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第三章
铁 金属材料
第一节 铁及其化合物
课时15 铁的氧化物 铁的氢氧化物
目 标 导 航
学习目标 知识体系
1. 了解铁的几种常见氧化物的性质和用途 2. 了解Fe(OH)2、Fe(OH)3的性质及制备
判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。
(1) 氧化铁是红棕色固体，可用于制作红棕色涂料( )
(2) 铁的氧化物中具有磁性的是氧化亚铁( )
(3) 铁锈的主要成分为氧化铁( )
(4) 氢氧化铁是难溶性弱碱，加热易分解为氧化铁和水( )
(5) 氢氧化亚铁为灰绿色沉淀( )
(6) 氧化铁可溶于水生成氢氧化铁( )
(7) 氧化亚铁溶于稀硝酸的离子方程式：FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O( )
概 念 辨 析
√
×
√
√
×
×
×
纲要笔记
铁的氧化物
1
化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4
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
铁的化合价 ______ ______ _______________
稳定性 在空气里易被氧化 稳定 较稳定
与稀盐酸反应生成的阳离子 Fe2＋ Fe3＋ —
用途 Fe2O3常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料，赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁的原料
＋2
＋3
＋2、＋3
铁的氢氧化物
2
化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
色态 ___色固体 ______色固体
与盐酸反应的离子方程式 ___________________________ ______________________________
受热分解 —
______________________________
制法 可溶性亚铁盐与强碱溶液反应：___________________________ 可溶性铁盐与强碱溶液反应：
______________________________
白
红褐
Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O
Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
在空气中Fe(OH)2易 被氧化 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______絮状沉淀迅速变成______色，最后变成______色沉淀。该过程的化学方程式为____________________________________
白色
灰绿
红褐
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
制备Fe(OH)2的常用方法
3
方法 操作及注意事项
用FeSO4溶液与NaOH溶液反应制备：
①用于配制FeSO4溶液和NaOH溶液的蒸馏水要事先煮沸，除去_________________；
②在装有FeSO4溶液的试管里加入苯(或植物油)，起到____________的作用；
③吸有NaOH溶液的胶头滴管应______FeSO4溶液中，再挤出NaOH溶液
氧气(或溶解氧)
隔绝空气
伸入
方法 操作及注意事项
①用生成的氢气将装置中空气排净；
②在具支试管里加入苯，起到____________的作用；
③吸有NaOH溶液的胶头滴管______FeSO4溶液中，再挤出NaOH溶液
先打开止水夹，用生成的氢气将装置中空气排净，再关闭止水夹，继续产生的氢气将生成的硫酸亚铁压入NaOH溶液中，生成白色的Fe(OH)2沉淀
隔绝空气
伸入
1. 炼铁原理
高炉炼铁中主要反应的化学方程式
4
分类悟法
类型1 铁的氧化物
(2024·深圳)下列关于FeO、Fe2O3和Fe3O4的说法正确的是( )
A. FeO和Fe2O3都是黑色固体
B. Fe3O4中＋2和＋3价铁的比例为2∶1
C. 铁与水蒸气反应生成Fe2O3
D. Fe3O4又称为磁性氧化铁
1
【解析】Fe2O3是红棕色固体，FeO是黑色固体，A错误；Fe3O4中＋2和＋3价铁元素的比例为1∶2，B错误；铁与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，C错误；Fe3O4具有磁性，俗称磁性氧化铁，D正确。
D
类型2 铁的氢氧化物
(2024·东莞)某化学兴趣小组设计出一种在隔绝空气条件下让钠与FeSO4溶液反应，观察Fe(OH)2颜色的实验。实验时，向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(不含Fe3＋)使煤油的液面至橡胶塞，并夹紧弹簧夹(如图所示)。下列说法错误的是( )
A. 长颈漏斗中的液面上升
B. 大试管下层溶液出现白色沉淀，并可持续较长时间
C. 用Na2O2代替金属钠也可以观察到此现象
D. 该反应同时也能说明钠不能与溶液中的FeSO4发生置换反应
2
C
【解析】该反应中有H2生成，故大试管内气体的压强增大，将试管内的溶液压入长颈漏斗中，液面逐渐上升，A正确；钠先与水先反应生成NaOH和H2，因为隔绝了空气，生成的NaOH再与FeSO4反应生成Fe(OH)2白色沉淀，则大试管的下层溶液中出现白色絮状沉淀，并可持续较长时间，B正确；Na2O2与水反应生成O2，能够氧化Fe(OH)2沉淀，故不能用Na2O2替换，C错误；该实验没有生成铁单质，能说明钠与溶液中的FeSO4不能发生置换反应，D正确。
类型3 氢氧化亚铁的制备
甲同学用FeCl2和烧碱制备Fe(OH)2；乙同学用如图装置制备Fe(OH)2。为了生成的产物不容易被氧化，下列说法不正确的是( )
A. 乙同学应该先关闭止水夹，一段时间以后再打开止水夹
B. 甲同学可在FeCl2溶液的上面加一层植物油，以隔绝空气
C. 甲同学向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时，胶头滴管尖嘴可以伸入到液面下
D. 配制溶液所用的蒸馏水通常要煮沸
3
A
【解析】乙同学在实验过程中应先打开止水夹，让生成的H2排尽装置内的空气，防止Fe2＋氧化，A错误；植物油的密度比水小，浮在水面上可以起到隔绝空气的作用，防止Fe2＋被氧化，B正确；向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液，为防止空气的O2被带入溶液中，可以将胶头滴管尖嘴伸入液面之下再挤出NaOH溶液，C正确；配制溶液时，为防止水中溶解的O2氧化Fe2＋，应先加热煮沸蒸馏水除去溶解氧，D正确。
课堂评价
1. (2024·太原)铁是应用最广泛的金属。下列关于铁及其化合物说法错误的是 ( )
A. 铁的氧化物均难溶于水
B. 常温下，能用铁制容器运输浓硫酸
C. Fe(OH)2是白色固体，无法在空气中稳定存在
D. 铁粉与硫在加热条件下生成Fe2S3
【解析】FeO、Fe2O3和Fe3O4均难溶于水，A正确；常温下，铁遇浓硫酸会产生钝化现象，可以用铁制容器运输浓硫酸，B正确；Fe(OH)2固体在空气中迅速变成灰绿色，最终变成红褐色，C正确；硫单质的氧化性较弱，铁粉与硫在加热条件下生成FeS，D错误。
D
2. 下列关于铁的化合物的说法不正确的是( )
A. Fe(OH)2不稳定，具有较强的氧化性
B. FeO、Fe2O3均为金属氧化物，均可与盐酸反应
C. Fe(OH)3可通过化合反应得到，Fe(OH)2则不能
D. Fe3O4为磁性氧化铁，其中铁元素的化合价为＋2和＋3
【解析】Fe(OH)2中的Fe(Ⅱ)具有还原性，可被空气中的O2氧化为Fe(OH)3，A错误；Fe(OH)2只能通过复分解反应得到，Fe(OH)3可以由Fe(OH)2与O2、H2O发生化合反应得到，C正确；Fe3O4俗称磁性氧化铁，其组成可表示为FeO·Fe2O3，其中Fe元素的化合价为＋2和＋3，D正确。
A
3. (2024·广州)物质类别和元素价态是学习元素及其化合物性质的重要认识视角。如图所示的是铁及其化合物的价类二维图。下列说法不正确的是( )
A. 物质A与不同的氧化剂反应可能得到不同价态的含铁化合物
B. 通过化合反应和置换反应都能生成Fe3O4
C. 从物质类别来看，物质B能与水反应生成物质C
D. 从元素价态来看，Fe2＋既具有氧化性又具有还原性
C
【解析】由图可知，A为Fe，B为Fe2O3，C为Fe(OH)3。Fe是含有多种正价的金属元素，与强氧化剂生成Fe(Ⅲ)，与弱氧化剂生成Fe(Ⅱ)，A正确；铁丝在纯氧中燃烧发生化合反应生成Fe3O4，也可以与高温的水蒸气发生置换反应生成Fe3O4，B正确；Fe2O3不能与水反应生成Fe(OH)3，C错误；从元素价态来看，Fe2＋中铁元素的化合价处于中间价态，既具有氧化性也具有还原性，D正确。
4. 实验室利用FeSO4溶液与NaOH溶液反应制得白色的Fe(OH)2，采用下列两种操作方法。
(1) 操作一：用长滴管吸取NaOH溶液，伸入FeSO4溶液液面以下，再挤出NaOH溶液。这样操作的目的是__________________________________________。
避免生成的Fe(OH)2沉淀接触空气而被氧化
(2) 操作二：在如图所示的装置中，用NaOH溶液、铁屑、
稀硫酸等试剂制备。
①在试管Ⅰ里加入的试剂是__________________。
②在试管Ⅱ里加入的试剂是__________________。
首先打开止水夹，使试管Ⅰ中反应一段时间后再夹紧止水夹，实验中观察到试管Ⅰ中溶液被压入试管Ⅱ中，试管Ⅱ中发生反应的离子方程式为____________________________。
(3) 操作二生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是______________ ________________________________________________________________。
稀硫酸、铁屑
NaOH溶液
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
试管Ⅰ中反应生成的H2排净装置内空气，在H2氛围中，避免生成的Fe(OH)2被氧化
配套新练案
1. 打印机使用的碳粉中含有磁性氧化物。下列物质具有磁性的是( )
A. CuO B. Fe3O4
C. Fe2O3 D. MnO2
B
2. 下列关于铁的氧化物的说法错误的是( )
A. Fe2O3是一种红棕色粉末，常用作红色颜料
B. FeO是具有磁性的黑色晶体，俗称磁性氧化铁
C. Fe3O4与盐酸反应，可以生成两种盐
D. FeO转化为Fe3O4，发生的是氧化反应
【解析】Fe3O4是具有磁性的黑色晶体，俗称磁性氧化铁，B错误。
B
3. 铁制工具在社会生产中发挥了巨大作用，冶铁的部分原理如下：
C
【解析】Fe2O3是碱性氧化物，但Fe2O3不溶于水，也不能与水反应生成Fe(OH)3，A错误；Fe与Cl2反应生成FeCl3，B错误；Fe2O3是红棕色粉末，俗称铁红，可用作红色颜料，C正确；反应Ⅱ不是单质与化合物反应生成另一种单质和另一种化合物，故不属于置换反应，D错误。
4. 下列实验方案可以得到纯净的Fe(OH)2的是( )
A. 在Fe2(SO4)3溶液中加入过量的铁粉，过滤，在滤液中加入过量的NaOH溶液
B. 用铁粉与稀硫酸充分反应，然后再加入过量的氨水
C. 在FeCl2溶液上加一层苯，然后将滴管插入FeCl2溶液液面以下，慢慢滴加NaOH溶液(溶液中不能有气泡，配制FeCl2和NaOH溶液的蒸馏水必须加热煮沸)
D. 在生成Fe(OH)3的悬浊液中加过量的铁粉
【解析】氢氧化亚铁易被空气中氧气氧化成氢氧化铁，故需考虑隔绝空气措施，A、B错误；氢氧化铁与铁粉不反应，则该方法无法获得纯净的氢氧化亚铁，D错误。
C
5. 铁屑溶于过量的稀硫酸，过滤后向滤液中再加入过量的氨水，放置一段时间后有红褐色沉淀生成。过滤，加热沉淀物至质量不再发生变化，得到红棕色的残渣。上述沉淀和残渣分别是( )
A. 氢氧化铁 氧化铁
B. 氢氧化亚铁 氧化亚铁
C. 氢氧化亚铁、氢氧化铁 四氧化三铁
D. 氧化铁 氢氧化铁
【解析】铁屑溶于过量的稀硫酸，反应生成硫酸亚铁，硫酸亚铁与足量氨水反应生成氢氧化亚铁沉淀，氢氧化亚铁易被空气中的氧气氧化成氢氧化铁，氢氧化铁为红褐色沉淀，受热分解生成红棕色的氧化铁，A正确。
A
6. 下列说法正确的是( )
①赤铁矿的主要成分是Fe2O3，Fe2O3为红棕色粉末
②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
③Fe(OH)3不能通过Fe2O3与水反应得到，但能通过化合反应制取Fe(OH)3
④氢氧化铁与HI溶液反应的离子方程式为Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
A. ①②④ B. ①③
C. ②④ D. ③④
B
【解析】制备氢氧化亚铁时，向硫酸亚铁(FeSO4)溶液中滴加氢氧化钠溶液，边加边搅拌，生成的氢氧化亚铁易被空气中的氧气氧化生成红褐色的Fe(OH)3，②错误；在溶液中，Fe3＋与I－不能大量共存，故氢氧化铁与HI溶液反应的离子方程式为2Fe(OH)3＋6H＋＋2I－===2Fe2＋＋I2＋6H2O，④错误；B符合题意。
7. 下列关于氢氧化亚铁及其制备方法的说法错误的是( )
A. 氢氧化亚铁为灰绿色絮状沉淀
B. 氢氧化亚铁易被空气氧化
C. 可利用如图所示装置来制备氢氧化亚铁
D. 实验制备中，氢氧化钠溶液应预先煮沸
【解析】氢氧化亚铁为白色絮状沉淀，A错误。
A
8. 实验室可以用如图所示的装置制备氢氧化亚铁。下列说法错误的是( )
A. 实验前应把稀硫酸和氢氧化钠溶液均煮沸处理
B. 实验开始阶段，应把弹簧夹C、D都打开
C. 一段时间后，关闭弹簧夹C、D，在B中生成白色絮状沉淀
D. 实验结束后关闭弹簧夹D，可以较长时间保存氢氧化亚铁
C
【解析】氢氧化亚铁易被氧气氧化，所以制备氢氧化亚铁时应预先将稀硫酸和氢氧化钠溶液煮沸，使溶解氧逸出，A正确；氢氧化亚铁极易被氧化，故实验开始阶段，应把弹簧夹C、D都打开，用装置A中反应产生的氢气排尽装置内空气，防止亚铁离子被氧气氧化，B正确；一段时间后，关闭弹簧夹C，但不能关闭弹簧夹D，利用生成的氢气使装置A压强增大，把硫酸亚铁溶液压入装置B中，与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化亚铁白色沉淀，C错误；本实验利用反应生成的氢气排净装置中的空气，故实验结束后关闭弹簧夹D，可以较长时间保存氢氧化亚铁，D正确。
9. 某化学兴趣小组按如图装置进行实验，反应开始时打开弹簧夹，当点燃从a口出来的气体无爆鸣声时关闭弹簧夹，此时剩余少量的钠，下列说法错误的是 ( )
【解析】钠与水反应生成NaOH和H2，生成的NaOH与FeCl2溶液反应生成Fe(OH)2沉淀，B错误。
A. 橡皮管能起到平衡气压的作用
B. 关闭弹簧夹后，打开分液漏斗活塞，剩余的少量钠能置换出单质铁
C. 关闭弹簧夹后，打开分液漏斗活塞，锥形瓶内能观察到有白色絮状沉淀生成
D. 反应结束后，打开锥形瓶的橡胶塞，能观察到有红褐色沉淀产生
B
10. 某同学对铁的氧化物具有浓厚兴趣，查阅资料后制成以下卡片：
在空气中把铁灼烧到500 ℃就形成Fe3O4；
温度再升高，可形成Fe2O3；
在更高的温度下加热Fe2O3(约1 400 ℃)时，可失去氧，又得到Fe3O4，即：
下列说法不正确的是( )
A. FeO和Fe3O4均为黑色固体
B. 反应①②③均为氧化还原反应
C. 热稳定性顺序：FeO＞Fe2O3＞Fe3O4
D. Fe3O4若写成氧化物的形式则化学式可写为FeO·Fe2O3，若视Fe3O4为一种盐则其化学式可写为Fe(FeO2)2
【解析】FeO、Fe3O4均为黑色固体，A正确；反应①②③中铁元素的化合价均发生了变化，均为氧化还原反应，B正确；由题干信息无法得知FeO与Fe2O3或Fe3O4的热稳定性顺序，C错误；Fe3O4中铁元素有两种化合价：＋2、＋3，FeO·Fe2O3和Fe(FeO2)2的形式均符合，D正确。
C
11. 如图所示的是铁与水蒸气反应的实验装置。在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒(石棉绒是耐高温材料，与水、铁不反应)的混合物，加热，并通入水蒸气，就可以完成高温下铁与水蒸气反应的实验。
(1) 该实验反应的化学方程式为_______________________________。
(2) 仪器a的名称是_______________。
(3) 某同学为了研究一定时间内铁粉的转化率，设计了如下实验：准确称量一定质量的铁粉进行反应，测量反应后生成气体的体积，计算铁粉的转化率。
①该同学应该先点燃___(填“A”或“B”)处的酒精灯(或酒精喷灯)，测量气体体积不可以选用上图中___(填“甲”“乙”或“丙”)装置。
球形干燥管
A
甲
30%
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学习目标 知识体系
1. 了解铁的几种常见氧化物的性质和用途2. 了解Fe(OH)2、Fe(OH)3的性质及制备
判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。
(1) 氧化铁是红棕色固体，可用于制作红棕色涂料(√)
(2) 铁的氧化物中具有磁性的是氧化亚铁(×)
(3) 铁锈的主要成分为氧化铁(√)
(4) 氢氧化铁是难溶性弱碱，加热易分解为氧化铁和水(√)
(5) 氢氧化亚铁为灰绿色沉淀(×)
(6) 氧化铁可溶于水生成氢氧化铁(×)
(7) 氧化亚铁溶于稀硝酸的离子方程式：FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O(×)
铁的氧化物
化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4
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
铁的化合价 ＋2 ＋3 ＋2、＋3
稳定性 在空气里易被氧化 稳定 较稳定
与稀盐酸反应生成的阳离子 Fe2＋ Fe3＋ —
用途 Fe2O3常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料，赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁的原料
铁的氢氧化物
化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
色态 白色固体 红褐色固体
与盐酸反应的离子方程式 Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
受热分解 — 2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O
制法 可溶性亚铁盐与强碱溶液反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ 可溶性铁盐与强碱溶液反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
在空气中Fe(OH)2易被氧化 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，最后变成红褐色沉淀。该过程的化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
制备Fe(OH)2的常用方法
方法 操作及注意事项
用FeSO4溶液与NaOH溶液反应制备：①用于配制FeSO4溶液和NaOH溶液的蒸馏水要事先煮沸，除去氧气(或溶解氧)；②在装有FeSO4溶液的试管里加入苯(或植物油)，起到隔绝空气的作用；③吸有NaOH溶液的胶头滴管应伸入FeSO4溶液中，再挤出NaOH溶液
①用生成的氢气将装置中空气排净；②在具支试管里加入苯，起到隔绝空气的作用；③吸有NaOH溶液的胶头滴管伸入FeSO4溶液中，再挤出NaOH溶液
先打开止水夹，用生成的氢气将装置中空气排净，再关闭止水夹，继续产生的氢气将生成的硫酸亚铁压入NaOH溶液中，生成白色的Fe(OH)2沉淀
高炉炼铁中主要反应的化学方程式
1. 炼铁原理
C＋O2CO2、CO2＋C2CO、Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。
2. 形成炉渣
CaCO3CO2↑＋CaO、CaO＋SiO2CaSiO3
类型1 铁的氧化物
(2024·深圳)下列关于FeO、Fe2O3和Fe3O4的说法正确的是(D)
A. FeO和Fe2O3都是黑色固体
B. Fe3O4中＋2和＋3价铁的比例为2∶1
C. 铁与水蒸气反应生成Fe2O3
D. Fe3O4又称为磁性氧化铁
【解析】Fe2O3是红棕色固体，FeO是黑色固体，A错误；Fe3O4中＋2和＋3价铁元素的比例为1∶2，B错误；铁与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，C错误；Fe3O4具有磁性，俗称磁性氧化铁，D正确。
类型2 铁的氢氧化物
(2024·东莞)某化学兴趣小组设计出一种在隔绝空气条件下让钠与FeSO4溶液反应，观察Fe(OH)2颜色的实验。实验时，向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(不含Fe3＋)使煤油的液面至橡胶塞，并夹紧弹簧夹(如图所示)。下列说法错误的是(C)
A. 长颈漏斗中的液面上升
B. 大试管下层溶液出现白色沉淀，并可持续较长时间
C. 用Na2O2代替金属钠也可以观察到此现象
D. 该反应同时也能说明钠不能与溶液中的FeSO4发生置换反应
【解析】该反应中有H2生成，故大试管内气体的压强增大，将试管内的溶液压入长颈漏斗中，液面逐渐上升，A正确；钠先与水先反应生成NaOH和H2，因为隔绝了空气，生成的NaOH再与FeSO4反应生成Fe(OH)2白色沉淀，则大试管的下层溶液中出现白色絮状沉淀，并可持续较长时间，B正确；Na2O2与水反应生成O2，能够氧化Fe(OH)2沉淀，故不能用Na2O2替换，C错误；该实验没有生成铁单质，能说明钠与溶液中的FeSO4不能发生置换反应，D正确。
类型3 氢氧化亚铁的制备
甲同学用FeCl2和烧碱制备Fe(OH)2；乙同学用如图装置制备Fe(OH)2。为了生成的产物不容易被氧化，下列说法不正确的是(A)
A. 乙同学应该先关闭止水夹，一段时间以后再打开止水夹
B. 甲同学可在FeCl2溶液的上面加一层植物油，以隔绝空气
C. 甲同学向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时，胶头滴管尖嘴可以伸入到液面下
D. 配制溶液所用的蒸馏水通常要煮沸
【解析】乙同学在实验过程中应先打开止水夹，让生成的H2排尽装置内的空气，防止Fe2＋氧化，A错误；植物油的密度比水小，浮在水面上可以起到隔绝空气的作用，防止Fe2＋被氧化，B正确；向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液，为防止空气的O2被带入溶液中，可以将胶头滴管尖嘴伸入液面之下再挤出NaOH溶液，C正确；配制溶液时，为防止水中溶解的O2氧化Fe2＋，应先加热煮沸蒸馏水除去溶解氧，D正确。
1. (2024·太原)铁是应用最广泛的金属。下列关于铁及其化合物说法错误的是(D)
A. 铁的氧化物均难溶于水
B. 常温下，能用铁制容器运输浓硫酸
C. Fe(OH)2是白色固体，无法在空气中稳定存在
D. 铁粉与硫在加热条件下生成Fe2S3
【解析】FeO、Fe2O3和Fe3O4均难溶于水，A正确；常温下，铁遇浓硫酸会产生钝化现象，可以用铁制容器运输浓硫酸，B正确；Fe(OH)2固体在空气中迅速变成灰绿色，最终变成红褐色，C正确；硫单质的氧化性较弱，铁粉与硫在加热条件下生成FeS，D错误。
2. 下列关于铁的化合物的说法不正确的是(A)
A. Fe(OH)2不稳定，具有较强的氧化性
B. FeO、Fe2O3均为金属氧化物，均可与盐酸反应
C. Fe(OH)3可通过化合反应得到，Fe(OH)2则不能
D. Fe3O4为磁性氧化铁，其中铁元素的化合价为＋2和＋3
【解析】Fe(OH)2中的Fe(Ⅱ)具有还原性，可被空气中的O2氧化为Fe(OH)3，A错误；Fe(OH)2只能通过复分解反应得到，Fe(OH)3可以由Fe(OH)2与O2、H2O发生化合反应得到，C正确；Fe3O4俗称磁性氧化铁，其组成可表示为FeO·Fe2O3，其中Fe元素的化合价为＋2和＋3，D正确。
3. (2024·广州)物质类别和元素价态是学习元素及其化合物性质的重要认识视角。如图所示的是铁及其化合物的价类二维图。下列说法不正确的是(C)
A. 物质A与不同的氧化剂反应可能得到不同价态的含铁化合物
B. 通过化合反应和置换反应都能生成Fe3O4
C. 从物质类别来看，物质B能与水反应生成物质C
D. 从元素价态来看，Fe2＋既具有氧化性又具有还原性
【解析】由图可知，A为Fe，B为Fe2O3，C为Fe(OH)3。Fe是含有多种正价的金属元素，与强氧化剂生成Fe(Ⅲ)，与弱氧化剂生成Fe(Ⅱ)，A正确；铁丝在纯氧中燃烧发生化合反应生成Fe3O4，也可以与高温的水蒸气发生置换反应生成Fe3O4，B正确；Fe2O3不能与水反应生成Fe(OH)3，C错误；从元素价态来看，Fe2＋中铁元素的化合价处于中间价态，既具有氧化性也具有还原性，D正确。
4. 实验室利用FeSO4溶液与NaOH溶液反应制得白色的Fe(OH)2，采用下列两种操作方法。
(1) 操作一：用长滴管吸取NaOH溶液，伸入FeSO4溶液液面以下，再挤出NaOH溶液。这样操作的目的是避免生成的Fe(OH)2沉淀接触空气而被氧化。
(2) 操作二：在如图所示的装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀硫酸等试剂制备。
①在试管Ⅰ里加入的试剂是稀硫酸、铁屑。
②在试管Ⅱ里加入的试剂是NaOH溶液。
首先打开止水夹，使试管Ⅰ中反应一段时间后再夹紧止水夹，实验中观察到试管Ⅰ中溶液被压入试管Ⅱ中，试管Ⅱ中发生反应的离子方程式为Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓。
(3) 操作二生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是试管Ⅰ中反应生成的H2排净装置内空气，在H2氛围中，避免生成的Fe(OH)2被氧化。
配套新练案
1. 打印机使用的碳粉中含有磁性氧化物。下列物质具有磁性的是(B)
A. CuO B. Fe3O4
C. Fe2O3 D. MnO2
2. 下列关于铁的氧化物的说法错误的是(B)
A. Fe2O3是一种红棕色粉末，常用作红色颜料
B. FeO是具有磁性的黑色晶体，俗称磁性氧化铁
C. Fe3O4与盐酸反应，可以生成两种盐
D. FeO转化为Fe3O4，发生的是氧化反应
【解析】Fe3O4是具有磁性的黑色晶体，俗称磁性氧化铁，B错误。
3. 铁制工具在社会生产中发挥了巨大作用，冶铁的部分原理如下：
Ⅰ. C＋O22CO
Ⅱ. Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
下列说法正确的是(C)
A. 常温下，Fe2O3能与水反应生成Fe(OH)3
B. Fe与Cl2反应：Fe＋Cl2FeCl2
C. Fe2O3俗称铁红，可用作红色颜料
D. 以上两个反应都是氧化还原反应，反应Ⅱ也是置换反应
【解析】Fe2O3是碱性氧化物，但Fe2O3不溶于水，也不能与水反应生成Fe(OH)3，A错误；Fe与Cl2反应生成FeCl3，B错误；Fe2O3是红棕色粉末，俗称铁红，可用作红色颜料，C正确；反应Ⅱ不是单质与化合物反应生成另一种单质和另一种化合物，故不属于置换反应，D错误。
4. 下列实验方案可以得到纯净的Fe(OH)2的是(C)
A. 在Fe2(SO4)3溶液中加入过量的铁粉，过滤，在滤液中加入过量的NaOH溶液
B. 用铁粉与稀硫酸充分反应，然后再加入过量的氨水
C. 在FeCl2溶液上加一层苯，然后将滴管插入FeCl2溶液液面以下，慢慢滴加NaOH溶液(溶液中不能有气泡，配制FeCl2和NaOH溶液的蒸馏水必须加热煮沸)
D. 在生成Fe(OH)3的悬浊液中加过量的铁粉
【解析】氢氧化亚铁易被空气中氧气氧化成氢氧化铁，故需考虑隔绝空气措施，A、B错误；氢氧化铁与铁粉不反应，则该方法无法获得纯净的氢氧化亚铁，D错误。
5. 铁屑溶于过量的稀硫酸，过滤后向滤液中再加入过量的氨水，放置一段时间后有红褐色沉淀生成。过滤，加热沉淀物至质量不再发生变化，得到红棕色的残渣。上述沉淀和残渣分别是(A)
A. 氢氧化铁 氧化铁
B. 氢氧化亚铁 氧化亚铁
C. 氢氧化亚铁、氢氧化铁 四氧化三铁
D. 氧化铁 氢氧化铁
【解析】铁屑溶于过量的稀硫酸，反应生成硫酸亚铁，硫酸亚铁与足量氨水反应生成氢氧化亚铁沉淀，氢氧化亚铁易被空气中的氧气氧化成氢氧化铁，氢氧化铁为红褐色沉淀，受热分解生成红棕色的氧化铁，A正确。
6. 下列说法正确的是(B)
①赤铁矿的主要成分是Fe2O3，Fe2O3为红棕色粉末
②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
③Fe(OH)3不能通过Fe2O3与水反应得到，但能通过化合反应制取Fe(OH)3
④氢氧化铁与HI溶液反应的离子方程式为Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
A. ①②④ B. ①③
C. ②④ D. ③④
【解析】制备氢氧化亚铁时，向硫酸亚铁(FeSO4)溶液中滴加氢氧化钠溶液，边加边搅拌，生成的氢氧化亚铁易被空气中的氧气氧化生成红褐色的Fe(OH)3，②错误；在溶液中，Fe3＋与I－不能大量共存，故氢氧化铁与HI溶液反应的离子方程式为2Fe(OH)3＋6H＋＋2I－===2Fe2＋＋I2＋6H2O，④错误；B符合题意。
7. 下列关于氢氧化亚铁及其制备方法的说法错误的是(A)
A. 氢氧化亚铁为灰绿色絮状沉淀
B. 氢氧化亚铁易被空气氧化
C. 可利用如图所示装置来制备氢氧化亚铁
D. 实验制备中，氢氧化钠溶液应预先煮沸
【解析】氢氧化亚铁为白色絮状沉淀，A错误。
8. 实验室可以用如图所示的装置制备氢氧化亚铁。下列说法错误的是(C)
A. 实验前应把稀硫酸和氢氧化钠溶液均煮沸处理
B. 实验开始阶段，应把弹簧夹C、D都打开
C. 一段时间后，关闭弹簧夹C、D，在B中生成白色絮状沉淀
D. 实验结束后关闭弹簧夹D，可以较长时间保存氢氧化亚铁
【解析】氢氧化亚铁易被氧气氧化，所以制备氢氧化亚铁时应预先将稀硫酸和氢氧化钠溶液煮沸，使溶解氧逸出，A正确；氢氧化亚铁极易被氧化，故实验开始阶段，应把弹簧夹C、D都打开，用装置A中反应产生的氢气排尽装置内空气，防止亚铁离子被氧气氧化，B正确；一段时间后，关闭弹簧夹C，但不能关闭弹簧夹D，利用生成的氢气使装置A压强增大，把硫酸亚铁溶液压入装置B中，与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化亚铁白色沉淀，C错误；本实验利用反应生成的氢气排净装置中的空气，故实验结束后关闭弹簧夹D，可以较长时间保存氢氧化亚铁，D正确。
9. 某化学兴趣小组按如图装置进行实验，反应开始时打开弹簧夹，当点燃从a口出来的气体无爆鸣声时关闭弹簧夹，此时剩余少量的钠，下列说法错误的是(B)
A. 橡皮管能起到平衡气压的作用
B. 关闭弹簧夹后，打开分液漏斗活塞，剩余的少量钠能置换出单质铁
C. 关闭弹簧夹后，打开分液漏斗活塞，锥形瓶内能观察到有白色絮状沉淀生成
D. 反应结束后，打开锥形瓶的橡胶塞，能观察到有红褐色沉淀产生
【解析】钠与水反应生成NaOH和H2，生成的NaOH与FeCl2溶液反应生成Fe(OH)2沉淀，B错误。
10. 某同学对铁的氧化物具有浓厚兴趣，查阅资料后制成以下卡片：
在空气中把铁灼烧到500 ℃就形成Fe3O4；
温度再升高，可形成Fe2O3；
在更高的温度下加热Fe2O3(约1 400 ℃)时，可失去氧，又得到Fe3O4，即：
FeFe3O4Fe2O3
下列说法不正确的是(C)
A. FeO和Fe3O4均为黑色固体
B. 反应①②③均为氧化还原反应
C. 热稳定性顺序：FeO＞Fe2O3＞Fe3O4
D. Fe3O4若写成氧化物的形式则化学式可写为FeO·Fe2O3，若视Fe3O4为一种盐则其化学式可写为Fe(FeO2)2
【解析】FeO、Fe3O4均为黑色固体，A正确；反应①②③中铁元素的化合价均发生了变化，均为氧化还原反应，B正确；由题干信息无法得知FeO与Fe2O3或Fe3O4的热稳定性顺序，C错误；Fe3O4中铁元素有两种化合价：＋2、＋3，FeO·Fe2O3和Fe(FeO2)2的形式均符合，D正确。
11. 如图所示的是铁与水蒸气反应的实验装置。在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒(石棉绒是耐高温材料，与水、铁不反应)的混合物，加热，并通入水蒸气，就可以完成高温下铁与水蒸气反应的实验。
(1) 该实验反应的化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。
(2) 仪器a的名称是球形干燥管。
(3) 某同学为了研究一定时间内铁粉的转化率，设计了如下实验：准确称量一定质量的铁粉进行反应，测量反应后生成气体的体积，计算铁粉的转化率。
①该同学应该先点燃A(填“A”或“B”)处的酒精灯(或酒精喷灯)，测量气体体积不可以选用上图中甲(填“甲”“乙”或“丙”)装置。
②称取5.6 g铁粉与适量石棉绒混合，然后加热反应一段时间。若测出的气体体积在标准状况下为0.896 L，则铁粉的转化率为30%(转化率＝×100%，写出计算过程)。
【解析】(3) ①高温条件下，铁和水蒸气反应，A处先加热产生水蒸气，再点燃B处的酒精灯；甲中导气管位置错误，不能排出水，不可以测量生成氢气的体积。②由反应的化学方程式可得关系式：3Fe～4H2，则消耗的n(Fe)＝n(H2)＝0.03 mol，故铁粉的转化率＝×100%＝30%。课时15 铁的氧化物 铁的氢氧化物
学习目标 知识体系
1. 了解铁的几种常见氧化物的性质和用途2. 了解Fe(OH)2、Fe(OH)3的性质及制备
判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。
(1) 氧化铁是红棕色固体，可用于制作红棕色涂料( )
(2) 铁的氧化物中具有磁性的是氧化亚铁( )
(3) 铁锈的主要成分为氧化铁( )
(4) 氢氧化铁是难溶性弱碱，加热易分解为氧化铁和水( )
(5) 氢氧化亚铁为灰绿色沉淀( )
(6) 氧化铁可溶于水生成氢氧化铁( )
(7) 氧化亚铁溶于稀硝酸的离子方程式：FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O( )
铁的氧化物
化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4
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
铁的化合价 ________ ________ ________
稳定性 在空气里易被氧化 稳定 较稳定
与稀盐酸反应生成的阳离子 Fe2＋ Fe3＋ —
用途 Fe2O3常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料，赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁的原料
铁的氢氧化物
化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
色态 ________色固体 ________色固体
与盐酸反应的离子方程式 _______________________________ _______________________________
受热分解 — _______________________________
制法 可溶性亚铁盐与强碱溶液反应：_______________________________ 可溶性铁盐与强碱溶液反应：_______________________________
在空气中Fe(OH)2易被氧化 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________絮状沉淀迅速变成________色，最后变成________色沉淀。该过程的化学方程式为__________________________
制备Fe(OH)2的常用方法
方法 操作及注意事项
用FeSO4溶液与NaOH溶液反应制备：①用于配制FeSO4溶液和NaOH溶液的蒸馏水要事先煮沸，除去________________________________________________________________________；②在装有FeSO4溶液的试管里加入苯(或植物油)，起到________的作用；③吸有NaOH溶液的胶头滴管应________FeSO4溶液中，再挤出NaOH溶液
①用生成的氢气将装置中空气排净；②在具支试管里加入苯，起到__________的作用；③吸有NaOH溶液的胶头滴管______FeSO4溶液中，再挤出NaOH溶液
先打开止水夹，用生成的氢气将装置中空气排净，再关闭止水夹，继续产生的氢气将生成的硫酸亚铁压入NaOH溶液中，生成白色的Fe(OH)2沉淀
高炉炼铁中主要反应的化学方程式
1. 炼铁原理
C＋O2CO2、CO2＋C2CO、
Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。
2. 形成炉渣
CaCO3CO2↑＋CaO、
CaO＋SiO2CaSiO3
类型1 铁的氧化物
(2024·深圳)下列关于FeO、Fe2O3和Fe3O4的说法正确的是( )
A. FeO和Fe2O3都是黑色固体
B. Fe3O4中＋2和＋3价铁的比例为2∶1
C. 铁与水蒸气反应生成Fe2O3
D. Fe3O4又称为磁性氧化铁
类型2 铁的氢氧化物
(2024·东莞)某化学兴趣小组设计出一种在隔绝空气条件下让钠与FeSO4溶液反应，观察Fe(OH)2颜色的实验。实验时，向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(不含Fe3＋)使煤油的液面至橡胶塞，并夹紧弹簧夹(如图所示)。下列说法错误的是( )
A. 长颈漏斗中的液面上升
B. 大试管下层溶液出现白色沉淀，并可持续较长时间
C. 用Na2O2代替金属钠也可以观察到此现象
D. 该反应同时也能说明钠不能与溶液中的FeSO4发生置换反应
类型3 氢氧化亚铁的制备
甲同学用FeCl2和烧碱制备Fe(OH)2；乙同学用如图装置制备Fe(OH)2。为了生成的产物不容易被氧化，下列说法不正确的是( )
A. 乙同学应该先关闭止水夹，一段时间以后再打开止水夹
B. 甲同学可在FeCl2溶液的上面加一层植物油，以隔绝空气
C. 甲同学向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时，胶头滴管尖嘴可以伸入到液面下
D. 配制溶液所用的蒸馏水通常要煮沸
1. (2024·太原)铁是应用最广泛的金属。下列关于铁及其化合物说法错误的是( )
A. 铁的氧化物均难溶于水
B. 常温下，能用铁制容器运输浓硫酸
C. Fe(OH)2是白色固体，无法在空气中稳定存在
D. 铁粉与硫在加热条件下生成Fe2S3
2. 下列关于铁的化合物的说法不正确的是( )
A. Fe(OH)2不稳定，具有较强的氧化性
B. FeO、Fe2O3均为金属氧化物，均可与盐酸反应
C. Fe(OH)3可通过化合反应得到，Fe(OH)2则不能
D. Fe3O4为磁性氧化铁，其中铁元素的化合价为＋2和＋3
3. (2024·广州)物质类别和元素价态是学习元素及其化合物性质的重要认识视角。如图所示的是铁及其化合物的价类二维图。下列说法不正确的是( )
A. 物质A与不同的氧化剂反应可能得到不同价态的含铁化合物
B. 通过化合反应和置换反应都能生成Fe3O4
C. 从物质类别来看，物质B能与水反应生成物质C
D. 从元素价态来看，Fe2＋既具有氧化性又具有还原性
4. 实验室利用FeSO4溶液与NaOH溶液反应制得白色的Fe(OH)2，采用下列两种操作方法。
(1) 操作一：用长滴管吸取NaOH溶液，伸入FeSO4溶液液面以下，再挤出NaOH溶液。这样操作的目的是____________________________________________________________________。
(2) 操作二：在如图所示的装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀硫酸等试剂制备。
①在试管Ⅰ里加入的试剂是__________________________。
②在试管Ⅱ里加入的试剂是_________________________________________________。
首先打开止水夹，使试管Ⅰ中反应一段时间后再夹紧止水夹，实验中观察到试管Ⅰ中溶液被压入试管Ⅱ中，试管Ⅱ中发生反应的离子方程式为________________________________________。
(3) 操作二生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是_________________________________
________________________________________________________________________。
配套热练
课时15 铁的氧化物 铁的氢氧化物
1. 打印机使用的碳粉中含有磁性氧化物。下列物质具有磁性的是( )
A. CuO B. Fe3O4
C. Fe2O3 D. MnO2
2. 下列关于铁的氧化物的说法错误的是( )
A. Fe2O3是一种红棕色粉末，常用作红色颜料
B. FeO是具有磁性的黑色晶体，俗称磁性氧化铁
C. Fe3O4与盐酸反应，可以生成两种盐
D. FeO转化为Fe3O4，发生的是氧化反应
3. 铁制工具在社会生产中发挥了巨大作用，冶铁的部分原理如下：
Ⅰ. C＋O22CO
Ⅱ. Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
下列说法正确的是( )
A. 常温下，Fe2O3能与水反应生成Fe(OH)3
B. Fe与Cl2反应：Fe＋Cl2FeCl2
C. Fe2O3俗称铁红，可用作红色颜料
D. 以上两个反应都是氧化还原反应，反应Ⅱ也是置换反应
4. 下列实验方案可以得到纯净的Fe(OH)2的是( )
A. 在Fe2(SO4)3溶液中加入过量的铁粉，过滤，在滤液中加入过量的NaOH溶液
B. 用铁粉与稀硫酸充分反应，然后再加入过量的氨水
C. 在FeCl2溶液上加一层苯，然后将滴管插入FeCl2溶液液面以下，慢慢滴加NaOH溶液(溶液中不能有气泡，配制FeCl2和NaOH溶液的蒸馏水必须加热煮沸)
D. 在生成Fe(OH)3的悬浊液中加过量的铁粉
5. 铁屑溶于过量的稀硫酸，过滤后向滤液中再加入过量的氨水，放置一段时间后有红褐色沉淀生成。过滤，加热沉淀物至质量不再发生变化，得到红棕色的残渣。上述沉淀和残渣分别是( )
A. 氢氧化铁 氧化铁
B. 氢氧化亚铁 氧化亚铁
C. 氢氧化亚铁、氢氧化铁 四氧化三铁
D. 氧化铁 氢氧化铁
6. 下列说法正确的是( )
①赤铁矿的主要成分是Fe2O3，Fe2O3为红棕色粉末
②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
③Fe(OH)3不能通过Fe2O3与水反应得到，但能通过化合反应制取Fe(OH)3
④氢氧化铁与HI溶液反应的离子方程式为Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
A. ①②④ B. ①③
C. ②④ D. ③④
7. 下列关于氢氧化亚铁及其制备方法的说法错误的是( )
A. 氢氧化亚铁为灰绿色絮状沉淀
B. 氢氧化亚铁易被空气氧化
C. 可利用如图所示装置来制备氢氧化亚铁
D. 实验制备中，氢氧化钠溶液应预先煮沸
8. 实验室可以用如图所示的装置制备氢氧化亚铁。下列说法错误的是( )
A. 实验前应把稀硫酸和氢氧化钠溶液均煮沸处理
B. 实验开始阶段，应把弹簧夹C、D都打开
C. 一段时间后，关闭弹簧夹C、D，在B中生成白色絮状沉淀
D. 实验结束后关闭弹簧夹D，可以较长时间保存氢氧化亚铁
9. 某化学兴趣小组按如图装置进行实验，反应开始时打开弹簧夹，当点燃从a口出来的气体无爆鸣声时关闭弹簧夹，此时剩余少量的钠，下列说法错误的是( )
A. 橡皮管能起到平衡气压的作用
B. 关闭弹簧夹后，打开分液漏斗活塞，剩余的少量钠能置换出单质铁
C. 关闭弹簧夹后，打开分液漏斗活塞，锥形瓶内能观察到有白色絮状沉淀生成
D. 反应结束后，打开锥形瓶的橡胶塞，能观察到有红褐色沉淀产生
10. 某同学对铁的氧化物具有浓厚兴趣，查阅资料后制成以下卡片：
在空气中把铁灼烧到500 ℃就形成Fe3O4；
温度再升高，可形成Fe2O3；
在更高的温度下加热Fe2O3(约1 400 ℃)时，可失去氧，又得到Fe3O4，即：
FeFe3O4Fe2O3
下列说法不正确的是( )
A. FeO和Fe3O4均为黑色固体
B. 反应①②③均为氧化还原反应
C. 热稳定性顺序：FeO＞Fe2O3＞Fe3O4
D. Fe3O4若写成氧化物的形式则化学式可写为FeO·Fe2O3，若视Fe3O4为一种盐则其化学式可写为Fe(FeO2)2
11. 如图所示的是铁与水蒸气反应的实验装置。在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒(石棉绒是耐高温材料，与水、铁不反应)的混合物，加热，并通入水蒸气，就可以完成高温下铁与水蒸气反应的实验。
,甲) ,乙) ,丙)
(1) 该实验反应的化学方程式为_________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2) 仪器a的名称是_________________________________________________________。
(3) 某同学为了研究一定时间内铁粉的转化率，设计了如下实验：准确称量一定质量的铁粉进行反应，测量反应后生成气体的体积，计算铁粉的转化率。
①该同学应该先点燃________(填“A”或“B”)处的酒精灯(或酒精喷灯)，测量气体体积不可以选用上图中________(填“甲”“乙”或“丙”)装置。
②称取5.6 g铁粉与适量石棉绒混合，然后加热反应一段时间。若测出的气体体积在标准状况下为0.896 L，则铁粉的转化率为________(转化率＝×100%，写出计算过程)。
