2019新人教版高中化学必修一高一化学第三章第一节《铁及其化合物》课时同步练习(含解析).rar

1第三章铁铁金属材料金属材料第一节铁及其化合物第 1 课时铁及其氧化物、氢氧化物课后训练巩固提升双基巩固学考突破1.下列关于铁与水蒸气反应的说法中错误的是()A.反应中有氢气产生B.此反应需在加热下才能发生C.生成的铁的化合物中铁全部呈+3 价D.该反应中氧化剂是水答案:C解析:3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,Fe3O4中铁元素为+2 价和+3 价。2.下列关于氧化铁和氧化亚铁的叙述中错误的是()A.都是碱性氧化物B.都能与酸反应生成盐和水C.都能与水反应生成氢氧化物D.都能被一氧化碳还原为铁答案:C2解析:氧化铁和氧化亚铁都是不溶于水的碱性氧化物,都不能与水反应生成氢氧化物,都能与酸反应生成相应的盐和水,都具有氧化性,能被氢气、一氧化碳、铝等还原剂还原为铁单质。3.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错误的是()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.氧化剂是氢氧化亚铁答案:D解析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,还原剂是氢氧化亚铁,氧化剂是氧气。4.实验室制取氢氧化铁的一组试剂是()A.氯化铁溶液与烧碱溶液B.氧化铁与烧碱溶液C.氧化铁与水D.铁与水蒸气答案:A解析:实验室常用可溶性铁盐溶液(如氯化铁溶液)与碱溶液(如烧碱溶液)反应来制取氢氧化铁沉淀。5.将 Na2O2投入 FeCl2溶液中,可观察到的现象是()有气泡产生生成白色沉淀生成红褐色沉淀无明显变化A.B.C. D.答案:A3解析:将过量的 Na2O2投入 FeCl2溶液中,发生下列反应:2Na2O2+2H2O4NaOH+O2FeCl2+2NaOHFe(OH)2+2NaCl4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3所以现象为有无色气体产生并有红褐色沉淀生成,观察不到白色沉淀。6.有关铁的化合物的说法中,错误的是()A.Fe(OH)2是一种黑色固体,不稳定,在空气中易被氧化转变为红褐色B.由图示操作可制取 Fe(OH)2C.Fe3O4、Fe(OH)3都可以由化合反应制得D.Fe(OH)3胶体呈红褐色、透明。当光束通过 Fe(OH)3胶体时可观察到丁达尔效应答案:A解析:Fe(OH)2是一种白色固体,A 项错误;煤油能减少 FeSO4溶液与氧气接触,可以避免试管中部分氧气对氢氧化亚铁的氧化,B 项正确;铁在氧气中燃烧可生成 Fe3O4,可通过化合反应:4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3制取 Fe(OH)3,C 项正确;Fe(OH)3胶体呈红褐色、透明,能发生丁达尔效应,D 项正确。7.糕点等食品包装中常加入一个装有脱氧剂的小袋,其作用是吸收氧气,使食物因缺氧而延缓变质,从而延长保质期。铁脱氧剂就是利用铁易被氧化的性质来吸收氧气的,最终产物是 Fe2O33H2O。有关反应的化学方程式如下:2Fe+2H2O+O22Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3,42Fe(OH)3Fe2O33H2O。(1)铁脱氧剂使用后最终的颜色为。 (2)以上反应中,属于氧化还原反应的是(填编号)。 答案:(1)红棕色(2)解析:(1)Fe2O3为红棕色固体。(2)反应都是有单质参加的化合反应,为氧化还原反应。反应中无元素化合价变化,为非氧化还原反应。8.常温下,Fe 与水不发生反应,但在高温下,Fe 与水蒸气可发生反应。应用下列装置,在硬质玻璃管中放入还原性铁粉和石棉绒的混合物,加热并通入水蒸气,就可以完成高温下“Fe 与水蒸气的反应”实验。请回答下列问题:(1)写出该反应的化学方程式:;该反应中的还原剂是,氧化剂是。 (2)实验前必须对整套装置进行气密性检验,操作方法是 。 (3)圆底烧瓶中盛装水,该装置受热后的主要作用是 ; 烧瓶底部放置了几片碎瓷片,碎瓷片的作用是。 (4)干燥管中盛放的物质是,作用是。 答案:(1)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2FeH2O5(2)在玻璃管口 A 处接一段乳胶管,乳胶管头上连一段玻璃管,并将管口插入水中,用酒精灯火焰微热烧瓶底部,如果观察到插入水中的玻璃管口有气泡逸出,停止加热后,玻璃管内有水柱上升,且较长时间水柱不回落,则表明该套装置气密性良好(3)为硬质玻璃管内 Fe 与水蒸气的反应提供持续不断的水蒸气防止暴沸(4)碱石灰除去未反应的水蒸气解析在反应 3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2中,氧化剂是 H2O,还原剂是 Fe;在烧瓶中加入碎瓷片的目的是防止液体沸腾过于剧烈。选考奠基素养提升1.向一定量的 Cu、Fe2O3的混合物中加入 100 mL 1 molL-1的盐酸,恰好使混合物完全溶解,所得溶液中不含 Fe3+,若用过量的 CO 在高温下还原相同质量的原混合物,固体减小的质量为()A.3.2 gB.2.4 gC.1.6 gD.0.8 g答案:D解析:Cu、Fe2O3的混合物若用过量的 CO 在高温下还原,固体减小的质量就是混合物中氧元素的质量,混合物中加入 100 mL 1 molL-1的盐酸,恰好使混合物完全溶解,则 Fe2O3中的 O 生成了 H2O,H2O 中的 H 来自盐酸,物质的量为 n(H)=0.1 L1 molL-1=0.1 mol,则n(H2O)=n(O)=0.05 mol,氧元素的质量为 0.05 mol16 gmol-1=0.8 g。2.为了防止生锈,常采用化学处理使钢铁零件表面生成 Fe3O4的致密保护层“发蓝”。化学处理过程中其中一步的反应为 3Fe+NaNO2+5NaOH3Na2FeO2+H2O+NH3。下列叙述错误的是()A.“发蓝”实质上是使铁表面钝化B.上述反应中,铁被氧化C.N的氧化性强于 Fe的氧化性-22 -2D.反应中转移电子 2 mol,生成还原产物 8.5 g6答案:D解析:“发蓝”的过程是使钢铁零件表面生成 Fe3O4的致密保护层,即铁表面钝化,A 项正确;该反应中铁被氧化成 Na2FeO2,NaNO2被还原成 NH3,氧化剂是 NaNO2,氧化产物是Na2FeO2,N的氧化性强于 Fe的氧化性,B、C 两项正确;反应中转移电子 2 mol,生-22 -2成还原产物 NH3的质量约为 5.7 g,D 项错误。3.某兴趣小组为认识铁及其化合物的性质、分散系的性质做了如下一组综合实验,根据实验流程回答相关问题。(1)请写出 Fe2O3与反应的离子方程式:。 (2)物质为。 (3)向 FeCl2溶液中滴加 NaOH 溶液最终生成 Fe(OH)3悬浊液,该过程的现象为,此过程中发生的氧化还原反应为(用化学方程式表达)。 (4)将 FeCl3饱和溶液滴入沸水中,并继续煮沸至液体呈红褐色,制得分散系为,它与 FeCl3溶液、Fe(OH)3悬浊液的本质区别是。 答案:(1)Fe2O3+6H+2Fe3+3H2O(2)NaOH 溶液(其他合理答案也可)(3)生成白色沉淀,迅速变成灰绿色,最终变成红褐色4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3(4)Fe(OH)3胶体分散质粒子的直径大小不同解析:(1)Fe2O3为碱性氧化物,能够与盐酸反应生成 FeCl3和 H2O。(2)FeCl3溶液能够与碱反应生成 Fe(OH)3,物质可以是 NaOH 溶液、KOH 溶液等。(3)Fe(OH)2是白色沉淀,能迅速被氧气氧化,会看到沉淀由白色迅速变为灰绿色,最终变为红褐色,发生的氧化还原反应为 4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3。7(4)将饱和氯化铁溶液滴入沸水中,继续煮沸至液体呈红褐色,得到的是 Fe(OH)3胶体。4.某同学欲在实验室中完成 Fe 与水蒸气反应的实验,装置如图甲、乙所示。已知 B 中放入的是铁粉与石棉绒的混合物,C 中放的是干燥剂,E 为酒精喷灯,G 为带有铁丝网罩的酒精灯。对比两装置,回答下列问题:(1)如何检查乙装置的气密性? 。 (2)乙装置中湿沙子的作用是 。 (3)B 处发生反应的化学方程式为 。 (4)该同学认为欲在乙装置的导管口处点燃反应产生的气体,装置 H 必不可少,H 的作用是 。 (5)对比甲、乙两装置的 B 和 I,B 的优点是 。 答案:(1)关闭 H 右侧的止水夹,向 H 中加入水没过导管口,连接好装置,微热试管 I,若 H中导管口出现气泡,停止加热后导管中出现水柱,证明气密性良好(其他合理答案也可)(2)提供水蒸气(3)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2(4)干燥氢气,减少 H2中水蒸气的含量(5)使用石棉绒,增大水蒸气与铁粉的接触面积,使反应充分进行解析:(1)检查装置的气密性,常用“微热法”,应该先将装置中气体密封起来。(2)湿沙子受热时,水蒸发产生水蒸气。(3)Fe 与水蒸气反应生成 Fe3O4和 H2。8(4)潮湿的氢气很难燃烧,故 H 的作用是干燥氢气,减少 H2中的水蒸气含量。(5)装置 B 中使用石棉绒可以增大水蒸气与铁粉的接触面积,使反应充分进行。5.用下面两种方法可以制得白色的 Fe(OH)2沉淀。方法一:用不含 Fe3+的 FeSO4溶液与不含 O2的蒸馏水配制的 NaOH 溶液反应来制备。(1)除去蒸馏水中溶解的 O2常采用的方法。 (2)生成白色 Fe(OH)2沉淀的操作方法是: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 。 方法二:在如图装置中,用 NaOH 溶液、铁屑、稀硫酸等试剂制备 Fe(OH)2。(1)在试管里加入的试剂是 。 (2)在试管里加入的试剂是。 (3)为了制得白色 Fe(OH)2沉淀,在试管和中加入试剂,打开止水夹,塞紧塞子后的实验步骤是 。 (4)这样生成的 Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色,其理由是 。 答案:方法一:(1)煮沸(2)避免生成的 Fe(OH)2沉淀接触 O2方法二:(1)稀硫酸、铁屑(2)NaOH 溶液(3)检验试管出口处排出的氢气的纯度。当排出的 H2纯净时,再夹紧止水夹(4)生成的 H2充满了试管和试管,且外界空气不容易进入,避免 Fe(OH)2被迅速氧化解析:方法一:(1)由于气体的溶解度随温度升高而迅速减小,故可用加热的方法除去蒸馏水中溶解的 O2。(2)空气中含有大量的 O2,为防止生成的 Fe(OH)2沉淀与空气接触,需将吸取 NaOH 溶液的试管放入液面以下后再挤出。方法二:(1)由所给试剂及装置特点知,试管为封闭系统,应为产生 H2并赶尽溶液中的空气及液面上方空气的装置,故试管中加入的试剂为铁和稀硫酸。(2)试管中加入的试剂为 NaOH 溶液。(3)为确保实验在9无氧状态下进行,必须把系统中的 O2排除干净,故接下来的操作应为检验试管出口处排出的氢气纯度,当产生氢气较纯时再夹紧止水夹。(4)由于试管中产生的 H2充满了、两支试管,外界空气不易进入,即 Fe(OH)2是在 H2的还原性气氛中产生的,故Fe(OH)2的白色沉淀可保持较长的时间。1第 2 课时铁及其化合物的转化及铁离子的检验课后训练巩固提升双基巩固学考突破1.将铁屑溶于过量的稀盐酸后,再加入下列物质,会有 Fe3+生成的是()A.硫酸B.氯水C.硫酸锌D.氯化铜答案:B解析:Fe+2HClFeCl2+H2,选项中,H2SO4、ZnSO4、CuCl2均不能与 FeCl2反应,但氯水中的 Cl2能氧化 Fe2+生成 Fe3+,离子方程式为 2Fe2+Cl22Fe3+2Cl-。2.在 FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入铁粉,充分反应后仍有固体存在,则下列判断错误的是()A.加入 KSCN 溶液一定不变红色B.溶液中一定含 Fe2+C.溶液中一定含 Cu2+D.剩余固体中一定含铜答案:C解析:氧化性 Fe3+Cu2+,加入 Fe 先还原 Fe3+,然后再还原 Cu2+。3.已知下述三个实验均能发生化学反应:将铁钉放入硫酸铜溶液中 向硫酸亚铁溶液中滴入几滴氯水 将铜丝放入氯化铁溶液中下列判断正确的是()2A.实验中铁钉是还原剂B.实验中 Fe2+既显氧化性又显还原性C.实验中发生的是置换反应D.上述实验证明氧化性:Fe3+Fe2+Cu2+答案:A解析:实验中铁钉是还原剂,氧化性 Cu2+Fe2+;实验中 Fe2+只表现还原性;实验中反应为 2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2,不是置换反应,分析可知氧化性:Fe3+Cu2+。综上可知氧化性:Fe3+Cu2+Fe2+,故 A 项正确,B、C、D 三项错误。4.下列叙述正确的是()A.向某溶液中加入 KSCN 溶液后无明显现象,证明溶液中不含有 Fe3+B.FeCl2无法直接通过化合反应而得到C.向某溶液中通入 Cl2,再加入 KSCN 溶液变红色,说明原溶液中含有 Fe2+D.因为在金属活动性顺序中 Cu 排在 Fe 后面,故把铜粉加入 FeCl3溶液中不发生反应答案:A解析:FeCl2可由化合反应 Fe+2FeCl33FeCl2而得到;判断溶液中含有 Fe2+的正确方法是先加入 KSCN 溶液,溶液不变色(无 Fe3+),再通入 Cl2后变为红色,从而证明有 Fe2+;Fe3+具有较强氧化性,可与 Cu 发生反应:Cu+2Fe3+Cu2+2Fe2+。5.刻制印刷电路板时用氯化铁溶液作为“腐蚀液”,发生反应 Cu+2Fe3+2Fe2+Cu2+。根据该反应判断下列说法错误的是()A.铜是还原剂B.Fe3+具有氧化性C.Cu2+为还原产物D.该反应属于离子反应答案:C3解析:该反应中铜元素化合价升高,Cu 被氧化,为还原剂,Cu2+为氧化产物;铁元素化合价降低,Fe3+被还原,Fe3+为氧化剂;但该反应为离子反应。6.下列有关铁及其化合物的说法中正确的是()A.Fe3O4是一种红棕色粉末,俗称磁性氧化铁B.铁与水蒸气在高温下的反应产物为 Fe2O3和 H2C.除去 FeCl2溶液中的 FeCl3杂质,可以向溶液中加入过量铁粉,然后过滤D.Fe3+与 KSCN 反应产生红色沉淀答案:C解析:Fe3O4为具有磁性的黑色晶体,A 项错误;Fe 与 H2O(g)在高温下反应的化学方程式为 3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,Fe3+与 KSCN 溶液反应的生成物 Fe(SCN)3不是沉淀,B、D 项错误;向含 FeCl3的 FeCl2溶液中加入铁粉时,因发生反应 2FeCl3+Fe3FeCl2可将 FeCl3除去。7.把铁放入下列溶液中,铁被溶解而溶液质量减小的是()A.FeCl3溶液B.稀硫酸C.NaOH 溶液D.CuSO4溶液答案:D解析:将 Fe 放入 FeCl3溶液中,因发生反应 2FeCl3+Fe3FeCl2而使 Fe 溶解,但溶液质量增大;将 Fe 放入稀硫酸中,发生反应 Fe+H2SO4FeSO4+H2,Fe 被溶解,溶液质量增大;将 Fe 放入 NaOH 溶液,不发生反应,Fe 不溶解;将 Fe 放入 CuSO4溶液,发生反应CuSO4+FeCu+FeSO4,Fe 被溶解,置换出 Cu,溶液质量减小。8.要除去 FeCl3溶液中少量的 FeCl2,可行的方法是()A.滴入 KSCN 溶液B.通入氯气C.加入适量铜粉并过滤4D.加入适量铁粉并过滤答案:B解析:KSCN 溶液只能检验 Fe3+的存在,A 项错误;通入氯气能将 FeCl2氧化为 FeCl3,B 项正确;加入铜粉发生反应 Cu+2Fe3+2Fe2+Cu2+,引入新杂质 Cu2+,C 项错误;加入铁粉发生反应 Fe+2Fe3+3Fe2+,过滤除去剩余铁粉,得到纯净的 FeCl2溶液,D 项错误。9.同是由黏土烧制的砖瓦,有的是黑色的,有的却是红色的,你猜测其中的原因可能是()A.土壤中含有铁粉、二氧化锰等B.黑砖瓦是煅烧过程中附着了炭黑,红砖瓦则是添加了红色耐高温染料C.土壤中含有的铜元素经过不同工艺煅烧,分别生成了黑色 CuO 和红色 CuD.土壤中含有的铁元素经过不同工艺烧制,分别生成了黑色 Fe3O4或 FeO 和红色 Fe2O3答案:D解析:黏土中含有铁元素,在烧制砖瓦时,与 O2反应,生成氧化物,铁元素的氧化物有 3 种,FeO 与 Fe3O4为黑色,Fe2O3为红棕色,D 项正确。10.电子工业常用 30%的 FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔,制造印刷电路板。(1)检验溶液中 Fe3+存在的试剂是,证明 Fe3+存在的现象是 。 (2)写出 FeCl3溶液与金属铜发生反应的化学方程式: 。 (3)某工程师为了从使用过的腐蚀废液中回收铜,并重新获得 FeCl3溶液,准备采用下列步骤:A.请写出上述实验中加入或生成的有关物质的化学式。, 5,。 B.请写出相关反应的化学方程式。 , , , 。 答案:(1)KSCN 溶液溶液变成红色(2)2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2(3)A.FeFeCl2Fe 和 CuHClFeCl2Cl2B.CuCl2+FeFeCl2+Cu2FeCl3+Fe3FeCl2Fe+2HClFeCl2+H22FeCl2+Cl22FeCl3解析:从腐蚀铜的废液中回收铜。选考奠基素养提升1.下列关于 Fe3+、Fe2+性质实验的说法错误的是()A.用如图装置可以制备 Fe(OH)26B.除去 FeCl2溶液中的 FeCl3杂质,可以向溶液中加入过量铁粉,然后过滤C.向某溶液中滴加 KSCN 溶液,溶液不变色,滴加氯水后溶液显红色,此现象不能确定溶液中含有 Fe2+D.向 FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止 Fe2+被氧化答案:C解析:反应开始时打开止水夹 K,生成的 H2进入乙中,可排出其中的空气,防止生成的Fe(OH)2被氧化,一段时间后关闭止水夹 K,甲中溶液进入乙中可生成 Fe(OH)2,A 项正确;铁粉与 FeCl3反应生成 FeCl2,通过过滤可除去多余的铁粉,B 项正确;Fe3+与铁反应可生成 Fe2+,则向 FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止 Fe2+被氧化,D 项正确。2.已知硝酸能将 Fe2+氧化为 Fe3+。下列物质反应后一定能使 KSCN 溶液变红的是()过量的 Fe 与 Cl2反应Fe 与过量稀硫酸反应FeCl2溶液中通入少量 Cl2Fe和 Fe2O3的混合物溶于盐酸中向 Fe(NO3)2溶液中加入过量稀硫酸A.B.C.D.答案:B解析:要使 KSCN 溶液变红,则一定要产生 Fe3+,和中 Cl2可将铁元素转化为 Fe3+,中相当于有 HNO3,可将 Fe2+氧化为 Fe3+,中 Fe2O3溶于盐酸后产生的 Fe3+能与 Fe 反应,若Fe 过量,则无 Fe3+。3.在 Fe2(SO4)3溶液中加入 a g 铜,完全溶解后,再加 b g 铁,充分反应后得到 c g 残余固体,且 ac,下列说法正确的是()A.残余固体是铜和铁B.最后得到的溶液中一定含有 Cu2+7C.将残余固体加入稀硫酸中,有气泡产生D.最后得到的溶液中可能含有 Fe3+答案:B解析:因为 ac,说明 b g 铁完全反应,溶液中含 Cu2+、Fe2+,不含 Fe3+,B 项正确。4.小明在学习了铁及其化合物的性质后,进行了如下探究。(1)实验前小明预测说:Fe2+既有还原性又有氧化性。你认为他预测的依据是 。 (2)小明欲用实验证明他的预测。实验室提供了下列试剂:锌粒、铜片、0.1 molL-1 FeCl2溶液、KSCN 溶液、新制氯水。若小明计划在 0.1 molL-1 FeCl2溶液中滴入新制氯水,探究 Fe2+的还原性,你预计可能发生的反应为(写离子方程式),溶液由浅绿色变为色。 实验中,小明发现现象不太明显,老师分析可能是产物的含量太低,建议通过检验 Fe2+被氧化的产物 Fe3+的存在以获取证据。你认为可选滴入小明所得的混合液中,并通过溶液出现色的现象,证明小明的观点和实验方案是正确的。 小明认为金属单质都具有还原性,并分别将铜片、锌粒投入 FeCl2溶液中,结果铜片没有明显变化,锌粒逐渐变小。由此说明三种金属的还原性由强至弱的顺序为。 答案:(1)因为 Fe2+中铁元素化合价处于中间价态,既可以升高也可以降低(2)Cl2+2Fe2+2Cl-+2Fe3+棕黄KSCN 溶液红ZnFeCu解析:(2)在 0.1 molL-1 FeCl2溶液中滴入新制氯水,氯气具有强氧化性,能将亚铁离子氧化为铁离子,反应的离子方程式为 Cl2+2Fe2+2Cl-+2Fe3+;溶液颜色从浅绿色变为棕黄色。8通过检验 Fe2+被氧化的产物 Fe3+的存在以获取证据,需要的试剂为 KSCN 溶液,Fe3+3SCN-Fe(SCN)3,溶液变红色。金属单质都具有还原性,分别将铜片、锌粒投入 FeCl2溶液中,结果铜片没有明显变化,锌粒逐渐变小,发生反应 Zn+Fe2+Fe+Zn2+;氧化还原反应中还原剂的还原性强于还原产物,三种金属的还原性顺序为 ZnFeCu。5.利用下图可以从不同角度研究含铁物质的性质及其转化关系。图中甲己均含铁元素。回答下列问题:(1)K2FeO4常用作杀菌消毒剂,从铁元素化合价的角度分析是因其具有性;下列关于乙的说法正确的是。 A.属于酸性氧化物,能与碱反应B.属于碱性氧化物,能与酸反应C.属于两性氧化物,既能与酸反应,又能与碱反应(2)戊与烧碱溶液反应生成丙,放置一段时间后丙转化为丁。丙转化为丁的化学方程式为,现象为 。 答案:(1)氧化B(2)4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色解析:由题图可知,甲为 Fe,乙为 FeO,丙为 Fe(OH)2,丁为 Fe(OH)3,戊为二价铁盐,己为三价铁盐。(1)K2FeO4中 Fe 的化合价为+6 价,具有强氧化性;FeO 属于碱性氧化物,能与酸反应,故选 B。(2)Fe(OH)2与 O2、H2O 反应生成 Fe(OH)3,反应现象为白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色。