铁及其化合物高一化学讲义课时作业（原卷版）

第三章铁金属材料第1节铁及其化合物1.了解铁元素在自然界中的存在形态2.认识铁的性质3.探究铁的化合物的化学性质知识点一铁的单质知识点二铁的氧化物铁的氢氧化物知识点三铁盐和亚铁盐知识点一铁的单质一、铁元素的存在及含量1.存在：铁在自然界中以单质形态存在于陨铁中。铁元素主要以+2价和+3价化合物的形态存在于矿石中。2.含量：地壳中的含量居第四位，仅次于氧、硅和铝。二、铁的物理性质：纯铁具有银白色金属光泽，有良好的延展性、导热性；能导电，但其导电性不如铜和铝；具有磁性，能被磁体吸引。三、铁的化学性质(较活泼)1.与非金属单质反应（1）与O2反应：化学方程式为；（2）与Cl2反应：化学方程式为；（铁丝在氯气中剧烈燃烧，生成棕褐色的烟，加入少量水后，溶液呈黄色）（3）与S反应：化学方程式为Fe＋Seq\o(=,\s\up6(△))FeS。2.与稀硫酸反应：离子方程式为。3.与盐溶液反应：与硫酸铜溶液反应的离子方程式为。4.与水蒸气反应：通常铁与冷水和热水均不反应，但高温下铁可与水蒸气反应。实验装置（干燥管内可装入的试剂是，其作用是吸收，使收集的氢气易点燃。玻璃管中石棉绒是作为铁粉的载体，增大；实验开始时应先点燃处酒精灯，实验结束时应先熄灭处酒精灯。实验现象用燃着的火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声(有生成)实验结论在高温下，铁与水蒸气反应生成Fe3O4和，化学反应方程式为【归纳总结】铁单质反应后产物的判断【例】在一定条件下铁粉和水蒸气反应，可以得到铁的氧化物。实验中其他试剂自选(装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、陶土网、加热设备等在图中均已略去)。根据图示判断下列说法不正确的是()A．实验进行时试管A中应加入的试剂是铁粉B．烧瓶B的作用是防止倒吸，烧瓶C的作用是产生水蒸气C．试管D中收集到的是H2D．A、B装置都需要酒精灯加热【变式】还原铁粉与水蒸气反应的装置如图所示，下列有关该实验的说法正确的是A．反应生成FeOB．湿棉花的主要作用是冷却试管，防止炸裂C．肥皂液的主要作用是检验生成的H2D．铁粉与水蒸气反应后，可立即用磁铁将剩余铁粉分离出来知识点二铁的氧化物和氢氧化物一、铁的氧化物物质氧化亚铁(FeO)氧化铁(Fe2O3)四氧化三铁(Fe3O4)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(有磁性)溶解性不溶于水铁的价态＋2＋3＋2、＋3与H＋反应的离子方程式FeO＋2H＋Fe2＋＋H2O6H＋＋Fe2O32Fe3＋＋3H2OFe3O4＋8H＋2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O稳定性6FeO＋O2eq\o(=,\s\up6(△))2Fe3O4稳定稳定与CO、C、H2反应生成单质铁及CO2或H2O用途Fe2O3常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料二、铁的氢氧化物1.铁的氢氧化物的制备反应原理：Fe(OH)3与Fe(OH)2分别可用相应的可溶性盐与碱溶液反应制得。Fe(OH)2Fe(OH)3操作现象产生白色絮状沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色沉淀生成红褐色沉淀离子方程式Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓；4Fe(OH)2＋O2＋2H2O4Fe(OH)3Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓实验结论Fe(OH)2很不稳定，极易转化为Fe(OH)32.Fe(OH)2和Fe(OH)3的比较化学式Fe(OH)2Fe(OH)3颜色状态白色固体红褐色固体溶解性不溶于水不溶于水与非氧化性强酸反应的离子方程式Fe(OH)2＋2H＋=Fe2＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋=Fe3＋＋3H2O稳定性Fe(OH)2=FeO＋H2O(隔绝空气)2Fe(OH)3=Fe2O3＋3H2O【归纳总结】制备Fe(OH)2的注意事项1.Fe2＋必须是新制的，并放入Fe粉，以防Fe2＋被氧化成Fe3＋2.除去溶液中溶解的O2，其方法是加热煮沸NaOH溶液3.长胶头滴管末端插入试管内溶液的液面以下4.在FeSO4溶液液面上加植物油或苯进行液封。5.在容器内充满H2等气体，保证无O2环境。【例】实验室用FeCl2和烧碱制备Fe(OH)2，为使生成的产物不被氧化，下列说法错误的是()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【变式】下列关于Fe(OH)2的制备方法最成功的是()A．向FeCl2溶液中逐滴加入NaOH溶液B．向FeSO4溶液中逐滴加入氨水C．先将装有NaOH溶液的长滴管插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液可制得Fe(OH)2白色沉淀D．取适量新配制的FeSO4溶液于试管中，再加入一层植物油(密度小于水，且不溶于水)，然后将装有NaOH溶液的长滴管插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液知识点三铁盐和亚铁盐一、Fe3＋与Fe2＋的检验1．常见的铁盐和亚铁盐(1)铁盐：常见的铁盐有Fe2(SO4)3、FeCl3等，其水溶液呈棕黄色。(2)亚铁盐：常见的亚铁盐有FeSO4、FeCl2等，其水溶液呈浅绿色。2．Fe3＋与Fe2＋的检验Fe2＋Fe3＋观察法浅绿色棕黄色加碱法(NaOH)①现象：白色沉淀eq\o(→,\s\up6(迅速))灰绿色eq\o(→,\s\up6(最终))红褐色沉淀；②反应：Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓(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)3↓(红褐色)显色法(加SCN－)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＋＋Cl22Fe3＋＋2Cl－；Fe3＋＋3SCN－=Fe(SCN)3(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)【归纳总结】检验Fe2＋的注意事项2＋的溶液：加入试剂的顺序：待测液eq\o(→,\s\up6(KSCN溶液))不变色eq\o(→,\s\up6(氧化剂),\s\do6(如氯水、H2O2))红色(含Fe2＋、不含Fe3＋)（1）加KSCN溶液前，防止加氧化性物质，使Fe2＋被氧化。如H2O2、NO(H＋)等。（2）氧化剂不能选用酸性KMnO4溶液，原因：酸性KMnO4溶液本身显紫红色，对Fe(SCN)3红色有干扰；酸性KMnO4溶液能氧化KSCN，溶液不变红色，不能证明含有Fe2＋。2＋和Fe3＋的溶液：Fe3＋对检验Fe2＋有干扰，不能采用加氧化剂再加KSCN溶液的方法检验Fe2＋，通常向溶液中滴加适量酸性KMnO4溶液，溶液紫红色褪去说明含有Fe2＋。二、Fe3＋与Fe2＋的性质与转化1．实验探究Fe3＋与Fe2＋的转化实验操作实验现象加入铁粉后，溶液由色变为色，试管中有黑色固体，再滴加KSCN溶液，溶液向上层溶液中滴加新制氯水，溶液变成离子方程式实验结论Fe3＋遇到的还原剂，会被还原成Fe2＋；Fe2＋在氧化剂的作用下，会被氧化成Fe3＋2．利用覆铜板制作图案实验原理利用FeCl3溶液作为“腐蚀液”，将覆铜板上不需要的铜腐蚀实验操作取一小块覆铜板，用油性笔在覆铜板上画上设计好的图案，然后浸入盛有FeCl3溶液的小烧杯中。过一段时间后，取出覆铜板并用水清洗干净。观察实验现象，并展示制作的图案实验现象用油性笔画出的图案处不被腐蚀，洗净后板上留下设计的图案反应方程式化学方程式：；离子方程式：实验结论铜可被FeCl3溶液腐蚀，利用了FeCl3的性【归纳总结】1．从元素化合价角度认识铁盐和亚铁盐的性质(1)Fe3＋中铁元素处于较高价态，具有较强氧化性，可被还原为Fe2＋或Fe(2)Fe2＋中铁元素处于中间价态，既有氧化性又有还原性，主要表现为还原性2．铁盐、亚铁盐转化及应用(1)Fe3＋与Fe2＋的除杂主要成分杂质除杂方法FeCl3FeCl2加入氯水或H2O2溶液FeCl2FeCl3加入过量铁粉后过滤FeCl2CuCl2加入过量铁粉后过滤(2)判断离子共存【例1】下列离子的检验方法合理的是()A．向某溶液中滴入KSCN溶液，溶液变成红色，说明原溶液中不含Fe2＋B．向某溶液中通入Cl2，再加入KSCN溶液，溶液变成红色，说明原溶液中含有Fe2＋C．向某溶液中加入NaOH溶液，立刻得到红褐色沉淀，说明原溶液中含有Fe3＋D．向某溶液中加入NaOH溶液，得到白色沉淀，一段时间后观察到沉淀颜色逐渐变成红褐色，说明原溶液中只含有Fe2＋，不含Mg2＋【例2】部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是()A．a可与e反应生成bB．b既可被氧化，也可被还原C．可将e加入浓碱液中制得d的胶体D．可存在b→c→d→e→b的循环转化关系【例3】下列物质反应后一定有＋3价铁生成的是()①过量的Fe与Cl2反应②Fe与过量稀硫酸反应③FeCl2溶液中通入少量Cl2④Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中A．只有①B．①③C．①②③ D．全部【变式1】证明某溶液中只含有Fe2＋而不含有Fe3＋的实验方法是()A．先滴加氯水，再滴加KSCN溶液后，溶液显红色B．只需滴加KSCN溶液C．先滴加KSCN溶液，不显红色，再滴加氯水后，溶液显红色D．滴加酸性高锰酸钾溶液后溶液褪色【变式2】下列反应中有三价铁生成的是()①铁丝在空气中生锈②向FeBr2溶液中通入足量Cl2③将铁片置于CuCl2溶液中④Fe(OH)2暴露在空气中⑤向FeSO4溶液中滴加双氧水⑥高温下铁与水蒸气反应生成Fe3O4A．①②③④⑤B．②③④⑤C．①②④⑤⑥ D．全部1．常温下，下列物质可用铁制容器盛装的是A．盐酸 B．浓硫酸 C．氯化铁溶液 D．硫酸铜溶液2．下列有关物质性质的叙述错误的是A．铁粉与氧化铝发生的铝热反应可用于焊接铁轨B．检验溶液中FeSO4是否被氧化：取少量待测液，滴加KSCN溶液，观察溶液颜色变化C．将生铁进一步炼制减少含碳量，能得到耐腐蚀的钢D．FeO粉末在空气中受热，迅速被氧化成Fe3O43．在FeCl3和HCl的混合溶液中加入一定量铁粉，充分反应后，溶液中的金属离子不可能是A．仅有Fe2+B．有Cu2+、Fe2+和Fe3+C．仅有Cu2+、Fe2+ D．仅有Fe2+和Fe3+4．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)。下列说法不正确的是

A．OA段产生的是NO，BC段产生H2B．原混合酸中物质的量浓度为C．A点溶液中的溶质为和D．原混合酸中物质的量浓度为5．铁元素是人体重要的微量元素，参与人体血红蛋白的形成，Fe2+易被人体吸收，下列有关铁及其化合物的说法中正确的是A．缺铁性贫血症可以服用维生素C将难吸收的Fe3+氧化为Fe2+，促进铁元素的吸收B．高温下红热的铁与水蒸气反应，可得到红色的氧化铁C．将过氧化钠投入氯化亚铁溶液中，最终生成白色沉淀D．FeO不稳定，在空气中加热迅速被氧化成Fe2O36．Fe和Fe2O3的混合物共13.6g，加入150mL稀H2SO42，Fe和Fe2O3均无剩余。为中和过量的H2SO4，并使Fe元素全部转化为Fe(OH)2沉淀，消耗了200mL4.5mol·L1的NaOH溶液，则该H2SO4的物质的量浓度为A．2.25mol·L1 B．2.00mol·L1 C．3.00mol·L1 D．0.60mol·L17．根据下列实验操作和现象所得到的结论不正确的是选项实验操作和现象结论A向沸水中滴加少量饱和FeCl3溶液，得到红褐色液体，用激光笔照射可观察到光亮的“通路”所得红褐色液体是胶体B向FeCl3溶液中滴加KI溶液，再滴加淀粉溶液，溶液显蓝色氧化性：Fe3+>I2C向酸性KMnO4溶液中加入Fe3O4粉末，紫色褪去Fe3O4中含Fe(Ⅱ)D向Fe(NO3)2溶液中滴加几滴稀硫酸，再滴加几滴KSCN溶液，溶液显红色Fe2+被完全氧化为Fe3+A．A B．B C．C D．D8．纳米级四氧化三铁是应用最为广泛的软磁性材料之一、沉淀法是目前制备纳米四氧化三铁的重要方法，其流程如图所示：下列说法错误的是（）A．保存溶液A时，应加入少量铁粉B．其制备反应类型属于氧化还原反应C．取滤液进行焰色试验，火焰为黄色D．FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O的物质的量之比最好为1∶29．某同学欲利用如图装置制取能较长时间存在的Fe(OH)2，其中实验所用溶液现配现用且蒸馏水先加热煮沸。下列分析正确的是A．蒸馏烧瓶中反应的离子方程式是2Fe＋6H＋=3Fe2＋＋3H2↑B．实验开始时应先关闭止水夹a、打开止水夹b，再向烧瓶中加入稀盐酸C．反应一段时间后可在烧瓶中观察到白色沉淀D．反应结束后若关闭b及分液漏斗活塞，则Fe(OH)2可较长时间存在10．下列离子在溶液中能够大量共存的是A．Na＋、Ca2＋、SiO32、CO32B．NH、H＋、Fe2＋、NO3C．K＋、Mg2＋、SO32、ClD．Fe3＋、Na＋、I、SO3211．某同学为了检验家中的两种补铁药(成分均为FeSO4)是否变质，查阅了有关资料，得知SCN－、Fe2＋能被酸性KMnO4溶液氧化而使酸性KMnO4溶液褪色，并结合已学的知识设计了如下实验：①将药片除去糖衣研细后溶解、过滤。②取滤液分别加入两支试管中，在一支试管中加入酸性KMnO4溶液，在另一支试管中加入KSCN溶液。请回答下列问题：(1)若滴入酸性KMnO4溶液后褪色，滴入KSCN溶液后不变红，结论是。(2)若滴入酸性KMnO4溶液后不褪色，滴入KSCN溶液变红，结论是。(3)若滴入酸性KMnO4溶液后褪色，滴入KSCN溶液变红，结论是。(4)(填“能”或“不能”)将酸性KMnO4溶液和KSCN溶液滴入同一支试管中进行验证，原因是。12．I．某化学兴趣小组利用如图所示装置进行“铁与水蒸气反应”的实验，并检验产物的性质。请回答下列问题：

(1)整套装置中，先点燃(填“a”或“b”)处的酒精灯或酒精喷灯，装置a的作用是。(2)写出仪器甲中发生反应的化学方程式：。(3)装置e的现象是。II．设计如图实验方案确定反应后硬质玻璃管甲中黑色固体的成分(已知酸性KMnO4溶液能与盐酸发生反应)，待硬质玻璃管B冷却后，取少许其中的固体物质继续进行如图实验：

(4)试剂A是。(5)若现象2为溶液紫红色变浅，请配平下列离子方程式：____Fe2++___+__=____Fe3++___Mn2++___。(6)现象1为。(7)