課時20-鐵的單質(zhì)及其氧化物(人教2019必修第一冊)(解析版)

課時20鐵的單質(zhì)及其氧化物1．Fe在一定條件下與下列物質(zhì)反應(yīng)，產(chǎn)物中有+3價鐵元素的是()A．Cl2 B．CuSO4 C．S D．H2SO4【答案】A【解析】A項，Cl2與鐵反應(yīng)生成+3價鐵：2Fe+3Cl22FeCl3，A項正確；B項，鐵與硫酸銅反應(yīng)生成+2價鐵：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu，B項錯誤；C項，硫與鐵反應(yīng)生成+2價鐵：Fe+SFeS，C項錯誤；D項，鐵與稀硫酸反應(yīng)生成+2價鐵：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，D項錯誤；故選A。2．北宋沈括的《夢溪筆談》對指南針已有詳細(xì)記載：“方家以磁石磨針鋒，則能指南?！贝攀闹饕煞质?)A．FeO B．Fe2O3 C．Fe3O4 D．CuFeS2【答案】C【解析】四氧化三鐵具有磁性，制指南針的磁石主要成分是四氧化三鐵。3．下列化合物中，含鐵量最高的是()A．Fe2O3 B．Fe3O4 C．FeOD．FeS【答案】C【解析】Fe2O3和Fe3O4變成含一個Fe原子的形式，則分別為：FeO、、；硫的相對原子質(zhì)量為32，氧的相對原子質(zhì)量為16，則可以將FeS看作FeO2；與Fe原子結(jié)合的O原子個數(shù)越少，F(xiàn)e的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，由此可得：FeO中Fe原子結(jié)合的O原子個數(shù)最少，因此Fe元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大，故選C。4．下列物質(zhì)中，不能由單質(zhì)直接化合生成的是()A．FeCl3 B．CuCl2 C．FeCl2 D．Fe3O4【答案】C【解析】A項，F(xiàn)e與Cl2反應(yīng)可以直接生成FeCl3，A項錯誤；B項，Cu與Cl2反應(yīng)直接生成CuCl2，故CuCl2能由單質(zhì)直接化合生成，B項錯誤；C項，F(xiàn)e與Cl2反應(yīng)只生成FeCl3而不是FeCl2，故FeCl2不能由單質(zhì)直接化合生成，C項正確；D項，鐵絲在氧氣中燃燒生成Fe3O4，故Fe3O4可以由單質(zhì)直接化合生成，D項錯誤；故選C。5．一定條件下，等量的鐵分別與足量的鹽酸、水蒸氣充分反應(yīng)，則在相同的條件下產(chǎn)生氫氣的體積比是()A．1∶1 B．3∶4 C．2∶3 D．4∶3【答案】B【解析】根據(jù)Fe+2HCl=FeCl2+H2↑、3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2可知，1molFe與足量鹽酸反應(yīng)生成1molH2，1molFe與足量水蒸氣反應(yīng)生成43molH2，故相同條件下產(chǎn)生H2的體積比是3∶4，故選B。6．把鐵片投入下列溶液中，鐵片質(zhì)量減少，且沒有氣體產(chǎn)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項，鐵與硫酸亞鐵不反應(yīng)，鐵片質(zhì)量不變，不符合題意；B項，根據(jù)化學(xué)方程式Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，鐵片質(zhì)量減少，但有氣體生成，不符合題意；C項，鐵與硫酸鐵溶液反應(yīng)，鐵片質(zhì)量減少，沒有氣體生成，符合題意；D項，根據(jù)化學(xué)方程式Fe+2AgNO3=Fe(NO3)2+2Ag，鐵片表面析出銀，鐵片質(zhì)量增加，不符合題意。7．下列關(guān)于鐵與水蒸氣反應(yīng)的敘述不正確的是()A．是氧化還原反應(yīng) B．鐵是還原劑C．需在高溫條件下進行 D．產(chǎn)物是氧化鐵和氫氣【答案】D【解析】在高溫下，鐵與水蒸氣發(fā)生的置換反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，生成四氧化三鐵和氫氣，鐵作還原劑。8．鐵粉可與高溫水蒸氣發(fā)生反應(yīng)，若反應(yīng)后得到的干燥固體質(zhì)量比反應(yīng)前鐵粉的質(zhì)量增加了32g，則參加反應(yīng)的鐵粉的物質(zhì)的量是()A．0.5molB．1molC．1.5molD．2mol【答案】C【解析】根據(jù)3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))Fe3O4＋4H2可知，固體增加的質(zhì)量為氧元素的質(zhì)量，n(Fe)＝eq\f(3,4)n(O)＝eq\f(3,4)×eq\f(32g,16g·mol－1)＝1.5mol。9．下列反應(yīng)中，鐵只能生成高價化合物的是()A．少量鐵與稀硫酸反應(yīng)B．鐵絲在氧氣中燃燒C．過量鐵粉在氯氣中燃燒D．Fe投入到CuSO4溶液中【答案】C【解析】選項C雖然鐵粉過量，但因為不是在溶液中進行的反應(yīng)，故只能生成FeCl3。10．某同學(xué)設(shè)計的制備氯化鐵溶液的方案中，分別采用下列物品，其中能實現(xiàn)的是()A．氫氧化鐵和硫酸B．鐵和鹽酸 C．氧化亞鐵和鹽酸 D．氧化鐵和鹽酸【答案】D【解析】A項，氫氧化鐵和硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵和水，而不是氯化鐵，錯誤；B項，鐵和鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵和氫氣，而不是氯化鐵，錯誤；C項，氧化亞鐵和鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵和水，而不是氯化鐵，錯誤；D項，氧化鐵和鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和水，可以制備氯化鐵溶液，正確；故選D。11．下列反應(yīng)的離子方程式正確的是()A．將銅屑加入Fe3＋溶液中：2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋B．將磁性氧化鐵溶于鹽酸：Fe3O4＋8H＋=3Fe3＋＋4H2OC．FeCl2酸性溶液放在空氣中變質(zhì)：2Fe2＋＋4H＋＋O2=2Fe3＋＋2H2OD．將鐵粉加入稀硫酸中：2Fe＋6H＋=2Fe3＋＋3H2↑【答案】A【解析】A項，符合3個守恒，正確；B項，電荷不守恒，F(xiàn)e3O4中Fe有兩種價態(tài)：＋2、＋3，所以產(chǎn)物中有Fe2＋、Fe3＋，錯誤；C項，得失電子不守恒、電荷不守恒，錯誤；D項，不符合客觀實際，反應(yīng)后只能產(chǎn)生Fe2＋和H2，錯誤。12．有一粉末，它是由鐵的氧化物中的一種或兩種組成，取3.04g粉末加熱，同時通入足量的CO使之完全反應(yīng)，再用澄清石灰水把產(chǎn)生的氣體充分吸收，產(chǎn)生沉淀5g，則該粉末的組成可能是()A．只有Fe2O3 B．只有FeOC．等物質(zhì)的量的FeO和Fe3O4 D．等物質(zhì)的量的Fe2O3和Fe3O4【答案】C【解析】用澄清石灰水把產(chǎn)生的氣體充分吸收，產(chǎn)生沉淀5g，則生成的CO2的物質(zhì)的量為n(CO2)=n(CaCO3)=5g100g/mol=0.05mol，設(shè)鐵的氧化物化學(xué)式為FexOy+yCO=xFe+yCO21 yn 0.05得n=0.05y，3．04(56x+16y)=0.05y，13．下列有關(guān)鐵、鐵礦石與鐵的氧化物的說法正確的是()A．赤鐵礦的主要成分是Fe2O3，磁鐵礦的主要成分是Fe3O4，F(xiàn)e2O3俗稱鐵紅B．在自然界中，不可能有游離態(tài)的鐵存在C．能通過化合反應(yīng)制得Fe(OH)3，但不能通過化合反應(yīng)制得FeCl2D．鐵的氧化物能與酸反應(yīng)生成鹽和水，因此Fe3O4、Fe2O3、FeO都是堿性氧化物【答案】A【解析】A項，赤鐵礦的主要成分是Fe2O3俗稱鐵紅，磁鐵礦的主要成分是Fe3O4，故A正確；B項，在自然界中，鐵隕石有游離態(tài)的鐵存在，故B錯誤；C項，能通過4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3制得Fe(OH)3，也能通過2FeCl3+Fe=3FeCl2得FeCl2,故C錯誤；D項，分析鐵的化合價可知Fe3O4不是堿性氧化物，F(xiàn)e2O3、FeO是堿性氧化物，故D錯誤；故選A14．四氧化三鐵(Fe3O4)的組成可表示為FeO?Fe2O3，下列關(guān)于Fe3O4的說法不正確的是()A．Fe3O4是一種混合物B．FeO在空氣中受熱能迅速被氧化為Fe3O4C．Fe3O4與鹽酸反應(yīng)的產(chǎn)物中有兩種鐵的價態(tài)D．Fe3O4俗稱磁性氧化鐵，常用作磁性材料【答案】A【解析】A項，F(xiàn)e3O4是一種鐵的氧化物，屬于純凈物，A錯誤；B項，+2價鐵具有較強還原性、容易被氧化，F(xiàn)eO在空氣中受熱能迅速被氧化為Fe3O4，B正確；C項，F(xiàn)e3O4中鐵元素呈+2、+3價，與鹽酸反應(yīng)得到氯化亞鐵、氯化鐵，則產(chǎn)物中有兩種鐵的價態(tài)，C正確；D項，F(xiàn)e3O4具有鐵磁性，俗稱磁性氧化鐵，常用作磁性材料，D正確；故選A。15．鐵的常見化合價有＋2價和＋3價。據(jù)研究，鐵在濃HNO3中發(fā)生鈍化時，可生成一種化學(xué)式為Fe8O11的化合物，它可以看作由FeO和Fe2O3組成的復(fù)雜氧化物。該化合物可以表示為()A．FeO·3Fe2O3B．2FeO·3Fe2O3C．FeO·2Fe2O3 D．2FeO·Fe2O3【答案】B【解析】化合物Fe8O11可以看作由FeO和Fe2O3組成的復(fù)雜氧化物，設(shè)化學(xué)式為nFeO·mFe2O3，則eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(n＋2m＝8,n＋3m＝11))，解得n＝2，m＝3，該化合物可以表示為2FeO·3Fe2O3。16．向一定量的Fe、FeO、Fe3O4的混合物中加入100mL2mol/L的鹽酸，恰好使混合物完全溶解，放出224mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)的氣體，所得溶液中加入KSCN溶液無血紅色出現(xiàn)。若用足量的CO在高溫下還原相同質(zhì)量的此混合物，能得到鐵的質(zhì)量是()A．11.2g B．5.6g C．2.8g D．無法計算【答案】B【解析】鹽酸恰好使混合物完全溶解，鹽酸沒有剩余，向反應(yīng)所得溶液加KSCN溶液無血紅色出現(xiàn)，說明溶液為FeCl2溶液，根據(jù)氯元素守恒可知n(FeCl2)=n(HCl)=×0.1L×2mol/L=0.1mol；用足量的CO在高溫下還原相同質(zhì)量的混合物得到鐵，根據(jù)鐵元素守恒可知n(Fe)=n(FeCl2)=0.1mol，質(zhì)量為0.1mol×56g/mol=5.6g，故選B。17．用如圖所示裝置進行鐵與水蒸氣反應(yīng)，下列有關(guān)說法不正確的是()A．A裝置需控制一定的溫度，使產(chǎn)生的水蒸氣保持一定的產(chǎn)生速率B．實驗時，先點燃酒精燈，再點燃酒精噴燈C．干燥管中加入的物質(zhì)可以是無水硫酸銅D．收集反應(yīng)產(chǎn)生的氣體選用裝置C【答案】C【解析】A項，為了提供穩(wěn)定的水蒸氣流，A裝置需控制一定的溫度，使產(chǎn)生的水蒸氣保持一定的產(chǎn)生速率，故A正確；B項，點燃酒精燈使液態(tài)水轉(zhuǎn)化為水蒸氣，為實驗提供持續(xù)不斷的水蒸氣，所以實驗時，要先點燃酒精燈，再點燃酒精噴燈，故B正確；C項，氫氣屬于中性氣體，可以用無水氯化鈣或堿石灰做干燥劑，但不能用無水硫酸銅，一般用無水硫酸銅檢驗水的存在，故C錯誤；D項，氫氣密度比空氣小，要用向下排空氣法收集，應(yīng)該選用裝置C，故D正確；故選C。18．在常溫下，F(xiàn)e與水并不可發(fā)生反應(yīng)，但在高溫下，F(xiàn)e與水蒸氣可發(fā)生反應(yīng)。高溫下Fe與水蒸氣的反應(yīng)實驗可使用如圖所示的裝置，在硬質(zhì)玻璃管中放入鐵粉和石棉絨的混合物。通入水蒸氣并加熱。請回答實驗的相關(guān)問題：(1)該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________。(2)圓底燒瓶中加入了幾片碎瓷片，碎瓷片的作用是__________________。(3)干燥管中盛裝的物質(zhì)是__________________，作用是_________________。(4)如果要在A處玻璃管口點燃收集的氣體，則必須對該氣體進行_________________?！敬鸢浮?1)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2(2)防止暴沸(3)堿石灰(或氧化鈣或氫氧化鈉固體)除去反應(yīng)產(chǎn)生的H2中的水蒸氣(4)驗純【解析】(1)在高溫下，F(xiàn)e與水蒸氣可發(fā)生反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2；(2)圓底燒瓶中加入了幾片碎瓷片，碎瓷片的作用是防暴沸；(3)干燥管的作用是除去反應(yīng)產(chǎn)生的H2中的水蒸氣，干燥管中盛裝的物質(zhì)是堿石灰或氧化鈣或氫氧化鈉固體；(4)氫氣是易燃?xì)怏w，點燃?xì)錃馇?，必須要進行驗純。1．1.12g鐵粉加入25mL2mol/L的三氯化鐵溶液中，充分反應(yīng)后，其結(jié)果不可能的是()A．鐵有剩余 B．往溶液中滴入無色KSCN溶液，溶液顯紅色C．氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為2∶1 D．Fe2+和Fe3+的物質(zhì)的量之比為6∶1【答案】A【解析】鐵粉的物質(zhì)的量n(Fe)===0.02mol，氯化鐵的物質(zhì)的量n(FeCl3)=c×V=2mol/L×0.025L=0.05mol，F(xiàn)e粉與FeCl3的離子反應(yīng)方程式為：Fe+2Fe3+=3Fe2+，根據(jù)反應(yīng)的物質(zhì)的量之比等于計量數(shù)之比知，0.02mol鐵粉完全反應(yīng)需要0.04mol氯化鐵，所以氯化鐵剩余0.01mol，生成的Fe2+的物質(zhì)的量為0.06mol。A項，由分析可知，氯化鐵有剩余，鐵沒有剩余，A錯誤；B項，由分析可知，氯化鐵有剩余，溶液中有鐵離子，往溶液中滴入無色KSCN溶液，溶液顯紅色，B正確；C項，F(xiàn)e粉與FeCl3的離子反應(yīng)方程式為：Fe+2Fe3+=3Fe2+，氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為2:1，C正確；D項，由分析可知，F(xiàn)e2+的物質(zhì)的量為0.06mol，F(xiàn)e3+的物質(zhì)的量為0.01mol，所以Fe2+和Fe3+的物質(zhì)的量之比為0.06mol:0.01mol=6:1，D正確；故選A。2．向100mLFe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液中逐漸加入鐵粉，充分反應(yīng)后溶液中固體剩余物的質(zhì)量與加入鐵粉的質(zhì)量如圖所示。忽略溶液體積的變化，下列說法正確的是(

)A．a(chǎn)點時溶液中陽離子僅為Cu2+和Fe2+B．b點時溶液中發(fā)生的反應(yīng)為：Fe＋Cu2+=Cu＋Fe2+C．c點時加入的鐵粉與Cu2+反應(yīng)D．原溶液中Fe2(SO4)3和CuSO4的物質(zhì)的量濃度之比為1∶1【答案】B【解析】A項，a點表示的是加入鐵粉后，溶液中固體的質(zhì)量仍為0，此時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：Fe+2Fe3+=3Fe2+，由于反應(yīng)仍未結(jié)束，故a點溶液中存在的陽離子有Fe3+、Cu2+、Fe2+，選項錯誤，A不符合題意；B項，b點表示加入鐵粉后，溶液中固體的質(zhì)量增加，此時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+，選項正確，B符合題意；C項，當(dāng)加入鐵粉的質(zhì)量大于1.68g后，圖中曲線出現(xiàn)了拐點，由點(2.24，1.84)可知，鐵粉增加的質(zhì)量與固體剩余物增加的質(zhì)量相等，故c點沒有發(fā)生反應(yīng)，選項錯誤，C不符合題意；D項，當(dāng)加入鐵粉質(zhì)量為0.56g時，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：Fe+2Fe3+=3Fe2+，故溶液中nFe3+=2n(Fe)=mM=2×0.56g56g/mol=0.02mol，故溶液中n[Fe2(SO4)3]=0.01mol；當(dāng)加入鐵粉的質(zhì)量為0.56~1.68g(即1.12g)時，能夠反應(yīng)的離子方程式為：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+，則溶液中nCu2+=n(Fe)=mM=1.12g56g/mol=0.02mol，故溶液中n(CuSO43．某同學(xué)欲在實驗室中完成Fe與水蒸氣反應(yīng)的實驗，實驗裝置如圖甲、乙所示。已知B中放入的是鐵粉與石棉絨的混合物，C中放的是干燥劑，E為酒精噴燈，G為帶有鐵絲網(wǎng)罩的酒精燈。對比兩裝置，回答下列問題：(1)如何檢查乙裝置的氣密性？____________________________。(2)乙裝置中濕沙子的作用是__________________________________________。(3)B處發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________。(4)該同學(xué)認(rèn)為欲在乙裝置的導(dǎo)管口處點燃反應(yīng)產(chǎn)生的氣體，裝置H必不可少，H的作用是____________。(5)對比甲、乙兩裝置的B和K，B的優(yōu)點是__________________________________?！敬鸢浮?1)向H中加入水沒過導(dǎo)管口，連接好裝置，微熱K，若H中導(dǎo)管口出現(xiàn)氣泡，停止加熱后導(dǎo)管中出現(xiàn)水柱，證明氣密性良好(其他合理答案也可)(2)提供水蒸氣(3)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2(4)干燥氫氣，降低H2中水蒸氣的含量(5)使用石棉絨，增大水蒸氣與鐵粉的接觸面積，使反應(yīng)充分進行【解析】(1)檢查裝置的氣密性，向H中加入水沒過導(dǎo)管口，連接好裝置，微熱K，若H中導(dǎo)管口出現(xiàn)氣泡，停止加熱后導(dǎo)管中出現(xiàn)水柱，證明氣密性良好；(2)此反應(yīng)是鐵與水蒸氣的反應(yīng)，濕沙子受熱時，水蒸發(fā)產(chǎn)生水蒸氣，即濕沙子的作用是提供水蒸氣；(3)B處反應(yīng)的是3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2；(4)潮濕的氫氣很難燃燒，故H的作用是干燥氫氣，降低H2中水蒸氣的含量；(5)裝置B中使用石棉絨