3.1 铁及其化合物—高一化学人教版（2019）必修一课时优化训练
1.古文曾有记载制造青瓦“（窑）泥周寒其孔，浇水转釉”，红瓦转化为青瓦过程中，下列说法正确的是( )
A.红瓦的主要成分为 B.红瓦的主要成分为
C.青瓦的主要成分为FeO D.青瓦的主要成分为
2.下列说法中正确的是( )
A.铁在干燥的空气中剧烈燃烧有黑色固体生成
B.铁与盐酸反应生成氯化铁和氢气
C.将铁丝浸入硫酸铜溶液中片刻，其表面出现红色的铁锈
D.烤蓝是在铁制品表面通过化学反应生成致密氧化膜的一种生产工艺，以防止铁生锈
3.我国自主研发的新一代动车组在京沪高铁上跑出过486.1公里的世界列车最高时速，这得益于全路铺设的优质无缝平滑的超长钢轨。下列有关说法错误的是( )
A.制造钢轨的材料是钢，钢是用量最大、用途最广的合金
B.我国使用最早的合金是钢
C.不锈钢是一种合金钢，经常用来制造医疗器材、厨房用具和餐具等
D.合金的强度、硬度一般比组成合金的各成分金属的大
4.下列有关反应的离子方程式正确的是( )
A.将铁粉加入溶液中：
B.将氧化亚铁加入稀盐酸中：
C.四氧化三铁与稀硫酸反应：
D.向氢氧化铁中加入足量稀盐酸：
5.某同学探究铁与水蒸气的反应，进行了如下实验：
下列说法中不正确的是( )
A.点燃酒精灯的顺序是先a后b
B.湿棉花的作用是提供水蒸气
C.由肥皂液冒气泡证明铁与水蒸气发生了反应
D.不能用磁铁将铁粉从反应后的固体中分离出来
6.化合价和物质类别是整理元素及化合物知识的两个要素，可表示为“价—类”二维图。铁元素的“价—类”二维图如图所示，下列说法中正确的是( )
A.工业上用CO还原炼铁，该反应为置换反应
B.中铁元素为+4价
C.维生素C能使转化为，该过程中维生素C做还原剂
D.浊液露置于空气中，由白色立即变为红褐色
7.易拉罐的主要成分为铝合金，其中以铝铁合金和铝镁合金最为常见。现取几小块易拉罐碎片进行下列实验，其中实验方案与对应的现象、结论均正确的是( )
选项 实验方案 现象、结论
A 加入盐酸 产生无色气体，含铝、铁、镁三种元素
B 加入NaOH溶液 有无色气体产生，含有镁、铝两种元素
C 加入盐酸后，所得溶液中再加入少量NaOH溶液 产生白色沉淀，含有镁元素
D 用盐酸溶解并放置一会儿后，加入KSCN溶液 溶液呈血红色，含有铁元素
A.A B.B C.C D.D
8.按下图所示的方法进行实验，下列说法错误的是( )
A.①中反应的离子方程式为
B.②中加入KSCN溶液后溶液不变红
C.③中加入新制氯水后溶液变红
D.氧化性：
9.用铁泥（主要成分为和少量Fe）制备超顺磁性纳米（平均直径为25 nm）的流程如图所示。
下列叙述不正确的是( )
A.滤液A中含有和
B.步骤②中，主要反应的离子方程式是
C.步骤④中，反应完成后剩余的无须除去
D.步骤⑤中，为了验证得到的固体是超顺磁性的粒子，可将其均匀分散在水中，做丁达尔效应实验
10.易潮解、易升华，实验室制备的装置如图所示（加热和夹持装置已略去）。下列说法中正确的是( )
A.导管g的作用是平衡气压，使分液漏斗中的液体顺利流下
B.溶液X和溶液Y分别为浓硫酸和饱和食盐水
C.直接用E接收产物比用导管连接D、E的优点是可防止堵塞
D.出于简化装置的目的，F可拆除
11.中学化学中几种常见物质的转化关系如下图所示。A为常见金属单质，将D的浓溶液滴入氨水中可以得到红褐色沉淀E。请回答下列问题。
（1）写出物质F的化学式：________。
（2）B、F都可用于工业上冶炼金属铁，以B为原料冶炼铁的原理是________（用化学方程式表示），若有1.5 mol B参加反应，则转移电子的物质的量是________；写出F的另一种用途：________。
（3）写出下列过程的离子方程式。
A→C：________；
D>E：________。
（4）电路板制造工艺中，用D的溶液刻蚀铜箔，用离子方程式表示该反应原理：________。
12.中医药典记载黑木耳具有“和血养营”功效。某实验小组称取一定量黑木耳以检验黑木耳中含有铁元素，并测定铁元素含量。实验过程如图甲所示：
Ⅰ.定性检验
（1）“灼烧”时，用于盛装黑木耳的仪器是________。
（2）A同学往“酸浸”所得溶液中加入高锰酸钾溶液，发现溶液的紫红色褪去，因此得出“此酸浸溶液中含”的结论。B同学不赞同A同学的观点，B同学的理由是________。
Ⅱ.定量分析1一高锰酸钾滴定法
（3）取一定量待测液，利用盐酸羟胺（在溶液中可完全电离出与）将溶液中还原为，同时产生一种无污染的气体，该反应的离子方程式为______________；再利用高锰酸钾溶液氧化，根据消耗的高锰酸钾溶液的体积计算铁元素含量。
（4）下列配制一定物质的量浓度的高锰酸钾溶液时的操作，会使铁元素含量测量值偏高的是_______（填序号）。
（4）下列配制一定物质的量浓度的高锰酸钾溶液时的操作，会使铁元素含量测量值偏高的是______（填序号）。
A.没有进行洗涤操作
B.定容时俯视容量瓶的刻度线
C.摇匀后发现液面低于容量瓶刻度线，再滴加蒸馏水至刻度线
D.转移洗涤液时洒到容量瓶外，继续用该未清洗的容量瓶重新配制
Ⅲ.定量分析2一吸光度法
（5）取10 mL待测液，利用吸光度法测得其吸光度为0.600（吸光度与的浓度关系如图乙所示）。该黑木耳配制的100 g溶液中铁元素的质量（溶液密度为）=______mg。
13.某合金废料主要含铁、铜、铝，为从合金废料中得到和金属Cu等，某化学兴趣小组按如图工艺流程进行实验（杂质不与稀硫酸反应）。
（1）固体A主要含有的物质是_______。
（2）B→C发生反应的离子方程式为______________，溶液C中的阳离子主要有_______。
（3）若D为NaOH，则溶液E中铝元素的存在形式是_______（填化学式）。
（4）灼烧沉淀F时所用主要仪器之一是_______（填字母）。
A.蒸发皿 B.烧杯 C.坩埚 D.试管
（5）工业上可通过、碳和在高温条件下反应得到氮化铝（AlN），同时生成一种常见气体G，若该反应每转移个电子，有0.25 mol气体G生成，则该反应的化学方程式为________。
（6）下表是一些金属熔点的数据。
金属 铝 锌 锡 铅 铋 镉
熔点/℃ 660 419.6 231.9 327.5 271.3 320.9
铝锡合金中某种金属的质量分数与合金的熔点有如图所示的关系，其中横坐标表示的是_______的质量分数；当合金熔点最低时，合金中铝与锡的质量比为_______。
14.铁及其化合物在日常生活中应用广泛。
Ⅰ.用不含的溶液与用不含的蒸馏水配制的NaOH溶液反应，可以制得白色的沉淀。
（1）除去蒸馏水中溶解的氧气常采用_________的方法。
（2）生成白色沉淀的操作是用长滴管吸取不含的NaOH溶液，插入不含的溶液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是_______。
（3）写出在空气中转化为的化学方程式：_______。
Ⅱ.利用绿矾制备还原铁粉的工业流程如图所示：
（4）干燥过程主要是为了脱去游离水和结晶水，过程中会有少量在空气中被氧化为FeOOH，该反应的化学方程式为________。
（5）取12.49 g干燥后的样品，焙烧，最终得到6.16 g还原铁粉，则样品中杂质FeOOH的质量为_______。
Ⅲ.化合物M是某种具有磁学性质的新型电子材料的主要成分，由两种元素组成。为了研究其组成，设计如下实验：
已知气体甲可使湿润的红色石蕊试纸变蓝。
（6）M的化学式为________，甲的分子式为______。
（7）高温条件下，丁与甲反应生成两种单质和水，该反应的化学方程式为_________。
15.铁及其化合物有丰富多彩的化学性质，其常见的化合价有0、+2、+3，某化学兴趣小组进行了一系列有关铁及其化合物的实验。
（1）利用如图装置进行“铁与水反应”的实验，并检验产物。
①a仪器名称是______。B中反应的化学方程式为______。
②虚线框C处的装置用来检验生成的气体，实验时将螺旋状铜丝加热变黑后再趁热迅速伸入试管中，应该选择装置______（填“甲”或“乙”）。
③取B中硬质玻璃管反应后样品少许，加入足量的盐酸得到溶液b，向溶液b滴加KSCN溶液，溶液不变红色，说明______。
（2）铁是人体内含量最多的必需微量元素，缺铁性贫血患者应补充含的盐。硫酸亚铁是一种补铁剂，某兴趣小组利用经过初步处理的含有的废液制备硫酸亚铁晶体的流程如下：
①加入饱和溶液后，得到白色沉淀，则操作1为______，若溶液浓度偏低可能会形成胶体，验证的原理为______。
②加入铁粉的作用是______。
③测定废液中的浓度可使用已知浓度的酸性高锰酸钾溶液，请写出其反应的化学方程式：______。
答案以及解析
1.答案：C
解析：红瓦的主要成分为氧化铁，青瓦的主要成分为氧化亚铁，成分不同是由不同的烧制工艺所造成的，红瓦是自然冷却，而青瓦是浇水冷却，C项正确。
2.答案：D
解析：铁在干燥的空气中不能剧烈燃烧，只有在纯氧中才能剧烈燃烧，A错误；铁与盐酸反应生成氯化亚铁（）和氢气，而不是氯化铁（）和氢气，B错误；铁丝与硫酸铜溶液发生置换反应生成硫酸亚铁和红色单质铜，表面出现的红色物质不是铁锈，而是单质铜，C错误；刀片、枪筒等表面发蓝色光泽的物质就是经过烤蓝处理后得到的致密氧化膜，用以防止刀片、枪筒等生锈，D正确。
3.答案：B
解析：钢是含碳量质量百分比介于0.03%~2%之间的铁碳合金，是目前世界上用量最大的合金，A项正确；铜性质较不活泼，能用热还原法冶炼，我国使用最早的合金是青铜，B项错误；不锈钢是一种钴镍合金钢，因为不锈钢不容易生锈，能使用很长时间，经常用来制造医疗器材、厨房用具和餐具等，C项正确；合金与单一成分的金属相比，合金的微观结构发生改变，机械性质发生改变，所以合金的强度、硬度一般比组成合金的各成分金属的高，D项正确。
4.答案：A
解析：氧化亚铁与稀盐酸反应的离子方程式为，所给方程式不符合客观事实，B项错误；四氧化三铁与稀硫酸反应的离子方程式为，C项错误；正确的离子方程式应为，D项错误。
5.答案：C
解析：为了防止Fe被氧气氧化，应先点燃a处的酒精灯，使水蒸气充满整个试管，再点燃b处酒精灯，使Fe与水蒸气发生反应，A项正确；湿棉花含有大量的水分，当加热时会产生水蒸气与铁发生反应，B项正确；水蒸气进入肥皂液中也会产生气泡，因此不能根据肥皂液冒气泡来证明铁与水蒸气发生了反应，C项错误；Fe与水蒸气在高温下反应得到，Fe、都会被磁铁吸引，故不能用磁铁将铁粉从反应后的固体中分离出来，D项正确。
6.答案：C
解析：用CO还原，反应物中没有单质，故该反应不是置换反应，A项错误；中部分铁元素显+3价，部分铁元素显+2价，B项错误；维生素C能使转化为，Fe元素的化合价降低，被还原，则维生素C表现出还原性，做还原剂，C项正确；浊液露置于空气中，白色絮状沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，D项错误。
7.答案：D
解析：铝、铁、镁三种金属都能与盐酸反应产生无色气体，因此不能得出含铝、铁、镁三种元素的结论，A项错误；镁、铝两种金属中只有铝能与NaOH溶液反应产生无色气体，不能判断是否含有镁元素，B项错误；氢氧化镁与氢氧化铝均为白色沉淀，C项错误；用盐酸溶解后，在空气中易被氧化成，加入KSCN溶液后，溶液呈血红色，D项正确。
8.答案：A
解析：①中反应的离子方程式为，A项错误；①中为过量铁粉与反应，则②中无，故加入KSCN溶液后溶液不变红，B项正确；②中含有和，③中滴加新制氯水后，被氧化为，则溶液变红，C项正确；同一个氧化还原反应中，氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性，则由③可知氧化性：，由①可知氧化性：，D项正确。
9.答案：C
解析：滤液A中的溶质为氯化铁、氯化亚铁、过量的HCl，加入铁粉，还原铁离子同时除去过量的HCl，过滤出过量的铁，滤液B中的溶质为氯化亚铁，加入氢氧化钠溶液，生成浊液，向浊液中加入溶液氧化，反应完成后需再加热一段时间除去剩余，再与氯化亚铁加热搅拌发生反应生成，过滤、洗涤、干燥得产品超顺磁性纳米。步骤④中，为防止多余的在步骤⑤中继续氧化+2价铁元素，反应完成后需再加热一段时间除去剩余的，C项错误。
10.答案：AC
解析：导管g的作用是平衡气压，保证液体顺利滴下，A正确；为得到干燥纯净的，应先用饱和食盐水除去HCl，再通过浓硫酸干燥气体，B错误；E与D相连，可防止堵塞，C正确；易潮解，而F中的浓硫酸起到干燥的作用，防止G中水蒸气进入D中，不能拆除，D错误。
11.答案：（1）
（2）；12 mol；制造红色油漆、涂料（答案合理即可）
（3）；
（4）
解析：（1）将D的浓溶液滴入氨水中可以得到红褐色沉淀，可知E为，从而可知A为Fe，B为，C为，C→D过程中Fe元素的化合价由+2价变为+3价，被氧化，不稳定，加热易分解，所以F为。
（2）工业上用炼铁的化学方程式为，该反应中Fe元素的平均化合价从价降低到0价，故参加反应时转移电子的物质的量为；已知F为为红色粉末，可用于制造红色油漆、涂料等。
（3）A→C为Fe与盐酸的反应，对应的离子方程式为个；D→E对应的离子方程式为。
（4）电路板制造工艺中，用溶液刻蚀铜箔发生的反应为，其离子方程式为。
12.答案：（1）坩埚
（2）溶液中的氯离子会与酸性高锰酸钾溶液反应，使紫红色褪去
（3）
（4）AC
（5）0.336
解析：（1）“灼烧”使用的仪器为坩埚。
（2）由题图甲可知，“酸浸”所得溶液中含有，酸性条件下，也可将还原，故不能根据溶液的紫红色褪去，判断“酸浸”溶液中含。
（3）盐酸羟胺将溶液中还原为，同时产生一种无污染的气体，由得失电子守恒和元素守恒可知，该气体为，盐酸羟胺中N为-1价，根据氧化还原反应配平可得，该反应的离子方程式为。
（4）没有进行洗涤操作，会导致高锰酸钾溶液浓度偏低，滴定时消耗高锰酸钾溶液的体积偏大，铁元素含量测量值偏高，A符合题意；定容时俯视容量瓶的刻度线，会导致高锰酸钾溶液体积偏小，浓度偏高，滴定时消耗高锰酸钾溶液的体积偏小，铁元素含量测量值偏低，B不符合题意；摇匀后发现液面低于容量瓶刻度线，再滴加蒸馏水至刻度线，会导致高锰酸钾溶液浓度偏低，滴定时消耗高锰酸钾溶液的体积偏大，铁元素含量测量值偏高，C符合题意；转移洗涤液时洒到容量瓶外，继续用该未清洗的容量瓶重新配制，会导致高锰酸钾溶液浓度偏高，滴定时消耗高锰酸钾溶液的体积偏小，铁元素含量测量值偏低，D不符合题意。
（5）取待测液，利用吸光度法测得其吸光度为0.600，由题图乙可知，对应的，溶液密度为，所以溶液中铁元素的质量为。
13.答案：（1）Cu（或铜）
（2）；和
（3）
（4）C
（5）
（6）锡；2:3
解析：（5）工业上可通过、碳和在高温条件下反应得到AlN，同时生成一种常见气体G，若该反应每转移个电子，有0.25 mol气体G生成，说明碳的化合价升高为+2，G是CO，则该反应的化学方程式为。
（6）根据图及表中数据可知，当质量分数为0时的熔点比质量分数是1时的熔点高，铝的熔点高于锡的熔点，所以质量分数为0的熔点对应的金属是铝，质量分数为1的熔点对应的金属是锡，所以横坐标表示的是锡的质量分数；当合金的熔点最低时，锡的质量分数是0.6，所以合金中铝与锡的质量比为。
14.答案：Ⅰ.（1）加热煮沸
（2）避免生成的沉淀接触
（3）
Ⅱ.（4）
（5）0.89 g
Ⅲ.（6）；
（7）
解析：Ⅰ.（1）除去蒸馏水中溶解的常采用加热煮沸的方法。
（2）为避免生成的沉淀接触，可用长滴管吸取不含的NaOH溶液，插入不含的溶液液面下，再挤出NaOH溶液。
Ⅱ.（5）还原铁粉的物质的量为。设样品中的物质的量为x，FeOOH的物质的量为y，则，解得，则样品中杂质FeOOH的质量为。
Ⅲ.气体甲可使湿润的红色石蕊试纸变蓝，则甲是氨气，说明化合物M含有N元素；由白色沉淀乙红褐色沉淀丙可知，化合物M含有Fe元素，乙是，丙是，丁是。
（6）由以上分析可知，化合物M由N、Fe两种元素组成，的质量是14,40 g，则Fe元素的质量是，N元素的质量是，Fe、N元素的原子的物质的量之比为，则M的化学式是。
15.答案：（1）①干燥管；；②乙；③装置B中的铁粉过量，溶液b中的被铁粉还原了，溶液中不含有
（2）①过滤丁达尔效应；②防止被氧化；③
解析：（1）②氢气的密度比空气小，所以虚线框C处的装置应该选择用乙。
（2）①加入饱和溶液后，得到白色沉淀，则操作1为过滤；验证胶体的原理是丁达尔效应。②很不稳定，容易被氧化，所以需加入铁粉防止被氧化。③与反应时，被氧化为，被还原为，根据得失电子守恒和原子守恒，可得反应的化学方程式。
