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第四章 金属及其化合物
第12讲 铁及其重要化合物
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第四章 金属及其化合物
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第四章 金属及其化合物
目
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CONTENTS
核心考点突破
01
高考真题感悟
02
知能达标训练
03
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第四章 金属及其化合物
01
核心考点突破
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银白
磁体
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黑色
红棕色
黑色
不溶于水
不溶于水
不溶于水
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第四章 金属及其化合物
Fe3O4+8H+===Fe2++2Fe3++4H2O
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灰绿
红褐
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还原性
还原性
氧化性
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02
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第四章 金属及其化合物
03
知能达标训练
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第四章 金属及其化合物
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第四章 金属及其化合物
[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。3.能通过实验探究掌握Fe2+与Fe3+的检验方法。
考点一 铁的单质、氧化物
1.铁单质
(1)物理性质:_____色固体,熔点较高,具有良好的导热、导电、延展性,能被_____吸引。
(2)化学性质
[自主思考]
如图所示的装置可实现铁和水蒸气的反应。
(1)加热湿棉花的目的是__________________________________________。
(2)B处酒精灯上加网罩的作用是___________________________________,实验开始时,应先点燃______(填“A”或“B”)处酒精灯,目的是_______________。
(3)将产生的气体导入肥皂液中的目的是____________________________。
(4)该实验说明铁具有较强________性,若1 mol铁粉完全反应,转移的电子数为________NA。
提示 (1)提供反应所需的水蒸气 (2)集中火焰,产生高温 A 用水蒸气排尽装置中的空气 (3)收集气体 (4)还原 eq \f(8,3)
2.铁的氧化物
(1)物理性质
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗名
—
铁红
磁性氧化铁
颜色状态
_____粉末
________粉末
_____晶体(有磁性)
水溶性
__________
__________
__________
(2)化学性质
项目
FeO
Fe2O3
Fe3O4
稳定性
不稳定
稳定
稳定
与H+反应
(离子方程式)
FeO+2H+===Fe2++H2O
Fe2O3+6H+
===2Fe3++3H2O
______________________ ______________________
与稀硝酸
反应
3FeO+NO eq \o\al(-,3)+10H+===3Fe3++NO↑+5H2O
Fe2O3+6H+
===2Fe3++3H2O
_______________________ _______________________
3Fe3O4+28H++NO eq \o\al(-,3)=== 9Fe3++NO↑+14H2O
与CO反应
(炼铁原理)
FexOy+yCO eq \o(=====,\s\up17(高温))xFe+yCO2
与Al反应
(铝热反应)
3FexOy+2yAl eq \o(=====,\s\up17(高温))3xFe+yAl2O3
正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)FeS、FeCl2、FeCl3均可以通过单质化合得到。( )
(2)Fe分别与Cl2和盐酸反应所得氯化物相同。( )
(3)氧化铁能与酸反应,所以可用于制作红色颜料。( )
(4)铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到Fe3O4。( )
(5)FeO粉末在空气中受热,迅速被氧化成Fe3O4。( )
(6)Fe3O4中Fe的化合价有+2价和+3价,因此Fe3O4是FeO与Fe2O3的混合物。( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)×
一、铁及其氧化物的性质与应用
1.(2026·湖南永州开学考试)下列关于铁及其化合物的叙述正确的是( )
A.Fe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
B.Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3,在少量Cl2中燃烧生成FeCl2
C.与相同浓度的盐酸反应生成氢气的速率,纯铁比生铁的快
D.Fe3O4是黑色晶体,其中 eq \f(1,3)的铁显+2价, eq \f(2,3)的铁显+3价
解析 铁与稀硫酸反应生成Fe2+和H2,属于置换反应;但稀硝酸具有强氧化性,能够将Fe氧化为Fe3+,其本身被还原为NO,同时产生H2O,不属于置换反应,A错误;Cl2具有强氧化性,与铁在点燃时发生化合反应产物都是FeCl3,与反应时Cl2的量的多少无关,B错误;生铁中Fe、C及盐酸形成许多微小的原电池,能够使反应速率加快;而纯铁相对来说,化学反应速率较慢,C错误;故选D。
答案 D
2.(2025·北京东城期末)实验:把0.5 g硫粉与1.0 g铁粉混合均匀,放在陶土网上堆成条状。用灼热的玻璃棒触及混合粉末的一端,当混合物呈红热状态时,移开玻璃棒,红热继续蔓延至条状混合物的另一端至反应结束,冷却后得到黑色固体。实验过程中能闻到刺激性气味。下列分析不正确的是( )
A.由“红热继续蔓延”,推断实验过程中发生了放热反应
B.“实验过程中能闻到刺激性气味”,推断S与O2反应生成了SO2
C.“黑色固体”溶于盐酸时产生臭鸡蛋气味气体,推断Fe与S发生了反应
D.“黑色固体”溶于盐酸后溶液呈浅绿色,推断Fe与S生成了+2价铁的化合物
解析 红热蔓延说明反应放热,一旦引发,放出的热量足以维持反应持续进行,A正确;实验过程产生了刺激性气味,推测是SO2,原因是S与O2反应生成了SO2,B正确;黑色固体溶于盐酸产生H2S(臭鸡蛋气味),证明Fe与S发生了反应生成了FeS,FeS与盐酸反应为FeS+2HCl===FeCl2+H2S↑,C正确;铁粉过量,即使生成了+3价铁的化合物溶解后也会因为发生2Fe3++Fe===3Fe2+使得“黑色固体”溶于盐酸后溶液呈浅绿色,D错误。
答案 D
3.某同学探究铁与水蒸气的反应,进行了如下实验:
(1)点燃酒精灯的顺序是________(填字母)。
A.先点燃湿棉花处的酒精灯,一段时间后再点燃还原铁粉处的酒精灯
B.先点燃还原铁粉处的酒精灯,一段时间后再点燃湿棉花处的酒精灯
C.同时点燃湿棉花处和还原铁粉处的酒精灯
(2)能否根据肥皂液冒气泡来证明铁与水蒸气发生了反应?____________(填“能”或“不能”)。
(3)实验结束恢复到室温后,能否用磁铁将未参加反应的铁粉从反应后的固体中分离出来?________(填“能”或“不能”)。
解析 (1)不纯的氢气加热时可能会爆炸,应该先点燃湿棉花处的酒精灯,使水蒸气充满整个试管,然后再点燃还原铁粉处酒精灯,使Fe与热的水蒸气发生反应,故A正确;
(2)水蒸气进入肥皂液中也会产生气泡,因此不能根据肥皂液冒气泡来证明铁与水蒸气发生了反应;(3)Fe、Fe3O4都会被磁铁吸引,故不能用磁铁将铁粉从反应后的固体中分离出来。
答案 (1)A (2)不能 (3)不能
二、铁的氧化物组成分析
4.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,计算该氧化物的化学式:__________。
解析 4.00 g CaCO3沉淀的物质的量为0.04 mol,则CO、CO2的物质的量均为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的质量为0.64 g,铁元素的质量为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 eq \f(2.24 g,56 g·mol-1)∶0.04 mol=1∶1,则这种铁的氧化物的化学式为FeO。
答案 FeO
5.(2025·江苏句容期末)草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O)与碳酸亚铁晶体一样,都能受热分解。称取3.60 g FeC2O4·2H2O,用热重法对其进行热分解,得到剩余固体的质量随温度变化的曲线如图所示。
300 ℃时剩余固体只有一种且是铁的氧化物,则其化学式为______________ (写出计算过程)。
答案 300 ℃时剩余固体只有一种且是铁的氧化物,根据Fe原子守恒得n(Fe)=n(FeC2O4·2H2O)= eq \f(3.60 g,180 g·mol-1)=0.02 mol,m(Fe)=0.02 mol×56 g·mol-1=1.12 g,n(O)= eq \f(1.60 g-1.12 g,16 g·mol-1)=0.03 mol,则Fe、O的原子个数之比为0.02 mol∶0.03 mol=2∶3,所以其化学式为Fe2O3。
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)= eq \f(m,56)∶ eq \f(n,16)=a∶b,若a∶b=1∶1,则铁的氧化物为FeO;
若a∶b=2∶3,则铁的氧化物为Fe2O3;
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的物质的量之比为1∶1,Fe3O4的物质的量为任意值)。
考点二 铁的氢氧化物
两种铁的氢氧化物的比较
化学式
Fe(OH)2
Fe(OH)3
颜色状态
白色固体
红褐色固体
与盐酸反应
(离子方程式,下同)
Fe(OH)2+2H+===
Fe2++2H2O
Fe(OH)3+3H+===
Fe3++3H2O
受热分解
—
2Fe(OH)3 eq \o(=====,\s\up17(△),\s\do15( ))Fe2O3+3H2O
制法
可溶性亚铁盐与强碱溶液反应:Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓
可溶性铁盐与强碱溶液反应:Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓
二者的关系
在空气中,Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3,现象是白色絮状沉淀迅速变成_____色,最后变成_____色,反应的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)FeCl3、FeCl2和Fe(OH)3都可以通过化合反应制取。( )
(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。( )
答案 (1)√ (2)× (3)× (4)× (5)×
一、铁的氢氧化物的性质
1.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,受热能分解
D.Fe(OH)3胶体呈红褐色、透明,能产生丁达尔效应
解析 Fe(OH)2是一种白色固体,不稳定,在空气中易被氧化为红褐色固体Fe(OH)3,A错误。
答案 A
二、Fe(OH)2的制备操作与条件控制
2.(2025·云南昆明段考)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.FeSO4溶液需要现用现配且加入适量的铁
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.该实验可以用铁粉代替Na2CO3粉末
解析 FeSO4易被氧化,需要现用现配且使用过量的铁,A正确;实验时先注入稀硫酸,等CO2排出锥形瓶内的空气后再注入NaOH溶液和FeSO4溶液生成Fe(OH)2,B正确;烧杯内紫色石蕊试液变红,说明锥形瓶内空气完全排出,同时装置N可以防止空气进入锥形瓶,C正确;氢气的密度比空气小,用铁粉代替Na2CO3粉末,不能排尽空气,D错误。
答案 D
3.(2025·河南南阳开学考试)Fe(OH)2的制备实验是实验研究的热点,某化学学习小组设计了下列方法制备氢氧化亚铁。回答下列问题:
方法一: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________________;为了使沉淀能持续一段时间不变色,还可在FeSO4溶液上面加保护层,如________等。
方法二:用如图所示装置(夹持仪器省略)制备氢氧化亚铁。
实验步骤如下:
Ⅰ.检查装置气密性后,关闭K2、K5,打开K1、K3、K4,使装置A中产生的气体进入装置B中,排尽B中空气。
Ⅱ.待B中空气排尽后,关闭K3,打开K2,将A中溶液压入B中并观察现象。
Ⅲ.关闭K1、K2,打开K5,使C中气体通入B中并观察现象。
(4)仪器a的名称是__________,B中长玻璃管的作用是_________________。
(5)步骤Ⅲ装置B中的现象是_______________________________________,
其发生反应的化学方程式为_______________________________________。
方法三:用铁和石墨作电极材料,通过电解法制备氢氧化亚铁,装置如图所示。
(6)铁与电源的________(填“正”或“负”)极相连。
(7)阴极发生的电极反应方程式是__________。
解析 (4)该实验制备Fe(OH)2,Fe(OH)2容易被氧气氧化,因此打开K1、K3、K4,关闭K2和K5,装置A中产生H2排除装置B中的空气,让空气沿导管排除,因此长玻璃管作用之一是辅助排除装置B中的空气,同时长玻璃管作用之二是平衡压强,防止装置中压强过大,发生危险;
(5)装置C中过氧化氢在MnO2催化剂作用下分解成水和氧气,打开K5,关闭K1、K2,氧气进入B装置,发生4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,观察到白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色;
(6)通过电解法制备Fe(OH)2,即铁单质最终要变成Fe(OH)2,化合价升高,失去电子,所以铁极为阳极,与电源正极相连;
(7)阴极得到电子,化合价降低,根据阳离子放电顺序水电离出的氢离子先放电,所以电极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH-。
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 苯(或煤油) (4)恒压滴液漏斗 平衡气压或辅助排除装置B中的空气 (5)白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色 4Fe(OH)2+O2+2H2O=== 4Fe(OH)3 (6)正 (7)2H2O+2e-===H2↑+2OH-
考点三 Fe2+、Fe3+的性质与检验
1.铁盐与亚铁盐的重要化学性质
物质
亚铁盐
铁盐
氧化性与
还原性
Fe2+为中间价态,既有氧化性,又有还原性,其中以________为主,如:遇Br2、Cl2、H2O2、NO eq \o\al(-,3)(H+)等均表现为________
Fe3+为铁的高价态,遇Fe、Cu、HI、H2S等均表现为________
水解性
水解呈酸性
Fe3+极易水解,只能存在于酸性较强的溶液中
2.Fe2+和Fe3+的检验
(1)Fe2+的检验
(2)Fe3+的检验
(3)含Fe2+、Fe3+的混合溶液中Fe2+、Fe3+的检验
①Fe3+的检验
②Fe2+的检验(无Cl-)
[自主思考]
设计实验,检验Fe3O4固体中铁元素的价态。
提示 取少量Fe3O4固体于试管中,加入稀硫酸使固体完全溶解。取少量溶液于试管中,滴入KSCN溶液,溶液变红色,说明Fe3O4中含有三价铁;另取少量溶液于另一试管中,滴入酸性KMnO4溶液,若溶液褪色,说明Fe3O4中含有二价铁。
正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)硫酸亚铁片和维生素C同时服用能增强治疗缺铁性贫血的效果。( )
(2)中性溶液中可能大量存在Fe3+、Cl-、K+、SO eq \o\al(2-,4)。( )
(3)酸性条件下H2O2氧化Fe2+的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O。( )
(4)将Fe(NO3)2样品溶于稀H2SO4后,滴加KSCN溶液,溶液变红,则Fe(NO3)2晶体已氧化变质。( )
(5)用酸性高锰酸钾溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2。( )
(6)含Fe3+的溶液中加入KI、Na2SO3、Cu均可以使Fe3+转化为Fe2+。( )
答案 (1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)√
一、铁盐、亚铁盐的性质
1.(2025·江西九江段考)向0.1 mol·L-1FeSO4溶液中通入或滴加物质X,下列离子方程式错误的是( )
选项
物质X
现象
实验
A
氯气
溶液变为棕黄色
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
B
碳酸氢钠溶液
产生沉淀、有气泡冒出
Fe2++2HCO eq \o\al(-,3)===FeCO3↓+CO2↑+H2O
C
氢氧化钡溶液
产生白色沉淀
Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓
D
硫化钠溶液
产生黑色沉淀
Fe2++S2-===FeS↓
解析 氯气将Fe2+氧化为Fe3+,溶液变为棕黄色,离子方程式为2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,A正确;Fe2+与HCO eq \o\al(-,3)水解相互促进,发生反应Fe2++2HCO eq \o\al(-,3)===FeCO3↓+CO2↑+H2O,产生沉淀、有气泡冒出,B正确;FeSO4与Ba(OH)2发生复分解反应,离子方程式为Fe2++SO eq \o\al(2-,4)+Ba2++2OH-===Fe(OH)2↓+BaSO4↓,C错误;FeSO4与Na2S发生复分解反应生成FeS黑色沉淀,离子方程式为Fe2++S2-===FeS↓,D正确。
答案 C
2.(2025·陕西西安段考)将物质W、X、Y、Z分别加入FeCl3溶液中,能观察到相应现象的是( )
选项
A
B
C
D
试剂
(现象)
W(溶液:黄色→浅绿色)
铜
铁粉
FeO
Fe
X(溶液:黄色→红色)
石蕊溶液
KSCN
溶液
石蕊溶液
KSCN
溶液
Y(有红褐色沉淀生成)
NH3·H2O
溶液
Na
NaOH
溶液
Na2O2
Z(有白色沉淀生成)
Ba(OH)2
溶液
AgNO3
溶液
AgNO3
溶液
MgCl2
溶液
解析 铜、铁粉加入FeCl3溶液会将Fe3+还原为Fe2+,溶液颜色由黄色变为浅绿色;FeO加入FeCl3溶液不反应,溶液不会由黄色变为浅绿色;FeCl3溶液呈酸性,加入石蕊溶液,溶液由黄色变为红色;KSCN溶液遇Fe3+会变红,溶液由黄色变为红色;Na、Na2O2和水反应生成NaOH,NH3·H2O、NaOH、Ba(OH)2溶液加入FeCl3溶液中会生成氢氧化铁红褐色沉淀,AgNO3溶液加入FeCl3溶液会生成AgCl白色沉淀;MgCl2溶液加入FeCl3溶液中不发生反应;现象都符合的是B,故选B。
答案 B
二、Fe2+和Fe3+的检验实验方案设计
3.下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是( )
选项
操作和现象
结论或目的
A
向红砖粉末中加入盐酸,充分反应后取上层清液于试管中,滴加KSCN溶液2~3滴,溶液呈红色
红砖中含有氧化铁
B
向CO还原Fe2O3得到的黑色固体中加入盐酸,溶解后再加入KSCN溶液,溶液不显红色
黑色固体中没有Fe3O4
C
取少量Fe(NO3)2试样加水溶解,加稀H2SO4酸化,滴加KSCN溶液,溶液变为红色
该Fe(NO3)2试样已经变质
D
向某溶液中加入H2O2,然后再加入KSCN溶液,溶液变红色
原溶液中含有Fe2+
解析 B项中CO还原Fe2O3得到单质Fe,即使黑色固体中有Fe3O4,其溶于盐酸后产生的Fe3+与Fe发生反应:Fe+2Fe3+===3Fe2+,加入KSCN溶液也不显红色,错误;C项中NO eq \o\al(-,3)(H+)具有强氧化性,而Fe2+具有还原性,两者发生氧化还原反应,有Fe3+生成,遇KSCN溶液呈红色,无法证明样品是否变质,错误;D项中若原溶液中无Fe2+而存在Fe3+,也有此现象,错误。
答案 A
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)(2023·新课标卷)古壁画颜料中所用的铁红,其成分为Fe2O3。( )
(2)(2023·新课标卷)常温下,将铁片分别插入稀硝酸和浓硝酸中,前者产生无色气体,后者无明显现象,说明稀硝酸的氧化性比浓硝酸强。( )
(3)(2023·全国乙卷)暖贴中的铁粉遇空气放热涉及到氧化还原反应。( )
(4)(2023·广东卷)火星全球影像彩图显示了火星表土颜色,表土中赤铁矿主要成分为FeO。( )
(5)(2023·广东卷)擦干已洗净的铁锅,以防生锈的原因是铁丝在O2中燃烧生成Fe3O4。( )
答案 (1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)×
2.(2025·浙江6月卷)下列含铁化合物的制备方案正确的选项是( )
选项
目标产物
制备方案
A
FeCl3·6H2O
FeCl2溶液通足量Cl2后,蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
B
Fe2O3
红热的铁粉与水蒸气反应
C
FeCl2
FeCl2·4H2O在干燥的HCl气流中脱水
D
Fe(OH)2
FeCl2溶液中滴加煮沸过的NaOH溶液,在空气中过滤
解析 FeCl2溶液通足量Cl2后,得到FeCl3溶液,若通过加热蒸发浓缩会促进Fe3+水解且水解生成的HCl挥发,导致生成Fe(OH)3,无法得到FeCl3·6H2O,A错误;红热的铁粉与水蒸气反应会生成Fe3O4,得不到Fe2O3,B错误;Fe2+在水溶液中会水解生成HCl且易被空气中的氧气氧化,则让FeCl2·4H2O在干燥的HCl气流中脱水可以得到FeCl2,C正确;FeCl2溶液中滴加煮沸过的NaOH溶液,在空气中过滤,生成的Fe(OH)2易被氧化为Fe(OH)3,D错误。
答案 C
3.下列说法或离子方程式错误的是( )
A.(2025·广东卷)磁带可由四氧化三铁涂覆在胶带上制成,Fe3O4具有磁性
B.(2025·浙江6月卷)FeO与硝酸反应:FeO+2H+===Fe2++H2O
C.(2024·贵州卷)用绿矾(FeSO4·7H2O)处理酸性废水中的Cr2O eq \o\al(2-,7):6Fe2++Cr2O eq \o\al(2-,7)+14H+===6Fe3++2Cr3++7H2O
D.(2025·河北卷)向盛有2 mL FeCl3溶液的试管中加入过量铁粉,充分反应后静置,滴加KSCN溶液无明显变化;静置,取上层清液滴加几滴氯水,溶液变红,可得出Fe2+具有还原性
解析 四氧化三铁(Fe3O4)具有磁性,常用于磁带制作,A正确;已知硝酸具有强氧化性,能够将Fe2+氧化为Fe3+,故FeO与硝酸反应的离子方程式为:3FeO+10H++NO eq \o\al(-,3)===3Fe3++5H2O+NO↑,B错误;用绿矾(FeSO4·7H2O)处理酸性废水中的Cr2O eq \o\al(2-,7),生成铬离子和铁离子:6Fe2++Cr2O eq \o\al(2-,7)+14H+===6Fe3++2Cr3++7H2O,C正确;Fe3+被Fe还原为Fe2+,滴加氯水后Fe2+被氧化为Fe3+,证明Fe2+具有还原性,D正确。
答案 B
4.(2024·新课标卷)实验室中利用下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) eq \o(=====,\s\up17(高温),\s\do15( ))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 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。
答案 B
5.(2025·北京卷)我国科研人员在研究嫦娥五号返回器带回的月壤时,发现月壤钛铁矿(FeTiO3)存在亚纳米孔道,吸附并储存了大量来自太阳风的氢原子。加热月壤钛铁矿可生成单质铁和大量水蒸气,水蒸气冷却为液态水储存起来以供使用。下列说法不正确的是( )
A.月壤钛铁矿中存在活泼氢
B.将地球上开采的钛铁矿直接加热也一定生成单质铁和水蒸气
C.月壤钛铁矿加热生成水蒸气的过程中发生了氧化还原反应
D.将获得的水蒸气冷却为液态水的过程会放出热量
解析 月壤钛铁矿中的氢来自太阳风,以原子态吸附,属于活泼氢,A正确;地球上的钛铁矿若未吸附足够氢原子,根据原子守恒可知,加热可能无法生成水蒸气,因此“一定生成”的说法错误,B错误;生成水时H被氧化(0价→+1价),Fe被还原(如+3价→0价),存在化合价变化,属于氧化还原反应,C正确;水蒸气液化是物理变化,但会释放热量,D正确。
答案 B
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