高中化学人教版（2019）必修第一册《第三章 铁 金属材料》单元测试卷（含解析）

人教版（2019）必修第一册《第三章
铁
金属材料》2020年单元测试卷
一、选择题：本题共20个小题，每小题3分，共60分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．（3分）“秦砖汉瓦”是我国传统建筑文化的一个缩影。同是由黏土烧制的砖瓦，有的是黑色的，有的却是红色的，你猜测其中的原因可能（　　）
A．土壤中含有铁粉、二氧化锰等
B．黑砖瓦是煅烧过程中附着了炭黑，红砖则是添加了红色耐高温染料
C．土壤中含有的铜元素经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色CuO和红色Cu
D．土壤中含有的铁元素经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色Fe3O4或FeO和红色Fe2O3
2．（3分）有KCl、FeCl2、FeCl3、MgCl2、AlCl3五种溶液，用一种试剂就可把它们鉴别出来，这种试剂是（　　）
A．盐酸
B．烧碱溶液
C．氨水
D．KSCN溶液
3．（3分）为了验证Fe3+的性质，某化学兴趣小组设计了下图所示的一组实验，其中实验方案设计错误的是（　　）
A．④
B．③
C．③④
D．①②③④⑤
4．（3分）把一定量的铁粉投入氯化铁溶液中，完全反应后，所得溶液中Fe3+和Fe2+物质的量浓度之比为2：3，则已反应的Fe3+和未反应的Fe3+物质的量之比为（　　）
A．1：1
B．2：3
C．2：1
D．3：2
5．（3分）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
6．（3分）向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入100mL浓度为1.0mol?L﹣1的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出224mL的气体（标准状况），所得溶液中加入KSCN溶液后无血红色出现．若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物，能得到铁的质量是（　　）
A．11.2
g
B．5.6
g
C．2.8
g
D．1.4
g
7．（3分）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，则在相同的条件下，产生氢气的体积比是（　　）
A．1：1
B．3：4
C．2：3
D．4：3
8．（3分）要证明某溶液中不含Fe3+，而可能含有Fe2+，进行如下实验操作的最佳顺序为（　　）
①加入足量氯水；②加入足量KMnO4（H+）溶液；③加入少量KSCN溶液
A．①③
B．③②
C．③①
D．①②③
9．（3分）有一块铁的“氧化物”样品，用140mL
5.0mol/L盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.025mol
Cl2，恰好使其中的Fe2+全部转变为Fe3+，则该样品可能的化学式为（　　）
A．Fe4O5
B．Fe5O7
C．Fe2O3
D．Fe3O4
10．（3分）往
100g
FeCl3和
CuCl2的混合溶液中加入铁粉。已知
FeCl3会先与铁粉发生反应：2FeCl3+Fe＝3FeCl2．如图为加入铁粉的质量与反应后剩余固体质量关系。下列说法不正确的是（　　）
A．D
点对应纵坐标为
6.4
B．B
点后溶液的颜色为蓝色
C．该
100
g
溶液中的
CuCl2质量分数为
13.5%
D．取
DE
两点间（不含
D）的剩余固体加入盐酸，均有气泡产生
11．（3分）下列制取CO2、通过CO2和NaAlO2溶液制取Al（OH）3、分离并加热Al（OH）3制Al2O3的装置和原理能达到实验目的的是（　　）
A．制取CO2
B．制取氢氧化铝
C．分离氢氧化铝
D．制氧化铝
12．（3分）由铁、锌、镁、铝四种金属中的两种组成的10g混合物与足量的盐酸反应，反应后生成的氢气在标准状况下体积为11.2L．则混合物中一定含有的金属是（　　）
A．锌
B．铁
C．镁
D．铝
14．（3分）下列物质间的转化关系中不能全部通过一步反应完成的是（　　）
A．Na→NaOH→Na2CO3→NaCl
B．Fe→FeCl3→Fe（OH）3→Fe2O3
C．Al→Al2O3→Al（OH）3→AlCl3
D．Mg→MgCl2→Mg（OH）2→MgSO4
15．（3分）将镁、铝合金10.2g溶于4mol?L﹣1的硫酸500mL里，若加入2mol?L﹣1的氢氧化钠溶液，并使得沉淀达到最大量，则需加入此种氢氧化钠溶液为（　　）
A．1000mL
B．500mL
C．2000mL
D．1500mL
16．（3分）将等物质的量的Na2O2和Al同时放入足量的水中，充分反应后收集到混合气体4.48L（标准状况下），再向反应后的溶液中缓慢滴入1mol/L盐酸至沉淀恰好溶解。下列说法错误的是（　　）
A．标准状况下，混合气体中氢气与氧气的体积比为3：1
B．加入的固体过氧化钠为7.8g
C．当滴加200mL盐酸时，沉淀的质量达到最大值
D．最终消耗的盐酸为400mL
17．（3分）Na、Al、Fe、Cu是中学化学中重要的金属元素。它们的单质及其化合物之间有很多转化关系。下表所列物质不能按如图（“→”表示一步完成）关系相互转化的是（　　）
选项
A
B
C
D
a
Na
Al
Fe
Cu
b
NaOH
Al2O3
FeCl3
CuO
c
NaCl
Al（OH）3
FeCl2
CuCl2
A．A
B．B
C．C
D．D
18．（3分）将物质的量均为a
mol的Na和Al一同投入m
g足量水中，所得溶液的密度为ρ
g?cm﹣3，则此溶液的物质的量浓度为（　　）
A．mol?L﹣1
B．mol?L﹣1
C．mol?L﹣1
D．mol?L﹣1
19．（3分）如下图所示，相等质量的铁和锌与足量的稀H2SO4充分反应，产生氢气的质量（m）与反应时间（t）的正确关系是（　　）
A．
B．
C．
D．
20．（3分）相同质量的下列物质分别与等浓度的NaOH溶液反应，至体系中均无固体物质，消耗碱量最多的是（　　）
A．Al
B．Al（OH）3
C．AlCl3
D．Al2O3
二、填空题（10分）
21．（10分）如图所示为一定量AlCl3溶液中加入NaOH溶液后，产生Al（OH）3白色沉淀的质量与NaOH的物质的量之间的关系曲线（如图1）．
请回答下列问题：
（1）A点时已参加反应的AlCl3和NaOH的物质的量之比为　
　．
（2）AB段曲线所表示的反应的离子方程式为　
　．
（3）向B处生成的溶液中通入二氧化碳，可观察到的现象是　
　．
（4）向含有0.1mol
NH4Al（SO4）2溶液中逐滴加入5mol?L﹣1
NaOH溶液，开始发现溶液中出现白色沉淀并逐渐增多；一段时间后有刺激性气味的气体逸出；最后白色沉淀逐渐减少并最终消失．请在图2中画出生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液体积的关系示意图．
三、推断题（14）
22．（14分）根据下图的化学反应框图解图。
已知：粉末化合物A是红棕色，粉末单质B是金属单质?
（1）单质F是　
　，溶液E加入氢氧化钠溶液的现象是　
　；
（2）写出下列反应的化学方程式：
A+B→C+D　
　；
D→H：　
　。
（3）写出下列反应的离子方程式：
E+Cl2→G：　
　；
G+C→E：　
　；
B→F+H：　
　。
三、实验题（16分）
23．（16分）已知红热的铁能与水蒸气反应生成氢气。现用如图所示装置进行铁在高温下与水蒸气反应的实验，并用简单的方法收集、检验生成的氢气。请回答下列问题。
（1）写出铁在高温下与水蒸气反应的化学方程式：　
　。
（2）干燥管C中盛放的药品是　
　；干燥管的　
　（填“m”或“n”）端与g导管相连接。
（3）在D处画出用试管收集氢气的装置图（所需其他仪器自行选择）。
（4）怎样用简单的方法检验收集到的气体是氢气？简述实验操作步骤和现象：　
　。
（5）若收集到标准状况下的H2
22.4
L，则参加反应的铁粉的质量为　
　
g。
（6）当固体质量增加32
g时，生成H2的质量为　
　
g。
人教版（2019）必修第一册《第三章
铁
金属材料》2020年单元测试卷
试题解析
一、选择题：本题共20个小题，每小题3分，共60分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．解：土壤中含有铁，在灼烧时，经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色Fe3O4或FeO和红色Fe2O3，灼烧时不会存在铁粉、铜等，只有D正确，
故选：D。
2．解：A.均与盐酸不反应，不能鉴别，故A不选；
B.KCl、FeCl2、FeCl3、MgCl2、AlCl3分别与烧碱反应的现象为：无现象、先生成白色沉淀迅速变为灰绿色最后为红褐色、红褐色沉淀、白色沉淀、先生成白色沉淀后溶解，现象不同可鉴别，故B选；
C.MgCl2、AlCl3均与氨水反应生成白色沉淀，不能鉴别，故C不选；
D.KSCN溶液只能鉴别FeCl3，故D不选；
故选：B。
3．解：①铁离子与铁反应生成浅绿色的亚铁离子，故①正确；
②铁离子与硫氰化钾溶液反应显示红色，据此能够检验铁离子，故②正确；
③硫酸铜与氯化铁不发生反应，混合后溶液不会变成无色，故③错误；
④硝酸银与氯化铁反应生成氯化银沉淀，白色沉淀为氯化银，该性质是氯离子性质，与铁无关，故④错误；
⑤铁离子与氢氧化钠溶液反应生成红褐色氢氧化铁沉淀，据此可以检验是否存在铁离子，故⑤正确；
故选：C。
4．解：已知，完全反应后，所得溶液中Fe3+和Fe2+物质的量浓度之比为2：3，根据溶液体积不变，所以物质的量之比＝物质的量浓度之比，设所得溶液nFe3+＝2x
mol，则所得溶液nFe2+＝3x
mol，所得溶液中的Fe2+都是由Fe和Fe3+反应得到的，即：Fe+2Fe3+＝3Fe2+，
2
3
∴nFe3+∵nFe2+＝3x
mol
即，nFe3+＝2x
mol；
所以，已反应的nFe3+＝2x
mol，未反应的Fe3+就是溶液剩的nFe3+＝2x
mol，即，未反应的nFe3+＝2x
mol，所以为2x：2x，即为1：1；
故选：A。
5．解：A．锌比铁活泼，锌与盐酸反应速率更快，故甲表示锌与盐酸反应，乙表示铁与盐酸反应，故A错误；
B．由图可知，最终生成氢气质量相等，假设生成2g氢气，由Zn～H2↑，Fe～H2↑，可知消耗Zn65g，消耗Fe56g，若锌与盐酸恰好完全反应，则铁有剩余，故B正确；
C．由B中分析可知，反应消耗锌的质量比铁的多，故C错误；
D．由B中分析可知，Zn与盐酸反应后溶液增重65g﹣2g＝63g，而Fe与盐酸反应后溶液增重为56g﹣2g＝54g，即所得溶液质量不相等，故D错误。
故选：B。
6．解：盐酸恰好使混合物完全溶解，盐酸没有剩余，向反应所得溶液加KSCN溶液无血红色出现，说明溶液为FeCl2溶液，n（HCl）＝0.1L×1mol/L＝0.1mol，根据氯离子守恒可知n（FeCl2）＝0.05mol，用足量的H2在高温下还原相同质量的混合物得到铁，根据铁元素守恒可知n（Fe）＝n（FeSO4）＝0.05mol，故得到Fe的质量为0.05mol×56g/mol＝2.8g，
故选：C。
7．解：令Fe的物质的量为1mol，则：
Fe+2HCl＝FeCl2+H2↑
1mol
1mol
3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2
1mol
mol，
相同条件下体积之比等于物质的量之比，则两反应中生成氢气体积之比为1mol：mol＝3：4，
故选：B。
8．解：因为KSCN与Fe3+反应使溶液显红色，与Fe2+无此现象，可以先滴加加入少量KSCN溶液，不显红色，说明原溶液不含有Fe3+，再滴加足量氯水后显红色，说明滴加氯水后溶液中有Fe3+，证明原溶液含有Fe2+，即③①，
故选：C。
9．解：n（HCl）＝0.14L×5.0mol/L＝0.7mol，由氧化物和盐酸反应生成水可知，氧化物中含有n（O）＝n（HCl）＝0.35mol，
所得溶液还能吸收0.025mol
Cl2，恰好使其中的Fe2+全部转变为Fe3+，
反应后所得溶液为FeCl3，
因n（Cl﹣）＝0.7mol+0.025mol×2＝0.75mol，
则n（Fe3+）＝n（Cl﹣）＝0.25mol，
所以氧化物中n（Fe）：n（O）＝0.25：0.35＝5：7，
所以化学式为Fe5O7，
故选：B。
10．解：A．AB段发生反应：CuCl2+Fe＝FeCl2+Cu，B点CuCl2恰好反应，生成Cu质量（即D点数据）为：（11.2g﹣5.6g）×＝6.4g，故A正确；
B．B点CuCl2完全反应，溶液中溶质为FeCl2，溶液颜色为浅绿色，故B错误；
C．溶液中CuCl2的质量为：（11.2g﹣5.6g）×＝13.5g，故该
100
g
溶液中的
CuCl2质量分数为
13.5%，故C正确；
D．取
DE
两点间（不含
D）的剩余固体含有Fe，加入盐酸，均会生成氢气，有气泡产生，故D正确。
故选：B。
11．解：A．硫酸与石灰石反应生成硫酸钙微溶，包裹在碳酸钙的表面阻止反应的进一步发生，应选盐酸与石灰石反应，故A错误；
B．导管应长进短出，图中气体的进入方向不合理，故B错误；
C．氢氧化铝不溶于水，漏斗下端应紧靠烧杯内壁，图中不合理，故C错误；
D．灼烧固体可在坩埚中进行，图中加热操作合理，故D正确；
故选：D。
12．解：产生11.2LH2需要锌32.5g，铁28g，镁12g，铝9g，根据平均值思想，混合物中的两种金属需要量应分别小于和大于10g，而小于混合物10g的只有铝，故一定有铝，
故选：D。
14．解：A.Na和水反应生成NaOH，NaOH和二氧化碳反应生成碳酸钠，碳酸钠和稀盐酸反应生成NaCl，所以物质之间能一步转化，故A不选；
B.Fe在氯气中燃烧生成氯化铁，氯化铁和NaOH反应生成氢氧化铁，氢氧化铁受热分解生成氧化铁，所以物质之间能一步转化，故B不选；
C.氧化铝和水不反应，所以氧化铝不能一步转化为氢氧化铝，故C选；
D.Mg和盐酸反应生成氯化镁，氯化镁和NaOH反应生成氢氧化镁，氢氧化镁和稀硫酸反应生成硫酸镁，所以物质之间能一步转化，故D不选；
故选：C。
15．解：加入2mol?L﹣1的氢氧化钠溶液，并使得沉淀达到最大量，此时溶液中只有硫酸钠，根据硫酸根离子、钠离子守恒有：n（NaOH）＝2n（Na2SO4）＝2n（H2SO4）＝0.5L×4mol?L﹣1×2＝4mol，故需要氢氧化钠溶液的体积为＝2L，即2000mL，
故选：C。
16．解：发生反应：2Na2O2+2H2O═4NaOH+O2↑、2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑，Na2O2与Al的物质的量相等，结合方程式可知溶液中NaOH有剩余，且溶液中NaOH与NaAlO2的物质的量相等，向反应后的溶液中缓慢滴入1mol/L盐酸至沉淀恰好溶解，首先发生反应：NaOH+HCl═NaCl+H2O，再发生反应：NaAlO2+4HCl═AlCl3+NaCl+2
H2O，最终溶液中溶质为AlCl3、NaCl。
A．假设Na2O2、Al的物质的量均为n
mol，则：
2Na2O2+2H2O═4NaOH+O2↑
n
mol
0.5n
mol
2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑
n
mol
1.5n
mol
故混合气体中氢气与氧气的体积之比为1.5n
mol：0.5n
mol＝3：1，故A正确；
B．生成气体总物质的量为4.48L÷22.4L/mol＝0.2mol，所以0.5
n
mol+1.5n
mol＝0.2mol，解得n＝0.1，故过氧化钠的质量为0.1mol×78g/mol＝7.8g，故B正确；
C．沉淀量最大时，溶液中溶质为NaCl，根据钠离子、氯离子守恒，可知n（HCl）＝n（NaCl）＝2n（Na2O2）＝0.1mol×2＝0.2mol，故消耗HCl盐酸的体积为0.2mol÷1mol/L＝0.2L，即消耗盐酸体积为200mL，故C正确；
D．最终溶液中溶质为AlCl3、NaCl，由原子守恒可知n（AlCl3）＝n（Al）＝0.1mol、n（NaCl）＝2n（Na2O2）＝0.2mol，根据氯离子守恒n（HCl）＝3n（AlCl3）+n（NaCl）＝0.1mol×3+0.2mol＝0.5mol，故消耗HCl盐酸的体积为0.5mol÷1mol/L＝0.5L，即消耗盐酸体积为500mL，故D错误，
故选：D。
17．解：A.Na与水反应生成NaOH，NaOH与盐酸反应生成NaCl，电解熔融NaCl生成Na，图中转化均可实现，故A正确；
B.氧化铝不能一步转化为Al（OH）3，Al（OH）3不能一步转化为Al，不能实现图中转化，故B错误；
C.Fe与氯气反应生成氯化铁，氯化铁与Fe反应生成氯化亚铁，Zn与氯化亚铁反应生成Fe，图中转化均可实现，故C正确；
D.Cu与氧气反应生成CuO，CuO与盐酸反应生成氯化铜，Zn与氯化铜生成Cu，图中转化均可实现，故D正确；
故选：B。
18．解：发生总反应为：Na+Al+2H2O＝NaAlO2+2H2↑，等物质的量的Na、Al恰好反应，最终恰好为NaAlO2溶液，由方程式可知n（NaAlO2）＝amol、n（H2）＝2amol，故m（H2）＝2a
mol×2g/mol＝4ag，则溶液的质量为（mg+amol×23g/mol+amol×27g/mol）﹣4ag＝（m+46a）g，故溶液的体积为＝L，故所得偏铝酸钠溶液的浓度为＝mol/L，故选C。
19．解：由于Zn比Fe活泼，所以反应速率较快，其反应完全所需时间少；相同质量的锌和铁，锌生成的H2的质量少，所以Zn对应的最高点的纵坐标要小，只有A符合。
故选：A。
20．解：令各物质的质量分别为1g，
A．铝与氢氧化钠反应为2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑，1gAl消耗NaOH质量＝＝1.48g；
B．氢氧化铝与氢氧化钠反应为Al（OH）3+NaOH＝NaAlO2+2H2O，1g氢氧化铝消耗氢氧化钠质量＝＝0.51g；
C．AlCl3与氢氧化钠反应为AlCl3+4NaOH＝NaAlO2+3NaCl+2H2O，1g氯化铝消耗氢氧化钠质量＝＝1.2g；
D．Al2O3与氢氧化钠反应为Al2O3+2NaOH＝2NaAlO2+H2O，1g氧化铝消耗氢氧化钠的质量＝＝0.78g，
相同质量的Al、Al（OH）3、Al2O3、AlCl3，Al（OH）3消耗NaOH最少，
故选：B。
二、填空题（10分）
21．解：（1）分析图象可知，A点是氯化铝和氢氧化钠反应生成氢氧化铝和氯化钠的反应，反应的化学方程式为：AlCl3+3NaOH＝Al（OH）3↓+3NaCl，A点时已参加反应的AlCl3和NaOH的物质的量之比为1：3，
故答案为：1：3；
（2）AB段是氢氧化铝沉淀溶解的过程，反应生成偏铝酸钠和水，反应的离子方程式为：Al（OH）3+OH﹣═AlO2﹣+2H2O，故答案为：Al（OH）3+OH﹣═AlO2﹣+2H2O；
（3）向B处生成的溶液中通入二氧化碳，可发生反应2AlO2﹣+CO2+3H2O＝2Al（OH）3↓+CO32﹣，反应生成白色沉淀，故答案为：生成白色沉淀；
（4）含有0.1mol
NH4Al（SO4）2溶液中含有NH4+离子0.1mol，Al3+物质的量为0.1mol，逐滴加入5mol?L﹣1
NaOH溶液，发生反应的离子方程式为：Al3++3OH﹣＝Al（OH）3↓，NH4++OH﹣＝NH3?H2O，Al（OH）3+OH﹣＝AlO2﹣+H2O，先生成氢氧化铝沉淀需要消耗氢氧化钠物质的量为0.3mol，体积＝＝0.060L＝60ml，和铵根离子反应消耗氢氧化钠物质的量为0.1mol，氢氧化钠溶液体积＝＝0.020L＝20ml，生成氢氧化铝沉淀物质的量量为0.1mol，溶解需要氢氧化钠物质的量为0.1mol，消耗氢氧化钠溶液的体积为20ml，依据沉淀量和消耗氢氧化钠溶液体积描出图象为，
故答案为：．
三、推断题（14）
22．解：（1）由上述分析可知，单质F是H2，溶液E为FeCl2溶液，向FeCl2溶液中加入氢氧化钠溶液先生成氢氧化亚铁，后迅速被氧化为氢氧化铁，现象是：生成的白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，
故答案为：H2；生成的白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色；
（2）A+B→C+D的反应为铝热反应，化学方程式为：2Al+Fe2O32Fe+Al2O3；D→H的化学方程式：Al2O3
+2NaOH═2NaAlO2+H2O，
故答案为：2Al+Fe2O32Fe+Al2O3；Al2O3
+2NaOH═2NaAlO2+H2O；
（3）E+Cl2→G的离子方程式：2Fe2++Cl2＝2Fe3++2Cl﹣；G+C→E的离子方程式：2Fe3++Fe＝3Fe2+；B→F+H的离子方程式为：2Al+2OH﹣+2H2O＝2AlO2﹣+3H2↑，
故答案为：2Fe2++Cl2＝2Fe3++2Cl﹣；2Fe3++Fe＝3Fe2+；2Al+2OH﹣+2H2O＝2AlO2﹣+3H2↑。
三、实验题（16分）
23．解：（1）高温条件下，Fe和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，方程式为3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2，故答案为：3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2；
（2）在高温条件下与铁反应，反应后用干燥管除去多余的水蒸气，干燥氢气可以用固体氯化钙、氧化钙、氢氧化钠干燥，干燥管干燥气体，应大口进小口出；
故答案为：CaCl2
或CaO
和NaOH；
n；
（3）氢气密度小于空气密度，应选择向下排空气法收集，收集装置为：；
故答案为：；
（4）检验H2可采用“爆鸣”实验，方法是用拇指堵住试管口，试管口向上，靠近酒精灯火焰，松开拇指，发出爆鸣声，说明收集到的气体是H2，故答案为：用拇指堵住试管口，试管口向上，靠近酒精灯火焰，松开拇指，发出爆鸣声，说明收集到的气体是H2；
（5）根据反应的化学方程式3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2可得关系式：3Fe～4H2，n（H2）＝＝1
mol，则n（Fe）＝
mol，m（Fe）＝
mol×56
g?mol﹣1＝42
g，
故答案为：42；
（6）固体质量增加的原因是Fe生成了Fe3O4，增加的质量为氧元素的质量，故生成氢气的质量为m（H2）＝×2
g＝4
g，
故答案为：4。
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