十九 铁的单质、铁的氧化物、铁的氢氧化物
基础必会
一、选择题(本题包括4小题，每小题5分，共20分)
1．(2021·山东合格考)下列有关铁及其化合物的说法错误的是( )
A．陨铁中存在游离态的铁
B．铁能与水蒸气反应，生成氧化铁和氢气
C．铁的氧化物都不溶于水，也不与水反应
D．氢氧化亚铁在空气中易被氧化成氢氧化铁
解析:选B。陨铁含有单质铁，铁元素为游离态，故A正确；铁在高温下与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，故B错误；铁的氧化物都不溶于水，也不与水反应，故C正确；氢氧化亚铁在空气中会和空气中的氧气发生氧化还原反应生成氢氧化铁，故D正确。
易错提醒:铁与水蒸气反应，产物为Fe3O4，不是Fe2O3。
2．(2022·珠海高一检测)指南针是我国古代四大发明之一，制造指南针的磁性物质是( )
A．FeO B．Fe2O3 C．Fe3O4 D．Fe
解析:选C。根据题意，制造指南针的物质具有磁性，选项中具有磁性的物质是Fe3O4。
3. (2022·深圳高一检测)向下列物质中滴加NaOH溶液产生白色絮状沉淀，并迅速变成灰绿色，最后变成红褐色的是( )
A．FeCl3 B．Na2SO4 C．FeSO4 D．KCl
解析:选C。只有FeSO4和NaOH溶液反应生成Fe(OH)2白色沉淀，并迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，反应的方程式为Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
补偿训练:
下列关于Fe(OH)2的制备方法最成功的是( )
A．向FeCl2溶液中逐滴加入NaOH溶液
B．向FeSO4溶液中逐滴加入氨水
C．先将装有NaOH溶液的长滴管插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液可制得Fe(OH)2白色沉淀
D．取适量新配制的FeSO4溶液于试管中，再加入一层植物油(密度小于水，且不溶于水)，然后将装有NaOH溶液的长滴管插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液
解析:选D。向FeCl2溶液中逐滴加入NaOH溶液，生成的Fe(OH)2易被氧化，不容易制备成功，故A不符合题意；向FeSO4溶液中逐滴加入氨水，生成的Fe(OH)2易被氧化，不容易制备成功，故B不符合题意；长滴管插到FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液可制得Fe(OH)2白色沉淀，防止Fe(OH)2被氧化，但没有与空气隔绝，时间稍长白色Fe(OH)2沉淀会被空气中的O2氧化，故C不符合题意；加入一层植物油，可隔绝空气，然后加入NaOH溶液，在植物油下方可以生成Fe(OH)2沉淀，且防止Fe(OH)2沉淀被氧化，故D符合题意。
4．(2022·广州白云区高一检测) 还原铁粉与水蒸气反应的装置如图所示，下列有关该实验的说法正确的是( )
A．反应生成FeO
B．湿棉花的主要作用是冷却试管，防止炸裂
C．肥皂液的主要作用是检验生成的H2
D．用铁丝网罩住酒精灯的火焰是防止风把火焰吹灭
解析:选C。还原铁粉与水蒸气在高温下反应产生Fe3O4和H2，A错误；湿棉花的主要作用是在加热条件下产生水蒸气，B错误；H2可以使肥皂液形成肥皂泡，点燃气泡，可以检验H2，因此肥皂液的主要作用是检验生成的H2，C正确；用铁丝网罩住酒精灯的作用是集中火焰，提高火焰温度，D错误。
补偿训练:
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内容不合理的是( )
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:选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，甲同学观点正确；试管a中生成的黑色固体为四氧化三铁，乙同学观点正确；铁与水加热条件下不反应，铁与水蒸气在高温下才反应，丙同学观点错误；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，溶液有颜色，丁同学观点正确。
二、非选择题(本题包括1小题，共10分)
5. (2022·中山高一检测)某课外活动小组设计了如图所示的实验装置进行实验，回答下列问题：
(1)开始实验时止水夹e是打开的，锥形瓶A中发生反应的离子方程式为____
_______________________________________________，
试剂瓶B中可以观察到的现象是__________________________________。
(2)数分钟后关闭止水夹e，则试剂瓶B中可以观察到的现象是__________
____________________________________________________________，
B中反应的离子方程式是________________________________________。
(3)如果开启活塞f放掉约液体，此时试剂瓶B中可能出现的现象是______
_________________________________________________________________，
B中反应的化学方程式是______________________________________。
解析:(1)铁和稀硫酸发生反应生成硫酸亚铁和氢气，Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，止水夹e是打开的，产生的气体会沿着e处导管进入B中；(2)关闭止水夹e后，A中气压增大，会将生成的硫酸亚铁以及剩余的硫酸压入B中和氢氧化钠混合发生反应：OH－＋H＋===H2O，Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓，立即产生白色沉淀；(3)氢氧化亚铁不稳定，容易被氧气氧化为氢氧化铁，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=== 4Fe(OH)3，白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色。
答案：(1)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 导管口有气泡冒出 (2)A中溶液进入B中，立即产生白色沉淀 OH－＋H＋===H2O、Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ (3)白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
补偿训练:
用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。
方法一：用FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。
(1)制备FeSO4溶液用氧化铁与稀硫酸反应是否可以？____________(填“是”或“否”)。
(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溶液液面以下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是_______________
___________________________________。
方法二：在如图所示装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。
(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:方法一的原理：＋2价的铁有还原性，其化合物无论是在空气中还是在水溶液中，都易被氧化为＋3价铁的化合物。因此，无论是制取、保存还是使用＋2价铁的化合物时，都要采取适当的措施防止＋2价铁被氧化。在一般的实验条件下，下列措施都可较好地防止＋2价铁被氧化：①加Fe还原Fe3＋(2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋)；②用除去氧气的水(如经过充分煮沸后的水)配制Fe2＋的溶液；③加保护剂(如苯、汽油、氢气、二氧化碳气体等)保护＋2价铁；
方法二的原理：向试管Ⅰ中加铁屑和稀硫酸，向试管Ⅱ中加NaOH溶液，这样铁屑和稀硫酸反应可以制取FeSO4溶液，借用生成的氢气将两支试管内的空气都排出去，使氢气充满试管Ⅰ和试管Ⅱ(起保护气的作用)。为保证氢气完全将试管内空气排出，应收集试管Ⅱ出口处的气体，检验氢气的纯度。当确定氢气充满两支试管以后，关闭止水夹，试管Ⅰ内压强增大，FeSO4溶液顺着导管进入试管Ⅱ的NaOH溶液中，NaOH与FeSO4发生反应生成Fe(OH)2沉淀。由于有氢气的保护作用，Fe(OH)2沉淀能较长时间稳定地存在。
答案：方法一：(1)否 (2)煮沸 (3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2
方法二：(1)稀H2SO4、铁屑 (2)NaOH溶液 (3)检验试管Ⅱ出口处排出的氢气的纯度，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
能力提升
一、选择题(本题包括2小题，每小题5分，共10分)
6．医用热敷袋使用时要轻揉，袋内的反应可看作是铁粉、空气和水相互作用，先产生氢氧化亚铁，然后转化为氢氧化铁。下列说法错误的是( )
A．这一变化过程的总反应可表示为2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
B．热敷袋放出的热量是由化学反应产生的
C．热敷袋中含铁物质变化过程中，铁元素的化合价呈现了0价、＋2价、＋3价
D．在未使用时，热敷袋中的铁粉与水要分别密封保存
解析:选A。热敷袋中反应的化学方程式为4Fe＋3O2＋6H2O===4Fe(OH)3，由题意可得热敷袋产生的热量是由化学反应产生的，相关含铁物质铁粉、氢氧化亚铁、氢氧化铁中，铁元素的化合价依次为0价、＋2价、＋3价；在未使用时，铁粉与水要分别密封保存，以防过早发生化学反应而失效。
7. (2022·珠海高一检测)下列铁及其化合物有关反应的离子方程式正确的是( )
A．将Fe3O4加入足量稀H2SO4中：Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
B．将氧化铁加入稀盐酸中：Fe2O3＋6H＋＋2Cl－===2Fe2＋＋Cl2↑＋3H2O
C．铁粉与稀硫酸反应：2Fe＋6H＋===2Fe2＋＋3H2↑
D．向氢氧化铁中加入足量稀盐酸：H＋＋OH－===H2O
解析:选A。四氧化三铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁、硫酸铁和水，离子方程式为Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O，A正确；氧化铁与稀盐酸反应的离子方程式为Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O，所给方程式不符合客观事实，B错误；铁粉与稀硫酸反应的离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，C错误；向氢氧化铁中加入足量稀盐酸，氢氧化铁难溶于水，应写化学式，反应的离子方程式为Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O，D错误。
二、非选择题(本题包括1小题，共10分)
8．(2022·东莞高一检测) 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。请为装置做一处改进，使3中溶液能进入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)仪器1的名称为分液漏斗。由于Fe(OH)2易被氧气氧化，装置5的作用是通过液封，防止空气进入装置4。(2)3中溶液不能进入4的原因是生成的氢气沿着导管通过2逸出，三颈烧瓶中无法形成高压，故需在2、3之间加一个控制开关。(3)生成灰绿色沉淀说明氢氧化亚铁被氧气氧化，分析原因应该是装置4中的空气未排尽。
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
9．(2022·揭阳高一检测)某小组同学为了获取在Fe(OH)2制备过程中，沉淀颜色的改变与氧气有关的实验证据，用图1所示装置进行了如下实验(夹持装置已略去，气密性已检验)。
实验步骤:
①向瓶中加入饱和FeSO4溶液，按图1所示连接装置；
②打开磁力搅拌器，立即加入10% NaOH溶液；
③采集瓶内空气中O2含量和溶液中O2含量(DO)的数据。
实验现象：生成白色絮状沉淀，白色沉淀迅速变为灰绿色，一段时间后部分变为红褐色。
实验数据:
解释与结论:
(1)搅拌的目的是__________________________________________________。
(2)生成白色沉淀的离子方程式是____________________________________。
(3)红褐色沉淀是__________________________(写化学式)。
(4)通过上述实验，可得到“在Fe(OH)2制备过程中，沉淀颜色改变与氧气有关”的结论，其实验证据是__________________________________________。
解析:(1)搅拌可增大固体和液体的接触面积，使沉淀与氧气充分反应。(2)生成白色沉淀的离子方程式是Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓。(3)红褐色沉淀为Fe(OH)3。(4)由图2、图3可知，溶液以及空气中的氧气含量减少，说明氧气参加反应。
答案：(1)使沉淀与氧气充分反应 (2)Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ (3)Fe(OH)3
(4)瓶内空气中、溶液中O2含量均降低，沉淀颜色改变
PAGE十九 铁的单质、铁的氧化物、铁的氢氧化物
基础必会
一、选择题(本题包括4小题，每小题5分，共20分)
1．(2021·山东合格考)下列有关铁及其化合物的说法错误的是( )
A．陨铁中存在游离态的铁
B．铁能与水蒸气反应，生成氧化铁和氢气
C．铁的氧化物都不溶于水，也不与水反应
D．氢氧化亚铁在空气中易被氧化成氢氧化铁
2．(2022·珠海高一检测)指南针是我国古代四大发明之一，制造指南针的磁性物质是( )
A．FeO B．Fe2O3 C．Fe3O4 D．Fe
3. (2022·深圳高一检测)向下列物质中滴加NaOH溶液产生白色絮状沉淀，并迅速变成灰绿色，最后变成红褐色的是( )
A．FeCl3 B．Na2SO4 C．FeSO4 D．KCl
补偿训练:
下列关于Fe(OH)2的制备方法最成功的是( )
A．向FeCl2溶液中逐滴加入NaOH溶液
B．向FeSO4溶液中逐滴加入氨水
C．先将装有NaOH溶液的长滴管插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液可制得Fe(OH)2白色沉淀
D．取适量新配制的FeSO4溶液于试管中，再加入一层植物油(密度小于水，且不溶于水)，然后将装有NaOH溶液的长滴管插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液
4．(2022·广州白云区高一检测) 还原铁粉与水蒸气反应的装置如图所示，下列有关该实验的说法正确的是( )
A．反应生成FeO
B．湿棉花的主要作用是冷却试管，防止炸裂
C．肥皂液的主要作用是检验生成的H2
D．用铁丝网罩住酒精灯的火焰是防止风把火焰吹灭
补偿训练:
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内容不合理的是( )
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
二、非选择题(本题包括1小题，共10分)
5. (2022·中山高一检测)某课外活动小组设计了如图所示的实验装置进行实验，回答下列问题：
(1)开始实验时止水夹e是打开的，锥形瓶A中发生反应的离子方程式为____
_______________________________________________，
试剂瓶B中可以观察到的现象是__________________________________。
(2)数分钟后关闭止水夹e，则试剂瓶B中可以观察到的现象是__________
____________________________________________________________，
B中反应的离子方程式是________________________________________。
(3)如果开启活塞f放掉约液体，此时试剂瓶B中可能出现的现象是______
_________________________________________________________________，
B中反应的化学方程式是______________________________________。
补偿训练:
用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。
方法一：用FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。
(1)制备FeSO4溶液用氧化铁与稀硫酸反应是否可以？____________(填“是”或“否”)。
(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溶液液面以下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是_______________
___________________________________。
方法二：在如图所示装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。
(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_____________
_________________________________________________________。
能力提升
一、选择题(本题包括2小题，每小题5分，共10分)
6．医用热敷袋使用时要轻揉，袋内的反应可看作是铁粉、空气和水相互作用，先产生氢氧化亚铁，然后转化为氢氧化铁。下列说法错误的是( )
A．这一变化过程的总反应可表示为2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
B．热敷袋放出的热量是由化学反应产生的
C．热敷袋中含铁物质变化过程中，铁元素的化合价呈现了0价、＋2价、＋3价
D．在未使用时，热敷袋中的铁粉与水要分别密封保存
7. (2022·珠海高一检测)下列铁及其化合物有关反应的离子方程式正确的是( )
A．将Fe3O4加入足量稀H2SO4中：Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
B．将氧化铁加入稀盐酸中：Fe2O3＋6H＋＋2Cl－===2Fe2＋＋Cl2↑＋3H2O
C．铁粉与稀硫酸反应：2Fe＋6H＋===2Fe2＋＋3H2↑
D．向氢氧化铁中加入足量稀盐酸：H＋＋OH－===H2O
二、非选择题(本题包括1小题，共10分)
8．(2022·东莞高一检测) 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。请为装置做一处改进，使3中溶液能进入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：_____________________。
9．(2022·揭阳高一检测)某小组同学为了获取在Fe(OH)2制备过程中，沉淀颜色的改变与氧气有关的实验证据，用图1所示装置进行了如下实验(夹持装置已略去，气密性已检验)。
实验步骤:
①向瓶中加入饱和FeSO4溶液，按图1所示连接装置；
②打开磁力搅拌器，立即加入10% NaOH溶液；
③采集瓶内空气中O2含量和溶液中O2含量(DO)的数据。
实验现象：生成白色絮状沉淀，白色沉淀迅速变为灰绿色，一段时间后部分变为红褐色。
实验数据:
解释与结论:
(1)搅拌的目的是__________________________________________________。
(2)生成白色沉淀的离子方程式是____________________________________。
(3)红褐色沉淀是__________________________(写化学式)。
(4)通过上述实验，可得到“在Fe(OH)2制备过程中，沉淀颜色改变与氧气有关”的结论，其实验证据是__________________________________________。
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