第三章《金属及化合物》单元测试(有解析)

第三章《金属及其化合物》
一、单选题(共15小题)
1.铁和铁合金是生活中常见的材料，下列说法正确的是(　　)
A． 纯铁和铁合金都能导电、传热
B． 纯铁的熔点低于铁合金
C． 纯铁的硬度和强度都高于铁合金
D． 纯铁与盐酸反应，铁合金不与盐酸反应
2.侯氏制碱法制备的工业产物主要是(　　)
A． 碳酸钠
B． NaOH
C． 碳酸氢钠
D． 氯化铵
3.下列有关金属材料的说法中正确的是 (　　)
A． 合金中至少含有两种金属
B． 我国流通的硬币所用材料是金属单质
C． 镁铝合金的硬度和强度均大于单质镁和单质铝
D． 组成合金的元素种类相同，合金的性能就一定相同
4.刻制印刷电路板时用氯化铁溶液作为“腐蚀液”，发生反应为Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋。根据该反应判断下列说法不正确的是(　　)
A． 铜是还原剂
B． Fe3＋具有氧化性
C． 该反应是置换反应
D． 该反应属于离子反应
5.露置在空气中的氢氧化钠因与二氧化碳反应而部分变质，要除去氢氧化钠中混有的杂质，应加入的适量物质是(　　)
A． 盐酸溶液
B． 氢氧化钾溶液
C． 氢氧化钙溶液
D． 氯化钠溶液
6.关于铝与氢氧化钠溶液反应的说法不正确的是(　　)
A． 铝是还原剂
B． 氧化剂是氢氧化钠和水
C． 只有水是氧化剂
D． 氢气是还原产物
7.下列关于铁与水蒸气反应的叙述不正确的是(　　)
A． 是氧化还原反应
B． 铁是还原剂
C． 需在高温条件下进行
D． 产物是氧化铁和氢气
8.下列有关金属材料的说法不正确的是(　　)
A． 青铜、不锈钢、氧化铁都属于合金
B． 合金的很多性能与组成它们的纯金属不同
C． 铁在潮湿的空气中比在干燥的空气中更易生锈
D． 铸造硬币的金属材料一般具有耐腐蚀、易铸造的性质
9.下列溶液分别与碳酸氢钠溶液混合后不能发生反应的是(　　)
A． 氢氧化钙溶液
B． 氢氧化钡溶液
C． 氢氧化钠溶液
D． 氯化钙溶液
10.相同质量的Mg和Al分别与足量的盐酸反应，所生成的氢气在标准状况下的体积之比为(　　)
A． 2∶3
B． 1∶1
C． 3∶4
D． 24∶27
11.标准状况下，0.2 mol镁和铁两种金属的混合物与足量盐酸反应时，放出氢气的体积是(　　)
A． 8.96 L
B． 6.72 L
C． 4.48 L
D． 无法确定
12.四种金属在稀盐酸中的反应现象分别如下图所示，其中为金属铜的是(　　)

A． 答案A
B． 答案B
C． 答案C
D． 答案D
13.在托盘天平两盘上分别放有盛有等质量的足量稀盐酸的烧杯，调整天平至平衡。向左边烧杯中加入10.8 g镁条，向右边烧杯中加入10.8 g铝条(两金属外形相同，表面均经过砂纸打磨处理)。反应过程中指针偏转情况正确的是(　　)
A． 先偏左，最后偏右
B． 先偏右，最后偏左
C． 先偏左，最后平衡
D． 先偏右，最后平衡
14.除去粉末状的铜铁合金中的铁，得到比较纯净的铜，下列试剂或方法中最适合的是(　　)
A． 磁铁
B． 稀硫酸
C． 硫酸铜溶液
D． 放在氧气中灼烧
15.某班就“使用金属材料的利与弊”为题进行小组辩论，甲方的观点是使用金属材料有利，下列甲方观点不科学的是(　　)
A． 金属材料大多有延展性，可以加工成各种形状
B． 金属材料大多有美丽的光泽
C． 废弃的金属不会造成土壤污染和水污染
D． 金属材料大多数可以回收再利用
二、填空题(共3小题)
16.小明同学学习了“酸的性质”、“金属”等知识后，对“金属与酸反应”的性质从内容、规律及其应用等方面进行了总结，请你协助小明同学完成相关总结材料。
(1)酸与金属之间反应规律的文字表达式______________________________________。
(2)金属与酸之间的反应规律是在金属活动性顺序表中，排在氢前面的金属可以置换出酸溶液里的氢。请你用元素符号填写金属活动性顺序________________________________。
(3)金属(K Ca Na除外)与盐之间能否发生置换反应取决于参加反应的金属的活泼性，其反应规律是____________________________，该性质的实际应用实例是______________________。
17.在小烧杯中加入约1/2体积的水，滴入1～2滴酚酞溶液，将切好的钠投入到水中，盖上表面皿。实验过程中，观察到的下列实验现象各体现了钠的什么性质。
(1)钠浮在水面上__________________。
(2)钠熔化成光亮的小球______________________。
(3)钠球四处游动，发出“嘶嘶”响声，并很快消失________________________。
(4)反应后的溶液变为红色______________________。
18.某课外兴趣小组为探究某种铝合金(组成元素为镁和铝)是否符合国家质量标准(国家规定铝合金中铝含量不能低于78%)，设计如图装置在室温下进行实验。

(1)检验该装置气密性的方法是__________________________。
(2)铝合金样品与足量氢氧化钠溶液反应的离子方程式为________________。
(3)反应前先第一次读取量气管液面刻度，然后倾斜左边装置使足量氢氧化钠溶液与ag铝合金样品充分反应，待反应停止后，体系温度恢复到室温，第二次读取量气管液面刻度之前需要进行的一步操作是____________________。计算两次液面差，并将气体体积折算成标准状况下的体积为1 mL。若a＝0.038 mL，V＝44.8 mL，请通过计算说明该合金是否符合国家标准；__________(填“符合”或“不符合”)。
(4)若将装置中的足量氢氧化钠溶液换为足量盐酸，则反应停止后量气管内气体体积(折算成标准状况下)________(填“＞”、“＜”或“＝”)1 mL。
三、实验题(共3小题)
19.铁是人体必需的微量元素之一，没有铁，血红蛋白就不能结合氧分子进行输氧，所以缺少铁元素，人体易患的疾病为贫血，医学上经常用硫酸亚铁糖衣片给这种病人补铁。小陈同学对这种糖衣片产生了兴趣，进行探究实验如下：
(1)提出问题
这种糖衣片中是否含有硫酸亚铁，若有，含量是多少？
(2)查阅资料
①亚铁离子遇具有氧化性的物质时易被氧化。如氢氧化亚铁为白色沉淀，在空气中会迅速被氧化成红褐色的氢氧化铁沉淀，这是氢氧化亚铁的典型特征。
②亚铁盐溶于水时，会产生少量氢氧根离子而产生沉淀(溶液浑浊)。
(3)实验验证
①鉴定硫酸亚铁的成分时需加水溶解，加1滴稀盐酸的作用是______________________，能否用稀硫酸代替(填“能”或“不能”)_______________。
②为了不影响后续检验亚铁盐，检验硫酸盐可用的试剂是(选填“A”或“B”)_________。
A．用硝酸酸化的硝酸钡溶液
B．用盐酸酸化的氯化钡溶液
③检验亚铁盐可用的试剂是____________，现象为________________________________。
(4)含量测定
①取十粒糖衣片，称其质量为5 g，溶于20 g水中；溶解药品时用到玻璃棒的作用是________________________。
②向所配溶液中滴加氯化钡溶液至略过量；证明溶液过量的操作为静置，向上层清液中滴加__________溶液，若现象为__________________________________，则溶液已过量。
③过滤、洗涤、干燥；洗涤沉淀的操作：用玻璃棒(填一操作名)_____________，向过滤器中加入蒸馏水至淹没沉淀，待液体滤出。重复操作2～3次。证明沉淀已洗净的方法是________________________________________。
④称量得沉淀质量为4.66 g，列式计算该糖衣片中硫酸亚铁的质量分数：__________。
(5)总结反思
对硫酸亚铁来说，药片的糖衣起到的作用是____________________________________。
20.回答下列问题：
(1)可以证明钠的硬度小的实验事实是
________________________________________________________________________。
(2)可以说明自然界中不存在游离态的钠的实验事实是
________________________________________________________________________。
(3)可以证明氧化铝熔点高的实验事实是___________________________________________。
(4)下图所示装置中的平底烧瓶内是干燥的空气，且底部有一块钠，过一段时间后可观察到____________，反应的化学方程式是____________________。

21.某化学兴趣小组在学校科技节活动中表演了“滴水生火”、“吹气生火”的小魔术。如图所示，在蒸发皿上放一小团脱脂棉，在里面裹入一种淡黄色的化合物，对着脱脂棉吹气或者用胶头滴管滴几滴水，一会儿脱脂棉会燃烧起来。

(1)淡黄色的化合物为______________。
(2)由“滴水生火”的小魔术可以得出Na2O2和H2O发生反应的依据：a.有氧气生成；b.____________。该反应的化学方程式是__________________________________。
(3)“吹气生火”的过程中发生的化学反应方程式为____________________________________，用双线桥标出反应中电子转移的方向和数目：____________________。
四、计算题(共3小题)
22.磁铁矿石的主要成分是四氧化三铁(化学式Fe3O4)根据它的化学式计算：
(1)四氧化三铁中铁元素和氧元素的质量比。
(2)1 000 t四氧化三铁中含有铁元素的质量是多少吨。
23.过氧化钠与水发生反应，生成氢氧化钠和氧气，现将78 g过氧化钠放入338 g水中，充分反应。试计算所得溶液中溶质质量分数是多少？
24.将NaOH和碳酸氢钠的固体混合物20.8 g在密闭容器中加热到约250 ℃，经充分反应后排出气体，冷却，称得剩余固体的质量为15.9 g。试计算原混合物中氢氧化钠的质量分数？


答案解析
1.【答案】A
【解析】纯铁和铁合金都能与盐酸反应，都能导电、传热、有延展性；但铁合金的熔点低于铁的熔点，其硬度和强度都高于纯铁。
2.【答案】A
【解析】我国化工专家侯德榜的“侯氏制碱法”以NaCl、NH3、CO2等为原料先制得NaHCO3，进而生产出纯碱，有关反应的化学方程式：NH3＋CO2＋H2O===NH4HCO3、NH4HCO3＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl、2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，工业产物是Na2CO3，A正确；无论反应物、生成物、中间产物，均与NaOH无关，B错误；NaHCO3为中间产物，C错误；氯化铵为副产品，D错误。
3.【答案】C
【解析】合金可以由金属跟非金属熔合而成，如碳素钢为铁和碳的合金，A项错误；我国流通的硬币所用材料是合金，B项错误；合金的硬度和强度一般比各成分金属大，C项正确；组成合金的元素种类相同，如果原料的配比不同，合金的性能就不同，D项错误。
4.【答案】C
【解析】该反应中铜元素化合价升高，被氧化，为还原剂，铁元素化合价降低，被还原，Fe3＋为氧化剂；生成物中没有单质，不是置换反应；但该反应为离子反应。
5.【答案】C
【解析】氢氧化钠因与空气中的二氧化碳反应，而含有杂质碳酸钠。氢氧化钙溶液能与碳酸钠反应生成氢氧化钠和碳酸钙沉淀，过滤除去碳酸钙即可；而盐酸溶液既能与碳酸钠反应，又能与氢氧化钠反应，氢氧化钾溶液、氯化钠溶液都不能与碳酸钠反应，且引入新杂质。
6.【答案】B
【解析】铝与氢氧化钠溶液反应的实质可理解为
2Al＋6H2O===2Al(OH)3＋3H2↑、Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O；反应中铝是还原剂，水是氧化剂，氢氧化钠既不是氧化剂也不是还原剂。
7.【答案】D
【解析】在高温下，铁与水蒸气发生的置换反应是氧化还原反应，生成四氧化三铁和氢气，铁作还原剂。
8.【答案】A
【解析】氧化铁是氧化物，不是合金。
9.【答案】D
【解析】碳酸氢钠溶液与氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化钠等碱溶液都能反应，生成碳酸盐和水；碳酸氢钠溶液与钙盐溶液、钡盐溶液等不反应。
10.【答案】C
【解析】设Mg和Al的质量均为mg，根据Mg和Al分别与盐酸反应的化学方程式，可知：Mg～H2、2Al～3H2，则生成的氢气在标准状况下的体积之比为∶(×)＝3∶4。
11.【答案】C
【解析】镁和铁两种金属都能与盐酸反应放出氢气，而且1 mol 的镁和铁都产生1 mol的氢气，即0.2 mol镁和铁的混合物与足量盐酸反应时，产生0.2 mol的氢气，在标准状况下的体积为4.48 L。
12.【答案】D
【解析】由图可知，选项D表示金属在盐酸中无气泡产生，与盐酸不反应，为金属铜。
13.【答案】B
【解析】开始镁反应的速度快，产生的氢气多，指针偏向铝；金属与酸反应产生氢气质量与反应转移电子数数值相等，稀盐酸是足量的，金属完全反应，10.8 g镁条产生的氢气×2＝0.9 g，而10.8 g铝产生的氢气×3＝1.2 g，铝产生氢气多，右盘增重小，指针最后偏向于镁，B选项正确。
14.【答案】B
【解析】铜铁合金是铁和铜熔合而成的具有金属特性的物质，不是简单的混合，不能用磁铁吸引的物理方法分离；铁与稀硫酸反应而溶解，铜与稀硫酸不反应；铁和硫酸铜反应生成的铜附着在合金的表面，阻止反应进行，除杂不彻底；铜和铁在氧气中灼烧都能发生反应。
15.【答案】C
【解析】金属材料废弃后，金属氧化后会污染土壤和水源，通过生物链最终危害人体健康，如干电池中的汞污染。
16.【答案】(1)金属＋酸→盐＋氢气
(2)K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au(金属活动性顺序由强逐渐减弱)
(3)排在前面的金属可以把排在后面的金属从其盐溶液里置换出来　湿法炼铜
【解析】(1)酸与金属反应时产物是盐与氢气，文字表达式是金属＋酸→盐＋氢气。
(2)金属与酸反应条件：金属排在氢的前面，酸不能是浓硫酸或硝酸。
17.【答案】(1)钠的密度比水小
(2)反应放热、钠的熔点低
(3)反应剧烈，产生的气体推动钠球运动
(4)反应生成物显碱性
【解析】钠与水反应的实验现象及其原因分析。
18.【答案】(1)连接好装置并在量气管内加入水，向下移动水准管，静置片刻。若水准管中液面与量气管中液面维持一定的高度差，说明装置气密性良好(合理即可)　(2)2Al＋2OH－＋2H2O===2＋3H2↑　(3)调节量气管和水准管的高度，使两液面相平　符合　(4)＞
【解析】(2)合金中只有Al与NaOH溶液发生反应。(3)第二次读取量气管液面刻度前，要调节量气管和水准管的高度，使两液面相平。若V＝44.8 mL，则该铝合金样品中Al的质量为××27 g·mol－1＝0.036 g，故铝含量为×100%≈94.7%，则该铝合金符合国家标准。(4)Mg和Al均能与盐酸反应生成氢气，故量气管内气体体积(折算成标准状况下)大于1 mL。
19.【答案】(3)①加入盐酸酸化，可有效降低亚铁盐还原性，防止氧化　不能
②B
③氢氧化钠溶液　产生白色沉淀并迅速变成红褐色沉淀
(4)①搅拌以促进溶解
②氯化钡　不再产生白色沉淀
③引流　取最后一次洗涤所得的滤液，滴入硝酸银溶液，若无白色沉淀产生，则已洗净
④60.8%
(5)隔绝氧气，防止硫酸亚铁被氧化而失效
【解析】(3)亚铁盐在酸性条件下还原性降低，加入盐酸酸化，可防止硫酸亚铁被氧化，但不能用硫酸来替代盐酸，因后续反应要通过硫酸钡检验硫酸亚铁的含量。检验硫酸亚铁不能选用硝酸酸化的硝酸钡溶液，因为硝酸具有强氧化性，可将硫酸亚铁氧化。
(4)①溶解药品时玻璃棒的作用是搅拌，过滤或洗涤沉淀时玻璃棒的作用是引流。
②检验是否完全反应时，可继续滴加氯化钡溶液不再产生白色沉淀，说明溶液已过量。
③洗涤沉淀时若要证明沉淀已洗净，可以取最后一次洗涤所得的滤液，滴入硝酸银(或硫酸、硫酸盐、氢氧化钠等)溶液，若无白色沉淀产生，则已洗净。
④由FeSO4＋BaCl2===BaSO4↓＋FeCl2可知，
硫酸亚铁的质量＝4.66 g÷233 g·mol－1×152 g·mol－1＝3.04 g，
糖衣片中硫酸亚铁的质量分数：×100%＝60.8%。
20.【答案】(1)金属钠可以用普通刀片切割
(2)新切开的金属钠很快失去光泽(被氧化)
(3)铝箔在酒精灯上加热只熔化而不滴落
(4)钠表面变暗，气球膨胀　4Na＋O2===2Na2O
【解析】氧化铝的熔点高可用铝箔燃烧的实验来证明，即铝箔燃烧时因表面生成的氧化铝保护膜，使内部的铝与空气隔绝不再发生反应，且受热熔化的液态铝被氧化膜包裹而不掉落。
21.【答案】(1)过氧化钠　(2)有热量放出　2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
(3)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2

【解析】过氧化钠为淡黄色固体，能与水反应生成氢氧化钠和氧气，该反应放出热量；过氧化钠能与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，该反应中过氧化钠既是氧化剂又是还原剂。
22.【答案】(1)21∶8　(2)724.1 t
【解析】(1)四氧化三铁中铁元素和氧元素的质量比＝(56×3)∶(16×4)＝21∶8。
(2)1 000 t四氧化三铁中含有铁元素的质量＝1 000 t××100%≈724.1 t。
23.【答案】所得溶液中溶质质量分数是20%
【解析】设生成的氢氧化钠的质量为x，氧气的质量为y

解得：x＝80 g，y＝16 g
所得溶液中溶质质量分数是：×100%＝20%
24.【答案】原混合物中氢氧化钠的质量分数为20.2%
【解析】NaOH和碳酸氢钠的固体混合物置于密闭容器中加热，可能发生的化学反应有：
NaHCO3＋NaOHNa2CO3＋H2O，盐有多余再发生2NaHCO3Na2CO3＋H2O ＋ CO2↑ 。
解法一：
以上固体混合物加热失重可能只因第1个反应，也可能有以上二个反应共同造成。
若只有NaHCO3＋NaOHNa2CO3＋H2O造成，则失重4.9 g对应消耗22.9 g NaHCO3和10.9 g NaOH，相比原混合物20.8 g的总质量，所需反应物不足，说明失重有二个反应共同造成。


x＋y＋＝20.8
＋＝15.9
解之得x＝8.8，y＝7.8，则NaOH重4.2 g，w(NaOH)＝×100%≈20.2%。
解法二：
设样品中NaHCO3与NaOH物质的量相等，产生的质量差为ag，用差量法计算：

解得a＝3.0<20.8－15.9＝4.9，
说明失重原因还涉及NaHCO3的分解，NaOH已全部反应。
设NaHCO3的质量为xg，NaOH的质量为yg，

过量的碳酸氢钠发生下面的分解反应：

解下列二方程
x＋y＝20.8
＋＝20.8－15.9＝4.9
解得：y＝4.2　w(NaOH)＝×100%≈20.2%。
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