第3章 第1节 第2课时 铁、铁的氧化物及氢氧化物（Word练习）-【精讲精练】2024-2025学年高中化学必修第一册（鲁科版2019）

[基础训练] 1．在一定条件下，铁与有关物质反应，所得产物错误的是(　　) A．FeFeCl3 B．FeFeS C．FeFe(OH)3 D．FeFe3O4 解析　氯气是强氧化剂，可将变价金属氧化成最高价态，故A正确；硫是弱氧化剂，硫与铁反应生成硫化亚铁，故B正确；铁与水蒸气在高温条件下反应生成四氧化三铁和氢气，故C错误；铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，故D正确。 答案　C 2．在下列各溶液中分别加入铁片，片刻后取出铁片洗净、干燥、称量，使铁片质量增加的溶液是(　　) A．稀H2SO4　　　　　　 B．Zn(NO3)2 C．CuSO4 D．FeCl3 解析　铁片和稀H2SO4反应生成FeSO4和H2，反应片刻后将铁片取出、洗净、干燥、称量，铁片质量减少，A项不符合题意；Zn(NO3)2与铁片不反应，B项不符合题意；铁片和CuSO4反应生成FeSO4和Cu，析出的铜附着在铁片上，根据反应方程式可知，每消耗56 g铁同时析出64 g铜，故反应片刻后将铁片取出、洗净、干燥、称量，铁片质量增加，C项符合题意；铁片和FeCl3反应生成FeCl2，反应片刻后将铁片取出、洗净、干燥、称量，铁片质量减少，D项不符合题意。 答案　C 3．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 解析　③铁在纯氧中燃烧得到的是Fe3O4；④Fe(OH)3可通过4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3化合反应制得；⑤Fe(OH)2在空气中加热得到的是Fe2O3。 答案　A 4．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 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　B 5．向200 mL 0.1 mol·L－1的FeCl2溶液中加入适量的NaOH溶液，使Fe2＋恰好完全沉淀，过滤，小心加热沉淀，直到水分蒸干，再灼烧到质量不再变化，此时固体的质量为(　　) A．1.44 g B．1.6 g C．2.82 g D．4.36 g 解析　加入NaOH溶液发生反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓，加热、灼烧时又会发生下列变化：FeCl2→Fe(OH)2―→Fe(OH)3―→Fe2O3，根据反应前后铁原子守恒从而可得所得固体的质量为1.6 g。 答案　B 6．(2024·宜昌高一阶段练习)某矿石样品中可能含铁的氧化物，为确定其成分，进行如下操作：下列有关说法正确的是(　　) 矿石样品溶液甲溶液乙 A．向溶液乙中滴加KSCN溶液，溶液颜色变红，则原矿石样品中存在Fe3＋ B．向溶液甲中滴加KSCN溶液，溶液颜色变红，则原矿石样品中存在Fe3＋ C．向溶液乙中滴加几滴氢氧化钠溶液，一定出现红褐色沉淀 D．该矿石一定为赤铁矿 解析　向溶液乙中滴加KSCN溶液，溶液颜色变红，证明溶液乙中存在Fe3＋，但由于在溶液甲中加入了氯气，Cl2具有强氧化性，能够将Fe2＋氧化产生Fe3＋，因此无法证明原矿石样品中存在Fe3＋，A错误；向溶液甲中滴加KSCN溶液，溶液颜色变红，说明溶液甲中存在Fe3＋，则原矿石样品中存在＋3价的Fe3＋，B正确；溶液乙显酸性，加入NaOH溶液后，OH－先与H＋反应，不与Fe3＋反应，因此不出现红褐色沉淀，C错误。 答案　B 7．把一定量的铁粉投入氯化铁溶液中，完全反应后，所得溶液中Fe3＋和Fe2＋物质的量浓度之比为2∶3，则已反应的Fe3＋和未反应的Fe3＋物质的量之比为(　　) A．1∶1 B．2∶3 C．2∶1 D．3∶2 解析　铁粉放入三氯化铁溶液中，发生的反应为：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，设已反应的Fe3＋的物质的量为n，则 Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋ 　2　　　3 　 　n　　　1.5n 所得溶液中Fe3＋和Fe2＋物质的量浓度之比为2∶3，所以未反应的Fe3＋的物质的量为n，则已反应的Fe3＋和未反应的Fe3＋的物质的量之比＝n∶n＝1∶1。 答案　A 8．向一定量Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入1 000 mL 0.1 mol·L－1的盐酸，恰好完全溶解，所得溶液中加KSCN无红色出现，若用足量CO还原相同质量的此混合物，能得到铁的质量为(　　) A．11.2 g B．2.8 g C．5.6 g D．无法计算 解析　加入盐酸反应后的溶液遇KSCN不变红，说明溶质为FeCl2，据质量守恒：n(Fe)＝n(HCl)＝×0.1 mol＝0.05 mol，m(Fe)＝0.05 mol×56 g·mol－1＝2.8 g。 答案　B 9．某学习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①反应的离子方程式：_____________________________________。 (2)向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液最终生成Fe(OH)3浊液，该过程的现象为____________ ____________，此过程中发生的氧化还原反应为(用化学方程式表示)_________________。 (3)将FeCl3饱和溶液滴入沸水中，并继续煮沸至红褐色，制得的分散系③为________，把它与FeCl3溶液、Fe(OH)3浊液区别开来的实验方法是______________________________ ____________________________________________________________________________。 解析　(1)Fe2O3发生反应后变为FeCl3可知是Fe2O3与盐酸反应，离子方程式为：Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O；(2)向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液先生成Fe(OH)2，Fe(OH)2是白色沉淀，容易被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3，这个过程的现象为：生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最终变成红褐色，发生的氧化还原反应是Fe(OH)2被氧化的反应，化学方程式是：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3；(3)将FeCl3饱和溶液滴入沸水中并继续煮沸至红褐色，制得Fe(OH)3胶体；胶体与FeCl3溶液、Fe(OH)3浊液这三种分散系，其中Fe(OH)3浊液可通过直接观察可以区别出来，而胶体与FeCl3溶液两种分散系，其中胶体有丁达尔效应。 答案　(1)Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O (2)生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最终变成红褐色　4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3　(3)胶体　Fe(OH)3浊液可通过直接观察可以区别出来，而胶体与FeCl3溶液两种分散系，其中胶体有丁达尔效应，FeCl3溶液没有丁达尔效应 10．某小组研究铁与水蒸气的反应，两位同学分别进行了如图实验。 实验Ⅰ 实验Ⅱ 请回答： (1)实验Ⅰ中湿棉花的作用是________________________________________________。 (2)实验Ⅰ中反应的化学方程式是____________________________________________。 甲同学观察到实验Ⅰ中持续产生肥皂泡，实验Ⅱ中溶液B呈现红色。说明溶液A中含有Fe3＋。 (3)乙同学观察到实验Ⅰ中持续产生肥皂泡，但实验Ⅱ中溶液B未呈现红色。溶液B未呈现红色的原因是________________________________________________________，此时向溶液B中加入过量氢氧化钠溶液观察到的实验现象是_______________________________，写出发生反应的化学或离子方程式：_____________________________________________、________________________________________。 解析　(1)实验Ⅰ中湿棉花受热可以提供与铁反应的水蒸气；(2)实验Ⅰ中发生的反应为铁与水蒸气共热反应生成四氧化三铁和氢气，反应的化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2；(3)实验Ⅱ中溶液B未呈现红色说明溶液中不存在铁离子，可能原因是铁未完全反应，反应后的固体中含有未反应的铁，加入稀硫酸溶解时，四氧化三铁与稀硫酸反应生成的铁离子与铁恰好反应生成亚铁离子得到硫酸亚铁溶液；向硫酸亚铁溶液中加入氢氧化钠溶液时，硫酸亚铁与氢氧化钠反应生成白色氢氧化亚铁沉淀，白色沉淀迅速变为灰绿色，最终反应生成红褐色的氢氧化铁，反应中涉及的离子方程式为Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。 答案　(1)提供水蒸气　(2)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2　(3)反应后的固体中含有未反应的Fe，实验Ⅱ中Fe3＋全部被Fe还原为Fe2＋　立即产生白色沉淀，白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色　Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓　4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 [能力提升] 11．某铁矿石的有效成分是Fe2O3，粉碎后，用如图所示装置测该铁矿石有效成分的含量(杂质不参与反应)，称取2.00 g粉碎后的铁矿石于硬质玻璃管A中，充分反应后测得干燥管B质量增加1.32 g，C质量增加0.10 g，下列相关说法中错误的是(　　) A．应先通一段时间CO，称量干燥管B后，再加热硬质玻璃管A B．干燥管C的作用是防止空气中的水蒸气和CO2进入干燥管B C．在硬质玻璃管A中发生的反应中，Fe2O3为氧化剂 D．铁矿石有效成分的质量分数为86.0% 解析　先通CO排尽装置内的空气，防止干扰实验结果及出现安全事故，A项正确；没有干燥管C，空气中的CO2和水蒸气会进入干燥管B，导致干燥管B质量增加偏大，影响实验结果，B项正确；根据反应3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2，Fe2O3为氧化剂，C项正确；干燥管B质量增加1.32 g，即生成0.03 mol CO2，根据反应的化学方程式可知，2.00 g铁矿石中含有Fe2O3的质量为1.60 g，所以Fe2O3质量分数为×100%＝80.0%，D项错误。 答案　D 12．(双选)纳米级四氧化三铁是应用最为广泛的软磁性材料之一。共沉淀法是目前制备纳米四氧化三铁的重要方法，其流程如图所示： 下列说法错误的是(　　) A．该制备反应属于氧化还原反应 B．共沉淀法中FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O的物质的量之比最好为1∶2 C．通过检验滤液中是否存在Na＋可以判断氢氧化钠是否过量 D．另一种水热法制备Fe3O4纳米颗粒的总反应为3Fe2＋＋2S2O＋O2＋xOH－Fe3O4↓＋S4O＋2H2O，则每消耗3 mol OH－，有1.5 mol Fe2＋被氧化 解析　分析题图信息可知，溶液A和溶液B混合后加入NaOH溶液生成Fe3O4：Fe2＋＋2Fe3＋＋8OH－Fe3O4↓＋4H2O，没有元素化合价变化，因此该制备反应不属于氧化还原反应，A错误；Fe3O4，可以写成FeO·Fe2O3，N(Fe2＋)∶N(Fe3＋)＝1∶2，则共沉淀法中FeSO4·7H2O和FeCl·6H2O的物质的量之比最好为1∶2，B正确；Na＋不参与制备反应，过滤后Na＋留在滤液中，无论NaOH溶液过量还是少量，滤液中都存在Na＋，C错误；根据电荷守恒可得，另一种水热法制备Fe3O4纳米颗粒的总反应为3Fe2＋＋2S2O＋O2＋4OH－Fe3O4↓＋S4O＋2H2O，每消耗4 mol OH－，有2 mol Fe2＋被氧化，则每消耗3 mol OH－，有1.5 mol Fe2＋被氧化，D正确。 答案　AC 13．高铁酸钾(K2FeO4)是一种环保、高效、多功能饮用水处理剂，在水处理过程中，高铁酸钾转化为Fe(OH)3胶体，制备高铁酸钾的流程如图所示。下列叙述不正确的是(　　) A．反应Ⅰ的化学方程式是2Fe＋3Cl22FeCl3 B．反应Ⅱ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶3 C．污水处理过程中产生的Fe(OH)3胶体使悬浮物聚沉，利用了胶体具有较强吸附能力的特点 D．K2FeO4可以把废水中的CN－转化为两种无毒气体，反应中CN－是还原剂 解析　铁与氯气反应生成氯化铁，化学方程式是2Fe＋3Cl22FeCl3，A正确；反应Ⅱ中Cl元素化合价由＋1价降低为－1价，Fe元素化合价由＋3价升高到＋6价，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2，B错误；胶体具有吸附性，可以吸附悬浮于水中的固体小颗粒而使其发生聚沉，C正确；K2FeO4处理废水中的CN－时生成两种无毒气体，根据原子守恒，两种无毒气体应该是N2和CO2，N元素和C元素的化合价均升高，故CN－是还原剂，D正确。 答案　B 14．(2024·山西朔州一中高一开学检测)已知Fe2O3与H2的反应会因温度不同而生成Fe3O4。某兴趣小组在用H2还原Fe2O3的实验中，用磁铁吸出生成的黑色粉末X。为确定X的组成，又进行了相关实验探究。 (1)甲同学认为黑色粉末X能被磁铁吸引，因此X是铁单质。但乙同学不同意他的观点，原因是___________________________________________________________________。 (2)乙同学：先将少量黑色粉末X放入盛有足量硫酸铜溶液的烧杯中，搅拌，固体部分溶解，有红色物质析出，过滤，利用磁铁除去滤渣中的红色物质，然后向剩余滤渣中加入盐酸，滴加几滴KSCN溶液，溶液出现红色。通过分析现象，乙同学得出X的组成是Fe和Fe3O4。 ①写出剩余滤渣与盐酸反应的离子方程式： ________________________________________________________________________， 滴加KSCN溶液的目的是____________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②若在粉末X中直接加入盐酸、KSCN溶液，溶液不出现红色，则不出现红色的原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________________(用离子方程式表示)。 (3)丙同学的实验文案如下： ①加入H2O2溶液时，发生反应的离子方程式为 ________________________________________________________________________， 操作Z所需的玻璃仪器有________。 ②通过以上数据，可得出2.88 g黑色粉末X中各成分的物质的量为________________。 解析　(1)Fe、Fe3O4具有磁性，均能被磁铁吸引，故不能由能被磁铁吸引确定黑色粉末X就是铁单质。 (2)①将黑色粉末X放入盛有足量硫酸铜溶液的烧杯中，固体部分溶解，是Fe与CuSO4发生反应，析出的红色物质为Cu，除Cu后，向剩余滤渣中加入盐酸，滴加几滴KSCN溶液，溶液出现红色，可以证明溶液中存在Fe3＋，进而证明黑色粉末X中含有四氧化三铁，则剩余滤渣与盐酸反应的离子方程式为Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O。②X的组成是Fe和Fe3O4，直接加入盐酸后Fe3O4溶解，生成的氯化铁和铁反应得到氯化亚铁，即Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，再加KSCN溶液，不出现红色。 (3)黑色粉末X加入过量盐酸溶解后，加入H2O2溶液氧化，使铁元素全部转化为铁离子，加入足量氨水使铁离子全部沉淀，经操作Z即过滤得到沉淀，然后放在坩埚内灼烧至恒重，得到3.2 g红棕色固体(Fe2O3)。①黑色粉末X溶于盐酸后形成的Fe2＋可被H2O2氧化为Fe3＋，离子方程式为2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O。操作Z为过滤，所需玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒。②3.2 g Fe2O3的物质的量为＝0.02 mol，设X中Fe3O4的物质的量为x mol，单质铁的物质的量为y mol，则232 g·mol－1×x mol＋56 g·mol－1×y mol＝2.88 g,3x mol＋y mol＝0.02 mol×2＝0.04 mol，解得x＝0.01，y＝0.01。 答案　(1)Fe3O4也能被磁铁吸引 (2)①Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O　检验溶液中是否存在Fe3＋，确定黑色粉末X中Fe3O4的存在 ②Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋ (3)①2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O　漏斗、烧杯、玻璃棒 ②n(Fe3O4)＝0.01 mol、n(Fe)＝0.01 mol 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