高中化学人教版 (2019)必修 第一册第二节 金属材料课后作业题

第三章检测试卷

一、选择题(本题包括14小题，每小题3分，共42分。每小题只有一个选项符合题意)

1．(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；土陶灶的主要成分是硅酸盐，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。

2．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项错误；向FeCl3溶液中加入NaOH溶液产生红褐色沉淀，B项错误；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项错误；向MgSO4溶液中加入足量NaOH溶液产生氢氧化镁沉淀，D项正确。

3．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。

4．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。

5．现代建筑的门窗框架常用电解加工成的古铜色硬铝制造。取硬铝样品进行如下实验(每一步试剂均过量)，由此可以推知硬铝的组成可能为(提示：Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑)( D )

样品

A．Al、Mg、Si、Zn

B．Al、Fe、Zn、Na

C．Al、Na、Cu、Fe

D．Al、Cu、Mg、Si、Mn

解析：从样品检验过程知，加盐酸产生气体，则含有排有H前面的金属，如Na、Mg、Al、Zn、Fe；难溶物加浓NaOH溶液产生气体，则含Si，仍有不溶物则含Cu，综合判断选D。

6．生活总是充满五颜六色。如图所示，硫酸铁与M、N、P、Q反应产生不同的现象。则各符号对应的试剂错误的是( C )

A．M：硫氰化钾溶液　　 B．N：铁粉

C．P：氢氧化钡溶液  D．Q：氨水

解析：硫酸铁溶液中加入硫氰酸钾溶液，溶液变红色，A项正确；硫酸铁溶液加入铁粉，2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，溶液由黄色变为浅绿色，B项正确；硫酸铁溶液加入氢氧化钡溶液生成白色沉淀(BaSO4)和红褐色沉淀[Fe(OH)3]，C项错误；硫酸铁溶液加入氨水生成红褐色沉淀[Fe(OH)3]，D项正确。

7．向某溶液中加入铝粉能放出H2，下列各组离子一定不能在该溶液中大量共存的是( B )

A．Na＋、Fe3＋、SO、Cl－

B．Ba2＋、Mg2＋、HCO、NO

C．Na＋、K＋、NO、CO

D．K＋、NO、Na＋、SO

解析：碱性条件下Fe3＋不存在，酸性条件可共存，A项错误；酸性条件下CO不存在，碱性条件可供存，C项错误；碱性条件下各离子间不反应，D项错误；酸性条件HCO反应，碱性条件Mg2＋生成Mg(OH)2沉淀，HCO生成CO，故选B。

8．(2023·杭州市余杭区教育局高一月考)下列有关说法不正确的是( C )

A．电解熔融氯化钠制取金属钠时，钠离子被还原，氯离子被氧化

B．生铁、碳素钢、不锈钢等都属于铁的合金

C．新型储氢合金因具有较大空隙，通过物理吸附大量H2而广泛用于新能源汽车行业

D．合金中加入其他元素原子后，使原子层之间的相对滑动变得困难，导致合金的硬度变大

9．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

10．已知某酸性溶液中含有Ba2＋、Fe3＋，则下列能与上述离子共存的离子组是( D )

A．CO、SO、NH、Na＋

B．Cl－、SCN－、NO、Cu2＋

C．Cl－、I－、Mg2＋、Na＋

D．H＋、Cl－、NO、Al3＋

解析： Ba2＋与CO、SO分别反应生成BaCO3沉淀和BaSO4沉淀，CO能与酸性溶液中的H＋反应，不能大量共存，Fe3＋与CO不能大量共存，故A项错误；Fe3＋和SCN－能发生络合反应，不能大量共存，故B项错误；I－、Fe3＋之间发生氧化还原反应，不能大量共存，故C项错误；H＋、Cl－、NO、Al3＋之间不发生反应，且不与Ba2＋、Fe3＋反应，能够大量共存，故D项正确。

11．下列各组物质相互混合反应，既有气体生成又有沉淀生成的是( C )

①金属钠投入MgCl2溶液中

②过量的NaOH溶液和FeCl3溶液

③过量的Na2O2投入FeCl2溶液中

④过量NaOH和Ca(HCO3)2溶液混合

A．①④　 B．②③　

C．①③　 D．③④

解析： 过量的NaOH溶液和FeCl3溶液反应能得到氢氧化铁沉淀，不会产生气体，②不符合；过量NaOH和Ca(HCO3)2溶液混合生成碳酸钙沉淀、碳酸钠和水，不会产生气体，④不符合。

12．下列实验过程不能达到实验目的的是( D )

解析： NaHCO3与Na2CO3溶液均能与澄清石灰水反应生成白色碳酸钙沉淀，D错误。

13．将等物质的量的Na2O2和Al同时放入足量的水中，充分反应后收集到混合气体4.48 L(标准状况下)，再向反应后的溶液中缓慢滴入1 mol·L－1盐酸至沉淀恰好溶解。下列说法错误的是( D )

A．标准状况下，混合气体中氢气与氧气的体积比为3∶1

B．加入的过氧化钠固体为7.8 g

C．当滴加200 mL盐酸时，沉淀的质量达到最大值

D．最终消耗的盐酸为400 mL

解析： 将等物质的量的Na2O2和Al同时放入足量的水中，分别发生反应：2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，方程式相加得到总反应为2Na2O2＋2Al＋4H2O===2NaAlO2＋2NaOH＋O2↑＋3H2↑，选项A正确；混合气体中氢气与氧气的体积比为31，一共4.48 L(0.2 mol)，所以氢气为0.15 mol，氧气为0.05 mol。代入总方程式计算出Al为0.1 mol，Na2O2为0.1 mol，质量为7.8 g，选项B正确；沉淀的质量达到最大值时Al恰好完全沉淀，所以溶液中只有一种溶质NaCl，其中钠元素完全来自加入的0.1 mol Na2O2，所以Na＋为0.2 mol，NaCl就是0.2 mol，由Cl元素守恒得到：需要的HCl为0.2 mol，所以，滴加200 mL盐酸时，沉淀的质量达到最大值，选项C正确；最终沉淀恰好完全溶解的时候，溶液中只有NaCl和AlCl3，因为初始加入的Na2O2和Al的物质的量都是0.1 mol，所以溶液中Na＋为0.2 mol，Al3＋为0.1 mol，所以NaCl和AlCl3的物质的量分别为0.2 mol和 0.1 mol，其中含有Cl－一共0.5 mol，则加入的HCl为0.5 mol，需要盐酸的体积为500 mL，选项D错误。

14．在酸性条件下，黄铁矿(FeS2)发生催化氧化反应的化学方程式为2FeS2＋7O2＋2H2O===2Fe2＋＋4SO＋4H＋，实现该反应的物质间转化如图所示。下列分析错误的是( C )

A．反应 I 的离子方程式为4Fe(NO)2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋4NO＋2H2O

B．反应Ⅱ的氧化剂是Fe3＋

C．反应Ⅲ的离子方程式为Fe2＋＋NO===Fe(NO)2＋，该反应是氧化还原反应

D．在酸性条件下，黄铁矿催化氧化中NO作催化剂

二、非选择题(本题包括4个小题，共58分)

15．(14分)生物浸出技术在金属冶炼中应用广泛。嗜热细菌在65～80 ℃酸性水溶液及氧气存在下，能氧化黄铜矿(主要成分CuFeS2)产生硫酸盐，进而生产铜和绿矾，主要流程如下：

(1)分离出矿渣的操作是_过滤__。

(2)若试剂b为Fe粉，反应①的化学方程式为 CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu　。

(3)氢氧化铁与试剂a发生中和反应，试剂a为  H2SO4　(填化学式)，反应②的化学方程式为 2Fe(OH)3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋6H2O　。

(4)最后由硫酸铁溶液获得绿矾晶体的操作步骤依次为加适量铁粉、过滤、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。写出加适量铁粉时发生反应的离子反应方程式 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋　。

解析：黄铜矿粉与硫酸、氧气及嗜热细菌在65～80 ℃时反应生成硫酸铁、硫酸铜的混合液，过滤分离矿渣和溶液；硫酸铜加入铁粉，生成硫酸亚铁溶液和铜；氢氧化铁与硫酸反应生成硫酸铁，硫酸铁与铁粉反应生成硫酸亚铁溶液，经过一系列操作制备绿矾。

(1)溶液与固体物质分离用过滤的方法。

(2)若试剂b为Fe粉，铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，方程式为CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu。

(3)氢氧化铁与试剂a发生中和反应生成硫酸铁和水，则试剂a为硫酸；反应的方程式为2Fe(OH)3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋6H2O。

(4)硫酸铁与铁粉反应生成硫酸亚铁，离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。

16．(14分)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＋做_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在这个反应中做_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，CaCO3CaO＋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↑。

17．(14分)实验室用绿矾(FeSO4·7H2O)为原料制备补血剂甘氨酸亚铁[(H2NCH2COO)2Fe]，有关物质性质如下：

实验过程：

Ⅰ.配制含0.10 mol FeSO4的绿矾溶液。

Ⅱ.制备FeCO3：向配制好的绿矾溶液中，缓慢加入200 mL 1.1 mol·L－1 NH4HCO3溶液，边加边搅拌，反应结束后过滤并洗涤沉淀。

Ⅲ.制备[(H2NCH2COO)2Fe]：实验装置如图(夹持和加热仪器已省略)，将实验Ⅱ得到的沉淀和含0.20 mol甘氨酸的水溶液混合后加入C中，然后利用A中反应产生的气体将C中空气排净，接着滴入柠檬酸溶液并加热。反应结束后过滤，滤液经蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥得到产品。

回答下列问题：

(1)实验Ⅰ中：实验室配制绿矾溶液时，为防止FeSO4被氧化变质，应加入的试剂为_Fe__(写化学式)。

(2)实验Ⅱ中：生成沉淀的离子方程式为 Fe2＋＋2HCO3===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O　。

(3)实验Ⅲ中：

①检查装置A的气密性的方法是_关闭弹簧夹，从长颈漏斗注入一定量的水，使漏斗内的水面高于具支试管中的水面，停止加水一段时间后，若长颈漏斗与具支试管中的液面差保持不变，说明装置不漏气__。

②装置A中所盛放的药品是_c__(填序号)。

a．Na2CO3和稀硫酸

b．CaCO3和稀硫酸

c．CaCO3和稀盐酸

③确认C中空气排尽的实验现象是_D中澄清石灰水变浑浊__。

④加入柠檬酸溶液一方面可促进FeCO3溶解，另一个作用是_防止Fe2＋被氧化__。

⑤洗涤实验Ⅲ中得到的沉淀，所选用的最佳洗涤试剂是_b__(填序号)。

a．热水　 b．乙醇　

c．柠檬酸溶液

⑥若产品的质量为17.34 g，则产率为 85%　。

解析：(1)Fe2＋具有较强的还原性，在制备碳酸亚铁的过程中，为了防止Fe2＋被氧化，需加入少量铁粉。(2)绿矾的水溶液与NH4HCO3溶液反应的离子方程式为Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O。

(3)①检查装置A气密性的方法是关闭弹簧夹，从长颈漏斗注入一定量的水，使漏斗内的水面高于具支试管中的水面，停止加水一段时间后，若长颈漏斗与具支试管中液面的高度差保持不变，说明装置不漏气。

②装置A为固液不加热型制气装置，且具有随开随用、随关随停的特点，所以药品应选择块状不溶于水的CaCO3和盐酸，c项正确。

③当C中充满CO2后，CO2开始进入D中，使D中的澄清石灰水变浑浊，这时说明C中空气已经排尽。

④由题中信息可知，柠檬酸具有强还原性，可防止Fe2＋被氧化。

⑤因甘氨酸亚铁易溶于水，难溶于乙醇，因此应选择乙醇作为洗涤剂，所以b项正确。

⑥含0.10 mol FeSO4的绿矾溶液中Fe2＋的物质的量为0.10 mol，因NH4HCO3溶液过量，故生成的FeCO3的物质的量为0.10 mol，所以理论上生成(H2NCH2COO)2Fe的物质的量为0.10 mol，质量为20.4 g，则产率为×100%＝85%。

18．(16分)为探究硫酸亚铁晶体(FeSO4·xH2O)在加热条件下的分解产物，设计如图1实验。称取a g硫酸亚铁晶体，加热使其完全分解；对其分解产物进行分析验证，并测定其结晶水个数x的值。

(1)实验过程中需缓慢持续通入氮气，其目的是排除装置中的空气和_使实验产生的水蒸气全部进入B装置中__。

(2)装置B中可观察到的现象是_白色固体变为蓝色__。装置C中的现象是酸性高锰酸钾溶液褪色，检测表明溶液中含有Mn2＋，则装置C中发生反应的离子方程式为 5SO2＋2MnO＋2H2O===5SO＋2Mn2＋＋4H＋　。

(3)实验结束后发现装置A中有红棕色固体，经分析硫酸亚铁分解产物之一为SO3，则FeSO4分解的化学方程式为 2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑　。

(4)装置D球形干燥管的作用是_防倒吸__。

(5)利用热分析仪对硫酸亚铁晶体(FeSO4·xH2O)进行热分解实验并绘制固体质量与分解温度的关系图如图2所示。

①温度介于T2～T3，固体物质的化学式为_FeSO4__。

②计算FeSO4·xH2O中x的值，x＝ ×　(用含a、b的代数式表示)。

解析：(5)②FeSO4· xH2O～FeSO4

　　  　152＋18x　　　　152

　　 　　　a　　　　　　b

由(152＋18x)∶152＝a∶b，解得x＝×。