資源簡介

第三章　鐵　金屬材料
第一節　鐵及其化合物
基礎課時18　鐵的單質、氧化物和氫氧化物
學習目標　1.了解鐵及其氧化物的主要性質，了解它們在生產、生活中的應用。2.認識鐵單質與水蒸氣反應的條件，培養宏觀辨識與微觀探析的能力。3.將鐵的性質運用于解決生產、生活中簡單的化學問題，強化性質決定用途的觀念。
一、鐵的單質
(一)知識梳理
1.鐵元素的存在和鐵的冶煉
(1)存在
鐵在地殼中含量僅次于氧、硅和鋁，居第四位，除隕鐵中的鐵元素以單質形式存在外，鐵元素主要以＋2價和＋3價化合物的形式存在。
(2)冶煉
工業煉鐵的原理：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2。
2.鐵單質的物理性質
鐵有延展性和導熱性，鐵能導電，但導電性不如銅和鋁。鐵能被磁鐵吸引。
3.鐵單質的化學性質
(1)鐵與非金屬單質、酸和鹽溶液的反應
①鐵與非金屬單質反應
②鐵與鹽酸、稀硫酸反應的離子方程式：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。
③鐵與硫酸銅溶液反應的離子方程式：Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋。
(2)鐵粉與水蒸氣反應的化學方程式為3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。
(二)互動探究
材料1　人類最早使用的鐵是從天空落下來的隕鐵。隕鐵是含鐵量高的金屬混合物，由于它含有鎳、鉻等金屬而具有抗腐蝕的性能，所以能長期保存下來。
材料2　鋼鐵廠的生產中，冶煉得到的鐵水，需要注入模具中，鋼鐵廠總會在醒目的位置貼出安全告示：熾熱的鐵水或鋼水注入模具之前，模具必須進行充分的干燥處理，不得留有水，并應保持地面干燥。
【問題討論】
問題1　小明同學不小心將少量鐵粉混入銅粉中。請設計實驗將少量鐵粉除去________。
提示　用稀鹽酸溶解后過濾
問題2　取少量隕鐵(主要含有Fe、Ni)，加入足量的稀鹽酸，你會觀察到________，請寫出涉及的化學方程式_____________________________________________
___________________________________________________________________。
提示　部分固體溶解，有氣泡冒出；Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑、Ni＋2HCl===NiCl2＋H2↑。
問題3　熾熱的鐵水或鋼水注入模具之前，請闡釋模具必須進行干燥處理的理由___________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
提示　因為熾熱的鐵與水蒸氣會發生反應生成H2，在高溫下氫氣會造成生產安全。
【探究歸納】
鐵元素性質活潑，有較強的還原性，主要化合價為＋2價和＋3價。鐵單質的主要反應及產物如下。
1.鐵在地殼中的含量位居第四位，下列關于鐵的敘述中錯誤的是(　　)
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　地殼中元素含量排序為氧、硅、鋁、鐵、鈣，因此地殼中含量最多的金屬元素是鋁，C錯誤。
2.下列敘述中正確的是(　　)
A.鐵與濃硝酸反應產生對應的鹽和氫氣
B.常溫下，濃硫酸可以用鐵制容器盛放
C.金屬與水反應均生成對應的氫氧化物和氫氣
D.鐵與硫反應的產物為硫化鐵
答案　B
解析　A.鐵與濃硝酸常溫下發生鈍化，且硝酸與金屬反應不能生成氫氣，故A錯誤；B.常溫下，濃硫酸與鐵發生鈍化，因此可用鐵制容器盛放濃硫酸，故B正確；C.很活潑的金屬才能與水反應生成氫氧化物和氫氣，不活潑的金屬與水不反應，如銅與水不反應，故C錯誤；D.硫的氧化性較弱，與鐵反應只能生成硫化亞鐵，故D錯誤。
3.某學習小組按如圖所示實驗，下列組員的認識一定不合理的是(　　)
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.丙同學認為用鹽酸溶解固體生成物所得溶液有顏色
D.丁同學認為將少量還原鐵粉放入試管中，加適量的水，加熱也可實現該反應
答案　D
解析　鐵與水蒸氣在高溫下反應生成氫氣，故b管收集到的為氫氣，可燃，發生淡藍色火焰，A正確；鐵與水蒸氣在高溫下反應生成黑色的四氧化三鐵，留在試管a中，B正確；生成的四氧化三鐵可溶于鹽酸生成氯化鐵和氯化亞鐵溶液，都有顏色，C正確；要實現該反應，鐵只能和水蒸氣在高溫下反應，D錯誤。
二、鐵的氧化物
(一)知識梳理
鐵氧化物的比較
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
類別 堿性氧化物 堿性氧化物 －
鐵的價態 ＋2 ＋3 ＋2、＋3
與H＋反應的離子方程式 FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O 6H＋＋Fe2O3===2Fe3＋＋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
(二)互動探究
材料1　我國的勞動人民在春秋時期就會冶鐵，比歐洲早近2000年。
高爐生產時從爐頂裝入鐵礦石(主要成分是Fe2O3 )、焦炭、造渣用熔劑(石灰石)，從位于爐子下部沿爐周的風口吹入經預熱的空氣。在高溫下焦炭中的碳同鼓入空氣中的氧燃燒生成一氧化碳，在爐內上升過程中除去鐵礦石中的氧，從而還原得到鐵。
材料2　鐵和鐵的化合物有廣泛的應用，如鐵單質可用于制作鐵鍋，Fe2O3可用作粉刷墻壁的紅色涂料，Fe3O4可用作激光打印機的墨粉和磁性材料。
【問題討論】
問題1　請用化學方程式表示上述過程中涉及的氧化還原反應____________________________________________________________________
____________________________________________________________________、
____________________________________________________________________。
提示　2C＋O22CO，C＋O2CO2；C＋CO22CO，Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
問題2　焦炭的作用_______________________________________________。
提示　提供煉鐵所需的熱量并提供還原劑
問題3　“FeO是一種黑色粉末，不穩定，在空氣里受熱，能迅速被氧化成Fe3O4”。該反應的化學方程式為_____________________________________________
_________________________________________________________________。
提示　6FeO＋O22Fe3O4。
問題4　FeO和Fe2O3是堿性氧化物，Fe3O4也是堿性氧化物嗎？________，請闡釋理由_____________________________________________________________
__________________________________________________________________。
提示　不是。Fe3O4和鹽酸反應生成兩種鹽，所以四氧化三鐵不是堿性氧化物。
【探究歸納】
鐵的氧化物的性質
1.高爐煉鐵的生產中，下列說法正確的是(　　)
A.焦炭和一氧化碳都是還原劑
B.采用富氧空氣可以得到純鐵
C.加石灰石的目的主要是為了得到CO2
D.用于冶煉生鐵的礦石主要有磁鐵礦、赤鐵礦和黃鐵礦
答案　A
解析　高爐煉鐵的生產中，焦炭燃燒生成二氧化碳，二氧化碳再和焦炭反應生成一氧化碳，一氧化碳還原鐵的氧化物，在反應中焦炭和一氧化碳是還原劑，A正確；采用富氧空氣是為了焦炭能充分燃燒，B錯誤；加石灰石的目的主要是為了造渣，C錯誤；黃鐵礦中鐵的含量低，一般不用于冶煉生鐵，D錯誤。
2.關于鐵的氧化物：FeO、Fe2O3、Fe3O4的下列說法中正確的是(　　)
A.都是黑色固體
B.都不溶于水
C.鐵元素的化合價都相同
D.都能與水反應
答案　B
解析　鐵的三種氧化物(FeO、Fe2O3、Fe3O4)中氧化鐵為紅棕色，氧化亞鐵和四氧化三鐵為黑色，A不正確；鐵的三種氧化物(FeO、Fe2O3、Fe3O4)都不溶于水，B正確；鐵的三種氧化物(FeO、Fe2O3、Fe3O4)中，氧化鐵中鐵元素為＋3價，氧化亞鐵中鐵元素為＋2價，四氧化三鐵中鐵元素為＋2價和＋3價，C不正確；鐵的三種氧化物(FeO、Fe2O3、Fe3O4)都不與水反應，D不正確。
3.準確稱取某種鐵的氧化物2.88 g，用足量的CO進行還原，將生成的CO2全部用足量的澄清石灰水吸收，得到沉淀4.00 g，則這種鐵的氧化物為(　　)
A.Fe3O4 B.Fe2O3
C.FeO D.以上都不是
答案　C
解析　4.00 g CaCO3沉淀的物質的量為0.04 mol，則CO、CO2的物質的量也為0.04 mol，增加的氧元素為0.04 mol，質量為0.04 mol×16 g·mol－1＝0.64 g，鐵的氧化物中氧元素質量為0.64 g，鐵元素質量為2.88 g－0.64 g＝2.24 g，鐵的氧化物中鐵元素與氧元素的物質的量之比為∶0.04 mol＝1∶1，則這種鐵的氧化物的化學式為FeO。
三、鐵的氫氧化物
(一)知識梳理
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可溶性堿反應而制得。
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＋2H2O===4Fe(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
2.Fe(OH)2和Fe(OH)3的化學性質
(1)具有堿的性質
Fe(OH)2和Fe(OH)3都是不溶性堿，能與酸反應，離子方程式分別為Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O、Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O。
(2)不穩定性
Fe(OH)3加熱時會發生分解，化學方程式為
2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O。
(二)互動探究
Fe(OH)2具有強的還原性，極易被空氣中的氧氣氧化為Fe(OH)3，因此實驗室在制備Fe(OH)2時，要注意隔絕空氣。常采取以下方法：
方法一： 有機覆蓋層法 將吸有NaOH溶液的膠頭滴管插到液面以下，并在液面上覆蓋一層苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空氣與Fe(OH)2接觸發生反應，如圖所示
方法二： 還原性氣體保護法 用H2將裝置內的空氣排盡后，再將亞鐵鹽與NaOH溶液混合，這樣可長時間觀察到白色沉淀，如圖所示
【問題討論】
問題1　請問上述兩種方法可以制備較為純凈的白色Fe(OH)2沉淀的原因是___________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
提示　方法一用苯液封，裝有NaOH溶液的膠頭滴管插入液面以下慢慢擠出溶液；方法二則利用反應產生的H2排盡裝置中空氣；這些操作均能防止Fe(OH)2與氧氣接觸，避免其被氧化，因此能較長時間觀察到白色沉淀。
問題2　結合裝置，請你分析和說明方法二能制備較為純凈的白色Fe(OH)2沉淀的工作原理_________________________________________________________
__________________________________________________________________。
提示　方法二中打開止水夾a，鐵粉與稀硫酸反應生成的氫氣排出了裝置內的空氣，同時試管內剩余的氫氣起到保護氣的作用，然后關閉止水夾a，在壓強作用下，生成的硫酸亞鐵溶液被壓到右邊與NaOH溶液混合，生成了白色Fe(OH)2沉淀，防止了Fe(OH)2與氧氣接觸，避免其被氧化，因此能較長時間觀察到白色沉淀。
【探究歸納】
1.鐵的氫氧化物的性質
2.成功制備Fe(OH)2的關鍵
由于Fe(OH)2具有很強的還原性，易被氧化為 Fe(OH)3，在實驗室中制備Fe(OH)2，并使Fe(OH)2長時間保持白色沉淀狀態，成為物質制備實驗探究的熱點。
制備原理：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
成功關鍵：①溶液中不含Fe3＋和O2等氧化性物質。
②制備過程中，保證生成的Fe(OH)2在密閉的隔絕空氣的體系中。
1.實驗室用FeCl2和燒堿制備Fe(OH)2，為了使生成的產物不容易被氧化，下列說法不正確的是(　　)
A.配制FeCl2和燒堿溶液所用的蒸餾水通常要煮沸
B.可在FeCl2溶液的上面加一層植物油，以隔絕空氣
C.向FeCl2溶液中滴加燒堿溶液時，膠頭滴管尖嘴不能伸入試管內
D.產生Fe(OH)2沉淀后，不能振蕩試管
答案　C
解析　FeCl2和燒堿溶液要現用現配，且配制溶液的蒸餾水要煮沸以除去氧氣，確保Fe(OH)2的生成在無氧的環境里，故A項正確；在FeCl2溶液的上面加一層苯或一層油，以隔絕空氣防止氧氣溶入，故B項正確；向FeCl2溶液中滴加燒堿溶液時，要將膠頭滴管的尖嘴伸入FeCl2溶液中，防止氫氧化鈉溶液在滴入時接觸空氣溶解氧氣，故C項錯誤；產生Fe(OH)2沉淀后，若振蕩試管，會增大沉淀與空氣接觸的機會，使沉淀更易被氧化，故D項正確。
2.稀硫酸中加入適量鐵粉，反應完全后再加入適量的NaOH溶液，放置片刻，整個過程中觀察到的顏色變化是(　　)
A.無色、灰綠色、紅褐色
B.無色、淺綠色、白色、灰綠色、紅褐色
C.灰綠色、紅褐色、藍色
D.灰綠色、白色、淺綠色、灰綠色、紅褐色
答案　B
解析　H2SO4、FeSO4、Fe(OH)2和Fe(OH)3依次為無色、淺綠色、白色和紅褐色。
3.下列各圖示中能較長時間看到Fe(OH)2白色沉淀的是(　　)
A.①②④ B.②③④
C.①③④ D.①②③
答案　A
解析　因為Fe(OH)2在空氣中很容易被氧化為紅褐色的Fe(OH)3，即4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，因此要較長時間看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除裝置中的氧氣或空氣。①、②原理一樣，都是先用氫氣將裝置中的空氣排盡，并使生成的Fe(OH)2處在氫氣的保護中；③由于帶入空氣中的氧氣，能迅速將 Fe(OH)2氧化，因而不能較長時間看到白色沉淀；④中液面加苯阻止了空氣進入；答案為①②④，A項正確。
A級　合格過關練
選擇題只有1個選項符合題意
(一)鐵單質的性質
1.互聯網上報道，目前世界上有近20億人患有缺鐵性貧血。這里的“鐵”是指(　　)
A.鐵元素 B.鐵單質
C.四氧化三鐵 D.三氧化二鐵
答案　A
解析　由所學知識可知人體中的鐵元素是以化合態形式存在的，這里的鐵是指鐵元素。
2.鐵在一定條件下與Cl2、O2、S反應的產物分別為FeCl3、Fe3O4、FeS，下列有關說法正確的是(　　)
A.三種非金屬單質中，S的氧化性最弱
B.等量的鐵分別與Cl2、O2、S反應，轉移的電子數相等
C.反應生成的三種產物都只具有氧化性
D.反應生成的三種產物都是易溶于水的固體
答案　A
解析　根據反應后鐵元素的價態，可知S的氧化性最弱，A項正確；反應產物中鐵元素的價態不同，等量的鐵分別與Cl2、O2、S反應，轉移的電子數不相等，B項錯誤；Fe3O4和FeS中含有＋2價的鐵元素，也具有一定的還原性，C項錯誤；Fe3O4和FeS難溶于水，D項錯誤。
3.(2023·泰安東平一中月考)用如圖所示裝置進行Fe與水蒸氣反應的實驗，下列有關說法正確的是(　　)
A.實驗時，先點燃酒精噴燈再點燃酒精燈
B.反應中H2O作氧化劑，發生反應的化學方程式為2Fe＋3H2O===Fe2O3＋3H2
C.干燥管中加入的固體干燥劑可以是無水氯化鈣
D.收集反應產生的氣體選用裝置②
答案　C
解析　實驗時，應先用水蒸氣排出裝置中的空氣，即先點燃酒精燈再點燃酒精噴燈，A錯誤； 鐵和水蒸氣反應生成四氧化三鐵和氫氣，B錯誤； 氫氣是中性氣體，可以用無水氯化鈣干燥，C正確； 收集的是氫氣，密度比空氣小，應用向下排氣法，選用裝置①，D錯誤。
(二)鐵的氧化物
4.北宋沈括的《夢溪筆談》對指南針已有詳細記載：“方家以磁石磨針縫，則能指南。”磁石的主要成分是(　　)
A.FeO B.Fe2O3
C.Fe3O4 D.CuFeS2
答案　C
解析　四氧化三鐵具有磁性，制指南針的磁石主要成分是四氧化三鐵。
5.向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入100 mL 1 mol·L－1的鹽酸，恰好使混合物完全反應，放出11.2 mL(標準狀況)氣體，所得溶液加入KSCN溶液不變紅色(已知Fe3＋遇見KSCN溶液變紅色)。用足量的CO在高溫下還原相同質量的此混合物，所得鐵的質量為(　　)
A.2.8 g B.11.2 g
C.5.6 g D.無法計算
答案　A
解析　鹽酸恰好使混合物完全溶解，鹽酸沒有剩余，向反應所得溶液中加KSCN溶液無紅色出現，說明溶液為FeCl2溶液，根據氯元素守恒可知n(FeCl2)＝n(HCl)＝×0.1 L×1 mol·L－1＝0.05 mol；用足量的CO在高溫下還原相同質量的混合物得到鐵，根據鐵元素守恒可知n(Fe)＝n(FeCl2)＝0.05 mol，其質量為0.05 mol×56 g·mol－1＝2.8 g。
(三)鐵的氫氧化物
6.將Na2O2投入FeCl2溶液中，可觀察到的現象是(　　)
①有氣泡產生　②生成白色沉淀　③生成紅褐色沉淀　④無變化
A.①③ B.①②
C.①②③ D.④
答案　A
解析　過氧化鈉溶于水生成氫氧化鈉和氧氣，溶液顯堿性，且過氧化鈉還具有強氧化性，所以將Na2O2投入FeCl2溶液中，可觀察到的現象是有氣泡產生。亞鐵離子被氧化生成鐵離子，然后鐵離子與生成的氫氧化鈉反應生成紅褐色氫氧化鐵沉淀。
7.實驗室用如圖裝置來制取Fe(OH)2，關于該實驗的說法中正確的是(　　)
A.組裝好儀器后，實驗操作的第一步是向裝置中加入對應的試劑
B.引發B中產生Fe(OH)2的操作是關閉K，繼續滴加稀硫酸
C.從反應開始至關閉K時，C中集氣瓶收集到的氣體是純凈的氫氣
D.打開B中瓶塞，可看到白色沉淀直接變為紅褐色沉淀
答案　B
解析　A用于制備硫酸亞鐵，實驗時可打開K，生成的氫氣將裝置內的空氣排出，然后關閉K，將生成的硫酸亞鐵排到B中生成氫氧化亞鐵，C用于收集氣體，以此解答該題。組裝好儀器后，應先檢驗裝置的氣密性，故A錯誤；關閉K，將生成的硫酸亞鐵排到B中生成氫氧化亞鐵，故B正確；裝置內存在空氣，從反應開始至關閉K時，C中集氣瓶收集到的氣體為氫氣和空氣的混合物，故C錯誤；B中溶液上方為氫氣，打開B中瓶塞，氫氧化亞鐵不能直接被氧化，故D錯誤。
B級　素養培優練
8.物質類別和核心元素的化合價是研究物質性質的兩個基本視角。若以物質類別為橫坐標、核心元素化合價為縱坐標繪制的圖像叫“價—類”圖。下面是有關鐵元素的“價—類”圖，下列分析正確的是(　　)
A.X的物質類別是單質，在氧氣中燃燒的產物為Z
B.M、N均為堿，且在水溶液中均可溶
C.P、Q所含陽離子，質子數相同而電子數不同
D.若Q為FeCl2，則X、Y、Z、N均能與鹽酸反應得到Q
答案　C
解析　X為鐵單質，Y為FeO，Z為Fe2O3，N為Fe(OH)2，M為Fe(OH)3，Q為含有Fe2＋的鹽，P為含有Fe3＋的鹽。X為鐵單質，在空氣中燃燒的產物為Fe3O4，Z為Fe2O3，A錯誤； N為Fe(OH)2，M為Fe(OH)3，均為難溶于水的堿，B錯誤； Q為含有Fe2＋的鹽，P為含有Fe3＋的鹽，Fe2＋和Fe3＋質子數相同而電子數不同，C正確；若Q為FeCl2，Y為FeO、N為Fe(OH)2，與鹽酸反應可得到FeCl2，Z為Fe2O3、M為Fe(OH)3，與鹽酸反應得到FeCl3，D錯誤。
9.(2023·聊城一中高一期末)利用廢舊鍍鋅鐵皮制備Fe3O4膠體粒子的流程圖如下，已知：Zn溶于強堿時生成可溶于水的[Zn(OH)4]2－。下列有關說法正確的是(　　)
A.Fe3O4是一種復雜的混合物，是具有磁性的黑色晶體
B.濾液中存在的離子有：Na＋、[Zn(OH)4]2－、OH－
C.“酸溶”的離子方程式為Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
D.“氧化”的目的是將Fe2＋全部氧化為Fe3＋
答案　B
解析　由信息可知Zn能溶于強堿溶液，由流程可知，加入氫氧化鈉溶液反應，鋅溶解，鐵不溶解，過濾得到濾液含Na2[Zn(OH)4]，分離出的不溶物為Fe，加入稀硫酸與Fe反應生成硫酸亞鐵，再加入適量過氧化氫，部分亞鐵離子被氧化為鐵離子，得到含Fe2＋、Fe3＋的溶液，再通入氮氣排出空氣防止亞鐵離子被氧化，加入氫氧化鈉溶液生成四氧化三鐵膠體粒子，以此來解答。Fe3O4是一種復雜的化合物，是具有磁性的黑色晶體，故A錯誤；Zn溶于強堿時生成可溶于水的Na2[Zn(OH)4]，Fe與NaOH溶液不反應，則濾液含過量NaOH，存在的離子有：Na＋、[Zn(OH)4]2－、OH－，故B正確；“酸溶”的離子方程式為Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，故C錯誤；Fe3O4中含＋2價鐵，則過氧化氫只氧化部分亞鐵離子，故D錯誤。
10.某學習小組為認識鐵及其化合物的性質、分散系的性質做了如下一組綜合實驗，根據實驗流程回答相關問題：
(1)請寫出Fe2O3與物質①反應的離子方程式：
___________________________________________________________________。
(2)物質②為__________。
(3)請寫出FeCl3與鐵粉反應的化學方程式：______________________________
____________________________________________________________________。
(4)向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液最終生成Fe(OH)3濁液，該過程的現象為________________________________，此過程中發生的氧化還原反應為(用化學方程式表示)_________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(5)將FeCl3飽和溶液滴入沸水中，并繼續煮沸至紅褐色，制得的分散系③為__________________________，它與FeCl3溶液、Fe(OH)3濁液的本質區別是___________________________________________________________________。
答案　(1)Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
(2)NaOH溶液(其他合理答案也可)
(3)Fe＋2FeCl3===3FeCl2
(4)生成白色沉淀，迅速變成灰綠色，最終變成紅褐色　4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(5)Fe(OH)3膠體　分散質粒子直徑大小不同
解析　(1)由Fe2O3發生反應后變為FeCl3可知是Fe2O3與鹽酸反應，反應的離子方程式為Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O。(2)FeCl3反應生成Fe(OH)3，應加入NaOH溶液、氨水等。(3)FeCl3與鐵粉反應的化學方程式為Fe＋2FeCl3===3FeCl2。(4)向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液先生成Fe(OH)2，Fe(OH)2是白色沉淀，容易被空氣中的氧氣氧化生成Fe(OH)3，這個過程的現象為生成白色沉淀，迅速變成灰綠色，最終變成紅褐色。發生氧化還原反應的化學方程式是4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。(5)將FeCl3飽和溶液滴入沸水中并繼續煮沸至紅褐色，制得Fe(OH)3膠體，溶液、膠體、濁液的本質區別是分散質粒子直徑大小不同。
11.我國古代就已經開始研究金屬，《抱樸子內篇》記載：“曾青涂鐵，鐵赤色如銅” 描述了古代煉銅的原理。現對其中的原理作出進一步研究。
[實驗探究]
實驗操作 實驗現象
步驟一：向 CuSO4溶液中加入足量的鐵片
步驟二：向 FeSO4溶液中加入足量的銅片 實驗無 明顯現象
[實驗結論]鐵可以置換出銅，銅不可以置換出鐵。
(1)寫出步驟一對應的實驗現象_________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)寫出步驟一發生反應的離子方程式，并用單線橋標出電子轉移____________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
(3)金屬活動性順序表反映了金屬性質的遞變規律，根據金屬活動性順序表判斷，下列金屬還原性最強的是________(填標號)，其對應的金屬離子氧化性最強的是__________(填標號)。
A.Ag B.K
C.Mg D.Cu
(4)經實驗測得 Hg2＋的氧化性與 Fe3＋的氧化性近似相同，請你預測Fe與Fe3＋________(填“能”或“不能”)發生氧化還原反應，如果能，請分別寫出該反應的氧化產物和還原產物的離子符號：氧化產物________，還原產物______；如果不能，請說明理由____________________________________________________
________________________________________________________________。
(5)向含有 AgNO3和Cu(NO3)2的溶液中同時加入 a g 鐵粉和鎂粉的混合物，充分反應后過濾，得到濾渣 M 和濾液N。向濾液N中滴入NaCl溶液，有白色沉淀產生。則下列判斷中，錯誤的是________(填標號)。
A.濾液 N 中一定含有NO和 Cu2＋
B.濾渣 M 的質量一定小于a g
C.濾液 N 中一定含有Fe2＋和Mg2＋
D.濾渣 M 一定是混合物
答案　(1)鐵片表面有紅色物質析出，藍色溶液變成綠色
(2) 　(3)B　A　(4)能　Fe2＋　Fe2＋　不填　(5)BD
解析　(1)向 CuSO4溶液中加入足量的鐵片，發生反應Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，故可觀察到的現象為鐵片表面有紅色物質析出，藍色溶液變成綠色。(2)步驟一發生反應的離子方程式為Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，用單線橋表示電子轉移為
。(3)根據金屬活動性順序表可知，還原性：K>Mg>Cu>Ag，即金屬還原性最強的是K，故選B；金屬單質的還原性越強，其對應離子的氧化性越弱，則氧化性：K＋學習目標　1.了解鐵及其氧化物的主要性質,了解它們在生產、生活中的應用。2.認識鐵單質與水蒸氣反應的條件,培養宏觀辨識與微觀探析的能力。3.將鐵的性質運用于解決生產、生活中簡單的化學問題,強化性質決定用途的觀念。
一、鐵的單質
　　　　　　　　　　　　　　　　
(一)知識梳理
1.鐵元素的存在和鐵的冶煉
(1)存在
鐵在地殼中含量僅次于氧、硅和鋁,居第四位,除隕鐵中的鐵元素以單質形式存在外,鐵元素主要以　　　　　　價和　　　　　　價化合物的形式存在。
(2)冶煉
工業煉鐵的原理:3CO+Fe2O32Fe+3CO2。
2.鐵單質的物理性質
鐵有延展性和導熱性,鐵能導電,但導電性不如銅和鋁。鐵能被　　　　　　吸引。
3.鐵單質的化學性質
(1)鐵與非金屬單質、酸和鹽溶液的反應
①鐵與非金屬單質反應
②鐵與鹽酸、稀硫酸反應的離子方程式:　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　。
③鐵與硫酸銅溶液反應的離子方程式:　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　。
(2)鐵粉與水蒸氣反應的化學方程式為　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　。
(二)互動探究
材料1　人類最早使用的鐵是從天空落下來的隕鐵。隕鐵是含鐵量高的金屬混合物,由于它含有鎳、鉻等金屬而具有抗腐蝕的性能,所以能長期保存下來。
材料2　鋼鐵廠的生產中,冶煉得到的鐵水,需要注入模具中,鋼鐵廠總會在醒目的位置貼出安全告示:熾熱的鐵水或鋼水注入模具之前,模具必須進行充分的干燥處理,不得留有水,并應保持地面干燥。
【問題討論】
問題1　小明同學不小心將少量鐵粉混入銅粉中。請設計實驗將少量鐵粉除去　　　　。
問題2　取少量隕鐵(主要含有Fe、Ni),加入足量的稀鹽酸,你會觀察到　　　　,請寫出涉及的化學方程式　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　。
問題3　熾熱的鐵水或鋼水注入模具之前,請闡釋模具必須進行干燥處理的理由　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　。
【探究歸納】
鐵元素性質活潑,有較強的還原性,主要化合價為+2價和+3價。鐵單質的主要反應及產物如下。
1.鐵在地殼中的含量位居第四位,下列關于鐵的敘述中錯誤的是 (　　)
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.下列敘述中正確的是 (　　)
A.鐵與濃硝酸反應產生對應的鹽和氫氣
B.常溫下,濃硫酸可以用鐵制容器盛放
C.金屬與水反應均生成對應的氫氧化物和氫氣
D.鐵與硫反應的產物為硫化鐵
3.某學習小組按如圖所示實驗,下列組員的認識一定不合理的是 (　　)
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.丙同學認為用鹽酸溶解固體生成物所得溶液有顏色
D.丁同學認為將少量還原鐵粉放入試管中,加適量的水,加熱也可實現該反應
二、鐵的氧化物
　　　　　　　　　　　　　　　　
(一)知識梳理
鐵氧化物的比較
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
類別 　　　　氧化物 　　　　氧化物 -
鐵的 價態 　　　　　　　　　　　　　　、 　　　　　　　　　　　　　
與H+ 反應的 離子 方程式 FeO+2H+===Fe2++H2O 6H++Fe2O3===2Fe3++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
(二)互動探究
材料1　我國的勞動人民在春秋時期就會冶鐵,比歐洲早近2000年。
高爐生產時從爐頂裝入鐵礦石(主要成分是Fe2O3 )、焦炭、造渣用熔劑(石灰石),從位于爐子下部沿爐周的風口吹入經預熱的空氣。在高溫下焦炭中的碳同鼓入空氣中的氧燃燒生成一氧化碳,在爐內上升過程中除去鐵礦石中的氧,從而還原得到鐵。
材料2　鐵和鐵的化合物有廣泛的應用,如鐵單質可用于制作鐵鍋,Fe2O3可用作粉刷墻壁的紅色涂料,Fe3O4可用作激光打印機的墨粉和磁性材料。
【問題討論】
問題1　請用化學方程式表示上述過程中涉及的氧化還原反應　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　、
　　　　　　　　　　　　　　。
問題2　焦炭的作用　　　　　　　　　　　　　　。
問題3　“FeO是一種黑色粉末,不穩定,在空氣里受熱,能迅速被氧化成Fe3O4”。該反應的化學方程式為　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　。
問題4　FeO和Fe2O3是堿性氧化物,Fe3O4也是堿性氧化物嗎 　　　　,請闡釋理由　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　。
【探究歸納】
鐵的氧化物的性質
1.高爐煉鐵的生產中,下列說法正確的是 (　　)
A.焦炭和一氧化碳都是還原劑
B.采用富氧空氣可以得到純鐵
C.加石灰石的目的主要是為了得到CO2
D.用于冶煉生鐵的礦石主要有磁鐵礦、赤鐵礦和黃鐵礦
2.關于鐵的氧化物:FeO、Fe2O3、Fe3O4的下列說法中正確的是 (　　)
A.都是黑色固體
B.都不溶于水
C.鐵元素的化合價都相同
D.都能與水反應
3.準確稱取某種鐵的氧化物2.88 g,用足量的CO進行還原,將生成的CO2全部用足量的澄清石灰水吸收,得到沉淀4.00 g,則這種鐵的氧化物為 (　　)
A.Fe3O4 B.Fe2O3
C.FeO D.以上都不是
三、鐵的氫氧化物
　　　　　　　　　　　　　　　　
(一)知識梳理
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　　　　　　　　
2.Fe(OH)2和Fe(OH)3的化學性質
(1)具有堿的性質
Fe(OH)2和Fe(OH)3都是不溶性堿,能與酸反應,離子方程式分別為Fe(OH)2+2H+===Fe2++2H2O、　　　　　　　　　　　　　　。
(2)不穩定性
Fe(OH)3加熱時會發生分解,化學方程式為
　　　　　　　　　　　　　　。
(二)互動探究
Fe(OH)2具有強的還原性,極易被空氣中的氧氣氧化為Fe(OH)3,因此實驗室在制備Fe(OH)2時,要注意隔絕空氣。常采取以下方法:
方法一: 有機覆 蓋層法 將吸有NaOH溶液的膠頭滴管插到液面以下,并在液面上覆蓋一層苯或煤油(不能用CCl4),以防止空氣與Fe(OH)2接觸發生反應,如圖所示
方法二: 還原性 氣體保 護法 用H2將裝置內的空氣排盡后,再將亞鐵鹽與NaOH溶液混合,這樣可長時間觀察到白色沉淀,如圖所示
【問題討論】
問題1　請問上述兩種方法可以制備較為純凈的白色Fe(OH)2沉淀的原因是　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　。
問題2　結合裝置,請你分析和說明方法二能制備較為純凈的白色Fe(OH)2沉淀的工作原理
　　　　　　　　　　　　　　。
【探究歸納】
1.鐵的氫氧化物的性質
2.成功制備Fe(OH)2的關鍵
由于Fe(OH)2具有很強的還原性,易被氧化為 Fe(OH)3,在實驗室中制備Fe(OH)2,并使Fe(OH)2長時間保持白色沉淀狀態,成為物質制備實驗探究的熱點。
制備原理:Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓
成功關鍵:①溶液中不含Fe3+和O2等氧化性物質。
②制備過程中,保證生成的Fe(OH)2在密閉的隔絕空氣的體系中。
1.實驗室用FeCl2和燒堿制備Fe(OH)2,為了使生成的產物不容易被氧化,下列說法不正確的是 (　　)
A.配制FeCl2和燒堿溶液所用的蒸餾水通常要煮沸
B.可在FeCl2溶液的上面加一層植物油,以隔絕空氣
C.向FeCl2溶液中滴加燒堿溶液時,膠頭滴管尖嘴不能伸入試管內
D.產生Fe(OH)2沉淀后,不能振蕩試管
2.稀硫酸中加入適量鐵粉,反應完全后再加入適量的NaOH溶液,放置片刻,整個過程中觀察到的顏色變化是 (　　)
A.無色、灰綠色、紅褐色
B.無色、淺綠色、白色、灰綠色、紅褐色
C.灰綠色、紅褐色、藍色
D.灰綠色、白色、淺綠色、灰綠色、紅褐色
3.下列各圖示中能較長時間看到Fe(OH)2白色沉淀的是 (　　)
A.①②④ B.②③④
C.①③④ D.①②③
:課后完成　第三章　基礎課時18(共59張PPT)
第一節　鐵及其化合物
第三章　鐵 金屬材料
基礎課時 　鐵的單質、氧化物和氫氧化物
18
1.了解鐵及其氧化物的主要性質，了解它們在生產、生活中的應用。2.認識鐵單質與水蒸氣反應的條件，培養宏觀辨識與微觀探析的能力。3.將鐵的性質運用于解決生產、生活中簡單的化學問題，強化性質決定用途的觀念。
學習目標
一、鐵的單質
二、鐵的氧化物
目
錄
CONTENTS
課后鞏固訓練
三、鐵的氫氧化物
一、鐵的單質
對點訓練
(一)知識梳理
1.鐵元素的存在和鐵的冶煉
(1)存在
鐵在地殼中含量僅次于氧、硅和鋁，居第四位，除隕鐵中的鐵元素以單質形式存在外，鐵元素主要以______價和______價化合物的形式存在。
(2)冶煉
＋2
＋3
2.鐵單質的物理性質
鐵有延展性和導熱性，鐵能導電，但導電性不如銅和鋁。鐵能被______吸引。
磁鐵
3.鐵單質的化學性質
(1)鐵與非金屬單質、酸和鹽溶液的反應
①鐵與非金屬單質反應
②鐵與鹽酸、稀硫酸反應的離子方程式：______________________________。
③鐵與硫酸銅溶液反應的離子方程式：____________________________。
(2)鐵粉與水蒸氣反應的化學方程式為_____________________________。
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋
(二)互動探究
材料1　人類最早使用的鐵是從天空落下來的隕鐵。隕鐵是含鐵量高的金屬混合物，由于它含有鎳、鉻等金屬而具有抗腐蝕的性能，所以能長期保存下來。
材料2　鋼鐵廠的生產中，冶煉得到的鐵水，需要注入模具中，鋼鐵廠總會在醒目的位置貼出安全告示：熾熱的鐵水或鋼水注入模具之前，模具必須進行充分的干燥處理，不得留有水，并應保持地面干燥。
【問題討論】
問題1　小明同學不小心將少量鐵粉混入銅粉中。請設計實驗將少量鐵粉除去___________________。
問題2　取少量隕鐵(主要含有Fe、Ni)，加入足量的稀鹽酸，你會觀察到_________________________________________，請寫出涉及的化學方程式
___________________________________________________________________。
問題3　熾熱的鐵水或鋼水注入模具之前，請闡釋模具必須進行干燥處理的理由___________________________________________________________________。
用稀鹽酸溶解后過濾
部分固體溶解，有氣泡冒出
Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑、Ni＋2HCl===NiCl2＋H2↑
因為熾熱的鐵與水蒸氣會發生反應生成H2，在高溫下氫氣會造成生產安全
【探究歸納】
鐵元素性質活潑，有較強的還原性，主要化合價為＋2價和＋3價。鐵單質的主要反應及產物如下。
1.鐵在地殼中的含量位居第四位，下列關于鐵的敘述中錯誤的是(　　)
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
解析　地殼中元素含量排序為氧、硅、鋁、鐵、鈣，因此地殼中含量最多的金屬元素是鋁，C錯誤。
C
2.下列敘述中正確的是(　　)
A.鐵與濃硝酸反應產生對應的鹽和氫氣
B.常溫下，濃硫酸可以用鐵制容器盛放
C.金屬與水反應均生成對應的氫氧化物和氫氣
D.鐵與硫反應的產物為硫化鐵
解析　A.鐵與濃硝酸常溫下發生鈍化，且硝酸與金屬反應不能生成氫氣，故A錯誤；B.常溫下，濃硫酸與鐵發生鈍化，因此可用鐵制容器盛放濃硫酸，故B正確；C.很活潑的金屬才能與水反應生成氫氧化物和氫氣，不活潑的金屬與水不反應，如銅與水不反應，故C錯誤；D.硫的氧化性較弱，與鐵反應只能生成硫化亞鐵，故D錯誤。
B
3.某學習小組按如圖所示實驗，下列組員的認識一定不合理的是(　　)
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.丙同學認為用鹽酸溶解固體生成物所得溶液有顏色
D.丁同學認為將少量還原鐵粉放入試管中，加適量的水，加熱也可實現該反應
D
解析　鐵與水蒸氣在高溫下反應生成氫氣，故b管收集到的為氫氣，可燃，發生淡藍色火焰，A正確；鐵與水蒸氣在高溫下反應生成黑色的四氧化三鐵，留在試管a中，B正確；生成的四氧化三鐵可溶于鹽酸生成氯化鐵和氯化亞鐵溶液，都有顏色，C正確；要實現該反應，鐵只能和水蒸氣在高溫下反應，D錯誤。
二、鐵的氧化物
對點訓練
(一)知識梳理
鐵氧化物的比較
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
類別 ______氧化物 ______氧化物 －
鐵的價態 ______ ______ ______、______
鐵紅
磁性氧化鐵
紅棕色
不
堿性
堿性
＋2
＋3
＋2
＋3
(二)互動探究
材料1　我國的勞動人民在春秋時期就會冶鐵，比歐洲早近2000年。
高爐生產時從爐頂裝入鐵礦石(主要成分是Fe2O3 )、焦炭、造渣用熔劑(石灰石)，從位于爐子下部沿爐周的風口吹入經預熱的空氣。在高溫下焦炭中的碳同鼓入
材料2　鐵和鐵的化合物有廣泛的應用，如鐵單質可用于制作鐵鍋，Fe2O3可用作粉刷墻壁的紅色涂料，Fe3O4可用作激光打印機的墨粉和磁性材料。
空氣中的氧燃燒生成一氧化碳，在爐內上升過程中除去鐵礦石中的氧，從而還原得到鐵。
【問題討論】
問題1　請用化學方程式表示上述過程中涉及的氧化還原反應____________________________________________________________________、
____________________________________________________________________。
問題2　焦炭的作用_______________________________________________。
問題3　“FeO是一種黑色粉末，不穩定，在空氣里受熱，能迅速被氧化成Fe3O4”。該反應的化學方程式為_____________________________________。
問題4　FeO和Fe2O3是堿性氧化物，Fe3O4也是堿性氧化物嗎？________，請闡釋理由___________________________________________________________。
提供煉鐵所需的熱量并提供還原劑
不是
Fe3O4和鹽酸反應生成兩種鹽，所以四氧化三鐵不是堿性氧化物
【探究歸納】
鐵的氧化物的性質
1.高爐煉鐵的生產中，下列說法正確的是(　　)
A.焦炭和一氧化碳都是還原劑
B.采用富氧空氣可以得到純鐵
C.加石灰石的目的主要是為了得到CO2
D.用于冶煉生鐵的礦石主要有磁鐵礦、赤鐵礦和黃鐵礦
解析　高爐煉鐵的生產中，焦炭燃燒生成二氧化碳，二氧化碳再和焦炭反應生成一氧化碳，一氧化碳還原鐵的氧化物，在反應中焦炭和一氧化碳是還原劑，A正確；采用富氧空氣是為了焦炭能充分燃燒，B錯誤；加石灰石的目的主要是為了造渣，C錯誤；黃鐵礦中鐵的含量低，一般不用于冶煉生鐵，D錯誤。
A
2.關于鐵的氧化物：FeO、Fe2O3、Fe3O4的下列說法中正確的是(　　)
A.都是黑色固體 B.都不溶于水
C.鐵元素的化合價都相同 D.都能與水反應
解析　鐵的三種氧化物(FeO、Fe2O3、Fe3O4)中氧化鐵為紅棕色，氧化亞鐵和四氧化三鐵為黑色，A不正確；鐵的三種氧化物(FeO、Fe2O3、Fe3O4)都不溶于水，B正確；鐵的三種氧化物(FeO、Fe2O3、Fe3O4)中，氧化鐵中鐵元素為＋3價，氧化亞鐵中鐵元素為＋2價，四氧化三鐵中鐵元素為＋2價和＋3價，C不正確；鐵的三種氧化物(FeO、Fe2O3、Fe3O4)都不與水反應，D不正確。
B
3.準確稱取某種鐵的氧化物2.88 g，用足量的CO進行還原，將生成的CO2全部用足量的澄清石灰水吸收，得到沉淀4.00 g，則這種鐵的氧化物為(　　)
A.Fe3O4 B.Fe2O3 C.FeO D.以上都不是
C
三、鐵的氫氧化物
對點訓練
(一)知識梳理
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
可溶性堿
Fe(OH)2 Fe(OH)3
操作
Fe(OH)2 Fe(OH)3
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________________
白色
灰綠色
紅褐色
紅褐色
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
Fe(OH)2
Fe(OH)3
2.Fe(OH)2和Fe(OH)3的化學性質
(1)具有堿的性質
Fe(OH)2和Fe(OH)3都是不溶性堿，能與酸反應，離子方程式分別為Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O、________________________________________。
(2)不穩定性
Fe(OH)3加熱時會發生分解，化學方程式為
________________________________________ 。
Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
(二)互動探究
Fe(OH)2具有強的還原性，極易被空氣中的氧氣氧化為Fe(OH)3，因此實驗室在制備Fe(OH)2時，要注意隔絕空氣。常采取以下方法：
方法一： 有機覆蓋層法 將吸有NaOH溶液的膠頭滴管插到液面以下，并在液面上覆蓋一層苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空氣與Fe(OH)2接觸發生反應，如圖所示
方法二： 還原性氣體保護法 用H2將裝置內的空氣排盡后，再將亞鐵鹽與NaOH溶液混合，這樣可長時間觀察到白色沉淀，如圖所示
【問題討論】
問題1　請問上述兩種方法可以制備較為純凈的白色Fe(OH)2沉淀的原因是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
問題2　結合裝置，請你分析和說明方法二能制備較為純凈的白色Fe(OH)2沉淀的工作原理___________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
方法一用苯液封，裝有NaOH溶液的膠頭滴管插入液面以下慢慢擠出溶液；方法二則利用反應產生的H2排盡裝置中空氣；這些操作均能防止Fe(OH)2與氧氣接觸，避免其被氧化，因此能較長時間觀察到白色沉淀。
方法二中打開止水夾a，鐵粉與稀硫酸反應生成的氫氣排出了裝置內的空氣，同時試管內剩余的氫氣起到保護氣的作用，然后關閉止水夾a，在壓強作用下，生成的硫酸亞鐵溶液被壓到右邊與NaOH溶液混合，生成了白色Fe(OH)2沉淀，防止了Fe(OH)2與氧氣接觸，避免其被氧化，因此能較長時間觀察到白色沉淀。
【探究歸納】
1.鐵的氫氧化物的性質
2.成功制備Fe(OH)2的關鍵
由于Fe(OH)2具有很強的還原性，易被氧化為 Fe(OH)3，在實驗室中制備Fe(OH)2，并使Fe(OH)2長時間保持白色沉淀狀態，成為物質制備實驗探究的熱點。
制備原理：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
成功關鍵：①溶液中不含Fe3＋和O2等氧化性物質。
②制備過程中，保證生成的Fe(OH)2在密閉的隔絕空氣的體系中。
1.實驗室用FeCl2和燒堿制備Fe(OH)2，為了使生成的產物不容易被氧化，下列說法不正確的是(　　)
A.配制FeCl2和燒堿溶液所用的蒸餾水通常要煮沸
B.可在FeCl2溶液的上面加一層植物油，以隔絕空氣
C.向FeCl2溶液中滴加燒堿溶液時，膠頭滴管尖嘴不能伸入試管內
D.產生Fe(OH)2沉淀后，不能振蕩試管
C
解析　FeCl2和燒堿溶液要現用現配，且配制溶液的蒸餾水要煮沸以除去氧氣，確保Fe(OH)2的生成在無氧的環境里，故A項正確；在FeCl2溶液的上面加一層苯或一層油，以隔絕空氣防止氧氣溶入，故B項正確；向FeCl2溶液中滴加燒堿溶液時，要將膠頭滴管的尖嘴伸入FeCl2溶液中，防止氫氧化鈉溶液在滴入時接觸空氣溶解氧氣，故C項錯誤；產生Fe(OH)2沉淀后，若振蕩試管，會增大沉淀與空氣接觸的機會，使沉淀更易被氧化，故D項正確。
2.稀硫酸中加入適量鐵粉，反應完全后再加入適量的NaOH溶液，放置片刻，整個過程中觀察到的顏色變化是(　　)
A.無色、灰綠色、紅褐色
B.無色、淺綠色、白色、灰綠色、紅褐色
C.灰綠色、紅褐色、藍色
D.灰綠色、白色、淺綠色、灰綠色、紅褐色
解析　H2SO4、FeSO4、Fe(OH)2和Fe(OH)3依次為無色、淺綠色、白色和紅褐色。
B
3.下列各圖示中能較長時間看到Fe(OH)2白色沉淀的是(　　)
A.①②④ B.②③④
C.①③④ D.①②③
A
解析　因為Fe(OH)2在空氣中很容易被氧化為紅褐色的Fe(OH)3，即4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，因此要較長時間看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除裝置中的氧氣或空氣。①、②原理一樣，都是先用氫氣將裝置中的空氣排盡，并使生成的Fe(OH)2處在氫氣的保護中；③由于帶入空氣中的氧氣，能迅速將 Fe(OH)2氧化，因而不能較長時間看到白色沉淀；④中液面加苯阻止了空氣進入；答案為①②④，A項正確。
課后鞏固訓練
A級　合格過關練
選擇題只有1個選項符合題意
(一)鐵單質的性質
1.互聯網上報道，目前世界上有近20億人患有缺鐵性貧血。這里的“鐵”是指(　　)
A.鐵元素 B.鐵單質 C.四氧化三鐵 D.三氧化二鐵
解析　由所學知識可知人體中的鐵元素是以化合態形式存在的，這里的鐵是指鐵元素。
A
2.鐵在一定條件下與Cl2、O2、S反應的產物分別為FeCl3、Fe3O4、FeS，下列有關說法正確的是(　　)
A.三種非金屬單質中，S的氧化性最弱
B.等量的鐵分別與Cl2、O2、S反應，轉移的電子數相等
C.反應生成的三種產物都只具有氧化性
D.反應生成的三種產物都是易溶于水的固體
解析　根據反應后鐵元素的價態，可知S的氧化性最弱，A項正確；反應產物中鐵元素的價態不同，等量的鐵分別與Cl2、O2、S反應，轉移的電子數不相等，B項錯誤；Fe3O4和FeS中含有＋2價的鐵元素，也具有一定的還原性，C項錯誤；Fe3O4和FeS難溶于水，D項錯誤。
A
3.(2023·泰安東平一中月考)用如圖所示裝置進行Fe與水蒸氣反應的實驗，下列有關說法正確的是(　　)
A.實驗時，先點燃酒精噴燈再點燃酒精燈
B.反應中H2O作氧化劑，發生反應的化學方程式為2Fe＋3H2O===Fe2O3＋3H2
C.干燥管中加入的固體干燥劑可以是無水氯化鈣
D.收集反應產生的氣體選用裝置②
C
解析　實驗時，應先用水蒸氣排出裝置中的空氣，即先點燃酒精燈再點燃酒精噴燈，A錯誤； 鐵和水蒸氣反應生成四氧化三鐵和氫氣，B錯誤； 氫氣是中性氣體，可以用無水氯化鈣干燥，C正確； 收集的是氫氣，密度比空氣小，應用向下排氣法，選用裝置①，D錯誤。
(二)鐵的氧化物
4.北宋沈括的《夢溪筆談》對指南針已有詳細記載：“方家以磁石磨針縫，則能指南。”磁石的主要成分是(　　)
A.FeO B.Fe2O3 C.Fe3O4 D.CuFeS2
解析　四氧化三鐵具有磁性，制指南針的磁石主要成分是四氧化三鐵。
C
5.向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入100 mL 1 mol·L－1的鹽酸，恰好使混合物完全反應，放出11.2 mL(標準狀況)氣體，所得溶液加入KSCN溶液不變紅色(已知Fe3＋遇見KSCN溶液變紅色)。用足量的CO在高溫下還原相同質量的此混合物，所得鐵的質量為(　　)
A.2.8 g B.11.2 g C.5.6 g D.無法計算
A
(三)鐵的氫氧化物
6.將Na2O2投入FeCl2溶液中，可觀察到的現象是(　　)
①有氣泡產生　②生成白色沉淀　③生成紅褐色沉淀　④無變化
A.①③ B.①② C.①②③ D.④
解析　過氧化鈉溶于水生成氫氧化鈉和氧氣，溶液顯堿性，且過氧化鈉還具有強氧化性，所以將Na2O2投入FeCl2溶液中，可觀察到的現象是有氣泡產生。亞鐵離子被氧化生成鐵離子，然后鐵離子與生成的氫氧化鈉反應生成紅褐色氫氧化鐵沉淀。
A
7.實驗室用如圖裝置來制取Fe(OH)2，關于該實驗的說法中正確的是(　　)
A.組裝好儀器后，實驗操作的第一步是向裝置中加入對應的試劑
B.引發B中產生Fe(OH)2的操作是關閉K，繼續滴加稀硫酸
C.從反應開始至關閉K時，C中集氣瓶收集到的氣體是純凈的氫氣
D.打開B中瓶塞，可看到白色沉淀直接變為紅褐色沉淀
B
解析　A用于制備硫酸亞鐵，實驗時可打開K，生成的氫氣將裝置內的空氣排出，然后關閉K，將生成的硫酸亞鐵排到B中生成氫氧化亞鐵，C用于收集氣體，以此解答該題。組裝好儀器后，應先檢驗裝置的氣密性，故A錯誤；關閉K，將生成的硫酸亞鐵排到B中生成氫氧化亞鐵，故B正確；裝置內存在空氣，從反應開始至關閉K時，C中集氣瓶收集到的氣體為氫氣和空氣的混合物，故C錯誤；B中溶液上方為氫氣，打開B中瓶塞，氫氧化亞鐵不能直接被氧化，故D錯誤。
B級　素養培優練
8.物質類別和核心元素的化合價是研究物質性質的兩個基本視角。若以物質類別為橫坐標、核心元素化合價為縱坐標繪制的圖像叫“價—類”圖。下面是有關鐵元素的“價—類”圖，下列分析正確的是(　　)
A.X的物質類別是單質，在氧氣中燃燒的產物為Z
B.M、N均為堿，且在水溶液中均可溶
C.P、Q所含陽離子，質子數相同而電子數不同
D.若Q為FeCl2，則X、Y、Z、N均能與鹽酸反應得到Q
C
解析　X為鐵單質，Y為FeO，Z為Fe2O3，N為Fe(OH)2，M為Fe(OH)3，Q為含有Fe2＋的鹽，P為含有Fe3＋的鹽。X為鐵單質，在空氣中燃燒的產物為Fe3O4，Z為Fe2O3，A錯誤； N為Fe(OH)2，M為Fe(OH)3，均為難溶于水的堿，B錯誤； Q為含有Fe2＋的鹽，P為含有Fe3＋的鹽，Fe2＋和Fe3＋質子數相同而電子數不同，C正確；若Q為FeCl2，Y為FeO、N為Fe(OH)2，與鹽酸反應可得到FeCl2，Z為Fe2O3、M為Fe(OH)3，與鹽酸反應得到FeCl3，D錯誤。
9.(2023·聊城一中高一期末)利用廢舊鍍鋅鐵皮制備Fe3O4膠體粒子的流程圖如下，已知：Zn溶于強堿時生成可溶于水的[Zn(OH)4]2－。下列有關說法正確的是(　　)
A.Fe3O4是一種復雜的混合物，是具有磁性的黑色晶體
B.濾液中存在的離子有：Na＋、[Zn(OH)4]2－、OH－
C.“酸溶”的離子方程式為Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
D.“氧化”的目的是將Fe2＋全部氧化為Fe3＋
B
解析　由信息可知Zn能溶于強堿溶液，由流程可知，加入氫氧化鈉溶液反應，鋅溶解，鐵不溶解，過濾得到濾液含Na2[Zn(OH)4]，分離出的不溶物為Fe，加入稀硫酸與Fe反應生成硫酸亞鐵，再加入適量過氧化氫，部分亞鐵離子被氧化為鐵離子，得到含Fe2＋、Fe3＋的溶液，再通入氮氣排出空氣防止亞鐵離子被氧化，加入氫氧化鈉溶液生成四氧化三鐵膠體粒子，以此來解答。Fe3O4是一種復雜的化合物，是具有磁性的黑色晶體，故A錯誤；Zn溶于強堿時生成可溶于水的Na2[Zn(OH)4]，Fe與NaOH溶液不反應，則濾液含過量NaOH，存在的離子有：Na＋、[Zn(OH)4]2－、OH－，故B正確；“酸溶”的離子方程式為Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，故C錯誤；Fe3O4中含＋2價鐵，則過氧化氫只氧化部分亞鐵離子，故D錯誤。
10.某學習小組為認識鐵及其化合物的性質、分散系的性質做了如下一組綜合實驗，根據實驗流程回答相關問題：
(1)請寫出Fe2O3與物質①反應的離子方程式：
___________________________________________________________________。
(2)物質②為____________________________。
Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
NaOH溶液(其他合理答案也可)
(3)請寫出FeCl3與鐵粉反應的化學方程式：_____________________。
(4)向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液最終生成Fe(OH)3濁液，該過程的現象為____________________________________________，此過程中發生的氧化還原反應為(用化學方程式表示)______________________________________。
(5)將FeCl3飽和溶液滴入沸水中，并繼續煮沸至紅褐色，制得的分散系③為__________________________，它與FeCl3溶液、Fe(OH)3濁液的本質區別是___________________________________________________________________。
Fe＋2FeCl3===3FeCl2
生成白色沉淀，迅速變成灰綠色，最終變成紅褐色
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
Fe(OH)3膠體
分散質粒子直徑大小不同
解析　(1)由Fe2O3發生反應后變為FeCl3可知是Fe2O3與鹽酸反應，反應的離子方程式為Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O。(2)FeCl3反應生成Fe(OH)3，應加入NaOH溶液、氨水等。(3)FeCl3與鐵粉反應的化學方程式為Fe＋2FeCl3===3FeCl2。(4)向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液先生成Fe(OH)2，Fe(OH)2是白色沉淀，容易被空氣中的氧氣氧化生成Fe(OH)3，這個過程的現象為生成白色沉淀，迅速變成灰綠色，最終變成紅褐色。發生氧化還原反應的化學方程式是4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。(5)將FeCl3飽和溶液滴入沸水中并繼續煮沸至紅褐色，制得Fe(OH)3膠體，溶液、膠體、濁液的本質區別是分散質粒子直徑大小不同。
11.我國古代就已經開始研究金屬，《抱樸子內篇》記載：“曾青涂鐵，鐵赤色如銅” 描述了古代煉銅的原理。現對其中的原理作出進一步研究。
[實驗探究]
實驗操作 實驗現象
步驟一：向 CuSO4溶液中加入足量的鐵片
步驟二：向 FeSO4溶液中加入足量的銅片 實驗無
明顯現象
[實驗結論]鐵可以置換出銅，銅不可以置換出鐵。
(1)寫出步驟一對應的實驗現象__________________________________________。
(2)寫出步驟一發生反應的離子方程式，并用單線橋標出電子轉移
_________________________________________________________________。
(3)金屬活動性順序表反映了金屬性質的遞變規律，根據金屬活動性順序表判斷，下列金屬還原性最強的是________(填標號)，其對應的金屬離子氧化性最強的是__________(填標號)。
A.Ag B.K C.Mg D.Cu
鐵片表面有紅色物質析出，藍色溶液變成綠色
B
A
能
Fe2＋
Fe2＋
不填
BD

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