2025版高一化學(xué)必修第一冊(cè) 二十 鐵單質(zhì)、鐵的氧化物、鐵的氫氧化物

二十鐵單質(zhì)、鐵的氧化物、鐵的氫氧化物(30分鐘45分)題組過關(guān)·夯基礎(chǔ)題組一:鐵及其化合物的轉(zhuǎn)化1.(3分)下列說法中正確的是()A.烤藍(lán)是在鐵制品表面通過化學(xué)反應(yīng)生成致密的氧化膜以防止鐵生銹B.鐵跟鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和氫氣C.鐵絲浸入硫酸銅溶液中片刻,其表面出現(xiàn)紅色的鐵銹D.鐵絲在干燥的空氣中劇烈燃燒有黑色固體生成【解析】選A?？舅{(lán)是在鐵制品表面通過化學(xué)反應(yīng)生成致密的氧化膜,可以防止生銹,A正確;鐵跟鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵和氫氣,B錯(cuò)誤;鐵與硫酸銅反應(yīng)生成硫酸亞鐵和銅,取出,表面出現(xiàn)紅色的銅,而不是紅色的鐵銹,C錯(cuò)誤;鐵絲在空氣中只能燒至發(fā)紅,不會(huì)產(chǎn)生火星,在純氧中劇烈燃燒生成黑色的四氧化三鐵固體,D錯(cuò)誤。2.(3分)還原鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的裝置如圖所示,下列有關(guān)該實(shí)驗(yàn)的說法正確的是()A.反應(yīng)生成Fe2O3B.濕棉花的主要作用是冷卻試管,防止炸裂C.肥皂液的主要作用是檢驗(yàn)生成的H2D.鐵粉與水蒸氣反應(yīng)后,可立即用磁鐵將剩余鐵粉分離出來【解析】選C。鐵與水蒸氣反應(yīng)生成Fe3O4,A錯(cuò)誤;濕棉花的作用是提供反應(yīng)物水蒸氣,B錯(cuò)誤;使用肥皂液的作用是檢驗(yàn)反應(yīng)中生成的H2,反應(yīng)一段時(shí)間后,有肥皂泡吹起時(shí),用點(diǎn)燃的火柴靠近肥皂泡,當(dāng)聽到爆鳴聲時(shí),說明“鐵與水蒸氣”反應(yīng)生成了H2,C正確;鐵粉與水蒸氣反應(yīng)生成的產(chǎn)物四氧化三鐵也可以被磁鐵吸引,不能分離出鐵,D錯(cuò)誤。3.(3分)(2024·武漢高一檢測)月球土壤中富含鐵元素,主要以鐵單質(zhì)和亞鐵離子的形式存在,但嫦娥五號(hào)取回的微隕石撞擊處的月壤樣品中存在大量的三價(jià)鐵,有可能是以下哪個(gè)原因造成的()A.4FeO=Fe+Fe3O4B.Fe3O4=Fe2O3+FeOC.4FeO+O2=2Fe2O3D.Fe2O3+FeO=Fe3O4【解析】選A。月球表面的鐵元素以鐵單質(zhì)和亞鐵離子形式存在,FeO中Fe為+2價(jià),FeO可能反應(yīng)生成Fe和Fe3O4,Fe3O4中含有Fe3+,A正確;Fe3O4含有Fe3+,與月球表面的鐵元素主要以鐵單質(zhì)和亞鐵離子的形式存在不相符,B錯(cuò)誤;月球表面沒有氧氣,FeO無法被氧化生成Fe2O3,C錯(cuò)誤;月球表面鐵元素主要以鐵單質(zhì)和亞鐵離子的形式存在,Fe2O3中Fe為+3價(jià),D錯(cuò)誤。題組二:鐵化合物的制備4.(3分)實(shí)驗(yàn)室可以用如圖所示裝置制備氫氧化亞鐵,下列說法錯(cuò)誤的是()A.實(shí)驗(yàn)前應(yīng)把稀硫酸和氫氧化鈉溶液煮沸處理B.實(shí)驗(yàn)開始階段,應(yīng)把彈簧夾C和D都打開C.一段時(shí)間后,關(guān)閉彈簧夾C和D,在B中生成白色絮狀沉淀D.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后關(guān)閉彈簧夾D,可以長時(shí)間保存氫氧化亞鐵【解析】選C。氫氧化亞鐵易被空氣中的氧氣氧化為氫氧化鐵,所以制備氫氧化亞鐵時(shí)應(yīng)將稀硫酸和氫氧化鈉溶液預(yù)先煮沸,使溶解的空氣逸出,A正確;氫氧化亞鐵具有強(qiáng)還原性,易被空氣中的氧氣氧化為氫氧化鐵,故實(shí)驗(yàn)開始階段,應(yīng)把彈簧夾C和D都打開,A中反應(yīng)產(chǎn)生氫氣,排除空氣,防止亞鐵離子被氧氣氧化,B正確;一段時(shí)間后,關(guān)閉彈簧夾C,但不能關(guān)閉彈簧夾D,可利用生成的氫氣在裝置A中壓強(qiáng)增大,把硫酸亞鐵溶液壓入裝置B的氫氧化鈉溶液中,反應(yīng)生成氫氧化亞鐵白色沉淀,C錯(cuò)誤;本實(shí)驗(yàn)利用反應(yīng)生成氫氣排凈裝置中的空氣,使裝置處于還原性氣體的氛圍,故實(shí)驗(yàn)結(jié)束后關(guān)閉彈簧夾D,可以長時(shí)間保存氫氧化亞鐵,D正確。5.(3分)(2024·石家莊高一檢測)某化學(xué)興趣小組按如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),反應(yīng)開始時(shí)打開彈簧夾,當(dāng)點(diǎn)燃從a口出來的氣體無爆鳴聲時(shí)關(guān)閉彈簧夾,此時(shí)還剩余少量的鈉,下列說法錯(cuò)誤的是()A.橡皮管能起到平衡氣壓的作用B.關(guān)閉彈簧夾后,打開分液漏斗活塞,剩余的少量鈉能置換出單質(zhì)鐵C.關(guān)閉彈簧夾后,打開分液漏斗活塞,錐形瓶內(nèi)能觀察到白色絮狀沉淀D.反應(yīng)結(jié)束后,打開錐形瓶的橡膠塞,能觀察到有紅褐色沉淀產(chǎn)生【解析】選B。鈉與水反應(yīng)生成氫氣,造成錐形瓶內(nèi)壓強(qiáng)過大,為了維持壓強(qiáng)平衡,連接橡皮管,A正確;鈉與水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氫氣,生成的氫氧化鈉與氯化亞鐵反應(yīng)生成氫氧化亞鐵沉淀,B錯(cuò)誤;鈉與水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氫氣,生成的氫氧化鈉與氯化亞鐵反應(yīng)生成的氫氧化亞鐵為白色絮狀物,C正確;白色氫氧化亞鐵不穩(wěn)定,遇到空氣與空氣中氧氣反應(yīng)生成氫氧化鐵紅褐色沉淀,D正確。題組三:鐵及其化合物的計(jì)算6.(3分)鐵具有可變的化合價(jià),將14.4g草酸亞鐵(FeC2O4)在隔絕空氣的條件下加熱分解,最終可得到7.2g鐵的氧化物,則該鐵的氧化物是()A.Fe2O3 B.FeOC.Fe3O4 D.無法確定【解析】選B。14.4g草酸亞鐵(FeC2O4)中鐵元素的質(zhì)量=14.4g×56144×100%=5.6g,鐵元素的質(zhì)量比在化學(xué)反應(yīng)前后不變,7.2g鐵的氧化物中鐵元素的質(zhì)量為5.6g,氧元素的質(zhì)量=7.2g-5.6g=1.6g,鐵的氧化物中鐵元素和氧元素物質(zhì)的量之比為5656∶1616=1∶1,[方法規(guī)律]設(shè)鐵的氧化物中鐵元素與氧元素的質(zhì)量比為m∶n,則氧化物中n(Fe)∶n(O)=m56∶n16=a∶若a∶b=1∶1,則鐵的氧化物為FeO;若a∶b=2∶3,則鐵的氧化物為Fe2O3;若a∶b=3∶4,則鐵的氧化物是Fe3O4或FeO與Fe2O3按物質(zhì)的量之比為1∶1的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3物質(zhì)的量之比為1∶1,Fe3O4為任意值)。7.(3分)現(xiàn)有一定量FeO、Fe2O3的混合物,在足量H2氣流中加熱充分反應(yīng),冷卻后稱得剩余固體質(zhì)量比原混合物減少0.8g;將等質(zhì)量的原混合物與鹽酸反應(yīng),欲使之完全溶解,則需1mol·L-1鹽酸的體積至少為()A.0.05LB.0.1LC.0.2LD.1L【解析】選B。剩余固體比原混合物減少的質(zhì)量即為原混合物中氧原子的質(zhì)量,則n(O)=0.8g16g·mol-2=0.05mol。原混合物與鹽酸反應(yīng),生成氯化物和水,則HCl中n(H+)=2綜合應(yīng)用·拓思維8.(3分)通過對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、分析推理得出正確的結(jié)論是化學(xué)學(xué)習(xí)的方法之一。對(duì)下列實(shí)驗(yàn)事實(shí)的解釋正確的是()選項(xiàng)操作、現(xiàn)象解釋A向盛有紅熱鐵粉的硬質(zhì)玻璃管中通入水蒸氣,固體變?yōu)楹谏獸e與水蒸氣反應(yīng)生成FeOB把生鐵放置于潮濕的空氣中,鐵表面有一層紅棕色的斑點(diǎn)鐵在潮濕的空氣中易生成Fe(OH)3C向鹽酸中加入少量鐵粉,有氣泡產(chǎn)生說明Fe被氧化為Fe3+D新制Fe(OH)2露置于空氣中一段時(shí)間,白色物質(zhì)變成了紅褐色說明Fe(OH)2易被O2氧化成Fe(OH)3【解析】選D。Fe與水蒸氣反應(yīng)生成Fe3O4黑色固體,A錯(cuò)誤;紅棕色斑點(diǎn)是Fe2O3,B錯(cuò)誤;鐵與鹽酸反應(yīng)生成Fe2+,C錯(cuò)誤;露置于空氣中一段時(shí)間,白色Fe(OH)2被O2氧化成紅褐色Fe(OH)3,D正確。9.(3分)用一定量的鐵與足量的稀硫酸及足量的CuO反應(yīng)制取單質(zhì)銅,有人設(shè)計(jì)了以下兩種方案:①FeH2Cu;②CuOCuSO4Cu。若按實(shí)驗(yàn)原則進(jìn)行操作,則兩者制得單質(zhì)銅的量為()A.一樣多 B.①多C.②多 D.無法判斷【解析】選C。由于H2還原CuO的實(shí)驗(yàn)中開始需消耗H2排凈裝置中的空氣,實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,銅需在H2氛圍中冷卻,所以能夠用于還原CuO的H2量減少,根據(jù)電子守恒原理可知,①制得銅較少。對(duì)于方案②來說,鐵完全用于置換銅,所以②多。10.(3分)納米級(jí)Fe3O4可用于以太陽能為熱源分解水制H2,過程如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A.過程Ⅰ發(fā)生反應(yīng):2Fe3O46FeO+O2↑B.FeO在整個(gè)過程中起到催化劑的作用C.兩個(gè)轉(zhuǎn)化過程都發(fā)生了氧化還原反應(yīng)D.整個(gè)過程實(shí)現(xiàn)了太陽能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)化【解析】選B。由題給圖示的轉(zhuǎn)化過程可知,過程Ⅰ是Fe3O4通過吸收太陽能,分解生成FeO并放出O2,反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Fe3O46FeO+O2↑,A正確;FeO為過程Ⅰ的生成物,為過程Ⅱ的反應(yīng)物,因此FeO為中間產(chǎn)物,B錯(cuò)誤;兩個(gè)反應(yīng)過程中均有元素化合價(jià)發(fā)生變化,都發(fā)生了氧化還原反應(yīng),故C正確;該過程利用太陽能分解H2O得到H2和O2,Fe3O4為催化劑,實(shí)現(xiàn)了太陽能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)化,D正確。11.(3分)A為常見的金屬單質(zhì),根據(jù)如圖所示的關(guān)系:下列敘述中錯(cuò)誤的是()A.A為Fe,B為Fe3O4B.C→D溶液的顏色變化:由淺綠色到黃色C.②的離子方程式:Fe+2H+=Fe2++H2↑D.⑧的化學(xué)方程式:4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3【解析】選C。A為常見的金屬單質(zhì),由轉(zhuǎn)化關(guān)系圖可知,紅褐色固體F為Fe(OH)3,則E為Fe(OH)2,C為FeCl2,D為FeCl3,A為Fe,B為Fe3O4,A正確;C→D發(fā)生氯氣氧化氯化亞鐵生成氯化鐵,則溶液的顏色變化:由淺綠色到黃色,B正確;②C→D是在氯氣下氧化,可知D中鐵元素為Fe3+,C錯(cuò)誤;⑧發(fā)生4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,D正確。遷移創(chuàng)新·提素能12.(12分)某小組同學(xué)為了獲取在Fe(OH)2制備過程中,沉淀顏色的改變與氧氣有關(guān)的證據(jù),用如圖所示裝置進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)(夾持裝置已略去,氣密性已檢驗(yàn))。實(shí)驗(yàn)步驟:Ⅰ.向三頸燒瓶中加入飽和FeSO4溶液,按如圖1所示裝置連接;Ⅱ.打開磁力攪拌器,立即加入10%NaOH溶液;Ⅲ.采集瓶內(nèi)空氣中O2含量和溶液中O2含量(DO)的數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:生成白色絮狀沉淀,白色沉淀迅速變?yōu)榛揖G色,一段時(shí)間后部分變?yōu)榧t褐色。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):問題與解釋:(1)三頸燒瓶中FeSO4溶液的顏色為__________________________,

盛放NaOH溶液的儀器名稱為______________。

(2)生成白色沉淀的離子方程式是________________________。

(3)沉淀顏色發(fā)生變化最后變成紅褐色的化學(xué)方程式是______________。

(4)通過上述實(shí)驗(yàn),可得到“在Fe(OH)2制備過程中,沉淀顏色改變與氧氣有關(guān)”的結(jié)論,其實(shí)驗(yàn)證據(jù)是___________________________________。

【解析】(1)三頸燒瓶中FeSO4溶液的顏色為淺綠色,根據(jù)圖中信息得到盛放NaOH溶液的儀器名稱為分液漏斗;(2)白色沉淀是亞鐵離子和氫氧根反應(yīng)生成的,其反應(yīng)的離子方程式是Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓;(3)沉淀顏色發(fā)生變化最后變成紅褐色是氫氧化亞鐵和氧氣、水反應(yīng)生