2024-2025学年新教材高中化学第三章铁金属材料1-1铁的单质及其氧化物课后作业含解析新人教版必修第一册

PAGEPAGE6铁的单质及其氧化物一、选择题(每小题4分，共48分，每小题只有一个正确选项)1.将0.4g的铁的氧化物用足量的CO还原，把生成的二氧化碳完全通入足量的石灰水中得到0.75g固体沉淀，则铁的氧化物的化学式为(B)A．FeOB．Fe2O3C．Fe3O4D．FeO、Fe2O3解析：用氧元素养量分数处理：CO～CO2～CaCO3～On(CaCO3)＝n(O)＝0.0075mol。m(O)＝0.12g。w(O)＝eq\f(0.12g,0.4g)×100%＝30%，FeO中w(O)≈22.2%，Fe2O3中w(O)＝30%，Fe3O4中w(O)≈27.59%。2.四种黑色粉末氧化铜、氧化亚铁、二氧化锰、石墨粉，只需加入一种试剂即可将它们区分开来，这种试剂是(C)A．氢氧化钠溶液 B．稀硫酸C．浓盐酸 D．蒸馏水解析：浓盐酸与氧化亚铁反应形成浅绿色溶液，与氧化铜反应形成蓝色溶液，与二氧化锰加热产生黄绿色有刺激性气味的氯气，与石墨粉不反应。3.某物质由铁和氧两种元素组成，试验测得铁元素与氧元素的质量比为21∶8，关于该物质的下列说法中不正确的是(C)A．铁元素与氧元素物质的量比为3∶4B．该物质可能为四氧化三铁C．该物质肯定为四氧化三铁D．该物质可能为混合物解析：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，该物质可能为Fe3O4；若FeO与Fe2O3混合物的物质的量比为1∶1时，混合物中铁元素与氧元素的物质的量比为3∶4，该物质可能为混合物。4.有关铁的氧化物的说法中，不正确的是(D)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不稳定，在空气中加热快速被氧化成Fe2O3解析：FeO不稳定，在空气里受热快速被氧化成Fe3O4。5.下列物质反应后肯定有＋3价铁生成的是(B)①过量的Fe与Cl2反应②Fe与过量稀硫酸反应③FeCl2溶液中通入少量Cl2④Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中A．只有① B．只有①③C．只有①②③ D．全部解析：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＋。③在溶液中Fe2＋被Cl2氧化生成Fe3＋。④中首先发生Fe与盐酸生成FeCl2、Fe2O3与盐酸生成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。6.有一铁的氧化物样品，用5mol·L－1的盐酸140mL恰好完全溶解，所得溶液还能与通入的0.56L氯气(标准状况)反应，使Fe2＋全部转化为Fe3＋，则此氧化物为(D)A．Fe2O3B．Fe3O4C．Fe4O5D．Fe5O7解析：n(Cl)＝5mol·L－1×0.14L＋2×eq\f(0.56L,22.4L·mol－1)＝0.75mol；n(H)＝5mol·L－1×0.14L＝0.7mol，所以eq\f(nFe,nO)＝eq\f(\f(1,3)nCl,\f(1,2)nH)＝eq\f(\f(1,3)×0.75mol,\f(1,2)×0.7mol)＝eq\f(5,7)，即该氧化物的化学式为Fe5O7。7.向肯定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入100mL浓度为1.0mol·L－1的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出224mL的气体(标准状况)，所得溶液中加入KSCN溶液后无血红色出现。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(C)A.11.2gB.5.6gC.2.8gD.1.4g解析：混合物与盐酸反应，涉及的化学方程式有：Fe＋2HCl＝FeCl2＋H2↑FeO＋2HCl=FeCl2＋H2OFe2O3＋6HCl＝2FeCl3＋3H2OFe＋2FeCl3＝3FeCl2由题意“恰好使混合物完全溶解”及“加入KSCN溶液后无血红色出现。”可知溶液中无Fe3＋，为FeCl2溶液，即Fe、FeO、Fe2O3中的Fe全部转化到FeCl2中。因n(Cl－)＝0.1L×1.0mol·L－1＝0.1mol，所以n(Fe)＝0.05mol，则m(Fe)＝0.05mol×56g·mol－1＝2.8g。8.铁的下列性质中不属于纯铁的物理性质是(D)A．质软B．银白色C．能导电D．易生锈解析：铁质软，铁为银白色，铁能导电，属于铁的物理性质；铁生锈是铁与空气中的氧气和水反应，是化学性质，D项符合。9.下列说法中正确的是(D)A．铁在干燥的空气中猛烈燃烧，火星四射，生成黑色的Fe3O4B．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，取出，表面出现红色的铁锈D．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解析：A项，由于空气中的氧气含量较少，所以铁丝在干燥的空气中不能猛烈燃烧，只有在纯氧中才能猛烈燃烧；B项，铁跟盐酸发生置换反应，放出氢气，同时生成氯化亚铁(FeCl2)，而不是氯化铁(FeCl3)；C项，铁丝跟硫酸铜反应置换出铜，所看到铁丝表面的红色物质是铜，不是铁锈；D项，刀片、枪筒表面发蓝色光泽的黑色物质就是经过烤蓝加工得到的致密氧化膜，用以防止刀片、枪筒生锈。10.关于氧化铁和氧化亚铁的下列叙述中不正确的是(C)A．都是碱性氧化物B．都能与酸反应生成盐和水C．都能与水反应生成氢氧化物D．都能被一氧化碳还原为铁解析：氧化铁和氧化亚铁都是不溶于水的碱性氧化物，都不能与水反应生成氢氧化物，都能与酸反应生成相应的盐和水，都具有氧化性，被氢气、一氧化碳、金属铝等还原剂还原为铁单质。11.下列氯化物既能由金属和氯气干脆化合制得，又能由金属和盐酸反应制得的是(C)A．CuCl2B．FeCl2C．NaClD．FeCl3解析：A.铜与盐酸不反应，A错误，B.铁与氯气反应生成氯化铁，与盐酸反应生成氯化亚铁，B错误；C.钠与氯气或与盐酸反应均生成氯化钠，C正确；D.依据B中分析可知D错误；答案选C。12.铁的常见化合物有＋2价和＋3价。据探讨，铁在浓HNO3中发生钝化时，可生成一种化学式为Fe8O11的化合物，它可以看作是由FeO和Fe2O3组成的困难氧化物。该化合物可以表示为(B)A．FeO·3Fe2O3B．2FeO·3Fe2O3C．FeO·2Fe2O3D．2FeO·Fe2O3解析：化合物Fe8O11可以看作是由FeO和Fe2O3组成的困难氧化物，设化学式为nFeO·mFe2O3，则eq\b\lc\{\rc\(\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。二、非选择题(共52分)13.(10分)如图是制取无水氯化铁的试验装置图。请回答下列问题：已知：氯化铁易潮解。(1)烧瓶中发生反应的化学方程式是MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O；(2)B瓶中的溶液是饱和食盐水，C瓶中溶液的作用是除水蒸气。(3)干燥管E中盛有碱石灰，其作用是汲取多余的氯气并防止空气中水蒸气进入。(4)起先试验时，应先点燃A(填字母)处的酒精灯。解析：(1)装置A制取氯气，则烧瓶中发生反应的化学方程式是MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O；(2)生成的氯气中含有水蒸气和氯化氢，须要除去，则B瓶中的溶液是饱和食盐水，除去氯气，C瓶中溶液是浓硫酸，作用是除水蒸气；(3)氯化铁易潮解，须要防止空气中的水蒸气进入D中，同时还须要汲取氯气，防止污染空气，则干燥管E中盛有碱石灰的作用是汲取多余的氯气并防止空气中水蒸气进入。(4)装置中含有空气，在加热的条件下能与铁反应，须要首先排尽装置中的空气，所以起先试验时，应先点燃A处的酒精灯。14.(10分)为了探究铁、铜及其化合物的性质，某同学设计并进行了下列试验。已知：3Fe(s)＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))Fe3O4(s)＋4H2(g)。请回答：(1)虚线框处宜选择的装置是乙(填“甲”或“乙”)；试验时应将螺旋状铜丝加热，变黑后再趁热快速伸入所制得的纯净氢气中，视察到的试验现象是铜丝由黑变红，试管壁有水珠。(2)试验后，取硬质玻璃管中适量的固体，用肯定浓度的盐酸溶解，滴加KSCN溶液，没有出现血红色，说明该固体中没有＋3价的铁，推断结论是否正确并说明理由不正确，因为铁过量时会发生反应：Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋。解析：(1)H2的密度比空气小，应用向下排空气法收集，故选乙；铜丝表面的CuO与H2发生反应：CuO＋H2eq\o(=,\s\up7(△))Cu＋H2O，故可视察到铜丝由黑变红，试管壁有水珠。(2)Fe3O4中含有三价铁，溶于盐酸后生成Fe3＋，若剩余的铁单质足量，将Fe3＋全部还原成了Fe2＋，则滴加KSCN溶液后自然不会出现血红色。15.(16分)已知红热的铁能与水蒸气反应生成氢气。现用如图所示装置进行铁在高温下与水蒸气反应的试验，并用简洁的方法收集、检验生成的氢气。请回答下列问题：(1)写出铁在高温下与水蒸气反应的化学方程式：3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2。(2)干燥管C中盛放的药品是碱石灰(答案合理即可)；干燥管的n(填“m”或“n”)端与g导管相连接。(3)在D处画出用试管收集氢气的装置图(所需其他仪器自行选择)。答案：(4)怎样用简洁的方法检验收集到的气体是氢气？简述试验操作步骤和现象：用拇指堵住试管口，试管口向下，靠近酒精灯火焰，松开拇指，发出爆鸣声，说明收集到的气体是H2。解析：(3)考虑到H2的密度比空气小，可采纳向下排空气法收集H2。(4)检验H2可采纳“爆鸣”试验。16.(16分)2024年3月21日，在珀斯实行的全球铁矿石及钢铁预料会议上，铁矿石分析师莫里表示：中国铁矿石的年进口量可能在五年内从目前的约10亿吨降至约6亿吨，降幅达40%。铁矿石的自给自足，为我们经济的持续发展供应了强大动力。铁矿石主要成分为铁的氧化物(设杂质中不含铁元素和氧元素，且杂质不与H2SO4反应)。某探讨性学习小组对某铁矿石中铁的氧化物的化学式进行探究。探究目的：铁矿石中含氧量的测定步骤：①按如图组装仪器，检查装置的气密性；②将5.0g铁矿石放入硬质玻璃管中，装置B、C中的药品如图所示(夹持仪器均省略)；③从左端导气管口处不断地缓缓通入H2，待C装置出口处H2验纯后，点燃A处酒精灯；④充分反应后，撤掉酒精灯，再持续通入氢气至完全冷却。问题：(1)装置C的名称为球形干燥管，装置C的作用为防止空气中的水蒸气和CO2进入B中，影响测定结果。(2)若将H2换成CO，则还需补充尾气处理装置。(3)测得反应后装置B增重1.35g，则铁矿石中氧的百分含量为24%。(4)通过小组活动，设计铁矿石中铁含量测定，写出测定方案，分小组探讨。答案：参考方案：(5)依据(3)中数据，假设该小组测定的铁矿石中铁含量为70%，通过计算确定该矿石中铁的氧化物的化学式。答案：Fe5O6(过程见解析)解析：(1)由题意可知，该装置要定量测定反应产生的水来计算含氧量，但空气中的水蒸气和CO2会进入B中，影响测定结果，为消退干扰，在反应装置末端增加装置C，