第三章　第一节　第1课时　铁及其氧化物

第三章铁金属材料第一节铁及其化合物第1课时铁及其氧化物课后·训练提升1.指南针是我国古代四大发明之一,制造指南针的磁性物质是()。A.FeOB.Fe2O3C.Fe3O4D.Fe答案:C2.铁的氧化物有很多,在中学化学中经常提到的有FeO、Fe2O3和Fe3O4,而且在一定条件下它们之间是可以相互转化的,例如在1400℃以上的温度下加热Fe2O3时,Fe2O3会部分失去氧,生成Fe3O4。下列有关说法正确的是()。A.FeO、Fe2O3和Fe3O4均为黑色固体B.Fe3O4常写成FeO·Fe2O3,其中既有+2价的Fe,又有+3价的Fe,所以Fe3O4是一种混合物C.热稳定性Fe2O3>Fe3O4D.FeO和Fe2O3均可与盐酸反应,且反应类型均为复分解反应答案:D解析:FeO和Fe3O4均为黑色固体,Fe2O3为红棕色固体,A项错误。Fe3O4是一种纯净物,B项错误。在1400℃以上的温度下加热Fe2O3时,Fe2O3会部分失去氧,生成Fe3O4,说明四氧化三铁稳定,C项错误。FeO和Fe2O3均可与盐酸反应生成盐和水,反应过程中无元素化合价变化,反应类型均为复分解反应,D项正确。3.下列试剂中,不能实现“Fe→FeCl2”转化的是()。A.氯气 B.稀盐酸C.氯化铁溶液 D.氯化铜溶液答案:A解析:Cl2具有强氧化性,Fe与Cl2反应生成FeCl3,不能实现转化,A项错误。Fe与盐酸反应生成FeCl2和氢气,可以实现转化,B项正确。Fe与FeCl3反应生成FeCl2,可以实现转化,C项正确。Fe与CuCl2发生置换反应生成FeCl2和Cu,可以实现转化,D项正确。4.还原铁粉与水蒸气反应的装置如图所示,下列有关该实验的说法正确的是()。A.反应生成Fe(OH)3B.湿棉花的主要作用是冷却试管,防止炸裂C.肥皂液的主要作用是检验生成的H2D.铁粉与水蒸气反应后,可立即用磁铁将剩余铁粉分离出来答案:C解析:铁与水蒸气反应生成Fe3O4,A项错误。湿棉花的作用是提供水蒸气,B项错误。使用肥皂液的作用是检验反应中生成的H2,反应一段时间后,有肥皂泡吹起时,用点燃的火柴靠近肥皂泡,当听到爆鸣声时,说明“铁与水蒸气”反应生成了H2,C项正确。铁粉与水蒸气反应生成的产物四氧化三铁也可以被磁铁吸引,不能分离出铁,D项错误。5.FeO、Fe2O3的混合物在足量CO气流中加热充分反应,冷却后剩余固体的质量比原混合物质量减小0.8g,若将同质量的混合物与盐酸反应,欲使其完全溶解需1mol·L-1的盐酸的体积为()。A.200mL B.100mLC.50mL D.无法计算答案:B解析:FeO、Fe2O3的混合物在CO气流中加热充分反应,生成Fe,冷却后剩余固体比原混合物质量减小0.8g,则减小的质量为氧元素的质量,将FeO、Fe2O3的混合物与盐酸反应生成FeCl2、FeCl3,相当于氧化物中的O被Cl代替,则需1mol·L-1的盐酸的体积V(HCl)=0.8g16g·mol6.“秦砖汉瓦”是我国传统建筑文化的一个缩影。同是由黏土烧制的砖瓦,有的是黑色的,有的却是红色的,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,分别生成了黑色的CuO和红色的CuD.土壤中含有的铁元素经过不同工艺煅烧,分别生成了黑色的Fe3O4或FeO和红色的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,故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Fe2O3·3H2O。有关反应的化学方程式如下:①2Fe+2H2O+O22Fe(OH)2,②4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3,③2Fe(OH)3Fe2O3·3H2O。(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(填序号)。

答案:(1)红棕色(2)①②解析:(1)Fe2O3为红棕色固体。(2)反应①②都是有单质参加的化合反应,为氧化还原反应。反应③中无元素化合价变化,为非氧化还原反应。8.合成氨工业生产中所用的α-Fe催化剂的主要成分是FeO、Fe2O3。(1)某FeO和Fe2O3的混合物中,铁、氧原子的物质的量之比为4∶5,其中Fe2+与Fe3+的物质的量之比为。

(2)当催化剂中Fe2+与Fe3+的物质的量之比为1∶2时,其催化活性最高,此时铁的氧化物的混合物中铁的质量分数为(用小数表示,保留2位小数)。

(3)以Fe2O3为原料制备上述催化剂,可向其中加入适量C粉,发生反应:2Fe2O3+C4FeO+CO2↑。为制得这种活性最高的催化剂,应向480gFe2O3粉末中加入C粉的质量为g。

答案:(1)1∶1(2)0.72(3)6解析:(1)设混合物中的FeO、Fe2O3的物质的量分别为x和y,则x+2yx+3y=45,解得x∶y=2∶1,所以混合物中Fe2+与Fe3+的物质的量之比为1∶1。(2)Fe2+与Fe3+的物质的量之比为1∶2,即FeO和Fe2O3的物质的量之比为1∶1,所以此混合物的组成相当于Fe3O4,所以混合物中铁的质量分数为3×563×56+4×16≈0.72。(3)设480gFe2O3粉末中与C粉反应的Fe2O3的物质的量为x,480gFe22Fe2O3+C4FeO+CO2↑x 12x2催化剂中FeO和Fe2O3的物质的量之比为1∶1,所以3mol-x2x=11,解得x=1mol,因此加入C粉的质量为12×1mol×12g第三章铁金属材料(时间：45分钟满分：100分)一、选择题(本大题共12个小题，每小题3分，共36分，在每小题给出的四个选项中，有一项是符合题目要求的)1．Fe3＋在反应中主要表现的化学性质是()A．氧化性 B．还原性C．既有氧化性又有还原性 D．可燃性【答案】A2．下列溶液长期暴露在空气中会变质的是()A.CuSO4溶液 B.KCl溶液C.FeSO4溶液 D.NaCl溶液【答案】C3．下列物质能与含Fe3＋的溶液大量共存的是() A.铁粉 B.氢氧化钠溶液 C.硫酸铜溶液 D.铜粉【答案】C4．下列生活用品用金属材料制作而成的是() A.陶瓷杯 B.不锈钢碗 C.塑料盆 D.玻璃茶壶【答案】B5．下列说法正确的是()A．Cu与FeCl3溶液反应可生成CuCl2B．向CuSO4溶液中加入铁粉，有红色固体析出，Fe2＋的氧化性强于Cu2＋的氧化性C．稀硫酸和铜粉反应可制备硫酸铜D．将铜粉加入1.0mol·L－1Fe2(SO4)3溶液中，现象是溶液变蓝，有黑色固体出现【答案】A【解析】向CuSO4溶液中加入铁粉发生反应：Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu，Cu2＋是氧化剂、Fe2＋是氧化产物，氧化剂的氧化性大于氧化产物，说明Cu2＋的氧化性强于Fe2＋的氧化性，B错误；稀硫酸和铜粉不反应，应该用氧化铜与稀硫酸反应制取硫酸铜，C错误；将铜粉加入1.0mol·L－1Fe2(SO4)3溶液中发生反应：2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋，现象是溶液变蓝，没有黑色固体出现，D错误。6．下列反应中符合该卡通情境的是()=A．C＋2CuOeq\o(=,\s\up7(高温))2Cu＋CO2↑B．Cu＋2AgNO3=Cu(NO3)2＋2AgC．Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2D．BaCl2＋Na2SO4=BaSO4↓＋2NaCl【答案】B7．下列有关金属及其合金的说法不正确的是()A．目前我国流通的硬币是由合金材料制造的B．所有合金材料都具有较强的抗腐蚀能力C．镁在空气中燃烧发出耀眼的白光，可用于制作照明弹D．日用铝制品表面覆盖着氧化膜，对金属起保护作用【答案】B8．下列叙述正确的是()A．明矾用作净水剂不涉及化学变化B．只滴加NaOH溶液能鉴别NaCl、CuCl2、MgCl2、Na2SO4四种溶液C．氢氧化铝具有弱碱性，故可用于制胃酸中和剂D．氧化铁能与酸反应，故可用于制作红色涂料【答案】C9．汞合金是目前使用较多的补牙材料。英国《新科学家》杂志发表了一篇文章，对汞合金补牙材料的安全性提出了质疑。汞合金补牙材料中除了水银外，还含有锌、锡、铜等金属。下列有关汞合金的说法不正确的是()A．汞合金是一种具有金属特性的物质B．汞合金的强度和硬度比锡的大C．汞合金的熔点比汞的低D．汞合金的毒性远低于汞的毒性【答案】C【解析】补牙的结果是得到强度较大的固体，所以汞合金应不是液态，即其熔点不会比汞的低，C不正确。10．在500mLNaOH溶液中加入足量铝粉，反应完全后共收集到标准状况下的气体33.6L，该NaOH溶液的浓度为()A．1mol·L－1 B．2mol·L－1C．1.5mol·L－1 D．3mol·L－1【答案】B【解析】2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑2mol67.2Ln(NaOH)33.6Ln(NaOH)＝eq\f(2mol×33.6L,67.2L)＝1mol，c(NaOH)＝eq\f(1mol,0.5L)＝2mol·L－1。11．下表中对离子方程式书写的评价正确的是()选项离子方程式评价A将铜屑加入含Fe3＋的溶液中：Fe3＋＋Cu=Fe2＋＋Cu2＋正确BNa2O2与H2O反应：Na2O2＋H2O=2Na＋＋2OH－＋O2↑错误，氧元素质量不守恒CNaOH溶液与氧化铝反应：Al2O3＋2OH－=2AlOeq\o\al(－,2)＋H2O错误，产物应该是Al(OH)3D向Fe(OH)3中加入足量稀盐酸：OH－＋H＋=H2O正确【答案】B12．下列各物质中，X是主体物质，Y是少量杂质，Z是除杂试剂，其中所加试剂正确的一组是()选项ABCDXCO2FeCl3溶液Fe2O3Na2SO4溶液YCOCuCl2AlNa2CO3ZNaOH溶液FeNaOH溶液BaCl2溶液【答案】C二、选择题(本大题共4个小题，每小题5分，共20分，在每小题给出的四个选项中，有一项是符合题目要求的)13．太空舱中可利用NiFe2O4作催化剂将航天员呼出的二氧化碳转化为氧气。已知Fe元素的化合价为＋3价，则Ni元素的化合价为()A．＋1 B．＋2C．＋3 D．＋4【答案】B14．室温时，向四份各1L0.01mol·L－1的盐酸中分别加入0.02mol下表中的金属，反应完成后再加入0.01mol的另一种金属，在全过程中，放出气体最多的是()选项ABCD第一次加入AlAlZnMg第二次加入NaMgAlCu【答案】A15．等量的铁粉分别与足量的盐酸、水蒸气在一定的条件下充分反应，则在相同的条件下，产生氢气的物质的量之比是()A．1∶1 B．3∶4C．2∶3 D．4∶3【答案】B【解析】令Fe的物质的量为1mol，则：Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑1mol1mol3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H21moleq\f(4,3)mol相同条件下体积之比等于物质的量之比，则两反应中生成氢气体积之比为1mol∶eq\f(4,3)mol＝3∶4。16．下列操作中，溶液的颜色不发生变化的是()A．氢氧化钠溶液中滴加稀盐酸B．硫酸铁溶液中滴加硫氰化钾溶液C．硫酸铜溶液中加入铁粉D．氯化铁溶液中加入铁粉【答案】A三、非选择题(本大题共3个小题，共44分，请按要求作答)17．(14分)为确定某铝热剂(含氧化铁和铝)的组成，分别进行下列实验：(1)若取ag样品，向其中加入足量的NaOH溶液，测得生成的气体(标准状况，下同)体积为bL。反应的化学方程式是_______________________________________________；样品中铝的质量为________g。(2)另取ag样品将其点燃，恰好完全反应，该反应的化学方程式是2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3，氧化铁与铝的质量比是________。(3)待(2)中反应产物冷却后，加入足量盐酸，测得生成的气体体积为cL，该气体与(1)中所得气体的体积比c∶b＝________。【答案】(14分)(1)2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑(3分)eq\f(9b,11.2)(3分)(2)80∶27(4分)(3)2∶3(4分)【解析】(1)铝热剂中的铝与NaOH反应，铝与氢气的关系式为2Al～3H22×27g3×22.4Lm(Al)bL所以：m(Al)＝eq\f(54b,67.2)g＝eq\f(9b,11.2)g。(2)根据反应：2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3，氧化铁与铝的质量比为m(Fe2O3)∶m(Al)＝160∶54＝80∶27。(3)根据2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3可知，Fe和Al的物质的量相等，则产生的H2体积比为2∶3。18．(16分)已知X为Fe2O3和CuO的混合物，且氧化性强弱顺序：Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Fe2＋。X样品可发生如图所示的转化关系：(1)写出步骤③可能发生反应的离子方程式(共有3个)：____________________________________________________________________________________________________________________________。(2)若溶液E中只有一种金属离子，则一定是____________________；若溶液E中含有两种金属离子，则一定是________________________。(3)若D固体是纯净物，该固体是______(填化学式)。(4)印刷电路板是由高分子材料和铜箔复合而成的，可用FeCl3溶液作“腐蚀剂”刻制印刷电路板，该过程发生反应的离子方程式为___________________________________。【答案】(16分)(1)2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋、Cu2＋＋Fe=Fe2＋＋Cu、2H＋＋Fe=Fe2＋＋H2↑(6分)(2)Fe2＋(2分)Fe2＋、Cu2＋(3分)(3)Cu(2分)(4)2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋(3分)19．(14分)如右图所示装置，可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化的颜色变化。实验时必须使用铁屑和6mol·L－1的硫酸，其他试剂任选。填写下列空白：(1)B中盛有一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的试剂是________，A中反应的离子方程式是____