高中化学必修第一册课后练习18　铁及其氧化物、氢氧化物

　高中化学必修第一册课后练习 18

　铁及其氧化物、氢氧化物

　基础练习 1.下列关于铁与水蒸气反应的说法中错误的是(

　) A．反应中有氢气产生 B．此反应需在加热下才能发生 C．生成的铁的化合物中铁全部呈+3 价 D．该反应中氧化剂是水 答案：C 解析：3Fe+4H 2 O(g) Fe 3 O 4 +4H 2 ，Fe 3 O 4 中铁元素为+2 价和+3 价。

　2.下列关于氧化铁和氧化亚铁的叙述中错误的是(

　) 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 答案：C 解析：氧化铁和氧化亚铁都是不溶于水的碱性氧化物，都不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，能被氢气、一氧化碳、铝等还原剂还原为铁单质。

　3.在空气中氢氧化亚铁白色沉淀可转化为红褐色沉淀。关于该反应的下列叙述中错误的是(

　) A．生成物为氢氧化铁 B．该反应是化合反应 C．该反应是氧化还原反应 D．氧化剂是氢氧化亚铁 答案：D 解析：氢氧化亚铁易与氧气、水反应生成氢氧化铁，该反应既是化合反应，又是氧化还原反应，还原剂是氢氧化亚铁，氧化剂是氧气。

　4.实验室制取氢氧化铁的一组试剂是(

　) A．氯化铁溶液与烧碱溶液 B．氧化铁与烧碱溶液 C．氧化铁与水 D．铁与水蒸气 答案：A 解析：实验室常用可溶性铁盐溶液(如氯化铁溶液)与碱溶液(如烧碱溶液)反应来制取氢氧化铁沉淀。

　5.将 Na 2 O 2 投入 FeCl 2 溶液中，可观察到的现象是(

　) ①有气泡产生 ②生成白色沉淀 ③生成红褐色沉淀 ④无明显变化 A．①③ B．①② C．①②③ D．④ 答案：A 解析：将过量的 Na 2 O 2 投入 FeCl 2 溶液中，发生下列反应：

　2Na 2 O 2 +2H 2 O 4NaOH+O 2 ↑ FeCl 2 +2NaOH Fe(OH) 2 ↓+2NaCl 4Fe(OH) 2 +O 2 +2H 2 O 4Fe(OH) 3

　所以现象为有无色气体产生并有红褐色沉淀生成，观察不到白色沉淀。

　6.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．Fe 3 O 4 、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。当光束通过 Fe(OH) 3 胶体时可观察到丁达尔效应 答案：A 解析：Fe(OH) 2 是一种白色固体，A 项错误；煤油能减少 FeSO 4 溶液与氧气接触，可以避免试管中部分氧气对氢氧化亚铁的氧化，B 项正确；铁在氧气中燃烧可生成 Fe 3 O 4 ，可通过化合反应：4Fe(OH) 2 +2H 2 O+O 24Fe(OH) 3 制取 Fe(OH) 3 ，C 项正确；Fe(OH) 3 胶体呈红褐色、透明，能发生丁达尔效应，D 项正确。

　7.糕点等食品包装中常加入一个装有脱氧剂的小袋，其作用是吸收氧气，使食物因缺氧而延缓变质，从而延长保质期。铁脱氧剂就是利用铁易被氧化的性质来吸收氧气的，最终产物是 Fe 2 O 3 ·3H 2 O。有关反应的化学方程式如下：

　①2Fe+2H 2 O+O 2 2Fe(OH) 2 ， ②4Fe(OH) 2 +2H 2 O+O 2 4Fe(OH) 3 ， ③2Fe(OH) 3 Fe 2 O 3 ·3H 2 O。

　(1)铁脱氧剂使用后最终的颜色为________。

　(2)以上反应中，属于氧化还原反应的是______(填编号)。

　答案：(1)红棕色 (2)①② 解析：(1)Fe 2 O 3 为红棕色固体。(2)反应①②都是有单质参加的化合反应，为氧化还原反应。反应③中无元素化合价变化，为非氧化还原反应。

　8.常温下，Fe 与水不发生反应，但在高温下，Fe 与水蒸气可发生反应。应用下列装置，在硬质玻璃管中放入还原性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 与水蒸气的反应”实验。

　请回答下列问题：

　(1)写出该反应的化学方程式：________________________________；该反应中的还原剂是________，氧化剂是________。

　(2)实验前必须对整套装置进行气密性检验，操作方法是___________________________________。

　(3)圆底烧瓶中盛装水，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____________________。

　(4)干燥管中盛放的物质是________，作用是__________________________。

　答案：(1)3Fe+4H 2 O(g) Fe 3 O 4 +4H 2

　Fe H 2 O (2)在玻璃管口 A 处接一段乳胶管，乳胶管头上连一段玻璃管，并将管口插入水中，用酒精灯火焰微热烧瓶底部，如果观察到插入水中的玻璃管口有气泡逸出，停止加热后，玻璃管内有水柱上升，且较长时间水柱不回落，则表明该套装置气密性良好 (3)为硬质玻璃管内 Fe 与水蒸气的反应提供持续不断的水蒸气 防止暴沸 (4)碱石灰 除去未反应的水蒸气

　解析：在反应 3Fe+4H 2 O(g) Fe 3 O 4 +4H 2 中，氧化剂是 H 2 O，还原剂是 Fe；在烧瓶中加入碎瓷片的目的是防止液体沸腾过于剧烈。

　能力提升 1.向一定量的 Cu、Fe 2 O 3 的混合物中加入 100 mL 1 mol·L－ 1的盐酸，恰好使混合物完全溶解，所得溶液中不含 Fe 3+ ，若用过量的 CO 在高温下还原相同质量的原混合物，固体减小的质量为(

　) A．3.2 g B．2.4 g C．1.6 g D．0.8 g 答案：D 解析：Cu、Fe 2 O 3 的混合物若用过量的 CO 在高温下还原，固体减小的质量就是混合物中氧元素的质量，混合物中加入 100 mL 1 mol·L－ 1的盐酸，恰好使混合物完全溶解，则 Fe 2 O 3 中的 O 生成了 H 2 O，H 2 O 中的H 来自盐酸，物质的量为 n(H)=0.1 L×1 mol·L－ 1 =0.1 mol，则 n(H2 O)=n(O)=0.05 mol，氧元素的质量为 0.05 mol×16 g·mol－ 1 =0.8 g。

　2.为了防止生锈，常采用化学处理使钢铁零件表面生成 Fe 3 O 4 的致密保护层——“发蓝”。化学处理过程中其中一步的反应为 3Fe+NaNO 2 +5NaOH 3Na 2 FeO 2 +H 2 O+NH 3 ↑。下列叙述错误的是(

　) A．“发蓝”实质上是使铁表面钝化 B．上述反应中，铁被氧化 C．NO 2－ 的氧化性强于 FeO22－ 的氧化性 D．反应中转移电子 2 mol，生成还原产物 8.5 g 答案：D 解析：“发蓝”的过程是使钢铁零件表面生成 Fe 3 O 4 的致密保护层，即铁表面钝化，A 项正确；该反应中铁被氧化成 Na 2 FeO 2 ，NaNO 2 被还原成 NH 3 ，氧化剂是 NaNO 2 ，氧化产物是 Na 2 FeO 2 ，NO 2－ 的氧化性强于FeO 22－ 的氧化性，B、C 两项正确；反应中转移电子 2 mol，生成还原产物 NH3 的质量约为 5.7 g，D 项错误。

　3.某兴趣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 Fe 2 O 3 与①反应的离子方程式：__________________________________。

　(2)物质②为______________。

　(3)向FeCl 2 溶液中滴加NaOH溶液最终生成Fe(OH) 3 悬浊液，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)________________________。

　(4)将 FeCl 3 饱和溶液滴入沸水中，并继续煮沸至液体呈红褐色，制得分散系③为____________，它与 FeCl 3溶液、Fe(OH) 3 悬浊液的本质区别是______________________。

　答案：(1)Fe 2 O 3 +6H + 2Fe 3+ +3H 2 O (2)NaOH 溶液(其他合理答案也可) (3)生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最终变成红褐色 4Fe(OH) 2 +O 2 +2H 2 O 4Fe(OH) 3

　(4)Fe(OH) 3 胶体 分散质粒子的直径大小不同 解析：(1)Fe 2 O 3 为碱性氧化物，能够与盐酸反应生成 FeCl 3 和 H 2 O。

　(2)FeCl 3 溶液能够与碱反应生成 Fe(OH) 3 ，物质②可以是 NaOH 溶液、KOH 溶液等。

　(3)Fe(OH) 2 是白色沉淀，能迅速被氧气氧化，会看到沉淀由白色迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，发生的氧化还原反应为 4Fe(OH) 2 +O 2 +2H 2 O 4Fe(OH) 3 。

　(4)将饱和氯化铁溶液滴入沸水中，继续煮沸至液体呈红褐色，得到的是 Fe(OH) 3 胶体。

　4.某同学欲在实验室中完成 Fe 与水蒸气反应的实验，装置如图甲、乙所示。

　已知 B 中放入的是铁粉与石棉绒的混合物，C 中放的是干燥剂，E 为酒精喷灯，G 为带有铁丝网罩的酒精灯。对比两装置，回答下列问题：

　(1)如何检查乙装置的气密性?_________________________________________________________。

　(2)乙装置中湿沙子的作用是__________________________________________________。

　(3)B 处发生反应的化学方程式为_______________________________________。

　(4)该同学认为欲在乙装置的导管口处点燃反应产生的气体，装置 H 必不可少，H 的作用是_______________________________________________。

　(5)对比甲、乙两装置的 B 和 I，B 的优点是_________________________________。

　答案：(1)关闭 H 右侧的止水夹，向 H 中加入水没过导管口，连接好装置，微热试管 I，若 H 中导管口出现气泡，停止加热后导管中出现水柱，证明气密性良好(其他合理答案也可) (2)提供水蒸气 (3)3Fe+4H 2 O(g) Fe 3 O 4 +4H 2

　(4)干燥氢气，减少 H 2 中水蒸气的含量 (5)使用石棉绒，增大水蒸气与铁粉的接触面积，使反应充分进行 解析：(1)检查装置的气密性，常用“微热法”，应该先将装置中气体密封起来。

　(2)湿沙子受热时，水蒸发产生水蒸气。

　(3)Fe 与水蒸气反应生成 Fe 3 O 4 和 H 2 。

　(4)潮湿的氢气很难燃烧，故 H 的作用是干燥氢气，减少 H 2 中的水蒸气含量。

　(5)装置 B 中使用石棉绒可以增大水蒸气与铁粉的接触面积，使反应充分进行。

　5.用下面两种方法可以制得白色的 Fe(OH) 2 沉淀。

　方法一：用不含 Fe 3+ 的 FeSO 4 溶液与不含 O 2 的蒸馏水配制的 NaOH 溶液反应来制备。

　(1)除去蒸馏水中溶解的 O 2 常采用________的方法。

　(2)生成白色 Fe(OH) 2 沉淀的操作方法是：用长滴管吸取不含 O 2 的 NaOH 溶液，插入 FeSO 4 溶液液面下，再挤出 NaOH 溶液。这样操作的理由是_______________________________。

　方法二：在如图装置中，用 NaOH 溶液、铁屑、稀硫酸等试剂制备 Fe(OH) 2 。

　(1)在试管Ⅰ里加入的试剂是____________________________________。

　(2)在试管Ⅱ里加入的试剂是____________________。

　(3)为了制得白色 Fe(OH) 2 沉淀，在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是___________________________________________。

　(4)这样生成的 Fe(OH) 2 沉淀能较长时间保持白色，其理由是_____________________________。

　答案：方法一：(1)煮沸 (2)避免生成的 Fe(OH) 2 沉淀接触 O 2

　方法二：(1)稀硫酸、铁屑 (2)NaOH 溶液 (3)检验试管Ⅱ出口处排出的氢气的纯度。当排出的 H 2 纯净时，再夹紧止水夹 (4)生成的 H 2 充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ，且外界空气不容易进入，避免 Fe(OH) 2 被迅速氧化 解析：方法一：(1)由于气体的溶解度随温度升高而迅速减小，故可用加热的方法除去蒸馏水中溶解的 O 2 。(2)空气中含有大量的 O 2 ，为防止生成的 Fe(OH) 2 沉淀与空气接触，需将吸取 NaOH 溶液的试管放入液面以下后再挤出。方法二：(1)由所给试剂及装置特点知，试管Ⅰ为封闭系统，应为产生 H 2 并赶尽溶液中的空气及液面上方空气的装置，故试管Ⅰ中加入的试剂为铁和稀硫酸。(2)试管Ⅱ中加入的试剂为 NaOH 溶液。(3)为确保实验在无氧状态下进行，必须把系统中的 O 2 排除干净，故接下来的操作应为检验试管Ⅱ出口处排出的氢气纯度，当产生氢气较纯时再夹紧止水夹。(4)由于试管Ⅰ中产生的 H 2 充满了Ⅰ、Ⅱ两支试管，外界空气不易进入，即 Fe(OH) 2 是在 H 2 的还原性气氛中产生的，故 Fe(OH) 2 的白色沉淀可保持较长的时间。