高中化学练习题基础课时15　铁的单质和铁的氧化物

基础课时15铁的单质和铁的氧化物课标要求1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解铁及其氧化物的主要性质，了解它们在生产、生活中的应用。2.通过实验探究，认识铁单质与水蒸气反应的条件，对比钠与水的反应，加深对微观原子结构决定物质宏观性质的认识，培养宏观辨识与微观探析的能力。一、铁的单质1.铁元素的存在和冶炼(1)存在铁在地壳中含量仅次于氧、硅和铝，居第四位，除陨铁中的铁元素以单质形式存在外，铁元素主要以＋2价和＋3价化合物的形式存在。(2)冶炼工业炼铁的原理：3CO＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2反应。2.铁单质的物理性质铁有延展性和导热性，铁能导电，但导电性不如铜和铝。铁能被磁铁吸引。3.铁单质的化学性质(1)铁与非金属单质、酸和盐溶液的反应①铁与非金属单质反应②铁与盐酸、稀硫酸反应的离子方程式：__Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑。③铁与硫酸铜溶液反应的离子方程式：__Fe＋Cu2＋=Cu＋Fe2＋。(2)铁粉与水蒸气的反应[实验探究]实验装置操作现象用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声，证明生成了H2实验结论在高温下，铁能与水蒸气反应生成H2，化学方程式为3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2__。1.(2022·六安舒城中学高一月考)纯净铁的物理性质有()①光亮的银白色②黑色③在潮湿的空气中易被腐蚀④有延展性⑤能导电导热⑥硬而脆⑦能被磁铁吸引，易被磁化A.①③④⑤⑦ B.①④⑤⑦C.①③⑤⑦ D.全部答案B解析纯净的铁为银白色固体，具有很强的抗腐蚀能力，具有延展性，能导电导热，能被磁铁吸引，易被磁化；只有①④⑤⑦符合题意。2.某小组同学利用如图装置实验探究铁与水的反应，下列叙述错误的是()A.湿棉花的作用是提供水蒸气B.点燃肥皂泡，可以检验生成的气体为氢气C.常温下铁与水不反应D.铁粉与水蒸气反应，若0.3molFe完全反应，则转移0.6mol电子答案D解析湿棉花上含有水分，当加热时水气化变为水蒸气，为与Fe的反应提供反应物，A正确；Fe与水蒸气在高温下反应产生的气体是H2，H2是可燃性气体，因此可以用火柴点燃肥皂泡，若燃烧，就证明反应产生了H2，B正确；高温下Fe与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，铁在常温下与水不反应，C正确；铁和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，反应方程式为3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2，氢元素化合价从＋1价降低至0价，反应3mol铁转移8mol电子，则0.3molFe反应时转移0.8mol电子，D错误。3.(2022·三明一中高一月考)铁是日常生活中使用最广泛的金属，下列关于铁的一些说法正确的是()A.常温下浓硫酸与铁不反应，故常温下可用铁制容器贮藏、贮运浓硫酸B.铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到Fe3O4C.铁是较活泼的金属，它与卤素单质(X2)反应的生成物均为FeX3D.铁与盐酸反应生成氯化铁和氢气答案B解析常温下铁在浓硫酸与中钝化，阻碍反应的继续进行，所以常温下可用铁制容器贮藏、贮运浓硫酸，A错误；铁在纯氧中燃烧生成四氧化三铁，高温下与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，所以铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到四氧化三铁，B正确；铁是较活泼的金属，与氧化性较弱的碘单质反应生成碘化亚铁，不能生成碘化铁，C错误；铁与盐酸反应生成氯化亚铁，而不是氯化铁，D错误。【题后归纳】(1)Fe与冷水、热水不反应，Fe与水蒸气高温下反应的产物是Fe3O4，而不是Fe2O3。(2)铁在潮湿的空气中生成铁锈的主要成分是Fe2O3(含部分结晶水)，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。(3)Fe与Cl2反应不论用量多少都生成FeCl3，而Fe与盐酸反应生成FeCl2。(4)Fe常温下遇浓硫酸、浓硝酸表面生成致密氧化膜而钝化；加热时反应生成物与Fe用量多少有关。二、铁的氧化物物质氧化亚铁(FeO)氧化铁(Fe2O3)四氧化三铁(Fe3O4)俗称铁红磁性氧化铁颜色、状态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体(有磁性)溶解性不溶于水类别碱性氧化物碱性氧化物不是碱性氧化物铁的价态＋2＋3＋2、＋3与H＋反应的离子方程式FeO＋2H＋=Fe2＋＋H2O6H＋＋Fe2O3__=2Fe3＋＋3H2OFe3O4＋8H＋=2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O稳定性6FeO＋O2eq\o(=,\s\up7(△))2Fe3O4稳定稳定与CO、C、H2反应生成单质铁及CO2或H2O用途Fe2O3常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料，赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁的原料1.以下有关铁的氧化物的叙述中正确的是()A.Fe2O3、Fe3O4都是炼铁的原料B.FeO、Fe2O3、Fe3O4都只有氧化性C.FeO、Fe2O3、Fe3O4都是不溶于水的黑色固体D.FeO在空气中加热迅速生成Fe2O3答案A解析A项，Fe2O3、Fe3O4都能与还原剂CO发生氧化还原反应生成Fe，都是炼铁原料；B项，FeO中铁元素是＋2价，Fe3O4中的铁元素显＋3价、＋2价，故FeO、Fe3O4既有氧化性，又有还原性；C项，常见的铁的氧化物FeO、Fe3O4都是黑色，但是Fe2O3是红棕色的物质，俗称铁红；D项，FeO在空气中加热生成Fe3O4而不是Fe2O3。2.与用氧化物形式表示复杂硅酸盐组成相似，复杂金属氧化物也可以用氧化物形式表示，如四氧化三铁(Fe3O4)可改写为FeO·Fe2O3，已知四氧化三铅(Pb3O4)中铅的化合价为＋2价和＋4价，其化学式可改写为()A.PbO·Pb2O3 B.2PbO·PbO2C.Pb2O·PbO3 D.PbO·PbO2答案B解析已知四氧化三铅(Pb3O4)中铅的化合价为＋2价和＋4价，其对应化学式分别为PbO、PbO2，故根据四氧化三铁的写法，原子守恒，则Pb3O4化学式可改写为2PbO·PbO2。【题后归纳】(1)Fe2O3、Fe3O4较稳定，FeO不稳定。Fe3O4有固定的组成，属于纯净物。(2)Fe3O4可看成FeO·Fe2O3，所以在书写其与盐酸反应的方程式时可看成FeO、Fe2O3分别与盐酸反应，然后把两个反应的方程式相加。1.我国科学家参与研制的阿尔法磁谱仪已随美国“发现号”航天飞船升入太空，开始了探索宇宙中是否存在“反物质”的研究工作。根据你所学的知识推测用于制造阿尔法磁谱仪的核心部件的材料是()A.FeO B.Fe2O3C.Fe3O4 D.Fe(OH)3答案C解析根据磁谱仪所用物质具有磁性确定用于制造阿尔法磁谱仪的核心部件的材料为Fe3O4。2.(2022·河南省实验中学高一月考)下列物质中，不能通过单质间直接化合制取的是()A.Na2O B.Fe3O4C.HCl D.FeCl2答案D解析A项，Na和O2化合可生成Na2O；B项，Fe和O2在点燃条件下化合生成Fe3O4；C项，H2和Cl2化合生成HCl；D项，由于Cl2为活泼非金属单质，具有强氧化性，与单质铁反应，可以把铁氧化到最高价，得到FeCl3而不是FeCl2，所以，FeCl2不能通过单质直接化合制取。3.下列有关铁矿石与铁的氧化物的说法正确的是()A.赤铁矿的主要成分是Fe3O4，磁铁矿的主要成分是Fe2O3，FeO俗称铁红B.铁矿石的主要成分与铁锈的主要成分相同C.铁的氧化物都不溶于水，也不与水反应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C解析A项，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；B项，铁矿石的成分与矿石的种类有关，铁锈的主要成分是Fe2O3；D项，Fe2O3、FeO是碱性氧化物，Fe3O4不是碱性氧化物。4.(2022·梅州高一检测)某化学兴趣小组利用如图所示装置进行铁粉与水蒸气反应的实验，并检验产物的性质。请回答下列问题：(1)A装置的作用是_____________________________________________，D装置的作用是______________________________________________。(2)写出B装置中发生反应的化学方程式：____________________________________________________________________________________________________________________。(3)A、B、E装置中应先点燃________处的酒精灯，点燃E处酒精灯之前应进行的操作是________________________________________________________________________________________________________________。(4)铁粉与水蒸气发生了反应，则E处的实验现象是_____________________________________________________。答案(1)提供水蒸气除去未反应的水蒸气(或干燥生成的气体)(2)3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2(3)A检验氢气纯度(4)黑色氧化铜粉末变红色解析(1)铁与水蒸气反应的条件是高温，水的状态是气体，所以A装置的作用是提供水蒸气；E是氢气还原氧化铜的装置，气体进入E装置前要干燥，否则会有危险，硬质玻璃管可能炸裂，因此D装置的作用是除去未反应的水蒸气(或干燥生成的气体)。(2)B装置中铁与水蒸气反应生成氢气和四氧化三铁，反应的化学方程式为3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2。(3)若先点燃B处酒精灯，铁会与氧气发生反应，所以先点燃A处酒精灯；氢气是可燃性气体，混有空气加热时会发生爆炸，所以点燃E处酒精灯之前应进行的操作是收集H2并检验其纯。(4)氢气还原氧化铜得到铜和水，即H2＋CuOeq\o(=,\s\up7(△))Cu＋H2O，所以E装置中的实验现象是硬质玻璃管中黑色氧化铜粉末变红色。A级合格过关练1.(2022·喀什高一期末)物质俗名与化学式相匹配的一组是()A.烧碱—Na2CO3 B.小苏打—NaOHC.铁红—Fe2O3 D.食盐—NaHCO3答案C解析A项，烧碱是氢氧化钠；B项，小苏打是碳酸氢钠；C项，铁红是氧化铁；D项，食盐是氯化钠。2.将一枚洁净的铁钉浸入稀硫酸中，下列叙述正确的是()①铁钉表面产生气泡②溶液由无色逐渐变为浅绿色③铁钉的质量减轻④溶液的质量减轻A.②③ B.①②④C.①②③ D.①②③④答案C解析根据反应Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑可知，反应过程中铁钉逐渐溶解，铁钉表面产生气泡，溶液变为浅绿色。3.下列有关Fe的说法中不正确的是()A.Fe在潮湿的环境中易生锈B.Fe与少量的Cl2发生反应生成FeCl3C.Fe在过量O2中燃烧反应生成Fe2O3D.Fe在氧气中燃烧需要在集气瓶中放上少量沙子，以免炸裂集气瓶答案C解析A项，铁在潮湿的空气中容易生成铁锈，正确；B项，Cl2具有强氧化性，不管Cl2是过量还是少量，Fe与Cl2反应均生成FeCl3，正确；C项，Fe在过量的O2中燃烧生成Fe3O4，而不是Fe2O3，错误；D项，Fe在氧气中燃烧生成Fe3O4，同时放出大量的热，为了防止灼热的Fe3O4将集气瓶炸裂，应在集气瓶的底部放上少量沙子，正确。4.铁及其化合物应用广泛，下列关于铁单质及铁的化合物的说法错误的是()A.自然界中的铁单质主要来自陨石B.氧化亚铁俗称铁红，氧化铁俗称磁性氧化铁C.热稳定性FeO<Fe3O4D.FeO和Fe2O3不与水反应，但都是碱性氧化物答案B解析自然界中的铁单质主要来自陨石中的陨铁，A正确；氧化铁俗称铁红，四氧化三铁俗称磁性氧化铁，B错误；FeO不稳定，在空气中受热，迅速被氧化为Fe3O4，C正确；FeO和Fe2O3能和酸反应生成对应的盐和水，故FeO和Fe2O3是碱性氧化物，D正确。5.(2022·重庆巫山大昌中学高一期末)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.工业上常使用铁的氧化物作原料冶炼铁D.Fe3O4能与酸反应，是碱性氧化物答案D解析A项，赤铁矿主要成分是Fe2O3，Fe2O3是红棕色的粉末状固体、难溶于水，因此常用作红色油漆和涂料；B项，Fe3O4是黑色晶体，是一种复杂的氧化物，可表示为FeO·Fe2O3，eq\f(1,3)的铁显＋2价，eq\f(2,3)的铁显＋3价；C项，铁的氧化物是含有Fe元素的化合物，因此在工业上常使用铁的氧化物作原料，利用还原剂，将Fe元素还原为铁单质而进行铁的冶炼；D项，Fe3O4可看作是氧化亚铁与氧化铁形成的化合物，可表示为FeO·Fe2O3，虽然能与酸反应，但不是碱性氧化物。6.在加热条件下铁粉可与水蒸气发生反应，若反应后得到的干燥固体质量比反应前铁粉的质量增加了32g，则参加反应的铁粉的物质的量是()A.0.5mol B.1molC.1.5mol D.2mol答案C解析根据3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2可知，固体增加的质量为氧元素的质量，n(Fe)＝eq\f(3,4)n(O)＝eq\f(3,4)×eq\f(32g,16g·mol－1)＝1.5mol。7.在一定条件下铁粉和水蒸气反应，可以得到铁的氧化物。实验中其他试剂自选(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)。根据图示判断下列说法不正确的是()A.实验进行时试管A中应加入的试剂是铁粉B.烧瓶B的作用是防止倒吸，烧瓶C的作用是产生水蒸气C.试管D中收集到的是H2D.A、B装置都需要酒精灯加热答案B解析A项，A中发生固体与水蒸气的反应，则试管A中应加入的试剂是铁粉；B项，B为产生水蒸气的装置，C为安全瓶起防止倒吸的作用；C项，铁与水蒸气高温反应生成四氧化三铁和氢气，D中排水法收集的气体为氢气；D项，由题意可知，加热烧瓶B产生水蒸气，加热试管A使铁粉与水蒸气发生反应。8.某物质由铁和氧两种元素组成，实验测得铁元素与氧元素的质量之比为21∶8，下列关于该物质的说法中不正确的是()A.铁元素与氧元素物质的量之比为3∶4B.该物质可能为四氧化三铁C.该物质一定为四氧化三铁D.该物质可能为混合物答案C解析由铁元素与氧元素的质量之比为21∶8，求得铁元素与氧元素的物质的量之比为3∶4，该物质可能为Fe3O4；若为FeO与Fe2O3以物质的量之比1∶1组成的混合物，混合物中铁元素与氧元素的物质的量之比也为3∶4，该物质也可能为混合物，故C符合题意。9.(2022·邯郸高一月考)铁及其化合物用途广泛。部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断合理的是()A.铁锈的主要成分是bB.a在氧气中燃烧可得到eC.a与稀硫酸发生反应可制得dD.高温条件下，用CO还原e可得到a答案D解析a为铁单质，b为氧化亚铁，c为硫酸亚铁，d为硫酸铁，e为氧化铁，据此解答。A项，铁锈的主要成分是氧化铁，氧化铁中铁元素显＋3价，即铁锈的主要成分是e；B项，铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，而e是氧化铁；C项，a是铁单质，铁单质和硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，其中铁元素显＋2价，即可制得c而不是d；D项，高温条件下，一氧化碳和氧化铁反应生成铁单质和二氧化碳。10.(2022·晋中高一月考)如图是铁与其他物质之间的性质关系(“－”表示相连物质间能发生反应，“→”表示两种物质间的转化关系，部分物质和反应条件已略去)，下列有关说法正确的是()A.变化①的过程中，固体的质量逐渐减少B.变化②中有银白色固体析出C.变化③可通过细铁丝在空气中燃烧实现D.变化④可能是：2Fe＋6HCl=2FeCl3＋3H2↑答案B解析A项，反应①Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu中，固体由Fe(相对原子质量为56)变为Cu(相对原子质量为64)，固体质量增大；B项，反应②为Fe＋2AgNO3=Fe(NO3)2＋2Ag，Ag为银白色固体；C项，铁丝在空气中不能燃烧，需在氧气中燃烧；D项，Fe与HCl反应生成FeCl2。11.等量的铁分别与足量的盐酸、水蒸气在一定条件下充分反应，则在相同的条件下，产生氢气的体积比是()A.1∶1 B.3∶4C.2∶3 D.4∶3答案B解析根据反应的化学方程式：Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑、3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2可知，1molFe与盐酸反应生成1molH2，1molFe与水蒸气反应生成eq\f(4,3)molH2，故在相同条件下，产生H2的体积比是3∶4。12.金属单质A可发生以下反应。试判断：(1)A、B、C、D、E分别是(写化学式，B写主要成分)A________、B________、C________、D________、E________。(2)写出反应③和⑤的离子方程式：③__________________________________________________________________；⑤____________________________________________________________。答案(1)FeFe2O3Fe3O4CuH2(2)Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋CuFe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑解析推断题的解题思路：根据物质的物理性质(特别是色、态)和化学性质(相互转化关系、反应条件等)，找出具有特征条件的物质，再由相互转化关系逐步推断。如本题中结合B、C的颜色及与CuCl2溶液、稀盐酸反应的性质可推知A为Fe。B级素养培优练13.某同学对铁的氧化物具有浓厚兴趣，查阅资料后制成以下卡片：在空气中把铁灼烧到500℃就形成Fe3O4；温度再升高，可形成Fe2O3；在更高的温度下加热Fe2O3(约1400℃)时，可失去氧，又得到Fe3O4，即：即：Feeq\o(→,\s\up7(①500℃))Fe3O4eq\o(,\s\up7(②温度再升高),\s\do5(③1400℃以上))Fe2O3下列说法正确的是()A.FeO、Fe2O3和Fe3O4均为黑色固体B.反应①②③均为氧化还原反应C.热稳定性顺序为：FeO＞Fe2O3＞Fe3O4D.Fe3O4若写成氧化物的形式则化学式可写为FeO·Fe2O3，所以Fe3O4属于混合物答案B解析A项，Fe2O3为红棕色固体；B项，反应①②③中铁元素的化合价均发生了变化，均为氧化还原反应；C项，FeO不稳定，能被氧化为Fe3O4；D项，Fe3O4中有固定的组成是纯净物。14.(2022·赤峰二中高一月考)将磁性氧化铁放入稀HNO3中可发生如下反应