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第10讲　铁及其氧化物和氢氧化物
[目标速览]　结合真实的情境中的应用实例或通过实验探究,了解铁及其氧化物、氢氧化物的主要性质,了解这些物质在生产、生活中的应用。
微考点　核心突破
考点1　铁的性质
　
知|识|梳|理
1.铁的物理性质
纯铁具有金属的共性,如具有______色金属光泽和良好的延展性,是电和热的良导体,具有能被______吸引的特性。
2.铁的化学性质
(1)铁元素是一种变价金属元素,通常显______价和______价。
(2)常温下,铁单质比较活泼,具有较强的______性。
①与非金属反应。
②与水的反应。
常温下铁与水不反应,在高温条件下与水蒸气反应的化学方程式为___________________________________________________________。
③与酸反应(写离子方程式)。
④与某些盐溶液的反应(写离子方程式)。
a.与CuSO4溶液:___________________________________________________________。
b.与FeCl3溶液:___________________________________________________________。
3.铁的冶炼
(1)原料:铁矿石、焦炭、空气、石灰石。
(2)设备:炼铁高炉。
(3)主要反应
①还原剂的生成:C+O2CO2,CO2+C2CO。
②铁的生成:___________________________________________________________。
思维辨析
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
1.铁在过量氧气中燃烧生成Fe2O3。(　　)
2.过量的铁与稀硝酸反应生成Fe3+。(　　)
3.过量的Fe分别与氯气和稀盐酸反应所得氯化物相同。(　　)
4.铁在常温下与浓硝酸反应比与稀硝酸反应剧烈。(　　)
知|识|拓|展
1.几点总结
(1)铁分别与氯气和盐酸反应所得的氯化物不同,Fe与Cl2反应生成FeCl3,而Fe与盐酸反应生成FeCl2。
(2)铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O,铁锈属于混合物,而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。
(3)铁与硫蒸气反应生成的是FeS而不是Fe2S3;铁与碘蒸气反应生成的是FeI2而不是FeI3。
2.铁与硝酸反应的计算问题
(1)硝酸的作用及其量的确定。
硝酸与铁的反应中,一是起氧化剂作用,二是起酸性作用。作为氧化剂的硝酸可以根据氧化还原反应中得失电子守恒的方法确定,作为酸性作用的可以通过金属铁的物质的量确定,即铁的物质的量乘以铁的化合价。
(2)铁与稀硝酸反应。
随着两者用量的不同,生成的氧化产物亦不同,可用讨论的方法确定。
①Fe+4HNO3(稀)===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O
②Fe+2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2
①×2+②可得
③3Fe+8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O
a.当≤时,硝酸过量,按①式计算。
b.当≥时,铁过量,按③式计算。
c.当<<时,可依据①②或①③进行计算。
无论二者的量如何变化,铁与稀硝酸反应,被还原的HNO3与参加反应的HNO3的物质的量之比总是1∶4。
(3)铁与浓硝酸反应。
常温下铁在浓硝酸中发生钝化。在加热条件下,二者剧烈反应生成NO2,反应方程式为Fe+6HNO3(浓)Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O。但随着反应的进行硝酸变稀,就会有NO生成,解这类题时要注意实际的反应过程。
知|识|对|练
角度一　铁的性质
1.下列说法错误的是(　　)
A.Fe与稀硝酸、稀硫酸反应均有气泡产生,说明Fe与两种酸均发生置换反应
B.足量的Fe在Cl2中燃烧只生成FeCl3
C.Cu与FeCl3溶液反应可生成CuCl2
D.细铁粉可作食品抗氧剂
2.5.6 g铁粉与一定量的硫黄混合,在空气中加热发生剧烈反应,冷却后用足量的盐酸溶解反应后的残留固体,产生了2.0 L气体(标准状况下),通过分析可知其小于应生成的气体量,其最可能的原因是(　　)
A.硫黄量不足
B.生成了FeS
C.生成了Fe2S3
D.有部分Fe被空气中的氧气氧化了
角度二　铁及其化合物的定量计算
3.把22.4 g铁粉完全溶解于某浓度的硝酸中,如反应只收集到0.3 mol NO2和0.2 mol NO,下列说法正确的是(　　)
A.反应后生成的盐只有Fe(NO3)3
B.反应后生成的盐只有Fe(NO3)2
C.反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2,其物质的量之比为1∶3
D.反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2,其物质的量之比为3∶1
4.向含a g HNO3的稀溶液中加入b g铁粉,充分反应后铁粉全部溶解。已知有 g HNO3被还原,则a∶b不可能是(　　)
A.2∶1 B.17∶4
C.4∶1 D.9∶2
考点2　铁的氧化物　铁的氢氧化物
　
知|识|梳|理
1.铁的氧化物
比较 项目 氧化亚铁 (FeO) 氧化铁 (Fe2O3) 四氧化三铁 (Fe3O4)
俗名 — ______ ____________
色态 ________ ________ ________
铁元素 价态/价 +2 +3 +2、+3
与非氧 化性酸 反应 ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________
2.铁的氢氧化物
化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
色态 ________ ________
与非氧 化性酸 反应 ______________ ______________ ______________ ______________
受热 分解 — ______________ ______________
制法 可溶性亚铁盐与碱反应 __________________ __________________ 可溶性铁盐与碱反应 __________________ __________________
二者的 关系 空气中,Fe(OH)2能够迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3,现象是________迅速变成________,最后变成______色,反应方程式为____________________________
微提醒　(1)Fe3O4与非氧化性酸反应生成铁盐和亚铁盐,故Fe3O4不属于碱性氧化物,而FeO、Fe2O3属于碱性氧化物。
(2)注意Fe2O3与Fe(OH)3颜色的微小差异:前者是红棕色,后者是红褐色。
(3)难溶于水的碱不稳定,受热易分解生成金属氧化物与水。
(4)Fe(OH)2转化为Fe(OH)3的过程中,物质颜色会发生一系列的变化,其中“灰绿色”是典型的中间颜色。
思维辨析
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
1.Fe2O3是碱性氧化物,所以Fe2O3可用作红色油漆和涂料。(　　)
2.CO还原Fe2O3得到的黑色固体加入盐酸溶解后,再加入KSCN溶液,溶液不显红色,不能确定黑色固体中有无Fe3O4。(　　)
3.铁在潮湿的空气中生成的铁锈主要成分是Fe2O3·nH2O,铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4,Fe在高温下与水蒸气反应生成Fe2O3。(　　)
4.配制FeSO4溶液时,加入少量稀硫酸抑制Fe2+水解,加入少量铁粉防止Fe2+被氧化。(　　)
5.氢氧化铁与HI溶液仅发生中和反应。(　　)
6.FeCl3、FeCl2和Fe(OH)3都可以通过化合反应制取。(　　)
7.Fe3O4是混合物。(　　)
实|验|回|放
实验:铁的氢氧化物的制备
Fe(OH)3 Fe(OH)2
实验操作
实验现象 生成红褐色沉淀 生成白色絮状沉淀,然后沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色
化学方程式 FeCl3+3NaOH===Fe(OH)3↓+3NaCl (红褐色) FeSO4+2NaOH===Fe(OH)2↓+Na2SO4　　　　(白色) 4Fe(OH)2+O2+2H2O=== 4Fe(OH)3 (红褐色)
实验结论 Fe(OH)3与Fe(OH)2可分别由相对应的可溶性盐与碱溶液反应制得,且Fe(OH)2易被空气中的氧气氧化成Fe(OH)3
提醒　制备Fe(OH)2时的注意事项
(1)Fe2+极易被氧化,所以FeSO4溶液要现配现用。
(2)为了防止Fe(OH)2被氧化,配制FeSO4溶液所用的蒸馏水和制备Fe(OH)2所用的NaOH溶液都要煮沸,尽可能除去溶于水的O2。
(3)为了防止滴加NaOH溶液时带入空气,可将吸有NaOH溶液的长胶头滴管伸入FeSO4溶液的液面下,再挤出NaOH溶液。
(4)为防止Fe(OH)2被氧化,还可以向盛有FeSO4溶液的试管中加入少量的煤油或其他密度小于水且不溶于水的有机溶剂,以隔绝空气。
知|识|对|练
角度三　铁的化合物的性质及定量计算
5.司南是中国古代劳动人民在长期实践中的伟大发明,《论衡》中记载:“司南之杓,投之于地,其柢指南。”“杓”的主要成分是(　　)
A.Fe2O3 B.FeO
C.Fe3O4 D.Fe(OH)3
6.铁及其化合物在生产、生活中应用广泛。下列铁及其化合物的性质与用途具有对应关系的是(　　)
A.Fe有导电性,可用于湿法炼铜
B.FeCl3有氧化性,可用于净水
C.Fe2O3呈红棕色,可用于制作颜料
D.K2FeO4易溶于水,可用于杀菌消毒
7.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:________。
铁的氧化物组成的判断方法
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,而Fe3O4为任意值。
角度四　Fe(OH)2的制备与实验条件的控制
8.实验室可以用如图所示装置制备氢氧化亚铁,下列说法错误的是(　　)
A.实验前应把稀硫酸和氢氧化钠溶液均煮沸处理
B.实验开始阶段,应把弹簧夹C和D都打开
C.一段时间后,关闭弹簧夹C和D,在B中生成白色絮状沉淀
D.实验结束后关闭弹簧夹D,可以长时间保存氢氧化亚铁
9.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)。
10.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,打开K1、K3、K4,使装置A中产生的气体进入装置B中,排尽B中空气。
Ⅱ.待B中空气排尽后,关闭K3,打开K2,将A中溶液压入B中并观察现象。
Ⅲ.关闭K1、K2,打开K5、K6,使C中气体通入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____________________________。
微充电　素养提升
教考衔接——教材实验(铁粉与水蒸气反应)延伸命题
　
【教材有源】
实验:铁与水蒸气的反应
方法一 方法二
实验 装置
操作 及现象 用小试管收集一试管气体,点燃,听到轻微的“噗”声,证明生成了氢气 用火柴点燃肥皂泡,听到爆鸣声,证明生成了氢气
实验 结论 在高温下,铁能与水蒸气反应生成H2,化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2
归纳总结　(1)铁与水蒸气反应的产物是Fe3O4和H2,而不是Fe2O3。
(2)铁与冷水、热水均不能反应,只能与水蒸气在高温下反应。
(3)铁与水蒸气反应的实质同Na、Mg一样,都是置换出水电离产生的H+,但不能得到铁的氢氧化物,因为高温下铁的氢氧化物分解为铁的氧化物和水。
【母题】　(2024·新课标卷)实验室中利用如图装置验证铁与水蒸气的反应。下列说法错误的是(　　)
A.反应为3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g)
B.酒精灯移至湿棉花下方实验效果更佳
C.用火柴点燃肥皂泡检验生成的氢气
D.使用硬质玻璃试管盛装还原铁粉
【衍生1】　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.肥皂水改为吹泡泡水,收集H2效果更好,点燃效果更明显
D.悬挂的磁铁仅能吸引反应铁粉,不能吸引反应产物
【衍生2】　在常温下,Fe与水几乎不反应,但在高温下,Fe与水蒸气可发生反应。如图所示(部分装置略),在B中放入还原性铁粉和棉绒的混合物,加热,通入水蒸气,就可以完成高温下Fe与水蒸气的反应等实验。回答下列问题:
(1)装置A的作用是________________。
(2)B中发生反应的化学方程式为____________________________________。
(3)实验中应先点燃酒精灯a,再点燃酒精喷灯,可能的原因是___________________________________________________________。
(4)实验中观察到E中的现象是____________,F中的现象是___________________________________________________________。
(5)若甲同学称取16.8 g铁粉放于B中,在高温下反应一段时间后,停止加热,冷却后称得固体质量为20.0 g,则实验后的固体物质中氧化物的质量为________ g。
微真题　把握方向
　
考向一　铁的氧化物、氢氧化物的性质
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)FeO有还原性,能被氧化成Fe3O4。(2024·浙江卷6月)(　　)
(2)古壁画颜料中所用的铁红,其成分为Fe2O3。(2023·新课标卷)(　　)
(3)Fe2O3呈红色,可用作颜料。(2023·浙江卷1月)(　　)
(4)火星全球影像彩图显示了火星表土颜色,表土中赤铁矿的主要成分为FeO。(2023·广东卷) (　　)
(5)FeO粉末在空气中受热,迅速被氧化成Fe3O4。(2021·湖南卷)(　　)
2.(2022·浙江卷6月)关于化合物FeO(OCH3)的性质,下列推测不合理的是(　　)
A.与稀盐酸反应生成FeCl3、CH3OH、H2O
B.隔绝空气加热分解生成FeO、CO2、H2O
C.溶于氢碘酸(HI),再加CCl4萃取,有机层呈紫红色
D.在空气中,与SiO2高温下反应能生成Fe2(SiO3)3
考向二　含Fe物质的分类与相应化合价的关系
3.(2021·广东卷)部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是(　　)
A.a可与e反应生成b
B.b既可被氧化,也可被还原
C.可将e加入浓碱液中制得d的胶体
D.可存在b→c→d→e→b循环转化关系
第10讲　铁及其氧化物和氢氧化物
微考点·核心突破
考点1
知识梳理
1.银白　磁铁
2.(1)+2　+3　(2)还原　①Fe2O3·xH2O　3Fe+2O2Fe3O4
2Fe+3Cl22FeCl3　Fe+SFeS
②3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2　③Fe+2H+===Fe2++H2↑
3Fe+8H++2N===3Fe2++2NO↑+4H2O
Fe+4H++N===Fe3++NO↑+2H2O　钝化
④a.Fe+Cu2+===Fe2++Cu　b.Fe+2Fe3+===3Fe2+
3.(3)②Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
思维辨析
1.×　提示:不论氧气是否过量均生成Fe3O4。
2.×　提示:过量的铁会与Fe3+反应最终生成Fe2+。
3.×　提示:不论Fe是否过量,与氯气反应均生成FeCl3,Fe只有在溶液中才与Fe3+反应。
4.×　提示:常温下铁在浓硝酸中发生钝化。
知识对练
1.A　解析　铁与稀硝酸反应不生成氢气,生成NO。
2.D　解析　当此混合物反应完全后,加入足量的盐酸时,如果铁过量,1 mol铁对应产生1 mol氢气,如果硫黄过量,硫化亚铁与盐酸反应,1 mol硫化亚铁对应产生1 mol硫化氢气体,故5.6 g铁反应,对应产生的气体为2.24 L(标准状况下),但是实际产生的气体体积偏小,可能的原因是部分Fe被空气中的氧气氧化了。
3.C　解析　由于铁的物质的量为=0.4 mol,所以在反应过程中它失去的电子的物质的量应介于0.8 mol(此时只产生Fe2+)和1.2 mol(此时只产生Fe3+)之间,由于产生0.3 mol NO2和0.2 mol NO,即反应过程中硝酸得到的电子的物质的量为0.3 mol×(5-4)+0.2 mol×(5-2)=0.9 mol,所以对应的产物既有Fe(NO3)3又有Fe(NO3)2,设前者的物质的量为x,后者的物质的量为y,则由铁原子守恒可得x+y=0.4,由得失电子守恒得3x+2y=0.9 mol,解得x=0.1 mol,y=0.3 mol。
4.A　解析　满足条件的反应为
Fe+4HNO3(稀)===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O　①
3Fe+8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O　②
满足方程式①的a∶b=(4×63)∶56=9∶2,
满足方程式②的a∶b=(8×63)∶(3×56)=3∶1。
介于方程式①②之间即3≤≤4.5的都行。A项不可能。
考点2
知识梳理
1.铁红　磁性氧化铁　黑色粉末　红棕色粉末　黑色晶体
FeO+2H+===Fe2++H2O　Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O
Fe3O4+8H+===Fe2++2Fe3++4H2O
2.白色固体　红褐色固体
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↓
白色沉淀　灰绿色　红褐　4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
思维辨析
1.×　提示:因为Fe2O3是红棕色,所以Fe2O3可用作红色油漆和涂料。
2.√　提示:CO还原Fe2O3可以得到Fe单质,Fe单质会与黑色固体和盐酸反应生成的Fe3+反应,所以无法判断黑色固体中是否含有Fe3O4。
3.×　提示:Fe在高温下与水蒸气反应生成Fe3O4。
4.√
5.×　提示:Fe3+与I-发生氧化还原反应。
6.√　提示:FeCl3可由Fe与Cl2反应制取;FeCl2可由FeCl3与Fe反应制取;Fe(OH)3可由Fe(OH)2、O2、H2O化合制取。
7.×　提示:Fe3O4是纯净物。
知识对练
5.C　解析　由“司南之杓,投之于地,其柢指南”可知,“杓”具有磁性,则其主要成分是Fe3O4,C项正确。
6.C　解析　铁可用于湿法炼铜Fe+Cu2+===Fe2++Cu,是因为铁的还原性强于铜,与Fe的导电性无关,A项不符合题意;FeCl3可用于净水,是因为Fe3+水解生成的氢氧化铁胶体能吸附水中的悬浮杂质,与FeCl3的氧化性无关,B项不符合题意;Fe2O3呈红棕色,可用于制作红色颜料,C项符合题意;K2FeO4可用于杀菌消毒,是因为K2FeO4具有强氧化性,与K2FeO4的溶解性无关,D项不符合题意。
7.答案　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,增加的氧原子为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。
8.C　解析　氢氧化亚铁易被空气中的氧气氧化为氢氧化铁,所以制备氢氧化亚铁时应将稀硫酸和氢氧化钠溶液预先煮沸,使溶解的空气逸出,A项正确;氢氧化亚铁具有强还原性,易被空气中的氧气氧化为氢氧化铁,故实验开始阶段,应把弹簧夹C和D都打开,A中反应产生氢气,排除空气,防止亚铁离子被氧气氧化,B项正确;一段时间后,关闭弹簧夹C,但不能关闭弹簧夹D,可利用生成的氢气使装置A中压强增大,把硫酸亚铁溶液压入装置B的氢氧化钠溶液中,反应生成白色氢氧化亚铁沉淀,C项错误;本实验利用反应生成的氢气排净装置中的空气,使装置处于还原氛围,故实验结束后关闭弹簧夹D,可以长时间保存氢氧化亚铁,D项正确。
9.答案　①②④
解析　①②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沉淀处在氢气的保护中;④中液面加苯可阻止生成的沉淀与空气接触;③由于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。
10.答案　(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,无红色出现,再滴加H2O2溶液,溶液变为红色,则证明存在Fe2+,或加入铁氰化钾溶液,产生蓝色沉淀,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
解析　氢氧化亚铁容易被氧气氧化,因此打开K1、K3、K4,关闭K2和K5,装置A中产生H2,排出装置B中的空气,因此长导管的作用之一是辅助排出装置B中的空气,作用之二是平衡压强,防止装置中压强过大,发生危险。
微充电·素养提升
母题　B　解析　铁和水蒸气在高温下发生反应生成Fe3O4和H2,该反应的化学方程式为3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g),A项正确;酒精灯放在铁粉下方加热可以产生高温,且不影响水的蒸发,若移至湿棉花下方则难以产生高温,实验效果不好,B项错误;用火柴点燃肥皂泡,若产生尖锐的爆鸣声,则可检验生成的气体为氢气,C项正确;由于该实验中的反应要在高温下发生,因此要使用硬质玻璃试管盛装还原铁粉,D项正确。
衍生1　D　解析　铁、四氧化三铁均可被磁铁吸引,则悬挂的磁铁不仅能吸引铁粉,也能吸引反应产物四氧化三铁,D项错误。
衍生2　答案　(1)为B中的反应提供水蒸气　(2)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2　(3)防止铁粉在加热条件下被装置中的空气氧化　(4)黑色氧化铜变红　无水硫酸铜变蓝　(5)11.6
解析　(1)A为水蒸气的产生装置,为B中的反应提供水蒸气。(2)B中发生铁与水蒸气的反应3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2。(3)加热时铁能与氧气反应,故实验中应先点燃酒精灯a,再点燃酒精喷灯。(4)E中的CuO被H2还原为Cu,同时产生水,则E中可观察到黑色氧化铜变红,F中无水硫酸铜变蓝。(5)16.8 g 铁粉与水蒸气反应后得到固体20.0 g,可使用差量法计算生成氧化物(Fe3O4)的质量。
设实验后的固体物质中氧化物的质量为x
3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2　Δm
56×3 232 64
x 20.0 g-16.8 g
=,解得x=11.6 g。
微真题·把握方向
1.答案　(1)√　(2)√　(3)√　(4)×　(5)√
解析　(1)FeO有还原性,其中Fe元素的化合价为+2,用适当的氧化剂可以将其氧化成更高价态的Fe3O4。(2)Fe2O3为红色,常被用于油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料,俗称铁红。(3)Fe2O3的颜色是红色,可用作红色颜料。(4)赤铁矿的主要成分是Fe2O3,不是FeO。(5)氧化亚铁具有较强的还原性,在空气中受热容易被氧气氧化为稳定的四氧化三铁。
2.B　解析　化合物FeO(OCH3)中Fe元素的化合价为+3价,故其与稀盐酸反应生成FeCl3、CH3OH、H2O,反应原理为FeO(OCH3)+3HCl===FeCl3+H2O+CH3OH,A项合理;化合物FeO(OCH3)中Fe元素的化合价为+3价,C元素为-2价,若隔绝空气加热分解生成FeO、CO2、H2O,则得失电子总数不相等,不符合氧化还原反应规律,即不可能生成FeO、CO2、H2O,B项不合理;化合物FeO(OCH3)中Fe元素的化合价为+3价,故其溶于氢碘酸(HI)中Fe3+能将I-氧化为I2,反应原理为2FeO(OCH3)+6HI===2FeI2+I2+2H2O+2CH3OH,再加CCl4萃取,有机层呈紫红色,C项合理;化合物FeO(OCH3)在空气中高温下将生成Fe2O3、CO2和H2O,由于Fe2O3为碱性氧化物,SiO2为酸性氧化物,故化合物FeO(OCH3)与SiO2高温下反应能生成Fe2(SiO3)3,D项合理。
3.C　解析　题图中所示铁元素不同化合价的物质:a为Fe,b为FeCl2、FeSO4、Fe(NO3)2等Fe(Ⅱ)的盐类物质,c为Fe(OH)2,e为FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3等Fe(Ⅲ)的盐类物质,d为Fe(OH)3。Fe与Fe(Ⅲ)的盐类物质可发生反应生成Fe(Ⅱ)的盐类物质,如Fe+2FeCl3===3FeCl2,A项合理;Fe(Ⅱ)为铁元素的中间价态,既有还原性也有氧化性,因此既可被氧化,也可被还原,B项合理;Fe(Ⅲ)的盐类物质与浓碱液反应生成的是Fe(OH)3沉淀,制备Fe(OH)3胶体的操作为向沸水中滴加饱和FeCl3溶液,继续煮沸至溶液呈红褐色,停止加热,C项不合理;b→c→d→e→b可转化,如FeCl2Fe(OH)2Fe(OH)3FeCl3FeCl2,D项合理。(共70张PPT)
第10讲
大单元二　金属及其化合物
铁及其氧化物和氢氧化物
目
标
速
览
结合真实的情境中的应用实例或通过实验探究，了解铁及其氧化物、氢氧化物的主要性质，了解这些物质在生产、生活中的应用。
考点1　铁的性质
微考点/核心突破
第一部分
1.铁的物理性质
纯铁具有金属的共性，如具有______色金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，具有能被______吸引的特性。
2.铁的化学性质
(1)铁元素是一种变价金属元素，通常显____价和____价。
银白
磁铁
+2
+3
(2)常温下，铁单质比较活泼，具有较强的 性。
①与非金属反应。
还原
Fe2O3·xH2O
②与水的反应。
常温下铁与水不反应，在高温条件下与水蒸气反应的化学方程式为__________________________________。
③与酸反应(写离子方程式)。
Fe+2H+===Fe2++H2↑
3Fe+8H++2N===3Fe2++2NO↑+4H2O
Fe+4H++N===Fe3++NO↑+2H2O
钝化
④与某些盐溶液的反应(写离子方程式)。
a.与CuSO4溶液：______________________。
b.与FeCl3溶液：____________________。
Fe+Cu2+===Fe2++Cu
Fe+2Fe3+===3Fe2+
思维辨析
判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
1.铁在过量氧气中燃烧生成Fe2O3。( )
2.过量的铁与稀硝酸反应生成Fe3+。( )
提示：不论氧气是否过量均生成Fe3O4。
提示：过量的铁会与Fe3+反应最终生成Fe2+。
3.过量的Fe分别与氯气和稀盐酸反应所得氯化物相同。( )
4.铁在常温下与浓硝酸反应比与稀硝酸反应剧烈。( )
提示：不论Fe是否过量，与氯气反应均生成FeCl3，Fe只有在溶液中才与Fe3+反应。
提示：常温下铁在浓硝酸中发生钝化。
1.几点总结
(1)铁分别与氯气和盐酸反应所得的氯化物不同，Fe与Cl2反应生成FeCl3，而Fe与盐酸反应生成FeCl2。
(2)铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O，铁锈属于混合物，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。
(3)铁与硫蒸气反应生成的是FeS而不是Fe2S3；铁与碘蒸气反应生成的是FeI2而不是FeI3。
2.铁与硝酸反应的计算问题
(1)硝酸的作用及其量的确定。
硝酸与铁的反应中，一是起氧化剂作用，二是起酸性作用。作为氧化剂的硝酸可以根据氧化还原反应中得失电子守恒的方法确定，作为酸性作用的可以通过金属铁的物质的量确定，即铁的物质的量乘以铁的化合价。
(2)铁与稀硝酸反应。
随着两者用量的不同，生成的氧化产物亦不同，可用讨论的方法确定。
①Fe+4HNO3(稀)===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O
②Fe+2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2
①×2+②可得
角度一　铁的性质
1.下列说法错误的是( )
A.Fe与稀硝酸、稀硫酸反应均有气泡产生，说明Fe与两种酸均发生置换反应
B.足量的Fe在Cl2中燃烧只生成FeCl3
C.Cu与FeCl3溶液反应可生成CuCl2
D.细铁粉可作食品抗氧剂
铁与稀硝酸反应不生成氢气，生成NO。
解析
2.5.6 g铁粉与一定量的硫黄混合，在空气中加热发生剧烈反应，冷却后用足量的盐酸溶解反应后的残留固体，产生了2.0 L气体(标准状况下)，通过分析可知其小于应生成的气体量，其最可能的原因是( )
A.硫黄量不足
B.生成了FeS
C.生成了Fe2S3
D.有部分Fe被空气中的氧气氧化了
当此混合物反应完全后，加入足量的盐酸时，如果铁过量，1 mol铁对应产生1 mol氢气，如果硫黄过量，硫化亚铁与盐酸反应， 1 mol硫化亚铁对应产生1 mol硫化氢气体，故5.6 g铁反应，对应产生的气体为2.24 L(标准状况下)，但是实际产生的气体体积偏小，可能的原因是部分Fe被空气中的氧气氧化了。
解析
角度二　铁及其化合物的定量计算
3.把22.4 g铁粉完全溶解于某浓度的硝酸中，如反应只收集到0.3 mol NO2和0.2 mol NO，下列说法正确的是( )
A.反应后生成的盐只有Fe(NO3)3
B.反应后生成的盐只有Fe(NO3)2
C.反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，其物质的量之比为1∶3
D.反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，其物质的量之比为3∶1
解析
4.向含a g HNO3的稀溶液中加入b g铁粉，充分反应后铁粉全部溶 解。已知有 g HNO3被还原，则a∶b不可能是( )
A.2∶1 B.17∶4
C.4∶1 D.9∶2
解析
考点2　铁的氧化物　铁的氢氧化物
微考点/核心突破
第一部分
1.铁的氧化物
比较项目 氧化亚铁 (FeO) 氧化铁(Fe2O3) 四氧化三铁(Fe3O4)
俗名 — ________ ________________
色态 ________________ ________________ ________________
铁元素价态/价 +2 +3 +2、+3
与非氧化性 酸反应 ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________
铁红
磁性氧化铁
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
FeO+2H+===Fe2++
H2O
Fe2O3+6H+===2Fe3++
3H2O
Fe3O4+8H+===Fe2+
+2Fe3++4H2O
2.铁的氢氧化物
化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
色态 ______________ ______________
与非氧化 性酸反应 ______________________________ _____________________________
受热 分解 — ___________________________
白色固体
红褐色固体
Fe(OH)2+2H+===Fe2++2H2O
Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O
制法 可溶性亚铁盐与碱反应 ______________________ 可溶性铁盐与碱反应
________________________
二者的 关系 空气中，Fe(OH)2能够迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是__________迅速变成________，最后变成______色，反应方程式为___________________________________
Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓
Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓
白色沉淀
灰绿色
红褐
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
微提醒　(1)Fe3O4与非氧化性酸反应生成铁盐和亚铁盐，故Fe3O4不属于碱性氧化物，而FeO、Fe2O3属于碱性氧化物。
(2)注意Fe2O3与Fe(OH)3颜色的微小差异：前者是红棕色，后者是红褐色。
(3)难溶于水的碱不稳定，受热易分解生成金属氧化物与水。
(4)Fe(OH)2转化为Fe(OH)3的过程中，物质颜色会发生一系列的变 化，其中“灰绿色”是典型的中间颜色。
思维辨析
判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
1.Fe2O3是碱性氧化物，所以Fe2O3可用作红色油漆和涂料。( )
2.CO还原Fe2O3得到的黑色固体加入盐酸溶解后，再加入KSCN溶 液，溶液不显红色，不能确定黑色固体中有无Fe3O4。( )
提示：因为Fe2O3是红棕色，所以Fe2O3可用作红色油漆和涂料。
提示：CO还原Fe2O3可以得到Fe单质，Fe单质会与黑色固体和盐酸反应生成的Fe3+反应，所以无法判断黑色固体中是否含有Fe3O4。
3.铁在潮湿的空气中生成的铁锈主要成分是Fe2O3·nH2O，铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4，Fe在高温下与水蒸气反应生成Fe2O3。( )
4.配制FeSO4溶液时，加入少量稀硫酸抑制Fe2+水解，加入少量铁粉防止Fe2+被氧化。( )
5.氢氧化铁与HI溶液仅发生中和反应。( )
提示：Fe在高温下与水蒸气反应生成Fe3O4。
提示：Fe3+与I-发生氧化还原反应。
6.FeCl3、FeCl2和Fe(OH)3都可以通过化合反应制取。( )
7.Fe3O4是混合物。( )
提示：FeCl3可由Fe与Cl2反应制取；FeCl2可由FeCl3与Fe反应制取；Fe(OH)3可由Fe(OH)2、O2、H2O化合制取。
提示：Fe3O4是纯净物。
实验：铁的氢氧化物的制备
Fe(OH)3 Fe(OH)2
实验操作
实验现象 生成红褐色沉淀 生成白色絮状沉淀，然后沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色
化学 方程式 FeCl3+3NaOH=== Fe(OH)3↓+3NaCl (红褐色) FeSO4+2NaOH===Fe(OH)2↓+Na2SO4　　　　
(白色)
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
(红褐色)
实验结论 Fe(OH)3与Fe(OH)2可分别由相对应的可溶性盐与碱溶液反应制得，且Fe(OH)2易被空气中的氧气氧化成Fe(OH)3
提醒　制备Fe(OH)2时的注意事项
(1)Fe2+极易被氧化，所以FeSO4溶液要现配现用。
(2)为了防止Fe(OH)2被氧化，配制FeSO4溶液所用的蒸馏水和制备Fe(OH)2所用的NaOH溶液都要煮沸，尽可能除去溶于水的O2。
(3)为了防止滴加NaOH溶液时带入空气，可将吸有NaOH溶液的长胶头滴管伸入FeSO4溶液的液面下，再挤出NaOH溶液。
(4)为防止Fe(OH)2被氧化，还可以向盛有FeSO4溶液的试管中加入少量的煤油或其他密度小于水且不溶于水的有机溶剂，以隔绝空气。
角度三　铁的化合物的性质及定量计算
5.司南是中国古代劳动人民在长期实践中的伟大发明，《论衡》中记载:“司南之杓，投之于地，其柢指南。”“杓”的主要成分是( )
A.Fe2O3 B.FeO C.Fe3O4 D.Fe(OH)3
由“司南之杓，投之于地，其柢指南”可知，“杓”具有磁性，则其主要成分是Fe3O4，C项正确。
解析
6.铁及其化合物在生产、生活中应用广泛。下列铁及其化合物的性质与用途具有对应关系的是( )
A.Fe有导电性，可用于湿法炼铜
B.FeCl3有氧化性，可用于净水
C.Fe2O3呈红棕色，可用于制作颜料
D.K2FeO4易溶于水，可用于杀菌消毒
铁可用于湿法炼铜Fe+Cu2+===Fe2++Cu，是因为铁的还原性强于 铜，与Fe的导电性无关，A项不符合题意；FeCl3可用于净水，是因为Fe3+水解生成的氢氧化铁胶体能吸附水中的悬浮杂质，与FeCl3的氧化性无关，B项不符合题意；Fe2O3呈红棕色，可用于制作红色颜料,C项符合题意；K2FeO4可用于杀菌消毒,是因为K2FeO4具有强氧化性，与K2FeO4的溶解性无关，D项不符合题意。
解析
7.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： 。
FeO
解析
铁的氧化物组成的判断方法
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，而Fe3O4为任意值。
角度四　Fe(OH)2的制备与实验条件的控制
8.实验室可以用如图所示装置制备氢氧化亚铁，
下列说法错误的是( )
A.实验前应把稀硫酸和氢氧化钠溶液均煮沸处理
B.实验开始阶段，应把弹簧夹C和D都打开
C.一段时间后，关闭弹簧夹C和D，在B中生成白色絮状沉淀
D.实验结束后关闭弹簧夹D，可以长时间保存氢氧化亚铁
氢氧化亚铁易被空气中的氧气氧化为氢氧化铁，所以制备氢氧化亚铁时应将稀硫酸和氢氧化钠溶液预先煮沸，使溶解的空气逸 出，A项正确；氢氧化亚铁具有强还原性，易被空气中的氧气氧化为氢氧化铁，故实验开始阶段，应把弹簧夹C和D都打开，A 中反应产生氢气，排除空气，防止亚铁离子被氧气氧化，B项正确；一段时间后，关闭弹簧夹C，但不能关闭弹簧夹D，可利用生成的氢气使装置A中压强增大，把硫酸亚铁溶液压入装置B的氢氧
解析
化钠溶液中，反应生成白色氢氧化亚铁沉淀，C项错误；本实验利用反应生成的氢气排净装置中的空气，使装置处于还原氛围，故实验结束后关闭弹簧夹D，可以长时间保存氢氧化亚铁，D项正确。
解析
9.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)。
①②④
①②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沉淀处在氢气的保护中；④中液面加苯可阻止生成的沉淀与空气接触；③由于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。
解析
10.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，打开K1、K3、K4，使装置A中产生的气体进入装置B中，排尽B中空气。
Ⅱ.待B中空气排尽后，关闭K3，打开K2，将A中溶液压入B中并观察现象。
Ⅲ.关闭K1、K2，打开K5、K6，使C中气体通入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__________
___________________________________。
恒压滴液漏斗
平衡气压，辅助排出装置B中的空气
(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___________________________。
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，无红色出现，再滴加H2O2溶液，溶液变为红色，则证明存在Fe2+，或加入铁氰化钾溶液，产生蓝色沉淀，证明存在Fe2+
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
氢氧化亚铁容易被氧气氧化，因此打开K1、K3、K4，关闭K2和
K5，装置A中产生H2，排出装置B中的空气，因此长导管的作用之一是辅助排出装置B中的空气，作用之二是平衡压强，防止装置中压强过大，发生危险。
解析
教考衔接——教材实验
(铁粉与水蒸气反应)延伸命题
微充电/素养提升
第二部分
【教材有源】
实验：铁与水蒸气的反应
方法一 方法二
实验 装置
归纳总结　(1)铁与水蒸气反应的产物是Fe3O4和H2，而不是Fe2O3。
(2)铁与冷水、热水均不能反应，只能与水蒸气在高温下反应。
(3)铁与水蒸气反应的实质同Na、Mg一样，都是置换出水电离产生的H+，但不能得到铁的氢氧化物，因为高温下铁的氢氧化物分解为铁的氧化物和水。
解析
【衍生1】　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.肥皂水改为吹泡泡水，收集H2效果更好，点燃效果更明显
D.悬挂的磁铁仅能吸引反应铁粉，不能吸引反应产物
铁、四氧化三铁均可被磁铁吸引，则悬挂的磁铁不仅能吸引铁 粉，也能吸引反应产物四氧化三铁，D项错误。
解析
【衍生2】　在常温下，Fe与水几乎不反应，但在高温下，Fe与水蒸气可发生反应。如图所示(部分装置略)，在B中放入还原性铁粉和棉绒的混合物，加热，通入水蒸气，就可以完成高温下Fe与水蒸气的反应等实验。回答下列问题：
(1)装置A的作用是________________________。
(2)B中发生反应的化学方程式为_____________________________。
(3)实验中应先点燃酒精灯a，再点燃酒精喷灯，可能的原因是
__________________________________________。
(4)实验中观察到E中的现象是 ，F中的现象是 __________________________。
(5)若甲同学称取16.8 g铁粉放于B中，在高温下反应一段时间后，停止加热，冷却后称得固体质量为20.0 g，则实验后的固体物质中氧化物的质量为 g。
为B中的反应提供水蒸气
防止铁粉在加热条件下被装置中的空气氧化
黑色氧化铜变红
无水硫酸铜变蓝
11.6
解析
解析
微真题/把握方向
第三部分
考向一　铁的氧化物、氢氧化物的性质
1.判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
(1)FeO有还原性，能被氧化成Fe3O4。(2024·浙江卷6月)( )
(2)古壁画颜料中所用的铁红，其成分为Fe2O3。(2023·新课标卷)( )
(3)Fe2O3呈红色，可用作颜料。(2023·浙江卷1月) ( )
(4)火星全球影像彩图显示了火星表土颜色，表土中赤铁矿的主要成分为FeO。(2023·广东卷) ( )
(5)FeO粉末在空气中受热，迅速被氧化成Fe3O4。(2021·湖南卷)( )
(1)FeO有还原性，其中Fe元素的化合价为+2，用适当的氧化剂 可以将其氧化成更高价态的Fe3O4。(2)Fe2O3为红色，常被用于油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料，俗称铁红。(3)Fe2O3的颜色 是红色，可用作红色颜料。(4)赤铁矿的主要成分是Fe2O3，不是FeO。(5)氧化亚铁具有较强的还原性，在空气中受热容易被氧气氧化为稳定的四氧化三铁。
解析
2.(2022·浙江卷6月)关于化合物FeO(OCH3)的性质，下列推测不合理的是( )
A.与稀盐酸反应生成FeCl3、CH3OH、H2O
B.隔绝空气加热分解生成FeO、CO2、H2O
C.溶于氢碘酸(HI)，再加CCl4萃取，有机层呈紫红色
D.在空气中，与SiO2高温下反应能生成Fe2(SiO3)3
化合物FeO(OCH3)中Fe元素的化合价为+3价，故其与稀盐酸反应生成FeCl3、CH3OH、H2O，反应原理为FeO(OCH3)+3HCl=== FeCl3+H2O+CH3OH，A项合理；化合物FeO(OCH3)中Fe元素的化合价为+3价,C元素为-2价，若隔绝空气加热分解生成FeO、CO2、H2O，则得失电子总数不相等，不符合氧化还原反应规律，即 不可能生成FeO、CO2、H2O，B项不合理；化合物FeO(OCH3)中Fe元素的化合价为+3价，故其溶于氢碘酸(HI)中Fe3+能将I-氧化为
解析
I2，反应原理为2FeO(OCH3)+6HI===2FeI2+I2+2H2O+2CH3OH，再加CCl4萃取，有机层呈紫红色，C项合理；化合物FeO(OCH3)在空气中高温下将生成Fe2O3、CO2和H2O，由于Fe2O3为碱性氧化物，SiO2为酸性氧化物，故化合物FeO(OCH3)与SiO2高温下反应能生成Fe2(SiO3)3，D项合理。
解析
考向二　含Fe物质的分类与相应化合价的关系
3.(2021·广东卷)部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是( )
A.a可与e反应生成b
B.b既可被氧化，也可被还原
C.可将e加入浓碱液中制得d的胶体
D.可存在b→c→d→e→b循环转化关系
题图中所示铁元素不同化合价的物质:a为Fe，b为FeCl2、FeSO4、Fe(NO3)2等Fe(Ⅱ)的盐类物质,c为Fe(OH)2，e为FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3等Fe(Ⅲ)的盐类物质，d为Fe(OH)3。Fe与Fe(Ⅲ)的盐类物质可发生反应生成Fe(Ⅱ)的盐类物质，如Fe+2FeCl3===3FeCl2， A项合理；Fe(Ⅱ)为铁元素的中间价态，既有还原性也有氧化性，因此既可被氧化，也可被还原，B项合理；Fe(Ⅲ)的盐类物质与浓碱液反应生成的是Fe(OH)3沉淀，制备Fe(OH)3胶体的操作为向沸
解析
解析课时微练(十)　铁及其氧化物和氢氧化物
　
基础训练
1.我国清代《本草纲目拾遗》中叙述了“铁线粉”:“粤中洋行有舶上铁丝,……日久起销,用刀刮其销,……,所刮下之销末,名铁线粉”。这里的“铁线粉”是指(　　)
A.Fe 　　B.FeCl3　　C.FeO　　D.Fe2O3
2.春秋初年,我国已掌握了冶铁技术。下列有关铁的化学反应的叙述正确的是(　　)
A.铁在硫蒸气中燃烧生成Fe2S3
B.加热时,过量Fe与氯气反应生成FeCl2
C.高温下,铁与水蒸气反应有Fe3O4生成
D.高温下,铁粉与氧化铝粉末反应生成单质铝
3.下列叙述不正确的是(　　)
①Fe与S混合加热生成Fe2S3　②Fe与稀硝酸、稀硫酸反应均有气泡产生,说明Fe与两种酸均发生置换反应　③过量的铁与浓硝酸加热反应有气体生成　④FeCl3溶液能与Cu反应,可用于刻蚀印刷电路板
A.①③ B.①② C.②④ D.②③
4.下列关于铁的三种氧化物(FeO、Fe2O3、Fe3O4)的叙述中正确的是(　　)
A.铁的三种氧化物中铁元素的化合价完全相同
B.都是碱性氧化物,都能与盐酸反应生成氯化铁和水
C.氧化亚铁可应用于瓷器制作中使釉呈绿色
D.四氧化三铁中铁元素有+2价和+3价,它是一种混合物
5.月球土壤中富含铁元素,主要以铁单质和亚铁离子的形式存在,但嫦娥五号取回的微陨石撞击处的月壤样品中存在大量的三价铁,有可能是以下哪个原因造成的(　　)
A.4FeOFe+Fe3O4
B.Fe3O4Fe2O3+FeO
C.4FeO+O22Fe2O3
D.Fe2O3+FeOFe3O4
6.某同学设计的制备氯化铁溶液的方案中,分别采用下列物品,其中能实现的是(　　)
A.氢氧化铁和硫酸 B.铁和盐酸
C.氧化亚铁和盐酸 D.氧化铁和盐酸
7.某黑色粉末可能是Fe3O4或Fe3O4与FeO的混合物,为进一步确认该黑色粉末的成分,下列实验方案不可行的是(　　)
A.准确称量一定质量的黑色粉末,用H2充分还原,并用干燥剂收集所得水,获得水的准确质量,进行计算
B.准确称量一定质量的黑色粉末,溶解于足量盐酸,加热蒸干溶液并在空气中灼烧至质量不变,称量所得粉末质量,进行计算
C.准确称量一定质量的黑色粉末,用CO充分还原,在CO气流中冷却后准确称量剩余固体的质量,计算
D.准确称量一定质量的黑色粉末,与一定量的铝粉混合后点燃,充分反应后冷却,准确称量剩余固体质量,进行计算
8.如图为铁元素的“价—类”二维图,其中的箭头表示部分物质间的转化关系。下列说法正确的是(　　)
A.铁与高温水蒸气的反应可实现上述转化①
B.FeO是一种黑色粉末,不稳定,在空气中受热,迅速发生转化②生成红棕色粉末
C.加热Fe(OH)3发生转化⑥,加水溶解可实现转化③
D.由图可预测:高铁酸盐(Fe)具有强氧化性,可用于消毒,Fe与水反应最终可生成Fe(OH)3胶体,从而吸附水中的悬浮物,故高铁酸盐可作净水剂
9.已知:普通铁+水蒸气铁的氧化物+氢气,铁的氧化物+氢气“引火铁”+水蒸气,“引火铁”为颗粒很细、反应活性很高的铁粉。某实验小组使用普通铁粉、20%的盐酸及其他试剂制备“引火铁”,装置(铁架台、铁夹、铁网、陶土网、加热仪器等略去)如图所示。
关于上述装置和实验,下列分析错误的是(　　)
A.A、I中加入普通铁粉,G中可加入碱石灰
B.A中生成磁性氧化铁,E中生成“引火铁”
C.需要加热的仪器只有A、E
D.D用于收集氢气
能力训练
10.某小组根据Fe(OH)2白色沉淀迅速变为灰绿色,一段时间后变为红褐色的现象,探究产生灰绿色沉淀的原因。
Ⅰ.甲同学猜测灰绿色沉淀是Fe(OH)2和Fe(OH)3的混合物,验证实验如下。
编号 实验操作 实验现象
实验1 液面上方出现白色沉淀,一段时间后变为灰绿色,后变为红褐色
实验2 ①中出现蓝色沉淀,②中溶液未变红色
(1)实验1中加入维生素C是因其具有______性。
(2)实验2中试剂a为__________溶液,试剂b为__________溶液;实验现象说明甲同学的猜测________(填“正确”或“不正确”)。
Ⅱ.乙同学查阅资料得知,Fe(OH)2沉淀具有较强的吸附性,猜测灰绿色可能是Fe(OH)2吸附Fe2+引起的,设计并完成了实验3~实验5。
编号 实验操作 实验现象
实验3 液面上方产生白色沉淀(带有较多灰绿色)。沉淀下沉后,部分灰绿色沉淀变为白色
实验4 液面上方产生白色沉淀(无灰绿色)。沉淀下沉后仍为白色
实验5 取实验4中白色沉淀,洗净后放在潮湿的空气中 ____________
(3)推测实验4中沉淀无灰绿色的原因为________________________________________________________________________。
(4)若乙同学的猜测正确,则预测实验5的现象为________________________________。
11.在一定量的稀硝酸中慢慢加入铁粉,得到的Fe2+的物质的量(纵坐标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的关系如图所示。将正确答案的序号填在相应的横线上并且回答相应问题:①Fe3+;②Fe2+;③Fe、Fe2+;④Fe2+、Fe3+。
(1)AB段铁元素以________形式存在。
(2)BC段铁元素以________形式存在。
(3)CD段铁元素以________形式存在,将该段溶液中的离子按照浓度由大到小的顺序排列:____________________________________。
(4)若将14 g铁粉溶于1 L稀硝酸中恰好完全反应,放出NO气体后称量所得溶液,发现比原溶液质量增加8 g,则原溶液中硝酸的物质的量浓度是________________________________。
12.纳米级Fe3O4是一种非常重要的磁性材料,同时也可用作催化剂载体和微波吸收材料。纳米级Fe3O4有多种不同的制法,请回答下列相关问题。如图是用共沉淀法制备纳米四氧化三铁的流程。
(1)除Fe3O4外,铁的两种常见氧化物中在空气中性质比较稳定的是________(填化学式),该物质的用途是________________________________________________________________________(任写一种)。
(2)实验室保存溶液B时为了防止出现浑浊,通常采取的措施是____________________________________。
(3)证明沉淀已经洗涤干净的操作是________________________________________________________________________。
(4)写出该方法中发生的主要反应的离子方程式:________________________________________________________________________。
(5)实际生产中为提高产率,起始所用FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O的物质的量之比大于1∶2,原因是________________________________________________________________________。
课时微练(十)　铁及其氧化物和氢氧化物
1.D　解析　铁在空气中容易发生吸氧腐蚀,根据题意“舶上铁丝,……日久起销”,说明“销”是铁锈,铁锈的主要成分为Fe2O3,D项正确。
2.C　解析　铁在硫蒸气中燃烧生成FeS,A项错误;氯气氧化性较强,无论Fe是否过量,与氯气反应都只生成FeCl3,B项错误;高温条件下,Fe与水蒸气反应得到Fe3O4和氢气,C项正确;Fe的金属活动性不如Al,不能从氧化铝中置换出铝单质,D项错误。
3.B　解析　Fe是变价金属,遇强氧化剂(如HNO3、Cl2等)生成+3价铁,遇弱氧化剂(如S或I2等)生成+2价铁,故Fe与S混合加热生成FeS,①错误;Fe与稀硝酸反应生成的气体为NO,该反应不是置换反应,②错误,故选B。
4.C　解析　FeO中铁元素的化合价为+2价,Fe2O3中铁元素的化合价为+3价,Fe3O4为复杂的氧化物,其中铁元素的化合价可以看作是由+2、+3价组成的,A项错误;FeO、Fe2O3为碱性氧化物,FeO与盐酸发生反应FeO+2HCl===FeCl2+H2O,Fe2O3与盐酸发生反应Fe2O3+6HCl===2FeCl3+3H2O,Fe3O4不属于碱性氧化物,与盐酸发生反应Fe3O4+8HCl===FeCl2+2FeCl3+4H2O,B项错误;氧化亚铁是一种黑色粉末,可用作色素,应用于瓷器制作中使釉呈绿色,C项正确;四氧化三铁是复杂的氧化物,属于纯净物,D项错误。
5.A　解析　月球表面的铁元素以铁单质和亚铁离子形式存在,FeO中Fe元素为+2价,FeO可能反应生成Fe和Fe3O4,Fe3O4中含有三价铁,A项正确;Fe3O4分解生成Fe2O3和FeO,虽然Fe2O3中含有三价铁,但是四氧化三铁中含有较多三价铁,无法体现出月球表面的铁元素主要以铁单质和亚铁离子的形式存在,B项错误;月球表面没有氧气,FeO无法被氧化生成Fe2O3,C项错误;月球表面铁元素主要以铁单质和亚铁离子的形式存在,无Fe2O3,D项错误。
6.D　解析　氢氧化铁和硫酸反应生成硫酸铁和水,A项错误;铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,B项错误;氧化亚铁和盐酸反应生成氯化亚铁和水,C项错误;氧化铁和盐酸反应生成氯化铁和水,可以制备氯化铁溶液,D项正确。
7.D　解析　准确称量一定质量的黑色粉末,用H2充分还原,并用干燥剂收集所得水,获得水的准确质重,计算得到氧元素的质量和铁元素的质量,依据铁元素和氧元素的物质的量之比确定化学式,能计算得到物质组成;准确称量一定质量的黑色粉末,溶解于足量盐酸,加热蒸干溶液并在空气中灼烧至质量不变,称量所得粉末质量,即氧化铁的质量,依据铁元素和氧元素守恒计算铁元素和氧元素的物质的量之比,判断氧化物的化学式,能计算得到物质组成;准确称量一定质量的黑色粉末,用CO充分还原,在CO气流中冷却后准确称量剩余固体的质量,依据铁元素和氧元素质量守恒计算铁元素和氧元素的物质的量之比,分析判断氧化物的存在形式,能计算得到物质组成;准确称量一定质量的黑色粉末,与一定质量的铝粉混合后点燃,充分反应后冷却,准确称量剩余固体的质量,反应前后都是固体,反应前后固体质量不变,不能计算确定该黑色粉末的成分,故选D。
8.D　解析　铁与高温水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气,不能实现上述转化①,A项错误;FeO是一种黑色粉末,不稳定,在空气中受热,部分被氧化生成Fe3O4,不能发生转化②,B项错误;加热Fe(OH)3发生转化⑥分解生成氧化铁,氧化铁不溶于水,加水溶解不可实现转化③,C项错误;高铁酸盐中铁元素为+6价,具有强氧化性,可用于消毒,与水发生氧化还原反应后生成铁离子,铁离子与水反应生成Fe(OH)3胶体。
9.C　解析　根据两套装置中各仪器的功能,可以判断出A中放置普通铁粉,B中放一定体积的水,持续加热提供水蒸气,C是安全瓶,用于防倒吸,D是利用排水集气法收集氢气。E中反应物为A中生成的四氧化三铁,I中放置普通铁粉,通过分液漏斗加入一定体积的盐酸制备H2,从I中逸出的气体中含有挥发出的氯化氢,经过G(内有碱石灰)除杂干燥后得到纯净的氢气,氢气进入E中和Fe3O4在一定温度下进行反应,得到“引火铁”,剩余的氢气在F处进行收集或其他处理。
10.答案　(1)还原　(2)铁氰化钾(K3[Fe(CN)6])　硫氰化钾(KSCN)　不正确　(3)NaOH浓度较大,滴入的FeSO4迅速完全生成Fe(OH)2,没有多余Fe2+可被吸附　(4)从白色变为红褐色
解析　(1)维生素C具有还原性,实验1中加入维生素C可延缓产生的氢氧化亚铁被空气氧化。(2)实验2中灰绿色沉淀与盐酸反应得到Fe2+,试管①加入试剂a与亚铁离子反应出现蓝色沉淀,则试剂a是铁氰化钾(K3[Fe(CN)6])溶液;根据实验目的,试剂b用来检验溶液中是否有Fe3+,则试剂b为硫氰化钾(KSCN)溶液;该实验现象说明灰绿色沉淀有Fe(OH)2,没有Fe(OH)3,故甲同学的猜测不正确。(3)由于Fe(OH)2沉淀具有较强的吸附性,灰绿色可能是Fe(OH)2吸附Fe2+引起的,则实验4中沉淀无灰绿色的原因为NaOH浓度较大,滴入的FeSO4迅速完全生成Fe(OH)2,没有多余的Fe2+可被吸附。(4)若乙同学的猜测正确,即灰绿色是Fe(OH)2吸附Fe2+引起的,则实验4中白色沉淀洗净后放在潮湿的空气中Fe(OH)2没有Fe2+可以吸附,直接被空气氧化为Fe(OH)3,从白色变为红褐色。
解题有据　Fe(OH)2只能通过复分解反应生成,如氢氧化钠与硫酸亚铁溶液反应生成Fe(OH)2,Fe(OH)3能通过化合反应生成,如Fe(OH)2在潮湿的空气中被氧化生成Fe(OH)3。
11.答案　(1)①　(2)④　(3)③　c(N)>c(Fe2+)>c(H+)>c(OH-)
(4)0.8 mol·L-1
解析　硝酸具有强氧化性,能够把铁氧化成Fe3+,反应的离子方程式为Fe+4H++N===Fe3++NO↑+2H2O。所以向稀硝酸中加入铁粉,开始时稀硝酸过量应生成Fe3+(AB段),随着加入铁粉量的增加,HNO3反应完全后开始发生反应2Fe3++Fe===3Fe2+,Fe3+部分被还原成Fe2+(BC段),最后全部转化为Fe2+(CD段)。(1)结合上述分析可知,AB段铁元素以Fe3+形式存在。(2)结合以上分析可知,BC段铁元素以Fe2+、Fe3+形式存在。(3)CD段得到的溶液是Fe(NO3)2溶液,因为c(N)是c(Fe2+)的两倍,所以c(N)>c(Fe2+),因为Fe2+在溶液中存在微弱的水解Fe2++2H2OFe(OH)2+2H+,所以c(H+)>c(OH-),即c(N)>c(Fe2+)>c(H+)>c(OH-)。(4)根据质量守恒定律m(Fe)+m(HNO3)=m(溶液)+m(NO),则溶液增重Δm(溶液)=m(溶液)-m(HNO3)=m(Fe)-m(NO)=8 g,即14 g-m(NO)=8 g,解得m(NO)=6 g,n(NO)==0.2 mol。铁粉和稀硝酸可能发生如下两个反应Fe+4HNO3(稀)===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O和3Fe+8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O,无论发生哪一个反应,恒有如下关系n(HNO3)∶n(NO)=4∶1,则n(HNO3)=4n(NO)=4×0.2 mol=0.8 mol,c(HNO3)==0.8 mol·L-1。
12.答案　(1)Fe2O3　用作油漆的红色颜料(或涂料、油墨、橡胶的红色颜料等)　(2)加盐酸　(3)取少量最后一次洗涤液置于试管中,加盐酸酸化,再滴加氯化钡溶液,不产生白色沉淀　(4)Fe2++2Fe3++8OH-Fe3O4↓+4H2O　(5)反应过程中部分亚铁离子被氧气氧化为铁离子
解析　(1)FeO(氧化亚铁)是一种黑色粉末,不稳定,在空气里很容易被氧化,在空气中性质比较稳定的是Fe2O3。(2)实验室保存溶液B(FeCl3溶液)时为了防止出现浑浊,通常采取的措施是加盐酸抑制FeCl3水解生成Fe(OH)3沉淀。(3)要证明沉淀已经洗涤干净,只要检验洗涤液中不含硫酸根离子即可,操作是取少量最后一次洗涤液置于试管中,加盐酸酸化,滴加氯化钡溶液,不产生白色沉淀。(4)该方法中发生的主要反应的离子方程式为Fe2++2Fe3++8OH-Fe3O4↓+4H2O。(5)实际生产中为了提高产率,起始所用FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O的物质的量之比应大于1∶2,原因是反应过程中部分亚铁离子被氧气氧化为铁离子。(共37张PPT)
课时微练(十)
铁及其氧化物和氢氧化物
1.我国清代《本草纲目拾遗》中叙述了“铁线粉”：“粤中洋行有舶上铁丝，……日久起销，用刀刮其销，……，所刮下之销末，名铁线粉”。这里的“铁线粉”是指( )
A.Fe　　　B.FeCl3　　　C.FeO　　　D.Fe2O3
铁在空气中容易发生吸氧腐蚀，根据题意“舶上铁丝，……日久起销”，说明“销”是铁锈，铁锈的主要成分为Fe2O3，D项正确。
解析
基础训练
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2.春秋初年，我国已掌握了冶铁技术。下列有关铁的化学反应的叙述正确的是( )
A.铁在硫蒸气中燃烧生成Fe2S3
B.加热时，过量Fe与氯气反应生成FeCl2
C.高温下，铁与水蒸气反应有Fe3O4生成
D.高温下，铁粉与氧化铝粉末反应生成单质铝
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铁在硫蒸气中燃烧生成FeS，A项错误；氯气氧化性较强，无论Fe是否过量，与氯气反应都只生成FeCl3，B项错误；高温条件下，Fe与水蒸气反应得到Fe3O4和氢气，C项正确；Fe的金属活动性不如Al，不能从氧化铝中置换出铝单质，D项错误。
解析
3.下列叙述不正确的是( )
①Fe与S混合加热生成Fe2S3　②Fe与稀硝酸、稀硫酸反应均有气泡产生，说明Fe与两种酸均发生置换反应
③过量的铁与浓硝酸加热反应有气体生成　④FeCl3溶液能与Cu反 应，可用于刻蚀印刷电路板
A.①③ B.①②
C.②④ D.②③
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Fe是变价金属，遇强氧化剂(如HNO3、Cl2等)生成+3价铁，遇弱氧化剂(如S或I2等)生成+2价铁，故Fe与S混合加热生成FeS，①错 误；Fe与稀硝酸反应生成的气体为NO，该反应不是置换反应， ②错误，故选B。
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4.下列关于铁的三种氧化物(FeO、Fe2O3、Fe3O4)的叙述中正确的是
( )
A.铁的三种氧化物中铁元素的化合价完全相同
B.都是碱性氧化物，都能与盐酸反应生成氯化铁和水
C.氧化亚铁可应用于瓷器制作中使釉呈绿色
D.四氧化三铁中铁元素有+2价和+3价，它是一种混合物
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FeO中铁元素的化合价为+2价，Fe2O3中铁元素的化合价为+3价，Fe3O4为复杂的氧化物，其中铁元素的化合价可以看作是由+2、+3价组成的，A项错误；FeO、Fe2O3为碱性氧化物，FeO与盐酸发生反应FeO+2HCl===FeCl2+H2O，Fe2O3与盐酸发生反应Fe2O3+6HCl ===2FeCl3+3H2O，Fe3O4不属于碱性氧化物，与盐酸发生反应Fe3O4+8HCl===FeCl2+2FeCl3+4H2O，B项错误；氧化亚铁是一种黑色粉末，可用作色素，应用于瓷器制作中使釉呈绿色，C项正确；四氧化三铁是复杂的氧化物，属于纯净物，D项错误。
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5.月球土壤中富含铁元素，主要以铁单质和亚铁离子的形式存在，但嫦娥五号取回的微陨石撞击处的月壤样品中存在大量的三价铁，有可能是以下哪个原因造成的( )
A.4FeO—→Fe+Fe3O4
B.Fe3O4—→Fe2O3+FeO
C.4FeO+O2—→2Fe2O3
D.Fe2O3+FeO—→Fe3O4
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月球表面的铁元素以铁单质和亚铁离子形式存在，FeO中Fe元素为+2价，FeO可能反应生成Fe和Fe3O4，Fe3O4中含有三价铁，A项正确；Fe3O4分解生成Fe2O3和FeO，虽然Fe2O3中含有三价铁，但是四氧化三铁中含有较多三价铁，无法体现出月球表面的铁元素主要以铁单质和亚铁离子的形式存在，B项错误；月球表面没有氧气，FeO无法被氧化生成Fe2O3，C项错误；月球表面铁元素主要以铁单质和亚铁离子的形式存在，无Fe2O3，D项错误。
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6.某同学设计的制备氯化铁溶液的方案中，分别采用下列物品，其中能实现的是( )
A.氢氧化铁和硫酸 B.铁和盐酸
C.氧化亚铁和盐酸 D.氧化铁和盐酸
氢氧化铁和硫酸反应生成硫酸铁和水，A项错误；铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，B项错误；氧化亚铁和盐酸反应生成氯化亚铁和水，C项错误；氧化铁和盐酸反应生成氯化铁和水，可以制备氯化铁溶液，D项正确。
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7.某黑色粉末可能是Fe3O4或Fe3O4与FeO的混合物，为进一步确认该黑色粉末的成分，下列实验方案不可行的是( )
A.准确称量一定质量的黑色粉末，用H2充分还原，并用干燥剂收集所得水，获得水的准确质量，进行计算
B.准确称量一定质量的黑色粉末，溶解于足量盐酸，加热蒸干溶液并在空气中灼烧至质量不变，称量所得粉末质量，进行计算
C.准确称量一定质量的黑色粉末，用CO充分还原，在CO气流中冷却后准确称量剩余固体的质量，计算
D.准确称量一定质量的黑色粉末，与一定量的铝粉混合后点燃，充分反应后冷却，准确称量剩余固体质量，进行计算
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准确称量一定质量的黑色粉末，用H2充分还原，并用干燥剂收集所得水，获得水的准确质重，计算得到氧元素的质量和铁元素的质量，依据铁元素和氧元素的物质的量之比确定化学式，能计算得到物质组成；准确称量一定质量的黑色粉末，溶解于足量盐 酸，加热蒸干溶液并在空气中灼烧至质量不变，称量所得粉末质量，即氧化铁的质量，依据铁元素和氧元素守恒计算铁元素和氧元素的物质的量之比，判断氧化物的化学式，能计算得到物质组
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成；准确称量一定质量的黑色粉末，用CO充分还原，在CO气流中冷却后准确称量剩余固体的质量，依据铁元素和氧元素质量守恒计算铁元素和氧元素的物质的量之比，分析判断氧化物的存在形式，能计算得到物质组成；准确称量一定质量的黑色粉末，与一定质量的铝粉混合后点燃，充分反应后冷却，准确称量剩余固体的质量，反应前后都是固体，反应前后固体质量不变，不能计算确定该黑色粉末的成分，故选D。
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8.如图为铁元素的“价—类”二维图，其中的箭头表示部分物质间的转化关系。下列说法正确的是( )
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A.铁与高温水蒸气的反应可实现上述转化①
B.FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速发生转化②生成红棕色粉末
C.加热Fe(OH)3发生转化⑥，加水溶解可实现转化③
D.由图可预测：高铁酸盐(Fe)具有强氧化性，可用于消毒，Fe与水反应最终可生成Fe(OH)3胶体，从而吸附水中的悬浮物，故高铁酸盐可作净水剂
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铁与高温水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，不能实现上述转化①，A项错误；FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，部分被氧化生成Fe3O4，不能发生转化②，B项错误；加热Fe(OH)3发生转化⑥分解生成氧化铁，氧化铁不溶于水，加水溶解不可实现转化③，C项错误；高铁酸盐中铁元素为+6价，具有强氧化性，可用于消毒，与水发生氧化还原反应后生成铁离子，铁离子与水反应生成Fe(OH)3胶体。
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关于上述装置和实验，下列分析错误的是( )
A.A、I中加入普通铁粉，G中可加入碱石灰
B.A中生成磁性氧化铁，E中生成“引火铁”
C.需要加热的仪器只有A、E
D.D用于收集氢气
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根据两套装置中各仪器的功能，可以判断出A中放置普通铁粉，B中放一定体积的水，持续加热提供水蒸气，C是安全瓶，用于防倒吸，D是利用排水集气法收集氢气。E中反应物为A中生成的四氧化三铁，I中放置普通铁粉，通过分液漏斗加入一定体积的盐酸制备H2，从I中逸出的气体中含有挥发出的氯化氢，经过G(内有碱石灰)除杂干燥后得到纯净的氢气，氢气进入E中和Fe3O4在一定温度下进行反应，得到“引火铁”，剩余的氢气在F处进行收集或其他处理。
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10.某小组根据Fe(OH)2白色沉淀迅速变为灰绿色，一段时间后变为红褐色的现象，探究产生灰绿色沉淀的原因。
Ⅰ.甲同学猜测灰绿色沉淀是Fe(OH)2和Fe(OH)3的混合物，验证实验 如下。
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编号 实验操作 实验现象
实验1 液面上方出现白色沉淀，一段时间后变为灰绿色，后变为红褐色
实验2 ①中出现蓝色沉淀，②中溶液未变红色
(1)实验1中加入维生素C是因其具有 性。
(2)实验2中试剂a为 溶液，试剂b为_________________溶液；实验现象说明甲同学的猜测 (填“正确”或“不正确”)。
Ⅱ.乙同学查阅资料得知，Fe(OH)2沉淀具有较强的吸附性，猜测灰绿色可能是Fe(OH)2吸附Fe2+引起的，设计并完成了实验3~实验5。
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还原
铁氰化钾(K3[Fe(CN)6])
硫氰化钾(KSCN)
不正确
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编号 实验操作 实验现象
实验3 液面上方产生白色沉淀(带有较多灰绿色)。沉淀下沉后，部分灰绿色沉淀变为白色
实验4 液面上方产生白色沉淀(无灰绿色)。沉淀下沉后仍为白色
实验5 取实验4中白色沉淀，洗净后放在潮湿的空气中 ____________
(3)推测实验4中沉淀无灰绿色的原因为__________________________
________________________________________________。
(4)若乙同学的猜测正确,则预测实验5的现象为_________________。
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NaOH浓度较大，滴入的FeSO4迅速完全生成Fe(OH)2，没有多余Fe2+可被吸附
从白色变为红褐色
(1)维生素C具有还原性，实验1中加入维生素C可延缓产生的氢氧化亚铁被空气氧化。(2)实验2中灰绿色沉淀与盐酸反应得到Fe2+，试管①加入试剂a与亚铁离子反应出现蓝色沉淀，则试剂a是铁氰化钾(K3[Fe(CN)6])溶液；根据实验目的，试剂b用来检验溶液中是否
解析
有Fe3+，则试剂b为硫氰化钾(KSCN)溶液；该实验现象说明灰绿色沉淀有Fe(OH)2，没有Fe(OH)3，故甲同学的猜测不正确。(3)由于Fe(OH)2沉淀具有较强的吸附性，灰绿色可能是Fe(OH)2吸附Fe2+引起的，则实验4中沉淀无灰绿色的原因为NaOH浓度较大，滴入的FeSO4迅速完全生成Fe(OH)2，没有多余的Fe2+可被吸附。(4)若乙同学的猜测正确，即灰绿色是Fe(OH)2吸附Fe2+引起的，则实验4中白色沉淀洗净后放在潮湿的空气中Fe(OH)2没有Fe2+可以吸附，直接被空气氧化为Fe(OH)3，从白色变为红褐色。
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Fe(OH)2只能通过复分解反应生成，如氢氧化钠与硫酸亚铁溶液反应生成Fe(OH)2，Fe(OH)3能通过化合反应生成，如Fe(OH)2在潮湿的空气中被氧化生成Fe(OH)3。
解题有据
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11.在一定量的稀硝酸中慢慢加入铁粉，得到的Fe2+的物质的量(纵坐标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的关系如图所示。将正确答案的序号填在相应的横线上并且回答相应问题：①Fe3+；②Fe2+；③Fe、Fe2+；④Fe2+、Fe3+。
(1)AB段铁元素以 形式存在。
(2)BC段铁元素以 形式存在。
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①
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(3)CD段铁元素以 形式存在，将该段溶液中的离子按照浓度由大到小的顺序排列： 。
(4)若将14 g铁粉溶于1 L稀硝酸中恰好完全反应，放出NO气体后称量所得溶液，发现比原溶液质量增加8 g，则原溶液中硝酸的物质的量浓度是 。
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③
c(N)>c(Fe2+)>c(H+)>c(OH-)
0.8 mol·L-1
硝酸具有强氧化性，能够把铁氧化成Fe3+，反应的离子方程式为Fe+4H++N===Fe3++NO↑+2H2O。所以向稀硝酸中加入铁粉，开始时稀硝酸过量应生成Fe3+(AB段)，随着加入铁粉量的增加，HNO3反应完全后开始发生反应2Fe3++Fe===3Fe2+，Fe3+部分被还原成Fe2+(BC段)，最后全部转化为Fe2+(CD段)。(1)结合上述分析可知，AB段铁元素以Fe3+形式存在。(2)结合以上分析可知，BC段铁元素以Fe2+、Fe3+形式存在。
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12.纳米级Fe3O4是一种非常重要的磁性材料，同时也可用作催化剂载体和微波吸收材料。纳米级Fe3O4有多种不同的制法，请回答下列相关问题。如图是用共沉淀法制备纳米四氧化三铁的流程。
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(1)除Fe3O4外，铁的两种常见氧化物中在空气中性质比较稳定的是________(填化学式)，该物质的用途是__________________________
_______________________________(任写一种)。
(2)实验室保存溶液B时为了防止出现浑浊，通常采取的措施是_________。
(3)证明沉淀已经洗涤干净的操作是_____________________________
_____________________________________________________。
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Fe2O3
用作油漆的红色颜料(或涂 料、油墨、橡胶的红色颜料等)
加盐酸
取少量最后一次洗涤液置于试管中，加盐酸酸化，再滴加氯化钡溶液，不产生白色沉淀
(4)写出该方法中发生的主要反应的离子方程式：
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(5)实际生产中为提高产率，起始所用FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O的物质的量之比大于1∶2，原因是_______________________________
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反应过程中部分亚铁离子被氧气氧化为铁离子
(1)FeO(氧化亚铁)是一种黑色粉末，不稳定，在空气里很容易被氧化，在空气中性质比较稳定的是Fe2O3。(2)实验室保存溶液B(FeCl3溶液)时为了防止出现浑浊，通常采取的措施是加盐酸抑制FeCl3水解生成Fe(OH)3沉淀。(3)要证明沉淀已经洗涤干净，只要检验洗涤液中不含硫酸根离子即可，操作是取少量最后一次洗涤液置于试管中，加盐酸酸化，滴加氯化钡溶液,不产生白色沉淀。
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