2024版化学新教材鲁科版（闽粤皖京豫）教师用书第3章金属及其化合物第3章第12讲　铁及其氧化物和氢氧化物

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2024-11-17 1 0 1.18MB 16 页 5.9玖币

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第12 讲　铁及其氧化物和氢氧化物

[复习目标]　1.掌握铁的主要性质及应用。2.知道不同价态的铁的氧化物的主要性质和用途。

3.掌握 Fe(OH)2、Fe(OH)3的性质及 Fe(OH)2的制备方法。

考点一　铁及其氧化物

1．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)铁的原子结构

Fe 的价电子排布式为 3d 6

4s 2

，铁位于元素周期表的第 4

周期第Ⅷ族，是应用最广泛的过渡金

属元素，其原子结构示意图：。

(3)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

价的铁。重要的化学反应为

2．铁的氧化物

(1)物理性质

化学式 FeO Fe2O3Fe3O4

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(有磁性)

水溶性不溶于水不溶于水不溶于水

铁的化合价＋ 2 ＋ 3 ＋ 2 、＋ 3

(2)化学性质

①FeO、Fe2O3都属于碱性氧化物，能溶于强酸，分别写出它们溶于盐酸的离子方程式： FeO

＋2H＋===Fe2＋＋H2O，Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O。

② 铁的氧化物还能被 CO 、Al 还原，以氧化铁为例写出化学方程式：Fe2O3＋

3CO=====2Fe＋3CO2,Fe2O3＋2Al=====2Fe＋Al2O3。

③ 分别写出 Fe3O4溶于足量稀硝酸、氢碘酸(HI)的离子方程式：3Fe3O4＋28H＋＋NO===9Fe3＋

＋NO↑＋14H2O 、Fe3O4＋8H＋＋2I－===3Fe2＋＋I2＋4H2O。

1．铁的化学性质比较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态形式存在(　　)

2．Fe 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(　　)

4．铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到 Fe3O4(　　)

答案　1.×　2.×　3.√　4.√

一、铁及其氧化物的性质与应用

1．下列叙述正确的是(　　)

A．Fe 与I2反应生成 FeI3

B．硫酸铜溶液中加入少量铁粉反应的离子方程式：3Cu2＋＋2Fe===2Fe3＋＋3Cu

C．5.6 g Fe 与足量的 S反应转移的电子数为 0.3NA

D．高温下水蒸气与 Fe 反应，固体的质量增加

答案　D

解析　Fe 与I2反应生成 FeI2，A错误；正确的离子方程式：Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu，B错误；

5.6 g Fe 的物质的量为＝0.1 mol，与足量的 S反应生成 FeS，转移电子数为 0.2NA，C错误；

Fe 变为 Fe3O4，固体质量增加，D正确。

2．化学让生活更美好。下列说法不正确的是(　　)

A．钢铁使用要尽可能减少钢铁的氧化损耗，Fe2O3是一种碱性氧化物

B．常温下，铁的氧化物都不溶于水，也不与水反应

C．故宫是中国最大的古代文化艺术博物馆，氧化铁可作故宫红色外墙的涂料

D．氧化亚铁在空气中加热会被迅速氧化成三氧化二铁

答案　D

解析　氧化亚铁在空气中加热会被迅速氧化成四氧化三铁，故 D错误。

3．铁与水蒸气反应实验改进前后的装置如图所示：

下列说法错误的是(　　)

A．将湿棉花改为浸水的尿不湿，酒精灯由单头改为双头，可提供足量的水蒸气

B．用具支试管可将试管口附近冷凝的水导出，避免冷凝水与灼热铁粉接触

C．肥皂液改为吹泡泡水，收集 H2效果更好，点燃效果更明显

D．悬挂的磁铁仅能吸引铁粉，不能吸引反应产物

答案　D

解析　铁与水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气，铁、四氧化三铁均可被磁铁吸引，

故D错误。

二、铁与酸反应的定量分析

4．向含有1 mol HNO3和1 mol H2SO4的混合溶液中逐渐加入铁粉至过量，溶液中金属阳离

子a、b与所加铁粉的物质的量的关系如图所示(已知稀硝酸的还原产物只有NO)。下列有关

判断不正确的是(　　)

A．a表示 Fe3＋的关系曲线

B．n1＝0.75

C．P点时，n(Fe2＋)＝0.562 5 mol

D．向P点溶液中加入铜粉，最多可溶解14.4 g

答案　C

解析　该反应可以看做两步：① Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O，硝酸根离子过量，

氢离子不足；② 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。a表示 Fe3＋的关系曲线，A正确；溶液中共有 3 mol H

＋参加反应，消耗 0.75 mol 铁，B正确；P点n(Fe2＋)＝n(Fe3＋)，两者均为 0.45 mol，C不正

确；P点剩余 0.45 mol Fe3＋，消耗 0.225 mol 铜，质量为 14.4 g，D正确。

三、铁的氧化物组成分析

5．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，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∶0.04 mol＝1∶1，则这种铁的氧化物的化学式为 FeO。

6．(2022·丽江质检)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基本方法

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)＝∶＝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

1．氢氧化铁和氢氧化亚铁的比较

化学式 Fe(OH)2Fe(OH)3

色、态白色固体红褐色固体

与盐酸反应 Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O

受热分解2Fe(OH)3=====Fe2O3＋3H2O

制法可溶性亚铁盐与碱溶液反应：可溶性铁盐与碱溶液反应：

Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓

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

2.Fe(OH)2的制备

(1)制备原理

① 制备原理：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓。

② 成功关键：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。

(2)常用方法

有机覆盖层法

将吸有 NaOH 溶液的胶头滴管插到 FeSO4溶

液液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油

(不能用 CCl4)，以防止空气与

Fe(OH) 2

接触发

生反应

还原性气体保护法

先在装置Ⅰ中生成 FeSO4溶液，并利用生成

的H2将装置内的空气排尽后，再把 FeSO4

溶

液压入装置Ⅱ中与 NaOH

溶液混合，这样可

长时间观察到白色沉淀

电解法

用铁作阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并

在液面上覆盖苯(或煤油)

1．在空气中，白色的 Fe(OH)2迅速转变成灰绿色，最终变成红褐色(　　)

2．FeCl3溶液滴入热的浓 NaOH 溶液中可得到 Fe(OH)3胶体(　　)

3．Fe(OH)2与HNO3发生反应的离子方程式为 Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O(　　)

4．Fe(OH)3与氢碘酸反应生成 FeI3(　　)

5．Fe(OH)3呈红褐色、透明，能产生丁达尔效应(　　)

6．Fe(OH)3在空气中加热分解生成 Fe2O3，则 Fe(OH)2在空气中加热分解生成 FeO(　　)

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第12讲　铁及其氧化物和氢氧化物[复习目标]　1.掌握铁的主要性质及应用。2.知道不同价态的铁的氧化物的主要性质和用途。3.掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的性质及Fe(OH)2的制备方法。考点一　...

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