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1、第三章铁金属材料第一节铁及其化合物第1 课时铁的单质、氧化物及氢氧化物培优第一阶基础过关练1.(2022.贵州铜仁期末)我国科学家参与研制的阿尔法磁谱仪随美国发现号航天飞机升入太空，开始了探索宇宙中是否存在“反物质”和“暗物质”的研究工作。根据所学的知识推测制造阿尔法磁谱仪核心部件的材料是A.Fe B.FeO C.FezCh D.FejO4【答案】D【解析】制造阿尔法磁谱仪的核心部件的材料是一种具有磁性的物质，在铁的各种化合物中，只有四氧化三铁是具有磁性的物质，其他均不具有磁性，D 项符合题意。2.(2022北京丰台期末)常温下，下列物质可用铁制容器盛装的是A.盐酸 B.硫酸铜溶液 C.氯化铁
2、溶液 D.浓硫酸【答案】D【解析】A 项，盐酸与铁能发生置换反应，会使铁制容器因不断溶解而损坏，不符合题意；B 项，硫酸铜溶液与铁能发生置换反应，从而损坏铁制容器，不符合题意；C 项，氯化铁溶液与铁能发生化合反应,会损坏铁制容器，不符合题意：D 项，浓硫酸能与铁反应并在铁表面形成钝化膜，从而阻止反应的继续进行，可用铁制容器盛放浓硫酸，符合题意。3.(2022河南濮阳期末改编)下列铁的化合物中，不能通过化合反应得到的是A.Fe(OH)2 B.FeCh C.Fe(OH)3 D.Fe3O4【答案】A【解析】A 项，Fe(OH)2只能通过复分解反应制得，不能通过化合反应得到，正确；B 项，铁在氯气占燃
3、中点燃可得氯化铁，3 C b+2 F e3=2 F eC b，是化合反应，正确；C 项，氢氧化亚铁可被氧化为氢氧化铁，4Fe(OH)2+O24-2H2O=4Fe(OH)3,是化合反应，正确；D 项，铁在氧气中点燃可得四氧化三铁，3Fe+占燃2O2=Fe3O 4,是化合反应，正确4.(2022.广西桂林期末)下列各项物质间的转化不能通过反应一步完成的是A.Fe-Fe3O4 B.Fe-FeChC.Fe FeCl2 D.Fe Fe(OH)3【答案】D【解析】A 项，Fe与 02点燃可得到Fe.Q 4,能一步反应完成，不符合题意；B 项，Fe与 CL点燃可得到 FeCb，能一步反应完成，不符合题意；C
4、 项，Fe与 HC1反应可得到FeCh，能一步反应完成，不符合题意；D 项，Fe不能一步反应生成Fe(OH)3，符合题意。5.(2021山西省期末)某实验小组为了研究铁与水蒸气的反应，设计了如图所示的实验装置，下列说法不正确的是A.该反应需要在高温条件下进行B.A 试管中的铁粉会被水蒸气氧化C.加热B 试管的目的是产生水蒸气D.C 试管中收集的气体能使带火星的木条复燃【答案】D【解析】A 项，铁与水的反应，是铁与水蒸气在高温下发生反应，即反应需要在高温下进行，正确；B 项，由反应3Fe+4H20(g)星绳Fe.Q4+4H2T可知，铁的价态升高被水蒸气氧化，正确；C 项，铁与液态的水不反应，是与
5、水蒸气反应，故加热B 试管的目的是产生反应所需的水蒸气，正确；D 项，C 试管中收集到的气体是H 2,无助燃性，不能使带火星的木条复燃，错误。6.(2022.山西太原期末)在实验室里用以下方法制备并较长时间保存Fe(0H)2,能成功的是B.NaOH溶液汽油FeCl,溶液D.NaOH溶液FeCl2溶液【答案】C【解析】A 项，NaOH溶液加入时会带入氧气，会氧化氢氧化亚铁变为氢氧化铁，不能成功得到氢氧化亚铁，不符合题意；B 项，氯化铁和氢氧化钠溶液反应生成氢氧化铁沉淀，不能得到氢氧化亚铁沉淀，不符合题意；C 项，装置是利用铁和稀硫酸现制F eS O-并用产生的H?赶走试管和溶液中的氧气，符合题意
6、；D 项，氯化亚铁和氢氧化钠溶液反应生成氢氧化亚铁沉淀，胶头滴管伸入到液面以下，暂时隔绝氧气,但是不能较长时间保存Fe(OH)2,不符合题意。7.(2022甘肃兰州第四片区期末)下列有关铁的化合物的说法不正确的是A.Fe(OH)2不稳定，具有较强的氧化性B.FeO、FezCh均为碱性氧化物，均可与盐酸反应C.Fe(OH)3可通过化合反应得到，而 Fe(OH)2不能D.Fe3C4为磁性氧化铁，其中铁元素的化合价可看作既有+2 又有+3【答案】A【解析】A 项，Fe(OH)2中的Fe2具有较强的还原性，可被空气中的Oz氧化为Fe(OH)3,错误；B 项,F e O、F e zC h 均为碱性氧化物
7、，故均具有碱性氧化物的通性，都能与盐酸反应，正确；C项，F e(O H”只能通过复分解反应得到，F e(O H)3可由F e(O H)2 与。2、氏0发生化合反应得到，正确；D项，F e s。俗称磁性氧化铁，其组成可表示为F e O F e zC h，F e 元素的化合价可看作既有+2又有+3,正确。8.(2 0 2 2 河南三门峡期末)实验室用F e 粉、试剂X、N a O H 溶液配制能较长时间内稳定存在的F e(O H)2,制备装置如图所示。下列说法正确的是A.N a O H 溶液应置于装置I 中B.实验后期要打开止水夹C.装置I I 中发生的反应有F e2+2 O H -=F e(O
8、H)2；D.试剂X可以是稀硫酸或C u S O 4 溶液【答案】C【解析】A项，N a O H 溶液应置于H中，铁粉和稀H 2 s 0 4 置 于 1 中，错误；B项，实验开始要先打开止水夹，用 F e 与 H 2 s C U 生成的氢气排装置中的空气，后关闭止水夹，继续生成的H 2 使 I 中压强增大，将F e S C U 压入H中，错误；C项，由 B项可知I,I I 中发生反应F e 2+2 O H =F e(O H)2j,正确；D项，可以是稀 H 2 s o 4，不能是 C u S C)4，因为 F e+H 2 s O 4=F e S O 4+H 2 T 产生还原性气体 H 2，f f
9、i F e+C u S O4=F e S O4+Cu,没有还原性气体H?生成，不能排除装置内的空气，错误。9.(2 0 2 2 北京丰台期中)纳米级F e 3O 4 可用于以太阳能为能源分解水制H 2,过程如下图所示。下列说法中，不正确的是B.过 程 H的反应：2 H 2。在型柜2 H 2 T+O 2 fC.两个转化过程都发生了氧化还原反应D.整个过程实现了太阳能向化学能的转化【答案】B【解析】A项，根据图知，过 程 I 在太阳能的作用下F e s C U 分解生成F e O 和 则 反 应 方 程 式 为2 F e3O4M6FeO+021,正确；B项，过程I I 中 F e O 与水反应生成
10、H 2 和 F e s C h，反应方程式为3F e O+H2O=H 2 f+F e 3O 4，错误；C项，第一个反应中部分F e 元素化合价由+3 价变为+2价、O元素化合价由一2 价变为。价，第二个方程式中部分F e 元素化合价由+2价变为+3 价、H元素化合价由+1 价变为0 价,这两个反应中都有元素化合价升降，所以这两个转化过程都发生了氧化还原反应，正确；D项，过程I 方程式为：2 F e太阳能3O4=6 F e O +02?:过程 I I 方程式为：3F e O +H2O =H2T +F e3O4,将 1+1 1 x 2,整理可得：2 H 2 O=2 H 2 T+O 2 f，在整个过
11、程实现了太阳能向化学能的转化，F e 3C h 为整个过程的催化剂，正确。1 0.(2 0 2 2 广东普宁期末)从古至今，铁及其化合物在人类的生产生活中都起了巨大的作用。(1)中国四大发明之一的指南针由天然磁石制成的，其 主 要 成 分 是(填 字 母)。A.Fe B.Fe O C.Fe sCh D.Fe a Ch(2)将烧至红热的铁丝伸入盛有氯气的集气瓶中，可观察到有棕黄色的烟生成，该反应中被还原的物 质 是(填 化 学 式)。(3)实验室用绿矶(Fe S O r7 H2。)配制Fe S CU 溶液时，为防止Fe S Ch 被空气氧化为Fe 2(S CU)3,常向其中加入铁粉，写出加入铁粉
12、的离子方程式 o(4)利用部分变质的Fe S CU 溶液制备Fe2O 3：部分变质的Fe S CU 溶液5溶 液 I型 则 逑 沉淀 JI赵 也 Fe 2 O 3；H2 O 2 的作用是把Fe S O4氧化为Fe2(S O 4)3o写出由“溶 液 I ”到“沉淀H”反应的离子方程式_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。“操作IH”的名称是 o【答案】(1)C(2)Ch (3)Fe+2 Fe3+=3 Fe2+(4)F e3 h+3 O H*=Fe(O H)4 加热煨烧【解析】(1)天然磁石的主要成分
13、是Fe 3 O 4,选 C 项；(2)铁与氯气反应生成氯化铁，氯气中氯元素的化合价由0 价变成一 1 价，是氧化剂，反应中被还原，故为C b；(3)Fe?+被空气中的0 2 氧化为Fe 3+,Fe S 0 4 溶液会变质，加入Fe 粉后，Fe 会将Fe?+还原为Fe?+：Fe+2 Fe3+=3 F e2,从而避免Fe S Ch 溶液变质；(4)“溶 液 I唧 Fe 2(S O 4)3 溶液加入N a O H 溶液后,Fe 3+与 0 旷反应生成Fe(O H)3 沉 淀:Fe3+3 O H=Fe(O H)31：将Fe(O H)3 变为Fe z Ch，是利用Fe(O H)3 加热分解的性质，其操作
14、为加热煨烧。培优第二阶拓展培优练II.(2 0 2 2.广州海珠区期末)部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是A.a 可与e 反应生成bB.a 与盐酸反应可生成e 碱C.b 既可被氧化，也可被还原 盐D.c 是白色沉淀，可转化为红褐色沉淀d M底单质【答案】B【解析】由价类图可知，a 为铁，b为亚铁盐，c 为氢氧化亚 +,+2 +3化合价铁，d为氢氧化铁，e 为铁盐。A项，铁可以与铁盐反应生成亚铁盐，正确；B项，铁与盐酸反应生成亚铁盐，不能生成铁盐，错误;C 项，亚铁盐中的铁的化合价为+2价，既可以升高又可以降低，既可以被氧化又可以被还原，正确；D项，氢氧化亚铁为白色沉
15、淀，可以被氧化为红褐色的氢氧化铁沉淀，正确。1 2.（2 0 2 2 河南林州期末）。g 铁粉与含有H2 s0 4 的 Cu S 0 4 溶液恰好完全反应后，得到a g 铜，则参与反应的Cu S CU 与 H2 sCU 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】g 铁粉的物质的量为卷m o l,a g C u 的物质的量为言m o l,根据氧化还原规律F e 先与C u S C）4J OOT-反应，再与H 2s 0 4 反应，因 为/m o l/m o l,所以C u S O 反应完全，剩余F e 与 H 2s。4 反应，所以参加反应的C u S C
16、 U 的物质的量为含m o l,参加反应的H 2s o 4 的物质的量为看m o lm o l,参加反应的C u S C h6 4 m o l与 H 2s 0 4 的物质的量之比为：-=7 ：1,A项符合题意。5 6mo|-6 4m o 113.（20 22 福建厦门期末）铁及其化合物的“价一类”二维图如图。若 b,e 为氯化物，下列推断不合理的是A.b 溶液中通入C 12可生成eB.a 中加入N a O H 溶液可制备cC.1 m o le 与足量的0 2和 H z O 完全反应转移NA个电子D.向沸腾的蒸镭水中逐滴加入饱和e 溶液可得到d 胶体【答案】B【解析】由图可知,a 为 F e、b
17、 为 F e C b、c 为 F e（O H）2、d 为 F e（O H）3、e 为 F e C b。A项，氯化亚铁溶液能与氯气反应生成氯化铁，正确；B项，铁不能与氢氧化钠溶液反应，错误；C项，氢氧化亚铁与氧气和水反应生成氢氧化铁，1 m o l氢氧化亚铁完全反应转移的电子数目为1 m o lx lx/VAm o l-=N A，正确：D项，向沸腾的蒸储水中逐滴加入饱和氯化铁溶液可得到红褐色的氢氧化铁胶体，正确。14.（20 22.河南许昌期末）某废旧金属材料中主要含F e、C u、A h F e2O3,F e O、A I2O3、C u O 等，现利用下列工艺流程回收部分金属及金属化合物:硫酸N
18、aOH溶液废旧金属材料-I焙烧|f I碱浸I操作硫酸、由泳.|而上,|过量试剂a6 滤渣IT 酸 波 操 作 -一滤渣11一酸浸2Cu滤液H 操作叫绿矶 滤液 I-*A1已知：绿矶为 F e S O 7 H 2。，A I2O3+2OH =2A 1O；+H2OO下列说法中错误的是A.焙烧过程中金属单质转化成了对应的氧化物B.操作I使用到的玻璃仪器有玻璃棒、小烧杯和漏斗C.酸浸2 发生的反应为F e+C u 2+=F e 2+C uD.操作m的方法是蒸发浓缩、冷却结晶【答案】c【解析】废旧金属材料在焙烧过程中，金属被氧化为氧化物，再加入Na OH溶液，A I2O3与Na OH溶液反应生成Na A
19、K h,过滤，得到滤渣F e z C h、F e O、F e3O4,C u O,向滤渣中加入硫酸，向溶液中加入过量铁粉，过滤，向滤渣中加入硫酸，铁溶解变为硫酸亚铁。A项，F e、C u、A l在焙烧过程中会生成对应的氧化物，正确；B项，操 作I是过滤，则使用到的玻璃仪器有玻璃棒、小烧杯和漏斗，正确；C项，酸浸2是F e、C u混合物中F e和硫酸反应，其发生的反应为F e+2H =F e 2+H 2 f,错误；D项，操作H I是滤液I I变为绿矶，其方法是蒸发浓缩、冷却结晶，正确。1 5.（2 0 2 2安徽宣城期末）碳酸亚铁可用于治疗缺铁性贫血。实验室可由硫酸亚铁与碳酸氢钱反应制MX（F e
20、2+2 H C O7 =F e C O.4+C O2?+H 2 O）,部分实验装置如下图所示（部分夹持仪器略去）。回答下列问题：A B（1）配制溶液所用 蒸储水必须先除去溶解的氧气，操作方法是。（2）装置A中发生反应的离子方程式为.（3）实验开始时，先打开K i和K 3一段时间，目的是。将生成的F e SC U溶液与NH i H C C h溶液混合的操作是 o（4）装置B三颈烧瓶中的NH 4 H C O3需过量的原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _（写1点）。【答案】（1）将蒸福水煮沸后密封冷却（2）F e+2 H+=F e 2+H 2 T （3）使铁与稀硫酸反应制备硫酸亚
21、铁 关闭K i、*打开K 2 （4）除去硫酸亚铁溶液中残余的硫酸（或使亚铁离子充分转化为碳酸亚铁或碳酸氢钱受热分解损失）【解析】打开活塞K i、K；A中稀硫酸和铁粉发生反应生成硫酸亚铁和氧气，关闭K i、K 3,打开K 2,通过气体压强使硫酸亚铁溶液进入B装置，B装置中发生反应F e2+2 H C Of =F e C O3 X+C O2 t +H2Oo（1）氧气在蒸馈水中的溶解度随温度的升高而降低，所以配制溶液所用的蒸储水必须先除去水中溶解的氧气，具体方法是将蒸馀水煮沸后密封冷却；（2）装置A中是铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，其离子方程式为：F e+2 H =F e2 +H2T；（3）实验
22、开始时，先 打 开 活 塞K 3一段时间的目的是：使铁与稀硫酸反应制备硫酸亚铁，并产生气体，方便利用压强使产生的硫酸亚铁溶液进入装置B中。将生成的F e SO4溶液与NH 4 H C O3溶液混合的操作是：关闭K i、K 3,打开K 2,利用气体压强使A中的硫酸亚铁溶液进入B装置中；（4）从装置A中过来的溶液中有硫酸，过量的碳酸氢镂能和稀硫酸反应从而除去氢离子,使亚铁离子充分转化为碳酸亚铁，因碳酸氢钱受热易分解，过量可防止其受热分解损失，或使亚铁离子充分转化为碳酸亚铁。16.（2022安徽芜湖期末）如图是铁与水蒸气反应的实验装置。在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒（石棉绒是耐高温材料，与水、铁
23、不反应）的混合物，加热，并通入水蒸气，就可以完成高温下铁与水蒸气反应的实验。已知：含有Fe3+的溶液与KSCN溶液反应后，溶液会变红色。（1）已知该实验反应的反应方程式为：Fe+HzO*恒邑Fe3O4+H2（请配平）（2）仪器a 的名称是 o（3）某同学为了研究一定时间内铁粉的转化率，设计了如下实验：准确称量一定质量的铁粉进行反应，测量反应后生成气体的体积，计算铁粉的转化率。该 同 学 应 该 先 点 燃（填“A”或B”）处的酒精灯（或酒精喷灯），测量气体体积不可以选用上图中（填“甲”“乙”或 丙”）装置。称取5.6g铁粉与适量石棉绒混合，然后加热反应一段时间。若测出的气体体积在标准状况下为0
24、.448L,则 铁 粉 的 转 化 率 为。（4）将硬质玻璃管中反应后的固体混合物全部取出置于烧杯中，加入足量的盐酸溶解并过滤，为探究反应后溶液中可能的阳离子，小林同学进行如下实验，请你将下表补充完整:步骤现象解释（用离子方程式表示）结论1.取样，滴加KSCN溶液溶液不变红色Fe3O4+8H+=F e2+2Fe3+4H2O_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _I I I.反应后的溶液中阳离子为1 1.取样，滴加NaOH溶液刚开始无明显现象，一段时间后先出现白色沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色_ _ _ _ _ _ _ _ _
25、_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Fe2+2OH-=Fe(OH)21 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3【答案】(1)3、4、1、4(2)干燥管(1)A 甲 15%(4)I Fe+2Fe3+=3Fe2+II OH+H =H2O fflH+、Fe2+【解析】（I）根据原子守恒配平反应的方程式；（2）分析装置图中仪器形状和用途判断仪器名称：（3）高温铁和水蒸气反应，所以装置A 处加热产生水蒸气，再点燃B装置处的酒精灯，根据仪器的构造特点分析判断；依据铁和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，依据反应化学方程式定量关系计算反应的铁的质量，得到铁的转化率；(4)
26、依据方程式和实验现象分析判断。(1)据原子守恒可知该反应的化学方程式为3 F e+4 H 2 O(g)=F e 3 O 4+4 H 2；(2)根据装置图中仪器的构造可知仪器a 的名称是干燥管：(3)高温铁和水蒸气反应，所以装置A 处加热产生水蒸气，再点燃B装置处的酒精灯，甲中导气管位置错误，不能到达排水量气的目的，不可以测量生成氧气的体枳，乙丙都可以利用装置测定生成气体的体积；称 取 5.6 g铁粉与适量石棉绒混合，然后加热反应一段时间。若测出的气体体积在标准状况下为0.4 4 8 L,生成的气体是氢气，物质的量为0.0 2 m o l,依据反应的化学方程式得到反应铁的质量为0.0 2 m o
27、 l x j=0.0 1 5 m o l,质量是0.0 1 5 m o l x 5 6 g-m o l =0.8 4 g,则铁粉的转化率为上1支X 1 0 0%=15%；(4)向反应后的溶液中滴加K S C N 溶液，溶液不变红色，溶液中不存在铁离子，这说明铁过量，生成的铁离子被铁还原生成亚铁离子，离子方程式为F e+2F e 3+=3F e 2+；取样，滴 力 口 N a O H 溶液，刚开始无明显现象，说明盐酸过量，首先发生中和反应，方程式为OFT+H+=H2。；根据离子方程式可知有氢氧化亚铁生成，乂因为氢氧化亚铁易被氧化，所以实验现象是一段时间后先出现白色沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，根据以上分析可知反应后的溶液中阳离子为H+、F e2