第3 讲 铁的单质、氧化物和氢氧化物
1.铁的概述
2.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 价铁的化合物。
(3)按要求完成方程式或实验现象
①Fe 与非金属单质的反应
氧气
4Fe+3O2+2xH2O===2 ( Fe
2O3· x H 2O ) (现象:在潮湿的空气中生锈,生成红棕色固
体);3Fe+2O2
Fe3O4(现象:火星四射、生成黑色固体)
氯气
方程式:2Fe+3Cl2
2FeCl3(现象:产生棕褐色烟),不论Fe 多少,产物都是FeCl3
碘
Fe+I2
FeI2
硫
Fe+S
FeS(现象:生成黑色固体)
②与H2O(g)反应:3Fe+4H2O ( g )
Fe3O4+4H2。
③与酸反应
与H+反应
Fe+2H
+ ===Fe
2+ +H
2↑
与稀硝酸反应
HNO3过量
Fe+4H
+ +N
O3
−===Fe
3+ +NO↑+2H
2O
HNO3少量
3Fe+8H++2NO3
−===3Fe2++2NO↑+4H2O
与浓硫酸、浓硝酸反应
常温下钝化,加热时分别有SO2、NO2生成
④与盐(Cu2+、Fe3+)反应:Fe+Cu2+===Fe
2+ +Cu
、Fe+2Fe
3+ ===3Fe
2+ 。
小题对点过
(1)下列说法错误的是 。
①Fe 与足量硫粉混合加热制取Fe2S3
②Fe 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,理由是Fe 与这两种酸不反应
④铁表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化
⑤1 mol Fe 与水蒸气高温下反应转移8
3 mol e-
(2)铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是 ,而铁在纯氧中燃烧的产物是 。
(3)铁与卤素单质Cl2、Br2、I2反应,产物中铁的化合价是否相同?并说明原因?
答案 (1)①②③④
(2)Fe2O3 Fe3O4
(3)不相同 因为氧化性Cl2>Br2>Fe3+>I2,所以铁与Cl2、Br2 反应产物为Fe3+,而铁与I2 反应产物为
Fe2+。
3.铁的氧化物
(1)铁氧化物的物理性质
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗称
—
铁红
磁性氧化铁
色态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
水溶性
不溶于水
不溶于水
不溶于水
铁的价态
+2
价
+3
价
+2
价、
+3
价
(2)铁氧化物的化学性质
①FeO 、Fe2O3 都是碱性氧化物, 能与强酸( 如稀硫酸等) 发生反应, 离子方程式分别为
FeO+2H
+ ===Fe
2+ +H
2O、Fe2O3+6H
+ ===2Fe
3+ +3H
2O。
②高温下,铁的氧化物能被C、CO、、Al 等还原剂还原为单质铁,试写出CO、Al 分别与Fe2O3反应
的化学方程式:Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2,Fe2O3+2Al
2Fe+Al2O3。
小题对点过
(1)下列说法错误的是 。
①氧化铁能与酸反应,所以可用于制作红色颜料
②Fe3O4可用FeO·Fe2O3表示,故Fe3O4为混合物
③Fe2O3不能与水反应生成Fe(OH)3,所以不能通过化合反应生成Fe(OH)3
(2)Fe3O4是具有磁性的黑色晶体,又称磁性氧化铁,常用作颜料和抛光剂,也可用于制造录音磁带和电
讯器材。
①Fe3O4与稀盐酸反应的离子方程式为
。
②Fe3O4可溶于稀硝酸,反应的离子方程式为
。
③氢碘酸(HI)是一种还原性强酸,试写出Fe3O4与氢碘酸反应的离子方程式
。
答案 (1)①②③
(2)①Fe3O4+8H+===2Fe3++Fe2++4H2O
②3Fe3O4+NO3
−+28H+===9Fe3++NO↑+14H2O
③Fe3O4+2I-+8H+===3Fe2++I2+4H2O
1.下列有关铁的化学反应的叙述正确的是( )
A.常温下,过量Fe 与浓硝酸反应生成Fe(NO3)2
B.加热时,过量Fe 与氯气反应生成FeCl2
C.高温下,铁与水蒸气反应有Fe3O4生成
D.高温下,铁粉与氧化铝粉末反应生成单质铝
答案 C
解析 常温下,Fe 在浓硝酸中钝化,无法持续反应,A 错误;氯气的氧化性较强,无论Fe 是否过量,Fe 与
氯气在加热条件下反应都只生成FeCl3,B 错误;高温条件下,Fe 与水蒸气反应得到Fe3O4和H2,C 正确;
Fe 的活动性不如Al,故铁不能从氧化铝中置换出Al 单质,D 错误。
2.(2024·河北唐山期末)铁的氧化物有很多,在中学化学中经常提到的有FeO、Fe2O3和Fe3O4,而且在
一定条件下它们之间是可以相互转化的,例如:在1 400 ℃以上的温度下加热Fe2O3时,Fe2O3会部分失
去氧,生成Fe3O4,下列有关说法正确的是( )
A.FeO 在空气中加热只转化为Fe2O3
B.Fe3O4常写成FeO·Fe2O3,其中既有+2 价的Fe,又有+3 价的Fe,所以Fe3O4是一种混合物
C.热稳定性:Fe2O3<Fe3O4
D.Fe3O4与稀硝酸反应的离子方程式为Fe3O4+8H+===Fe2++2Fe3++4H2O
答案 C
解析 A.FeO 在空气中加热也可转化为Fe3O4,A 错误;B.Fe3O4是一种纯净物,其化合价是一种复合化
合价,B 错误;C.在1 400 ℃以上的温度下加热Fe2O3时,Fe2O3会部分失去氧,生成Fe3O4,说明Fe3O4热
稳定性强,C 正确;D.Fe3O4与稀硝酸反应,Fe2+能被稀硝酸氧化为Fe3+,离子方程式为3Fe3O4+28H++N
O3
−===9Fe3++14H2O+NO↑,D 错误。
3.如图所示的装置可实现铁和水蒸气的反应。
(1)加热湿棉花的目的是 。
(2)写出还原铁粉处发生反应的化学方程式:
。
(3)B 处酒精灯上网罩的作用是 ,
实验开始时, 应先点燃 ( 填“ A” 或“ B”) 处酒精灯, 目的是
。
(4)将产生的气体导入肥皂液中的目的是 。
答案 (1)提供水蒸气,使之与还原铁粉在高温下发生反应
(2)3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2
(3)集中火焰,产生高温 A 用水蒸气排尽装置中的空气
(4)为了产生气泡,便于点燃验证产物中的气体
4.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,即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
2.24 g
56 g·mol
−1∶0.04
mol=1∶1,则这种铁的氧化物的化学式为FeO。
5.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常用方法
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)= m
56 ∶n
16=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 铁的氢氧化物及制法
1.Fe(OH)3和Fe(OH)2的比较
化学式
Fe(OH)2
Fe(OH)3
颜色状态
白色固体
红褐色固体
与盐酸反应
Fe
( OH
) 2+2H
+
===Fe
2+ +2H
2O
Fe
( OH
) 3+3H
+ ===Fe
3+ +3H
2O
受热分解
-
2Fe(OH)3
Fe2O3+3H2O
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
) 3
小题对点过
(1)在空气中,Fe(OH)3 分解产物是Fe2O3,Fe(OH)2 在空气中加热,分解产物是否为FeO?原因是
。
(2)在稀硫酸溶液中加入适量铁粉,反应完全后再加入适量氢氧化钠溶液,放置一段时间,整个过程中
可能观察到的颜色变化是 。
(3)写出一种生成Fe(OH)3的化合反应的化学方程式 。
(4)写出强酸HI 与弱碱Fe(OH)3反应的离子方程式: 。
(5)写出稀的强酸HNO3与弱碱Fe(OH)2反应的离子方程式:
。
答案 (1)否,因Fe(OH)2易被空气中氧气氧化
(2)无色→浅绿色→白色→灰绿色→红褐色
(3)4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
(4)6H++2I-+2Fe(OH)3===2Fe2++I2+6H2O
(5)10H++NO3
−+3Fe(OH)2===3Fe3++NO↑+8H2O
2.铁的氢氧化物制备
实验室制备氢氧化铁和氢氧化亚铁如下图所示:
(1)图甲实验中观察到的现象是有红褐色沉淀生成,反应的离子方程式是Fe
3+ +3OH
- ===Fe
( OH
) 3↓。
(2)图乙实验中先观察到有白色沉淀生成,离子方程式:Fe
2+ +2OH
- ===Fe
( OH
) 2↓ ( 白色
) ;在空气中迅速变
成灰绿色,最后变成红褐色。
(3)实验室中制备Fe(OH)2的条件:新制的亚铁盐,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。
小题对点过
下列各图中能用于制备Fe(OH)2的装置是 (填序号)。
(1)若用②装置制备,简述制备原理与操作为
。
(2)⑤中的苯能否用CCl4替换 ,理由是:
。
(3)若用④制备,试管中的现象为
,
有关化学方程式为
。
答案 ①②③⑤
(1)开始时打开止水夹a,铁与稀硫酸反应产生氢气,让氢气赶尽装置内空气,当B 中导管处氢气纯净,
关闭止水夹a,FeSO4溶液被压入在氢气保护下的NaOH 溶液中
(2)否 CCl4比FeSO4溶液的密度大,不在上层,无法隔绝空气
(3)生成的白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色 FeSO4+2NaOH===Fe(OH)2↓+Na2SO4、
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
1.(2024·广东佛山一模)一种制备Fe(OH)2的改进装置如图所示,下列说法错误的是( )
A.配制FeSO4溶液时需加入硫酸
B.实验时先注入稀硫酸,再注入NaOH 溶液和FeSO4溶液
C.装置N 的作用是液封,并判断装置M 中的空气是否排尽
D.用铁粉代替Na2CO3粉末,也能排尽空气
答案 D
解析 A.FeSO4易水解,为防止FeSO4水解,配制FeSO4溶液时需加入硫酸,故A 正确;B.实验时先注入
稀硫酸,等二氧化碳排出锥形瓶内的空气后再注入NaOH 溶液和FeSO4溶液生成氢氧化亚铁,故B 正
确;C.烧杯内紫色石蕊试液变红,说明锥形瓶内空气完全排出,同时装置N 可以防止空气进入锥形瓶,
故C 正确;D.氢气的密度比空气小,用铁粉代替Na2CO3粉末,不能排尽空气,故D 错误。
2.(2024·辽宁锦州高三模拟)乳酸亚铁[CH3CH(OH)COO]2Fe 易溶于水(其水溶液易被氧化),不溶于乙
醇,是一种很好的补铁剂,可由FeCO3与乳酸反应制得。
Ⅰ.制备碳酸亚铁:
实验室经常采用如图所示的装置制备FeCO3(电磁搅拌器及夹持装置略):
实验步骤:
第1 步:组装仪器:① ,加入试剂;
第2 步:控制盛放稀盐酸的分液漏斗的活塞制取二氧化碳,排尽装置内的空气;
第3 步:一段时间后,至装置C 中溶液pH 为7 时启动电磁搅拌器并控制盛放FeSO4溶液的分液漏斗
的活塞,滴加一定量0.8 mol·L-1的FeSO4溶液,产生白色沉淀;
第4 步:抽滤、洗涤、干燥,得到FeCO3固体。
(1)装置B 中盛放试剂a 的作用是 ;
①中应填入的实验操作是 。
(2)装置C 中最后一步反应得到FeCO3的离子方程式为
。
Ⅱ.制备乳酸亚铁:
(3)将制得的FeCO3加到乳酸溶液中,再加入少量铁粉,在75 ℃下搅拌使之充分反应,然后再加入适量
乳酸,冷却,加入乙醇,过滤,再洗涤和干燥,得到产品。
①加入少量铁粉的目的是 。
②加入乙醇的目的是 。
答案 (1)除去二氧化碳中混有的氯化氢 检查装置气密性
(2)Fe2++2HCO3
−===FeCO3↓+CO2↑+H2O
(3)防止亚铁离子被氧化 降低乳酸亚铁的溶解度
解析 (1)盐酸具有挥发性,B 中应盛放饱和碳酸氢钠溶液除去二氧化碳中混有的氯化氢;该实验需制
备二氧化碳气体,故组装仪器后,需检查装置气密性。(2)二氧化碳与碳酸钠反应生成NaHCO3,最后碳
酸氢钠与亚铁反应生成FeCO3。(3)加入乙醇可降低乳酸亚铁的溶解度,析出晶体,过滤可得乳酸亚铁
晶体。
1.下列叙述不正确的是( )
A.(2022·浙江6 月选考)浓硝酸与铁在常温下不反应,所以可用铁质容器贮运浓硝酸
B.(2022·广东卷)工人将模具干燥后再注入熔融钢水,是因为铁与H2O 高温下会反应
C.(2019·天津卷)将废铁屑加入FeCl2溶液中,可用于除去工业废气中的Cl2
D.(2020·浙江1 月选考)铁锈的主要成分可表示为Fe2O3·nH2O
答案 A
2.(2024·新课标卷)实验室中利用下图装置验证铁与水蒸气反应。下列说法错误的是( )
A.反应为3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2
B.酒精灯移至湿棉花下方实验效果更好
C.用木柴点燃肥皂泡检验生成的氢气
D.使用硬质玻璃试管盛装还原铁粉
答案 B
解析 A.铁和水蒸气在高温下发生反应生成Fe3O4和H2,该反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2,A 正确;B.酒精灯放在铁粉下方加热可以产生高温,且不影响水的蒸发,若移至湿棉花下方
则难以提供高温的反应条件,则实验效果不好,B 错误;C.用木柴点燃肥皂泡,若产生尖锐的爆鸣声,则
可检验生成的气体为氢气,C 正确;D.由于该实验中的反应要在高温下发生,因此要使用硬质玻璃试管
盛装还原铁粉,D 正确。
3.(2023·浙江6 月选考)氯化铁是一种重要的盐,下列说法不正确的是( )
A.氯化铁属于弱电解质
B.氯化铁溶液可腐蚀覆铜板
C.氯化铁可由铁与氯气反应制得
D.氯化铁溶液可制备氢氧化铁胶体
答案 A
解析 A.氯化铁能完全电离出铁离子和氯离子,属于强电解质,A 错误;B.氯化铁溶液与铜反应生成氯
化铜和氯化亚铁,可用来蚀刻铜板,B 正确;C.氯气具有强氧化性,氯气与铁单质加热生成氯化铁,C 正
确;D.向沸水中滴加饱和氯化铁溶液,继续加热呈红褐色,铁离子发生水解反应可得到氢氧化铁胶体,
D 正确。
4.(浙江4 月选考)某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。
请回答:
(1)仪器1 的名称 。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 。
答案 (1)分液漏斗 液封,防止空气进入装置4 (2)在装置2、3 之间添加控制开关 (3)装置4 内的
空气没有排尽
解析 (1)该反应需要置于无氧环境,注意这里跟防倒吸无关,可知装置5 的作用是液封,防止空气进
入装置4。(2)如此操作,不行的原因在于仪器3 产生的H2从左侧导管逸出,没有足够的压强将FeSO4
溶液挤出,因而在装置2、3 之间添加控制开关即可。(3)灰绿色沉淀产生的原因是Fe(OH)2被空气氧
化,因为装置4 中空气没有完全排尽。
基础落实
选择题只有1 个选项符合题意
1.下列关于铁的说法正确的是( )
A.铁在空气中点燃剧烈反应,火星四射
B.铁在硫蒸气中燃烧生成黑色的硫化铁
C.已知Fe 和CuSO4溶液反应,推测Fe 与AgNO3溶液也能反应
D.铁与过量的盐酸反应的离子方程式:2Fe+6H+===2Fe3++3H2↑
答案 C
解析 A.铁在空气中不能燃烧,A 错误;B.铁在硫蒸气中燃烧生成黑色的硫化亚铁,B 错误;C.在金属活
动顺序表中,Ag 排在Cu 的后面,可推测Fe 与AgNO3溶液也能反应置换出银,C 正确;D.铁与盐酸反应
的离子方程式为Fe+2H+===Fe2++H2↑,反应产物与量的多少无关,D 错误。
2.(2024·辽宁沈阳期中)铁是目前使用广泛的金属。下列关于铁及其化合物的说法正确的是( )
A.铁属于主族元素
B.生铁含碳量高,熔点比纯铁高
C.常温下铁与水不反应,但红热的铁能与水蒸气发生反应,生成氧化铁和氢气
D.胶体是一种分散系,向沸水中滴加5~6 滴FeCl3饱和溶液,继续加热至红褐色,可制得Fe(OH)3胶体
答案 D
解析 A.铁位于周期表的第Ⅷ族,不是主族元素,A 错误;B.生铁为铁碳合金,含碳量较高,但是合金的
熔点通常低于成分金属,生铁熔点比纯铁低,B 错误;C.红热的铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气,
C 错误;D.向沸水中滴加5~6 滴FeCl3饱和溶液,继续加热至红褐色,可制得Fe(OH)3胶体,D 正确。
3.(2024·湖北武汉质检)下列有关铁矿石与铁的氧化物的说法正确的是( )
A.赤铁矿的主要成分是Fe3O4,磁铁矿的主要成分是Fe2O3,FeO 俗称铁红
B.铁矿石的主要成分与铁锈的主要成分相同
C.铁的氧化物都不溶于水,也不与水反应
D.铁的氧化物能与酸反应生成盐和水,因此Fe3O4、Fe2O3、FeO 都是碱性氧化物
答案 C
解析 A.赤铁矿的主要成分是Fe2O3,Fe2O3俗称铁红,磁铁矿的主要成分是Fe3O4,A 错误;B.铁矿石的
成分与矿石的种类有关,铁锈的主要成分是Fe2O3,B 错误;C.铁的氧化物如FeO、Fe2O3和Fe3O4,都不
溶于水,也不和水反应,C 正确;D.Fe2O3、FeO 是碱性氧化物,Fe3O4不是碱性氧化物,D 错误。
4.下列有关铁及其化合物的性质与用途具有对应关系的是( )
A.Fe2O3能与盐酸反应,可用于制作红色颜料
B.FeCl3具有氧化性,可用于除去水中悬浮杂质
C.铁粉具有还原性,可用于食品袋中的抗氧化剂
D.FeS 难溶于水,可用于除去废水中的Cu2+
答案 C
解析 Fe2O3为红棕色固体,可用作红色颜料,与其能与盐酸反应无关,故A 错误;FeCl3可用于除去水
中悬浮杂质是利用其能水解生成氢氧化铁胶体,胶体具有吸附性,与其氧化性无关,故B 错误;铁粉用
于食品袋中的抗氧化剂,是因为铁粉是活泼金属,具有强还原性,故C 正确;FeS 可与Cu2+反应生成更
难溶的CuS,因此可除去废水中的Cu2+,与FeS 的溶解性无关,故D 错误。
5.(2024·福建泉州期中)下列离子方程式书写正确的是( )
A.向FeI2溶液中加入少量氯水:2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
B.FeO 固体中加入少量稀硝酸:FeO+2H+===Fe2++H2O
C.Fe3O4和稀盐酸反应:Fe3O4+8H+===Fe2++2Fe3++4H2O
D.向氯化铁溶液中滴入过量氨水,产生红褐色沉淀:Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓
答案 C
解析 A.由于还原性:Fe2+<I-,向FeI2 溶液中加入少量氯水,I-先被氧化为I2,离子方程式为2I-
+Cl2===I2+2Cl-,A 错误;B.FeO 与少量稀硝酸发生氧化还原反应生成硝酸铁、一氧化氮和水,反应的
离子方程式为3FeO+10H++NO3
−===3Fe3++NO↑+5H2O,B 错误;C.Fe3O4 和稀盐酸反应生成Fe2+、
Fe3+和H2O,离子方程式为Fe3O4+8H+===Fe2++2Fe3++4H2O,C 正确;D.一水合氨是弱电解质,在离子方
程式中不能拆,向氯化铁溶液中滴入过量氨水,产生红褐色沉淀:Fe3++3NH3·H2O===Fe(OH)3↓+3NH 4
+,D
错误。
6.(2024·太原模拟)关于铁的三种氧化物(FeO、Fe2O3、Fe3O4)的下列叙述中正确的是( )
A.铁的三种氧化物中铁元素的化合价完全相同
B.都是碱性氧化物,都能与盐酸反应生成氯化铁和水
C.氧化亚铁在空气中加热可生成更稳定的四氧化三铁
D.FeO 与稀硝酸反应生成Fe(NO3)2和H2O
答案 C
解析 A.三种氧化物中Fe 的化合价不完全相同,错误;B.Fe3O4不是碱性氧化物且与盐酸反应生成
FeCl2和FeCl3,错误;D.FeO 可被硝酸氧化,生成Fe(NO3)3和NO,错误。
7.下列有关铁和铁的化合物的叙述中,正确的是( )
A.铁的化学性质比较活泼,它能与许多物质发生化学反应,因此铁在自然界中只能以化合态存在
B.Fe3O4是一种红棕色粉末,俗称铁红,常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料
C.Fe(OH)2在空气中容易被氧化,如图①②都能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀
D.往某溶液中先加入氯水,再加入KSCN 溶液,发现溶液变成红色,证明原溶液中含有Fe3+
答案 C
解析 A.铁虽然化学性质比较活泼,能与许多物质发生化学反应,但是自然界陨石中还存在单质铁,A
错误;B.Fe3O4为黑色粉末,铁红为Fe2O3,B 错误;C.①中稀硫酸能抑制亚铁离子水解,铁粉能防止亚铁
离子被氧化,且导管口插入到水中外界空气无法进入试管内,滴加NaOH 与FeSO4反应生成的氢氧化
亚铁沉淀不会被氧化能较长时间存在,②中因为苯的存在NaOH 与FeSO4反应生成的氢氧化亚铁无
法接触到空气,不会被氧化从而能较长时间存在,C 正确;D.若原溶液中没有Fe3+只有Fe2+,先加氯水
Fe2+被氯气氧化成Fe3+,再加入KSCN 溶液变红色,但是原溶液中没有Fe3+,D 错误。
8.乳酸亚铁是一种常用的补血剂,乳酸亚铁易溶于水,可由乳酸和碳酸亚铁反应制得。现以铁屑制备
乳酸亚铁。如图所示:
(1)加入稀硫酸可能发生反应的离子方程式有
。
(2)写出加入NH4HCO3溶液发生反应的化学方程式:
。
(3)
能
否
用
酸
性
KMnO4
溶
液
检
验
乳
酸
亚
铁
溶
液
中
的
Fe2+?
(填“能”或“不能”),其理由为
。
答
案
(1)Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O
、
2Fe3++Fe===3Fe2+
、
Fe+2H+===Fe2++H2↑
(2)FeSO4+2NH4HCO3===FeCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O (3)不能 乳酸根离子也能被酸性高锰酸
钾氧化
解析 (1)铁屑中含有Fe,可能含有铁锈(Fe2O3),两者都会与稀硫酸反应。
能力提升
9.下列关于铁及其化合物的说法正确的是( )
A.将NaOH 浓溶液滴加到饱和FeCl3溶液中,制备Fe(OH)3胶体
B.Fe(OH)2、Fe(OH)3均能与盐酸反应
C.Fe(OH)3不稳定,在空气中受热易分解,得到黑色固体
D.Fe(OH)2浊液露置于空气中,由白色逐渐转变为灰绿色,最后变成红绿色
答案 B
解析 题述操作得到的是Fe(OH)3沉淀,应向沸水中逐滴加入饱和FeCl3溶液,并继续煮沸至液体呈
红褐色来制备Fe(OH)3 胶体,A 项错误;Fe(OH)2、Fe(OH)3 均属于碱,均能与盐酸反应,B 项正确;
Fe(OH)3不稳定,受热分解生成红棕色的Fe2O3,不能得到黑色固体,C 项错误;Fe(OH)2能被空气中O2氧
化为Fe(OH)3,可观察到白色Fe(OH)2浊液在空气中逐渐转变为灰绿色,最后变成红褐色,D 项错误。
10.(2024·龙岩模拟)为了探究铁与水的反应产物。某同学设计并进行了如图实验,虚线框处用来检验
生成的气体。下列说法正确的是( )
A.实验后,装置B 中生成红棕色固体
B.实验后,将装置B 中的固体溶于足量稀硫酸,所得溶液中一定含有Fe3+
C.虚线框C 处应该选择装置甲,试管中是灼热的铜丝
D.虚线框C 处应该选择装置乙,试管中是灼热的表面覆盖氧化铜的铜丝
答案 D
解析 铁和水蒸气在高温条件下反应生成Fe3O4和H2。装置A 用于制取水蒸气,水蒸气进入装置B
中和铁粉在高温下反应,生成的氢气经干燥后进入装置C 中,氢气可以用灼热的氧化铜检验。铁和水
蒸气反应生成Fe3O4和H2,Fe3O4是黑色固体,故A 错误;B 中的固体有生成的Fe3O4,还可能有剩余的
铁,将装置B 中的固体溶于足量稀硫酸,Fe3O4和稀硫酸反应生成Fe2+和Fe3+:Fe3O4+8H+===2Fe3++Fe2+
+4H2O,若有剩余的铁,剩余的铁可将Fe3+还原为Fe2+:Fe+2Fe3+===3Fe2+,所以所得溶液中不一定含有
Fe3+,故B 错误;氢气密度小于空气,试管口应向下,且氢气和铜不反应,故C 错误;氢气密度小于空气,所
以试管口应向下,氢气可以还原氧化铜生成铜,使黑色的氧化铜变成红色的铜,故D 正确。
11.铁及其化合物在日常生活、生产中应用广泛。
氧化铁红颜料跟某些油料混合,可以制成防锈油漆。以黄铁矿为原料制硫酸产生的硫酸渣中含
Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO 等,用硫酸渣制备铁红(Fe2O3)的过程如图所示:
(1)酸溶过程中Fe2O3与稀硫酸反应的化学方程式为 ;
“滤渣A”主要成分的化学式为 。
(2)还原过程中加入FeS2的目的是将溶液中的Fe3+还原为Fe2+,而本身被氧化为H2SO4,请完成该反应
的离子方程式:
FeS2+14Fe3++ H2O===15Fe2++ SO4
2−+ 。
(3)氧化过程中,O2、NaOH 与Fe2+反应的离子方程式为
。
(4)为了确保铁红的质量和纯度,氧化过程需要调节溶液的pH 的范围是3.2~3.8,如果pH 过大,可能引
起的后果是 (几种离子沉淀的pH 见下表);滤液B 可以回收的物质有 (写化学式)。
沉淀物
Fe(OH)3
Al(OH)3
Fe(OH)2
Mg(OH)2
开始沉淀pH
2.7
3.8
7.6
9.4
完全沉淀pH
3.2
5.2
9.7
12.4
答案 (1)Fe2O3+3H2SO4===Fe2(SO4)3+3H2O SiO2 (2)8 2 16H+ (3)4Fe2++O2+2H2O+8OH-
===4Fe(OH)3↓ (4)Al3+、Mg2+形成沉淀,使制得的铁红不纯 Na2SO4、Al2(SO4)3、MgSO4
解析 (1) 酸溶过程中Fe2O3 与稀硫酸反应产生Fe2(SO4)3 和H2O, 该化学方程式为
Fe2O3+3H2SO4===Fe2(SO4)3+3H2O;硫酸渣中的金属氧化物Fe2O3、Al2O3、MgO 等都能与酸反应,而
酸性氧化物SiO2不能与酸反应,所以“滤渣A”主要成分的化学式为SiO2。(2)还原过程中加入FeS2
的目的是将溶液中的Fe3+还原为Fe2+,而本身被氧化为H2SO4,根据得失电子守恒、电荷守恒及原子
守恒可得,该反应的离子方程式为FeS2+14Fe3++8H2O===15Fe2++2SO4
2−+16H+。(3)氧化过程中,O2、
NaOH 与Fe2+反应的离子方程式为4Fe2++O2+2H2O+8OH-===4Fe(OH)3↓。(4)Fe(OH)3 沉淀的pH 是
2.7~3.2,而Al(OH)3沉淀的pH 是3.8~5.2,氧化过程调节溶液的pH 的范围在3.2~3.8,就可以使Fe3+完
全形成沉淀而Al3+仍然存在于溶液中,如果pH 过大,就会形成Al(OH)3、Mg(OH)2沉淀而使制得的铁
红不纯;由于Fe3+形成了Fe(OH)3沉淀过滤除去,所以滤液B 可以回收的物质有Na2SO4、Al2(SO4)3、
MgSO4。
12.某实验小组在实验室利用氨气和新制备的硫酸亚铁溶液反应制备氢氧化亚铁。
(一)制备硫酸亚铁溶液
(1)步骤①,加入稀硫酸的目的是 。
(2)步骤②,加入还原铁粉后观察到的现象是
。
(二)制备氢氧化亚铁
(3)选择上图中的装置制备氢氧化亚铁,连接顺序为 (按气流方向,用装置字母表示)。反应结
束后继续通一段时间的N2,目的是
。
(4)装置B 中发生反应的离子方程式是
。
装置C 的作用是 。
(三)探究思考
反应后将装置B 中固体过滤时白色沉淀会逐渐转变为灰绿色。在查阅不同资料后,有同学认为灰绿
色物质是Fe(OH)2被空气中的氧气氧化后生成的Fe3(OH)8。
(5)Fe3(OH)8中n(Fe2+)∶n(Fe3+)= ,用氧化物的形式表示可写成 。
(6)设计实验证明灰绿色物质中含Fe3(OH)8:
。
答案 (1)抑制Fe3+的水解
(2)铁粉逐渐溶解,有无色气体生成,溶液由棕黄色逐渐变为浅绿色
(3)ACBD 将装置中的氨气全部排入装置D 中被吸收,防止拆除装置时残留的氨气逸出污染空气
(4)Fe2++2NH3+2H2O===Fe(OH)2↓+2NH 4
+ 作安全瓶,防倒吸
(5)1∶2 FeO·Fe2O3·4H2O
(6)取少量灰绿色物质于试管中,加入稀盐酸(或稀硫酸)溶解,将溶液分成两份,一份滴入几滴KSCN 溶
液,变为红色;另一份加入适量K3[Fe(CN)6]溶液,生成蓝色沉淀,则灰绿色物质中含Fe3(OH)8
解析 (3)制备氢氧化亚铁的装置中,A 装置中将浓氨水滴到生石灰上,使生石灰和水反应放出热量,
使氨气逸出,一开始通入氮气的作用是将装置中的空气全部排出,B 装置的作用是使氨气和新制硫酸
亚铁溶液反应产生氢氧化亚铁,C 装置的作用是作为安全瓶,防止倒吸,D 装置的作用是吸收尾气,故
装置连接顺序为A→C→B→D。(6)要设计实验证明灰绿色物质中含Fe3(OH)8,即要证明此物质中既
有Fe2+又有Fe3+,Fe2+用K3[Fe(CN)6]溶液检验,Fe3+用KSCN 溶液检验。
