高中化学第3章铁金属材料单元检测含解析新人教版必修第一册

第三章　学业质量标准检测

相对原子质量　H：1　O：16　Al：27　S：16　Cl：35.5　Fe：56　Cu：64

(90分钟，100分)

一、选择题(每小题2分，共20分，每小题只有一个选项符合题意)

1．下列成语或谚语中蕴含着一定的化学知识或原理，下列有关说法错误的是(　D　)

A．百炼成钢——通过反复锤炼，除去铁中部分杂质，使其转化为钢

B．水滴石穿——CO2＋H2O＋CaCO3===Ca(HCO3)2(以大理石为例)

C．恨铁不成钢——钢的性能远优于铁

D．真金不怕火炼——单质金的熔点很高

解析：锤炼过程中可除去一部分碳等杂质，A项正确；空气中的CO2可与CaCO3在水中缓慢反应，B项正确；钢的性能比铁好，C项正确；真金不怕火炼是指在高温下也很难发生反应，D项错误。

2．(2021·广东，1)今年五一假期，人文考古游持续成为热点。很多珍贵文物都记载着中华文明的灿烂成就，具有深邃的文化寓意和极高的学术价值。下列国宝级文物主要由合金材料制成的是(　A　)

解析：铜鼎的主要成分是铜、锡和铅，属于合金材料，A项正确；土陶灶的主要成是硅酸盐，B项错误；玛瑙的主要成分为SiO2，SiO2不是合金材料，C项错误；玉杯的主要成分是SiO2、Al2O3、Na2O，不是合金材料，D项错误。

3．将已完全覆盖氧化膜的铝条，插入下列溶液中，不会发生反应的是(　C　)

A．稀硫酸　　　　 B．稀盐酸

C．硝酸铜　　　　 D．氢氧化钠

解析：铝条表面的氧化膜(Al2O3)与硝酸铜溶液不反应，故选C。

4．下列各组反应，最终一定能得到白色沉淀的是(　D　)

A．向CaCl2溶液中通入CO2

B．向FeCl3溶液中加入NaOH溶液

C．向FeCl2溶液中加入过量NaOH溶液

D．向MgSO4溶液中加入足量NaOH溶液

解析：向CaCl2溶液中通入CO2不反应，A错误；向FeCl3溶液中加入NaOH溶液产生红褐色沉淀，B错误；向FeCl2溶液中加入过量NaOH溶液先产生白色沉淀，然后迅速转化为灰绿色，最终变为红褐色，C错误；向MgSO4溶液中加入足量NaOH溶液产生氢氧化镁沉淀，D正确。

5．类比法是研究物质性质的常用方法之一，可预测许多物质的性质。但类比是相对的，不能违背客观事实。下列有关类比推测的说法正确的是(　B　)

A．已知Fe与S能直接化合生成FeS，推测Cu和S可直接化合生成CuS

B．已知Fe与CuSO4溶液反应，推测Fe与AgNO3溶液也能反应

C．已知Cu与Cl2能直接化合生成CuCl2，推测Fe与Cl2可直接化合生成FeCl2

D．已知Al能与O2生成致密氧化膜保护金属，推测Fe也与O2生成氧化膜保护金属

解析：Cu与S反应生成Cu2S；Fe与Cl2化合生成FeCl3；Fe在潮湿空气中生成Fe2O3，比较疏松，不能保护内部金属。

6．钢笔的笔头通常由合金钢制成，其笔头尖端是用机器轧出的便于书写的圆珠体。为了改变笔头的耐磨性能，在笔头尖端点上铱金粒，为区别于钢笔，而叫作铱金笔，铱金笔是笔头用黄金的合金制成、笔尖用铱的合金制成的高级自来水笔。

下列说法错误的是(　C　)

A．钢笔的笔头不易被氧化，耐腐蚀性能好

B．铱金笔的耐磨性能比钢笔好

C．钢笔的笔头只含有碳和铁两种元素

D．铱金笔书写时弹性好，是一种理想的硬笔

解析：钢笔的笔头通常由合金钢制成，合金钢中除含有铁、碳外，还含有铬、锰等元素，C项错误。

7．设NA为阿伏加德罗常数值。下列有关叙述正确的是(　C　)

A．5.6 g Fe在氧气中燃烧，完全反应时转移电子数为0.3NA

B．标准状况下，22.4 L氦气与22.4 L氯气所含原子数均为2NA

C．32 g Cu与S完全反应转移的电子数为0.5NA

D．在反应2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑中生成1 mol H2转移的电子数为3NA

解析：5.6 g Fe的物质的量为0.1 mol，在氧气中燃烧，生成Fe3O4，完全反应时转移电子数为NA，故A错误；标准状况下，22.4 L氦气与22.4 L氯气均为1 mol，1 mol He含有NA个原子，1 mol Cl2含有2NA个原子，故B错误；32 g Cu是0.5 mol，由于S的氧化性弱，只能将Cu氧化成＋1价，所以Cu～Cu2S～e－，转移0.5 mol e－，即转移的电子数为0.5NA，故C正确；D项反应中，生成1 mol H2转移的电子数为2NA，故D错误。

8．在复杂体系中，确定化学反应先后顺序有利于解决问题。已知氧化性Fe3＋>Cu2＋>Fe2＋。若在氯化铁溶液蚀刻铜印刷电路板后所得的溶液里加入过量锌片。下列说法正确的是(　B　)

A．Fe3＋首先反应，转化为Fe

B．反应开始时c(Fe2＋)增大，然后又减小

C．Fe2＋首先反应，转化为Fe

D．存在反应Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu

解析：氧化性Fe3＋>Cu2＋>Fe2＋，加入过量锌片，Fe3＋先被还原，但只能生成Fe2＋，选项A错误；反应开始时锌将Fe3＋还原产生Fe2＋，c(Fe2＋)增大，后Fe2＋也被锌还原时，c(Fe2＋)又减小，选项B正确；氧化性Fe3＋>Cu2＋>Fe2＋，Fe2＋最后被还原，选项C错误；反应过程中锌的还原性最强，直接将铜还原，而不存在反应Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，选项D错误。

9．有关铁的氧化物的说法中，不正确的是(　D　)

A．赤铁矿主要成分是Fe2O3，Fe2O3是红棕色的，常用作红色油漆和涂料

B．Fe3O4是黑色晶体，其中的铁显＋2价，的铁显＋3价

C．FeO、Fe2O3、Fe3O4都不溶于水，但都能和盐酸反应生成相应的盐

D．FeO不稳定，在空气中加热迅速被氧化成Fe2O3

解析：FeO不稳定，在空气里受热迅速被氧化成Fe3O4。

10．(2020·太原高一检测)医疗上颇为流行的“理疗特效热”，就是利用铁缓慢氧化放出均匀、稳定的热，使患处保持温热状态。若56 g铁粉完全氧化成氧化铁，则需要消耗氧气的质量为(　A　)

A．24 g　　　　 B．32 g

C．21 g　　　　 D．16 g

解析：56 g铁的物质的量为1 mol，由4Fe＋3O2===2Fe2O3可知，1 mol铁生成0.5 mol氧化铁，消耗0.75 mol氧气，其质量为24 g。

二、选择题(每小题4分，共20分，每小题有1个或2个选项符合题意)

11．某兴趣小组进行某补血剂中铁元素含量的测定实验流程如下：

下列说法不正确的是(　AB　)

A．步骤①研磨时需要在烧杯中进行

B．步骤②加入氨水的作用是将Fe2＋完全沉淀

C．步骤③多步操作为过滤、洗涤、灼烧至恒重、冷却称重

D．每片补血剂中铁元素的质量为0.07w g

解析：步骤①是将补血剂磨成细粉，便于溶解，研磨时需要在研钵中进行，A错误；步骤②中加入过氧化氢是将Fe2＋氧化为Fe3＋，然后用过量氨水将Fe3＋完全沉淀为红褐色氢氧化铁，B错误；步骤③是将氢氧化铁沉淀转化为氧化铁，通过测定氧化铁的质量，计算补血剂中铁元素的含量，所以操作为过滤、洗涤、灼烧至恒重、冷却、称重，C正确；w g氧化铁中铁元素的质量即为10片补血剂中铁的质量，所以每片补血剂含铁元素的质量为＝0.07w g，D正确。

12．将少量铁粉加入下列溶液中，铁粉溶解，但不产生气体和沉淀的是(　B　)

A．稀H2SO4溶液　　　　 B．FeCl3溶液

C．CuSO4溶液　　　　 D．NaCl溶液

解析：A项，铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，故不选A；B项，铁与氯化铁溶液反应生成氯化亚铁，铁粉溶解，但不产生气体和沉淀，故选B；C项，铁与硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁和铜，故不选C；D项与铁不反应。

13．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(　AC　)

解析：Cl2能把FeCl2氧化成为FeCl3，A项正确；Fe把FeCl3还原成FeCl2，B项错误；Al被NaOH溶液溶解，而Fe不反应，C项正确；D项中应加适量稀硫酸而不是BaCl2溶液，错误。

14．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，故④错误；NaHSO4与硫酸不反应，与氢氧化钠溶液反应生成硫酸钠和水，故⑤错误。

15．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(　BD　)

A．金属钛就是钛合金

B．Ti2O3化学性质不稳定

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

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正确；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，被广泛用于航天领域，故D正确。

三、非选择题(本题包含5个小题，共60分)

16．(10分)(2021·成都高一检测)金属具有良好的导电、导热及延展性等，因此广泛应用于制造各种材料。

请回答下列问题：

(1)下列关于自行车金属部件的防腐措施不正确的是__D__(填标号)。

A．为车架、挡泥板、车后座、车座弹簧烤上一层漆

B．为链条涂上机油，为轴承涂上凡士林

C．对车把、车圈、车辐条进行电镀处理

D．把自行车存放在阴凉、潮湿的地方

(2)家庭中“钢精锅”是由铝合金做成的，它能长期使用的原因是__铝表面生成致密的氧化膜，阻止内部金属进一步氧化__。

(3)某合金和铁的有关性质如下表：

又知该合金耐腐蚀、强度大。则该合金不适合用作__A__(填标号)

A．导线　　　　 B．门窗框

C．炉具　　　　 D．飞机外壳

解析：(1)为车架、挡泥板、车后座、车座弹簧烤上一层漆，可以隔绝水和空气，能防止生锈，故A正确；为链条涂上机油，为轴承涂上凡士林，可以隔绝水和空气，能防止生锈，故B正确；对车把、车圈、车辐条进行电镀处理，可以隔绝水和空气，能防止生锈，故C正确；自行车存放在阴凉、潮湿的地方，铁与水、空气接触易生锈，故D错误。

(2)铝在空气中，表面能生成致密的氧化膜，阻止内部金属进一步氧化，所以家庭中“钢精锅”能长期使用。

(3)作导线是利用导电性，该合金的导电性较差，所以不适合作导线；作门窗框是利用合金的耐腐蚀、强度大、硬度大的性质；作炉具利用合金的熔点高、耐腐蚀、强度大的性质；作飞机外壳利用密度小、耐腐蚀、强度大、硬度大的性质，故选A。

17．(14分)(2021·广州高一检测)一个体重50 kg的健康人，体内含铁元素约2 g，这2 g铁元素以Fe2＋和Fe3＋的形式存在。Fe2＋易被吸收，所以给贫血者补充铁时，应补充含Fe2＋的亚铁盐(如FeSO4)，服用维生素C可使食物中的Fe3＋转化成Fe2＋，有利于人体对铁的吸收。

(1)人体中经常进行Fe3＋与Fe2＋的转化，在此转化过程中，Fe2＋作__还原__剂(填“氧化”或“还原”，下同)，被__氧化__。

(2)“服用维生素C可使食物中的Fe3＋转化成Fe2＋”这句话说明，维生素C在这个反应中作__还原__剂(填“氧化”或“还原”，下同)，具有__还原__性。

(3)补血剂的主要成分是FeSO4，请写出制备FeSO4的符合要求的化学方程式：

①置换反应：__Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑__。

②复分解反应：__Fe(OH)2＋H2SO4===FeSO4＋2H2O__。

(4)有人在研究硫酸亚铁(FeSO4)热稳定性时，作出了两种假设：

①假设它按CaCO3，受热分解的方式分解，反应的化学方程式为__FeSO4FeO＋SO3↑__。

②假设它按KClO3受热分解的方式分解，已知产物为三种，且都是氧化物，其中有两种是酸性氧化物，且其中一种为SO3，则分解反应的化学方程式为__2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑(或3FeSO4Fe3O4＋SO2↑＋2SO3↑)__。

解析：(1)Fe2＋转变为Fe3＋，Fe2＋的化合价升高，作还原剂，被氧化；

(2)“服用维生素C可使食物中的Fe3＋转化成Fe2＋”这句话说明，维生素C把Fe3＋还原为Fe2＋具有还原性，作还原剂；

(3)①生成FeSO4的置换反应可以选择金属和酸反应，Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑

②复分解反应可以选择酸碱中和反应Fe(OH)2＋H2SO4===FeSO4＋2H2O；

(4)①假设它按CaCO3受热分解的方式分解CaCO3===CaO＋CO2↑，故硫酸亚铁的分解方程式为FeSO4FeO＋SO3↑；

②假设它按KClO3受热分解的方式分解，2KClO32KCl＋3O2↑，已知产物为三种，且都是氧化物，其中有两种是酸性氧化物，且其中一种为SO3，则方程式为2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑或3FeSO4Fe3O4＋SO2↑＋2SO3↑。

18．(8分)下列物质之间有如下反应关系：

已知E转化成C的现象是白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色。回答：

(1)写出下列物质的化学式：

A__Fe2O3__，B__FeCl3__，D__FeCl2__，

甲__Cl2(或新制氯水等)__，乙__NaOH(或KOH等)__，丙__KSCN__。

(2)写出E→C反应的化学方程式：__4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3__。

解析：E转化成C的现象是白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，则E为Fe(OH)2，C为Fe(OH)3，A为红棕色粉末，则A为Fe2O3，B为FeCl3，D为FeCl2，乙为NaOH(或KOH等)，由D→B的转化可知，甲为氯气或新制氯水等，由红色溶液可知，丙为KSCN。

19．(14分)铁是人体必需的微量元素，铁在生活中分布较广。

(1)目前市售补铁营养品较多，某研究性学习小组对补铁剂中铁的含量进行了测定。

提供药品：FeCl2溶液(浅绿色)、FeCl3溶液(棕黄色)、铁粉、铜粉、KSCN溶液、氯水。

仪器自选。

①将补铁剂中的Fe2＋转化成Fe3＋，应该选什么试剂？写出相关的离子方程式。

②若将Fe3＋转化成Fe2＋，应该选什么试剂？写出相关的离子方程式。

(2)某同学根据铁元素价态特点，提出这样一个观点：氯气与铁粉反应，当Cl2足量时生成FeCl3，当铁粉足量时产物是FeCl2，为验证该观点是否正确，该同学将一定质量的铁粉与Cl2恰好完全反应得到一固体物质，然后通过实验确定其成分。探究过程如下：

①提出假设

假设1：该固体物质是FeCl2。

假设2：该固体物质是FeCl3。

②设计实验方案

取少量固体物质于烧杯中，加适量水溶解，得到A溶液，然后取两份A溶液分别进行实验，实验现象与结论如下表：(完成下表)

答案：(1)①氯水　2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－

②铁粉(或铜粉)　2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋(或2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋)

(2)

解析：(1)将Fe2＋转化成Fe3＋，需用氧化剂Cl2；将Fe3＋转化成Fe2＋，加入铁粉或铜粉均可以实现。

(2)Cl2与铁粉反应，产物可能是FeCl3或FeCl2，加入KSCN溶液呈红色可证明有Fe3＋，加入酸性KMnO4溶液，若溶液紫色不褪去或不变浅，证明不含Fe2＋。

20．(14分)铁矿石是工业炼铁的主要原料之一，其主要成分为铁的氧化物(设杂质中不含铁元素和氧元素，且杂质不与H2SO4反应)。某研究性学习小组对某铁矿石中铁的氧化物的化学式进行探究。

Ⅰ.铁矿石中含氧量的测定

①按下图组装仪器，检查装置的气密性；

②将10.0 g铁矿石放入硬质玻璃管中，装置B、C中的药品如图所示(夹持仪器均省略)；

③从左端导气管口处不断地通入H2，________，点燃A处酒精灯；

④……

(1)装置C的作用为__防止空气中的水蒸气和CO2等进入B装置中，影响测定结果__。

(2)将步骤③的操作补充完整：__在C装置的末端导管口收集氢气并验纯，待氢气纯净后__。

(3)实验结束后的操作包括：a.冷却至室温，b.熄灭A处的酒精，c.停止通H2。正确的顺序为__bac__(填序号)。

(4)实验测得反应后装置B增重2.7 g，据此可以测出铁矿石中氧的含量。有同学认为，不测定B装置的净增质量，通过测定__硬质玻璃管在反应前后的质量差__，也能达到实验目的。

Ⅱ.铁矿石中含铁量的测定

将上述实验结束后硬质玻璃管中的固体全部取出，用足量稀硫酸浸取后过滤。向滤液中通入足量Cl2并加热煮沸得溶液M，冷却后将溶液M稀释至250 mL。取20.00 mL M的稀溶液，用0.500 0 mol·L－1的标准KI溶液与其反应，消耗KI溶液20.00 mL。

(5)向滤液中通入足量Cl2的目的是将其中的Fe2＋氧化成Fe3＋。将通入Cl2后的溶液加热煮沸的目的则是__赶走溶液中溶解的过量的Cl2__。若省去该操作，则所测铁的百分含量将__偏大__(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。

(6)标准KI溶液与M稀溶液发生反应的离子方程式为__2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2__。

Ⅲ.化学式的确定

(7)结合Ⅰ、Ⅱ的实验数据计算该铁矿石中铁的氧化物的化学式为__Fe5O6__(请化成最简单的整数比)。

解析：Ⅰ.(1)由题意可知，该装置要定量测量反应产生的水来计算该氧化物的组成，碱石灰用来吸收产物水，但空气中含有水蒸气和二氧化碳，为了消除干扰，在反应装置末端增加的装置C，用来吸收空气中的二氧化碳和水蒸气，避免其影响测定结果。

(2)步骤③从左端导气管口处不断地通入H2，在C装置的末端导管口收集氢气并验纯，待氢气纯净后，点燃A处酒精灯。

(3)实验结束后要先熄灭A处的酒精灯，冷却至室温，再停止通H2。故正确答案为bac。

(4)根据实验原理，实验后硬质玻璃管减少的质量，即为氧化物中氧元素的质量，通过测定硬质玻璃管在反应前后的质量差，也能测出氧元素的含量。

Ⅱ.(5)滤液中通入了足量的氯气，加热煮沸赶走溶液中多余的氯气。若省去该操作，多余的氯气会氧化I－，使所测铁的百分含量偏大。

(6)M稀溶液含有Fe3＋，与KI发生反应的离子方程式为2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2。

Ⅲ.(7)KI溶液滴定Fe3＋的离子方程式为2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2，消耗的n(I－)＝0.500 0 mol·L－1×20×10－3 L，则20 mL待测液中铁离子的物质的量为0.500 0 mol·L－1×20×10－3 L,250 mL待测液中n(Fe3＋)＝0.500 0 mol·L－1×20×10－3 L×＝0.125 mol；

实验Ⅰ测得反应后装置B增重2.7g，根据反应的实质，增加的是水的质量，所以铁矿石中氧的物质的量是＝0.15 mol。

n(Fe)︰n(O)＝0.125 mol︰0.15 mol＝5︰6，故化学式为Fe5O6。