1、十九 铁的单质、铁的氧化物、铁的氢氧化物【学考达标】共 50 分一、选择题(本题共 8 小题，每小题 4 分，共 32 分)1(2021温州高一检测)本草纲目拾遗中描述“铁线粉”：“粤中洋行有舶上铁丝，日久起销，用刀刮其销所刮下之销末，名铁线粉”，“铁线粉”的主要成分是()AFe BFeO CFe3O4 DFe2O3【解析】选 D。“铁线粉”是铁锈，主要成分为 Fe2O3。【补偿训练】淮南子说山训云：慈石能引铁(慈，旧作磁)。“慈石”的主要成分是()A四氧化三铁 B氧化铜C三氧化二铁D铁单质【解析】选 A。四氧化三铁，化学式 Fe3O4，俗称氧化铁黑、吸铁石、黑氧化铁，为具有磁性的黑色晶体，故
2、又称为磁性氧化铁。“慈石”的主要成分是四氧化三铁，A 项正确。2铁的氧化物在自然界中有着广泛的应用。有关铁的氧化物的说法中，不正确的是()A赤铁矿主要成分是 Fe2O3，Fe2O3 是红棕色的，常用作红色油漆和涂料BFe3O4 是黑色晶体，其中13 的铁显2 价，23 的铁显3 价CFeO、Fe2O3、Fe3O4 都不溶于水，但都能和盐酸反应生成相应的盐DFeO 不溶于水，不属于碱性氧化物【解析】选 D。FeO 不溶于水，能与酸反应生成盐和水，属于碱性氧化物。3有关铁及其化合物的说法中，错误的是()A铁的化学性质比较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态存在B由图示操作可制取 Fe(OH)2CFe
3、3O4、Fe(OH)3 都可以由化合反应制得DFe(OH)3 胶体呈红褐色、透明，能发生丁达尔效应【解析】选 A。陨铁中的铁为单质铁，是游离态的铁元素，故 A 错误；Fe(OH)2易被氧化，煤油可以隔绝空气，故 B 正确；铁和氧气化合生成四氧化三铁，氢氧化亚铁、氧气、水化合生成氢氧化铁，故 C 正确；氢氧化铁胶体呈红褐色、透明，胶体能发生丁达尔效应，故 D 正确。4(2021南昌高一检测)铁的常见化合物有2 价和3 价。据研究，铁与浓 HNO3 反应可生成一种化学式为 Fe8O11 的化合物，它可以看作是由 FeO 和 Fe2O3 组成的复杂氧化物。该化合物可以表示为()AFeO3Fe2O3
4、B2FeO3Fe2O3CFeO2Fe2O3D2FeOFe2O3【解析】选 B。化合物 Fe8O11 可以看作是由 FeO 和 Fe2O3 组成的复杂氧化物，设化学式为 nFeOmFe2O3，则n2m8，n3m11，解得 n2，m3，该化合物可以表示为 2FeO3Fe2O3，故 B项正确。5下列关于 Fe(OH)2 的制备方法最成功的是()A向 FeCl2 溶液中逐滴加入 NaOH 溶液B向 FeSO4 溶液中逐滴加入氨水C先将装有 NaOH 溶液的长滴管插入 FeSO4 溶液液面下，再挤出 NaOH 溶液可制得 Fe(OH)2 白色沉淀D取适量新配制的 FeSO4 溶液于试管中，再加入一层植物
5、油(密度小于水，且不溶于水)，然后向试管内逐滴加入 NaOH 溶液【解析】选 D。向 FeCl2 溶液中逐滴加入 NaOH 溶液，生成的 Fe(OH)2 易被氧化，不容易制备成功，故 A 不符合题意；向 FeSO4溶液中逐滴加入氨水，生成的 Fe(OH)2易被氧化，不容易制备成功，故 B 不符合题意；长滴管插到 FeSO4 液面下，再挤出 NaOH 溶液可制得 Fe(OH)2 白色沉淀，防止 Fe(OH)2 被氧化，但没有与空气隔绝，时间稍长白色 Fe(OH)2 会被空气中的 O2 氧化，故 C 不符合题意；加入一层植物油，可隔绝空气，然后向试管内逐滴加入 NaOH 溶液，在植物油下方可以生成
6、Fe(OH)2，且防止 Fe(OH)2 被氧化，故 D 符合题意。6铁屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量氨水，有白色沉淀生成，过滤，在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止，得到红棕色残渣。上述沉淀和残渣分别是()AFe(OH)3 Fe2O3 BFe(OH)2 Fe2O3CFe(OH)2 Fe(OH)3 DFe(OH)2 Fe3O4【解析】选 B。铁与稀硫酸反应生成 FeSO4，再与过量氨水反应生成白色沉淀Fe(OH)2，在空气中加热 Fe(OH)2，铁元素被氧化为3 价，最后所得红棕色残渣为 Fe2O3。7(2021长春高一检测)用一定量的铁与足量的稀硫酸及足量的 CuO 反应制取单质铜
7、，有人设计了以下两种方案：FeH2SO4 H2CuO Cu，CuOH2SO4 CuSO4Fe Cu。若按实验原则进行操作，则两者制得单质铜的量为()A一样多 B多C多 D无法判断【解析】选 C。气体还原金属氧化物时，需先排净空气，且还原得到的金属单质需在还原气氛中冷却。铁的量一定，转移的电子数一定。由于 H2 还原 CuO 的实验中开始需消耗 H2 排净装置中的空气，实验结束后，铜需在 H2 氛围中冷却，所以能够用于还原 CuO 的 H2 的量减少，根据电子守恒原理可知，制得铜较少。对于方案来说，铁完全用于置换铜，所以多。8由 FeO、Fe2O3、Fe3O4 组成的混合物，测得其中铁元素与氧元
8、素的质量之比为218，则这种混合物中 FeO、Fe2O3、Fe3O4 的物质的量之比可能为()A121 B123C131 D113【解析】选 D。由铁元素与氧元素的质量之比为 218，求得铁元素与氧元素的物质的量之比为 34，所以 Fe3O4 物质的量的多少不影响混合物中铁元素与氧元素的质量比。Fe3O4 可拆为 FeOFe2O3，故只要 FeO、Fe2O3 的物质的量之比为 11 即可。二、非选择题(本题共 2 小题，共 18 分)9(8 分)铁与空气接触时表面会形成氧化物，如一块低碳钢可以被三种氧化膜所覆盖：与金属接触的一侧是 FeO，与空气接触的一侧是 Fe2O3，而中间则是 Fe3O4
9、。(1)中国古代“四大发明”之一的“司南”，其主要成分是上述物质中的_(填化学式)。(2)Fe2O3 的一种用途是_。(3)FeO 可作化妆品中的色素，它还能进行一系列转化：FeOFeSO4Fe(OH)2Fe(OH)3。FeOFeSO4 时应加入的试剂是_。Fe(OH)2Fe(OH)3 的实验现象是_。【解析】(1)中国古代四大发明之一的司南是由天然磁石制成的，磁铁成分主要是四氧化三铁，化学式为 Fe3O4；(2)氧化铁是红色固体难溶于水，可以作红色颜料或冶炼铁；(3)FeOFeSO4 时应加入的试剂是稀硫酸，发生反应：FeOH2SO4=FeSO4H2O；Fe(OH)2Fe(OH)3 的实验现
10、象是白色沉淀迅速变化为灰绿色最后变为红褐色，生成氢氧化铁红褐色沉淀。答案：(1)Fe3O4(2)制红色油漆(或冶炼铁)(3)稀硫酸 白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色10(10 分)某课外活动小组设计了如图所示的实验装置进行实验，回答下列问题：(1)开始实验时夹子 e 是打开的，锥形瓶 A 中发生反应的离子方程式为_，试 剂 瓶 B 中 可 以 观 察 到 的 现 象 是_。(2)数分钟后夹上夹子 e，则试剂瓶 B 中可以观察到的现象是_，B 中反应的离子方程式是_。(3)如果开启活塞 f 放掉约23 液体，此时试剂瓶 B 中可能出现的现象是_，B 中反应的化学方程式是_。【解析】(1)铁
11、和稀硫酸之间反应生成硫酸亚铁和氢气，Fe2H=Fe2H2，夹子 e 是打开的，产生气体会沿着 e 处导管进入 B 中；(2)A 中气压增加，会将生成的硫酸亚铁以及剩余的硫酸压入 B 中和氢氧化钠混合反应：OHH=H2O，Fe22OH=Fe(OH)2，立即产生白色沉淀；(3)氢 氧 化 亚 铁 不 稳 定，容 易 被 氧 气 氧 化 为 氢 氧 化 铁，4Fe(OH)2 O2 2H2O=4Fe(OH)3，看到沉淀逐渐变为灰绿色，最后变为红褐色。答案：(1)Fe2H=Fe2H2 导管口有气泡冒出(2)A 中溶液进入 B 中，立即产生白色沉淀 OHH=H2O、Fe22OH=Fe(OH)2(3)沉淀逐
12、渐变为灰绿色，最后变为红褐色 4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3【选考提升】共 20 分一、选择题(本题共 3 小题，每小题 4 分，共 12 分)11下表是有关反应的离子方程式及对离子方程式的评价，其中评价正确的是()选项离子方程式评价A将铁粉加入CuSO4溶液中：FeCu2=Fe2Cu正确B将氧化铁加入稀盐酸中：Fe2O36H2Cl=2Fe2Cl23H2O正确C铁粉与稀硫酸反应：2Fe6H=2Fe23H2正确D向氢氧化铁中加入足量稀盐酸：HOH=H2O正确【解析】选 A。铁粉与硫酸铜发生置换反应生成硫酸亚铁和铜，离子方程式为 FeCu2=Fe2Cu，A 正确；氧化铁与稀盐酸反应
13、的离子方程式为 Fe2O36H=2Fe33H2O，所给方程式不符合客观事实，评价不合理，B 错误；铁粉与稀硫酸反应的离子方程式为 Fe2H=Fe2H2，评价不合理，C 错误；向氢氧化铁中加入足量稀盐酸，氢氧化铁难溶于水应写化学式，反应的离子方程式为Fe(OH)33H=Fe33H2O，评价不合理，D 错误。12为了防止钢铁零件生锈，常采用化学处理使钢铁零件表面生成一层致密保护层。化学处理过程中其中一步的反应为 3FeNaNO25NaOH=3Na2FeO2H2ONH3。下列叙述不正确的是()A上述反应涉及的物质中，Fe 的还原性最强B上述反应涉及的物质中，NaNO2 的氧化性最强C上述反应中，铁是
14、还原剂，NaNO2 和 NaOH 是氧化剂DNO2的氧化性强于 FeO22的氧化性【解析】选 C。反应 3FeNaNO25NaOH=3Na2FeO2H2ONH3中，Fe 是还原剂，所以该反应涉及的物质中，铁的还原性最强，故 A 正确；反应中 NaNO2是氧化剂，故反应涉及的物质中，NaNO2 的氧化性最强，故 B 正确；该反应中，NaOH 中元素化合价不变，既不是氧化剂也不是还原剂，故 C 错误；该反应中，NaNO2 是氧化剂，Na2FeO2 是氧化产物，所以 NO2的氧化性强于 FeO22的氧化性，故 D 正确。13(2021青岛高一检测)裂解水制氢气的过程如图所示。下列说法不正确的是()A
15、.反应的化学方程式是 Fe3O4CO3FeOCO2B反应 的化学方程式是 3FeOH2O(g)Fe3O4H2C总反应的化学方程式是 C2H2O(g)CO22H2D铁的氧化物是裂解水的催化剂【解析】选 C。反应：反应物为 Fe3O4、CO，生成物为 FeO、CO2，反应为 Fe3O4CO3FeOCO2，故 A 正确；反应：反应物为 FeO、H2O(g)，生成物为 Fe3O4、H2，反应为 3FeOH2O(g)Fe3O4H2，故 B 正确；反应：反应物为 CO2、C，生成物为 CO，反应为 CCO2=2CO，将反应得总反应为 CH2O(g)COH2，故 C 错误；铁的氧化物四氧化三铁参与反应，但总
16、反应为 CH2O(g)COH2，且反应产物没有四氧化三铁和氧化亚铁，所以铁的氧化物是裂解水的催化剂，故 D 正确。二、非选择题(本题共 1 小题，共 8 分)14某小组同学为了获取在 Fe(OH)2 制备过程中，沉淀颜色的改变与氧气有关的实验证据，用图 1 所示装置进行了如下实验(夹持装置已略去，气密性已检验)。【进行实验】实验步骤：(1)向瓶中加入饱和 FeSO4 溶液，按图 1 所示连接装置；(2)打开磁力搅拌器，立即加入 10%NaOH 溶液；(3)采集瓶内空气中 O2 含量和溶液中 O2 含量(DO)的数据。实验现象：生成白色絮状沉淀，白色沉淀迅速变为灰绿色，一段时间后部分变为红褐色。
17、实验数据：【解释与结论】(1)搅拌的目的是_。(2)生成白色沉淀的离子方程式是_。(3)红褐色沉淀是_。(4)通过上述实验，可得到“在 Fe(OH)2 制备过程中，沉淀颜色改变与氧气有关”的结论，其实验证据是_。【解析】(1)搅拌可增大固体和液体的接触面积，使沉淀与氧气充分反应。(2)生成白色沉淀的离子方程式是 Fe22OH=Fe(OH)2。(3)红褐色沉淀为 Fe(OH)3。(4)由图 2、图 3 可知，溶液以及空气中的氧气含量减少，说明氧气参加反应。答案：(1)使沉淀与氧气充分反应(2)Fe22OH=Fe(OH)2(3)Fe(OH)3(4)瓶内空气中、溶液中 O2 含量均降低，沉淀颜色改变
18、【补偿训练】某同学设计如图所示装置(气密性已检查)制备 Fe(OH)2 白色沉淀。请回答：(1)装置 5 有什么作用？提示：液封，防止空气进入装置 4 中。装置 5 是通过蒸馏水的液封，起到防止空气进入装置 4 中的作用。(2)实验开始时，关闭 K2，打开 K1，反应一段时间后，再打开 K2，关闭 K1，发现装置 3 中溶液不能进入装置 4 中。请为装置作一处改进，使溶液能进入装置 4 中。提示：在装置 2、3 之间添加止水夹。打开 K2，关闭 K1，产生的 H2 可以从装置 2的导管中逸出，故装置 3 中的压强达不到将液体压入装置 4 中的程度，应在装置2、3 之间加一个止水夹。(3)装置改进后，将 3 中反应后溶液压入 4 中，在 4 中析出了灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因。提示：装置 4 中的空气没有排尽。当装置 3 中生成的 FeSO4 溶液被压入装置 4 中，使与 NaOH 溶液反应生成的 Fe(OH)2 沉淀被装置 4 中原有空气中的 O2 氧化，故析出的沉淀为灰绿色。