人教版 (2019)必修 第一册第一节 铁及其化合物精练

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1．北宋沈括的《梦溪笔谈》对指南针已有详细记载：“方家以磁石磨针锋，则能指南。”磁石的主要成分是( )
A．FeO B．Fe2O3 C．Fe3O4 D．CuFeS2
C [Fe3O4叫磁性氧化铁，具有磁性，制指南针的磁石的主要成分是Fe3O4。]
2．下列有关物质的颜色正确的是( )
A．FeSO4·7H2O：红棕色 B．Fe2O3：棕黄色
C．Fe(OH)2：红褐色 D．Fe3O4：黑色
[答案] D
3．关于氧化铁、氧化亚铁、四氧化三铁三种氧化物的下列说法中不正确的是( )
A．铁元素化合价不完全相同
B．氧元素的化合价完全相同
C．氧化亚铁俗称铁红，为红棕色固体
D．铁在氧气中燃烧的产物为黑色固体
C [铁的三种氧化物中，氧元素的化合价完全相同，都为－2价；铁元素的化合价不同，氧化铁中铁为＋3价，氧化亚铁中铁为＋2价，四氧化三铁中铁为＋2价和＋3价。氧化铁俗称铁红，是一种红棕色的固体；铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，是一种黑色固体。]
4．在空气中氢氧化亚铁白色沉淀可转化为红褐色沉淀。关于该反应的下列叙述中不正确的是( )
A．生成物为氢氧化铁 B．该反应是化合反应
C．该反应是氧化还原反应 D．氢氧化亚铁做氧化剂
D [氢氧化亚铁易与氧气、水反应生成氢氧化铁，该反应既是化合反应，又是氧化还原反应，氢氧化亚铁是还原剂，氧气是氧化剂。]
5．下列有关说法不正确的是( )
A．Fe3O4为磁性氧化铁，其中铁的化合价为＋2价和＋3价
B．FeO、Fe2O3均为碱性氧化物，均与盐酸反应
C．Fe(OH)2不稳定，具有较强的氧化性
D．Fe(OH)3比Fe(OH)2稳定
C [Fe(OH)2不稳定，但不具有较强的氧化性，而是易被氧化，故C错误。]
6．下列关于铁的氧化物说法不正确的是( )
A．铁的氧化物通常状况下都是有色固体
B．四氧化三铁是一种复杂的铁的氧化物，与盐酸反应后的溶液中存在Fe2＋和Fe3＋
C．FeO不稳定，在空气中加热迅速被氧化成Fe2O3
D．工业上常使用铁的氧化物做原料冶炼铁
C [铁的氧化物通常状况下都是有色固体，如氧化铁是红棕色，氧化亚铁和四氧化三铁都是黑色的，A正确；四氧化三铁是一种复杂的铁的氧化物，其中 eq \f(1,3) 是Fe2＋、 eq \f(2,3) 是Fe3＋，Fe3O4可看作是由FeO、Fe2O3形成的化合物，它与盐酸反应后的溶液中同时存在Fe2＋和Fe3＋，B正确；FeO不稳定，在空气中受热迅速被氧化成Fe3O4，C错误；工业上常使用铁的氧化物做原料用一氧化碳冶炼铁，D正确。]
7．下列实验操作能够制取Fe(OH)2并能较长时间观察到白色沉淀的是( )
D [B项中CCl4密度大，应在下层，不能长时间观察到白色沉淀；D项中的操作可防止氧气氧化Fe(OH)2，能较长时间观察到白色沉淀。]
8.有人设计出一种在隔绝空气条件下让钠与FeSO4溶液反应的方法以验证反应实质。实验时，往100 mL的大试管中先加40 mL煤油，取3粒米粒大小的金属钠放入大试管后塞上橡皮塞，通过长颈漏斗加入FeSO4溶液使煤油的液面至橡胶塞，并夹紧弹簧夹(如图所示)。仔细观察，回答下列问题：
(1)大试管的下层溶液中出现的现象为________。
(2)装置中长颈漏斗内液面________(填“下降”或“上升”)。
(3)写出钠与FeSO4溶液反应的化学方程式： ______________________ 。
[解析] (1)由于金属Na的密度比H2O的小，但比煤油的大，故Na粒应位于两种液体的交界处，Na与FeSO4溶液接触的部分与H2O发生反应生成NaOH和H2，NaOH与FeSO4发生反应生成白色絮状沉淀Fe(OH)2，因隔绝了空气，制得的白色Fe(OH)2可以保存较长时间。(2)由于大试管内产生H2，大试管内气压增大，把大试管内的液体压入长颈漏斗中，故长颈漏斗内的液面上升。(3)反应的化学方程式为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、2NaOH＋FeSO4===Fe(OH)2↓＋Na2SO4，将两个化学方程式相加得2Na＋FeSO4＋2H2O===Fe(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑。
[答案] (1)产生白色絮状沉淀
(2)上升
(3)2Na＋FeSO4＋2H2O===Fe(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑
[能力提升练]
9．有关反应的离子方程式及对离子方程式的评价如表所示，其中评价正确的是( )
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；氧化铁与稀盐酸反应的离子方程式为Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O，所给离子方程式不符合客观事实，该评价不合理，B错误；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；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。]
10．已知Fe3O4是一种复杂的化合物，其化学式可改写为FeO·Fe2O3。对于Fe与水蒸气反应后的黑色物质，有三个学习小组提出了三种不同的猜想，以下是小组同学进行的实验猜想与探究，请你根据小组的思路与提示完成相关空白。
实验之前查阅资料得知Fe3＋的盐溶液遇到KSCN溶液时，溶液变成红色，而Fe2＋遇KSCN溶液无明显变化。
[猜想]
甲组：黑色物质是FeO；
乙组：黑色物质是Fe3O4；
丙组： ________________________________ ；
[实验探究]
丙组认为一种简单定性的方法即可判断甲组的正误：取生成的黑色物质少许于烧杯中，加稀盐酸使其完全溶解，再加________溶液以检验Fe3＋，观察到溶液有无出现________现象即可判断。
[解析] Fe的氧化物有FeO、Fe2O3、Fe3O4，其中Fe2O3是红棕色固体，FeO、Fe3O4是黑色物质；黑色物质若为纯净物，可能为FeO，也可能为Fe3O4，若是混合物，则为FeO和Fe3O4的混合物。Fe3＋遇SCN－，溶液变为红色，所以向溶液中加入KSCN溶液，若观察到溶液无红色现象出现，即可判断无Fe3＋，即原黑色物质为FeO。
[答案] 黑色物质是FeO和Fe3O4的混合物 KSCN 红色
11．《我在故宫修文物》展示了专家精湛的技艺和对传统文化的热爱与坚守，也令人体会到化学方法在文物保护中的巨大作用。某博物馆修复出土铁器的过程如下：
(1)检测锈蚀产物
(2)分析腐蚀原理：一般认为，铁经过了如下腐蚀循环。
①Fe转化为Fe2＋。
②FeO(OH)和Fe2＋反应形成致密的Fe3O4保护层，Fe2＋的作用是________(填字母)。
a．氧化剂 b．还原剂 c．既不是氧化剂也不是还原剂
(3)研究发现，Cl－对铁的腐蚀会造成严重影响。化学修复：脱氯、还原，形成Fe3O4保护层，方法如下：将铁器浸没在盛有0.5 ml·L－1 Na2SO3、0.5 ml·L－1 NaOH溶液的容器中，缓慢加热至60～90 ℃。一段时间后，取出器物，用NaOH溶液洗涤至无Cl－。
①脱氯反应：FeOCl＋OH－===FeO(OH)＋Cl－。离子反应的本质是离子浓度的减小，比较FeOCl与FeO(OH)溶解度的大小： __________ 。
②Na2SO3还原FeO(OH)形成Fe3O4的离子方程式是： ________________________ 。
[解析] (2)②根据化合物中化合价代数和为0可知FeO(OH)中铁元素的化合价为＋3。反应中元素的化合价均不变化，所以Fe2＋既不是氧化剂也不是还原剂。(3)①离子反应的本质是离子浓度的减小，这说明FeO(OH)更难溶，因此FeOCl的溶解度大于FeO(OH)的溶解度。②1 ml四氧化三铁中含有1 ml亚铁离子，亚硫酸钠的氧化产物是硫酸钠，根据得失电子守恒、原子守恒以及电荷守恒可知Na2SO3还原FeO(OH)生成Fe3O4的离子方程式是SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋6FeO(OH)===SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋2Fe3O4＋3H2O。
[答案] (2)c
(3)①S(FeOCl)>S[FeO(OH)]
②SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋6FeO(OH)===SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋2Fe3O4＋3H2O
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
主要成分的化学式
Fe3O4
Fe2O3·H2O
FeO(OH)
FeOCl