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　　鐵性質(zhì)活潑,有較強(qiáng)的還原性,鐵元素主要化合價(jià)為+2價(jià)和+3價(jià)。

第一節(jié) 鐵及其化合物
知識(shí)點(diǎn) 1 鐵單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)
必備知識(shí) 清單破
知識(shí)點(diǎn) 2 鐵的氧化物
FeO Fe2O3 Fe3O4
俗稱(chēng) — 鐵紅 磁性氧化鐵
顏色和狀態(tài) 黑色粉末 紅棕色粉末 黑色晶體
鐵的價(jià)態(tài) +2價(jià) +3價(jià) +2價(jià)、+3價(jià)
水溶性 不溶 不溶 不溶
與鹽酸反應(yīng)(離子 方程式) FeO+2H+ Fe2++H2O Fe2O3+6H+ 2Fe3++ 3H2O Fe3O4+8H+ Fe2++
2Fe3++4H2O
與CO的反應(yīng) FexOy+yCO xFe+yCO2 用途 Fe2O3常用作油漆、涂料等的紅色顏料,赤鐵礦(主要成分是Fe2O3)是煉鐵的原料 注意 ①FeO不穩(wěn)定,易被氧化為Fe3O4。
②FeO、Fe3O4遇氧化性酸(如HNO3)發(fā)生氧化還原反應(yīng),+2價(jià)的鐵均被氧化為+3價(jià)。
1.Fe(OH)2與Fe(OH)3的比較
知識(shí)點(diǎn) 3 鐵的氫氧化物
Fe(OH)2 Fe(OH)3
顏色 白色固體 紅褐色固體
溶解性 難溶 難溶
穩(wěn)定性 在空氣中易轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3 2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O
與鹽酸反應(yīng)(離子方程式) Fe(OH)2+2H+ Fe2++2H2O Fe(OH)3+3H+ Fe3++3H2O
制備 Fe2++2OH- Fe(OH)2↓ Fe3++3OH- Fe(OH)3↓
轉(zhuǎn)化 4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3 轉(zhuǎn)化時(shí)現(xiàn)象 白色沉淀迅速變?yōu)榛揖G色,最終變?yōu)榧t褐色 2.Fe(OH)2的制備(詳見(jiàn)定點(diǎn)1)
　
1.Fe2+、Fe3+的檢驗(yàn)方法(詳見(jiàn)定點(diǎn)2)
2.Fe2+與Fe3+的轉(zhuǎn)化
知識(shí)點(diǎn) 4 鐵鹽和亞鐵鹽

溶液由棕黃色變?yōu)闇\綠色 溶液無(wú)明顯變化 溶液變成紅色
2Fe3++Fe 3Fe2+,2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-,Fe3++3SCN- Fe(SCN)3
Fe3+ Fe2+
知識(shí)辨析
1.鐵在足量Cl2中燃燒生成FeCl3,在少量Cl2中燃燒生成FeCl2。這種說(shuō)法是否正確
2.Fe3O4中Fe元素的化合價(jià)既有+2價(jià)又有+3價(jià),因而Fe3O4是FeO與Fe2O3組成的混合物。這種
說(shuō)法是否正確
3.FeCl3、FeCl2和Fe(OH)3均可能通過(guò)化合反應(yīng)制得。這種說(shuō)法是否正確
一語(yǔ)破的
1.不正確。鐵在Cl2中燃燒,只能生成FeCl3,與反應(yīng)物的用量無(wú)關(guān)。
2.不正確。雖然Fe3O4可用FeO·Fe2O3來(lái)表示,但Fe3O4是一種純凈物,不能將Fe3O4看作是FeO和
Fe2O3組成的混合物。
3.正確。通過(guò)特定的反應(yīng),FeCl3、FeCl2和Fe(OH)3均能通過(guò)化合反應(yīng)制備。如2Fe+3Cl2
2FeCl3、2FeCl3+Fe 3FeCl2、4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3。
關(guān)鍵能力 定點(diǎn)破
定點(diǎn) 1 Fe(OH)2的制備
　
1.制備原理
(1)可溶性亞鐵鹽(如FeSO4)與強(qiáng)堿(如NaOH)溶液反應(yīng):Fe2++2OH- Fe(OH)2↓。
(2)白色沉淀Fe(OH)2很容易被O2氧化為紅褐色的Fe(OH)3。因此實(shí)驗(yàn)過(guò)程中一定要防止
Fe(OH)2被氧化,應(yīng)與O2隔絕。
2.防止Fe(OH)2被氧化的措施
(1)將用于配制溶液的蒸餾水煮沸,使O2逸出。
(2)將盛有NaOH溶液的膠頭滴管尖嘴插入試管中亞鐵鹽溶液底部(不接觸試管底),并慢慢擠
出NaOH溶液。
(3)在試管中亞鐵鹽溶液的上方充入保護(hù)氣,如H2、N2、稀有氣體等。
(4)在試管中亞鐵鹽溶液上面加保護(hù)層,如苯(密度小于水,與水不互溶)、植物油等。
3.常見(jiàn)實(shí)驗(yàn)裝置
① ②
③
典例 如圖所示裝置可用于制取Fe(OH)2并觀察Fe(OH)2被O2氧化時(shí)顏色的變化。實(shí)驗(yàn)提供的
試劑:鐵屑、稀硫酸、NaOH溶液等,下列說(shuō)法不正確的是 (　 )
A.燒瓶A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Fe+2H+ Fe2++H2↑
B.實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前先打開(kāi)止水夾E,其目的是利用產(chǎn)生的H2將裝置中的空氣排盡
C.生成Fe(OH)2的操作:關(guān)閉止水夾E,將燒瓶A中FeSO4溶液壓入裝置B中進(jìn)行反應(yīng)
D.若取下裝置B的橡膠塞,可觀察到沉淀由白色迅速變?yōu)榧t褐色
D
思路點(diǎn)撥

解析 制取Fe(OH)2應(yīng)使用FeSO4溶液和NaOH溶液,需在隔絕空氣的條件下制備Fe(OH)2。結(jié)
合圖示裝置可知裝置B中是NaOH溶液,A中利用Fe和稀硫酸反應(yīng)可制備FeSO4。燒瓶A中反
應(yīng)的離子方程式為Fe+2H+ Fe2++H2↑,A項(xiàng)正確;實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)應(yīng)利用A中產(chǎn)生的H2排出裝置
中的空氣,即實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前需打開(kāi)止水夾E,B項(xiàng)正確;當(dāng)裝置中空氣排盡后,可關(guān)閉止水夾E,隨著
A中不斷反應(yīng),A中壓強(qiáng)增大,將A中FeSO4溶液壓入裝置B中反應(yīng)生成Fe(OH)2,C項(xiàng)正確;取下
裝置B的橡膠塞,Fe(OH)2被空氣中的O2氧化,看到白色固體迅速變成灰綠色,最后變成紅褐色,
D項(xiàng)錯(cuò)誤。

1.Fe3+的檢驗(yàn)方法
2.Fe2+的檢驗(yàn)方法
定點(diǎn) 2 Fe2+、Fe3+的檢驗(yàn)方法
3.同時(shí)含有Fe2+、Fe3+的檢驗(yàn)方法


1.從類(lèi)別角度分析,Fe屬于金屬單質(zhì),具有金屬單質(zhì)的通性;從價(jià)態(tài)角度分析,Fe處于最低價(jià)態(tài),
只有還原性,可以被氧化劑氧化為Fe2+、Fe3+。
定點(diǎn) 3 利用“價(jià)類(lèi)二維圖”理解鐵及其化合物之間的轉(zhuǎn)化

2.從類(lèi)別角度分析,Fe(OH)2、Fe(OH)3屬于堿,具有堿的通性,能與酸反應(yīng)生成鹽和水;從價(jià)態(tài)
角度分析,Fe(OH)2中Fe元素為+2價(jià),具有還原性,與強(qiáng)氧化性酸反應(yīng)時(shí)Fe2+會(huì)被氧化為Fe3+; Fe(OH)3中Fe元素為+3價(jià),具有氧化性,與還原性較強(qiáng)的酸(如HI)反應(yīng)時(shí)Fe3+會(huì)被還原為Fe2+。
3.從類(lèi)別角度分析,亞鐵鹽具有鹽類(lèi)物質(zhì)的通性;從價(jià)態(tài)角度分析,亞鐵鹽中Fe2+既有氧化性又
有還原性。
4.從類(lèi)別角度分析,鐵鹽具有鹽類(lèi)物質(zhì)的通性;從價(jià)態(tài)角度分析,鐵鹽中Fe3+具有氧化性,可以
被還原為Fe2+或Fe。第三章　鐵　金屬材料
第一節(jié)　鐵及其化合物
第2課時(shí)　鐵鹽　亞鐵鹽
基礎(chǔ)過(guò)關(guān)練
題組一　鐵鹽和亞鐵鹽的性質(zhì)
1.《新修本草》是我國(guó)古代中藥著作,記載藥物800多種,其中“青礬”條目下寫(xiě)道:“本來(lái)綠色,新出窟未見(jiàn)風(fēng)者,正如琉璃……燒之赤色……”,據(jù)此推測(cè)“青礬”的主要成分為 (　　)
A.CuSO4·5H2O　　　　　　　 B.ZnSO4·7H2O
C.KAl(SO4)2·12H2O　　　　　　　D.FeSO4·7H2O
2.為了驗(yàn)證Fe3+的性質(zhì),某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)了如圖所示的一組實(shí)驗(yàn),其中實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)不合理的是 (　　)
A.④　　　　　B.③ C.③④　　　　　D.①②③④⑤
3.(教材習(xí)題改編)為了探究鐵鹽、亞鐵鹽的性質(zhì),設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn),對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)論及離子方程式均正確的是 (　　)
選項(xiàng) 實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 離子方程式
A 向FeCl2溶液中加入Zn片 溶液由淺綠色變?yōu)闊o(wú)色 Fe2+具有 還原性 Fe2++Zn Zn2++Fe
B 向FeCl2溶液中滴加新制氯水 溶液由淺綠色變?yōu)樽攸S色 Fe2+具有 還原性 2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-
C 向FeCl3溶液中加入鐵粉 鐵粉逐漸溶解,溶液由棕黃色變?yōu)闇\綠色 Fe具有 還原性 Fe+Fe3+ 2Fe2+
D 向FeCl3溶液中加入銅粉 銅粉逐漸溶解,溶液由藍(lán)色變?yōu)樽攸S色 Fe3+具有 氧化性 Fe3++Cu Fe2++Cu2+
題組二　Fe3+、Fe2+的檢驗(yàn)、鑒別及轉(zhuǎn)化
4.(經(jīng)典題)選擇合適試劑完成甲、乙兩組實(shí)驗(yàn)。
甲組:檢驗(yàn)含F(xiàn)e3+的溶液(不含Cl-)中是否含有Fe2+;
乙組:檢驗(yàn)含F(xiàn)e2+的溶液中是否含有Fe3+。
下列試劑及加入順序能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?(　　)
選項(xiàng) 甲組 乙組
A 新制氯水、KSCN溶液 KSCN溶液
B 酸性KMnO4溶液 KSCN溶液
C 酸性KMnO4溶液 溴水
D KSCN溶液 酸性KMnO4溶液
5.為探究某食品包裝袋內(nèi)一小包脫氧劑中的還原鐵粉是否變質(zhì),分別取少量樣品溶于鹽酸,再進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn),其中說(shuō)法正確的是 (　　)
A.若滴加KSCN溶液,溶液變紅,說(shuō)明鐵粉變質(zhì)
B.若滴加KSCN溶液,溶液未變紅,說(shuō)明鐵粉未變質(zhì)
C.若依次滴加氯水、KSCN溶液,溶液變紅,說(shuō)明鐵粉全部變質(zhì)
D.滴加KSCN溶液,溶液未變紅,再滴加氯水,溶液變紅,說(shuō)明鐵粉全部變質(zhì)
能力提升練
題組一　鐵及其化合物間的轉(zhuǎn)化
1.部分含鐵物質(zhì)的類(lèi)別與相應(yīng)化合價(jià)關(guān)系如圖所示(f、g可溶于水)。下列推斷不合理的是(　　)
A.a與H2O(g)高溫下反應(yīng)可實(shí)現(xiàn)a轉(zhuǎn)化為c
B.g與Cu反應(yīng)或b與H+反應(yīng),均可得到f中的陽(yáng)離子
C.可實(shí)現(xiàn)f→d→e→g→f的循環(huán)轉(zhuǎn)化
D.由圖可預(yù)測(cè):Na2FeO4具有強(qiáng)氧化性,可用于消毒
2.利用廢舊鐵銅粉可以制備碳酸亞鐵和膽礬。流程如圖所示:
回答下列問(wèn)題:
(1)“濾液1”中一定含有的金屬離子是　　(填離子符號(hào)),寫(xiě)出檢驗(yàn)該金屬離子的方法:　　　 　　　　　　　　　　　　　　。
(2)過(guò)濾用到的主要玻璃儀器是　　　　　。
(3)“溶解1”過(guò)程溫度不宜過(guò)高的原因是　　　　　　　　。
(4)向純凈的碳酸亞鐵固體中加入足量乳酸溶液,在70 ℃下攪拌使其充分反應(yīng),可得到補(bǔ)鐵劑乳酸亞鐵。為防止乳酸亞鐵變質(zhì),在反應(yīng)體系中應(yīng)加入少量鐵粉,用離子方程式解釋使用鐵粉的原因:　　　　。
(5)“結(jié)晶”的具體操作是　　　　,冷卻結(jié)晶,過(guò)濾,洗滌,干燥。
(6)向FeCO3固體中加入蒸餾水,固體未見(jiàn)明顯減少;一段時(shí)間后,難溶物上方出現(xiàn)紅褐色氫氧化物并有氣泡產(chǎn)生。試寫(xiě)出所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:　 　　　　　　　　　　　。
題組二　以鐵鹽和亞鐵鹽為載體的綜合實(shí)驗(yàn)
3.(經(jīng)典題)(教材深研拓展)某實(shí)驗(yàn)小組對(duì)菠菜中的鐵元素進(jìn)行檢測(cè)。請(qǐng)你共同參與實(shí)驗(yàn)。
已知:①K3[Fe(CN)6]溶液遇Fe2+生成藍(lán)色沉淀,據(jù)此可檢驗(yàn)溶液中的Fe2+;
②菠菜中的鐵主要以草酸亞鐵(FeC2O4)的形式存在,草酸亞鐵粉末難溶于水,草酸是一種二元有機(jī)弱酸,具有較強(qiáng)的還原性。
Ⅰ.定性檢驗(yàn)
灼燒檢驗(yàn)法:
(1)灼燒檢驗(yàn)法中需要用到的儀器有燒杯、玻璃棒、酒精燈、　　　　　　　(從下圖中選擇,寫(xiě)出名稱(chēng))。
(2)取少量溶液B,先滴加H2O2溶液,再滴加KSCN溶液,溶液呈紅色。用離子方程式表示H2O2的作用:　　　　　　　　　　　　　。
(3)甲同學(xué)取少量溶液B,滴加酸性KMnO4溶液,振蕩后,溶液紫色消失,因此得出結(jié)論,溶液B中含有Fe2+。乙同學(xué)認(rèn)為甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法不嚴(yán)謹(jǐn),理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　。
Ⅱ.定量測(cè)定
菠菜中鐵元素的含量可用mg/100 g表達(dá),即100 g菠菜中含鐵元素的質(zhì)量是多少mg。Fe2+可通過(guò)與KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液的反應(yīng)來(lái)測(cè)定。
(4)準(zhǔn)確稱(chēng)取500.0 g菠菜樣品,充分燃燒成灰后,經(jīng)處理后將所得溶液轉(zhuǎn)移到250 mL容量瓶中并定容;從中取出25.00 mL溶液置于錐形瓶中,加入2.000×10-4 mol·L-1 KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液,反應(yīng)的離子方程式為5Fe2++Mn+8H+ 5Fe3++Mn2++4H2O,當(dāng)?shù)稳?0.00 mL KMnO4溶液時(shí)恰好完全反應(yīng)。菠菜中鐵元素的含量為　　　　mg/100 g。
4.某班同學(xué)用如下實(shí)驗(yàn)探究Fe2+、Fe3+的性質(zhì)。回答下列問(wèn)題:
(1)在小燒杯中加入20 mL蒸餾水,加熱至沸騰后,向沸水中滴入幾滴飽和FeCl3溶液,繼續(xù)煮沸至液體呈透明的　　　　　色,停止加熱,即制得Fe(OH)3膠體。用激光筆照射燒杯中的液體,可以看到　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。(2)甲組同學(xué)通過(guò)研究pH對(duì)FeSO4穩(wěn)定性的影響,得到如圖1所示結(jié)果,增強(qiáng)Fe2+穩(wěn)定性的措施為　　　　　　　　　　　　　。
圖1
(3)乙組同學(xué)為探究Fe2(SO4)3與Cu的反應(yīng),進(jìn)行如圖2所示實(shí)驗(yàn):
圖2
①Fe3+與Cu反應(yīng)的離子方程式為　　　　　　　　　　　　。
②為了探究白色沉淀產(chǎn)生的原因,同學(xué)們查閱資料得知:
ⅰ.CuSCN是難溶于水的白色固體;
ⅱ.SCN-的化學(xué)性質(zhì)與I-相似;
ⅲ.2Cu2++4I- 2CuI↓+I2。
填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)方案:
實(shí)驗(yàn)方案 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
步驟1:取4 mL 0.2 mol/L的FeSO4溶液,向其中滴加3滴0.1 mol/L KSCN溶液 無(wú)明顯現(xiàn)象
步驟2:取4 mL　　　　　mol/L的CuSO4溶液,向其中滴加3滴0.1 mol/L KSCN溶液 產(chǎn)生白色沉淀
Cu2+與SCN-反應(yīng)的離子方程式為　　　　　　　　　　。
(4)市售某種補(bǔ)鐵口服液的主要成分是葡萄糖酸亞鐵。根據(jù)名稱(chēng)認(rèn)為該補(bǔ)鐵口服液中含有Fe2+,設(shè)計(jì)方案進(jìn)行驗(yàn)證。
裝置 實(shí)驗(yàn)方案 實(shí)驗(yàn)操作
ⅰ 向試管中加入1 mL 1 mol/L酸性KMnO4溶液
ⅱ 向試管中依次加入5滴KSCN溶液、1 mL氯水
①方案ⅰ中預(yù)期現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相同,并不能證明補(bǔ)鐵口服液中一定含有Fe2+,猜想理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
②方案ⅱ中預(yù)期現(xiàn)象是　　　　　　　　;
若方案ⅱ實(shí)際操作中自始至終無(wú)明顯現(xiàn)象,說(shuō)明符合方案ⅰ猜想理由。為驗(yàn)證猜想,在方案ⅱ的基礎(chǔ)上可進(jìn)行操作:　　　　　　　　　　　,即可得到預(yù)期的現(xiàn)象。
答案與分層梯度式解析
基礎(chǔ)過(guò)關(guān)練
1.D 2.C 3.B 4.B 5.A
1.D　根據(jù)對(duì)“青礬”的記載可知,青礬是綠色的,經(jīng)煅燒后得到紅色物質(zhì)。結(jié)合選項(xiàng)來(lái)看只有D項(xiàng)符合題意。
知識(shí)拓展　常見(jiàn)固體顏色
①黑色固體:木炭、CuO、MnO2、Fe3O4、鐵粉;
②紅色固體:Cu(紫紅)、Fe2O3(紅棕色)、Fe(OH)3(紅褐色);
③藍(lán)色固體:CuSO4·5H2O、Cu(OH)2;
④白色沉淀:CaCO3、BaCO3、AgCl、Mg(OH)2、BaSO4;
⑤綠色固體:Cu2(OH)2CO3、FeSO4·7H2O;
⑥紫黑色固體:KMnO4、單質(zhì)碘。
2.C　Fe與Fe3+反應(yīng)生成Fe2+,溶液呈淺綠色,Fe3+表現(xiàn)出氧化性,①合理;Fe3+與KSCN溶液反應(yīng)使溶液呈紅色,可檢驗(yàn)Fe3+,②合理;CuSO4與FeCl3不反應(yīng),混合后溶液不會(huì)變成無(wú)色,③不合理;AgNO3與FeCl3反應(yīng)生成AgCl白色沉淀,Fe3+沒(méi)有參與反應(yīng),不能驗(yàn)證Fe3+的性質(zhì),④不合理;Fe3+與OH-反應(yīng)生成Fe(OH)3紅褐色沉淀,可檢驗(yàn)Fe3+的存在,⑤合理。綜上③④設(shè)計(jì)不合理。
3.B　鋅具有還原性,Fe2+具有氧化性,A錯(cuò)誤;FeCl2溶液呈淺綠色,滴加新制氯水后FeCl2被氧化為FeCl3,溶液呈棕黃色,可證明Fe2+具有還原性,離子方程式為2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-,B正確;向FeCl3溶液中加入鐵粉,發(fā)生反應(yīng)Fe+2Fe3+ 3Fe2+,Fe表現(xiàn)還原性,C錯(cuò)誤;向FeCl3溶液中加入銅粉,溶液由棕黃色變?yōu)樗{(lán)色,發(fā)生反應(yīng)2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+,Fe3+表現(xiàn)氧化性,D錯(cuò)誤。
4.B　甲組需根據(jù)Fe2+的還原性分析,結(jié)合選項(xiàng)來(lái)看,可選擇酸性KMnO4溶液。乙組可利用含F(xiàn)e3+的溶液遇到KSCN溶液時(shí)變成紅色來(lái)檢驗(yàn)。綜上分析只有B項(xiàng)符合題意。
5.A　滴加KSCN溶液,溶液變紅,即溶液中含F(xiàn)e3+,可說(shuō)明鐵粉已變質(zhì),A正確;若滴加KSCN溶液,溶液未變紅,可能是溶液中發(fā)生了反應(yīng)2Fe3++Fe 3Fe2+,不能說(shuō)明鐵粉未變質(zhì),B錯(cuò)誤;若依次滴加氯水、KSCN溶液,溶液變紅,由于加了氯水,Fe2+能被Cl2氧化為Fe3+,不能說(shuō)明鐵粉全部變質(zhì),C錯(cuò)誤;若滴加KSCN溶液,溶液未變紅,再滴加氯水,溶液變紅,說(shuō)明樣品溶于鹽酸后溶液中不含F(xiàn)e3+,含有Fe2+,不能說(shuō)明鐵粉全部變質(zhì),D錯(cuò)誤。
能力提升練
1.A　由題圖可知,a為鐵單質(zhì),b為FeO,d為Fe(OH)2,f為含F(xiàn)e2+的鹽,c為Fe2O3,e為Fe(OH)3,g為含F(xiàn)e3+的鹽。高溫下,Fe與水蒸氣發(fā)生反應(yīng)3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2,A錯(cuò)誤。g與Cu反應(yīng)的離子方程式為Cu+2Fe3+ 2Fe2++Cu2+,b與H+反應(yīng)的離子方程式為FeO+2H+ Fe2++H2O,兩個(gè)反應(yīng)均能得到Fe2+,B正確。f→d:Fe2++2OH- Fe(OH)2↓;d→e:4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3;e→g:Fe(OH)3+3H+ Fe3++3H2O;g→f:2Fe3++Fe 3Fe2+,故能實(shí)現(xiàn)f→d→e→g→f的循環(huán)轉(zhuǎn)化,C正確。Na2FeO4中Fe元素為+6價(jià),具有強(qiáng)氧化性,可用于消毒,D正確。
2.答案　(1)Fe2+　取少量溶液于試管中,滴加KSCN溶液,不變色,滴入氯水,如果溶液變紅色,則溶液中含有Fe2+(或者取少量溶液于試管中,滴加酸性高錳酸鉀溶液,若高錳酸鉀溶液紫色褪去,則溶液中含有Fe2+;或者取少量溶液于試管中加入鐵氰化鉀溶液,如果生成藍(lán)色沉淀,則溶液中含有Fe2+)
(2)漏斗、玻璃棒、燒杯　(3)防止H2O2受熱分解
(4)2Fe3++Fe 3F(5)蒸發(fā)濃縮
(6)4FeCO3+O2+6H2O 4Fe(OH)3+4CO2
解析　
“酸液1”中涉及的反應(yīng):Fe+H2SO4 FeSO4+H2↑。
“溶解1”中涉及的反應(yīng):Cu+H2SO4+H2O2 CuSO4+2H2O。
“沉淀”中涉及的反應(yīng):Fe2++2HC FeCO3↓+CO2↑+H2O。
(1)廢舊鐵銅粉中Fe能與稀硫酸反應(yīng),故“濾液1”中一定含有的金屬離子為Fe2+。取少量溶液于試管中,向溶液中加入KSCN溶液不變紅,而滴入氯水后,溶液變紅,可證明溶液中含有Fe2+;還可以用酸性KMnO4溶液或鐵氰化鉀溶液檢驗(yàn)Fe2+。(2)過(guò)濾用到的主要玻璃儀器是燒杯、漏斗、玻璃棒。(3)“溶解1”過(guò)程中使用的H2O2受熱易分解,其溫度不宜過(guò)高是為了防止H2O2受熱分解。(4)乳酸亞鐵中的Fe2+易被空氣中的O2氧化成Fe3+而變質(zhì),在反應(yīng)體系中加入少量鐵粉,可將Fe3+還原為Fe2+,對(duì)應(yīng)的離子方程式為Fe+2Fe3+ 3Fe2+。(5)從CuSO4溶液中“結(jié)晶”得到CuSO4·5H2O,具體操作為蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶,過(guò)濾,洗滌,干燥。(6)根據(jù)題中描述可知紅褐色氫氧化物為Fe(OH)3,反應(yīng)中Fe元素由+2價(jià)升至+3價(jià),則有O2參與反應(yīng),且產(chǎn)生的氣體為CO2,根據(jù)得失電子守恒、原子守恒,可寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式為4FeCO3+O2+6H2O 4Fe(OH)3+4CO2。
3.答案　(1)坩堝、漏斗　(2)H2O2+2H++2Fe2+ 2Fe3++2H2O
(3)溶液B中含有的草酸和鹽酸都具有還原性,也能使酸性高錳酸鉀溶液紫色褪去
(4)2.24
解析　(1)灼燒固體時(shí)需用到坩堝,過(guò)濾時(shí)需用到漏斗。(2)H2O2溶液的作用是將Fe2+氧化為Fe3+,其離子方程式為H2O2+2H++2Fe2+ 2Fe3++2H2O。(3)溶液B中有過(guò)量的鹽酸,以及菠菜灰在鹽酸酸浸過(guò)程中生成的草酸,草酸和鹽酸都具有還原性,也能使酸性高錳酸鉀溶液紫色褪去,不能證明溶液B中含有Fe2+。(4)根據(jù)已知反應(yīng)可知,25.00 mL待測(cè)液中含有n(Fe2+)=2.000×10-4 mol·L-1×20.00×10-3 L×5=2.000×10-5 mol,則500.0 g菠菜中含有鐵元素為2.000×10-5 mol×=2.000×10-4 mol,故菠菜中鐵元素的含量為mg/100 g=2.24 mg/100 g。
4.答案　(1)紅褐　一條光亮的通路
(2)增強(qiáng)溶液的酸性(或降低溶液的pH)
(3)①2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+
②0.1　2Cu2++4SCN- 2CuSCN↓+(SCN)2
(4)①酸性高錳酸鉀溶液紫色褪去說(shuō)明高錳酸鉀被還原,補(bǔ)鐵口服液中除Fe2+外還可能有其他還原劑,因此酸性高錳酸鉀溶液紫色褪去不一定是高錳酸鉀與Fe2+反應(yīng)
②加入KSCN溶液后無(wú)明顯現(xiàn)象,加入氯水后溶液變紅　繼續(xù)加入過(guò)量的氯水
解析　(1)在沸水中滴入幾滴飽和FeCl3溶液,繼續(xù)煮沸至液體呈透明的紅褐色,停止加熱,即制得Fe(OH)3膠體。膠體具有丁達(dá)爾效應(yīng),用激光筆照射燒杯中的液體時(shí)可以看到一條光亮的通路。
(2)根據(jù)題圖1可知,pH越小,亞鐵離子越不容易被氧化,所以增強(qiáng)Fe2+穩(wěn)定性的措施為增強(qiáng)溶液的酸性。
(3)①硫酸鐵與Cu粉反應(yīng)生成硫酸亞鐵和硫酸銅,其離子方程式為2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+。②過(guò)量銅粉與4 mL 0.1 mol/L的Fe2(SO4)3溶液反應(yīng)后,所得上層清液中c(FeSO4)=0.2 mol/L、c(CuSO4)=0.1 mol/L,步驟2中應(yīng)取4 mL 0.1 mol/L的CuSO4溶液;結(jié)合信息可知,CuSO4與KSCN發(fā)生氧化還原反應(yīng)的離子方程式為2Cu2++4SCN- 2CuSCN↓+(SCN)2。
(4)①酸性高錳酸鉀溶液具有強(qiáng)氧化性,能夠氧化Fe2+等具有還原性的粒子,補(bǔ)鐵口服液中除Fe2+外還可能有其他還原劑,因此不一定是高錳酸鉀與Fe2+反應(yīng)。②根據(jù)名稱(chēng)認(rèn)為該補(bǔ)鐵口服液中含有Fe2+,則方案ⅱ中預(yù)期現(xiàn)象是:加入KSCN溶液后無(wú)明顯現(xiàn)象,加入氯水后溶液變紅;若方案ⅱ實(shí)際操作中自始至終無(wú)明顯現(xiàn)象,說(shuō)明符合方案ⅰ猜想理由。為驗(yàn)證猜想,在方案ⅱ的基礎(chǔ)上繼續(xù)加入過(guò)量的氯水,即可得到預(yù)期的現(xiàn)象。
16第三章　鐵　金屬材料
第一節(jié)　鐵及其化合物
第1課時(shí)　鐵的單質(zhì)和氧化物、氫氧化物
基礎(chǔ)過(guò)關(guān)練
題組一　鐵單質(zhì)的性質(zhì)
1.納米是長(zhǎng)度單位,1 nm=10-9 m,當(dāng)物質(zhì)的顆粒大小達(dá)到納米級(jí)時(shí),具有特殊的性質(zhì)。例如“納米鐵”在空氣中即可以燃燒。下列關(guān)于“納米鐵”的敘述正確的是(　　)
A.常溫下“納米鐵”比鐵片的金屬性強(qiáng)
B.常溫下“納米鐵”比鐵片更易失去電子
C.常溫下“納米鐵”的還原性與鐵片相同
D.常溫下“納米鐵”比鐵片的氧化性強(qiáng)
2.下列有關(guān)鐵的說(shuō)法中正確的是 (　　)
A.FeCl3可通過(guò)化合反應(yīng)或置換反應(yīng)制得
B.鐵和稀硫酸反應(yīng)的離子方程式為2Fe+6H+ 2Fe3++3H2↑
C.鐵在純氧中燃燒生成Fe3O4
D.常溫下,Fe與H2O不反應(yīng),但在空氣中O2、H2O的共同作用下反應(yīng)生成Fe3O4
3.(經(jīng)典題)某化學(xué)興趣小組利用如圖裝置進(jìn)行“鐵與水蒸氣反應(yīng)”的實(shí)驗(yàn),并檢驗(yàn)產(chǎn)物的性質(zhì),下列說(shuō)法正確的是 (　　)
A.實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)先點(diǎn)燃A處的酒精燈,再點(diǎn)燃B處的酒精噴燈
B.裝置B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Fe+3H2O(g) Fe2O3+3H2
C.裝置E中的現(xiàn)象是紅色粉末變黑
D.因?yàn)殍F與水蒸氣反應(yīng),所以熾熱的鐵水注入模具之前,模具不需干燥處理
4.某同學(xué)欲在實(shí)驗(yàn)室中完成Fe與水蒸氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。
回答下列問(wèn)題:
(1)如何檢查裝置的氣密性 　　　　　　　　　　　　　　。
(2)裝置中濕沙子的作用是　　　　　　。
(3)K中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為　　　　　　　　　　　。
(4)該同學(xué)認(rèn)為欲在裝置的導(dǎo)管口處點(diǎn)燃反應(yīng)產(chǎn)生的氣體,裝置H必不可少,H的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　。
題組二　鐵的氧化物
5.下列說(shuō)法正確的是 (　　)
A.在自然界中,不可能有游離態(tài)的鐵存在
B.赤鐵礦的主要成分是Fe2O3,磁鐵礦的主要成分是Fe3O4,Fe2O3俗稱(chēng)鐵紅
C.Fe3O4可認(rèn)為是FeO和Fe2O3等物質(zhì)的量組成的混合物
D.鐵的氧化物能與酸反應(yīng)生成鹽和水,因此Fe3O4、Fe2O3、FeO都是堿性氧化物
6.某同學(xué)對(duì)鐵的氧化物產(chǎn)生了濃厚興趣,查閱資料后制成以下卡片:
(
在空氣中把鐵灼燒到500
℃
生成Fe
3
O
4
;
溫度再升高可生成Fe
2
O
3
;
在更高的溫度
(
約1 400
℃
)
下加熱Fe
2
O
3
時(shí)
,
又可得到Fe
3
O
4
。即
:
Fe
Fe
3
O
4
Fe
2
O
3
)
下列說(shuō)法正確的是 (　　)
A.FeO、Fe2O3和Fe3O4均為黑色固體
B.反應(yīng)②的溫度比反應(yīng)③的溫度高
C.FeO的穩(wěn)定性強(qiáng)于Fe2O3
D.四氧化三鐵中鐵元素的化合價(jià)較復(fù)雜,其組成可表示為FeO·Fe2O3
7.有一塊鐵的氧化物樣品,用100 mL 5.0 mol·L-1鹽酸恰好將其完全溶解,所得溶液中通入0.05 mol Cl2,恰好使其中的Fe2+全部轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3+,則該樣品可能的化學(xué)式為 (　　)
A.Fe2O3　　　　　B.Fe3O4　　　　　C.Fe4O5　　　　　D.Fe5O7
題組三　鐵的氫氧化物
8.已知:2Fe3++Fe 3Fe2+。下列實(shí)驗(yàn)方案能長(zhǎng)時(shí)間得到白色純凈的Fe(OH)2的是 (　　)
A.在FeCl2溶液上加一層苯,然后將滴管插入到FeCl2溶液液面以下,慢慢滴加NaOH溶液(溶液中不能有氣泡,配制FeCl2溶液和NaOH溶液的蒸餾水必須加熱煮沸)
B.將鐵粉與稀硫酸充分反應(yīng),然后再加入過(guò)量的氨水
C.在Fe2(SO4)3溶液中加入過(guò)量的鐵粉,過(guò)濾,在濾液中加入過(guò)量的NaOH溶液
D.在生成Fe(OH)3的懸濁液中加過(guò)量的鐵粉
9.某化學(xué)興趣小組按如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),反應(yīng)開(kāi)始時(shí)打開(kāi)彈簧夾,當(dāng)點(diǎn)燃從a口出來(lái)的氣體無(wú)爆鳴聲時(shí)關(guān)閉彈簧夾,此時(shí)剩余少量的鈉,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 (　　)
A.橡皮管能起到平衡氣壓的作用
B.關(guān)閉彈簧夾后,打開(kāi)分液漏斗活塞,剩余的少量鈉能置換出單質(zhì)鐵
C.關(guān)閉彈簧夾后,打開(kāi)分液漏斗活塞,錐形瓶?jī)?nèi)能觀察到白色絮狀沉淀
D.反應(yīng)結(jié)束后,打開(kāi)錐形瓶的橡膠塞,能觀察到有紅褐色沉淀產(chǎn)生
10.(經(jīng)典題)某班同學(xué)分成A、B兩組,并分別設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究能較長(zhǎng)時(shí)間觀察到白色Fe(OH)2沉淀的制取方法。回答下列問(wèn)題:
A組實(shí)驗(yàn):用NaOH溶液和FeSO4溶液直接反應(yīng)(如圖)。
(1)FeSO4可由鐵粉還原Fe2(SO4)3制得,寫(xiě)出此反應(yīng)的離子方程式:　　　　　　　　　　　　　　。
(2)該方法能觀察到白色的Fe(OH)2沉淀,但沉淀顏色快速發(fā)生變化,其顏色變化為　　　　　　　　　　　　　　　　　　。請(qǐng)分析沉淀顏色變化的原因:　　　　　　　　　　　　　(用化學(xué)方程式表示)。
B組實(shí)驗(yàn):選用稀硫酸、鐵粉、NaOH溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn),裝置如圖。
(3)實(shí)驗(yàn)時(shí),先　　　　(填“打開(kāi)”或“關(guān)閉”)止水夾K,然后打開(kāi)　　　　的玻璃塞和活塞,使稀硫酸與鐵粉反應(yīng),一段時(shí)間后,　　　　(填“打開(kāi)”或“關(guān)閉”)止水夾K,制得白色Fe(OH)2沉淀,且沉淀能一段時(shí)間不變色,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。
能力提升練
題組一　鐵及其化合物性質(zhì)的綜合應(yīng)用
1.龍泉?jiǎng)κ俏覈?guó)第一把鐵劍,它的鍛造技藝記錄于《越絕書(shū)》《天工開(kāi)物》等典籍中,下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是 (　　)
A.《越絕書(shū)》中記載“洗沙”后得到紅棕色鐵礦石,該鐵礦石主要成分是Fe2O3
B.《天工開(kāi)物》中記載將鐵礦石、木炭等置于爐內(nèi),風(fēng)箱鼓風(fēng),便產(chǎn)生鐵水,鐵水是還原產(chǎn)物
C.鐵劍鍛造需要“淬火”,從而提高鐵劍的硬度,“淬火”中Fe與H2O(g)反應(yīng)生成Fe(OH)3
D.在劍身上涂油可防止鐵劍生銹
2.(經(jīng)典題)用廢鐵屑制備磁性膠體粒子,制備過(guò)程如下:
下列說(shuō)法不正確的是 (　　)
A.溶液A中Fe2+和Fe3+的濃度比為2∶1
B.通入N2是為了防止空氣中的O2氧化Fe2+
C.加適量的H2O2是為了將部分Fe2+氧化為Fe3+
D.加稀H2SO4是為了使鐵溶解生成FeSO4
3.將稀硫酸和鐵粉按一定順序依次加入一定量的硫酸銅溶液中充分反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,加入物質(zhì)的質(zhì)量與燒杯中剩余固體的質(zhì)量關(guān)系如圖所示,下列說(shuō)法不正確的是 (　　)
A.先加入的是鐵粉,后加入的是稀硫酸
B.b、d點(diǎn)對(duì)應(yīng)的剩余固體種類(lèi)不同
C.m=6.4
D.向f點(diǎn)對(duì)應(yīng)溶液中加入鐵粉有氣泡產(chǎn)生
4.元素的“價(jià)—類(lèi)”二維圖是我們學(xué)習(xí)元素及其化合物相關(guān)知識(shí)的重要模型和工具,它指的是以元素的化合價(jià)為縱坐標(biāo),以物質(zhì)的類(lèi)別為橫坐標(biāo)所繪制的二維平面圖像。如圖為鐵元素的“價(jià)—類(lèi)”二維圖,箭頭表示部分物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。
請(qǐng)回答以下問(wèn)題:
(1)Na2FeO4中Fe的化合價(jià)為　　　　。
(2)制備氫氧化亞鐵時(shí),制得的白色絮狀沉淀最終轉(zhuǎn)化為紅褐色沉淀,請(qǐng)用化學(xué)方程式解釋該現(xiàn)象:　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)已知Na2FeO4在強(qiáng)堿性溶液中穩(wěn)定存在,pH越小穩(wěn)定性越差;則制備N(xiāo)a2FeO4時(shí)需要在　　　　(填“酸性”“堿性”或“中性”)環(huán)境中進(jìn)行。Na2FeO4也可以作凈水劑,能與水反應(yīng)生成具有吸附性的Fe(OH)3膠體,反應(yīng)的離子方程式為　　　　　　　　　 　　。
(4)FeO、Fe2O3是合成氨工業(yè)生產(chǎn)中所用的α-Fe催化劑的主要成分。某FeO、Fe2O3混合物中,鐵原子、氧原子的物質(zhì)的量之比為4∶5,其中FeO、Fe2O3的物質(zhì)的量之比為　　　。
題組二　以鐵及其化合物為載體的實(shí)驗(yàn)探究
5.用如圖所示裝置測(cè)定某鐵礦石中Fe2O3的含量(雜質(zhì)不參與反應(yīng)),稱(chēng)取4.00 g該鐵礦石于硬質(zhì)玻璃管A中,充分反應(yīng)后測(cè)得干燥管B增重2.64 g,C增重0.44 g,下列相關(guān)說(shuō)法中正確的是 (　　)
A.稱(chēng)量干燥管B后,應(yīng)先加熱硬質(zhì)玻璃管A,再通CO
B.在硬質(zhì)玻璃管A發(fā)生的反應(yīng)中,CO被還原
C.該鐵礦石中Fe2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為93.3%
D.若撤去干燥管C,會(huì)造成測(cè)得的Fe2O3的含量偏高
6.某學(xué)習(xí)小組探究鐵與氯氣在不同條件下的反應(yīng)及產(chǎn)物。
資料:無(wú)水FeCl3受熱易升華。
(1)將鐵粉放入氯水中,鐵粉溶解,無(wú)氣泡產(chǎn)生。
①經(jīng)檢驗(yàn)氯水呈酸性,原因是　　　　　　　　　　　　　　(用化學(xué)方程式表示)。
②依據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,判斷氯水中與Fe反應(yīng)的粒子可能為　　　　。
(2)濕潤(rùn)的Cl2與Fe的反應(yīng):
裝置 實(shí)驗(yàn) 操作及現(xiàn)象
Ⅰ 常溫時(shí)將鐵絲伸入集氣瓶中,鐵絲迅速變黑,反應(yīng)停止后,加入蒸餾水,溶液呈淺綠色
Ⅱ 將紅熱的鐵絲伸入集氣瓶中,鐵絲劇烈燃燒,產(chǎn)生大量棕褐色的煙,瓶底鋪有棕色粉末
①實(shí)驗(yàn)Ⅰ,經(jīng)檢驗(yàn)產(chǎn)物中有FeCl2,推測(cè)其形成的可能原因:
a:鐵和氯氣直接化合生成,其反應(yīng)為　　　　　　　　　　。
b:2Fe+3Cl2 2FeCl3,2FeCl3+Fe 3FeCl2。
②實(shí)驗(yàn)Ⅱ中反應(yīng)的化學(xué)方程式為　　　　　　　　　　　　　。
(3)干燥的Cl2與Fe的反應(yīng):
裝置 實(shí)驗(yàn) 操作及現(xiàn)象
Ⅲ 常溫時(shí)將鐵絲伸入集氣瓶中,鐵絲慢慢變黑,有大量氣體剩余
Ⅳ 將紅熱的鐵絲伸入集氣瓶中,鐵絲劇烈燃燒,產(chǎn)生大量棕褐色的煙,瓶底鋪有棕色粉末
實(shí)驗(yàn)Ⅲ中有大量Cl2剩余,實(shí)驗(yàn)Ⅳ中幾乎無(wú)Cl2剩余,可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
7.打印機(jī)墨粉中Fe3O4的含量是衡量墨粉質(zhì)量?jī)?yōu)劣的重要指標(biāo)之一,為測(cè)定某墨粉中Fe3O4的含量,同學(xué)們?cè)诨瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)。
已知:①墨粉中除Fe3O4外,其余成分既不含鐵元素,也不溶于水、不與酸反應(yīng);
②酸性高錳酸鉀溶液呈紫紅色,Mn2+溶液無(wú)色。
(1)列舉兩個(gè)生成磁性氧化鐵反應(yīng)的化學(xué)方程式:　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)檢驗(yàn)Fe2+:
①[實(shí)驗(yàn)原理]　　Fe2++　　Mn+　　H+ 　　Fe3++　　Mn2++　　H2O(配平離子方程式)。
②[實(shí)驗(yàn)操作]取第一份溶液少許,向其中滴加酸性KMnO4溶液,振蕩,觀察到　　　　　　　　　　　。
③[實(shí)驗(yàn)結(jié)論]溶液中含F(xiàn)e2+,同時(shí)證明Fe2+具有　　　　性。
(3)測(cè)定Fe3O4的含量:
①加入足量氯水的目的是　　　　　　　　　　　　　。
②加入足量NaOH溶液后觀察到的現(xiàn)象是　　　　　　　。
③沉淀加熱時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是　　　　　　　　　。
答案與分層梯度式解析
基礎(chǔ)過(guò)關(guān)練
1.C 2.C 3.A 5.B 6.D 7.C 8.A 9.B
1.C　“納米鐵”和鐵片都為鐵單質(zhì),失電子能力相同,“納米鐵”的還原性與鐵片相同,“納米鐵”之所以能在空氣中燃燒是由于納米材料的顆粒較小,表面積較大,與氧氣的接觸面積較大。
2.C　Fe與Cl2加熱時(shí)發(fā)生化合反應(yīng)生成FeCl3,而Fe和鹽酸反應(yīng)生成FeCl2,即不能通過(guò)置換反應(yīng)制得,A錯(cuò)誤;Fe和稀硫酸反應(yīng)生成FeSO4和H2,其離子方程式為Fe+2H+ Fe2++H2↑,B錯(cuò)誤;Fe在純氧中燃燒生成Fe3O4,C正確;常溫下Fe與H2O不反應(yīng),但在空氣中O2、H2O的共同作用下反應(yīng)生成鐵銹(主要成分是Fe2O3·xH2O),D錯(cuò)誤。
3.A　實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先點(diǎn)燃A處酒精燈,趕走裝置中的空氣,再點(diǎn)燃B處的酒精噴燈,A正確;裝置B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2,B錯(cuò)誤;裝置E中H2還原CuO,觀察到的現(xiàn)象是黑色粉末變?yōu)榧t色,C錯(cuò)誤;鐵與水蒸氣反應(yīng),熾熱的鐵水注入模具之前,模具需干燥,防止產(chǎn)生的H2發(fā)生爆炸,D錯(cuò)誤。
4.答案　(1)向H中加入水沒(méi)過(guò)導(dǎo)管口,連接好裝置,微熱K,若H中導(dǎo)管口出現(xiàn)氣泡,停止加熱后導(dǎo)管中出現(xiàn)水柱,證明氣密性良好(答案合理即可)　(2)提供水蒸氣　(3)3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2　(4)干燥氫氣,降低H2中水蒸氣的含量
解析　(2)題述反應(yīng)是鐵與水蒸氣的反應(yīng),濕沙子受熱時(shí),水蒸發(fā)產(chǎn)生水蒸氣,即濕沙子的作用是提供水蒸氣。(3)K中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2。(4)潮濕的氫氣很難點(diǎn)燃,故H的作用是干燥氫氣,降低H2中水蒸氣的含量。
5.B　隕鐵中,含有游離態(tài)的鐵,A錯(cuò)誤;赤鐵礦俗稱(chēng)鐵紅,其主要成分是Fe2O3,磁鐵礦的主要成分為Fe3O4,又稱(chēng)磁性氧化鐵,B正確;Fe3O4屬于純凈物,C錯(cuò)誤;Fe2O3、FeO與酸反應(yīng)分別生成一種鹽和水,二者都是堿性氧化物,但Fe3O4與酸反應(yīng)生成兩種鹽,不屬于堿性氧化物,D錯(cuò)誤。
6.D　Fe2O3為紅棕色固體,A項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)信息可知Fe在500 ℃時(shí)與氧氣反應(yīng)生成Fe3O4,繼續(xù)升高溫度生成Fe2O3,在更高的溫度(約1 400 ℃)下Fe2O3轉(zhuǎn)化為Fe3O4,則反應(yīng)②的溫度比反應(yīng)③的溫度低,B項(xiàng)錯(cuò)誤;FeO不穩(wěn)定,其穩(wěn)定性弱于Fe2O3,C項(xiàng)錯(cuò)誤;Fe3O4中Fe為+2價(jià)和+3價(jià),其組成可表示為FeO·Fe2O3,D項(xiàng)正確。
7.C　通入0.05 mol Cl2,恰好使Fe2+全部轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3+,則通入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,則n(Fe3+)=0.1 mol,該鐵的氧化物樣品中含0.1 mol Fe2+、0.1 mol Fe3+,故該樣品可能的化學(xué)式為Fe4O5。
8.A　配制溶液的蒸餾水煮沸,能排出溶解的氧,加一層苯隔絕空氣,可制得白色純凈的Fe(OH)2,A正確;將鐵粉與稀硫酸充分反應(yīng),再加入過(guò)量氨水,實(shí)驗(yàn)中缺少防止Fe(OH)2被氧化的措施,B錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)未排出溶液中溶解的氧,缺少防止Fe(OH)2被氧化的措施,C錯(cuò)誤;Fe(OH)3與鐵粉不反應(yīng),該方法不能制備Fe(OH)2,D錯(cuò)誤。
9.B　鈉與水反應(yīng)生成H2,連接橡皮管能維持壓強(qiáng)平衡,A正確;鈉與水反應(yīng)生成NaOH和H2,生成的NaOH與FeCl2反應(yīng)生成白色絮狀Fe(OH)2沉淀,B錯(cuò)誤、C正確;Fe(OH)2不穩(wěn)定,會(huì)與O2、H2O結(jié)合生成Fe(OH)3紅褐色沉淀,D正確。
10.答案　(1)Fe+2Fe3+ 3Fe2+
(2)白色沉淀迅速轉(zhuǎn)化為灰綠色,一段時(shí)間后變?yōu)榧t褐色　4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3
(3)打開(kāi)　分液漏斗　關(guān)閉　稀硫酸與鐵粉作用產(chǎn)生的H2排出了裝置中的空氣
解析　(1)鐵粉還原Fe2(SO4)3制得FeSO4,該反應(yīng)的離子方程式為Fe+2Fe3+ 3Fe2+。(2)Fe(OH)2沉淀不穩(wěn)定,容易被氧化,可看到白色沉淀迅速變?yōu)榛揖G色,最終變?yōu)榧t褐色,反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3。(3)題圖實(shí)驗(yàn)中,應(yīng)先打開(kāi)止水夾K,再打開(kāi)分液漏斗的玻璃塞和活塞,使左側(cè)裝置中Fe與稀硫酸反應(yīng),一段時(shí)間后裝置中的空氣被排盡,關(guān)閉止水夾K,左側(cè)裝置中壓強(qiáng)增大,可將左側(cè)裝置中溶液壓入右側(cè)NaOH溶液中,二者反應(yīng)生成Fe(OH)2沉淀。
能力提升練
1.C 2.A 3.B 5.D
1.C　Fe2O3為紅棕色固體,紅棕色鐵礦石的主要成分是Fe2O3,A正確;煉鐵過(guò)程中鐵元素化合價(jià)降低,得到的鐵水為還原產(chǎn)物,B正確;Fe與H2O(g)高溫生成Fe3O4和H2,C錯(cuò)誤;劍身上涂油可隔絕氧氣和水,從而防止鐵劍生銹,D正確。
2.A
Fe3O4中Fe2+、Fe3+個(gè)數(shù)比為1∶2,溶液A中Fe2+、Fe3+的濃度比為1∶2,A錯(cuò)誤;通入N2是為了隔絕空氣,防止空氣中的O2氧化Fe2+,B正確;加入適量H2O2將部分Fe2+氧化為Fe3+,C正確;加入稀H2SO4能與Fe反應(yīng)生成FeSO4和H2,D正確。
3.B　圖像分析:
根據(jù)分析可知,先加入的是鐵粉,后加入的是稀硫酸,A正確;b、d點(diǎn)對(duì)應(yīng)的剩余固體均是鐵和銅的混合物,B錯(cuò)誤;m g為生成的銅的質(zhì)量,則有:
Fe+CuSO4 FeSO4+Cu
56 64
5.6 g m g
,解得m=6.4,C正確;f點(diǎn)時(shí),稀硫酸過(guò)量,故向f點(diǎn)對(duì)應(yīng)溶液中加入鐵粉會(huì)有氣泡產(chǎn)生,D正確。
4.答案　(1)+6　(2)4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3　(3)堿性　4Fe+10H2O 4Fe(OH)3(膠體)+3O2↑+8OH-　(4)2∶1
解析　(1)Na2FeO4中Na、O元素分別為+1、-2價(jià),由化合物中各元素正、負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為零,可知Fe元素為+6價(jià)。(2)Fe(OH)2在空氣中與O2、水反應(yīng)生成紅褐色Fe(OH)3,其化學(xué)方程式為4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3。(3)根據(jù)題中信息Na2FeO4在強(qiáng)堿性溶液中穩(wěn)定存在,pH越小穩(wěn)定性越差;可判斷制備N(xiāo)a2FeO4時(shí)需在堿性環(huán)境中進(jìn)行。根據(jù)Na2FeO4能作凈水劑,能與水反應(yīng)生成Fe(OH)3膠體,由化合價(jià)變化可知,反應(yīng)中一定有O2生成,結(jié)合電荷守恒、得失電子守恒可寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式為4Fe+10H2O 4Fe(OH)3(膠體)+3O2↑+8OH-。(4)設(shè)FeO、Fe2O3的物質(zhì)的量之比為a∶b,則,解得a∶b=2∶1。
5.D　硬質(zhì)玻璃管內(nèi)有空氣,先通CO排出裝置內(nèi)的空氣,防止干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果及出現(xiàn)安全事故,A錯(cuò)誤;A中發(fā)生反應(yīng)Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2,該反應(yīng)中CO被氧化生成CO2,B錯(cuò)誤;干燥管B增重2.64 g,即生成0.06 mol CO2,根據(jù)A中反應(yīng)可知該鐵礦石中含0.02 mol Fe2O3,其質(zhì)量為3.2 g,則該鐵礦石中Fe2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%=80.0%,C錯(cuò)誤;若撤去干燥管C,空氣中CO2和水蒸氣會(huì)進(jìn)入干燥管B,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏高,D正確。
6.答案　(1)①Cl2+H2O HCl+HClO
②Cl2、ClO-、HClO
(2)①Fe+Cl2 FeCl2　②2Fe+3Cl2 2FeCl3
(3)Ⅲ中鐵與Cl2反應(yīng)產(chǎn)生的氯化物覆蓋在鐵絲表面,使鐵與Cl2不能接觸;Ⅳ中反應(yīng)溫度高,生成的FeCl3升華,鐵與Cl2繼續(xù)接觸反應(yīng)
解析　(1)①Cl2溶于水,發(fā)生反應(yīng)Cl2+H2O HCl+HClO,故氯水呈酸性。②鐵粉放入氯水中,鐵粉溶解且無(wú)氣泡產(chǎn)生,可能是Fe與Cl2反應(yīng),也可能是Fe與HClO或ClO-反應(yīng)。
(3)對(duì)比實(shí)驗(yàn)Ⅲ和Ⅳ的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,Ⅲ中鐵與Cl2反應(yīng)產(chǎn)生的氯化物覆蓋在鐵絲表面,使鐵與Cl2不能接觸;Ⅳ中反應(yīng)溫度高,生成的FeCl3升華,使鐵與Cl2繼續(xù)接觸反應(yīng)。
7.答案　(1)3Fe+2O2 Fe3O4　3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2
(2)①5　1　8　5　1　4　②溶液紫紅色褪去　③還原
(3)①將Fe2+全部氧化為Fe3+　②有紅褐色沉淀生成,溶液由棕黃色變?yōu)闊o(wú)色　③2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O
解析　(1)Fe在O2中燃燒、Fe與水蒸氣的反應(yīng)均能生成Fe3O4,其化學(xué)方程式分別為3Fe+2O2 Fe3O4、3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2。(2)①根據(jù)原子守恒、得失電子守恒、電荷守恒,可配平該離子方程式為5Fe2++Mn+8H+ 5Fe3++Mn2++4H2O。②取第一份溶液少許,加入酸性KMnO4溶液,發(fā)生①中反應(yīng),可觀察到溶液紫紅色褪去。③該實(shí)驗(yàn)可以證明Fe2+具有還原性。(3)①原溶液中含有Fe2+和Fe3+,加入足量氯水后得到含F(xiàn)e3+的溶液,即加入足量氯水可將Fe2+全部氧化為Fe3+。②加入NaOH溶液后,發(fā)生反應(yīng)Fe3++3OH- Fe(OH)3↓,有紅褐色沉淀產(chǎn)生,溶液由棕黃色變?yōu)闊o(wú)色。③Fe(OH)3不穩(wěn)定,受熱易分解,其化學(xué)方程式為2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O。
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