【分层练习】3.1 .1 单质铁高一化学同步备课（人教版2019必修第一册）（原卷版+解析版）

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第一节 铁及其化合物第1课时 单质铁（分层练习）1．我国宋代《开宝本草》中记载了中药材铁华粉的制作方法：“取钢煅作叶，如笏或团，平面磨错令光、净，以盐水洒之，于醋瓮中阴处埋之一百日，铁上衣生，铁华成矣。”下列说法错误的是A．“取钢煅作叶，如笏或团”说明金属铁有较好的延展性B．“平面磨错令光、净”的目的是除去表面的铁锈C．“铁上衣生”的原因是铁被氧气氧化D．中药材铁华粉的主要成分是醋酸亚铁【答案】C【详解】A．把钢煅作或长或圆的叶子形状，说明金属铁有良好延展性，故A正确；B．中药材铁华粉的主要成分是醋酸亚铁，故开始要除去铁锈，防止三价铁影响产物纯度，故B正确；C．金属铁在醋瓮中密封保存，隔绝空气，不能与氧气反应，故C错误；D．隔绝空气，铁与醋酸反应生成醋酸亚铁，故D正确；故C正确。2．下列关于铁及其化合物的描述中，正确的是A．铁的硬度很小 B．铁可以被磁铁吸引C．Fe在O2中燃烧生成Fe2O3 D．常温下，Fe与浓硫酸不反应【答案】B【解析】A．纯铁的硬度小于钢，但相对来讲硬度不是很小，故A错误；B．磁铁能吸引Fe单质，属于物理性质，故B正确； C．Fe在O2中燃烧生成Fe3O4，故C错误；D．常温下，浓硫酸和Fe发生氧化还原反应生成一层致密的氧化物薄膜而阻止进一步反应，该现象为钝化，故D错误；3．下列关于铁与水反应的描述错误的是A．铁与水蒸气反应的产物是黑色的Fe2O3B．红热的铁能与水蒸气反应，产生的气体可在空气中燃烧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，但能与空气中的O2、H2O共同作用发生反应【答案】A【解析】A. 铁与水蒸气反应的化学方程式为，生成黑色的Fe3O4，A错误；B. 反应产生的H2可在空气中燃烧，B正确；C. 反应中铁和氢元素化合价变化，该反应为氧化还原反应，C正确；D. 常温下，铁在潮湿的空气中发生电化学腐蚀而被缓慢氧化，D正确。答案选A。4．某些化合物可由两种单质加热直接反应生成。下列化合物不符合上述条件的是A．FeS B．FeCl2 C．FeCl3 D．Fe3O4【答案】B【解析】A. 铁和硫单质反应生成硫化亚铁，符合条件，故A正确，但不符合题意；Fe和Cl2反应生成FeCl3而不是FeCl2，不符合条件，故B错误，符合题意；C. Fe和Cl2反应生成FeCl3，符合条件，故C正确，但不符合题意；D.铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，符合条件，故D正确，但不符合题意；故选：B。5．下面的物质不能由金属和稀酸溶液反应生成的是A．FeSO4 B．MgSO4 C．FeCl3 D．ZnSO4【答案】C【详解】A．铁和稀硫酸生成硫酸亚铁和氢气，A正确；B．镁和稀硫酸生成硫酸镁和氢气，B正确；C．铁和稀盐酸生成氯化亚铁，不是氯化铁，C错误；D．锌和稀硫酸生成硫酸锌和氢气，D正确；故选C。6．铁、稀盐酸、澄清石灰水、氯化铜溶液是中学化学中常见物质，四种物质间的反应关系如图所示。图中两圆相交部分(A、B、C、D)表示物质间的反应，其中对应的离子方程式书写正确的是A．OH−+HCl=H2O+Cl− B．Ca(OH)2+Cu2+=Ca2++Cu(OH)2C．Fe+Cu2+=Cu+Fe2+ D．Fe+2H+=Fe3++H2↑【答案】C【解析】A. 稀盐酸和石灰水发生中和反应，反应的离子方程式应为H++OH−=H2O，A项错误；B. 氯化铜和石灰水反应生成氢氧化铜沉淀，反应的离子方程式为Cu2++2OH−=Cu(OH)2↓，B项错误；C. 铁与氯化铜溶液发生置换反应，生成氯化亚铁和铜，反应的离子方程式为Fe+Cu2+=Fe2++Cu，C项正确；D. 铁为活泼金属，与稀盐酸发生置换反应生成氢气，离子方程式为Fe+2H+=Fe2++H2↑，D项错误；7．用如图所示装置进行Fe与水蒸气反应的实验，下列有关说法正确的是A．实验时，先点燃酒精喷灯再点燃酒精灯B．反应中H2O作氧化剂，发生反应的化学方程式为2Fe+3H2O=Fe2O3+3H2C．干燥管中加入的固体干燥剂可以是无水氯化钙D．收集反应产生的气体选用装置②【答案】C【解析】A．实验时，应先用水蒸气排出装置中的空气，即先点燃酒精灯再点燃酒精喷灯，A错误；B．铁和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，B错误；C．氢气是中性气体，可以用碱石灰干燥，C正确；D．收集的是氢气，密度比空气小，应用向下排气法，选用装置c，D错误；故选C。8．把铁片投入到下列溶液中，铁片质量减少，且没有气体产生，此溶液是A．FeSO4溶液 B．H2SO4溶液 C．Fe2(SO4)3溶液 D．AgNO3溶液【答案】C【解析】A. 铁与硫酸亚铁不反应，铁皮质量不变，故A错误；B. 根据化学方程式Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑，假设56g铁完全反应，则生成2克氢气，溶液质量增加54克，铁片质量减少56g，但有气体生成，故B错误；C. 铁与硫酸铁溶液反应，铁片质量减少，没有气体生成，故C正确；D. 根据化学方程式Fe+2AgNO3═Fe( NO3)2+2Ag，假设56g铁完全反应，则生成216g银，铁片质量增加160g，故D错误；故选：C。9．下列物质与其俗名匹配且相关叙述合理的是A．磁性氧化铁：氧化铁，为黑色晶体 B．铁红：氧化亚铁，可用作红色油漆的颜料C．生石灰：氧化钙，可作干燥剂 D．双氧水：过氧化氢，是离子化合物【答案】C【详解】A．磁性氧化铁为四氧化三铁，A错误；B．铁红为氧化铁，B错误；C．生石灰即氧化钙，可以吸水作干燥剂，C正确；D．过氧化氢为只含共价键的共价化合物，D错误；综上所述答案为C。10．下列说法正确的是A．铁与酸反应一定生成盐和氢气B．铁与氯气反应的产物与二者的量有关C．铁的氧化物属于金属氧化物，也属于碱性氧化物D．铁与水蒸气在高温下的反应属于置换反应，故其一定是氧化还原反应【答案】D【详解】A．铁与硝酸反应生成硝酸盐和氮的氧化物，故A错误；B．铁与氯气反应的产物与二者的量无关，只生成氯化铁，故B错误；C．铁的氧化物属于金属氧化物，但Fe3O4不属于碱性氧化物，故C错误；D．铁与水蒸气在高温下的反应属于置换反应，有化合价变化，因此其反应一定是氧化还原反应，故D正确。综上所述，答案为D。11．铁及其化合物在人类的生产生活中扮演着重要的角色。(1)铁是人体中一种重要的金属元素，在血红蛋白中存在着的铁能结合氧分子进行输氧。据此分析血红蛋白中铁存在的价态为_______。(已知：铁常见的化合价有+2、+3价)(2)铁和水不能反应，但可以与高温水蒸气作用。写出该反应的化学方程式，用单线桥法标出电子转移的方向和数目_______。(3)把铁丝投入氯化铁溶液中充分反应，溶液的颜色从_____________变为_____________，写出该反应的化学方程式__________________________________________。检验氯化铁溶液是否反应完全的操作是_______。【答案】(1)+2(2)(3)     黄色     浅绿色     2FeCl3+Fe=3FeCl2     向反应后的溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变红，说明氯化铁反应完全【解析】(1)血红蛋白(Hb )中的铁元素呈正二价，能与O2分子结合成氧合血红蛋白(HbO )从而有输送氧的能力，故答案为：+2；(2)铁和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，该反应的化学方程式为Fe+4H2OFe3O4+4H2，用单线桥法标出电子转移的方向和数目为，，故答案为：；(3)氯化铁溶液为黄色，将铁丝投入到氯化铁溶液中充分反应，发生的反应为2FeCl3+Fe=3FeCl2，生成氯化亚铁，溶液的颜色由黄色变化浅绿色；由于氯化铁溶液中滴加KSCN溶液会变红，使用KSCN溶液检验氯化铁是否反应完全，具体操作为：向反应后的溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变红，说明氯化铁反应完全，故答案为：黄色；浅绿色；2FeCl3+Fe=3FeCl2；向反应后的溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变红，说明氯化铁反应完全。12．把一定量的铁粉投入氯化铁溶液中，完全反应后，所得溶液中Fe3＋和Fe2＋物质的量浓度之比为2:3，则已反应的Fe3＋和未反应的Fe3＋物质的量之比为A．1:1 B．2:3 C．2:1 D．3:2【答案】A【解析】铁粉放入三氯化铁溶液中，发生的反应为：Fe+2Fe3+＝3Fe2+，设已反应的Fe3+的物质的量为n，则Fe+2Fe3+＝3Fe2+2 3n 1.5n所得溶液中Fe3＋和Fe2＋物质的量浓度之比为2:3，所以未反应的Fe3+的物质的量为n，则已反应的Fe3+和未反应的Fe3+的物质的量之比=n：n=1：1，答案选A。13．a g铁粉与含有H2SO4的CuSO4溶液恰好完全反应后，得到a g铜，则参与反应的CuSO4与H2SO4的物质的量之比为A．7∶1 B．1∶7 C．7∶8 D．8∶7【答案】A【解析】a g铁粉的物质的量为 EQ \f(a,56) mol，a gCu的物质的量为 EQ \f(a,64) mol，根据氧化还原规律Fe先与CuSO4反应，再与H2SO4反应，因为 EQ \f(a,56) mol＞ EQ \f(a,64) mol，所以CuSO4反应完全，剩余Fe与H2SO4反应，所以参加反应的CuSO4的物质的量为 EQ \f(a,64) mol，参加反应的H2SO4的物质的量为 EQ \f(a,56) mol－ EQ \f(a,64) mol，参加反应的CuSO4与H2SO4的物质的量之比为： EQ \f( EQ \f(a,64) mol, EQ \f(a,56) mol－ EQ \f(a,64) mol)＝7∶1，A项符合题意。14．铁与水蒸气反应实验改进前后的装置如图所示：下列说法错误的是A．将湿棉花改为浸水的尿不湿片段，酒精灯由单头改为双头，可提供足量的水蒸气B．用具支试管可将试管口附近冷凝的水导出C．肥皂水改为吹泡泡水，收集H2效果更好，点燃效果更明显D．改进后，悬挂的磁铁能吸引铁粉，实验过程中，我们能看到具支试管中有黑色固体不断落下【答案】D【解析】A. 尿不湿可吸附更多的水，且不易洒出，酒精灯改为双头可增加受热面积及尿不湿的加热温度，从而提供足够的水蒸气，A项正确；B. 具支试管的结构中含支管，冷凝的水可从支管中流出，B项正确；C. 泡泡水易于起泡，收集气体更容易，点燃效果更好，C项正确；D. 磁铁可以吸引单质铁和Fe3O4，D项错误。答案选D。15．某同学设计如下装置进行铁与水反应的实验，虚线框处的装置用来检验生成的气体。下列说法正确的是（已知：Fe + 2Fe3+ = 3Fe2+）A．实验后，装置B中生成红棕色固体B．虚线框C处应该选择装置甲C．实验时将螺旋状铜丝加热变黑后再趁热迅速伸入试管中，可观察到铜丝由黑变红D．实验后，将装置B中的固体溶于足量稀硫酸，所得溶液中一定含有Fe3+【答案】C【解析】A. 实验后，装置B中生成黑色的四氧化三铁固体，A错误；B. 虚线框C处为验证生成的为氢气，其密度小于空气，应该选择装置乙，B错误；C. 实验时将螺旋状铜丝加热变黑后再趁热迅速伸入试管中，生成的氢气可与氧化铜反应生成单质铜，则可观察到铜丝由黑变红，C正确；D. 实验后，将装置B中的固体溶足量稀硫酸，所得溶液中可能含有Fe3+，若铁粉过量时可能不含有Fe3+，D错误；答案为C。16．向=50 mL稀H2SO4与稀HNO3的混合溶液中逐渐加入铁粉，假设加入铁粉的质量与产生气体的体积(标准状况)之间的关系如图所示，假设C点之前每一段只对应一个反应。下列说法正确的是A．参加反应铁粉的总质量m2=5.6 gB．所用混合溶液中c(HNO3)=0.5 mol/LC．开始时产生的气体为H2D．AB段发生的反应为置换反应【答案】A【解析】A.最终生成Fe2+，根据氧化还原反应中得失电子数目相等可知3×n(NO)+2×n(H2)=2n(Fe)，即3×+2×=2n(Fe)，n(Fe)=0.1mol，其质量为0.1 mol×56 g/mol=5.6 g，A正确；B. n(NO)==0.05mol，则所用混合溶液中c(HNO3)==1mol/L，B错误；C. 反应开始时产生的气体为NO，C错误；D. AB段发生：Fe+2Fe3+=3Fe2+，该反应为化合反应，D错误；故合理选项是A。17．将11.5 g钠、28 g铁分别放入20 mL 1 mol·L－1的盐酸中，结果正确的是A．钠与盐酸反应比铁剧烈，产生的气体多B．铁与盐酸反应比钠剧烈C．铁与盐酸反应产生的气体多D．反应结束时产生的气体一样多【答案】A【分析】金属活泼性越强，与酸反应越剧烈，依据2Na+2HCl=2NaCl+H2↑，Fe+2HCl=FeCl2+H2↑，2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，计算产生氢气的物质的量。【详解】反应的剧烈程度由金属活泼性决定，由于金属活动性Na＞Fe，则钠与盐酸反应比铁剧烈；11.5 g钠、28 g铁物质的量都是0.5 mol，盐酸中HCl物质的量n(HCl)=1 mol/L×0.02 L=0.02 mol，依据方程式：2Na+2HCl=2NaCl+H2↑及2Na+2H2O=2NaOH+H2↑可知：0.5 mol Na参加反应生成0.25 mol H2；依据方程式：Fe+2HCl=FeCl2+H2↑可知：0.02 mol HCl完全反应消耗0.0 1 mol Fe，HCl完全反应，生成H2为0.01 mol，综上所述可知，说法正确的是钠与盐酸反应比铁剧烈，产生的气体多，故合理选项是A。18．下列物质反应后一定有＋3价铁生成的是①过量的Fe与Cl2反应②Fe与过量稀H2SO4反应③Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中A．只有① B．①② C．①②③ D．①③【答案】A【解析】虽然铁粉过量，但铁与Cl2发生反应的产物为FeCl3，故①中有＋3价铁生成；Fe与稀H2SO4反应生成FeSO4，故②中只有＋2价铁生成；Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中时，若铁粉很多，则过量的铁粉与生成的FeCl3发生反应生成FeCl2，而使溶液中无Fe3＋，故③中不一定有＋3价铁生成，A正确；综上所述，本题选A。19．如图所示，相等质量的铁和锌与足量的稀H2SO4充分反应，产生氢气的质量（m）与反应时间（t）的正确关系是A． B．C． D．【答案】A【解析】【分析】锌和铁均为二价金属，锌的相对原子质量比铁大，相同质量的铁和锌，铁的物质的量更多。锌比铁活泼，相同条件下与酸反应的速度比铁快。【详解】A．相同质量时铁的物质的量大，生成氢气的质量比锌反应生成的氢气质量多，纵坐标变化情况正确；锌比铁活泼反应比铁快，所以耗时少，横坐标变化情况正确，A项正确；B．将锌和铁调换一下即正确，B项错误；C．横坐标变化情况正确，但纵坐标中应该铁在上，C项错误；D．横坐标变化情况错误，锌耗时应较少，D项错误；所以答案选择A项。20．铁是一种化学性质比较活泼的金属，在一定条件下能与多种物质发生化学反应。(1)反应①的化学方程式为_______。(2)反应②的化学方程式为_______。(3)反应③的化学方程式为_______。【答案】3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2 Fe+CuSO4=FeSO4+Cu Fe+2HCl=FeCl2+H2↑ 【解析】Fe与水蒸气在高温下反应产生Fe3O4、H2；Fe与CuSO4发生置换反应产生FeSO4、Cu；Fe与HCl反应产生FeCl2、H2；Fe与O2在点燃时反应产生Fe3O4。(1)铁和水蒸气在高温下反应产生Fe3O4和H2，反应的化学方程式为：3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2；(2)由于金属活动性：Fe＞Cu，铁和硫酸铜在溶液中反应生成硫酸亚铁和铜，反应为：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu；(3)在金属活动性顺序表中，Fe位于H元素的前边，能够与盐酸发生置换反应产生氯化亚铁和氢气，反应方程式为：Fe+2HCl=FeCl2+H2↑。21．某研究性学习小组请你参与“研究铁与水蒸气反应所得固体物质的成分、性质及再利用”实验探究，并回答下列问题：探究一：设计如图所示装置进行“铁与水蒸气反应”的实验(夹持仪器略)。(1)硬质玻璃管B中发生反应的化学方程式为：___________(2)装置D的作用是___________。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(已知酸性KMnO4溶液能与盐酸发生反应)。(3)待硬质玻璃管B冷却后，取少许其中的固体物质继续进行如下实验：①试剂A是___________，现象2为___________。②若现象1中溶液未变血红色，请从硬质玻璃管B中固体物质的成分分析可能的原因：______。【答案】(1)3Fe + 4H2O(g)Fe3O4 + 4H2(2)可除去H2中的水蒸气，防止E的玻璃管破裂(3)     稀硫酸     酸性K MnO4溶液褪色     B中固体可能有Fe3O4和Fe，Fe将Fe3+全部还原为Fe2+【解析】(1)硬质玻璃管B中发生反应的化学方程式为3Fe + 4H2O(g)Fe3O4 + 4H2；(2)碱石灰具有吸水性，可除去H2中的水蒸气，防止E的玻璃管破裂；(3)①试剂A为稀硫酸，可用于溶解氧化物，反应如生成亚铁离子，具有还原性，可用高锰酸钾检验，可观察到酸性K MnO4溶液褪色；②B中固体可能有Fe3O4和Fe，Fe将Fe3+全部还原为Fe2+，则现象1中溶液未变血红；