高中化学第3章铁金属材料单元检测含解析新人教版必修第一册

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第三章　学业质量标准检测相对原子质量　H：1　O：16　Al：27　S：16　Cl：35.5　Fe：56　Cu：64(90分钟，100分)一、选择题(每小题2分，共20分，每小题只有一个选项符合题意)1．下列成语或谚语中蕴含着一定的化学知识或原理，下列有关说法错误的是(　D　)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＋CaCO3===Ca(HCO3)2(以大理石为例)C．恨铁不成钢——钢的性能远优于铁D．真金不怕火炼——单质金的熔点很高解析：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也很难发生反应，D项错误。2．(2021·广东，1)今年五一假期，人文考古游持续成为热点。很多珍贵文物都记载着中华文明的灿烂成就，具有深邃的文化寓意和极高的学术价值。下列国宝级文物主要由合金材料制成的是(　A　)选项ABCD文物名称铸客大铜鼎河姆渡出土陶灶兽首玛瑙杯角形玉杯解析：铜鼎的主要成分是铜、锡和铅，属于合金材料，A项正确；土陶灶的主要成是硅酸盐，B项错误；玛瑙的主要成分为SiO2，SiO2不是合金材料，C项错误；玉杯的主要成分是SiO2、Al2O3、Na2O，不是合金材料，D项错误。3．将已完全覆盖氧化膜的铝条，插入下列溶液中，不会发生反应的是(　C　)A．稀硫酸　　　　 B．稀盐酸C．硝酸铜　　　　 D．氢氧化钠解析：铝条表面的氧化膜(Al2O3)与硝酸铜溶液不反应，故选C。4．下列各组反应，最终一定能得到白色沉淀的是(　D　)A．向CaCl2溶液中通入CO2B．向FeCl3溶液中加入NaOH溶液C．向FeCl2溶液中加入过量NaOH溶液D．向MgSO4溶液中加入足量NaOH溶液解析：向CaCl2溶液中通入CO2不反应，A错误；向FeCl3溶液中加入NaOH溶液产生红褐色沉淀，B错误；向FeCl2溶液中加入过量NaOH溶液先产生白色沉淀，然后迅速转化为灰绿色，最终变为红褐色，C错误；向MgSO4溶液中加入足量NaOH溶液产生氢氧化镁沉淀，D正确。5．类比法是研究物质性质的常用方法之一，可预测许多物质的性质。但类比是相对的，不能违背客观事实。下列有关类比推测的说法正确的是(　B　)A．已知Fe与S能直接化合生成FeS，推测Cu和S可直接化合生成CuSB．已知Fe与CuSO4溶液反应，推测Fe与AgNO3溶液也能反应C．已知Cu与Cl2能直接化合生成CuCl2，推测Fe与Cl2可直接化合生成FeCl2D．已知Al能与O2生成致密氧化膜保护金属，推测Fe也与O2生成氧化膜保护金属解析：Cu与S反应生成Cu2S；Fe与Cl2化合生成FeCl3；Fe在潮湿空气中生成Fe2O3，比较疏松，不能保护内部金属。6．钢笔的笔头通常由合金钢制成，其笔头尖端是用机器轧出的便于书写的圆珠体。为了改变笔头的耐磨性能，在笔头尖端点上铱金粒，为区别于钢笔，而叫作铱金笔，铱金笔是笔头用黄金的合金制成、笔尖用铱的合金制成的高级自来水笔。下列说法错误的是(　C　)A．钢笔的笔头不易被氧化，耐腐蚀性能好B．铱金笔的耐磨性能比钢笔好C．钢笔的笔头只含有碳和铁两种元素D．铱金笔书写时弹性好，是一种理想的硬笔解析：钢笔的笔头通常由合金钢制成，合金钢中除含有铁、碳外，还含有铬、锰等元素，C项错误。7．设NA为阿伏加德罗常数值。下列有关叙述正确的是(　C　)A．5.6 g Fe在氧气中燃烧，完全反应时转移电子数为0.3NAB．标准状况下，22.4 L氦气与22.4 L氯气所含原子数均为2NAC．32 g Cu与S完全反应转移的电子数为0.5NAD．在反应2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑中生成1 mol H2转移的电子数为3NA解析：5.6 g Fe的物质的量为0.1 mol，在氧气中燃烧，生成Fe3O4，完全反应时转移电子数为NA，故A错误；标准状况下，22.4 L氦气与22.4 L氯气均为1 mol，1 mol He含有NA个原子，1 mol Cl2含有2NA个原子，故B错误；32 g Cu是0.5 mol，由于S的氧化性弱，只能将Cu氧化成＋1价，所以Cu～Cu2S～e－，转移0.5 mol e－，即转移的电子数为0.5NA，故C正确；D项反应中，生成1 mol H2转移的电子数为2NA，故D错误。8．在复杂体系中，确定化学反应先后顺序有利于解决问题。已知氧化性Fe3＋>Cu2＋>Fe2＋。若在氯化铁溶液蚀刻铜印刷电路板后所得的溶液里加入过量锌片。下列说法正确的是(　B　)A．Fe3＋首先反应，转化为FeB．反应开始时c(Fe2＋)增大，然后又减小C．Fe2＋首先反应，转化为FeD．存在反应Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu解析：氧化性Fe3＋>Cu2＋>Fe2＋，加入过量锌片，Fe3＋先被还原，但只能生成Fe2＋，选项A错误；反应开始时锌将Fe3＋还原产生Fe2＋，c(Fe2＋)增大，后Fe2＋也被锌还原时，c(Fe2＋)又减小，选项B正确；氧化性Fe3＋>Cu2＋>Fe2＋，Fe2＋最后被还原，选项C错误；反应过程中锌的还原性最强，直接将铜还原，而不存在反应Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，选项D错误。9．有关铁的氧化物的说法中，不正确的是(　D　)A．赤铁矿主要成分是Fe2O3，Fe2O3是红棕色的，常用作红色油漆和涂料B．Fe3O4是黑色晶体，其中的铁显＋2价，的铁显＋3价C．FeO、Fe2O3、Fe3O4都不溶于水，但都能和盐酸反应生成相应的盐D．FeO不稳定，在空气中加热迅速被氧化成Fe2O3解析：FeO不稳定，在空气里受热迅速被氧化成Fe3O4。10．(2020·太原高一检测)医疗上颇为流行的“理疗特效热”，就是利用铁缓慢氧化放出均匀、稳定的热，使患处保持温热状态。若56 g铁粉完全氧化成氧化铁，则需要消耗氧气的质量为(　A　)A．24 g　　　　 B．32 gC．21 g　　　　 D．16 g解析：56 g铁的物质的量为1 mol，由4Fe＋3O2===2Fe2O3可知，1 mol铁生成0.5 mol氧化铁，消耗0.75 mol氧气，其质量为24 g。二、选择题(每小题4分，共20分，每小题有1个或2个选项符合题意)11．某兴趣小组进行某补血剂中铁元素含量的测定实验流程如下：下列说法不正确的是(　AB　)A．步骤①研磨时需要在烧杯中进行B．步骤②加入氨水的作用是将Fe2＋完全沉淀C．步骤③多步操作为过滤、洗涤、灼烧至恒重、冷却称重D．每片补血剂中铁元素的质量为0.07w g解析：步骤①是将补血剂磨成细粉，便于溶解，研磨时需要在研钵中进行，A错误；步骤②中加入过氧化氢是将Fe2＋氧化为Fe3＋，然后用过量氨水将Fe3＋完全沉淀为红褐色氢氧化铁，B错误；步骤③是将氢氧化铁沉淀转化为氧化铁，通过测定氧化铁的质量，计算补血剂中铁元素的含量，所以操作为过滤、洗涤、灼烧至恒重、冷却、称重，C正确；w g氧化铁中铁元素的质量即为10片补血剂中铁的质量，所以每片补血剂含铁元素的质量为＝0.07w g，D正确。12．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(　B　)A．稀H2SO4溶液　　　　 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，故不选A；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，故选B；C项，铁与硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁和铜，故不选C；D项与铁不反应。13．下列各组物质中，X是主体物质，Y是少量杂质，Z是为除去杂质所要加入的试剂，其中所加试剂正确的一组是(　AC　)选项ABCDXFeCl3溶液FeCl3溶液FeNa2SO4溶液YFeCl2CuCl2AlNa2CO2ZCl2FeNaOH溶液BaCl2溶液解析：Cl2能把FeCl2氧化成为FeCl3，A项正确；Fe把FeCl3还原成FeCl2，B项错误；Al被NaOH溶液溶解，而Fe不反应，C项正确；D项中应加适量稀硫酸而不是BaCl2溶液，错误。14．下列物质中既能与稀H2SO4反应，又能与NaOH溶液反应的是(　B　)①NaHCO3　②Al2O3　③Al　④Na2CO3　⑤NaHSO4A．②③④　　　　 B．①②③C．①③④　　　　 D．全部解析：Na2CO3与稀H2SO4反应生成硫酸钠、水和二氧化碳，与NaOH溶液不反应，故④错误；NaHSO4与硫酸不反应，与氢氧化钠溶液反应生成硫酸钠和水，故⑤错误。15．金属钛有“未来金属”之称，具有低密度、高硬度等性能，化学性质稳定。钛的化合价主要有＋4价和＋3价，其中＋3价钛极易被氧化。下列有关说法正确的是(　BD　)A．金属钛就是钛合金B．Ti2O3化学性质不稳定C．FeTiO3(钛酸亚铁)中钛的化合价为＋3价D．钛及其合金可广泛应用于航空领域解析：钛是单质，而合金是混合物，所以两者不同，故A错误；＋3价钛极易被氧化，所以Ti2O3的化学性质不稳定，故B正确；根据化合价代数和为零，FeTiO3(钛酸亚铁)中铁为＋2价，所以钛的化合价为＋4价，故C错误；钛及其合金具有密度小、强度高、耐酸、碱腐蚀等优良性能，被广泛用于航天领域，故D正确。三、非选择题(本题包含5个小题，共60分)16．(10分)(2021·成都高一检测)金属具有良好的导电、导热及延展性等，因此广泛应用于制造各种材料。请回答下列问题：(1)下列关于自行车金属部件的防腐措施不正确的是__D__(填标号)。A．为车架、挡泥板、车后座、车座弹簧烤上一层漆B．为链条涂上机油，为轴承涂上凡士林C．对车把、车圈、车辐条进行电镀处理D．把自行车存放在阴凉、潮湿的地方(2)家庭中“钢精锅”是由铝合金做成的，它能长期使用的原因是__铝表面生成致密的氧化膜，阻止内部金属进一步氧化__。(3)某合金和铁的有关性质如下表： 熔点/℃密度/g·cm－3硬度导电性某合金2 5003.007.42.3铁1 5357.864.517又知该合金耐腐蚀、强度大。则该合金不适合用作__A__(填标号)A．导线　　　　 B．门窗框C．炉具　　　　 D．飞机外壳解析：(1)为车架、挡泥板、车后座、车座弹簧烤上一层漆，可以隔绝水和空气，能防止生锈，故A正确；为链条涂上机油，为轴承涂上凡士林，可以隔绝水和空气，能防止生锈，故B正确；对车把、车圈、车辐条进行电镀处理，可以隔绝水和空气，能防止生锈，故C正确；自行车存放在阴凉、潮湿的地方，铁与水、空气接触易生锈，故D错误。(2)铝在空气中，表面能生成致密的氧化膜，阻止内部金属进一步氧化，所以家庭中“钢精锅”能长期使用。(3)作导线是利用导电性，该合金的导电性较差，所以不适合作导线；作门窗框是利用合金的耐腐蚀、强度大、硬度大的性质；作炉具利用合金的熔点高、耐腐蚀、强度大的性质；作飞机外壳利用密度小、耐腐蚀、强度大、硬度大的性质，故选A。17．(14分)(2021·广州高一检测)一个体重50 kg的健康人，体内含铁元素约2 g，这2 g铁元素以Fe2＋和Fe3＋的形式存在。Fe2＋易被吸收，所以给贫血者补充铁时，应补充含Fe2＋的亚铁盐(如FeSO4)，服用维生素C可使食物中的Fe3＋转化成Fe2＋，有利于人体对铁的吸收。(1)人体中经常进行Fe3＋与Fe2＋的转化，在此转化过程中，Fe2＋作__还原__剂(填“氧化”或“还原”，下同)，被__氧化__。(2)“服用维生素C可使食物中的Fe3＋转化成Fe2＋”这句话说明，维生素C在这个反应中作__还原__剂(填“氧化”或“还原”，下同)，具有__还原__性。(3)补血剂的主要成分是FeSO4，请写出制备FeSO4的符合要求的化学方程式：①置换反应：__Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑__。②复分解反应：__Fe(OH)2＋H2SO4===FeSO4＋2H2O__。(4)有人在研究硫酸亚铁(FeSO4)热稳定性时，作出了两种假设：①假设它按CaCO3，受热分解的方式分解，反应的化学方程式为__FeSO4FeO＋SO3↑__。②假设它按KClO3受热分解的方式分解，已知产物为三种，且都是氧化物，其中有两种是酸性氧化物，且其中一种为SO3，则分解反应的化学方程式为__2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑(或3FeSO4Fe3O4＋SO2↑＋2SO3↑)__。解析：(1)Fe2＋转变为Fe3＋，Fe2＋的化合价升高，作还原剂，被氧化；(2)“服用维生素C可使食物中的Fe3＋转化成Fe2＋”这句话说明，维生素C把Fe3＋还原为Fe2＋具有还原性，作还原剂；(3)①生成FeSO4的置换反应可以选择金属和酸反应，Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑②复分解反应可以选择酸碱中和反应Fe(OH)2＋H2SO4===FeSO4＋2H2O；(4)①假设它按CaCO3受热分解的方式分解CaCO3===CaO＋CO2↑，故硫酸亚铁的分解方程式为FeSO4FeO＋SO3↑；②假设它按KClO3受热分解的方式分解，2KClO32KCl＋3O2↑，已知产物为三种，且都是氧化物，其中有两种是酸性氧化物，且其中一种为SO3，则方程式为2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑或3FeSO4Fe3O4＋SO2↑＋2SO3↑。18．(8分)下列物质之间有如下反应关系：已知E转化成C的现象是白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色。回答：(1)写出下列物质的化学式：A__Fe2O3__，B__FeCl3__，D__FeCl2__，甲__Cl2(或新制氯水等)__，乙__NaOH(或KOH等)__，丙__KSCN__。(2)写出E→C反应的化学方程式：__4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3__。解析：E转化成C的现象是白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，则E为Fe(OH)2，C为Fe(OH)3，A为红棕色粉末，则A为Fe2O3，B为FeCl3，D为FeCl2，乙为NaOH(或KOH等)，由D→B的转化可知，甲为氯气或新制氯水等，由红色溶液可知，丙为KSCN。19．(14分)铁是人体必需的微量元素，铁在生活中分布较广。(1)目前市售补铁营养品较多，某研究性学习小组对补铁剂中铁的含量进行了测定。提供药品：FeCl2溶液(浅绿色)、FeCl3溶液(棕黄色)、铁粉、铜粉、KSCN溶液、氯水。仪器自选。①将补铁剂中的Fe2＋转化成Fe3＋，应该选什么试剂？写出相关的离子方程式。②若将Fe3＋转化成Fe2＋，应该选什么试剂？写出相关的离子方程式。(2)某同学根据铁元素价态特点，提出这样一个观点：氯气与铁粉反应，当Cl2足量时生成FeCl3，当铁粉足量时产物是FeCl2，为验证该观点是否正确，该同学将一定质量的铁粉与Cl2恰好完全反应得到一固体物质，然后通过实验确定其成分。探究过程如下：①提出假设假设1：该固体物质是FeCl2。假设2：该固体物质是FeCl3。②设计实验方案取少量固体物质于烧杯中，加适量水溶解，得到A溶液，然后取两份A溶液分别进行实验，实验现象与结论如下表：(完成下表)实验方法实验现象结论  固体物质中有FeCl3  固体物质中不含FeCl2 答案：(1)①氯水　2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－②铁粉(或铜粉)　2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋(或2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋)(2)实验方法实验现象结论在A溶液中加KSCN溶液溶液呈红色固体物质中有FeCl3在酸性KMnO4溶液中加少量A溶液酸性KMnO4溶液颜色无明显变化固体物质中不含FeCl2解析：(1)将Fe2＋转化成Fe3＋，需用氧化剂Cl2；将Fe3＋转化成Fe2＋，加入铁粉或铜粉均可以实现。(2)Cl2与铁粉反应，产物可能是FeCl3或FeCl2，加入KSCN溶液呈红色可证明有Fe3＋，加入酸性KMnO4溶液，若溶液紫色不褪去或不变浅，证明不含Fe2＋。20．(14分)铁矿石是工业炼铁的主要原料之一，其主要成分为铁的氧化物(设杂质中不含铁元素和氧元素，且杂质不与H2SO4反应)。某研究性学习小组对某铁矿石中铁的氧化物的化学式进行探究。Ⅰ.铁矿石中含氧量的测定①按下图组装仪器，检查装置的气密性；②将10.0 g铁矿石放入硬质玻璃管中，装置B、C中的药品如图所示(夹持仪器均省略)；③从左端导气管口处不断地通入H2，________，点燃A处酒精灯；④……(1)装置C的作用为__防止空气中的水蒸气和CO2等进入B装置中，影响测定结果__。(2)将步骤③的操作补充完整：__在C装置的末端导管口收集氢气并验纯，待氢气纯净后__。(3)实验结束后的操作包括：a.冷却至室温，b.熄灭A处的酒精，c.停止通H2。正确的顺序为__bac__(填序号)。(4)实验测得反应后装置B增重2.7 g，据此可以测出铁矿石中氧的含量。有同学认为，不测定B装置的净增质量，通过测定__硬质玻璃管在反应前后的质量差__，也能达到实验目的。Ⅱ.铁矿石中含铁量的测定将上述实验结束后硬质玻璃管中的固体全部取出，用足量稀硫酸浸取后过滤。向滤液中通入足量Cl2并加热煮沸得溶液M，冷却后将溶液M稀释至250 mL。取20.00 mL M的稀溶液，用0.500 0 mol·L－1的标准KI溶液与其反应，消耗KI溶液20.00 mL。(5)向滤液中通入足量Cl2的目的是将其中的Fe2＋氧化成Fe3＋。将通入Cl2后的溶液加热煮沸的目的则是__赶走溶液中溶解的过量的Cl2__。若省去该操作，则所测铁的百分含量将__偏大__(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。(6)标准KI溶液与M稀溶液发生反应的离子方程式为__2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2__。Ⅲ.化学式的确定(7)结合Ⅰ、Ⅱ的实验数据计算该铁矿石中铁的氧化物的化学式为__Fe5O6__(请化成最简单的整数比)。解析：Ⅰ.(1)由题意可知，该装置要定量测量反应产生的水来计算该氧化物的组成，碱石灰用来吸收产物水，但空气中含有水蒸气和二氧化碳，为了消除干扰，在反应装置末端增加的装置C，用来吸收空气中的二氧化碳和水蒸气，避免其影响测定结果。(2)步骤③从左端导气管口处不断地通入H2，在C装置的末端导管口收集氢气并验纯，待氢气纯净后，点燃A处酒精灯。(3)实验结束后要先熄灭A处的酒精灯，冷却至室温，再停止通H2。故正确答案为bac。(4)根据实验原理，实验后硬质玻璃管减少的质量，即为氧化物中氧元素的质量，通过测定硬质玻璃管在反应前后的质量差，也能测出氧元素的含量。Ⅱ.(5)滤液中通入了足量的氯气，加热煮沸赶走溶液中多余的氯气。若省去该操作，多余的氯气会氧化I－，使所测铁的百分含量偏大。(6)M稀溶液含有Fe3＋，与KI发生反应的离子方程式为2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2。Ⅲ.(7)KI溶液滴定Fe3＋的离子方程式为2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2，消耗的n(I－)＝0.500 0 mol·L－1×20×10－3 L，则20 mL待测液中铁离子的物质的量为0.500 0 mol·L－1×20×10－3 L,250 mL待测液中n(Fe3＋)＝0.500 0 mol·L－1×20×10－3 L×＝0.125 mol；实验Ⅰ测得反应后装置B增重2.7g，根据反应的实质，增加的是水的质量，所以铁矿石中氧的物质的量是＝0.15 mol。n(Fe)︰n(O)＝0.125 mol︰0.15 mol＝5︰6，故化学式为Fe5O6。