第3章 物质的性质与转化 分层作业15 铁、铁的氧化物和铁的氢氧化物--2025鲁科版化学必修第一册同步（含答案）练习题
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| 名称 | 第3章 物质的性质与转化 分层作业15 铁、铁的氧化物和铁的氢氧化物--2025鲁科版化学必修第一册同步（含答案）练习题 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 507.7KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-04-27 18:45:50 | ||
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文档简介
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2025鲁科版化学必修第一册
分层作业15 铁、铁的氧化物和铁的氢氧化物
A级 必备知识基础练
题组1.铁的性质
1.下列关于铁的叙述错误的是( )
A.纯净的铁是光亮的银白色金属
B.铁能被磁铁吸引
C.铁是导电性最强的金属
D.铁具有延展性和导热性,可以制作炊具
2.铁片加入下列溶液中,铁片溶解,溶液质量增加的是( )
A.硫酸铜溶液 B.氯化钠溶液
C.盐酸 D.硝酸银溶液
题组2.铁的氧化物
3.(2024福建厦门一中高一月考)哈工大研究团队设计了一种使用磁性材料的微型纳米生物机器人,利用旋转磁场对机器人进行远程导航,将药物输送至小鼠的组织,从而治愈了小鼠的脑瘤。该机器人制备和作用示意如图:
下列关于研究Fe3O4性质的基本程序中排列正确的是( )
a.观察Fe3O4的颜色、状态
b.设计并进行实验,观察实验现象
c.解释现象、得出结论
d.预测Fe3O4的性质
A.abcd B.adbc C.dbac D.dacb
4.(2024辽宁实验中学高一月考,改编)下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是( )
选项 操作和现象 结论或目的
A 向红砖粉末中加入盐酸,充分反应后取上层清液于试管中,滴加KSCN溶液2~3滴,溶液呈红色 红砖中含有氧化铁
B CO还原Fe2O3得到的黑色固体加入盐酸溶解,再加入KSCN溶液,溶液不显红色 黑色固体中没有Fe3O4
C 取少量FeCl2试样加水溶解,加酸性KMnO4溶液,KMnO4溶液红色消失 该FeCl2试样未完全变质
D 向某溶液中通入Cl2,然后加入KSCN溶液变红色 原溶液中含有Fe2+
题组3.铁的氢氧化物
5.下列关于铁元素的化合物描述错误的有( )
代表物 类别 铁元素 价态 部分性质描述
Fe3O4 氧化物 +2价 具有磁性的黑色晶体
Fe(OH)2 碱 +2价 白色,在空气中迅速变成灰绿色,最终变成红褐色
Fe(OH)3 碱 +3价 红褐色,对热很稳定
FeCl3 盐 +3价 FeCl3溶液中的Fe3+能被Cu还原成Fe2+
A.1项 B.2项
C.3项 D.4项
6.对下列实验事实的解释错误的是( )
选项 操作、现象 解释
A 向KI淀粉溶液中加入FeCl3溶液,溶液变蓝 Fe3+将I-氧化生成I2,淀粉遇到I2显蓝色
B 把生铁放置于潮湿的空气中,铁表面有一层红棕色的斑点 铁在潮湿的空气中易生成Fe(OH)3
C 向稀盐酸中加入少量铁粉,有气泡产生 说明Fe置换出HCl中的氢,生成氢气
D 新制Fe(OH)2露置于空气中一段时间,白色物质变成了红褐色 说明Fe(OH)2易被O2氧化成Fe(OH)3
题组4.Fe(OH)2的制备
7.(2024河北邢台高一月考)铁及其化合物在生产、生活中有重要用途。某化学兴趣小组的同学设计了以下两个实验,请回答下列问题:
Ⅰ.“铁与水反应”,并检验产物的性质(夹持装置已略去)。
(1)装置A中盛放碎瓷片的仪器的名称为 ,装置A的作用是
。
(2)装置B中发生反应的化学方程式为 。
(3)实验一段时间后,装置E中的实验现象为 。
Ⅱ.制备Fe(OH)2。
已知:NaOH溶液是用去氧水配制的。
(4)仪器a使用之前需要采取的操作是 ,煤油的作用是
。
(5)实验开始时的具体操作是 ,仪器b中产生均匀气泡后的操作是 。
(6)设计实验检验仪器c中的金属离子: 。
B级 关键能力提升练
以下选择题有1~2个选项符合题意。
8.(2024重庆南开中学高一检测)把含有氧化铁的铁丝投入足量稀硫酸中,直到固体全部溶解,经分析,溶液中无Fe3+,且生成的Fe2+与反应产生的H2的物质的量之比为4∶1。则原混合物中氧化铁与铁的物质的量之比为( )
A.1∶2 B.2∶5
C.1∶1 D.4∶1
9.(2024河南开封高一联考)由硫铁矿烧渣(主要成分:Fe3O4、Fe2O3和FeO)得到绿矾(FeSO4·7H2O),再通过绿矾制备铁黄[FeO(OH)]的流程如下:
已知:FeS2和铁黄均难溶于水。下列说法不正确的是( )
A.步骤①,硫酸酸溶后溶液中Fe元素化合价只有+2价
B.步骤②的反应FeS2+14Fe3++8H2O15Fe2++2S+16H+,消耗1 mol FeS2转移16 mol电子
C.步骤③,得到的绿矾晶体久置于空气中会变质
D.步骤④,反应条件控制不当会使铁黄中混有Fe(OH)3
10.(2024四川成都高一检测)一定量的Fe、FeO、Fe2O3固体混合物,恰好溶解在含0.1 mol HCl的盐酸中,并生成224 mL(标准状况)的氢气。取同质量的上述固体与足量的CO在高温条件下反应后,固体质量减少( )
A.条件不足 B.0.72 g
C.0.48 g D.0.64 g
11.(2024北京理工附中高一阶段练习)高磷鲕状赤铁矿(主要含Fe2O3,含少量Al2O3、CaO、SiO2等)是我国一种重要的沉积型铁矿资源,以高磷鲕状赤铁矿为原料制备纯度较高的铁红,其流程如图所示。下列说法错误的是(已知SiO2与酸不反应)( )
A.铁红可用作油漆、油墨、建筑物的着色剂
B.酸浸液遇K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色沉淀
C.SiO2属于碱性氧化物
D.“氧化”时选用的试剂可以是H2O2、NaClO溶液
12.(2024安徽十校联盟高一开年考)元素“价—类”二维图是学习元素化合物知识的重要模型,下图为铁元素的“价—类”二维图:
请回答下列问题:
(1)炽热的铁水注入模具前,模具必须彻底干燥,是为了避免 (写化学方程式)反应的发生。
(2)高温下利用铝粉与甲反应可用来焊接钢轨。某化学兴趣小组欲用以下装置探究甲与铝粉的反应,实验发现:反应放出大量的热,并发出耀眼的光芒,纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中。
①铝粉与甲反应的化学方程式为 。
②该小组玲玲同学欲探究该熔融物中是否含有+3价铁,进行如下实验:取出适量的熔融物,加入稀盐酸充分溶解,滴加KSCN溶液,无明显现象,说明熔融物中无+3价铁。芳芳同学不同意此观点,原因为 。
(3)戊、己分别与碱反应生成丙和丁。若己为硫酸盐,向其溶液中加入NaOH溶液时,出现的现象有 。
(4)将表面附有铁锈(主要成分是甲)的铁钉放入稀硫酸中,开始反应时主要离子方程式是 ;反应片刻后,向反应后溶液中滴加KSCN溶液,溶液未出现红色,其原因为 (用离子方程式表示)。
C级 学科素养拔高练
13.(2024江苏江南十校高一联考)某小组同学为了获取在Fe(OH)2制备过程中,沉淀颜色的改变与氧气有关的证据,用图1所示装置进行实验(夹持装置已略去,气密性已检验)。
实验步骤:
图1 实验装置
Ⅰ.向三颈烧瓶中加入饱和FeSO4溶液,按图1所示装置连接;
Ⅱ.打开磁力搅拌器,立即加入10% NaOH溶液;
Ⅲ.采集瓶内空气中O2含量和溶液中O2含量(DO)的数据。
实验数据:
图2 瓶内空气中O2含量的变化
图3 溶液中O2含量(DO)的变化
问题与解释:
(1)盛放NaOH溶液的仪器名称为 。
(2)若溶液中O2含量(DO)取值为1.6,则该溶液中O2含量可以表示为 mol·L-1。生成白色沉淀的离子方程式是 。
(3)溶液中白色絮状沉淀Fe(OH)2易被氧化,沉淀转化过程的现象是
。
(4)通过上述实验,可得到“在Fe(OH)2制备过程中,沉淀颜色改变与氧气有关”的结论,其实验证据是 。
(5)打印机使用的墨粉中含有Fe3O4。将FeSO4溶液和Fe2(SO4)3溶液按一定比例混合,再加入一定量的NaOH溶液,水浴加热,可制得Fe3O4,写出该离子方程式: 。
答案：
1.C 解析 铁的导电性比铜、铝差,C错误。
2.C 解析 铁片放入硫酸铜溶液中,发生反应:Fe+CuSO4FeSO4+Cu,由反应时的质量关系可知,每56 g铁可置换出64 g铜,因此溶液的质量减小,A不符合题意;由于钠的活动性比铁强,所以将铁片放入氯化钠溶液中不会发生反应,铁片不会溶解,溶液的质量不变,B不符合题意;将铁片放入盐酸中,发生反应:Fe+2HClFeCl2+H2↑,由反应时的质量关系可知,每56 g铁可置换出2 g氢气,因此溶液的质量增加,C符合题意;将铁片放入硝酸银溶液中,发生反应:Fe+2AgNO3Fe(NO3)2+2Ag,由反应时的质量关系可知,每56 g铁可置换出216 g银,因此溶液的质量减小,D不符合题意。
3.B 解析 对物质性质进行研究的基本程序是:观察物质的外观性质→预测物质性质→实验和观察→对实验现象进行分析、解释→得出结论,即排序为adbc。
4.A 解析 氧化铁和盐酸反应生成氯化铁和水,三价铁离子遇KSCN溶液变红色,说明红砖中含有氧化铁,故A正确;CO还原Fe2O3得到单质Fe,即使有少量Fe3O4,其溶于盐酸后产生的Fe3+与Fe发生反应:Fe+2Fe3+3Fe2+,加入KSCN溶液也不显红色,故B错误;Cl-对Fe2+的检验有干扰,故C错误;若原溶液中不存在Fe2+存在Fe3+,也有此现象,故D错误。
5.B 解析 四氧化三铁中铁元素化合价既有+2价又有+3价,铁元素化合价描述错误;氢氧化铁受热易分解生成氧化铁和水,部分性质描述错误;共有2项错误。
6.B 解析 Fe3+将I-氧化生成I2,淀粉溶液遇I2显蓝色,A项正确;铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O,不是Fe(OH)3,B项错误;稀盐酸与铁粉反应产生H2,C项正确;Fe(OH)2易被O2氧化成Fe(OH)3,故新制Fe(OH)2露置于空气中一段时间,白色物质会变成红褐色,D项正确。
7.答案 (1)圆底烧瓶 提供与还原铁粉反应的水蒸气
(2)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2
(3)硬质玻璃管中的固体由黑色变为红色
(4)检查是否漏液 隔绝空气,防止Fe(OH)2被空气氧化为Fe(OH)3
(5)关闭K3,打开K1和K2 关闭K1,打开K3
(6)取少量仪器c中液体于洁净的试管中,滴加几滴KSCN溶液,无红色出现,再滴加H2O2溶液(或新制氯水)后溶液变为红色,说明仪器c中存在Fe2+
解析 装置A为制取水蒸气的装置,在B装置中,还原铁粉与水蒸气反应,生成Fe3O4和H2;用装置C收集氢气;装置D干燥氢气;装置E中,H2还原氧化铜,生成铜和水。
(3)装置E中,H2还原氧化铜,生成铜和水。实验一段时间后,装置E中的实验现象:硬质玻璃管中的固体由黑色变为红色。
(4)仪器a为分液漏斗,使用之前需检查是否漏液;若空气溶入d装置的溶液中,易造成Fe(OH)2被氧化,则煤油的作用是隔绝空气,防止Fe(OH)2被空气氧化为Fe(OH)3。
(5)实验开始时,需排尽装置内的空气,具体操作:关闭K3,打开K1和K2;仪器b中产生均匀气泡,表明空气已排尽,操作是关闭K1,打开K3。
(6)仪器c中的金属离子为Fe2+,设计实验检验时,先加入KSCN,排除Fe3+,再加入氧化剂将Fe2+氧化,溶液变为红色,说明仪器c中存在Fe2+。
8.A 解析 生成的Fe2+与反应产生的H2的物质的量之比为4∶1,设生成氢气1 mol,则Fe2+的物质的量为4 mol,反应Fe+2H+Fe2++H2↑生成1 mol Fe2+,消耗1 mol Fe;反应Fe+2Fe3+3Fe2+生成3 mol Fe2+,则消耗1 mol Fe、2 mol Fe3+,所以原混合物中氧化铁的物质的量为1 mol、铁的物质的量为2 mol,氧化铁与铁的物质的量之比为1∶2。
9.AB 解析 步骤①中用硫酸酸溶时,Fe3O4、Fe2O3和FeO均溶于硫酸,生成Fe2+、Fe3+的溶液,故A错误;三价铁具有氧化性,步骤②中的反应为FeS2+14Fe3++8H2O15Fe2++2S+16H+,反应中铁元素由+3价降低为+2价,FeS2中S由-1价升高到+6价,因此消耗1 mol FeS2转移14 mol电子,故B错误;Fe2+有较强的还原性,所以绿矾晶体久置于空气中会被氧气氧化而变质,故C正确;步骤④,反应条件控制不当,如果氨水过量,绿矾可与氨水反应生成Fe(OH)3,故D正确。
10.D 解析 取同质量的上述固体与足量的CO在高温条件下反应得到铁单质,固体减少的质量就是固体中氧元素的质量。混合物与盐酸反应时氧元素转化为水,生成的氢气是=0.01 mol,根据氢原子守恒可知0.1 mol HCl反应生成水的物质的量是0.04 mol,所以氧元素的质量是0.04 mol×16 g·mol-1=0.64 g,则最终固体质量减少0.64 g。
11.C 解析 铁矿石和炭粉焙烧可生成Fe,加入硫酸,除去二氧化硅、炭粉、硫酸钙等,酸浸液中含有铝离子、亚铁离子等,加入氨水调节pH生成氢氧化铝,“氧化”时亚铁离子生成铁离子,调节pH生成氢氧化铁,洗涤、干燥、灼烧生成铁红。氧化铁呈红色,俗称铁红,可用于油漆、油墨、建筑物着色剂,故A正确;酸浸液含有亚铁离子,可与K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色沉淀,故B正确;SiO2能与碱反应生成盐和水,属于酸性氧化物,故C错误;“氧化”步骤将亚铁离子氧化生成铁离子,可选H2O2、NaClO溶液,故D正确。
12.答案 (1)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2
(2)①2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe
②Fe、Al均能与Fe3+发生反应,方程式为Fe+2Fe3+3Fe2+,Al+3Fe3+Al3++3Fe2+
(3)生成白色沉淀,沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色
(4)Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O Fe+2Fe3+3Fe2+
解析 由题干“价—类”二维图图示信息可知,甲为Fe2O3、乙为FeO、丙为Fe(OH)3、丁为Fe(OH)2、戊为铁盐、己为亚铁盐。
(1)铁能与水蒸气发生反应,反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,故炽热的铁水注入模具前,模具必须彻底干燥,避免该反应的发生。
(2)①甲为Fe2O3,则铝粉与甲发生的铝热反应的化学方程式为2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe;
②由于Fe、Al均能与Fe3+发生反应:Fe+2Fe3+3Fe2+、Al+3Fe3+Al3++3Fe2+,故取出适量的熔融物,加入稀盐酸充分溶解,滴加KSCN溶液,无明显现象,该现象不能说明熔融物中一定无+3价铁。
(3)己为亚铁盐,若己为硫酸盐即为FeSO4,向其溶液中加入NaOH溶液时,先后发生反应:Fe2++2OH-Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,故出现的现象有生成白色沉淀,沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色。
(4)将表面附有铁锈(主要成分是甲)的铁钉放入稀硫酸中,开始反应时主要是Fe2O3和稀硫酸反应,离子方程式是Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O,反应片刻后将发生Fe+2Fe3+3Fe2+和Fe+2H+Fe2++H2↑,故向反应后溶液滴加KSCN溶液,溶液未出现红色。
13.答案 (1)分液漏斗
(2)5.0×10-5 Fe2++2OH-Fe(OH)2↓
(3)生成白色絮状沉淀,白色沉淀迅速变为灰绿色,一段时间后变为红褐色
(4)瓶内空气中、溶液中O2含量均下降,沉淀颜色改变
(5)Fe2++2Fe3++8OH-Fe3O4+4H2O
解析 (2)生成白色沉淀是Fe2+和OH-反应生成,其反应的离子方程式是Fe2++2OH-Fe(OH)2↓。
(4)通过上述实验,根据沉淀颜色的改变、以及图2、图3的实验数据可得到“在Fe(OH)2制备过程中,沉淀颜色改变与氧气有关”的结论,其实验证据是瓶内空气中、溶液中O2含量均下降,沉淀颜色改变。
(5)FeSO4、Fe2(SO4)3和NaOH都能拆分,Fe3O4不能拆分,根据元素守恒、电荷守恒可得离子方程式为Fe2++2Fe3++8OH-Fe3O4+4H2O。
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2025鲁科版化学必修第一册
分层作业15 铁、铁的氧化物和铁的氢氧化物
A级 必备知识基础练
题组1.铁的性质
1.下列关于铁的叙述错误的是( )
A.纯净的铁是光亮的银白色金属
B.铁能被磁铁吸引
C.铁是导电性最强的金属
D.铁具有延展性和导热性,可以制作炊具
2.铁片加入下列溶液中,铁片溶解,溶液质量增加的是( )
A.硫酸铜溶液 B.氯化钠溶液
C.盐酸 D.硝酸银溶液
题组2.铁的氧化物
3.(2024福建厦门一中高一月考)哈工大研究团队设计了一种使用磁性材料的微型纳米生物机器人,利用旋转磁场对机器人进行远程导航,将药物输送至小鼠的组织,从而治愈了小鼠的脑瘤。该机器人制备和作用示意如图:
下列关于研究Fe3O4性质的基本程序中排列正确的是( )
a.观察Fe3O4的颜色、状态
b.设计并进行实验,观察实验现象
c.解释现象、得出结论
d.预测Fe3O4的性质
A.abcd B.adbc C.dbac D.dacb
4.(2024辽宁实验中学高一月考,改编)下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是( )
选项 操作和现象 结论或目的
A 向红砖粉末中加入盐酸,充分反应后取上层清液于试管中,滴加KSCN溶液2~3滴,溶液呈红色 红砖中含有氧化铁
B CO还原Fe2O3得到的黑色固体加入盐酸溶解,再加入KSCN溶液,溶液不显红色 黑色固体中没有Fe3O4
C 取少量FeCl2试样加水溶解,加酸性KMnO4溶液,KMnO4溶液红色消失 该FeCl2试样未完全变质
D 向某溶液中通入Cl2,然后加入KSCN溶液变红色 原溶液中含有Fe2+
题组3.铁的氢氧化物
5.下列关于铁元素的化合物描述错误的有( )
代表物 类别 铁元素 价态 部分性质描述
Fe3O4 氧化物 +2价 具有磁性的黑色晶体
Fe(OH)2 碱 +2价 白色,在空气中迅速变成灰绿色,最终变成红褐色
Fe(OH)3 碱 +3价 红褐色,对热很稳定
FeCl3 盐 +3价 FeCl3溶液中的Fe3+能被Cu还原成Fe2+
A.1项 B.2项
C.3项 D.4项
6.对下列实验事实的解释错误的是( )
选项 操作、现象 解释
A 向KI淀粉溶液中加入FeCl3溶液,溶液变蓝 Fe3+将I-氧化生成I2,淀粉遇到I2显蓝色
B 把生铁放置于潮湿的空气中,铁表面有一层红棕色的斑点 铁在潮湿的空气中易生成Fe(OH)3
C 向稀盐酸中加入少量铁粉,有气泡产生 说明Fe置换出HCl中的氢,生成氢气
D 新制Fe(OH)2露置于空气中一段时间,白色物质变成了红褐色 说明Fe(OH)2易被O2氧化成Fe(OH)3
题组4.Fe(OH)2的制备
7.(2024河北邢台高一月考)铁及其化合物在生产、生活中有重要用途。某化学兴趣小组的同学设计了以下两个实验,请回答下列问题:
Ⅰ.“铁与水反应”,并检验产物的性质(夹持装置已略去)。
(1)装置A中盛放碎瓷片的仪器的名称为 ,装置A的作用是
。
(2)装置B中发生反应的化学方程式为 。
(3)实验一段时间后,装置E中的实验现象为 。
Ⅱ.制备Fe(OH)2。
已知:NaOH溶液是用去氧水配制的。
(4)仪器a使用之前需要采取的操作是 ,煤油的作用是
。
(5)实验开始时的具体操作是 ,仪器b中产生均匀气泡后的操作是 。
(6)设计实验检验仪器c中的金属离子: 。
B级 关键能力提升练
以下选择题有1~2个选项符合题意。
8.(2024重庆南开中学高一检测)把含有氧化铁的铁丝投入足量稀硫酸中,直到固体全部溶解,经分析,溶液中无Fe3+,且生成的Fe2+与反应产生的H2的物质的量之比为4∶1。则原混合物中氧化铁与铁的物质的量之比为( )
A.1∶2 B.2∶5
C.1∶1 D.4∶1
9.(2024河南开封高一联考)由硫铁矿烧渣(主要成分:Fe3O4、Fe2O3和FeO)得到绿矾(FeSO4·7H2O),再通过绿矾制备铁黄[FeO(OH)]的流程如下:
已知:FeS2和铁黄均难溶于水。下列说法不正确的是( )
A.步骤①,硫酸酸溶后溶液中Fe元素化合价只有+2价
B.步骤②的反应FeS2+14Fe3++8H2O15Fe2++2S+16H+,消耗1 mol FeS2转移16 mol电子
C.步骤③,得到的绿矾晶体久置于空气中会变质
D.步骤④,反应条件控制不当会使铁黄中混有Fe(OH)3
10.(2024四川成都高一检测)一定量的Fe、FeO、Fe2O3固体混合物,恰好溶解在含0.1 mol HCl的盐酸中,并生成224 mL(标准状况)的氢气。取同质量的上述固体与足量的CO在高温条件下反应后,固体质量减少( )
A.条件不足 B.0.72 g
C.0.48 g D.0.64 g
11.(2024北京理工附中高一阶段练习)高磷鲕状赤铁矿(主要含Fe2O3,含少量Al2O3、CaO、SiO2等)是我国一种重要的沉积型铁矿资源,以高磷鲕状赤铁矿为原料制备纯度较高的铁红,其流程如图所示。下列说法错误的是(已知SiO2与酸不反应)( )
A.铁红可用作油漆、油墨、建筑物的着色剂
B.酸浸液遇K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色沉淀
C.SiO2属于碱性氧化物
D.“氧化”时选用的试剂可以是H2O2、NaClO溶液
12.(2024安徽十校联盟高一开年考)元素“价—类”二维图是学习元素化合物知识的重要模型,下图为铁元素的“价—类”二维图:
请回答下列问题:
(1)炽热的铁水注入模具前,模具必须彻底干燥,是为了避免 (写化学方程式)反应的发生。
(2)高温下利用铝粉与甲反应可用来焊接钢轨。某化学兴趣小组欲用以下装置探究甲与铝粉的反应,实验发现:反应放出大量的热,并发出耀眼的光芒,纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中。
①铝粉与甲反应的化学方程式为 。
②该小组玲玲同学欲探究该熔融物中是否含有+3价铁,进行如下实验:取出适量的熔融物,加入稀盐酸充分溶解,滴加KSCN溶液,无明显现象,说明熔融物中无+3价铁。芳芳同学不同意此观点,原因为 。
(3)戊、己分别与碱反应生成丙和丁。若己为硫酸盐,向其溶液中加入NaOH溶液时,出现的现象有 。
(4)将表面附有铁锈(主要成分是甲)的铁钉放入稀硫酸中,开始反应时主要离子方程式是 ;反应片刻后,向反应后溶液中滴加KSCN溶液,溶液未出现红色,其原因为 (用离子方程式表示)。
C级 学科素养拔高练
13.(2024江苏江南十校高一联考)某小组同学为了获取在Fe(OH)2制备过程中,沉淀颜色的改变与氧气有关的证据,用图1所示装置进行实验(夹持装置已略去,气密性已检验)。
实验步骤:
图1 实验装置
Ⅰ.向三颈烧瓶中加入饱和FeSO4溶液,按图1所示装置连接;
Ⅱ.打开磁力搅拌器,立即加入10% NaOH溶液;
Ⅲ.采集瓶内空气中O2含量和溶液中O2含量(DO)的数据。
实验数据:
图2 瓶内空气中O2含量的变化
图3 溶液中O2含量(DO)的变化
问题与解释:
(1)盛放NaOH溶液的仪器名称为 。
(2)若溶液中O2含量(DO)取值为1.6,则该溶液中O2含量可以表示为 mol·L-1。生成白色沉淀的离子方程式是 。
(3)溶液中白色絮状沉淀Fe(OH)2易被氧化,沉淀转化过程的现象是
。
(4)通过上述实验,可得到“在Fe(OH)2制备过程中,沉淀颜色改变与氧气有关”的结论,其实验证据是 。
(5)打印机使用的墨粉中含有Fe3O4。将FeSO4溶液和Fe2(SO4)3溶液按一定比例混合,再加入一定量的NaOH溶液,水浴加热,可制得Fe3O4,写出该离子方程式: 。
答案：
1.C 解析 铁的导电性比铜、铝差,C错误。
2.C 解析 铁片放入硫酸铜溶液中,发生反应:Fe+CuSO4FeSO4+Cu,由反应时的质量关系可知,每56 g铁可置换出64 g铜,因此溶液的质量减小,A不符合题意;由于钠的活动性比铁强,所以将铁片放入氯化钠溶液中不会发生反应,铁片不会溶解,溶液的质量不变,B不符合题意;将铁片放入盐酸中,发生反应:Fe+2HClFeCl2+H2↑,由反应时的质量关系可知,每56 g铁可置换出2 g氢气,因此溶液的质量增加,C符合题意;将铁片放入硝酸银溶液中,发生反应:Fe+2AgNO3Fe(NO3)2+2Ag,由反应时的质量关系可知,每56 g铁可置换出216 g银,因此溶液的质量减小,D不符合题意。
3.B 解析 对物质性质进行研究的基本程序是:观察物质的外观性质→预测物质性质→实验和观察→对实验现象进行分析、解释→得出结论,即排序为adbc。
4.A 解析 氧化铁和盐酸反应生成氯化铁和水,三价铁离子遇KSCN溶液变红色,说明红砖中含有氧化铁,故A正确;CO还原Fe2O3得到单质Fe,即使有少量Fe3O4,其溶于盐酸后产生的Fe3+与Fe发生反应:Fe+2Fe3+3Fe2+,加入KSCN溶液也不显红色,故B错误;Cl-对Fe2+的检验有干扰,故C错误;若原溶液中不存在Fe2+存在Fe3+,也有此现象,故D错误。
5.B 解析 四氧化三铁中铁元素化合价既有+2价又有+3价,铁元素化合价描述错误;氢氧化铁受热易分解生成氧化铁和水,部分性质描述错误;共有2项错误。
6.B 解析 Fe3+将I-氧化生成I2,淀粉溶液遇I2显蓝色,A项正确;铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O,不是Fe(OH)3,B项错误;稀盐酸与铁粉反应产生H2,C项正确;Fe(OH)2易被O2氧化成Fe(OH)3,故新制Fe(OH)2露置于空气中一段时间,白色物质会变成红褐色,D项正确。
7.答案 (1)圆底烧瓶 提供与还原铁粉反应的水蒸气
(2)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2
(3)硬质玻璃管中的固体由黑色变为红色
(4)检查是否漏液 隔绝空气,防止Fe(OH)2被空气氧化为Fe(OH)3
(5)关闭K3,打开K1和K2 关闭K1,打开K3
(6)取少量仪器c中液体于洁净的试管中,滴加几滴KSCN溶液,无红色出现,再滴加H2O2溶液(或新制氯水)后溶液变为红色,说明仪器c中存在Fe2+
解析 装置A为制取水蒸气的装置,在B装置中,还原铁粉与水蒸气反应,生成Fe3O4和H2;用装置C收集氢气;装置D干燥氢气;装置E中,H2还原氧化铜,生成铜和水。
(3)装置E中,H2还原氧化铜,生成铜和水。实验一段时间后,装置E中的实验现象:硬质玻璃管中的固体由黑色变为红色。
(4)仪器a为分液漏斗,使用之前需检查是否漏液;若空气溶入d装置的溶液中,易造成Fe(OH)2被氧化,则煤油的作用是隔绝空气,防止Fe(OH)2被空气氧化为Fe(OH)3。
(5)实验开始时,需排尽装置内的空气,具体操作:关闭K3,打开K1和K2;仪器b中产生均匀气泡,表明空气已排尽,操作是关闭K1,打开K3。
(6)仪器c中的金属离子为Fe2+,设计实验检验时,先加入KSCN,排除Fe3+,再加入氧化剂将Fe2+氧化,溶液变为红色,说明仪器c中存在Fe2+。
8.A 解析 生成的Fe2+与反应产生的H2的物质的量之比为4∶1,设生成氢气1 mol,则Fe2+的物质的量为4 mol,反应Fe+2H+Fe2++H2↑生成1 mol Fe2+,消耗1 mol Fe;反应Fe+2Fe3+3Fe2+生成3 mol Fe2+,则消耗1 mol Fe、2 mol Fe3+,所以原混合物中氧化铁的物质的量为1 mol、铁的物质的量为2 mol,氧化铁与铁的物质的量之比为1∶2。
9.AB 解析 步骤①中用硫酸酸溶时,Fe3O4、Fe2O3和FeO均溶于硫酸,生成Fe2+、Fe3+的溶液,故A错误;三价铁具有氧化性,步骤②中的反应为FeS2+14Fe3++8H2O15Fe2++2S+16H+,反应中铁元素由+3价降低为+2价,FeS2中S由-1价升高到+6价,因此消耗1 mol FeS2转移14 mol电子,故B错误;Fe2+有较强的还原性,所以绿矾晶体久置于空气中会被氧气氧化而变质,故C正确;步骤④,反应条件控制不当,如果氨水过量,绿矾可与氨水反应生成Fe(OH)3,故D正确。
10.D 解析 取同质量的上述固体与足量的CO在高温条件下反应得到铁单质,固体减少的质量就是固体中氧元素的质量。混合物与盐酸反应时氧元素转化为水,生成的氢气是=0.01 mol,根据氢原子守恒可知0.1 mol HCl反应生成水的物质的量是0.04 mol,所以氧元素的质量是0.04 mol×16 g·mol-1=0.64 g,则最终固体质量减少0.64 g。
11.C 解析 铁矿石和炭粉焙烧可生成Fe,加入硫酸,除去二氧化硅、炭粉、硫酸钙等,酸浸液中含有铝离子、亚铁离子等,加入氨水调节pH生成氢氧化铝,“氧化”时亚铁离子生成铁离子,调节pH生成氢氧化铁,洗涤、干燥、灼烧生成铁红。氧化铁呈红色,俗称铁红,可用于油漆、油墨、建筑物着色剂,故A正确;酸浸液含有亚铁离子,可与K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色沉淀,故B正确;SiO2能与碱反应生成盐和水,属于酸性氧化物,故C错误;“氧化”步骤将亚铁离子氧化生成铁离子,可选H2O2、NaClO溶液,故D正确。
12.答案 (1)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2
(2)①2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe
②Fe、Al均能与Fe3+发生反应,方程式为Fe+2Fe3+3Fe2+,Al+3Fe3+Al3++3Fe2+
(3)生成白色沉淀,沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色
(4)Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O Fe+2Fe3+3Fe2+
解析 由题干“价—类”二维图图示信息可知,甲为Fe2O3、乙为FeO、丙为Fe(OH)3、丁为Fe(OH)2、戊为铁盐、己为亚铁盐。
(1)铁能与水蒸气发生反应,反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,故炽热的铁水注入模具前,模具必须彻底干燥,避免该反应的发生。
(2)①甲为Fe2O3,则铝粉与甲发生的铝热反应的化学方程式为2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe;
②由于Fe、Al均能与Fe3+发生反应:Fe+2Fe3+3Fe2+、Al+3Fe3+Al3++3Fe2+,故取出适量的熔融物,加入稀盐酸充分溶解,滴加KSCN溶液,无明显现象,该现象不能说明熔融物中一定无+3价铁。
(3)己为亚铁盐,若己为硫酸盐即为FeSO4,向其溶液中加入NaOH溶液时,先后发生反应:Fe2++2OH-Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,故出现的现象有生成白色沉淀,沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色。
(4)将表面附有铁锈(主要成分是甲)的铁钉放入稀硫酸中,开始反应时主要是Fe2O3和稀硫酸反应,离子方程式是Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O,反应片刻后将发生Fe+2Fe3+3Fe2+和Fe+2H+Fe2++H2↑,故向反应后溶液滴加KSCN溶液,溶液未出现红色。
13.答案 (1)分液漏斗
(2)5.0×10-5 Fe2++2OH-Fe(OH)2↓
(3)生成白色絮状沉淀,白色沉淀迅速变为灰绿色,一段时间后变为红褐色
(4)瓶内空气中、溶液中O2含量均下降,沉淀颜色改变
(5)Fe2++2Fe3++8OH-Fe3O4+4H2O
解析 (2)生成白色沉淀是Fe2+和OH-反应生成,其反应的离子方程式是Fe2++2OH-Fe(OH)2↓。
(4)通过上述实验,根据沉淀颜色的改变、以及图2、图3的实验数据可得到“在Fe(OH)2制备过程中,沉淀颜色改变与氧气有关”的结论,其实验证据是瓶内空气中、溶液中O2含量均下降,沉淀颜色改变。
(5)FeSO4、Fe2(SO4)3和NaOH都能拆分,Fe3O4不能拆分,根据元素守恒、电荷守恒可得离子方程式为Fe2++2Fe3++8OH-Fe3O4+4H2O。
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