人教版 (2019)必修 第一册第三章 铁 金属材料第一节 铁及其化合物导学案

这是一份人教版 (2019)必修 第一册第三章 铁 金属材料第一节 铁及其化合物导学案，文件包含第19讲31铁的单质氧化物及氢氧化物教师版-2024年高中化学同步精品讲义必修一docx、第19讲31铁的单质氧化物及氢氧化物学生版-2024年高中化学同步精品讲义必修一docx等2份学案配套教学资源，其中学案共30页， 欢迎下载使用。


02
预习导学
自主梳理
一、铁的单质
1．铁的存在与冶炼
（1）存在：铁在地壳中含量仅次于氧、硅和铝，居第四位，除陨铁中的铁元素以单质形式存在外，铁元素主要以______价和______价化合物的形式存在。
（2）冶炼：工业炼铁的原理是利用______的方法把铁从铁矿石中提炼出来。
2．铁的物理性质
铁有______性、______性。铁能导电，但其导电性不如铜和铝，铁还能被______吸引，其熔、沸点较高。
3．铁的化学性质
（1）与某些非金属单质、酸和盐溶液反应
①Fe与非金属单质反应：如与氯气反应的化学方程式为______________________________。
②Fe与非氧化性酸反应：如与稀H2SO4反应的离子方程式为______________________________。
③Fe与盐溶液反应：如与CuSO4反应的离子方程式为______________________________。
（2）铁粉与水蒸气的反应：生成的固体产物为__________。
二、铁的氧化物和氢氧化物
1．铁的氧化物
铁元素可以形成____种氧化物，FeO不稳定，在空气中受热，迅速被氧化为____________。Fe3O4是具有______的黑色晶体，俗称磁性氧化铁。Fe2O3是一种红棕色粉末，俗称________。
2．铁的氢氧化物
Fe(OH)3与Fe(OH)2分别可用相应的________与________反应制得，Fe(OH)2很不稳定，极易转化为_________。
一、1．（1）＋2 ＋3 （2）还原 2．延展 导热 磁体 3．（1）①2Fe＋3Cl2eq \(====,\s\up6(Δ))2FeCl3 ② Fe＋2H＋＝Fe2＋＋H2↑ ③Fe＋Cu2＋＝Cu＋Fe2＋ （2）Fe3O4或四氧化三铁
二、1．三 Fe3O4 磁性 铁红 2．可溶性盐 碱溶液 Fe(OH)3
预习检测
1．（2023年北京清华大学附中期末）常温下，下列溶液可用铁质容器盛装的是
A．稀硝酸B．稀硫酸C．浓硝酸D．浓盐酸
【答案】C
【解析】能用铁质容器盛装的物质不能溶解铁。
A项，稀硝酸可将铁溶解为硝酸盐溶液，因此不能用铁质容器盛装，错误；B项，铁可以被稀硫酸溶解，反应生成硫酸亚铁溶液和氢气，因此不能用铁质容器盛装，错误；C项，浓硝酸能使铁钝化，化学反应只发生在铁表面，但不是将铁溶解，因此能用铁质容器盛装，正确；D项，浓盐酸可以将铁溶解为氯化亚铁溶液，因此不能用铁质容器盛装，错误。
2．（2022年贵州省铜仁市期末）我国科学家参与研制的阿尔法磁谱仪随美国发现号航天飞机升入太空，开始了探索宇宙中是否存在“反物质”和“暗物质"的研究工作。根据所学的知识推测制造阿尔法磁谱仪核心部件的材料是
A．FeB．FeOC．Fe2O3D．Fe3O4
【答案】D
【解析】制造阿尔法磁谱仪的核心部件的材料是一种具有磁性的物质，在铁的各种化合物中，只有四氧化三铁是具有磁性的物质，其他均不具有磁性。答案选D项。
3．（2023年四川省达州市期末）实验室可用图装置制备Fe(OH)2。下列说法不正确的是
A．配制NaOH溶液和FeSO4溶液的蒸馏水要提前煮沸
B．实验前可在FeSO4溶液上面加一层煤油
C．得到的Fe(OH)2为红褐色固体
D．实验结束后的胶头滴管，要先用盐酸浸泡，再用水洗
【答案】C
【解析】如图，利用NaOH溶液与FeSO4溶液反应得到Fe(OH)2和Na2SO4，Fe(OH)2易被空气氧化。
A项，FeSO4和Fe(OH)2中铁元素呈＋2，易被氧化，故配制NaOH溶液和FeSO4溶液的蒸馏水要提前煮沸，除去水中溶解的氧气，正确；B项，实验前可在FeSO4溶液上面加一层煤油，浮在水面上，可隔绝空气，正确；C项，得到的Fe(OH)2为白色固体，错误；D项，实验结束后的胶头滴管含碱性溶液，要先用盐酸浸泡，再用水洗，正确。
4．（2023年北京市西城区期末）红热的铁与水蒸气反应，产物是
A．FeO、H2B．Fe2O3、H2C．Fe3O4、H2D．Fe(OH)3、H2
【答案】C
【解析】红热的铁与水蒸气反应3Fe＋4H2O(g)eq \(====,\s\up7(高温))Fe3O4 ＋4H2，反应的产物为Fe3O4和H2，故选C项。
5．（2023年河南省洛阳市期末）下列物质中，在一定条件下与铁反应，且铁元素的化合价能变为＋3价的是
A．氯化铁溶液B．硫酸铜溶液C．氯气D．稀盐酸
【答案】C
【解析】A项，氯化铁溶液与铁反应生成氯化亚铁，铁元素变为＋2价，不符合题意；B项，铁与硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁和铜，铁元素变为＋2价，不符合题意；C项，氯气具有强氧化性，把变价金属氧化为最高价，铁与氯气加热反应生成氯化铁，铁元素变为＋3价，符合题意；D项，铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，铁元素变为＋2价，不符合题意。
6．（2023年河北省保定市期末）某实验兴趣小组同学采用如图所示装置制备Fe(OH)2，下列说法错误的是
A．实验开始前，应检查装置气密性
B．气体a的主要成分为氢气
C．为了制备较纯的Fe(OH)2，应打开K1，关闭K2，将装置内的气体尽可能赶出去
D．盛装稀盐酸的仪器使用前要检查是否漏液
【答案】C
【解析】铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，开始实验时打开K2，产生的氢气将装置内空气排尽，再关闭K2，利用压强差将氯化亚铁溶液压至氢氧化钠溶液中生成Fe(OH)2沉淀；
A项，由于Fe(OH)2易被氧化，该实验关键是隔绝氧气，且铁和稀盐酸反应生成氢气，则实验开始前，应检查装置气密性，正确；B项，铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，产生的氢气将装置内空气排尽，气体a的主要成分为氢气，正确；C项，开始实验时打开K2，产生的氢气将装置内空气排尽，错误；D项，为方便控制反应进度，盛装稀盐酸的仪器分液漏斗使用前要检查是否漏液，正确。
►环节一 铁的单质及氧化物
情境材料
钢铁厂的安全告示
生活经验告诉我们，在常温下，铁与水是不发生反应的。那么，在高温下，铁能否与水发生反应呢？
钢铁厂的生产中，冶炼得到的铁水，需要注入模具中，钢铁厂总会在醒目的位置贴出安全告示：炽热的铁水或钢水注入模具之前，模具必须进行充分的干燥处理，不得留有水，并应保持地面干燥（此为《炼钢安全操作规程》中的一条严格规定）。
这是因为炽热的铁与水蒸气会发生反应。
问题探究
1．铁与水蒸气的反应中氧化剂为_______(填字母)
A．铁B．水
C．四氧化三铁D．氢气
2．铁与水蒸气的反应属于_______(填字母)
A．化合反应B．置换反应
C．分解反应D．复分解反应
1．B 2．B
要点归纳
一、铁的单质
1．存在
2．物理性质
银白色金属，耐腐蚀，有良好的导热性和延展性，能被磁铁吸引。
3．化学性质
①铁的钝化是化学变化，而非物理变化。钝化条件——室温，如加热铁是可以反应的。
②稀的硝酸可以与铁反应：
Fe少量，Fe＋4HNO3(稀)＝Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O；如Fe过量，则生成Fe(NO3)2。
③Fe与H2O的反应：Fe不与冷水、热水反应，在常温下Fe暴露在空气中产生铁锈(Fe2O3·xH2O)；Fe与水蒸气在高温时反应生成的是Fe3O4而不是Fe2O3。
④Fe与Cl2反应不论用量多少都生成FeCl3，而Fe与盐酸反应生成FeCl2。
⑤Fe常温下遇浓硫酸、浓硝酸表面生成致密氧化膜而钝化；加热时反应生成物与Fe用量多少有关。
二、铁的氧化物
1．物理性质和用途
2．化学性质
（1）稳定性：FeO不稳定，Fe2O3和Fe3O4很稳定。
（2）FeO、Fe2O3属于碱性氧化物，Fe3O4不属于碱性氧化物。
典例精讲
【例1】（2022年江西省上饶市期末）人体血液中如果缺乏亚铁离子，就会造成缺铁性贫血。市场出售的某种麦片中含有微量、颗粒细小的铁粉，这些铁粉在人体胃酸(主要成分是HCl)作用下转化成亚铁盐。下列叙述错误的是
A．铁粉具有还原性B．铁是人体必需的微量元素
C．亚铁盐溶液呈浅绿色D．Fe＋2H＋＝Fe3＋＋H2↑
【答案】D
【解析】A项，Fe粉可以失电子，具有还原性，正确；B项，铁是合成血红蛋白的，所以铁是人体必需的微量元素，正确；C项，亚铁盐溶液呈浅绿色，正确；D项，铁与稀盐酸反应应该生成亚铁离子，反应的离子方程式为：Fe＋2H＋＝Fe2＋＋H2↑，错误。
【例2】（2023年北京市通州区期末）某同学探究铁与水蒸气的反应，进行了如下实验：
下列说法中不正确的是
A．点燃酒精灯的顺序是先a后b
B．湿棉花的作用是提供水蒸气
C．由肥皂液冒气泡证明铁与水蒸气发生了反应
D．不能用磁铁将铁粉从反应后的固体中分离出来
【答案】C
【解析】A项，为了防止Fe被热空气氧化，应该先点燃a处的酒精灯，使水蒸气充满整个试管，然后再点燃b处酒精灯，使Fe与热的水蒸气发生反应，故点燃酒精灯的顺序是先a后b，正确；B项，湿棉花上含有大量的水分，当加热时会产生水蒸气与铁发生反应，故湿棉花的作用是提供水蒸气，正确；C项，水蒸气进入肥皂液中也会产生气泡，因此不能根据肥皂液冒气泡来证明铁与水蒸气发生了反应，错误；D项，Fe与热的水蒸气在高温下反应产生Fe3O4，Fe、Fe3O4都会被磁铁吸引，故不能用磁铁将铁粉从反应后的固体中分离出来，正确。
【例3】(2023届江苏省南京市江宁区期中)用废铁屑[主要成分为Fe和铁锈(Fe2O3)，还含有C等难溶于酸的杂质]为原料制备Fe2O3的一种实验流程如下：
下列与流程相关的装置或操作正确且能达到实验目的的是
A．可在装置甲中进行“酸浸”操作
B．按图乙所示操作配制“酸浸”所需的3 ml·L－1 H2SO4溶液
C．用装置丙过滤“酸浸”后所得悬浊液
D．用装置丁灼烧Fe(OH)3固体制Fe2O3
【答案】A
【解析】由题给流程可知，向废铁屑中加入稀硫酸酸浸、过滤得到含有Fe2＋、Fe3＋的滤液和含有碳的滤渣；向滤液中加入氢氧化钠溶液，在空气中静置、过滤得到氢氧化铁；灼烧氢氧化铁得到氧化铁。
A项，由图可知，甲装置为固液不加热装置，可进行“酸浸”操作，正确；B项，配制“酸浸”所需的稀硫酸溶液时，胶头滴管应在容量瓶的正上方，不能插入容量瓶中，错误；C项，过滤时，应用玻璃棒引流，防止溶液溅出，错误；D项，灼烧氢氧化铁固体时，应在坩埚中进行，不能在烧杯中直接灼烧固体，错误。
►环节二 铁的氢氧化物
情境材料
高铁酸钾是一种无机物，化学式为K2FeO4，是一种高效多功能的新型非氯绿色消毒剂。主要用于饮水处理。在炼锌时用于除锰、锑和砷，烟草工业用于香烟过滤嘴等。
实验小组制备高铁酸钾(K2FeO4)。制备K2FeO4(夹持装置略)如下图：
氯气通入KOH溶液和Fe(OH)3的混合物中，反应的化学方程式为3Cl2＋2Fe(OH)3＋10KOH＝2K2FeO4＋6KCl＋8H2O。
问题探究
1．高铁酸钾中铁的化合价为______。
2．在制备高铁酸酸钾的反应中，Fe(OH)3被_________(填“氧化”、“还原”)。
3．该反应中Fe(OH)3的还原性比KCl的________(填“强”、“弱”)。
1．＋6 2．氧化 3．强
要点归纳
三、铁的氢氧化物
（1）物理性质
（2）化学性质
①Fe(OH)3不一定以沉淀的形式存在，如氢氧化铁胶体溶液。
②不同金属形成氢氧化物沉淀的pH是不同的，利用此性质可进行金属离子的分离提纯。

（3）Fe(OH)2制备
①一般制法：
将吸有NaOH溶液的胶头滴管插入新制备的硫酸亚铁溶液的液面以下，缓慢挤出NaOH溶液。

②制备Fe(OH)2的装置改进

③注意事项
防止Fe2＋和Fe(OH)2被氧化是本实验成功的关键，具体措施如下：
❶采用新制备的硫酸亚铁溶液。如果溶液中还含有Fe3＋，可向溶液中加入光亮的细铁丝或铁粉，再加入几滴稀硫酸，这样可使Fe3＋转化为Fe2＋。
❷本实验所用水都应是煮沸过的蒸馏水(不含O2)。
❸在配制氢氧化钠溶液时，不要摇动容器，以减少空气的溶入，也可将氢氧化钠溶液加热煮沸。
❹胶头滴管中最好吸满氢氧化钠溶液，滴管尖端应伸入硫酸亚铁溶液的液面以下。
❺不要将滴管中的溶液全部挤出，以防空气进入溶液引起氧化。
❻可以用苯、植物油等物质进行液封，避免生成的Fe(OH)2与O2接触。
典例精讲
【例4】（2022年四川省广安市期末）下图中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是
A．①②⑤B．①③④C．②④⑤D．①②③④⑤
【答案】A
【解析】Fe(OH)2容易被氧气，所以若要较长时间看到Fe(OH)2的白色，需要将Fe(OH)2和氧气隔离。
①Fe与稀硫酸反应生成的氢气将装置内空气排出，可防止生成的氢氧化亚铁被氧化，可以较长时间看到白色沉淀，符合题意；②Fe与稀硫酸反应生成的氢气将装置内空气排出，且利用氢气的压力使硫酸亚铁与NaOH接触而反应，可防止生成的氢氧化亚铁被氧化，可以较长时间看到白色沉淀，符合题意；③生成的氢氧化亚铁会迅速与空气中氧气发生反应：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝4Fe(OH)3，白色沉淀会迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，不能长时间观察到氢氧化亚铁的白色，不符合题意；④将吸取NaOH溶液的导管伸入到FeSO4溶液的液面下，Fe(OH)2在液面下生成，能起到一定的隔绝空气的作用，但氧气会溶解到溶液中，不能较长时间看到白色沉淀，不符合题意；⑤植物油隔绝空气，可防止生成的氢氧化亚铁被氧化，可以较长时间看到白色沉淀，符合题意；①②⑤符合题意，故选A项。
【例5】（2022年吉林省吉林市期末）某小组同学为了获取在制备Fe(OH)2的过程中，沉淀颜色的改变与氧气有关的实验证据，用图1所示装置进行了如下实验(夹持装置已略去，气密性已检验)。
【进行实验】实验步骤：
I．向三颈瓶中加入饱和FeSO4溶液，按图1所示连接装置；
II．打开磁力搅拌器，立即加入10%NaOH溶液；
III．采集三颈瓶内空气中O2含量和溶液中O2含量(DO)的数据。
实验现象：生成白色絮状沉淀，白色沉淀迅速变为灰绿色，一段时间后部分变为红褐色。
实验数据：
【解释与结论】
①搅拌的目的是___________________________________。
②白色沉淀变为红褐色沉淀的化学方程式为___________________________________________。
③通过上述实验，可得到“在制备Fe(OH)2过程中，沉淀颜色改变与氧气有关”的结论，其实验证据是________________________________________________________________________。
【答案】①使沉淀与氧气充分接触 ②4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝4Fe(OH)3 ③根据图2和图3可以知道，瓶内空气中、溶液中O2含量均降低，沉淀颜色发生改变，说明O2参与反应
【解析】①搅拌的目的是使混合物充分混合，使沉淀与氧气充分接触；②Fe(OH)2，放置一段时间后被氧化转化为红褐色的Fe(OH)3，方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝4Fe(OH)3；③根据题图2和题图3可以知道，瓶内空气中、溶液中O2含量均降低，沉淀颜色发生改变，说明O2参与反应。
04
课堂总结

0503
强化训练
1．（2023年北京市丰台区期末）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．硝酸银溶液D．浓硫酸
【答案】D
【解析】A项，铁与稀硝酸反应，不能用铁制容器盛装，错误；B项，铁与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，错误；C项，硝酸银溶液与铁反应，不能用铁制容器盛装硝酸银溶液，错误；D项，浓硫酸具有强的氧化性，能使铁钝化，常温下，可用铁制容器盛装浓硫酸，正确。
2．（2023年天津市河北区期末）下列关于铁及其化合物的叙述正确的是
A．Fe2O3、Fe3O4都有磁性
B．氢氧化铁受热分解可制得Fe3O4
C．Fe2O3是一种红棕色粉末
D．FeO不稳定，在空气里受热，能迅速氧化成Fe2O3
【答案】C
【解析】A项，Fe3O4具有磁性，Fe2O3无磁性，错误；B项，2Fe(OH)3eq \(====,\s\up6(Δ))Fe2O3＋3H2O，错误；C项，Fe2O3 是一种红棕色粉末，正确；D项，FeO在空气里受热，能迅速氧化成四氧化三铁，错误。
3．（2023年北京市丰台区期末）下列物质间的转化，不能一步实现的是
A．Na→Na2O2B．Fe2O3→Fe(OH)3
C．Cl2→FeCl3D．FeCl3→FeCl2
【答案】B
【解析】A项，钠在氧气中点燃生成过氧化钠，可以一步实现，不符合题意；B项，Fe2O3难溶于水，不与水反应，不可以一步实现，符合题意；C项，铁在氯气中点燃，生成三氯化铁，可以一步实现，不符合题意；D项，FeCl3与铁反应生成氯化亚铁，可以一步实现，不符合题意。
4．（2023年湖北省襄阳市期末）红热的铁与水蒸气反应及其部分产物的验证实验装置如图所示，夹持装置已略去，下列有关该实验的说法错误的是
A．浓硫酸的作用是干燥生成的气体
B．实验过程中，可观察到盛有氧化铜的硬质玻璃管中固体颜色由红色变为黑色
C．实验过程中，干燥管中无水硫酸铜由白色变为蓝色，是由于氢气与氧化铜反应生成的水使其变蓝
D．该实验中涉及的反应不一定均为氧化还原反应
【答案】B
【解析】A项，浓硫酸的作用为吸收氢气中混有的水蒸气，防止对后续实验造成干扰，正确；B项，盛有氧化铜的硬质玻璃管中发生反应CuO＋H2eq \(====,\s\up6(Δ))Cu＋H2O，黑色的氧化铜被氢气还原为红色的铜，错误；C项，干燥管中无水硫酸铜由白色变为蓝色，是由于氢气与氧化铜反应生成的水使其变蓝，发生反应CuSO4＋5H2O＝CuSO4·5H2O，正确；D项，CuSO4＋5H2O＝CuSO4·5H2O为非氧化还原反应，正确。
5．（2023年河南省洛阳市期末）下列离子方程式中，正确的是
A．铁与盐酸反应：2Fe＋6H＋＝2Fe3＋＋3H2↑
B．氯气与氯化亚铁溶液反应：2FeCl2＋Cl2＝2FeCl3
C．氯化铁溶液与铁反应：Fe3＋＋Fe＝2Fe2＋
D．氯化铁溶液与氢氧化钠溶液反应：Fe3＋＋3OH－＝Fe(OH)3↓
【答案】D
【解析】A项，铁与盐酸反应生成的是Fe2＋，离子方程式为Fe＋2H＋＝Fe2＋＋H2↑，错误；B项，是化学方程式不是离子方程式，离子方程式为2Fe2＋＋Cl2＝2Fe3＋＋2Cl－，错误；C项，电荷没有配平，离子方程式为2Fe3＋＋Fe＝3Fe2＋，错误；D项，氯化铁与氢氧化钠反应生成氢氧化铁沉淀和氯化钠，反应的离子方程式为Fe3＋＋3OH－＝Fe(OH)3↓，正确。
6．（2023年北京市延庆区期末）铁与水蒸气反应的实验装置如图所示，下列有关该实验的说法不正确的是
A．湿棉花的作用是提供水蒸气
B．每消耗3 ml ，生成4 ml H2
C．点燃酒精灯产生肥皂泡，证明发生了反应
D．铁与水蒸气反应生成的固体产物是Fe3O4
【答案】C
【解析】加热时，湿棉花提供水蒸气，铁粉与水蒸气发生反应，3Fe＋4H2O(g)eq \(====,\s\up7(高温))Fe3O4 ＋4H2，肥皂液的主要作用是收集生成的H2，检验氢气的存在，以此解答该题。
A项，有上述分析可知，湿棉花提供给水蒸气，正确；B项，铁粉与水蒸气发生反应的方程式：3Fe＋4H2O(g)eq \(====,\s\up7(高温))Fe3O4 ＋4H2，由方程式的反应关系可知，每消耗3 ml Fe，生成4 ml H2，正确；C项，点燃酒精灯产生肥皂泡，只能说明有气体出来，可能氢气，也可能是空气和水蒸气，需要检验气体能否燃烧，才能确定是不是发生了反应，错误；D项，铁粉与水蒸气发生反应的方程式：3Fe＋4H2O(g)eq \(====,\s\up7(高温))Fe3O4 ＋4H2，铁与水蒸气反应生成的固体产物是Fe3O4，正确。
7．（2022年辽宁省协作校期末）元素的价类二维图是我们学习元素及其化合物相关知识的重要模型和工具，它指的是以元素的化合价为纵坐标，以物质的类别为横坐标所绘制的二维平面图像。下图为铁元素的价类二维图，其中的箭头表示部分物质间的转化关系，下列说法正确的是
A．铁与氧气的燃烧反应可实现上述①转化
B．加热Fe(OH)3发生转化⑥，Fe2O3加水溶解可转化为Fe(OH)3
C．由图可预测：高铁酸盐(FeO42－)具有强氧化性，可用于饮用水的消毒
D．FeO是种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速被氧化成Fe2O3
【答案】C
【解析】A项，铁与氧气在加热条件下反应生成四氧化三铁，不能实现上述①转化，错误；B项，加热Fe(OH)3发生转化⑥分解生成氧化铁，Fe2O3不溶于水，加水不溶解不可实现转化③，错误；C项，高铁酸盐具有强氧化性，与水反应生成Fe(OH)3胶体，其中Fe元素化合价由＋3价变为＋6价，则O元素化合价由−2价变为0价，即有氧气生成，可用于消毒，则反应的离子方程式为：4FeO42－＋10H2O＝4Fe(OH)3(胶体)＋3O2↑＋8OH−，生成的氢氧化铁胶体具有较大表面积，吸附悬浮杂质可以做净水剂，正确；D项，FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，部分被氧化，氧化生成Fe3O4，错误。
8．（2023年湖北省襄阳市期末）某实验兴趣小组同学采用如图所示装置制备Fe(OH)2，下列说法错误的是
A．实验开始前，应检查装置气密性
B．气体a的主要成分为氢气
C．为了制备较纯的Fe(OH)2，应打开K1，关闭K2，将装置内的气体尽可能赶出去
D．盛装稀盐酸的仪器使用前要检查是否漏液
【答案】C
【解析】铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，开始实验时打开K2，产生的氢气将装置内空气排尽，再关闭K2，利用压强差将氯化亚铁溶液压至氢氧化钠溶液中生成Fe(OH)2沉淀。
A项，由于Fe(OH)2易被氧化，该实验关键是隔绝氧气，且铁和稀盐酸反应生成氢气，则实验开始前，应检查装置气密性，正确；B项，铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，产生的氢气将装置内空气排尽，气体a的主要成分为氢气，正确；C项，开始实验时打开K2，产生的氢气将装置内空气排尽，错误；D项，为方便控制反应进度，盛装稀盐酸的仪器分液漏斗使用前要检查是否漏液，正确。
9．（2022年四川省巴中市巴州区期末）物质分类与转化是学习化学的重要方法，如图为铁及其化合物的“价一类”二维图，请回答：
（1）填写二维图中缺失的类别A___________和化学式B___________，物质B的颜色为___________。
（2）利用下述反应可实现转化①：2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－＝2FeO42－＋3Cl－＋5H2O，用单线桥法标注电子转移情况______________________________________________________________，并指明氧化剂：___________(填化学式)。
（3）结合二维图中信息推测在转化②中FeO42－表现的性质为_________(填“还原性”或“氧化性”)。
（4）向FeCl2溶液试管底部加入NaOH溶液，放置一段时间后。观察到的实验现象为___________________________________________________________________________________。
【答案】（1）单质 Fe2O3 红棕色 （2） ClO－ （3）氧化性 （4）有白色絮状沉淀生成，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色沉淀
【解析】（1）根据二维图，Fe为单质，即A为单质，B为氧化物，且Fe元素为价态为＋3价，即B的化学式为Fe2O3；Fe2O3为红棕色固体；（2）Fe(OH)3中Fe的化合价由＋3价升高为＋6价，ClO－中Cl的价态由＋1降低为－1价，用单线桥表示形式为；氧化剂为ClO－；（3）转化②中Fe的化合价由＋6价降低为＋3价，高铁酸根离子表现氧化性；故答案为氧化性；（4）FeCl2与NaOH溶液反应生成白色絮状沉淀Fe(OH)2，Fe(OH)2容易被氧化成Fe(OH)3，现象为：有白色絮状沉淀生成，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色沉淀。
10．（2022年安徽省芜湖市期末）如图是铁与水蒸气反应的实验装置。在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒(石棉绒是耐高温材料，与水、铁不反应)的混合物，加热，并通入水蒸气，就可以完成高温下铁与水蒸气反应的实验。
（1）已知该实验反应的反应方程式为：Fe＋H2Oeq \(\s\up 4(eq \(\s\up 2(高温),\s\d 4(——→))),\s\d 6())Fe3O4＋H2(请配平)_______________________________________。
（2）仪器a的名称是___________。
（3）某同学为了研究一定时间内铁粉的转化率，设计了如下实验：准确称量一定质量的铁粉进行反应，测量反应后生成气体的体积，计算铁粉的转化率。
①该同学应该先点燃_____(填“A”或“B”)处的酒精灯(或酒精喷灯)，测量气体体积不可以选用上图中______(填“甲”“乙”或“丙”)装置。
②称取5.6 g铁粉与适量石棉绒混合，然后加热反应一段时间。若测出的气体体积在标准状况下为0.448 L，则铁粉的转化率为_________。
（4）将硬质玻璃管中反应后的固体混合物全部取出置于烧杯中，加入足量的盐酸溶解并过滤，为探究反应后溶液中可能的阳离子，小林同学进行如下实验，请你将下表补充完整(已知：含Fe3＋溶液中滴加KSCN溶液，溶液会变红色，而Fe2＋溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色)：
【答案】（1）3、4、1、4 （2）干燥管 （3）①A 甲 ②15% （4）Fe＋2Fe3＋＝3Fe2＋ OH－＋H＋＝H2O H＋、Fe2＋
【解析】（1）根据原子守恒配平反应的方程式；（2）分析装置图中仪器形状和用途判断仪器名称；（3）①高温铁和水蒸气反应，所以装置A处加热产生水蒸气，再点燃B装置处的酒精灯，根据仪器的构造特点分析判断；②依据铁和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，依据反应化学方程式定量关系计算反应的铁的质量，得到铁的转化率；（4）依据方程式和实验现象分析判断。
（1）据原子守恒可知该反应的化学方程式为3Fe＋4H2O(g)eq \(====,\s\up6(高温))Fe3O4＋4H2；（2）根据装置图中仪器的构造可知仪器a的名称是干燥管；（3）①高温铁和水蒸气反应，所以装置A处加热产生水蒸气，再点燃B装置处的酒精灯，甲中导气管位置错误，不能到达排水量气的目的，不可以测量生成氢气的体积，乙、丙都可以利用装置测定生成气体的体积；②称取5.6 g铁粉与适量石棉绒混合，然后加热反应一段时间。若测出的气体体积在标准状况下为0.448 L，生成的气体是氢气，物质的量为0.02 ml，依据反应的化学方程式得到反应铁的质量为0.02 ml× EQ \f(3,4)＝0.015 ml，质量是0.015 ml×56 g·ml－1＝0.84 g，则铁粉的转化率为 EQ \f(0.84 g,5.6 g)×100%＝15%；（4）向反应后的溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变红色，溶液中不存在铁离子，这说明铁过量，生成的铁离子被铁还原生成亚铁离子，离子方程式为Fe＋2Fe3＋＝3Fe2＋；取样，滴加NaOH溶液，刚开始无明显现象，说明盐酸过量，首先发生中和反应，方程式为OH－＋H＋＝H2O；根据离子方程式可知有氢氧化亚铁生成，又因为氢氧化亚铁易被氧化，所以实验现象是一段时间后先出现白色沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，根据以上分析可知反应后的溶液中阳离子为H＋、Fe2＋。
1．知道铁在自然界中的存在形态。
2．知道铁的物理性质，从氧化还原反应原理理解铁的化学性质。
3．了解铁的氧化物类别、性质及应用。
4．学会Fe(OH)2的制备，理解Fe(OH)2、Fe(OH)3的化学性质。
实验装置
操作及现象
用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声，反应后试管内固体仍为黑色
实验结论
红热的铁能与水蒸气反应：3Fe＋4H2O(g)eq \(=====,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2
生成红褐色沉淀
Fe3＋＋3OH－＝Fe(OH)3↓
白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色
Fe3＋＋2OH－＝Fe(OH)2↓
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝4Fe(OH)3
游离态
陨铁中的铁以单质形态存在
化合态
以＋2价和＋3价化合物的形态存在

通性
非金属单质
弱氧化剂
Fe＋Seq \(====,\s\up6(Δ))FeS
强氧化剂
2Fe＋3Cl2eq \(====,\s\up6(Δ))2FeCl3（产生棕黄色的烟）
非氧化性酸
HCl 稀硫酸
Fe＋2H＋＝Fe2＋＋H2↑
盐
CuSO4溶液
Fe＋CuSO4＝FeSO4＋Cu Fe＋Cu2＋＝Fe2＋＋Cu
水
高温水蒸气
3Fe＋4H2O(g)eq \(=====,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2
特性
钝化
室温下，铁在浓硫酸、浓硝酸中，表面形成一层致密的氧化物膜，保护内部的金属不再与酸反应
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗名
铁红
磁性氧化铁
矿石
赤铁矿
磁铁矿
颜色状态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
化合价
＋2
＋3
＋2，＋3
溶解性
均不溶于水
用途
红色油漆和涂料
磁性材料
物质
颜色
状态
溶解性
Fe(OH)2
白色
固体
难溶于水
Fe(OH)3
红褐色
固体
难溶于水
步骤
现象
解释(用离子方程式表示)
结论
Ⅰ．取样，滴加KSCN溶液
溶液不变红色
①Fe3O4＋8H＋＝Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
②____________
Ⅲ．反应后的溶液中阳离子为___________
Ⅱ．取样，滴加NaOH溶液
刚开始无明显现象，一段时间后先出现白色沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色
①________________
②Fe2＋＋2OH－＝Fe(OH)2↓
③4Fe(OH)2＋2H2O＋O2＝4Fe(OH)3