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(共16张PPT)
　　铁性质活泼,有较强的还原性,铁元素主要化合价为+2价和+3价。

第一节 铁及其化合物
知识点 1 铁单质的化学性质
必备知识 清单破
知识点 2 铁的氧化物
FeO Fe2O3 Fe3O4
俗称 — 铁红 磁性氧化铁
颜色和状态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体
铁的价态 +2价 +3价 +2价、+3价
水溶性 不溶 不溶 不溶
与盐酸反应(离子 方程式) FeO+2H+ Fe2++H2O Fe2O3+6H+ 2Fe3++ 3H2O Fe3O4+8H+ Fe2++
2Fe3++4H2O
与CO的反应 FexOy+yCO xFe+yCO2 用途 Fe2O3常用作油漆、涂料等的红色颜料,赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁的原料 注意 ①FeO不稳定,易被氧化为Fe3O4。
②FeO、Fe3O4遇氧化性酸(如HNO3)发生氧化还原反应,+2价的铁均被氧化为+3价。
1.Fe(OH)2与Fe(OH)3的比较
知识点 3 铁的氢氧化物
Fe(OH)2 Fe(OH)3
颜色 白色固体 红褐色固体
溶解性 难溶 难溶
稳定性 在空气中易转化为Fe(OH)3 2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O
与盐酸反应(离子方程式) Fe(OH)2+2H+ Fe2++2H2O Fe(OH)3+3H+ Fe3++3H2O
制备 Fe2++2OH- Fe(OH)2↓ Fe3++3OH- Fe(OH)3↓
转化 4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3 转化时现象 白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色 2.Fe(OH)2的制备(详见定点1)
　
1.Fe2+、Fe3+的检验方法(详见定点2)
2.Fe2+与Fe3+的转化
知识点 4 铁盐和亚铁盐

溶液由棕黄色变为浅绿色 溶液无明显变化 溶液变成红色
2Fe3++Fe 3Fe2+,2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-,Fe3++3SCN- Fe(SCN)3
Fe3+ Fe2+
知识辨析
1.铁在足量Cl2中燃烧生成FeCl3,在少量Cl2中燃烧生成FeCl2。这种说法是否正确
2.Fe3O4中Fe元素的化合价既有+2价又有+3价,因而Fe3O4是FeO与Fe2O3组成的混合物。这种
说法是否正确
3.FeCl3、FeCl2和Fe(OH)3均可能通过化合反应制得。这种说法是否正确
一语破的
1.不正确。铁在Cl2中燃烧,只能生成FeCl3,与反应物的用量无关。
2.不正确。虽然Fe3O4可用FeO·Fe2O3来表示,但Fe3O4是一种纯净物,不能将Fe3O4看作是FeO和
Fe2O3组成的混合物。
3.正确。通过特定的反应,FeCl3、FeCl2和Fe(OH)3均能通过化合反应制备。如2Fe+3Cl2
2FeCl3、2FeCl3+Fe 3FeCl2、4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3。
关键能力 定点破
定点 1 Fe(OH)2的制备
　
1.制备原理
(1)可溶性亚铁盐(如FeSO4)与强碱(如NaOH)溶液反应:Fe2++2OH- Fe(OH)2↓。
(2)白色沉淀Fe(OH)2很容易被O2氧化为红褐色的Fe(OH)3。因此实验过程中一定要防止
Fe(OH)2被氧化,应与O2隔绝。
2.防止Fe(OH)2被氧化的措施
(1)将用于配制溶液的蒸馏水煮沸,使O2逸出。
(2)将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖嘴插入试管中亚铁盐溶液底部(不接触试管底),并慢慢挤
出NaOH溶液。
(3)在试管中亚铁盐溶液的上方充入保护气,如H2、N2、稀有气体等。
(4)在试管中亚铁盐溶液上面加保护层,如苯(密度小于水,与水不互溶)、植物油等。
3.常见实验装置
① ②
③
典例 如图所示装置可用于制取Fe(OH)2并观察Fe(OH)2被O2氧化时颜色的变化。实验提供的
试剂:铁屑、稀硫酸、NaOH溶液等,下列说法不正确的是 (　 )
A.烧瓶A中发生反应的离子方程式为Fe+2H+ Fe2++H2↑
B.实验开始前先打开止水夹E,其目的是利用产生的H2将装置中的空气排尽
C.生成Fe(OH)2的操作:关闭止水夹E,将烧瓶A中FeSO4溶液压入装置B中进行反应
D.若取下装置B的橡胶塞,可观察到沉淀由白色迅速变为红褐色
D
思路点拨

解析 制取Fe(OH)2应使用FeSO4溶液和NaOH溶液,需在隔绝空气的条件下制备Fe(OH)2。结
合图示装置可知装置B中是NaOH溶液,A中利用Fe和稀硫酸反应可制备FeSO4。烧瓶A中反
应的离子方程式为Fe+2H+ Fe2++H2↑,A项正确;实验开始时应利用A中产生的H2排出装置
中的空气,即实验开始前需打开止水夹E,B项正确;当装置中空气排尽后,可关闭止水夹E,随着
A中不断反应,A中压强增大,将A中FeSO4溶液压入装置B中反应生成Fe(OH)2,C项正确;取下
装置B的橡胶塞,Fe(OH)2被空气中的O2氧化,看到白色固体迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,
D项错误。

1.Fe3+的检验方法
2.Fe2+的检验方法
定点 2 Fe2+、Fe3+的检验方法
3.同时含有Fe2+、Fe3+的检验方法


1.从类别角度分析,Fe属于金属单质,具有金属单质的通性;从价态角度分析,Fe处于最低价态,
只有还原性,可以被氧化剂氧化为Fe2+、Fe3+。
定点 3 利用“价类二维图”理解铁及其化合物之间的转化

2.从类别角度分析,Fe(OH)2、Fe(OH)3属于碱,具有碱的通性,能与酸反应生成盐和水;从价态
角度分析,Fe(OH)2中Fe元素为+2价,具有还原性,与强氧化性酸反应时Fe2+会被氧化为Fe3+; Fe(OH)3中Fe元素为+3价,具有氧化性,与还原性较强的酸(如HI)反应时Fe3+会被还原为Fe2+。
3.从类别角度分析,亚铁盐具有盐类物质的通性;从价态角度分析,亚铁盐中Fe2+既有氧化性又
有还原性。
4.从类别角度分析,铁盐具有盐类物质的通性;从价态角度分析,铁盐中Fe3+具有氧化性,可以
被还原为Fe2+或Fe。第三章　铁　金属材料
第一节　铁及其化合物
第2课时　铁盐　亚铁盐
基础过关练
题组一　铁盐和亚铁盐的性质
1.《新修本草》是我国古代中药著作,记载药物800多种,其中“青矾”条目下写道:“本来绿色,新出窟未见风者,正如琉璃……烧之赤色……”,据此推测“青矾”的主要成分为 (　　)
A.CuSO4·5H2O　　　　　　　 B.ZnSO4·7H2O
C.KAl(SO4)2·12H2O　　　　　　　D.FeSO4·7H2O
2.为了验证Fe3+的性质,某化学兴趣小组设计了如图所示的一组实验,其中实验方案设计不合理的是 (　　)
A.④　　　　　B.③ C.③④　　　　　D.①②③④⑤
3.(教材习题改编)为了探究铁盐、亚铁盐的性质,设计了如下实验,对应的实验操作、实验现象、实验结论及离子方程式均正确的是 (　　)
选项 实验操作 实验现象 实验结论 离子方程式
A 向FeCl2溶液中加入Zn片 溶液由浅绿色变为无色 Fe2+具有 还原性 Fe2++Zn Zn2++Fe
B 向FeCl2溶液中滴加新制氯水 溶液由浅绿色变为棕黄色 Fe2+具有 还原性 2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-
C 向FeCl3溶液中加入铁粉 铁粉逐渐溶解,溶液由棕黄色变为浅绿色 Fe具有 还原性 Fe+Fe3+ 2Fe2+
D 向FeCl3溶液中加入铜粉 铜粉逐渐溶解,溶液由蓝色变为棕黄色 Fe3+具有 氧化性 Fe3++Cu Fe2++Cu2+
题组二　Fe3+、Fe2+的检验、鉴别及转化
4.(经典题)选择合适试剂完成甲、乙两组实验。
甲组:检验含Fe3+的溶液(不含Cl-)中是否含有Fe2+;
乙组:检验含Fe2+的溶液中是否含有Fe3+。
下列试剂及加入顺序能达到实验目的的是 (　　)
选项 甲组 乙组
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.为探究某食品包装袋内一小包脱氧剂中的还原铁粉是否变质,分别取少量样品溶于盐酸,再进行下列实验,其中说法正确的是 (　　)
A.若滴加KSCN溶液,溶液变红,说明铁粉变质
B.若滴加KSCN溶液,溶液未变红,说明铁粉未变质
C.若依次滴加氯水、KSCN溶液,溶液变红,说明铁粉全部变质
D.滴加KSCN溶液,溶液未变红,再滴加氯水,溶液变红,说明铁粉全部变质
能力提升练
题组一　铁及其化合物间的转化
1.部分含铁物质的类别与相应化合价关系如图所示(f、g可溶于水)。下列推断不合理的是(　　)
A.a与H2O(g)高温下反应可实现a转化为c
B.g与Cu反应或b与H+反应,均可得到f中的阳离子
C.可实现f→d→e→g→f的循环转化
D.由图可预测:Na2FeO4具有强氧化性,可用于消毒
2.利用废旧铁铜粉可以制备碳酸亚铁和胆矾。流程如图所示:
回答下列问题:
(1)“滤液1”中一定含有的金属离子是　　(填离子符号),写出检验该金属离子的方法:　　　 　　　　　　　　　　　　　　。
(2)过滤用到的主要玻璃仪器是　　　　　。
(3)“溶解1”过程温度不宜过高的原因是　　　　　　　　。
(4)向纯净的碳酸亚铁固体中加入足量乳酸溶液,在70 ℃下搅拌使其充分反应,可得到补铁剂乳酸亚铁。为防止乳酸亚铁变质,在反应体系中应加入少量铁粉,用离子方程式解释使用铁粉的原因:　　　　。
(5)“结晶”的具体操作是　　　　,冷却结晶,过滤,洗涤,干燥。
(6)向FeCO3固体中加入蒸馏水,固体未见明显减少;一段时间后,难溶物上方出现红褐色氢氧化物并有气泡产生。试写出所发生反应的化学方程式:　 　　　　　　　　　　　。
题组二　以铁盐和亚铁盐为载体的综合实验
3.(经典题)(教材深研拓展)某实验小组对菠菜中的铁元素进行检测。请你共同参与实验。
已知:①K3[Fe(CN)6]溶液遇Fe2+生成蓝色沉淀,据此可检验溶液中的Fe2+;
②菠菜中的铁主要以草酸亚铁(FeC2O4)的形式存在,草酸亚铁粉末难溶于水,草酸是一种二元有机弱酸,具有较强的还原性。
Ⅰ.定性检验
灼烧检验法:
(1)灼烧检验法中需要用到的仪器有烧杯、玻璃棒、酒精灯、　　　　　　　(从下图中选择,写出名称)。
(2)取少量溶液B,先滴加H2O2溶液,再滴加KSCN溶液,溶液呈红色。用离子方程式表示H2O2的作用:　　　　　　　　　　　　　。
(3)甲同学取少量溶液B,滴加酸性KMnO4溶液,振荡后,溶液紫色消失,因此得出结论,溶液B中含有Fe2+。乙同学认为甲同学的实验方法不严谨,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　。
Ⅱ.定量测定
菠菜中铁元素的含量可用mg/100 g表达,即100 g菠菜中含铁元素的质量是多少mg。Fe2+可通过与KMnO4标准溶液的反应来测定。
(4)准确称取500.0 g菠菜样品,充分燃烧成灰后,经处理后将所得溶液转移到250 mL容量瓶中并定容;从中取出25.00 mL溶液置于锥形瓶中,加入2.000×10-4 mol·L-1 KMnO4标准溶液,反应的离子方程式为5Fe2++Mn+8H+ 5Fe3++Mn2++4H2O,当滴入20.00 mL KMnO4溶液时恰好完全反应。菠菜中铁元素的含量为　　　　mg/100 g。
4.某班同学用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。回答下列问题:
(1)在小烧杯中加入20 mL蒸馏水,加热至沸腾后,向沸水中滴入几滴饱和FeCl3溶液,继续煮沸至液体呈透明的　　　　　色,停止加热,即制得Fe(OH)3胶体。用激光笔照射烧杯中的液体,可以看到　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。(2)甲组同学通过研究pH对FeSO4稳定性的影响,得到如图1所示结果,增强Fe2+稳定性的措施为　　　　　　　　　　　　　。
图1
(3)乙组同学为探究Fe2(SO4)3与Cu的反应,进行如图2所示实验:
图2
①Fe3+与Cu反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　。
②为了探究白色沉淀产生的原因,同学们查阅资料得知:
ⅰ.CuSCN是难溶于水的白色固体;
ⅱ.SCN-的化学性质与I-相似;
ⅲ.2Cu2++4I- 2CuI↓+I2。
填写实验方案:
实验方案 实验现象
步骤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 无明显现象
步骤2:取4 mL　　　　　mol/L的CuSO4溶液,向其中滴加3滴0.1 mol/L KSCN溶液 产生白色沉淀
Cu2+与SCN-反应的离子方程式为　　　　　　　　　　。
(4)市售某种补铁口服液的主要成分是葡萄糖酸亚铁。根据名称认为该补铁口服液中含有Fe2+,设计方案进行验证。
装置 实验方案 实验操作
ⅰ 向试管中加入1 mL 1 mol/L酸性KMnO4溶液
ⅱ 向试管中依次加入5滴KSCN溶液、1 mL氯水
①方案ⅰ中预期现象与实验现象相同,并不能证明补铁口服液中一定含有Fe2+,猜想理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
②方案ⅱ中预期现象是　　　　　　　　;
若方案ⅱ实际操作中自始至终无明显现象,说明符合方案ⅰ猜想理由。为验证猜想,在方案ⅱ的基础上可进行操作:　　　　　　　　　　　,即可得到预期的现象。
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.D 2.C 3.B 4.B 5.A
1.D　根据对“青矾”的记载可知,青矾是绿色的,经煅烧后得到红色物质。结合选项来看只有D项符合题意。
知识拓展　常见固体颜色
①黑色固体:木炭、CuO、MnO2、Fe3O4、铁粉;
②红色固体:Cu(紫红)、Fe2O3(红棕色)、Fe(OH)3(红褐色);
③蓝色固体:CuSO4·5H2O、Cu(OH)2;
④白色沉淀:CaCO3、BaCO3、AgCl、Mg(OH)2、BaSO4;
⑤绿色固体:Cu2(OH)2CO3、FeSO4·7H2O;
⑥紫黑色固体:KMnO4、单质碘。
2.C　Fe与Fe3+反应生成Fe2+,溶液呈浅绿色,Fe3+表现出氧化性,①合理;Fe3+与KSCN溶液反应使溶液呈红色,可检验Fe3+,②合理;CuSO4与FeCl3不反应,混合后溶液不会变成无色,③不合理;AgNO3与FeCl3反应生成AgCl白色沉淀,Fe3+没有参与反应,不能验证Fe3+的性质,④不合理;Fe3+与OH-反应生成Fe(OH)3红褐色沉淀,可检验Fe3+的存在,⑤合理。综上③④设计不合理。
3.B　锌具有还原性,Fe2+具有氧化性,A错误;FeCl2溶液呈浅绿色,滴加新制氯水后FeCl2被氧化为FeCl3,溶液呈棕黄色,可证明Fe2+具有还原性,离子方程式为2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-,B正确;向FeCl3溶液中加入铁粉,发生反应Fe+2Fe3+ 3Fe2+,Fe表现还原性,C错误;向FeCl3溶液中加入铜粉,溶液由棕黄色变为蓝色,发生反应2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+,Fe3+表现氧化性,D错误。
4.B　甲组需根据Fe2+的还原性分析,结合选项来看,可选择酸性KMnO4溶液。乙组可利用含Fe3+的溶液遇到KSCN溶液时变成红色来检验。综上分析只有B项符合题意。
5.A　滴加KSCN溶液,溶液变红,即溶液中含Fe3+,可说明铁粉已变质,A正确;若滴加KSCN溶液,溶液未变红,可能是溶液中发生了反应2Fe3++Fe 3Fe2+,不能说明铁粉未变质,B错误;若依次滴加氯水、KSCN溶液,溶液变红,由于加了氯水,Fe2+能被Cl2氧化为Fe3+,不能说明铁粉全部变质,C错误;若滴加KSCN溶液,溶液未变红,再滴加氯水,溶液变红,说明样品溶于盐酸后溶液中不含Fe3+,含有Fe2+,不能说明铁粉全部变质,D错误。
能力提升练
1.A　由题图可知,a为铁单质,b为FeO,d为Fe(OH)2,f为含Fe2+的盐,c为Fe2O3,e为Fe(OH)3,g为含Fe3+的盐。高温下,Fe与水蒸气发生反应3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2,A错误。g与Cu反应的离子方程式为Cu+2Fe3+ 2Fe2++Cu2+,b与H+反应的离子方程式为FeO+2H+ Fe2++H2O,两个反应均能得到Fe2+,B正确。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+,故能实现f→d→e→g→f的循环转化,C正确。Na2FeO4中Fe元素为+6价,具有强氧化性,可用于消毒,D正确。
2.答案　(1)Fe2+　取少量溶液于试管中,滴加KSCN溶液,不变色,滴入氯水,如果溶液变红色,则溶液中含有Fe2+(或者取少量溶液于试管中,滴加酸性高锰酸钾溶液,若高锰酸钾溶液紫色褪去,则溶液中含有Fe2+;或者取少量溶液于试管中加入铁氰化钾溶液,如果生成蓝色沉淀,则溶液中含有Fe2+)
(2)漏斗、玻璃棒、烧杯　(3)防止H2O2受热分解
(4)2Fe3++Fe 3F(5)蒸发浓缩
(6)4FeCO3+O2+6H2O 4Fe(OH)3+4CO2
解析　
“酸液1”中涉及的反应:Fe+H2SO4 FeSO4+H2↑。
“溶解1”中涉及的反应:Cu+H2SO4+H2O2 CuSO4+2H2O。
“沉淀”中涉及的反应:Fe2++2HC FeCO3↓+CO2↑+H2O。
(1)废旧铁铜粉中Fe能与稀硫酸反应,故“滤液1”中一定含有的金属离子为Fe2+。取少量溶液于试管中,向溶液中加入KSCN溶液不变红,而滴入氯水后,溶液变红,可证明溶液中含有Fe2+;还可以用酸性KMnO4溶液或铁氰化钾溶液检验Fe2+。(2)过滤用到的主要玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒。(3)“溶解1”过程中使用的H2O2受热易分解,其温度不宜过高是为了防止H2O2受热分解。(4)乳酸亚铁中的Fe2+易被空气中的O2氧化成Fe3+而变质,在反应体系中加入少量铁粉,可将Fe3+还原为Fe2+,对应的离子方程式为Fe+2Fe3+ 3Fe2+。(5)从CuSO4溶液中“结晶”得到CuSO4·5H2O,具体操作为蒸发浓缩,冷却结晶,过滤,洗涤,干燥。(6)根据题中描述可知红褐色氢氧化物为Fe(OH)3,反应中Fe元素由+2价升至+3价,则有O2参与反应,且产生的气体为CO2,根据得失电子守恒、原子守恒,可写出反应的化学方程式为4FeCO3+O2+6H2O 4Fe(OH)3+4CO2。
3.答案　(1)坩埚、漏斗　(2)H2O2+2H++2Fe2+ 2Fe3++2H2O
(3)溶液B中含有的草酸和盐酸都具有还原性,也能使酸性高锰酸钾溶液紫色褪去
(4)2.24
解析　(1)灼烧固体时需用到坩埚,过滤时需用到漏斗。(2)H2O2溶液的作用是将Fe2+氧化为Fe3+,其离子方程式为H2O2+2H++2Fe2+ 2Fe3++2H2O。(3)溶液B中有过量的盐酸,以及菠菜灰在盐酸酸浸过程中生成的草酸,草酸和盐酸都具有还原性,也能使酸性高锰酸钾溶液紫色褪去,不能证明溶液B中含有Fe2+。(4)根据已知反应可知,25.00 mL待测液中含有n(Fe2+)=2.000×10-4 mol·L-1×20.00×10-3 L×5=2.000×10-5 mol,则500.0 g菠菜中含有铁元素为2.000×10-5 mol×=2.000×10-4 mol,故菠菜中铁元素的含量为mg/100 g=2.24 mg/100 g。
4.答案　(1)红褐　一条光亮的通路
(2)增强溶液的酸性(或降低溶液的pH)
(3)①2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+
②0.1　2Cu2++4SCN- 2CuSCN↓+(SCN)2
(4)①酸性高锰酸钾溶液紫色褪去说明高锰酸钾被还原,补铁口服液中除Fe2+外还可能有其他还原剂,因此酸性高锰酸钾溶液紫色褪去不一定是高锰酸钾与Fe2+反应
②加入KSCN溶液后无明显现象,加入氯水后溶液变红　继续加入过量的氯水
解析　(1)在沸水中滴入几滴饱和FeCl3溶液,继续煮沸至液体呈透明的红褐色,停止加热,即制得Fe(OH)3胶体。胶体具有丁达尔效应,用激光笔照射烧杯中的液体时可以看到一条光亮的通路。
(2)根据题图1可知,pH越小,亚铁离子越不容易被氧化,所以增强Fe2+稳定性的措施为增强溶液的酸性。
(3)①硫酸铁与Cu粉反应生成硫酸亚铁和硫酸铜,其离子方程式为2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+。②过量铜粉与4 mL 0.1 mol/L的Fe2(SO4)3溶液反应后,所得上层清液中c(FeSO4)=0.2 mol/L、c(CuSO4)=0.1 mol/L,步骤2中应取4 mL 0.1 mol/L的CuSO4溶液;结合信息可知,CuSO4与KSCN发生氧化还原反应的离子方程式为2Cu2++4SCN- 2CuSCN↓+(SCN)2。
(4)①酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性,能够氧化Fe2+等具有还原性的粒子,补铁口服液中除Fe2+外还可能有其他还原剂,因此不一定是高锰酸钾与Fe2+反应。②根据名称认为该补铁口服液中含有Fe2+,则方案ⅱ中预期现象是:加入KSCN溶液后无明显现象,加入氯水后溶液变红;若方案ⅱ实际操作中自始至终无明显现象,说明符合方案ⅰ猜想理由。为验证猜想,在方案ⅱ的基础上继续加入过量的氯水,即可得到预期的现象。
16第三章　铁　金属材料
第一节　铁及其化合物
第1课时　铁的单质和氧化物、氢氧化物
基础过关练
题组一　铁单质的性质
1.纳米是长度单位,1 nm=10-9 m,当物质的颗粒大小达到纳米级时,具有特殊的性质。例如“纳米铁”在空气中即可以燃烧。下列关于“纳米铁”的叙述正确的是(　　)
A.常温下“纳米铁”比铁片的金属性强
B.常温下“纳米铁”比铁片更易失去电子
C.常温下“纳米铁”的还原性与铁片相同
D.常温下“纳米铁”比铁片的氧化性强
2.下列有关铁的说法中正确的是 (　　)
A.FeCl3可通过化合反应或置换反应制得
B.铁和稀硫酸反应的离子方程式为2Fe+6H+ 2Fe3++3H2↑
C.铁在纯氧中燃烧生成Fe3O4
D.常温下,Fe与H2O不反应,但在空气中O2、H2O的共同作用下反应生成Fe3O4
3.(经典题)某化学兴趣小组利用如图装置进行“铁与水蒸气反应”的实验,并检验产物的性质,下列说法正确的是 (　　)
A.实验时,应先点燃A处的酒精灯,再点燃B处的酒精喷灯
B.装置B中发生反应的化学方程式为2Fe+3H2O(g) Fe2O3+3H2
C.装置E中的现象是红色粉末变黑
D.因为铁与水蒸气反应,所以炽热的铁水注入模具之前,模具不需干燥处理
4.某同学欲在实验室中完成Fe与水蒸气反应的实验,实验装置如图所示。
回答下列问题:
(1)如何检查装置的气密性 　　　　　　　　　　　　　　。
(2)装置中湿沙子的作用是　　　　　　。
(3)K中发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　。
(4)该同学认为欲在装置的导管口处点燃反应产生的气体,装置H必不可少,H的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　。
题组二　铁的氧化物
5.下列说法正确的是 (　　)
A.在自然界中,不可能有游离态的铁存在
B.赤铁矿的主要成分是Fe2O3,磁铁矿的主要成分是Fe3O4,Fe2O3俗称铁红
C.Fe3O4可认为是FeO和Fe2O3等物质的量组成的混合物
D.铁的氧化物能与酸反应生成盐和水,因此Fe3O4、Fe2O3、FeO都是碱性氧化物
6.某同学对铁的氧化物产生了浓厚兴趣,查阅资料后制成以下卡片:
(
在空气中把铁灼烧到500
℃
生成Fe
3
O
4
;
温度再升高可生成Fe
2
O
3
;
在更高的温度
(
约1 400
℃
)
下加热Fe
2
O
3
时
,
又可得到Fe
3
O
4
。即
:
Fe
Fe
3
O
4
Fe
2
O
3
)
下列说法正确的是 (　　)
A.FeO、Fe2O3和Fe3O4均为黑色固体
B.反应②的温度比反应③的温度高
C.FeO的稳定性强于Fe2O3
D.四氧化三铁中铁元素的化合价较复杂,其组成可表示为FeO·Fe2O3
7.有一块铁的氧化物样品,用100 mL 5.0 mol·L-1盐酸恰好将其完全溶解,所得溶液中通入0.05 mol Cl2,恰好使其中的Fe2+全部转变为Fe3+,则该样品可能的化学式为 (　　)
A.Fe2O3　　　　　B.Fe3O4　　　　　C.Fe4O5　　　　　D.Fe5O7
题组三　铁的氢氧化物
8.已知:2Fe3++Fe 3Fe2+。下列实验方案能长时间得到白色纯净的Fe(OH)2的是 (　　)
A.在FeCl2溶液上加一层苯,然后将滴管插入到FeCl2溶液液面以下,慢慢滴加NaOH溶液(溶液中不能有气泡,配制FeCl2溶液和NaOH溶液的蒸馏水必须加热煮沸)
B.将铁粉与稀硫酸充分反应,然后再加入过量的氨水
C.在Fe2(SO4)3溶液中加入过量的铁粉,过滤,在滤液中加入过量的NaOH溶液
D.在生成Fe(OH)3的悬浊液中加过量的铁粉
9.某化学兴趣小组按如图装置进行实验,反应开始时打开弹簧夹,当点燃从a口出来的气体无爆鸣声时关闭弹簧夹,此时剩余少量的钠,下列说法错误的是 (　　)
A.橡皮管能起到平衡气压的作用
B.关闭弹簧夹后,打开分液漏斗活塞,剩余的少量钠能置换出单质铁
C.关闭弹簧夹后,打开分液漏斗活塞,锥形瓶内能观察到白色絮状沉淀
D.反应结束后,打开锥形瓶的橡胶塞,能观察到有红褐色沉淀产生
10.(经典题)某班同学分成A、B两组,并分别设计实验探究能较长时间观察到白色Fe(OH)2沉淀的制取方法。回答下列问题:
A组实验:用NaOH溶液和FeSO4溶液直接反应(如图)。
(1)FeSO4可由铁粉还原Fe2(SO4)3制得,写出此反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　。
(2)该方法能观察到白色的Fe(OH)2沉淀,但沉淀颜色快速发生变化,其颜色变化为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。请分析沉淀颜色变化的原因:　　　　　　　　　　　　　(用化学方程式表示)。
B组实验:选用稀硫酸、铁粉、NaOH溶液进行实验,装置如图。
(3)实验时,先　　　　(填“打开”或“关闭”)止水夹K,然后打开　　　　的玻璃塞和活塞,使稀硫酸与铁粉反应,一段时间后,　　　　(填“打开”或“关闭”)止水夹K,制得白色Fe(OH)2沉淀,且沉淀能一段时间不变色,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。
能力提升练
题组一　铁及其化合物性质的综合应用
1.龙泉剑是我国第一把铁剑,它的锻造技艺记录于《越绝书》《天工开物》等典籍中,下列有关说法错误的是 (　　)
A.《越绝书》中记载“洗沙”后得到红棕色铁矿石,该铁矿石主要成分是Fe2O3
B.《天工开物》中记载将铁矿石、木炭等置于炉内,风箱鼓风,便产生铁水,铁水是还原产物
C.铁剑锻造需要“淬火”,从而提高铁剑的硬度,“淬火”中Fe与H2O(g)反应生成Fe(OH)3
D.在剑身上涂油可防止铁剑生锈
2.(经典题)用废铁屑制备磁性胶体粒子,制备过程如下:
下列说法不正确的是 (　　)
A.溶液A中Fe2+和Fe3+的浓度比为2∶1
B.通入N2是为了防止空气中的O2氧化Fe2+
C.加适量的H2O2是为了将部分Fe2+氧化为Fe3+
D.加稀H2SO4是为了使铁溶解生成FeSO4
3.将稀硫酸和铁粉按一定顺序依次加入一定量的硫酸铜溶液中充分反应。实验过程中,加入物质的质量与烧杯中剩余固体的质量关系如图所示,下列说法不正确的是 (　　)
A.先加入的是铁粉,后加入的是稀硫酸
B.b、d点对应的剩余固体种类不同
C.m=6.4
D.向f点对应溶液中加入铁粉有气泡产生
4.元素的“价—类”二维图是我们学习元素及其化合物相关知识的重要模型和工具,它指的是以元素的化合价为纵坐标,以物质的类别为横坐标所绘制的二维平面图像。如图为铁元素的“价—类”二维图,箭头表示部分物质间的转化关系。
请回答以下问题:
(1)Na2FeO4中Fe的化合价为　　　　。
(2)制备氢氧化亚铁时,制得的白色絮状沉淀最终转化为红褐色沉淀,请用化学方程式解释该现象:　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)已知Na2FeO4在强碱性溶液中稳定存在,pH越小稳定性越差;则制备Na2FeO4时需要在　　　　(填“酸性”“碱性”或“中性”)环境中进行。Na2FeO4也可以作净水剂,能与水反应生成具有吸附性的Fe(OH)3胶体,反应的离子方程式为　　　　　　　　　 　　。
(4)FeO、Fe2O3是合成氨工业生产中所用的α-Fe催化剂的主要成分。某FeO、Fe2O3混合物中,铁原子、氧原子的物质的量之比为4∶5,其中FeO、Fe2O3的物质的量之比为　　　。
题组二　以铁及其化合物为载体的实验探究
5.用如图所示装置测定某铁矿石中Fe2O3的含量(杂质不参与反应),称取4.00 g该铁矿石于硬质玻璃管A中,充分反应后测得干燥管B增重2.64 g,C增重0.44 g,下列相关说法中正确的是 (　　)
A.称量干燥管B后,应先加热硬质玻璃管A,再通CO
B.在硬质玻璃管A发生的反应中,CO被还原
C.该铁矿石中Fe2O3的质量分数为93.3%
D.若撤去干燥管C,会造成测得的Fe2O3的含量偏高
6.某学习小组探究铁与氯气在不同条件下的反应及产物。
资料:无水FeCl3受热易升华。
(1)将铁粉放入氯水中,铁粉溶解,无气泡产生。
①经检验氯水呈酸性,原因是　　　　　　　　　　　　　　(用化学方程式表示)。
②依据实验现象,判断氯水中与Fe反应的粒子可能为　　　　。
(2)湿润的Cl2与Fe的反应:
装置 实验 操作及现象
Ⅰ 常温时将铁丝伸入集气瓶中,铁丝迅速变黑,反应停止后,加入蒸馏水,溶液呈浅绿色
Ⅱ 将红热的铁丝伸入集气瓶中,铁丝剧烈燃烧,产生大量棕褐色的烟,瓶底铺有棕色粉末
①实验Ⅰ,经检验产物中有FeCl2,推测其形成的可能原因:
a:铁和氯气直接化合生成,其反应为　　　　　　　　　　。
b:2Fe+3Cl2 2FeCl3,2FeCl3+Fe 3FeCl2。
②实验Ⅱ中反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　。
(3)干燥的Cl2与Fe的反应:
装置 实验 操作及现象
Ⅲ 常温时将铁丝伸入集气瓶中,铁丝慢慢变黑,有大量气体剩余
Ⅳ 将红热的铁丝伸入集气瓶中,铁丝剧烈燃烧,产生大量棕褐色的烟,瓶底铺有棕色粉末
实验Ⅲ中有大量Cl2剩余,实验Ⅳ中几乎无Cl2剩余,可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
7.打印机墨粉中Fe3O4的含量是衡量墨粉质量优劣的重要指标之一,为测定某墨粉中Fe3O4的含量,同学们在化学实验室中进行了如下实验。
已知:①墨粉中除Fe3O4外,其余成分既不含铁元素,也不溶于水、不与酸反应;
②酸性高锰酸钾溶液呈紫红色,Mn2+溶液无色。
(1)列举两个生成磁性氧化铁反应的化学方程式:　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)检验Fe2+:
①[实验原理]　　Fe2++　　Mn+　　H+ 　　Fe3++　　Mn2++　　H2O(配平离子方程式)。
②[实验操作]取第一份溶液少许,向其中滴加酸性KMnO4溶液,振荡,观察到　　　　　　　　　　　。
③[实验结论]溶液中含Fe2+,同时证明Fe2+具有　　　　性。
(3)测定Fe3O4的含量:
①加入足量氯水的目的是　　　　　　　　　　　　　。
②加入足量NaOH溶液后观察到的现象是　　　　　　　。
③沉淀加热时发生反应的化学方程式是　　　　　　　　　。
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.C 2.C 3.A 5.B 6.D 7.C 8.A 9.B
1.C　“纳米铁”和铁片都为铁单质,失电子能力相同,“纳米铁”的还原性与铁片相同,“纳米铁”之所以能在空气中燃烧是由于纳米材料的颗粒较小,表面积较大,与氧气的接触面积较大。
2.C　Fe与Cl2加热时发生化合反应生成FeCl3,而Fe和盐酸反应生成FeCl2,即不能通过置换反应制得,A错误;Fe和稀硫酸反应生成FeSO4和H2,其离子方程式为Fe+2H+ Fe2++H2↑,B错误;Fe在纯氧中燃烧生成Fe3O4,C正确;常温下Fe与H2O不反应,但在空气中O2、H2O的共同作用下反应生成铁锈(主要成分是Fe2O3·xH2O),D错误。
3.A　实验时应先点燃A处酒精灯,赶走装置中的空气,再点燃B处的酒精喷灯,A正确;装置B中发生反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2,B错误;装置E中H2还原CuO,观察到的现象是黑色粉末变为红色,C错误;铁与水蒸气反应,炽热的铁水注入模具之前,模具需干燥,防止产生的H2发生爆炸,D错误。
4.答案　(1)向H中加入水没过导管口,连接好装置,微热K,若H中导管口出现气泡,停止加热后导管中出现水柱,证明气密性良好(答案合理即可)　(2)提供水蒸气　(3)3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2　(4)干燥氢气,降低H2中水蒸气的含量
解析　(2)题述反应是铁与水蒸气的反应,湿沙子受热时,水蒸发产生水蒸气,即湿沙子的作用是提供水蒸气。(3)K中发生反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2。(4)潮湿的氢气很难点燃,故H的作用是干燥氢气,降低H2中水蒸气的含量。
5.B　陨铁中,含有游离态的铁,A错误;赤铁矿俗称铁红,其主要成分是Fe2O3,磁铁矿的主要成分为Fe3O4,又称磁性氧化铁,B正确;Fe3O4属于纯净物,C错误;Fe2O3、FeO与酸反应分别生成一种盐和水,二者都是碱性氧化物,但Fe3O4与酸反应生成两种盐,不属于碱性氧化物,D错误。
6.D　Fe2O3为红棕色固体,A项错误;根据信息可知Fe在500 ℃时与氧气反应生成Fe3O4,继续升高温度生成Fe2O3,在更高的温度(约1 400 ℃)下Fe2O3转化为Fe3O4,则反应②的温度比反应③的温度低,B项错误;FeO不稳定,其稳定性弱于Fe2O3,C项错误;Fe3O4中Fe为+2价和+3价,其组成可表示为FeO·Fe2O3,D项正确。
7.C　通入0.05 mol Cl2,恰好使Fe2+全部转变为Fe3+,则通入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,则n(Fe3+)=0.1 mol,该铁的氧化物样品中含0.1 mol Fe2+、0.1 mol Fe3+,故该样品可能的化学式为Fe4O5。
8.A　配制溶液的蒸馏水煮沸,能排出溶解的氧,加一层苯隔绝空气,可制得白色纯净的Fe(OH)2,A正确;将铁粉与稀硫酸充分反应,再加入过量氨水,实验中缺少防止Fe(OH)2被氧化的措施,B错误;实验未排出溶液中溶解的氧,缺少防止Fe(OH)2被氧化的措施,C错误;Fe(OH)3与铁粉不反应,该方法不能制备Fe(OH)2,D错误。
9.B　钠与水反应生成H2,连接橡皮管能维持压强平衡,A正确;钠与水反应生成NaOH和H2,生成的NaOH与FeCl2反应生成白色絮状Fe(OH)2沉淀,B错误、C正确;Fe(OH)2不稳定,会与O2、H2O结合生成Fe(OH)3红褐色沉淀,D正确。
10.答案　(1)Fe+2Fe3+ 3Fe2+
(2)白色沉淀迅速转化为灰绿色,一段时间后变为红褐色　4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3
(3)打开　分液漏斗　关闭　稀硫酸与铁粉作用产生的H2排出了装置中的空气
解析　(1)铁粉还原Fe2(SO4)3制得FeSO4,该反应的离子方程式为Fe+2Fe3+ 3Fe2+。(2)Fe(OH)2沉淀不稳定,容易被氧化,可看到白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色,反应的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3。(3)题图实验中,应先打开止水夹K,再打开分液漏斗的玻璃塞和活塞,使左侧装置中Fe与稀硫酸反应,一段时间后装置中的空气被排尽,关闭止水夹K,左侧装置中压强增大,可将左侧装置中溶液压入右侧NaOH溶液中,二者反应生成Fe(OH)2沉淀。
能力提升练
1.C 2.A 3.B 5.D
1.C　Fe2O3为红棕色固体,红棕色铁矿石的主要成分是Fe2O3,A正确;炼铁过程中铁元素化合价降低,得到的铁水为还原产物,B正确;Fe与H2O(g)高温生成Fe3O4和H2,C错误;剑身上涂油可隔绝氧气和水,从而防止铁剑生锈,D正确。
2.A
Fe3O4中Fe2+、Fe3+个数比为1∶2,溶液A中Fe2+、Fe3+的浓度比为1∶2,A错误;通入N2是为了隔绝空气,防止空气中的O2氧化Fe2+,B正确;加入适量H2O2将部分Fe2+氧化为Fe3+,C正确;加入稀H2SO4能与Fe反应生成FeSO4和H2,D正确。
3.B　图像分析:
根据分析可知,先加入的是铁粉,后加入的是稀硫酸,A正确;b、d点对应的剩余固体均是铁和铜的混合物,B错误;m g为生成的铜的质量,则有:
Fe+CuSO4 FeSO4+Cu
56 64
5.6 g m g
,解得m=6.4,C正确;f点时,稀硫酸过量,故向f点对应溶液中加入铁粉会有气泡产生,D正确。
4.答案　(1)+6　(2)4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3　(3)碱性　4Fe+10H2O 4Fe(OH)3(胶体)+3O2↑+8OH-　(4)2∶1
解析　(1)Na2FeO4中Na、O元素分别为+1、-2价,由化合物中各元素正、负化合价代数和为零,可知Fe元素为+6价。(2)Fe(OH)2在空气中与O2、水反应生成红褐色Fe(OH)3,其化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3。(3)根据题中信息Na2FeO4在强碱性溶液中稳定存在,pH越小稳定性越差;可判断制备Na2FeO4时需在碱性环境中进行。根据Na2FeO4能作净水剂,能与水反应生成Fe(OH)3胶体,由化合价变化可知,反应中一定有O2生成,结合电荷守恒、得失电子守恒可写出该反应的离子方程式为4Fe+10H2O 4Fe(OH)3(胶体)+3O2↑+8OH-。(4)设FeO、Fe2O3的物质的量之比为a∶b,则,解得a∶b=2∶1。
5.D　硬质玻璃管内有空气,先通CO排出装置内的空气,防止干扰实验结果及出现安全事故,A错误;A中发生反应Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2,该反应中CO被氧化生成CO2,B错误;干燥管B增重2.64 g,即生成0.06 mol CO2,根据A中反应可知该铁矿石中含0.02 mol Fe2O3,其质量为3.2 g,则该铁矿石中Fe2O3的质量分数为×100%=80.0%,C错误;若撤去干燥管C,空气中CO2和水蒸气会进入干燥管B,导致实验结果偏高,D正确。
6.答案　(1)①Cl2+H2O HCl+HClO
②Cl2、ClO-、HClO
(2)①Fe+Cl2 FeCl2　②2Fe+3Cl2 2FeCl3
(3)Ⅲ中铁与Cl2反应产生的氯化物覆盖在铁丝表面,使铁与Cl2不能接触;Ⅳ中反应温度高,生成的FeCl3升华,铁与Cl2继续接触反应
解析　(1)①Cl2溶于水,发生反应Cl2+H2O HCl+HClO,故氯水呈酸性。②铁粉放入氯水中,铁粉溶解且无气泡产生,可能是Fe与Cl2反应,也可能是Fe与HClO或ClO-反应。
(3)对比实验Ⅲ和Ⅳ的实验现象,Ⅲ中铁与Cl2反应产生的氯化物覆盖在铁丝表面,使铁与Cl2不能接触;Ⅳ中反应温度高,生成的FeCl3升华,使铁与Cl2继续接触反应。
7.答案　(1)3Fe+2O2 Fe3O4　3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2
(2)①5　1　8　5　1　4　②溶液紫红色褪去　③还原
(3)①将Fe2+全部氧化为Fe3+　②有红褐色沉淀生成,溶液由棕黄色变为无色　③2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O
解析　(1)Fe在O2中燃烧、Fe与水蒸气的反应均能生成Fe3O4,其化学方程式分别为3Fe+2O2 Fe3O4、3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2。(2)①根据原子守恒、得失电子守恒、电荷守恒,可配平该离子方程式为5Fe2++Mn+8H+ 5Fe3++Mn2++4H2O。②取第一份溶液少许,加入酸性KMnO4溶液,发生①中反应,可观察到溶液紫红色褪去。③该实验可以证明Fe2+具有还原性。(3)①原溶液中含有Fe2+和Fe3+,加入足量氯水后得到含Fe3+的溶液,即加入足量氯水可将Fe2+全部氧化为Fe3+。②加入NaOH溶液后,发生反应Fe3++3OH- Fe(OH)3↓,有红褐色沉淀产生,溶液由棕黄色变为无色。③Fe(OH)3不稳定,受热易分解,其化学方程式为2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O。
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