高一化学人教版课时练习第三章第一节第1课时铁的单质铁的氧化物铁的氢氧化物

十九铁的单质、铁的氧化物、铁的氢氧化物【学考达标】共50分一、选择题(本题共8小题，每小题4分，共32分)1．(2021·温州高一检测)《本草纲目拾遗》中描述“铁线粉”：“粤中洋行有舶上铁丝，……日久起销，用刀刮其销……所刮下之销末，名铁线粉”，“铁线粉”的主要成分是()A．FeB．FeOC．Fe3O4D．Fe2O3【解析】选D。“铁线粉”是铁锈，主要成分为Fe2O3。【补偿训练】《淮南子·说山训》云：慈石能引铁(慈，旧作磁)。“慈石”的主要成分是()A．四氧化三铁 B．氧化铜C．三氧化二铁 D．铁单质【解析】选A。四氧化三铁，化学式Fe3O4，俗称氧化铁黑、吸铁石、黑氧化铁，为具有磁性的黑色晶体，故又称为磁性氧化铁。“慈石”的主要成分是四氧化三铁，A项正确。2．铁的氧化物在自然界中有着广泛的应用。有关铁的氧化物的说法中，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eq\f(1,3)的铁显＋2价，eq\f(2,3)的铁显＋3价C．FeO、Fe2O3、Fe3O4都不溶于水，但都能和盐酸反应生成相应的盐D．FeO不溶于水，不属于碱性氧化物【解析】选D。FeO不溶于水，能与酸反应生成盐和水，属于碱性氧化物。3．有关铁及其化合物的说法中，错误的是()A．铁的化学性质比较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态存在B．由图示操作可制取Fe(OH)2C．Fe3O4、Fe(OH)3都可以由化合反应制得D．Fe(OH)3胶体呈红褐色、透明，能发生丁达尔效应【解析】选A。陨铁中的铁为单质铁，是游离态的铁元素，故A错误；Fe(OH)2易被氧化，煤油可以隔绝空气，故B正确；铁和氧气化合生成四氧化三铁，氢氧化亚铁、氧气、水化合生成氢氧化铁，故C正确；氢氧化铁胶体呈红褐色、透明，胶体能发生丁达尔效应，故D正确。4．(2021·南昌高一检测)铁的常见化合物有＋2价和＋3价。据研究，铁与浓HNO3反应可生成一种化学式为Fe8O11的化合物，它可以看作是由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物。该化合物可以表示为()A．FeO·3Fe2O3 B．2FeO·3Fe2O3C．FeO·2Fe2O3 D．2FeO·Fe2O3【解析】选B。化合物Fe8O11可以看作是由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物，设化学式为nFeO·mFe2O3，则eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(n＋2m＝8，,n＋3m＝11，))解得n＝2，m＝3，该化合物可以表示为2FeO·3Fe2O3，故B项正确。5．下列关于Fe(OH)2的制备方法最成功的是()A．向FeCl2溶液中逐滴加入NaOH溶液B．向FeSO4溶液中逐滴加入氨水C．先将装有NaOH溶液的长滴管插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液可制得Fe(OH)2白色沉淀D．取适量新配制的FeSO4溶液于试管中，再加入一层植物油(密度小于水，且不溶于水)，然后向试管内逐滴加入NaOH溶液【解析】选D。向FeCl2溶液中逐滴加入NaOH溶液，生成的Fe(OH)2易被氧化，不容易制备成功，故A不符合题意；向FeSO4溶液中逐滴加入氨水，生成的Fe(OH)2易被氧化，不容易制备成功，故B不符合题意；长滴管插到FeSO4液面下，再挤出NaOH溶液可制得Fe(OH)2白色沉淀，防止Fe(OH)2被氧化，但没有与空气隔绝，时间稍长白色Fe(OH)2会被空气中的O2氧化，故C不符合题意；加入一层植物油，可隔绝空气，然后向试管内逐滴加入NaOH溶液，在植物油下方可以生成Fe(OH)2，且防止Fe(OH)2被氧化，故D符合题意。6．铁屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量氨水，有白色沉淀生成，过滤，在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止，得到红棕色残渣。上述沉淀和残渣分别是()A．Fe(OH)3Fe2O3B．Fe(OH)2Fe2O3C．Fe(OH)2Fe(OH)3D．Fe(OH)2Fe3O4【解析】选B。铁与稀硫酸反应生成FeSO4，再与过量氨水反应生成白色沉淀Fe(OH)2，在空气中加热Fe(OH)2，铁元素被氧化为＋3价，最后所得红棕色残渣为Fe2O3。7．(2021·长春高一检测)用一定量的铁与足量的稀硫酸及足量的CuO反应制取单质铜，有人设计了以下两种方案：①Feeq\o(→,\s\up7(H2SO4),\s\do5())H2eq\o(→,\s\up7(CuO),\s\do5())Cu，②CuOeq\o(→,\s\up7(H2SO4))CuSO4eq\o(→,\s\up7(Fe),\s\do5())Cu。若按实验原则进行操作，则两者制得单质铜的量为()A．一样多B．①多C．②多D．无法判断【解析】选C。气体还原金属氧化物时，需先排净空气，且还原得到的金属单质需在还原气氛中冷却。铁的量一定，转移的电子数一定。由于H2还原CuO的实验中开始需消耗H2排净装置中的空气，实验结束后，铜需在H2氛围中冷却，所以能够用于还原CuO的H2的量减少，根据电子守恒原理可知，①制得铜较少。对于方案②来说，铁完全用于置换铜，所以②多。8．由FeO、Fe2O3、Fe3O4组成的混合物，测得其中铁元素与氧元素的质量之比为21∶8，则这种混合物中FeO、Fe2O3、Fe3O4的物质的量之比可能为()A．1∶2∶1B．1∶2∶3C．1∶3∶1D．1∶1∶3【解析】选D。由铁元素与氧元素的质量之比为21∶8，求得铁元素与氧元素的物质的量之比为3∶4，所以Fe3O4物质的量的多少不影响混合物中铁元素与氧元素的质量比。Fe3O4可拆为FeO·Fe2O3，故只要FeO、Fe2O3的物质的量之比为1∶1即可。二、非选择题(本题共2小题，共18分)9．(8分)铁与空气接触时表面会形成氧化物，如一块低碳钢可以被三种氧化膜所覆盖：与金属接触的一侧是FeO，与空气接触的一侧是Fe2O3，而中间则是Fe3O4。(1)中国古代“四大发明”之一的“司南”，其主要成分是上述物质中的__________(填化学式)。(2)Fe2O3的一种用途是____________________________。(3)FeO可作化妆品中的色素，它还能进行一系列转化：FeO→FeSO4→Fe(OH)2→Fe(OH)3。①FeO→FeSO4时应加入的试剂是________________。②Fe(OH)2→Fe(OH)3的实验现象是_____________________________。【解析】(1)中国古代四大发明之一的司南是由天然磁石制成的，磁铁成分主要是四氧化三铁，化学式为Fe3O4；(2)氧化铁是红色固体难溶于水，可以作红色颜料或冶炼铁；(3)①FeO→FeSO4时应加入的试剂是稀硫酸，发生反应：FeO＋H2SO4=FeSO4＋H2O；②Fe(OH)2→Fe(OH)3的实验现象是白色沉淀迅速变化为灰绿色最后变为红褐色，生成氢氧化铁红褐色沉淀。答案：(1)Fe3O4(2)制红色油漆(或冶炼铁)(3)①稀硫酸②白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色10．(10分)某课外活动小组设计了如图所示的实验装置进行实验，回答下列问题：(1)开始实验时夹子e是打开的，锥形瓶A中发生反应的离子方程式为__________________________________，试剂瓶B中可以观察到的现象是_____________________________________。(2)数分钟后夹上夹子e，则试剂瓶B中可以观察到的现象是________________________，B中反应的离子方程式是___________________________________。(3)如果开启活塞f放掉约eq\f(2,3)液体，此时试剂瓶B中可能出现的现象是__________________，B中反应的化学方程式是__________________。【解析】(1)铁和稀硫酸之间反应生成硫酸亚铁和氢气，Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑，夹子e是打开的，产生气体会沿着e处导管进入B中；(2)A中气压增加，会将生成的硫酸亚铁以及剩余的硫酸压入B中和氢氧化钠混合反应：OH－＋H＋=H2O，Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓，立即产生白色沉淀；(3)氢氧化亚铁不稳定，容易被氧气氧化为氢氧化铁，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3，看到沉淀逐渐变为灰绿色，最后变为红褐色。答案：(1)Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑导管口有气泡冒出(2)A中溶液进入B中，立即产生白色沉淀OH－＋H＋=H2O、Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓(3)沉淀逐渐变为灰绿色，最后变为红褐色4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3【选考提升】共20分一、选择题(本题共3小题，每小题4分，共12分)11．下表是有关反应的离子方程式及对离子方程式的评价，其中评价正确的是()选项离子方程式评价A将铁粉加入CuSO4溶液中：Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu正确B将氧化铁加入稀盐酸中：Fe2O3＋6H＋＋2Cl－=2Fe2＋＋Cl2↑＋3H2O正确C铁粉与稀硫酸反应：2Fe＋6H＋=2Fe2＋＋3H2↑正确D向氢氧化铁中加入足量稀盐酸：H＋＋OH－=H2O正确【解析】选A。铁粉与硫酸铜发生置换反应生成硫酸亚铁和铜，离子方程式为Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu，A正确；氧化铁与稀盐酸反应的离子方程式为Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O，所给方程式不符合客观事实，评价不合理，B错误；铁粉与稀硫酸反应的离子方程式为Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑，评价不合理，C错误；向氢氧化铁中加入足量稀盐酸，氢氧化铁难溶于水应写化学式，反应的离子方程式为Fe(OH)3＋3H＋=Fe3＋＋3H2O，评价不合理，D错误。12．为了防止钢铁零件生锈，常采用化学处理使钢铁零件表面生成一层致密保护层。化学处理过程中其中一步的反应为3Fe＋NaNO2＋5NaOH=3Na2FeO2＋H2O＋NH3↑。下列叙述不正确的是()A．上述反应涉及的物质中，Fe的还原性最强B．上述反应涉及的物质中，NaNO2的氧化性最强C．上述反应中，铁是还原剂，NaNO2和NaOH是氧化剂D．NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))的氧化性强于FeOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(2))的氧化性【解析】选C。反应3Fe＋NaNO2＋5NaOH=3Na2FeO2＋H2O＋NH3↑中，Fe是还原剂，所以该反应涉及的物质中，铁的还原性最强，故A正确；反应中NaNO2是氧化剂，故反应涉及的物质中，NaNO2的氧化性最强，故B正确；该反应中，NaOH中元素化合价不变，既不是氧化剂也不是还原剂，故C错误；该反应中，NaNO2是氧化剂，Na2FeO2是氧化产物，所以NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))的氧化性强于FeOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(2))的氧化性，故D正确。13．(2021·青岛高一检测)裂解水制氢气的过程如图所示。下列说法不正确的是()A.反应Ⅰ的化学方程式是Fe3O4＋CO3FeO＋CO2B．反应Ⅱ的化学方程式是3FeO＋H2O(g)Fe3O4＋H2C．总反应的化学方程式是C＋2H2O(g)CO2＋2H2D．铁的氧化物是裂解水的催化剂【解析】选C。反应Ⅰ：反应物为Fe3O4、CO，生成物为FeO、CO2，反应为Fe3O4＋CO3FeO＋CO2，故A正确；反应Ⅱ：反应物为FeO、H2O(g)，生成物为Fe3O4、H2，反应为3FeO＋H2O(g)Fe3O4＋H2，故B正确；反应Ⅲ：反应物为CO2、C，生成物为CO，反应为C＋CO2=2CO，将反应Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅲ得总反应为C＋H2O(g)CO＋H2，故C错误；铁的氧化物四氧化三铁参与反应，但总反应为C＋H2O(g)CO＋H2，且反应产物没有四氧化三铁和氧化亚铁，所以铁的氧化物是裂解水的催化剂，故D正确。二、非选择题(本题共1小题，共8分)14．某小组同学为了获取在Fe(OH)2制备过程中，沉淀颜色的改变与氧气有关的实验证据，用图1所示装置进行了如下实验(夹持装置已略去，气密性已检验)。【进行实验】实验步骤：(1)Ⅰ向瓶中加入饱和FeSO4溶液，按图1所示连接装置；(2)打开磁力搅拌器，立即加入10%NaOH溶液；(3)采集瓶内空气中O2含量和溶液中O2含量(DO)的数据。实验现象：生成白色絮状沉淀，白色沉淀迅速变为灰绿色，一段时间后部分变为红褐色。实验数据：【解释与结论】(1)搅拌的目的是______________________。(2)生成白色沉淀的离子方程式是_________________________________________________。(3)红褐色沉淀是________________________。(4)通过上述实验，可得到“在Fe(OH)2制备过程中，沉淀颜色改变与氧气有关”的结论，其实验证据是__________