资源简介

第2课时　铁盐及亚铁盐
[学习目标]　1.依据化合价理论,结合实验探究,掌握Fe、Fe2+、Fe3+相互转化的途径。
2.通过实验探究学会Fe2+、Fe3+的检验方法,提升实验探究能力与创新意识。3.以硫酸亚铁补铁剂为学习载体,提升运用相关知识解决实际问题的能力。
学习任务1　探究铁盐和亚铁盐的性质
1.铁盐和亚铁盐的组成
项目 亚铁盐 铁盐
组成 含有Fe2+的盐 含有Fe3+的盐
常见物质 FeSO4、FeCl2等 FeCl3、Fe2(SO4)3等
2.Fe3+的检验[实验3-2]
项目 滴入KSCN溶液的现象 解释(用离子方程式) 结论 与应用
FeCl3 溶液 溶液变红色 Fe3++3SCN- Fe(SCN)3 可用KSCN溶液来检验Fe3+
FeCl2 溶液 没有明显现象 —
3.Fe2+、Fe3+相互转化的实验探究[实验3-3]
实验 操作
实验 现象 溶液颜色由黄色变浅绿色,试管中有黑色固体剩余,再滴加KSCN溶液,溶液无明显现象 向上层溶液中滴加新制氯水,溶液变成红色
离子 方程式 2Fe3++Fe3Fe2+ 2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-、 Fe3++3SCN-Fe(SCN)3
结论 ①Fe3+具有氧化性,能被还原剂(如Fe)还原为Fe2+; ②Fe2+具有还原性,能被氧化剂(如氯气)氧化为Fe3+ Fe3+Fe2+
[示例] 下列试剂不能使Fe2+转化为Fe3+的是(　　)
①氯水　②NaCl溶液　③酸性KMnO4溶液
④稀硝酸　⑤盐酸　⑥NaNO3溶液
[A] ①②③ [B] ①③④
[C] ③④⑥ [D] ②⑤⑥
铁作为人体必需的多种微量金属元素中的一种,对人体的健康是十分重要的。
某种补铁制剂——硫酸亚铁维生素复合物片,含有硫酸亚铁、维生素B12、维生素B6、维生素B2、维生素B1、泛酸钙、烟酰胺、维生素C。
探究　补铁剂中铁元素价态的检验
现欲检测上述材料中提及的补铁药剂中铁的价态,药品:某乳酸亚铁口服液、硫酸亚铁维生素复合物片、稀硫酸、氢氧化钠溶液、氯水、酸性KMnO4溶液、KSCN溶液。完成以下实验设计及结果分析。
问题1:方案设计
为检验补铁剂中含有的Fe2+是否已变质,甲、乙两组同学共同设计了如下方案,请将相应内容补充完整。
取一粒补铁制剂,剥去外衣,研磨成末,溶于水,配成溶液。
方法 含Fe3+ (已变质) 只含Fe2+ (未变质)
观察溶 液颜色 黄色 浅绿色
加 NaOH 溶液 预期 现象 红褐色沉淀 白色沉淀→灰绿色沉淀→红褐色沉淀
离子 方程 式 Fe3++3OH-Fe(OH)3↓ Fe2++2OH-Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
加 KSCN 溶液 预期 现象 红色 无明显现象,再加氯水显红色
离子 方程 式 Fe3++3SCN- Fe(SCN)3 2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-、 Fe3++3SCN- Fe(SCN)3
问题2:实验及结论
(1)甲组同学对某厂生产的乳酸亚铁口服液进行检测,发现口服液呈淡黄绿色,滴加KSCN溶液,溶液未变红色,再加氯水,溶液变红色,其结论是什么
(2)乙组同学将两片硫酸亚铁维生素复合物片充分研磨后溶于10 mL蒸馏水,搅拌使其完全溶解,将所得溶液平均分成两份,一份加入NaOH溶液,无明显现象,另一份滴加KSCN溶液,溶液变红色,其结论是什么
问题3:分析及解释
关于乙组现象,甲组同学认为不能据此判断硫酸亚铁维生素复合物片是否变质,其理由可能是什么 如何解释乙组现象
问题4:优化改进
如何优化乙组的操作
问题5:硫酸亚铁维生素复合物片中添加维生素C的作用是什么
问题6:检验Fe3+的最优方法是什么
铁盐、亚铁盐的性质总结
题点一　铁盐、亚铁盐的性质
1.(2025·江苏无锡江阴二中月考)下列关于FeCl2和FeCl3的叙述不正确的是(　　)
[A] 二者溶液的相互转化均可通过化合反应实现
[B] 将足量铁粉加入氯水中,最终只能得到FeCl2溶液
[C] 酸性高锰酸钾溶液可作为鉴别二者溶液的试剂
[D] 分别向盛有FeCl2溶液和FeCl3溶液的试管中加入NaOH溶液,最终可得相同物质
2.回答下列问题。
(1)实验室在配制FeSO4溶液时,为防止FeSO4被氧化而变质,可在溶液中加入少量的　　　　　　　　　　　。
(2)亚硝酸盐会使体内的Fe2+转变成Fe3+,生成高铁血红蛋白而丧失与O2结合的能力。服用维生素C可缓解亚硝酸盐引起的中毒,这说明维生素C具有　　　　(填字母)。
a.酸性 b.碱性
c.氧化性 d.还原性
题点二　Fe2+、Fe3+的检验
3.(2025·贵州贵阳模拟)某口服补铁剂的主要成分为FeSO4。检验FeSO4是否变质可用的试剂是(　　)
[A] H2SO4溶液
[B] NaCl溶液
[C] KSCN溶液
[D] AgNO3溶液
4.要证明某溶液中不含Fe3+而可能含有Fe2+进行如下实验操作时,最佳顺序为(　　)
①加入足量氯水　②加入足量酸性KMnO4溶液
③加入少量KSCN溶液
[A] ①③ [B] ③②
[C] ③① [D] ①②③
F、Fe3+的检验方法
(1)Fe3+的检验。
①观察颜色:黄色或浅黄色。
②待测液,滴加KSCN溶液,溶液变红色。
③待测液,滴加NaOH溶液,产生红褐色沉淀。
(2)检验溶液含有Fe2+、不含Fe3+的步骤。
①待测液不变色红色。
②待测液,加入NaOH溶液,生成白色沉淀,又迅速变成灰绿色,最后变成红褐色。
(3)检验Fe2+和Fe3+混合溶液中的Fe2+。
通常向溶液中滴加适量酸性KMnO4溶液,溶液紫红色褪去说明含有Fe2+(注意:Cl-等还原性离子对Fe2+的检验有干扰)。
学习任务2　探究含铁化合物间的转化
1.Fe2+既有氧化性又有还原性
如2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,
Zn+Fe2+Fe+Zn2+,FeO+COFe+CO2。
2.Fe3+具有较强的氧化性,可被还原为+2价或0价的铁
如2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+,
3CO+Fe2O32Fe+3CO2,
Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3。
[示例] 将过量的Na2O2投入FeCl2溶液中可观察到的现象有①②④⑤(填序号)。
①有气泡产生;②有短暂的白色沉淀产生;③最终生成灰绿色沉淀;④静置后,上层清液为无色溶液;⑤最终生成红褐色沉淀。
　　覆铜箔层压板,简称覆铜板,主要用于加工制造印刷电路板。FeCl3可用作印刷电路铜板腐蚀剂(HCl-FeCl3),根据工业制电路板原理在覆铜板上制作图案(如图所示)。
探究　利用覆铜板制作图案
问题1:请运用氧化还原反应规律分析并写出反应的离子方程式,指出反应的氧化剂、还
原剂。
问题2:腐蚀结束后,废腐蚀液中主要含有哪些金属阳离子
问题3:印刷铜制电路板的腐蚀液回收再利用一直是研究的热点。某同学根据以上对废腐蚀液中含有的金属阳离子的推断,设计如下方案分离出铜,并实现FeCl3溶液再生:
(1)试剂Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和操作Ⅰ、Ⅱ分别是什么
(2)试写出以上流程中有铁元素参与的反应的离子方程式。
(2)2Fe3++Fe3Fe2+、Cu2++FeCu+Fe2+、2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-(或2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O)、2H++FeFe2++H2↑。
问题4:怎样除去FeCl3溶液中的少量FeCl2杂质 又该怎样除去FeCl2溶液中的少量FeCl3杂质
Fe2+、Fe3+、Fe的相互转化——“铁三角”
1.(2025·湖南期中联考)向盐酸中加入少量铁粉,充分反应后得到溶液,下列离子在该溶液中可大量共存的是(　　)
[A] Fe3+ [B] Ag+
[C] CH3COO- [D] Cr2
2.铁元素的“价—类”二维图如图所示,下列说法正确的是(　　)
[A] Fe→Fe3O4不可能通过置换反应得到
[B] Fe3O4在自然界中不存在
[C] 可用Fe粉去除FeCl2溶液中混有的少量FeCl3
[D] 向Fe(OH)2悬浊液中通入Cl2可得到Fe(OH)3
3.(2025·广东茂名月考)为探究FeSO4溶液的性质,进行如下实验:
实验 装置 试剂a 现象
A 氯水 溶液由浅绿色变为黄色
B Na2S溶液 出现黑色沉淀
C 酸性 KMnO4 溶液 紫红色消失,溶液变为黄色
D 氨水 生成的白色絮状沉淀迅速变为灰绿色,一段时间后变为红褐色
上述实验所对应反应的离子反应方程式正确的是(　　)
[A] Cl2+Fe2+Fe3++2Cl-
[B] 3S2-+2Fe2+Fe2S3↓
[C] 5Fe2++Mn+8H+5Fe3++Mn2++4H2O
[D] Fe2++2OH-Fe(OH)2↓
Fe2+被Mn氧化为Fe3+,Mn被还原为Mn2+,离子方程式符合客观事实,C正确;氨水中NH3 H2O为弱碱,离子方程式为Fe2++2NH3 H2OFe(OH)2↓+2N,D错误。
4.(2025·江苏盐城实验高级中学月考)某工厂的工业废水中含有大量的FeSO4和CuSO4,为了减少污染并变废为宝,工厂拟定用以下流程从该废水中回收FeSO4和金属Cu。请根据以下流程图,回答下列问题。
已知:①FeSO4 7H2O易溶于水,不溶于乙醇,在空气中极易被氧化;
②FeSO4·7H2O加热至70～73 ℃失去3分子水,加热至80～123 ℃失去6分子水,加热至 156 ℃ 以上转变成碱式硫酸铁。
(1)操作Ⅰ和操作Ⅱ分离的方法是　　　　。
(2)固体A的成分是　　　　(填化学式)。
(3)检验铜是否洗净的操作为 　。
操作Ⅲ将所得FeSO4溶液在氮气环境中蒸发浓缩、　　　　、过滤,醇洗,干燥得到FeSO4·7H2O晶体。其中氮气的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　;用乙醇洗涤晶体的原因是　 　。
(2)Fe、Cu
(3)取适量滤液于试管中,然后加入盐酸酸化的氯化钡溶液,若没有沉淀生成,则洗涤干净,有沉淀生成,没有洗涤干净　冷却结晶　保护气,防止Fe2+被空气中的氧气氧化　FeSO4·7H2O难溶于乙醇,减少绿矾的溶解损失,同时防止干燥过程中晶体失去结晶水
过滤。
(2)固体A中除了未反应完的Fe,还有加入铁粉后置换出的Cu单质。
(3)检验铜是否洗净即检验是否含S,操作为取适量滤液于试管中,然后加入盐酸酸化的氯化钡溶液,若没有沉淀生成,则洗涤干净,有沉淀生成,则没有洗涤干净。由已知①可知,操作Ⅲ将所得FeSO4溶液在氮气环境中蒸发浓缩、冷却结晶、过滤,醇洗,干燥得到FeSO4·7H2O晶体。为防止Fe2+被溶解的O2氧化,充入氮气,则氮气用作保护气,防止Fe2+被空气中的氧气氧化;由已知②可知,用乙醇洗涤晶体的原因是FeSO4·7H2O难溶于乙醇,减少绿矾的溶解损失,同时防止干燥过程中晶体失去结晶水。
铁及其化合物的“价—类”二维图
[footnoteRef:0]　　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 [0:
命题解密与解题指导
情境解读:本题以Fe2+的检验与实验探究为背景素材,着重考查Fe2+的检验与溶液褪色的实验探究、铁盐和亚铁盐的转化等。
素养立意:以实验为载体考查铁及其化合物间的转化,能结合实验现象探究反应的本质,设计了多个探究实验,为验证猜想的正确与否,确定探究目的、设计探究方案,进行实验探究,发展逻辑推理能力,提升实验探究能力。
思考点拨:(1)Fe2+的检验方法。
(2)推测产生相关实验现象的可能原因。
(3)结合实验探究,确定溶液先变红后褪色的原因。
(4)根据实验现象和反应原理等,能正确书写化学方程式或离子方程式。
]
某化学兴趣小组在研究“铁及其化合物性质”时,发现向2 mL 0.1 mol/L FeCl2溶液中滴加2滴0.1 mol/L KSCN溶液,无明显现象,再滴加2 mL 1.0 mol/L H2O2溶液(pH约为5),溶液先变红,后褪色,并有气泡产生。为了弄清楚产生这种异常现象的原因,他们进行了如下探究。
(1)溶液先变红的原因是 (只写其中的氧化还原过程,并用离子方程式表示)。
(2)同学们对溶液褪色的原因提出了不同的看法并进行实验。
Ⅰ.甲同学认为是Fe3+被H2O2还原。
取褪色后溶液,滴加　　　　,无明显现象,证明甲同学观点不正确。
Ⅱ.乙同学认为是SCN-被氧化。
取褪色后溶液,滴加KSCN溶液,出现红色。
根据上述实验现象,同学们认为溶液褪色的原因可能有两种。
乙同学认为SCN-被O2氧化。
丙同学认为　　　　　　　　　　。
为了探究溶液褪色的原因究竟是上述的哪种,该兴趣小组进行了如下实验。
向2 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液中滴加2滴0.1 mol/L KSCN溶液,后通入O2,发现溶液　　　　,证明溶液褪色的原因不是乙同学认为的原因,而是丙同学认为的原因。
(3)该兴趣小组通过查阅资料,发现SCN-可以被氧化成S和两种可直接排放到空气中的气体。设计实验方案,验证褪色后的溶液中存在S: 　。
(4)根据题目所给信息及实验现象推断物质还原性强弱:
Fe2+　　　　(填“>”或“<”)SCN-。
(5)高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型、高效、多功能绿色水处理剂,可以用Fe(OH)3、NaClO溶液、NaOH溶液制备高铁酸钠(Na2FeO4),写出化学方程式:　 。
不褪色
(3)取少量褪色后的溶液于试管中,先加盐酸,再加BaCl2溶液,若产生白色沉淀,则证明褪色后的溶液中存在S　(4)>
(5)2Fe(OH)3+3NaClO+4NaOH2Na2FeO4+3NaCl+5H2O
(2)甲同学认为是Fe3+被H2O2还原,溶液中无Fe3+,向溶液中滴加FeCl3溶液,溶液不变红说明是KSCN被氧化,证明甲同学观点不正确。取褪色后溶液,滴加KSCN溶液,溶液变红色,说明KSCN被氧化,可能是SCN-被O2或H2O2溶液氧化。向2 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液中滴加2滴0.1 mol/L KSCN溶液,后通入O2,发现溶液不褪色,证明溶液褪色的原因不是SCN-被O2氧化,而是SCN-被H2O2氧化。
(3)查阅资料发现SCN-可以被氧化生成S和两种可直接排放到空气中的气体。取少量褪色后的溶液于试管中,先加盐酸,再加BaCl2溶液,若产生白色沉淀,则证明褪色后的溶液中存在S。
(4)在FeCl2和KSCN混合液中滴加少量H2O2溶液,溶液先变红,说明H2O2与Fe2+反应生成Fe3+,说明H2O2优先氧化Fe2+,即Fe2+的还原性强于SCN-的。
(5)Fe(OH)3、NaClO发生氧化还原反应生成Na2FeO4和NaCl,1 mol Fe(OH)3反应时失去3 mol电子,1 mol NaClO反应时得2 mol电子,根据得失电子守恒等可写出该反应的化学方程式为2Fe(OH)3+3NaClO+4NaOH2Na2FeO4+3NaCl+5H2O。
(时间:30分钟　分值:48分)
(选择题1～11题,每小题3分,共33分)
(一)铁盐与亚铁盐的性质
1.下列各试剂中,不能用来鉴别FeSO4和Fe2(SO4)3的是(　　)
[A] NaOH溶液 [B] 酸性KMnO4溶液
[C] BaCl2溶液 [D] KSCN溶液
2.(2024·北京学业水平考试)为检验FeCl2溶液是否变质,设计并完成如下实验。其中能说明FeCl2溶液变质的是(　　)
选项 实验操作及现象 实验装置
[A] 滴入AgNO3溶液,产生白色沉淀
[B] 滴入KSCN溶液,溶液变为红色
[C] 先滴入氯水,再滴入KSCN溶液,溶液变为红色
[D] 滴入NaOH溶液,生成白色絮状沉淀,沉淀迅速变 成灰绿色,最终变成红褐色
3.(2024·贵州贵阳月考)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,其中结论正确的是(　　)
[A] 若样品溶于盐酸有气泡产生,则铁粉未变质
[B] 若滴加KSCN溶液,溶液未变红,则铁粉可能变质
[C] 若依次滴加氯水、KSCN溶液,溶液变红,则铁粉全部变质
[D] 若滴加KSCN溶液,溶液未变红,再滴加氯水,溶液变红,则铁粉全部变质
(二)含铁化合物间的转化
4.在指定条件下,下列铁及其化合物之间的转化不能实现的是(　　)
[A] Fe(s)Fe2O3(s)
[B] FeCl2(aq)FeCl3(aq)
[C] Fe(OH)2(s)FeSO4(aq)
[D] Fe2O3(s)FeI2(aq)
5.下列实验设计及其对应的离子方程式均正确的是(　　)
[A] 把铁片插入CuSO4溶液中,验证古代湿法冶铜:2Fe+3Cu2+2Fe3++3Cu
[B] 某溶液中滴入KSCN溶液显红色,说明含Fe3+:Fe3++3SCN-Fe(SCN)3
[C] FeCl3溶液中加入铜粉:Fe3++CuFe2++Cu2+
[D] 若要求用两种单质和一种溶液来测定Zn、Cu、Ag三种金属的活动性顺序,可用Zn、Cu和AgNO3溶液:Zn+2Ag+Zn2++2Ag
6.以废铁屑(主要成分为Fe,还有少量Fe2O3、C和SiO2)制取无水FeCl3的流程如图所示。下列说法正确的是(　　)
已知:SOCl2易与H2O反应生成一种强酸和一种酸性氧化物。
[A] “过滤”所得滤液中一定存在的离子有Fe2+、H+、Cl-
[B] “氧化”时加入H2O2可发生反应:2Fe2++H2O22Fe3++2OH-
[C] 可以用KSCN溶液检验“氧化”反应是否完全
[D] SOCl2与H2O反应生成HCl与SO3
综合应用
7.《新修本草》中描述“青矾”为“本来绿色,新出窟未见风者,正如琉璃……烧之赤色……”青矾加热时的反应为 2FeSO4·7H2OFe2O3+SO2↑+H2SO4+13H2O。下列说法正确的是(　　)
[A] 产物中含有3种酸性氧化物
[B] 所得赤色物质为FeSO4
[C] 反应为分解反应
[D] 铁元素被还原
8.部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断错误的是(　　)
[A] a与硫粉充分加热反应可生成b
[B] 制备c时,应将胶头滴管伸入液面以下
[C] c、d在空气中充分加热,均可得到氧化铁
[D] b和e的混合溶液中,可先滴加KSCN溶液,再滴加少量新制氯水,证明溶液中含Fe2+
9.下列关于Fe3+、Fe2+性质实验的说法错误的是(　　)
[A] 用如图装置可以制备Fe(OH)2
[B] 向足量含有淀粉的FeI2溶液中滴加2滴氯水,溶液变蓝,说明还原性:I->Fe2+
[C] 向某溶液中滴加KSCN溶液,溶液不变色,滴加氯水后溶液显红色,此现象不能确定溶液中含有Fe2+
[D] 向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止 Fe2+被氧化
10.(2025·河北邢台月考)某化学兴趣小组利用铁元素的性质设计了“魔法实验”,如图所示。
[资料] a.“茶水”中含有鞣酸,与亚铁离子结合成无色的鞣酸亚铁,进而变为蓝黑色的鞣酸铁。
b.鞣酸、维生素C均具有还原性。
下列分析不正确的是(　　)
[A] ①→②,铁元素被氧气氧化生成了鞣酸铁
[B] 由③→④→⑤,可推知③中含二价铁
[C] 由①③④几乎颜色相同可推知,其所含粒子种类相同
[D] ④→⑤,至少有两种粒子被氧化
11.(2025·江苏射阳中学月考)由表面被氧化的废铁屑制备产品FePO4·2H2O的流程如下。
下列说法错误的是(　　)
[A] “碱洗”的目的是除去废铁屑表面的油污
[B] “酸浸”时,Fe发生的反应有Fe+2H+Fe2++H2↑、Fe+2Fe3+3Fe2+
[C] “氧化”时,为检验氧化是否完全,可以选用KSCN溶液
[D] “制备”时若改为向Na3PO4溶液中滴加Fe2(SO4)3溶液,会降低产品的纯度
12.(15分)黑木耳是常见食品,可以补充人体所必需的微量元素铁。某兴趣小组设计实验,检验黑木耳中的铁元素,实验流程如下。
(1)灼烧黑木耳必须用到下列仪器中的　　　(填字母)。
(2)(3分)灰烬中含有铁的氧化物以及钾、钙、硅等元素的化合物,酸浸的目的是 　。
(3)取少许滤液于试管中,滴入几滴KSCN溶液,显红色,说明滤液中含有　　　　;另取滤液检验,滤液能使酸性KMnO4溶液紫色褪去,说明滤液中存在具有　　　　　　(填“氧化性”或“还原性”)的粒子。
(4)为进一步探究Fe3+和Fe2+的氧化性和还原性,该兴趣小组设计并进行如下实验,记录现象,完成实验报告。
实验操作 实验现象 离子方程式 实验 结论
向FeCl2溶液中滴加新制氯水 溶液由浅绿色变为棕黄色 2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
向FeCl3溶液中加入足量的铁粉 铁粉逐渐溶解,溶液由棕黄色变为浅绿色 Fe3+具有氧化性
(5)实验结束,离开实验室之前,下列做法正确的是　　　　(填字母)。
A.废弃药品直接倒入水池冲走
B.药品、仪器归类存放
C.清洁实验仪器,打扫实验室卫生
D.关闭水电、门窗
(2)将铁的氧化物溶解
(3)Fe3+　还原性
(4)Fe2+具有还原性　2Fe3++Fe3Fe2+
(5)BCD课程标准要求 学科核心素养
1.能依据物质类别和元素价态列举铁元素的典型代表物。 2.能列举、描述、辨识铁及其化合物的物理和化学性质及实验现象。能用化学方程式、离子方程式正确表示这些典型物质的主要化学性质。 3.能从物质类别、元素价态的角度,依据复分解反应和氧化还原反应原理,预测物质的化学性质和变化,设计实验进行初步验证,并能分析、解释有关实验现象。 4.能利用铁及其化合物的性质和反应,设计常见物质制备、分离、提纯、检验等简单任务的方案。能从物质类别和元素价态变化的视角说明物质的转化路径。 5.能说明常见铁及其化合物的应用、对社会发展的价值。 1.科学探究与创新意识:发展物质性质及物质转化的实验探究能力,从单一物质的多角度性质探究到一组物质的多角度性质及物质转化的探究。能针对物质性质及物质转化的探究问题,提出有依据的假设,选取试剂,设计实验方案并实施,基于实验事实得出结论。 2.科学态度与社会责任:深刻认识化学对创造更多物质财富和精神财富、满足人民日益增长的美好生活需要的重大贡献;具有安全意识和严谨求实的科学态度,具有探索未知、崇尚真理的意识;具有节约资源的意识,能参与有关化学问题的社会实践活动。
第一节　铁及其化合物
第1课时　铁及铁的氧化物、氢氧化物
[学习目标]　1.通过实验探究认识铁单质与水蒸气反应的条件,能辨识铁及其重要化合物的重要物理性质、化学性质及实验现象。2.通过学习氢氧化亚铁的性质,能设计其制备方案。3.通过生活中的铁制品的应用,能了解单质铁、铁的氧化物的性质及用途。
学习任务1　探究铁单质的性质
1.存在和冶炼
(1)存在:铁在自然界中可以以单质形态(陨铁)存在,但主要以+2价和+3价化合物的形态存在于矿石中,在地壳中的含量居第四位,仅次于氧、硅和铝。
(2)冶炼:炼铁高炉内的反应(以Fe2O3为例)。
3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑;
3CO+Fe2O32Fe+3CO2。
2.物理性质
具有金属的通性:银白色金属,有延展性、导热性、导电性(导电性弱于Cu、Al),熔、沸点较高(熔点1 538 ℃、沸点2 861 ℃),密度大(7.87 g/cm3),纯金属硬度小、柔韧性好。
特性:能被磁体吸引。
3.化学性质
(1)与非金属单质反应。
在氧气中燃烧:3Fe+2O2Fe3O4,与氯气反应:2Fe+3Cl22FeCl3,与S反应:Fe+SFeS。
(2)与酸反应。
与盐酸的反应:化学方程式为Fe+2HClFeCl2+H2↑,离子方程式为Fe+2H+Fe2++H2↑。
(3)与盐溶液反应(写离子方程式)。
与CuSO4溶液的反应:Fe+Cu2+Fe2++Cu。
(4)铁粉与水蒸气的反应。
化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2。
结论:铁有较强的还原性,易失去2个或3个电子,与较强的氧化剂如Cl2等反应时,铁被氧化到+3价,与较弱的氧化剂如S、HCl、CuSO4等反应时,铁被氧化到+2价。
在钢铁厂的生产中,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,这是为什么呢
探究　铁与水蒸气的反应
问题1:实验分析
(1)湿棉花的作用是什么
(2)酒精灯上加的铜网罩的作用是什么
(3)反应开始时,应先点燃哪只酒精灯,其目的是什么 若点燃顺序反了,可能有什么影响
(4)肥皂液的作用是什么
(5)反应过程中有哪些实验现象
(6)实验结束后,撤导管和酒精灯的顺序是怎样的
(2)保证集中加热,以达到较高的反应温度。
(3)先点燃湿棉花处的酒精灯,用水蒸气排尽装置内的空气。若点燃顺序反了,可能产生的影响有①Fe与O2生成氧化物,无法与水蒸气反应;②Fe与水蒸气反应生成H2,H2在高温下与空气中的O2反应可能发生爆炸。
(4)肥皂液的作用是收集气体。
(5)加热时,试管内铁粉保持红热,用火柴点燃肥皂泡,听到爆鸣声,反应后试管内固体为
黑色。
(6)应先从肥皂液中撤出导管,再移去燃着的酒精灯,若顺序反了会发生倒吸。
问题2:对比铁、钠分别与水反应的条件和现象,是否能证明钠的还原性更强
问题3:在钢铁厂的生产中,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,这样操作的原因是什么
钠和铁与水反应的对比
项目 钠与水反应 铁与水反应
条件 常温 高温
试剂 液态水 水蒸气
产物 氢氧化钠 四氧化三铁
原理 置换水中的氢 置换水中的氢
结论:钠比铁活泼,还原性更强,更易与水反应,反应更剧烈
1.运用所学知识,找出金属钠与金属铁的共同性质,下列说法正确的是(　　)
[A] 都能从硫酸铜溶液中置换出铜
[B] 都是银白色的金属,质软
[C] 常温下,都能与水反应生成氢气
[D] 一定条件下,都能与氧气反应
2.(2025·广东部分学校期中)下列反应没有+3价的铁生成的是(　　)
[A] 铁丝在氯气中燃烧
[B] 铁粉与水蒸气共热
[C] 氧化铁溶于盐酸
[D] 过量铁粉加入稀硫酸中
3.(2025·浙江星辰联盟期中)用如图所示装置进行Fe与水蒸气反应的实验(部分夹持装置已略去)。下列有关说法不正确的是(　　)
[A] 装置E的作用是为实验提供持续不断的水蒸气
[B] 装置G中加入的固体干燥剂可能是碱石灰
[C] 若去掉上述装置中的G和H部分,可将气体导入肥皂液中并点燃
[D] 在此反应中铁单质全部被氧化成+3价
铁单质反应产物的判断
学习任务2　认识铁的氧化物与氢氧化物的性质
1.铁的氧化物
物质 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
铁的价态 +2 +3 +2、+3
与稀盐酸反应 的离子方程式 FeO+2H+Fe2++H2O Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O —
稳定性 在空气中受热, 迅速被氧化 6FeO+O22Fe3O4 稳定 稳定
与CO、C、H2 反应 生成单质铁及CO2或H2O (工业炼铁的反应原理)
用途 Fe2O3常用作红色油漆与涂料,赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁的原料
2.铁的氢氧化物
(1)铁的氢氧化物的制备[实验3-1]。
①向FeCl3溶液中滴加NaOH溶液,现象是有红褐色沉淀生成,反应的离子方程式是Fe3++3OH-Fe(OH)3↓。
②向FeSO4溶液中滴加NaOH溶液,观察到有白色絮状沉淀生成,在空气中迅速变成灰绿色,最后变成红褐色。相关反应是Fe2++2OH-Fe(OH)2↓(白色)、4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3(红褐色)。
(2)Fe(OH)2和Fe(OH)3性质的比较。
化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
颜色、状态 白色固体 红褐色固体
溶解性 不溶于水 不溶于水
与盐酸 反应的离 子方程式 Fe(OH)2+2H+F+2H2O Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O
稳定性 Fe(OH)2隔绝空气灼烧能得到FeO 2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O
转化 反应:4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3现象:白色絮状沉淀在空气中迅速变成灰绿色,最后变成红褐色
探究　氢氧化亚铁的制备
问题1:某化学兴趣小组同学将含Fe3+和Fe2+的试剂按物质的量之比2∶1在试管中混合并加入氢氧化钠,振荡得到全部为红褐色的沉淀,只生成红褐色沉淀的原因是什么
问题2:经过讨论,小组同学提出如图方案设计,验证是否能获得较纯净的氢氧化亚铁。
①方案中配制NaOH溶液和FeSO4溶液的蒸馏水要经过加热煮沸,目的是什么 ②在FeSO4溶液表面覆盖一层苯,作用是什么 可以用无水乙醇代替苯吗 为什么 ③长胶头滴管末端为什么要插入亚铁盐溶液液面以下滴入碱溶液
问题3:实验改进
经过讨论,另一小组同学提出如图所示的改进方案,验证是否能获得较纯净的氢氧化亚铁。
(1)该改进方案的操作步骤是怎样的
(2)该方案操作与上述操作有什么不同
(2)先打开止水夹,利用试管Ⅰ中生成的H2将装置内的空气排尽后,再关闭止水夹,利用生成的H2将试管Ⅰ中的FeSO4溶液压入试管Ⅱ中与NaOH溶液反应。
制备Fe(OH)2的注意事项
(1)Fe2+极易被氧化,即Fe2+必须是新制的,并放入Fe粉,以防Fe2+被氧化成Fe3+。
(2)除去溶液中溶解的O2,其方法是加热煮沸,用加热煮沸的蒸馏水配制亚铁盐溶液和碱
溶液。
(3)将长胶头滴管末端插入亚铁盐溶液液面以下滴入碱溶液。
(4)在亚铁盐溶液液面上加植物油或苯等(密度小于水而不溶于水的液态有机物)进行液封,或用非氧化性气体排出反应体系内的空气。
题点一　铁的氧化物的性质
1.下列有关铁的氧化物的说法正确的是(　　)
[A] Fe2O3、Fe3O4都是炼铁的原料
[B] FeO、Fe2O3都只有氧化性
[C] FeO、Fe2O3、Fe3O4都是不溶于水的黑色固体
[D] FeO在空气中加热生成Fe2O3
2.下列说法错误的是(　　)
[A] 磁铁矿的主要成分是Fe3O4
[B] Fe2O3可与水反应生成Fe(OH)3
[C] 铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O
[D] Fe3O4是纯净物
3.用足量的CO还原32.0 g某种氧化物,将生成的气体通入足量的澄清石灰水中,得到
60.0 g沉淀,则该氧化物是(　　)
[A] FeO [B] Fe2O3
[C] Fe5O6 [D] Fe3O4
0.4 mol,N(Fe)∶N(O)=0.4∶0.6=2∶3,即氧化物为Fe2O3,故选B。
题点二　铁的氢氧化物的性质及制备
4.(2024·江苏无锡一中期末)把少量废铁屑溶于过量的稀硫酸中,过滤,除去杂质,在滤液中加入适量硝酸,再加入过量的氨水,有红褐色沉淀生成。过滤,加热沉淀物至质量不再发生变化,得到红棕色的残渣。上述沉淀和残渣分别为(　　)
[A] Fe2O3;Fe(OH)3
[B] Fe(OH)3;Fe2O3
[C] Fe(OH)2;FeO
[D] Fe(OH)3;Fe3O4
5.(2025·上海浦东中学期中)某同学为了制备Fe(OH)2沉淀且保持一段时间不变色,尝试用如图所示的装置进行实验。
(1)采用上图装置进行实验时,先打开止水夹K,然后打开分液漏斗的活塞,A装置中发生的反应是　 ,
一段时间后,　　　　(填“打开”或“关闭”)止水夹K,最终会在　　　　(填“A”或“B”)装置中观察到白色的Fe(OH)2沉淀。
(2)若控制不当,白色的Fe(OH)2沉淀将继续反应生成红褐色的Fe(OH)3沉淀。反应的化学方程式为　 。
(2)4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
(2)白色的Fe(OH)2沉淀易被O2氧化为红褐色的Fe(OH)3 沉淀,反应的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3。
[footnoteRef:0]　　　　　　 　　　　　 　　　　　 [0:
命题解密与解题指导
情境解读:本题以单质铁、铁的氧化物的应用为素材,考查单质铁、铁的氧化物、铁的氢氧化物的性质和氢氧化亚铁的制备等内容。
素养立意:通过结合生活中铁及其化合物的应用,考查单质铁、铁的氧化物的性质及用途,培养化学服务社会的责任意识;通过氢氧化亚铁的制备过程强化物质变化观,培养科学探究与创新意识的素养。
思维建模:
]
铁是人类最早使用的金属材料之一。
(1)纯净的铁是银白色的,之所以被称为黑色金属是因为其表面常常覆盖着一层黑色氧化物保护膜,保护膜的主要成分可能为 (填化学式,下同)。
(2)典型的丹霞地貌,因土壤含　　 　　呈红色;激光打印机的墨粉是由炭黑、磁粉、树脂、电荷剂等组成,磁粉主要成分为铁的氧化物　　　　;红砖和青砖都是生活中用到的建筑材料,两者都含有铁的氧化物,青砖中含有的物质为　　 　　。
(3)铁元素是人体必需的微量元素之一,市场出售的某种麦片中含有微量、颗粒细小的还原性铁粉,可以治疗缺铁性贫血,其原理为 　(用离子方程式表示)。
(4)某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。
①仪器3的名称是　　　　　　　。装置5的作用是　　　　　　　　　　　　　　。
②实验开始时,关闭K2,打开K1,反应一段时间后,再打开K2,关闭K1,发现3中溶液不能进入4中,请为装置作一处改进,使溶液能进入4中:　 。
③完成上述操作后,3中反应后的溶液进入4中,在4中产生灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)①三颈烧瓶　液封,防止空气进入装置4　②在装置2、3之间添加控制开关,并关闭该开关
③装置4内的空气没有排尽,部分Fe(OH)2被O2氧化生成Fe(OH)3
(2)典型的丹霞地貌,因土壤含Fe2O3呈红色,激光打印机使用的墨粉是由炭黑、磁粉、树脂、电荷剂等组成,磁粉主要成分为铁的氧化物,其中Fe3O4有磁性。焦炭和水在高温下反应生成一氧化碳和氢气(又叫水煤气),两种气体都有还原性,在高温下将三价铁还原成二价铁,得到黑色的氧化亚铁,形成青砖。
(3)人体胃液中含有盐酸,少量铁粉可与之反应,离子方程式为Fe+2H+Fe2++H2↑。
(4)①观察仪器3的特征可知,该仪器是三颈烧瓶,该反应需要置于无氧环境,可知装置5的作用是液封,防止空气进入装置4。②根据实验操作,3中溶液不能进入4中,说明三颈烧瓶中的压强小,原因在于产生的H2从左侧导管逸出,没有足够的压强,不能将FeSO4溶液压入4中,应在装置2、3之间添加控制开关。③产生灰绿色沉淀的原因是Fe(OH)2被空气氧化,装置4中空气没有完全排尽,部分Fe(OH)2被O2氧化生成Fe(OH)3。
(时间:30分钟　分值:65分)
(选择题1～12题,每小题3分,共36分)
(一)铁单质的性质
1.下列有关铁的叙述不正确的是(　　)
[A] 铁能被磁铁吸引
[B] 人体的血红蛋白中含有铁元素
[C] 在空气中能剧烈燃烧
[D] 铁能与水蒸气反应
2.(2025·四川德阳期中)实验时要根据物质性质明晰原理,注意安全操作。下列做法正确的是(　　)
[A] 铁在少量氯气中燃烧生成FeCl2
[B] 将Na投入FeSO4溶液中可置换出Fe
[C] 炽热的铁水注入潮湿模具中成型
[D] 铁和水蒸气高温反应、铁在氧气中剧烈燃烧,均能生成Fe3O4
(二)铁的氧化物与氢氧化物的性质
3.下列有关铁、铁矿石与铁的氧化物的说法正确的是(　　)
[A] 纳米Fe3O4能与酸反应,可用作铁磁性材料
[B] 在自然界中,不可能有游离态的铁存在
[C] 不能通过化合反应制得Fe(OH)3
[D] 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
4.(2025·山东百师联盟期中)某同学利用所学知识探究Fe2O3的性质,设计了如下研究程序,合理的是(　　)
[A] 实验→分类(预测Fe2O3的化学性质)→观察(得出Fe2O3的物理性质)→比较并得出
结论
[B] 分类(预测Fe2O3的化学性质)→观察(得出Fe2O3的物理性质)→实验→比较并得出
结论
[C] 观察(得出Fe2O3的物理性质)→实验→分类(预测Fe2O3的化学性质)→比较并得出
结论
[D] 观察(得出Fe2O3的物理性质)→分类(预测Fe2O3的化学性质)→实验(观察实验现象,验证预测)→比较得出结论,对于异常现象再预测,再实验,再验证
5.(2025·江苏合格考调研)下列关于铁及其化合物的说法正确的是(　　)
[A] 自然界中不存在游离态的铁
[B] 红热的Fe能与水蒸气发生反应,生成Fe(OH)3和H2
[C] 图中的实验现象:生成的白色絮状沉淀迅速变成灰绿色,过一段时间后还会有红褐色物质生成
[D] Fe(OH)3受热分解生成的Fe2O3,俗称磁性氧化铁
6.(2024·广东佛山一模)一种制备Fe(OH)2的改进装置如图所示。下列说法错误的是(　　)
[A] 配制FeSO4溶液时需用煮沸的蒸馏水
[B] 实验时先注入稀硫酸,再注入NaOH溶液和FeSO4溶液
[C] 装置N的作用是液封,并判断装置M中的空气是否排尽
[D] 用铁粉代替Na2CO3粉末,也能排尽空气
综合应用
7.我国宋代《开宝本草》中记载了中药材铁华粉的制作方法:“取钢煅作叶,如笏或团,平面磨错令光净,以盐水洒之,于醋瓮中阴处埋之一百日,铁上衣生,铁华成矣。”下列说法错误的是(　　)
[A] “取钢煅作叶,如笏或团”说明金属铁有较好的延展性
[B] “平面磨错令光净”的目的是除去表面的铁锈
[C] “铁上衣生”的原因是铁被氧气氧化
[D] 中药材铁华粉的主要成分是醋酸亚铁
8.下列有关铁的氧化物的说法错误的是(　　)
[A] 赤铁矿的主要成分是Fe2O3,常用作油漆和涂料等的红色颜料
[B] FeO不稳定,在空气里受热,能迅速被氧化成Fe2O3
[C] FeO、Fe2O3都不溶于水,但都能和盐酸反应生成相应的盐
[D] Fe3O4中Fe的化合价呈+2价和+3价两种价态
9.下列含铁化合物不能直接由化合反应制得的是(　　)
[A] FeCl2 [B] FeCl3
[C] Fe3O4 [D] Fe(OH)2
10.一种以铁粉、氧气、硫酸亚铁溶液为原料制取氧化铁黑的原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
[A] 转化Ⅰ、Ⅱ均为置换反应
[B] 图中转化仅涉及铁、氧元素的化合价变化
[C] 转化Ⅱ反应的离子方程式为6Fe2++6H2O+O22Fe3O4↓+12H+
[D] 转化Ⅱ中所需O2可由通入过量的空气来实现
O22Fe3O4↓+12H+,C正确;转化Ⅱ中若通入过量的空气,会使产品中混入红色杂质(Fe2O3),因此不能通入过量的空气,D错误。
11.(2025·海南国兴中学月考)为能较长时间看到Fe(OH)2沉淀,有如下两种实验方案。下列分析正确的是(　　)
[A] ②胶头滴管伸入试管中,违反实验操作规范
[B] ②胶头滴管伸入试管中,是为了避免NaOH溶液被空气污染
[C] ②试管里液面上的少量花生油用于隔绝空气
[D] ①比②能更长时间看到Fe(OH)2沉淀
12.(2025·陕西宝鸡月考)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:高铁酸盐具有强氧化性,可用于消毒;消毒后可生成Fe(OH)3胶体,故可作净水剂
13.(16分)A～H分别表示中学化学中常见的某种物质,它们之间的相互转化关系如图所示(部分反应物、生成物未列出)。已知:C、D、E、F、G五种物质中均含有同一种元素;A为淡黄色固体化合物;G为红褐色固体。
(1)写出化学式:A.　　　　　;C.　　　　　;F.　　　　　。
(2)写出反应的化学方程式:
②　 ;
⑥　 。
(3)写出反应的离子方程式:
③　 ;
⑤　 。
(4)生成24 g B需要转移　　　　　mol电子。
(2)2O2+3FeFe3O4
4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
(3)Fe3O4+8H+Fe2++2Fe3++4H2O
Fe3++3OH-Fe(OH)3↓
(4)1.5
14.(13分)(2025·江苏无锡月考)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。Fe3O4有下列两种制法,请回答下列问题。
Ⅰ.方法一:甲同学查阅资料发现,温度高于570 ℃ 时铁与水蒸气反应的氧化产物只有Fe3O4;该同学利用如图所示装置进行“铁与水蒸气反应”的实验,并检验产物。
(1)仪器D的名称是　　　　　　,装置E的作用是　 ,其中的现象为　 。
(2)B中反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
Ⅱ.方法二:乙同学查阅资料发现FeOOH可以在碱性溶液中和FeCl2溶液共沉淀最终得到纳米Fe3O4;该同学利用如下实验流程制备纳米Fe3O4。
FeCl3·6H2OFeOOHFe3O4悬浊液Fe3O4
(3)写出第②步反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)(3分)第③步中洗涤Fe3O4固体,检验固体已洗净的具体操作是 　。
(2)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2
(3)2FeOOH+Fe2++2OH-Fe3O4+2H2O
(4)取最后一次洗涤液于试管中,滴加硝酸酸化的硝酸银溶液,若无白色沉淀产生,则说明固体已洗净
(2)装置B中水蒸气和铁高温反应生成Fe3O4和H2,其化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2。
(3)第②步是FeOOH在碱性溶液中和FeCl2溶液反应生成Fe3O4,离子方程式为2FeOOH+Fe2++2OH-Fe3O4+2H2O。
(4)洗涤Fe3O4的目的是将其表面的可溶性Na+、Cl-等洗掉,检验固体已洗净的具体操作是取最后一次洗涤液于试管中,滴加硝酸酸化的硝酸银溶液,若无白色沉淀产生,则说明固体已洗净。课程标准要求 学科核心素养
1.能依据物质类别和元素价态列举铁元素的典型代表物。 2.能列举、描述、辨识铁及其化合物的物理和化学性质及实验现象。能用化学方程式、离子方程式正确表示这些典型物质的主要化学性质。 3.能从物质类别、元素价态的角度,依据复分解反应和氧化还原反应原理,预测物质的化学性质和变化,设计实验进行初步验证,并能分析、解释有关实验现象。 4.能利用铁及其化合物的性质和反应,设计常见物质制备、分离、提纯、检验等简单任务的方案。能从物质类别和元素价态变化的视角说明物质的转化路径。 5.能说明常见铁及其化合物的应用、对社会发展的价值。 1.科学探究与创新意识:发展物质性质及物质转化的实验探究能力,从单一物质的多角度性质探究到一组物质的多角度性质及物质转化的探究。能针对物质性质及物质转化的探究问题,提出有依据的假设,选取试剂,设计实验方案并实施,基于实验事实得出结论。 2.科学态度与社会责任:深刻认识化学对创造更多物质财富和精神财富、满足人民日益增长的美好生活需要的重大贡献;具有安全意识和严谨求实的科学态度,具有探索未知、崇尚真理的意识;具有节约资源的意识,能参与有关化学问题的社会实践活动。
第一节　铁及其化合物
第1课时　铁及铁的氧化物、氢氧化物
[学习目标]　1.通过实验探究认识铁单质与水蒸气反应的条件,能辨识铁及其重要化合物的重要物理性质、化学性质及实验现象。2.通过学习氢氧化亚铁的性质,能设计其制备方案。3.通过生活中的铁制品的应用,能了解单质铁、铁的氧化物的性质及用途。
学习任务1　探究铁单质的性质
1.存在和冶炼
(1)存在:铁在自然界中可以以单质形态(陨铁)存在,但主要以+2价和+3价化合物的形态存在于矿石中,在地壳中的含量居第四位,仅次于氧、硅和铝。
(2)冶炼:炼铁高炉内的反应(以Fe2O3为例)。
3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑;
3CO+Fe2O32Fe+3CO2。
2.物理性质
具有金属的通性:银白色金属,有延展性、导热性、导电性(导电性弱于Cu、Al),熔、沸点较高(熔点1 538 ℃、沸点2 861 ℃),密度大(7.87 g/cm3),纯金属硬度小、柔韧性好。
特性:能被磁体吸引。
3.化学性质
(1)与非金属单质反应。
在氧气中燃烧:3Fe+2O2Fe3O4,与氯气反应:2Fe+3Cl22FeCl3,与S反应:Fe+SFeS。
(2)与酸反应。
与盐酸的反应:化学方程式为Fe+2HClFeCl2+H2↑,离子方程式为Fe+2H+Fe2++H2↑。
(3)与盐溶液反应(写离子方程式)。
与CuSO4溶液的反应:Fe+Cu2+Fe2++Cu。
(4)铁粉与水蒸气的反应。
化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2。
结论:铁有较强的还原性,易失去2个或3个电子,与较强的氧化剂如Cl2等反应时,铁被氧化到+3价,与较弱的氧化剂如S、HCl、CuSO4等反应时,铁被氧化到+2价。
在钢铁厂的生产中,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,这是为什么呢
探究　铁与水蒸气的反应
问题1:实验分析
(1)湿棉花的作用是什么
(2)酒精灯上加的铜网罩的作用是什么
(3)反应开始时,应先点燃哪只酒精灯,其目的是什么 若点燃顺序反了,可能有什么影响
(4)肥皂液的作用是什么
(5)反应过程中有哪些实验现象
(6)实验结束后,撤导管和酒精灯的顺序是怎样的
提示:(1)受热时提供反应所需的水蒸气。
(2)保证集中加热,以达到较高的反应温度。
(3)先点燃湿棉花处的酒精灯,用水蒸气排尽装置内的空气。若点燃顺序反了,可能产生的影响有①Fe与O2生成氧化物,无法与水蒸气反应;②Fe与水蒸气反应生成H2,H2在高温下与空气中的O2反应可能发生爆炸。
(4)肥皂液的作用是收集气体。
(5)加热时,试管内铁粉保持红热,用火柴点燃肥皂泡,听到爆鸣声,反应后试管内固体为
黑色。
(6)应先从肥皂液中撤出导管,再移去燃着的酒精灯,若顺序反了会发生倒吸。
问题2:对比铁、钠分别与水反应的条件和现象,是否能证明钠的还原性更强
提示:铁与水需要在高温下才能发生反应,钠与水在常温下即可剧烈反应,反应更易发生,故可以证明钠的还原性更强。
问题3:在钢铁厂的生产中,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,这样操作的原因是什么
提示:避免高温下铁与水蒸气反应,生成四氧化三铁和氢气,氢气在高温下与氧气混合可能会发生剧烈反应甚至爆炸(存在安全隐患)。
钠和铁与水反应的对比
项目 钠与水反应 铁与水反应
条件 常温 高温
试剂 液态水 水蒸气
产物 氢氧化钠 四氧化三铁
原理 置换水中的氢 置换水中的氢
结论:钠比铁活泼,还原性更强,更易与水反应,反应更剧烈
1.运用所学知识,找出金属钠与金属铁的共同性质,下列说法正确的是(　　)
[A] 都能从硫酸铜溶液中置换出铜
[B] 都是银白色的金属,质软
[C] 常温下,都能与水反应生成氢气
[D] 一定条件下,都能与氧气反应
【答案】 D
【解析】 金属钠先与水反应生成氢氧化钠和氢气,氢氧化钠和硫酸铜反应生成氢氧化铜和硫酸钠,钠不能从硫酸铜溶液中置换出铜,故A错误;钠质软,金属铁具有一定硬度,故B错误;常温下,铁与水不反应,故C错误;常温下,钠与氧气反应生成氧化钠,加热时,钠与氧气反应生成过氧化钠,点燃条件下,铁能与氧气反应生成四氧化三铁,故D正确。
2.(2025·广东部分学校期中)下列反应没有+3价的铁生成的是(　　)
[A] 铁丝在氯气中燃烧
[B] 铁粉与水蒸气共热
[C] 氧化铁溶于盐酸
[D] 过量铁粉加入稀硫酸中
【答案】 D
【解析】 铁在Cl2中燃烧生成FeCl3,只生成+3价的铁的化合物,A不符合题意;铁粉与水蒸气共热生成的Fe3O4中含有+2价和+3价的铁,B不符合题意;Fe2O3溶于盐酸生成FeCl3,只生成+3价的铁的化合物,C不符合题意;铁与稀硫酸反应生成FeSO4和H2,不可能生成+3价的铁的化合物,D符合题意。
3.(2025·浙江星辰联盟期中)用如图所示装置进行Fe与水蒸气反应的实验(部分夹持装置已略去)。下列有关说法不正确的是(　　)
[A] 装置E的作用是为实验提供持续不断的水蒸气
[B] 装置G中加入的固体干燥剂可能是碱石灰
[C] 若去掉上述装置中的G和H部分,可将气体导入肥皂液中并点燃
[D] 在此反应中铁单质全部被氧化成+3价
【答案】 D
【解析】 装置E将液态H2O加热转化为气态H2O,为实验提供持续不断的水蒸气,A正确;生成的H2中含较多水蒸气,碱石灰不与H2反应,即装置G中固体干燥剂可能是碱石灰,B正确;去掉题述装置中G和H部分,可将气体导入肥皂液中并点燃,不纯的H2导入肥皂液在空气中点燃会出现爆鸣现象,C正确;铁与H2O(g)在高温下发生反应生成Fe3O4和H2,即反应中Fe部分被氧化成+3价、部分被氧化为+2价,D不正确。
铁单质反应产物的判断
学习任务2　认识铁的氧化物与氢氧化物的性质
1.铁的氧化物
物质 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
铁的价态 +2 +3 +2、+3
与稀盐酸反应 的离子方程式 FeO+2H+Fe2++H2O Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O —
稳定性 在空气中受热, 迅速被氧化 6FeO+O22Fe3O4 稳定 稳定
与CO、C、H2 反应 生成单质铁及CO2或H2O (工业炼铁的反应原理)
用途 Fe2O3常用作红色油漆与涂料,赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁的原料
2.铁的氢氧化物
(1)铁的氢氧化物的制备[实验3-1]。
①向FeCl3溶液中滴加NaOH溶液,现象是有红褐色沉淀生成,反应的离子方程式是Fe3++3OH-Fe(OH)3↓。
②向FeSO4溶液中滴加NaOH溶液,观察到有白色絮状沉淀生成,在空气中迅速变成灰绿色,最后变成红褐色。相关反应是Fe2++2OH-Fe(OH)2↓(白色)、4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3(红褐色)。
(2)Fe(OH)2和Fe(OH)3性质的比较。
化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
颜色、状态 白色固体 红褐色固体
溶解性 不溶于水 不溶于水
与盐酸 反应的离 子方程式 Fe(OH)2+2H+F+2H2O Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O
稳定性 Fe(OH)2隔绝空气灼烧能得到FeO 2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O
转化 反应:4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3现象:白色絮状沉淀在空气中迅速变成灰绿色,最后变成红褐色
探究　氢氧化亚铁的制备
问题1:某化学兴趣小组同学将含Fe3+和Fe2+的试剂按物质的量之比2∶1在试管中混合并加入氢氧化钠,振荡得到全部为红褐色的沉淀,只生成红褐色沉淀的原因是什么
提示:氢氧化亚铁极易被氧化。
问题2:经过讨论,小组同学提出如图方案设计,验证是否能获得较纯净的氢氧化亚铁。
①方案中配制NaOH溶液和FeSO4溶液的蒸馏水要经过加热煮沸,目的是什么 ②在FeSO4溶液表面覆盖一层苯,作用是什么 可以用无水乙醇代替苯吗 为什么 ③长胶头滴管末端为什么要插入亚铁盐溶液液面以下滴入碱溶液
提示:①排出水中溶解的氧气。②隔绝空气;不能使用无水乙醇代替苯,无水乙醇与水互溶(即乙醇能溶于FeSO4溶液),无法隔绝空气中的氧气。③为了防止滴加NaOH溶液时带入空气。
问题3:实验改进
经过讨论,另一小组同学提出如图所示的改进方案,验证是否能获得较纯净的氢氧化亚铁。
(1)该改进方案的操作步骤是怎样的
(2)该方案操作与上述操作有什么不同
提示:(1)先滴加稀硫酸,然后收集氢气并验纯,当氢气纯净后,再滴加NaOH溶液。
(2)先打开止水夹,利用试管Ⅰ中生成的H2将装置内的空气排尽后,再关闭止水夹,利用生成的H2将试管Ⅰ中的FeSO4溶液压入试管Ⅱ中与NaOH溶液反应。
制备Fe(OH)2的注意事项
(1)Fe2+极易被氧化,即Fe2+必须是新制的,并放入Fe粉,以防Fe2+被氧化成Fe3+。
(2)除去溶液中溶解的O2,其方法是加热煮沸,用加热煮沸的蒸馏水配制亚铁盐溶液和碱
溶液。
(3)将长胶头滴管末端插入亚铁盐溶液液面以下滴入碱溶液。
(4)在亚铁盐溶液液面上加植物油或苯等(密度小于水而不溶于水的液态有机物)进行液封,或用非氧化性气体排出反应体系内的空气。
题点一　铁的氧化物的性质
1.下列有关铁的氧化物的说法正确的是(　　)
[A] Fe2O3、Fe3O4都是炼铁的原料
[B] FeO、Fe2O3都只有氧化性
[C] FeO、Fe2O3、Fe3O4都是不溶于水的黑色固体
[D] FeO在空气中加热生成Fe2O3
【答案】 A
【解析】 FeO中铁元素是+2价,故FeO既有氧化性,又有还原性,B错误;FeO、Fe3O4都是黑色固体,但是Fe2O3是红棕色物质,俗称铁红,C错误;FeO在空气中加热生成Fe3O4,而不是Fe2O3,D错误。
2.下列说法错误的是(　　)
[A] 磁铁矿的主要成分是Fe3O4
[B] Fe2O3可与水反应生成Fe(OH)3
[C] 铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O
[D] Fe3O4是纯净物
【答案】 B
【解析】 Fe3O4俗称磁性氧化铁,磁铁矿的主要成分是Fe3O4,A正确;Fe2O3不能与水反应,但可以与酸反应生成盐和水,B错误;铁生锈的过程中铁被氧化,铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O,C正确;Fe3O4是纯净物,D正确。
3.用足量的CO还原32.0 g某种氧化物,将生成的气体通入足量的澄清石灰水中,得到
60.0 g沉淀,则该氧化物是(　　)
[A] FeO [B] Fe2O3
[C] Fe5O6 [D] Fe3O4
【答案】 B
【解析】 由生成的60.0 g CaCO3可得,参加反应的CO为0.6 mol,即32.0 g氧化物中含氧原子为0.6 mol,假设该氧化物为铁的氧化物,铁原子物质的量为=
0.4 mol,N(Fe)∶N(O)=0.4∶0.6=2∶3,即氧化物为Fe2O3,故选B。
题点二　铁的氢氧化物的性质及制备
4.(2024·江苏无锡一中期末)把少量废铁屑溶于过量的稀硫酸中,过滤,除去杂质,在滤液中加入适量硝酸,再加入过量的氨水,有红褐色沉淀生成。过滤,加热沉淀物至质量不再发生变化,得到红棕色的残渣。上述沉淀和残渣分别为(　　)
[A] Fe2O3;Fe(OH)3
[B] Fe(OH)3;Fe2O3
[C] Fe(OH)2;FeO
[D] Fe(OH)3;Fe3O4
【答案】 B
【解析】 废铁屑溶于过量稀硫酸中,得到FeSO4和过量的硫酸,滤液中含FeSO4,滴加适量硝酸并加入过量氨水得到Fe(OH)3红褐色沉淀,过滤后Fe(OH)3受热分解得到的红棕色残渣为Fe2O3。结合以上分析,B正确。
5.(2025·上海浦东中学期中)某同学为了制备Fe(OH)2沉淀且保持一段时间不变色,尝试用如图所示的装置进行实验。
(1)采用上图装置进行实验时,先打开止水夹K,然后打开分液漏斗的活塞,A装置中发生的反应是　 ,
一段时间后,　　　　(填“打开”或“关闭”)止水夹K,最终会在　　　　(填“A”或“B”)装置中观察到白色的Fe(OH)2沉淀。
(2)若控制不当,白色的Fe(OH)2沉淀将继续反应生成红褐色的Fe(OH)3沉淀。反应的化学方程式为　 。
【答案】 (1)Fe+H2SO4FeSO4+H2↑　关闭　B
(2)4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
【解析】 (1)先打开止水夹K,然后打开分液漏斗的活塞,A装置中稀硫酸与铁反应生成FeSO4和H2,反应的化学方程式为Fe+H2SO4FeSO4+H2↑,一段时间后,关闭止水夹K,H2不能排出,A中压强增大,FeSO4溶液被压入B中,B中FeSO4和NaOH反应生成Fe(OH)2沉淀,即最终会在B装置中观察到白色的Fe(OH)2沉淀。
(2)白色的Fe(OH)2沉淀易被O2氧化为红褐色的Fe(OH)3 沉淀,反应的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3。
[footnoteRef:2]　　　　　　 　　　　　 　　　　　 [2:
命题解密与解题指导
情境解读:本题以单质铁、铁的氧化物的应用为素材,考查单质铁、铁的氧化物、铁的氢氧化物的性质和氢氧化亚铁的制备等内容。
素养立意:通过结合生活中铁及其化合物的应用,考查单质铁、铁的氧化物的性质及用途,培养化学服务社会的责任意识;通过氢氧化亚铁的制备过程强化物质变化观,培养科学探究与创新意识的素养。
思维建模:
]
铁是人类最早使用的金属材料之一。
(1)纯净的铁是银白色的,之所以被称为黑色金属是因为其表面常常覆盖着一层黑色氧化物保护膜,保护膜的主要成分可能为 (填化学式,下同)。
(2)典型的丹霞地貌,因土壤含　　 　　呈红色;激光打印机的墨粉是由炭黑、磁粉、树脂、电荷剂等组成,磁粉主要成分为铁的氧化物　　　　;红砖和青砖都是生活中用到的建筑材料,两者都含有铁的氧化物,青砖中含有的物质为　　 　　。
(3)铁元素是人体必需的微量元素之一,市场出售的某种麦片中含有微量、颗粒细小的还原性铁粉,可以治疗缺铁性贫血,其原理为 　(用离子方程式表示)。
(4)某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。
①仪器3的名称是　　　　　　　。装置5的作用是　　　　　　　　　　　　　　。
②实验开始时,关闭K2,打开K1,反应一段时间后,再打开K2,关闭K1,发现3中溶液不能进入4中,请为装置作一处改进,使溶液能进入4中:　 。
③完成上述操作后,3中反应后的溶液进入4中,在4中产生灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
【答案】 (1)Fe3O4　(2)Fe2O3　Fe3O4　FeO　(3)Fe+2H+Fe2++H2↑
(4)①三颈烧瓶　液封,防止空气进入装置4　②在装置2、3之间添加控制开关,并关闭该开关
③装置4内的空气没有排尽,部分Fe(OH)2被O2氧化生成Fe(OH)3
【解析】 (1)黑色氧化物为四氧化三铁。
(2)典型的丹霞地貌,因土壤含Fe2O3呈红色,激光打印机使用的墨粉是由炭黑、磁粉、树脂、电荷剂等组成,磁粉主要成分为铁的氧化物,其中Fe3O4有磁性。焦炭和水在高温下反应生成一氧化碳和氢气(又叫水煤气),两种气体都有还原性,在高温下将三价铁还原成二价铁,得到黑色的氧化亚铁,形成青砖。
(3)人体胃液中含有盐酸,少量铁粉可与之反应,离子方程式为Fe+2H+Fe2++H2↑。
(4)①观察仪器3的特征可知,该仪器是三颈烧瓶,该反应需要置于无氧环境,可知装置5的作用是液封,防止空气进入装置4。②根据实验操作,3中溶液不能进入4中,说明三颈烧瓶中的压强小,原因在于产生的H2从左侧导管逸出,没有足够的压强,不能将FeSO4溶液压入4中,应在装置2、3之间添加控制开关。③产生灰绿色沉淀的原因是Fe(OH)2被空气氧化,装置4中空气没有完全排尽,部分Fe(OH)2被O2氧化生成Fe(OH)3。
(时间:30分钟　分值:65分)
(选择题1～12题,每小题3分,共36分)
(一)铁单质的性质
1.下列有关铁的叙述不正确的是(　　)
[A] 铁能被磁铁吸引
[B] 人体的血红蛋白中含有铁元素
[C] 在空气中能剧烈燃烧
[D] 铁能与水蒸气反应
【答案】 C
【解析】 铁在氧气中能剧烈燃烧,在空气中不燃烧,C错误。
2.(2025·四川德阳期中)实验时要根据物质性质明晰原理,注意安全操作。下列做法正确的是(　　)
[A] 铁在少量氯气中燃烧生成FeCl2
[B] 将Na投入FeSO4溶液中可置换出Fe
[C] 炽热的铁水注入潮湿模具中成型
[D] 铁和水蒸气高温反应、铁在氧气中剧烈燃烧,均能生成Fe3O4
【答案】 D
【解析】 Fe与Cl2的反应只能生成FeCl3,与反应物的用量无关,A错误;Na加入FeSO4溶液中先和H2O反应生成NaOH和H2,然后NaOH再与FeSO4反应生成Fe(OH)2沉淀,即Na投入FeSO4溶液中不能置换出Fe,B错误;由于铁能和水蒸气反应,即炽热的铁水不能注入潮湿模具中成型,C错误;Fe与水蒸气高温反应生成Fe3O4和H2,而Fe在O2中剧烈燃烧也生成Fe3O4,D正确。
(二)铁的氧化物与氢氧化物的性质
3.下列有关铁、铁矿石与铁的氧化物的说法正确的是(　　)
[A] 纳米Fe3O4能与酸反应,可用作铁磁性材料
[B] 在自然界中,不可能有游离态的铁存在
[C] 不能通过化合反应制得Fe(OH)3
[D] 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
【答案】 D
【解析】 纳米Fe3O4具有磁性,可用作铁磁性材料,A错误;在自然界中,有游离态的铁存在,例如陨铁,B错误;能通过化合反应4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3制得Fe(OH)3,C错误;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,D正确。
4.(2025·山东百师联盟期中)某同学利用所学知识探究Fe2O3的性质,设计了如下研究程序,合理的是(　　)
[A] 实验→分类(预测Fe2O3的化学性质)→观察(得出Fe2O3的物理性质)→比较并得出
结论
[B] 分类(预测Fe2O3的化学性质)→观察(得出Fe2O3的物理性质)→实验→比较并得出
结论
[C] 观察(得出Fe2O3的物理性质)→实验→分类(预测Fe2O3的化学性质)→比较并得出
结论
[D] 观察(得出Fe2O3的物理性质)→分类(预测Fe2O3的化学性质)→实验(观察实验现象,验证预测)→比较得出结论,对于异常现象再预测,再实验,再验证
【答案】 D
【解析】 探究物质性质的一般程序是:观察(得出物质的物理性质)→根据物质的分类预测物质的性质→通过实验现象验证预测的性质→通过比较归纳得出结论,对于异常现象再预测,再实验,再验证,D正确。
5.(2025·江苏合格考调研)下列关于铁及其化合物的说法正确的是(　　)
[A] 自然界中不存在游离态的铁
[B] 红热的Fe能与水蒸气发生反应,生成Fe(OH)3和H2
[C] 图中的实验现象:生成的白色絮状沉淀迅速变成灰绿色,过一段时间后还会有红褐色物质生成
[D] Fe(OH)3受热分解生成的Fe2O3,俗称磁性氧化铁
【答案】 C
【解析】 来自太空中的陨铁是自然界中的铁单质,属于游离态的铁,A错误;红热的Fe与水蒸气反应生成Fe3O4和H2,B错误;NaOH与FeSO4反应生成白色的Fe(OH)2沉淀,Fe(OH)2易被氧化,最终转化为Fe(OH)3,即白色絮状沉淀迅速变成灰绿色,最终生成红褐色沉淀,C正确;Fe(OH)3受热分解生成Fe2O3和H2O,Fe2O3俗称铁红,磁性氧化铁为Fe3O4,D错误。
6.(2024·广东佛山一模)一种制备Fe(OH)2的改进装置如图所示。下列说法错误的是(　　)
[A] 配制FeSO4溶液时需用煮沸的蒸馏水
[B] 实验时先注入稀硫酸,再注入NaOH溶液和FeSO4溶液
[C] 装置N的作用是液封,并判断装置M中的空气是否排尽
[D] 用铁粉代替Na2CO3粉末,也能排尽空气
【答案】 D
【解析】 FeSO4易被空气中的氧气氧化,需现用现配,且配制FeSO4溶液时需用煮沸的蒸馏水,A正确;实验时先注入稀硫酸,等CO2排出锥形瓶内的空气后再注入NaOH溶液和FeSO4溶液反应生成Fe(OH)2,B正确;烧杯内紫色石蕊溶液变红,说明锥形瓶内空气完全排出,同时装置N可以防止空气进入锥形瓶,C正确;H2的密度比空气的小,用铁粉代替Na2CO3粉末,不能排尽空气,D错误。
综合应用
7.我国宋代《开宝本草》中记载了中药材铁华粉的制作方法:“取钢煅作叶,如笏或团,平面磨错令光净,以盐水洒之,于醋瓮中阴处埋之一百日,铁上衣生,铁华成矣。”下列说法错误的是(　　)
[A] “取钢煅作叶,如笏或团”说明金属铁有较好的延展性
[B] “平面磨错令光净”的目的是除去表面的铁锈
[C] “铁上衣生”的原因是铁被氧气氧化
[D] 中药材铁华粉的主要成分是醋酸亚铁
【答案】 C
【解析】 把钢煅作或长或圆的叶子形状,说明金属铁有较好的延展性,故A正确;隔绝空气,铁与醋酸反应生成醋酸亚铁,中药材铁华粉的主要成分是醋酸亚铁,故开始要除去铁锈,防止三价铁影响产物纯度,故B、D正确;金属铁在醋瓮中密封保存,隔绝空气,不能与氧气反应,故C错误。
8.下列有关铁的氧化物的说法错误的是(　　)
[A] 赤铁矿的主要成分是Fe2O3,常用作油漆和涂料等的红色颜料
[B] FeO不稳定,在空气里受热,能迅速被氧化成Fe2O3
[C] FeO、Fe2O3都不溶于水,但都能和盐酸反应生成相应的盐
[D] Fe3O4中Fe的化合价呈+2价和+3价两种价态
【答案】 B
【解析】 FeO不稳定,在空气里受热迅速被氧化成Fe3O4,B错误。
9.下列含铁化合物不能直接由化合反应制得的是(　　)
[A] FeCl2 [B] FeCl3
[C] Fe3O4 [D] Fe(OH)2
【答案】 D
【解析】 Fe与FeCl3反应生成FeCl2;Fe在Cl2中燃烧生成FeCl3;Fe在氧气中燃烧生成Fe3O4;Fe(OH)2不能直接由化合反应制得,故选D。
10.一种以铁粉、氧气、硫酸亚铁溶液为原料制取氧化铁黑的原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
[A] 转化Ⅰ、Ⅱ均为置换反应
[B] 图中转化仅涉及铁、氧元素的化合价变化
[C] 转化Ⅱ反应的离子方程式为6Fe2++6H2O+O22Fe3O4↓+12H+
[D] 转化Ⅱ中所需O2可由通入过量的空气来实现
【答案】 C
【解析】 转化Ⅰ为置换反应,而转化Ⅱ中没有单质生成,不是置换反应,A错误;Ⅰ中氢元素化合价降低,B错误;根据转化关系图可判断转化Ⅱ反应的离子方程式为6Fe2++6H2O+
O22Fe3O4↓+12H+,C正确;转化Ⅱ中若通入过量的空气,会使产品中混入红色杂质(Fe2O3),因此不能通入过量的空气,D错误。
11.(2025·海南国兴中学月考)为能较长时间看到Fe(OH)2沉淀,有如下两种实验方案。下列分析正确的是(　　)
[A] ②胶头滴管伸入试管中,违反实验操作规范
[B] ②胶头滴管伸入试管中,是为了避免NaOH溶液被空气污染
[C] ②试管里液面上的少量花生油用于隔绝空气
[D] ①比②能更长时间看到Fe(OH)2沉淀
【答案】 C
【解析】 制备Fe(OH)2沉淀过程中需要隔绝氧气,可将胶头滴管伸入试管中,不违反实验操作规范,A错误;②胶头滴管伸入试管中,是为避免FeSO4溶液被空气污染,进而长时间观察到白色的Fe(OH)2沉淀,B错误;②试管里液面上的少量花生油用于隔绝空气,C正确;②中隔绝空气,即生成的Fe(OH)2沉淀不易被氧化,故②比①能更长时间看到Fe(OH)2沉淀,D错误。
12.(2025·陕西宝鸡月考)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:高铁酸盐具有强氧化性,可用于消毒;消毒后可生成Fe(OH)3胶体,故可作净水剂
【答案】 D
【解析】 铁与高温水蒸气反应生成Fe3O4,A错误;FeO是一种黑色粉末,不稳定,在空气中受热变为Fe3O4,B错误;加热Fe(OH)3发生转化⑥,Fe(OH)3不溶于水,C错误;由图可预测:高铁酸盐具有强氧化性,可用于消毒,消毒后得到的还原产物为Fe3+,Fe3+与水反应生成Fe(OH)3胶体,故可作净水剂,D正确。
13.(16分)A～H分别表示中学化学中常见的某种物质,它们之间的相互转化关系如图所示(部分反应物、生成物未列出)。已知:C、D、E、F、G五种物质中均含有同一种元素;A为淡黄色固体化合物;G为红褐色固体。
(1)写出化学式:A.　　　　　;C.　　　　　;F.　　　　　。
(2)写出反应的化学方程式:
②　 ;
⑥　 。
(3)写出反应的离子方程式:
③　 ;
⑤　 。
(4)生成24 g B需要转移　　　　　mol电子。
【答案】 (1)Na2O2　Fe3O4　Fe(OH)2
(2)2O2+3FeFe3O4
4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
(3)Fe3O4+8H+Fe2++2Fe3++4H2O
Fe3++3OH-Fe(OH)3↓
(4)1.5
【解析】 由F在空气中放置生成G,G为红褐色固体,可推知G是Fe(OH)3,则F是Fe(OH)2;而C、D、E、F、G含同一种元素,应联想到是Fe,则D含Fe2+,E含Fe3+,由E与H反应生成G[Fe(OH)3]可推知H为强碱;C能转化为Fe2+和Fe3+,则C只能是Fe3O4,则B为O2。而A为淡黄色固体化合物,能生成O2和强碱,A为Na2O2,H是NaOH。
14.(13分)(2025·江苏无锡月考)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。Fe3O4有下列两种制法,请回答下列问题。
Ⅰ.方法一:甲同学查阅资料发现,温度高于570 ℃ 时铁与水蒸气反应的氧化产物只有Fe3O4;该同学利用如图所示装置进行“铁与水蒸气反应”的实验,并检验产物。
(1)仪器D的名称是　　　　　　,装置E的作用是　 ,其中的现象为　 。
(2)B中反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
Ⅱ.方法二:乙同学查阅资料发现FeOOH可以在碱性溶液中和FeCl2溶液共沉淀最终得到纳米Fe3O4;该同学利用如下实验流程制备纳米Fe3O4。
FeCl3·6H2OFeOOHFe3O4悬浊液Fe3O4
(3)写出第②步反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)(3分)第③步中洗涤Fe3O4固体,检验固体已洗净的具体操作是 　。
【答案】 (1)球形干燥管　检验生成的氢气　黑色固体变红
(2)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2
(3)2FeOOH+Fe2++2OH-Fe3O4+2H2O
(4)取最后一次洗涤液于试管中,滴加硝酸酸化的硝酸银溶液,若无白色沉淀产生,则说明固体已洗净
【解析】 (1)根据仪器构造可知,仪器D的名称是球形干燥管,装置E中的CuO能和H2反应生成铜,固体颜色由黑变红,可以检验生成的H2。
(2)装置B中水蒸气和铁高温反应生成Fe3O4和H2,其化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2。
(3)第②步是FeOOH在碱性溶液中和FeCl2溶液反应生成Fe3O4,离子方程式为2FeOOH+Fe2++2OH-Fe3O4+2H2O。
(4)洗涤Fe3O4的目的是将其表面的可溶性Na+、Cl-等洗掉,检验固体已洗净的具体操作是取最后一次洗涤液于试管中,滴加硝酸酸化的硝酸银溶液,若无白色沉淀产生,则说明固体已洗净。(共85张PPT)
铁　金属材料
第三章
课程标准要求 学科核心素养
1.能依据物质类别和元素价态列举铁元素的典型代表物。 2.能列举、描述、辨识铁及其化合物的物理和化学性质及实验现象。能用化学方程式、离子方程式正确表示这些典型物质的主要化学性质。 1.科学探究与创新意识:发展物质性质及物质转化的实验探究能力,从单一物质的多角度性质探究到一组物质的多角度性质及物质转化的探究。能针对物质性质及物质转化的探究问题,提出有依据的假设,选取试剂,设计实验方案并实施,基于实验事实得出结论。
3.能从物质类别、元素价态的角度,依据复分解反应和氧化还原反应原理,预测物质的化学性质和变化,设计实验进行初步验证,并能分析、解释有关实验现象。 4.能利用铁及其化合物的性质和反应,设计常见物质制备、分离、提纯、检验等简单任务的方案。能从物质类别和元素价态变化的视角说明物质的转化路径。 5.能说明常见铁及其化合物的应用、对社会发展的价值。 2.科学态度与社会责任:深刻认识化学对创造更多物质财富和精神财富、满足人民日益增长的美好生活需要的重大贡献;具有安全意识和严谨求实的科学态度,具有探索未知、崇尚真理的意识;具有节约资源的意识,能参与有关化学问题的社会实践活动。
第一节　铁及其化合物
第1课时　铁及铁的氧化物、氢氧化物
1.通过实验探究认识铁单质与水蒸气反应的条件,能辨识铁及其重要化合物的重要物理性质、化学性质及实验现象。2.通过学习氢氧化亚铁的性质,能设计其制备方案。3.通过生活中的铁制品的应用,能了解单质铁、铁的氧化物的性质及用途。
探究铁单质的性质
学习任务1
1.存在和冶炼
(1)存在:铁在自然界中可以以 形态(陨铁)存在,但主要以 价和 价
的形态存在于矿石中,在地壳中的含量居第四位,仅次于 。
(2)冶炼:炼铁高炉内的反应(以Fe2O3为例)。
单质
+2
+3
化合物
氧、硅和铝
4Fe+3CO2↑
2Fe+3CO2
2.物理性质
具有金属的通性: 色金属,有 、导热性、 (导电性弱于Cu、Al),熔、沸点 (熔点1 538 ℃、沸点2 861 ℃),密度大(7.87 g/cm3),纯金属硬度小、柔韧性好。
特性:能被 吸引。
银白
延展性
导电性
较高
磁体
3.化学性质
(1)与非金属单质反应。
(2)与酸反应。
与盐酸的反应:化学方程式为 ,离子方程式为
。
(3)与盐溶液反应(写离子方程式)。
与CuSO4溶液的反应: 。
(4)铁粉与水蒸气的反应。
化学方程式为 。
结论:铁有较强的 性,易失去 个或 个电子,与较强的氧化剂如
等反应时,铁被氧化到+3价,与较弱的氧化剂如S、HCl、CuSO4等反应时,铁被氧化到 价。
还原
2
3
Cl2
+2
在钢铁厂的生产中,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,这是为什么呢
探究　铁与水蒸气的反应
问题1:实验分析
(1)湿棉花的作用是什么
提示:(1)受热时提供反应所需的水蒸气。
(2)酒精灯上加的铜网罩的作用是什么
提示:(2)保证集中加热,以达到较高的反应温度。
(3)反应开始时,应先点燃哪只酒精灯,其目的是什么 若点燃顺序反了,可能有什么影响
提示:(3)先点燃湿棉花处的酒精灯,用水蒸气排尽装置内的空气。若点燃顺序反了,可能产生的影响有①Fe与O2生成氧化物,无法与水蒸气反应;②Fe与水蒸气反应生成H2,H2在高温下与空气中的O2反应可能发生爆炸。
(4)肥皂液的作用是什么
提示:(4)肥皂液的作用是收集气体。
(5)反应过程中有哪些实验现象
提示:(5)加热时,试管内铁粉保持红热,用火柴点燃肥皂泡,听到爆鸣声,反应后试管内固体为黑色。
(6)实验结束后,撤导管和酒精灯的顺序是怎样的
提示:(6)应先从肥皂液中撤出导管,再移去燃着的酒精灯,若顺序反了会发生倒吸。
问题2:对比铁、钠分别与水反应的条件和现象,是否能证明钠的还原性更强
提示:铁与水需要在高温下才能发生反应,钠与水在常温下即可剧烈反应,反应更易发生,故可以证明钠的还原性更强。
问题3:在钢铁厂的生产中,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,这样操作的原因是什么
提示:避免高温下铁与水蒸气反应,生成四氧化三铁和氢气,氢气在高温下与氧气混合可能会发生剧烈反应甚至爆炸(存在安全隐患)。
归纳拓展
钠和铁与水反应的对比
项目 钠与水反应 铁与水反应
条件 常温 高温
试剂 液态水 水蒸气
产物 氢氧化钠 四氧化三铁
原理 置换水中的氢 置换水中的氢
结论:钠比铁活泼,还原性更强,更易与水反应,反应更剧烈 1.运用所学知识,找出金属钠与金属铁的共同性质,下列说法正确的是(　　)
[A] 都能从硫酸铜溶液中置换出铜
[B] 都是银白色的金属,质软
[C] 常温下,都能与水反应生成氢气
[D] 一定条件下,都能与氧气反应
D
【解析】 金属钠先与水反应生成氢氧化钠和氢气,氢氧化钠和硫酸铜反应生成氢氧化铜和硫酸钠,钠不能从硫酸铜溶液中置换出铜,故A错误;钠质软,金属铁具有一定硬度,故B错误;常温下,铁与水不反应,故C错误;常温下,钠与氧气反应生成氧化钠,加热时,钠与氧气反应生成过氧化钠,点燃条件下,铁能与氧气反应生成四氧化三铁,故D正确。
2.(2025·广东部分学校期中)下列反应没有+3价的铁生成的是(　　)
[A] 铁丝在氯气中燃烧
[B] 铁粉与水蒸气共热
[C] 氧化铁溶于盐酸
[D] 过量铁粉加入稀硫酸中
D
【解析】 铁在Cl2中燃烧生成FeCl3,只生成+3价的铁的化合物,A不符合题意;铁粉与水蒸气共热生成的Fe3O4中含有+2价和+3价的铁,B不符合题意;
Fe2O3溶于盐酸生成FeCl3,只生成+3价的铁的化合物,C不符合题意;铁与稀硫酸反应生成FeSO4和H2,不可能生成+3价的铁的化合物,D符合题意。
3.(2025·浙江星辰联盟期中)用如图所示装置进行Fe与水蒸气反应的实验(部分夹持装置已略去)。下列有关说法不正确的是(　　)
[A] 装置E的作用是为实验提供持续不断的水蒸气
[B] 装置G中加入的固体干燥剂可能是碱石灰
[C] 若去掉上述装置中的G和H部分,可将气体导入肥皂液中并点燃
[D] 在此反应中铁单质全部被氧化成+3价
D
【解析】 装置E将液态H2O加热转化为气态H2O,为实验提供持续不断的水蒸气,A正确;生成的H2中含较多水蒸气,碱石灰不与H2反应,即装置G中固体干燥剂可能是碱石灰,B正确;去掉题述装置中G和H部分,可将气体导入肥皂液中并点燃,不纯的H2导入肥皂液在空气中点燃会出现爆鸣现象,C正确;铁与H2O(g)在高温下发生反应生成Fe3O4和H2,即反应中Fe部分被氧化成+3价、部分被氧化为+2价,D不正确。
思维建模
铁单质反应产物的判断
认识铁的氧化物与氢氧化物的性质
学习任务2
1.铁的氧化物
物质 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 晶体(有磁性)
溶解性 溶于水 铁的价态 +2、+3
铁红
磁性氧化铁
红棕色
黑色
不
+2
+3
2.铁的氢氧化物
(1)铁的氢氧化物的制备[实验3-1]。
①向FeCl3溶液中滴加NaOH溶液,现象是 ,反应的离子方程式是 。
②向FeSO4溶液中滴加NaOH溶液,观察到有 生成,在空气中迅速变成 色,最后变成 色。相关反应是
。
有红褐色沉淀生成
白色絮状沉淀
灰绿
红褐
(2)Fe(OH)2和Fe(OH)3性质的比较。
白色
红褐色
不溶于水
不溶于水
探究　氢氧化亚铁的制备
问题1:某化学兴趣小组同学将含Fe3+和Fe2+的试剂按物质的量之比2∶1在试管中混合并加入氢氧化钠,振荡得到全部为红褐色的沉淀,只生成红褐色沉淀的原因是什么
提示:氢氧化亚铁极易被氧化。
问题2:经过讨论,小组同学提出如图方案设计,验证是否能获得较纯净的氢氧化亚铁。
提示:①排出水中溶解的氧气。②隔绝空气;不能使用无水乙醇代替苯,无水乙醇与水互溶(即乙醇能溶于FeSO4溶液),无法隔绝空气中的氧气。③为了防止滴加NaOH溶液时带入空气。
①方案中配制NaOH溶液和FeSO4溶液的蒸馏水要经过加热煮沸,目的是什么 ②在FeSO4溶液表面覆盖一层苯,作用是什么 可以用无水乙醇代替苯吗 为什么 ③长胶头滴管末端为什么要插入亚铁盐溶液液面以下滴入碱溶液
问题3:实验改进
经过讨论,另一小组同学提出如图所示的改进方案,验证是否能获得较纯净的氢氧化亚铁。
(1)该改进方案的操作步骤是怎样的
提示:(1)先滴加稀硫酸,然后收集氢气并验纯,当氢气纯净后,再滴加NaOH溶液。
(2)该方案操作与上述操作有什么不同
提示:(2)先打开止水夹,利用试管Ⅰ中生成的H2将装置内的空气排尽后,再关闭止水夹,利用生成的H2将试管Ⅰ中的FeSO4溶液压入试管Ⅱ中与NaOH溶液反应。
归纳拓展
制备Fe(OH)2的注意事项
(1)Fe2+极易被氧化,即Fe2+必须是新制的,并放入Fe粉,以防Fe2+被氧化成Fe3+。
(2)除去溶液中溶解的O2,其方法是加热煮沸,用加热煮沸的蒸馏水配制亚铁盐溶液和碱溶液。
(3)将长胶头滴管末端插入亚铁盐溶液液面以下滴入碱溶液。
(4)在亚铁盐溶液液面上加植物油或苯等(密度小于水而不溶于水的液态有机物)进行液封,或用非氧化性气体排出反应体系内的空气。
题点一　铁的氧化物的性质
1.下列有关铁的氧化物的说法正确的是(　　)
[A] Fe2O3、Fe3O4都是炼铁的原料
[B] FeO、Fe2O3都只有氧化性
[C] FeO、Fe2O3、Fe3O4都是不溶于水的黑色固体
[D] FeO在空气中加热生成Fe2O3
A
【解析】 FeO中铁元素是+2价,故FeO既有氧化性,又有还原性,B错误;FeO、Fe3O4都是黑色固体,但是Fe2O3是红棕色物质,俗称铁红,C错误;FeO在空气中加热生成Fe3O4,而不是Fe2O3,D错误。
2.下列说法错误的是(　　)
[A] 磁铁矿的主要成分是Fe3O4
[B] Fe2O3可与水反应生成Fe(OH)3
[C] 铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O
[D] Fe3O4是纯净物
B
【解析】 Fe3O4俗称磁性氧化铁,磁铁矿的主要成分是Fe3O4,A正确;Fe2O3不能与水反应,但可以与酸反应生成盐和水,B错误;铁生锈的过程中铁被氧化,铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O,C正确;Fe3O4是纯净物,D正确。
3.用足量的CO还原32.0 g某种氧化物,将生成的气体通入足量的澄清石灰水中,得到60.0 g沉淀,则该氧化物是(　　)
[A] FeO [B] Fe2O3
[C] Fe5O6 [D] Fe3O4
B
题点二　铁的氢氧化物的性质及制备
4.(2024·江苏无锡一中期末)把少量废铁屑溶于过量的稀硫酸中,过滤,除去杂质,在滤液中加入适量硝酸,再加入过量的氨水,有红褐色沉淀生成。过滤,加热沉淀物至质量不再发生变化,得到红棕色的残渣。上述沉淀和残渣分别为(　　)
[A] Fe2O3;Fe(OH)3
[B] Fe(OH)3;Fe2O3
[C] Fe(OH)2;FeO
[D] Fe(OH)3;Fe3O4
B
【解析】 废铁屑溶于过量稀硫酸中,得到FeSO4和过量的硫酸,滤液中含FeSO4,滴加适量硝酸并加入过量氨水得到Fe(OH)3红褐色沉淀,过滤后Fe(OH)3受热分解得到的红棕色残渣为Fe2O3。结合以上分析,B正确。
5.(2025·上海浦东中学期中)某同学为了制备Fe(OH)2沉淀且保持一段时间不变色,尝试用如图所示的装置进行实验。
(1)采用上图装置进行实验时,先打开止水夹K,然后打开分液漏斗的活塞,A装置中发生的反应是　 , 一段时间后,　 　(填“打开”或“关闭”)止水夹K,最终会在　　　　(填“A”或“B”)装置中观察到白色的Fe(OH)2沉淀。
关闭
B
(2)若控制不当,白色的Fe(OH)2沉淀将继续反应生成红褐色的Fe(OH)3沉淀。反应的化学方程式为　 。
知识整合
铁是人类最早使用的金属材料之一。
(1)纯净的铁是银白色的,之所以被称为黑色金属是因为其表面常常覆盖着一层黑色氧化物保护膜,保护膜的主要成分可能为 (填化学式,下同)。
Fe3O4
【解析】 (1)黑色氧化物为四氧化三铁。
(2)典型的丹霞地貌,因土壤含　　 　　呈红色;激光打印机的墨粉是由炭黑、磁粉、树脂、电荷剂等组成,磁粉主要成分为铁的氧化物　　　　;红砖和青砖都是生活中用到的建筑材料,两者都含有铁的氧化物,青砖中含有的物质为　　 　。
Fe2O3　
Fe3O4　
FeO
【解析】 (2)典型的丹霞地貌,因土壤含Fe2O3呈红色,激光打印机使用的墨粉是由炭黑、磁粉、树脂、电荷剂等组成,磁粉主要成分为铁的氧化物,其中Fe3O4有磁性。焦炭和水在高温下反应生成一氧化碳和氢气(又叫水煤气),两种气体都有还原性,在高温下将三价铁还原成二价铁,得到黑色的氧化亚铁,形成青砖。
(3)铁元素是人体必需的微量元素之一,市场出售的某种麦片中含有微量、颗粒细小的还原性铁粉,可以治疗缺铁性贫血,其原理为
(用离子方程式表示)。
(4)某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。
①仪器3的名称是　 　　 。装置5的作用是　 　　　　　　　　　。
三颈烧瓶　
液封,防止空气进入装置4
【解析】 (4)①观察仪器3的特征可知,该仪器是三颈烧瓶,该反应需要置于无氧环境,可知装置5的作用是液封,防止空气进入装置4。
②实验开始时,关闭K2,打开K1,反应一段时间后,再打开K2,关闭K1,发现3中溶液不能进入4中,请为装置作一处改进,使溶液能进入4中:
　 。
在装置2、3之间
添加控制开关,并关闭该开关
【解析】 ②根据实验操作,3中溶液不能进入4中,说明三颈烧瓶中的压强小,原因在于产生的H2从左侧导管逸出,没有足够的压强,不能将FeSO4溶液压入4中,应在装置2、3之间添加控制开关。
③完成上述操作后,3中反应后的溶液进入4中,在4中产生灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因是
　　　　　　　　　　　 　。
装置4内的空气没有排尽,部分
Fe(OH)2被O2氧化生成Fe(OH)3
【解析】 ③产生灰绿色沉淀的原因是Fe(OH)2被空气氧化,装置4中空气没有完全排尽,部分Fe(OH)2被O2氧化生成Fe(OH)3。
命题解密与解题指导
情境解读:本题以单质铁、铁的氧化物的应用为素材,考查单质铁、铁的氧化物、铁的氢氧化物的性质和氢氧化亚铁的制备等内容。
素养立意:通过结合生活中铁及其化合物的应用,考查单质铁、铁的氧化物的性质及用途,培养化学服务社会的责任意识;通过氢氧化亚铁的制备过程强化物质变化观,培养科学探究与创新意识的素养。
思维建模:
(时间:30分钟　分值:65分)
(选择题1～12题,每小题3分,共36分)
(一)铁单质的性质
1.下列有关铁的叙述不正确的是(　　)
[A] 铁能被磁铁吸引
[B] 人体的血红蛋白中含有铁元素
[C] 在空气中能剧烈燃烧
[D] 铁能与水蒸气反应
C
【解析】 铁在氧气中能剧烈燃烧,在空气中不燃烧,C错误。
2.(2025·四川德阳期中)实验时要根据物质性质明晰原理,注意安全操作。下列做法正确的是(　　)
[A] 铁在少量氯气中燃烧生成FeCl2
[B] 将Na投入FeSO4溶液中可置换出Fe
[C] 炽热的铁水注入潮湿模具中成型
[D] 铁和水蒸气高温反应、铁在氧气中剧烈燃烧,均能生成Fe3O4
D
【解析】 Fe与Cl2的反应只能生成FeCl3,与反应物的用量无关,A错误;Na加入FeSO4溶液中先和H2O反应生成NaOH和H2,然后NaOH再与FeSO4反应生成Fe(OH)2沉淀,即Na投入FeSO4溶液中不能置换出Fe,B错误;由于铁能和水蒸气反应,即炽热的铁水不能注入潮湿模具中成型,C错误;Fe与水蒸气高温反应生成Fe3O4和H2,而Fe在O2中剧烈燃烧也生成Fe3O4,D正确。
(二)铁的氧化物与氢氧化物的性质
3.下列有关铁、铁矿石与铁的氧化物的说法正确的是(　　)
[A] 纳米Fe3O4能与酸反应,可用作铁磁性材料
[B] 在自然界中,不可能有游离态的铁存在
[C] 不能通过化合反应制得Fe(OH)3
[D] 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
D
4.(2025·山东百师联盟期中)某同学利用所学知识探究Fe2O3的性质,设计了如下研究程序,合理的是(　　)
[A] 实验→分类(预测Fe2O3的化学性质)→观察(得出Fe2O3的物理性质)→比较并得出结论
[B] 分类(预测Fe2O3的化学性质)→观察(得出Fe2O3的物理性质)→实验→比较并得出结论
[C] 观察(得出Fe2O3的物理性质)→实验→分类(预测Fe2O3的化学性质)→比较并得出结论
[D] 观察(得出Fe2O3的物理性质)→分类(预测Fe2O3的化学性质)→实验(观察实验现象,验证预测)→比较得出结论,对于异常现象再预测,再实验,再验证
D
【解析】 探究物质性质的一般程序是:观察(得出物质的物理性质)→根据物质的分类预测物质的性质→通过实验现象验证预测的性质→通过比较归纳得出结论,对于异常现象再预测,再实验,再验证,D正确。
5.(2025·江苏合格考调研)下列关于铁及其化合物的说法正确的是(　　)
[A] 自然界中不存在游离态的铁
[B] 红热的Fe能与水蒸气发生反应,生成Fe(OH)3和H2
[C] 图中的实验现象:生成的白色絮状沉淀迅速变成灰绿色,过一段时间后还会有红褐色物质生成
[D] Fe(OH)3受热分解生成的Fe2O3,俗称磁性氧化铁
C
【解析】 来自太空中的陨铁是自然界中的铁单质,属于游离态的铁,A错误;红热的Fe与水蒸气反应生成Fe3O4和H2,B错误;NaOH与FeSO4反应生成白色的Fe(OH)2沉淀,Fe(OH)2易被氧化,最终转化为Fe(OH)3,即白色絮状沉淀迅速变成灰绿色,最终生成红褐色沉淀,C正确;Fe(OH)3受热分解生成Fe2O3和H2O,Fe2O3俗称铁红,磁性氧化铁为Fe3O4,D错误。
6.(2024·广东佛山一模)一种制备Fe(OH)2的改进装置如图所示。下列说法错误的是(　　)
[A] 配制FeSO4溶液时需用煮沸的蒸馏水
[B] 实验时先注入稀硫酸,再注入NaOH溶液和FeSO4溶液
[C] 装置N的作用是液封,并判断装置M中的空气是否排尽
[D] 用铁粉代替Na2CO3粉末,也能排尽空气
D
【解析】 FeSO4易被空气中的氧气氧化,需现用现配,且配制FeSO4溶液时需用煮沸的蒸馏水,A正确;实验时先注入稀硫酸,等CO2排出锥形瓶内的空气后再注入NaOH溶液和FeSO4溶液反应生成Fe(OH)2,B正确;烧杯内紫色石蕊溶液变红,说明锥形瓶内空气完全排出,同时装置N可以防止空气进入锥形瓶,C正确;H2的密度比空气的小,用铁粉代替Na2CO3粉末,不能排尽空气,D错误。
7.我国宋代《开宝本草》中记载了中药材铁华粉的制作方法:“取钢煅作叶,如笏或团,平面磨错令光净,以盐水洒之,于醋瓮中阴处埋之一百日,铁上衣生,铁华成矣。”下列说法错误的是(　　)
[A] “取钢煅作叶,如笏或团”说明金属铁有较好的延展性
[B] “平面磨错令光净”的目的是除去表面的铁锈
[C] “铁上衣生”的原因是铁被氧气氧化
[D] 中药材铁华粉的主要成分是醋酸亚铁
C
综合应用
【解析】 把钢煅作或长或圆的叶子形状,说明金属铁有较好的延展性,故A正确;隔绝空气,铁与醋酸反应生成醋酸亚铁,中药材铁华粉的主要成分是醋酸亚铁,故开始要除去铁锈,防止三价铁影响产物纯度,故B、D正确;金属铁在醋瓮中密封保存,隔绝空气,不能与氧气反应,故C错误。
8.下列有关铁的氧化物的说法错误的是(　　)
[A] 赤铁矿的主要成分是Fe2O3,常用作油漆和涂料等的红色颜料
[B] FeO不稳定,在空气里受热,能迅速被氧化成Fe2O3
[C] FeO、Fe2O3都不溶于水,但都能和盐酸反应生成相应的盐
[D] Fe3O4中Fe的化合价呈+2价和+3价两种价态
B
【解析】 FeO不稳定,在空气里受热迅速被氧化成Fe3O4,B错误。
9.下列含铁化合物不能直接由化合反应制得的是(　　)
[A] FeCl2 [B] FeCl3
[C] Fe3O4 [D] Fe(OH)2
D
【解析】 Fe与FeCl3反应生成FeCl2;Fe在Cl2中燃烧生成FeCl3;Fe在氧气中燃烧生成Fe3O4;Fe(OH)2不能直接由化合反应制得,故选D。
10.一种以铁粉、氧气、硫酸亚铁溶液为原料制取氧化铁黑的原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
C
11.(2025·海南国兴中学月考)为能较长时间看到Fe(OH)2沉淀,有如下两种实验方案。下列分析正确的是(　　)
[A] ②胶头滴管伸入试管中,违反实验操作规范
[B] ②胶头滴管伸入试管中,是为了避免NaOH溶液被空气污染
[C] ②试管里液面上的少量花生油用于隔绝空气
[D] ①比②能更长时间看到Fe(OH)2沉淀
C
【解析】 制备Fe(OH)2沉淀过程中需要隔绝氧气,可将胶头滴管伸入试管中,不违反实验操作规范,A错误;②胶头滴管伸入试管中,是为避免FeSO4溶液被空气污染,进而长时间观察到白色的Fe(OH)2沉淀,B错误;②试管里液面上的少量花生油用于隔绝空气,C正确;②中隔绝空气,即生成的Fe(OH)2沉淀不易被氧化,故②比①能更长时间看到Fe(OH)2沉淀,D错误。
12.(2025·陕西宝鸡月考)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:高铁酸盐具有强氧化性,可用于消毒;消毒后可生成Fe(OH)3胶体,故可作净水剂
D
【解析】 铁与高温水蒸气反应生成Fe3O4,A错误;FeO是一种黑色粉末,不稳定,在空气中受热变为Fe3O4,B错误;加热Fe(OH)3发生转化⑥,Fe(OH)3不溶于水,C错误;由图可预测:高铁酸盐具有强氧化性,可用于消毒,消毒后得到的还原产物为Fe3+,Fe3+与水反应生成Fe(OH)3胶体,故可作净水剂,D正确。
13.(16分)A～H分别表示中学化学中常见的某种物质,它们之间的相互转化关系如图所示(部分反应物、生成物未列出)。已知:C、D、E、F、G五种物质中均含有同一种元素;A为淡黄色固体化合物;G为红褐色固体。
(1)写出化学式:A.　　　　　;C.　　　　　;F.　　　　　。
(2)写出反应的化学方程式:
②　 ;
⑥　 。
(3)写出反应的离子方程式:
③　 ;
⑤　 。
(4)生成24 g B需要转移　　 　mol电子。
Na2O2　
Fe3O4　
Fe(OH)2
1.5
【解析】 由F在空气中放置生成G,G为红褐色固体,可推知G是Fe(OH)3,则F是Fe(OH)2;而C、D、E、F、G含同一种元素,应联想到是Fe,则D含Fe2+,E含Fe3+,由E与H反应生成G[Fe(OH)3]可推知H为强碱;C能转化为Fe2+和Fe3+,则C只能是Fe3O4,则B为O2。而A为淡黄色固体化合物,能生成O2和强碱,A为Na2O2,H是NaOH。
14.(13分)(2025·江苏无锡月考)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。Fe3O4有下列两种制法,请回答下列问题。
Ⅰ.方法一:甲同学查阅资料发现,温度高于570 ℃ 时铁与水蒸气反应的氧化产物只有Fe3O4;该同学利用如图所示装置进行“铁与水蒸气反应”的实验,并检验产物。
(1)仪器D的名称是　　　　　　,装置E的作用是　 ,其中的现象为　 。
球形干燥管　
检验生成的氢气　
黑色固体变红
【解析】 (1)根据仪器构造可知,仪器D的名称是球形干燥管,装置E中的CuO能和H2反应生成铜,固体颜色由黑变红,可以检验生成的H2。
(2)B中反应的化学方程式为　　　　　　　　 。
Ⅱ.方法二:乙同学查阅资料发现FeOOH可以在碱性溶液中和FeCl2溶液共沉淀最终得到纳米Fe3O4;该同学利用如下实验流程制备纳米Fe3O4。
(3)写出第②步反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　 　　。
(4)(3分)第③步中洗涤Fe3O4固体,检验固体已洗净的具体操作是
　。
取最后
一次洗涤液于试管中,滴加硝酸酸化的硝酸银溶液,若无白色沉淀产生,则说
明固体已洗净
【解析】 (4)洗涤Fe3O4的目的是将其表面的可溶性Na+、Cl-等洗掉,检验固体已洗净的具体操作是取最后一次洗涤液于试管中,滴加硝酸酸化的硝酸银溶液,若无白色沉淀产生,则说明固体已洗净。(共85张PPT)
第2课时　铁盐及亚铁盐
1.依据化合价理论,结合实验探究,掌握Fe、Fe2+、Fe3+相互转化的途径。2.通过实验探究学会Fe2+、Fe3+的检验方法,提升实验探究能力与创新意识。3.以硫酸亚铁补铁剂为学习载体,提升运用相关知识解决实际问题的能力。
探究铁盐和亚铁盐的性质
学习任务1
1.铁盐和亚铁盐的组成
项目 亚铁盐 铁盐
组成 含有 的盐 含有 的盐
常见物质 等 等
Fe2+
Fe3+
FeSO4、FeCl2
FeCl3、Fe2(SO4)3
2.Fe3+的检验[实验3-2]
溶液变红色
没有明显现象
Fe3+
3.Fe2+、Fe3+相互转化的实验探究[实验3-3]
实验 操作 实验 现象 溶液颜色由 变 ,试管中有 剩余,再滴加KSCN溶液,溶液 向上层溶液中滴加新制氯水,溶液变成
黄色
浅绿色
黑色固体
无明显现象
红色
[示例] 下列试剂不能使Fe2+转化为Fe3+的是(　　)
①氯水　②NaCl溶液　③酸性KMnO4溶液　④稀硝酸　⑤盐酸　
⑥NaNO3溶液
[A] ①②③ [B] ①③④
[C] ③④⑥ [D] ②⑤⑥
D
铁作为人体必需的多种微量金属元素中的一种,对人体的健康是十分重要的。
某种补铁制剂——硫酸亚铁维生素复合物片,含有硫酸亚铁、维生素B12、维生素B6、维生素B2、维生素B1、泛酸钙、烟酰胺、维生素C。
探究　补铁剂中铁元素价态的检验
现欲检测上述材料中提及的补铁药剂中铁的价态,药品:某乳酸亚铁口服液、硫酸亚铁维生素复合物片、稀硫酸、氢氧化钠溶液、氯水、酸性KMnO4溶液、KSCN溶液。完成以下实验设计及结果分析。
问题1:方案设计
为检验补铁剂中含有的Fe2+是否已变质,甲、乙两组同学共同设计了如下方案,请将相应内容补充完整。
取一粒补铁制剂,剥去外衣,研磨成末,溶于水,配成溶液。
方法 含Fe3+ (已变质) 只含Fe2+
(未变质)
观察溶 液颜色 色 色
黄
浅绿
加NaOH 溶液 预期 现象 色沉淀 色沉淀→ 色沉淀→
色沉淀
离子 方程式
红褐
白
灰绿
红褐
红
无明显
红
问题2:实验及结论
(1)甲组同学对某厂生产的乳酸亚铁口服液进行检测,发现口服液呈淡黄绿色,滴加KSCN溶液,溶液未变红色,再加氯水,溶液变红色,其结论是什么
提示:(1)甲组乳酸亚铁口服液只含有Fe2+,未变质;
(2)乙组同学将两片硫酸亚铁维生素复合物片充分研磨后溶于10 mL蒸馏水,搅拌使其完全溶解,将所得溶液平均分成两份,一份加入NaOH溶液,无明显现象,另一份滴加KSCN溶液,溶液变红色,其结论是什么
提示:(2)乙组硫酸亚铁维生素复合物片含有Fe3+,已变质。
问题3:分析及解释
关于乙组现象,甲组同学认为不能据此判断硫酸亚铁维生素复合物片是否变质,其理由可能是什么 如何解释乙组现象
提示:理由可能是在操作过程中(如研磨、溶于水搅拌)有少量Fe2+被空气中的氧气氧化为Fe3+。滴加KSCN溶液,溶液变红色,证明有Fe3+;加NaOH溶液,无明显现象,可能原因是硫酸亚铁维生素复合物片中有维生素C,显酸性,中和了所加的NaOH。
问题4:优化改进
如何优化乙组的操作
提示:在溶液配制过程中尽量避免接触空气,如迅速研磨、用煮沸过的蒸馏水溶解,溶解时不搅拌等。
问题5:硫酸亚铁维生素复合物片中添加维生素C的作用是什么
提示:维生素C具有还原性,可促进铁的吸收,也能防止Fe2+被氧化。
问题6:检验Fe3+的最优方法是什么
提示:用KSCN溶液检验。
归纳拓展
铁盐、亚铁盐的性质总结
题点一　铁盐、亚铁盐的性质
1.(2025·江苏无锡江阴二中月考)下列关于FeCl2和FeCl3的叙述不正确的是(　　)
[A] 二者溶液的相互转化均可通过化合反应实现
[B] 将足量铁粉加入氯水中,最终只能得到FeCl2溶液
[C] 酸性高锰酸钾溶液可作为鉴别二者溶液的试剂
[D] 分别向盛有FeCl2溶液和FeCl3溶液的试管中加入NaOH溶液,最终可得相同物质
C
【解析】 向FeCl2溶液中通入Cl2反应生成FeCl3,向FeCl3溶液中加入铁反应生成FeCl2,都属于化合反应,A正确;铁粉加入氯水中,当铁粉过量时,最终得到FeCl2溶液,B正确;Fe2+和Cl-均具有还原性,酸性KMnO4具有强氧化性,能将Fe2+和Cl-氧化,使溶液褪色,则不能利用酸性KMnO4溶液鉴别FeCl2和FeCl3,C不正确;Fe2+不稳定,易被氧化为Fe3+,分别向盛有FeCl2溶液和FeCl3溶液的试管中加入NaOH溶液,均可能得到Fe(OH)3,D正确。
2.回答下列问题。
(1)实验室在配制FeSO4溶液时,为防止FeSO4被氧化而变质,可在溶液中加入少量的　　　　　　　　　　　。
(2)亚硝酸盐会使体内的Fe2+转变成Fe3+,生成高铁血红蛋白而丧失与O2结合的能力。服用维生素C可缓解亚硝酸盐引起的中毒,这说明维生素C具有　　　　(填字母)。
a.酸性 b.碱性
c.氧化性 d.还原性
铁粉(或还原铁粉)
d
题点二　Fe2+、Fe3+的检验
3.(2025·贵州贵阳模拟)某口服补铁剂的主要成分为FeSO4。检验FeSO4是否变质可用的试剂是(　　)
[A] H2SO4溶液
[B] NaCl溶液
[C] KSCN溶液
[D] AgNO3溶液
C
【解析】 若FeSO4变质,Fe2+会被氧化成Fe3+,可用KSCN溶液检验,现象是溶液变红,C正确。
4.要证明某溶液中不含Fe3+而可能含有Fe2+进行如下实验操作时,最佳顺序为(　　)
①加入足量氯水　②加入足量酸性KMnO4溶液　③加入少量KSCN溶液
[A] ①③ [B] ③②
[C] ③① [D] ①②③
C
【解析】 用KSCN溶液可以检验溶液中是否含有Fe3+,故先向溶液中加入KSCN溶液,溶液不变红色,说明溶液中不含有Fe3+,然后加入足量氯水,溶液呈红色,说明溶液中含Fe2+,Cl2将Fe2+氧化为Fe3+;酸性KMnO4溶液本身有颜色,同时KMnO4会将KSCN氧化影响实验,因此氧化剂不选用酸性KMnO4溶液,故最佳顺序为③①,选C。
题后悟道
F、Fe3+的检验方法
(1)Fe3+的检验。
①观察颜色:黄色或浅黄色。
②待测液,滴加KSCN溶液,溶液变红色。
③待测液,滴加NaOH溶液,产生红褐色沉淀。
题后悟道
(2)检验溶液含有Fe2+、不含Fe3+的步骤。
②待测液,加入NaOH溶液,生成白色沉淀,又迅速变成灰绿色,最后变成红褐色。
(3)检验Fe2+和Fe3+混合溶液中的Fe2+。
通常向溶液中滴加适量酸性KMnO4溶液,溶液紫红色褪去说明含有Fe2+
(注意:Cl-等还原性离子对Fe2+的检验有干扰)。
探究含铁化合物间的转化
学习任务2
1.Fe2+既有氧化性又有还原性
2Fe3++2Cl-
Fe+Zn2+
Fe+CO2
2.Fe3+具有较强的氧化性,可被还原为+2价或0价的铁
2Fe2++Cu2+
2Fe+3CO2
2Fe+Al2O3
[示例] 将过量的Na2O2投入FeCl2溶液中可观察到的现象有 (填序号)。
①有气泡产生;②有短暂的白色沉淀产生;③最终生成灰绿色沉淀;④静置后,上层清液为无色溶液;⑤最终生成红褐色沉淀。
①②④⑤
覆铜箔层压板,简称覆铜板,主要用于加工制造印刷电路板。FeCl3可用作印刷电路铜板腐蚀剂(HCl-FeCl3),根据工业制电路板原理在覆铜板上制作图案(如图所示)。
探究　利用覆铜板制作图案
问题1:请运用氧化还原反应规律分析并写出反应的离子方程式,指出反应的氧化剂、还原剂。
问题2:腐蚀结束后,废腐蚀液中主要含有哪些金属阳离子
提示:废腐蚀液中含有的金属阳离子有Fe3+、Fe2+、Cu2+。　
问题3:印刷铜制电路板的腐蚀液回收再利用一直是研究的热点。某同学根据以上对废腐蚀液中含有的金属阳离子的推断,设计如下方案分离出铜,并实现FeCl3溶液再生:
提示:(1)试剂Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为铁粉、Cl2(或H2O2溶液等)、稀盐酸,操作Ⅰ、Ⅱ为过滤。
(1)试剂Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和操作Ⅰ、Ⅱ分别是什么
(2)试写出以上流程中有铁元素参与的反应的离子方程式。
问题4:怎样除去FeCl3溶液中的少量FeCl2杂质 又该怎样除去FeCl2溶液中的少量FeCl3杂质
提示:通入氯水,能将FeCl2氧化为FeCl3;加入足量铁粉,能将FeCl3还原为FeCl2。
归纳拓展
Fe2+、Fe3+、Fe的相互转化——“铁三角”
1.(2025·湖南期中联考)向盐酸中加入少量铁粉,充分反应后得到溶液,下列离子在该溶液中可大量共存的是(　　)
A
2.铁元素的“价—类”二维图如图所示,下列说法正确的是(　　)
[A] Fe→Fe3O4不可能通过置换反应得到
[B] Fe3O4在自然界中不存在
[C] 可用Fe粉去除FeCl2溶液中混有的少量FeCl3
[D] 向Fe(OH)2悬浊液中通入Cl2可得到Fe(OH)3
C
3.(2025·广东茂名月考)为探究FeSO4溶液的性质,进行如下实验:
实验 装置 试剂a 现象
A 氯水 溶液由浅绿色变为黄色
B Na2S溶液 出现黑色沉淀
C 酸性 KMnO4 溶液 紫红色消失,溶液变为黄色
D 氨水 生成的白色絮状沉淀迅速变为灰绿色,一段时间后变为红褐色
上述实验所对应反应的离子反应方程式正确的是(　　)
C
4.(2025·江苏盐城实验高级中学月考)某工厂的工业废水中含有大量的FeSO4和CuSO4,为了减少污染并变废为宝,工厂拟定用以下流程从该废水中回收FeSO4和金属Cu。请根据以下流程图,回答下列问题。
已知:①FeSO4 7H2O易溶于水,不溶于乙醇,在空气中极易被氧化;
②FeSO4·7H2O加热至70～73 ℃失去3分子水,加热至80～123 ℃失去6分子水,加热至 156 ℃ 以上转变成碱式硫酸铁。
(1)操作Ⅰ和操作Ⅱ分离的方法是　　　　。
过滤
【解析】 (1)实验中通常使用过滤的方法分离固体和溶液,即操作Ⅰ和操作Ⅱ的名称为过滤。
(2)固体A的成分是　　　　(填化学式)。
Fe、Cu
【解析】 (2)固体A中除了未反应完的Fe,还有加入铁粉后置换出的Cu单质。
(3)检验铜是否洗净的操作为
　。
操作Ⅲ将所得FeSO4溶液在氮气环境中蒸发浓缩、　　 　　、过滤,醇洗,干燥得到FeSO4·7H2O晶体。其中氮气的作用是
　　　　　 　　 ;用乙醇洗涤晶体的原因是
　 　。
取适量滤液于试管中,然后加入盐酸酸化的
氯化钡溶液,若没有沉淀生成,则洗涤干净,有沉淀生成,没有洗涤干净
冷却结晶
保护气,防止Fe2+被
空气中的氧气氧化
FeSO4·7H2O难溶于
乙醇,减少绿矾的溶解损失,同时防止干燥过程中晶体失去结晶水
知识整合
铁及其化合物的“价—类”二维图
某化学兴趣小组在研究“铁及其化合物性质”时,发现向2 mL 0.1 mol/L FeCl2溶液中滴加2滴0.1 mol/L KSCN溶液,无明显现象,再滴加2 mL 1.0 mol/L H2O2溶液(pH约为5),溶液先变红,后褪色,并有气泡产生。为了弄清楚产生这种异常现象的原因,他们进行了如下探究。
(1)溶液先变红的原因是 (只写其中的氧化还原过程,并用离子方程式表示)。
(2)同学们对溶液褪色的原因提出了不同的看法并进行实验。
Ⅰ.甲同学认为是Fe3+被H2O2还原。
取褪色后溶液,滴加　　 　　,无明显现象,证明甲同学观点不正确。
Ⅱ.乙同学认为是SCN-被氧化。
取褪色后溶液,滴加KSCN溶液,出现红色。
根据上述实验现象,同学们认为溶液褪色的原因可能有两种。
乙同学认为SCN-被O2氧化。
丙同学认为　　　　　　　　　　。
FeCl3溶液　
SCN-被H2O2氧化　
为了探究溶液褪色的原因究竟是上述的哪种,该兴趣小组进行了如下实验。
向2 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液中滴加2滴0.1 mol/L KSCN溶液,后通入O2,发现溶液　　　 　,证明溶液褪色的原因不是乙同学认为的原因,而是丙同学认为的原因。
不褪色
【解析】 (2)甲同学认为是Fe3+被H2O2还原,溶液中无Fe3+,向溶液中滴加FeCl3溶液,溶液不变红说明是KSCN被氧化,证明甲同学观点不正确。取褪色后溶液,滴加KSCN溶液,溶液变红色,说明KSCN被氧化,可能是SCN-被O2或H2O2溶液氧化。向2 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液中滴加2滴0.1 mol/L KSCN溶液,后通入O2,发现溶液不褪色,证明溶液褪色的原因不是SCN-被O2氧化,而是SCN-被H2O2氧化。
(4)根据题目所给信息及实验现象推断物质还原性强弱:
Fe2+　　　　(填“>”或“<”)SCN-。
>
【解析】 (4)在FeCl2和KSCN混合液中滴加少量H2O2溶液,溶液先变红,说明H2O2与Fe2+反应生成Fe3+,说明H2O2优先氧化Fe2+,即Fe2+的还原性强于SCN-的。
(5)高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型、高效、多功能绿色水处理剂,可以用Fe(OH)3、NaClO溶液、NaOH溶液制备高铁酸钠(Na2FeO4),写出化学方程式:　 。
命题解密与解题指导
情境解读:本题以Fe2+的检验与实验探究为背景素材,着重考查Fe2+的检验与溶液褪色的实验探究、铁盐和亚铁盐的转化等。
素养立意:以实验为载体考查铁及其化合物间的转化,能结合实验现象探究反应的本质,设计了多个探究实验,为验证猜想的正确与否,确定探究目的、设计探究方案,进行实验探究,发展逻辑推理能力,提升实验探究能力。
思考点拨:(1)Fe2+的检验方法。
(2)推测产生相关实验现象的可能原因。
(3)结合实验探究,确定溶液先变红后褪色的原因。
(4)根据实验现象和反应原理等,能正确书写化学方程式或离子方程式。
(时间:30分钟　分值:48分)
(选择题1～11题,每小题3分,共33分)
(一)铁盐与亚铁盐的性质
1.下列各试剂中,不能用来鉴别FeSO4和Fe2(SO4)3的是(　　)
[A] NaOH溶液 [B] 酸性KMnO4溶液
[C] BaCl2溶液 [D] KSCN溶液
C
【解析】 FeSO4遇NaOH溶液反应生成白色沉淀并迅速变为灰绿色,最后变成红褐色,Fe2(SO4)3与NaOH溶液反应生成红褐色沉淀,A项不符合题意;亚铁离子能使酸性KMnO4溶液褪色,B项不符合题意;两者均与氯化钡溶液反应生成白色沉淀硫酸钡,C项符合题意;加入KSCN溶液呈红色的是硫酸铁,没有明显现象的是硫酸亚铁,D项不符合题意。
2.(2024·北京学业水平考试)为检验FeCl2溶液是否变质,设计并完成如下实验。其中能说明FeCl2溶液变质的是(　　)
B
选项 实验操作及现象 实验装置
[A] 滴入AgNO3溶液,产生白色沉淀
[B] 滴入KSCN溶液,溶液变为红色 [C] 先滴入氯水,再滴入KSCN溶液,溶液变为红色 [D] 滴入NaOH溶液,生成白色絮状沉淀,沉淀迅速变 成灰绿色,最终变成红褐色 【解析】 滴入AgNO3溶液后产生的白色沉淀为AgCl,与FeCl2溶液变质无关,A错误;滴加KSCN溶液,溶液变成红色,说明溶液中含Fe3+,即溶液中Fe2+被氧化为Fe3+,能说明FeCl2溶液变质,B正确;先滴加氯水,会氧化Fe2+,加入KSCN溶液变红,也无法说明FeCl2溶液是否变质,C错误;FeCl2溶液中滴入NaOH溶液,生成白色沉淀,无法确定FeCl2溶液是否变质,D错误。
3.(2024·贵州贵阳月考)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,其中结论正确的是(　　)
[A] 若样品溶于盐酸有气泡产生,则铁粉未变质
[B] 若滴加KSCN溶液,溶液未变红,则铁粉可能变质
[C] 若依次滴加氯水、KSCN溶液,溶液变红,则铁粉全部变质
[D] 若滴加KSCN溶液,溶液未变红,再滴加氯水,溶液变红,则铁粉全部变质
B
【解析】 若样品溶于盐酸有气泡产生,只能说明还有铁单质,不能说明铁粉未变质,A错误;滴加KSCN溶液,溶液未变红,说明溶液中不含Fe3+,可能溶液中的Fe3+与铁粉反应生成Fe2+,不能说明铁粉未变质,B正确;滴加氯水时可能把溶液中的Fe2+氧化成Fe3+,再滴加KSCN溶液,溶液变红,不能确定铁粉是否全部变质,C错误;先滴加KSCN溶液,溶液未变红,说明溶液中不含Fe3+,再滴加氯水,溶液变红,说明溶液中含Fe2+,被氯水氧化成了Fe3+,不能确定铁粉是否全部变质,D错误。
(二)含铁化合物间的转化
4.在指定条件下,下列铁及其化合物之间的转化不能实现的是(　　)
A
【解析】 Fe与水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁,题中转化不能实现,A符合题意;氯气能将亚铁离子氧化,得到FeCl3,题中转化可以实现,B不符合题意;Fe(OH)2与稀硫酸反应生成FeSO4和H2O,题中转化可以实现,C不符合题意;氧化铁可溶于氢碘酸,I-具有还原性,能将Fe3+还原为Fe2+,得到FeI2,题中转化可以实现,D不符合题意。
5.下列实验设计及其对应的离子方程式均正确的是(　　)
B
6.以废铁屑(主要成分为Fe,还有少量Fe2O3、C和SiO2)制取无水FeCl3的流程如图所示。下列说法正确的是(　　)
A
综合应用
[A] 产物中含有3种酸性氧化物
[B] 所得赤色物质为FeSO4
[C] 反应为分解反应
[D] 铁元素被还原
C
【解析】 产物中的酸性氧化物只有SO2,故A错误;Fe2O3是红色粉末,所得赤色物质为Fe2O3,故B错误;反应中一种物质变为多种物质,属于分解反应,故C正确;反应中铁元素化合价由+2价升高为+3价,铁元素被氧化,故D错误。
8.部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断错误的是(　　)
[A] a与硫粉充分加热反应可生成b
[B] 制备c时,应将胶头滴管伸入液面以下
[C] c、d在空气中充分加热,均可得到氧化铁
[D] b和e的混合溶液中,可先滴加KSCN溶液,再滴加少量新制氯水,证明溶液中含Fe2+
D
【解析】 根据“价—类”二维图可知,a为Fe,b为亚铁盐,c为Fe(OH)2,d为Fe(OH)3,e为铁盐。Fe与S加热反应生成FeS,A正确;Fe(OH)2易被空气氧化,制备时应将胶头滴管伸入液面以下,B正确;Fe(OH)3在空气中受热分解生成Fe2O3,Fe(OH)2在空气中加热时,先与空气中的O2和水蒸气反应生成Fe(OH)3,受热分解也生成Fe2O3,C正确;铁盐和亚铁盐混合溶液中含Fe3+,滴加KSCN溶液,溶液直接变红,但要证明溶液中同时含Fe2+,为防止Fe3+干扰,可取少量混合液向其中滴加铁氰化钾,会出现蓝色沉淀,D错误。
9.下列关于Fe3+、Fe2+性质实验的说法错误的是(　　)
[A] 用如图装置可以制备Fe(OH)2
[B] 向足量含有淀粉的FeI2溶液中滴加2滴氯水,溶液变蓝,说明还原性:I->Fe2+
[C] 向某溶液中滴加KSCN溶液,溶液不变色,滴加氯水后溶液显红色,此现象不能确定溶液中含有Fe2+
[D] 向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止 Fe2+被氧化
C
【解析】 反应开始时生成的氢气进入Y中,可排出装置中的空气,防止生成的氢氧化亚铁被氧化,一段时间后关闭止水夹Z,X中硫酸亚铁溶液进入Y中可与NaOH反应生成Fe(OH)2,故A正确;向足量含有淀粉的FeI2溶液中滴加2滴氯水,溶液变蓝,说明有单质碘生成,即首先氧化的是碘离子,因此还原性I->Fe2+,故B正确;开始滴加KSCN溶液,溶液不变色,滴加氯水后溶液变为红色,说明滴加氯水后溶液中含有Fe3+,氯水中的Cl2具有强氧化性,可将Fe2+氧化为Fe3+进而使溶液变为红色,能确定溶液中含有Fe2+,故C错误;Fe3+与铁反应可生成Fe2+,则向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2+被氧化,故D正确。
10.(2025·河北邢台月考)某化学兴趣小组利用铁元素的性质设计了“魔法实验”,如图所示。
[资料] a.“茶水”中含有鞣酸,与亚铁离子结合成无色的鞣酸亚铁,进而变为蓝黑色的鞣
酸铁。
b.鞣酸、维生素C均具有还原性。
下列分析不正确的是(　　)
[A] ①→②,铁元素被氧气氧化生成了鞣酸铁
[B] 由③→④→⑤,可推知③中含二价铁
[C] 由①③④几乎颜色相同可推知,其所含粒子种类相同
[D] ④→⑤,至少有两种粒子被氧化
C
【解析】 ①→②过程中,鞣酸转化为鞣酸亚铁,鞣酸亚铁发生氧化反应生成蓝黑色的鞣酸铁,A正确;③→④的过程中加入KSCN溶液无现象,说明不含有Fe3+,④→⑤的过程中加入H2O2溶液时生成了红色的Fe(SCN)3,说明③中含Fe2+,B正确;①中含鞣酸,①→③的过程中加入了FeSO4溶液、维生素C,③→④的过程中又加入了KSCN溶液,故①③④中所含粒子种类不相同,C不正确;④中含有维生素C、鞣酸、鞣酸亚铁或Fe2+等粒子,均具有还原性,则④→⑤的过程中至少有两种粒子被氧化,D正确。
11.(2025·江苏射阳中学月考)由表面被氧化的废铁屑制备产品FePO4·2H2O的流程如下。
C
12.(15分)黑木耳是常见食品,可以补充人体所必需的微量元素铁。某兴趣小组设计实验,检验黑木耳中的铁元素,实验流程如下。
(1)灼烧黑木耳必须用到下列仪器中的　　　(填字母)。
A
(2)(3分)灰烬中含有铁的氧化物以及钾、钙、硅等元素的化合物,酸浸的目的是 　 。
(3)取少许滤液于试管中,滴入几滴KSCN溶液,显红色,说明滤液中含有
　　　　;另取滤液检验,滤液能使酸性KMnO4溶液紫色褪去,说明滤液中存在具有　　　　　(填“氧化性”或“还原性”)的粒子。
将铁的氧化物溶解
Fe3+　
还原性
(4)为进一步探究Fe3+和Fe2+的氧化性和还原性,该兴趣小组设计并进行如下实验,记录现象,完成实验报告。
Fe2+具有还
原性
(5)实验结束,离开实验室之前,下列做法正确的是　　　　(填字母)。
A.废弃药品直接倒入水池冲走
B.药品、仪器归类存放
C.清洁实验仪器,打扫实验室卫生
D.关闭水电、门窗
BCD第2课时　铁盐及亚铁盐
[学习目标]　1.依据化合价理论,结合实验探究,掌握Fe、Fe2+、Fe3+相互转化的途径。
2.通过实验探究学会Fe2+、Fe3+的检验方法,提升实验探究能力与创新意识。3.以硫酸亚铁补铁剂为学习载体,提升运用相关知识解决实际问题的能力。
学习任务1　探究铁盐和亚铁盐的性质
1.铁盐和亚铁盐的组成
项目 亚铁盐 铁盐
组成 含有Fe2+的盐 含有Fe3+的盐
常见物质 FeSO4、FeCl2等 FeCl3、Fe2(SO4)3等
2.Fe3+的检验[实验3-2]
项目 滴入KSCN溶液的现象 解释(用离子方程式) 结论 与应用
FeCl3 溶液 溶液变红色 Fe3++3SCN- Fe(SCN)3 可用KSCN溶液来检验Fe3+
FeCl2 溶液 没有明显现象 —
3.Fe2+、Fe3+相互转化的实验探究[实验3-3]
实验 操作
实验 现象 溶液颜色由黄色变浅绿色,试管中有黑色固体剩余,再滴加KSCN溶液,溶液无明显现象 向上层溶液中滴加新制氯水,溶液变成红色
离子 方程式 2Fe3++Fe3Fe2+ 2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-、 Fe3++3SCN-Fe(SCN)3
结论 ①Fe3+具有氧化性,能被还原剂(如Fe)还原为Fe2+; ②Fe2+具有还原性,能被氧化剂(如氯气)氧化为Fe3+ Fe3+Fe2+
[示例] 下列试剂不能使Fe2+转化为Fe3+的是(　　)
①氯水　②NaCl溶液　③酸性KMnO4溶液
④稀硝酸　⑤盐酸　⑥NaNO3溶液
[A] ①②③ [B] ①③④
[C] ③④⑥ [D] ②⑤⑥
【答案】 D
铁作为人体必需的多种微量金属元素中的一种,对人体的健康是十分重要的。
某种补铁制剂——硫酸亚铁维生素复合物片,含有硫酸亚铁、维生素B12、维生素B6、维生素B2、维生素B1、泛酸钙、烟酰胺、维生素C。
探究　补铁剂中铁元素价态的检验
现欲检测上述材料中提及的补铁药剂中铁的价态,药品:某乳酸亚铁口服液、硫酸亚铁维生素复合物片、稀硫酸、氢氧化钠溶液、氯水、酸性KMnO4溶液、KSCN溶液。完成以下实验设计及结果分析。
问题1:方案设计
为检验补铁剂中含有的Fe2+是否已变质,甲、乙两组同学共同设计了如下方案,请将相应内容补充完整。
取一粒补铁制剂,剥去外衣,研磨成末,溶于水,配成溶液。
方法 含Fe3+ (已变质) 只含Fe2+ (未变质)
观察溶 液颜色 黄色 浅绿色
加 NaOH 溶液 预期 现象 红褐色沉淀 白色沉淀→灰绿色沉淀→红褐色沉淀
离子 方程 式 Fe3++3OH-Fe(OH)3↓ Fe2++2OH-Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
加 KSCN 溶液 预期 现象 红色 无明显现象,再加氯水显红色
离子 方程 式 Fe3++3SCN- Fe(SCN)3 2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-、 Fe3++3SCN- Fe(SCN)3
问题2:实验及结论
(1)甲组同学对某厂生产的乳酸亚铁口服液进行检测,发现口服液呈淡黄绿色,滴加KSCN溶液,溶液未变红色,再加氯水,溶液变红色,其结论是什么
(2)乙组同学将两片硫酸亚铁维生素复合物片充分研磨后溶于10 mL蒸馏水,搅拌使其完全溶解,将所得溶液平均分成两份,一份加入NaOH溶液,无明显现象,另一份滴加KSCN溶液,溶液变红色,其结论是什么
提示:(1)甲组乳酸亚铁口服液只含有Fe2+,未变质;(2)乙组硫酸亚铁维生素复合物片含有Fe3+,已变质。
问题3:分析及解释
关于乙组现象,甲组同学认为不能据此判断硫酸亚铁维生素复合物片是否变质,其理由可能是什么 如何解释乙组现象
提示:理由可能是在操作过程中(如研磨、溶于水搅拌)有少量Fe2+被空气中的氧气氧化为Fe3+。滴加KSCN溶液,溶液变红色,证明有Fe3+;加NaOH溶液,无明显现象,可能原因是硫酸亚铁维生素复合物片中有维生素C,显酸性,中和了所加的NaOH。
问题4:优化改进
如何优化乙组的操作
提示:在溶液配制过程中尽量避免接触空气,如迅速研磨、用煮沸过的蒸馏水溶解,溶解时不搅拌等。
问题5:硫酸亚铁维生素复合物片中添加维生素C的作用是什么
提示:维生素C具有还原性,可促进铁的吸收,也能防止Fe2+被氧化。
问题6:检验Fe3+的最优方法是什么
提示:用KSCN溶液检验。
铁盐、亚铁盐的性质总结
题点一　铁盐、亚铁盐的性质
1.(2025·江苏无锡江阴二中月考)下列关于FeCl2和FeCl3的叙述不正确的是(　　)
[A] 二者溶液的相互转化均可通过化合反应实现
[B] 将足量铁粉加入氯水中,最终只能得到FeCl2溶液
[C] 酸性高锰酸钾溶液可作为鉴别二者溶液的试剂
[D] 分别向盛有FeCl2溶液和FeCl3溶液的试管中加入NaOH溶液,最终可得相同物质
【答案】 C
【解析】 向FeCl2溶液中通入Cl2反应生成FeCl3,向FeCl3溶液中加入铁反应生成FeCl2,都属于化合反应,A正确;铁粉加入氯水中,当铁粉过量时,最终得到FeCl2溶液,B正确;Fe2+和Cl-均具有还原性,酸性KMnO4具有强氧化性,能将Fe2+和Cl-氧化,使溶液褪色,则不能利用酸性KMnO4溶液鉴别FeCl2和FeCl3,C不正确;Fe2+不稳定,易被氧化为Fe3+,分别向盛有FeCl2溶液和FeCl3溶液的试管中加入NaOH溶液,均可能得到Fe(OH)3,D正确。
2.回答下列问题。
(1)实验室在配制FeSO4溶液时,为防止FeSO4被氧化而变质,可在溶液中加入少量的　　　　　　　　　　　。
(2)亚硝酸盐会使体内的Fe2+转变成Fe3+,生成高铁血红蛋白而丧失与O2结合的能力。服用维生素C可缓解亚硝酸盐引起的中毒,这说明维生素C具有　　　　(填字母)。
a.酸性 b.碱性
c.氧化性 d.还原性
【答案】 (1)铁粉(或还原铁粉)　(2)d
题点二　Fe2+、Fe3+的检验
3.(2025·贵州贵阳模拟)某口服补铁剂的主要成分为FeSO4。检验FeSO4是否变质可用的试剂是(　　)
[A] H2SO4溶液
[B] NaCl溶液
[C] KSCN溶液
[D] AgNO3溶液
【答案】 C
【解析】 若FeSO4变质,Fe2+会被氧化成Fe3+,可用KSCN溶液检验,现象是溶液变红,C正确。
4.要证明某溶液中不含Fe3+而可能含有Fe2+进行如下实验操作时,最佳顺序为(　　)
①加入足量氯水　②加入足量酸性KMnO4溶液
③加入少量KSCN溶液
[A] ①③ [B] ③②
[C] ③① [D] ①②③
【答案】 C
【解析】 用KSCN溶液可以检验溶液中是否含有Fe3+,故先向溶液中加入KSCN溶液,溶液不变红色,说明溶液中不含有Fe3+,然后加入足量氯水,溶液呈红色,说明溶液中含Fe2+,Cl2将Fe2+氧化为Fe3+;酸性KMnO4溶液本身有颜色,同时KMnO4会将KSCN氧化影响实验,因此氧化剂不选用酸性KMnO4溶液,故最佳顺序为③①,选C。
F、Fe3+的检验方法
(1)Fe3+的检验。
①观察颜色:黄色或浅黄色。
②待测液,滴加KSCN溶液,溶液变红色。
③待测液,滴加NaOH溶液,产生红褐色沉淀。
(2)检验溶液含有Fe2+、不含Fe3+的步骤。
①待测液不变色红色。
②待测液,加入NaOH溶液,生成白色沉淀,又迅速变成灰绿色,最后变成红褐色。
(3)检验Fe2+和Fe3+混合溶液中的Fe2+。
通常向溶液中滴加适量酸性KMnO4溶液,溶液紫红色褪去说明含有Fe2+(注意:Cl-等还原性离子对Fe2+的检验有干扰)。
学习任务2　探究含铁化合物间的转化
1.Fe2+既有氧化性又有还原性
如2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,
Zn+Fe2+Fe+Zn2+,FeO+COFe+CO2。
2.Fe3+具有较强的氧化性,可被还原为+2价或0价的铁
如2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+,
3CO+Fe2O32Fe+3CO2,
Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3。
[示例] 将过量的Na2O2投入FeCl2溶液中可观察到的现象有①②④⑤(填序号)。
①有气泡产生;②有短暂的白色沉淀产生;③最终生成灰绿色沉淀;④静置后,上层清液为无色溶液;⑤最终生成红褐色沉淀。
　　覆铜箔层压板,简称覆铜板,主要用于加工制造印刷电路板。FeCl3可用作印刷电路铜板腐蚀剂(HCl-FeCl3),根据工业制电路板原理在覆铜板上制作图案(如图所示)。
探究　利用覆铜板制作图案
问题1:请运用氧化还原反应规律分析并写出反应的离子方程式,指出反应的氧化剂、还
原剂。
提示:离子方程式为2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+,氧化剂是FeCl3(或Fe3+),还原剂是Cu。
问题2:腐蚀结束后,废腐蚀液中主要含有哪些金属阳离子
提示:废腐蚀液中含有的金属阳离子有Fe3+、Fe2+、Cu2+。　
问题3:印刷铜制电路板的腐蚀液回收再利用一直是研究的热点。某同学根据以上对废腐蚀液中含有的金属阳离子的推断,设计如下方案分离出铜,并实现FeCl3溶液再生:
(1)试剂Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和操作Ⅰ、Ⅱ分别是什么
(2)试写出以上流程中有铁元素参与的反应的离子方程式。
提示:(1)试剂Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为铁粉、Cl2(或H2O2溶液等)、稀盐酸,操作Ⅰ、Ⅱ为过滤。
(2)2Fe3++Fe3Fe2+、Cu2++FeCu+Fe2+、2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-(或2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O)、2H++FeFe2++H2↑。
问题4:怎样除去FeCl3溶液中的少量FeCl2杂质 又该怎样除去FeCl2溶液中的少量FeCl3杂质
提示:通入氯水,能将FeCl2氧化为FeCl3;加入足量铁粉,能将FeCl3还原为FeCl2。
Fe2+、Fe3+、Fe的相互转化——“铁三角”
1.(2025·湖南期中联考)向盐酸中加入少量铁粉,充分反应后得到溶液,下列离子在该溶液中可大量共存的是(　　)
[A] Fe3+ [B] Ag+
[C] CH3COO- [D] Cr2
【答案】 A
【解析】 向盐酸中加入少量铁粉反应生成FeCl2和H2,溶液中还有盐酸剩余。Fe3+与Fe2+、H+、Cl-都不发生反应,能大量共存,A正确;Ag+与Cl-反应生成AgCl沉淀,B错误;CH3COO-与H+发生反应,生成CH3COOH,C错误;Cr2与Cl-、Fe2+在酸性溶液中都会发生氧化还原反应,不能大量共存,D错误。
2.铁元素的“价—类”二维图如图所示,下列说法正确的是(　　)
[A] Fe→Fe3O4不可能通过置换反应得到
[B] Fe3O4在自然界中不存在
[C] 可用Fe粉去除FeCl2溶液中混有的少量FeCl3
[D] 向Fe(OH)2悬浊液中通入Cl2可得到Fe(OH)3
【答案】 C
【解析】 Fe与水蒸气在高温下反应生成Fe3O4,为置换反应,A错误;Fe3O4俗称磁性氧化铁,在自然界中存在,B错误;因Fe+2Fe3+3Fe2+,故Fe粉可将Fe3+还原为Fe2+且不引入新的杂质,C正确;氯气具有氧化性,向Fe(OH)2悬浊液中通入Cl2,会得到FeCl3,D错误。
3.(2025·广东茂名月考)为探究FeSO4溶液的性质,进行如下实验:
实验 装置 试剂a 现象
A 氯水 溶液由浅绿色变为黄色
B Na2S溶液 出现黑色沉淀
C 酸性 KMnO4 溶液 紫红色消失,溶液变为黄色
D 氨水 生成的白色絮状沉淀迅速变为灰绿色,一段时间后变为红褐色
上述实验所对应反应的离子反应方程式正确的是(　　)
[A] Cl2+Fe2+Fe3++2Cl-
[B] 3S2-+2Fe2+Fe2S3↓
[C] 5Fe2++Mn+8H+5Fe3++Mn2++4H2O
[D] Fe2++2OH-Fe(OH)2↓
【答案】 C
【解析】 题给离子反应方程式电荷不守恒、得失电子数不相等,正确书写为Cl2+2Fe2+2Fe3++2Cl-,A错误;违背客观事实,Fe2+与S2-结合为FeS沉淀,即S2-+Fe2+FeS↓,B错误;
Fe2+被Mn氧化为Fe3+,Mn被还原为Mn2+,离子方程式符合客观事实,C正确;氨水中NH3 H2O为弱碱,离子方程式为Fe2++2NH3 H2OFe(OH)2↓+2N,D错误。
4.(2025·江苏盐城实验高级中学月考)某工厂的工业废水中含有大量的FeSO4和CuSO4,为了减少污染并变废为宝,工厂拟定用以下流程从该废水中回收FeSO4和金属Cu。请根据以下流程图,回答下列问题。
已知:①FeSO4 7H2O易溶于水,不溶于乙醇,在空气中极易被氧化;
②FeSO4·7H2O加热至70～73 ℃失去3分子水,加热至80～123 ℃失去6分子水,加热至 156 ℃ 以上转变成碱式硫酸铁。
(1)操作Ⅰ和操作Ⅱ分离的方法是　　　　。
(2)固体A的成分是　　　　(填化学式)。
(3)检验铜是否洗净的操作为 　。
操作Ⅲ将所得FeSO4溶液在氮气环境中蒸发浓缩、　　　　、过滤,醇洗,干燥得到FeSO4·7H2O晶体。其中氮气的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　;用乙醇洗涤晶体的原因是　 　。
【答案】 (1)过滤
(2)Fe、Cu
(3)取适量滤液于试管中,然后加入盐酸酸化的氯化钡溶液,若没有沉淀生成,则洗涤干净,有沉淀生成,没有洗涤干净　冷却结晶　保护气,防止Fe2+被空气中的氧气氧化　FeSO4·7H2O难溶于乙醇,减少绿矾的溶解损失,同时防止干燥过程中晶体失去结晶水
【解析】 (1)实验中通常使用过滤的方法分离固体和溶液,即操作Ⅰ和操作Ⅱ的名称为
过滤。
(2)固体A中除了未反应完的Fe,还有加入铁粉后置换出的Cu单质。
(3)检验铜是否洗净即检验是否含S,操作为取适量滤液于试管中,然后加入盐酸酸化的氯化钡溶液,若没有沉淀生成,则洗涤干净,有沉淀生成,则没有洗涤干净。由已知①可知,操作Ⅲ将所得FeSO4溶液在氮气环境中蒸发浓缩、冷却结晶、过滤,醇洗,干燥得到FeSO4·7H2O晶体。为防止Fe2+被溶解的O2氧化,充入氮气,则氮气用作保护气,防止Fe2+被空气中的氧气氧化;由已知②可知,用乙醇洗涤晶体的原因是FeSO4·7H2O难溶于乙醇,减少绿矾的溶解损失,同时防止干燥过程中晶体失去结晶水。
铁及其化合物的“价—类”二维图
[footnoteRef:2]　　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 [2:
命题解密与解题指导
情境解读:本题以Fe2+的检验与实验探究为背景素材,着重考查Fe2+的检验与溶液褪色的实验探究、铁盐和亚铁盐的转化等。
素养立意:以实验为载体考查铁及其化合物间的转化,能结合实验现象探究反应的本质,设计了多个探究实验,为验证猜想的正确与否,确定探究目的、设计探究方案,进行实验探究,发展逻辑推理能力,提升实验探究能力。
思考点拨:(1)Fe2+的检验方法。
(2)推测产生相关实验现象的可能原因。
(3)结合实验探究,确定溶液先变红后褪色的原因。
(4)根据实验现象和反应原理等,能正确书写化学方程式或离子方程式。
]
某化学兴趣小组在研究“铁及其化合物性质”时,发现向2 mL 0.1 mol/L FeCl2溶液中滴加2滴0.1 mol/L KSCN溶液,无明显现象,再滴加2 mL 1.0 mol/L H2O2溶液(pH约为5),溶液先变红,后褪色,并有气泡产生。为了弄清楚产生这种异常现象的原因,他们进行了如下探究。
(1)溶液先变红的原因是 (只写其中的氧化还原过程,并用离子方程式表示)。
(2)同学们对溶液褪色的原因提出了不同的看法并进行实验。
Ⅰ.甲同学认为是Fe3+被H2O2还原。
取褪色后溶液,滴加　　　　,无明显现象,证明甲同学观点不正确。
Ⅱ.乙同学认为是SCN-被氧化。
取褪色后溶液,滴加KSCN溶液,出现红色。
根据上述实验现象,同学们认为溶液褪色的原因可能有两种。
乙同学认为SCN-被O2氧化。
丙同学认为　　　　　　　　　　。
为了探究溶液褪色的原因究竟是上述的哪种,该兴趣小组进行了如下实验。
向2 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液中滴加2滴0.1 mol/L KSCN溶液,后通入O2,发现溶液　　　　,证明溶液褪色的原因不是乙同学认为的原因,而是丙同学认为的原因。
(3)该兴趣小组通过查阅资料,发现SCN-可以被氧化成S和两种可直接排放到空气中的气体。设计实验方案,验证褪色后的溶液中存在S: 　。
(4)根据题目所给信息及实验现象推断物质还原性强弱:
Fe2+　　　　(填“>”或“<”)SCN-。
(5)高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型、高效、多功能绿色水处理剂,可以用Fe(OH)3、NaClO溶液、NaOH溶液制备高铁酸钠(Na2FeO4),写出化学方程式:　 。
【答案】 (1)2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O　(2)FeCl3溶液　SCN-被H2O2氧化　
不褪色
(3)取少量褪色后的溶液于试管中,先加盐酸,再加BaCl2溶液,若产生白色沉淀,则证明褪色后的溶液中存在S　(4)>
(5)2Fe(OH)3+3NaClO+4NaOH2Na2FeO4+3NaCl+5H2O
【解析】 (1)FeCl2溶液并不与KSCN溶液发生显色反应,滴加H2O2溶液,H2O2溶液氧化Fe2+,即2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O,Fe3+再与KSCN溶液发生反应使溶液变成红色。
(2)甲同学认为是Fe3+被H2O2还原,溶液中无Fe3+,向溶液中滴加FeCl3溶液,溶液不变红说明是KSCN被氧化,证明甲同学观点不正确。取褪色后溶液,滴加KSCN溶液,溶液变红色,说明KSCN被氧化,可能是SCN-被O2或H2O2溶液氧化。向2 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液中滴加2滴0.1 mol/L KSCN溶液,后通入O2,发现溶液不褪色,证明溶液褪色的原因不是SCN-被O2氧化,而是SCN-被H2O2氧化。
(3)查阅资料发现SCN-可以被氧化生成S和两种可直接排放到空气中的气体。取少量褪色后的溶液于试管中,先加盐酸,再加BaCl2溶液,若产生白色沉淀,则证明褪色后的溶液中存在S。
(4)在FeCl2和KSCN混合液中滴加少量H2O2溶液,溶液先变红,说明H2O2与Fe2+反应生成Fe3+,说明H2O2优先氧化Fe2+,即Fe2+的还原性强于SCN-的。
(5)Fe(OH)3、NaClO发生氧化还原反应生成Na2FeO4和NaCl,1 mol Fe(OH)3反应时失去3 mol电子,1 mol NaClO反应时得2 mol电子,根据得失电子守恒等可写出该反应的化学方程式为2Fe(OH)3+3NaClO+4NaOH2Na2FeO4+3NaCl+5H2O。
(时间:30分钟　分值:48分)
(选择题1～11题,每小题3分,共33分)
(一)铁盐与亚铁盐的性质
1.下列各试剂中,不能用来鉴别FeSO4和Fe2(SO4)3的是(　　)
[A] NaOH溶液 [B] 酸性KMnO4溶液
[C] BaCl2溶液 [D] KSCN溶液
【答案】 C
【解析】 FeSO4遇NaOH溶液反应生成白色沉淀并迅速变为灰绿色,最后变成红褐色,Fe2(SO4)3与NaOH溶液反应生成红褐色沉淀,A项不符合题意;亚铁离子能使酸性KMnO4溶液褪色,B项不符合题意;两者均与氯化钡溶液反应生成白色沉淀硫酸钡,C项符合题意;加入KSCN溶液呈红色的是硫酸铁,没有明显现象的是硫酸亚铁,D项不符合题意。
2.(2024·北京学业水平考试)为检验FeCl2溶液是否变质,设计并完成如下实验。其中能说明FeCl2溶液变质的是(　　)
选项 实验操作及现象 实验装置
[A] 滴入AgNO3溶液,产生白色沉淀
[B] 滴入KSCN溶液,溶液变为红色
[C] 先滴入氯水,再滴入KSCN溶液,溶液变为红色
[D] 滴入NaOH溶液,生成白色絮状沉淀,沉淀迅速变 成灰绿色,最终变成红褐色
【答案】 B
【解析】 滴入AgNO3溶液后产生的白色沉淀为AgCl,与FeCl2溶液变质无关,A错误;滴加KSCN溶液,溶液变成红色,说明溶液中含Fe3+,即溶液中Fe2+被氧化为Fe3+,能说明FeCl2溶液变质,B正确;先滴加氯水,会氧化Fe2+,加入KSCN溶液变红,也无法说明FeCl2溶液是否变质,C错误;FeCl2溶液中滴入NaOH溶液,生成白色沉淀,无法确定FeCl2溶液是否变质,D错误。
3.(2024·贵州贵阳月考)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,其中结论正确的是(　　)
[A] 若样品溶于盐酸有气泡产生,则铁粉未变质
[B] 若滴加KSCN溶液,溶液未变红,则铁粉可能变质
[C] 若依次滴加氯水、KSCN溶液,溶液变红,则铁粉全部变质
[D] 若滴加KSCN溶液,溶液未变红,再滴加氯水,溶液变红,则铁粉全部变质
【答案】 B
【解析】 若样品溶于盐酸有气泡产生,只能说明还有铁单质,不能说明铁粉未变质,A错误;滴加KSCN溶液,溶液未变红,说明溶液中不含Fe3+,可能溶液中的Fe3+与铁粉反应生成Fe2+,不能说明铁粉未变质,B正确;滴加氯水时可能把溶液中的Fe2+氧化成Fe3+,再滴加KSCN溶液,溶液变红,不能确定铁粉是否全部变质,C错误;先滴加KSCN溶液,溶液未变红,说明溶液中不含Fe3+,再滴加氯水,溶液变红,说明溶液中含Fe2+,被氯水氧化成了Fe3+,不能确定铁粉是否全部变质,D错误。
(二)含铁化合物间的转化
4.在指定条件下,下列铁及其化合物之间的转化不能实现的是(　　)
[A] Fe(s)Fe2O3(s)
[B] FeCl2(aq)FeCl3(aq)
[C] Fe(OH)2(s)FeSO4(aq)
[D] Fe2O3(s)FeI2(aq)
【答案】 A
【解析】 Fe与水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁,题中转化不能实现,A符合题意;氯气能将亚铁离子氧化,得到FeCl3,题中转化可以实现,B不符合题意;Fe(OH)2与稀硫酸反应生成FeSO4和H2O,题中转化可以实现,C不符合题意;氧化铁可溶于氢碘酸,I-具有还原性,能将Fe3+还原为Fe2+,得到FeI2,题中转化可以实现,D不符合题意。
5.下列实验设计及其对应的离子方程式均正确的是(　　)
[A] 把铁片插入CuSO4溶液中,验证古代湿法冶铜:2Fe+3Cu2+2Fe3++3Cu
[B] 某溶液中滴入KSCN溶液显红色,说明含Fe3+:Fe3++3SCN-Fe(SCN)3
[C] FeCl3溶液中加入铜粉:Fe3++CuFe2++Cu2+
[D] 若要求用两种单质和一种溶液来测定Zn、Cu、Ag三种金属的活动性顺序,可用Zn、Cu和AgNO3溶液:Zn+2Ag+Zn2++2Ag
【答案】 B
【解析】 A中正确的离子方程式为Fe+Cu2+Fe2++Cu;C中正确的离子方程式为2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+;D中Zn、Cu均能与AgNO3溶液发生置换反应生成Ag,则不能比较Zn、Cu的金属活动性顺序。
6.以废铁屑(主要成分为Fe,还有少量Fe2O3、C和SiO2)制取无水FeCl3的流程如图所示。下列说法正确的是(　　)
已知:SOCl2易与H2O反应生成一种强酸和一种酸性氧化物。
[A] “过滤”所得滤液中一定存在的离子有Fe2+、H+、Cl-
[B] “氧化”时加入H2O2可发生反应:2Fe2++H2O22Fe3++2OH-
[C] 可以用KSCN溶液检验“氧化”反应是否完全
[D] SOCl2与H2O反应生成HCl与SO3
【答案】 A
【解析】 铁屑中主要成分为Fe,Fe和Fe3+反应生成Fe2+,Fe与盐酸反应也生成Fe2+,即“过滤”所得滤液中一定存在Fe2+、H+、Cl-,A正确;“氧化”时加入H2O2,溶液中发生反应:2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O,B错误;Fe3+与KSCN溶液会发生反应使溶液显红色,能检验Fe3+,但不能检验Fe2+,C错误;SOCl2与H2O反应生成一种强酸和一种酸性氧化物,分别是HCl与SO2,D错误。
综合应用
7.《新修本草》中描述“青矾”为“本来绿色,新出窟未见风者,正如琉璃……烧之赤色……”青矾加热时的反应为 2FeSO4·7H2OFe2O3+SO2↑+H2SO4+13H2O。下列说法正确的是(　　)
[A] 产物中含有3种酸性氧化物
[B] 所得赤色物质为FeSO4
[C] 反应为分解反应
[D] 铁元素被还原
【答案】 C
【解析】 产物中的酸性氧化物只有SO2,故A错误;Fe2O3是红色粉末,所得赤色物质为Fe2O3,故B错误;反应中一种物质变为多种物质,属于分解反应,故C正确;反应中铁元素化合价由+2价升高为+3价,铁元素被氧化,故D错误。
8.部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断错误的是(　　)
[A] a与硫粉充分加热反应可生成b
[B] 制备c时,应将胶头滴管伸入液面以下
[C] c、d在空气中充分加热,均可得到氧化铁
[D] b和e的混合溶液中,可先滴加KSCN溶液,再滴加少量新制氯水,证明溶液中含Fe2+
【答案】 D
【解析】 根据“价—类”二维图可知,a为Fe,b为亚铁盐,c为Fe(OH)2,d为Fe(OH)3,e为铁盐。Fe与S加热反应生成FeS,A正确;Fe(OH)2易被空气氧化,制备时应将胶头滴管伸入液面以下,B正确;Fe(OH)3在空气中受热分解生成Fe2O3,Fe(OH)2在空气中加热时,先与空气中的O2和水蒸气反应生成Fe(OH)3,受热分解也生成Fe2O3,C正确;铁盐和亚铁盐混合溶液中含Fe3+,滴加KSCN溶液,溶液直接变红,但要证明溶液中同时含Fe2+,为防止Fe3+干扰,可取少量混合液向其中滴加铁氰化钾,会出现蓝色沉淀,D错误。
9.下列关于Fe3+、Fe2+性质实验的说法错误的是(　　)
[A] 用如图装置可以制备Fe(OH)2
[B] 向足量含有淀粉的FeI2溶液中滴加2滴氯水,溶液变蓝,说明还原性:I->Fe2+
[C] 向某溶液中滴加KSCN溶液,溶液不变色,滴加氯水后溶液显红色,此现象不能确定溶液中含有Fe2+
[D] 向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止 Fe2+被氧化
【答案】 C
【解析】 反应开始时生成的氢气进入Y中,可排出装置中的空气,防止生成的氢氧化亚铁被氧化,一段时间后关闭止水夹Z,X中硫酸亚铁溶液进入Y中可与NaOH反应生成Fe(OH)2,故A正确;向足量含有淀粉的FeI2溶液中滴加2滴氯水,溶液变蓝,说明有单质碘生成,即首先氧化的是碘离子,因此还原性I->Fe2+,故B正确;开始滴加KSCN溶液,溶液不变色,滴加氯水后溶液变为红色,说明滴加氯水后溶液中含有Fe3+,氯水中的Cl2具有强氧化性,可将Fe2+氧化为Fe3+进而使溶液变为红色,能确定溶液中含有Fe2+,故C错误;Fe3+与铁反应可生成Fe2+,则向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2+被氧化,故D正确。
10.(2025·河北邢台月考)某化学兴趣小组利用铁元素的性质设计了“魔法实验”,如图所示。
[资料] a.“茶水”中含有鞣酸,与亚铁离子结合成无色的鞣酸亚铁,进而变为蓝黑色的鞣酸铁。
b.鞣酸、维生素C均具有还原性。
下列分析不正确的是(　　)
[A] ①→②,铁元素被氧气氧化生成了鞣酸铁
[B] 由③→④→⑤,可推知③中含二价铁
[C] 由①③④几乎颜色相同可推知,其所含粒子种类相同
[D] ④→⑤,至少有两种粒子被氧化
【答案】 C
【解析】 ①→②过程中,鞣酸转化为鞣酸亚铁,鞣酸亚铁发生氧化反应生成蓝黑色的鞣酸铁,A正确;③→④的过程中加入KSCN溶液无现象,说明不含有Fe3+,④→⑤的过程中加入H2O2溶液时生成了红色的Fe(SCN)3,说明③中含Fe2+,B正确;①中含鞣酸,①→③的过程中加入了FeSO4溶液、维生素C,③→④的过程中又加入了KSCN溶液,故①③④中所含粒子种类不相同,C不正确;④中含有维生素C、鞣酸、鞣酸亚铁或Fe2+等粒子,均具有还原性,则④→⑤的过程中至少有两种粒子被氧化,D正确。
11.(2025·江苏射阳中学月考)由表面被氧化的废铁屑制备产品FePO4·2H2O的流程如下。
下列说法错误的是(　　)
[A] “碱洗”的目的是除去废铁屑表面的油污
[B] “酸浸”时,Fe发生的反应有Fe+2H+Fe2++H2↑、Fe+2Fe3+3Fe2+
[C] “氧化”时,为检验氧化是否完全,可以选用KSCN溶液
[D] “制备”时若改为向Na3PO4溶液中滴加Fe2(SO4)3溶液,会降低产品的纯度
【答案】 C
【解析】 废铁屑需要进行碱洗,目的是去除废铁屑表面的油污,油污的存在可能影响产品的纯度和质量,A正确;加入过量稀硫酸,溶液中反应的离子方程式为Fe+2H+Fe2++H2↑、Fe+2Fe3+3Fe2+,B正确;“氧化”时,为检验氧化是否完全,应检验溶液中有无Fe2+,KSCN溶液不能用于检验Fe2+,可改用K3[Fe(CN)6]溶液,若溶液中出现蓝色沉淀,则说明氧化不完全,C错误;Na3PO4溶液的碱性强,“制备”时若改为向Na3PO4溶液中滴加Fe2(SO4)3溶液,产品中会混有Fe(OH)3沉淀,降低产品纯度,D正确。
12.(15分)黑木耳是常见食品,可以补充人体所必需的微量元素铁。某兴趣小组设计实验,检验黑木耳中的铁元素,实验流程如下。
(1)灼烧黑木耳必须用到下列仪器中的　　　(填字母)。
(2)(3分)灰烬中含有铁的氧化物以及钾、钙、硅等元素的化合物,酸浸的目的是 　。
(3)取少许滤液于试管中,滴入几滴KSCN溶液,显红色,说明滤液中含有　　　　;另取滤液检验,滤液能使酸性KMnO4溶液紫色褪去,说明滤液中存在具有　　　　　　(填“氧化性”或“还原性”)的粒子。
(4)为进一步探究Fe3+和Fe2+的氧化性和还原性,该兴趣小组设计并进行如下实验,记录现象,完成实验报告。
实验操作 实验现象 离子方程式 实验 结论
向FeCl2溶液中滴加新制氯水 溶液由浅绿色变为棕黄色 2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
向FeCl3溶液中加入足量的铁粉 铁粉逐渐溶解,溶液由棕黄色变为浅绿色 Fe3+具有氧化性
(5)实验结束,离开实验室之前,下列做法正确的是　　　　(填字母)。
A.废弃药品直接倒入水池冲走
B.药品、仪器归类存放
C.清洁实验仪器,打扫实验室卫生
D.关闭水电、门窗
【答案】 (1)A　
(2)将铁的氧化物溶解
(3)Fe3+　还原性
(4)Fe2+具有还原性　2Fe3++Fe3Fe2+
(5)BCD

展开更多......

收起↑