高中化学第一节 铁及其化合物精练

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课时作业15 铁的单质


时间：45分钟


eq \a\vs4\al(一、选择题)


1．下列关于金属性质的叙述中正确的是( C )


A．钠与氧气反应时，产物由氧气的量决定


B．铝箔在空气中受热可熔化且会剧烈燃烧


C．金属与非金属单质发生反应时，被氧化的一定是金属


D．铁丝在空气和纯氧中都不会燃烧


解析：钠与氧气反应的产物由反应条件决定，A错误；铝箔在空气中受热可熔化，但因表面有熔点较高的Al2O3，因此不会剧烈燃烧，B错误；金属与非金属单质发生反应时，金属只能失电子，即被氧化，C正确；铁丝在纯氧中可燃烧生成Fe3O4，D错误。


2．下列反应发生时，会产生棕黄色烟的是( A )


A．铁在氯气中燃烧 B．磷在氧气中燃烧


C．氢气在氯气中燃烧 D．钠在氧气中燃烧


解析：铁在氯气中燃烧，产生棕黄色烟，A正确；磷在氧气中燃烧冒白烟，B错误；氢气在氯气中燃烧，发出苍白色火焰，瓶口有白雾，C错误；钠在氧气中燃烧，火焰为黄色，D错误。正确选项为A。


3．下列反应中，通过置换反应得到铁的是( C )


A．铜浸入氯化铁溶液中


B．一氧化碳通过炽热的氧化铁


C．铝与氧化铁混合物加热至高温


D．铜浸入氯化亚铁溶液中


解析：铜浸入氯化铁溶液中生成氯化亚铁和氯化铜，A错误；一氧化碳通过炽热的氧化铁生成CO2和铁，但不是置换反应，B错误；铝与氧化铁混合物加热至高温生成铁和氧化铝，属于置换反应，C正确；铜浸入氯化亚铁溶液中不反应，D错误。答案选C。


4．把铁片放入下列溶液中，铁片溶解、溶质质量增加，但没有气体放出的是( C )


A．稀硫酸 B．CuSO4溶液


C．Fe2(SO4)3溶液 D．AgNO3溶液


解析：铁和稀硫酸反应有氢气生成，故A错误；铁和硫酸铜发生置换反应，析出铜的质量大于铁的质量，导致溶液质量减小，故B错误；铁和硫酸铁反应生成硫酸亚铁，没有气体生成且溶液质量增加，所以符合题意，故C正确；铁和硝酸银发生置换反应，析出银的质量大于铁的质量，导致溶液质量减小，故D错误。故选C。


5．下列物质不能由两种单质直接化合得到的是( D )


A．Fe3O4 B．Na2O2


C．FeS D．FeCl2


解析：Fe与氧气在点燃下反应生成四氧化三铁，可由两种单质直接化合得到，故A不选；钠与氧气在点燃或加热下反应生成过氧化钠，可由两种单质直接化合得到，故B不选；铁与单质硫加热反应生成FeS，可由两种单质直接化合得到，故C不选；氯气具有强氧化性，Fe与氯气反应生成氯化铁，FeCl2不能由两种单质直接化合得到，故选D。


6．同一还原剂与多种氧化剂在一起时，先与氧化性强的粒子反应，待强的反应完后，再与氧化性弱的反应，称为反应先后规律，已知氧化性：Fe3＋>Cu2＋，在溶有Fe2(SO4)3和CuSO4的溶液中加入铁粉，下列说法中不正确的是( C )


A．若铁粉有剩余，则不溶物中一定有铜


B．若铁粉有剩余，则溶液中的金属阳离子只有Fe2＋


C．若铁粉无剩余，且溶液中有Cu2＋，则溶液中一定无Fe3＋


D．若铁粉无剩余，且溶液中无Cu2＋，则溶液中一定有Fe2＋，一定无Fe3＋


解析：三价铁离子氧化性强于铜离子，加入铁粉，铁粉先与三价铁离子反应生成二价铁离子，剩余铁粉再与铜离子反应生成二价铁离子，若有铁粉剩余，则三价铁离子、铜离子完全反应，不溶物中一定含有铜，故A正确；若有铁粉剩余，则三价铁离子、铜离子完全反应，则溶液中的金属阳离子只有Fe2＋，故B正确；若铁粉无剩余，且溶液中有Cu2＋，则可能有三种情况，一种为铜离子只反应一部分，则三价铁离子完全反应，一种为铜离子未反应，则三价铁离子恰好反应，一种为铜离子未反应，三价铁离子只反应一部分，溶液中含有三价铁离子，故C错误；若铁粉无剩余，且溶液中无Cu2＋，因为三价铁离子先于铁粉反应，所以一定不含三价铁离子，一定含有二价铁离子，故D正确。


7．(双选)下列氯化物既可由金属和氯气直接反应制得，也可由金属和盐酸反应制得的是( AD )


A．ZnCl2 B．FeCl3


C．FeCl2 D．AlCl3


解析：铁与氯气反应生成FeCl3，与盐酸反应生成FeCl2，锌与氯气、盐酸反应的产物均为ZnCl2，铝与氯气、盐酸反应的产物均为AlCl3。


8．能使铁溶解，但不能生成沉淀的溶液是( B )


A．AgNO3溶液 B．FeCl3溶液


C．CuSO4溶液 D．FeSO4溶液


解析：A、C项虽能溶解铁，但同时析出的Ag和Cu会附着在铁上，D项不能使铁溶解，符合题意的是B项。


9．下列关于铁与水反应的描述中，不正确的是( A )


A．铁与水蒸气反应的产物是黑色的Fe2O3


B．红热的铁能与水蒸气反应，放出的气体点燃时能发出爆鸣声


C．铁与水蒸气的反应是氧化还原反应


D．常温下，Fe与H2O不反应，但在空气中的O2、H2O共同作用下能发生反应


解析：铁与水反应：3Fe＋4H2Oeq \(=====,\s\up15(高温))Fe3O4＋4H2，产物为Fe3O4，A错误。


10．由锌、铁、铝、镁四种金属中的两种组成的混合物10 g与足量的盐酸反应，产生的氢气在标准状况下为11.2 L，则混合物中一定含有的金属是( C )


A．锌 B．铁


C．铝 D．镁


解析：分别产生11.2 L H2需要锌32.5 g，铁28 g，镁12 g，铝9 g，根据平均值思想，混合物中两种金属的质量应分别小于和大于10 g，而小于10 g的只有铝，故一定有铝，选C。


11．将铁粉放入由盐酸、MgCl2溶液、FeCl3溶液、CuCl2溶液组成的混合液中，充分反应后，铁粉有剩余，则反应后的溶液中含有的大量阳离子是( B )


A．Cu2＋和Fe2＋ B．Fe2＋和Mg2＋


C．Fe3＋和Fe2＋ D．H＋和Cu2＋


解析：H＋、Fe3＋、Cu2＋均能与铁粉反应，Mg2＋不与铁粉反应，当铁粉有剩余时，溶液中H＋、Fe3＋、Cu2＋均完全反应，反应后的溶液中大量存在的阳离子是Fe2＋和Mg2＋，B正确。


12．对于反应8Fe＋22HNO3(浓)===Fe8O11＋22NO2↑＋11H2O，下列有关说法正确的是( D )


A．在反应中硝酸体现氧化性和酸性


B．还原性：NO2>Fe


C．Fe8O11中n(Fe2＋)n(Fe3＋)＝31


D．22.4 g Fe完全反应时，转移1.1 ml电子


解析：根据反应方程式可知，HNO3全部生成了NO2，所以硝酸全部体现了氧化性，故A错误；根据氧化还原反应的强弱规律，还原性：还原剂>还原产物，在题给的方程式中，Fe为还原剂，NO2为还原产物，所以还原性大小顺序应该是：NO2

eq \a\vs4\al(二、填空题)


13．在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应，可以得到铁的氧化物。该氧化物又可以经过此反应的逆反应，生成颗粒很细的铁粉。这种铁粉具有很高的反应活性，在空气中受撞击或受热时会燃烧，所以俗称“引火铁”。请分别用如图所示的两套仪器装置，制取上述铁的氧化物和“引火铁”。实验中必须使用普通铁粉和6 ml/L盐酸，其他试剂自选(装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去)。





填写下列空白：


(1)实验进行时试管A中应加入的试剂是普通铁粉(或铁粉)；烧瓶B的作用是作为水蒸气发生器(或用来产生水蒸气)；烧瓶C的作用是防止水倒吸(或用作安全瓶)；在试管D中收集得到的是氢气。


(2)实验时U形管G中应加入的试剂是碱石灰(或CaO等碱性干燥剂)；长颈漏斗H中应加入6_ml/L盐酸。


(3)两套装置中，在实验时需要加热的仪器是(填该仪器对应的字母)ABE。


(4)试管E中发生反应的化学方程式是Fe3O4＋4H2eq \(=====,\s\up15(高温))3Fe＋4H2O。


(5)为了安全，在E管中的反应发生前，在F出口处必须检验氢气的纯度；E管中的反应开始后，在F出口处应点燃氢气。


解析：从左图看，用排水法收集的气体应是难溶性气体，可推知是H2，所以左图B是水蒸气发生器，A中发生反应3Fe＋4H2O(g)eq \(=====,\s\up15(△))Fe3O4＋4H2。C是安全瓶，防止停止加热时，水槽中的水倒吸入A中使A试管炸裂。右图是H2和铁的氧化物反应制取“引火铁”的装置，右图Ⅰ是H2发生器，用锌粒和6 ml/L盐酸反应。在E试管加热之前必须检验H2的纯度，若H2中混有空气，当达到爆炸极限时，则会发生爆炸。检验H2纯度时，用试管在F口处收集H2，再进行检验。制得的H2必须干燥，否则还原出来的铁又会跟水蒸气反应，生成铁的氧化物。因此在H2发生装置与还原铁的氧化物之间加一个干燥装置“U形管”，U形管内可盛碱石灰、氧化钙等碱性固体干燥剂，它既可干燥H2，又可除去混在H2中的氯化氢气体。纯净的H2在E管内还原Fe3O4，未参加反应的H2从F口排出，并将它点燃。


14．应用下列装置，在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物加热，并通入水蒸气，就可以完成高温下“Fe与水蒸气的反应实验”。





请完成该问题中的问题：


(1)写出该反应的化学方程式：3Fe＋4H2O(g)eq \(=====,\s\up15(高温))Fe3O4＋4H2；该氧化还原反应的还原剂是Fe，氧化剂是H2O。


(2)实验前必须对整套装置进行气密性检查，操作方法是在玻璃管口C处接一段乳胶管，乳胶管头上连一段玻璃管，并将管口没入水中，用酒精灯火焰微热烧瓶底部，如果能够观察到没入水中的玻璃管口有气体逸出，停止加热后，玻璃管内有水柱上升，且较长时间水柱不回落，则表明该套装置气密性良好。


(3)圆底烧瓶中盛装的是水，该装置受热后的主要作用是提供持续不断的水蒸气；烧瓶底部放置了几片碎瓷片，碎瓷片的作用是防止暴沸。


(4)酒精灯和酒精喷灯点燃的顺序是先点燃酒精灯，产生水蒸气后，再点燃酒精喷灯，为什么？防止先点燃酒精喷灯导致Fe与O2的反应。


(5)干燥管中盛装的物质是碱石灰，作用是除去反应产生的H2中混有的水蒸气。


(6)试管中收集的气体是H2。如果要在C处的玻璃管处点燃该气体，则必须对该气体进行验纯，这一操作的目的是防止点燃时，氢气中混有空气而爆炸。


15．某同学利用如图所示实验装置进行铁与水蒸气反应的实验，并对反应后硬质试管中固体物质的组成进行了探究。





请回答下列问题：


(1)硬质试管中的湿棉花的作用是提供反应需要的水蒸气。


(2)铁与水蒸气的反应中，氧化剂是H2O(填化学式，下同)，还原剂是Fe。


(3)该同学对反应后硬质试管中固体物质的组成提出了如下假设。


假设1：只有Fe；


假设2：只有Fe3O4；


假设3：既有Fe也有Fe3O4。


(4)为了验证反应后硬质试管中固体物质的组成，该同学进行了定量研究：反应前固体物质的质量为5.6 g，反应后固体物质的质量为6.6 g。从上述数据分析，反应后硬质试管中固体物质的组成为Fe和Fe3O4。


解析：(1)硬质试管中的湿棉花受热时可产生水蒸气，故硬质试管中湿棉花的作用是提供反应需要的水蒸气。(2)Fe在反应中失去电子作还原剂，H2O在反应中得到电子作氧化剂。(3)若Fe没有反应，则固体物质为Fe；若Fe部分反应，则固体物质为Fe与Fe3O4的混合物；若Fe全部反应，则固体物质为Fe3O4。(4)若5.6 g Fe完全反应，应得到eq \f(1,30) ml Fe3O4，其质量约为7.7 g，而实验测得反应后固体物质的质量为6.6 g，说明Fe部分反应，故反应后的硬质试管中固体物质为Fe和Fe3O4的混合物。


16．以下是有关金属与酸的反应，请填写下列空白：


(1)分别取W g钠、铁、铝与足量的盐酸反应，在相同条件下产生氢气的体积比是eq \f(1,23)eq \f(1,28)eq \f(1,9)。


(2)分别取0.1 ml钠、铁、铝与足量的盐酸反应，在相同条件下产生氢气的体积比是123。


(3)若产生相同物质的量的氢气，所需钠、铁、铝的质量比是23289。


(4)若产生相同体积(同温同压)的氢气，所需钠、铁、铝的物质的量之比是632。


解析：(1)W g钠、铁、铝的物质的量分别为eq \f(W,23) ml、eq \f(W,56) ml、eq \f(W,27) ml，由钠、铁、铝分别与足量的盐酸反应的化学方程式：2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑、Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑、2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，得到关系式：2Na～H2，Fe～H2,2Al～3H2，所以W g钠、铁、铝与足量盐酸反应生成氢气的体积比为eq \f(W,46)eq \f(W,56)eq \f(W,18)＝eq \f(1,23)eq \f(1,28)eq \f(1,9)；同理可得(2)、(3)、(4)的答案。