人教版 (2019)必修 第一册第一节 铁及其化合物习题

3.1.2铁的氧化物 铁的氢氧化物

1．甘肃省张掖七彩丹霞景区为国家5A级旅游景区。丹霞地貌的岩层因含有某种物质而呈红色，这种物质是

A．Fe(OH)3 B．Fe2O3 C．Fe(OH)2 D．FeO

【答案】B

【解析】铁的化合物中呈红褐色的是Fe2O3，故丹霞地貌的岩层因含有某种物质而呈红色，这种物质是Fe2O3。

2．赭石为一种中国传统药物，可“平肝潜阳，重镇降逆，凉血止血”，李时珍在《本草纲目》中对其有“赭，赤色也”、“苦、寒、无毒”的描述，根据上述性质，其主要成分可能为

A．Fe2O3 B．CuO C．FeSO4 D．CuSO4

【答案】A

【解析】根据材料，赭石颜色为红色，主要成分可能为Fe2O3，故选A。

3．下列有关铁及其化合物的说法中正确的是

A．Fe2O3常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的黑色颜料

B．铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2

C．铁的氧化物都难溶于水，且不与水反应

D．FeO不稳定，在空气中受热会迅速被氧化成Fe2O3

【答案】C

【解析】A．Fe2O3俗称铁红，红棕色固体，常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料，故A错误；

B．铁与高温水蒸气反应产物为四氧化三铁，故B错误；

C．铁有三种氧化物氧化亚铁、氧化铁、四氧化三铁，均不溶于水，且不能与水反应，故C正确；

D．FeO不稳定，在空气中受热转化成四氧化三铁，故D错误；

故选：C。

4．工业生产硫酸的黄铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3，还含有少量的FeS、SiO2、Cu、Au、Ag等)是工业三废之一，其综合利用是一条变废为宝的重要途径。以黄铁矿烧渣为原料制备颜料铁红(Fe2O3)和回收(NH4)2SO4的生产工艺流程如图所示。

下列说法不正确的是

A．将矿渣粉碎和提高溶解温度能提高“废渣溶解”速率

B．“氧化”的目的是将＋2价铁氧化为＋3价铁

C．(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12中Fe的化合价为＋3价

D．该工艺流程中，两次加入氨水都是为了把Fe3＋转化为Fe(OH)3

【答案】D

【解析】A．适当加热、将固体粉碎、不断搅拌等都可以提高“废渣溶解”速率，故A正确；

B．“氧化”的目的是将亚铁离子氧化为铁离子，故B正确；

C．(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12中N为−3价，H为+1价，O为−2价，S为+6价，根据物质不显电性，得到Fe的化合价是+3价。故C正确；

D．该工艺流程图中，第一次加入氨水得到(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12沉淀，第二次加入氨水前溶液为含铁离子的溶液，加氨水后发生的反应是将铁离子沉淀，故D错误；

故选D。

5．下列反应不能通过化合反应直接制得的是

A．FeCl2 B．FeCl3 C．Fe(OH)3 D．Fe(OH)2 

【答案】D

【解析】Fe+2FeCl3=3FeCl2，2Fe+3Cl2       2FeCl3，4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓，故能通过化合反应直接制得的是FeCl2、FeCl3、Fe(OH)3，不能通过化合反应直接制得的是Fe(OH)2，故选D。

6．氧化还原反应广泛存在，下列变化中没有发生氧化还原反应的是

A．用焦炭将Fe2O3冶炼成生铁

B．FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速发生转化

C．用石灰浆粉刷墙壁

D．Fe(OH)2白色沉淀在空气中放置变成红褐色

【答案】C

【解析】A．用焦炭将Fe2O3，冶炼成生铁，反应为置换反应，C、Fe的化合价发生改变，为氧化还原反应，A与题意不符；

B．FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，变为四氧化三铁，为氧化还原反应，B与题意不符；

C．用石灰浆粉刷墙壁，为氢氧化钙与二氧化碳反应生成碳酸钙和水，各元素的化合价未变，为非氧化还原反应, C符合题意；

D．Fe(OH)2白色沉淀在空气中放置最终变成红褐色，原理为：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，涉及氧化还原反应，D与题意不符；

故选C。

7．回答下列问题

(1)下列各图示中，能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀的是_______。

(2)用下列方法可制得白色的Fe(OH)2沉淀：用不含Fe3+的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。

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_______。

(3)除去FeCl2溶液中少量的FeCl3，可加入_______，反应的离子方程式为_______。

【答案】(1)①②③⑤

(2)     稀硫酸、铁屑     煮沸     避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2

(3)     足量铁粉     Fe+2Fe3+=3Fe2+

【解析】若想制得Fe(OH)2，并在较长时间不被氧化成Fe(OH)3，需先排尽装置内的空气，再将不含O2的NaOH与FeSO4溶液接触发生反应。

（1）

装置①②③⑤中，除去保证药品自身不溶解O2外，还能有效防止空气中O2的溶入，而装置④中，NaOH溶液在滴入过程中，较长时间与空气接触，会溶入少量氧气，从而导致生成的Fe(OH)2被氧化为Fe(OH)3，很难看到生成白色沉淀，效果欠佳。

故选①②③⑤。答案为：①②③⑤；

（2）

①用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时，为防止Fe2+被空气中氧气氧化为Fe3+，需加入还原剂Fe，为防止Fe2+发生水解，需加入硫酸抑制水解，所以还需加入稀硫酸、铁屑。

②气体的溶解度随温度升高而减小，所以除去蒸馏水中溶解的O2常采用煮沸的方法。

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，从而使得NaOH溶液没有机会与空气接触。这样操作的理由是：避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2。答案为：稀硫酸、铁屑；煮沸；避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2；

（3）

除去FeCl2溶液中少量的FeCl3，可加入还原剂且不引入新的杂质离子，所以应加入足量铁粉，反应的离子方程式为Fe+2Fe3+=3Fe2+。答案为：足量铁粉；Fe+2Fe3+=3Fe2+。

8．以下有关铁的氧化物的叙述中正确的是

A．Fe2O3、Fe3O4都是炼铁的原料

B．FeO、Fe2O3、Fe3O4都只有氧化性

C．FeO、Fe2O3、Fe3O4都是不溶于水的黑色固体

D．FeO、Fe2O3、Fe3O4都能与酸反应生成盐和水，都属于碱性氧化物

【答案】A

【解析】A．Fe2O3、Fe3O4都能与还原剂CO发生氧化还原反应生成Fe，都是炼铁原料，故A正确；

B．FeO中铁元素是+2价，四氧化三铁中的铁元素有两个是+3价，一个是+2价，故FeO、四氧化三铁既有氧化性，又有还原性，故B错误；

C．常见的铁的氧化物FeO、Fe3O4都是黑色，但是Fe2O3是红棕色的物质，俗称铁红，故C错误；

D．碱性氧化物是能与酸反应生成一种盐和水，而Fe3O4与酸反应生成Fe2+、Fe3+盐，不属于碱性氧化物，故D错误；

故选：A。

9．下列离子方程式书写正确的是

A．稀硫酸与铁丝制取氢气：2Fe+6H+=2Fe3++3H2↑

B．四氧化三铁溶于足量稀盐酸：Fe3O4+8H+=2Fe2++Fe3++4H2O

C．碳酸钙与稀盐酸制备二氧化碳：CO+2H+=CO2↑+H2O

D．金属钠投入CuSO4溶液中：2Na+Cu2++2H2O=2Na++Cu(OH)2↓+H2↑

【答案】D

【解析】A．Fe与H2SO4中的H+反应生成的是Fe2+而不是Fe3+，A错误；

B．系数错误Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O，B错误；

C．CaCO3难溶于水，不能拆成CO32－，C错误；

D．金属钠投入CuSO4溶液中，先与水反应，生成的氢氧化钠再与硫酸铜反应，其总的离子反应为：2Na+Cu2++2H2O=2Na++Cu(OH)2↓+H2↑，D正确。

故选D。

10．将过氧化钠投入FeCl2溶液中，可观察到的实验现象是

A．有无色气体和白色沉淀生成 B．有无色气体和红褐色沉淀生成

C．无气体产生，有沉淀生成 D．有气体产生，无沉淀生成

【答案】B

【解析】将过氧化钠投入FeCl2溶液中，过氧化钠会和水反应生成无色气体氧气和氢氧化钠，同时氧化亚铁离子生成铁离子，再结合氢氧根离子生成红褐色的Fe(OH)3沉淀，所以可以看到的现象是：有无色气体和红褐色沉淀生成，B正确。

合理选项是B。

11．将一定量铁粉溶解于足量稀硫酸中，然后向溶液中滴加足量NaOH溶液，充分反应后过滤将滤渣在空气中加热至1000℃完全反应，最终得到的固体的成分为

A．FeO B．Fe(OH)2 C．Fe2O3 D．Fe(OH)3

【答案】C

【解析】将一定量铁粉溶解于足量稀硫酸中发生反应：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，然后向溶液中滴加足量NaOH溶液，发生反应：FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4，4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，充分反应后过滤将滤渣在空气中加热至1000℃完全反应，反应为：2Fe(OH)3      Fe2O3+3H2O，最终得到的固体成分为Fe2O3；

故选C。

12．某同学欲利用如图装置制取能较长时间存在的Fe(OH)2，其中实验所用溶液现配现用且蒸馏水先加热煮沸。下列分析不正确的是

A．X可以是稀硫酸或稀盐酸，但不能是稀硝酸

B．实验开始时应先关闭止水夹a、打开b，再向烧瓶中加入X

C．反应一段时间后可在锥形瓶中观察到白色沉淀

D．反应结束后若关闭b及分液漏斗活塞，则Fe(OH)2可较长时间存在

【答案】B

【解析】A．稀硝酸会将铁氧化为+3价的铁离子，故A正确；

B．实验开始时，应先打开a、b，利用生成的氢气将装置中的空气排出，然后关闭a，利用压强差将烧瓶中生成的亚铁离子排入锥形瓶中反应生成Fe(OH)2，故B错误；

C．反应一段时间后可在锥形瓶中观察到白色沉淀，故C正确；

D．由于装置中的空气及溶液中的氧气已经被除去，故Fe(OH)2可较长时间存在，故D正确。

故选B。

13．某化学兴趣小组利用药品：铁粉、稀硫酸、氢氧化钠溶液，用下图装置制备氢氧化亚铁并观察其颜色。下列有关说法不正确的是。

A．仪器1中应该盛放稀硫酸

B．本实验通过控制A、B、C三个开关，将仪器中的空气排尽后，先关闭开关B，再打开开关A就可观察到氢氧化亚铁的颜色

C．反应一段时间后，可在仪器2中观察到白色沉淀

D．本实验制备的氢氧化亚铁可以相对较长时间的保持白色状态

【答案】C

【解析】A．此实验目的是制备氢氧化亚铁，先用铁和稀硫酸反应制备硫酸亚铁，此反应在装置2中进行，稀硫酸是溶液，应盛放在分液漏斗中，即应盛放在1中，A正确；

B．打开B、C，关闭A，利用装置2中产生的氢气，把装置3中的空气排尽，使装置处于还原氛围，然后关闭B，打开开关A，产生气体压强增大，把装置2产生的FeSO4压入到装置3中，产生Fe(OH)2，B正确；

C．反应一段时间后，可在仪器3中FeSO4与NaOH溶液反应产生Fe(OH)2，故在装置3中观察到白色沉淀，C错误；

D．本实验利用反应生成氢气排净装置中的空气，使装置处于还原氛围，故制备的氢氧化亚铁可以相对较长时间的保持白色状态，D正确；

故合理选项是C。

14．下图所示的实验或操作中，能达到实验目的的是

A．A B．B C．C D．D

【答案】A

【解析】A．铁粉先与硫酸反应产生氢气，排除装置中空气，再加入氢氧化钠，可以制备强氧化亚铁，A正确；

B．盐酸与纯碱样品中碳酸钠反应生成的CO2会与饱和碳酸钠溶液继续反应，测得CO2体积不准确，B错误；

C．排水法收集氢气应短管进长管出，C错误；

D．钾的焰色试验，应透过蓝色钻玻璃观察，D错误；

故选A。

15．某校课外活动小组的同学在老师的帮助下，探究用赤铁矿(主要成分是Fe2O3)炼铁的主要反应原理。他们设计的实验装置如图所示。

(1)写出一氧化碳还原氧化铁的化学方程式_______。

(2)实验中在甲装置中观察到的实验现象_______。

(3)乙装置与甲装置相比，它的主要优点是_______。

(4)铁制容器不能用来盛放硫酸铜溶液，请用化学方程式解释原因_______。

(5)每年因腐蚀而浪费掉的金属材料数量惊人，日常生活中可采用的防锈措施是_______。

【答案】(1)3CO+Fe2O3        2Fe+3CO2

(2)红色固体变黑色，澄清石灰水变浑浊

(3)尾气点燃放出热量可以被充分利用

(4)Fe+CuSO4=FeSO4+Cu

(5)刷油漆

【解析】CO与Fe2O3在高温下会发生氧化还原反应产生Fe、CO2，CO2能够使澄清石灰水变浑浊，固体物质颜色会由红棕色变为黑色。装置乙与装置甲比，可以使未反应的CO燃烧变为CO2，反应放出是热量使CO与Fe2O3发生反应，达到能量的充分利用。

（1）

CO与Fe2O3在高温下反应产生Fe、CO2，则CO还原氧化铁的化学方程式为：3CO+Fe2O3       2Fe+3CO2；

（2）

CO与Fe2O3在高温下反应产生Fe、CO2，固体由红棕色变为黑色，反应产生的气体通入澄清石灰水，CO2与Ca(OH)2反应产生CaCO3沉淀、H2O，因此看到澄清的石灰水变浑浊，故实验中在甲装置中观察到的实验现象是红色固体变黑色，澄清石灰水变浑浊；

（3）

乙装置中未反应的CO是可燃性气体，其燃烧产生的热量会为CO还原Fe2O3提供能量，故乙装置与甲装置相比，它的主要优点是尾气点燃放出热量可以被充分利用；

（4）

铁制容器不能用来盛放硫酸铜溶液，这是由于金属活动性：Fe＞Cu，Fe与CuSO4在溶液中发生置换反应产生FeSO4、Cu，该反应的化学方程式为Fe+CuSO4=FeSO4+Cu；

（5）

每年因腐蚀而浪费掉的金属材料数量惊人，日常生活中可采用的防锈措施是刷油漆等措施。