高中化学人教版 (2019)必修 第一册铁及其化合物第2课时学案

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第2课时 铁的氧化物和铁的氢氧化物
◆知识点一 铁的氧化物的比较
1．铁的氧化物的性质比较
2．青砖与红砖的化学成分探究
青砖和红砖的化学成分差异主要在于铁的化合物形式不同。青砖中的青色来源于FeO，而红砖的红色则来自Fe2O3。这种差异是由于烧制过程中的冷却方式不同导致的。具体来说，青砖在烧制过程中经历了氧化和还原两个阶段。首先，在氧化阶段，砖坯中的铁元素被氧化成三氧化二铁（Fe2O3），这使得砖呈现出红色。然后，在还原阶段，向窑内添加大量煤炭并封窑，随后从窑顶向下慢慢浇水7天，水蒸气和窑内高温的炭发生化学反应，产生了还原气体氢气和一氧化碳。这些还原气体将红色的高价氧化铁（Fe2O3）逐渐还原成为青灰色的低价氧化铁（FeO），从而制得了青砖
3．问题思考：
（1）“FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气里受热，能迅速被氧化成Fe3O4”。该反应的化学方程式为_______________________________________。
【提示】 6FeO＋O2eq \(=====,\s\up7(△))2Fe3O4。
（2）FeO和Fe2O3是碱性氧化物，Fe3O4也是碱性氧化物吗？________，请阐释理由_________。
【提示】 不是。Fe3O4和盐酸反应生成两种盐，所以四氧化三铁不是碱性氧化物。
归纳总结
(1)Fe3O4不属于碱性氧化物，FeO、Fe2O3属于碱性氧化物。
(2)Fe3O4的组成可用FeO·Fe2O3表示，但不表示Fe3O4是由FeO和Fe2O3组成的混合物，Fe3O4有固定的组成，是一种纯净物。
即学即练
1．下列哪种氧化物是红棕色的
A．Fe2O3B．FeOC．Fe3O4D．CuO
【答案】A
【解析】A．Fe2O3是红棕色固体，常见于铁锈或赤铁矿，颜色特征明确，A正确；
B．FeO为黑色固体，B错误；
C．Fe3O4为黑色磁性固体，C错误；
D．CuO为黑色粉末，D错误；
故选A。
2．化合价和物质类别是整理元素及化合物知识的两个要素，可表示为“价—类”二维图。铁元素的“价—类”二维图如图所示，下列说法正确的是
A．铁丝在足量氧气中燃烧，会逐步发生的转化
B．是碱性氧化物，可用与水反应的方法制备
C．既有氧化性又有还原性，一定条件下可转化为Fe或
D．浊液露置于空气中，白色絮状沉淀迅速变为红褐色
【答案】C
【解析】A．Fe在加热的条件下能被氧气氧化成而不是，A项错误；
B．是碱性氧化物，但不溶于水，也不与水发生反应，故不能用与水反应的方法制备，B项错误；
C．化合价处于中间价，遇到强氧化剂(如，，HClO，等)会被氧化成，遇到强还原剂(如Zn)会被还原成Fe，C项正确；
D．浊液露置于空气中，白色絮状沉淀迅速变为灰绿色，过了一段时间后还会变为红褐色，D项错误；
故选C。
3．现有和的混合物，向其中加入的溶液恰好完全反应，若将该混合物用足量还原，所得金属单质质量为
A．B．C．D．
【答案】C
【解析】的物质的量为1ml/L×0.1L=0.1ml，提供0.2ml H+。H⁺与氧化物中的O2-结合生成H2O，根据H元素守恒，共生成0.1ml H2O，根据氧元素守恒，7.6g和的混合物中含0.1ml O2-；若将该混合物用足量还原，所得金属单质质量为7.6g-0.1ml×16g/ml=6g，故选C。
◆知识点二 铁的氢氧化物的制备
1.反应原理：Fe(OH)3与Fe(OH)2分别由相应的可溶性盐与可溶性碱反应而制得。
2.Fe(OH)2和Fe(OH)3的化学性质
(1)具有碱的性质
Fe(OH)2和Fe(OH)3都是不溶性碱，能与酸反应，离子方程式分别为Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O、Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O。
(2)不稳定性
Fe(OH)3加热时会发生分解，化学方程式为2Fe(OH)3eq \(=====,\s\up7(△))Fe2O3＋3H2O。
(3)Fe(OH)2和Fe(OH)3的比较
拓展内容
氢氧化亚铁制取实验的四个关键点
(1)Fe2＋极易被空气中氧气氧化，所以FeSO4溶液要现用现配。
(2)为了防止Fe2＋被氧化，配制FeSO4溶液所用的蒸馏水和制备Fe(OH)2所用的NaOH溶液都要煮沸，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(如苯)，以隔绝空气。
即学即练
4．1.4g铁全部溶于盐酸中，加入足量NaOH溶液，得红褐色沉淀，过滤后给红褐色沉淀加热(在空气中)，最后得到红色物质的质量是
A．2gB．1.6gC．1gD．1.8g
【答案】A
【解析】1.4g铁，全部溶于盐酸中，Fe+2HCl=FeCl2+H2↑，加入足量NaOH溶液，FeCl2+2NaOH=Fe(OH)2↓+2NaCl，氢氧化亚铁在空气中易被氧化为氢氧化铁；4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，，最后得到红色物质是Fe2O3，根据铁元素守恒m(Fe2O3)=0.025ml××160g/ml=2g；
故选A。
5．下列实验中，所使用的装置(夹持装置略)、试剂和操作方法都正确的是
A．AB．BC．CD．D
【答案】B
【解析】A．移液时，玻璃棒应伸入至容量瓶刻度线以下，A错误；
B．易被空气中氧气氧化，故需要隔绝空气，即用植物油进行油封，且装有氢氧化钠溶液的胶头滴管应伸入至液面以下，能观察的生成，B正确；
C．胶体和溶液均能透过滤纸，则不能用过滤的方法除去胶体中的，C错误；
D．氯水具有强氧化性，将氯水滴至pH试纸上会先变色后褪色，无法测定氯水的pH，且不能用胶头滴管直接滴至pH试纸上，应用玻璃棒蘸取待测液，D错误；
故选B。
6．如图所示，为了制得较纯净的Fe(OH)2，以下操作错误的是
A．煮沸并冷却NaOH溶液B．煮沸并冷却FeSO4溶液
C．胶头滴管末端伸进液面下D．使用煤油进行液封
【答案】B
【解析】A．煮沸并冷却NaOH溶液，可以除去溶解氧，防止Fe(OH)2被氧化，A正确；
B．煮沸FeSO4溶液易使亚铁离子被空气中的氧气氧化，B错误；
C．胶头滴管末端伸进液面下，避免与空气中氧气接触，防止Fe(OH)2被氧化，C正确；
D．使用煤油进行液封，可以隔绝空气，防止Fe(OH)2被氧化，D正确；
故选B。
1.Fe(OH)2的制备
Fe(OH)2具有强的还原性，极易被空气中的氧气氧化为Fe(OH)3，因此实验室在制备Fe(OH)2时，要注意隔绝空气。常采取以下方法：
2.成功制备Fe(OH)2的关键
由于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，成为物质制备实验探究的热点。
制备原理：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
成功关键：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.装置创新
4.防止Fe(OH)2被氧化的方法
防止Fe(OH)2被氧化的关键是避免生成的Fe(OH)2接触O2
(1)将配制溶液的蒸馏水煮沸，除去其中的氧气。
(2)将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入试管内的亚铁盐溶液底部，并慢慢挤出NaOH溶液。
(3)在亚铁盐溶液上面充入保护气，如H2、N2、稀有气体等。
(4)在亚铁盐溶液上面加保护层，如苯、植物油等。
实践应用
7．利用下列装置进行实验，能达到相应实验目的的是

A．装置甲可用于由溶液制备
B．装置乙可用于实验室制备少量
C．装置丙中可用于实验室制
D．装置丁的肥皂液中产生无色气泡，可证明铁粉与水蒸气反应生成
【答案】B
【解析】A．由溶液制备，操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，需要蒸发皿，故不选A；
B．装置乙，铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，氢气把试管内空气排出，在把胶头滴管内的氢氧化钠挤入硫酸亚铁溶液中生成，故选B；
C．实验室中加热氯化铵和氢氧化钙的混合物制，故不选C；
D．铁粉与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，故不选D；
选B。
8．下列实验装置不能达到相应实验目的的是
A．AB．BC．CD．D
【答案】B
【解析】A．氨气极易溶于水形成碱性溶液，能形成红使喷泉，A不符合题意；
B．浓硝酸和铝常温下发生钝化反应，阻碍了反应进行，不能制取二氧化氮， B符合题意；
C．铁和稀硫酸反应生成氢气和硫酸亚铁，氢气排净装置中空气，然后关闭a，硫酸亚铁溶液被压入氢氧化钠溶液中生成氢氧化亚铁沉淀，C不符合题意；
D．浓氨水加入生石灰中使得生成氨气逸出，能制备氨气，D不符合题意；
故选B。
9．下列实验操作或装置能达到相应实验目的的是
A．AB．BC．CD．D
【答案】C
【解析】A．制备时，易被氧化，应在无氧环境（如煤油隔绝空气等）中进行，图中操作无法长时间保存，A错误；
B．MgO熔点高，不能用此装置（类似铝热反应装置，适用于活泼性比Al弱的金属氧化物）制备Mg，工业上用电解熔融MgCl2制Mg，B错误；
C．铁与水蒸气反应生成H2，H2使肥皂泡膨胀，点燃肥皂泡H2不纯点燃可能爆炸，但此操作可检验H2，听到爆鸣声可检验H2，C正确；
D．浓盐酸有挥发性，挥发出的HCl也能与Na2SiO3反应生成H2SiO3沉淀，干扰CO2与Na2SiO3的反应，无法验证非金属性C > Si，应先除去HCl（如通过饱和NaHCO3溶液），D错误；
故选C。
考点一 铁的氧化物
【例1】下列有关铁及其化合物的说法正确的是
A．铁的化学性质活泼，在自然界中均以化合态存在
B．高温下，Fe和H2O(g)反应生成Fe2O3和H2
C．铁的氧化物有FeO、Fe2O3、Fe3O4，它们都是黑色的固体
D．FeO不稳定，在空气里受热，迅速被氧化成Fe3O4
【答案】D
【解析】A．在自然界中，铁陨石有游离态的铁存在，A项错误；
B．高温下，Fe和H2O(g)反应生成Fe3O4和H2，B项错误；
C．铁的氧化物有FeO、Fe2O3、Fe3O4，其中Fe2O3是红棕色固体，FeO和Fe3O4是黑色固体，C项错误；
D．FeO不稳定，在空气里受热，迅速被氧化成Fe3O4，反应原理为：6FeO+O22Fe3O4，D项正确；
答案选D。
方法技巧
确定铁的氧化物组成的基本方法
设铁的氧化物中铁元素与氧元素的质量比为m∶n，则氧化物中n(Fe)∶n(O)＝eq \f(m,56)∶eq \f(n,16)＝a∶b，
若a∶b＝1∶1，则铁的氧化物为FeO；
若a∶b＝2∶3，则铁的氧化物为Fe2O3；
若a∶b＝3∶4，则铁的氧化物是Fe3O4或FeO与Fe2O3按物质的量之比为1∶1组成的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3的物质的量之比为1∶1，Fe3O4的物质的量为任意值)
【变式1-1】下列反应的离子方程式书写正确的是
A．将氧化铁溶于稀：
B．碳酸钙溶于盐酸：
C．稀与溶液反应：
D．澄清石灰水中通入过量：
【答案】C
【解析】A．CH3COOH为弱酸，不能拆成离子形式，将氧化铁溶于稀：，A不正确；
B．碳酸钙难溶于水，应以化学式表示，碳酸钙溶于盐酸：，B不正确；
C．稀与溶液反应，同时发生H+与OH-、Ba2+与的反应：，C正确；
D．澄清石灰水中通入过量，生成Ca(HCO3)2：，D不正确；
故选C。
【变式1-2】纳米级Fe3O4可用于以太阳能为热源分解水制H2，过程如图所示。下列说法正确的是
A．过程I中O2为还原反应的产物
B．过程Ⅱ的反应为3FeO+H2O=H2↑+Fe3O4
C．过程I中每生成1mlO2反应转移2ml电子
D．FeO的稳定性强于Fe3O4
【答案】B
【解析】A．据图可知过程Ⅰ为在太阳光照射下分解生成与，反应方程式为，为氧化反应的产物，故A错误；
B．过程Ⅱ反应的方程式为，故B正确；
C．由过程Ⅰ的化学方程式可知，每生成反应转移电子，故C错误；
D．易被氧化为，故稳定性弱于，故D错误；
故答案选B。
考点二 铁的氢氧化物
【例2】根据Fe(OH)3的物质类别和元素化合价推测，下列物质不与其反应的是(不考虑溶解氧)
A．潮湿的空气B．盐酸C．新制氯水D．烧碱溶液
【答案】D
【解析】A． Fe(OH)3在潮湿的空气中会失水生成氧化铁，故A不符合题意；
B．Fe(OH)3会和盐酸反应，，故B不符合题意；
C．新制氯水中含有HCl，二者会发生，故C不符合题意；
D． 烧碱溶液中的NaOH和Fe(OH)3都是碱，二者不反应，故D符合题意；
故答案为：D。
方法技巧
氢氧化亚铁的制备方法
【变式2-1】下列各图所示的实验中能较长时间看到白色沉淀的是
A．①②③B．①②④C．①②③④D．②③④
【答案】B
【解析】因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即发生4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的氧气或空气。①、②原理一样，都是先用氢气将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中；④中液面加苯阻止了空气进入；③由于空气中的氧气能迅速将Fe(OH)2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。
故本题选B。
【变式2-2】铁的价-类二维图如图所示。下列说法错误的是
A．d的化学式为Fe(OH)3
B．a转化为b的反应一定是氧化还原反应
C．c露置在空气中会迅速转化为灰绿色，最后变为红褐色
D．可将c加入浓碱液中制得d的胶体
【答案】D
【分析】根据铁元素的价、类二维图，可知：a是Fe单质，b是+2价的亚铁盐，c是Fe(OH)2，d是Fe(OH)3，e是+3价的铁盐，然后根据物质的性质及转化关系分析解答。
【解析】A．根据上述分析可知：d是Fe元素的+3价的碱，氢氧化铁，化学式为Fe(OH)3，A正确；
B．根据上述分析可知：a是Fe单质，Fe元素化合价为0价；b是+2价的亚铁盐，在a转化为b的反应中，Fe元素化合价升高，有元素化合价的变化，因此该反应一定是氧化还原反应，B正确；
C．根据上述分析可知：c是白色Fe(OH)2，其中Fe为+2价，该物质不稳定，具有强的还原性，容易被空气中的O2氧化为红褐色Fe(OH)3，随着氧化反应的进行，Fe(OH)3生成量逐渐增加，会看到露置在空气中的Fe(OH)2迅速转化为灰绿色，最后变为红褐色，C正确；
D．在实验室制取Fe(OH)3胶体时，是将几滴饱和FeCl3溶液滴入沸腾的蒸馏水中，继续加热至液体呈红褐色，停止加热，就制取得到Fe(OH)3胶体。若将FeCl3溶液滴入到浓碱液中制得的是Fe(OH)3的沉淀，不是Fe(OH)3胶体，D错误；
故合理选项是D。
基础达标
一、单选题
1．（24-25高一上·河南洛阳·阶段练习）下列有关铁及其化合物的说法正确的是
A．在自然界中，铁都以化合态形式存在B．赤铁矿的主要成分是
C．是一种白色粉末D．属于混合物
【答案】B
【解析】A．在自然界中，铁主要以化合态形式存在，但在陨铁中存在游离态的铁，A错误；
B．赤铁矿的主要成分是，B正确；
C．是一种黑色粉末，C错误；
D．有固定组成，是化合物，则属于纯净物，D错误；
故选B。
2．下列关于铁及其化合物的叙述正确的是
A．氢氧化铁受热分解可制得
B．、都有磁性
C．不稳定，在空气里受热，能迅速被氧化
D．高温下，铁能与水蒸气反应生成
【答案】C
【解析】A．氢氧化铁受热分解可制得，A错误；
B．Fe3O4具有磁性，Fe2O3无磁性，B错误；
C．不稳定，在空气里受热，能迅速被氧化为，C正确；
D．高温下，铁能与水蒸气反应生成和氢气，D错误；
故选C。
3．（23-24高一下·北京·期中）某FeO、Fe2O3混合物中，铁、氧的物质的量之比为5：6，其中Fe(Ⅱ)与Fe(Ⅲ)物质的量之比为
A．1：3B．2：3C．5：6D．3：2
【答案】D
【解析】设FeO、Fe2O3物质的量分别为a、b，则(a+2b):(a+3b)=5:6，a：b=3:1；则Fe(Ⅱ)与Fe(Ⅲ)物质的量之比为3:(1×2)=3:2；
故选D。
4．甘肃省张掖七彩丹霞景区为国家5A级旅游景区。丹霞地貌的岩层因含有某种物质而呈红色，这种物质是
A．Fe(OH)3B．Fe2O3C．Fe(OH)2D．FeO
【答案】B
【解析】铁的化合物中呈红褐色的是Fe2O3，故丹霞地貌的岩层因含有某种物质而呈红色，这种物质是Fe2O3，合理选项是B。
5．（24-25高一下·辽宁·阶段练习）下列物质中不能满足图示转化关系的是(“”表示一步转化)
A．AB．BC．CD．D
【答案】C
【解析】A．与过量反应生成，受热分解生成，与反应生成，A项正确；
B．与反应生成，与反应生成，与盐酸反应生成，B项正确；
C．与反应生成，与反应生成，不能一步生成，C项错误；
D．在中燃烧生成，与反应生成溶液，与溶液反应生成，D项正确。
选C。
6．（24-25高一上·天津河北·期末）实验室用和烧碱制备，为使生成的产物不被氧化，下列说法不正确的是
A．配制溶液和烧碱溶液所用的蒸馏水要煮沸
B．产生沉淀后，不能振荡试管
C．可在溶液的上面加一层植物油，以隔绝空气
D．向溶液中滴加烧碱溶液时，胶头滴管尖嘴不能伸入试管中
【答案】D
【解析】A．蒸馏水煮沸可以去除蒸馏水中溶解的氧气，A项正确；
B．不振荡试管可以避免更多的空气进入到反应体系中，B项正确；
C．加一层植物油，避免溶液与空气的接触，C项正确；
D．胶头滴管的尖嘴不深入试管内，滴入试管中的烧碱溶液会先与空气接触，使氧气进入反应体系，D项错误；
答案选D。
7．（24-25高一上·辽宁辽阳·期末）下列颜色变化与氧化还原反应无关的是
A．新制氯水光照下，黄绿色逐渐褪去
B．向硫酸铜溶液中加入溶液，生成蓝色沉淀
C．制备时，观察到白色沉淀变为灰绿色，最后变为红褐色
D．向滴加了酚酞试剂的蒸馏水中加入过氧化钠，溶液先变红后褪色
【答案】B
【解析】A．新制氯水光照下，次氯酸分解为盐酸和氧气，属于氧化还原反应，故不选A；
B．向硫酸铜溶液中加入溶液，生成氢氧化铜蓝色沉淀和硫酸钠，元素化合价不变，属于非氧化还原反应，故选B；
C．制备时，观察到白色沉淀变为灰绿色，最后变为红褐色，氢氧化亚铁被氧气氧化为氢氧化铁，属于氧化还原反应，故不选C；
D．向滴加了酚酞试剂的蒸馏水中加入过氧化钠，过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气，过氧化钠具有强氧化性，溶液先变红后褪色，发生氧化还原反应，故不选D；
选B。
8．（24-25高一上·浙江嘉兴·期末）“类比”是研究物质变化规律的重要方法。下列“类比”说法正确的是
A．受热易分解，则受热也易分解
B．溶液显碱性，则溶液也显碱性
C．中Cl的化合价为+1价，则中F的化合价为+1价
D．Li在空气中加热生成，则Na在空气中加热也生成
【答案】A
【解析】A．Fe(OH)3受热分解生成Fe2O3和H2O，Al(OH)3受热同样分解生成Al2O3和H2O，两者均为不溶性弱碱，受热易分解，类比合理，A正确；
B．NaHCO3溶液因HCO3-水解呈碱性，而NaHSO4溶液中HSO完全电离出H+，溶液显强酸性，类比不成立，B错误；
C．Cl2O中O为-2价，Cl为+1价；OF2中F为-1价，O为+2价，因此F的化合价并非+1，类比错误，C错误；
D．Li在空气中加热生成Li2O，但Na在空气中加热生成Na2O2（过氧化钠），而非Na2O，类比不成立，D错误；
故选A。
9．（24-25高一上·吉林长春·期末）向的溶液中加入适量的溶液，使恰好完全沉淀，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．B．C．D．
【答案】C
【解析】溶液中加入适量的NaOH溶液，使Fe2+完全沉淀，得到硫酸钠与氢氧化亚铁，过滤，小心加热沉淀，再灼烧至质量不再变化，由于氢氧化亚铁易被氧化，最终所得固体为Fe2O3，200mL 0.1ml/L的溶液中n[]=0.2L×0.1ml/L=0.02ml,由Fe原子守恒可知：n[]=2n(Fe2O3)，所以n(Fe2O3)==0.01ml，其质量为0.01ml×160g/ml=1.6g；
答案选C。
10．（24-25高一下·云南昭通·期中）向一定量的Fe、FeO、、的混合物中加入的稀硝酸恰好使混合物完全溶解，放出2.24LNO(标准状况)，往所得溶液中加入KSCN溶液，无红色出现。若用足量的在加热条件下还原相同质量的混合物，所得到的铁的质量为
A．5.6gB．11.2gC．22.4gD．44.8g
【答案】B
【解析】因一定量的Fe、FeO、、的混合物中加入的稀硝酸，恰好使混合物完全溶解，所得溶液中加入KSCN溶液，无血红色出现，则溶液中的溶质为Fe(NO3)2，2.24LNO（标准状况）的物质的量为：，根据N元素守恒，硝酸亚铁中的硝酸根离子的物质的量为0.25L×2ml/L−0.1ml＝0.4ml，所以硝酸亚铁的物质的量为：n[Fe(NO3)2]==0.2ml，由铁元素守恒可知，若用足量的H2在加热条件下还原相同质量的混合物，得到铁的物质的量为n(Fe)＝n[Fe(NO3)2]＝0.2ml，质量为0.2ml×56g/ml=11.2g，综上所述故选B。
综合应用
11．（24-25高一上·云南曲靖·阶段练习）在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器，铁的冶炼技术极大促进了生产力的发展。赤铁矿和磁铁矿的主要成分分别是Fe2O3和Fe3O4。下列说法不正确的是
A．Fe2O3中铁元素的化合价为+3
B．Fe2O3和Fe3O4都属于氧化物
C．利用Fe2O3和CO炼铁的反应类型为置换反应
D．Fe3O4中铁元素的质量分数比Fe2O3的高
【答案】C
【解析】A．根据化合物中各元素化合价代数和为0，中铁元素的化合价为+3，A正确；
B．和均由两种元素组成，且其中一种元素为氧元素，均为氧化物，B正确；
C．和CO反应生成二氧化碳和铁单质，属于氧化还原反应，无单质参加反应，不属于置换反应，C错误；
D．根据计算可知，中铁元素的质量分数：，中铁元素的质量分数：，D正确；
答案选C。
12．（24-25高一上·云南·期末）天青色瓷器在烧制过程中会生成二价铁的发色团，美丽的天青色就会呈现出来。其中一个反应为：，下列说法正确的是
A．在化学反应中只能作氧化剂B．每生成1mlFeO，转移2ml电子
C．反应中能观察到固体颜色由红色变为黑色D．反应中，氧化剂与还原剂物质的量之比为1：1
【答案】D
【解析】A．中铁元素为+2、+3价，化合价既可以升高也可以降低，则在化学反应中既能作氧化剂又能作还原剂，A错误；
B．由反应式可知，碳元素化合价由+2价升高至+4价，每生成3mlFeO，转移2ml电子，则每生成1mlFeO，转移ml电子，B错误；
C．和FeO均为黑色固体，则反应中不能观察到固体颜色由红色变为黑色，C错误；
D．反应中碳元素化合价由+2价升高至+4价，CO为还原剂，铁元素化合价由+3价降低为+2价，为氧化剂，则氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶1，D正确；
故选D。
13．（23-24高一上·北京房山·期末）下列说法中，不正确的是
A．都能与盐酸反应B．和 溶液都显黄色
C．能与 溶液反应D．是红褐色沉淀
【答案】B
【解析】A．FeO、Fe2O3均为碱性氧化物，都能与盐酸反应，故A正确；
B．Fe2+溶液为浅绿色， Fe3+溶液显黄色，故B错误；
C．Fe2+能与NaOH溶液反应，生成Fe(OH)2，故C正确；
D．Fe(OH)3难溶于水，是红褐色沉淀，故D正确；
故答案为：B。
14．（23-24高一上·山西太原·阶段练习）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均为碱性氧化物，均可与盐酸反应
C．Fe(OH)3能通过化合反应得到
D．Fe3O4为磁性氧化铁，其中铁的化合价为+2价和+3价
【答案】A
【解析】A．Fe(OH)2中的Fe2+具有还原性，可被空气中的O2氧化为Fe(OH)3，选项A错误；
B．FeO、Fe2O3均为碱性氧化物，故均具有碱性氧化物的通性，都能与盐酸反应，选项B正确；
C．Fe(OH)3可由Fe(OH)2与O2、H2O发生化合反应得到，选项C正确；
D．Fe3O4俗称磁性氧化铁，其组成可表示为FeO·Fe2O3，元素的化合价既有＋2又有+3，选项D正确；
故答案为：A。
15．（24-25高一上·内蒙古鄂尔多斯·期末）某同学欲利用如图装置制取能较长时间存在的，实验所用溶液现配现用且蒸馏水先加热煮沸。下列分析正确的是
A．X可以是稀硫酸但不能是稀盐酸
B．实验开始时应先关闭止水夹a、打开止水夹b
C．最终在蒸馏烧瓶中观察到白色沉淀
D．实验结束后，将抽滤瓶露置于空气中，最终观察到红褐
【答案】D
【解析】A．X可以是稀硫酸也可以是稀盐酸，A错误；
B．先打开止水夹a与b、分液漏斗旋塞，利用稀硫酸和铁反应生成的氢气排除装置内的空气，验纯后关闭止水夹a，B错误；
C．一段时间后，蒸馏烧瓶中压强增大，将液体压入抽滤瓶中，抽滤瓶中观察到有白色沉淀生成，C错误；
D．反应结束后，将抽滤瓶露置于空气中，极易被氧化，最终得到红褐色沉淀，D项正确；
故答案选D。
16．（24-25高一下·江苏苏州·期中）一种利用废旧镀锌铁皮制备磁性Fe3O4纳米粒子的工艺流程如图。
已知：。下列有关说法不正确的是
A．“碱洗”是为了去除废旧镀锌铁皮表面的油污和锌
B．“氧化”时应加入足量的NaClO溶液
C．“加热沉铁”时通入N2是防止空气中的O2对产品造成影响
D．用激光笔照射“加热沉铁”后所得分散系，产生丁达尔效应
【答案】B
【分析】向废旧镀锌铁皮中加入氢氧化钠溶液除去油污和锌，过滤向固体中加入稀硫酸，铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁，向硫酸亚铁溶液中加入次氯酸钠溶液，将一部分亚铁离子氧化为铁离子，发生反应：，先通入氮气排尽空气(防止后续生成的氢氧化亚铁被氧化)，加入氢氧化钠溶液产生氢氧化亚铁、氢氧化铁胶体，分离得到氢氧化亚铁和氢氧化铁，灼烧得到四氧化三铁，据此回答。
【解析】A．由分析可知，“碱洗”是为了除去油污和锌，生成，过滤得到铁单质，A正确；
B．“氧化” 目的是将 氧化为，但需控制与比例（最终生成\Fe3O4，含和），若NaClO 过量，会将完全氧化为，无法得到Fe3O4，故不能加入足量NaClO 溶液，B错误；
C．加热沉铁时，通入N2作保护气，防止空气中O2氧化，影响Fe3O4生成，C正确；
D．“加热沉铁”后所得分散系为胶体，胶体可产生丁达尔效应，D正确；
故选B。
拓展培优
17．（23-24高一上·山西太原·阶段练习）现有由、、和组成的固体混合物，将该固体混合物全部加入稀盐酸中，恰好完全溶解，滴入溶液时，溶液未变红色；将此固体混合物用充分还原，则得到的铁的质量为
A．B．C．D．5.6
【答案】B
【解析】由题意可知，固体混合物与盐酸恰好反应得到氯化亚铁溶液，由电荷守恒可知，溶液中亚铁离子的物质的量为2ml/L×0.15L×=0.15ml，由铁原子个数守恒可知，固体混合物用氢气充分还原得到的铁的质量为0.15ml×56g/ml=8.4g，故选B。
18．（24-25高一上·天津宝坻·阶段练习）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，以物质类别为横坐标所绘制的二维平面图像。如图为铁元素的价类二维图，其中的箭头表示部分物质间的转化关系，下列说法正确的是
A．由图可预测：高铁酸盐具有强还原性
B．Fe与S单质化合可以得到铁盐
C．能一步转化得到
D．FeO、 Fe2O3不能通过化合反应制得 、
【答案】D
【解析】A．由图可预测：高铁酸盐中的Fe元素为+6价，易得到电子，具有强氧化性，A错误；
B．Fe与S单质化合可以得到亚铁盐FeS，B错误；
C．不能一步转化得到 ，需要先转化为+3价铁再转化为氢氧化物，或先转化成氢氧化物再被氧化，C错误；
D．FeO、Fe2O3不溶于水，也不会和水反应，则FeO、 Fe2O3不能通过化合反应制得 Fe(OH)2、Fe(OH)3，D正确；
故选D。
19．（23-24高一上·福建厦门·阶段练习）某化学小组围绕开展主题学习。
Ⅰ.分类和性质
(1)墨粉中含有(可表示为)， (填“是”或“不是”)碱性氧化物，原因为 (用化学反应方程式说明)。
Ⅱ.制备
方法一：
方法二：
(2)方法二中A的化学式是 ，操作Ⅰ和操作Ⅱ相同，为 。
(3)与方法二比较，方法一的不足之处有 (答1点即可)。
(4)氢氧化氧铁(FeOOH)中铁元素的化合价是 ，当A溶液①和A溶液②的质量之比为 时，铁元素全部转化到中。
Ⅲ.应用
(5)纳米高性能(平均直径为)可以实现高效催化分解水，其反应历程如下图所示。
①该过程中的能量转化形式为 转化为化学能，在加热的条件下反应b的化学方程式为 。
②纳米高性能均匀分散在水中，具有丁达尔现象，请设计实验方案证明 。
【答案】(1) 不是
(2) FeSO4 过滤
(3)反应的环境为纯氧，要求较高不易达到
(4) +3 2:1
(5) 太阳能 3FeO+H2O=Fe3O4+H2↑ 取一定量纳米高性能水溶液，用一束光线透过胶体，从垂直入射光方向可以观察到一条光亮的通路
【解析】（1）与盐酸反应时生成氯化亚铁和氯化铁两种盐，不是碱性氧化物，化学反应方程式为：；
（2）铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁与氢气，则溶液A中的溶质为硫酸亚铁，化学式为FeSO4；操作Ⅰ和操作Ⅱ都为固液分离，为过滤操作；
（3）方法一的铁丝需要在纯氧的环境下才能燃烧，对反应的环境要求较高不易达到；
（4）化合物中元素的化合价代数和为0，FeOOH中H为+1价，O为-2价，设Fe的化合价为x，则x+(-2)+(+1)=0，x=+3，则Fe为+3价；溶液①中的FeSO4反应后转化为+3价Fe，溶液②中的Fe为+2价，Fe3O4可以表示为FeO·Fe2O3，其中含有+2价Fe与+3价Fe的比例为1:2，故当A溶液①和A溶液②的质量之比为2:1时，铁元素全部转化到Fe3O4中；
（5）①该反应中条件为光照，则过程中将太阳能转化为化学能，反应b为FeO与H2O反应生成Fe3O4与H2，则化学反应方程式为：3FeO+H2O=Fe3O4+H2↑；
②纳米高性能(平均直径为)，分散系中分散质粒径介于1-100nm的属于胶体，具有丁达尔现象，设计实验方案证明：取一定量纳米高性能水溶液，用一束光线透过胶体，从垂直入射光方向可以观察到胶体里出现的一条光亮的通路。
20．（23-24高一下·河北·开学考试）构建知识网络是一种有效的学习方法，化学学习中的“价-类”二维图就是其中一种，如图所示是铁及其化合物的“价-类”二维图，请回答下列问题：
(1)在空气中C→B的现象是 。
(2)铁单质可与水蒸气在高温下发生反应，写出反应的方程式 ，当生成时，转移电子数为 。
(3)将溶于盐酸后再加入1滴溶液，则溶液变红时发生反应的离子方程式为 。
(4)绿矾是补血剂的原料，易变质。将硫酸亚铁溶液加热浓缩，冷却结晶，之后 可获得绿矾晶体，如何检验绿矾是否完全变质 。
(5)将硫酸亚铁固体隔绝空气煅烧，可发生以下反应，请将方程式配平： 。
____________________
【答案】(1)白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色
(2)
(3)
(4) 过滤洗涤 取样品溶于水，滴加少量酸性高锰酸钾溶液，如溶液褪色，则表示样品没有完全变质(答案合理即给分)
(5)2
【分析】A是+2价铁的氧化物，A是FeO；B是+3价铁的氢氧化物，B是Fe(OH)3；C是+2价铁的氢氧化物，C是Fe(OH)2；
【解析】（1）在空气中Fe(OH)2被氧气氧化为Fe(OH)3，现象是白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色；
（2）铁单质可与水蒸气在高温下发生反应生成四氧化三铁和氢气，反应的方程式为，生成1ml四氧化三铁转移8ml电子，当生成时，转移电子数为4NA。
（3）将溶于盐酸生成氯化铁和氯化亚铁的混合液，再加入1滴溶液，则溶液变红时发生反应的离子方程式为。
（4）将硫酸亚铁溶液加热浓缩，冷却结晶，之后过滤洗涤可获得绿矾晶体；取绿矾样品溶于水，滴加少量酸性高锰酸钾溶液，若溶液褪色，说明含有Fe2+，则表示样品没有完全变质。
（5）将硫酸亚铁固体隔绝空气煅烧，铁元素化合价由+2升高为+3，S元素化合价由+6降低为+4生成二氧化硫，根据得失电子守恒，元素守恒，配平反应方程式为2。教学目标
1.结合生活中铁制品的应用，了解铁的氧化物的性质及用途，培养化学服务社会的责任意识。
2.通过实验掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备原理及化学性质。
重点和难点
重点：铁的氧化物的性质及用途 Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备原理及化学性质
难点：Fe(OH)2的制备原理
氧化亚铁(FeO)
氧化铁(Fe2O3)
四氧化三铁(Fe3O4)
俗称
—
铁红
磁性氧化铁
颜色、状态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体(有磁性)
溶解性
不溶于水
类别
碱性氧化物
碱性氧化物
－
铁的价态
＋2
＋3
＋2、＋3
与H＋反应的离子方程式
FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O
6H＋＋Fe2O3===2Fe3＋＋3H2O
Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O
稳定性
6FeO＋O2eq \(=====,\s\up7(△))2Fe3O4
稳定
稳定
与CO、C、H2反应
生成单质铁及CO2或H2O
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
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
离子方程式
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓；
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(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
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
不溶于水
与非氧化性强酸反应的离子方程式
Fe(OH)2＋2H＋=== Fe2＋＋2H2O
Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
稳定性
Fe(OH)2eq \(=====,\s\up7(△))FeO＋H2O(隔绝空气)
2Fe(OH)3eq \(=====,\s\up7(△))Fe2O3＋3H2O
A．配制一定浓度的稀硫酸
B．观察的生成
C．除去胶体中的
D．测定氯水的
方法一：
有机覆盖层法
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，如图所示
A．制作红色喷泉
B．制备
C．制备
D．制备
A．制备并较长时间保存
B．可用于制备金属镁
C．铁与水蒸气的反应，点燃肥皂泡检验氢气
D．验证非金属性：C>Si
选项
物质X
物质Y
物质Z
A
B
HClO
C
D
溶液