铁的单质、氧化物和氢氧化物(新人教版必修第一册)(解析版).docx

3.1.1 铁的单质、氧化物和氢氧化物
考点精讲
考点1：铁的主要性质归纳
【问题探究】
1．Fe与所有酸反应均生成Fe2＋吗？请分析。
【解析】　Fe与一般酸(如HCl、稀硫酸、CH3COOH等)反应生成Fe2＋与H2，Fe与强氧化性酸(如HNO3)反应可以生成Fe3＋，不能放出H2。
2．如下图所示

（1）实验时，是先加热湿棉花还是先加热还原铁粉？
（2）点燃肥皂液时有什么现象？
（3）该实验中湿棉花的作用是什么？
【解析】　(1)先加热湿棉花，让水蒸气充满装置。
(2)爆鸣声，也可能燃烧。
(3)提供水蒸气。
【重点归纳】
1．铁的主要性质
（1）Fe
（2）Fe
（3）FeFe3O4
2．铁与H2O(g)反应应注意
（1）实验结束时，先将导气管撤出，再移动酒精灯，以防止倒吸。
（2）铁不能与冷水、热水反应，但高温下能与水蒸气反应。
（3）铁与水蒸气反应的实验中，湿棉花的作用是加热时产生水蒸气。

【针对训练】
1．在一定条件下，铁与有关物质的反应，所得产物错误的是(　　)
A．FeFeCl3　　　 B．FeFeS
C．FeFe(OH)3 D．FeFe3O4
【解析】C　Cl2是强氧化剂，可将Fe氧化成FeCl3，故A正确；S是弱氧化剂，可将Fe氧化成FeS，故B正确；Fe与H2O(g)反应生成Fe3O4，而不是Fe(OH)3，故C错误；Fe在O2中燃烧生成Fe3O4，故D正确。
2．用如图所示装置进行Fe与水蒸气反应的实验，下列有关说法不正确的是(　　)
A．装置A的作用是为实验提供持续不断的水蒸气
B．装置B中反应的化学方程式是2Fe＋3H2O(g)Fe2O3＋3H2
C．装置C中加入的固体干燥剂可能是碱石灰
D．点燃装置D处的气体前必须检验气体的纯度
【解析】B　装置A是将液态H2O转化为气态，与装置B中的铁粉在高温下发生反应，A项正确；铁粉与H2O(g)在高温下发生反应，生成Fe3O4和H2，B项错误；因生成的H2中含有较多的水蒸气，故需要用碱石灰等不与H2反应的干燥剂进行干燥，C项正确；不纯的H2在点燃时可能会发生爆炸，故在点燃H2前必须检验其纯度，D项正确。

考点2：Fe(OH)2的性质及其制备
【问题探究】
1．向FeSO4溶液中滴加NaOH溶液，生成的白色沉淀迅速变为灰绿色，不能得到白色沉淀Fe(OH)2，为什么？
【解析】　Fe(OH)2具有强还原性，遇O2被氧化。
2．实验室要制取Fe(OH)2，关键是什么？
【解析】　关键是避免生成的Fe(OH)2接触O2。
【重点归纳】
1．防止Fe(OH)2被氧化的方法
（1）将配制溶液的蒸馏水煮沸，除去其中的氧气。
（2）将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入试管内的亚铁盐溶液底部，并慢慢挤出NaOH溶液。
（3）在亚铁盐溶液上面充入保护气，如H2、N2、稀有气体等。
（4）在亚铁盐溶液上面加保护层，如苯、植物油等。
2．实验装置的改进

【典例】　如图所示装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时颜色的变化。实验时必须使用铁屑和6 mol·L－1的硫酸，其他试剂任选。

填写下列空白：
（1）B中盛一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的试剂是________，A中反应的离子方程式是_________________________。
（2）实验开始时先将止水夹E________(填“打开”或“关闭”)，C中收集到气体的主要成分是________。
（3）简述生成Fe(OH)2的操作过程：_________________。
（4）拔去装置B中的橡皮塞，使空气进入，写出有关反应的化学方程式：__________________________。
【解析】　实验开始时先打开止水夹E，让生成的H2把A、B装置中的空气排出，让Fe(OH)2在H2气氛中生成，以便较长时间观察Fe(OH)2的颜色。H2充满B后关闭止水夹E，A中的FeSO4溶液沿竖直长导管进入B瓶，与NaOH反应。
【答案】　(1)铁屑　Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑　(2)打开　H2　(3)关闭止水夹E，A中压强增大，把FeSO4溶液压入B瓶中进行反应　(4)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3

【针对训练】
3．实验室用FeCl2和烧碱制备Fe(OH)2，为了使生成的产物不容易被氧化，下列说法不正确的是(　　)
A．配制FeCl2溶液和烧碱溶液所用的蒸馏水通常要煮沸
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溶液内
D．产生Fe(OH)2沉淀后，不能振荡试管
【解析】C　A对，FeCl2溶液和烧碱溶液要现用现配，且配制溶液的蒸馏水要煮沸以除去氧气，确保Fe(OH)2在无氧环境中生成。B对，在FeCl2溶液的上面加一层苯或一层油，以隔绝空气。C错，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接触空气而溶有氧气。D对，产生Fe(OH)2沉淀后，若振荡试管，会增大沉淀与空气接触的机会，使沉淀更易被氧化。
4．在如图所示装置中，用不含O2的NaOH溶液、铁屑和稀硫酸制备。
（1）在试管Ⅰ中加入的试剂是_______________。
（2）在试管Ⅱ中加入的试剂是____________。
（3）为了制得白色Fe(OH)2沉淀，在试管Ⅰ和试管Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是_____。
（4）这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是_________________________________。
【解析】试管Ⅱ是开口式的，无法利用产生的气体将溶液压入试管Ⅰ中，所以制取FeSO4应在试管Ⅰ中进行，而在试管Ⅱ中应加入不含O2的NaOH溶液。当把Fe与稀硫酸放入试管Ⅰ后，产生的H2可通过试管Ⅰ内的短导管排出试管Ⅰ内的空气，然后经过止水夹进入试管Ⅱ中，再排尽试管Ⅱ内的空气。最后关闭止水夹，试管Ⅰ内产生的H2无法逸出，H2产生的压强将试管Ⅰ内生成的FeSO4溶液通过长导管压入试管Ⅱ内，在此过程中，液体都处于H2氛围中，从而避免了溶解在溶液中的O2将反应生成的Fe(OH)2氧化成Fe(OH)3。
【答案】(1)稀硫酸、铁屑　(2)不含O2的NaOH溶液　(3)检验试管Ⅱ出口处排出的H2的纯度，当排出的H2纯净时，再夹紧止水夹　(4)试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ，且外界空气不容易进入装置

考点达标
1．红珊瑚栖息于200～2 000米深的海域，产于台湾海峡、中国南海，它与琥珀、珍珠被统称为有机宝石。在中国，珊瑚是吉祥富有的象征，一直被用来制作珍贵的工艺品。红珊瑚是无数珊瑚虫分泌的石灰质大量堆积形成的干支状物，呈红色是因为在海底长期积淀某种元素，该元素是(　　)
A．Na　 B．Fe　　　C．Zn　　　D．Cu
【解析】　B　
2．下列变化中，加入铁粉不可能实现的是(　　)
A．Ag＋→Ag
B．Fe3＋→Fe2＋
C．H＋→H2
D．Fe(OH)2→Fe(OH)3
【解析】D　铁粉具有还原性，而Fe(OH)2→Fe(OH)3中，Fe(OH)2被氧化。
3．某学习小组进行了如图所示的实验，实验后组员之间的交流不合理的是(　　)

A．甲同学认为试管b中收集到的气体可点燃，且产生淡蓝色火焰
B．乙同学认为试管a中生成的黑色固体可能为四氧化三铁
C．丙同学认为将少量还原性铁粉放入试管中，加适量的水，加热也可实现该反应
D．丁同学认为用盐酸溶解固体生成物所得溶液有颜色
【解析】C　在高温下铁与水蒸气反应生成氢气和四氧化三铁。甲同学认为试管b中收集到的气体可点燃，且产生淡蓝色火焰，正确；乙同学认为试管a中生成的黑色固体可能为四氧化三铁，正确；铁与水不反应，应该是水蒸气，丙同学的观点错误；丁同学认为用盐酸溶解固体生成物得到氯化亚铁和氯化铁的混合溶液，溶液带有颜色，正确。
4．有关铁的氧化物的说法中，不正确的是(　　)
A．赤铁矿主要成分是Fe2O3，Fe2O3是红棕色的，常用作红色油漆和涂料
B．Fe3O4是黑色晶体，其中的铁显＋2价，的铁显＋3价
C．FeO、Fe2O3、Fe3O4都不溶于水，但都能和盐酸反应生成相应的盐
D．FeO不稳定，在空气中加热迅速被氧化成Fe2O3
【解析】D　FeO不稳定，在空气中受热迅速被氧化成Fe3O4。
5．铁有＋2价和＋3价两种价态，下列有关反应中不涉及铁元素价态变化的是(　　)
A．铁与稀硫酸反应
B．铁在氧气中燃烧，其产物溶于盐酸中可得到两种盐
C．氢氧化亚铁是白色固体，在空气中迅速变成灰绿色，最终变成红褐色
D．氢氧化铁受热分解
【解析】D　氢氧化铁受热分解为氧化铁和水，化合价无变化。
6.铁屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量氨水，有白色沉淀生成，过滤，在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止，得到红棕色残渣。上述沉淀和残渣分别是(　　)
A．Fe(OH)3　Fe2O3
B．Fe(OH)2　Fe2O3
C．Fe(OH)2　Fe(OH)3
D．Fe(OH)2　Fe3O4
【解析】B　铁与稀硫酸反应生成FeSO4，再与过量氨水反应生成白色沉淀Fe(OH)2，在空气中加热Fe(OH)2，铁元素被氧化为＋3价，最后所得红棕色残渣为Fe2O3。
7．用下列方法可制得白色的Fe(OH)2沉淀：用不含Fe3＋的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。
（1）用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入______________。
（2）除去蒸馏水中溶解的O2常采用____________的方法。
（3）生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是___________________________________________。
【解析】　(1)稀硫酸抑制Fe2＋水解，铁屑防止Fe2＋被氧化。
(3)Fe(OH)2很容易被氧化，实验过程中要确保在无氧条件下生成。
【答案】　(1)稀硫酸、铁屑　(2)加热煮沸　(3)避免生成的Fe(OH)2与氧气接触而被氧化

巩固提升

8．(易错题)已知A为常见的金属单质，根据如图所示的关系，下列叙述中正确的是(　　)

A．A为Fe，B为FeO
B．C→D溶液的颜色变化：浅绿色→棕黄色
C．④的离子方程式：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
D．⑤的离子方程式：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
【解析】　B　由“红褐色固体”可知F是Fe(OH)3，从而得出A为Fe，“黑色晶体”B为Fe3O4，继而推出C为FeCl2，D为FeCl3，E为Fe(OH)2，故A错，B正确。⑤的离子方程式为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，④的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，故C、D错。
9．(素养题)某同学设计如图所示装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。

请回答：
(1)装置5的作用：____________________________。
(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3中溶液不能进入4中。请为装置作一处改进，使溶液能进入4中_________________________。
(3)装置改进后，将3中反应后溶液压入4中，在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】　　(1)装置5是通过蒸馏水的液封，起到防止空气进入装置4中的作用。(2)产生的H2可以从装置2的导管中逸出，故装置3中的压强达不到将液体压入装置4中的程度，应在装置2、3之间加一个止水夹。(3)当装置3中生成的FeSO4溶液被压入装置4中，与NaOH溶液发生反应生成Fe(OH)2沉淀，颜色为灰绿色而非白色，说明装置4中的空气未排尽。
【答案】　　(1)液封，防止空气进入装置4中　(2)在装置2、3之间添加止水夹　(3)装置4中的空气没有排尽
10．(素养题)有人设计出一种在隔绝空气条件下钠与FeSO4溶液反应的方法以验证反应实质。实验时，往100 mL的大试管中先加40 mL煤油，取3粒米粒大小的金属钠放入大试管后塞上橡皮塞，通过长颈漏斗加入FeSO4溶液使煤油的液面至橡胶塞，并夹紧弹簧夹(如图)。仔细观察，回答下列问题：

（1）大试管的下层溶液中出现的现象为___________________。
（2）装置中长颈漏斗内液面________(填“下降”或“上升”)。
（3）写出钠与FeSO4溶液反应的化学方程式：_______________。
【解析】　　(1)由于金属Na的密度比H2O的小，但比煤油的大，故钠粒应位于两种液体的交界处，Na与FeSO4溶液接触的部分与H2O发生反应生成NaOH和H2，NaOH与FeSO4发生反应生成白色絮状沉淀Fe(OH)2，因隔绝了空气，制得的白色Fe(OH)2可以保存较长时间。(2)由于大试管内产生H2，大试管内气压增大，把大试管内的液体压入长颈漏斗中，故长颈漏斗内的液面上升。(3)反应的化学方程式为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、2NaOH＋FeSO4===Fe(OH)2↓＋Na2SO4，将两个化学方程式相加得2Na＋FeSO4＋2H2O===Fe(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑。
【答案】　　(1)产生白色絮状沉淀　(2)上升　(3)2Na＋FeSO4＋2H2O===Fe(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑