新人教版高中化学必修第一册第三章铁金属材料第一节课时1铁的单质和铁的氧化物作业含解析 练习

课时1　铁的单质和铁的氧化物

【基础巩固】

1.下列有关铁及其化合物的说法中正确的是 (   )

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形式存在

B.铁在纯氧中燃烧或在氯气中燃烧所得产物中铁元素的化合价均为+3价

C.铁在常温下可与水反应

D.工业上用CO在高温条件下还原含Fe2O3的铁矿石炼铁

答案:D

2.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.FeO       B.Fe2O3       C.Fe3O4        D.CuO

答案:C

3.由FeO、Fe2O3和Fe3O4组成的混合物,测得其中铁元素与氧元素的质量比为21∶8,则这种混合物中FeO、Fe2O3和Fe3O4的物质的量之比可能是(   )

A.1∶2∶1                B.2∶1∶1

C.1∶1∶1                D.1∶3∶3

解析:在混合物中铁原子和氧原子的物质的量之比为∶=3∶4,则混合物的平均组成为Fe3O4,混合物中含有任意量的Fe3O4都可以;Fe3O4可以写成FeO·Fe2O3的形式,所以在混合物中FeO和Fe2O3的物质的量之比是1∶1时,符合题意。

答案: C

4.下列盐既可以通过金属与酸反应得到,也可以通过金属与单质反应得到的是(   )

A.FeCl3     B.FeCl2       C.MgCl2     D.CuCl2

答案: C

5.如图为铁与水反应的实验示意图,下列做法中不正确的是(   )

A.试管中的铁粉用绕成团的细铁丝代替

B.将试管底部的湿棉花移到试管口

C.用铁丝网罩住酒精灯火焰

D.点燃肥皂泡验证氢气的生成

答案: B

6.有A、B、C三种常见的金属单质,A在空气中燃烧生成淡黄色固体;B也能在空气中剧烈燃烧,发出耀眼的白光;C在一定条件下与水蒸气反应生成H2和一种黑色固体,根据以上信息回答下列问题:

(1)写出化学式:A.　　　　;B.　　　　;C.　　　　。 

(2)写出下列反应的化学方程式。

①A在空气中燃烧:　          ; 

②C与水蒸气反应:　                ; 

③A与水反应:　                        。 

解析:淡黄色固体是Na2O2,所以A为Na,在空气中剧烈燃烧,发出耀眼白光的是Mg,与水蒸气反应生成H2和黑色固体的是Fe,黑色固体是Fe3O4。

答案: (1)Na　Mg　Fe

(2)①2Na+O2Na2O2

②3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2

③2Na+2H2O2NaOH+H2↑

【拓展提高】

7.在铁的氧化物和氧化铝组成的混合物中,加入2 mol·L-1硫酸65 mL,恰好完全反应,所得溶液中Fe2+能被标准状况下112 mL氯气氧化。则原混合物中金属元素和氧元素的原子个数之比为(已知:2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-) (    )

A.5∶7            B.4∶3 

C.3∶4             D.9∶13

解析:铁的氧化物有FeO、Fe2O3、Fe3O4,Fe3O4可以写成FeO·Fe2O3的形式。n(H2SO4)=2 mol·L-1×0.065 L=0.13 mol,n(Cl2)==0.005 mol,Cl2共得到电子0.01 mol,根据反应:2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,则溶液中n(Fe2+)=0.01 mol,设FeO的物质的量为x mol,Fe2O3和Al2O3的物质的量为y mol,则x+3y=0.13,x=0.01,所以y=0.04,所以金属原子的物质的量是0.01 mol+0.04 mol×2=0.09 mol,氧原子的物质的量是0.01 mol+0.04 mol×3=0.13 mol,即原混合物中金属元素和氧元素的原子个数之比为9∶13。

答案: D

8.铁粉可在高温下与水蒸气发生反应,若反应后得到的干燥固体质量比反应前铁粉的质量增加了32 g,则参加反应的铁粉的物质的量是(   )

A.0.5 mol                B.1 mol

C.1.5 mol                D.2 mol

解析:铁与水蒸气反应得到的固体是Fe3O4,反应后固体增加的质量为氧元素的质量,故参加反应的铁的物质的量n(Fe)=n(O)=1.5 mol。

答案: C

9.合成氨工业生产中所用的α-Fe催化剂的主要成分是FeO、Fe2O3。

(1)某FeO、Fe2O3混合物中,铁、氧元素的物质的量之比为 4∶5,其中Fe2+与Fe3+的物质的量之比为　　　　。 

(2)当催化剂中Fe2+与Fe3+的物质的量之比为1∶2时,其催化活性最高,此时铁的氧化物混合物中铁的质量分数为　　　　(结果用小数表示,保留两位小数)。 

(3)以Fe2O3为原料制备上述催化剂,可向其中加入适量炭粉,发生如下反应:2Fe2O3+C4FeO+CO2↑。

为制得这种活性最高的催化剂,应向480 g Fe2O3粉末中加入炭粉的质量为　　　　g。 

解析: (1)设混合物中的FeO、Fe2O3的物质的量分别为x和y,则有:=,整理得x∶y=2∶1,所以混合物中Fe2+与Fe3+的物质的量之比为1∶1。

(2)Fe2+与Fe3+的物质的量之比为1∶2,即FeO和Fe2O3的物质的量之比为1∶1,所以此混合物的组成相当于Fe3O4,所以混合物中铁的质量分数为≈0.72。

(3)设480 g Fe2O3粉末中与炭粉反应的 Fe2O3的物质的量为x,480 g Fe2O3的物质的量为=3 mol,则有:

2Fe2O3　+　C　　4FeO　+　CO2↑

 2      1        4

 x　　　 x　　     2x

催化剂中Fe2O3和FeO的物质的量之比为1∶1时活性最高,所以=,解得x=1 mol,因此炭粉的质量为×1 mol×12 g·mol-1=6 g。

答案: (1)1∶1　(2)0.72　(3)6

【挑战创新】

10.某学院对“铁与水蒸气反应”的实验研究结果显示:在80~100 ℃时能产生稳定水蒸气的物质都可以作为该反应的供水剂,铁与水蒸气反应温度在500 ℃左右即可顺利进行。

某化学兴趣小组同学利用该研究结论,采用西红柿(或洋葱)作为供水剂,设计了如图装置进行实验,并对铁与水蒸气反应的产物进行检验。

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中的实验现象是　                         。 

(4)若用电子天平称取铁粉质量为0.152 7 g,测得生成氢气的体积为73.50 mL(实验室条件下气体摩尔体积为24.5 L·mol-1),则参加反应的铁粉占称取铁粉的百分数为　　　　(结果精确到0.1%)。 

解析: (1)铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气,化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2。

(2)C中碱石灰的作用是干燥氢气。

(3)D中氢气与氧化铜反应生成铜和水,可观察到黑色固体变红,管壁有水珠。

(4)生成的氢气的物质的量n(H2)==0.003 mol,根据反应:3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2可知,反应的铁的物质的量n(Fe)=0.003 mol×=0.002 25 mol,则参加反应的铁粉占称取铁粉的百分数为×100%≈82.5%。

答案: (1)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2

(2)干燥氢气

(3)黑色固体变红,右端管壁有水珠生成

(4)82.5%