第11講鐵及其氧化物和氫氧化物【復(fù)習(xí)目標】1.掌握鐵及其重要化合物的主要性質(zhì)及應(yīng)用。2.了解鐵及其重要化合物的制備方法?？键c一鐵單質(zhì)1.鐵的物理性質(zhì)銀白色固體，熔點較高，具有良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電、延展性，能被磁鐵吸引。2.存在、位置及結(jié)構(gòu)(1)存在：主要以化合態(tài)(隕石除外)的形式存在，在地殼中的含量居第四位，鐵礦石有赤鐵礦(Fe2O3)、磁鐵礦(Fe3O4)、菱鐵礦(FeCO3)、黃鐵礦(FeS2)等。(2)位置：鐵位于元素周期表中第4周期第Ⅷ族，是一種應(yīng)用廣泛的過渡金屬元素；鐵元素是一種典型的變價金屬元素。(3)結(jié)構(gòu)①核外電子排布式：1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2，價電子排布式：3d64s2。②原子結(jié)構(gòu)示意圖：3.鐵的化學(xué)性質(zhì)鐵元素性質(zhì)活潑，有較強的還原性，主要化合價為＋2價和＋3價。學(xué)生用書?第63頁(1)與非金屬單質(zhì)的反應(yīng)①與O2的反應(yīng)：常溫：鐵在潮濕的空氣中被腐蝕生成鐵銹，其主要成分為Fe2O3。點燃：3Fe＋2O2點燃Fe3②與Cl2的反應(yīng)：2Fe＋3Cl2點燃③與S的反應(yīng)：Fe＋S△FeS④與I2的反應(yīng)：Fe＋I2△FeI2(2)與水的反應(yīng)常溫下鐵與水不反應(yīng)，在高溫條件下與水蒸氣反應(yīng)：3Fe＋4H2O(g)高溫Fe3O4＋(3)與酸的反應(yīng)酸化學(xué)方程式或現(xiàn)象稀H2SO4Fe＋H2SO4FeSO4＋H2稀HNO3Fe不足Fe＋4HNO3Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2Fe過量3Fe＋8HNO33Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2濃HNO3、濃H2SO4常溫下鈍化(4)與某些鹽溶液反應(yīng)①與CuSO4溶液反應(yīng)的離子方程式：Fe＋Cu2＋Fe2＋＋Cu②與FeCl3溶液反應(yīng)的離子方程式：2Fe3＋＋Fe3Fe2＋4.鐵的冶煉(1)原料：鐵礦石、焦炭、空氣、石灰石。(2)設(shè)備：高爐。(3)主要反應(yīng)：①還原劑的生成：C＋O2高溫CO2，CO2＋C②鐵的生成：Fe2O3＋3CO高溫2Fe＋1.下列敘述不正確的是()A.濃硝酸與鐵在常溫下不反應(yīng)，所以可用鐵質(zhì)容器貯運濃硝酸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(yīng)C.將廢鐵屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工業(yè)廢氣中的Cl2D.鐵銹的主要成分可表示為Fe2O3·nH2O答案：A解析：A項，常溫下鐵與濃硝酸發(fā)生鈍化，發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，錯誤；B項，高溫下鐵與水會發(fā)生反應(yīng)，因此模具要干燥，正確；C項，F(xiàn)e2＋能將Cl2還原為Cl－，正確；D項，鐵銹的主要成分可表示為Fe2O3·nH2O，正確。2.向含有1molHNO3和1molH2SO4的混合溶液中逐漸加入鐵粉至過量，溶液中金屬陽離子a、b與所加鐵粉的物質(zhì)的量的關(guān)系如圖所示(已知稀硝酸的還原產(chǎn)物只有NO)。下列有關(guān)判斷不正確的是()A.a表示Fe3＋的關(guān)系曲線B.n1＝0.75C.P點時，n(Fe2＋)＝0.5625molD.向P點溶液中加入銅粉，最多可溶解14.4g答案：C解析：該反應(yīng)可以看作兩步：①Fe＋4H＋＋NO3－Fe3＋＋NO↑＋2H2O，由方程式知，1molNO3－完全氧化需要消耗4molH＋，而溶液中氫離子只有3mol，則硝酸根離子過量，氫離子不足；②2Fe3＋＋Fe3Fe2＋。a表示Fe3＋的關(guān)系曲線，A正確；溶液中共有3molH＋參加反應(yīng)，消耗0.75mol鐵，B正確；P點n(Fe2＋)＝n(Fe3＋)，兩者均為0.45mol，C錯誤；向P點溶液中加入銅粉，發(fā)生反應(yīng)：2Fe3＋＋Cu2Fe2＋＋Cu2＋，由選項C知，P點剩余0.45molFe3＋，則最多可溶解0.225mol銅，質(zhì)量為3.用如圖所示的裝置可實現(xiàn)鐵和水蒸氣的反應(yīng)。(1)加熱濕棉花的目的是。(2)寫出還原鐵粉處發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：。(3)B處酒精燈上網(wǎng)罩的作用是，實驗開始時，應(yīng)先點燃(填“A”或“B”)酒精燈，目的是。(4)將產(chǎn)生的氣體導(dǎo)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(fā)生反應(yīng)(2)3Fe＋4H2O(g)高溫Fe3O4(3)集中火焰，產(chǎn)生高溫A用水蒸氣排盡裝置中的空氣(4)收集氣體學(xué)生用書?第64頁考點二鐵的氧化物和氫氧化物1.鐵的氧化物(1)物理性質(zhì)化學(xué)式FeOFe2O3Fe3O4俗稱鐵紅磁性氧化鐵色態(tài)黑色粉末紅棕色粉末黑色晶體Fe元素的價態(tài)＋2＋3＋2、＋3(2)鐵的氧化物與鹽酸反應(yīng)的離子方程式FeO：FeO＋2H＋Fe2＋＋H2OFe2O3：Fe2O3＋6H＋2Fe3＋＋3H2OFe3O4：Fe3O4＋8H＋2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O(3)鐵的氧化物與HNO3、HI的反應(yīng)FeO溶于足量稀HNO3中：3FeO＋NO3－＋10H＋3Fe3＋＋NO↑＋5HFe2O3溶于足量HI溶液中：Fe2O3＋6H＋＋2I－2Fe2＋＋I2＋3H2O2.鐵的氫氧化物(1)氫氧化鐵和氫氧化亞鐵的比較化學(xué)式Fe(OH)2Fe(OH)3色態(tài)白色固體紅褐色固體與鹽酸反應(yīng)Fe(OH)2＋2H＋Fe2＋＋2H2Fe(OH)3＋3H＋Fe3＋＋3H2受熱分解2Fe(OH)3△Fe2O3＋3H2二者的關(guān)系空氣中，反應(yīng)生成的Fe(OH)2能夠非常迅速地被氧氣氧化成Fe(OH)3，現(xiàn)象是白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色，化學(xué)方程式為4Fe(OH)2＋O2＋2H2O4Fe(OH)(2)Fe(OH)2的制備①制備原理a.制備原理：Fe2＋＋2OH－Fe(OH)2↓b.成功關(guān)鍵：溶液中不含O2等氧化性物質(zhì)；制備過程中，保證生成的Fe(OH)2在密閉、隔絕空氣的體系中。②常用方法有機覆蓋層法將吸有NaOH溶液的膠頭滴管插到FeSO4溶液液面以下，并在液面上覆蓋一層苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空氣與Fe(OH)2接觸發(fā)生反應(yīng)還原性氣體保護法先在裝置Ⅰ中生成FeSO4溶液，并利用生成的H2將裝置內(nèi)的空氣排盡后，再把FeSO4溶液壓入裝置Ⅱ中與NaOH溶液混合，這樣可長時間觀察到白色沉淀電觸法用鐵作陽極，電解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆蓋苯(或煤油)【正誤判斷】1.在空氣中，反應(yīng)生成的白色的Fe(OH)2迅速轉(zhuǎn)變成灰綠色，最終變成紅褐色()2.FeCl3溶液滴入熱的濃NaOH溶液中可得到Fe(OH)3膠體 ()3.Fe(OH)2與HNO3發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Fe(OH)2＋2H＋Fe2＋＋2H2O (4.Fe(OH)3與氫碘酸反應(yīng)生成FeI3 ()5.Fe(OH)3呈紅褐色、透明，能產(chǎn)生丁達爾效應(yīng) ()學(xué)生用書?第65頁6.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()7.制備氫氧化亞鐵時，向硫酸亞鐵溶液中滴加氫氧化鈉溶液，邊加邊攪拌，即可制得白色的氫氧化亞鐵 ()答案：1.√2.×3.×4.×5.×6.×7.×鐵的氧化物、氫氧化物的基本性質(zhì)1.下列離子方程式書寫正確的是()A.FeO固體放入稀硝酸中：FeO＋2H＋Fe2＋＋H2B.過量的鐵粉與稀硝酸反應(yīng)：Fe＋4H＋＋NO3－Fe3＋＋NO↑C.向氫氧化亞鐵中加入足量的稀硝酸：Fe(OH)2＋2H＋Fe2＋＋2H2D.向Fe(OH)3中加入硫酸：Fe(OH)3＋3H＋Fe3＋＋3H2答案：D2.已知：①向盛有稀H2SO4試管中加入Fe粉，F(xiàn)e粉完全溶解得淺綠色溶液；②向?qū)嶒灑贉\綠色溶液中滴加NaOH溶液，生成白色沉淀并立即變?yōu)榧t褐色；③向?qū)嶒灑诩t褐色沉淀中滴加溶有淀粉的HI溶液，紅褐色沉淀溶解得藍色溶液。下列判斷正確的是()A.上述實驗中，共涉及四個氧化還原反應(yīng)B.實驗可證明還原性：H＋＞Fe2＋＞OH－＞I－C.實驗②可證明溶解度：Fe(OH)3＞Fe(OH)2D.實驗③中，反應(yīng)的離子方程式是2Fe(OH)3＋2I－＋6H＋2Fe2＋＋I2＋6H2答案：D解析：A.實驗②中生成白色沉淀不是氧化還原反應(yīng)，共涉及3個氧化還原反應(yīng)，錯誤；B.I－可以把Fe3＋還原成Fe2＋，說明I－還原性大于Fe2＋，錯誤；C.白色沉淀Fe(OH)2還原性強，被氧化為Fe(OH)3，不能判斷溶解度的大小，錯誤；D.溶液顏色變藍，說明I－被氧化為I2，正確。鐵的氫氧化物的制備方法1.Fe(OH)3可溶性鐵鹽(Fe3＋)與堿液(NaOH、氨水)反應(yīng)Fe3＋＋3OH－Fe(OH)3Fe3＋＋3NH3·H2OFe(OH)3↓＋3N2.Fe(OH)2可溶性亞鐵鹽(Fe2＋)與堿液(NaOH、氨水)反應(yīng)Fe2＋＋2OH－Fe(OH)2Fe2＋＋2NH3·H2OFe(OH)2↓＋2N注：若要較長時間看到白色沉淀，需創(chuàng)造無氧環(huán)境用守恒法判斷氧化物的組成3.鐵的常見化合價有＋2價和＋3價。據(jù)研究，鐵在濃HNO3中發(fā)生鈍化時，可生成一種化學(xué)式為Fe8O11的化合物，它可以看作由FeO和Fe2O3組成的復(fù)雜氧化物。該化合物可以表示為。答案：2FeO·3Fe2O3解析：化合物Fe8O11可以看作由FeO和Fe2O3組成的復(fù)雜氧化物，設(shè)化學(xué)式為nFeO·mFe2O3，則n+2m=8n+3m=11，解得n＝2，m＝3，該化合物可以表示為4.有一塊鐵的“氧化物”樣品，用140mL5.0mol·L－1鹽酸恰好將之完全溶解，所得溶液還能吸收0.025molCl2，恰好使其中的Fe2＋全部轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3＋，則該樣品可能的化學(xué)式為。答案：Fe5O7(或FeO·2Fe2O3)解析：根據(jù)2Fe2＋＋Cl22Fe3＋＋2Cl－，可知鐵的“氧化物”樣品用鹽酸溶解后所得溶液中n(Fe2＋)＝0.025mol×2＝0.05mol，根據(jù)電荷守恒得2n(Fe2＋)＋3n(Fe3＋)＝n(Cl－)，則n(Fe3＋)＝140×10－3L×5.0mol·L－1－2×0.05mol3＝0.2mol，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.05∶0.確定鐵的氧化物組成的基本方法設(shè)鐵的氧化物中鐵元素與氧元素的質(zhì)量比為m∶n，則氧化物中n(Fe)∶n(O)＝m56∶n16＝a∶①若a∶b＝1∶1，則鐵的氧化物為FeO；②若a∶b＝2∶3，則鐵的氧化物為Fe2O3；③若a∶b＝3∶4，則鐵的氧化物是Fe3O4或FeO與Fe2O3按物質(zhì)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物質(zhì)的量之比為1∶1，F(xiàn)e3O4物質(zhì)的量為任意值)。氫氧化亞鐵制備實驗探究5.用FeSO4溶液與不含O2的蒸餾水配制的NaOH溶液反應(yīng)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。答案：(1)稀H2SO4、鐵屑(2)煮沸(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接觸O2而被氧化學(xué)生用書?第66頁1.正誤判斷(1)(2024·浙江6月選考)FeO有還原性，能被氧化成Fe3O4 ()(2)(2024·山東卷)鐵粉可用作食品脫氧劑 ()(3)(2024·河北卷)還原鐵粉與水蒸氣反應(yīng)生成的氣體點燃后有爆鳴聲，則H2O具有還原性 ()(4)(2023·新課標卷)古壁畫顏料中所用的鐵紅，其成分為Fe2O3 ()(5)(2023·浙江1月選考)Fe2O3呈紅色，所以可用作顏料 ()(6)(2023·浙江1月選考)常溫下鐵與濃硝酸反應(yīng)可制備NO2 ()答案：(1)√(2)√(3)×(4)√(5)√(6)×2.(2021·遼寧卷)Fe/Fe3O4磁性材料在很多領(lǐng)域具有應(yīng)用前景，其制備過程如下(各步均在N2氛圍中進行)：①稱取9.95gFeCl2·4H2O(Mr＝199)，配成50mL溶液，轉(zhuǎn)移至恒壓滴液漏斗中；②向三頸燒瓶中加入100mL14mol·L－1KOH溶液；③持續(xù)磁力攪拌，將FeCl2溶液以2mL·min－1的速度全部滴入三頸燒瓶中，100℃下回流3h；④冷卻后過濾，依次用熱水和乙醇洗滌所得黑色沉淀，在40℃干燥；⑤管式爐內(nèi)焙燒2h，得產(chǎn)品3.24g。部分裝置如圖：回答下列問題：(1)儀器a的名稱是；使用恒壓滴液漏斗的原因是。(2)實驗室制取N2有多種方法，請根據(jù)元素化合物知識和氧化還原反應(yīng)相關(guān)理論，結(jié)合下列供選試劑裝置，選出一種可行的方法，化學(xué)方程式為，對應(yīng)的裝置為(填標號)?？晒┻x擇的試劑：CuO(s)、NH3(g)、Cl2(g)、O2(g)、飽和NaNO2(aq)、飽和NH4Cl(aq)?？晒┻x擇的發(fā)生裝置(凈化裝置略去)：(3)三頸燒瓶中反應(yīng)生成了Fe和Fe3O4，離子方程式為。(4)為保證產(chǎn)品性能，需使其粒徑適中、結(jié)晶度良好，可采取的措施有(填字母)。A.采用適宜的滴液速度B.用鹽酸代替KOH溶液，抑制Fe3＋水解C.在空氣氛圍中制備D.選擇適宜的焙燒溫度(5)步驟④中判斷沉淀是否已經(jīng)用水洗滌干凈，應(yīng)選擇的試劑為；使用乙醇洗滌的目的是。(6)該實驗所得磁性材料的產(chǎn)率為(保留3位有效數(shù)字)。答案：(1)球形冷凝管平衡氣壓，便于液體順利滴下(2)NaNO2＋NH4Cl△NaCl＋N2↑＋2H2O(或2NH3＋3CuO△3Cu＋N2＋3H2O)B(或A)(3)4Fe2＋＋8OH－△Fe↓＋Fe3O4↓＋4H2O(4)AD(5)HNO3、AgNO3帶走沉淀表面的水分，加速干燥(6)90解析：(1)結(jié)合題給圖示裝置可知儀器a的名稱為球形冷凝管，實驗中使用恒壓滴液漏斗，利于平衡壓強，便于液體順利滴下；(2)結(jié)合所給藥品和實驗裝置，從環(huán)境保護和實驗安全等角度考慮，可用裝置A用CuO和NH3制備N2，其化學(xué)方程式為3CuO＋2NH3△3Cu＋N2＋3H2O，也可用裝置B用NaNO2和NH4Cl的飽和溶液在加熱條件下制備N2，其化學(xué)方程式為NaNO2＋NH4Cl△NaCl＋N2↑＋2H2O；(3)三頸燒瓶中FeCl2溶液與KOH溶液共熱可生成Fe和Fe3O4，根據(jù)得失電子守恒、電荷守恒和原子守恒可得該反應(yīng)的離子方程式為4Fe2＋＋8OH－△Fe↓＋Fe3O4↓＋4H2O；(4)為保證產(chǎn)品性能，使其粒徑適中、結(jié)晶度良好，應(yīng)采用適宜的滴液速度，且選擇適宜的焙燒溫度；若用鹽酸代替KOH溶液，可能導(dǎo)致Fe/Fe3O4部分溶解，若在空氣氛圍中制備，F(xiàn)e2＋易被氧化；(5)根據(jù)實驗步驟知，可通過檢驗最后一次洗滌液中是否含有Cl－來檢驗沉淀是否洗凈，故向最后一次洗滌液中加入HNO3酸化，然后加入AgNO3溶液，若無白色沉淀產(chǎn)生，則證明沉淀已洗滌干凈。使用乙醇洗滌，是利用了乙醇的揮發(fā)性，便于黑色沉淀快速干燥；(6)9.95gFeCl2·4H2O的物質(zhì)的量為9.95g÷199g·mol－1＝0.05mol4Fe2＋～Fe/Fe3O44mol 288g0.05mol m(理論)解得m(理論)＝3.60g，而實際得到3.24g產(chǎn)品，則該實驗所得磁性材料的產(chǎn)率為3.24g3.6學(xué)生用書?第67頁高考真題溯源在鐵及其化合物的學(xué)習(xí)中，要重視教材中的思考與討論，會設(shè)計鐵和水蒸氣反應(yīng)的實驗，注意鐵與水蒸氣反應(yīng)的產(chǎn)物證明，挖掘新的命題點。真題鏈接——高考這樣考[考題](2024·新課標卷)實驗室中利用如圖裝置驗證鐵與水蒸氣反應(yīng)。下列說法錯誤的是()A.反應(yīng)為3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2B.酒精燈移至濕棉花下方實驗效果更好C.用火柴點燃肥皂泡檢驗生成的氫氣D.使用硬質(zhì)玻璃試管盛裝還原鐵粉邏輯推理與論證1.在常溫下，鐵和水不發(fā)生反應(yīng)，在高溫下，鐵和水蒸氣反應(yīng)生成Fe3O4和H2。2.酒精燈放在鐵粉下加熱才能產(chǎn)生高溫，且不影響水的蒸發(fā)，若移至濕棉花下，則難以產(chǎn)生高溫。3.點燃不純的H2會產(chǎn)生爆鳴聲。4.此反應(yīng)條件為高溫，所以應(yīng)采用硬質(zhì)玻璃試管。答案：B溯本求源——教材這樣寫[教材](人教版必修·第一冊)有人設(shè)計了如圖所示的裝置，進行還原鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的實驗。請討論該裝置的實驗原理，并根據(jù)實驗現(xiàn)象，分析可能的生成物。在這一實驗中，紅熱的鐵能與水蒸氣發(fā)生反應(yīng)，生成四氧化三鐵和氫氣。3Fe＋4H2O(g)高溫Fe3O4教材相關(guān)知識1.常溫下，鐵和水不反應(yīng)。2.濕棉花和酒精燈的作用是產(chǎn)生水蒸氣。3.酒精噴燈的作用是產(chǎn)生高溫條件。4.肥皂液的作用是收集氣體，驗證產(chǎn)物。課時測評11鐵及其氧化物和氫氧化物對應(yīng)學(xué)生(時間：45分鐘滿分：60分)(本欄目內(nèi)容，在學(xué)生用書中以獨立形式分冊裝訂！)選擇題1－12題，每小題3分，共36分。1.化學(xué)讓生活更美好。下列說法不正確的是()A.鋼鐵使用要盡可能減少鋼鐵的氧化損耗，F(xiàn)e2O3是一種堿性氧化物B.常溫下，鐵的氧化物都不溶于水，也不與水反應(yīng)C.故宮是中國最大的古代文化藝術(shù)博物館，氧化鐵可作故宮紅色外墻的涂料D.氧化鐵在空氣中加熱會被迅速氧化成四氧化三鐵答案：D2.用鐵制備較純凈的氧化鐵，下列實驗方案最好的是()A.使鐵在潮濕的空氣中緩慢氧化B.鐵在氯氣中燃燒，加水溶解，加入足量NaOH溶液，過濾、洗滌，然后充分加熱分解C.使鐵溶解于稀硫酸，然后加入足量NaOH溶液，過濾、洗滌，然后充分加熱分解D.使鐵與足量稀硝酸反應(yīng)，然后加入足量NaOH溶液，過濾、洗滌，然后充分加熱分解答案：B解析：鐵在潮濕的空氣中緩慢氧化最終生成鐵銹，鐵銹的主要成分為氧化鐵水合物，A錯誤；鐵在氯氣中燃燒生成氯化鐵，加水溶解，加入足量NaOH溶液，反應(yīng)生成氫氧化鐵沉淀，過濾、洗滌，然后充分加熱，氫氧化鐵分解生成氧化鐵，B正確；鐵和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵，硫酸亞鐵和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵在空氣中加熱部分被氧化生成氫氧化鐵，所以分解產(chǎn)物可能為氧化鐵和氧化亞鐵的混合物，C錯誤；鐵和稀硝酸反應(yīng)生成有害氣體，污染環(huán)境，不屬于最佳方案，D錯誤。3.(2024·徐州模擬)下列有關(guān)鐵及其化合物的性質(zhì)與用途具有對應(yīng)關(guān)系的是()A.Fe2O3能與鹽酸反應(yīng)，可用于制作紅色顏料B.FeCl3具有氧化性，可用于除去水中懸浮雜質(zhì)C.鐵粉具有還原性，可用作食品袋中的抗氧化劑D.FeS難溶于水，可用于除去廢水中的Cu2＋答案：C解析：A項，F(xiàn)e2O3為紅棕色固體，可用于制作紅色顏料，與其能與鹽酸反應(yīng)無關(guān)，錯誤；B項，F(xiàn)eCl3可用于除去水中懸浮雜質(zhì)是因為其能水解生成氫氧化鐵膠體，膠體具有吸附性，與其氧化性無關(guān)，錯誤；C項，鐵粉可用作食品袋中的抗氧化劑，是因為鐵是活潑金屬，具有強的還原性，正確；D項，F(xiàn)eS可與銅離子反應(yīng)生成更難溶的CuS，因此可除去廢水中的Cu2＋，與FeS的溶解性無關(guān)，錯誤。4.蓋-呂薩克及其密友泰納，把鐵屑和苛性鈉(NaOH)混合起來，放在一個密封的彎曲玻璃管內(nèi)加熱生產(chǎn)金屬鈉。反應(yīng)原理為3Fe＋4NaOH1100℃Fe3O4＋2H2↑＋4Na↑。下列有關(guān)說法正確的是(A.用磁鐵可以將Fe與Fe3O4分離B.將生成的氣體在空氣中冷卻可獲得鈉C.該反應(yīng)條件下鐵的氧化性比鈉強D.每生成1molH2，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)約為4×6.02×1023答案：D解析：Fe與Fe3O4都可被磁鐵吸引，所以不能用磁鐵將Fe與Fe3O4分離，A錯誤；鈉極易被空氣中的氧氣氧化，B錯誤；該反應(yīng)條件下鐵的還原性比鈉強，C錯誤；每生成1molH2，同時生成2molNa，轉(zhuǎn)移的電子為4mol，故轉(zhuǎn)移的電子數(shù)約為4×6.02×1023，D正確。5.將鐵棒插入95％的濃硫酸中(如圖所示)，探究鐵與濃硫酸的反應(yīng)。觀察到立即產(chǎn)生大量的細膩氣泡聚集在液體表面，猶如白色泡沫，由快變慢直至停止，酸液中出現(xiàn)白色不溶物，靜置后分層。下列說法錯誤的是()A.產(chǎn)生的氣體可能是SO2和少量的H2B.取上層清液滴加少量飽和FeSO4溶液，有白色固體X析出，推測固體X可能是FeSO4C.反應(yīng)過程中FeSO4的生成也可能使反應(yīng)由快變慢D.取反應(yīng)后鐵棒直接放入盛有KSCN溶液的燒杯中，可檢驗反應(yīng)時是否有Fe3＋生成答案：D解析：應(yīng)將反應(yīng)后的溶液滴入KSCN溶液中，D錯誤。6.已知在溫度低于570℃時，還原鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的產(chǎn)物是FeO；高于570℃時，生成Fe3O4。老師用下圖所示實驗裝置，完成了還原鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的演示實驗。甲同學(xué)為探究實驗后試管內(nèi)的固體含有哪些物質(zhì)，進行了下列實驗。根據(jù)表格中所述實驗，下列說法不正確的是()實驗編號實驗操作實驗現(xiàn)象①取少量黑色粉末放入試管中，加入鹽酸，微熱黑色粉末逐漸溶解，溶液呈淺綠色；有少量氣泡產(chǎn)生②向試管中滴加幾滴KSCN溶液，振蕩溶液沒有出現(xiàn)紅色A.試管內(nèi)的固體一定含有鐵粉B.試管內(nèi)的固體一定不含有Fe3O4C.不能確定試管內(nèi)的固體一定含有FeOD.可通過將試管內(nèi)固體徹底還原，分析其質(zhì)量減小的方法來確定是否含有Fe3O4答案：B7.將含有氧化鐵的鐵片投入足量的稀硫酸中，直到鐵片完全溶解，經(jīng)分析該溶液中無Fe3＋，且生成的Fe2＋與反應(yīng)生成的H2的物質(zhì)的量之比為3∶1。原混合物中Fe2O3與Fe的物質(zhì)的量之比為()A.1∶1 B.2∶5C.4∶1 D.3∶1答案：B解析：設(shè)原混合物中Fe和Fe2O3的物質(zhì)的量分別為x、y，F(xiàn)e2O3＋3H2SO4Fe2(SO4)3＋3H2y yFe2(SO4)3＋Fe3FeSOy y 3yFe＋H2SO4FeSO4＋H2x－y x－y x－y[3y＋(x－y)]∶(x－y)＝3∶1，解得y∶x＝2∶5，B項正確。8.已知：普通鐵＋水蒸氣一定條件鐵的氧化物＋氫氣，鐵的氧化物＋氫氣一定條件“引火鐵”＋水蒸氣，“引火鐵”為顆粒很細、反應(yīng)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(wǎng)、陶土網(wǎng)、加熱儀器等略去)如圖所示。關(guān)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、ED.D用于收集氫氣答案：C解析：根據(jù)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(xù)加熱提供水蒸氣，C是安全瓶，用于防倒吸，D利用排水集氣法收集氫氣。E中反應(yīng)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(fā)出的氯化氫，經(jīng)過G(內(nèi)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(yīng)，得到“引火鐵”，剩余的氫氣在F處進行收集或其他處理。9.(2024·連云港高三模擬)實驗室用FeCl2溶液和燒堿制備Fe(OH)2，為使生成的產(chǎn)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(chǎn)生Fe(OH)2沉淀后，不能振蕩試管答案：C解析：A項，F(xiàn)eCl2溶液和燒堿溶液要現(xiàn)用現(xiàn)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；B項，苯浮在FeCl2溶液上面，可隔絕空氣，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(chǎn)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。10.(2024·廣東佛山一模)一種制備Fe(OH)2的改進裝置如圖所示，下列說法錯誤的是()A.配制FeSO4溶液時需加入硫酸B.實驗時先注入稀硫酸，再注入NaOH溶液和FeSO4溶液C.裝置N的作用是液封，并判斷裝置M中的空氣是否排盡D.用鐵粉代替Na2CO3粉末，也能排盡空氣答案：D解析：實驗時先注入稀硫酸，碳酸鈉和硫酸反應(yīng)放出二氧化碳，等燒杯內(nèi)紫色石蕊試液變紅，再注入NaOH溶液和FeSO4溶液生成氫氧化亞鐵。FeSO4易水解，為防止FeSO4水解，配制FeSO4溶液時需加入硫酸，故A正確；實驗時先注入稀硫酸，等二氧化碳排出錐形瓶內(nèi)的空氣后再注入NaOH溶液和FeSO4溶液生成氫氧化亞鐵，故B正確；燒杯內(nèi)紫色石蕊溶液變紅，說明錐形瓶內(nèi)空氣完全排出，同時裝置N可以防止空氣進入錐形瓶，故C正確；氫氣的密度比空氣小，用鐵粉代替Na2CO3粉末，不能排盡空氣，故D錯誤。11.(2024·湖南邵陽階段考試)某化學(xué)興趣小組利用藥品：鐵粉、稀硫酸、氫氧化鈉溶液，用下圖裝置制備氫氧化亞鐵并觀察其顏色。下列有關(guān)說法不正確的是()A.儀器1中應(yīng)該盛放稀硫酸B.本實驗通過控制A、B、C三個開關(guān)，將儀器中的空氣排盡后，先關(guān)閉開關(guān)B，再打開開關(guān)A就可觀察到氫氧化亞鐵的顏色C.反應(yīng)一段時間后，可在儀器2中觀察到白色沉淀D.本實驗制備的氫氧化亞鐵可以相對較長時間的保持白色狀態(tài)答案：C解析：用如圖裝置制備氫氧化亞鐵并觀察其顏色。提供化學(xué)藥品：鐵粉、稀硫酸、氫氧化鈉溶液，結(jié)合裝置分析可知：開啟B、C，關(guān)閉A，需要在三頸燒瓶2中加入鐵單質(zhì)，分液漏斗中是稀硫酸，利用反應(yīng)生成的氫氣排盡裝置中的空氣，可以收集C處的氣體檢驗是否是純凈的氫氣，將儀器中的空氣排盡后關(guān)閉B，開啟A、C；利用生成的氫氣將裝置2中的壓強增大，把硫酸亞鐵溶液壓入裝置3的氫氧化鈉溶液中，反應(yīng)生成氫氧化亞鐵白色沉淀。此實驗?zāi)康氖侵苽錃溲趸瘉嗚F，先用鐵和稀硫酸反應(yīng)制備硫酸亞鐵，此反應(yīng)在裝置2中進行，稀硫酸是溶液，應(yīng)盛放在分液漏斗中，即應(yīng)盛放在1中，A正確；打開B、C，關(guān)閉A，利用裝置2中產(chǎn)生的氫氣，把裝置3中的空氣排盡，使裝置處于還原氛圍，然后關(guān)閉B，打開開關(guān)A，產(chǎn)生氣體壓強增大，把裝置2產(chǎn)生的FeSO4壓入到裝置3中，產(chǎn)生Fe(OH)2，B正確；反應(yīng)一段時間后，在儀器3中FeSO4與NaOH溶液反應(yīng)產(chǎn)生Fe(OH)2，故在裝置3中觀察到白色沉淀，C錯誤；本實驗利用反應(yīng)生成氫氣排盡裝置中的空氣，使裝置處于還原氛圍，故制備的氫氧化亞鐵可以相對較長時間的保持白色狀態(tài)，D正確。12.太陽能是理想的能源，通過Fe3O4和FeO的熱化學(xué)循環(huán)可以利用太陽能，其轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示。下列說法錯誤的是()A.過程Ⅰ的化學(xué)方程式為2Fe3O4＞2300K太陽能6FeOB.過程Ⅱ中每生成23.2gFe3O4轉(zhuǎn)移0.3mol電子C.利用該過程可以降低環(huán)境中CO2的含量D.該過程的總反應(yīng)為CO2太陽能C＋O答案：B解析：過程Ⅰ為在太陽能、＞2300K條件下，F(xiàn)e3O4分解為O2和FeO，化學(xué)方程式為2Fe3O4＞2300K太陽能6FeO＋O2↑，A正確；過程Ⅱ為6FeO＋CO2700K2Fe3O4＋C，每生成23.2g(即0.1mol)Fe3O4，轉(zhuǎn)移0.2mol電子，B錯誤；由題圖知，該過程中Fe3O4和FeO相互轉(zhuǎn)化，而二氧化碳被消耗，生成了碳和氧氣，故利用該過程可以降低環(huán)境中CO2的含量，C正確；由過程Ⅰ、過程Ⅱ的反應(yīng)知，該過程的總反應(yīng)為CO2太陽能C13.(6分)某同學(xué)用如下實驗探究Fe2＋、Fe3＋的性質(zhì)?；卮鹣铝袉栴}：(1)分別取一定量氯化鐵、氯化亞鐵固體，均配制成0.1mol/L的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量鐵屑，其目的是。(2)甲組同學(xué)取2mLFeCl2溶液，加入幾滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液變紅，說明Cl2可將Fe2＋氧化。FeCl2溶液與氯水反應(yīng)的離子方程式為。(3)乙組同學(xué)認為甲組的實驗不夠嚴謹，該組同學(xué)在2mLFeCl2溶液中先加入0.5mL煤油，再于液面下依次加入幾滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液變紅，煤油的作用是。(4)丙組同學(xué)取10mL0.1mol/LKI溶液，加入6mL0.1mol/LFeCl3溶液混合。分別取2mL此溶液于3支試管中進行如下實驗：①第一支試管中加入1mLCCl4充分振蕩、靜置，CCl4層顯紫色；②第二支試管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成藍色沉淀；③第三支試管中加入1滴KSCN溶液，溶液變紅。實驗②檢驗的離子是(填離子符號)；實驗①和③說明：在I－過量的情況下，溶液中仍含有(填離子符號)，由此可以證明該氧化還原反應(yīng)為。答案：(1)防止Fe2＋被氧化(2)2Fe2＋＋Cl22Fe3＋＋2Cl－(3)隔絕空氣(排除氧氣對實驗的影響)(4)Fe2＋Fe3＋解析：(1)Fe2＋具有還原性，F(xiàn)eCl2溶液易被氧化而變質(zhì)，配制FeCl2溶液時加入少量鐵屑，目的是防止Fe2＋被氧化。(2)溶液變紅，說明有Fe3＋生成，則FeCl2溶液與氯水反應(yīng)生成FeCl3，離子方程式為2Fe2＋＋Cl22Fe3＋＋2Cl－。(3)甲組實驗中，F(xiàn)eCl2易被空氣中的O2氧化生成FeCl3，因此實驗不夠嚴謹。加入煤油，煤油的密度比水小，可以起到隔絕空氣的作用，從而排除氧氣對實驗的影響。(4)實驗②中K3[Fe(CN)6]溶液的作用是檢驗Fe2＋。根據(jù)實驗①，CCl4層顯紫色，說明有I2生成，根據(jù)實驗②，生成藍色沉淀，說明有Fe2＋生成，根據(jù)實驗③，溶液變紅，說明有Fe3＋剩余，在I－過量的情況下，溶液中仍含有Fe3＋，14.(6分)一定條件下，鐵與空氣接觸時表面會形成氧化物，如一塊低碳鋼可以被三種氧化物膜所覆蓋：與金屬接觸的一側(cè)是FeO，中間是Fe3O4，與空氣接觸的一側(cè)則是Fe2O3?；卮鹣铝袉栴}：(1)Fe3O4是磁鐵礦的主要成分，也是中國古代“四大發(fā)明”之一“司南”的指針材料。用Al粉和Fe3O4反應(yīng)焊接鋼軌的化學(xué)方程式為。(2)FeO可以合成補鐵劑FeSO4。欲驗證FeSO4超過保質(zhì)期后已變質(zhì)，可進行的操作是：取定量樣品加水溶解靜置、取少許溶液于試管中，向其中加入溶液(填試劑名稱)，若液體出現(xiàn)紅色，則證明該藥物已變質(zhì)。(3)某實驗小組設(shè)計了如圖實驗步驟，利用部分變質(zhì)的廢棄FeCl2溶液制備Fe2O3?？驁D中熱空氣的作用為，寫出a→b的離子方程式：，寫出Fe2O3的一種用途：。答案：(1)3Fe3O4＋8Al高溫9Fe＋4Al2O3(2)硫氰化鉀(3)把氯化亞鐵氧化生成氯化鐵Fe3＋＋3NH3·H2OFe(OH)3↓解析：(1)用Al粉和Fe3O4反應(yīng)焊接鋼軌的化學(xué)方程式為3Fe3O4＋8Al高溫9Fe＋4Al2O3；(2)欲驗證FeSO4超過保質(zhì)期后已變質(zhì)，取