专题九 金属与人类文明（单元测试）-高一化学同步课堂（苏教版2019必修第二册）（解析版）

第第页专题九金属与人类文明（满分：100分时间：75分）一、选择题(本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题只有一个选项符合题意)1．下列有关金属的说法中不正确的是（）A．钠是一种强还原剂，可以把钛、锆、铌等从其熔融盐中置换出来B．镁燃烧发出耀眼的白光，常用于制造信号弹和烟火C．铜能与氯化铁溶液反应，该反应可以用于印刷电路板的制作D．铁能与硫酸发生反应，不能用铁制容器贮存浓硫酸【答案】D【解析】钠是一种强还原剂，可以把钛、锆、铌等从其熔融盐中置换出来，A项正确；镁常用于制造信号弹和焰火，是因为燃烧发出耀眼的白光，B项正确；印刷电路板的制作的原理是Cu＋2FeCl3=CuCl2＋2FeCl2，C项正确；铁在浓硫酸中发生钝化，而在稀硫酸中要发生氧化还原反应，故能用铁制容器贮存的是浓硫酸，D项错误。2．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()A．金属钛就是钛合金B．Ti2O3化学性质稳定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【答案】D【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错误；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。3.反应2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3可用于焊接铁轨，下列有关说法不正确的是（）A.该反应大量放热B.铝在反应中作还原剂，可用于工业上大量冶铁C.铝热剂混合物可用点燃镁条引发反应D.该反应是置换反应，生成物Al2O3和Fe容易分离【答案】B【解析】铝热反应中铝的冶炼获得更困难，工业上用铝冶炼铁效益很低，只能用于焊接铁轨等特殊生产，B错误。4．对于反应：TiCl4＋4Na=4NaCl＋Ti，下列说法不正确的是()A．该反应既属于置换反应，也属于氧化还原反应B．该反应可以用来冶炼金属C．该反应的条件是四氯化钛为熔融状态或在水溶液中D．该反应说明钠的金属活动性比钛强【答案】C【解析】钠能从四氯化钛中将钛置换出来，说明钠的金属活动性比钛强；钠在水溶液中会先与水反应。5.某同学欲探究铁及其化合物的性质，下列实验方案可行的是（）A.将铁块与水加热煮沸：探究铁与水蒸气的反应B.将热的NaOH溶液滴入FeCl3溶液中：制备Fe（OH）3胶体C.在蒸发皿中加热蒸干FeSO4溶液：制备FeSO4·7H2OD.将铜粉加入FeCl3溶液中：验证Fe3＋的氧化性强于Cu2＋【答案】D【解析】Fe与冷水、热水都不反应，铁粉与水蒸气在高温条件下反应生成Fe3O4和H2，A不可行；将热的NaOH溶液滴入FeCl3溶液中得到的是氢氧化铁沉淀而不是氢氧化铁胶体，B不可行；在蒸发皿中加热蒸干FeSO4溶液，一方面氧气可将FeSO4氧化，另一方面得不到含结晶水的化合物，C不可行；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＋6.下列关于金属冶炼的叙述正确的是（）A．工业上可利用铝热反应大量冶炼金属铁B．金属钠、铝和铜都可用热还原法制备C．用铝粉还原磁铁矿得到9mol铁时转移24mol电子D．电解饱和氯化镁溶液可得金属镁【答案】C【解析】用铝热反应大量冶炼金属铁经济效益差，冶炼金属铁的原料为铁矿石、焦炭和石灰石，A项错误；金属钠、铝用电解法制备，B项错误；根据反应：8Al＋3Fe3O4eq\o(=,\s\up7(高温))9Fe＋4Al2O3知铝粉还原磁铁矿得到9mol铁时转移24mol电子，C项正确；电解饱和MgCl2溶液生成Mg（OH）2、H2、Cl2，金属镁的冶炼方法为电解熔融的MgCl2，D项错误。7.某溶液中存在Na＋、Mg2＋、Fe2＋、Fe3＋四种金属阳离子，向其中加入过量氢氧化钠溶液并充分搅拌，再加入过量盐酸后，大量减少的离子是（）A.Na＋ B.Mg2＋C.Fe2＋ D.Fe3＋【答案】C【解析】向题给溶液中加入过量NaOH溶液并充分搅拌，分别生成Mg（OH）2、Fe（OH）2和Fe（OH）3沉淀，其中Fe（OH）2沉淀在搅拌过程中被溶解在溶液中的O2氧化为Fe（OH）3，再加入过量盐酸后，沉淀均溶解，生成Mg2＋、Fe3＋，所以溶液中的Fe2＋大量减少。8.下列除杂试剂或方法不正确的是（）选项被提纯物质杂质除杂试剂或方法AFeCl3溶液FeCl2通入适量Cl2BFeCl2溶液FeCl3加入过量铁粉并过滤C铜粉铁粉加入过量盐酸并过滤DFe（OH）3Fe（OH）2在空气中灼烧【答案】D【解析】FeCl2与Cl2反应生成FeCl3，不引入新杂质，A正确；FeCl3与Fe粉反应生成FeCl2，不引入新杂质，B正确；Fe与盐酸反应生成FeCl2和H2，Cu不溶于盐酸，C正确；Fe（OH）3、Fe（OH）2受热都易分解，D错误。9．现有由氧化铁和铝组成的铝热剂，某实验小组分别进行如下实验：①取ag样品，向其中加入足量的NaOH溶液，测得生成气体的体积为bL(标准状况下)；②另取ag样品，高温条件下二者恰好完全反应：2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高温))Al2O3＋2Fe，待其冷却后，加入足量盐酸，测得生成气体的体积为cL(标准状况下)。则c∶b等于()A．1∶1B．1∶2C．2∶3D．3∶4【答案】C【解析】该铝热剂中只有铝能与氢氧化钠溶液反应，铝与氧化铁反应后的生成物中只有铁能与盐酸反应得到氢气，再结合题给其他信息可得到如下关系式：2Al～Fe2O3～2Fe,2Al～3H2，2Fe～2H2，故c∶b＝2∶3。10．向一定质量FeCl2和CuCl2的混合溶液中逐渐加入足量的锌粒，下列图像不能正确反映对应关系的是()【答案】D【解析】金属的活动性是锌＞铁＞铜，故锌先与氯化铜反应，当氯化铜反应完全后再与氯化亚铁反应：Zn＋CuCl2=Cu＋ZnCl2溶液增量656465－64＝1Zn＋FeCl2=Fe＋ZnCl2溶液增量655665－56＝9锌先与氯化铜反应，铜的质量不断增加，直至氯化铜反应完全，A正确；由上述分析可知，前者溶液质量增加的幅度小于后者，B正确；随着锌与氯化亚铁反应，氯化亚铁的质量逐渐减小，完全反应后为0，故C正确；原溶液中不存在氯化锌，起始点应为0，故D错误。11.由硫铁矿（主要成分：FeS2和SiO2）为主要原料得到绿矾（FeSO4·7H2O）的流程如下：下列说法不正确的是（）A.过程1产生的废气中含SO2B.过程2使用的试剂a为稀硫酸C.过程3的离子方程式为2Fe3＋＋SO2＋2H2O2Fe2＋＋SO4D.过程4将溶液加热到有较多固体析出，再用余热将液体蒸干，可得纯净绿矾【答案】D【解析】由制备绿矾的流程可知，硫铁矿（主要成分：FeS2和SiO2）高温煅烧后的烧渣（主要成分：Fe2O3和SiO2）溶于硫酸，溶液中含Fe3＋，过程2过滤除去二氧化硅，滤液中通入二氧化硫，将铁离子还原生成亚铁离子，过程4为蒸发浓缩、冷却结晶析出绿矾；过程1煅烧硫铁矿产生的废气中含SO2，A正确；因绿矾的阴离子为SO42－，则过程2最好用稀硫酸来溶解烧渣，B正确；过程3中二氧化硫将硫酸铁还原为硫酸亚铁，离子方程式为2Fe3＋＋SO2＋2H2O2Fe2＋＋SO12.现有浓度均为1mol/L的FeCl3、CuCl2的混合溶液100mL，向该溶液中加入5.6g铁粉充分反应（溶液的体积变化忽略不计）。已知，氧化性Fe3＋>Cu2＋，下列有关叙述正确的是（）A．反应后的溶液中n（Fe2＋）是0.15molB．反应后的溶液中不存在Fe3＋和Cu2＋C．反应后残留固体为3.2gD．反应后残留固体中可能含有未反应的铁粉【答案】C【解析】n（FeCl3）＝cV＝1mol/L×0.1L＝0.1mol，n（Fe3＋）＝0.1mol，n（CuCl2）＝cV＝1mol/L×0.1L＝0.1mol，n（Cu2＋）＝0.1mol，n（Fe）＝eq\f(m,M)＝eq\f(5.6g,56g/mol)＝0.1mol，根据氧化性Fe3＋＞Cu2＋，铁粉会先和Fe3＋反应，若铁粉有剩余，再和Cu2＋反应，eq\a\vs4\ac\hs10\co5(2Fe3＋,＋,Fe,=,3Fe2＋,0.1mol,,0.05mol,,0.15mol)eq\a\vs4\ac\hs10\co7(Cu2＋,＋,Fe,=,Fe2＋,＋,Cu,0.05mol,,0.05mol,,0.05mol,,0.05mol)反应后的溶液中n（Fe2＋）是（0.15＋0.05）mol＝0.2mol，A项错误；反应后的溶液中不存在Fe3＋，但是还剩余0.05molCu2＋，B项错误；反应后残留固体为生成的铜单质，其质量为0.05mol×64g/mol＝3.2g，C项正确；反应后残留固体只有铜单质，铁粉已经反应完全，D项错误。13．聚合硫酸铁可用于水的净化，其化学式可表示为[Fea(OH)b(SO4)c]m，取一定量聚合硫酸铁样品与足量盐酸反应，所得溶液平均分为两份。一份溶液中加入足量的BaCl2溶液，得到白色沉淀6.99g。另一份溶液，先将Fe3＋还原为Fe2＋，再用0.1600mol·L－1K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，消耗K2Cr2O7标准溶液25.00mL。该聚合硫酸铁样品中，下列说法错误的是()(已知：Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O)A．含有SOeq\o\al(2－,4)的物质的量为0.06molB．滴定时，Fe2＋被氧化为Fe3＋，Cr2Oeq\o\al(2－,7)具有氧化性C．聚合硫酸铁样品溶于水时产生的Fe(OH)3胶体可用于水的净化D．a与b的比值为1∶2【答案】D【解析】样品平均分为两份，每份中n(SOeq\o\al(2－,4))＝eq\f(6.99g,233g·mol－1)＝0.03mol，故样品中含有n(SOeq\o\al(2－,4))＝2×0.03mol＝0.06mol；由已知方程式知：Fe2＋被氧化为Fe3＋，Cr2Oeq\o\al(2－,7)中Cr元素由＋6价降为＋3价，因而Cr2Oeq\o\al(2－,7)具有氧化性。由于Fe(OH)3胶体具有吸附性，可吸附杂质，故可用于水的净化，A、B、C正确。另一份中：n(K2Cr2O7)＝0.025L×0.1600mol·L－1＝0.004mol，n(Fe2＋)＝n(K2Cr2O7)×6＝0.024mol，由电荷守恒可知n(OH－)＋n(SOeq\o\al(2－,4))×2＝n(Fe3＋)×3n(OH－)＝0.024mol×3－0.03mol×2＝0.012mol得到a∶b＝0.024mol∶0.012mol＝2∶1。故D错误。二、非选择题(本题共4小题，共61分)14．(13分)硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)在医药上作补血剂。某课外小组测定该补血剂中铁元素的含量，并检验该补血剂是否变质。实验步骤如下：请回答下列问题：(1)向操作①的滤液中滴加KSCN溶液后变为血红色，则该滤液中含有________(填离子符号)。(2)操作②中反应的离子方程式：____________________________________________。(3)操作③中反应的离子方程式：___________________________________________。(4)操作④中一系列处理的操作步骤：过滤、________、灼烧、________、称量。(5)假设实验中的损耗忽略不计，则每片补血剂含铁元素的质量为________g。(用含a的代数式表示)【答案】(1)Fe3＋(2)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O(3)Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓[或Fe3＋＋3NH3·H2O=Fe(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)](4)洗涤冷却至室温(5)0.07a(或eq\f(112a,1600)及其化简形式eq\f(7a,100))【解析】(2)双氧水具有氧化性，酸性条件下能将Fe2＋氧化为Fe3＋，则②中反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O。(3)步骤③是将Fe3＋转化为氢氧化铁沉淀，反应的离子方程式为Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓或Fe3＋＋3NH3·H2O=Fe(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)。(4)步骤④中一系列处理是由氢氧化铁悬浊液最终转化为氧化铁，需要过滤、洗涤氢氧化铁，然后灼烧生成氧化铁，冷却后称量氧化铁的质量，即过滤、洗涤、灼烧、冷却至室温、称量。(5)ag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eq\f(ag×\f(112,160),10)＝0.07ag。15.（15分）铁是人类较早使用的金属之一，完成下列问题。（1）下列铁的化合物中，可以由单质直接化合得到的是（用字母）。

A.Fe（OH）2 B.FeCl3C.Fe（OH）3 D.Fe3O4（2）高铁酸钾（K2FeO4）是一种新型、高效、多功能的水处理剂，与水反应可生成透明的红褐色胶体。①Fe（OH）3胶体分散质粒子的直径范围是。

②上述反应的离子方程式如下，请将方程式补写完整。FeO42－＋H2OFe（OH）3（胶体）＋O2↑＋（3）电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀绝缘板上的铜箔，制造印刷电路板。①写出FeCl3溶液与金属铜发生反应的化学方程式。

②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：请写出上述过程中滤渣③中所含成分的化学式，物质⑥的化学式。

【答案】（1）BD（2）①1～100nm（或10－9～10－7m）②410438（3）①2FeCl3＋Cu2FeCl2＋CuCl2②Fe、CuCl【解析】（1）Fe（OH）2通常由亚铁盐与碱发生复分解反应得到，不能由单质直接化合得到；FeCl3可由Fe与Cl2在点燃条件下化合得到；Fe（OH）3可由复分解反应制得，也可由Fe（OH）2、O2、H2O化合制得，不能由单质直接化合得到；Fe3O4可由Fe与O2在点燃条件下化合得到。（2）①Fe（OH）3胶体分散质粒子的直径范围是1～100nm（或10－9～10－7m）。②Fe元素的化合价由＋6价降为＋3价，O元素的化合价由－2价升至0价，根据得失电子守恒，FeO42－、Fe（OH）3的化学计量数为4，O2的化学计量数为3，结合电荷守恒和原子守恒，配平后的离子方程式为4FeO42－＋10H2O4Fe（OH）3（胶体）＋3O2↑＋8OH－。（3）腐蚀废液中含FeCl3、FeCl2、CuCl2，加入过量铁粉后，Fe3＋转化为Fe2＋，Cu2＋转化为Cu；过滤，所得滤液②为FeCl2溶液，滤渣③为Fe、Cu的混合物；往滤渣中加入过量盐酸，盐酸与Fe反应生成FeCl2和H2，此时滤液⑤为FeCl2、HCl的混合液；合并两份滤液，然后通入Cl2，将Fe2＋氧化为Fe3＋，从而得到FeCl3溶液。①FeCl3溶液与金属铜反应的化学方程式为2FeCl3＋Cu2FeCl2＋CuCl2。②由分析知，滤渣③为过量的铁与生成的铜的混合物，即所含成分的化学式为Fe、Cu，物质⑥是将FeCl16．(15分)铁是人类较早使用的金属之一。运用铁及其化合物的知识，完成下列问题。Ⅰ.(1)所含铁元素既有氧化性又有还原性的物质是________(填字母，下同)。A．Fe B．FeCl3C．FeSO4 D．Fe2O3(2)血红蛋白(Hb)中的铁元素呈正二价，能与O2分子结合成氧合血红蛋白(HbO)从而有输送氧的能力。NaNO2因具有氧化性能使血红蛋白丧失与O2结合的能力，药品美蓝是其有效的解毒剂，下列说法中正确的是____________________________________。A．NaNO2被氧化B．药品美蓝是还原剂C．NaNO2是还原剂D．药品美蓝被还原(3)电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔来制造印刷电路板。写出FeCl3溶液与铜发生反应的离子方程式：___________________________________。Ⅱ.高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型、高效、多功能绿色水处理剂，比Cl2、O2、ClO2、KMnO4氧化性更强，无二次污染，工业上是先制得高铁酸钠，然后在低温下，向高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和，使高铁酸钾析出。(4)干法制备高铁酸钠的主要反应为2FeSO4＋6Na2O2=2Na2FeO4＋2Na2O＋2Na2SO4＋O2↑，该反应中Na2O2是________(填“氧化剂”“还原剂”或“氧化剂和还原剂”)。(5)湿法制备高铁酸钾的反应体系中有六种微粒：Fe(OH)3、ClO－、OH－、FeOeq\o\al(2－,4)、Cl－、H2O。①碱性条件下，氧化剂和还原剂的物质的量的比为3∶2发生反应，写出并配平湿法制高铁酸钾的离子方程式：______________________________________________。②若反应过程中转移了0.3mol电子，则还原产物的物质的量为________mol。【答案】(1)C(2)B(3)Cu＋2Fe3＋=2Fe2＋＋Cu2＋(4)氧化剂和还原剂(5)①2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－=2FeOeq\o\al(2－,4)＋3Cl－＋5H2O②0.15【解析】(1)铁元素的最高化合价是＋3、最低化合价是0，单质Fe的化合价为0，只有还原性；FeCl3中Fe的化合价为＋3，只有氧化性；FeSO4中Fe的化合价为＋2，既有氧化性又有还原性；Fe2O3中Fe的化合价为＋3，只有氧化性，故选C。(2)NaNO2具有氧化性，被还原，故A错误；NaNO2具有氧化性，能使血红蛋白丧失与O2结合的能力，药品美蓝是其有效的解毒剂，所以药品美蓝具有还原性，药品美蓝是还原剂，故B正确；NaNO2具有氧化性，NaNO2是氧化剂，故C错误；药品美蓝是还原剂，被氧化，故D错误。(3)FeCl3溶液与铜反应生成氯化亚铁和氯化铜，反应的离子方程式是Cu＋2Fe3＋=2Fe2＋＋Cu2＋。(4)反应2FeSO4＋6Na2O2=2Na2FeO4＋2Na2O＋2Na2SO4＋O2↑中，Na2O2中部分氧元素化合价由－1升高为0，部分化合价由－1降低为－2，所以Na2O2既是氧化剂又是还原剂。(5)①湿法制备高铁酸钾，FeOeq\o\al(2－,4)为产物，Fe(OH)3为反应物，化合价升高3价，由电子转移守恒可知，ClO－为反应物，Cl－为生成物，化合价降低2价，化合价升降最小公倍数为6，故Fe(OH)3的系数为2，FeOeq\o\al(2－,4)的系数为2，ClO－的系数为3，Cl－的系数为3，根据电荷守恒可知，OH－为反应物，系数为4，由元素守恒可知H2O为生成物，其系数为5，所以反应的离子方程式是2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－=2FeOeq\o\al(2－,4)＋3Cl－＋5H2O。②反应过程中氯元素化合价由＋1降低为－1，Cl－是还原产物，若反应过程中转移了0.3mol电子，还原产