1、第三章第三章 铁铁 金属材料金属材料 (时间：90 分钟 分值：100 分) 一、选择题(本题包括 16 小题，每小题 3 分，共 48 分，每小题只有一个选项符合题意) 1下列对合金的说法正确的是( ) A合金中至少含有两种金属元素 B合金中的金属元素以化合物的形式存在 C黄铜是纯净物 D合金中也可能含非金属元素 2下列关于铁矿石的说法正确的是( ) A赤铁矿的主要成分是 Fe3O4 B铁矿石的主要成分与铁锈的主要成分相同 C磁铁矿粉末溶于盐酸后，加入 KSCN 溶液，溶液变红色 DFe3 与 KSCN 反应产生红色沉淀 3某合金与铁的物理性质比较如下： 熔点 密度 g cm 3 硬度(金刚
2、石为 10) 导电性(银为 100) 其他性质 某合金 2 500 3.00 7.4 2.3 耐腐蚀 铁 1 535 7.86 4.5 17 纯铁耐腐蚀 从以上性能看，该合金不适合制成( ) A导线 B门窗 C炉具 D飞机外売 4下列关于钢的说法不正确的是( ) A根据含碳量不同，碳素钢可分为高碳钢、中碳钢和低碳钢 B含碳量低的钢，硬度较大，韧性较弱 C向钢中加入一定量的一种或几种其他元素，可得到具有不同性能的合金钢 D不锈钢中主要加入了铬、镍两种元素 5下列说法正确的是( ) AAl2O3难溶于水，不跟水反应，所以它不是 Al(OH)3对应的氧化物 B因为 Al2O3是金属氧化物，所以它是碱
3、性氧化物 CAl2O3能跟所有的酸、碱溶液反应 DAl2O3能跟强酸、强碱溶液反应 6放在手心就能熔化的稀有金属镓，其沸点为 2 403 ，更奇妙的是镓熔化后在120 仍不易凝固；在 常温下几乎不与氧气和水反应，但能溶于强酸和强碱；与其他金属熔合可改善合金性能；与硫、硒等非金 属化合可生成优质的半导体材料。下列有关镓的性质和用途的叙述错误的是( ) A镓的熔点高 B镓的性质与铝类似 C镓能够与盐酸反应生成气体 D镓可与多种金属形成合金 7国产大型客机 C919 的机身部分采用第三代新型铝锂合金材料。下列关于铝锂合金的认识不正确的是 ( ) A铝锂合金密度较小，强度较大，硬度大于纯铝，熔点低于锂
4、单质 B改变原料的配比，可以制得性能不同的铝锂合金 C铝锂合金具有金属光泽，可导电、导热 D铝锂合金的性质与各成分金属的性质完全相同 8下列变化不可能通过一步转化直接完成的是( ) AAl(OH)3Al2O3 BAl2O3Al(OH)3 CAlAlO 2 DAl3 Al(OH) 3 9除去 FeCl3溶液中的少量 FeCl2杂质，可向其中加入适量的( ) AFe B氯水 CKSCN 溶液 D硝酸 10下列离子方程式书写正确的是( ) A铁跟稀 H2SO4反应 Fe2H =Fe3H 2 B向氯化亚铁溶液中通入氯气 Fe2 Cl 2=Fe 32Cl C氢氧化钠溶液中加入铝粉：2Al2OH 2H 2
5、O=2AlO 23H2 D氧化铝跟过量氨水反应 Al2O32OH =2AlO 2H2O 11向某溶液中投入铝片后有大量 H2放出，则该溶液中一定不可能大量存在的离子是( ) ACl BMg2 CCO2 3 DHCO 3 12 向 FeCl3、 CuCl2的混合液中加入一定量的铁粉， 充分反应后仍有固体存在， 则下列判断不正确的是( ) A加入 KSCN 溶液一定不变红色 B溶液中一定含有 Fe2 C溶液中一定含有 Cu2 D剩余固体中一定含有 Cu 13两份铝屑，第一份与足量盐酸反应，第二份与足量 NaOH 溶液反应，产生氢气的体积比为 12(标准状 况下)，则第一份与第二份铝屑的质量比为(
6、) A11 B12 C13 D21 14将 23 g 金属钠放入足量的 m g 水中，另将 24 g 金属镁放入足量的 m g 稀盐酸中，反应后所得溶液的质 量分别为 a g 和 b g。那么 a 和 b 的关系应是( ) Aab Bab Cab D无法确定 15已知 3.25 g 某金属 X 跟过量稀硝酸反应，在反应过程中未见有气体生成，反应后在所得溶液中加入热 碱溶液放出氨气的体积为 280 mL(标准状况)，则 X 为( ) AZn BFe CCu DAg 16将 a g Fe2O3、Al2O3混合物溶解在过量的 200 mL 0.1 mol/L 的硫酸溶液中，然后向其中加入 NaOH
7、溶液 使 Fe3 、Al3刚好完全沉淀，用去 NaOH 溶液 100 mL，则 NaOH 溶液的浓度为( ) A0.1 mol L 1 B0.2 mol L 1 C0.4 mol L 1 D无法计算 二、非选择题(本题包括 6 大题，共计 52 分) 17(10 分)阅读材料，回答下列问题。 材料 近年来，科技人员研究得到一种新型材料泡沫铝。它是把发泡剂加到熔融或固体粉末的铝合金 中而制成的，其优点是硬度高、密度小(约为 0.160.5 g/cm3)，比木材还轻，可浮于水面，又有很大刚性， 且隔音、保温，是一种良好的建筑材料和轻质材料，可大批量投放市场。 (1)铝制成铝箔用于食品包装，是利用它
8、的_(填序号)。 A金属光泽 B延展性 C导电性 D导热性 (2)铝在空气中会被氧化生成一层致密的氧化膜(氧化物)而对铝起保护作用，但这层氧化膜(氧化物)遇到强酸 或强碱都会溶解，请写出其与盐酸反应的离子方程式： _。 与氢氧化钠溶液反应的化学方程式： _。 (3)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，相同条件下所得 H2的体积之比为_。 (4)足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的 HCl、NaOH 溶液中，二者恰好完全反应且产生 的 H2相等，则 HCl 和 NaOH 的物质的量浓度之比是_。 18(8 分)将标准状况下的 HCl 气体 4.48 L 溶于水形成 10
9、0 mL 溶液，然后与足量的铁屑充分反应。回答下 列问题： (1)参加反应的铁的质量为_。 (2)生成 H2的体积(标准状况)为_。 (3)取反应后的溶液 10 mL， 其 FeCl2的物质的量浓度为_； 溶液中 Fe2 和 Cl的质量比为_。 19(6 分)电子工业常用 30%的 FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔，制造印刷线路板。 (1) 检 验 溶 液 中Fe3 存 在 的 试 剂 是 _ ， 证 明Fe3 存 在 的 现 象 是 _ _。 (2)写出 FeCl3溶液与铜发生反应的化学方程式：_。 20 (8 分)现有氧化铁和铝两种粉末按一定的比例混合组成的一种铝热剂， 该铝热剂在高温
10、下可发生反应 2Al Fe2O3= 高温 2FeAl2O3，常利用生成的液态铁焊接钢轨，为了确定该铝热剂的组成，分别进行下列实验： (1)若取 a g 样品，向其中加入足量的 NaOH 溶液，测得生成的气体(标准状况，下同)体积为 b L，反应的化 学方程式是_，样品中铝的质量为_ g。 (2)另取 a g 样品将其引燃，恰好完全反应，则该铝热剂中氧化铁与铝的质量比是_。 (3)待(2)中反应产物冷却后， 加入足量盐酸， 测得生成的气体体积为 c L， 该气体与(1)中所得气体的体积比 c b_。 21(10 分)某班同学用如下实验探究 Fe2 、Fe3的性质。 回答下列问题： (1)分别取一
11、定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成 0.1 mol/L 的溶液，在 FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其 目的是_。 (2)甲组同学取 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溶液与氯水反应的离子方程式为_。 (3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在 2 mL FeCl2溶液中先加入 0.5 mL 煤油，再于液面下依次 加入几滴氯水和 1 滴 KSCN 溶液， 溶液变红， 煤油的作用是_。 (4)丙组同学向盛有 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
12、_；一段时间后，溶液中有气泡出现，并放热，随后有红褐色沉淀生成。产生 气泡的原因是_。 22(10 分)红热的铁能与水蒸气反应，有氢气生成，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 内盛放的药品是_和_(填化学式)。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为 22.4 L，则
13、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。 【参考答案】 (时间：90 分钟 分值：100 分) 一、选择题(本题包括 16 小题，每小题 3 分，共 48 分，每小题只有一个选项符合题意) 1答案：D 2答案：C 3答案：A 4答案：B 5答案：D 6答案：A 7答案：D 8答案：B 9B 能将 FeCl2转化为 FeCl3，且不引入新的杂质，因此选用氯水最合适。 10 C A中电荷不守恒， 且不该生成Fe3 ， B中电荷不守恒， D中氧化铝是两性氧化物， 不能跟弱碱NH 3 H2O 反应。 11D 投入铝片后有 H2放出的溶液可能为酸性溶液，
14、也可能为强碱性溶液。Cl 在酸性和强碱性溶液中 均能存在，而 Mg2 能存在于酸性溶液中，CO2 3能存在于强碱性溶液中，HCO 3在酸性和强碱性溶液中均不 能大量存在。 12C 充分反应后仍有固体存在，则该固体可能为 Cu 或 Fe 和 Cu 的混合物，剩余固体不可能只有 Fe， 因为 Fe 与 Cu2 可以发生反应，溶液中不可能有 Fe3，因为 Fe3能与 Cu 或 Fe 反应，溶液中一定有 Fe2， 溶液中不一定有 Cu2 。 13B 盐酸与 NaOH 溶液足量，则铝完全反应，设铝与盐酸、NaOH 溶液反应生成的氢气的体积(标准状 况下)分别为 x L、2x L， 则 2Al6HCl=2
15、AlCl33H2 54 g 67.2 L m(Al) x L m(Al) 54x 67.2g 2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2 54 g 67.2 L m(Al) 2x L m(Al)54 2x 67.2 g 则第一份与第二份铝屑的质量比为 54x 67.2g 54 2x 67.2 g12。 14C 2Na2H2O=2NaOHH2 m(溶液质量增加) 46 g 2 g (462)g 23 g m1 解得 m122 g，故 a(m22) g。 Mg2HCl=MgCl2H2 m(溶液质量增加) 24 g 2 g (242) g 24 g m2 解得 m222 g，故 b(m22) g
16、。 故反应后两溶液的质量关系为 ab。 15A 求解时首先分析得出 HNO3的还原产物是 NH4NO3，其次根据得失电子守恒列出守恒关系，再次讨 论金属化合价的升高情况和相对原子质量的关系，最后确定元素种类。由题意可知金属与硝酸的反应过程 中，硝酸的还原产物为 NH4NO3，物质的量为 0.012 5 mol，设未知金属的摩尔质量为 M，氧化后金属离子 的化合价为x，根据氧化还原反应中得失电子守恒可知3.25 g M x0.012 5 mol 5(3)，讨论得当 x2 时，M65 g mol 1 比较合理，故该金属为锌。 16C 本题适合用终态法解题。从反应的过程看： Fe2O3 Al2O3
17、过量 H2SO4 Fe2SO43 Al2SO43 H2SO4 NaOH，使Fe3 、Al3 恰好沉淀 FeOH3、AlOH3 Na2SO4 根据 Na 和 SO2 4守恒可知，2n(H2SO4)n(Na )，0.2 L 0.1 mol/L 20.1 L c(NaOH)，c(NaOH)0.4 mol L 1。 二、非选择题(本题包括 6 大题，共计 52 分) 17解析：(1)将铝制成铝箔用于食品包装，是利用了铝的延展性。(2)氧化铝为两性氧化物，可与酸或强碱 反应生成盐和水，其与盐酸反应的离子方程式为 Al2O36H =2Al33H 2O，与氢氧化钠溶液反应的化学 方程式为 Al2O32NaO
18、H=2NaAlO2H2O。(3)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应， 反应中铝失去电子的物质的量相等， 根据得失电子守恒可知相同条件下生成 H2的体积之比为 11。 (4)铝与 盐酸、 氢氧化钠溶液反应的化学方程式分别是 2Al6HCl=2AlCl33H2、 2Al2NaOH2H2O=2NaAlO2 3H2，因此当二者产生的 H2相等时，HCl 和 NaOH 的物质的量之比是 6231，盐酸和 NaOH 溶液 的体积相同，故 HCl 和 NaOH 的物质的量浓度之比为 31。 答案：(1)B (2)Al2O36H =2Al33H 2O Al2O32NaOH=2NaAlO2H2O
19、(3)11 (4)31 18解析：根据化学方程式中各物质的系数关系，找出各物质的不同物理量的关系，求算铁的质量和 H2的 体积，根据溶液中溶质的各粒子的守恒关系和溶质物质的量浓度的计算，求出 FeCl2的物质的量浓度和 Fe2 、Cl的质量比。 Fe 2HCl = FeCl2 H2 56 g 2 22.4 L 1 mol 22.4 L m(Fe) 4.48 L c(FeCl2) 0.1 L V(H2) (1)m(Fe)4.48 L 56 g 2 22.4 L 5.6 g (2)V(H2)4.48 L 22.4 L 2 22.4 L 2.24 L (3)反应后，FeCl2的物质的量浓度 c(Fe
20、Cl2) 4.48 L 1 mol 2 22.4 L 0.1 L1 mol L 1 取 10 mL 溶液，物质的量浓度不变，仍为 1 mol L 1。 根据粒子守恒关系，n(Fe2 )2n(Cl)， 故 Fe2 与 Cl的质量比为：56(2 35.5)5671。 答案：(1)5.6 g (2)2.24 L (3)1 mol L 1 5671 19答案：(1)KSCN 溶液 溶液变成红色 (2)2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2 20解析：(1)铝热剂中的铝与 NaOH 反应，铝与氢气的关系式为 2Al 3H2 (2 27)g (3 22.4)L m(Al) b L 所以：m(Al)54b
21、 67.2 g 9b 11.2 g。 (2)根据反应：2AlFe2O3= 高温 2FeAl2O3，氧化铁与铝的质量比为 m(Fe2O3)m(Al)160548027。 (3)在铝热反应后的生成物中加入足量盐酸，Al2O3、Fe 均与盐酸发生反应，但只有盐酸与 Fe 反应时才放出 气体。Fe2HCl=FeCl2H2，要知道放出多少气体，必须知道铁的质量或 Fe2O3的质量，但题目要求的 是 Al 与 NaOH 溶液、Fe 与盐酸产生 H2体积比，只要知道铝热剂中 Al 与 Fe 的物质的量之比即可求出。 2Al Fe2O3 2Fe 3H2 2H2 b c 故 bc32。 答案：(1)2Al2Na
22、OH2H2O=2NaAlO23H2 9b 11.2 (2)8027 (3)23 21解析：(1)亚铁离子具有还原性，能被空气中的氧气氧化，所以在配制的 FeCl2溶液中加入少量铁屑，目 的是防止 Fe2 被氧化。(2)Cl 2可将 Fe 2氧化成 Fe3，自身得电子生成氯离子，反应的离子方程式为 2Fe2 Cl2=2Fe3 2Cl。(3)煤油的作用是隔绝空气，防止空气中的氧气将 Fe2氧化，产生干扰。(4)H 2O2溶液中 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 H2O22Fe2 2H=2Fe32H 2O， 含 Fe3 的溶液呈棕黄色；一段时间后，溶液中有气
23、泡出现，并放热，随后有红褐色沉淀生成，产生气泡的 原因是 Fe3 催化 H 2O2分解放出氧气。 答案：(1)防止 Fe2 被氧化 (2)2Fe2 Cl 2=2Fe 32Cl (3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响) (4)H2O22Fe2 2H=2Fe32H 2O Fe 3催化 H 2O2分解 22解析：(3)考虑到 H2的密度比空气的小，因此可采用向下排空气法收集。 (4)检验 H2可采用“爆鸣”实验。 (5)3Fe4H2O(g)= Fe3O44H2 3 56 g 4 22.4 L 42 g 22.4 L (6)固体质量增加是因为 Fe 生成了 Fe3O4，增加的质量为氧的质量，故氢气的质量为 m(H2)32 16 2 g4 g。 答案：(1)3Fe4H2O(g)= Fe3O44H2 (2)NaOH CaO n (3) (4)用拇指堵住试管口，试管口向上，靠近酒精灯火焰，松开拇指，能燃烧或发出爆鸣声，说明收集的是 H2 (5)42 (6)4