第3章　第1节　第2课时　铁、铁的氧化物和铁的氢氧化物 试卷

第3章物质的性质与转化

第1节　铁的多样性

第2课时　铁、铁的氧化物和铁的氢氧化物

课后篇素养形成

合格考达标练

1.下列说法不正确的是(　　)

A.Fe在过量O2中燃烧生成Fe2O3

B.Fe与少量的Cl2发生反应生成FeCl3

C.Fe在潮湿的环境中易生锈

D.Fe在氧气中燃烧需要在集气瓶中放上少量沙子,以免炸裂集气瓶

答案A

解析Fe在O2中燃烧生成Fe3O4,A项错误。

2.下列说法不正确的是(　　)

A.铁的氧化物均为黑色固体,均难溶于水

B.Fe(OH)2在空气中易变质,生成红褐色Fe(OH)3

C.铁在氧气中剧烈燃烧,火星四射,生成黑色的Fe3O4

D.氢氧化亚铁为白色沉淀

答案A

解析FeO是一种黑色粉末,Fe2O3是一种红棕色粉末,Fe3O4是一种有磁性的黑色晶体。

3.有关铁与水反应的说法中,正确的是(　　)

A.在任何条件下,铁与水均不发生反应

B.Fe与热水反应可生成可燃性的H2

C.在高温时,铁与水蒸气反应的方程式为2Fe+3H2O(g)Fe2O3+3H2

D.铁与高温水蒸气反应后生成的固体溶于H2SO4,所得溶液能使酸性高锰酸钾褪色

答案D

解析Fe不能与热水反应,但能在高温时与水蒸气反应生成Fe3O4和H2,Fe3O4溶于稀硫酸后的溶液中含有Fe2+,能使KMnO4溶液褪色。

4.(2020山东聊城统考)某溶液中可能存在Mg2+、Fe2+、Fe3+,加入NaOH溶液,开始时有白色絮状沉淀生成,白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,下列结论正确的是(　　)

A.一定有Fe2+,一定没有Fe3+、Mg2+

B.一定有Fe3+,一定没有Fe2+、Mg2+

C.一定有Fe3+,可能有Fe2+,一定没有Mg2+

D.一定有Fe2+,可能有Mg2+,一定没有Fe3+

答案D

解析加入NaOH溶液,开始时有白色絮状沉淀生成,白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,则溶液中一定存在Fe2+,一定不存在Fe3+,由于Mg(OH)2也是白色沉淀,因此无法确定是否存在Mg2+,所以D项正确。

5.

利用如图装置做铝热反应实验,下列说法不正确的是(　　)

A.该反应的化学方程式是2Al+Fe2O32Fe+Al2O3

B.该反应会产生高温,发出强光

C.根据铝热反应的原理,可以冶炼某些金属

D.若反应中转移3 mol电子,消耗氧化剂的物质的量是1 mol

答案D

解析消耗1 mol氧化剂Fe2O3转移6 mol电子。

6.如图所示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是(　　)

A.①②③④ B.①②③ C.①②④ D.②③④

答案C

解析因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3,即发生反应4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3。因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀,就要排除装置中的氧气或空气。①②原理一样,都是先用氢气将装置中的空气排尽,并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中;③由于空气中的氧气能迅速将Fe(OH)2氧化,因而不能较长时间看到白色沉淀。④中上面的苯阻止了空气进入。

7.下列有关铁及其化合物的说法中正确的是(　　)

A.红热的铁在氧气中能够剧烈燃烧,生成的产物为Fe3O4

B.铁是较活泼的金属,它与卤素单质(X2)反应的生成物均为FeX3

C.氢氧化铁与氢碘酸反应:Fe(OH)3+3HIFeI3+3H2O

D.铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2

答案A

解析铁在氧气中燃烧生成的是Fe3O4而不是Fe2O3,所以A项正确;铁是较活泼的金属,但是它与I2反应的生成物为FeI2,所以B项错误;氢氧化铁与氢碘酸反应可以看作是分为两步进行,第一步是氢氧化铁在酸中溶解生成Fe3+,第二步是Fe3+与I-发生氧化还原反应生成Fe2+和I2,所以C项错误;铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe3O4和H2,所以D项错误。

8.把含有氧化铁的铁片投入足量的稀硫酸中,直到铁片完全溶解,经分析该溶液中无Fe3+,且生成的Fe2+与反应生成的H2的物质的量之比为3∶1,则原混合物中Fe2O3与Fe的物质的量之比为(　　)

A.1∶1 B.2∶5 C.4∶1 D.3∶1

答案B

解析设原混合物中含有Fe的物质的量为x,含有Fe2O3的物质的量为y,根据方程式可知

Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O

 y 2y

2FeCl3+Fe3FeCl2

 2y y 3y

Fe+2HClFeCl2+H2↑

 x-y x-y x-y

则[3y+(x-y)]∶(x-y)=3∶1,解得y∶x=2∶5,B项正确。

9.硫化亚铁(FeS)煅烧得到的烧渣主要成分是FeO、Fe2O3和Fe3O4等,利用该烧渣制备铁红和副产品无氯钾肥(K2SO4)的流程如图1所示:

图1

(1)FeS中铁元素的化合价为　　　　价;烧渣中具有磁性的氧化物是　　　　(写化学式,下同);铁红的主要成分是　　　　,列举它在工业上的一种用途:　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)写出滤液1中加入铁粉发生反应的离子方程式:　　　　　　　　　　。检验加入铁粉过滤后的滤液2中是否含有Fe3+的试剂是　　　　　　。 

(3)已知几种物质的溶解度曲线如图2所示。(NH4)2SO4溶液中加入KCl后得到无氯钾肥应进行的操作为蒸发浓缩、趁热过滤、洗涤、干燥等,趁热过滤的目的是　　　　　　　,过滤操作所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒外,还有　　　　。 

图2

答案(1)+2　Fe3O4　Fe2O3　作颜料(合理即可)

(2)2Fe3++Fe3Fe2+、Fe+2H+Fe2++H2↑

KSCN溶液(合理即可)

(3)防止析出氯化铵　漏斗

解析(1)FeS中铁元素的化合价为+2价;四氧化三铁为黑色氧化物,可被磁铁吸引,具有磁性;铁红的主要成分是Fe2O3,可作颜料,也可用于炼铁等。

(2)滤液1的主要成分为硫酸亚铁、硫酸铁、硫酸,则滤液1中加入铁粉发生的反应有2Fe3++Fe3Fe2+、Fe+2H+Fe2++H2↑;检验Fe3+的试剂一般是KSCN溶液。

(3)分析溶解度曲线可知,趁热过滤的目的是防止氯化铵析出,以得到无氯钾肥;过滤操作所用的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗。

等级考提升练

10.下列关于铁及其化合物的说法正确的是(　　)

A.Fe3O4是一种红棕色粉末,俗称磁性氧化铁

B.铁与水蒸气在加热条件下反应的产物为Fe2O3和H2

C.除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质,可以向溶液中加入过量铁粉,然后过滤

D.Fe3+与KSCN反应产生红色沉淀

答案C

解析Fe3O4是一种黑色固体,A错误;铁与水蒸气在高温下反应的产物为Fe3O4和H2,B错误;铁粉与FeCl3反应生成FeCl2,FeCl3被除去,没有引入新的杂质,C正确;Fe3+与KSCN反应生成的不是沉淀,D错误。

11.(2020安徽合肥六校联考高一期末)下列有关铁及其化合物的说法正确的是(　　)

A.除去FeCl3溶液中的FeCl2杂质可以向溶液中通入氯气

B.铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2

C.Fe3O4为红棕色晶体

D.Fe(OH)2和Fe(OH)3都能在空气中稳定存在

答案A

解析氯气与氯化亚铁反应生成氯化铁,故除去FeCl3溶液中的FeCl2杂质可以向溶液中通入氯气,A正确;铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe3O4和H2,B错误;Fe3O4为黑色晶体,C错误;Fe(OH)2在空气中与氧气和水反应生成Fe(OH)3,不能稳定存在,D错误。

12.(2020湖北荆州中学等三校联考)以某硫酸渣(含Fe2O3等)为原料制备铁黄(FeOOH)的一种工艺流程如下:

下列说法不正确的是(　　)

A.“酸溶”时加热或搅拌均可加快溶解速度

B.滤渣的主要成分是Fe

C.“沉铁”过程中生成Fe(OH)2的化学方程式为FeSO4+2NH4HCO3Fe(OH)2↓+(NH4)2SO4+2CO2↑

D.“氧化”Fe(OH)2浆液时,可用氯气代替空气

答案D

解析“酸溶”时加热或搅拌均可加快溶解速度,所以A项正确;根据分析可知,滤渣的主要成分是Fe,所以B项正确;由图示可知,“沉铁”过程中反应物为FeSO4和NH4HCO3,生成物有CO2和Fe(OH)2,化学方程式为FeSO4+2NH4HCO3Fe(OH)2↓+(NH4)2SO4+2CO2↑,所以C项正确;“氧化”Fe(OH)2浆液时,若用氯气代替空气,制备的铁黄有含氯的化合物,从而导致铁黄的含量较低且有杂质,所以D项错误。

13.向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入100 mL 1 mol·L-1的盐酸,恰好使混合物完全反应,放出11.2 mL(标准状况)气体,所得溶液加入KSCN溶液不变红色。用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物,所得铁的质量为(　　)

A.2.8 g B.11.2 g

C.5.6 g D.无法计算

答案A

解析盐酸恰好使混合物完全溶解,盐酸没有剩余,向反应所得溶液中加KSCN溶液无红色出现,说明溶液为FeCl2溶液,根据氯元素守恒可知n(FeCl2)=n(HCl)=×0.1 L×1 mol·L-1=0.05 mol;用足量的CO在高温下还原相同质量的混合物得到铁,根据铁元素守恒可知n(Fe)=n(FeCl2)=0.05 mol,其质量为0.05 mol×56 g·mol-1=2.8 g。

14.向200 mL 0.1 mol·L-1的Fe(NO3)2溶液中加入适量的NaOH溶液,使Fe2+恰好完全沉淀,过滤,小心加热沉淀,直到水分蒸干,再灼烧到质量不再变化,此时固体的质量为(　　)

A.1.44 g B.4.36 g C.2.82 g D.1.6 g

答案D

解析在实验过程中发生如下反应:Fe2++2OH-Fe(OH)2↓,加热、灼烧时又会发生下列变化:Fe(OH)2→Fe(OH)3→Fe2O3,根据反应前后铁元素守恒,从而可得所得固体的质量为1.6 g。

15.(双选)高磷鲕状赤铁矿(主要含有Fe2O3、少量Al2O3、CaO、SiO2等)是我国一种重要的沉积型铁矿资源,以高磷鲕状赤铁矿为原料制备纯度较高的铁红,其流程如图所示。下列说法错误的是(已知Fe2+遇K3[Fe(CN)6]生成蓝色沉淀)(　　)

A.铁红可用于油漆、油墨、建筑物着色剂

B.酸浸液遇K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色沉淀

C.洗涤滤渣时要用玻璃棒不断搅拌

D.氧化时不能选用试剂H2O2、NaClO溶液

答案CD

解析铁红的主要成分是氧化铁,为红棕色,可用于油漆、油墨、建筑物的着色剂,A项正确;酸浸液中含有Fe2+,遇K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色的沉淀,B项正确;用玻璃棒不断搅拌会破坏氢氧化铁,使一部分氢氧化铁溶解,降低产率,C项错误;氧化Fe2+时可选用H2O2、NaClO溶液作为氧化剂,反应原理分别为:2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O,2Fe2++ClO-+2H+2Fe3++Cl-+H2O,D项错误。

16.(2020安徽合肥六校联考高一期末)某研究性学习小组请你参与“研究铁与水反应所得固体物质的成分、性质及再利用”实验探究,并共同解答下列问题:

探究一:设计如图所示装置进行“铁与水反应”的实验。

(1)硬质玻璃管E中反应的化学方程式为　　　　　　　　　　。 

(2)反应前A中投放碎瓷片的目的是　　　　　。 

(3)装置E中的现象是　　　　　　　　　　。 

探究二:设计如下实验方案确定反应后硬质玻璃管B中黑色固体的成分。待硬质玻璃管B冷却后,取少许其中的固体物质溶于稀硫酸后,将所得溶液分成两份。

(4)一份滴加几滴KSCN溶液。若溶液变红色,推断硬质玻璃管B中固体物质的成分为　　　　　(填序号,下同),写出溶液变红色的离子方程式:　　　　　　　　　　;若溶液未变红色,推断硬质玻璃管B中固体物质的成分为　　　　　。 

①一定有Fe3O4　②一定有Fe　③只有Fe3O4

④只有Fe

(5)向另一份溶液中用　　　　　　　　　　(填仪器名称)加入　　　　　　　　　　(填试剂),观察到　　　　　　　　　　(填实验现象),可以证明溶液中存在Fe2+。 

答案(1)H2+CuOCu+H2O　(2)防止暴沸

(3)黑色固体变红,右端管壁有水珠

(4)①　Fe3++3SCN-Fe(SCN)3　②　(5)胶头滴管　酸性KMnO4溶液　溶液紫色褪去

解析由圆底烧瓶制取水蒸气,B中Fe和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气,利用C收集氢气,利用D干燥氢气,在E中氢气还原CuO。

(1)硬质玻璃管E中反应的化学方程式为H2+CuOCu+H2O。

(2)碎瓷片有防暴沸作用,可防止产生安全事故。

(3)CuO呈黑色,Cu呈红色,氢气还原CuO可得到Cu,且同时生成水,则看到的现象是黑色固体变红,右端管壁有水珠。

(4)铁离子和KSCN反应生成络合物而使溶液呈红色,亚铁离子和KSCN不反应,向溶液中加入KSCN溶液呈红色,说明含有四氧化三铁,可能含有Fe;铁离子和Fe反应生成亚铁离子,不变红色说明固体中含有四氧化三铁和Fe。

(5)亚铁离子具有还原性,能被酸性高锰酸钾溶液氧化,所以可以用酸性高锰酸钾溶液检验亚铁离子。

新情境创新练

17.(2020北京师大附中高一检测)用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。已知Fe2+在溶液中会生成少量Fe(OH)2,加酸可抑制这种反应。

方法一:用不含Fe3+的FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备Fe(OH)2。

(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入　　　　　　　　　　。 

(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用　　　　　　　的方法。 

(3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

方法二:在如图装置中,用NaOH溶液、铁屑、稀硫酸等试剂制备。

(4)在试管Ⅰ里加入的试剂是　　　　　　　　　　　　。 

(5)在试管Ⅱ里加入的试剂是　　　　　　　　　　　　。 

(6)为了制得白色Fe(OH)2沉淀,在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂,打开止水夹,塞紧塞子后的实验步骤是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(7)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色,其理由是　　　　　　　　　　　　　　。 

答案方法一:(1)稀硫酸、铁屑　(2)煮沸　(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2

方法二:(4)稀硫酸、铁屑　(5)NaOH溶液　(6)检验试管Ⅱ出口处排出的氢气的纯度,当排出的H2纯净时,再夹紧止水夹　(7)试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ,且外界空气不容易进入

解析方法一中根据Fe2+易被氧化和题中信息可知,在配制FeSO4溶液时还需加入稀硫酸和铁屑;蒸馏水中若溶有O2,则会加速Fe(OH)2氧化,因此可采用煮沸法除去蒸馏水中溶解的O2。为避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2,可用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液方可达到目的。

方法二的原理是利用稀硫酸和铁屑产生氢气,先排出装置中的空气。确定空气完全排出后再夹紧止水夹,通过H2产生的压强将FeSO4溶液压入NaOH溶液中去,从而使产生的白色Fe(OH)2沉淀在H2的还原性气氛中得以较长时间保持。