2023-2024学年新教材高中化学第三章铁金属材料质量评估新人教版

第三章铁金属材料(时间:75分钟满分:100分)可能用到的相对原子质量:H1C12N14O16Al27S32Cl35.5Ca40Fe56Zn65一、选择题:本题共16小题,共44分。第1~10小题,每小题2分;第11~16小题,每小题4分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。1.下列有关金属或合金的说法中错误的是()A.生铁属于合金B.合金的化学性质与其成分金属的化学性质不同C.一般合金的熔点比各成分金属的低D.改变原料的配比、改变生成合金的条件,可以得到具有不同性能的合金解析:生铁中含有铁和碳,属于合金,A项正确;合金的化学性质一般与各成分金属的化学性质相同,物理性质不同,B项错误;一般合金的熔点比它的各成分金属的熔点低,C项正确;合金的性能与其成分、原料配比及合成条件都有关,所以改变原料的配比、改变生成合金的条件,可以得到具有不同性能的合金,D项正确。答案:B2.钛和钛的合金被誉为“21世纪最有发展前景的金属材料”,它们具有很多优良的性能,如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工,尤其是钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性”。根据它们的主要性能,下列用途中不切合实际的是()A.用来作保险丝B.用于制造航天飞机C.用来制造人造骨D.用于家庭装修,制作钛合金装饰门解析:由于其熔点高,不适合用作保险丝,A项错误。答案:A3.下列有关金属的说法中,正确的是()①纯铁不容易生锈②钠着火用水扑灭③KSCN溶液可以检验Fe3+④缺钙会引起骨质疏松,缺铁会引起贫血⑤青铜、不锈钢、硬铝都是合金A.①③④B.②③④⑤C.①③④⑤ D.①②⑤解析:①纯铁中不含杂质,所以不易生锈,正确;②钠是活泼金属,与水剧烈反应生成氢气,钠着火时用水灭火则会使火势更旺,错误;③KSCN溶液可以检验Fe3+,实验现象是显红色,正确;④缺钙会引起骨质疏松,缺铁会引起贫血,正确;⑤青铜是铜、锡合金,不锈钢是铁、碳合金,硬铝是铝、镁合金,都是合金,正确。答案:C4.地壳中铝元素比铜元素含量高很多,但人们冶炼出铜比铝早很多年。合理的解释是()A.铝比铜活泼,铝离子氧化性比铜离子氧化性弱B.铜矿颜色较深,易发现;铝矿颜色较浅,不易发现C.矿石在地下埋藏,铜矿最浅,容易开发,铝矿埋得深,难开发D.铜比铝相对原子质量大解析:铝较活泼,极易被氧化生成氧化物,在自然界中以化合态形式存在,一般条件下铝矿难被还原,而铜较不活泼,铜矿较易被还原,所以冶炼铜比铝早,A项正确;金属冶炼的难易程度与金属的颜色、矿石在地下埋藏深浅及相对原子质量等因素无关,B、C、D项错误。答案:A5.下列有关铁的氧化物的叙述中正确的是()A.常见的铁的氧化物FeO、Fe2O3、Fe3O4都是黑色固体B.铁的氧化物中Fe2O3、Fe3O4都具有磁性C.作为炼铁原料之一的赤铁矿的主要成分是Fe2O3D.铁的氧化物Fe2O3、Fe3O4都只有氧化性解析:FeO和Fe3O4是黑色的,而赤铁矿的主要成分Fe2O3是红棕色的;常见的三种铁的氧化物中,只有Fe3O4具有磁性;Fe3O4中铁的化合价为+2价和+3价,既有氧化性又有还原性。答案:C6.已知下述三个实验均能发生化学反应,下列判断中正确的是()①将光亮的铁钉放入硫酸铜溶液中②向硫酸亚铁溶液中滴入几滴过氧化氢溶液③将铜丝放入氯化铁溶液中A.实验①中铁作氧化剂B.实验②中Fe2+具有还原性C.实验③中发生的是置换反应D.上述实验证明氧化性:Fe3+>Fe2+>Cu2+解析:铁与硫酸铜发生置换反应生成铜和硫酸亚铁,铁是还原剂,A项错误;向硫酸亚铁溶液中滴入几滴过氧化氢溶液,亚铁离子被氧化成铁离子,体现亚铁离子的还原性,B项正确;将铜丝放入氯化铁溶液中生成氯化亚铁和氯化铜,不是置换反应,C项错误;氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,则氧化性强弱顺序是Fe3+>Cu2+>Fe2+,D项错误。答案:B7.下列反应的离子方程式书写正确的是()A.钠与冷水反应:Na+2H2ONa++2OH+H2↑B.金属铝溶于氢氧化钠溶液中:Al+2OH[Al(OH)4]+H2↑C.金属铝溶于盐酸中:2Al+6H+2Al3++3H2↑D.铁与稀硫酸反应:2Fe+6H+2Fe3++3H2↑解析:A项中,电荷不守恒,正确的离子方程式为2Na+2H2O2Na++2OH+H2↑;B项中,不符合反应实际,且电荷不守恒,正确的离子方程式为2Al+2OH+6H2O2[Al(OH)4]+3H2↑;D项中,稀硫酸与Fe反应只能生成Fe2+,正确的离子方程式为:Fe+2H+Fe2++H2↑。答案:C8.某溶液与Al反应能放出H2,下列离子在该溶液中一定能大量共存的是()A.NH4+、Fe2+B.Na+、K+、Cl、SOC.Mg2+、H+、Cl、SOD.K+、Na+、HCO3解析:与Al反应放出H2的溶液可能显酸性,也可能显碱性。NH4+、Fe2+、Mg2+、H+在碱性溶液中不能大量共存,A、C项错误;HCO3答案:B9.称取两份铝粉,第一份加入足量的浓氢氧化钠溶液,第二份加入足量的盐酸,如果放出等体积的气体(在同温同压下),则两份铝粉的质量之比为()A.1∶2 B.1∶3C.3∶2 D.1∶1解析:不论铝与氢氧化钠溶液反应,还是与盐酸反应,均是Al失电子:Al3eAl3+,还原产物都是H2,则都有以下关系:2Al~6e~3H2。两种反应虽不同,但放出H2的体积相同,所以消耗Al的质量也相同。答案:D10.标准状况下,3.25g锌与足量的盐酸反应生成xL氢气,下列比例式中正确的是()A.Zn+2HClZnCl2+H2↑1mol 1mol3.25g xLB.Zn+2HClZnCl2+H2↑65g 1×22.4L3.25g xLC.Zn+2HClZnCl2+H2↑1mol 2g0.05mol xLD.Zn+2HClZnCl2+H2↑65g 1mol3.25g xL解析:A、C、D项,上下单位不一致,均错误。答案:B11.铁屑溶于过量稀硫酸,过滤后向滤液中加入过量氨水,有白色沉淀生成,过滤,在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止,得到红棕色残渣。上述白色沉淀和红棕色残渣分别是()A.Fe(OH)3、Fe2O3 B.Fe(OH)2、Fe2O3C.Fe(OH)2、Fe(OH)3 D.Fe(OH)2、Fe3O4解析:铁与稀硫酸反应生成FeSO4,再与过量氨水反应生成白色沉淀Fe(OH)2,在空气中加热Fe(OH)2,铁元素被氧化为+3价,最后所得红棕色残渣为Fe2O3。答案:B12.(2021·新课标全国Ⅰ卷)部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是()A.a可与e反应生成bB.b既可被氧化,也可被还原C.可将e加入浓碱液中制得d的胶体D.可存在b→c→d→e→b的循环转化关系解析:根据题意及图示可知,a为Fe,b为FeCl2、FeSO4、Fe(NO3)2等Fe(Ⅱ)的盐类,c为Fe(OH)2,e为FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3等Fe(Ⅲ)的盐类物质,d为Fe(OH)3。A项,Fe与Fe(Ⅲ)的盐类物质可发生反应生成Fe(Ⅱ)的盐类物质,如Fe+2FeCl33FeCl2,故推断合理;B项,Fe(Ⅱ)为铁元素的中间价态,既有还原性也有氧化性,因此既可被氧化,也可被还原,故推断合理;C项,Fe(Ⅲ)的盐类物质与浓碱液反应生成Fe(OH)3沉淀,制备Fe(OH)3胶体的操作为:向沸水中滴加FeCl3饱和溶液,继续煮沸至溶液呈红褐色,停止加热,故推断不合理;D项,存在b→c→d→e→b的转化关系,如FeCl2Fe(OH)2Fe(OH)3FeCl3FeCl2,故推断合理。答案:C13.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 ()A.稀硫酸 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;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;C项,铁与硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁和铜;D项,铁与氯化钠溶液不反应。答案:B14.向200mL0.1mol/L的Fe(NO3)2溶液中加入适量的NaOH溶液,使Fe2+恰好完全沉淀,过滤,小心加热沉淀,直到水分蒸干,再灼烧到质量不再变化,此时固体的质量为()A.1.44g B.1.6gC.2.82g D.4.36g解析:在实验过程中发生反应:Fe2++2OHFe(OH)2↓。加热、灼烧时又会发生变化:Fe(OH)2Fe(OH)3Fe2O3,由反应前后铁原子守恒可得:2Fe(NO3)2~Fe2O32mol 1mol0.2L×0.1mol·L1 n(Fe2O3)n(Fe2O3)=0.01mol,n(Fe2O3)=0.01mol,则m(Fe2O3)=0.01mol×160g·mol1=1.6g。答案:B15.某潜艇上的核反应堆内使用了液体铝钠合金(单质钠和单质铝熔合而成)作载热介质,下列有关说法中不正确的是()A.铝钠合金是混合物B.若铝钠合金投入一定量的水中得到无色溶液,则合金中n(Al)≤n(Na)C.铝钠合金投入足量氯化铜溶液中,肯定有氢氧化铜沉淀产生,也可能有铜析出D.若mg不同组成的铝钠合金投入足量盐酸中,放出的H2越多,则铝的质量分数越小解析:Al与水不反应,Na与水反应生成NaOH,Al则与NaOH反应生成Na[Al(OH)4],化学方程式分别为2Na+2H2O2NaOH+H2↑,2Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4]+3H2↑。可知,若是Al的物质的量多于Na,则得不到无色液体,肯定会有固体Al剩余,B项正确。钠与水生成了氢氧化钠,氢氧化钠与氯化铜反应生成氢氧化铜:Cu2++2OHCu(OH)2↓,同时铝也会置换一部分铜:2Al+3Cu2+3Cu+2Al3+,C项正确。相同质量的Al提供的电子数大于相同质量的Na,D项错误。答案:D16.某黑色固体粉末可能是Fe、FeO、CuO、C中的一种或几种。为了探究其成分,小明同学按照如图所示流程进行了实验。关于该实验有以下说法:①若溶液甲呈浅绿色,则原黑色固体粉末中一定含有Fe;②若步骤Ⅱ中无明显现象,则固体乙中最多只能有四种物质;③若步骤Ⅱ中有气泡产生,则原固体可能是纯净物也可能是混合物;④若步骤Ⅱ中有红色固体析出,则固体乙中一定无CuO;⑤固体乙呈红色,则原固体中一定含有Fe和CuO。以上说法中正确的有()A.1个B.2个C.3个 D.4个解析:C不与稀硫酸反应;氧化铜与稀硫酸反应,生成的Cu2+在水溶液中显蓝色;Fe与稀硫酸反应能生成H2;Fe、FeO与稀硫酸反应生成的Fe2+在水溶液中显浅绿色;铁的金属活动性强于铜的,能将铜从其盐溶液中置换出来。①若溶液甲呈浅绿色,则原黑色固体粉末中不一定含有Fe,因为FeO也可以与稀硫酸反应生成Fe2+,从而使溶液显浅绿色,故①错误;②若步骤Ⅱ中无明显现象,说明溶液中无硫酸铜,没有剩余的硫酸,如果硫酸的量不足,则固体乙中最多可以有Fe、FeO、CuO、C、Cu五种物质,故②错误;③若步骤Ⅱ中有气泡产生,说明硫酸是过量的,则原固体可能是C也可能是C和其他一种或几种物质的混合物,则原固体可能是纯净物也可能是混合物,故③正确;④若步骤Ⅱ中有红色固体析出,说明溶液中含有硫酸铜,能判断黑色粉末中含有CuO,不能判断固体乙中是否含有CuO,故④错误;⑤固体乙呈红色,说明有铁置换出了铜,则原固体中一定含有Fe和CuO,故⑤正确。综合以上分析可知,B项正确。答案:B二、非选择题:共56分。17.(12分)镁铝合金是建造航空母舰的主体材料。使用该合金前用NaOH溶液处理Al2O3膜,其反应的离子方程式为。取一定量的镁铝合金均分为两份,分别与足量的盐酸、NaOH溶液充分反应,产生气体的物质的量之比为5∶3,合金与NaOH溶液反应的化学方程式为,

合金中镁、铝的物质的量之比为。

解析:用NaOH溶液处理Al2O3膜,反应生成偏铝酸钠和水;合金中只有铝与氢氧化钠溶液反应;设Al与NaOH反应生成的氢气为3mol,则参加反应的Al的物质的量为2mol,2molAl与足量盐酸反应生成的氢气仍为3mol,则Mg与盐酸反应生成的氢气为2mol,可知Mg的物质的量为2mol,合金中Mg、Al的物质的量之比为2mol∶2mol=1∶1。答案:Al2O3+2OH+3H2O2[Al(OH)4]2Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4]+3H2↑1∶118.(14分)某学习小组为认识铁及其化合物的性质、分散系的性质做了以下综合实验,根据实验流程回答下列相关问题:(1)请写出Fe2O3与①反应的离子方程式:

。

(2)物质②为。

(3)请写出FeCl3与铁粉反应的化学方程式:

。

(4)向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液最终生成Fe(OH)3浊液,该过程的现象为,此过程中发生的氧化还原反应为(用化学方程式表示)。

(5)将FeCl3饱和溶液滴入沸水中,并继续煮沸至液体呈红褐色,制得分散系,它与FeCl3溶液、Fe(OH)3浊液的本质区别是。

解析:(1)Fe2O3与盐酸反应生成FeCl3,离子方程式为Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O。(2)FeCl3与NaOH反应生成Fe(OH)3沉淀。(3)铁粉可以与Fe3+发生氧化还原反应,化学方程式为Fe+2FeCl33FeCl2。(4)向FeCl2溶液中滴加NaOH生成白色沉淀Fe(OH)2,迅速变成灰绿色,最终被氧化为红褐色沉淀Fe(OH)3,化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3。(5)向沸水中逐滴滴加FeCl3饱和溶液,继续煮沸至液体呈红褐色,可以获得氢氧化铁胶体,该胶体与溶液、浊液的本质区别是分散质粒子的直径大小不同。答案:(1)Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O(2)NaOH溶液(3)Fe+2FeCl33FeCl2(4)生成白色沉淀,迅速变成灰绿色,最终变成红褐色4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3(5)Fe(OH)3胶体分散质粒子的直径大小不同19.(14分)某实验小组拟用小颗粒状铝硅合金与足量稀硫酸的反应(已知硅与稀硫酸不反应),测定通常状况(20℃,101kPa)下的气体摩尔体积。拟选用下列实验装置完成实验:(1)该小组同学必须选用的装置依次连接的合理顺序为A、。

(2)实验开始时,先打开分液漏斗上口的玻璃塞,再轻轻打开其活塞,开始时稀硫酸能滴入锥形瓶中,一段时间后稀硫酸不能顺利滴入锥形瓶中,其原因是

。

(3)金属铝与稀硫酸反应的离子方程式为

。

(4)实验结束时,测量实验中生成H2体积的操作方法是。

(5)实验中准确测得3个数据:实验前铝硅合金的质量为m1g,实验后残留固体的质量为m2g,实验后量筒中液面读数为VmL。则通常状况下气体摩尔体积Vm=L·moll。若该合金中含少量铜,则所测得的Vm将(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。

解析:(5)实验前铝硅合金的质量为m1g,实验后残留固体的质量为m2g,则金属铝的质量是(m1m2)g,实验后量筒中液面读数为VmL,即产生的气体的物质的量是V×2Al~3H2↑2 3(m1Vm=18V1000(m1-m答案:1)E、D、G(2)铝与稀硫酸反应生成气体且放热,使锥形瓶内压强增大(3)2Al+6H+2Al3++3H2↑(4)待实验装置冷却至通常状况后,上下移动量筒使其中液面与广口瓶内液面相平,再平视读取量筒中水的体积,即所产生的H2在通常状况下的体积(5)9V20.(16分)实验室用下图装置测定FeO和Fe2O3固体混合物中Fe2O3的质量,D装置的硬质双通玻璃管中的固体物质是FeO和Fe2O3的混合物。(1)为了安全,在点燃D处的酒精灯之前,在b处必须。

(2)装置B的作用是,装置C中盛装的液体是。

(3)在硬质双通玻璃管中发生反应的化学方程式是

、。

(4)若该固体混合物中FeO和Fe2O3的物质的量之比为1∶1,反应完全后,U形管的质量增加7.2g,则混合物中Fe2O3的