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第15讲　铁及其氧化物和氢氧化物
[复习目标]　1.掌握铁的主要性质及应用。2.知道不同价态的铁的氧化物的主要性质和用途。3.掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的性质及Fe(OH)2的制备方法。
考点一　铁及其氧化物
1．铁单质
(1)铁的物理性质
色固体，熔点较高，具有良好的导热、导电、延展性，能被____吸引。
(2)铁的原子结构
Fe的价层电子排布式为__________，铁位于元素周期表的第____周期____族，是应用最广泛的过渡金属元素，其原子结构示意图：____________________________________________。
(3)铁的化学性质
铁比较活泼，还原性较强，失去电子后生成____价或____价的铁。重要的化学反应为
2．铁的氧化物
(1)物理性质
化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4
俗名 铁红 磁性氧化铁
颜色状态 ____粉末 ______粉末 ____晶体(有磁性)
水溶性
铁的化合价
(2)化学性质
①FeO、Fe2O3都属于碱性氧化物，能溶于强酸，分别写出它们溶于盐酸的离子方程式：______________________________________________________________________________，_____________________________________________________________________________。
②铁的氧化物还能被CO、Al还原，以氧化铁为例写出化学方程式：______________________________________________________________________________，_____________________________________________________________________________。
③分别写出Fe3O4溶于足量稀硝酸、氢碘酸(HI)的离子方程式：______________________________________________________________________________、_____________________________________________________________________________。
1．铁的化学性质比较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态形式存在(　　)
2．Fe分别与Cl2和盐酸反应所得氯化物相同(　　)
3．常温下可用铁质容器储存、运输浓硝酸、浓硫酸(　　)
4．铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到Fe3O4(　　)
一、铁及其氧化物的性质与应用
1．下列叙述正确的是(　　)
A．Fe与I2反应生成FeI3
B．硫酸铜溶液中加入少量铁粉反应的离子方程式：3Cu2＋＋2Fe===2Fe3＋＋3Cu
C．5.6 g Fe与足量的S反应转移的电子数为0.3NA
D．高温下水蒸气与Fe反应，固体的质量增加
2．化学让生活更美好。下列说法不正确的是(　　)
A．钢铁使用要尽可能减少钢铁的氧化损耗，Fe2O3是一种碱性氧化物
B．常温下，铁的氧化物都不溶于水，也不与水反应
C．故宫是中国最大的古代文化艺术博物馆，氧化铁可作故宫红色外墙的涂料
D．氧化亚铁在空气中加热会被迅速氧化成三氧化二铁
3．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，避免冷凝水与灼热铁粉接触
C．肥皂液改为吹泡泡水，收集H2效果更好，点燃效果更明显
D．悬挂的磁铁仅能吸引铁粉，不能吸引反应产物
二、铁与酸反应的定量分析
4．向含有1 mol HNO3和1 mol H2SO4的混合溶液中逐渐加入铁粉至过量，溶液中金属阳离子a、b与所加铁粉的物质的量的关系如图所示(已知稀硝酸的还原产物只有NO)。下列有关判断不正确的是(　　)
A．a表示Fe3＋的关系曲线
B．n1＝0.75
C．P点时，n(Fe2＋)＝0.562 5 mol
D．向P点溶液中加入铜粉，最多可溶解14.4 g
三、铁的氧化物组成分析
5．准确称取某种铁的氧化物2.88 g，用足量的CO进行还原，将生成的CO2全部用足量的澄清石灰水吸收，得到沉淀4.00 g，计算该氧化物的化学式：__________。
6．(2022·南京质检)有一块铁的“氧化物”样品，用140 mL 5.0 mol·L－1盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.025 mol Cl2，恰好使其中的Fe2＋全部转变为Fe3＋，则该样品的化学式可能为_____________________________________________________________________。
确定铁的氧化物组成的基本方法
设铁的氧化物中铁元素与氧元素的质量比为m∶n，
则氧化物中n(Fe)∶n(O)＝∶＝a∶b，
若a∶b＝1∶1，则铁的氧化物为FeO；
若a∶b＝2∶3，则铁的氧化物为Fe2O3；
若a∶b＝3∶4，则铁的氧化物是Fe3O4或FeO与Fe2O3按物质的量之比为1∶1组成的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3的物质的量之比为1∶1，Fe3O4的物质的量为任意值)。
考点二　铁的氢氧化物
1．氢氧化铁和氢氧化亚铁的比较
化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
色、态 ____色固体 ____色固体
与盐酸反应
受热分解
制法 可溶性亚铁盐与碱溶液反应： ______________ 可溶性铁盐与碱溶液反应： ____________________
二者的关系 在空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是__________，最后变成________，化学方程式为_____________
2.Fe(OH)2的制备
(1)制备原理
①制备原理：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓。
②成功关键：溶液中不含O2等氧化性物质；制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭、隔绝空气的体系中。
(2)常用方法
有机覆盖层法 将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到FeSO4溶液液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4)，以防止________________发生反应
还原性气体保护法 先在装置Ⅰ中生成FeSO4溶液，并利用生成的H2将装置内的____排尽后，再把____溶液压入装置Ⅱ中与______混合，这样可长时间观察到白色沉淀
电解法 用铁作阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖苯(或煤油)
1．在空气中，白色的Fe(OH)2迅速转变成灰绿色，最终变成红褐色(　　)
2．FeCl3溶液滴入热的浓NaOH溶液中可得到Fe(OH)3胶体(　　)
3．Fe(OH)2与HNO3发生反应的离子方程式为Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O(　　)
4．Fe(OH)3与氢碘酸反应生成FeI3(　　)
5．Fe(OH)3呈红褐色、透明，能产生丁达尔效应(　　)
6．Fe(OH)3在空气中加热分解生成Fe2O3，则Fe(OH)2在空气中加热分解生成FeO(　　)
7．制备氢氧化亚铁时，向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，边加边搅拌，即可制得白色的氢氧化亚铁(　　)
氢氧化亚铁制备实验探究
1．用FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备Fe(OH)2。
(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需要加入________________。
(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用______的方法。
(3)生成Fe(OH)2白色沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液，这样操作的理由是_______________________________________
________________________________________________________________________。
2．下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是________(填序号)。
3．用如图所示装置(夹持仪器省略)制备氢氧化亚铁。
实验步骤如下：
Ⅰ.检查装置气密性后，关闭K2、K5、K6，打开K1、K3、K4，使装置A中产生的气体进入装置B中，排尽装置B中空气。
Ⅱ.待装置B中空气排尽后，关闭K3，打开K2，将装置A中溶液压入装置B中并观察现象。
Ⅲ.关闭K1、K2，打开K5、K6，使装置C中气体通入装置B中并观察现象。
回答下列问题：
(1)仪器a的名称是____________，B中长玻璃管的作用是_____________________________。
(2)装置A中金属离子的检验方法是________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(3)步骤 Ⅲ 装置B中的现象是____________________________________________________，
其发生反应的化学方程式为_______________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
4．利用电解实验可以制得纯净的Fe(OH)2白色沉淀，如图所示，已知两电极的材料分别为石墨和铁。
(1)a电极的材料应为_____________________________________________________________，
电极反应式为__________________________________________________________________。
(2)电解液c可以是________(填字母)。
A．纯水 B．NaCl溶液
C．NaOH溶液 D．CuCl2溶液
(3)d为苯，其作用是____________________________________________________________，
在加入苯之前对电解液c应作何简单处理？_________________________________________
______________________________________________________________________________。
(4)若c用Na2SO4溶液，当电解一段时间后看到白色Fe(OH)2沉淀，再反接电源电解，除了电极上看到气泡外，另一明显现象为________________________________________________。
1．下列叙述不正确的是(　　)
A．浓硝酸与铁在常温下不反应，所以可用铁质容器贮运浓硝酸(2022·浙江6月选考，9C)
B．工人将模具干燥后再注入熔融钢水，是因为铁与H2O高温下会反应(2022·广东，6C)
C．将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2(2019·天津，3A)
D．铁锈的主要成分可表示为Fe2O3·nH2O(2020·浙江1月选考，9B)
2．下列关于铁及其化合物的说法正确的是(　　)
A．FeS2在沸腾炉中与O2反应主要生成SO3(2020·浙江7月选考，12C)
B．Mg加入到过量FeCl3溶液中可得Fe(2020·浙江7月选考，12B)
C．钢铁在潮湿空气中生锈主要是发生了电化学腐蚀(2020·浙江7月选考，8D)
D．室温下，Fe与浓H2SO4反应生成FeSO4(2020·江苏，6D)
第15讲　铁及其氧化物和氢氧化物
考点一
归纳整合
1．(1)银白　磁体　(2)3d64s2　四　Ⅷ　
(3)＋2　＋3　3Fe＋2O2Fe3O4　2Fe ＋ 3Cl22FeCl3　Fe＋SFeS　Fe＋I2FeI2　3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2　Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑　钝化　＋3
Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu　2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
2．(1)黑色　红棕色　黑色　不溶于水　不溶于水　不溶于水　＋2　＋3　＋2、＋3　(2)①FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O　Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O　②Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2　 Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3　③3Fe3O4＋28H＋＋NO===9Fe3＋＋NO↑＋14H2O 　Fe3O4＋8H＋＋2I－===3Fe2＋＋I2＋4H2O
易错辨析
1．×　2.×　3.√　4.√
专项突破
1．D　2.D　3.D　4.C
5．FeO
解析　4.00 g CaCO3沉淀的物质的量为0.04 mol，则CO、CO2的物质的量均为0.04 mol，增加的氧元素为0.04 mol，质量为0.04 mol×16 g·mol－1＝0.64 g，铁的氧化物中氧元素的质量为0.64 g，铁元素的质量为2.88 g－0.64 g＝2.24 g，铁的氧化物中铁元素与氧元素的物质的量之比为∶0.04 mol＝1∶1，则这种铁的氧化物的化学式为FeO。
6．Fe5O7
解析　根据2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，可知铁的“氧化物”样品用盐酸溶解后所得溶液中n(Fe2＋)＝0.025 mol×2＝0.05 mol，根据电荷守恒得2n(Fe2＋)＋3n(Fe3＋)＝n(Cl－)＝0.14 L×5 mol·L－1＝0.7 mol，则n(Fe3＋)＝0.2 mol，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.05 mol∶0.2 mol＝1∶4，故该氧化物可表示为FeO·2Fe2O3，即Fe5O7。
考点二
归纳整合
1．白　红褐　Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O　Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O　2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O　Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓　Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓　白色絮状沉淀迅速变成灰绿色　红褐色　4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
2．(2)空气与Fe(OH)2接触　空气　FeSO4　NaOH溶液
易错辨析
1．√　2.×　3.×　4.×　5.×　6.×　7.×
专项突破
1．(1)稀H2SO4、铁屑　(2)煮沸　(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2而被氧化
2．①②④
3．(1)恒压滴液漏斗　平衡气压，辅助排出装置B中的空气　 (2)取少量装置A烧瓶中的液体于洁净试管中，滴加几滴KSCN溶液，无血红色出现，再滴加H2O2，溶液变为血红色，则证明存在Fe2＋
(3)白色沉淀逐渐变为灰绿色，最后变为红褐色　4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
4．(1)Fe　Fe－2e－===Fe2＋　(2)BC　(3)隔绝空气，防止生成的Fe(OH)2被氧化　加热煮沸，排出溶解的O2　(4)白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变成红褐色
真题演练　明确考向
1．A　2.C

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