人教版 (2019)必修 第一册第一节 铁及其化合物精品当堂检测题

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第一节　铁及其化合物

一、铁的单质
1．铁元素的存在及使用
(1)存在：铁在自然界中既可以以单质的形态存在，也可以以化合物的形态存在，其主要化合价有＋2价和＋3价，地壳中铁元素的含量仅次于氧、硅和铝，居第四位。
(2)使用历史：
人类最早使用的铁是陨铁，我国在春秋初年掌握了冶铁技术，在战国中期铁制工具得到了广泛使用。
(3)工业炼铁的原理是用还原剂把铁矿石中的铁提炼出来，如用CO还原Fe2O3。
2．铁单质的性质
(1)物理性质
纯净的铁是光亮的银白色金属，密度较大，熔点较高，有延展性和导热性。能导电，其导电性比铜、铝差，能被磁体吸引。
(2)化学性质
写出下列反应的化学方程式或离子方程式

(3)在如图所示的实验装置中：

①试管中湿棉花的作用是加热时产生水蒸气与铁粉反应。
②若用火柴点燃肥皂泡，可能发生的现象是听到爆鸣声。
③该反应体现铁单质具有还原性。

(1)有下列物质：①S　②CuCl2溶液　③稀H2SO4　④AgNO3溶液　⑤Cl2，与Fe反应时生成＋2价铁的化合物的是__________(填序号，下同)，生成＋3价铁的化合物的是____________。
提示　①②③④　⑤
(2)铁与水蒸气能发生反应，日常生活中为什么可用铁壶烧水？
提示　铁只能与水蒸气在高温下反应，而与冷水或热水不反应。
二、铁的主要化合物
1．铁的氧化物
氧化物
氧化亚铁
氧化铁(铁红)
四氧化三铁
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
颜色状态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
铁的价态
＋2
＋3
＋2、＋3
溶解性
都不溶于水，但都能溶于酸溶液
化学性质[来源:学科网][来源:学+科+网][来源:Zxxk.Com]
都能与稀盐酸、稀硫酸反应，生成相应的盐和水
都具有氧化性，都能被CO、H2、Al等还原为铁单质
FeO不稳定，在空气中加热生成稳定的Fe3O4

分别写出盐酸与下列铁的氧化物反应的离子方程式：
①氧化亚铁：FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O；
②氧化铁：Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O；
③磁性氧化铁：Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O。
(1)Fe3O4的组成可用FeO·Fe2O3表示，但不代表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)由于Fe3O4与非氧化性酸反应，生成铁盐和亚铁盐，故Fe3O4不属于碱性氧化物，而FeO、Fe2O3属于碱性氧化物。
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。
③氢氧化亚铁制备注意事项
在实验室制备氢氧化亚铁时，一定要用新制的亚铁盐和先加热驱赶氧气后的氢氧化钠溶液，且滴管末端插入试管内的液面下，再滴加氢氧化钠溶液，也可以在反应液面上滴加植物油或苯等物质进行液封，以防止氢氧化亚铁与氧气接触。
(2)Fe(OH)2和Fe(OH)3性质的比较
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)2FeO＋H2O(隔绝空气)
2Fe(OH)3 Fe2O3＋3H2O

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。


(1)Fe(OH)3在空气中灼烧得到Fe2O3固体，Fe(OH)2在空气中灼烧能得到FeO固体吗？
提示　不能，Fe(OH)2易被氧化，最终得到的是Fe2O3。
(2)用不含Fe3＋的FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备Fe(OH)2沉淀。
①用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时，除加硫酸防止生成Fe(OH)2外，还需加入________________。
②除去蒸馏水中溶解的O2，常采用________的方法。
③生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液的液面以下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是_______________________________________。
提示　①铁屑　②煮沸　③避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2转化成Fe(OH)3沉淀
3．铁盐和亚铁盐
(1)Fe2＋、Fe3＋的检验方法
①观察法：浅绿色溶液中含有Fe2＋；棕黄色溶液中含有Fe3＋。
②加碱法：若产生的白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色的为Fe2＋；若直接产生红褐色沉淀的为Fe3＋。
③加KSCN：无明显现象，再加新制氯水溶液变红色的为Fe2＋；若溶液直接变红色的为Fe3＋。
(2)Fe2＋与Fe3＋的转化
如下图所示

①在盛有氯化铁溶液的试管中加适量铁粉振荡后，溶液变成浅绿色，再加KSCN溶液，溶液不变色，再加入氯水后，溶液变成红色。
②上述实验中有关反应的离子方程式是2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。
③由上述实验可知：Fe3＋遇到较强的还原剂，会被还原成Fe2＋；Fe2＋在较强氧化剂的作用下，会被氧化成Fe3＋。
(3)铁盐和亚铁盐的化学性质
写出下列反应的离子方程式：



(1)为什么在配制硫酸亚铁时，通常要在溶液中加入铁钉或铁粉？
提示　Fe2＋易被氧化为Fe3＋，加入铁粉或铁钉，发生反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，可防止硫酸亚铁溶液被氧化，而不发生变质。
(2)如何除去氯化铁中的Fe2＋，写出反应的离子方程式。
提示　加入新制的氯水，2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。
(3)将足量Na2O2投入FeCl2溶液中，可以观察的现象是______________。
提示　有气泡放出，生成红褐色沉淀。
三、铁及其化合物之间的转化关系
1．铁及其化合物间的转化知识结构图

写出图中序号所示反应的离子方程式：
①Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O；
②Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓；
③Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O；
④Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑；
⑤2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－；
⑥2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。
(其他合理均可)
　(1)Fe只具有还原性，可被弱氧化剂(H＋、Cu2＋、Fe3＋、I2、S等)氧化为Fe2＋；被强氧化剂[O2、Cl2、Br2、HNO3、KMnO4(H＋)等]氧化为Fe3＋。
(2)Fe2＋既有氧化性，又有还原性。可被强氧化剂[Cl2、Br2、O2、ClO－、KMnO4(H＋)、HNO3、H2O2等]氧化为Fe3＋；可被还原剂(Al、Zn、CO、C等)还原为Fe。
(3)Fe3＋只具有氧化性，可被弱还原剂(Fe、Cu等)还原为Fe2＋，被强还原剂(Al、Zn、CO等)还原为Fe。
2．根据性质和转化关系推断物质
金属单质A可发生以下反应。试推断：

(1)写出下列物质的化学式(B写主要成分)：
A______、B______、C______、D______、E______。
(2)写出反应③和⑤的离子方程式：
③________________________________________________________________________；
⑤________________________________________________________________________。
答案　(1)Fe　Fe2O3　Fe3O4　Cu　H2
(2)Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu　Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
思维启迪
推断题的解题思路：根据物质的物理性质(特别是色、态)和化学性质(相互转化关系、反应条件等)，找出具有特征条件的物质，再由相互转化关系逐步推断。


随堂练习：
1．下列关于铁的叙述中错误的是(　　)
A．纯净的铁是光亮的银白色金属
B．铁能被磁体吸引
C．铁是地壳中含量最多的金属元素
D．铁具有延展性和导热性，可制作炊具
答案　C
解析　铁元素在地壳中含量是金属元素的第二位。
2．下列反应中，铁只能生成＋3价化合物的是(　　)
A．少量铁与稀硫酸反应 B．铁丝在氧气中燃烧
C．过量铁粉在氯气中燃烧 D．Fe投入到CuSO4溶液中
答案　C
解析　C项，虽然铁粉过量，但因为不是在溶液中进行的反应，只能生成FeCl3。
3．铁与水蒸气反应的实验装置如图，下列说法正确的是(　　)

A．实验时，试管口应高于试管底
B．加热时试管内生成黑色物质，点燃肥皂泡可听到爆鸣声
C．反应的化学方程式为2Fe＋3H2O(g)Fe2O3＋3H2
D．试管中发生化合反应
答案　B
解析　铁与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，属于置换反应，实验时应使试管口低于试管底。
4．下列说法正确的是(　　)
A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4
B．Fe2O3为碱性氧化物，可与水反应生成Fe(OH)3
C．铁锈的主要成分是Fe2O3
D．Fe3O4中铁元素有＋2价和＋3价，Fe3O4是混合物
答案　C
解析　赤铁矿、铁锈的主要成分均是Fe2O3，A错误、C正确；Fe2O3为碱性氧化物，但不与水反应，B错误；Fe3O4为化合物，不是混合物，D错误。
5．(2018·兰州一中高一月考)下列关于Fe2＋和Fe3＋的叙述中，错误的是(　　)
A．Fe2＋的水溶液为浅绿色
B．Fe3＋的水溶液为棕黄色
C．Fe3＋具有氧化性，Fe2＋具有还原性
D．Fe3＋溶液中滴入含SCN－的溶液，立即出现红色沉淀
答案　D
解析　常见水溶液有颜色的离子有Fe2＋(浅绿色)、Fe3＋(棕黄色)、Cu2＋(蓝色)、MnO(紫色)，故A、B项正确；通常情况下，铁的化合价有0价、＋2价、＋3价，Fe2＋处于中间价态，既能得电子，又能失电子，所以既有氧化性，又有还原性，一般认为Fe3＋处于最高价，因此具有氧化性，C项正确；Fe3＋溶液中滴入含SCN－的溶液，生成红色可溶性物质，不是红色沉淀，D项错误。
6．铁有＋2价和＋3价两种价态，下列反应中不涉及铁元素价态变化的是(　　)
A．用还原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　氢氧化铁受热分解得到氧化铁和水，是非氧化还原反应，铁元素价态不变。其他选项都涉及氧化还原反应，铁元素价态发生变化。
7．下列物质之间有如下反应关系：

已知E转化成C的现象是白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色。
回答：
(1)写出下列物质的化学式：
A________，B________，D________，
甲________，乙________，丙________。
(2)写出E→C反应的化学方程式：___________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
答案　(1)Fe2O3　FeCl3　FeCl2　Cl2(或氯水)　NaOH(或KOH等)　KSCN
(2)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
解析　(1)E转化成C的现象是白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，则E为Fe(OH)2，C为Fe(OH)3，A为红棕色粉末，则A为Fe2O3，B为FeCl3，D为FeCl2，乙为NaOH(或KOH等)，由D→B的转化可知，甲为氯气或新制氯水等，由红色溶液可知，丙为KSCN。


课后作业：
1．生活中常用来固定房门的“门吸”，它由磁铁和金属块两部分组成。该金属块能被磁铁所吸引，是因为可能含有以下材料中的(　　)
A．银 B．铁 C．铝 D．锌
答案　B
解析　铁或含铁较多的物质都可以被磁铁所吸引。
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，都作还原剂
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，铁作还原剂；铁与盐酸反应生成氯化亚铁，而不是氯化铁。
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。
4．下列关于铁的氧化物①FeO、②Fe2O3、③Fe3O4的说法中正确的是(　　)
A．都是黑色固体 B．都不溶于水
C．铁元素化合价相同 D．都能与水反应
答案　B
解析　铁的三种氧化物(FeO、Fe2O3、Fe3O4)都是不溶于水的固体，都不与水反应；它们的颜色不同，氧化铁(Fe2O3)为红棕色，氧化亚铁(FeO)和四氧化三铁(Fe3O4)为黑色；铁的三种氧化物中，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。
5．下列关于氧化铁和氧化亚铁的叙述中不正确的是(　　)
A．都是碱性氧化物
B．都能与酸反应生成盐和水
C．都能与水反应生成氢氧化物
D．都能被一氧化碳还原为铁
答案　C
解析　氧化铁和氧化亚铁都是不溶于水的碱性氧化物，都不能与水反应生成氢氧化物，都能与酸反应生成相应的盐和水，都具有氧化性，能被氢气、一氧化碳、金属铝等还原剂还原为铁单质。
6．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．氢氧化亚铁作氧化剂
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。
7．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。
8．下列实验操作能够制取Fe(OH)2并能较长时间观察到白色沉淀的是(　　)

答案　D
解析　B项中CCl4密度大，应在下层，不能长时间观察到白色沉淀；D项中的操作可防止氧气氧化Fe(OH)2，能较长时间观察到白色沉淀。
9．刻制印刷电路板时用氯化铁溶液作为“腐蚀液”，发生的反应为Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋。根据该反应判断下列说法不正确的是(　　)
A．铜是还原剂 B．Fe3＋具有氧化性
C．该反应是置换反应 D．该反应属于离子反应
答案　C
解析　该反应中铜元素化合价升高，被氧化，为还原剂；铁元素化合价降低，被还原，Fe3＋为氧化剂；生成物中没有单质，不是置换反应；该反应为离子反应。
10．(2018·济南一中期中)在下列溶液中加入KSCN溶液，溶液不会显红色的是(　　)
A．加入足量铁粉后的Fe2(SO4)3溶液
B．Fe在Cl2中燃烧所得产物的水溶液
C．长期暴露在空气中的绿矾溶液
D．加入氯水后的FeSO4溶液
答案　A
解析　A项，足量铁粉加入Fe2(SO4)3溶液中发生反应Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，溶液中无Fe3＋；B项，Fe在Cl2中燃烧生成FeCl3；C项，绿矾溶液长期暴露在空气中，Fe2＋易被氧气氧化为Fe3＋；D项，氯水可将Fe2＋氧化为Fe3＋。
11．(2019·合肥一中测试)向盛有氯化亚铁和氯化铜混合溶液的烧杯中加入一定量的锌粉，充分反应后，得到固体M和溶液N。下列叙述错误的是(　　)
A．锌有剩余时，M中一定有Fe、Cu和Zn
B．锌有剩余时，N中一定没有FeCl2和CuCl2
C．锌无剩余时，M中一定有Cu，可能有Fe
D．锌无剩余时，N中一定有FeCl2 和ZnCl2
答案　D
解析　锌有剩余时，锌粉足量，与氯化铜和氯化亚铁完全反应，M中一定有Fe、Cu和Zn，N中一定没有FeCl2和CuCl2，故A、B正确；锌无剩余时，锌先与氯化铜反应，可能与部分氯化亚铁反应，所以M中一定有Cu、可能有Fe，N中一定有ZnCl2，若锌粉不足量，氯化铜未完全反应，则溶液中有FeCl2、CuCl2和ZnCl2，若氯化铜完全反应，氯化亚铁未完全反应，则溶液中有FeCl2和ZnCl2，若氯化铜完全反应，氯化亚铁恰好完全反应，则溶液中只有ZnCl2，故C正确、D项错误。
12．下列实验设计及其对应的离子方程式均正确的是(　　)
A．把铁片插入CuSO4溶液中，验证古代湿法冶铜：2Fe＋3Cu2＋===2Fe3＋＋3Cu
B．某溶液中滴入KSCN溶液显红色，说明含Fe3＋：Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3
C．FeCl3溶液中加入铜粉：Fe3＋＋Cu===Fe2＋＋Cu2＋
D．若要求用两种单质和一种溶液来测定Zn、Cu、Ag三种金属的活动性顺序，可用Zn、Cu和AgNO3溶液：Zn＋2Ag＋===Zn2＋＋2Ag
答案　B
解析　A中正确的离子反应为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu；C中离子反应为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋；D中Zn、Cu均与AgNO3发生置换反应生成Ag，则不能比较Zn、Cu的金属性，D错误。
13．(2019·天津市蓟州区月考)下列关于铁及其化合物的说法中正确的是(　　)
A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4
B．某溶液中先加入KSCN溶液无现象，再通入Cl2，发现溶液变红，则证明原溶液含有Fe2＋
C．磁铁矿粉末溶于盐酸后，加入KSCN溶液，生成红色沉淀
D．Fe与水蒸气在高温下发生反应生成Fe2O3和H2
答案　B
解析　赤铁矿的主要成分是Fe2O3，A错误；磁铁矿粉末溶于盐酸后生成氯化亚铁、氯化铁和水，加入KSCN溶液，溶液变为红色，不是生成红色沉淀，C错误；Fe与水蒸气在高温下发生反应生成Fe3O4和H2，D错误。
14．(2019·云南省峨山一中月考)为探究铁和铁的化合物的一些化学性质，某学生实验小组设计了以下实验。

(1)往A、B溶液中分别滴入几滴KSCN溶液，溶液的颜色：A________，B________。
(2)写出上述过程中有关反应的化学方程式：
Fe2O3→A_____________________________________________________________________；
A→B________________________________________________________________________。
(3)B→C可看到的现象是________________________________________________________。
(4)将A的饱和溶液滴入沸水中并不断加热，可制得________胶体；当光束通过该胶体时，可看到一条光亮的“通路”，这种现象称为________效应。
答案　(1)红色　不变(浅绿色)　(2)Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O　Fe＋2FeCl3===3FeCl2　(3)白色沉淀转变为灰绿色又转变为红褐色　(4)Fe(OH)3　丁达尔
15．(2019·天津市蓟州区联考)电子工业上使用的印刷电路板，是在敷有铜膜的塑料板上以涂层保护所要的线路，然后用三氯化铁浓溶液作用掉(腐蚀)未受保护的铜膜后形成的。某工程师为了从使用过的腐蚀废液(含有大量CuCl2、FeCl2和FeCl3，任意排放将导致环境污染及资源的浪费)中回收铜，并将铁的化合物全部转化为FeCl3溶液作为腐蚀液原料循环使用，准备采用下列步骤：

(1)步骤Ⅰ的操作名称：________；所需玻璃仪器：________、________、________。
(2)写出FeCl3溶液与铜箔发生反应的离子方程式：_____________________________________
_______________________________________________________________________________。
(3)检验废腐蚀液中是否含有Fe3＋所需试剂名称：________，实验现象：___________________。
(4)向②中加入NaOH溶液并长时间暴露在空气中，此过程的现象：______________________，
此转化的化学方程式为：__________________________________________________________。
(5)写出③中所含物质：________，⑥发生反应的离子方程式：___________________________。
答案　(1)过滤　烧杯　漏斗　玻璃棒　(2)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋　(3) 硫氰化钾　溶液由棕黄色变为红色　(4)先产生白色絮状沉淀，然后迅速变为灰绿色，最终变为红褐色　4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(5)Fe、Cu　2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
解析　废液中含有FeCl2、CuCl2、FeCl3，向滤液中加入过量Fe，发生反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu，然后过滤，滤液中含有FeCl2，滤渣中含有Cu、Fe，向滤渣中加入过量HCl，Fe溶解，Cu不溶解，然后过滤得到金属单质Cu，滤液中含有FeCl2，向FeCl2滤液中通入过量Cl2，发生的反应为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，从而得到FeCl3溶液，以此解答该题。