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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、铁的氧化物和氢氧化物
目
录
知识点二　铁的氧化物和氢氧化物
课时作业
知识点一　铁的单质
即时演练
1.宏观辨识与微观探析:通过探究实验,认识铁单质与水蒸气反应的条件,对比钠与水的反应,加深对微观原子结构决定物质宏观性质的认识。2.科学探究与创新意识:通过实验掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备原理及化学性质。3.科学态度与社会责任:结合生活中铁制品的应用,了解单质铁、铁的氧化物的性质及用途。
核心素养发展目标
一
知识点一　铁的单质
1.铁的存在和冶炼
(1)铁的存在
(2)铁的冶炼
工业炼铁的原理是用还原的方法把铁从铁矿石中提炼出来。其化学方程式为____________________________。
陨铁
+2价和+3价
氧、硅和铝
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
2.铁的物理性质
纯铁具有____色金属光泽,有良好的延展性和导热性;能导电,但其导电性不如铜和铝;铁能被磁体吸引。
3.铁的化学性质
(1)与非金属单质反应
①与O2反应:点燃条件下,化学方程式为____________________;常温下,铁在空气中缓慢氧化生成铁锈(主要成分是______________)。
②与Cl2反应:化学方程式为________________________。
③与S反应:化学方程式为______________。
银白
3Fe+2O2 Fe3O4
Fe2O3·xH2O
2Fe+3Cl2 2FeCl3
Fe+S FeS
(2)与盐酸、稀硫酸反应:离子方程式为______________________。
(3)与盐溶液反应:如与硫酸铜溶液反应的离子方程式为________________ __________。
(4)与水蒸气反应
通常铁粉与冷水和热水均不反应,但高温下铁粉可与水蒸气反应。
实验 装置
Fe+2H+ Fe2++H2↑
Fe+Cu2+
Cu+Fe2+
实验 现象 试管中得到黑色固体,用燃着的火柴点燃肥皂泡,听到爆鸣声
实验 结论 在高温下,铁能与水蒸气反应生成Fe3O4和___,化学方程式为_________________________________
注意 事项 湿棉花的作用是__________;肥皂液的作用是________
H2
3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2
提供水蒸气
收集氢气
如图所示,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。
问题探究
(1)钢铁厂生产中炽热的铁水或钢水注入模具之前为什么必须对模具进行充分的干燥处理
提示:高温下铁与水蒸气反应会产生氢气,氢气属于可燃性气体,易引发危险。
(2)结合已学过的知识对比钠和铁与水反应的条件和程度有何差异 金属与水反应的本质是什么
提示:钠与冷水剧烈反应;铁在常温下和加热条件下与液态水不反应,只有在高温下才能与水蒸气反应。金属与水反应的本质是金属与水电离产生的H+反应生成氢气。
B
1.下列关于金属铁的描述不正确的是(　 　)
A.纯铁是银白色金属
B.能与水蒸气反应生成氧化铁
C.工业炼铁的原理是用还原的方法把铁从铁矿石中提炼出来
D.铁能导电但其导电性不如铜和铝
解析:高温下,铁能与水蒸气反应生成Fe3O4和氢气,故选B。
2.下列物质在一定条件下能与单质铁反应,且产物中铁元素化合价全部变为+3价的是(　 　)
A.FeCl3溶液 B.H2O
C.Cl2 D.CuSO4溶液
解析:A项,铁与FeCl3发生反应生成FeCl2,铁元素为+2价;B项,高温下铁与水蒸气反应生成Fe3O4和H2,铁元素化合价为+2和+3价,并非全为+3价;C项,Cl2为强氧化剂,与铁反应生成FeCl3,铁元素为+3价;D项,铁与CuSO4发生置换反应生成FeSO4和Cu,铁元素为+2价。
C
3.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A的作用是为实验提供持续不断的水蒸气
B.装置B中发生反应的化学方程式是2Fe+3H2O(g) Fe2O3+3H2
C.装置C中加入的固体干燥剂可能是碱石灰
D.点燃装置D处的气体前必须检验气体的纯度
B
解析:装置A中液态水在加热的条件下产生水蒸气,故其作用是为实验提供持续不断的水蒸气,A正确;Fe与水蒸气在高温下发生反应生成Fe3O4和H2,B错误;氢气属于中性气体,可以用碱石灰干燥,C正确;氢气在点燃之前应该先检验其纯度,防止发生爆炸,D正确。
(1)Fe只具有还原性,可以被氧化剂氧化为Fe2+、Fe3+
名师点拨
(2)铁单质化学性质易错点
①Fe与冷水、热水不反应,Fe与H2O(g)在高温下反应的产物是Fe3O4,而不是Fe2O3。
②铁在潮湿的空气中生成铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O,而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。
③铁与氯气反应不论用量多少都生成FeCl3,而Fe与盐酸反应生成FeCl2。
二
知识点二　铁的氧化物和氢氧化物
1.铁的氧化物
(1)物理性质和用途
名称 氧化亚铁 氧化铁 四氧化三铁
化学式 ______ Fe2O3 Fe3O4
铁元素的 化合价 +2价 +3价 +2价、+3价
俗名 — ____ __________
色、态 黑色粉末 ______粉末 ____晶体
FeO
铁红
磁性氧化铁
红棕色
黑色
名称 氧化亚铁 氧化铁 四氧化三铁
溶解性 都__溶于水,也__与水发生反应
用途 Fe2O3常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的________,赤铁矿 (主要成分是Fe2O3)是炼铁的原料;Fe3O4具有磁性,常用于磁性材料
不
不
红色颜料
(2)化学性质
①稳定性:FeO不稳定,在空气里受热,能迅速被氧化成___________。
②与酸反应:FeO和Fe2O3是____氧化物,与盐酸反应的离子方程式分别为_________________________,_______________________________。
Fe3O4
金属
FeO+2H+ Fe2++H2O
Fe2O3+6H+ 2Fe3++3H2O
2.铁的氢氧化物
(1)制备
项目 制备Fe(OH)2 制备Fe(OH)3
实验操作
实验现象 生成白色絮状沉淀,迅速变为____色,最终变为____色 生成____色沉淀
灰绿
红褐
红褐
项目 制备Fe(OH)2 制备Fe(OH)3
离子方程 式或化学 方程式 Fe2++2OH- Fe(OH)2↓, ________________________ __________ ______________________
实验结论 Fe(OH)2很不稳定,极易转化为Fe(OH)3
Fe(OH)2+O2+2H2O
4Fe(OH)3
Fe3++3OH- Fe(OH)3↓
(2)性质
化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
颜色、状态 ____固体 ______固体
溶解性 __溶于水
稳定性 不稳定,易被O2氧化,受热易分解,但产物复杂 不稳定,受热易分解,化学方程式为_________________________
与盐酸反应的离子方程式 ______________________________ ___________________________
白色
红褐色
不
2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O
Fe(OH)2+2H+
Fe2++2H2O
Fe(OH)3+3H+ Fe3++3H2O
基础诊断
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)磁铁矿的主要成分是Fe3O4。(　 　)
(2)FeO在空气中加热生成Fe2O3。(　 　)
(3)Fe3O4中铁的化合价有+2价和+3价,是一种混合物。(　 　)
(4)Fe(OH)3不能利用化合反应生成。(　 　)
(5)由于Fe(OH)2易被氧化,所以在制备时要隔绝空气。(　 　)
√
×
×
×
√
B
1.下列有关铁的氧化物的说法不正确的是 (　 　)
A.Fe3O4是黑色晶体,该晶体中每3个铁原子中有2个显+3价,1个显+2价
B.可用磁铁分离铁粉和Fe3O4粉末
C.FeO不溶于水,也不与水反应
D.Fe2O3俗称铁红,常用作红色油漆和涂料
解析:Fe3O4具有磁性,铁粉和Fe3O4粉末都能被磁铁吸引,故无法利用磁铁分离铁粉和Fe3O4粉末,故选B。
2.下列有关铁的氢氧化物的说法错误的是 (　 　)
A.Fe(OH)2是一种黑色固体,不稳定,在空气中易被氧化为红褐色固体
B.Fe(OH)2具有还原性,在空气中易被氧化为Fe(OH)3
C.Fe(OH)2、Fe(OH)3都具有不稳定性,受热都能分解
D.Fe(OH)3胶体透明、呈红褐色,能产生丁达尔效应
解析:Fe(OH)2是一种白色固体,不稳定,具有还原性,在空气中易被氧化为红褐色的Fe(OH)3,故A错误,B正确;Fe(OH)2、Fe(OH)3都具有不稳定性,受热能分解,故C正确。
A
3.某小组设计如图装置制备较纯净的Fe(OH)2并保持较长时间。已知:苯难溶于水,密度小于水。
下列叙述错误的是(　 　)
A.图2装置操作方法是先关闭止水夹a,一段时间后再打开a
B.利用图1装置制备时将胶头滴管伸入FeSO4溶液中再挤压胶头
C.图2装置中铁粉需要稍过量
D.图1中添加苯,起隔离空气作用
A
解析:图1中苯的密度比水小且难溶于水,可隔离空气,长胶头滴管伸入FeSO4溶液中可制备Fe(OH)2;图2中a处止水夹打开,铁和稀硫酸反应产生的氢气将装置中的空气排干净,关闭a处止水夹,左侧试管中压强增大,将FeSO4溶液压入NaOH溶液中,从而制备Fe(OH)2。图2装置中H2有两个作用:一是利用氢气排出装置内空气,二是利用氢气产生气压将FeSO4溶液由左侧试管压入右侧试管,与NaOH反应生成Fe(OH)2,操作是先打开止水夹a,利用氢气排出装置中空气,后关闭止水夹a,利用压强将FeSO4溶液压入右侧试管中,A错误;将长胶头滴管伸入FeSO4溶液中,上层液体起液封作用,B正确;铁粉过量,能使稀硫酸完全反应产生足够的H2排尽装置内空气,且Fe+2Fe3+ 3Fe2+,避免生成Fe3+,C正确;制备纯净Fe(OH)2沉淀的关键是排除O2的干扰,苯的密度比水小,可隔离空气和FeSO4溶液接触,避免空气中O2氧化Fe(OH)2,D正确。
制备Fe(OH)2的四个关键点
(1)Fe2+极易被氧化,所以FeSO4溶液要现用现配。
(2)为了防止Fe2+被氧化,配制FeSO4溶液的蒸馏水和NaOH溶液要煮沸,尽可能除去O2。
(3)为了防止滴加NaOH溶液时带入空气,可将吸有NaOH溶液的长滴管伸入FeSO4溶液的液面下,再挤出NaOH溶液。
(4)为防止Fe2+被氧化,还可以向盛有FeSO4溶液的试管中加入少量的煤油或其他密度小于水而不溶于水的有机物,以隔绝空气。
名师点拨
三
即时演练
D
1.下列有关铁的性质的说法正确的是(　 　)
A.铁在高温下与水蒸气的反应不是置换反应
B.铁与盐酸反应生成FeCl3和氢气
C.铁与硫加热反应生成Fe2S3
D.铁与FeCl3的反应属于氧化还原反应
解析:铁在高温下与水蒸气反应生成Fe3O4和氢气,为置换反应,A错误;铁与盐酸反应生成FeCl2和氢气,B错误;铁与硫加热反应生成FeS,C错误。
2.下列有关铁的化合物的说法不正确的是(　 　)
A.Fe(OH)2不稳定,具有较强的氧化性
B.FeO、Fe2O3均为金属氧化物,均可与盐酸反应
C.Fe(OH)3可通过化合反应得到,Fe(OH)2则不能
D.Fe3O4为磁性氧化铁,其中铁元素的化合价为+2和+3
解析:Fe(OH)2具有还原性,可被空气中的O2氧化为Fe(OH)3,A项错误;Fe(OH)2只能通过复分解反应得到,Fe(OH)3可由Fe(OH)2与O2、H2O发生化合反应得到,C项正确。
A
D
3.已知CCl4的密度大于水,植物油的密度小于水。空气不能溶解在CCl4中,且反应过程中CCl4不参加反应。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:A、C项液体滴入过程及液面均接触空气,产生的沉淀迅速被氧化;B项中CCl4密度比水大,应在下层;D项中的操作可隔绝空气,防止氧气氧化Fe(OH)2,能较长时间观察到白色沉淀。
4.金属单质A可发生以下反应。
请回答下列问题:
(1)A、B、C、D、E分别是(写化学式,B写主要成分):
A.____、B.______、C.______、D.____、E.__。
(2)写出反应③和⑤的离子方程式:
③____________________;
⑤____________________。
Fe
Fe2O3
Fe3O4
Cu
H2
Fe+Cu2+ Fe2++Cu
Fe+2H+ Fe2++H2↑
四
课时作业16
A
(选择题1~11题,每题3分,第12题14分,第13题13分)
1.赭石为一种中国传统药物,具有平肝潜阳、重镇降逆、凉血止血的功效,李时珍在《本草纲目》中对其有“赭,赤色也”“苦,寒,无毒”的描述。根据上述材料可知,其主要成分可能为(　 　)
A.Fe2O3 B.CuO
C.FeO D.Fe3O4
解析:Fe2O3为红棕色固体,与赤色相符,A正确;CuO、FeO、Fe3O4为黑色固体,B、C、D错误。
B
2.下列有关铁、铁矿石与铁的氧化物的说法正确的是(　 　)
A.在自然界中,不可能有游离态的铁存在
B.赤铁矿的主要成分是Fe2O3,磁铁矿的主要成分是Fe3O4,Fe2O3俗称铁红
C.FeO不稳定,在空气中加热迅速被氧化成Fe2O3
D.铁的氧化物能与酸反应生成盐和水,因此Fe3O4、Fe2O3、FeO具有碱性氧化物的性质
解析:陨铁中含有游离态的铁,A不正确;FeO不稳定,在空气中加热易被氧化成Fe3O4,C不正确;Fe2O3、FeO与酸反应都生成一种盐和水,二者具有碱性氧化物的性质,但Fe3O4与酸反应生成两种盐和水,不具有碱性氧化物的性质,D不正确。
3.在给定条件下,下列物质间的转化不能实现的是(　 　)
A.铁与硫加热生成FeS
B.铁与稀硫酸常温下反应生成FeSO4
C.铁在氧气中燃烧生成Fe3O4
D.常温下,铁在潮湿的空气中与水反应生成Fe3O4
解析:硫的氧化性较弱,铁与硫加热生成FeS,A正确;铁与稀硫酸常温下反应生成FeSO4,B正确;铁在氧气中燃烧生成黑色的Fe3O4,C正确;红热的铁与水蒸气反应生成Fe3O4,D错误。
D
D
4.下列物质能溶解铁且无新固体产生的是 (　 　)
A.CuSO4溶液 B.Na2SO4溶液
C.FeCl2溶液 D.FeCl3溶液
解析:铁与CuSO4溶液反应生成铜和FeSO4,有新固体铜产生,A不符合题意;铁与Na2SO4溶液不发生反应,铁不溶解,B不符合题意;铁与FeCl2溶液不发生反应,铁不溶解,C不符合题意;铁与FeCl3溶液反应生成可溶性的FeCl2,铁溶解且无新固体产生,D符合题意。
5.铁与水蒸气反应的实验改进前后的装置如图所示。下列说法错误的是(　 　)
A.用具支试管可将试管口附近冷凝的水导出
B.将肥皂液改为吹泡泡水,收集H2的效果更好,点燃效果更明显
C.将湿棉花改为浸水的纸尿裤,酒精灯由单头改为双头,可提供足量的水蒸气
D.改进后,悬挂的磁铁能吸引铁粉,实验过程中,能看到具支试管中有黑色固体不断落下
D
解析:具支试管含支管,冷凝水可从支管中流出,A正确;吹泡泡水易起泡,收集H2更容易,点燃效果更好,B正确;纸尿裤可吸收更多的水,且不易洒出,酒精灯改为双头可增加受热面积,故可提供足够多的水蒸气,C正确;铁与水蒸气的反应产物Fe3O4也具有磁性,磁铁可以吸引单质铁和反应产物Fe3O4,所以具支试管中不会有黑色固体落下,D错误。
D
6.某同学对铁的氧化物产生了浓厚兴趣,查阅资料后制成以下卡片:
下列说法正确的是(　 　)
A.FeO、Fe2O3和Fe3O4均为黑色固体
B.反应②的温度比反应③的温度高
C.FeO的稳定性强于Fe2O3
D.FeO、Fe2O3都能与稀硫酸反应生成盐和水
解析:Fe2O3为红棕色固体,A项错误;根据信息可知反应②的温度比反应③的温度低,B项错误;FeO不稳定,其稳定性弱于Fe2O3,C项错误;FeO、Fe2O3都能与稀硫酸反应生成盐和水,D项正确。
7.将铁片放入下列溶液中,溶液质量减轻的是(　 　)
A.稀硫酸 B.CuSO4溶液
C.稀盐酸 D.AlCl3溶液
解析:铁和稀硫酸反应生成FeSO4和氢气,由于每溶解56 g Fe,溶液中逸出2 g H2,所以溶液质量增加,A错误;铁和CuSO4反应生成铜和FeSO4,由于每溶解56 g Fe,溶液中析出64 g Cu,所以溶液质量减轻,B正确;铁和稀盐酸反应生成FeCl2和氢气,由于每溶解56 g Fe,溶液中逸出2 g H2,所以溶液质量增加,C错误;Fe与AlCl3溶液不发生反应,溶液质量不变,D错误。
B
8.类比和推理是学习化学的重要方法,下列说法正确的是(　 　)
A.Fe(OH)2不能通过化合反应生成;Fe(OH)3也不能通过化合反应生成
B.Fe(OH)3在空气中加热分解,可以生成Fe2O3;Fe(OH)2在空气中加热分解,可以生成FeO
C.一定条件下,Fe(OH)2可以通过一步反应生成Fe(OH)3;Fe(OH)3也可以通过一步反应生成Fe(OH)2
D.FeCl2和FeCl3分别与NaOH溶液反应生成Fe(OH)2和Fe(OH)3沉淀;FeCl2和FeCl3分别与氨水反应也能生成Fe(OH)2和Fe(OH)3沉淀
D
解析:不能通过化合反应生成Fe(OH)2,但Fe(OH)2、O2和H2O可以发生化合反应生成Fe(OH)3,A错误;Fe(OH)2在空气中加热,最终得到Fe2O3,B错误;Fe(OH)3不能通过一步反应生成Fe(OH)2,C错误;FeCl2和FeCl3均属于盐,NaOH和NH3·H2O均属于碱,因此均可以发生反应生成相应的氢氧化物,D正确。
9.一种制备Fe(OH)2的改进装置如图所示,下列说法错误的是(　 　)
A.配制NaOH溶液和FeSO4溶液的蒸馏水应加热煮沸
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,排空气效果更好
D
解析:加热煮沸可赶走蒸馏水中的氧气,防止FeSO4、Fe(OH)2被氧化,故A正确;实验时先注入稀硫酸,等CO2排尽装置M中的空气后,再注入NaOH溶液和FeSO4溶液,故B正确;装置N的作用是液封,当紫色石蕊溶液变红色时,说明装置M中的空气已经排尽,故C正确;由于锥形瓶内空气较多,用铁粉代替Na2CO3粉末,产生氢气,密度比空气小,排出装置内的空气效果不好,故D错误。
10.向300 mL 0.2 mol·L-1的FeCl2溶液中加入足量的NaOH溶液,使Fe2+完全沉淀,过滤、小心加热沉淀直到水分蒸干,再灼烧到质量不再变化,此时固体的质量为(　 　)
A.5.4 g B.4.32 g
C.4.8 g D.6.42 g
解析:300 mL 0.2 mol·L-1的FeCl2溶液中加入足量的NaOH溶液,使Fe2+完全沉淀,则生成Fe(OH)2的物质的量为300 mL×0.2 mol·L-1×10-3 L· mL-1=0.06 mol,过滤、加热并灼烧得到Fe2O3,根据铁元素守恒分析,得到Fe2O3的物质的量为0.03 mol,则质量为0.03 mol×160 g· mol-1 =4.8 g,C正确。
C
11.某兴趣小组查阅资料发现铁锈的成分除了含Fe2O3·xH2O外,还可能含有FeCO3,现称取5.30 g某铁锈样品进行了如下实验:
步骤Ⅰ.在Ar氛围中充分加热,冷却后得到铁的氧化物,其质量为4.28 g;
步骤Ⅱ.向步骤Ⅰ所得固体中滴加5.00 mol·L-1硫酸直至残渣完全溶解,恰好用去硫酸15.00 mL。
下列说法错误的是(　 　)
A.该铁锈样品中Fe2O3·xH2O、FeCO3的物质的量之比为4︰3
B.充分加热后的固体中含有两种氧化物
C.在Ar氛围中充分加热利用了惰性气体不活泼的特性
D.该铁锈样品所含Fe2O3·xH2O中的x=2
D
解析:加热分解后,Fe2O3·xH2O中失去水,FeCO3发生反应:FeCO3
FeO+CO2↑,故设原有Fe2O3·xH2O的物质的量为a mol,原有FeCO3物质的量为b mol,则18x·a+44b=5.304.28=1.02,160a+72b=4.28;又由于向步骤Ⅰ所得固体中滴加5.00 mol·L-1硫酸直至残渣完全溶解时恰好用去15.00 mL,与Fe2O3反应消耗3a mol H2SO4,与FeO反应消耗b mol H2SO4,所以3a+b=5×15.00×10-3=0.075 0,解得a=0.02,b=0.015,x=1。根据计算,铁锈样品中Fe2O3·xH2O的物质的量为0.02 mol,FeCO3的物质的量为0.015 mol,比值为4︰3,A正确;充分加热后固体为Fe2O3和FeO,属于两种氧化物,B正确;在Ar氛围中加热是利用其惰性,防止样品在加热过程中被氧化,C正确;由上述分析可知,x=1,D错误。
12.(14分)某学习小组为认识铁及其化合物的性质、分散系的性质做了如图一组综合实验,根据实验流程回答下列相关问题。
(1)请写出过程①的离子方程式:__________________________。
解析:由Fe2O3发生反应后变为FeCl3可知是Fe2O3与盐酸反应,反应的离子方程式为Fe2O3+6H+ 2Fe3++3H2O。
(2)物质②为________________________________。
解析:FeCl3与物质②反应后生成Fe(OH)3,应加入NaOH溶液、氨水等。
(3)请写出FeCl3与铁粉反应的化学方程式:________________________。
解析:FeCl3与铁粉反应的化学方程式为Fe+2FeCl3 3FeCl2。
Fe2O3+6H+ 2Fe3++3H2O
NaOH溶液(其他合理答案也可)
Fe+2FeCl3 3FeCl2
(4)向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液最终生成Fe(OH)3浊液,该过程的现象为_____________________________________________。
解析:向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液生成Fe(OH)2,Fe(OH)2是白色沉淀,容易被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3,现象为生成的白色沉淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色。
(5)将FeCl3饱和溶液滴入沸水中,并继续煮沸至红褐色,制得的分散系③为________________,它与FeCl3溶液、Fe(OH)3浊液的本质区别是______________________。
生成的白色沉淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色
Fe(OH)3胶体
分散质粒子直径大小不同
13.(13分)某化学兴趣小组同学设计出以下实验改进装置探究能较长时间观察到白色Fe(OH)2沉淀。
【A组实验】已知:苯是一种密度小于钠的液体,空气不能溶解在苯中,且反应过程中苯不参加反应,装置如图。
(1)苯的作用为________。将钠块加入试管中,可以观察到的现象为_______________________________________________________________________________________________________________。
解析:钠的密度小于水大于苯,钠与FeSO4溶液中的水反应产生的氢气会推动钠在界面处跳动,且产生气泡,最后钠块消失,下层FeSO4溶液中有Fe(OH)2白色沉淀生成,且能持续一段时间不变色。
隔绝空气
钠块在苯层与FeSO4溶液分界处上下跳动且产生气泡,最后钠块消失,下层溶液中有白色沉淀生成,且能持续一段时间不变色
【B组实验】选用稀硫酸、铁粉、NaOH溶液进行实验,装置如图。
(2)实验时,先____(填“打开”或“关闭”,下同)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,____止水夹K,制得Fe(OH)2白色沉淀,且沉淀能持续一段时间不变色。白色沉淀能持续一段时间不变色的原因是__________________________________________。
打开
关闭
稀硫酸与铁粉反应产生的H2排出了装置中的空气
解析:实验时,先打开止水夹K,铁粉和稀硫酸反应生成的氢气将装置内的空气排尽,一段时间后,关闭止水夹K,利用氢气使试管内的压强增大,将FeSO4溶液压至NaOH溶液中反应制得Fe(OH)2白色沉淀。
Thank you
本课结束第三章　铁　金属材料
第一节　铁及其化合物
第1课时　铁的单质、铁的氧化物和氢氧化物
1.宏观辨识与微观探析:通过探究实验,认识铁单质与水蒸气反应的条件,对比钠与水的反应,加深对微观原子结构决定物质宏观性质的认识。2.科学探究与创新意识:通过实验掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备原理及化学性质。3.科学态度与社会责任:结合生活中铁制品的应用,了解单质铁、铁的氧化物的性质及用途。
知识点一　铁的单质
1.铁的存在和冶炼
(1)铁的存在
(2)铁的冶炼
工业炼铁的原理是用还原的方法把铁从铁矿石中提炼出来。其化学方程式为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。
2.铁的物理性质
纯铁具有银白色金属光泽,有良好的延展性和导热性;能导电,但其导电性不如铜和铝;铁能被磁体吸引。
3.铁的化学性质
(1)与非金属单质反应
①与O2反应:点燃条件下,化学方程式为3Fe+2O2Fe3O4;常温下,铁在空气中缓慢氧化生成铁锈(主要成分是Fe2O3·xH2O)。
②与Cl2反应:化学方程式为2Fe+3Cl22FeCl3。
③与S反应:化学方程式为Fe+SFeS。
(2)与盐酸、稀硫酸反应:离子方程式为Fe+2H+Fe2++H2↑。
(3)与盐溶液反应:如与硫酸铜溶液反应的离子方程式为Fe+Cu2+Cu+Fe2+。
(4)与水蒸气反应
通常铁粉与冷水和热水均不反应,但高温下铁粉可与水蒸气反应。
实验 装置
实验 现象 试管中得到黑色固体,用燃着的火柴点燃肥皂泡,听到爆鸣声
实验 结论 在高温下,铁能与水蒸气反应生成Fe3O4和H2,化学方程式为3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2
注意 事项 湿棉花的作用是提供水蒸气;肥皂液的作用是收集氢气
如图所示,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。
(1)钢铁厂生产中炽热的铁水或钢水注入模具之前为什么必须对模具进行充分的干燥处理
提示:高温下铁与水蒸气反应会产生氢气,氢气属于可燃性气体,易引发危险。
(2)结合已学过的知识对比钠和铁与水反应的条件和程度有何差异 金属与水反应的本质是什么
提示:钠与冷水剧烈反应;铁在常温下和加热条件下与液态水不反应,只有在高温下才能与水蒸气反应。金属与水反应的本质是金属与水电离产生的H+反应生成氢气。
1.下列关于金属铁的描述不正确的是(　B　)
A.纯铁是银白色金属
B.能与水蒸气反应生成氧化铁
C.工业炼铁的原理是用还原的方法把铁从铁矿石中提炼出来
D.铁能导电但其导电性不如铜和铝
解析:高温下,铁能与水蒸气反应生成Fe3O4和氢气,故选B。
2.下列物质在一定条件下能与单质铁反应,且产物中铁元素化合价全部变为+3价的是(　C　)
A.FeCl3溶液 B.H2O
C.Cl2 D.CuSO4溶液
解析:A项,铁与FeCl3发生反应生成FeCl2,铁元素为+2价;B项,高温下铁与水蒸气反应生成Fe3O4和H2,铁元素化合价为+2和+3价,并非全为+3价;C项,Cl2为强氧化剂,与铁反应生成FeCl3,铁元素为+3价;D项,铁与CuSO4发生置换反应生成FeSO4和Cu,铁元素为+2价。
3.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(　B　)
A.装置A的作用是为实验提供持续不断的水蒸气
B.装置B中发生反应的化学方程式是2Fe+3H2O(g)Fe2O3+3H2
C.装置C中加入的固体干燥剂可能是碱石灰
D.点燃装置D处的气体前必须检验气体的纯度
解析:装置A中液态水在加热的条件下产生水蒸气,故其作用是为实验提供持续不断的水蒸气,A正确;Fe与水蒸气在高温下发生反应生成Fe3O4和H2,B错误;氢气属于中性气体,可以用碱石灰干燥,C正确;氢气在点燃之前应该先检验其纯度,防止发生爆炸,D正确。
(1)Fe只具有还原性,可以被氧化剂氧化为Fe2+、Fe3+
(2)铁单质化学性质易错点
①Fe与冷水、热水不反应,Fe与H2O(g)在高温下反应的产物是Fe3O4,而不是Fe2O3。
②铁在潮湿的空气中生成铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O,而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。
③铁与氯气反应不论用量多少都生成FeCl3,而Fe与盐酸反应生成FeCl2。
知识点二　铁的氧化物和氢氧化物
1.铁的氧化物
(1)物理性质和用途
名称 氧化亚铁 氧化铁 四氧化三铁
化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4
铁元素的 化合价 +2价 +3价 +2价、+3价
俗名 — 铁红 磁性氧化铁
色、态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体
溶解性 都不溶于水,也不与水发生反应
用途 Fe2O3常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料,赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁的原料;Fe3O4具有磁性,常用于磁性材料
(2)化学性质
①稳定性:FeO不稳定,在空气里受热,能迅速被氧化成Fe3O4。
②与酸反应:FeO和Fe2O3是金属氧化物,与盐酸反应的离子方程式分别为FeO+2H+Fe2++H2O,Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O。
2.铁的氢氧化物
(1)制备
项目 制备Fe(OH)2 制备Fe(OH)3
实验操作
实验现象 生成白色絮状沉淀,迅速变为灰绿色,最终变为红褐色 生成红褐色沉淀
离子方程 式或化学 方程式 Fe2++2OH-Fe(OH)2↓, Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3 Fe3++3OH-Fe(OH)3↓
实验结论 Fe(OH)2很不稳定,极易转化为Fe(OH)3
(2)性质
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
稳定性 不稳定,易被O2氧化,受热易分解,但产物复杂 不稳定,受热易分解,化学方程式为2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O
与盐酸反应的离子方程式 Fe(OH)2+2H+Fe2++2H2O Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)磁铁矿的主要成分是Fe3O4。 (　√　)
(2)FeO在空气中加热生成Fe2O3。(　×　)
(3)Fe3O4中铁的化合价有+2价和+3价,是一种混合物。 (　×　)
(4)Fe(OH)3不能利用化合反应生成。(　×　)
(5)由于Fe(OH)2易被氧化,所以在制备时要隔绝空气。 (　√　)
1.下列有关铁的氧化物的说法不正确的是 (　B　)
A.Fe3O4是黑色晶体,该晶体中每3个铁原子中有2个显+3价,1个显+2价
B.可用磁铁分离铁粉和Fe3O4粉末
C.FeO不溶于水,也不与水反应
D.Fe2O3俗称铁红,常用作红色油漆和涂料
解析:Fe3O4具有磁性,铁粉和Fe3O4粉末都能被磁铁吸引,故无法利用磁铁分离铁粉和Fe3O4粉末,故选B。
2.下列有关铁的氢氧化物的说法错误的是 (　A　)
A.Fe(OH)2是一种黑色固体,不稳定,在空气中易被氧化为红褐色固体
B.Fe(OH)2具有还原性,在空气中易被氧化为Fe(OH)3
C.Fe(OH)2、Fe(OH)3都具有不稳定性,受热都能分解
D.Fe(OH)3胶体透明、呈红褐色,能产生丁达尔效应
解析:Fe(OH)2是一种白色固体,不稳定,具有还原性,在空气中易被氧化为红褐色的Fe(OH)3,故A错误,B正确;Fe(OH)2、Fe(OH)3都具有不稳定性,受热能分解,故C正确。
3.某小组设计如图装置制备较纯净的Fe(OH)2并保持较长时间。已知:苯难溶于水,密度小于水。
下列叙述错误的是 (　A　)
A.图2装置操作方法是先关闭止水夹a,一段时间后再打开a
B.利用图1装置制备时将胶头滴管伸入FeSO4溶液中再挤压胶头
C.图2装置中铁粉需要稍过量
D.图1中添加苯,起隔离空气作用
解析:图1中苯的密度比水小且难溶于水,可隔离空气,长胶头滴管伸入FeSO4溶液中可制备Fe(OH)2;图2中a处止水夹打开,铁和稀硫酸反应产生的氢气将装置中的空气排干净,关闭a处止水夹,左侧试管中压强增大,将FeSO4溶液压入NaOH溶液中,从而制备Fe(OH)2。图2装置中H2有两个作用:一是利用氢气排出装置内空气,二是利用氢气产生气压将FeSO4溶液由左侧试管压入右侧试管,与NaOH反应生成Fe(OH)2,操作是先打开止水夹a,利用氢气排出装置中空气,后关闭止水夹a,利用压强将FeSO4溶液压入右侧试管中,A错误;将长胶头滴管伸入FeSO4溶液中,上层液体起液封作用,B正确;铁粉过量,能使稀硫酸完全反应产生足够的H2排尽装置内空气,且Fe+2Fe3+3Fe2+,避免生成Fe3+,C正确;制备纯净Fe(OH)2沉淀的关键是排除O2的干扰,苯的密度比水小,可隔离空气和FeSO4溶液接触,避免空气中O2氧化Fe(OH)2,D正确。
制备Fe(OH)2的四个关键点
(1)Fe2+极易被氧化,所以FeSO4溶液要现用现配。
(2)为了防止Fe2+被氧化,配制FeSO4溶液的蒸馏水和NaOH溶液要煮沸,尽可能除去O2。
(3)为了防止滴加NaOH溶液时带入空气,可将吸有NaOH溶液的长滴管伸入FeSO4溶液的液面下,再挤出NaOH溶液。
(4)为防止Fe2+被氧化,还可以向盛有FeSO4溶液的试管中加入少量的煤油或其他密度小于水而不溶于水的有机物,以隔绝空气。
1.下列有关铁的性质的说法正确的是(　D　)
A.铁在高温下与水蒸气的反应不是置换反应
B.铁与盐酸反应生成FeCl3和氢气
C.铁与硫加热反应生成Fe2S3
D.铁与FeCl3的反应属于氧化还原反应
解析:铁在高温下与水蒸气反应生成Fe3O4和氢气,为置换反应,A错误;铁与盐酸反应生成FeCl2和氢气,B错误;铁与硫加热反应生成FeS,C错误。
2.下列有关铁的化合物的说法不正确的是(　A　)
A.Fe(OH)2不稳定,具有较强的氧化性
B.FeO、Fe2O3均为金属氧化物,均可与盐酸反应
C.Fe(OH)3可通过化合反应得到,Fe(OH)2则不能
D.Fe3O4为磁性氧化铁,其中铁元素的化合价为+2和+3
解析:Fe(OH)2具有还原性,可被空气中的O2氧化为Fe(OH)3,A项错误;Fe(OH)2只能通过复分解反应得到,Fe(OH)3可由Fe(OH)2与O2、H2O发生化合反应得到,C项正确。
3.已知CCl4的密度大于水,植物油的密度小于水。空气不能溶解在CCl4中,且反应过程中CCl4不参加反应。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(　D　)
解析:A、C项液体滴入过程及液面均接触空气,产生的沉淀迅速被氧化;B项中CCl4密度比水大,应在下层;D项中的操作可隔绝空气,防止氧气氧化Fe(OH)2,能较长时间观察到白色沉淀。
4.金属单质A可发生以下反应。
请回答下列问题:
(1)A、B、C、D、E分别是(写化学式,B写主要成分):
A.Fe、B.Fe2O3、C.Fe3O4、D.Cu、E.H2。
(2)写出反应③和⑤的离子方程式:
③Fe+Cu2+Fe2++Cu;
⑤Fe+2H+Fe2++H2↑。
课时作业16
(总分:60分)
(选择题1~11题,每题3分,第12题14分,第13题13分)
1.赭石为一种中国传统药物,具有平肝潜阳、重镇降逆、凉血止血的功效,李时珍在《本草纲目》中对其有“赭,赤色也”“苦,寒,无毒”的描述。根据上述材料可知,其主要成分可能为(　A　)
A.Fe2O3 B.CuO
C.FeO D.Fe3O4
解析:Fe2O3为红棕色固体,与赤色相符,A正确;CuO、FeO、Fe3O4为黑色固体,B、C、D错误。
2.下列有关铁、铁矿石与铁的氧化物的说法正确的是(　B　)
A.在自然界中,不可能有游离态的铁存在
B.赤铁矿的主要成分是Fe2O3,磁铁矿的主要成分是Fe3O4,Fe2O3俗称铁红
C.FeO不稳定,在空气中加热迅速被氧化成Fe2O3
D.铁的氧化物能与酸反应生成盐和水,因此Fe3O4、Fe2O3、FeO具有碱性氧化物的性质
解析:陨铁中含有游离态的铁,A不正确;FeO不稳定,在空气中加热易被氧化成Fe3O4,C不正确;Fe2O3、FeO与酸反应都生成一种盐和水,二者具有碱性氧化物的性质,但Fe3O4与酸反应生成两种盐和水,不具有碱性氧化物的性质,D不正确。
3.在给定条件下,下列物质间的转化不能实现的是(　D　)
A.铁与硫加热生成FeS
B.铁与稀硫酸常温下反应生成FeSO4
C.铁在氧气中燃烧生成Fe3O4
D.常温下,铁在潮湿的空气中与水反应生成Fe3O4
解析:硫的氧化性较弱,铁与硫加热生成FeS,A正确;铁与稀硫酸常温下反应生成FeSO4,B正确;铁在氧气中燃烧生成黑色的Fe3O4,C正确;红热的铁与水蒸气反应生成Fe3O4,D错误。
4.下列物质能溶解铁且无新固体产生的是 (　D　)
A.CuSO4溶液 B.Na2SO4溶液
C.FeCl2溶液 D.FeCl3溶液
解析:铁与CuSO4溶液反应生成铜和FeSO4,有新固体铜产生,A不符合题意;铁与Na2SO4溶液不发生反应,铁不溶解,B不符合题意;铁与FeCl2溶液不发生反应,铁不溶解,C不符合题意;铁与FeCl3溶液反应生成可溶性的FeCl2,铁溶解且无新固体产生,D符合题意。
5.铁与水蒸气反应的实验改进前后的装置如图所示。下列说法错误的是(　D　)
A.用具支试管可将试管口附近冷凝的水导出
B.将肥皂液改为吹泡泡水,收集H2的效果更好,点燃效果更明显
C.将湿棉花改为浸水的纸尿裤,酒精灯由单头改为双头,可提供足量的水蒸气
D.改进后,悬挂的磁铁能吸引铁粉,实验过程中,能看到具支试管中有黑色固体不断落下
解析:具支试管含支管,冷凝水可从支管中流出,A正确;吹泡泡水易起泡,收集H2更容易,点燃效果更好,B正确;纸尿裤可吸收更多的水,且不易洒出,酒精灯改为双头可增加受热面积,故可提供足够多的水蒸气,C正确;铁与水蒸气的反应产物Fe3O4也具有磁性,磁铁可以吸引单质铁和反应产物Fe3O4,所以具支试管中不会有黑色固体落下,D错误。
6.某同学对铁的氧化物产生了浓厚兴趣,查阅资料后制成以下卡片:
下列说法正确的是 (　D　)
A.FeO、Fe2O3和Fe3O4均为黑色固体
B.反应②的温度比反应③的温度高
C.FeO的稳定性强于Fe2O3
D.FeO、Fe2O3都能与稀硫酸反应生成盐和水
解析:Fe2O3为红棕色固体,A项错误;根据信息可知反应②的温度比反应③的温度低,B项错误;FeO不稳定,其稳定性弱于Fe2O3,C项错误;FeO、Fe2O3都能与稀硫酸反应生成盐和水,D项正确。
7.将铁片放入下列溶液中,溶液质量减轻的是(　B　)
A.稀硫酸 B.CuSO4溶液
C.稀盐酸 D.AlCl3溶液
解析:铁和稀硫酸反应生成FeSO4和氢气,由于每溶解56 g Fe,溶液中逸出2 g H2,所以溶液质量增加,A错误;铁和CuSO4反应生成铜和FeSO4,由于每溶解56 g Fe,溶液中析出64 g Cu,所以溶液质量减轻,B正确;铁和稀盐酸反应生成FeCl2和氢气,由于每溶解56 g Fe,溶液中逸出2 g H2,所以溶液质量增加,C错误;Fe与AlCl3溶液不发生反应,溶液质量不变,D错误。
8.类比和推理是学习化学的重要方法,下列说法正确的是(　D　)
A.Fe(OH)2不能通过化合反应生成;Fe(OH)3也不能通过化合反应生成
B.Fe(OH)3在空气中加热分解,可以生成Fe2O3;Fe(OH)2在空气中加热分解,可以生成FeO
C.一定条件下,Fe(OH)2可以通过一步反应生成Fe(OH)3;Fe(OH)3也可以通过一步反应生成Fe(OH)2
D.FeCl2和FeCl3分别与NaOH溶液反应生成Fe(OH)2和Fe(OH)3沉淀;FeCl2和FeCl3分别与氨水反应也能生成Fe(OH)2和Fe(OH)3沉淀
解析:不能通过化合反应生成Fe(OH)2,但Fe(OH)2、O2和H2O可以发生化合反应生成Fe(OH)3,A错误;Fe(OH)2在空气中加热,最终得到Fe2O3,B错误;Fe(OH)3不能通过一步反应生成Fe(OH)2,C错误;FeCl2和FeCl3均属于盐,NaOH和NH3·H2O均属于碱,因此均可以发生反应生成相应的氢氧化物,D正确。
9.一种制备Fe(OH)2的改进装置如图所示,下列说法错误的是(　D　)
A.配制NaOH溶液和FeSO4溶液的蒸馏水应加热煮沸
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,排空气效果更好
解析:加热煮沸可赶走蒸馏水中的氧气,防止FeSO4、Fe(OH)2被氧化,故A正确;实验时先注入稀硫酸,等CO2排尽装置M中的空气后,再注入NaOH溶液和FeSO4溶液,故B正确;装置N的作用是液封,当紫色石蕊溶液变红色时,说明装置M中的空气已经排尽,故C正确;由于锥形瓶内空气较多,用铁粉代替Na2CO3粉末,产生氢气,密度比空气小,排出装置内的空气效果不好,故D错误。
10.向300 mL 0.2 mol·L-1的FeCl2溶液中加入足量的NaOH溶液,使Fe2+完全沉淀,过滤、小心加热沉淀直到水分蒸干,再灼烧到质量不再变化,此时固体的质量为(　C　)
A.5.4 g B.4.32 g
C.4.8 g D.6.42 g
解析:300 mL 0.2 mol·L-1的FeCl2溶液中加入足量的NaOH溶液,使Fe2+完全沉淀,则生成Fe(OH)2的物质的量为300 mL×0.2 mol·L-1×10-3 L· mL-1=0.06 mol,过滤、加热并灼烧得到Fe2O3,根据铁元素守恒分析,得到Fe2O3的物质的量为0.03 mol,则质量为0.03 mol×160 g· mol-1 =4.8 g,C正确。
11.某兴趣小组查阅资料发现铁锈的成分除了含Fe2O3·xH2O外,还可能含有FeCO3,现称取5.30 g某铁锈样品进行了如下实验:
步骤Ⅰ.在Ar氛围中充分加热,冷却后得到铁的氧化物,其质量为4.28 g;
步骤Ⅱ.向步骤Ⅰ所得固体中滴加5.00 mol·L-1硫酸直至残渣完全溶解,恰好用去硫酸15.00 mL。
下列说法错误的是 (　D　)
A.该铁锈样品中Fe2O3·xH2O、FeCO3的物质的量之比为4︰3
B.充分加热后的固体中含有两种氧化物
C.在Ar氛围中充分加热利用了惰性气体不活泼的特性
D.该铁锈样品所含Fe2O3·xH2O中的x=2
解析:加热分解后,Fe2O3·xH2O中失去水,FeCO3发生反应:FeCO3FeO+CO2↑,故设原有Fe2O3·xH2O的物质的量为a mol,原有FeCO3物质的量为b mol,则18x·a+44b=5.30-4.28=1.02,160a+72b=4.28;又由于向步骤Ⅰ所得固体中滴加5.00 mol·L-1硫酸直至残渣完全溶解时恰好用去15.00 mL,与Fe2O3反应消耗3a mol H2SO4,与FeO反应消耗b mol H2SO4,所以3a+b=5×15.00×10-3=0.075 0,解得a=0.02,b=0.015,x=1。根据计算,铁锈样品中Fe2O3·xH2O的物质的量为0.02 mol,FeCO3的物质的量为0.015 mol,比值为4︰3,A正确;充分加热后固体为Fe2O3和FeO,属于两种氧化物,B正确;在Ar氛围中加热是利用其惰性,防止样品在加热过程中被氧化,C正确;由上述分析可知,x=1,D错误。
12.(14分)某学习小组为认识铁及其化合物的性质、分散系的性质做了如图一组综合实验,根据实验流程回答下列相关问题。
(1)请写出过程①的离子方程式:Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O。
(2)物质②为NaOH溶液(其他合理答案也可)。
(3)请写出FeCl3与铁粉反应的化学方程式:Fe+2FeCl33FeCl2。
(4)向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液最终生成Fe(OH)3浊液,该过程的现象为生成的白色沉淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色。
(5)将FeCl3饱和溶液滴入沸水中,并继续煮沸至红褐色,制得的分散系③为Fe(OH)3胶体,它与FeCl3溶液、Fe(OH)3浊液的本质区别是分散质粒子直径大小不同。
解析:(1)由Fe2O3发生反应后变为FeCl3可知是Fe2O3与盐酸反应,反应的离子方程式为Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O。(2)FeCl3与物质②反应后生成Fe(OH)3,应加入NaOH溶液、氨水等。(3)FeCl3与铁粉反应的化学方程式为Fe+2FeCl33FeCl2。(4)向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液生成Fe(OH)2,Fe(OH)2是白色沉淀,容易被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3,现象为生成的白色沉淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色。
13.(13分)某化学兴趣小组同学设计出以下实验改进装置探究能较长时间观察到白色Fe(OH)2沉淀。
【A组实验】已知:苯是一种密度小于钠的液体,空气不能溶解在苯中,且反应过程中苯不参加反应,装置如图。
(1)苯的作用为隔绝空气。将钠块加入试管中,可以观察到的现象为钠块在苯层与FeSO4溶液分界处上下跳动且产生气泡,最后钠块消失,下层溶液中有白色沉淀生成,且能持续一段时间不变色。
【B组实验】选用稀硫酸、铁粉、NaOH溶液进行实验,装置如图。
(2)实验时,先打开(填“打开”或“关闭”,下同)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,关闭止水夹K,制得Fe(OH)2白色沉淀,且沉淀能持续一段时间不变色。白色沉淀能持续一段时间不变色的原因是稀硫酸与铁粉反应产生的H2排出了装置中的空气。
解析:(1)钠的密度小于水大于苯,钠与FeSO4溶液中的水反应产生的氢气会推动钠在界面处跳动,且产生气泡,最后钠块消失,下层FeSO4溶液中有Fe(OH)2白色沉淀生成,且能持续一段时间不变色。(2)实验时,先打开止水夹K,铁粉和稀硫酸反应生成的氢气将装置内的空气排尽,一段时间后,关闭止水夹K,利用氢气使试管内的压强增大,将FeSO4溶液压至NaOH溶液中反应制得Fe(OH)2白色沉淀。

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