3.1 铁的多样性 第2课时（讲义）化学鲁科版必修第一册

第三章 物质的性质与转化 第一节 铁的多样性 第2课时铁、铁的氧化物和铁的氢氧化物 课标要点 1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解铁、铁的氧化物和铁的氢氧化物的主要性质。 2.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解铁、铁的氧化物和铁的氢氧化物在生产、生活中的应用。 3.能利用物质的性质和反应，设计氢氧化亚铁的制备等简单任务的方案。 学习重难点 重点： 1.铁、铁的氧化物和铁的氢氧化物的性质。 难点： 1.氢氧化亚铁的制备。 知识点 铁单质 1.物理性质 色、态 密度 熔点 导热性、延展性 导电性 特性 固体 7.86 g·cm－3 1 538 ℃ 良好 比铜、铝差 能被 吸引 2.化学性质 (1)从铁单质类别角度知，铁具有金属单质的性质。 (2)从铁单质中铁元素化合价角度知，铁具有 。 ①铁和冷水或热水不反应。 ②铁和水蒸气的反应 实验装置及操作 实验现象 实验结论 剧烈反应，听到爆鸣声 铁和水蒸气反应生成H2，化学方程式： 。 随学随练 1.下列关于金属铁的描述不正确的是(　　) A.纯铁是银白色金属 B.能与水蒸气反应生成氧化铁 C.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 D.铁能导电但其导电性不如铜和铝 知识点 铁的氧化物 物质 氧化亚铁(FeO) 氧化铁(Fe2O3) 四氧化三铁(Fe3O4) 俗称 铁红 磁性氧化铁 铁元素的化合价 颜色、状态 溶解性 不溶于水 与H＋反应 与CO、C、H2反应 生成单质铁及CO2或H2O 用途 用作色素 用作油漆、涂料、油墨的红色颜料 磁性材料 【特别提醒】 (1)Fe3O4有固定的组成，属于纯净物，不是混合物。Fe3O4可看成FeO·Fe2O3。 (2)FeO在空气中加热迅速被氧化为Fe3O4。 随学随练 1.下列有关铁及其化合物的说法正确的是(　　) A.灼热的Fe与O2反应生成FeO B.FeO是一种黑色晶体 C.向FeSO4溶液中滴加NaOH溶液可得到纯净的Fe(OH)2沉淀 D.FeO、Fe2O3均为金属氧化物，均可与盐酸反应 知识点 铁的氢氧化物 化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 颜色、状态 溶解性 酸碱性 稳定性 在空气中易被氧化为Fe(OH)3 受热易分解2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O 和H＋反应 制备 转化 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3现象： 迅速变为 ，最终变为 随学随练 1.有关实验室制取氢氧化亚铁的实验，下列说法错误的是(　　) A.煤油的作用是隔绝空气，防止生成的氢氧化亚铁被氧化 B.由图示操作可制取Fe(OH)2 C.制取Fe(OH)2过程中可看到白色沉淀直接变为红褐色沉淀 D.配制NaOH和FeSO4溶液的蒸馏水要经过加热煮沸 拓展 铁及其化合物的性质与铝热反应 1.铁的化学性质 (1)Fe与冷水、热水不反应，Fe与H2O(g)高温下反应的产物是Fe3O4，而不是Fe2O3。 (2)铁在潮湿的空气中生成铁锈的主要成分是Fe2O3，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。 (3)铁分别与氯气和盐酸反应所得产物中铁元素的价态不同，Fe与Cl2反应，不论Cl2是否足量都生成FeCl3，而Fe与盐酸反应生成FeCl2。 (4)Fe与Br2反应生成FeBr3，但与I2反应时生成FeI2，通过这一事实可以说明Br2的氧化性比I2强。 (5)铝热反应 (1)实验 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。反应方程式为2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe (2)相关说明： ①铝热反应：铝与某些难熔金属氧化物在高温条件下发生的置换反应称为铝热反应。 ②铝热剂：铝粉与难熔金属氧化物的混合物称为铝热剂。 ③铝热反应的原理：利用金属铝的强还原性，铝单质与其他金属氧化物之间发生置换反应，产生大量的热。 ④铝热反应的应用：铝与三氧化二铁反应放出大量热，该反应常用于焊接钢轨、制备金属纳米复合材料等。 ⑤铝还可以置换出V2O5、Co3O4中的V和Co，其反应方程式分别为10Al＋3V2O56V＋5Al2O3，8Al＋3Co3O49Co＋4Al2O3。 2.铁的氧化物、氢氧化物的性质 (1)FeO、Fe2O3和Fe3O4都难溶于水，Fe(OH)2和Fe(OH)3都是难溶于水的弱碱。 (2)Fe3O4、FeO遇非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)发生非氧化还原反应；遇强氧化性酸(如HNO3)发生氧化还原反应，＋2价的铁被氧化成＋3价。 (3)Fe(OH)2在空气中加热不能得到FeO，因Fe(OH)2在空气中易被氧化，产物复杂。在空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3。 活学活用 1.下列各物质中，不能由组成它的两种元素的单质直接化合而得到的是(　　) A.FeS B.Fe3O4 C.FeCl2 D.FeCl3 2.用如图所示装置进行Fe与水蒸气反应的实验，下列有关说法不正确的是(　　) A.装置A的作用是为实验提供持续不断的水蒸气 B.装置B中反应的化学方程式是2Fe＋3H2O(g)Fe2O3＋3H2↑ C.装置C中加入的固体干燥剂可能是碱石灰 D.点燃D处的气体前必须检验气体的纯度 拓展 氢氧化亚铁的制备 1.制备Fe(OH)2的实验方法 实验操作：将吸有NaOH溶液的胶头滴管插入新制备的硫酸亚铁溶液的液面以下，缓慢挤出NaOH溶液。 2.注意事项 防止Fe2＋和Fe(OH)2被氧化是本实验成功的关键，具体措施如下： (1)采用新制备的硫酸亚铁溶液。如果溶液中还含有Fe3＋，可向溶液中加入光亮的细铁丝或铁粉，再加入几滴稀硫酸，这样可使Fe3＋转化为Fe2＋。 (2)本实验所用水都应是煮沸过的蒸馏水(不含O2)。 (3)在配制氢氧化钠溶液时，不要摇动容器，以减少空气的溶入，也可将氢氧化钠溶液加热煮沸。 (4)胶头滴管中最好吸满氢氧化钠溶液，滴管尖端应伸入硫酸亚铁溶液的液面以下。 (5)不要将滴管中的溶液全部挤出，以防空气进入溶液引起氧化。 (6)可以用苯、植物油等物质进行液封，避免生成的Fe(OH)2与O2接触。 活学活用 3.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 4.下图为Fe(OH)2制备实验的改进装置，使用该装置将能在较长时间内观察到白色絮状沉淀。关于此实验，下列说法正确的是(　　) A.装入药品后应关闭弹簧夹，等反应完成后再打开弹簧夹 B.此装置是通过H2的排出使A中压强减小，从而将B中的烧碱吸入A中产生Fe(OH)2 C.H2的作用是排尽装置内的空气和将A中溶液压入B中 D.在药品用量上硫酸应过量，使铁粉能充分反应完 题型 铁的性质 ▌例1 下列关于铁的说法正确的是(　　) A．纯铁为灰黑色，所以铁属于黑色金属 B．铁在氯气中燃烧生成FeCl2 C．纯铁的抗腐蚀能力较强，铁在干燥的空气里不易被氧化 D．铁的化学性质比较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态存在 ▌对点练1-1 我国宋代《开宝本草》中记载了中药材铁华粉的制作方法：“取钢煅作叶如笏或团，平面磨错令光净，以盐水洒之，于醋瓮中阴处埋之一百日，铁上衣生，铁华成矣。”下列说法错误的是(　　) A．“取钢煅作叶如笏或团”说明金属铁有较好的延展性 B．“平面磨错令光净”的目的是除去表面的铁锈 C．“铁上衣生”的原因是铁被氧气氧化 D．中药材铁华粉的主要成分是醋酸亚铁 ▌对点练1-2 用如图所示装置进行Fe与水蒸气反应的实验，下列有关说法正确的是(　　) A．实验时，先点燃酒精喷灯再点燃酒精灯 B．装置B中H2O作氧化剂，发生反应的化学方程式为2Fe＋3H2O(g)Fe2O3＋3H2 C．干燥管中加入的固体干燥剂可以是无水硫酸铜 D．收集反应产生的气体选用装置C 题型 铁的氧化物 ▌例2 铁的合金是当今世界使用量最大的合金，下列关于铁及其化合物的说法正确的是(　　) A．Fe2O3可以直接溶于水生成Fe(OH)3 B．Fe(OH)2在空气中充分加热最终生成FeO和H2O C．Fe3O4可以通过置换反应或化合反应制备 D．铁在空气中放置，表面会生成致密的氧化膜从而阻止铁被继续腐蚀 ▌对点练1-1 在中学化学中经常提到的铁的氧化物有FeO、Fe2O3和Fe3O4，在一定条件下它们之间可以相互转化，如在超过1 400 ℃的温度下加热Fe2O3时，Fe2O3会部分失去氧，生成Fe3O4。下列有关说法错误的是(　　) A．热稳定性：Fe3O4>Fe2O3 B．Fe2O3俗称铁红，可用作油漆的红色颜料 C．Fe3O4为黑色固体，其中＋2价铁与＋3价铁的物质的量之比为1∶2 D．由FeO、Fe2O3和Fe3O4组成的混合物中，铁元素与氧元素的质量比可能为7∶3 ▌对点练1-2 利用废旧镀锌铁皮制备Fe3O4胶体粒子的流程图如下，已知：Zn溶于强碱溶液时生成可溶于水的[Zn(OH)4]2－。下列有关说法错误的是(　　) A．Fe3O4是一种复杂的化合物，是具有磁性的黑色晶体 B．滤液中存在的离子有Na＋、[Zn(OH)4]2－、OH－ C．“酸溶”的离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ D．“氧化”的目的是将Fe2＋全部氧化为Fe3＋ 题型 铁的氢氧化物及氢氧化亚铁的制备 ▌例3 某同学向新制的FeSO4溶液中逐滴滴加NaOH溶液直至过量，生成的白色沉淀迅速变成灰绿色，一段时间后，有红褐色物质生成。下列说法正确的是(　　) A．灰绿色沉淀为Fe(OH)2 B．红褐色物质灼烧后可得到铁单质 C．在隔绝空气的条件下进行上述实验，可长时间观察Fe(OH)2沉淀的颜色 D．沉淀颜色变化的过程中未发生氧化还原反应 ▌对点练1-1 如图为制取白色Fe(OH)2的实验装置，分液漏斗中是稀硫酸，烧瓶中是Fe粉，b中是NaOH溶液。下列说法错误的是 (　　) A．NaOH溶液被煮沸过，目的是除去溶液中溶解的O2 B．反应过程中产生的H2能排除装置中的O2 C．分液漏斗对反应的速率有控制能力 D．e在实验开始时关闭，在生成Fe(OH)2时打开 ▌对点练1-2 下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是(已知：苯为难溶于水且密度比水小的液体)(　　) A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．②③④ 基础通关 1.我国宋代《开宝本草》中记载了中药材铁华粉的制作方法:“取钢煅作叶，如笏或团，平面磨错令光、净，以盐水洒之，于醋瓮中阴处埋之一百日，铁上衣生，铁华成矣。”下列说法错误的是(　　) A.“取钢煅作叶，如笏或团”说明金属铁能打造成不同的形状 B.“平面磨错令光、净”的目的是除去表面的铁锈 C.“铁上衣生”的原因是铁被氧气氧化 D.中药材铁华粉的主要成分是醋酸亚铁 2.下列离子方程式正确的是(　　) A.氧化铁与盐酸反应:Fe2O3+6H+===2Fe2++3H2O B.Fe与FeCl3溶液反应:Fe+Fe3+===2Fe2+ C.Fe与盐酸反应:Fe+2H+===Fe2++H2↑ D.Fe与CuSO4溶液反应:Fe+Cu2+===Fe3++Cu 3.我国宋代《开宝本草》中记载了中药材铁华粉的制作方法：“取钢煅作叶，如笏或团，平面磨错令光、净，以盐水洒之，于醋瓮中阴处埋之一百日，铁上衣生，铁华成矣。”下列说法错误的是(　　) A.“取钢煅作叶，如笏或团”说明金属铁有较好的延展性 B.“平面磨错令光、净”的目的是除去表面的铁锈 C.“铁上衣生”的原因是铁被氧气氧化 D.中药材铁华粉的主要成分是醋酸亚铁 4.下列有关铁的性质的说法正确的是(　　) A.铁在高温下与水蒸气的反应不是置换反应 B.铁与盐酸反应生成氯化铁和氢气 C.铁与硫加热反应生成Fe2S3 D.铁与FeCl3的反应属于氧化还原反应 5.下列关于金属铁的描述不正确的是(　　) A.纯铁是银白色金属 B.能与水蒸气反应生成氧化铁 C.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 D.铁能导电但其导电性不如铜和铝 6.下列说法不正确的是(　　) A.铁在一定条件下与纯氧气或水蒸气反应的相同产物是Fe3O4 B.铁是人体必需微量元素中含量最多的一种 C.铁的化学性质活泼，所以铁在自然界中全部以化合态存在 D.铁在高温下与水蒸气发生的反应是置换反应 7.实验室中利用如图装置验证铁与水蒸气的反应。红热的铁与水蒸气反应有Fe3O4生成，下列说法正确的是(　　) A.实验结束时固体变为红棕色 B.点燃肥皂泡有爆鸣声 C.图中盛装肥皂液的仪器是坩埚 D.实验时先点燃左侧酒精灯 8.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 9.下列有关铁的氧化物的说法不正确的是(　　) A.Fe3O4是黑色晶体，该晶体中可以看作每三个铁原子中有2个显+3价、1个显+2价 B.FeO、Fe3O4都能与稀硫酸反应生成盐和水，所以都是碱性氧化物 C.FeO不稳定，在空气中受热易转化为Fe3O4 D.Fe2O3俗称铁红，常用作油漆和涂料的红色颜料 10.下列实验方案能长时间得到白色纯净的Fe(OH)2的是(　　) A.在FeCl2溶液上加一层苯，然后将滴管插入到FeCl2溶液液面以下，慢慢滴加NaOH溶液(溶液中不能有气泡，配制FeCl2溶液和NaOH溶液的蒸馏水必须加热煮沸) B.将铁粉与稀硫酸充分反应，然后再加入过量的氨水 C.在Fe2(SO4)3溶液中加入过量的铁粉，过滤，在滤液中加入过量的NaOH溶液 D.在生成Fe(OH)3的悬浊液中加过量的铁粉 素养提升 11.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 12.某同学对铁的氧化物产生了浓厚兴趣，查阅资料后制成以下卡片: 在空气中把铁灼烧到500 ℃生成Fe3O4；温度再升高可生成Fe2O3；在更高的温度(约1 400 ℃)下加热Fe2O3时，又可得到Fe3O4。 即:FeFe3O4Fe2O3 下列说法正确的是(　　) A.FeO、Fe2O3和Fe3O4均为黑色固体 B.反应②的温度比反应③的温度高 C.FeO的稳定性强于Fe2O3 D.四氧化三铁中铁元素的化合价较复杂，其组成可表示为FeO·Fe2O3 13.类比和推理是学习化学的重要方法，下列说法正确的是(　　) A.Fe(OH)2不能通过化合反应生成；Fe(OH)3也不能通过化合反应生成 B.Fe(OH)3在空气中加热分解，可以生成Fe2O3；Fe(OH)2在空气中加热分解，可以生成FeO C.一定条件下，Fe(OH)2可以通过一步反应生成Fe(OH)3；Fe(OH)3也可以通过一步反应生成Fe(OH)2 D.FeCl2和FeCl3分别与NaOH溶液反应生成Fe(OH)2和Fe(OH)3沉淀；FeCl2和FeCl3分别与氨水反应也能生成Fe(OH)2和Fe(OH)3沉淀 14.如图是某实验小组设计的制备Fe的一种装置，使用的试剂有铁片、稀硫酸、NaOH溶液。下列说法正确的是(　　) A.实验前装置a中装有氢氧化钠溶液，装置c中是稀硫酸 B.实验时先关闭K2打开K1，一段时间后再关闭K1打开K2 C.装置d的作用是液封，防止外界空气进入装置c中 D.反应一段时间后，可在装置b中观察到白色沉淀 15.如图为以太阳能为热源经铁氧化合物循环分解水制H2的示意图。下列说法不正确的是(　　) A.FeO在分解水制H2的过程中作催化剂 B.反应Ⅰ中每生成6 mol FeO转移4 mol电子 C.反应Ⅱ的化学方程式为3FeO+H2O===Fe3O4+H2↑ D.总反应方程式为2H2O2H2↑+O2↑ 16.把少量的废铁屑溶于过量的稀硫酸中，先加入适量氯水，再加入过量氨水，有红褐色沉淀生成。过滤，将滤渣灼烧，得到红棕色残渣。上述沉淀和残渣分别为(　　) A.Fe2O3和Fe3O4 B.Fe(OH)2和Fe(OH)3 C.Fe(OH)3和Fe3O4 D.Fe(OH)3和Fe2O3 17.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 18.（25-26高一上·广东广州·期末）磁性纳米颗粒兼具磁性与纳米颗粒优势，已广泛用于生物医学、废水处理领域，还是重要的无机颜料。通过溶液与溶液共沉淀可制备纳米，制备流程如下： 下列说法错误的是 A．“共沉淀”时控制温度为，其离子方程式为： B．“共沉淀”时，投料量和的物质的量之比应略大于 C．可通过检测洗涤液中是否含有来检验纳米是否洗涤干净 D．人民币票面文字处的油墨中所含有的纳米是一种胶体 迁移创新 19．某同学设计如图所示装置(气密性已检查，夹持装置已略去)制备Fe(OH)2白色沉淀。 请填写下列空白： (1)仪器1的名称是__________。装置5的作用是___________________________________。 (2)打开K1和K3，当装置2中产生均匀气泡后，打开K2，关闭________________，装置3中液体进入装置4中，装置4中析出白色絮状沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色。请写出装置4中反应的化学方程式：_____________________________________、_________________________________。 (3)为了进一步延缓Fe(OH)2被氧化，可以进行的操作是____________________________。 20．某化学学习小组为认识铁及其化合物的性质、分散系的性质做了如下一组综合实验，根据实验流程回答相关问题。 (1)请写出Fe2O3与物质①反应的离子方程式：_________________________________________。 (2)物质②为______________。 (3)向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液最终生成Fe(OH)3浊液，该过程的现象为__________________________，此过程中发生的氧化还原反应为(用化学方程式表示)：____________________________________。 (4)将饱和FeCl3溶液滴入沸水中，并继续煮沸至液体呈红褐色，制得的分散系③为______________，它与FeCl3溶液、Fe(OH)3浊液的本质区别是___________________________________________________。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三章 物质的性质与转化 第一节 铁的多样性 第2课时铁、铁的氧化物和铁的氢氧化物 课标要点 1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解铁、铁的氧化物和铁的氢氧化物的主要性质。 2.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解铁、铁的氧化物和铁的氢氧化物在生产、生活中的应用。 3.能利用物质的性质和反应，设计氢氧化亚铁的制备等简单任务的方案。 学习重难点 重点： 1.铁、铁的氧化物和铁的氢氧化物的性质。 难点： 1.氢氧化亚铁的制备。 知识点 铁单质 1.物理性质 色、态 密度 熔点 导热性、延展性 导电性 特性 银白色固体 7.86 g·cm－3 1 538 ℃ 良好 比铜、铝差 能被磁铁吸引 2.化学性质 (1)从铁单质类别角度知，铁具有金属单质的性质。 (2)从铁单质中铁元素化合价角度知，铁具有还原性。 ①铁和冷水或热水不反应。 ②铁和水蒸气的反应 实验装置及操作 实验现象 实验结论 剧烈反应，听到爆鸣声 铁和水蒸气反应生成H2，化学方程式：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。 随学随练 1.下列关于金属铁的描述不正确的是(　　) A.纯铁是银白色金属 B.能与水蒸气反应生成氧化铁 C.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 D.铁能导电但其导电性不如铜和铝 【答案】B 【解析】高温下，铁能与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，故选B。 知识点 铁的氧化物 物质 氧化亚铁(FeO) 氧化铁(Fe2O3) 四氧化三铁(Fe3O4) 俗称 铁红 磁性氧化铁 铁元素的化合价 ＋2 ＋3 ＋2，＋3 颜色、状态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体(有磁性) 溶解性 不溶于水 与H＋反应 FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O 6H＋＋Fe2O3===2Fe3＋＋3H2O Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O 与CO、C、H2反应 生成单质铁及CO2或H2O 用途 用作色素 用作油漆、涂料、油墨的红色颜料 磁性材料 【特别提醒】 (1)Fe3O4有固定的组成，属于纯净物，不是混合物。Fe3O4可看成FeO·Fe2O3。 (2)FeO在空气中加热迅速被氧化为Fe3O4。 随学随练 1.下列有关铁及其化合物的说法正确的是(　　) A.灼热的Fe与O2反应生成FeO B.FeO是一种黑色晶体 C.向FeSO4溶液中滴加NaOH溶液可得到纯净的Fe(OH)2沉淀 D.FeO、Fe2O3均为金属氧化物，均可与盐酸反应 【答案】D 【解析】灼热的Fe与O2反应生成Fe3O4，A错误；FeO是一种黑色粉末，B错误。 知识点 铁的氢氧化物 化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 颜色、状态 白色固体 红褐色固体 溶解性 难溶于水 难溶于水 酸碱性 弱碱性 弱碱性 稳定性 在空气中易被氧化为Fe(OH)3 受热易分解2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O 和H＋反应 Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O 制备 Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓ 转化 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3现象：白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色 随学随练 1.有关实验室制取氢氧化亚铁的实验，下列说法错误的是(　　) A.煤油的作用是隔绝空气，防止生成的氢氧化亚铁被氧化 B.由图示操作可制取Fe(OH)2 C.制取Fe(OH)2过程中可看到白色沉淀直接变为红褐色沉淀 D.配制NaOH和FeSO4溶液的蒸馏水要经过加热煮沸 【答案】C 【解析】Fe(OH)2具有较强的还原性，易被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3而发生变质，所以制取Fe(OH)2时，通常需要隔绝空气，本实验采用密度比水小的煤油隔绝空气，防止Fe(OH)2氧化变质。 拓展 铁及其化合物的性质与铝热反应 1.铁的化学性质 (1)Fe与冷水、热水不反应，Fe与H2O(g)高温下反应的产物是Fe3O4，而不是Fe2O3。 (2)铁在潮湿的空气中生成铁锈的主要成分是Fe2O3，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。 (3)铁分别与氯气和盐酸反应所得产物中铁元素的价态不同，Fe与Cl2反应，不论Cl2是否足量都生成FeCl3，而Fe与盐酸反应生成FeCl2。 (4)Fe与Br2反应生成FeBr3，但与I2反应时生成FeI2，通过这一事实可以说明Br2的氧化性比I2强。 (5)铝热反应 (1)实验 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。反应方程式为2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe (2)相关说明： ①铝热反应：铝与某些难熔金属氧化物在高温条件下发生的置换反应称为铝热反应。 ②铝热剂：铝粉与难熔金属氧化物的混合物称为铝热剂。 ③铝热反应的原理：利用金属铝的强还原性，铝单质与其他金属氧化物之间发生置换反应，产生大量的热。 ④铝热反应的应用：铝与三氧化二铁反应放出大量热，该反应常用于焊接钢轨、制备金属纳米复合材料等。 ⑤铝还可以置换出V2O5、Co3O4中的V和Co，其反应方程式分别为10Al＋3V2O56V＋5Al2O3，8Al＋3Co3O49Co＋4Al2O3。 2.铁的氧化物、氢氧化物的性质 (1)FeO、Fe2O3和Fe3O4都难溶于水，Fe(OH)2和Fe(OH)3都是难溶于水的弱碱。 (2)Fe3O4、FeO遇非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)发生非氧化还原反应；遇强氧化性酸(如HNO3)发生氧化还原反应，＋2价的铁被氧化成＋3价。 (3)Fe(OH)2在空气中加热不能得到FeO，因Fe(OH)2在空气中易被氧化，产物复杂。在空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3。 活学活用 1.下列各物质中，不能由组成它的两种元素的单质直接化合而得到的是(　　) A.FeS B.Fe3O4 C.FeCl2 D.FeCl3 【答案】C 【解析】铁和单质硫在加热条件下生成硫化亚铁，所以A项不符合题意；铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，所以B项不符合题意；铁和氯气化合只能生成氯化铁，不能直接生成氯化亚铁，所以C项符合题意，D项不符合题意。 2.用如图所示装置进行Fe与水蒸气反应的实验，下列有关说法不正确的是(　　) A.装置A的作用是为实验提供持续不断的水蒸气 B.装置B中反应的化学方程式是2Fe＋3H2O(g)Fe2O3＋3H2↑ C.装置C中加入的固体干燥剂可能是碱石灰 D.点燃D处的气体前必须检验气体的纯度 【答案】B 【解析】加热水产生水蒸气，可为实验提供水蒸气，所以A选项不符合题意；铁与水反应生成四氧化三铁和氢气，所以B选项符合题意；装置C的作用是吸收水蒸气，因此可以是碱石灰，所以C选项不符合题意；题给反应生成氢气，因此在点燃前要检验纯度，所以D选项不符合题意。 拓展 氢氧化亚铁的制备 1.制备Fe(OH)2的实验方法 实验操作：将吸有NaOH溶液的胶头滴管插入新制备的硫酸亚铁溶液的液面以下，缓慢挤出NaOH溶液。 2.注意事项 防止Fe2＋和Fe(OH)2被氧化是本实验成功的关键，具体措施如下： (1)采用新制备的硫酸亚铁溶液。如果溶液中还含有Fe3＋，可向溶液中加入光亮的细铁丝或铁粉，再加入几滴稀硫酸，这样可使Fe3＋转化为Fe2＋。 (2)本实验所用水都应是煮沸过的蒸馏水(不含O2)。 (3)在配制氢氧化钠溶液时，不要摇动容器，以减少空气的溶入，也可将氢氧化钠溶液加热煮沸。 (4)胶头滴管中最好吸满氢氧化钠溶液，滴管尖端应伸入硫酸亚铁溶液的液面以下。 (5)不要将滴管中的溶液全部挤出，以防空气进入溶液引起氧化。 (6)可以用苯、植物油等物质进行液封，避免生成的Fe(OH)2与O2接触。 活学活用 3.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 【答案】B 【解析】Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，发生的反应为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，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。①、②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无法避免氧气与氢氧化亚铁的反应；④中加苯阻止了空气进入，能较长时间看到白色沉淀，所以B正确。 4.下图为Fe(OH)2制备实验的改进装置，使用该装置将能在较长时间内观察到白色絮状沉淀。关于此实验，下列说法正确的是(　　) A.装入药品后应关闭弹簧夹，等反应完成后再打开弹簧夹 B.此装置是通过H2的排出使A中压强减小，从而将B中的烧碱吸入A中产生Fe(OH)2 C.H2的作用是排尽装置内的空气和将A中溶液压入B中 D.在药品用量上硫酸应过量，使铁粉能充分反应完 【答案】C 【解析】装入药品后应该打开弹簧夹，让铁与稀硫酸反应生成的氢气将装置中空气排尽，避免后来生成的氢氧化亚铁被氧化，故A项错误；题给装置是利用铁与稀硫酸反应生成的氢气将A中硫酸亚铁溶液压入B中，从而使硫酸亚铁与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化亚铁，故B项错误；根据实验装置可知，本实验中氢气的作用有：先将装置中空气排尽，然后关闭弹簧夹，将A中液体压入B中，故C项正确；亚铁离子易被氧化，为了避免硫酸亚铁被氧化，该实验中铁粉应该过量，故D项错误。 题型 铁的性质 ▌例1 下列关于铁的说法正确的是(　　) A．纯铁为灰黑色，所以铁属于黑色金属 B．铁在氯气中燃烧生成FeCl2 C．纯铁的抗腐蚀能力较强，铁在干燥的空气里不易被氧化 D．铁的化学性质比较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态存在 【答案】C 【解析】纯铁为银白色，故A错误；铁在氯气中燃烧生成FeCl3，故B错误；铁元素在自然界中有的以游离态存在，如陨铁，故D错误。 ▌对点练1-1 我国宋代《开宝本草》中记载了中药材铁华粉的制作方法：“取钢煅作叶如笏或团，平面磨错令光净，以盐水洒之，于醋瓮中阴处埋之一百日，铁上衣生，铁华成矣。”下列说法错误的是(　　) A．“取钢煅作叶如笏或团”说明金属铁有较好的延展性 B．“平面磨错令光净”的目的是除去表面的铁锈 C．“铁上衣生”的原因是铁被氧气氧化 D．中药材铁华粉的主要成分是醋酸亚铁 【答案】C 【解析】把钢煅作或长或圆的叶子形状，说明金属铁有良好的延展性，故A正确；中药材铁华粉的主要成分是醋酸亚铁，故开始要除去铁锈，防止三价铁影响产物纯度，故B、D正确；金属铁在醋瓮中密封保存，隔绝空气，不能与氧气反应，故C错误。 ▌对点练1-2 用如图所示装置进行Fe与水蒸气反应的实验，下列有关说法正确的是(　　) A．实验时，先点燃酒精喷灯再点燃酒精灯 B．装置B中H2O作氧化剂，发生反应的化学方程式为2Fe＋3H2O(g)Fe2O3＋3H2 C．干燥管中加入的固体干燥剂可以是无水硫酸铜 D．收集反应产生的气体选用装置C 【答案】D 【解析】为防止Fe被空气中的氧气氧化，应先点燃酒精灯使装置A中的水蒸气进入硬质玻璃管后再点燃酒精喷灯，故A错误；装置B中H2O作氧化剂，发生反应的化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，故B错误；无水硫酸铜只能检验水蒸气，但不能作干燥剂，干燥管中可以为无水氯化钙等干燥剂，故C错误；由反应3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2可知，生成的气体为氢气，收集氢气应用向下排空气法，则应选择装置C，D正确。 题型 铁的氧化物 ▌例2 铁的合金是当今世界使用量最大的合金，下列关于铁及其化合物的说法正确的是(　　) A．Fe2O3可以直接溶于水生成Fe(OH)3 B．Fe(OH)2在空气中充分加热最终生成FeO和H2O C．Fe3O4可以通过置换反应或化合反应制备 D．铁在空气中放置，表面会生成致密的氧化膜从而阻止铁被继续腐蚀 【答案】C 【解析】Fe2O3难溶于水，不能直接与水反应生成Fe(OH)3，A错误；Fe(OH)2在空气中容易被氧化，所以氢氧化亚铁在空气中加热最终生成Fe2O3和H2O，B错误；Fe与水蒸气在高温下发生置换反应生成Fe3O4和H2，Fe在O2中点燃发生化合反应生成Fe3O4，故Fe3O4可以通过置换反应或化合反应制备，C正确；铁在空气中放置，表面不能生成致密的氧化膜，不能阻止铁被继续腐蚀，D错误。 ▌对点练1-1 在中学化学中经常提到的铁的氧化物有FeO、Fe2O3和Fe3O4，在一定条件下它们之间可以相互转化，如在超过1 400 ℃的温度下加热Fe2O3时，Fe2O3会部分失去氧，生成Fe3O4。下列有关说法错误的是(　　) A．热稳定性：Fe3O4>Fe2O3 B．Fe2O3俗称铁红，可用作油漆的红色颜料 C．Fe3O4为黑色固体，其中＋2价铁与＋3价铁的物质的量之比为1∶2 D．由FeO、Fe2O3和Fe3O4组成的混合物中，铁元素与氧元素的质量比可能为7∶3 【答案】D 【解析】根据在超过1 400 ℃的温度下加热Fe2O3会生成Fe3O4可知，Fe3O4比Fe2O3更稳定，故A正确；铁的氧化物中O元素的化合价为－2价，所以Fe3O4中＋2价铁与＋3价铁的物质的量之比为1∶2，故C正确；如果铁元素与氧元素的质量比为7∶3，则铁原子与氧原子的物质的量之比为2∶3，FeO和Fe3O4无论怎样混合，铁原子与氧原子的物质的量之比只能在3∶4和1∶1之间，故D错误。 ▌对点练1-2 利用废旧镀锌铁皮制备Fe3O4胶体粒子的流程图如下，已知：Zn溶于强碱溶液时生成可溶于水的[Zn(OH)4]2－。下列有关说法错误的是(　　) A．Fe3O4是一种复杂的化合物，是具有磁性的黑色晶体 B．滤液中存在的离子有Na＋、[Zn(OH)4]2－、OH－ C．“酸溶”的离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ D．“氧化”的目的是将Fe2＋全部氧化为Fe3＋ 【答案】D 【解析】由信息可知Zn能溶于强碱溶液，由流程可知，加入氢氧化钠溶液，锌溶解生成[Zn(OH)4]2－和氢气，铁不溶解，过滤得到滤液含Na2[Zn(OH)4]，分离出不溶物为Fe，加入稀硫酸与Fe反应生成硫酸亚铁，再加入适量过氧化氢，部分亚铁离子被氧化为铁离子，得到含Fe2＋、Fe3＋的溶液，再通入氮气排出空气防止亚铁离子被氧化，加入氢氧化钠溶液生成四氧化三铁胶体粒子，据此分解解答。Zn溶于强碱时生成可溶于水的[Zn(OH)4]2－，Fe与NaOH溶液不反应，则滤液含过量NaOH，存在的离子有Na＋、[Zn(OH)4]2－、OH－，故B正确；由流程可知，生成的Fe3O4中含＋2价的铁，则过氧化氢只氧化部分亚铁离子，故D错误。 题型 铁的氢氧化物及氢氧化亚铁的制备 ▌例3 某同学向新制的FeSO4溶液中逐滴滴加NaOH溶液直至过量，生成的白色沉淀迅速变成灰绿色，一段时间后，有红褐色物质生成。下列说法正确的是(　　) A．灰绿色沉淀为Fe(OH)2 B．红褐色物质灼烧后可得到铁单质 C．在隔绝空气的条件下进行上述实验，可长时间观察Fe(OH)2沉淀的颜色 D．沉淀颜色变化的过程中未发生氧化还原反应 【答案】C 【解析】Fe(OH)2为白色沉淀，故A错误；红褐色物质是Fe(OH)3，灼烧后可得到Fe2O3，故B错误；Fe(OH)2易被空气中的氧气氧化，在隔绝空气的条件下进行上述实验，可长时间观察Fe(OH)2沉淀的颜色，故C正确；沉淀颜色变化的过程中发生反应：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，铁元素、氧元素化合价均有变化，发生氧化还原反应，故D错误。 ▌对点练1-1 如图为制取白色Fe(OH)2的实验装置，分液漏斗中是稀硫酸，烧瓶中是Fe粉，b中是NaOH溶液。下列说法错误的是 (　　) A．NaOH溶液被煮沸过，目的是除去溶液中溶解的O2 B．反应过程中产生的H2能排除装置中的O2 C．分液漏斗对反应的速率有控制能力 D．e在实验开始时关闭，在生成Fe(OH)2时打开 【答案】D 【解析】使用的NaOH溶液先煮沸，以除去溶液中溶解的O2，防止生成的Fe(OH)2被氧化，故A正确；滴加稀H2SO4，Fe与稀H2SO4发生反应生成H2，H2能将装置中的空气排尽，故B正确；分液漏斗可以控制加入稀H2SO4的量，即可以控制Fe与稀H2SO4的反应速率，故C正确；e在实验开始时打开，产生的H2将装置中的空气排尽，一段时间后，将e关闭，产生的H2无法排出，使装置a压强增大，将FeSO4溶液压入装置b中，生成Fe(OH)2，故D错误。 ▌对点练1-2 下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是(已知：苯为难溶于水且密度比水小的液体)(　　) A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．②③④ 【答案】B 【解析】Fe与稀硫酸反应生成的氢气将装置内的空气排出，可防止生成的氢氧化亚铁被氧化，故选①；Fe与稀硫酸反应生成的氢气将装置内的空气排出，且利用氢气的压力使硫酸亚铁溶液与NaOH溶液接触而反应，可防止生成的氢氧化亚铁被氧化，故选②；没有隔绝空气，生成的氢氧化亚铁易被氧化，故不选③；苯隔绝空气，可防止生成的氢氧化亚铁被氧化，故选④。 基础通关 1.我国宋代《开宝本草》中记载了中药材铁华粉的制作方法:“取钢煅作叶，如笏或团，平面磨错令光、净，以盐水洒之，于醋瓮中阴处埋之一百日，铁上衣生，铁华成矣。”下列说法错误的是(　　) A.“取钢煅作叶，如笏或团”说明金属铁能打造成不同的形状 B.“平面磨错令光、净”的目的是除去表面的铁锈 C.“铁上衣生”的原因是铁被氧气氧化 D.中药材铁华粉的主要成分是醋酸亚铁 【答案】C 【解析】“取钢煅作叶，如笏或团”说明铁可以打造成不同的形状，A正确；铁可以与氧气反应生成铁的氧化物，“平面磨错令光、净”的目的是除去表面的铁锈，B正确；金属铁在醋瓮中密封保存，隔绝空气，不能与氧气反应，C错误；隔绝空气，铁与醋酸反应生成醋酸亚铁，D正确。 2.下列离子方程式正确的是(　　) A.氧化铁与盐酸反应:Fe2O3+6H+===2Fe2++3H2O B.Fe与FeCl3溶液反应:Fe+Fe3+===2Fe2+ C.Fe与盐酸反应:Fe+2H+===Fe2++H2↑ D.Fe与CuSO4溶液反应:Fe+Cu2+===Fe3++Cu 【答案】C 【解析】氧化铁与盐酸反应生成氯化铁和水，正确的离子方程式为Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O，故A错误；Fe与FeCl3溶液反应生成氯化亚铁，正确的离子方程式为Fe+2Fe3+===3Fe2+，故B错误；Fe与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，反应的离子方程式为Fe+2H+===Fe2++H2↑，故C正确；Fe与CuSO4溶液反应生成硫酸亚铁和铜，正确的离子方程式为Fe+Cu2+===Fe2++Cu，故D错误。 3.我国宋代《开宝本草》中记载了中药材铁华粉的制作方法：“取钢煅作叶，如笏或团，平面磨错令光、净，以盐水洒之，于醋瓮中阴处埋之一百日，铁上衣生，铁华成矣。”下列说法错误的是(　　) A.“取钢煅作叶，如笏或团”说明金属铁有较好的延展性 B.“平面磨错令光、净”的目的是除去表面的铁锈 C.“铁上衣生”的原因是铁被氧气氧化 D.中药材铁华粉的主要成分是醋酸亚铁 【答案】C 【解析】把钢煅制成长的或圆的叶子形状，说明金属铁有良好的延展性，故A正确；中药材铁华粉的主要成分是醋酸亚铁，故开始要除去铁锈，防止三价铁影响产物纯度，故B正确；金属铁在醋瓮中密封保存，隔绝空气，不能与氧气反应，故C错误；隔绝空气，铁与醋酸反应生成醋酸亚铁，故D正确。 4.下列有关铁的性质的说法正确的是(　　) A.铁在高温下与水蒸气的反应不是置换反应 B.铁与盐酸反应生成氯化铁和氢气 C.铁与硫加热反应生成Fe2S3 D.铁与FeCl3的反应属于氧化还原反应 【答案】D 【解析】铁在高温下与水蒸气反应生成Fe3O4和氢气，为置换反应，A错误；铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，B错误；铁与硫加热反应生成FeS，C错误。 5.下列关于金属铁的描述不正确的是(　　) A.纯铁是银白色金属 B.能与水蒸气反应生成氧化铁 C.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 D.铁能导电但其导电性不如铜和铝 【答案】B 【解析】高温下，铁能与水蒸气反应生成Fe3O4和氢气，故选B。 6.下列说法不正确的是(　　) A.铁在一定条件下与纯氧气或水蒸气反应的相同产物是Fe3O4 B.铁是人体必需微量元素中含量最多的一种 C.铁的化学性质活泼，所以铁在自然界中全部以化合态存在 D.铁在高温下与水蒸气发生的反应是置换反应 【答案】 C 【解析】Fe在纯氧气中燃烧生成Fe3O4，在高温条件下铁和水蒸气反应生成Fe3O4和H2，A正确；铁是人体必需微量元素中含量最多的一种，B正确；陨铁是单质铁，在自然界中存在单质形态的铁，C错误；铁在高温下和水蒸气发生反应:3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2，该反应为一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应，属于置换反应，D正确。 7.实验室中利用如图装置验证铁与水蒸气的反应。红热的铁与水蒸气反应有Fe3O4生成，下列说法正确的是(　　) A.实验结束时固体变为红棕色 B.点燃肥皂泡有爆鸣声 C.图中盛装肥皂液的仪器是坩埚 D.实验时先点燃左侧酒精灯 【答案】B 【解析】由实验装置图可知，试管中湿棉花受热提供水蒸气，铁粉与水蒸气共热反应生成四氧化三铁和氢气，反应生成的氢气通入肥皂液中产生肥皂泡，点燃肥皂泡产生爆鸣声说明反应有氢气生成。由分析可知，铁粉与水蒸气共热反应生成四氧化三铁和氢气，四氧化三铁是黑色固体，故A错误；由实验装置图可知，图中盛装肥皂液的仪器是蒸发皿，故C错误；实验时先点燃右侧酒精灯，故D错误。 8.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。 9.下列有关铁的氧化物的说法不正确的是(　　) A.Fe3O4是黑色晶体，该晶体中可以看作每三个铁原子中有2个显+3价、1个显+2价 B.FeO、Fe3O4都能与稀硫酸反应生成盐和水，所以都是碱性氧化物 C.FeO不稳定，在空气中受热易转化为Fe3O4 D.Fe2O3俗称铁红，常用作油漆和涂料的红色颜料 【答案】B 【解析】Fe3O4是黑色晶体，Fe3O4晶体可以写成Fe2O3·FeO形式，其三个铁原子中有2个显+3价、1个显+2价，A正确；FeO是碱性氧化物，Fe3O4与稀硫酸反应能生成两种盐，不是碱性氧化物，B错误；FeO不稳定，在空气中受热易被氧化为Fe3O4，C正确；Fe2O3俗称铁红，是红棕色固体，常用作红色油漆和涂料，D正确。 10.下列实验方案能长时间得到白色纯净的Fe(OH)2的是(　　) A.在FeCl2溶液上加一层苯，然后将滴管插入到FeCl2溶液液面以下，慢慢滴加NaOH溶液(溶液中不能有气泡，配制FeCl2溶液和NaOH溶液的蒸馏水必须加热煮沸) B.将铁粉与稀硫酸充分反应，然后再加入过量的氨水 C.在Fe2(SO4)3溶液中加入过量的铁粉，过滤，在滤液中加入过量的NaOH溶液 D.在生成Fe(OH)3的悬浊液中加过量的铁粉 【答案】A 【解析】配制溶液的蒸馏水煮沸，能排出溶解的氧，加一层苯隔绝空气，可制得白色纯净的Fe(OH)2，A正确；将铁粉与稀硫酸充分反应，再加入过量氨水，实验中缺少防止Fe(OH)2被氧化的措施，B错误；实验未排出溶液中溶解的氧，缺少防止Fe(OH)2被氧化的措施，C错误；Fe(OH)3与铁粉不反应，该方法不能制备Fe(OH)2，D错误。 素养提升 11.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】尿不湿可吸收更多的水，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，具支试管含支管，冷凝水可从支管中流出，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。 12.某同学对铁的氧化物产生了浓厚兴趣，查阅资料后制成以下卡片: 在空气中把铁灼烧到500 ℃生成Fe3O4；温度再升高可生成Fe2O3；在更高的温度(约1 400 ℃)下加热Fe2O3时，又可得到Fe3O4。 即:FeFe3O4Fe2O3 下列说法正确的是(　　) A.FeO、Fe2O3和Fe3O4均为黑色固体 B.反应②的温度比反应③的温度高 C.FeO的稳定性强于Fe2O3 D.四氧化三铁中铁元素的化合价较复杂，其组成可表示为FeO·Fe2O3 【答案】D 【解析】Fe2O3为红棕色固体，A错误；根据信息可知，Fe在500 ℃时与氧气反应生成Fe3O4，继续升高温度生成Fe2O3，而在1 400 ℃时Fe2O3转化为Fe3O4，则反应②的温度比反应③的温度低，B错误；FeO不稳定，在空气里受热能迅速被氧化为Fe3O4，其稳定性弱于Fe2O3，C错误；Fe3O4中Fe为+2价和+3价，化学式可写为FeO·Fe2O3，D正确。 13.类比和推理是学习化学的重要方法，下列说法正确的是(　　) A.Fe(OH)2不能通过化合反应生成；Fe(OH)3也不能通过化合反应生成 B.Fe(OH)3在空气中加热分解，可以生成Fe2O3；Fe(OH)2在空气中加热分解，可以生成FeO C.一定条件下，Fe(OH)2可以通过一步反应生成Fe(OH)3；Fe(OH)3也可以通过一步反应生成Fe(OH)2 D.FeCl2和FeCl3分别与NaOH溶液反应生成Fe(OH)2和Fe(OH)3沉淀；FeCl2和FeCl3分别与氨水反应也能生成Fe(OH)2和Fe(OH)3沉淀 【答案】D 【解析】FeO不能与水发生化合反应生成Fe(OH)2，但Fe(OH)2和O2、H2O可以发生化合反应生成Fe(OH)3，A错误；Fe(OH)2在空气中加热，最终得到Fe2O3，B错误；Fe(OH)3不能通过一步反应生成Fe(OH)2，C错误；FeCl2和FeCl3均属于盐，NaOH和NH3·H2O均属于碱，因此均可以发生反应生成相应的氢氧化物，D正确。 14.如图是某实验小组设计的制备Fe的一种装置，使用的试剂有铁片、稀硫酸、NaOH溶液。下列说法正确的是(　　) A.实验前装置a中装有氢氧化钠溶液，装置c中是稀硫酸 B.实验时先关闭K2打开K1，一段时间后再关闭K1打开K2 C.装置d的作用是液封，防止外界空气进入装置c中 D.反应一段时间后，可在装置b中观察到白色沉淀 【答案】C 【解析】氢氧化亚铁易被氧气氧化，应先排出装置中的空气，所以装置d的作用是液封，防止外界空气进入装置c中，实验过程为打开分液漏斗a的活塞加入稀硫酸，三颈烧瓶b中的铁片和加入的稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，先关闭K1打开K2，氢气排出三颈烧瓶c中空气，一段时间后再关闭K2打开K1，将反应生成的硫酸亚铁压入装置c中与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化亚铁沉淀。 15.如图为以太阳能为热源经铁氧化合物循环分解水制H2的示意图。下列说法不正确的是(　　) A.FeO在分解水制H2的过程中作催化剂 B.反应Ⅰ中每生成6 mol FeO转移4 mol电子 C.反应Ⅱ的化学方程式为3FeO+H2O===Fe3O4+H2↑ D.总反应方程式为2H2O2H2↑+O2↑ 【答案】A 【解析】FeO在分解水制H2的过程中是中间产物，不是催化剂，故A错误；根据化合价升降守恒，可得过程Ⅰ的方程式为2Fe3O4===6FeO+O2↑，则反应中每生成12 mol FeO，同时生成2 mol O2，转移8 mol电子，故每生成6 mol FeO转移4 mol电子，故B正确；根据化合价升降守恒，可得过程Ⅱ的化学方程式为3FeO+H2O===H2↑+Fe3O4，故C正确；由示意图可知，总反应方程式为2H2O2H2↑+O2↑，故D正确。 16.把少量的废铁屑溶于过量的稀硫酸中，先加入适量氯水，再加入过量氨水，有红褐色沉淀生成。过滤，将滤渣灼烧，得到红棕色残渣。上述沉淀和残渣分别为(　　) A.Fe2O3和Fe3O4 B.Fe(OH)2和Fe(OH)3 C.Fe(OH)3和Fe3O4 D.Fe(OH)3和Fe2O3 【答案】D 【解析】把少量的废铁屑溶于过量的稀硫酸中，发生反应：Fe+2H+===Fe2++H2↑，然后向反应后的溶液中加入适量氯水，又发生反应：2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-，再向反应后的溶液中加入过量氨水，发生反应：Fe3++3NH3·H2O===Fe(OH)3↓+3；将反应产生的Fe(OH)3沉淀过滤出来，然后灼烧，Fe(OH)3发生分解反应：2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O，得到的固体残渣是Fe2O3，可见上述沉淀是Fe(OH)3，残渣是Fe2O3，故选D。 17.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 【答案】C 【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。 18.（25-26高一上·广东广州·期末）磁性纳米颗粒兼具磁性与纳米颗粒优势，已广泛用于生物医学、废水处理领域，还是重要的无机颜料。通过溶液与溶液共沉淀可制备纳米，制备流程如下： 下列说法错误的是 A．“共沉淀”时控制温度为，其离子方程式为： B．“共沉淀”时，投料量和的物质的量之比应略大于 C．可通过检测洗涤液中是否含有来检验纳米是否洗涤干净 D．人民币票面文字处的油墨中所含有的纳米是一种胶体 【答案】D 【分析】将和溶液一同加入到溶液中生成，经过过滤和洗涤得到纳米，由此解答； 【解析】和与溶液反应生成，选项中离子方程式原理正确，并且电荷、原子均守恒，A正确；易被氧化为，投料时略过量可保证反应物比例符合的组成，B正确， C．纳米表面附着溶液中的，若洗涤液中不含则说明沉淀已洗涤干净，C正确；胶体是分散系，属于混合物，纳米是纯净物，仅为胶体的分散质，本身不属于胶体，D错误；故选D。 迁移创新 19．某同学设计如图所示装置(气密性已检查，夹持装置已略去)制备Fe(OH)2白色沉淀。 请填写下列空白： (1)仪器1的名称是__________。装置5的作用是___________________________________。 (2)打开K1和K3，当装置2中产生均匀气泡后，打开K2，关闭________________，装置3中液体进入装置4中，装置4中析出白色絮状沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色。请写出装置4中反应的化学方程式：_____________________________________、_________________________________。 (3)为了进一步延缓Fe(OH)2被氧化，可以进行的操作是____________________________。 【答案】(1)分液漏斗　液封，防止空气进入装置4　(2)K1和K3　FeSO4＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋Na2SO4　4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3　(3)向装置4中多通一会H2(或实验开始前向NaOH溶液中加入适量煤油) 【解析】(2)打开K1和K3，稀H2SO4与铁屑反应产生的H2通过导气管进入装置2中，当装置2中产生均匀气泡后，打开K2，关闭K1和K3，装置3中液体流入装置4中与NaOH溶液反应：FeSO4＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋Na2SO4，由于装置4中有空气，Fe(OH)2被空气中的氧气氧化，所以白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，反应的化学方程式为4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3。(3)为了进一步延缓Fe(OH)2被氧化，可向装置4中多通一会H2或在实验开始前向NaOH溶液中加入适量煤油以隔绝空气。 20．某化学学习小组为认识铁及其化合物的性质、分散系的性质做了如下一组综合实验，根据实验流程回答相关问题。 (1)请写出Fe2O3与物质①反应的离子方程式：_________________________________________。 (2)物质②为______________。 (3)向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液最终生成Fe(OH)3浊液，该过程的现象为__________________________，此过程中发生的氧化还原反应为(用化学方程式表示)：____________________________________。 (4)将饱和FeCl3溶液滴入沸水中，并继续煮沸至液体呈红褐色，制得的分散系③为______________，它与FeCl3溶液、Fe(OH)3浊液的本质区别是___________________________________________________。 【答案】(1)Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O (2)NaOH溶液(其他合理答案也可) (3)先生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色　4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 (4)Fe(OH)3胶体　分散质的微粒直径大小不同 【解析】(1)Fe2O3为碱性氧化物，能与盐酸反应生成FeCl3和H2O。(2)FeCl3溶液能与碱反应生成Fe(OH)3，物质②可以是NaOH溶液等。(3)Fe(OH)2是白色沉淀，能迅速被氧气氧化，会看到沉淀由白色迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，发生的氧化还原反应为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。(4)将饱和氯化铁溶液滴入沸水中，继续煮沸至液体呈红褐色，得到的是Fe(OH)3胶体。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $