人教版高中化学必修第一册第三章铁金属材料测评含答案

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第三章测评
(时间:75分钟　满分:100分)
一、选择题:本题包括10小题,每小题3分,共30分。每小题只有一个选项最符合题意。
1.(2022北京东城区高一期末)下列所用材料不属于合金的是(　C　)
物品


选项
A.出土文物青铜器
B.不锈钢手术器械
物品


选项
C.青花瓷将军罐
D.火箭外壳镁铝合金
解析青铜是铜锡合金,不锈钢是合金钢。青花瓷的材质是陶瓷,不是合金材料。
2.(2022浙江湖州高一期末)化学与生活息息相关,下列说法不正确的是(　A　)
A.铝制餐具适宜长时间存放酸性或碱性食物
B.氯气是重要的化工原料,可大量用于制造盐酸、农药、染料和药品等
C.氧化铁常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料
D.新型合金可广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域
解析铝和氧化铝都能与酸、碱溶液反应,故铝制餐具不能长时间存放酸性或碱性食物。
3.(2022北京西城区高一期末)下列变化不能通过一步反应实现的是(　D　)
A.Na2CO3NaOH
B.CuCuCl2
C.FeFe3O4
D.Fe2O3Fe(OH)3
解析Na2CO3与Ca(OH)2或Ba(OH)2溶液反应生成NaOH,A正确;Cu与Cl2点燃反应生成CuCl2,B正确;Fe与O2点燃反应生成Fe3O4,C正确;Fe2O3→Fe(OH)3,不能一步转化,要先加酸(H+)转化为Fe3+,再加碱(OH-)生成Fe(OH)3沉淀,D错误。
4.(2022天津和平区高一期末)下列说法正确的是(　C　)
A.铝是地壳中含量最多的元素
B.常温下,铝不与氧气反应
C.在AlCl3溶液中加入过量的氨水可制得Al(OH)3沉淀
D.氧化铝与水反应可制得氢氧化铝
解析铝是地壳中含量最多的金属元素,A错误;常温下,铝能与氧气反应生成氧化铝,B错误;AlCl3和过量氨水反应生成氢氧化铝沉淀和氯化铵,C正确;氧化铝与水不反应,D错误。
5.(2022四川达州高一期末)下列离子方程式书写错误的是(　D　)
A.铁红与盐酸反应:Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O
B.铜与FeCl3溶液:2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+
C.Al2O3与NaOH溶液:Al2O3+2OH-2AlO2-+H2O
D.Na与CuSO4溶液:2Na+Cu2+2Na++Cu
解析钠为活泼金属,钠与CuSO4溶液反应,钠先和水反应:2Na+2H2O2NaOH+H2↑,生成的NaOH和CuSO4反应:2NaOH+CuSO4Cu(OH)2↓+Na2SO4,总的离子方程式为Cu2++2Na+2H2OCu(OH)2↓+2Na++H2↑,D错误。
6.(2022辽宁辽阳高一期末)铁及其化合物是中学化学中重要的物质。下列有关铁及其化合物说法正确的是(　A　)
A.被腐蚀的铁制品属于可回收垃圾
B.不能通过物理方法将铁粉和铝粉分离
C.铁锈的主要成分是Fe(OH)3
D.指南针中因含有FeO而可以指定方位
解析金属可以回收再利用,因此被腐蚀的铁制品属于可回收垃圾,A正确;铁能被磁铁吸引,因此可以通过物理方法将铁粉和铝粉分离,B错误;铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O,C错误;指南针中因含有Fe3O4而具有磁性,可以指定方位,D错误。
7.(2022吉林长春外国语学校高一期末)下列除杂方案错误的是(　C　)
选项
被提纯
的物质
杂质
除杂试剂
除杂
方法
A
Mg(s)
Al(s)
足量NaOH溶液
过滤
B
FeCl2
FeCl3
足量铁粉
过滤
C
Cl2
HCl
NaOH溶液
洗气
D
Na2CO3(s)
NaHCO3(s)
—
灼烧
解析Al与NaOH溶液反应生成NaAlO2而溶解,Mg则不能,过滤可除去杂质,A正确;加入足量铁粉,FeCl3与Fe反应生成FeCl2,过滤即可,B正确;Cl2、HCl均与NaOH溶液反应,应选饱和NaCl溶液作除杂试剂,C错误;NaHCO3(s)受热分解转化为Na2CO3(s),从而除去杂质,D正确。
8.(2022江西南昌高一期末)水是一种重要的资源,图中和水相连的物质都能和水反应,下列说法正确的是(　C　)

A.①反应,1 mol Na与足量水反应,放出11.2 L氢气
B.②反应,1 mol Cl2与足量水反应的离子方程式为Cl2+H2O2H++ClO-+Cl-
C.③反应,生成Fe3O4和H2
D.④反应,水为还原剂
解析1 mol Na与足量水反应生成0.5 mol H2,在标准状况下的体积为11.2 L,题目未指明气体所处的温度和压强,A错误;Cl2与水发生反应的离子方程式为Cl2+H2OH++Cl-+HClO,B错误;铁与水蒸气在高温下反应生成Fe3O4和H2,C正确;反应④中C与水蒸气在高温下生成CO和H2,H2O作氧化剂被还原,D错误。
9.(2022安徽淮南高一期末)通过对实验现象的观察、分析推理得出正确的结论是化学学习的方法之一。对下列实验事实的解释正确的是(　B　)

选项
操作、现象
解释
A
向KI-淀粉溶液中加入FeCl3溶液,溶液变蓝
Fe3+能与淀粉发生显色反应
B
向盛有2 mL 黄色氯化铁溶液的试管中滴加浓的维生素C溶液,溶液由黄色变为浅绿色
说明维生素C具有还原性
C
向盐酸中加入少量铁粉,有气泡产生
说明Fe被氧化为Fe3+
D
把生铁放置于潮湿的空气中,铁表面有一层红棕色的斑点
铁在潮湿的空气中易生成Fe(OH)3

解析KI被FeCl3氧化生成I2,淀粉遇I2显蓝色,A错误;FeCl3溶液中滴加浓的维生素C溶液,溶液由黄色变为浅绿色,说明Fe3+被维生素C还原为Fe2+,维生素C作还原剂,体现还原性,B正确;铁粉与盐酸反应生成FeCl2和H2,C错误;铁在潮湿的空气中生成铁锈,其主要成分是Fe2O3·xH2O,D错误。
10.(2022浙江嘉兴高一期末)X溶液中可能含有下列离子中的若干种:Cl-、CO32-、Na+、K+、Fe2+、Fe3+、Mg2+。现对X溶液进行如图所示的实验,其现象和结果如下:

下列说法不正确的是(　C　)
A.X溶液中一定含有Fe2+、Cl-
B.取溶液B进行焰色试验,若能看到黄色火焰,则X溶液中有Na+
C.取溶液B进行焰色试验,若透过蓝色钴玻璃能看到紫色火焰,则X溶液中有K+
D.白色沉淀A在空气中变红褐色的反应的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
解析X溶液中加入KOH溶液,产生白色沉淀A,在空气中变为红褐色沉淀,则X溶液中含有Fe2+,不含Fe3+;由于Fe2+与CO32-反应生成FeCO3沉淀,则X溶液中不含CO32-;溶液A中加入足量稀硝酸、AgNO3溶液,产生白色沉淀B,则X溶液中含有Cl-。综上推知,X溶液中一定有Fe2+、Cl-,A正确。取溶液B进行焰色试验,看到黄色火焰,则X溶液中含有Na+,B正确。X溶液中加入KOH溶液得到溶液A时引入了K+,不能判断X溶液中是否含K+,C错误。白色沉淀A是Fe(OH)2,在空气中被氧化变为红褐色的Fe(OH)3的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,D正确。

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目要求,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
11.(2022湖南永州高一期末)向含Fe2(SO4)3、CuSO4溶液中加入铁粉后生成固液混合物,关于该混合物组成分析正确的是(　AD　)
A.固体中若有Fe则必有Cu
B.固体中若无Fe则必无Cu
C.溶液中若有Fe2+则必有Cu2+
D.溶液中若无Cu2+则必无Fe3+
解析向含Fe2(SO4)3、CuSO4溶液中加入铁粉后,首先发生反应:Fe2(SO4)3+Fe3FeSO4,然后发生反应:CuSO4+FeFeSO4+Cu。向含Fe2(SO4)3、CuSO4溶液中加入铁粉后,若生成物是固液混合物,则固体中一定含有Cu,可能含有Fe。因此若所得固体中含有Fe,则必定有Cu,A正确;反应后只要有固体存在,则一定含有Cu,但不一定含有Fe,因此不能根据固体中无Fe就判断必无Cu,B错误;向含Fe2(SO4)3、CuSO4溶液中加入铁粉,若加入的Fe粉过量或恰好与两种物质发生反应,则溶液中就只含有Fe2+,而不含Cu2+,C错误;反应后的溶液中若无Cu2+,说明Cu2+反应完全,由于Fe3+优先与Fe发生反应,必然是Fe3+反应完成,因此溶液中若无Cu2+,则必无Fe3+,D正确。
12.(2022湖北黄冈高一期末)电子工业常用FeCl3溶液腐蚀绝缘板上的铜箔,制造印刷电路板。从腐蚀废液(主要含FeCl3、FeCl2、CuCl2)中回收铜,并重新获得FeCl3溶液。废液处理流程如下:

已知酸性KMnO4溶液具有强氧化性。下列说法错误的是(　CD　)
A.反应1和反应2都发生了氧化还原反应
B.操作1用到的主要玻璃仪器有漏斗、烧杯和玻璃棒
C.滤渣a的主要成分是Cu和Fe,物质X可以选用酸性KMnO4溶液
D.向FeCl3饱和溶液中滴加NaOH溶液振荡得到Fe(OH)3胶体
解析腐蚀废液主要含FeCl3、FeCl2、CuCl2,加入过量铁粉,FeCl3与Fe反应生成FeCl2,CuCl2与Fe反应生成FeCl2和Cu,反应2中X应为Cl2、H2O2等氧化剂,则反应1和2中都发生氧化还原反应,A正确;操作1是过滤,主要玻璃仪器有漏斗、烧杯和玻璃棒,B正确;物质X若为酸性KMnO4溶液,则FeCl3溶液混入杂质,C错误;向FeCl3饱和溶液中滴加NaOH溶液,生成Fe(OH)3沉淀,D错误。
13.(2022广东梅州高一期末)易拉罐的主要成分为铝合金,其中以铝铁合金和铝镁合金最为常见。为确定铝合金中金属的成分,现取几小块易拉罐碎片进行下列实验,其中实验方案、现象与结论均正确的是(　D　)
选项
实验方案
现象与结论
A
加入盐酸
产生无色气体,含铝、铁、镁三种金属
B
加入NaOH溶液
有无色气体产生,含有镁、铝两种金属
C
用盐酸溶解并放置一会儿后,向所得溶液中再加入少量NaOH溶液
产生白色沉淀,一定只含有镁
D
用盐酸溶解并放置一会儿后,加入KSCN溶液
溶液呈红色,含有铁

解析加入盐酸,产生无色气体,该气体是H2,说明铝、镁、铁三种金属中至少有1种,A错误;加入NaOH溶液,有无色气体产生,该气体是H2,则含有铝,B错误;用盐酸溶解并放置一会儿后,向所得溶液中加入少量NaOH溶液,Mg2+、Al3+均可生成白色氢氧化物沉淀,故至少含铝、镁中的一种,C错误;用盐酸溶解后放置一会儿,加入KSCN溶液,溶液呈红色,说明该溶液中含Fe3+,从而推知易拉罐中含铁,D正确。
14.(2022广西钦州高一期末)将10 g由Mg、Zn、Fe组成的混合物与40 mL稀硫酸恰好完全反应,产生的氢气在标准状况下为5.6 L,则三种金属的物质的量之和为(　B　)
A.0.5 mol B.0.25 mol
C.0.1 mol D.0.125 mol
解析Mg、Zn、Fe均能与硫酸反应生成盐和氢气,根据反应规律可知,反应产生1 mol氢气,均消耗金属1 mol,现题给氢气在标准状况下体积为5.6 L,物质的量为5.6 L22.4 L·mol-1=0.25 mol,则三种金属的物质的量之和为0.25 mol。
15.(2022浙江温州高一期末)工厂的工业废水中含有大量的FeSO4和较多的Cu2+。某兴趣小组模拟工业从该废水中回收金属铜,并制备Fe(OH)SO4,流程如下:

下列说法不正确的是(　D　)
A.操作1和操作2均为过滤
B.甲为铁粉,乙为稀硫酸
C.往溶液1与溶液2的混合溶液中加入NaNO2反应生成NO,欲制备1.5 mol Fe(OH)SO4,理论上至少需要1.5 mol NaNO2
D.取少量产品Fe(OH)SO4溶于盐酸,滴入酸性KMnO4溶液,若紫红色褪去,则产品中含Fe2+
解析由题图可知,操作1和操作2均分离得到固体和溶液,故均为过滤操作,A正确;从废水中回收金属铜并制备Fe(OH)SO4,先加入足量铁粉,将Cu2+置换出Cu,固体1是Cu和Fe的混合物,再加入稀硫酸溶解Fe生成FeSO4,B正确;溶液1与溶液2是FeSO4溶液,制备1.5 mol Fe(OH)SO4,FeSO4失去1.5 mol电子,加入NaNO2反应生成NO,据得失电子守恒可得,需要1.5 mol NaNO2,C正确;取少量产品Fe(OH)SO4溶于盐酸,溶解液中含有Cl-,滴入酸性KMnO4溶液,Cl-可将MnO4-还原为Mn2+,紫红色褪去,故不能判断是否含有Fe2+,D错误。
三、非选择题:本题包括5小题,共50分。
16.(10分)(2022山西太原高一期末)化合价和物质类别是整理元素及化合物知识的两个要素,铁元素的“价—类”二维图如下。

(1)转化①的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)为实现转化②,可由Fe与　　　　反应,其中的还原剂是　　　　。 
(3)转化③的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,反应现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案(1)Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O
(2)Cl2　Fe　(3)4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3　白色絮状沉淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色
17.(10分)(2022辽宁凌源高一期末)已知A、B、C、D、E、F、G为中学化学中常见的化合物,其中A是淡黄色固体,B是无色液体,G为红褐色固体。常温下甲、乙、丙为单质气体,丙呈黄绿色;丁、戊为常见金属单质,其中戊是当前用量最大的金属。它们之间的转化关系如图所示(有的反应部分产物已经略去)。[提示:AlO2-+H++H2OAl(OH)3↓]

回答下列问题:
(1)写出“白色沉淀”的化学式:　 　　　　　　　　　　　　　。 
(2)写出反应②的离子方程式: 　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)反应①~⑥中,不属于氧化还原反应的是　　　　(填序号)。 
(4)检验F中阳离子常用的试剂是(若需要多种试剂,请按使用的先后顺序填写):　 　　　　　　　　　　　　　。 
(5)向Fe2(SO4)3溶液中通入SO2气体,得到浅绿色溶液,写出反应的离子方程式: 　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(6)“绿色”高效净水剂Na2FeO4可用Fe(OH)3与NaClO、NaOH溶液反应制得,每制取166 g Na2FeO4,消耗NaClO　　　　　　mol。 
答案(1)Al(OH)3
(2)2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H2↑
(3)⑤⑥　(4)KSCN溶液、氯水(合理物质皆可,酸性高锰酸钾溶液不可)
(5)2Fe3++SO2+2H2O2Fe2++SO42-+4H+
(6)1.5
解析A是淡黄色固体,B是无色液体,二者反应生成C和单质气体甲,则A是Na2O2,B是H2O,C是NaOH,甲是O2。丙为黄绿色气体,则丙是Cl2。丁、戊是常见金属单质,戊是当前用量最大的金属,丁能与C(NaOH)反应,则戊是Fe,丁是Al。G为红褐色固体,则G为Fe(OH)3。结合图中物质之间转化关系及提示推知,D是NaAlO2,乙是H2,E是HCl,F是FeCl2。(4)F是FeCl2,检验Fe2+时,要先滴加KSCN溶液,溶液不变色,再滴加氯水(或H2O2溶液)等,溶液变成红色。(5)Fe2(SO4)3溶液中通入SO2,得到浅绿色溶液,说明Fe3+被SO2还原为Fe2+,SO2则被氧化为H2SO4,离子方程式为2Fe3++SO2+2H2O2Fe2++SO42-+4H+。(6)制取Na2FeO4时,Fe元素由+3价升高到+6价,ClO-被还原为Cl-,Cl元素由+1价降低到-1价。166 g Na2FeO4为1 mol,据得失电子守恒可得:1 mol×(6-3)=n(NaClO)×[1-(-1)],解得n(NaClO)=1.5 mol。
18.(10分)(2022辽宁葫芦岛高一期末)某废料铁泥主要成分为Fe2O3、FeO和Fe,其他杂质不与硫酸反应。现取w g废料铁泥提取Fe2O3,设计实验流程如下:

(1)写出步骤(Ⅰ)中铁单质参与的有关反应的离子方程式:　 　　　　　　　　　　　　　, 
分离溶液A和沉淀C的操作名称是　　　　。 
(2)检验溶液A中含有Fe2+应选用的试剂是　　(填字母)。 
A.铁粉 B.FeCl3溶液
C.酸性KMnO4溶液 D.KSCN溶液
(3)步骤(Ⅱ)中加入H2O2溶液,H2O2在反应中作　　　　　　(填“氧化剂”或“还原剂”)。 
(4)步骤(Ⅳ)中生成的Fe2O3固体的颜色是　　　　　　。 
(5)若最终获得n g Fe2O3,则铁泥中铁元素的质量分数为　　　　　　。 
答案(1)Fe+2H+H2↑+Fe2+、Fe+2Fe3+3Fe2+　过滤
(2)C
(3)氧化剂
(4)红棕色
(5)7n10w×100%
解析(5)废料铁泥主要成分为Fe2O3、FeO和Fe,最终获得n g Fe2O3,则含有Fe元素的质量为m(Fe)=112160×n g=0.7n g,故铁泥中铁元素的质量分数为0.7ngwg×100%=7n10w×100%。
19.(10分)(2022安徽师大附中高一期末)利用下图可以从不同角度研究含铁物质的性质及其转化关系。回答下列问题:

(1)Na2FeO4是一种新型饮用水消毒剂。工业上常用NaClO、Fe(NO3)3、NaOH制备:3ClO-+2Fe3++10OH-2FeO42-+3Cl-+5H2O,设NA代表阿伏加德罗常数的值,当反应转移电子的数目是0.3 NA时,所消耗氧化剂的物质的量为　　　　　　　　。 
(2)打印机使用的墨粉中含有Fe3O4,下列关于Fe3O4的说法正确的是　　(填字母)。 
a.有磁性,是FeO与Fe2O3的混合物
b.属于两性氧化物,与酸、碱都能反应
c.FeO在空气里受热能迅速生成Fe3O4
d.Fe与水蒸气在高温下反应能生成Fe3O4
(3)维生素C易溶于水,可将Fe3+转化为Fe2+被人体吸收。为检验转化产物Fe2+,设计如下实验:取适量Fe2(SO4)3溶液置于试管中,加入过量维生素C片振荡溶解后,滴加酸性高锰酸钾溶液,紫色褪去。该设计能否检验Fe2+并说明理由:　。 
(4)FeCl2溶液在空气中易变质,利用部分变质的FeCl2溶液制备Fe2O3。
部分变质的FeCl2溶液　　　　　　　　Fe2O3
①请在括号内填写所需试剂或条件,在方框内填写含铁物质的化学式。
②若100 mL该溶液最终制得1.6 g Fe2O3,不考虑过程损失,变质前FeCl2溶液的浓度为　　　　　　　　　　　　　　。 
答案(1)0.15 mol
(2)cd
(3)不能,过量维生素C会使酸性高锰酸钾溶液褪色,无法说明一定有Fe2+生成
(4)①FeCl3　NaOH　Fe(OH)3　加热　
②0.2 mol·L-1
解析(1)ClO-是氧化剂,1 mol ClO-得到2 mol 电子,则反应转移电子数为0.3 NA时,消耗ClO-的物质的量为0.15 mol。
(2)Fe3O4具有磁性,铁元素显+2价、+3价,但不是混合物,a错误;Fe3O4不是两性氧化物,不能与碱反应,b错误;FeO不稳定,在空气中受热被氧化为Fe3O4,c正确;高温下,铁与水蒸气反应生成Fe3O4和H2,d正确。
(3)维生素C可将Fe3+转化为Fe2+,说明维生素C具有还原性。若加入过量维生素C,再利用酸性KMnO4溶液检验Fe2+,维生素C可将MnO4-还原为Mn2+而使溶液褪色,故不能检验Fe2+。
(4)①部分变质的FeCl2溶液中加入H2O2、HCl,被氧化生成FeCl3,再加入NaOH溶液等碱液生成Fe(OH)3,过滤、洗涤后灼烧固体,Fe(OH)3分解生成Fe2O3。
②最终得到1.6 g Fe2O3,则有n(Fe2O3)=1.6 g160 g·mol-1=0.01 mol,据Fe元素守恒可知未变质前FeCl2为0.01 mol×2=0.02 mol,故有c(FeCl2)=0.02mol0.1 L=0.2 mol·L-1。
20.(10分)(2022广西玉林高一期末)某学习小组用如下实验装置测定某生铁(铁碳合金)样品中的碳元素含量及浓硫酸的还原产物。

已知:SO2具有漂白性,能使品红等有色物质褪色。但是,用SO2漂白过的有色物质,在一定条件下会恢复原来的颜色。
(1)仪器A的名称是　　　　　　　　。 
(2)装置B中品红溶液的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;装置C中酸性高锰酸钾溶液的作用是　　　　　　　　　　　。 
(3)取生铁样品15 g,与足量浓硫酸完全反应后无固体剩余。假设产生的CO2全部进入装置E中,称得装置E增重2.2 g,则该生铁样品中的碳元素含量为　　　　;甲同学认为装置F多余,若撤去装置F,则测得样品中的碳元素含量　　　　(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。 
答案(1)分液漏斗
(2)检验浓硫酸的还原产物是SO2　除去SO2气体
(3)4%　偏高
解析(2)二氧化硫能使品红溶液褪色;SO2中S元素为+4价,处于中间价态,既有氧化性又有还原性,二氧化硫能与高锰酸钾反应,用酸性高锰酸钾溶液可以除去二氧化硫。
(3)二氧化碳都是由碳与浓硫酸反应得到的,根据碳守恒,生铁样品中含碳0.05 mol,则生铁样品中的碳元素含量为4%;若撤去装置F,装置E中会吸收部分空气中的CO2,导致测得生铁样品中碳元素含量偏高。