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课时跟踪检测（十六） 铁单质及其氧化物
A级—学业水平考试达标练
1．铁是一种应用广泛的金属。下列有关铁的说法正确的是( )
A．铁与盐酸反应生成氯化铁和氢气
B．常温下铁在浓硫酸中钝化
C．铁在氧气中燃烧生成物为三氧化二铁
D．纯铁(块状)是黑色金属
解析：选B 铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，A错误；在常温下铁遇浓硫酸表面被氧化产生一层致密的氧化物保护膜，故在浓硫酸中钝化，B正确；铁在氧气中燃烧生成物为四氧化三铁，C错误；纯铁(块状)是银白色金属，D错误。
2．互联网上报道，目前世界上有近20亿人患有缺铁性贫血。这里的“铁”是指( )
A．铁元素 B．铁单质
C．四氧化三铁 D．三氧化二铁
解析：选A 由所学知识可知人体中的铁元素是以化合态形式存在的，这里的铁是指铁元素。
3．关于实验室铁和稀盐酸反应的描述正确的是( )
A．这是一个置换反应
B．反应的化学方程式是2Fe＋6HCl===2FeCl3＋3H2↑
C．实验现象是出现气泡，溶液由无色变为棕黄色
D．如果把稀盐酸改为浓盐酸会出现钝化现象
解析：选A 铁和稀盐酸反应时有单质铁参加，有单质氢气生成，该反应属于置换反应， A正确；铁和稀盐酸发生置换反应生成氯化亚铁和氢气，反应的化学方程式是Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，B错误；铁和稀盐酸反应的实验现象是固体溶解，有气泡冒出，溶液由无色变为浅绿色， C错误；铁在浓盐酸中不会出现钝化现象， D错误。
4．高温时铁与水蒸气能发生反应：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，该反应属于( )
A．置换反应 B．分解反应
C．化合反应 D．复分解反应
解析：选A 3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2是单质与化合物反应产生新的单质和新的化合物，该反应是置换反应。
5．下列关于铁的氧化物说法不正确的是( )
A．铁的氧化物通常状况下都是有色固体
B．四氧化三铁是一种复杂的铁的氧化物，它与盐酸反应后的溶液中同时存在Fe2＋和Fe3＋
C．氧化铁是铁锈的主要成分，因此氧化铁俗称为铁锈
D．工业上常使用铁的氧化物做原料冶炼铁
解析：选C 铁的氧化物通常状况下都是有色固体，如氧化铁是红棕色，氧化亚铁和四氧化三铁都是黑色的，A正确；四氧化三铁是一种复杂的铁的氧化物，其中是Fe2＋、是Fe3＋，Fe3O4可看作是由FeO、Fe2O3形成的化合物，它与盐酸反应后的溶液中同时存在Fe2＋和Fe3＋，B正确；铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O，C错误；工业上常使用铁的氧化物做原料用一氧化碳冶炼铁，D正确。
6．关于铁及其化合物的说法错误的是( )
A．自然界中只有化合态铁
B．铁有三种氧化物
C．亚铁离子既有氧化性也有还原性
D．氢氧化铁为红褐色沉淀
解析：选A 自然界中铁元素主要以化合态形式存在，游离态的铁元素主要存在于陨石中，A项错误；铁元素的常见化合价为＋2价、＋3价，铁有三种氧化物：FeO、Fe3O4、Fe2O3，B项正确；亚铁离子中铁元素的化合价为＋2价，Fe2＋既能表现氧化性被还原成Fe，又能表现还原性被氧化成Fe3＋，C项正确；Fe(OH)3为红褐色难溶于水的固体，D项正确。
7．在加热条件下，用普通铁粉和水蒸气反应可得到铁的氧化物，该氧化物是( )
A．FeO B．Fe3O4
C．Fe2O3 D．CuO
解析：选B 高温下，铁和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，反应的化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。
8．下列反应能生成三价铁的是( )
A．铁丝在硫蒸气中燃烧
B．铁与硫酸铜溶液反应
C．铁在氯气中燃烧
D．铁与稀硫酸溶液反应
解析：选C 铁丝在硫蒸气中燃烧生成硫化亚铁，生成的是二价铁，故A错误；铁与硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁和铜，生成的是二价铁，故B错误；铁在氯气中燃烧生成氯化铁，生成的是三价铁，故C正确；铁与稀硫酸溶液反应生成硫酸亚铁和氢气，生成的是二价铁，故D错误。
9．Fe与水蒸气反应实验装置如图所示。
(1)装置A的作用是_________________________________________________________。
(2)B中反应的化学方程式为_______________________________________________。
(3)C的作用是除杂，使用的试剂是_________________________________________。
(4)在D处玻璃管口点燃生成的气体前，必须对该气体进行________。
解析：(1)主体反应中，反应物铁放在装置B的直形玻璃管中，则装置A持续提供水蒸气。(2)加热时，铁与水蒸气反应生成四氧化三铁，则B中的反应为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。(3)主体反应生成的氢气中混有未反应的水蒸气，则C的作用是干燥氢气，可使用碱石灰或P2O5等。(4)在D处玻璃管口点燃生成的氢气之前，必须检验其纯度。
答案：(1)持续提供水蒸气
(2)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
(3)碱石灰(或P2O5等) (4)验纯
10．有A、B、C三种常见的金属单质，A在空气中燃烧生成淡黄色固体；B也能在空气中剧烈燃烧，发出耀眼的白光；C在一定条件下与水蒸气反应生成H2和一种黑色固体。根据以上信息回答下列问题：
(1)写出化学式：A________；B________；C________。
(2)写出化学方程式。
①A在空气中燃烧_________________________________________________________；
②A与水反应____________________________________________________________。
解析：淡黄色固体是过氧化钠，故A是钠；B能在空气中剧烈燃烧，发出耀眼的白光，故B是镁；C在一定条件下与水蒸气反应生成H2和一种黑色固体，故C是铁。
答案：(1)Na Mg Fe
(2)①2Na＋O2Na2O2
②2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
B级—选考等级考试增分练
1．将11.5 g钠、28 g铁分别放入20 mL 1 mol·L－1的盐酸中，结果正确的是( )
A．钠与盐酸反应比铁剧烈，产生的气体多
B．铁与盐酸反应比钠剧烈
C．铁与盐酸反应产生的气体多
D．反应结束时产生的气体一样多
解析：选A 反应的剧烈程度由金属活泼性决定，即钠比铁剧烈，钠、铁物质的量依次为0.5 mol、0.5 mol，盐酸物质的量均为0.02 mol。可见，铁与盐酸反应时过量，生成H2为0.01 mol。而钠先与酸反应，后与水反应，共生成H2 0.25 mol。
2．在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应，可以得到铁的氧化物。该氧化物又可以经过此反应的逆反应生成颗粒很细的铁粉。这种铁粉俗称“引火铁”。请分别用图中示意的两套装置制取上述铁的氧化物和“引火铁”。(装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去)
请填写下列空白：
(1)①试管A中应加入的试剂是________。
②需要加热的装置是________，当实验结束时应该先熄灭________处的酒精灯。
③试管D中收集得到的是____________，C的作用是____________。
(2)①G中应加入的试剂是________。
②试管E中发生反应的化学方程式是_________________________________________。
解析：(1)①根据题干信息可知A中发生的反应为铁在高温下和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，反应的化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，试管A是铁与水蒸气反应的装置，故在A中装的应该是铁粉。②反应需要在高温下进行，则A装置需要加热。又因为需要提供水蒸气，所以B装置还需要加热，当实验结束时应该先熄灭A处的酒精灯，在水蒸气的氛围中冷却。③在反应过程中要生成氢气，氢气不溶于水，所以D是用来收集氢气的，为了防止向试管中通入水蒸气使试管骤冷，引起水的倒流从而在试管和收集气体的试管中间加上了烧瓶，保证实验安全，即C为安全瓶，起防止倒吸的作用。(2)①装置I是用来制取氢气的装置，由于使用的是稀盐酸来制取氢气，所以在产生氢气的同时可能带出部分水蒸气和氯化氢气体，故在U形管中加入固体来干燥气体，吸收氯化氢和水蒸气，所以G中应加入的试剂是碱石灰。②依据装置和实验目的分析，试管E中发生的反应是氢气还原四氧化三铁的反应，反应的化学方程式是Fe3O4＋4H23Fe＋4H2O。
答案：(1)①铁粉 ②AB A ③H2 防倒吸
(2)①碱石灰 ②Fe3O4＋4H23Fe＋4H2O
3．铁是人类目前使用最多的金属，可以形成多种氧化物。某实验小组欲利用氢气还原法测定某铁的氧化物(FexOy)的组成，根据实验内容回答下列问题：
(1)按各部分仪器在该实验中的作用分析：装置E中盛放的药品是________，作用是________________________________________________________________________。
(2)实验装置用上面所列仪器组成，按氢气流向的连接顺序是(填入接口字母)a→________________________________________________________________________。
(3)实验前，将该铁的氧化物放在坩埚内低温烘焙，这样做的目的是________________________________________________________________________，
若缺少此步骤，会导致x∶y________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(4)称取烘焙后样品3.04 g，与氢气充分反应后生成水0.9 g，则该样品的组成为________。
解析：(1)(2)根据装置图可判断实验原理是利用氢气还原氧化物来测定其组成。由于盐酸易挥发，生成的氢气中含有氯化氢气体，因此需要除去氯化氢，且进入装置C的氢气必需是干燥的，同时还必须防止空气中的水蒸气和CO2影响实验，因此连接顺序为aihgfde(ed)bc(cb)j，则装置E是用来除去氯化氢的，其中盛放的药品是蒸馏水(或NaOH溶液)。(3)由于样品中可能含有水蒸气，因此实验前，将该铁的氧化物放在坩埚内低温烘焙的目的是除去样品中的水蒸气，防止U形管产生额外的增重。若缺少此步骤，生成的水质量增加，即氧原子的个数会增加，从而会导致x∶y偏小。(4)称取烘焙后样品3.04 g，与氢气充分反应后生成水0.9 g，则样品中氧原子的物质的量为＝0.05 mol，质量是0.05 mol×16 g·mol－1＝0.8 g，所以铁的质量是3.04 g－0.8 g＝2.24 g，铁的物质的量是＝0.04 mol，即铁和氧的个数之比是0.04∶0.05＝4∶5，则该样品的组成为Fe4O5(或2FeO·Fe2O3)。
答案：(1)蒸馏水(或NaOH溶液) 除去H2中混有的HCl
(2)ihgfde(ed)bc(cb)j
(3)除去样品中的水蒸气，防止U形管产生额外的增重 偏小
(4)Fe4O5(或2FeO·Fe2O3)
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