資源簡介

第一節　鐵及其化合物
第1課時　鐵的單質、氧化物和氫氧化物
[核心素養發展目標]　1.結合生活中鐵制品的應用,了解單質鐵、鐵的氧化物的性質及用途,培養化學服務社會的責任意識。2.通過探究實驗,認識鐵單質與水蒸氣反應的條件,對比鈉與水的反應,加深對微觀原子結構決定物質宏觀性質的認識,培養宏觀辨識與微觀探析的能力。3.通過實驗掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的制備原理及化學性質。
一、鐵的單質
1.鐵的存在和冶煉
(1)存在
鐵在自然界中可以以單質形態(隕鐵)存在,但主要是以+2價和+3價化合物的形態存在于礦石中。鐵元素在地殼中的含量居第四位,僅次于氧、硅和鋁。
(2)冶煉
工業煉鐵的原理是用還原法把鐵從鐵礦石中提煉出來,化學方程式(以Fe2O3為例):3CO+Fe2O32Fe+3CO2。
2.鐵的物理性質
鐵有延展性、導熱性、導電性,但其導電性不如銅和鋁,鐵還能被磁體吸引,其熔、沸點較高。
3.鐵的化學性質
(1)與某些非金屬單質、非氧化性酸和鹽溶液反應。
寫出下列有關反應的化學方程式,是離子反應的寫離子方程式。
①Fe與非金屬單質反應
②Fe與非氧化性酸反應(如鹽酸)
Fe+2H+Fe2++H2↑。
③Fe與鹽溶液反應(如CuSO4溶液)
Fe+Cu2+Cu+Fe2+。
思考1　上述反應中,鐵的化合價的變化有何異同 為什么會有這樣的異同
提示　在一定條件下,鐵作為還原劑能與某些非金屬單質、酸和鹽溶液反應。鐵與弱氧化劑(如鹽酸、CuSO4等)反應,生成+2價鐵的化合物,而與較強的氧化劑(如Cl2等)反應,生成+3價鐵的化合物。
(2)實驗探究鐵粉與水蒸氣的反應
思考2　在鋼鐵廠的生產中,熾熱的鐵水注入模具之前,模具為什么必須進行充分的干燥處理
提示　在高溫下,鐵能與水發生反應。
用燃著的火柴去點肥皂泡,觀察到的現象是肥皂泡燃燒,聽到爆鳴聲,證明生成了H2,則該反應的化學方程式為3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2。上述實驗裝置中,濕棉花的作用是受熱時提供反應所需的水蒸氣。
鐵在氧氣中燃燒或與水蒸氣反應生成既有+2價又有+3價鐵元素的氧化物Fe3O4。
1.判斷正誤
(1)由于鐵單質性質比較活潑,所以自然界中沒有游離態的鐵單質 (　　)
(2)鐵與AgNO3、ZnCl2等鹽溶液均能發生反應生成Fe2+ (　　)
(3)分離鐵粉與銅粉的混合物時,只能用化學方法 (　　)
(4)1 mol Fe與水蒸氣高溫下反應轉移 mol e- (　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√
2.(2024·北京八一中學月考)下列關于金屬鐵的描述不正確的是 (　　)
A.純鐵是銀白色金屬
B.能與水蒸氣反應生成氧化鐵
C.工業煉鐵的原理是用還原的方法把鐵從鐵礦石中提煉出來
D.鐵能導電但其導電性不如銅和鋁
答案　B
解析　高溫下,鐵能與水蒸氣反應生成Fe3O4和氫氣,故選B。
3.鐵與水蒸氣反應的實驗裝置如圖,下列說法正確的是 (　　)
A.實驗時,試管口應高于試管底
B.加熱時試管內生成紅棕色物質,點燃肥皂泡可聽到爆鳴聲
C.反應的化學方程式為2Fe+3H2O(g)Fe2O3+3H2
D.試管中發生置換反應
答案　D
解析　鐵與水蒸氣反應生成Fe3O4和H2,屬于置換反應,實驗時應使試管口略低于試管底。
二、鐵的氧化物和氫氧化物
1.鐵的氧化物
閱讀課本,填寫下表空白:
氧化亞鐵(FeO) 氧化鐵(Fe2O3) 四氧化三鐵(Fe3O4)
俗稱 — 鐵紅 磁性氧化鐵
顏色、狀態 黑色粉末 紅棕色粉末 黑色晶體(有磁性)
溶解性 不溶于水
鐵的價態 +2 +3 +2、+3
與H+反應的離子方程式 FeO+2H+Fe2++H2O 6H++Fe2O32Fe3++3H2O Fe3O4+8H+2Fe3++Fe2++4H2O
穩定性 6FeO+O22Fe3O4 穩定 穩定
與CO、C、H2反應 生成單質鐵及CO2或H2O
用途 Fe2O3常用作油漆、涂料、油墨和橡膠的紅色顏料,赤鐵礦(主要成分是Fe2O3)是煉鐵的原料
2.鐵的氫氧化物
(1)鐵的氫氧化物的制備
反應原理:Fe(OH)3與Fe(OH)2分別由相應的可溶性鹽與堿溶液反應而制得。
Fe(OH)2 Fe(OH)3
操作
現象 產生白色絮狀沉淀,迅速變為灰綠色,最終變為紅褐色沉淀 生成紅褐色沉淀
離子方程式 Fe2++2OH-Fe(OH)2↓; 4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3 Fe3++3OH-Fe(OH)3↓
實驗結論 Fe(OH)2很不穩定,極易轉化為Fe(OH)3
思考　如圖是制備氫氧化亞鐵的改進裝置,思考并回答下列問題:
(1)配制NaOH和FeSO4溶液的蒸餾水要經過　　　,目的是　　　　。
(2)在FeSO4溶液表面覆蓋一層苯(一種有機溶劑,難溶于水,密度比水小)的作用是　　　 　　　　。
(3)將吸有NaOH溶液的長滴管伸入FeSO4溶液液面以下,其目的是　　　　。
提示　(1)加熱煮沸　趕走溶解的氧氣
(2)隔絕空氣,防止生成的氫氧化亞鐵被氧化
(3)防止滴加NaOH溶液時帶入空氣氧化Fe(OH)2
(2)Fe(OH)2和Fe(OH)3的比較
Fe(OH)2 Fe(OH)3
顏色、狀態 白色固體 紅褐色固體
溶解性 不溶于水 不溶于水
與非氧化性強酸反應的離子方程式 Fe(OH)2+2H+Fe2++2H2O Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O
穩定性 Fe(OH)2FeO+H2O(隔絕空氣) 2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O
1.判斷正誤
(1)磁鐵礦的主要成分是Fe3O4 (　　)
(2)FeO在空氣中加熱生成Fe2O3 (　　)
(3)Fe3O4中鐵的化合價有+2和+3價,是一種混合物 (　　)
(4)Fe(OH)3不能利用化合反應生成 (　　)
(5)因為Fe(OH)2易被氧化,所以在制備時要隔絕空氣 (　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√
2.下列有關鐵的化合物的說法不正確的是 (　　)
A.Fe(OH)2不穩定,具有較強的氧化性
B.FeO、Fe2O3均為金屬氧化物,均可與鹽酸反應
C.Fe(OH)3可通過化合反應得到,Fe(OH)2則不能
D.Fe3O4為磁性氧化鐵,其中鐵的化合價為+2和+3
答案　A
解析　Fe(OH)2中的Fe2+具有還原性,可被空氣中的O2氧化為Fe(OH)3,A項錯誤; Fe(OH)2只能通過復分解反應得到,Fe(OH)3可由Fe(OH)2與O2、H2O發生化合反應得到,C項正確;Fe3O4俗稱磁性氧化鐵,其組成可表示為FeO·Fe2O3,Fe元素的化合價為+2和+3,D項正確。
3.(2024·河北邢臺二中高一段考)某化學興趣小組按如圖裝置進行實驗,反應開始時打開彈簧夾,當點燃從a口出來的氣體無爆鳴聲時關閉彈簧夾,此時剩余少量的鈉,下列說法錯誤的是 (　　)
A.橡皮管能起到平衡氣壓的作用
B.關閉彈簧夾后,打開分液漏斗活塞,剩余的少量鈉能置換出單質鐵
C.關閉彈簧夾后,打開分液漏斗活塞,錐形瓶內能觀察到白色絮狀沉淀
D.反應結束后,打開錐形瓶的橡膠塞,能觀察到有紅褐色沉淀產生
答案　B
解析　鈉與水反應生成NaOH和氫氣,生成的NaOH與氯化亞鐵反應生成Fe(OH)2沉淀,故選B。
1.下列關于鐵的敘述錯誤的是 (　　)
A.純凈的鐵是光亮的銀白色金屬
B.鐵能被磁體吸引
C.鐵是地殼中含量最多的金屬元素
D.鐵具有延展性和導熱性,可制作炊具
答案　C
解析　鋁是地殼中含量最多的金屬元素,鐵是地殼中含量排在第二位的金屬元素,C錯誤。
2.(2024·安徽蚌埠高一期末)下列關于鐵及其化合物說法正確的是 (　　)
A.過量的鐵絲在Cl2中燃燒生成FeCl2
B.鐵的氧化物都不溶于水,也不與水發生反應
C.鐵性質活潑,鐵元素在自然界中都以化合態的形式存在
D.向飽和FeCl3溶液中滴加適量NaOH溶液即可得到氫氧化鐵膠體
答案　B
解析　過量的Fe與Cl2反應生成FeCl3,A錯誤;在自然界中,隕鐵有游離態的鐵存在,C錯誤;FeCl3溶液和NaOH溶液反應生成Fe(OH)3沉淀,D錯誤。
3.鐵與水蒸氣反應實驗改進前后的裝置如圖所示:
下列說法錯誤的是 (　　)
A.將濕棉花改為浸水的尿不濕,酒精燈由單頭改為雙頭,可提供足量的水蒸氣
B.用具支試管可將試管口附近冷凝的水導出
C.將肥皂液改為吹泡泡水,收集H2的效果更好,點燃效果更明顯
D.改進后,懸掛的磁鐵能吸引鐵粉,實驗過程中,我們能看到具支試管中有黑色固體不斷落下
答案　D
解析　尿不濕可吸收更多的水,且不易灑出,酒精燈改為雙頭的可增加受熱面積,故可提供足夠多的水蒸氣,A項正確;具支試管含支管,冷凝水可從支管中流出,B項正確;吹泡泡水易起泡,收集H2更容易,點燃效果更好,C項正確;磁鐵可以吸引單質鐵和Fe3O4,D項錯誤。
4.金屬單質A可發生以下反應。試推斷:
(1)A、B、C、D、E分別是(寫化學式,B寫主要成分):
A　　　　　　、B　　　　　　、C　　　　、
D　　　　　　、E　　　　　。
(2)寫出反應③和⑤的離子方程式:
③____________________________________________;
⑤____________________________________________。
答案　(1)Fe　Fe2O3　Fe3O4　Cu　H2
(2)Fe+Cu2+Fe2++Cu　Fe+2H+Fe2++H2↑
課時對點練
[分值:100分]
(選擇題1~10題,每小題6分,共60分)
題組一　鐵的單質
1.我國宋代《開寶本草》中記載了中藥材鐵華粉的制作方法:“取鋼煅作葉,如笏或團,平面磨錯令光、凈,以鹽水灑之,于醋甕中陰處埋之一百日,鐵上衣生,鐵華成矣。”下列說法錯誤的是 (　　)
A.“取鋼煅作葉,如笏或團”說明金屬鐵有較好的延展性
B.“平面磨錯令光、凈”的目的是除去表面的鐵銹
C.“鐵上衣生”的原因是鐵被氧氣氧化
D.中藥材鐵華粉的主要成分是醋酸亞鐵
答案　C
解析　把鋼煅制成長的或圓的葉子形狀,說明金屬鐵有良好的延展性,故A正確;中藥材鐵華粉的主要成分是醋酸亞鐵,故開始要除去鐵銹,防止三價鐵影響產物純度,故B正確;金屬鐵在醋甕中密封保存,隔絕空氣,不能與氧氣反應,故C錯誤;隔絕空氣,鐵與醋酸反應生成醋酸亞鐵,故D正確。
2.下列各項物質間的轉化不能通過反應一步完成的是 (　　)
A.Fe→Fe3O4 B.Fe→FeCl3
C.Fe→FeCl2 D.Fe→Fe(OH)3
答案　D
解析　Fe與O2點燃可得到Fe3O4,Fe與Cl2點燃可得到FeCl3,Fe與鹽酸反應可得到FeCl2,Fe不能通過反應一步生成Fe(OH)3,D符合題意。
3.(2024·烏魯木齊高一期末)某學習小組進行了如圖所示的實驗,實驗后組員之間的交流不合理的是 (　　)
A.甲同學認為試管b中收集到的氣體可點燃,且產生淡藍色火焰
B.乙同學認為試管a中生成的黑色固體可能為四氧化三鐵
C.丙同學認為將少量還原性鐵粉放入試管中,加適量的水,加熱也可實現該反應
D.丁同學認為用鹽酸溶解固體生成物所得溶液有顏色
答案　C
解析　鐵與水不反應,應該是水蒸氣,丙同學的觀點錯誤,故選C。
題組二　鐵的氧化物
4.(2023·廣東惠州高一段考)2023年7月國內海拔最高、區域最廣的丹霞地貌景區配套設施——四川省甘孜州新龍紅山景區正式開園,丹霞地貌的巖層呈紅色是因為含 (　　)
A.Fe(OH)3 B.Fe3O4
C.FeO D.Fe2O3
答案　D
解析　Fe2O3為紅棕色固體,俗稱鐵紅,丹霞地貌的巖層呈紅色是因為含有Fe2O3,故選D。
5.(2024·黑龍江實驗中學高一月考)有關鐵的氧化物的說法不正確的是 (　　)
A.Fe3O4是黑色晶體,該晶體中每三個鐵原子中有2個顯+3價,1個顯+2價
B.FeO、Fe3O4都能與稀H2SO4反應生成鹽和水,所以都是堿性氧化物
C.FeO不穩定,空氣中受熱易轉化為Fe3O4
D.Fe2O3俗稱鐵紅,常用作紅色油漆和涂料
答案　B
解析　FeO是堿性氧化物,Fe3O4是復雜氧化物,故選B。
題組三　鐵的氫氧化物
6.將鐵屑溶于過量的稀鹽酸后加入過量的NaOH溶液,有白色沉淀生成,過濾,在空氣中加熱至沉淀質量不再發生變化為止,得到紅棕色殘渣。上述沉淀和殘渣分別是 (　　)
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　鐵屑溶于過量的稀鹽酸后生成氯化亞鐵,加入過量的NaOH溶液,生成Fe(OH)2白色沉淀,Fe(OH)2在空氣中易被氧化為Fe(OH)3,Fe(OH)3受熱分解生成水和紅棕色的Fe2O3,故B正確。
7.下列有關鐵的氫氧化物的說法錯誤的是 (　　)
A.Fe(OH)2是一種黑色固體,不穩定,在空氣中易被氧化為紅褐色固體
B.Fe(OH)2具有還原性,在空氣中易被氧化為Fe(OH)3
C.Fe(OH)2、Fe(OH)3都具有不穩定性,受熱都能分解
D.Fe(OH)3膠體透明、呈紅褐色,能產生丁達爾效應
答案　A
解析　Fe(OH)2是一種白色固體,不穩定,具有還原性,在空氣中易被氧化為紅褐色的Fe(OH)3:4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,故A錯誤、B正確;Fe(OH)2、Fe(OH)3都具有不穩定性,受熱能分解為氧化物和水,故C正確。
8.將鐵片放入下列溶液中,溶液質量減輕的是 (　　)
A.稀硫酸 B.硫酸銅溶液
C.稀鹽酸 D.AlCl3溶液
答案　B
解析　鐵和稀硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣,由于每溶解56 g Fe,溶液中逸出2 g H2,所以溶液質量增加,A錯誤;鐵和硫酸銅反應生成銅和硫酸亞鐵,由于每溶解56 g Fe,溶液中析出64 g Cu,所以溶液質量減輕,B正確;鐵和稀鹽酸反應生成氯化亞鐵和氫氣,由于每溶解56 g Fe,溶液中逸出2 g H2,所以溶液質量增加,C錯誤;Fe與AlCl3溶液不發生反應,溶液質量不變,D錯誤。
9.等量的鐵分別與足量的鹽酸、水蒸氣在一定條件下充分反應,則在相同的條件下,產生氫氣的體積比是 (　　)
A.1∶1 B.3∶4 C.2∶3 D.4∶3
答案　B
解析　根據反應的化學方程式:Fe+2HClFeCl2+H2↑、3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2可知,1 mol Fe與鹽酸反應生成1 mol H2,1 mol Fe與水蒸氣反應生成 mol H2,故在相同條件下,產生H2的體積比是3∶4。
10.以某硫酸渣(含Fe2O3等)為原料制備FeOOH(鐵黃)的一種工藝流程如下:
下列說法不正確的是 (　　)
A.“酸溶”后溶液中金屬陽離子主要是Fe3+
B.濾渣的主要成分是Fe
C.“沉鐵”過程中生成Fe(OH)2的化學方程式為FeSO4+2NH4HCO3Fe(OH)2↓+(NH4)2SO4+2CO2↑
D.“氧化”Fe(OH)2漿液時,可用氯氣代替空氣
答案　D
解析　B項,根據流程圖分析可知,濾渣的主要成分是Fe,正確;C項,由圖示可知,“沉鐵”過程中反應物為FeSO4和NH4HCO3,生成物有CO2和Fe(OH)2,故化學方程式為FeSO4+2NH4HCO3Fe(OH)2↓+(NH4)2SO4+2CO2↑,正確;D項,“氧化”Fe(OH)2漿液時,若用氯氣代替空氣,制備的FeOOH中會有含氯化合物,導致FeOOH的含量較低且有雜質,錯誤。
11.(10分)鐵在一定條件下的反應如圖所示。
(1)晉代的《抱樸子》中有記載“以曾青涂鐵,鐵赤色如銅”,成為現代濕法冶金的先驅。曾青就是膽礬,即五水硫酸銅。將鐵放在膽礬溶液(古人稱為膽水)中,可以得到金屬銅,請寫出該反應的化學方程式:
　　　　。
(2)工業上,向500~600 ℃的鐵屑中通入Cl2生產FeCl3,每生產1 kg FeCl3,消耗Cl2的物質的量為　　　　(計算結果保留2位小數)。
(3)實現Fe轉化為Fe2+,可選用　　　　(填化學式)溶液。
(4)請寫出Fe3O4溶于稀鹽酸的離子方程式:　　　
　　　　。
答案　(1)Fe+CuSO4FeSO4+Cu
(2)9.23 mol
(3)HCl(或H2SO4、CuSO4等,合理即可)
(4)Fe3O4+8H+Fe2++2Fe3++4H2O
解析　(1)將鐵放在膽礬溶液即硫酸銅溶液中,可以得到金屬銅,化學方程式:Fe+CuSO4FeSO4+Cu。(2)由氯元素守恒可知,n(Cl2)=× mol≈9.23 mol。(3)Fe→Fe2+說明Fe被氧化,可選用鹽酸、稀硫酸、CuSO4溶液等。(4)Fe3O4溶于稀鹽酸生成Fe2+、Fe3+比例為1∶2,反應的離子方程式為Fe3O4+8H+Fe2++2Fe3++4H2O。
12.(14分)(2024·江蘇鹽城高一期末)Fe3O4是一種非常重要的磁性材料,同時也可用作催化劑載體和微波吸收材料。Fe3O4有下列兩種制法,請回答問題。
Ⅰ.方法一:甲同學查閱資料發現,溫度高于570 ℃時鐵與水蒸氣反應氧化產物只有Fe3O4;該同學利用如圖裝置進行“鐵與水蒸氣反應”的實驗,并檢驗產物。
(1)儀器D的名稱是　　　　　,裝置E的作用是　　　　,其中的現象為　　　　　　　　。
(2)裝置B中的石棉絨的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,B中反應的化學方程式為　　　　　　　　　　　　。
Ⅱ.方法二:乙同學查閱資料發現FeOOH為紅棕色沉淀,可以在堿性溶液中和FeCl2溶液共沉淀最終得到納米Fe3O4;該同學利用如下實驗流程制備納米Fe3O4。
FeCl3·6H2OFeOOHFe3O4懸濁液Fe3O4
(3)寫出第②步反應的離子方程式:　　　
　　　　　　　　。
(4)第③步中洗滌Fe3O4固體,檢驗固體已洗凈的具體操作是　　　　。
答案　(1)球形干燥管　檢驗H2　黑色固體變為紅色　(2)增大鐵粉與水蒸氣的接觸面積,加快反應的進行　3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2
(3)2FeOOH+Fe2++2OH-Fe3O4+2H2O
(4)取最后一次洗滌液,加入AgNO3溶液,如無白色沉淀,則洗凈
解析　(1)裝置E中的氧化銅可以和氫氣反應生成銅,顏色由黑變紅,可以檢驗生成的氫氣。(4)反應過程中使用了FeCl2溶液,則Fe3O4固體表面可能吸附有氯離子,可以通過檢驗氯離子來檢驗是否洗滌干凈。
13.(16分)(2024·云南昭通一中高一期末)氫氧化亞鐵用于制顏料、藥物,并用于催化劑、吸收劑和砷解毒劑等。制備Fe(OH)2時,最初產生的Fe(OH)2不穩定,易被空氣中的氧氣氧化,最終生成紅褐色的Fe(OH)3,因而影響了實驗效果。某化學興趣小組同學設計出以下實驗改進裝置探究能較長時間觀察到白色Fe(OH)2沉淀。
[A組實驗]已知:苯是一種密度小于鈉的液體,空氣不能溶解在苯中,且反應過程中苯不參加反應,裝置如圖。
(1)苯的作用為　　　　　。將鈉塊加入試管中,可以觀察到的現象為　　　　 　　　　。
[B組實驗]選用稀硫酸、鐵粉、NaOH溶液進行實驗,裝置如圖。
(2)實驗時,先　　　　　(填“打開”或“關閉”,下同)止水夾K,然后打開分液漏斗的玻璃塞和活塞,使稀硫酸與鐵粉反應,一段時間后,　　　　　　　止水夾K,制得白色Fe(OH)2沉淀,且沉淀能持續一段時間不變色。白色沉淀能一段時間不變色的原因是　　　　。
[C組實驗]經查閱文獻,該小組用如圖裝置設計:將一支三通管分別連接三支50 mL的注射器,在相應的連接處加玻璃活塞,實現裝置的可控與密閉,以完成“一體三管裝置”。
按圖連接好裝置,并檢查裝置的氣密性。向注射器A中加入適量鐵粉,并吸入少許蒸餾水;注射器B中吸入煮沸后冷卻的稀硫酸,確保排盡空氣;注射器C中吸入過量的新制的NaOH溶液。重新連接好裝置。打開活塞1和活塞2,關閉活塞3,將注射器B中稀硫酸壓入裝有鐵粉的A中,觀察到有氣泡產生。
(3)待其反應完畢后,　　　
(描述活塞開閉情況),將生成的FeSO4壓入注射器C新制的NaOH溶液中,這時就可以看到有白色沉淀生成。接著還可取下注射器A,接上注射針頭,在酒精燈上點燃收集到的氫氣。
(4)對比A、B兩組實驗裝置,C組實驗裝置改進后的優點除操作簡單、現象更加明顯、能長時間看到白色Fe(OH)2沉淀的存在外,該裝置還可以演示Fe(OH)2轉化成Fe(OH)3的過程,具體操作方法是　　　　　　　　　　　　　,該過程發生反應的化學方程式為　　　　。
答案　(1)隔絕空氣　鈉塊在苯層與硫酸亞鐵溶液分界處上下跳動且產生氣泡,最后鈉塊消失,下層溶液中有白色沉淀生成,且能持續一段時間不變色
(2)打開　關閉　稀硫酸與鐵粉反應產生的H2排出了裝置中的空氣
(3)關閉活塞2,打開活塞1、活塞3
(4)將產生Fe(OH)2沉淀的注射器取下,吸入空氣　4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
解析　(1)鈉的密度小于水大于苯,鈉與FeSO4溶液中的水反應產生氫氣會推動鈉在界面處跳動,且產生氣泡,最后鈉塊消失,下層FeSO4溶液中有白色沉淀Fe(OH)2生成,且能持續一段時間不變色。(2)實驗時,先打開止水夾K,鐵粉和稀硫酸反應生成氫氣將裝置內的空氣排盡,一段時間后,關閉止水夾K,利用氫氣使試管內的壓強增大,將FeSO4溶液壓至NaOH溶液中反應制得白色Fe(OH)2沉淀。(3)待其反應完畢后,關閉活塞2,打開活塞1、活塞3,將生成的FeSO4壓入注射器C中,就可以看到有白色沉淀生成。(4)C組實驗裝置改進后將產生Fe(OH)2沉淀的注射器取下,吸入空氣,該過程發生反應的化學方程式為4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,可以演示Fe(OH)2轉化成Fe(OH)3的過程。第一節　鐵及其化合物
第1課時　鐵的單質、氧化物和氫氧化物
[核心素養發展目標]　1.結合生活中鐵制品的應用,了解單質鐵、鐵的氧化物的性質及用途,培養化學服務社會的責任意識。2.通過探究實驗,認識鐵單質與水蒸氣反應的條件,對比鈉與水的反應,加深對微觀原子結構決定物質宏觀性質的認識,培養宏觀辨識與微觀探析的能力。3.通過實驗掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的制備原理及化學性質。
一、鐵的單質
1.鐵的存在和冶煉
(1)存在
鐵在自然界中可以以___________形態(隕鐵)存在,但主要是以___________價和___________價化合物的形態存在于礦石中。鐵元素在地殼中的含量居第四位,僅次于___________、___________和___________。
(2)冶煉
工業煉鐵的原理是用還原法把鐵從鐵礦石中提煉出來,化學方程式(以Fe2O3為例):_____________。
2.鐵的物理性質
鐵有_________性、___________性、________性,但其導電性不如銅和鋁,鐵還能被___________吸引,其熔、沸點較___________。
3.鐵的化學性質
(1)與某些非金屬單質、非氧化性酸和鹽溶液反應。
寫出下列有關反應的化學方程式,是離子反應的寫離子方程式。
①Fe與非金屬單質反應
②Fe與非氧化性酸反應(如鹽酸)
____________________________________。
③Fe與鹽溶液反應(如CuSO4溶液)
____________________________________。
思考1　上述反應中,鐵的化合價的變化有何異同 為什么會有這樣的異同
(2)實驗探究鐵粉與水蒸氣的反應
思考2　在鋼鐵廠的生產中,熾熱的鐵水注入模具之前,模具為什么必須進行充分的干燥處理
用燃著的火柴去點肥皂泡,觀察到的現象是___________,證明生成了___________,則該反應的化學方程式為______________________。上述實驗裝置中,濕棉花的作用是___________。
鐵在氧氣中燃燒或與水蒸氣反應生成既有+2價又有+3價鐵元素的氧化物Fe3O4。
1.判斷正誤
(1)由于鐵單質性質比較活潑,所以自然界中沒有游離態的鐵單質(　　)
(2)鐵與AgNO3、ZnCl2等鹽溶液均能發生反應生成Fe2+(　　)
(3)分離鐵粉與銅粉的混合物時,只能用化學方法(　　)
(4)1 mol Fe與水蒸氣高溫下反應轉移 mol e-(　　)
2.(2024·北京八一中學月考)下列關于金屬鐵的描述不正確的是(　　)
A.純鐵是銀白色金屬
B.能與水蒸氣反應生成氧化鐵
C.工業煉鐵的原理是用還原的方法把鐵從鐵礦石中提煉出來
D.鐵能導電但其導電性不如銅和鋁
3.鐵與水蒸氣反應的實驗裝置如圖,下列說法正確的是(　　)
A.實驗時,試管口應高于試管底
B.加熱時試管內生成紅棕色物質,點燃肥皂泡可聽到爆鳴聲
C.反應的化學方程式為2Fe+3H2O(g)Fe2O3+3H2
D.試管中發生置換反應
二、鐵的氧化物和氫氧化物
1.鐵的氧化物
閱讀課本,填寫下表空白:
氧化亞鐵(FeO) 氧化鐵(Fe2O3) 四氧化三鐵(Fe3O4)
俗稱 —
顏色、狀態 黑色粉末 ___________粉末 黑色晶體(有磁性)
溶解性 ___________溶于水
鐵的價態 ___________、___________
與H+反應的離子方程式
穩定性 6FeO+O22Fe3O4 穩定 穩定
與CO、C、H2反應 生成單質鐵及CO2或H2O
用途 Fe2O3常用作油漆、涂料、油墨和橡膠的紅色顏料,赤鐵礦(主要成分是Fe2O3)是煉鐵的原料
2.鐵的氫氧化物
(1)鐵的氫氧化物的制備
反應原理:Fe(OH)3與Fe(OH)2分別由相應的___________與___________反應而制得。
Fe(OH)2 Fe(OH)3
操作
現象 產生___________絮狀沉淀,迅速變為_________,最終變為___________沉淀 生成___________沉淀
離子方程式 Fe2++2OH-Fe(OH)2↓; ______________________ Fe3++3OH-Fe(OH)3↓
實驗結論 ___________很不穩定,極易轉化為___________
思考　如圖是制備氫氧化亞鐵的改進裝置,思考并回答下列問題:
(1)配制NaOH和FeSO4溶液的蒸餾水要經過　　　,目的是　　　　。
(2)在FeSO4溶液表面覆蓋一層苯(一種有機溶劑,難溶于水,密度比水小)的作用是　　　 　　　　。
(3)將吸有NaOH溶液的長滴管伸入FeSO4溶液液面以下,其目的是　　　　。
(2)Fe(OH)2和Fe(OH)3的比較
Fe(OH)2 Fe(OH)3
顏色、狀態 ___________固體 ___________固體
溶解性 ___________溶于水 ___________溶于水
與非氧化性強酸反應的離子方程式
穩定性 Fe(OH)2FeO+H2O(隔絕空氣)
1.判斷正誤
(1)磁鐵礦的主要成分是Fe3O4(　　)
(2)FeO在空氣中加熱生成Fe2O3(　　)
(3)Fe3O4中鐵的化合價有+2和+3價,是一種混合物(　　)
(4)Fe(OH)3不能利用化合反應生成(　　)
(5)因為Fe(OH)2易被氧化,所以在制備時要隔絕空氣(　　)
2.下列有關鐵的化合物的說法不正確的是(　　)
A.Fe(OH)2不穩定,具有較強的氧化性
B.FeO、Fe2O3均為金屬氧化物,均可與鹽酸反應
C.Fe(OH)3可通過化合反應得到,Fe(OH)2則不能
D.Fe3O4為磁性氧化鐵,其中鐵的化合價為+2和+3
3.(2024·河北邢臺二中高一段考)某化學興趣小組按如圖裝置進行實驗,反應開始時打開彈簧夾,當點燃從a口出來的氣體無爆鳴聲時關閉彈簧夾,此時剩余少量的鈉,下列說法錯誤的是(　　)
A.橡皮管能起到平衡氣壓的作用
B.關閉彈簧夾后,打開分液漏斗活塞,剩余的少量鈉能置換出單質鐵
C.關閉彈簧夾后,打開分液漏斗活塞,錐形瓶內能觀察到白色絮狀沉淀
D.反應結束后,打開錐形瓶的橡膠塞,能觀察到有紅褐色沉淀產生
1.下列關于鐵的敘述錯誤的是(　　)
A.純凈的鐵是光亮的銀白色金屬
B.鐵能被磁體吸引
C.鐵是地殼中含量最多的金屬元素
D.鐵具有延展性和導熱性,可制作炊具
2.(2024·安徽蚌埠高一期末)下列關于鐵及其化合物說法正確的是(　　)
A.過量的鐵絲在Cl2中燃燒生成FeCl2
B.鐵的氧化物都不溶于水,也不與水發生反應
C.鐵性質活潑,鐵元素在自然界中都以化合態的形式存在
D.向飽和FeCl3溶液中滴加適量NaOH溶液即可得到氫氧化鐵膠體
3.鐵與水蒸氣反應實驗改進前后的裝置如圖所示:
下列說法錯誤的是(　　)
A.將濕棉花改為浸水的尿不濕,酒精燈由單頭改為雙頭,可提供足量的水蒸氣
B.用具支試管可將試管口附近冷凝的水導出
C.將肥皂液改為吹泡泡水,收集H2的效果更好,點燃效果更明顯
D.改進后,懸掛的磁鐵能吸引鐵粉,實驗過程中,我們能看到具支試管中有黑色固體不斷落下
4.金屬單質A可發生以下反應。試推斷:
(1)A、B、C、D、E分別是(寫化學式,B寫主要成分):
A　　　　　　、B　　　　　　、C　　　　、
D　　　　　　、E　　　　　。
(2)寫出反應③和⑤的離子方程式:
③____________________________________________;
⑤____________________________________________。
答案精析
一、
1.(1)單質　+2　+3　氧　硅　鋁　(2)3CO+Fe2O32Fe+3CO2
2.延展　導熱　導電　磁體　高
3.(1)①2Fe+3Cl22FeCl3　3Fe+2O2Fe3O4　
②Fe+2H+Fe2++H2↑　③Fe+Cu2+Cu+Fe2+
思考1　在一定條件下，鐵作為還原劑能與某些非金屬單質、酸和鹽溶液反應。鐵與弱氧化劑(如鹽酸、CuSO4等)反應，生成+2價鐵的化合物，而與較強的氧化劑(如Cl2等)反應，生成+3價鐵的化合物。
思考2　在高溫下，鐵能與水發生反應。
肥皂泡燃燒，聽到爆鳴聲　H2　3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2　受熱時提供反應所需的水蒸氣
應用體驗
1.(1)×　(2)×　(3)×　(4)√
2.B　3.D
二、
1.鐵紅　磁性氧化鐵　紅棕色　不　+2　+3
+2　+3　FeO+2H+Fe2++H2O　6H++Fe2O32Fe3++3H2O　Fe3O4+8H+2Fe3++Fe2++4H2O
2.(1)可溶性鹽　堿溶液　白色　灰綠色　紅褐色　紅褐色　4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3　Fe(OH)2
Fe(OH)3
思考　(1)加熱煮沸　趕走溶解的氧氣
(2)隔絕空氣，防止生成的氫氧化亞鐵被氧化
(3)防止滴加NaOH溶液時帶入空氣氧化Fe(OH)2
(2)白色　紅褐色　不　不　Fe(OH)2+2H+Fe2++2H2O　Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O　2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O
應用體驗
1.(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√
2.A
3.B　[鈉與水反應生成NaOH和氫氣，生成的NaOH與氯化亞鐵反應生成Fe(OH)2沉淀，故選B。]
隨堂演練　知識落實
1.C　2.B
3.D　[尿不濕可吸收更多的水，且不易灑出，酒精燈改為雙頭的可增加受熱面積，故可提供足夠多的水蒸氣，A項正確；具支試管含支管，冷凝水可從支管中流出，B項正確；吹泡泡水易起泡，收集H2更容易，點燃效果更好，C項正確；磁鐵可以吸引單質鐵和Fe3O4，D項錯誤。]
4.(1)Fe　Fe2O3　Fe3O4　Cu　H2
(2)Fe+Cu2+Fe2++Cu　Fe+2H+Fe2++H2↑(共72張PPT)
鐵的單質、氧化物和氫氧化物
第1課時
第三章　第一節
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核心素養
發展目標
1.結合生活中鐵制品的應用,了解單質鐵、鐵的氧化物的性質及用途,培養化學服務社會的責任意識。
2.通過探究實驗,認識鐵單質與水蒸氣反應的條件,對比鈉與水的反應,加深對微觀原子結構決定物質宏觀性質的認識,培養宏觀辨識與微觀探析的能力。
3.通過實驗掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的制備原理及化學性質。
內容索引
一、鐵的單質
二、鐵的氧化物和氫氧化物
課時對點練
隨堂演練　知識落實
鐵的單質
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一
1.鐵的存在和冶煉
(1)存在
鐵在自然界中可以以 形態(隕鐵)存在,但主要是以 價和 價化合物的形態存在于礦石中。鐵元素在地殼中的含量居第四位,僅次于 、 和 。
(2)冶煉
工業煉鐵的原理是用還原法把鐵從鐵礦石中提煉出來,化學方程式(以Fe2O3為例): 。
3CO+Fe2O3　　2Fe+3CO2
單質
+2
+3
氧
硅
鋁
一、鐵的單質
2.鐵的物理性質
鐵有_____性、_____性、_____性,但其導電性不如銅和鋁,鐵還能被_____吸引,其熔、沸點較____。
延展
導熱
導電
磁體
高
3.鐵的化學性質
(1)與某些非金屬單質、非氧化性酸和鹽溶液反應。
寫出下列有關反應的化學方程式,是離子反應的寫離子方程式。
①Fe與非金屬單質反應
2Fe+3Cl2　 　2FeCl3
3Fe+2O2　 　Fe3O4
②Fe與非氧化性酸反應(如鹽酸)
___________________。
③Fe與鹽溶液反應(如CuSO4溶液)
___________________。
Fe+2H+===Fe2++H2↑
Fe+Cu2+===Cu+Fe2+
思考1　上述反應中,鐵的化合價的變化有何異同 為什么會有這樣的異同
提示　在一定條件下,鐵作為還原劑能與某些非金屬單質、酸和鹽溶液反應。鐵與弱氧化劑(如鹽酸、CuSO4等)反應,生成+2價鐵的化合物,而與較強的氧化劑(如Cl2等)反應,生成+3價鐵的化合物。
(2)實驗探究鐵粉與水蒸氣的反應
思考2　在鋼鐵廠的生產中,熾熱的鐵水注入模具之前,模具為什么必須進行充分的干燥處理
提示　在高溫下,鐵能與水發生反應。
用燃著的火柴去點肥皂泡,觀察到的現象是_____________________,證明生成了____,則該反應的化學方程式為__________________　　___________。上述實驗裝置中,濕棉花的作用是___________________________。
肥皂泡燃燒,聽到爆鳴聲
H2
3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2
受熱時提供反應所需的水蒸氣
歸納總結
鐵在氧氣中燃燒或與水蒸氣反應生成既有+2價又有+3價鐵元素的氧化物Fe3O4。
1.判斷正誤
(1)由于鐵單質性質比較活潑,所以自然界中沒有游離態的鐵單質
(2)鐵與AgNO3、ZnCl2等鹽溶液均能發生反應生成Fe2+
(3)分離鐵粉與銅粉的混合物時,只能用化學方法
(4)1 mol Fe與水蒸氣高溫下反應轉移 mol e-
×
×
√
×
2.(2024·北京八一中學月考)下列關于金屬鐵的描述不正確的是
A.純鐵是銀白色金屬
B.能與水蒸氣反應生成氧化鐵
C.工業煉鐵的原理是用還原的方法把鐵從鐵礦石中提煉出來
D.鐵能導電但其導電性不如銅和鋁
√
高溫下,鐵能與水蒸氣反應生成Fe3O4和氫氣,故選B。
3.鐵與水蒸氣反應的實驗裝置如圖,下列說法正確的是
A.實驗時,試管口應高于試管底
B.加熱時試管內生成紅棕色物質,點燃
肥皂泡可聽到爆鳴聲
C.反應的化學方程式為2Fe+3H2O(g)
Fe2O3+3H2
D.試管中發生置換反應
√
鐵與水蒸氣反應生成Fe3O4和H2,屬于置換反應,實驗時應使試管口略低于試管底。
返回
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二
鐵的氧化物和氫氧化物
1.鐵的氧化物
閱讀課本,填寫下表空白:
氧化亞鐵(FeO) 氧化鐵(Fe2O3) 四氧化三鐵(Fe3O4)
俗稱 — _____ ____________
顏色、狀態 黑色粉末 _______粉末 黑色晶體(有磁性)
溶解性 ____溶于水
鐵紅
磁性氧化鐵
紅棕色
不
二、鐵的氧化物和氫氧化物
氧化亞鐵(FeO) 氧化鐵(Fe2O3) 四氧化三鐵(Fe3O4)
鐵的價態 _____ _____ _____、_____
與H+反應的離子方程式 _______________________ __________________________ _____________________________
+2
+3
+2
+3
FeO+2H+===
Fe2++H2O
6H++Fe2O3===
2Fe3++3H2O
Fe3O4+8H+===2Fe3+
+Fe2++4H2O
氧化亞鐵(FeO) 氧化鐵(Fe2O3) 四氧化三鐵(Fe3O4)
穩定性 穩定 穩定
與CO、C、H2反應 生成單質鐵及CO2或H2O
用途 Fe2O3常用作油漆、涂料、油墨和橡膠的紅色顏料,赤鐵礦(主要成分是Fe2O3)是煉鐵的原料
6FeO+O2　　　2Fe3O4
2.鐵的氫氧化物
(1)鐵的氫氧化物的制備
反應原理:Fe(OH)3與Fe(OH)2分別由相應的__________與_______反應而制得。
可溶性鹽
堿溶液
Fe(OH)2 Fe(OH)3
操作
現象 產生_____絮狀沉淀,迅速變為_______,最終變為_______沉淀 生成_______沉淀
白色
灰綠色
紅褐色
紅褐色
Fe(OH)2 Fe(OH)3
離子 方程式 Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓; _____________________________ Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓
實驗結論 ________很不穩定,極易轉化為________
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
Fe(OH)2
Fe(OH)3
思考　如圖是制備氫氧化亞鐵的改進裝置,思考并回答下列問題:
(1)配制NaOH和FeSO4溶液的蒸餾水要經過　　　 ,
目的是　　 　　。
(2)在FeSO4溶液表面覆蓋一層苯(一種有機溶劑,難溶于
水,密度比水小)的作用是　　　
　。
(3)將吸有NaOH溶液的長滴管伸入FeSO4溶液液面以下,其目的是_____
___________________________________。
加熱煮沸
趕走溶解的氧氣
隔絕空氣,防止生成的氫氧化
亞鐵被氧化
滴加NaOH溶液時帶入空氣氧化Fe(OH)2
防止
(2)Fe(OH)2和Fe(OH)3的比較
Fe(OH)2 Fe(OH)3
顏色、狀態 _____固體 _______固體
溶解性 ____溶于水 ____溶于水
白色
紅褐色
不
不
Fe(OH)2 Fe(OH)3
與非氧化性強酸反應的離子方程式 ___________________________ ________________________
穩定性 Fe(OH)2　 　　FeO +H2O(隔絕空氣) ________________________
Fe(OH)2+2H+===
Fe2++2H2O
Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O
2Fe(OH)3　　 Fe2O3+3H2O
1.判斷正誤
(1)磁鐵礦的主要成分是Fe3O4
(2)FeO在空氣中加熱生成Fe2O3
(3)Fe3O4中鐵的化合價有+2和+3價,是一種混合物
(4)Fe(OH)3不能利用化合反應生成
(5)因為Fe(OH)2易被氧化,所以在制備時要隔絕空氣
×
×
√
√
×
2.下列有關鐵的化合物的說法不正確的是
A.Fe(OH)2不穩定,具有較強的氧化性
B.FeO、Fe2O3均為金屬氧化物,均可與鹽酸反應
C.Fe(OH)3可通過化合反應得到,Fe(OH)2則不能
D.Fe3O4為磁性氧化鐵,其中鐵的化合價為+2和+3
√
Fe(OH)2中的Fe2+具有還原性,可被空氣中的O2氧化為Fe(OH)3,A項錯誤;
Fe(OH)2只能通過復分解反應得到,Fe(OH)3可由Fe(OH)2與O2、H2O發生化合反應得到,C項正確;
Fe3O4俗稱磁性氧化鐵,其組成可表示為FeO·Fe2O3,Fe元素的化合價為+2和+3,D項正確。
3.(2024·河北邢臺二中高一段考)某化學興趣小組按如圖裝置進行實驗,反應開始時打開彈簧夾,當點燃從a口出來的氣體無爆鳴聲時關閉彈簧夾,此時剩余少量的鈉,下列說法錯誤的是
A.橡皮管能起到平衡氣壓的作用
B.關閉彈簧夾后,打開分液漏斗活塞,剩余的少量鈉能
置換出單質鐵
C.關閉彈簧夾后,打開分液漏斗活塞,錐形瓶內能觀察到白色絮狀沉淀
D.反應結束后,打開錐形瓶的橡膠塞,能觀察到有紅褐色沉淀產生
√
鈉與水反應生成NaOH和氫氣,生成的NaOH與氯化亞鐵反應生成Fe(OH)2沉淀,故選B。
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隨堂演練　知識落實
1.下列關于鐵的敘述錯誤的是
A.純凈的鐵是光亮的銀白色金屬
B.鐵能被磁體吸引
C.鐵是地殼中含量最多的金屬元素
D.鐵具有延展性和導熱性,可制作炊具
√
1
2
3
4
鋁是地殼中含量最多的金屬元素,鐵是地殼中含量排在第二位的金屬元素,C錯誤。
1
2
3
4
2.(2024·安徽蚌埠高一期末)下列關于鐵及其化合物說法正確的是
A.過量的鐵絲在Cl2中燃燒生成FeCl2
B.鐵的氧化物都不溶于水,也不與水發生反應
C.鐵性質活潑,鐵元素在自然界中都以化合態的形式存在
D.向飽和FeCl3溶液中滴加適量NaOH溶液即可得到氫氧化鐵膠體
√
過量的Fe與Cl2反應生成FeCl3,A錯誤;
在自然界中,隕鐵有游離態的鐵存在,C錯誤;
FeCl3溶液和NaOH溶液反應生成Fe(OH)3沉淀,D錯誤。
3.鐵與水蒸氣反應實驗改進前后的裝置如圖所示:
下列說法錯誤的是
A.將濕棉花改為浸水的尿不濕,
酒精燈由單頭改為雙頭,可提
供足量的水蒸氣
B.用具支試管可將試管口附近冷凝的水導出
C.將肥皂液改為吹泡泡水,收集H2的效果更好,點燃效果更明顯
D.改進后,懸掛的磁鐵能吸引鐵粉,實驗過程中,我們能看到具支試管中有
黑色固體不斷落下
1
2
3
4
√
1
2
3
4
尿不濕可吸收更多的水,且不
易灑出,酒精燈改為雙頭的可
增加受熱面積,故可提供足夠
多的水蒸氣,A項正確;
具支試管含支管,冷凝水可從
支管中流出,B項正確;
吹泡泡水易起泡,收集H2更容易,點燃效果更好,C項正確;
磁鐵可以吸引單質鐵和Fe3O4,D項錯誤。
4.金屬單質A可發生以下反應。試推斷:
(1)A、B、C、D、E分別是(寫化學式,B寫主要成分):
A　　　、B　　　　、C　　　　、 D　　　、E　　　。
(2)寫出反應③和⑤的離子方程式:
③___________________;
⑤___________________。
1
2
3
4
Fe
Fe2O3
Fe3O4
Cu
H2
Fe+Cu2+===Fe2++Cu
Fe+2H+===Fe2++H2↑
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課時對點練
題組一　鐵的單質
1.我國宋代《開寶本草》中記載了中藥材鐵華粉的制作方法:“取鋼煅作葉,如笏或團,平面磨錯令光、凈,以鹽水灑之,于醋甕中陰處埋之一百日,鐵上衣生,鐵華成矣。”下列說法錯誤的是
A.“取鋼煅作葉,如笏或團”說明金屬鐵有較好的延展性
B.“平面磨錯令光、凈”的目的是除去表面的鐵銹
C.“鐵上衣生”的原因是鐵被氧氣氧化
D.中藥材鐵華粉的主要成分是醋酸亞鐵
√
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13
把鋼煅制成長的或圓的葉子形狀,說明金屬鐵有良好的延展性,故A正確;
中藥材鐵華粉的主要成分是醋酸亞鐵,故開始要除去鐵銹,防止三價鐵影響產物純度,故B正確;
金屬鐵在醋甕中密封保存,隔絕空氣,不能與氧氣反應,故C錯誤;
隔絕空氣,鐵與醋酸反應生成醋酸亞鐵,故D正確。
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13
2.下列各項物質間的轉化不能通過反應一步完成的是
A.Fe→Fe3O4 B.Fe→FeCl3
C.Fe→FeCl2 D.Fe→Fe(OH)3
√
Fe與O2點燃可得到Fe3O4,Fe與Cl2點燃可得到FeCl3,Fe與鹽酸反應可得到FeCl2,Fe不能通過反應一步生成Fe(OH)3,D符合題意。
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3.(2024·烏魯木齊高一期末)某學習小組進行了如
圖所示的實驗,實驗后組員之間的交流不合理的是
A.甲同學認為試管b中收集到的氣體可點燃,且產
生淡藍色火焰
B.乙同學認為試管a中生成的黑色固體可能為四氧化三鐵
C.丙同學認為將少量還原性鐵粉放入試管中,加適量的水,加熱也可實現
該反應
D.丁同學認為用鹽酸溶解固體生成物所得溶液有顏色
√
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鐵與水不反應,應該是水蒸氣,丙同學的觀點錯誤,故選C。
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題組二　鐵的氧化物
4.(2023·廣東惠州高一段考)2023年7月國內海拔最高、區域最廣的丹霞地貌景區配套設施——四川省甘孜州新龍紅山景區正式開園,丹霞地貌的巖層呈紅色是因為含
A.Fe(OH)3　　　　B.Fe3O4　　　　C.FeO　　　　D.Fe2O3
√
Fe2O3為紅棕色固體,俗稱鐵紅,丹霞地貌的巖層呈紅色是因為含有Fe2O3,
故選D。
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5.(2024·黑龍江實驗中學高一月考)有關鐵的氧化物的說法不正確的是
A.Fe3O4是黑色晶體,該晶體中每三個鐵原子中有2個顯+3價,1個顯+2價
B.FeO、Fe3O4都能與稀H2SO4反應生成鹽和水,所以都是堿性氧化物
C.FeO不穩定,空氣中受熱易轉化為Fe3O4
D.Fe2O3俗稱鐵紅,常用作紅色油漆和涂料
√
FeO是堿性氧化物,Fe3O4是復雜氧化物,故選B。
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題組三　鐵的氫氧化物
6.將鐵屑溶于過量的稀鹽酸后加入過量的NaOH溶液,有白色沉淀生成,過濾,在空氣中加熱至沉淀質量不再發生變化為止,得到紅棕色殘渣。上述沉淀和殘渣分別是
A.Fe(OH)3;Fe2O3
B.Fe(OH)2;Fe2O3
C.Fe(OH)2;Fe(OH)3、Fe3O4
D.Fe2O3;Fe(OH)3
√
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鐵屑溶于過量的稀鹽酸后生成氯化亞鐵,加入過量的NaOH溶液,生成Fe(OH)2白色沉淀,Fe(OH)2在空氣中易被氧化為Fe(OH)3,Fe(OH)3受熱分解生成水和紅棕色的Fe2O3,故B正確。
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7.下列有關鐵的氫氧化物的說法錯誤的是
A.Fe(OH)2是一種黑色固體,不穩定,在空氣中易被氧化為紅褐色固體
B.Fe(OH)2具有還原性,在空氣中易被氧化為Fe(OH)3
C.Fe(OH)2、Fe(OH)3都具有不穩定性,受熱都能分解
D.Fe(OH)3膠體透明、呈紅褐色,能產生丁達爾效應
√
Fe(OH)2是一種白色固體,不穩定,具有還原性,在空氣中易被氧化為紅褐色的Fe(OH)3:4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,故A錯誤、B正確;
Fe(OH)2、Fe(OH)3都具有不穩定性,受熱能分解為氧化物和水,故C正確。
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8.將鐵片放入下列溶液中,溶液質量減輕的是
A.稀硫酸 B.硫酸銅溶液
C.稀鹽酸 D.AlCl3溶液
√
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鐵和稀硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣,由于每溶解56 g Fe,溶液中逸出2 g H2,所以溶液質量增加,A錯誤;
鐵和硫酸銅反應生成銅和硫酸亞鐵,由于每溶解56 g Fe,溶液中析出64 g Cu,所以溶液質量減輕,B正確;
鐵和稀鹽酸反應生成氯化亞鐵和氫氣,由于每溶解56 g Fe,溶液中逸出2 g H2,所以溶液質量增加,C錯誤;
Fe與AlCl3溶液不發生反應,溶液質量不變,D錯誤。
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9.等量的鐵分別與足量的鹽酸、水蒸氣在一定條件下充分反應,則在相同的條件下,產生氫氣的體積比是
A.1∶1　　　　B.3∶4　　　　C.2∶3　　　　D.4∶3
√
根據反應的化學方程式:Fe+2HCl===FeCl2+H2↑、3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2可知,1 mol Fe與鹽酸反應生成1 mol H2,1 mol Fe與水蒸氣反應生成 mol H2,故在相同條件下,產生H2的體積比是3∶4。
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10.以某硫酸渣(含Fe2O3等)為原料制備FeOOH(鐵黃)的一種工藝流程如下:
下列說法不正確的是
A.“酸溶”后溶液中金屬陽離子
　主要是Fe3+
B.濾渣的主要成分是Fe
C.“沉鐵”過程中生成Fe(OH)2的化學方程式為FeSO4+2NH4HCO3===
　Fe(OH)2↓+(NH4)2SO4+2CO2↑
D.“氧化”Fe(OH)2漿液時,可用氯氣代替空氣
√
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B項,根據流程圖分析可知,濾渣
的主要成分是Fe,正確;
C項,由圖示可知,“沉鐵”過程
中反應物為FeSO4和NH4HCO3,生成物有CO2和Fe(OH)2,故化學方程式為FeSO4+2NH4HCO3===Fe(OH)2↓+(NH4)2SO4+2CO2↑,正確;
D項,“氧化”Fe(OH)2漿液時,若用氯氣代替空氣,制備的FeOOH中會有含氯化合物,導致FeOOH的含量較低且有雜質,錯誤。
11.鐵在一定條件下的反應如圖所示。
(1)晉代的《抱樸子》中有記載“以曾青涂鐵,鐵赤色如銅”,成為現代濕法冶金的先驅。曾青就是膽礬,即五水硫酸銅。將鐵放在膽礬溶液(古人稱為膽水)中,可以得到金屬銅,請寫出該反應的化學方程式:
　　　　　　　　　　　。
Fe+CuSO4===FeSO4+Cu
將鐵放在膽礬溶液即硫酸銅溶液中,可以得到金屬銅,化學方程式:Fe+ CuSO4===FeSO4+Cu。
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(2)工業上,向500~600 ℃的鐵屑中通入Cl2生產FeCl3,每生產1 kg FeCl3,消耗Cl2的物質的量為__________ (計算結果保留2位小數)。
9.23 mol
由氯元素守恒可知,n(Cl2)=× mol≈9.23 mol。
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(3)實現Fe轉化為Fe2+,可選用____________________
____________(填化學式)溶液。
HCl(或H2SO4、CuSO4
等,合理即可)
Fe→Fe2+說明Fe被氧化,可選用鹽酸、稀硫酸、CuSO4溶液等。
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(4)請寫出Fe3O4溶于稀鹽酸的離子方程式:　　 　
　　 　　。
Fe3O4+
8H+===Fe2++2Fe3++4H2O
Fe3O4溶于稀鹽酸生成Fe2+、Fe3+比例為1∶2,反應的離子方程式為Fe3O4+8H+===Fe2++2Fe3++4H2O。
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12.(2024·江蘇鹽城高一期末)Fe3O4是一種非常重要的磁性材料,同時也可用作催化劑載體和微波吸收材料。Fe3O4有下列兩種制法,請回答問題。
Ⅰ.方法一:甲同學查閱資料發現,溫度高于570 ℃時鐵與水蒸氣反應氧化產物只有Fe3O4;該同學利用如圖裝置進行“鐵與水蒸氣反應”的實驗,并檢驗產物。
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(1)儀器D的名稱是　　　　 　,裝置E的作用是　　　　,其中的現象為　　　　 　　　　。
球形干燥管
檢驗H2
黑色固體變為紅色
裝置E中的氧化銅可以和氫氣反應生成銅,顏色由黑變紅,可以檢驗生成的氫氣。
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(2)裝置B中的石棉絨的作用是
______________________________
____________,B中反應的化學方程式為　 　　　　　　　　　　　。
增大鐵粉與水蒸氣的接觸面積,加快反應的進行
3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2
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Ⅱ.方法二:乙同學查閱資料發現FeOOH為紅棕色沉淀,可以在堿性溶液中和FeCl2溶液共沉淀最終得到納米Fe3O4;該同學利用如下實驗流程制備納米Fe3O4。
FeCl3·6H2O　　　　FeOOH　　　　　　　　　　Fe3O4懸濁液
　　　　　　　Fe3O4
(3)寫出第②步反應的離子方程式:　 　　 　　　　　　　 　。
2FeOOH+Fe2++2OH-===Fe3O4+2H2O
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(4)第③步中洗滌Fe3O4固體,檢驗固體已洗凈的具體操作是_____________
______________________________________。
FeCl3·6H2O　　　　FeOOH　　　　　　　　　　Fe3O4懸濁液
　　　　　　　Fe3O4
取最后一次洗
滌液,加入AgNO3溶液,如無白色沉淀,則洗凈
反應過程中使用了FeCl2溶液,則Fe3O4固體表面可能吸附有氯離子,可以通過檢驗氯離子來檢驗是否洗滌干凈。
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13.(2024·云南昭通一中高一期末)氫氧化亞鐵用于制顏料、藥物,并用于催化劑、吸收劑和砷解毒劑等。制備Fe(OH)2時,最初產生的Fe(OH)2不穩定,易被空氣中的氧氣氧化,最終生成紅褐色的Fe(OH)3,因而影響了實驗效果。某化學興趣小組同學設計出以下實驗改進裝置探究能較長時間觀察到白色Fe(OH)2沉淀。
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[A組實驗]已知:苯是一種密度小于鈉的液體,空氣不能
溶解在苯中,且反應過程中苯不參加反應,裝置如圖。
(1)苯的作用為__________。將鈉塊加入試管中,可以
觀察到的現象為_______________________________
_______________________________________________________________________________。
隔絕空氣
上下跳動且產生氣泡,最后鈉塊消失,下層溶液中有白色沉淀生成,且能持續一段時間不變色
鈉塊在苯層與硫酸亞鐵溶液分界處
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鈉的密度小于水大于苯,鈉與FeSO4溶液中的水反應產生氫氣會推動鈉在界面處跳動,且產生氣泡,最后鈉塊消失,下層FeSO4溶液中有白色沉淀Fe(OH)2生成,且能持續一段時間不變色。
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[B組實驗]選用稀硫酸、鐵粉、NaOH溶液進行實驗,裝置如圖。
(2)實驗時,先　 　(填“打開”或“關閉”,下同)
止水夾K,然后打開分液漏斗的玻璃塞和活塞,使稀
硫酸與鐵粉反應,一段時間后,　 　止水夾K,制得
白色Fe(OH)2沉淀,且沉淀能持續一段時間不變色。
白色沉淀能一段時間不變色的原因是___________
_________________________________。
打開
關閉
稀硫酸與鐵
粉反應產生的H2排出了裝置中的空氣
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實驗時,先打開止水夾K,鐵粉和稀硫酸反應生成氫氣將裝置內的空氣排盡,一段時間后,關閉止水夾K,利用氫氣使試管內的壓強增大,將FeSO4溶液壓至NaOH溶液中反應制得白色Fe(OH)2沉淀。
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[C組實驗]經查閱文獻,該小組用如圖裝置設計:將
一支三通管分別連接三支50 mL的注射器,在相應
的連接處加玻璃活塞,實現裝置的可控與密閉,以
完成“一體三管裝置”。
按圖連接好裝置,并檢查裝置的氣密性。向注射器A中加入適量鐵粉,并吸入少許蒸餾水;注射器B中吸入煮沸后冷卻的稀硫酸,確保排盡空氣;注射器C中吸入過量的新制的NaOH溶液。重新連接好裝置。打開活塞1和活塞2,關閉活塞3,將注射器B中稀硫酸壓入裝有鐵粉的A中,觀察到有氣泡產生。
(3)待其反應完畢后,　　 　
(描述活塞開閉情況),將生成的FeSO4壓入注射器C新制的NaOH溶液中,這時就可以看到有白色沉淀生成。接著還可取下注射器A,接上注射針頭,在酒精燈上點燃收集到的氫氣。
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關閉活塞2,打開活塞1、活塞3
待其反應完畢后,關閉活塞2,打開活塞1、活塞3,將生成的FeSO4壓入注射器C中,就可以看到有白色沉淀生成。
(4)對比A、B兩組實驗裝置,C組實驗裝置改進后的優點除操作簡單、現象更加明顯、能長時間看到白色Fe(OH)2沉淀的存在外,該裝置還可以演示Fe(OH)2轉化成Fe(OH)3的過程,具體操作方法是_____________________________________,
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將產生Fe(OH)2沉淀的注射器取下,吸入空氣
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
該過程發生反應的化學方程式為_____________________________。
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C組實驗裝置改進后將產生Fe(OH)2沉淀的注射器取下,吸入空氣,該過程發生反應的化學方程式為4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,可以演示Fe(OH)2轉化成Fe(OH)3的過程。
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