fe的常见化合价只有+2价和+3价,Fe3O4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。 (2)FeO、Fe2O3属于碱性氧化物,Fe3O4不属于碱性氧化物。 (3)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。  有关铁的氧化物的说法中,不正确的是(  ) A.赤铁矿主要成分是Fe2O3,Fe2O3是红棕色的,常用作油漆和涂料 B.Fe3O4是黑色晶体,其中的铁显+2价,的铁显+3价 C.FeO、Fe2O3、Fe3O4都不溶于水,但能和盐酸反应生成相应的盐 D.FeO不稳定,在空气中加热迅速被氧化成Fe2O3 【解析】 FeO在空气中加热被氧化成Fe3O4,D项错误。 【答案】 D 知识点二 铁的氢氧化物 1.铁的氢氧化物的制备 实验室制备氢氧化铁和氢氧化亚铁如下图所示: (1)图甲实验中观察到的现象是__有红褐色沉淀生成__,反应的离子方程式是 Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓ 。 (2)图乙实验中先观察到有__白色沉淀__生成,在空气中迅速变成__灰绿__色,最后变成__红褐__色,有关反应的离子方程式是 Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓(白色) ; 4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3 。 (3)氢氧化亚铁制备注意事项 在实验室制备氢氧化亚铁时,一定要用__新制__的亚铁盐和先加热驱赶__氧气__后的__氢氧化钠__溶液,且滴管末端插入试管内的液面下,再滴加__氢氧化钠__溶液,也可以在反应液面上滴加植物油或苯等物质进行液封,以防止氢氧化亚铁与氧气接触。 2.Fe(OH)2和Fe(OH)3性质的比较 化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 物质类别 二元弱碱 三元弱碱 颜色、状态 __白色固体__ __红褐色固体__ 溶解性 __不溶于水__ __不溶于水__ 与非氧化性强酸反应 __Fe(OH)2+2H+__  ===Fe2++2H2O  __Fe(OH)3+3H+__  ===Fe3++3H2O  稳定性 Fe(OH)2FeO +H2O(隔绝空气)  2Fe(OH)3  __Fe2O3+3H2O__ (1)Fe(OH)3在空气中灼烧得到Fe2O3固体,Fe(OH)2在空气中灼烧能得到FeO固体吗? __不能,Fe(OH)2易被氧化,最终得到的是Fe2O3。__ (2)用不含Fe3+的FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备Fe(OH)2沉淀。 ①用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时,除加硫酸防止生成Fe(OH)2外,还需加入__铁屑__。 ②除去蒸馏水中溶解的O2,常采用__煮沸__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溶液的液面以下,再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是__避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2转化成Fe(OH)3沉淀__。 制备Fe(OH)2的关键是隔绝空气(O2),可采取的措施有: (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。  按如图所示装置,用两种不同操作分别进行实验,观察B管中的现象(注:操作过程中不考虑稀H2SO4与NaOH溶液的作用)。 (1)操作Ⅰ:先夹紧止水夹a,使A管开始反应,实验中B管观察到的现象是________________________________________________________________________。B管发生反应的化学方程式是________________________________________________。 (2)操作Ⅱ:打开止水夹a,使A管开始反应一段时间后再夹紧止水夹a,实验中在B管观察到的现象_____________________________________________________________。B管中发生反应的离子方程式是_________________________________________________。 【解析】 (1)当夹紧止水夹a时,A管便成了一个封闭体系,产生的H2使A管内压强增大,将生成的FeSO4溶液压入B管中,从 而与NaOH溶液发生反应生成Fe(OH)2,而NaOH溶液中溶解的O2可将Fe(OH)2迅速氧化,最后转变成Fe(OH)3,所以观察到白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色。(2)当进行操作Ⅱ时,产生的H2首先通过导气管通入到B管中的NaOH溶液中,将其中溶解的O2赶走,再夹紧止水夹a时,FeSO4溶液压入B管中,再夹紧止水夹a时,FeSO4溶液压入B管中,此时反应所产生的Fe(OH)2在一段时间内不变色。 【答案】 (1)先出现白色絮状沉淀,然后沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色 FeSO4+2NaOH===Fe(OH)2↓+Na2SO4、 4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3 (2)打开止水夹a时,溶液中的导气管口有气泡冒出;夹紧止水夹a后,出现白色沉淀,短时间内沉淀不变色  Fe2++2OH===Fe(OH)2↓ 知识点三 铁盐和亚铁盐中Fe3+、Fe2+的检验及转化 (1)Fe2+、Fe3+的检验方法 ①观察法:浅绿色溶液中含有__Fe2+__;棕黄色溶液中含有__Fe3+__。 ②加碱法:若产生的白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色的为__Fe2+__;若直接产生红褐色沉淀的为__Fe3+__。 ③加KSCN:无明显现象,再加新制氯水溶液变红色的为__Fe2+__;若溶液直接变红色的为__Fe3+__。 (2)Fe2+与Fe3+的转化 如下图所示 ①在盛有氯化铁溶液的试管中加适量铁粉振荡后,溶液变成__浅绿__色,再加KSCN溶液,溶液__不变色__,再加入氯水后,溶液变成__红__色。 ②上述实验中有关反应的离子方程式是 2Fe3++Fe===3Fe2+ 、 2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl- 。 ③由上述实验可知:Fe3+遇到__较强__的还原剂,会被还原成Fe2+;Fe2+在__较强__氧化剂的作用下,会被氧化成Fe3+。 (1)为什么在配制硫酸亚铁时,通常要在溶液中加入铁钉或铁粉? Fe2+易被氧化为Fe3+,加入铁粉或铁钉,发生反应2Fe3++Fe===3Fe2+,可防止硫酸亚铁溶液被氧化而发生变质。  (2)如何除去氯化铁中的Fe2+,写出反应的离子方程式。 加入新制的氯水,2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-。  (3)将足量Na2O2投入FeCl2溶液中,可以观察的现象是__有气泡放出,生成红褐色沉淀__。 铁及其化合物的相互转化关系 (1)Fe只具有还原性,可被弱氧化剂(H+、Cu2+、Fe3+、I2、S等)氧化为Fe2+;被强氧化剂[O2、Cl2、Br2、HNO3、KMnO4(H+)等]氧化为Fe3+。 (2)Fe2+既有氧化性,又有还原性。可被强氧化剂[Cl2、Br2、O2、ClO-、KMnO4(H+)、HNO3、H2O2等]氧化为Fe3+;可被还原剂(Al、Zn、CO、C等)还原为Fe。 (3)Fe3+只具有氧化性,可被弱还原剂(Fe、Cu等)还原为Fe2+,被强还原剂(Al、Zn、CO等)还原为Fe。  电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔,制造印刷电路板。 (1)FeCl3溶液与金属铜发生反应的离子方程式是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)检验溶液中Fe3+存在的操作步骤和现象是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)某工程师为了从使用过的腐蚀废液中回收铜,并重新获得氯化铁溶液,准备采用如下图所示的步骤: 上述实验中②为________,④为________。通入⑥得到FeCl3溶液的离子反应方程式为 ________________________________________________________________________。 【解析】 (1)FeCl3溶液与金属铜发生反应的离子方程式是2F3++Cu===2Fe2++Cu2+。(2)检验溶液中Fe3+的存在通常用KSCN溶液,操作步骤和现象:取少许溶液于试管中,向其中滴加KSCN溶液,溶液变红色。(3)使用过的废液中含有FeCl2、CuCl2和FeCl3,分析工艺流程可知,向废液中加入过量①(铁粉)发生反应Fe+Cu2+===Fe2++Cu、Fe+2Fe3+===3Fe2+,滤液②为FeCl2溶液,滤渣③为金属铜和铁的混合物,向滤渣③中加入过量④(盐酸)发生反应Fe+2HCl===FeCl2+H2↑,过滤可得金属铜,滤液⑤为FeCl2溶液,向两次得到的FeCl2溶液中通入⑥(氯气)发生反应2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,即可得到FeCl3溶液。 【答案】 (1)2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+ (2)取少许溶液于试管中,向其中滴加KSCN溶液,溶液变红色 (3)FeCl2溶液 盐酸 2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl- 1.下列关于铁的叙述中错误的是(  ) 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 【解析】 铁元素在地壳中含量是金属元素的第二位。 【答案】 C 2.下列反应中,铁只能生成+3价化合物的是(  ) A.少量铁与稀硫酸反应 B.铁丝在氧气中燃烧 C.过量铁粉在氯气中燃烧 D.Fe投入到CuSO4溶液中 【解析】 C项,虽然铁粉过量,但因为不是在溶液中进行的反应,只能生成FeCl3。 【答案】 C 3.铁与水蒸气反应的实验装置如图,下列说法正确的是(  ) A.实验时,试管口应高于试管底 B.加热时试管内生成黑色物质,点燃肥皂泡可听到爆鸣声 C.反应的化学方程式为:2Fe+3H2O(g)Fe2O3+3H2 D.试管中发生化合反应 【解析】 铁与水蒸气反应生成Fe3O4和H2,属于置换反应,实验时应使试管口低于试管底。 【答案】 B 4.下列物质之间有如下反应关系: 已知E转化成C的现象是白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色。 回答: (1)写出下列物质的化学式: A________,B________,D________, 甲________,乙________,丙________。 (2)写出E→C反应的化学方程式: _______________________________________。 【解析】 (1)E转化成C的现象是白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色,则E为Fe(OH)2,C为Fe(OH)3,A为红棕色粉末,则A为Fe2O3,B为FeCl3,D为FeCl2,乙为NaOH(或KOH等),由D到B的转化可知,甲为氯气或新制氯水等,由红色溶液可知,丙为KSCN。 【答案】 (1)Fe2O3 FeCl3 FeCl2 Cl2(或氯水) NaOH(或KOH等) KSCN (2)4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3 课时作业(十六) 铁的重要化合物 1.下列说法中正确的是(  ) A.FeO是一种黑色粉末,不稳定,在空气中受热生成红棕色粉末 B.赤铁矿主要成分是Fe2O3,Fe2O3俗称铁红,常用作油漆和涂料等的红色颜料 C.向热氢氧化钠溶液中滴加饱和FeCl3溶液,制备Fe(OH)3胶体 D.工业上曾经通过反应:3Fe+4NaOHFe3O4+2H2↑+4Na↑生产金属钠,该反应利用的原理是铁的还原性比钠强 【解析】 FeO是一种黑色粉末,不稳定,在空气中受热生成黑色的四氧化三铁,A错误;赤铁矿主要成分是Fe2O3,Fe2O3为红棕色固体,俗称铁红,常用作油漆和涂料等的红色颜料,B正确;向沸水中滴加饱和FeCl3溶液,制备Fe(OH)3胶体,C错误;钠的还原性强于铁,D错误。 【答案】 B 2.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 3.下列实验操作能够制取Fe(OH)2并能较长时间观察到白色沉淀的是(  ) 【解析】 B项中CCl4密度大,应在下层,不能长时间观察到白色沉淀;D项中的操作可防止氧气氧化Fe(OH)2,能较长时间观察到白色沉淀。 【答案】 D 4.下列离子方程式正确的是(  ) A.铁与FeCl3溶液反应:Fe+Fe3+===2Fe2+ B.Fe与稀盐酸反应:2Fe+6H+===2Fe3++3H2↑ C.FeCl2溶液与Cl2反应:Fe2++Cl2===Fe3++2Cl- D.Fe(OH)3与盐酸反应:Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O 【解析】 A、C项电荷不守恒;B项应生成Fe2+。 【答案】 D 5.已知A为常见的金属单质,根据如图所示的关系,下列叙述中正确的是(  ) A.A为Fe,B为FeO B.C→D溶液的颜色变化:浅绿色→棕黄色 C.④的离子方程式:Fe+2Fe3+===3Fe2+ D.⑤的离子方程式:4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3 【解析】 由“红褐色固体”可知F是Fe(OH)3,从而得出A为Fe,“黑色晶体”B为Fe3O4,继而推出C为FeCl2,D为FeCl3,E为Fe(OH)2。⑤的离子方程式为Fe+2Fe3+===3Fe2+,④的离子方程式为2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-。 【答案】 B 6.下列试剂不能使Fe2+转化为Fe3+的是(  ) ①氯水 ②NaCl溶液 ③酸性KMnO4溶液 ④稀硝酸 ⑤盐酸 ⑥NaNO3溶液 A.①②③       B.①③④ C.③④⑥ D.②⑤⑥ 【解析】 要使Fe2+转化为Fe3+,必须加入强氧化性物质,②NaCl溶液、⑤盐酸、⑥NaNO3溶液均没有强氧化性。 【答案】 D 7.有一块铁的氧化物样品,用100 mL 5.0 mol·L-1盐酸恰好将其完全溶解,所得溶液中通入0.05 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(  ) A.Fe2O3 B.Fe3O4 C.Fe4O5 D.Fe5O7 【解析】 通入0.05 mol Cl2,恰好使Fe2+全部转变为Fe3+,则通入Cl2前溶液中n(Fe2+)=2n(Cl2)=2×0.05 mol=0.1 mol,3n(Fe3+)+2n(Fe2+)=n(Cl-)=0.1 L×5.0 mol·L-1=0.5 mol,则n(Fe3+)=0.1 mol,该铁的氧化物样品中含0.1 mol Fe2+、0.1 mol Fe3+,故该样品可能的化学式为Fe4O5。 【答案】 C 8.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,白色沉淀迅速变为灰绿色,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。上述白色沉淀和残渣分别是(  ) A.Fe(OH)3 Fe2O3 B.Fe(OH)2 Fe2O3 C.Fe(OH)2 Fe(OH)3 D.Fe(OH)2 Fe3O4 【解析】 铁与稀硫酸反应生成FeSO4,再与过量氨水反应生成Fe(OH)2白色沉淀,Fe(OH)2易被O2氧化,白色沉淀迅速变为灰绿色,在空气中加热沉淀,最后所得红棕色残渣为Fe2O3。 【答案】 B 9.下列各组离子,因发生氧化还原反应,在溶液中不能大量共存的是(  ) A.Fe3+、Fe2+、SCN-、Cl- B.Fe3+、K+、Cl-、H+ C.Fe2+、H+、K+、Cl- D.Fe2+、K+、MnO、H+ 【解析】 离子能够大量共存,即各组中离子之间不发生反应。D选项中,酸性条件下KMnO4氧化Fe2+。 【答案】 D 10.要证明某溶液中不含Fe3+,而可能含有Fe2+,进行如下实验操作的最佳顺序为(  ) ①加入足量氯水 ②加入足量KMnO4(H+)溶液 ③加入少量KSCN溶液 A.①③ B.③② C.③① D.①②③ 【解析】 先加入少量KSCN溶液,若无红色,证明无Fe3+,然后加氯水,若出现红色,说明有Fe2+存在。 【答案】 C 11.下列关于铁矿石的说法正确的是(  ) A.赤铁矿的主要成分是Fe3O4 B.铁矿石的主要成分与铁锈的主要成分相同 C.磁铁矿粉末溶于盐酸后,加入KSCN溶液,溶液变红色 D.FeO俗称铁红 【解析】 磁铁矿的主要成分是Fe3O4,能溶于盐酸生成Fe2+和Fe3+,所得溶液加入KSCN溶液变红色。 【答案】 C 12.将适量铁粉放入三氯化铁溶液中,完全反应后,溶液中三价铁离子和二价铁离子浓度相等。则已反应的三价铁离子和未反应的三价铁离子的物质的量之比是(  ) A.2∶3 B.3∶2 C.1∶2 D.1∶1 【解析】 设溶液中未反应的Fe3+的物质的量为a mol,则溶液中n(Fe2+)=a mol。 2Fe3++Fe===3Fe2+ a mol a mol 所以反应的Fe3+与未反应的Fe3+物质的量之比为a mol∶a mol=2∶3。 【答案】 A 13.只用一种试剂或操作,除去下列物质中的杂质(括号内为杂质)写出试剂或操作的名称、方法及有关的化学方程式或离子方程式: (1)FeCl2溶液(FeCl3)_______________________________________; 离子方程式______________________________________________。 (2)Fe2O3[Fe(OH)3]_________________________________________; 化学方程式________________________________________________。 (3)FeSO4溶液(CuSO4)________________________________________; 离子方程式_________________________________________________。 (4)FeCl3溶液(FeCl2)__________________________________________; 离子方程式_________________________________________________。 【解析】 (2)因Fe(OH)3不稳定,受热分解生成Fe2O3,可以用加热方法除去Fe(OH)3。 (3)Fe可以置换出Cu,可以加入Fe除去CuSO4。 (4)Fe2+与Fe3+可以相互转化,加入强氧化剂可以把Fe2+氧化生成Fe3+,所以通入Cl2把FeCl2氧化成FeCl3。 【答案】 (1)加足量铁粉,然后过滤 2Fe3++Fe===3Fe2+ (2)加热 2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O (3)加足量铁粉,充分反应后过滤 Cu2++Fe===Fe2++Cu (4)氯水或氯气 2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl- 14.几种物质间的相互转化关系如图所示: (1)A转化为B及气体的反应中应加入的试剂是__________________(填化学式)。 (2)B的化学式:______________________________________________,F的化学式:________________________________________________________________________。 (3)写出G→H的化学方程式: __________________________________________。 (4)写出检验D溶液中金属阳离子的方法: ___________________________________(用离子方程式表示);向D溶液中加入A,发生反应的离子方程式是____________________ ____________________________________________________。 【答案】 (1)HCl (2)FeCl2 KCl (3)4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3 (4)Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3 2Fe3++Fe===3Fe2+ 15.某班同学分成A、B两组,并分别设计实验探究能较长时间观察到白色Fe(OH)2沉淀的制取方法。回答下列问题: A组实验:用NaOH溶液和FeSO4溶液直接反应(如图)。 (1)FeSO4可由铁粉还原Fe2(SO4)3制得,写出此反应的离子方程式:________________________________________________________________________。 (2)该方法能观察到白色的Fe(OH)2沉淀,但沉淀颜色快速发生变化,其颜色变化为________________________。请分析沉淀颜色变化的原因:__________________(用化学方程式表示)。 B组实验:选用稀硫酸、铁粉、NaOH溶液进行实验,装置如下图。 (3)实验时,先______(填“打开”或“关闭”)止水夹K,然后打开________的玻璃塞和活塞,使稀硫酸与铁粉反应,一段时间后,________(填“打开”或“关闭”)止水夹K,制得白色Fe(OH)2沉淀,且沉淀能一段时间不变色,原因是_______________________ _________________________________________________。 【解析】 (1)铁粉还原Fe2(SO4)3制得FeSO4,该反应的离子方程式为Fe+2Fe3+===3Fe2+。(2)Fe(OH)2沉淀不稳定,容易被氧化,可看到白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色,反应的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。(3)图示实验中,应先打开止水夹,再打开分液漏斗的玻璃塞和活塞,使左侧装置中Fe与稀硫酸反应,一段时间后装置中的空气被排尽,关闭止水夹,左侧装置中压强增大,可将左侧装置中溶液压入右侧NaOH溶液中,二者反应生成Fe(OH)2沉淀。 【答案】 (1)Fe+2Fe3+===3Fe2+ (2)白色沉淀迅速转化为灰绿色,一段时间后变为红褐色 4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3 (3)打开 分液漏斗 关闭 稀硫酸与铁粉作用产生的H2排出了装置中的空气 学科网(北京)股份有限公司 $$

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