《铁单质（教师版）》讲义

第20讲铁单质第20讲铁单质知识导航知识导航知识精讲知识精讲一、铁的冶炼1.冶炼方法：用还原的方法把铁从铁矿石中提炼出来。2.高炉炼铁Fe2O3+3CO2Fe+3CO2其中生成CO的反应是C+O2CO2CO2+C2CO二、铁的物理性质及铁元素的存在1.铁的物理性质①铁是一种有金属光泽的银白色金属，粉末为黑色。②铁有良好的导热性和延展性。③铁能导电，但其导电性不如铜和铝。④铁能被磁铁吸引。2.铁元素在自然界的存在形态①游离态：陨铁中的铁以单质形态存在②化合态：以＋2价和＋3价化合物的形态存在三、铁的化学性质思考与交流：回顾所学知识，铁可以与哪些物质发生化学反应？反应前后铁的化合价变化有何异同？1.铁与非金属反应①Fe与O2：3Fe＋2O2eq\o(=,\s\up7(点燃))Fe3O4（剧烈燃烧、火星四射、放出大量的热、生成黑色固体）②Fe与Cl2：2Fe＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(△))2FeCl3（产生棕黄色的烟）③Fe与S：Fe＋Seq\o(=,\s\up7(△))FeS2.Fe与非氧化性酸反应：Fe＋2H+=Fe2+＋H2↑3.与盐溶液（如硫酸铜）反应：Fe＋CuSO4=FeSO4＋CuFe＋Cu2+=Fe2+＋Cu铁与氧化性较弱的氧化剂铁与氧化性较弱的氧化剂（如硫、盐酸、硫酸铜等）反应，铁原子失去2个电子生成＋2价铁的化合物；铁与氧化性较强的氧化剂（如氯气等）反应，铁原子则失去3个电子生成＋3价铁的化合物。4.Fe与水蒸气反应实验装置操作及现象用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声，反应后试管内固体仍为黑色实验结论红热的铁能与水蒸气反应：3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2资料卡片——人体中的铁元素铁在成人体中的含量为4~5g，是人体必需微量元素中含量最多的一种。人体内的含铁化合物主要分为两类，即功能性铁和储存铁。功能性铁参与氧的运输，其余的铁与一些酶结合，分布于身体各器官。体内缺铁将会导致人的记忆能力、免疫能力和对温度的适应能力等铁在成人体中的含量为4~5g，是人体必需微量元素中含量最多的一种。人体内的含铁化合物主要分为两类，即功能性铁和储存铁。功能性铁参与氧的运输，其余的铁与一些酶结合，分布于身体各器官。体内缺铁将会导致人的记忆能力、免疫能力和对温度的适应能力等生理功能下降。如果体内的铁不足以供给生命活动的需要，就会发生贫血。为了满足生理需要，成人每天铁的适宜摄入量为15~20mg。动物内脏、肉类、鱼类、蛋类等动物性食物中的铁容易被吸收。一般蔬菜中铁的含量较少，吸收率也低，但我国膳食中一般食用蔬菜量很大，仍为铁的重要来源。我国已经实施在某些酱油中加入铁强化剂的措施，以减少缺铁性贫血问题的发生。对点训练对点训练题型一：高炉炼铁【例1】（安徽·定远县育才学校）高炉炼铁中存在反应：3CO+Fe2O33CO2+2Fe。下列说法正确的是A．Fe2O3是氧化剂 B．Fe是氧化产物C．CO2是还原产物 D．CO既不是氧化剂又不是还原剂【答案】A【分析】高炉炼铁中存在反应：3CO+Fe2O33CO2+2Fe，CO中的C元素化合价由+2价升高到+4价，则CO仅作还原剂，氧化铁中铁元素的化合价由+3价变成0价，Fe2O3作氧化剂；据此分析作答。【详解】A．根据上述分析铁元素的化合价由+3价变为0价，化合价降低，因此Ｆe2O3作氧化剂，故A说法正确；B．铁单质是由氧化铁得电子发生还原反应得到，因此Fe是还原产物，故B说法错误；C．CO被氧化成CO2，CO2是氧化产物，故C说法错误；D．CO中的C元素化合价由+2价升高到+4价，则CO仅作还原剂，故D说法错误；答案为A。【变1】（陕西·榆林十二中）高炉炼铁过程中既被氧化又被还原的元素是A．铁 B．氮 C．氧 D．碳【答案】D【详解】在高炉炼铁过程中发生的反应有C+O2CO2，CO2+C2CO，3CO+Fe2O32Fe+3CO2。在反应C+O2CO2，3CO+Fe2O32Fe+3CO2中，C元素被氧化；在反应CO2+C2CO中C元素既被氧化，也被还原，故在这一系列过程中，C元素既被氧化又被还原，故合理选项是D。题型二：铁的物理性质【例2】（黑龙江·宾县第二中学高一月考）下列关于铁的叙述中错误的是A．纯净的铁是光亮的银白色金属B．铁能被磁体吸引C．铁是地壳中含量最多的金属元素D．铁具有延展性和导热性，可制作炊具【答案】C【详解】A．金属一般都是银白色，铁也是银白色金属，故A正确；B．磁体可以吸引铁，故B正确；C．铝元素是地壳中含量最多的金属元素，铁元素是地壳中含量排在第二位的金属元素，故C错误；D．金属具有延展性，导热性和导电性，铁可以制作炊具，故D正确；故选C。题型三：铁的化学性质【变3-1】（全国·高一课时练习）在一定条件下，下列物质能将铁元素从0价转变为+3价的是A．氯气 B．硫酸铜溶液 C．盐酸 D．氢氧化钠【答案】A【详解】A．氯气具有强氧化性，与Fe反应生成FeCl3，能够将铁元素从0价转变为+3价，故A选；B．Fe与硫酸铜反应生成FeSO4和Cu，将铁元素从0价转变为+2价，故B不选；C．Fe与盐酸反应生成FeCl2，将铁元素从0价转变为+2价，故C不选；D．Fe与氢氧化钠不反应，不能将铁元素从0价转变为+3价，故D不选；故选A。【变3-3】（全国·高一课时练习）如图转化过程中错误的是A．① B．② C．③ D．④【答案】B【详解】A．反应①中，Fe与高温水蒸气发生反应3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2，A正确；B．反应②中，Fe与O2在点燃条件下发生反应3Fe+2O2Fe3O4，B错误；C．反应③中，Fe与稀硫酸发生反应Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，C正确；D．反应④中，Fe与Cl2在点燃条件下发生反应3Cl2+2Fe2FeCl3，D正确；故选B。【例4】（陕西·蒲城县教学研究室高三期中）我国宋代《开宝本草》中记载了中药材铁华粉的制作方法：“取钢煅作叶，如笏或团，平面磨错令光、净，以盐水洒之，于醋瓮中阴处埋之一百日，铁上衣生，铁华成矣。”下列说法错误的是A．“取钢煅作叶，如笏或团”说明金属铁有较好的延展性B．“平面磨错令光、净”的目的是除去表面的铁锈C．“铁上衣生”的原因是铁被氧气氧化D．中药材铁华粉的主要成分是醋酸亚铁【答案】C【详解】A．把钢煅作或长或圆的叶子形状，说明金属铁有良好延展性，故A正确；B．中药材铁华粉的主要成分是醋酸亚铁，故开始要除去铁锈，防止三价铁影响产物纯度，故B正确；C．金属铁在醋瓮中密封保存，隔绝空气，不能与氧气反应，故C错误；D．隔绝空气，铁与醋酸反应生成醋酸亚铁，故D正确；故C正确。【变5】（江苏江苏·高一月考）在实验室制备下列物质中，理论正确、操作可行、环境友好的是A．CCOCO2Na2CO3B．FeFe2(SO4)3溶液Fe(OH)3溶液C．FeFe2O3Fe2(SO4)3溶液D．CaOCa(OH)2溶液NaOH溶液【答案】D【详解】A．碳不完全燃烧可生成一氧化碳，一氧化碳高温下与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠；理论上正确，反应过程中产生、利用污染环境的物质CO，不符合绿色化学，一氧化碳是有毒的气体，碳在氧气中燃烧生成的进行实验时要进行尾气处理，且一氧化碳是可燃性气体，不纯时加热或点燃引起爆炸，操作上较为复杂，故A不符合题意；B．铁和稀硫酸不能生成Fe2(SO4)3溶液，而是生成FeSO4溶液，因此该方案在理论上就是错误的，故B不符合题意；C．铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁而不能生成三氧化二铁，因此该方案在理论上就是错误的，故C不符合题意；D．氧化钙与水反应可生成氢氧化钙，氢氧化钙与碳酸钠反应可生成氢氧化钠；理论上正确，操作也只需要加入液体较为简便利用碳酸钠获得氢氧化钠，经济上也合理，符合绿色化学，故D符合题意；故选D。题型四：铁与水蒸气反应的实验探究【变6-2】（江西·贵溪市实验中学高一月考）下图是铁粉和水蒸气反应的实验装置示意图。(1)写出该反应的化学方程式___________(2)实验中，D处排出的气体几乎点不着，已知该装置不漏气，使用的各种药品没有质量问题，你认为气体点不着的可能原因是(说出一点即可)：___________(3)将46g金属钠投入到500ml5mol/L盐酸溶液中，计算生成的氢气(标准状况下)的体积为：___________(4)甲乙两烧杯中各有100ml3mol/L的HCl和NaOH，向烧杯中分别加入等质量的铝粉生成气体体积比为甲：乙=1：2，铝的质量为：___________【答案】①产生的H2太少，②水蒸气过多22.4L5.4g【详解】(1)铁粉和水蒸气反应的化学方程式为：；(2)已知反应装置不漏气，使用的各种药品没有质量问题；该反应产生氢气，且一直通入水蒸气，故D处排出的气体几乎点不着；故答案为：①产生的H2太少，②水蒸气过多；(3)将46g金属钠投入到500ml5mol/L盐酸溶液中，钠与氢离子反应生成氢气，钠的物质的量为2mol，故生成的氢气为1mol，在标准状况下的体积为22.4L；(4)甲乙两烧杯中各有100ml3mol/L的HCl和NaOH，其物质的量为0.3mol，已知：，，两份等质量的铝都完全反应时，生成的氢气等量，消耗的盐酸和氢氧化钠不等量；实际上盐酸、氢氧化钠同为0.3mol，且已知生成气体体积比为甲：乙=1：2，则反应时甲中：酸不足，铝过量；乙中：碱过量，铝不足；由生成的氢气的体积比为1：2可知，反应的铝的量之比为1：2，则甲中与0.3mol盐酸反应的铝为2.7g，乙中产生的氢气为0.3mol，与氢氧化钠溶液反应的铝的质量为5.4g，故加入的铝的质量为5.4g。题型五：铁的相关计算【变7-2】（山东·招远市第二中学高一月考）将11.5g钠、28g铁分别放入1L浓度为0.4的盐酸中，下列说法正确的是A．钠与盐酸反应比铁剧烈，且产生的气体多B．铁与盐酸反应比钠剧烈C．铁与盐酸反应产生的气体多D．反应结束时产生的气体一样多【答案】A【分析】金属活泼性越强，与酸反应越剧烈，依据2Na+2HCl=2NaCl+H2↑，Fe+2HCl=FeCl2+H2↑，2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，计算产生氢气的物质的量。【详解】反应的剧烈程度由金属活泼性决定，由于金属活动性Na＞Fe，则钠与盐酸反应比铁剧烈；11.5g钠、28g铁物质的量都是0.5mol，盐酸中HCl物质的量n(HCl)=0.4mol/L×1L=0.4mol，依据方程式：2Na+2HCl=2NaCl+H2↑及2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，可知：0.5molNa参加反应生成0.25molH2；依据方程式：Fe+2HCl=FeCl2+H2↑，可知：0.4molHCl完全反应消耗0.2molFe，HCl完全反应，生成H2为0.2mol，综上所述可知，说法正确的是钠与盐酸反应比铁剧烈，产生的气体多，答案选A。【变7-4】（全国·高一专题练习）250mL2mol/L的稀盐酸与一定量的铁屑充分反应，铁屑全部溶解，生成标准状况下1.12L的氢气，则参加反应的铁屑的质量是A．2.8g B．5.6g C．11.2g D．78.4g【答案】A【详解】铁与稀盐酸反应过程中Fe作还原剂，HCl作氧化剂，Fe元素化合价由0升高至+2，H元素化合价由+1降低至0，根据化合价升降守恒及原子守恒可列出关系式为Fe～2H+～H2，生成H2的物质的量为=0.05mol，稀盐酸中氢离子的物质的量为0.25L×2mol/=0.5mol，则氢离子过量，则消耗Fe的物质的量为0.05mol，Fe的质量为0.05mol×56g/mol=2.8g，故答案为A。提分特训提分特训【题1】（江苏无锡·）在工业炼铁过程中，炼铁高炉内部的不同区域发生不同的反应。其中不属于氧化还原反应的是

A．B．C．D．【答案】D【分析】利用有无化合价的变化，有化合价变化的是氧化还原反应，无化合价变化的是非氧化还原逆反应，据此分析；【详解】A．根据反应方程式，C的化合价由0价→+4价，O元素的化合价由0价→-2价，存在化合价的变化，属于氧化还原反应，故A不符合题意；B．C元素的化合价由0价→+2价，+4价→+2价，存在化合价的变化，该反应属于氧化还原反应，故B不符合题意；C．该反应中C的化合价由+2价→+4价，Fe元素的化合价由+3价→0价，存在化合价的变化，属于氧化还原反应，故C不符合题意；D．该反应中不存在化合价的变化，不属于氧化还原反应，故D符合题意；答案为D。【题2】（安徽宿州·高一期中）下列关于铁的说法正确的是A．纯铁为灰黑色，所以铁属于黑色金属B．铁在硫蒸气中燃烧生成C．纯铁的抗腐蚀能力非常强，铁在干燥的空气里不易被氧化D．铁的化学性质比较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态存在【答案】C【详解】A．纯铁为银白色金属，冶金工业上将铁归为黑色金属，故A错误；B．硫为弱氧化剂，则Fe在硫蒸气中燃烧生成FeS，故B错误；C．Fe不易失去电子，且纯铁中的杂质相对较少，则纯铁的抗腐蚀能力相当强，铁在干燥的空气里不易被氧化，故C正确；D．Fe在自然界中既有游离态又有化合态，故D错误；本题答案C。【题3】（河南·唐河县文峰高级中学高一月考）下列说法中正确的是①钠在空气中燃烧生成白色的氧化钠②钠投入硫酸铜溶液中有红色的铜析出③过氧化钠可在防毒面具中做供氧剂④铁丝在氯气中燃烧生成棕色的⑤钠、氢气在氯气中燃烧都能产生白烟A．①② B．②③ C．③④ D．④⑤【答案】C【详解】①钠在空气中燃烧生成淡黄色的过氧化钠，故①错误；②钠投入硫酸铜溶液中，先是钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，氢氧化钠和硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀，故②错误；③过氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，因此过氧化钠可在防毒面具中做供氧剂，故③正确；④铁丝在氯气中燃烧生成棕色的，故④正确；⑤钠在氯气中燃烧能产生白烟，氢气在氯气中发出苍白色火焰，有白雾生成，故⑤错误；因此③④正确；故答案为C。【题4】（山东·枣庄八中高一月考）下列实验现象描述正确的是A．氢气在氯气中燃烧，发出苍白色火焰，瓶口上方有白色烟雾B．金属钠在氯气中燃烧，发出黄色火焰，产物溶于水产生无色气体C．铁丝在氯气中燃烧，产生红棕色的烟，产物溶于水得浅绿色溶液D．铜在氯气中燃烧，产生棕黄色烟，产物溶于水得蓝绿色溶液【答案】D【详解】A．氢气在氯气中燃烧，发出苍白色火焰，生成氯化氢属于液体小液滴，所以瓶口上方有白雾，故A错误；B．金属钠在氯气中燃烧，发出黄色火焰，生成氯化钠和水不反应，所以溶于水不会产生无色气体，故B错误；C．铁丝在氯气中燃烧，产生红棕色的烟，生成氯化铁，溶于水得浅黄色溶液，故C错误；D．铜在氯气中燃烧，产生棕黄色烟，生成氯化铜，溶于水得蓝绿色氯化铜溶液，故D正确；故答案：D。【题5】（湖南·常德市一中高一月考）将18.6g铁、锌混合物，加入到200mL某浓度的稀硫酸中，恰好完全反应，在标准状况下生成氢气6.72L。求：(1)混合物中铁的质量_____________。(2)原稀硫酸的物质的量浓度______________。【答案】5.6g1.5mol/L【分析】在标准状况下生成6.72L氢气的物质的量为=0.3mol，Fe和Zn合金与稀硫酸发生Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑，Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑，设混合物中含有xmolFe、ymolZn，则x+y＝0.3mol，56x+65y＝18.6g，解之得：x=0.1，y=0.2，据此分析解答。【详解】(1)根据上述分析可知，混合物中含有0.1molFe、0.2molZn，则铁的质量为=5.6g，故答案为：5.6g；(2)根据H元素守恒可知，n(H2SO4)=n(H2)=0.3mol，则c(H2SO4)==1.5mol/L，故答案为：1.5mol/L。【题6】（四川成都·高一期末）某小组设计如下实验探究铁与水蒸气反应(夹持装置省略)。回答下列问题：(1)写出铁和水蒸气反应的化学方程式，并用双线桥表明电子转移的方向和数目___________；试管2的作用是___________。(2)酒精灯与酒精喷灯点燃顺序为___________，理由是___________。(3)通过点燃试管3中产生的肥皂泡，来检验生成的气体，肥皂液的作用是___________。(4)检验反应后的固体是否存在Fe3O4，引起小组成员争论：①甲同学认为可以使用化学方法，先用足量盐酸溶解，再分别检验Fe2+和Fe3+。大家认为该方法不合理，请写出至少1条理由___________；②乙同学认为可以利用Fe3O4的磁性检验。由于铁粉和生成的Fe3O4难以分离鉴别，乙同学查阅资料之后，用极细钢丝网代替铁粉进行实验。在实验前后分别剪下少量钢丝，用铁片靠近钢丝，观察到___________现象，证明了反应后的固体中含有Fe3O4。【答案】作安全瓶，防倒吸先点燃酒精灯，待水蒸气充满硬质玻璃管后，再点燃酒精喷灯防止加热时铁与硬质玻璃管中的氧气(空气)反应收集和储存H2，便于安全点燃氢气可能铁粉未反应完，剩余的铁粉与Fe3+反应生成Fe2+，检测不出Fe3+；或者可能铁粉未反应完，剩余的铁粉与Fe3+或者H+反应生成Fe2+，无法判断Fe2+的来源实验前铁片上无明显现象，实验后铁片上吸附大量钢丝【分析】本实验的目的是用水蒸气与还原铁粉反应，制取并收集产生的气体，最后加以检验。为保证铁粉与水蒸气发生反应，应先通水蒸气，排尽装置内的空气后，再让铁粉与水蒸气的反应发生；用肥皂液收集生成的气体，主要是为了便于检验。【详解】(1)铁和水蒸气反应，生成四氧化三铁和氢气，用双线桥表示电子转移的方向和数目时，箭头始于反应物中的失电子元素或得电子元素，箭头终止于生成物中的该变价元素，数目为化合价变化总数，即为；试管2中进气导管和出气导管都短，可防倒吸，其作用是作安全瓶，防倒吸。答案为：；作安全瓶，防倒吸；(2)通入水蒸气的作用，一方面是提供反应物，另一方面是排尽装置内的空气，所以酒精灯与酒精喷灯点燃顺序为：先点燃酒精灯，待水蒸气充满硬质玻璃管后，再点燃酒精喷灯，理由是：防止加热时铁与硬质玻璃管中的氧气(空气)反应。答案为：先点燃酒精灯，待水蒸气充满硬质玻璃管后，再点燃酒精喷灯；防止加热时铁与硬质玻璃管中的氧气(空气)反应；(3)通过点燃试管3中产生的肥皂泡，来检验生成的气体，则肥皂液中收集了氢气，所以肥皂液的作用是收集和储存H2，便于安全点燃氢气。答案为：收集和储存H2，便于安全点燃氢气；(4)①铁粉与水蒸气反应后，铁粉有剩余，生成的Fe3O4中混有Fe，所以大家认为该方法不合理，理由是：可能铁粉未反应完，剩余的铁粉与Fe3+反应生成Fe2+，检测不出Fe3+；或者可能铁粉未反应完，剩余的铁粉与Fe3+或者H+反应生成Fe2+，无法判断Fe2+的来源；②在实验前后分别剪下少量钢丝，用铁片靠近钢丝，利用Fe3O4的磁性作用，可吸引钢丝，所以观察到实验前铁片上无明显现象，实验后铁片上吸附大量钢丝现象，证明了反应后的固体中含有Fe3O4。答案为：可能铁粉未反应完，剩余的铁粉与Fe3+反应生成Fe2+，检测不出Fe3+；或者可能铁粉未反应完，剩余的铁粉与Fe3+或者H+反应生成Fe2+，无法判断Fe2+的来源；实验前铁片上无明显现象，实验后铁片上吸附大量钢丝。【点睛】在分析实验后某成分的性质时，一定要考虑到反应物很难完全反应，剩余反应物与某成分的检验是否会产生干扰。【题7】（甘肃·天水市第一中学高一开学考试）A~J都是初中化学中的常见物质，其中D、E对维持自然界生命活动至关重要，A、B为黑色固体，C是红色金属单质，H为气体.它们的相互转化关系如下图所示。请回答下列问题：（1）写出下列物质的化学式：B_______D_______I_______J_______（2）反应①②③④中属于置换反应的是_______(填序号)（3）写出反应④的化学方程式_______（4）写出反应②的离子方程式_______(澄清石灰水过量)（5）写出反应⑤的离子方程式_______【答案】（1）CuOCO2FeSO4CaCO3（2）①（3）3CO+Fe2O32Fe+3CO2（4）CO2+Ca2++2OH-=CaCO3↓+H2O（5）Fe+2H+=Fe2++H2↑【分析】根据A-J都是初中化学中的常见物质，D、E对维持自然界生命活动至关重要，所以D、E可能是水、氧气或二氧化碳中的一种，C是红色的金属单质，所以C是铜，A、B为黑色固体，高温会生成铜和D，A在足量的E中可以燃烧，所以A是木炭，B就是氧化铜，D就是二氧化碳，木炭和氧气反应会生成二氧化碳，所以E是氧气，二氧化碳和木炭会生成一氧化碳，所以F是一氧化碳，二氧化碳和氢氧化钙反应会生成碳酸钙沉淀，所以J是碳酸钙，一氧化碳和氧化铁会生成铁和二氧化碳，G是铁，铁和稀硫酸反应会生成硫酸亚铁和氢气，H是一种气体，所以H是氢气，I是硫酸亚铁；据此解答。（1）由上述分析可知，B是氧化铜(CuO)，D是二氧化碳(CO2)，I是硫酸亚铁(FeSO4)，J是碳酸钙(CaCO3)；答案为CuO；CO2；FeSO4；CaCO3。（2）反应①为C+2CuO2Cu+CO2，反应②为CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O，反应③为CO2+C2CO，反应④为3CO+Fe2O32Fe+3CO2，则反应①②③④中属于置换反应的是①；答案为①。（3）反应④是一氧化碳和氧化铁在高温条件下发生反应生成铁和二氧化碳，其化学方程式为3CO+Fe2O32Fe+3CO2；答案为3CO+Fe2O32Fe+3CO2。（4）反应②是二氧化碳和澄清石灰水(过量)发生反应生成碳酸钙沉淀和水，其离子方程式为CO2+Ca2++2OH-=CaCO3↓+H2O；答案为CO2+Ca2++2OH-=CaCO3↓+H2O。（5）反应⑤是铁与稀硫酸发生反应生成硫酸亚铁和氢气，其离子方程式为Fe+2H+=Fe2++H2↑；答案为Fe+2H+=Fe2++H2↑。提分作业提分作业【练1】（山西·长治市第一中学校）高炉炼铁的主要反应为，下列对该反应的说法正确的是A．是氧化剂 B．中碳元素被还原C．的化合价升高 D．该反应是置换反应【答案】A【详解】A．的化合价从+3价降低为0，得电子，被还原，是氧化剂，故A正确；B．中碳元素的化合价从+2价升高为+4价，被氧化，故B错误；C．的化合价从+3价降低为0，故C错误；D．置换反应是一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物，该反应不是置换反应，故D错误；故选A。【练2】（上海市奉贤区奉城高级中学高二期末）下列关于铁的物理性质，叙述不正确的是（）A．铁具有良好的延展性 B．铁是热和电的良导体C．铁是黑色的固体 D．铁能被磁化【答案】C【详解】A．铁具有良好的延展性，可以拉丝、制成薄片等，A正确；B．铁是热和电的良导体，可以作炊具和导线等，B正确；C．铁是银白色有金属光泽固体，C错误；D．铁能被磁化而具有磁性，D正确。答案选C。【练3】（全国·高一课时练习）下列关于铁的叙述错误的是A．纯净的铁是光亮的银白色金属B．铁能被磁铁吸引，在磁场作用下，铁自身也能产生磁性C．铁是地壳中含量最多的金属元素，所以分布在地壳的铁有游离态也有化合态D．纯铁的抗蚀能力相当强，在干燥的空气里不易被氧化【答案】C【详解】A．纯净的铁是光亮的银白色金属，正确；B．铁是强磁性物质，在磁场作用下被磁化，正确；C．铝是地壳中含量最多的金属元素，铁第二位，错误；D．纯铁加上周围的空气又是干燥的，不能形成原电池，因此不会发生电化学腐蚀，故抗蚀能力很强，正确。【练4】（山东·枣庄市第三中学高一月考）下列物质不能由对应的两种单质直接化合制备的是A． B． C． D．【答案】D【详解】A．铜和氯气在点燃的条件下生成氯化铜，A项不符合题意；B．Na2O可由钠与氧气直接化合生成，B项不符合题意；C．Na2O2可由钠与氧气直接化合生成，C项不符合题意；D．铁与氯气直接化合生成氯化铁，不能得到FeCl2，D项符合题意；答案选D。【练5】（吉林·长春外国语学校高一期末）我国宋代的药物著作《开宝本草》中记载了铁华粉的制法：“取钢煅作叶如笏或团，平面磨错令光净，以盐水洒之，于醋瓮中阴处埋之一百日，铁上生衣，铁华成矣。”由此判断铁华粉是指A．铁粉 B．氢氧化亚铁 C．氢氧化铁 D．醋酸亚铁【答案】D【详解】铁华粉的制法为：取钢煅作叶，令表光净、以盐水洒之并置于浓醋瓮中，阴处埋之百日，则铁上生衣，铁华成矣，由信息可知，Fe与醋酸反应生成铁华粉，铁是活泼金属，能与酸反应亚铁盐，即铁能与醋酸反应生成醋酸亚铁，所以铁华粉是指醋酸亚铁，故答案为D。【练6】（陕西·洋县中学高一月考）铁片加入下列溶液中，铁片溶解，溶液质量增加的是A．硫酸铜溶液 B．氯化钠溶液 C．盐酸 D．硝酸银溶液【答案】C【详解】A．把铁片放入硫酸铜溶液中，铁能把铜置换出来，即Fe+CuSO4=FeSO4+Cu，由反应时的质量关系可知，每56份质量的铁可置换出64份质量的铜，因此溶液的质量会减轻，故A不符合题意；B．由于钠的活动性要比铁更强，所以把铁片放入氯化钠溶液中不会发生反应，铁片不会溶解，溶液的质量不变，故B不符合题意；C．把铁片放入盐酸中，铁与盐酸反应，生成FeCl2和H2，即Fe+2HCl=FeCl2+H2↑，由反应时的质量关系可知，每56份质量的铁可置换出2份质量的氢气，因此溶液的质量会增加，故C符合题意；D．把铁片放入硝酸银溶液中，铁能把银置换出来，即Fe+2AgNO3=Fe(NO3)2+2Ag，由反应时的质量关系可知，每56份质量的铁可置换出216份质量的银，因此溶液的质量会减轻，故D不符合题意；答案为C。【练7】（全国·高一课时练习）铁是一种化学性质比较活泼的金属，在一定条件下能与多种物质发生化学反应。(1)反应①的化学方程式为_______。(2)反应②的化学方程式为_______。(3)反应③的化学方程式为_______。【答案】3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2Fe+CuSO4=FeSO4+CuFe+2HCl=FeCl2+H2↑【分析】Fe与水蒸气在高温下反应产生Fe3O4、H2；Fe与CuSO4发生置换反应产生FeSO4、Cu；Fe与HCl反应产生FeCl2、H2；Fe与O2在点燃时反应产生Fe3O4。【详解】(1)铁和水蒸气在高温下反应产生Fe3O4和H2，反应的化学方程式为：3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2；(2)由于金属活动性：Fe＞Cu，铁和硫酸铜在溶液中反应生成硫酸亚铁和铜，反应为：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu；(3)在金属活动性顺序表中，Fe位于H元素的前边，能够与盐酸发生置换反应产生氯化亚铁和氢气，反应方程式为：Fe+2HCl=FeCl2+H2↑。【练8】（四川·攀枝花市第十五中学校高一月考）某探究小组采用下图所示装置进行Fe粉与水蒸气的反应。(1)实验前检查装置气密性的方法为______________。(2)检验实验中生成气体的实验操作是_____________。(3)写出试管中发生的化学反应方程式________________【答案】将装置末端的导管插入盛有水的水槽中，双手捂住试管，导管口有气泡冒出，松开双手，导管内有一段水柱，则装置气密性良好点燃肥皂泡，有爆鸣声3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2↑【分析】（1）检查装置的气密性有加热法和液压法，从本装置的情况看，应该选用加热法；（2）根据氢气与氧气混合点燃产生爆鸣声，进行分析；（3）根据质量守恒写出方程式。【详解】（1）利用加热法检验该装置气密性，实验前检查装置气密性的方法为将装置末端的导管插入盛有水的水槽中，双手捂住试管，导管口有气泡冒出，松开双手，导管内有一段水柱，则装置气密性良好。故答案为：将装置末端的导管插入盛有水的水槽中，双手捂住试管，导管口有气泡冒出，松开双手，导管内有一段水柱，则装置气密性良好；（2）根据氢气与氧气混合点燃产生爆鸣声，检验实验中生成气体的实验操作是点燃肥皂泡，有爆鸣声。故答案为：点燃肥皂泡，有爆鸣声；（3）Fe粉与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，试管中发生的化学反应方程式3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2↑，故答案为：3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2↑。课后篇素养形成合格考达标练1.有关铁的氧化物的说法正确的是()A.Fe3O4是黑色固体,有磁性B.Fe2O3既不溶于水也不溶于酸C.FeO是碱性氧化物,可与H2O反应生成Fe(OH)2D.FeO、Fe2O3、Fe3O4中铁的化合价相同答案A解析Fe2O3能溶于酸,B错误;FeO是碱性氧化物,但不能与H2O反应生成Fe(OH)2,C错误;FeO中铁的化合价为+2价、Fe2O3中铁的化合价为+3价、Fe3O4中铁的化合价为+2价和+3价,D错误。2.我国科学家参与研制的阿尔法磁谱仪已随美国发现号航天飞船升入太空,开始了探索宇宙中是否存在“反物质”的研究工作。根据你所学的知识推测用于制造阿尔法磁谱仪的核心部件的材料是()A.FeO B.Fe2O3C.Fe3O4 D.Fe(OH)3答案C解析根据磁谱仪所用物质具有磁性确定为Fe3O4。3.下列物质的颜色和性质或用途对应不正确的是()选项物质颜色性质或用途AFe2O3红棕色红色油漆、涂料BFe(OH)2白色易被氧化成灰绿色,一段时间后有红褐色物质生成CFe(OH)3红褐色受热易分解生成红棕色粉末DFeO黑色不稳定,空气中加热生成Fe2O3答案D解析FeO不稳定,空气中加热生成Fe3O4。4.在空气中氢氧化亚铁白色沉淀可转化为红褐色沉淀。关于该反应的下列叙述中不正确的是()A.生成物为氢氧化铁B.该反应是化合反应C.该反应是氧化还原反应D.氢氧化亚铁作氧化剂答案D解析白色氢氧化亚铁沉淀转化为红褐色沉淀,生成物是氢氧化铁,故A正确;题述反应符合化合反应的特征,该反应是化合反应,故B正确;该反应中有元素化合价变化,是氧化还原反应,故C正确;在4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3中,氢氧化亚铁作还原剂,O2作氧化剂,故D错误。5.某学习小组进行了下图所示的实验,实验后组员之间的交流不合理的是()A.甲同学认为试管b中收集到的气体可点燃,且产生淡蓝色火焰B.乙同学认为试管a中生成的黑色固体可能为四氧化三铁C.丙同学认为将少量还原性铁粉放入试管中,加适量的水,加热也可实现该反应D.丁同学认为试管中湿棉花的作用是产生水蒸气答案C解析铁与水蒸气在高温条件下可反应,与液态水加热也不反应。6.(2020浙江温州“十校联合体”期末联考)下列物质中,不能由金属跟非金属单质直接化合得到的是()A.Na2O2 B.NaCl C.FeCl2 D.Fe3O4答案C解析过氧化钠可由钠和氧气在加热条件下直接化合得到;氯化钠可由钠和氯气在加热条件下直接化合得到;氯化亚铁无法由金属跟非金属单质直接化合得到,铁和氯气在加热条件下会生成氯化铁;四氧化三铁可由铁和氧气在点燃条件下直接化合得到。7.(2020浙江台州高一检测)某化学兴趣小组利用如图装置进行“铁与水反应”的实验,并检验产物的性质,请回答下列问题:(1)A装置的作用是,B中反应的化学方程式为。

(2)D的作用是。

(3)E中的现象是。

(4)A、B两个装置中应先点燃处的酒精(喷)灯,点燃E处酒精灯之前应进行的操作是。

答案(1)产生水蒸气3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2(2)吸收未反应的水蒸气(3)黑色固体变为红色,右端管壁有水珠生成(4)A收集H2,并检验其纯度解析(1)B中进行的反应是3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,故A为提供水蒸气的装置。(2)D的作用是除去未反应的水蒸气,干燥H2。(3)E中反应为H2+CuOCu+H2O,故黑色粉末变红,同时硬质玻璃管右端会有水珠生成。(4)应先点燃A处,若先点燃B处,B中的Fe会与空气中O2反应生成Fe2O3;点燃E处酒精灯前要收集H2,检验纯度。等级考提升练8.(双选)下列关于铁与水反应的描述中,不正确的是()A.铁与水蒸气反应的产物是黑色的Fe2O3B.红热的铁能与水蒸气反应,放出的气体点燃时能发出爆鸣声C.铁与水蒸气的反应不是氧化还原反应D.常温下,Fe与H2O不反应,但在空气中的O2、H2O共同作用下能发生反应答案AC解析铁与水蒸气反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,生成黑色的Fe3O4,A项错误;不纯的H2在空气中点燃时能发出爆鸣声,B项正确;该反应为氧化还原反应,C项错误;常温下,铁在潮湿的空气中易被腐蚀,D项正确。9.铁屑溶于过量稀硫酸,过滤后向滤液中加入过量氨水,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。上述沉淀和残渣分别是()A.Fe(OH)3Fe2O3 B.Fe(OH)2Fe2O3C.Fe(OH)2Fe(OH)3 D.Fe(OH)2Fe3O4答案B解析铁与稀硫酸反应生成FeSO4,再与过量氨水反应生成白色沉淀Fe(OH)2,在空气中加热Fe(OH)2,铁元素被氧化为+3价,最后所得红棕色残渣为Fe2O3。10.(2020贵州贵阳高一检测)下列叙述中正确的是()A.氢氧化铁胶体是一种红褐色沉淀B.氢氧化亚铁能与盐酸反应生成氯化铁和水C.氢氧化亚铁在空气中放置可转化为氢氧化铁D.氢氧化亚铁在空气中加热可分解生成氧化亚铁和水答案C解析胶体是较稳定的分散系,氢氧化铁胶体不是沉淀,A项错误;氢氧化亚铁溶于盐酸生成氯化亚铁,而不是氯化铁,B项错误;在空气中,氢氧化亚铁被氧气氧化为氢氧化铁,C项正确;在空气中加热,氢氧化亚铁可分解,也会被氧气氧化,D项错误。11.“秦砖汉瓦”是我国传统建筑文化的一个缩影。同是由黏土烧制的砖瓦,有的是黑色的,有的却是红色的,你猜测其中的原因可能是()A.土壤中含有铁粉、二氧化锰等B.黑砖瓦是煅烧过程中附着了炭黑,红砖瓦则是添加了红色耐高温染料C.土壤中含有的铜元素经过不同工艺煅烧,分别生成了黑色CuO和红色CuD.土壤中含有的铁元素经过不同工艺煅烧,分别生成了黑色Fe3O4或FeO和红色Fe2O3答案D解析黏土中含有铁元素,在烧制砖瓦时,与O2反应,生成氧化物,铁元素的氧化物有3种,FeO与Fe3O4为黑色,Fe2O3为红棕色,故D项正确。12.(2020陕西西安高一检测)下列说法正确的是()A.把生铁放置于潮湿的空气中,铁表面有一层红棕色的斑点,是生成了Fe(OH)3B.铁表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化C.将试管①中铁粉与水蒸气加热,试管②中肥皂水冒泡,说明铁与水蒸气在加热条件下发生了反应D.Fe2O3是红棕色粉末,俗称铁红答案D解析红棕色斑点是Fe2O3·xH2O,A错误;铁表面的氧化层疏松,不能阻止铁的进一步氧化,B错误;因加热试管①时,试管①中气体受热膨胀,在试管②处也会有气泡产生,所以试管②中肥皂水冒泡不能说明Fe与水蒸气发生了反应,C错误。13.(双选)中科院化学所研制的晶体材料——纳米四氧化三铁,在核磁共振造影及医药上有广泛用途。其生产过程的部分流程如下所示。FeCl3·6H2OFeOOH纳米四氧化三铁下列有关叙述不合理的是()A.纳米四氧化三铁具有磁性,可作为药物载体用于治疗疾病B.纳米四氧化三铁可分散在水中,它与FeCl3溶液的分散质粒子直径大小相等C.反应①属于氧化还原反应D.反应②的化学方程式是6FeOOH+CO2Fe3O4+3H2O+CO2答案BC解析纳米四氧化三铁为磁性纳米晶体材料,可作为药物载体用于疾病的治疗,A项正确;纳米四氧化三铁分散在适当的分散剂中形成的分散系属于胶体,不同于溶液中溶质粒子的直径,B项错误;反应①生成FeOOH,化合价未发生改变,所以不是氧化还原反应,C项错误;由制备过程可知,反应②的反应物为FeOOH和CO,由一种生成物为Fe3O4和质量守恒定律可知反应为6FeOOH+CO2Fe3O4+3H2O+CO2,D项正确。14.(2020甘肃兰州高一检测)应用下列装置,在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物,加热,并通入水蒸气,就可以完成高温下Fe与水蒸气反应的实验。请回答该实验中的问题。(1)实验前必须对整套装置进行气密性的检查,操作方法是。

(2)圆底烧瓶中盛装的是水,该装置受热后的主要作用是;