第17講-鐵的單質(zhì)、氧化物和氫氧化物(解析版)

第17講鐵的單質(zhì)、氧化物和氫氧化物知識梳理知識梳理一、鐵的單質(zhì)1．鐵元素的存在及使用(1)存在：鐵在自然界中可以以形態(tài)(隕鐵)存在，但主要以價和價化合物的形態(tài)存在，地殼中含量居第四位，僅次于、和。(2)工業(yè)煉鐵的原理(以Fe2O3為例)3CO＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高溫))＋3CO2。2．鐵的物理性質(zhì)鐵有、、，但其導電性不如銅和鋁，鐵還能被吸引。其熔、沸點較高，熔點：1535℃、沸點：2750℃，密度：7.86g·cm－3。3．鐵的化學性質(zhì)(1)與某些非金屬單質(zhì)、酸和鹽溶液反應化學性質(zhì)化學方程式舉例①Fe與非金屬單質(zhì)反應②Fe與非氧化性酸反應(H2SO4)Fe＋H2SO4=＋H2↑③Fe與鹽溶液反應(CuSO4)Fe＋CuSO4=Cu＋結(jié)論：Fe在反應中作，遇到較強的(如Cl2等)生成＋3價鐵的化合物，遇到較弱的氧化劑(如稀硫酸等)生成價鐵的化合物。(2)實驗探究鐵粉與水蒸氣的反應實驗裝置操作現(xiàn)象用火柴點燃肥皂液，聽到聲，證明生成了H2實驗結(jié)論在高溫下，鐵能與水蒸氣反應，化學方程式為3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))＋4H2二、鐵的氧化物和氫氧化物1．鐵的氧化物物質(zhì)氧化亞鐵(FeO)氧化鐵(Fe2O3)四氧化三鐵(Fe3O4)俗稱鐵紅磁性氧化鐵顏色、狀態(tài)粉末紅棕色粉末晶體(有磁性)溶解性不溶于水鐵的價態(tài)＋2＋3＋2、＋3與H＋反應的離子方程式FeO＋2H＋=＋H2O6H＋＋Fe2O3=2Fe3＋＋3H2OFe3O4＋8H＋=2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O穩(wěn)定性6FeO＋O2eq\o(=,\s\up7(△))2Fe3O4穩(wěn)定穩(wěn)定與CO、C、H2反應生成及CO2或H2O用途Fe2O3常用作紅色油漆與涂料，礦(主要成分是Fe2O3)是煉鐵的原料2.鐵的氫氧化物(1)鐵的氫氧化物的制備實驗室制備氫氧化鐵和氫氧化亞鐵如下圖所示：①圖甲實驗中觀察到的現(xiàn)象是有沉淀生成，反應的離子方程式是。②圖乙實驗中先觀察到有沉淀生成，在空氣中迅速變成，最后變成色，有關(guān)反應的離子方程式是(白色)；。(2)Fe(OH)2和Fe(OH)3性質(zhì)的比較化學式Fe(OH)2Fe(OH)3物質(zhì)類別弱堿三元弱堿顏色狀態(tài)白色固體紅褐色固體溶解性不溶于水不溶于水與非氧化性強酸反應Fe(OH)2＋2H＋=Fe2＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋=Fe3＋＋3H2O穩(wěn)定性Fe(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))＋H2O(隔絕空氣)2Fe(OH)3eq\o(=,\s\up7(△))＋3H2O【參考答案】單質(zhì)＋2＋3氧硅鋁2Fe延展性導熱性導電性磁體FeSO4FeSO4還原劑氧化劑＋2爆鳴Fe3O4黑色黑色Fe2＋單質(zhì)鐵赤鐵紅褐色Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓白色灰綠色紅褐Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3二元FeOFe2O3典例分析典例分析考點一：鐵單質(zhì)【典例1】類比是化學中非常重要的思想方法，以下類比合理的是（）A．Fe可以從CuSO4溶液中置換出銅，因此Na也可以從CuSO4溶液中置換出銅B．木炭燃燒時可以用CO2滅火，因此鎂帶燃燒時也可以用CO2滅火C．Al可在加熱條件下與水反應生成Al(OH)3，因此Fe也可在加熱與水反應生成Fe(OH)2D．Fe與稀H2SO4反應生成FeSO4和H2，因此Na也可和稀H2SO4反應生成Na2SO4和H2【答案】D【解析】A．Na的性質(zhì)太活潑，Na與CuSO4溶液反應時，Na先與H2O反應，生成的NaOH在與CuSO4溶液反應，故置換不出銅，反應原理為：2Na+2H2O+CuSO4=Na2SO4+Cu(OH)2↓+H2↑，類比不合理，A不合題意；B．鎂條在CO2能夠劇烈燃燒，方程式為：2Mg+CO22MgO+C，即鎂帶燃燒時不可以用CO2滅火，類比不合理，B不合題意；C．Fe與熱水不反應，與水蒸氣反應生成Fe3O4，方程式為：3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2，類比不合理，C不合題意；D．Fe與稀H2SO4反應生成FeSO4和H2，反應方程式為：Fe+H2SO4(稀)=FeSO4+H2↑，Na比鐵活潑，因此Na也可和稀H2SO4反應生成Na2SO4和H2，方程式為：2Na+H2SO4(稀)=Na2SO4+H2↑，類比合理，D符合題意；故答案為：D。考點二：鐵的氧化物與氫氧化物【典例2】納米級可用于以太陽能為熱源分解水制，過程如圖所示。下列說法中，不正確的是（）A．以太陽能為熱源分解水制過程中的催化劑B．整個過程實現(xiàn)了太陽能向化學能的轉(zhuǎn)化C．過程I、II的總反應：D．過程I的反應：【答案】A【解析】A．Fe3O4是以太陽能為熱源分解水制H2過程中的催化劑，F(xiàn)eO為反應過程的中間產(chǎn)物，故A錯誤；B．根據(jù)圖示，整個過程是太陽能為熱源分解水生成H2和氧氣，實現(xiàn)了太陽能向化學能的轉(zhuǎn)化，故B正確；C．根據(jù)圖示，整個過程是太陽能為熱源分解水生成H2和氧氣，總反應為2H2O=2H2↑+O2↑，故C正確；D．根據(jù)圖示，過程I是在太陽能作用下四氧化三鐵分解為氧化亞鐵和氧氣，反應方程式是：2Fe3O4=6FeO+O2↑，故D正確；故選：A。同步訓練同步訓練一、單選題1．下列化合物中，不能由單質(zhì)直接化合而得到的是（）A． B． C． D．【答案】A【解析】A.氯氣具有強氧化性，能把鐵氧化成+3價，所以鐵和氯氣反應生成氯化鐵，F(xiàn)eCl2不能由單質(zhì)直接化合而得到，故A符合題意；B.常溫下鈉與氧氣反應生成氧化鈉，氧化鈉能由單質(zhì)直接化合而得到，故B不符合題意；C.鐵在氧氣中燃燒生成Fe3O4，F(xiàn)e3O4能由單質(zhì)直接化合而得到，故C不符合題意；D.鈉和氧氣在點燃的條件下生成Na2O2，Na2O2能由單質(zhì)直接化合而得到，故D不符合題意；答案選A。2．下列物質(zhì)中一定不屬于純凈物的是A．鐵水 B．雙氧水 C．冰水 D．氯水【答案】D【解析】A．鐵水是液態(tài)鐵的俗稱，它的成分是單質(zhì)鐵，為純凈物，故A不符合題意；B．雙氧水可以是過氧化氫的俗稱，也可以是過氧化氫的水溶液，所以可以是純凈物，也可以是混合物，故B不符合題意；C．冰水是固態(tài)水和液態(tài)水的混合物，但成分都是水，是純凈物，故C不符合題意；D．氯水是氯氣溶于水所得溶液，是混合物，一定不屬于純凈物，故D符合題意；故答案為：D3．下列關(guān)于鐵的說法正確的是（）A．純鐵為灰黑色，所以鐵屬于黑色金屬B．鐵在硫蒸氣中燃燒生成C．純鐵的抗腐蝕能力非常強，鐵在干燥的空氣里不易被氧化D．鐵的化學性質(zhì)比較活潑，所以鐵在自然界中全部以化合態(tài)存在【答案】C【解析】A．純鐵為銀白色金屬，冶金工業(yè)上將鐵歸為黑色金屬，故A錯誤；B．硫為弱氧化劑，則Fe在硫蒸氣中燃燒生成FeS，故B錯誤；C．Fe不易失去電子，且純鐵中的雜質(zhì)相對較少，則純鐵的抗腐蝕能力相當強，鐵在干燥的空氣里不易被氧化，故C正確；D．Fe在自然界中既有游離態(tài)又有化合態(tài)，故D錯誤；本題答案C。4．在給定條件下，下列選項所示的物質(zhì)間轉(zhuǎn)化均能實現(xiàn)的是（）A．Na(s)Na2O2(g)

NaOH(aq)B．FeCl2(aq)FeCl3(aq)Fe(OH)3(s)C．HClO(aq)Cl2(g)

FeCl3(s)D．CaCl2(aq)

CaCO3(s)Ca(HCO3)2(aq)【答案】B【解析】A．鈉與氧氣加熱反應生成過氧化鈉固體，不是氣體，A不符合題意；B．FeCl2溶液可以和氯水反應得到FeCl3溶液，F(xiàn)eCl3溶液與NaOH反應可以得到Fe(OH)3沉淀，B符合題意；C．HClO光照分解生成HCl和O2，不是Cl2，C不符合題意；D．CO2與CaCl2溶液不反應，D不符合題意；綜上所述答案為B。5．常溫下，下列物質(zhì)可用鐵制容器盛裝的是（）A．稀硝酸 B．硫酸銅溶液 C．濃硫酸 D．氯化鐵溶液【答案】C【解析】A．鐵和稀硝酸可以發(fā)生反應，不能用鐵制容器盛裝稀硝酸，故A不選；B．鐵和硫酸銅溶液反應生成硫酸亞鐵和銅，不能用鐵制容器盛裝硫酸銅溶液，故B不選；C．常溫下，鐵在濃硫酸中發(fā)生鈍化現(xiàn)象，故鐵制容器可以盛放濃硫酸，故C選；D．鐵和氯化鐵溶液反應氯化亞鐵，不能用鐵制容器盛裝氯化鐵溶液，故D不選；答案選C。6．把鐵片放入下列溶液中，鐵片溶解，溶液質(zhì)量增加，但沒有氣體放出的是（）A．硝酸銀溶液 B．硫酸銅溶液 C．稀硫酸 D．硫酸鐵溶液【答案】D【解析】A．鐵和硝酸銀發(fā)生置換反應，析出銀的質(zhì)量大于鐵的質(zhì)量，導致溶液質(zhì)量減小，故A錯誤；B．鐵和硫酸銅發(fā)生置換反應，析出銅的質(zhì)量大于鐵的質(zhì)量，導致溶液質(zhì)量減小，故B錯誤；C．鐵和稀硫酸反應有氫氣生成，故C錯誤；D．鐵和硫酸鐵反應生成硫酸亞鐵，沒有氣體生成且溶液質(zhì)量增加，所以符合題意，故D正確；故選：D。7．下列離子方程式書寫正確的是（）A．鹽酸中滴入碳酸鈉溶液：CO+2H+=H2O+CO2↑B．鐵粉與稀硫酸反應：2Fe+6H+=2Fe3++3H2↑C．鹽酸中滴入氫氧化鈉溶液：HCl+OH-=H2O+C1-D．稀硫酸滴入氫氧化鋇溶液：SO+H++Ba2++OH-=BaSO4↓+H2O【答案】A【解析】A．HCl與Na2CO3反應，實質(zhì)是H+與反應，對應離子方程式為：2H++=CO2↑+H2O，A正確；B．Fe與稀硫酸反應生成Fe2+，對應離子方程式為：Fe+2H+=Fe2++H2↑，B錯誤；C．HCl屬于強酸，書寫離子方程式時應拆寫為離子形式，正確離子方程式為：H++OH-=H2O，C錯誤；D．Ba(OH)2與H2SO4反應時，Ba2+、、BaSO4系數(shù)為1，對應H+、OH-、H2O系數(shù)應為2，正確離子方程式為：2H++2OH-+Ba2++=BaSO4↓+2H2O，D錯誤；故答案選A。8．下列有關(guān)實驗安全以及藥品保存等說法正確的是（）A．金屬鈉著火燃燒時用水滅火B(yǎng)．新制氯水保存在棕色試劑瓶中并放置在陰涼處C．檢驗鐵和水蒸氣反應的氣體產(chǎn)物時直接點燃D．直接向容量瓶中加水稀釋濃硫酸【答案】B【解析】A．鈉和水反應生成可燃性氫氣，金屬鈉著火燃燒時不能用水滅火，A錯誤；B．新制氯水中次氯酸見光受熱易分解，故保存在棕色試劑瓶中并放置在陰涼處，B正確；C．鐵和水蒸氣反應生成氫氣，氫氣具有可燃性，和空氣混合點燃容易發(fā)生爆炸，故檢驗鐵和水蒸氣反應的氣體產(chǎn)物時應先檢驗純度再點燃，C錯誤；D．稀釋濃硫酸要把濃硫酸沿器壁慢慢注入水中并不斷攪拌，D錯誤；故選B。9．下列物質(zhì)的用途中，利用其物理性質(zhì)的是（）A．氧氣用于煉鋼 B．硫酸用于除鐵銹C．干冰用作制冷劑 D．碳酸氫鈉用于治療胃酸過多癥【答案】C【解析】A．氧氣煉鋼是用氧氣參與反應，是利用其化學性質(zhì)，A錯誤；B．硫酸和鐵銹反應生成硫酸鹽而除銹，是利用化學性質(zhì)，B錯誤；C．干冰升華使環(huán)境溫度降低，做制冷劑，是利用物理性質(zhì)，C正確；D．碳酸氫鈉能和胃酸反應，減少胃酸，是利用其化學性質(zhì)，D錯誤；故選C。10．鐵有價和價兩種價態(tài)，下列有關(guān)反應不涉及鐵元素價態(tài)變化的是（）A．用鐵粉除去氯化亞鐵溶液中的少許氯化鐵雜質(zhì)B．鐵在氧氣中燃燒，其產(chǎn)物溶于鹽酸中可得到兩種鹽C．氫氧化亞鐵是白色固體，在空氣中迅速變成灰綠色，最終變成紅褐色D．氫氧化鐵受熱分解【答案】D【解析】A．，化合價由價變?yōu)閮r,故A不符合題意；B．，化合價由0價變?yōu)閮r、價，故B不符合題意；C．，化合價由價變?yōu)閮r，故C不符合題意；D．，化合價沒有變化，故D符合題意；本題答案D。二、綜合題11．某化學興趣小組利用如圖裝置(夾持裝置已省略)進行“鐵與水反應”的實驗，并檢驗產(chǎn)物的性質(zhì)，請回答下列問題：(1)A裝置的作用是____________B中反應的化學方程式為________________________。(2)D的作用是____________。(3)A、B兩個裝置中應先點燃______處的酒精燈，點燃E處酒精燈之前應進行的操作是_____________________________?！敬鸢浮?1)產(chǎn)生水蒸氣

3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2

；

(2)吸收未反應的水蒸氣；

(3)A

收集H2，并檢驗其純度【解析】(1)A裝置的作用是產(chǎn)生水蒸氣；水蒸氣和鐵在B裝置的玻璃管中反應生成四氧化三鐵和氫氣，反應的化學方程式為3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2；(2)由分析可知D的作用是吸收未反應的水蒸氣；(3)A、B兩個裝置中應先點燃A處的酒精燈，通入一段時間的水蒸氣后點燃B處酒精燈，以防B裝置玻璃管中鐵和氧氣反應；氫氣易燃易爆，點燃E處酒精燈之前應進行的操作是收集H2，并檢驗其純度。12．I.黃鐵礦燒渣(主要成分為Fe2O3、Fe3O4、FeO、SiO2等)是生產(chǎn)硫酸的工業(yè)廢渣，其綜合利用對環(huán)境保護具有現(xiàn)實意義。利用黃鐵礦燒渣為原料制備高檔顏料—鐵紅(Fe2O3)的流程如下：回答下列問題：(1)“焙燒”時所添加的最佳還原劑是_______(填序號)。a.焦炭

b.硫黃

c.鎂粉

d.鋅粉(2)“過濾1”后的濾液中溶質(zhì)的主要成分是_______(填化學式)。(3)“沉淀反應”時不宜混入過多空氣，其原因為_______(用離子方程式表示)。(4)為檢驗FeCO3是否洗滌干凈，可以向最后一次洗滌液中滴加_______溶液。(5)在空氣中煅燒FeCO3生成鐵紅和另一種氧化物，反應的化學方程式為_______。II.為滴定檢驗提氧化物的純度，現(xiàn)需配制的硫酸溶液。請回答以下問題：(6)儀器除量筒、燒杯、玻璃棒、膠頭滴管外，還需要的儀器是_______。(7)請將下列各操作，按正確的順序填在橫線上。A．用30mL水洗滌燒杯和玻璃棒2—3次，洗滌液均注入儀器①中，振蕩B．用量筒準確量取所需體積的濃硫酸，沿玻璃棒倒入盛有少量水的燒杯中，再用玻璃棒慢慢攪動，使其混合均勻C．將已冷卻的硫酸沿玻璃棒注入儀器①中D．將儀器①蓋緊瓶塞，反復上下顛倒，搖勻E．改用儀器②加水，使溶液凹面恰好與刻度相切F．繼續(xù)往儀器①內(nèi)小心加水，直到液面接近刻度線1—2cm處其操作正確的順序依次為_______。(8)下列哪種情況使所配制的稀硫酸的濃度偏小_______。A．溶解濃硫酸后未冷卻直接配制溶液B．容量瓶用蒸餾洗滌后殘留有少量的水C．所用過的燒杯、玻璃棒未洗滌D．用量筒量取濃硫酸時俯視刻度E．用蒸餾水洗凈量筒后直接量取濃硫酸配置溶液【答案】(1)a(2)FeSO4(3)(4)稀鹽酸和BaCl2溶液(5)(6)500mL容量瓶(7)B、C、A、F、E、D(8)C、D、E【分析】(1)焦炭可以還原鐵的氧化物和硅的氧化物，過量的焦炭在酸浸時不溶于硫酸，過濾即