必修 第一册第二节 金属材料第1课时精练

第1课时　铁及其氧化物

课后·训练提升

1.指南针是我国古代四大发明之一,制造指南针的磁性物质是(　　)。

A.FeO

B.Fe2O3

 C.Fe3O4

D.Fe

答案:C

2.铁的氧化物有很多,在中学化学中经常提到的有FeO、Fe2O3和Fe3O4,而且在一定条件下它们之间是可以相互转化的,例如在1 400 ℃以上的温度下加热Fe2O3时,Fe2O3会部分失去氧,生成Fe3O4。下列有关说法正确的是(　　)。

A.FeO、Fe2O3和Fe3O4均为黑色固体

B.Fe3O4常写成FeO·Fe2O3,其中既有+2价的Fe,又有+3价的Fe,所以Fe3O4是一种混合物

C.热稳定性Fe2O3>Fe3O4

D.FeO和Fe2O3均可与盐酸反应,且反应类型均为复分解反应

答案:D

解析:FeO和Fe3O4均为黑色固体,Fe2O3为红棕色固体,A项错误。Fe3O4是一种纯净物,B项错误。在1400℃以上的温度下加热Fe2O3时,Fe2O3会部分失去氧,生成Fe3O4,说明四氧化三铁稳定,C项错误。FeO和Fe2O3均可与盐酸反应生成盐和水,反应过程中无元素化合价变化,反应类型均为复分解反应,D项正确。

3.下列试剂中,不能实现“Fe→FeCl2”转化的是(　　)。

A.氯气 B.稀盐酸

C.氯化铁溶液 D.氯化铜溶液

答案:A

解析:Cl2具有强氧化性,Fe与Cl2反应生成FeCl3,不能实现转化,A项错误。Fe与盐酸反应生成FeCl2和氢气,可以实现转化,B项正确。Fe与FeCl3反应生成FeCl2,可以实现转化,C项正确。Fe与CuCl2发生置换反应生成FeCl2和Cu,可以实现转化,D项正确。

4.还原铁粉与水蒸气反应的装置如图所示,下列有关该实验的说法正确的是(　　)。

A.反应生成Fe(OH)3

B.湿棉花的主要作用是冷却试管,防止炸裂

C.肥皂液的主要作用是检验生成的H2

D.铁粉与水蒸气反应后,可立即用磁铁将剩余铁粉分离出来

答案:C

解析:铁与水蒸气反应生成Fe3O4,A项错误。湿棉花的作用是提供水蒸气,B项错误。使用肥皂液的作用是检验反应中生成的H2,反应一段时间后,有肥皂泡吹起时,用点燃的火柴靠近肥皂泡,当听到爆鸣声时,说明“铁与水蒸气”反应生成了H2,C项正确。铁粉与水蒸气反应生成的产物四氧化三铁也可以被磁铁吸引,不能分离出铁,D项错误。

5.FeO、Fe2O3的混合物在足量CO气流中加热充分反应,冷却后剩余固体的质量比原混合物质量减小0.8 g,若将同质量的混合物与盐酸反应,欲使其完全溶解需1 mol·L-1的盐酸的体积为(　　)。

A.200 mL B.100 mL

C.50 mL D.无法计算

答案:B

解析:FeO、Fe2O3的混合物在CO气流中加热充分反应,生成Fe,冷却后剩余固体比原混合物质量减小0.8g,则减小的质量为氧元素的质量,将FeO、Fe2O3的混合物与盐酸反应生成FeCl2、FeCl3,相当于氧化物中的O被Cl代替,则需1mol·L-1的盐酸的体积V(HCl)==0.1L,即100mL。

6.“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,其中的原因可能是(　　)。

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,红砖瓦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,分别生成了黑色的CuO和红色的Cu

D.土壤中含有的铁元素经过不同工艺煅烧,分别生成了黑色的Fe3O4或FeO和红色的Fe2O3

答案:D

解析:黏土中含有铁元素,在烧制砖瓦时,与O2反应,生成氧化物,铁元素的氧化物有3种,FeO与Fe3O4为黑色,Fe2O3为红棕色,故D项正确。

7.糕点等食品包装中常加入一个装有脱氧剂的小袋,其作用是吸收氧气,使食物因缺氧而延缓变质,从而延长保质期。铁脱氧剂就是利用铁易被氧化的性质来吸收氧气的,最终产物是Fe2O3·3H2O。有关反应的化学方程式如下:

①2Fe+2H2O+O22Fe(OH)2,

②4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3,

③2Fe(OH)3Fe2O3·3H2O。

(1)铁脱氧剂使用后最终的颜色为　　　　。 

(2)以上反应中,属于氧化还原反应的是　　　(填序号)。 

答案:(1)红棕色　(2)①②

解析:(1)Fe2O3为红棕色固体。(2)反应①②都是有单质参加的化合反应,为氧化还原反应。反应③中无元素化合价变化,为非氧化还原反应。

8.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和Fe2O3的混合物中,铁、氧原子的物质的量之比为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,此时铁的氧化物的混合物中铁的质量分数为　　　　　　(用小数表示,保留2位小数)。 

(3)以Fe2O3为原料制备上述催化剂,可向其中加入适量C粉,发生反应: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C粉的质量为　　　　　 g。 

答案:(1)1∶1　(2)0.72　(3)6

解析:(1)设混合物中的FeO、Fe2O3的物质的量分别为x和y,则,解得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480gFe2O3粉末中与C粉反应的Fe2O3的物质的量为x,480gFe2O3的物质的量为=3mol,则有:

2Fe2O3+C4FeO+CO2↑

x x2x

催化剂中FeO和Fe2O3的物质的量之比为1∶1,所以,解得x=1mol,因此加入C粉的质量为×1mol×12g·mol-1=6g。