高中化学人教版 (2019)必修 第一册第三章 铁 金属材料第一节 铁及其化合物优秀导学案及答案

第1节　铁及其化合物(配套练习)

第1课时　铁的单质、氧化物和氢氧化物

专题练习：

1．红珊瑚栖息于200～2  000米深的海域,产于台湾海峡、中国南海,它与琥珀、珍珠被统称为有机宝石。

在中国,珊瑚是吉祥富有的象征,一直被用来制作珍贵的工艺品。红珊瑚是无数珊瑚虫分泌的石灰质大量堆积形成的干支状物,呈红色是因为在海底长期积淀某种元素,该元素是 (　　)

A． Na    B． Fe     C． Zn        D． Cu

【答案】B

【解析】选B。红珊瑚呈红色是因为铁元素被氧化后生成了Fe2O3。

2．下列关于铁的叙述中错误的是(　　)

A． 纯净的铁是光亮的银白色金属

B． 铁能被磁体吸引

C． 铁是地壳中含量最多的金属元素

D． 铁具有延展性和导热性，可制作炊具

【答案】C

【解析】铁元素在地壳中含量是金属元素的第二位。

3．用如图所示装置进行Fe与水蒸气反应的实验，下列有关说法不正确的是(　　)

A．装置A的作用是为实验提供持续不断的水蒸气

B．装置B中反应的化学方程式是2Fe＋3H2O(g)Fe2O3＋3H2

C．装置C中加入的固体干燥剂可能是碱石灰

D．点燃装置D处的气体前必须检验气体的纯度

【答案】：B

【解析】：　装置A是将液态H2O转化为气态，与装置B中的铁粉在高温下发生反应，A项正确；铁粉与H2O(g)在高温下发生反应，生成Fe3O4和H2，B项错误；因生成的H2中含有较多的水蒸气，故需要用碱石灰等不与H2反应的干燥剂进行干燥，C项正确；不纯的H2在点燃时可能会发生爆炸，故在点燃H2前必须检验其纯度，D项正确。

4．关于实验室铁和稀盐酸反应的描述正确的是(　　)

A．这是一个置换反应

B．反应的化学方程式是2Fe＋6HCl===2FeCl3＋3H2↑

C．实验现象是出现气泡，溶液由无色变为棕黄色

D．如果把稀盐酸改为浓盐酸会出现钝化现象

【答案】：A

【解析】：　铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，一种单质与一种化合物反应生成新的单质和新的化合物，属于置换反应，故A正确；铁与盐酸反应生成氯化亚铁，反应的化学方程式是：Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，故B错误；铁与盐酸反应生成氯化亚铁，有气泡冒出，氯化亚铁溶液为浅绿色，故C错误；盐酸为非氧化性酸，浓盐酸不能使铁钝化，故D错误。

5．下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是(　　)（KSCN溶液可以使Fe3＋显红色）

【答案】：A

【解析】：　CO还原Fe2O3得到单质Fe，即使有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，B项错误；NO＋H＋具有强氧化性，而Fe2＋具有还原性，两者发生氧化还原反应，有Fe3＋生成，遇KSCN溶液呈红色，不能证明样品是否变质，C项错误；若原溶液中不存在Fe2＋，存在Fe3＋，也有此现象，D项错误。

6．如图两圆相交部分A、B、C、D分别表示两物质间的反应。下列各对应反应的离子方程式书写不正确的是(　　)

A．Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O

B．Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O

C．Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O

D．3Fe(OH)2＋10H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋8H2O

【答案】：B

【解析】：Fe3O4与HNO3反应生成Fe3＋，正确的离子方程式为3Fe3O4＋28H＋＋NO===9Fe3＋＋NO↑＋14H2O。

7．准确称取某种铁的氧化物2.88 g，用足量的CO进行还原，将生成的CO2全部用足量的澄清石灰水吸收，得到沉淀4.00 g，则这种铁的氧化物为(　　)

A．Fe3O4   B．Fe2O3

C．FeO   D．以上都不是

【答案】：C

【解析】：　4.00 g CaCO3沉淀的物质的量为0.04 mol，则CO、CO2的物质的量也为0.04 mol，增加的氧元素为0.04 mol，质量为0.04 mol×16 g·mol－1＝0.64 g，铁的氧化物中氧元素质量为0.64 g，铁元素质量为2.88 g－0.64 g＝2.24 g，铁的氧化物中铁元素与氧元素的物质的量之比为∶0.04 mol＝1∶1，则这种铁的氧化物的化学式为FeO。

8．(多选题)   FeCl3易潮解、易升华，实验室制备FeCl3的装置如图所示(加热和夹持装置已略去)。下列说法正确的是(　　)

A．导管g的作用是平衡气压，便于液体滴下

B．试剂X和试剂Y分别为浓硫酸、饱和食盐水

C．直接用E接收产物比用导管连接D、E的优点是可防止堵塞

D．出于简化装置的目的，F装置可拆除

【答案】：A   C

【解析】：　为得到干燥纯净的Cl2，应先用饱和食盐水除去HCl，再通过浓硫酸干燥气体，B错误；FeCl3易潮解，而F中的浓硫酸起到干燥的作用，防止G中水蒸气进入D中，不能拆除，D错误。

9．同学们用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。请回答下列问题:

(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体,均配制成0.1  mol·L-1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑,其目的是                            。

(2)甲同学取2  mL FeCl2溶液,加入几滴氯水,再加入1滴KSCN溶液,溶液变红,说明Cl2可将Fe2+氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为                            。

(3)乙同学认为甲同学的实验不够严谨,该同学在2  mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油,再于液面下依次加入1滴KSCN溶液和几滴氯水,溶液变红,煤油的作用是                            。

(4)丙同学取10  mL 0.1 mol·L-1KI溶液,加入6  mL 0.1 mol·L-1FeCl3溶液混合。取2 mL此溶液于试管中,加入1  mL CCl4充分振荡、静置,CCl4层显紫色,发生反应的离子方程式为                            。

(5)丁同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,发生反应的离子方程式

为                                           。

【答案】(1)防止Fe2+被氧化

(2)2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-

(3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响)

(4)2Fe3++2I-2Fe2++I2

(5)H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2O

【解析】(1)铁和氯化铁反应生成氯化亚铁,在FeCl2溶液中需加入少量铁屑,其目的是防止氯化亚铁被氧化。

(2)氯气具有氧化性,能氧化氯化亚铁为氯化铁,反应的离子方程式为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-。

(3)煤油不溶于水,密度比水小,分层后可以隔离溶液与空气接触,排除氧气对实验的影响。

(4)CCl4层显紫色说明有单质碘生成,这是由于铁离子氧化碘化钾,发生反应的离子方程式为2Fe3++2I-2Fe2++I2。

(5)向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,说明过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子,反应的离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2O。

10、有人设计出一种在隔绝空气条件下让钠与FeSO4溶液反应的方法以验证反应实质。实验时，往100 mL的大试管中先加40 mL煤油，取3粒米粒大小的金属钠放入大试管后塞上橡皮塞，通过长颈漏斗加入FeSO4溶液使煤油的液面至橡胶塞，并夹紧弹簧夹(如图所示)。仔细观察，回答下列问题：

(1)大试管的下层溶液中出现的现象为        。

(2)装置中长颈漏斗内液面        (填“下降”或“上升”)。

(3)写出钠与FeSO4溶液反应的化学方程式：                                          。

【答案】：

　(1)产生白色絮状沉淀　(2)上升　(3)2Na＋FeSO4＋2H2O===Fe(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑

【解析】：　(1)由于金属Na的密度比H2O的小，但比煤油的大，故Na粒应位于两种液体的交界处，Na与FeSO4溶液接触的部分与H2O发生反应生成NaOH和H2，NaOH与FeSO4发生反应生成白色絮状沉淀Fe(OH)2，因隔绝了空气，制得的白色Fe(OH)2可以保存较长时间。

(2)由于大试管内产生H2，大试管内气压增大，把大试管内的液体压入长颈漏斗中，故长颈漏斗内的液面上升。(3)反应的化学方程式为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、2NaOH＋FeSO4===Fe(OH)2↓＋Na2SO4，将两个化学方程式相加得2Na＋FeSO4＋2H2O===Fe(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑。

11．如下图所示，此装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化的颜色变化。实验时必须使用铁屑和6 mol·L－1的硫酸，其他试剂任选。填写下列空白：

(1)B中盛有一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的药品是________。A中反应的离子方程式是________________________________________________________________________。

(2)实验开始时先将止水夹a________(填“打开”或“关闭”)。

(3)简述生成Fe(OH)2的操作过程__________________________________________________。

(4)实验完毕，打开b处止水夹，放入一部分空气，此时B瓶中发生的反应为____________

_______________________________________________________________________________。

【答案】：　(1)铁屑　Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑

(2)打开

(3)待A装置反应一段时间后关闭止水夹a，产生的H2将FeSO4溶液压入B中进行反应

(4)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3

12．高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型、高效、多功能绿色水处理剂，比Cl2、O2、ClO2、KMnO4氧化性更强，无二次污染，工业上先制得高铁酸钠，然后在低温下，向高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和，使高铁酸钾析出。

(1)干法制备高铁酸钠的主要反应为：2FeSO4＋6Na2O2===2Na2FeO4＋2Na2O＋2Na2SO4＋O2↑，

①该反应中的氧化剂是___________，还原剂是___________，每生成1 mol Na2FeO4转移_________ mol电子。

②简要说明K2FeO4作为水处理剂时所起的作用：___________________________________

____________________________________________________________________________。

(2)湿法制备高铁酸钾(K2FeO4)的反应体系中有六种微粒：Fe(OH)3、ClO－、OH－、FeO、Cl－、H2O。

写出并配平湿法制备高铁酸钾的离子方程式：_____________________________________。

【答案】：　(1)①Na2O2　FeSO4、Na2O2　5　②高铁酸钾具有强氧化性，能杀菌消毒，且消毒过程中自身被还原为Fe3＋，Fe3＋水解生成Fe(OH)3胶体，能吸附水中悬浮杂质而沉降

(2)2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O

【解析】：　(1)①反应中Fe元素化合价由＋2价升高为＋6价，被氧化，FeSO4为还原剂，过氧化钠中O元素的化合价由－1价降低为－2价，由－1价升高为0价，过氧化钠既是氧化剂也是还原剂，由方程式可知，每生成2 mol Na2FeO4，有6 mol Na2O2参加反应，转移10 mol电子，则每生成1 mol Na2FeO4转移5 mol电子。②K2FeO4中Fe元素的化合价为＋6价，具有强氧化性，且还原产物铁离子能水解生成氢氧化铁胶体，胶体具有吸附性能吸附水中的悬浮杂质而除去。

(2)湿法制备高铁酸钾(K2FeO4)的反应体系中有六种微粒：Fe(OH)3、ClO－、OH－、FeO、Cl－、H2O。根据化合价有升必有降找出反应物和生成物，故湿法制备高铁酸钾的离子方程式：2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O。