高中化学必修一铁及其化合物专题练习解析

铁及其化合物【学习目标】1、铁的性质；2、铁的重要化合物及其相互转化。【要点梳理】要点一、铁铁的原子结构示意图如下：【高清课堂：铁及其化合物】.物理性质⑴常温下，纯铁是银白色具有金属光泽的金属（纯铁的抗蚀力相当强），易导电、导热，有延展性。⑵铁的熔沸点都很高：熔点是1535C,沸点是2750Co⑶铁能被磁体吸引，在磁场的作用下，自身也能产生磁性。【高清课堂：铁及其化合物】.化学性质当跟弱氧化剂反应时：Fe-2e=Fe2+;当跟强氧化剂反应时：Fe-3e=Fe3+。⑴铁与非金属的反应：点燃3Fe+2O2Fe3O4点燃-c-2Fe+3Cl2^=2FeCl3,2Fe+3B「2=2FeB%一.iAFe+l2=Fel2,Fe+SFeS⑵铁和某些盐（如CuSO4）溶液的反应：Fe+Cu2+=Fe2++Cu⑶铁与酸的反应：与非氧化性酸：Fe+2H+=Fe2++H2T△⑷铁与水蒸汽的反应：3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2（注意产物是Fe3O4）注意：①该实验所用铁粉为还原铁粉（即刚用还原的方法得到的铁粉）。②实验中收集气体，并通过爆鸣实验来验证氢气的产生。要点二、铁的化合物.铁的氧化物FeO不稳定，在空气里受热，就迅速被氧化成FesO4。Fe2O3常用作红色油漆和涂料，赤铁矿（主要成分是Fe2O3）是炼铁的原料。Fe的常见化合价只有+2价和+3价，Fe3O4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，通常也可写成FeOFe2O3的形式。FeO、Fe2O3属于碱性氧化物，Fe3O4不属于碱性氧化物。【高清课堂：铁及其化合物】.铁的氢氧化物名称氢氧化亚铁氢氧化铁

化学式Fe(OH)2Fe(OH)3分类碱碱性质色态白色固体红褐色固体水溶性不溶于水不溶于水与酸反应Fe(OH)2+2H+=FeFe只具有还原性，可以被氧化剂氧化成Fe2+、Fe3+Fe只具有还原性，可以被氧化剂氧化成Fe2+、Fe3+。(1)Fe能被S、Fe3+、Cu2+、H+等较弱氧化剂氧化为Fe2+,如Fe+S===FeS,Fe+2Fe3+=3Fe2+。,点燃(2)Fe能被012、B「2、HNO3、浓H2SO4等强氧化剂氧化为Fe3,如2Fe+3C12^^=2FeC13。Fe2+既具有还原性又具有氧化性，可以被氧化为Fe3+,也可以被还原为Fe。(1)当Fe2+遇到强氧化剂。2、012、HNO3、KMnO4等时，被氧化为Fe3+,如2Fe2++C12=2Fe3++2C1(2)当Fe2+遇到0、A1、Zn、CO等还原剂时，可以被还原为Fe,如Fe2++Zn=Zn2++Fe,FeO+0O==Fe+0O2。Fe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O还原性稳定性4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3A…_,…2Fe(OH)3Fe2O3+3H2。(受热分解)制法原理Fe2++2OH-=Fe(OH)2JIFe3++3OH-=Fe(OH)3I现象白色絮状沉淀红褐色沉淀要点诠释：Fe(OH)2的制备要点：①.硫酸亚铁要现配(配制时，蒸储水要煮沸，以减少蒸储水中溶解的氧，防止亚铁离子被氧化)。②.制取Fe(OH)2时，要将吸有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0014),以防止空气与Fe(OH”接触发生反应。.铁盐和亚铁盐：铁盐(Fe3+)亚铁盐(Fe2+)颜色原;色淡绿色与碱反应Fe3++3OH=Fe(OH)3JFe2++2OH=Fe(OH)2J氧化性、还原性氧化性2Fe3++Fe=3Fe2+氧化性：Fe2++Zn=Zn2++Fe还原性：2Fe2++012=2Fe3++201要点三、Fe2+、Fe3+、Fe的相互转变一一“铁三角还原刑

杂等。如Fe2+的溶液中含有Fe3+,可加入Fe粉以除去Fe3+等。【高清课堂：铁及其化合物】要点四、Fe2+、Fe3+的鉴别鉴别方法L2+FeI-3+Fe观察法浅绿色原;色加碱(NaOH)法①现象：白色沉淀一"T灰绿色一燮二红褐色沉淀②反应：Fe2++2OH—=Fe(OH)2J(白色)4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3(红褐色)①现象：红褐色沉淀②反应：Fe3++3OH—=Fe(OH)3j(红褐色)加盐(SCN)法①现象：加入KSCN溶液无明显现象，再滴入氯水变成红色溶液②反应：2Fe2++Cl2=2Fe3++2ClFe3++3SCN=Fe(SCN”(红色)①现象：加入KSCN溶液，溶液变为红色②反应：Fe3++3SCN=Fe(SCN)3(红色)【典型例题】类型一：金属与水(水蒸气)反应的实验探究例1如下图所示，在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，用试管收集产生的经干燥的气体，并靠近火焰点火。(1)所观察到的现象是,有关反应的化学方程式是。(2)干燥管内可装入的试剂是,其作用是。干燥管还可用(填装置名称)代替。(3)玻璃管中石棉绒的作用是。实验开始时应先点燃,实验结束时，应先熄灭【答案】(1)红热的铁与水蒸气反应，放出气体，这种气体靠近火焰点火时，能燃烧或发出爆鸣声△3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2(2)碱石灰(或无水CaCl2、硅胶等)吸收水蒸气，干燥氢气U形管(3)铁粉的载体，增大铁粉与水蒸气的接触面积酒精灯酒精喷灯【解析】常温下Fe不与H2O发生反应，但在高温下，Fe与H2O(g)反应生成Fe3O4和出。因铁粉和Fe3O4均为黑色，因此实验过程中固体颜色无明显变化，但产物H2可用点燃的方法验证。石棉绒成分为硅酸盐，它细破螭管工一大头针、钠块细破螭管工一大头针、钠块滴有盼能的水溶液举一反三：【变式1】有人设计了如右图所示的实验装置，目的是做钠与水反应的实验并验证:①钠的物理性质；②钠与水反应的产物是什么。(1)当进行适当操作时还需要的仪器有。(2)如何进行操作？。(3)实验现象是。【答案】(1)小试管和酒精灯(2)将大头针向上提，使钠块落入水中，将小试管扣在导管上收集反应产生的气体，用拇指堵住小试管口移近酒精灯，松开拇指点燃小试管中的气体(3)钠浮在水面上很快熔化成闪亮的小球，并逐渐消失，水溶液由无色变成红色，点燃小试管中的气体时，有尖锐的爆鸣声类型二：铁的氧化物、氢氧化物的性质例2有0.4g铁的氧化物，用足量的CO在高温下将其还原，把生成的CO2全部通入足量的澄清石灰水中，得到0.75g固体沉淀物。这种铁的氧化物的化学式为()。A.FeOB.Fe2O3C.Fe3O4D.Fe4O5【答案】B-高温【解析】可设这种铁的氧化物的化学式为FexOy,则发生的反应为FexOy+yCOxFe+yCO2,Ca(OH)2+CO2=CaCO3J+HO。从而得到FexOy与CaCO3的关系式为：FexOy〜yCaCO356x+16y100y0.4g0.75g56x1S10y0.4g-0.75g解得：x：y=2：3。所以，这种铁的氧化物的化学式为Fe2O3。【总结升华】(1)Fe3O4是一种纯净物，而不是由FeO和Fe?O3组成的混合物。其组成也可用盐的形式表示为Fe(FeO2)2。(2)铁的氧化物都能与铝粉混合发生铝热反应，其通式可以表示为：高温2yAl+3FexOyyAl2O3+3xFe此反应可应用于野外焊接钢轨，在定向爆破中熔断钢筋。举一反三：【变式1】对于金属的氢氧化物，下列说法正确的是()。A.全部由金属氧化物溶于水制得B.可以用化合反应、复分解反应制得C.Fe(OH)2、Fe(OH)3、Al(OH)3都不溶于过量的强碱D.金属氢氧化物的热稳定性均较差【答案】B类型三：铁盐和亚铁盐的性质例3将铁粉、铜粉、FeCl3溶液和CuCl2溶液混合于某容器中充分反应(假定容器不参与反应)。试判断下列情况下，溶液中存在的金属离子和金属单质。(1)若铁粉有剩余，则容器中不可能有的离子是：;铜单质(填〜定”或可能”)存在。(2)若氯化铁和氯化铜都有剩余，则容器中不可能有的单质是,Fe2+(填—定"或何能")存在。【答案】(1)Fe3+、Cu2+一定(2)Fe、Cu一定【解析】本题属于物质共存问题，解答时应首先弄清物质间可能发生的反应，凡相互间能发生反应的物质就不可能大量共存。本题涉及的反应有：①Fe+2FeCl3=3FeCl2②Fe+CuCl2=Cu+FeCl2③Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2(1)若铁粉有剩余，则容器中不可能有Fe3+、Cu2+,因为它们能发生上述①②反应，一定有铜单质。(2)若FeCl3和CuCl2都有剩余，则容器中一定没有Fe、Cu,一定有Fe2+。【总结升华】在氧化还原反应中，氧化剂与不同还原剂反应时，应先与还原性强的反应；同样，还原剂与不同氧化剂反应时，也应先与氧化性强的反应，即遵循先强后弱”的规律。举一反三：

【变式1】要证明某溶液中不含Fe3+,而含有Fe2+,进行如下实验操作时最佳顺序为()。①加入少量氯水②加入少量KMnO4溶液③加入少量KSCN溶液A.①③B.③②C.③①D.①②③【答案】C类型四：Fe(OH)2的制取例4用下面方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。用不含Fe3+的FeSO,溶液与用不含。2的蒸储水配制的NaOH溶液反应制备。(1)除去蒸储水中溶解的O2常采用的方法。(2)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含。2的NaOH溶液，插入FeSO,溶液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是。O2变少。【答案】(1)煮沸(2)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触。O2变少。(1)气体的溶解度是随温度升高而降低的，所以煮沸后的蒸储水中溶解的(2)避免生成的Fe(OH)2被空气(氧气)氧化。举一反三：【变式1】根据下述实验装置和操作，回答有关问题。按右图所示装置，用两种不同操作分别进行实验，观察B管中的现象。操彳1:先夹紧止水夹a,再使A管开始反应，实验中B管中观察到的现象是。B管中发生反应的离子方程式是。操彳2：打开止水夹a,使A管开始反应一段时间后再夹紧止水夹a,实验中在B管中观察到的现象是。B管中发生反应的离子方程式是【答案】A管中有液体被压入B管，在B管中看到产生白色沉淀，又迅速转化为灰绿色，最后转化为红褐色Fe2++2OH=Fe(OH)2j；4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3A管中有气体进入B管，在B管中看到产生白色沉淀，且在一定时间内不变色Fe2++2OH=Fe(OH)2J【巩固练习】一、选择题TOC\o"1-5"\h\z.近年来，有不少人用磁铁在河沙里提取铁砂，该铁砂的主要成分可能是()。A.F&O3B.FeOC.Fe3O4D.FeS.下列物质中，常用来制造油漆的颜料的是()。A.FeOB.F&O3C.Fe3O4D.Fe(OH)3.含有下列离子的溶液中，加入铁粉，不发生反应的是()。A.Mg2+B.Cu2+C.H+D.Fe3+4,将Fe(OH)2露置在空气中加热灼烧所得的产物为()。A.FeOB.Fe2O3C.Fe3O4D.Fe(OH)3先产生白色沉淀，后白色5.有下列四组物质，如果把某组物质中的后者逐滴加入到前者中至过量，将出现沉淀溶解”的现象，这组物质是()。先产生白色沉淀，后白色A.稀硫酸、氯化钢溶液B.硫酸亚铁溶液、氢氧化钠溶液C.氯化钠溶液、硝酸银溶液D.氯化铝溶液、氢氧化钠溶液6,将Na2O2投入到FeCl2溶液中，可观察到的现象是(

①生成白色沉淀②生成红褐色沉淀③有气泡产生④溶液变成棕黄色A.①②B.②③C.①②④D.③④.随着人们生活节奏的加快，方便的小包装食品已被广泛接受。为了延长食品的保质期，防止食品氧化变质，TOC\o"1-5"\h\z在包装袋中可以加入的化学物质是（）。A.无水硫酸铜B.硫酸亚铁C.食盐D.生石灰.用一种试剂就可以将：NaOH、NH4SCN、AgNO3、Na2SO4四种无色溶液鉴别出来，这种试剂是（）。A.滨水B.FeCl3C.Fe（NO3）3D.BaCl2.在雷达的微波过滤器里使用的铁氧磁性体为轨铁石榴石（Y3Fe5Oi2）,其中丫最高正价为+3价。下列有关叙述中正确的是（）。A.可表示为3YO33FeOFe2O3B.可表示为Y3O5Fe3O4Fe2O3C.其中钻、铁化合价均为+3价D.其中钻、铁化合价均有+2、+3价.搜狐网报道：中国每年要进口5亿吨左右的铁矿石，占世界海上铁矿石贸易量的一半以上，随着全球铁矿石价格的上涨，中钢协与澳大利亚必和必拓公司谈判陷入困境。关于铁矿石的说法正确的是（）。A.赤铁矿的主要成分是Fe3O4B.铁矿石的主要成分与铁锈的主要成分相同C.磁铁矿粉末溶于盐酸后，加入KSCN溶液，溶液变红色D.FeO俗称铁红11,某500mL溶液中含0.1molFe2+、0.2molFe3+,加入0.2mol铁粉，待Fe3+完全还原后溶液中Fe2+的物质的量浓度为（假设反应前后溶液体积不变）（）。A.0.4mol/LB.0.6mol/LC.0.8mol/LD.1.0mol/L二、填空题.在烧制砖瓦时，用黏土做成的坯经过烘烧后，铁的化合物转化成而制得红色砖瓦。若烘烧后期从窑顶慢慢浇水，窑内会产生大量的气体，它们把该红色物质还原成的黑色化合物是,同时还有未烧完的炭颗粒，从而制得了青色砖瓦。.已知A为常见的金属单质，根据如图所示的关系：黑色晶体闾红橘色固体（1）确定A、B、C、D、E、F的化学式：A,B,C,D,EF。Fe3+、CuFe3+、Cu2+、Cl、NO3.试设计一个方案，在用廉价的原料和每种原料只用一次的条件下，分三步从含有的废液中，把Fe3+转化为绿矶回收；把Cu2+转化为Cu回收。各步反应应加入白^原料依次是。各步反应的离子方程式是：（1）；⑵;(3)。4.铁是一种化学性质比较活泼的金属。也是用途最广泛的金属。铁在一定条件下能跟多种物质发生化学反应。完成下列问题：(1)以铁为研究对象。仿照下图中的实例在框图处填写物质的化学式(所填写的反应物不属于同一类别的物质。生成物必须填写铁的化合物)。①;②;③;④。(2)实验室要除去细碎铜屑中的少量铁屑，请用化学方法和物理方法将其除去。(只用简单的原理描述即可)化学方法：。物理方法：。(3)据统计，每年锈蚀的钢铁约占世界钢铁年产总量的四分之一。联系生活、生产实际，举出防止钢铁生锈的两种常用方法：①;②。(4)经研究发现。长期使用铁锅炒菜做饭，可有效地减少缺铁性贫血的发生，原因是;如果在炒菜时经常加入适量的食用醋，效果会更好，理由是。【参考答案与解析】一、选择题C【解析】Fe3O4具有磁性。B【解析】Fe2O3是一种红棕色粉末，常用于制造红色油漆和涂料。A【解析】Fe与Cu2+、H+、Fe3+均能发生氧化还原反应。B高温【解析】加热时Fe(OH)2被氧化为Fe(OH)3,Fe(OH)3再受热分解：2Fe(OH)3^=Fe2O3+3H2。。D【解析】氯化钢溶液逐滴加入到稀硫酸中产生白色沉淀：Ba2++SO42—==BaSO4，无论BaCl2过量还是H2SO4过量，白色沉淀都不会溶解，A项不符合。氢氧化钠溶液逐滴加入到硫酸亚铁溶液中，现象是生成白色沉淀并迅速变为灰绿色，最后变成红褐色沉淀。发生的反应是Fe2++2OH==Fe(OH)2,4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3,B项不符合。硝酸银溶液逐滴加入到氯化钠溶液中只产生白色沉淀：Ag++Cl一==AgCl，当硝酸银溶液过量时。白色沉淀不会溶解，C项不符合。氢氧化钠溶液逐滴加入到氯化铝溶液中，发生的反应是Al3++3OH==Al(OH)3，A1(OH)3+OH==AlO2+2H2O,即先产生白色沉淀，后白色沉淀溶解。B【解析】Na2O2与水反应生成NaOH和O2,NaOH与FeCl2反应生成的Fe(OH)2可被氧化成Fe(OH)3。B【解析】FeSO4具有还原性，能除去残留的。2。B【解析】根据题目中的几种物质分析，NaOH的鉴别可以选用铁离子，SCN一的鉴别可以选用铁离子，银离子的检验可以选用氯离子。C【解析】设铁的化合价为x,据化合价代数和为零的原则有(+3)>3+5x+(—2)M2=0,解得x=+3。C

【解析】赤铁矿的主要成分是Fe2O3,Fe2O3俗称铁红，铁矿石主要有磁铁矿(Fe3。。、赤铁矿(F%O3),而铁锈的主要成分为Fe2O3xH2OoC【解析】发生反应为2Fe3++Fe==3Fe2+0.2mol0.1mol0.3molc(Fe)n(Fe声一Vc(Fe)n(Fe声一V—)0.4molnI,,0.8mol/L0.5L二、填空题Fe2O3H2和COFeO、F%O4【解析】发生的反应为CO,H2【解析】发生的反应为C+H2O(g)CO+H2,Fe2O3fF