鐵、鐵的氧化物和鐵的氫氧化物學習理解 共45分一、選擇題(本題共6小題,每小題5分,共30分)1.(2021·濟南高一檢測)《新修本草》是我國古代藥物學著作之一,其中有關于“青礬”的描述:“其絳礬本來綠色,新出窟未見風者,正如琉璃……燒之赤色,故名絳礬矣?!睋送茰y,“青礬”的主要成分為(  )A.CuSO4·5H2O     B.FeSO4·7H2OC.Na2CO3·10H2O      D.Fe2(SO4)3·9H2O【解析】選B。CuSO4·5H2O為藍色晶體,受熱失去結晶水變成白色,A不符合題意;FeSO4·7H2O為綠色晶體,+2價亞鐵離子不穩(wěn)定,易被氧化成+3價鐵離子,即FeSO4·7H2O在空氣中灼燒后生成赤色的三氧化二鐵,B符合題意;Na2CO3·10H2O為白色晶體,加熱失去結晶水后,變成白色粉末,C不符合題意; Fe2(SO4)3·9H2O為黃色晶體,加熱后失去結晶水,變成硫酸鐵粉末,D不符合題意。【補償訓練】《淮南子·說山訓》曾提及慈石能引鐵(慈,舊作磁)?!按仁钡闹饕煞质?  )A.四氧化三鐵     B.氧化銅C.三氧化二鐵       D.鐵單質【解析】選A。四氧化三鐵,化學式Fe3O4。俗稱氧化鐵黑、吸鐵石、黑氧化鐵,為具有磁性的黑色晶體,故又稱為磁性氧化鐵?!按仁钡闹饕煞质撬难趸F,A項正確。2.有關鐵的氧化物的說法中,不正確的是(  )A.赤鐵礦主要成分是Fe2O3,F(xiàn)e2O3是紅棕色的,常用作紅色油漆和涂料B.Fe3O4是黑色晶體,其中的鐵顯+2價,的鐵顯+3價C.FeO、Fe2O3、Fe3O4都不溶于水,但都能和鹽酸反應生成相應的鹽D.FeO可溶于水,是堿性氧化物【解析】選D。FeO是堿性氧化物,但不溶于水。3.有關鐵的化合物的說法中,錯誤的是(  )A.Fe(OH)2不穩(wěn)定,在空氣中迅速被氧化成Fe(OH)3B.由圖示操作可制取Fe(OH)2C.Fe3O4、Fe(OH)3都不能由化合反應制得D.Fe(OH)3膠體呈紅褐色、透明,能發(fā)生丁達爾現(xiàn)象【解析】選C。Fe(OH)2不穩(wěn)定,在空氣中迅速被氧化成Fe(OH)3,故A正確;Fe(OH)2易被氧化,煤油可以隔絕空氣,故B正確;鐵和氧氣化合生成四氧化三鐵,氫氧化亞鐵、氧氣、水化合生成氫氧化鐵,故C錯誤;氫氧化鐵膠體呈紅褐色、透明,膠體能發(fā)生丁達爾現(xiàn)象,故D正確。4.(2021·南昌高一檢測)鐵的常見化合物有+2價和+3價。據研究,鐵與濃HNO3反應可生成一種化學式為Fe8O11的化合物,它可以看作是由FeO和Fe2O3組成的復雜氧化物。該化合物可以表示為(  )A.FeO·3Fe2O3      B.2FeO·3Fe2O3C.FeO·2Fe2O3       D.2FeO·Fe2O3【解析】選B。化合物Fe8O11可以看作是由FeO和Fe2O3組成的復雜氧化物,設化學式為nFeO·mFe2O3,則解得n=2,m=3,該化合物可以表示為2FeO·3Fe2O3,故B項正確。5.(2021·太原高一檢測)某同學欲利用如圖裝置制取能較長時間存在的 Fe(OH)2,其中實驗所用溶液現(xiàn)配現(xiàn)用且蒸餾水先加熱煮沸。下列分析正確的是(  )A.蒸餾燒瓶中反應的離子方程式是2Fe+6H===3Fe2++3H2B.實驗開始時應先關閉止水夾a、打開 b,再向燒瓶中加入 XC.反應一段時間后可在燒瓶中觀察到白色沉淀D.反應結束后若關閉 b 及分液漏斗活塞,則 Fe(OH)2可較長時間存在【解析】選D。蒸餾燒瓶中反應的離子方程式是Fe+2H===Fe2++H2↑,故A錯誤;實驗開始時應先打開止水夾a、b,利用生成的氫氣將裝置內的空氣排出,然后關閉a,故B錯誤;利用氫氣的壓強將氯化亞鐵排入錐形瓶中,NaOH與氯化亞鐵反應生成Fe(OH)2,立即觀察到白色沉淀,故C錯誤;反應結束后若關閉b及分液漏斗活塞,裝置內空氣及溶液中氧氣均已除去,則Fe(OH)2可較長時間存在,故D正確。6.(2021·吉林高一檢測)鐵屑溶于過量稀硫酸,過濾后向濾液中加入過量氨水,有白色沉淀生成,過濾,在空氣中加熱沉淀至質量不再發(fā)生變化為止,得到紅棕色殘渣。上述沉淀和殘渣分別是(  )A.Fe(OH)3 Fe2O3   B.Fe(OH)2 Fe2O3C.Fe(OH)2 Fe(OH)3    D.Fe(OH)2 Fe3O4【解析】選B。鐵與稀硫酸反應生成FeSO4,再與過量氨水反應生成白色沉淀Fe(OH)2,在空氣中加熱Fe(OH)2,F(xiàn)e(OH)2被氧化為Fe(OH)3,最后所得紅棕色殘渣為Fe2O3。二、非選擇題(本題共2小題,共15分)7.(6分)(2021·長沙高一檢測)鐵與空氣接觸時表面會形成氧化物,如一塊低碳鋼可以被三種氧化物膜所覆蓋:與金屬接觸的一側是FeO,與空氣接觸的一側是Fe2O3,而中間則是Fe3O4(1)中國古代“四大發(fā)明”之一的“司南”,其主要成分是上述物質中的________。(2)Fe2O3的一種用途是_______________________________(3)FeO可作化妝品中的色素,它還能進行一系列轉化:FeO→FeSO4 Fe(OH)2→Fe(OH)3。①FeO→FeSO4時應加入的試劑是________。②Fe(OH)2→Fe(OH)3的實驗現(xiàn)象是________。【解析】(1)古代中國四大發(fā)明之一的司南是由天然磁石制成的,磁鐵成分主要是四氧化三鐵,化學式為Fe3O4;(2)氧化鐵是紅色固體難溶于水,可以作紅色顏料或冶煉鐵;(3)①FeO→FeSO4時應加入的試劑是稀硫酸,發(fā)生FeO+H2SO4===FeSO4+H2O;②Fe(OH)2→Fe(OH)3的實驗現(xiàn)象是白色沉淀迅速變化為灰綠色最后變?yōu)榧t褐色,生成氫氧化鐵紅褐色沉淀。答案:(1)Fe3O4 (2)制紅色油漆 (3)①稀硫酸?、诎咨恋硌杆僮?yōu)榛揖G色,最終變?yōu)榧t褐色 8.(9分)某課外活動小組設計了如圖所示的實驗裝置進行實驗,回答下列問題:(1)開始實驗時夾子e是打開的,錐形瓶A中發(fā)生反應的離子方程式為___________________________________________________________________,試劑瓶B中可以觀察到的現(xiàn)象是_______________________________________。(2)數分鐘后夾上夾子e,則試劑瓶B中可以觀察到的現(xiàn)象是__________________________________________________________________________________,B中反應的離子方程式是_____________________________________________。(3)如果開啟活塞f放掉約液體,此時試劑瓶B中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是___________________________________________________________________,B中反應的化學方程式是__________________________________。【解析】(1)鐵和稀硫酸之間反應生成硫酸亞鐵和氫氣,F(xiàn)e+2H===Fe2++H2↑,夾子e是打開的,產生氣體會沿著e處導管進入B中;(2)A中氣壓增加,會將生成的硫酸亞鐵以及剩余的硫酸壓入B中和氫氧化鈉混合反應:OH+H===H2O,F(xiàn)e2++2OH===Fe(OH)2↓,立即產生白色沉淀;(3)氫氧化亞鐵不穩(wěn)定,容易被氧氣氧化為氫氧化鐵,4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,看到沉淀逐漸變?yōu)榛揖G色,最后變?yōu)榧t褐色。答案:(1)Fe+2H===Fe2++H2↑ 導管口有氣泡冒出(2)A中溶液進入B中,立即產生白色沉淀 OH+H===H2O、Fe2++2OH===Fe(OH)2(3)沉淀逐漸變?yōu)榛揖G色,最后變?yōu)榧t褐色4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3應用實踐 共35分一、選擇題(本題共4小題,每小題5分,共20分)9.(2021·洛陽高一檢測)下表是有關反應的離子方程式及對離子方程式的評價,其中評價正確的是(  )選項離子方程式評價A將鐵粉加入CuSO4溶液中:Fe+Cu2+===Fe2++Cu正確B將氧化鐵加入稀鹽酸中:Fe2O3+6H+2Cl===2Fe2++Cl2↑+3H2O正確C鐵粉與稀硫酸反應:2Fe+6H===2Fe2++3H2正確D向氫氧化鐵中加入足量稀鹽酸:H+OH===H2O正確【解析】選A。鐵粉與硫酸銅發(fā)生置換反應生成硫酸亞鐵和銅,離子方程式為Fe+Cu2+===Fe2++Cu,A正確;氧化鐵與稀鹽酸反應的離子方程式為Fe2O3+6H===2Fe3++3H2O,所給方程式不符合客觀事實,該評價不合理,B錯誤;鐵粉與稀硫酸反應的離子方程式為Fe+2H===Fe2++H2↑,評價不合理,C錯誤;向氫氧化鐵中加入足量稀鹽酸,氫氧化鐵難溶于水應寫化學式,反應的離子方程式為Fe(OH)3+3H===Fe3++3H2O,評價不合理,D錯誤。10.(2021·長春高一檢測) 用一定量的鐵與足量的稀硫酸及足量的CuO反應制取單質銅,有人設計了以下兩種方案:若按實驗原則進行操作,則兩者制得單質銅的量為(  )A.一樣多        B.①多C.②多          D.無法判斷【解析】選C。氣體還原金屬氧化物時,需先排凈空氣,且還原得到的金屬單質需在還原氣氛中冷卻。鐵的量一定,轉移的電子數一定。由于H2還原CuO的實驗中開始需消耗H2排凈裝置中的空氣,實驗結束后,銅需在H2氛圍中冷卻,所以能夠用于還原CuO的H2量減少,根據電子守恒原理可知,①制得銅較少。對于方案②來說,鐵完全用于置換銅,所以②多。11.為了防止鋼鐵零件生銹,常采用化學處理使鋼鐵零件表面生成一層致密保護層?;瘜W處理過程中其中一步的反應為3Fe+NaNO2+5NaOH===3Na2FeO2+H2O+NH3↑。下列敘述不正確是(  )A.上述反應涉及的物質中,F(xiàn)e的還原性最強B.上述反應涉及的物質中,NaNO2的氧化性最強C.上述反應中,鐵是還原劑,NaNO2和NaOH是氧化劑D.NO的氧化性強于FeO的氧化性【解析】選C。反應3Fe+NaNO2+5NaOH===3Na2FeO2+H2O+NH3↑中,F(xiàn)e是還原劑,所以該反應涉及的物質中,鐵的還原性最強,故A正確;反應中NaNO2是氧化劑,故反應涉及的物質中,NaNO2的氧化性最強,故B正確;該反應中,NaOH中元素化合價不變,既不是氧化劑又不是還原劑,故C錯誤;該反應中,NaNO2是氧化劑,Na2FeO2是氧化產物,所以NO的氧化性強于FeO的氧化性,故D正確。12.(2021·青島高一檢測)裂解水制氫氣的過程如圖所示。下列說法不正確的是(  )A.反應Ⅰ的化學方程式是Fe3O4+CO===3FeO+CO2B.反應Ⅱ的化學方程式是3FeO+H2O(g)===Fe3O4+H2C.總反應的化學方程式是C+2H2O(g)===CO2+2H2D.鐵的氧化物是裂解水的催化劑【解析】選C。反應Ⅰ:反應物為Fe3O4、CO,生成物為FeO、CO2,反應為Fe3O4+CO===3FeO+CO2,故A正確;反應Ⅱ:反應物為FeO、H2O,生成物為Fe3O4、H2,反應為3FeO+H2O(g)===Fe3O4+H2,故B正確;反應Ⅲ:反應物為CO2、C,生成物為CO,反應為C+CO2===2CO,將反應Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ得總反應為C+H2O(g)===CO+H2,故C錯誤;鐵的氧化物四氧化三鐵和氧化亞鐵參與反應,但總反應為C+H2O(g)===CO+H2,反應物、產物沒有四氧化三鐵和氧化亞鐵,所以鐵的氧化物是裂解水的催化劑,故D正確。二、非選擇題(本題共1小題,共15分)13.(2021·六盤水高一檢測) 如圖是鐵與水蒸氣反應的實驗裝置。在硬質玻璃管中放入鐵粉和石棉絨(石棉絨是耐高溫材料,與水、鐵不反應)的混合物,加熱,就可以完成高溫下鐵與水蒸氣反應的實驗。【查閱資料】①Fe遇到含有Fe3+的溶液會與其反應生成 Fe2+;②含有Fe3+的鹽溶液遇到KSCN溶液時變成紅色,含有Fe2+的鹽溶液遇到KSCN溶液時不變色。(1)請配平該反應的化學方程式:________Fe+________H2O(g)Fe3O4+________H2。 (2)儀器a的名稱是__________________。 (3)某同學為了研究一定時間內鐵粉的轉化率,設計了如下實驗:準確稱量一定質量的鐵粉進行反應,測量反應后生成氣體的體積,計算鐵粉的轉化率。①該同學應該先點燃________(填“A”或“B”)處的酒精燈(或酒精噴燈),測量氣體體積不可以選用上圖中________(填“甲”“乙”或“丙”)裝置。 ②稱取5.6 g鐵粉與適量石棉絨混合,然后加熱反應一段時間。若測出氣體的體積在標準狀況下為0.448 L,則鐵粉的轉化率為____________。(轉化率=×100%) (4)將硬質玻璃管中反應后的固體混合物全部取出置于燒杯中,加入足量的鹽酸溶解并過濾,為探究反應后溶液中含有的陽離子,小林同學進行如下實驗,請你將下表補充完整:步驟現(xiàn)象解釋(用離子方程式表示)結論Ⅰ.取樣,滴加KSCN溶液溶液不變紅色①Fe3O4+8H+Fe2++2Fe3++4H2O    反應后的溶液中陽離子為    _______Ⅱ.取樣,滴加NaOH溶液剛開始無明顯現(xiàn)象,一段時間后先出現(xiàn)    色沉淀,迅速變?yōu)榛揖G色,最終變?yōu)?/span>         ②Fe2++2OH-Fe(OH)2③4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3【解析】(1)Fe與水蒸氣反應的化學方程式為3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2。(2)根據裝置圖中儀器的構造可知儀器a的名稱是球形干燥管。(3)②稱取5.6 g鐵粉與適量石棉絨混合,然后加熱反應一段時間。若測出的氣體體積在標準狀況下為0.448 L,生成的氣體是氫氣,物質的量為0.02 mol,依據反應的化學方程式得到反應的鐵的物質的量為0.02 mol×=0.015 mol,質量是0.015 mol×56 g·mol-1=0.84 g,則鐵粉的轉化率為×100%=15%。(4)向反應后的溶液中滴加KSCN溶液,溶液不變紅色,說明溶液中不存在鐵離子,說明鐵離子被鐵還原生成亞鐵離子,離子方程式為Fe+2Fe3+===3Fe2+;取樣,滴加NaOH溶液,剛開始無明顯現(xiàn)象,說明鹽酸過量,首先發(fā)生中和反應,離子方程式為OH+H===H2O;根據離子方程式可知有氫氧化亞鐵生成,又因為氫氧化亞鐵易被氧化,所以實驗現(xiàn)象是一段時間后先出現(xiàn)白色沉淀,迅速變?yōu)榛揖G色,最終變?yōu)榧t褐色,根據以上分析可知反應后的溶液中陽離子為H、Fe2+。答案:(1)3 4 4 (2)球形干燥管 (3)①A 甲?、?5% (4)Fe+2Fe3+===3Fe2+ 白 紅褐OH+H===H2O H、Fe2+遷移創(chuàng)新  共20分 非選擇題(本題共2小題,共20分)14.(8分)某小組同學為了獲取在Fe(OH)2制備過程中,沉淀顏色的改變與氧氣有關的實驗證據,用圖1所示裝置進行了如下實驗(夾持裝置已略去,氣密性已檢驗)。【進行實驗】實驗步驟:(1)Ⅰ向瓶中加入飽和FeSO4溶液,按圖1所示連接裝置;(2)打開磁力攪拌器,立即加入10% NaOH溶液;(3)采集瓶內空氣中O2含量和溶液中O2含量(DO)的數據。實驗現(xiàn)象:生成白色絮狀沉淀,白色沉淀迅速變?yōu)榛揖G色,一段時間后部分變?yōu)榧t褐色。實驗數據:【解釋與結論】(1)攪拌的目的是_____________________________。 (2)生成白色沉淀的離子方程式是____________________________。 (3)紅褐色沉淀是__________________________________________。 (4)通過上述實驗,可得到“在Fe(OH)2制備過程中,沉淀顏色改變與氧氣有關”的結論,其實驗證據是___________________________________________。 【解析】(1)攪拌可增大固體和液體的接觸面積,使沉淀與氧氣充分反應。(2)生成白色沉淀的離子方程式是Fe2++2OH===Fe(OH)2↓。(3)紅色沉淀為Fe(OH)3。(4)由圖2、圖3可知,溶液以及空氣中的氧氣含量減少,說明氧氣參加反應。答案:(1)使沉淀與氧氣充分反應(2)Fe2++2OH===Fe(OH)2(3)Fe(OH)3(4)瓶內空氣中、溶液中O2含量均降低,沉淀顏色改變【補償訓練】同學設計如圖所示裝置(氣密性已檢查)制備Fe(OH)2白色沉淀。請回答:(1)裝置5有什么作用?提示:液封,防止空氣進入裝置4中。裝置5是通過蒸餾水的液封,起到防止空氣進入裝置4中的作用。(2)實驗開始時,關閉K2,打開K1,反應一段時間后,再打開K2,關閉K1,發(fā)現(xiàn)裝置3中溶液不能進入裝置4中。請為裝置作一處改進,使溶液能進入裝置4中。提示:在裝置2、3之間添加止水夾。產生的H2可以從裝置2的導管中逸出,故裝置3中的壓強達不到將液體壓入裝置4中的程度,應在裝置2、3之間加一個止水夾。(3)裝置改進后,將3中反應后溶液壓入4中,在4中析出了灰綠色沉淀。從實驗操作過程分析沒有產生白色沉淀的原因。提示:裝置4中的空氣沒有排盡。當裝置3中生成的FeSO4溶液被壓入裝置4中,與NaOH溶液發(fā)生反應生成Fe(OH)2沉淀,顏色為灰綠色而非白色,說明裝置4中的空氣未排盡。15.(12分)鐵元素可以形成三種氧化物,分別是氧化亞鐵( FeO )、氧化鐵(Fe2O3)和四氧化三鐵(Fe3O4)。實驗室用如圖裝置測定FeO和Fe2O3固體混合物中Fe2O3的質量,D裝置的硬質雙通玻璃管中的固體物質是FeO和Fe2O3的混合物。(1)為了安全,在點燃D處的酒精燈之前,在b處必須________________。 (2)裝置B的作用是_________________________________________, 裝置C中盛裝的液體是______________________________________ (3)若為FeO和Fe2O3物質的量之比1∶1的固體混合物,反應完全后,U形管的質量增加7.2 g,則混合物中Fe2O3的質量為    。 (4)U形管E右邊連接干燥管F的目的是 _____________________________, 若無干燥管F,測得Fe2O3的質量將    (填“偏大”“偏小”或“無影響”)。 【解析】(1)氫氣是可燃性氣體,裝置中需要充滿氫氣后方可進行加熱反應,所以需要對氫氣進行驗純,避免混有空氣加熱發(fā)生爆炸。(2)A中產生的H2中混有HCl和水蒸氣,必須通過洗氣逐一除去,防止干擾后續(xù)實驗,所以B的作用是除去HCl,C中盛裝的是濃硫酸,用于干燥氫氣。(3)U形管質量增加的7.2 g是水,物質的量為=0.4 mol,其中氧原子的物質的量是0.4 mol。設FeO、Fe2O3的物質的量均為x mol,根據氧原子守恒可知x+3x=0.4,解得x=0.1,則混合物中Fe2O3的質量為160 g·mol-1×0.1 mol=16 g。(4)干燥管F的作用是防止空氣中的水蒸氣對實驗產生干擾,若無干燥管F,所測生成水的質量增大,導致氧的含量增大,F(xiàn)e2O3的質量將偏大。答案:(1)驗純 (2)除HCl 濃H2SO4(3)16 g (4)防止空氣中的水蒸氣進入 偏大 

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