1、 1 3.1.1 铁的单质及其氧化物铁的单质及其氧化物 一、选择题(每小题 4 分，共 48 分，每小题只有一个正确选项) 1. 将 0.4 g 的铁的氧化物用足量的 CO 还原，把生成的二氧化碳完全通入足量的石灰水中得到 0.75 g 固体沉淀，则铁的氧化物的化学式为( B ) AFeO BFe2O3 CFe3O4 DFeO、Fe2O3 解析：用氧元素质量分数处理：COCO2CaCO3O n(CaCO3)n(O)0.007 5 mol。m(O)0.12 g。 w(O)0.12 g0.4 g100%30%， FeO 中 w(O)22.2%，Fe2O3中 w(O)30%，Fe3O4中 w(O)2
2、7.59%。 2. 四种黑色粉末氧化铜、氧化亚铁、二氧化锰、石墨粉，只需加入一种试剂即可将它们区别开来，这种试剂是( C ) A氢氧化钠溶液 B稀硫酸 C浓盐酸 D蒸馏水 解析：浓盐酸与氧化亚铁反应形成浅绿色溶液，与氧化铜反应形成蓝色溶液，与二氧化锰加热产生黄绿色有刺激性气味的氯气，与石墨粉不反应。 3. 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 218，关于该物质的下列说法中不正确的是( C ) A铁元素与氧元素物质的量比为 34 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 解析：由铁元素与氧元素的质量之比为 218，求得铁元素与氧元素的物质
3、的量之比为34，该物质可能为 Fe3O4；若 FeO 与 Fe2O3混合物的物质的量比为 11 时，混合物中铁元素与氧元素的物质的量比为 34，该物质可能为混合物。 4. 有关铁的氧化物的说法中，不正确的是( D ) A赤铁矿主要成分是 Fe2O3，Fe2O3是红棕色的，常用作红色油漆和涂料 BFe3O4是黑色晶体，其中13的铁显2 价，23的铁显3 价 2 CFeO、Fe2O3、Fe3O4都不溶于水，但都能和盐酸反应生成相应的盐 DFeO 不稳定，在空气中加热迅速被氧化成 Fe2O3 解析：FeO 不稳定，在空气里受热迅速被氧化成 Fe3O4。 5. 下列物质反应后一定有3 价铁生成的是(
4、B ) 过量的 Fe 与 Cl2反应 Fe 与过量稀硫酸反应 FeCl2溶液中通入少量 Cl2 Fe 和 Fe2O3的混合物溶于盐酸中 A只有 B只有 C只有 D全部 解析：中的 Cl2氧化性强，它能将铁氧化为3 价，由于不是在溶液中反应，因此过量的铁不会将氯化铁还原。中 Fe 与稀硫酸反应只能生成 Fe2。在溶液中 Fe2被 Cl2氧化生成 Fe3。中首先发生 Fe 与盐酸生成 FeCl2、Fe2O3与盐酸生成 FeCl3的反应，但题中未给出反应物间相对量的关系，若铁是足量的，则能将生成的 FeCl3全部还原为 FeCl2。 6. 有一铁的氧化物样品，用 5 mol L1的盐酸 140 mL
5、 恰好完全溶解，所得溶液还能与通入的 0.56 L 氯气(标准状况)反应，使 Fe2全部转化为 Fe3，则此氧化物为( D ) AFe2O3 BFe3O4 CFe4O5 DFe5O7 解析：n(Cl)5 mol L10.14 L20.56 L22.4 L mol10.75 mol；n(H)5 mol L10.14 L0.7 mol，所以nFenO13nCl12nH130.75 mol120.7 mol57，即该氧化物的化学式为 Fe5O7。 7. 向一定量的 Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入 100 mL 浓度为 1.0 mol L1的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出 224 mL 的气
6、体(标准状况)，所得溶液中加入 KSCN 溶液后无血红色出现。若用足量的 CO 在高温下还原相同质量的此混合物，能得到铁的质量是( C ) A. 11.2 g B. 5.6 g C. 2.8 g D. 1.4 g 解析：混合物与盐酸反应，涉及的化学方程式有： Fe2HClFeCl2H2 FeO2HCl=FeCl2H2O Fe2O36HCl2FeCl33H2O Fe2FeCl33FeCl2 由题意“恰好使混合物完全溶解”及“加入 KSCN 溶液后无血红色出现。”可知溶液中 3 无 Fe3， 为 FeCl2溶液， 即 Fe、 FeO、 Fe2O3中的 Fe 全部转化到 FeCl2中。 因 n(Cl
7、)0.1 L1.0 mol L10.1 mol，所以 n(Fe)0.05 mol，则 m(Fe)0.05 mol56 g mol12.8 g。 8. 铁的下列性质中不属于纯铁的物理性质是( D ) A质软 B银白色 C能导电 D易生锈 解析：铁质软，铁为银白色，铁能导电，属于铁的物理性质；铁生锈是铁与空气中的氧气和水反应，是化学性质，D 项符合。 9. 下列说法中正确的是( D ) A铁在干燥的空气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色的 Fe3O4 B铁跟盐酸反应生成氯化铁和氢气 C铁丝浸入硫酸铜溶液中片刻，取出，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的氧化膜以防止铁生锈 解析
8、：A 项，由于空气中的氧气含量较少，所以铁丝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； B 项， 铁跟盐酸发生置换反应， 放出氢气， 同时生成氯化亚铁(FeCl2)，而不是氯化铁(FeCl3)；C 项，铁丝跟硫酸铜反应置换出铜，所看到铁丝表面的红色物质是铜，不是铁锈； D 项， 刀片、 枪筒表面发蓝色光泽的黑色物质就是经过烤蓝加工得到的致密氧化膜，用以防止刀片、枪筒生锈。 10. 关于氧化铁和氧化亚铁的下列叙述中不正确的是( C ) A都是碱性氧化物 B都能与酸反应生成盐和水 C都能与水反应生成氢氧化物 D都能被一氧化碳还原为铁 解析：氧化铁和氧化亚铁都是不溶于水的碱性氧化物，都不
9、能与水反应生成氢氧化物，都能与酸反应生成相应的盐和水，都具有氧化性，被氢气、一氧化碳、金属铝等还原剂还原为铁单质。 11. 下列氯化物既能由金属和氯气直接化合制得， 又能由金属和盐酸反应制得的是( C ) ACuCl2 BFeCl2 CNaCl DFeCl3 解析：A.铜与盐酸不反应，A 错误，B.铁与氯气反应生成氯化铁，与盐酸反应生成氯化亚铁，B 错误；C.钠与氯气或与盐酸反应均生成氯化钠，C 正确；D.根据 B 中分析可知 D 错误；答案选 C。 12. 铁的常见化合物有2 价和3 价。据研究，铁在浓 HNO3中发生钝化时，可生成一 4 种化学式为 Fe8O11的化合物，它可以看作是由 F
10、eO 和 Fe2O3组成的复杂氧化物。该化合物可以表示为( B ) AFeO 3Fe2O3 B2FeO 3Fe2O3 CFeO 2Fe2O3 D2FeO Fe2O3 解析：化合物 Fe8O11可以看作是由 FeO 和 Fe2O3组成的复杂氧化物，设化学式为nFeO mFe2O3，则 n2m8，n3m11，解得 n2，m3，该化合物可以表示为 2FeO 3Fe2O3，故 B项正确。 二、非选择题(共 52 分) 13. (10 分)如图是制取无水氯化铁的实验装置图。请回答下列问题： 已知：氯化铁易潮解。 (1)烧瓶中发生反应的化学方程式是 MnO24HCl(浓)=MnCl2Cl22H2O； (2
11、)B 瓶中的溶液是饱和食盐水，C 瓶中溶液的作用是除水蒸气。 (3)干燥管 E 中盛有碱石灰，其作用是吸收多余的氯气并防止空气中水蒸气进入。 (4)开始实验时，应先点燃 A(填字母)处的酒精灯。 解析：(1)装置 A 制取氯气，则烧瓶中发生反应的化学方程式是 MnO24HCl(浓)=MnCl2Cl22H2O；(2)生成的氯气中含有水蒸气和氯化氢，需要除去，则 B 瓶中的溶液是饱和食盐水，除去氯气，C 瓶中溶液是浓硫酸，作用是除水蒸气；(3)氯化铁易潮解，需要防止空气中的水蒸气进入 D 中，同时还需要吸收氯气，防止污染空气，则干燥管 E 中盛有碱石灰的作用是吸收多余的氯气并防止空气中水蒸气进入。
12、(4)装置中含有空气，在加热的条件下能与铁反应，需要首先排尽装置中的空气，所以开始实验时，应先点燃 A 处的酒精灯。 14. (10 分)为了探究铁、铜及其化合物的性质，某同学设计并进行了下列实验。 5 已知：3Fe(s)4H2O(g)=高温Fe3O4(s)4H2(g)。请回答： (1)虚线框处宜选择的装置是乙(填“甲”或“乙”)；实验时应将螺旋状铜丝加热，变黑后再趁热迅速伸入所制得的纯净氢气中，观察到的实验现象是铜丝由黑变红，试管壁有水珠。 (2)实验后，取硬质玻璃管中适量的固体，用一定浓度的盐酸溶解，滴加 KSCN 溶液，没有出现血红色，说明该固体中没有3 价的铁，判断结论是否正确并说明理
13、由不正确，因为铁过量时会发生反应：Fe2Fe3=3Fe2。 解析：(1)H2的密度比空气小，应用向下排空气法收集，故选乙；铜丝表面的 CuO 与 H2发生反应：CuOH2=CuH2O，故可观察到铜丝由黑变红，试管壁有水珠。(2)Fe3O4中含有三价铁，溶于盐酸后生成 Fe3，若剩余的铁单质足量，将 Fe3全部还原成了 Fe2，则滴加 KSCN 溶液后自然不会出现血红色。 15. (16 分)已知红热的铁能与水蒸气反应生成氢气。现用如图所示装置进行铁在高温下与水蒸气反应的实验，并用简单的方法收集、检验生成的氢气。请回答下列问题： (1)写出铁在高温下与水蒸气反应的化学方程式：3Fe4H2O(g)
14、=高温Fe3O44H2。 (2)干燥管 C 中盛放的药品是碱石灰(答案合理即可)；干燥管的 n(填“m”或“n”)端与 g 导管相连接。 (3)在 D 处画出用试管收集氢气的装置图(所需其他仪器自行选择)。 答案： (4)怎样用简单的方法检验收集到的气体是氢气？简述实验操作步骤和现象：用拇指堵住 6 试管口，试管口向下，靠近酒精灯火焰，松开拇指，发出爆鸣声，说明收集到的气体是 H2。 解析： (3)考虑到 H2的密度比空气小， 可采用向下排空气法收集 H2。 (4)检验 H2可采用“爆鸣”实验。 16. (16 分)2019 年 3 月 21 日，在珀斯举行的全球铁矿石及钢铁预测会议上，铁矿石
15、分析师莫里表示：中国铁矿石的年进口量可能在五年内从目前的约 10 亿吨降至约 6 亿吨，降幅达40%。铁矿石的自给自足，为我们经济的持续发展提供了强大动力。铁矿石主要成分为铁的氧化物(设杂质中不含铁元素和氧元素，且杂质不与 H2SO4反应)。某研究性学习小组对某铁矿石中铁的氧化物的化学式进行探究。 探究目的：铁矿石中含氧量的测定 步骤： 按如图组装仪器，检查装置的气密性； 将 5.0 g 铁矿石放入硬质玻璃管中，装置 B、C 中的药品如图所示(夹持仪器均省略)； 从左端导气管口处不断地缓缓通入 H2， 待 C 装置出口处 H2验纯后， 点燃 A 处酒精灯； 充分反应后，撤掉酒精灯，再持续通入氢
16、气至完全冷却。 问题： (1)装置 C 的名称为球形干燥管，装置 C 的作用为防止空气中的水蒸气和 CO2进入 B 中，影响测定结果。 (2)若将 H2换成 CO，则还需补充尾气处理装置。 (3)测得反应后装置 B 增重 1.35 g，则铁矿石中氧的百分含量为 24%。 (4)通过小组活动，设计铁矿石中铁含量测定，写出测定方案，分小组讨论。 答案：参考方案： 7 (5)根据(3)中数据，假设该小组测定的铁矿石中铁含量为 70%，通过计算确定该矿石中铁的氧化物的化学式。 答案：Fe5O6(过程见解析) 解析：(1)由题意可知，该装置要定量测定反应产生的水来计算含氧量，但空气中的水蒸气和 CO2会进入 B 中，影响测定结果，为消除干扰，在反应装置末端增加装置 C，以防止空气中的水蒸气和 CO2进入 B 中。 (2)CO 有毒，还需补充尾气处理装置。 (3)反应后B装置增重1.35 g， 即生成水1.35 g， 则铁矿石中氧的百分含量为1.35 g16185.0 g100%24%。 (4)铁矿石中铁含量测定： (5)铁元素的质量分数是 70%，氧元素的质量分数是 24%，所以 100 g 铁矿石中，铁元素的质量是 70 g，氧元素的质量是 24 g，铁元素和氧元素的物质的量之比为7056241656，铁的氧化物的化学式为 Fe5O6。
