2025版高一化学必修第一册 二十 铁单质、铁的氧化物、铁的氢氧化物

二十铁单质、铁的氧化物、铁的氢氧化物(30分钟45分)题组过关·夯基础题组一:铁及其化合物的转化1.(3分)下列说法中正确的是()A.烤蓝是在铁制品表面通过化学反应生成致密的氧化膜以防止铁生锈B.铁跟盐酸反应生成氯化铁和氢气C.铁丝浸入硫酸铜溶液中片刻,其表面出现红色的铁锈D.铁丝在干燥的空气中剧烈燃烧有黑色固体生成【解析】选A。烤蓝是在铁制品表面通过化学反应生成致密的氧化膜,可以防止生锈,A正确;铁跟盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,B错误;铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜,取出,表面出现红色的铜,而不是红色的铁锈,C错误;铁丝在空气中只能烧至发红,不会产生火星,在纯氧中剧烈燃烧生成黑色的四氧化三铁固体,D错误。2.(3分)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.湿棉花的主要作用是冷却试管,防止炸裂C.肥皂液的主要作用是检验生成的H2D.铁粉与水蒸气反应后,可立即用磁铁将剩余铁粉分离出来【解析】选C。铁与水蒸气反应生成Fe3O4,A错误;湿棉花的作用是提供反应物水蒸气,B错误;使用肥皂液的作用是检验反应中生成的H2,反应一段时间后,有肥皂泡吹起时,用点燃的火柴靠近肥皂泡,当听到爆鸣声时,说明“铁与水蒸气”反应生成了H2,C正确;铁粉与水蒸气反应生成的产物四氧化三铁也可以被磁铁吸引,不能分离出铁,D错误。3.(3分)(2024·武汉高一检测)月球土壤中富含铁元素,主要以铁单质和亚铁离子的形式存在,但嫦娥五号取回的微陨石撞击处的月壤样品中存在大量的三价铁,有可能是以下哪个原因造成的()A.4FeO=Fe+Fe3O4B.Fe3O4=Fe2O3+FeOC.4FeO+O2=2Fe2O3D.Fe2O3+FeO=Fe3O4【解析】选A。月球表面的铁元素以铁单质和亚铁离子形式存在,FeO中Fe为+2价,FeO可能反应生成Fe和Fe3O4,Fe3O4中含有Fe3+,A正确;Fe3O4含有Fe3+,与月球表面的铁元素主要以铁单质和亚铁离子的形式存在不相符,B错误;月球表面没有氧气,FeO无法被氧化生成Fe2O3,C错误;月球表面铁元素主要以铁单质和亚铁离子的形式存在,Fe2O3中Fe为+3价,D错误。题组二:铁化合物的制备4.(3分)实验室可以用如图所示装置制备氢氧化亚铁,下列说法错误的是()A.实验前应把稀硫酸和氢氧化钠溶液煮沸处理B.实验开始阶段,应把弹簧夹C和D都打开C.一段时间后,关闭弹簧夹C和D,在B中生成白色絮状沉淀D.实验结束后关闭弹簧夹D,可以长时间保存氢氧化亚铁【解析】选C。氢氧化亚铁易被空气中的氧气氧化为氢氧化铁,所以制备氢氧化亚铁时应将稀硫酸和氢氧化钠溶液预先煮沸,使溶解的空气逸出,A正确;氢氧化亚铁具有强还原性,易被空气中的氧气氧化为氢氧化铁,故实验开始阶段,应把弹簧夹C和D都打开,A中反应产生氢气,排除空气,防止亚铁离子被氧气氧化,B正确;一段时间后,关闭弹簧夹C,但不能关闭弹簧夹D,可利用生成的氢气在装置A中压强增大,把硫酸亚铁溶液压入装置B的氢氧化钠溶液中,反应生成氢氧化亚铁白色沉淀,C错误;本实验利用反应生成氢气排净装置中的空气,使装置处于还原性气体的氛围,故实验结束后关闭弹簧夹D,可以长时间保存氢氧化亚铁,D正确。5.(3分)(2024·石家庄高一检测)某化学兴趣小组按如图装置进行实验,反应开始时打开弹簧夹,当点燃从a口出来的气体无爆鸣声时关闭弹簧夹,此时还剩余少量的钠,下列说法错误的是()A.橡皮管能起到平衡气压的作用B.关闭弹簧夹后,打开分液漏斗活塞,剩余的少量钠能置换出单质铁C.关闭弹簧夹后,打开分液漏斗活塞,锥形瓶内能观察到白色絮状沉淀D.反应结束后,打开锥形瓶的橡胶塞,能观察到有红褐色沉淀产生【解析】选B。钠与水反应生成氢气,造成锥形瓶内压强过大,为了维持压强平衡,连接橡皮管,A正确;钠与水反应生成氢氧化钠和氢气,生成的氢氧化钠与氯化亚铁反应生成氢氧化亚铁沉淀,B错误;钠与水反应生成氢氧化钠和氢气,生成的氢氧化钠与氯化亚铁反应生成的氢氧化亚铁为白色絮状物,C正确;白色氢氧化亚铁不稳定,遇到空气与空气中氧气反应生成氢氧化铁红褐色沉淀,D正确。题组三:铁及其化合物的计算6.(3分)铁具有可变的化合价,将14.4g草酸亚铁(FeC2O4)在隔绝空气的条件下加热分解,最终可得到7.2g铁的氧化物,则该铁的氧化物是()A.Fe2O3 B.FeOC.Fe3O4 D.无法确定【解析】选B。14.4g草酸亚铁(FeC2O4)中铁元素的质量=14.4g×56144×100%=5.6g,铁元素的质量比在化学反应前后不变,7.2g铁的氧化物中铁元素的质量为5.6g,氧元素的质量=7.2g-5.6g=1.6g,铁的氧化物中铁元素和氧元素物质的量之比为5656∶1616=1∶1,[方法规律]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)=m56∶n16=a∶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的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3物质的量之比为1∶1,Fe3O4为任意值)。7.(3分)现有一定量FeO、Fe2O3的混合物,在足量H2气流中加热充分反应,冷却后称得剩余固体质量比原混合物减少0.8g;将等质量的原混合物与盐酸反应,欲使之完全溶解,则需1mol·L-1盐酸的体积至少为()A.0.05LB.0.1LC.0.2LD.1L【解析】选B。剩余固体比原混合物减少的质量即为原混合物中氧原子的质量,则n(O)=0.8g16g·mol-2=0.05mol。原混合物与盐酸反应,生成氯化物和水,则HCl中n(H+)=2综合应用·拓思维8.(3分)通过对实验现象的观察、分析推理得出正确的结论是化学学习的方法之一。对下列实验事实的解释正确的是()选项操作、现象解释A向盛有红热铁粉的硬质玻璃管中通入水蒸气,固体变为黑色Fe与水蒸气反应生成FeOB把生铁放置于潮湿的空气中,铁表面有一层红棕色的斑点铁在潮湿的空气中易生成Fe(OH)3C向盐酸中加入少量铁粉,有气泡产生说明Fe被氧化为Fe3+D新制Fe(OH)2露置于空气中一段时间,白色物质变成了红褐色说明Fe(OH)2易被O2氧化成Fe(OH)3【解析】选D。Fe与水蒸气反应生成Fe3O4黑色固体,A错误;红棕色斑点是Fe2O3,B错误;铁与盐酸反应生成Fe2+,C错误;露置于空气中一段时间,白色Fe(OH)2被O2氧化成红褐色Fe(OH)3,D正确。9.(3分)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:①FeH2Cu;②CuOCuSO4Cu。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。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。10.(3分)纳米级Fe3O4可用于以太阳能为热源分解水制H2,过程如图所示。下列说法错误的是()A.过程Ⅰ发生反应:2Fe3O46FeO+O2↑B.FeO在整个过程中起到催化剂的作用C.两个转化过程都发生了氧化还原反应D.整个过程实现了太阳能向化学能的转化【解析】选B。由题给图示的转化过程可知,过程Ⅰ是Fe3O4通过吸收太阳能,分解生成FeO并放出O2,反应的化学方程式为2Fe3O46FeO+O2↑,A正确;FeO为过程Ⅰ的生成物,为过程Ⅱ的反应物,因此FeO为中间产物,B错误;两个反应过程中均有元素化合价发生变化,都发生了氧化还原反应,故C正确;该过程利用太阳能分解H2O得到H2和O2,Fe3O4为催化剂,实现了太阳能向化学能的转化,D正确。11.(3分)A为常见的金属单质,根据如图所示的关系:下列叙述中错误的是()A.A为Fe,B为Fe3O4B.C→D溶液的颜色变化:由浅绿色到黄色C.②的离子方程式:Fe+2H+=Fe2++H2↑D.⑧的化学方程式:4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3【解析】选C。A为常见的金属单质,由转化关系图可知,红褐色固体F为Fe(OH)3,则E为Fe(OH)2,C为FeCl2,D为FeCl3,A为Fe,B为Fe3O4,A正确;C→D发生氯气氧化氯化亚铁生成氯化铁,则溶液的颜色变化:由浅绿色到黄色,B正确;②C→D是在氯气下氧化,可知D中铁元素为Fe3+,C错误;⑧发生4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,D正确。迁移创新·提素能12.(12分)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证据,用如图所示装置进行了实验(夹持装置已略去,气密性已检验)。实验步骤:Ⅰ.向三颈烧瓶中加入饱和FeSO4溶液,按如图1所示装置连接;Ⅱ.打开磁力搅拌器,立即加入10%NaOH溶液;Ⅲ.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:问题与解释:(1)三颈烧瓶中FeSO4溶液的颜色为__________________________,

盛放NaOH溶液的仪器名称为______________。

(2)生成白色沉淀的离子方程式是________________________。

(3)沉淀颜色发生变化最后变成红褐色的化学方程式是______________。

(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___________________________________。

【解析】(1)三颈烧瓶中FeSO4溶液的颜色为浅绿色,根据图中信息得到盛放NaOH溶液的仪器名称为分液漏斗;(2)白色沉淀是亚铁离子和氢氧根反应生成的,其反应的离子方程式是Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓;(3)沉淀颜色发生变化最后变成红褐色是氢氧化亚铁和氧气、水反应生