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鲁科版 (2019)必修 第一册第1节 铁的多样性第1课时学案设计
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这是一份鲁科版 (2019)必修 第一册第1节 铁的多样性第1课时学案设计，共15页。
1．基于元素的价态和物质的所属类别，能完整有序地写出含有铁元素的物质的化学式，培养宏观辨识与微观探析的化学学科核心素养。
2．掌握亚铁盐、铁盐的物理性质、化学性质、典型实验现象，能书写主要的化学方程式和离子方程式，培养科学探究与创新意识的化学学科核心素养。
3．知道Fe3＋的检验方法，能独立或与同学合作完成实验，记录实验现象和数据，完成实验报告，并能主动进行交流，逐步提升证据推理与模型认知的化学学科核心素养。
eq \a\vs4\al(亚铁盐和铁盐)
1．性质预测
(1)研究物质性质的两个基本角度
(2)亚铁盐和铁盐的性质预测——化合价角度
2．实验探究(以FeSO4、FeCl3为例)
(1)知识支持：Fe3＋和KSCN溶液能发生反应，使溶液显红色。铁盐溶液呈棕黄色，亚铁盐溶液呈浅绿色。
(2)可供选择的试剂：FeSO4溶液、FeCl3溶液、酸性KMnO4溶液、氯水、KI溶液、0.1 ml·L－1 KSCN(硫氰酸钾)溶液、淀粉溶液、NaOH溶液、铁粉、锌粉、铜片。
[实验1] 探究亚铁盐的性质
[实验2] 探究铁盐的性质
[问题探讨]
(1)实验室中盛FeSO4溶液的试剂瓶中，通常加些铁屑或铁钉，这是为什么？
提示：Fe2＋具有较强还原性，易被氧化而变质。因此向盛有亚铁盐溶液的试剂瓶中加单质铁的目的是防止Fe2＋被氧化。
(2)如何除去FeCl3溶液中混有的杂质FeCl2?
提示：通入Cl2或滴加氯水或加入“绿色”氧化剂H2O2溶液：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－、2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2H2O＋2Fe3＋。
(3)如何将FeCl3转化成FeCl2?
提示：加入过量Fe粉可以将FeCl3转化成FeCl2，反应的化学方程式为2FeCl3＋Fe===3FeCl2。
1．亚铁盐具有还原性，能被常见的氧化剂氧化，如能使酸性KMnO4溶液褪色，能被氯气氧化，离子方程式为8H＋＋MnOeq \\al(－,4)＋5Fe2＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O,2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。
2．亚铁盐具有氧化性，能被常见的还原剂还原，如与Zn反应的离子方程式为Fe2＋＋Zn===Fe＋Zn2＋。
3．铁盐具有氧化性，能被常见的还原剂还原，如与Cu反应的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋；与Fe反应的离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；与KI溶液反应的离子方程式为2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2。
4．Fe3＋与还原性较强的金属铝、锌等反应时，若金属单质不足，Fe3＋被还原成Fe2＋，若金属单质过量，Fe3＋被还原成Fe。
1．下列不能证明Fe3＋的氧化性的事实是( )
A．硫酸铁溶液可溶解铁粉
B．常用氯化铁溶液溶解含铜的印刷电路板
C．含Fe3＋的溶液遇到KSCN溶液时变成红色
D．往氯化铁溶液中通入H2S可出现浑浊
解析：选C 硫酸铁溶液可溶解铁粉，反应的离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，Fe3＋做氧化剂，表现氧化性，故A不选；氯化铁溶液溶解含铜的印刷电路板，反应的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，Fe3＋做氧化剂，表现氧化性，故B不选；含Fe3＋的溶液遇到KSCN溶液时变成红色，反应的离子方程式为Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3，为络合反应，故C选；往氯化铁溶液中通入H2S可出现浑浊，反应的化学方程式为2FeCl3＋H2S===2FeCl2＋S↓＋2HCl，Fe3＋做氧化剂，表现氧化性，故D不选。
2．某化学小组为验证Fe3＋与Fe2＋能够相互转化，进行如下实验。
下列分析不合理的是( )
A．解释现象ⅰ的反应：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
B．实验②与③可以调换顺序
C．溶液变红涉及反应：Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋2Fe3＋
D．氧化性：Cl2>Fe3＋>Fe2＋
解析：选B 向FeCl3溶液中加入过量铁粉，铁与Fe3＋反应生成Fe2＋，溶液由棕黄色变为浅绿色，A正确；先加氯水，再加KSCN溶液，溶液变红，不能排除Fe3＋的影响，故无法检验Fe2＋，B错误；滴入氯水后，Fe2＋被氧化为Fe3＋，C正确；由反应的离子方程式可知，氧化性：Cl2>Fe3＋>Fe2＋，D正确。
3．某化学兴趣小组利用下列试剂：铁粉、锌粉、0.1 ml·L－1 FeCl3溶液、0.1 ml·L－1 FeCl2溶液、KSCN溶液、新制氯水，探究Fe2＋、Fe3＋的氧化性、还原性，并利用实验结论解决一些问题。
(1)用所给试剂写出体现Fe2＋具有还原性的反应的化学方程式：________________________________________________________________________。
(2)设计实验方案，完成下列表格。
(3)该兴趣小组为说明“Fe2＋具有氧化性”，提出向FeCl2溶液中加入锌粉，观察实验现象的方案，该反应的离子方程式为_________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)某反应中反应物与生成物有Fe3＋、Mn2＋、H＋、MnOeq \\al(－,4)、H2O和一种未知离子X，已知MnOeq \\al(－,4)在反应中得到电子，则X是________。
解析：(1)在反应中Fe2＋做还原剂，体现其还原性，因此应选择氧化剂与Fe2＋反应，所以选用氯水，反应的化学方程式为2FeCl2＋Cl2===2FeCl3。
(2)向FeCl3溶液中加入铁粉，发生的反应为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，所以溶液由棕黄色变为浅绿色。向FeCl2溶液中滴加硫氰酸钾溶液不变红。
(3)向FeCl2溶液中加入锌粉，发生的离子反应为Zn＋Fe2＋===Fe＋Zn2＋。
(4)已知MnOeq \\al(－,4)得电子，故MnOeq \\al(－,4)是氧化剂，Mn2＋为还原产物，则题目提供的Fe3＋是氧化产物，故还原剂为Fe2＋，即X为Fe2＋。
答案：(1)2FeCl2＋Cl2===2FeCl3 (2)浅绿色 不变色
(3)Fe2＋＋Zn===Zn2＋＋Fe (4)Fe2＋
eq \a\vs4\al(铁的单质)
1．铁的存在与冶炼
(1)铁元素在自然界中主要是以＋2价和＋3价化合物的形态存在于矿石中，游离态的单质铁只存在于陨铁中。铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝，居第4位。
(2)炼铁高炉中的反应原理：Fe2O3＋3COeq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2。
2．铁的物理性质
3．铁的化学性质
铁与氧化性较弱的氧化剂(如盐酸、硫酸铜等)反应，铁原子失去2个电子生成＋2价铁的化合物；而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。
(1)反应归纳
(2)铁与水蒸气的反应
[名师点拨]
(1)Fe与冷水、热水不反应，Fe与H2O(g)在高温下反应的产物是Fe3O4，而不是Fe2O3。
(2)铁在潮湿的空气中生成铁锈的主要成分是Fe2O3，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。
(3)铁分别与氯气和盐酸反应所得的产物中铁元素的价态不同，Fe与Cl2反应，不论Cl2用量多少都生成FeCl3，而Fe与盐酸反应生成FeCl2。
(4)Fe与Br2反应生成FeBr3，但与I2反应时生成FeI2，通过这一事实可以说明Br2的氧化性比I2强。
1．下列说法正确的是( )
A．我国在战国中期即开始使用铁制品
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
解析：选D 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铁以单质形态存在，B项错误；铁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等还原剂把铁从铁矿石中还原出来，D项正确。
2．将铁片放入下列各溶液中，反应后溶液质量增加，但无气体产生的是( )
A．CuCl2溶液 B．AgNO3溶液
C．Fe2(SO4)3溶液D．稀硫酸
解析：选C Fe能从CuCl2、AgNO3溶液中分别置换出Cu和Ag，而使溶液质量减轻；Fe与稀硫酸反应后溶液质量增加，但有气体产生；Fe＋Fe2(SO4)3===3FeSO4，溶液质量增加，且无气体产生，C项符合题意。
3．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
解析：选B 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，故需要用碱石灰等与H2不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。
4．某工厂的工业硫酸盐废水中含有大量的Fe2＋、Fe3＋、较多的Cu2＋和少量的Na＋。工厂计划从该废水中回收硫酸亚铁和金属铜，设计如下流程图：
回答下列问题：
(1)A的化学式为______________，D的化学式为____________。
(2)在工业废水中加入过量A时，发应的离子方程式有：______________________、______________________。
解析：(1)加入铁粉，由于金属活动性：Fe>Cu，可发生置换反应，置换出铜，反应的离子方程式为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，在铁、铜的混合物中加入稀硫酸，铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，反应的离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，所以A的化学式为Fe，D的化学式为H2SO4；(2)由于离子的氧化性：Fe3＋>Cu2＋>Fe2＋>Na＋，所以向工业废水中加入过量A时，首先发生反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，然后发生反应：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。
答案：(1) Fe H2SO4 (2)Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋ Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
eq \a\vs4\al(铁的氧化物和铁的氢氧化物)
1．铁的氧化物
[名师点拨]
(1)铁的氧化物(如Fe2O3)与铝粉的反应叫作铝热反应，该反应可用于焊接钢轨等。
(2)Fe2O3常用作油漆、涂料和红色颜料。
(3)“朱门酒肉臭”中的“朱门”是指以氧化铁(Fe2O3)为原料制备的油漆漆制的大门。
(4)Fe3O4不属于碱性氧化物，FeO、Fe2O3属于碱性氧化物。
(5)Fe3O4的组成可用FeO·Fe2O3表示，但不表示Fe3O4是由FeO和Fe2O3组成的混合物，Fe3O4有固定的组成，是一种纯净物。
2．铁的氢氧化物
[名师点拨]
(1)＋2价铁具有较强的还原性，Fe(OH)2在空气中易被O2氧化为Fe(OH)3，Fe(OH)3加热分解得到Fe2O3。
(2)FeO、Fe3O4、Fe(OH)2遇非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)时，发生非氧化还原反应，但遇氧化性酸(如HNO3)时发生氧化还原反应，＋2价的Fe均被氧化成＋3价。
(3)Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3遇非氧化性酸时，发生非氧化还原反应，但遇还原性酸(如HI)时发生氧化还原反应，＋3价的Fe均被还原成＋2价。
1．下列关于铁矿石的说法正确的是( )
A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4
B．黄铁矿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，溶液显红色
D．FeO俗称铁红
解析：选C 赤铁矿的主要成分是氧化铁，其化学式为Fe2O3，A项错误；黄铁矿的主要成分是FeS2，铁锈的主要成分是Fe2O3，B项错误；磁铁矿的主要成分是Fe3O4，溶于稀盐酸的离子方程式为Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O，故加入KSCN溶液显红色，C项正确；氧化铁俗称铁红，D项错误。
2．下列有关铁的化合物的说法不正确的是( )
A．Fe(OH)2不稳定，具有较强的氧化性
B．FeO、Fe2O3均为碱性氧化物，均可与盐酸反应
C．Fe(OH)3可通过化合反应得到，Fe(OH)2则不能
D．Fe3O4为磁性氧化铁，其中铁的化合价为＋2和＋3
解析：选A Fe(OH)2中因含有Fe2＋而具有还原性，可被空气中的O2氧化为Fe(OH)3，A项错误；FeO、Fe2O3均为碱性氧化物，故具有碱性氧化物的通性，都能与盐酸反应，B项正确；Fe(OH)2只能通过复分解反应得到，Fe(OH)3可由Fe(OH)2与O2、H2O发生化合反应得到，C项正确；Fe3O4俗称磁性氧化铁，其组成可表示为FeO·Fe2O3，铁元素的化合价为＋2、＋3，D项正确。
3．下列有关Fe2(SO4)3溶液的叙述正确的是( )
A．该溶液中，K＋、Fe2＋、SCN－、Br－可以大量共存
B．加入过量硫化钠溶液：2Fe3＋＋S2－===2Fe2＋＋S↓
C．与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式：Fe3＋＋SOeq \\al(2－,4)＋Ba2＋＋3OH－===2Fe(OH)3↓＋BaSO4↓
D．1 L 0.1 ml·L－1该溶液和足量的Zn充分反应，生成11.2 g Fe
解析：选D 该溶液中，含铁离子，则SCN－不能大量共存，A错误；加入过量硫化钠溶液，发生反应2Fe3＋＋3S2－===2FeS↓＋S↓，B错误；反应的离子方程式为2Fe3＋＋3SOeq \\al(2－,4)＋3Ba2＋＋6OH－===2Fe(OH)3↓＋3BaSO4↓，C错误；该溶液中含0.2 ml Fe3＋，和足量的Zn反应，生成0.2 ml Fe，质量为11.2 g，D正确。
4. A、B、C、D四种化合物，其中A、B、C焰色反应均为黄色，而D的焰色反应为紫色，A、C和盐酸反应均得到B，将固体A加热分解可得到C，若在C的溶液中通入一种无色无味气体，又可得到A的溶液；若D的溶液滴加到FeCl2溶液中，先出现白色沉淀，之后迅速变成灰绿色，最后变成红褐色沉淀E。
(1)试推断各物质的化学式A：________、B：________、C：________、D：________、E：________。
(2)按要求写出下列方程式：
①A与盐酸反应的离子方程式：___________________________________________；
②A固体受热分解的化学方程式：______________________________________；
③D溶液滴加到FeCl2溶液中出现白色沉淀及最后变成红褐色沉淀的相关化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：A、B、C、D四种化合物，其中A、B、C焰色反应均为黄色，则均含有钠元素，而D的焰色反应为紫色，则D含有钾元素。A、C和盐酸反应均得到B，将固体A加热分解可得到C，若在C的溶液中通入一种无色无味气体，又可得到A的溶液，这说明A是碳酸氢钠，C是碳酸钠，B为氯化钠，若D的溶液滴加到FeCl2溶液中，先出现白色沉淀，之后迅速变成灰绿色，最后变成红褐色沉淀E，所以D是KOH，E是氢氧化铁。
答案：(1)NaHCO3 NaCl Na2CO3 KOH Fe(OH)3 (2)①HCOeq \\al(－,3)＋H＋=== CO2 ↑＋H2O ②2NaHCO3eq \(=====,\s\up7(Δ),\s\d5( ))Na2CO3＋CO2↑＋H2O ③2KOH＋FeCl2===Fe(OH)2↓＋2KCl、4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3
eq \a\vs4\al(氢氧化亚铁的制备)
将NaOH溶液滴入FeSO4溶液中会产生白色的Fe(OH)2沉淀：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓，但由于Fe(OH)2极易被氧化，溶解在水溶液中的少量氧气可把Fe(OH)2氧化成Fe(OH)3：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，所以在制备Fe(OH)2的过程中一定要隔绝O2，防止生成的Fe(OH)2被氧化。
[实验装置]
[问题探讨]
(1)NaOH溶液为什么要事先煮沸后才能使用？
提示：煮沸NaOH溶液的目的是除去溶液中溶解的O2，防止O2将Fe(OH)2氧化。
(2)FeSO4溶液若长期露置于空气中，可能混入的杂质阳离子是什么？
提示：Fe3＋；原因是FeSO4溶液中的Fe2＋易被空气中的O2氧化成Fe3＋。
(3)改进装置①中加入少量苯的目的是什么？
提示：苯的密度比水的密度小，且难溶于水，加入少量苯覆盖在FeSO4溶液的上层用于隔绝下层液体与空气接触，防止生成的Fe(OH)2被O2氧化。
(4)改进装置③中，如何操作就能长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀？
提示：先打开止水夹a，利用反应产生的H2将装置内的空气排出，待导管b排出的气体验纯后，再关闭止水夹a，产生的H2使试管A中气压大于外界气压，把试管A中的液体压入试管B中，新生成的FeSO4与NaOH溶液反应得到Fe(OH)2白色沉淀。即操作方法为先打开止水夹a，待导管b排出的气体验纯后，再关闭止水夹a。
(5)改进装置②能较长时间观察到白色沉淀的原因是什么？
提示：铁粉与稀硫酸反应生成的H2排尽了装置内的空气，同时试管内剩余的H2起到保护气的作用，防止Fe(OH)2与O2接触被氧化，因此能较长时间观察到白色沉淀。
Fe(OH)2制取实验的四个关键点
(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溶液所用的蒸馏水和制备Fe(OH)2所用的NaOH溶液都要煮沸，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且不溶于水的有机溶剂(如苯)，以隔绝空气。
1．实验室用FeCl2和烧碱制备Fe(OH)2，为了生成的产物不被氧化，下列说法不正确的是( )
A．配制FeCl2和烧碱溶液所用的蒸馏水通常要煮沸
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到试管内
D．产生Fe(OH)2沉淀后，不能振荡试管
解析：选C Fe(OH)2有强还原性，极易被氧气氧化，故在制取过程中的关键是要防氧化。FeCl2和烧碱溶液要现用现配，且配制溶液的蒸馏水要煮沸以除去溶解的氧气，A正确；在FeCl2溶液的上面加一层苯或一层油，以隔绝空气，防止氧气溶入溶液中，B正确；向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时，要将胶头滴管的尖嘴伸入到FeCl2溶液中，防止氢氧化钠溶液在滴入时因接触空气而溶有氧气，C错误；产生Fe(OH)2沉淀后，若振荡试管，会增大沉淀与空气接触的机会，使沉淀更易被氧化，D正确。
2．图为Fe(OH)2制备实验的改进装置，使用该装置将能在较长时间内观察到白色絮状沉淀。关于此实验，下列说法正确的是( )
A．装入药品后应关闭止水夹，等反应完成后再打开止水夹
B．此装置是通过H2的排出使A中压强减小，从而将B中的烧碱吸入A中产生Fe(OH)2
C．H2的作用是排尽装置内的空气和将A中溶液压入B中
D．在药品用量上硫酸应过量，使铁粉能充分反应完
解析：选C 装入药品后应该打开止水夹，让铁与稀硫酸反应生成的氢气将装置中的空气排尽，避免后来生成的氢氧化亚铁被氧化，A项错误；该装置是利用铁与稀硫酸反应生成的氢气将A中的硫酸亚铁溶液压入B中，从而使硫酸亚铁与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化亚铁，B项错误；根据实验装置可知，本实验中氢气的作用有：先将装置中的空气排尽，然后关闭止水夹后将A中的液体压入B中，C项正确；防止过量的H2SO4与NaOH反应，影响Fe(OH)2 沉淀的生成，该实验中铁粉应该过量，D项错误。
3．某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。
请回答：
(1)仪器1的名称________。装置5的作用____________________。
(2)实验开始时，关闭K2，打开K1，反应一段时间后，再打开K2，关闭K1，发现3中溶液不能进入4中。请为装置做一处改进，使溶液能进入4中：________________________________________________________________________。
(3)装置改进后，将3中反应后的溶液压入4中，在4中析出了灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因____________________。
解析：(1)仪器1的名称为分液漏斗。Fe(OH)2易被氧气氧化，装置5的作用是通过液封，防止空气进入装置4中。(2)3中溶液不能进入4的原因是生成的氢气沿着导管通过2逸出，三颈烧瓶中无法形成高压，故需在装置2、3之间加一个控制开关。(3)生成灰绿色沉淀说明氢氧化亚铁部分被氧化，原因应该是装置4中的空气未排尽。
答案：(1)分液漏斗 液封，防止空气进入装置4中
(2)在装置2、3之间添加控制开关
(3)装置4内的空气没有排尽
[分级训练·课课过关]
1．《新修本草》是我国古代药物学著作之一，其中有关于“青矾”的描述：“其绛矾本来绿色，新出窟未见风者，正如琉璃……烧之赤色，故名绛矾矣……”。据此推测，“青矾”的主要成分为( )
A．CuSO4·5H2O B．FeSO4·7H2O
C．Na2CO3·10H2OD．Fe2(SO4)3·9H2O
解析：选B 根据“其绛矾本来绿色……烧之赤色……”，可知“青矾”的主要成分是硫酸亚铁晶体，其在空气中灼烧得到红棕色的Fe2O3，B项正确。CuSO4·5H2O为蓝色晶体，Na2CO3·10H2O是白色晶体，Fe2(SO4)3·9H2O为黄色晶体。
2．在一定条件下，铁与有关物质反应，所得产物错误的是( )
A．Feeq \(――→,\s\up7(Cl2))FeCl3B．Feeq \(――→,\s\up7(S))FeS
C．Feeq \(――→,\s\up7(H2O))Fe(OH)3D．Feeq \(――→,\s\up7(O2))Fe3O4
解析：选C 氯气是强氧化剂，可将变价金属氧化成最高价态，故A正确；硫是弱氧化剂，硫与铁反应生成硫化亚铁，故B正确；铁与水蒸气在高温条件下反应生成四氧化三铁和氢气，故C错误；铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，故D正确。
3．下列说法正确的是( )
A．Fe在一定条件下与水反应生成H2和Fe(OH)3
B．Fe3O4溶于盐酸后加入几滴KSCN溶液，溶液不会显红色
C．工业上在高温下用CO还原含Fe2O3的铁矿石炼铁
D．Fe3＋具有氧化性，据此可用KSCN溶液鉴别Fe3＋
解析：选C 高温下铁能与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，故A错误；Fe3O4溶于盐酸生成Fe3＋和Fe2＋，Fe3＋与KSCN反应可使溶液显红色，故B错误；炼铁的过程就是用CO还原Fe2O3的过程，故C正确；用KSCN溶液鉴别Fe3＋主要是利用了Fe3＋与KSCN溶液反应使溶液显红色的性质，而非利用了Fe3＋的氧化性，故D错误。
4．下列有关铁与水反应的说法中，正确的是( )
A．在任何条件下，铁与水均不发生反应
B．Fe与热水反应可生成可燃性的H2
C．在高温时，铁与水蒸气反应的化学方程式为2Fe＋3H2O(g) eq \(=====,\s\up7(高温))Fe2O3＋3H2
D．铁与高温水蒸气反应后生成的固体溶于H2SO4溶液，所得的溶液能使酸性高锰酸钾溶液褪色
解析：选D Fe与冷水、热水均不反应，但能与高温水蒸气反应生成Fe3O4和H2 ，其化学方程式为3Fe＋4H2O(g)eq \(=====,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2，Fe3O4与硫酸反应后的溶液中含有Fe2＋，能使酸性KMnO4溶液褪色，故D正确。
5．金属单质A可发生以下反应，试判断：
(1)A、B、C、D、E分别是(写化学式，B写主要成分)：
A．________，B.________，C．________，D.________，E.________。
(2)写出反应③、④的离子方程式：③________________；④________________________。
(3)黑色固体C与盐酸反应的化学方程式为________________________________。
解析：单质A为Fe，其转化关系为
答案：(1)Fe Fe2O3 Fe3O4 Cu H2
(2)Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
(3)Fe3O4＋8HCl===2FeCl3＋FeCl2＋4H2O
实验操作
实验现象
结论及有关离子方程式
先加入KSCN溶液，溶液无明显现象，再滴加氯水后溶液呈eq \a\vs4\al(红)色
Fe2＋具有还原性，离子方程式：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
溶液由紫红色变为棕黄色
Fe2＋具有还原性，被MnOeq \\al(－,4)氧化成Fe3＋
溶液由浅绿色变为eq \a\vs4\al(无)色
Fe2＋具有氧化性，离子方程式：Zn＋Fe2＋===Zn2＋＋Fe
实验操作
实验现象
结论及有关离子方程式
加入KSCN溶液，溶液呈eq \a\vs4\al(红)色，加入足量铁粉后，溶液呈浅绿色
Fe3＋具有较强氧化性，Fe具有还原性，离子方程式：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
加入KSCN溶液，溶液呈eq \a\vs4\al(红)色，加入足量铜片后，溶液红色消失，变为蓝色
Fe3＋具有较强氧化性，离子方程式：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋
加入KI溶液后，溶液呈浅绿色；加入淀粉溶液后，溶液变为蓝色
Fe3＋具有较强氧化性，离子方程式：2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2
实验操作
对应现象
①向FeCl3溶液中加入过量铁粉
②滴加KSCN溶液
③再滴加几滴氯水
ⅰ.溶液由棕黄色变为浅绿色
ⅱ.溶液无明显变化
ⅲ.溶液变红
探究内容
实验方案
实验现象
探究Fe3＋具有氧化性
取少量0.1 ml·L－1 FeCl3溶液，往溶液中加入足量铁粉，再加入少量KSCN溶液
加入铁粉后，溶液颜色变为________。加入KSCN溶液后，溶液________
颜色
状态
密度
熔点
沸点
金属共性
特性
银白色，有
金属光泽
固体
7.86
g·cm－3
1 538 ℃
2 750 ℃
导热、导电、
延展性好
能被磁铁
吸引，纯
铁抗腐蚀
能力较强
实验装置
装置1
装置2
操作及现象
用小试管收集一试管气体，点燃，听到轻微“噗”声，产生淡蓝色火焰，证明生成了H2
用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声，证明生成了H2
实验
结论
铁能与水蒸气反应，并有H2生成，反应的化学方程式为3Fe＋4H2O(g)eq \(=====,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2
实验
说明
①湿棉花的作用是在受热时提供反应所需的水蒸气；
②酒精灯的火焰用防风罩套住，可以使加热效果更好；
③肥皂液在该实验中可以起到“收集”氢气的作用
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗名
—
铁红
磁性氧化铁
颜色、状态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
水溶性
难溶
难溶
难溶
铁元素
化合价
＋2
＋3
＋2、＋3
与H2反应
如Fe2O3＋3H2eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3H2O
与CO反应
如Fe2O3＋3COeq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2
与Al反应
如Fe2O3＋2Aleq \(=====,\s\up7(高温))Al2O3＋2Fe
与稀硫酸反应
FeO＋H2SO4===FeSO4＋H2O
Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O
Fe3O4＋4H2SO4===Fe2(SO4)3＋FeSO4＋4H2O
特殊转化
FeO在空气中受热迅速被氧化为Fe3O4：
6FeO＋O2eq \(=====,\s\up7(△))2Fe3O4
Fe(OH)3
Fe(OH)2
颜色、状态
红褐色固体
eq \a\vs4\al(白)色固体
热稳定性
不稳定，2Fe(OH)3eq \(=====,\s\up7(△))Fe2O3＋3H2O
不稳定
与非氧化性强酸反应
Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O
制备
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
转化
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
其现象是白色沉淀在空气中迅速变成灰绿色，最后变成红褐色[Fe(OH)3]
1．基于元素的价态和物质的所属类别，能完整有序地写出含有铁元素的物质的化学式，培养宏观辨识与微观探析的化学学科核心素养。
2．掌握亚铁盐、铁盐的物理性质、化学性质、典型实验现象，能书写主要的化学方程式和离子方程式，培养科学探究与创新意识的化学学科核心素养。
3．知道Fe3＋的检验方法，能独立或与同学合作完成实验，记录实验现象和数据，完成实验报告，并能主动进行交流，逐步提升证据推理与模型认知的化学学科核心素养。
eq \a\vs4\al(亚铁盐和铁盐)
1．性质预测
(1)研究物质性质的两个基本角度
(2)亚铁盐和铁盐的性质预测——化合价角度
2．实验探究(以FeSO4、FeCl3为例)
(1)知识支持：Fe3＋和KSCN溶液能发生反应，使溶液显红色。铁盐溶液呈棕黄色，亚铁盐溶液呈浅绿色。
(2)可供选择的试剂：FeSO4溶液、FeCl3溶液、酸性KMnO4溶液、氯水、KI溶液、0.1 ml·L－1 KSCN(硫氰酸钾)溶液、淀粉溶液、NaOH溶液、铁粉、锌粉、铜片。
[实验1] 探究亚铁盐的性质
[实验2] 探究铁盐的性质
[问题探讨]
(1)实验室中盛FeSO4溶液的试剂瓶中，通常加些铁屑或铁钉，这是为什么？
提示：Fe2＋具有较强还原性，易被氧化而变质。因此向盛有亚铁盐溶液的试剂瓶中加单质铁的目的是防止Fe2＋被氧化。
(2)如何除去FeCl3溶液中混有的杂质FeCl2?
提示：通入Cl2或滴加氯水或加入“绿色”氧化剂H2O2溶液：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－、2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2H2O＋2Fe3＋。
(3)如何将FeCl3转化成FeCl2?
提示：加入过量Fe粉可以将FeCl3转化成FeCl2，反应的化学方程式为2FeCl3＋Fe===3FeCl2。
1．亚铁盐具有还原性，能被常见的氧化剂氧化，如能使酸性KMnO4溶液褪色，能被氯气氧化，离子方程式为8H＋＋MnOeq \\al(－,4)＋5Fe2＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O,2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。
2．亚铁盐具有氧化性，能被常见的还原剂还原，如与Zn反应的离子方程式为Fe2＋＋Zn===Fe＋Zn2＋。
3．铁盐具有氧化性，能被常见的还原剂还原，如与Cu反应的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋；与Fe反应的离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；与KI溶液反应的离子方程式为2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2。
4．Fe3＋与还原性较强的金属铝、锌等反应时，若金属单质不足，Fe3＋被还原成Fe2＋，若金属单质过量，Fe3＋被还原成Fe。
1．下列不能证明Fe3＋的氧化性的事实是( )
A．硫酸铁溶液可溶解铁粉
B．常用氯化铁溶液溶解含铜的印刷电路板
C．含Fe3＋的溶液遇到KSCN溶液时变成红色
D．往氯化铁溶液中通入H2S可出现浑浊
解析：选C 硫酸铁溶液可溶解铁粉，反应的离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，Fe3＋做氧化剂，表现氧化性，故A不选；氯化铁溶液溶解含铜的印刷电路板，反应的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，Fe3＋做氧化剂，表现氧化性，故B不选；含Fe3＋的溶液遇到KSCN溶液时变成红色，反应的离子方程式为Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3，为络合反应，故C选；往氯化铁溶液中通入H2S可出现浑浊，反应的化学方程式为2FeCl3＋H2S===2FeCl2＋S↓＋2HCl，Fe3＋做氧化剂，表现氧化性，故D不选。
2．某化学小组为验证Fe3＋与Fe2＋能够相互转化，进行如下实验。
下列分析不合理的是( )
A．解释现象ⅰ的反应：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
B．实验②与③可以调换顺序
C．溶液变红涉及反应：Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋2Fe3＋
D．氧化性：Cl2>Fe3＋>Fe2＋
解析：选B 向FeCl3溶液中加入过量铁粉，铁与Fe3＋反应生成Fe2＋，溶液由棕黄色变为浅绿色，A正确；先加氯水，再加KSCN溶液，溶液变红，不能排除Fe3＋的影响，故无法检验Fe2＋，B错误；滴入氯水后，Fe2＋被氧化为Fe3＋，C正确；由反应的离子方程式可知，氧化性：Cl2>Fe3＋>Fe2＋，D正确。
3．某化学兴趣小组利用下列试剂：铁粉、锌粉、0.1 ml·L－1 FeCl3溶液、0.1 ml·L－1 FeCl2溶液、KSCN溶液、新制氯水，探究Fe2＋、Fe3＋的氧化性、还原性，并利用实验结论解决一些问题。
(1)用所给试剂写出体现Fe2＋具有还原性的反应的化学方程式：________________________________________________________________________。
(2)设计实验方案，完成下列表格。
(3)该兴趣小组为说明“Fe2＋具有氧化性”，提出向FeCl2溶液中加入锌粉，观察实验现象的方案，该反应的离子方程式为_________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)某反应中反应物与生成物有Fe3＋、Mn2＋、H＋、MnOeq \\al(－,4)、H2O和一种未知离子X，已知MnOeq \\al(－,4)在反应中得到电子，则X是________。
解析：(1)在反应中Fe2＋做还原剂，体现其还原性，因此应选择氧化剂与Fe2＋反应，所以选用氯水，反应的化学方程式为2FeCl2＋Cl2===2FeCl3。
(2)向FeCl3溶液中加入铁粉，发生的反应为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，所以溶液由棕黄色变为浅绿色。向FeCl2溶液中滴加硫氰酸钾溶液不变红。
(3)向FeCl2溶液中加入锌粉，发生的离子反应为Zn＋Fe2＋===Fe＋Zn2＋。
(4)已知MnOeq \\al(－,4)得电子，故MnOeq \\al(－,4)是氧化剂，Mn2＋为还原产物，则题目提供的Fe3＋是氧化产物，故还原剂为Fe2＋，即X为Fe2＋。
答案：(1)2FeCl2＋Cl2===2FeCl3 (2)浅绿色 不变色
(3)Fe2＋＋Zn===Zn2＋＋Fe (4)Fe2＋
eq \a\vs4\al(铁的单质)
1．铁的存在与冶炼
(1)铁元素在自然界中主要是以＋2价和＋3价化合物的形态存在于矿石中，游离态的单质铁只存在于陨铁中。铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝，居第4位。
(2)炼铁高炉中的反应原理：Fe2O3＋3COeq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2。
2．铁的物理性质
3．铁的化学性质
铁与氧化性较弱的氧化剂(如盐酸、硫酸铜等)反应，铁原子失去2个电子生成＋2价铁的化合物；而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。
(1)反应归纳
(2)铁与水蒸气的反应
[名师点拨]
(1)Fe与冷水、热水不反应，Fe与H2O(g)在高温下反应的产物是Fe3O4，而不是Fe2O3。
(2)铁在潮湿的空气中生成铁锈的主要成分是Fe2O3，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。
(3)铁分别与氯气和盐酸反应所得的产物中铁元素的价态不同，Fe与Cl2反应，不论Cl2用量多少都生成FeCl3，而Fe与盐酸反应生成FeCl2。
(4)Fe与Br2反应生成FeBr3，但与I2反应时生成FeI2，通过这一事实可以说明Br2的氧化性比I2强。
1．下列说法正确的是( )
A．我国在战国中期即开始使用铁制品
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
解析：选D 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铁以单质形态存在，B项错误；铁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等还原剂把铁从铁矿石中还原出来，D项正确。
2．将铁片放入下列各溶液中，反应后溶液质量增加，但无气体产生的是( )
A．CuCl2溶液 B．AgNO3溶液
C．Fe2(SO4)3溶液D．稀硫酸
解析：选C Fe能从CuCl2、AgNO3溶液中分别置换出Cu和Ag，而使溶液质量减轻；Fe与稀硫酸反应后溶液质量增加，但有气体产生；Fe＋Fe2(SO4)3===3FeSO4，溶液质量增加，且无气体产生，C项符合题意。
3．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
解析：选B 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，故需要用碱石灰等与H2不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。
4．某工厂的工业硫酸盐废水中含有大量的Fe2＋、Fe3＋、较多的Cu2＋和少量的Na＋。工厂计划从该废水中回收硫酸亚铁和金属铜，设计如下流程图：
回答下列问题：
(1)A的化学式为______________，D的化学式为____________。
(2)在工业废水中加入过量A时，发应的离子方程式有：______________________、______________________。
解析：(1)加入铁粉，由于金属活动性：Fe>Cu，可发生置换反应，置换出铜，反应的离子方程式为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，在铁、铜的混合物中加入稀硫酸，铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，反应的离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，所以A的化学式为Fe，D的化学式为H2SO4；(2)由于离子的氧化性：Fe3＋>Cu2＋>Fe2＋>Na＋，所以向工业废水中加入过量A时，首先发生反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，然后发生反应：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。
答案：(1) Fe H2SO4 (2)Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋ Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
eq \a\vs4\al(铁的氧化物和铁的氢氧化物)
1．铁的氧化物
[名师点拨]
(1)铁的氧化物(如Fe2O3)与铝粉的反应叫作铝热反应，该反应可用于焊接钢轨等。
(2)Fe2O3常用作油漆、涂料和红色颜料。
(3)“朱门酒肉臭”中的“朱门”是指以氧化铁(Fe2O3)为原料制备的油漆漆制的大门。
(4)Fe3O4不属于碱性氧化物，FeO、Fe2O3属于碱性氧化物。
(5)Fe3O4的组成可用FeO·Fe2O3表示，但不表示Fe3O4是由FeO和Fe2O3组成的混合物，Fe3O4有固定的组成，是一种纯净物。
2．铁的氢氧化物
[名师点拨]
(1)＋2价铁具有较强的还原性，Fe(OH)2在空气中易被O2氧化为Fe(OH)3，Fe(OH)3加热分解得到Fe2O3。
(2)FeO、Fe3O4、Fe(OH)2遇非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)时，发生非氧化还原反应，但遇氧化性酸(如HNO3)时发生氧化还原反应，＋2价的Fe均被氧化成＋3价。
(3)Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3遇非氧化性酸时，发生非氧化还原反应，但遇还原性酸(如HI)时发生氧化还原反应，＋3价的Fe均被还原成＋2价。
1．下列关于铁矿石的说法正确的是( )
A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4
B．黄铁矿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，溶液显红色
D．FeO俗称铁红
解析：选C 赤铁矿的主要成分是氧化铁，其化学式为Fe2O3，A项错误；黄铁矿的主要成分是FeS2，铁锈的主要成分是Fe2O3，B项错误；磁铁矿的主要成分是Fe3O4，溶于稀盐酸的离子方程式为Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O，故加入KSCN溶液显红色，C项正确；氧化铁俗称铁红，D项错误。
2．下列有关铁的化合物的说法不正确的是( )
A．Fe(OH)2不稳定，具有较强的氧化性
B．FeO、Fe2O3均为碱性氧化物，均可与盐酸反应
C．Fe(OH)3可通过化合反应得到，Fe(OH)2则不能
D．Fe3O4为磁性氧化铁，其中铁的化合价为＋2和＋3
解析：选A Fe(OH)2中因含有Fe2＋而具有还原性，可被空气中的O2氧化为Fe(OH)3，A项错误；FeO、Fe2O3均为碱性氧化物，故具有碱性氧化物的通性，都能与盐酸反应，B项正确；Fe(OH)2只能通过复分解反应得到，Fe(OH)3可由Fe(OH)2与O2、H2O发生化合反应得到，C项正确；Fe3O4俗称磁性氧化铁，其组成可表示为FeO·Fe2O3，铁元素的化合价为＋2、＋3，D项正确。
3．下列有关Fe2(SO4)3溶液的叙述正确的是( )
A．该溶液中，K＋、Fe2＋、SCN－、Br－可以大量共存
B．加入过量硫化钠溶液：2Fe3＋＋S2－===2Fe2＋＋S↓
C．与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式：Fe3＋＋SOeq \\al(2－,4)＋Ba2＋＋3OH－===2Fe(OH)3↓＋BaSO4↓
D．1 L 0.1 ml·L－1该溶液和足量的Zn充分反应，生成11.2 g Fe
解析：选D 该溶液中，含铁离子，则SCN－不能大量共存，A错误；加入过量硫化钠溶液，发生反应2Fe3＋＋3S2－===2FeS↓＋S↓，B错误；反应的离子方程式为2Fe3＋＋3SOeq \\al(2－,4)＋3Ba2＋＋6OH－===2Fe(OH)3↓＋3BaSO4↓，C错误；该溶液中含0.2 ml Fe3＋，和足量的Zn反应，生成0.2 ml Fe，质量为11.2 g，D正确。
4. A、B、C、D四种化合物，其中A、B、C焰色反应均为黄色，而D的焰色反应为紫色，A、C和盐酸反应均得到B，将固体A加热分解可得到C，若在C的溶液中通入一种无色无味气体，又可得到A的溶液；若D的溶液滴加到FeCl2溶液中，先出现白色沉淀，之后迅速变成灰绿色，最后变成红褐色沉淀E。
(1)试推断各物质的化学式A：________、B：________、C：________、D：________、E：________。
(2)按要求写出下列方程式：
①A与盐酸反应的离子方程式：___________________________________________；
②A固体受热分解的化学方程式：______________________________________；
③D溶液滴加到FeCl2溶液中出现白色沉淀及最后变成红褐色沉淀的相关化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：A、B、C、D四种化合物，其中A、B、C焰色反应均为黄色，则均含有钠元素，而D的焰色反应为紫色，则D含有钾元素。A、C和盐酸反应均得到B，将固体A加热分解可得到C，若在C的溶液中通入一种无色无味气体，又可得到A的溶液，这说明A是碳酸氢钠，C是碳酸钠，B为氯化钠，若D的溶液滴加到FeCl2溶液中，先出现白色沉淀，之后迅速变成灰绿色，最后变成红褐色沉淀E，所以D是KOH，E是氢氧化铁。
答案：(1)NaHCO3 NaCl Na2CO3 KOH Fe(OH)3 (2)①HCOeq \\al(－,3)＋H＋=== CO2 ↑＋H2O ②2NaHCO3eq \(=====,\s\up7(Δ),\s\d5( ))Na2CO3＋CO2↑＋H2O ③2KOH＋FeCl2===Fe(OH)2↓＋2KCl、4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3
eq \a\vs4\al(氢氧化亚铁的制备)
将NaOH溶液滴入FeSO4溶液中会产生白色的Fe(OH)2沉淀：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓，但由于Fe(OH)2极易被氧化，溶解在水溶液中的少量氧气可把Fe(OH)2氧化成Fe(OH)3：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，所以在制备Fe(OH)2的过程中一定要隔绝O2，防止生成的Fe(OH)2被氧化。
[实验装置]
[问题探讨]
(1)NaOH溶液为什么要事先煮沸后才能使用？
提示：煮沸NaOH溶液的目的是除去溶液中溶解的O2，防止O2将Fe(OH)2氧化。
(2)FeSO4溶液若长期露置于空气中，可能混入的杂质阳离子是什么？
提示：Fe3＋；原因是FeSO4溶液中的Fe2＋易被空气中的O2氧化成Fe3＋。
(3)改进装置①中加入少量苯的目的是什么？
提示：苯的密度比水的密度小，且难溶于水，加入少量苯覆盖在FeSO4溶液的上层用于隔绝下层液体与空气接触，防止生成的Fe(OH)2被O2氧化。
(4)改进装置③中，如何操作就能长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀？
提示：先打开止水夹a，利用反应产生的H2将装置内的空气排出，待导管b排出的气体验纯后，再关闭止水夹a，产生的H2使试管A中气压大于外界气压，把试管A中的液体压入试管B中，新生成的FeSO4与NaOH溶液反应得到Fe(OH)2白色沉淀。即操作方法为先打开止水夹a，待导管b排出的气体验纯后，再关闭止水夹a。
(5)改进装置②能较长时间观察到白色沉淀的原因是什么？
提示：铁粉与稀硫酸反应生成的H2排尽了装置内的空气，同时试管内剩余的H2起到保护气的作用，防止Fe(OH)2与O2接触被氧化，因此能较长时间观察到白色沉淀。
Fe(OH)2制取实验的四个关键点
(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溶液所用的蒸馏水和制备Fe(OH)2所用的NaOH溶液都要煮沸，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且不溶于水的有机溶剂(如苯)，以隔绝空气。
1．实验室用FeCl2和烧碱制备Fe(OH)2，为了生成的产物不被氧化，下列说法不正确的是( )
A．配制FeCl2和烧碱溶液所用的蒸馏水通常要煮沸
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到试管内
D．产生Fe(OH)2沉淀后，不能振荡试管
解析：选C Fe(OH)2有强还原性，极易被氧气氧化，故在制取过程中的关键是要防氧化。FeCl2和烧碱溶液要现用现配，且配制溶液的蒸馏水要煮沸以除去溶解的氧气，A正确；在FeCl2溶液的上面加一层苯或一层油，以隔绝空气，防止氧气溶入溶液中，B正确；向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时，要将胶头滴管的尖嘴伸入到FeCl2溶液中，防止氢氧化钠溶液在滴入时因接触空气而溶有氧气，C错误；产生Fe(OH)2沉淀后，若振荡试管，会增大沉淀与空气接触的机会，使沉淀更易被氧化，D正确。
2．图为Fe(OH)2制备实验的改进装置，使用该装置将能在较长时间内观察到白色絮状沉淀。关于此实验，下列说法正确的是( )
A．装入药品后应关闭止水夹，等反应完成后再打开止水夹
B．此装置是通过H2的排出使A中压强减小，从而将B中的烧碱吸入A中产生Fe(OH)2
C．H2的作用是排尽装置内的空气和将A中溶液压入B中
D．在药品用量上硫酸应过量，使铁粉能充分反应完
解析：选C 装入药品后应该打开止水夹，让铁与稀硫酸反应生成的氢气将装置中的空气排尽，避免后来生成的氢氧化亚铁被氧化，A项错误；该装置是利用铁与稀硫酸反应生成的氢气将A中的硫酸亚铁溶液压入B中，从而使硫酸亚铁与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化亚铁，B项错误；根据实验装置可知，本实验中氢气的作用有：先将装置中的空气排尽，然后关闭止水夹后将A中的液体压入B中，C项正确；防止过量的H2SO4与NaOH反应，影响Fe(OH)2 沉淀的生成，该实验中铁粉应该过量，D项错误。
3．某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。
请回答：
(1)仪器1的名称________。装置5的作用____________________。
(2)实验开始时，关闭K2，打开K1，反应一段时间后，再打开K2，关闭K1，发现3中溶液不能进入4中。请为装置做一处改进，使溶液能进入4中：________________________________________________________________________。
(3)装置改进后，将3中反应后的溶液压入4中，在4中析出了灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因____________________。
解析：(1)仪器1的名称为分液漏斗。Fe(OH)2易被氧气氧化，装置5的作用是通过液封，防止空气进入装置4中。(2)3中溶液不能进入4的原因是生成的氢气沿着导管通过2逸出，三颈烧瓶中无法形成高压，故需在装置2、3之间加一个控制开关。(3)生成灰绿色沉淀说明氢氧化亚铁部分被氧化，原因应该是装置4中的空气未排尽。
答案：(1)分液漏斗 液封，防止空气进入装置4中
(2)在装置2、3之间添加控制开关
(3)装置4内的空气没有排尽
[分级训练·课课过关]
1．《新修本草》是我国古代药物学著作之一，其中有关于“青矾”的描述：“其绛矾本来绿色，新出窟未见风者，正如琉璃……烧之赤色，故名绛矾矣……”。据此推测，“青矾”的主要成分为( )
A．CuSO4·5H2O B．FeSO4·7H2O
C．Na2CO3·10H2OD．Fe2(SO4)3·9H2O
解析：选B 根据“其绛矾本来绿色……烧之赤色……”，可知“青矾”的主要成分是硫酸亚铁晶体，其在空气中灼烧得到红棕色的Fe2O3，B项正确。CuSO4·5H2O为蓝色晶体，Na2CO3·10H2O是白色晶体，Fe2(SO4)3·9H2O为黄色晶体。
2．在一定条件下，铁与有关物质反应，所得产物错误的是( )
A．Feeq \(――→,\s\up7(Cl2))FeCl3B．Feeq \(――→,\s\up7(S))FeS
C．Feeq \(――→,\s\up7(H2O))Fe(OH)3D．Feeq \(――→,\s\up7(O2))Fe3O4
解析：选C 氯气是强氧化剂，可将变价金属氧化成最高价态，故A正确；硫是弱氧化剂，硫与铁反应生成硫化亚铁，故B正确；铁与水蒸气在高温条件下反应生成四氧化三铁和氢气，故C错误；铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，故D正确。
3．下列说法正确的是( )
A．Fe在一定条件下与水反应生成H2和Fe(OH)3
B．Fe3O4溶于盐酸后加入几滴KSCN溶液，溶液不会显红色
C．工业上在高温下用CO还原含Fe2O3的铁矿石炼铁
D．Fe3＋具有氧化性，据此可用KSCN溶液鉴别Fe3＋
解析：选C 高温下铁能与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，故A错误；Fe3O4溶于盐酸生成Fe3＋和Fe2＋，Fe3＋与KSCN反应可使溶液显红色，故B错误；炼铁的过程就是用CO还原Fe2O3的过程，故C正确；用KSCN溶液鉴别Fe3＋主要是利用了Fe3＋与KSCN溶液反应使溶液显红色的性质，而非利用了Fe3＋的氧化性，故D错误。
4．下列有关铁与水反应的说法中，正确的是( )
A．在任何条件下，铁与水均不发生反应
B．Fe与热水反应可生成可燃性的H2
C．在高温时，铁与水蒸气反应的化学方程式为2Fe＋3H2O(g) eq \(=====,\s\up7(高温))Fe2O3＋3H2
D．铁与高温水蒸气反应后生成的固体溶于H2SO4溶液，所得的溶液能使酸性高锰酸钾溶液褪色
解析：选D Fe与冷水、热水均不反应，但能与高温水蒸气反应生成Fe3O4和H2 ，其化学方程式为3Fe＋4H2O(g)eq \(=====,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2，Fe3O4与硫酸反应后的溶液中含有Fe2＋，能使酸性KMnO4溶液褪色，故D正确。
5．金属单质A可发生以下反应，试判断：
(1)A、B、C、D、E分别是(写化学式，B写主要成分)：
A．________，B.________，C．________，D.________，E.________。
(2)写出反应③、④的离子方程式：③________________；④________________________。
(3)黑色固体C与盐酸反应的化学方程式为________________________________。
解析：单质A为Fe，其转化关系为
答案：(1)Fe Fe2O3 Fe3O4 Cu H2
(2)Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
(3)Fe3O4＋8HCl===2FeCl3＋FeCl2＋4H2O
实验操作
实验现象
结论及有关离子方程式
先加入KSCN溶液，溶液无明显现象，再滴加氯水后溶液呈eq \a\vs4\al(红)色
Fe2＋具有还原性，离子方程式：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
溶液由紫红色变为棕黄色
Fe2＋具有还原性，被MnOeq \\al(－,4)氧化成Fe3＋
溶液由浅绿色变为eq \a\vs4\al(无)色
Fe2＋具有氧化性，离子方程式：Zn＋Fe2＋===Zn2＋＋Fe
实验操作
实验现象
结论及有关离子方程式
加入KSCN溶液，溶液呈eq \a\vs4\al(红)色，加入足量铁粉后，溶液呈浅绿色
Fe3＋具有较强氧化性，Fe具有还原性，离子方程式：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
加入KSCN溶液，溶液呈eq \a\vs4\al(红)色，加入足量铜片后，溶液红色消失，变为蓝色
Fe3＋具有较强氧化性，离子方程式：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋
加入KI溶液后，溶液呈浅绿色；加入淀粉溶液后，溶液变为蓝色
Fe3＋具有较强氧化性，离子方程式：2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2
实验操作
对应现象
①向FeCl3溶液中加入过量铁粉
②滴加KSCN溶液
③再滴加几滴氯水
ⅰ.溶液由棕黄色变为浅绿色
ⅱ.溶液无明显变化
ⅲ.溶液变红
探究内容
实验方案
实验现象
探究Fe3＋具有氧化性
取少量0.1 ml·L－1 FeCl3溶液，往溶液中加入足量铁粉，再加入少量KSCN溶液
加入铁粉后，溶液颜色变为________。加入KSCN溶液后，溶液________
颜色
状态
密度
熔点
沸点
金属共性
特性
银白色，有
金属光泽
固体
7.86
g·cm－3
1 538 ℃
2 750 ℃
导热、导电、
延展性好
能被磁铁
吸引，纯
铁抗腐蚀
能力较强
实验装置
装置1
装置2
操作及现象
用小试管收集一试管气体，点燃，听到轻微“噗”声，产生淡蓝色火焰，证明生成了H2
用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声，证明生成了H2
实验
结论
铁能与水蒸气反应，并有H2生成，反应的化学方程式为3Fe＋4H2O(g)eq \(=====,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2
实验
说明
①湿棉花的作用是在受热时提供反应所需的水蒸气；
②酒精灯的火焰用防风罩套住，可以使加热效果更好；
③肥皂液在该实验中可以起到“收集”氢气的作用
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗名
—
铁红
磁性氧化铁
颜色、状态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
水溶性
难溶
难溶
难溶
铁元素
化合价
＋2
＋3
＋2、＋3
与H2反应
如Fe2O3＋3H2eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3H2O
与CO反应
如Fe2O3＋3COeq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2
与Al反应
如Fe2O3＋2Aleq \(=====,\s\up7(高温))Al2O3＋2Fe
与稀硫酸反应
FeO＋H2SO4===FeSO4＋H2O
Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O
Fe3O4＋4H2SO4===Fe2(SO4)3＋FeSO4＋4H2O
特殊转化
FeO在空气中受热迅速被氧化为Fe3O4：
6FeO＋O2eq \(=====,\s\up7(△))2Fe3O4
Fe(OH)3
Fe(OH)2
颜色、状态
红褐色固体
eq \a\vs4\al(白)色固体
热稳定性
不稳定，2Fe(OH)3eq \(=====,\s\up7(△))Fe2O3＋3H2O
不稳定
与非氧化性强酸反应
Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O
制备
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
转化
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
其现象是白色沉淀在空气中迅速变成灰绿色，最后变成红褐色[Fe(OH)3]
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