第17讲-铁的单质、氧化物和氢氧化物(解析版)

第17讲铁的单质、氧化物和氢氧化物知识梳理知识梳理一、铁的单质1．铁元素的存在及使用(1)存在：铁在自然界中可以以形态(陨铁)存在，但主要以价和价化合物的形态存在，地壳中含量居第四位，仅次于、和。(2)工业炼铁的原理(以Fe2O3为例)3CO＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高温))＋3CO2。2．铁的物理性质铁有、、，但其导电性不如铜和铝，铁还能被吸引。其熔、沸点较高，熔点：1535℃、沸点：2750℃，密度：7.86g·cm－3。3．铁的化学性质(1)与某些非金属单质、酸和盐溶液反应化学性质化学方程式举例①Fe与非金属单质反应②Fe与非氧化性酸反应(H2SO4)Fe＋H2SO4=＋H2↑③Fe与盐溶液反应(CuSO4)Fe＋CuSO4=Cu＋结论：Fe在反应中作，遇到较强的(如Cl2等)生成＋3价铁的化合物，遇到较弱的氧化剂(如稀硫酸等)生成价铁的化合物。(2)实验探究铁粉与水蒸气的反应实验装置操作现象用火柴点燃肥皂液，听到声，证明生成了H2实验结论在高温下，铁能与水蒸气反应，化学方程式为3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))＋4H2二、铁的氧化物和氢氧化物1．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、状态粉末红棕色粉末晶体(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＋=＋H2O6H＋＋Fe2O3=2Fe3＋＋3H2OFe3O4＋8H＋=2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O稳定性6FeO＋O2eq\o(=,\s\up7(△))2Fe3O4稳定稳定与CO、C、H2反应生成及CO2或H2O用途Fe2O3常用作红色油漆与涂料，矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁的原料2.铁的氢氧化物(1)铁的氢氧化物的制备实验室制备氢氧化铁和氢氧化亚铁如下图所示：①图甲实验中观察到的现象是有沉淀生成，反应的离子方程式是。②图乙实验中先观察到有沉淀生成，在空气中迅速变成，最后变成色，有关反应的离子方程式是(白色)；。(2)Fe(OH)2和Fe(OH)3性质的比较化学式Fe(OH)2Fe(OH)3物质类别弱碱三元弱碱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Fe(OH)2＋2H＋=Fe2＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋=Fe3＋＋3H2O稳定性Fe(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))＋H2O(隔绝空气)2Fe(OH)3eq\o(=,\s\up7(△))＋3H2O【参考答案】单质＋2＋3氧硅铝2Fe延展性导热性导电性磁体FeSO4FeSO4还原剂氧化剂＋2爆鸣Fe3O4黑色黑色Fe2＋单质铁赤铁红褐色Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓白色灰绿色红褐Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3二元FeOFe2O3典例分析典例分析考点一：铁单质【典例1】类比是化学中非常重要的思想方法，以下类比合理的是（）A．Fe可以从CuSO4溶液中置换出铜，因此Na也可以从CuSO4溶液中置换出铜B．木炭燃烧时可以用CO2灭火，因此镁带燃烧时也可以用CO2灭火C．Al可在加热条件下与水反应生成Al(OH)3，因此Fe也可在加热与水反应生成Fe(OH)2D．Fe与稀H2SO4反应生成FeSO4和H2，因此Na也可和稀H2SO4反应生成Na2SO4和H2【答案】D【解析】A．Na的性质太活泼，Na与CuSO4溶液反应时，Na先与H2O反应，生成的NaOH在与CuSO4溶液反应，故置换不出铜，反应原理为：2Na+2H2O+CuSO4=Na2SO4+Cu(OH)2↓+H2↑，类比不合理，A不合题意；B．镁条在CO2能够剧烈燃烧，方程式为：2Mg+CO22MgO+C，即镁带燃烧时不可以用CO2灭火，类比不合理，B不合题意；C．Fe与热水不反应，与水蒸气反应生成Fe3O4，方程式为：3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2，类比不合理，C不合题意；D．Fe与稀H2SO4反应生成FeSO4和H2，反应方程式为：Fe+H2SO4(稀)=FeSO4+H2↑，Na比铁活泼，因此Na也可和稀H2SO4反应生成Na2SO4和H2，方程式为：2Na+H2SO4(稀)=Na2SO4+H2↑，类比合理，D符合题意；故答案为：D。考点二：铁的氧化物与氢氧化物【典例2】纳米级可用于以太阳能为热源分解水制，过程如图所示。下列说法中，不正确的是（）A．以太阳能为热源分解水制过程中的催化剂B．整个过程实现了太阳能向化学能的转化C．过程I、II的总反应：D．过程I的反应：【答案】A【解析】A．Fe3O4是以太阳能为热源分解水制H2过程中的催化剂，FeO为反应过程的中间产物，故A错误；B．根据图示，整个过程是太阳能为热源分解水生成H2和氧气，实现了太阳能向化学能的转化，故B正确；C．根据图示，整个过程是太阳能为热源分解水生成H2和氧气，总反应为2H2O=2H2↑+O2↑，故C正确；D．根据图示，过程I是在太阳能作用下四氧化三铁分解为氧化亚铁和氧气，反应方程式是：2Fe3O4=6FeO+O2↑，故D正确；故选：A。同步训练同步训练一、单选题1．下列化合物中，不能由单质直接化合而得到的是（）A． B． C． D．【答案】A【解析】A.氯气具有强氧化性，能把铁氧化成+3价，所以铁和氯气反应生成氯化铁，FeCl2不能由单质直接化合而得到，故A符合题意；B.常温下钠与氧气反应生成氧化钠，氧化钠能由单质直接化合而得到，故B不符合题意；C.铁在氧气中燃烧生成Fe3O4，Fe3O4能由单质直接化合而得到，故C不符合题意；D.钠和氧气在点燃的条件下生成Na2O2，Na2O2能由单质直接化合而得到，故D不符合题意；答案选A。2．下列物质中一定不属于纯净物的是A．铁水 B．双氧水 C．冰水 D．氯水【答案】D【解析】A．铁水是液态铁的俗称，它的成分是单质铁，为纯净物，故A不符合题意；B．双氧水可以是过氧化氢的俗称，也可以是过氧化氢的水溶液，所以可以是纯净物，也可以是混合物，故B不符合题意；C．冰水是固态水和液态水的混合物，但成分都是水，是纯净物，故C不符合题意；D．氯水是氯气溶于水所得溶液，是混合物，一定不属于纯净物，故D符合题意；故答案为：D3．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【解析】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。4．在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是（）A．Na(s)Na2O2(g)

NaOH(aq)B．FeCl2(aq)FeCl3(aq)Fe(OH)3(s)C．HClO(aq)Cl2(g)

FeCl3(s)D．CaCl2(aq)

CaCO3(s)Ca(HCO3)2(aq)【答案】B【解析】A．钠与氧气加热反应生成过氧化钠固体，不是气体，A不符合题意；B．FeCl2溶液可以和氯水反应得到FeCl3溶液，FeCl3溶液与NaOH反应可以得到Fe(OH)3沉淀，B符合题意；C．HClO光照分解生成HCl和O2，不是Cl2，C不符合题意；D．CO2与CaCl2溶液不反应，D不符合题意；综上所述答案为B。5．常温下，下列物质可用铁制容器盛装的是（）A．稀硝酸 B．硫酸铜溶液 C．浓硫酸 D．氯化铁溶液【答案】C【解析】A．铁和稀硝酸可以发生反应，不能用铁制容器盛装稀硝酸，故A不选；B．铁和硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁和铜，不能用铁制容器盛装硫酸铜溶液，故B不选；C．常温下，铁在浓硫酸中发生钝化现象，故铁制容器可以盛放浓硫酸，故C选；D．铁和氯化铁溶液反应氯化亚铁，不能用铁制容器盛装氯化铁溶液，故D不选；答案选C。6．把铁片放入下列溶液中，铁片溶解，溶液质量增加，但没有气体放出的是（）A．硝酸银溶液 B．硫酸铜溶液 C．稀硫酸 D．硫酸铁溶液【答案】D【解析】A．铁和硝酸银发生置换反应，析出银的质量大于铁的质量，导致溶液质量减小，故A错误；B．铁和硫酸铜发生置换反应，析出铜的质量大于铁的质量，导致溶液质量减小，故B错误；C．铁和稀硫酸反应有氢气生成，故C错误；D．铁和硫酸铁反应生成硫酸亚铁，没有气体生成且溶液质量增加，所以符合题意，故D正确；故选：D。7．下列离子方程式书写正确的是（）A．盐酸中滴入碳酸钠溶液：CO+2H+=H2O+CO2↑B．铁粉与稀硫酸反应：2Fe+6H+=2Fe3++3H2↑C．盐酸中滴入氢氧化钠溶液：HCl+OH-=H2O+C1-D．稀硫酸滴入氢氧化钡溶液：SO+H++Ba2++OH-=BaSO4↓+H2O【答案】A【解析】A．HCl与Na2CO3反应，实质是H+与反应，对应离子方程式为：2H++=CO2↑+H2O，A正确；B．Fe与稀硫酸反应生成Fe2+，对应离子方程式为：Fe+2H+=Fe2++H2↑，B错误；C．HCl属于强酸，书写离子方程式时应拆写为离子形式，正确离子方程式为：H++OH-=H2O，C错误；D．Ba(OH)2与H2SO4反应时，Ba2+、、BaSO4系数为1，对应H+、OH-、H2O系数应为2，正确离子方程式为：2H++2OH-+Ba2++=BaSO4↓+2H2O，D错误；故答案选A。8．下列有关实验安全以及药品保存等说法正确的是（）A．金属钠着火燃烧时用水灭火B．新制氯水保存在棕色试剂瓶中并放置在阴凉处C．检验铁和水蒸气反应的气体产物时直接点燃D．直接向容量瓶中加水稀释浓硫酸【答案】B【解析】A．钠和水反应生成可燃性氢气，金属钠着火燃烧时不能用水灭火，A错误；B．新制氯水中次氯酸见光受热易分解，故保存在棕色试剂瓶中并放置在阴凉处，B正确；C．铁和水蒸气反应生成氢气，氢气具有可燃性，和空气混合点燃容易发生爆炸，故检验铁和水蒸气反应的气体产物时应先检验纯度再点燃，C错误；D．稀释浓硫酸要把浓硫酸沿器壁慢慢注入水中并不断搅拌，D错误；故选B。9．下列物质的用途中，利用其物理性质的是（）A．氧气用于炼钢 B．硫酸用于除铁锈C．干冰用作制冷剂 D．碳酸氢钠用于治疗胃酸过多症【答案】C【解析】A．氧气炼钢是用氧气参与反应，是利用其化学性质，A错误；B．硫酸和铁锈反应生成硫酸盐而除锈，是利用化学性质，B错误；C．干冰升华使环境温度降低，做制冷剂，是利用物理性质，C正确；D．碳酸氢钠能和胃酸反应，减少胃酸，是利用其化学性质，D错误；故选C。10．铁有价和价两种价态，下列有关反应不涉及铁元素价态变化的是（）A．用铁粉除去氯化亚铁溶液中的少许氯化铁杂质B．铁在氧气中燃烧，其产物溶于盐酸中可得到两种盐C．氢氧化亚铁是白色固体，在空气中迅速变成灰绿色，最终变成红褐色D．氢氧化铁受热分解【答案】D【解析】A．，化合价由价变为价,故A不符合题意；B．，化合价由0价变为价、价，故B不符合题意；C．，化合价由价变为价，故C不符合题意；D．，化合价没有变化，故D符合题意；本题答案D。二、综合题11．某化学兴趣小组利用如图装置(夹持装置已省略)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)A、B两个装置中应先点燃______处的酒精灯，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)A

收集H2，并检验其纯度【解析】(1)A装置的作用是产生水蒸气；水蒸气和铁在B装置的玻璃管中反应生成四氧化三铁和氢气，反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2；(2)由分析可知D的作用是吸收未反应的水蒸气；(3)A、B两个装置中应先点燃A处的酒精灯，通入一段时间的水蒸气后点燃B处酒精灯，以防B装置玻璃管中铁和氧气反应；氢气易燃易爆，点燃E处酒精灯之前应进行的操作是收集H2，并检验其纯度。12．I.黄铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、Fe3O4、FeO、SiO2等)是生产硫酸的工业废渣，其综合利用对环境保护具有现实意义。利用黄铁矿烧渣为原料制备高档颜料—铁红(Fe2O3)的流程如下：回答下列问题：(1)“焙烧”时所添加的最佳还原剂是_______(填序号)。a.焦炭

b.硫黄

c.镁粉

d.锌粉(2)“过滤1”后的滤液中溶质的主要成分是_______(填化学式)。(3)“沉淀反应”时不宜混入过多空气，其原因为_______(用离子方程式表示)。(4)为检验FeCO3是否洗涤干净，可以向最后一次洗涤液中滴加_______溶液。(5)在空气中煅烧FeCO3生成铁红和另一种氧化物，反应的化学方程式为_______。II.为滴定检验提氧化物的纯度，现需配制的硫酸溶液。请回答以下问题：(6)仪器除量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，还需要的仪器是_______。(7)请将下列各操作，按正确的顺序填在横线上。A．用30mL水洗涤烧杯和玻璃棒2—3次，洗涤液均注入仪器①中，振荡B．用量筒准确量取所需体积的浓硫酸，沿玻璃棒倒入盛有少量水的烧杯中，再用玻璃棒慢慢搅动，使其混合均匀C．将已冷却的硫酸沿玻璃棒注入仪器①中D．将仪器①盖紧瓶塞，反复上下颠倒，摇匀E．改用仪器②加水，使溶液凹面恰好与刻度相切F．继续往仪器①内小心加水，直到液面接近刻度线1—2cm处其操作正确的顺序依次为_______。(8)下列哪种情况使所配制的稀硫酸的浓度偏小_______。A．溶解浓硫酸后未冷却直接配制溶液B．容量瓶用蒸馏洗涤后残留有少量的水C．所用过的烧杯、玻璃棒未洗涤D．用量筒量取浓硫酸时俯视刻度E．用蒸馏水洗净量筒后直接量取浓硫酸配置溶液【答案】(1)a(2)FeSO4(3)(4)稀盐酸和BaCl2溶液(5)(6)500mL容量瓶(7)B、C、A、F、E、D(8)C、D、E【分析】(1)焦炭可以还原铁的氧化物和硅的氧化物，过量的焦炭在酸浸时不溶于硫酸，过滤即