1、 第第三三章章铁铁 金属材料金属材料 可能用到的相对原子质量：H：1 C：12 O：16 Mg：24 Al：27 Fe：56 一、选择题（每小题只有一个正确选项一、选择题（每小题只有一个正确选项，每小题，每小题 3 分，共分，共 45 分分） 1 下列关于金属材料的说法中正确的是( ) A飞机机身使用的是镁铝合金而不是钢材，是因为钢材价格高 B合金都是由不同金属单质组成的混合物 C金属材料有合金材料也有纯金属材料 D古代留下大量的青铜器文物是由于青铜比纯铜柔软，容易制成各种器皿 2 钢铁是铁和碳的合金的总称，其强度高、价格便宜、应用广泛。在以下关于不锈钢和普通钢的认识中，你认为正确的是( )
2、A它们的组成元素是相同的 B耐腐蚀的性能不同 C它们都属于钢，因此物理性质相同 D构成普通钢和不锈钢的主要元素都是铁，因此它们的化学性质相同 3 2020 年 11 月 10 日，中国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底。“奋斗者”号使用了钛合金材料。有关合金的说法中正确的是( ) A钛合金是一种新型金属单质 B在合金中加入稀土金属，对改善合金的性能无太大影响 C钛合金熔点比成分金属低，但硬度大 D钛合金的化学性质与钛单质相同 4 中国银行发行的中国航天普通纪念币，面额为 10 元，直径为 27 毫米，材质为双色铜合金。下列关于合金的叙述不正确的是( ) A铜合金和单质铜一样，具有良好
3、的导电性、导热性和延展性 B铜合金的硬度比单质铜大 C铜合金的熔点比单质铜低 D该纪念币能完全溶解于稀硫酸中 5 下列关于铝单质的叙述中正确的是( ) A不能用铝制的器皿来盛放酸梅汤或碱水是因为铝会和酸或碱反应 B铝制品在空气中有很强的抗腐蚀性是因为铝的化学性质很稳定 C铝和 NaOH 溶液反应：Al2OH=AlO22H2 D用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热，熔化后的液态铝会滴落下 6 下列离子方程式中书写正确的是( ) A将氢氧化铁胶体放入过量的盐酸：Fe(OH)33H=Fe33H2O BNa 与 CuSO4溶液反应：2NaCu2=2NaCu C钠与水反应：NaH2O=
4、NaOHH2 D氧化亚铁与稀盐酸反应：FeO2H=Fe3H2O 来，是因为金属铝的熔点较低 7 下列各组物质中，X 是主体物质，Y 是少量杂质，Z 是为除去杂质所要加入的试剂，其中所加试剂正确的一组是( ) A B C D X FeCl2溶液 FeCl3溶液 Fe FeSO4溶液 Y FeCl3 CuCl2 Al Fe2(SO4)3 Z Cl2 Fe NaOH 溶液 Cu 8 将 1.12 g 铁粉加入 25 mL 2 mol L1的氯化铁溶液中，充分反应后，其结果是( ) A铁粉有剩余，溶液呈浅绿色，Cl基本保持不变 B往溶液中滴入无色 KSCN 溶液，显红色 CFe2和 Fe3的物质的量之
5、比为 51 D氧化产物和还原产物的物质的量之比为 25 9 A、B、C 三种物质中均含有同一种元素 M，它们之间有如图所示的转化关系。A 为一种金属单质，其产量直接关系国民经济命脉。反应均为化合反应，反应为置换反应。下列有关说法不正确的是( ) A中所加试剂可能是氯气 B中需要加具有氧化性的试剂 CA 与稀硝酸反应一定能实现元素 M 在中发生的价态变化 D元素 M 在中发生的价态变化也能通过加碘化钾溶液实现 10中科院化学所研制的晶体材料纳米四氧化三铁，在核磁共振造影及医药上有广泛用途。其生产过程的部分流程如下：FeCl3 6H2O环丙胺FeOOHCO纳米四氧化三铁。下列有关叙述不合理的是(
6、) A纳米四氧化三铁可分散在水中，它与 FeCl3溶液的分散质直径相当 B纳米四氧化三铁具有磁性，可作为药物载体用于治疗疾病 C在反应中环丙胺的作用可能加快反应速率 D反应的化学方程式是 6FeOOHCO=2Fe3O43H2OCO2 11用毛笔蘸取少量 30%的 FeCl3溶液在铜片上写一个“Cu”字，放置片刻，用少量水将铜片上的溶液冲到小烧杯中。下列说法正确的是( C ) A烧杯中的溶液呈棕黄色 B铜片无任何变化 C铜片上出现凹陷的“Cu”字 D发生反应：Fe3Cu=Cu2Fe2 12 一定质量的镁和铝分别与等浓度、 等体积的过量稀硫酸反应， 产生气体的体积(V)与时间(t)的关系如图。下列
7、关于反应的说法错误的是( ) A镁和铝的物质的量之比为 32 B镁和铝转移电子数之比为 11 C镁和铝的摩尔质量之比为 89 D镁和铝反应所用时间之比为 32 13铝是一种很重要的金属，可以发生一系列反应制备物质，如图所示： 下列说法错误的是( ) A反应又称铝热反应，可用于野外焊接铁轨 B反应、都有氢气生成，产生等量的氢气时转移的电子数相等 C常用反应制备 Al(OH)3，方法是向 Al2(SO4)3溶液中滴加足量的 NaOH 溶液 D工业上用反应制备铝时，常加入冰晶石以降低氧化铝的熔融温度 14化学反应中绚丽的颜色变化体现了化学之美。关于物质类别或者反应类型的叙述一定正确的是( ) A变化
8、得到的白色沉淀一定是硫酸盐 B物质 M 一定是碱 C物质 P 可以是 Cu D变化一定属于氧化还原反应 15用如图所示装置进行 Fe 与水蒸气反应的实验，下列有关说法正确的是( ) A实验时，先点燃酒精喷灯再点燃酒精灯 B装置 B 中 H2O 作氧化剂，发生的化学方程式为 2Fe3H2O(g)=高温Fe2O33H2 C干燥管中加入的固体干燥剂可以是无水硫酸铜 D收集反应产生的气体选用装置 A 二、填空题（本题包括二、填空题（本题包括 5 个小题，共个小题，共 55 分）分） 16(14 分)已知 X 为 Fe2O3和 CuO 的混合物，且氧化性强弱顺序：Fe3Cu2HFe2。X 样品可发生如图
9、所示的转化关系： (1)写出步骤发生反应的离子方程式： (共有 3 个)。 (2)若 D 固体是纯净物，该固体是 (填化学式)。 (3)印刷电路板是由高分子材料和铜箔复合而成的， 可用 FeCl3溶液作“腐蚀剂”刻制印刷电路板， 该过程发生反应的离子方程式为 。 17 把一定质量的镁、铝混合物投入到 1 mol L-1的盐酸中，待金属完全溶解后，向溶液中加入 1 mol L-1的氢氧化钠溶液，生成沉淀的质量与加入氢氧化钠溶液的体积关系如下图所示。则： (1)金属铝的质量为_。 (2)a 的取值范围是_。 (3)MgAlnn（）（）的最大值是_。 18(14 分)某班同学用如下实验探究 Fe2、
10、Fe3的性质。回答下列问题： (1)分别取一定量氯化铁、 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 0.5mL 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
11、变成棕黄色，发生反应的离子方程式为 ；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 。 19(12 分)某化学兴趣小组利用如图装置进行“铁与水反应”的实验，并检验产物的性质。请回答下列问题： (1)A 装置的作用是 ，B 中反应的化学方程式为 。 (2)D 装置的作用是 。 (3)E 装置中的现象是 。 (4)A、B 两个装置中应先点燃 处的酒精(喷)灯，点燃 E 处酒精灯之前应进行的操作是 。 20铝、铁、铜及其化合物在日常生活中应用广泛，根据下列事实回答问题。 (1)铝土矿的主要成分是氧化铝，写出铝土矿与硫酸反应的离子方程式 。 (2)铁矿石主要分为赤铁矿和
12、磁铁矿。写出赤铁矿主要成分的化学式_。磁铁矿与铝粉在一定条件下发生铝热反应，写出反应的化学方程式 。 (3)用 FeCl2固体配置 FeCl2溶液时，需加入少量铁屑，其目的是_。 (4)现有一定浓度的 FeCl2溶液，检验溶液是否变质的方法是：取少量溶液，向其中加入几滴 KSCN 溶液，如果溶液_，证明溶液变质。 (5)氯化铁溶液常用作印刷电路铜板腐蚀剂，反应的离子方程式是 。 (6)向新制的 FeCl2溶液中滴加氢氧化钠溶液，可以观察到的现象_。 (7)Cu 不活泼， 通常情况下不与稀硫酸反应， 但向 Cu 和稀硫酸的混合物中通入 O2后， 溶液很快变蓝色，试写出该反应的离子方程式_。 1答
13、案：C 解析：飞机机身体积不变，要求机身材料的密度越小越好，所以使用镁铝合金而不是钢材，是因为镁铝合金的密度更小， 故 A 错误； 合金不一定是由不同的金属单质组成， 也可以是金属与非金属组成， 故 B 错误； 金属材料包括合金和纯金属，所以金属材料有合金材料也有纯金属材料，故 C 正确；青铜是铜的合金，合金的特点是硬度大，青铜比纯铜的硬度要高，故 D 错误。 2答案：B 解析：不锈钢是在普通钢的基础上加入 Cr、Ni 等多种元素炼成的钢材，它具有在常温下、空气中不易生锈的特点，B 项正确。 3答案：C 解析：合金是指在一种金属中加热熔合其他金属或非金属而形成的具有金属特性的物质，钛合金中含有
14、多种物质，属于混合物，不是新型金属单质，故 A 错误；在合金中加入稀土金属或稀土金属的化合物，能大大改善合金的性能，使合金具有更优良的性能，故 B 错误；根据合金的性质可知，合金的熔点比成分金属低，硬度大，故钛合金熔点比成分金属低，但硬度大，故 C 正确；合金的化学性质与其各成分金属的化学性质是相同的，钛合金除具备钛单质的性质外，还具备其他组成成分的性质，故 D 错误。 4答案：D 解析：合金有别于成分金属的特性是熔点低、硬度大，共性是具有金属的物理通性，但是化学性质没有改变，故 D 项错误。 5答案：A 解析：A 项，无论是铝还是其氧化物都能与酸或碱反应，正确；B 项，铝制品在空气中有很强的
15、抗腐蚀性是因为铝表面形成了致密的氧化膜，错误；C 项，电荷、原子均不守恒，正确的离子方程式为 2Al2OH2H2O=2AlO23H2，错误；D 项，打磨后的铝箔在酒精灯上灼烧表面生成 Al2O3，高熔点的 Al2O3兜住了熔融的液态铝，不会滴落，错误。 6答案：A 解析： 将氢氧化铁胶体放入过量的盐酸生成三价铁离子和水， 离子方程式为 Fe(OH)33H=Fe33H2O，故 A 正确；钠进入 CuSO4溶液后，首先是和水反应生成 NaOH 和氢气，然后氢氧化钠再和 CuSO4反应，离子方程式为 Cu22Na2H2O=Cu(OH)22NaH2，故 B 错误；钠与水反应生成氢气和 NaOH，离子方
16、程式为 2Na2H2O=2Na2OHH2，故 C 错误；氧化亚铁与稀盐酸反应生成氯化亚铁和水，正确的离子方程式为 FeO2H=Fe2H2O，故 D 错误。 7答案：C 解析：Cl2与 FeCl2反应，A 错误；Fe 与 FeCl3、CuCl2均反应，B 错误；有新的杂质 CuSO4生成，D 错误。 8答案：B 解析： 1.12 g 铁物质的量为1.12 g56 g mol10.02 mol， 25 mL 2 mol L1氯化铁溶液中 Fe3的物质的量为 0.025 L2 mol L10.05 mol， 发生的反应为 Fe2Fe3=3Fe2， 根据比例关系可得， 0.02 mol 铁完全反应，
17、消耗 0.04 mol Fe3，生成 0.06 mol Fe2，所以 Fe3剩余 0.01 mol，溶液中含有 Fe3的物质的量为 0.01 mol，Fe2的物质的量为 0.06 mol，没有金属铁剩余。铁没有剩余，溶液呈黄绿色，Cl基本保持不变，故 A 错误；溶液中有剩余的 Fe3，往溶液中滴入无色 KSCN 溶液，显红色，故 B 正确；Fe2和 Fe3的物质的量之比为 0.06 mol0.01 mol61，故 C 错误；由反应离子方程式可得，氧化产物和还原产物的物质的量之比为 12，故 D 错误。 9答案：C 解析：根据转化关系可确定 A 为变价金属，应为 Fe，反应加入氯气能实现，B 为
18、 FeCl3，C 为 FeCl2，A项正确；反应中铁元素的化合价由2 价升高到3 价，需要加具有氧化性的试剂，B 项正确；过量的铁与稀硝酸反应时，生成硝酸亚铁，C 项不正确；Fe3能将 I氧化成 I2，自身被还原成 Fe2，D 项正确。 10答案：A 解析：纳米四氧化三铁分散在适当分散剂中，形成的分散系属于胶体，不同于溶液的分散质直径，故 A 错误；纳米四氧化三铁为磁性纳米晶体材料，可作为药物载体用于疾病的治疗，故 B 正确；反应中环丙胺能加快反应速率（即加快氯化铁水解） ，故 C 正确；由制备过程可知，反应的反应物为 FeOOH 和 CO，由一种生成物为Fe3O4以及得失电子守恒和质量守恒定
19、律可知反应的化学方程式为6FeOOHCO=2Fe3O43H2OCO2，故 D 正确。 11答案：C 解析： FeCl3溶液与铜的反应为 Cu2FeCl3=2FeCl2CuCl2， 反应后的溶液中含有 Cu2、 Fe2， A 项错误；FeCl3溶液与铜反应，铜片上反应掉的部分会有凹陷，B 项错误、C 项正确；该反应的离子方程式为 2Fe3Cu=2Fe2Cu2，D 项错误。 12答案：D 解析：Mg 与硫酸反应的离子方程式是 Mg2H=Mg2H2，铝与硫酸反应的离子方程式是 2Al6H=2Al33H2。根据图像可知反应产生的氢气的体积相等，则根据 nVVm可知，氢气的物质的量相等。假设发生反应产生
20、氢气的物质的量是 3 mol，则反应消耗的镁和铝的物质的量之比为 32，A 项正确；在反应过程中产生的氢气物质的量相等，则转移电子的物质的量相等，所以镁和铝转移电子数之比为 11，B 项正确； 镁和铝的摩尔质量之比为 242789， C 项正确； 根据图像可知镁和铝反应所用时间之比为 23，D 项错误。 13答案：C 解析：铝热反应指 Al 与某些金属氧化物间的置换反应，反应为铝热反应，因反应剧烈放热，生成熔融的铁水，可用于野外焊接铁轨，选项 A 正确；Al 既能与酸反应放出氢气又能与碱反应放出氢气，根据元素化合价的变化，产生等量的氢气时转移的电子数相等，选项 B 正确；Al(OH)3具有两性
21、，因此制备时不能使用强酸、强碱，用 Al2(SO4)3溶液制备 Al(OH)3沉淀应选用氨水，选项 C 错误；Al2O3熔点高，电解时要耗费更多的能源，加入冰晶石与氧化铝形成共熔物，可降低氧化铝的熔融温度，选项 D 正确。 14答案：A 解析：根据框图信息，黄色的硫酸铁溶液加入 M 转化为红褐色沉淀，即铁离子转化为氢氧化铁，则 M 可以为碱或能与水反应生成碱的氧化物，如氧化钠或过氧化钠等；黄色的硫酸铁溶液加入 P，溶液变为浅绿色，即铁离子被还原为亚铁离子，亚铁离子的溶液为浅绿色，则 P 为具有还原性的物质；黄色的硫酸铁溶液加 入 Q，溶液变为红色，三价铁离子与硫氰根离子形成红色溶液，则 Q 含
22、有硫氰根离子；黄色的硫酸铁溶液加入 N 产生白色沉淀，说明 N 中含有钡离子，生成的白色沉淀为硫酸钡，根据分析，变化得到的白色沉淀是硫酸钡，属于硫酸盐，故 A 正确；物质 M 不一定是碱，也可以是氧化钠或过氧化钠等与水反应生成碱的物质，故 B 错误；若物质 P 是 Cu，铁离子与铜发生氧化还原反应生成亚铁离子和铜离子，含铜离子的溶液显蓝色，观察不到浅绿色，故 C 错误；变化为三价铁离子与硫氰根离子形成红色络合物，属于络合反应，不是氧化还原反应，故 D 错误。 15答案：D 解析：为防止 Fe 被空气中氧气氧化，则应先点燃酒精灯使 A 装置中的水蒸气进入硬质玻璃管后再点燃酒精喷灯，故 A 不选；
23、装置 B 中 H2O 作氧化剂，发生的化学方程式为 3Fe4H2O(g)=高温Fe3O44H2，故 B 不选；无水硫酸铜只能用来检验水蒸气，不能作为干燥剂，干燥管中的干燥剂可以为无水氯化钙等干燥剂，故 C 不选；由反应可知，生成的气体为氢气，收集氢气应选向下排空气法，则应选择 A 装置收集氢气，故选 D。 16答案：(1) 2Fe3Fe=3Fe2、Cu2Fe=Fe2Cu、2HFe=Fe2H2 (2) Cu (3) 2Fe3Cu=2Fe2Cu2。 解析：(1)中的反应为 CuO2HCl=CuCl2H2O、Fe2O36HCl=2FeCl33H2O，所得溶液为 FeCl3、CuCl2及过量的 HCl
24、 的混合溶液；步骤得到的固体有铜、铁两种，若 B 是铜，根据题给的氧化性顺序可知，只有一个反应，不符合 3 个反应的要求，故 B 应是铁。(3)根据氧化性 Fe3Cu2可知，腐蚀电路板的反应为 2Fe3Cu=2Fe2Cu2。 17答案：(1)0.27 g (2)0a50 (3)2.5 解析：(1)由图像分析可知，溶解生成的氢氧化铝所需的氢氧化钠的物质的量为 1 mol L1 (90 mL80 mL) 103 L mL1=0.01 mol，则由 Al(OH)3+OH=2AlO+2H2O 得：nAl(OH)3=n(Al)=n(OH)=0.01 mol，则 m(Al)=0.27 g；(2)沉淀铝离子
25、所用的氢氧化钠溶液的体积为 30 mL，因是镁、铝混合物，故 a 值一定小于50，若加入的盐酸恰好将金属溶解时，则加入氢氧化钠就可立即产生沉淀，即 a=0，故 a 的取值范围是 0a50；(3)由图像分析，沉淀铝离子消耗氢氧化钠溶液的体积为 30 mL，是一个定值，故沉淀镁离子最多消耗氢氧化钠溶液的体积为(8030) mL=50 mL，则此时镁离子的量最大，n(Mg2+)=0.025 mol，故MgAlnn（）（）的最大值是0.0250.01=2.5。 18答案：(1)防止 Fe2被氧化 (2) 2Fe2Cl2=2Fe32Cl (3)乙隔绝空气(排除氧气对实验的影响) (4) H2O22Fe2
26、2H=2Fe32H2O Fe3催化 H2O2分解产生 O2 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溶液中加入少量铁粉的目的 是防止 Fe2被氧化。(2)Cl2可将 Fe2氧化成铁离子，自身得电子生成氯离子，反应的离子方程式为 2Fe2Cl2=2Fe32Cl。(3)防止空气中的氧气将 Fe2氧化，产生干扰，所以煤油的作用是隔绝空气。(4)H2O2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 H2O22Fe22H=2Fe32H2O，铁离子的溶液呈棕黄色；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
27、因是反应产生的铁离子为 H2O2分解反应的催化剂，H2O2分解产生氧气。 19答案：(1)产生水蒸气 3Fe4H2O(g)=高温Fe3O44H2。 (2)除去未反应的水蒸气，干燥 H2 (3)黑色固体变为红色，右端管壁有水珠生成 (4)A 收集 H2，并检验其纯度。 解析： (1)B 中进行的反应是 3Fe4H2O(g)=高温Fe3O44H2，故 A 为提供水蒸气的装置。(2)装置 D 的作用是除去未反应的水蒸气，干燥 H2。(3)E 装置中发生的反应为 H2CuO=CuH2O，故现象为黑色粉末变红，同时硬质玻璃管右端会有水珠生成。(4)应先点燃 A 处酒精灯，若先点燃 B 处酒精喷灯，B 中
28、的 Fe会与空气中的 O2反应；点燃 E 处酒精灯前要先收集 H2，检验其纯度。 20答案：(1)Al2O36H=3H2O2Al3 (2)Fe2O3 3Fe3O48Al=4Al2O39Fe (3)防止 Fe2转化为 Fe3 (4)变红色 (5)2Fe3Cu=2Fe2Cu2 (6)产生白色沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色 (7)2CuO24H=2Cu22H2O 解析：(1)铝土矿的主要成分是氧化铝，氧化铝与硫酸反应生成硫酸铝和水，硫酸和硫酸铝是强电解质，并且溶于水，拆成离子的形式，其离子方程式为 Al2O36H=3H2O2Al3；(2)铁矿石主要分为赤铁矿和磁铁矿。赤铁矿的主要成分是氧化铁，
29、其化学式为 Fe2O3。磁铁矿与铝粉在一定条件下发生铝热反应，生成氧化铝和铁，反应的化学方程式是 3Fe3O48Al=4Al2O39Fe；(3)用 FeCl2固体配置 FeCl2溶液时，亚铁离子具有还原性，在空气中容易被氧化生成铁离子，需加入少量铁屑，其目的是防止 Fe2转化为 Fe3；(4)现有一定浓度的 FeCl2溶液，检验溶液是否变质的方法是：取少量溶液，向其中加入几滴 KSCN 溶液，如果溶液变红色，证明溶液变质；(5)氯化铁溶液常用作印刷电路铜板腐蚀剂，氯化铁与铜反应生成氯化亚铁和氯化铜，反应的离子方程式是 2Fe3Cu=2Fe2Cu2；(6)向新制的 FeCl2溶液中滴加氢氧化钠溶液，生成氢氧化亚铁沉淀，氢氧化亚铁不稳定，容易被空气中的氧气氧化成氢氧化铁沉淀，可以观察到的现象是产生白色沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色；(7)Cu 不活泼，通常情况下不与稀硫酸反应，但向 Cu 和稀硫酸的混合物中通入 O2后，溶液很快变蓝色，根据现象可以判断出氧气在酸性环境下把铜单质氧化生成铜离子，该反应的离子方程式为 2CuO24H=2Cu22H2O。
