铁及铁的氧化物高一化学讲义习题

第三章铁金属材料第1节铁及其化合物第1课时铁和铁的氧化物1．知道铁在自然界中的存在形态。2．知道铁的物理性质，从氧化还原反应原理理解铁的化学性质。3.了解铁的氧化物类别、性质及应用，4.能从物质类别和铁元素化合价的角度认识铁及其化合物的性质，理清铁元素不同价态之间的转化关系，增强证据推理与模型认知的能力。一、铁的单质1．存在游离态陨铁中的铁以单质形态存在化合态以＋2价和＋3价化合物的形态存在地壳中含量含量仅次于氧、硅、铝，居第四位2．物理性质纯净的铁是光亮的银白色金属，密度较大，熔点为1

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℃。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，能被磁铁吸引。3．铁的化学性质根据学过的铁与一些物质的反应写出有关的化学方程式，是离子反应的写出离子方程式。(1)与某些非金属单质、酸和盐溶液反应①Fe与非金属单质反应②Fe与非氧化性酸反应(稀H2SO4)Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑。③Fe与盐溶液反应(CuSO4)Fe＋Cu2＋=Cu＋Fe2＋。(2)实验探究铁粉与水蒸气的反应实验装置操作现象用火柴点燃肥皂液，听到爆鸣声，证明生成了H2实验结论在高温下，铁能与水蒸气反应，化学方程式为①铁的变价②铁在潮湿的空气中生锈(Fe2O3·xH2O)。③铁在常温下与浓H2SO4、浓HNO3发生“钝化”形成致密的氧化膜。4.铁的冶炼（1）我国在西周晚期已掌握了冶铁技术。战国中期以后，铁制工具在社会生产中发挥了巨大的作用。（2）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，化学方程式：Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2(以Fe2O3为例)。二、铁的氧化物1.性质比较氧化物氧化亚铁氧化铁(铁红)四氧化三铁化学式FeOFe2O3Fe3O4颜色状态黑色粉末红棕色粉末黑色固体铁的价态＋2＋3＋2、＋3溶解性都不溶于水，但都能溶于酸溶液化学性质都能与稀盐酸、稀硫酸反应，生成相应的盐和水都具有氧化性，都能被CO、H2、Al等还原为铁单质FeO不稳定，在空气中加热生成稳定的Fe3O4【特别提醒】①Fe3O4的组成可用FeO·Fe2O3表示，但不代表Fe3O4是由FeO和Fe2O3组成的混合物，Fe3O4有固定的组成，是一种纯净物。②由于Fe3O4与非氧化性酸反应，生成铁盐和亚铁盐，故Fe3O4不属于碱性氧化物，而FeO、Fe2O3属于碱性氧化物。③稳定性：FeO不稳定，Fe2O3和Fe3O4很稳定。2.典型反应(1)分别写出盐酸与下列铁的氧化物反应的离子方程式：①氧化亚铁：FeO＋2H＋=Fe2＋＋H2O；②氧化铁：Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O；③磁性氧化铁：Fe3O4＋8H＋=Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O。(2)氧化铁与铝粉在高温下可发生铝热反应，其化学方程式为2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3，该反应常用于焊接钢轨，它体现了氧化铁的氧化性。【例1】（2023秋·高一课时练习）下列物质反应后一定有+3价铁生成的是①过量的Fe与Cl2反应②Fe与过量稀硫酸反应后，再向其中加H2O2溶液③Fe(NO3)2溶液中加少量盐酸④Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中A．只有① B．只有①②C．只有①②③ D．全部【答案】C【分析】①中的Cl2氧化性强，它能将铁氧化为＋3价，由于不是在溶液中反应，因此过量的铁不会将氯化铁还原。②中Fe与稀硫酸反应只能生成Fe2＋，向其中加H2O2溶液后，由于H2O2是一种常见的氧化剂，能将Fe2＋氧化成Fe3＋。③从表面上看不会发生反应，但实际上发生了Fe2＋被硝酸氧化的反应。④中发生Fe与盐酸反应生成FeCl2、Fe2O3与盐酸反应生成FeCl3的反应，但题中未给出反应物间相对量的关系，若铁是足量的，则能将生成的FeCl3全部还原为FeCl2。【详解】A．由分析知，一定由+3价铁生成的是①②③，A错误；B．由分析知，一定由+3价铁生成的是①②③，B错误；C．由分析知，一定由+3价铁生成的是①②③，C正确；D．由分析知，一定由+3价铁生成的是①②③，D错误；故选C。【变式11】（2023秋·高一课时练习）下列关于铁的说法正确的是A．铁在空气中点燃剧烈反应，火星四射B．铁在硫蒸气中燃烧生成黑色的硫化铁C．已知Fe和CuSO4溶液反应，推测Fe与AgNO3溶液也能反应D．铁与过量的盐酸反应的离子方程式：2Fe＋6H＋=2Fe3＋＋3H2↑【答案】C【详解】A．铁在空气中不能燃烧，A错误；B．铁在硫蒸气中燃烧生成黑色的硫化亚铁，B错误；C．在金属活动顺序表中，Ag排在Cu的后面，可推测Fe与AgNO3溶液也能反应置换出银，C正确；D．铁与盐酸反应的离子方程式为Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑，反应产物与量的多少无关，D错误；答案为：C。【变式12】（2023春·云南·高一统考期末）下列有关说法正确的是A．铁在氯气中燃烧如果铁过量会生成FeCl2B．红热的铁丝与水蒸气反应，得到的含铁化合物是四氧化三铁C．为除去FeCl3溶液中的CuCl2，可加入Fe粉，过滤D．Fe3+遇KSCN溶液可得到红色沉淀【答案】B【详解】A．铁与氯气反应无论氯气过量与否都会生成氯化铁，A错误；B．红热的铁丝与水蒸气在高温下反应，产生Fe3O4和H2，所以得到的含铁化合物名称是四氧化三铁，B正确；C．铁粉与氯化铁、氯化铜均会发生氧化还原反应，不能达到除杂目的，C错误；D．遇KSCN溶液得到非红色沉淀，D错误；故选B。【变式13】（2022秋·浙江宁波·高一宁波市同济中学校联考期中）还原铁粉与水蒸气反应的装置如图所示，下列有关该实验的说法正确的是A．反应生成Fe2O3B．肥皂液的主要作用是检验生成的H2C．湿棉花的主要作用是冷却试管，防止炸裂D．铁粉与水蒸气反应后，可立即用磁铁将剩余铁粉分离出来【答案】B【详解】A．Fe在高温下可与水蒸气反应，方程式为，A错误；B．肥皂液用于检验生成的氢气，方法为用点燃的火柴靠近吹起的肥皂泡，若有爆鸣声，说明生成了H2，B正确；C．湿棉花的作用主要是提供水蒸气，C错误；D．产物Fe3O4具有磁性，也可以被磁铁吸引，因此不能用磁铁分离，D错误；故选B。【例2】（2023春·广东佛山·高一统考期末）下图是铁元素的价类二维图，有关铁元素的单质及其化合物说法正确的是A．能和水蒸气反应生成B．常用作红色颜料C．均可通过一步反应实现转化D．a与的阳离子反应生成的阳离子，转移的电子数为【答案】B【详解】A．a为铁单质，能和水蒸气加热生成四氧化三铁而不是氧化亚铁，A错误；B．d为红色氧化铁固体，常用作红色颜料，B正确；C．d氧化铁为不溶性金属氧化物，不能一步转化为氢氧化铁e，氢氧化铁能盐酸等反应转化为铁盐f，C错误；D．a铁单质与铁离子反应生成亚铁离子c：，，生成的阳离子，转移的电子数为，D错误；故选B。【变式21】（2022秋·河南郑州·高一统考阶段练习）下列陈述Ⅰ、Ⅱ均正确但不具有因果关系的是选项陈述Ⅰ陈述ⅡA是一种红棕色粉末，俗称铁红常作红色涂料B次氯酸可以用作棉、麻和纸张的漂白剂次氯酸具有强氧化性C新制的氯水应放在棕色试剂瓶中不稳定，光照易分解D铁粉和水蒸气在高温条件下反应生成四氧化三铁和氢气可以将氧化为A．A B．B C．C D．D【答案】D【详解】A．氧化铁是一种红棕色粉末，俗称铁红，可以用于制作红色涂料和油漆，陈述Ⅰ、Ⅱ均正确并且有因果关系，A错误；B．次氯酸可以用作棉、麻和纸张的漂白剂，是因为次氯酸具有强氧化性，陈述Ⅰ、Ⅱ均正确并且有因果关系，B错误；C．新制氯水应保存在棕色试剂瓶中，是因为不稳定，光照条件下易分解，陈述Ⅰ、Ⅱ均正确并且有因果关系，C错误；D．可以将氧化成I2，体现的氧化性，与铁能与水蒸气在高温条件下反应生成四氧化三铁二者之间无因果关系，D正确；故答案选D。【变式22】（2023秋·广东深圳·高一统考期末）用如图所示装置测定某铁矿石中的含量(杂质不参与反应)，称取该铁矿石于硬质玻璃管A中，充分反应后测得干燥管B增重，C增重，下列相关说法中正确的是A．称量干燥管B后，应先加热硬质玻璃管A，再通COB．在硬质玻璃管A发生的反应中，CO被还原C．该铁矿石有效成分的质量分数为93.3%D．若撤去干燥管C，会造成测得的有效成分含量偏高【答案】D【详解】A．因为硬质玻璃管内有空气，先通CO能排出O2、CO2和水蒸气、再加热，防止干扰实验结果及出现安全事故，A项错误；B．根据反应，Fe2O3为氧化剂，CO被氧化，B项错误；C．干燥管B增重，即生成0.06molCO2，根据方程式可知，铁矿石含有0.02molFe2O3，质量为，所以Fe2O3质量分数为=80.0%，C项错误；D．没有干燥管C，空气中的CO2和水蒸气会进入干燥管B，导致干燥管B质量增加，实验结果偏大，D项正确；故选D。【变式23】（2023春·福建泉州·高一福建省德化第一中学校联考阶段练习）中科院网报道，纳米Fe3O4晶体材料可以作为核磁共振造影增强剂，用于疾病的诊断和作为药物载体用于疾病的治疗。其制备过程如下，下列叙述合理的是A．Fe3O4可以表示为FeO·Fe2O3，属于混合物B．在反应②中FeCl3·6H2O被环丙胺()还原为FeO(OH)C．纳米四氧化三铁材料为胶体D．反应③的化学方程式是6FeO(OH)+CO=2Fe3O4+3H2O+CO2【答案】D【详解】A．Fe3O4是复杂的氧化物，可以表示为FeO·Fe2O3，而不属于混合物，A错误；B．因反应②环丙胺性质与氨气相似，参与反应，促进了氯化铁水解，而没有发生还原反应，B错误；C．纳米四氧化三铁分散在适当分散剂中形成的分散系属于胶体，但纳米四氧化三铁材料是纯净四氧化三铁，并没有形成分散系，因此不属于胶体，C错误；D．由制备过程图可知：反应③的反应物为FeOOH和CO，由一种生成物为Fe3O4和质量守恒定律可知反应为：6FeO(OH)+CO=2Fe3O4+3H2O+CO2，D正确；故合理选项是D。一、单选题1．（2023秋·云南红河·高一统考期末）溶液中含有少量杂质，除杂所需的试剂是A．铜片 B．铁粉 C．氯气 D．锌粒【答案】B【详解】A．铜片与氯化铁溶液反应得到氯化亚铁和氯化铜，引入新杂质，A错误；

B．铁粉与氯化铁溶液反应得到氯化亚铁，除去杂质，B正确；

C．氯气与氯化亚铁溶液反应得到氯化铁，消耗被提纯物质，C错误；

D．少量锌粒与氯化铁溶液反应得到氯化亚铁和氯化锌，引入新杂质，D错误；答案选B。2．（2023春·重庆·高一校联考期末）向2L某稀硝酸中加入一定质量的铁粉，铁粉完全溶解后，放出22.4L(标准状况下)NO气体，同时溶液质量增加。下列判断不正确的是A．原溶液中投入铁粉的物质的量是B．原稀硝酸的物质的量浓度为C．反应后的溶液中D．反应后的溶液中还可溶解11.2gFe【答案】D【分析】标况下的物质的量为，NO的质量为30g。根据，反应过程中转移电子为。由题意，可得离子方程式(未配平)，设的系数为x；的系数为y，则根据化合价升降法可得关系①，反应过程中引进了Fe元素，失去了NO，溶液总体质量增加，根据差量法可知加进来的Fe的质量为，物质的量为，则有②。联立①②，解得，。故反应后的溶液中。【详解】A．经计算，原溶液中投入的铁粉的物质的量为，故A正确；B．硝酸部分被还原为NO，其余以和分别存在于溶液中，物质的量均为，根据N原子守恒，原溶液中硝酸的物质的量为，其浓度为，故B正确；C．根据前面分析可知，，故C正确；D．反应后的溶液中只有能与Fe反应，根据反应可知，可消耗0.3molFe，其质量为，故D不正确；故选D。3．（2023春·陕西榆林·高一统考期末）在指定条件下，下列物质或离子间的转化能实现的是A．胶体 B．C． D．【答案】C【详解】A．FeCl3溶液和NaOH溶液反应得到沉淀，不能得到胶体，故A错误；B．Fe和水蒸气在高温下反应生成Fe3O4，故B错误；C．Fe2+能够被Cl2氧化为Fe3+，故C正确；D．FeCl3和Cu反应生成FeCl2和CuCl2，故D错误；故选C。4．（2023春·河北·高一泊头市第一中学校联考期中）一定浓度的稀硫酸和稀硝酸的混合溶液100mL，向其中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示(已知稀硝酸被还原为)。下列说法不正确的是A．段和段产生的气体物质的量之比为B．段发生的反应为C．点之后的溶液中溶质只有D．原混合溶液中的浓度为【答案】D【分析】由图象可知，刚开始铁少量，OA段发生反应为：Fe++4H+=Fe3++NO+2H2O，AB段发生反应为：Fe+2Fe3+=3Fe2+，BC段发生反应为：Fe+2H+=Fe2++H2，据此解答。【详解】A．由分析可知，OA段发生反应为：Fe++4H+=Fe3++NO+2H2O，BC段发生反应为：Fe+2H+=Fe2++H2，OA段消耗，BC段消耗，由方程式可知，段和段产生的气体物质的量之比为1：1，故A正确；B．由分析可知，AB段发生反应为：Fe+2Fe3+=3Fe2+，故B正确；C．硝酸全部被还原，没有显酸性的硝酸，因为溶液中有硫酸根，并且铁单质全部转化为亚铁离子，所以溶液中最终溶质为，故C正确；D．由图可知：反应消耗14g铁，物质的量是，所有的铁都在硫酸亚铁中，根据硫酸根守恒，含硫酸，所以硫酸的浓度是，故D错误；故选D。5．（2023春·陕西西安·高二统考期末）铁和氧化铁的混合物共amol，加一定量盐酸后固体全部溶解，得到的溶液中不含Fe3+，同时收集到bmol氢气，则原混合物中氧化铁的物质的量为A．(ab)mol B．(a+b)mol C．(ab)mol D．bmol【答案】A【详解】由题意可知铁部分与盐酸反应生成氢气，该部分铁的物质的量与氢气的物质的量相等，即为bmol；其余的铁与氧化铁以等物质的量溶于盐酸生成氯化亚铁，发生反应：；则参加反应的氧化铁的物质的量为，故A正确；故选：A。6．（2023秋·浙江·高一期末）有铁、氧化铁、氧化铜的混合物，加入2mol/LHCl50mL时，混合物恰好完全溶)解生成氢气的体积在标况下为0.224L，若将等质量的该混合物在CO中加热并充分反应，冷却后固体的质量为A．3g B． C． D．【答案】A【详解】氢气是由铁与盐酸反应生成的，由生成氢气的物质的量可知铁消耗盐酸的物质的量，从而可求出氧化铁和氧化铜消耗盐酸的物质的量，则加入盐酸后，氧化铁和氧化铜消耗的HCl物质的量为，由反应CuO2HCl，Fe2O36HCl，可知HCl的物质的量是金属氧化物中O元素的物质的量的2倍，所以金属氧化物中O的物质的量为，若将等质量的该混合物在CO中加热并充分反应，冷却后剩余固体为金属单质，则其质量为混合物总质量减去氧的质量，为3.64g0.04×16g=3g，故选A。7．（2023春·安徽马鞍山·高一统考期末）向含有1mol和1mol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)。下列判断错误的是A．a表示的关系曲线 B．C．P点时， D．向P点溶液中加入铜粉，最多可溶解【答案】C【详解】A．该反应可以看作两步：①Fe+4H++=Fe3++NO↑+2H2O，过量，H+不足；②2Fe3++Fe=3Fe2+，A表示Fe3+的关系曲线，故A正确；B．向含有1molHNO3和1molH2SO4的混合溶液中逐渐加入铁粉至过量，先是和H+以及反应，能将Fe氧化为Fe3+，自身还原为NO，方程式为Fe+4H++═Fe3++NO↑+2H2O，1molHNO3和1molH2SO4共有3molH+，1mol的完全氧化需要4molH+，H+离子完全消耗，产生Fe3+离子为，即n1，B项正确；C．当铁过量，会有：2Fe3++Fe=3Fe2+，设Fe3+被还原xmol，，n2点时候Fe3+和Fe2+的物质的量相同，即，，此时Fe3+的为，所以p点时，n（Fe2+），C项错误；D．向P点溶液中加Cu：2Fe3++Cu=3Fe2++Cu2+，设加入铜的质量是y，，解得，即最多可溶解粉，D项正确；故答案为：C。8．（2023秋·广东深圳·高一统考期末）用如图所示装置测定某铁矿石中的含量(杂质不参与反应)，称取该铁矿石于硬质玻璃管A中，充分反应后测得干燥管B增重，C增重，下列相关说法中正确的是A．称量干燥管B后，应先加热硬质玻璃管A，再通COB．在硬质玻璃管A发生的反应中，CO被还原C．该铁矿石有效成分的质量分数为93.3%D．若撤去干燥管C，会造成测得的有效成分含量偏高【答案】D【详解】A．因为硬质玻璃管内有空气，先通CO能排出O2、CO2和水蒸气、再加热，防止干扰实验结果及出现安全事故，A项错误；B．根据反应，Fe2O3为氧化剂，CO被氧化，B项错误；C．干燥管B增重，即生成0.06molCO2，根据方程式可知，铁矿石含有0.02molFe2O3，质量为，所以Fe2O3质量分数为=80.0%，C项错误；D．没有干燥管C，空气中的CO2和水蒸气会进入干燥管B，导致干燥管B质量增加，实验结果偏大，D项正确；故选D。9．（2023秋·陕西西安·高一西安市第七十五中学校考期末）铁元素是人体重要的微量元素，参与人体血红蛋白的形成，Fe2+易被人体吸收，下列有关铁及其化合物的说法中正确的是A．缺铁性贫血症可以服用维生素C将难吸收的Fe3+氧化为Fe2+，促进铁元素的吸收B．高温下红热的铁与水蒸气反应，可得到红色的氧化铁C．将过氧化钠投入氯化亚铁溶液中，最终生成白色沉淀D．FeO不稳定，在空气中加热迅速被氧化成Fe2O3【答案】A【详解】A．维生素C具有还原性，将难吸收的Fe3+还原为Fe2+，促进铁元素的吸收，可以治疗缺铁性贫血症，A正确；B．高温下红热的铁与水蒸气反应，可得到黑色的四氧化三铁，反应为：，B错误；C．与水反应生成，且具有强氧化性，所以将过氧化钠投入氯化亚铁溶液中，最终红褐色沉淀，C错误；D．不稳定，在空气中加热迅速被氧化成，错误；故选A。10．（2022秋·安徽阜阳·高一统考期末）下列关于铁单质的说法中不正确的是A．铁和氯气完全反应，转移的电子数为B．装月饼的袋子里常放有干燥剂和铁粉，这是利用了铁粉的还原性C．常温下，与不反应，但在空气中、的共同作用下能发生氧化反应D．单质完全转变为，失去个电子【答案】A【详解】A．由反应方程式2Fe+3Cl22FeCl3，5.6g铁和7.1g氯气完全反应，铁有剩余，氯气完全反应生成FeCl3，转移的电子数为NA，故A错误；B．装月饼的袋子里常放有干燥剂和铁粉，铁粉做脱氧剂，利用了铁粉的还原性，故B正确；C．常温下，Fe与H2O不反应，但在空气中O2、H2O的共同作用下铁能发生氧化反应被锈蚀，故C正确；D．四氧化三铁中+2价Fe与+3价Fe的个数比为1∶2，3mol单质Fe完全转变为Fe3O4，失去8NA个电子，故D正确；故选A。11．（2023春·浙江宁波·高一校联考期末）下列说法不正确的是A．FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气里受热，能被迅速氧化成Fe2O3B．在钢铁厂的生产中，炽热的铁水注入模具之前，模具必须进行充分干燥C．使用氯气对自来水消毒时，氯气会与水中的有机物发生反应，生成的有机氯化物可能对人体有害D．硫酸亚铁、硫酸铝可用于污水处理【答案】A【详解】A．FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气里受热，能被迅速氧化成Fe3O4，A错误；B．在钢铁厂的生产中，炽热的铁水注入模具之前，模具必须进行充分干燥，否则炽热的Fe与水反应产生Fe3O4、H2，B正确；C．自来水中含有少量微生物，在使用氯气对自来水消毒时，氯气会与水中的有机物发生反应，生成的有机氯化物，会导致人体泌尿系统癌变，从而对人体健康造成危害，C正确；D．硫酸亚铁、硫酸铝都是强酸弱碱盐，水解产生Fe(OH)2、Al(OH)3胶体能够吸附水中悬浮的固体小颗粒，使之形成沉淀而析出，从而能够达到净水作用，故可用于污水处理，D正确；故合理选项是A。12．（2023春·山东潍坊·高二统考期末）如图为铁元素的价类二维图，“”表示物质间的转化关系。下列说法错误的是A．铁与高温水蒸气的反应可实现转化①B．可应用于瓷器制作中使釉呈绿色C．由图可预测：高铁酸盐具有强氧化性，可用于消毒D．加热可实现转化⑥，加入盐酸可实现转化③【答案】A【详解】A．铁与高温水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，不能实现转化①，故A错误；B．氧化亚铁为黑色固体，可应用于瓷器制作中使釉呈绿色，故B正确；C．高铁酸根离子中铁元素的化合价为最高价+6价，所以高铁酸盐具有强氧化性，可用于杀菌消毒，故C正确；D．氢氧化铁受热分解生成氧化铁和水，与盐酸反应生成氯化铁和水，则加热氢氧化铁可实现转化⑥，加入盐酸可实现转化③，故D正确；故选A。13．（2023秋·浙江台州·高一统考期末）下列说法正确的是A．取铁粉与水蒸气反应后的固体粉末，若能被磁铁吸引，则证明固体粉末为B．过量铁粉在氯气中燃烧生成C．我国已实施在酱油中加入铁强化剂，以减少缺铁性贫血问题的发生D．我国古代最早使用的合金是钢【答案】C【详解】A．铁、四氧化三铁都能被磁铁吸引，取铁粉与水蒸气反应后的固体粉末，能被磁铁吸引，不能证明固体粉末为，故A错误；B．过量铁粉在氯气中燃烧生成，故B错误；C．人体缺铁可引起缺铁性贫血，我国已实施在酱油中加入铁强化剂，以减少缺铁性贫血问题的发生，故C正确；D．我国古代最早使用的合金是青铜，故D错误；选C。14．（2023春·江苏苏州·高一统考期中）向稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列说法不正确的是A．OA段产生的是NO，BC段产生B．原混合酸中物质的量浓度为C．A点溶液中的溶质为和D．原混合酸中物质的量浓度为【答案】D【分析】根据氧化性:：>>，则OA段发生：，AB段发生：，BC段发生：，由此分析：【详解】A．由上述分析可知，OA段发生，BC段发生：，则OA段产生的是NO，BC段产生，A正确；B．OA段发生，OA段消耗，则，，B正确；C．OA段发生，A点被反应完，则A点溶液中溶质为和，C正确；D．OA段消耗的物质的量为，故消耗的物质的量为，BC段消耗，，故消耗的物质的量为，总共被消耗1mol，则的浓度应该为5mol/L，由于的浓度为1mol/L，故原混合酸中物质的量浓度为，D错误；故选D。15．（2023秋·吉林延边·高一统考期末）向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入100mL1mol/L的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出224mL(标准状况)的气体，所得溶液中再加入KSCN溶液无明显现象。若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物，能得到铁的质量是A． B． C． D．【答案】A【分析】Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入盐酸恰好使混合物完全溶解，生成铁的氯化物，因加入KSCN溶液，无血红色出现，说明只生成氯化亚铁，根据氯元素守恒可知道氯化亚铁的量，进而求得铁元素的质量，然后结合质量守恒可知用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物能得到单质铁的质量。【详解】用盐酸溶解后，向所得溶液中加入KSCN溶液无血红色出现，说明得到的产物为氯化亚铁，即混合物中的铁元素全在氯化亚铁中，HCl的物质的量为，根据氯元素守恒，则n(Fe)=n(FeCl2)=，则混合物中含有Fe元素的质量为，根据质量守恒可知，用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物，能得到单质铁的质量为；故选A。二、工业流程题16．（2023春·湖北恩施·高一校联考期末）钛白粉作为白色颜料和增白剂，广泛用于油漆、造纸等工业生产中。一种以钛铁矿(含及少量的)为原料生产钛白粉的工艺流程如图：回答下列问题：(1)中铁的化合价是。(2)“酸浸”是用硫酸在温度为下溶煮钛铁矿，“滤液1”的主要成分中含有，则“酸浸”中主要发生的反应方程式为。(3)“滤渣1”的主要成分有。(4)“还原”中加入过量铁屑的目的是。硫酸亚铁晶体的溶解度如表所示，其中绿矾容易被氧化，则“操作Ⅱ”包括真空加热浓缩、、、洗涤、干燥。温度/℃01030506064708090溶解度/g27析出晶体(5)工业上将钛白粉与焦炭、氯气共热生成和一种可燃气体，反应的化学方程式为，最后在氯气氛围和加热的条件下用金属镁还原制取性能优越的金属钛。(6)取经煅烧至恒重后固体质量为，则。【答案】(1)(2)(3)(4)将溶液中的还原为，防止被氧化低于降温结晶过滤(5)(6)5【分析】根据流程和题意有：FeTiO3及少量的CaO、Fe2O3、SiO2，加入硫酸后生成TiOSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3和微溶的CaSO4，SiO2不与酸反应；滤液1中加入铁粉将三价铁转化为二价铁，再将绿矾FeSO4·7H2O分离出来，TiOSO4经过水解后得到H2TiO3和硫酸，最后烧得到钛白粉(TiO2)。【详解】（1）中锂是+1价，磷酸根是3价，则铁的化合价为+2价。（2）由分析可知，“酸浸”中主要发生的反应方程式为：。（3）SiO2不反应，硫酸钙微溶于水，则“滤渣1”的主要成分有。（4）加入过量铁屑，和反应生成，将溶液中的还原为，剩余的铁屑防止被氧化；由表中数据可知，温度小于50℃时得到绿矾，因此“操作Ⅱ”包括真空加热浓缩、低于降温结晶、过滤、洗涤、干燥。（5）钛白粉与焦炭、氯气共热生成TiC14和一种可燃气体是CO，反应物有TiO2、Cl2、C，生成物有TiC14、CO，配平后得到反应的化学方程式为：。（6）由题可知：

x=5。三、实验题17．（2023春·陕西榆林·高二统考期末）实验室用如图装置测定和固体混合物中的质量，装置D中硬质双通玻璃管中的固体物质是和的混合物。回答下列问题：(1)为了安全，在点燃D处酒精灯之前，必须在b处。(2)装置B的作用是。装置C中盛装的液体是，所起的作用是。(3)在硬质双通玻璃管中发生反应的化学方程式为(任写一个)。(4)U形管E右边又连接干燥管F的目的是。(5)若和固体混合物的质量为，反应完全后U形管的质量增加，则混合物中的质量为g(6)反应结束时，应该先停止(填“A”或“D”)处反应。(7)证明和固体混合物中含有可选择的试剂是先加(填字母，下同)，再加。A．稀硫酸

B．稀硝酸

C．浓盐酸

D．溶液

E．溶液

F．溶液【答案】(1)收集氢气并验纯(2)除去中的浓硫酸除去中的水蒸气或干燥(3)或(4)防止空气中的水蒸气进入E中(5)16(6)D(7)AE【详解】（1）氢气是可燃性气体，装置中需要充满氢气后方可进行加热反应，所以需要对氢气进行验纯，避免混有空气加热发生爆炸，在b处收集氢气验纯。（2）由于A中产生的H2中混有HCI和水蒸气，必须通过洗气逐一除去，防止干扰后续实验，所以B的作用是除去氢气中的氯化氢，C的浓硫酸，用于干燥氢气。（3）由于A中产生的H2，在硬质双通玻璃管中发生反应的化学方程式为：或。（4）U形管E右边又连接干燥管F的目的是防止空气中的水蒸气进入E中。（5）U型管的质量增加的是水，物质的量是，设FeO、Fe2O3物质的量分别为X、Y，则，根据质量可列式：，解得：，，所以氧化铁的质量为：。（6）反应结束时，应该先停止D处的反应，再通一段时间氢气，使得水蒸气充分吸收。（7）证明和固体混合物中含有，先加入稀硫酸生成Fe2+，再加入高锰酸钾，若高锰酸钾褪色，则证明由Fe2+，即含有。18．（2023秋·河南信阳·高一统考期末）铁及其化合物在生产生活中有重要用途。某化学兴趣小组同学设计以下实验探究铁及其化合物性质。I．“铁与水反应”的实验，并检验产物的性质：(1)A装置的作用是。(2)B中反应的化学方程式为。(3)点燃E处酒精灯之前应进行的操作是。Ⅱ．制备氢氧化亚铁：设计如下实验能较长时间观察到白色Fe(OH)2沉淀，选用稀硫酸、铁粉、NaOH溶液进行实验，装置如图。(4)植物油的作用是。(5)实验时，先(填“打开”或“关闭”)止水夹K，然后打开分液漏斗的玻璃塞和活塞，使稀硫酸与铁粉反应，一段时间后，(填“打开”或“关闭”)止水夹K，制得白色Fe(OH)2沉淀，且沉淀能持续一段时间不变色。Ⅲ．制备FeCl3：已知无水FeCl3在空气中遇水易潮解，加热易升华，实验装置如图。(6)饱和食盐水的作用是。(7)装置D发生反应的化学方程式为。(8)硬质玻璃管直接接入收集器的优点是。(9)F装置的两个作用是、。【答案】(1)产生水蒸气(2)(3)收集H2，并检验其纯度(4)隔绝空气，防止二价铁被氧化(5)打开关闭(6)除去Cl2中混有的HCl(7)(8)防止FeCl3在导气管中凝华成固体堵塞装置(9)除去过量的Cl2尾气，防止污染空气防止空气中的水蒸气进入收集器导致FeCl3潮解变质【分析】本题是一道实验题，由装置A产生水蒸气，在装置B中水蒸气和铁反应，经过干燥后在装置E中，氢气和氧化铜反应生成单质铜和水，以此解题。【详解】（1）A装置是制水蒸气的装置，则作用是产生水蒸气；（2）B中铁粉与高温水蒸气反应，生成四氧化三铁和氢气，反应的化学方程式为；（3）因为H2与空气混合时，点燃会发生爆炸，所以点燃E处酒精灯之前应进行的操作是收集H2，并检验其纯度；（4）广口瓶中添加植物油的作用是隔绝空气，防止二价铁被氧化；（5）制取Fe(OH)2时，左侧具支试管中产生FeSO4，然后由产生的氢气压入右侧广口瓶内，与NaOH溶液发生反应，从而生成Fe(OH)2沉淀。实验时，先让Fe与稀硫酸反应制取FeSO4和H2，所以应打开止水夹K，然后打开分液漏斗的玻璃塞和活塞，使稀硫酸与铁粉反应，一段时间后，关闭止水夹K，制得白色Fe(OH)2沉淀；（6）收集装置，A装置用二氧化锰和浓盐酸加热反应制取氯气，由于HCl易挥发，且该实验需干燥氯气，则B中盛饱和食盐水，用于除去氯气中的HCl；（7）根据图示可知，D为FeCl3的发生装置，其中的方程式为：；（8）硬质玻璃管直接接入收集器，防止FeCl3在导气管中凝华成固体堵塞装置；（9）FeCl3易升华、易潮解，且实验中使用了有毒的氯气，F装置中的碱石灰用于尾气吸收，并防止空气中的水蒸气进入E。19．（2021秋·广东茂名·高一统考期末）用下图装置进行“铁与水反应”的实验，并检验产物的性质(夹持装置略去)。回答下列问题：(1)A装置的作用是，烧瓶底部加碎瓷片的作用是。(2)实验开始时，应先点燃A装置中的酒精灯还是B装置中的酒精喷灯？(填“A”或“B”)，原因是。(3)B中反应的化学方程式为，该反应的氧化剂是。(4)D装置的作用是。(5)E中的现象是，所发生反应的化学方程式是。(6)点燃E中酒精灯之前应进行的操作是。【答案】(1)产生水蒸气防止液体暴沸(2)A防止先点燃B处酒精喷灯导致Fe与反应(3)(4)吸收未反应的水蒸气，干燥(5)黑色固体变为红色，右端管壁有无色液滴凝结(6)收集，并检验其纯度【分析】装置A中水受热生成水蒸气，B中高温条件下铁与水蒸气反应四氧化三铁和氢气，混有水蒸气的氢气经过干燥管D干燥后进入E装置，与CuO反应生成Cu单质，加热E之前应该先通氢气把装置中的氧气排尽，防止氢气与氧气混合加热发生爆炸，以此解答该题。【详解】（1）铁与水蒸气反应的条件是高温，水的状态是气体，所以A装置的作用是产生水蒸气；反应在高温条件下进行，烧瓶底部加碎瓷片的作用防止加热时液体暴沸；（2）若先点燃B处，铁会与氧气先发生反应，所以须先点燃A处；原因是：防止先点燃B处酒精喷灯导致