2021学年第一节 铁及其化合物精品精练

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第三章  铁  金属材料第一节  铁及其化合物课时1  铁、铁的氧化物和铁的氢氧化物（建议时间：40分钟）1．在一定条件下，下列物质能将铁元素从0价转变为+3价的是A．氯气 B．硫酸铜溶液 C．盐酸 D．氢氧化钠【答案】A【详解】A．氯气具有强氧化性，与Fe反应生成FeCl3，能够将铁元素从0价转变为+3价，故A选；B．Fe与硫酸铜反应生成FeSO4和Cu，将铁元素从0价转变为+2价，故B不选；C．Fe与盐酸反应生成FeCl2，将铁元素从0价转变为+2价，故C不选；D．Fe与氢氧化钠不反应，不能将铁元素从0价转变为+3价，故D不选；故选A。2．高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂，其中铁元素的化合价为A．+2 B．+3 C．+6 D．+8【答案】C【详解】在K2FeO4中，K为+1价，O为-2价，根据化合物中元素化合价代数和为0，可知Fe元素化合价为+6价，故合理选项是C。3．下列叙述正确的是A．纯铁为灰黑色B．铁锈的主要成分Fe3O4，不能保护内层金属C．铁在干燥的空气里不易被氧化D．在加热条件下铁与氯气反应生成FeCl2和FeCl3【答案】C【详解】A. 纯铁为银白色，铁粉为黑色，A错误；B. 铁锈的主要成分是，而非，B错误；C. 铁在干燥的空气里不易被氧化，在潮湿的空气中易发生电化学腐蚀，C正确；D. 氯气具有强氧化性，把变价金属氧化到最高价，铁与氯气反应只能生成，D错误；答案选C。4．铁及其化合物应用广泛，下列关于铁单质及铁的化合物的说法错误的是A．自然界中的铁单质主要来自陨石B．氧化亚铁(FeO)在空气中加热容易被氧气氧化为氧化铁(Fe2O3)C．氢氧化亚铁是一种还原性很强的白色难溶物质D．配制硫酸亚铁溶液时常加入少量的铁粉以防止亚铁离子被氧化变质【答案】B【详解】A．自然界中的铁单质主要来自陨石中的陨铁，A正确；B．氧化亚铁(FeO)在空气中加热容易被氧气氧化为四氧化三铁，化学式为Fe3O4，B错误；C．氢氧化亚铁是一种白色难溶物质，Fe元素化合价为+2价，具有强的还原性，很容易被空气中的氧气氧化产生红褐色的Fe(OH)3，C正确；D．由于溶液中含有的Fe2+具有强的还原性，容易被溶解在溶液的氧气氧化产生Fe3+，加入Fe粉能够使Fe3+变为Fe2+，故配制硫酸亚铁溶液时常加入少量的铁粉，D正确；故合理选项是B。5． “秦砖汉瓦”是我国传统建筑文化的一个缩影。同是由黏土烧制的砖瓦，有的是黑色的，有的却是红色的，你猜测其中的原因可能A．土壤中含有铁粉、二氧化锰等B．黑砖瓦是煅烧过程中附着了炭黑，红砖则是添加了红色耐高温染料C．土壤中含有的铜元素经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色CuO和红色CuD．土壤中含有的铁元素经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色Fe3O4或FeO和红色Fe2O3【答案】D【解析】黏土中含有Fe元素，在烧制砖瓦时，与O2反应，生成氧化物，Fe元素的氧化物有3种，FeO与Fe3O4为黑色，Fe2O3为红棕色，故D项正确。6．铁片放入下列某溶液中，铁片溶解而且溶液质量增加，也无气体产生，此溶液是A．稀H2SO4 B．AgNO3 C．Fe2(SO4)3 D．CuSO4【答案】C【详解】A．铁片放入稀H2SO4，铁片溶解，溶液质量增加，放出氢气，故A不符合题意；B．铁片放入AgNO3，铁片溶解，生成银单质，根据溶解56g铁生成216g银可以推断，溶液质量减小，故B不符合题意；C．铁片放入Fe2(SO4)3，铁片溶解，反应生成硫酸亚铁，溶液质量增加，且无气体生成，故C符合题意；D．铁片放入CuSO4，铁片溶解，生成铜单质，根据溶解56g铁生成64g铜可以推断，溶液质量减小，故D不符合题意。综上所述，答案为C。7．为探究铁与水的反应(已知：)，某同学设计并进行了下列实验，虚线框处用来检验生成的气体。下列说法正确的是A．实验后，装置B中生成红棕色固体B．虚线框C处应该选择装置甲，试管中是灼热的铜丝C．虚线框C处应该选择装置乙，试管中是灼热的表面覆盖氧化铜的铜丝D．实验后，将装置B中的固体溶于足量稀硫酸，所得溶液中一定含有【答案】C【分析】由实验装置可知，A中加热提供水蒸气，B中Fe与水蒸气高温下反应生成四氧化三铁和氢气，且氢气不纯加热易发生爆炸，利用氢气将空气排出后加热。【详解】A． 反应产生四氧化三铁，颜色为褐黑色，所以实验后，装置B中生成黑色固体，故A错误；B． 由于氢气的密度较小，虚线框C处应该选择装置乙，试管中是灼热的表面覆盖氧化铜的铜丝，氢气还原CuO可以观察到黑色铜丝变为红色，检验产生的氢气，故B错误；C． 由于氢气的密度较小，虚线框C处应该选择装置乙，试管中是灼热的表面覆盖氧化铜的铜丝，观察颜色可检验氢气的产生，故C正确；D．四氧化三铁与硫酸反应后，可以生成铁离子和亚铁离子，若铁过量，铁离子被还原为亚铁离子，所以实验后，将装置B中的固体溶于足量稀硫酸，所得溶液中一定含有Fe2+，不一定含Fe3+，故D错误；故选C。8．许多富脂糕点的包装盒内都装有一小包黑色的还原性铁粉，长时间放置的糕点，其包装盒内的还原性铁粉往往会变成红棕色(主要成分是Fe2O3)。下列说法正确的是A．还原性铁粉变成红棕色的过程中铁粉发生了氧化反应B．富脂食品长时间放置易被还原C．还原性铁粉溶入稀盐酸中得到的溶液可以腐蚀铜制线路板D．如果在包装盒内放入Fe2(SO4)3，也可起到与铁粉同样的作用【答案】A【详解】A．还原Fe粉与食品包装袋中的O2反应产生红棕色的Fe2O3，在反应过程中Fe元素化合价升高，失去电子，被氧化，因此铁粉发生了氧化反应，A正确；B．富脂食品长时间放置易被包装袋中的残留的氧气氧化，而不是被还原，B错误；C．还原性铁粉溶入稀盐酸中，二者反应产生FeCl2，FeCl2的氧化性比较弱，不能与Cu反应，因此得到的溶液不能作铜制线路板的腐蚀液，C错误；D．Fe2(SO4)3只有氧化性，不具有还原性，因此若包装盒内放入在Fe2(SO4)3，不能起到与铁粉同样的作用，D错误；故合理选项是A。9．在加热条件下铁粉可与水蒸气发生反应，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32g，则参加反应的铁粉的物质的量是（    ）A．0.5mol B．1mol C．1.5mol D．0.2mol【答案】C【详解】根据可知，固体增加的质量为氧元素的质量，。10．实验室配制FeSO4溶液时，为了保证得到较纯的FeSO4溶液，可往溶液中加入A．铜粉 B．氯水 C．溴水 D．铁粉【答案】D【分析】FeSO4溶液能被氧化为Fe2(SO4)3而变质。【详解】A．铜与三价铁反应能生成铜离子，使FeSO4溶液含有杂质，故A不符合题意； B．氯水具有强氧化性，使二价铁氧化为三价铁而变质，故B不符合题意；C．溴水具有强氧化性，使二价铁氧化为三价铁而变质，故C不符合题意；D．铁粉与三价铁反应能生成二价铁，可防止亚铁离子被氧化而变质，能得到较纯的FeSO4溶液，故D符合题意；故答案为D。11．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【答案】A【详解】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；B．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；C．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；D．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；答案为A。12．如图所示装置，可用以制取和观察在空气中被氧化时颜色的变化。下列说法错误的是A．实验前，应事先煮沸溶液除去溶解氧B．装置Ⅰ可制取溶液并排尽装置内空气C．关闭止水夹可观察到装置Ⅱ中溶液进入装置Ⅰ中D．取下装置Ⅱ的橡皮塞可观察沉淀颜色变化【答案】C【分析】氢氧化钠溶液中有少量氧气，需要加热煮沸除去氧气；打开止水夹，铁屑和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，利用反应产生的氢气排装置内的空气，然后关闭止水夹，试管Ⅰ形成密闭体系，利用反应产生的氢气的压强作用，把硫酸亚铁溶液压入到装置Ⅱ中，产生氢氧化亚铁白色沉淀，氢氧化亚铁遇到空气后，变为灰绿色，最后变为红褐色。【详解】A．氢氧化钠溶液中有少量氧气，氢氧化亚铁易被氧气氧化，所以实验前，应事先煮沸溶液除去溶解氧，故A正确；B．结合以上分析可知，装置Ⅰ可制取溶液并排尽装置内空气，故B正确；C．结合以上分析可知，关闭止水夹可观察到装置Ⅰ中溶液进入装置Ⅱ中，故C错误；D．结合以上分析可知，氢氧化亚铁具有强还原性，能够被氧气氧化，颜色发生变化，所以取下装置Ⅱ的橡皮塞可观察沉淀颜色变化，故D正确；故选C。13．相同质量相同形状的铁和锌，分别与等质量，等浓度的稀盐酸反应，产生氢气的量与反应时间的关系如图所示，下列说法正确的是（    ）A．乙表示锌与盐酸的反应B．锌可能与盐酸恰好完全反应，而铁有剩余C．两个反应消耗金属的质量相等D．所得溶液的质量相等【答案】B【解析】【分析】根据方程式Zn+2HCl=ZnCl2+H2可知65gZn完全反应可以消耗36.5gHCl，产生2g氢气；根据方程式Fe+2HCl=FeCl2+H2可知56gFe完全反应可以消耗36.5gHCl，产生2g氢气。【详解】A．锌比铁活泼，反应速率更快，所以甲表示锌与盐酸的反应，乙表示铁与盐酸的反应，故A错误；B．据图可知最终产生的氢气的质量相等，则消耗的盐酸的质量相等，则消耗的锌的质量多，铁的质量少，根据“等质量的锌和铁”可知铁有剩余，故B正确；C．根据B选项分析可知消耗的锌的质量多，铁的质量少，故C错误；D．生成的氢气质量是相等的，则参加反应的盐酸的质量也是相等的，无剩余，铁消耗得少、锌消耗得多，所得溶液的质量不相等，故D错误；综上所述答案为B。14．将11.5 g钠、28 g铁分别放入20 mL 1 mol·L－1的盐酸中，结果正确的是(　　)A．钠与盐酸反应比铁剧烈，产生的气体多B．铁与盐酸反应比钠剧烈C．铁与盐酸反应产生的气体多D．反应结束时产生的气体一样多【答案】A【分析】金属活泼性越强，与酸反应越剧烈，依据2Na+2HCl=2NaCl+H2↑，Fe+2HCl=FeCl2+H2↑，2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，计算产生氢气的物质的量。【详解】反应的剧烈程度由金属活泼性决定，由于金属活动性Na＞Fe，则钠与盐酸反应比铁剧烈；11.5 g钠、28 g铁物质的量都是0.5 mol，盐酸中HCl物质的量n(HCl)=1 mol/L×0.02 L=0.02 mol，依据方程式：2Na+2HCl=2NaCl+H2↑及2Na+2H2O=2NaOH+H2↑可知：0.5 mol Na参加反应生成0.25 mol H2；依据方程式：Fe+2HCl=FeCl2+H2↑可知：0.02 mol HCl完全反应消耗0.0 1 mol Fe，HCl完全反应，生成H2为0.01 mol，综上所述可知，说法正确的是钠与盐酸反应比铁剧烈，产生的气体多，故合理选项是A。15．黄铁矿(主要成分)是工业制硫酸的主要原料，在空气中煅烧黄铁矿，生成和气体。某化学学习小组设计了如下实验，通过测量生成的质量来测定黄铁矿的纯度，根据要求回答下列问题。(1)用各装置接口字母表示气流从左到右的顺序_______。(2)将样品研磨成粉末状再反应的目的是_______。(3)装置③中煅烧时发生反应的化学方程式为_______。(4)装置②中铜网的作用是_______。(5)反应结束后，关闭③处酒精喷灯仍需通一段时间的空气，其目的是_______。(6)写出装置④中发生反应的离子方程式_______。(7)该小组取8.0g样品进行实验，实验后装置④增重6.4g，则该样品纯度为_______。【答案】abef(或fe)cd(或dc)gh    使原料充分反应，加快反应速率        除去未反应的氧气，防止影响的测定    使反应生成的全部进入装置④中，使测定结果更精准        75%    【分析】空气通过①干燥后，通入③中、发生反应将黄铁矿煅烧，反应后气体通过②，未反应的氧气被吸收，再进入④中，用氯化铁溶液吸收二氧化硫，根据装置④增重的质量，计算黄铁矿的纯度，据此回答；【详解】(1)据分析可知，气流从左到右的连接顺序为abef(或fe)cd(或dc)gh。(2) 固态和气体反应时，接触面积越大反应越充分、反应速率越快，则将样品研磨成粉末状再反应的目的是：使原料充分反应，加快反应速率。(3)装置③中煅烧黄铁矿，反应生成氧化铁和二氧化硫，化学方程式为。(4)一定条件下，铜、 二氧化硫均能和氧气反应，故装置②中铜网的作用是：除去未反应的氧气，防止影响的测定。(5)要准确测定，需确保原料完全反应、反应生成的被完全吸收，故反应结束后，关闭③处酒精喷灯仍需通一段时间的空气，其目的是：使反应生成的全部进入装置④中，使测定结果更精准。(6)二氧化硫具有强还原性、氯化铁具有较强氧化性，二者能发生氧化还原反应，则装置④中发生反应的离子方程式为。(7)该小组取8.0g样品进行实验，实验后装置④增重6.4g，则按硫元素守恒知：该样品纯度为。16．某化学学习小组设计了下列方法探究氢氧化亚铁的制备等相关问题。(1)用NaOH溶液和FeSO4溶液直接反应，方法如图。该方法能观察到白色的Fe(OH)2沉淀，但沉淀颜色快速发生变化。请分析沉淀颜色变化的原因：___(用化学方程式表示)。(2)该小组为探究反应物浓度对Fe(OH)2制备效果的影响，以Fe(OH)2沉淀白色持续时间(t)为指标，t越大，实验效果越好。部分实验数据如表(w代表质量分数)：实验序号w(FeSO4)/%w(NaOH)/%t/si2.515149ii515138iii101593iv525142v535180①实验i、ii、iii的目的是___。②该小组同学通过实验推断：其他条件不变时，所用NaOH溶液的浓度越大，实验效果越好。推断的证据是___。③由绿矾晶体(FeSO4•7H2O)固体配制250mL0.10mol•L-1FeSO4溶液，需要用到的仪器有药匙、玻璃棒、烧杯、托盘天平、250mL容量瓶、___。以下操作会导致所配溶液浓度偏低的是___。A．容量瓶中原有少量蒸馏水B．洗涤烧杯和玻璃棒的溶液未转入容量瓶中C．定容时俯视刻度线D．定容摇匀后发现溶液体积低于刻度线，再补加少量蒸馏水至刻度线(3)若向FeSO4溶液中加入足量Na2O2，观察到的现象是___。【答案】4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3    探究其他条件相同时，FeSO4溶液浓度对Fe(OH)2制备效果的影响    沉淀持续时间t：v>iv>ii    胶头滴管    BD    有红褐色沉淀生成，有气体放出    【详解】(1)FeSO4和NaOH发生复分解反应生成Fe(OH)2，Fe(OH)2被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3，化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3；(2) ①实验i、ii、iii的变量是FeSO4溶液浓度，目的是：探究其他条件相同时，FeSO4溶液浓度对Fe(OH)2制备效果的影响；②实验v、iv、ii的变量是NaOH溶液浓度，其他条件不变时，所用NaOH溶液的浓度越大，沉淀持续时间越长，实验效果越好，则证据是：沉淀持续时间t：v>iv>ii；③配制一定物质的量浓度溶液配制的步骤：计算、称量、溶解、移液、洗涤、定容等，用到的仪器：药匙、玻璃棒、烧杯、托盘天平、250mL容量瓶、胶头滴管；A．定容时还需要加入蒸馏水，则容量瓶中原有少量蒸馏水对所配溶液浓度无影响，A不选；B．洗涤烧杯和玻璃棒的溶液未转入容量瓶中，则残留在杯壁上的溶质没有完全转移到容量瓶，导致所配溶液浓度偏低，B选；C．定容时俯视刻度线导致溶液体积偏小，依据可知溶液浓度偏高，C不选；D．定容摇匀后发现溶液体积低于刻度线，再补加少量蒸馏水至刻度线，导致加入水的体积增大，溶液浓度偏低，D选；故选：BD；(3) Na2O2和水反应生成NaOH和O2，NaOH再和FeSO4溶液反应生成Fe(OH)2中，由于Na2O2过量，则Fe(OH)2被氧化为Fe(OH)3，观察到的现象是有红褐色沉淀生成，有气体放出。17．向铁和氧化铁的混合物中加入500mL0.20mol·L-1稀盐酸后恰好完全反应，得到只含一种金属离子的浅绿色溶液，并收集到448mL氢气(标准状况下测定)。回答下列问题；(1)反应后溶液中的溶质为_______(填写化学式)。(2)反应后溶液中的溶质为_______mol。(3)原混合物中单质铁的质量为_______g。【答案】FeCl2    0.05    1.68    【分析】根据题意发生的反应有3个：Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O，2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋，Fe＋2H＋=H2↑＋Fe2＋。【详解】(1)铁和氧化铁的混合物中加入500mL0.20mol·L-1稀盐酸后恰好完全反应，反应后只得到只含一种金属离子的浅绿色溶液，则反应后溶液中的溶质为FeCl2；(2)因为得到只含一种金属离子的浅绿色溶液，根据Fe~FeCl2~2HCl有n(FeCl2)===0.05mol；(3)根据铁元素守恒，得出n(Fe)＋2n(Fe2O3)=0.05mol；根据题意，整个过程中Fe变为+2价，HCl中的H变为0价，根据得失电子数目守恒，2n(Fe)=2n(Fe2O3)＋2n(H2)，2n(Fe)=2n(Fe2O3)＋2×，联立解得n(Fe)=0.03mol，n(Fe2O3)=0.01mol，m(Fe)=0.03mol×56g·mol－1=1.68g。