第三章 铁 金属材料 单元同步测试 高中化学人教版（2019）必修第一册

这是一份第三章 铁 金属材料 单元同步测试 高中化学人教版（2019）必修第一册，共13页。
第三章 铁 金属材料 单元同步测试一、单选题1．某实验室废水中含有Al3+、Fe3+、Cu2+等离子。可通过下列流程从该废水中分离回收各种金属：A．滤液I中的金属阳离子是Al3+、Fe3+、Fe2+B．加入过量NaOH时发生反应之一为：Al3++4OH-=AlO+2H2OC．滤渣II久置后最终变为红褐色D．滤渣I中的成分可以加入足量稀硝酸后进行分离2．物质的性质决定用途，下列对应关系不正确的是A．二氧化硅的导电性介于导体和绝缘体之间，故常用于制造光导纤维B．Ti-Fe合金能够大量吸收，并与结合成金属氢化物，故可用于做储氢合金C．碳纳米管具有优良的电学性能，故可用于生产电池和传感器D．铝和氧化铝均能与酸、碱反应，故铝制餐具不宜用来长时间盛放酸性或碱性食物3．铁元素的“价－类”二维图如图所示，下列说法正确的是A．Fe→Fe3O4只能通过置换反应得到B．Fe3O4在自然界中不存在C．可用Fe粉去除FeCl2溶液中混有的少量FeCl3D．向Fe(OH)2悬浊液中通入Cl2可得到Fe(OH)34．下列各组离子能在指定条件下一定能大量共存的是A．的溶液中：、、、B．的溶液中：、、、C．硫酸铵溶液中：、、、D．加铝生成氢气的溶液中：、、、5．元素化合物的性质是我们学习化学的基石，下列有关于元素化合物的性质说法正确的是A．铝和NaOH溶液反应：Al+2OH-=AlO+2H2↑B．二氧化硅是酸性氧化物，可溶于水制得硅酸C．一定条件下，石墨转化成金刚石要吸收能量，所以石墨比金刚石更稳定D．SO2和Cl2同时通入到品红溶液中，漂白效果将增强6．下列离子方程式书写正确的是：A．常温下，铝遇到浓硝酸：B．少量通入NaClO溶液中：C．向溶液中加入过量NaOH溶液并加热：D．向溶液中加溶液至中性：7．下列有关物质的主要成分的性质和用途不正确的是A．A B．B C．C D．D8．下列离子方程式正确的是A．碳酸氢钠溶液中加入氢氧化钠溶液：B．与稀混合：C．溶液腐蚀铜板的离子方程式：D．铜和浓硝酸反应：9．菠菜营养丰富，富含铁元素，同时含有草酸，实验小组通过以下实验探究菠菜的成分，下列说法正确的是A．灼烧在蒸发皿中进行B．操作a需用到分液漏斗C．加入活性炭目的是吸附色素D．取溶液B向其中加入酸性溶液可检验10．指南针是中国古代四大发明之一。北宋沈括的《梦溪笔谈》对指南针已有详细记载：“方家以磁石磨针锋，则能指南”。“磁石”的主要成分是A． B． C． D．11．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。铁元素的价类二维图如图，其中箭头表示部分物质间的转化关系，下列说法正确的是A．FeO是一种黑色的氧化物，可由Fe、水蒸气高温反应制得B．为实现Fe2+向Fe3+的转化，可向含Fe2+的溶液中通入新制氯水C．工业上用CO还原Fe2O3炼铁，该反应属于置换反应D．维生素C能将Fe3+转化为Fe2+，该过程体现维生素C的氧化性12．将1.76g铜镁合金完全溶解于50mL物质的量浓度为12mol/L的浓硝酸中，得到NO2和N2O4的混合气体1120mL (标准状况)，向反应后的溶液中加入1.0mol/LNaOH溶液，当金属离子全部沉淀时，得到3.12g沉淀。下列说法不正确的是A．反应过程中转移电子物质的量为0.08molB．NO2和N2O4的混合气体中，NO2的体积分数是40%C．该合金中铜与镁的物质的量之比是1:1D．得到3.12g沉淀时，加入NaOH溶液的体积是550mL13．下列实验操作及现象与实验结论相符的是A．A B．B C．C D．D14．下列说法正确的是A．常温下，浓硝酸与铁不反应，可用铁罐车运输浓硝酸B．浓硝酸在光照下颜色变黄，说明浓硝酸具有挥发性C．氨气极易溶于水，可用于做喷泉实验D．先加入氯水，无明显现象，再加KSCN溶液，显血红色，证明试液中含有Fe2+二、非选择题15．阅读下列科普短文并回答相应问题。目前，我国的电动汽车约有80%应用的电池为磷酸铁锂电池，2021年将有约9400吨的磷酸铁锂报废，为了避免环境污染，更为了减少资源与经济损失，必须对废弃的电池进行回收。通常采用的湿法冶金回收工艺为：首先用①溶液浸泡拆解下来的材料，材料中的②与③溶解得到④溶液和含⑤石墨、的滤渣，再用⑥稀和⑦稀的混合液浸泡滤渣(产生的⑧经回收处理转化为硝酸，可循环利用)，得到含和磷酸的浸出液，再调节浸出液的得到⑨沉淀，过滤浸出液，加⑩固体浓缩结晶得晶体。(1)上述短文中的①～⑩(仅指划线的部分)中，能导电的是 (填序号，下同)，属于电解质的是 ，属于非电解质的是 ，既能与强酸反应又能与强碱反应的是 。(2)上述短文中的中的铁的化合价为 ，当有标准状况下产生时，参加反应的的物质的量为 。(3)上述短文中“用溶液浸泡时，单质与溶液反应的化学方程式为： 。(4)上述短文中使用稀硫酸的浓度为，现需要用98%的浓硫酸(密度为)配制该稀硫酸，需要浓硫酸的体积为 (保留1位小数)，配制过程中用到的仪器有：量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管、 。16．如图所示装置可用来制取和观察氢氧化亚铁在空气中被氧化时颜色的变化。实验时必须使用铁屑和6mol/L的硫酸，其他试剂任选。(1)实验开始时就先将止水夹E 。(填“打开”或“关闭”)(2)待装置B中出现较多白色沉淀时，拔去装置B中的橡皮塞，使空气进入，写出白色沉淀变为红褐色沉淀的化学方程式： 。17．一种以钛铁矿(FeTiO3，含Fe2O3、CaO、SiO2等杂质)为主要原料制备钛白粉(TiO2)的工艺流程如图所示。已知：①H2TiO3不溶于水和稀酸；②“酸浸”后钛元素主要以TiO2+形式存在；③Fe3+在pH=1.8时生成沉淀，pH=4.1时沉淀完全。流程中加入铁粉的目的是还原体系中的Fe3+。为探究最佳反应条件，某化学兴趣小组在保持反应时间相同的情况下进行探究得到结果如图甲所示。保持其它反应条件不变，还原体系中Fe(Ⅲ)含量随温度变化如图乙所示。由图可知，还原体系中Fe(Ⅲ)的最佳反应温度为 ℃。18．已知甲、乙、丙物质分别由H、C、Na、O、Cl、Fe元素中的一种或几种组成。(1)若甲物质俗称为小苏打，则甲的化学式为 。(2)若乙物质在空气中迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，，则该反应的化学方程式为 。(3)若丙物质在常温常压下为黄绿色气体，则实验室制取丙的化学方程式为： 。(4)2019年诺贝尔化学奖颁给锂离子电池领域，获奖科学家的重要贡献之一是研发出了电极材料——磷酸亚铁锂()。的一种制备方法如下。①中，铁元素的化合价为 价。②将反应Ⅰ的离子方程式配平： 。___________________________________选项物质主要成分性质用途A小苏打受热易分解产生二氧化碳作发酵粉B漂白液(NaClO)NaClO的水溶液具有漂白性作漂白剂C碳化硅陶瓷轴承(SiC)硬度很大、优异的耐高温抗氧化性能作硅太阳能电池D铁红难溶于水，颜色为红色可用作外墙涂料选项实验操作及现象实验结论A某溶液中加入稀盐酸产生无色气体，将气体通入澄清石灰水中出现浑浊原溶液一定含有B向久置的硫酸亚铁溶液中滴加KSCN溶液，溶液变为血红色硫酸亚铁溶液已变质C将干燥的氯气通入盛有鲜花的集气瓶，鲜花褪色干燥的氯气有漂白性D某溶液中加入溶液，产生白色沉淀，再加入稀盐酸沉淀不消失该溶液中一定含有参考答案：1．C【分析】废水中含有Al3+、Fe3+、Cu2+等离子，加入过量铁粉生成Fe2+和Cu，故滤渣I中含有Cu和Fe，滤液I中含有Fe2+和Al3+，加入过量氢氧化钠溶液生成滤渣II为氢氧化亚铁，滤液II为偏铝酸钠溶液。【详解】A．根据分析可知，滤液I中的金属阳离子是Al3+和Fe2+，故A错误；B．加入过量NaOH时发生反应之一为：Al3++3OH-=Al(OH)3、Al(OH)3+OH-=AlO+2H2O，故B错误；C．滤渣II为氢氧化亚铁，在空气中被氧气最终氧化为红褐色，故C正确；D．滤渣I中含有Cu和Fe，加入稀硝酸都反应，不能分离，故D错误；故选C。2．A【详解】A．二氧化硅具有良好的导光性，可用作光导纤维，而硅晶体的导电性介于导体与绝缘体之间，是一种重要的半导体材料，故A错误；B．储氢合金是一类能够大量吸收氢气，并与氢气结合成金属氢化物的材料，故B正确；C．碳纳米管比表面积大，有相当高的强度和优良的电学性能，可用于生成复合材料、电池和传感器等，故C正确；D．由于铝和氧化铝均能与酸、碱反应，因此铝制餐具不宜用来长时间盛放酸性或碱性食物，故D正确；故答案选A。3．C【详解】A．Fe与O2点燃条件下也生成Fe3O4，A错误；B．Fe3O4是一种复杂的化合物，是具有磁性的黑色警惕，俗称磁性氧化铁，在自然界存在，B错误；C．Fe+ 2Fe3+= 3Fe2+，Fe粉可将Fe3+还原为Fe2+且不引入新的杂质，C正确；D．向2Fe(OH)2 +3Cl2 =2FeCl3+O2+2H2O，向Fe(OH)2悬浊液中通入Cl2可得到FeCl3，D错误；故选C。4．C【详解】A．在酸性条件下，硝酸根离子可以氧化碘离子，A错误；B．次氯酸根离子有强氧化性，可以氧化碘离子和亚硫酸根离子，B错误；C．、、、相互之间不反应，并且也不和硫酸铵反应，可以共存，C正确；D．加铝生成氢气的溶液可能显示碱性，在碱性条件下、、可以和氢氧根离子发生反应，D错误；故选C。5．C【详解】A．铝和NaOH溶液反应离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO+3H2↑；故A错误；B．SiO2是一种特殊的酸性氧化物，其不能溶于水；故B错误；C．一定条件下，石墨转化成金刚石要吸收能量，能量越低越稳定，所以石墨比金刚石更稳定；故C正确；D．SO2和Cl2将发生氧化还原反应，从而失去漂白效果，故D错误；故答案选C。6．D【详解】A．常温下，铝遇到浓硝酸发生钝化，选项A错误；B．少量通入NaClO溶液中，反应生成氯化钠和硫酸，反应的离子方程式为：，选项B错误；C．向溶液中加入过量NaOH溶液并加热，反应生成碳酸钠、氨气和水，反应的离子方程式为：，选项C错误；D．向溶液中加溶液至中性，反应生成硫酸钠、硫酸钡和水，反应的离子方程式为：，选项D正确；答案选D。7．C【详解】A．NaHCO3不稳定，受热分解生成CO2，可用于食品发酵剂，故A正确；B．漂白液有效成分为NaClO，NaClO溶液具有强氧化性、漂白性，可以作漂白剂，故B正确；C．SiC陶瓷具有高的抗弯强度、优良的抗氧化性、良好的耐腐蚀性，抗高温，但太阳能电池板为硅单质，故C错误；D．Fe2O3为红棕色固体，难溶于水，性质稳定，可用于油漆和涂料，故D正确；故选C。8．C【详解】A．碳酸氢钠溶液中加入氢氧化钠生成碳酸钠和水，反应的离子方程式是，故A错误；B．与稀混合生成硫酸钠、二氧化硫、硫沉淀，反应的离子方程式为，故B错误；C．溶液腐蚀铜板生成氯化亚铁和氯化铜，反应的离子方程式为，故C正确；D．铜和浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮、水，反应的离子方程式是，故D错误；选C。9．C【详解】A．固体在坩埚中进行，A错误；B．操作a得到沉淀物和溶液，为过滤操作，用漏斗而不是分液漏斗，B错误；C．活性炭具有吸附性，可以吸附色素，C正确；D．菠菜中的草酸也能使酸性高锰酸钾溶液褪色，所以不能加入酸性高锰酸钾溶液检验溶液中的，D错误；故选C。10．A【详解】俗称磁性氧化铁，具有磁性，制指南针的磁石的主要成分是，故选A。11．B【详解】A．由Fe、水蒸气高温反应可制得Fe3O4，A错误；B．Fe2+转化成Fe3+，铁元素的化合价升高，需要加入新制氯水等氧化剂才能实现转化，B正确；C．置换反应是一种单质和一种化合物反应生成新的单质和化合物的反应，工业上用CO还原Fe2O3炼铁，该反应不属于置换反应，C错误；D．维生素C能将Fe3+还原为Fe2+，过程中维生素表现还原性，D错误；故选B。12．D【分析】n(NO2)+n(N2O4)==0.05mol，m(OH-)=3.12g-1.76g=1.36g，n(OH-)==0.08mol。设Cu的物质的量为x，则Mg的物质的量为(0.04-x)，从而得出64x+24(0.04-x)=1.76，x=0.02mol，0.04-x=0.02mol；设NO2的物质的量为y，则N2O4的物质的量为(0.05-y)，依据得失电子守恒可得y+2(0.05-y)=0.08，y=0.02mol。【详解】A．由关系式Cu——2e-——2OH-、Mg——2e-——2OH-可知，反应过程中转移电子物质的量与生成沉淀中OH-的物质的量相等，即为0.08mol，A正确；B．由分析可知，NO2和N2O4的混合气体中，NO2的物质的量为0.02mol，而混合气的总物质的量为0.05mol，则NO2的体积分数是=40%，B正确；C．由分析可知，该合金中，铜与镁的物质的量都为0.02mol，则二者的物质的量之比是1:1，C正确；D．反应最终所得溶液中，溶质为NaNO3，则n(NaOH)=n(HNO3)-n(NO2)-2n(N2O4)= 0.050L× 12mol/L-0.02mol-2×0.03mol=0.52mol，所以加入NaOH溶液的体积是=520mL，D不正确；故选D。13．B【详解】A．向某溶液中加入稀盐酸，有无色气体产生，该气体可能是或，该溶液中可能含有或等，不一定含有，故A错误； B．溶液变为血红色说明溶液中含有，说明硫酸亚铁溶液已变质，故B正确；C．鲜花中含有水，氯气与水会反应产生有漂白性的次氯酸，所以鲜花褪色不能说明干燥的氯气是否有漂白性，故C错误；D．向某溶液中加入溶液，有白色沉淀生成，再加入稀盐酸沉淀不消失，该白色沉淀可能为硫酸钡或氯化银等，则原溶液中可能含有Ag+等，不一定含有，故D错误；故选B。14．C【详解】A．铁常温下在浓硝酸中发生钝化，阻碍铁与浓硝酸继续反应，所以可用铁罐车运输浓硝酸，A错误；B．浓硝酸见光或是加热条件下易分解为二氧化氮、氧气和水，导致浓硝酸颜色变黄，体现了浓硝酸的不稳定性，B错误；C．氨气极易溶于水，可在密闭容器内产生负压，从而形成喷泉，所以氨气可做喷泉实验，C正确；D．若原溶液中含有Fe3+，加入氯水再加入少量KSCN溶液，溶液也变为红色，故不能排除Fe3+的干扰，D错误；故选C。15．(1) ①②④⑤⑥⑦ ③⑨⑩ ⑧ ②③⑩(2) +2 0.6(3)2Al+2H2O+2NaOH═2NaAlO2+3H2↑(4) 54.3 250mL容量瓶【详解】（1）①～⑩中，能导电，应为电解质的水溶液、金属或石墨等，其中③⑨⑩属于电解质，⑧属于非电解质，铝、氢氧化铝以及碳酸铵，能与强酸反应又能与强碱反应，故答案为：①②④⑤⑥⑦；③⑨⑩；⑧；②③⑩；（2）的LiFePO4中Li为+1价、P为+5价、O为-2价，则Fe的化合价为+2价，反应中Fe元素化合价由+2价升高到+3价，N元素化合价由+5价降低为+2价，有标准状况下4.48LNO产生时，即0.2mol，则参加反应的LiFePO4的物质的量为=0.3mol，故答案为：+2；0.6；（3）铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，化学方程式：2Al+2H2O+2NaOH═2NaAlO2+3H2↑，故答案为：2Al+2H2O+2NaOH═2NaAlO2+3H2↑；（4）使用稀硫酸的浓度为4mol•L-1，现需要用98%的浓硫酸(密度为1.84g/cm3)配制该稀硫酸250mL，浓硫酸的浓度为，则4mol/L×0.25L=18.4mol/L×V(浓)，V(浓)=0.0543L=54.3mL，配制溶液时，一般用到量取、溶解、移液、洗涤以及定容等操作步骤，配制过程中用到的仪器有：量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管、250mL容量瓶，故答案为：54.3；250mL容量瓶。16．(1)打开(2)4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O =4Fe(OH)3【分析】分液漏斗D中盛的是6mol/L的硫酸，烧瓶中装的是铁屑，实验开始时，先打开止水夹E，然后打开分液漏斗活塞，硫酸和铁屑反应生成氢气和硫酸亚铁，生成的氢气通过烧瓶支管赶走B装置中的空气，多余的氢气被C装置通过排水法收集，然后关闭止水夹E，烧瓶内的压强越来越大，压迫烧瓶中含有硫酸亚铁的溶液沿玻璃导管进入到装置B中，与B中的氢氧化钠溶液反应生成白色的氢氧化亚铁，然后拔去装置B中的橡皮塞，使空气进入，生成的氢氧化亚铁会被空气中氧气氧化，据此分析解答。（1）通过上述分析，实验开始时就先将止水夹E打开，使生成的氢气赶走装置B中的空气，防止生成氢氧化亚铁时造成干扰。（2）装置B中出现的白色沉淀是生成的氢氧化亚铁沉淀，氢氧化亚铁容易被氧气氧化成红褐色的氢氧化铁沉淀，其反应的化学方程式是4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O =4Fe(OH)3。17．55℃【分析】以钛铁矿(FeTiO3，含Fe2O3、CaO、SiO2等杂质)为主要原料制备钛白粉(TiO2)，钛铁矿加入稀硫酸酸浸，Fe2O3、CaO和稀硫酸反应生成Fe2(SO4)3、CaSO4，“酸浸”后钛元素主要以TiO2+形式存在，FeTiO3和稀硫酸反应生成TiOSO4、FeSO4，CaSO4微溶于水，SiO2和稀硫酸不反应，然后向溶液中加入还原铁粉，得到TiSO4，Fe2(SO4)3被还原为FeSO4，过滤，滤渣①为SiO2、CaSO4和过量的Fe；滤液冷却结晶得到，滤渣②为FeSO4•7H2O晶体，加热水解得到H2TiO3，灼烧H2TiO3得到TiO2。【详解】保持其它反应条件不变，还原体系中Fe(Ⅲ)含量随温度变化如图乙所示，由图可知，55℃是体系中Fe(Ⅲ)含量最低，故还原体系中Fe(Ⅲ)的最佳反应温度为55℃，故答案为：55℃；18．(1)(2)(3)(4) +2 22112【详解】（1）碳酸氢钠俗称小苏打。若甲物质俗称为小苏打，则甲的化学式为。（2）氢氧化亚铁是白色固体，在空气中被氧气氧化迅速变成灰绿色、最终变成红褐色，则该反应的化学方程式为。（3）氯气为刺激性气味的黄绿色的气体，实验室中常用二氧化锰和浓盐酸共热来制取氯气，若丙物质在常温常压下为黄绿色气体，则实验室制取丙的化学方程式为：。（4）①磷酸亚铁锂中，锂+1价、磷酸根-3价、铁元素的化合价为+2价。②反应Ⅰ中铁元素的化合价从+2价升高到+3，过氧化氢中氧元素化合价从-1降低到-2价，按得失电子守恒、元素质量守恒和电荷守恒得： 22112