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课时作业31铁和铁的化合物时间：45分钟满分：100分一、选择题(15×4分＝60分)1．下列有关纯铁的描述正确的是()A．熔点比生铁的低B．与相同浓度的盐酸反应生成氢气的速率比生铁的快C．在潮湿空气中比生铁容易被腐蚀D．在冷的浓硫酸中可钝化【解析】生铁是铁与碳的合金，由于合金的熔点低于组成成分任一物质的熔点，故A不正确。生铁与盐酸反应时，铁、碳在盐酸中形成无数微小的原电池，使反应速率比纯铁要快，B不正确。同样道理，生铁在潮湿空气中Fe、C形成原电池发生析氢或吸氧腐蚀，腐蚀速率远比纯铁要快，C不正确。金属铁、铝在常温下皆在浓硫酸、浓HNO3中发生钝化，D正确。【答案】D2．用即热饭盒盛装食物，可以得到热烘烘的饭菜。原因是即热饭盒的底部装入了混有镁、铁粉末的高密度聚乙烯，进行简单的操作后，水和镁就会发生剧烈的化学反应，放出的热量便可使食物变热。其中铁可能是()A．一种反应物B．催化剂C．起导热作用D．增大镁与水分子的接触机会【解析】本题考查催化剂原理。依题意，镁粉与铁粉混合在水中发生剧烈反应放出热量，而镁单独与水反应比较缓慢，说明反应物没有变化，但反应速率加快了，可推知，铁可能是催化剂。【答案】B3．下列金属冶炼的反应原理，错误的是()A．2NaCl(熔融)=====通电2Na＋Cl2↑B．MgO＋H2=====△Mg＋H2OC．Fe3O4＋4CO=====高温3Fe＋4CO2D．2HgO=====△2Hg＋O2↑【解析】Na、Mg均为十分活泼的金属，因此采用电解熔融NaCl、熔融MgCl2的方法冶炼。Fe为较活泼金属，通常采用热还原法冶炼，还原剂可以用H2、CO、Al等；Hg为很不活泼金属，一般用热分解法冶炼。【答案】B4．下列化合物中，不能由化合反应而得到的是()A．NH3B．Fe(OH)3C．FeCl3D．Al(OH)3【解析】4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3；2Fe＋3Cl2=====△2FeCl3。【答案】D5．2007年诺贝尔化学奖授予德国科学家格哈德·埃特尔，以表彰他在表面化学对工业生产运作的至关重要的作用。同时，表面化学研究有助于我们理解各种不同的过程。以下事实或现象与表面化学无密切关系的是()A．熔化的铝不易滴落下来B．利用铁的表面作为催化剂使氮气和氢气合成氨C．常温下，可以用铁、铝的容器来盛装冷的浓硫酸D．CuSO4溶液中加入BaCl2溶液时产生白色沉淀【解析】熔化的铝不易滴落下来是因为在表面有一层致密的氧化铝薄膜；Fe的表面积较大，使两种气体充分接触，降低反应的活化能；铁、铝容器的表面有致密的氧化物薄膜，起了保护作用。以上均与表面化学有关，故选D。【答案】D6．有铁的氧化物样品，用5mol·L－1盐酸140mL恰好使其完全溶解，所得溶液还能吸收标准状况下0.56L氯气，使其中的Fe2＋全部转化为Fe3＋，该样品可能的化学式是()A．Fe2O3B．Fe3O4C．Fe4O5D．Fe5O7【解析】由2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－知：n(Fe2＋)＝2n(Cl2)＝2×0.56L22.4L·mol－1＝0.05mol，而由Cl－的量求出Fe3＋的物质的量n(Fe3＋)＝13×(5mol·L－1×0.14L－0.05mol×2)＝0.2mol，即铁的氧化物中Fe2＋和Fe3＋的物质的量的比为1∶，则氧化物为FeO·2Fe2O3，只有选项D(Fe5O7)符合题意。【答案】D7．(2010·北师大附中)CuCO3和Cu2(OH)2CO3的混合物34.6g，可恰好完全溶解于300mL2mol·L－1的盐酸中，加热分解等量的这种混合物可得CuO的质量为()A．16.0gB．19.2gC．24.0gD．30.6g【解析】混合物溶于盐酸生成CuCl2，根据元素守恒原理可知铜的物质的量为0.3mol，而固体加热会生成0.3molCuO。【答案】C8．向一定量FeO、Fe、Fe3O4的混合物中加入100mL1mol·L－1的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出224mL(标准状况)气体，在所得溶液中加入KSCN溶液无血红色出现。若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物，能得到铁的质量是()A．11.2gB．5.6gC．2.8gD．无法计算【解析】依题意，恰好完全反应后溶液中只存在FeCl2，根据元素守恒法得，n(Fe)＝n(Fe2＋)＝12n(Cl－)＝12×0.1L×1mol·L－1＝0.05mol，m(Fe)＝0.05mol×56g·mol－1＝2.8g。【答案】C9．在烧杯中加入铁和铜的混合物，然后加入一定量的稀硝酸，充分反应后剩余金属的质量为M1g；再向烧杯中加入一定量的醋酸，充分振荡后剩余的金属质量为M2g，则M1与M2之间的关系一定正确的是()A．M1可能等于M2B．M1一定等于M2C．M1可能大于M2D．M1一定大于M2【解析】铁和铜与稀硝酸反应后有金属剩余，质量为M1g，则剩余的金属可能为铁和铜或者是铜，生成的溶液为Fe(NO3)2或者Fe(NO3)2和Cu(NO3)2，当向溶液中加入醋酸后，溶液呈酸性，则在酸性条件下的硝酸根离子又具有强氧化性，可将剩余的金属进一步溶解，再剩余M2g金属，则M1必大于M2，所以选项D符合题意。【答案】D10．(2010·北京十一中)已知氯化铁溶液中通入硫化氢可发生反应：2FeCl3＋H2S===2FeCl2＋S↓＋2HCl。在标准状况下，向100mLFeCl3溶液中通入aL的H2S气体后，再加入足量的铁粉充分反应。经测定所得溶液中金属阳离子的浓度为3mol·L－1，若反应过程中溶液体积不变，则原FeCl3溶液的物质的量浓度为()A．1.5mol·L－1B．1mol·L－1C．2mol·L－1D．无法确定【解析】再加入足量的铁粉充分反应后，溶液中的溶质只有FeCl2，根据氯离子的守恒关系可知原FeCl3溶液的物质的量浓度为2mol·L－1。【答案】C11．在Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋物质的量之比为3∶2∶1的混合液中加入适量的Fe粉充分反应后，上述溶液中三者物质的量之比改变为1∶2∶4，则参加反应的铁粉与原溶液中Fe3＋的物质的量之比为()A．2∶1B．1∶2C．1∶4D．1∶3【解析】假设原溶液中Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋物质的量为3mol、2mol、1mol。因为反应后溶液中还有Fe3＋，所以Cu2＋不参加反应还是2mol，即加入适量的Fe粉充分反应后，溶液中的Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋是1mol、2mol、4mol，参加反应的Fe3＋是2mol，依Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋可知参加反应的铁粉为1mol。【答案】D12．一定量Fe和Fe2O3的混合物投入25mL2mol/L硝酸溶液中，反应完成后，生成224mLNO(标准状况下)；再向反应后的溶液中加入1mol/LNaOH溶液，要使铁元素完全沉淀下来，所加入NaOH溶液的体积最少是()A．45mLB．50mLC．40mLD．不能确定【解析】混合物中铁元素经一系列变化最终转变为沉淀Fe(OH)2或Fe(OH)3，而NaOH中的Na＋最终以NaNO3形式存在于溶液，即溶液中存在关系：n(Na＋)＝n(NO－3)n(HNO3)＝0.025L×2mol·L－1＝0.05moln(NO)＝0.224L22.4L·mol－1＝0.01mol据氮元素守恒推知：n(NaNO3)＝0.05mol－0.01mol＝0.04mol据Na＋守恒知n(NaOH)＝0.04mol，所以加入NaOH溶液的体积最少为0.04mol1mol·L－1＝0.04L，即40mL。【答案】C13．(2010·广东汕头一模)在pH为4～5的环境中，Cu2＋、Fe2＋不生成沉淀，而Fe3＋几乎完全沉淀。工业上制CuCl2是将浓盐酸用蒸汽加热到80℃左右，再慢慢加入粗氧化铜(含杂质FeO)，充分搅拌使之溶解。欲除去溶液中的杂质离子，下述方法正确的是()A．加入纯Cu将Fe2＋还原B．向溶液中加入(NH4)2S使Fe2＋沉淀C．直接加水加热使杂质离子水解除去D．在溶液中通入Cl2，再加入CuO粉末调节pH为4～5【解析】在pH为4～5的环境中，Cu2＋、Fe2＋不生成沉淀，而Fe3＋几乎完全沉淀，说明Fe(OH)3在此环境下不溶解。在溶液中通入Cl2，把Fe2＋氧化为Fe3＋，再加入CuO粉末，调节pH为4～5，把Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀析出。【答案】D14．某研究性学习小组探索镁粉与FeCl3溶液反应机理，做了如下两组实验：①将镁粉投入冷水中，未见明显现象；②将镁粉投入FeCl3溶液中，观察到有气泡产生，溶液颜色逐渐变浅，同时逐渐产生红褐色沉淀。则下列有关镁与FeCl3溶液反应的叙述中正确的是()A．镁只与FeCl3溶液中的Fe3＋直接反应B．气泡是由镁与FeCl3溶液中的水直接反应产生的C．红褐色沉淀是由镁与水反应生成的Mg(OH)2与Fe3＋反应得到的D．气泡是由镁与FeCl3水解产生的盐酸反应生成的【解析】FeCl3水溶液呈弱酸性是因为FeCl3水解产生盐酸：FeCl3＋3H2OFe(OH)3＋3HCl；而加入镁粉，Mg和盐酸反应产生H2，故而有气泡产生；溶液颜色变浅是因为另有一部分镁粉被Fe3＋氧化：2Fe3＋＋Mg===2Fe2＋＋Mg2＋；红褐色沉淀是由于Mg与HCl反应，使Fe3＋水解，平衡正向移动的结果。【答案】D15．将22.4g铁粉逐渐加入含HNO30.8mol的稀硝酸中，反应生成的气体的物质的量(x)随消耗铁粉的物质的量(y)的变化关系中，正确的是()【解析】将铁粉投入到稀硝酸中，先发生的反应为：Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，然后是：2Fe(NO3)3＋Fe===3Fe(NO3)2,22.4g铁粉为0.4mol，硝酸为0.8mol，在第一步反应时，硝酸不足，则生成的NO为0.2mol，生成的Fe(NO3)3为0.2mol，第二步反应中消耗0.1mol铁粉将Fe(NO3)3全部还原为Fe(NO3)2，所以图像C正确。【答案】C二、简答题(40分)16．A、B、C、D是四种常见单质，其对应元素的原子序数依次增大，甲、乙、丙为常见化合物。它们之间有如下转化关系：＋水蒸气高温D＋C点燃甲乙高温D氧化物BNaOH溶液A丙回答下列问题：(1)A的电子式__________。(2)D与甲溶液反应的化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)丙的水溶液显__________(填“酸”或“碱”)性，原因是(用离子方程式表示)______________________________________________________。(4)一定条件下，2molB与3molD的氧化物W恰好反应，则W的化学式为__________。【解析】本题主要考查铝、铁的化学性质及学生的综合推断能力。B是能与NaOH溶液起反应的单质，故B为Al或Si，根据B＋乙――→高温氧化物＋D，联想到Al能发生铝热反应，所以B为Al，然后依次推出A为H2，丙为NaAlO2。因为D＋H2O(g)――→高温H2＋乙，而乙又能参与铝热反应，因此D为Fe，乙为Fe3O4，有关反应为：3Fe＋4H2O(g)=====高温Fe3O4＋4H2↑8Al＋3Fe3O4=====高温4Al2O3＋9Fe据D＋C――→点燃甲，而D与甲溶液能反应，所以C为Cl2，甲为FeCl3，反应为2Fe＋3Cl2=====点燃2FeCl3,2FeCl3＋Fe===3FeCl2。2molAl与3molW起反应，据铝、铁元素得失电子总数相等及原子守恒推知W为FeO，反应方程式为：2Al＋3FeO=====高温Al2O3＋3Fe【答案】(2)2FeCl3＋Fe===3FeCl2(3)碱A