高考一轮复习第七课第1节：铁的单质、氧化物、氢氧化物学案

这是一份高考一轮复习第七课第1节：铁的单质、氧化物、氢氧化物学案，共9页。学案主要包含了铁的性质，铁的氧化物和氢氧化物等内容，欢迎下载使用。
一、铁的性质
1．铁的物理性质
纯铁具有金属的共性，如具有银白色金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，具有能被磁铁吸引的特性，纯铁有很强的抗腐蚀能力。
2．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。
（1）与非金属单质的反应：
①与O2的反应：
常温下：铁被腐蚀生成铁锈，其主要成分为Fe2O3。
点燃时：3Fe＋2O2eq \(=====,\s\up12(点燃))Fe3O4。
②与Cl2的反应：2Fe＋3Cl2eq \(=====,\s\up12(点燃))2FeCl3。
③与S的反应：Fe＋Seq \(=====,\s\up12(△))FeS。
（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)eq \(=====,\s\up12(高温))Fe3O4＋4H2。
（3）与酸的反应：
①与非氧化性酸反应的离子方程式：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。
②与氧化性酸：
遇冷的浓硫酸或浓硝酸钝化，与稀硝酸或在加热条件下与浓硫酸、浓硝酸反应无H2产生。
（4）与某些盐溶液的反应：
①与CuSO4溶液反应的离子方程式：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。
②与FeCl3溶液反应的离子方程式：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。
二、铁的氧化物和氢氧化物
1．铁的氧化物的比较
提醒：（1）Fe3O4的组成可用氧化物的形式表示为FeO·Fe2O3，即有eq \f(1,3)的铁显＋2价，eq \f(2,3)的铁显＋3价；
（2）Fe3O4与一般酸反应生成两种盐，Fe3O4与稀硝酸反应生成一种盐[Fe(NO3)3]。
2．铁的氢氧化物的比较
3.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红褐色沉淀生成，反应的离子方程式是Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓。
②图乙实验中先观察到有白色沉淀生成，在空气中迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，有关反应的离子方程式是Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色)；
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
注意：制备Fe(OH)2的关键是隔绝空气(O2)，可采取的措施有：
(1)Fe2＋极易被氧化，所以FeSO4溶液要现用现配。
(2)为了防止Fe2＋被氧化，配制FeSO4溶液的蒸馏水和NaOH溶液要煮沸，尽可能除去O2。
(3)为了防止滴加NaOH溶液时带入空气，可将吸有NaOH溶液的长滴管伸入FeSO4溶液的液面下，再挤出NaOH溶液。
(4)为防止Fe2＋被氧化，还可以向盛有FeSO4溶液的试管中加入少量的煤油或其他密度小于水而不溶于水的有机物，以隔绝空气。
(2)Fe(OH)2和Fe(OH)3性质的比较
探究讨论
1.氢氧化亚铁制备实验的改进
方案一：有机覆盖层法
(1)配制NaOH和FeSO4溶液的蒸馏水要经过 ，目的是： 。
(2)在FeSO4溶液表面覆盖一层苯，作用是： 。
方案二：还原性气体保护法
在如图所示的装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。
思考解答下列问题：
(3)在试管Ⅰ里加入的试剂是 。
(4)在试管Ⅱ里加入的试剂是 。
(5)为了制得白色Fe(OH)2沉淀，在试管Ⅰ和试管Ⅱ中加入试剂，塞紧塞子后的实验步骤是 。
(6)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是
。
答案 (1)加热煮沸 赶走溶解的氧气 (2)隔绝空气中的氧气 (3)稀H2SO4、铁屑 (4)NaOH溶液 (5)打开止水夹a，待Ⅰ中反应生成的氢气排净装置中的空气后，再关闭止水夹a
(6)试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ，且外界空气不容易进入
2.(2020·汕头调研)下列说法正确的是( )
A．我国在战国中期就开始使用铁制品
B．自然界中的铁元素只存在于化合物中
C．铁能与所有金属的盐溶液反应生成亚铁盐和金属
D．高炉炼铁是用还原剂将铁从它的化合物中还原出来
答案 D
解析 我国目前发现最早的人工冶铁制品是春秋初年秦国的铜柄铁剑，A项错误；自然界中的陨铁中的Fe以单质形态存在，B项错误；Fe只能将金属活动性比它弱的金属从其盐溶液中置换出来，C项错误；高炉炼铁是用CO等还原剂把Fe从铁矿石中还原出来，D项正确。
3．(2019·北京四中期末)用如图所示装置进行Fe与水蒸气反应的实验，下列有关说法不正确的是( )
A．装置A的作用是为实验提供持续不断的水蒸气
B．装置B中反应的化学方程式是2Fe＋3H2O(g)eq \(=====,\s\up7(高温))Fe2O3＋3H2
C．装置C中加入的固体干燥剂可能是碱石灰
D．点燃装置D处的气体前必须检验气体的纯度
答案 B
解析 装置A是将液态H2O转化为气态，与装置B中的铁粉在高温下发生反应，A项正确；铁粉与H2O(g)在高温下发生反应，生成Fe3O4和H2，B项错误；因生成的H2中含有较多的水蒸气，故需要用碱石灰等不与H2反应的干燥剂进行干燥，C项正确；不纯的H2在点燃时可能会发生爆炸，故在点燃H2前必须检验其纯度，D项正确。
好题精做
1．(2020·湛江调研)联合国卫生组织经过考核和研究，认为我国使用的铁锅是有益于人类健康的理想炊具，并向全世界推广。其主要原因是( )
A．价格便宜，不易生锈
B．铁锅含有碳元素
C．烹调的食物中留有人体需要的铁元素
D．传热慢，保温性能好
答案 C
解析 价格是物质用途需考虑的因素之一，但不是有益于健康的理由，铁锅为铁合金，易发生电化学腐蚀生锈，A项错误；铁锅为铁的合金，主要成分为铁，还含有碳等其他元素，使用铁锅主要是获得铁元素，不是为了获得碳元素，B项错误；使用铁锅烹调的食物中留有人体需要的铁元素，铁是合成血红蛋白的主要元素，缺乏会患贫血，C项正确；铁合金具有良好的导热性能，但保温性能差，D项错误。
2．下列说法不正确的是( )
A．铁与纯氧气和水蒸气反应都能生成四氧化三铁
B．铁在高温下与水蒸气的反应是置换反应
C．铁与盐酸反应生成氯化铁和氢气
D．铁与盐酸或水蒸气反应，都做还原剂
答案 C
解析 铁能在纯氧气中燃烧，也能在高温下与水蒸气反应，二者产物均为四氧化三铁；铁与盐酸和水蒸气发生的反应都是置换反应，在反应中铁的化合价升高，铁做还原剂；铁与盐酸反应生成氯化亚铁，而不是氯化铁。
【考点】 铁的单质
【题点】 铁的化学性质
3．如图，在铁与水反应的实验中，下列做法不正确的是( )
A．试管中的铁粉用绕成团的细铁丝代替
B．将试管底部的湿棉花移到试管口处
C．用铁丝网罩住酒精灯火焰
D．点燃肥皂泡验证氢气的生成
答案 B
解析 铁粉易堵塞导管口，铁丝与水蒸气反应的接触面积较大，A正确；若湿棉花移到试管口处，产生的水蒸气不易与铁丝充分反应，B错误；铁丝网罩住酒精灯火焰，可提高温度，C正确；氢气能燃烧，点燃肥皂泡可验证氢气的生成，D正确。
【考点】 铁与水蒸气反应
【题点】 铁与水蒸气反应的实验探究
4．将一枚洁净的铁钉浸入稀硫酸中，下列叙述正确的是( )
①铁钉表面产生气泡 ②溶液由无色逐渐变为浅绿色
③铁钉的质量减轻 ④溶液的质量减轻
A．②③ B．①②④ C．①②③ D．①②③④
答案 C
解析 根据反应Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑可知，反应过程中铁钉逐渐溶解，铁钉表面产生气泡，溶液变为浅绿色。
【考点】 铁的单质
【题点】 铁与酸的反应实验现象
题组二 铁的氧化物
5．指南针是我国古代四大发明之一，制造指南针的磁性物质是( )
A．FeO B．Fe2O3
C．Fe3O4 D．Fe
答案 C
解析 Fe3O4具有磁性，俗称磁性氧化铁；铁是能被磁化的物质，本身没有磁性。
【考点】 铁的氧化物
【题点】 铁的氧化物的物理性质
6．有关铁的氧化物的说法中，不正确的是( )
A．赤铁矿主要成分是Fe2O3，Fe2O3是红棕色的，常用作红色油漆和涂料
B．Fe3O4是黑色晶体，其中eq \f(1,3)的铁显＋2价，eq \f(2,3)的铁显＋3价
C．FeO、Fe2O3、Fe3O4都不溶于水，但都能和盐酸反应生成相应的盐
D．FeO不稳定，在空气中加热迅速被氧化成Fe2O3
答案 D
解析 FeO不稳定，在空气里受热迅速被氧化成Fe3O4。
【考点】 铁的氧化物
【题点】 铁的氧化物的物理、化学性质
7．关于氧化铁、氧化亚铁、四氧化三铁三种氧化物的下列说法中不正确的是( )
A．铁元素化合价不完全相同
B．氧元素的化合价完全相同
C．氧化亚铁俗称铁红，为红棕色固体
D．铁在氧气中燃烧的产物为黑色固体
答案 C
解析 铁的三种氧化物中，氧元素的化合价完全相同，都为－2价；铁元素的化合价不同，氧化铁中铁为＋3价，氧化亚铁中铁为＋2价，四氧化三铁中铁为＋2价和＋3价。氧化铁俗称铁红，是一种红棕色的固体；铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，是一种黑色固体；故本题选C。
【考点】 铁的氧化物
【题点】 铁的氧化物中铁的化合价、颜色
题组三 铁的氢氧化物
8．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．氢氧化亚铁做氧化剂
答案 D
解析 氢氧化亚铁易与氧气、水反应生成氢氧化铁，该反应既是化合反应，又是氧化还原反应，氢氧化亚铁是还原剂，氧气是氧化剂。
【考点】 氢氧化亚铁易被氧化
【题点】 氢氧化亚铁转化为氢氧化铁
9．实验室制取氢氧化铁的一组试剂是( )
A．氯化铁溶液和烧碱溶液
B．氧化铁和烧碱溶液
C．氧化铁和水
D．铁和水蒸气
答案 A
解析 实验室常用可溶性铁盐溶液(如氯化铁溶液)与碱溶液(如烧碱溶液)反应来制取氢氧化铁沉淀。
【考点】 氢氧化铁制备
【题点】 氢氧化铁制备
10．(2020·甘肃静宁第一中学高一检测)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”。
请回答下列问题：
(1)实验前必须对整套装置进行气密性检查，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 ；
烧瓶底部放置了几片碎瓷片，碎瓷片的作用是 。
(3)酒精灯和酒精喷灯点燃的顺序是 。
(4)干燥管中盛装的物质可以是 ，作用是 。
(5)如果要在A处玻璃管口处点燃该气体，则必须对该气体进行 ，这一操作的目的是 。
答案 (1)将干燥管末端的导管A浸入水中，微热烧瓶底部，如果能观察到浸入水中的玻璃导管口有气泡冒出，停止加热后，玻璃导管内有水柱上升，且较长时间不回落，则表明该套装置的气密性良好
(2)为硬质玻璃管内Fe与水蒸气的反应持续不断的提供水蒸气 防止暴沸
(3)先点燃酒精灯，产生水蒸气后，再点燃酒精喷灯
(4)碱石灰(合理即可) 除去产物H2中的水蒸气
(5)验纯 防止H2不纯而发生爆炸
解析 (3)点燃加热仪器的顺序要考虑实验的安全性和对实验结果的影响，在本实验中为了防止铁与空气中的氧气在加强热的条件下反应，应该先点燃酒精灯，产生水蒸气后，再点燃酒精喷灯。
(4)干燥管中盛装的物质可以是碱石灰，作用是除去反应产生的氢气中的水蒸气。Fe过量
3Fe+8H++23Fe2++2NO↑+4H2O
Fe不足
Fe+4H++Fe3++NO↑+2H2O
铁的氧化物
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗称
无
铁红
磁性氧化铁
色、态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
铁的价态
+2
+3
+2、+3
水溶性
难溶于水
稳定性
不稳定性
6FeO+O22Fe3O4
稳定
稳定
与非氧化性酸的反应
FeO+2H+
Fe2++H2O
Fe2O3+6H+
2Fe3++3H2O
Fe3O4+8H+
2Fe3++ Fe2++4H2O
与CO的反应
FexOy+yCOxFe+yCO2
制取
高温熔融，过量的铁与氧气反应
2Fe+O22FeO
Fe(OH)3的分解
2Fe(OH)3
Fe2O3+3H2O
铁在氧气中燃烧
3Fe+2O2Fe3O4
铁的氢氧化物
Fe(OH)2
Fe(OH)3
物理性质
白色，难溶于水的固体
红褐色，难溶于水的固体
化学性质
（1）与非氧化性强酸反应
Fe(OH)2+2H+Fe2++2H2O
（2）与氧化性酸反应
3Fe(OH)2+10HNO3
3Fe(NO3)3+NO↑+8H2O
（3）空气中放置被氧化
4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3
（1）与酸反应
Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O
（2）受热分解
2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O
制备
①煮沸蒸馏水，赶走溶解的氧气
②煮沸NaOH溶液，赶走溶解的氧气
③配制FeSO4溶液，加少量的还原铁粉
④用长滴管将NaOH溶液送入FeSO4溶液液面以下
Fe2++2OH−Fe(OH)2↓
将NaOH溶液滴入Fe2(SO4)3溶液中
Fe3++3OH−Fe(OH)3↓
化学式
Fe(OH)2
Fe(OH)3
物质类别
二元弱碱
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＋＋2H2O
Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
稳定性
Fe(OH)2eq \(=====,\s\up7(△))FeO＋H2O
(隔绝空气)
2Fe(OH)3eq \(=====,\s\up7(△)) Fe2O3＋3H2O