2021-2022学年上学期高一化学人教版（2019）必修第一册第三章 铁金属材料章末能力培优卷（含解析）
文档属性
| 名称 | 2021-2022学年上学期高一化学人教版（2019）必修第一册第三章 铁金属材料章末能力培优卷（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 92.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2021-10-13 20:22:25 | ||
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文档简介
高一化学必修第一册第三章 铁金属材料
章末能力培优卷
一、单项选择题(共16小题)
1．“神舟”系列宇宙飞船的发射与“天宫”空间站的建立,标志着中国的航空铝材处于世界领先行列。下面关于铝合金的说法中,错误的是( )
A.铝合金是一种混合物,它比纯铝的熔点低
B.高温铝液易被氧化,铝合金应在熔剂层覆盖下熔炼
C.镁铝合金耐腐蚀,但能被烧碱(NaOH)腐蚀
D.镁铝合金在盐酸中无法溶解
2．在CuO和铁粉的混合物中,加入一定量的稀硫酸并微热。当反应停止后,滤出不溶物,并向滤液中插入一枚铁钉,发现铁钉并无任何变化。根据上述现象,确定下列结论中正确的是( )
A.不溶物一定是Cu
B.不溶物一定含铜,但不一定含铁
C.不溶物一定是Fe
D.溶液中一定含有Fe2+,但不一定含有Cu2+
3．下列说法正确的是( )
A.所有不锈钢都只含有金属元素
B.我国流通的硬币材质是金属单质
C.广东打捞的明代沉船上存在大量铝制餐具
D.镁合金的硬度和强度均高于纯镁
4．下列有关铝及其化合物的说法错误的是( )
A.铁易生锈,而铝在空气中较稳定,所以铁比铝活泼
B.可用铝壶烧开水,不可用其长期存放食醋、碱水
C.氧化铝是一种较好的耐火材料,但不可用氧化铝坩埚熔化NaOH
D.Al(OH)3能中和胃酸,可用于制胃药
5．在500 mL NaOH溶液中加入足量铝粉，反应完全后共收集到标准状况下的气体6.72 L，生成物NaAlO2的物质的量浓度为(假定反应前后，溶液体积不变)( )
A．1 mol/L B．0.4 mol/L
C．1.5 mol/L D．2 mol/L
6．下列物质中，既溶于氢氧化钠溶液，又溶于盐酸的化合物是( )
A．铝 B．镁
C．氧化镁 D．氧化铝
7．将1.12 g铁粉加入25 mL 2 mol/L的氯化铁溶液中，充分反应后，下列说法正确的是( )
A．铁粉有剩余，溶液呈浅绿色，Cl－浓度基本保持不变
B．往溶液中滴入无色KSCN溶液，显红色
C．溶液中Fe2＋和Fe3＋的物质的量之比为5∶1
D．氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶5
8．向盛有氯化亚铁和氯化铜混合溶液的烧杯中加入一定量的锌粉，充分反应后，得到固体M和溶液N。下列叙述错误的是( )
A．锌有剩余时，M中一定有Fe、Cu和Zn
B．锌有剩余时，N中一定没有FeCl2和CuCl2
C．锌无剩余时，M中一定有Cu，可能有Fe
D．锌无剩余时，N中一定有FeCl2和ZnCl2
9．下列化合物中，不能由单质直接化合而得到的是( )
A．FeCl2 B．NaCl
C．Fe3O4 D．FeCl3
10．现有一定量FeO、Fe2O3的混合物，在足量H2气流中加热充分反应，冷却后称得剩余固体质量比原混合物减少0.8 g；将等质量的原混合物与盐酸反应，欲使之完全溶解，则需1 mol·L－1盐酸的体积至少为( )
A．0.05 L B．0.1 L
C．0.2 L D．1 L
11．下列有关金属及其合金的说法不正确的是( )
A．目前我国流通的硬币是由合金材料制造的
B．生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次增加
C．镁在空气中燃烧发出耀眼的白光，可用于制作照明弹
D．日用铝制品表面的氧化膜对内部金属起保护作用
12．化学与生活等密切相关，下列说法不正确的是( )
A．医院中的“血液透析”与胶体的性质有关
B．“铁质菜刀生锈”与氧化还原反应有关
C．FeCl3与Cu反应制作印刷电路板的原理是利用了Fe3＋的还原性
D．维生素C可将Fe3＋转变为Fe2＋，所以维生素C具有还原性
13．将5 g镁、锌、铁三种金属的混合物投入40 mL稀硫酸中,恰好完全反应,生成的氢气在标准状况下的体积是2.8 L,则这三种金属的物质的量之和为( )
A.0.25 mol B.0.125 mol
C.0.1 mol D.0.5 mol
14．下列有关铁的化合物的说法不正确的是( )
A.Fe(OH)2不稳定,具有较强的氧化性
B.FeO、Fe2O3均为碱性氧化物,均可与盐酸反应
C.Fe(OH)3可通过化合反应得到,Fe(OH)2则不能
D.Fe3O4为磁性氧化铁,其中铁的化合价为+2和+3
15．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
16．下列说法错误的是( )
A．钠在空气中燃烧时先熔化，再燃烧，最后所得的产物是Na2O2
B．铝因在空气中形成了一薄层致密的氧化膜，保护内层金属，故铝不需特殊保护
C．铝制品在生活中非常普遍，是因为铝非常不活泼
D．铁因在潮湿的空气中形成的氧化物疏松，不能保护内层金属，所以易锈蚀
二、非选择题(共5小题)
17．为确定某铝热剂(含氧化铁和铝)的组成,分别进行下列实验:
(1)若取a g样品,向其中加入足量的NaOH溶液,测得生成的气体(标准状况,下同)体积为b L。反应的化学方程式是 ;
样品中铝的质量为 g。
(2)另取a g样品将其点燃,恰好完全反应,该反应的化学方程式是2Al+Fe2O32Fe+Al2O3,反应中氧化铁与铝的质量比是 。
(3)待(2)中反应产物冷却后,加入足量盐酸,测得生成的气体体积为c L,该气体与(1)中所得气体的体积之比c∶b= 。
18．以下是有关金属与酸的反应，请填写下列空白：
(1)分别取W g钠、铁、铝与足量的盐酸反应，在相同条件下产生氢气的体积比是________。
(2)分别取0.1 mol钠、铁、铝与足量的盐酸反应，在相同条件下产生氢气的体积比是________。
(3)若产生相同物质的量的氢气，所需钠、铁、铝的质量比是________。
(4)若产生相同体积(同温同压)的氢气，所需钠、铁、铝的物质的量之比是________。
(5)取0.2 mol的金属钠、铁、铝，分别投入 10 mL 1 mol/L的盐酸中，标况下产生氢气的体积由大到小的顺序是________。(钠、铁、铝产生氢气的体积分别用V1、V2、V3表示)
19．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)若为FeO和Fe2O3物质的量之比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”)。
20．A～H分别表示中学化学中常见的某种物质，它们之间的相互转化关系如下图所示(部分反应物、生成物未列出)。已知：C、D、E、F、G五种物质中均含有同一种元素；A为淡黄色固体化合物；G为红褐色固体。
(1)写出化学式：A.____ _____________________________________；
C．_______________________________________________________；
F．____________________________________________。
(2)写出反应的化学方程式：
②_______________________________________________；
⑥_____________________________________。
(3)写出离子方程式：
③_________________________________________________________________；
⑤_________________________________________________________________。
(4)生成24 g B需要转移________mol电子。
21．已知某黑色固体为铁的氧化物，对于该黑色物质，有三个学习小组提出了三种不同的猜想，以下是小组同学进行的实验猜想与探究，请你根据小组的思路与提示完成相关空白。
[查阅资料] 含有Fe3＋的盐溶液遇到KSCN溶液时变成红色，含有Fe2＋的盐溶液遇到KSCN溶液时不变色。
[猜想] 甲组：黑色物质是FeO；
乙组：黑色物质是Fe3O4；
丙组：_________________________。
[实验探究]
(1)丙组认为用一种简单定性的方法即可判断甲组的正误：取少许黑色物质于烧杯中，加稀盐酸使其完全溶解，再加________溶液以检验Fe3＋，观察溶液有无________即可判断。
(2)乙组认为可通过定量测定来确定黑色物质的组成，以验证该组猜想正确，取黑色物质2.32 g溶解于适量稀盐酸后，加入新制氯水，加入氯水后反应的离子方程式为_________________________________________，
再加入足量NaOH溶液后，过滤、洗涤、烘干、灼烧、称量，若称得固体质量为________，即可判断乙组同学猜想正确。
参考答案
1．D
【解析】A项,合金均为混合物,一般来说,合金的熔点比成分金属的熔点低;B项,在熔剂层覆盖下熔炼,可隔绝空气,防止高温铝液被O2氧化;C项,镁铝合金中的铝能与NaOH溶液反应;D项,合金中的Mg、Al均能与盐酸反应。
2．B
【解析】CuO和Fe粉的混合物中加入一定量的稀硫酸,可能发生的反应有:氧化铜与硫酸反应生成硫酸铜和水、铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气、铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜,当反应停止后,滤液不能与铁钉发生反应,说明滤液中没有硫酸和硫酸铜,滤液是硫酸亚铁,不溶物一定含有铜,可能含有铁,故选B。
3．D
【解析】不锈钢中含有非金属元素碳,A项错误;我国流通的硬币材质是合金,B项错误;铝的冶炼方法在十九世纪才被发现,明朝时不可能有大量铝制餐具,C项错误;合金的机械加工性能一般优于其成分金属,D项正确。
4．A
【解析】铝比铁更活泼,铝在空气中稳定存在是由于其表面生成的氧化膜抗腐蚀能力比较强,起到了保护内部金属的作用。
5．B
【解析】2Al ＋ 2NaOH ＋ 2H2O===2NaAlO2 ＋ 3H2↑
2 mol 3×22.4 L
n(NaAlO2) 6.72 L
n(NaAlO2)＝＝0.2 mol，c(NaAlO2)＝＝0.4 mol/L。
6．D
【解析】 铝、氧化铝既能溶于氢氧化钠溶液，又能溶于盐酸，但铝是单质，不是化合物。
7．B
【解析】1.12 g铁的物质的量为1.12 g÷56 g/mol＝0.02 mol，25 mL 2 mol/L氯化铁溶液中Fe3＋的物质的量为0.025 L×2 mol/L＝0.05 mol，发生的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，根据比例关系可得，0.02 mol铁完全反应，消耗0.04 mol Fe3＋，生成0.06 mol Fe2＋，所以Fe3＋剩余0.01 mol，没有金属铁剩余。A项，铁粉没有剩余，溶液呈浅绿色，Cl－浓度基本保持不变，故A错误；B项，溶液中有剩余的Fe3＋，往溶液中滴入无色KSCN溶液，显红色，故B正确；C项，Fe2＋和Fe3＋的物质的量之比为0.06 mol∶0.01 mol＝6∶1，故C错误；D项，由离子方程式可得，氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶2，故D错误。
8．D
【解析】锌有剩余时，锌粉足量，与氯化铜和氯化亚铁完全反应，M中一定有Fe、Cu和Zn，N中一定没有FeCl2和CuCl2，故A、B正确；锌无剩余时，锌先与氯化铜反应，可能与部分氯化亚铁反应，所以M中一定有Cu，可能有Fe，N中一定有ZnCl2，若锌粉不足量，氯化铜未完全反应，则溶液中有FeCl2、CuCl2和ZnCl2，若氯化铜完全反应，氯化亚铁未完全反应，则溶液中有FeCl2和ZnCl2，若氯化铜完全反应，氯化亚铁恰好完全反应，则溶液中只有ZnCl2，故C正确，D错误。
9．A
11．B
【解析】 生铁的含C量比钢的高，B不正确。
12．C
【解析】 FeCl3与Cu反应：2FeCl3＋Cu===CuCl2＋2FeCl2，FeCl3表现了氧化性而不是还原性，C不正确。
13．B
14．A
【解析】Fe(OH)2中的Fe2+具有还原性,可被空气中的O2氧化为Fe(OH)3,A项不正确;FeO、Fe2O3均为碱性氧化物,故具有碱性氧化物的通性,都能与盐酸反应,B项正确;Fe(OH)2只能通过复分解反应得到,Fe(OH)3可由Fe(OH)2与O2、H2O发生化合反应得到,C项正确;Fe3O4俗称磁性氧化铁,其组成可表示为FeO·Fe2O3,Fe元素的化合价为+2、+3,D项正确。
15．D
【解析】FeO和Fe3O4均为黑色固体,Fe2O3为红棕色固体,A项错误;Fe3O4是一种纯净物,B项错误;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,C项错误;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,D项正确。
16．C
【解析】常温下铝与氧气反应生成致密的氧化膜，阻止反应继续进行，故具有抗腐蚀性，铝是活泼金属。
17．(1)2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑
(2)80∶27
(3)2∶3
18．(1)∶∶ (2)1∶2∶3
(3)23∶28∶9 (4)6∶3∶2 (5)V1＞V2＝V3
【解析】(1)由2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑、Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑、2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑可知，n(Na)＝ mol，n(Fe)＝ mol，n(Al)＝ mol，则产生的H2的物质的量分别为 mol、 mol、 mol，相同条件下，气体的物质的量之比等于体积之比，即体积比为 ∶∶＝∶∶。
(2)0.1 mol钠、铁、铝与足量的盐酸反应分别生成0.05 mol、0.10 mol、0.15 mol H2，故产生氢气的体积比为0.05∶0.10∶0.15＝1∶2∶3。
(3)若产生相同物质的量的氢气，设生成氢气1 mol，则需要Na 2 mol，Fe 1 mol，Al mol，故质量比为(2 mol×23 g/mol)∶(1 mol×56 g/mol)∶( mol×27 g/mol＝23∶28∶9。
(4)若产生相同体积(同温同压)的氢气，即产生相同物质的量的氢气，则需要钠、铁、铝的物质的量之比是6∶3∶2。
(5)10 mL 1 mol/L的盐酸中n(HCl)＝0.010 mol，由2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑、2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑、2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑可知，盐酸不足，生成的氢气的量是由盐酸的量决定的，即盐酸反应生成的n(H2)＝0.005 mol；但钠还能与水反应生成氢气，最终生成氢气的量：Na＞Fe＝Al，即V1＞V2＝V3。
19．(1)验纯 (2)除HCl 浓H2SO4 (3)16 g
(4)防止空气中水蒸气进入 偏大
【解析】(1)根据实验装置可确定，装置A为制取氢气的装置，装置D为还原装置，加热前需要确定氢气在装置中的纯度，若在爆炸范围内，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含量，则装置C需要除去水蒸气，用浓硫酸干燥氢气。(3)U形管的作用为吸收水，增加的质量则为水的质量，7.2 g水为0.4 mol，FeO和Fe2O3物质的量之比1∶1的固体混合物，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)由于空气中还含有水蒸气，则干燥管F的作用为防止空气中的水蒸气进入装置E。若无干燥管F，则导致水的含量偏大，从而导致氧化铁的含量偏大。
20．(1)Na2O2 Fe3O4 Fe(OH)2
(2)2O2＋3FeFe3O4
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(3)Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
(4)1.5
【解析】由F在空气中放置生成G，G为红褐色固体，可推知G是Fe(OH)3，则F是Fe(OH)2；而C、D、E、F、G含同一种元素，应联想到是Fe元素，则D含Fe2＋，E含Fe3＋，由E与H反应生成G[Fe(OH)3]可推知H为强碱；C能转化为Fe2＋和Fe3＋，则C只能是Fe3O4，则B为O2。而A为淡黄色固体化合物，能生成O2和强碱，A为Na2O2，H是NaOH。
21．黑色物质是FeO和Fe3O4的混合物
(1)KSCN 变红
(2)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ 2.4 g
【解析】Fe的氧化物有FeO、Fe2O3、Fe3O4，其中Fe2O3是红棕色固体，FeO、Fe3O4是黑色固体；黑色物质若为纯净物，可能为FeO，也可能为Fe3O4，若是混合物，则为FeO和Fe3O4的混合物，所以丙组同学推测该黑色物质为FeO和Fe3O4的混合物。(1)向溶液中加入KSCN溶液，若观察到溶液不变红色，即可判断溶液中无Fe3＋，即原固体为FeO。(2)金属氧化物溶于盐酸后，向该溶液中通入Cl2，由于氯气有氧化性，会与溶液中的Fe2＋发生氧化还原反应：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－；向反应后的溶液中加入足量的NaOH溶液，发生反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓，将沉淀过滤、洗涤、灼烧，发生分解反应：2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O。若乙组同学猜想正确，则2.32 g黑色物质全为Fe3O4，其物质的量为n(Fe3O4)＝2.32 g÷232 g·mol－1＝0.01 mol，根据Fe守恒，可得n(Fe2O3)＝(0.01 mol×3)÷2＝0.015 mol，称得固体质量为m(Fe2O3)＝0.015 mol×160 g·mol－1＝2.4 g。
章末能力培优卷
一、单项选择题(共16小题)
1．“神舟”系列宇宙飞船的发射与“天宫”空间站的建立,标志着中国的航空铝材处于世界领先行列。下面关于铝合金的说法中,错误的是( )
A.铝合金是一种混合物,它比纯铝的熔点低
B.高温铝液易被氧化,铝合金应在熔剂层覆盖下熔炼
C.镁铝合金耐腐蚀,但能被烧碱(NaOH)腐蚀
D.镁铝合金在盐酸中无法溶解
2．在CuO和铁粉的混合物中,加入一定量的稀硫酸并微热。当反应停止后,滤出不溶物,并向滤液中插入一枚铁钉,发现铁钉并无任何变化。根据上述现象,确定下列结论中正确的是( )
A.不溶物一定是Cu
B.不溶物一定含铜,但不一定含铁
C.不溶物一定是Fe
D.溶液中一定含有Fe2+,但不一定含有Cu2+
3．下列说法正确的是( )
A.所有不锈钢都只含有金属元素
B.我国流通的硬币材质是金属单质
C.广东打捞的明代沉船上存在大量铝制餐具
D.镁合金的硬度和强度均高于纯镁
4．下列有关铝及其化合物的说法错误的是( )
A.铁易生锈,而铝在空气中较稳定,所以铁比铝活泼
B.可用铝壶烧开水,不可用其长期存放食醋、碱水
C.氧化铝是一种较好的耐火材料,但不可用氧化铝坩埚熔化NaOH
D.Al(OH)3能中和胃酸,可用于制胃药
5．在500 mL NaOH溶液中加入足量铝粉，反应完全后共收集到标准状况下的气体6.72 L，生成物NaAlO2的物质的量浓度为(假定反应前后，溶液体积不变)( )
A．1 mol/L B．0.4 mol/L
C．1.5 mol/L D．2 mol/L
6．下列物质中，既溶于氢氧化钠溶液，又溶于盐酸的化合物是( )
A．铝 B．镁
C．氧化镁 D．氧化铝
7．将1.12 g铁粉加入25 mL 2 mol/L的氯化铁溶液中，充分反应后，下列说法正确的是( )
A．铁粉有剩余，溶液呈浅绿色，Cl－浓度基本保持不变
B．往溶液中滴入无色KSCN溶液，显红色
C．溶液中Fe2＋和Fe3＋的物质的量之比为5∶1
D．氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶5
8．向盛有氯化亚铁和氯化铜混合溶液的烧杯中加入一定量的锌粉，充分反应后，得到固体M和溶液N。下列叙述错误的是( )
A．锌有剩余时，M中一定有Fe、Cu和Zn
B．锌有剩余时，N中一定没有FeCl2和CuCl2
C．锌无剩余时，M中一定有Cu，可能有Fe
D．锌无剩余时，N中一定有FeCl2和ZnCl2
9．下列化合物中，不能由单质直接化合而得到的是( )
A．FeCl2 B．NaCl
C．Fe3O4 D．FeCl3
10．现有一定量FeO、Fe2O3的混合物，在足量H2气流中加热充分反应，冷却后称得剩余固体质量比原混合物减少0.8 g；将等质量的原混合物与盐酸反应，欲使之完全溶解，则需1 mol·L－1盐酸的体积至少为( )
A．0.05 L B．0.1 L
C．0.2 L D．1 L
11．下列有关金属及其合金的说法不正确的是( )
A．目前我国流通的硬币是由合金材料制造的
B．生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次增加
C．镁在空气中燃烧发出耀眼的白光，可用于制作照明弹
D．日用铝制品表面的氧化膜对内部金属起保护作用
12．化学与生活等密切相关，下列说法不正确的是( )
A．医院中的“血液透析”与胶体的性质有关
B．“铁质菜刀生锈”与氧化还原反应有关
C．FeCl3与Cu反应制作印刷电路板的原理是利用了Fe3＋的还原性
D．维生素C可将Fe3＋转变为Fe2＋，所以维生素C具有还原性
13．将5 g镁、锌、铁三种金属的混合物投入40 mL稀硫酸中,恰好完全反应,生成的氢气在标准状况下的体积是2.8 L,则这三种金属的物质的量之和为( )
A.0.25 mol B.0.125 mol
C.0.1 mol D.0.5 mol
14．下列有关铁的化合物的说法不正确的是( )
A.Fe(OH)2不稳定,具有较强的氧化性
B.FeO、Fe2O3均为碱性氧化物,均可与盐酸反应
C.Fe(OH)3可通过化合反应得到,Fe(OH)2则不能
D.Fe3O4为磁性氧化铁,其中铁的化合价为+2和+3
15．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
16．下列说法错误的是( )
A．钠在空气中燃烧时先熔化，再燃烧，最后所得的产物是Na2O2
B．铝因在空气中形成了一薄层致密的氧化膜，保护内层金属，故铝不需特殊保护
C．铝制品在生活中非常普遍，是因为铝非常不活泼
D．铁因在潮湿的空气中形成的氧化物疏松，不能保护内层金属，所以易锈蚀
二、非选择题(共5小题)
17．为确定某铝热剂(含氧化铁和铝)的组成,分别进行下列实验:
(1)若取a g样品,向其中加入足量的NaOH溶液,测得生成的气体(标准状况,下同)体积为b L。反应的化学方程式是 ;
样品中铝的质量为 g。
(2)另取a g样品将其点燃,恰好完全反应,该反应的化学方程式是2Al+Fe2O32Fe+Al2O3,反应中氧化铁与铝的质量比是 。
(3)待(2)中反应产物冷却后,加入足量盐酸,测得生成的气体体积为c L,该气体与(1)中所得气体的体积之比c∶b= 。
18．以下是有关金属与酸的反应，请填写下列空白：
(1)分别取W g钠、铁、铝与足量的盐酸反应，在相同条件下产生氢气的体积比是________。
(2)分别取0.1 mol钠、铁、铝与足量的盐酸反应，在相同条件下产生氢气的体积比是________。
(3)若产生相同物质的量的氢气，所需钠、铁、铝的质量比是________。
(4)若产生相同体积(同温同压)的氢气，所需钠、铁、铝的物质的量之比是________。
(5)取0.2 mol的金属钠、铁、铝，分别投入 10 mL 1 mol/L的盐酸中，标况下产生氢气的体积由大到小的顺序是________。(钠、铁、铝产生氢气的体积分别用V1、V2、V3表示)
19．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)若为FeO和Fe2O3物质的量之比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”)。
20．A～H分别表示中学化学中常见的某种物质，它们之间的相互转化关系如下图所示(部分反应物、生成物未列出)。已知：C、D、E、F、G五种物质中均含有同一种元素；A为淡黄色固体化合物；G为红褐色固体。
(1)写出化学式：A.____ _____________________________________；
C．_______________________________________________________；
F．____________________________________________。
(2)写出反应的化学方程式：
②_______________________________________________；
⑥_____________________________________。
(3)写出离子方程式：
③_________________________________________________________________；
⑤_________________________________________________________________。
(4)生成24 g B需要转移________mol电子。
21．已知某黑色固体为铁的氧化物，对于该黑色物质，有三个学习小组提出了三种不同的猜想，以下是小组同学进行的实验猜想与探究，请你根据小组的思路与提示完成相关空白。
[查阅资料] 含有Fe3＋的盐溶液遇到KSCN溶液时变成红色，含有Fe2＋的盐溶液遇到KSCN溶液时不变色。
[猜想] 甲组：黑色物质是FeO；
乙组：黑色物质是Fe3O4；
丙组：_________________________。
[实验探究]
(1)丙组认为用一种简单定性的方法即可判断甲组的正误：取少许黑色物质于烧杯中，加稀盐酸使其完全溶解，再加________溶液以检验Fe3＋，观察溶液有无________即可判断。
(2)乙组认为可通过定量测定来确定黑色物质的组成，以验证该组猜想正确，取黑色物质2.32 g溶解于适量稀盐酸后，加入新制氯水，加入氯水后反应的离子方程式为_________________________________________，
再加入足量NaOH溶液后，过滤、洗涤、烘干、灼烧、称量，若称得固体质量为________，即可判断乙组同学猜想正确。
参考答案
1．D
【解析】A项,合金均为混合物,一般来说,合金的熔点比成分金属的熔点低;B项,在熔剂层覆盖下熔炼,可隔绝空气,防止高温铝液被O2氧化;C项,镁铝合金中的铝能与NaOH溶液反应;D项,合金中的Mg、Al均能与盐酸反应。
2．B
【解析】CuO和Fe粉的混合物中加入一定量的稀硫酸,可能发生的反应有:氧化铜与硫酸反应生成硫酸铜和水、铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气、铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜,当反应停止后,滤液不能与铁钉发生反应,说明滤液中没有硫酸和硫酸铜,滤液是硫酸亚铁,不溶物一定含有铜,可能含有铁,故选B。
3．D
【解析】不锈钢中含有非金属元素碳,A项错误;我国流通的硬币材质是合金,B项错误;铝的冶炼方法在十九世纪才被发现,明朝时不可能有大量铝制餐具,C项错误;合金的机械加工性能一般优于其成分金属,D项正确。
4．A
【解析】铝比铁更活泼,铝在空气中稳定存在是由于其表面生成的氧化膜抗腐蚀能力比较强,起到了保护内部金属的作用。
5．B
【解析】2Al ＋ 2NaOH ＋ 2H2O===2NaAlO2 ＋ 3H2↑
2 mol 3×22.4 L
n(NaAlO2) 6.72 L
n(NaAlO2)＝＝0.2 mol，c(NaAlO2)＝＝0.4 mol/L。
6．D
【解析】 铝、氧化铝既能溶于氢氧化钠溶液，又能溶于盐酸，但铝是单质，不是化合物。
7．B
【解析】1.12 g铁的物质的量为1.12 g÷56 g/mol＝0.02 mol，25 mL 2 mol/L氯化铁溶液中Fe3＋的物质的量为0.025 L×2 mol/L＝0.05 mol，发生的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，根据比例关系可得，0.02 mol铁完全反应，消耗0.04 mol Fe3＋，生成0.06 mol Fe2＋，所以Fe3＋剩余0.01 mol，没有金属铁剩余。A项，铁粉没有剩余，溶液呈浅绿色，Cl－浓度基本保持不变，故A错误；B项，溶液中有剩余的Fe3＋，往溶液中滴入无色KSCN溶液，显红色，故B正确；C项，Fe2＋和Fe3＋的物质的量之比为0.06 mol∶0.01 mol＝6∶1，故C错误；D项，由离子方程式可得，氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶2，故D错误。
8．D
【解析】锌有剩余时，锌粉足量，与氯化铜和氯化亚铁完全反应，M中一定有Fe、Cu和Zn，N中一定没有FeCl2和CuCl2，故A、B正确；锌无剩余时，锌先与氯化铜反应，可能与部分氯化亚铁反应，所以M中一定有Cu，可能有Fe，N中一定有ZnCl2，若锌粉不足量，氯化铜未完全反应，则溶液中有FeCl2、CuCl2和ZnCl2，若氯化铜完全反应，氯化亚铁未完全反应，则溶液中有FeCl2和ZnCl2，若氯化铜完全反应，氯化亚铁恰好完全反应，则溶液中只有ZnCl2，故C正确，D错误。
9．A
11．B
【解析】 生铁的含C量比钢的高，B不正确。
12．C
【解析】 FeCl3与Cu反应：2FeCl3＋Cu===CuCl2＋2FeCl2，FeCl3表现了氧化性而不是还原性，C不正确。
13．B
14．A
【解析】Fe(OH)2中的Fe2+具有还原性,可被空气中的O2氧化为Fe(OH)3,A项不正确;FeO、Fe2O3均为碱性氧化物,故具有碱性氧化物的通性,都能与盐酸反应,B项正确;Fe(OH)2只能通过复分解反应得到,Fe(OH)3可由Fe(OH)2与O2、H2O发生化合反应得到,C项正确;Fe3O4俗称磁性氧化铁,其组成可表示为FeO·Fe2O3,Fe元素的化合价为+2、+3,D项正确。
15．D
【解析】FeO和Fe3O4均为黑色固体,Fe2O3为红棕色固体,A项错误;Fe3O4是一种纯净物,B项错误;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,C项错误;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,D项正确。
16．C
【解析】常温下铝与氧气反应生成致密的氧化膜，阻止反应继续进行，故具有抗腐蚀性，铝是活泼金属。
17．(1)2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑
(2)80∶27
(3)2∶3
18．(1)∶∶ (2)1∶2∶3
(3)23∶28∶9 (4)6∶3∶2 (5)V1＞V2＝V3
【解析】(1)由2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑、Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑、2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑可知，n(Na)＝ mol，n(Fe)＝ mol，n(Al)＝ mol，则产生的H2的物质的量分别为 mol、 mol、 mol，相同条件下，气体的物质的量之比等于体积之比，即体积比为 ∶∶＝∶∶。
(2)0.1 mol钠、铁、铝与足量的盐酸反应分别生成0.05 mol、0.10 mol、0.15 mol H2，故产生氢气的体积比为0.05∶0.10∶0.15＝1∶2∶3。
(3)若产生相同物质的量的氢气，设生成氢气1 mol，则需要Na 2 mol，Fe 1 mol，Al mol，故质量比为(2 mol×23 g/mol)∶(1 mol×56 g/mol)∶( mol×27 g/mol＝23∶28∶9。
(4)若产生相同体积(同温同压)的氢气，即产生相同物质的量的氢气，则需要钠、铁、铝的物质的量之比是6∶3∶2。
(5)10 mL 1 mol/L的盐酸中n(HCl)＝0.010 mol，由2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑、2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑、2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑可知，盐酸不足，生成的氢气的量是由盐酸的量决定的，即盐酸反应生成的n(H2)＝0.005 mol；但钠还能与水反应生成氢气，最终生成氢气的量：Na＞Fe＝Al，即V1＞V2＝V3。
19．(1)验纯 (2)除HCl 浓H2SO4 (3)16 g
(4)防止空气中水蒸气进入 偏大
【解析】(1)根据实验装置可确定，装置A为制取氢气的装置，装置D为还原装置，加热前需要确定氢气在装置中的纯度，若在爆炸范围内，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含量，则装置C需要除去水蒸气，用浓硫酸干燥氢气。(3)U形管的作用为吸收水，增加的质量则为水的质量，7.2 g水为0.4 mol，FeO和Fe2O3物质的量之比1∶1的固体混合物，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)由于空气中还含有水蒸气，则干燥管F的作用为防止空气中的水蒸气进入装置E。若无干燥管F，则导致水的含量偏大，从而导致氧化铁的含量偏大。
20．(1)Na2O2 Fe3O4 Fe(OH)2
(2)2O2＋3FeFe3O4
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(3)Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
(4)1.5
【解析】由F在空气中放置生成G，G为红褐色固体，可推知G是Fe(OH)3，则F是Fe(OH)2；而C、D、E、F、G含同一种元素，应联想到是Fe元素，则D含Fe2＋，E含Fe3＋，由E与H反应生成G[Fe(OH)3]可推知H为强碱；C能转化为Fe2＋和Fe3＋，则C只能是Fe3O4，则B为O2。而A为淡黄色固体化合物，能生成O2和强碱，A为Na2O2，H是NaOH。
21．黑色物质是FeO和Fe3O4的混合物
(1)KSCN 变红
(2)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ 2.4 g
【解析】Fe的氧化物有FeO、Fe2O3、Fe3O4，其中Fe2O3是红棕色固体，FeO、Fe3O4是黑色固体；黑色物质若为纯净物，可能为FeO，也可能为Fe3O4，若是混合物，则为FeO和Fe3O4的混合物，所以丙组同学推测该黑色物质为FeO和Fe3O4的混合物。(1)向溶液中加入KSCN溶液，若观察到溶液不变红色，即可判断溶液中无Fe3＋，即原固体为FeO。(2)金属氧化物溶于盐酸后，向该溶液中通入Cl2，由于氯气有氧化性，会与溶液中的Fe2＋发生氧化还原反应：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－；向反应后的溶液中加入足量的NaOH溶液，发生反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓，将沉淀过滤、洗涤、灼烧，发生分解反应：2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O。若乙组同学猜想正确，则2.32 g黑色物质全为Fe3O4，其物质的量为n(Fe3O4)＝2.32 g÷232 g·mol－1＝0.01 mol，根据Fe守恒，可得n(Fe2O3)＝(0.01 mol×3)÷2＝0.015 mol，称得固体质量为m(Fe2O3)＝0.015 mol×160 g·mol－1＝2.4 g。