等级性测试
1．关于铁丝在氧气中燃烧、铁丝生锈的说法正确的是( )
A．铁丝燃烧产生白烟
B．铁丝生锈是缓慢氧化
C．铁丝燃烧的产物是Fe2O3
D．铁锈的主要成分是Fe3O4
解析：选B。铁丝燃烧看不到白烟，会看到火星四射，A错误；铁丝生锈是缓慢氧化，是铁和空气中的氧气缓慢的发生反应，B正确；铁丝燃烧的产物是Fe3O4，C错误；铁锈的主要成分是Fe2O3，D错误。
2．能正确表示下列反应的离子方程式的是( )
A．钠与氢氧化钠溶液反应：2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2
B．铁与CuSO4溶液反应：Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe3＋
C．钠与盐酸反应：Na＋2H＋===Na＋＋H2
D．铁与稀硫酸反应：2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2
解析：选A。B中Fe与Cu2＋反应时，Cu2＋氧化性较弱，只能把Fe氧化为Fe2＋，正确的离子方程式应为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。C中电荷不守恒。D中铁与稀硫酸反应生成Fe2＋而不是Fe3＋。
3．类比是研究物质性质的常用方法之一，可预测许多物质的性质。下列类比推测的说法中正确的是( )
A．已知Fe与O2能直接化合生成Fe3O4，推测Cu与O2可直接化合生成Cu3O4
B．已知Na与H2O反应生成 NaOH和H2，推测Fe与H2O反应生成Fe(OH)2和H2
C．已知Fe能与CuSO4溶液反应，推测Fe与AgNO3溶液也能反应
D．已知Na在常温下能与H2O反应，推测Fe在常温下也能与H2O反应
解析：选C。Fe与O2在点燃的条件下反应生成Fe3O4，Cu与O2反应生成CuO，故A错误；Fe与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，故B错误；Fe是活泼金属，能把金属活动性顺序中位于其后的金属离子从其盐溶液中置换出来，故C正确；Na在常温下能与H2O反应，但是Fe与水在常温下不反应，故D错误。
4．铁粉在高温条件下可与水蒸气反应，若反应后得到的干燥固体质量比反应前铁粉的质量增加了32 g，则参加反应的铁粉的物质的量是( )
A．0.5 mol B．1 mol
C．1.5 mol D．2 mol
解析：选C。
3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 Δm(固体)
3 mol 64 g
n(Fe) 32 g
解得n(Fe)＝1.5 mol。
5．下列说法不正确的是( )
A．铁与纯氧气和水蒸气反应都能生成四氧化三铁
B．铁在高温下与水蒸气的反应是置换反应
C．铁在盐酸反应生成氯化铁和氢气
D．铁与盐酸或水蒸气反应，都做还原剂
解析：选C。铁能在纯氧气中燃烧，也能在高温下与水蒸气反应，二者共同产物为四氧化三铁；铁与盐酸和水蒸气发生的反应都是置换反应，在反应中铁的化合价升高，铁做还原剂；铁与盐酸反应生成氯化亚铁，而不是氯化铁。
6．已知钠、铁都能与水反应，下列叙述不正确的是( )
A．它们反应的难易程度不同
B．它们反应的产物不完全相同
C．都需在高温条件下进行
D．反应类型都是置换反应
解析：选C。钠、铁都能与水发生置换反应，但二者反应难易程度不同，其产物不完全相同。钠在常温下与冷水剧烈反应，生成氢氧化钠和氢气；铁在高温下与水蒸气反应，生成四氧化三铁和氢气。
7．下列离子方程式不正确的是( )
A．Na与H2O反应：2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2
B．Al与稀盐酸反应：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2
C．Fe与稀盐酸反应：2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2
D．Al与CuCl2溶液反应：2Al＋3Cu2＋===2Al3＋＋3Cu
解析：选C。Fe与稀盐酸反应的离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2。
8．在标准状况下，将5.6 g铁和4.6 g钠分别与100 mL 1 mol·L－1的盐酸反应，则放出H2的体积( )
A．铁的大 B．钠的大
C．铁和钠放出的一样大 D．无法比较
解析：选B。n(HCl)＝1 mol·L－1×0.1 L＝0.1 mol，n(Fe)＝＝0.1 mol，Fe与盐酸反应的化学方程式为Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，反应中Fe过量，以HCl计算产生H2的物质的量为0.05 mol；n(Na)＝＝0.2 mol，Na与HCl反应的化学方程式为2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑，反应中Na过量，过量的Na继续与水发生反应2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，Na无论是与HCl反应还是与H2O反应，都存在关系：2Na～H2，生成H2的物质的量为0.1 mol；所以标准状况下Na反应放出H2的体积大。
9．如下图所示，在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热并通入水蒸气，可完成高温下Fe与水蒸气反应的实验。
回答下列问题：
(1)写出有关反应的化学方程式：____________________________________。
(2)干燥管C中盛放的药品是________，作用是____________________________。
(3)在D处画出用简单方法(用试管)收集氢气的装置图(所需其他仪器自选)。
(4)圆底烧瓶中盛装的是水，该装置的主要作用是________________；圆底烧瓶底部放入几片碎瓷片，碎瓷片的作用是____________________________________________。
(5)实验开始时应先点燃________，理由是_____________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)书写化学方程式时，应注意H2O的状态与产物的成分。(2)应选固体干燥剂。(3)应采用向下排空气法收集，注意导管伸入的位置。(4)通过加热圆底烧瓶中的水获得水蒸气。(5)实验时，应先加热圆底烧瓶，产生的水蒸气排净装置中的空气后，再加热硬质玻璃管，防止铁粉被空气中的氧气氧化。
答案：(1)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
(2)碱石灰(或无水CaCl2等) 除去H2中的水蒸气
(3)如图所示(注意用向下排空气法，导管伸入试管底部)
(4)为反应提供持续不断的水蒸气 防止液体暴沸
(5)酒精灯 先点燃酒精灯，产生的水蒸气排净装置中的空气后，再点燃酒精喷灯，防止Fe与O2反应
10．现有2 mol·L－1的盐酸和硫酸各100 mL，分别加入等质量的铁粉，反应完全后，所产生的气体质量之比为2∶3。试求加入的铁粉的质量。
答案：根据化学方程式Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑和Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑可知，
若盐酸、硫酸过量，等量的铁全部反应，则产生H2的质量比应为1∶1；
若铁都过量，则两酸都全部反应，根据题给数据，n(HCl)＝n(H2SO4)＝2 mol·L－1×0.1 L＝0.2 mol，则盐酸产生H2 0.1 mol，硫酸产生H2 0.2 mol，二者的质量比为1∶2。
这两种情况不符合题意，则只能是盐酸中铁过量(盐酸耗铁少)，硫酸中铁不足(硫酸耗铁多)，这种情况下，才可能使产生的H2的质量比为2∶3。
当铁与盐酸反应，盐酸全部反应时，产生的H2为0.1 mol，根据产生H2的质量比为2∶3可知，硫酸产生H2 0.15 mol。
设硫酸中参加反应的铁的质量为x，则
Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑
56 g 1 mol
x 0.15 mol
x＝8.4 g
答：加入的铁粉的质量为8.4 g。
11．在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应，可以得到铁的氧化物。该氧化物又可以经过此反应的逆反应，生成颗粒很细的铁粉。这种铁粉具有很高的反应活性，在空气中受撞击或受热时会燃烧，所以俗称“引火铁”。请分别用如图所示的两套装置，制取上述铁的氧化物和“引火铁”。实验中必须使用普通铁粉和稀盐酸，其他试剂自选(装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去)。回答下列问题：
(1)实验进行时试管A中应加入的试剂是________，烧瓶B的作用是__________，烧瓶C的作用是________，在试管D中收集得到的是________。
(2)实验时，U形管中应加入的试剂是________，长颈漏斗H中应加入________。
(3)两套装置中，在实验时需要加热的仪器是(填该仪器对应的字母)________。
(4)试管E中发生反应的化学方程式是______________________________________。
(5)为了安全，在E管中反应发生前，在F出口处必须____________________；E管中反应开始后，在F出口处应________。
解析：根据题意可知，该题中发生了三个化学反应：
3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2；
Fe3O4＋4H23Fe＋4H2O；
Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑[用稀盐酸和较活泼的金属(通常用Zn)制取H2]。
在题中给出的两个装置中，甲为水蒸气和铁反应的装置，因为D为集气装置，无氢气发生装置。因乙中有氢气制取装置I，故乙为H2还原Fe3O4的装置，用于制取“引火铁”。判断出这两个装置的用途后再进行解答。
(1)由于甲是Fe的氧化装置，故A中装有普通铁粉；B是产生水蒸气的装置；C的作用是安全瓶，防止水槽内水倒吸；试管D中收集的气体是H2。
(2)U形管的作用是净化、干燥氢气，应用固体NaOH或碱石灰等固体干燥剂。因制取过程中，H2中混有少量的HCl气体和水蒸气，在干燥H2的过程中一并去除HCl气体。
(3)需要加热的仪器：A(Fe与水蒸气需在高温下反应)、B(需加热制取水蒸气)、E(H2还原Fe3O4时需加热)。
(4)试管E中发生H2还原Fe3O4的反应：Fe3O4＋4H23Fe＋4H2O。
(5)因为H2和O2混合点燃或加热时可能爆炸，所以H2在使用时要检验纯度，多余的氢气要燃烧掉或导出室外，以避免与室内空气混合爆炸。
答案：(1)普通铁粉 产生水蒸气 防止倒吸 氢气
(2)碱石灰(或固体NaOH、CaO等碱性干燥剂) 稀盐酸
(3)ABE
(4)Fe3O4＋4H23Fe＋4H2O
(5)检验氢气的纯度 点燃氢气
课件29张PPT。第一节 铁及其化合物
第1课时 铁的单质第三章 铁 金属材料第三章 铁 金属材料单质＋2＋3H2H2等级性测试本部分内容讲解结束按ESC键退出全屏播放
第一节 铁及其化合物
第1课时 铁的单质
课程标准
核心素养
1.了解铁与某些非金属单质、酸和盐溶液的反应。
2．通过实验探究了解铁与水蒸气的反应。
1.变化观念：知道铁作为还原剂与某些非金属单质、酸和盐溶液反应时，铁与氧化性较弱的氧化剂反应，铁原子生成＋2价铁的化合物；铁与氧化性较强的氧化剂反应时，铁原子生成＋3价铁的化合物。
2．科学探究：通过对铁与水蒸气反应实验原理的探究，分析可能的生成物。
1．金属的物理通性
状态
颜色
延展性
导电、导热性
绝大多
数为固态
不透明、有金属光
泽，大多是银白色
大多数
较好
良好
金属的物理性质既有相似性又有差异性，如金属的特殊性有：
(1)金、铜等少数金属有特殊颜色。
(2)除汞外，常温下金属都是固体。
(3)密度相差较大。其中常温下密度最小的金属是锂(0.535 g·cm－3)，常见金属中密度最大的是铂(21.45 g·cm－3)。
(4)硬度相差很大。金属中硬度最大的是铬(Cr)，钠、钾等金属硬度较小。
(5)熔、沸点相差也很大。钠、钾的熔点都低于水的沸点(100 ℃)，而钨的熔点高达3 422 ℃。
2．铁的存在和冶炼
(1)铁的存在
铁在自然界中可以像陨铁中的铁那样以单质形态存在，但主要是以＋2价和＋3价化合物的形态存在于矿石中。铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝，居第四位。
(2)铁的冶炼
我国目前发现最早的人工冶铁制品是甘肃灵台出土的春秋初年秦国的铜柄铁剑，这说明春秋初年我国已掌握了冶铁技术。战国中期以后，铁制工具在社会生产中发挥了巨大的作用。工业炼铁的原理是用还原的方法把铁从铁矿石中提炼出来。工业炼铁的反应原理为3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2。
3．铁的化学性质(能写离子方程式的写离子方程式)
Fe与足量的Cl2、KMnO4(H＋)、硝酸溶液等强氧化剂反应时，被氧化为＋3价；Fe与足量的S、I2、Cu2＋等弱氧化剂反应时，被氧化为＋2价。
4．铁与水蒸气反应的实验探究
(1)铁与冷水或热水不反应，但在空气中氧气、二氧化碳、水蒸气的作用下，易腐蚀。
(2)铁与水蒸气反应的实验探究
方法
方法一(实验改进)
方法二
实验装置
续 表
方法
方法一(实验改进)
方法二
气体检验
用小试管C收集一试管气体，点燃，听到轻微的“噗”声，证明生成了H2
用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声，证明生成了H2
实验结论
铁在高温条件下能与水蒸气反应，化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
方法一中，应先点燃酒精灯产生大量水蒸气后，再点燃酒精喷灯，以防止加热的铁粉与氧气反应。方法二中，湿棉花的作用是提供水蒸气。
金属铁、钠与非金属反应的比较
与O2反应
与Cl2反应
与S反应
Na
常温下：4Na＋O2
===2Na2O
2Na＋Cl2
2NaCl
2Na＋S
Na2S
加热时：2Na＋O2
Na2O2
Fe
常温下：Fe在潮湿的
空气中生锈，主要成
分为Fe2O3·nH2O
2Fe＋3Cl2
2FeCl3
Fe＋S
FeS
Fe在纯氧中点燃
生成Fe3O4
铁与硫、氯气反应的产物中铁的价态不相同，证明氯气的氧化性强于硫。
1．下列关于铁与水反应的描述不正确的是( )
A．红热的铁能与水蒸气反应，用排水法收集产生的气体并点燃，能听到轻微“噗”声
B．铁与水蒸气的反应是氧化还原反应
C．常温下，Fe与H2O不反应，但在空气中O2、H2O的共同作用下能发生氧化反应
D．铁与水蒸气反应的固体产物是黑色的FeO
解析：选D。铁与水蒸气反应的固体产物是黑色的Fe3O4。
2．将11.5 g钠、9 g铝、28 g铁分别投入200 mL 1 mol·L－1的盐酸中，下列说法正确的是( )
A．钠与盐酸反应最剧烈，产生的气体最多
B．铝与盐酸反应产生的气体最多
C．铁与盐酸反应产生的气体比钠多
D．反应结束时产生的气体一样多
解析：选A。经计算知金属相对于盐酸都是过量的，所以Al、Fe剩余，而剩余的Na又能与水反应，因而钠与盐酸反应产生的气体最多。
3．(2019·教材改编题)某化学兴趣小组利用如图装置进行“铁与水反应”的实验，并检验产物的性质，请回答下列问题：
(1)A装置的作用是___________________________________________________，
B装置中反应的化学方程式为_____________________________________________。
(2)D装置的作用是_____________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)E装置中的现象是________________________________________________________。
(4)A、B两个装置中应先点燃________处的酒精(喷)灯，点燃E处酒精灯之前应进行的操作是________________________________________________________________________
________________________。
解析：(1)B装置中发生的反应是3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，故A装置的作用是产生水蒸气。(2)D装置的作用是除去未反应的水蒸气，干燥H2。(3)E装置中发生的反应为H2＋CuOCu＋H2O，故E装置中的现象为黑色固体变为红色，同时硬质玻璃管右端管壁有水珠生成。(4)应先点燃A处酒精灯，若先点燃B处酒精喷灯，B装置中的Fe会与空气中的O2反应；点燃E处酒精灯之前要收集H2，并检验其纯度。
答案：(1)产生水蒸气 3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
(2)除去未反应的水蒸气，干燥H2
(3)黑色固体变为红色，硬质玻璃管右端管壁有水珠生成
(4)A 收集H2，并检验其纯度
课堂小结
铁
合格考训练
1．在给定条件下，下列物质间的转化不能实现的是( )
A．FeFeCl3 B．FeFeCl3
C．FeFe3O4 D．FeFeS
解析：选B。Fe与非氧化性酸反应被氧化为＋2价，B错。
2．(2019·教材改编题)下列物质中，在一定条件下与铁反应，且铁元素的化合价能变为＋3价的是( )
A．稀硫酸 B．氯气
C．硫酸铜溶液 D．稀盐酸
解析：选B。Fe与强氧化剂Cl2反应被氧化为＋3价。
3．下列反应中，能置换出铁的是( )
A．Cu和FeSO4(溶液) B．Na和FeSO4(溶液)
C．C和Fe2O3(高温) D．Ag和FeSO4(溶液)
解析：选C。A项不发生反应；B项钠先与水反应生成氢氧化钠和氢气，氢氧化钠再与硫酸亚铁反应产生氢氧化亚铁沉淀；C项反应为3C＋2Fe2O33CO2＋4Fe；D项不发生反应。
4．(2019·教材改编题)下列变化通过一步反应不能直接完成的是( )
A．Fe―→Fe3O4 B．Na―→Na2CO3
C．Na2O2―→NaOH D．Na―→Na2O2
解析：选B。A项反应为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2；B项Na性质活泼，但不能通过一步反应直接转化为Na2CO3；C项反应为2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑；D项反应为2Na＋O2Na2O2。
5．有A、B、C三种常见的金属单质，A在空气中燃烧生成淡黄色固体；B也能在空气中剧烈燃烧，发出耀眼的白光；C在一定条件下与水蒸气反应生成H2和一种黑色固体。根据以上信息回答下列问题：
(1)写出化学式：A________；B________；C________。
(2)写出化学方程式：
①A在空气中燃烧_______________________________________________________；
②C与水蒸气反应________________________________________________________；
③A与水反应___________________________________________________________。
解析：淡黄色固体是过氧化钠，故A是钠；B能在空气中剧烈燃烧，发出耀眼的白光，故B是镁；C在一定条件下与水蒸气反应生成 H2和一种黑色固体，故C是铁。
答案：(1)Na Mg Fe
(2)①2Na＋O2Na2O2
②3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
③2Na＋2H2O===2NaOH＋H2
等级性测试
1．关于铁丝在氧气中燃烧、铁丝生锈的说法正确的是( )
A．铁丝燃烧产生白烟
B．铁丝生锈是缓慢氧化
C．铁丝燃烧的产物是Fe2O3
D．铁锈的主要成分是Fe3O4
解析：选B。铁丝燃烧看不到白烟，会看到火星四射，A错误；铁丝生锈是缓慢氧化，是铁和空气中的氧气缓慢的发生反应，B正确；铁丝燃烧的产物是Fe3O4，C错误；铁锈的主要成分是Fe2O3，D错误。
2．能正确表示下列反应的离子方程式的是( )
A．钠与氢氧化钠溶液反应：2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2
B．铁与CuSO4溶液反应：Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe3＋
C．钠与盐酸反应：Na＋2H＋===Na＋＋H2
D．铁与稀硫酸反应：2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2
解析：选A。B中Fe与Cu2＋反应时，Cu2＋氧化性较弱，只能把Fe氧化为Fe2＋，正确的离子方程式应为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。C中电荷不守恒。D中铁与稀硫酸反应生成Fe2＋而不是Fe3＋。
3．类比是研究物质性质的常用方法之一，可预测许多物质的性质。下列类比推测的说法中正确的是( )
A．已知Fe与O2能直接化合生成Fe3O4，推测Cu与O2可直接化合生成Cu3O4
B．已知Na与H2O反应生成 NaOH和H2，推测Fe与H2O反应生成Fe(OH)2和H2
C．已知Fe能与CuSO4溶液反应，推测Fe与AgNO3溶液也能反应
D．已知Na在常温下能与H2O反应，推测Fe在常温下也能与H2O反应
解析：选C。Fe与O2在点燃的条件下反应生成Fe3O4，Cu与O2反应生成CuO，故A错误；Fe与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，故B错误；Fe是活泼金属，能把金属活动性顺序中位于其后的金属离子从其盐溶液中置换出来，故C正确；Na在常温下能与H2O反应，但是Fe与水在常温下不反应，故D错误。
4．铁粉在高温条件下可与水蒸气反应，若反应后得到的干燥固体质量比反应前铁粉的质量增加了32 g，则参加反应的铁粉的物质的量是( )
A．0.5 mol B．1 mol
C．1.5 mol D．2 mol
解析：选C。
3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 Δm(固体)
3 mol 64 g
n(Fe) 32 g
解得n(Fe)＝1.5 mol。
5．下列说法不正确的是( )
A．铁与纯氧气和水蒸气反应都能生成四氧化三铁
B．铁在高温下与水蒸气的反应是置换反应
C．铁在盐酸反应生成氯化铁和氢气
D．铁与盐酸或水蒸气反应，都做还原剂
解析：选C。铁能在纯氧气中燃烧，也能在高温下与水蒸气反应，二者共同产物为四氧化三铁；铁与盐酸和水蒸气发生的反应都是置换反应，在反应中铁的化合价升高，铁做还原剂；铁与盐酸反应生成氯化亚铁，而不是氯化铁。
6．已知钠、铁都能与水反应，下列叙述不正确的是( )
A．它们反应的难易程度不同
B．它们反应的产物不完全相同
C．都需在高温条件下进行
D．反应类型都是置换反应
解析：选C。钠、铁都能与水发生置换反应，但二者反应难易程度不同，其产物不完全相同。钠在常温下与冷水剧烈反应，生成氢氧化钠和氢气；铁在高温下与水蒸气反应，生成四氧化三铁和氢气。
7．下列离子方程式不正确的是( )
A．Na与H2O反应：2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2
B．Al与稀盐酸反应：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2
C．Fe与稀盐酸反应：2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2
D．Al与CuCl2溶液反应：2Al＋3Cu2＋===2Al3＋＋3Cu
解析：选C。Fe与稀盐酸反应的离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2。
8．在标准状况下，将5.6 g铁和4.6 g钠分别与100 mL 1 mol·L－1的盐酸反应，则放出H2的体积( )
A．铁的大 B．钠的大
C．铁和钠放出的一样大 D．无法比较
解析：选B。n(HCl)＝1 mol·L－1×0.1 L＝0.1 mol，n(Fe)＝＝0.1 mol，Fe与盐酸反应的化学方程式为Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，反应中Fe过量，以HCl计算产生H2的物质的量为0.05 mol；n(Na)＝＝0.2 mol，Na与HCl反应的化学方程式为2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑，反应中Na过量，过量的Na继续与水发生反应2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，Na无论是与HCl反应还是与H2O反应，都存在关系：2Na～H2，生成H2的物质的量为0.1 mol；所以标准状况下Na反应放出H2的体积大。
9．如下图所示，在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热并通入水蒸气，可完成高温下Fe与水蒸气反应的实验。
回答下列问题：
(1)写出有关反应的化学方程式：________________________________________________。
(2)干燥管C中盛放的药品是________，作用是___________________________________。
(3)在D处画出用简单方法(用试管)收集氢气的装置图(所需其他仪器自选)。
(4)圆底烧瓶中盛装的是水，该装置的主要作用是________________；圆底烧瓶底部放入几片碎瓷片，碎瓷片的作用是_____________________________________________________。
(5)实验开始时应先点燃________，理由是_____________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)书写化学方程式时，应注意H2O的状态与产物的成分。(2)应选固体干燥剂。(3)应采用向下排空气法收集，注意导管伸入的位置。(4)通过加热圆底烧瓶中的水获得水蒸气。(5)实验时，应先加热圆底烧瓶，产生的水蒸气排净装置中的空气后，再加热硬质玻璃管，防止铁粉被空气中的氧气氧化。
答案：(1)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
(2)碱石灰(或无水CaCl2等) 除去H2中的水蒸气
(3)如图所示(注意用向下排空气法，导管伸入试管底部)
(4)为反应提供持续不断的水蒸气 防止液体暴沸
(5)酒精灯 先点燃酒精灯，产生的水蒸气排净装置中的空气后，再点燃酒精喷灯，防止Fe与O2反应
10．现有2 mol·L－1的盐酸和硫酸各100 mL，分别加入等质量的铁粉，反应完全后，所产生的气体质量之比为2∶3。试求加入的铁粉的质量。
答案：根据化学方程式Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑和Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑可知，
若盐酸、硫酸过量，等量的铁全部反应，则产生H2的质量比应为1∶1；
若铁都过量，则两酸都全部反应，根据题给数据，n(HCl)＝n(H2SO4)＝2 mol·L－1×0.1 L＝0.2 mol，则盐酸产生H2 0.1 mol，硫酸产生H2 0.2 mol，二者的质量比为1∶2。
这两种情况不符合题意，则只能是盐酸中铁过量(盐酸耗铁少)，硫酸中铁不足(硫酸耗铁多)，这种情况下，才可能使产生的H2的质量比为2∶3。
当铁与盐酸反应，盐酸全部反应时，产生的H2为0.1 mol，根据产生H2的质量比为2∶3可知，硫酸产生H2 0.15 mol。
设硫酸中参加反应的铁的质量为x，则
Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑
56 g 1 mol
x 0.15 mol
x＝8.4 g
答：加入的铁粉的质量为8.4 g。
11．在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应，可以得到铁的氧化物。该氧化物又可以经过此反应的逆反应，生成颗粒很细的铁粉。这种铁粉具有很高的反应活性，在空气中受撞击或受热时会燃烧，所以俗称“引火铁”。请分别用如图所示的两套装置，制取上述铁的氧化物和“引火铁”。实验中必须使用普通铁粉和稀盐酸，其他试剂自选(装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去)。回答下列问题：
(1)实验进行时试管A中应加入的试剂是________，烧瓶B的作用是__________，烧瓶C的作用是________，在试管D中收集得到的是________。
(2)实验时，U形管中应加入的试剂是________，长颈漏斗H中应加入________。
(3)两套装置中，在实验时需要加热的仪器是(填该仪器对应的字母)________。
(4)试管E中发生反应的化学方程式是______________________________________。
(5)为了安全，在E管中反应发生前，在F出口处必须____________________；E管中反应开始后，在F出口处应________。
解析：根据题意可知，该题中发生了三个化学反应：
3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2；
Fe3O4＋4H23Fe＋4H2O；
Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2[用稀盐酸和较活泼的金属(通常用Zn)制取H2]。
在题中给出的两个装置中，甲为水蒸气和铁反应的装置，因为D为集气装置，无氢气发生装置。因乙中有氢气制取装置I，故乙为H2还原Fe3O4的装置，用于制取“引火铁”。判断出这两个装置的用途后再进行解答。
(1)由于甲是Fe的氧化装置，故A中装有普通铁粉；B是产生水蒸气的装置；C的作用是安全瓶，防止水槽内水倒吸；试管D中收集的气体是H2。
(2)U形管的作用是净化、干燥氢气，应用固体NaOH或碱石灰等固体干燥剂。因制取过程中，H2中混有少量的HCl气体和水蒸气，在干燥H2的过程中一并去除HCl气体。
(3)需要加热的仪器：A(Fe与水蒸气需在高温下反应)、B(需加热制取水蒸气)、E(H2还原Fe3O4时需加热)。
(4)试管E中发生H2还原Fe3O4的反应：Fe3O4＋4H23Fe＋4H2O。
(5)因为H2和O2混合点燃或加热时可能爆炸，所以H2在使用时要检验纯度，多余的氢气要燃烧掉或导出室外，以避免与室内空气混合爆炸。
答案：(1)普通铁粉 产生水蒸气 防止倒吸 氢气
(2)碱石灰(或固体NaOH、CaO等碱性干燥剂) 稀盐酸
(3)ABE
(4)Fe3O4＋4H23Fe＋4H2O
(5)检验氢气的纯度 点燃氢气
等级性测试
1．下列离子方程式正确的是( )
A．铁跟FeCl3溶液反应：Fe＋Fe3＋===2Fe2＋
B．Fe跟稀盐酸反应：2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2
C．FeCl2溶液跟Cl2反应：Fe2＋＋Cl2===Fe3＋＋2Cl－
D．Fe(OH)3跟盐酸反应：Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
解析：选D。A中电荷不守恒，应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋；B中违背反应事实，应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2；C中电荷不守恒，应为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。
2．下列化合物中，不能由单质直接化合得到的是( )
A．FeCl2 B．FeS
C．Fe3O4 D．FeCl3
解析：选A。Fe和Cl2反应生成FeCl3。
3．铁屑溶于过量的稀H2SO4，过滤后向滤液中加入适量的硝酸，再加入过量的氨水，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．Fe(OH)3；Fe2O3
B．Fe(OH)2；FeO
C．Fe(OH)2；Fe(OH)3、Fe3O4
D．Fe2O3；Fe(OH)3
解析：选A。FeSO4可被HNO3氧化，加入氨水后发生反应Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH，红褐色沉淀为Fe(OH)3，加热Fe(OH)3，使其分解得到红棕色固体为Fe2O3。
4．某同学对未知物A盐的水溶液进行了鉴定，实验过程及现象如图所示：
已知硝酸能将Fe2＋氧化为Fe3＋，现对A、B、C、D做出的如下推断中，不正确的是( )
A．盐A一定是FeCl3
B．白色沉淀B是AgCl
C．滤液C中一定含Fe3＋
D．无法确定A中是否含有Fe2＋
解析：选A。生成白色沉淀证明A中含Cl－，B为AgCl，A与酸化的AgNO3溶液反应生成C，C遇KSCN生成D红色溶液，C中一定含Fe3＋。A中也可能含Fe2＋，因为A中加入了酸化的硝酸银溶液，相当于加入了硝酸，硝酸可以把Fe2＋氧化成Fe3＋。
5．制印刷电路时常用氯化铁溶液做腐蚀液，有关反应为2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2。向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，烧杯中不可能出现的是( )
A．有铜粉无铁粉
B．有铁粉无铜粉
C．铁粉、铜粉都有
D．铁粉、铜粉都无
解析：选B。向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，由于铁粉的还原性较强，故铁粉首先与氯化铁溶液反应，2FeCl3＋Fe===3FeCl2，当铁粉完全反应后，若氯化铁还有剩余，铜粉才与氯化铁溶液反应，2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2。若铁粉较少，铜粉较多，会出现A中情况；由前面的分析可知，B中情况不会出现；若铁粉较多，会出现C中情况；若铁粉和铜粉都较少，会出现D中情况。
6．下列离子的检验方法合理的是( )
A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色，说明溶液中不含Fe2＋
B．用盐酸酸化的KMnO4溶液检验Fe2(SO4)3溶液中是否含有FeSO4
C．向某溶液中加入NaOH溶液，产生红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋
D．向某溶液中加入NaOH溶液产生白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶液中只含有Fe2＋，不含有Mg2＋
解析：选C。A项中只能说明含有Fe3＋，不能说明不含Fe2＋，检验方法不合理；B项中不能用盐酸酸化KMnO4溶液，检验方法不合理；D项中氧化后生成的红褐色沉淀Fe(OH)3可能掩盖了白色沉淀Mg(OH)2，检验方法不合理。
7．下列有关除杂的操作中不正确的是( )
A．FeSO4溶液中含少量CuSO4杂质：加入过量的Fe粉，过滤
B．碳酸钠粉末中含有少量碳酸氢钠粉末：加热
C．除去FeCl3溶液中少量的FeCl2：加入新制氯水
D．CO2中混有HCl气体：通入饱和的碳酸钠溶液
解析：选D。加入过量的铁粉，发生反应Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，能够除去杂质，A正确；NaHCO3受热易分解：2NaHCO3Na2CO3＋CO2＋H2O，B正确；新制氯水与FeCl2反应：2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，从而把FeCl2转化为FeCl3而除去，C正确；CO2中混有HCl气体，通入饱和的碳酸钠溶液，除去HCl的同时，也能吸收CO2：Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3，D错误。
8．有Fe和Fe2O3的混合物27.2 g，溶于100 mL的稀硫酸中，恰好完全反应，放出2.24 L(标准状况下)H2，向反应后的溶液中滴入KSCN溶液，未见红色。混合物中单质Fe的质量为( )
A．5.6 g B．8.4 g
C．11.2 g D．16.8 g
解析：选C。Fe和Fe2O3的混合物中加入稀硫酸，恰好完全反应，放出氢气，反应后的溶液中滴加KSCN溶液不显红色，且无固体剩余，则最终溶液中的溶质为FeSO4，反应生成H2的物质的量为＝0.1 mol，则：
Fe ＋ H2SO4===FeSO4＋H2↑
0．1 mol 0.1 mol 0.1 mol
设原混合物中Fe2O3的物质的量为x mol，则：
Fe ＋ Fe2O3＋3H2SO4===3FeSO4＋3H2O
x mol x mol 3x mol
由题意可知，(x＋0.1) mol×56 g·mol－1＋x mol×160 g·mol－1＝27.2 g，解得x＝0.1，混合物中m(Fe2O3)＝0.1 mol×160 g·mol－1＝16 g，m(Fe)＝27.2 g－16 g＝11.2 g。
9．某学生小组为认识铁及其化合物的性质、分散系的性质做了如下一组综合实验，根据实验流程回答相关问题。
(1)请写出Fe2O3与①反应的离子方程式：____________________________________
________________________________________________________________________。
(2)物质②为____________。
(3)请写出FeCl3与铁粉反应的化学方程式：_________________________________
________________________________________________________________________。
(4)向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液最终生成Fe(OH)3浊液，该过程的现象为________________________________________________________________________，
此过程中发生的氧化还原反应为(用化学方程式表达)____________________ _______
________________________________________________________________________。
(5)将FeCl3饱和溶液滴入沸水中，并继续煮沸至红褐色，制得分散系③为________，它与FeCl3溶液、Fe(OH)3浊液的本质区别是_______________________________________。
解析：(1)Fe2O3为碱性氧化物，能与盐酸反应生成FeCl3和H2O。
(2)FeCl3溶液能与碱反应生成Fe(OH)3，物质②可以是NaOH、NH3·H2O等。
(3)Fe3＋具有氧化性，能氧化Fe：Fe＋2FeCl3===3FeCl2。
(4)Fe(OH)2是白色沉淀，能迅速被氧气氧化，会看到沉淀由白色迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，发生的氧化还原反应为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
(5)将饱和氯化铁溶液滴入沸水中，继续煮沸至呈红褐色，得到的是Fe(OH)3胶体。
答案：(1)Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
(2)NaOH溶液(其他合理答案也可)
(3)Fe＋2FeCl3===3FeCl2
(4)生成的白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(5)Fe(OH)3胶体 分散质粒子直径大小不同
10．(2019·教材改编题)某化学学习小组欲探究铁及其化合物的氧化性和还原性。请你协助他们完成实验报告。
(1)实验目的：探究铁及其化合物的氧化性和还原性。
(2)实验试剂及仪器
试剂：氯化亚铁溶液、氯化铁溶液、氯水、KSCN溶液、铁粉、锌片、铜片、稀硫酸。
仪器：除胶头滴管外，你认为本实验必不可少的一种玻璃仪器是________。
(3)实验记录(仿照①实验作答，填写划线部分)。
序号
实验设计
实验现象
离子方程式
解释与结论
①
在铁粉中滴入稀硫酸
铁粉溶解，溶液由无色变成浅绿色，生成无色无味气体
Fe＋2H＋===H2↑＋Fe2＋
Fe具有还原性
②
FeCl2溶液中滴入KSCN溶液，再加氯水
滴入KSCN溶液无明显变化，加入氯水立即变成红色
________
________
________
________
③
FeCl2溶液中加入锌片
________
________
Fe2＋＋Zn===Fe＋Zn2＋
________
________
④
______
______
________
________
2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
Fe3＋具有氧化性
(4)学习小组的同学将从本实验中获得的知识推广到其他类物质的学习，请判断下列物质既有氧化性又有还原性的是________(填字母)。
A．Cl2 B．Na
C．Mg2＋ D．H2O2
(5)在实验②中，有部分同学在氯化亚铁溶液中滴入KSCN溶液后，出现了红色，你认为原因可能是__________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
你对实验员在配制氯化亚铁溶液时，提出的建议是_____________________________
________________________________________________________________________。
(6)在配制氯化铁溶液时，含有少量Fe2＋，为检验少量Fe2＋的存在，请从下列物质中选择合适的试剂________(填字母)。
A．KSCN溶液 B．稀盐酸
C．KMnO4溶液 D．NaOH溶液
解析：(2)物质的性质实验是取少量试剂进行反应，根据反应现象分析判断性质，故实验都是在试管中进行的。(3)②氯化亚铁溶液中滴入KSCN溶液，无明显变化，加入氯水后溶液立即变成红色，反应的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－、Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3，实验证明Fe2＋具有还原性。③氯化亚铁溶液中加入锌片，锌片溶解，析出铁，溶液从浅绿色变为无色，锌置换出铁，证明Fe2＋具有氧化性。④铁离子与硫氰化钾溶液生成红色溶液，加入铜片后红色褪去，说明铁离子具有氧化性。(4)物质既有氧化性又有还原性，说明元素化合价处于中间价态。A项，Cl2中氯元素的化合价可以升高也可以降低，具有还原性和氧化性；B项，Na元素的化合价只能升高，只具有还原性；C项，Mg2＋中镁元素的化合价只能降低，只具有氧化性；D项，H2O2中氧元素的化合价可以升高也可以降低，具有还原性和氧化性。(5)在氯化亚铁溶液中滴入KSCN溶液后，出现了红色，说明亚铁离子被氧化为铁离子，为防止亚铁离子被氧化，需要加入少量铁粉。(6)KSCN溶液和亚铁离子不反应，故A不符合；稀盐酸不能检验亚铁离子的存在，故B不符合；KMnO4溶液可以氧化亚铁离子，而使其本身褪色，故C符合；NaOH溶液和铁离子反应生成红褐色沉淀，和亚铁离子反应生成白色沉淀，白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，反应现象不易分辨，故D不符合。
答案：(2)试管
(3)②2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－、Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3 Fe2＋具有还原性
③锌片逐渐溶解，溶液的浅绿色逐渐褪去 Fe2＋具有氧化性
④向FeCl3溶液中加入KSCN溶液，再加入Cu片 滴入KSCN溶液呈红色，加入Cu片后红色消失
(4)AD
(5)氯化亚铁溶液中的Fe2＋被氧化 配制氯化亚铁溶液时要加入少量的铁粉
(6)C
课件49张PPT。第2课时 铁的重要化合物第三章 铁 金属材料第三章 铁 金属材料第三章 铁 金属材料黑色粉末红棕色粉末黑色晶体＋2＋3＋2、＋3Fe3O4碱性FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2OFe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2OFe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2OFe2O3白色红褐色难白色红褐色沉淀生成红褐色沉淀Fe2＋Fe3＋Fe2＋Fe3＋Fe2＋Fe3＋浅绿不变色红色等级性测试本部分内容讲解结束按ESC键退出全屏播放第2课时 铁的重要化合物
课程标准
核心素养
1.通过实验探究了解铁盐和亚铁盐的性质，了解氢氧化铁和氢氧化亚铁的制取及其性质，了解这些物质在生产和生活中的应用。
2．了解铁的氧化物的性质及其应用。
1.变化观念：认识铁的重要化合物的化学性质。
2．科学探究：通过氢氧化铁和氢氧化亚铁的制取实验，探究其性质；通过实验探究铁盐和亚铁盐的检验，从而探究铁的重要化合物的相互转化。
3．证据推理：具有证据意识，能基于证据对铁的重要化合物的性质、物质组成、结构及其变化提出可能的假设，通过分析推理加以证实或证伪。
铁的氧化物和氢氧化物
一、铁的氧化物
1．物理性质
氧化物
FeO
Fe2O3
Fe3O4
颜色状态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
铁的价态
＋2
＋3
＋2、＋3
溶解性
都不溶于水
2.化学性质
(1)稳定性：FeO不稳定，在空气里受热，迅速被氧化成Fe3O4。
(2)与酸反应：FeO和Fe2O3属于碱性氧化物，与盐酸反应的离子方程式分别为FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O，Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O。
(3)四氧化三铁(Fe3O4)的化学式可写成FeO·Fe2O3，其溶于盐酸的离子方程式为Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O。
3．用途
Fe2O3常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料，赤铁矿的主要成分是Fe2O3，是炼铁原料，也可作外墙涂料。
(1)FeO、Fe2O3属于碱性氧化物，Fe3O4不属于碱性氧化物。
(2)Fe3O4与盐酸反应可分别看作Fe2O3、FeO与盐酸反应，然后把两个反应式相加。
(3)FeO、Fe3O4遇氧化性酸(如HNO3)发生氧化还原反应，＋2价的铁均被氧化成＋3价。
二、铁的氢氧化物
1．物理性质
Fe(OH)2
Fe(OH)3
色、态
白色固体
红褐色固体
溶解性
难溶于水
2.制备实验
Fe(OH)2
Fe(OH)3
操作
现象
产生白色絮状沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色沉淀
生成红褐色沉淀
离子方程式
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓；
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
实验结论
Fe(OH)3与Fe(OH)2分别可用相应的可溶性盐与可溶性碱反应制得
3.化学性质
Fe(OH)2
Fe(OH)3
稳定性
不稳定，易被O2氧化，受热易分解，但产物复杂
不稳定，受热易分解，化学方程式为2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O
与盐酸反
应的离子
方程式
Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O
Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
制备Fe(OH)2的注意事项
(1)Fe2＋必须是新配制的，并加入Fe粉，以防Fe2＋被氧化成Fe3＋；
(2)除去溶液中溶解的O2，其方法是加热煮沸NaOH溶液；
(3)为了防止滴加NaOH溶液时带入空气，滴管末端要插入试管内的液面以下，再挤出NaOH溶液；
(4)必要时可在液面上加植物油或苯进行液封。
1．下列说法不正确的是( )
A．铁的氧化物均为黑色固体，均难溶于水
B．Fe(OH)2在空气中易变质，生成红褐色的Fe(OH)3
C．铁在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色的Fe3O4
D．氢氧化亚铁为白色絮状沉淀
解析：选A。FeO是一种黑色粉末，Fe2O3是一种红棕色粉末，Fe3O4是一种具有磁性的黑色晶体。
2．下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是( )
A．①② B．①③
C．②③ D．①②③
解析：选B。因为Fe(OH)2在空气中易被氧化成Fe(OH)3，故要长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的空气或氧气。装置①是先用铁与稀硫酸反应生成的H2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，③中液面上加苯阻止了生成的Fe(OH)2与空气接触；②由于能接触空气中的O2，故不能较长时间观察到白色沉淀。
3．在如图所示的装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀硫酸等试剂制备Fe(OH)2沉淀。
(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Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子，后续的实验步骤是_____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：该制备方法的原理是利用稀硫酸和铁屑产生氢气，先赶尽装置中的空气。确定空气赶尽后，再夹紧止水夹，通过H2产生的压强将试管Ⅰ中产生的FeSO4溶液压入试管Ⅱ的NaOH溶液中，从而使产生的白色Fe(OH)2沉淀在H2的还原性气氛中得以较长时间保持。
答案：(1)稀硫酸、铁屑 (2)NaOH溶液
(3)检验试管Ⅱ出口处排出氢气的纯度，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Ⅱ，且外界空气不容易进入
铁盐和亚铁盐
1．常见的铁盐有Fe2(SO4)3、FeCl3等，常见的亚铁盐有FeSO4、FeCl2等。
2．Fe2＋、Fe3＋的检验方法
(1)观察法：浅绿色溶液中含有Fe2＋；棕黄色溶液中含有Fe3＋。
(2)加碱法：若产生的白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色的为Fe2＋；若直接产生红褐色沉淀的为Fe3＋。
(3)加KSCN溶液法：无明显现象，再加新制氯水变红色的为Fe2＋；若溶液直接变红色的为Fe3＋。
3．Fe2＋与Fe3＋的转化
(1)在盛有氯化铁溶液的试管中加适量铁粉振荡后，溶液变成浅绿色；再加KSCN溶液，溶液不变色；取上层清液再加入氯水后，溶液变成红色。
(2)上述实验中有关反应的离子方程式是2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。
(3)结论：Fe2＋和Fe3＋在一定条件下可以相互转化。
Fe3＋Fe2＋
1．铁及其化合物的转化——“铁三角”
铁元素有三种常见价态：0价、＋2价和＋3价，这三种价态的铁在一定条件下可相互转化，我们称之为“铁三角”。
(1)Fe只有还原性，可以被氧化成Fe2＋或Fe3＋
①FeFe2＋
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑(非氧化性酸)；
Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu；
Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。
②Fe―→Fe3O4
3Fe＋2O2Fe3O4；
3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。
③FeFe3＋
2Fe＋3X22FeX3(X代表F、Cl、Br)。
(2)Fe2＋既具有还原性又具有氧化性，可以被氧化为Fe3＋，也可以被还原为Fe
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－；
Zn＋Fe2＋===Zn2＋＋Fe；
FeO＋COFe＋CO2。
(3)Fe3＋具有较强氧化性，可被还原为Fe2＋或Fe
2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋(利用覆铜板制作印刷电路板)；
Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2；
Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3。
金属阳离子被还原不一定得到金属单质。例如：Fe3＋―→Fe2＋。
2．Fe3＋、Fe2＋的检验
检验方法
Fe2＋
Fe3＋
观察法
浅绿色
棕黄色
加碱法
(NaOH
溶液)
①现象：白色沉淀灰绿色红褐色沉淀
②反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色)；4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3(红褐色)
①现象：红褐色沉淀
②反应：Fe3＋＋3OH－===
Fe(OH)3↓(红褐色)
加盐法
(KSCN
溶液)
①现象：加入KSCN溶液无明显现象，再滴入氯水，溶液变成红色
②反应：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－；
Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3(红色)
①现象：加入KSCN溶液，溶液变为红色
②反应：Fe3＋＋3SCN－===
Fe(SCN)3(红色)
检验Fe2＋的注意事项
(1)只含Fe2＋的溶液
检验Fe2＋加入试剂的顺序：待测液不变色红色(含Fe2＋，不含Fe3＋)。
①加KSCN溶液前，防止加入氧化性物质[如H2O2、NO(H＋)等]，使Fe2＋被氧化。
②氧化剂不能选用酸性KMnO4溶液。原因：酸性KMnO4溶液本身显紫红色，对Fe(SCN)3的红色有干扰；酸性KMnO4溶液能氧化KSCN，溶液不变红色，不能证明不含Fe2＋。
(2)同时含有Fe2＋和Fe3＋的溶液
Fe2＋对检验Fe3＋无干扰，可以滴加KSCN溶液检验Fe3＋；Fe3＋对检验Fe2＋有干扰，不能采用加KSCN溶液检验Fe2＋，通常向溶液中滴加适量酸性KMnO4溶液，溶液紫红色褪去说明含有Fe2＋。
1．向某溶液中加入含Fe2＋的溶液后，无明显变化，当再滴加几滴新制的氯水后，溶液变成红色，则下列结论错误的是( )
A．该溶液中一定含有SCN－
B．氧化性：Fe3＋>Cl2
C．Fe2＋与SCN－不能形成红色物质
D．Fe2＋被氯水氧化成Fe3＋
解析：选B。Cl2将Fe2＋氧化成Fe3＋，说明氧化性：Cl2>Fe3＋，选项B不正确。
2．已知A为常见的金属单质，根据如图所示的关系，下列叙述中正确的是( )
A．A为Fe，B为FeO
B．C→D溶液的颜色变化：浅绿色→棕黄色
C．④的离子方程式：Fe＋Fe3＋===2Fe2＋
D．⑤的离子方程式：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
解析：选B。由“红褐色固体”可知F是Fe(OH)3，从而得出A为Fe，“黑色晶体B”为Fe3O4，继而推出C为FeCl2，D为FeCl3，E为Fe(OH)2。⑤的离子方程式可为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，④的离子方程式可为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。
3．某同学为了检验家中的一瓶补铁药(成分为FeSO4)是否变质，查阅了有关资料，得知SCN－、Fe2＋能被酸性 KMnO4溶液氧化而使酸性KMnO4溶液褪色，并结合已学的知识设计了如下实验；
①将药片除去糖衣研细后溶解、过滤。
②取滤液分别加入两支试管中，在一支试管中加入酸性KMnO4溶液，在另一支试管中加入KSCN溶液。
请完成下列问题：
(1)若滴入酸性KMnO4溶液后褪色，滴入KSCN溶液后不变红，结论是____________。
(2)若滴入酸性KMnO4溶液后不褪色，滴入KSCN溶液变红，结论是____________。
(3)若滴入酸性KMnO4溶液后褪色，滴入KSCN溶液变红，结论是____________。
(4)________(填“能”或“不能”)将酸性KMnO4溶液和KSCN溶液滴入同一支试管中进行验证，原因是_____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：加入酸性KMnO4溶液褪色说明含有Fe2＋，而加入KSCN溶液变红则说明含有Fe3＋，所以前三问的答案很容易得出。第(4)问中的原因可归纳为两条，一是酸性KMnO4溶液呈紫红色，影响Fe3＋的检验；二是KSCN具有还原性，可以被酸性KMnO4溶液氧化，影响Fe2＋的检验。
答案：(1)补铁药没有变质
(2)补铁药完全变质
(3)补铁药部分变质
(4)不能 酸性KMnO4溶液呈紫红色，影响Fe3＋的检验；KSCN具有还原性，影响Fe2＋的检验
课堂小结
合格考训练
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)Fe3O4可由单质直接化合得到。( )
(2)FeCl2、FeCl3、Fe(OH)3都可通过化合反应生成。( )
(3)Fe3＋、Cu2＋、H＋、Fe2＋四种离子中氧化能力最强的是Fe3＋。( )
(4)在配制FeSO4溶液时，为防止FeSO4被氧化而变质，常在溶液中加入少量的铁粉。( )
(5)某溶液中滴加氯水，然后滴加KSCN溶液，溶液显红色，该溶液中一定含有Fe2＋。( )
答案：(1)√ (2)√ (3)√ (4)√ (5)×
2．下列说法正确的是( )
A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4
B．Fe2O3为碱性氧化物，可与水反应生成Fe(OH)3
C．铁锈的主要成分是Fe2O3
D．Fe3O4中铁元素有＋2价和＋3价，故Fe3O4是混合物
解析：选C。赤铁矿、铁锈的主要成分均是Fe2O3，A错误，C正确；Fe2O3为碱性氧化物，但不与水反应，B错误；Fe3O4为化合物，不是混合物，D错误。
3．在空气中氢氧化亚铁白色沉淀可转化为红褐色沉淀。关于该反应的下列叙述中不正确的是( )
A．生成物为氢氧化铁
B．该反应是化合反应
C．该反应是氧化还原反应
D．氢氧化亚铁做氧化剂
解析：选D。氢氧化亚铁易与氧气、水反应生成氢氧化铁，该反应既是化合反应，又是氧化还原反应，氢氧化亚铁是还原剂，氧气是氧化剂。
4．下列反应中Fe3＋表现氧化性的是( )
①FeCl3溶液能使淀粉－KI试纸变蓝
②FeCl3溶液中加入NaOH溶液产生红褐色沉淀
③FeCl3溶液中加入AgNO3溶液产生白色沉淀
④FeCl3溶液中通入H2S气体产生沉淀
A．①② B．②④
C．①④ D．②③
解析：选C。①2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2，Fe3＋化合价降低，表现氧化性，故正确；②Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓，Fe3＋化合价不变，没有表现氧化性，故错误；③Ag＋＋Cl－===AgCl↓，Fe3＋化合价不变，没有表现氧化性，故错误；④2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋2H＋＋S↓，Fe3＋化合价降低，表现氧化性，故正确。
5．电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔，制造印刷电路板。
(1)检验溶液中Fe3＋存在的试剂是__________，证明Fe3＋存在的现象是______________。
(2)写出FeCl3溶液与金属铜发生反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
(3)某工程师为了从使用过的腐蚀废液中回收铜，并重新获得FeCl3溶液，准备采用下列步骤：
A．请写出上述实验中加入或生成的有关物质的化学式：
①____________；②____________；③_________________________________；
④____________；⑤____________；⑥____________________________________。
B．请写出相关反应的化学方程式：
______________________；___________________________________________；
______________________；________________________________________。
解析：(3)从腐蚀铜的废液中回收铜，并重新获得FeCl3溶液，流程如下。
答案：(1)KSCN溶液 溶液变成红色
(2)2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2
(3)A.①Fe ②FeCl2 ③Fe和Cu ④HCl ⑤FeCl2
⑥Cl2
B．2FeCl3＋Fe===3FeCl2 CuCl2＋Fe===FeCl2＋Cu Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑ 2FeCl2＋Cl2===2FeCl3
等级性测试
1．下列离子方程式正确的是( )
A．铁跟FeCl3溶液反应：Fe＋Fe3＋===2Fe2＋
B．Fe跟稀盐酸反应：2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2
C．FeCl2溶液跟Cl2反应：Fe2＋＋Cl2===Fe3＋＋2Cl－
D．Fe(OH)3跟盐酸反应：Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
解析：选D。A中电荷不守恒，应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋；B中违背反应事实，应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2；C中电荷不守恒，应为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。
2．下列化合物中，不能由单质直接化合得到的是( )
A．FeCl2 B．FeS
C．Fe3O4 D．FeCl3
解析：选A。Fe和Cl2反应生成FeCl3。
3．铁屑溶于过量的稀H2SO4，过滤后向滤液中加入适量的硝酸，再加入过量的氨水，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．Fe(OH)3；Fe2O3
B．Fe(OH)2；FeO
C．Fe(OH)2；Fe(OH)3、Fe3O4
D．Fe2O3；Fe(OH)3
解析：选A。FeSO4可被HNO3氧化，加入氨水后发生反应Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH，红褐色沉淀为Fe(OH)3，加热Fe(OH)3，使其分解得到红棕色固体为Fe2O3。
4．某同学对未知物A盐的水溶液进行了鉴定，实验过程及现象如图所示：
已知硝酸能将Fe2＋氧化为Fe3＋，现对A、B、C、D做出的如下推断中，不正确的是( )
A．盐A一定是FeCl3
B．白色沉淀B是AgCl
C．滤液C中一定含Fe3＋
D．无法确定A中是否含有Fe2＋
解析：选A。生成白色沉淀证明A中含Cl－，B为AgCl，A与酸化的AgNO3溶液反应生成C，C遇KSCN生成D红色溶液，C中一定含Fe3＋。A中也可能含Fe2＋，因为A中加入了酸化的硝酸银溶液，相当于加入了硝酸，硝酸可以把Fe2＋氧化成Fe3＋。
5．制印刷电路时常用氯化铁溶液做腐蚀液，有关反应为2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2。向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，烧杯中不可能出现的是( )
A．有铜粉无铁粉
B．有铁粉无铜粉
C．铁粉、铜粉都有
D．铁粉、铜粉都无
解析：选B。向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，由于铁粉的还原性较强，故铁粉首先与氯化铁溶液反应，2FeCl3＋Fe===3FeCl2，当铁粉完全反应后，若氯化铁还有剩余，铜粉才与氯化铁溶液反应，2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2。若铁粉较少，铜粉较多，会出现A中情况；由前面的分析可知，B中情况不会出现；若铁粉较多，会出现C中情况；若铁粉和铜粉都较少，会出现D中情况。
6．下列离子的检验方法合理的是( )
A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色，说明溶液中不含Fe2＋
B．用盐酸酸化的KMnO4溶液检验Fe2(SO4)3溶液中是否含有FeSO4
C．向某溶液中加入NaOH溶液，产生红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋
D．向某溶液中加入NaOH溶液产生白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶液中只含有Fe2＋，不含有Mg2＋
解析：选C。A项中只能说明含有Fe3＋，不能说明不含Fe2＋，检验方法不合理；B项中不能用盐酸酸化KMnO4溶液，检验方法不合理；D项中氧化后生成的红褐色沉淀Fe(OH)3可能掩盖了白色沉淀Mg(OH)2，检验方法不合理。
7．下列有关除杂的操作中不正确的是( )
A．FeSO4溶液中含少量CuSO4杂质：加入过量的Fe粉，过滤
B．碳酸钠粉末中含有少量碳酸氢钠粉末：加热
C．除去FeCl3溶液中少量的FeCl2：加入新制氯水
D．CO2中混有HCl气体：通入饱和的碳酸钠溶液
解析：选D。加入过量的铁粉，发生反应Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，能够除去杂质，A正确；NaHCO3受热易分解：2NaHCO3Na2CO3＋CO2＋H2O，B正确；新制氯水与FeCl2反应：2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，从而把FeCl2转化为FeCl3而除去，C正确；CO2中混有HCl气体，通入饱和的碳酸钠溶液，除去HCl的同时，也能吸收CO2：Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3，D错误。
8．有Fe和Fe2O3的混合物27.2 g，溶于100 mL的稀硫酸中，恰好完全反应，放出2.24 L(标准状况下)H2，向反应后的溶液中滴入KSCN溶液，未见红色。混合物中单质Fe的质量为( )
A．5.6 g B．8.4 g
C．11.2 g D．16.8 g
解析：选C。Fe和Fe2O3的混合物中加入稀硫酸，恰好完全反应，放出氢气，反应后的溶液中滴加KSCN溶液不显红色，且无固体剩余，则最终溶液中的溶质为FeSO4，反应生成H2的物质的量为＝0.1 mol，则：
Fe ＋ H2SO4===FeSO4＋H2↑
0．1 mol 0.1 mol 0.1 mol
设原混合物中Fe2O3的物质的量为x mol，则：
Fe ＋ Fe2O3＋3H2SO4===3FeSO4＋3H2O
x mol x mol 3x mol
由题意可知，(x＋0.1) mol×56 g·mol－1＋x mol×160 g·mol－1＝27.2 g，解得x＝0.1，混合物中m(Fe2O3)＝0.1 mol×160 g·mol－1＝16 g，m(Fe)＝27.2 g－16 g＝11.2 g。
9．某学生小组为认识铁及其化合物的性质、分散系的性质做了如下一组综合实验，根据实验流程回答相关问题。
(1)请写出Fe2O3与①反应的离子方程式：____________________________________
________________________________________________________________________。
(2)物质②为____________。
(3)请写出FeCl3与铁粉反应的化学方程式：_________________________________
________________________________________________________________________。
(4)向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液最终生成Fe(OH)3浊液，该过程的现象为________________________________________________________________________，
此过程中发生的氧化还原反应为(用化学方程式表达)____________________ _______
________________________________________________________________________。
(5)将FeCl3饱和溶液滴入沸水中，并继续煮沸至红褐色，制得分散系③为________，它与FeCl3溶液、Fe(OH)3浊液的本质区别是_______________________________________。
解析：(1)Fe2O3为碱性氧化物，能与盐酸反应生成FeCl3和H2O。
(2)FeCl3溶液能与碱反应生成Fe(OH)3，物质②可以是NaOH、NH3·H2O等。
(3)Fe3＋具有氧化性，能氧化Fe：Fe＋2FeCl3===3FeCl2。
(4)Fe(OH)2是白色沉淀，能迅速被氧气氧化，会看到沉淀由白色迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，发生的氧化还原反应为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
(5)将饱和氯化铁溶液滴入沸水中，继续煮沸至呈红褐色，得到的是Fe(OH)3胶体。
答案：(1)Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
(2)NaOH溶液(其他合理答案也可)
(3)Fe＋2FeCl3===3FeCl2
(4)生成的白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(5)Fe(OH)3胶体 分散质粒子直径大小不同
10．(2019·教材改编题)某化学学习小组欲探究铁及其化合物的氧化性和还原性。请你协助他们完成实验报告。
(1)实验目的：探究铁及其化合物的氧化性和还原性。
(2)实验试剂及仪器
试剂：氯化亚铁溶液、氯化铁溶液、氯水、KSCN溶液、铁粉、锌片、铜片、稀硫酸。
仪器：除胶头滴管外，你认为本实验必不可少的一种玻璃仪器是________。
(3)实验记录(仿照①实验作答，填写划线部分)。
序号
实验设计
实验现象
离子方程式
解释与结论
①
在铁粉中滴入稀硫酸
铁粉溶解，溶液由无色变成浅绿色，生成无色无味气体
Fe＋2H＋===H2↑＋Fe2＋
Fe具有还原性
②
FeCl2溶液中滴入KSCN溶液，再加氯水
滴入KSCN溶液无明显变化，加入氯水立即变成红色
________
________
________
________
③
FeCl2溶液中加入锌片
________
________
Fe2＋＋Zn===Fe＋Zn2＋
________
________
④
______
______
________
________
2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
Fe3＋具有氧化性
(4)学习小组的同学将从本实验中获得的知识推广到其他类物质的学习，请判断下列物质既有氧化性又有还原性的是________(填字母)。
A．Cl2 B．Na
C．Mg2＋ D．H2O2
(5)在实验②中，有部分同学在氯化亚铁溶液中滴入KSCN溶液后，出现了红色，你认为原因可能是__________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
你对实验员在配制氯化亚铁溶液时，提出的建议是_____________________________
________________________________________________________________________。
(6)在配制氯化铁溶液时，含有少量Fe2＋，为检验少量Fe2＋的存在，请从下列物质中选择合适的试剂________(填字母)。
A．KSCN溶液 B．稀盐酸
C．KMnO4溶液 D．NaOH溶液
解析：(2)物质的性质实验是取少量试剂进行反应，根据反应现象分析判断性质，故实验都是在试管中进行的。(3)②氯化亚铁溶液中滴入KSCN溶液，无明显变化，加入氯水后溶液立即变成红色，反应的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－、Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3，实验证明Fe2＋具有还原性。③氯化亚铁溶液中加入锌片，锌片溶解，析出铁，溶液从浅绿色变为无色，锌置换出铁，证明Fe2＋具有氧化性。④铁离子与硫氰化钾溶液生成红色溶液，加入铜片后红色褪去，说明铁离子具有氧化性。(4)物质既有氧化性又有还原性，说明元素化合价处于中间价态。A项，Cl2中氯元素的化合价可以升高也可以降低，具有还原性和氧化性；B项，Na元素的化合价只能升高，只具有还原性；C项，Mg2＋中镁元素的化合价只能降低，只具有氧化性；D项，H2O2中氧元素的化合价可以升高也可以降低，具有还原性和氧化性。(5)在氯化亚铁溶液中滴入KSCN溶液后，出现了红色，说明亚铁离子被氧化为铁离子，为防止亚铁离子被氧化，需要加入少量铁粉。(6)KSCN溶液和亚铁离子不反应，故A不符合；稀盐酸不能检验亚铁离子的存在，故B不符合；KMnO4溶液可以氧化亚铁离子，而使其本身褪色，故C符合；NaOH溶液和铁离子反应生成红褐色沉淀，和亚铁离子反应生成白色沉淀，白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，反应现象不易分辨，故D不符合。
答案：(2)试管
(3)②2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－、Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3 Fe2＋具有还原性
③锌片逐渐溶解，溶液的浅绿色逐渐褪去 Fe2＋具有氧化性
④向FeCl3溶液中加入KSCN溶液，再加入Cu片 滴入KSCN溶液呈红色，加入Cu片后红色消失
(4)AD
(5)氯化亚铁溶液中的Fe2＋被氧化 配制氯化亚铁溶液时要加入少量的铁粉
(6)C
