高中化学人教版 (2019)必修 第一册第三章 铁 金属材料综合与测试达标测试

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第一册第三章 铁 金属材料综合与测试达标测试，共14页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 Na-23 Al-27 Fe-56 Cu-64 Ag-108
第Ⅰ卷 (选择题 共60分)
一、选择题(本大题共20小题,每小题3分,共60分。每小题有一至二个正确答案)
1.国际互联网上报道:“目前世界上有近20亿人患有缺铁性贫血。”这里的铁是指( )
A.铁单质 B.铁元素 C.四氧化三铁 D.硫酸铁
2.下列物质不属于合金的是( )
A.青铜器 B.不锈钢C.合金钢 D.金刚石
3.下列物质中的铁元素,既能被氧化又能被还原的是( )
A.Fe B.FeCl2 C.FeCl3 D.Fe2O3
4.下列有关铁及其化合物的说法正确的是( )
A.FeSO4可用于生产缺铁性贫血的药剂
B.铁丝在氯气中燃烧生成FeCl2
C.常温下铁与浓硫酸不反应
D.铁丝不能代替铂丝来做焰色试验
5.下列有关反应的离子方程式中,书写正确的是( )
A.铁与盐酸反应:2Fe+6H+2Fe3++3H2↑
B.氯气与氯化亚铁溶液反应:2FeCl2+Cl22FeCl3
C.氯化铁溶液与铁反应:Fe3++Fe2Fe2+
D.氯化铁溶液与氢氧化钠溶液反应:Fe3++3OH-Fe(OH)3↓
6.把铁片放入下列溶液中,铁片溶解,溶液质量增加,但没有气体放出的是( )
A.硝酸银溶液B.硫酸铜溶液 C.稀硫酸D.硫酸铁溶液
7.下列反应中,Fe3+表现出氧化性的是( )
A.FeCl3饱和溶液滴入沸水并继续加热得到红褐色液体
B.向FeCl3溶液中加入NaOH溶液产生红褐色沉淀
C.向FeCl3溶液中加入AgNO3溶液产生白色沉淀
D.向FeCl3溶液中加入少量铁粉,铁粉消失
8.下列物质不能通过化合反应得到的是( )
A.氢氧化铝 B.氢氧化铁 C.氧化铝D.四氧化三铁
9.向某溶液中加入含有Fe2+的溶液后,溶液颜色无明显变化,当再滴入几滴新制氯水后,混合溶液变成红色,下列结论中,错误的是( )
A.原溶液中一定含有SCN-
B.氧化性:Fe3+>Cl2
C.Fe2+与SCN-不能生成红色物质
D.Fe2+被氧化为Fe3+
10.能与Fe3+反应,且能够证明Fe3+具有氧化性的物质是( )
①KSCN ②Fe ③FeCl2 ④Cu ⑤NaOH
A.④⑤B.①②③ C.①③D.②④
11.将铁粉放入盐酸、MgCl2溶液、FeCl3溶液、CuCl2溶液组成的混合液中,充分反应后,铁粉有剩余,则此时溶液中含有的大量阳离子是( )
A.Cu2+和Fe2+ B.Fe2+和Mg2+ C.Fe3+和Fe2+D.H+和Cu2+
12.某同学欲利用图1装置制取能较长时间存在的Fe(OH)2,其中实验所用溶液现配现用且蒸馏水先加热煮沸。下列分析正确的是( )
图1
A.X可以是稀硫酸或稀硝酸或稀盐酸
B.实验开始时应先关闭止水夹a、打开b,再向烧瓶中加入X
C.反应一段时间后可在烧瓶中观察到白色沉淀
D.反应结束后若关闭b及分液漏斗活塞,则Fe(OH)2可较长时间存在
13.中国传统文化对人类文明贡献巨大。下列古代文献涉及的化学研究成果,对其说明不合理的是( )
A.《天工开物·五金》中记载:“若造熟铁,则生铁流出时,相连数尺内……众人柳棍疾搅,即时炒成熟铁。”炒铁是为了降低铁水中的碳含量,且熟铁比生铁质地更硬,延展性稍差
B.《抱朴子·黄白》中“曾青涂铁,铁赤色如铜”主要发生了置换反应
C.《本草纲目》中“用浓酒和糟入甑,蒸令气上,用器承滴露”,利用到蒸馏
D.《梦溪笔谈》中“以剂钢为刃,柔铁为茎干,不尔则多断折”中的“剂钢”是指铁的合金
14.下列说法不正确的是( )
A.FeCl3溶液中加入KSCN溶液变红色,再加入足量Fe,红色消失
B.Fe3O4溶于盐酸后加几滴KSCN溶液,溶液显红色
C.除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质,可以向溶液中加入铁粉,然后过滤
D.Fe3+与KSCN产生红色沉淀
15.(不定选)提纯下列物质(括号内物质为杂质),选用的试剂和方法都正确的是( )
16.(不定选)某同学对未知物A盐的水溶液进行了鉴定,实验过程及现象如图2所示。已知硝酸能将Fe2+氧化为Fe3+。
A
图2
现对A、B、C、D作出的如下推断中,不正确的是( )
A.盐A一定是FeCl3
B.白色沉淀B是AgCl
C.滤液C中一定含Fe3+
D.A中一定含有Fe2+
17.将8 g铁片放入100 mL硫酸铜溶液中,当溶液中的Cu2+全部被还原时,“铁片”质量变成8.2 g。则原来硫酸铜溶液的物质的量浓度为( )
A.0.5 ml·L-1
ml·L-1
ml·L-1
ml·L-1
18.向200 mL 0.1 ml·L-1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( )
g g
g D.1.6 g
19.加热 42 g NaHCO3和 Na2CO3固体混合物,至没有气体放出时,剩余的固体质量是 35.8 g。那么原固体混合物中Na2CO3的质量是( )
A.25.2 g B.16.8 g C.10.6 g D.24.8 g
20.从某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体的流程如下:
图3
则下列说法正确的是( )
A.试剂a是铁、试剂b是稀硫酸
B.操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ所用仪器相同
C.试剂c是氯气,相应的反应为2Fe2++Cl22Cl-+2Fe3+
D.用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否含有Fe2+
第Ⅱ卷 (非选择题 共40分)
二、非选择题(本大题有5小题,共40分)
21.(7分)已知A为淡黄色固体,R是地壳中含量最多的金属元素的单质,T为生活中使用最广泛的金属单质,D是具有磁性的黑色晶体,C、F是无色无味的气体,H是白色沉淀,W溶液中滴加KSCN溶液出现红色。
图4
(1)物质A的化学式为 ,F的化学式为 。
(2)B和R在溶液中反应生成F的离子方程式为 。
(3)H在潮湿空气中变成M的实验现象是 ,化学方程式为 。
(4)A和水反应生成B和C的化学方程式为 ,由此反应可知A有作为 的用途。
22.(8分)铁是人体必需的微量元素,在肺部,血红蛋白中血红素的Fe2+与O2结合,把O2送到各个组织器官。铁摄入不足可能引起缺铁性贫血。黑木耳中含有比较丰富的铁元素,某研究小组为测定其含量进行如下实验。
(1)【铁元素的分离】称量黑木耳,将之洗净切碎,用蒸馏水浸泡,但浸泡液中未能检测到铁元素。在坩埚中高温灼烧黑木耳,使之完全灰化。用酸充分浸泡溶解,过滤,滤液备用。
①浸泡液检测不出铁元素的原因是 。
②滤液中铁元素的存在形式是Fe2+、 。
(2)【配制溶液】将滤液配制成100 mL 溶液。
(3)【铁元素含量测定】研究小组提出如下测量方案:
Ⅰ.沉淀法:向溶液中加入足量NaOH溶液,搅拌使Fe(OH)2全部转化为Fe(OH)3,然后过滤、洗涤沉淀、加热烘干、称量Fe(OH)3的质量进行分析。
请指出该测量方案是否可行及其理由: 。
Ⅱ.比色法:
流程示意如下:
10 mL滤液含Fe3+溶液溶液a数据处理
图5
①用离子方程式解释加入H2O2的目的是 。
②溶液a的颜色是 。
③溶液颜色越深,光的透过能力越差,即透光率越小。若不加H2O2,测出黑木耳中铁元素的含量 (填“偏大”或“偏小”)。
23.(9分)某研究性学习小组请你参与“研究铁与水反应所得固体物质的成分、性质及再利用”实验探究,并回答下列问题:
图6
探究一:设计如图6所示装置进行“铁与水反应”的实验。
(1)硬质玻璃管B中反应的化学方程式为 。
(2)反应前A中投放碎瓷片的目的是 。
(3)装置E中的现象是 。
探究二:设计如下实验方案确定反应后硬质玻璃管B中黑色固体的成分。
实验操作:待硬质玻璃管B冷却后,取少许其中的固体物质溶于稀硫酸后,将所得溶液分成两份。
(4)一份滴加几滴KSCN溶液。若溶液变血红色,推断硬质玻璃管B中固体物质的成分为 (选填序号),写出溶液变红色的离子方程式: ;若溶液未变血红色,推断硬质玻璃管B中固体物质的成分为 (选填序号)。
①一定有Fe3O4②一定有Fe ③只有Fe3O4 ④只有Fe
(5)另一份用 (填仪器名称)加入 (填试剂),观察到 (填实验现象),可以证明溶液中存在Fe2+。
24.(8分)某铁的氧化物粉末可能含有FeO、Fe2O3中的一种或两种。某化学兴趣小组为验证该氧化物粉末的组成,做了如下实验:
(1)甲同学利用1 ml·L-1的硫酸、KSCN溶液、酸性高锰酸钾溶液来确定其组成。
(2)乙同学称取30.4 g固体,按以下步骤进行实验:
步骤一:将固体置于烧杯中,加入1 ml·L-1的硫酸将固体完全溶解。
步骤二:往烧杯中先加入足量的氯水,充分反应后再加入足量的氢氧化钠溶液。
步骤三:将步骤二所得的物质过滤洗涤后,灼烧至固体质量不再变化,得到32 g红棕色固体。
①步骤二中加入氯水的目的是 ;
②步骤三中沉淀洗涤的操作为 ;
③原固体中FeO和Fe2O3的物质的量之比为 。
25.(8分)向500 mL NaOH溶液中投入10.8 g Al,二者恰好完全反应后,计算:
(1)Al的物质的量。
(2)参加反应的NaOH的物质的量和溶液中溶质的物质的量浓度。
(3)生成标准状况下H2的体积。
参考答案
1.B
2.D [解析] 合金是由金属与金属或金属与非金属熔合而成具有金属特性的混合物,青铜器、不锈钢、合金钢均属于合金,金刚石是碳的单质,不属于合金,D项符合题意。
3.B [解析] FeCl2 中铁的化合价为+2价,价态居中,则既能被氧化又能被还原,B项正确。
4.A [解析] 人体中血红蛋白合成需要亚铁离子,A正确;铁丝在氯气中燃烧生成FeCl3,B错误;常温下铁遇到浓硫酸会发生钝化现象,是因为反应生成了致密的氧化膜,C错误;洁净的铁丝可以替代铂丝进行焰色试验,D错误。
5.D [解析] 由于盐酸中H+的氧化性弱,故铁与盐酸反应时,Fe只能被氧化为Fe2+,A项错误;B项是化学方程式,不是离子方程式,FeCl2中Cl-实际不参加反应,应删去;C项中电荷不守恒,错误。
6.D [解析] 铁和硝酸银发生置换反应,析出银的质量大于溶解铁的质量,导致溶液质量减小;铁和硫酸铜发生置换反应,析出铜的质量大于溶解铁的质量,导致溶液质量减小;铁和稀硫酸反应有氢气生成;铁和硫酸铁反应生成硫酸亚铁,没有气体生成且溶液质量增加,只有D项符合题意。
7.D
8.A [解析] 氧化铝不溶于水,不能直接与水反应生成氢氧化铝;氢氧化亚铁能与氧气、水直接化合生成氢氧化铁;铝能与氧气直接化合生成氧化铝;铁在氧气中燃烧,直接与氧气化合生成四氧化三铁。
9.B [解析] 由反应现象分析可知,Cl2可将Fe2+氧化为Fe3+,故氧化性Cl2>Fe3+,B项错误。
10.D [解析] Fe3+遇KSCN溶液呈红色,没发生氧化还原反应;Fe3+与FeCl2溶液不反应;Fe3+与NaOH溶液反应生成Fe(OH)3,不是氧化还原反应;Fe和Cu能够与Fe3+反应且发生氧化还原反应生成Fe2+:2Fe3++Fe3Fe2+,2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+。
11.B [解析] 混合溶液中加入铁粉依次发生如下反应:2Fe3++Fe3Fe2+,Cu2++FeFe2++Cu,2H++FeFe2++H2↑,由于铁粉有剩余,故此时溶液中阳离子主要有Mg2+和Fe2+。
12.D [解析] 过量稀硝酸可氧化Fe生成硝酸铁,故X可以是稀硫酸或稀盐酸,但不能是稀硝酸,A项错误;实验开始时应先打开止水夹a、b,利用生成的氢气将装置内的空气排出,然后关闭a,B项错误;利用氢气将氯化亚铁排入锥形瓶中,NaOH与氯化亚铁反应生成Fe(OH)2,立即观察到白色沉淀,C项错误;反应结束后若关闭b及分液漏斗活塞,装置内空气及溶液中氧气均已除去,则Fe(OH)2可较长时间存在,D项正确。
13.A [解析] 铁的合金含碳量越低,其硬度越小、延展性越好,故熟铁比生铁硬度小、延展性好,A错误。“曾青涂铁,铁赤色如铜”主要发生了铁与硫酸铜反应生成铜与硫酸亚铁,属于置换反应,B正确。“蒸令气上”,是利用互溶混合物的沸点差异分离混合物,则该法为蒸馏,C正确。合金的硬度比其成分金属大,剑刃硬度要大,所以“剂钢”为铁的合金,D正确。
14.D [解析] A项,FeCl3溶液中加入KSCN溶液发生反应Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,溶液变红色,加入足量Fe发生反应2Fe3++Fe3Fe2+,红色消失,正确;B项,Fe3O4溶于盐酸发生反应Fe3O4+8H+Fe2++2Fe3++4H2O,加KSCN溶液发生反应Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,溶液显红色,正确;C项,加入铁粉发生反应2FeCl3+Fe3FeCl2,正确;D项,Fe(SCN)3不是沉淀,错误。
15.CD [解析] A项中NaOH溶液还可以吸收CO2气体,错误;B项中加入铜粉,发生反应2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+,反应后的溶液中混有Cu2+,错误;C项正确;NaOH溶液可与Al2O3反应,但不与Fe2O3反应,故能达到除去杂质的目的,D项正确。
16.AD [解析] 生成白色沉淀证明A中含Cl-,B为AgCl,A与酸化的AgNO3溶液反应生成C,C遇KSCN生成红色溶液D,C中一定含Fe3+,则A中也可能含Fe3+,也可能含Fe2+,因为A中加入了酸化的硝酸银溶液,硝酸可以把Fe2+氧化成Fe3+。
17.B [解析] 根据反应Fe+Cu2+Cu+Fe2+可知,1 ml硫酸铜参加反应质量增加8 g,现在增重0.2 g,故原来硫酸铜溶液的物质的量浓度为0.25 ml·L-1。
18.D [解析] 在实验过程中发生如下反应:Fe2++2OH-Fe(OH)2↓,加热、灼烧时又会发生下列变化:Fe(OH)2→Fe(OH)3→Fe2O3,根据反应前后铁元素守恒从而可得所得固体的质量为1.6 g。
19.A [解析] 设混合物中碳酸氢钠的质量为a,则有:
2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O Δm
168 62
a (42 g-35.8 g)
由方程式的关系式:168∶62=a∶6.2 g,解得a=16.8 g,则混合物中Na2CO3的质量是(42-16.8)g=25.2 g,A项正确。
20.C [解析] 从废液中回收铜并制备FeCl3晶体,要先加入足量铁粉置换出铜,过滤后,向滤渣中加入足量稀盐酸溶解过量铁粉,并回收铜。滤液X和Z中含有FeCl2,要通入Cl2将其氧化生成FeCl3。试剂a是铁粉,试剂b是稀盐酸,A项错误;操作Ⅰ和Ⅱ是过滤,操作Ⅲ是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤,所用仪器不同,B项错误;试剂c是Cl2,将Fe2+氧化成Fe3+,反应为2Fe2++Cl22Cl-+2Fe3+,C项正确;溶液W中含有Cl-,可将KMnO4还原为Mn2+而使溶液褪色,故不能检验是否含有Fe2+,D项错误。
21.(1)Na2O2 H2
(2)2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H2↑
(3)白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色 4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3
(4)2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑ 供氧剂
22.(1)①黑木耳中含铁元素的物质不溶于水
②Fe3+
(3)Ⅰ.不可行, Fe(OH)3受热易分解,且沉淀法操作步骤多、误差大
Ⅱ.①H2O2+2H++2Fe2+2Fe3++2H2O
②红色
③偏小
23.(1)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2
(2)防止暴沸
(3)黑色固体变红,右端管壁有小液滴
(4)① Fe3++3SCN-Fe(SCN)3 ②
(5)胶头滴管 酸性KMnO4溶液(其他合理答案均可) 溶液紫色褪去(其他合理答案均可)
24.(1)①KSCN溶液 变红 ③KMnO4溶液 紫色褪去
(2)①将Fe2+全部转化成Fe3+ ②沿玻璃棒往漏斗中继续加蒸馏水至浸没沉淀,自然滤下,重复2~3次 ③2∶1
[解析] (1)②Fe3+遇到KSCN溶液,溶液变为血红色,若溶液变为血红色,则“①”中溶液含有Fe3+,原固体中有Fe2O3。③酸性KMnO4溶液能氧化Fe2+,本身紫色褪去,若向另一份中加入少量酸性KMnO4溶液,紫色褪去,则“①”中溶液含有Fe2+,原固体中有FeO。
(2)①往烧杯中先加入足量的氯水,充分反应后再加入足量的氢氧化钠溶液,溶液中含有Fe2+,先加入足量的氯水是为了将Fe2+ 全部转化成Fe3+。②根据题知步骤三中沉淀洗涤的操作为:沿玻璃棒往漏斗中继续加蒸馏水至浸没沉淀,自然滤下,重复2~3次。③根据题知步骤一发生的离子反应为FeO+2H+Fe2++H2O,Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O;步骤二发生的离子反应为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,Fe3++3OH-Fe(OH)3↓;步骤三发生的化学反应为2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O。设FeO和Fe2O3的物质的量分别为x、y;则有72 g·ml-1x+160 g·ml-1y=30.4 g,再根据步骤三:灼烧至固体质量不再变化,得到32 g红棕色固体,依据2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O 得出总的Fe3+的物质的量为0.4 ml,最后根据铁元素守恒可得出x+2y=0.4 ml,综上所述得出方程组:72 g·ml-1x+160 g·ml-1y=30.4 gx+2y=0.4ml,解得x=0.2mly=0.1ml,故原固体中FeO和Fe2O3的物质的量之比为2∶1。
25.(1)0.4 ml
(2)参加反应的NaOH的物质的量为0.4 ml,物质的量浓度为0.8 ml·L-1
(3)生成标准状况下H2的体积为13.44 L
[解析] (1)n(Al)=10.8 g27 g·ml-1=0.4 ml。
(2)2Al + 2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑
2 2
0.4 ml n
则20.4ml=2n,n=0.4 ml,
c(NaOH)=0.4ml0.5 L=0.8 ml·L-1。
(3)2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑
2 ml 3×22.4 L
0.4 ml V(H2)
2ml0.4ml=3×22.4 LV(H2) V(H2)=13.44 L。
选项
物质
除杂试剂
方法
A
CO2(HCl)
NaOH溶液
洗气
B
FeCl2溶液(FeCl3)
足量铜粉
过滤
C
FeSO4溶液(CuSO4)
足量铁粉
过滤
D
Fe2O3(Al2O3)
NaOH溶液
过滤
编号
实验操作
实验现象与结论
①
取少量粉末放入试管中,注入1 ml·L-1的硫酸
粉末逐渐溶解,溶液呈黄绿色
②
将①中所得溶液分成两份,向其中一份滴加几滴 ,振荡
若溶液 ,说明有Fe2O3存在
③
向另一份溶液中加入少量 ,振荡
若溶液 ,说明有FeO存在