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铁的单质
1．关于铁丝在氧气中燃烧、铁丝生锈的说法正确的是( )
A．铁丝燃烧产生白烟
B．铁丝生锈是缓慢氧化
C．铁丝燃烧的产物是Fe2O3
D．铁锈的主要成分是Fe3O4
解析：选B。铁丝燃烧看不到白烟，会看到火星四射，A错误；铁丝生锈是缓慢氧化，是铁和空气中的氧气缓慢的发生反应，B正确；铁丝燃烧的产物是Fe3O4，C错误；铁锈的主要成分是Fe2O3，D错误。
2．能正确表示下列反应的离子方程式的是( )
A．钠与氢氧化钠溶液反应：2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2
B．铁与CuSO4溶液反应：Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe3＋
C．钠与盐酸反应：Na＋2H＋===Na＋＋H2
D．铁与稀硫酸反应：2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2
解析：选A。B中Fe与Cu2＋反应时，Cu2＋氧化性较弱，只能把Fe氧化为Fe2＋，正确的离子方程式应为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。C中电荷不守恒。D中铁与稀硫酸反应生成Fe2＋而不是Fe3＋。
3．类比是研究物质性质的常用方法之一，可预测许多物质的性质。下列类比推测的说法中正确的是( )
A．已知Fe与O2能直接化合生成Fe3O4，推测Cu与O2可直接化合生成Cu3O4
B．已知Na与H2O反应生成 NaOH和H2，推测Fe与H2O反应生成Fe(OH)2和H2
C．已知Fe能与CuSO4溶液反应，推测Fe与AgNO3溶液也能反应
D．已知Na在常温下能与H2O反应，推测Fe在常温下也能与H2O反应
解析：选C。Fe与O2在点燃的条件下反应生成Fe3O4，Cu与O2反应生成CuO，故A错误；Fe与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，故B错误；Fe是活泼金属，能把金属活动性顺序中位于其后的金属离子从其盐溶液中置换出来，故C正确；Na在常温下能与H2O反应，但是Fe与水在常温下不反应，故D错误。
4．铁粉在高温条件下可与水蒸气反应，若反应后得到的干燥固体质量比反应前铁粉的质量增加了32 g，则参加反应的铁粉的物质的量是( )
A．0.5 mol B．1 mol
C．1.5 mol D．2 mol
解析：选C。
3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 Δm(固体)
3 mol 64 g
n(Fe) 32 g
解得n(Fe)＝1.5 mol。
5．下列说法不正确的是( )
A．铁与纯氧气和水蒸气反应都能生成四氧化三铁
B．铁在高温下与水蒸气的反应是置换反应
C．铁在盐酸反应生成氯化铁和氢气
D．铁与盐酸或水蒸气反应，都做还原剂
解析：选C。铁能在纯氧气中燃烧，也能在高温下与水蒸气反应，二者共同产物为四氧化三铁；铁与盐酸和水蒸气发生的反应都是置换反应，在反应中铁的化合价升高，铁做还原剂；铁与盐酸反应生成氯化亚铁，而不是氯化铁。
6．已知钠、铁都能与水反应，下列叙述不正确的是( )
A．它们反应的难易程度不同
B．它们反应的产物不完全相同
C．都需在高温条件下进行
D．反应类型都是置换反应
解析：选C。钠、铁都能与水发生置换反应，但二者反应难易程度不同，其产物不完全相同。钠在常温下与冷水剧烈反应，生成氢氧化钠和氢气；铁在高温下与水蒸气反应，生成四氧化三铁和氢气。
7．下列离子方程式不正确的是( )
A．Na与H2O反应：2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2
B．Al与稀盐酸反应：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2
C．Fe与稀盐酸反应：2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2
D．Al与CuCl2溶液反应：2Al＋3Cu2＋===2Al3＋＋3Cu
解析：选C。Fe与稀盐酸反应的离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2。
8．在标准状况下，将5.6 g铁和4.6 g钠分别与100 mL 1 mol·L－1的盐酸反应，则放出H2的体积( )
A．铁的大 B．钠的大
C．铁和钠放出的一样大 D．无法比较
解析：选B。n(HCl)＝1 mol·L－1×0.1 L＝0.1 mol，n(Fe)＝＝0.1 mol，Fe与盐酸反应的化学方程式为Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，反应中Fe过量，以HCl计算产生H2的物质的量为0.05 mol；n(Na)＝＝0.2 mol，Na与HCl反应的化学方程式为2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑，反应中Na过量，过量的Na继续与水发生反应2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，Na无论是与HCl反应还是与H2O反应，都存在关系：2Na～H2，生成H2的物质的量为0.1 mol；所以标准状况下Na反应放出H2的体积大。
9．如下图所示，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，可完成高温下Fe与水蒸气反应的实验。
回答下列问题：
(1)写出有关反应的化学方程式：____________________________________。
(2)干燥管C中盛放的药品是________，作用是____________________________。
(3)在D处画出用简单方法(用试管)收集氢气的装置图(所需其他仪器自选)。
(4)圆底烧瓶中盛装的是水，该装置的主要作用是________________；圆底烧瓶底部放入几片碎瓷片，碎瓷片的作用是____________________________________________。
(5)实验开始时应先点燃________，理由是_____________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)书写化学方程式时，应注意H2O的状态与产物的成分。(2)应选固体干燥剂。(3)应采用向下排空气法收集，注意导管伸入的位置。(4)通过加热圆底烧瓶中的水获得水蒸气。(5)实验时，应先加热圆底烧瓶，产生的水蒸气排净装置中的空气后，再加热硬质玻璃管，防止铁粉被空气中的氧气氧化。
答案：(1)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
(2)碱石灰(或无水CaCl2等) 除去H2中的水蒸气
(3)如图所示(注意用向下排空气法，导管伸入试管底部)
(4)为反应提供持续不断的水蒸气 防止液体暴沸
(5)酒精灯 先点燃酒精灯，产生的水蒸气排净装置中的空气后，再点燃酒精喷灯，防止Fe与O2反应
10．现有2 mol·L－1的盐酸和硫酸各100 mL，分别加入等质量的铁粉，反应完全后，所产生的气体质量之比为2∶3。试求加入的铁粉的质量。
答案：根据化学方程式Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑和Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑可知，
若盐酸、硫酸过量，等量的铁全部反应，则产生H2的质量比应为1∶1；
若铁都过量，则两酸都全部反应，根据题给数据，n(HCl)＝n(H2SO4)＝2 mol·L－1×0.1 L＝0.2 mol，则盐酸产生H2 0.1 mol，硫酸产生H2 0.2 mol，二者的质量比为1∶2。
这两种情况不符合题意，则只能是盐酸中铁过量(盐酸耗铁少)，硫酸中铁不足(硫酸耗铁多)，这种情况下，才可能使产生的H2的质量比为2∶3。
当铁与盐酸反应，盐酸全部反应时，产生的H2为0.1 mol，根据产生H2的质量比为2∶3可知，硫酸产生H2 0.15 mol。
设硫酸中参加反应的铁的质量为x，则
Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑
56 g 1 mol
x 0.15 mol
x＝8.4 g
答：加入的铁粉的质量为8.4 g。
11．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。这种铁粉具有很高的反应活性，在空气中受撞击或受热时会燃烧，所以俗称“引火铁”。请分别用如图所示的两套装置，制取上述铁的氧化物和“引火铁”。实验中必须使用普通铁粉和稀盐酸，其他试剂自选(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)。回答下列问题：
(1)实验进行时试管A中应加入的试剂是________，烧瓶B的作用是__________，烧瓶C的作用是________，在试管D中收集得到的是________。
(2)实验时，U形管中应加入的试剂是________，长颈漏斗H中应加入________。
(3)两套装置中，在实验时需要加热的仪器是(填该仪器对应的字母)________。
(4)试管E中发生反应的化学方程式是______________________________________。
(5)为了安全，在E管中反应发生前，在F出口处必须____________________；E管中反应开始后，在F出口处应________。
解析：根据题意可知，该题中发生了三个化学反应：
3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2；
Fe3O4＋4H23Fe＋4H2O；
Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑[用稀盐酸和较活泼的金属(通常用Zn)制取H2]。
在题中给出的两个装置中，甲为水蒸气和铁反应的装置，因为D为集气装置，无氢气发生装置。因乙中有氢气制取装置I，故乙为H2还原Fe3O4的装置，用于制取“引火铁”。判断出这两个装置的用途后再进行解答。
(1)由于甲是Fe的氧化装置，故A中装有普通铁粉；B是产生水蒸气的装置；C的作用是安全瓶，防止水槽内水倒吸；试管D中收集的气体是H2。
(2)U形管的作用是净化、干燥氢气，应用固体NaOH或碱石灰等固体干燥剂。因制取过程中，H2中混有少量的HCl气体和水蒸气，在干燥H2的过程中一并去除HCl气体。
(3)需要加热的仪器：A(Fe与水蒸气需在高温下反应)、B(需加热制取水蒸气)、E(H2还原Fe3O4时需加热)。
(4)试管E中发生H2还原Fe3O4的反应：Fe3O4＋4H23Fe＋4H2O。
(5)因为H2和O2混合点燃或加热时可能爆炸，所以H2在使用时要检验纯度，多余的氢气要燃烧掉或导出室外，以避免与室内空气混合爆炸。
答案：(1)普通铁粉 产生水蒸气 防止倒吸 氢气
(2)碱石灰(或固体NaOH、CaO等碱性干燥剂) 稀盐酸
(3)ABE
(4)Fe3O4＋4H23Fe＋4H2O
(5)检验氢气的纯度 点燃氢气
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