第1节 第2课时 铁、铁的氧化物和铁的氢氧化物铁及其化合物之间的转化关系

第2课时　铁、铁的氧化物和铁的氢氧化物

铁及其化合物之间的转化关系

　铁的性质

1．铁的物理性质

纯净的铁是光亮的________色金属，密度为7.86 g·cm－3，熔点为1 538 ℃。纯铁的抗腐蚀能力很强，具有良好的延展性和导热性，导电性比铜、铝差，能被________吸引。

2．铁的化学性质(填离子方程式或化学方程式)

自我校对：

银白　磁铁　2Fe＋3Cl22FeCl3　3Fe＋2O2Fe3O4　Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑　Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋　Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋

(1)Fe与Cl2反应生成FeCl3，Fe与盐酸反应生成FeCl2。

(2)常温下铁在潮湿的空气中生成铁锈，其主要成分是Fe2O3·xH2O，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。

(3)铁与硫蒸气反应生成的是FeS而不是Fe2S3。

1．(2019·宜良一中高一月考)下列关于铁与盐酸反应的叙述不正确的是(　　)

A．该反应是置换反应

B．铁是还原剂

C．HCl是氧化剂

D．产物是氯化铁和氢气

解析：选D。铁与盐酸发生置换反应生成氯化亚铁和氢气，化学方程式为Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，该反应的还原剂是铁，氧化剂是HCl，所以D错误。

2．(2019·扬州高一调研)高温时铁与水蒸气能发生反应：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，该反应属于(　　)

A．置换反应 B．分解反应

C．化合反应 D．复分解反应

解析：选A。3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2反应特点为单质与化合物反应生成新的单质和新的化合物，属于置换反应，A正确。

　铁的氧化物和铁的氢氧化物

1．铁的氧化物

2.铁的氢氧化物

自我校对：

铁红　红棕色　＋2　＋3　2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe　白色　红褐色　灰绿　红褐

(1)Fe3O4的组成可用氧化物的形式表示为FeO·Fe2O3，即有的铁显＋2价，的铁显＋3价。

(2)Fe(NO3)2溶液酸化后，NO在酸性条件下具有强氧化性，会将Fe2＋氧化成Fe3＋。

1．(2019·元江一中高一月考)下列实验能制备氢氧化铁沉淀的是(　　)

A．将氧化铁和水直接加热

B．将水蒸气通过炽热铁粉

C．氧化铁先用盐酸溶解再加烧碱溶液

D．将饱和氯化铁溶液逐滴滴入沸水中

解析：选C。A项，氧化铁不溶于水，不能与水反应生成氢氧化铁；B项，水蒸气能与炽热铁粉反应生成四氧化三铁和氢气；C项，氧化铁先用盐酸溶解生成氯化铁和水，再加烧碱溶液得到氢氧化铁沉淀；D项，将饱和氯化铁溶液逐滴滴入沸水中，可制备氢氧化铁胶体。

2．(2019·佛山一中高一期中)对铁及其化合物颜色描述不正确的是(　　)

A．还原铁粉——银白色

B．Fe(OH)3——红褐色

C．Fe(SCN)3溶液——红色

D．FeSO4溶液——浅绿色

解析：选A。A项，还原铁粉为黑色粉末，故A错误；B项，Fe(OH)3为红褐色固体，故B正确；C项，Fe(SCN)3溶液呈红色，故C正确；D项，亚铁盐溶液呈浅绿色，故FeSO4溶液呈浅绿色，故D正确。

　铁及其化合物之间的转化关系

1．常见铁及其化合物之间的关系

2．补铁剂中铁元素价态的检验

(1)铁元素在人体中起着重要的作用。如果人体缺铁，就会出现________。严重缺铁可服用________。

(2)补铁口服液是常见的补铁剂，其中除了含铁化合物外，还常添加抗氧化物质(如________)、甜味剂、香精等。

(3)实验方案

自我校对：

Fe2O3　Fe3O4　FeO　Fe(OH)3　Fe(OH)2

贫血症状　补铁剂　维生素C　红　＋2

＋3

1．下列各组物质反应后，再滴入KSCN溶液，显红色的是(　　)

A．向CuCl2溶液中加入铁粉

B．向FeO粉末中加入稀硫酸

C．向Fe与过量稀盐酸反应后的溶液中加入少量氯水

D．向Fe(OH)3与过量稀盐酸反应后的溶液中加入过量铁粉

解析：选C。铁粉与氯化铜溶液反应生成氯化亚铁和单质铜；FeO与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和水；Fe(OH)3与过量稀盐酸反应生成氯化铁和水，氯化铁与过量铁粉反应生成氯化亚铁，滴入KSCN溶液不会显红色，选项A、B、D错误；Fe与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，氯化亚铁与氯气反应生成氯化铁，滴入KSCN溶液，溶液显红色，选项C正确。

2．某研究性学习小组为探究某医药公司出品的液体补铁剂中的铁元素，进行了如下实验：

Ⅰ.向试管中加入液体补铁剂2 mL，加入蒸馏水，振荡后发现溶液变澄清透明；滴加KSCN溶液，溶液显淡红色。学生甲认为此补铁剂含铁量很低，属不合格产品。

(1)你认为学生甲的观点合理吗？________。

Ⅱ.学生乙认为还应进一步进行探究实验，他将学生甲所得溶液分成三份，分别加入了氯水、溴水、碘水。发现加入氯水、溴水后溶液呈红色，颜色明显加深，加入碘水的试管颜色无明显变化。请回答下列问题：

(2)根据乙的上述实验，说明补铁剂中的铁为__________________________________。

(3)向补铁剂溶液中滴加KSCN溶液，显淡红色的原因： ________________________。

(4)请根据乙同学的实验现象进一步推断，氯、溴的单质可将铁单质氧化成________价铁，而Fe与I2反应的产物应该是________。

答案：(1)不合理　(2)＋2价铁　(3)少量的Fe2＋被氧化成Fe3＋　(4)＋3　FeI2

合格考训练[学生用书P94(单独成册)]

1．为了预防缺铁性贫血，人体必须保证足够的铁的摄入。这里的“铁”是指(　　)

A．铁单质 B．铁元素

C．氢氧化铁 D．氧化铁

解析：选B。人体血红蛋白中含Fe2＋，故指铁元素。

2．铁锈的成分中含有铁的氧化物、铁的氢氧化物。研究证明，铁器的生锈与大气中的氧气、水蒸气有关。下列做法中最有利于减缓铁器生锈的是(　　)

A．铁锅用完后用水刷洗干净其表面的油污

B．久置不用的铁刀涂抹凡士林在空气中保存

C．将铁壶盛水后保存

D．铁勺、铁铲放在阴暗潮湿处保存

解析：选B。铁器的生锈与大气中的氧气、水蒸气有关，所以要防止铁生锈，就要尽可能地减少铁器与空气、水分的接触，故选B。

3．下列有关反应中不涉及铁元素价态变化的是(　　)

A．用铁粉除去氯化亚铁溶液中的少许氯化铁杂质

B．铁在氧气中燃烧，其产物溶于盐酸中可得到两种盐

C．氢氧化亚铁是白色固体，在空气中迅速变成灰绿色，最终变成红褐色

D．氢氧化铁受热分解

解析：选D。 A项，Fe＋2FeCl3===3FeCl2，铁的化合价由0价和＋3价变为＋2价；B项，3Fe＋2O2Fe3O4，铁的化合价由0价变为＋2价和＋3价；C项，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，铁的化合价由＋2价变为＋3价；D项，2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O，铁元素的化合价没有变，仍然为＋3价。

4．一个体重50 kg的健康人含铁2 g。这2 g铁在人体中不是以金属单质的形式存在，而是以Fe2＋和Fe3＋的形式存在。二价铁离子(亚铁离子)易被吸收，给贫血者补充铁时，应补充含亚铁离子的亚铁盐，如硫酸亚铁(FeSO4)。服用维生素C，可以使食物中的铁离子(三价铁离子)变成亚铁离子，有利于铁的吸收。

(1)人体中经常进行Fe2＋Fe3＋的转化，A中Fe2＋做________剂，B中Fe3＋做________剂。

(2)从“服用维生素C，可以使食物中的铁离子(三价铁离子)变成亚铁离子”这句话分析出维生素C在这一反应中做______________剂，具有________性。

解析：(1)A中Fe2＋失电子转化为Fe3＋，所以Fe2＋做还原剂；B中Fe3＋得电子转化为Fe2＋，所以Fe3＋做氧化剂。(2)Fe3＋被还原变成Fe2＋，所以维生素C做还原剂，体现还原性。

答案：(1)还原　氧化　(2)还原　还原

5．硫酸亚铁是一种可用于治疗缺铁性贫血的药剂，硫酸亚铁药片外表包有一层特制的糖衣，以保护硫酸亚铁不被空气中的氧气氧化成硫酸铁(硫酸铁无治疗贫血的药效)。试设计一个实验以验证某硫酸亚铁药片是否被氧化(写出主要步骤、现象及有关的化学方程式)：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：检验药品中是否含有铁离子，应先将药品溶解，然后再向其中加入KSCN溶液，观察溶液是否变红。

答案：剥去糖衣，取出药片溶解于适量的蒸馏水中配成溶液，取少量溶液于试管中，滴加2～3滴KSCN溶液，如果溶液出现红色，则证明FeSO4已被氧化；如果不出现红色，则证明FeSO4未被氧化。有关化学方程式为Fe2(SO4)3＋6KSCN===2Fe(SCN)3＋3K2SO4

等级性测试[学生用书P94(单独成册)]

1．下列离子方程式正确的是(　　)

A．铁与FeCl3溶液反应：Fe＋Fe3＋===2Fe2＋

B．Fe与稀盐酸反应：2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑

C．FeCl2溶液与Cl2反应：Fe2＋＋Cl2===Fe3＋＋2Cl－

D．Fe(OH)3与盐酸反应：Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O

解析：选D。 A项，电荷不守恒，应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，故A错误；B项，违背反应事实，应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，故B错误；C项，电荷不守恒，应为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，故C错误。

2．下列反应中，铁只能生成＋3价铁的化合物的是(　　)

A．铁粉与稀硫酸反应

B．铁粉与碘蒸气反应

C．过量的铁粉在氯气中燃烧

D．红热的铁粉与水蒸气反应

解析：选C。A项，铁粉与稀硫酸反应得到FeSO4，故A项错误；B项，铁与碘蒸气反应生成FeI2，故B项错误；C项，过量的铁粉在氯气中燃烧，生成FeCl3，故C项正确；D项，红热的铁粉与水蒸气反应生成Fe3O4，Fe3O4中既有＋2价的铁，又有＋3价的铁，故D项错误。

3．根据所给的信息和标志，判断下列说法正确的是(　　)

解析：选B。A项，“铁线粉”是铁锈，主要成分为Fe2O3·xH2O，选项A错误；B项，火药中KNO3与硫黄、木炭发生化学反应时，KNO3中氮元素的化合价降低，被还原为N2，体现氧化性，B正确；C项，可燃冰为甲烷和水形成的一种特殊的化合物，并不是可燃烧的水，C错误；D项，绿色食品是指产自优良生态环境、按照绿色食品标准生产、实行全程质量控制并获得绿色食品标志使用权的安全、优质食用农产品及相关产品，D错误。

4．将1.12 g铁粉加入25 mL 2 mol/L氯化铁溶液中充分反应后，结果是(　　)

A．铁粉有剩余，溶液呈浅绿色，Cl－基本保持不变

B．往溶液中滴入无色KSCN溶液，溶液变为红色

C．Fe2＋和Fe3＋物质的量之比为5∶1

D．氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶5

解析：选B。由2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋可知，铁粉不足，消耗0.04 mol Fe3＋，生成0.06 mol Fe2＋，剩余0.01 mol Fe3＋。

5．下列反应中，其产物的颜色按红色、红褐色、淡黄色、蓝色顺序排列的是(　　)

①金属钠在纯氧中燃烧

②FeSO4溶液中滴入NaOH溶液，并在空气中放置一段时间

③FeCl3溶液中滴入KSCN溶液

④无水硫酸铜放入医用酒精中

A．②③①④ B．③②①④

C．③①②④ D．①②③④

解析：选B。①生成淡黄色的过氧化钠；②反应先生成氢氧化亚铁白色沉淀，然后迅速被氧化为氢氧化铁红褐色沉淀；③溶液呈红色；④医用酒精中含有水，无水硫酸铜放入其中会变蓝色，故其产物的颜色按红色、红褐色、淡黄色、蓝色顺序排列依次是③②①④。

6．已知：硝酸具有强氧化性。下列关于铁及其化合物的说法正确的是(　　)

A．将Fe(NO3)2样品溶于稀H2SO4后，滴加KSCN溶液，观察溶液是否变红，可以检验Fe(NO3)2晶体是否已氧化变质

B．向浓氨水中滴加FeCl3饱和溶液可制得Fe(OH)3胶体

C．1 mol FeI2与足量氯气反应时转移的电子数为2NA

D．水溶液中Fe2＋、H＋、SO、ClO－不能大量共存

解析：选D。 A项，酸性条件下，NO能把Fe2＋氧化为Fe3＋，不能检验Fe(NO3)2晶体是否已氧化变质，故A错误；B项，向沸水中滴加FeCl3饱和溶液才可制得Fe(OH)3胶体，故B错误；C项，FeI2与足量氯气反应生成FeCl3和I2，1 mol FeI2与足量氯气反应时转移的电子数为3NA，故C错误；D项，ClO－能氧化还原性离子，Fe2＋、SO具有还原性，且H＋与ClO－、SO结合成弱电解质，所以水溶液中Fe2＋、H＋、SO、ClO－不能大量共存，故D正确。

7．某500 mL溶液中含0.1 mol Fe2＋、0.2 mol Fe3＋，加入0.2 mol铁粉，待Fe3＋完全还原后，溶液中Fe2＋的物质的量浓度为(假设反应前后体积不变)(　　)

A．0.4 mol/L B．0.6 mol/L

C．0.8 mol/L D．1.0 mol/L

解析：选C。 由2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋可知，铁粉过量，最终溶液中的Fe2＋的物质的量为0.4 mol，其浓度为0.8 mol/L。

8．把一块生锈的铁片投入盛有稀硫酸的烧杯里，待铁片完全溶解后，往烧杯里滴加氢氧化钠溶液至过量，然后过滤，并充分灼烧不溶物，则最终留下的固体是(　　)

A．Na2O B．Fe2O3和Fe

C．Fe2O3 D．Fe2O3和NaOH

解析：选C。铁锈和铁与稀硫酸反应，铁片完全溶解，即铁元素全部转化成Fe2＋，然后加入过量的氢氧化钠溶液，先生成沉淀Fe(OH)2，再转化为Fe(OH)3，灼烧沉淀，得到Fe2O3，故选项C正确。

9．(2019·西安长安区第一中学高一期中)下列各试剂中，不能用来鉴别Fe2＋和Fe3＋的是(　　)

A．NaOH溶液 B．盐酸

C．NH4SCN溶液 D．KSCN溶液

解析：选B。Fe2＋与NaOH反应生成白色絮状沉淀Fe(OH)2，然后迅速变为灰绿色，最后变为红褐色沉淀，Fe3＋与NaOH反应生成红褐色沉淀Fe(OH)3，现象不同，可以鉴别，故A错误；两者均无任何现象，不能鉴别，故B正确；Fe3＋与SCN－生成红色Fe(SCN)3，而Fe2＋不可以，故C、 D错误。

10．铁片放入下列溶液中，反应时无气体放出，取出后铁片质量减轻，则该溶液是(　　)

A．稀硫酸 B．CuSO4

C．AgNO3 D．Fe2(SO4)3

解析：选D。 A项，Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，有气体产生；B项，Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，铁片上有Cu析出，质量增加；C项，Fe＋2AgNO3===Fe(NO3)2＋2Ag，铁片上有Ag析出，质量增加；D项，Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，反应时无气体放出，取出后铁片质量减轻。

11．(2019·济宁北大培文学校高一期中)把表面有氧化物的铜片和铁片一起放入盐酸中充分反应后铁片未完全溶解，在该溶液中的金属离子应是(　　)

A．只有Fe2＋ B．Fe3＋和Cu2＋

C．Fe2＋和Cu2＋ D．Fe3＋和Fe2＋

解析：选A。发生的反应可能有氧化铜与盐酸的反应、氧化铁与盐酸的反应、铁与氯化铁的反应、铁与盐酸的反应、铁与氯化铜的反应、铜与氯化铁的反应。还原性Fe＞Cu，由于最终铁过量，则溶液中一定不存在铁离子、铜离子，一定含有亚铁离子，故选A。

12．(2019·1月浙江学考)为将含有FeCl3、FeCl2、CuCl2的废液中的Cu2＋还原回收，某同学在含有a g铁粉的容器中加入废液，探究了加入废液体积与完全反应后体系中固体质量的关系，部分实验数据如下表所示。已知：废液中c(Cu2＋)＝0.7 mol·L－1；废液体积大于0.5 L，充分反应后才能检测出Cu2＋。

下列说法不正确的是(　　)

A．当铁粉与0.25 L废液反应完全后，固体成分为Fe与Cu

B．当铁粉与1 L废液反应完全后，再加入废液时发生的离子反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋

C．废液中c(Fe3＋)＝0.2 mol·L－1

D．要将1 L废液中的Cu2＋全部还原，则至少需要铁粉44.8 g

解析：选B。由题给数据可知，当废液体积≤0.5 L时，固体质量不变，说明溶液中发生反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋，且Fe3＋消耗Fe的质量等于Cu2＋与Fe反应固体增加的质量，设溶液体积为V，则有56 g·mol－1×V×c(Fe3＋)÷2＝0.7 mol·L－1×V×8 g·mol－1，解得c(Fe3＋)＝0.2 mol·L－1；当废液体积≥4 L时，固体质量为0，说明a g铁粉只与Fe3＋反应，则a g铁粉物质的量为0.2 mol·L－1×4 L×1/2＝0.4 mol，即a＝22.4。A项，由题给数据可知，当废液体积为0.25 L时，固体质量不变，说明溶液中发生反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋，则所得固体为Fe与Cu，故A正确；B项，1 L废液中n(Fe3＋)为0.2 mol、n(Cu2＋)为0.7 mol，Fe3＋完全反应消耗0.1 mol Fe，余下0.3 mol Fe与Cu2＋完全反应，得到固体为Cu，再加入废液时，Cu与废液中Fe3＋反应，反应的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，故B错误；C项，废液中c(Fe3＋)＝0.2 mol·L－1，故C正确；D项，1 L废液中n(Fe3＋)为0.2 mol、n(Cu2＋)为0.7 mol，Fe3＋完全反应消耗0.1 mol Fe，Cu2＋完全反应消耗0.7 mol Fe，共消耗0.8 mol Fe，质量为44.8 g，故D正确。

13．(2019·张家口高一期末)填写下列空白。

(1)磁性氧化铁的化学式：________；写出铁与水蒸气反应的化学方程式：

________________________________________________________________________。

(2)为了防止硫酸亚铁溶液氧化变质，常在其中加入________，反应的离子方程式是

________________________________________________________________________。

解析：(1)磁性氧化铁是四氧化三铁的俗称，化学式为Fe3O4；铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。

(2)硫酸亚铁易被空气中的氧气氧化为硫酸铁，为了防止硫酸亚铁溶液氧化变质，常在其中加入铁粉，反应的离子方程式是Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。

答案：(1)Fe3O4　3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2　(2)铁粉　Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋

14．(2019·北京东城区高一期末)下面是制备Fe(OH)2白色沉淀的几种方案。请回答下列问题：

(1)用不含Fe3＋的FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。

①用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时，往往在加入稀硫酸的同时还需要加入________。

②除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。

③生成Fe(OH)2白色沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液，这样操作的理由是___________________________________。

(2)在如图所示的装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。

①在试管Ⅰ里加入的试剂是稀H2SO4和________。

②在试管Ⅱ里加入的试剂是________。

③为了制得Fe(OH)2白色沉淀，在试管Ⅰ和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，理由是

________________________________________________________________________。

解析：(1)①Fe2＋易被空气中的O2氧化，要加铁粉，将可能被氧化生成的Fe3＋还原成Fe2＋。

②气体的溶解度随着温度升高而降低，所以煮沸后的蒸馏水中溶解的O2变少。

③为防止生成的Fe(OH)2立即被氧化，Fe(OH)2要与空气隔绝。

(2)两支试管，试管Ⅱ是开口式，无法用产生的气体将试液压入试管Ⅰ中，所以铁屑和稀H2SO4应放在试管Ⅰ中，而在试管Ⅱ中盛NaOH溶液，当铁屑与稀H2SO4放入试管Ⅰ后，产生的H2可以从试管Ⅰ内短管处排出，从而排尽试管Ⅰ内空气，再通入试管Ⅱ中，排尽试管Ⅱ内空气。然后夹紧止水夹，试管Ⅰ内产生的H2无法逸出，造成试管内压强增大，将试管Ⅰ内产生的FeSO4溶液通过长导管压入试管Ⅱ内，在此过程中，液体都处于H2环境，从而避免了Fe(OH)2被空气中O2氧化，使得Fe(OH)2能保存更长时间。

答案：(1)①铁粉　②煮沸　③避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2而被氧化

(2)①铁屑　②NaOH溶液　③检验试管Ⅱ出口处排出的H2的纯度，当排出的H2已经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O2不易进入

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