高中化学人教版 (2019)必修 第一册实验活动1 配制一定物质的量浓度的溶液第1课时学案

第1课时　铁及其氧化物

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(　　)。

A.FeO B.Fe2O3

 C.Fe3O4 D.Fe

答案C

2.铁的氧化物有很多,在中学化学中经常提到的有FeO、Fe2O3和Fe3O4,而且在一定条件下它们之间是可以相互转化的,例如在1 400 ℃以上的温度下加热Fe2O3时,Fe2O3会部分失去氧,生成Fe3O4。下列有关说法正确的是(　　)。

A.FeO、Fe2O3和Fe3O4均为黑色固体

B.Fe3O4常写成FeO·Fe2O3,其中既有+2价的Fe,又有+3价的Fe,所以Fe3O4是一种混合物

C.热稳定性Fe2O3>Fe3O4

D.FeO、Fe2O3和Fe3O4均可与盐酸反应,且反应类型均为复分解反应

答案D

解析FeO和Fe3O4均为黑色固体,Fe2O3为红棕色固体,A项错误;Fe3O4是一种纯净物,B项错误;在1400℃以上的温度下加热Fe2O3时,Fe2O3会部分失去氧,生成Fe3O4,说明四氧化三铁稳定,C项错误;FeO、Fe2O3和Fe3O4均可与盐酸反应生成盐和水,反应过程中无元素化合价变化,反应类型均为复分解反应,D项正确。

3.下列试剂中,不能实现“Fe→FeCl2”转化的是(　　)。

A.氯气 B.稀盐酸

C.氯化铁溶液 D.氯化铜溶液

答案A

解析Cl2具有强氧化性,Fe与Cl2反应生成FeCl3,不能实现转化,A项错误;Fe与盐酸反应生成FeCl2和氢气,可以实现转化,B项正确;Fe与FeCl3反应生成FeCl2,可以实现转化,C项正确;Fe与CuCl2发生置换反应生成FeCl2和Cu,可以实现转化,D项正确。

4.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(　　)。

A.反应生成Fe(OH)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错误。

5.FeO、Fe2O3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0.8 g,若将同质量的混合物与盐酸反应,欲使其完全溶解需1 mol·L-1的盐酸的体积为(　　)。

A.200 mL B.100 mL

C.50 mL D.无法计算

答案B

解析FeO、Fe2O3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,则减小的质量为氧元素的质量,将FeO、Fe2O3的混合物与盐酸反应生成FeCl2、FeCl3,相当于氧化物中的O被Cl代替,则需1mol·L-1的盐酸的体积V(HCl)==0.1L,即100mL。

6.(双选)碲锌镉(Te-Zn-Cd)晶体是一种用于制造红外探测器的基础材料,下列有关叙述中不正确的是(　　)。

A.它是由Te、Zn、Cd按一定比例形成的化合物

B.它易导电、导热,具有延展性

C.它的熔点比Zn的高

D.它的硬度和强度比Cd的大

答案AC

解析碲锌镉晶体是由Te、Zn、Cd按一定比例熔合而成的具有金属特性的合金,合金是混合物,一般情况下,合金具有比成分金属低的熔点、高的硬度和强度。

7.(双选)金属Ti(钛)是一种具有许多优良性能的较为昂贵的金属,钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料。某化学兴趣小组在实验室探究Ti、Mg、Cu的活动性顺序。他们在相同温度下,取大小相同的三种金属薄片,分别投入等体积等浓度的足量稀盐酸中,观察现象如下:

下列有关三种金属的说法正确的是(　　)。

A.三种金属的活动性由强到弱的顺序是Mg>Ti>Cu

B.若钛粉中混有Mg,提纯Ti时可用稀盐酸除去Mg

C.用Ti从CuSO4溶液中置换出Cu是工业制取Cu的很好途径

D.Cu与稀盐酸不发生化学反应

答案AD

解析Ti在盐酸中比Mg放出气泡慢,说明Ti的金属活动性比Mg弱,A正确;由于Ti、Mg均能与稀盐酸反应,故不能用此法提纯金属钛,B不正确;Ti是较为昂贵的金属,用Ti制取Cu成本太高,C不正确;Cu在金属活动性顺序中排在H的后面,所以Cu不与稀盐酸发生反应,D正确。

8.制印刷电路时常用氯化铁溶液作为“腐蚀液”,发生的反应为2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2,向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉,反应结束后,下列结果不可能出现的是(　　)。

A.烧杯中有铜无铁 B.烧杯中有铁无铜

C.烧杯中铁、铜都有 D.烧杯中铁、铜都无

答案B

解析向盛有FeCl3溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉,由于还原性:Fe>Cu,Fe3+首先应与Fe反应,如果Fe3+有剩余,剩余的Fe3+再与Cu反应。铁粉未反应完时铜粉就不会被氧化,所以不可能出现烧杯中有铁无铜的现象,故应选B。

9.向一定量的FeO、Fe、Fe3O4的混合物中加入100 mL 1 mol·L-1的盐酸,恰好使混合物完全溶解,放出224 mL(标准状况)的气体,在所得溶液中加入KSCN溶液无红色出现。若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物,能得到铁的质量是(　　)。

A.11.2 g B.5.6 g

C.2.8 g D.无法计算

答案C

解析依题意,恰好反应后溶液中溶质只存在FeCl2,根据原子守恒,可建立关系:n(Fe)=n(Fe2+)=n(Cl-)=n(HCl)=×0.1L×1mol·L-1=0.05mol,m(Fe)=2.8g。

10.向Fe2O3、CuO、Fe、Cu的混合粉末中加入过量的稀硫酸,充分反应后,仍有红色粉末存在,则关于所得溶液中阳离子的判断正确的是(　　)。

A.只有Fe2+和Cu2+

B.一定有Fe2+、Cu2+,可能有Fe3+

C.一定有Fe2+,可能有Cu2+

D.只有Fe2+

答案C

解析加入过量稀硫酸,仍有红色粉末存在,则该红色粉末是Cu,所以溶液中一定没有Fe3+。由于氧化性:Fe3+>Cu2+,Fe2O3与H2SO4反应生成的Fe3+无论是与Fe反应,还是与Cu反应,溶液中一定存在Fe2+,当Fe相对过量时,溶液中不存在Cu2+,当Fe不足时,溶液中有Cu2+,C项正确。

11.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　　　(填序号)。 

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。

12.Fe3O4是一种黑色粉末,又称磁性氧化铁,它的组成可写成FeO·Fe2O3。某化学实验小组通过实验来探究一黑色粉末是否由Fe3O4、CuO组成(不含有其他黑色物质)。为了完成实验探究,该同学查阅资料得到信息:Fe3+与KSCN溶液作用,溶液呈红色;Fe(OH)3为红褐色沉淀。并进行探究过程如下:

【提出假设】

假设1.黑色粉末是CuO;

假设2.黑色粉末是Fe3O4;

假设3.　。 

【设计探究实验】

取少量粉末放入足量稀硫酸中,在所得溶液中滴加KSCN溶液。

(1)若假设1成立,则实验现象是　。 

(2)若所得溶液呈红色,则假设　　　　成立。 

(3)为进一步探究,继续向所得溶液中加入足量铁粉,若产生　　　　　　　　　的现象,则假设3成立。 

有另一小组同学提出,若混合物中CuO含量较少,可能加入铁粉后实验现象不明显。

查阅资料:Cu2+与足量氨水反应生成深蓝色溶液,Cu2++4NH3·H2OCu(NH3+4H2O。

(4)为探究是假设2还是假设3成立,另取少量粉末加稀硫酸充分溶解后,再加入足量氨水,若产生　　　　　　　现象,则假设2成立;若产生　　　　　　　　　　　　　现象,则假设3成立。 

答案黑色粉末是CuO和Fe3O4的混合物

(1)溶液呈蓝色

(2)2或3

(3)有红色固体析出

(4)红褐色沉淀　红褐色沉淀,同时溶液呈深蓝色

解析(1)硫酸与氧化铜发生反应:CuO+H2SO4CuSO4+H2O,硫酸铜溶液呈蓝色,若假设1成立,实验现象为溶液呈蓝色。

(2)Fe3+与KSCN溶液反应,所以如果所得溶液呈红色,证明加入硫酸后生成了Fe3+,说明黑色物质中含有Fe3O4,所以假设2或3都有可能成立。

(3)铁粉与铜离子发生反应:Cu2++FeFe2++Cu,所以如果产生红色物质,证明溶液中存在铜离子,则黑色固体中含有CuO,故假设3成立。

(4)如果假设2成立,则加入硫酸后得到的溶液中含有Fe3+,加入氨水后生成氢氧化铁红褐色沉淀;如果假设3成立,则加入硫酸后溶液中既含有Fe3+又含有Cu2+,加入足量氨水,Fe3+反应生成氢氧化铁红褐色沉淀,铜离子与氨水发生反应Cu2++4NH3·H2OCu(NH3+4H2O,溶液呈深蓝色。

13.某学习小组用下图装置测定铝镁合金中铝的质量分数和铝的相对原子质量。

(1)A中试剂为　　　　　。 

(2)B中发生反应的化学方程式为 　。 

(3)若实验用铝镁合金的质量为a g,测得氢气体积为b mL(已换算为标准状况),B中剩余固体的质量为c g,则铝的相对原子质量为　　　　　　　　　。 

答案(1)NaOH溶液

(2)2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑

(3)

解析(1)Mg、Al均可以与酸反应,因此A中试剂不能为酸溶液,由于Al可以与碱溶液反应而Mg不可以,则可以用NaOH溶液与Al反应制得H2,然后用排水法收集H2,以计算Al的量。(2)B中发生的是Al与碱溶液的反应。(3)(a-c)g即为铝的质量,再除以Al的物质的量即为铝的摩尔质量。而n(Al)可以由产生的H2的量求得。