2020高考化学一轮复习第三章金属及其化合物第3节检测(含解析)

金属及其化合物

一、选择题

1．把铁片分别放入下列物质的溶液中，充分反应后，溶液质量比反应前减轻的是(　　)

A．CuSO4　 B．Fe2(SO4)3

C．HCl　 D．FeSO4

【答案】A

2．某同学欲探究铁及其化合物的性质，他的下列实验方案可行的是(　　)

A．将铁粉加入热的浓硫酸中：探究铁的活泼性

B．向FeCl3饱和溶液中滴入足量浓氨水，并加热至沸腾：制备Fe(OH)3胶体

C．在蒸发皿中加热蒸干FeSO4溶液：制备FeSO4·7H2O晶体

D．将铜粉加入FeCl3溶液中：验证Fe3＋的氧化性强于Cu2＋

【答案】D

【解析】热的浓硫酸不仅能与铁反应，还能与铜等不活泼金属反应，因此将铁粉加入热的浓硫酸中，不能用于探究铁的活泼性，故A项错误；将浓氨水滴入FeCl3溶液中，会得到氢氧化铁沉淀而不是氢氧化铁胶体，故B项错误；在蒸发皿中加热蒸干FeSO4溶液，一方面氧气可将FeSO4氧化，另一方面会得到不含结晶水的化合物，故C项错误；将铜粉加入FeCl3溶液中，发生反应：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，该反应说明Fe3＋的氧化性强于Cu2＋，故D项正确。

3．(2017·吉林白城高三二模)《本草图经》中关于绿矾的分解有如下描述：“绿矾形似朴消(Na2SO4·10H2O)而绿色，取此物置于铁板上，聚炭，封之囊袋，吹令火炽，其矾即沸，流出，色赤如融金汁者是真也。”下列对此段话的说明肯定错误的是(　　)

A．绿矾的化学式为FeSO4·7H2O

B．绿矾分解过程中没有发生电子的转移

C．“色赤”物质可能是Fe2O3

D．流出的液体中可能含有硫酸

【答案】B

【解析】绿矾在加热时会溶解在结晶水中，然后发生分解，化学方程式为2FeSO4·7H2OFe2O3＋SO2＋SO3＋14H2O，铁的化合价由＋2升高到＋3价，S由＋6价降低到＋4价，所以绿矾分解是氧化还原反应，有电子转移。三氧化硫溶于水生成硫酸。综上所述B项不正确。

4．(2019·湖北八校联考)为了探究铁、铜及其化合物的性质，某同学设计并进行了下列实验。下列说法错误的是(　　)

A．高温加热装置中发生的反应为3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)

B．虚线框处宜选择的装置是甲

C．实验时将螺旋状铜丝加热，变黑后再趁热迅速伸入试管中，可观察到铜丝由黑色变为红色

D．实验后，可用铝粉在高温下还原玻璃管中的固体获得铁单质

【答案】B

5．若用铁制取较纯净的氧化铁，且要求符合“绿色化学”思想，下列实验方案最好的是(　　)

A．使铁在潮湿的空气中缓慢氧化

B．铁在氯气中燃烧，加水溶解，加入足量NaOH溶液，过滤、洗涤，然后充分加热分解

C．使铁溶解于稀硫酸中，然后加入足量NaOH溶液，过滤、洗涤，然后充分加热分解

D．使铁与足量稀硝酸反应，然后加入足量NaOH溶液，过滤、洗涤，然后充分加热分解

【答案】C

6．在含有Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、Fe(NO3)3、AgNO3各0.1 mol的混合溶液中加入0.1 mol铁粉，充分搅拌后铁完全反应，同时析出0.1 mol Ag。则下列结论中不正确的是(　　)

A．向反应后的溶液中继续加入少量铁粉，铁粉可以继续溶解

B．氧化性：Ag＋>Cu2＋>Fe3＋>Zn2＋

C．反应后溶液的质量减轻

D．反应后溶液中Cu2＋与Fe2＋的物质的量之比为1∶2

【答案】B

【解析】各0.1 mol的混合溶液中加入0.1 mol铁粉，充分搅拌后铁完全反应，同时析出0.1 mol Ag，且Fe3＋和Ag＋亦完全反应：2Ag＋＋Fe===Fe2＋＋2Ag,2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，向反应后的溶液中继续加入少量铁粉，发生Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，铁粉可以继续溶解，故A项正确；根据金属活动顺序表可知氧化性：Zn2＋<Cu2＋<Ag＋，根据金属铜和三价铁反应生成氯化铜和氯化亚铁可知，氧化性：Cu2＋<Fe3＋，故B项错误；0.1 mol Fe完全反应进入溶液，置换出0.1 mol Ag,0.1 mol Fe的质量小于0.1 mol Ag的质量，导致溶液质量减轻，故C项正确；由反应2Ag＋＋Fe===Fe2＋＋2Ag,2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋可知，共生成0.2 mol Fe2＋，而0.1 mol Cu2＋没有参加反应，则反应后溶液中Cu2＋与Fe2＋的物质的量之比为1∶2，故D项正确。

7．(2019·广西桂林模拟)利用废旧镀锌铁皮可制备磁性Fe3O4胶体粒子及副产物ZnO。制备流程图如下：

已知：Zn及其化合物的性质与Al及其化合物的性质相似。下列相关说法错误的是(　　)

A．用NaOH溶液处理废旧镀锌铁皮的作用是去除油污、溶解镀锌层

B．调节溶液A的pH产生Zn(OH)2沉淀，经抽滤、洗涤、灼烧即可制得ZnO

C．由溶液B制得Fe3O4胶体粒子的过程中，须持续通N2，其原因是防止Fe2＋被氧化

D．Fe3O4胶体粒子能用减压过滤法实现固液分离

【答案】D

【解析】用NaOH溶液可以去除油污、与锌发生反应，故A项正确；调节溶液A的pH产生Zn(OH)2沉淀，经抽滤、洗涤、灼烧，Zn(OH)2分解得ZnO，故B项正确；Fe2＋易被氧化，故通N2是防止Fe2＋被氧化，C项正确；Fe3O4胶体粒子能透过滤纸，故无法利用减压过滤实现固液分离，故D项错误。

8．(2018·山东定陶高三月考)通过对实验现象的观察、分析、推理得出正确的结论是化学学习的方法之一。对下列实验事实的解释正确的是(　　)

　【答案】D

9．建构数学模型来研究化学问题，既直观又简洁。下列建构的数轴模型正确的是(　　)

A．钠在氧气中燃烧，钠的氧化产物：

B．铁在Cl2中燃烧，铁的氧化产物：

C．AlCl3溶液中滴加NaOH溶液后体系中铝元素的存在形式：

D．FeI2溶液中通入Cl2，铁元素存在形式：

【答案】D

【解析】钠在氧气中燃烧，只生成过氧化钠，故A项错误；铁在Cl2中燃烧，只生成氯化铁，故B项错误；AlCl3溶液中滴加NaOH溶液后，当氢氧化钠少量时发生AlCl3＋3NaOH===Al(OH)3↓＋3NaCl，当氢氧化钠过量时发生AlCl3＋4NaOH===NaAlO2＋2H2O，但比值小于3时有Al3＋存在，故C项错误；FeI2溶液中通入Cl2，当n(Cl2)∶n(FeI2)＝1∶1时，发生的离子反应为2I－＋Cl2===I2＋2Cl－，当n(Cl2)∶n(FeI2)＝3∶2时，发生的离子反应为4I－＋2Fe2＋＋3Cl2===2I2＋2Fe3＋＋6Cl－，故D项正确。

10．某工厂废水中含有5.00×10－3 mol/L的Cr2O，其毒性较大。某研究性学习小组为了变废为宝，将废水处理得到磁性材料Cr0.5Fe1.5FeO4的流程图示意如下：

下列有关判断错误的是(　　)

A． 操作①中反应的离子方程式为Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O

B．操作②所得的滤渣成分主要为Fe(OH)3、Fe(OH)2、Cr(OH)3

C．磁性材料Cr0.5Fe1.5FeO4中，显＋3价铁与显＋2价铁的质量之比为2∶3

D． 若废水中杂质不与绿矾反应，将该1 L废水中的Cr2O完全转化为Cr0.5Fe1.5FeO4，理论上需加入绿矾13.9 g

【答案】C

【解析】步骤①，在酸性溶液中Cr2O与Fe2＋反应生成Cr3＋、Fe3＋、H2O，离子方程式为Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，A项正确；向含Fe2＋、Fe3＋、Cr3＋的溶液中加入氢氧化钠溶液后，得到三种沉淀：Fe(OH)2、Fe(OH)3、Cr(OH)3，B项正确；这三种氢氧化物焙烧失水得到磁性材料Cr0.5Fe1.5FeO4，元素化合价没有变化，该化学式中Cr显＋3价，若＋2价铁为1.5 mol，＋3价铁为1 mol，则正化合价代数和为3×0.5＋2×1.5＋3×1＝7.5，负化合价代数和为(－2)×4＝－8，化学式中正负化合价代数和不等于0，由此说明，＋2价铁为1 mol，＋3价铁为1.5 mol，故说明该材料中，n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝1 mol∶1.5 mol＝2∶3，C项不正确；理论上，1 L废液中含有n(Cr2O)＝5.00×10－3mol·L－1×1 L＝5.00×10－3mol，根据关系式：Cr2O～4Cr0.5Fe1.5FeO4～10FeSO4·7H2O得出，理论上需要绿矾：m(FeSO4·7H2O)＝5.00×10－3mol×10×278 g·mol－1＝13.9 g，D项正确。

二、非选择题

11．(2017·上海十四校联考)铜版画的一种制版方法：以沥青涂于薄铜板表面作防腐膜，用刀刻去防腐膜作画，然后放在FeCl3腐蚀液中。刮去膜之处被腐蚀，形成凹线。印刷时凹线可储油墨，在铜版机纸压制下油墨吸于纸上，形成典雅、庄重的铜版画。

(1)写出FeCl3腐蚀铜板的离子方程式：________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)下列措施可以加快铜板的腐蚀速率的有______(填编号)。

A．加热　 B．加氯化铜 

 C．加少量碳粉 　　　　    D．加盐酸

(3)通常不采用加快腐蚀速率的原因是____________________________________________________________________________。

(4)除去沥青防腐膜后版即形成。可用______除去防腐膜(填编号)。

A．饱和Na2CO3溶液 　 B．煤油

C．酸液　 D．碱液

(5)实验室用固体氯化铁配制FeCl3溶液的简单操作是________________________________________________________________________。

(6)腐蚀后的废液(酸性)中加入NaNO3，产生NO气体，写出发生反应的离子方程式，并注明电子转移的方向和数目：________________________________________________________________________。

(7)要验证腐蚀后的废液中含有Fe3＋，可在溶液中加入试剂________，现象________________________________________________________________________。

【答案】(1)Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋　(2)A、C　(3)反应速率过快不易控制凹线的质量，从而影响版画的质量　(4)B　(5)将固体氯化铁溶于浓盐酸中，再加水稀释

(6)3Fe2＋＋N3e－O＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O

(7)KSCN溶液　溶液呈血红色

【解析】(1)氯化铁具氧化性，腐蚀电路板时的离子方程式为Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋。(2)加热可加快反应速率，A项正确，加氯化铜则铜离子浓度增大，不利于反应，B项错误；加入少量碳粉与铜构成原电池，可加快反应速率，C项正确；盐酸与铜不反应，D项错误。(3)反应速率过快不易控制凹线的质量，从而影响版画的质量。(4)沥青是有机物可用煤油溶解。(5)氯化铁水解，所以配溶液时可将固体氯化铁溶于浓盐酸中，再加水稀释。(6)酸性溶液中硝酸根离子能将亚铁离子氧化，自身被还原为一氧化氮，反应为3Fe2＋＋N3e－O＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。(7)检验铁离子可用KSCN溶液，如有铁离子存在，则溶液呈血红色。

12．新型材料纳米级铁粉与普通铁粉具有不同的性质。已知：在不同温度下，纳米级铁粉与水蒸气反应的固体产物不同，温度低于570 ℃时，生成FeO；高于570 ℃时，生成Fe3O4。

(1)写出温度低于570 ℃时反应的化学方程式：______________________。

(2)中学教材中用下图所示实验装置，完成铁粉与水蒸气反应的演示实验。实验中使用肥皂液的作用是__________________________________。

(3)甲同学对实验后的黑色固体产物X含有哪些物质进行了如下实验：

根据以上实验事实，能确定固体X中存在的物质是__________，但不能确定X的成分，原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(4)乙同学为了探究实验后的固体产物是否存在Fe3O4(假定铁全部反应完全，且固体产物中只存在Fe3O4)，设计下列实验方案：

①取实验所得固体产物m1 g，溶于足量的稀盐酸；

②向①反应后的溶液中加入足量H2O2和氨水，充分反应后，过滤、洗涤、干燥；

③将②中所得固体进行灼烧，得到红棕色固体m2 g。

溶液中发生氧化还原反应的离子方程式为__________________________；m1与m2符合____________关系时，才能确定固体样品中一定只存在Fe3O4。

【答案】(1)Fe＋H2O(g)FeO＋H2

(2)检验反应中生成的H2

(3)Fe　不能确定是否含有Fe3O4或FeO，如果混合物中存在Fe3O4，溶于盐酸生成的Fe3＋与Fe反应会生成Fe2＋；且溶液中的Fe2＋也有可能是FeO与盐酸反应的产物

(4)2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O

≈0.97

【解析】(2)根据反应一段时间后，有肥皂泡吹起时，用点燃的火柴靠近肥皂泡，当听到爆鸣声时，说明“铁与水蒸气”反应有氢气生成。

(3)与盐酸反应产生气体，说明X中含有Fe；与KSCN溶液反应未出现红色现象，说明实验Ⅰ后的溶液中无Fe3＋，但不能说明X中无四氧化三铁，因为即便X中含有四氧化三铁，溶于盐酸生成的Fe3＋与Fe反应也会生成Fe2＋；使高锰酸钾溶液褪色，说明实验Ⅰ后的溶液中含有亚铁离子，但不能说明X中含有FeO，因为铁与盐酸反应也生成亚铁离子，所以不能确定是否含有Fe3O4或FeO。

(4)H2O2的作用是将Fe2＋氧化为Fe3＋，氨水的作用是沉淀Fe3＋；m2是Fe2O3的质量，若固体样品中一定只存在Fe3O4，则根据铁守恒有2Fe3O4～3Fe2O3，即m(Fe3O4)/m(Fe2O3)≈0.97。

13．(2018·福建晋江期中)用废铁皮制取铁红(Fe2O3)的部分流程图如下：

(1)步骤Ⅰ若温度过高，将不利于反应的进行，用适当的文字和化学方程式进行解释：____________________________________________________________________________。

(2)铁红可用于焊接钢轨，其反应的化学方程式为_______________________________。

(3)步骤Ⅱ中发生反应：4Fe(NO3)2＋(2n＋4)H2O＋O2===2Fe2O3·nH2O＋8HNO3，反应产生的HNO3又将废铁皮中的铁转化为Fe(NO3)2，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。

(4)上述生产流程中，能体现“绿色化学”思想的是________(任写一项)。

【答案】(1)4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O，造成原料浪费

(2)Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3　(3)4Fe＋10HNO3===4Fe(NO3)2＋NH4NO3＋3H2O　(4)氮氧化物排放少