2026高考化学一轮复习 第11讲 铁及其氧化物和氢氧化物学案

第11讲铁及其氧化物和氢氧化物【复习目标】1.掌握铁及其重要化合物的主要性质及应用。2.了解铁及其重要化合物的制备方法。考点一铁单质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，能被磁铁吸引。2.存在、位置及结构(1)存在：主要以化合态(陨石除外)的形式存在，在地壳中的含量居第四位，铁矿石有赤铁矿(Fe2O3)、磁铁矿(Fe3O4)、菱铁矿(FeCO3)、黄铁矿(FeS2)等。(2)位置：铁位于元素周期表中第4周期第Ⅷ族，是一种应用广泛的过渡金属元素；铁元素是一种典型的变价金属元素。(3)结构①核外电子排布式：1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2，价电子排布式：3d64s2。②原子结构示意图：3.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。学生用书⬇第63页(1)与非金属单质的反应①与O2的反应：常温：铁在潮湿的空气中被腐蚀生成铁锈，其主要成分为Fe2O3。点燃：3Fe＋2O2点燃Fe3②与Cl2的反应：2Fe＋3Cl2点燃③与S的反应：Fe＋S△FeS④与I2的反应：Fe＋I2△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)高温Fe3O4＋(3)与酸的反应酸化学方程式或现象稀H2SO4Fe＋H2SO4FeSO4＋H2稀HNO3Fe不足Fe＋4HNO3Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2Fe过量3Fe＋8HNO33Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2浓HNO3、浓H2SO4常温下钝化(4)与某些盐溶液反应①与CuSO4溶液反应的离子方程式：Fe＋Cu2＋Fe2＋＋Cu②与FeCl3溶液反应的离子方程式：2Fe3＋＋Fe3Fe2＋4.铁的冶炼(1)原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石。(2)设备：高炉。(3)主要反应：①还原剂的生成：C＋O2高温CO2，CO2＋C②铁的生成：Fe2O3＋3CO高温2Fe＋1.下列叙述不正确的是()A.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.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.将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2D.铁锈的主要成分可表示为Fe2O3·nH2O答案：A解析：A项，常温下铁与浓硝酸发生钝化，发生了化学反应，错误；B项，高温下铁与水会发生反应，因此模具要干燥，正确；C项，Fe2＋能将Cl2还原为Cl－，正确；D项，铁锈的主要成分可表示为Fe2O3·nH2O，正确。2.向含有1molHNO3和1molH2SO4的混合溶液中逐渐加入铁粉至过量，溶液中金属阳离子a、b与所加铁粉的物质的量的关系如图所示(已知稀硝酸的还原产物只有NO)。下列有关判断不正确的是()A.a表示Fe3＋的关系曲线B.n1＝0.75C.P点时，n(Fe2＋)＝0.5625molD.向P点溶液中加入铜粉，最多可溶解14.4g答案：C解析：该反应可以看作两步：①Fe＋4H＋＋NO3－Fe3＋＋NO↑＋2H2O，由方程式知，1molNO3－完全氧化需要消耗4molH＋，而溶液中氢离子只有3mol，则硝酸根离子过量，氢离子不足；②2Fe3＋＋Fe3Fe2＋。a表示Fe3＋的关系曲线，A正确；溶液中共有3molH＋参加反应，消耗0.75mol铁，B正确；P点n(Fe2＋)＝n(Fe3＋)，两者均为0.45mol，C错误；向P点溶液中加入铜粉，发生反应：2Fe3＋＋Cu2Fe2＋＋Cu2＋，由选项C知，P点剩余0.45molFe3＋，则最多可溶解0.225mol铜，质量为3.用如图所示的装置可实现铁和水蒸气的反应。(1)加热湿棉花的目的是。(2)写出还原铁粉处发生反应的化学方程式：。(3)B处酒精灯上网罩的作用是，实验开始时，应先点燃(填“A”或“B”)酒精灯，目的是。(4)将产生的气体导入肥皂液中的目的是。答案：(1)提供水蒸气，使之与还原铁粉在高温下发生反应(2)3Fe＋4H2O(g)高温Fe3O4(3)集中火焰，产生高温A用水蒸气排尽装置中的空气(4)收集气体学生用书⬇第64页考点二铁的氧化物和氢氧化物1.铁的氧化物(1)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Fe元素的价态＋2＋3＋2、＋3(2)铁的氧化物与盐酸反应的离子方程式FeO：FeO＋2H＋Fe2＋＋H2OFe2O3：Fe2O3＋6H＋2Fe3＋＋3H2OFe3O4：Fe3O4＋8H＋2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O(3)铁的氧化物与HNO3、HI的反应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.铁的氢氧化物(1)氢氧化铁和氢氧化亚铁的比较化学式Fe(OH)2Fe(OH)3色态白色固体红褐色固体与盐酸反应Fe(OH)2＋2H＋Fe2＋＋2H2Fe(OH)3＋3H＋Fe3＋＋3H2受热分解2Fe(OH)3△Fe2O3＋3H2二者的关系空气中，反应生成的Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色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＋2H2O4Fe(OH)(2)Fe(OH)2的制备①制备原理a.制备原理：Fe2＋＋2OH－Fe(OH)2↓b.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。②常用方法有机覆盖层法将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到FeSO4溶液液面以下，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接触发生反应还原性气体保护法先在装置Ⅰ中生成FeSO4溶液，并利用生成的H2将装置内的空气排尽后，再把FeSO4溶液压入装置Ⅱ中与NaOH溶液混合，这样可长时间观察到白色沉淀电触法用铁作阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖苯(或煤油)【正误判断】1.在空气中，反应生成的白色的Fe(OH)2迅速转变成灰绿色，最终变成红褐色()2.FeCl3溶液滴入热的浓NaOH溶液中可得到Fe(OH)3胶体 ()3.Fe(OH)2与HNO3发生反应的离子方程式为Fe(OH)2＋2H＋Fe2＋＋2H2O (4.Fe(OH)3与氢碘酸反应生成FeI3 ()5.Fe(OH)3呈红褐色、透明，能产生丁达尔效应 ()学生用书⬇第65页6.Fe(OH)3在空气中加热分解生成Fe2O3，则Fe(OH)2在空气中加热分解生成FeO()7.制备氢氧化亚铁时，向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，边加边搅拌，即可制得白色的氢氧化亚铁 ()答案：1.√2.×3.×4.×5.×6.×7.×铁的氧化物、氢氧化物的基本性质1.下列离子方程式书写正确的是()A.FeO固体放入稀硝酸中：FeO＋2H＋Fe2＋＋H2B.过量的铁粉与稀硝酸反应：Fe＋4H＋＋NO3－Fe3＋＋NO↑C.向氢氧化亚铁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试管中加入Fe粉，Fe粉完全溶解得浅绿色溶液；②向实验①浅绿色溶液中滴加NaOH溶液，生成白色沉淀并立即变为红褐色；③向实验②红褐色沉淀中滴加溶有淀粉的HI溶液，红褐色沉淀溶解得蓝色溶液。下列判断正确的是()A.上述实验中，共涉及四个氧化还原反应B.实验可证明还原性：H＋＞Fe2＋＞OH－＞I－C.实验②可证明溶解度：Fe(OH)3＞Fe(OH)2D.实验③中，反应的离子方程式是2Fe(OH)3＋2I－＋6H＋2Fe2＋＋I2＋6H2答案：D解析：A.实验②中生成白色沉淀不是氧化还原反应，共涉及3个氧化还原反应，错误；B.I－可以把Fe3＋还原成Fe2＋，说明I－还原性大于Fe2＋，错误；C.白色沉淀Fe(OH)2还原性强，被氧化为Fe(OH)3，不能判断溶解度的大小，错误；D.溶液颜色变蓝，说明I－被氧化为I2，正确。铁的氢氧化物的制备方法1.Fe(OH)3可溶性铁盐(Fe3＋)与碱液(NaOH、氨水)反应Fe3＋＋3OH－Fe(OH)3Fe3＋＋3NH3·H2OFe(OH)3↓＋3N2.Fe(OH)2可溶性亚铁盐(Fe2＋)与碱液(NaOH、氨水)反应Fe2＋＋2OH－Fe(OH)2Fe2＋＋2NH3·H2OFe(OH)2↓＋2N注：若要较长时间看到白色沉淀，需创造无氧环境用守恒法判断氧化物的组成3.铁的常见化合价有＋2价和＋3价。据研究，铁在浓HNO3中发生钝化时，可生成一种化学式为Fe8O11的化合物，它可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物。该化合物可以表示为。答案：2FeO·3Fe2O3解析：化合物Fe8O11可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物，设化学式为nFeO·mFe2O3，则n+2m=8n+3m=11，解得n＝2，m＝3，该化合物可以表示为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＋，则该样品可能的化学式为。答案：Fe5O7(或FeO·2Fe2O3)解析：根据2Fe2＋＋Cl22Fe3＋＋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－)，则n(Fe3＋)＝140×10－3L×5.0mol·L－1－2×0.05mol3＝0.2mol，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.05∶0.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)＝m56∶n16＝a∶①若a∶b＝1∶1，则铁的氧化物为FeO；②若a∶b＝2∶3，则铁的氧化物为Fe2O3；③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物质的量之比为1∶1，Fe3O4物质的量为任意值)。氢氧化亚铁制备实验探究5.用FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备Fe(OH)2。(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需要加入。(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用的方法。(3)生成Fe(OH)2白色沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液，这样操作的理由是。答案：(1)稀H2SO4、铁屑(2)煮沸(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2而被氧化学生用书⬇第66页1.正误判断(1)(2024·浙江6月选考)FeO有还原性，能被氧化成Fe3O4 ()(2)(2024·山东卷)铁粉可用作食品脱氧剂 ()(3)(2024·河北卷)还原铁粉与水蒸气反应生成的气体点燃后有爆鸣声，则H2O具有还原性 ()(4)(2023·新课标卷)古壁画颜料中所用的铁红，其成分为Fe2O3 ()(5)(2023·浙江1月选考)Fe2O3呈红色，所以可用作颜料 ()(6)(2023·浙江1月选考)常温下铁与浓硝酸反应可制备NO2 ()答案：(1)√(2)√(3)×(4)√(5)√(6)×2.(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3.24g。部分装置如图：回答下列问题：(1)仪器a的名称是；使用恒压滴液漏斗的原因是。(2)实验室制取N2有多种方法，请根据元素化合物知识和氧化还原反应相关理论，结合下列供选试剂装置，选出一种可行的方法，化学方程式为，对应的装置为(填标号)。可供选择的试剂：CuO(s)、NH3(g)、Cl2(g)、O2(g)、饱和NaNO2(aq)、饱和NH4Cl(aq)。可供选择的发生装置(净化装置略去)：(3)三颈烧瓶中反应生成了Fe和Fe3O4，离子方程式为。(4)为保证产品性能，需使其粒径适中、结晶度良好，可采取的措施有(填字母)。A.采用适宜的滴液速度B.用盐酸代替KOH溶液，抑制Fe3＋水解C.在空气氛围中制备D.选择适宜的焙烧温度(5)步骤④中判断沉淀是否已经用水洗涤干净，应选择的试剂为；使用乙醇洗涤的目的是。(6)该实验所得磁性材料的产率为(保留3位有效数字)。答案：(1)球形冷凝管平衡气压，便于液体顺利滴下(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带走沉淀表面的水分，加速干燥(6)90解析：(1)结合题给图示装置可知仪器a的名称为球形冷凝管，实验中使用恒压滴液漏斗，利于平衡压强，便于液体顺利滴下；(2)结合所给药品和实验装置，从环境保护和实验安全等角度考虑，可用装置A用CuO和NH3制备N2，其化学方程式为3CuO＋2NH3△3Cu＋N2＋3H2O，也可用装置B用NaNO2和NH4Cl的饱和溶液在加热条件下制备N2，其化学方程式为NaNO2＋NH4Cl△NaCl＋N2↑＋2H2O；(3)三颈烧瓶中FeCl2溶液与KOH溶液共热可生成Fe和Fe3O4，根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可得该反应的离子方程式为4Fe2＋＋8OH－△Fe↓＋Fe3O4↓＋4H2O；(4)为保证产品性能，使其粒径适中、结晶度良好，应采用适宜的滴液速度，且选择适宜的焙烧温度；若用盐酸代替KOH溶液，可能导致Fe/Fe3O4部分溶解，若在空气氛围中制备，Fe2＋易被氧化；(5)根据实验步骤知，可通过检验最后一次洗涤液中是否含有Cl－来检验沉淀是否洗净，故向最后一次洗涤液中加入HNO3酸化，然后加入AgNO3溶液，若无白色沉淀产生，则证明沉淀已洗涤干净。使用乙醇洗涤，是利用了乙醇的挥发性，便于黑色沉淀快速干燥；(6)9.95gFeCl2·4H2O的物质的量为9.95g÷199g·mol－1＝0.05mol4Fe2＋～Fe/Fe3O44mol 288g0.05mol m(理论)解得m(理论)＝3.60g，而实际得到3.24g产品，则该实验所得磁性材料的产率为3.24g3.6学生用书⬇第67页高考真题溯源在铁及其化合物的学习中，要重视教材中的思考与讨论，会设计铁和水蒸气反应的实验，注意铁与水蒸气反应的产物证明，挖掘新的命题点。真题链接——高考这样考[考题](2024·新课标卷)实验室中利用如图装置验证铁与水蒸气反应。下列说法错误的是()A.反应为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2B.酒精灯移至湿棉花下方实验效果更好C.用火柴点燃肥皂泡检验生成的氢气D.使用硬质玻璃试管盛装还原铁粉逻辑推理与论证1.在常温下，铁和水不发生反应，在高温下，铁和水蒸气反应生成Fe3O4和H2。2.酒精灯放在铁粉下加热才能产生高温，且不影响水的蒸发，若移至湿棉花下，则难以产生高温。3.点燃不纯的H2会产生爆鸣声。4.此反应条件为高温，所以应采用硬质玻璃试管。答案：B溯本求源——教材这样写[教材](人教版必修·第一册)有人设计了如图所示的装置，进行还原铁粉与水蒸气反应的实验。请讨论该装置的实验原理，并根据实验现象，分析可能的生成物。在这一实验中，红热的铁能与水蒸气发生反应，生成四氧化三铁和氢气。3Fe＋4H2O(g)高温Fe3O4教材相关知识1.常温下，铁和水不反应。2.湿棉花和酒精灯的作用是产生水蒸气。3.酒精喷灯的作用是产生高温条件。4.肥皂液的作用是收集气体，验证产物。课时测评11铁及其氧化物和氢氧化物对应学生(时间：45分钟满分：60分)(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)选择题1－12题，每小题3分，共36分。1.化学让生活更美好。下列说法不正确的是()A.钢铁使用要尽可能减少钢铁的氧化损耗，Fe2O3是一种碱性氧化物B.常温下，铁的氧化物都不溶于水，也不与水反应C.故宫是中国最大的古代文化艺术博物馆，氧化铁可作故宫红色外墙的涂料D.氧化铁在空气中加热会被迅速氧化成四氧化三铁答案：D2.用铁制备较纯净的氧化铁，下列实验方案最好的是()A.使铁在潮湿的空气中缓慢氧化B.铁在氯气中燃烧，加水溶解，加入足量NaOH溶液，过滤、洗涤，然后充分加热分解C.使铁溶解于稀硫酸，然后加入足量NaOH溶液，过滤、洗涤，然后充分加热分解D.使铁与足量稀硝酸反应，然后加入足量NaOH溶液，过滤、洗涤，然后充分加热分解答案：B解析：铁在潮湿的空气中缓慢氧化最终生成铁锈，铁锈的主要成分为氧化铁水合物，A错误；铁在氯气中燃烧生成氯化铁，加水溶解，加入足量NaOH溶液，反应生成氢氧化铁沉淀，过滤、洗涤，然后充分加热，氢氧化铁分解生成氧化铁，B正确；铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁，硫酸亚铁和氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁在空气中加热部分被氧化生成氢氧化铁，所以分解产物可能为氧化铁和氧化亚铁的混合物，C错误；铁和稀硝酸反应生成有害气体，污染环境，不属于最佳方案，D错误。3.(2024·徐州模拟)下列有关铁及其化合物的性质与用途具有对应关系的是()A.Fe2O3能与盐酸反应，可用于制作红色颜料B.FeCl3具有氧化性，可用于除去水中悬浮杂质C.铁粉具有还原性，可用作食品袋中的抗氧化剂D.FeS难溶于水，可用于除去废水中的Cu2＋答案：C解析：A项，Fe2O3为红棕色固体，可用于制作红色颜料，与其能与盐酸反应无关，错误；B项，FeCl3可用于除去水中悬浮杂质是因为其能水解生成氢氧化铁胶体，胶体具有吸附性，与其氧化性无关，错误；C项，铁粉可用作食品袋中的抗氧化剂，是因为铁是活泼金属，具有强的还原性，正确；D项，FeS可与铜离子反应生成更难溶的CuS，因此可除去废水中的Cu2＋，与FeS的溶解性无关，错误。4.盖-吕萨克及其密友泰纳，把铁屑和苛性钠(NaOH)混合起来，放在一个密封的弯曲玻璃管内加热生产金属钠。反应原理为3Fe＋4NaOH1100℃Fe3O4＋2H2↑＋4Na↑。下列有关说法正确的是(A.用磁铁可以将Fe与Fe3O4分离B.将生成的气体在空气中冷却可获得钠C.该反应条件下铁的氧化性比钠强D.每生成1molH2，转移的电子数约为4×6.02×1023答案：D解析：Fe与Fe3O4都可被磁铁吸引，所以不能用磁铁将Fe与Fe3O4分离，A错误；钠极易被空气中的氧气氧化，B错误；该反应条件下铁的还原性比钠强，C错误；每生成1molH2，同时生成2molNa，转移的电子为4mol，故转移的电子数约为4×6.02×1023，D正确。5.将铁棒插入95％的浓硫酸中(如图所示)，探究铁与浓硫酸的反应。观察到立即产生大量的细腻气泡聚集在液体表面，犹如白色泡沫，由快变慢直至停止，酸液中出现白色不溶物，静置后分层。下列说法错误的是()A.产生的气体可能是SO2和少量的H2B.取上层清液滴加少量饱和FeSO4溶液，有白色固体X析出，推测固体X可能是FeSO4C.反应过程中FeSO4的生成也可能使反应由快变慢D.取反应后铁棒直接放入盛有KSCN溶液的烧杯中，可检验反应时是否有Fe3＋生成答案：D解析：应将反应后的溶液滴入KSCN溶液中，D错误。6.已知在温度低于570℃时，还原铁粉与水蒸气反应的产物是FeO；高于570℃时，生成Fe3O4。老师用下图所示实验装置，完成了还原铁粉与水蒸气反应的演示实验。甲同学为探究实验后试管内的固体含有哪些物质，进行了下列实验。根据表格中所述实验，下列说法不正确的是()实验编号实验操作实验现象①取少量黑色粉末放入试管中，加入盐酸，微热黑色粉末逐渐溶解，溶液呈浅绿色；有少量气泡产生②向试管中滴加几滴KSCN溶液，振荡溶液没有出现红色A.试管内的固体一定含有铁粉B.试管内的固体一定不含有Fe3O4C.不能确定试管内的固体一定含有FeOD.可通过将试管内固体彻底还原，分析其质量减小的方法来确定是否含有Fe3O4答案：B7.将含有氧化铁的铁片投入足量的稀硫酸中，直到铁片完全溶解，经分析该溶液中无Fe3＋，且生成的Fe2＋与反应生成的H2的物质的量之比为3∶1。原混合物中Fe2O3与Fe的物质的量之比为()A.1∶1 B.2∶5C.4∶1 D.3∶1答案：B解析：设原混合物中Fe和Fe2O3的物质的量分别为x、y，Fe2O3＋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项正确。8.已知：普通铁＋水蒸气一定条件铁的氧化物＋氢气，铁的氧化物＋氢气一定条件“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。9.(2024·连云港高三模拟)实验室用FeCl2溶液和烧碱制备Fe(OH)2，为使生成的产物不被氧化，下列采取的措施错误的是()A.配制FeCl2溶液和烧碱溶液所用的蒸馏水要煮沸B.可在FeCl2溶液的上面加一层苯，以隔绝空气C.向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时，胶头滴管尖嘴不能伸入试管中D.产生Fe(OH)2沉淀后，不能振荡试管答案：C解析：A项，FeCl2溶液和烧碱溶液要现用现配，且配制溶液的蒸馏水要煮沸以除去氧气，确保Fe(OH)2不被氧化，正确；B项，苯浮在FeCl2溶液上面，可隔绝空气，正确；C项，向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时，要将胶头滴管的尖嘴伸入FeCl2溶液中，防止氢氧化钠溶液在滴入时溶有氧气，错误；D项，产生Fe(OH)2沉淀后，若振荡试管，会增大沉淀与空气接触的机会，使沉淀更易被氧化，正确。10.(2024·广东佛山一模)一种制备Fe(OH)2的改进装置如图所示，下列说法错误的是()A.配制FeSO4溶液时需加入硫酸B.实验时先注入稀硫酸，再注入NaOH溶液和FeSO4溶液C.装置N的作用是液封，并判断装置M中的空气是否排尽D.用铁粉代替Na2CO3粉末，也能排尽空气答案：D解析：实验时先注入稀硫酸，碳酸钠和硫酸反应放出二氧化碳，等烧杯内紫色石蕊试液变红，再注入NaOH溶液和FeSO4溶液生成氢氧化亚铁。FeSO4易水解，为防止FeSO4水解，配制FeSO4溶液时需加入硫酸，故A正确；实验时先注入稀硫酸，等二氧化碳排出锥形瓶内的空气后再注入NaOH溶液和FeSO4溶液生成氢氧化亚铁，故B正确；烧杯内紫色石蕊溶液变红，说明锥形瓶内空气完全排出，同时装置N可以防止空气进入锥形瓶，故C正确；氢气的密度比空气小，用铁粉代替Na2CO3粉末，不能排尽空气，故D错误。11.(2024·湖南邵阳阶段考试)某化学兴趣小组利用药品：铁粉、稀硫酸、氢氧化钠溶液，用下图装置制备氢氧化亚铁并观察其颜色。下列有关说法不正确的是()A.仪器1中应该盛放稀硫酸B.本实验通过控制A、B、C三个开关，将仪器中的空气排尽后，先关闭开关B，再打开开关A就可观察到氢氧化亚铁的颜色C.反应一段时间后，可在仪器2中观察到白色沉淀D.本实验制备的氢氧化亚铁可以相对较长时间的保持白色状态答案：C解析：用如图装置制备氢氧化亚铁并观察其颜色。提供化学药品：铁粉、稀硫酸、氢氧化钠溶液，结合装置分析可知：开启B、C，关闭A，需要在三颈烧瓶2中加入铁单质，分液漏斗中是稀硫酸，利用反应生成的氢气排尽装置中的空气，可以收集C处的气体检验是否是纯净的氢气，将仪器中的空气排尽后关闭B，开启A、C；利用生成的氢气将装置2中的压强增大，把硫酸亚铁溶液压入装置3的氢氧化钠溶液中，反应生成氢氧化亚铁白色沉淀。此实验目的是制备氢氧化亚铁，先用铁和稀硫酸反应制备硫酸亚铁，此反应在装置2中进行，稀硫酸是溶液，应盛放在分液漏斗中，即应盛放在1中，A正确；打开B、C，关闭A，利用装置2中产生的氢气，把装置3中的空气排尽，使装置处于还原氛围，然后关闭B，打开开关A，产生气体压强增大，把装置2产生的FeSO4压入到装置3中，产生Fe(OH)2，B正确；反应一段时间后，在仪器3中FeSO4与NaOH溶液反应产生Fe(OH)2，故在装置3中观察到白色沉淀，C错误；本实验利用反应生成氢气排尽装置中的空气，使装置处于还原氛围，故制备的氢氧化亚铁可以相对较长时间的保持白色状态，D正确。12.太阳能是理想的能源，通过Fe3O4和FeO的热化学循环可以利用太阳能，其转化关系如图所示。下列说法错误的是()A.过程Ⅰ的化学方程式为2Fe3O4＞2300K太阳能6FeOB.过程Ⅱ中每生成23.2gFe3O4转移0.3mol电子C.利用该过程可以降低环境中CO2的含量D.该过程的总反应为CO2太阳能C＋O答案：B解析：过程Ⅰ为在太阳能、＞2300K条件下，Fe3O4分解为O2和FeO，化学方程式为2Fe3O4＞2300K太阳能6FeO＋O2↑，A正确；过程Ⅱ为6FeO＋CO2700K2Fe3O4＋C，每生成23.2g(即0.1mol)Fe3O4，转移0.2mol电子，B错误；由题图知，该过程中Fe3O4和FeO相互转化，而二氧化碳被消耗，生成了碳和氧气，故利用该过程可以降低环境中CO2的含量，C正确；由过程Ⅰ、过程Ⅱ的反应知，该过程的总反应为CO2太阳能C13.(6分)某同学用如下实验探究Fe2＋、Fe3＋的性质。回答下列问题：(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1mol/L的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是。(2)甲组同学取2mLFeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2＋氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为。(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2mLFeCl2溶液中先加入0.5mL煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是。(4)丙组同学取10mL0.1mol/LKI溶液，加入6mL0.1mol/LFeCl3溶液混合。分别取2mL此溶液于3支试管中进行如下实验：①第一支试管中加入1mLCCl4充分振荡、静置，CCl4层显紫色；②第二支试管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀；③第三支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变红。实验②检验的离子是(填离子符号)；实验①和③说明：在I－过量的情况下，溶液中仍含有(填离子符号)，由此可以证明该氧化还原反应为。答案：(1)防止Fe2＋被氧化(2)2Fe2＋＋Cl22Fe3＋＋2Cl－(3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响)(4)Fe2＋Fe3＋解析：(1)Fe2＋具有还原性，FeCl2溶液易被氧化而变质，配制FeCl2溶液时加入少量铁屑，目的是防止Fe2＋被氧化。(2)溶液变红，说明有Fe3＋生成，则FeCl2溶液与氯水反应生成FeCl3，离子方程式为2Fe2＋＋Cl22Fe3＋＋2Cl－。(3)甲组实验中，FeCl2易被空气中的O2氧化生成FeCl3，因此实验不够严谨。加入煤油，煤油的密度比水小，可以起到隔绝空气的作用，从而排除氧气对实验的影响。(4)实验②中K3[Fe(CN)6]溶液的作用是检验Fe2＋。根据实验①，CCl4层显紫色，说明有I2生成，根据实验②，生成蓝色沉淀，说明有Fe2＋生成，根据实验③，溶液变红，说明有Fe3＋剩余，在I－过量的情况下，溶液中仍含有Fe3＋，14.(6分)一定条件下，铁与空气接触时表面会形成氧化物，如一块低碳钢可以被三种氧化物膜所覆盖：与金属接触的一侧是FeO，中间是Fe3O4，与空气接触的一侧则是Fe2O3。回答下列问题：(1)Fe3O4是磁铁矿的主要成分，也是中国古代“四大发明”之一“司南”的指针材料。用Al粉和Fe3O4反应焊接钢轨的化学方程式为。(2)FeO可以合成补铁剂FeSO4。欲验证FeSO4超过保质期后已变质，可进行的操作是：取定量样品加水溶解静置、取少许溶液于试管中，向其中加入溶液(填试剂名称)，若液体出现红色，则证明该药物已变质。(3)某实验小组设计了如图实验步骤，利用部分变质的废弃FeCl2溶液制备Fe2O3。框图中热空气的作用为，写出a→b的离子方程式：，写出Fe2O3的一种用途：。答案：(1)3Fe3O4＋8Al高温9Fe＋4Al2O3(2)硫氰化钾(3)把氯化亚铁氧化生成氯化铁Fe3＋＋3NH3·H2OFe(OH)3↓解析：(1)用Al粉和Fe3O4反应焊接钢轨的化学方程式为3Fe3O4＋8Al高温9Fe＋4Al2O3；(2)欲验证FeSO4超过保质期后已变质，取