高中化学必修第一册习题第三章 铁 金属材料本章达标检测

本章达标检测(满分:100分;时间:90分钟)一、选择题(本题共10小题,每小题2分,共20分,每题只有一个选项符合题意)1.《新修本草》是我国古代药学著作之一,记载药物844种,其中有关于“青矾”的描述:“绛矾,本来绿色,新出窟未见风者,正如瑠璃……烧之赤色……”据此推测,“青矾”的主要成分为()A.CuSO4·5H2O B.FeSO4·7H2OC.KAl(SO4)2·12H2O D.Fe2(SO4)3·9H2O2.下列成语或谚语中蕴含着一定的化学知识或原理,有关说法错误的是()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+CaCO3Ca(HCO3)2(以大理石为例)C.恨铁不成钢——钢的性能优于铁D.真金不怕火炼——单质金的熔点很高3.下列各组物质相互混合反应,既有气体生成最终又有沉淀生成的是()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过量的NaOH溶液和Ca(HCO3)2溶液混合A.①④ B.②③ C.①③ D.③④4.某溶液中可能含有Fe3+、Mg2+、Na+、Ba2+、Cl-、OH-、SO4A.溶液中最多有4种离子B.若溶液有颜色,则一定没有OH-C.若溶液呈碱性,则一定含有Na+D.该溶液不可能溶解单质铜5.化学在生产和日常生活中有着重要的应用,下表中用途与解释不正确的是()选项用途解释ANa2O2常用于潜水艇或呼吸面具的供氧剂Na2O2与H2O、CO2反应产生O2B常用铁盐做净水剂Fe3+生成吸附能力强的Fe(OH)3胶体CFeCl3溶液可用于刻制印刷铜电路板发生反应2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+D在医疗上烧碱可用于治疗胃酸过多症烧碱可与胃酸反应6.下列实验现象描述错误的是()选项实验现象A加热放在坩埚中的小块钠钠先熔化成光亮的小球,燃烧时,火焰为黄色,燃烧后,生成淡黄色固体B在酒精灯上加热铝箔铝箔熔化,失去光泽,熔化的铝并不滴落,好像有一层膜兜着C在FeCl2溶液中滴入NaOH溶液先生成白色沉淀,沉淀很快变为灰绿色,最后变为红褐色D在空气中久置的铝条放入NaOH溶液中立刻产生大量无色气体,铝条逐渐变细7.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()8.某学习小组进行了下图所示的实验,实验后组员之间的交流不合理的是()A.甲同学认为试管b中收集到的气体可点燃,且产生淡蓝色火焰B.乙同学认为试管a中生成的黑色固体可能为四氧化三铁C.丙同学认为将少量还原铁粉放入试管中,加适量的水,加热也可实现该反应D.丁同学认为用盐酸溶解固体生成物所得溶液有颜色9.将等物质的量的金属Na、Mg、Al分别与100mL2mol·L-1的盐酸反应,实验测得生成气体的体积V(已折合为标准状况)与时间t的关系如图所示,则下列说法错误的是()A.反应时,Na、Mg、Al均过量B.x=2.24C.钠的物质的量为0.2molD.曲线b表示Mg与盐酸的反应10.镁和铝分别与等浓度、等体积的过量稀硫酸反应,产生气体的体积(V)与时间(t)的关系如图所示。反应中镁和铝的()A.物质的量之比为3∶2B.质量之比为3∶2C.摩尔质量之比为2∶3D.消耗硫酸的物质的量之比为2∶3二、选择题(本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题意,全部选对得4分,选对但不全的得1分,有选错的得0分)11.某化学实验室产生的废液中含有Fe3+、Cu2+、Ag+三种金属离子,甲同学设计了如下图所示的方案对废液进行处理,以回收金属,保护环境。据此分析,下列说法正确的是()A.沉淀A中含有2种金属单质B.可用KSCN溶液来检验溶液B中所含的金属离子C.溶液A若只经过操作③最终将无法得到沉淀CD.操作①②③中都需要用到玻璃棒、漏斗12.若mgAl在足量氯气中燃烧,生成固体的质量为(m+21.3)g,将mgAl投入总质量为95.2g的NaOH水溶液中恰好完全反应。下列判断正确的是()A.m=2.7B.Al与Cl2反应的产物溶于水,所得溶液中加入足量氨水,出现白色沉淀C.若在原NaOH溶液中通入足量Cl2,理论上可生成0.2molNaClOD.Al与NaOH溶液反应后所得溶液中溶质的质量分数为16.4%13.将3.6g炭粉和29gFe3O4质量分数为80%的磁铁矿粉混合后,隔绝空气加强热,充分反应后收集反应生成的气体和固体。下列说法正确的是()A.反应后固体为FeB.反应后固体为Fe和Fe3O4C.收集反应生成的气体是CO、CO2的混合物,其中CO的体积占1D.收集反应生成的气体是CO、CO2的混合物,其中CO的体积占214.草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O)是一种淡黄色粉末,某课外小组利用下列装置检验草酸亚铁晶体受热分解的部分产物。下列说法正确的是()A.若③和⑤中分别盛放足量NaOH溶液和CuO,可检验生成的COB.实验时只需要在装置①中反应结束后再通入N2C.若将④中的无水CaCl2换成无水硫酸铜可检验分解生成的水蒸气D.实验结束后,若①中淡黄色粉末完全变成黑色,则产物一定为铁15.部分被氧化的铁铜合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共5.76g,经如下处理:下列说法正确的是()A.滤液A中的阳离子为Fe3+、Fe2+、H+B.样品中Fe元素的质量为2.24gC.样品中CuO的质量为4.0gD.V=896三、非选择题(本题共5小题,共60分)16.(10分)下表是某种常见金属的部分性质:颜色和状态硬度密度熔点导电性导热性延展性银白色固体较软2.70g·cm-3660.4℃良好良好良好将该金属投入稀盐酸中,可产生大量的无色气体。根据上述信息回答下列问题:(1)推断该金属的一种用途是。

(2)该金属的活动性比铜(填“强”或“弱”)。

(3)请自选试剂,设计实验探究该金属与铁的活动性的强弱。①一种猜想:;

②验证方法:

;

③实验现象:;

④实验结论:。

17.(12分)阅读下列材料后,回答相应问题。铁在生活中应用广泛,占地壳含量的4.75%。纯铁是柔韧而延展性较好的银白色金属,用于制发电机和电动机的铁芯,铁及其化合物还用于制磁铁、药物、墨水、颜料、磨料等。另外人体中也含有铁元素,+2价的亚铁离子是血红蛋白的重要组成成分,用于氧气的运输。在我国,从战国时期到东汉初年,铁器的使用开始普遍起来,成为我国最主要的金属。铁的化合物四氧化三铁就是磁铁矿的主要成分,是制造早期司南的材料。(1)服用维生素C可将人体中的Fe3+转化成Fe2+,这说明维生素C具有性。(填“还原”或“氧化”)

(2)新配制的FeCl2溶液应加入可以防止FeCl2转化为FeCl3。

(3)在制作印刷电路板的过程中常利用铜与氯化铁溶液的反应,写出反应的离子方程式。

(4)为消除废气中的Cl2对环境的污染,将废气通过含有铁粉的FeCl2溶液,即可有效地除去Cl2,这一处理过程的原理是(用离子方程式表示);处理过程中需定期添加的原料是(填物质名称)。

(5)某同学为检验某未知溶液是否为FeCl2溶液,采取如下实验方案加以验证:取少许未知溶液于试管中溶液呈红色(证明含有FeCl2),你认为此方案是否合理?若不合理,如何改进?18.(12分)长期放置的FeSO4溶液易被氧化而变质,某兴趣小组进行了如下实验:(1)设计实验检验FeSO4溶液的变质程度实验方案实验现象实验结论步骤1取待检测液于试管中,向其中滴加KSCN溶液ⅰ.

FeSO4溶液部分变质步骤2ⅱ.

ⅲ.

①将上述方案补充完整。②若要使部分变质的FeSO4复原,方法是(写离子方程式)。

(2)利用部分变质的FeSO4溶液制备Fe2O3①填写下列各空:a、b、c、d、e(a、b、c、d、e代表物质或反应条件,若为物质则写化学式)。

②若100mL该变质溶液制得1.6gFe2O3,则变质前FeSO4溶液的浓度为。

(3)FeSO4可用作补铁剂,使用时建议与维生素C同服,同学甲猜测维生素C可将Fe3+转化为Fe2+,以利于人体吸收。为了验证这一猜想,设计了如下实验:实验方案实验现象取适量Fe2(SO4)3溶液于试管中,加入维生素C片,振荡溶解后,滴加酸性高锰酸钾溶液溶液紫红色褪去由上述实验能否得出“维生素C可将Fe3+转化为Fe2+”的结论?(填“能”或“否”),请说明理由:。

19.(12分)下图中的每一方格表示一种反应物或生成物,其中甲、乙、丙、丁为常见单质,其余均为化合物。A是一种常见的液态化合物,B是具有磁性的氧化物,D和丁既能和酸反应又能和碱反应,乙在丙中燃烧产生苍白色火焰,H在空气中很容易被氧化成I。它们的转化关系如下:(有些反应的条件和部分产物未注明)(1)写出下列物质化学式:B,F;易错

(2)写出反应①的化学方程式:;

(3)H在空气中很容易被氧化成I,该过程的实验现象是;

(4)将足量的CO2通入E溶液中,离子方程式是;

(5)将G的饱和溶液滴入沸水中得红褐色液体,该液体具有的性质有(填写字母)。

A.丁达尔效应B.红褐色液体可用过滤的方法提纯C.液体中分散质微粒直径小于1nmD.取适量液体加入K2SO4溶液会产生红褐色沉淀E.它能较稳定的存在,因其带正电荷20.(14分)为验证氧化性Cl2>Fe3+>SO2,某小组用如图所示装置进行实验(夹持仪器和A中加热装置已略,气密性已检验)。实验过程:Ⅰ.打开弹簧夹K1~K4,通入一段时间N2,再将T型导管插入B中,继续通入N2,然后关闭K1、K3、K4。Ⅱ.打开活塞a,滴加一定量的浓盐酸,给A加热。Ⅲ.当B中溶液变黄时,停止加热,关闭K2。Ⅳ.打开活塞b,使约2mL的溶液流入D试管中,检验其中的离子。Ⅴ.打开K3和活塞c,加入70%的硫酸溶液,一段时间后关闭K3。Ⅵ.更换试管D,重复过程Ⅳ,检验B溶液中的离子。(1)过程Ⅰ的目的是。

(2)实验室在保存FeCl2溶液时为了防止FeCl2溶液变质,经常向其中加入铁粉,其原因是。

(3)若向过程ⅢB中的黄色溶液中通入H2S气体,会观察到有淡黄色沉淀生成,写出该反应的化学方程式:。

(4)若将制取的SO2通入硫酸酸化的高锰酸钾溶液可使溶液褪色,其反应的离子方程式为。

(5)甲、乙、丙三位同学分别完成了上述实验,结论如下表所示。他们的检测结果一定能够证明氧化性Cl2>Fe3+>SO2的是(填“甲”“乙”或“丙”)。

过程Ⅳ,B溶液中含有的离子过程Ⅵ,B溶液中含有的离子甲有Fe3+无Fe2+有Fe2+乙既有Fe3+又有Fe2+有SO丙有Fe3+无Fe2+有SO(6)将B中的FeCl2溶液换成100mLFeBr2溶液并向其中通入2.24LCl2(标准状况下),若溶液中有1/2的Br-被氧化成单质Br2,则原FeBr2溶液中FeBr2的物质的量浓度为。

答案全解全析1.B2.D3.C4.B5.D6.D7.D8.C9.A10.A11.B12.BD13.AD14.A15.B1.B“青矾”的描述为“本来绿色,新出窟未见风者,正如瑠璃……烧之赤色……”,CuSO4·5H2O为蓝色晶体;FeSO4·7H2O是绿色晶体,经煅烧后生成Fe2O3,Fe2O3固体呈红棕色;KAl(SO4)2·12H2O是无色晶体,Fe2(SO4)3·9H2O为黄色晶体,所以判断“青矾”的主要成分为FeSO4·7H2O。2.D生铁在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”是指在高温下金也很难发生反应,D项错误。3.C②过量的NaOH溶液和FeCl3溶液反应能得到氢氧化铁沉淀,但不会产生气体,②不符合;④过量的NaOH溶液和Ca(HCO3)2溶液混合生成碳酸钙沉淀、碳酸钠和水,但不会产生气体,④不符合。故选C。4.B溶液中Fe3+、Mg2+、Na+、Cl-、SO42-可共存,A错;若溶液有颜色,则溶液中一定含有Fe3+,Fe3+与OH-不能大量共存,B对;若溶液呈碱性,则溶液中没有Fe3+、Mg2+,但依据溶液呈电中性知,Na+、Ba2+5.D烧碱腐蚀性强,不适合治疗胃酸过多症,应选用弱碱性物质。6.D在空气中久置的铝条表面有一层致密的Al2O3薄膜,放入NaOH溶液中,不会立刻产生大量无色气体。7.D金属的活动性: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+CuCl2Cu+ZnCl2溶液增加的质量65g 64g 65g-64g=1gZn+FeCl2Fe+ZnCl2 溶液增加的质量65g 56g 65g-56g=9g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,Zn与CuCl2反应时溶液质量增加的幅度小于Zn与FeCl2反应时溶液质量增加的幅度,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FeCl2的质量为0,C正确;原溶液中不存在氯化锌,起始点应为0,D错误。8.C在高温下铁与水蒸气反应生成氢气和四氧化三铁,故丙同学的观点不正确。9.A分析图像知,等物质的量的金属Na、Mg、Al分别与100mL2mol·L-1的盐酸反应,最后生成氢气的体积在标准状况下相同,则三种金属失电子的物质的量相等。若盐酸过量,等物质的量的三种金属失电子的物质的量之比是1∶2∶3,故盐酸不可能过量;反应时,Na不可能过量,如果过量会与溶剂水反应,生成的氢气的量会比Mg、Al生成的氢气的量多,应该是HCl和Na恰好反应完全,而Mg、Al还有剩余,A错误。由于酸不足,所以生成氢气的量为n(H2)=0.5n(HCl)=0.1mol,在标准状况下的体积为2.24L,即x=2.24,B正确。生成0.1mol的氢气需0.2mol的钠,C正确。金属活动性:Na>Mg>Al,可知与HCl的反应速率:Na>Mg>Al,故曲线b表示Mg与盐酸的反应,D正确。10.A镁和铝分别与等浓度、等体积的稀硫酸反应,化学方程式为Mg+H2SO4MgSO4+H2↑、2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2↑;相同条件下产生H2的体积相等,则H2物质的量相等,根据化学方程式可得Mg与Al的物质的量之比为3∶2,A对;Mg与Al的质量之比为4∶3,B错;镁、铝的摩尔质量之比为8∶9,C错;由于反应生成的氢气一样多,则消耗硫酸的物质的量之比为1∶1,D错。11.B废液中含有Fe3+、Cu2+、Ag+三种金属离子,加入过量的铁粉后,Fe3+被还原为Fe2+,Cu2+被还原为Cu,Ag+被还原为Ag,所以沉淀A中含有金属铜、银和过量的铁,A错;溶液B中含有的金属阳离子为Fe3+,因为含Fe3+的溶液遇到KSCN溶液时变成红色,所以可用KSCN溶液检验溶液B中所含的金属离子,B对;溶液A中含有Fe2+,加入碱生成Fe(OH)2,Fe(OH)2不稳定,易被氧化生成Fe(OH)3,C错;操作②加入过氧化氢,为Fe2+的氧化过程,不需要漏斗,D错。12.BD设生成NaAlO2的质量为x,生成H2的质量为y。由2Al+3Cl22AlCl3和2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑得关系式:2Al~2AlCl3~2NaAlO2~3H2~2NaOH54 267 164 6 2mg (m+21.3)g x y n(NaOH)54mg=267(m+21.3)g=164x=6y=2n(NaOH),解得:m=5.4,x=16.4g,y=0.6g,n(NaOH)=0.2mol,则n(NaAlO213.ADn(C)=3.6g12g·mol-1=0.3mol,n(O)=4n(Fe3O4)=4×29g×80%232g·14.A利用②、③除去CO2,④中的无水氯化钙将气体干燥后,如果⑤中CuO固体变成红色,则反应一定生成CO,A正确;装置中的空气对产物的检验有干扰,所以在实验开始前必须先通入N2除去装置中的空气,B错误;由于从②、③溶液中导出的气体会带出水蒸气,因此④中放置无水硫酸铜无法检验分解生成的水蒸气,C错误;草酸亚铁晶体分解生成的固体为FeO,D项错误。15.B硫酸足量,只有金属Cu不与H2SO4反应,所以3.2g滤渣为金属铜,物质的量为0.05mol,因滤液A中不含Cu2+,故合金样品中总共含有Cu0.05mol,滤液A中加入足量NaOH溶液,所得滤渣灼烧后得到的3.2g固体为Fe2O3。根据上述分析可知,生成的3.2g滤渣是铜,金属铜可以和Fe3+反应,所以滤液A中一定不含Fe3+,则滤液A中含有的阳离子为Fe2+、H+,A错误;Fe的物质的量为3.2g160g·mol-1×2=0.04mol,其质量为0.04mol×56g·mol-1=2.24g,B正确;根据B项分析可知铁元素质量为2.24g,而合金样品质量为5.76g,所以CuO的质量不超过5.76g-2.24g=3.52g,C错误;滤液A中溶质为H2SO4和FeSO4,而Fe的物质的量为0.04mol,说明参加反应的硫酸的物质的量为0.04mol,H+的物质的量为0.08mol,其中部分H+转化成氢气,另外的H+和合金中的O结合生成水,由于合金中O的物质的量为16.答案(1)用于制电线或实验室制氢气等(合理即可)(2)强(3)①该金属的活动性比铁强②取两支大小相同的试管,分别注入同体积、同浓度的稀盐酸;向两支试管中同时分别加入大小和表面积相同的铁片和该金属片,比较反应快慢③都有气泡放出,被测金属产生气泡更快④被测金属的活动性比铁强解析(1)该金属具有良好的导电性,且能与盐酸反应生成无色气体,因此可以用于制电线,也可以用来制取氢气等。(2)由于该金属可以和盐酸反应,说明其金属活动性在氢前,比铜活动性强。(3)为了探究该金属和铁的金属活动性强弱,可以采用比较两种金属和酸溶液反应快慢的方法。17.答案(1)还原(2)铁粉(3)Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+(4)2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,Fe+2Fe3+3Fe2+铁粉(5)不合理,改进方案为取少量未知溶液,先加入KSCN溶液,溶液不变红,再加入氯水,溶液变成红色,则证明原溶液中有Fe2+。解析(1)铁元素的化合价降低,被还原,说明维生素C具有还原性。(2)新配制的FeCl2溶液中加入铁粉可以防止FeCl2转化为FeCl3。(3)在制作印刷电路板的过程中常利用铜与氯化铁溶液的反应,该反应的离子方程式为Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+。(4)向含有铁粉的FeCl2溶液中通入Cl2,发生反应2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-、Fe+2Fe3+3Fe2+,起到吸收氯气的作用,处理过程中需定期添加铁粉。(5)当原溶液中含Fe3+时,向溶液中先通入氯气,再滴加KSCN溶液,溶液也会变红,所以此方案不合理;改进方案为取少量未知溶液,先加入KSCN溶液,溶液不变红色,再加入氯水,若溶液变红,则溶液中含Fe2+。18.答案(1)①ⅰ.溶液变红ⅱ.取待检测液于试管中,向其中滴加少量酸性高锰酸钾溶液ⅲ.紫红色褪去②2Fe3++Fe3Fe2+(2)①H2O2(合理即可)NaOH(合理即可)加热Fe2(SO4)3Fe(OH)3②0.2mol/L(3)否维生素C可能过量,也可使高锰酸钾溶液褪色,则无法说明一定有Fe2+生成解析(1)①要想证明FeSO4溶液部分变质,需要证明溶液中含有Fe3+和Fe2+;步骤1中,向待检测液中加入KSCN溶液,溶液变为红色,说明溶液中含有Fe3+;步骤2中,可向待检测液中加入酸性KMnO4溶液,酸性KMnO4溶液褪色,说明溶液中含有Fe2+。②若要使变质的FeSO4溶液复原,可以向溶液中加入过量的Fe粉,再经过滤除去剩余的Fe粉即可,反应的离子方程式为2Fe3++Fe3Fe2+。(2)①利用部分变质的FeSO4溶液制备Fe2O3的路线可以为:部分变质的FeSO4溶液Fe2(SO4)3Fe(OH)3Fe2O3,故a为H2O2,d为Fe2(SO4)3、b为NaOH、e为Fe(OH)3,c为加热。②n(Fe2O3)=1.6g160g/mol(3)该实验现象不能验证猜想,因为维生素C也具有还原性,若维生素C过量,也可使高锰酸钾溶液褪色,则无法说明一定有Fe2+生成。19.答案(1)Fe3O4FeCl2(2)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2(3)白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色(4)AlO2-+CO2+2H2OAl(OH)3↓+HC(5)AD解析甲、乙、丙、丁为常见单质,其余均为化合物,A是一种常见的液态化合物,则A为H2O,B是具有磁性的氧化物,则B为Fe3O4,D和丁既能和酸反应又能和碱反应,则丁为Al,D为Al2O3,E为NaAlO2,结合转化关系可知,甲为Fe,乙为H2,丙为Cl2,C为HCl,F为FeCl2,H在空气中很容易被氧