2021_2022学年高中化学第3章金属及其化合物第2节课时3铁的重要化合物作业含解析新人教版必修1

课时3 铁的重要化合物
(建议用时：40分钟)
1．下列关于铁矿石的说法正确的是( )
A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4
B．铁矿石的主要成分与铁锈的主要成分相同
C．磁铁矿粉末溶于盐酸后，加入KS溶液，溶液变红色
D．FeO俗称铁红
C[A项，赤铁矿的主要成分为Fe2O3；B项，铁矿石的种类很多，不一定与铁锈的主要成分相同；D项，铁红为Fe2O3。

]
2．铁的氧化物有很多，在中学化学中经常提到的有FeO、Fe2O3和Fe3O4，而且在一定条件下它们之间是可以相互转化的，例如：在1 400 ℃以上的温度下加热Fe2O3时，Fe2O3会部分失去氧，生成Fe3O4。

下列有关说法正确的是( )
A．FeO、Fe2O3和Fe3O4均为黑色固体
B．Fe3O4常写成FeO·Fe2O3，其中既有＋2价的Fe，又有＋3价的Fe，所以Fe3O4是一种混合物
C．热稳定性Fe2O3>Fe3O4
D．FeO、Fe2O3和Fe3O4均可与盐酸反应，且反应类型均为复分解反应
D[A错，FeO和Fe3O4均为黑色固体，Fe2O3为红棕色固体；B错，Fe3O4是一种纯净物；C错，在1 400 ℃以上的温度下加热Fe2O3时，Fe2O3会部分失去氧，生成Fe3O4，说明四氧化三铁稳定；D对，FeO、Fe2O3和Fe3O4均可与盐酸反应生成盐和水，反应过程中无元素化合价变化，反应类型均为复分解反应。

]
3．已知下述三个实验均能发生化学反应：
①②③
将铁钉放入硫酸铜溶向硫酸亚铁溶液中滴入几滴氯水将铜丝放入氯化铁溶液中
液中
A．实验①中铁钉只作还原剂
B．实验②中Fe2＋既显氧化性又显还原性
C．实验③中发生的是置换反应
D．上述实验证明氧化性：Fe3＋>Fe2＋>Cu2＋
A[B项，实验②中Fe2＋被Cl2氧化，表现还原性；C项，Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋不是置换反应；D项，氧化性Fe2＋<Cu2＋。

]
4．有关铁的化合物的说法中，错误的是( )
A．Fe(OH)2是一种黑色固体，不稳定，在空气中易被氧化转变为红褐色
B．由图示操作可制取Fe(OH)2
C．Fe3O4、Fe(OH)3都可以由化合反应制得
D．Fe(OH)3胶体呈红褐色、透明，能发生丁达尔效应
A[Fe(OH)2是白色固体，不是黑色固体。

]
5．苹果汁是人们喜欢的饮料。

由于此饮料中含有Fe2＋，现榨的苹果汁在空气中会由淡绿色变为棕黄色。

若榨汁时加入维生素C，可有效防止这种现象发生。

这说明维生素C具有( )
A．氧化性B．还原性
C．碱性D．酸性
B[现榨的苹果汁在空气中会由淡绿色变为棕黄色，是因为溶液中的Fe2＋被空气中的氧气氧化生成Fe3＋，加入维生素C可有效防止这种现象发生，说明维生素C首先被空气中的O2氧化，而避免溶液中的Fe2＋发生反应，因此维生素C具有较强的还原性。

] 6．刻制印刷电路板时用氯化铁溶液作为“腐蚀液”，发生的反应为Cu＋2Fe3＋===2Fe2
＋＋Cu2＋。

根据该反应判断下列说法不正确的是( )
A．铜是还原剂
B．Fe3＋具有氧化性
C．该反应是置换反应
D．该反应属于离子反应
C[该反应中铜元素化合价升高，被氧化，为还原剂；铁元素化合价降低，被还原，Fe3＋为氧化剂；生成物中没有单质，不是置换反应；该反应为离子反应。

]
7．下列除杂方案错误的是( )
32＋3＋2＋8．将过氧化钠投入氯化亚铁溶液中，可观察到的现象是( )
A．最终生成白色沉淀
B．最终生成红褐色沉淀
C．有黄绿色气体产生
D．无明显变化
B[Na2O2具有强氧化性，能将Fe2＋氧化成Fe3＋，Fe3＋可与Na2O2和水反应生成的OH－生成红褐色的Fe(OH)3沉淀，Na2O2与水反应产生O2，不放出黄绿色的Cl2，故B现象正确。

]
9．如图所示装置可用来制取Fe(OH)2并观察其在空气中被氧化的颜色变化。

实验时必须使用铁屑和6 mol·L－1的硫酸，其他试剂任选。

请回答下列问题：
(1)B装置中盛有一定量的NaOH溶液，A装置中应预先加入的试剂是________________，A装置中反应的离子方程式是________________________。

(2)实验开始时应先将a________(填“打开”或“关闭”)。

(3)简述制取Fe(OH)2的操作过程：_______________________________。

(4)实验完毕，拔去B装置中的橡胶塞，放入一部分空气，此时B装置中发生反应的化学方程式为_______________________________。

[解析]实验时利用铁屑与稀硫酸反应制备FeSO4，再利用FeSO4与NaOH反应制备Fe(OH)2并观察Fe(OH)2在空气中被氧化时的颜色变化。

由题图可知，分液漏斗中为稀硫酸，烧瓶中为铁屑，加药品时先加固体后加液体，铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，B中为NaOH 溶液。

(1)A中应预先加入的试剂是铁屑，A中发生反应的离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。

(2)实验开始时应先将活塞a打开，其目的是排出B中的空气。

(3)生成Fe(OH)2的操作过程为关闭活塞a，A中压强增大，将FeSO4溶液压入B瓶中进行反应。

(4)拔去装置B中的橡胶塞，使空气进入，看到的现象为白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，发生反应的化学方程式为4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3。

[答案](1)铁屑Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑(2)打开(3)关闭活塞a，使FeSO4溶液被压入B装置中进行反应(4)4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3
10．某学生小组为认识铁及其化合物的性质、分散系的性质做了如下一组综合实验，根据实验流程回答相关问题。

(1)请写出Fe2O3与①反应的离子方程式：________________________。

(2)物质②为________。

(3)请写出FeCl3与铁粉反应的化学方程式：
_____________________________________________________。

(4)向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液最终生成Fe(OH)3浊液，该过程的现象为______________________________________________________。

此过程中发生的氧化还原反应为(用化学方程式表达)
____________________________________________________。

(5)将FeCl3饱和溶液滴入沸水中，并继续煮沸至红褐色，制得分散系③__________________，它与FeCl3溶液、Fe(OH)3浊液的本质区别是________。

[答案](1)Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
(2)NaOH溶液(其他合理答案也可)
(3)Fe＋2FeCl3===3FeCl2
(4)生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最终变成红褐色
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(5)Fe(OH)3胶体分散质粒子直径的大小不同
11．已知一定质量的FeO、Fe2O3的混合物，在CO气流中加热充分反应，冷却后剩余固体质量比原混合物质量减轻1.6 g，若将同质量的混合物与盐酸反应，欲使其完全溶解需1 mol·L－1的盐酸的体积为( )
A．200 mL B．100 mL
C．50 mL D．无法计算
A[一定质量的FeO、Fe2O3的混合物，在CO气流中加热充分反应，生成Fe，冷却后剩余固体比原混合物质量减轻1.6 g，则减少的质量为O元素的质量，其物质的量是0.1 mol。

FeO、Fe2O3的混合物与盐酸反应生成FeCl2、FeCl3的混合物，相当于其中的O被Cl代替，根据化合价守恒，1个O被2个Cl代替，所以需1 mol·L－1的盐酸的体积V(HCl)＝0.2 mol ÷1 mol·L－1＝0.2 L＝200 mL。

]
12．在Fe2(SO4)3溶液中，加入a g铜，完全溶解后，再加b g铁，充分反应后得到c g 残余固体，且a>c，则下列说法正确的是( )
A．残余固体是铜和铁
B．最后得到的溶液中一定含有Cu2＋
C．将残余固体加入稀硫酸中，有气泡产生
D．最后得到的溶液中可能含有Fe3＋
B[Fe2(SO4)3溶液中，加入a g铜，发生反应：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋(Fe3＋可能剩余)，再加铁，发生反应：Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu(可能发生2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋)。

显然铁没有将溶液中Cu2＋全部还原。

残余固体是铜，如果为铁和铜，则c>a，A错误；残余固体为Cu，加入稀硫酸中无气泡产生，C错误；最后得到的溶液中一定没有Fe3＋，D错误。

] 13．某化学兴趣小组利用下列试剂：铁粉、锌粉、0.1 mol·L－1 FeCl3溶液、0.1 mol·L－1FeCl2溶液、KS溶液、新制氯水，探究Fe2＋、Fe3＋的氧化性、还原性，并利用实验结论解决一些问题。

(1)用所给试剂写出体现Fe2＋具有还原性的反应的化学方程式_____________________________________________________。

(2)设计实验方案，完成下列表格。

2＋2
现象的方案，该反应的离子方程式为___________________。

(4)某反应中反应物与生成物有Fe3＋、Mn2＋、H＋、MnO－4、H2O和一种未知离子X。

①已知MnO－4在反应中得到电子，则X是________。

②该反应的离子方程式是______________________。

[解析](1)在反应中Fe2＋作还原剂，体现其还原性，因此应选择氧化剂，所以选用氯水，反应为2FeCl2＋Cl2===2FeCl3。

(2)向FeCl3溶液中加入铁粉，发生的反应为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，所以溶液由棕黄色变为浅绿色。

向FeCl2的溶液中滴加硫氰化钾溶液，溶液不变色。

(3)向FeCl2的溶液中加入锌粉，离子反应为Zn＋Fe2＋===Fe＋Zn2＋。

(4)已知MnO－4得电子，故MnO－4是氧化剂，Mn2＋为还原产物，则题目提供的Fe3＋是氧化产物，故还原剂为Fe2＋，即X为Fe2＋。

该反应中反应物为MnO－4、Fe2＋和H＋，生成物为Mn2＋、Fe3＋和H2O，n(MnO－4)∶n(Fe2＋)＝1∶5。

[答案](1)2FeCl2＋Cl2===2FeCl3
(2)浅绿色不变色
(3)Fe2＋＋Zn===Zn2＋＋Fe
(4)①Fe2＋
②MnO－4＋5Fe2＋＋8H＋===Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O
14．实验室用如图装置测定FeO和Fe2O3固体混合物中Fe2O3的质量，D装置的硬质双通玻璃管中的固体物质是FeO和Fe2O3的混合物。

(1)为了安全，在点燃D处的酒精灯之前，在b处必须________。

(2)装置B的作用是_____________________________________，装置C中盛装的液体是________。

(3)若D硬质玻璃管中是FeO和Fe2O3物质的量之比为1∶1的固体混合物，反应完全后，
U形管的质量增加7.2 g，则混合物中Fe2O3的质量为________。

(4)U形管E右边连接干燥管F的目的是_________________，若无干燥管F，测得Fe2O3的质量将________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。

[解析](1)根据实验装置可确定，装置A为制取H2的装置，装置D为还原装置，加热前需要确定H2在装置中的纯度，若在爆炸X围内，加热会发生爆炸，在加热前需要收集气体进行验纯操作。

(2)盐酸具有挥发性，制取的气体中会混有HCl气体，装置B的作用为除去HCl气体；由于需要通过测定水的含量来确定氧化铁的含量，则装置C需要除去水蒸气，则用浓硫酸干燥氢气。

(3)U形管的作用是吸收水，增加的质量则为水的质量，7.2 g水的物质的量为0.4 mol，FeO和Fe2O3的物质的量之比为1∶1，根据氧原子守恒可知Fe2O3的物质的量为0.1 mol，质量为16 g。

(4)由于空气中含有水蒸气，则干燥管F的作用是防止空气中的水蒸气进入装置E。

若无干燥管F，则导致水的质量偏大，从而导致测得的氧化铁的质量偏大。

[答案](1)验纯(2)除HCl 浓硫酸(3)16 g
(4)防止空气中的水蒸气进入偏大
15．电子工业上使用的印刷电路板，是在敷有铜膜的塑料板上以涂层保护所要的线路，然后用三氯化铁浓溶液作用掉(腐蚀)未受保护的铜膜后形成的。

某工程师为了从使用过的腐蚀废液(含有大量CuCl2、FeCl2和FeCl3，任意排放将导致环境污染及资源的浪费)中回收铜，并将铁的化合物全部转化为FeCl3溶液作为腐蚀液原料循环使用，准备采用下列步骤：
(1)步骤Ⅰ的操作名称：________；
所需玻璃仪器：________、________、________。

(2)写出FeCl3溶液与铜箔发生反应的离子方程式：_________________________________________________________。

(3)检验废腐蚀液中是否含有Fe3＋所需试剂名称：________，实验现象：____________________________________。

(4)向②中加入NaOH溶液并长时间暴露在空气中，此过程的现象：_____________________________________________________。

此转化的化学方程式：_____________________________。

(5)写出③中所含物质：________，⑥发生反应的离子方程式：_____________________________________________________。

[解析]废液中含有FeCl2、CuCl2、FeCl3，向废液中加入过量Fe，发生反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu，然后过滤，滤液中含有FeCl2，滤渣中含有Cu、Fe，向滤渣中加入过量HCl，Fe溶解，Cu不溶解，然后过滤得到金属单质Cu，滤液中含有FeCl2，向FeCl2滤液中通入过量Cl2，发生的反应为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，从而得到FeCl3溶液，以此解答该题。

[答案](1)过滤烧杯漏斗玻璃棒(2)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋(3)硫氰化钾溶液由黄色转化为红色(4)先产生白色絮状沉淀，然后迅速变为灰绿色，最终变为红褐色4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3(5)Fe、Cu 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。