2022_2023学年新教材高中化学新人教版必修第一册第三章铁金属材料综合素养测评

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第三章　综合素养测评(时间：90分钟，满分：100分)一、选择题(本题包括10小题，每小题2分，共20分。每小题只有一个选项符合题意)1．“神八”与“天宫”一号的成功对接，标志着中国的航空铝材处于世界领先行列。下面关于铝合金的说法中，错误的是(　　)A．铝合金是一种混合物，它比纯铝的熔点低B．高温铝液易被氧化，铝合金应在熔剂层覆盖下熔炼C．镁铝合金耐腐蚀，但能被烧碱(NaOH)腐蚀D．镁铝合金在盐酸中无法溶解2．化学与生活密切相关，下列说法错误的是 (　　)A．用黏土焙烧制得的红陶，陶器显红色的原因可能是含有Fe2O3B．制指南针的磁石主要成分是四氧化三铁C．储氢合金可以大量吸收氢气，但不与氢气发生化学反应D．硬铝合金可用于制造飞机部件3．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，溶液中有白色沉淀生成；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．反应后移去两烧杯，杠杆仍平衡D．左边溶液的碱性增强4．[2022·衡阳高一检测]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 (　　)5.下列对金属和金属材料的认识中，不正确的是(　　)A．生铁和钢的性能完全相同 B．铁在潮湿的空气中容易生锈C．赤铁矿的主要成分是氧化铁 D．回收废旧金属有利于节约金属资源6．对实验Ⅰ～Ⅳ的实验操作现象判断正确的是(　　)A．实验Ⅰ：产生红褐色沉淀 B．实验Ⅱ：溶液颜色变红C．实验Ⅲ：放出大量气体 D．Ⅳ先出现白色沉淀，后溶解7．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价和＋3价，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 B．Ti2O3化学性质稳定C．FeTiO3(钛酸亚铁)中钛的化合价为＋3价 D．钛及其合金可广泛应用于航空领域8．等质量的甲、乙、丙三种金属，分别与足量的溶质质量分数相同的稀硫酸完全反应后，都生成＋2价的硫酸盐，其产生H2的体积(同温同压)与反应时间的关系如图所示，则下列说法正确的是(　　)A．三种金属的活动性顺序为甲＞乙＞丙B．反应时消耗H2SO4的质量一定相同C．三种金属的相对原子质量大小关系是甲＞乙＞丙D．反应速率最快的是甲，最慢的是乙9．把铁粉、铜粉置于FeCl3溶液中，充分反应后加入KSCN不显红色，下列情况不能成立的是(　　)A．铁不剩余，Cu剩余 B．铁、铜均剩余C．铁剩余，含Cu2＋D．铜剩余，含Fe2＋10．Mg、Al、Fe三种金属分别与同浓度、同体积的稀盐酸反应时，放出H2的质量相等，则下列说法中正确的是(　　)A．三种金属的物质的量相等 B．三种金属均过量C．三种金属的质量相等 D．盐酸均过量二、选择题(本题共5小题，每小题4分，共20分。每小题有一个或两个选项符合题意，全部选对得4分，选对但不全得2分，有选错的得0分)11．下列说法正确的是 (　　)A．不锈钢是仅含铁、碳两种元素的铁合金B．我国流通的硬币的材质是某种金属单质C．日用铝制品表面覆盖着氧化膜，对内部金属起保护作用D．镁合金的硬度和强度均高于纯镁12．现有浓度均为1 mol·L－1的FeCl3、CuCl2的混合溶液100 mL，向该溶液中加入5.6 g铁粉充分反应(溶液的体积变化忽略不计)。已知，氧化性：Fe3＋>Cu2＋，下列有关叙述正确的是 (　　)A．反应后的溶液中n(Fe2＋)是0.2 mol B．反应后的溶液中不存在Fe3＋和Cu2＋C．反应后残留固体为3.2 g D．反应后残留固体中可能含有未反应的铁粉13．[2022·银川高一检测]化合价和物质类别是整理元素及化合物知识的两个要素，可表示为“价－类”二维图。铁元素的“价－类”二维图如图所示，下列说法正确的是 (　　)A．工业上用CO还原Fe2O3炼铁，该反应为置换反应B．Fe3O4中铁元素为＋4价C．维生素C能将Fe3＋转化为Fe2＋，该过程中维生素C做还原剂D．Fe(OH)2浊液露置于空气中，由白色立即变为红褐色14．经研究发现，含有95%的铝和5%的镓、铟及锡组成的新型合金与水能快速反应制得氢气，整个反应中只消耗铝，而反应生成的Al2O3可回收再利用，这样不仅降低了制氢气的成本，而且方便快捷，这一发现将燃氢汽车的研发推向新的里程碑。下列有关说法不正确的是(　　)A．此合金一定比纯铝柔软B．铝作为还原剂，有资源丰富的优势C．合金与水反应的总反应式为2Al＋3H2O===Al2O3＋3H2↑D．合金中的镓、铟及锡对铝与水的反应可能起催化作用15．将铁加入到100 mL某浓度的盐酸中恰好完全反应，反应后生成的气体为V L(标准状况下)，将铝加入到100 mL 2 mol·L－1NaOH溶液中恰好完全反应，充分反应后生成的气体为3V L。下列说法正确的是(　　)A．铁和铝的物质的量相等B．原盐酸的浓度为2 mol·L－1C．铁加入盐酸中的离子方程式为2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑D．盐酸与NaOH溶液中溶质的物质的量浓度之比为1∶1三、非选择题(本题包括4小题，共60分)16．(13分)为严厉打击食品生产经营中违法添加非食用物质、滥用食品添加剂，卫生部、农业部等部门联合公布了包含硫酸亚铁在内的22种“易滥用食品添加剂”名单。某同学为探究富含硫酸亚铁且保存时间较长的食品情况，设计了如下实验方案： eq \x(食品) →……→ eq \x(淡黄色溶液)  eq \o(――→,\s\up7(试剂1))  eq \x(淡红色溶液)  eq \o(――→,\s\up7(新制氯水))  eq \x(深红色溶液) (1)试剂1的主要成分的化学式是________。(2)加入新制氯水后溶液红色加深的原因是____________________(用离子方程式表示)。(3)该同学在实验中加入了过量氯水，放置一段时间后，发现深红色褪去，现对褪色原因进行探究。①提出假设假设1：溶液中的＋3价铁被氧化为更高价态的铁；假设2：________________________________________________________________________。②设计方案为了对你所提出的假设2进行验证，请写出一种实验方案：______________________。(4)应用拓展写出一种保存FeSO4固体的方法：____________________。17．(15分)现有金属单质A、B、C和气体甲、乙、丙以及物质D、E、F、G、H，它们之间的相互转化关系如图所示(图中有些反应的生成物和反应的条件没有标出)。请根据以上信息完成下列各题：(1)写出下列物质的化学式：B________，丙________。(2)反应过程⑦可能观察到的实验现象是：________________________，产生红褐色沉淀的化学方程式是____________________。(3)反应③中的离子方程式是______________________。(4)反应⑤的离子方程式是______________________。(5)反应⑦中如果可以长时间看到白色沉淀，应进行的实验操作________________________________________________________________________________________________________________________________________________。18．(15分)某学习小组用如图所示装置测定铝镁合金中铝的质量分数和铝的相对原子质量。(1)A中试剂为________________________________________________________________________。(2)B中发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________。(3)若实验用铝镁合金的质量为a g，测得氢气体积为b mL(已换算为标准状况)，B中剩余固体的质量为c g，则铝的相对原子质量为________。(4)实验过程中，若未洗涤过滤所得的不溶物，则测得铝的质量分数将________(填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。19．(17分)完成下列问题。(1)利用题图可以从不同角度研究含铁元素物质的性质及其转化关系。图中甲～己均含铁元素。回答下列问题：①K2FeO4常用作杀菌消毒剂，从铁元素化合价的角度分析是因其具有________性；下列关于乙的说法正确的是________(填序号)。a．属于酸性氧化物，能与碱反应b．属于碱性氧化物，能与酸反应c．属于两性氧化物，既能与酸反应，又能与碱反应②已知甲与稀硝酸反应的化学方程式为甲＋HNO3―→戊＋己＋NO↑＋H2O(方程式未配平)。若产物中戊和己的物质的量之比为3∶1，则甲与HNO3的物质的量之比为________。③戊与烧碱溶液反应生成丙，放置一段时间后丙转化为丁，丙转化为丁的化学方程式为________________________________，现象为_________________________________。(2)若用镁铝合金的废料、稀硫酸、稀盐酸、NaOH溶液制取MgCl2溶液、Al2(SO4)3溶液。①首先可将废料加入到________中，发生反应的化学方程式是________________________________________________________________________。②经过滤，将难溶物加入到________中，可得到________溶液，反应的离子方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。向滤液中加入适量的________，反应的离子方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③再过滤，将沉淀物加入________中，可得到________溶液，反应的离子方程式是________________________________________________________________________。第三章　综合素养测评1．解析：A项，合金均为混合物，一般来说，合金的熔点比成分金属的熔点低；B项，在熔剂层覆盖下熔炼，可隔绝空气，防止高温铝液被O2氧化；C项，镁铝合金中的铝能与NaOH溶液反应；D项，合金中的Mg、Al均能与盐酸反应。答案：D2．答案：C3．答案：B4．答案：C5．解析：生铁与钢含碳量不同，性能不同，生铁硬而脆，钢韧性强，故A说法错误；铁在潮湿的空气中容易发生吸氧腐蚀或析氢腐蚀，加速铁的腐蚀，故B说法正确；氧化铁为红棕色，Fe3O4为黑色晶体，FeO为黑色固体，赤铁矿的主要成分是氧化铁，故C说法正确；回收废旧金属有利于节约金属资源，故D说法正确。答案：A6．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，氢氧化铝不会溶解，故D错误。答案：C7．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价，故C错误；钛及其合金具有密度小、强度高、耐酸、碱腐蚀等优良性能，被广泛用于航天，故D正确。答案：D8．解析：由图像可知，等质量的甲、乙、丙三种金属，甲最先反应完全，其次为丙，乙最后反应完全，因此可判断三种金属的活动性顺序为甲＞丙＞乙，反应速率最快的是甲，最慢的是乙，A 项错误，D项正确；反应所放出的氢气全部来自H2SO4，由于所放出氢气的体积不同，因此所消耗H2SO4的质量一定不相同，B项错误；根据一定量金属完全反应产生氢气的质量＝ eq \f(金属化合价,金属的相对原子质量) ×金属的质量，因为金属的质量及化合价均相同，所以金属的相对原子质量与反应放出氢气的多少成反比，则三种金属的相对原子质量大小关系是丙＞乙＞甲，C项错误。答案：D9．解析：因还原性：Fe>Cu，FeCl3溶液中加入铁粉、铜粉时，依次发生反应：Fe＋2FeCl3===3FeCl2，Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2有以下情况：①Fe、Cu均剩余，溶液中只有Fe2＋；②只有Cu剩余，溶液中只有Fe2＋或含Fe2＋、Cu2＋；③Fe、Cu均不剩余，Fe3＋恰好反应，溶液中有Fe2＋、Cu2＋；④Fe、Cu均不剩余，Fe3＋剩余，溶液中有Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋。C项Fe剩余，则溶液中不可能含有Cu2＋。答案：C10．解析：根据反应的化学方程式：Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑等质量的三种金属与酸反应产生H2的量不等；等物质的量的三种金属与酸反应产生H2的量也不等；若三种金属均过量，则产生的H2的量由盐酸决定。答案：B11．解析：不锈钢中含有Fe、Cr、Ni、C等元素，A错误；我国流通的硬币的材质是合金，而不是金属单质，B错误；日用铝制品表面覆盖着氧化铝薄膜，由于非常致密，对内部金属起保护作用，C正确；一般合金的硬度和强度要高于其成分金属，所以镁合金的硬度和强度均高于纯镁，D正确。答案：CD12．解析：n（FeCl3）＝c（FeCl3）V＝1 mol·L－1×0.1 L＝0.1 mol，故n（Fe3＋）＝0.1 mol，n（CuCl2）＝c（CuCl2）V＝1 mol·L－1×0.1 L＝0.1 mol，故n（Cu2＋）＝0.1 mol，n（Fe）＝ eq \f(5.6 g,56 g·mol－1) ＝0.1 mol，根据氧化性Fe3＋>Cu2＋，铁粉会先和Fe3＋反应，若铁粉有剩余，再和Cu2＋反应，根据2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，Fe、Fe3＋均为0.1 mol，Fe过量，消耗Fe 0.05 mol，生成Fe2＋0.15 mol，剩余的0.05 mol Fe与Cu2＋反应，根据Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋，消耗Cu2＋ 0.05 mol，生成Cu和Fe2＋均为0.05 mol。根据分析，反应后的溶液中n（Fe2＋）＝0.15 mol＋0.05 mol＝0.2 mol，A正确；根据分析，反应后的溶液中不存在Fe3＋，但是还剩余0.05 mol Cu2＋，B错误；根据分析，反应后残留固体为生成的Cu单质，其质量为0.05 mol×64 g·mol－1＝3.2 g，C正确；根据分析，反应后残留固体只有Cu单质，Fe已经反应完全，D错误。答案：AC13．答案：C14．解析：合金的硬度一般比组成合金的各材料的硬度大，A错误；铝是地壳中含量最高的金属元素，B正确；由题中信息和纯铝在常温下与水反应很慢知C、D正确。答案：A15．解析：Al与NaOH溶液的反应为2Al　＋　2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑2 mol 2 mol 3 moln（Al） 0.1 L×2 mol·L－1n（H2）列比例式 eq \f(2 mol,0.1 L×2 mol·L－1) ＝ eq \f(3 mol,n（H2）) ，解得n（H2）＝0.3 mol，由Al与NaOH溶液反应生成的气体为3V L，得 eq \f(3V L,22.4 L·mol－1) ＝0.3 mol，则V＝2.24。再根据反应Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，可求出反应的Fe的物质的量为0.1 mol，HCl的物质的量为0.2 mol，则c（HCl）＝ eq \f(0.2 mol,0.1 L) ＝2 mol·L－1，B正确；由上述数据分析知铁、铝物质的量不相等，A错误；Fe与盐酸反应生成Fe2＋，C错误；盐酸与NaOH溶液中溶质的物质的量浓度之比为1∶1，D正确。答案：BD16．解析：（1）向淡黄色溶液中加入试剂1生成了淡红色溶液，说明食品中的部分FeSO4被空气中的O2氧化生成了Fe3＋，Fe3＋与KSCN溶液反应生成红色的Fe（SCN）3。（2）淡红色溶液中还含有较多的Fe2＋，向其中加入新制氯水时，Cl2将Fe2＋氧化成Fe3＋，溶液中Fe3＋浓度增大，生成的Fe（SCN）3浓度也增大，溶液颜色加深。（3）①实验中加入过量氯水，放置一段时间后，深红色褪去，说明Fe（SCN）3逐渐消失，而Fe（SCN）3的生成与Fe3＋、SCN－有关，根据假设1，溶液中的＋3价铁被Cl2氧化为更高价态的铁，分析SCN－中各元素的化合价可知，S为－2价，C为＋4价，N为－3价，所以SCN－也具有还原性，故也可能是SCN－被过量的氯水氧化导致深红色褪去。②假设Fe3＋没有被氧化，而是SCN－被氧化，只要向褪色后的溶液中补充SCN－，若出现红色，说明假设2成立；若不出现红色，说明假设2不成立。（4）由于FeSO4易被空气中的O2氧化，所以FeSO4应密封保存。答案：（1）KSCN（2）2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－、Fe3＋＋3SCN－===Fe（SCN）3（3）①SCN－被过量的氯水氧化②取少量褪色后的溶液，滴加过量KSCN溶液，若出现红色，则说明假设2成立，若不出现红色，则说明假设2不成立（4）密封保存17．解析：金属单质A焰色试验呈黄色，则A是Na，Na与H2O反应产生气体甲是H2，D溶液为NaOH，金属B和氢氧化钠溶液反应，说明B为Al，黄绿色气体乙为Cl2，气体甲和氯气反应生成丙为HCl，物质E为盐酸溶液，物质D是氢氧化钠，D和物质G反应生成红褐色沉淀H为Fe（OH）3，盐酸与金属C反应产生金属氯化物，该氯化物与NaOH溶液反应产生Fe（OH）3，则C是Fe，F为FeCl2、G为FeCl3。答案：（1）Al　HCl（2）白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3（3）2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO eq \o\al(\s\up11(－),\s\do4(2)) ＋3H2↑（4）2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－（5）配制溶液的蒸馏水煮沸，去除水中溶解的氧气（或胶头滴管末端进入氯化亚铁液面下滴加氢氧化钠溶液或氯化亚铁液面上加入一层煤油隔绝空气）18．解析：（1）Mg、Al均可以和酸反应，因此不可以用酸来实验，由于Al可以和碱溶液反应而镁不能，可以用NaOH溶液与Al反应制H2，然后测量H2的体积以计算Al的物质的量。（2）B中发生Al与碱的反应：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。（3）铝镁合金的质量为a g，B中剩余固体镁的质量为c g，则参加反应的铝的质量为（a－c）g，设铝的相对原子质量为M，则 eq \b\lc\ (\a\vs4\al\co1(2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑,2M 3×22 400 mL,（a－c）g b mL)) 解得M＝ eq \f(33 600（a－c）,b) 。（4）铝的质量分数＝ eq \f(a－c,a) ×100%，实验过程中，若未洗涤过滤不溶物，c值偏大，铝的质量分数将偏小。答案：（1）NaOH溶液（2）2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑（3） eq \f(33 600（a－c）,b) 　（4）偏小19．解析：根据题图可知，甲为铁；乙为氧化物且Fe元素为＋2价，为氧化亚铁；丙、丁为氢氧化物，Fe元素分别为＋2、＋3价，故丙为氢氧化亚铁，丁为氢氧化铁。（1）①K2FeO4中铁元素的化合价是＋6价，在反应中Fe元素能得电子，表现强氧化性，常用作杀菌消毒剂。根据题图可知，乙为铁元素的＋2价氧化物，即FeO，属于碱性氧化物，能与酸反应生成盐和水，b正确。②戊和己分别是铁元素的亚铁盐和铁盐，则铁与硝酸反应生成的戊和己分别是Fe（NO3）2和Fe（NO3）3，HNO3在反应中被还原为NO，氮元素的化合价由＋5价降低为＋2价；设反应生成Fe（NO3）3的物质的量为1 mol，则生成Fe（NO3）2的物质的量为3 mol，参加反应的Fe（甲）的物质的量为4 mol，根据得失电子守恒可得1 mol×3＋3 mol×2＝n（NO）×3，n（NO）＝3 mol；根据N原子守恒可知参加反应的n（HNO3）＝n（NO）＋n[Fe（NO3）2]×2＋n[Fe（NO3）3]×3＝12 mol，则铁与HNO3的物质的量之比为4 mol∶12 mol＝1∶3。③Fe2＋与烧碱溶液反应生成Fe（OH）2（丙），一段时间后氢氧化亚铁被空气中的氧气氧化，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色的Fe（OH）3（丁）。（2）由镁铝合金废料制备MgCl2溶液和Al2（SO4）3溶液的思路如下：答案：（1）①氧化　b　②1∶3③4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3　白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色（2）①NaOH溶液　2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑②稀盐酸　MgCl2　Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑稀硫酸　AlO eq \o\al(\s\up11(－),\s\do4(2)) ＋H＋＋H2O=== Al（OH）3↓③稀硫酸　Al2（SO4）3　Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O选项ABCDXFeCl2溶液FeCl3溶液FeNa2SO4溶液YFeCl3CuCl2AlNa2CO3ZCl2FeNaOH溶液BaCl2溶液