化学第二节 金属材料课时训练

这是一份化学第二节 金属材料课时训练，共13页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
1.高铁、移动支付、共享单车、网购,被称为中国“新四大发明”。用于高铁和共享单车制造业的重要金属材料是( )
A.Na-K合金B.Cu-Sn合金
C.Sn-Pb合金D.Mg-Al合金
2.下列关于金属铝的描述不正确的是( )
A.有银白色金属光泽
B.具有较强的还原性
C.硬度大于硬铝
D.常温下能与空气中的氧气反应
3.实验室配制FeSO4溶液时,为了防止Fe2+被氧化,可往溶液中加入( )
A.氢气B.氯水C.稀硫酸D.铁片
4.下列叙述错误的是( )
A.氧化铝坩埚不能用于熔化烧碱
B.用铁锅炒菜比用铝锅好
C.铝的化学性质不活泼
D.Fe2O3可以制防锈油漆、红色颜料
5.欲除去铁粉中混有的铝粉,可以选用的试剂为( )
A.稀盐酸B.氢氧化钠溶液
C.浓硫酸D.FeCl3溶液
6.铁是人类应用较早,当前应用量最大的金属元素。下列有关铁及其化合物的说法正确的是( )
A.赤铁矿的主要成分是Fe3O4
B.FeCl2溶液可用来腐蚀电路板
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.Fe与KSCN反应产生红色沉淀
7.在指定条件下,下列物质或离子间的转化能实现的是( )
A.FeCl3(aq)Fe(OH)3胶体
B.FeFe2O3
C.Fe2+(aq)Fe3+(aq)
D.FeCl3(aq)Fe
8.向盛有少量FeCl3溶液的试管中加入少量铁粉,反应停止后得到试管1中的溶液,然后进行如下实验。下列分析正确的是( )
A.只加入KSCN溶液可检验试管1中是否含有Fe2+
B.试管2中无明显现象,则表明试管1中溶液不含Fe3+
C.试管3中的离子反应为Fe2++Cl2Fe3++2Cl-
D.试管3中必定有红色沉淀生成
9.向Al2(SO4)3溶液中投入一小块金属钠(如图所示),反应完全后,过滤并洗涤,将所得沉淀干燥后在空气中完全灼烧。下列说法正确的是( )
A.所得沉淀为Al
B.Al2(SO4)3溶液可以导电,故Al2(SO4)3溶液是电解质
C.可以用手代替镊子直接取用金属钠进行该实验操作
D.灼烧后所得产物既能与稀的强酸溶液反应,也能与稀的强碱溶液反应
10.元素的价类二维图是我们学习元素及其化合物相关知识的重要模型和工具,它指的是以元素的化合价为纵坐标,以物质的类别为横坐标所绘制的二维平面图像。铁元素的价类二维图如图,其中箭头表示部分物质间的转化关系,下列说法正确的是( )
A.FeO是一种黑色的氧化物,可由Fe与水蒸气在高温下反应制得
B.为实现Fe2+向Fe3+的转化,可向含Fe2+的溶液中通入新制氯水
C.工业上用CO还原Fe2O3炼铁,该反应属于置换反应
D.维生素C能将Fe3+转化为Fe2+,该过程体现维生素C的氧化性
11.电子工业常用FeCl3溶液腐蚀绝缘板上的铜箔来制造印刷电路板。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( )
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H2O2溶液
D.向FeCl3饱和溶液中滴加NaOH溶液振荡得到Fe(OH)3胶体
12.把一块铁铝合金完全溶于盐酸后,通入足量氯气,再加入过量氢氧化钠溶液,过滤,把滤渣充分灼烧,得到的固体残留物恰好跟原来合金的质量相等。则此合金中铁与铝的物质的量之比约为( )
A.1∶1B.8∶9
C.9∶8D.7∶3
13.取某食品包装袋内的脱氧剂Fe粉(部分变质)置于试管中,向其中滴加0.1 ml·L-1的稀盐酸,当滴加的稀盐酸为200 mL时,固体中含铁元素的物质恰好完全反应,生成气体112 mL(标准状况);向反应后的溶液中滴加KSCN溶液,无明显变化;又向试管中加入适量的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(剩余固体为Fe2O3),此时剩余固体的质量为( )
gB.0.8 g
gD.1.6 g
14.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,操作流程如下:
下列说法不正确的是( )
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 ml Fe(OH)SO4,理论上至少需要1.5 ml NaNO2
D.取少量产品Fe(OH)SO4溶于盐酸,滴入几滴酸性KMnO4溶液,若紫红色褪去,则产品中含Fe2+
15.磁记录材料有记录和存储信息的功能,Fe/Fe3O4复合物是一种高密度磁记录材料。实验室中可以用FeCl2溶液制备Fe/Fe3O4复合物,具体实验装置和实验操作如下:在氩气气氛中,向装有1 ml·L-1 FeCl2溶液的三颈烧瓶中逐滴加入14 ml·L-1 KOH溶液,用磁力搅拌器持续搅拌,在100 ℃时回流3小时,得到成分为Fe和Fe3O4的黑色沉淀。待三颈烧瓶中的混合物冷却后,过滤,再依次用沸水和乙醇洗涤,在40 ℃干燥后焙烧3 h,得到Fe/Fe3O4复合物产品。有关实验的叙述不正确的是( )
A.反应需在氩气气氛中进行,是为了防止Fe2+被空气中的O2氧化。同理,焙烧操作也应隔绝空气进行
B.三颈烧瓶中发生的离子反应方程式为4Fe2++8OH-Fe↓+Fe3O4↓+4H2O
C.某同学检验三颈烧瓶中反应是否进行完全的操作是:取少量反应后的溶液置于试管中,加入几滴KSCN溶液,观察溶液是否变红
D.用乙醇洗涤沉淀,既能够洗去可溶性杂质,又方便后续的干燥
二、非选择题:本题包括5小题,共55分。
16.(10分)化合物A、B、C、D均含同一种元素;E是一种重要的化工原料,常温、常压下为黄绿色气体。各物质之间的转化关系如图所示:
回答下列问题:
(1)A的化学式为 ;B的颜色为 。
(2)B→C的化学方程式为 。
(3)常用来检验D中阳离子的试剂为 (填化学式)。
(4)A+E→D的离子方程式为 。
17.(10分)某废料铁泥的主要成分为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在反应中做 (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 。
18.(11分)氢氧化亚铬是一种化学品,化学式为Cr(OH)2,是一种棕褐色沉淀。一般制备方法是先在封闭体系中利用金属锌做还原剂,将三价铬还原为二价铬,二价铬再与氢氧化钠溶液反应即可制得氢氧化亚铬。实验装置如图所示。回答下列问题:
已知:①Cr(OH)2的性质和Fe(OH)2相似,制备的时候要严格隔绝氧气;
②Cr3+为绿色,Cr2+为亮蓝色。
(1)实验中所用蒸馏水需要除气,原因是 ,所用方法是 。仪器a的名称是 。
(2)将过量锌粒和氯化铬固体置于c中,加入少量蒸馏水,按图连接好装置。打开K1、K2,关闭K3。①c中溶液由绿色渐变为亮蓝色,该反应的离子方程式为 。
②同时c中有气体产生,该气体是 ;其作用是 。
(3)打开K3,关闭K1、K2。c中亮蓝色溶液流入d中,其原因是 。
(4)指出d装置可能存在的缺点: 。
19.(12分)某学习小组用如图所示装置测定某铝镁合金中铝的质量分数和铝的相对原子质量。
(1)A中试剂为 。
(2)实验前,先将铝镁合金在稀酸中浸泡片刻,其目的是 。
(3)连接好装置后,需进行的操作:①记录C的液面位置;②将B中剩余固体过滤、洗涤、干燥、称重;③待B中不再有气体产生并恢复至室温后,记录C的液面位置;④由A向B中滴加足量试剂;⑤检查气密性;⑥将药品和水装入各仪器中。上述操作的顺序是 (填序号);记录C的液面位置时,除视线平视外,还应 。
(4)B中发生反应的化学方程式为 。
(5)若实验用铝镁合金的质量为a g,测得氢气的体积为b mL(已换算为标准状况),B中剩余固体的质量为c g,则铝的相对原子质量为 。
(6)实验过程中,若未洗涤过滤所得的不溶物,则测得铝的质量分数将 (填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。
20.(12分)铁常见的化合价有0价、+2价、+3价,某化学兴趣小组利用如图装置进行铁与水蒸气反应的实验,并检验产物,请填写下列空白:
(1)A、B、E三个装置中应先点燃 处的酒精(喷)灯,反应结束时,应先熄灭 处的酒精(喷)灯。
(2)装置C的作用是 。
(3)装置E可以用 (填“甲”或“乙”)代替;实验时应先将螺旋状铜丝加热,变黑后再趁热迅速伸入该装置中。
(4)B装置硬质玻璃管中发生反应的化学方程式为 。
(5)反应结束后,取B装置硬质玻璃管中的固体物质,用足量稀盐酸溶解得溶液X,向溶液X中加入少量KSCN溶液,无明显现象,请解释原因 。
放置一段时间后,溶液呈现浅红色,请用离子方程式表示该变化的原因 。
(6)碱性环境下Fe3+与强氧化剂作用可以生成FeO42-,碱性条件下Fe3+被ClO-氧化生成FeO42-的离子方程式: 。
参考答案
第三章测评
1.D 解析 Na-K合金熔点低,导热性好,所以Na-K合金常作原子反应堆的导热剂,不是用于高铁和共享单车制造业的重要金属材料,故A错误;Cu-Sn合金密度较大,不适宜用于高铁和共享单车制造业,故B错误;Sn-Pb合金密度较大,不适宜于用于高铁和共享单车制造业,故C错误;Mg-Al合金强度和硬度大,几乎相当于钢材,且密度小,被广泛应用于汽车、船舶、飞机、高铁和共享单车等制造业,故D正确。
2.C 解析 金属铝具有金属的通性,故金属铝有银白色金属光泽,A正确;铝原子最外层有3个电子,容易失去电子,故具有较强的还原性,B正确;硬铝是合金,一般合金的硬度都大于成分金属,故硬铝硬度大于铝,C错误;铝单质比较活泼,在常温下能与空气中的氧气反应生成氧化铝,D正确。
3.D 解析 硫酸亚铁易被氧化为硫酸铁,在溶液中氢气不能还原铁离子,A不符合;氯气具有强氧化性,能氧化亚铁离子,B不符合;硫酸不能还原铁离子,C不符合;Fe能与Fe3+反应生成Fe2+,所以为了防止Fe2+被氧化,可向溶液中加入铁片,D符合。
4.C 解析 氧化铝和氢氧化钠反应生成四羟基合铝酸钠,氧化铝坩埚不能用于熔化烧碱,故A正确;铁是人体必需的微量元素,用铁锅炒菜比用铝锅好,故B正确;铝是活泼金属,故C错误;Fe2O3是红色粉末,可以制防锈油漆、红色颜料,故D正确。
5.B 解析 铁粉和铝粉都能与稀盐酸反应,A不符合题意;铝粉能与氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铝酸钠和氢气,而铁粉与强碱不反应,B符合题意;铁粉和铝粉在冷的浓硫酸中均钝化,C不符合题意;铁粉和铝粉均能和FeCl3溶液反应,D不符合题意。
6.C 解析 用于炼铁的主要有磁铁矿(Fe3O4)、赤铁矿(Fe2O3)和菱铁矿(FeCO3),故A错误;氯化铁和铜生成氯化亚铁和氯化铜,故FeCl3溶液可用来腐蚀电路板,故B错误;加入过量Fe粉可除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质,反应的化学方程式为2FeCl3+Fe3FeCl2,故C正确;Fe3+与KSCN反应产生红色的络合物,这种络合物是溶于水的,故D错误。
7.C 解析 FeCl3溶液和NaOH溶液反应得到Fe(OH)3沉淀,不能得到Fe(OH)3胶体,故A错误;Fe和水蒸气在高温下反应生成Fe3O4,故B错误;Fe2+能够被Cl2氧化为Fe3+,故C正确;FeCl3和Cu反应生成FeCl2和CuCl2,故D错误。
8.B 解析 加入KSCN溶液可检验Fe3+,故A错误;加入KSCN溶液可检验Fe3+,试管2中无明显现象,则表明试管1中溶液不含Fe3+,故B正确;试管3中的离子反应为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,故C错误;向试管3中加入氯水将Fe2+氧化为Fe3+,试管2中上层清液含KSCN,SCN-与Fe3+结合生成红色配合物,不是沉淀,故D错误。
9.D 解析 少量钠和水反应生成氢氧化钠和氢气,氢氧化钠和足量硫酸铝反应生成氢氧化铝沉淀。由分析可知,所得沉淀为氢氧化铝,A错误;电解质是溶于水或在熔融状态下能够导电的化合物,溶液或熔融电解质导电的原因是存在自由移动的离子,Al2(SO4)3溶液是混合物,不是电解质,B错误;金属钠的化学性质活泼,不能用手触摸,C错误;灼烧后所得产物为氢氧化铝分解生成的氧化铝,氧化铝既能与稀的强酸溶液反应,也能与稀的强碱溶液反应,D正确。
10.B 解析 由Fe与水蒸气在高温下反应可制得Fe3O4,A错误;Fe2+转化成Fe3+,铁元素的化合价升高,可加入新制氯水等氧化剂实现转化,B正确;置换反应是一种单质和一种化合物反应生成新的单质和化合物的反应,工业上用CO还原Fe2O3炼铁,该反应不属于置换反应,C错误;维生素C能将Fe3+还原为Fe2+,反应过程中维生素C表现还原性,D错误。
11.D 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中物质X应为Cl2、H2O2等氧化剂,则反应1和反应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;加入物质X将Fe2+氧化为Fe3+,H2O2溶液能将Fe2+氧化为Fe3+且不引入杂质,C正确;向FeCl3饱和溶液中滴加NaOH溶液生成Fe(OH)3沉淀,D错误。
12.C 解析 Fe、Al合金溶于足量的盐酸中得到含FeCl2和AlCl3的混合溶液,向该溶液中通入足量Cl2得到的溶液中含FeCl3、AlCl3,再加入过量NaOH溶液得到Fe(OH)3、
Na[Al(OH)4],过滤后把滤渣充分灼烧,得到的固体是Fe2O3。得到固体质量与原来合金质量相等,说明合金中Al的质量相当于Fe2O3中氧元素的质量,则合金中Fe、Al的质量之比为(56×2)∶(16×3)=7∶3,则二者的物质的量之比为756∶327=9∶8,故选C。
13.B 解析 脱氧剂Fe粉(部分变质)与200 mL 0.1 ml·L-1的稀盐酸恰好完全反应之后,向其中滴加KSCN溶液无明显变化,说明此时溶质恰好为FeCl2,n(HCl)=n(Cl-)=0.2 L×0.1 ml·L-1=0.02 ml,所以n(Fe2+)=12n(Cl-)=0.01 ml,由Fe元素守恒可得:n(Fe2O3)=12n(Fe2+)=0.005 ml,所以m(Fe2O3)=0.005 ml×160 g·ml-1=0.8 g。综上所述,B符合题意。
14.D 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+置换为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 ml Fe(OH)SO4,FeSO4失去1.5 ml电子,加入NaNO2反应生成NO,根据得失电子守恒可得,需要1.5 ml NaNO2,C正确;取少量产品Fe(OH)SO4溶于盐酸,溶解后溶液中含有Cl-,滴入几滴酸性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。
15.C 解析 因为亚铁离子易被氧化为铁离子,故实验过程中要防止与空气接触,A正确;根据题意,亚铁离子与强碱在加热条件下生成铁、四氧化三铁,B正确;检验亚铁离子,从三颈烧瓶中取少量反应后的溶液置于试管中,加入2~3滴KSCN溶液,再加入少量新制氯水,若溶液不出现红色,则反应已经进行完全,C错误;乙醇易挥发,用乙醇洗涤可以带走水分,能得到干燥的超顺磁性的Fe3O4粒子,D正确。
16.答案 (1)FeCl2 白色 (2)4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3 (3)KSCN (4)2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
解析 E为黄绿色气体,则E为氯气;C为红褐色沉淀,则C为Fe(OH)3,A、B、C、D含同种元素,结合转化关系图可知A为FeCl2,B为Fe(OH)2,Fe(OH)2是一种白色沉淀;D为FeCl3,常用KSCN溶液检验Fe3+。A+E→D的离子方程式为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-。
17.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)废料铁泥的主要成分为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%。
18.答案 (1)去除水中溶解的O2 加热 分液漏斗
(2)①Zn+2Cr3+Zn2++2Cr2+ ②H2 排除c中的空气 (3)c中产生的H2使压强大于大气压 (4)敞开体系中氢氧化亚铬易被空气氧化
解析 (1)因为Cr(OH)2极易被氧化,因此在制备时需要除去氧气,所以除气的目的就是除去水中溶解的O2,可以通过加热的方法来实现,这也是常见的除去水中溶解气体的方法;仪器a带活塞,因此为分液漏斗。
(2)已知Cr2+为亮蓝色,因此发生的反应即为Cr3+被锌粒还原:Zn+2Cr3+2Cr2++Zn2+,又因为分液漏斗中有盐酸,盐酸可以和锌粒反应放出氢气,所以c中产生的气体即为氢气,产生的H2可以起到排除装置中空气的作用。
(3)因为d装置直接与外界大气相通,而c装置中会不断产生氢气无法排出,导致装置内的气压升高,所以就会将c中的溶液压入d装置。
(4)d装置直接与空气接触,里面的Cr(OH)2会被空气中的氧气氧化。
19.答案 (1)NaOH溶液(合理即可) (2)除去铝镁合金表面的氧化膜 (3)⑤⑥①④③② 使D和C中的液面相平 (4)2Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4]+3H2↑
(5)33 600(a-c)b (6)偏小
解析 (1)铝镁合金中,铝、镁与酸都能反应,铝与强碱反应而镁不与强碱反应,所以A中的试剂可选择NaOH溶液等强碱的溶液。(2)实验前,先将合金在稀酸中浸泡片刻,其目的是除去合金表面的氧化膜。(3)实验装置包括反应装置和排液量气装置,注意气密性检查应该在装药品之前。(5)铝的相对原子质量可利用产生氢气的体积求解,M=mn=a-cb×10-322.4×23 g·ml-1=33 600(a-c)b g·ml-1。(6)如果在实验过程中未洗涤过滤所得的不溶物,则不溶物的质量偏大,铝的质量偏小,则测得铝的质量分数将偏小。
20.答案 (1)A E (2)冷凝未反应的水蒸气 (3)乙 (4)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2 (5)固体中未反应的铁粉将Fe3+还原为Fe2+ 4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O、Fe3++3SCN-Fe(SCN)3 (6)2Fe3++3ClO-+10OH-2FeO42-+3Cl-+5H2O
解析 装置A用来产生水蒸气,装置B为铁粉与水蒸气反应的装置,装置C的作用是冷凝大部分未反应的水蒸气,剩余小部分水蒸气可通过碱石灰吸收。装置E中的氧化铜用来检验装置B中反应产生的H2,由于氢气的密度比空气小,应采用向下排空气法收集,因此装置E可以用乙代替。(1)装置B中生成氢气,氢气为可燃性气体,与空气混合加热容易发生爆炸,故应先点燃A处的酒精灯,排净装置中的空气;反应结束时,应先熄灭E处的酒精灯,以防发生倒吸。(2)装置C的作用是冷凝大部分未反应的水蒸气,剩余小部分水蒸气可通过碱石灰吸收。(3)装置E发生氢气还原氧化铜的反应,氢气的密度比空气小,应采用向下排空气法收集,因此装置E可以用乙代替。(4)装置B的硬质玻璃管中,还原性铁粉和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气,该反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2。(5)装置B反应后固体物质含Fe3O4和铁粉,加足量稀盐酸溶解过程中,铁粉将Fe3+还原为Fe2+,使得溶液X中不含Fe3+,因而往溶液中加入少量KSCN溶液,无明显现象;放置一段时间后,溶液中的Fe2+被溶解在溶液中的氧气氧化为Fe3+,反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O,生成的Fe3+与SCN-结合显红色。(6)Fe3+→FeO42-,铁元素化合价由+3→+6,ClO-→Cl-,氯元素化合价由+1→-1,根据化合价升降总数相等,Fe3+、FeO42-前配2,ClO-、Cl-前配3,根据电荷守恒,等式左边少负电荷,则左边补OH-,根据H元素守恒,右边补H2O,该反应的离子方程式为2Fe3++3ClO-+10OH-2FeO42-+3Cl-+5H2O。