第三章 自然界中的元素
第1节 铁的多样性
1.认识科学探究是进行科学解释和发现、创造和应用的科学实践活动。
2．了解科学探究过程包括提出问题和假设、设计方案、实施实验、获取证据、分析解释或建构模型、形成结论及交流评价等核心要素。
3．结合真实情景中的应用实例或通过实验探究，了解亚铁盐和铁盐的主要性质，了解它们在生产、生活中的应用。
1．铁元素含量：在地壳中的含量仅次于1(□)________三种元素。
2．铁元素在自然界中的存在形态
(1)游离态：存在于2(□)________中；
(2)化合态：主要以3(□)________的化合态存在于矿石中。自然界中含有铁元素的矿石有4(□)________、5(□)________、6(□)________等。
3．日常生活用品中含有铁元素的物质有许多，如铁锅的主要成分是7(□)________，补铁保健品中含有8(□)________，粉刷墙壁的红色涂料中含有9(□)___________，激光打印机的墨粉中含有10(□)___________等。
自我校对：
1(□)氧、硅、铝 2(□)陨铁 3(□)＋2价或＋3价 4(□)黄铁矿
5(□)赤铁矿 6(□)磁铁矿 7(□)铁单质 8(□)亚铁盐 9(□)三氧化二铁 10(□)四氧化三铁
亚铁盐和铁盐
1．亚铁盐是组成中含有1(□)________的盐，如2(□)________、3(□)________、4(□)________等；铁盐是组成中含有5(□)________的盐，如6(□)________、7(□)________、8(□)________等。
2．亚铁盐与铁盐性质的预测与假设
3．实验方案
(1)证明9(□)______具有较强氧化性，需加入10(□)______剂，如铁、铜、锌等。
(2)证明11(□)______只具有还原性，需加入12(□)______剂，如稀硫酸、硫酸铜溶液等。
(3)证明13(□)______具有氧化性，需加入14(□)______剂，如Zn等；证明其有还原性，需加入15(□)______剂，如氯水、酸性KMnO4溶液等。
4．实验内容、现象和结论
已知：Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3，Fe3＋与SCN－反应使溶液显红色。
(1)Fe3＋(以FeCl3为例)的氧化性实验探究
实验内容
实验现象
结论
铁粉溶解，溶液由棕黄色变为浅绿色
Fe3＋具有氧化性，Fe具有还原性，离子方程式：16(□)_______________
铜片溶解，溶液由棕黄色变为蓝色
Fe3＋具有氧化性，离子方程式：17(□)______________________________
(2)Fe的还原性实验探究
实验内容
实验现象
结论
铁钉逐渐溶解，有18(□)________生成，溶液变为浅绿色
Fe具有还原性，离子方程式：19(□)________________________
有20(□)______色固体析出，溶液变为浅绿色
Fe具有还原性，离子方程式：21(□)_________________________
(3)Fe2＋的氧化性和还原性实验探究
实验内容
实验现象
结论
溶液由浅绿色变为22(□)__________色
Fe2＋具有还原性，离子方程式：23(□)____________________________
溶液由紫红色变为棕黄色
Fe2＋具有还原性，离子方程式：24(□)_______________________
溶液由25(□)____________色变为无色
Fe2＋具有氧化性，离子方程式：26(□)______________________________
5.Fe2＋、Fe3＋的检验方法
(1)Fe2＋的检验
滴加KSCN溶液(――→)27(□)________滴加氯水溶液变28(□)________，证明含有Fe2＋。
(2)Fe3＋的检验
滴加KSCN溶液(――→)溶液变29(□)________，证明含有Fe3＋。
自我校对：
1(□)Fe2＋ 2(□)FeSO4 3(□)FeCl2 4(□)Fe(NO3)2 5(□)Fe3＋ 6(□)Fe2(SO4)3 7(□)FeCl3 8(□)Fe(NO3)3 9(□)Fe3＋ 10(□)还原
11(□)Fe 12(□)氧化 13(□)Fe2＋ 14(□)还原 15(□)氧化 16(□)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ 17(□)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ 18(□)气体
19(□)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 20(□)红 21(□)Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu 22(□)红 23(□)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
24(□)5Fe2＋＋MnO4(－)＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O
25(□)浅绿 26(□)Fe2＋＋Zn===Fe＋Zn2＋ 27(□)无明显现象
28(□)红 29(□)红
1．成语是中华民族灿烂文化中的瑰宝，许多成语中蕴含着丰富的化学原理，下列成语中涉及氧化还原反应的是(
)
A．木已成舟B．百炼成钢
C．铁杵成针D．滴水成冰
解析：选B。木已成舟、铁杵成针、滴水成冰只是物质形状发生了变化，没有新物质生成，不涉及化学变化，故A、C、D错误；因生铁含碳量为2%～4.3%，钢的含碳量为0.03%～2%，生铁中的含碳量比钢高，经过高温，生铁中的碳和氧气反应生成二氧化碳，由此降低含碳量，多次冶炼精度更高，由此得到钢，故B正确。
2．证明Fe3＋具有氧化性的物质可以是(
)
A．Cu单质B．FeCl2溶液
C．NaOH溶液D．氯气
解析：选A。若要证明Fe3＋的氧化性，需加入具有还原性的物质，综合分析，应选择A项。
3．铁是目前世界上用量最大的金属材料，有关铁及其化合物的说法不正确的是(
)
A．磁铁矿的主要成分是Fe3O4
B．Fe3＋遇KSCN溶液显红色
C．Fe可在纯氧中燃烧
D．Fe2＋可被还原剂还原为Fe3＋
解析：选D。A项，磁铁矿的主要成分是Fe3O4，故A正确；B项，Fe3＋遇KSCN溶液显红色，故B正确；C项，Fe在纯氧中燃烧生成四氧化三铁，故C正确；D项，Fe2＋可被氧化剂氧化为Fe3＋，故D错误。
4．下列关于实验基本操作、药品保存、使用的说法不正确的是(
)
A．实验剩余的药品都不能放回原试剂瓶
B．运输浓硫酸的槽车贴上标签
C．向试管中倾倒液体药品
D．保存硫酸亚铁溶液时常在其中加颗铁钉
解析：选A。A项，做金属钠实验时，剩余药品要放回原试剂瓶，一般剩余药品不能放回原试剂瓶，以防污染，A错误；B项，浓硫酸具有很强的腐蚀性，选项中是腐蚀品标志，B正确；C项，取用液体时：①试剂瓶瓶口要紧挨试管口，防止液体流出；②标签向着手心，防止液体流出腐蚀标签；③瓶塞倒放在桌面上，防止污染瓶塞，从而污染药品，图中操作正确，C正确；D项，亚铁离子具有较强的还原性，很容易被氧化成铁离子，所以保存硫酸亚铁溶液时需要放入铁钉，D正确。
5．将铁放入下列溶液中，铁溶解而溶液质量减轻的是(
)
A．FeCl2溶液B．稀H2SO4
C．热的NaOH溶液D．CuSO4溶液
解析：选D。A项，铁与FeCl2溶液不反应，铁不溶解，溶液质量不变；B项，铁与稀H2SO4反应生成硫酸亚铁，溶液质量增加；C项，铁与热的NaOH溶液不反应，铁不溶解，溶液质量不变；D项，铁与CuSO4溶液发生置换反应，生成硫酸亚铁溶液，由于硫酸亚铁的摩尔质量比硫酸铜小，所以溶液质量减轻。
等级性测试[学生用书P92(单独成册)]
1．(·西安长安区第一中学高一期中)下列离子检验的方法正确的是(
)
A．某溶液中加入KSCN溶液呈红色，说明原溶液中不含Fe2＋
B．某溶液中先通入氯气，再加入KSCN溶液呈红色，说明原溶液中一定含有Fe3＋
C．某溶液中加入氢氧化钠溶液生成红褐色沉淀，说明原溶液中一定含有Fe3＋
D．某溶液中加入稀硫酸溶液产生无色气体，说明原溶液中一定含有CO3(2－)
解析：选C。A项，如果该溶液既含Fe3＋，又含Fe2＋，滴加KSCN溶液，溶液呈红色，能证明存在Fe3＋而不能证明没有Fe2＋，故A错误；B项，先通入Cl2，Cl2将Fe2＋氧化成Fe3＋，即使原溶液不含Fe3＋，滴加KSCN溶液后也呈红色，无法证明原溶液是否含有Fe3＋，故B错误；C项，加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明原溶液中含有Fe3＋，故C正确；D项，加入稀硫酸溶液产生无色气体，若含有HCO3(－)，也能产生无色气体，不能说明原溶液中一定含有CO3(2－)，故D错误。
2．(·北京东城区高一期末)FeCl3、CuCl2混合溶液中加入铁粉，充分反应后仍有固体存在，则下列判断不正确的是(
)
A．加入KSCN溶液一定不变红
B．溶液中一定含有Fe3＋
C．溶液中可能含有Cu2＋
D．
剩余固体中一定含有铜
解析：选B。Fe3＋的氧化性强于Cu2＋，加入铁粉，根据氧化还原反应中先后规律，反应的顺序为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋、Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，铜与铁离子不能共存：Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu。A项，因为有固体存在，该固体可能是Fe、Cu的混合物，也可能是Cu，无论哪种情况，都能判断出溶液中一定不含Fe3＋，因此加入KSCN溶液后，溶液不变红，A项正确；B项，根据A选项分析可知，溶液中一定不含Fe3＋，B项错误；C项，如果铁粉与Cu2＋反应，铁粉不足，溶液中有Cu2＋剩余，固体为Cu单质，符合题意，C项正确；D项，根据上述分析可知，剩余固体中一定含有铜，D项正确。
3．下列物质反应后，最终可以不含＋3价铁的是(
)
①过量的Fe与Cl2反应 ②Fe与过量稀硫酸反应
③FeI2溶液中通入一定量的Cl2 ④Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中
A．①②④B．②③
C．②③④D．①②③④
解析：选C。①过量的Fe与Cl2反应，Cl2是强氧化剂，发生反应2Fe＋3Cl2点燃(=====)2FeCl3，产物与反应物用量无关，故①一定含＋3价铁；②Fe与过量稀硫酸反应，发生置换反应，氢离子的氧化性弱，只能把铁氧化为＋2价铁，故②不含＋3价铁；③因为还原性顺序为I－Fe2＋Cl－，当FeI2溶液中通入少量Cl2时，发生反应：2I－＋Cl2===2Cl－＋I2；当FeI2溶液中通入过量Cl2时，发生反应：2Fe2＋＋4I－＋3Cl2===2Fe3＋＋2I2＋6Cl－，故③可以不含＋3价铁；④Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中，Fe2O3溶于盐酸生成氯化铁，如果铁足量，可发生Fe＋2FeCl3===3FeCl2，所以最终不一定含有＋3价铁，故④可以不含＋3价铁。所以最终可以不含＋3价铁的是②③④。
4．要证明某溶液中不含Fe3＋而可能含有Fe2＋，则进行如下实验操作的最佳顺序为(
)
①加入少量氯水 ②加入少量酸性KMnO4溶液 ③加入少量KSCN
A．①③B．③②
C．③①D．①②③
解析：选C。因为KSCN与Fe3＋作用使溶液显红色，与Fe2＋作用无此现象，可以先滴加KSCN溶液，不显红色，说明原溶液不含Fe3＋，再滴加氯水后显红色，说明滴加氯水后溶液中含有Fe3＋，说明原溶液中含有Fe2＋，即最佳顺序为③①。KMnO4溶液呈紫色，对实验有干扰，故不能选②。
5．为了检验某氯化亚铁溶液是否变质，可向溶液中加入(
)
A．稀H2SO4B．铁片
C．硫氰酸钾溶液D．酸性KMnO4溶液
解析：选C。FeCl2易被氧化为FeCl3而变质。Fe3＋与稀H2SO4不反应，故A项不符合；FeCl2溶液中若含有Fe3＋，加入铁片，Fe与Fe3＋反应时，溶液颜色变化不明显，故B项不符合；Fe2＋与SCN－不反应，但Fe3＋与SCN－反应使溶液变红，故C项符合；KMnO4只与Fe2＋反应，不与Fe3＋反应，故D项不符合。
6．将过氧化钠投入氯化亚铁溶液中，可观察到的现象是(
)
A．最终生成白色沉淀B．最终生成红褐色沉淀
C．有黄绿色气体产生D．无变化
解析：选B。Na2O2具有强氧化性，能将Fe2＋氧化成Fe3＋，又Na2O2与水反应有OH－生成，则Fe3＋与OH－反应生成红褐色的Fe(OH)3沉淀，Na2O2与水反应还产生O2，无黄绿色气体产生。
7．某水体中含有较多的泥沙及其他悬浮物，下列物质中不能用来净化此水的是(
)
A．KClB．Fe2(SO4)3
C．KAl(SO4)2D．FeCl3
解析：选A。Fe2(SO4)3、FeCl3可产生Fe(OH)3胶体，能用于净水，KAl(SO4)2可产生Al(OH)3胶体，也可用于净水。
8．有关铁的化合物的说法中，不正确的是(
)
A．赤铁矿主要成分是Fe2O3，Fe2O3是红棕色的，常用作红色油漆和涂料
B．Fe3O4是黑色晶体，其中3(1)的铁显＋2价，3(2)的铁显＋3价
C．磁铁矿的主要成分是Fe3O4
D．FeCl3·6H2O是绿色固体，其中铁元素的化合价为＋2价
解析：选D。FeCl3·6H2O是黄色固体，其中铁元素的化合价为＋3价。
9．(·西安长安区第一中学高一期中)下列试剂中，不能使Fe2＋转化为Fe3＋的是(
)
①氯气 ②NaCl溶液 ③KMnO4溶液 ④稀硝酸
⑤盐酸 ⑥NaNO3溶液
A．①②③B．①③④
C．②④⑤D．②⑤⑥
解析：选D。①氯气具有强氧化性，能氧化亚铁离子生成铁离子；②NaCl溶液不具有氧化性，不能氧化亚铁离子生成铁离子；③KMnO4溶液具有强氧化性，能氧化亚铁离子生成铁离子；④稀硝酸具有强氧化性，能氧化亚铁离子生成铁离子；⑤盐酸不具有强氧化性，不能氧化亚铁离子生成铁离子；⑥NaNO3溶液不具有强氧化性，不能氧化亚铁离子生成铁离子，故②⑤⑥符合题意。
10．制印刷电路时常用FeCl3溶液腐蚀铜，向盛有FeCl3溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，下列结果不可能出现的是(
)
A．烧杯中有铜无铁B．烧杯中有铁无铜
C．烧杯中铜、铁都有D．烧杯中铜、铁都没有
解析：选B。向盛有FeCl3溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，由于铁比铜活泼，铁的还原性比铜强，铁优先与氯化铁反应，如果氯化铁不足，则可能铁和铜都有剩余；如果铁完全反应后氯化铁没有了，或只有少量剩余，则铜可能有剩余；如果氯化铁足量，则铁和铜都可以完全溶解。综上所述，反应结束后，不可能出现有铁无铜的现象。
11．下列有关铁及其化合物的有关说法中正确的是(
)
A．FeCl2溶液呈黄色
B．铁与盐酸的反应产物为FeCl3和H2
C．除去FeCl3溶液中的FeCl2杂质可以向溶液中通入氯气
D．Fe3＋与KSCN反应产生红色沉淀
解析：选C。A项，FeCl2溶液呈浅绿色，故A错误；B项，铁与盐酸反应的产物为FeCl2和H2，故B错误；C项，FeCl2能被氯气氧化为氯化铁，因此可以除去氯化亚铁，故C正确；D项，Fe3＋与KSCN反应产生红色络合物，不是沉淀，故D错误。
12．为检验某溶液中是否含有Fe3＋，可以选择的试剂是(
)
A．KSCN溶液B．AgNO3溶液
C．酸性KMnO4溶液D．BaCl2溶液
解析：选A。检验溶液中是否含有Fe3＋的方法为向溶液中加入KSCN溶液，然后观察现象，若溶液变红，说明溶液中存在Fe3＋，否则没有Fe3＋，故选A。
13．为了检验某未知溶液是否为FeCl2溶液，一位同学设计了以下实验方案加以证明。
方案：向一只装有该未知溶液的试管中先通入氯气，再滴加KSCN溶液，溶液变红，证明该未知溶液为FeCl2溶液。
回答下列问题：
(1)你认为此方案是否合理？________(填“合理”或“不合理”)。若不合理，要检验Fe2＋应如何操作？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(若合理，则此空可不答)。
(2)实验室在保存FeCl2溶液时为了防止FeCl2溶液变质，经常向其中加入铁粉，其原因是
________________________________________________________________________
(用离子方程式表示)。
解析：(1)先通入氯气，可氧化亚铁离子，试剂的加入顺序不合理，应先加KSCN溶液，若无现象，再通入氯气，溶液变红，则说明原溶液含有Fe2＋。
(2)由于氯化亚铁易被氧化为氯化铁，因此保存FeCl2溶液时，为了防止FeCl2溶液变质，经常向其中加入铁粉，其原因是2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。
答案：(1)不合理 先加KSCN溶液，无明显现象，再加入氯水，溶液变成红色，证明该未知溶液为FeCl2溶液
(2)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
14．已知A、B、C均为单质，A是生产生活中用量最大的金属，室温下B是一种黄绿色气体，C是最轻的无色气体，也是一种良好的高能燃料，在合适的反应条件下，它们可以按下列框图进行反应。又知E溶液是无色的。
(1)试写出下列物质的化学式：
A____________，B____________，C____________。
(2)反应①的化学方程式：__________________________________________________。
(3)反应②的化学方程式：__________________________________________________。
(4)反应③的离子方程式：__________________________________________________。
解析：已知A、B、C均为单质，A是生产生活中用量最大的金属，则A为Fe；室温下B是一种黄绿色气体，则B为Cl2，二者反应生成的D为FeCl3；C是最轻的无色气体，也是一种良好的高能燃料，则C为H2，H2与Cl2反应生成的E为HCl；Fe与HCl反应生成的F为FeCl2。(1)A、B、C的化学式分别为Fe、Cl2、H2；(2)反应①的化学方程式为2Fe＋3Cl2点燃(=====)2FeCl3；(3)反应②的化学方程式为H2＋Cl2点燃(=====)2HCl；(4)反应③的离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。
答案：(1)Fe Cl2 H2
(2)2Fe＋3Cl2点燃(=====)2FeCl3
(3)H2＋Cl2点燃(=====)2HCl
(4)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑