1、第一节 铁及其化合物(基础)第1课时一、选择题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.Fe2O3C.Fe3O4 D.Fe(OH)32. (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218,该氧化物的化学式可能是 ()A.FeO B.Fe2O3C.Fe3O4 D.Fe4O53.铁屑溶于
2、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)3Fe2O3 B.Fe(OH)2Fe2O3C.Fe(OH)2Fe(OH)3 D.Fe(OH)2Fe3O4二、非选择题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、(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FeOB.CD溶液的颜色变化:浅绿色棕黄色C.的离子方程式:Fe+2Fe3+3Fe2+D.的离子方程式:4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(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
4、 g Fe和Fe2O3的混合物,加入150 mL足量的稀硫酸,在标准状况下收集到1.12 L H2,向反应后的溶液中滴加KSCN溶液不变红。为中和过量的H2SO4,并使铁元素全部转化为Fe(OH)2沉淀,恰好消耗了200 mL 3 molL-1的NaOH溶液,则该稀硫酸的物质的量浓度为()A.2.25 molL-1 B.2 molL-1C.3 molL-1 D.0.6 molL-12.现有一定量FeO、Fe2O3的混合物,在足量H2气流中加热充分反应,冷却后称得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 molL-1盐酸的体积至少为()A.0.0
5、5 LB.0.1 LC.0.2 LD.1 L3. (2019扬州高一检测)聚合硫酸铁Fex(OH)y(SO4)z(铁元素化合价为+3)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:称取一定质量的聚合硫酸铁配成100.00 mL的溶液。准确量取25.00 mL溶液,加入盐酸酸化的BaCl2溶液至沉淀完全,过滤、洗涤、干燥至恒重,得到白色固体6.99 g。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xyz的值为()A.685B.425C.112 D.635二、非选择题(本题包括1小题,共1
6、5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Cu2O和O2,Fe2O3在高温下可分解为FeO和O2吗?(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。你认为哪种说法正确?若有一黑色粉末,你如何鉴别是铁粉,还是Fe3O4粉末？若有一黑色粉末,为Fe和Fe3O4的混合物,你如何证明其中有Fe3O4？(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Fe2O3高温灼烧,看灼烧前后颜色是
7、否变化。B:将Fe2O3高温灼烧,看灼烧前后质量是否变化。方法A中,如果高温灼烧后颜色由红棕色变为黑色,说明Fe2O3确实发生了变化。能说明生成的一定为FeO吗?说明理由。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109,但是,实验结果为固体灼烧前后质量比为3029,则高温灼烧后生成物是什么?参考答案一、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.FeOB.Fe2O3C.Fe3O4 D.Fe(OH)
8、3【解析】选C。根据磁谱仪所用物质具有磁性确定为Fe3O4。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+H2SO4FeSO4+H2;氯水呈酸性、强氧化性,可以和铁反应;铁与硫酸铜发生置换反应:Fe+CuSO4FeSO4+Cu;铁与氢氧化钠溶液不发生反应,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218,该氧化物的化学式可能是()A.FeOB.Fe2O3C.Fe3O4D.Fe4O5【解析】选C。根据n=mM,n(Fe)n(O)
9、=2156816=34,则化学式为Fe3O4。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)3Fe2O3B.Fe(OH)2Fe2O3C.Fe(OH)2Fe(OH)3D.Fe(OH)2Fe3O4【解析】选B。铁与稀硫酸反应生成FeSO4,再与过量氨水反应生成白色沉淀Fe(OH)2,在空气中加热Fe(OH)2,铁元素被氧化为+3 价,最后所得红棕色残渣为Fe2O3。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
10、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
11、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
12、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H2中的水蒸气(5) 验纯防止H2不纯而发生爆炸【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FeOB.CD溶液的颜色变化:浅绿色棕黄色C.的离子方程式:Fe+2Fe3+3Fe2+D.的离子方程式:4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3【解析
13、】选B。由“红褐色固体”可知F是Fe(OH)3,从而得出A为Fe,“黑色晶体”B为Fe3O4,继而推出C为FeCl2,D为FeCl3,E为Fe(OH)2,故A错,B正确。的离子方程式为Fe+2Fe3+3Fe2+,的离子方程式为2Fe2+Cl22Fe3+2Cl-,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Fe2O3的混合物,加入150 mL足量的稀硫酸,在标准状况下收集到1.12 L H2,向反应后的溶液中滴加KSCN溶液不变红。为中和过量的H2SO4,并使铁元素全部转化为Fe(OH)2
14、沉淀,恰好消耗了200 mL 3 molL-1的NaOH溶液,则该稀硫酸的物质的量浓度为()A.2.25 molL-1B.2 molL-1C.3 molL-1D.0.6 molL-1【解析】选B。Fe和Fe2O3的混合物与稀硫酸反应,Fe和Fe2O3均无剩余,且有H2生成,说明反应生成FeSO4,为了中和过量的硫酸,并且使FeSO4完全转化成Fe(OH)2,共消耗3 molL-1的NaOH溶液200 mL,说明反应后的溶液溶质只有Na2SO4,根据硫酸根守恒,则n(H2SO4)=n(Na2SO4),根据钠离子守恒,则n(Na2SO4)=12n(NaOH),则有:n(H2SO4)=n(Na2SO
15、4)=12n(NaOH)=123 molL-10.2 L=0.3 mol,故该硫酸的物质的量浓度为c(H2SO4)=0.3mol0.15 L=2 molL-1。2.现有一定量FeO、Fe2O3的混合物,在足量H2气流中加热充分反应,冷却后称得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 molL-1盐酸的体积至少为()A.0.05 LB.0.1 LC.0.2 LD.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)=0.8 g16 gmol-1=0.05 mol。原混合物与盐酸反应,生成氯化物和水,则n(Cl-)
16、=2n(O)=0.05 mol2=0.1 mol,则n(HCl)=0.1 mol,需1 molL-1盐酸的体积至少为0.1mol1molL-1=0.1 L。3. (2019扬州高一检测)聚合硫酸铁Fex(OH)y(SO4)z(铁元素化合价为+3)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:称取一定质量的聚合硫酸铁配成100.00 mL的溶液。准确量取25.00 mL溶液,加入盐酸酸化的BaCl2溶液至沉淀完全,过滤、洗涤、干燥至恒重,得到白色固体6.99 g。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
17、。该聚合硫酸铁组成中xyz的值为()A.685B.425C.112D.635【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(SO42-)=6.99 g233 gmol-1=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+)=1.92 g2160 gmol-1=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xyz的值为425。二、非选择题
18、(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Cu2O和O2,Fe2O3在高温下可分解为FeO和O2吗?(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。你认为哪种说法正确?若有一黑色粉末,你如何鉴别是铁粉,还是Fe3O4粉末?若有一黑色粉末,为Fe和Fe3O4的混合物,你如何证明其中有Fe3O4?(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Fe2O3高温
19、灼烧,看灼烧前后颜色是否变化。B:将Fe2O3高温灼烧,看灼烧前后质量是否变化。方法A中,如果高温灼烧后颜色由红棕色变为黑色,说明Fe2O3确实发生了变化。能说明生成的一定为FeO吗?说明理由。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109,但是,实验结果为固体灼烧前后质量比为3029,则高温灼烧后生成物是什么?【解析】(1)铁的氧化物中Fe2O3为红棕色,B的说法是错误的。可以利用Fe、Fe3O4与稀盐酸或稀硫酸反应现象的不同来鉴别两种物质。检验Fe和Fe3O4的混合物中Fe3O4的存在,实质是检验混合物中O的存在,可以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
20、检验产物中是否有水或二氧化碳产生。(2)方法A中,如果高温灼烧后颜色由红棕色变为黑色,说明Fe2O3确实发生了变化。但不能说明生成的一定为FeO,因为若生成Fe3O4,颜色也由红棕色变为黑色。方法B中,如果发生了预期的反应,固体高温灼烧后由Fe2O3变为FeO,质量比应为109。若固体灼烧前后质量比为3029,则高温灼烧后的生成物是Fe3O4。答案:(1)A 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Fe3O4(其他合理答案亦可)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
21、测有二氧化碳产生(其他合理答案亦可)(2)不能也可能为Fe3O4Fe3O4【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。 11 / 11
