阶段质量检测(三)　铁　金属材料（含解析）高中化学人教版（2019）必修 第一册

阶段质量检测(三)　铁　金属材料
(本试卷满分100分)
一、选择题：本题共15小题，每小题3分，共45分。
1．中华文明源远流长，在世界文明中独树一帜，汉字居功至伟。随着时代发展，广东一直是我国对外交流的重要窗口，馆藏文物是其历史见证。下列汉字载体或文物主要不是由合金材料制成的是(　 )
汉字载体或文物
选项 A.兽骨 B.青铜器 C.南宋鎏金饰品 D.铜镀金钟座
2．“灌钢法”是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献，陶弘景在其《本草经集注》中提到“钢铁是杂炼生作刀镰者”。“灌钢法”主要是将生铁和熟铁(含碳量约0.1%)混合加热，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢。下列说法错误的是(　 )
A．钢是以铁为主的含碳合金
B．钢的含碳量越高，硬度和脆性越大
C．生铁由于含碳量高，熔点比熟铁高
D．冶炼铁的原料之一赤铁矿的主要成分为Fe2O3
3．下列关于钠、铝、铁、铜和氧气的反应，不正确的是(　 )
A．铁在氧气中燃烧，产物为Fe2O3
B．钠在空气中易被氧化，所以应该保存在煤油中
C．铝表面很容易被氧气氧化，形成致密的氧化物保护膜
D．铜可以在加热的条件下和氧气反应，生成氧化铜
4．下列反应的离子方程式书写正确的是(　 )
A．钠和冷水反应：Na＋2H2O===Na＋＋2OH－＋H2↑
B．金属铝溶于氢氧化钠溶液中：Al＋2OH－===[Al(OH)4]－＋H2↑
C．金属铝溶于盐酸中：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
D．铁跟稀硫酸反应：2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑
5．A、B、C为3种单质(其中A为固体，B、C为气体)，将D的饱和溶液滴入沸水中继续煮沸，溶液呈红褐色，B、C反应的产物易溶于水得到无色溶液E。它们之间的转化关系如图，下列推断正确的是(　 )
A．物质B是H2 B．物质C是Cl2
C．物质D是FeCl2 D．物质F是FeCl2
6．下列各组物质中，X是主体物质，Y是少量杂质，Z是为除去杂质所要加入的试剂，其中所加试剂正确的一组是(　 )
选项 A B C D
X FeCl2溶液 FeCl3溶液 Fe Na2SO4溶液
Y FeCl3 CuCl2 Al Na2CO3
Z Cl2 Fe NaOH溶液 BaCl2溶液
7．在加入Al粉产生H2的溶液中，一定能大量共存的离子组是(　 )
A．Ba2＋、HCO、Ca2＋、Cl－
B．CO、Na＋、OH－、K＋
C．Cl－、NH、SO、Fe3＋
D．Cl－、Na＋、SO、K＋
8．向200 mL 0.1 mol·L－1 FeCl2溶液中加入适量的NaOH溶液，使Fe2＋恰好完全沉淀，过滤，小心加热沉淀，直到水分蒸干，再充分灼烧后得到固体的质量为(　 )
A．1.44 g B．1.6 g
C．1.8 g D．2.14 g
9．液体铝钠合金(钠和铝熔合而成)可用于核反应堆的载热介质。下列有关说法不正确的是(　 )
A．自然界中没有游离的钠和铝
B．若铝钠合金投入水中无固体剩余，则有n(Al)≤n(Na)
C．将铝钠合金投入氯化铜溶液中，一定有氢氧化铜沉淀生成，也可能有铜析出
D．相同质量不同组成的铝钠合金投入足量盐酸中，放出的H2越多，则铝的质量分数越小
10．向含有一定物质的量的FeCl3和CuCl2的混合溶液中逐渐加入Fe粉至过量，该溶液的质量随加入Fe粉的质量的变化关系图为(　 )
11．将一定质量的锌、铝混合物与足量的稀硫酸反应，生成2.8 L(标准状况)氢气，原混合物的质量可能是(　 )
A．2 g B．1 g
C．8 g D．10 g
12．高铁酸钾(K2FeO4)是环保、高效、多功能饮用水处理剂，制备流程如图所示：
下列叙述错误的是(　 )
A．反应Ⅰ在常温下可以进行
B．“尾气”可用FeCl2溶液吸收，其离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
C．反应Ⅱ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 3∶2
D．最后一步能制取K2FeO4的原因可能是相同温度下K2FeO4的溶解度小于Na2FeO4
13.某同学用含有铁锈(Fe2O3)的废铁屑来制取氯化铁晶体，实验装置如图所示(夹持装置略，气密性已检验)，下列推断不合理的是(　 )
A．B中收集到的气体是氢气
B．烧杯中双氧水的作用是将Fe2＋还原为Fe3＋
C．A中的氧化铁与盐酸反应生成氯化铁
D．A中溶液的颜色开始由无色变为黄色，后又由黄色变为浅绿色
14．将钠、铝混合物共10.0 g投入适量水中充分反应，并测定生成H2的量，若混合物中钠与铝的质量之比为x，如图为生成H2的物质的量随x的变化关系示意图(随着x的不断增大，产生H2的物质的量越来越接近b1 mol)。以下判断不正确的是(　 )
A．a1＝ B．a2＝
C．b1＝ D．b2＝
15．为测定某区域空气中SO2的含量，某课外小组的同学将空气样品通入200 mL 0.100 mol·L－1酸性KMnO4溶液中(假定样品中无其他还原性气体，SO2可被溶液充分吸收)，反应的离子方程式为5SO2＋2MnO＋2H2O===5SO＋2Mn2＋＋4H＋。若空气流量为a L·min－1，经过b min溶液恰好褪色，则该空气样品中SO2的含量(单位：g/L)为(　 )
A. B. C. D.
二、非选择题：本题共4小题，共55分。
16.(12分)现有A～G七种中学常见物质，它们之间能发生如下反应(图中部分反应物、产物及反应条件未标出)。
请根据以上信息回答下列问题：
(1)写出下列物质的化学式：B______、C______、乙________。
(2)借助KSCN溶液检验物质F中金属阳离子的方法是_________________________
________________________________________________________________________。
(3)写出反应③和⑤的离子方程式：_______________________________________
________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________。
(4)将物质F少许，置于试管中，并加入NaOH溶液，其现象为____________________________________________________________，发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________。
17.(13分)回答下列问题：
(1)服用维生素C可将人体中的Fe3＋转化成Fe2＋，这说明维生素C具有______(填“还原”或“氧化”)性。
(2)新配制的FeCl2溶液中加入________可以防止FeCl2转化为FeCl3。
(3)在制作印刷电路板的过程中常利用铜与氯化铁溶液的反应，写出反应的离子方程式：
________________________________________________________________________。
(4)为消除废气中的Cl2对环境的污染，将废气通过含有铁粉的FeCl2溶液，即可有效地除去Cl2，这一处理过程的原理是_____________________________________________
__________(用离子方程式表示)；处理过程中需定期添加的原料是____________________________________________________________(填物质名称)。
(5)某同学为检验某未知溶液中含有Fe2＋，采取如下实验方案加以验证：
取少许未知溶液于试管中溶液呈红色(证明含有Fe2＋)，你认为此方案是否合理？若不合理，如何改进？
18.(15分)绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁，在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题：
(1)如何用实验证明绿矾中的铁是二价铁而不是三价铁：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)为测定绿矾中结晶水的含量，将石英玻璃管(两端带开关K1和K2，设为装置A)称重，记为m1 g。将样品装入石英玻璃管中，再次将装置A称重，记为m2 g。按如图连接好装置进行实验。
①仪器B的名称是____________。
②将下列实验操作步骤正确排序____________(填字母)；重复上述操作步骤，直至A恒重，记为m3 g。
a．点燃酒精灯，加热
b．打开K1和K2，缓缓通入N2
c．关闭K1和K2
d．熄灭酒精灯
e．称量A
f．冷却到室温
③根据实验记录，计算绿矾化学式中结晶水数目x＝____________(列式表示)。若实验时按a、b次序操作，则使x________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(3)为探究硫酸亚铁的分解产物，将(2)中已恒重的装置A接入如图所示的装置中，打开K1和K2，缓缓通入N2，加热。实验后石英玻璃管中残留固体为红色粉末。已知：SO2可使品红溶液褪色。
①C中的溶液为BaCl2，其作用是__________________________________。D溶液为__________，D中可观察到的现象为________________。
②写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③有同学认为该实验装置存在一定缺陷，请你谈谈完善该实验装置的措施：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
19.(15分)工业上采用硫铁矿焙烧去硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)制取七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)的流程如图所示(已知二氧化硅不溶于稀硫酸，与稀硫酸不反应)：
(1)FeO属于碱性氧化物，写出FeO与硫酸反应的化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)FeCl3可用作净水剂，是因为其溶于水形成的Fe(OH)3胶体具有____________性，FeCl3溶液中分散质粒子的直径__________(填“＞”或“＜”)10－9 m。
(3)“转化”是为了将溶液中的Fe2(SO4)3转化为FeSO4。一种方法是向溶液中加入铁粉，发生反应的离子方程式为____________________________________________
________________________________________________________________________；
另一种方法是向溶液中通入SO2，发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
阶段质量检测(三)
1．选A　兽骨是由有机物和无机物组成的，故A错误；青铜器是铜锡合金，属于合金材料，故B项正确；鎏金是用金汞合金制成的金泥涂饰器物的表面，故C正确；铜镀金钟座主要成分是合金，故D正确。
2．选C　合金的熔点比其组分的熔点低，生铁的含碳量(2%～4.3%)大于熟铁的含碳量(约0.1%)，故生铁熔点比熟铁低，C说法错误。
3．选A　铁在氧气中燃烧，产物为Fe3O4。
4．选C　A项，得失电子不守恒、电荷不守恒，正确的离子方程式为2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑；B项，得失电子不守恒、电荷不守恒，正确的离子方程式为2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑；D项，不符合客观事实，稀H2SO4与Fe反应只能生成Fe2＋，正确的离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。
5．选D　根据题意知，A为Fe，B为Cl2，C为H2，D为FeCl3，E为HCl，F为FeCl2。
6．选C　A项中Cl2能把FeCl2氧化；B项中Fe能把FeCl3还原；D项中除去了CO和SO，又引入了新杂质Cl－。
7．选D　加Al粉产生H2的溶液可能为酸性或碱性。A项，HCO在酸性或碱性溶液中都不能大量共存；B项，OH－在酸性溶液中不能大量共存；C项，Fe3＋、NH在碱中不能大量共存。
8．选B　题中先后发生反应：FeCl2＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋2NaCl、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3、2Fe(OH)3△,Fe2O3＋3H2O，FeCl2中Fe元素最终都转移到Fe2O3中，根据Fe元素守恒可得n(Fe2O3)＝n(FeCl2)＝×0.2 L×0.1 mol·L－1＝0.01 mol，则有m(Fe2O3)＝0.01 mol×160 g·mol－1＝1.6 g。
9．选D　根据金属钠和铝发生反应生成氢气的量的关系：2Al～3H2↑，2Na～H2↑，等质量的钠和铝，铝产生氢气的量多，则放出H2越多，铝的质量分数越大。
10．选A　根据氧化性：Fe3＋＞Cu2＋，可知向该混合溶液中逐渐加入Fe粉至过量时，溶液中依次发生的反应为①2FeCl3＋Fe===3FeCl2、②CuCl2＋Fe===FeCl2＋Cu。当发生反应①时溶液质量增加，当发生反应②时，由于析出固体Cu，溶液质量减小，当反应②结束后，随着Fe粉的加入，溶液质量不再发生变化。四个图像中只有A项符合题意。
11．选C　标况下，n(H2)＝＝0.125 mol，如果全部由锌生成，设需要锌的质量为x，则：
　Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑
　65 g　　　 　　　　　1 mol
　 x　　　 　　　　　0.125 mol
解得x＝8.125 g，如果全部由铝生成，设需要铝的质量为y，则：
　2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑
　54 g　　　　　　　　　　3 mol
　 y　　　　　　　　　　 0.125 mol
解得y＝2.25 g，根据平均值原理，如果由锌和铝混合组成，则质量介于2.25～8.125 g之间。
12．选A　反应Ⅰ中Fe和Cl2的反应应在加热条件下进行，A项错误；尾气的主要成分是Cl2，Cl2能与FeCl2发生氧化还原反应，即尾气可用FeCl2溶液处理，离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，B项正确；结合图示可写出反应Ⅱ为2FeCl3＋3NaClO＋10NaOH===2Na2FeO4＋9NaCl＋5H2O，反应中NaClO为氧化剂，FeCl3为还原剂，即氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2，C项正确；最后一步能得到粗K2FeO4晶体，可能是溶解度：K2FeO4＜Na2FeO4，D项正确。
13．选B　双氧水将Fe2＋氧化为Fe3＋，B错误。
14．选B　钠、铝混合物投入水中发生的反应有：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑。随着x增大，钠的质量逐渐增大，生成H2的体积也增大，当Na、Al的物质的量相等时，Na与水反应生成的NaOH与Al恰好完全反应，此时产生H2最多，之后随着Na质量增加，Al的质量减少，导致生成的H2逐渐减少，假设最终完全为Na，则生成H2的物质的量为b1 mol，结合反应可以计算出b1 ＝×＝，C项正确。根据分析可知，x＝a1时铝过量，生成氢气的物质的量为 mol，设钠的物质的量为y mol，此时铝过量，结合反应可知参加反应的铝的物质的量也是y mol，根据得失电子守恒可得：0.5y＋1.5y＝，解得y＝，则混合物中铝的质量为10 g－ mol×23 g·mol－1＝7.5 g，混合物中Na的质量为10 g－7.5 g＝2.5 g，则a1＝2.5∶7.5＝，A正确；当铝和钠的物质的量相等时，生成氢气的量最大，a2＝，B错误；当钠和铝的物质的量相等时，生成氢气的物质的量为b2 mol，设此时铝和钠的物质的量都是z mol，则23z＋27z＝10.0，解得z＝0.2，则生成氢气的物质的量为0.2 mol×＋0.2 mol×＝0.4 mol＝ mol，即b2＝，D正确。
15．选D　通入空气体积为a L·min－1×b min＝ab L，溶液中n(KMnO4)＝0.2 L×0.100 mol·L－1＝0.02 mol，由已知反应得
5SO2＋2MnO＋2H2O===5SO＋2Mn2＋＋4H＋
5　　　　2
n(SO2)　0.02 mol
解得n(SO2)＝0.05 mol，其质量为0.05 mol×64 g·mol－1＝3.2 g，则该样品中SO2的含量为 g·L－1＝ g·L－1，D项正确。
16．解析：由流程可知，A为金属，焰色试验为黄色，则为钠单质；钠和水生成氢气甲、氢氧化钠D，氢氧化钠和铝B生成氢气甲；氢气和黄绿色气体氯气乙生成氯化氢丙，氯化氢和水得到盐酸E，盐酸和铁C生成氯化亚铁F，氯化亚铁和氯气生成氯化铁G，氯化铁和氢氧化钠生成红褐色氢氧化铁沉淀。(1)由分析可知，B：Al、C：Fe、乙：Cl2；(2)Fe3＋遇KSCN溶液变红色，故检验物质F中金属阳离子的方法是取一定体积的F溶液于试管中，加入KSCN溶液，溶液无明显变化，加入氯水后，溶液变为红色；(3)③为铝和氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铝酸钠和氢气，2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑；⑤为氯化亚铁和氯气生成氯化铁：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－；(4)在氯化亚铁溶液中加入氢氧化钠溶液生成白色氢氧化亚铁沉淀，氢氧化亚铁沉淀迅速被空气中氧气氧化为氢氧化铁沉淀，故现象为先生成白色沉淀，然后变为灰绿色，最后变为红褐色，发生反应的化学方程式为FeCl2＋2NaOH===2NaCl＋Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
答案：(1)Al　Fe　Cl2　(2)取一定体积的F溶液于试管中，加入KSCN溶液，溶液无明显变化，加入氯水后，溶液变为红色
(3)2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑　2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
(4)先生成白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色沉淀，一段时间后变为红褐色沉淀　FeCl2＋2NaOH===2NaCl＋Fe(OH)2↓　4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
17．解析：(1)铁元素的化合价降低，被还原，说明维生素C具有还原性。(2)新配制的FeCl2溶液中加入铁粉可以防止FeCl2转化为FeCl3。(3)在制作印刷电路板的过程中常利用铜与氯化铁溶液的反应，该反应的离子方程式为Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋。(4)将废气通过含有铁粉的FeCl2溶液，发生反应2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，起到吸收氯气的作用，处理过程中需定期添加铁粉。(5)当原溶液中含Fe3＋时，向溶液中先通入氯气，再滴加KSCN溶液，溶液也会变红，所以此方案不合理；改进方案为取少量未知溶液，先加入KSCN溶液，溶液不变红色，再加入氯水，若溶液变红，则溶液中含有Fe2＋。
答案：(1)还原　(2)铁粉　(3)Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋
(4)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋　铁粉
(5)不合理，改进方案为取少量未知溶液，先加入KSCN溶液，溶液不变红，再加入氯水，溶液变成红色，则证明原溶液中含有Fe2＋。
18．解析：(2)②实验时，为避免样品被氧化，应先打开K1和K2，缓缓通入N2，排出装置中的空气，同时防止空气中水蒸气的干扰，然后点燃酒精灯，使绿矾发生分解反应，待物质完全分解后，熄灭酒精灯，冷却至室温，关闭K1和K2，再称量固体质量的变化，则正确的顺序为badfce。③m3 g应为FeSO4和装置的质量，则m(FeSO4)＝(m3－m1)g，m(H2O)＝(m2－m3)g，则n(H2O)＝ mol，n(FeSO4)＝ mol，故结晶水的数目x＝＝＝；若实验时按a、b次序操作，会导致硫酸亚铁被氧化，则导致m3偏大，测定结果偏小。(3)①实验后石英玻璃管中残留固体为红色粉末，说明FeSO4分解生成Fe2O3，反应中Fe元素的化合价升高，则S元素的化合价应降低，则一定生成SO2，根据原子守恒及得失电子守恒可知硫酸亚铁高温分解生成Fe2O3、SO3、SO2，C为氯化钡溶液，用于检验SO3，SO3溶于水生成H2SO4，H2SO4与BaCl2溶液反应生成BaSO4白色沉淀，D为品红溶液，可用于检验SO2，观察到品红溶液褪色。③该反应分解产生的SO3、SO2都是大气污染物，因此该实验装置存在一定缺陷，完善该实验装置的措施是在装置D后面加一个装有氢氧化钠溶液的尾气处理装置，用来吸收SO3、SO2，避免污染环境。
答案：(1)在试管中加入少量绿矾样品，加水溶解，加几滴KSCN溶液，溶液颜色无明显变化，再向试管中滴加氯水，溶液变红，可以证明绿矾中的铁是二价铁而不是三价铁　(2)①(球形)干燥管　②badfce　③　偏小　(3)①检验生成的SO3　品红溶液　品红溶液褪色　②2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑
③在装置D后加一个装有氢氧化钠溶液的尾气处理装置
19．解析：(1)FeO属于碱性氧化物，与硫酸反应生成硫酸亚铁和水。
(2)FeCl3可用作净水剂，是因为其溶于水形成的Fe(OH)3胶体具有吸附性；FeCl3溶液中分散质粒子的直径小于10－9 m。
(3)铁粉具有还原性，可将硫酸铁还原为硫酸亚铁，反应的离子方程式是2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；如果通入二氧化硫，铁元素的化合价降低，硫元素的化合价升高，生成硫酸亚铁和硫酸。
答案：(1)FeO＋H2SO4===FeSO4＋H2O　(2)吸附　＜
(3)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋　2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SO＋4H＋