2024-2025学年高中化学人教版必修第一册 3.1.1铁的单质、氧化物和氢氧化物 作业（含解析）

课时作业15　铁的单质、氧化物和氢氧化物
基础性训练
1.2021年2月10日，中国首次火星探测任务“天问一号”探测器顺利进入环火轨道，成为我国第一颗人造火星卫星。火星外表呈红色，这是因为火星表面含有大量的(　　)
A．氧化铜 B．氧化铁
C．碳酸钙 D．四氧化三铁
2．下列有关铁及其化合物的说法错误的是(　　)
A．陨铁中存在游离态的铁
B．铁能与水蒸气反应，生成氧化铁和氢气
C．铁的氧化物都不溶于水，也不与水反应
D．氢氧化亚铁在空气中易被氧化成氢氧化铁
3．“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，你猜测其中的原因可能是(　　)
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Cu
D．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和红棕色的Fe2O3
4．在一些点心等食品的包装盒中有一个小袋，将小袋打开，可以看到灰黑色粉末，其中有些已变成棕褐色。若将上述粉末溶于稀盐酸，取上层清液，滴入几滴氯水，再滴加KSCN溶液，马上出现红色。以下结论不正确的是(　　)
A．该灰黑色粉末用作抗氧化剂
B．该灰黑色粉末不可食用
C．小袋中原来装有铁粉
D．小袋中原来装有氧化铁
5．下列有关说法不正确的是(　　)
A．Fe3O4为磁性氧化铁，其中铁元素的化合价为＋2价和＋3价
B．FeO、Fe2O3都属于碱性氧化物，均与盐酸反应
C．Fe(OH)2不稳定，具有较强的氧化性
D．Fe(OH)3比Fe(OH)2稳定
6．下列铁及其化合物有关反应的离子方程式正确的是(　　)
A．将Fe3O4加入足量稀H2SO4中：
Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
B．将氧化铁加入稀盐酸中：
Fe2O3＋6H＋＋2Cl===2Fe2＋＋Cl2↑＋3H2O
C．铁粉与稀硫酸反应：
2Fe＋6H＋===2Fe2＋＋3H2↑
D．向氢氧化铁中加入足量稀盐酸：
H＋＋OH－===H2O
7．在FeCl3、CuCl2和HCl的混合溶液中加入铁粉，待反应结束后，将剩余的固体滤出，发现固体能被磁铁吸引，则反应后溶液中大量存在的阳离子是(　　)
A．Fe2＋ B．H＋
C．Cu2＋和Fe2＋ D．Fe3＋和Cu2＋
综合性训练
8.铁屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量氢氧化钠溶液，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)3　Fe2O3 B．Fe(OH)2　Fe2O3
C．Fe(OH)2　Fe(OH)3 D．Fe(OH)2　Fe3O4
9．铁与水蒸气反应实验改进前后的装置如图所示：
下列说法错误的是(　　)
A．将湿棉花改为浸水的尿不湿片段，酒精灯由单头改为双头，可提供足量的水蒸气
B．用具支试管可将试管口附近冷凝的水导出
C．将肥皂水改为吹泡泡水，收集H2的效果更好，点燃效果更明显
D．改进后，悬挂的磁铁能吸引铁粉，实验过程中，我们能看到具支试管中有黑色固体不断落下
10．如图所示装置，可用以制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时颜色的变化。下列说法错误的是(　　)
A．实验前，应事先煮沸溶液除去溶解氧
B．装置Ⅰ可制取FeSO4溶液并排尽装置内空气
C．关闭止水夹可观察到装置Ⅱ中溶液进入装置Ⅰ中
D．取下装置Ⅱ的橡皮塞可观察沉淀颜色变化
11．铁的氧化物极为复杂。为测定一种铁的氧化物样品X的化学式，实验过程如下：
根据实验结果，该氧化物X的化学式为(　　)
A．Fe2O3 B．Fe3O4
C．Fe4O5 D．Fe5O7
12.A～J都是初中化学中的常见物质，其中D、E对维持自然界生命活动至关重要，A、B为黑色固体，C是红色金属单质，H为气体，它们的相互转化关系如下图所示。
请回答下列问题：
(1)写出下列物质的化学式：B__________，I____________。
(2)反应①②③④中属于置换反应的是________(填序号)。
(3)写出反应④的化学方程式________________________________________________________________________。
(4)写出反应⑤的离子方程式________________________________________________________________________。
13．某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。
请回答：
(1)仪器1的名称：____________。装置5的作用：________________________________________________________________________。
(2)实验开始时，关闭K2，打开K1，反应一段时间后，再打开K2，关闭K1，发现3中溶液不能进入4中。请为装置做一处改进，使3中溶液能进入4中：________________________________________________________________________。
(3)装置改进后，将3中反应后溶液压入4中，在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：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
14．已知红热的铁能与水蒸气反应生成氢气。现用如图所示装置进行铁在高温下与水蒸气反应的实验，并用简单的方法收集、检验生成的氢气。请回答下列问题。
(1)写出铁在高温下与水蒸气反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
(2)干燥管C中盛放的药品是______；干燥管的______(填“m”或“n”)端与g导管相连接。
(3)在D处画出用试管收集氢气的装置图(所需其他仪器自行选择)。
(4)怎样用简单的方法检验收集到的气体是氢气？简述实验操作步骤和现象：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)若收集到标准状况下的H2 22.4 L，则参加反应的铁粉的质量为________ g。
(6)当固体质量增加32 g时，生成H2的质量为________ g。
课时作业15　铁的单质、氧化物和氢氧化物
1．答案：B
2．答案：B
3．解析：黏土中含有铁元素，在烧制砖瓦时，与O2反应，生成铁的氧化物，铁的氧化物有3种，FeO与Fe3O4为黑色，Fe2O3为红棕色，故D项正确。
答案：D
4．答案：D
5．解析：Fe3O4为磁性氧化铁，其中铁元素的化合价为＋2价和＋3价，A正确；FeO、Fe2O3都属于碱性氧化物，均与盐酸反应分别生成亚铁盐、铁盐，B正确；Fe（OH）2具有较强的还原性，易被氧化为Fe（OH）3，C错误，D正确。
答案：C
6．答案：A
7．解析：发现固体能被磁铁吸引，说明一定含有铁，则反应后溶液中一定不能存在氢离子、铁离子和铜离子，大量存在的阳离子是亚铁离子，答案选A。
答案：A
8．解析：铁与稀硫酸反应生成FeSO4，再与过量氢氧化钠溶液反应生成白色沉淀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。
答案：B
9．解析：尿不湿可吸附更多的水，且不易洒出，酒精灯改为双头的可增加受热面积，故可提供足够的水蒸气，A项正确；具支试管的结构中含支管，冷凝的水可从支管中流出，B项正确；泡泡水易起泡，收集H2更容易，点燃效果更好，C项正确；磁铁可以吸引单质铁和Fe3O4，D项错误。
答案：D
10．解析：氢氧化钠溶液中有少量氧气，氢氧化亚铁易被氧气氧化，所以实验前，应事先煮沸溶液除去溶解氧，故A正确；结合A项分析可知，装置Ⅰ可制取FeSO4溶液并排尽装置内空气，故B正确；关闭止水夹可观察到装置Ⅰ中溶液进入装置Ⅱ中，故C错误；氢氧化亚铁具有强还原性，能够被氧气氧化，颜色发生变化，所以取下装置Ⅱ的橡皮塞可观察沉淀颜色变化，故D正确。
答案：C
11．解析：铁的氧化物X加过量稀硫酸溶解，用过量氯气氧化，再加过量NaOH溶液生成氢氧化铁沉淀，过滤、洗涤、干燥、灼烧，最后得到氧化铁，则生成的氧化铁的物质的量为n（Fe2O3）＝＝0.025 mol，则Fe的物质的量为n（Fe）＝2n（Fe2O3）＝2×0.025 mol＝0.05 mol，Fe的质量为m（Fe）＝0.05 mol×56 g·mol－1＝2.8 g，则氧化物X中O的质量为m（O）＝3.92 g－2.8 g＝1.12 g，n（O）＝＝0.07 mol，n（Fe）∶n（O）＝0.05 mol∶0.07 mol＝5∶7，所以氧化物X的化学式为Fe5O7。
答案：D
12．解析：根据A～J都是初中化学中的常见物质，D、E对维持自然界生命活动至关重要，所以D、E可能是水、氧气或二氧化碳中的一种，C是红色的金属单质，所以C是铜，A、B为黑色固体，高温会生成铜和D，A在足量的E中可以燃烧，所以A是木炭，B就是氧化铜，D就是二氧化碳，木炭和氧气反应会生成二氧化碳，所以E是氧气，二氧化碳和木炭会生成一氧化碳，所以F是一氧化碳，二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀，所以J是碳酸钙，一氧化碳和氧化铁会生成铁和二氧化碳，G是铁，铁和稀硫酸反应会生成硫酸亚铁和氢气，H是一种气体，所以H是氢气，I是硫酸亚铁。
答案：（1）CuO　FeSO4　（2）①　（3）3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2　（4）Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
13．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
14．解析：（3）考虑到H2的密度比空气小，可采用向下排空气法收集H2。（4）检验H2可采用“爆鸣”实验。（5）根据反应的化学方程式3Fe＋4H2O（g）Fe3O4＋4H2可得关系式：3Fe～4H2，n（H2）＝＝1 mol，则n（Fe）＝ mol，m（Fe）＝ mol×56 g·mol－1＝42 g。（6）固体质量增加的原因是Fe生成了Fe3O4，增加的质量为氧元素的质量，故生成氢气的质量为m（H2）＝×2 g＝4 g。
答案：（1）3Fe＋4H2O（g）Fe3O4＋4H2
（2）碱石灰（答案合理即可） 　n
（3）
（4）用拇指堵住试管口，靠近酒精灯火焰，松开拇指，发出爆鸣声，说明收集到的气体是H2
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