2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第三章鐵金屬材料1-1鐵的單質(zhì)及其氧化物課后作業(yè)含解析新人教版必修第一冊(cè)

PAGEPAGE6鐵的單質(zhì)及其氧化物一、選擇題(每小題4分，共48分，每小題只有一個(gè)正確選項(xiàng))1.將0.4g的鐵的氧化物用足量的CO還原，把生成的二氧化碳完全通入足量的石灰水中得到0.75g固體沉淀，則鐵的氧化物的化學(xué)式為(B)A．FeOB．Fe2O3C．Fe3O4D．FeO、Fe2O3解析：用氧元素養(yǎng)量分?jǐn)?shù)處理：CO～CO2～CaCO3～On(CaCO3)＝n(O)＝0.0075mol。m(O)＝0.12g。w(O)＝eq\f(0.12g,0.4g)×100%＝30%，F(xiàn)eO中w(O)≈22.2%，F(xiàn)e2O3中w(O)＝30%，F(xiàn)e3O4中w(O)≈27.59%。2.四種黑色粉末氧化銅、氧化亞鐵、二氧化錳、石墨粉，只需加入一種試劑即可將它們區(qū)分開來，這種試劑是(C)A．氫氧化鈉溶液 B．稀硫酸C．濃鹽酸 D．蒸餾水解析：濃鹽酸與氧化亞鐵反應(yīng)形成淺綠色溶液，與氧化銅反應(yīng)形成藍(lán)色溶液，與二氧化錳加熱產(chǎn)生黃綠色有刺激性氣味的氯氣，與石墨粉不反應(yīng)。3.某物質(zhì)由鐵和氧兩種元素組成，試驗(yàn)測(cè)得鐵元素與氧元素的質(zhì)量比為21∶8，關(guān)于該物質(zhì)的下列說法中不正確的是(C)A．鐵元素與氧元素物質(zhì)的量比為3∶4B．該物質(zhì)可能為四氧化三鐵C．該物質(zhì)肯定為四氧化三鐵D．該物質(zhì)可能為混合物解析：由鐵元素與氧元素的質(zhì)量之比為21∶8，求得鐵元素與氧元素的物質(zhì)的量之比為3∶4，該物質(zhì)可能為Fe3O4；若FeO與Fe2O3混合物的物質(zhì)的量比為1∶1時(shí)，混合物中鐵元素與氧元素的物質(zhì)的量比為3∶4，該物質(zhì)可能為混合物。4.有關(guān)鐵的氧化物的說法中，不正確的是(D)A．赤鐵礦主要成分是Fe2O3，F(xiàn)e2O3是紅棕色的，常用作紅色油漆和涂料B．Fe3O4是黑色晶體，其中eq\f(1,3)的鐵顯＋2價(jià)，eq\f(2,3)的鐵顯＋3價(jià)C．FeO、Fe2O3、Fe3O4都不溶于水，但都能和鹽酸反應(yīng)生成相應(yīng)的鹽D．FeO不穩(wěn)定，在空氣中加熱快速被氧化成Fe2O3解析：FeO不穩(wěn)定，在空氣里受熱快速被氧化成Fe3O4。5.下列物質(zhì)反應(yīng)后肯定有＋3價(jià)鐵生成的是(B)①過量的Fe與Cl2反應(yīng)②Fe與過量稀硫酸反應(yīng)③FeCl2溶液中通入少量Cl2④Fe和Fe2O3的混合物溶于鹽酸中A．只有① B．只有①③C．只有①②③ D．全部解析：①中的Cl2氧化性強(qiáng)，它能將鐵氧化為＋3價(jià)，由于不是在溶液中反應(yīng)，因此過量的鐵不會(huì)將氯化鐵還原。②中Fe與稀硫酸反應(yīng)只能生成Fe2＋。③在溶液中Fe2＋被Cl2氧化生成Fe3＋。④中首先發(fā)生Fe與鹽酸生成FeCl2、Fe2O3與鹽酸生成FeCl3的反應(yīng)，但題中未給出反應(yīng)物間相對(duì)量的關(guān)系，若鐵是足量的，則能將生成的FeCl3全部還原為FeCl2。6.有一鐵的氧化物樣品，用5mol·L－1的鹽酸140mL恰好完全溶解，所得溶液還能與通入的0.56L氯氣(標(biāo)準(zhǔn)狀況)反應(yīng)，使Fe2＋全部轉(zhuǎn)化為Fe3＋，則此氧化物為(D)A．Fe2O3B．Fe3O4C．Fe4O5D．Fe5O7解析：n(Cl)＝5mol·L－1×0.14L＋2×eq\f(0.56L,22.4L·mol－1)＝0.75mol；n(H)＝5mol·L－1×0.14L＝0.7mol，所以eq\f(nFe,nO)＝eq\f(\f(1,3)nCl,\f(1,2)nH)＝eq\f(\f(1,3)×0.75mol,\f(1,2)×0.7mol)＝eq\f(5,7)，即該氧化物的化學(xué)式為Fe5O7。7.向肯定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入100mL濃度為1.0mol·L－1的鹽酸，恰好使混合物完全溶解，放出224mL的氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，所得溶液中加入KSCN溶液后無血紅色出現(xiàn)。若用足量的CO在高溫下還原相同質(zhì)量的此混合物，能得到鐵的質(zhì)量是(C)A.11.2gB.5.6gC.2.8gD.1.4g解析：混合物與鹽酸反應(yīng)，涉及的化學(xué)方程式有：Fe＋2HCl＝FeCl2＋H2↑FeO＋2HCl=FeCl2＋H2OFe2O3＋6HCl＝2FeCl3＋3H2OFe＋2FeCl3＝3FeCl2由題意“恰好使混合物完全溶解”及“加入KSCN溶液后無血紅色出現(xiàn)?！笨芍芤褐袩oFe3＋，為FeCl2溶液，即Fe、FeO、Fe2O3中的Fe全部轉(zhuǎn)化到FeCl2中。因n(Cl－)＝0.1L×1.0mol·L－1＝0.1mol，所以n(Fe)＝0.05mol，則m(Fe)＝0.05mol×56g·mol－1＝2.8g。8.鐵的下列性質(zhì)中不屬于純鐵的物理性質(zhì)是(D)A．質(zhì)軟B．銀白色C．能導(dǎo)電D．易生銹解析：鐵質(zhì)軟，鐵為銀白色，鐵能導(dǎo)電，屬于鐵的物理性質(zhì)；鐵生銹是鐵與空氣中的氧氣和水反應(yīng)，是化學(xué)性質(zhì)，D項(xiàng)符合。9.下列說法中正確的是(D)A．鐵在干燥的空氣中猛烈燃燒，火星四射，生成黑色的Fe3O4B．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，取出，表面出現(xiàn)紅色的鐵銹D．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解析：A項(xiàng)，由于空氣中的氧氣含量較少，所以鐵絲在干燥的空氣中不能猛烈燃燒，只有在純氧中才能猛烈燃燒；B項(xiàng)，鐵跟鹽酸發(fā)生置換反應(yīng)，放出氫氣，同時(shí)生成氯化亞鐵(FeCl2)，而不是氯化鐵(FeCl3)；C項(xiàng)，鐵絲跟硫酸銅反應(yīng)置換出銅，所看到鐵絲表面的紅色物質(zhì)是銅，不是鐵銹；D項(xiàng)，刀片、槍筒表面發(fā)藍(lán)色光澤的黑色物質(zhì)就是經(jīng)過烤藍(lán)加工得到的致密氧化膜，用以防止刀片、槍筒生銹。10.關(guān)于氧化鐵和氧化亞鐵的下列敘述中不正確的是(C)A．都是堿性氧化物B．都能與酸反應(yīng)生成鹽和水C．都能與水反應(yīng)生成氫氧化物D．都能被一氧化碳還原為鐵解析：氧化鐵和氧化亞鐵都是不溶于水的堿性氧化物，都不能與水反應(yīng)生成氫氧化物，都能與酸反應(yīng)生成相應(yīng)的鹽和水，都具有氧化性，被氫氣、一氧化碳、金屬鋁等還原劑還原為鐵單質(zhì)。11.下列氯化物既能由金屬和氯氣干脆化合制得，又能由金屬和鹽酸反應(yīng)制得的是(C)A．CuCl2B．FeCl2C．NaClD．FeCl3解析：A.銅與鹽酸不反應(yīng)，A錯(cuò)誤，B.鐵與氯氣反應(yīng)生成氯化鐵，與鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵，B錯(cuò)誤；C.鈉與氯氣或與鹽酸反應(yīng)均生成氯化鈉，C正確；D.依據(jù)B中分析可知D錯(cuò)誤；答案選C。12.鐵的常見化合物有＋2價(jià)和＋3價(jià)。據(jù)探討，鐵在濃HNO3中發(fā)生鈍化時(shí)，可生成一種化學(xué)式為Fe8O11的化合物，它可以看作是由FeO和Fe2O3組成的困難氧化物。該化合物可以表示為(B)A．FeO·3Fe2O3B．2FeO·3Fe2O3C．FeO·2Fe2O3D．2FeO·Fe2O3解析：化合物Fe8O11可以看作是由FeO和Fe2O3組成的困難氧化物，設(shè)化學(xué)式為nFeO·mFe2O3，則eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(n＋2m＝8，,n＋3m＝11，))解得n＝2，m＝3，該化合物可以表示為2FeO·3Fe2O3，故B項(xiàng)正確。二、非選擇題(共52分)13.(10分)如圖是制取無水氯化鐵的試驗(yàn)裝置圖。請(qǐng)回答下列問題：已知：氯化鐵易潮解。(1)燒瓶中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是MnO2＋4HCl(濃)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O；(2)B瓶中的溶液是飽和食鹽水，C瓶中溶液的作用是除水蒸氣。(3)干燥管E中盛有堿石灰，其作用是汲取多余的氯氣并防止空氣中水蒸氣進(jìn)入。(4)起先試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先點(diǎn)燃A(填字母)處的酒精燈。解析：(1)裝置A制取氯氣，則燒瓶中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是MnO2＋4HCl(濃)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O；(2)生成的氯氣中含有水蒸氣和氯化氫，須要除去，則B瓶中的溶液是飽和食鹽水，除去氯氣，C瓶中溶液是濃硫酸，作用是除水蒸氣；(3)氯化鐵易潮解，須要防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入D中，同時(shí)還須要汲取氯氣，防止污染空氣，則干燥管E中盛有堿石灰的作用是汲取多余的氯氣并防止空氣中水蒸氣進(jìn)入。(4)裝置中含有空氣，在加熱的條件下能與鐵反應(yīng)，須要首先排盡裝置中的空氣，所以起先試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先點(diǎn)燃A處的酒精燈。14.(10分)為了探究鐵、銅及其化合物的性質(zhì)，某同學(xué)設(shè)計(jì)并進(jìn)行了下列試驗(yàn)。已知：3Fe(s)＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))Fe3O4(s)＋4H2(g)。請(qǐng)回答：(1)虛線框處宜選擇的裝置是乙(填“甲”或“乙”)；試驗(yàn)時(shí)應(yīng)將螺旋狀銅絲加熱，變黑后再趁熱快速伸入所制得的純凈氫氣中，視察到的試驗(yàn)現(xiàn)象是銅絲由黑變紅，試管壁有水珠。(2)試驗(yàn)后，取硬質(zhì)玻璃管中適量的固體，用肯定濃度的鹽酸溶解，滴加KSCN溶液，沒有出現(xiàn)血紅色，說明該固體中沒有＋3價(jià)的鐵，推斷結(jié)論是否正確并說明理由不正確，因?yàn)殍F過量時(shí)會(huì)發(fā)生反應(yīng)：Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋。解析：(1)H2的密度比空氣小，應(yīng)用向下排空氣法收集，故選乙；銅絲表面的CuO與H2發(fā)生反應(yīng)：CuO＋H2eq\o(=,\s\up7(△))Cu＋H2O，故可視察到銅絲由黑變紅，試管壁有水珠。(2)Fe3O4中含有三價(jià)鐵，溶于鹽酸后生成Fe3＋，若剩余的鐵單質(zhì)足量，將Fe3＋全部還原成了Fe2＋，則滴加KSCN溶液后自然不會(huì)出現(xiàn)血紅色。15.(16分)已知紅熱的鐵能與水蒸氣反應(yīng)生成氫氣?，F(xiàn)用如圖所示裝置進(jìn)行鐵在高溫下與水蒸氣反應(yīng)的試驗(yàn)，并用簡(jiǎn)潔的方法收集、檢驗(yàn)生成的氫氣。請(qǐng)回答下列問題：(1)寫出鐵在高溫下與水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式：3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))Fe3O4＋4H2。(2)干燥管C中盛放的藥品是堿石灰(答案合理即可)；干燥管的n(填“m”或“n”)端與g導(dǎo)管相連接。(3)在D處畫出用試管收集氫氣的裝置圖(所需其他儀器自行選擇)。答案：(4)怎樣用簡(jiǎn)潔的方法檢驗(yàn)收集到的氣體是氫氣？簡(jiǎn)述試驗(yàn)操作步驟和現(xiàn)象：用拇指堵住試管口，試管口向下，靠近酒精燈火焰，松開拇指，發(fā)出爆鳴聲，說明收集到的氣體是H2。解析：(3)考慮到H2的密度比空氣小，可采納向下排空氣法收集H2。(4)檢驗(yàn)H2可采納“爆鳴”試驗(yàn)。16.(16分)2024年3月21日，在珀斯實(shí)行的全球鐵礦石及鋼鐵預(yù)料會(huì)議上，鐵礦石分析師莫里表示：中國(guó)鐵礦石的年進(jìn)口量可能在五年內(nèi)從目前的約10億噸降至約6億噸，降幅達(dá)40%。鐵礦石的自給自足，為我們經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展供應(yīng)了強(qiáng)大動(dòng)力。鐵礦石主要成分為鐵的氧化物(設(shè)雜質(zhì)中不含鐵元素和氧元素，且雜質(zhì)不與H2SO4反應(yīng))。某探討性學(xué)習(xí)小組對(duì)某鐵礦石中鐵的氧化物的化學(xué)式進(jìn)行探究。探究目的：鐵礦石中含氧量的測(cè)定步驟：①按如圖組裝儀器，檢查裝置的氣密性；②將5.0g鐵礦石放入硬質(zhì)玻璃管中，裝置B、C中的藥品如圖所示(夾持儀器均省略)；③從左端導(dǎo)氣管口處不斷地緩緩?fù)ㄈ際2，待C裝置出口處H2驗(yàn)純后，點(diǎn)燃A處酒精燈；④充分反應(yīng)后，撤掉酒精燈，再持續(xù)通入氫氣至完全冷卻。問題：(1)裝置C的名稱為球形干燥管，裝置C的作用為防止空氣中的水蒸氣和CO2進(jìn)入B中，影響測(cè)定結(jié)果。(2)若將H2換成CO，則還需補(bǔ)充尾氣處理裝置。(3)測(cè)得反應(yīng)后裝置B增重1.35g，則鐵礦石中氧的百分含量為24%。(4)通過小組活動(dòng)，設(shè)計(jì)鐵礦石中鐵含量測(cè)定，寫出測(cè)定方案，分小組探討。答案：參考方案：(5)依據(jù)(3)中數(shù)據(jù)，假設(shè)該小組測(cè)定的鐵礦石中鐵含量為70%，通過計(jì)算確定該礦石中鐵的氧化物的化學(xué)式。答案：Fe5O6(過程見解析)解析：(1)由題意可知，該裝置要定量測(cè)定反應(yīng)產(chǎn)生的水來計(jì)算含氧量，但空氣中的水蒸氣和CO2會(huì)進(jìn)入B中，影響測(cè)定結(jié)果，為消退干擾，在反應(yīng)裝置末端增加裝置C，