高中化学必修一 专题3.1.1 铁的单质解析版）

第三章  铁 金属材料

第一节 铁及其化合物

第1课时 铁的单质

一、单选题

1．（2020·安徽宣城高一期末）下列反应的离子方程式书写不正确的是

A．金属钠与水反应：2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑

B．氯气与水反应：Cl2+H2O=H++Cl-+HClO

C．稀盐酸与碳酸钙反应：CaCO3+2H+=Ca2+ +CO2↑+H2O

D．稀硫酸与铁反应：6H++2Fe=2Fe3++3H2↑

【答案】D

【解析】A．金属钠与水反应生成NaOH和H2，NaOH属于强碱，在水溶液中完全电离，离子方程式为2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑，故A正确；B．氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，HCl溶于水完全电离，HClO是弱酸，部分电离，在离子方程式中保留分子式，离子方程式为Cl2+H2O=H++Cl-+HClO，故B正确；C．稀盐酸与碳酸钙反应生成氯化钙、二氧化碳和水，碳酸钙难溶于水，在离子方程式中保留化学式，离子方程式为CaCO3+2H+=Ca2+ +CO2↑+H2O，故C正确；D．稀硫酸与铁反应生成硫酸亚铁和氢气，离子方程式为Fe+2H+=Fe2++H2↑，故D错误；答案为D。

2． Na、Al、Fe是中学化学中重要的金属元素，下列有关说法正确的是（    ）

A．钠在空气中燃烧，产物是Na2O

B．取用金属钠时，剩余的钠必须放回原瓶

C．铝制品在空气中有很强的抗腐蚀性是因为铝的化学性质很稳定

D．铁丝不论在空气中还是在纯氧气中都不会燃烧

【答案】B

【解析】A．钠在空气中燃烧，产物是Na2O2，故A错误；B．取用金属钠时，剩余的钠必须放回原瓶，故B正确；C．铝制品在空气中有很强的抗腐蚀性是因为有氧化铝薄膜保护，故C错误；D．铁丝在纯氧气中会燃烧生成四氧化三铁，故D错误；答案选B。

3．下列物质不属于合金的是(    )

A．钡餐 B．青铜 C．硬铝 D．生铁

【答案】A

【解析】A．钡餐为硫酸钡，不属于合金，A符合题意；B．青铜是在紫铜中加入锡或铅的合金，B与题意不符；C．硬铝属于铝、铜、锰、硅的合金，C与题意不符；D．生铁成分主要为铁，其次含C、Si、Mn、S、P等元素的合金，D与题意不符；答案为A。

4．化学与生活密切相关，下列有关说法不正确的是

A．硅胶可用作干燥剂

B．食品包装袋中加入的还原性铁粉可做抗氧化剂

C．过氧化钠可用作供氧剂

D．纤维素是人类重要的营养物质之一

【答案】D

【解析】A．硅胶可用作干燥剂，A正确；B．因为铁易与空气中氧气反应，所以可以用作食品包装袋中的抗氧化剂，B正确；C．过氧化钠可用作供氧剂，C正确；D．人类的重要营养物质是糖类、油脂、蛋白质、维生素、无机盐、水，D错误；故选B。

5．铁在一定条件下与下列物质发生的反应，不属于置换反应的是

A．水 B．稀盐酸 C．硫粉 D．硫酸铜

【答案】C

【解析】A. 铁与水蒸气在高温条件下反应生成四氧化三铁和氢气，属于置换反应，选项A不选；

B. 稀盐酸与铁反应生成氯化亚铁和氢气，属于置换反应，选项B不选；C. 硫粉与铁在高温条件下反应硫化亚铁，属于化合反应，不属于置换反应，选项C选；D. 硫酸铜与铁反应生成铜和硫酸亚铁，属于置换反应，选项D不选。答案选C。

6．不能用单质直接化合而得到的化合物是(　　)

A．FeCl2 B．Al2O3 C．CuCl2 D．Na2O2

【答案】A

【解析】A．铁具有变价，氯气具有氧化性，铁被氧化生成高价态化合物，发生反应为：2Fe+3Cl22FeCl3，不能直接反应生成FeCl2，A符合题意；B．铝在空气中会和氧气反应生成致密的氧化铝薄膜，B不符合题意；C．铜具有变价，氯气具有氧化性，Cu被氧化成高价态化合物，发生反应为：Cu+Cl2CuCl2，C不符合题意；D．钠在空气中点燃生成过氧化钠，D不符合题意；故选A。

7．（2020·山西祁县中学高一月考）同一还原剂与多种氧化剂在一起时，先与氧化性强的粒子反应，待强的反应完后，再与氧化性弱的反应，称为反应先后规律．已知2Fe3++ Fe= 3Fe2+，且氧化性：Fe3+＞Cu2+，在溶有Fe2（SO4）3和CuSO4的溶液中加入铁粉，下列说法中不正确的是（　　）

A．若铁粉有剩余，则不溶物中一定有铜

B．若铁粉有剩余，则溶液中的金属阳离子只有Fe2+

C．若铁粉无剩余，且溶液中有Cu2+，则溶液中一定无Fe3+

D．若铁粉无剩余，且溶液中无Cu2+，则溶液中一定有Fe2+，一定无Fe3+

【答案】C

【解析】三价铁离子氧化性强于铜离子，加入铁粉，铁粉先与三价铁离子反应生成二价铁离子，剩余铁粉再与铜离子反应生成二价铁离子，据以上分析进行解答。A．若有铁粉剩余，则三价铁离子、铜离子完全反应，不溶物中一定含有铜，A正确；B．若有铁粉剩余，则三价铁离子、铜离子完全反应，则溶液中的金属阳离子只有Fe2+，B正确；C．若铁粉无剩余，且溶液中有Cu2+，则可能有三种情况，一种为铜离子只反应一部分，则三价铁离子完全反应，一种为铜离子未反应，则三价铁离子恰好反应，一种为铜离子未反应，三价铁离子只反应一部分，溶液中含有三价铁离子，C错误；D．若铁粉无剩余，且溶液中无Cu2+，因为三价铁离子先于铁粉反应，所以一定不含三价铁离子，一定含有二价铁离子，D正确；答案选C。

8．下列物质间的转化不能通过一步反应实现的是

A．Na2CO3→NaOH B．Fe→FeCl2

C．NaOH→Fe(OH)3 D．SiO2→H2SiO3

【答案】D

【解析】A．Na2CO3和Ba(OH)2反应生成BaCO3和NaOH，能一步实现Na2CO3→NaOH，故A不符合题意；

B．Fe+2HCl＝FeCl2+H2↑，能通过一步反应实现Fe→FeCl2，故B不符合题意；C．FeCl3和NaOH反应生成Fe(OH)3，能通过一步反应实现NaOH→Fe(OH)3，故C不符合题意；D．二氧化硅是酸性氧化物，但不溶于水，不能通过一步反应实现SiO2→H2SiO3，故D符合题意；答案选D。

9．（原创）Na、Fe、Cu都是重要的金属元素。下列说法正确的是(　　)

A．三者与氧气反应均生成碱性氧化物

B．三者的单质放置在空气中均只生成氧化物

C．制备NaCl晶体可将溶液直接蒸干

D．目前工业上冶炼Cu、Fe、Na时均采用电解法

【答案】C

【解析】A. 钠与氧气点燃生成过氧化钠，不属于碱性氧化物，故A错误；B. 钠在空气中最终可得到碳酸钠，Fe还可以形成复杂的氢氧化物，Cu可以形成碱式碳酸铜等，故B错误；C. 将氯化钠溶液蒸发结晶可得NaCl晶体，故C正确；D. 冶炼Na用电解法，Fe、Cu用热还原的方法，故D错误；故选：C。

10．纵观古今，化学与生活皆有着密切联系。下列说法错误的是(　　)

A．唐末《真元妙道要略》中有云：“以硫黄、雄黄合硝石并蜜烧之；焰起，烧手面及烬屋舍者”，文中描述的是黑火药的制作过程。

B．《天工开物》记载：“凡白土曰垩土，为陶家精美器用”。陶是一种传统硅酸盐材料。

C．《梦溪笔谈》中“取精铁锻之百余火……则纯钢也，虽百炼。不耗矣。”百炼钢熔点比纯铁低。

D．《本草图经》在绿矾（FeSO4•7H2O）项载：“盖此矾色绿，味酸，烧之则赤……”。因为绿矾能电离出H＋，所以有“味酸”。

【答案】D

【解析】A．黑火药是由木炭粉(C)、硫磺(S)和硝石(KNO3)按一定比例配制而成的，由题意可知，题中描述的是制备黑火药的过程，故A正确；B．“凡白土曰垩土，为陶家精美器用”中“陶”是一种陶瓷，为传统硅酸盐材料，故B正确；C．百炼钢为合金钢，是铁的合金，铁合金的熔点比纯铁的熔点低，故C正确；D．FeSO4•7H2O电离生成亚铁离子、硫酸根离子，不能电离产生氢离子，故D错误；故选D。

11．下列关于Na、Fe及其化合物的说法错误的是

A．Na着火时不能使用泡沫灭火器灭火

B．Na2O在空气中久置变为Na2CO3

C．Fe2+、Na+、Cl-、SO42-可在酸性溶液中大量共存

D．铁粉与水蒸气反应生成黑色的氧化亚铁

【答案】D

【解析】A．过氧化钠和二氧化碳能够反应生成氧气，氧气具有助燃性，所以金属钠着火后不能泡沫灭火器灭火，故A正确；B．氧化钠与水反应生成NaOH，再与二氧化碳反应生成碳酸钠，所以Na2O久置最终变为碳酸钠，故B正确；C．Fe2+、Na+、Cl-、SO42-可在酸性溶液中大量共存，故C正确；D．铁粉与水蒸气反应生成黑色的四氧化三铁，故D错误；故选D。

12．能将Fe2+转化为Fe3+的试剂是(    )

A．铁粉 B．稀硫酸 C．氯气 D．硫酸铜溶液

【答案】C

【解析】A. 铁粉与Fe2+不反应，不能将Fe2+转化为Fe3+，故A不选；B. 稀硫酸与Fe2+不反应，不能将Fe2+转化为Fe3+，故B不选；C. 氯气具有氧化性，可以将Fe2+氧化为Fe3+，故C选；D. 硫酸铜与Fe2+不反应，不能将Fe2+转化为Fe3+，故D不选；答案选C。

13．下列除去杂质的方法正确的是（        ）

A．除去N2中的少量O2：通过灼热的CuO粉末，收集气体

B．除去CO2中的少量HCl：通入Na2CO3溶液，收集气体

C．除去FeCl2溶液中的少量FeCl3：加入足量铁屑，充分反应后，过滤

D．除去KCl溶液中的少量MgCl2：加入适量NaOH溶液，过滤

【答案】C

【解析】A、除去N2中少量的O2，应通过灼热的Cu网，然后收集气体，故A错误；B、Na2CO3溶液可以吸收HCl，同时CO2能与Na2CO3发生反应：CO2＋Na2CO3＋H2O=2NaHCO3，因此除去CO2中少量的HCl，应通入饱和的NaHCO3溶液，收集气体，故B错误；C、加入铁屑，发生反应Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，可以除去FeCl3，不引入新的杂质，故C正确；D、加入NaOH溶液，引入Na＋，产生新的杂质，故D错误；答案选C。

二、填空题

14．按要求写出下列方程式：

(1)炼铁高炉冶炼金属铁的化学方程式：_____________，_____________，_________________。

(2)铁与水蒸气反应的化学方程式：_____________。

【答案】(1)C+ O2 CO2     CO2+C 2CO    3CO+Fe2O33CO2+2Fe   

(2)3Fe +  4H2O (g) Fe3O4 + 4H2   

【解析】(1) 炼铁高炉冶炼金属铁，有三步反应，C+ O2 CO2     CO2+C 2CO    3CO+Fe2O33CO2+2Fe  

(2)铁与水蒸气在高温条件下反应生成Fe3O4和氢气，反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2

15．（2020·山东枣庄高一期末改编）A、B、C、D均为中学化学中常见的物质，它们之间转化关系如图所示（部分产物和条件已略去），回答下列问题：

（1）若A为能形成温室效应的气体，D为NaOH溶液，则C的化学式为_____________。

（2）若A为黄绿色气体，D为常见金属，则A与D生成B的化学方程式为_____________。

【答案】Na2CO3          3Cl2+2Fe=2FeCl3   

【解析】(1)若Ａ为能形成温室效应的气体，D为NaOH溶液，从流程知，A为二氧化碳，B不可能为碳酸钠，因为碳酸钠不与氢氧化钠反应，则B为碳酸氢钠，过量二氧化碳和氢氧化钠反应得到碳酸氢钠，碳酸氢钠和氢氧化钠反应得到碳酸钠，故C为碳酸钠，且二氧化碳与碳酸钠溶液反应生成碳酸氢钠，故C的化学式为Na2CO3；

(2)若Ａ为黄绿色气体即氯气，D为常见金属，则B为该金属的氯化物，B又能与D反应得到C，C则是该金属的另一种氯化物，可见D是变价金属，满足条件的金属为铁，则B为氯化铁，C为氯化亚铁，则A与D生成B的化学方程式为3Cl2+2Fe=2FeCl3.。

16．（2020·云南省云天化中学高一期末）某工厂的工业废水中含有大量FeSO4和CuSO4，为了减少污染并变废为宝，工厂拟定用以下流程从该废水中回收FeSO4和金属Cu。请根据如图所示流程图，回答相关问题：

(1)操作Ⅰ和操作Ⅱ分离固体和溶液的方法是____。

(2)为了将CuSO4完全转化，步骤①加入的铁粉应____(填“过量”或“少量”)，其对应的化学方程式为____。

(3)固体A的成分是铁和____(填名称)。

(4)步骤②加入试剂B的稀溶液，B的化学式为____，该物质在该反应中作____剂(填“氧化”或“还原”)。

【答案】过滤    过量    Fe+CuSO4=FeSO4+Cu    铜单质    H2SO4    氧化   

【解析】工业废水中含有大量FeSO4和CuSO4，工业废水中加入过量铁粉，可置换出铜，同时生成硫酸亚铁，操作I为过滤，滤液中主要含FeSO4，过滤得到的固体A中含Fe、Cu，加入试剂B为H2SO4，操作II为过滤，得到的滤渣为Cu，滤液主要含FeSO4，与第一次过滤得到的滤液合并，操作III为蒸发、浓缩、结晶、过滤，得到FeSO4‧7H2O，据此分析解答。

 (1)实验中通常使用过滤的方法分离固体和溶液，所以操作Ⅰ和操作Ⅱ的名称为过滤，答案：过滤；

(2)为了保证CuSO4反应彻底，就需要加入过量的Fe粉，Fe与CuSO4溶液发生置换反应，方程式为Fe+CuSO4=FeSO4+Cu，答案：过量；Fe+CuSO4=FeSO4+Cu；

(3)固体A中除了未反应完的Fe，还有就是加入铁粉后置换出的Cu单质，答案：铜单质；

(4)由分析可知，加入试剂B后Fe单质变成了FeSO4，而Cu单质不反应，所以B为稀硫酸；反应过程中，稀硫酸起氧化剂作用将Fe氧化，答案：H2SO4；氧化。