化学必修 第一册第三章 铁 金属材料综合与测试课后练习题

第3章  铁 金属材料

培优提升卷

可能用到的相对原子质量：H-1  C-12  N-14  O-16  Na-23  Mg-24  Al-27  S-32  Cl-35.5  Fe-56  Cu-64

第Ⅰ卷（选择题 共48分）

一、选择题：本题共16个小题，每小题3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．正在火星上工作的美国“勇气号”“机遇号”探测车的一个重要任务就是收集有关Fe2O3及硫酸盐的信息，以证明火星上存在或曾经存在过H2O。以下叙述正确的是(    )

A．铝热剂就是单指Fe2O3和铝粉的混合物

B．检验红砖中的红色物质是否是Fe2O3的操作步骤是：样品→粉碎→加水溶解→过滤→向滤液中滴加KSCN溶液

C．分别还原amolFe2O3所需H2、Al、CO的物质的量之比为3∶2∶3

D．明矾属于硫酸盐，是混合物

2．下列实验现象叙述正确的是(    )

A．滴入硝酸酸化的BaCl2 溶液，产生白色沉淀，溶液中一定存在SO42-

B．硫粉在纯氧中燃烧：产生明亮的蓝紫色火焰，放热，生成有刺激性气味的气体

C．铁粉加入稀硫酸，银白色固体表面有气泡产生，固体减少，放热，溶液由无色变浅绿色

D．水通电：两极均有气体生成，正极多，负极少，体积比约为1：2

3．将KSCN溶液加入到下列所指定的各溶液中，溶液不会显红色的是（　　）

A．加入足量的铁粉后的FeCl3溶液

B．铁丝在足量氯气中燃烧后所得产物的水溶液

C．长期暴露在空气中的绿矾溶液

D．加入新制氯水后的FeCl2溶液

4．向和的混合溶液中逐渐加入铁粉，充分反应后溶液中剩余固体的质量与加入铁粉的质量关系如图所示。忽略溶液体积的变化，下列说法错误的是（    ）

A．点时溶液中的阳离子为、和

B．点时溶液中发生的反应为

C．点时溶液中溶质的物质的量浓度为

D．原溶液中和的物质的量浓度之比为

5．13.6gFe和Fe2O3的混合物，加入150mL足量的稀硫酸，在标准状况下收集到1.12LH2，向反应后的溶液中滴加KSCN溶液不变红。为中和过量的H2SO4，并使Fe元素全部转化为Fe(OH)2沉淀，恰好消耗了200mL 3mol/L的NaOH溶液，则该稀H2SO4的物质的量浓度为（   ）

A．2.25mol/L B．2mol/L C．3mol/L D．0.6mol/L

6．向50mL稀与稀的混合溶液中逐渐加入铁粉，假设加入铁粉的质量与产生气体的体积(标准状况)之间的关系如图所示，假设C点之前每一段只对应一个反应。下列说法正确的是(已知酸性条件下氧化性：)(    )

A．参加反应铁粉的总质量

B．所用混合溶液中

C．开始时产生的气体为

D．AB段发生的反应为置换反应

7．某学生用NaHCO3和KHCO3组成的某混合物进行实验，测得如下数据（盐酸的物质的量浓度相等），下列分析推理正确的是（  ）

A．盐酸的物质的量浓度为5.0mol·L－1

B．根据表中数据计算出混合物中NaHCO3的物质的量分数为50%

C．9.2g混合物中NaHCO3和KHCO3分别为5.0g和4.2g

D．15.7g混合物恰好与盐酸完全反应

8．由下列实验及现象推出的相应结论正确的是（  ）

9．下列叙述正确的是（   ）

A．NaHCO3与石灰水反应，当n(NaHCO3)：n[Ca(OH)2]=2：1时，完全转化为CaCO3

B．Fe与稀硝酸反应，当n(Fe)：n(HNO3)=1：1时，铁元素在溶液中主要以Fe2+形式存在

C．AlCl3 溶液与烧碱溶液反应，当体积比为1：4时，铝元素恰好以形式存在

D．CO2通入石灰水中，当n(CO2)：n[Ca(OH)2]=2：3时，能得到澄清溶液

10．下列实验过程中产生沉淀的物质的量(Y)与加入试剂的物质的量(X)之间的关系正确的是(　　)

A．甲向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量且边滴边振荡

B．乙向NaAlO2溶液中滴加稀盐酸至过量且边滴边振荡

C．丙向NH4Al(SO4)2溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量

D．丁向NaOH、Ba(OH)2、NaAlO2的混合溶液中逐渐通入CO2至过量

11．在硫酸铁溶液中，加入ag铜完全溶解后再加入bg铁，充分反应后得到cg残余固体，且a＞c，则下列说法中正确的是（  ）

A．残余固体可能为铁和铜的混合物

B．最后得到的溶液可能含有Fe3＋

C．残余固体是铁，溶液中一定不含Cu2＋

D．残余固体全部是铜

12．向100mL Fe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液中逐渐加入铁粉，充分反应后溶液中固体剩余物的质量与加入铁粉的质量如图所示。忽略溶液体积的变化，下列说法正确的是(      )

A．a点时溶液中阳离子仅为Cu2+和Fe2+

B．b点时溶液中发生的反应为：Fe＋Cu2+=Cu＋Fe2+

C．c点时加入的铁粉与Cu2+反应

D．原溶液中Fe2(SO4)3和CuSO4的物质的量浓度之比为1∶1

13．向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入100mL 1mol/L 的盐酸，恰好使混合物完全反应，放出 11.2mL（标准状况）气体，所得溶液加入 KSCN 溶液不变红色。用足量的CO 在高温下还原相同质量的此混合物，所得铁的质量为（  ）

A．2.8g B．11.2g C．5.6g D．无法计算

14．把3.9 g Mg、Al组成的混合物与足量盐酸反应，产生标准状况下的氢气4.48 L。下列推断中不正确的是（    ）

A．参加反应的Mg为2.4g B．参加反应的HCl为0.4 mol

C．Mg、Al在反应中共失去0.4 mol电子 D．若与足量的氢氧化钠溶液反应能产生0.15 mol H2

15．以下物质之间的每步转化中，都能通过一步实现的是（  ）

① Fe→FeCl2→Fe(OH)2→Fe(OH)3

② Na→Na2O→Na2CO3→NaHCO3→NaOH

③ Mg→MgCl2→Mg(OH)2

④ Al→Al2O3→Al(OH)3

⑤ Al→NaAlO2→Na2CO3

A．②③④ B．①③④⑤ C．①②③⑤ D．①②③④⑤

16．在FeCl3、CuCl2、FeCl2的混合溶液中,Fe3+、Cu2+、Fe2+的物质的量之比为3∶2∶1,现加入适量铁粉,使溶液中三种离子的物质的量之比变为1∶2∶4,则参加反应的铁粉与原溶液中Fe3+的物质的量之比为(   )

A．2∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．1∶4

第Ⅱ卷（非选择题 共52分）

二、非选择题：包括第17题~第21题5个大题，共52分。

17．（12分）纳米铜是一种性能优质的超导材料，以辉铜矿(主要成分为Cu2S)为原料制备纳米铜粉的工艺流程如图所示。

资料：肼(N2H4)无色油状液体，溶于水生成水合肼N2H4·H2O(水合肼有强还原性，生成无污染物质，易挥发)

(1)①上述流程中可以加快反应速率的措施有______。

A．过滤和萃取      B．升高温度      C．增大压强       D．研磨矿石

②用FeCl3溶液浸取辉铜矿中铜元素的反应为：Cu2S+4FeCl3=2CuCl2+4FeCl2+S。浸取时，在有氧的环境下可维持Fe3+较高浓度，有关反应的离子方程式为_______。

(2)“萃取”时，两种金属离子萃取率与pH的关系如图所示。当pH>1.7时，pH越大，金属离子萃取率越低，其中Fe3+萃取率降低的原因是______。

(3)“反萃取”得到的CuSO4溶液制备纳米铜粉时，Cu2+的还原率随pH和温度的变化如下表所示：

①该反应的离子方程式为_______。

②超过70℃时Cu2+的还原率降低的原因是______。

③以辉铜矿为原料制备纳米铜粉的工艺条件选择70℃、pH=10的理由是______。

(4)“水相1”中加入适量氨水，静置，再经过滤、_____、干燥、______等操作可得到Fe2O3。

(5)假设制得纳米铜的质量为akg，则最少投入肼的物质的量是______。

18．（10分）无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含有Fe2O3＞SiO2 等杂质)制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下：

已知：

(1)氯化铝在水中形成具有净水作用的氢氧化铝胶体，其反应的离子方程式为：_________________。

(2)步骤I中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多，其作用是___________________(只要求写 出一种)。

(3)步骤I中焙烧生成三种固体单质，其中生成非金属单质的反应的化学方程式为：____________________。

(4)步骤II生成的尾气中含有Cl2，一定温度下，Cl2 用足量的NaOH溶液吸收，氧化产物只有NaClO和NaClO3，经测定溶液中ClO-和ClO物质的量浓度之比为3：1，则在Cl2被吸收过程中被还原的氯元素和被氧化的氯元素物质的量之比为_________________。

(5)结合流程及相关数据分析，步骤II冷却之后得到的氯化铝(粗品)中含有的主要杂质为_________ (填化学式)。

(6)工业生产过程中需要控制加入铝粉的量，以提高铝粉的利用率，从而降低生产成本，“废渣”的主要成分有NaCl和___________ (填化学式)。

19．（10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溶液出现血红色。

（1）物质A的化学式为___，F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的离子方程式为___，由此反应可知A有作为___的用途。

（5）M投入盐酸中的离子方程式___。

20．（10分）绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁，在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题：

（1）在试管中加入少量绿矾样品，加水溶解，滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气，溶液逐渐变红。由此可知：______________、_______________。

（2）为测定绿矾中结晶水含量，将石英玻璃管（带两端开关K1和K2）（设为装置A）称重，记为m1 g。将样品装入石英玻璃管中，再次将装置A称重，记为 m2 g。按下图连接好装置进行实验。

①仪器B的名称是____________________。

②将下列实验操作步骤正确排序___________________（填标号）；重复上述操作步骤，直至A恒重，记为m3 g。

a．点燃酒精灯，加热        b．熄灭酒精灯        c．关闭K1和K2

d．打开K1和K2，缓缓通入N2        e．称量A        f．冷却到室温

③根据实验记录，计算绿矾化学式中结晶水数目x=________________（列式表示）。若实验时按a、d次序操作，则使x__________（填“偏大”“偏小”或“无影响”）。

（3）为探究硫酸亚铁的分解产物，将（2）中已恒重的装置A接入下图所示的装置中，打开K1和K2，缓缓通入N2，加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。

①C、D中的溶液依次为_________（填标号）。C、D中有气泡冒出，并可观察到的现象分别为_______________。

a．品红        b．NaOH        c．BaCl2        d．Ba(NO3)2        e．浓H2SO4

②写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式_____________________。

21．（10分）硫酸亚铁铵是一种重要的化学试剂，某兴趣小组在课本合成方案的基础上进行了改进，流程如下：

(1)下列说法正确的是_________

A．废铁屑需用溶液除去表面的油污，通常采用抽滤除去碱液

B．实验中使用的蒸馏水均需煮沸除氧

C．在加入硫酸铵前，应该把硫酸亚铁溶液的pH值控制在强酸性范围内

D．鉴定所得晶体中含有，可以取少量样品于试管中，加水溶解，加入NaOH溶液，露置于空气中，观察现象

(2)步骤Ⅲ的具体操作：迅速取滤液置于容器中，沿器壁缓慢加入适量乙醇，使之覆盖在液面上，随着乙醇在溶液中不断扩散，硫酸亚铁铵逐渐结晶析出。该方法的优点是(写出至少两点)________。

(3)制得后，需要对晶体进行干燥，课本用干净的滤纸吸干，该兴趣小组同学经过讨论，决定用减压干燥，装置如图所示。将产品放入干燥器后，用水泵抽至盖子推不动即可。干燥结束后，启盖前，必须________，然后启盖。

(4)产品中铁含量的测定可以用酸性高锰酸钾滴定的方法。高锰酸钾标准溶液可用性质稳定，摩尔质量较大的基准物质草酸钠进行标定，写出酸性条件下草酸钠溶液与高锰酸钾反应的离子方程式________。

实验步骤如下：

步骤一：先粗略配制浓度约为的高锰酸钾溶液250mL；

步骤二：称取草酸钠固体mg放入锥形瓶中，加入适量水溶解并加硫酸酸化，加热到，立即用滴定，从而标定浓度为；

步骤三：称取样品2.031g，放入锥形瓶并用适量水溶解；

步骤四：用标准溶液滴定步骤三所配样品溶液，达到终点时消耗标准液45.00mL。

①步骤一中至少需要用到的最方便的玻璃仪器有烧杯、________、玻璃棒。

②实验过程中需要进行多次滴定，在滴定步骤前要进行一系列操作，请选择合适的编号，按正确的顺序排列________。

a. 向酸式滴定管中装入操作液至“0”刻度以上；

b. 用蒸馏水洗涤滴定管；

c. 将滴定管内装满水，直立于滴定管夹上约2min；

d. 用操作溶液润洗滴定管；

e. 将活塞旋转180°后，再次观察；

f. 将滴定管直立于滴定管夹上，静置1分钟左右，读数；

g. 右手拿住滴定管使其倾斜30°，左手迅速打开活塞。