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第三章 铁 金属材料
第一节 铁及其化合物 课时作业
第二课时 铁的重要化合物—铁的氧化物和氢氧化物
基础达标
1．火星被称为“红色的星球”，这是因为它的岩石和土壤中含有丰富的（ ）
A．FeO B．Fe O
3 4
C．Fe O D．Fe
2 3
【答案】C
【解析】A．氧化亚铁为黑色，与火星被称为“红色的星球”无关，A错误；B．四氧
化三铁为黑色，与火星被称为“红色的星球”无关，B错误；C．Fe O 是一种红棕色粉
2 3
末，俗称“铁红”，是赤铁矿的主要成分，所以火星岩石和土壤中含有丰富的Fe O，C正
2 3
确；D．铁单质为银白色，与火星被称为“红色的星球”无关，D错误；故答案选C。
2．下列关于铁及其化合物的叙述正确的是（ ）
A．氢氧化铁受热分解可制得Fe O
3 4
B．Fe O、Fe O 都有磁性
2 3 3 4
C．FeO不稳定，在空气里受热，能迅速被氧化
D．高温下，铁能与水蒸气反应生成Fe O
2 3
【答案】C
【解析】A．氢氧化铁受热分解可制得Fe O，A错误；B．Fe O 具有磁性，Fe O 无
2 3 3 4 2 3
磁性，B错误；C．FeO不稳定，在空气里受热，能迅速被氧化为Fe O，C正确；D．高温
3 4
下，铁能与水蒸气反应生成Fe O 和氢气，D错误； 故选C。
3 4
3.铁的常见化合价有＋2价和＋3价。据研究，铁在浓HNO 中发生钝化时，可生成一
3
种化学式为Fe O 的化合物，它可以看作由FeO和Fe O 组成的复杂氧化物。该化合物可
8 11 2 3
以表示为( )
A.FeO·3Fe O B.2FeO·3Fe O
2 3 2 3
C.FeO·2Fe O D.2FeO·Fe O
2 3 2 3
【答案】B
【解析】化合物 Fe O 可以看作由 FeO 和 Fe O 组成的复杂氧化物，设化学式为
8 11 2 3
nFeO·mFe O，则。解得n＝2，m＝3，该化合物可以表示为2FeO·3Fe O。
2 3 2 34.下列说法正确的是（ ）
A．Fe O 与HCl反应生成FeCl 、FeCl ，所以Fe O 是碱性氧化物
3 4 2 3 3 4
B．NaO 与盐酸反应生成盐和水，所以NaO 是碱性氧化物
2 2 2 2
C．FeO、Fe O 与硫酸反应只生成盐和水，所以都是碱性氧化物
2 3
D．NaHSO 在水中能电离出氢离子溶液显酸性，所以NaHSO 是酸
4 4
【答案】C
【解析】A．Fe O 与HCl反应生成FeCl 、FeCl 和水，生成两种盐，所以Fe O 不是
3 4 2 3 3 4
碱性氧化物，A错误；B．NaO 与盐酸反应生成盐和水、O，所以NaO 不是碱性氧化
2 2 2 2 2
物，B错误；C．FeO、Fe O 与硫酸反应生成盐和水，所以都是碱性氧化物，C正确；D．
2 3
NaHSO 能电离出H+，同时产生金属阳离子Na+及酸根离子SO 2-，所以NaHSO 是盐，D错
4 4 4
误；选C。
5.用如图所示实验装置进行相关实验探究，其中装置合理的是（ ）
选项 A B C D
证明Na能和水
加热分解固体
实验目的 制备Fe(OH) 稀释浓硫酸 反应，且Na的
2
NaHCO
3
密度比煤油大
实验装置
A．A B．B C．C D．D
【答案】D
【解析】A．碳酸氢钠受热分解产生水，试管口应向下倾斜，A不合理；B．Fe(OH)
2
容易被氧气氧化为Fe(OH) ，应尽量避免NaOH溶液与空气接触，具体操作为使用长滴管
3
且将长滴管插入硫酸亚铁溶液中，再将NaOH溶液挤出，B不合理；C．稀释浓硫酸应在烧
杯中进行，不能在容量瓶中进行，C不合理；D．煤油不溶于水，分层，通过观察钠在水
层和煤油层之间上下跳动，证明Na能和水反应，且Na的密度比煤油大，D合理；答案选
D。
6.下列有关物质用途的说法中，不正确的是（ ）
A．Cl 用于自来水消毒 B．Fe O 用作红色油漆和涂料
2 3 4C．NaHCO 用于蒸馒头 D．NaO 用作供氧剂
3 2 2
【答案】B
【解析】A．氯气能与水反应生成具有强氧化性的次氯酸，次氯酸具有杀菌消毒作
用，A正确；B．氧化铁为红棕色，用作红色油漆和涂料，B错误；C．NaHCO 水溶液显
3
碱性，当发面发过，有较多的酸性物质时，加入NaHCO 能够与酸反应产生二氧化碳气
3
体，减少了酸性物质，使蒸的馒头蓬松，口感好，C正确； D．过氧化钠与水、二氧化碳
反应都生成氧气，故可用作供氧剂，D正确；故合理选项是B。
7．下列离子方程式中，不正确的是（ ）
A．氯化铁溶液与氨水反应：Fe3++3OH-=Fe(OH) ↓
3
B．铁与稀盐酸反应：Fe+2H+=Fe2++H ↑
2
C．FeCl 溶液与氯水反应：2Fe2++Cl=2Fe3++2Cl-
2 2
D．Fe(OH) 与盐酸反应：Fe(OH) +3H+=Fe3++3H O
3 3 2
【答案】A
【解析】A．氯化铁与氨水中的一水合氨反应生成氢氧化铁和氯化铵，一水合氨是弱
碱，应保留化学式，反应的离子方程式为3NH ·H O+Fe3+=Fe(OH) ↓+3NH +，A错误；B．
3 2 3 4
铁与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，反应的离子方程式为Fe+2H+=Fe2++H ↑，B正确；
2
C．FeCl 溶液与氯水中的氯气反应生成氯化铁，反应的离子方程式为2Fe2++Cl=2Fe3+
2 2
+2Cl-，C正确；D．Fe(OH) 与盐酸反应生成氯化铁和水，反应的离子方程式为
3
Fe(OH) +3H+=Fe3++3H O，D正确；答案选A。
3 2
8．用如图装置可以制备 沉淀，下列说法不正确的是（ ）
A．该实验应该先打开C，一段时间后再关闭C
B．实验完成时，在A容器中得到白色沉淀
C．如果将NaOH溶液直接滴入 溶液中，最终得到红褐色沉淀
D．本实验制备的氢氧化亚铁可以相对较长时间保持白色状态
【答案】B【解析】A．该实验应该先打开C，利用生成的氢气排出装置内的空气，氢气纯净
后，再关闭C，故A正确；B．实验完成时，A容器中没有白色沉淀，白色沉淀在B容器
中得到，故B错误；C．如果将NaOH溶液直接滴入FeSO 溶液中，有氧气带入，开始生
4
成的白色沉淀迅速变为灰绿色，最终得到红褐色沉淀，故C正确；D．本实验利用氢气排
出装置内的空气，因此本实验制备的氢氧化亚铁可以相对较长时间保持白色状态，故D正
确。综上所述，答案为B。
9．纳米级Fe O 可用于以太阳能为热源分解水制 ，过程如图所示。下列说法中，不
3 4
正确的是（ ）
A．Fe O、FeO以太阳能为热源分解水制 过程中的催化剂
3 4
B．整个过程实现了太阳能向化学能的转化
C．过程I、II的总反应：2HO=2H↑+O ↑
2 2 2
D．过程I的反应：2Fe O=6FeO+O ↑
3 4 2
【答案】A
【解析】A．Fe O 是以太阳能为热源分解水制H 过程中的催化剂，FeO为反应过程的
3 4 2
中间产物，故A错误；B．根据图示，整个过程是太阳能为热源分解水生成H 和氧气，实
2
现了太阳能向化学能的转化，故B正确；C．根据图示，整个过程是太阳能为热源分解水
生成H 和氧气，总反应为2HO=2H↑+O ↑，故C正确；D．根据图示，过程I是在太阳能
2 2 2 2
作用下四氧化三铁分解为氧化亚铁和氧气，反应方程式是：2Fe O=6FeO+O ↑，故D正
3 4 2
确；故选：A。
10．工业生产硫酸的黄铁矿烧渣(主要成分为Fe O，还含有少量的FeS、SiO、Cu、
2 3 2
Au、Ag等)是工业三废之一，其综合利用是一条变废为宝的重要途径。以黄铁矿烧渣为原
料制备颜料铁红(Fe O)和回收(NH )SO 的生产工艺流程如图所示。
2 3 4 2 4下列说法不正确的是 （ ）
A．将矿渣粉碎和提高溶解温度能提高“废渣溶解”速率
B．“氧化”的目的是将＋2价铁氧化为＋3价铁
C．(NH )Fe (SO )(OH) 中Fe的化合价为＋3价
4 2 6 4 4 12
D．该工艺流程中，两次加入氨水都是为了把Fe3＋转化为Fe(OH)
3
【答案】D
【解析】A．适当加热、将固体粉碎、不断搅拌等都可以提高“废渣溶解”速率，故
A正确；B．“氧化”的目的是将亚铁离子氧化为铁离子，故B正确；C．
(NH )Fe (SO )(OH) 中N为−3价，H为+1价，O为−2价，S为+6价，根据物质不显电
4 2 6 4 4 12
性，得到Fe的化合价是+3价。故C正确；D．该工艺流程图中，第一次加入氨水得到
(NH )Fe (SO )(OH) 沉淀，第二次加入氨水前溶液为含铁离子的溶液，加氨水后发生的反
4 2 6 4 4 12
应是将铁离子沉淀，故D错误；故选D。
能力提升
11．中华传统文化与化学紧密相关，下列有关物质成分的叙述正确的是（ ）
A．柴窑烧制出的“明如镜，薄如纸，声如磬”的瓷器，其主要原料为硅的氧化物
B．古书中对“强水”有如下记录：“性最烈，能蚀五金，其水甚强……”，“强
水”是由浓硝酸和浓盐酸按体积比为3：1混合而成
C．《新修本草》中有关于“青矾”的描述为：“本来绿色，新出窟未见风者，正如
琉璃，烧之赤色”。这里的赤色物质是Fe O
3 4
D．东汉魏伯阳在《周易参同契》中对的描述：“……得火则飞，不见埃尘，将欲制
之，黄芽为根。”这里的黄芽是指硫
【答案】D
【解析】A．烧制瓷器原料为黏土，主要成分为硅酸盐，A错误；B．浓HNO 与浓
3
HCl按1：3体积比所得的混合物叫王水，能溶解金和铂，B错误；C．四氧化三铁为黑色
固体，不是赤色，C错误；D．液态的金属汞，受热易变成汞蒸气，汞属于重金属，能使
蛋白质变性，属于有毒物质，但常温下能和硫反应生成硫化汞，从而防止其变成汞气体，黄芽指呈淡黄色的硫单质，D正确；故答案为：D。
12．用铁泥(主要成分为Fe O、FeO和Fe)制备纳米Fe O(平均直径25nm)的流程示意
2 3 3 4
图如图：
下列叙述错误的是（ ）
A．铁红可用于油漆、油墨、建筑物着色剂
B．步骤②中，发生反应的离子方程式是2Fe3++Fe=3Fe2+、Fe+2H+=Fe2++H ↑
2
C．步骤④中使用过量的HO 有利于提高纳米Fe O 产率
2 2 3 4
D．为验证纳米态的Fe O，可将其形成分散系，做丁达尔效应实验
3 4
【答案】C
【解析】铁泥(主要成分为Fe O、FeO和Fe)与稀盐酸反应得到的滤液A的溶质为氯化
2 3
铁、氯化亚铁、过量的盐酸，加入铁粉还原铁离子：2Fe3++Fe=3Fe2+，过滤，分离出过量的
铁，滤液B的溶质为氯化亚铁，加入氢氧化钠溶液，生成Fe(OH) 浊液，向浊液中加入双
2
氧水氧化生成Fe(OH) ，再与氯化亚铁加热搅拌发生反应生成Fe O，过滤、洗涤、干燥得
3 3 4
产品Fe O，据此分析解答。A．铁红的主要成分是氧化铁，为红棕色，可用于油漆、油
3 4
墨、建筑物的着色剂，A项正确；B．滤液A中溶质为氯化铁、氯化亚铁、过量的稀盐
酸，加入铁粉还原铁离子和除去过量的盐酸：2Fe3++Fe=3Fe2+、Fe+2H+=Fe2++H ↑，B项正
2
确；C．步骤④中，过量的HO 在步骤⑤中会继续氧化+2价的铁，因此步骤④中HO 不
2 2 2 2
能过量，C项错误；D．纳米态Fe O 的平均直径25nm，形成的分散系属于胶体，可以通
3 4
过做丁达尔效应实验验证，D项正确；答案选C。
13．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。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．铁与高温水蒸气的反应可实现上述转化①
B．加热Fe(OH) 发生转化⑥，Fe O 加水溶解可转化为Fe(OH)
3 2 3 3
C．由图可预测：高铁酸盐(FeO2-)具有强氧化性，可用于饮用水的消毒
4
D．FeO是一种黑色粉末，只能用作还原剂
【答案】C
【解析】A．铁与高温水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，不能实现上述转化①，故
A错误；B．加热Fe(OH) 发生转化⑥分解生成氧化铁，Fe O 不溶于水，加水不溶解，不
3 2 3
可实现转化③，故B错误；C．高铁酸盐(FeO2-)具有强氧化性，与水反应生成Fe(OH) 胶
4 3
体，其中Fe元素化合价由+6价变为+3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4FeO2-+10H O=4Fe(OH) (胶体)+3O ↑+8OH-，生
4 2 3 2
成的氢氧化铁胶体具有较大表面积，吸附悬浮杂质可以作净水剂，故C正确；D．FeO是
一种黑色粉末，其中Fe元素显+2价既可作氧化剂又可作还原剂，故D错误；故答案为C
14．回答下列问题
(1)下列各图示中，能较长时间观察到Fe(OH) 白色沉淀的是____________。
2
(2)用下列方法可制得白色的Fe(OH) 沉淀：用不含Fe3+的FeSO 溶液与用不含O 的蒸
2 4 2馏水配制的NaOH溶液反应制备。
①用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO 溶液时还需加入___________________。
4
②除去蒸馏水中溶解的O 常采用__________________的方法。
2
③生成白色Fe(OH) 沉淀的操作是用长滴管吸取不含O 的NaOH溶液，插入FeSO 溶
2 2 4
液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是
____________________________________。
(3)除去FeCl 溶液中少量的FeCl ，可加入_______________________，反应的离子方
2 3
程式为_____________________________________________。
【答案】(1)①②③⑤
(2) 稀硫酸、铁屑 煮沸 避免生成的Fe(OH) 沉淀接触O
2 2
(3) 足量铁粉 Fe+2Fe3+=3Fe2+
【解析】若想制得Fe(OH) ，并在较长时间不被氧化成Fe(OH) ，需先排尽装置内的空
2 3
气，再将不含O 的NaOH与FeSO 溶液接触发生反应。
2 4
（1）装置①②③⑤中，除去保证药品自身不溶解O 外，还能有效防止空气中O 的溶
2 2
入，而装置④中，NaOH溶液在滴入过程中，较长时间与空气接触，会溶入少量氧气，从
而导致生成的Fe(OH) 被氧化为Fe(OH) ，很难看到生成白色沉淀，效果欠佳。故选
2 3
①②③⑤。答案为：①②③⑤；
（2）①用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO 溶液时，为防止Fe2+被空气中氧气氧化为
4
Fe3+，需加入还原剂Fe，为防止Fe2+发生水解，需加入硫酸抑制水解，所以还需加入稀硫
酸、铁屑。②气体的溶解度随温度升高而减小，所以除去蒸馏水中溶解的O 常采用煮沸的
2
方法。③生成白色Fe(OH) 沉淀的操作是用长滴管吸取不含O 的NaOH溶液，插入FeSO
2 2 4
溶液液面下，再挤出NaOH溶液，从而使得NaOH溶液没有机会与空气接触。这样操作的
理由是：避免生成的Fe(OH) 沉淀接触O。答案为：稀硫酸、铁屑；煮沸；避免生成的
2 2
Fe(OH) 沉淀接触O；
2 2
（3）除去FeCl 溶液中少量的FeCl ，可加入还原剂且不引入新的杂质离子，所以应加
2 3
入足量铁粉，反应的离子方程式为Fe+2Fe3+=3Fe2+。答案为：足量铁粉；Fe+2Fe3+=3Fe2+。
直击高考
15．向一定量的Fe、FeO、Fe O 的混合物中加入120 mL 4 mol·L－1的稀硝酸，恰好使
2 3
混合物完全溶解，放出1.344 L NO(标准状况)，向所得溶液中加入KSCN溶液，无明显变化。若用足量的CO在加热条件下还原相同质量的混合物，能得到铁的物质的量为( )
A．0.24 mol B．0.21 mol
C．0.16 mol D．0.14 mol
【答案】B
【解析】n(HNO)＝0.12 L×4 mol·L－1＝0.48 mol，n(NO)＝＝0.06 mol，向所得溶液中
3
加入KSCN溶液，无明显变化，说明全部生成Fe2＋，溶液中溶质为Fe(NO ) ，根据原子守
3 2
恒，则原混合物中Fe的物质的量为＝0.21 mol，故用足量的CO在加热条件下还原相同质
量的混合物，最终得到铁的物质的量为0.21 mol，故B项正确。
16.某化学学习小组设计了下列方法探究氢氧化亚铁的制备等相关问题。
(1)用NaOH溶液和FeSO 溶液直接反应，方法如图。该方法能观察到白色的Fe(OH)
4 2
沉淀，但沉淀颜色快速发生变化。请分析沉淀颜色变化的原因(用化学方程式表示)：
__________________________________________________________________。
(2)该小组为探究反应物浓度对Fe(OH) 制备效果的影响，以Fe(OH) 沉淀白色持续时
2 2
间(t)为指标，t越大，实验效果越好。部分实验数据如表(w代表质量分数)：
实验 序号 w(FeSO)/% w(NaOH)/% t/s
4
i 2.5 15 149
ii 5 15 138
iii 10 15 93
iv 5 25 142
v 5 35 180
①实验i、ii、iii的目的是______________________________________。
②该小组同学通过实验推断：其他条件不变时，所用NaOH溶液的浓度越大，实验效
果越好。推断的证据是______________________________________________。
③由绿矾晶体(FeSO •7H O)固体配制250mL0.10mol•L-1FeSO 溶液，需要用到的仪器有
4 2 4
药匙、玻璃棒、烧杯、托盘天平、250mL容量瓶、_________________。以下操作会导致所配溶液浓度偏低的是_________________。
A．容量瓶中原有 少量蒸馏水
B．洗涤烧杯和玻璃棒的溶液未转入容量瓶中
C．定容时俯视刻度线
D．定容摇匀后发现溶液体积低于刻度线，再补加少量蒸馏水至刻度线
(3)若向FeSO 溶液中加入足量NaO，观察到的现象是
4 2 2
____________________________。
【答案】4Fe(OH) +O +2H O=4Fe(OH) 探究其他条件相同时，FeSO 溶液浓度对
2 2 2 3 4
Fe(OH) 制备效果的影响 沉淀持续时间t：v>iv>ii 胶头滴管 BD 有红褐色沉
2
淀生成，有气体放出
【解析】(1)FeSO 和NaOH发生复分解反应生成Fe(OH) ，Fe(OH) 被空气中的氧气氧
4 2 2
化生成Fe(OH) ，化学方程式为4Fe(OH) +O +2H O=4Fe(OH) ；
3 2 2 2 3
(2) ①实验i、ii、iii的变量是FeSO 溶液浓度，目的是：探究其他条件相同时，FeSO
4 4
溶液浓度对Fe(OH) 制备效果的影响；②实验v、iv、ii的变量是NaOH溶液浓度，其他条
2
件不变时，所用NaOH溶液的浓度越大，沉淀持续时间越长，实验效果越好，则证据是：
沉淀持续时间t：v>iv>ii；③配制一定物质的量浓度溶液配制的步骤：计算、称量、溶解、
移液、洗涤、定容等，用到的仪器：药匙、玻璃棒、烧杯、托盘天平、250mL容量瓶、胶
头滴管；
A．定容时还需要加入蒸馏水，则容量瓶中原有少量蒸馏水对所配溶液浓度无影响，A不
选；
B．洗涤烧杯和玻璃棒的溶液未转入容量瓶中，则残留在杯壁上的溶质没有完全转移到容
量瓶，导致所配溶液浓度偏低，B选；C．定容时俯视刻度线导致溶液体积偏小，依据
c=n/V可知溶液浓度偏高，C不选；D．定容摇匀后发现溶液体积低于刻度线，再补加少量
蒸馏水至刻度线，导致加入水的体积增大，溶液浓度偏低，D选；故选：BD；
(3) Na O 和水反应生成NaOH和O，NaOH再和FeSO 溶液反应生成Fe(OH) 中，由
2 2 2 4 2
于NaO 过量，则Fe(OH) 被氧化为Fe(OH) ，观察到的现象是有红褐色沉淀生成，有气体
2 2 2 3
放出。
