2024届高三新高考化学大一轮专题复习课时作业：铁与铁的氧化物和氢氧化物

2024届新高考化学大一轮专题复习课时作业

铁与铁的氧化物和氢氧化物

一、选择题（共15题）

1、下列关于铁的说法正确的是(  )

A. 铁在硫蒸气中燃烧生成

B. 纯铁的抗腐蚀能力较差，铁在干燥的空气里易被氧化

C. 工业上用 在高温条件下还原含 的铁矿石炼铁

D. 铁在纯氧中燃烧或在氯气中燃烧所得产物中铁的化合价均为 价

2、下列有关铁及其化合物的说法中正确的是 (　　)

A.红热的铁在氧气中能够剧烈燃烧,生成的产物为Fe3O4

B.铁是较活泼的金属,它与卤素单质(X2)反应的生成物均为FeX3

C.氢氧化铁与氢碘酸反应:Fe(OH)3+3HI===FeI3+3H2O

D.铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2

3、有关铁与水反应的说法中,正确的是(　　)

A.在任何条件下,铁与水均不发生反应

B.Fe与热水反应可生成可燃性的H2

C.在高温时,铁与水蒸气反应的方程式为2Fe+3H2O(g)Fe2O3+3H2

D.铁与高温水蒸气反应后生成的固体溶于H2SO4,所得溶液能使酸性高锰酸钾褪色

4、医用热敷袋使用时要轻揉，袋内的反应可看作是铁粉、空气和水相互作用，先产生氢氧化亚铁，后转化为氢氧化铁。下列说法错误的是(　　)

A．这一变化过程的总反应可表示为2Fe＋O2＋H2O===2Fe(OH)3

B．热敷袋放出的热量是由化学反应产生的

C．热敷袋中含铁物质变化过程中，铁元素的化合价呈现了0价、＋2价、＋3价

D．在未使用时，热敷袋中的铁粉与水要分别密封保存

5、镀锌铁钉放入棕色的碘水中，溶液褪色；取出铁钉后加入少量漂白粉，溶液恢复棕色；加入 ，振荡，静置，液体分层。下列说法正确的是(  )

A. 褪色原因为 被 还原

B. 液体分层后，上层呈紫红色

C. 镀锌铁钉比镀锡铁钉更易生锈

D. 溶液恢复棕色的原因为 被氧化

6、某物质由铁和氧两种元素组成，实验测得铁元素与氧元素的质量比为21∶8。关于该物质的下列说法中不正确的是(　　)

A．铁元素与氧元素的物质的量比为3∶4

B．该物质可能为四氧化三铁

C．该物质一定为四氧化三铁

D．该物质可能为混合物

7、黄色固体 ，可能含有漂白粉、 、 、 、 之中的几种或全部。将 与足量的水作用，得到深棕色固体混合物 和无色碱性溶液 。下列结论合理的是(  )

A. 中含 ，可能含有

B. 中含有漂白粉和

C. 中含有 ， 中含有

D. 用 酸化溶液 ，若有黄绿色气体放出，说明 中含有

8、下列离子方程式书写正确的是(　　)

A．Fe＋2H＋===Fe3＋＋H2↑

B．Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O

C．Na＋2H2O===Na＋＋OH－＋H2↑

D．Cl2＋H2O===2H＋＋Cl－＋ClO－

9、在中学化学中经常提到的铁的氧化物有FeO、Fe2O3和Fe3O4,在一定条件下它们之间可以相互转化,在超过1 400 ℃的温度下加热Fe2O3时,Fe2O3会部分失去氧生成Fe3O4。下列有关说法错误的是(　　)

A.热稳定性:Fe3O4>Fe2O3

B.Fe2O3俗称铁红,可作油漆的红色颜料

C.Fe3O4为黑色固体,其中+2价铁与+3价铁的物质的量之比为1∶2

D.由FeO、Fe2O3和Fe3O4组成的混合物中,铁元素与氧元素的质量比可能为7∶3

10、在 、 混合溶液中，加入一定量的铁屑，反应完全后将固体滤出，下列说法中正确的是(  )

A. 若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是 ，一定不含

B. 若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是 ，可能含 和

C. 若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是 和 ，一定不含

D.若滤出的固体中含有铁和铜，则溶液中一定含有的阳离子是 ，一定不含 和

11、向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入100 mL 1 mol·L-1的盐酸,恰好使混合物完全反应,放出11.2 mL(标准状况)气体,所得溶液加入KSCN溶液不变红色。用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物,所得铁的质量为(　　)

A.2.8 g           B.11.2 g

C.5.6 g           D.无法计算

12、如图所示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是(　　)

A.①②③④         B.①②③

C.①②④          D.②③④

13、实验室用FeCl2和烧碱制备Fe(OH)2,为了使生成的产物不容易被氧化,下列说法不正确的是              (　　)

A.配制FeCl2和烧碱溶液所用的蒸馏水通常要煮沸

B.可在FeCl2溶液的上面加一层苯,以隔绝空气

C.向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时,胶头滴管尖嘴不能伸入试管内

D.产生Fe(OH)2沉淀后,不能振荡试管

14、如图所示装置,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。下列有关叙述错误的是（  ）

A.B中盛有一定量的NaOH溶液,A中应预先加入的试剂是铁屑

B.实验开始时应先将活塞a关闭

C.关闭活塞a,使FeSO4溶液被压入B中,即可生成Fe(OH)2

D.实验完毕,打开b处活塞,放入一部分空气,白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色

15、以某硫酸渣(含Fe2O3等)为原料制备铁黄(FeOOH)的一种工艺流程如下:

下列说法不正确的是(　　)

A.“酸溶”时加热或搅拌均可加快溶解速度

B.滤渣的主要成分是Fe

C.“沉铁”过程中生成Fe(OH)2的化学方程式为FeSO4+2NH4HCO3===

Fe(OH)2↓+(NH4)2SO4+2CO2↑

D.“氧化”Fe(OH)2浆液时,可用氯气代替空气

二、非选择题（共4小题）

16、高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型绿色消毒剂,其在消毒(发生氧化还原反应)后可形成Fe(OH)3胶体,常用于处理饮用水。工业上有干法与湿法两种制备高铁酸钾的方法。

(1)干法制备高铁酸钾时,先制备得到Na2FeO4,反应为2FeSO4+6Na2O2

===2Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2↑。

①该反应中,氧化剂是          ,氧化产物是         。

②每生成1molNa2FeO4,转移         mol电子。

(2)配平湿法制备高铁酸钾反应的离子方程式:

       Fe(OH)3+         ClO-+         OH-===          Fe+

        Cl-+           H2O

(3)取少量K2FeO4溶液,滴加盐酸,有Cl2产生,该反应表明氧化性:K2FeO4        (填“>”或“<”)Cl2。 

(4)Fe(OH)3胶体可使水中悬浮物沉降下来,用作净水剂。实验室用饱和氯化铁溶液制取Fe(OH)3胶体的化学方程式是     。

17、用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。已知Fe2+在溶液中会生成少量

Fe(OH)2,加酸可抑制这种反应。

方法一:用不含Fe3+的FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备Fe(OH)2。

(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入      。

(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用         的方法。

(3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是    。

方法二:在如图装置中,用NaOH溶液、铁屑、稀硫酸等试剂制备。

(4)在试管Ⅰ里加入的试剂是           。

(5)在试管Ⅱ里加入的试剂是            。

(6)为了制得白色Fe(OH)2沉淀,在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂,打开止水夹,塞紧塞子后的实验步骤是            。

(7)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色,其理由是       。

18、某研究性学习小组请你参与“研究铁与水反应所得固体物质的成分、性质及再利用”实验探究,并共同解答下列问题:

探究一:设计如图所示装置进行“铁与水反应”的实验。

(1)硬质玻璃管E中反应的化学方程式为           。

(2)反应前A中投放碎瓷片的目的是         。

(3)装置E中的现象是            。

探究二:设计如下实验方案确定反应后硬质玻璃管B中黑色固体的成分。待硬质玻璃管B冷却后,取少许其中的固体物质溶于稀硫酸后,将所得溶液分成两份。

(4)一份滴加几滴KSCN溶液。若溶液变红色,推断硬质玻璃管B中固体物质的成分为       (填序号,下同),写出溶液变红色的离子方程式:        ;若溶液未变红色,推断硬质玻璃管B中固体物质的成分为              。

①一定有Fe3O4　②一定有Fe　③只有Fe3O4④只有Fe

(5)向另一份溶液中用             (填仪器名称)加入    (填试剂),观察到       (填实验现象),可以证明溶液中存在Fe2+。

19、硫化亚铁(FeS)煅烧得到的烧渣主要成分是FeO、Fe2O3和Fe3O4等,利用该烧渣制备铁红和副产品无氯钾肥(K2SO4)的流程如图1所示:

图1

(1)FeS中铁元素的化合价为          价;烧渣中具有磁性的氧化物是     (写化学式,下同);铁红的主要成分是    ,列举它在工业上的一种用途:           。

(2)写出滤液1中加入铁粉发生反应的离子方程式:     。检验加入铁粉过滤后的滤液2中是否含有Fe3+的试剂是         。

(3)已知几种物质的溶解度曲线如图2所示。(NH4)2SO4溶液中加入KCl后得到无氯钾肥应进行的操作为蒸发浓缩、趁热过滤、洗涤、干燥等,趁热过滤的目的是        ,过滤操作所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒外,还有           。

图2

答案与解析

1、C

解析： 与 反应生成 ，A项错误；纯铁不易发生电化学腐蚀，抗腐蚀能力较强，铁在干燥的空气里不易被氧化，B项错误；铁在纯氧中燃烧产物是 ，其中铁的化合价有 价和 价两种价态，D项错误。

2、A

解析：铁在氧气中燃烧生成的是Fe3O4而不是Fe2O3,所以A项正确;铁是较活泼的金属,但是它与I2反应的生成物为FeI2,所以B项错误;氢氧化铁与氢碘酸反应可以看作是分为两步进行,第一步是氢氧化铁在酸中溶解生成Fe3+,第二步是Fe3+与I-发生氧化还原反应生成Fe2+和I2,所以C项错误;铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe3O4和H2,所以D项错误。

3、D

解析：Fe不能与热水反应,但能在高温时与水蒸气反应生成Fe3O4和H2,Fe3O4溶于稀硫酸后的溶液中含有Fe2+,能使KMnO4溶液褪色。

4、A

解析：热敷袋中反应的化学方程式为4Fe＋3O2＋6H2O===4Fe(OH)3，该反应为放热反应，相关含铁物质铁粉、氢氧化亚铁、氢氧化铁中，铁元素的化合价依次为0价、＋2价、＋3价；在未使用时，铁粉与水要分别密封保存，以防过早发生化学反应而失效。

5、D

解析：A. 比 活泼，更容易失去电子，还原性更强，先与 发生氧化还原反应，故溶液褪色原因为 被 还原，A项错误；B.液体分层后， 在 层， 的密度比水大，则下层呈紫红色，B项错误；C.若镀层金属活泼性大于 ，则 不易生锈，反之，若 活泼性大于镀层金属，则 更易生锈，由于活泼性： ，则镀锡铁钉更易生锈，C项错误；D.漂白粉的有效成分为 ，其具有强氧化性，可将 氧化，D项正确。

6、C

解析：由铁元素与氧元素的质量之比为21∶8，求得铁元素与氧元素的物质的量之比为3∶4，该物质可能为Fe3O4；若FeO与Fe2O3以物质的量比为1∶1混合，混合物中铁元素与氧元素的物质的量比也为3∶4，该物质可能为混合物，C错误。

7、 C

解析：固体 为黄色，则含有 ，溶于水后，要使溶液 为无色碱性，则一定含有漂白粉，且漂白粉过量，得到深棕色固体混合物 ，则固体 是 和 的混合物， 中一定含有 ， 和 中含有其中一种或两种都含，据此解答。若 含有 ，则会与漂白粉反应生成 ，溶液不为无色， 不正确；由分析可知，不一定含有 ， 不正确；由分析可知， 含有 ， 含有 ，C正确；酸化后，产生黄绿色气体，为氯气，则发生的发生反应的离子反应方程式为： ，此时的 有可能来自漂白粉氧化 产生的 ，也有可能是漂白粉自身含有的，不能推导出含有 ， 不正确。

8、B

解析：铁与非氧化性酸反应生成亚铁离子和氢气，反应的离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，A项错误；Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O符合离子方程式书写原则，B项正确；钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，反应的离子方程式为2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑，C项错误；氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，次氯酸为弱酸，应用化学式表示，D项错误。

9、D

解析：在超过1 400 ℃的温度下加热Fe2O3时,Fe2O3会部分失去氧生成Fe3O4,则热稳定性:Fe3O4>Fe2O3,A正确;Fe2O3的颜色是红棕色,俗称铁红,可作油漆的红色颜料,B正确;Fe3O4为黑色固体,可以写成FeO·Fe2O3,则+2价铁与+3价铁的物质的量之比为1∶2 ,C正确;在FeO中,铁元素与氧元素的质量比为7∶2,在Fe2O3中,铁元素与氧元素的质量比为7∶3,则FeO、Fe2O3和Fe3O4组成的混合物中,铁元素与氧元素的质量比可能在7∶2和7∶3之间,D错误。

10、D

解析：已知氧化性 ，加入铁粉后有固体剩余， 一定不存在；若剩余固体全部都是 ，溶液中还可能有 ，也可能恰好被完全置换；若剩余固体是 和 ，则溶液中不可能有 和 。

11、A

解析：盐酸恰好使混合物完全溶解,盐酸没有剩余,向反应所得溶液中加KSCN溶液无红色出现,说明溶液为FeCl2溶液,根据氯元素守恒可知n(FeCl2)=n(HCl)=×0.1L×1mol·L-1=0.05mol;用足量的CO在高温下还原相同质量的混合物得到铁,根据铁元素守恒可知n(Fe)=n(FeCl2)=0.05mol,其质量为0.05mol×56g·mol-1=2.8g。

12、C

解析：因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3,即发生反应4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀,就要排除装置中的氧气或空气。①②原理一样,都是先用氢气将装置中的空气排尽,并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中;③由于空气中的氧气能迅速将Fe(OH)2氧化,因而不能较长时间看到白色沉淀。④中上面的苯阻止了空气进入。

13、C

解析：FeCl2和烧碱溶液要现用现配,且配制溶液的蒸馏水要煮沸以除去氧气,确保Fe(OH)2的生成是在无氧的环境里,故A正确;在FeCl2溶液的上面加一层苯或一层油,以隔绝空气防止氧气溶入,故B正确;向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时,要将胶头滴管的尖嘴伸入FeCl2溶液中,防止氢氧化钠溶液在滴入时接触空气,故C错误;产生Fe(OH)2沉淀后,若振荡试管,会增大沉淀与空气的接触机会,使沉淀更易被氧化,故D正确。

14、B

解析：本题实验的原理是利用Fe和稀硫酸反应产生H2,先排净装置中的空气,确定排净空气后再夹紧活塞,通过H2产生的压强将FeSO4溶液压入NaOH溶液中,从而产生Fe(OH)2沉淀,且在H2的氛围中Fe(OH)2不易被氧化,所以可保存较长时间。装置A中应事先放入铁屑,A正确;实验开始时应先将活塞a打开,用于排尽装置内的空气,B错误;关闭活塞a,使FeSO4溶液被压入B中,即可生成Fe(OH)2,C正确;实验完毕,打开b处活塞,放入一部分空气,发生反应4Fe(OH)2+2H2O+O2===4Fe(OH)3,白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色,D正确。

15、D

解析：“酸溶”时加热或搅拌均可加快溶解速度,所以A项正确;根据分析可知,滤渣的主要成分是Fe,所以B项正确;由图示可知,“沉铁”过程中反应物为FeSO4和NH4HCO3,生成物有CO2和Fe(OH)2,化学方程式为FeSO4+2NH4HCO3===Fe(OH)2↓+(NH4)2SO4+2CO2↑,所以C项正确;“氧化”Fe(OH)2浆液时,若用氯气代替空气,制备的铁黄有含氯的化合物,从而导致铁黄的含量较低且有杂质,所以D项错误。

16、 答案：(1)①Na2O2　Na2FeO4和O2　②5

(2)2　3　4　2　3　5

(3)>

(4)FeCl3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3HCl

解析：(1)①2FeSO4+6Na2O2===2Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2↑中,由化合价的变化可知氧化剂是Na2O2,氧化产物是Na2FeO4和O2。②化学方程式中Fe元素的化合价由+2价升高到+6价,O元素的化合价由-1价升高到0价,所以生成1molNa2FeO4,转移5mol电子。(2)根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒配平离子方程式为2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-===

2Fe+3Cl-+5H2O。(3)取少量K2FeO4溶液,滴加盐酸,有Cl2产生,氧化剂为K2FeO4,氧化产物为Cl2,所以氧化性为K2FeO4>Cl2。(4)实验室制备Fe(OH)3胶体是在煮沸的蒸馏水中加入饱和氯化铁溶液,反应的化学方程式为FeCl3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3HCl。

17、 答案：方法一:(1)稀硫酸、铁屑

(2)煮沸

(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2

方法二:(4)稀硫酸、铁屑

(5)NaOH溶液

(6)检验试管Ⅱ出口处排出的氢气的纯度,当排出的H2纯净时,再夹紧止水夹

(7)试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ,且外界空气不容易进入

解析 方法一中根据Fe2+易被氧化和题中信息可知,在配制FeSO4溶液时还需加入稀硫酸和铁屑;蒸馏水中若溶有O2,则会加速Fe(OH)2氧化,因此可采用煮沸法除去蒸馏水中溶解的O2。为避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2,可用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液方可达到目的。

方法二的原理是利用稀硫酸和铁屑产生氢气,先排出装置中的空气。确定空气完全排出后再夹紧止水夹,通过H2产生的压强将FeSO4溶液压入NaOH溶液中去,从而使产生的白色Fe(OH)2沉淀在H2的还原性气氛中得以较长时间保持。

18、答案：(1)H2+CuOCu+H2O　(2)防止暴沸

(3)黑色固体变红,右端管壁有水珠

(4)①　Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3　②

(5)胶头滴管　酸性KMnO4溶液　溶液紫色褪去

解析：由圆底烧瓶制取水蒸气,B中Fe和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气,利用C收集氢气,利用D干燥氢气,在E中氢气还原CuO。

(1)硬质玻璃管E中反应的化学方程式为H2+CuOCu+H2O。

(2)碎瓷片有防暴沸作用,可防止产生安全事故。

(3)CuO呈黑色,Cu呈红色,氢气还原CuO可得到Cu,且同时生成水,则看到的现象是黑色固体变红,右端管壁有水珠。

(4)铁离子和KSCN反应生成络合物而使溶液呈红色,亚铁离子和KSCN不反应,向溶液中加入KSCN溶液呈红色,说明含有四氧化三铁,可能含有Fe;铁离子和Fe反应生成亚铁离子,不变红色说明固体中含有四氧化三铁和Fe。

(5)亚铁离子具有还原性,能被酸性高锰酸钾溶液氧化,所以可以用酸性高锰酸钾溶液检验亚铁离子。

19、答案：(1)+2　Fe3O4　Fe2O3　作颜料(合理即可)

(2)2Fe3++Fe===3Fe2+、Fe+2H+===Fe2++H2↑

KSCN溶液(合理即可)

(3)防止析出氯化铵　漏斗

解析 (1)FeS中铁元素的化合价为+2价;四氧化三铁为黑色氧化物,可被磁铁吸引,具有磁性;铁红的主要成分是Fe2O3,可作颜料,也可用于炼铁等。

(2)滤液1的主要成分为硫酸亚铁、硫酸铁、硫酸,则滤液1中加入铁粉发生的反应有2Fe3++Fe===3Fe2+、Fe+2H+===Fe2++H2↑;检验Fe3+的试剂一般是KSCN溶液。

(3)分析溶解度曲线可知,趁热过滤的目的是防止氯化铵析出,以得到无氯钾肥;过滤操作所用的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗。