1、第三章第三章 铁铁 金属材料金属材料 (满分：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下列物质与其俗名匹配且相关叙述合理的是( ) A磁性氧化铁：四氧化三铁，为黑色晶体 B铁红：氧化亚铁，可用作红色油漆的颜料 C双氧水：过氧化氢，受热稳定、易溶于水 D苏打：碳酸氢钠，可用于治疗胃酸 答案 A 解析 铁红是氧化铁，过氧化氢受热不稳定，苏打是碳酸钠，B、C、D 错。 2下列关于金属性质的叙述正确的是( ) A钠与氧气反应时，产物是由氧气的用量决定的 B铝箔在空气中受热可以熔化滴落 C金属与非金属单质反应时，一定是金属被氧化 D铁
2、丝不论在空气中还是纯氧中都不会燃烧 答案 C 解析 钠与氧气反应因反应条件不同而反应产物不同(在空气中常温下氧化生成氧化钠，加热时燃烧生成过 氧化钠)，与氧气的用量无关；铝箔在空气中受热可熔化，但由于表面形成熔点很高的氧化铝，故熔化的铝 并不滴落；铁丝可在纯氧中燃烧生成四氧化三铁；金属与非金属单质反应时，金属只能失电子被氧化。 3足量下列物质与相同质量的铝反应，放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是( ) A盐酸 B稀硫酸 C氢氧化钠溶液 D氯化钠溶液 答案 C 解析 铝与氯化钠溶液不反应， 由 2Al6H =2Al33H 2， 2Al2OH 2H 2O=2AlO 23H2可知， Al3H 3 2
3、H2，AlOH 3 2H2，即 1 mol 铝消耗氢氧化钠 1 mol、硫酸 1.5 mol、氯化氢 3 mol。 4下列铁的化合物通过化合反应、置换反应、复分解反应均能得到的是( ) AFe3O4 BFe2(SO4)3 CFeCl2 DFe(OH)3 答案 C 解析 Fe3O4无法通过复分解反应得到， A 错误； 硫酸铁无法通过置换反应得到， B 错误； FeCl2可以由 FeCl3 和 Fe 化合得到， 也可以由 Fe 和 HCl 置换得到， 也可以由 Fe(OH)2和 HCl 的复分解反应得到， C 正确； Fe(OH)3 可以通过 Fe(OH)2和氧气、水化合得到，也可以通过氯化铁与氢
4、氧化钠发生复分解反应得到，但无法通过置 换反应得到，D 错误。 5(2020 湛江调研)对实验的实验操作现象判断正确的是( ) A实验：产生红褐色沉淀 B实验：溶液颜色变红 C实验 ：放出大量气体 D实验：先出现白色沉淀，后溶解 答案 C 解析 将氯化铁饱和溶液加入到沸水中加热至溶液呈红褐色可得到氢氧化铁胶体，不是氢氧化铁红褐色沉 淀，故 A 错误；硫氰化钾溶液与二价铁离子不反应，溶液不变色，故 B 错误；铝与氢氧化钠溶液反应生成 NaAlO2和氢气，有大量气体生成，故 C 正确；氯化铝与氨水反应生成氢氧化铝白色沉淀，氢氧化铝是两性 氢氧化物，溶于强酸强碱，不溶于弱酸弱碱，则氨水过量时，氢氧化
5、铝不会溶解，故 D 错误。 6 (2020 辽宁滨海实验中学质检)金属钛有“未来金属”之称， 具有低密度、 高硬度等性能， 化学性质稳定。 钛的化合价主要有4 和3，其中3 价钛极易被氧化。下列有关说法正确的是( ) A金属钛就是钛合金 BTi2O3化学性质稳定 CFeTiO3(钛酸亚铁)中钛的化合价为3 D钛及其合金可广泛应用于航空领域 答案 D 解析 钛是单质，而合金是混合物，所以两者不同，故 A 错误；3 价钛极易被氧化，所以 Ti2O3的化学性 质不稳定，故 B 错误；根据化合价代数和为零，FeTiO3(钛酸亚铁)中铁为2 价，所以钛的化合价为4， 故 C 错误；钛及其合金具有密度小、
6、强度高、耐酸、碱腐蚀等优良性能，被广泛用于航天，故 D 正确。 7下列物质中既能与稀 H2SO4反应，又能与 NaOH 溶液反应的是( ) NaHCO3 Al2O3 Al Na2CO3 NaHSO4 A B C D全部 答案 B 解析 Na2CO3与稀 H2SO4反应生成硫酸钠、水和二氧化碳，与 NaOH 溶液不反应，故错误；NaHSO4与 硫酸不反应，与氢氧化钠溶液反应生成硫酸钠和水，故错误。 8下列各组物质相互混合反应，既有气体生成又有沉淀生成的是( ) 金属钠投入 MgCl2溶液中 过量的 NaOH 溶液和 FeCl3溶液 过量的 Na2O2投入 FeCl2溶液中 过量 NaOH 和 C
7、a(HCO3)2溶液混合 A B C D 答案 C 解析 过量的 NaOH 溶液和 FeCl3溶液反应能得到氢氧化铁沉淀，不会产生气体，不符合；过量 NaOH 和 Ca(HCO3)2溶液混合生成碳酸钙沉淀、碳酸钠和水，不会产生气体，不符合，故选 C。 9类推的思维方法在化学学习与研究中有时会产生错误结论，因此类推的结论最终要经过实践的检验，才 能决定其正确与否。下列几种类推结论中，错误的是( ) 钠与水反应生成 NaOH 和 H2；所有金属与水反应都生成碱和 H2 铁露置在空气中一段时间后就会生锈；性质更活泼的铝不能稳定存在于空气中 化合物 KCl 的焰色为紫色；K2CO3的焰色也为紫色 钠钾
8、合金的熔点应介于 Na 和 K 熔点之间 A B C D 答案 D 解析 钠是活泼金属，与水反应生成 NaOH 和 H2，但铁是在高温下与水蒸气反应生成 Fe3O4和 H2，故错 误；铁因含有杂质，露置在空气中发生化学反应而生锈，但性质更活泼的铝易被氧化，在表面形成致密的 氧化膜而得到保护，所以铝具有较强的抗腐蚀能力，可稳定存在于空气中，故错误；焰色试验是用来检 验某些金属元素的，所以只要含有钾元素，焰色都是紫色的，故正确；合金的熔点比构成合金的各成分 金属的熔点都低，故错误。 10(2020 哈三中第一模块考试)聚合硫酸铁Fe(OH)SO4n能用作净水剂(絮凝剂)，可由绿矾(FeSO4 7H
9、2O)和 KClO3在水溶液中反应得到。下列说法不正确的是( ) AKClO3做氧化剂，每生成 1 mol Fe(OH)SO4n消耗n 6 mol KClO3 B绿矾长时间置于空气中易被氧化 C聚合硫酸铁可在水中形成氢氧化铁胶体而净水 D聚合硫酸铁与漂白粉都是纯净物 答案 D 解析 1 mol Fe(OH)SO4n中含 n mol Fe3 ，则每生成 1 mol Fe(OH)SO 4n转移电子 n mol，而 KClO3的还原 产物为 Cl ，则 1 mol KClO 3被还原，需要转移电子 6 mol，由于在氧化还原反应中得失电子数目相同，故 每生成 1 mol Fe(OH)SO4n消耗n
10、6 mol KClO3，A 正确；绿矾(FeSO4 7H2O)晶体中含 Fe 2，该物质易被空气 氧化，B 正确；聚合硫酸铁可在水中水解形成氢氧化铁胶体而净水，C 正确；聚合硫酸铁Fe(OH)SO4n中的 “n”值不能确定，故该物质为混合物、漂白粉是氢氧化钙、氯化钙、次氯酸钙的混合物，D 错误。 11下列除杂方案错误的是( ) 选项 被提纯的物质 杂质 除杂试剂 A FeCl3(aq) Fe2 Cl2 B AlCl3(aq) Cu2 Al 粉 C NaHCO3(aq) Na2CO3 CO2 D FeCl3(aq) Cu2 Fe 粉 答案 D 解析 Cl2可将 Fe2 氧化为 Fe3，故 A 正
11、确；Al 与 Cu2发生置换反应，可除去杂质，且不引入新杂质，故 B 正确；Na2CO3H2OCO2=2NaHCO3，可利用 CO2气体除去 NaHCO3溶液中混有的 Na2CO3，故 C 正确；Fe 可与氯化铁反应，会被同时除去，故 D 错误。 12下列实验过程不能达到实验目的的是( ) 编号 实验目的 实验过程 A 探究维生素 C 的还原性 向盛有 2 mL 棕黄色氯化铁溶液的试管中滴 加浓的维生素 C 溶液，观察颜色变化 B 比较金属镁和铝的活泼性 分別向两只盛有等体积等浓度的稀硫酸烧 杯中加入打磨过的同样大小的镁片和铝片， 比较反应现象 C 比较 Fe3 和 I 2的氧化性强弱 向淀粉
12、碘化钾溶液中滴入氯化铁溶液，溶液 变蓝色 D 鉴别 NaHCO3与 Na2CO3 溶液 用小试管分别取少量溶液，然后滴加澄清石 灰水 答案 D 解析 NaHCO3与 Na2CO3溶液均能与澄清石灰水反应生成白色碳酸钙沉淀，D 错误。 13已知某酸性溶液中含有 Ba2 、Fe3，则下列能与上述离子共存的离子组是( ) ACO2 3、SO 2 4、NH 4、Na BCl 、SCN、NO 3、Cu 2 CCl 、I、Mg2、Na DH 、Cl、NO 3、Al 3 答案 D 解析 Ba2 与 CO2 3、SO 2 4分别反应生成 BaCO3沉淀和 BaSO4沉淀，CO 2 3能与酸性溶液中的 H 反应
13、，在溶 液中不能大量共存，Fe3 与 CO2 3不能大量共存，故 A 项错误；Fe 3和 SCN能发生络合反应，在溶液中不 能大量共存，故 B 项错误；I 、Fe3之间发生氧化还原反应，在溶液中不能大量共存，故 C 项错误；H、 Cl 、NO 3、Al 3之间不发生反应，且不与 Ba2、Fe3反应，在溶液中能够大量共存，故 D 项正确。 14下列说法正确的是( ) A高碳钢的含碳量大于 2% B生铁既可铸造也可锻造 C生铁和钢都属于铁合金 D生铁是用途最广的合金 答案 C 15将 1.5 g 两种金属混合物的粉末与足量的盐酸反应，反应完全后，得到标准状况下的氢气 1.12 L。则这 两种金属可
14、能是( ) AAg 和 Cu BAl 和 Fe CMg 和 Al DZn 和 Cu 答案 B 解析 1.12 L 氢气的物质的量为 1.12 L 22.4 L mol 10.05 mol，假设金属都为2 价，则金属混合物的平均相对原 子质量为 1.5 0.0530。Ag 和 Cu 均与盐酸不反应，故 A 不符合；Mg 的相对原子质量为 24，当 Al 的化合价为 2 价时，可看成其相对原子质量为2 32718，二者都小于 30，平均值不可能为 30，故 C 不符合；Zn 的 相对原子质量为 65，Cu 与盐酸不反应，当 Zn 为 3.25 g 时，可得到标准状况下的氢气 1.12 L，质量大于
15、 1.5 g，故 D 不符合。 16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 4.48 L(标准状况下)， 再向反应后的溶液中缓慢滴入 1 mol L 1 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 31 B加入的过氧化钠固体为 7.8 g C当滴加 200 mL 盐酸时，沉淀的质量达到最大值 D最终消耗的盐酸为 400 mL 答案 D 解析 将等物质的量的 Na2O2和 Al 同时放入足量的水中，分别发生的反应是 2Na2O22H2O=4NaOH O2，2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，两个反
16、应中过氧化钠和单质铝的化学计量数相等，可以认 为是等物质的量混合，方程式相加得到总反应为 2Na2O22Al4H2O=2NaAlO22NaOHO23H2。 根据方程式可知，选项 A 正确；混合气体中氢气与氧气的体积比为 31，一共 4.48 L(0.2 mol)，所以氢气 为 0.15 mol，氧气为 0.05 mol。代入总方程式计算出 Al 为 0.1 mol，过氧化钠为 0.1 mol，质量为 7.8 g，选 项 B 正确；沉淀的质量达到最大值时铝恰好完全沉淀，所以溶液中只有一种溶质 NaCl，其中钠元素完全来 自加入的 0.1 mol 过氧化钠，所以 Na 为 0.2 mol，NaCl
17、 就是 0.2 mol，由 Cl 元素守恒得到：需要的 HCl 为 0.2 mol， 所以， 滴加 200 mL 盐酸时， 沉淀的质量达到最大值， 选项 C 正确； 最终沉淀恰好完全溶解的时候， 溶液中只有 NaCl 和 AlCl3， 因为初始加入的过氧化钠和单质铝的物质的量都是 0.1 mol， 所以 Na 为 0.2 mol， Al 为 0.1 mol，所以 NaCl 和 AlCl3的物质的量分别为 0.2 mol 和 0.1 mol，其中含有 Cl 一共 0.5 mol，所以加 入的 HCl 为 0.5 mol，需要的盐酸体积为 500 mL，选项 D 错误。 二、非选择题(本题包括 4
18、 小题，共 52 分) 17(10 分)将 2.3 g 钠投入到 97.8 g 水中，反应完毕后，得到 100 mL 溶液，求： (1)产生的氢气在标准状况下的体积为_。 (2)所得氢氧化钠溶液的溶质质量分数为_。 (3)所得氢氧化钠溶液的物质的量浓度为_。 (4)在 K2Cr2O714HCl(浓)=2KCl3Cl27H2O2CrCl3的反应中，有 0.3 mol 电子转移时生成 Cl2的体 积为_(标准状况)，被氧化的 HCl 的物质的量为_。 答案 (1)1.12 L (2)4% (3)1 mol L 1 (4)3.36 L 0.3 mol 18(14 分)铝和铁是生活中常见的两种金属。
19、(1)用铝箔包住金属钠，用针在铝箔上刺些小孔，用镊子夹住放入水中，可能发生反应的化学方程式表示： _ 和_。 (2)在高温下，Fe 与水蒸气可发生反应。应用下图装置，在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物， 加热，并通入水蒸气，就可以完成高温下“Fe 与水蒸气的反应实验”。请回答该实验中的问题。 写出该反应的化学方程式并用双线桥标出电子转移的方向和数目：_。 烧瓶底部放置了几片碎瓷片，碎瓷片的作用是_ _。 酒精灯和酒精喷灯首先点燃的是_。 现欲将 5.6 g Fe 完全溶解在稀硫酸中， 加水后得 200 mL 溶液。 所得硫酸亚铁溶液的物质的量浓度是_， 反应中转移的电子数是_。 答案
20、(1)2Na2H2O=2NaOHH2 2Al2H2O2NaOH=2NaAlO23H2 (2) 防止暴沸 酒精灯 0.5 mol L 1 0.2N A 解析 (1)用铝箔包住金属钠，用针在铝箔上刺些小孔，用镊子夹住放入水中，首先钠与水反应生成氢氧化 钠，氢氧化钠再与金属铝反应，所以发生了两步反应，故化学方程式为 2Na2H2O=2NaOHH2，2Al 2H2O2NaOH=2NaAlO23H2。 (2)铁粉与水蒸气在高温下发生的反应中，化合价升高的元素是铁元素，失去电子，化合价降低的元素是 氢元素，得到电子，电子转移情况如下所示： 。 烧瓶底部放置了几片碎瓷片，碎瓷片的作用是防止暴沸。 应先点燃酒
21、精灯，生成稳定的水蒸气流时，再点燃酒精喷灯。 5.6 g Fe 的物质的量为 0.1 mol，生成硫酸亚铁的物质的量为 0.1 mol，溶液的体积为 200 mL，即硫酸亚铁 的物质的量浓度为 cn V 0.1 mol 0.2 L 0.5 mol L 1， 反应过程中 Fe 从 0 价升到2 价， 失去 2 个电子， 即 0.1 mol 的 Fe 失去 0.2 mol 的电子，失去电子的数目为 0.2NA。 19(12 分)硫酸亚铁晶体(FeSO4 7H2O)在医药上做补血剂。某课外小组测定该补血剂中铁元素的含量，并检 验该补血剂是否变质。实验步骤如下： 请回答下列问题： (1)向操作的滤液中
22、滴加 KSCN 溶液后变为红色，则该滤液中含有_(填离子符号)。 (2)操作中反应的离子方程式：_。 (3)操作中反应的离子方程式：_。 (4)操作中一系列处理的操作步骤：过滤、_、灼烧、_、称量。 (5)假设实验中的损耗忽略不计，则每片补血剂含铁元素的质量为_ g。(用含 a 的代数式表示) 答案 (1)Fe3 (2)2Fe2H 2O22H =2Fe32H 2O (3)Fe 33OH=Fe(OH) 3或 Fe3 3NH 3 H2O=Fe(OH)33NH 4 (4)洗涤 冷却至室温 (5)0.07a(或 112a 1 600及其化简形式，如 7a 100) 解析 (2)双氧水具有氧化性，酸性条
23、件下能将 Fe2 氧化为 Fe3，则中反应的离子方程式为 2Fe2H 2O2 2H =2Fe32H 2O。(3)步骤是将 Fe 3转化为氢氧化铁沉淀，反应的离子方程式为 Fe33OH =Fe(OH)3或 Fe3 3NH 3 H2O=Fe(OH)33NH 4。(4)步骤中一系列处理是由氢氧化铁悬浊液最终 转化为氧化铁，需要过滤、洗涤氢氧化铁，然后灼烧生成氧化铁，冷却后称量氧化铁的质量，即过滤、洗 涤、灼烧、冷却至室温、称量。(5)a g 氧化铁中铁元素的质量即为 10 片补血剂中铁的质量，所以每片补血 剂含铁元素的质量为 a g112 160 10 0.07a g。 20(16 分)绿矾是含有一
24、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。 仪器 B 的名称是_。 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
25、温 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。实验后反应管中残留固体为红色粉末。已知：SO2可使品红溶液褪色。 C 中的溶液为 BaCl2，其作用是_。 D 溶液为_，D 中可观察到的现象为_ _。 写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式：_ _。 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： _ _。 答案 (1)在试管中加入少量绿矾样品，加水溶解，滴加 K
26、SCN 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)(球形)干燥管 badfce 76m2m3 9m3m1 偏小 (3)检验生成的 SO3 品红溶液 品红溶液褪色 2FeSO4= 高温 Fe2O3SO2SO3 在装置 D 后加一个装有氢氧化钠溶液的尾气处理装置 解析 (1)证明绿矾中的铁是二价铁而不是三价铁的方法是在试管中加入少量绿矾样品，加水溶解，然后滴 加 KSCN 溶液，溶液颜色无明显变化，说明溶液中无 Fe3 ，然后再向试管中滴加氯水，溶液变红就证明滴 加氯水后反应产生了 Fe3 ，从而可以证明绿矾中的铁是二价铁而不是三价铁。
27、 (2)由仪器的图形可知 B 为(球形)干燥管；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，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；直至 A恒重， 记为m3 g， 应为FeSO4和装置的质量， 则m(FeSO4)(m3m1)g， m(H2O)(m2m3)g， 则n(H2O)m2m3 18 mol；n(FeSO4)m3m1 152 mol，故结晶水的数目 x nH2O nFeSO4 m2m3 18 m3m1 152 76m2
28、m3 9m3m1 ；若实验时按 a、b 次序 操作，会导致硫酸亚铁被氧化，则导致固体质量偏大，测定结果偏小。 (3)实验后反应管中残留固体为红色粉末，说明 FeSO4分解生成 Fe2O3，反应中 Fe 元素化合价升高，则 S 元素化合价应降低，则一定生成 SO2，可知硫酸亚铁高温分解可生成 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溶液反应产生 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；硫酸亚铁高温分解可生成 Fe2O3、SO3、SO2，利用得失电子守恒、 原子守恒，可得该反应的化学方程式为 2FeSO4= 高温 Fe2O3SO2SO3；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。
