化学必修第1册第3章 第1节 第1课时

A组·基础达标1．下列说法不正确的是()A．铁的氧化物均为黑色固体，均难溶于水B．Fe(OH)2在空气中易变质，生成红褐色的Fe(OH)3C．铁在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色的Fe3O4D．氢氧化亚铁为白色絮状沉淀【答案】A【解析】FeO是一种黑色粉末，Fe2O3是一种红棕色粉末，Fe3O4是一种具有磁性的黑色晶体，A错误。2．下列变化中，加入铁粉不可能实现的是()A．Ag＋→AgB．Fe3＋→Fe2＋C．H＋→H2D．Fe(OH)2→Fe(OH)3【答案】D【解析】铁粉具有还原性，而Fe(OH)2→Fe(OH)3中，Fe(OH)2被氧化。3．下列反应中，能置换出铁的是()A．Cu和FeSO4(溶液)B．Na和FeSO4(溶液)C．C和Fe2O3(高温)D．Ag和FeSO4(溶液)【答案】C【解析】Cu、Ag的金属活泼性比Fe弱，不发生反应，A、D均错误；钠先与水反应生成氢氧化钠和氢气，氢氧化钠再与硫酸亚铁反应产生氢氧化亚铁沉淀，B错误；3C＋2Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高温))3CO2↑＋4Fe，C正确。4．打印机使用的碳粉中含有磁性氧化物，下列物质有磁性的是()A．CuO B．Fe3O4C．Fe2O3 D．MnO2【答案】B5．铁及其化合物有多种用途，其中能用于制补血剂的是()A．还原性铁粉 B．Fe2O3C．Fe3O4 D．Fe(OH)3【答案】A6．下列关于铁与水反应的描述不正确的是()A．红热的铁能与水蒸气反应，用排水法收集产生的气体并点燃，能听到轻微“噗”声B．铁与水蒸气的反应是氧化还原反应C．常温下，Fe与H2O不反应，但在空气中O2、H2O的共同作用下能发生氧化反应D．铁与水蒸气反应的固体产物是黑色的FeO【答案】D【解析】铁与水蒸气反应的固体产物是黑色的Fe3O4，D错误。7．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B．Fe3O4是黑色晶体，其中eq\f(1,3)的铁显＋2价，eq\f(2,3)的铁显＋3价C．FeO、Fe2O3、Fe3O4都不溶于水，但都能和盐酸反应生成对应的盐D．FeO不稳定，在空气中加热迅速被氧化成Fe2O3【答案】D【解析】FeO不稳定，在空气里受热迅速被氧化成Fe3O4，D错误。8．在标准状况下，将5.6g铁和4.6g钠分别与100mL1mol·L－1的盐酸反应，则放出H2的体积()A．铁的大B．钠的大C．铁和钠放出的一样大D．无法比较【答案】B【解析】n(HCl)＝1mol·L－1×0.1L＝0.1mol，n(Fe)＝eq\f(5.6g,56g·mol－1)＝0.1mol，Fe与盐酸反应的化学方程式为Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑，反应中Fe过量，以HCl计算产生H2的物质的量为0.05mol；n(Na)＝eq\f(4.6g,23g·mol－1)＝0.2mol，Na与HCl反应的化学方程式为2Na＋2HCl=2NaCl＋H2↑，反应中Na过量，过量的Na继续与水发生反应2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，Na无论是与HCl反应还是与H2O反应，都存在关系：2Na～H2，生成H2的物质的量为0.1mol；所以标准状况下Na反应放出H2的体积大。9．下列说法正确的是()A．铁的化学性质比较活泼，铁在自然界中全部以单质形式存在B．Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧也是生成FeCl3C．Fe分别与氯气、盐酸反应得到相同的氯化物D．工业炼铁的原理：FeSO4＋Zn=ZnSO4＋Fe【答案】B10．某化学兴趣小组利用如图装置进行“铁与水反应”的实验，并检验产物的性质，请回答下列问题：(1)A装置的作用是________，B中反应的化学方程式为_________________________。(2)D的作用是______________________________________________________________。(3)E中的现象是____________________________________________________。(4)A、B两个装置中应先点燃________处的酒精(喷)灯，点燃E处酒精灯之前应进行的操作是____________________。【答案】(1)产生水蒸气3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2(2)吸收未反应的水蒸气(3)黑色固体变为红色，右端管壁有水珠生成(4)A收集H2，并检验其纯度【解析】(1)B中进行的反应是3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2，故A为提供水蒸气的装置。(2)D的作用是除去未反应的水蒸气，干燥H2。(3)E中反应为H2＋CuOeq\o(=,\s\up7(△))Cu＋H2O，故黑色粉末变红，同时硬质玻璃管右端会有水珠生成。(4)应先点燃A处，若先点燃B处，B中的Fe会与空气中O2反应，点燃E处酒精灯前要收集H2，检验纯度。B组·能力提升11．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()A．Fe(OH)3Fe2O3 B．Fe(OH)2Fe2O3C．Fe(OH)2Fe(OH)3 D．Fe(OH)2Fe3O4【答案】B【解析】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。12．现有一定量FeO、Fe2O3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质量比原混合物减少0.8g；将等质量的原混合物与盐酸反应，欲使之完全溶解，则需1mol·L－1盐酸的体积至少为()A．0.05L B．0.1LC．0.2L D．1L【答案】B【解析】剩余固体比原混合物减少的质量即为原混合物中氧原子的质量，则n(O)＝eq\f(0.8g,16g·mol－1)＝0.05mol。原混合物与盐酸反应，生成氯化物和水，则n(Cl－)＝2n(O)＝0.05mol×2＝0.1mol，则n(HCl)＝0.1mol，需1mol·L－1盐酸的体积至少为eq\f(0.1mol,1mol·L－1)＝0.1L。13．如图所示装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时的颜色变化。实验时必须使用铁屑、6mol/L硫酸，其他试剂任选。回答下列问题：(1)仪器D的名称为____________，该仪器中需要放入______________，装置B中盛有一定量的NaOH溶液，装置A中应预先加入的试剂是________________________________________，装置A中发生反应的离子方程式为__________________________________________。(2)实验开始时应先将活塞E________(填“打开”或“关闭”)，装置C中收集到的气体主要为________；待装置中空气排尽后，将活塞E________(填“打开”或“关闭”)，此时装置B中可能发生的化学反应是__________________________________________________________(用离子方程式表示)。(3)拔去装置B中的橡胶塞，使空气进入，此时B中发生反应的化学方程式为____________________________________。【答案】(1)分液漏斗6mol/L硫酸铁屑Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑(2)打开H2关闭H＋＋OH－=H2O、Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓(3)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3【解析】该实验制取Fe(OH)2的原理：通过装置A制得FeSO4溶液，并产生H2，H2提供还原性氛围，从而能使生成的Fe(OH)2较长时间不被氧化。(1)装置A中应先加入铁屑，用分液漏斗滴加稀硫酸，控制反应速率。(2)实验开始时，利用H2排尽装置中的空气，并将H2收集到装置C中，应打开活塞E，使H2从支管处逸出。装置中空气排尽后，关闭活塞E，气体无法逸出，使圆底烧瓶内气体压强增大，将装置A中产生的FeSO4溶液压入装置B中，FeSO4溶液与NaOH溶液反应生成Fe(OH)2和Na2SO4。(3)拔去装置B中的橡胶塞，空气进入装置B中，Fe(OH)2被氧化为Fe(OH)3。14．在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应，可以得到铁的氧化物。该氧化物又可以经过此反应的逆反应，生成颗粒很细的铁粉。这种铁粉具有很高的反应活性，在空气中受撞击或受热时会燃烧，所以俗称“引火铁”。请分别用如图所示的两套装置，制取上述铁的氧化物和“引火铁”。实验中必须使用普通铁粉和稀盐酸，其他试剂自选(装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去)。回答下列问题：(1)实验进行时试管A中应加入的试剂是________，烧瓶B的作用是________________，烧瓶C的作用是____________，在试管D中收集得到的是________。(2)实验时，U形管中应加入的试剂是________，长颈漏斗H中应加入________。(3)两套装置中，在实验时需要加热的仪器是(填该仪器对应的字母)________。(4)试管E中发生反应的化学方程式是______________________________________。(5)为了安全，在E管中反应发生前，在F出口处必须____________________；E管中反应开始后，在F出口处应______________。【答案】(1)普通铁粉产生水蒸气防止倒吸氢气(2)碱石灰(或固体NaOH、CaO等碱性干燥剂)稀盐酸(3)ABE(4)Fe3O4＋4H2eq\o(=,\s\up7(高温))3Fe＋4H2O(5)检验氢气的纯度点燃氢气【解析】根据题意可知，该题中发生了三个化学反应：3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2；Fe3O4＋4H2eq\o(=,\s\up7(高温))3Fe＋4H2O；Zn＋2HCl=ZnCl2＋H2↑[用稀盐酸和较活泼的金属(通常用Zn)制取H2]。在题中给出的两个装置中，甲中A为水蒸气和铁反应的装置，B是产生水蒸气的装置，C的作用是安全瓶，D为集气装置。乙中I为氢气制取装置，E为H2还原Fe3O4的装置，用于制取“引火铁”。判断出这两个装置的用途后再进行解答。综合素养测评(时间：90分钟，满分：100分)一、选择题(本题包括15小题，每小题3分，共45分。每小题只有一个选项符合题意)1．“神八”与“天宫”一号的成功对接，标志着中国的航空铝材处于世界领先行列。下面关于铝合金的说法中，错误的是()A．铝合金是一种混合物，它比纯铝的熔点低B．高温铝液易被氧化，铝合金应在熔剂层覆盖下熔炼C.镁铝合金耐腐蚀，但能被烧碱(NaOH)腐蚀D．镁铝合金在盐酸中无法溶解2．化学与生活密切相关，下列说法错误的是()A．用黏土焙烧制得的红陶，陶器显红色的原因可能是含有Fe2O3B．制指南针的磁石主要成分是四氧化三铁C．储氢合金可以大量吸收氢气，但不与氢气发生化学反应D．硬铝合金可用于制造飞机部件3．下列对金属和金属材料的认识中，不正确的是()A．生铁和钢的性能完全相同B．铁在潮湿的空气中容易生锈C．赤铁矿的主要成分是氧化铁D．回收废旧金属有利于节约金属资源4.在杠杆的两端分别挂着质量相同的铝球和铁球，此时杠杆平衡。然后将两球分别浸没在溶液质量相等的稀烧碱溶液和硫酸铜溶液中一段时间，如图所示，下列说法正确的是()A．铝球表面有气泡产生，溶液中有白色沉淀生成；杠杆不平衡B．铝球表面有气泡产生，溶液澄清；铁球表面有红色物质析出；溶液蓝色变浅，杠杆右边下沉C．反应后移去两烧杯，杠杆仍平衡D．左边溶液的碱性增强5．对实验Ⅰ～Ⅳ的实验操作现象判断正确的是()A．实验Ⅰ：产生红褐色沉淀B．实验Ⅱ：溶液颜色变红C．实验Ⅲ：放出大量气体D．Ⅳ先出现白色沉淀，后溶解6．下列各组物质中，X是主体物质，Y是少量杂质，Z是为除去杂质所要加入的试剂，其中所加试剂正确的一组是()选项ABCDXFeCl2溶液FeCl3溶液FeNa2SO4溶液YFeCl3CuCl2AlNa2CO3ZCl2FeNaOH溶液BaCl2溶液7.等质量的甲、乙、丙三种金属，分别与足量的溶质质量分数相同的稀硫酸完全反应后，都生成＋2价的硫酸盐，其产生H2的体积(同温同压)与反应时间的关系如图所示，则下列说法正确的是()A．三种金属的活动性顺序为甲＞乙＞丙B．反应时消耗H2SO4的质量一定相同C.三种金属的相对原子质量大小关系是甲＞乙＞丙D．反应速率最快的是甲，最慢的是乙8．把铁粉、铜粉置于FeCl3溶液中，充分反应后加入KSCN不显红色，下列情况不能成立的是()A．铁不剩余，Cu剩余B．铁、铜均剩余C．铁剩余，含Cu2＋D．铜剩余，含Fe2＋9．下列说法或解释事实的方程式不正确的是()A．FeSO4溶液与溴水反应：2Fe2＋＋Br2=2Fe3＋＋2Br－B．0.1mol·L－1Na[Al(OH)4]溶液中通入过量CO2：[Al(OH)4]－＋CO2=Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))C．(NH4)2Fe(SO4)2溶液与少量Ba(OH)2溶液反应：SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋Ba2＋=BaSO4↓D．FeCl3溶液腐蚀铜板：2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋10．Mg、Al、Fe三种金属分别与同浓度、同体积的稀盐酸反应时，放出H2的质量相等，则下列说法中正确的是()A．三种金属的物质的量相等B．三种金属均过量C．三种金属的质量相等D．盐酸均过量11.化合价和物质类别是整理元素及化合物知识的两个要素，可表示为“价－类”二维图。铁元素的“价－类”二维图如图所示，下列说法正确的是()A．工业上用CO还原Fe2O3炼铁，该反应为置换反应B．Fe3O4中铁元素为＋4价C．维生素C能将Fe3＋转化为Fe2＋，该过程中维生素C做还原剂D．Fe(OH)2浊液露置于空气中，由白色立即变为红褐色12．现有浓度均为1mol·L－1的FeCl3、CuCl2的混合溶液100mL，向该溶液中加入5.6g铁粉充分反应(溶液的体积变化忽略不计)。已知，氧化性：Fe3＋>Cu2＋，下列有关叙述正确的是()A．反应后的溶液中n(Fe2＋)是0.15molB．反应后的溶液中不存在Fe3＋和Cu2＋C．反应后残留固体为3.2gD．反应后残留固体中可能含有未反应的铁粉13．经研究发现，含有95%的铝和5%的镓、铟及锡组成的新型合金与水能快速反应制得氢气，整个反应中只消耗铝，而反应生成的Al2O3可回收再利用，这样不仅降低了制氢气的成本，而且方便快捷，这一发现将燃氢汽车的研发推向新的里程碑。下列有关说法不正确的是()A．此合金一定比纯铝柔软B．铝作为还原剂，有资源丰富的优势C．合金与水反应的总反应式为2Al＋3H2O=Al2O3＋3H2↑D．合金中的镓、铟及锡对铝与水的反应可能起催化作用14．将铁加入到100mL某浓度的盐酸中恰好完全反应，反应后生成的气体为VL(标准状况下)，将铝加入到100mL2mol·L－1NaOH溶液中恰好完全反应，充分反应后生成的气体为3VL。下列说法正确的是()A．铁和铝的物质的量相等B．原盐酸的浓度为2mol·L－1C．铁加入盐酸中的离子方程式为2Fe＋6H＋=2Fe3＋＋3H2↑D．盐酸与NaOH溶液中溶质的物质的量浓度之比为1∶215．高铁酸钾(K2FeO4)是一种环保、高效、多功能饮用水处理剂，制备流程如图所示：下列叙述不正确的是()A．用K2FeO4对饮用水杀菌消毒的同时，还产生Fe(OH)3胶体吸附杂质净化水B．用FeCl2溶液吸收反应Ⅰ中尾气后可再利用C．反应Ⅱ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2D．该生产条件下，物质的溶解性：Na2FeO4<K2FeO4二、非选择题(本题包括4小题，共55分)16．(13分)为严厉打击食品生产经营中违法添加非食用物质、滥用食品添加剂，卫生部、农业部等部门联合公布了包含硫酸亚铁在内的22种“易滥用食品添加剂”名单。某同学为探究富含硫酸亚铁且保存时间较长的食品情况，设计了如下实验方案：eq\x(食品)→……→eq\x(\a\al(淡黄色,溶液))eq\o(→,\s\up7(试剂1))eq\x(\a\al(淡红色,溶液))eq\o(→,\s\up7(新制,氯水))eq\x(深红色溶液)(1)试剂1的主要成分的化学式是________。(2)加入新制氯水后溶液红色加深的原因是____________________(用离子方程式表示)。(3)该同学在实验中加入了过量氯水，放置一段时间后，发现深红色褪去，现对褪色原因进行探究。①提出假设假设1：溶液中的＋3价铁被氧化为更高价态的铁；假设2：________________________________________________________。②设计方案为了对你所提出的假设2进行验证，请写出一种实验方案：______________________。(4)应用拓展写出一种保存FeSO4固体的方法：____________________。17．(12分)某学习小组用如图所示装置测定铝镁合金中铝的质量分数和铝的相对原子质量。(1)A中试剂为________________________________________________________________________。(2)B中发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________。(3)若实验用铝镁合金的质量为ag，测得氢气体积为bmL(已换算为标准状况)，B中剩余固体的质量为cg，则铝的相对原子质量为________。(4)实验过程中，若未洗涤过滤所得的不溶物，则测得铝的质量分数将________(填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。18．(15分)《我在故宫修文物》展示了专家精湛的技艺和对传统文化的热爱与坚守，也令人体会到化学方法在文物保护中的巨大作用。某博物馆修复出土铁器的过程如下：(1)检测锈蚀产物主要成分的化学式Fe3O4Fe2O3·H2OFeO(OH)FeOCl(2)分析腐蚀原理：一般认为，铁经过了如下腐蚀循环。①Fe转化为Fe2＋。②FeO(OH)和Fe2＋反应形成致密的Fe3O4保护层，Fe2＋的作用是________(填字母)。a．氧化剂b．还原剂c．既不是氧化剂也不是还原剂(3)研究发现，Cl－对铁的腐蚀会造成严重影响。化学修复：脱氯、还原，形成Fe3O4保护层，方法如下：将铁器浸没在盛有0.5mol·L－1Na2SO3、0.5mol·L－1NaOH溶液的容器中，缓慢加热至60～90℃。一段时间后，取出器物，用NaOH溶液洗涤至无Cl－。①脱氯反应：FeOCl＋OH－=FeO(OH)＋Cl－。离子反应的本质是离子浓度的减小，比较FeOCl与FeO(OH)溶解度的大小：__________________。②Na2SO3还原FeO(OH)形成Fe3O4的离子方程式是：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。19．(15分)完成下列问题。(1)利用题图可以从不同角度研究含铁元素物质的性