第13講-鐵的氧化物和鐵的氫氧化物(原卷版)

第13講鐵的氧化物和氫氧化物【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．了解鐵的氧化物和鐵的氫氧化物的主要性質(zhì)2．了解鐵的氧化物和鐵的氫氧化物在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用3．認(rèn)識(shí)鐵元素在物質(zhì)中可以有不同的價(jià)態(tài)，可以通過(guò)氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)含有不同價(jià)態(tài)鐵元素的物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化。4．認(rèn)識(shí)在一定條件下鐵及其化合物之間可以相互轉(zhuǎn)化。能夠從物質(zhì)類(lèi)別和元素價(jià)態(tài)變化的視角說(shuō)明物質(zhì)的轉(zhuǎn)化路徑。【基礎(chǔ)知識(shí)】一、鐵的氧化物1．物理性質(zhì)化學(xué)名稱(chēng)氧化亞鐵氧化鐵四氧化三鐵鐵元素化合價(jià)+2+3+2、+3俗稱(chēng)\__________色、態(tài)_____色粉末_____色粉末_____色晶體2．化學(xué)性質(zhì)（1）與鹽酸反應(yīng)（用離子方程式表示）①______________________________②______________________________③______________________________（2）鋁熱反應(yīng)：______________________________二、鐵的氫氧化物Fe（OH）2Fe（OH）3顏色狀態(tài)_____色固體_____色固體與鹽酸反應(yīng)______________________________________________受熱分解\_________________________三、鐵及其化合物的“價(jià)－類(lèi)”二維圖1．相同價(jià)態(tài)鐵元素的物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化為復(fù)分解反應(yīng)。④FeO+2H+Fe2++H2O⑤Fe（OH）2+2H+Fe2++2H2O⑥Fe2++2OH－Fe（OH）2↓⑧Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O⑾Fe3++3OH－Fe（OH）3↓⑿Fe（OH）3+3H+Fe3++3H2O2．不同價(jià)態(tài)鐵元素的物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化為氧化還原反應(yīng)。①Fe+2H+H2↑+Fe2+或Fe+Cu2+Fe2++Cu②3Fe+2O2Fe3O4③3CO+Fe2O32Fe+3CO2⑦4Fe（OH）2+O2+2H2O4Fe（OH）3⑨2Fe3++Fe3Fe2+⑩2Fe2++Cl22Fe3++2Cl－四、補(bǔ)鐵劑中鐵元素價(jià)態(tài)的檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論取少量補(bǔ)鐵口服液于試管中，滴入KSCN溶液不變紅_____變紅_____若溶液不變紅，向反應(yīng)后的溶液中滴加氯水溶液變紅_____若溶液變紅，另取補(bǔ)鐵劑滴加酸性KMnO4溶液紫紅色褪去_____紫紅色不褪去_____【考點(diǎn)剖析】考點(diǎn)一：鐵的氧化物的性質(zhì)及應(yīng)用例1．（2022·舟山高一檢測(cè)）鐵的氧化物很多，在中學(xué)化學(xué)中經(jīng)常提到FeO、Fe2O3和Fe3O4，而且在一定條件下它們之間是可以相互轉(zhuǎn)化的。例如：在1400℃以上的溫度下加熱Fe2O3時(shí)，F(xiàn)e2O3會(huì)部分失去氧，生成Fe3O4。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（）。A．FeO、Fe2O3和Fe3O4均為黑色固體B．Fe3O4常寫(xiě)成FeO·Fe2O3，其中既有+2價(jià)的Fe，又有+3價(jià)的Fe，所以Fe3O4是一種混合物C．熱穩(wěn)定性：Fe2O3＞Fe3O4D．FeO、Fe2O3和Fe3O4均可與鹽酸反應(yīng)，而且反應(yīng)類(lèi)型均為復(fù)分解反應(yīng)【思維拓展】鐵的氧化物的性質(zhì)1．Fe3O4的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)（1）結(jié)構(gòu)：Fe3O4中有2個(gè)鐵顯+3價(jià)，1個(gè)鐵顯+2價(jià)，相當(dāng)于由FeO和Fe2O3按照物質(zhì)的量比1∶1組成的混合型氧化物，可以寫(xiě)成的FeO·Fe2O3形式。（2）性質(zhì)：具有FeO和Fe2O3的雙重性質(zhì)①與強(qiáng)氧化劑反應(yīng)：FeO被氧化成Fe3+②與強(qiáng)還原劑反應(yīng)：Fe2O3被還原成Fe2+2．化學(xué)性質(zhì)（1）與非氧化性酸（如稀鹽酸）發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)①FeO：FeO+2H+Fe2++H2O②Fe3O4：Fe3O4+8H+Fe2++2Fe3++4H2O③Fe2O3：Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O（2）與氧化性酸（如稀硝酸）發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)或氧化還原反應(yīng)①FeO：3FeO+10H++NO3－3Fe3++NO↑+5H2O②Fe3O4：3Fe3O4+28H++NO3－9Fe3++NO↑+14H2O③Fe2O3：Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O（3）與還原性酸（如氫碘酸）發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)或氧化還原反應(yīng)①FeO：FeO+2H+Fe2++H2O②Fe3O4：Fe3O4+8H++2I－3Fe2++I2+4H2O③Fe2O3：Fe2O3+6H++2I－2Fe2++I2+3H2O（4）能夠被某些還原劑還原①H2：FeO+H2Fe+H2O②CO：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2（高爐煉鐵的主反應(yīng)）③C：Fe3O4+2C3Fe+2CO2↑④Al：2Al+Fe2O32Fe+Al2O3（鋁熱反應(yīng)）考點(diǎn)二：制備純凈的氫氧化亞鐵沉淀例2．（2019·浙江選考）某同學(xué)設(shè)計(jì)如圖裝置（氣密性已檢查）制備Fe（OH）2白色沉淀。請(qǐng)回答：（1）儀器1的名稱(chēng)為_(kāi)__________。裝置5的作用為_(kāi)___________________。（2）實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，關(guān)閉K2，打開(kāi)K1，反應(yīng)一段時(shí)間后，再打開(kāi)K2，關(guān)閉K1，發(fā)現(xiàn)3中溶液不能進(jìn)入4中。請(qǐng)為裝置作一處改進(jìn)，使溶液能進(jìn)入4中：_____________。（3）裝置改進(jìn)后，將3中反應(yīng)后溶液壓入4中，在4中析出了灰綠色沉淀。從實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程分析沒(méi)有產(chǎn)生白色沉淀的原因____________________________?！净?dòng)探究】（1）如何排除裝置3、4及溶液中的氧氣？（2）用化學(xué)方程式表示4中析出灰綠色沉淀的原因?！舅季S拓展】鐵的氫氧化物的性質(zhì)及制備1．鐵的氫氧化物的化學(xué)性質(zhì)（1）熱不穩(wěn)定性①Fe（OH）3：2Fe（OH）3Fe2O3+3H2O②Fe(OH)2：Fe（OH）2FeO+H2O（隔絕空氣）（2）與稀鹽酸反應(yīng)①Fe（OH）3：Fe（OH）3+3H+Fe3++3H2O②Fe(OH)2：Fe(OH)2+2H+Fe2++2H2O（3）與稀硝酸反應(yīng)①Fe（OH）3：Fe（OH）3+3H+Fe3++3H2O②Fe(OH)2：3Fe（OH）2+10H++NO3－3Fe3++NO↑+8H2O（4）與氫碘酸反應(yīng)①Fe（OH）3：2Fe（OH）3+6H++2I－2Fe2++I2↓+6H2O②Fe(OH)2：Fe(OH)2+2H+Fe2++2H2O2．鐵的氫氧化物的制備（1）方法：可溶性鹽和可溶性堿反應(yīng)①燒堿：Fe2++2OH－Fe（OH）2↓、Fe3++3OH－Fe（OH）3↓②氨水：Fe2++2NH3·H2OFe(OH)2↓+2NH4+、Fe3++3NH3·H2OFe(OH)2↓+3NH4+（2）制備純凈的Fe(OH)2沉淀①水煮沸：除去水中溶解的氧氣②管入水：膠頭滴管插入液面以下，防止滴加過(guò)程中帶入氧氣③加油膜：液面上滴加幾滴植物油、苯、汽油等，以隔絕空氣④利用產(chǎn)生的氫氣排空氣：先打開(kāi)止水夾，使產(chǎn)生的氫氣排除裝置內(nèi)的空氣同時(shí)在B試管上部產(chǎn)生類(lèi)似油膜的“氫氣層”，反應(yīng)一段時(shí)間后關(guān)閉止水夾，使氫氣壓將硫酸亞鐵溶液壓入NaOH溶液中反應(yīng)生成Fe(OH)2沉淀?？键c(diǎn)三：鐵及其化合物間的轉(zhuǎn)化關(guān)系例3．（2021·九江高一檢測(cè)）利用“價(jià)類(lèi)二維圖”研究物質(zhì)的性質(zhì)，是一種有效的學(xué)習(xí)方法。以下是鐵元素及其化合物的二維圖的部分信息。（1）X、Y的化學(xué)式分別為_(kāi)________，_________。（2）圖中只具有還原性的物質(zhì)是_________（寫(xiě)化學(xué)式）。（3）可以證明FeCl2既具有氧化性又具有還原性的試劑分別為_(kāi)________、_________（任舉一例即可）。（4）某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)探究亞鐵鹽的性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)方案現(xiàn)象Ⅰ1.0mL0.1mol/LFeSO4溶液中滴入1.0mL0.5mol/LNaOH溶液生成白色沉淀，3min后沉淀基本變?yōu)榧t褐色Ⅱ1.0mL0.1mol/LFeSO4溶液中滴入1.0mL0.5mol/LNaHCO3溶液生成白色沉淀，3min后沉淀顏色幾乎不變①實(shí)驗(yàn)I中最后生成紅褐色沉淀的化學(xué)方程式是_______________________。②對(duì)實(shí)驗(yàn)II所得白色沉淀展開(kāi)研究：（已知Fe（HCO3）2常溫常壓下在水中不能大量存在）i．取II中少量白色沉淀，充分洗滌，向其中加入稀硫酸，沉淀完全溶解，產(chǎn)生無(wú)色氣泡；ii．向i所得溶液中滴入KSCN試劑，溶液幾乎不變紅；iii．向ii溶液中再滴入少量H2O2，溶液立即變?yōu)榧t色。根據(jù)以上現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)II中生成的白色沉淀的化學(xué)式為_(kāi)_____________。③研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)II中白色沉淀在空氣中久置最終也變?yōu)榧t褐色。則該沉淀比實(shí)驗(yàn)I中所得的Fe（OH）2的還原性_________（填“強(qiáng)”或“弱”）。【思維拓展】鐵的及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系1．“鐵三角”轉(zhuǎn)化關(guān)系：具體反應(yīng)方程式：2．Fe、Fe2+、Fe3+之間轉(zhuǎn)化關(guān)系的應(yīng)用：（1）亞鐵鹽的保存保存亞鐵鹽溶液應(yīng)加入少量鐵屑或鐵粉，目的是防止Fe2+被空氣中的氧氣氧化：Fe+2Fe3+3Fe2+。（2）利用FeCl3溶液腐蝕銅箔制造印刷電路板：2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+。（3）鐵及其化合物的制備例如，無(wú)水FeCl3可用鐵屑和Cl2直接作用制得：2Fe+3Cl22FeCl3?！具^(guò)關(guān)檢測(cè)】一、選擇題1．火星被稱(chēng)為“紅色的星球”，這是因?yàn)樗膸r石和土壤中含有豐富的（）。A．FeOB．Fe3O4C．Fe2O3D．Fe2．錄音磁帶是在醋酸纖維、聚酯纖維等纖維制成的片基上均勻涂上一層磁性材料－－磁粉制成的。制取該磁粉的主要物質(zhì)是（）。A．FeOB．Fe2O3C．Fe3O4D．Al2O33．（2021·太原高一檢測(cè)）實(shí)驗(yàn)室用如圖所示裝置制取Fe（OH）2，下列說(shuō)法正確的是（）。A．FeSO4溶液為黃色B．苯的作用是隔離氧氣C．可將苯換成酒精進(jìn)行實(shí)驗(yàn)D．沉淀的顏色變化是白色→灰綠色→紅褐色4．下列變化中不可能通過(guò)一步反應(yīng)完成的是（）。A．Fe2O3→Fe（OH）3B．FeCl2→Fe（OH）2C．Fe→Fe3O4D．Fe（OH）2→Fe（OH）35．（2021·南昌高一檢測(cè)）下列離子方程式中，正確的是（）。A．鐵與鹽酸反應(yīng)：2Fe+6H+＝2Fe3++3H2↑B．氯氣與氯化亞鐵溶液反應(yīng)：2FeCl2+Cl2＝2FeCl3C．氯化鐵溶液與鐵反應(yīng)：Fe3++Fe＝2Fe2+D．氯化鐵溶液與氫氧化鈉溶液反應(yīng)：Fe3++3OH－＝Fe（OH）3↓6．在氯化鐵、氯化銅和鹽酸的混合溶液中加入鐵粉，待反應(yīng)結(jié)束，所剩余的固體濾出后能被磁鐵吸引，則反應(yīng)后溶液中存在較多的陽(yáng)離子是（）。A．Cu2+B．Fe3+C．Fe2+D．H+7．（2021·鄂爾多斯高一檢測(cè)）“百煉成鋼”是指反復(fù)將熾熱的生鐵在空氣中錘打，轉(zhuǎn)化為堅(jiān)硬的鋼，其實(shí)質(zhì)是對(duì)生鐵的不斷除雜過(guò)程。下列關(guān)于物質(zhì)的除雜敘述不正確的是（）。選項(xiàng)被提純物質(zhì)雜質(zhì)除雜試劑或方法AFeCl3溶液FeCl2通入適量Cl2BFeCl2溶液FeCl3加入過(guò)量鐵粉并過(guò)濾C鐵粉鋁粉加入過(guò)量NaOH溶液并過(guò)濾DFe（OH）3Fe（OH）2在空氣中灼燒8．高溫下，F(xiàn)e2O3和H2反應(yīng)可轉(zhuǎn)化為Fe3O4，方程式為3Fe2O3+H22Fe3O4+H2O。下列說(shuō)法正確的是（）。A．Fe2O3俗名磁性氧化鐵B．該反應(yīng)條件下H2的還原性強(qiáng)于Fe3O4的還原性C．每消耗160gFe2O3，反應(yīng)中轉(zhuǎn)移2×6.02×1023個(gè)電子D．Fe3O4可由Fe與H2O在常溫下反應(yīng)制得9．把Fe3O4放入鹽酸中能發(fā)生如下反應(yīng)：Fe3O4+8HCl＝2FeCl3+FeCl2+4H2O，下列有關(guān)所得溶液的說(shuō)法正確的是（）。A．顯藍(lán)色B．加入NaOH溶液只生成白色沉淀C．加入Cu不反應(yīng)D．加入KSCN溶液后顯紅色10．（2021·深圳高一檢測(cè)）元素的“價(jià)－類(lèi)”二維圖是我們學(xué)習(xí)元素及其化合物相關(guān)知識(shí)的重要模型和工具，它指的是以元素的化合價(jià)為縱坐標(biāo)，以物質(zhì)的類(lèi)別為橫坐標(biāo)所繪制的二維平面圖。下圖為鐵元素的“價(jià)－類(lèi)”二維圖，其中的箭頭表示部分物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，下列說(shuō)法正確的是（）。A．鐵與高溫水蒸氣的反應(yīng)可實(shí)現(xiàn)上述轉(zhuǎn)化①B．加熱Fe（OH）3發(fā)生轉(zhuǎn)化⑥，F(xiàn)e2O3加水溶解可轉(zhuǎn)化為Fe（OH）3C．由圖可預(yù)測(cè)：高鐵酸鹽（FeO42－）具有強(qiáng)氧化性，可用于飲用水的消毒D．FeO是一種黑色粉末，只能用作還原劑11．如圖所示裝置可用來(lái)制取Fe（OH）2和觀(guān)察Fe（OH）2在空氣中被氧化時(shí)的顏色變化。實(shí)驗(yàn)提供的試劑：鐵屑、6mol/L硫酸溶液、NaOH溶液。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）。A．B中盛有一定量的NaOH溶液，A中應(yīng)預(yù)先加入的試劑是鐵屑B．實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)應(yīng)先將活塞E關(guān)閉C．生成Fe（OH）2的操作為：關(guān)閉E，使A中溶液壓入B瓶中D．取下裝置B中的橡皮塞，使空氣進(jìn)入，有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4Fe（OH）2+O2+2H2O＝4Fe（OH）312．（2021·武漢高一檢測(cè)）鐵的常見(jiàn)化合價(jià)有+2價(jià)和+3價(jià)。據(jù)研究，鐵在濃HNO3中可生成一種化學(xué)式為Fe8O11的化合物，它可以看作由FeO和Fe2O3組成的復(fù)雜氧化物。該化合物可以表示為（）。A．FeO·3Fe2O3B．2FeO·3Fe2O3C．FeO·2Fe2O3D．2FeO·Fe2O313．（2020·北京合格考真題）硫化氫的轉(zhuǎn)化是資源利用和環(huán)境保護(hù)的重要研究課題。將H2S和空氣的混合氣體通入FeCl3、FeCl2和CuCl2的混合溶液中回收S，其轉(zhuǎn)化如圖所示（CuS不溶于水）。下列說(shuō)法中，不正確的是（）。A．過(guò)程①中，生成CuS的反應(yīng)為H2S+Cu2＋＝CuS↓+2H＋B．過(guò)程②中，F(xiàn)e3＋作氧化劑C．回收S的總反應(yīng)為2H2S+O2＝2H2O+2S↓D．過(guò)程③中，各元素化合價(jià)均未改變14．根據(jù)表中信息判斷，下列選項(xiàng)不正確的是（）。反應(yīng)①②③反應(yīng)物FeCl3、CuFeBr2、Cl2（少量）KMnO4和濃鹽酸生成物CuCl2……FeCl3、FeBr3MnCl2、Cl2……A．反應(yīng)①的另一產(chǎn)物不可能是FeB．反應(yīng)②中若FeBr2與過(guò)量Cl2反應(yīng)有Br2生成，說(shuō)明還原性：Fe2+＞Br－C．反應(yīng)③中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶8D．氧化性由強(qiáng)到弱順序?yàn)镸nO4－＞Cl2＞Fe3+＞Cu2+15．（2021·無(wú)錫高一檢測(cè)）向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入100mL濃度為2.0mol·L－1的鹽酸，恰好使混合物完全溶解，放出224mL的氣體（（標(biāo)準(zhǔn)狀況）），所得溶液中加入KSCN溶液后無(wú)血紅色出現(xiàn)。若用足量的CO在高溫下還原相同質(zhì)量的此混合物，能得到鐵的質(zhì)量是（）。A．11．2gB．5.6gC．2.8gD．1.4g二、非選擇題16．（2021·玉林高一檢測(cè)）某金屬A及其化合物之間有如下的轉(zhuǎn)化關(guān)系：（1）請(qǐng)寫(xiě)出A、B、C的化學(xué)式：A__________；B__________；C__________。（2）寫(xiě)出E轉(zhuǎn)化為C的化學(xué)方程式：_____________________________。（3）寫(xiě)出A轉(zhuǎn)化為D的離子方程式：_____________________________。17．硫酸亞鐵晶體（FeSO4·7H2O）在醫(yī)藥上作補(bǔ)血?jiǎng)?。某課外小組的同學(xué)欲測(cè)定該補(bǔ)血?jiǎng)┲需F元素的含量。實(shí)驗(yàn)步驟如下：請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）證明步驟①濾液中含有Fe2+的方法是：取樣，先滴加KSCN溶液，再滴加，該過(guò)程的現(xiàn)象為。（2）步驟②加入過(guò)量H2O2的目的是_________________。（3）步驟③中反應(yīng)的離子方程式是_______________________________。（4）步驟④中一系列處理的操作步驟：過(guò)濾、________、灼燒、_______、稱(chēng)量。（5）若實(shí)驗(yàn)中鐵無(wú)損耗，則每片補(bǔ)血?jiǎng)┲泻F元素的質(zhì)量為_(kāi)______g。18．廢A201型催化劑（含F(xiàn)eO及少量CoO、Al2O3、CaO）可制備鐵黃（Fe2O3?H2O）。（1）CoO中Co的化合價(jià)為_(kāi)_______。（2）廢催化劑中的四種氧化物均能與強(qiáng)酸反應(yīng)，等物質(zhì)的量的FeO、Al2O3分別與足量的稀HNO3反應(yīng)，消耗HNO3的物質(zhì)的量之比為_(kāi)_______。（3）工業(yè)上用廢催化劑制備鐵黃時(shí)有多個(gè)步驟。①將廢催化劑進(jìn)行粉碎，其目的是________________________。②用硫酸酸化，再加入NaClO溶液將Fe2+氧化，氧化時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_______________________________。③經(jīng)過(guò)一系列步驟后可得到鐵黃，已知鐵黃不溶于水，使鐵黃從溶液中分離出來(lái)所進(jìn)行的操作中，用到的玻璃儀器有漏斗、________、________。19．Fe3O4是重要的化學(xué)試劑，鐵粉在氧氣中燃燒是制取它最為常見(jiàn)和快捷的方法。圖1是制取四氧化三鐵的系列裝置，A裝置用于制取二氧化碳?xì)怏w，并要求氣流穩(wěn)定，流速可控。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）圖2中儀器a的名稱(chēng)是________。（2）根據(jù)題目要求，在圖2中最好選擇________（填序號(hào)）作為A裝置。（3）對(duì)圖2中裝置①進(jìn)行氣密性檢查的方法是________，向分液漏斗中加足量水，過(guò)一會(huì)，水不再下滴，說(shuō)明裝置①的氣密性良好。（4）在B裝置中發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式是______