鲁科版必修1第3节 氧化剂和还原剂同步测试题

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铁、铁的氧化物和铁的氢氧化物【学习理解】　共45分一、选择题(本题共6小题，每小题5分，共30分)1．(2021·济南高一检测)《新修本草》是我国古代药物学著作之一，其中有关于“青矾”的描述：“其绛矾本来绿色，新出窟未见风者，正如琉璃……烧之赤色，故名绛矾矣。”据此推测，“青矾”的主要成分为(　　)A．CuSO4·5H2O　　　　 B．FeSO4·7H2OC．Na2CO3·10H2O      D．Fe2(SO4)3·9H2O【解析】选B。CuSO4·5H2O为蓝色晶体，受热失去结晶水变成白色，A不符合题意；FeSO4·7H2O为绿色晶体，＋2价亚铁离子不稳定，易被氧化成＋3价铁离子，即FeSO4·7H2O在空气中灼烧后生成赤色的三氧化二铁，B符合题意；Na2CO3·10H2O为白色晶体，加热失去结晶水后，变成白色粉末，C不符合题意； Fe2(SO4)3·9H2O为黄色晶体，加热后失去结晶水，变成硫酸铁粉末，D不符合题意。【补偿训练】《淮南子·说山训》曾提及慈石能引铁(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．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，其中的铁显＋2价，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可溶于水，是碱性氧化物【解析】选D。FeO是碱性氧化物，但不溶于水。3．有关铁的化合物的说法中，错误的是(　　)A．Fe(OH)2不稳定，在空气中迅速被氧化成Fe(OH)3B．由图示操作可制取Fe(OH)2C．Fe3O4、Fe(OH)3都不能由化合反应制得D．Fe(OH)3胶体呈红褐色、透明，能发生丁达尔现象【解析】选C。Fe(OH)2不稳定，在空气中迅速被氧化成Fe(OH)3，故A正确；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错误；氢氧化铁胶体呈红褐色、透明，胶体能发生丁达尔现象，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，则解得n＝2，m＝3，该化合物可以表示为2FeO·3Fe2O3，故B项正确。5．(2021·太原高一检测)某同学欲利用如图装置制取能较长时间存在的 Fe(OH)2，其中实验所用溶液现配现用且蒸馏水先加热煮沸。下列分析正确的是(　　)A．蒸馏烧瓶中反应的离子方程式是2Fe＋6H＋===3Fe2＋＋3H2↑B．实验开始时应先关闭止水夹a、打开 b，再向烧瓶中加入 XC．反应一段时间后可在烧瓶中观察到白色沉淀D．反应结束后若关闭 b 及分液漏斗活塞，则 Fe(OH)2可较长时间存在【解析】选D。蒸馏烧瓶中反应的离子方程式是Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，故A错误；实验开始时应先打开止水夹a、b，利用生成的氢气将装置内的空气排出，然后关闭a，故B错误；利用氢气的压强将氯化亚铁排入锥形瓶中，NaOH与氯化亚铁反应生成Fe(OH)2，立即观察到白色沉淀，故C错误；反应结束后若关闭b及分液漏斗活塞，装置内空气及溶液中氧气均已除去，则Fe(OH)2可较长时间存在，故D正确。6．(2021·吉林高一检测)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)3　Fe2O3　　　B．Fe(OH)2　Fe2O3C．Fe(OH)2　Fe(OH)3    D．Fe(OH)2　Fe3O4【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，Fe(OH)2被氧化为Fe(OH)3，最后所得红棕色残渣为Fe2O3。二、非选择题(本题共2小题，共15分)7．(6分)(2021·长沙高一检测)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物膜所覆盖：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________。(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)古代中国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 (3)①稀硫酸　②白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色 8．(9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【应用实践】　共35分一、选择题(本题共4小题，每小题5分，共20分)9．(2021·洛阳高一检测)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，该评价不合理，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。10．(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：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。11．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．NO的氧化性强于FeO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NO的氧化性强于FeO的氧化性，故D正确。12．(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＋CO===3FeO＋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＋CO===3FeO＋CO2，故A正确；反应Ⅱ：反应物为FeO、H2O，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和氧化亚铁参与反应，但总反应为C＋H2O(g)===CO＋H2，反应物、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15分)13．(2021·六盘水高一检测) 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】①Fe遇到含有Fe3＋的溶液会与其反应生成 Fe2＋；②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5.6 g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0.448 L，则铁粉的转化率为____________。(转化率＝×100%) (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①Fe3O4+8H+Fe2++2Fe3++4H2O②　　　 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【解析】(1)Fe与水蒸气反应的化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。(2)根据装置图中仪器的构造可知仪器a的名称是球形干燥管。(3)②称取5.6 g铁粉与适量石棉绒混合，然后加热反应一段时间。若测出的气体体积在标准状况下为0.448 L，生成的气体是氢气，物质的量为0.02 mol，依据反应的化学方程式得到反应的铁的物质的量为0.02 mol×＝0.015 mol，质量是0.015 mol×56 g·mol－1＝0.84 g，则铁粉的转化率为×100%＝15%。(4)向反应后的溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变红色，说明溶液中不存在铁离子，说明铁离子被铁还原生成亚铁离子，离子方程式为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋；取样，滴加NaOH溶液，刚开始无明显现象，说明盐酸过量，首先发生中和反应，离子方程式为OH－＋H＋===H2O；根据离子方程式可知有氢氧化亚铁生成，又因为氢氧化亚铁易被氧化，所以实验现象是一段时间后先出现白色沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，根据以上分析可知反应后的溶液中阳离子为H＋、Fe2＋。答案：(1)3　4　4　(2)球形干燥管　(3)①A　甲　②15%　(4)Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋　白　红褐OH－＋H＋===H2O　H＋、Fe2＋【迁移创新】　 共20分　非选择题(本题共2小题，共20分)14．(8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___________________________________________。 【解析】(1)搅拌可增大固体和液体的接触面积，使沉淀与氧气充分反应。(2)生成白色沉淀的离子方程式是Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓。(3)红色沉淀为Fe(OH)3。(4)由图2、图3可知，溶液以及空气中的氧气含量减少，说明氧气参加反应。答案：(1)使沉淀与氧气充分反应(2)Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(3)Fe(OH)3(4)瓶内空气中、溶液中O2含量均降低，沉淀颜色改变【补偿训练】同学设计如图所示装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。请回答：(1)装置5有什么作用？提示：液封，防止空气进入装置4中。装置5是通过蒸馏水的液封，起到防止空气进入装置4中的作用。(2)实验开始时，关闭K2，打开K1，反应一段时间后，再打开K2，关闭K1，发现装置3中溶液不能进入装置4中。请为装置作一处改进，使溶液能进入装置4中。提示：在装置2、3之间添加止水夹。产生的H2可以从装置2的导管中逸出，故装置3中的压强达不到将液体压入装置4中的程度，应在装置2、3之间加一个止水夹。(3)装置改进后，将3中反应后溶液压入4中，在4中析出了灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因。提示：装置4中的空气没有排尽。当装置3中生成的FeSO4溶液被压入装置4中，与NaOH溶液发生反应生成Fe(OH)2沉淀，颜色为灰绿色而非白色，说明装置4中的空气未排尽。15．(12分)铁元素可以形成三种氧化物，分别是氧化亚铁( FeO )、氧化铁(Fe2O3)和四氧化三铁(Fe3O4)。实验室用如图装置测定FeO和Fe2O3固体混合物中Fe2O3的质量，D装置的硬质双通玻璃管中的固体物质是FeO和Fe2O3的混合物。(1)为了安全,在点燃D处的酒精灯之前,在b处必须________________。 (2)装置B的作用是_________________________________________, 装置C中盛装的液体是______________________________________。 (3)若为FeO和Fe2O3物质的量之比1∶1的固体混合物,反应完全后,U形管的质量增加7.2 g,则混合物中Fe2O3的质量为　　　　。 (4)U形管E右边连接干燥管F的目的是 _____________________________, 若无干燥管F,测得Fe2O3的质量将　　　　(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 【解析】(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。(2)A中产生的H2中混有HCl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HCl，C中盛装的是浓硫酸，用于干燥氢气。(3)U形管质量增加的7.2 g是水，物质的量为＝0.4 mol，其中氧原子的物质的量是0.4 mol。设FeO、Fe2O3的物质的量均为x mol，根据氧原子守恒可知x＋3x＝0.4，解得x＝0.1，则混合物中Fe2O3的质量为160 g·mol－1×0.1 mol＝16 g。(4)干燥管F的作用是防止空气中的水蒸气对实验产生干扰，若无干燥管F，所测生成水的质量增大，导致氧的含量增大，Fe2O3的质量将偏大。答案：(1)验纯　(2)除HCl　浓H2SO4(3)16 g　(4)防止空气中的水蒸气进入　偏大