高中化学人教版第三讲　铁的单质、氧化物和氢氧化物(基础课)

第三讲铁的单质、氧化物和氢氧化物(基础课)复习目标1.掌握铁的主要性质及应用。2.知道不同价态的铁的氧化物的主要性质和用途。3.掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的性质及Fe(OH)2的制备方法。知识点一铁的单质1.铁的物理性质与原子结构(1)铁的物理性质银白色固体，熔点较高，具有良好的导热、导电、延展性，能被磁体吸引。(2)铁的原子结构Fe的价层电子排布式为3d64s2，铁位于元素周期表的第四周期第Ⅷ族，是应用最广泛的过渡金属元素，其原子结构示意图：。2.铁的化学性质铁元素性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为＋2价和＋3价。(1)与非金属单质的反应与O2反应常温铁锈(成分为Fe2O3·xH2O)点燃3Fe＋2O2eq\o(=,\s\up7(点燃))Fe3O4与Cl2反应点燃2Fe＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(点燃))2FeCl3与S、I2反应Fe＋Seq\o(=,\s\up7(△))FeS、Fe＋I2eq\o(=,\s\up7(△))FeI2(2)与水的反应常温下铁与水不反应，在高温条件下与水蒸气反应：3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2。(3)与酸的反应与H＋反应Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑与稀HNO3反应过量Fe＋4H＋＋NOeq\o\al(－,3)=Fe3＋＋NO↑＋2H2O少量3Fe＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O与浓H2SO4、浓HNO3反应常温下钝化，加热分别生成SO2、NO2(4)与某些盐溶液的反应Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu、Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋。(1)过量的Fe与Cl2反应生成物为________。(2)铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是________，而铁在纯氧中燃烧的产物是________。(3)在电化学中铁作负极时电极反应式为_____________________________________________________________________。(4)铁与卤素单质Cl2、Br2、I2反应，产物中铁的化合价是否相同？并说明原因？提示(1)FeCl3(2)Fe2O3Fe3O4(3)Fe－2e－=Fe2＋(4)不相同因为氧化性Cl2＞Br2＞Fe3＋＞I2，所以铁与Cl2、Br2反应产物为Fe3＋，而铁与I2反应产物为Fe2＋1.下列关于铁的说法正确的是()A.铁在空气中点燃剧烈反应，火星四射B.铁在硫蒸气中燃烧生成黑色的硫化铁C.已知Fe和CuSO4溶液反应，推测Fe与AgNO3溶液也能反应D.铁与过量的盐酸反应的离子方程式：2Fe＋6H＋=2Fe3＋＋3H2↑答案C解析A.铁在空气中不能燃烧，A错误；B.铁在硫蒸气中燃烧生成黑色的硫化亚铁，B错误；C.在金属活动顺序表中，Ag排在Cu的后面，可推测Fe与AgNO3溶液也能反应置换出银，C正确；D.铁与盐酸反应的离子方程式为Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑，反应产物与量的多少无关，D错误。2.某化学兴趣小组利用如图装置进行“铁与水蒸气反应”的实验，并检验产物的性质，下列说法正确的是()A.实验时，应先点燃B处的酒精喷灯，再点燃A处的酒精灯B.B中发生反应的化学方程式为2Fe＋3H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))Fe2O3＋3H2C.B中生成1molH2时，E处有1molCuO被还原D.碱石灰的作用是吸收水蒸气答案D解析A.实验时，应先点燃A处的酒精灯，再点燃B处的酒精喷灯，防止铁被氧气氧化，故A错误；B.B中发生反应的化学方程式为3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2，故B错误；C.B中生成1molH2时，由于H2要先排出装置内空气，再与CuO反应，因此E处CuO被还原的物质的量小于1mol，故C错误；D.碱石灰的作用是吸收水蒸气，干燥H2，故D正确。3.为了证明铁与硫反应产物中铁的化合价，下面是某同学设计的实验过程的一部分：请回答以下提出的问题：(1)混合粉末A中硫粉过量的原因是________________________________________________________________________。(2)反应在“惰性气体环境”中进行的原因是___________________________________________________________________。(3)操作①是用烧热的玻璃棒点触混合粉末，反应即可持续进行，说明_______________________________________________。(4)操作②的作用是_______________________________________________，反应的化学方程式是_______________________________________________，也可改用________。答案(1)防止因铁粉过量而使滤渣C中含铁粉，剩余铁粉与H2SO4反应生成Fe2＋干扰实验(2)防止空气中的O2参与反应(3)硫和铁粉反应是放热的(4)除去混合物中的硫粉3S＋6KOH=2K2S＋K2SO3＋3H2OCS2解析(1)实验目的为探究铁和硫反应产物中铁元素的化合价，铁粉和硫粉在惰性气体环境中反应生成硫化亚铁，如果铁粉过量，过量的铁粉与硫酸反应生成Fe2＋而干扰实验产物的检验，所以混合粉末A中S粉必须要过量，保证铁粉完全反应；(2)四氧化三铁为黑色固体，铁能和氧气反应生成四氧化三铁，硫和氧气反应生成二氧化硫，混合粉末A中S粉反应在“惰性气体环境中”进行防止Fe和S被氧化，尤其是Fe被氧化成Fe3O4而干扰实验；(3)因硫和铁粉反应是放热反应，所以用烧热的玻璃棒点触，该反应能持续进行；(4)操作②在黑色固体中加入热的氢氧化钾溶液，除去混合物中过量的硫粉；硫和氢氧化钾反应生成硫化钾和亚硫酸钾，方程式为3S＋6KOH=2K2S＋K2SO3＋3H2O；硫可以溶解在二硫化碳中，故可以改用CS2。知识点二铁的氧化物和氢氧化物1.铁氧化物的物理性质化学式FeOFe2O3Fe3O4俗称—铁红磁性氧化铁色态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体水溶性不溶于水不溶于水不溶于水铁的价态＋2价＋3价＋2价、＋3价2.铁氧化物的化学性质(1)FeO、Fe2O3分别与盐酸反应的离子方程式：FeO＋2H＋=Fe2＋＋H2O、Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O。(2)FeO与稀硝酸反应的化学方程式：3FeO＋10HNO3=3Fe(NO3)3＋NO↑＋5H2O。(3)FeO、Fe2O3分别与HI溶液反应的化学方程式：FeO＋2HI=FeI2＋H2O、Fe2O3＋6HI=2FeI2＋I2＋3H2O。(4)FeO在空气中受热反应的化学方程式6FeO＋O2eq\o(=,\s\up7(△))2Fe3O4。(5)Fe2O3与CO反应的化学方程式Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2。3.铁的氢氧化物(是离子反应的写离子方程式)化学式Fe(OH)2Fe(OH)3颜色状态白色固体红褐色固体与盐酸反应Fe(OH)2＋2H＋=Fe2＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋=Fe3＋＋3H2O受热分解2Fe(OH)3eq\o(=,\s\up7(△))Fe2O3＋3H2O制备原理可溶性亚铁盐与碱溶液反应：Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓可溶性铁盐与碱溶液反应：Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓二者的关系在空气中，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)34.氢氧化亚铁的制备(1)制备原理：Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓。(2)成功关键：溶液中不含O2等氧化性物质；制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭、隔绝空气的体系中。(3)制备方法①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。②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。③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)。下列各图中能用于制备Fe(OH)2的装置是____________(填序号)。(1)若用②装置制备，简述制备原理与操作为___________________________________________________________________________________________________________________。(2)⑤中的苯能否用CCl4替换________，理由是：_______________________________________________。(3)若用④制备，试管中的现象为_________________________________________________________________________________，有关化学方程式为________________________________________________________________________________________。提示①②③⑤(1)铁与稀硫酸反应产生氢气，让氢气赶尽装置内空气，当B中导管处氢气纯净，关闭止水夹a，FeSO4溶液被压入在氢气保护下的NaOH溶液中(2)否CCl4比FeSO4溶液的密度大，不在上层，无法隔绝空气(3)生成的白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色FeSO4＋2NaOH=Fe(OH)2↓＋Na2SO4、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3(一)铁的氧化物和氢氧化物的性质1.(2023·北京一六六中学期末)下列转化关系不能通过一步反应实现的是()A.Fe→FeCl2 B.Fe2O3→Fe(OH)3C.FeCl3→FeCl2 D.Fe(OH)3→Fe2O3答案B解析A.Fe和氯化铁反应生成FeCl2，A不符合；B.Fe2O3不溶于水，不能直接转化为Fe(OH)3，B符合；C.FeCl3和铁反应生成FeCl2，C不符合；D.Fe(OH)3受热分解生成Fe2O3，D不符合。2.(2023·邯郸大名一中月考)下列关于铁及其化合物的说法错误的是()A.FeCl3、Fe(OH)3均可通过化合反应制得B.实验室保存FeSO4溶液时常加入少量铁粉C.Fe2O3、Fe3O4与盐酸反应均生成一种盐和水D.Fe2O3与铝粉能发生铝热反应，可用于焊接钢轨答案C解析A.FeCl3通过铁和氯气点燃生成，Fe(OH)3通过氢氧化亚铁、氧气和水反应得到，两者都可通过化合反应制得，故A正确；B.实验室保存FeSO4溶液时常加入少量铁粉，防止亚铁离子被氧化，故B正确；C.Fe2O3与盐酸反应生成氯化铁和水，Fe3O4与盐酸反应生成氯化铁、氯化亚铁和水，故C错误；D.Fe2O3与铝粉能发生铝热反应，放出大量的热，产生高温熔融物，常用于焊接钢轨，故D正确。(二)铁氧化物组成的分析3.铁的常见化合价有＋2价和＋3价。据研究，铁在浓硝酸中发生钝化时，可生成一种化学式为Fe8O11的化合物，它可以表示为FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物。该化合物为()A.FeO·3Fe2O3 B.FeO·2Fe2O3C.2FeO·3Fe2O3 D.2FeO·Fe2O3答案C解析FeO·3Fe2O3中铁原子和氧原子的个数比为7∶10，不符合8∶11，故A不符合题意；FeO·2Fe2O3中铁原子和氧原子的个数比为5∶7，不符合8∶11，故B不符合题意；2FeO·3Fe2O3中铁原子和氧原子的个数比为8∶11，故C符合题意；2FeO·Fe2O3中铁原子和氧原子的个数比为4∶5，不符合8∶11，故D不符合题意。4.有一块铁的“氧化物”样品，用140mL5.0mol·L－1盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.025molCl2，恰好使其中的Fe2＋全部转变为Fe3＋，则该样品的化学式可能为________。答案Fe5O7解析根据2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－，可知铁的“氧化物”样品用盐酸溶解后所得溶液中n(Fe2＋)＝0.025mol×2＝0.05mol，根据电荷守恒得2n(Fe2＋)＋3n(Fe3＋)＝n(Cl－)＝0.14L×5mol·L－1＝0.7mol，则n(Fe3＋)＝0.2mol，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.05mol∶0.2mol＝1∶4，故该氧化物可表示为FeO·2Fe2O3，即Fe5O7。确定铁的氧化物组成的常用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)。(三)铁氧化物和氢氧化亚铁的制备实验探究5.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________。答案(1)关闭a，从球形漏斗口加水，待水从漏斗管上升与容器的水面形成一段水柱差，停止加水，静置片刻，如水柱不下降，证明其气密性良好(2)在b出口处检验氢气的纯度(3)除去H2中混有的HCl气体浓硫酸干燥氢气(4)Fe2O3＋3H2eq\o(=,\s\up7(△))2Fe＋3H2O，FeO＋H2eq\o(=,\s\up7(△))Fe＋H2O(5)16g解析(1)检验装置A的气密性时，关闭a，从球形漏斗口加水，待水从漏斗管上升与容器的水面形成一段水柱差，停止加水，静置片刻，如水柱不下降，证明其气密性良好；(2)为了实验安全，在点燃酒精灯前，在F装置出口b处必须检验H2的纯度，以防爆炸事故的发生；(3)装置B的作用是除去H2中的HCl，装置C中盛装的液体是浓硫酸，浓硫酸具有吸水性，作用是能干燥氢气；(4)硬质双通玻璃管中发生反应的化学方程式：Fe2O3＋3H2eq\o(=,\s\up7(△))2Fe＋3H2O，FeO＋H2eq\o(=,\s\up7(△))Fe＋H2O；(5)m(Fe2O3)＋m(FeO)＝23.2g，两反应生成的水：m(H2O)＝7.2g，n(H2O)＝eq\f(7.2g,18g/mol)＝0.4mol，则混合物中的n(O)＝0.4mol，设Fe2O3的物质的量为xmol，则FeO的物质的量为(0.4－3x)mol，72(0.4－3x)＋160x＝23.2，x＝0.1，m(Fe2O3)＝0.1mol×160g/mol＝16.0g。6.用如图所示装置(夹持仪器省略)制备氢氧化亚铁。实验步骤如下：Ⅰ.检查装置气密性后，关闭K2、K5、K6，打开K1、K3、K4，使装置A中产生的气体进入装置B中，排尽装置B中空气。Ⅱ.待装置B中空气排尽后，关闭K3，打开K2，将装置A中溶液压入装置B中并观察现象。Ⅲ.关闭K1、K2，打开K5、K6，使装置C中气体通入装置B中并观察现象。回答下列问题：(1)仪器a的名称是________，B中长玻璃管的作用是_______________________________________________。(2)装置A中金属离子的检验方法是_______________________________________________________________________。(3)步骤Ⅲ装置B中的现象是____________________________________________________________________________，其发生反应的化学方程式为_________________________________________________________________________________。答案(1)恒压滴液漏斗平衡气压，辅助排出装置B中的空气(2)取少量装置A烧瓶中的液体于洁净试管中，滴加几滴KSCN溶液，无红色出现，再滴加H2O2，溶液变为红色，则证明存在Fe2＋(3)白色沉淀逐渐变为灰绿色，最后变为红褐色4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3解析氢氧化亚铁容易被氧气氧化，因此打开K1、K3、K4，关闭K2、K5、K6，装置A中产生H2，排出装置B中的空气，因此长导管作用之一是辅助排出装置B中的空气，作用之二是平衡压强，防止装置中压强过大，发生危险。1.下列叙述不正确的是()A.(2022·浙江6月选考)浓硝酸与铁在常温下不反应，所以可用铁质容器贮运浓硝酸B.(2022·广东卷)工人将模具干燥后再注入熔融钢水，是因为铁与H2O高温下会反应C.(2019·天津卷)将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2D.(2020·浙江1月选考)铁锈的主要成分可表示为Fe2O3·nH2O答案A2.(2022·浙江6月选考)关于化合物FeO(OCH3)的性质，下列推测不合理的是()A.与稀盐酸反应生成FeCl3、CH3OH、H2OB.隔绝空气加热分解生成FeO、CO2、H2OC.溶于氢碘酸(HI)，再加CCl4萃取，有机层呈紫红色D.在空气中，与SiO2高温反应能生成Fe2(SiO3)3答案B解析已知化合物FeO(OCH3)中CH3O－带一个单位负电荷，化合物FeO(OCH3)中Fe的化合价为＋3价，故其与稀盐酸反应生成FeCl3、CH3OH、H2O，反应原理为FeO(OCH3)＋3HCl=FeCl3＋H2O＋CH3OH，A不合题意；化合物FeO(OCH3)中Fe的化合价为＋3价，C为－2价，若隔绝空气加热分解生成FeO、CO2、H2O，则不符合电子守恒和原子守恒规律，即不可能生成FeO、CO2、H2O，B符合题意；化合物FeO(OCH3)中Fe为＋3价，故其溶于氢碘酸(HI)生成的Fe3＋能将I－氧化为I2，反应原理为2FeO(OCH3)＋6HI=2FeI2＋I2＋2H2O＋2CH3OH，再加CCl4萃取，有机层呈紫红色，C不合题意；化合物FeO(OCH3)在空气中高温将生成Fe2O3、CO2和H2O，其中Fe2O3为碱性氧化物，与酸性氧化物SiO2二者高温反应能生成Fe2(SiO3)3，D不合题意。3.(2021·湖南卷)下列说法正确的是()A.糖类、蛋白质均属于天然有机高分子化合物B.FeO粉末在空气中受热，迅速被氧化成Fe3O4C.SO2可漂白纸浆，不可用于杀菌、消毒D.镀锌铁皮的镀层破损后，铁皮会加速腐蚀答案B解析糖类中的单糖、二糖不属于高分子化合物，A错误；FeO不稳定，在空气中受热会被氧化为Fe3O4，B正确；工业上常用SO2漂白纸浆，且SO2还可用于杀菌、消毒，C错误；根据原电池原理，镀锌铁皮的镀层破损后形成原电池，锌做原电池的负极，保护铁不被腐蚀，D错误。4.(2021·海南卷)无水FeCl3常作为芳烃氯代反应的催化剂。某研究小组设计了如下流程，以废铁屑(含有少量碳和SiO2杂质)为原料制备无水FeCl3(s)。已知：氯化亚砜()熔点－101℃，沸点76℃，易水解。回答问题：(1)操作①是过滤，用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和________。(2)为避免引入新的杂质，试剂B可以选用__________(填编号)。A.KMnO4溶液 B.Cl2水C.Br2水 D.H2O2溶液(3)操作②是蒸发结晶，加热的同时通入HCl(g)的目的是_______________________________________________。(4)反应D→E的化学方程式为__________________________________________________________________________。(5)由D转化成E的过程中可能产生少量亚铁盐，写出一种可能的还原剂________，并设计实验验证是该还原剂将Fe3＋还原________________________________________________________________________。答案(1)漏斗(2)BD(3)防止水解(4)FeCl3·6H2O＋6SOCl2eq\o(=,\s\up7(△))FeCl3＋6SO2↑＋12HCl↑(5)SO2先加盐酸酸化，再加BaCl2溶液，产生白色沉淀，则是SO2将Fe3＋还原解析(1)过滤用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗。(2)A(氯化亚铁)加入氧化剂B生成C(氯化铁)，A、C都引入杂质离子，故选BD。(3)加热促进氯化铁溶液的水解，会生成氢氧化铁，故加入HCl(g)的目的是防止水解。(4)根据已知信息氯化亚砜()熔点－101℃，沸点76℃，易水解，可得FeCl3·6H2O与SOCl2生成FeCl3的化学方程式为FeCl3·6H2O＋6SOCl2eq\o(=,\s\up7(△))FeCl3＋6SO2↑＋12HCl↑。(6)可能是反应中生成的二氧化硫将氯化铁还原为氯化亚铁，若二氧化硫作还原剂，则氧化产物为硫酸盐，故若加盐酸酸化，再加BaCl2溶液，产生白色沉淀，则是二氧化硫作还原剂。基础落实选择题只有1个选项符合题意1.(2023·吉安泰和中学期中)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答案A解析A.铁在纯氧中燃烧生成四氧化三铁，既可得到正二价铁又可得到正三价铁，A符合题意；B.铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，B不符合题意；C.铁在氯气中燃烧生成氯化铁，C不符合题意；D.铁粉与硫粉混合加热生成硫化亚铁，D不符合题意。2.关于铁的三种氧化物(FeO、Fe2O3、Fe3O4)的下列叙述正确的是()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.氧化亚铁可应用于瓷器制作中使釉呈绿色D.四氧化三铁中铁元素有＋2价和＋3价，它是一种混合物答案C解析A.FeO中铁元素的化合价为＋2价，Fe2O3中铁元素的化合价为＋3价，Fe3O4为复杂的氧化物，其中铁元素的化合价可以看作是由＋2、＋3价组成的，A错误；B.FeO、Fe2O3为碱性氧化物，FeO与盐酸反应：FeO＋2HCl=FeCl2＋H2O，Fe2O3与盐酸反应：Fe2O3＋6HCl=2FeCl3＋3H2O，Fe3O4不属于碱性氧化物，与盐酸反应：Fe3O4＋8HCl=FeCl2＋2FeCl3＋4H2O，B错误；C.氧化亚铁是一种黑色粉末，可用作色素，应用于瓷器制作中使釉呈绿色，C正确；D.四氧化三铁是复杂的氧化物，属于纯净物，D错误。3.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Fe3O4B.Fe2O3、Fe3O4都有磁性C.FeO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Fe2O3答案C解析A.氢氧化铁受热分解可制得Fe2O3，A错误；B.Fe3O4具有磁性，Fe2O3无磁性，B错误；C.FeO不稳定，在空气里受热，能迅速被氧化为Fe3O4，C正确；D.高温下，铁能与水蒸气反应生成Fe3O4和氢气，D错误。4.如图两圆相交部分A、B、C、D分别表示两物质间的反应。下列各对应反应的离子方程式书写不正确的是()A.Fe＋4H＋＋NOeq\o\al(－,3)=Fe3＋＋NO↑＋2H2OB.Fe3O4＋8H＋=Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2OC.Fe(OH)3＋3H＋=Fe3＋＋3H2OD.3Fe(OH)2＋10H＋＋NOeq\o\al(－,3)=3Fe3＋＋NO↑＋8H2O答案B解析Fe3O4中的＋2价Fe与HNO3反应生成Fe3＋，不存在Fe2＋，B项不正确。5.下列有关铁和铁的化合物的叙述中，正确的是()A.铁的化学性质比较活泼，它能与许多物质发生化学反应，因此铁在自然界中只能以化合态存在B.Fe3O4是一种红棕色粉末，俗称铁红，常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料C.Fe(OH)2在空气中容易被氧化，如图①②都能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀D.往某溶液中先加入氯水，再加入KSCN溶液，发现溶液变成红色，证明原溶液中含有Fe3＋答案C解析A.铁虽然化学性质比较活泼，能与许多物质发生化学反应，但是自然界陨石中还存在单质铁，A错误；B.Fe3O4为黑色粉末，铁红为Fe2O3，B错误；C.①中稀硫酸能抑制亚铁离子水解，铁粉能防止亚铁离子被氧化，且导管口插入到水中外界空气无法进入试管内，滴加NaOH与FeSO4反应生成的氢氧化亚铁沉淀不会被氧化能较长时间存在，②中因为苯的存在NaOH与FeSO4反应生成的氢氧化亚铁无法接触到空气，不会被氧化从而能较长时间存在，C正确；D.若原溶液中没有Fe3＋只有Fe2＋，先加氯水Fe2＋被氯气氧化成Fe3＋，再加入KSCN溶液变红色，但是原溶液中没有Fe3＋，D错误。6.为探究铁及其化合物的一些化学性质，某实验小组学生设计了以下实验。(1)高温下，让铁粉与水蒸气反应，如图所示。试管中发生反应的化学方程式是______________________________________________________________________________________________，该反应中氧化剂是________。(2)如图：①往A溶液中滴入几滴KSCN溶液，溶液的颜色________。②写出上述A→B过程中的化学方程式：__________________________________________________________________。③描述将C放置于空气中的现象：___________________________________________________________________，写出该反应的化学方程式：______________________________________________________________________________________________。④写出向B中加入氯水发生反应的离子方程式：_______________________________________________。⑤将A的饱和溶液滴入沸水中并加热，可制得________胶体；当光束通过该胶体时，可看到一条光亮的“通路”，这种现象称为________。答案(1)3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2H2O(2)①变为红色②2FeCl3＋Fe=3FeCl2③白色絮状沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3④2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－⑤Fe(OH)3丁达尔效应解析(1)H2O中氢元素化合价由＋1价降低为0价，氧化剂是H2O。(2)①氧化铁和盐酸反应生成氯化铁，A溶液中含有Fe3＋，滴入几滴KSCN溶液，溶液的颜色变为红色。④B为氯化亚铁溶液，加入氯水生成氯化铁溶液，离子方程式为2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－。7.纳米级Fe3O4是一种非常重要的磁性材料，同时也可用作催化剂载体和微波吸收材料。纳米级Fe3O4有多种不同的制法，请回答下列相关问题。如图是用共沉淀法制备纳米四氧化三铁的流程。(1)除Fe3O4外，铁的两种常见氧化物中在空气中性质比较稳定的是________(填化学式)，该物质的用途是______________________________________________________________________________________________(任写一种)。(2)实验室保存溶液B时为了防止出现浑浊，通常采取的措施是_______________________________________________。(3)证明沉淀已经洗涤干净的操作是_________________________________________________________________________。(4)写出该方法中发生的主要反应的离子方程式：_______________________________________________。(5)实际生产中为提高产率，起始所用FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O的物质的量之比大于1∶2，原因是_______________________________________________。答案(1)Fe2O3用作油漆的红色颜料(或涂料、油墨、橡胶的红色颜料等)(2)加盐酸(3)取少量最后一次洗涤液置于试管中，加盐酸酸化，再滴加氯化钡溶液，不产生白色沉淀(4)Fe2＋＋2Fe3＋＋8OH－eq\o(=,\s\up7(80℃))Fe3O4↓＋4H2O(5)反应过程中部分亚铁离子被氧气氧化为铁离子解析(1)FeO(氧化亚铁)是一种黑色粉末，不稳定，在空气里很容易被氧化，在空气中性质比较稳定的是Fe2O3。(2)实验室保存溶液B(FeCl3溶液)时为了防止出现浑浊，通常采取的措施是加盐酸抑制FeCl3水解生成Fe(OH)3沉淀。(3)要证明沉淀已经洗涤干净，只要检验洗涤液中不含硫酸根离子即可，操作是取少量最后一次洗涤液置于试管中，加盐酸酸化，滴加氯化钡溶液，不产生白色沉淀。(4)该方法中发生的主要反应的离子方程式为Fe2＋＋2Fe3＋＋8OH－eq\o(=,\s\up7(80℃))Fe3O4↓＋4H2O。(5)实际生产中为了提高产率，起始所用FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O的物质的量之比应大于1∶2，原因是反应过程中部分亚铁离子被氧气氧化为铁离子。能力提升8.下列有关铁元素的叙述中，错误的是()A.自然界中存在赤铁矿、磁铁矿等铁矿石，说明铁的氧化物与水难以直接化合B.铁是较活泼的金属，但它与卤素(X2)反应的生成物不一定为FeX3C.氢氧化铁与氢碘酸反应的化学方程式为Fe(OH)3＋3HI=FeI3＋3H2OD.Fe2O3能与铝粉发生置换反应放出大量热，可用于焊接钢轨答案C解析A.Fe元素在自然界的存在形态有赤铁矿、磁铁矿等铁矿石，说明铁的氧化物与水难以直接化合，A正确；B.铁是较活泼的金属，它与卤素(X2)反应时，与I2反应产生FeI2，与其他卤素单质反应的生成物均为FeX3，B正确；C.Fe3＋具有强氧化性，I－具有还原性，氢氧化铁与氢碘酸会发生氧化还原反应，产生FeI2、I2、H2O，反应的化学方程式为2Fe(OH)3＋6HI=2FeI2＋I2＋6H2O，C错误；D.将铝粉和氧化铁混合，在高温条件下发生铝热反应，该反应能够放出大量的热，生成氧化铝和液态铁，工业上常利用该反应原理来焊接钢轨，D正确。9.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。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.铁与高温水蒸气的反应可实现上述转化①B.加热Fe(OH)3发生转化⑥，Fe2O3加水溶解可转化为Fe(OH)3C.由图可预测：高铁酸盐(FeOeq\o\al(2－,4))具有强氧化性，可用于饮用水的消毒D.FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速被氧化成Fe2O3答案C解析铁与水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气，不能实现转化①，A错误；Fe2O3不溶于水，加水不可转化为Fe(OH)3，B错误；FeOeq\o\al(2－,4)具有强氧化性，可用于饮用水的消毒，C正确；FeO是一种黑色粉末，在空气中受热，部分被氧化生成Fe3O4，D错误。10.已知：普通铁＋水蒸气eq\o(→,\s\up7(一定条件))铁的氧化物＋氢气，铁的氧化物＋氢气eq\o(→,\s\up7(一定条件))“引火铁”＋水蒸气，“引火铁”为颗粒很细、反应活性很高的铁粉。某实验小组使用普通铁粉、20%的盐酸及其他试剂制备“引火铁”，装置(铁架台、铁夹、铁网、陶土网、加热仪器等略去)如图所示。关于上述装置和实验，下列分析错误的是()A.A、I中加入普通铁粉，G中可加入碱石灰B.A中生成磁性氧化铁，E中生成“引火铁”C.需要加热的仪器只有A、ED.D用于收集氢气答案C解析根据两套装置中各仪器的功能，可以判断出A中放置普通铁粉，B中放一定体积的水，持续加热提供水蒸气，C是安全瓶，用于防倒吸，D是利用排水集气法收集氢气。E中反应物为A中生成的四氧化三铁，I中放置普通铁粉，通过分液漏斗加入一定体积的盐酸制备H2，从I中逸出的气体中含有挥发出的氯化氢，经过G(内有碱石灰)除杂干燥后得到纯净的氢气，氢气进入E中和Fe3O4在一定温度下进行反应，得到“引火铁”，剩余的氢气在F处进行收集或其他处理。11.由硫铁矿烧渣(主要成分为Fe3O4、Fe2O3、FeO和SiO2)制备绿矾(FeSO4·7H2O)的流程如图，已知：FeS2难溶于水。下列说法错误的是()A.步骤①酸溶烧渣最好选用硫酸B.步骤②涉及的离子反应为FeS2＋14Fe3＋＋8H2O=15Fe2＋＋2SOeq\o\al(2－,4)＋16H＋C.步骤③须控制条件防止氧化D.将溶液b加热到有较多固体析出，再用余热将液体蒸干得到纯净绿矾答案D解析硫铁矿烧渣(主要成分为Fe3O4、Fe2O3、FeO和SiO2)加硫酸进行酸溶后，溶液a中含亚铁离子与铁离子，二氧化硅不溶于硫酸，以滤渣形式存在，再向滤液a中加FeS2，将Fe3＋还原为Fe2＋，过滤除去过量的FeS2，得到溶液b，后隔绝氧气经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等操作得到绿矾。A项，因为要制备绿矾(FeSO4·7H2O)，晶体中所含阴离子为硫酸根离子，所以酸溶时要选用硫酸，正确；B项，步骤②加入FeS2目的是将Fe3＋还原为Fe2＋，涉及的离子反应为FeS2＋14Fe3＋＋8H2O=15Fe2＋＋2SOeq\o\al(2－,4)＋16H＋，正确；C项，因为亚铁离子易被氧化，所以步骤③须控制条件防止氧化，正确；D项，将溶液b加热至有晶膜出现时，冷却、结晶、过滤即可，蒸干的过程中，绿矾可能会失去结晶水，从而不能得到纯净的绿矾，错误。12.(2021·辽宁卷)Fe/Fe3O4磁性材料在很多领域具有应用前景，其制备过程如下(各步均在N2氛围中进行)：①称取9.95gFeCl2·4H2O(Mr＝199)，配成50mL溶液，转移至恒压滴液漏斗中。②向三颈烧瓶中加入100mL14mol·L－1KOH溶液。③持续磁力搅拌，将FeCl2溶液以2mL·min－1的速度全部滴入三颈烧瓶中，100℃下回流3h。④冷却后过滤，依次用热水和乙醇洗涤所得黑色沉淀，在40℃干燥。⑤管式炉内焙烧2h，得产品3.24