高中化学必修第一册习题第三章 铁 金属材料第1课时　铁的单质和氧化物、氢氧化物

第三章铁金属材料第一节铁及其化合物第1课时铁的单质和氧化物、氢氧化物基础过关练题组一铁的性质1.(2019福建福州福清一中高一上期末)常温下,将铁片放入下列溶液中,不发生反应的是()A.稀硫酸 B.氯水C.氢氧化钠溶液 D.硫酸铜溶液2.下列说法不正确的是()A.铁与纯氧气和水蒸气反应都能生成四氧化三铁B.铁在高温下与水蒸气的反应是置换反应C.铁与盐酸反应生成氯化铁和氢气D.铁与盐酸或水蒸气反应,铁都做还原剂3.下列关于铁丝在氧气中燃烧、铁丝生锈的说法正确的是()A.铁丝燃烧产生白烟 B.铁丝生锈是缓慢氧化C.铁丝燃烧的产物是Fe2O3 D.铁锈的主要成分是Fe3O44.(2019湖北随州一中高一上学期期中)关于三个实验:①将铁钉放入CuSO4溶液中:Fe+CuSO4Cu+FeSO4;②向硫酸亚铁溶液中滴入几滴浓硝酸:3FeSO4+6HNO3Fe2(SO4)3+Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O;③将铁钉放入氯化铁溶液中:Fe+2FeCl33FeCl2。下列判断正确的是()A.实验①和③中铁做还原剂B.实验②中Fe2+既显氧化性又显还原性C.氧化性:Fe2+>Cu2+D.实验③中反应的离子方程式为Fe+Fe3+2Fe2+5.(2019山西太原高一上学期期末)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FeOB.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6.(2019云南玉溪江川二中高二期末)红热的铁能与水蒸气反应,有氢气生成。现用如图所示装置进行铁在高温下与水蒸气反应的实验,并用简单的方法收集、检验生成的氢气。请回答下列问题。(1)写出铁与水蒸气反应的化学方程式:。

(2)干燥管C内盛放的药品是或;干燥管的(填“m”或“n”)端与g导管相连接。

(3)装置最后用一个试管来收集产生的气体,怎样用简单的方法检验收集到的气体是氢气?简述实验操作步骤和现象:。

题组二铁的氧化物与氢氧化物的性质7.(2020广东普宁高一期末)录音磁带是在醋酸纤维、聚酯纤维等纤维制成的片基上均匀涂上一层磁性材料——磁粉制成的。制取该磁粉的主要物质是()A.FeOB.Fe2O3C.Fe3O4D.Al2O38.下列说法正确的是()A.赤铁矿的主要成分是Fe3O4B.Fe2O3为碱性氧化物,可与水反应生成Fe(OH)3C.铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2OD.Fe3O4中铁元素有+2价和+3价,故Fe3O4是混合物9.(2019浙江杭州萧山中学高一上月考)有FeO、Fe2O3的混合物若干克,在CO气流中加热充分反应,冷却后测得剩余固体比原混合物质量减轻1.6g,若将同质量的混合物与盐酸反应,欲使其完全溶解需1mol/L的盐酸的体积为()A.200mLB.100mLC.50mLD.无法计算10.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)3Fe2O3 B.Fe(OH)2Fe2O3C.Fe(OH)2Fe(OH)3 D.Fe(OH)2Fe3O411.(2020四川绵阳高一期末)某高中化学兴趣小组同学用西红柿(或洋葱)作为供水剂,设计了如图装置验证铁与水蒸气的反应,并对产物进行检验。回答下列问题:(1)A中铁与水蒸气反应的化学方程式是。

(2)C中碱石灰的作用是。

(3)D装置玻璃管中实验现象为。

(4)上述实验结束后,取出A中反应后的少量固体继续进行如下实验:(Ⅰ)固体A中Fe3O4与稀硫酸反应的离子方程式为。

(Ⅱ)试剂A是(填字母)。

a.NaOH溶液 b.酸性KMnO4溶液c.酚酞 d.新制氯水(Ⅲ)有同学认为,即使证明了Fe2+和Fe3+均存在,也不能确定所得固体成分为Fe3O4。你认为该同学持此看法的理由是。

12.某学习小组为认识铁及其化合物的性质、分散系的性质做了如图综合实验,根据实验流程回答相关问题。(1)请写出Fe2O3与①反应的离子方程式:。

(2)物质②为。

(3)请写出FeCl3与铁粉反应的化学方程式:。

(4)向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液最终生成Fe(OH)3沉淀,该过程的现象为,此过程中发生的氧化还原反应为(用化学方程式表达)。

(5)将FeCl3饱和溶液滴入沸水中,并继续煮沸至呈红褐色,制得分散系③为,它与FeCl3溶液、Fe(OH)3浊液的本质区别是。

题组三Fe(OH)2的制备13.(2019江西南昌二中高一上学期期末)实验室用FeCl2和烧碱制备Fe(OH)2,为使生成的产物不被氧化,下列说法错误的是()A.配制FeCl2溶液和烧碱溶液所用的蒸馏水要煮沸B.可在FeCl2溶液的上面加一层苯,以隔绝空气C.向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时,胶头滴管尖嘴不能伸入试管中D.产生Fe(OH)2沉淀后,不能振荡试管14.某学生设计了一个制取氢氧化亚铁的实验方案,实验装置如图所示。(1)在试管B中加入NaOH溶液,加热煮沸1~2min立即加入2mL液体石蜡,该操作的目的是。

(2)在具支试管A中加入稀硫酸和略微过量的铁粉,试分析铁粉过量的原因:。

(3)连接好导管,同时打开活塞,当铁粉与稀硫酸反应平稳时,关闭活塞,这时试管A中的现象是,产生该现象的原因是。试管B中的现象为。

(4)若试管B中生成的氢氧化亚铁遇到空气,发生反应的化学方程式为。

15.如下图所示装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时颜色的变化。实验时必须使用铁屑和6mol·L-1的硫酸溶液,其他试剂任选。回答下列问题:(1)B中盛一定量的NaOH溶液,A中应预先加入的试剂是,A中反应的离子方程式是。

(2)实验开始时先将止水夹E(填“打开”或“关闭”),C中收集到气体的主要成分是。

(3)简述生成Fe(OH)2的操作过程:。

(4)拔去装置B中的橡胶塞,使空气进入,写出有关反应的化学方程式:。

能力提升练题组一铁及其化合物的性质1.(2020北京房山高一期末,)纳米级Fe3O4可用于以太阳能为热源分解水制H2,过程如下图所示。下列说法中,不正确的是()A.过程Ⅰ的反应:2Fe3O46FeO+O2↑B.过程Ⅱ的反应:2H2O2H2↑+O2↑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2.(2020北京顺义高一期末,)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+5NaOH3Na2FeO2+H2O+NH3↑。下列叙述不正确是()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.NO2-的氧化性强于Fe3.()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()选项实验操作、现象解释A向KI-淀粉溶液中加入FeCl3溶液,溶液变蓝Fe3+能与淀粉发生显色反应B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Fe(OH)2易被O2氧化成Fe(OH)34.(2019黑龙江哈尔滨六中高一上期末,)有一铁的氧化物样品,用50mL5mol·L-1盐酸可恰好使其完全溶解。所得溶液可吸收标准状况下0.56L氯气,使其中的Fe2+全部转化为Fe3+。该样品可能的化学式为()A.Fe4O5 B.Fe3O4C.Fe5O7 D.Fe8O115.(2019北京四中高一上期末,)用如图所示装置进行Fe与水蒸气反应的实验,下列有关说法不正确的是()A.装置A的作用是持续不断地为实验提供水蒸气B.装置B中反应的化学方程式是2Fe+3H2O(g)Fe2O3+3H2C.装置C中加入的固体干燥剂可能是碱石灰D.点燃D处的气体前必须检验气体的纯度6.(2019山东济南一中高一月考,)已知向含Fe3+的溶液中滴加KSCN溶液会变红。现有13.6gFe和Fe2O3的混合物,加入150mL足量的稀硫酸,在标准状况下收集到1.12LH2,向反应后的溶液中滴加KSCN溶液不变红。为中和过量的H2SO4,并使铁元素全部转化为Fe(OH)2沉淀,恰好消耗了200mL3mol/L的NaOH溶液,则该稀硫酸的物质的量浓度为()A.2.25mol/L B.2mol/LC.3mol/L D.0.6mol/L7.()已知A为常见的金属单质,根据如图所示的关系,下列叙述中正确的是()A.A为Fe,B为FeOB.C→D溶液的颜色变化:浅绿色→棕黄色C.④的离子方程式:Fe+2Fe3+3Fe2+D.⑤的离子方程式:4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3题组二铁及其化合物性质的实验探究8.()已知某黑色固体为铁的氧化物,对于该黑色物质,有三个学习小组提出了三种不同的猜想,以下是小组同学进行的实验猜想与探究,请你根据小组的思路与提示完成相关空白。【查阅资料】含有Fe3+的盐溶液遇到KSCN溶液时变成红色,含有Fe2+的盐溶液遇到KSCN溶液时不变色。【猜想】甲组:黑色物质是FeO;乙组:黑色物质是Fe3O4;丙组:。

【实验探究】(1)丙组认为用一种简单定性的方法即可判断甲组的正误:取少许黑色物质于烧杯中,加稀盐酸使其完全溶解,再加溶液以检验Fe3+,观察溶液有无即可判断。

(2)乙组认为可通过定量测定来确定黑色物质的组成,以验证该组猜想正确。取黑色物质2.32g溶解于适量稀盐酸后,加入新制氯水,加入氯水后反应的离子方程式为,再加入足量NaOH溶液后,过滤、洗涤、烘干、灼烧、称量,若称得固体质量为,即可判断乙组同学猜想正确。

9.()某实验小组利用下图所示装置进行“铁与水蒸气反应”的实验,并利用反应产物进一步制备FeCl3·6H2O晶体(夹持装置及尾气处理装置均已略去)。请回答下列问题:(1)装置B中发生反应的化学方程式是。

(2)E中出现的现象是。

(3)①欲检验该溶液中含有Fe3+,选用的试剂为,现象是。

②该实验小组同学用上述试剂没有检测到Fe3+,用离子方程式解释溶液中不存在Fe3+可能的原因:。

③将该溶液中FeCl2完全氧化为FeCl3最好选择下列物质中的。

A.酸性KMnO4溶液 B.Cl2C.Na2O2 D.FeCl310.()如图是铁与水蒸气反应的实验装置。在硬质玻璃管中放入铁粉和石棉绒(石棉绒是耐高温材料,与水、铁不反应)的混合物,加热,就可以完成高温下铁与水蒸气反应的实验。【查阅资料】含有Fe3+的盐溶液遇到KSCN溶液时变成红色,含有Fe2+的盐溶液遇到KSCN溶液时不变色。(1)请配平该反应的化学方程式:Fe+H2O(g)Fe3O4+H2。

(2)仪器a的名称是。

(3)某同学为了研究一定时间内铁粉的转化率,设计了如下实验:准确称量一定质量的铁粉进行反应,测量反应后生成气体的体积,计算铁粉的转化率。①该同学应该先点燃(填“A”或“B”)处的酒精灯(或酒精喷灯),测量气体体积不可以选用上图中(填“甲”“乙”或“丙”)装置。

②称取5.6g铁粉与适量石棉绒混合,然后加热反应一段时间。若测出气体的体积在标准状况下为0.448L,则铁粉的转化率为。(转化率=已消耗的量起始的量(4)将硬质玻璃管中反应后的固体混合物全部取出置于烧杯中,加入足量的盐酸溶解并过滤,为探究反应后溶液中含有的阳离子,小林同学进行如下实验,请你将下表补充完整:步骤现象解释(用离子方程式表示)结论Ⅰ.取样,滴加KSCN溶液溶液不变红色②

反应后的溶液中阳离子为

Ⅱ.取样,滴加NaOH溶液刚开始无明显现象,一段时间后先出现色沉淀,迅速变为灰绿色,最终变为色

①

②Fe2++2OH-Fe(OH)2↓③4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3答案全解全析基础过关练1.C2.C3.B4.A5.C7.C8.C9.A10.B13.C1.C铁与稀硫酸反应:Fe+H2SO4FeSO4+H2↑;氯水具有酸性和强氧化性,可以和铁反应;铁与硫酸铜发生置换反应:Fe+CuSO4FeSO4+Cu;铁与氢氧化钠溶液不发生反应。2.C铁能在纯氧气中燃烧,也能在高温下与水蒸气反应,两个反应都能生成四氧化三铁;铁与盐酸和水蒸气的反应都是置换反应,在两个反应中铁的化合价均升高,做还原剂;铁与盐酸反应生成氯化亚铁,而不是氯化铁。3.B铁丝燃烧会看到火星四射,看不到白烟,A错误;铁丝生锈是缓慢氧化,是铁和空气中的氧气、水蒸气缓慢地发生反应的结果,B正确;铁丝燃烧的产物是Fe3O4,C错误;铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O,D错误。4.A实验②中Fe2+只显还原性;实验①证明氧化性:Cu2+>Fe2+;实验③中反应的离子方程式为Fe+2Fe3+3Fe2+。5.C铁与水蒸气反应生成Fe3O4和H2,A错;湿棉花的作用是提供水蒸气,B错;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对;铁粉与水蒸气反应生成的四氧化三铁也可以被磁铁吸引,不能分离出铁,D错。6.答案(1)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2(2)无水CaCl2碱石灰n(3)试管口向下,用拇指堵住试管口,靠近酒精灯火焰,松开拇指,若听到“噗”的一声或发出爆鸣声,说明收集到的气体是H2解析(1)铁与水蒸气在高温条件下反应生成四氧化三铁和氢气。(2)利用干燥管干燥氢气,应选择固体干燥剂,如无水CaCl2、碱石灰、P2O5等。接干燥管时,大口进气小口出气,所以n端与g导管相连。(3)检验氢气的基本操作:试管口向下,用拇指堵住试管口,靠近酒精灯火焰,松开拇指,若听到“噗”的一声或发出爆鸣声,说明收集到的气体是H2。7.CFe3O4又名磁性氧化铁,能够吸附铁等物质,该磁粉的主要成分是Fe3O4。8.C赤铁矿的主要成分是Fe2O3,A错误;Fe2O3为碱性氧化物,但不与水反应,B错误;铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O,C正确;Fe3O4为化合物,不是混合物,D错误。9.AFeO、Fe2O3的混合物若干克,在CO气流中加热充分反应,生成Fe,冷却后测得剩余固体比原混合物质量减轻1.6g,则减少的质量为氧元素的质量,物质的量是0.1mol。FeO、Fe2O3分别与盐酸反应生成FeCl2、FeCl3,相当于其中的O被Cl代替,1个O被2个Cl代替,所以需1mol/L的盐酸的体积V(HCl)=0.2mol÷1mol/L=0.2L=200mL。10.B铁与稀硫酸反应生成FeSO4,再与过量氨水反应生成Fe(OH)2白色沉淀,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。11.答案(1)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2(2)干燥H2(3)黑色固体变为红色,管壁有水珠出现(4)(Ⅰ)Fe3O4+8H+Fe2++2Fe3++4H2O(Ⅱ)b(Ⅲ)剩余固体中若有Fe,Fe与稀硫酸反应也会生成Fe2+解析(1)A中铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气,反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2。(2)氢气还原氧化铜之前需要干燥,则C中碱石灰的作用是干燥H2。(3)在加热条件下氢气还原氧化铜生成铜单质和水,实验现象为黑色固体变为红色,管壁有水珠出现。(4)(Ⅰ)加入稀硫酸后四氧化三铁与硫酸反应生成硫酸铁、硫酸亚铁和水,离子方程式为Fe3O4+8H+Fe2++2Fe3++4H2O;(Ⅱ)加入试剂A的目的是检验Fe2+的存在,在有Fe3+存在的条件下检验Fe2+,可选用的试剂A为酸性KMnO4溶液;(Ⅲ)反应后的固体中可能有Fe,Fe与稀硫酸反应也会生成Fe2+,所以即使证明了Fe2+和Fe3+均存在,也不能确定所得固体成分为Fe3O4。12.答案(1)Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O(2)NaOH溶液(其他合理答案也可)(3)Fe+2FeCl33FeCl2(4)先生成白色沉淀,迅速变成灰绿色,最终变成红褐色4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3(5)Fe(OH)3胶体分散质粒子直径大小不同解析(1)Fe2O3为碱性氧化物,能与盐酸反应生成FeCl3和H2O。(2)FeCl3溶液能与碱反应生成Fe(OH)3,物质②可以是NaOH溶液、氨水等。(3)Fe3+具有氧化性,能氧化Fe为Fe2+,反应的化学方程式为Fe+2FeCl33FeCl2。(4)FeCl2和NaOH反应生成Fe(OH)2白色沉淀,其迅速被氧气氧化,会看到沉淀由白色迅速变为灰绿色,最终变为红褐色,发生的氧化还原反应为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3。(5)将饱和氯化铁溶液滴入沸水中,继续煮沸至呈红褐色,得到的是Fe(OH)3胶体。13.CA项,FeCl2和烧碱溶液要现用现配,且配制溶液的蒸馏水要煮沸以除去氧气,确保Fe(OH)2不被氧化,正确;B项,在FeCl2溶液的上面加一层苯,以隔绝空气,防止氧气溶入,正确;C项,向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时,要将胶头滴管的尖嘴伸入FeCl2溶液中,防止氢氧化钠溶液在滴入时溶有氧气,错误;D项,产生Fe(OH)2沉淀后,若振荡试管,会增大沉淀与空气接触的机会,使沉淀更易被氧化,正确。14.答案(1)除去溶解在NaOH溶液中的O2,并防止O2再进入溶液(2)保证溶液中不存在Fe3+(3)溶液经导管进入试管B中生成的H2使试管A、B内产生了压强差产生白色沉淀(4)4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3解析氢氧化亚铁不稳定,容易被氧化为氢氧化铁,因此在制备过程中应避免其与氧化性物质接触。15.答案(1)铁屑Fe+2H+Fe2++H2↑(2)打开H2(3)关闭止水夹E,使FeSO4溶液压入B瓶中进行反应(4)4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3解析实验开始时先打开止水夹E,用生成的H2把A、B中的空气排出,Fe(OH)2在H2气氛中生成,以便较长时间观察Fe(OH)2的颜色。(3)生成Fe(OH)2的操作过程为关闭止水夹E,A中的FeSO4溶液沿导管进入B瓶,与NaOH反应。能力提升练1.B2.C3.D4.A5.B6B7.B1.B过程Ⅰ中Fe3O4分解生成FeO与O2,化学方程式为2Fe3O46FeO+O2↑,A项正确;过程Ⅱ中FeO与水反应生成H2和Fe3O4,化学方程式为3FeO+H2OH2↑+Fe3O4,B项错误;根据过程Ⅰ和过程Ⅱ反应的化学方程式可知,两个反应均为氧化还原反应,C项正确;由两个过程的图示可知,整个过程实现了太阳能向化学能的转化,D项正确。2.C反应3Fe+NaNO2+5NaOH3Na2FeO2+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,既不是氧化剂又不是还原剂,故C错误;该反应中,NaNO2是氧化剂,Na2FeO2是氧化产物,所以NO2-的氧化性强于FeO3.DA项中Fe3+将I-氧化为I2,淀粉遇碘单质变蓝;B项中红棕色斑点是铁锈(Fe2O3·xH2O);C项中铁与盐酸反应生成FeCl2和H2。4.An(HCl)=0.05L×5mol·L-1=0.25mol,n(Cl2)=0.56L÷22.4L·mol-1=0.025mol,反应中HCl中的氢元素与氧化物中氧元素全部结合生成H2O,则氧化物中n(O)=12×n(HCl)=12×0.25mol=0.125mol,反应后溶液中的溶质为FeCl3,n(Cl-)=0.25mol+0.025mol×2=0.3mol,n(Fe)=0.3mol×13=0.1mol,所以n(Fe)∶n(O)=0.1mol∶0.125mol=4∶5,该样品的化学式为Fe45.BFe与水蒸气在高温条件下发生反应生成Fe3O4和H2,装置B中反应的化学方程式是3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,B错误。6.BFe和Fe2O3的混合物与足量稀硫酸反应,Fe和Fe2O3均无剩余,且有H2生成,说明反应生成FeSO4,为了中和过量的硫酸,而且使FeSO4完全转化成Fe(OH)2,共消耗3mol/L的NaOH溶液200mL,说明反应后的溶液中溶质只有Na2SO4,则n(H2SO4)=n(Na2SO4),n(Na2SO4)=12n(NaOH),故n(H2SO4)=n(Na2SO4)=12n(NaOH)=12×3mol/L×0.2L=0.3mol,故稀硫酸的物质的量浓度为c(H27.B由“红褐色固体”可知F是Fe(OH)3,从而得出A为Fe,“黑色晶体”B为Fe3O4,继而推出C为FeCl2,D为FeCl3,E为Fe(OH)2。⑤的离子方程式为Fe+2Fe3+3Fe2+,④的离子方程式为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-。8.答案黑色物质是FeO和Fe3O4的混合物(1)KSCN变红(2)2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-2.4g解析Fe的氧化物有FeO、Fe2O3、Fe3O4,其中Fe2O3是红棕色固体,FeO、Fe3O4是黑色固体;黑色物质若为纯净物,可能为FeO,也可能为Fe3O4,若是混合物,则为FeO和Fe3O4的混合物,所以丙组同学推测该黑色物质为FeO和Fe3O4的混合物。(1)向溶液中加入KSCN溶液,若观察到溶液不变红色,即可判断溶液中无Fe3+,即原固体为FeO。(2)金属氧化物溶于盐酸后,向该溶液中通入Cl2,由于氯气有氧