3.1 铁及其化合物（第2课时）（分层作业）-【上好课】高一化学同步高效课堂（人教版2019必修第一册）

第三章 铁 金属材料 第一节 铁及其化合物 课时作业 第二课时 铁的重要化合物—铁的氧化物和氢氧化物 基础达标 1．我国宋代的药物著作《开宝本草》中记载了铁华粉的制法：“取钢煅作叶如笏或团，平面磨错令光净，以盐水洒之，于醋瓮中阴处埋之一百日，铁上生衣，铁华成矣。”由此判断铁华粉是指（ ） A．铁粉 B．氢氧化亚铁 C．氢氧化铁 D．醋酸亚铁 2．下列物质的化学式与其俗名匹配且相关叙述合理的是（ ） A．磁性氧化铁：FeO，为黑色晶体 B．铁红：Fe2O3，可用作红色油漆的颜料 C．生石灰：CaO，可作干燥NH3、CO2等气体 D．绿矾：FeSO4·7H2O，可用于杀菌消毒 3.下列关于铁的氧化物的叙述中，不正确的是（ ） A．常见铁的氧化物有FeO、Fe2O3、Fe3O4 B．铁的氧化物均可与酸反应生成盐和水 C．Fe2O3是红棕色粉末，可通过氢氧化铁高温分解制得 D．铁的氧化物均可与水反应生成碱 4.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、Fe2O3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．Fe3O4为磁性氧化铁，其中铁元素的化合价可看作既有＋2又有＋3 5．下列叙述正确的是（ ） ①铁能被磁铁吸引 ②人体内的血红蛋白中含铁元素 ③Fe在纯氧中燃烧可得到Fe2O3 ④Fe2O3不可与水反应得到Fe(OH)3，所以不能通过化合反应制得Fe(OH)3 ⑤Fe(OH)2在空气中加热，可得到FeO A．①② B．②④ C．②③④⑤ D．①②⑤ 6．下列有关铁、铁矿石与铁的氧化物的说法正确的是（ ） A．在自然界中，不可能有游离态的铁存在 B．赤铁矿的主要成分是Fe2O3，Fe2O3俗称铁红，磁铁矿的主要成分是Fe3O4 C．FeO不稳定，在空气中加热迅速被氧化成Fe2O3 D．铁的氧化物能与酸反应生成盐和水，因此Fe3O4、Fe2O3、FeO都是碱性氧化物 7．下列关于铁元素的化合物描述错误的项目数是（ ） 代表物 类别 铁元素价态 部分性质描述 Fe3O4 氧化物 +1价 具有磁性的黑色晶体 Fe(OH)2 碱 +2价 白色，在空气中迅速变成灰绿色最终变成红褐色 Fe(OH)3 碱 +3价 红褐色，对热很稳定 FeCl3 盐 +3价 FeCl3溶液中的Fe3+能被Mg还原成Fe2+ A．1项 B．2项 C．3项 D．4项 8．下列实验能达到实验目的的是（ ） A B C D 蒸发结晶NaCl 制备氢氧化铁胶体 制备Fe(OH)2 干燥氯气 A．A B．B C．C D．D 9．某消毒液的主要成分为NaClO，还含有一定量的NaOH。下列用来解释事实的方程式中，不合理的是（ ） A．该消毒液可用NaOH溶液吸收Cl2制备：Cl2+2OH-=ClO-+Cl-+H2O B．该消毒液中加少量FeSO4溶液会变黄：2Fe2++ClO-+2H+=Cl-+2Fe3++H2O C．该消毒液与洁则灵(主要成分为HCl)混用，产生有毒Cl2：2H++Cl-+ClO-=Cl2↑+H2O D．该消毒液加白醋生成HClO，可增强漂白作用：CH3COOH+ClO-=HClO+CH3COO- 10.一定质量FeO、Fe3O4的混合物，在足量气流中加热充分反应，冷却后称得剩余固体全为铁单质，且比原固体混合物减轻了1.6g；将等质量的原混合物与硫酸反应，欲使之完全溶解，需0.5的硫酸的体积至少为 A．0.1L B．0.2L C．0.4L D．0.5L 能力提升 11．下列叙述不正确的是（ ） A．Fe3O4与HCl反应生成FeCl2、FeCl3，但Fe3O4不是碱性氧化物 B．漂白粉既可作漂白棉、麻、纸张的漂白剂，又可用作游泳池等场所的消毒剂 C．Na2CO3和NaHCO3的溶液均显碱性，均可用于治疗胃酸过多 D．Na2O2可与CO2发生反应产生氧气，故Na2O2可在呼吸面具或潜水艇中作为氧气来源 12.价一类二维图是学习元素化合物知识的重要模型和工具，它以元素的化合价为纵坐标，以物质类别为横坐标。下图为铁元素的价一类二维图，其中的箭头表示部分物质间的转化关系。下列说法正确的是（ ） A．用铁丝与水蒸气高温下反应可实现上述转化① B．加热Fe(OH)3发生转化③ C．实现转化⑤可以加入NaOH溶液 D．Fe与强氧化剂可以发生转化⑥ 13．在由Fe、FeO和Fe2O3组成的混合物中加入100mL2mol/L的盐酸，恰好使混合物完全溶解，并放出448mL气体(标准状况)，此时溶液中无Fe3+离子，则下列判断正确的是 A．混合物中三种物质反应时消耗盐酸的物质的量之比为1∶1∶3 B．反应后所得溶液中的与的物质的量浓度之比为1∶3 C．混合物中，FeO的物质的量无法确定，但Fe比Fe2O3的物质的量多 D．混合物中，Fe2O3的物质的量无法确定，但Fe比FeO的物质的量多 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：I.向瓶中加入饱和溶液，按图1所示连接装置； II.打开磁力搅拌器，立即加入10% NaOH溶液； III.采集瓶内空气中含量和溶液中含量(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。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 ；生成红褐色沉淀的化学方程式是 。 （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 。 直击高考 15．部分氧化的Fe—Cu合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共5.76g，经如图处理： 下列说法不正确的是（ ） A．样品中Fe元素的质量为2.24 g B．V＜896 C．参与反应的n(H2SO4) = 0.04 mol D．滤液A中的阳离子为Fe2+、Cu2+、H+ 16.铁及其化合物在日常生产生活中有着广泛应用。 I．在常温下，Fe与水并不起反应，但在高温下，Fe与水蒸气可发生反应。现设计如下装置完成高温下“Fe与水蒸气反应”的实验，并检验其产物(已知：Fe3O4中Fe的化合价为+2价、+3价)。 （1）装置B中发生反应的化学方程式为 。 （2）装置C中导管“短进长出”的原因 。 （3）取反应后得到的黑色粉末放入一试管中，加入稀硫酸将固体溶解，再滴加几滴KSCN溶液，振荡，溶液没有出现红色，原因是 (用离子方程式表示)。 Ⅱ.某学生设计了如图装置制备白色Fe(OH)2固体。 （4）配置NaOH溶液和稀硫酸时，需将所用蒸馏水加热煮沸后，冷却至室温再用于配置，加热煮沸的目的是 。 （5）开始实验时，先打开止水夹，待装置中空气已排尽，再关闭止水夹。 ①关闭止水夹前，请设计实验证明装置中空气已排尽： 。 ②装置Ⅱ中发生反应的主要化学方程式为 。 ③若未排净装置中的空气，则装置Ⅱ中观察到的实验现象为 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第三章 铁 金属材料 第一节 铁及其化合物 课时作业 第二课时 铁的重要化合物—铁的氧化物和氢氧化物 基础达标 1．我国宋代的药物著作《开宝本草》中记载了铁华粉的制法：“取钢煅作叶如笏或团，平面磨错令光净，以盐水洒之，于醋瓮中阴处埋之一百日，铁上生衣，铁华成矣。”由此判断铁华粉是指（ ） A．铁粉 B．氢氧化亚铁 C．氢氧化铁 D．醋酸亚铁 【答案】D 【解析】铁华粉的制法为：取钢煅作叶，令表光净、以盐水洒之并置于浓醋瓮中，阴处埋之百日，则铁上生衣，铁华成矣，由信息可知，Fe与醋酸反应生成铁华粉，铁是活泼金属，能与酸反应亚铁盐，即铁能与醋酸反应生成醋酸亚铁，所以铁华粉是指醋酸亚铁，故答案为D。 2．下列物质的化学式与其俗名匹配且相关叙述合理的是（ ） A．磁性氧化铁：FeO，为黑色晶体 B．铁红：Fe2O3，可用作红色油漆的颜料 C．生石灰：CaO，可作干燥NH3、CO2等气体 D．绿矾：FeSO4·7H2O，可用于杀菌消毒 【答案】B 【解析】A．磁性氧化铁为四氧化三铁，A不合理；B．铁红为氧化铁，可用作红色油漆、涂料等的颜料，B合理；C．生石灰即氧化钙，可以吸水作干燥剂，但不能干燥CO2气体，C不合理；D．绿矾（FeSO4·7H2O）不能用于杀菌消毒，D不合理；综上所述答案为B。 3.下列关于铁的氧化物的叙述中，不正确的是（ ） A．常见铁的氧化物有FeO、Fe2O3、Fe3O4 B．铁的氧化物均可与酸反应生成盐和水 C．Fe2O3是红棕色粉末，可通过氢氧化铁高温分解制得 D．铁的氧化物均可与水反应生成碱 【答案】D 【解析】A．铁元素可以形成三种氧化物，分别是FeO、Fe2O3、Fe3O4，A正确；B．FeO、Fe2O3是碱性氧化物，能与酸反应生成盐和水，Fe3O4虽不是碱性氧化物，但也能与酸反应生成盐（两种）和水，B正确；C．Fe2O3是红棕色粉末，俗称铁红，可通过氢氧化铁高温分解制得：2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O，C正确；D．铁的氧化物均不溶于水，也不会和水反应，D错误； 故本题选D。 4.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、Fe2O3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．Fe3O4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O2氧化为Fe(OH)3，错误；B项，FeO、Fe2O3均为碱性氧化物，故均具有碱性氧化物的通性，都能与盐酸反应，正确；C项，Fe(OH)2只能通过复分解反应得到，Fe(OH)3可由Fe(OH)2与O2、H2O发生化合反应得到，正确；D项，Fe3O4俗称磁性氧化铁，其组成可表示为FeO·Fe2O3，Fe元素的化合价可看作既有＋2又有＋3，正确。 5．下列叙述正确的是（ ） ①铁能被磁铁吸引 ②人体内的血红蛋白中含铁元素 ③Fe在纯氧中燃烧可得到Fe2O3 ④Fe2O3不可与水反应得到Fe(OH)3，所以不能通过化合反应制得Fe(OH)3 ⑤Fe(OH)2在空气中加热，可得到FeO A．①② B．②④ C．②③④⑤ D．①②⑤ 【答案】A 【解析】①铁能被磁铁吸引，故正确；②人体内的血红蛋白中含铁元素，故正确；③铁在纯氧中燃烧得到的是Fe3O4，故错误；④Fe(OH)3可通过4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3化合反应制得，故错误；⑤Fe(OH)2在空气中加热得到的是Fe2O3，故错误；答案选A。 6．下列有关铁、铁矿石与铁的氧化物的说法正确的是（ ） A．在自然界中，不可能有游离态的铁存在 B．赤铁矿的主要成分是Fe2O3，Fe2O3俗称铁红，磁铁矿的主要成分是Fe3O4 C．FeO不稳定，在空气中加热迅速被氧化成Fe2O3 D．铁的氧化物能与酸反应生成盐和水，因此Fe3O4、Fe2O3、FeO都是碱性氧化物 【答案】B 【解析】A．在地球上，没有游离态的铁存在，但星球爆炸产生的陨铁中，含有游离态的铁，A不正确；B．磁铁矿的主要成分是磁性氧化铁，化学式为Fe3O4，赤铁矿俗称铁红，其主要成分是Fe2O3，可用于生产红色颜料和红色油漆，B正确；C．FeO中Fe2+具有还原性，性质不稳定，在空气中加热易被氧化成Fe3O4，C不正确；D．Fe2O3、FeO与酸反应都生成盐和水，二者都是碱性氧化物，但Fe3O4与酸反应生成两种盐，不属于碱性氧化物，D不正确；故选B。 7．下列关于铁元素的化合物描述错误的项目数是（ ） 代表物 类别 铁元素价态 部分性质描述 Fe3O4 氧化物 +1价 具有磁性的黑色晶体 Fe(OH)2 碱 +2价 白色，在空气中迅速变成灰绿色最终变成红褐色 Fe(OH)3 碱 +3价 红褐色，对热很稳定 FeCl3 盐 +3价 FeCl3溶液中的Fe3+能被Mg还原成Fe2+ A．1项 B．2项 C．3项 D．4项 【答案】B 【解析】四氧化三铁中铁元素化合价既有+2价又有+3价，四氧化三铁铁元素化合价描述错误；氢氧化铁受热易分解生成氧化铁和水，氢氧化铁的部分性质描述错误；共有2项错误，答案选B。 8．下列实验能达到实验目的的是（ ） A B C D 蒸发结晶NaCl 制备氢氧化铁胶体 制备Fe(OH)2 干燥氯气 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【解析】A．蒸发结晶NaCl应该在蒸发皿中进行，故A错误；B．制备氢氧化铁胶体的方法是向沸水中滴加饱和氯化铁溶液，故B错误；C．用夹子将a处打开，酸与铁反应产生H2排除装置中的空气，再讲a处关闭，左边试管内的FeSO4会自动流入右边试管内，可明显看到白色絮状Fe(OH)2生成，并保持很长时间，故C正确；D．氯气能和碱性物质反应，不能用碱石灰干燥氯气，故D错误；故选C。 9．某消毒液的主要成分为NaClO，还含有一定量的NaOH。下列用来解释事实的方程式中，不合理的是（ ） A．该消毒液可用NaOH溶液吸收Cl2制备：Cl2+2OH-=ClO-+Cl-+H2O B．该消毒液中加少量FeSO4溶液会变黄：2Fe2++ClO-+2H+=Cl-+2Fe3++H2O C．该消毒液与洁则灵(主要成分为HCl)混用，产生有毒Cl2：2H++Cl-+ClO-=Cl2↑+H2O D．该消毒液加白醋生成HClO，可增强漂白作用：CH3COOH+ClO-=HClO+CH3COO- 【答案】B 【解析】A．NaOH与氯气反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，离子方程式为Cl2+2OH-=ClO-+Cl-+H2O，故A正确；B．消毒液中加少量FeSO4溶液会变黄是因为次氯酸根将亚铁离子氧化成三价铁离子，该反应环境为碱性，生成的三价铁离子转化为氢氧化铁，离子方程式为：2Fe2++ClO-+H2O+4OH-=Cl-+2Fe(OH)3↓，故B错误；C．NaClO与HCl发生氧化还原反应生成氯气，离子方程式正确，故C正确；D．HClO酸性比醋酸弱，根据强酸制弱酸原理，则醋酸可与NaClO反应生成HClO，离子方程式正确，故D正确；故选：B。 10.一定质量FeO、Fe3O4的混合物，在足量气流中加热充分反应，冷却后称得剩余固体全为铁单质，且比原固体混合物减轻了1.6g；将等质量的原混合物与硫酸反应，欲使之完全溶解，需0.5的硫酸的体积至少为 A．0.1L B．0.2L C．0.4L D．0.5L 【答案】B 【解析】FeO、Fe3O4的混合物，在足量H2气流中加热充分反应，冷却后称得剩余固体比原混合物减轻1.6g为混合物中氧原子的质量，其物质的量1.6g÷16g/mol=0.1mol；将等质量的FeO、Fe3O4的混合物与硫酸反应，欲使之完全溶解，当恰好反应时需要硫酸的体积最小，此时恰好生成FeSO4、Fe2(SO4)3，所需硫酸根离子的量与FeO、Fe3O4的混合物中O原子物质的量相等，故n(H2SO4)=0.1mol，需0.5mol/L的硫酸的体积至少为0.1mol÷0.5mol/L=0.2L；故选B。 能力提升 11．下列叙述不正确的是（ ） A．Fe3O4与HCl反应生成FeCl2、FeCl3，但Fe3O4不是碱性氧化物 B．漂白粉既可作漂白棉、麻、纸张的漂白剂，又可用作游泳池等场所的消毒剂 C．Na2CO3和NaHCO3的溶液均显碱性，均可用于治疗胃酸过多 D．Na2O2可与CO2发生反应产生氧气，故Na2O2可在呼吸面具或潜水艇中作为氧气来源 【答案】C 【解析】A．Fe3O4与HCl反应生成FeCl2、FeCl3和H2O，但Fe3O4不是碱性氧化物，故A正确；B．漂白粉具有强氧化性，既可作漂白棉、麻、纸张的漂白剂，又可用作游泳池等场所的消毒剂，故B正确；C．Na2CO3碱性太强，不能用其治疗胃酸过多，故C错误；D．Na2O2可与CO2发生反应产生碳酸钠和氧气，故Na2O2可在呼吸面具或潜水艇中作为氧气来源，故D正确；故选：C。 12.价一类二维图是学习元素化合物知识的重要模型和工具，它以元素的化合价为纵坐标，以物质类别为横坐标。下图为铁元素的价一类二维图，其中的箭头表示部分物质间的转化关系。下列说法正确的是（ ） A．用铁丝与水蒸气高温下反应可实现上述转化① B．加热Fe(OH)3发生转化③ C．实现转化⑤可以加入NaOH溶液 D．Fe与强氧化剂可以发生转化⑥ 【答案】B 【解析】A．铁丝与水蒸气高温下反应生成Fe3O4，A错误；B．Fe(OH)3受热分解生成Fe2O3，B正确；C．Fe(OH)3中加入NaOH无法生成Fe3+，实现转化⑤通常加入酸，C错误；D．Fe与强氧化剂反应生成Fe3+无法生成Fe2+，D错误；故答案选B。 13．在由Fe、FeO和Fe2O3组成的混合物中加入100mL2mol/L的盐酸，恰好使混合物完全溶解，并放出448mL气体(标准状况)，此时溶液中无Fe3+离子，则下列判断正确的是 A．混合物中三种物质反应时消耗盐酸的物质的量之比为1∶1∶3 B．反应后所得溶液中的与的物质的量浓度之比为1∶3 C．混合物中，FeO的物质的量无法确定，但Fe比Fe2O3的物质的量多 D．混合物中，Fe2O3的物质的量无法确定，但Fe比FeO的物质的量多 【答案】C 【解析】Fe、FeO和Fe2O3组成的混合物与盐酸发生反应，首先是氧化物溶于酸，反应为：FeO+2HCl=FeCl2+H2O、Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O，然后发生Fe3+和Fe的反应，即Fe+2Fe3+=3Fe2+，最后发生Fe+2H+=Fe2++H2↑，由于有气体生成可知Fe与盐酸发生了反应，则Fe3+完全被Fe消耗，溶液中不存在Fe3+，溶质只有FeCl2，据此分析解答。A．由分析可知，Fe既与Fe3+反应，Fe ～2Fe3+ ～Fe2O3，又与盐酸反应，因此Fe比Fe2O3的物质的量多，但无法确定FeO的物质的量，故不能确定三者消耗的盐酸的物质的量，故A错误；B．反应后所得溶液为FeCl2溶液，阳离子和阴离子的物质的量之比为1:2，故B错误；C．混合物恰好完全溶解，且无Fe3+ 离子，溶液中溶质为FeCl2，由反应Fe+2Fe3+=3Fe2+知，Fe和Fe2O3反应时，二者消耗的物质的量相同，所以Fe比Fe2O3的物质的量多，故C正确；D．由A、C分析知，FeO的物质的量无法确定，但Fe比Fe2O3的物质的量多，故D错误；故选C。 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：I.向瓶中加入饱和溶液，按图1所示连接装置； II.打开磁力搅拌器，立即加入10% NaOH溶液； III.采集瓶内空气中含量和溶液中含量(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。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 ；生成红褐色沉淀的化学方程式是 。 （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 。 【答案】（1）使沉淀与氧气充分接触 （2）Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓ （3）Fe(OH)3 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 （4）瓶内空气中、溶液中O2含量均降低，沉淀颜色改变 【详解】（1）向饱和FeSO4溶液中加入NaOH溶液时，生成氢氧化亚铁，搅拌可使混合物充分混合，使沉淀与氧气充分接触，故答案为：使沉淀与氧气充分接触； （2）硫酸亚铁与氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁沉淀和硫酸钠，则白色沉淀是Fe(OH)2，离子方程式是Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓，故答案为：Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓； （3）Fe(OH)2与空气中的氧气反应生成氢氧化铁，则红褐色的沉淀为Fe(OH)3，生成红褐色沉淀的方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，故答案为：Fe(OH)3；4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3； （4）根据题图2和图3可以知道，瓶内空气中、溶液中O2含量均降低，沉淀颜色发生改变，说明O2参与反应，故答案为：瓶内空气中、溶液中O2含量均降低，沉淀颜色改变。直击高考 15．部分氧化的Fe—Cu合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共5.76g，经如图处理： 下列说法不正确的是（ ） A．样品中Fe元素的质量为2.24 g B．V＜896 C．参与反应的n(H2SO4) = 0.04 mol D．滤液A中的阳离子为Fe2+、Cu2+、H+ 【答案】D 【解析】部分氧化的合金样品中含有铁、铜、氧化铁和氧化铜，由题给流程可知，合金样品与足量稀硫酸反应、过滤得到VmL氢气、3.2g铜和含有稀硫酸、硫酸亚铁的滤液A；滤液A与足量氢氧化钠溶液反应、过滤得到氢氧化亚铁沉淀，沉淀充分灼烧得到3.2g氧化铁；由铜原子和铁原子个数守恒可知，样品中铜元素、铁元素的物质的量分别为3.2g/64g/mol=0.05mol、3.2g/160g/mol×2=0.04mol，则合金中铁元素的质量为0.04mol×56g/mol=2.24g、氧元素的物质的量为(5.76g-3.2g-2.24g)/16g/mol=0.02mol，由水的分子式可知，反应中消耗氢离子的物质的量为0.02mol×2=0.04mol，由铁元素的物质的量可知，参加反应的硫酸物质的量为0.04mol，所以稀硫酸与铁反应生成标准状况下氢气的体积为(0.04mol×2—0.04mol) ×1/2×22.4L/mol×103mL/L=448mL。A．由分析可知，样品中铁元素的质量为2.24 g，故A正确；B．由分析可知，反应生成标准状况下氢气的体积为448mL，则V＜896，故B正确；C．由分析可知，参与反应的硫酸物质的量为0.04mol，故C正确；D．由分析可知，滤液A为含有稀硫酸和硫酸亚铁的混合溶液，溶液中的阳离子为亚铁离子和氢离子，不含有铜离子，故D错误；故选D。 16.铁及其化合物在日常生产生活中有着广泛应用。 I．在常温下，Fe与水并不起反应，但在高温下，Fe与水蒸气可发生反应。现设计如下装置完成高温下“Fe与水蒸气反应”的实验，并检验其产物(已知：Fe3O4中Fe的化合价为+2价、+3价)。 （1）装置B中发生反应的化学方程式为 。 （2）装置C中导管“短进长出”的原因 。 （3）取反应后得到的黑色粉末放入一试管中，加入稀硫酸将固体溶解，再滴加几滴KSCN溶液，振荡，溶液没有出现红色，原因是 (用离子方程式表示)。 Ⅱ.某学生设计了如图装置制备白色Fe(OH)2固体。 （4）配置NaOH溶液和稀硫酸时，需将所用蒸馏水加热煮沸后，冷却至室温再用于配置，加热煮沸的目的是 。 （5）开始实验时，先打开止水夹，待装置中空气已排尽，再关闭止水夹。 ①关闭止水夹前，请设计实验证明装置中空气已排尽： 。 ②装置Ⅱ中发生反应的主要化学方程式为 。 ③若未排净装置中的空气，则装置Ⅱ中观察到的实验现象为 。 【答案】（1）3Fe+4H2O(g) Fe3O4+H2 （2）氢气密度小于空气，短进长出有利于排尽装置内空气 （3）2Fe3++Fe=3Fe2+ （4）除去蒸馏水中溶解的O2 （5）在装置Ⅱ的支管口处点燃排出的气体，观察到淡蓝色火焰，证明装置中空气已排尽 FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4 生成的白色絮状沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色 【解析】（1）还原铁粉与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，反应过程中铁元素化合价降低，氢元素化合价升高，其化学反应方程式为3Fe+4H2O(g) Fe3O4+H2； （2）氢气的密度比空气小，选择短管进气可将C管中的空气从长管中排除，最后C管中可收集到纯净的氢气，收集到纯净的氢气在点燃E处的酒精灯，可做CuO的还原实验了，所以短管进长管出可排除装置内的空气； （3）滴加几滴KSCN溶液，振荡，溶液没有出现红色的原因是形成的Fe3+和过量的铁粉反应生成二价铁，其反应的离子方程式为2Fe3++Fe=3Fe2+； （4）Fe(OH)2容易被氧化，制备Fe(OH)2时要小心水溶液中溶解的O2的影响，所以配置NaOH溶液时，通常用加热煮沸的方法除去蒸馏水中溶解的O2； （5）①因为O2对制取Fe(OH)2沉淀影响很大，所以要排除O2的干扰，为了验证O2已经排除，可在装置Ⅱ的支管口处点燃排出的气体，观察到淡蓝色火焰，证明装置中空气已排尽；②装入试剂后开始实验时，止水夹处于打开状态，稀硫酸和铁粉反应生成氢气和硫酸亚铁，产生的氢气能驱赶装置内的空气，关闭止水夹，能把FeSO4压入Ⅱ中，同时防止空气进入装置Ⅱ，产生白色的絮状Fe(OH)2沉淀，其化学反应方程式为FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4；③若未排净装置中的空气，则Ⅱ中氢氧化亚铁被氧气氧化为氢氧化铁，则白色沉淀变为灰绿色，最终变为红褐色。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$