第1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

合格考过关检验

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()o

A.FeOB.FezCh

C.Fe?O4D.Fe

答案:C

2“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()o

A.土壤中含有铁粉、二氧化镉等

B.黑砖瓦是煨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煨烧，分别生成了黑色的CuO和红色的Cu

D.土壤中含有的铁元素经过不同工艺煨烧，分别生成了黑色的FC3O4或FcO和红

色的Fe20s

答案:D

解析:黏土中含有铁元素,在烧制砖瓦时，与02反应,生成氧化物，铁元素的氧化物

有3种,FeO与Fe3O4为黑色,FezCh为红棕色，故D项正确。

3.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

()o

A.反应生成Fe(0H)3

B.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H2

D.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1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。

4.FcO、FezCh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1

1

mol-L-的盐酸的体积为()0

A.200mLB.100mL

C.50mLD.无法计算

答案:B

解析:FeO、FezCh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,则减小的质量为氟元素的质量，将FeO、Fe2O3的混合

物与盐酸反应生成FeCL、FeCh,相当于氧化物中的O被Cl代替，则需1molL”

08gX2

的盐酸的体积=0.1L,即100mL。

lmolL-1

5.金属单质A可发生以下反应，试判断：

丽”us。,溶液

碉.④稀盐酸

(1)A、B、C、D、E分别是(写化学式,B写主要成分)：

A.,B.,C.,

D.,E.o

(2)写出反应③④的离子方程式：

③；

④O

(3)黑色固体C与盐酸反应的化学方程式为

答案:(l)FeFe2O3FesChCuH2

(2)Cu2++Fe-Fe2++Cu

+2+

Fe+2H—Fe+H2T

(3)Fe?O4+8HCl-2FeCh+FeCh+4H2O

解析:单质A为Fe,其转化关系如图：

।|③CuSO,溶液①H05、常盯研

Fe

④稀盆政皿点燃

等级考素养提升

1.有().4g铁的氧化物，用足量的CO在高温下将其还原，把生成的CO2全部通入

足量的澄清石灰水中，得到0.75g固体沉淀物。这种铁的氧化物的化学式为

()。

A.FeOB.Fe2Os

C.Fe?O4D.FaO5

答案:B

解析:可设这种铁的氧化物的化学式为Fe.Q.、，,则发生的反应为FesOy+yCO-

xFe+）€O2,Ca（OH）2+CO2-CaCChl+EO。从而得至UFeQy与CaCO?的关系式

为：

Fe.tOy~\CaCO3

56/+16y1()0)，

0.4g0.75g

56x+16y_100y

0.4g0.75g

解得x:y=2:3o

所以,这种铁的氧化物的化学式为Fe2O3o

2.下列实验只能制备氢氧化铁沉淀的是（）。

A.将氧化铁与水直接加热

B.将水蒸气通过炽热铁粉

C.氧化铁先用盐酸溶解再加烧碱溶液

D.饱和氯化铁溶液逐滴滴入沸水中

答案:C

解析:氧化铁不溶于水，不能与水反应生成氢氧化铁,A项不符合题意;水蒸气能与

炽热铁粉反应生成四氧化三铁和氢气,B项不符合题意;氧化铁先用盐酸溶解生成

氯化铁和水,再加烧碱溶液得到氢氧化铁沉淀,C项符合题意;饱和的氯化铁溶液

逐滴滴入沸水中，可制备氢氧化铁胶体,D项不符合题意。

3.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（）o

化合价

•+6•

⑤

3

+3FC2O3袋Fc(OII)3-Fc+

F柒H%处蒜

+2/FeO

①

0

单质氧化物氢氧化物盐物质类别

A.铁与水蒸气在高温条件下反应可实现上述转化①

B.FcO是一种黑色粉末，不稳定,在空气中加热被氧化生成红色固体

C.由图可预测厂高铁酸盐（含FeO?）具有强氧化性，可用于消毒。FeO彳被还原为

Fe3+,最终可生成Fe（QH）3胶体，从而吸附水中的悬浮物，故高铁酸盐可用作净水剂

D.加热Fe(OH)3发生转化⑥，加水溶解可实现转化③

答案:C

解析:铁与水蒸气在高温下反应生成Fe3O4,而不是Fe2O3,A错误;FeO是一种黑色

粉末，不稳定,在空气中受热，迅速反应生成黑色晶体FC3O4,B错误;FcOf中的Fc

元素为+6价，易得到电子，具有强氧化性，可用于消毒，由题图可知FeO孑可被还原

为Fe3+,最终可生成Fc(OH)3胶体，从而吸附水中的悬浮物，故高铁酸盐可用作净水

剂,C正确;Fe(OH)3受热分解生成Fe2O3,而Fe(OH)3不溶于水，加水不能转化为

Fe3+,D错误。

4.醋酸亚格［(CH3coOhCrHO］为砖红色晶体，难溶于冷水，易溶于酸，容易被氧气

氧化。一般制备方法是先在封闭体系中利用金属锌的还原性，将三价格还原为二

价铭;二价铝再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铝。已知C产溶液为绿色,CF+

溶液为蓝色,Zi?+溶液为无色。实验装置如图所示，回答下列问题。

(1)实验中所用蒸储水均需经煮沸后迅速冷却,目的是o

(2)将过量锌粒和氯化铝固体置于c中，加入少量蒸储水，按图连接好装置，打开

Ki、K2,关闭K3。

①c中溶液由绿色逐渐变为蓝色，该反应的离子方程式为O

②同时C中有气体产生，该气体的作用是

(3)打开K3,关闭Ki和K2Oc中蓝色溶液流入d,其原因是,d中

析出砖红色沉淀。

(4)指出装置(1可能存在的缺点:o

答案:(1)去除水中溶解的氧气

⑵①Zn+2c产-Zn2++2Cr2+②排除c中空气

(3)c中产生H2使压强大于大气压

(4)敞开体系,可能使醋酸亚格与空气接触被氧化而使产品不纯

解析:在盐酸中锌把C产还原为CF+,同时产生氢气排尽装置中的空气防止氧化。

生成的氢气导致c中压强增大,可以把生成的CrC”压入d装置发生反应，据此解

答。

⑴因为醋酸亚辂易被氧化，所以需要尽可能避免与氧气接触，实验中所用蒸锵水

均需煮沸后迅速冷却，目的是去除水中溶解的氧气。

(2)©c中溶液由绿色逐渐变为蓝色，说明C/被锌还原为CF+,反应的离子方程式

为Zn+2Cr3+-Zn2++2Cr2+;

②锌还能与盐酸反应生成氢气，因为装置中含有空气,能氧化CF+,所以氢气的作

用是排除C中空气。

(3)打开K3,关闭Ki和K2,因为锌继续与盐酸反应生成氢气，导致c中压强增大，所

以c中蓝色溶液能流入d装置，与醋酸钠反应。

⑷因为d装置是敞开体系，所以装置的缺点是可能使醋酸亚格与空气接触被氧化

而使产品不纯。

过关检测卷

一、选择题(本题共13小题,每小题4分，共52分。在每小题给出的四个选项中，

只有一项符合题目要求)

1.赭石为一种中国传统药物，可“平肝潜阳，重镇降逆，凉血止血”，李时珍在《本草

纲目》中对其有“赭，赤色也”“苦、寒、无毒'’的描述。根据上述性质，其主要成分

可能为()o

A.FezChB.CuO

C.FeSO4D.C11SO4

答案:A

解析:根据材料，赭石颜色为红色，主要成分可能为Fez。1故选A。

2.下列有关铝及其化合物的说法错误的是()。

A.铁易生锈,而铝在空气中较稳定，所以铁比铝活泼

B.可用铝壶烧水，不可用其长期存放食醋、碱水

C.氧化铝是一种较好的耐火材料，但不可用氧化铝用烟熔化NaOH

D.AI2O3能与强酸、强碱溶液反应，所以它是两性氧化物

答案:A

解析:由金属活动性顺序知Al比Fe活泼,Al易与空气中的O2反应,在其表面生成

一层致密的氧化铝薄膜，保护内部A1不再被腐蚀,A项错误;Al和AI2O3都既能与

酸反应，又能与碱反应,B、C、D项正确。

3.下列离子方程式书写正确的是()0

2+3+

A.向FeCh溶液中通入Cl2:Fe+C12-Fe+2C1-

B.将AhO3加入稀盐酸中:ALO3+6H+-2Al3++3H2O

C.Fe(OII)3与稀硫酸反应:OII+H+—IkO

D.将AI2O3加入氢氧化钠溶液中:A13++OH-[A1(OH)4『

答案:B

解析:A项中反应不满足电荷守恒，正确的离子方程式应该是2Fe2++Ch—

2Fe3++2Cl;C项中Fe(OH)3为难溶物，不能写成离子形式;D项中正确的离子方程

式为AI2O3+2OH+3H2O—2[A1(OH)4]O

4.在加入铝粉能放出氢气的溶液中，一定能大量共存的离子组是()0

A.Fe3\CO专一、CT、Na+

B.Na\Ba2\Mg2\HCOj

c.soi\Na\K\cr

D.Mg2+、NO/K+、OH-

答案:C

解析:加入铝粉能放出氢气的溶液可能为酸性，也可能为碱性。A项中Fe3+不能在

碱性条件下大量存在,（20专-不能在酸性条件下大量存在，且Fe3+、CO会本身也不能

大量共存;B项中HCOg既不能在酸性溶液中大量存在，也不能在碱性溶液中大量

存在,Mg2+也不能在碱性溶液中大量存在;D项中OH-不能在酸性溶液中大量存

在，且Mg2+、OH本身也不能大量共存。

5.下表是各物质及其所含的少量杂质,以及除去这些杂质所选用的试剂或操作方

法，其中不正确的是（）o

选项物质杂质除杂试剂或操作方法

AFeCh溶液FeCh加入过量铁粉，再过滤

BNaHCCh溶液Na2cO3通入过量的CO2气体

CNaNCh溶液NazSO4加入适量的BaC12溶液,再过滤

DMgO固体AI2O3加入过量的NaOH溶液,再过滤

答案:C

解析:Fe与氯化铁反应生成氯化亚铁，反应后过滤可达到除杂目的,A项正确;碳酸

钠与水、二氧化碳气体反应生成碳酸氢钠，反应后不生成新杂质,B项正确;硫酸

钠与氯化钢反应生成硫酸领沉淀和氯化钠，引入新杂质NaQ,不能除杂,C项错误;

杂质氧化铝能与氢氧化钠溶液反应，产生可溶性物质,氧化镁不能与氢氧化钠溶液

反应,过滤可除杂,D项正确。

6.下列推理正确的是（）o

A.铝粉在氧气中燃烧生成AbCh,故钠在氧气中燃烧生成Na2O

B.铁能从硫酸铜溶液中置换出铜,故钠也能从硫酸铜溶液中置换出铜

C.活泼金属钠保存在煤油中，故活泼金属铝也应保存在煤油中

D.钠与氧气、水等反应时钠均做还原剂，故金属单质参与反应时金属单质均做还

原剂

答案:D

解析:Na在氧气中燃烧生成Na2O2,A错误;Na能与水发生反应，故Na不能从硫酸

铜溶液中置换出Cu,B错误;铝在空气中放置表面生成致密的氧化物薄膜,起保护

作用，故铝不需保存在煤油中,C错误。

7.将铁片加入1L0.5mol-L-1FeCh溶液中，当Fe?+和Fe?+的浓度相等时，铁片的质

量减少（）o

A.2.8gB.5.6g

C.11.2gD.1.4g

答案:B

解析:根据离子方程式：

Fe+2Fe3+-3Fe2+

123

八(Fe)2n(Fe)3/?(Fe)

题中Fe2+和Fe3+的浓度相等，则有：1Lx0.5molL,-2w(Fe)=3n(Fe),

//(Fe)=O.1mol,

得???(Fe)=5.6go

8.某溶液中可能含有Fe3+、Mg2\Na\Ba2\Cl\OH\SOf中的若干种，下列

说法中不正确的是()。

A.溶液中最多有5种离子

B.若溶液有颜色，则一定没有OH-

C.若溶液呈碱性，则可能含有Na+

D.该溶液•定不能溶解单质铜

答案:D

解析:Fe3+、Mg2+、Na\Cl\SO亍可大量共存,A正确;若溶液有颜色，则溶液中一

定含有Fe3+,Fe3+与0H-不能大量共存,B正确;溶液呈碱性时，溶液中没有Fe3\

Mg?：但根据溶液呈电中性原理知,Na+、Ba2+至少有一种存在,C正确;若溶液中有

F/+,则可溶解铜,D错误。

9.下列实验现象或表述正确的是()。

A.在酒精灯上灼烧铝箔，会发现熔化的铝不断滴落

B.检验红砖中的氧化铁成分，向红砖粉末中加入盐酸,充分反应后取上层清液放入

试管中，滴加KSCN溶液2~3滴即可

C制备氢氧化亚铁时，向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，边加边搅拌，即可制

得白色的氢氧化亚铁

D.向饱和FeCb溶液中滴入少量NaOH溶液，煮沸后即得红褐色Fe(OH)3胶体

答案:B

解析:铝的表面有一层AbCh薄膜，其熔点高，而内部的A1的熔点低，所以里面熔化,

而外面不熔化，故熔化的铝不会滴落,A错误;制备氢氧化亚铁时，用长滴管吸取氢

氧化钠溶液后，把滴管插入硫酸亚铁溶液的底部，不能搅拌，否则会带入氧气，看不

到白色的氢氧化亚铁沉淀,C错误;向饱和FcCh溶液中滴入少量NaOH溶液，得到

Fe(OH)3沉淀,D错误。

10.两种金属粉末的混合物52g,溶于足量的稀硫酸中，生成标准状况下的氢气

22.4L,则这种混合物不可能是()。

A.Na利KB.Mg和A1

C.Cu和AID.A1和Fe

答案:B

解析:〃(H2)=&2jmol,转移电子2mol,则平均每26g混合物与稀硫酸反应

转移1mol电子。转移1mol电子分别需消耗Na23g、K39g、Mg12g、Al9

g、Fe28g,Cu与稀硫酸不反应，因此，只有B项不可能。

1L用如图所示过程除云A1C13溶液中含有的Mg2\K+并尽可能减小AlCh的损

失。

盐酸A1C1

盐酸[仇促a―"溶液3

溶液b

下列说法正确的是()。

A.NaOH溶液可以用氨水米代替

B.溶液a中含有AP+、K+、CWNa+、OH-

C.溶液b中只含有NaCI

D.向溶液a中滴加盐酸需控制溶液的pH

答案:D

解析:加入足量NaOH溶液沉淀Mg2+,若用氨水代替NaOH溶液,Mg?+、A^+均产

生沉淀，不能除去Mg2：A错误;A产与足量NaOH溶液反应生成[A1(OH)4了,故溶液

a中含有K+、Cl\[A1(OH)4]\Na\OH'B错误;向溶液a中加入盐酸，产生的沉

淀a为A1(OH)3,溶液b中含有NaCKKC1,C错误响溶液a中滴加盐酸要控制溶

液的pH,若pH过低,生成的A1(OH)3会溶解,D正确。

12.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列有关叙述正确的是()。

①5.6gFe在氧气中燃烧，完全反应时转移电子数为0.3/VA

②标准状况下,22.4L氯气与22.4L氯气所含原子数均为2NA

③23gNa与稀硫酸完全反应转移的电子数为NA

④在反应2Al+2NaOH+6H2。=-2Na[Al(OH)4]+3H2T中生成1molHz转移的电子

数为2NA

A.①②B.③④

C.①③④D.②③④

答案:B

解析:5.6gFe的物质的量为0.1mol,在氧气中燃烧完全反应生成Fe.Kh,完全反应

时转移电子数为等NA,①错误;标准状况下,22.4L氯气与22.4L氯气均为1mold

molHe含有NA个原子,1molCL含有2NA个原子,②错误。

13“价一类”二维图是学习元素及其化合物知识的重要模型和工具。图1为某常

见金属单质及其部分化合物的“价一类''二维图。下列推断不合理的是(),>

盐

碱

氧化物

单质

A.b、c均可与氢碘酸反应，但反应原理不相同

B.h具有强氧化性，可用于消毒净水

C.可通过图2装置制备物质d,且较长时间不易被氧化

D.a—fTg—e的每步转化均可一步实现

答案:C

解析:该元素的常见化合价为+2、+3、+6,则其为Fe元素。a为Fe、b为FeO、c

为FezCh、d为Fe(OH)2>e为Fe(OH)3、f为亚铁盐、g为铁盐、h为高铁酸盐。

分析可知,b为FeOsc为FezCh,都为碱性氧化物，均可与氢碘酸反应，但前者发生

复分解反应，后者发生氧化还原反应，反应原理不同,A合理;h为高铁酸盐,有强氧

化性，具有杀菌消毒能力，可用于饮用水的消毒,B合理;在A试管中,Fe与稀硫酸

反应生成的H2能将装置内的空气排尽，但导管位于液面上，不能将反应生成的

FeSCU溶液导入试管B中,无法与NaOH发生反应,也就不能制取Fe(OH)2,C不合

H+Q0H""

<;Fe—*Fe2+—*Fe3+---"Fe(OH)3,每步转化均可一步实现,D合理。

二、非选择题(本题包括3小题，共48分)

14.(15分)镁铝合金、铁合金、铜合金及新型合金在生产生活中有广泛的应用。

材料1:两种铜合金。

A仝

口近主要成分主要性能

青铜铜、锡强度好、可塑性好、耐■磨、耐腐蚀

白铜铜、锲、锌光泽好、耐磨、易加工、耐腐蚀

材料2:钛合金具有密度小、强度高、耐腐蚀、耐高温等优点。

回答下列问题。

(1)地壳中含量最高的金属元素是，其单质的还原性比Na(填“强”或

“弱”)。

(2)镁铝合金比铝(填“硬”或“软”)，用足量的氢氧化钠溶液溶解镁铝合金，乘I

余的金属主要是o

(3)根据材料1和2,选择制造下列物质或材料的合金类型。

①制造钱币(硬币)应选用(填合金名称，下同)。

②我国“蛟龙”号载人潜水器最关键的部件——供人活动的耐压球壳是由

制造。

③等合金广泛应用于航空航天等领域。

答案：(1)铝弱

⑵硬镁

⑶①白铜②钛合金③钛合金

15.(15分)某同学设计了如图装置(气密性已检查，部分夹持装置已省略)用于制备

Fe(OH)2白色沉淀。

请回答下列问题。

(1)仪器1的名称是。装置5的作用是。

⑵实验开始时，关闭心,打开Ki,反应一段时间后,再打开K2,关闭Ki,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:o

(3)装置改进后,将装置3中反应后的溶液压入装置4中,在装置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:o

答案：(1)分液漏斗液封，防止空气进入装置4

(2)在装置2、3之间添加控制开关

(3)装置4内的空气没有排尽

解析：(1)仪器1的名称为分液漏斗。由于Fe(0H)2易被氧气氧化，故装置5的作用

是液封，防止空气进入装置4。

(2)装置3中溶液不能进入装置4中的原因是生成的氢气沿着导管通过装置2逸

出，三颈烧瓶中无法形成高压，故只需在装置2、3之间加一个控制开关。

(3)生成灰绿色沉淀说明氢氧化亚铁被部分氧化,分析原因应该是装置4中的空气