人教版高中化学必修第一册第三章铁金属材料检测试题含答案

第三章　检测试题

选题表

一、选择题:本题共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　)

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

解析:铁红是氧化铁,过氧化氢受热不稳定,小苏打是碳酸氢钠,B、C、D错误。

2.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(　C　)

A.Fe3O4 B.Fe2(SO4)3

C.FeCl2 D.Fe(OH)3

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的置换反应得到,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、水的化合反应得到,也可以通过氯化铁与氢氧化钠的复分解反应得到,但无法通过置换反应得到,D

错误。

3.下列实验现象描述错误的是(　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。

4.下列说法正确的是(　B　)

A.“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色,来自氧化铁

B.用铁粉除去FeCl2溶液中的FeCl3涉及氧化还原反应

C.向沸水中滴加饱和氯化铁溶液至产生红褐色液体,离子方程式为Fe3++3H2OFe(OH)3↓+3H+

D.氧化亚铁溶于稀硝酸,离子方程式为FeO+2H+Fe2++H2O

解析:氧化铁为红棕色,因此瓷器的青色不是来自氧化铁,A项错误;

FeCl3与Fe粉反应为氧化还原反应,B项正确;生成的红褐色液体为胶体,不能写沉淀符号,C项错误;硝酸具有强氧化性,FeO溶于稀硝酸应发生氧化还原反应生成Fe3+,D项错误。

5.“神舟”系列宇宙飞船的发射与“天宫”空间站的建立,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(　D　)

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

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。

6.下列各组物质中,X是主体物质,Y是少量杂质,Z是除去杂质所要加入的试剂,其中所加试剂正确的一组是(　C　)

解析:A项中Cl2能把FeCl2氧化,B项中Fe能把FeCl3还原,D项除去了C和S,又引入了Cl-,均不符合要求;A项中应加适量铁粉,B项中可加足量铁粉过滤后,向滤液中通足量Cl2,D项中应加适量稀H2SO4。

7.为了验证Fe3+的性质,某化学兴趣小组设计了如图所示的一组实验,其中实验方案设计或现象错误的是(　C　)

A.②    B.③⑤

C.③④ D.①②③④⑤

解析:铁离子与铁反应生成浅绿色的亚铁离子,①正确;铁离子与硫氰化钾溶液反应显红色,据此能够检验铁离子,②正确;硫酸铜与氯化铁不发生反应,混合后溶液不会变成无色,③错误;氯化铁与硝酸银反应生成白色氯化银沉淀,该性质不是铁离子的性质,④错误;铁离子与氢氧化钠溶液反应生成红褐色氢氧化铁沉淀,据此可以检验是否存在铁离子,⑤正确。

8.下列物质中既能与稀H2SO4反应,又能与NaOH溶液反应的是(　B　)

①NaHCO3　②Al2O3　③Al　④Na2CO3　⑤NaHSO4

A.②③④ B.①②③

C.①③④ D.全部

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;NaHSO4与硫酸不反应,与氢氧化钠溶液反应生成硫酸钠和水。

9.下列推理正确的是(　C　)

A.铝粉在氧气中燃烧生成Al2O3,故铁丝在氧气中燃烧生成Fe2O3

B.铁能从硫酸铜溶液中置换出铜,故钠也能从硫酸铜溶液中置换出铜

C.钠与O2、水等反应时钠均作还原剂,故金属单质参与化学反应时金属均作还原剂

D.活泼金属钠保存在煤油中,故活泼金属铝也保存在煤油中

解析:铁在氧气中燃烧生成的是Fe3O4,不是Fe2O3,A错误;钠是很活泼的金属,与硫酸铜溶液反应的离子方程式为2Na+2H2O+Cu2+H2↑+

2Na++Cu(OH)2↓,B错误;铝表面容易形成一层致密的氧化物保护膜,阻止了铝继续被氧化,所以金属铝不需要专门保存,D错误。

10.在CuO和铁粉的混合物中,加入一定量的稀硫酸并微热。当反应停止后,滤出不溶物,并向滤液中插入一枚铁钉,发现铁钉并无任何变化。根据上述现象,确定下列结论中正确的是(　B　)

A.不溶物一定是Cu

B.不溶物一定含铜,但不一定含铁

C.不溶物一定是Fe

D.溶液中一定含有Fe2+,但不一定含有Cu2+

解析:CuO和Fe粉的混合物中加入一定量的稀硫酸,可能发生的反应有:氧化铜与硫酸反应生成硫酸铜和水、铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气、铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜,当反应停止后,滤液不能与铁钉发生反应,说明滤液中没有硫酸和硫酸铜,滤液是硫酸亚铁,不溶物一定含有铜,可能含有铁,故选B。

11.为了探究铁及其化合物的氧化性和还原性,某同学设计如下实验方案,其中符合实验要求且正确的是(　B　)

解析:Fe2+具有还原性,在氯化亚铁溶液中滴加新制氯水,Fe2+被氯水氧化生成Fe3+,溶液由浅绿色变成棕黄色,故A错误;Fe2+具有氧化性,Zn具有还原性,在氯化亚铁溶液中加入锌片,锌与Fe2+发生置换反应生成Fe和无色的Zn2+,溶液由浅绿色变成无色,故B正确;氯化铁溶液与铁粉反应生成氯化亚铁,反应的离子方程式为2Fe3++Fe3Fe2+,故C错误;氯化铁溶液与铜粉反应生成氯化亚铁和氯化铜,溶液由棕黄色变为蓝色,说明Fe3+具有氧化性,故D错误。

12.在杠杆的两端分别挂着质量相同的铝球和铁球,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,此时杠杆平衡。下列说法正确的是(　B　)

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.右边球表面出现红色,左边溶液的c(OH-)增大

解析:左边铝球与氢氧化钠溶液反应:2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+

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+CuSO4FeSO4+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。

13.在由Fe、FeO和Fe2O3组成的混合物中加入100 mL 2 mol·L-1的盐酸,恰好使混合物完全溶解,并放出448 mL气体(标准状况),此时溶液中无Fe3+,则下列判断正确的是(　C　)

A.混合物中3种物质反应时消耗盐酸的物质的量之比为1∶1∶3

B.反应后所得溶液中的Fe2+与Cl-的物质的量浓度之比为1∶3(不考虑Fe2+水解)

C.混合物中,FeO的物质的量无法确定,但Fe比Fe2O3的物质的量多

D.混合物中,Fe2O3的物质的量无法确定,但Fe比FeO的物质的量多

解析:本题考查Fe及其化合物的性质、混合物组成的判断、简单的化学计算。混合物恰好完全溶解,且无Fe3+,故溶液中溶质为FeCl2,c(Fe2+)∶c(Cl-)=1∶2,B错误;由反应2Fe3++Fe3Fe2+可知,还原Fe3+的Fe的物质的量与Fe2O3的物质的量相等,但还有一部分Fe与盐酸反应生成H2,可知Fe比Fe2O3的物质的量多,C正确;FeO的物质的量无法确定,A、D错误。

14.元素的价类二维图是我们学习元素及其化合物相关知识的重要模型和工具,它指的是以元素的化合价为纵坐标,以物质的类别为横坐标所绘制的二维平面图像。如图为铁元素的价类二维图,其中的箭头表示部分物质间的转化关系,下列说法正确的是(　C　)

A.铁与高温水蒸气的反应可实现上述转化①

B.FeO是一种黑色粉末,不稳定,在空气中受热,迅速发生转化②生成红棕色粉末

C.由图可预测:高铁酸盐(Fe)具有强氧化性,可用于消毒。Fe与水反应最终可生成Fe(OH)3胶体,从而吸附水中的悬浮物,故高铁酸盐可用作净水剂

D.加热Fe(OH)3发生转化⑥,加水溶解可实现转化③

解析:铁与高温水蒸气反应时,生成Fe3O4,A错误;FeO是一种黑色粉末,不稳定,在空气中受热,迅速反应生成Fe3O4,B错误;加热Fe(OH)3分解生成Fe2O3,而Fe(OH)3不溶于水,D错误。

15.向一定质量FeCl2和CuCl2的混合溶液中逐渐加入足量的锌粒,下列图像不能正确反映对应关系的是(　D　)

解析:金属的活动性顺序是锌>铁>铜,故锌先与氯化铜反应,当氯化铜反应完全后再与氯化亚铁反应:

Zn+CuCl2Cu+ZnCl2　溶液增量

65        64      65-64=1

Zn+FeCl2Fe+ZnCl2　溶液增量

65        56      65-56=9

锌先与氯化铜反应,铜的质量不断增加,直至氯化铜反应完全,A正确;由上述分析可知,前者溶液的质量增加的幅度小于后者,B正确;锌先与氯化铜反应,再与氯化亚铁反应,氯化亚铁的质量逐渐减小,完全反应后为0,C正确;原溶液中不存在氯化锌,起始点应为0,D错误。

16.甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol·L-1的盐酸和氢氧化钠溶液,向两烧杯中分别加入等质量的铝粉,反应结束后测得生成的气体体积比为1∶2,则加入的铝粉质量为(　A　)

A.5.4 g B.3.6 g C.2.7 g D.1.8 g

解析:由2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑、2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑可知,两份等质量的Al都完全反应时,生成H2的量相等,消耗HCl与NaOH的量不相等。实际上HCl、NaOH同为0.3 mol,且已知生成H2的体积比为1∶2,所以发生反应时分别为HCl不足Al过量,NaOH过量Al不足。与0.3 mol盐酸完全反应的Al为2.7 g,则由生成H2的体积比为1∶2可知,反应的Al的质量之比也为1∶2,即与NaOH溶液反应的Al为5.4 g。

二、非选择题:本题共5小题,共52分。

17.(7分)合金是两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。

(1)下列物质中,不属于合金的是　　　(填字母)。 

A.硬铝 B.黄铜

C.钢铁 D.水银

(2)合金相对于纯金属制成的金属材料来说优点有　　　　  　(填编号)。 

①合金的硬度一般比它的各成分金属的大　②一般合金的熔点比它的各成分金属的低　③改变原料的配比,改变生成合金的条件,可得到具有不同性能的合金

④合金比纯金属的导电性更强　⑤合金比纯金属的应用范围更广泛

(3)下表中是四种金属的熔、沸点:

其中不能形成合金的是　　　(填字母)。 

①Cu与Na　②Fe与Cu　③Fe与Na　④Al与Na

A.①② B.①③

C.①④ D.②④

(4)将一定量的镁铝合金样品分成两等份,一份加入足量NaOH溶液中,充分反应后,收集到标准状况下气体6.72 L;另一份加入足量稀盐酸中,充分反应后,收集到标准状况下气体11.2 L。则原合金样品中镁的质量为　　　　　　。 

解析:(1)硬铝是铝、铜、镁、锰等形成的合金;黄铜是铜锌合金;钢是铁碳合金;而水银是纯净的汞单质。(2)合金具有许多优良的物理、化学或机械性能,在许多方面优于各成分金属,因此应用更广泛。例如,合金的硬度一般比其各成分金属的硬度大,多数合金的熔点比其各成分金属的熔点低,但合金的导电性比纯金属弱。(3)当一种金属的熔点超过另一种金属的沸点时,它们就不可能熔合在一起而形成合金。(4)得失电子守恒法是计算题中常用方法,可简化运算,快速解答。加入足量NaOH溶液,只有Al能与之反应,加入足量稀盐酸,两金属均反应,由得失电子守恒,可知标准状况下Al与稀盐酸反应产生的氢气和与NaOH溶液反应产生的氢气的量相同,即为6.72 L,则Mg与稀盐酸反应产生的氢气为11.2 L-6.72 L=4.48 L,结合Mg～H2↑知,n(Mg)=n(H2)=

=0.2 mol,m(Mg)=0.2 mol×24 g·mol-1=4.8 g,此处计算的质量为原来的一半的质量,故原合金样品中镁的质量为9.6 g。

答案:(1)D　(2)①②③⑤　(3)B　(4)9.6 g

18.(8分)A、B、C、D都是中学化学中常见物质,其中A、B、C均含有同一种元素,四种物质在一定条件下相互转化关系如图(部分反应中的水已略去)。根据题意回答下列问题:

(1)若A、B、C的焰色试验均为黄色,C为厨房中的用品,D的过度排放会造成温室效应。

①A的化学式:　　　　　　,B的俗名:　　　　　　; 

②反应Ⅱ的离子方程式是　            。 

(2)若A、D均为单质,且A为气体,D元素的一种红棕色氧化物常用作颜料。

①反应Ⅱ的离子方程式是　                      ; 

②反应Ⅲ的离子方程式是　                      ; 

③检验B中阳离子最好的方法是      　　　　　　　　　。 

解析:(1)若A、B、C的焰色试验均为黄色,均含有Na,C为厨房中的用品,则C为NaHCO3,D的过度排放会造成温室效应,D为CO2,据此解答。

(2)若A、D均为单质,D元素的一种红棕色氧化物常用作颜料,为Fe2O3,则D为Fe。A为气体,由转化关系可知A具有强氧化性,将Fe氧化为高价态,可推知A为Cl2,B为FeCl3,C为FeCl2,据此解答。

答案:(1)①NaOH　纯碱(或苏打)　②C+CO2+H2O2HC

(2)①Fe+2Fe3+3Fe2+

②Cl2+2Fe2+2Cl-+2Fe3+

③取少量B的溶液于试管中,向其中滴加KSCN溶液,若出现红色,说明B中的阳离子是Fe3+

19.(13分)铁是人类较早使用的金属之一。运用铁及其化合物的知识,完成下列问题。

Ⅰ.下列所含铁元素既有氧化性又有还原性的物质是　　    　(填字母)。 

A.Fe     B.FeCl3

C.FeSO4  D.Fe2O3

Ⅱ.工业上用赤铁矿(含Fe2O3、FeO,也含有Al2O3、MnO2、CuO等)制备绿矾(FeSO4·7H2O)的流程如图如下:

(1)氢氧化钠溶液加入赤铁矿中发生反应的离子方程式为　     。 

(2)向滤渣Ⅰ中加入过量的试剂a为　　　　　　,过量的试剂b投入到滤液Ⅱ发生的所有反应的离子方程式为　                  、

　                       、　                           。 

(3)实验室中操作①②③的名称为　　　                  　。 

(4)操作④隔绝空气的目的是       　　　　　　　　　　。 

解析:Ⅰ.所含铁元素既有氧化性又有还原性,应该处于中间价态,化合价既可以升高,又可以降低,故选C。

Ⅱ.赤铁矿加NaOH后,Al2O3与NaOH反应,则滤液Ⅰ中含OH-、Al,滤渣Ⅰ中含Fe2O3、FeO、MnO2、CuO,所加试剂a为硫酸,操作①②均为过滤,滤液Ⅱ中含硫酸、Fe2(SO4)3、FeSO4、CuSO4,试剂b为Fe,操作③为过滤,滤渣Ⅱ为Cu、Fe,滤液Ⅲ含FeSO4,蒸发浓缩、冷却结晶得到绿矾(FeSO4·7H2O)。

答案:Ⅰ.C　Ⅱ.(1)Al2O3+2OH-2Al+H2O　(2)硫酸(或H2SO4)　Fe+2Fe3+3Fe2+　Fe+Cu2+Cu+Fe2+　Fe+2H+H2↑+Fe2+　(3)过滤　(4)防止溶液中的Fe2+被空气氧化为Fe3+

20.(13分)已知三氯化铁的熔点为306 ℃,沸点为315 ℃,易溶于水并且有强烈的吸水性,能吸收空气里的水分而潮解。某学习小组的同学对氯气与铁的反应及产物做了如下探究实验:

(1)装置的连接顺序为　　　　　　　　　　(用接口字母表示)。 

(2)饱和食盐水的作用是　           。 

(3)反应一段时间后熄灭酒精灯,冷却后将硬质玻璃管及收集器中的物质一并快速转移至锥形瓶中,加入过量的稀盐酸和少许植物油(反应过程中不振荡),充分反应后,进行如下实验:

固体混合物淡黄色溶液淡红色溶液深红色溶液红色褪去

①淡黄色溶液中加入试剂X生成淡红色溶液的离子反应方程式为　                           。 

②淡红色溶液中加入过量H2O2后溶液红色加深的原因是　      。 

(4)已知红色褪去的同时有气体生成,经检验为O2。该小组同学对红色褪去的原因进行探究。

①取褪色后溶液三份,第一份滴加FeCl3溶液无明显变化;第二份滴加试剂X,溶液出现红色;第三份滴加稀盐酸和BaCl2溶液,产生白色沉淀。

②另取同浓度的FeCl3溶液滴加2滴试剂X,溶液变红,再通入O2,无明显变化。

实验①说明　                                   ; 

实验②的目的是　                                   。 

得出结论:溶液褪色的原因是　                           。 

解析:(1)由于盐酸易挥发,生成的氯气中含有氯化氢,所以利用饱和食盐水除去氯气中的氯化氢。又因为三氯化铁的熔点为306 ℃,沸点为315 ℃,易溶于水并且有强烈的吸水性,能吸收空气里的水分而潮解,所以在与铁反应之前还需要干燥,且还需要防止空气中的水蒸气进入装置,同时还需要尾气处理,则正确的连接顺序是a、g、h、d、e、b、c、f。

(2)根据以上分析可知饱和食盐水的作用是除去氯气中的氯化氢气体。

(3)①淡黄色溶液中含有铁离子,加入试剂X后显淡红色,这说明试剂X是含SCN-的溶液,反应的离子方程式为Fe3++3SCN-Fe(SCN)3。

②反应中铁过量,与氯化铁反应生成氯化亚铁,即溶液中还有氯化亚铁,加入双氧水可以把亚铁离子氧化为铁离子,因此红色加深,所以淡红色溶液中加入过量H2O2后溶液红色加深的原因是H2O2将Fe2+氧化

成Fe3+。

(4)取褪色后溶液三份,第一份滴加FeCl3溶液无明显变化,说明溶液中不存在SCN-;第二份滴加试剂X,溶液出现红色,这说明溶液中存在铁离子;第三份滴加稀盐酸和BaCl2溶液,产生白色沉淀,这说明溶液中有硫酸根离子,所以根据实验①可知是SCN-发生了反应而不是Fe3+发生反应;另取同浓度的FeCl3溶液滴加2滴试剂X,溶液变红,再通入O2,无明显变化,这说明红色褪去不是氧气氧化导致的,即实验②的目的是排除H2O2分解产生的O2氧化SCN-的可能;综合以上分析可知溶液褪色的原因是H2O2将SCN-氧化成S。

答案:(1)aghdebcf

(2)除去氯气中的氯化氢气体

(3)①Fe3++3SCN-Fe(SCN)3　②H2O2将Fe2+氧化成Fe3+

(4)SCN-发生了反应而不是Fe3+发生反应　排除H2O2分解产生的O2氧化SCN-的可能　H2O2将SCN-氧化成S

21.(11分)实验小组研究二价铁的氧化反应,设计如下实验。

(1)实验Ⅰ中白色沉淀转变为红褐色的化学方程式是　          。

(2)现象b是　                                 。 

(3)实验小组对实验Ⅱ中何种物质氧化Fe2+进行研究,查阅资料发现,N在酸性条件下有较强的氧化性,于是提出两种假设:

ⅰ.酸性条件下,O2氧化了Fe2+;

ⅱ.酸性条件下,　　　　　　　　　　。 

①将假设ⅱ补充完整。

②设计实验,证实了假设ⅰ不是实验Ⅱ中氧化Fe2+的主要原因。将实验方案和现象补充完整。

步骤1:向1.0 mL　　　　　　　溶液中滴加1.5 mL 1.0 mol·L-1H2SO4溶液; 

步骤2:向上述所得溶液中滴加KSCN溶液,观察到　　　　 　　。 

③向步骤2所得溶液中滴加NaOH溶液至pH约为5,检测到有Fe3+产生。

(4)综合上述实验,说明二价铁的氧化反应与　　　　　　　　　　　　　　　　　　因素有关。 

解析:(1)实验Ⅰ中Fe(NO3)2与氢氧化钠反应生成Fe(OH)2白色沉淀,被空气中的氧气氧化后迅速从白色变为灰绿色,最终变为红褐色,化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3。

(2)Fe(NO3)2与氢氧化钠反应生成Fe(OH)2白色沉淀,被氧化变为红褐色沉淀Fe(OH)3,加入硫酸溶液后发生酸碱中和反应,红褐色沉淀溶解,溶液变为黄色。

(3)①在酸性条件下,N具有氧化性,可将Fe2+氧化,因此假设ⅱ为酸性条件下,N氧化了Fe2+。

②根据控制变量法可知,要证明氧化剂为氧气,需要排除硝酸根离子的干扰,因此,可以改为向1.0 mL 0.1 mol·L-1FeSO4溶液中滴加

1.5 mL 1.0 mol·L-1H2SO4溶液。

(4)根据实验的过程和实验现象可知,二价铁的氧化反应与溶液的酸碱性强弱、氧化剂种类及二价铁的存在形式等因素有关。

答案:(1)4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3　

(2)红褐色沉淀溶解,溶液呈黄色

(3)①N氧化了Fe2+

②0.1 mol·L-1FeSO4　溶液无明显变化　

(4)溶液酸碱性强弱、氧化剂种类及二价铁的存在形式(其他合理答案也可)