2020-2021学年高一化学人教版（2019）必修第一册第三章《铁 金属材料》测试卷

第三章《铁
金属材料》测试卷
一、单选题(共15小题)
1.当向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，烧杯底部不可能出现的是(　　)
A．
有铜无铁
B．
有铁无铜
C．
有铁有铜
D．
无铁无铜
2.下列关于新型合金材料说法不正确的是(　　)
A．
镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物，可作储氢材料
B．
钛合金生物相容性好，强度大，可作人造骨骼
C．
形状记忆合金可在使合金发生形变的作用力消失后恢复原状
D．
利用合金的熔点低于成分金属这一特点可制得耐热合金
3.易拉罐主要为铝合金，其中以铝铁合金和铝镁合金最为常见。现取几小块易拉罐碎片进行下列实验，其中实验方案与现象、结论正确的是(　　)
A．
加入盐酸产生无色气体，含铝、铁、镁三种元素
B．
加入氢氧化钠溶液有无色气体产生，含有铝元素
C．
加入盐酸后，所得溶液中再加入少量氢氧化钠溶液产生白色沉淀，含有镁元素
D．
加入盐酸后，所得溶液中再加入少量硫氰化钾溶液呈红色，含有铁元素
4.一定物质的量的CO2与NaOH溶液反应，所得溶液中含有Na2CO3和NaHCO3，若二者物质的量之比为3∶5，则参加反应的CO2与NaOH的物质的量之比为(　　)
A．
3∶5
B．
1∶2
C．
18∶8
D．
8∶11
5.在杠杆的两端分别挂着质量相同的铝球和铁球，此时杠杆平衡。然后将两球分别浸没在溶液质量相等的稀烧碱溶液和硫酸铜溶液中一段时间，如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．
铝球表面有气泡产生，且有白色沉淀生成，杠杆不平衡
B．
铝球表面有气泡产生，溶液澄清；铁球表面有红色物质析出，溶液蓝色变浅，杠杆右边下沉
C．
反应后去掉两烧杯，杠杆仍平衡
D．
右边球上出现红色，左边溶液的c(OH－)增大
6.对于反应aA+bBcC+dD(A、B、C、D表示物质的化学式,a、b、c、d为化学方程式中的化学计量数),下列说法不正确的是
(　　)
A．
如果质量为m1的A与质量为m2的B恰好完全反应,则生成的C、D的质量之和一定等于(m1+m2)
B．
参加反应的A和B中的原子总数一定等于生成的C和D的原子总数
C．
(a+b)不一定等于(c+d)
D．
A和B中的元素种类,不一定等于C和D中的元素种类
7.下列实验现象描述错误的是(　　)
A．
选项A
B．
选项B
C．
选项C
D．
选项D
8.将5.4
g
Al投入到200
mL
2.0
mol·L－1的某溶液中有氢气产生，充分反应后有金属剩余，该溶液可能为(　　)
A．
NaOH溶液
B．
Ba(OH)2溶液
C．
H2SO4溶液
D．
HCl溶液
9.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
10.下列反应中不能得到氢氧化铝沉淀的是
(　　)
A．
硫酸铝溶液与过量的氨水混合
B．
氯化铝溶液中加入几滴烧碱溶液
C．
偏铝酸钠溶液中加入过量的盐酸
D．
偏铝酸钠溶液中通入过量的二氧化碳
11.证明某溶液中只含有Fe2＋而不含有Fe3＋的实验方法是(　　)
A．
先滴加氯水，再滴加KSCN溶液后显红色
B．
只需滴加KSCN溶液
C．
先滴加KSCN溶液，不显红色，再滴加氯水后显红色
D．
滴加酸性高锰酸钾溶液后溶液褪色
12.A由Al2O3、Fe3O4、Al、Cu中的某几种粉末混合而成，设计成分分析方案如下，下列分析不正确的是(　　)
A．
当m1>m2时，溶液a中阴离子只有1种
B．
生成蓝色溶液的离子方程式为Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋
C．
要确定混合物中是否含Al，可取A加入适量稀盐酸
D．
当m2－m3＝2.96时，Fe3O4的质量至少为2.32
g
13.下列物质间反应后没有＋3价铁生成的是(　　)
①过量的Fe与Cl2反应　②Fe与过量稀H2SO4反应后再加入足量的H2O2　③Fe与过量的盐酸反应
④Fe在足量的氧气中燃烧
A．
只有①　　　　　　　
B．
只有①②
C．
只有③
D．
①②③④
14.一包白色粉末可能含有硝酸铝、氢氧化钾、氯化钠的一种或多种，某研究性学习小组为了探究该白色粉末的组成，依次做了以下实验：
第一步：将该粉末加水溶解，得到澄清溶液；
第二步：取该澄清溶液少量，逐滴加入盐酸至过量，先产生白色沉淀，后沉淀溶解；
第三步：取第二步所得溶液少量，滴入硝酸银溶液，有白色沉淀出现。下列判断正确的是(　　)
A．
该粉末中一定含有硝酸铝、氢氧化钾、氯化钠
B．
该粉末中一定含有硝酸铝和氢氧化钾，不能确定是否含有氯化钠
C．
该粉末中一定含有氯化钠，但不能确定是否含有硝酸铝和氢氧化钾
D．
以上过程不能确定该溶液中含有哪种物质
15.下列叙述中正确的是
(　　)
A．
氢氧化铁胶体是一种红褐色沉淀
B．
氢氧化亚铁能与盐酸反应生成氯化铁和水
C．
氢氧化亚铁在空气中放置可转化为氢氧化铁
D．
氢氧化亚铁在空气中加热可分解生成氧化亚铁和水
二、实验题(共3小题)
16.某小组取一定质量的硫酸亚铁固体，利用下图装置进行实验。
实验过程及现象如下：
①通一段时间氮气后加热，A中固体变为红棕色，B中有白色沉淀，D试管中有无色液体；
②用带火星的木条靠近装置D的导管口，木条复燃；
③充分反应后停止加热，冷却后取A中固体，加盐酸，固体溶解，溶液呈黄色；
④将③所得溶液滴入D试管中，溶液变为浅绿色。
已知：SO2熔点－72
℃，沸点－10
℃；SO3熔点16.8
℃，沸点44.8
℃。
(1)实验③反应的离子方程式是__________________________。
(2)分解过程除产生使木条复燃的气体外，仅由A中固体颜色变化推测，还一定有____________气体，依据是__________________________________________________。
(3)实验④反应的离子方程式是_____________________________________________。
17.实验室用硫酸亚铁溶液(不含Fe3＋)与用蒸馏水(不含氧气)配制的氢氧化钠溶液反应，来制备氢氧化亚铁沉淀。
(1)除去蒸馏水中溶解的氧气常采用__________________的方法。
(2)生成白色氢氧化亚铁沉淀的操作可采用长滴管吸取不含氧气的氢氧化钠溶液，插入硫酸亚铁溶液液面下，再挤出氢氧化钠溶液。这样操作的理由是_____________________。
18.已知Fe3O4是一种复杂的化合物,其化学式可改写为FeO·Fe2O3。对于Fe与水蒸气反应后的黑色物质,有三个学习小组提出了三种不同的猜想,以下是小组同学进行的实验猜想与探究,请你根据小组的思路与提示完成相关空白。
实验之前查阅资料得知Fe3+的盐溶液遇到KSCN溶液时,溶液变成红色,而Fe2+遇KSCN溶液无明显变化。
[猜想]甲组:黑色物质是FeO
乙组:黑色物质是Fe3O4
丙组:________________________________;
[实验探究]
(1)丙组认为一种简单定性的方法即可判断甲组的正误:取生成的黑色物质少许于烧杯中,加稀盐酸使其完全溶解,再加________溶液以检验Fe3+,观察到溶液有无出现________现象即可判断。
(2)乙组认为可通过定量测定来确定生成的黑色物质的组成,以验证该组猜想正确。取生成的黑色物质2.32
g溶解于适量稀盐酸后,加入新制氯水,加入氯水后反应的离子方程式为_______________________________________________,
再加入足量NaOH溶液后,过滤、洗涤、烘干、灼烧、称量,若称得固体质量为________,即可判断乙组同学猜想正确。
三、计算题(共3小题)
19.某课外活动小组为了测定铜铁合金中铁的质量分数，现取铜铁合金样品20.0
g，将80.0
g稀硫酸平均分成4份，分4次逐渐加入到样品中，每次充分反应后测得剩余固体质量见下表
试求：
(1)20.0
g铜铁合金中，铜的质量是______。
(2)铜铁合金中，铁元素的质量分数是______。
(3)20
g稀硫酸溶液中溶质质量是______。
20.(1)等物质的量的钠、镁、铝分别与足量盐酸反应，产生的氢气在相同条件下的体积比为__________。
(2)等质量的钠、镁、铝分别与足量盐酸反应，产生的氢气在相同条件下的体积比为__________。
(3)将物质的量均为0.2
mol的钠、镁、铝分别投入100
mL
1
mol·L－1的盐酸中，三者产生的氢气在相同条件下的体积比为__________。
21.过氧化钠能与水发生反应，某同学欲用该反应制取标准状况下的氧气1.12
L。
(1)计算至少需要称取过氧化钠的质量为__________。
(2)反应后生成NaOH的物质的量是__________。
四、填空题(共3小题)
22.已知A为金属单质，如图所示流程中的各步反应的最后生成物E是白色沉淀。
(1)请写出其化学式：A________、C__________。
(2)写出下列各步反应的离子方程式。
②_______________________；④________________________；⑤________________________。
23.工业上，向500～600
℃的铁屑中通入氯气生产无水氯化铁。现用如图所示的装置模拟上述过程进行实验。
（1）写出仪器的名称：a　　，b　　。
（2）A中反应的化学方程式为　　。
C中反应的化学方程式为　　。
（3）装置B中加入的试剂是　　。
（4）已知：向热铁屑中通入氯化氢气体可以生产无水氯化亚铁。为防止有杂质FeCl2生成，可在装置　　和　　（填字母）间增加一个盛有　　的洗气瓶。
（5）装置D的作用是　　。为防止水蒸气影响无水氯化铁的制取，请你提出一个对装置D的改进方案：　　。
（6）反应结束后，取少量装置C中的固体于试管中，加入足量盐酸，固体完全溶解，得到溶液X。证明溶液X中含有FeCl3的试剂是　　，观察到的现象是　　。
24.运用铁及其化合物的知识，完成下列各题。
(1)下列物质跟铁反应后的生成物，能跟KSCN溶液作用生成红色溶液的是________(填字母，下同)。
A．盐酸
B．氯气
C．CuSO4溶液
D．稀硫酸
(2)既有氧化性又有还原性的微粒是________。
A．Fe
B．Fe2＋C．Fe3＋
(3)要除去FeCl2溶液中少量的FeCl3，可行的办法是________。
A．滴入KSCN溶液
B．通入氯气
C．加入铜粉
D．加入铁粉
(4)当人体缺铁时，往往需要吃补铁保健品，人体能够吸收的是＋2价铁元素。但是＋2价铁元素很容易被氧化。查看一种补铁保健品，了解其中铁元素的价态。
①你认为可以采用什么方法检验补铁保健品中铁元素的价态？
②天然食品中含有的大多是＋3价铁元素，为了使＋3价铁元素转化为＋2价铁元素并被人体较好地吸收，你认为应该采取哪些措施？
答案解析
1.【答案】B
【解析】铁的还原性比铜强，Fe3＋首先与铁反应，铁消耗完后才能与铜反应。本题可能出现三种情况，只消耗部分铁、消耗全部铁、消耗全部铁和部分铜、消耗全部铁和全部铜，不可能只消耗铜而余下铁的情况，B符合题意。
2.【答案】D
【解析】耐热合金的熔点很高，与合金的特征无关。
3.【答案】B
【解析】铝、铁、镁都能与盐酸反应产生氢气，所得的溶液中加入少量氢氧化钠溶液，能产生白色沉淀的可能是氯化镁溶液，也可能是氯化铝溶液；铝能与氢氧化钠溶液反应产生氢气；铁单质与酸反应产生Fe2＋，不能使硫氰化钾溶液变红色。
4.【答案】D
【解析】设所得溶液中Na2CO3和NaHCO3的物质的量分别为x、y，则参加反应的CO2的物质的量为x＋y，参加反应的NaOH的物质的量为2x＋y；由于x∶y＝3∶5，则参加反应的CO2与NaOH的物质的量之比为(x＋y)∶(2x＋y)＝(x＋x)∶(2x＋x)＝8∶11。
5.【答案】B
【解析】左边中的铝球与氢氧化钠溶液反应：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，有一部分铝溶解，并产生气体，生成偏铝酸钠；右边铁球浸在硫酸铜溶液中发生反应：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，铁球表面有红色物质析出，铁球质量增加，Cu2＋减少，溶液蓝色变浅，左边消耗OH－，使c(OH－)减小。
6.【答案】D
【解析】选D。化学反应中的守恒既包括质量守恒,也包括元素种类守恒、原子个数守恒,故D错误。
7.【答案】D
【解析】在空气中久置的铝条，表面有一层致密的Al2O3薄膜，放入NaOH溶液后，不会立刻产生大量无色气泡。
8.【答案】D
【解析】　5.4
g
Al的物质的量为＝0.2
mol，
0．2
mol
Al能分别与0.2
mol
NaOH、0.1
mol
Ba(OH)2、0.3
mol
H2SO4、0.6
mol
HCl完全反应放出H2，只有盐酸的量不足。
9.【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。
10.【答案】C
【解析】铝盐(如硫酸铝、氯化铝等)与弱碱(如氨水)或与不足量的强碱反应，生成氢氧化铝沉淀；强碱过量时则氢氧化铝沉淀溶解，生成偏铝酸盐和水。偏铝酸钠溶液中通入过量的二氧化碳，生成氢氧化铝沉淀；偏铝酸钠溶液中加入过量的盐酸时，生成氢氧化铝沉淀溶解生成氯化铝和水。
11.【答案】C
【解析】
12.【答案】A
【解析】当m1>m2时，说明至少有Al2O3、Al两者中的一种，且生成了偏铝酸钠溶液，且还有过量的氢氧化钠，阴离子不止一种，故A错误；Fe3O4与盐酸反应生成氯化铁和氯化亚铁，三价铁离子有强氧化性，发生Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，故B正确；金属氧化物与酸反应生成水，无氢气，而铜与盐酸不反应，可取A加入适量稀盐酸，如果有气体产生，证明铝存在，故C正确。
13.【答案】C
【解析】
14.【答案】B
【解析】第二步现象证明第一步澄清溶液中含偏铝酸盐，从而推断原混合物含有硝酸铝和过量的氢氧化钾，二者反应得到偏铝酸钾和硝酸钾，当加入盐酸至过量，先得到氢氧化铝，再加入盐酸得到氯化铝、氯化钾；第三步现象证明第二步澄清溶液中含有氯离子，由于第二步中外加盐酸，所以不能确定原混合物是否含有氯化钠。综上得出：该粉末中一定含有硝酸铝和氢氧化钾，但不能确定是否含有氯化钠，B正确。
15.【答案】C
【解析】氢氧化铁胶体是一种红褐色的液体混合物；氢氧化亚铁能与盐酸反应生成氯化亚铁和水，氢氧化亚铁具有还原性，在空气容易被氧化为氢氧化铁，在空气中加热时可生成氧化铁和水。
16.【答案】(1)Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
(2)二氧化硫　加热硫酸亚铁，生成氧气和氧化铁，氧元素和铁元素的化合价都升高，只能是硫元素的化合价降低，被还原生成二氧化硫
(3)2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋＋4H＋
【解析】由题意可知，加热硫酸亚铁有氧化铁和氧气生成，氧元素和铁元素的化合价都升高，硫元素的化合价必然降低，有二氧化硫生成，在装置D的试管中冷却为液体。加热得到的红棕色固体氧化铁能与盐酸反应生成氯化铁和水，氯化铁溶液与二氧化硫发生反应：2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋＋4H＋。
17.【答案】(1)煮沸　(2)避免生成的氢氧化亚铁沉淀被氧气氧化
【解析】氢氧化亚铁具有氧化性，极易被氧气氧化。制备氢氧化亚铁沉淀时，配制氢氧化钠溶液的蒸馏水应用加热煮沸的方法除去其溶解的氧气，并用长滴管吸取不含氧气的氢氧化钠溶液，插入硫酸亚铁溶液的液面以下，再挤出溶液。
18.【答案】黑色物质是FeO和Fe3O4的混合物
(1)KSCN　红色　
(2)2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-　2.4
g
【解析】Fe的氧化物有FeO、Fe2O3、Fe3O4,其中Fe2O3是红棕色固体,FeO、Fe3O4是黑色物质;黑色物质若为纯净物,可能为FeO,也可能为Fe3O4,若是混合物,则为FeO和Fe3O4的混合物。
(1)
Fe3+遇SCN-,溶液变为红色,所以向溶液中加入KSCN溶液,若观察到溶液无红色现象出现,即可判断无Fe3+,即原黑色物质为FeO。
(2)金属氧化物溶于盐酸后,向该溶液中通入Cl2,由于氯气有氧化性,会与溶液中的Fe2+发生氧化还原反应:2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-;向反应后的溶液中加入足量的NaOH溶液,发生沉淀反应:Fe3++3OH-Fe(OH)3↓,将沉淀过滤、洗涤、烘干、灼烧,发生分解反应:2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O。若乙组同学猜想正确,则2.32
g全为Fe3O4,其物质的量为n(Fe3O4)==0.01
mol,根据铁元素守恒,可得n(Fe2O3)=(0.01
mol×3)÷2=0.015
mol,称得固体质量为m(Fe2O3)=0.015
mol×160
g·mol-1=2.4
g。
19.【答案】(1)13
g　(2)35%　(3)4.9
g
【解析】(1)由表中数据可知，前两次每20
g稀硫酸最多消耗2.8
g铁，第三次加20
g稀硫酸只消耗了1.4
g铁，说明铁已全部参与反应，硫酸有多余，剩余的固体全部是铜，其质量为13
g。
(2)铁的质量分数为×100%＝35%。
(3)第一次稀硫酸反应的铁的质量＝20
g－17.2
g＝2.8
g，
由Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑可知，
硫酸的质量＝2.8
g÷56
g·mol－1×98
g·mol－1＝4.9
g。
20.【答案】(1)1∶2∶3　(2)∶∶(或36∶69∶92)　(3)2∶1∶1
【解析】(1)金属完全反应，令金属的物质的量均为1
mol，根据得失电子守恒，Na反应生成氢气的物质的量为＝0.5
mol，Mg反应生成氢气的物质的量为＝1
mol，Al反应生成氢气的物质的量为＝1.5
mol，相同条件下，气体体积之比等于物质的量之比，则等物质的量的Na、Mg、Al生成氢气体积之比＝0.5
mol∶1
mol∶1.5
mol＝1∶2∶3。
(2)金属完全反应，令金属的质量均为1
g，则利用反应关系式：
列比例式可得：m＝＝g；
同理可得1
g
Mg、Al反应产生氢气的质量分别为g、g，即质量相同的Na、Mg、Al生成氢气的质量之比＝g∶g∶g＝36∶69∶92。相同条件下，氢气的体积之比等于其质量之比。
(3)100
mL
1
mol·L－1的盐酸中H＋物质的量为0.1
L×1
mol·L－1＝0.1
mol，若将0.2
mol金属钠、镁、铝分别投入到100
mL
1
mol·L－1的盐酸中，可知三种金属都过量，盐酸不足，但金属钠能与水继续反应生成氢气，所以镁、铝反应生成的氢气一样多，其生成氢气的物质的量为＝0.05
mol，而钠反应生成的氢气最多，其生成氢气的物质的量为＝0.1
mol，故Na，Mg，Al生成氢气的体积比为0.1
mol∶0.05
mol∶0.05
mol＝2∶1∶1。
21.【答案】(1)7.8
g　(2)0.2
mol
【解析】
＝，m(Na2O2)＝7.8
g；＝，n(NaOH)＝0.2
mol。
22.【答案】(1)Al　NaAlO2
(2)②2Al＋2OH－＋2H2O===2＋3H2↑
④Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3
⑤＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋
【解析】通常能与NaOH溶液反应的金属单质是Al，从而确定A为Al、B为AlCl3、C为NaAlO2、D为Al2(SO4)3、E为Al(OH)3。
23.【答案】（1）分液漏斗
圆底烧瓶
（2）4HCl（浓）+MnO2MnCl2+Cl2↑+2H2O
2Fe+3Cl22FeCl3（3）浓硫酸
（4）A
B
饱和食盐水
（5）除去过量氯气，防止其污染空气；改为一个盛有碱石灰的干燥管（或在装置C和D之间增加一个盛有浓硫酸的洗气瓶）
（6）硫氰化钾溶液（或苯酚溶液）
溶液变为红色（或溶液变为紫色）
【解析】（1）由仪器的构造可知a为分液漏斗，b为圆底烧瓶。
（2）A装置制取的是氯气，实验室常用浓盐酸与二氧化锰加热制取，化学反应方程式：4HCl（浓）+MnO2MnCl2+Cl2↑+2H2O；C为氯气与铁反应制备氯化铁，反应方程式：2Fe+3Cl22FeCl3。
（3）为制备无水氯化铁，B装置应为盛有浓硫酸的干燥氯气的装置。
（4）制备的氯气中混有氯化氢气体，所以需在干燥之前除氯化氢，故在A与B间添加盛有饱和食盐水的装置。
（5）氯气污染空气，D装置用氢氧化钠除未反应完的氯气；为制备无水氯化铁，防止D中水蒸气进入C装置，可选用碱石灰的干燥管，既能吸收氯气，又能吸水，或在装置C和D之间增加一个盛有浓硫酸的洗气瓶。
（6）检验铁离子用硫氰化钾或苯酚，若有铁离子，硫氰化钾溶液变红色，苯酚溶液变紫色。
24.【答案】　(1)B　(2)B　(3)D　(4)①检验铁元素的价态，可以考虑先观察其水溶液的颜色：含Fe2＋的溶液为浅绿色，含Fe3＋的溶液为棕黄色。然后将其与NaOH溶液或KSCN溶液反应，观察产物的颜色来检验：Fe2＋与NaOH溶液反应生成不稳定的白色沉淀Fe(OH)2，该白色沉淀暴露在空气中会迅速转变为灰绿色，最后变为红褐色沉淀Fe(OH)3，Fe2＋和KSCN溶液作用没有颜色变化；而Fe3＋与NaOH溶液直接生成红褐色沉淀，或与KSCN溶液作用呈红色。
②为使铁元素被人体较好地吸收，需将＋3价铁元素转化为＋2价铁元素，可以考虑加还原剂，但该还原剂必须对人体健康无害。例如服用维生素C。
【解析】　本题综合考查了铁及其化合物的性质。认识到铁是一种可变价的金属元素，化合价有0、＋2、＋3三种价态，其中0价的铁只体现还原性，＋3价的铁只体现氧化性，＋2价的铁既有氧化性又有还原性。