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铁的单质、氧化物、氢氧化物
(30分钟 50分)
一、选择题(本题包括3小题,每小题5分,共15分)
1.我国科学家参与研制的阿尔法磁谱仪已随美国发现号航天飞船升入太空,开
始了探索宇宙中是否存在“反物质”的研究工作。根据你所学的知识推测用于
制造阿尔法磁谱仪的核心部件的材料是 ( )
A.FeO B.Fe O
2 3
C.Fe O D.Fe(OH)
3 4 3
2. (2019·福州高一检测)常温下,将铁片放入下列溶液中,不发生反应的是
( )
A.稀硫酸 B.氯水
C.氢氧化钠溶液 D.硫酸铜溶液
【补偿训练】(2019·吉林实验中学高一检测)某铁的氧化物中铁元素和氧元素的质量比
为21∶8,该氧化物的化学式可能是 ( )
A.FeO B.Fe O
2 3
C.Fe O D.Fe O
3 4 4 5
3.铁屑溶于过量稀硫酸,过滤后向滤液中加入过量氨水,有白色沉淀生成,过滤,
在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止,得到红棕色残渣。上述沉淀和残
渣分别是 ( )
A.Fe(OH) Fe O B.Fe(OH) Fe O
3 2 3 2 2 3
C.Fe(OH) Fe(OH) D.Fe(OH) Fe O
2 3 2 3 4
二、非选择题(本题包括1小题,共15分)
4.(2019·兰州高一检测)应用下列装置,在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉
绒的混合物,加热,并通入水蒸气,就可以完成高温下Fe与水蒸气反应的实验。
请回答该实验中的问题。(1)实验前必须对整套装置进行气密性的检查,操作方法是 ________________
_。
(2)圆底烧瓶中盛装的是水,该装置受热后的主要作用是 ___________;
烧瓶底部放置了几片碎瓷片,碎瓷片的作用是 ____________________。
(3)酒精灯和酒精喷灯点燃的顺序是____________________。
(4)干燥管中盛装的物质可以是___________,作用是______________ __。
(5)如果要在A处玻璃管口处点燃该气体,则必须对该气体进行________,这一操
作的目的是__ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ __。
【方法规律】框图推断题的解题思路
一、选择题(本题包括1小题,共5分)
5.已知A为常见的金属单质,根据如图所示的关系,下列叙述中正确的是( )A.A为Fe,B为FeO
B.C→D溶液的颜色变化:浅绿色→棕黄色
C.④的离子方程式:Fe+2Fe3+ 3Fe2+
D.⑤的离子方程式:4Fe(OH) +O +2H O
2 2 2
4Fe(OH)
3
【补偿训练】
1.(2019·济南高一检测)已知Fe3+中滴加KSCN溶液会变红色,而Fe2+遇
KSCN溶液无明显变化。现有13.6 g Fe和Fe O 的混合物,加入150 mL足量的稀
2 3
硫酸,在标准状况下收集到1.12 L H ,向反应后的溶液中滴加KSCN溶液不变红。
2
为中和过量的H SO ,并使铁元素全部转化为Fe(OH) 沉淀,恰好消耗了200 mL
2 4 2
3 mol·L-1的NaOH溶液,则该稀硫酸的物质的量浓度为 ( )
A.2.25 mol·L-1 B.2 mol·L-1
C.3 mol·L-1 D.0.6 mol·L-1
2.现有一定量FeO、Fe O 的混合物,在足量H 气流中加热充分反应,冷却后称得
2 3 2
剩余固体质量比原混合物减少0.8 g;将等质量的原混合物与盐酸反应,欲使之
完全溶解,则需1 mol·L-1盐酸的体积至少为 ( )
A.0.05 L B.0.1 LC.0.2 L D.1 L
3. (2019·扬州高一检测)聚合硫酸铁[Fe (OH) (SO ) ](铁元素化合价为+3)
x y 4 z
是一种高效的混凝剂,常用于净水,它的组成可以通过以下实验测定:①称取一
定质量的聚合硫酸铁配成100.00 mL的溶液。②准确量取25.00 mL溶液,加入
盐酸酸化的BaCl 溶液至沉淀完全,过滤、洗涤、干燥至恒重,得到白色固体
2
6.99 g。③准确量取25.00mL溶液,加入足量的NaOH溶液至沉淀完全,过滤、
洗涤、干燥、灼烧至恒重,得到红棕色固体1.92 g。该聚合硫酸铁组成中
x∶y∶z的值为 ( )
A.6∶8∶5 B.4∶2∶5
C.1∶1∶2 D.6∶3∶5
二、非选择题(本题包括1小题,共15分)
6.铁是日常生活中最常见的金属。
某班同学在学习铁的知识时,有下列问题:
问题1:铁为何称为黑色金属?
问题2:CuO在高温下可分解为Cu O和O ,Fe O 在高温下可分解为FeO和O 吗?
2 2 2 3 2
(1)对于问题1,同学们上网查寻,有两种解释:
A.因为在铁表面上有黑色的铁的氧化物,所以叫黑色金属。B.因为铁的粉末为黑色,铁的氧化物也均为黑色,所以叫黑色金属。
①你认为哪种说法正确?
②若有一黑色粉末,你如何鉴别是铁粉,还是Fe O 粉末?
3 4
③若有一黑色粉末,为Fe和Fe O 的混合物,你如何证明其中有Fe O ?
3 4 3 4
(2)对于问题2,同学们准备实验探究,他们设想了两种方法:
A:将Fe O 高温灼烧,看灼烧前后颜色是否变化。
2 3
B:将Fe O 高温灼烧,看灼烧前后质量是否变化。
2 3
①方法A中,如果高温灼烧后颜色由红棕色变为黑色,说明Fe O 确实发生了变化。
2 3
能说明生成的一定为FeO吗?说明理由。
②方法B中,如果发生了预期的反应,固体高温灼烧前后质量比应为10∶9,但是,
实验结果为固体灼烧前后质量比为30∶29,则高温灼烧后生成物是什么?铁的单质、氧化物、氢氧化物
(30分钟 50分)
一、选择题(本题包括3小题,每小题5分,共15分)
1.我国科学家参与研制的阿尔法磁谱仪已随美国发现号航天飞船升入太空,开
始了探索宇宙中是否存在“反物质”的研究工作。根据你所学的知识推测用于
制造阿尔法磁谱仪的核心部件的材料是 ( )
A.FeO B.Fe O
2 3
C.Fe O D.Fe(OH)
3 4 3
【解析】选C。根据磁谱仪所用物质具有磁性确定为Fe O 。
3 4
2. (2019·福州高一检测)常温下,将铁片放入下列溶液中,不发生反应的是
( )
A.稀硫酸 B.氯水
C.氢氧化钠溶液 D.硫酸铜溶液【解析】选C。铁与稀硫酸反应:Fe+H SO FeSO +H ↑;氯水呈酸性、强氧化性,
2 4 4 2
可以和铁反应;铁与硫酸铜发生置换反应:Fe+CuSO FeSO +Cu;铁与氢氧化钠
4 4
溶液不发生反应,C项符合题意。
【补偿训练】
(2019·吉林实验中学高一检测)某铁的氧化物中铁元素和氧元素的质量比
为21∶8,该氧化物的化学式可能是 ( )
A.FeO B.Fe O
2 3
C.Fe O D.Fe O
3 4 4 5
【解析】选C。根据n= ,n(Fe)∶n(O)= ∶ =3∶4,则化学式为Fe O 。
3 4
3.铁屑溶于过量稀硫酸,过滤后向滤液中加入过量氨水,有白色沉淀生成,过滤,
在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止,得到红棕色残渣。上述沉淀和残
渣分别是 ( )
A.Fe(OH) Fe O B.Fe(OH) Fe O
3 2 3 2 2 3
C.Fe(OH) Fe(OH) D.Fe(OH) Fe O
2 3 2 3 4【解析】选B。铁与稀硫酸反应生成FeSO ,再与过量氨水反应生成白色沉淀
4
Fe(OH) ,在空气中加热Fe(OH) ,铁元素被氧化为+3 价,最后所得红棕色残渣为
2 2
Fe O 。
2 3
二、非选择题(本题包括1小题,共15分)
4.(2019·兰州高一检测)应用下列装置,在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉
绒的混合物,加热,并通入水蒸气,就可以完成高温下Fe与水蒸气反应的实验。
请回答该实验中的问题。
(1)实验前必须对整套装置进行气密性的检查,操作方法是 ________________
_。
(2)圆底烧瓶中盛装的是水,该装置受热后的主要作用是 ___________;
烧瓶底部放置了几片碎瓷片,碎瓷片的作用是 ____________________。
(3)酒精灯和酒精喷灯点燃的顺序是____________________。
(4)干燥管中盛装的物质可以是___________,作用是______________ __。(5)如果要在A处玻璃管口处点燃该气体,则必须对该气体进行________,这一操
作的目的是__ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ __。
【解析】(1)中学阶段检查装置气密性常用方法有两种:一种是利用热胀冷缩原
理,另一种是利用气压原理。气压原理一般只有涉及液体时才能用得到,这里显
然是利用热胀冷缩原理。利用热胀冷缩原理时要注意步骤一定要完整,既要证
明“热胀”,也要证明“冷缩”。
(2)圆底烧瓶中盛装的是水,该装置受热后的主要作用是为硬质玻璃管内Fe与水
蒸气反应的实验持续不断地提供水蒸气;给液体加热时应放入碎瓷片防止暴沸。
(3)点燃加热仪器的顺序要考虑实验的安全性和对实验结果的影响,在本实验中
为了防止铁与空气中的氧气在加强热的条件下反应,应该先点燃酒精灯,产生水
蒸气后,再点燃酒精喷灯。
(4)干燥管中盛装的物质可以是碱石灰,作用是除去反应产生的氢气中的水蒸气。
(5)可燃性气体在点燃之前必须验纯,防止因气体不纯而引起爆炸。
答案:(1) 将干燥管末端的导管浸入水中,用酒精灯火焰微热烧瓶底部,如果能
观察到浸入水中的玻璃导管口有气泡冒出,停止加热后,玻璃导管内有水柱上升,
且较长时间不回落,则表明该套装置的气密性良好。(2)为硬质玻璃管内Fe与水蒸气反应的实验持续不断地提供水蒸气 防止暴沸
(3) 先点燃酒精灯,产生水蒸气后,再点燃酒精喷灯
(4) 碱石灰 除去产物H 中的水蒸气
2
(5) 验纯 防止H 不纯而发生爆炸
2
【方法规律】框图推断题的解题思路
一、选择题(本题包括1小题,共5分)
5.已知A为常见的金属单质,根据如图所示的关系,下列叙述中正确的是( )
A.A为Fe,B为FeO
B.C→D溶液的颜色变化:浅绿色→棕黄色
C.④的离子方程式:Fe+2Fe3+ 3Fe2+
D.⑤的离子方程式:4Fe(OH) +O +2H O
2 2 24Fe(OH)
3
【解析】选B。由“红褐色固体”可知F是Fe(OH) ,从而得出A为Fe,“黑色晶
3
体”B为Fe O ,继而推出C为FeCl ,D为FeCl ,E为Fe(OH) ,故A错,B正确。
3 4 2 3 2
⑤的离子方程式为Fe+2Fe3+ 3Fe2+,④的离子方程式为2Fe2++Cl 2Fe3++2Cl-,
2
故C、D错。
【补偿训练】
1.(2019·济南高一检测)已知Fe3+中滴加KSCN溶液会变红色,而Fe2+遇
KSCN溶液无明显变化。现有13.6 g Fe和Fe O 的混合物,加入150 mL足量的稀
2 3
硫酸,在标准状况下收集到1.12 L H ,向反应后的溶液中滴加KSCN溶液不变红。
2
为中和过量的H SO ,并使铁元素全部转化为Fe(OH) 沉淀,恰好消耗了200 mL
2 4 2
3 mol·L-1的NaOH溶液,则该稀硫酸的物质的量浓度为 ( )
A.2.25 mol·L-1 B.2 mol·L-1
C.3 mol·L-1 D.0.6 mol·L-1
【解析】选B。Fe和Fe O 的混合物与稀硫酸反应,Fe和Fe O 均无剩余,且有H
2 3 2 3 2
生成,说明反应生成FeSO ,为了中和过量的硫酸,并且使FeSO 完全转化成
4 4Fe(OH) ,共消耗3 mol·L-1的NaOH溶液200 mL,说明反应后的溶液溶质只有
2
Na SO ,根据硫酸根守恒,则n(H SO )=n(Na SO ),根据钠离子守恒,则n(Na SO )=
2 4 2 4 2 4 2 4
n(NaOH),则有:n(H SO )=n(Na SO )= n(NaOH)= ×3 mol·L-1×0.2 L=0.3
2 4 2 4
mol,故该硫酸的物质的量浓度为c(H SO )= =2 mol·L-1。
2 4
2.现有一定量FeO、Fe O 的混合物,在足量H 气流中加热充分反应,冷却后称得
2 3 2
剩余固体质量比原混合物减少0.8 g;将等质量的原混合物与盐酸反应,欲使之
完全溶解,则需1 mol·L-1盐酸的体积至少为 ( )
A.0.05 L B.0.1 L
C.0.2 L D.1 L
【解析】选B。剩余固体比原混合物减少的质量即为原混合物中氧原子的质量,
则n(O)= =0.05 mol。原混合物与盐酸反应,生成氯化物和水,则n(Cl-)
=2n(O)=0.05 mol×2=0.1 mol,则n(HCl)=0.1 mol,需1 mol·L-1盐酸的
体积至少为 =0.1 L。
3. (2019·扬州高一检测)聚合硫酸铁[Fe (OH) (SO ) ](铁元素化合价为+3)
x y 4 z是一种高效的混凝剂,常用于净水,它的组成可以通过以下实验测定:①称取一
定质量的聚合硫酸铁配成100.00 mL的溶液。②准确量取25.00 mL溶液,加入
盐酸酸化的BaCl 溶液至沉淀完全,过滤、洗涤、干燥至恒重,得到白色固体
2
6.99 g。③准确量取25.00mL溶液,加入足量的NaOH溶液至沉淀完全,过滤、
洗涤、干燥、灼烧至恒重,得到红棕色固体1.92 g。该聚合硫酸铁组成中
x∶y∶z的值为 ( )
A.6∶8∶5 B.4∶2∶5
C.1∶1∶2 D.6∶3∶5
【解析】选B。由题意可知:25.00 mL溶液中硫酸根离子物质的量n(S )=
=0.03 mol;25.00 mL溶液中加入足量的NaOH溶液至沉淀完全,充分
反应后得到氢氧化铁沉淀,再将沉淀过滤、洗涤、干燥、灼烧得到氧化铁,称重
得固体1.92 g,说明氧化铁质量是1.92 g,则铁离子物质的量n(Fe3+)=
=0.024 mol;由此可得x/z=0.024/0.03=4/5,再根据电荷守恒可得3x=y+2z,共同
确定x∶y∶z的值为4∶2∶5。二、非选择题(本题包括1小题,共15分)
6.铁是日常生活中最常见的金属。
某班同学在学习铁的知识时,有下列问题:
问题1:铁为何称为黑色金属?
问题2:CuO在高温下可分解为Cu O和O ,Fe O 在高温下可分解为FeO和O 吗?
2 2 2 3 2
(1)对于问题1,同学们上网查寻,有两种解释:
A.因为在铁表面上有黑色的铁的氧化物,所以叫黑色金属。
B.因为铁的粉末为黑色,铁的氧化物也均为黑色,所以叫黑色金属。
①你认为哪种说法正确?
②若有一黑色粉末,你如何鉴别是铁粉,还是Fe O 粉末?
3 4
③若有一黑色粉末,为Fe和Fe O 的混合物,你如何证明其中有Fe O ?
3 4 3 4
(2)对于问题2,同学们准备实验探究,他们设想了两种方法:
A:将Fe O 高温灼烧,看灼烧前后颜色是否变化。
2 3
B:将Fe O 高温灼烧,看灼烧前后质量是否变化。
2 3
①方法A中,如果高温灼烧后颜色由红棕色变为黑色,说明Fe O 确实发生了变化。
2 3
能说明生成的一定为FeO吗?说明理由。②方法B中,如果发生了预期的反应,固体高温灼烧前后质量比应为10∶9,但是,
实验结果为固体灼烧前后质量比为30∶29,则高温灼烧后生成物是什么?
【解析】(1)①铁的氧化物中Fe O 为红棕色,B的说法是错误的。
2 3
②可以利用Fe、Fe O 与稀盐酸或稀硫酸反应现象的不同来鉴别两种物质。
3 4
③检验Fe和Fe O 的混合物中Fe O 的存在,实质是检验混合物中O的存在,可以
3 4 3 4
用干燥的氢气或用纯净的一氧化碳与黑色粉末加热反应,然后检验产物中是否
有水或二氧化碳产生。
(2)①方法A中,如果高温灼烧后颜色由红棕色变为黑色,说明Fe O 确实发生了
2 3
变化。但不能说明生成的一定为FeO,因为若生成Fe O ,颜色也由红棕色变为黑
3 4
色。
②方法B中,如果发生了预期的反应,固体高温灼烧后由Fe O 变为FeO,质量比
2 3
应为10∶9。若固体灼烧前后质量比为30∶29,则高温灼烧后的生成物是
Fe O 。
3 4
答案:(1)①A
②取黑色粉末少许于试管中,加适量稀盐酸或稀硫酸,有气泡产生的原黑色粉末
为铁粉,若无气泡产生,则原粉末为Fe O (其他合理答案亦可)
3 4③用干燥的氢气与黑色粉末加热反应,用无水硫酸铜检测有水产生或用纯净的
一氧化碳与黑色粉末加热反应,用澄清石灰水检测有二氧化碳产生(其他合理答
案亦可)
(2)①不能 也可能为Fe O ②Fe O
3 4 3 4
【方法规律】检查装置气密性的四种方法
检查装置气密性的基本思路是使装置内外压强不等,观察气泡或液面变化。
(1)微热法:如图a。用酒精灯微热或用手焐热容器,导管口产生气泡,停止加热
或松开手后导管内形成一段水柱,证明装置不漏气。
(2)液差法:如图b、c。连接好仪器,b中夹紧弹簧夹,从长颈漏斗中注入适量水,
使b中长颈漏斗中的液面高于锥形瓶中的液面,静置,若液面位置保持不变,证明
装置不漏气。c中,从乙管加入适量水,使乙管液面高于甲管液面,静置,若液面
位置保持不变,证明装置不漏气。(3)滴液法:如图d。向分液漏斗中注入适量水,关闭弹簧夹,打开分液漏斗活塞,
如果滴入少量水后很快停止流下,则装置气密性良好。
(4)抽气(吹气)法:如图e、f。e中关闭分液漏斗的活塞,轻轻向外拉动或向里推
动注射器的活塞,一段时间后,活塞能回到原来的位置,表明装置的气密性良好。
f中打开弹簧夹,向导管口吹气,如果长颈漏斗中的液面上升,且停止吹气后,夹
上弹簧夹,长颈漏斗液面保持稳定,则表明装置的气密性良好。
