人教版 (2019)必修 第一册第二节 金属材料同步训练题

这是一份人教版 (2019)必修 第一册第二节 金属材料同步训练题，共8页。
1．由制铝工业废渣(主要含Fe、Ca、Al等的氧化物)制取聚合硫酸铁铝净水剂的流程如下。
下列有关说法不正确的是( )
A．控制适当反应温度并不断搅拌，有利于提高铁、铝浸取率
B．Al2O3与稀硫酸反应的离子方程式：
Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
C．滤液中主要存在的阳离子有H＋、Fe2＋、Ca2＋、Al3＋
D．聚合硫酸铁铝溶于水形成的胶体具有吸附作用
2．电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀覆在绝缘板上的铜箔，制造印刷电路板。
(1)检验溶液中Fe3＋存在的试剂是________，证明Fe3＋存在的现象是__________________________________。
(2)写出FeCl3溶液与铜发生反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
(3)某工程师为了从使用过的腐蚀废液中回收铜，并重新获得FeCl3溶液，准备采用下列步骤：
A．请写出上述实验中加入或生成的有关物质的化学式：
①__________，②__________，③__________，④__________，⑤__________，⑥__________。
B．请写出相关反应的化学方程式： ________________________，________________________，____________________，__________________。
3．铝是一种重要的金属，在生产、生活中具有许多重要的用途，如图是利用铝土矿制备铝的工艺流程：
已知：铝土矿的主要成分是Al2O3，此外还含有少量Fe2O3等杂质。
请回答下列问题：
(1)铝土矿中Al2O3与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
(2)在工艺流程中“酸化”时，加入的最佳物质B是________(填化学式)，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
写出酸化过程发生反应的化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)工业上用Al2O3与C、Cl2在高温条件下反应制取AlCl3，理论上每消耗6.0 g碳单质，转移1 ml电子，则反应的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)某同学推测铝与氧化铁发生铝热反应得到的熔融物中还含有Fe2O3，设计了如下方案来验证：取一块该熔融物投入少量稀硫酸中，反应一段时间后，向反应后的混合液中滴加物质甲的溶液，观察溶液颜色的变化，即可证明熔融物中是否含有Fe2O3。则物质甲是________(填化学式)，请判断该同学设计的实验方案的合理性________(填“合理”或“不合理”)。原因是__________________。 (若合理，则不用填写)。
题型二 与金属有关的实验题
4．某研究小组为了探究一种无机矿物盐X(仅含四种元素)的组成和性质，设计并完成了如图所示实验：
另取10.80 g X在惰性气流中加热至完全分解，得到6.40 g固体1。请回答如下问题：
(1)画出白色沉淀1中金属元素的原子结构示意图________，写出气体甲的化学式________。
(2)X的化学式是________，在惰性气流中加热X至完全分解的化学反应方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)白色沉淀2在空气中变成红褐色沉淀的原因是____________________________(用化学反应方程式表示)。
(4)一定条件下，气体甲与固体1中的某种成分可能发生氧化还原反应，写出一个可能的化学反应方程式________________________，并设计实验方案验证该反应的产物________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
5．某小组设计如下实验探究铁与水蒸气的反应(部分装置已省略)。
回答下列问题：
(1)写出铁和水蒸气反应的化学方程式，并用单线桥法表示电子转移的方向和数目：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)A、B、C三个装置中应先点燃________处的酒精(喷)灯，点燃C处酒精灯之前应进行的操作是________________________________________________________________________。
(3)圆底烧瓶中碎瓷片的作用是防止暴沸，若加热一段时间后发现忘记加碎瓷片，补加碎瓷片的正确操作是________________________________________________________________________。
(4)检验反应后的固体中是否存在Fe3O4，不同小组成员持不同意见：
①甲同学认为可以使用化学方法，先用足量盐酸溶解，再分别检验Fe2＋和Fe3＋。
a．检测Fe2＋是否存在。请从下列试剂或组合中选择一种：NaOH溶液，新制氯水和KSCN溶液，酸性KMnO4溶液。写出发生反应的离子方程式：________________________________________________________________________。
b．检测Fe3＋是否存在。
多数同学认为该方法检验是否存在Fe3O4不合理，请写出一条理由：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②乙同学认为可以利用Fe3O4的物理性质进行快速检验。用铁片接触样品后再移开，若观察到____________________，证明反应后的固体中含有Fe3O4。
题型三 有关金属的计算题
6．有两份质量相同的NaHCO3固体，向第一份中加入盐酸使其充分反应；将第二份加热使其完全分解，冷却至原温度再加入相同浓度的盐酸，充分反应，则它们所耗用的盐酸的体积比为( )
A．2∶1 B．1∶1
C．1∶2 D．4∶1
7．现加热5 g碳酸钠和碳酸氢钠的混合物，使碳酸氢钠完全分解，混合物质量减少了0.31 g，则原混合物中碳酸钠的质量为( )
A．3.38 g B．4.58 g
C．4.16 g D．4.41 g
8．甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 ml·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．5.4 g B．3.6 g
C．2.7 g D．1.8 g
9．将5.0 g某金属合金放入足量的稀盐酸中，共收集氢气在标准状况下的体积为2.24 L，则该金属合金可能是( )
A．Mg­Al合金 B．Fe­Al合金
C．Fe­Zn合金 D．Cu­Zn合金
10．向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入100 mL浓度为1.0 ml·L－1的盐酸，恰好使混合物完全溶解，有气体放出，所得溶液中加入KSCN溶液后无血红色出现。若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物，能得到铁的质量是 ( )
A．11.2 g B．5.6 g
C．2.8 g D．1.4 g
11.工业废电路板的铜常用FeCl3溶液来溶解处理回收。现将一块电路板浸泡在100 mL FeCl3溶液中使铜全部溶解得到浸泡液(电路板上其他物质均不发生反应)，测得电路板质量减少了3.2 g，在浸泡液中加足量的Fe粉并使之充分反应，过滤并干燥固体，固体质量比加入的Fe粉质量减少了2.4 g。
请回答下列问题：
(1)浸泡液中的溶质是________(写化学式)。
(2)参与反应的铁的质量是________ g。
(3)假设溶液的体积不变，最后所得溶液中c(Fe2＋)＝________ ml·L－1。
12．为测定人体血液中Ca2＋的含量，设计了如下方案：
(1)生成CaC2O4沉淀的离子方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)草酸钙可溶于热的稀硫酸，H2SO4酸化的KMnO4溶液与H2C2O4反应的化学方程式为2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4 ＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O，当血液样品为15.00 mL时，与H2C2O4反应消耗0.001 0 ml·L－1 KMnO4溶液的体积为15.00 mL，则该血液样品中的Ca2＋的物质的量浓度是________________(写出计算过程)。
重难题型突破练三
1．解析：控制适当反应温度并不断搅拌，可以加快反应速率，使反应充分进行，有利于提高铁、铝浸取率，A正确；Al2O3在书写离子方程式时不可拆写成离子形式，B正确；Fe2＋能被H2O2氧化为Fe3＋，因此滤液中不存在Fe2＋，存在Fe3＋，C错误；聚合硫酸铁铝溶于水可以生成Al（OH）3胶体和Fe（OH）3胶体，胶体具有吸附作用，D正确。
答案：C
2．解析：（1）一般用KSCN溶液检验Fe3＋，如果加入KSCN溶液后，溶液显红色，说明含有Fe3＋。
（2）铜把Fe3＋还原成Fe2＋，反应的化学方程式为Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2。
（3）该流程的目的是回收铜并得到FeCl3溶液，因此先向废液中加入过量的铁粉，即①为铁，发生反应：Fe＋2FeCl3===3FeCl2、Fe＋CuCl2===FeCl2＋Cu，滤液②为FeCl2溶液，滤渣③为铜单质和剩余的铁，利用铁与盐酸反应，铜不与盐酸反应，向滤渣③中加入过量的盐酸，即④为盐酸，发生反应：Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，滤液⑤为FeCl2溶液和盐酸的混合液，然后滤液②和⑤合并，通入氯气或加入H2O2溶液，发生反应：2FeCl2＋Cl2===2FeCl3或2FeCl2＋H2O2＋2HCl===2FeCl3＋2H2O，最后得到FeCl3溶液。
答案：（1）KSCN溶液 溶液显红色
（2）Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2
（3）A：①Fe ②FeCl2 ③Fe、Cu ④HCl ⑤FeCl2、HCl ⑥Cl2或H2O2
B：Fe＋2FeCl3===3FeCl2 Fe＋CuCl2===FeCl2＋Cu
Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑ 2FeCl2＋Cl2===2FeCl3或2FeCl2＋H2O2＋2HCl===2FeCl3＋2H2O
3．解析：（1）Al2O3与氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铝酸钠，离子方程式为：Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al（OH）4]－。
（2）由题给流程及已知信息可知，铝土矿溶解过滤所得滤液中溶质为NaOH、Na[Al（OH）4]，酸化的目的是生成氢氧化铝沉淀，氢氧化铝能溶于强酸，但不溶于弱酸，所以在工艺流程中“酸化”时加入的最佳物质是CO2，CO2过量时氢氧化铝不会溶解，反应易控制，且原料廉价；酸化过程发生反应的化学方程式为CO2＋Na[Al（OH）4]===Al（OH）3↓＋NaHCO3。
（3）工业上用Al2O3与C、Cl2在高温条件下反应制取AlCl3，反应过程中Cl元素化合价降低，Al化合价不变，则C元素化合价升高。理论上每消耗6.0 g碳单质，转移1 ml电子，即每消耗1 ml C，转移2 ml电子，说明碳元素化合价由0价升高为＋2价，生成CO，反应的化学方程式为Al2O3＋3C＋3Cl2 eq \(=====,\s\up7(高温)) 2AlCl3＋3CO。
（4）检验Fe3＋用KSCN溶液，若溶液变为血红色则含有Fe3＋；Fe3＋能被铝热反应生成的Fe和剩余的Al还原，不能检出Fe3＋。
答案：（1）Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al（OH）4]－
（2）CO2 CO2过量时氢氧化铝不会溶解，反应易控制，且原料廉价 CO2＋Na[Al（OH）4]===Al（OH）3↓＋NaHCO3
（3）Al2O3＋3C＋3Cl2 eq \(=====,\s\up7(高温)) 2AlCl3＋3CO
（4）KSCN 不合理 Fe3＋能与Fe、Al反应生成Fe2＋，不能检出Fe3＋
4．解析：突破口1： eq \x(\a\al(白色沉淀2,Fe（OH）2)) eq \(――→,\s\up7(空气)) eq \x(\a\al(红褐色沉淀,Fe（OH）3))
突破口2： eq \x(\a\al(溶液1,Ca（OH）2)) eq \(――→,\s\up7(气体甲)) eq \x(\a\al(白色沉淀1,CaCO3)) eq \(――→,\s\up7(气体甲),\s\d5(H2O)) eq \x(\a\al(溶液2,Ca（HCO3）2))
从框图可知，气体甲为CO2；由溶液1转变为白色沉淀1，白色沉淀1又能溶解在CO2水溶液中，可推断白色沉淀1为CaCO3；从固体2的转化过程可知，白色沉淀2为Fe（OH）2，最终的红褐色沉淀为Fe（OH）3；由上述推断可初步确定X为含有Ca、Fe元素的碳酸盐，且其中铁元素的化合价为＋2，故可推断其为CaFe（CO3）2，分解得到的固体1为CaO与FeO的混合物，应用题给数据可以进一步确认上述判断的正确性。（1）白色沉淀1中的金属元素为钙，其原子结构示意图为，气体甲为CO2。（2）X的化学式为CaFe（CO3）2；在惰性气流中加热CaFe（CO3）2至完全分解的化学反应方程式为CaFe（CO3）2 eq \(=====,\s\up7(△)) CaO＋FeO＋2CO2↑。（3）白色沉淀2在空气中变成红褐色沉淀是因为Fe（OH）2被氧化成Fe（OH）3，反应的化学方程式为4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3。（4）CO2气体与固体1中的FeO可能发生氧化还原反应，反应的化学方程式为2FeO＋CO2 eq \(=====,\s\up7(△)) Fe2O3＋CO；检验产物的方法：取反应所得固体物质，加稀盐酸溶解，然后加入KSCN溶液，若溶液呈红色，说明反应产物中有Fe（Ⅲ）。将生成的气体通过灼热CuO，若黑色固体变为红色，证明生成的气体中含有CO。
答案：（1） CO2
（2）CaFe（CO3）2 CaFe（CO3）2 eq \(=====,\s\up7(△)) CaO＋FeO＋2CO2↑
（3）4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3
（4）2FeO＋CO2 eq \(=====,\s\up7(△)) Fe2O3＋CO 检测Fe2O3：将固体用稀盐酸溶解，加入KSCN溶液，若溶液显红色，表明产物中有Fe（Ⅲ）；检测CO：将气体通过灼热CuO，若黑色固体变为红色，表明产物中有CO。
5．解析：实验目的是探究铁与水蒸气的反应，实验原理是3Fe＋4H2O（g） eq \(=====,\s\up7(高温)) Fe3O4 ＋4H2↑，装置A提供水蒸气，装置B是铁与水蒸气的反应装置，碱石灰的作用是吸收水蒸气，装置C中用H2还原CuO。
（1）铁与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，反应中Fe的化合价由0价升高到＋ eq \f(8,3) 价（Fe3O4中Fe的平均化合价），H2O中H的化合价由＋1价降低为0价，3 ml Fe参与反应转移8 ml e－，用单线桥法表示的电子转移的方向和数目见答案。
（2）铁与水蒸气反应产生H2，H2是可燃性气体，不纯时易发生爆炸，若整个装置中有空气，Fe可能与氧气反应干扰实验且有爆炸危险，故先通一段时间的水蒸气，排尽装置中的空气，因此先点燃A处的酒精灯；氢气是可燃性气体，点燃装置C处酒精灯前，需先验证H2的纯度。
（4）①a.溶液中可能存在Fe3＋，证明Fe2＋的存在应利用Fe2＋的还原性，需要加入酸性高锰酸钾溶液，如果紫（红）色变浅或褪去，说明有Fe2＋，高锰酸钾将Fe2＋氧化成Fe3＋，自身被还原成Mn2＋，反应的离子方程式为5Fe2＋＋MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) ＋8H＋=== Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O。
②Fe3O4具有磁性，用铁片接触样品后再移开，若观察到铁片上吸附有样品，则说明反应后固体中含有Fe3O4。
答案：（1）
（2）A 收集H2，并检验其纯度
（3）先熄灭酒精灯和酒精喷灯，待圆底烧瓶中的水冷却至室温，再打开烧瓶塞子补加
（4）①a.5Fe2＋＋MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) ＋8H＋===Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O
b．铁粉可能未完全反应，剩余的铁粉与Fe3＋反应生成Fe2＋，检测不出Fe3＋（或铁粉可能未完全反应，剩余的铁粉与Fe3＋或H＋反应生成Fe2＋，无法判断Fe2＋的来源，合理即可） ②铁片上吸附有样品
6．解析：本题可从Na＋守恒角度考虑。无论NaHCO3是直接与盐酸反应，还是先加热分解后再与盐酸反应，Na＋的量不变，生成的NaCl的量相等，则消耗盐酸的量相等。
答案：B
7．解析：碳酸钠较稳定，加热不分解，只有碳酸氢钠分解，设混合物中含有x g NaHCO3，则
2NaHCO3 eq \(=====,\s\up7(△),\s\d5( )) Na2CO3＋CO2↑＋H2O Δm
2×84 g 62 g
x g 0.31 g
解之得：x＝0.84，
所以m（Na2CO3）＝5 g－m（NaHCO3）
＝5 g－0.84 g＝4.16 g。
答案：C
8．解析：由6HCl＋2Al===2AlCl3＋3H2↑和2NaOH＋2Al＋6H2O===2Na[Al（OH）4]＋3H2↑可知，两份等质量的Al都完全反应时，生成的H2也等量，消耗的HCl与NaOH不等量。实际上HCl、NaOH都为0.3 ml，且生成H2的体积比为1∶2，则甲中HCl不足，Al过量；乙中NaOH过量，Al不足。生成H2的物质的量之比为1∶2，反应的Al的物质的量之比也为1∶2。与0.3 ml HCl反应的Al为2.7 g，则与NaOH溶液反应的Al为5.4 g，则加入的铝粉质量为5.4 g。
答案：A
9．解析：由题意知，n（H2）＝ eq \f(2.24 L,22.4 L·ml－1) ＝0.1 ml，即产生0.1 ml H2消耗金属合金为5.0 g，产生1 ml H2消耗金属合金为50 g，满足此条件的要求是产生1 ml H2时消耗一种金属质量大于50 g，一种金属质量小于50 g。对于给出的金属，产生1 ml H2时消耗金属的质量分别为m（Mg）＝24 g，m（Al）＝18 g，m（Fe）＝56 g，m（Zn）＝65 g。Cu与稀盐酸不反应，故选B。
答案：B
10．解析：盐酸恰好使混合物完全溶解，盐酸没有剩余，向反应所得溶液加KSCN溶液无血红色出现，说明溶液为FeCl2溶液，n（HCl）＝0.1 L×1 ml·L－1＝0.1 ml，根据氯离子守恒可知n（FeCl2）＝0.05 ml，用足量的H2在高温下还原相同质量的混合物得到铁，根据铁元素守恒可知n（Fe）＝n（FeCl2）＝0.05 ml，故得到Fe的质量为0.05 ml×56 g·ml－1＝2.8 g，故选C。
答案：C
11．解析：（1）铜与FeCl3溶液反应生成FeCl2与CuCl2，离子方程式为①Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋，电路板质量减少了3.2 g，则参与反应的铜的质量为3.2 g，物质的量n（Cu）＝ eq \f(3.2 g,64 g·ml－1) ＝0.05 ml，生成的Fe2＋的物质的量n1（Fe2＋）＝2n（Cu）＝0.1 ml；在浸泡液中加入足量的Fe粉并使之充分反应，过滤并干燥固体，固体质量比加入的Fe粉质量减少了2.4 g。若铁粉只与生成的氯化铜反应会生成铜单质与氯化亚铁，则固体质量会增加，可见浸泡液中还有反应剩余的氯化铁，因此浸泡液中的溶质有FeCl3、FeCl2、CuCl2。（2）加入铁粉后发生的离子反应有②Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，③Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋，铁粉足量，根据铜元素守恒可知，参加反应的Cu2＋的物质的量为0.05 ml，生成的Cu为3.2 g，则
Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋ Δm（固体质量增加）
56 g 64 g 8 g
3.2 g x g
解得x＝0.4，该过程生成的Fe2＋的物质的量n3（Fe2＋）＝n（Cu2＋）＝0.05 ml，反应的Fe的质量m3（Fe）＝0.05 ml×56 g·ml－1＝2.8 g，则反应②中固体质量应减少2.4 g＋0.4 g＝2.8 g，即反应②消耗的Fe粉的质量m2（Fe）＝2.8 g，消耗铁粉的总质量m（Fe）＝m2（Fe）＋m3（Fe）＝2.8 g＋2.8 g＝5.6 g。
（3）上述反应②Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋中n2（Fe）＝ eq \f(2.8 g,56 g·ml－1) ＝0.05 ml，根据关系式Fe～3Fe2＋可得生成的Fe2＋的物质的量n2（Fe2＋）＝3n2（Fe）＝0.15 ml，则总的Fe2＋的物质的量n总（Fe2＋）＝n1（Fe2＋）＋n2（Fe2＋） ＋n3（Fe2＋）＝0.1 ml＋0.15 ml＋0.05 ml＝0.3 ml，则c（Fe2＋）＝ eq \f(n总（Fe2＋）,V) ＝ eq \f(0.3 ml,0.1 L) ＝3 ml·L－1。
答案：（1）FeCl3、FeCl2、CuCl2 （2）5.6 （3）3
12．答案：（1）Ca2＋＋C2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ===CaC2O4↓
（2）根据Ca2＋＋C2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ===CaC2O4↓，CaC2O4＋H2SO4 eq \(=====,\s\up7(△)) CaSO4＋H2C2O4, 2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O，可得关系式5Ca2＋～5CaC2O4～5H2C2O4～2KMnO4，即5Ca2＋～2KMnO4，设血液中含钙量为c（Ca2＋），则
5Ca2＋ ～ 2KMnO4
5 ml 2 ml
c（Ca2＋）× 0.001 0 ml·L－1×
15.00×10－3L 15.00×10－3L
解得c（Ca2＋）＝0.002 5 ml·L－1