高中化学必修一 3.1.1 铁的单质 铁的氧化物练习解析版）

3.1.1  铁的单质 铁的氧化物  练习（解析版）

1．关于铁丝在氧气中燃烧、铁丝生锈的说法正确的是(　　)

A.铁丝燃烧产生白烟

B.铁丝生锈是缓慢氧化

C.铁丝燃烧的产物是Fe2O3

D.铁锈的主要成分是Fe3O4

【答案】B

【解析】铁丝燃烧看不到白烟，会看到火星四射，A错；铁丝生锈是缓慢氧化，是铁和空气中的氧气缓慢的反应，B对；铁丝燃烧的产物是Fe3O4，C错；铁锈的主要成分是Fe2O3，D错。

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．①②④

C．①②③   D．①②③④

【答案】C

【解析】根据反应Fe+H2SO4FeSO4+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．a、b、c、d、e分别是Cu、Ag、Fe、Al、Mg五种金属中的一种。已知(1)a、c均能与稀硫酸反应放出气体；(2)b与d的硝酸盐反应，置换出单质d；(3)c与强碱反应放出气体，e的一种氧化物具有磁性。由此判断a、b、c、d、e依次为(　　)

A．Fe、Cu、Al、Ag、Mg     B．Mg、Cu、Al、Ag、Fe

C．Al、Cu、Mg、Ag、Fe     D．Mg、Ag、Al、Cu、Fe

【答案】B

【解析】c能与稀硫酸反应也能与强碱反应，c为Al；e的一种氧化物具有磁性，故e为Fe，则a为Mg；b能从d的硝酸盐中置换出d，故b为Cu，d为Ag。

4．下列说法正确的是(　　)

A.Fe比Al活泼

B.Fe与盐酸反应的离子方程式为2Fe+6H+2Fe3++3H2↑

C.铁与CuSO4溶液反应可置换出铜

D.Fe不能与H2O反应

【答案】C

【解析】在金属活动性顺序中Al排在Fe的前面，故Al比Fe活泼；Fe与盐酸反应的离子方程式应为Fe+2H+Fe2++H2↑；铁可置换出铜的盐溶液中的铜，如：Fe+CuSO4FeSO4+Cu；Fe在高温下可以与H2O(g)发生反应而生成Fe3O4和H2。

5．等量的铁分别与足量的盐酸、水蒸气在一定的条件下充分反应，则在相同的条件下，产生氢气的体积比是(　　)

A．1∶1    B．3∶4   C．2∶3    D．4∶3

【答案】B

【解析】铁与足量的盐酸和水蒸气反应的化学方程式分别是Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑、3Fe + 4H2O(g) Fe3O4 + 4H2，则相同的条件下，等量的铁产生氢气的体积比为3∶4。

6．铁、镁、铝三种金属分别和等体积等浓度的盐酸反应，同温同压下，产生相同体积的氢气，则(　　)

A．金属失去的电子数相等

B．参加反应的金属质量相等

C．参加反应的金属物质的量相等

D．铁、镁、铝的质量比为56∶24∶27

【答案】A

【解析】铁、镁、铝三种金属分别和等体积等浓度的盐酸反应，反应的本质都是金属失去电子，溶液中氢离子得到电子生成氢气，故同温同压下，产生相同体积的氢气时，氢离子得到电子的数目必然相等，而这些电子均由金属提供，则参加反应的金属失去的电子数相等，故A正确；铁、镁、铝三种金属，分别与等体积等浓度的盐酸反应后，同温同压下，产生相同体积的氢气，设所需要的金属质量分别是x、y、z，则有×2＝×2＝×3，所以可得参加反应的金属质量比是28∶12∶9，故B、D错误；若相同条件下产生相同体积的氢气，设为1 mol，则根据反应的关系式可知：所需铁、镁、铝三种金属的物质的量之比为1 mol∶1 mol∶ mol＝3∶3∶2，故C错误。

7．Mg、Al组成的混合物与足量盐酸反应，产生标准状况下的氢气4.48 L。下列推断中不正确的是(　　)

A．参加反应的Mg、Al共0.2 mol

B．参加反应的HCl为0.4 mol

C．Mg、Al在反应中共失去0.4 mol电子

D．若与足量的稀硫酸反应能产生0.2 mol H2

【答案】A

【解析】反应的实质为Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，n(H2)＝＝0.2 mol，则参加反应的n(H＋)＝0.4 mol。若换成稀H2SO4，同样产生0.2 mol H2，故B、D正确。依据得失电子守恒，由2H＋→H2得电子总数为0.2 mol×2＝0.4 mol，故C正确。0.2 mol Mg提供0.4 mol电子，0.2 mol Al则提供0.6 mol电子，0.2 mol Mg、Al混合物提供的电子数大于0.4 mol、小于0.6 mol，故A不正确。

8．在一些高档茶叶、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。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

【答案】D

【解析】从溶液遇KSCN出现红色看，黑色粉末应该含铁元素。氧化铁为红棕色粉末，D错误；该灰黑色粉末为还原铁粉，起到吸收包装盒中的氧气，防止高档茶叶、点心等食品变质的作用，故A、B、C正确。

9．下列反应没有氢气生成的是(　　)

A．单质钠投入水中

B．铝投入到氢氧化钠溶液中

C．铜块放入稀硫酸中

D．往铁粉中通入水蒸气，并高温加热

【答案】C

【解析】A项，发生反应2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑；B项，发生反应2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑；C项，铜与稀硫酸不反应，不会生成氢气；D项，发生反应3Fe + 4H2O(g) Fe3O4 + 4H2。

10．由FeO、Fe2O3、Fe3O4组成的混合物，测得其中铁元素与氧元素的质量之比为21∶8，则这种混合物中FeO、Fe2O3、Fe3O4的物质的量之比可能为(　　)

A．1∶2∶1　  B．1∶2∶3

C．1∶3∶1    D．1∶1∶3

【答案】B

【解析】溶液呈电中性，根据电荷守恒有：n（K+）+2n（Zn2+）＝n（Cl﹣）+2n（SO42﹣），则：

0.2mol+0.25mol×2＝0.4mol+2n（SO42﹣）解得：n（SO42﹣）＝0.15mol

11．铁是一种化学性质比较活泼的金属，在一定条件下能与多种物质发生化学反应。试仿照图中实例在方框内填写物质的化学式并书写化学方程式(要求：所填写的反应物不属于同一类物质，生成物必须填写铁的化合物)。

(1)反应①的化学方程式为__________________________________。

(2)反应②的化学方程式为__________________________________。

(3)反应③的化学方程式为__________________________________。

【答案】A.H2O　B.Fe3O4　C.HCl　D.FeCl2　E.CuSO4  F.FeSO4(答案合理即可)

(1)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2

(2)Fe+2HClFeCl2+H2↑

(3)Fe+CuSO4FeSO4+Cu

【解析】金属铁可以与非金属(O2等)、水蒸气、酸(盐酸、硫酸等)以及盐(CuSO4、AgNO3等)发生反应。

12．某同学利用如图所示实验装置进行铁与水蒸气反应的实验，并对反应后硬质试管中固体物质的组成进行了探究。

请回答下列问题：

(1)硬质试管中湿棉花的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)铁与水蒸气的反应中，氧化剂是　　　　(填化学式，下同)，还原剂是　　　　。 

(3)该同学对反应后硬质试管中固体物质的组成提出如下假设。

假设1:只有Fe；

假设2:只有　　　　　　(填化学式)； 

假设3:既有Fe也有Fe3O4。

(4)为了验证反应后硬质试管中固体物质的组成，该同学进行了定量研究：反应前固体物质的质量为5.6 g，反应后固体物质的质量为6.6 g。从数据分析，反应后硬质试管中固体物质的组成为　　　　　　。 

【答案】(1)提供反应需要的水蒸气　(2)H2O　Fe   (3)Fe3O4　(4)Fe和Fe3O4

【解析】根据金属铁与水蒸气的反应，可以得到棉花提供的水蒸气，该反应的氧化剂是水，还原剂是铁，根据质量的变化可以得到5.6g铁完全转化为四氧化三铁其质量应该为7.73g，所以该6.6g固体为铁和四氧化三铁。

13．合成氨工业生产中所用的α­Fe催化剂的主要成分是FeO、Fe2O3。

①某FeO、Fe2O3混合物中，铁原子、氧原子的物质的量之比为4∶5，其中FeO、Fe2O3的物质的量之比为________。

②当催化剂中＋2价铁与＋3价铁的物质的量之比为1∶2 时，其催化活性最高，此时铁的氧化物的混合物中铁的质量分数为________(用小数表示，保留两位小数)。

【答案】①2∶1　②0.72　

【解析】①设混合物中铁、氧原子物质的量分别为4 mol、5 mol，FeO的物质的量为x，根据正、负电荷总数相等有：2x＋(4 mol－x)×3＝5 mol×2，x＝2 mol，故Fe2O3的物质的量为1 mol。故FeO与Fe2O3的物质的量之比为2∶1。

②设催化剂中含1 mol FeO、1 mol Fe2O3，则催化剂中氧原子的物质的量为1 mol＋1 mol×3＝4 mol。催化剂中铁的质量分数为≈0.72。或二者的混合物组成相当于Fe3O4，故铁元素的质量分数为≈0.72。