铁及其氧化物（原卷版）

铁及其氧化物核心素养发展目标1.能从物质类别和铁元素化合价的角度认识铁及其氧化物的性质，增强证据推理与模型认知的能力。考点梳理考点梳理一、铁的物理性质及铁元素的存在和使用1、物理性质：纯净的铁是光亮的银白色金属，密度较大，熔点较高，有延展性和导热性。能导电，其导电性比铜、铝差，能被磁体吸引。2、在自然界的存在形态——游离态和化合态均有(1)存在：铁在自然界中既可以以单质的形态存在（陨铁），也可以以化合物的形态存在，其主要化合价有＋2价和＋3价，地壳中铁元素的含量仅次于氧、硅和铝，居第四位。(2)使用历史：人类最早使用的铁是陨铁，我国在春秋初年掌握了冶铁技术，在战国中期铁制工具得到了广泛使用。二、铁的化学性质:铁是较活泼的金属，发生化学反应时可生成＋2、＋3两种价态的化合物，且Fe3+比Fe2+稳定。在一定条件下，铁作为还原剂能与某些非金属单质、酸和盐溶液反应①铁与氧化性较弱的氧化剂(如：盐酸、硫酸铜溶液等)反应，铁原子失去2个电子生成＋2价铁的化合物②铁与氧化性较强的氧化剂(如：氯气、硝酸等)反应，铁原子则失去3个电子生成＋3价铁的化合物1、Fe与非金属反应(1)Fe和O2的反应：3Fe＋2O2eq\o(=,\s\up7(点燃))Fe3O4(火星四射、剧烈燃烧、放出大量的热、生成黑色的固体) (2)Fe在氯气中燃烧：2Fe＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(点燃))2FeCl3(产生棕黄色的烟)(3)Fe和硫的反应：Fe＋SFeS2、Fe与水蒸气的反应①试管中湿棉花的作用是加热时产生水蒸气与铁粉反应。②若用火柴点燃肥皂泡，可能发生的现象是听到爆鸣声。③该反应体现铁单质具有还原性。【微点拨】①湿棉花的作用是加热时可产生水蒸气，与铁粉反应生成氢气②铁只能在高温下与水蒸气反应，与冷水、热水都不能反应③常温下，铁与水不起反应，但在水和空气里的O2等共同作用下，铁易被腐蚀。3、Fe与酸的反应(1)与非氧化性酸(如：稀盐酸、稀硫酸)的反应：Fe＋2H+=Fe2+＋H2↑(2)与氧化性酸(如：硝酸、浓硫酸)的反应【微点拨】常温下，铁遇冷的浓硫酸、浓硝酸产生钝化现象，即：浓硫酸、浓硝酸将铁的表面氧化成一层致密的氧化物薄膜，这层莫阻止了酸与内层金属的进一步反应。在加热的条件下铁可以和浓硫酸、浓硝酸反应①少量的铁与稀硝酸反应：Fe(少量)＋4HNO3(稀)=Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O生成的Fe(NO3)3可以和铁继续反应：Fe＋2Fe(NO3)3=3Fe(NO3)2②过量的铁与稀硝酸反应：3Fe(过量)＋8HNO3(稀)=3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O③少量的铁与浓硝酸共热：Fe＋6HNO3(浓)Fe(NO3)3＋3NO2↑＋3H2O4、与盐溶液反应：(1)与硫酸铜溶液的反应：Fe＋CuSO4=FeSO4＋CuFe＋Cu2+=Fe2+＋Cu(2)与FeCl3溶液的反应：Fe＋2FeCl3=3FeCl2Fe＋2Fe3+=3Fe2+三、铁的氧化物1、物理性质比较氧化物性质比较FeOFe2O3Fe3O4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铁的价态＋2＋3＋2、＋3水溶性不溶于水2、化学性质(1)稳定性①FeO不稳定，在空气中受热易被氧化为Fe3O4：6FeO＋O22Fe3O4②Fe2O3和四氧化三铁很稳定(2)与非氧化性酸(如：稀盐酸、稀硫酸)的反应FeO和Fe2O3于碱性氧化物，与非强氧化性酸反应生成Fe2＋和Fe3＋①FeO与盐酸反应：FeO＋2H＋=Fe2＋＋H2O②Fe2O3与盐酸反应：Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O③Fe3O4与盐酸反应：Fe3O4＋8H＋=Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O(3)与氧化性酸(如：硝酸、浓硫酸)的反应①FeO与稀硝酸反应：3FeO＋10H＋＋NO3－=3Fe3＋＋NO↑＋5H2O②Fe2O3与稀硝酸反应：Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O③Fe3O4与稀硝酸反应：3Fe3O4＋28H＋＋NO3－=9Fe3＋＋NO↑＋14H2O(4)与还原性酸(如：HI)的反应①FeO与HI反应：FeO＋2H＋=Fe2＋＋H2O②Fe2O3与HI反应：Fe2O3＋6H＋＋2I－=2Fe2＋＋I2＋3H2O③Fe3O4与HI反应：Fe3O4＋8H＋＋2I－=3FeI2＋I2＋4H2O4、主要用途：氧化铁俗称铁红，常用作红色油漆和涂料，赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁原料【微点拨】①化合态铁的常见化合价只有＋2价和＋3价，Fe3O4是黑色具有磁性的晶体，可以看成由FeO和Fe2O3按物质的量之比1∶1组合而成的复杂氧化物，可写成FeO·Fe2O3。②FeO、Fe2O3属于碱性氧化物，Fe3O4不属于碱性氧化物③从价态分析，FeO有还原性，Fe2O3有氧化性，Fe3O4既有氧化性又有还原性。但FeO与Fe2O3中Fe元素价态相邻，两者不会反应。FeO、Fe3O4遇氧化性酸(如：HNO3)发生氧化还原反应，＋2价的铁均被氧化成＋3价即学即练即学即练一、单选题1．铁与水蒸气反应的实验装置如图，下列说法正确的是A．实验时，试管口应高于试管底B．加热时试管内生成红棕色物质，点燃肥皂泡可听到爆鸣声C．反应的化学方程式为2Fe＋3H2O(g)Fe2O3＋3H2D．试管中发生置换反应2．下列反应既可得到正二价铁又可得到正三价铁的是A．铁在纯氧中燃烧 B．铁与稀硫酸反应C．铁在氯气中燃烧 D．铁粉与硫粉混合加热3．指南针是中国古代四大发明之一，制作指南针的磁性物质是A．FeO B．Fe2O3 C．FeS D．Fe3O44．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5．关于铁的三种氧化物(FeO、Fe2O3、Fe3O4)，下列叙述中正确的是A．铁的三种氧化物中铁元素的化合价完全相同B．都是碱性氧化物，都能与盐酸反应生成氯化铁和水C．铁的三种氧化物在高温条件下都能被CO还原为FeD．四氧化三铁中铁元素有＋2价和＋3价，它是一种混合物二、填空题6．化学与人类生活密切相关。请按要求回答下列问题：(1)过氧化钠是一种淡黄色固体，在呼吸面具或潜水艇中作为氧气的来源，所发生的主要反应的化学方程式为；(2)铝制易拉罐的表面有一层氧化膜，主要成分是。它与盐酸和氢氧化钠溶液反应都生成盐和水，则属于(填“酸性”“碱性”或“两性”)氧化物；(3)我国古代建筑红墙碧瓦，庄严巍峨。可用作建筑外墙红色涂料的是(填“”或“”)。三、计算题7．已知赤铁矿石的主要成分为氧化铁。某课外兴趣小组的同学将18g赤铁矿石样品(杂质既不溶于水，也不参加反应)放入烧杯中，并不断加入稀盐酸，烧杯中固体的质量随加入稀盐酸的质量变化情况如图所示。(1)该赤铁矿石样品中氧化铁的质量为g。(2)计算加入稀盐酸至恰好完全反应时所得溶液的溶质质量分数。(写出计算过程)四、实验题8．某兴趣小组的同学们利用如图所示的装置对CO还原Fe2O3粉末的实验进行探究(固定装置略)。\

【查阅资料】CO能溶于铜液。(1)按如图连接装置A−E，在装入试剂前，先。(2)写出装置B中反应的化学方程式。(3)通入CO2一段时间后，先点燃处酒精喷灯(填“A”或“D”)。(4)反应一段时间后，能证明CO与Fe2O3反应的实验现象：；写出装置D中反应的化学方程式。(5)某同学认为该装置有缺陷，需在装置E后再连接装置F，其目的是。装置E、F的接口连接顺序：a连接(填“b”或“c”)。分层训练分层训练夯实基础一、单选题1．下列说法正确的是A．的体积为B．中含有的离子数为C．溶液中的物质的量为D．与足量氯气反应，转移电子的物质的量为2．下列化合物中，不能通过单质之间化合直接制取的是A． B． C． D．3．下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是A．Na2CO3溶液呈碱性，可用作生产普通玻璃的原料B．氧化铝的熔点高，可用于电解铝C．氢氧化铝具有弱酸性，可用于治疗胃酸过多D．铁粉具有还原性，可用于食品袋中的抗氧化剂4．下列离子方程式正确的是A．Mg(OH)2与稀盐酸的反应：OH－＋H+=H2OB．四氧化三铁与HCl溶液反应：Fe3O4＋8H+=2Fe3+＋Fe2+＋4H2OC．将碳酸氢钠溶液与NaOH溶液混合：＋OH－=CO2↑＋H2OD．硫酸氢钠溶液与少量氢氧化钡溶液混合：H+＋＋Ba2+＋OH－=BaSO4↓＋H2O5．下列关于铁的氧化物的说法不正确的是A．铁的氧化物通常状况下都是黑色固体B．四氧化三铁是一种复杂的铁的氧化物，它与盐酸反应后的溶液中同时存在Fe3+和Fe2+C．氧化铁可做红色涂料D．工业上常使用铁的氧化物做原料冶炼铁二、多选题6．将质量为的Fe单质均分成两份①第一份加入稀硝酸，产生的NO标准状况下为②另一份加入足量等浓度稀硝酸，产生标准状况下下列说法正确的是A．B．实验①中反应后铁有剩余C．所用硝酸的物质的量浓度为D．实验②发生反应后溶液中与物质的量之比为能力提升一、单选题1．下列离子方程式书写正确的是A．醋酸与一水合氨反应：B．Fe2O3溶于盐酸中：C．Cu(OH)2中加入硝酸：D．铜和硝酸银溶液反应：2．向盛有一定量氧化铁的烧杯中不断滴入稀硫酸，充分反应，下列图像正确的有A．

B．

C．

D．

A．1个 B．2个 C．3个 D．4个3．下列说法正确的是A．Fe分别与Cl2、S反应，产物中Fe的化合价相同B．Cu分别与浓硝酸、稀硝酸反应，生成的产物完全相同C．CO2分别与Na2O2、CaO反应，反应类型相同D．Be分别与盐酸、氢氧化钠溶液反应，生成的气体相同D．Be的化学性质与Al相似，Be与盐酸、氢氧化钠溶液反应，均生成氢气，D正确；故答案选D。4．下列物质的应用与性质对应关系错误的是A．铁粉具有还原性，用作食品脱氧剂B．Al2O3熔点高，用于制作耐火材料C．泡沫灭火器使用时可产生CO2，用于钠着火时的灭火D．明矾溶于水能形成胶体，可用作净水剂二、多选题5．向稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200mL中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列分析错误的是A．OA段产生的是NO，AB段的反应为B．A点溶液中的溶质为和C．原混合酸中的物质的量浓度为2mol·LD．原混合酸中和物质的量之比为2∶1三、实验题6．实验室用下面装置测定FeO和Fe2O3固体混合物中Fe2O3的质量，D装置的硬质双通玻璃管中的固体物质是FeO和Fe2O3的混合物。(1)如何检查装置A的气密性？。(2)为了安全，在点燃D处的酒精灯之前，必须进行的操作是。(3)装置B的作用是。装置C中装的液体是，所起的作用是。(4)点燃D处的酒精灯，写出在硬质双通玻璃管中发生反应的化学方程式。(5)若FeO和Fe2O3固体混合物的质量为23.2g，反应完全后U形管的质量增加7.2g，则混合物中Fe2O3的质量为。四、工业流程题7．铁泥是钢铁厂废弃物，经分析其成分如下表：成分Fe3O4Fe2O3FeOFe水分杂质质量分数%已知杂质不溶于酸。综合利用废弃物，对资源利用和环境保护具有现实意义，铁泥常用于制备铁红，实验室模拟其工艺流程如下：(1)酸浸过程中Fe3O4与硫酸反应的离子方程式为。(2)转化过程中发生反应的离子方程式为。检验转化是否完全所用的试剂是。(3)沉铁后洗涤滤渣2，检验滤渣2是否洗涤干净的方法是：取少量最后一次的洗涤液于试管中，，则已经洗涤干净。(4)煆烧步骤的化学反应方程式为。培优专练一、单选题1．某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200mL，平均分成两份。向第一份中逐渐加入铜粉，最多能溶解9.6g。向第二份中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列分析或结果错误的是A．向第一份溶液中加入可以溶解更多的铜粉B．段产生的气体是NO，BC段产生的气体是C．段发生的反应为：D．原混合酸中浓度为2．将56gFe溶于一定体积的稀硝酸中，Fe完全溶解后，溶液质量增重35g，如只产生NO气体，下列说法中正确的是A．反应后的溶液中，n(Fe2+B．Fe失去电子的物质的量为3molC．反应后的溶液中可能存在过量的硝酸D．上述反应初始时，n(HNO3)=4mol3．下列物质不能通过化合反应一步合成的是A． B． C． D．4．下表中的实验操作及结论不一致的是选项实验操作结论A向中加入稀，溶液变浑浊，产生能使品红褪色的气体既体现氧化性又体现还原性B向固体