3.1.1铁的单质、氧化物和氢氧化物(课件 教案 学案,共3份)

资源下载
  1. 二一教育资源

3.1.1铁的单质、氧化物和氢氧化物(课件 教案 学案,共3份)

资源简介

第三章 铁 金属材料
第一节 铁及其化合物
基础课时18 铁的单质、氧化物和氢氧化物
学习目标 1.了解铁及其氧化物的主要性质,了解它们在生产、生活中的应用。2.认识铁单质与水蒸气反应的条件,培养宏观辨识与微观探析的能力。3.将铁的性质运用于解决生产、生活中简单的化学问题,强化性质决定用途的观念。
一、铁的单质
(一)知识梳理
1.铁元素的存在和铁的冶炼
(1)存在
铁在地壳中含量仅次于氧、硅和铝,居第四位,除陨铁中的铁元素以单质形式存在外,铁元素主要以+2价和+3价化合物的形式存在。
(2)冶炼
工业炼铁的原理:3CO+Fe2O32Fe+3CO2。
2.铁单质的物理性质
铁有延展性和导热性,铁能导电,但导电性不如铜和铝。铁能被磁铁吸引。
3.铁单质的化学性质
(1)铁与非金属单质、酸和盐溶液的反应
①铁与非金属单质反应
②铁与盐酸、稀硫酸反应的离子方程式:Fe+2H+===Fe2++H2↑。
③铁与硫酸铜溶液反应的离子方程式:Fe+Cu2+===Cu+Fe2+。
(2)铁粉与水蒸气反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2。
(二)互动探究
材料1 人类最早使用的铁是从天空落下来的陨铁。陨铁是含铁量高的金属混合物,由于它含有镍、铬等金属而具有抗腐蚀的性能,所以能长期保存下来。
材料2 钢铁厂的生产中,冶炼得到的铁水,需要注入模具中,钢铁厂总会在醒目的位置贴出安全告示:炽热的铁水或钢水注入模具之前,模具必须进行充分的干燥处理,不得留有水,并应保持地面干燥。
【问题讨论】
问题1 小明同学不小心将少量铁粉混入铜粉中。请设计实验将少量铁粉除去________。
提示 用稀盐酸溶解后过滤
问题2 取少量陨铁(主要含有Fe、Ni),加入足量的稀盐酸,你会观察到________,请写出涉及的化学方程式_____________________________________________
___________________________________________________________________。
提示 部分固体溶解,有气泡冒出;Fe+2HCl===FeCl2+H2↑、Ni+2HCl===NiCl2+H2↑。
问题3 炽热的铁水或钢水注入模具之前,请阐释模具必须进行干燥处理的理由___________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
提示 因为炽热的铁与水蒸气会发生反应生成H2,在高温下氢气会造成生产安全。
【探究归纳】
铁元素性质活泼,有较强的还原性,主要化合价为+2价和+3价。铁单质的主要反应及产物如下。
1.铁在地壳中的含量位居第四位,下列关于铁的叙述中错误的是(  )
A.纯净的铁是光亮的银白色金属
B.铁能被磁体吸引
C.铁是地壳中含量最多的金属元素
D.铁具有延展性和导热性,可制作炊具
答案 C
解析 地壳中元素含量排序为氧、硅、铝、铁、钙,因此地壳中含量最多的金属元素是铝,C错误。
2.下列叙述中正确的是(  )
A.铁与浓硝酸反应产生对应的盐和氢气
B.常温下,浓硫酸可以用铁制容器盛放
C.金属与水反应均生成对应的氢氧化物和氢气
D.铁与硫反应的产物为硫化铁
答案 B
解析 A.铁与浓硝酸常温下发生钝化,且硝酸与金属反应不能生成氢气,故A错误;B.常温下,浓硫酸与铁发生钝化,因此可用铁制容器盛放浓硫酸,故B正确;C.很活泼的金属才能与水反应生成氢氧化物和氢气,不活泼的金属与水不反应,如铜与水不反应,故C错误;D.硫的氧化性较弱,与铁反应只能生成硫化亚铁,故D错误。
3.某学习小组按如图所示实验,下列组员的认识一定不合理的是(  )
A.甲同学认为试管b中收集到的气体可点燃,且产生淡蓝色火焰
B.乙同学认为试管a中生成的黑色固体可能为四氧化三铁
C.丙同学认为用盐酸溶解固体生成物所得溶液有颜色
D.丁同学认为将少量还原铁粉放入试管中,加适量的水,加热也可实现该反应
答案 D
解析 铁与水蒸气在高温下反应生成氢气,故b管收集到的为氢气,可燃,发生淡蓝色火焰,A正确;铁与水蒸气在高温下反应生成黑色的四氧化三铁,留在试管a中,B正确;生成的四氧化三铁可溶于盐酸生成氯化铁和氯化亚铁溶液,都有颜色,C正确;要实现该反应,铁只能和水蒸气在高温下反应,D错误。
二、铁的氧化物
(一)知识梳理
铁氧化物的比较
氧化亚铁(FeO) 氧化铁(Fe2O3) 四氧化三铁(Fe3O4)
俗称 — 铁红 磁性氧化铁
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
类别 碱性氧化物 碱性氧化物 -
铁的价态 +2 +3 +2、+3
与H+反应的离子方程式 FeO+2H+===Fe2++H2O 6H++Fe2O3===2Fe3++3H2O Fe3O4+8H+===2Fe3++Fe2++4H2O
稳定性 6FeO+O22Fe3O4 稳定 稳定
与CO、C、H2反应 生成单质铁及CO2或H2O
用途 Fe2O3常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料,赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁的原料
(二)互动探究
材料1 我国的劳动人民在春秋时期就会冶铁,比欧洲早近2000年。
高炉生产时从炉顶装入铁矿石(主要成分是Fe2O3 )、焦炭、造渣用熔剂(石灰石),从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。在高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成一氧化碳,在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧,从而还原得到铁。
材料2 铁和铁的化合物有广泛的应用,如铁单质可用于制作铁锅,Fe2O3可用作粉刷墙壁的红色涂料,Fe3O4可用作激光打印机的墨粉和磁性材料。
【问题讨论】
问题1 请用化学方程式表示上述过程中涉及的氧化还原反应____________________________________________________________________
____________________________________________________________________、
____________________________________________________________________。
提示 2C+O22CO,C+O2CO2;C+CO22CO,Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
问题2 焦炭的作用_______________________________________________。
提示 提供炼铁所需的热量并提供还原剂
问题3 “FeO是一种黑色粉末,不稳定,在空气里受热,能迅速被氧化成Fe3O4”。该反应的化学方程式为_____________________________________________
_________________________________________________________________。
提示 6FeO+O22Fe3O4。
问题4 FeO和Fe2O3是碱性氧化物,Fe3O4也是碱性氧化物吗?________,请阐释理由_____________________________________________________________
__________________________________________________________________。
提示 不是。Fe3O4和盐酸反应生成两种盐,所以四氧化三铁不是碱性氧化物。
【探究归纳】
铁的氧化物的性质
1.高炉炼铁的生产中,下列说法正确的是(  )
A.焦炭和一氧化碳都是还原剂
B.采用富氧空气可以得到纯铁
C.加石灰石的目的主要是为了得到CO2
D.用于冶炼生铁的矿石主要有磁铁矿、赤铁矿和黄铁矿
答案 A
解析 高炉炼铁的生产中,焦炭燃烧生成二氧化碳,二氧化碳再和焦炭反应生成一氧化碳,一氧化碳还原铁的氧化物,在反应中焦炭和一氧化碳是还原剂,A正确;采用富氧空气是为了焦炭能充分燃烧,B错误;加石灰石的目的主要是为了造渣,C错误;黄铁矿中铁的含量低,一般不用于冶炼生铁,D错误。
2.关于铁的氧化物:FeO、Fe2O3、Fe3O4的下列说法中正确的是(  )
A.都是黑色固体
B.都不溶于水
C.铁元素的化合价都相同
D.都能与水反应
答案 B
解析 铁的三种氧化物(FeO、Fe2O3、Fe3O4)中氧化铁为红棕色,氧化亚铁和四氧化三铁为黑色,A不正确;铁的三种氧化物(FeO、Fe2O3、Fe3O4)都不溶于水,B正确;铁的三种氧化物(FeO、Fe2O3、Fe3O4)中,氧化铁中铁元素为+3价,氧化亚铁中铁元素为+2价,四氧化三铁中铁元素为+2价和+3价,C不正确;铁的三种氧化物(FeO、Fe2O3、Fe3O4)都不与水反应,D不正确。
3.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,则这种铁的氧化物为(  )
A.Fe3O4 B.Fe2O3
C.FeO D.以上都不是
答案 C
解析 4.00 g CaCO3沉淀的物质的量为0.04 mol,则CO、CO2的物质的量也为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质量为0.64 g,铁元素质量为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。
三、铁的氢氧化物
(一)知识梳理
1.铁的氢氧化物的制备
反应原理:Fe(OH)3与Fe(OH)2分别由相应的可溶性盐与可溶性碱反应而制得。
Fe(OH)2 Fe(OH)3
操作
现象 产生白色絮状沉淀,迅速变为灰绿色,最终变为红褐色沉淀 生成红褐色沉淀
离子方程式 Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓; 4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3 Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓
实验结论 Fe(OH)2很不稳定,极易转化为Fe(OH)3
2.Fe(OH)2和Fe(OH)3的化学性质
(1)具有碱的性质
Fe(OH)2和Fe(OH)3都是不溶性碱,能与酸反应,离子方程式分别为Fe(OH)2+2H+===Fe2++2H2O、Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O。
(2)不稳定性
Fe(OH)3加热时会发生分解,化学方程式为
2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O。
(二)互动探究
Fe(OH)2具有强的还原性,极易被空气中的氧气氧化为Fe(OH)3,因此实验室在制备Fe(OH)2时,要注意隔绝空气。常采取以下方法:
方法一: 有机覆盖层法 将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下,并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4),以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应,如图所示
方法二: 还原性气体保护法 用H2将装置内的空气排尽后,再将亚铁盐与NaOH溶液混合,这样可长时间观察到白色沉淀,如图所示
【问题讨论】
问题1 请问上述两种方法可以制备较为纯净的白色Fe(OH)2沉淀的原因是___________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
提示 方法一用苯液封,装有NaOH溶液的胶头滴管插入液面以下慢慢挤出溶液;方法二则利用反应产生的H2排尽装置中空气;这些操作均能防止Fe(OH)2与氧气接触,避免其被氧化,因此能较长时间观察到白色沉淀。
问题2 结合装置,请你分析和说明方法二能制备较为纯净的白色Fe(OH)2沉淀的工作原理_________________________________________________________
__________________________________________________________________。
提示 方法二中打开止水夹a,铁粉与稀硫酸反应生成的氢气排出了装置内的空气,同时试管内剩余的氢气起到保护气的作用,然后关闭止水夹a,在压强作用下,生成的硫酸亚铁溶液被压到右边与NaOH溶液混合,生成了白色Fe(OH)2沉淀,防止了Fe(OH)2与氧气接触,避免其被氧化,因此能较长时间观察到白色沉淀。
【探究归纳】
1.铁的氢氧化物的性质
2.成功制备Fe(OH)2的关键
由于Fe(OH)2具有很强的还原性,易被氧化为 Fe(OH)3,在实验室中制备Fe(OH)2,并使Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态,成为物质制备实验探究的热点。
制备原理:Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓
成功关键:①溶液中不含Fe3+和O2等氧化性物质。
②制备过程中,保证生成的Fe(OH)2在密闭的隔绝空气的体系中。
1.实验室用FeCl2和烧碱制备Fe(OH)2,为了使生成的产物不容易被氧化,下列说法不正确的是(  )
A.配制FeCl2和烧碱溶液所用的蒸馏水通常要煮沸
B.可在FeCl2溶液的上面加一层植物油,以隔绝空气
C.向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时,胶头滴管尖嘴不能伸入试管内
D.产生Fe(OH)2沉淀后,不能振荡试管
答案 C
解析 FeCl2和烧碱溶液要现用现配,且配制溶液的蒸馏水要煮沸以除去氧气,确保Fe(OH)2的生成在无氧的环境里,故A项正确;在FeCl2溶液的上面加一层苯或一层油,以隔绝空气防止氧气溶入,故B项正确;向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时,要将胶头滴管的尖嘴伸入FeCl2溶液中,防止氢氧化钠溶液在滴入时接触空气溶解氧气,故C项错误;产生Fe(OH)2沉淀后,若振荡试管,会增大沉淀与空气接触的机会,使沉淀更易被氧化,故D项正确。
2.稀硫酸中加入适量铁粉,反应完全后再加入适量的NaOH溶液,放置片刻,整个过程中观察到的颜色变化是(  )
A.无色、灰绿色、红褐色
B.无色、浅绿色、白色、灰绿色、红褐色
C.灰绿色、红褐色、蓝色
D.灰绿色、白色、浅绿色、灰绿色、红褐色
答案 B
解析 H2SO4、FeSO4、Fe(OH)2和Fe(OH)3依次为无色、浅绿色、白色和红褐色。
3.下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是(  )
A.①②④ B.②③④
C.①③④ D.①②③
答案 A
解析 因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3,即4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,因此要较长时间看到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由于带入空气中的氧气,能迅速将 Fe(OH)2氧化,因而不能较长时间看到白色沉淀;④中液面加苯阻止了空气进入;答案为①②④,A项正确。
A级 合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
(一)铁单质的性质
1.互联网上报道,目前世界上有近20亿人患有缺铁性贫血。这里的“铁”是指(  )
A.铁元素 B.铁单质
C.四氧化三铁 D.三氧化二铁
答案 A
解析 由所学知识可知人体中的铁元素是以化合态形式存在的,这里的铁是指铁元素。
2.铁在一定条件下与Cl2、O2、S反应的产物分别为FeCl3、Fe3O4、FeS,下列有关说法正确的是(  )
A.三种非金属单质中,S的氧化性最弱
B.等量的铁分别与Cl2、O2、S反应,转移的电子数相等
C.反应生成的三种产物都只具有氧化性
D.反应生成的三种产物都是易溶于水的固体
答案 A
解析 根据反应后铁元素的价态,可知S的氧化性最弱,A项正确;反应产物中铁元素的价态不同,等量的铁分别与Cl2、O2、S反应,转移的电子数不相等,B项错误;Fe3O4和FeS中含有+2价的铁元素,也具有一定的还原性,C项错误;Fe3O4和FeS难溶于水,D项错误。
3.(2023·泰安东平一中月考)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.反应中H2O作氧化剂,发生反应的化学方程式为2Fe+3H2O===Fe2O3+3H2
C.干燥管中加入的固体干燥剂可以是无水氯化钙
D.收集反应产生的气体选用装置②
答案 C
解析 实验时,应先用水蒸气排出装置中的空气,即先点燃酒精灯再点燃酒精喷灯,A错误; 铁和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气,B错误; 氢气是中性气体,可以用无水氯化钙干燥,C正确; 收集的是氢气,密度比空气小,应用向下排气法,选用装置①,D错误。
(二)铁的氧化物
4.北宋沈括的《梦溪笔谈》对指南针已有详细记载:“方家以磁石磨针缝,则能指南。”磁石的主要成分是(  )
A.FeO B.Fe2O3
C.Fe3O4 D.CuFeS2
答案 C
解析 四氧化三铁具有磁性,制指南针的磁石主要成分是四氧化三铁。
5.向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入100 mL 1 mol·L-1的盐酸,恰好使混合物完全反应,放出11.2 mL(标准状况)气体,所得溶液加入KSCN溶液不变红色(已知Fe3+遇见KSCN溶液变红色)。用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物,所得铁的质量为(  )
A.2.8 g B.11.2 g
C.5.6 g D.无法计算
答案 A
解析 盐酸恰好使混合物完全溶解,盐酸没有剩余,向反应所得溶液中加KSCN溶液无红色出现,说明溶液为FeCl2溶液,根据氯元素守恒可知n(FeCl2)=n(HCl)=×0.1 L×1 mol·L-1=0.05 mol;用足量的CO在高温下还原相同质量的混合物得到铁,根据铁元素守恒可知n(Fe)=n(FeCl2)=0.05 mol,其质量为0.05 mol×56 g·mol-1=2.8 g。
(三)铁的氢氧化物
6.将Na2O2投入FeCl2溶液中,可观察到的现象是(  )
①有气泡产生 ②生成白色沉淀 ③生成红褐色沉淀 ④无变化
A.①③ B.①②
C.①②③ D.④
答案 A
解析 过氧化钠溶于水生成氢氧化钠和氧气,溶液显碱性,且过氧化钠还具有强氧化性,所以将Na2O2投入FeCl2溶液中,可观察到的现象是有气泡产生。亚铁离子被氧化生成铁离子,然后铁离子与生成的氢氧化钠反应生成红褐色氢氧化铁沉淀。
7.实验室用如图装置来制取Fe(OH)2,关于该实验的说法中正确的是(  )
A.组装好仪器后,实验操作的第一步是向装置中加入对应的试剂
B.引发B中产生Fe(OH)2的操作是关闭K,继续滴加稀硫酸
C.从反应开始至关闭K时,C中集气瓶收集到的气体是纯净的氢气
D.打开B中瓶塞,可看到白色沉淀直接变为红褐色沉淀
答案 B
解析 A用于制备硫酸亚铁,实验时可打开K,生成的氢气将装置内的空气排出,然后关闭K,将生成的硫酸亚铁排到B中生成氢氧化亚铁,C用于收集气体,以此解答该题。组装好仪器后,应先检验装置的气密性,故A错误;关闭K,将生成的硫酸亚铁排到B中生成氢氧化亚铁,故B正确;装置内存在空气,从反应开始至关闭K时,C中集气瓶收集到的气体为氢气和空气的混合物,故C错误;B中溶液上方为氢气,打开B中瓶塞,氢氧化亚铁不能直接被氧化,故D错误。
B级 素养培优练
8.物质类别和核心元素的化合价是研究物质性质的两个基本视角。若以物质类别为横坐标、核心元素化合价为纵坐标绘制的图像叫“价—类”图。下面是有关铁元素的“价—类”图,下列分析正确的是(  )
A.X的物质类别是单质,在氧气中燃烧的产物为Z
B.M、N均为碱,且在水溶液中均可溶
C.P、Q所含阳离子,质子数相同而电子数不同
D.若Q为FeCl2,则X、Y、Z、N均能与盐酸反应得到Q
答案 C
解析 X为铁单质,Y为FeO,Z为Fe2O3,N为Fe(OH)2,M为Fe(OH)3,Q为含有Fe2+的盐,P为含有Fe3+的盐。X为铁单质,在空气中燃烧的产物为Fe3O4,Z为Fe2O3,A错误; N为Fe(OH)2,M为Fe(OH)3,均为难溶于水的碱,B错误; Q为含有Fe2+的盐,P为含有Fe3+的盐,Fe2+和Fe3+质子数相同而电子数不同,C正确;若Q为FeCl2,Y为FeO、N为Fe(OH)2,与盐酸反应可得到FeCl2,Z为Fe2O3、M为Fe(OH)3,与盐酸反应得到FeCl3,D错误。
9.(2023·聊城一中高一期末)利用废旧镀锌铁皮制备Fe3O4胶体粒子的流程图如下,已知:Zn溶于强碱时生成可溶于水的[Zn(OH)4]2-。下列有关说法正确的是(  )
A.Fe3O4是一种复杂的混合物,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(OH)3+3H+===Fe3++3H2O
D.“氧化”的目的是将Fe2+全部氧化为Fe3+
答案 B
解析 由信息可知Zn能溶于强碱溶液,由流程可知,加入氢氧化钠溶液反应,锌溶解,铁不溶解,过滤得到滤液含Na2[Zn(OH)4],分离出的不溶物为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,以此来解答。Fe3O4是一种复杂的化合物,是具有磁性的黑色晶体,故A错误;Zn溶于强碱时生成可溶于水的Na2[Zn(OH)4],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;“酸溶”的离子方程式为Fe+2H+===Fe2++H2↑,故C错误;Fe3O4中含+2价铁,则过氧化氢只氧化部分亚铁离子,故D错误。
10.某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)请写出FeCl3与铁粉反应的化学方程式:______________________________
____________________________________________________________________。
(4)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)_________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(5)将FeCl3饱和溶液滴入沸水中,并继续煮沸至红褐色,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)Fe+2FeCl3===3FeCl2
(4)生成白色沉淀,迅速变成灰绿色,最终变成红褐色 4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
(5)Fe(OH)3胶体 分散质粒子直径大小不同
解析 (1)由Fe2O3发生反应后变为FeCl3可知是Fe2O3与盐酸反应,反应的离子方程式为Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O。(2)FeCl3反应生成Fe(OH)3,应加入NaOH溶液、氨水等。(3)FeCl3与铁粉反应的化学方程式为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,容易被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3,这个过程的现象为生成白色沉淀,迅速变成灰绿色,最终变成红褐色。发生氧化还原反应的化学方程式是4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。(5)将FeCl3饱和溶液滴入沸水中并继续煮沸至红褐色,制得Fe(OH)3胶体,溶液、胶体、浊液的本质区别是分散质粒子直径大小不同。
11.我国古代就已经开始研究金属,《抱朴子内篇》记载:“曾青涂铁,铁赤色如铜” 描述了古代炼铜的原理。现对其中的原理作出进一步研究。
[实验探究]
实验操作 实验现象
步骤一:向 CuSO4溶液中加入足量的铁片
步骤二:向 FeSO4溶液中加入足量的铜片 实验无 明显现象
[实验结论]铁可以置换出铜,铜不可以置换出铁。
(1)写出步骤一对应的实验现象_________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)写出步骤一发生反应的离子方程式,并用单线桥标出电子转移____________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
(3)金属活动性顺序表反映了金属性质的递变规律,根据金属活动性顺序表判断,下列金属还原性最强的是________(填标号),其对应的金属离子氧化性最强的是__________(填标号)。
A.Ag B.K
C.Mg D.Cu
(4)经实验测得 Hg2+的氧化性与 Fe3+的氧化性近似相同,请你预测Fe与Fe3+________(填“能”或“不能”)发生氧化还原反应,如果能,请分别写出该反应的氧化产物和还原产物的离子符号:氧化产物________,还原产物______;如果不能,请说明理由____________________________________________________
________________________________________________________________。
(5)向含有 AgNO3和Cu(NO3)2的溶液中同时加入 a g 铁粉和镁粉的混合物,充分反应后过滤,得到滤渣 M 和滤液N。向滤液N中滴入NaCl溶液,有白色沉淀产生。则下列判断中,错误的是________(填标号)。
A.滤液 N 中一定含有NO和 Cu2+
B.滤渣 M 的质量一定小于a g
C.滤液 N 中一定含有Fe2+和Mg2+
D.滤渣 M 一定是混合物
答案 (1)铁片表面有红色物质析出,蓝色溶液变成绿色
(2)  (3)B A (4)能 Fe2+ Fe2+ 不填 (5)BD
解析 (1)向 CuSO4溶液中加入足量的铁片,发生反应Fe+CuSO4===FeSO4+Cu,故可观察到的现象为铁片表面有红色物质析出,蓝色溶液变成绿色。(2)步骤一发生反应的离子方程式为Fe+Cu2+===Fe2++Cu,用单线桥表示电子转移为
。(3)根据金属活动性顺序表可知,还原性:K>Mg>Cu>Ag,即金属还原性最强的是K,故选B;金属单质的还原性越强,其对应离子的氧化性越弱,则氧化性:K+学习目标 1.了解铁及其氧化物的主要性质,了解它们在生产、生活中的应用。2.认识铁单质与水蒸气反应的条件,培养宏观辨识与微观探析的能力。3.将铁的性质运用于解决生产、生活中简单的化学问题,强化性质决定用途的观念。
一、铁的单质
                
(一)知识梳理
1.铁元素的存在和铁的冶炼
(1)存在
铁在地壳中含量仅次于氧、硅和铝,居第四位,除陨铁中的铁元素以单质形式存在外,铁元素主要以      价和      价化合物的形式存在。
(2)冶炼
工业炼铁的原理:3CO+Fe2O32Fe+3CO2。
2.铁单质的物理性质
铁有延展性和导热性,铁能导电,但导电性不如铜和铝。铁能被      吸引。
3.铁单质的化学性质
(1)铁与非金属单质、酸和盐溶液的反应
①铁与非金属单质反应
②铁与盐酸、稀硫酸反应的离子方程式:             
              。
③铁与硫酸铜溶液反应的离子方程式:             
              。
(2)铁粉与水蒸气反应的化学方程式为             
              。
(二)互动探究
材料1 人类最早使用的铁是从天空落下来的陨铁。陨铁是含铁量高的金属混合物,由于它含有镍、铬等金属而具有抗腐蚀的性能,所以能长期保存下来。
材料2 钢铁厂的生产中,冶炼得到的铁水,需要注入模具中,钢铁厂总会在醒目的位置贴出安全告示:炽热的铁水或钢水注入模具之前,模具必须进行充分的干燥处理,不得留有水,并应保持地面干燥。
【问题讨论】
问题1 小明同学不小心将少量铁粉混入铜粉中。请设计实验将少量铁粉除去    。
问题2 取少量陨铁(主要含有Fe、Ni),加入足量的稀盐酸,你会观察到    ,请写出涉及的化学方程式              
              。
问题3 炽热的铁水或钢水注入模具之前,请阐释模具必须进行干燥处理的理由             
              。
【探究归纳】
铁元素性质活泼,有较强的还原性,主要化合价为+2价和+3价。铁单质的主要反应及产物如下。
1.铁在地壳中的含量位居第四位,下列关于铁的叙述中错误的是 (  )
A.纯净的铁是光亮的银白色金属
B.铁能被磁体吸引
C.铁是地壳中含量最多的金属元素
D.铁具有延展性和导热性,可制作炊具
2.下列叙述中正确的是 (  )
A.铁与浓硝酸反应产生对应的盐和氢气
B.常温下,浓硫酸可以用铁制容器盛放
C.金属与水反应均生成对应的氢氧化物和氢气
D.铁与硫反应的产物为硫化铁
3.某学习小组按如图所示实验,下列组员的认识一定不合理的是 (  )
A.甲同学认为试管b中收集到的气体可点燃,且产生淡蓝色火焰
B.乙同学认为试管a中生成的黑色固体可能为四氧化三铁
C.丙同学认为用盐酸溶解固体生成物所得溶液有颜色
D.丁同学认为将少量还原铁粉放入试管中,加适量的水,加热也可实现该反应
二、铁的氧化物
                
(一)知识梳理
铁氧化物的比较
氧化亚铁 (FeO) 氧化铁 (Fe2O3) 四氧化三铁 (Fe3O4)
俗称 —
颜色、 状态 黑色粉末     粉末 黑色晶体(有磁性)
溶解性     溶于水
类别     氧化物     氧化物 -
铁的 价态               、              
与H+ 反应的 离子 方程式 FeO+2H+===Fe2++H2O 6H++Fe2O3===2Fe3++3H2O Fe3O4+8H+===2Fe3++Fe2++4H2O
稳定性 6FeO+O22Fe3O4 稳定 稳定
与CO、 C、H2 反应 生成单质铁及CO2或H2O
用途 Fe2O3常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料,赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁的原料
(二)互动探究
材料1 我国的劳动人民在春秋时期就会冶铁,比欧洲早近2000年。
高炉生产时从炉顶装入铁矿石(主要成分是Fe2O3 )、焦炭、造渣用熔剂(石灰石),从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。在高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成一氧化碳,在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧,从而还原得到铁。
材料2 铁和铁的化合物有广泛的应用,如铁单质可用于制作铁锅,Fe2O3可用作粉刷墙壁的红色涂料,Fe3O4可用作激光打印机的墨粉和磁性材料。
【问题讨论】
问题1 请用化学方程式表示上述过程中涉及的氧化还原反应             
              、
              。
问题2 焦炭的作用              。
问题3 “FeO是一种黑色粉末,不稳定,在空气里受热,能迅速被氧化成Fe3O4”。该反应的化学方程式为             
              。
问题4 FeO和Fe2O3是碱性氧化物,Fe3O4也是碱性氧化物吗     ,请阐释理由              
              。
【探究归纳】
铁的氧化物的性质
1.高炉炼铁的生产中,下列说法正确的是 (  )
A.焦炭和一氧化碳都是还原剂
B.采用富氧空气可以得到纯铁
C.加石灰石的目的主要是为了得到CO2
D.用于冶炼生铁的矿石主要有磁铁矿、赤铁矿和黄铁矿
2.关于铁的氧化物:FeO、Fe2O3、Fe3O4的下列说法中正确的是 (  )
A.都是黑色固体
B.都不溶于水
C.铁元素的化合价都相同
D.都能与水反应
3.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,则这种铁的氧化物为 (  )
A.Fe3O4 B.Fe2O3
C.FeO D.以上都不是
三、铁的氢氧化物
                
(一)知识梳理
1.铁的氢氧化物的制备
反应原理:Fe(OH)3与Fe(OH)2分别由相应的      与      反应而制得。
Fe(OH)2 Fe(OH)3
操作
现象 产生      絮状沉淀,迅速变为              , 最终变为              沉淀 生成              沉淀
离子 方程式 Fe2++2OH-=== Fe(OH)2↓;                             Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓
实验 结论         很不稳定,极易转化为        
2.Fe(OH)2和Fe(OH)3的化学性质
(1)具有碱的性质
Fe(OH)2和Fe(OH)3都是不溶性碱,能与酸反应,离子方程式分别为Fe(OH)2+2H+===Fe2++2H2O、              。
(2)不稳定性
Fe(OH)3加热时会发生分解,化学方程式为
              。
(二)互动探究
Fe(OH)2具有强的还原性,极易被空气中的氧气氧化为Fe(OH)3,因此实验室在制备Fe(OH)2时,要注意隔绝空气。常采取以下方法:
方法一: 有机覆 盖层法 将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下,并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4),以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应,如图所示
方法二: 还原性 气体保 护法 用H2将装置内的空气排尽后,再将亚铁盐与NaOH溶液混合,这样可长时间观察到白色沉淀,如图所示
【问题讨论】
问题1 请问上述两种方法可以制备较为纯净的白色Fe(OH)2沉淀的原因是             
              。
问题2 结合装置,请你分析和说明方法二能制备较为纯净的白色Fe(OH)2沉淀的工作原理
              。
【探究归纳】
1.铁的氢氧化物的性质
2.成功制备Fe(OH)2的关键
由于Fe(OH)2具有很强的还原性,易被氧化为 Fe(OH)3,在实验室中制备Fe(OH)2,并使Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态,成为物质制备实验探究的热点。
制备原理:Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓
成功关键:①溶液中不含Fe3+和O2等氧化性物质。
②制备过程中,保证生成的Fe(OH)2在密闭的隔绝空气的体系中。
1.实验室用FeCl2和烧碱制备Fe(OH)2,为了使生成的产物不容易被氧化,下列说法不正确的是 (  )
A.配制FeCl2和烧碱溶液所用的蒸馏水通常要煮沸
B.可在FeCl2溶液的上面加一层植物油,以隔绝空气
C.向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时,胶头滴管尖嘴不能伸入试管内
D.产生Fe(OH)2沉淀后,不能振荡试管
2.稀硫酸中加入适量铁粉,反应完全后再加入适量的NaOH溶液,放置片刻,整个过程中观察到的颜色变化是 (  )
A.无色、灰绿色、红褐色
B.无色、浅绿色、白色、灰绿色、红褐色
C.灰绿色、红褐色、蓝色
D.灰绿色、白色、浅绿色、灰绿色、红褐色
3.下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是 (  )
A.①②④ B.②③④
C.①③④ D.①②③
:课后完成 第三章 基础课时18(共59张PPT)
第一节 铁及其化合物
第三章 铁 金属材料
基础课时  铁的单质、氧化物和氢氧化物
18
1.了解铁及其氧化物的主要性质,了解它们在生产、生活中的应用。2.认识铁单质与水蒸气反应的条件,培养宏观辨识与微观探析的能力。3.将铁的性质运用于解决生产、生活中简单的化学问题,强化性质决定用途的观念。
学习目标
一、铁的单质
二、铁的氧化物


CONTENTS
课后巩固训练
三、铁的氢氧化物
一、铁的单质
对点训练
(一)知识梳理
1.铁元素的存在和铁的冶炼
(1)存在
铁在地壳中含量仅次于氧、硅和铝,居第四位,除陨铁中的铁元素以单质形式存在外,铁元素主要以______价和______价化合物的形式存在。
(2)冶炼
+2
+3
2.铁单质的物理性质
铁有延展性和导热性,铁能导电,但导电性不如铜和铝。铁能被______吸引。
磁铁
3.铁单质的化学性质
(1)铁与非金属单质、酸和盐溶液的反应
①铁与非金属单质反应
②铁与盐酸、稀硫酸反应的离子方程式:______________________________。
③铁与硫酸铜溶液反应的离子方程式:____________________________。
(2)铁粉与水蒸气反应的化学方程式为_____________________________。
Fe+2H+===Fe2++H2↑
Fe+Cu2+===Cu+Fe2+
(二)互动探究
材料1 人类最早使用的铁是从天空落下来的陨铁。陨铁是含铁量高的金属混合物,由于它含有镍、铬等金属而具有抗腐蚀的性能,所以能长期保存下来。
材料2 钢铁厂的生产中,冶炼得到的铁水,需要注入模具中,钢铁厂总会在醒目的位置贴出安全告示:炽热的铁水或钢水注入模具之前,模具必须进行充分的干燥处理,不得留有水,并应保持地面干燥。
【问题讨论】
问题1 小明同学不小心将少量铁粉混入铜粉中。请设计实验将少量铁粉除去___________________。
问题2 取少量陨铁(主要含有Fe、Ni),加入足量的稀盐酸,你会观察到_________________________________________,请写出涉及的化学方程式
___________________________________________________________________。
问题3 炽热的铁水或钢水注入模具之前,请阐释模具必须进行干燥处理的理由___________________________________________________________________。
用稀盐酸溶解后过滤
部分固体溶解,有气泡冒出
Fe+2HCl===FeCl2+H2↑、Ni+2HCl===NiCl2+H2↑
因为炽热的铁与水蒸气会发生反应生成H2,在高温下氢气会造成生产安全
【探究归纳】
铁元素性质活泼,有较强的还原性,主要化合价为+2价和+3价。铁单质的主要反应及产物如下。
1.铁在地壳中的含量位居第四位,下列关于铁的叙述中错误的是(  )
A.纯净的铁是光亮的银白色金属
B.铁能被磁体吸引
C.铁是地壳中含量最多的金属元素
D.铁具有延展性和导热性,可制作炊具
解析 地壳中元素含量排序为氧、硅、铝、铁、钙,因此地壳中含量最多的金属元素是铝,C错误。
C
2.下列叙述中正确的是(  )
A.铁与浓硝酸反应产生对应的盐和氢气
B.常温下,浓硫酸可以用铁制容器盛放
C.金属与水反应均生成对应的氢氧化物和氢气
D.铁与硫反应的产物为硫化铁
解析 A.铁与浓硝酸常温下发生钝化,且硝酸与金属反应不能生成氢气,故A错误;B.常温下,浓硫酸与铁发生钝化,因此可用铁制容器盛放浓硫酸,故B正确;C.很活泼的金属才能与水反应生成氢氧化物和氢气,不活泼的金属与水不反应,如铜与水不反应,故C错误;D.硫的氧化性较弱,与铁反应只能生成硫化亚铁,故D错误。
B
3.某学习小组按如图所示实验,下列组员的认识一定不合理的是(  )
A.甲同学认为试管b中收集到的气体可点燃,且产生
淡蓝色火焰
B.乙同学认为试管a中生成的黑色固体可能为四氧化
三铁
C.丙同学认为用盐酸溶解固体生成物所得溶液有颜色
D.丁同学认为将少量还原铁粉放入试管中,加适量的水,加热也可实现该反应
D
解析 铁与水蒸气在高温下反应生成氢气,故b管收集到的为氢气,可燃,发生淡蓝色火焰,A正确;铁与水蒸气在高温下反应生成黑色的四氧化三铁,留在试管a中,B正确;生成的四氧化三铁可溶于盐酸生成氯化铁和氯化亚铁溶液,都有颜色,C正确;要实现该反应,铁只能和水蒸气在高温下反应,D错误。
二、铁的氧化物
对点训练
(一)知识梳理
铁氧化物的比较
氧化亚铁(FeO) 氧化铁(Fe2O3) 四氧化三铁Fe3O4)
俗称 — ______ ____________
颜色、状态 黑色粉末 ________粉末 黑色晶体(有磁性)
溶解性 ____溶于水
类别 ______氧化物 ______氧化物 -
铁的价态 ______ ______ ______、______
铁红
磁性氧化铁
红棕色

碱性
碱性
+2
+3
+2
+3
(二)互动探究
材料1 我国的劳动人民在春秋时期就会冶铁,比欧洲早近2000年。
高炉生产时从炉顶装入铁矿石(主要成分是Fe2O3 )、焦炭、造渣用熔剂(石灰石),从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。在高温下焦炭中的碳同鼓入
材料2 铁和铁的化合物有广泛的应用,如铁单质可用于制作铁锅,Fe2O3可用作粉刷墙壁的红色涂料,Fe3O4可用作激光打印机的墨粉和磁性材料。
空气中的氧燃烧生成一氧化碳,在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧,从而还原得到铁。
【问题讨论】
问题1 请用化学方程式表示上述过程中涉及的氧化还原反应____________________________________________________________________、
____________________________________________________________________。
问题2 焦炭的作用_______________________________________________。
问题3 “FeO是一种黑色粉末,不稳定,在空气里受热,能迅速被氧化成Fe3O4”。该反应的化学方程式为_____________________________________。
问题4 FeO和Fe2O3是碱性氧化物,Fe3O4也是碱性氧化物吗?________,请阐释理由___________________________________________________________。
提供炼铁所需的热量并提供还原剂
不是
Fe3O4和盐酸反应生成两种盐,所以四氧化三铁不是碱性氧化物
【探究归纳】
铁的氧化物的性质
1.高炉炼铁的生产中,下列说法正确的是(  )
A.焦炭和一氧化碳都是还原剂
B.采用富氧空气可以得到纯铁
C.加石灰石的目的主要是为了得到CO2
D.用于冶炼生铁的矿石主要有磁铁矿、赤铁矿和黄铁矿
解析 高炉炼铁的生产中,焦炭燃烧生成二氧化碳,二氧化碳再和焦炭反应生成一氧化碳,一氧化碳还原铁的氧化物,在反应中焦炭和一氧化碳是还原剂,A正确;采用富氧空气是为了焦炭能充分燃烧,B错误;加石灰石的目的主要是为了造渣,C错误;黄铁矿中铁的含量低,一般不用于冶炼生铁,D错误。
A
2.关于铁的氧化物:FeO、Fe2O3、Fe3O4的下列说法中正确的是(  )
A.都是黑色固体 B.都不溶于水
C.铁元素的化合价都相同 D.都能与水反应
解析 铁的三种氧化物(FeO、Fe2O3、Fe3O4)中氧化铁为红棕色,氧化亚铁和四氧化三铁为黑色,A不正确;铁的三种氧化物(FeO、Fe2O3、Fe3O4)都不溶于水,B正确;铁的三种氧化物(FeO、Fe2O3、Fe3O4)中,氧化铁中铁元素为+3价,氧化亚铁中铁元素为+2价,四氧化三铁中铁元素为+2价和+3价,C不正确;铁的三种氧化物(FeO、Fe2O3、Fe3O4)都不与水反应,D不正确。
B
3.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,则这种铁的氧化物为(  )
A.Fe3O4 B.Fe2O3 C.FeO D.以上都不是
C
三、铁的氢氧化物
对点训练
(一)知识梳理
1.铁的氢氧化物的制备
反应原理:Fe(OH)3与Fe(OH)2分别由相应的__________与__________反应而制得。
可溶性盐
可溶性碱
Fe(OH)2 Fe(OH)3
操作
Fe(OH)2 Fe(OH)3
现象 产生______絮状沉淀,迅速变为________,最终变为________沉淀 生成________沉淀
离子方程式 Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓; ______________________________ Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓
实验结论 ________________很不稳定,极易转化为________________
白色
灰绿色
红褐色
红褐色
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
Fe(OH)2
Fe(OH)3
2.Fe(OH)2和Fe(OH)3的化学性质
(1)具有碱的性质
Fe(OH)2和Fe(OH)3都是不溶性碱,能与酸反应,离子方程式分别为Fe(OH)2+2H+===Fe2++2H2O、________________________________________。
(2)不稳定性
Fe(OH)3加热时会发生分解,化学方程式为
________________________________________ 。
Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O
(二)互动探究
Fe(OH)2具有强的还原性,极易被空气中的氧气氧化为Fe(OH)3,因此实验室在制备Fe(OH)2时,要注意隔绝空气。常采取以下方法:
方法一: 有机覆盖层法 将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下,并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4),以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应,如图所示
方法二: 还原性气体保护法 用H2将装置内的空气排尽后,再将亚铁盐与NaOH溶液混合,这样可长时间观察到白色沉淀,如图所示
【问题讨论】
问题1 请问上述两种方法可以制备较为纯净的白色Fe(OH)2沉淀的原因是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
问题2 结合装置,请你分析和说明方法二能制备较为纯净的白色Fe(OH)2沉淀的工作原理___________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
方法一用苯液封,装有NaOH溶液的胶头滴管插入液面以下慢慢挤出溶液;方法二则利用反应产生的H2排尽装置中空气;这些操作均能防止Fe(OH)2与氧气接触,避免其被氧化,因此能较长时间观察到白色沉淀。
方法二中打开止水夹a,铁粉与稀硫酸反应生成的氢气排出了装置内的空气,同时试管内剩余的氢气起到保护气的作用,然后关闭止水夹a,在压强作用下,生成的硫酸亚铁溶液被压到右边与NaOH溶液混合,生成了白色Fe(OH)2沉淀,防止了Fe(OH)2与氧气接触,避免其被氧化,因此能较长时间观察到白色沉淀。
【探究归纳】
1.铁的氢氧化物的性质
2.成功制备Fe(OH)2的关键
由于Fe(OH)2具有很强的还原性,易被氧化为 Fe(OH)3,在实验室中制备Fe(OH)2,并使Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态,成为物质制备实验探究的热点。
制备原理:Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓
成功关键:①溶液中不含Fe3+和O2等氧化性物质。
②制备过程中,保证生成的Fe(OH)2在密闭的隔绝空气的体系中。
1.实验室用FeCl2和烧碱制备Fe(OH)2,为了使生成的产物不容易被氧化,下列说法不正确的是(  )
A.配制FeCl2和烧碱溶液所用的蒸馏水通常要煮沸
B.可在FeCl2溶液的上面加一层植物油,以隔绝空气
C.向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时,胶头滴管尖嘴不能伸入试管内
D.产生Fe(OH)2沉淀后,不能振荡试管
C
解析 FeCl2和烧碱溶液要现用现配,且配制溶液的蒸馏水要煮沸以除去氧气,确保Fe(OH)2的生成在无氧的环境里,故A项正确;在FeCl2溶液的上面加一层苯或一层油,以隔绝空气防止氧气溶入,故B项正确;向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时,要将胶头滴管的尖嘴伸入FeCl2溶液中,防止氢氧化钠溶液在滴入时接触空气溶解氧气,故C项错误;产生Fe(OH)2沉淀后,若振荡试管,会增大沉淀与空气接触的机会,使沉淀更易被氧化,故D项正确。
2.稀硫酸中加入适量铁粉,反应完全后再加入适量的NaOH溶液,放置片刻,整个过程中观察到的颜色变化是(  )
A.无色、灰绿色、红褐色
B.无色、浅绿色、白色、灰绿色、红褐色
C.灰绿色、红褐色、蓝色
D.灰绿色、白色、浅绿色、灰绿色、红褐色
解析 H2SO4、FeSO4、Fe(OH)2和Fe(OH)3依次为无色、浅绿色、白色和红褐色。
B
3.下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是(  )
A.①②④ B.②③④
C.①③④ D.①②③
A
解析 因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3,即4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,因此要较长时间看到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由于带入空气中的氧气,能迅速将 Fe(OH)2氧化,因而不能较长时间看到白色沉淀;④中液面加苯阻止了空气进入;答案为①②④,A项正确。
课后巩固训练
A级 合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
(一)铁单质的性质
1.互联网上报道,目前世界上有近20亿人患有缺铁性贫血。这里的“铁”是指(  )
A.铁元素 B.铁单质 C.四氧化三铁 D.三氧化二铁
解析 由所学知识可知人体中的铁元素是以化合态形式存在的,这里的铁是指铁元素。
A
2.铁在一定条件下与Cl2、O2、S反应的产物分别为FeCl3、Fe3O4、FeS,下列有关说法正确的是(  )
A.三种非金属单质中,S的氧化性最弱
B.等量的铁分别与Cl2、O2、S反应,转移的电子数相等
C.反应生成的三种产物都只具有氧化性
D.反应生成的三种产物都是易溶于水的固体
解析 根据反应后铁元素的价态,可知S的氧化性最弱,A项正确;反应产物中铁元素的价态不同,等量的铁分别与Cl2、O2、S反应,转移的电子数不相等,B项错误;Fe3O4和FeS中含有+2价的铁元素,也具有一定的还原性,C项错误;Fe3O4和FeS难溶于水,D项错误。
A
3.(2023·泰安东平一中月考)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.反应中H2O作氧化剂,发生反应的化学方程式为2Fe+3H2O===Fe2O3+3H2
C.干燥管中加入的固体干燥剂可以是无水氯化钙
D.收集反应产生的气体选用装置②
C
解析 实验时,应先用水蒸气排出装置中的空气,即先点燃酒精灯再点燃酒精喷灯,A错误; 铁和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气,B错误; 氢气是中性气体,可以用无水氯化钙干燥,C正确; 收集的是氢气,密度比空气小,应用向下排气法,选用装置①,D错误。
(二)铁的氧化物
4.北宋沈括的《梦溪笔谈》对指南针已有详细记载:“方家以磁石磨针缝,则能指南。”磁石的主要成分是(  )
A.FeO B.Fe2O3 C.Fe3O4 D.CuFeS2
解析 四氧化三铁具有磁性,制指南针的磁石主要成分是四氧化三铁。
C
5.向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入100 mL 1 mol·L-1的盐酸,恰好使混合物完全反应,放出11.2 mL(标准状况)气体,所得溶液加入KSCN溶液不变红色(已知Fe3+遇见KSCN溶液变红色)。用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物,所得铁的质量为(  )
A.2.8 g B.11.2 g C.5.6 g D.无法计算
A
(三)铁的氢氧化物
6.将Na2O2投入FeCl2溶液中,可观察到的现象是(  )
①有气泡产生 ②生成白色沉淀 ③生成红褐色沉淀 ④无变化
A.①③ B.①② C.①②③ D.④
解析 过氧化钠溶于水生成氢氧化钠和氧气,溶液显碱性,且过氧化钠还具有强氧化性,所以将Na2O2投入FeCl2溶液中,可观察到的现象是有气泡产生。亚铁离子被氧化生成铁离子,然后铁离子与生成的氢氧化钠反应生成红褐色氢氧化铁沉淀。
A
7.实验室用如图装置来制取Fe(OH)2,关于该实验的说法中正确的是(  )
A.组装好仪器后,实验操作的第一步是向装置中加入对应的试剂
B.引发B中产生Fe(OH)2的操作是关闭K,继续滴加稀硫酸
C.从反应开始至关闭K时,C中集气瓶收集到的气体是纯净的氢气
D.打开B中瓶塞,可看到白色沉淀直接变为红褐色沉淀
B
解析 A用于制备硫酸亚铁,实验时可打开K,生成的氢气将装置内的空气排出,然后关闭K,将生成的硫酸亚铁排到B中生成氢氧化亚铁,C用于收集气体,以此解答该题。组装好仪器后,应先检验装置的气密性,故A错误;关闭K,将生成的硫酸亚铁排到B中生成氢氧化亚铁,故B正确;装置内存在空气,从反应开始至关闭K时,C中集气瓶收集到的气体为氢气和空气的混合物,故C错误;B中溶液上方为氢气,打开B中瓶塞,氢氧化亚铁不能直接被氧化,故D错误。
B级 素养培优练
8.物质类别和核心元素的化合价是研究物质性质的两个基本视角。若以物质类别为横坐标、核心元素化合价为纵坐标绘制的图像叫“价—类”图。下面是有关铁元素的“价—类”图,下列分析正确的是(  )
A.X的物质类别是单质,在氧气中燃烧的产物为Z
B.M、N均为碱,且在水溶液中均可溶
C.P、Q所含阳离子,质子数相同而电子数不同
D.若Q为FeCl2,则X、Y、Z、N均能与盐酸反应得到Q
C
解析 X为铁单质,Y为FeO,Z为Fe2O3,N为Fe(OH)2,M为Fe(OH)3,Q为含有Fe2+的盐,P为含有Fe3+的盐。X为铁单质,在空气中燃烧的产物为Fe3O4,Z为Fe2O3,A错误; N为Fe(OH)2,M为Fe(OH)3,均为难溶于水的碱,B错误; Q为含有Fe2+的盐,P为含有Fe3+的盐,Fe2+和Fe3+质子数相同而电子数不同,C正确;若Q为FeCl2,Y为FeO、N为Fe(OH)2,与盐酸反应可得到FeCl2,Z为Fe2O3、M为Fe(OH)3,与盐酸反应得到FeCl3,D错误。
9.(2023·聊城一中高一期末)利用废旧镀锌铁皮制备Fe3O4胶体粒子的流程图如下,已知:Zn溶于强碱时生成可溶于水的[Zn(OH)4]2-。下列有关说法正确的是(  )
A.Fe3O4是一种复杂的混合物,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(OH)3+3H+===Fe3++3H2O
D.“氧化”的目的是将Fe2+全部氧化为Fe3+
B
解析 由信息可知Zn能溶于强碱溶液,由流程可知,加入氢氧化钠溶液反应,锌溶解,铁不溶解,过滤得到滤液含Na2[Zn(OH)4],分离出的不溶物为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,以此来解答。Fe3O4是一种复杂的化合物,是具有磁性的黑色晶体,故A错误;Zn溶于强碱时生成可溶于水的Na2[Zn(OH)4],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;“酸溶”的离子方程式为Fe+2H+===Fe2++H2↑,故C错误;Fe3O4中含+2价铁,则过氧化氢只氧化部分亚铁离子,故D错误。
10.某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____________________________。
Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O
NaOH溶液(其他合理答案也可)
(3)请写出FeCl3与铁粉反应的化学方程式:_____________________。
(4)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)______________________________________。
(5)将FeCl3饱和溶液滴入沸水中,并继续煮沸至红褐色,制得的分散系③为__________________________,它与FeCl3溶液、Fe(OH)3浊液的本质区别是___________________________________________________________________。
Fe+2FeCl3===3FeCl2
生成白色沉淀,迅速变成灰绿色,最终变成红褐色
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
Fe(OH)3胶体
分散质粒子直径大小不同
解析 (1)由Fe2O3发生反应后变为FeCl3可知是Fe2O3与盐酸反应,反应的离子方程式为Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O。(2)FeCl3反应生成Fe(OH)3,应加入NaOH溶液、氨水等。(3)FeCl3与铁粉反应的化学方程式为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,容易被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3,这个过程的现象为生成白色沉淀,迅速变成灰绿色,最终变成红褐色。发生氧化还原反应的化学方程式是4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。(5)将FeCl3饱和溶液滴入沸水中并继续煮沸至红褐色,制得Fe(OH)3胶体,溶液、胶体、浊液的本质区别是分散质粒子直径大小不同。
11.我国古代就已经开始研究金属,《抱朴子内篇》记载:“曾青涂铁,铁赤色如铜” 描述了古代炼铜的原理。现对其中的原理作出进一步研究。
[实验探究]
实验操作 实验现象
步骤一:向 CuSO4溶液中加入足量的铁片
步骤二:向 FeSO4溶液中加入足量的铜片 实验无
明显现象
[实验结论]铁可以置换出铜,铜不可以置换出铁。
(1)写出步骤一对应的实验现象__________________________________________。
(2)写出步骤一发生反应的离子方程式,并用单线桥标出电子转移
_________________________________________________________________。
(3)金属活动性顺序表反映了金属性质的递变规律,根据金属活动性顺序表判断,下列金属还原性最强的是________(填标号),其对应的金属离子氧化性最强的是__________(填标号)。
A.Ag B.K C.Mg D.Cu
铁片表面有红色物质析出,蓝色溶液变成绿色
B
A

Fe2+
Fe2+
不填
BD

展开更多......

收起↑

资源列表