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。
