資源簡介

(共74張PPT)
第12講
鐵及其氧化物和氫氧化物
1.掌握鐵的主要性質及應用。
2.知道不同價態的鐵的氧化物的主要性質和用途。
3.掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的性質及Fe(OH)2的制備方法。
復
習
目
標
內
容
索
引
考點一　　鐵及其氧化物
考點二　　鐵的氫氧化物
練真題　　明考向
課時精練
鐵及其氧化物
>
<
考點一
1.鐵的概述
四
化合態
隕鐵
3d64s2
Ⅷ
＋2、＋3
2.鐵單質
(1)鐵的物理性質
_____色固體，熔點較高，具有良好的導熱、導電、延展性，能被 吸引。
(2)鐵的化學性質
鐵比較活潑，還原性較強，失去電子后生成 價或 價鐵的化合物。
銀白
磁體
＋2
＋3
重要的化學反應為
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
鈍化
＋3
Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
3.鐵的氧化物
(1)物理性質
化學式 FeO Fe2O3 Fe3O4
俗名 — 鐵紅 磁性氧化鐵
顏色狀態 _____粉末 _______粉末 _____晶體(有磁性)
水溶性 _________ _________ _________
鐵的化合價 _____ _____ _________
黑色
紅棕色
黑色
不溶于水
不溶于水
不溶于水
＋2
＋3
＋2、＋3
(2)化學性質
①FeO不穩定，在空氣中受熱，能迅速被氧化成 。
②FeO、Fe2O3都屬于堿性氧化物，能溶于強酸，分別寫出它們溶于鹽酸的離子方程式：______________________，___________________________。
③鐵的氧化物還能被CO、Al還原，以氧化鐵為例寫出化學方程式：______________
________________,___________________________ 。
④寫出FeO溶于過量稀硝酸的化學方程式：____________________________________。
⑤寫出Fe2O3溶于過量氫碘酸(HI)的離子方程式：____________________________________。
Fe3O4
FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O
Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
Fe2O3＋3CO
2Fe＋3CO2
Fe2O3＋2Al 2Fe＋Al2O3
3FeO＋10HNO3===3Fe(NO3)3＋NO↑＋5H2O
Fe2O3＋2I－＋6H＋===2Fe2＋＋I2＋3H2O
1.Fe與足量硫粉混合加熱制取Fe2S3(　　)
2.Fe分別與Cl2和鹽酸反應所得氯化物相同(　　)
3.常溫下可用鐵制容器儲存、運輸濃硝酸、濃硫酸，理由是Fe與這兩種酸不反應(　　)
4.鐵表面自然形成的氧化層能保護內層金屬不被空氣氧化(　　)
5.Fe3O4中Fe的化合價有＋2價和＋3價，因此Fe3O4是FeO與Fe2O3的混合物(　　)
6.鐵在純氧中燃燒或高溫下和水蒸氣反應均能得到Fe3O4(　　)
×
×
×
√
×
×
一、鐵及其氧化物的性質與應用
1.我國清代《本草綱目拾遺》中敘述了“鐵線粉”：“粵中洋行有舶上鐵絲，……日久起銷，用刀刮其銷，……，所刮下之銷末，名鐵線粉”。這里的“鐵線粉”是指
A.Fe B.FeCl3
C.FeO D.Fe2O3
√
2.下列敘述正確的是
A.故宮是中國最大的古代文化藝術博物館，氧化鐵可作故宮紅色外墻的涂料
B.過量的鐵與氯氣反應生成FeCl2
C.5.6 g Fe與足量的S反應轉移的電子數為0.3NA
D.常溫下，過量鐵粉與濃硝酸反應生成Fe(NO3)2、NO2和H2O
√
氧化鐵是紅棕色粉末，可用作涂料，A正確；
鐵與氯氣反應，無論鐵過量還是少量都生成FeCl3，B錯誤；
5.6 g Fe的物質的量為 ＝0.1 mol，與足量的S反應生成FeS，轉移電
子數為0.2NA，C錯誤；
常溫下，鐵遇濃硝酸發生鈍化，D錯誤。
二、鐵與水反應實驗探究
3.如圖所示的裝置可實現鐵和水蒸氣的反應。
(1)加熱濕棉花的目的是__________________
___________________________。
(2)寫出還原鐵粉處發生反應的化學方程式：
_____________________________。
(3)B處酒精燈上網罩的作用是____________________，實驗開始時，應先點燃______
(填“A”或“B”)酒精燈，目的是__________________________。
(4)將產生的氣體導入肥皂液中的目的是__________。
提供水蒸氣，使之與還原鐵粉在高溫下發生反應
集中火焰，產生高溫
A
用水蒸氣排盡裝置中的空氣
收集氣體
三、鐵與硫酸、硝酸反應的復雜性
4.鐵除了能與鹽酸反應外，還能與硫酸、硝酸發生反應。請從溫度、濃度對反應影響的視角，分析將少量鐵片分別放入足量硫酸或硝酸中發生反應的情況。
(1)濃酸常溫條件下：_______________________________________________________
_________。
(2)濃酸加熱條件下：______________________________________________________。
化學方程式：_____________________________________________________________
______________________________。
常溫下，鐵在冷的濃硫酸或冷的濃硝酸中鈍化，未看到鐵片明顯的溶解
加熱時，鐵能溶于濃硫酸或濃硝酸，生成Fe3＋和SO2或Fe3＋和NO2
2Fe＋6H2SO4(濃) Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O、Fe＋6HNO3(濃)
Fe(NO3)3＋3NO2↑＋3H2O
(3)與稀酸的反應：________________________________________________________
_____________；_________________________________________________。
(4)拓展延伸：思考過量鐵粉與兩種酸反應的情況。
鐵與稀硝酸反應生成Fe3＋和NO：Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋
NO↑＋2H2O
鐵與稀硫酸反應生成Fe2＋和H2：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
答案　過量鐵粉與濃酸在加熱條件下的反應：
①與濃硫酸：Fe＋2H2SO4(濃) FeSO4＋SO2↑＋2H2O
②與濃硝酸：Fe＋4HNO3(濃) Fe(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。
過量鐵粉與稀酸的反應：
①與稀硫酸：Fe＋H2SO4(稀)===FeSO4＋H2↑
②與稀硝酸：3Fe＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。
四、鐵的氧化物組成分析
5.準確稱取某種鐵的氧化物2.88 g，用足量的CO進行還原，將生成的CO2全部用足量的澄清石灰水吸收，得到沉淀4.00 g，計算該氧化物的化學式：_____。
FeO
4.00 g CaCO3沉淀的物質的量為0.04 mol，則CO、CO2的物質的量均為0.04 mol，增加的氧元素為0.04 mol，質量為0.04 mol×16 g·mol－1＝0.64 g，即鐵的氧化物中氧元素的質量為0.64 g，鐵元素的質量為2.88 g－0.64 g＝2.24 g，鐵的氧化物
中鐵元素與氧元素的物質的量之比為 ∶0.04 mol＝1∶1，則這種鐵的
氧化物的化學式為FeO。
6.有一塊鐵的“氧化物”樣品，用140 mL 5.0 mol·L－1鹽酸恰好將之完全溶解，所得溶液還能吸收0.025 mol Cl2，恰好使其中的Fe2＋全部轉變為Fe3＋，則該樣品的化學式可能為______。
Fe5O7
n(HCl)＝0.14 L×5.0 mol·L－1＝0.7 mol，由氧化物和鹽酸反應生成水可知，氧化物中含有n(O)＝0.5n(HCl)＝0.35 mol，所得溶液還能吸收0.025 mol Cl2，恰好使其中的Fe2＋全部轉變為Fe3＋，反應后所得溶液為FeCl3，因n(Cl－)＝0.7 mol＋0.025 mol×2＝0.75 mol，則n(Fe3＋)＝ n(Cl－)＝0.25 mol，所以氧化物中n(Fe)∶n(O)＝0.25∶0.35＝5∶7，所以化學式為Fe5O7。
確定鐵的氧化物組成的基本方法
設鐵的氧化物中鐵元素與氧元素的質量比為m∶n，則氧化物中n(Fe)∶n(O)＝
＝a∶b。
若a∶b＝1∶1，則鐵的氧化物為FeO；
若a∶b＝2∶3，則鐵的氧化物為Fe2O3；
若a∶b＝3∶4，則鐵的氧化物是Fe3O4或FeO與Fe2O3按物質的量之比為1∶1組成的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3的物質的量之比為1∶1，Fe3O4的物質的量為任意值)。
返回
鐵的氫氧化物
>
<
考點二
氫氧化鐵和氫氧化亞鐵的比較
化學式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
色、態 ___色固體 _____色固體
與鹽酸反應 ___________________________ _____________________________
受熱分解 — ___________________________
制法 可溶性亞鐵鹽與堿溶液反應：________________________ 可溶性鐵鹽與堿溶液反應：________________________
白
紅褐
Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O
Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
2Fe(OH)3 Fe2O3＋3H2O
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
化學式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
二者的關系 在空氣中，Fe(OH)2能夠非常迅速地被氧氣氧化成Fe(OH)3，現象是___________________________，最后變成_______，化學方程式為_______________________________
白色絮狀沉淀迅速變成灰綠色
紅褐色
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
1.Fe(OH)3在空氣中加熱分解生成Fe2O3，則Fe(OH)2在空氣中加熱分解生成FeO(　　)
2.將熱的NaOH溶液滴入FeCl3溶液中可制備Fe(OH)3膠體(　　)
3.FeCl3、FeCl2和Fe(OH)3都可以通過化合反應制取(　　)
4.氫氧化鐵與HI溶液僅發生中和反應(　　)
5.向氫氧化亞鐵中加入足量的稀硝酸，反應的離子方程式是Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O(　　)
×
×
√
×
×
一、Fe(OH)2的制備操作與條件控制
1.氫氧化亞鐵可以用來制顏料、藥物、催化劑、吸收劑和砷解毒劑等。某化學興趣小組同學設計以下實驗探究氫氧化亞鐵的制備。
【A組實驗】用FeSO4溶液與不含O2的蒸餾水配制的NaOH溶液反應制備Fe(OH)2。
(1)用硫酸亞鐵晶體配制上述FeSO4溶液時還需要加入_______________。
(2)除去蒸餾水中溶解的O2常采用______的方法。
稀H2SO4、鐵屑
煮沸
(3)生成Fe(OH)2白色沉淀的操作是用長滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再擠出NaOH溶液，這樣操作的理由是______________________________
_______；為了使沉淀能持續一段時間不變色，還可在FeSO4溶液上面加保護層，如___________等。
避免生成的Fe(OH)2沉淀接觸O2而
被氧化
苯(或煤油)
【B組實驗】選用稀硫酸、鐵粉、NaOH溶液進行實驗，裝置如圖。
(4)實驗時，先________(填“打開”或“關閉”，下同)
止水夾K，然后打開分液漏斗的玻璃塞和活塞，使稀硫
酸與鐵粉反應，一段時間后，_____止水夾K，利用氫氣
造成試管內的壓強增大，將FeSO4溶液壓至NaOH溶液中
反應制得白色Fe(OH)2沉淀，且沉淀能持續一段時間不變色。沉淀能一段時間不變色的原因是___________________________________________。
打開
關閉
稀硫酸與鐵粉反應產生的H2排出了裝置中的空氣
【C組實驗】利用電解實驗可以制得純凈的Fe(OH)2白色沉淀，如圖所示，已知兩電極的材料分別為石墨和鐵。
(5)①a電極的材料應為____，電極反應式為_______________。
②電解液c可以是_____(填字母)。
A.純水 B.NaCl溶液 C.NaOH溶液 D.CuCl2溶液
③d為苯，其作用是________________________________，在加入苯
之前對電解液c應作何簡單處理？________________________。能否將苯替換成CCl4？___(填“能”或“否”)？理由是_____________________________________________。
Fe
Fe－2e－===Fe2＋
BC
隔絕空氣，防止生成的Fe(OH)2被氧化　
否
加熱煮沸，排出溶解的O2
CCl4比FeSO4溶液的密度大，在下層，無法隔絕空氣
(6)若c為Na2SO4溶液，當電解一段時間后看到白色Fe(OH)2沉淀，再反接電源電解，除了電極上看到氣泡外，另一明顯現象為________________________________________。
白色沉淀迅速變為灰綠色，最后變成紅褐色
防止Fe(OH)2氧化的方法
(1)將配制溶液的蒸餾水煮沸，排出溶解的氧氣。
(2)將盛有氫氧化鈉溶液的膠頭滴管尖端插入試管里的亞鐵鹽溶液液面下，再慢慢擠出NaOH溶液。
(3)在亞鐵鹽溶液上面加保護層，例如苯或植物油等。
(4)充入保護氣，如氫氣、氮氣、稀有氣體等。
(5)用鐵作陽極，石墨作陰極，電解NaOH溶液或NaCl溶液；利用新產生的Fe2＋與OH－反應制取Fe(OH)2，陰極產生H2，防止Fe(OH)2氧化。
二、Fe(OH)2制備實驗的拓展
2.醋酸亞鉻[(CH3COO)2Cr·2H2O]為磚紅色晶體，難溶于冷水，易溶于酸，在氣體分析中用作氧氣吸收劑。一般制備方法是先在封閉體系中利用金屬鋅作還原劑，將三價鉻還原為二價鉻；二價鉻再與醋酸鈉溶液作用即可制
得醋酸亞鉻。實驗裝置如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：
(1)實驗中所用蒸餾水均需經煮沸后迅速冷卻，目的是____________________，儀器a的名稱是___________。
除去水中溶解的氧氣
分液漏斗
醋酸亞鉻在氣體分析中用作氧氣吸收劑，說明亞鉻離
子具有強還原性，易與氧氣反應，則制備實驗中應避
免接觸氧氣，實驗時，將過量鋅粒和氯化鉻固體置于
c中，加入少量蒸餾水，按圖連接好裝置，打開K1、K2，
關閉K3，鹽酸與鋅反應可生成氫氣，可將裝置內的空
氣排出，避免亞鉻離子被氧化，且發生Zn＋2Cr3＋===Zn2＋＋2Cr2＋，可觀察到c中溶液由綠色逐漸變為亮藍色，打開K3，關閉K1和K2，c中壓強增大，可使亮藍色溶液流入d，可生成醋酸亞鉻磚紅色沉淀。
為避免亞鉻離子被氧化，應除去水中的溶解氧，實驗中所用蒸餾水均需經煮沸后迅速冷卻，目的是除去水中溶解的氧氣。
(2)將過量鋅粒和氯化鉻固體置于c中，加入少量蒸餾水，按圖連接好裝置。打開K1、K2，關閉K3。
①c中溶液由綠色逐漸變為亮藍色，該反應的離子方程式為___________________________。
Zn ＋ 2Cr3＋===Zn2＋ ＋ 2Cr2＋
c中溶液由綠色逐漸變為亮藍色，說明生成亞鉻離子，該反應的離子方程式為Zn ＋ 2Cr3＋===Zn2＋ ＋ 2Cr2＋。
②同時c中有氣體產生，該氣體的作用是_________________。
排盡裝置c中的空氣
鹽酸與鋅反應可生成氫氣，可將裝置內的空氣排出，避免亞鉻離子被氧化。
(3)打開K3，關閉K1和K2。c中亮藍色溶液流入d，d中析出磚紅色沉淀。為使沉淀充分析出并分離，需采用的操作是__________、______、洗滌、干燥。
冷卻結晶
過濾
打開K3，關閉K1和K2。c中壓強增大，c中亮藍色溶液流入d，d中析出磚紅色沉淀。為使沉淀充分析出并分離，需采用的操作是冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥。
(4)指出裝置d可能存在的缺點：_____________________
_________________________________。
敞開體系，醋酸亞鉻會與空氣接觸，且缺少氫氣的處理裝置
返回
練真題 明考向
1.下列敘述不正確的是
A.濃硝酸與鐵在常溫下不反應，所以可用鐵質容器貯運濃硝酸(2022·浙江6月選考，9C)
B.工人將模具干燥后再注入熔融鋼水，是因為鐵與H2O高溫下會反應(2022·廣東，6C)
C.將廢鐵屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工業廢氣中的Cl2(2019·天津，3A)
D.鐵銹的主要成分可表示為Fe2O3·nH2O(2020·浙江1月選考，9B)
√
1
2
3
2.下列關于鐵及其化合物的說法正確的是
A.FeS2在沸騰爐中與O2反應主要生成SO3(2020·浙江7月選考，12C)
B.Mg加入到過量FeCl3溶液中可得Fe(2020·浙江7月選考，12B)
C.鋼鐵在潮濕空氣中生銹主要是發生了電化學腐蝕(2020·浙江7月選考，8D)
D.室溫下，Fe與濃H2SO4反應生成FeSO4(2020·江蘇，6D)
√
1
2
3
1
2
3
FeS2在沸騰爐中與O2發生的反應為4FeS2＋11O2 2Fe2O3＋8SO2，生成SO2，故A錯誤；
Mg加入到FeCl3溶液中，Mg具有較強的還原性，先與Fe3＋反應，生成Mg2＋和Fe2＋，若Mg過量，Mg與Fe2＋繼續反應生成Mg2＋和Fe，但由于反應中FeCl3過量，所以不會生成Fe，故B錯誤；
鋼鐵在潮濕的空氣中，鐵和碳、水膜形成原電池，發生電化學腐蝕，腐蝕速率更快，故C正確；
室溫下，鐵在濃硫酸中發生鈍化，故D錯誤。
3.(2019·浙江4月選考，28)某同學設計如圖裝
置(氣密性已檢查)制備Fe(OH)2白色沉淀。
請回答：
(1)儀器1的名稱____________。裝置5的作用
_________________________。
1
2
3
該反應需要置于無氧環境，注意這里跟防倒吸無關，可知裝置5的作用是液封，防止空氣進入裝置4。
分液漏斗
液封，防止空氣進入裝置4
(2)實驗開始時，關閉K2，打開K1，反應一段時間后，再打開K2，關閉K1，發現3中溶液不能進入4中。請為裝置作一處改進，使溶液能進入4中____________________________。
1
2
3
如此操作，不行的原因在于儀器3產生的H2從左側導管逸出，沒有足夠的壓強將FeSO4溶液擠出，因而在裝置2、3之間添加控制開關即可。
在裝置2、3之間添加控制開關
(3)裝置改進后，將3中反應后溶液壓入4中，在4中析出了灰綠色沉淀。從實驗操作過程分析沒有產生白色沉淀的原因_______________________。
1
2
3
灰綠色沉淀產生的原因是Fe(OH)2被空氣氧化，因為裝置4中空氣沒有完全排盡。
裝置4內的空氣沒有排盡
返回
課時精練
1.下列有關鐵的化學反應的敘述正確的是
A.室溫下，過量Fe與濃硫酸反應生成FeSO4
B.鐵釘置于稀硫酸中，表面產生大量氣泡，溶液由無色變藍色
C.高溫下，鐵與水蒸氣反應有Fe3O4生成
D.高溫下，鐵粉與氧化鋁粉末反應生成單質鋁
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
室溫下，Fe遇濃硫酸發生鈍化，故A錯誤；
高溫下Fe與水蒸氣反應生成四氧化三鐵和氫氣，故C正確；
Fe與氧化鋁不反應，故D錯誤。
2.下列對鐵元素的認識正確的是
A.鐵有兩種不溶于水的氫氧化物
B.鐵在自然界中不存在單質形態
C.鐵元素是地殼中含量最多的金屬元素
D.自然界存在的鐵元素均顯＋3價
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
鐵的氫氧化物有Fe(OH)3和Fe(OH)2，二者均為不溶于水的沉淀，A正確；
隕鐵中的鐵以單質形態存在，B錯誤；
鋁元素是地殼中含量最多的金屬元素，C錯誤；
自然界存在的鐵元素不一定顯＋3價，如磁鐵礦石(主要成分為Fe3O4)中含有＋3和＋2價的鐵，硫鐵礦(FeS2)中的鐵為＋2價，D錯誤。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
3.下列關于氧化鐵、氧化亞鐵、四氧化三鐵三種氧化物的說法不正確的是
A.鐵元素的化合價不完全相同
B.氧元素的化合價完全相同
C.氧化亞鐵俗稱鐵紅，為紅棕色固體
D.鐵在氧氣中燃燒的產物為黑色固體
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
鐵的三種氧化物中，氧元素的化合價都為－2價；鐵元素的化合價不同，氧化鐵中鐵為＋3價，氧化亞鐵中鐵為＋2價，四氧化三鐵中鐵為＋2價和＋3價；氧化鐵俗稱鐵紅，是一種紅棕色粉末；鐵在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵，是一種黑色固體。
4.某同學設計的制備氯化鐵溶液的方案中，分別采用下列物品，其中能實現的是
A.氫氧化鐵和硫酸 B.鐵和鹽酸
C.氧化亞鐵和鹽酸 D.氧化鐵和鹽酸
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
氫氧化鐵和硫酸反應生成硫酸鐵和水，A項錯誤；
鐵和鹽酸反應生成氯化亞鐵和氫氣，B項錯誤；
氧化亞鐵和鹽酸反應生成氯化亞鐵和水，C項錯誤；
氧化鐵和鹽酸反應生成氯化鐵和水，可以制備氯化鐵溶液，D項正確。
5.實驗室用FeCl2溶液和燒堿制備Fe(OH)2，為使生成的產物不被氧化，下列采取的措施錯誤的是
A.配制FeCl2溶液和燒堿溶液所用的蒸餾水要煮沸
B.可在FeCl2溶液的上面加一層苯，以隔絕空氣
C.向FeCl2溶液中滴加燒堿溶液時，膠頭滴管尖嘴不能伸入試管中
D.產生Fe(OH)2沉淀后，不能振蕩試管
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
A項，FeCl2溶液和燒堿溶液要現用現配，且配制溶液的蒸餾水要煮沸以除去氧氣，確保Fe(OH)2不被氧化，正確；
C項，向FeCl2溶液中滴加燒堿溶液時，要將膠頭滴管的尖嘴伸入FeCl2溶液中，防止氫氧化鈉溶液在滴入時溶有氧氣，錯誤；
D項，產生Fe(OH)2沉淀后，若振蕩試管，會增大沉淀與空氣接觸的機會，使沉淀更易被氧化，正確。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
6.根據Fe(OH)3的物質類別和元素化合價推測，下列物質不與其反應的是(不考慮溶解氧)
A.潮濕的空氣 B.鹽酸
C.新制氯水 D.燒堿溶液
√
Fe(OH)3在潮濕的空氣中會失去部分水生成Fe2O3·xH2O，故A不符合題意；Fe(OH)3會和鹽酸反應：Fe(OH)3＋3HCl===FeCl3＋3H2O，故B不符合題意；
新制氯水中含有HCl，二者會發生反應，故C不符合題意；
燒堿溶液中的NaOH和Fe(OH)3都是堿，二者不反應，故D符合題意。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
7.(2023·長春模擬)某黑色粉末可能是Fe3O4或Fe3O4與FeO的混合物，為進一步確認該黑色粉末的成分，下列實驗方案不可行的是
A.準確稱量一定質量的黑色粉末，用H2充分還原，并用干燥劑收集所得水，獲得
水的準確質量，進行計算
B.準確稱量一定質量的黑色粉末，溶解于足量鹽酸，加熱蒸干溶液并在空氣中灼
燒至質量不變，稱量所得粉末質量，進行計算
C.準確稱量一定質量的黑色粉末，用CO充分還原，在CO氣流中冷卻后準確稱量剩
余固體的質量，計算
D.準確稱量一定質量的黑色粉末，與一定量鋁粉混合后點燃，充分反應后冷卻，
準確稱量剩余固體質量，進行計算
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
準確稱量一定質量的黑色粉末，用H2充分還原，并用干燥劑收集所得水，獲得水的準確質量，計算得到氧元素的質量和鐵元素的質量，依據鐵元素和氧元素物質的量之比確定化學式，能計算得到物質組成，故A不選；
準確稱量一定質量的黑色粉末，溶解于足量鹽酸，加熱蒸干溶液并在空氣中灼燒至質量不變，稱量所得粉末質量，即氧化鐵的質量，依據鐵元素和氧元素守恒計算鐵元素和氧元素物質的量之比，判斷氧化物的化學式，能計算得到物質組成，故B不選；
準確稱量一定質量的黑色粉末，用CO充分還原，在CO氣流中冷卻后準確稱量剩余固體的質量，依據鐵元素和氧元素質量守恒計算鐵元素和氧元素物質的量之比，分析判斷氧化物的存在形式，能計算得到物質組成，故C不選；
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
準確稱量一定質量的黑色粉末，與一定質量鋁粉混合后點燃，充分反應后冷卻，準確稱量剩余固體質量，反應前后都是固體，反應前后固體質量不變，不能計算確定該黑色粉末的成分，故D選。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
8.混合下列各組物質使之充分反應，加熱蒸干產物并在300 ℃下灼燒至質量不變，最終殘留固體不是純凈物的是
A.向紅褐色的Fe(OH)3固體中加入過量鹽酸
B.等物質的量濃度、等體積的(NH4)2SO4與BaCl2溶液
C.等物質的量的NaHCO3與Na2O2固體溶于水
D.向NaBr溶液中通入過量氯氣
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
反應得到的溶液中含有FeCl3和HCl，加熱，FeCl3水解得到Fe(OH)3和HCl，HCl易揮發，Fe(OH)3受熱分解最終得到的固體是Fe2O3，故A不選；
反應生成NH4Cl和BaSO4，NH4Cl受熱分解，最終得到BaSO4，故B不選；
Na2O2與水反應生成NaOH，NaOH物質的量是Na2O2的2倍，等物質的量的NaHCO3與Na2O2反應最終得到Na2CO3和NaOH的混合物，故C選；
向NaBr溶液中通入過量氯氣，生成Br2和NaCl，Br2易揮發，最終得到NaCl，故D不選。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
9.廢鐵屑制Fe2O3的一種流程如圖：
下列說法不正確的是
A.熱的純堿溶液可去除廢鐵屑表面的油污
B.操作a是萃取
C.冰水既可洗去雜質又可減少固體的溶解
D.Fe2O3可用作紅色顏料
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
操作a是過濾，B項錯誤。
10.如圖所示裝置，可用以制取Fe(OH)2且觀察其在空氣中被氧化時顏色的變化。下列說法錯誤的是
A.實驗前，應先煮沸溶液除去溶解氧
B.裝置Ⅰ可制取FeSO4溶液并排盡裝置內空氣
C.關閉止水夾可觀察到裝置Ⅱ中溶液進入裝置Ⅰ中
D.取下裝置Ⅱ的橡皮塞可觀察沉淀顏色變化
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
溶液中會溶解少量氧氣，氫氧化亞鐵易被氧氣氧化，
所以實驗前，應先煮沸溶液除去溶解氧，故A正確；
鐵和稀H2SO4反應生成FeSO4和H2，H2能排盡裝置內
的空氣，故B正確；
關閉止水夾可觀察到裝置Ⅰ中溶液進入裝置Ⅱ中，故C錯誤；
氫氧化亞鐵具有還原性，能夠被氧氣氧化，所以取下裝置Ⅱ的橡皮塞可觀察沉淀顏色變化，故D正確。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
11.工業生產中以Fe2O3/Al2O3為氧載體，化學鏈制氫聯合甲烷干重整制備合成氣(CO、H2)的原理如圖所示。下列有關敘述錯誤的是
A.M為Fe3O4
B.“干重整”時，裝置中可能出現積碳
C.“氧化Ⅱ”中發生的主要反應是2Fe(OH)3
Fe2O3＋3H2O
D.該過程能有效實現溫室氣體(CH4、CO2)的回收利用
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
“氧化Ⅰ”中主要發生的是鐵和水蒸氣在
高溫條件下生成四氧化三鐵和H2的反應，
則M為Fe3O4，A正確；
甲烷中碳元素是－4價，二氧化碳中碳元
素是＋4價，因此“干重整”時有可能生
成單質碳，裝置中可能出現積碳，B正確；
“氧化Ⅱ”中發生的主要反應是O2＋4Fe3O4 6Fe2O3，C錯誤；
根據題圖和已知信息可判斷該過程能有效實現溫室氣體(CH4、CO2)的回收利用，D正確。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
12.已知：普通鐵＋水蒸氣 鐵的氧化物＋氫氣，鐵的氧化物＋氫氣
“引火鐵”＋水蒸氣，“引火鐵”為顆粒很細、反應活性很高的鐵粉。某實驗小組使用普通鐵粉、20%的鹽酸及其他試劑制備“引火
鐵”，裝置(鐵架臺、鐵夾、鐵網、陶土網、加熱儀
器等略去)如圖所示。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
關于題述裝置和實驗，下列分析錯誤的是
A.A、I中加入普通鐵粉，G中可加入堿石灰
B.A中生成磁性氧化鐵，E中生成“引火鐵”
C.需要加熱的儀器只有A、E
D.D用于收集氫氣
√
根據兩套裝置中各儀器的功能，可以判斷出A中放置
普通鐵粉，B中放一定體積的水，持續加熱提供水蒸
氣，C是安全瓶，用于防倒吸，D是利用排水集氣法
收集氫氣。E中反應物為A中生成的四氧化三鐵，I中
放置普通鐵粉，通過分液漏斗加入一定體積的鹽酸制
備H2，從I中逸出的氣體中含有揮發出的氯化氫，經過
G(內有堿石灰)除雜干燥后得到純凈的氫氣，氫氣進入
E中和Fe3O4在一定溫度下進行反應，得到“引火鐵”，剩余的氫氣在F處進行收集或其他處理。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
13.實驗室用如圖裝置測定FeO和Fe2O3固
體混合物中Fe2O3的質量，D裝置的硬質
雙通玻璃管中的固體物質是FeO和Fe2O3
的混合物。
(1)如何檢查裝置A的氣密性？_______________________________________________
_________________________________________________________________________
______。
(2)為了安全，在點燃D處的酒精燈之前，必須進行的操作是_______________________。
(3)裝置B的作用是_______________________。裝置C中裝的液體是________，所起的作用是__________。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
關閉a，從球形漏斗口加水，待水從漏斗管上升與容器的水面形成一段水柱差，停止加水，靜置片刻，如水柱不下降，證明其氣密性良好
在b出口處檢驗氫氣的純度
除去H2中混有的HCl氣體
濃硫酸
干燥氫氣
(4)點燃D處的酒精燈，寫出在硬質雙通玻璃管中發生反應的化學方程式：_________________________________________________。
(5)若FeO和Fe2O3固體混合物的質量為23.2 g，反應完全后U形管的質量增加7.2 g，則混合物中Fe2O3的質量為_____。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
16 g
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
U形管的作用是吸收反應生成的水，為了保證純凈的H2進入D裝置，必須利用B、C裝置除雜(HCl氣體和水蒸氣)；為了保證U形管增加的質量等于反應生成水的質量，必須用F裝置防止空氣中的水蒸氣進入E裝置。
14.某實驗小組在實驗室利用氨氣和新制備的硫酸亞鐵溶液反應制備氫氧化亞鐵。
(一)制備硫酸亞鐵溶液
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
(1)步驟①，加入稀硫酸的目的是_________________。
(2)步驟②，加入還原鐵粉后觀察到的現象是___________________________________
_________________________。
抑制Fe3＋的水解
鐵粉逐漸溶解，有無色氣體生成，溶液由棕黃色逐漸變為淺綠色
(二)制備氫氧化亞鐵
(3)選擇上圖中的裝置制備氫氧化亞鐵，連接順序為________(按氣流方向，用裝置字母表示)。反應結束后繼續通一段時間的N2，目的是____________________________
_________________________________________________。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
ACBD
將裝置中的氨氣全部排入裝置D中被吸收，防止拆除裝置時殘留的氨氣逸出污染空氣
制備氫氧化亞鐵的裝置中，A裝置中
將濃氨水滴到生石灰上，使生石灰和
水反應放出熱量，使氨氣逸出，一開
始通入氮氣的作用是將裝置中的空氣
全部排出，B裝置的作用是使氨氣和新制硫酸亞鐵溶液反應產生氫氧化亞鐵，C裝置的作用是作為安全瓶，防止倒吸，D裝置的作用是吸收尾氣，故裝置連接順序為A→C→B→D。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
(4)裝置B中發生反應的離子方程式是______________________________________。
裝置C的作用是____________________。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
作安全瓶，防倒吸
(三)探究思考
反應后將裝置B中固體過濾時白色沉淀會逐漸轉變為灰綠色。在查閱不同資料后，有同學認為灰綠色物質是Fe(OH)2被空氣中的氧氣氧化后生成的Fe3(OH)8。
(5)Fe3(OH)8中n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝____，用氧化物的形式表示可寫成______________。
(6)設計實驗證明灰綠色物質中含Fe3(OH)8：___________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
1∶2
FeO·Fe2O3·4H2O
取少量灰綠色物質于試管中，加入稀鹽酸(或稀硫酸)溶解，將溶液分成兩份，一份滴入幾滴KSCN溶液，變為紅色；另一份加入適量K3[Fe(CN)6]溶液，生成藍色沉淀，則灰綠色物質中含Fe3(OH)8
要設計實驗證明灰綠色物質中含Fe3(OH)8，即要證明此物質中既有Fe2＋又有Fe3＋，Fe2＋用K3[Fe(CN)6]溶液檢驗，Fe3＋用KSCN溶液檢驗。
返回1．下列有關鐵的化學反應的敘述正確的是(　　)
A．室溫下，過量Fe與濃硫酸反應生成FeSO4
B．鐵釘置于稀硫酸中，表面產生大量氣泡，溶液由無色變藍色
C．高溫下，鐵與水蒸氣反應有Fe3O4生成
D．高溫下，鐵粉與氧化鋁粉末反應生成單質鋁
2．下列對鐵元素的認識正確的是(　　)
A．鐵有兩種不溶于水的氫氧化物
B．鐵在自然界中不存在單質形態
C．鐵元素是地殼中含量最多的金屬元素
D．自然界存在的鐵元素均顯＋3價
3．下列關于氧化鐵、氧化亞鐵、四氧化三鐵三種氧化物的說法不正確的是(　　)
A．鐵元素的化合價不完全相同
B．氧元素的化合價完全相同
C．氧化亞鐵俗稱鐵紅，為紅棕色固體
D．鐵在氧氣中燃燒的產物為黑色固體
4．某同學設計的制備氯化鐵溶液的方案中，分別采用下列物品，其中能實現的是(　　)
A．氫氧化鐵和硫酸 B．鐵和鹽酸
C．氧化亞鐵和鹽酸 D．氧化鐵和鹽酸
5．實驗室用FeCl2溶液和燒堿制備Fe(OH)2，為使生成的產物不被氧化，下列采取的措施錯誤的是(　　)
A．配制FeCl2溶液和燒堿溶液所用的蒸餾水要煮沸
B．可在FeCl2溶液的上面加一層苯，以隔絕空氣
C．向FeCl2溶液中滴加燒堿溶液時，膠頭滴管尖嘴不能伸入試管中
D．產生Fe(OH)2沉淀后，不能振蕩試管
6．根據Fe(OH)3的物質類別和元素化合價推測，下列物質不與其反應的是(不考慮溶解氧)(　　)
A．潮濕的空氣 B．鹽酸
C．新制氯水 D．燒堿溶液
7．(2023·長春模擬)某黑色粉末可能是Fe3O4或Fe3O4與FeO的混合物，為進一步確認該黑色粉末的成分，下列實驗方案不可行的是(　　)
A．準確稱量一定質量的黑色粉末，用H2充分還原，并用干燥劑收集所得水，獲得水的準確質量，進行計算
B．準確稱量一定質量的黑色粉末，溶解于足量鹽酸，加熱蒸干溶液并在空氣中灼燒至質量不變，稱量所得粉末質量，進行計算
C．準確稱量一定質量的黑色粉末，用CO充分還原，在CO氣流中冷卻后準確稱量剩余固體的質量，計算
D．準確稱量一定質量的黑色粉末，與一定量鋁粉混合后點燃，充分反應后冷卻，準確稱量剩余固體質量，進行計算
8．混合下列各組物質使之充分反應，加熱蒸干產物并在300 ℃下灼燒至質量不變，最終殘留固體不是純凈物的是(　　)
A．向紅褐色的Fe(OH)3固體中加入過量鹽酸
B．等物質的量濃度、等體積的(NH4)2SO4與BaCl2溶液
C．等物質的量的NaHCO3與Na2O2固體溶于水
D．向NaBr溶液中通入過量氯氣
9．廢鐵屑制Fe2O3的一種流程如圖：
下列說法不正確的是(　　)
A．熱的純堿溶液可去除廢鐵屑表面的油污
B．操作a是萃取
C．冰水既可洗去雜質又可減少固體的溶解
D．Fe2O3可用作紅色顏料
10．如圖所示裝置，可用以制取Fe(OH)2且觀察其在空氣中被氧化時顏色的變化。下列說法錯誤的是(　　)
A．實驗前，應先煮沸溶液除去溶解氧
B．裝置Ⅰ可制取FeSO4溶液并排盡裝置內空氣
C．關閉止水夾可觀察到裝置Ⅱ中溶液進入裝置Ⅰ中
D．取下裝置Ⅱ的橡皮塞可觀察沉淀顏色變化
11．工業生產中以Fe2O3/Al2O3為氧載體，化學鏈制氫聯合甲烷干重整制備合成氣(CO、H2)的原理如圖所示。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．M為Fe3O4
B．“干重整”時，裝置中可能出現積碳
C．“氧化Ⅱ”中發生的主要反應是2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O
D．該過程能有效實現溫室氣體(CH4、CO2)的回收利用
12．已知：普通鐵＋水蒸氣鐵的氧化物＋氫氣，鐵的氧化物＋氫氣“引火鐵”＋水蒸氣，“引火鐵”為顆粒很細、反應活性很高的鐵粉。某實驗小組使用普通鐵粉、20%的鹽酸及其他試劑制備“引火鐵”，裝置(鐵架臺、鐵夾、鐵網、陶土網、加熱儀器等略去)如圖所示。
關于上述裝置和實驗，下列分析錯誤的是(　　)
A．A、I中加入普通鐵粉，G中可加入堿石灰
B．A中生成磁性氧化鐵，E中生成“引火鐵”
C．需要加熱的儀器只有A、E
D．D用于收集氫氣
13．實驗室用如圖裝置測定FeO和Fe2O3固體混合物中Fe2O3的質量，D裝置的硬質雙通玻璃管中的固體物質是FeO和Fe2O3的混合物。
(1)如何檢查裝置A的氣密性？___________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(2)為了安全，在點燃D處的酒精燈之前，必須進行的操作是__________________________
______________________________________________________________________________。
(3)裝置B的作用是______________________。裝置C中裝的液體是__________，所起的作用是____________。
(4)點燃D處的酒精燈，寫出在硬質雙通玻璃管中發生反應的化學方程式：________________
______________________________________________________________________________。
(5)若FeO和Fe2O3固體混合物的質量為23.2 g，反應完全后U形管的質量增加7.2 g，則混合物中Fe2O3的質量為____________。
14．某實驗小組在實驗室利用氨氣和新制備的硫酸亞鐵溶液反應制備氫氧化亞鐵。
(一)制備硫酸亞鐵溶液
(1)步驟①，加入稀硫酸的目的是__________________________________________________。
(2)步驟②，加入還原鐵粉后觀察到的現象是________________________________________。
(二)制備氫氧化亞鐵
(3)選擇上圖中的裝置制備氫氧化亞鐵，連接順序為____________(按氣流方向，用裝置字母表示)。反應結束后繼續通一段時間的N2，目的是_____________________________________。
(4)裝置B中發生反應的離子方程式是_____________________________________________
________________________________________________________________________。
裝置C的作用是________________________________________________________________。
(三)探究思考
反應后將裝置B中固體過濾時白色沉淀會逐漸轉變為灰綠色。在查閱不同資料后，有同學認為灰綠色物質是Fe(OH)2被空氣中的氧氣氧化后生成的Fe3(OH)8。
(5)Fe3(OH)8中n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝______，用氧化物的形式表示可寫成________________。
(6)設計實驗證明灰綠色物質中含Fe3(OH)8：________________________________________
______________________________________________________________________________。
1．C　2.A　
3．C　[鐵的三種氧化物中，氧元素的化合價都為－2價；鐵元素的化合價不同，氧化鐵中鐵為＋3價，氧化亞鐵中鐵為＋2價，四氧化三鐵中鐵為＋2價和＋3價；氧化鐵俗稱鐵紅，是一種紅棕色粉末；鐵在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵，是一種黑色固體。]
4．D　[氫氧化鐵和硫酸反應生成硫酸鐵和水，A項錯誤；鐵和鹽酸反應生成氯化亞鐵和氫氣，B項錯誤；氧化亞鐵和鹽酸反應生成氯化亞鐵和水，C項錯誤；氧化鐵和鹽酸反應生成氯化鐵和水，可以制備氯化鐵溶液，D項正確。]
5．C　6.D　
7．D　[準確稱量一定質量的黑色粉末，用H2充分還原，并用干燥劑收集所得水，獲得水的準確質量，計算得到氧元素的質量和鐵元素的質量，依據鐵元素和氧元素物質的量之比確定化學式，能計算得到物質組成，故A不選；準確稱量一定質量的黑色粉末，溶解于足量鹽酸，加熱蒸干溶液并在空氣中灼燒至質量不變，稱量所得粉末質量，即氧化鐵的質量，依據鐵元素和氧元素守恒計算鐵元素和氧元素物質的量之比，判斷氧化物的化學式，能計算得到物質組成，故B不選；準確稱量一定質量的黑色粉末，用CO充分還原，在CO氣流中冷卻后準確稱量剩余固體的質量，依據鐵元素和氧元素質量守恒計算鐵元素和氧元素物質的量之比，分析判斷氧化物的存在形式，能計算得到物質組成，故C不選；準確稱量一定質量的黑色粉末，與一定質量鋁粉混合后點燃，充分反應后冷卻，準確稱量剩余固體質量，反應前后都是固體，反應前后固體質量不變，不能計算確定該黑色粉末的成分，故D選。]
8．C　9.B　10.C
11．C　[“氧化Ⅰ”中主要發生的是鐵和水蒸氣在高溫條件下生成四氧化三鐵和H2的反應，則M為Fe3O4，A正確；甲烷中碳元素是－4價，二氧化碳中碳元素是＋4價，因此“干重整”時有可能生成單質碳，裝置中可能出現積碳，B正確；“氧化Ⅱ”中發生的主要反應是O2＋4Fe3O46Fe2O3，C錯誤；根據題圖和已知信息可判斷該過程能有效實現溫室氣體(CH4、CO2)的回收利用，D正確。]
12．C　[根據兩套裝置中各儀器的功能，可以判斷出A中放置普通鐵粉，B中放一定體積的水，持續加熱提供水蒸氣，C是安全瓶，用于防倒吸，D是利用排水集氣法收集氫氣。E中反應物為A中生成的四氧化三鐵，I中放置普通鐵粉，通過分液漏斗加入一定體積的鹽酸制備H2，從I中逸出的氣體中含有揮發出的氯化氫，經過G(內有堿石灰)除雜干燥后得到純凈的氫氣，氫氣進入E中和Fe3O4在一定溫度下進行反應，得到“引火鐵”，剩余的氫氣在F處進行收集或其他處理。]
13．(1)關閉a，從球形漏斗口加水，待水從漏斗管上升與容器的水面形成一段水柱差，停止加水，靜置片刻，如水柱不下降，證明其氣密性良好　(2)在b出口處檢驗氫氣的純度
(3)除去H2中混有的HCl氣體　濃硫酸　干燥氫氣
(4)Fe2O3＋3H22Fe＋3H2O、FeO＋H2Fe＋H2O
(5)16 g
14．(1)抑制Fe3＋的水解　(2)鐵粉逐漸溶解，有無色氣體生成，溶液由棕黃色逐漸變為淺綠色　(3)ACBD　將裝置中的氨氣全部排入裝置D中被吸收，防止拆除裝置時殘留的氨氣逸出污染空氣　(4)Fe2＋＋2NH3＋2H2O===Fe(OH)2↓＋2NH　作安全瓶，防倒吸　(5)1∶2　FeO·Fe2O3·4H2O　(6)取少量灰綠色物質于試管中，加入稀鹽酸(或稀硫酸)溶解，將溶液分成兩份，一份滴入幾滴KSCN溶液，變為紅色；另一份加入適量K3[Fe(CN)6]溶液，生成藍色沉淀，則灰綠色物質中含Fe3(OH)8
解析　(3)制備氫氧化亞鐵的裝置中，A裝置中將濃氨水滴到生石灰上，使生石灰和水反應放出熱量，使氨氣逸出，一開始通入氮氣的作用是將裝置中的空氣全部排出，B裝置的作用是使氨氣和新制硫酸亞鐵溶液反應產生氫氧化亞鐵，C裝置的作用是作為安全瓶，防止倒吸，D裝置的作用是吸收尾氣，故裝置連接順序為A→C→B→D。(6)要設計實驗證明灰綠色物質中含Fe3(OH)8，即要證明此物質中既有Fe2＋又有Fe3＋，Fe2＋用K3[Fe(CN)6]溶液檢驗，Fe3＋用KSCN溶液檢驗。第12講　鐵及其氧化物和氫氧化物
[復習目標]　1.掌握鐵的主要性質及應用。2.知道不同價態的鐵的氧化物的主要性質和用途。3.掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的性質及Fe(OH)2的制備方法。
考點一　鐵及其氧化物
1．鐵的概述
2．鐵單質
(1)鐵的物理性質
銀白色固體，熔點較高，具有良好的導熱、導電、延展性，能被磁體吸引。
(2)鐵的化學性質
鐵比較活潑，還原性較強，失去電子后生成＋2價或＋3價鐵的化合物。重要的化學反應為
3．鐵的氧化物
(1)物理性質
化學式 FeO Fe2O3 Fe3O4
俗名 — 鐵紅 磁性氧化鐵
顏色狀態 黑色粉末 紅棕色粉末 黑色晶體(有磁性)
水溶性 不溶于水 不溶于水 不溶于水
鐵的化合價 ＋2 ＋3 ＋2、＋3
(2)化學性質
①FeO不穩定，在空氣中受熱，能迅速被氧化成Fe3O4。
②FeO、Fe2O3都屬于堿性氧化物，能溶于強酸，分別寫出它們溶于鹽酸的離子方程式：FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O，Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O。
③鐵的氧化物還能被CO、Al還原，以氧化鐵為例寫出化學方程式：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2,Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3。
④寫出FeO溶于過量稀硝酸的化學方程式：3FeO＋10HNO3===3Fe(NO3)3＋NO↑＋5H2O。
⑤寫出Fe2O3溶于過量氫碘酸(HI)的離子方程式：Fe2O3＋2I－＋6H＋===2Fe2＋＋I2＋3H2O。
1．Fe與足量硫粉混合加熱制取Fe2S3(　　)
2．Fe分別與Cl2和鹽酸反應所得氯化物相同(　　)
3．常溫下可用鐵制容器儲存、運輸濃硝酸、濃硫酸，理由是Fe與這兩種酸不反應(　　)
4．鐵表面自然形成的氧化層能保護內層金屬不被空氣氧化(　　)
5．Fe3O4中Fe的化合價有＋2價和＋3價，因此Fe3O4是FeO與Fe2O3的混合物(　　)
6．鐵在純氧中燃燒或高溫下和水蒸氣反應均能得到Fe3O4(　　)
答案　1.×　2.×　3.×　4.×　5.×　6.√
一、鐵及其氧化物的性質與應用
1．我國清代《本草綱目拾遺》中敘述了“鐵線粉”：“粵中洋行有舶上鐵絲，……日久起銷，用刀刮其銷，……，所刮下之銷末，名鐵線粉”。這里的“鐵線粉”是指(　　)
A．Fe B．FeCl3
C．FeO D．Fe2O3
答案　D
2．下列敘述正確的是(　　)
A．故宮是中國最大的古代文化藝術博物館，氧化鐵可作故宮紅色外墻的涂料
B．過量的鐵與氯氣反應生成FeCl2
C．5.6 g Fe與足量的S反應轉移的電子數為0.3NA
D．常溫下，過量鐵粉與濃硝酸反應生成Fe(NO3)2、NO2和H2O
答案　A
解析　氧化鐵是紅棕色粉末，可用作涂料，A正確；鐵與氯氣反應，無論鐵過量還是少量都生成FeCl3，B錯誤；5.6 g Fe的物質的量為＝0.1 mol，與足量的S反應生成FeS，轉移電子數為0.2NA，C錯誤；常溫下，鐵遇濃硝酸發生鈍化，D錯誤。
二、鐵與水反應實驗探究
3．如圖所示的裝置可實現鐵和水蒸氣的反應。
(1)加熱濕棉花的目的是_________________________________________________________。
(2)寫出還原鐵粉處發生反應的化學方程式：_____________________________________。
(3)B處酒精燈上網罩的作用是________________，實驗開始時，應先點燃________(填“A”或“B”)酒精燈，目的是________________。
(4)將產生的氣體導入肥皂液中的目的是________。
答案　(1)提供水蒸氣，使之與還原鐵粉在高溫下發生反應
(2)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
(3)集中火焰，產生高溫　A　用水蒸氣排盡裝置中的空氣
(4)收集氣體
三、鐵與硫酸、硝酸反應的復雜性
4．鐵除了能與鹽酸反應外，還能與硫酸、硝酸發生反應。請從溫度、濃度對反應影響的視角，分析將少量鐵片分別放入足量硫酸或硝酸中發生反應的情況。
(1)濃酸常溫條件下：____________________________________________________________。
(2)濃酸加熱條件下：____________________________________________________________。
化學方程式：____________________________________________________________________。
(3)與稀酸的反應：_______________________________________________________________；
_______________________________________________________________________________。
(4)拓展延伸：思考過量鐵粉與兩種酸反應的情況。
答案　(1)常溫下，鐵在冷的濃硫酸或冷的濃硝酸中鈍化，未看到鐵片明顯的溶解
(2)加熱時，鐵能溶于濃硫酸或濃硝酸，生成Fe3＋和SO2或Fe3＋和NO2　2Fe＋6H2SO4(濃)Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O、Fe＋6HNO3(濃)Fe(NO3)3＋3NO2↑＋3H2O
(3)鐵與稀硝酸反應生成Fe3＋和NO：Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O　鐵與稀硫酸反應生成Fe2＋和H2：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
(4)過量鐵粉與濃酸在加熱條件下的反應：
①與濃硫酸：Fe＋2H2SO4(濃)FeSO4＋SO2↑＋2H2O
②與濃硝酸：Fe＋4HNO3(濃)Fe(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。
過量鐵粉與稀酸的反應：
①與稀硫酸：Fe＋H2SO4(稀)===FeSO4＋H2↑
②與稀硝酸：3Fe＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。
四、鐵的氧化物組成分析
5．準確稱取某種鐵的氧化物2.88 g，用足量的CO進行還原，將生成的CO2全部用足量的澄清石灰水吸收，得到沉淀4.00 g，計算該氧化物的化學式：__________。
答案　FeO
解析　4.00 g CaCO3沉淀的物質的量為0.04 mol，則CO、CO2的物質的量均為0.04 mol，增加的氧元素為0.04 mol，質量為0.04 mol×16 g·mol－1＝0.64 g，即鐵的氧化物中氧元素的質量為0.64 g，鐵元素的質量為2.88 g－0.64 g＝2.24 g，鐵的氧化物中鐵元素與氧元素的物質的量之比為∶0.04 mol＝1∶1，則這種鐵的氧化物的化學式為FeO。
6．有一塊鐵的“氧化物”樣品，用140 mL 5.0 mol·L－1鹽酸恰好將之完全溶解，所得溶液還能吸收0.025 mol Cl2，恰好使其中的Fe2＋全部轉變為Fe3＋，則該樣品的化學式可能為_______________________________________________________________________________。
答案　Fe5O7
解析　n(HCl)＝0.14 L×5.0 mol·L－1＝0.7 mol，由氧化物和鹽酸反應生成水可知，氧化物中含有n(O)＝0.5n(HCl)＝0.35 mol，所得溶液還能吸收0.025 mol Cl2，恰好使其中的Fe2＋全部轉變為Fe3＋，反應后所得溶液為FeCl3，因n(Cl－)＝0.7 mol＋0.025 mol×2＝0.75 mol，則n(Fe3＋)＝n(Cl－)＝0.25 mol，所以氧化物中n(Fe)∶n(O)＝0.25∶0.35＝5∶7，所以化學式為Fe5O7。
確定鐵的氧化物組成的基本方法
設鐵的氧化物中鐵元素與氧元素的質量比為m∶n，則氧化物中n(Fe)∶n(O)＝∶＝a∶b。
若a∶b＝1∶1，則鐵的氧化物為FeO；
若a∶b＝2∶3，則鐵的氧化物為Fe2O3；
若a∶b＝3∶4，則鐵的氧化物是Fe3O4或FeO與Fe2O3按物質的量之比為1∶1組成的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3的物質的量之比為1∶1，Fe3O4的物質的量為任意值)。
考點二　鐵的氫氧化物
氫氧化鐵和氫氧化亞鐵的比較
化學式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
色、態 白色固體 紅褐色固體
與鹽酸反應 Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
受熱分解 — 2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O
制法 可溶性亞鐵鹽與堿溶液反應： Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ 可溶性鐵鹽與堿溶液反應： Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
二者的關系 在空氣中，Fe(OH)2能夠非常迅速地被氧氣氧化成Fe(OH)3，現象是白色絮狀沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色，化學方程式為4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
1．Fe(OH)3在空氣中加熱分解生成Fe2O3，則Fe(OH)2在空氣中加熱分解生成FeO(　　)
2．將熱的NaOH溶液滴入FeCl3溶液中可制備Fe(OH)3膠體(　　)
3．FeCl3、FeCl2和Fe(OH)3都可以通過化合反應制取(　　)
4．氫氧化鐵與HI溶液僅發生中和反應(　　)
5．向氫氧化亞鐵中加入足量的稀硝酸，反應的離子方程式是Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O(　　)
答案　1.×　2.×　3.√　4.×　5.×
一、Fe(OH)2的制備操作與條件控制
1．氫氧化亞鐵可以用來制顏料、藥物、催化劑、吸收劑和砷解毒劑等。某化學興趣小組同學設計以下實驗探究氫氧化亞鐵的制備。
【A組實驗】用FeSO4溶液與不含O2的蒸餾水配制的NaOH溶液反應制備Fe(OH)2。
(1)用硫酸亞鐵晶體配制上述FeSO4溶液時還需要加入__________________。
(2)除去蒸餾水中溶解的O2常采用____________的方法。
(3)生成Fe(OH)2白色沉淀的操作是用長滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再擠出NaOH溶液，這樣操作的理由是_____________________________________；為了使沉淀能持續一段時間不變色，還可在FeSO4溶液上面加保護層，如______等。
【B組實驗】選用稀硫酸、鐵粉、NaOH溶液進行實驗，裝置如圖。
(4)實驗時，先________(填“打開”或“關閉”，下同)止水夾K，然后打開分液漏斗的玻璃塞和活塞，使稀硫酸與鐵粉反應，一段時間后，________止水夾K，利用氫氣造成試管內的壓強增大，將FeSO4溶液壓至NaOH溶液中反應制得白色Fe(OH)2沉淀，且沉淀能持續一段時間不變色。沉淀能一段時間不變色的原因是_________________________________________
_______________________________________________________________________________。
【C組實驗】利用電解實驗可以制得純凈的Fe(OH)2白色沉淀，如圖所示，已知兩電極的材料分別為石墨和鐵。
(5)①a電極的材料應為__________，電極反應式為__________________________________。
②電解液c可以是________(填字母)。
A．純水 B．NaCl溶液
C．NaOH溶液 D．CuCl2溶液
③d為苯，其作用是______________________________________，在加入苯之前對電解液c應作何簡單處理？________________________________。能否將苯替換成CCl4？______(填“能”或“否”)？理由是____________________________。
(6)若c為Na2SO4溶液，當電解一段時間后看到白色Fe(OH)2沉淀，再反接電源電解，除了電極上看到氣泡外，另一明顯現象為___________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
答案　(1)稀H2SO4、鐵屑　(2)煮沸　(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接觸O2而被氧化　苯(或煤油) 　(4)打開　關閉　稀硫酸與鐵粉反應產生的H2排出了裝置中的空氣　(5)①Fe　Fe－2e－===Fe2＋?、贐C　 ③隔絕空氣，防止生成的Fe(OH)2被氧化　加熱煮沸，排出溶解的O2　否　CCl4比FeSO4溶液的密度大，在下層，無法隔絕空氣　(6)白色沉淀迅速變為灰綠色，最后變成紅褐色
防止Fe(OH)2氧化的方法
(1)將配制溶液的蒸餾水煮沸，排出溶解的氧氣。
(2)將盛有氫氧化鈉溶液的膠頭滴管尖端插入試管里的亞鐵鹽溶液液面下，再慢慢擠出NaOH溶液。
(3)在亞鐵鹽溶液上面加保護層，例如苯或植物油等。
(4)充入保護氣，如氫氣、氮氣、稀有氣體等。
(5)用鐵作陽極，石墨作陰極，電解NaOH溶液或NaCl溶液；利用新產生的Fe2＋與OH－反應制取Fe(OH)2，陰極產生H2，防止Fe(OH)2氧化。
二、Fe(OH)2制備實驗的拓展
2．醋酸亞鉻[(CH3COO)2Cr·2H2O]為磚紅色晶體，難溶于冷水，易溶于酸，在氣體分析中用作氧氣吸收劑。一般制備方法是先在封閉體系中利用金屬鋅作還原劑，將三價鉻還原為二價鉻；二價鉻再與醋酸鈉溶液作用即可制得醋酸亞鉻。實驗裝置如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：
(1)實驗中所用蒸餾水均需經煮沸后迅速冷卻，目的是______________________，儀器a的名稱是___________________________________________________________________________。
(2)將過量鋅粒和氯化鉻固體置于c中，加入少量蒸餾水，按圖連接好裝置。打開K1、K2，關閉K3。
①c中溶液由綠色逐漸變為亮藍色，該反應的離子方程式為____________________________。
②同時c中有氣體產生，該氣體的作用是____________________________________________。
(3)打開K3，關閉K1和K2。c中亮藍色溶液流入d，d中析出磚紅色沉淀。為使沉淀充分析出并分離，需采用的操作是________、________、洗滌、干燥。
(4)指出裝置d可能存在的缺點：__________________________________________________。
答案　(1)除去水中溶解的氧氣　分液漏斗
(2)①Zn ＋ 2Cr3＋===Zn2＋ ＋ 2Cr2＋?、谂疟M裝置c中的空氣
(3)冷卻結晶　過濾
(4)敞開體系，醋酸亞鉻會與空氣接觸，且缺少氫氣的處理裝置
解析　醋酸亞鉻在氣體分析中用作氧氣吸收劑，說明亞鉻離子具有強還原性，易與氧氣反應，則制備實驗中應避免接觸氧氣，實驗時，將過量鋅粒和氯化鉻固體置于c中，加入少量蒸餾水，按圖連接好裝置，打開K1、K2，關閉K3，鹽酸與鋅反應可生成氫氣，可將裝置內的空氣排出，避免亞鉻離子被氧化，且發生Zn＋2Cr3＋===Zn2＋＋2Cr2＋，可觀察到c中溶液由綠色逐漸變為亮藍色，打開K3，關閉K1和K2，c中壓強增大，可使亮藍色溶液流入d，可生成醋酸亞鉻磚紅色沉淀。
(1)為避免亞鉻離子被氧化，應除去水中的溶解氧，實驗中所用蒸餾水均需經煮沸后迅速冷卻，目的是除去水中溶解的氧氣。
(2)①c中溶液由綠色逐漸變為亮藍色，說明生成亞鉻離子，該反應的離子方程式為Zn ＋ 2Cr3＋===Zn2＋ ＋ 2Cr2＋。
②鹽酸與鋅反應可生成氫氣，可將裝置內的空氣排出，避免亞鉻離子被氧化。
(3)打開K3，關閉K1和K2。c中壓強增大，c中亮藍色溶液流入d，d中析出磚紅色沉淀。為使沉淀充分析出并分離，需采用的操作是冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥。
1．下列敘述不正確的是(　　)
A．濃硝酸與鐵在常溫下不反應，所以可用鐵質容器貯運濃硝酸(2022·浙江6月選考，9C)
B．工人將模具干燥后再注入熔融鋼水，是因為鐵與H2O高溫下會反應(2022·廣東，6C)
C．將廢鐵屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工業廢氣中的Cl2(2019·天津，3A)
D．鐵銹的主要成分可表示為Fe2O3·nH2O(2020·浙江1月選考，9B)
答案　A
2．下列關于鐵及其化合物的說法正確的是(　　)
A．FeS2在沸騰爐中與O2反應主要生成SO3(2020·浙江7月選考，12C)
B．Mg加入到過量FeCl3溶液中可得Fe(2020·浙江7月選考，12B)
C．鋼鐵在潮濕空氣中生銹主要是發生了電化學腐蝕(2020·浙江7月選考，8D)
D．室溫下，Fe與濃H2SO4反應生成FeSO4(2020·江蘇，6D)
答案　C
解析　FeS2在沸騰爐中與O2發生的反應為4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2，生成SO2，故A錯誤；Mg加入到FeCl3溶液中，Mg具有較強的還原性，先與Fe3＋反應，生成Mg2＋和Fe2＋，若Mg過量，Mg與Fe2＋繼續反應生成Mg2＋和Fe，但由于反應中FeCl3過量，所以不會生成Fe，故B錯誤；鋼鐵在潮濕的空氣中，鐵和碳、水膜形成原電池，發生電化學腐蝕，腐蝕速率更快，故C正確；室溫下，鐵在濃硫酸中發生鈍化，故D錯誤。
3．(2019·浙江4月選考，28)某同學設計如圖裝置(氣密性已檢查)制備Fe(OH)2白色沉淀。
請回答：
(1)儀器1的名稱__________。裝置5的作用____________________。
(2)實驗開始時，關閉K2，打開K1，反應一段時間后，再打開K2，關閉K1，發現3中溶液不能進入4中。請為裝置作一處改進，使溶液能進入4中____________________________。
(3)裝置改進后，將3中反應后溶液壓入4中，在4中析出了灰綠色沉淀。從實驗操作過程分析沒有產生白色沉淀的原因________________________。
答案　(1)分液漏斗　液封，防止空氣進入裝置4　(2)在裝置2、3之間添加控制開關　(3)裝置4內的空氣沒有排盡
解析　(1)該反應需要置于無氧環境，注意這里跟防倒吸無關，可知裝置5的作用是液封，防止空氣進入裝置4。
(2)如此操作，不行的原因在于儀器3產生的H2從左側導管逸出，沒有足夠的壓強將FeSO4溶液擠出，因而在裝置2、3之間添加控制開關即可。
(3)灰綠色沉淀產生的原因是Fe(OH)2被空氣氧化，因為裝置4中空氣沒有完全排盡。
課時精練
1．下列有關鐵的化學反應的敘述正確的是(　　)
A．室溫下，過量Fe與濃硫酸反應生成FeSO4
B．鐵釘置于稀硫酸中，表面產生大量氣泡，溶液由無色變藍色
C．高溫下，鐵與水蒸氣反應有Fe3O4生成
D．高溫下，鐵粉與氧化鋁粉末反應生成單質鋁
答案　C
解析　室溫下，Fe遇濃硫酸發生鈍化，故A錯誤；高溫下Fe與水蒸氣反應生成四氧化三鐵和氫氣，故C正確；Fe與氧化鋁不反應，故D錯誤。
2．下列對鐵元素的認識正確的是(　　)
A．鐵有兩種不溶于水的氫氧化物
B．鐵在自然界中不存在單質形態
C．鐵元素是地殼中含量最多的金屬元素
D．自然界存在的鐵元素均顯＋3價
答案　A
解析　鐵的氫氧化物有Fe(OH)3和Fe(OH)2，二者均為不溶于水的沉淀，A正確；隕鐵中的鐵以單質形態存在，B錯誤；鋁元素是地殼中含量最多的金屬元素，C錯誤；自然界存在的鐵元素不一定顯＋3價，如磁鐵礦石(主要成分為Fe3O4)中含有＋3和＋2價的鐵，硫鐵礦(FeS2)中的鐵為＋2價，D錯誤。
3．下列關于氧化鐵、氧化亞鐵、四氧化三鐵三種氧化物的說法不正確的是(　　)
A．鐵元素的化合價不完全相同
B．氧元素的化合價完全相同
C．氧化亞鐵俗稱鐵紅，為紅棕色固體
D．鐵在氧氣中燃燒的產物為黑色固體
答案　C
解析　鐵的三種氧化物中，氧元素的化合價都為－2價；鐵元素的化合價不同，氧化鐵中鐵為＋3價，氧化亞鐵中鐵為＋2價，四氧化三鐵中鐵為＋2價和＋3價；氧化鐵俗稱鐵紅，是一種紅棕色粉末；鐵在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵，是一種黑色固體。
4．某同學設計的制備氯化鐵溶液的方案中，分別采用下列物品，其中能實現的是(　　)
A．氫氧化鐵和硫酸 B．鐵和鹽酸
C．氧化亞鐵和鹽酸 D．氧化鐵和鹽酸
答案　D
解析　氫氧化鐵和硫酸反應生成硫酸鐵和水，A項錯誤；鐵和鹽酸反應生成氯化亞鐵和氫氣，B項錯誤；氧化亞鐵和鹽酸反應生成氯化亞鐵和水，C項錯誤；氧化鐵和鹽酸反應生成氯化鐵和水，可以制備氯化鐵溶液，D項正確。
5．實驗室用FeCl2溶液和燒堿制備Fe(OH)2，為使生成的產物不被氧化，下列采取的措施錯誤的是(　　)
A．配制FeCl2溶液和燒堿溶液所用的蒸餾水要煮沸
B．可在FeCl2溶液的上面加一層苯，以隔絕空氣
C．向FeCl2溶液中滴加燒堿溶液時，膠頭滴管尖嘴不能伸入試管中
D．產生Fe(OH)2沉淀后，不能振蕩試管
答案　C
解析　A項，FeCl2溶液和燒堿溶液要現用現配，且配制溶液的蒸餾水要煮沸以除去氧氣，確保Fe(OH)2不被氧化，正確；C項，向FeCl2溶液中滴加燒堿溶液時，要將膠頭滴管的尖嘴伸入FeCl2溶液中，防止氫氧化鈉溶液在滴入時溶有氧氣，錯誤；D項，產生Fe(OH)2沉淀后，若振蕩試管，會增大沉淀與空氣接觸的機會，使沉淀更易被氧化，正確。
6．根據Fe(OH)3的物質類別和元素化合價推測，下列物質不與其反應的是(不考慮溶解氧)(　　)
A．潮濕的空氣 B．鹽酸
C．新制氯水 D．燒堿溶液
答案　D
解析　Fe(OH)3在潮濕的空氣中會失去部分水生成Fe2O3·xH2O，故A不符合題意；Fe(OH)3會和鹽酸反應：Fe(OH)3＋3HCl===FeCl3＋3H2O，故B不符合題意；新制氯水中含有HCl，二者會發生反應，故C不符合題意；燒堿溶液中的NaOH和Fe(OH)3都是堿，二者不反應，故D符合題意。
7．(2023·長春模擬)某黑色粉末可能是Fe3O4或Fe3O4與FeO的混合物，為進一步確認該黑色粉末的成分，下列實驗方案不可行的是(　　)
A．準確稱量一定質量的黑色粉末，用H2充分還原，并用干燥劑收集所得水，獲得水的準確質量，進行計算
B．準確稱量一定質量的黑色粉末，溶解于足量鹽酸，加熱蒸干溶液并在空氣中灼燒至質量不變，稱量所得粉末質量，進行計算
C．準確稱量一定質量的黑色粉末，用CO充分還原，在CO氣流中冷卻后準確稱量剩余固體的質量，計算
D．準確稱量一定質量的黑色粉末，與一定量鋁粉混合后點燃，充分反應后冷卻，準確稱量剩余固體質量，進行計算
答案　D
解析　準確稱量一定質量的黑色粉末，用H2充分還原，并用干燥劑收集所得水，獲得水的準確質量，計算得到氧元素的質量和鐵元素的質量，依據鐵元素和氧元素物質的量之比確定化學式，能計算得到物質組成，故A不選；準確稱量一定質量的黑色粉末，溶解于足量鹽酸，加熱蒸干溶液并在空氣中灼燒至質量不變，稱量所得粉末質量，即氧化鐵的質量，依據鐵元素和氧元素守恒計算鐵元素和氧元素物質的量之比，判斷氧化物的化學式，能計算得到物質組成，故B不選；準確稱量一定質量的黑色粉末，用CO充分還原，在CO氣流中冷卻后準確稱量剩余固體的質量，依據鐵元素和氧元素質量守恒計算鐵元素和氧元素物質的量之比，分析判斷氧化物的存在形式，能計算得到物質組成，故C不選；準確稱量一定質量的黑色粉末，與一定質量鋁粉混合后點燃，充分反應后冷卻，準確稱量剩余固體質量，反應前后都是固體，反應前后固體質量不變，不能計算確定該黑色粉末的成分，故D選。
8．混合下列各組物質使之充分反應，加熱蒸干產物并在300 ℃下灼燒至質量不變，最終殘留固體不是純凈物的是(　　)
A．向紅褐色的Fe(OH)3固體中加入過量鹽酸
B．等物質的量濃度、等體積的(NH4)2SO4與BaCl2溶液
C．等物質的量的NaHCO3與Na2O2固體溶于水
D．向NaBr溶液中通入過量氯氣
答案　C
解析　反應得到的溶液中含有FeCl3和HCl，加熱，FeCl3水解得到Fe(OH)3和HCl，HCl易揮發，Fe(OH)3受熱分解最終得到的固體是Fe2O3，故A不選；反應生成NH4Cl和BaSO4，NH4Cl受熱分解，最終得到BaSO4，故B不選；Na2O2與水反應生成NaOH，NaOH物質的量是Na2O2的2倍，等物質的量的NaHCO3與Na2O2反應最終得到Na2CO3和NaOH的混合物，故C選；向NaBr溶液中通入過量氯氣，生成Br2和NaCl，Br2易揮發，最終得到NaCl，故D不選。
9．廢鐵屑制Fe2O3的一種流程如圖：
下列說法不正確的是(　　)
A．熱的純堿溶液可去除廢鐵屑表面的油污
B．操作a是萃取
C．冰水既可洗去雜質又可減少固體的溶解
D．Fe2O3可用作紅色顏料
答案　B
解析　操作a是過濾，B項錯誤。
10．如圖所示裝置，可用以制取Fe(OH)2且觀察其在空氣中被氧化時顏色的變化。下列說法錯誤的是(　　)
A．實驗前，應先煮沸溶液除去溶解氧
B．裝置Ⅰ可制取FeSO4溶液并排盡裝置內空氣
C．關閉止水夾可觀察到裝置Ⅱ中溶液進入裝置Ⅰ中
D．取下裝置Ⅱ的橡皮塞可觀察沉淀顏色變化
答案　C
解析　溶液中會溶解少量氧氣，氫氧化亞鐵易被氧氣氧化，所以實驗前，應先煮沸溶液除去溶解氧，故A正確；鐵和稀H2SO4反應生成FeSO4和H2，H2能排盡裝置內的空氣，故B正確；關閉止水夾可觀察到裝置Ⅰ中溶液進入裝置Ⅱ中，故C錯誤；氫氧化亞鐵具有還原性，能夠被氧氣氧化，所以取下裝置Ⅱ的橡皮塞可觀察沉淀顏色變化，故D正確。
11．工業生產中以Fe2O3/Al2O3為氧載體，化學鏈制氫聯合甲烷干重整制備合成氣(CO、H2)的原理如圖所示。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．M為Fe3O4
B．“干重整”時，裝置中可能出現積碳
C．“氧化Ⅱ”中發生的主要反應是2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O
D．該過程能有效實現溫室氣體(CH4、CO2)的回收利用
答案　C
解析　“氧化Ⅰ”中主要發生的是鐵和水蒸氣在高溫條件下生成四氧化三鐵和H2的反應，則M為Fe3O4，A正確；甲烷中碳元素是－4價，二氧化碳中碳元素是＋4價，因此“干重整”時有可能生成單質碳，裝置中可能出現積碳，B正確；“氧化Ⅱ”中發生的主要反應是O2＋4Fe3O46Fe2O3，C錯誤；根據題圖和已知信息可判斷該過程能有效實現溫室氣體(CH4、CO2)的回收利用，D正確。
12．已知：普通鐵＋水蒸氣鐵的氧化物＋氫氣，鐵的氧化物＋氫氣“引火鐵”＋水蒸氣，“引火鐵”為顆粒很細、反應活性很高的鐵粉。某實驗小組使用普通鐵粉、20%的鹽酸及其他試劑制備“引火鐵”，裝置(鐵架臺、鐵夾、鐵網、陶土網、加熱儀器等略去)如圖所示。
關于上述裝置和實驗，下列分析錯誤的是(　　)
A．A、I中加入普通鐵粉，G中可加入堿石灰
B．A中生成磁性氧化鐵，E中生成“引火鐵”
C．需要加熱的儀器只有A、E
D．D用于收集氫氣
答案　C
解析　根據兩套裝置中各儀器的功能，可以判斷出A中放置普通鐵粉，B中放一定體積的水，持續加熱提供水蒸氣，C是安全瓶，用于防倒吸，D是利用排水集氣法收集氫氣。E中反應物為A中生成的四氧化三鐵，I中放置普通鐵粉，通過分液漏斗加入一定體積的鹽酸制備H2，從I中逸出的氣體中含有揮發出的氯化氫，經過G(內有堿石灰)除雜干燥后得到純凈的氫氣，氫氣進入E中和Fe3O4在一定溫度下進行反應，得到“引火鐵”，剩余的氫氣在F處進行收集或其他處理。
13．實驗室用如圖裝置測定FeO和Fe2O3固體混合物中Fe2O3的質量，D裝置的硬質雙通玻璃管中的固體物質是FeO和Fe2O3的混合物。
(1)如何檢查裝置A的氣密性？_____________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)為了安全，在點燃D處的酒精燈之前，必須進行的操作是________________。
(3)裝置B的作用是________________。裝置C中裝的液體是________，所起的作用是________。
(4)點燃D處的酒精燈，寫出在硬質雙通玻璃管中發生反應的化學方程式：________________。
(5)若FeO和Fe2O3固體混合物的質量為23.2 g，反應完全后U形管的質量增加7.2 g，則混合物中Fe2O3的質量為________________。
答案　(1)關閉a，從球形漏斗口加水，待水從漏斗管上升與容器的水面形成一段水柱差，停止加水，靜置片刻，如水柱不下降，證明其氣密性良好
(2)在b出口處檢驗氫氣的純度　(3)除去H2中混有的HCl氣體　濃硫酸　干燥氫氣
(4)Fe2O3＋3H22Fe＋3H2O、FeO＋H2Fe＋H2O　(5)16 g
解析　U形管的作用是吸收反應生成的水，為了保證純凈的H2進入D裝置，必須利用B、C裝置除雜(HCl氣體和水蒸氣)；為了保證U形管增加的質量等于反應生成水的質量，必須用F裝置防止空氣中的水蒸氣進入E裝置。
14．某實驗小組在實驗室利用氨氣和新制備的硫酸亞鐵溶液反應制備氫氧化亞鐵。
(一)制備硫酸亞鐵溶液
(1)步驟①，加入稀硫酸的目的是___________________________________________________。
(2)步驟②，加入還原鐵粉后觀察到的現象是________________。
(二)制備氫氧化亞鐵
(3)選擇上圖中的裝置制備氫氧化亞鐵，連接順序為________________(按氣流方向，用裝置字母表示)。反應結束后繼續通一段時間的N2，目的是________________。
(4)裝置B中發生反應的離子方程式是____________________________________________。
裝置C的作用是______________________________________________________________。
(三)探究思考
反應后將裝置B中固體過濾時白色沉淀會逐漸轉變為灰綠色。在查閱不同資料后，有同學認為灰綠色物質是Fe(OH)2被空氣中的氧氣氧化后生成的Fe3(OH)8。
(5)Fe3(OH)8中n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝________，用氧化物的形式表示可寫成________________。
(6)設計實驗證明灰綠色物質中含Fe3(OH)8：_________________________________________
_______________________________________________________________________________。
答案　(1)抑制Fe3＋的水解
(2)鐵粉逐漸溶解，有無色氣體生成，溶液由棕黃色逐漸變為淺綠色
(3)ACBD　將裝置中的氨氣全部排入裝置D中被吸收，防止拆除裝置時殘留的氨氣逸出污染空氣
(4)Fe2＋＋2NH3＋2H2O===Fe(OH)2↓＋2NH　作安全瓶，防倒吸
(5)1∶2　FeO·Fe2O3·4H2O
(6)取少量灰綠色物質于試管中，加入稀鹽酸(或稀硫酸)溶解，將溶液分成兩份，一份滴入幾滴KSCN溶液，變為紅色；另一份加入適量K3[Fe(CN)6]溶液，生成藍色沉淀，則灰綠色物質中含Fe3(OH)8
解析　(3)制備氫氧化亞鐵的裝置中，A裝置中將濃氨水滴到生石灰上，使生石灰和水反應放出熱量，使氨氣逸出，一開始通入氮氣的作用是將裝置中的空氣全部排出，B裝置的作用是使氨氣和新制硫酸亞鐵溶液反應產生氫氧化亞鐵，C裝置的作用是作為安全瓶，防止倒吸，D裝置的作用是吸收尾氣，故裝置連接順序為A→C→B→D。(6)要設計實驗證明灰綠色物質中含Fe3(OH)8，即要證明此物質中既有Fe2＋又有Fe3＋，Fe2＋用K3[Fe(CN)6]溶液檢驗，Fe3＋用KSCN溶液檢驗。第12講　鐵及其氧化物和氫氧化物
[復習目標]　1.掌握鐵的主要性質及應用。2.知道不同價態的鐵的氧化物的主要性質和用途。3.掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的性質及Fe(OH)2的制備方法。
考點一　鐵及其氧化物
1．鐵的概述
2．鐵單質
(1)鐵的物理性質
________色固體，熔點較高，具有良好的導熱、導電、延展性，能被________吸引。
(2)鐵的化學性質
鐵比較活潑，還原性較強，失去電子后生成____價或____價鐵的化合物。重要的化學反應為
3．鐵的氧化物
(1)物理性質
化學式 FeO Fe2O3 Fe3O4
俗名 — 鐵紅 磁性氧化鐵
顏色狀態 ______粉末 ________粉末 ____晶體(有磁性)
水溶性
鐵的化合價
(2)化學性質
①FeO不穩定，在空氣中受熱，能迅速被氧化成________。
②FeO、Fe2O3都屬于堿性氧化物，能溶于強酸，分別寫出它們溶于鹽酸的離子方程式：______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________，
______________________________________________________________________________。
③鐵的氧化物還能被CO、Al還原，以氧化鐵為例寫出化學方程式：___________________
______________________________，________________________________________________。
④寫出FeO溶于過量稀硝酸的化學方程式：_________________________________________。
⑤寫出Fe2O3溶于過量氫碘酸(HI)的離子方程式：____________________________________。
1．Fe與足量硫粉混合加熱制取Fe2S3(　　)
2．Fe分別與Cl2和鹽酸反應所得氯化物相同(　　)
3．常溫下可用鐵制容器儲存、運輸濃硝酸、濃硫酸，理由是Fe與這兩種酸不反應(　　)
4．鐵表面自然形成的氧化層能保護內層金屬不被空氣氧化(　　)
5．Fe3O4中Fe的化合價有＋2價和＋3價，因此Fe3O4是FeO與Fe2O3的混合物(　　)
6．鐵在純氧中燃燒或高溫下和水蒸氣反應均能得到Fe3O4(　　)
一、鐵及其氧化物的性質與應用
1．我國清代《本草綱目拾遺》中敘述了“鐵線粉”：“粵中洋行有舶上鐵絲，……日久起銷，用刀刮其銷，……，所刮下之銷末，名鐵線粉”。這里的“鐵線粉”是指(　　)
A．Fe B．FeCl3 C．FeO D．Fe2O3
2．下列敘述正確的是(　　)
A．故宮是中國最大的古代文化藝術博物館，氧化鐵可作故宮紅色外墻的涂料
B．過量的鐵與氯氣反應生成FeCl2
C．5.6 g Fe與足量的S反應轉移的電子數為0.3NA
D．常溫下，過量鐵粉與濃硝酸反應生成Fe(NO3)2、NO2和H2O
二、鐵與水反應實驗探究
3．如圖所示的裝置可實現鐵和水蒸氣的反應。
(1)加熱濕棉花的目的是__________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(2)寫出還原鐵粉處發生反應的化學方程式：________________________________________。
(3)B處酒精燈上網罩的作用是________________________，實驗開始時，應先點燃________(填“A”或“B”)酒精燈，目的是________________________________________。
(4)將產生的氣體導入肥皂液中的目的是________________________。
三、鐵與硫酸、硝酸反應的復雜性
4．鐵除了能與鹽酸反應外，還能與硫酸、硝酸發生反應。請從溫度、濃度對反應影響的視角，分析將少量鐵片分別放入足量硫酸或硝酸中發生反應的情況。
(1)濃酸常溫條件下：____________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(2)濃酸加熱條件下：____________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
化學方程式：__________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(3)與稀酸的反應：______________________________________________________________
________________________；_____________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(4)拓展延伸：思考過量鐵粉與兩種酸反應的情況。
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
四、鐵的氧化物組成分析
5．準確稱取某種鐵的氧化物2.88 g，用足量的CO進行還原，將生成的CO2全部用足量的澄清石灰水吸收，得到沉淀4.00 g，計算該氧化物的化學式：__________。
6．有一塊鐵的“氧化物”樣品，用140 mL 5.0 mol·L－1鹽酸恰好將之完全溶解，所得溶液還能吸收0.025 mol Cl2，恰好使其中的Fe2＋全部轉變為Fe3＋，則該樣品的化學式可能為_______________________________________________________________________________。
確定鐵的氧化物組成的基本方法
設鐵的氧化物中鐵元素與氧元素的質量比為m∶n，則氧化物中n(Fe)∶n(O)＝∶＝a∶b。
若a∶b＝1∶1，則鐵的氧化物為FeO；
若a∶b＝2∶3，則鐵的氧化物為Fe2O3；
若a∶b＝3∶4，則鐵的氧化物是Fe3O4或FeO與Fe2O3按物質的量之比為1∶1組成的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3的物質的量之比為1∶1，Fe3O4的物質的量為任意值)。
考點二　鐵的氫氧化物
氫氧化鐵和氫氧化亞鐵的比較
化學式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
色、態 ____色固體 ______色固體
與鹽酸反應
受熱分解 —
制法 可溶性亞鐵鹽與堿溶液反應： _______________________________ 可溶性鐵鹽與堿溶液反應： __________________________________
二者的 關系 在空氣中，Fe(OH)2能夠非常迅速地被氧氣氧化成Fe(OH)3，現象是______________________________________，最后變成________，化學方程式為__________________________________________________
1．Fe(OH)3在空氣中加熱分解生成Fe2O3，則Fe(OH)2在空氣中加熱分解生成FeO(　　)
2．將熱的NaOH溶液滴入FeCl3溶液中可制備Fe(OH)3膠體(　　)
3．FeCl3、FeCl2和Fe(OH)3都可以通過化合反應制取(　　)
4．氫氧化鐵與HI溶液僅發生中和反應(　　)
5．向氫氧化亞鐵中加入足量的稀硝酸，反應的離子方程式是Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O(　　)
一、Fe(OH)2的制備操作與條件控制
1．氫氧化亞鐵可以用來制顏料、藥物、催化劑、吸收劑和砷解毒劑等。某化學興趣小組同學設計以下實驗探究氫氧化亞鐵的制備。
【A組實驗】用FeSO4溶液與不含O2的蒸餾水配制的NaOH溶液反應制備Fe(OH)2。
(1)用硫酸亞鐵晶體配制上述FeSO4溶液時還需要加入__________________。
(2)除去蒸餾水中溶解的O2常采用________的方法。
(3)生成Fe(OH)2白色沉淀的操作是用長滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再擠出NaOH溶液，這樣操作的理由是_________________________________________；為了使沉淀能持續一段時間不變色，還可在FeSO4溶液上面加保護層，如______等。
【B組實驗】選用稀硫酸、鐵粉、NaOH溶液進行實驗，裝置如圖。
(4)實驗時，先________(填“打開”或“關閉”，下同)止水夾K，然后打開分液漏斗的玻璃塞和活塞，使稀硫酸與鐵粉反應，一段時間后，______止水夾K，利用氫氣造成試管內的壓強增大，將FeSO4溶液壓至NaOH溶液中反應制得白色Fe(OH)2沉淀，且沉淀能持續一段時間不變色。沉淀能一段時間不變色的原因是_________________________________________
_______________________________________________________________________________。
【C組實驗】利用電解實驗可以制得純凈的Fe(OH)2白色沉淀，如圖所示，已知兩電極的材料分別為石墨和鐵。
(5)①a電極的材料應為______，電極反應式為_______________________________________。
②電解液c可以是________(填字母)。
A．純水 B．NaCl溶液
C．NaOH溶液 D．CuCl2溶液
③d為苯，其作用是______________________________________________________________，
在加入苯之前對電解液c應作何簡單處理？
______________________________________________________________________________。
能否將苯替換成CCl4？______(填“能”或“否”)？理由是____________________________
______________________________________________________________________________。
(6)若c為Na2SO4溶液，當電解一段時間后看到白色Fe(OH)2沉淀，再反接電源電解，除了電極上看到氣泡外，另一明顯現象為__________________________________________________
______________________________________________________________________________。
防止Fe(OH)2氧化的方法
(1)將配制溶液的蒸餾水煮沸，排出溶解的氧氣。
(2)將盛有氫氧化鈉溶液的膠頭滴管尖端插入試管里的亞鐵鹽溶液液面下，再慢慢擠出NaOH溶液。
(3)在亞鐵鹽溶液上面加保護層，例如苯或植物油等。
(4)充入保護氣，如氫氣、氮氣、稀有氣體等。
(5)用鐵作陽極，石墨作陰極，電解NaOH溶液或NaCl溶液；利用新產生的Fe2＋與OH－反應制取Fe(OH)2，陰極產生H2，防止Fe(OH)2氧化。
二、Fe(OH)2制備實驗的拓展
2．醋酸亞鉻[(CH3COO)2Cr·2H2O]為磚紅色晶體，難溶于冷水，易溶于酸，在氣體分析中用作氧氣吸收劑。一般制備方法是先在封閉體系中利用金屬鋅作還原劑，將三價鉻還原為二價鉻；二價鉻再與醋酸鈉溶液作用即可制得醋酸亞鉻。實驗裝置如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：
(1)實驗中所用蒸餾水均需經煮沸后迅速冷卻，目的是________________________________，
儀器a的名稱是________________________________________________________________。
(2)將過量鋅粒和氯化鉻固體置于c中，加入少量蒸餾水，按圖連接好裝置。打開K1、K2，關閉K3。
①c中溶液由綠色逐漸變為亮藍色，該反應的離子方程式為____________________________。
②同時c中有氣體產生，該氣體的作用是___________________________________________
______________________________________________________________________________。
(3)打開K3，關閉K1和K2。c中亮藍色溶液流入d，d中析出磚紅色沉淀。為使沉淀充分析出并分離，需采用的操作是________、________、洗滌、干燥。
(4)指出裝置d可能存在的缺點：____________________________________________________
______________________________________________________________________________。
1．下列敘述不正確的是(　　)
A．濃硝酸與鐵在常溫下不反應，所以可用鐵質容器貯運濃硝酸(2022·浙江6月選考，9C)
B．工人將模具干燥后再注入熔融鋼水，是因為鐵與H2O高溫下會反應(2022·廣東，6C)
C．將廢鐵屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工業廢氣中的Cl2(2019·天津，3A)
D．鐵銹的主要成分可表示為Fe2O3·nH2O(2020·浙江1月選考，9B)
2．下列關于鐵及其化合物的說法正確的是(　　)
A．FeS2在沸騰爐中與O2反應主要生成SO3(2020·浙江7月選考，12C)
B．Mg加入到過量FeCl3溶液中可得Fe(2020·浙江7月選考，12B)
C．鋼鐵在潮濕空氣中生銹主要是發生了電化學腐蝕(2020·浙江7月選考，8D)
D．室溫下，Fe與濃H2SO4反應生成FeSO4(2020·江蘇，6D)
3．(2019·浙江4月選考，28)某同學設計如圖裝置(氣密性已檢查)制備Fe(OH)2白色沉淀。
請回答：
(1)儀器1的名稱____________。裝置5的作用________________________________________。
(2)實驗開始時，關閉K2，打開K1，反應一段時間后，再打開K2，關閉K1，發現3中溶液不能進入4中。請為裝置作一處改進，使溶液能進入4中________________________________。
(3)裝置改進后，將3中反應后溶液壓入4中，在4中析出了灰綠色沉淀。從實驗操作過程分析沒有產生白色沉淀的原因________________________________________________。

展開更多......

收起↑