第14讲 铁的单质、氧化物和氢氧化物（讲义）-高一化学同步精品讲义（人教必修第一册 ）

 知识点一：一、铁的存在与性质1．铁的存在与冶炼 存 在含量地壳中的含量仅次于氧、硅和①    ，居第②    位，游离态③    中的铁以单质形态存在  化合态以④   价和⑤   价化合物的形态存在赤铁矿 硫铁矿磁铁矿冶炼原理用CO还原铁矿石(如Fe2O3)⑥                                    2．铁的性质（1）铁的物理性质铁有         和          。铁能导电，但其导电性不如铜和铝。铁能被磁体吸引。（2）铁原子的结构在一定条件下，铁作为还原剂，遇强氧化剂失去3个电子生成   价铁的化合物，遇到弱氧化剂失去2个电子生成    价铁的化合物。(3)铁与非金属单质①铁与氧气反应生成Fe3O4的方程式为                     。②铁与Cl2反应生成FeCl3的方程式为                      。(2)铁与酸反应铁与稀H2SO4反应的离子方程式为                        。(4)铁与盐溶液反应铁与CuSO4溶液反应的离子方程式为                      。(5)铁与水蒸气反应实验装置实验操作及现象导管口冒出大量气泡，用小试管收集一试管气体，点燃，听到①       声，证明生成了②       用火柴点燃肥皂液，听到③     声，证明生成了④     实验结论在高温下，铁能与水蒸气反应生成H2，化学方程式为⑤                                      3．人体中的铁元素人体内的含铁化合物主要分为两类，即          和          。人体缺铁，就会发生       。我国已实施在某些酱油中加入              的措施。【即学即练1】1．下列物质中，不能由金属跟非金属单质直接化合而成的是A．Fe3O4 B．CuS C．FeCl3 D．Na2O22．下列关于铁及其化合物的说法正确的是A．实验室保存FeCl2溶液时常加入铁粉B．常温下浓硝酸与铁不反应，故常温下可用铁质容器贮运浓硝酸C．过量的铁与氯气反应生成氯化亚铁D．向过量的铁与稀硝酸充分反应后的溶液中滴加KSCN溶液，溶液变红3．铁在自然界中分布广泛，但由于不易冶炼，因而人类对铁的利用是比较晚的，据考证，我国在公元前700年左右才知冶铁。铁在一定条件下，跟下列有关物质的反应，所得产物错误的是A．FeFeCl3 B．FeFeSC．Fe Fe(OH)3 D．FeFe3O44．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Cl2④Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中⑤向Fe(NO3)2溶液中加入过量稀硫酸A．只有① B．只有①③⑤ C．只有①③④⑤ D．全部知识点二：  二、铁的氧化物与氢氧化物1．铁的氧化物(1)物理性质化学式FeOFe2O3Fe3O4俗称－ ①         ②            颜色和状态黑色粉末③     色粉末④   色晶体铁的价态⑤    价⑥    价＋2价、＋3价水溶性⑦     ⑧       ⑨       (2)化学性质①FeO不稳定，在空气中受热生成Fe3O4，其化学方程式为                            。②FeO和Fe2O3均为      氧化物，二者与盐酸反应的离子方程式分别为                          。2．铁的氢氧化物(1)制备①                    ②                       ③                      ④                       (2)Fe(OH)2、Fe(OH)3的比较 Fe(OH)2Fe(OH)3颜色和溶解性①                          ②                           稳定性在空气中易转化为③            ④                         (填化学方程式)与盐酸反应⑤Fe(OH)2＋2H＋===               ⑥Fe(OH)3＋3H＋===           微警示【即学即练2】1．能够在人体血管中通行的药物分子运输车——“纳米药物分子运输车”在中国科学院上海硅酸盐研究所研制成功，该“运输车”可提高肿瘤的治疗效果，其结构如图所示。下列有关说法错误的是A．包装上印“OTC”标识的药物为非处方药B．油脂、蔗糖等这类含碳化合物属于有机物C．分散质粒子直径在1~100nm的分散系为胶体，该“运输车”分散于水中所得的分散系不属于胶体D．该“运输车”中铁元素的价态为+3价2．下列叙述I和II均正确并且有因果关系的是选项叙述I叙述IIA具有氧化性用溶液可以鉴别B性质不稳定可加热制备C具有氧化性可用制作印刷电路板D是一种红棕色粉末常用作油漆 A．A B．B C．C D．D3．下列说法中，不正确的是（   ）A．FeCl3溶液和FeCl2溶液都是黄色的B．Fe(OH)2是白色的，Fe(OH)3是红褐色的C．FeO、 Fe2O3都能与盐酸反应D．FeCl3溶液、FeCl2溶液都能与NaOH溶液反应4．有关铁的氢氧化物的说法中，错误的是A．Fe(OH)2是一种黑色固体，不稳定，在空气中易被氧化转变为红褐色固体B．Fe(OH)2具有还原性，在空气中易被氧化为Fe(OH)3C．Fe(OH)2、Fe(OH)3都具有不稳定性，受热能分解D．Fe(OH)3胶体呈红褐色、透明，能产生丁达尔现象   1．向Fe2O3中加入适量稀盐酸溶解，然后加入NaOH溶液有什么现象？改加过量盐酸，又有什么现象？写出变化过程的离子方程式。【细剖精析】有红褐色沉淀生成。刚开始加入NaOH溶液时无明显现象，随着NaOH溶液的加入产生红褐色沉淀：Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O，H＋＋OH－===H2O，Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓。2．向FeO中加入适量稀盐酸溶解，然后加入NaOH溶液，有什么现象？为什么？写出有关化学方程式。【细剖精析】生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变为红褐色。FeO＋2HCl===FeCl2＋H2O，FeCl2＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋2NaCl,4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。3．铁屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量NaOH溶液，有白色沉淀生成，过滤，在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止，得到红棕色残渣。上述过程中滤液中的金属阳离子，白色沉淀，红棕色残渣分别是什么？【细剖精析】Fe2＋、Fe(OH)2、Fe2O3。4．如图所示。向盛有FeSO4溶液的试管中滴加NaOH溶液可以制得Fe(OH)2。但白色的沉淀迅速变成灰绿色，最终变为红褐色。为了能较长时间观察到白色沉淀，同学们设计如下实验装置(苯是一种密度比水小，且不溶于水的油状液体)：问题思考：(1)装置 Ⅱ 中，FeSO4溶液表面覆盖一层苯的目的是什么？【细剖精析】隔绝空气，防止生成的Fe(OH)2被空气中的O2氧化为Fe(OH)3。(2)装置 Ⅲ 中，实验时，先使H2SO4与铁粉反应一会儿，再滴加NaOH溶液，为什么？【细剖精析】先利用Fe与稀硫酸反应产生的H2把装置中的空气排尽，以防止生成的Fe(OH)2被O2氧化。(3)装置 Ⅳ：若要生成Fe(OH)2，并能较长时间观察到白色沉淀，应如何操作？【细剖精析】打开止水夹a，使A管反应进行一段时间后再夹紧止水夹a，将A管生成的FeSO4溶液压入B管与NaOH溶液反应。5．为了检验Fe3O4中铁元素的价态，设计了以下实验：问题思考：(1)甲实验中可观察到什么现象？得出什么结论？【细剖精析】溶液紫色退去、棕黄色加深，证明溶液中存在Fe2＋，Fe2＋具有还原性。(2)乙实验中可观察到什么现象？能否证明Fe2＋的存在？说明理由。【细剖精析】有红褐色沉淀产生；不能证明Fe2＋的存在，因为Fe(OH)3的颜色掩盖了Fe(OH)2产生的实验现象。(3)丙实验可观察到什么现象？得出什么结论？【细剖精析】溶液由棕黄色变为红色，证明有Fe3＋存在。1．铁的氢氧化物化学式Fe(OH)2Fe(OH)3色态_白色固体___红褐色固体__溶解性难溶于水难溶于水与盐酸反应_Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O__Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O受热分解 _2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O__制法可溶性亚铁盐与碱反应：_Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓__可溶性铁盐与碱反应：_Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓__二者的关系空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色絮状沉淀迅速变成_灰绿__色，最后变成_红褐__色，化学方程式为：_4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3__2．成功制备Fe(OH)2的关键Fe(OH)2具有很强的还原性，易被氧化为Fe(OH)3。在实验室中制备Fe(OH)2，并使Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态，成功的关键有以下两点：①溶液中不含Fe3＋和O2等氧化性物质；②制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭的隔绝空气的体系中。3．实验室中制备Fe(OH)2常用的三种方法方法一：有机层覆盖法将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应，如图1所示。方法二：还原性气体保护法用H2将装置内的空气排尽后，再将亚铁盐与NaOH溶液混合，这样可长时间观察到白色沉淀，如图2所示。方法三：电解法用铁作阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖苯(或煤油)，如图3所示。 题组A  基础过关练1．下列各组中的两物质相互反应时，若改变温度、反应物浓度或用量等反应条件，产物相同的是A．Na和 B．KOH和C．Fe和 D．Cu和2．下列离子方程式正确的是A．钠与水反应：Na+2H2O=Na++2OH-+H2↑B．硅酸钠溶液与醋酸溶液混合：+2H+=H2SiO3↓C．室温下用稀NaOH溶液吸收Cl2：Cl2+2OH−=ClO−+Cl−+H2OD．浓硝酸中加入过量铁粉并加热：Fe+3+6H+Fe3++3NO2↑+3H2O3．下列物质的转化在给定条件下能实现的是A．B．C．D．4．能将溶液中的转化成的物质是A． B． C． D．5．《新修本草》中描述“青矾”为“本来绿色，新出窟未见风者，正如琉璃……烧之赤色……”。青矾加热时的反应为。下列说法正确的是A．产物中含有3种酸性氧化物 B．所得赤色物质为C．反应为分解反应 D．铁元素被还原6．某铁的氧化物()1.04g溶于足量盐酸中，向所得溶液中通入标准状况下，恰好将完全氧化。x值为A．0.714 B．0.750 C．0.800 D．0.8757．用如图实验装置(部分夹持装置略去)进行相应的实验，能达到实验目的的是 A．用甲装置除去溶在中的B．用装置乙制备氢氧化亚铁沉淀C．用丙装置定量测定化学反应速率D．加热装置丁中的烧杯分离和高锰酸钾固体8．下列由实验现象推出的结论正确的是A．向某溶液中加入，层显紫色，说明原溶液中存在B．某溶液中滴加生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最终变成红褐色，则原溶液有，无C．将通入某溶液中，不能产生白色沉淀，说明原溶液中不含或D．某溶液中加入溶液，生成白色沉淀，加稀盐酸沉淀不消失，则原溶液中一定含有题组B  能力提升练1．元素的价类二维图是我们学习元素及其化合物相关知识的重要模型和工具，它指的是以元素的化合价为纵坐标，以物质的类别为横坐标所绘制的二维平面图像。铁元素的价类二维图如图，其中箭头表示部分物质间的转化关系，下列说法错误的是 A．是一种黑色有磁性的铁的氧化物，可由Fe、水蒸气高温反应制得B．为实现向的转化，可向含的溶液中通入或者滴加溶液C．由图可预测：高铁酸盐()具有强氧化性，可将转化为D．FeO、、均可与酸反应，只生成一种盐和水2．把铁片投入下列溶液中，铁片溶解，溶液的质量减少，但无气体产生的是A．稀硫酸 B．硫酸铁C．硫酸铜 D．硫酸锌3．在pH=4.5时，利用原电池原理，用铁粉将废水中无害化处理的实验如下表： 方案一方案二初始条件pH=4.5pH=4.5，Fe2+去除率＜50%接近100%24小时pH接近中性接近中性铁的最终物质形态 下列说法正确的是A．该电池中Fe作负极，可被完全氧化B．正极的电极反应为：C．方案二的去除率高，原因可能是Fe2+破坏了FeO(OH)层D．改变铁粉粒径大小，的去除速率不变4．《天工开物》中关于制青瓦有如下记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙粘土而为之……凡坯既成，干燥之后，则堆积窑中燃薪举……浇水转锈，与造砖同法。”下列说法错误的是A．黏土的主要成分为硅酸盐B．青砖中铁元素主要以氧化铁的形式存在C．烧制后自然冷却不能制成青瓦D．黏土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料5．向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入的盐酸，恰好使混合物完全反应，放出(标准状况)气体，向所得溶液中加入KSCN溶液不变红色。用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物，所得铁的质量为A．2.8g B．11.2g C．5.6g D．无法计算6．某同学向一新制的溶液中逐滴滴加溶液直至过量，生成的白色沉淀迅速变成灰绿色，一段时间后，有红褐色物质生成。下列说法正确的是A．灰绿色沉淀为B．红褐色物质灼烧后可得到铁单质C．在隔绝空气的条件下进行上述实验，可长时间观察沉淀的颜色D．沉淀颜色变化的过程中未发生氧化还原反应7．关于Fe(OH)2的实验室制备，下列说法不正确的是A．常用煮沸的方法除去NaOH溶液中的O2B．将苯换成四氯化碳同样可以达到隔绝空气的作用C．氢氧化钠与硫酸亚铁反应的离子方程式为：Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓D．若生成的沉淀暴露于空气中，白色→灰绿→红褐色8．下图中能较长时间看到白色沉淀的是A．①②⑤ B．①③④ C．②④⑤ D．①②③④⑤题组C  培优拔尖练1．铁是生产生活中重要的金属，其单质和化合物在生活中有很广泛的用途。请回答：(1)红热的铁能跟水蒸气反应，有一种产物是可燃性气体，则其化学反应方程式为___________。(2)缺铁性贫血患者应补充 Fe2+。用绿矾制成的补铁剂药片外表包有一层特殊的糖衣，试推测糖衣的作用是___________。(3)向某溶液中加入KSCN溶液，溶液立即变成红色，则原溶液中含有(填离子符号)___________，要除去FeCl3溶液中少量的氯化亚铁，可行的办法是___________(填字母)。A．加入铜粉       B．加入铁粉       C．通入氯气       D．加入KSCN溶液(4)四氧化三铁是生产生活常见的一种铁的氧化物。它溶于盐酸的离子方程式为___________。(5)高铁酸钾，其中铁为＋6价)可消毒饮用水和除悬浮物。投入水中可发生如下反应：胶体①该反应中被氧化的元素是___________(填元素符号)。②高铁酸钾能够消毒饮用水是因为其具有强氧化性，能除悬浮物的原因是___________。2．某磁性材料(Fe/Fe3O4)广泛应用于磁记录、催化等领域。一种制备该材料的流程如下：已知反应原理为：①Fe2++2OH-=Fe(OH)2②3Fe(OH)2=Fe+2Fe(OH)3③Fe(OH)2+2Fe(OH)3=Fe3O4+4H2O(1)用FeCl2溶液和KOH溶液制备Fe/Fe3O4反应的离子方程式为_______。(2)当pH<2时，Fe/Fe3O4产率极低的原因是_______。(3)图1为回流时间与Fe/Fe3O4产率的关系图，图2为回流1h所得产品的X射线衍射图。回流1h所得产品Fe/Fe3O4中产生杂质可能的原因_______。(4)采用Pd-Fe3O4双催化剂，可实现用H2消除酸性废水中的NO和NO，反应历程如图3所示。其中Fe3O4中Fe2+和Fe3+分别用Fe(II)、Fe(III)表示。①用该法处理废水后，溶液的pH_______。(填“降低”“升高”或“不变”)②写出过程④反应的离子方程式_______。③反应历程中虚线方框内NO生成N2的过程可描述为_______。