专题9　金属与人类文明 专题检测试卷(四)（含答案）

专题9　金属与人类文明 专题检测试卷(四)
(满分：100分)
一、选择题(本题包括18小题，每小题3分，共54分。每小题只有一个选项符合题意)
1．下列说法正确的是(　　)
A．金属的冶炼是把金属单质从其矿物中分离出来
B．金属冶炼过程中，被冶炼的金属只能被氧化
C．金属冶炼过程中，被冶炼的金属只能被还原
D．金属冶炼过程中，被冶炼的金属既可被氧化，也可被还原
2．金属矿物通常色彩缤纷、形状各异。下列冶炼金属的方法属于高温还原法的是(　　)
A．2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
B．WO3＋3H2W＋3H2O
C．Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4
D．2Ag2O4Ag＋O2↑
3．(2022·浙江省杭州学军中学高一期中)从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。下列有关金属冶炼的说法正确的是(　　)
A．工业炼铁的还原剂是CO
B．纯铁的硬度比生铁高
C．工业上金属Mg、Al都是用电解熔融的氯化物制得的
D．金属被人类开发利用的时间先后顺序主要取决于金属在地壳中的含量
4．我国古代“药金”的冶炼方法是将炉甘石(ZnCO3)和赤铜矿(Cu2O)与木炭按一定的比例混合后加热至800 ℃，这种方法可炼出有金子般光泽的“药金”。下列叙述正确的是(　　)
A．“药金”实质上是铜锌合金
B．冶炼炉中炉甘石直接被木炭还原为锌
C．用王水可区别黄金和“药金”
D．用灼烧法不能区别黄金和“药金”
5．为了检验某Fe2＋溶液是否变质，可向溶液中加入(　　)
A．NaOH溶液 B．铁片
C．石蕊溶液 D．KSCN溶液
6．(2022·河南虞城县高级中学高一期末)第五套人民币中硬币的材料分别为钢芯镀镍(1元)、钢芯镀铜(5角)、铝合金(1角)，下列有关上述硬币及其材料的说法正确的是(　　)
A．1元硬币是铁镍合金
B．5角硬币可溶解在浓盐酸中
C．1角硬币可被碱溶液或酸溶液腐蚀
D．钢芯是纯净物，镀镍或镀铜后变成混合物
7．下列实验过程不能达到实验目的的是(　　)
编号 实验目的 实验过程
A 探究维生素C的还原性 向盛有2 mL棕黄色氯化铁溶液的试管中滴加浓的维生素C溶液，观察颜色变化
B 比较金属镁和铝的活泼性 分别向两只盛有等体积等浓度稀硫酸的烧杯中加入打磨过的同样大小的镁片和铝片，比较反应现象
C 比较Fe3＋和I2的氧化性强弱 向淀粉碘化钾溶液中滴入氯化铁溶液，溶液变蓝色
D 鉴别NaHCO3与Na2CO3 溶液 用小试管分别取少量溶液，然后滴加澄清石灰水
8.金属钛有“未来金属”之称，具有低密度、高硬度等性能，化学性质稳定。钛的化合价主要有＋4价和＋3价，其中＋3价钛极易被氧化。下列有关说法正确的是(　　)
A．金属钛就是钛合金
B．Ti2O3化学性质稳定
C．FeTiO3(钛酸亚铁)中钛的化合价为＋3价
D．钛及其合金可广泛应用于航空领域
9．对于反应：TiCl4＋4Na===4NaCl＋Ti，下列说法不正确的是(　　)
A．该反应既属于置换反应，也属于氧化还原反应
B．该反应可以用来冶炼金属
C．该反应的条件是四氯化钛为熔融状态或在水溶液中
D．该反应说明钠的金属活动性比钛强
10．(2022·杭州市余杭区教育局高一期末)下列关于铁及其化合物说法正确的是(　　)
A．高温下，红热的铁与水蒸气反应，可得到红色的氧化铁
B．向FeCl3溶液中滴加适量NaOH溶液即可得到氢氧化铁胶体
C．将废铁屑完全溶于稀硫酸中，滴加KSCN溶液，无血红色说明铁屑未被氧化
D．某溶液中先加入KSCN溶液无明显现象，再通入Cl2溶液变血红色，说明原溶液含有Fe2＋
11．将1.12 g铁粉加入到25 mL 2 mol·L－1的氯化铁溶液中，充分反应后，其结果是(　　)
A．铁粉剩余，溶液呈浅绿色，Cl－基本不变
B．向溶液中滴入无色KSCN溶液，不显血红色
C．溶液中Fe2＋与Fe3＋物质的量之比为6∶1
D．氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶5
12．(2021·江苏，4)下列有关物质的性质与用途不具有对应关系的是(　　)
A．铁粉能与O2反应，可用作食品保存的吸氧剂
B．纳米Fe3O4能与酸反应，可用作铁磁性材料
C．FeCl3具有氧化性，可用于腐蚀印刷电路板上的Cu
D．聚合硫酸铁能水解并形成胶体，可用于净水
13．由石砂(主要成分为SiO2)制取高纯硅的工业流程如下所示：
下列说法不正确的是(　　)
A．反应①③均属于置换反应
B．反应①中氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶2
C．该流程中反应①③的还原剂不能互换使用
D．该流程是实现半导体工业“从沙滩到用户”的基础
14．(2021·温州高一期中)某化学兴趣小组在学习铁及其化合物的知识时，做了如下探究实验：
下列说法不正确的是(　　)
A．若现象1有淡红色，说明有少量的Fe2＋被氧化了
B．现象2有血红色沉淀
C．现象3为血红色褪去，说明发生了反应：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
D．由现象4可推测加入过量的双氧水后硫氰根离子可能被氧化生成了气体
15．对实验Ⅰ～Ⅳ的实验操作现象判断正确的是(　　)
A．实验Ⅰ：产生红褐色沉淀
B．实验Ⅱ：溶液颜色变血红
C．实验Ⅲ ：放出大量气体
D．实验Ⅳ：先出现白色沉淀，后溶解
16．现有由氧化铁和铝组成的铝热剂，某实验小组分别进行如下实验：①取a g样品，向其中加入足量的NaOH溶液，测得生成气体的体积为b L(标准状况下)；②另取a g样品，高温条件下二者恰好完全发生反应：2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe，待其冷却后，加入足量盐酸，测得生成气体的体积为c L(标准状况下)。则c∶b等于(　　)
A．1∶1 B．1∶2 C．2∶3 D．3∶4
17．向一定质量FeCl2和CuCl2的混合溶液中逐渐加入足量的锌粒，下列图像不能正确反映对应关系的是(　　)
18．现有20.0 g某铁矿石样品(主要成分为Fe2O3和FeO)，粉碎后加入足量盐酸(假设杂质不与盐酸反应)，充分反应后过滤，向滤液中加入足量氢氧化钠溶液，过滤，将所得沉淀在空气中蒸干并灼烧，冷却后称得固体质量为16.0 g，则该铁矿石样品中铁元素的质量分数为(　　)
A．28% B．56%
C．72% D．80%
二、非选择题(本题包括3小题，共46分)
19．(16分)钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属，钛白(TiO2)是目前最好的白色颜料。制备TiO2和Ti的原料是钛铁矿，我国的钛铁矿储量居世界首位。用含Fe2O3的钛铁矿(主要成分为FeTiO3)制备TiO2流程如下：
(1)步骤①加Fe的目的是__________________________________________________________；
步骤②冷却的目的是_____________________________________________________________。
(2)上述制备TiO2的过程中，可以利用的副产物是__________________；考虑成本和废物综合利用因素，水浸后废液中应加入____________处理。
(3)由金红石(TiO2)制取单质钛(Ti)，涉及到的步骤为
―→
反应TiCl4＋2Mg2MgCl2＋Ti在Ar气氛中进行的理由是__________________________
________________________________________________________________________。
20．(16分)硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)在医药上作补血剂。某课外小组测定该补血剂中铁元素的含量，并检验该补血剂是否变质。实验步骤如下：
请回答下列问题：
(1)向操作①的滤液中滴加KSCN溶液后变为血红色，则该滤液中含有________(填离子符号)。
(2)操作②中反应的离子方程式：___________________________________________________。
(3)操作③中反应的离子方程式：___________________________________________________。
(4)操作④中一系列操作包括：过滤、________、灼烧、________、称量。
(5)假设实验中的损耗忽略不计，则每片补血剂含铁元素的质量为________ g(用含a的代数式表示)。
21.(14分)铁是人类较早使用的金属之一。运用铁及其化合物的知识，完成下列问题。
Ⅰ.(1)血红蛋白(Hb)中的铁元素呈正二价，能与O2分子结合成氧合血红蛋白(HbO)从而有输送氧的能力。NaNO2因具有氧化性能使血红蛋白丧失与O2结合的能力，药品美蓝是其有效的解毒剂，下列说法正确的是____________(填字母)。
A．NaNO2被氧化 B．药品美蓝是还原剂
C．NaNO2是还原剂 D．药品美蓝被还原
(2)电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔来制造印刷电路板。写出FeCl3溶液与铜发生反应的离子方程式：_________________________________________________
________________________________________________________________________。
Ⅱ.高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型、高效、多功能绿色水处理剂，比Cl2、O2、ClO2、KMnO4氧化性更强，无二次污染，工业上是先制得高铁酸钠，然后在低温下，向高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和，使高铁酸钾析出。
(3)干法制备高铁酸钠的主要反应为2FeSO4＋6Na2O2===2Na2FeO4＋2Na2O＋2Na2SO4＋O2↑，该反应中Na2O2是________(填“氧化剂”“还原剂”或“氧化剂和还原剂”)。
(4)湿法制备高铁酸钾的反应体系中有六种微粒：Fe(OH)3、ClO－、OH－、FeO、Cl－、H2O。
①碱性条件下，氧化剂和还原剂的物质的量的比为3∶2发生反应，写出并配平湿法制高铁酸钾的离子方程式：________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②若反应过程中转移了0.3 mol电子，则还原产物的物质的量为________ mol。
专题检测试卷(四)
1．C　2.B　3.A　4.A　5.D
6．C　[1元硬币是钢芯镀镍，属于铁合金镀镍，不是铁镍合金，故A错误；5角硬币是钢芯镀铜，铜和浓盐酸不反应，故B错误；1角硬币是铝合金，铝和酸、碱都能发生反应，可被碱溶液或酸溶液腐蚀，故C正确；钢芯是金属合金，为混合物，故D错误。]
7．D　[NaHCO3与Na2CO3溶液均能与澄清石灰水反应生成白色碳酸钙沉淀，D错误。]
8．D　[钛是单质，而合金是混合物，所以两者不同，故A错误；＋3价钛极易被氧化，所以Ti2O3的化学性质不稳定，故B错误；根据化合价代数和为零，FeTiO3(钛酸亚铁)中铁为＋2价，所以钛的化合价为＋4价，故C错误；钛及其合金具有密度小、强度高、耐酸、碱腐蚀等优良性能，被广泛用于航天领域，故D正确。]
9．C　[钠能从四氯化钛中将钛置换出来，说明钠的金属活动性比钛强；钠在水溶液中会先与水反应。]
10．D　[高温下，红热的铁与水蒸气反应，可得到黑色的四氧化三铁，故A错误；向FeCl3溶液中滴加适量NaOH溶液即可得到氢氧化铁沉淀，不能得到氢氧化铁胶体，故B错误；将废铁屑完全溶于稀硫酸中，滴加KSCN溶液，无血红色说明溶液中没有铁离子，不能说明铁屑未被氧化，故C错误；某溶液中先加入KSCN溶液无明显现象，说明溶液中没有Fe3＋，再通入Cl2溶液变血红色，说明Fe2＋被氧化为Fe3＋，从而说明原溶液含有Fe2＋，故D正确。]
11．C　[n(Fe)＝0.02 mol，n(FeCl3)＝0.05 mol，由Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋知，Fe3＋过量0.01 mol，铁粉全部溶解，反应生成Fe2＋ 0.06 mol；Fe3＋过量，滴入无色KSCN溶液，溶液显血红色；氧化生成的Fe2＋和还原生成的Fe2＋的物质的量之比为1∶2。]
12．B　[因为铁粉能与O2反应，所以可用作食品保存的吸氧剂，A正确；纳米Fe3O4具有磁性，可用作铁磁性材料，B错误；FeCl3与Cu反应生成FeCl2和CuCl2，主要利用FeCl3的氧化性，C正确；聚合硫酸铁能水解并形成胶体，具有吸附性，可用于净水，D正确。]
13．B　[A对，反应①为SiO2与焦炭在高温下反应生成Si和CO，反应③为SiCl4与H2在高温下反应生成Si和HCl，均属于置换反应；B错，反应①为SiO2＋2CSi＋2CO↑，氧化产物为CO，还原产物为Si，二者的物质的量之比为2∶1；C对，SiO2与H2在高温下不发生反应，故反应①③中还原剂不能互换使用；D对，该流程中，将SiO2还原为Si，后提纯得到高纯硅，是实现半导体工业“从沙滩到用户”的基础。]
14．B　[氯化亚铁溶液与KSCN溶液混合无明显现象，加入双氧水，亚铁离子被氧化成铁离子，Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3(血红色)，溶液呈血红色；加入过量Fe粉，铁离子被还原，血红色褪去；加入过量双氧水，硫氰根离子被氧化。若现象1为淡红色，则Fe2＋可能部分被氧化成Fe3＋，故A正确；Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3，Fe(SCN)3不是沉淀，故B错误；向加入双氧水后的溶液加入铁粉，发生反应：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，溶液中Fe3＋被还原，溶液血红色褪去，故C正确；向溶液中加入过量双氧水后，溶液由血红色变为黄色，则溶液中SCN－的浓度降低，SCN－被氧化，有N2、CO2生成，故D正确。]
15．C　[将饱和氯化铁溶液加入到沸水中加热至溶液呈红褐色可得到氢氧化铁胶体，不是氢氧化铁沉淀，故A错误；硫氰化钾溶液与二价铁离子不反应，溶液不变色，故B错误；铝与氢氧化钠溶液反应生成NaAlO2和氢气，有大量气体生成，故C正确；氯化铝与氨水反应生成氢氧化铝白色沉淀，氢氧化铝是两性氢氧化物，溶于强酸强碱，不溶于弱酸弱碱，则氨水过量时，氢氧化铝不会溶解，故D错误。]
16．C　[该铝热剂中只有铝能与氢氧化钠溶液反应，铝与氧化铁反应后的生成物中只有铁能与盐酸反应得到氢气，再结合题给其他信息可得到如下关系式：2Al～Fe2O3～2Fe,2Al～3H2,2Fe～2H2，故c∶b＝2∶3。]
17．D　[金属的活动性是锌＞铁＞铜，故锌先与氯化铜反应，当氯化铜反应完全后再与氯化亚铁反应：
Zn＋CuCl2===Cu＋ZnCl2　　溶液增量
65　　　　　 64　　　　　　65－64＝1
Zn＋FeCl2===Fe＋ZnCl2　　溶液增量
65　　　　　 56　　　　　　65－56＝9
锌先与氯化铜反应，铜的质量不断增加，直至氯化铜反应完全，A正确；由上述分析可知，前者溶液质量增加的幅度小于后者，B正确；随着锌与氯化亚铁反应，氯化亚铁的质量逐渐减小，完全反应后为0，故C正确；原溶液中不存在氯化锌，起始点应为O，故D错误。]
18．B　[沉淀灼烧最后得到的16.0 g固体为Fe2O3，故16 g Fe2O3中Fe元素的质量为16 g×＝11.2 g，由元素守恒可知，样品中Fe元素的质量为11.2 g，样品中Fe元素的质量分数为×100%＝56%。]
19．(1)将Fe3＋还原为Fe2＋　析出绿矾(FeSO4·7H2O)
(2)绿矾(FeSO4·7H2O)　生石灰(或碳酸钙或废碱)
(3)防止高温下镁或钛与O2、N2等反应
解析　(1)分析框图知，铁最终转化成副产品绿矾，所以要将＋3价Fe转化为＋2价Fe，降温减小FeSO4·7H2O的溶解度，有利于析出绿矾晶体。
(2)水浸后发生的离子反应为TiO2＋＋2H2O===H2TiO3↓＋2H＋，废液主要呈酸性，所以应加入CaO、CaCO3或废碱。
(3)Ti和Mg易与空气中的O2、N2等反应，故应在Ar气氛中进行。
20．(1)Fe3＋　(2)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O　(3)Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓[或Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH]　(4)洗涤　冷却至室温
(5)0.07a
解析　(2)双氧水具有氧化性，酸性条件下能将Fe2＋氧化为Fe3＋，则②中反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。(3)步骤③是将Fe3＋转化为氢氧化铁沉淀，反应的离子方程式为Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓或Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH。(4)步骤④中一系列操作是由氢氧化铁悬浊液最终转化为氧化铁，需要过滤、洗涤氢氧化铁，然后灼烧生成氧化铁，冷却后称量氧化铁的质量，即过滤、洗涤、灼烧、冷却至室温、称量。(5)a g氧化铁中铁元素的质量即为10 片补血剂中铁的质量，所以每片补血剂含铁元素的质量为＝0.07a g。
21．(1)B　(2)Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋
(3)氧化剂和还原剂　(4)①2Fe(OH)3＋3ClO－＋ 4OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O　②0.15
解析　(1)NaNO2具有氧化性，被还原，故A错误；NaNO2具有氧化性，能使血红蛋白丧失与O2结合的能力，药品美蓝是其有效的解毒剂，所以药品美蓝具有还原性，药品美蓝是还原剂，故B正确；NaNO2具有氧化性， NaNO2是氧化剂，故C错误；药品美蓝是还原剂，被氧化，故D错误。
(2)FeCl3溶液与铜反应生成氯化亚铁和氯化铜，反应的离子方程式是Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋。
(3)反应2FeSO4＋6Na2O2===2Na2FeO4＋2Na2O＋2Na2SO4＋O2↑中，Na2O2中部分氧元素化合价由－1升高为0，部分化合价由－1降低为－2，所以Na2O2既是氧化剂又是还原剂。
(4)①湿法制备高铁酸钾，FeO为产物，Fe(OH)3为反应物，化合价升高3价，由电子转移守恒可知，ClO－为反应物，Cl－为生成物，化合价降低2价，化合价升降最小公倍数为6，故Fe(OH)3的系数为2，FeO的系数为2，ClO－的系数为3，Cl－的系数为3，根据电荷守恒可知，OH－为反应物，系数为4，由元素守恒可知H2O为生成物，其系数为5，所以反应的离子方程式是2Fe(OH)3＋3ClO－＋ 4OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O。
②反应过程中氯元素化合价由＋1降低为－1，Cl－是还原产物，若反应过程中转移了0.3 mol电子，还原产物的物质的量为＝0.15 mol。