新高考化学一轮复习精品学案 第4章 第15讲　铁及其氧化物和氢氧化物（含解析）.doc

第15讲　铁及其氧化物和氢氧化物[复习目标]　1.掌握铁的主要性质及应用2.知道不同价态的铁的氧化物的主要性质和用途3.掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的性质及Fe(OH)2的制备方法考点一　铁及其氧化物1．铁单质(1)铁的物理性质银白色固体，熔点较高，具有良好的导热、导电、延展性，能被磁体吸引2)铁的原子结构Fe的价层电子排布式为3d64s2，铁位于元素周期表的第四周期第Ⅷ族，是应用最广泛的过渡金属元素，其原子结构示意图：3)铁的化学性质铁比较活泼，还原性较强，失去电子后生成＋2价或＋3价的铁重要的化学反应为2．铁的氧化物(1)物理性质化学式FeOFe2O3Fe3O4俗名铁红磁性氧化铁颜色状态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体(有磁性)水溶性不溶于水不溶于水不溶于水铁的化合价＋2＋3＋2、＋3(2)化学性质①FeO、Fe2O3都属于碱性氧化物，能溶于强酸，分别写出它们溶于盐酸的离子方程式：FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O，Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O②铁的氧化物还能被CO、Al还原，以氧化铁为例写出化学方程式：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2, Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3。

③分别写出Fe3O4溶于足量稀硝酸、氢碘酸(HI)的离子方程式：3Fe3O4＋28H＋＋NO===9Fe3＋＋NO↑＋14H2O 、Fe3O4＋8H＋＋2I－===3Fe2＋＋I2＋4H2O1．铁的化学性质比较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态形式存在(　　)2．Fe分别与Cl2和盐酸反应所得氯化物相同(　　)3．常温下可用铁制容器储存、运输浓硝酸、浓硫酸(　　)4．铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到Fe3O4(　　)答案　1.×　2.×　3.√　4.√一、铁及其氧化物的性质与应用1．下列叙述正确的是(　　)A．Fe与I2反应生成FeI3B．硫酸铜溶液中加入少量铁粉反应的离子方程式：3Cu2＋＋2Fe===2Fe3＋＋3CuC．5.6 g Fe与足量的S反应转移的电子数为0.3NAD．高温下水蒸气与Fe反应，固体的质量增加答案　D解析　Fe与I2反应生成FeI2，A错误；正确的离子方程式：Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu，B错误；5.6 g Fe的物质的量为＝0.1 mol，与足量的S反应生成FeS，转移电子数为0.2NA，C错误；Fe变为Fe3O4，固体质量增加，D正确2．化学让生活更美好。

下列说法不正确的是(　　)A．钢铁使用要尽可能减少钢铁的氧化损耗，Fe2O3是一种碱性氧化物B．常温下，铁的氧化物都不溶于水，也不与水反应C．故宫是中国最大的古代文化艺术博物馆，氧化铁可作故宫红色外墙的涂料D．氧化亚铁在空气中加热会被迅速氧化成三氧化二铁答案　D解析　氧化亚铁在空气中加热会被迅速氧化成四氧化三铁，故D错误3．铁与水蒸气反应实验改进前后的装置如图所示：下列说法错误的是(　　)A．将湿棉花改为浸水的尿不湿，酒精灯由单头改为双头，可提供足量的水蒸气B．用具支试管可将试管口附近冷凝的水导出，避免冷凝水与灼热铁粉接触C．肥皂液改为吹泡泡水，收集H2效果更好，点燃效果更明显D．悬挂的磁铁仅能吸引铁粉，不能吸引反应产物答案　D解析　铁与水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气，铁、四氧化三铁均可被磁铁吸引，故D错误二、铁与酸反应的定量分析4．向含有1 mol HNO3和1 mol H2SO4的混合溶液中逐渐加入铁粉至过量，溶液中金属阳离子a、b与所加铁粉的物质的量的关系如图所示(已知稀硝酸的还原产物只有NO)下列有关判断不正确的是(　　)A．a表示Fe3＋的关系曲线B．n1＝0.75C．P点时，n(Fe2＋)＝0.562 5 molD．向P点溶液中加入铜粉，最多可溶解14.4 g答案　C解析　该反应可以看做两步：①Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O，硝酸根离子过量，氢离子不足；②2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。

a表示Fe3＋的关系曲线，A正确；溶液中共有3 mol H＋参加反应，消耗0.75 mol铁，B正确；P点n(Fe2＋)＝n(Fe3＋)，两者均为0.45 mol，C不正确；P点剩余0.45 mol Fe3＋，消耗0.225 mol铜，质量为14.4 g，D正确三、铁的氧化物组成分析5．准确称取某种铁的氧化物2.88 g，用足量的CO进行还原，将生成的CO2全部用足量的澄清石灰水吸收，得到沉淀4.00 g，计算该氧化物的化学式：__________答案　FeO解析　4.00 g CaCO3沉淀的物质的量为0.04 mol，则CO、CO2的物质的量均为0.04 mol，增加的氧元素为0.04 mol，质量为0.04 mol×16 g·mol－1＝0.64 g，铁的氧化物中氧元素的质量为0.64 g，铁元素的质量为2.88 g－0.64 g＝2.24 g，铁的氧化物中铁元素与氧元素的物质的量之比为∶0.04 mol＝1∶1，则这种铁的氧化物的化学式为FeO6．(2022·丽江质检)有一块铁的“氧化物”样品，用140 mL 5.0 mol·L－1盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.025 mol Cl2，恰好使其中的Fe2＋全部转变为Fe3＋，则该样品的化学式可能为________________________________________________________________。

答案　Fe5O7解析　根据2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，可知铁的“氧化物”样品用盐酸溶解后所得溶液中n(Fe2＋)＝0.025 mol×2＝0.05 mol，根据电荷守恒得2n(Fe2＋)＋3n(Fe3＋)＝n(Cl－)＝0.14 L×5 mol·L－1＝0.7 mol，则n(Fe3＋)＝0.2 mol，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.05 mol∶0.2 mol＝1∶4，故该氧化物可表示为FeO·2Fe2O3，即Fe5O7确定铁的氧化物组成的基本方法设铁的氧化物中铁元素与氧元素的质量比为m∶n，则氧化物中n(Fe)∶n(O)＝∶＝a∶b，若a∶b＝1∶1，则铁的氧化物为FeO；若a∶b＝2∶3，则铁的氧化物为Fe2O3；若a∶b＝3∶4，则铁的氧化物是Fe3O4或FeO与Fe2O3按物质的量之比为1∶1组成的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3的物质的量之比为1∶1，Fe3O4的物质的量为任意值)考点二　铁的氢氧化物1．氢氧化铁和氢氧化亚铁的比较化学式Fe(OH)2Fe(OH)3色、态白色固体红褐色固体与盐酸反应Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O受热分解2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O制法可溶性亚铁盐与碱溶液反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓可溶性铁盐与碱溶液反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓二者的关系在空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)32.Fe(OH)2的制备(1)制备原理①制备原理：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓。

②成功关键：溶液中不含O2等氧化性物质；制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭、隔绝空气的体系中2)常用方法有机覆盖层法将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到FeSO4溶液液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应还原性气体保护法先在装置Ⅰ中生成FeSO4溶液，并利用生成的H2将装置内的空气排尽后，再把FeSO4溶液压入装置Ⅱ中与NaOH溶液混合，这样可长时间观察到白色沉淀电解法用铁作阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖苯(或煤油)1．在空气中，白色的Fe(OH)2迅速转变成灰绿色，最终变成红褐色(　　)2．FeCl3溶液滴入热的浓NaOH溶液中可得到Fe(OH)3胶体(　　)3．Fe(OH)2与HNO3发生反应的离子方程式为Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O(　　)4．Fe(OH)3与氢碘酸反应生成FeI3(　　)5．Fe(OH)3呈红褐色、透明，能产生丁达尔效应(　　)6．Fe(OH)3在空气中加热分解生成Fe2O3，则Fe(OH)2在空气中加热分解生成FeO(　　)7．制备氢氧化亚铁时，向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，边加边搅拌，即可制得白色的氢氧化亚铁(　　)答案　1.√　2.×　3.×　4.×　5.×　6.×　7.×氢氧化亚铁制备实验探究1．用FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备Fe(OH)2。

1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需要加入________2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用______的方法3)生成Fe(OH)2白色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________________________________________________________________________________________________________答案　(1)稀H2SO4、铁屑　(2)煮沸　(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2而被氧化解析　(1)Fe2＋易水解，要加入稀H2SO4防止其水解；Fe2＋易被空气中的O2氧化，要加铁粉，将被氧化生成的Fe3＋还原成Fe2＋2)气体的溶解度是随温度升高而降低的，所以煮沸后的蒸馏水中溶解的O2变少2．下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是________(填序号)答案　①②④解析　①②原理一样，都是先用氢气将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中；④中液面加苯阻止了空气进入；③由于带入空气中的氧气，能迅速将 Fe(OH)2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。

3．用如图所示装置(夹持仪器省略)制备氢氧化亚铁实验步骤如下：Ⅰ.检查装置气密性后，关闭K2、K5、K6，打开K1、K3、K4，使装置A中产生的气体进入装置B中，排尽装置B中空气Ⅱ.待装置B中空气排尽后，关闭K3，打开K2，将装置A中溶液压入装置B中并观察现象Ⅲ.关闭K1、K2，打开K5、K6，使装置C中气体通入装置B中并观察现象回答下列问题：(1)仪器a的名称是____________，B中长玻璃管的作用是_____________________2)装置A中金属离子的检验方法是_________________________________________________________________________________________________________________3)步骤 Ⅲ 装置B中的现象是____________________，其发生反应的化学方程式为__________________________________________________________________________。