課下鞏固精練卷(十二)鐵及其氧化物Fe(OH)2和Fe(OH)3一、選擇題1．磁石有納氣平喘的功能，《本草經集注》中有磁石炮制用藥的記載：能吸針者為上品，稱凈磁石，采集日久，為呆磁石；取上品武火煅至紅透，醋淬，此法后代一直沿用。下列有關磁石說法正確的是()A．上品凈磁石為純凈物B．凈磁石采集日久變?yōu)榇舸攀前l(fā)生了分解反應的緣故C．磁石的主要成分是Fe3O4D．醋淬磁石涉及氧化還原反應答案：C2．某同學為探究高溫下鐵粉與水蒸氣的反應，設計如圖所示的實驗裝置，在硬質玻璃管中加入石棉絨和5.6g鐵粉，下列說法錯誤的是()A．硬質玻璃管中發(fā)生的反應3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))Fe3O4＋4H2B．鐵粉與水蒸氣反應后，可立即用磁鐵將剩余鐵粉分離出來C．若反應產生0.448L氣體(標準狀況下)，則鐵粉的轉化率為15%D．反應開始時應先點燃A處的酒精燈解析：選B。在裝置A中產生水蒸氣，裝置B中水蒸氣與鐵粉反應，化學方程式為3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))Fe3O4＋4H2，經干燥管干燥后收集氫氣，A項正確；鐵粉與水蒸氣反應生成的四氧化三鐵也有磁性，無法用磁鐵將二者分離，B項錯誤；若產生標準狀況下0.448L的氣體，氣體為氫氣，則生成氫氣的物質的量為0.02mol，則消耗鐵粉的物質的量為0.015mol，5.6g鐵粉的物質的量為0.1mol，則鐵粉的轉化率為15%，C項正確；探究高溫下鐵粉與水蒸氣的反應，應先點燃A處的酒精燈，用產生的水蒸氣排盡裝置內的空氣，防止鐵粉被空氣氧化，D項正確。3．某同學對鐵的氧化物產生了濃厚興趣，查閱資料后制成以下卡片：[查閱資料]在空氣中把鐵灼燒到500℃生成Fe3O4，溫度再升高可生成Fe2O3，在更高的溫度(約1400℃)下加熱Fe2O3時，又可得到Fe3O4。即：下列說法正確的是()A．FeO、Fe2O3和Fe3O4均為黑色固體B．反應②的溫度比反應③的溫度高C．FeO的穩(wěn)定性強于Fe2O3D．四氧化三鐵中鐵元素的化合價較復雜，其組成可表示為FeO·Fe2O3解析：選D。Fe2O3為紅棕色固體，A錯誤；根據(jù)信息可知，F(xiàn)e在500℃時與氧氣反應生成Fe3O4，繼續(xù)升高溫度生成Fe2O3，而在1400℃時Fe2O3轉化為Fe3O4，則反應②的溫度比反應③的溫度低，B錯誤；FeO不穩(wěn)定，在空氣里受熱能迅速被氧化為Fe3O4，其穩(wěn)定性弱于Fe2O3，C錯誤；Fe3O4中Fe為＋2價和＋3價，化學式可寫為FeO·Fe2O3，D正確。4．某校研究性小組測定氧化物X(FexO)組成的實驗流程如下：下列有關說法正確的是()A．樣品X中氧元素的質量分數(shù)約為26.3%B．溶液Y中c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)＝2∶1C．用酸性高錳酸鉀溶液檢驗溶液Z中是否含有Fe2＋D．根據(jù)步驟Ⅰ、Ⅱ可以判斷X的組成為Fe0.75O解析：選A。溶液Y可消耗0.01mol氯氣，這說明溶液中含有0.02mol亞鐵離子，因此3.04gX中相當于含有氧化亞鐵的物質的量是0.02mol，其質量是0.02mol×72g·mol－1＝1.44g，則X中相當于含有氧化鐵的質量是3.04g－1.44g＝1.6g，物質的量是0.01mol，即X可以看作是2FeO·Fe2O3，因此x＝0.8。樣品X中氧元素的質量分數(shù)為eq\f(16,16＋0.8×56)×100%≈26.3%，A正確；根據(jù)以上分析可知溶液Y中c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)＝1∶1，B錯誤；Z溶液中含有氯離子，氯離子也能被高錳酸鉀溶液氧化，不能用酸性高錳酸鉀溶液檢驗溶液Z中是否含有Fe2＋，C錯誤；根據(jù)步驟Ⅰ、Ⅱ可以判斷X的組成為Fe0.8O，D錯誤。5．(2025·廣東佛山模擬)利用下圖裝置可制備Fe(OH)2沉淀，且能較長時間保存該物質而不變質。下列說法不正確的是()A．實驗開始時，打開止水夾a和止水夾bB．關閉止水夾a，打開止水夾b，甲中溶液可流入乙中C．Fe(OH)2能較長時間保存是因H2無氧化性D．抽濾瓶甲中的稀硫酸可以用稀硝酸代替解析：選D。實驗開始時，打開止水夾a和止水夾b，用氫氣排凈系統(tǒng)內的空氣，A正確；關閉止水夾a，打開止水夾b，使硫酸亞鐵進入乙內與氫氧化鈉反應生成白色的氫氧化亞鐵沉淀，B正確；Fe(OH)2能較長時間保存是因H2無氧化性，C正確；Fe和稀硝酸反應生成NO，NO及NO與空氣中的O2反應生成的NO2是污染氣體，裝置中缺少尾氣處理裝置，且Fe與稀硝酸反應生成Fe3＋，需Fe過量才能生成Fe2＋，所以抽濾瓶甲中的稀硫酸不可以用稀硝酸代替，D錯誤。6．某實驗小組設計如下實驗探究Fe(OH)2的制備，下列有關分析不合理的是()實驗操作現(xiàn)象Ⅰ將一塊FeSO4晶體浸入30mL蒸餾水中一分鐘后，晶塊表面仍為淺綠色，溶液呈更淺的綠色Ⅱ將另一塊FeSO4晶體浸入30mL1mol·L－1NaOH溶液中一分鐘后，晶塊表面變白；撈出晶塊露置在空氣中，晶塊表面逐漸變?yōu)榧t褐色Ⅲ將10mL1.5mol·L－1FeSO4溶液與20mL1.5mol·L－1NaOH溶液混合立即出現(xiàn)大量灰綠色渾濁，一分鐘后，液面附近出現(xiàn)紅褐色渾濁A.實驗Ⅰ起對照作用，排除FeSO4晶體自身在水中的顏色變化B．實驗Ⅱ晶塊表面長時間保持白色，與Fe(OH)2難溶、未分散于水有關C．撈出晶塊后發(fā)生了反應：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3D．實驗Ⅲ溶液中氧氣含量明顯多于實驗Ⅱ中解析：選D。實驗Ⅰ中，晶塊表面為淺綠色，起對照作用，目的是排除實驗Ⅱ中晶塊表面變白，不是因為FeSO4晶體自身在水中的顏色變化引起的，A合理；Fe(OH)2具有較強的還原性，易被溶液中溶解的氧氣氧化，因此實驗Ⅱ晶塊表面之所以能長時間保持白色，與Fe(OH)2難溶、未分散于水有關，B合理；Fe(OH)2具有較強的還原性，易被氧氣氧化，撈出晶塊后發(fā)生的反應為4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3，C合理；根據(jù)控制單一變量的原則，實驗Ⅱ和Ⅲ反應條件不一樣(實驗Ⅱ為FeSO4晶體，而實驗Ⅲ為FeSO4溶液)，單從實驗結果，無法得出實驗Ⅲ溶液中氧氣含量明顯多于實驗Ⅱ的結論，D不合理。7．(2025·遼寧沈陽聯(lián)考)某化學興趣小組選用試劑：鐵粉、稀硫酸、氫氧化鈉溶液，利用如圖裝置制備氫氧化亞鐵并觀察其顏色。下列有關說法不正確的是()A．儀器1中應該盛放稀硫酸B．本實驗通過控制A、B、C三個開關，將儀器中的空氣排盡后，先關閉開關A，再打開開關B就可觀察到氫氧化亞鐵的顏色C．實驗時為防止儀器2中鐵粉通過導管進入儀器3中，可在儀器2底部放上一塊吸鐵石D．本實驗制備的氫氧化亞鐵可以相對較長時間地保持白色狀態(tài)解析：選B。儀器1中應該盛放的試劑是稀硫酸，三頸燒瓶2中盛有鐵粉，A正確。本實驗通過控制A、B、C三個開關，將儀器中的空氣排盡后，先關閉開關B，再打開開關A，就可觀察到反應產生的氫氧化亞鐵的顏色，B錯誤。Fe可以被磁鐵吸引，實驗時為防止儀器2中鐵粉通過導管進入儀器3中，可在儀器2底部放上一塊吸鐵石，這樣Fe粉就不能隨FeSO4溶液進入儀器3中，C正確。Fe(OH)2是白色固體，具有強還原性，由于整個裝置處于H2的還原性環(huán)境中，因此可以防止Fe(OH)2被氧化變?yōu)榧t褐色Fe(OH)3沉淀，可以相對較長時間地保持白色狀態(tài)，D正確。8．Fe/Cu/沸石非均相催化劑的主要成分為Fe3O4、Fe2O3、CuO和Cu2O，通過與H2O2作用產生強氧化性的·OH自由基和·HO2自由基，能夠有效去除水體中的苯并三唑等污染物，其反應機理如圖所示(Mn＋表示元素及其價態(tài)，不表示其為自由移動的離子)。已知：鐵氧化物的催化性能優(yōu)于銅氧化物；·OH是降解污染物的主要反應活性物質。下列說法不正確的是()A．過程①、②的總反應為2H2O2=·HO2＋·OH＋H2OB．過程③、④的總反應中Cu2＋和Cu＋均可看作是催化劑C．過程⑤中有OH－生成，過程⑦中有H＋生成D．過程⑥必然會導致反應生成的自由基減少解析：選D。由反應機理圖可知，過程①為H2O2＋Fe2＋=·OH＋Fe3＋＋OH－，過程②為H2O2＋Fe3＋=Fe2＋＋·HO2＋H＋，總反應為2H2O2=·HO2＋·OH＋H2O，A正確；過程③為H2O2＋Cu＋=·OH＋Cu2＋＋OH－，過程④為H2O2＋Cu2＋=Cu＋＋·HO2＋H＋，總反應為2H2O2=·HO2＋·OH＋H2O，Cu2＋和Cu＋均可看作催化劑，B正確；過程⑤為H2O2＋Fe2＋=·OH＋Fe3＋＋OH－，過程⑦為H2O2＋Cu2＋=Cu＋＋·HO2＋H＋，C正確；過程⑥為Fe3＋＋Cu＋=Fe2＋＋Cu2＋，而由以上反應過程可知Cu2＋、Fe2＋均有利于H2O2轉化成自由基，因此過程⑥的發(fā)生將導致自由基增加，D錯誤。9．(2025·江西九江模擬)Fe3O4和FeO的熱化學循環(huán)可以利用太陽能，其轉化關系如圖所示。已知反應K3[Fe(CN)6]＋FeCl2=KFe[Fe(CN)6]↓(藍色)＋2KCl可用來檢驗Fe2＋。下列敘述錯誤的是()A．分析過程Ⅰ和Ⅱ，F(xiàn)e3O4是該循環(huán)過程中的催化劑B．過程Ⅱ的化學方程式為6FeO＋CO2eq\o(=,\s\up7(700K))2Fe3O4＋CC．用鹽酸、K3[Fe(CN)6]溶液檢驗Fe3O4和FeO混合物中的FeOD．該循環(huán)過程利用了太陽能，而且降低了環(huán)境中CO2的含量解析：選C。上述循環(huán)中，促進CO2分解的關鍵物質是FeO，它也是中間產物，F(xiàn)e3O4在太陽能作用下分解產生FeO，總反應分兩步，先發(fā)生反應Ⅰ，后發(fā)生反應Ⅱ，F(xiàn)e3O4在反應Ⅰ中參與反應，在反應Ⅱ中生成，故Fe3O4作總反應的催化劑，A項正確；Fe3O4中也含＋2價鐵，無法檢驗混合物中的FeO，C項錯誤；上述循環(huán)的總反應為CO2eq\o(=,\s\up7(太陽能),\s\do5(Fe3O4))C＋O2，從綠色化學角度分析，該循環(huán)過程利用了太陽能，實現(xiàn)了CO2的減排，并生成高附加值的活性炭，D項正確。10．某黑色粉末可能是Fe3O4或Fe3O4與FeO的混合物，為進一步確認該黑色粉末的成分，下列實驗方案不可行的是()A．準確稱量一定質量的黑色粉末，用H2充分還原，并用干燥劑收集所得水，獲得水的準確質量，進行計算B．準確稱量一定質量的黑色粉末，溶解于足量鹽酸，加熱蒸干溶液并在空氣中灼燒至質量不變，稱量所得粉末質量，進行計算C.準確稱量一定質量的黑色粉末，用CO充分還原，在CO氣流中冷卻后準確稱量剩余固體的質量，計算D．準確稱量一定質量的黑色粉末，與一定量鋁粉混合后點燃，充分反應后冷卻，準確稱量剩余固體質量，進行計算解析：選D。準確稱量一定質量的黑色粉末，用H2充分還原，并用干燥劑收集所得水，獲得水的準確質量，計算得到氧元素的質量和鐵元素的質量，依據(jù)鐵元素和氧元素物質的量之比確定化學式，能計算得到物質組成，故A不選；準確稱量一定質量的黑色粉末，溶解于足量鹽酸，加熱蒸干溶液并在空氣中灼燒至質量不變，稱量所得粉末質量，即氧化鐵的質量，依據(jù)鐵元素和氧元素守恒計算鐵元素和氧元素物質的量之比，判斷氧化物的化學式，能計算得到物質組成，故B不選；準確稱量一定質量的黑色粉末，用CO充分還原，在CO氣流中冷卻后準確稱量剩余固體的質量，依據(jù)鐵元素和氧元素質量守恒計算鐵元素和氧元素物質的量之比，分析判斷氧化物的存在形式，能計算得到物質組成，故C不選；準確稱量一定質量的黑色粉末，與一定質量鋁粉混合后點燃，充分反應后冷卻，準確稱量剩余固體質量，反應前后都是固體，反應前后固體質量不變，不能計算確定該黑色粉末的成分，故D選。11．(2025·湖北武漢部分重點校聯(lián)考)實驗室由煉鋼污泥(簡稱鐵泥，主要成分為鐵的氧化物)制備軟磁性材料α-Fe2O3，其主要實驗流程如圖。下列說法不正確的是()A．“酸浸”時，可通過適當加快攪拌速度來提高鐵元素浸出率B．“還原”過程中除生成Fe2＋外，還會生成H2C．“除雜”時，向“還原”后的濾液中加入NH4F溶液，使Ca2＋轉化為CaF2沉淀除去D．“沉鐵”時加入過量NaHCO3溶液，生成FeCO3沉淀的離子方程式為Fe2＋＋HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))=FeCO3↓＋H＋解析：選D?！八峤睍r，通過適當加快攪拌速度可增大接觸面積，加快反應速率，使鐵元素充分浸出，A正確；為了提高鐵元素的浸出率，“酸浸”過程中酸溶液要適當過量，故“還原”過程中發(fā)生的反應有：2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋、Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑，“還原”過程中除生成Fe2＋外，還會生成H2，B正確；“除雜”時，向“還原”后的濾液中加入NH4F溶液，將溶液中少量的鈣離子轉化為CaF2沉淀除去，C正確；“沉鐵”時加入過量的NaHCO3溶液，反應的離子方程式為Fe2＋＋2HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))=FeCO3↓＋CO2↑＋H2O，D錯誤。二、非選擇題12．(2025·河南南陽檢測)Fe(OH)2的制備實驗是實驗研究的熱點，某化學學習小組設計了下列方法制備氫氧化亞鐵。方法一：用如圖所示裝置(夾持儀器省略)制備氫氧化亞鐵。實驗步驟如下：Ⅰ.檢查裝置氣密性后，關閉K2、K5，打開K1、K3、K4，使裝置A中產生的氣體進入裝置B中，排盡B中空氣。Ⅱ.待B中空氣排盡后，關閉K3，打開K2，將A中溶液壓入B中并觀察現(xiàn)象。Ⅲ.關閉K1、K2，打開K5，使C中氣體通入B中并觀察現(xiàn)象?；卮鹣铝袉栴}：(1)儀器a的名稱是____________，B中長玻璃管的作用是________________________________________________________________________。(2)H2O2的電子式是________________________________________________________________________。(3)裝置A中金屬離子的檢驗方法：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)步驟Ⅲ裝置B中的現(xiàn)象是________________________________________________________________________________________________________________________________________________，其發(fā)生反應的化學方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。方法二：用鐵和石墨作電極材料，通過電解法制備氫氧化亞鐵，裝置如圖所示。(5)鐵與電源的________(填“正”或“負”)極相連。(6)陰極發(fā)生的電極反應式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：(1)恒壓滴液漏斗平衡氣壓，輔助排除裝置B中的空氣(2)H∶O,∶O,∶H(3)取少量裝置A燒瓶中的液體于潔凈試管中，滴加幾滴KSCN溶液，無紅色出現(xiàn)，再滴加H2O2，溶液變?yōu)榧t色，則證明存在Fe2＋(4)白色沉淀逐漸變?yōu)榛揖G色，最后變?yōu)榧t褐色4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3(5)正(6)2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－13．已知在不同的溫度下，一氧化碳與鐵的氧化物反應能生成另一種鐵的氧化物(或鐵單質)和二氧化碳。某興趣小組探究一氧化碳與氧化鐵反應生成的黑色物質是否為鐵粉?！静殚嗁Y料】資料一：鐵粉和四氧化三鐵粉末能被磁鐵吸引而氧化亞鐵(黑色)不能；資料二：四氧化三鐵中鐵元素有＋2價、＋3價兩種化合價，其化學式可用FeO·Fe2O3的形式表示。【提出猜想】黑色物質可能是四氧化三鐵、氧化亞鐵和鐵粉中的一種或幾種?！具M行實驗】該興趣小組收集了一氧化碳與氧化鐵反應生成的黑色物質進行了下列實驗：實驗分組實驗方案實驗現(xiàn)象甲取少量黑色物質用磁鐵吸引黑色物質全部被磁鐵吸引乙取少量黑色物質加入30%熱的鹽酸中無氣泡、溶液顏色變成黃綠色丙取少量黑色物質加入CuSO4溶液中無任何現(xiàn)象(1)①甲實驗現(xiàn)象說明黑色物質中沒有______，乙、丙實驗現(xiàn)象說明黑色物質中沒有________，推測生成的黑色物質應為四氧化三鐵。②寫出黑色粉末和熱的鹽酸反應的化學方程式：________________________________________________________________________。(2)同學們對四氧化三鐵產生了興趣，從參考資料中找到了氧化沉淀法生產復印用高檔四氧化三鐵粉的工藝流程簡圖?！静殚嗁Y料】資料一：硫酸亞鐵在不同溫度下的溶解度如表所示：溫度/℃010305060708090溶解度/g14.017.025.033.035.333.030.527.0資料二：獲得四氧化三鐵的反應原理為Fe(OH)2＋2Fe(OH)3eq\o(=,\s\up7(△))Fe3O4＋4H2O①溶解時，用50