高一化学人教版必修第一册巩固练习：第三章　第一节　第1课时　铁及其氧化物、氢氧化物 含解析

PAGE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、氢氧化物课后训练巩固提升双基巩固学考突破1.下列关于铁与水蒸气反应的说法中错误的是()A.反应中有氢气产生B.此反应需在加热下才能发生C.生成的铁的化合物中铁全部呈+3价D.该反应中氧化剂是水答案:C解析:3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,Fe3O4中铁元素为+2价和+3价。2.下列关于氧化铁和氧化亚铁的叙述中错误的是()A.都是碱性氧化物B.都能与酸反应生成盐和水C.都能与水反应生成氢氧化物D.都能被一氧化碳还原为铁答案:C解析:氧化铁和氧化亚铁都是不溶于水的碱性氧化物,都不能与水反应生成氢氧化物,都能与酸反应生成相应的盐和水,都具有氧化性,能被氢气、一氧化碳、铝等还原剂还原为铁单质。3.在空气中氢氧化亚铁白色沉淀可转化为红褐色沉淀。关于该反应的下列叙述中错误的是()A.生成物为氢氧化铁B.该反应是化合反应C.该反应是氧化还原反应D.氧化剂是氢氧化亚铁答案:D解析:氢氧化亚铁易与氧气、水反应生成氢氧化铁,该反应既是化合反应,又是氧化还原反应,还原剂是氢氧化亚铁,氧化剂是氧气。4.实验室制取氢氧化铁的一组试剂是()A.氯化铁溶液与烧碱溶液B.氧化铁与烧碱溶液C.氧化铁与水D.铁与水蒸气答案:A解析:实验室常用可溶性铁盐溶液(如氯化铁溶液)与碱溶液(如烧碱溶液)反应来制取氢氧化铁沉淀。5.将Na2O2投入FeCl2溶液中,可观察到的现象是()①有气泡产生②生成白色沉淀③生成红褐色沉淀④无明显变化A.①③ B.①② C.①②③ D.④答案:A解析:将过量的Na2O2投入FeCl2溶液中,发生下列反应:2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑FeCl2+2NaOHFe(OH)2↓+2NaCl4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3所以现象为有无色气体产生并有红褐色沉淀生成,观察不到白色沉淀。6.有关铁的化合物的说法中,错误的是()A.Fe(OH)2是一种黑色固体,不稳定,在空气中易被氧化转变为红褐色B.由图示操作可制取Fe(OH)2C.Fe3O4、Fe(OH)3都可以由化合反应制得D.Fe(OH)3胶体呈红褐色、透明。当光束通过Fe(OH)3胶体时可观察到丁达尔效应答案:A解析:Fe(OH)2是一种白色固体,A项错误;煤油能减少FeSO4溶液与氧气接触,可以避免试管中部分氧气对氢氧化亚铁的氧化,B项正确;铁在氧气中燃烧可生成Fe3O4,可通过化合反应:4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3制取Fe(OH)3,C项正确;Fe(OH)3胶体呈红褐色、透明,能发生丁达尔效应,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(填编号)。

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.常温下,Fe与水不发生反应,但在高温下,Fe与水蒸气可发生反应。应用下列装置,在硬质玻璃管中放入还原性铁粉和石棉绒的混合物,加热并通入水蒸气,就可以完成高温下“Fe与水蒸气的反应”实验。请回答下列问题:(1)写出该反应的化学方程式:;该反应中的还原剂是,氧化剂是。

(2)实验前必须对整套装置进行气密性检验,操作方法是

。

(3)圆底烧瓶中盛装水,该装置受热后的主要作用是

;

烧瓶底部放置了几片碎瓷片,碎瓷片的作用是。

(4)干燥管中盛放的物质是,作用是。

答案:(1)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2FeH2O(2)在玻璃管口A处接一段乳胶管,乳胶管头上连一段玻璃管,并将管口插入水中,用酒精灯火焰微热烧瓶底部,如果观察到插入水中的玻璃管口有气泡逸出,停止加热后,玻璃管内有水柱上升,且较长时间水柱不回落,则表明该套装置气密性良好(3)为硬质玻璃管内Fe与水蒸气的反应提供持续不断的水蒸气防止暴沸(4)碱石灰除去未反应的水蒸气解析:在反应3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2中,氧化剂是H2O,还原剂是Fe;在烧瓶中加入碎瓷片的目的是防止液体沸腾过于剧烈。选考奠基素养提升1.向一定量的Cu、Fe2O3的混合物中加入100mL1mol·L-1的盐酸,恰好使混合物完全溶解,所得溶液中不含Fe3+,若用过量的CO在高温下还原相同质量的原混合物,固体减小的质量为()A.3.2g B.2.4g C.1.6g D.0.8g答案:D解析:Cu、Fe2O3的混合物若用过量的CO在高温下还原,固体减小的质量就是混合物中氧元素的质量,混合物中加入100mL1mol·L-1的盐酸,恰好使混合物完全溶解,则Fe2O3中的O生成了H2O,H2O中的H来自盐酸,物质的量为n(H)=0.1L×1mol·L-1=0.1mol,则n(H2O)=n(O)=0.05mol,氧元素的质量为0.05mol×16g·mol-1=0.8g。2.为了防止生锈,常采用化学处理使钢铁零件表面生成Fe3O4的致密保护层——“发蓝”。化学处理过程中其中一步的反应为3Fe+NaNO2+5NaOH3Na2FeO2+H2O+NH3↑。下列叙述错误的是()A.“发蓝”实质上是使铁表面钝化B.上述反应中,铁被氧化C.NO2-的氧化性强于FeD.反应中转移电子2mol,生成还原产物8.5g答案:D解析:“发蓝”的过程是使钢铁零件表面生成Fe3O4的致密保护层,即铁表面钝化,A项正确;该反应中铁被氧化成Na2FeO2,NaNO2被还原成NH3,氧化剂是NaNO2,氧化产物是Na2FeO2,NO2-的氧化性强于FeO22-的氧化性,B、C两项正确;反应中转移电子2mol,生成还原产物NH33.某兴趣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)物质②为。

(3)向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液最终生成Fe(OH)3悬浊液,该过程的现象为,此过程中发生的氧化还原反应为(用化学方程式表达)。

(4)将FeCl3饱和溶液滴入沸水中,并继续煮沸至液体呈红褐色,制得分散系③为,它与FeCl3溶液、Fe(OH)3悬浊液的本质区别是。

答案:(1)Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O(2)NaOH溶液(其他合理答案也可)(3)生成白色沉淀,迅速变成灰绿色,最终变成红褐色4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3(4)Fe(OH)3胶体分散质粒子的直径大小不同解析:(1)Fe2O3为碱性氧化物,能够与盐酸反应生成FeCl3和H2O。(2)FeCl3溶液能够与碱反应生成Fe(OH)3,物质②可以是NaOH溶液、KOH溶液等。(3)Fe(OH)2是白色沉淀,能迅速被氧气氧化,会看到沉淀由白色迅速变为灰绿色,最终变为红褐色,发生的氧化还原反应为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3。(4)将饱和氯化铁溶液滴入沸水中,继续煮沸至液体呈红褐色,得到的是Fe(OH)3胶体。4.某同学欲在实验室中完成Fe与水蒸气反应的实验,装置如图甲、乙所示。已知B中放入的是铁粉与石棉绒的混合物,C中放的是干燥剂,E为酒精喷灯,G为带有铁丝网罩的酒精灯。对比两装置,回答下列问题:(1)如何检查乙装置的气密性?

。

(2)乙装置中湿沙子的作用是。

(3)B处发生反应的化学方程式为

。

(4)该同学认为欲在乙装置的导管口处点燃反应产生的气体,装置H必不可少,H的作用是

。

(5)对比甲、乙两装置的B和I,B的优点是

。

答案:(1)关闭H右侧的止水夹,向H中加入水没过导管口,连接好装置,微热试管I,若H中导管口出现气泡,停止加热后导管中出现水柱,证明气密性良好(其他合理答案也可)(2)提供水蒸气(3)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2(4)干燥氢气,减少H2中水蒸气的含量(5)使用石棉绒,增大水蒸气与铁粉的接触面积,使反应充分进行解析:(1)检查装置的气密性,常用“微热法”,应该先将装置中气体密封起来。(2)湿沙子受热时,水蒸发产生水蒸气。(3)Fe与水蒸气反应生成Fe3O4和H2。(4)潮湿的氢气很难燃烧,故H的作用是干燥氢气,减少H2中的水蒸气含量。(5)装置B中使用石棉绒可以增大水蒸气与铁粉的接触面积,使反应充分进行。5.用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。方法一:用不含Fe3+的FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应来制备。(1)除去蒸馏水中溶解的O2常采用的方法。

(2)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作方法是:用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是

。

方法二:在如图装置中,用NaOH溶液、铁屑、稀硫酸等试剂制备Fe(OH)2。(1)在试管Ⅰ里加入的试剂是

。

(2)在试管Ⅱ里加入的试剂是。

(3)为了制得白色Fe(OH)2沉淀,在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂,打开止水夹,塞紧塞子后的实验步骤是

。

(4)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色,其理由是

。

答案:方法一:(1)煮沸(2)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2方法二:(1)稀硫酸、铁屑(2)NaOH溶液(3)检验试管Ⅱ出口处排出的氢气的纯度。当排出的H2纯净时,再夹紧止水夹(4)生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ,且外界空气不容易进入,避免Fe(OH)2被迅速氧化解析:方法一:(1)由于气体的溶解度随温度升高而迅速减小,故可用加热的方法除去蒸馏水中溶解的O2。(2)空气中含有大量的O2,为防止生成的Fe(OH)2沉淀与空气接触,需将吸取NaOH溶液的试管放入液面以下后再挤出。方法二:(1)由所给试剂及装置特点知,试管Ⅰ为封闭系统,应为产生H2并赶尽溶液中的空气及液面上方空气的装置,故试管Ⅰ中加入的试剂为铁和稀硫酸。(2)试管Ⅱ中加入的试剂为NaOH溶液。(3)为确保实验在无氧状态下进行,必须把系统中的O2排除干净,故接下来的操作应为检验试管Ⅱ出口处排出的氢气纯度,当产生氢气较纯时再夹紧止水夹。(4)由于试管Ⅰ中产生的H2充满了Ⅰ、Ⅱ两支试管,外界空气不易进入,即Fe(OH)2是在H2的还原性气氛中产生的,故Fe(OH)2的白色沉淀可保持较长的时间。综合测评(A)(时间:60分钟满分:100分)一、选择题(本题包括12个小题,每小题5分,共60分,每小题只有1个选项符合题意)1.分类法是化学学习中的一种重要方法,下列分类图正确的是()答案:B解析:离子反应与氧化还原反应是交叉关系,A项错误;Al2O3属于氧化物,但既不是酸性氧化物,也不是碱性氧化物,而是两性氧化物,C项错误;有些化学反应不属于四种基本类型的反应,如CO+CuOCO2+Cu,D项错误。2.下列说法中正确的是()A.氯化钠在电流的作用下产生能自由移动的Na+和Cl-,所以氯化钠溶液能导电B.二氧化碳的水溶液能够导电,所以二氧化碳属于电解质C.NaHSO4和NaHCO3在水中反应的离子方程式为H++HCO3-H2O+CO2D.氯气的水溶液能使有色布条褪色,所以氯气具有漂白性答案:C解析:水溶液中NaCl在水分子的作用下发生电离,A项错误;二氧化碳本身不能电离出自由移动的离子,故二氧化碳不是电解质,B项错误;使有色布条褪色的是氯水中的HClO,氯气没有漂白性,D项错误。3.实验室欲用18mol·L-1的浓硫酸配制500mL3mol·L-1的稀硫酸,下列说法正确的是()A.应用量筒量取83.33mL浓硫酸B.在烧杯中稀释后,应立即将溶液转移至容量瓶中C.加水定容时,若仰视刻度线,会使所配溶液浓度偏大D.转移溶液后,若未洗涤烧杯内壁和玻璃棒并将洗涤液转移至容量瓶中,会使所配溶液浓度偏小答案:D解析:量筒的精确度较低,一般准确到0.1mL,A项错误;浓硫酸稀释时放出热量,应待溶液恢复至室温后再转移溶液,B项错误;定容时仰视刻度线,溶液体积偏大,所配溶液的浓度偏小,C项错误。4.在强碱性溶液中,下列离子组能大量共存的是()A.Na+、K+、SO42B.Na+、Cu2+、SO42C.Mg2+、Na+、SO42D.Ba2+、HCO3-、NO答案:A解析:强碱性溶液中,Cu2+、Mg2+、HCO35.某化学兴趣小组在实验中发现一瓶溶液标签上标有“CaCl20.1mol·L-1”的字样,下面是该小组成员对溶液的叙述,正确的是()A.配制1L该溶液,可将0.1molCaCl2溶于1L水中B.Ca2+和Cl-的物质的量浓度都是0.1mol·L-1C.从试剂瓶中取该溶液的一半,则所取溶液的物质的量浓度为0.05mol·L-1D.将该瓶溶液稀释至原体积的2倍,则所得溶液的c(Cl-)为0.1mol·L-1答案:D解析:溶液的体积不能确定,A项错误;Cl-物质的量浓度为0.2mol·L-1,B项错误;所取溶液物质的量浓度为0.1mol·L-1,C项错误;原溶液中c(Cl-)=0.2mol·L-1,将溶液稀释至原体积的2倍后,则溶液的c(Cl-)=0.1mol·L-1,D项正确。6.设NA表示阿伏加德罗常数的值,下列叙述不正确的是()A.标准状况下,22.4L由NH3和CH4组成的混合气体,所含分子数为NAB.1molCl2与足量的Ca(OH)2溶液完全反应,转移电子的数目为NAC.0.5mol·L-1MgCl2溶液中,含有Cl-的数目为NAD.常温常压下,NA个氯气分子的体积大于22.4L答案:C解析:C项中溶液的体积未知,不能计算Cl-的物质的量。7.W、X、Y、Z4种短周期元素在元素周期表中的位置如图所示,其中Z位于第ⅦA族。下列判断错误的是()A.常压下4种元素的单质中,W单质的熔点最高B.Z的阴离子电子层结构与氩原子相同C.Z的氧化物对应水化物的酸性比X的氧化物对应水化物的酸性强D.Y元素的非金属性比X元素的非金属性强答案:C解析:根据四种元素的位置关系可知,W、X、Y、Z分别为C、P、O、Cl。Z的最高价氧化物对应水化物(HClO4)的酸性比X的最高价氧化物对应水化物(H3PO4)的酸性强,C项错误。8.高铁酸钠(Na2FeO4)是一种高效的饮用水处理剂,工业上可由下列方法制得:Fe2O3+3Na2O22Na2FeO4+Na2O关于该反应的说法正确的是()A.反应中Na2O2既是氧化剂又是还原剂B.Fe2O3可以通过铁丝在氧气中燃烧制得C.生成1molNa2FeO4,有3mol电子转移D.在Na2FeO4中Fe为+6价,具有强还原性,能消毒杀菌答案:C解析:根据元素化合价的变化可知,反应中Na2O2只是氧化剂,A项错误;铁丝在氧气中燃烧生成Fe3O4,B项错误;Na2FeO4中Fe为+6价,具有强氧化性,D项错误。9.下列实验现象和结论不相符的是()选项操作及现象结论A某溶液中加入盐酸,产生使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体该溶液中一定含有COB某溶液进行焰色试验,焰色为黄色溶液中一定含有Na+C某气体通入澄清石灰水,溶液变浑浊该气体可能是CO2D向某溶液中先加KSCN溶液,无明显现象,再滴入氯水,溶液变红溶液中一定含有Fe2+答案:A解析:A项中,若溶液中存在HCO310.将11.6gFe3O4加入10.0mL某浓度的盐酸中,再加入9.8g铁粉,反应停止时,溶液中无固体存在。向溶液中滴加硫氰化钾溶液,未见颜色变化,为了中和过量的盐酸(不考虑HCl的挥发),且使铁完全转化成Fe(OH)2,共消耗5.0mol·L-1NaOH溶液16.0mL。原盐酸中HCl的物质的量浓度为()A.2.0mol·L-1 B.4.0mol·L-1C.6.0mol·L-1 D.8.0mol·L-1答案:D解析:由题意可知,最终得到的是NaCl溶液,根据电荷守恒,有n(Cl-)=n(Na+),c(HCl)×0.0100L=5.0mol·L-1×0.0160L,c(HCl)=8.0mol·L-1。11.某学生利用如图装置对电解质溶液导电性进行实验探究。下列说法中正确的是()A.闭合开关K,电流计指针发生偏转,证明HCl溶液是电解质B.闭合开关K,向烧杯中加入NaCl固体,由于HCl与NaCl不反应,故电流计指针不发生偏转C.闭合开关K,向溶液中加入CaCO3固体,电流计示数不变D.选取相同浓度的硫酸替换0.1mol·L-1的HCl溶液,电流计的示数相同答案:C解析:HCl溶液为混合物,不是电解质,A项错误;加入NaCl固体,溶液中自由移动的离子浓度增大,导电能力增强,电流计示数增大,B项错误;向HCl溶液中加入CaCO3固体,2H++CaCO3Ca2++CO2↑+H2O,溶液中离子所带电荷的总浓度基本不变,导电性不变,电流计示数不变,C项正确;盐酸和硫酸浓度相同时溶液中离子浓度不同,电荷浓度不同,导电能力不同,电流计示数不同,D项错误。12.已知:5PbO2+2Mn2++4H+5Pb2++2MnO4-+2H2A.PbO2为还原剂,具有还原性B.氧化产物与还原产物的物质的量之比为5∶2C.生成1mol的Pb2+,转移的电子数为5molD.酸性环境下PbO2的氧化性强于MnO答案:D解析:PbO2中铅元素的化合价由+4价降低为+2价,故PbO2为氧化剂,具有氧化性,A项错误;MnO4-为氧化产物,Pb2+为还原产物,其物质的量之比为2∶5,B项错误;生成1molPb2+时,转移电子2mol,C项错误;在化学反应中,氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性二、非选择题(共4小题,共40分)13.(5分)下图分别表示元素的某种性质与核电荷数的关系(X为核电荷数,Y为元素的有关结构或性质)。(1)表示第ⅥA族元素原子的最外层电子数变化规律的是(填字母,下同)。

(2)表示第三周期五种主族元素的最高化合价变化规律的是。

(3)表示O2-、F-、Na+、Mg2+、Al3+的离子半径变化规律的是。

(4)表示碱金属单质密度的变化规律的是。

(5)表示卤族元素单质熔点的变化规律的是。

答案:(1)B(2)C(3)A(4)D(5)C解析:(1)第ⅥA族元素原子的最外层电子数都是6,不随核电荷数的变化而变化,图像B符合。(2)第三周期,主族元素的最高正价等于其最外层电子数,所以随着核电荷数的增加,其最高正价逐渐升高,图像C符合。(3)核外电子排布相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小,图像A符合。(4)碱金属单质的密度随核电荷数的递增呈增大趋势,但K的密度比Na的密度小,图像D符合。(5)卤族元素单质熔点随核电荷数的递增逐渐升高,图像C符合。14.(11分)现有CO和CO2的混合气体20g,其体积为11.2L(标准状况)。回答下列问题:(1)该混合气体的总物质的量为,其平均摩尔质量为。

(2)混合气体中碳原子的个数为。(用NA表示阿伏加德罗常数的值)

(3)若将该混合气体全部通过如图所示装置进行实验。则:①气球中收集的气体是,原混合气体中该气体的质量为;

②A瓶中发生反应的离子方程式为

。

③若要证明A瓶溶液中的阳离子未沉淀完全,其方法为

。

答案:(1)0.5mol40g·mol-1(2)0.5NA(3)①CO3.5g②Ba2++2OH-+CO2BaCO3↓+H2O③待A瓶中充分沉淀后,取少量上层清液放入试管中,滴加硫酸钠溶液,若有白色沉淀产生,说明Ba2+未沉淀完全(或其他合理方法)解析:(1)该混合气体的总物质的量为11.2L22.4L·mol-1(2)混合气体共0.5mol,且每个CO或CO2分子中都只有1个碳原子,所以混合气体中碳原子的个数为0.5NA。(3)①混合气体通过Ba(OH)2溶液时CO2被吸收,气球中收集到的气体是CO。设原混合气体中CO的物质的量为n,则有28g·mol-1×n+44g·mol-1×(0.5mol-n)=20g,解得n=0.125mol,CO的质量为28g·mol-1×0.125mol=3.5g。②A瓶中发生的反应是Ba(OH)2与CO2反应。③可利用反应Ba2++SO42-BaSO415.(12分)某学习小组在实验室制备FeCl3固体。已知FeCl3固体易吸水潮解。实验装置如下:(1)分液漏斗①中盛有浓硫酸,烧瓶②中盛放固体氯化钠和二氧化锰,将浓硫酸滴加到烧瓶中共热。分两步写出反应的化学方程式:①,

②。

(2)为了获得纯净干燥