第三章铁金属材料章末测试高一上学期化学人教版（2019）必修第一册（含解析）

第三章 铁金属材料 章末测试 能力提升
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．在、、的混合溶液中，、、的物质的量浓度之比为1∶2∶4，现加入适量的铁粉，充分反应后使溶液中三种离子的物质的量浓度之比变为9∶3∶1，则原溶液中的Fe与参与反应的铁粉物质的量比为
A．3∶5 B．4∶5 C．6∶5 D．5∶4
2．下列各图示中能较长时间观察到的是
A．①②③ B．①②④ C．①②③④ D．②③④
3．等量的铁分别与足量的盐酸、水蒸气在一定的条件下充分反应，则产生氢气在标准状况下的体积比是
A． B． C． D．
4．要除去FeCl2溶液中少量的FeCl3，下列方法可行的是
A．滴入KSCN溶液 B．加入铁粉 C．通入氯气 D．加入铜粉
5．元素的价类二维图是我们学习元素及其化合物相关知识的重要模型和工具，它指的是以元素的化合价为纵坐标，以物质的类别为横坐标所绘制的二维平面图象。铁元素的价类二维图如图，其中的箭头表示部分物质的转化关系，下列说法正确的是
A．铁与高温水蒸气的反应可实现上述转化①
B．FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速发生转化②生成红棕色粉末
C．加热Fe(OH)3可转化为Fe2O3，加水溶解可实现转化④
D．由图可预测：高铁酸盐(FeO)具有强氧化性，可用于消毒。FeO与水反应最终可生成Fe(OH)3胶体，从而吸附水中的悬浮物，故高铁酸盐可用作净水剂
6．把铁片放入下列溶液中，铁片溶解，溶液质量增加，但没有气体放出的是
A．硝酸银溶液 B．硫酸铜溶液 C．稀硫酸 D．硫酸铁溶液
7．现有盐酸和硫酸混合溶液100mL，其中c(Cl-)=1.6mol·L-1，，现将其分成两等份，往其中一份中滴加足量BaCl2溶液，产生2.33g白色沉淀，往另一份中投入足量铁片，放出标准状况下VL气体。下列判断正确的是
A．原混合酸中n(SO)=0.01mol
B．原混合酸中n(H+)=0.18mol
C．V=2.24
D．原溶液中HCl、H2SO4的物质的量之和为0.18mol
8．工业废弃物的资源化回收再利用，可以更大限度地发挥原材料的价值。下图是工业生产纳米磁性氧化铁的流程：
下列说法不正确的是
A．用溶液浸泡是为了除去废铁屑表面的铁锈
B．若生产中不通入，暴露在空气中生产，将不能得到高纯度产品
C．加适量的是为了将部分氧化为，涉及反应：
D．溶液A中和的浓度比为1：2
9．生铁、纯铁、碳三种物质中，熔点最低的是
A．纯铁 B．生铁 C．碳 D．无法确定
10．将氯化钠、氯化铝、氯化亚铁、氯化铁、氯化镁五种溶液，运用一种试剂通过一步实验就能加以区别，这种试剂是
A．KSCN B．BaCl2 C．HCl D．NaOH
11．在FeCl3、CuCl2、FeCl2的混合溶液中，Fe3+、Cu2+、Fe2+的物质的量之比为3:2:1，现加入适量铁粉，使溶液中三种离子物质的量浓度之比变为1:2:4，则参加反应的铁粉和原溶液中Fe3+的物质的量之比为
A．2:1 B．1:2 C．1:3 D．1:4
12．欲证明某溶液中不含而含有，下列实验操作顺序正确的是
①加入足量新制氯水②加入足量溶液③加入少量溶液
A．①③ B．③② C．③① D．①②③
13．某些化合物可由两种单质加热直接反应生成。下列化合物不符合上述条件的是（ ）
A．FeS B．FeCl2 C．FeCl3 D．Fe3O4
14．相同质量相同形状的铁和锌，分别与等质量，等浓度的稀盐酸反应，产生氢气的量与反应时间的关系如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．乙表示锌与盐酸的反应
B．锌可能与盐酸恰好完全反应，而铁有剩余
C．两个反应消耗金属的质量相等
D．所得溶液的质量相等
15．关于铝及其冶炼的下列说法中，不正确的是（）
A．铝是地壳中含量最多的金属元素
B．铝土矿的主要成分是Al2O3
C．铝单质的金属活动性较强，通常采用电解熔融氧化铝的方法治炼
D．电解氧化铝时，加入冰晶石（Na3AlF6）的目的是提高铝的产量
16．下列说法正确的是
A．钠可以从四氯化钛溶液中置换出金属钛
B．工业制硝酸用到沸腾炉、接触室、吸收塔等设备
C．工业制普通玻璃、工业炼铁的原料都需用到石灰石
D．为得到摩尔盐晶体，小火加热蒸发皿至大量晶体析出时，停止加热
二、填空题
17．铝与盐酸、NaOH溶液反应的应用与定量关系
2Al+6H+=2Al3++3H2↑
2Al+2OH-+2H2O=2AlO+3H2↑
(1)等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，消耗HCl和NaOH的物质的量之比为_______。
(2)等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为VHCl(H2)∶VNaOH(H2)=_______。
(3)足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为VHCl(H2)∶VNaOH(H2)=_______。
18．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。
(1)所含铁元素既有氧化性又有还原性的物质是___________(填字母代号)。
A．Fe B．FeCl2 C．FeSO4 D．Fe2O3
(2)向沸水中逐滴滴加lmol/LFeCl3溶液﹐至液体呈透明的红褐色，该分散系中粒子直径的范围是___________nm。
(3)电子工业需要用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜，制造印刷电路板，请写出FeCl3溶液与铜反应的离子方程式：___________。某校同学为测定FeCl3腐蚀铜后所得溶液的组成，进行了如下实验：首先取少量待测溶液﹐滴入KSCN溶液呈红色，则溶液中含有的金属阳离子是___________，在此基础上，又进行了定量组成的测定：取50.0mL待测溶液，向其中加入足量的AgNO3溶液，得白色沉淀，___________(填实验操作，下同)、___________、干燥，称量沉淀质量为43.05g。
(4)若要验证该溶液中含有Fe2+，正确的实验方法是___________(填字母代号)。
A．向试管中加入试液，滴入KSCN溶液，若显红色，证明含有Fe2+
B．向试管中加入试液，滴入酸性高锰酸钾溶液，若褪色，证明含有Fe2+
C．向试管中加入试液，滴入氯水，再滴入KSCN溶液，若显红色，证明原溶液中含有Fe2+
(5)欲从废水中回收铜，并重新获得FeCl3溶液，设计实验方案如下：
A．请写出上述实验中加入或生成的有关物质的化学式：①___________；②___________；③___________；④___________。
B．请写出通入⑥的化学方程式：___________。
19．铁及其化合物在生产生活中有十分广泛的应用。
Ⅰ.铁的部分化合物的相互转化关系如框图所示，请回答相关问题。
(1)图中①②③代表的物质所属的分散系分别是：①___；②___；③___。
(2)写出FeCl3在水中的电离方程式___。
(3)写出Fe2O3与①反应的离子方程式___。
(4)用一束光照射分散系③，在垂直于光束的方向可以观察到___，这个现象被称为___。向分散系③中逐滴滴入分散系①至过量，整个过程的现象是___。
Ⅱ.一个体重50kg的健康人，体内约含有2g铁，这2g铁在人体内不是以单质的形式存在，而是以Fe2+和Fe3+的形式存在。正二价铁离子易被吸收，给贫血者补充铁时，应给予含Fe2+的亚铁盐，如硫酸亚铁，服用维生素C，可使食物中的Fe3+转化成Fe2+，有利于人体吸收。
(5)在人体中进行Fe2+Fe3+的转化时，①反应中的Fe2+发生___(填“氧化”或“还原”，下同)反应，②反应中的Fe3+被___。
(6)“服用维生素C，可使食物中的Fe3+转化成Fe2+”这句话说明，维生素C具有___性。
20．某同学用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。请回答下列问题：
(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1 mol·L-1的溶液，在FeCl3溶液中需加入少量铁屑，发生反应的化学方程式为_______。
(2)甲同学取2 mL FeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2+氧化，FeCl2溶液与氯水反应的化学方程式为_______。
(3)乙同学认为甲同学的实验不够严谨，该同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油，再于液面下依次加入1滴KSCN溶液和几滴氯水，溶液变红，煤油的作用是_______。
(4)丁同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为_______。
参考答案：
1．A
【详解】依据加入适量的铁粉，使溶液中的三种离子的物质的量浓度之比为9：3：1，结合原溶液中 Fe2+、Cu2+、Fe3+的物质的量浓度之比为1：2：4，可知铜离子未参加反应，反应后的铜离子为2时，剩余的三价铁离子根据比值可知为，参加反应的三价铁离子为 4 =，根据反应 2Fe3++Fe=3Fe2+可知反应的Fe3+为，反应的铁粉为，则原溶液中的Fe2+与参与反应的铁粉物质的量比为1：=3：5；
答案选A。
2．B
【详解】①稀硫酸和铁粉生成H2，氢气排除了装置中的空气，在滴加氢氧化钠溶液，可以观察到白色沉淀；
②稀硫酸和铁粉生成H2，打开a止水夹，氢气排除了装置中的空气，过一段时间关闭a止水夹，A中生成硫酸亚铁的试管压强增大，将硫酸亚铁压如B试管，可以观察到白色沉淀；
③与空气直接接触，Fe(OH)2迅速被空气氧化成灰绿色最终变成红褐色的Fe(OH)3，不能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀；
④在硫酸亚铁溶液上面加苯液封，隔绝空气，能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀；
综上所述，①②④符合题意；
故选B。
3．B
【详解】铁与足量盐酸反应的化学方程式为：Fe+2HCl=FeCl2+H2；铁与水蒸气反应的化学方程式为：；等量的铁（如3mol）与足量的盐酸、水蒸气在一定的条件下充分反应产生氢气的物质的量为3mol和4mol，在标准状况下的体积比是：3:4，故选B。
4．B
【详解】因为铁离子能和铁反应生成亚铁离子，化学方程式为2FeCl3+Fe=3FeCl2，故可用铁粉除去FeCl2溶液中的少量氯化铁；
答案选B。
5．D
【详解】A．铁与高温水蒸气反应生成四氧化三铁，A错误；
B．FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速反应生成黑色晶体四氧化三铁，B错误；
C．氢氧化铁受热分解生成氧化铁，但氢氧化铁不溶于水，加水不能转化为铁离子，C错误；
D．高铁酸盐中铁元素化合价为+6价，具有强氧化性，能用于消毒，FeO与水反应最终可生成Fe(OH)3胶体，从而吸附水中的悬浮物，故高铁酸盐可用作净水剂，D正确；
答案选D。
6．D
【详解】A．铁和硝酸银发生置换反应，析出银的质量大于铁的质量，导致溶液质量减小，故A错误；
B．铁和硫酸铜发生置换反应，析出铜的质量大于铁的质量，导致溶液质量减小，故B错误；
C．铁和稀硫酸反应有氢气生成，故C错误；
D．铁和硫酸铁反应生成硫酸亚铁，没有气体生成且溶液质量增加，所以符合题意，故D正确；
故选：D。
7．D
【分析】将溶液分成两等份，往其中一份中滴加足量BaCl2溶液，产生2.33g白色沉淀，该沉淀应为硫酸钡，则每份溶液中n(SO)==0.01mol，所以原溶液中n(SO)=0.02mol，c(SO)==0.2mol/L，根据电荷守恒c(H+)=2c(SO)+ c(Cl-)=2.0mol/L。
【详解】A．根据分析可知原溶液中n(SO)=0.02mol，A错误；
B．根据分析可知原溶液中c(H+)=2.0mol/L，则n(H+)=2.0mol/L×0.1L=0.2mol，B错误；
C．原溶液中n(H+)=0.2mol，则每份溶液中n(H+)=0.1mol，与足量铁片反应，全部转化为氢气，所以n(H2)=0.05mol，体积为0.05mol×22.4L/mol=1.12L，C错误；
D．根据分析，原溶液中n(H2SO4)=n(SO)=0.02mol，n(HCl)=n(Cl-)=1.6mol/L×0.1L=0.16mol，所以HCl、H2SO4的物质的量之和为0.18mol，D正确；
综上所述答案为D。
8．A
【分析】用溶液浸泡废铁屑除去废铁屑表面的油污，用硫酸溶液铁，加入过氧化氢将部分氧化为，加入氢氧化钠、在隔绝空气的条件下加热生成纳米四氧化三铁。
【详解】A．用溶液浸泡废铁屑是为了除去废铁屑表面的油污，故A错误；
B．若生产中不通入，暴露在空气中生产，被氧气氧化为，不能得到高纯度产品，故B正确；
C．四氧化三铁中含有+2价和+3价的铁，具有氧化性，加适量的是为了将部分氧化为，涉及反应：，故C正确；
D．四氧化三铁中+2价和+3价的铁物质的量比为1:2，所以溶液A中和的浓度比为1：2，故D正确；
选A
9．B
【详解】多数合金的熔点比各成分金属的熔点低，生铁是铁碳合金，其熔点要低于纯铁和碳，故答案选B。
10．D
【详解】A．KSCN溶液只能鉴别氯化铁，A错误；
B．加入氯化钡，都不反应，不能鉴别，B错误；
C．加入盐酸，都不反应，不能鉴别，C错误；
D．分别滴加NaOH溶液时，产生白色沉淀的是氯化镁；先产生沉淀，后沉淀溶解的是氯化铝；产生红褐色沉淀的是氯化铁；先产生白色沉淀，迅速变为灰绿色，最后变为红褐色的是氯化亚铁；无现象的是氯化钠，现象不同，可鉴别，D正确；
答案选D。
11．C
【详解】在FeCl3、CuCl2、FeCl2的混合溶液中，Fe3+、Cu2+、Fe2+的物质的量之比为3:2:1，现加入适量铁粉，使溶液中三种离子的物质的量之比变为1:2:4，假设Fe3+、Cu2+、Fe2+的物质的量分别为3mol、2mol、1mol，加入铁后发生2Fe3+＋Fe＝3Fe2+，则三种离子物质的量分别变为1mol、2mol、4mol，说明有2mol Fe3+和1mol Fe反应变为3mol Fe2+，因此参加反应的铁粉与原溶液中Fe3+的物质的量之比为1:3，故C符合题意；
综上所述，答案为C。
12．C
【详解】先加入溶液，溶液不变红，证明原溶液中不含，再加入足量新制氯水，溶液变红，证明原溶液中含有，故选：C。
13．B
【详解】A.铁和硫单质反应生成硫化亚铁，符合条件，故A正确，但不符合题意；
B.和反应生成而不是，不符合条件，故B错误，符合题意；
C. 和反应生成，符合条件，故C正确，但不符合题意；
D.铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，符合条件，故D正确，但不符合题意；
故选：B。
14．B
【分析】根据方程式Zn+2HCl=ZnCl2+H2可知65gZn完全反应可以消耗36.5gHCl，产生2g氢气；根据方程式Fe+2HCl=FeCl2+H2可知56gFe完全反应可以消耗36.5gHCl，产生2g氢气。
【详解】A．锌比铁活泼，反应速率更快，所以甲表示锌与盐酸的反应，乙表示铁与盐酸的反应，故A错误；
B．据图可知最终产生的氢气的质量相等，则消耗的盐酸的质量相等，则消耗的锌的质量多，铁的质量少，根据“等质量的锌和铁”可知铁有剩余，故B正确；
C．根据B选项分析可知消耗的锌的质量多，铁的质量少，故C错误；
D．生成的氢气质量是相等的，则参加反应的盐酸的质量也是相等的，无剩余，铁消耗得少、锌消耗得多，所得溶液的质量不相等，故D错误；
综上所述答案为B。
15．D
【详解】A．根据地壳里各元素的含量由多到少的顺序排列依次是氧、硅、铝、铁，可知地壳中含量（质量分数）最多的金属是铝，A正确；
B．铝土矿的主要成分为氧化铝，同时含有氧化铁和二氧化硅等成分，B正确；
C．根据金属的活动性强弱选择合适的冶炼方法，一般来说，活泼金属用电解法，铝是活泼金属，所以通常采用电解熔融氧化铝的方法治炼，C正确；
D．工业上采用电解Al2O3来制取Al，因Al2O3的熔点较高，为节约能源，因此常采用冰晶石做助熔剂来降低Al2O3的熔点，D错误；
故答案为：D。
16．C
【详解】A. 四氯化钛溶液中有水，钠与水先反应，所以不可以置换出金属钛，A错误；
B. 工业制硫酸用到沸腾炉、接触室、吸收塔等设备，B错误；
C. 工业制普通玻璃的原料有石灰石、纯碱和石英，工业炼铁的原料有铁矿石、焦炭和石灰石，所以都需用到石灰石，C正确；
D. 绿矾（FeSO4·7H2O）和硫酸铵以相等物质的量混合可制得摩尔盐晶体，应加热到溶液表面出现晶膜（或出现少量晶体），停止加热，否则溶液中的杂质离子会被带入晶体中，且晶体会受热分解或氧化，D错误；
答案选C。
17．(1)3∶1
(2)1∶1
(3)1∶3
【解析】略
18．(1)BC
(2)1~100
(3) Fe3+ 过滤 洗涤
(4)B
(5) Fe粉 FeCl2 Fe、Cu 稀HCl 2FeCl2+ Cl2=2FeCl3
【解析】(1)
当元素处于最高价态时只有氧化性，当元素处于最低价态时只有还原性，当元素处于中间价态时既有氧化性又有还原性， Fe只有还原性，FeCl2既有氧化性又有还原性， FeSO4既有氧化性又有还原性，Fe2O3只有氧化性，故选BC；
(2)
向沸水中逐滴滴加lmol/LFeCl3溶液﹐至液体呈透明的红褐色，得到氢氧化铁胶体，该分散系中粒子直径的范围是1~100nm。
(3)
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。Fe3+遇KSCN溶液变为血红色，取少量待测溶液﹐滴入KSCN溶液呈红色，则溶液中含有的金属阳离子是Fe3+；取50.0mL待测溶液，向其中加入足量的AgNO3溶液，得白色氯化银沉淀，过滤、洗涤、干燥，称量沉淀质量。
(4)
A．向试管中加入试液，滴入KSCN溶液，若显红色，证明含有Fe3+，故A错误；
B．Fe2+能使酸性高锰酸钾溶液褪色，向试管中加入试液，滴入酸性高锰酸钾溶液，若褪色，证明含有Fe2+，故B正确；
C．向试管中加入试液，滴入氯水，再滴入KSCN溶液，溶液显红色，可能原溶液中含有Fe3+，故C错误；
选B。
(5)
废液中加入过量的铁粉，铁和氯化铜反应生成氯化亚铁和铜，铁和氯化铁反应生成氯化亚铁，过滤，所得溶液为氯化亚铁溶液，滤渣中含有铜和铁，滤渣中加入过量的盐酸，铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，过滤出铜，合并两次的滤液，通入过量氯气，氯化亚铁被氯气氧化为氯化铁。
A．①是Fe粉；②是FeCl2；③是Fe、Cu；④稀HCl。
B．FeCl2溶液中通入过量氯气生成FeCl3，反应的化学方程式是2FeCl2+ Cl2=2FeCl3。
19．(1) 溶液 浊液 胶体
(2)FeCl3=Fe3++3Cl-
(3)Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O
(4) 一条光亮的通路 丁达尔效应 先有红褐色沉淀生成，后沉淀溶解，生成黄色溶液
(5) 氧化 还原
(6)还原
【分析】Fe2O3与HCl反应生成FeCl3，FeCl3与铁粉反应生成FeCl2，FeCl3饱和溶液滴入沸水可制得Fe(OH)3胶体，FeCl3与碱反应可得到Fe(OH)3沉淀，Fe(OH)3胶体聚沉转成Fe(OH)3沉淀。
(1)
据分析①②③代表的物质分别是HCl、Fe(OH)3沉淀、Fe(OH)3胶体，所属的分散系分别是溶液、浊液、胶体。
(2)
FeCl3属于盐类，在水中的电离方程式：FeCl3=Fe3++3Cl-。
(3)
Fe2O3与HCl反应的离子方程式：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O。
(4)
分散系③是Fe(OH)3胶体，用一束光照射，在垂直于光束的方向可以观察到一条光亮的通路，这个现象被称为丁达尔效应。向Fe(OH)3胶体中逐滴滴入HCl至过量，HCl是电解质，先使Fe(OH)3胶体发生聚沉，出现红褐色沉淀，后HCl与Fe(OH)3发生酸碱中和反应，生成黄色可溶的FeCl3，沉淀溶解。
(5)
进行Fe2+Fe3+的转化时，①反应中的Fe2+转化为Fe3+，化合价升高，发生氧化反应，②反应中的Fe3+转化为Fe2+，化合价降低，发生还原反应。
(6)
食物中的Fe3+转化成Fe2+说明Fe3+被维生素C还原了，体现出维生素C的还原性。
20．(1)2FeCl3+Fe=3FeCl2
(2)2FeCl2+Cl2=2FeCl3
(3)隔绝空气，防止Fe2+被氧化
(4)2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O
【详解】（1）在氯化铁溶液中需加入少量铁屑发生的反应为氯化铁溶液与铁反应生成氯化亚铁，反应的化学方程式为2FeCl3+Fe=3FeCl2，故答案为：2FeCl3+Fe=3FeCl2；
（2）氯化亚铁溶液与氯水的反应为氯化亚铁溶液与氯气反应生成氯化铁，反应的化学方程式为2FeCl2+Cl2=2FeCl3，故答案为：2FeCl2+Cl2=2FeCl3；
（3）亚铁离子具有还原性，易被空气中的氧气氧化，所以验证亚铁离子被氯气氧化时，应向氯化亚铁溶液中先加入煤油隔绝空气，防止亚铁离子被氧化，再于液面下依次加入硫氰化钾溶液和氯水，溶液变红说明亚铁离子被氯气氧化，故答案为：隔绝空气，防止Fe2+被氧化；
（4）由题意可知，溶液变成棕黄色发生的反应为酸性条件下亚铁离子与过氧化氢溶液反应生成铁离子和水，反应的离子方程式为2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O，故答案为：2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O。