高考化学一轮复习第4章金属及其化合物第14讲铁及其氧化物、氢氧化物学案

这是一份高考化学一轮复习第4章金属及其化合物第14讲铁及其氧化物、氢氧化物学案，共19页。
1.了解铁的主要性质及其在生产、生活中的应用。
2.知道不同价态的铁的氧化物的主要性质和用途。
3.掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的性质及Fe(OH)2的制备方法。
考点一 铁的单质、氧化物
1.铁的单质
(1)物理性质。
铁是 eq \(□,\s\up1(1)) ______色固体，熔点较高，具有良好的导热性、导电性、延展性，能被 eq \(□,\s\up1(2)) ___________________________吸引。
(2)化学性质。
铁的化学性质比较活泼，有较强的还原性，主要被氧化为＋2价和＋3价铁的化合物，但纯铁有很强的抗腐蚀能力。
2.铁的氧化物
(1)物理性质。
(2)化学性质。
[答案自填] eq \(□,\s\up1(1)) 银白 eq \(□,\s\up1(2)) 磁体 eq \(□,\s\up1(3)) 3Fe＋2O2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) Fe3O4 eq \(□,\s\up1(4)) 2Fe＋3Cl2 eq \(=====,\s\up7(△)) 2FeCl3 eq \(□,\s\up1(5)) Fe＋S eq \(=====,\s\up7(△)) FeS eq \(□,\s\up1(6)) Fe＋I2 eq \(=====,\s\up7(△)) FeI2 eq \(□,\s\up1(7)) 3Fe＋4H2O(g) eq \(=====,\s\up7(高温)) Fe3O4＋4H2 eq \(□,\s\up1(8)) 钝化 eq \(□,\s\up1(9)) ＋3 eq \(□,\s\up1(10)) Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu eq \(□,\s\up1(11)) 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ eq \(□,\s\up1(12)) 铁红 eq \(□,\s\up1(13)) 磁性氧化铁 eq \(□,\s\up1(14)) 红棕色粉末 eq \(□,\s\up1(15)) ＋2价 eq \(□,\s\up1(16)) ＋3价 eq \(□,\s\up1(17)) ＋2价、＋3 价 eq \(□,\s\up1(18)) 碱性氧化物 eq \(□,\s\up1(19)) 碱性氧化物 eq \(□,\s\up1(20)) Fe3O4 eq \(□,\s\up1(21)) Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O eq \(□,\s\up1(22)) 3FeO＋10H＋＋NO eq \\al(—,3) ===3Fe3＋＋NO↑＋5H2O
eq \(□,\s\up1(23)) Fe2O3＋6H＋＋2I—===2Fe2＋ ＋I2＋3H2O
[易错秒判]
(1)铁的化学性质比较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态的形式存在( )
(2)Fe分别与Cl2和盐酸反应所得氯化物相同( )
(3)常温下可用铁制容器储存、运输浓硝酸和浓硫酸( )
(4)四氧化三铁中铁元素有＋2价和＋3价，它是一种混合物( )
(5)铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到Fe3O4( )
(6)FeO与稀硝酸反应的化学方程式为FeO＋2HNO3===Fe(NO3)2＋H2O( )
答案：(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)√ (6)×
一、铁及其氧化物的性质
1.化学让生活更美好。下列说法不正确的是( )
A．钢铁使用时要尽可能减少钢铁的氧化损耗
B．常温下，铁的氧化物都不溶于水，也不与水反应
C．故宫是中国最大的古代文化艺术博物馆，氧化铁可用作故宫红色外墙的涂料
D．氧化亚铁在空气中加热会被迅速氧化成氧化铁
解析：选D。氧化亚铁在空气中加热会被迅速氧化成四氧化三铁，故D错误。
2.用如图所示的装置进行Fe与水蒸气反应的实验，下列有关说法正确的是( )
A．实验时，先点燃酒精喷灯再点燃酒精灯
B．反应中H2O为氧化剂，发生反应的化学方程式为2Fe＋3H2O(g) eq \(=====,\s\up7(高温)) Fe2O3＋3H2
C．干燥管中加入的固体干燥剂可以是无水氯化钙
D．收集反应产生的气体选用装置②
解析：选C。A.实验时，应先用水蒸气排出装置中的空气，即先点燃酒精灯再点燃酒精喷灯，A错误；B.铁和水蒸气在高温条件下反应生成四氧化三铁和氢气，B错误；C.氢气是中性气体，可以用无水氯化钙干燥，C正确；D.收集的气体是氢气，密度比空气的小，应用向下排空气法，选用装置①，D错误。
二、铁的氧化物组成的分析
3.准确称取2.88 g某种铁的氧化物，用足量的CO进行还原，将生成的CO2全部用足量的澄清石灰水吸收，得到沉淀的质量为4.00 g。该氧化物的化学式为________。
解析：生成的沉淀为CaCO3，4.00 g CaCO3沉淀的物质的量为0.04 ml，根据碳元素守恒，CO、CO2的物质的量均为0.04 ml，增加的氧元素的物质的量为0.04 ml，质量为0.04 ml×16 g·ml－1＝0.64 g，即铁的氧化物中氧元素的质量为0.64 g，故铁元素的质量为2.88 g－0.64 g＝2.24 g，铁元素与氧元素的物质的量之比为 eq \f(2.24 g,56 g·ml－1) ∶0.04 ml＝1∶1，该氧化物的化学式为FeO。
答案：FeO
4.有一块铁的“氧化物”样品，用140 mL 5.0 ml·L－1盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.025 ml Cl2，恰好使其中的Fe2＋全部转变为Fe3＋。该样品的化学式可能为________。
解析：根据2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－可知，铁的“氧化物”样品用盐酸溶解后所得溶液中n(Fe2＋)＝0.025 ml×2＝0.05 ml，根据电荷守恒得2n(Fe2＋)＋3n(Fe3＋)＝n(Cl－)＝0.14 L×5.0 ml·L－1＝0.7 ml，解得n(Fe3＋)＝0.2 ml，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.05 ml∶0.2 ml＝1∶4，该氧化物可表示为FeO·2Fe2O3，即Fe5O7。
答案：Fe5O7
考点二 铁的氢氧化物
1.Fe(OH)2和Fe(OH)3的性质比较
2.Fe(OH)2的制备
(1)制备原理：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓。
(2)成功关键：溶液中不含O2等氧化性物质；制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭、隔绝空气的体系中。
[答案自填] eq \(□,\s\up1(1)) 白色固体 eq \(□,\s\up1(2)) 红褐色固体 eq \(□,\s\up1(3)) Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O eq \(□,\s\up1(4)) Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O eq \(□,\s\up1(5)) 白 eq \(□,\s\up1(6)) 灰绿 eq \(□,\s\up1(7)) 红褐 eq \(□,\s\up1(8)) 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
1.由于Fe(OH)2易被氧化为Fe(OH)3，在实验室中制备Fe(OH)2，并使其长时间保持白色沉淀状态，成为物质制备实验探究的热点。
(1)下列图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是____________(填序号)。
(2)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入________。
(3)除去蒸馏水中溶解的O2常采用_______________________________________________的方法。
解析：(1)因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的 Fe(OH)3，即发生反应：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排出装置中的空气。①②原理相同，都是先用氢气将装置中的空气排尽，并使生成的 Fe(OH)2处在氢气的保护中；③的原理为铁作阳极产生Fe2＋，与电解NaCl溶液产生的OH－结合生成Fe(OH)2，且液面用汽油保护，能防止空气进入；⑤中液面加苯阻止了空气进入；④由于空气中的氧气能迅速将Fe(OH)2 氧化，因此不能较长时间看到白色沉淀。(2)稀硫酸能抑制Fe2＋水解，铁粉能防止Fe2＋被氧化。(3)Fe(OH)2很容易被氧化，实验过程要确保在无氧条件下进行，除去蒸馏水中溶解的O2常采用加热煮沸的方法。
答案：(1)①②③⑤ (2)稀硫酸、铁粉 (3)加热煮沸
2.某同学设计如下图所示的装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2 白色沉淀。
请回答：
(1)仪器1的名称是________。装置5的作用是________________________。
(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，发现装置3中溶液不能进入装置4中。请为装置做一处改进，使溶液能进入装置4中：_____________________________________________________。
(3)装置改进后，将装置3中反应后的溶液压入装置4中，在装置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：该装置制备Fe(OH)2白色沉淀的思路是在排尽空气的气氛中，先使铁屑和稀硫酸反应得到FeSO4，再利用气体产生的气压把FeSO4溶液压入装置4中与NaOH溶液反应，得到Fe(OH)2，注意所需试剂也需要加热煮沸除掉溶解的氧气。(1)仪器1是分液漏斗，该反应需要在无氧环境中进行，装置5的作用是液封，防止空气进入装置4。(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，发现装置3中溶液不能进入装置4中，操作失败的原因是装置3中产生的H2从左侧导管逸出，没有足够的压强，所以不能将FeSO4溶液压入装置4中，因而在装置2、3之间添加控制开关即可。(3)灰绿色沉淀产生的原因是装置4中空气没有完全排尽，Fe(OH)2被空气中的O2氧化。
答案：(1)分液漏斗 液封，防止空气进入装置4 (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
1.(2022·浙江6月选考)关于化合物FeO(OCH3)的性质，下列推测不合理的是( )
A．与稀盐酸反应生成FeCl3、CH3OH、H2O
B．隔绝空气加热分解生成FeO、CO2、H2O
C．溶于氢碘酸(HI)，再加CCl4萃取，有机层呈紫红色
D．在空气中，与SiO2高温反应能生成
Fe2(SiO3)3
解析：选B。FeO(OCH3)中Fe元素化合价为＋3价，CH3OH中的—OH比H2O中的—OH更难电离，因此FeO(OCH3)水解生成CH3OH，FeO＋溶于盐酸生成FeCl3和H2O，A项正确；由物质的化学式可知，C、O原子个数比为1∶2，但题给产物C、O原子个数比不是1∶2，B项错误；FeO(OCH3)将HI氧化为I2，I2溶于CCl4呈紫红色，C项正确；在空气中，FeO(OCH3)与SiO2高温反应能生成硅酸铁，D项正确。
2.下列叙述正确的是( )
A．(2021·浙江1月选考)铁粉与氧化铝发生的铝热反应可用于焊接铁轨
B．(2022·新高考北京卷)向NaOH和Fe(OH)2的悬浊液中通入空气生成红褐色沉淀，此过程因发生氧化还原反应使溶液pH减小
C．(2022·新高考辽宁卷)由金属性：Fe>Cu推理得氧化性：Fe3＋Cu可推出氧化性：Cu2＋>Fe2＋，但氧化性：Fe3＋>Cu2＋，C错误；氧化亚铁具有较强的还原性，在空气中受热容易被氧气氧化为稳定的四氧化三铁，D正确。
3.(2023·浙江1月选考)探究铁及其化合物的性质，下列方案设计、现象和结论都正确的是( )
解析：选D。向FeCl2溶液中加入Zn片，发生反应Fe2＋＋Zn===Fe＋Zn2＋，Fe2＋的氧化能力比Zn2＋的强，A项错误；向Fe2(SO4)3溶液中滴加KSCN溶液，发生反应Fe3＋＋3SCN－⇌Fe(SCN)3，溶液变成红色，再加入少量K2SO4固体，对平衡无影响，故不能说明Fe3＋与SCN－的反应不可逆，B项错误；若食品脱氧剂样品中有＋3价铁，铁粉与＋3价铁发生反应Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，则滴加KSCN溶液，溶液呈浅绿色，C项错误；向沸水中逐滴加5～6 滴饱和FeCl3溶液，继续煮沸至液体呈红褐色，停止加热，得到 Fe(OH)3 胶体，若持续煮沸，则Fe(OH)3胶体发生聚沉，析出红褐色沉淀，D项正确。
课时跟踪练
[基础巩固]
1.(2024·汕头阶段测试)月球土壤中富含铁元素，主要以铁单质和亚铁离子的形式存在，但嫦娥五号取回的微陨石撞击处的月壤样品中存在大量的三价铁，有可能是以下哪个原因造成的( )
A．4FeO―→Fe＋Fe3O4
B．Fe3O4―→Fe2O3＋FeO
C．4FeO＋O2―→2Fe2O3
D．Fe2O3＋FeO―→Fe3O4
解析：选A。A.月球表面的铁元素以铁单质和亚铁离子的形式存在，FeO中Fe元素化合价为＋2价，FeO可能反应生成Fe和Fe3O4，Fe3O4中含有三价铁，A符合题意；B.Fe3O4 分解生成Fe2O3和FeO，虽然Fe2O3中含有三价铁，但是四氧化三铁中含有较多三价铁，无法体现月球表面的铁元素主要以铁单质和亚铁离子的形式存在，B不符合题意；C.月球表面没有氧气，FeO无法被氧化生成Fe2O3，C不符合题意；D.月球表面铁元素主要以铁单质和亚铁离子的形式存在，Fe2O3中Fe元素的化合价为＋3价，D不符合题意。
2.下列有关铁的化学反应的叙述正确的是( )
A．室温下，过量Fe与浓硝酸反应生成Fe(NO3)2
B．加热时，过量Fe与氯气反应生成FeCl2
C．高温下，铁与水蒸气反应生成Fe3O4
D．高温下，铁粉与氧化铝粉末反应生成单质铝
解析：选C。室温下，Fe在浓硝酸中钝化，无法持续反应，A错误；氯气的氧化性较强，无论Fe是否过量，与氯气在加热条件下反应都只生成FeCl3，B错误；高温下，Fe与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，C正确；Fe的活泼性不如Al，不能从氧化铝中置换出Al单质，D错误。
3.下列铁及其化合物的性质与用途具有对应关系的是( )
A．Fe粉具有还原性，可用作抗氧化剂
B．Fe2O3粉末呈红棕色，可用于制取铁盐
C．Fe2(SO4)3易溶于水，可用作净水剂
D．FeCl3溶液呈酸性，可用于蚀刻铜电路板
答案：A
4.铁与水蒸气反应实验改进前后的装置如下图所示。
下列说法错误的是( )
A．将湿棉花改为浸水的尿不湿，酒精灯由单头改为双头，可提供足量的水蒸气
B．用具支试管可将试管口附近冷凝的水导出，避免冷凝水与灼热铁粉接触
C．将肥皂液改为吹泡泡水，收集H2的效果更好，点燃现象更明显
D．悬挂的磁铁仅能吸引铁粉，不能吸引反应产物
解析：选D。铁与水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气，铁、四氧化三铁均可被磁铁吸引，故D错误。
5.某同学对铁的氧化物产生了浓厚兴趣，查阅资料知：在空气中把铁灼烧到500 ℃生成Fe3O4；温度再升高可生成Fe2O3；在更高的温度(约1 400 ℃)下加热Fe2O3时，又可得到Fe3O4。即Fe eq \(――→,\s\up7(①500 ℃)) Fe3O4 eq \(,\s\up7(②温度再升高),\s\d5(③1 400 ℃以上)) Fe2O3。
下列说法正确的是 ( )
A．FeO、Fe2O3和Fe3O4均为黑色固体
B．反应②的温度比反应③的温度高
C．FeO的稳定性强于Fe2O3的稳定性
D．四氧化三铁中铁元素的化合价较复杂，其组成可表示为FeO·Fe2O3
答案：D
6.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
解析：选C。A项，FeCl2溶液和烧碱溶液要现用现配，且配制溶液所用的蒸馏水要煮沸以除去氧气，确保Fe(OH)2不被氧化，正确；B项，在FeCl2溶液的上面加一层苯，可以隔绝空气，正确；C项，向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时，要将胶头滴管的尖嘴伸入FeCl2溶液中，防止氢氧化钠溶液在滴入时溶有氧气，错误；D项，产生Fe(OH)2沉淀后，若振荡试管，则会增大沉淀与空气接触的机会，使沉淀更易被氧化，正确。
7.通过对实验现象的观察、分析推理得出正确的结论是化学学习的方法之一。对下列实验操作与现象的解释正确的是( )
解析：选D。A项中Fe3＋将I－氧化为I2，淀粉遇碘单质变蓝；B项中红棕色的斑点是Fe2O3；C项中铁与稀硝酸反应产生的气体为NO。
8.为探究铁及其化合物的一些化学性质，某实验小组学生设计了如下实验。
(1)往A溶液中滴入几滴KSCN溶液，溶液的颜色____________。
(2)写出A→B过程中的化学方程式：_____________________________________________________________
_______________________________________________________。
(3)描述将C放置于空气中的现象：____________________________________________；写出该反应的化学方程式：______________________________________。
(4)写出向B溶液中加入氯水发生反应的离子方程式： ___________________________________________________________。
(5)将A的饱和溶液滴入沸水中并加热，可制得________胶体；当光束通过该胶体时，可以看到一条光亮的“通路”，这种现象被称为____________。
解析：(1)氧化铁和盐酸反应生成氯化铁，A溶液中含有Fe3＋，滴入几滴KSCN溶液，溶液的颜色变为红色。(4)B溶液中含有氯化亚铁，加入氯水生成氯化铁，离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。
答案：(1)变为红色 (2)2FeCl3＋Fe===3FeCl2 (3)白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 (4)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ (5)Fe(OH)3 丁达尔效应
9.实验室用如下图所示的装置测定FeO和Fe2O3固体混合物中Fe2O3的含量，装置D的硬质双通玻璃管中的固体物质是FeO和Fe2O3的混合物。
(1)如何检查装置A的气密性？_____________________________________________________________
_______________________________________________________。
(2)为了安全，在点燃D处的酒精灯之前，必须进行的操作是________________________________________________。
(3)装置B的作用是________________________________________。
装置C中盛放的液体是________________，所起的作用是________________。
(4)点燃D处的酒精灯，写出在硬质双通玻璃管中发生反应的化学方程式：_______________________________________________。
(5)若FeO和Fe2O3固体混合物的质量为23.2 g，反应完全后U形管的质量增加7.2 g，则混合物中Fe2O3的质量为________。
答案：(1)关闭a，向球形漏斗口加水，待水从漏斗管上升与容器的水面形成一段水柱差，停止加水，静置片刻，若水柱不下降，则证明其气密性良好
(2)在b出口处检验氢气的纯度
(3)除去H2中混有的HCl气体 浓硫酸 干燥氢气
(4)Fe2O3＋3H2 eq \(=====,\s\up7(△)) 2Fe＋3H2O、FeO＋H2 eq \(=====,\s\up7(△)) Fe＋H2O
(5)16 g
[素养提升]
10.如下图所示的装置可用来制取Fe(OH)2和观察Fe(OH)2 在空气中被氧化时的颜色变化。实验提供的试剂：铁屑、6 ml·L－1硫酸溶液、NaOH溶液。下列说法错误的是 ( )
A．装置B中盛有一定量的NaOH溶液，装置A的烧瓶中应预先加入的试剂是铁屑
B．实验开始时应先将止水夹E关闭
C．生成Fe(OH)2的操作为关闭止水夹E，将装置A中溶液压入装置B中
D．取下装置B中的橡皮塞，使空气进入，有关反应的化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
解析：选B。制取硫酸亚铁需要铁屑，在装置A的烧瓶中应该先加入铁屑，A正确；稀硫酸和铁反应生成硫酸亚铁和氢气，实验开始时应打开止水夹E，用氢气排出装置中的空气，B错误；铁和稀硫酸反应有氢气生成，关闭止水夹E，导致装置A中压强逐渐增大，将FeSO4溶液压入装置B中进行反应生成氢氧化亚铁，C正确；氢氧化亚铁不稳定，容易被空气中的氧气氧化生成红褐色的氢氧化铁，反应的化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，D正确。
11.纳米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，其流程如下：
下列说法错误的是( )
A．保存溶液A时，应加入少量铁粉
B．制备纳米Fe3O4的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∶2
解析：选B。Fe2＋易被空气中的氧气氧化，在保存含Fe2＋的溶液时，需要加入少量铁粉，A项正确；该制备反应中无元素化合价的变化，是非氧化还原反应，B项错误；滤液中含有Na＋，所以进行焰色试验时火焰为黄色，C项正确；Fe3O4可写成FeO·Fe2O3，所以n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝1∶2，D项正确。
12.实验室中利用氧化铜和氧化铁混合物进行如下实验。下列说法错误的是 ( )
A．“3.04 g固体”一定是铁铜混合物
B．“溶液2”中溶质的物质的量为0.1 ml
C．混合物中含氧元素的物质的量为0.06 ml
D．反应②能生成0.04 g H2
解析：选D。实验中得到溶液1发生的反应为CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O、Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O，得到溶液2可能发生的反应为Fe2(SO4)3＋Fe===3FeSO4、Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑、CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu。设氧化铁的物质的量为x ml、氧化铜的物质的量为y ml，由混合物的质量可得160x＋80y＝4；由反应的化学方程式可得64y＋5.6－56(x＋y＋0.1－3x－y)＝3.04，联立解方程式可得x＝0.01、y＝0.03，故4 g混合物中含有1.6 g氧化铁、2.4 g氧化铜，“3.04 g固体”中含有1.92 g 铜、1.12 g铁，“溶液1”中含有0.01 ml硫酸铁、0.03 ml 硫酸铜、0.04 ml硫酸，“溶液2”中含有0.1 ml硫酸亚铁。由分析可知，“3.04 g固体”中含有1.92 g 铜、1.12 g 铁，故A正确；“溶液2”中含有0.1 ml硫酸亚铁，故B正确；4 g混合物中含有0.01 ml氧化铁、0.03 ml 氧化铜，混合物中含氧元素的物质的量为0.06 ml，故C正确；“溶液1”中硫酸的物质的量为0.04 ml，与铁反应生成氢气的质量为0.04 ml×2 g·ml－1＝0.08 g，故D错误。
13.某实验小组在实验室利用氨和新制的硫酸亚铁溶液反应制备氢氧化亚铁。
(一)制备硫酸亚铁溶液
(1)步骤①中，加入稀硫酸的目的是____________________________________________________。
(2)步骤②中，加入还原铁粉后观察到的现象是_____________________________________________________________
________________________________________________________。
(二)制备氢氧化亚铁
(3)选择上图中的装置制备氢氧化亚铁，连接顺序为________(按气流方向，用装置字母表示)。反应结束后继续通一段时间的N2，目的是_____________________________________________________________
_______________________________________________________。
(4)装置B中发生反应的离子方程式是____________________________________。装置C的作用是_____________________________________________________________
____________________________________________________。
(三)探究思考
反应后将装置B中固体过滤时白色沉淀会逐渐转变为灰绿色。在查阅不同资料后，有同学认为灰绿色物质是Fe(OH)2 被空气中的氧气氧化后生成的Fe3(OH)8。
(5)Fe3(OH)8中n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝______，用氧化物的形式表示可写成_____________________________________________________。
(6)设计实验证明灰绿色物质中含Fe3(OH)8：_____________________________________________________________
____________________________________________________。
解析：(一)制备硫酸亚铁溶液，向硫酸铁晶体中加入除氧蒸馏水和稀硫酸，再加入过量的还原铁粉，将Fe3＋还原成Fe2＋，得到硫酸亚铁溶液。(1)步骤①中，加入稀硫酸的目的是抑制Fe3＋的水解。(2)步骤②中，加入还原铁粉后，铁粉和硫酸、Fe3＋反应，观察到的现象是铁粉逐渐溶解，有无色气体生成，溶液颜色由棕黄色逐渐变为浅绿色。(二)制备氢氧化亚铁的原理是将氨通入新制硫酸亚铁溶液中，此过程的关键是隔绝空气。(3)制备氢氧化亚铁的装置中，装置A的作用是将浓氨水滴到生石灰上，生石灰和水反应放出热量，使NH3·H2O分解产生氨；氮气的作用是将装置中的空气全部排出；装置B的作用是使氨和硫酸亚铁溶液反应产生氢氧化亚铁；装置C的作用是作为安全瓶，防止倒吸；装置D的作用是吸收尾气，故装置连接顺序为A→C→B→D。反应结束后继续通一段时间的N2，目的是将装置中残留的氨全部吸收，防止拆除装置时残留的氨逸出污染空气。(4)装置B中发生反应的离子方程式是Fe2＋＋2NH3＋2H2O===Fe(OH)2↓＋2NH eq \\al(＋,4) 。装置C在装置A和装置B之间，故装置C的作用是作为安全瓶，防倒吸。(三)(5)Fe3(OH)8中，3个Fe带8个正电荷，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝1∶2，用氧化物的形式表示可写成FeO ·Fe2O3 ·4H2O。(6)要设计实验证明灰绿色物质中含Fe3(OH)8，即要证明此物质中既有Fe2＋又有Fe3＋，Fe2＋用K3[Fe(CN)6]溶液检验，Fe3＋用KSCN溶液检验。实验操作为取少量灰绿色物质于试管中，加入稀盐酸(或稀硫酸)溶解，将溶液分成两份，一份滴入几滴KSCN溶液，变为红色；另一份加入适量K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀，说明灰绿色物质中含Fe3(OH)8。
答案：(一)(1)抑制Fe3＋的水解
(2)铁粉逐渐溶解，有无色气体生成，溶液颜色由棕黄色逐渐变为浅绿色
(二)(3)A→C→B→D 将装置中残留的氨全部吸收，防止拆除装置时残留的氨逸出污染空气
(4)Fe2＋＋2NH3＋2H2O===Fe(OH)2↓＋2NH eq \\al(＋,4) 作为安全瓶，防倒吸
(三)(5)1∶2 FeO ·Fe2O3 ·4H2O
(6)取少量灰绿色物质于试管中，加入稀盐酸(或稀硫酸)溶解，将溶液分成两份，一份滴入几滴KSCN溶液，变为红色；另一份加入适量K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀，说明灰绿色物质中含Fe3(OH)8
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗称
—
eq \(□,\s\up1(12)) ________
eq \(□,\s\up1(13)) __________
色、态
黑色粉末
eq \(□,\s\up1(14)) ________
黑色晶体
铁元素
的价态
eq \(□,\s\up1(15)) ________
eq \(□,\s\up1(16)) ________
eq \(□,\s\up1(17)) ________
氧化物
类型
eq \(□,\s\up1(18)) ________
eq \(□,\s\up1(19)) ________
复杂氧化物
用途
用于瓷器制作
用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料
用作磁性材料
①稳定性
FeO不稳定，在空气里受热，能迅速被氧化成 eq \(□,\s\up1(20)) ________
②与非氧化性酸反应(如稀硫酸)
FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O；
Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O；
eq \(□,\s\up1(21)) ________________________________________________________________________________
③与氧化性酸反应(如稀硝酸)
FeO与稀硝酸反应的离子方程式：
eq \(□,\s\up1(22)) ______________________________________________________________________________________________________________
④与还原性酸反应(如氢碘酸)
Fe2O3与氢碘酸反应的离子方程式： eq \(□,\s\up1(23)) ______________________________________________________________________________________________________________
化学式
Fe(OH)2
Fe(OH)3
色、态
eq \(□,\s\up1(1)) ________________
eq \(□,\s\up1(2)) ________________
与盐酸
反应
eq \(□,\s\up1(3)) __________________________________________________________________________________________________
(填离子方程式，下同)
eq \(□,\s\up1(4)) ______________________________________________________________________________________________________
受热
分解
—
2Fe(OH)3 eq \(=====,\s\up7(△)) Fe2O3＋3H2O
制法
可溶性亚铁盐与碱溶液反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
可溶性铁盐与碱溶液反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
二者的
关系
在空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是 eq \(□,\s\up1(5)) ____________色絮状沉淀迅速变成 eq \(□,\s\up1(6)) ________色，最终变成 eq \(□,\s\up1(7)) ________色，反应的化学方程式为 eq \(□,\s\up1(8)) ________________________________________________________________________________
选项
实验方案
现象
结论
A
向FeCl2溶液中加入Zn片
短时间内无明显
现象
Fe2＋的氧化能力比Zn2＋的弱
B
向Fe2(SO4)3溶液中滴加KSCN溶液，再加入少量K2SO4固体
溶液先变成红色后无明显
变化
Fe3＋与SCN－的反应不可逆
C
将食品脱氧剂样品中的还原铁粉溶于盐酸，滴加KSCN溶液
溶液呈浅绿色
食品脱氧剂样品中没有＋3价铁
D
向沸水中逐滴加5～6滴饱和FeCl3溶液，持续煮沸
溶液先变成红褐色再析出沉淀
Fe3＋先水解得Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体再聚集成Fe(OH)3 沉淀
选项
实验操作与现象
解释
A
向淀粉KI溶液中加入FeCl3溶液，溶液变蓝
Fe3＋能与淀粉发生显色反应
B
把生铁置于潮湿的空气中，铁表面有一层红棕色的斑点
铁在潮湿的空气中易生成Fe(OH)3
C
向稀硝酸中加入少量铁粉，有气泡产生
Fe置换出硝酸中的氢，生成了氢气
D
新制Fe(OH)2露置于空气中，白色物质变成了红褐色
Fe(OH)2易被O2氧化成Fe(OH)3