【暑假初升高】人教版化学初三（升高一）暑假预习-第13讲 铁的单质 氧化物和氢氧化物 讲学案

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第13讲 铁的单质 氧化物和氢氧化物
【学习目标】
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．学会制备Fe(OH)2，理解Fe(OH)2、Fe(OH)3的化学性质。
【基础知识】
一、铁的单质
1．存在
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

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。

铁能与哪些物质发生化学反应？生成物中铁的化合价有何不同？

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)Fe3O4＋4H2
3．化学性质
通性
非金属单质
弱氧化剂
Fe＋SFeS
强氧化剂
2Fe＋3Cl22FeCl3（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)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
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，如少量的铁与稀硝酸反应为3Fe＋8HNO3(稀)＝3Fe(NO3)3＋2NO↑＋4H2O。
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。



烧制砖瓦时，用富含铁元素黏土做成的坯经过烘烧后，铁的化合物氧化为红色的氧化铁(Fe2O3)，而制得红色的砖瓦。

烘烧完全后向窑内添加大量的煤炭后封窑约1天后，从窑顶向下慢慢浇水7天。水蒸气和窑内高温的炭发生化学反应 ，密闭的窑内会产生大量的还原气体H2和CO，它们把红色Fe2O3又逐渐还原成为青灰色的FeO，而制得青砖。
二、铁的氧化物
1．物理性质和用途
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
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

（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．Fe B．FeO C．Fe2O3 D．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。


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
三、铁的氢氧化物
（1）物理性质
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
（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。


（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。

【考点剖析】
考点一：铁的物理性质化学性质
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。
考点二：铁的氧化物
例2．（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。
考点三：铁与水蒸气反应的实验探究
例3．（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＋H2OFe3O4＋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)：
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
【答案】（1）3、4、1、4 （2）干燥管 （3）A 甲 15% （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)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 mol，依据反应的化学方程式得到反应铁的质量为0.02 mol×＝0.015 mol，质量是0.015 mol×56 g·mol－1＝0.84 g，则铁粉的转化率为×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＋。
考点四：铁的计算
例4．（2022年河南省信阳市期末）某实验小组测定铁的氧化物FexOy的化学式，已知该氧化物中铁元素只有＋2和＋3两种价态，实验步骤如图，下列说法正确的是

A．步骤①和步骤②都发生了氧化还原反应
B．溶液a中阳离子只有Fe3＋和Fe2＋
C．溶液b中n(Fe3＋)∶n(Cl－)＝1∶3
D．通过计算可得该氧化物的化学式为：Fe4O5
【答案】D
【解析】通入氯气发生2Fe2＋＋Cl2＝2Fe3＋＋2Cl－，Cl2为0.1 mol，则Fe2＋为0.2 mol，设30.4 g FexOy中含有x mol O，y mol＋3价铁，则0.2×2＋3y＝2x，0.2×56＋56y＋16x＝30.4，解得x＝0.5，y＝0.2。
A项，步骤①中铁的氧化物和盐酸反应生成Fe2＋和Fe3＋，无化合价变化，没有发生氧化还原反应，错误；B项，由于盐酸是过量的，则溶液a中阳离子有Fe3＋和Fe2＋、H＋，错误；C项，由分析可知溶液b中n(Fe3＋)＝0.2 mol＋0.2 mol＝0.4 mol，由于步骤①中盐酸是过量的，则n(Cl－)未知，错误；D项，由分析可知，n(Fe3＋)＝0.2 mol，n(Fe2＋)＝0.2 mol，n(O)＝0.5 mol，则氧化物FexOy中n(Fe)∶n(O)＝0.4 mol∶0.5 mol＝4∶5，化学式为Fe4O5，正确。
考点五：氢氧化亚铁的制备
例5．（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．①②⑤ B．①③④ C．②④⑤ D．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。
考点六：铁及其化合物
例5．（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）①单质 ②Fe2O3 ③红棕色 （2）① ②ClO－ （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。

【真题演练】
1．（2022年北京市房山区期末）在离子方程式Fe3＋＋3OH－＝Fe(OH)3↓中Fe3＋可能代表的物质是
A．Fe B．FeCl3 C．Fe2O3 D．Fe(OH)3
【答案】B
【解析】A项，Fe不溶于水，也不能和OH－反应，不符合题意；B项，FeCl3易溶于水，在水中电离出的Fe3＋可以和OH－反应生成Fe(OH)3，符合题意；C项，Fe2O3不溶于水，也不能和OH-反应，不符合题意；D项，Fe(OH)3不溶于水，也不能和OH－反应，不符合题意。
2．（2022年甘肃省兰州市教育局第四片区期末）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，而Fe(OH)2不能
D．Fe3O4为磁性氧化铁，其中铁元素的化合价可看作既有＋2又有＋3
【答案】A
【解析】A项，Fe(OH)2中的Fe2＋具有还原性，可被空气中的O2氧化为Fe(OH)3，错误；B项，FeO、Fe2O3均为碱性氧化物，故均具有碱性氧化物的通性，都能与盐酸反应，正确；C项，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，正确；D项，Fe3O4俗称磁性氧化铁，其组成可表示为FeO·Fe2O3，Fe元素的化合价可看作既有＋2又有＋3，正确。
3．（2022年广西玉林市期末）在给定条件下，下列选项所示的物质间转化不能实现的是
A．FeFeCl2Fe(OH)2
B．NaNa2O2Na2CO3
C．浓盐酸Cl2漂白粉
D．Fe2O3(s)Fe(s)FeCl2(aq)
【答案】A
【解析】A项，Fe和氯气反应生成氯化铁，不能生成氯化亚铁，故物质间转化不能实现，符合题意；B项，钠和氧气反应生成过氧化钠，过氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，故物质间转化可以实现，不符合题意；C项，浓盐酸和二氧化锰加热时生成氯气，氯气和石灰乳反应生成漂白粉，故物质间转化可以实现，不符合题意；D项，氧化铁被一氧化碳还原为铁，铁和盐酸反应生成氯化亚铁，故物质间转化可以实现，不符合题意。
4．（2022年甘肃省清远县期末）类比推理是化学学习中常用的方法，可预测许多物质的性质。下列有关类比推理的说法正确的是
A．已知Cu能在FeCl3溶液中溶解，则Cu也能在AlCl3溶液中溶解
B．已知Fe与CuSO4溶液能发生置换反应，则Fe与AgNO3溶液也能发生置换反应
C．已知含有Fe2＋的溶液为浅绿色，则由含Fe2＋的溶液形成的Fe(OH)2沉淀为灰绿色
D．已知Fe能与水蒸气反应生成H2，推测Cu也能与水蒸气反应生成H2
【答案】B
【解析】A项，Cu不能和AlCl3溶液发生反应，铜的还原性比铝弱，推测不合理，错误；B项，铁的还原性强于铜银，所以Fe与CuSO4溶液能发生置换反应，则Fe与AgNO3溶液也能发生反应，推测合理，正确；C项，Fe(OH)2是白色沉淀，推测不合理，错误；D项，Cu不能与水蒸气反应，推测不合理，错误。
5．（2022年福建省厦门市期末）铁及其化合物的“价—类”二维图如图。若b，e为氯化物，下列推断不合理的是

A．b溶液中通入Cl2可生成e
B．a中加入NaOH溶液可制备c
C．1 mol c与足量的O2和H2O完全反应转移NA个电子
D．向沸腾的蒸馏水中逐滴加入饱和e溶液可得到d胶体
【答案】B
【解析】由图可知，a为Fe、b为FeCl2、c为Fe(OH)2、d为Fe(OH)3、e为FeCl3。
A项，氯化亚铁溶液能与氯气反应生成氯化铁，正确；B项，铁不能与氢氧化钠溶液反应，错误；C项，氢氧化亚铁与氧气和水反应生成氢氧化铁，1 mol氢氧化亚铁完全反应转移的电子数目为1 mol×NA mol—1＝NA，正确；D项，向沸腾的蒸馏水中逐滴加入饱和氯化铁溶液可得到红褐色的氢氧化铁胶体，正确。
6．（2022年江苏省江阴市期末）以太阳能为热源分解Fe3O4，经热化学铁氧化合物循环分解水制H2的过程如图所示。下列叙述不正确的是

A．依据图示判断Fe3O4为分解水制H2的催化剂
B．过程I中每消耗1 mol Fe3O4转移1 mol电子
C．过程II的化学方程式：3FeO＋H2OFe3O4＋H2↑
D．铁氧化合物循环制H2具有节约能源、产物易分离等优点
【答案】B
【解析】A项，由图示可知，Fe3O4在反应Ⅰ中反应掉，在反应Ⅱ中生成，故为分解水制H2的催化剂，正确；B项，过程Ⅰ中1 mol Fe3O4(FeO·Fe2O3)生成3 mol FeO，转移2 mol电子，错误；C项，过程Ⅱ中FeO和H2O生成Fe3O4和H2，故反应式为3FeO＋H2OFe3O4＋H2↑，正确；D项，利用太阳能节约能源，生成固体和气体易分离产物，正确。
7．（2022年广东省普宁市期末）从古至今，铁及其化合物在人类的生产生活中都起了巨大的作用。
（1）中国四大发明之一的指南针由天然磁石制成的，其主要成分是_______(填字母)。
A．Fe B．FeO C．Fe3O4 D．Fe2O3
（2）将烧至红热的铁丝伸入盛有氯气的集气瓶中，可观察到有棕黄色的烟生成，该反应中被还原的物质是_______(填化学式)。
【答案】（1）C （2）Cl2
【解析】（1）天然磁石的主要成分是Fe3O4；故选C项；（2）铁与氯气反应生成氯化铁，氯气中氯元素的化合价由0价变成-1价，是氧化剂，反应中被还原，故为Cl2。
8． （2022年北京市房山区期中）甲、乙同学对Fe及其化合物的相关性质与用途进行探究。
（1）实验I：甲、乙两同学分别用下图装置进行Fe粉与水蒸气反应的实验。

①证明生成的气体是氢气，依据的现象是______________________。
②该反应的化学方程式是_____________________________________。
（2）实验II：甲、乙同学分别对各自实验I反应后的黑色固体进行研究。冷却取试管A中冷却后的固体加入过量稀HCl，充分反应后将溶液分成两份(如图)。请将下表中的现象或结论补充完整。
已知：①Fe3O4＋8HCl＝FeCl2＋2FeCl3＋4H2O
②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。
操作过程
现象及结论
甲同学
乙同学

试管B中固体全部溶解，得到溶液M
试管B固体全部溶解，同时有大量气泡产生，得到溶液N
试管C溶液变红
试管C溶液没有变红，用离子方程式解释原因②____
试管D开始有红褐色和灰绿色沉淀生成，最终全部变为红褐色。则溶液M中存在的阳离子有①_____
试管D实验现象是③____；
产生该现象发生的氧化还原反应的化学方程式是④___。
【答案】（1）①点燃肥皂泡，有爆鸣声 ②3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 （2）①Fe3＋、Fe2＋ ②2Fe3＋＋Fe＝3Fe2＋ ③先有白色沉淀生成，白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色 ④4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝4Fe(OH)3
【解析】铁和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气；试管A中的固体含有Fe3O4，可能含有剩余的Fe，加入稀盐酸发生反应：Fe3O4＋8HCl＝FeCl2＋2FeCl3＋4H2O；Fe3＋遇KSCN溶液变红，遇氢氧化钠生成红褐色沉淀；Fe2＋遇KSCN溶液不变红，遇氢氧化钠生成白色色沉淀，氢氧化亚铁易被氧化为氢氧化铁。
（1）点燃肥皂泡，有爆鸣声，证明生成的气体是氢气；②铁和水蒸气在高温条件下生成四氧化三铁和氢气，反应的化学方程式是3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2；（2）①甲同学，试管C中加入KSCN溶液变红说明M中含有Fe3＋；M溶液中加入氢氧化钠，试管D中开始有红褐色和灰绿色沉淀生成，最终全部变为红褐色，说明含有Fe2＋，则溶液M中存在的阳离子有Fe3＋、Fe2＋；②乙同学，试管B固体全部溶解，同时有大量气泡产生，说明固体中含有铁，加入KSCN溶液，试管C溶液没有变红，说明Fe3＋被Fe还原为Fe2＋，反应的离子方程式为2Fe3＋＋Fe＝3Fe2＋；③试管C溶液加入KSCN没有变红，说明N溶液中只含Fe2＋不含Fe3＋，加入氢氧化钠生成白色沉淀Fe(OH)2，Fe(OH)2被氧气氧化为红褐色Fe(OH)3，试管D实验现象是先有白色沉淀生成，白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色；Fe(OH)2被氧气氧化为红褐色Fe(OH)3的反应方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝4Fe(OH)3。

【过关检测】
1．（2022年广西桂林市期末）下列各项物质间的转化不能通过反应一步完成的是
A．Fe―→Fe3O4 B．Fe―→FeCl3
C．Fe―→FeCl2 D．Fe―→Fe(OH)3
【答案】D
【解析】A项，Fe与O2点燃可得到Fe3O4，能一步反应完成，不符合题意；B项，Fe与Cl2点燃可得到FeCl3，能一步反应完成，不符合题意；C项，Fe与HCl反应可得到FeCl2，能一步反应完成，不符合题意；D项，Fe不能一步反应生成Fe(OH)3，符合题意。
2．（2022年河南省濮阳市期末改编）钢铁应用十分广泛。下列铁的化合物中，不可以通过化合反应得到的是
A．FeCl2 B．FeCl3 C．Fe(OH)3 D．Fe(OH)2
【答案】D
【解析】A项，2FeCl3＋Fe＝3FeCl2，能通过化合反应得到，不符合题意；B项，铁在氯气中点燃可得氯化铁，3Cl2＋2Fe2FeCl3，是化合反应，不符合题意；C项，氢氧化亚铁可被氧化为氢氧化铁，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝4Fe(OH)3，是化合反应，不符合题意；D项，铁、铁的氧化物及铁盐，均不能通过化合反应生成Fe(OH)2，符合题意。
3．（2022年河南省三门峡市期末）实验室用Fe粉、试剂X、NaOH溶液配制能较长时间内稳定存在的Fe(OH)2，制备装置如图所示。下列说法正确的是

A．NaOH溶液应置于装置I中
B．实验后期要打开止水夹
C．装置II中发生的反应有Fe2＋＋2OH－＝Fe(OH)2↓
D．试剂X可以是稀硫酸或CuSO4溶液
【答案】C
【解析】A项，NaOH溶液应置于Ⅱ中，铁粉和稀H2SO4置于Ⅰ中，错误；B项，实验开始要先打开止水夹，用Fe与H2SO4生成的氢气排装置中的空气，后关闭止水夹，继续生成的H2使Ⅰ中压强增大，将FeSO4压入Ⅱ中，错误；C项，由B知，Ⅱ中发生反应Fe2＋＋2OH－＝Fe(OH)2↓，正确；D项，可以是稀H2SO4，不能是CuSO4，因为Fe＋H2SO4＝FeSO4＋H2↑，Fe＋CuSO4＝FeSO4＋Cu，无法生成还原性气体H2，不能排除装置内的空气，错误。
4．（2022年广东省广州市海珠区期末）部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是

A．a可与e反应生成b B．a与盐酸反应可生成e
C．b既可被氧化，也可被还原 D．c是白色沉淀，可转化为红褐色沉淀d
【答案】B
【解析】由价类图可知，a为铁，b为亚铁盐，c为氢氧化亚铁，d为氢氧化铁，e为铁盐。
A项，铁可以与铁盐反应生成亚铁盐，正确；B项，铁与盐酸反应生成亚铁盐，不能生成铁盐，错误；C项，亚铁盐中的铁的化合价为＋2价，既可以升高又可以降低，既可以被氧化又可以被还原，正确；D项，氢氧化亚铁为白色沉淀，可以被氧化为红褐色的氢氧化铁沉淀，正确。
5．（2022年河北省承德市双滦区实验中学期中）以化合价为纵坐标，以物质的类别为横坐标所绘制的图像叫价类图。如图为铁的价类图，下列说法正确的是

A．A点表示的物质所属的物质类别是化合物
B．B点表示的物质化学式为Fe2O3
C．Fe(OH)3对应的点为C
D．FeSO4对应的点为E
【答案】D
【解析】A项，A点表示的物质元素化合价为0，则所属的物质类别是单质，错误；B项，B点表示化合价为＋2价的氧化物，则物质化学式为FeO，错误；C项，Fe(OH)3中铁元素化合价为＋3价，则对应的点为D，错误；D．FeSO4中铁元素为＋2，属于亚铁盐，则对应的点为E，正确。
6．（2022年河南省林州市期末）a g铁粉与含有H2SO4的CuSO4溶液恰好完全反应后，得到a g铜，则参与反应的CuSO4与H2SO4，的物质的量之比为
A．7∶1 B．1∶7 C．7∶8 D．8∶7
【答案】A
【解析】a g铁粉的物质的量为 mol，a gCu的物质的量为 mol，根据氧化还原规律Fe先与CuSO4反应，再与H2SO4反应，因为 mol＞ mol，所以CuSO4反应完全，剩余Fe与H2SO4反应，所以参加反应的CuSO4的物质的量为 mol，参加反应的H2SO4的物质的量为 mol－ mol，参加反应的CuSO4与H2SO4的物质的量之比为：＝7∶1，故选A项。
7．（2022年河南省许昌市期末）某废旧金属材料中主要含Fe、Cu、Al、Fe2O3、FeO、A12O3、CuO等，现利用下列工艺流程回收部分金属及金属化合物：

已知：绿矾为FeSO4·7H2O，Al2O3＋2OH－＝2AlO2－＋H2O。
下列说法中错误的是
A．焙烧过程中金属单质转化成了对应的氧化物
B．操作I使用到的玻璃仪器有玻璃棒、小烧杯和漏斗
C．酸浸2发生的反应为Fe＋Cu2＋＝Fe2＋＋Cu
D．操作III的方法是蒸发浓缩、冷却结晶
【答案】C
【解析】废旧金属材料在焙烧过程中，金属被氧化为氧化物，再加入NaOH溶液，A12O3与NaOH溶液反应生成NaAlO2，过滤，得到滤渣Fe2O3、FeO、Fe3O4、CuO，向滤渣中加入硫酸，向溶液中加入过量铁粉，过滤，向滤渣中加入硫酸，铁溶解变为硫酸亚铁。
A项，Fe、Cu、Al在焙烧过程中会生成对应的氧化物，正确；B项，操作I是过滤，则使用到的玻璃仪器有玻璃棒、小烧杯和漏斗，正确；C项，酸浸2是Fe、Cu混合物中Fe和硫酸反应，其发生的反应为Fe＋2H＋＝Fe2＋＋H2↑，错误；D项，操作III是滤液II变为绿矾，其方法是蒸发浓缩、冷却结晶，正确。
8．（2022年山西省怀仁市期末）甲同学用FeCl2和烧碱制备Fe(OH)2；乙同学用如图装置制备Fe(OH)2，为了生成的产物不容易被氧化，下列说法不正确的是

A．配制溶液所用的蒸馏水通常要煮沸
B．甲同学可在FeCl2溶液的上面加一层植物油，以隔绝空气
C．乙同学装置①加入Fe和稀硫酸，②中加入烧碱溶液
D．乙同学应该先关闭止水夹，一段时间以后再打开止水夹
【答案】D
【解析】A项，配制溶液时未防止水中溶解的氧气氧化亚铁离子，应先加热煮沸蒸馏水除去溶解氧，以防氧化亚铁离子，正确；B项，植物油的密度比水小，浮在水面上可以起到隔绝空气的作用，防止亚铁离子被氧化，正确；C项，装置①中加入Fe和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，氢气排尽装置中的空气，②中加入氢氧化钠溶液，关闭止水夹后，①中压强增大，将硫酸亚铁压入②中与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化亚铁，正确；D项，实验过程中应先打开止水夹，让产生的氢气排尽装置内的空气，以防亚铁离子氧化，错误。
9．（2022年江苏省天一中学期末）某小组为研究铁与水蒸气的反应和产物成分，两位同学分别进行了如图实验。
实验I
实验Ⅱ


请回答：
（1）实验I中湿棉花的作用是提供水蒸气，实验I反应的化学方程式是_____________________。
（2）甲同学观察到实验Ⅰ中持续产生肥皂泡，用火柴点燃肥皂泡，目的是______________________。
（3）乙同学观察到实验I中持续产生肥皂泡，但实验Ⅱ中溶液B未呈现红色。乙同学分析原因并进行实验验证：
①结合化学用语和必要文字，说明溶液B未呈现红色的原因____________________________________。
②取未呈现红色的溶液B少许于试管中，滴入少量氯水，观察到溶液变红，证明分析原因正确。
（4）丙同学对实验Ⅱ中溶液A进行思考，若在溶液A中滴加少量NaOH溶液，预测会产生白色浑浊，原因是(用化学方程式表示)__________________________；后变灰绿色，最后变红褐色沉淀，原因是___________________________________(用化学方程式表示)。
【答案】（1）3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 （2）验证产生氢气 （3）反应后的固体中含有未反应的Fe，实验Ⅱ中Fe3＋的全部被Fe还原为Fe2＋，2Fe3＋＋Fe＝3Fe2＋ （4）FeSO4＋2NaOH＝Fe(OH)2↓＋Na2SO4 ⑤4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝4Fe(OH)3
【解析】铁和高温水蒸所气生成四氧化三铁和氢气的简易装置，在反应中通过点燃肥皂泡会燃烧可检验有氢气生成，在检验固体反应产物时，因为铁不一定完全反应，通过实验Ⅱ不能检验出溶液中含有三价铁离子，因为铁可能有剩余。
（1）实验I铁和高温水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2；（2）用火柴点燃肥皂泡，验证是否有氢气产生； 答案为验证产生氢气；（3）①溶液B未呈现红色，是因为铁和高温水蒸气反应，铁不一定完全反应，铁有剩余，把四氧化三铁溶于硫酸生成的三价铁离子还原了，所以没有看到红色出现，离子方程式为2Fe3＋＋Fe＝3Fe2＋，故答案为反应后的固体中含有未反应的Fe，实验Ⅱ中Fe3＋的全部被Fe还原为Fe2＋，2Fe3＋＋Fe＝3Fe2＋；（4）若在溶液A中滴加少量NaOH溶液，预测会产生白色浑浊，有氢氧化亚铁白色沉淀生成，化学方程式为FeSO4＋2NaOH＝Fe(OH)2↓＋Na2SO4，后变灰绿色，最后变红褐色沉淀，是因为氢氧化亚铁被氧化为了红褐色的氢氧化铁，方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝4Fe(OH)3。
10．（2022年江苏省无锡市宜兴中学期中）已知：金属Al能与强碱溶液反应生成氢气，现有常见金属单质A、B、C和常见气体甲、乙、丙及物质D、E、F、G、H，它们之间能发生如下反应(图中有些反应的产物和反应的条件没有全部标出)。

（1）写出下列物质的化学式：丙___________、F___________
（2）写出下列反应的离子方程式：反应①：_________________________________________；反应⑤：__________________________________________________。
（3）向F中直接加入D溶液，实验现象为__________________________________________________。其中属于氧化还原反应的方程式为_______________________________________________。
【答案】（1）①HCl ②FeCl2 （2）①2Na＋2H2O＝2Na＋＋2OH－＋H2↑ ②2Fe2＋＋Cl2＝2Fe3＋＋2Cl－ （3）①白色转变为灰绿色，最后变为红褐色 ②4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝4Fe(OH)3
【解析】金属单质A焰色反应黄色，为钠；钠和水生成氢氧化钠和氢气，甲为氢气、D为氢氧化钠；已知：金属Al能与强碱溶液反应生成氢气，则金属B为铝；乙为黄绿色气体，为氯气；氯气和氢气生成氯化氢气体，丙为氯化氢气体；氯化氢气体溶于水得到盐酸E；氢氧化钠和G生成红褐色沉淀H，氯气和F生成G，则G为氯化铁、H为氢氧化铁沉淀、F为氯化亚铁；盐酸和金属C生成氯化亚铁，C为铁。
（1）物质的化学式丙为HCl、F为FeCl2；（2）反应①为钠和水生成氢氧化钠和氢气：2Na＋2H2O＝2Na＋＋2OH－＋H2↑；反应⑤为氯化亚铁和氯气生成氯化铁：2Fe2＋＋Cl2＝2Fe3＋＋2Cl－；（3）向F中直接加入D溶液，氢氧化钠和氯化亚铁生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁和空气中氧气发生氧化还原反应转化为氢氧化铁，实验现象为白色转变为灰绿色，最后变为红褐色。其中属于氧化还原反应的方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝4Fe(OH)3。