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十四　铁的单质、氧化物及其氢氧化物
【基础达标】(25分钟　30分)
一、选择题(本题包括5小题,每小题3分,共15分)
1.我国科学家参与研制的阿尔法磁谱仪随美国奋进号航天飞机升入太空,探索宇宙中是否存在“反物质”。根据所学的知识推测用于制造阿尔法磁谱仪的核心部件的材料是 (　　)
A.Fe3O4　 B.Fe2O3　 C.CuFeS2　 D.Fe(OH)3
【解析】选A。制造阿尔法磁谱仪的核心部件的材料是一种具有磁性的物质,在铁的各种化合物中,只有四氧化三铁是具有磁性的物质,其他均不具有磁性。
2.(2025·滨州高一检测)下列关于铁及其化合物的说法正确的是 (　　)
A.铁与氯气不反应,故可用钢瓶储存液氯
B.铁能与水蒸气反应,钢铁生产中的模具应提前进行干燥处理
C.氢氧化铁是一种红褐色沉淀,常用作红色颜料
D.湿法炼铜过程中,铜离子将铁氧化为三价铁
【解析】选B。铁与氯气在常温下不反应,因此可以用钢瓶储存液氯,铁与氯气在加热条件下可以反应,A错误;铁能与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气,钢铁生产中的模具应提前进行干燥处理,以免发生危险,B正确;Fe2O3是红棕色的,常用作红色颜料,C错误;湿法炼铜过程中发生反应:Fe+Cu2+===Cu+Fe2+,铜离子将铁氧化为二价铁,D错误。
3.下列关于FeO、Fe2O3和Fe3O4的说法正确的是 (　　)
A.FeO和Fe2O3都是黑色固体
B.Fe3O4中+2价和+3价铁的比例为2∶1
C.铁与水蒸气反应生成Fe2O3
D.Fe3O4又称为磁性氧化铁
【解析】选D。Fe2O3是红棕色固体,A错误;Fe3O4中+2价和+3价铁的比例为1∶2,B错误;铁与水蒸气反应生成Fe3O4,C错误;Fe3O4具有磁性,俗称磁性氧化铁,D正确。
4.下列有关氢氧化亚铁及其制备方法的叙述错误的是 (　　)
A.氢氧化亚铁为灰绿色絮状沉淀
B.氢氧化亚铁易被空气氧化
C.可利用如图所示装置,制备氢氧化亚铁
D.实验制备中,氢氧化钠溶液应预先煮沸
【解析】选A。A.氢氧化亚铁为白色絮状沉淀,不是灰绿色,故A错误;B.氢氧化亚铁具有还原性,易被空气中的氧气氧化为氢氧化铁,故B正确;C.氢氧化亚铁的制备要隔绝空气,可将盛有氢氧化钠溶液的胶头滴管伸入硫酸亚铁溶液中,故C正确;D.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氢氧化钠溶液预先煮沸,使溶解的空气逸出,故D正确。
5.
如图是铁及其化合物的“价-类”二维图。下列说法错误的是 (　　)
A.乙是碱性氧化物,但乙不能与水反应生成丁
B.K2FeO4具有强氧化性,可用于杀菌消毒
C.甲高温时与水蒸气反应转化为丙
D.若戊、己都是盐酸盐,则这两种物质均可通过化合反应获得
【解析】选C。根据图中价态和物质分类可知,甲为Fe;乙为FeO;丙为Fe2O3;丁为Fe(OH)2;戊为亚铁盐;己为铁盐,据此分析解题。A.乙为FeO,是碱性氧化物,但FeO不能与水反应生成丁,A正确;B.K2FeO4中Fe处于高价态,具有强氧化性,可用于杀菌消毒,B正确;C.甲为Fe,高温时与水蒸气反应转化为Fe3O4,C错误;D.若戊、己都是盐酸盐,则分别为FeCl2、FeCl3,则这两种物质均可通过化合反应获得:Fe+2FeCl3===3FeCl2、2Fe+3Cl22FeCl3,D正确。
二、非选择题(本题包括1小题,共15分)
6.某班同学分成A、B两组,并分别设计如下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)
(1)用FeSO4·7H2O固体配制220 mL 0.10 mol·L-1的FeSO4溶液,需要用到的仪器有药匙、玻璃棒、胶头滴管、量筒、　烧杯、250 mL容量瓶、托盘天平　。(从图2中选择,填名称)
【解析】(1)配制220 mL 0.10 mol·L-1 FeSO4溶液的一般操作步骤:计算、称量、溶解、冷却、移液、洗涤、定容、摇匀、装瓶贴标签,用到的仪器有托盘天平、药匙、烧杯、玻璃棒、量筒、250 mL容量瓶、胶头滴管。
(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。请分析沉淀颜色变化的原因:　 4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3　。(用化学方程式表示)
【解析】(2)FeSO4和NaOH发生复分解反应生成Fe(OH)2,Fe(OH)2被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3,化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。
B组实验:选用稀硫酸、铁粉、NaOH溶液进行实验,装置如图3。
(3)实验时,先　打开　(填“打开”或“关闭”)止水夹K,然后打开分液漏斗的玻璃塞和活塞,使稀硫酸与铁粉反应,一段时间后,　关闭　(填“打开”或“关闭”)止水夹K,制得白色Fe(OH)2沉淀,且沉淀能一段时间内不变色,原因是　铁与稀硫酸反应产生的氢气排出了整个装置中的空气　。
【解析】(3)Fe(OH)2还原性强,易被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3,所以制备过程中必须将整个装置中的空气排尽,即先打开止水夹K,然后打开分液漏斗的玻璃塞和活塞,使稀硫酸与铁粉反应,一段时间后,铁与稀硫酸反应生成的氢气将整个装置的空气棑尽,再关闭止水夹K,生成氢气的试管中压强增大,将硫酸亚铁溶液压入广口瓶中,与盛装的NaOH溶液反应生成氢氧化亚铁白色沉淀,由于整个装置中没有氧气存在,则制得的白色Fe(OH)2沉淀能一段时间内不变色。
【能力提升】(15分钟　20分)
1.(5分)(双选)部分氧化的Fe-Cu合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共5.92 g。经如图处理:
下列说法正确的是 (　　)
A.灼烧的目的是除去氢氧化物滤渣中的少量水,减少质量误差
B.样品中氧元素的物质的量为0.03 mol
C.V=224
D.溶解样品的过程中共消耗2.0 mol·L-1硫酸50 mL
【解析】选B、C。硫酸足量,根据氧化性Fe3+>Cu2+>H+可知,Fe3+优先反应,由于滤液A中不含铜离子,且有气体氢气生成,则滤液A中不含Fe3+,滤渣3.2 g为金属Cu,物质的量为=0.05 mol,即合金样品中总共含有铜元素0.05 mol;滤液A中加入足量氢氧化钠溶液,
所得滤渣灼烧得到的3.2 g固体为Fe2O3,物质的量为=0.02 mol,铁元素的物质的量为
0.04 mol。灼烧的目的是将氢氧化亚铁转化为氧化铁,A错误;根据分析可知,最后滤液A中溶
质为过量H2SO4和FeSO4,而铁元素物质的量为0.04 mol,说明与铁反应的硫酸物质的量为
0.04 mol,含氢离子0.08 mol,其中部分氢离子生成氢气,另外的H+和合金中的氧结合成水,由
于合金中氧的物质的量=0.03 mol,它结合氢离子0.06 mol,所以硫酸中有
0.08 mol-0.06 mol=0.02 mol H+生成氢气,即生成0.01 mol氢气,标准状况下体积为22.4 L·mol-1×
0.01 mol=0.224 L=224 mL,消耗硫酸的物质的量为0.08 mol<2.0 mol·L-1×50 mL,故B、C正确,
D错误。
2.(5分)
(双选)(2025·潍坊高一检测)某化学兴趣小组按如图所示装置进行实验,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.在分液漏斗中加入适量水,关闭弹簧夹后,打开分液漏斗活塞,如果分液漏斗中的水不持续滴下,说明装置气密性良好
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
【解析】选A、B。橡皮管能起到平衡气压的作用,无论装置气密性是否良好,分液漏斗中的水都会持续滴下,A错误;钠与水反应生成氢氧化钠和氢气,生成的氢氧化钠与氯化亚铁反应生成氢氧化亚铁沉淀,B错误;钠与水反应生成氢氧化钠和氢气,生成的氢氧化钠与氯化亚铁反应生成氢氧化亚铁为白色絮状物,C正确;白色氢氧化亚铁不稳定,遇到空气与空气中氧气结合生成氢氧化铁红褐色沉淀,D正确。
3.(10分)铁及其化合物在生产、生活中有重要用途。某化学兴趣小组的同学设计了以下实验,请回答下列问题:
“铁与水反应”,并检验产物的性质。(夹持装置已略去)
(1)装置A中盛放碎瓷片的仪器的名称为　圆底烧瓶　,装置A的作用是　提供与还原铁粉反应的水蒸气　。
(2)装置B中发生反应的化学方程式为　3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2　。
(3)实验一段时间后,装置E中的实验现象为　硬质玻璃管中的固体由黑色变为红色　。
【解析】装置A为制取水蒸气的装置,在装置B中,还原铁粉与水蒸气反应,生成Fe3O4和H2,用装置C收集氢气,装置D干燥氢气,装置E中,H2还原氧化铜,生成铜和水。
(1)装置A中,盛放碎瓷片的仪器的名称为圆底烧瓶;由分析可知,装置A的作用是提供与还原铁粉反应的水蒸气。
(2)装置B中,还原铁粉与水蒸气在高温下反应,生成Fe3O4和H2,发生反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2。
(3)装置E中,H2还原氧化铜,生成铜和水。实验一段时间后,装置E中的实验现象为硬质玻璃管中的固体由黑色变为红色。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、氧化物及其氢氧化物
课程标准 素养目标
1.依据铁与一些物质的反应,巩固金属的化学性质。 2.通过对铁及其氧化物性质的学习,使学生巩固药品取用等基础实验操作。 3.通过探索氢氧化亚铁的制备方法,使学生深入理解掌握氢氧化亚铁制备的特殊性,从而加深对氢氧化亚铁的不稳定性、强还原性的认识、记忆和巩固。 1.能根据铁的氧化物、氢氧化物的性质和发生的变化,认识物质的组成、结构、性质和变化,形成“结构决定性质”的化学学习观念。(宏观辨识与微观探析) 2.通过探索氢氧化亚铁的制备方法的体验,培养学生的创新意识和创新思维能力,养成实事求是的科学精神、严谨的科学态度。(科学探究与创新意识)
备课教学指导
【教学建议】
1.通过日常实例分析铁的存在状态、物理性质、化学性质,利用教材上【思考与讨论】加强铁与水蒸气反应的认识。
2.铁的氧化物:
建议教师引导学生从日常生活所接触到的铁制品的锈蚀入手,认识铁的氧化物的物理性质,进而类比学生熟悉的CaO、Al2O3,学习铁的氧化物的化学性质,注意引导学生分析不同氧化物中铁元素的化合价。
3.铁的氢氧化物:
建议教师类比Al(OH)3的制取,通过演示实验,让学生观察实验现象,并分析产生现象的原因或原理,进而明确制备Fe(OH)2应采取的措施。
同时从Fe(OH)2在空气中颜色的变化总结Fe(OH)2和Fe(OH)3的转化。
【情境导引】
模式一:
铁在自然界分布极广,是地壳的重要组成元素之一。因为天然的纯铁在自然界几乎不存在,铁矿石的熔点也较高,又不易还原,所以人类利用铁比铜、锡、铅、金等还要晚些,在埃及、西南亚等一些文明古国所发现的最早的铁器,都是由陨铁加工而成的。
【思考】
(1)铁在自然界的存在形态有哪些
(2)铁的氧化物有哪些
提示:铁在自然界中有游离态和化合态两种形式;铁有FeO、Fe2O3、Fe3O4等氧化物。
模式二:
铁锈为铁的氧化物的统称,通常为红色,由铁和氧气发生氧化还原反应而生成。不同情况下会生成不同形式的铁锈。在氧气和水充足的情况下,铁会完全氧化成铁锈。
【思考】
(1)根据铁锈颜色能否推测出铁锈的主要成分
(2)如何减缓铁的生锈
提示:铁锈主要由三氧化二铁水合物Fe2O3·nH2O和铁的氢氧化物组成;铁在干燥、无氧环境(如涂刷油漆)可以减缓生锈。
课前自主学习
学习任务一　 铁的单质
任务驱动:早期人类冶炼技术不发达,无法通过冶炼铁矿石得到铁,有人曾发掘出4000多年前的匕首,是由陨铁加工而成的。你知道陨铁中铁的存在形式吗
1.铁的存在形态
(1)铁在自然界中有两种存在形态,可以像陨铁中的铁那样以单质形态存在,也可以化合价+2和+3的化合物形态存在于矿石中。
【想一想】
铁元素在化合物中有+2、+3价两种化合价,结合氧化还原反应规律,会有什么性质
提示:最高价态只有氧化性,中间价态既有氧化性又有还原性。
(2)铁在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝,居第四位。
2.铁的性质
(1)物理性质
纯铁是银白色金属,有导热性和延展性,能导电,能被磁铁吸引。
(2)化学性质
铁单质性质活泼,有较强的还原性。铁单质与其他物质反应时,既可以失去两个电子,也可以失去三个电子,也就是说在化合物中铁有+2价和+3价两种化合价。
①与非金属单质的反应
Fe与S反应:Fe+SFeS。
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:3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2。
③与酸的反应
与非氧化性酸,如盐酸反应的离子方程式:Fe+2H+===Fe2++H2↑。
【想一想】
Fe与所有酸反应均生成Fe2+吗 请分析。
提示:Fe与一般的酸(如HCl、稀硫酸、CH3COOH等)反应生成Fe2+与H2,Fe与强氧化性酸(如HNO3等)反应可以生成Fe3+,不能放出H2。
④与某些盐溶液的反应
a.与CuSO4溶液反应的离子方程式:Fe+Cu2+===Cu+Fe2+。
b.与FeCl3溶液反应的离子方程式:Fe+2Fe3+===3Fe2+。
学习任务二　 铁的三种氧化物
任务驱动:铁的氧化物有以下三种,你知道每种氧化物中铁元素的价态吗
1.铁的氧化物
化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4
俗称 — 铁红 磁性氧化铁
铁的价态 +2价 +3价 +2价、+3价
色态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体
溶解性 不溶于水 不溶于水 不溶于水
用途 — 红色油漆和涂料、炼铁原料 炼铁、磁性材料
【做一做】铁在化合物中有+2、+3价两种价态,单质铁与④(填下列编号,下同)反应时只生成+3价铁;与①⑤⑥⑦⑧反应时只生成+2价铁;与②③反应时既生成+2价铁也生成+3价铁。
所选试剂:①S　②O2　③H2O(g)　④Cl2　⑤盐酸　⑥稀硫酸　⑦CuSO4溶液　⑧FeCl3溶液
2.铁的氧化物的性质
化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4
与酸 反应 FeO+2H+===Fe2++H2O Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O Fe3O4+8H+===2Fe3++Fe2++4H2O
转化 6FeO+O22Fe3O4
学习任务三　铁的氢氧化物
任务驱动:铁在常温下不与水反应,在高温下与水反应生成Fe3O4,因此铁不能像钠一样与水反应生成氢氧化物,那如何制得铁的氢氧化物呢
1.Fe(OH)2与Fe(OH)3的比较
化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
颜色 白色 红褐色
溶解性 难溶 难溶
稳定性 在空气中易转化为Fe(OH)3 2Fe(OH)3Fe2O3+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(离子 方程式) Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓ Fe3++3OH-=== Fe(OH)3↓
转 化 化学 方程式 4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
现象 白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色
2.铁的氢氧化物的制备
化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
操作
现象 产生白色絮状沉淀,迅速变为灰绿色,最终变为红褐色沉淀 生成红褐色沉淀
有关反应 方程式 Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3 Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓
【做一做】以下说法正确的有③⑥。
①浓盐酸与铁屑反应:2Fe+6H+===2Fe3++3H2↑
②纳米铁粉可以高效地去除被污染水体中的Pb2+、Cu2+、Cd2+、Hg2+等重金属离子,其本质是纳米铁粉对重金属离子较强的物理吸附
③铁在高温下与H2O(g)发生置换反应生成Fe3O4
④ Fe与Cl2反应生成FeCl3,推测Fe与I2反应生成FeI3
⑤用含硅胶、铁粉的透气小袋与食品一起密封包装没有发生化学反应
⑥Fe3O4中Fe的化合价有+2价和+3价,但Fe3O4为纯净物
【理解辨析】
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)在工业中需要炼制铁单质,所以自然界中无游离态的铁。 (×)
提示:自然界中的陨铁中存在铁单质。
(2)Fe在纯净氧气中燃烧生成黑色的Fe2O3。 (×)
提示:Fe在纯净氧气中燃烧的产物为Fe3O4。
(3)Fe3O4中铁的化合价有+2价和+3价,为混合物。 (×)
提示:Fe3O4是纯净物。
(4)Fe(OH)2易转化为Fe(OH)3,表现强氧化性。 (×)
提示:Fe(OH)2易转化为Fe(OH)3,表现强还原性。
课堂合作探究
探究任务一　铁粉与水蒸气反应
【实验情境】
铁粉与水蒸气反应
【问题探究】
1.湿棉花和肥皂液在反应中分别起什么作用
提示:湿棉花受热可以提供反应所需的水蒸气;肥皂液在实验中起到收集气体的作用。
2.铁粉与水蒸气反应产生的气体是什么 如何证明
提示:H2。用火柴点燃肥皂泡,看到淡蓝色火焰且有爆鸣声,证明生成的气体是H2。
3.迁移应用:
(1)利用如图装置能不能进行铁粉与水蒸气的反应 请说明原因。
提示:可以。首先加热右边试管中的水,产生的水蒸气进入左边试管中,然后加热左边试管中的铁粉,反应产生的氢气用中间试管排水法收集。
(2)已知铁与硫在加热条件下反应生成FeS,试写出该反应方程式。对照铁与氯气、稀硫酸及硫酸铜溶液反应的化学方程式,在这几个反应中,铁元素化合价的变化有何异同 体现了铁单质的什么性质 产生差异的原因是什么
提示:①Fe+SFeS
②2Fe+3Cl22FeCl3
③Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑
④Fe+CuSO4===FeSO4+Cu
反应①③④中铁元素由0价升高到+2价,反应②铁元素由0价升高到+3价,均体现了铁单质的还原性。铁元素价态的不同与氧化剂氧化性强弱有关。
【探究总结】
1.铁单质化学性质归纳
【易错提醒】
①铁在潮湿的空气中生成铁锈的主要成分是Fe2O3,而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。
②Fe与Cl2反应不论用量多少都生成FeCl3,而Fe与盐酸反应生成FeCl2。
2.铁与水反应“四注意”
(1)Fe不能与冷、热水反应,只能与水蒸气反应;
(2)实验开始后应首先加热湿棉花,产生水蒸气后再在铁粉处加热;
(3)Fe与水蒸气反应的固体产物是Fe3O4,不是Fe2O3;
(4)Fe生锈是铁与水、氧气共同作用的结果。
【探究训练】
1.(2024·新课标全国卷)实验室中利用下图装置验证铁与水蒸气反应。下列说法错误的是 (　　)
A.反应为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2
B.酒精灯移至湿棉花下方实验效果更好
C.用木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
【解析】选B。铁和水蒸气在高温条件下发生反应生成Fe3O4和H2,该反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,A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错误;用木柴点燃肥皂泡,观察到淡蓝色火焰,肥皂泡破裂可听到爆鸣声,则可检验生成的气体为氢气,C正确;由于该实验中的反应要在高温条件下发生,因此要使用硬质玻璃试管盛装还原铁粉,D正确。
2.(双选)铁与水蒸气反应的装置如图所示,下列有关该实验的说法不正确的是 (　　)
A.铁与水蒸气在高温下反应生成Fe(OH)2和H2
B.肥皂液的主要作用是便于检验生成的H2
C.每消耗3 mol Fe,生成3 mol H2
D.湿棉花的作用是提供水蒸气
【解析】选A、C。铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气,在肥皂液中可用肥皂泡收集部分氢气,以此解题。铁与水蒸气在高温下反应生成Fe3O4和H2,A错误;肥皂液的主要作用是检验反应生成的H2,反应一段时间后,有肥皂泡吹起时,用点燃的火柴靠近肥皂泡,当听到爆鸣声时,说明铁与水蒸气反应生成了H2,B正确;红热的铁与水蒸气反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,在该反应中,若消耗了3 mol Fe,则生成4 mol H2,C错误;铁与水蒸气反应,湿棉花的作用是提供水蒸气,D正确。
3.某化学兴趣小组利用如图装置进行“铁与水反应”的实验,并检验产物的性质,请回答下列问题:
(1)A装置的作用是　　　　,烧瓶底部放碎瓷片的作用是　　　　　　　　。
(2)写出装置B中发生反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　,该反应中氧化剂是　　　　,氧化产物是　　　　。
(3)D的作用是　。
(4)E中的实验现象是　。
(5)A、B两个装置中应先点燃　　　　处的酒精(喷)灯,点燃E处酒精灯之前应进行的操作是　 　。
【解析】(2)B中发生的反应是3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,故A装置为B中的反应提供水蒸气。
(3)D的作用是吸收未反应的水蒸气,干燥H2。(4)E中的反应为H2+CuOCu+H2O,故实验现象是黑色固体变红,且玻璃管内壁上有水珠生成。(5)应先点燃A处的酒精灯,排除B中的空气,再点燃酒精喷灯。进行H2还原CuO的实验前,应首先检验H2的纯度。
答案:(1)产生水蒸气　防止加热时液体暴沸
(2)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2　H2O　Fe3O4
(3)吸收未反应的水蒸气,干燥H2
(4)黑色固体变成红色,玻璃管内壁上有水珠生成
(5)A　收集H2并检验其纯度
探究任务二　氢氧化亚铁的制备
【实验情境】
在两支试管中分别加入少量的FeCl3和FeSO4溶液,然后各滴入NaOH溶液。
【问题探究】
1.预测性质
从化合价角度预测氢氧化亚铁的制备需要注意哪些问题
提示:氢氧化亚铁中铁的化合价是+2价,具有一定的还原性,氢氧化亚铁的制备过程中要防止其被氧化。
2.实验验证
(1)FeCl3溶液呈棕黄色,FeSO4溶液呈浅绿色。
(2)向FeCl3溶液滴加NaOH溶液,现象为立即产生红褐色沉淀,反应的化学方程式为FeCl3+3NaOH===Fe(OH)3↓+3NaCl,离子方程式为Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓。
(3)向FeSO4溶液滴加NaOH溶液,瞬间现象为立即产生白色沉淀,反应的化学方程式为FeSO4+2NaOH===Fe(OH)2↓+Na2SO4,离子方程式为Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓。
随后生成的白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成了红褐色的原因是 Fe(OH)2在空气中极易被氧化成Fe(OH)3,化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。
3.解释和结论
(1)Fe(OH)2在空气中极易被氧化成Fe(OH)3,所以为了较长时间看到FeSO4溶液和NaOH溶液反应产生白色沉淀现象,你可以在实验中采取哪些措施
提示:氢氧化钠溶液煮沸处理;滴加氢氧化钠溶液的长胶头滴管尖嘴插入液面以下;液面上方覆盖有机物等。
(2)结论:
由于氢氧化亚铁容易被氧气氧化为氢氧化铁,所以在制备氢氧化亚铁时注意隔绝氧气。
4.迁移应用
Fe(OH)2若进行灼烧会变成什么
提示:若是在无氧环境下,灼烧Fe(OH)2会得到FeO,若在有氧气存在条件下,Fe(OH)2在灼烧时会被氧化为Fe(OH)3,最终生成Fe2O3。
【探究总结】
制备Fe(OH)2的两种思维
思维一:有机覆盖层法。
将吸有NaOH溶液的长胶头滴管插到液面以下,并在液面上覆盖一层苯或煤油,以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应,如图1所示。
思维二:还原性气体保护法。
打开止水夹a用H2将装置内的空气排尽后,再关闭止水夹a,产生的H2使试管Ⅰ中压强变大,FeSO4沿玻璃管进入试管Ⅱ与NaOH溶液混合,这样可长时间观察到白色沉淀,如图2所示。
【典例示范】
【典例】已知四氯化碳(CCl4)为不溶于水且密度比水大的有机溶剂。下列实验操作能够制取Fe(OH)2并能较长时间观察到白色沉淀的是 (　　)
【解析】选D。A、C项液体滴入过程,液面接触空气,产生的沉淀迅速被氧化;B项中CCl4密度大,应在下层;D项中的操作可防止氧气氧化Fe(OH)2,能较长时间观察到白色沉淀。
【延伸探究】(1)C选项操作的实验现象是什么 写出产生沉淀的离子反应方程式。
提示:产生白色沉淀,迅速变成灰绿色,最终变成红褐色沉淀,
Fe2++2NH3·H2O===Fe(OH)2↓+2N。
(2)D项中的油还可以用什么物质替代 酒精可以吗,为什么
提示:可以使用汽油、苯等不溶于水且密度小于水的有机物,但酒精溶于水不可以。
【探究训练】
1.(双选)在如图装置中,用NaOH溶液、铁粉、稀硫酸制备Fe(OH)2,下列说法不正确的是 (　　)
A.试管Ⅱ中的试剂是稀硫酸
B.试管Ⅰ中发生的离子反应:2Fe+6H+===2Fe3++3H2↑
C.先打开止水夹,目的是让产生的气体排尽装置和溶液中的氧气
D.检验到试管Ⅱ支管口的气体只有一种时,关闭止水夹,即可在试管Ⅱ中产生白色沉淀
【解析】选A、B。装置Ⅰ中加入Fe和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,氢气排尽装置中的空气(氧气),Ⅱ中加入氢氧化钠溶液,关闭止水夹后,Ⅰ中压强增大,将硫酸亚铁压入Ⅱ中与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化亚铁,试管Ⅱ中的试剂是NaOH溶液,A错误;试管Ⅰ中发生的离子反应:Fe+2H+===Fe2++H2↑,B错误;结合前面A选项,先打开止水夹,目的是让产生的气体排尽装置和溶液中的氧气,C正确;检验到试管Ⅱ支管口的气体只有一种时,即产生的氢气把空气完全排除,关闭止水夹,即可在试管Ⅱ中产生白色沉淀,D正确。
2.(2025·青岛高一检测)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.FeSO4溶液需要现用现配且使用过量的铁
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.该实验可以用铁粉代替Na2CO3粉末
【解析】选D。FeSO4容易被氧化,需要现用现配且使用过量的铁,A正确;实验时先注入稀硫酸,等二氧化碳排出锥形瓶内的空气后再注入NaOH溶液和FeSO4溶液生成氢氧化亚铁,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;氢气的密度比空气小,用铁粉代替Na2CO3粉末,不能排尽空气,D错误。
课堂学业达标
1.《新修本草》是我国古代中药著作,其中“青矾”条目下提到:本来绿色,新出窟未见风者,正如瑠璃……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
【解析】选D。“青矾”的描述为“本来绿色,新出窟未见风者,正如瑠璃……烧之赤色……”,青矾是绿色,经煅烧后,分解成的Fe2O3为红色。CuSO4·5H2O为蓝色晶体,受热失去结晶水变成白色,A不符合题意;ZnSO4·7H2O为白色晶体,受热失去结晶水后为白色粉末,B不符合题意;KAl(SO4)2·12H2O为无色晶体,加热失去结晶水后,变成白色粉末,C不符合题意;FeSO4·7H2O为绿色晶体,+2价铁离子不稳定,易被氧化成+3价铁离子,即FeSO4·7H2O在空气中灼烧后生成赤色的三氧化二铁,D符合题意。
2.有0.4 g铁的氧化物,用足量CO在高温下将其还原,把生成的气体全部通入石灰水中,得到0.75 g固体沉淀物。这种铁的氧化物是 (　　)
A.FeO　B.Fe2O3　C.Fe3O4　D.无法确定
【解析】选B。CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O
=7.5×10-3 mol
由CO→CO2,故铁的氧化物中含O:
n(O)=7.5×10-3 mol
m(O)=7.5×10-3 mol×16 g·mol-1=0.12 g
n(Fe)==0.005 mol
n(Fe)∶n(O)=0.005∶0.007 5=2∶3,故为Fe2O3。
3.由5 mol Fe2O3、4 mol Fe3O4和3 mol FeO组成的混合物,加入1 mol纯铁并在高温下和Fe2O3反应。若纯铁完全反应,则反应后混合物中FeO与Fe2O3的物质的量之比可能是 (　　)
①4∶3　②3∶2　③3∶1　④2∶1
A.①②　　B.②③　　C.②④　　D.③④
【解析】选B。根据得失电子守恒,若Fe+Fe2O33FeO,则反应后有n(FeO)=3 mol+3 mol=6 mol,n(Fe2O3)=5 mol-1 mol=4 mol,则FeO与Fe2O3的物质的量之比为3∶2,②正确;若Fe+4Fe2O33Fe3O4,则消耗1 mol Fe反应掉4 mol Fe2O3,剩余1 mol Fe2O3,而3 mol FeO未参加反应,所以FeO与Fe2O3的物质的量之比为3∶1,③正确。
4.(双选)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Fe2O3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Fe2O3,俗称铁红
【解析】选C、D。自然界中的陨铁是铁单质,属于游离态的铁,A错误;红热的Fe能与水蒸气发生反应,生成的是四氧化三铁与氢气,B错误;氢氧化钠与硫酸亚铁发生反应生成白色的氢氧化亚铁沉淀,氢氧化亚铁沉淀易被氧化,最终转化为氢氧化铁,所以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,C正确;Fe(OH)3受热分解生成Fe2O3和水,Fe2O3俗称铁红,D正确。
5.某化学实验小组利用以下装置测定某赤铁矿中氧化铁的纯度:向赤铁矿中通入纯净的一氧化碳气体,假设赤铁矿中杂质不参与反应,请回答下列问题:
(1)实验开始时,先进行的操作是　　　　(填序号),其目的是　。
①通入一氧化碳　②加热
(2)实验过程中观察到装置A中玻璃管内发生的现象是 　;
(3)写出B装置发生的化学反应方程式: 　;
装置C的作用是　。
(4)从环境保护的角度看本实验存在的缺陷是 　。
(5)实验前称量赤铁矿的质量为20 g。通入足量的一氧化碳完全反应后,B装置总质量增加了13.2 g,则赤铁矿中氧化铁的纯度为　。
【解析】(1)实验开始时,要先通一会儿一氧化碳,把装置内的空气排除干净,防止形成混合气体发生爆炸;(2)实验过程中观察到装置A中玻璃管内发生的现象是红色物质变成黑色;(3)二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水,化学方程式为2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O;装置C的作用是:防止空气中的二氧化碳进入装置B中影响赤铁矿中氧化铁纯度的测定;(4)一氧化碳有剧毒,为了防止未反应完的一氧化碳进入空气污染环境,要在C装置的末端放一燃着的酒精灯;(5)设生成13.2 g二氧化碳,需要氧化铁的质量为x
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
160 132
x 13.2 g
解得x=16 g
赤铁矿中氧化铁的纯度为:×100%=80%。
答案:(1)①　把装置内的空气排除干净,防止形成混合气体发生爆炸　(2)红色物质变黑色
(3)CO2+2NaOH===Na2CO3+H2O
防止空气中的二氧化碳进入装置B中影响赤铁矿中氧化铁纯度的测定
(4)没有尾气处理装置(或应有尾气处理装置)
(5)80%
　　 课时巩固 请使用 课时素养检测 十四(共60张PPT)
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、氧化物及其氢氧化物
01
02
04
03
备课教学指导
课前自主学习
课堂学业达标
课堂合作探究
课程标准 素养目标
1.依据铁与一些物质的反应,巩固金属 的化学性质。 2.通过对铁及其氧化物性质的学习,使 学生巩固药品取用等基础实验操作。 3.通过探索氢氧化亚铁的制备方法,使 学生深入理解掌握氢氧化亚铁制备的 特殊性,从而加深对氢氧化亚铁的不稳 定性、强还原性的认识、记忆和巩固。 1.能根据铁的氧化物、氢氧化物的性质和
发生的变化,认识物质的组成、结构、性质
和变化,形成“结构决定性质”的化学学习观
念。(宏观辨识与微观探析)
2.通过探索氢氧化亚铁的制备方法的体验,
培养学生的创新意识和创新思维能力,养成
实事求是的科学精神、严谨的科学态度。
(科学探究与创新意识)
01
备课教学指导
【教学建议】
1.通过日常实例分析铁的存在状态、物理性质、化学性质,利用教材上【思考与讨论】
加强铁与水蒸气反应的认识。
2.铁的氧化物:
建议教师引导学生从日常生活所接触到的铁制品的锈蚀入手,认识铁的氧化物的物
理性质,进而类比学生熟悉的CaO、Al2O3,学习铁的氧化物的化学性质,注意引导学生
分析不同氧化物中铁元素的化合价。
3.铁的氢氧化物:
建议教师类比Al(OH)3的制取,通过演示实验,让学生观察实验现象,并分析产生现象的
原因或原理,进而明确制备Fe(OH)2应采取的措施。
同时从Fe(OH)2在空气中颜色的变化总结Fe(OH)2和Fe(OH)3的转化。
【情境导引】
模式一:
铁在自然界分布极广,是地壳的重要组成元素之一。因为天然的纯铁在
自然界几乎不存在,铁矿石的熔点也较高,又不易还原,所以人类利用铁比
铜、锡、铅、金等还要晚些,在埃及、西南亚等一些文明古国所发现的
最早的铁器,都是由陨铁加工而成的。
【思考】
(1)铁在自然界的存在形态有哪些
(2)铁的氧化物有哪些
提示:铁在自然界中有游离态和化合态两种形式;铁有FeO、Fe2O3、
Fe3O4等氧化物。
模式二:
铁锈为铁的氧化物的统称,通常为红色,由铁和氧气发生氧化还原反应而
生成。不同情况下会生成不同形式的铁锈。在氧气和水充足的情况下,
铁会完全氧化成铁锈。
【思考】
(1)根据铁锈颜色能否推测出铁锈的主要成分
(2)如何减缓铁的生锈
提示:铁锈主要由三氧化二铁水合物Fe2O3·nH2O和铁的氢氧化物组成;铁
在干燥、无氧环境(如涂刷油漆)可以减缓生锈。
02
课前自主学习
学习任务一　 铁的单质
任务驱动:早期人类冶炼技术不发达,无法通过冶炼铁矿石得到铁,有人曾发
掘出4000多年前的匕首,是由陨铁加工而成的。你知道陨铁中铁的存在形
式吗
1.铁的存在形态
(1)铁在自然界中有两种存在形态,可以像_____中的铁那样以_____形态存
在,也可以化合价___和___的_______形态存在于矿石中。
陨铁
单质
+2
+3
化合物
【想一想】
铁元素在化合物中有+2、+3价两种化合价,结合氧化还原反应规律,会有什
么性质
提示:最高价态只有氧化性,中间价态既有氧化性又有还原性。
(2)铁在地壳中的含量仅次于___、___和___,居第四位。
氧
硅
铝
2.铁的性质
(1)物理性质
纯铁是_____色金属,有_______和_______,能_____,能被磁铁吸引。
(2)化学性质
铁单质性质活泼,有较强的_______。铁单质与其他物质反应时,既可以失去
两个电子,也可以失去三个电子,也就是说在化合物中铁有+2价和+3价两种
化合价。
银白
导热性
延展性
导电
还原性
①与非金属单质的反应
__________________
Fe与S反应:_____________。
Fe+S FeS
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:__________________
__________。
③与酸的反应
与非氧化性酸,如盐酸反应的离子方程式:___________________。
【想一想】
Fe与所有酸反应均生成Fe2+吗 请分析。
提示:Fe与一般的酸(如HCl、稀硫酸、CH3COOH等)反应生成Fe2+与H2,
Fe与强氧化性酸(如HNO3等)反应可以生成Fe3+,不能放出H2。
3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2
Fe+2H+===Fe2++H2↑
④与某些盐溶液的反应
a.与CuSO4溶液反应的离子方程式:___________________。
b.与FeCl3溶液反应的离子方程式:_________________。
Fe+Cu2+===Cu+Fe2+
Fe+2Fe3+===3Fe2+
学习任务二　 铁的三种氧化物
任务驱动:铁的氧化物有以下三种,你知道每种氧化物中铁元素的价态吗
1.铁的氧化物
化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4
俗称 — _____ ___________
铁的价态 ___价 ___价 +2价、+3价
色态 黑色粉末 _______粉末 黑色晶体
溶解性 不溶于水 不溶于水 不溶于水
用途 — 红色油漆和涂料、 炼铁原料 炼铁、磁性材料
铁红
磁性氧化铁
+2
+3
红棕色
【做一做】铁在化合物中有+2、+3价两种价态,单质铁与___(填下列编
号,下同)反应时只生成+3价铁;与___________反应时只生成+2价铁;与
_____反应时既生成+2价铁也生成+3价铁。
所选试剂:①S　②O2　③H2O(g)　④Cl2　⑤盐酸　⑥稀硫酸　
⑦CuSO4溶液　⑧FeCl3溶液
④
①⑤⑥⑦⑧
②③
2.铁的氧化物的性质
化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4
与酸 反应 _____________ __________ ______________ ____________ ______________
________________
转化 ___________________ FeO+2H+===
Fe2++H2O
Fe2O3+6H+===
2Fe3++3H2O
Fe3O4+8H+===
2Fe3++Fe2++4H2O
6FeO+O2 2Fe3O4
学习任务三　铁的氢氧化物
任务驱动:铁在常温下不与水反应,在高温下与水反应生成Fe3O4,因此铁不
能像钠一样与水反应生成氢氧化物,那如何制得铁的氢氧化物呢
1.Fe(OH)2与Fe(OH)3的比较
化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
颜色 _____ _______
溶解性 _____ _____
白色
红褐色
难溶
难溶
化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
稳定性 在空气中易转化为________ ________________________
与盐酸反应 (离子方程式) __________________________ __________________________
制备(离子 方程式) ______________________ ______________________
转 化 化学 方程式 ______________________________ 现象 ___色沉淀迅速变成_____色,最后变成_____色 Fe(OH)3
2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O
Fe(OH)2+2H+===Fe2++2H2O
Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O
Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓
Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
白
灰绿
红褐
2.铁的氢氧化物的制备
化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
操作
现象 产生_____絮状沉淀,迅速变为 _____色,最终变为___________ _______________
有关反应 方程式 Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3 Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓
白色
灰绿
红褐色沉淀
生成红褐色沉淀
【做一做】以下说法正确的有_____。
①浓盐酸与铁屑反应:2Fe+6H+===2Fe3++3H2↑
②纳米铁粉可以高效地去除被污染水体中的Pb2+、Cu2+、Cd2+、Hg2+等重
金属离子,其本质是纳米铁粉对重金属离子较强的物理吸附
③铁在高温下与H2O(g)发生置换反应生成Fe3O4
④ Fe与Cl2反应生成FeCl3,推测Fe与I2反应生成FeI3
⑤用含硅胶、铁粉的透气小袋与食品一起密封包装没有发生化学反应
⑥Fe3O4中Fe的化合价有+2价和+3价,但Fe3O4为纯净物
③⑥
【理解辨析】
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)在工业中需要炼制铁单质,所以自然界中无游离态的铁。( )
提示:自然界中的陨铁中存在铁单质。
(2)Fe在纯净氧气中燃烧生成黑色的Fe2O3。( )
提示:Fe在纯净氧气中燃烧的产物为Fe3O4。
(3)Fe3O4中铁的化合价有+2价和+3价,为混合物。( )
提示:Fe3O4是纯净物。
(4)Fe(OH)2易转化为Fe(OH)3,表现强氧化性。( )
提示:Fe(OH)2易转化为Fe(OH)3,表现强还原性。
×
×
×
×
03
课堂合作探究
探究任务一　铁粉与水蒸气反应
【实验情境】
铁粉与水蒸气反应
【问题探究】
1.湿棉花和肥皂液在反应中分别起什么作用
提示:湿棉花受热可以提供反应所需的水蒸气;肥皂液在实验中起到收集气
体的作用。
2.铁粉与水蒸气反应产生的气体是什么 如何证明
提示:H2。用火柴点燃肥皂泡,看到淡蓝色火焰且有爆鸣声,证明生成的气体
是H2。
3.迁移应用:
(1)利用如图装置能不能进行铁粉与水蒸气的反应 请说明原因。
提示:可以。首先加热右边试管中的水,产生的水蒸气进入左边试管中,然后
加热左边试管中的铁粉,反应产生的氢气用中间试管排水法收集。
(2)已知铁与硫在加热条件下反应生成FeS,试写出该反应方程式。对照铁
与氯气、稀硫酸及硫酸铜溶液反应的化学方程式,在这几个反应中,铁元素
化合价的变化有何异同 体现了铁单质的什么性质 产生差异的原因是什么
【探究总结】
1.铁单质化学性质归纳
【易错提醒】
①铁在潮湿的空气中生成铁锈的主要成分是Fe2O3,而铁在纯氧中燃烧的产
物是Fe3O4。
②Fe与Cl2反应不论用量多少都生成FeCl3,而Fe与盐酸反应生成FeCl2。
2.铁与水反应“四注意”
(1)Fe不能与冷、热水反应,只能与水蒸气反应;
(2)实验开始后应首先加热湿棉花,产生水蒸气后再在铁粉处加热;
(3)Fe与水蒸气反应的固体产物是Fe3O4,不是Fe2O3;
(4)Fe生锈是铁与水、氧气共同作用的结果。
【探究训练】
1.(2024·新课标全国卷)实验室中利用下图装置验证铁与水蒸气反应。下列
说法错误的是(　　)
A.反应为3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2
B.酒精灯移至湿棉花下方实验效果更好
C.用木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
√
【解析】选B。铁和水蒸气在高温条件下发生反应生成Fe3O4和H2,该反应
的化学方程式为3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2,A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错误;用木柴点燃肥皂泡,观察到淡蓝色火焰,肥皂泡破裂可
听到爆鸣声,则可检验生成的气体为氢气,C正确;由于该实验中的反应要在
高温条件下发生,因此要使用硬质玻璃试管盛装还原铁粉,D正确。
2.(双选)铁与水蒸气反应的装置如图所示,下列有关该实验的说法不正确的
是 (　　)
A.铁与水蒸气在高温下反应生成Fe(OH)2和H2
B.肥皂液的主要作用是便于检验生成的H2
C.每消耗3 mol Fe,生成3 mol H2
D.湿棉花的作用是提供水蒸气
√
√
【解析】选A、C。铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气,在肥皂液中可
用肥皂泡收集部分氢气,以此解题。铁与水蒸气在高温下反应生成Fe3O4和
H2,A错误;肥皂液的主要作用是检验反应生成的H2,反应一段时间后,有肥皂
泡吹起时,用点燃的火柴靠近肥皂泡,当听到爆鸣声时,说明铁与水蒸气反应
生成了H2,B正确;红热的铁与水蒸气反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2,在该反应中,若消耗了3 mol Fe,则生成4 mol H2,C错误;铁与水蒸
气反应,湿棉花的作用是提供水蒸气,D正确。
3.某化学兴趣小组利用如图装置进行“铁与水反应”的实验,并检验产物的性质,请
回答下列问题:
(1)A装置的作用是　　　　,烧瓶底部放碎瓷片的作用
是　　　　　　　　。
(2)写出装置B中发生反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　,该反
应中氧化剂是　　　　 ,氧化产物是　　　 　。
(3)D的作用是　 。
(4)E中的实验现象是　 。
(5)A、B两个装置中应先点燃　　　　处的酒精(喷)灯,点燃E处酒精灯之前应进
行的操作是　 　 。
探究任务二　氢氧化亚铁的制备
【实验情境】
在两支试管中分别加入少量的FeCl3和FeSO4溶液,然后各滴入NaOH溶液。
【问题探究】
1.预测性质
从化合价角度预测氢氧化亚铁的制备需要注意哪些问题
提示:氢氧化亚铁中铁的化合价是+2价,具有一定的还原性,氢氧化亚铁的制
备过程中要防止其被氧化。
2.实验验证
(1)FeCl3溶液呈_____色,FeSO4溶液呈_____色。
(2)向FeCl3溶液滴加NaOH溶液,现象为___________________,反应的化学方程式
为________________________________,离子方程式为______________________。
(3)向FeSO4溶液滴加NaOH溶液,瞬间现象为_________________,反应的化学方程
式为_________________________________,
离子方程式为______________________。
随后生成的白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成了红褐色的原因是_____________
________________________,化学方程式为______________________________。
棕黄
浅绿
立即产生红褐色沉淀
FeCl3+3NaOH===Fe(OH)3↓+3NaCl
Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓
立即产生白色沉淀
FeSO4+2NaOH===Fe(OH)2↓+Na2SO4
Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓
Fe(OH)2在空
气中极易被氧化成Fe(OH)3
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
3.解释和结论
(1)Fe(OH)2在空气中极易被氧化成Fe(OH)3,所以为了较长时间看到FeSO4
溶液和NaOH溶液反应产生白色沉淀现象,你可以在实验中采取哪些措施
提示:氢氧化钠溶液煮沸处理;滴加氢氧化钠溶液的长胶头滴管尖嘴插入液
面以下;液面上方覆盖有机物等。
(2)结论:
由于氢氧化亚铁容易被氧气氧化为氢氧化铁,所以在制备氢氧化亚铁时注
意隔绝氧气。
4.迁移应用
Fe(OH)2若进行灼烧会变成什么
提示:若是在无氧环境下,灼烧Fe(OH)2会得到FeO,若在有氧气存在条件
下,Fe(OH)2在灼烧时会被氧化为Fe(OH)3,最终生成Fe2O3。
【探究总结】
制备Fe(OH)2的两种思维
思维一:有机覆盖层法。
将吸有NaOH溶液的长胶头滴管插到液面以下,并在液面上覆盖一层苯或煤
油,以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应,如图1所示。
思维二:还原性气体保护法。
打开止水夹a用H2将装置内的空气排尽后,再关闭止水夹a,产生的H2使试管Ⅰ
中压强变大,FeSO4沿玻璃管进入试管Ⅱ与NaOH溶液混合,这样可长时间观
察到白色沉淀,如图2所示。
【典例示范】
【典例】已知四氯化碳(CCl4)为不溶于水且密度比水大的有机溶剂。下列
实验操作能够制取Fe(OH)2并能较长时间观察到白色沉淀的是(　　)
【解析】选D。A、C项液体滴入过程,液面接触空气,产生的沉淀迅速被氧
化;B项中CCl4密度大,应在下层;D项中的操作可防止氧气氧化Fe(OH)2,能较
长时间观察到白色沉淀。
√
【延伸探究】(1)C选项操作的实验现象是什么 写出产生沉淀的离子反应
方程式。
提示:产生白色沉淀,迅速变成灰绿色,最终变成红褐色沉淀,
Fe2++2NH3·H2O===Fe(OH)2↓+2N。
(2)D项中的油还可以用什么物质替代 酒精可以吗,为什么
提示:可以使用汽油、苯等不溶于水且密度小于水的有机物,但酒精溶于水
不可以。
【探究训练】
1.(双选)在如图装置中,用NaOH溶液、铁粉、稀硫酸制备Fe(OH)2,下列说
法不正确的是(　　)
A.试管Ⅱ中的试剂是稀硫酸
B.试管Ⅰ中发生的离子反应:2Fe+6H+===2Fe3++3H2↑
C.先打开止水夹,目的是让产生的气体排尽装置和溶液中的氧气
D.检验到试管Ⅱ支管口的气体只有一种时,关闭止水夹,即可在试管Ⅱ中产生
白色沉淀
√
√
【解析】选A、B。装置Ⅰ中加入Fe和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,氢
气排尽装置中的空气(氧气),Ⅱ中加入氢氧化钠溶液,关闭止水夹后,Ⅰ中压强
增大,将硫酸亚铁压入Ⅱ中与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化亚铁,试管Ⅱ中的
试剂是NaOH溶液,A错误;试管Ⅰ中发生的离子反应:Fe+2H+===Fe2++H2↑,B
错误;结合前面A选项,先打开止水夹,目的是让产生的气体排尽装置和溶液
中的氧气,C正确;检验到试管Ⅱ支管口的气体只有一种时,即产生的氢气把
空气完全排除,关闭止水夹,即可在试管Ⅱ中产生白色沉淀,D正确。
2.(2025·青岛高一检测)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.FeSO4溶液需要现用现配且使用过量的铁
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.该实验可以用铁粉代替Na2CO3粉末
√
【解析】选D。FeSO4容易被氧化,需要现用现配且使用过量的铁,A正确;实
验时先注入稀硫酸,等二氧化碳排出锥形瓶内的空气后再注入NaOH溶液和
FeSO4溶液生成氢氧化亚铁,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;氢气的密度
比空气小,用铁粉代替Na2CO3粉末,不能排尽空气,D错误。
04
课堂学业达标
1.《新修本草》是我国古代中药著作,其中“青矾”条目下提到:本来绿色,新出窟未见
风者,正如瑠璃……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
【解析】选D。“青矾”的描述为“本来绿色,新出窟未见风者,正如瑠璃……烧之赤
色……”,青矾是绿色,经煅烧后,分解成的Fe2O3为红色。CuSO4·5H2O为蓝色晶体,受
热失去结晶水变成白色,A不符合题意;ZnSO4·7H2O为白色晶体,受热失去结晶水后
为白色粉末,B不符合题意;KAl(SO4)2·12H2O为无色晶体,加热失去结晶水后,变成白
色粉末,C不符合题意;FeSO4·7H2O为绿色晶体,+2价铁离子不稳定,易被氧化成+3价
铁离子,即FeSO4·7H2O在空气中灼烧后生成赤色的三氧化二铁,D符合题意。
√
2.有0.4 g铁的氧化物,用足量CO在高温下将其还原,把生成的气体全部通入石灰水中,得
到0.75 g固体沉淀物。这种铁的氧化物是 (　　)
A.FeO　 B.Fe2O3　 C.Fe3O4　 D.无法确定
【解析】选B。CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O
=7.5×10-3 mol
由CO→CO2,故铁的氧化物中含O:
n(O)=7.5×10-3 mol
m(O)=7.5×10-3 mol×16 g·mol-1=0.12 g
n(Fe)==0.005 mol
n(Fe)∶n(O)=0.005∶0.007 5=2∶3,故为Fe2O3。
√
3.由5 mol Fe2O3、4 mol Fe3O4和3 mol FeO组成的混合物,加入1 mol纯铁并
在高温下和Fe2O3反应。若纯铁完全反应,则反应后混合物中FeO与Fe2O3的
物质的量之比可能是 (　　)
①4∶3　 ②3∶2　 ③3∶1　 ④2∶1
A.①②　　B.②③　　C.②④　　 D.③④
√
4.(双选)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Fe2O3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Fe2O3,俗称铁红
√
√
【解析】选C、D。自然界中的陨铁是铁单质,属于游离态的铁,A错误;红热
的Fe能与水蒸气发生反应,生成的是四氧化三铁与氢气,B错误;氢氧化钠与
硫酸亚铁发生反应生成白色的氢氧化亚铁沉淀,氢氧化亚铁沉淀易被氧化,
最终转化为氢氧化铁,所以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,C正确;Fe(OH)3受热分解生成Fe2O3和水,Fe2O3
俗称铁红,D正确。
5.某化学实验小组利用以下装置测定某赤铁矿中氧化铁的纯度:向赤铁矿中通入纯净的
一氧化碳气体,假设赤铁矿中杂质不参与反应,
请回答下列问题:
(1)实验开始时,先进行的操作是　　　　(填序号),
其目的是　 。
①通入一氧化碳　②加热
(2)实验过程中观察到装置A中玻璃管内发生的现象是 　 ;
(3)写出B装置发生的化学反应方程式: 　 ; 装置C的作用是　 。
(4)从环境保护的角度看本实验存在的缺陷是 　 。
(5)实验前称量赤铁矿的质量为20 g。通入足量的一氧化碳完全反应后,B装置总质量增
加了13.2 g,则赤铁矿中氧化铁的纯度为　 。
【解析】(1)实验开始时,要先通一会儿一氧化碳,把装置内的空气排除干净,防止形成混合气体发生爆炸;(2)实验过程中观察到装置A中玻璃管内发生的现象是红色物质变成黑色;(3)二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水,化学方程式为2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O;装置C的作用是:防止空气中的二氧化碳进入装置B中影响赤铁矿中氧化铁纯度的测定;(4)一氧化碳有剧毒,为了防止未反应完的一氧化碳进入空气污染环境,要在C装置的末端放一燃着的酒精灯;(5)设生成13.2 g二氧化碳,需要氧化铁的质量为x
答案:(1)①　把装置内的空气排除干净,防止形成混合气体发生爆炸　(2)红
色物质变黑色
(3)CO2+2NaOH===Na2CO3+H2O
防止空气中的二氧化碳进入装置B中影响赤铁矿中氧化铁纯度的测定
(4)没有尾气处理装置(或应有尾气处理装置)
(5)80%十五　铁盐及其检验
【基础达标】(25分钟　30分)
一、选择题(本题包括4小题,每小题4分,共16分)
1.(2025·茂名高一检测)某工厂的工业废水中,含有大量S,向其中滴加KSCN溶液后显红色,下列离子在该废水中可能大量存在的是 (　　)
A.Ba2+ B.Ag+ C.Cl- D.OH-
【解析】选C。废水中含有大量S,Ba2+和Ag+不能大量存在,会生成硫酸钡和硫酸银沉淀,A、B项不符合要求;向废水中滴加KSCN溶液后显红色,说明含有Fe3+,故OH-不能大量存在,D项不符合要求。
2.如图是铁元素的价类二维图,各物质转化关系如图所示。下列说法错误的是 (　　)
A.铁在潮湿的空气中可完成反应①化合价转变
B.Fe3+能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
C.氧化亚铁是一种黑色粉末,溶于水可生成氢氧化亚铁
D.M的离子符号为Fe
【解析】选C。铁在潮湿的空气中生锈生成Fe2O3,A正确;Fe3+具有氧化性,能与碘化钾发生氧化还原反应生成碘单质,使淀粉变蓝,B正确;氧化亚铁不溶于水,不能生成氢氧化亚铁,C错误;M中铁元素的化合价是+6价,其离子符号为Fe,D正确。
3.下列反应的离子方程式正确的是 (　　)
A.向Ba(OH)2溶液中滴加稀盐酸:2H++2Cl-+Ba2++2OH-===2H2O+BaCl2
B.往FeCl3溶液中加入铁粉:2Fe3++Fe===3Fe2+
C.往澄清石灰水中通入过量二氧化碳:Ca2++2OH-+CO2===CaCO3↓+H2O
D.往FeCl3溶液中加入铜粉:Fe3++Cu===Fe2++Cu2+
【解析】选B。A项应为H++OH-===H2O;C项通入过量二氧化碳,沉淀溶解,应为OH-+CO2===HC;D项电荷不守恒,应为2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+。
4.为了探究铁及其化合物的氧化性和还原性,某同学设计如下实验方案,其中符合实验要求且完全正确的是 (　　)
选项 实验操作 实验现象 离子反应 实验结论
A 在氯化亚铁溶液中滴加新制氯水 浅绿色溶液变成棕黄色溶液 2Fe2++Cl2 ===2Fe3++2Cl- Fe2+具有氧化性
B 在氯化亚铁溶液中加入锌片 浅绿色溶液变成无色溶液 Fe2++Zn ===Fe+Zn2+ Fe2+具有氧化性
C 在氯化铁溶液中加入铁粉 棕黄色溶液变成浅绿色溶液 Fe3++ Fe===2Fe2+ 铁单质具有还原性
D 在氯化铁溶液中加入铜粉 蓝色溶液变成棕黄色溶液 2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+ Fe3+具有氧化性
【解析】选B。在氯化亚铁溶液中滴加新制氯水,氯化亚铁溶液为浅绿色,+2价的铁被氯水氧化,生成+3价的铁,变成棕黄色,说明Fe2+具有还原性,A项错误;锌具有还原性,氯化亚铁溶液中+2价的铁具有氧化性,能氧化锌,同时析出铁,实验结论为Fe2+具有氧化性,B项正确;离子反应中电荷不守恒,正确的离子方程式应为2Fe3++Fe===3Fe2+,C项错误;实验现象中,反应前氯化铁溶液为棕黄色,实验现象不正确,D项错误。
二、非选择题(本题包括1小题,共14分)
5.茶是中国人喜爱的一种饮品,茶叶中含有铁元素,可以用以下实验操作检验茶叶中的铁元素:
A.取少量茶叶
B.检验滤液中的Fe3+
C.过滤得到滤液
D.将茶叶灼烧为茶叶灰
E.用足量稀盐酸溶解茶叶灰,并加蒸馏水稀释
请回答下列问题。
(1)上述实验操作的正确顺序是　ADECB　(填字母)。
【解析】(1)检验茶叶中的铁元素的正确操作为A.取少量茶叶;D.将茶叶灼烧为茶叶灰;E.用足量稀盐酸溶解茶叶灰,并加蒸馏水稀释;C.过滤得到滤液;B.检验滤液中的Fe3+。所以上述实验操作的正确顺序是ADECB。
(2)操作D所用仪器有酒精灯、三脚架、泥三角、　坩埚　、　玻璃棒　。
【解析】(2)固体灼烧需要坩埚,同时需要玻璃棒搅拌,则操作D所用仪器有酒精灯、三脚架、泥三角、坩埚、玻璃棒。
(3)检验滤液中Fe3+方法是　取少量滤液于试管中,向其中滴加KSCN溶液　,
观察到的现象是　溶液变成红色　。
【解析】(3)一般用KSCN溶液检验铁离子,则检验滤液中Fe3+的方法是取少量滤液于试管中,向其中滴加KSCN溶液,观察到的现象是溶液变成红色。
【能力提升】(15分钟　20分)
1.(5分)(双选)(2025·东营高一检测)利用废铁屑(主要成分为Fe,还含有C、S、P等)制取高效净水剂K2FeO4,流程如图所示:
下列说法不正确的是 (　　)
A.废铁屑酸溶后得到的溶液可用KSCN检验是否含有Fe3+
B.步骤②中发生反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O
C.步骤③中每生成8.3 g Na2FeO4转移0.2 mol e-
D.步骤④中发生的反应类型为复分解反应
【解析】选B、C。废铁屑(主要成分为Fe,还含有C、S、P等)经过酸溶得到亚铁盐,过滤后向滤液中加入过量NaOH溶液和H2O2溶液,NaOH中和过量的酸,Fe2+被H2O2氧化为Fe3+,在碱溶液中将溶液中Fe2+转化为Fe(OH)3;然后加入NaClO溶液,在碱溶液中发生氧化还原反应生成Na2FeO4,加入KCl固体利用溶解度不同转化为K2FeO4析出,据此分析解题。Fe3+可用KSCN溶液进行检验,A正确;向滤液中加入过量NaOH溶液和H2O2溶液,NaOH中和过量的酸,Fe2+被H2O2氧化为Fe3+,在碱溶液中将溶液中Fe2+转化为Fe(OH)3,离子方程式:2Fe2++H2O2+4OH-===
2Fe(OH)3↓,B错误;步骤③是碱性条件下发生的反应,离子方程式:2Fe(OH)3+4OH-+3ClO-===
2Fe+3Cl-+5H2O,每生成8.3 g Na2FeO4转移电子物质的量:×3=0.15 mol,C错误;步骤④中反应的化学方程式:2KCl+Na2FeO4===K2FeO4+2NaCl,该反应为复分解反应,D正确。
2.(15分)铁的化合物在生产生活中应用广泛,回答下列问题:
(1)FeCl3是一种重要的铁盐,常用于金属蚀刻。某同学向盛有黄色FeCl3溶液的烧杯中加入石灰石粉末,发现有无色气泡产生。静置24小时,可观察到烧杯内液体变为透明的红褐色,猜想得到了Fe(OH)3胶体。
①证明该猜想正确的实验方法是　用一束光照射液体,观察有无光亮的通路　,
此反应的离子方程式为　3CaCO3+2Fe3++3H2O===2Fe(OH)3(胶体)+3CO2↑+3Ca2+　。
②分离该红褐色液体与烧杯底部石灰石的方法是　过滤　(填操作名称,下同),除去红褐色液体中混有的FeCl3的方法是　渗析　。
【解析】(1)①应用丁达尔效应验证是否为胶体,具体操作为用一束光照射液体,观察有无光亮的通路;根据题中现象可知生成Fe(OH)3胶体方程式为3CaCO3+2Fe3++3H2O===2Fe(OH)3(胶体)+3CO2↑+3Ca2+;
分离胶体与沉淀用过滤,分离胶体与溶液用渗析;
(2)硫酸铁铵常用作分析试剂和媒染剂。实验室利用废铁屑(含FeO、Fe2O3等杂质)制备硫酸铁铵晶体[NH4Fe(SO4)2·xH2O]的实验流程如下。
用离子方程式表示H2O2的作用:　 2H++2Fe2++H2O2===2Fe3++2H2O　。
硫酸铁铵晶体中结晶水含量的测定:准确称量9.640 g硫酸铁铵晶体配成100 mL溶液,向该溶液中加入过量0.5 mol·L-1 BaCl2溶液,充分反应后,过滤、洗涤、干燥、称量,得9.320 g白色固体。判断BaCl2溶液已过量的操作是　静置,向上层清液中继续滴加BaCl2溶液,无白色沉淀产生,证明BaCl2溶液已过量　;
硫酸铁铵晶体中x=　12　。
【解析】(2)用稀硫酸将废铁屑(含FeO、Fe2O3等杂质)浸取后得到硫酸亚铁与硫酸铁,为得到硫酸铁铵晶体[NH4Fe(SO4)2·xH2O],其中铁元素为+3价,加入H2O2的目的为氧化Fe(Ⅱ)至Fe(Ⅲ),再加入硫酸铵转化为硫酸铁铵晶体;
①H2O2的作用为氧化Fe(Ⅱ)至Fe(Ⅲ),用离子方程式表示为2H++2Fe2++H2O2===2Fe3++2H2O;
②若BaCl2溶液已过量,则溶液中无硫酸根离子,则只需检验滤液中有无硫酸根离子即可:静置,向上层清液中继续滴加BaCl2溶液,无白色沉淀产生,证明BaCl2溶液已过量;硫酸铁铵与氯化钡反应方程式为Ba2++S===BaSO4↓,生成的白色沉淀为硫酸钡9.320g即0.04 mol,根据元素守恒,原溶液中硫酸根离子物质的量也为0.04 mol,则100 mL硫酸铁铵溶液中硫酸铁铵的物质的量为0.02 mol,则9.640 g硫酸铁铵晶体物质的量为0.02 mol,由此求得硫酸铁铵的摩尔质量为482 g·mol-1,求得x=12。第2课时　铁盐及其检验
课程标准 素养目标
1.通过Fe2+、 Fe3+检验的演示实验,学会Fe2+、 Fe3+的不同检验方法; 2.理解Fe3+的氧化性及Fe2+、Fe3+、Fe之间的相互转化; 3.了解铁盐的净水作用。 1.能够根据Fe2+、 Fe3+的价态预测铁盐及亚铁盐在特定条件下具有的性质和发生的变化。(宏观辨识与微观探析) 2.根据对亚铁盐、铁盐的性质实验的探究,能提出有探究价值的问题并设计探究方案。(科学探究与创新意识)
备课教学指导
【教学建议】
1.建议教师结合氧化还原反应规律,帮助学生理解铁盐的氧化性,亚铁盐的还原性,以及它们之间的相互转化。
2.Fe2+、Fe3+的检验:
建议教师做好演示实验,充分发挥实验的功能,通过实际操作总结Fe2+、Fe3+的检验方法,让学生在探究中体验知识的获取方法。
【情境导引】
模式一:
新榨苹果汁放置几分钟后很快由浅绿色变为棕黄色,加入维生素C后,苹果汁很快就恢复为原来的颜色。
【思考】
(1)苹果汁由浅绿色变为棕黄色的原因是什么
(2) 维生素C在这里起什么作用
提示:苹果汁变色的原因是其中的Fe2+被空气中的氧气氧化为 Fe3+;维生素C有还原性。
模式二:
铁是人体必需的微量元素,治疗缺铁性贫血的常见方法是服用补铁药物。市场上一种常见的补铁药物的主要成分是琥珀酸亚铁,呈暗黄色。该药物不仅能溶于水还能溶于人体中的胃酸。
【思考】
(1)该药片的外表包有一层特殊的糖衣,这层糖衣的作用是什么
(2)如何检验该药物已经变质
提示:亚铁盐易被氧化,药片外表糖衣的作用是保护Fe2+不被空气中的氧气氧化。将药片研磨溶于盐酸中,加入KSCN溶液,若溶液变红色,证明药物变质。
课前自主学习
学习任务一　 Fe2+、 Fe3+的检验
任务驱动:铁盐溶液呈棕黄色,亚铁盐溶液呈浅绿色,除了溶液颜色上的差别,含有Fe2+或Fe3+的溶液还有哪些鉴别方法
实验操作 实验现象
向FeCl3溶液中滴入1~2滴 KSCN溶液 溶液变为 红色
FeCl2 溶液 试管中先滴加KSCN溶液 无明显现象
再向试管中滴加氯水 溶液变为红色
【微点拨】
(1)向某未知溶液中滴加KSCN溶液,若溶液变成红色,证明该溶液中含有Fe3+;若无明显现象,不能简单地认为该溶液中一定有Fe2+,因为其他离子也不能与KSCN溶液反应出现红色。
(2)向某未知溶液中滴加KSCN溶液,无明显现象,但放置一段时间后,溶液慢慢变红色,可证明该溶液中含有Fe2+,因Fe2+易被空气中的O2氧化为Fe3+。
学习任务二　Fe2+、 Fe3+相互转化
任务驱动:鲜榨苹果汁放置几分钟后很快由浅绿色变为棕黄色,其中蕴含什么化学原理
1.Fe2+、 Fe3+的相互转化
写出反应的离子方程式
(1)氯化铁溶液与铁粉:2Fe3++Fe===3Fe2+。
(2)氯化亚铁溶液与氯水:2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-。
2.亚铁盐
含有Fe2+的溶液呈浅绿色,Fe2+既有氧化性,又有还原性,Fe2+ 与Zn反应的离子方程式为Fe2+ +Zn===Fe+ Zn2+。
3.铁盐的净水作用
铁盐在天然水中可生成氢氧化铁胶体,能吸附水中的悬浮物形成絮状不溶物。
【理解辨析】
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)在配制FeSO4溶液时,为防止FeSO4被氧化而变质,常在溶液中加入少量的铁粉。 (√)
提示:铁粉与FeSO4溶液不反应,且可防止亚铁离子被氧化而变质。
(2)向溶液中加KSCN溶液,溶液变为红色,说明溶液中含Fe3+。 (√)
提示:向某溶液中滴加KSCN溶液,若溶液出现红色则说明原溶液中含Fe3+。
(3)Fe2+可以被Cl2氧化为Fe3+,说明Fe2+具有氧化性。 (×)
提示:Fe2+可以被Cl2氧化为Fe3+,说明Fe2+具有还原性。
(4)向FeCl2溶液中滴加酸性KMnO4溶液,KMnO4溶液的紫红色褪去,证明含有Fe2+。 (×)
提示:酸性KMnO4溶液与Cl-反应,会干扰检验。
(5)向某溶液中先滴加氯水,再滴加KSCN溶液,溶液显红色,该溶液中一定含有Fe2+。 (×)
提示:若原溶液中含有Fe3+也会出现该现象。
(6)Fe(OH)3与HI溶液反应:Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O。 (×)
提示:Fe3+与I-不共存,总反应为2Fe(OH)3+6H++ 2I-===2Fe2++6H2O+I2。
课堂合作探究
探究任务一　 亚铁盐、铁盐的性质
【实验情境】1
1.含有Fe2+的溶液呈浅绿色,向FeSO4溶液中分别滴入几滴双氧水溶液、少量酸性KMnO4溶液。
2.向FeCl2溶液中加入少量Zn粉。
【问题探究】
1.预测性质
从氧化还原反应的价态规律预测FeSO4溶液颜色发生怎样的变化
提示:硫酸亚铁中铁的化合价是+2价,处于铁元素中间价态,既有氧化性又有还原性,浅绿色的FeSO4溶液遇到强氧化性物质(如H2O2、KMnO4)会被氧化为棕黄色的F。
2.实验验证
(1)还原性
①向FeSO4溶液中滴入双氧水,溶液变棕黄色,反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O。
②向少量酸性KMnO4溶液中加入FeSO4溶液,若溶液紫红色褪去,证明Fe2+具有还原性。反应原理用离子方程式表示为Mn+5Fe2++8H+===5Fe3++Mn2++4H2O。
(2)氧化性
Fe2+与Zn反应的离子方程式:Fe2++Zn===Fe+Zn2+。
3.解释和结论
(1)Fe2+能被双氧水、酸性KMnO4等强氧化性的物质氧化为Fe3+,也能被Zn还原为单质Fe;
(2)结论:Fe2+既有氧化性又有还原性。
【实验情境】2
含Fe3+的溶液呈棕黄色,向FeCl3溶液中加入淀粉KI溶液或通入H2S气体。
【问题探究】
1.预测性质
从氧化还原反应的价态规律预测FeCl3溶液的颜色发生怎样的变化
提示:氯化铁中铁的化合价是+3价,具有强氧化性,会有颜色变化。
2.实验验证
(1)氧化性: Fe3+具有较强的氧化性。
①向FeCl3溶液中加入淀粉KI溶液,若溶液变成蓝色,证明Fe3+具有氧化性。反应原理用离子方程式表示为2Fe3++2I-===I2+2Fe2+。
②向FeCl3溶液中通入H2S气体,若出现黄色浑浊,证明Fe3+具有氧化性。反应原理用离子方程式表示为2Fe3++H2S===2Fe2++S↓+2H+。
③向FeCl3溶液中滴入几滴KSCN溶液,再加入过量活泼金属(如Fe),若溶液红色退去,证明Fe3+具有氧化性。反应原理用离子方程式表示为2Fe3++Fe===3Fe2+。
(2)特性:含有Fe3+的盐溶液遇到KSCN时变成红色。
3.解释和结论
(1)Fe3+能被淀粉KI溶液、H2S、Fe等还原为Fe2+;
(2)结论:Fe3+有氧化性,能与还原剂发生氧化还原反应。
4.迁移应用
实验室如何配制和保存硫酸亚铁溶液
提示:配制硫酸亚铁溶液可以在稀硫酸中加入过量的铁粉可以保证Fe2+不被氧化;亚铁盐的还原性很强,保存时要加些铁粉保存。
【探究总结】
亚铁盐、铁盐的性质与转化
(1)Fe只有还原性,可以被氧化成+2价或+3价的铁。
如Fe+2H+===H2↑+Fe2+,2Fe+3Cl22FeCl3,3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2。
(2)Fe2+既有氧化性又有还原性。
如2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,Zn+Fe2+===Fe+Zn2+。
(3)Fe3+具有较强的氧化性,可被还原为+2价或0价的铁。
如2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。
【典例示范】
【典例】下列物质反应后一定有+3价铁生成的是 (　　)
①过量的Fe与Cl2反应
②Fe与过量稀硫酸反应
③FeCl2溶液中通入少量Cl2
④Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中
A.只有① B.①③
C.①②③ D.全部
【解析】选B。①中Cl2的氧化性强,它能将铁氧化为FeCl3,由于不是在溶液中反应,因此过量的铁不会将氯化铁还原为氯化亚铁;②中Fe与稀硫酸反应只能生成FeSO4;③在溶液中Fe2+被Cl2氧化生成Fe3+;④中Fe与盐酸反应生成FeCl2和H2、Fe2O3与盐酸反应生成FeCl3和水,但题中未给出反应物间相对量的关系,若铁是足量的,则能将生成的FeCl3全部还原为FeCl2。
【延伸探究】Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中可能发生哪些化学反应 写出反应的离子方程式。
提示:可以发生以下三个反应:Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O、2Fe3++Fe===3Fe2+、Fe+2H+===Fe2++H2↑。
【探究训练】
1.(双选)(2025·泰安高一检测)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.e溶液中K+、Na+、Cl-、I-可以大量共存
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的循环转化关系
【解析】选A、C。根据部分含铁物质的分类与相应化合价关系图所知,a为单质铁,b为亚铁盐,c为Fe(OH)2,d为Fe(OH)3,e为铁盐,由此分析回答。 e溶液中含有Fe3+,Fe3+与I-发生氧化还原反应生成亚铁离子和单质碘,不能大量共存,A错误;b中铁元素价态为+2价,可以被氧化到+3价,也可以被还原到0价,B正确;碱溶液中含有大量OH-,与Fe3+反应会生成大量的Fe(OH)3从而形成沉淀,C错误;Fe2+可以反应生成Fe(OH)2,Fe(OH)2会被空气中氧气氧化为Fe(OH)3,Fe(OH)3与酸反应可生成铁盐,Fe3+与Fe单质反应可生成Fe2+,D正确。
2.(2025·东营高一检测)印刷电路板是用腐蚀液将覆铜板上的部分铜腐蚀掉而制得。一种用FeCl3溶液制作电路板并将腐蚀后废液回收再生的流程如图所示:
下列说法不正确的是 (　　)
A.把预先设计好的电路在覆铜板上可用蜡覆盖,以保护不被腐蚀
B.由腐蚀池中发生反应可知:氧化性:Fe3+>Cu2+
C.再生池中可加入酸化的H2O2,随着反应的逐步进行,池中的pH逐渐降低
D.置换池中发生的主要反应为Fe+Cu2+===Cu+Fe2+和Fe+2Fe3+===3Fe2+
【解析】选C。腐蚀池中氯化铁和铜反应生成氯化亚铁和氯化铜,腐蚀液中加铁粉,置换池中铁和氯化铁反应生成氯化亚铁、铁和氯化铜反应生成氯化亚铁和铜,再生池中氯化亚铁和氯气反应生成氯化铁。把预先设计好的电路在覆铜板上可用蜡覆盖,以保护不被腐蚀,A正确;腐蚀池中氯化铁和铜反应生成氯化亚铁和氯化铜,发生反应的化学方程式是Cu+2FeCl3===CuCl2+2FeCl2,可知氧化性:Fe3+>Cu2+,B正确;再生池中加入H2O2,将氯化亚铁氧化生成氯化铁,方程式为2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O,消耗氢离子,pH升高,C错误;置换池中铁和氯化铁反应生成氯化亚铁、铁和氯化铜反应生成氯化亚铁和铜,发生的主要反应为Fe+Cu2+===Cu+Fe2+和Fe+2Fe3+===3Fe2+,D正确。
探究任务二　Fe2+、Fe3+的检验
【实验情境】
Fe2+、Fe3+的检验
【问题探究】
1.请设计实验证明FeO中存在Fe2+。
提示:样品浅绿色溶液无色溶液变红色,证明含有Fe2+。
2.请设计实验证明Fe2O3中存在Fe3+。
提示:样品黄色溶液溶液变红色,证明含有Fe3+。
3.请设计实验证明Fe3O4中存在Fe2+。
提示:样品混合溶液溶液紫色褪去,证明含有Fe2+。
【探究总结】
Fe2+、Fe3+的检验
1.用KSCN溶液和氯水
2.用NaOH溶液
3.含Fe2+、Fe3+的混合溶液中Fe3+、Fe2+的检验
【拓展提升】
1.Fe2+的特征检验方法
溶液产生蓝色沉淀,说明溶液中含有Fe2+,
3Fe2++2[Fe(CN)6]3-===Fe3[Fe(CN)6]2↓。
2.Fe2+、Fe3+的检验误区
(1)溶液中加入KSCN溶液,溶液变红色,只能说明溶液中含Fe3+,无法证明是否含有Fe2+。
(2)当溶液中含有Fe3+时,只能利用Fe2+的还原性证明Fe2+的存在,如加入酸性KMnO4溶液,溶液紫色褪去。
(3)某溶液中加入碱溶液后,最终得到红褐色沉淀,并不能断定该溶液中一定含有Fe3+,也可能含有Fe2+。
【典例示范】
【典例】证明某溶液中只含Fe2+而不含Fe3+的实验方法是 (　　)
A.只滴加KSCN溶液
B.先滴加KSCN溶液,不显红色,再滴加氯水后显红色
C.先滴加氯水,再滴加KSCN溶液后显红色
D.滴加NaOH溶液,产生白色沉淀
【解析】选B。二价铁离子与硫氰根离子不反应,无明显现象,只滴加KSCN溶液,不能证明二价铁离子的存在,A错误;先滴加KSCN溶液,不显红色,排除三价铁离子的干扰,再滴加氯水后显红色,可证明二价铁离子存在,B正确;先滴加氯水,再滴加KSCN溶液后显红色,不能排除三价铁离子的干扰,C错误;加NaOH溶液,产生白色沉淀的离子有很多种,不能证明存在二价铁离子,故D错误。
【延伸探究】证明某溶液中只含Fe3+而不含Fe2+的实验方法及现象。
提示:取两份该溶液,一份滴加KSCN溶液,显红色证明含Fe3+;另一份滴加酸性高锰酸钾溶液,不褪色,证明不含Fe2+。
【探究训练】
(2025·武汉高一检测)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.若溶于盐酸未观察到有气泡且滴加KSCN溶液后溶液未变红,说明铁粉未变质
【解析】选A。若滴加KSCN溶液,溶液变红,说明溶液中含铁离子,则说明铁粉变质,故A正确;若滴加KSCN溶液,溶液未变红,可能是铁离子与铁单质反应生成亚铁离子,不能说明铁粉未变质,故B错误;若依次滴加氯水、KSCN溶液,溶液变红,由于加了氯水,亚铁离子被氯气氧化为铁离子,因此不能说明铁粉全部变质,故C错误;若溶于盐酸未观察到有气泡且滴加KSCN溶液后溶液未变红,则可能是铁和铁离子反应生成亚铁离子,不能说明铁粉未变质,故D错误。
【补尝训练】(双选)(2024·济南高一检测)下列有关物质检验的方法不合理的是 (　　)
A.用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2
B.向某溶液中先滴加氯水,再滴加KSCN溶液,溶液显红色,该溶液中一定含有Fe2+
C.检验绿矾晶体是否已氧化变质,可将绿矾晶体溶于稀H2SO4后滴加KSCN溶液,再观察溶液是否变红
D.向某溶液中加入NaOH溶液,产生红褐色沉淀,说明该溶液中含有Fe3+
【解析】选A、B。Fe2+、Cl-均能被KMnO4氧化,则用酸性KMnO4溶液不能检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2,A错误;先滴加氯水,再滴加KSCN溶液,溶液显红色,可能含有Fe3+,也可能含有Fe2+,也可能二者都有,B错误;若变质则含铁离子,晶体溶于稀H2SO4后滴加KSCN溶液,若变红,则已变质,反之未变质,C正确;Fe(OH)3为红褐色沉淀,加入NaOH溶液产生红褐色沉淀,说明溶液中含有Fe3+,D正确。
课堂学业达标
1.Fe2+具有还原性,暴露在空气中,易被空气中的O2氧化而变质,为了检验某FeCl2溶液是否变质,可向溶液中加入 (　　)
A.NaOH溶液 B.铁片
C.KSCN溶液 D.石蕊溶液
【解析】选C。如果FeCl2溶液发生变质,说明溶液中产生Fe3+,用KSCN溶液检定即可。
2.验证Fe3+与Fe2+能够相互转化。下列分析不合理的是 (　　)
按下列顺序实验 对应现象
①向FeCl3溶液中加入少量铁粉 ②滴加KSCN溶液 ③再滴加几滴氯水 ⅰ.溶液由黄色变为浅绿色 ⅱ.溶液无明显变化 ⅲ.溶液变红
A.解释现象ⅰ的反应:2Fe3+ + Fe===3Fe2+
B.实验②与③可以调换顺序
C.溶液变红涉及反应:Cl2 + 2Fe2+===2Cl- + 2Fe3+
D.比较氧化性:Cl2>Fe3+>Fe2+
【解析】选B。向FeCl3溶液加入少量铁粉,铁与Fe3+反应生成Fe2+,溶液由黄色变为浅绿色,A正确;先加氯水,Fe2+被氧化为Fe3+,再加KSCN溶液,溶液变红,无法检验Fe2+,B错误;滴入氯水后,Fe2+被氯气氧化生成Fe3+,C正确;由反应方程式可知,氧化性的大小顺序为Cl2>Fe3+>Fe2+,D正确。
3.把1 mol·L-1 CuSO4溶液和1 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液等体积混合(假设混合溶液的体积等于混合前两种溶液体积之和),再向其中加入足量铁粉,经过足够长的时间后,铁粉有剩余。此时溶液中Fe2+的物质的量浓度是 (　　)
A.0.5 mol·L-1　　　 B.1.5 mol·L-1
C.2 mol·L-1 D.2.5 mol·L-1
【解析】选C。把1 mol·L-1 CuSO4和1 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液等体积混合,则混合后溶液中c(CuSO4)=0.5×1 mol·L-1=0.5 mol·L-1,c[Fe2(SO4)3]=0.5×1 mol·L-1=0.5 mol·L-1,混合后溶液中硫酸根离子来源于硫酸铜与硫酸铁的电离,故c(S)=c(CuSO4)+3c[Fe2(SO4)3]=0.5 mol·L-1+3×0.5 mol·L-1=2 mol·L-1,向溶液中加入铁粉,经过足够长的时间,铁粉有剩余,则硫酸铜、硫酸铁都完全反应,此时溶液中溶质为FeSO4,故c(Fe2+)=c(S)=2 mol·L-1。
4.下列对实验Ⅰ~Ⅳ的实验操作或现象判断正确的是 (　　)
A.实验Ⅰ:铜片表面有黑色固体生成
B.实验Ⅱ:溶液颜色变红
C.实验Ⅲ:放出大量气体
D.实验Ⅳ:制得Fe(OH)3胶体,产生红褐色沉淀
【解析】选C。已知Cu+Fe2(SO4)3===CuSO4+2FeSO4,故实验中观察不到铜片表面有黑色固体生成,A错误;三价铁离子遇KSCN溶液变红色,二价铁离子不变色,B错误;铝和氢氧化钠反应生成氢气,反应方程式为2Al+2NaOH+6H2O===2Na[Al(OH)4]+3H2↑,产生气泡,C正确;将氯化铁饱和溶液加入沸水中加热至溶液呈红褐色可得到氢氧化铁胶体,而非沉淀,D错误。
5.为了检验某未知溶液是否是FeCl2溶液,一位同学设计了以下实验方案加以证明。
方案:向一支装有该未知溶液的试管中先通入氯气,再滴加KSCN溶液,溶液呈血红色,证明该未知溶液是FeCl2溶液。回答以下问题:
(1)你认为此方案是否合理 　　　　(填“合理”或“不合理”),若不合理,要检验Fe2+应如何操作: 　(若填“合理”,则此空可不答)。
(2)现向一支装有FeCl2溶液的试管中滴加氢氧化钠溶液,可观察到的现象是 　,
有关反应的化学方程式为 　。
(3)实验室在保存FeCl2溶液时为了防止FeCl2溶液变质,经常向其中加入铁粉,其原因是(用离子方程式表示)　。
【解析】(1)若先向溶液中通入Cl2,再滴加KSCN溶液,溶液呈血红色,说明通入Cl2的溶液中含Fe3+,不能证明原未知溶液是FeCl2,若为FeCl3或FeCl2与FeCl3混合溶液,现象与上述实验完全相同,故应先加KSCN溶液。
(2)向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液,会反应生成Fe(OH)2白色沉淀,因Fe(OH)2易被氧化为Fe(OH)3,故生成物颜色会迅速加深,变为灰绿色,最终变为红褐色Fe(OH)3。
(3)加入铁粉是为了将生成的Fe3+还原为Fe2+,离子方程式为2Fe3++Fe===3Fe2+。
答案:(1)不合理　先加KSCN溶液,无现象,再加入氯水,溶液变成血红色,则原溶液含有Fe2+
(2)出现白色沉淀,迅速变成灰绿色,最终变成红褐色
FeCl2+2NaOH===Fe(OH)2↓+2NaCl、
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
(3)2Fe3++Fe===3Fe2+
　　 课时巩固 请使用 课时素养检测 十五(共56张PPT)
第2课时　
铁盐及其检验
01
02
04
03
备课教学指导
课前自主学习
课堂学业达标
课堂合作探究
课程标准 素养目标
1.通过Fe2+、 Fe3+检验的演示实 验,学会Fe2+、 Fe3+的不同检验 方法; 2.理解Fe3+的氧化性及Fe2+、 Fe3+、Fe之间的相互转化; 3.了解铁盐的净水作用。 1.能够根据Fe2+、 Fe3+的价态预测铁盐
及亚铁盐在特定条件下具有的性质和
发生的变化。(宏观辨识与微观探析)
2.根据对亚铁盐、铁盐的性质实验的
探究,能提出有探究价值的问题并设计
探究方案。(科学探究与创新意识)
01
备课教学指导
【教学建议】
1.建议教师结合氧化还原反应规律,帮助学生理解铁盐的氧化性,亚铁盐
的还原性,以及它们之间的相互转化。
2.Fe2+、Fe3+的检验:
建议教师做好演示实验,充分发挥实验的功能,通过实际操作总结Fe2+、
Fe3+的检验方法,让学生在探究中体验知识的获取方法。
【情境导引】
模式一:
新榨苹果汁放置几分钟后很快由浅绿色变为棕黄色,加入维生素C后,苹
果汁很快就恢复为原来的颜色。
【思考】
(1)苹果汁由浅绿色变为棕黄色的原因是什么
(2) 维生素C在这里起什么作用
提示:苹果汁变色的原因是其中的Fe2+被空气中的氧气氧化为 Fe3+;维生
素C有还原性。
模式二:
铁是人体必需的微量元素,治疗缺铁性贫血的常见方法是服用补铁药物。
市场上一种常见的补铁药物的主要成分是琥珀酸亚铁,呈暗黄色。该药
物不仅能溶于水还能溶于人体中的胃酸。
【思考】
(1)该药片的外表包有一层特殊的糖衣,这层糖衣的作用是什么
(2)如何检验该药物已经变质
提示:亚铁盐易被氧化,药片外表糖衣的作用是保护Fe2+不被空气中的氧
气氧化。将药片研磨溶于盐酸中,加入KSCN溶液,若溶液变红色,证明药
物变质。
02
课前自主学习
学习任务一　 Fe2+、 Fe3+的检验
任务驱动:铁盐溶液呈棕黄色,亚铁盐溶液呈浅绿色,除了溶液颜色上的差别,
含有Fe2+或Fe3+的溶液还有哪些鉴别方法
实验操作 实验现象
向FeCl3溶液中滴入1~2滴KSCN溶液 溶液变为_____
FeCl2 溶液 试管中先滴加KSCN溶液 ___________
再向试管中滴加氯水 溶液变为___色
红色
无明显现象
红
【微点拨】
(1)向某未知溶液中滴加KSCN溶液,若溶液变成红色,证明该溶液中含有
Fe3+;若无明显现象,不能简单地认为该溶液中一定有Fe2+,因为其他离子也
不能与KSCN溶液反应出现红色。
(2)向某未知溶液中滴加KSCN溶液,无明显现象,但放置一段时间后,溶液慢
慢变红色,可证明该溶液中含有Fe2+,因Fe2+易被空气中的O2氧化为Fe3+。
学习任务二　Fe2+、 Fe3+相互转化
任务驱动:鲜榨苹果汁放置几分钟后很快由浅绿色变为棕黄色,其中蕴含什
么化学原理
1.Fe2+、 Fe3+的相互转化
写出反应的离子方程式
(1)氯化铁溶液与铁粉:_________________。
(2)氯化亚铁溶液与氯水:______________________。
2Fe3++Fe===3Fe2+
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
2.亚铁盐
含有Fe2+的溶液呈浅绿色,Fe2+既有_______,又有_______,Fe2+ 与Zn反应的离
子方程式为____________________。
3.铁盐的净水作用
铁盐在天然水中可生成_____________,能吸附水中的悬浮物形成絮状不溶
物。
氧化性
还原性
Fe2+ +Zn===Fe+ Zn2+
氢氧化铁胶体
【理解辨析】
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)在配制FeSO4溶液时,为防止FeSO4被氧化而变质,常在溶液中加入少量的
铁粉。( )
提示:铁粉与FeSO4溶液不反应,且可防止亚铁离子被氧化而变质。
(2)向溶液中加KSCN溶液,溶液变为红色,说明溶液中含Fe3+。( )
提示:向某溶液中滴加KSCN溶液,若溶液出现红色则说明原溶液中含Fe3+。
(3)Fe2+可以被Cl2氧化为Fe3+,说明Fe2+具有氧化性。( )
提示:Fe2+可以被Cl2氧化为Fe3+,说明Fe2+具有还原性。
√
√
×
(4)向FeCl2溶液中滴加酸性KMnO4溶液,KMnO4溶液的紫红色褪去,证明含
有Fe2+。( )
提示:酸性KMnO4溶液与Cl-反应,会干扰检验。
(5)向某溶液中先滴加氯水,再滴加KSCN溶液,溶液显红色,该溶液中一定含
有Fe2+。( )
提示:若原溶液中含有Fe3+也会出现该现象。
(6)Fe(OH)3与HI溶液反应:Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O。( )
提示:Fe3+与I-不共存,总反应为2Fe(OH)3+6H++ 2I-===2Fe2++6H2O+I2。
×
×
×
03
课堂合作探究
探究任务一　 亚铁盐、铁盐的性质
【实验情境】1
1.含有Fe2+的溶液呈浅绿色,向FeSO4溶液中分别滴入几滴双氧水溶液、少量酸性KMnO4溶液。
2.向FeCl2溶液中加入少量Zn粉。
【问题探究】
1.预测性质
从氧化还原反应的价态规律预测FeSO4溶液颜色发生怎样的变化
提示:硫酸亚铁中铁的化合价是+2价,处于铁元素中间价态,既有氧化性又有
还原性,浅绿色的FeSO4溶液遇到强氧化性物质(如H2O2、KMnO4)会被氧化
为棕黄色的F。
2.实验验证
(1)还原性
①向FeSO4溶液中滴入双氧水,溶液变棕黄色,反应的离子方程式为
______________________________。
②向少量酸性KMnO4溶液中加入FeSO4溶液,若溶液紫红色褪去,证明Fe2+
具有还原性。反应原理用离子方程式表示为
____________________________________。
(2)氧化性
Fe2+与Zn反应的离子方程式:___________________。
2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O
Mn+5Fe2++8H+===5Fe3++Mn2++4H2O
Fe2++Zn===Fe+Zn2+
3.解释和结论
(1)Fe2+能被双氧水、酸性KMnO4等强氧化性的物质氧化为Fe3+,也能被Zn
还原为单质Fe;
(2)结论:Fe2+既有氧化性又有还原性。
【实验情境】2
含Fe3+的溶液呈棕黄色,向FeCl3溶液中加入淀粉KI溶液或通入H2S气体。
【问题探究】
1.预测性质
从氧化还原反应的价态规律预测FeCl3溶液的颜色发生怎样的变化
提示:氯化铁中铁的化合价是+3价,具有强氧化性,会有颜色变化。
2.实验验证
(1)氧化性: Fe3+具有较强的氧化性。
①向FeCl3溶液中加入淀粉KI溶液,若溶液变成蓝色,证明Fe3+具有氧化性。反应
原理用离子方程式表示为___________________。
②向FeCl3溶液中通入H2S气体,若出现黄色浑浊,证明Fe3+具有氧化性。反应原理
用离子方程式表示为__________________________。
③向FeCl3溶液中滴入几滴KSCN溶液,再加入过量活泼金属(如Fe),若溶液红色退
去,证明Fe3+具有氧化性。反应原理用离子方程式表示为_________________。
(2)特性:含有Fe3+的盐溶液遇到_______时变成红色。
2Fe3++2I-===I2+2Fe2+
2Fe3++H2S===2Fe2++S↓+2H+
2Fe3++Fe===3Fe2+
KSCN
3.解释和结论
(1)Fe3+能被淀粉KI溶液、H2S、Fe等还原为Fe2+;
(2)结论:Fe3+有氧化性,能与还原剂发生氧化还原反应。
4.迁移应用
实验室如何配制和保存硫酸亚铁溶液
提示:配制硫酸亚铁溶液可以在稀硫酸中加入过量的铁粉可以保证Fe2+不
被氧化;亚铁盐的还原性很强,保存时要加些铁粉保存。
【探究总结】
亚铁盐、铁盐的性质与转化
(1)Fe只有还原性,可以被氧化成+2价或+3价的铁。
(2)Fe2+既有氧化性又有还原性。
如2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,Zn+Fe2+===Fe+Zn2+。
(3)Fe3+具有较强的氧化性,可被还原为+2价或0价的铁。
【典例示范】
【典例】下列物质反应后一定有+3价铁生成的是(　　)
①过量的Fe与Cl2反应
②Fe与过量稀硫酸反应
③FeCl2溶液中通入少量Cl2
④Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中
A.只有① B.①③
C.①②③ D.全部
√
【解析】选B。①中Cl2的氧化性强,它能将铁氧化为FeCl3,由于不是在溶液
中反应,因此过量的铁不会将氯化铁还原为氯化亚铁;②中Fe与稀硫酸反应
只能生成FeSO4;③在溶液中Fe2+被Cl2氧化生成Fe3+;④中Fe与盐酸反应生成
FeCl2和H2、Fe2O3与盐酸反应生成FeCl3和水,但题中未给出反应物间相对
量的关系,若铁是足量的,则能将生成的FeCl3全部还原为FeCl2。
【延伸探究】Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中可能发生哪些化学反应 写出
反应的离子方程式。
提示:可以发生以下三个反应:Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O、
2Fe3++Fe===3Fe2+、Fe+2H+===Fe2++H2↑。
【探究训练】
1.(双选)(2025·泰安高一检测)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.e溶液中K+、Na+、Cl-、I-可以大量共存
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的循环转化关系
√
√
【解析】选A、C。根据部分含铁物质的分类与相应化合价关系图所知,a
为单质铁,b为亚铁盐,c为Fe(OH)2,d为Fe(OH)3,e为铁盐,由此分析回答。 e溶
液中含有Fe3+,Fe3+与I-发生氧化还原反应生成亚铁离子和单质碘,不能大量
共存,A错误;b中铁元素价态为+2价,可以被氧化到+3价,也可以被还原到0
价,B正确;碱溶液中含有大量OH-,与Fe3+反应会生成大量的Fe(OH)3从而形
成沉淀,C错误;Fe2+可以反应生成Fe(OH)2,Fe(OH)2会被空气中氧气氧化为
Fe(OH)3,Fe(OH)3与酸反应可生成铁盐,Fe3+与Fe单质反应可生成Fe2+,D正确。
2.(2025·东营高一检测)印刷电路板是用腐蚀液将覆铜板上的部分铜腐蚀掉
而制得。一种用FeCl3溶液制作电路板并将腐蚀后废液回收再生的流程如
图所示:
下列说法不正确的是(　　)
A.把预先设计好的电路在覆铜板上可用蜡覆盖,以保护不被腐蚀
B.由腐蚀池中发生反应可知:氧化性:Fe3+>Cu2+
C.再生池中可加入酸化的H2O2,随着反应的逐步进行,池中的pH逐渐降低
D.置换池中发生的主要反应为Fe+Cu2+===Cu+Fe2+和Fe+2Fe3+===3Fe2+
√
【解析】选C。腐蚀池中氯化铁和铜反应生成氯化亚铁和氯化铜,腐蚀液中加铁
粉,置换池中铁和氯化铁反应生成氯化亚铁、铁和氯化铜反应生成氯化亚铁和铜,
再生池中氯化亚铁和氯气反应生成氯化铁。把预先设计好的电路在覆铜板上可
用蜡覆盖,以保护不被腐蚀,A正确;腐蚀池中氯化铁和铜反应生成氯化亚铁和氯
化铜,发生反应的化学方程式是Cu+2FeCl3===CuCl2+2FeCl2,可知氧化
性:Fe3+>Cu2+,B正确;再生池中加入H2O2,将氯化亚铁氧化生成氯化铁,方程式为
2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O,消耗氢离子,pH升高,C错误;置换池中铁和氯化
铁反应生成氯化亚铁、铁和氯化铜反应生成氯化亚铁和铜,发生的主要反应为
Fe+Cu2+===Cu+Fe2+和Fe+2Fe3+===3Fe2+,D正确。
探究任务二　Fe2+、Fe3+的检验
【实验情境】
Fe2+、Fe3+的检验
【问题探究】
1.请设计实验证明FeO中存在Fe2+。
2.请设计实验证明Fe2O3中存在Fe3+。
3.请设计实验证明Fe3O4中存在Fe2+。
【探究总结】
Fe2+、Fe3+的检验
1.用KSCN溶液和氯水
2.用NaOH溶液
3.含Fe2+、Fe3+的混合溶液中Fe3+、Fe2+的检验
【拓展提升】
1.Fe2+的特征检验方法
溶液 产生蓝色沉淀,说明溶液中含有Fe2+,
3Fe2++2[Fe(CN)6]3-===Fe3[Fe(CN)6]2↓。
2.Fe2+、Fe3+的检验误区
(1)溶液中加入KSCN溶液,溶液变红色,只能说明溶液中含Fe3+,无法证明是否含有Fe2+。
(2)当溶液中含有Fe3+时,只能利用Fe2+的还原性证明Fe2+的存在,如加入酸性KMnO4溶液,
溶液紫色褪去。
(3)某溶液中加入碱溶液后,最终得到红褐色沉淀,并不能断定该溶液中一定含有Fe3+,也
可能含有Fe2+。
【典例示范】
【典例】证明某溶液中只含Fe2+而不含Fe3+的实验方法是(　　)
A.只滴加KSCN溶液
B.先滴加KSCN溶液,不显红色,再滴加氯水后显红色
C.先滴加氯水,再滴加KSCN溶液后显红色
D.滴加NaOH溶液,产生白色沉淀
√
【解析】选B。二价铁离子与硫氰根离子不反应,无明显现象,只滴加KSCN
溶液,不能证明二价铁离子的存在,A错误;先滴加KSCN溶液,不显红色,排除
三价铁离子的干扰,再滴加氯水后显红色,可证明二价铁离子存在,B正确;先
滴加氯水,再滴加KSCN溶液后显红色,不能排除三价铁离子的干扰,C错误;
加NaOH溶液,产生白色沉淀的离子有很多种,不能证明存在二价铁离子,故
D错误。
【延伸探究】证明某溶液中只含Fe3+而不含Fe2+的实验方法及现象。
提示:取两份该溶液,一份滴加KSCN溶液,显红色证明含Fe3+;另一份滴加酸
性高锰酸钾溶液,不褪色,证明不含Fe2+。
【探究训练】
(2025·武汉高一检测)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.若溶于盐酸未观察到有气泡且滴加KSCN溶液后溶液未变红,说明铁粉未
变质
√
【解析】选A。若滴加KSCN溶液,溶液变红,说明溶液中含铁离子,则说明
铁粉变质,故A正确;若滴加KSCN溶液,溶液未变红,可能是铁离子与铁单质
反应生成亚铁离子,不能说明铁粉未变质,故B错误;若依次滴加氯水、
KSCN溶液,溶液变红,由于加了氯水,亚铁离子被氯气氧化为铁离子,因此不
能说明铁粉全部变质,故C错误;若溶于盐酸未观察到有气泡且滴加KSCN溶
液后溶液未变红,则可能是铁和铁离子反应生成亚铁离子,不能说明铁粉未
变质,故D错误。
【补尝训练】(双选)(2024·济南高一检测)下列有关物质检验的方法不合理
的是 (　　)
A.用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2
B.向某溶液中先滴加氯水,再滴加KSCN溶液,溶液显红色,该溶液中一定含
有Fe2+
C.检验绿矾晶体是否已氧化变质,可将绿矾晶体溶于稀H2SO4后滴加KSCN
溶液,再观察溶液是否变红
D.向某溶液中加入NaOH溶液,产生红褐色沉淀,说明该溶液中含有Fe3+
√
√
【解析】选A、B。Fe2+、Cl-均能被KMnO4氧化,则用酸性KMnO4溶液不能
检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2,A错误;先滴加氯水,再滴加KSCN溶液,溶
液显红色,可能含有Fe3+,也可能含有Fe2+,也可能二者都有,B错误;若变质则
含铁离子,晶体溶于稀H2SO4后滴加KSCN溶液,若变红,则已变质,反之未变
质,C正确;Fe(OH)3为红褐色沉淀,加入NaOH溶液产生红褐色沉淀,说明溶液
中含有Fe3+,D正确。
04
课堂学业达标
1.Fe2+具有还原性,暴露在空气中,易被空气中的O2氧化而变质,为了检验某
FeCl2溶液是否变质,可向溶液中加入 (　　)
A.NaOH溶液 B.铁片
C.KSCN溶液 D.石蕊溶液
【解析】选C。如果FeCl2溶液发生变质,说明溶液中产生Fe3+,用KSCN溶液
检定即可。
√
2.验证Fe3+与Fe2+能够相互转化。下列分析不合理的是 (　　)
A.解释现象ⅰ的反应:2Fe3+ + Fe===3Fe2+
B.实验②与③可以调换顺序
C.溶液变红涉及反应:Cl2 + 2Fe2+===2Cl- + 2Fe3+
D.比较氧化性:Cl2>Fe3+>Fe2+
按下列顺序实验 对应现象
①向FeCl3溶液中加入少量铁粉 ②滴加KSCN溶液 ③再滴加几滴氯水 ⅰ.溶液由黄色变为浅绿色
ⅱ.溶液无明显变化
ⅲ.溶液变红
√
【解析】选B。向FeCl3溶液加入少量铁粉,铁与Fe3+反应生成Fe2+,溶液由黄
色变为浅绿色,A正确;先加氯水,Fe2+被氧化为Fe3+,再加KSCN溶液,溶液变
红,无法检验Fe2+,B错误;滴入氯水后,Fe2+被氯气氧化生成Fe3+,C正确;由反
应方程式可知,氧化性的大小顺序为Cl2>Fe3+>Fe2+,D正确。
3.把1 mol·L-1 CuSO4溶液和1 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液等体积混合(假设混合溶液的体积等
于混合前两种溶液体积之和),再向其中加入足量铁粉,经过足够长的时间后,铁粉有剩余。
此时溶液中Fe2+的物质的量浓度是 (　　)
A.0.5 mol·L-1　　　 B.1.5 mol·L-1
C.2 mol·L-1 D.2.5 mol·L-1
【解析】选C。把1 mol·L-1 CuSO4和1 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液等体积混合,则混合后溶液
中c(CuSO4)=0.5×1 mol·L-1=0.5 mol·L-1,c[Fe2(SO4)3]=0.5×1 mol·L-1=0.5 mol·L-1,混合后
溶液中硫酸根离子来源于硫酸铜与硫酸铁的电离,故
c(S)=c(CuSO4)+3c[Fe2(SO4)3]=0.5 mol·L-1+3×0.5 mol·L-1=2 mol·L-1,向溶液中加入铁
粉,经过足够长的时间,铁粉有剩余,则硫酸铜、硫酸铁都完全反应,此时溶液中溶质为
FeSO4,故c(Fe2+)=c(S)=2 mol·L-1。
√
4.下列对实验Ⅰ~Ⅳ的实验操作或现象判断正确的是 (　　)
A.实验Ⅰ:铜片表面有黑色固体生成
B.实验Ⅱ:溶液颜色变红
C.实验Ⅲ:放出大量气体
D.实验Ⅳ:制得Fe(OH)3胶体,产生红
褐色沉淀
√
【解析】选C。已知Cu+Fe2(SO4)3===CuSO4+2FeSO4,故实验中观察不到铜
片表面有黑色固体生成,A错误;三价铁离子遇KSCN溶液变红色,二价铁离
子不变色,B错误;铝和氢氧化钠反应生成氢气,反应方程式为
2Al+2NaOH+6H2O===2Na[Al(OH)4]+3H2↑,产生气泡,C正确;将氯化铁饱和
溶液加入沸水中加热至溶液呈红褐色可得到氢氧化铁胶体,而非沉淀,D错
误。
5.为了检验某未知溶液是否是FeCl2溶液,一位同学设计了以下实验方案加以证明。
方案:向一支装有该未知溶液的试管中先通入氯气,再滴加KSCN溶液,溶液呈血
红色,证明该未知溶液是FeCl2溶液。回答以下问题:
(1)你认为此方案是否合理 　　　　(填“合理”或“不合理”),若不合理,要检验Fe2+
应如何操作: 　 (若填“合理”,则此空可不答)。
(2)现向一支装有FeCl2溶液的试管中滴加氢氧化钠溶液,可观察到的现象
是 　 , 有关反应的化学方程式为 　 。
(3)实验室在保存FeCl2溶液时为了防止FeCl2溶液变质,经常向其中加入铁粉,其原
因是(用离子方程式表示)　 。
【解析】(1)若先向溶液中通入Cl2,再滴加KSCN溶液,溶液呈血红色,说明通
入Cl2的溶液中含Fe3+,不能证明原未知溶液是FeCl2,若为FeCl3或FeCl2与
FeCl3混合溶液,现象与上述实验完全相同,故应先加KSCN溶液。
(2)向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液,会反应生成Fe(OH)2白色沉淀,因Fe(OH)2
易被氧化为Fe(OH)3,故生成物颜色会迅速加深,变为灰绿色,最终变为红褐
色Fe(OH)3。
(3)加入铁粉是为了将生成的Fe3+还原为Fe2+,离子方程式为
2Fe3++Fe===3Fe2+。
答案:(1)不合理　先加KSCN溶液,无现象,再加入氯水,溶液变成血红色,则
原溶液含有Fe2+
(2)出现白色沉淀,迅速变成灰绿色,最终变成红褐色
FeCl2+2NaOH===Fe(OH)2↓+2NaCl、
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
(3)2Fe3++Fe===3Fe2+

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