高中第三章 铁 金属材料综合与测试同步训练题

这是一份高中第三章 铁 金属材料综合与测试同步训练题，共16页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
第Ⅰ卷(选择题，共40分)


一、选择题(每小题2分，共40分)


1．在生活、生产中，目前用量最大，用途最广的合金是( C )


A．钛合金 B．铜


C．钢 D．硬铝


解析：在生产、生活中用量最大，用途最广的合金是钢。


2．下列氧化物中，既能溶于强酸，又能溶于强碱的是( D )


A．Fe2O3 B．Ag2O


C．CuO D．Al2O3


解析：A、B、C中的氧化物都是碱性氧化物，而氧化铝是两性氧化物，即氧化铝既能与强酸反应生成盐和水，又能与强碱反应生成盐和水。


3．下列有关铁及其化合物的说法中正确的是( C )


A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4


B．铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2


C．除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加铁粉，然后过滤


D．Fe3＋与KSCN反应产生红色沉淀


解析：赤铁矿的主要成分是Fe2O3，A错误；铁与水蒸气在高温条件下反应生成Fe3O4和H2，B错误；C项中2FeCl3＋Fe===3FeCl2，过滤可除去过量的铁粉，故正确；Fe3＋与KSCN反应产生红色溶液，而不是红色沉淀，D错误。


4．有NaCl、FeCl2、FeCl3、MgCl2、AlCl3五种溶液，只用一种试剂就可把它们鉴别开来，这种试剂是( B )


A．盐酸 B．烧碱溶液


C．氨水 D．KSCN溶液


解析：NaOH与上述五种溶液混合时，其中与NaCl无明显现象；FeCl2中出白色絮状沉淀，迅速变为灰绿色，最后变为红褐色的Fe(OH)3；FeCl3中只出现红褐色的Fe(OH)3沉淀；MgCl2中只出现白色沉淀现象；AlCl3中先出现白色沉淀，后沉淀消失。


5．下列除杂或检验的方法正确的是( D )


A．向溶液中加入稀硝酸再加入氯化钡溶液产生白色沉淀说明有SOeq \\al(2－,4)


B．在溶液中加KSCN，溶液显红色，证明原溶液中含有Fe3＋，无Fe2＋


C．向溶液中加入过量的氨水先产生白色胶状沉淀后沉淀溶解说明有Al3＋


D．灼烧某白色粉末，火焰呈黄色，证明原粉末中含有Na＋，无法确定是否含有K＋


解析：滴加BaCl2溶液不能排除Ag＋、SOeq \\al(2－,3)的干扰，AgCl难溶于硝酸，SOeq \\al(2－,3)易被稀硝酸氧化为SOeq \\al(2－,4)，故A错误；Fe3＋与KSCN反应使溶液显红色，但不能确定原溶液中是否含有Fe2＋，故B错误；氨水为弱碱，氨水过量后Al(OH)3沉淀不会溶解，故C错误；灼烧某白色粉末，火焰呈黄色，则证明原粉末中有Na＋，无法判断是否存在K＋，故D正确 。


6．装有Fe2O3、CuO、Fe、Cu的烧杯中加入过量稀硫酸，充分反应后，仍有红色粉末剩余，则关于反应后溶液中金属阳离子的判断一定正确的是( A )


A．一定有Fe2＋，可能有Cu2＋


B．只有Fe2＋


C．一定有Fe2＋、Cu2＋，可能有Fe3＋


D．只有Fe2＋和Fe3＋


解析：加入过量的稀硫酸，仍有红色粉末存在，即仍有Cu剩余，因为Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，可知溶液中一定没有Fe3＋，由于氧化性：Fe3＋>Cu2＋，Fe3＋无论是和Fe反应，还是和Cu反应，溶液中一定存在Fe2＋；当Fe过量时，由于Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，不存在Cu2＋；当Fe不足时，有Cu2＋，则溶液中可能含有Cu2＋，一定含有Fe2＋，故选A项。


7．下列说法中错误的是( C )


A．钠在空气中加热时，先熔化，再燃烧，燃烧所得产物为Na2O2


B．镁在空气中形成一薄层致密的氧化膜保护了里面的镁，故镁不需要像钠一样作特殊保护


C．铝制品在生活中非常普遍，是因为铝不活泼


D．铁因在潮湿的空气中生成的氧化物疏松多孔，不能保护内层金属，故铁制品往往需要加保护层


解析：铝属于较活泼的金属，铝制品之所以不需要特殊保护，是因为在铝表面生成的Al2O3是一层致密的氧化物保护膜，阻止了内层金属的继续反应。


8．将固体X投入过量的Y中，能生成白色沉淀并放出一种无色气体，该气体能燃烧，不易溶于水，则X和Y分别可能是( A )


A．钠和氯化铝溶液 B．铝和烧碱溶液


C．过氧化钠和氯化亚铁 D．锌和稀硫酸


解析：A项中Na与水反应生成NaOH和H2，NaOH与过量的AlCl3溶液反应生成白色沉淀Al(OH)3；B项中2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，无沉淀生成；C项中2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，NaOH与过量FeCl2溶液反应，生成Fe(OH)2白色沉淀，然后迅速变成灰绿色，最终变为红褐色沉淀；D项中Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，无沉淀生成。


9．“嫦娥三号”是中国国家航天局嫦娥工程第二阶段的登月探测器，它携带中国第一辆月球车，实现了中国首次月面软着陆。“嫦娥三号”中使用了大量合金。下列有关金属或合金的说法中不正确的是( B )


A．生铁属于合金


B．合金的化学性质与其成分金属的化学性质不同


C．一般合金的熔点比各成分金属的低


D．改变原料的配比、改变生成合金的条件，可以得到具有不同性能的合金


解析：生铁中含有铁与碳，属于合金，故A正确；合金的化学性质一般与各成分金属的化学性质相同，物理性质不同，故B错误；一般合金的熔点比它的各成分金属的熔点低，故C正确；合金的性能与其成分、原料配比及合成条件都有关，所以改变原料的配比、改变生成合金的条件，可以得到具有不同性能的合金，故D正确。


10．镁和铝分别与等浓度、等体积的过量稀硫酸反应，产生气体的体积(V)与时间(t)的关系如图所示。反应中镁和铝的( A )





A．物质的量之比为3∶2 B．质量之比为3∶2


C．摩尔质量之比为2∶3 D．失去的电子数之比为3∶2


解析：由图可知，Mg、Al最终产生的H2体积一样，因此，参与反应的Mg、Al的物质的量之比为3∶2，则其质量比为72∶54(即4∶3)；Mg与Al的摩尔质量之比与反应消耗量无关，恒为24∶27(即8∶9)；失去电子数之比为1∶1。


11．下列离子方程式书写正确的是( A )


A．向KAl(SO4)2溶液中滴入Ba(OH)2溶液至SOeq \\al(2－,4)恰好完全沉淀：Al3＋＋2SOeq \\al(2－,4)＋2Ba2＋＋4OH－===2BaSO4↓＋AlOeq \\al(－,2)＋2H2O


B．向FeBr2稀溶液中通入足量的氯气：2Fe2＋＋2Br－＋2Cl2===2Fe3＋＋Br2＋4Cl－


C．将铝片打磨后置于NaOH溶液中：2Al＋2OH－===2AlOeq \\al(－,2)＋H2↑


D．NH4HCO3溶液与过量NaOH溶液反应：OH－＋NHeq \\al(＋,4)===NH3·H2O


解析：A项，KAl(SO4)2溶液与Ba(OH)2溶液按物质的量之比为1∶2反应，使SOeq \\al(2－,4)恰好完全沉淀；B项，氯气足量，Fe2＋、Br－完全被氧化，正确的离子方程式为2Fe2＋＋4Br－＋3Cl2===2Fe3＋＋2Br2＋6Cl－；C项，氧原子不守恒，电子转移数目不守恒，正确的离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlOeq \\al(－,2)＋3H2↑；D项，NaOH溶液过量，NHeq \\al(＋,4)、HCOeq \\al(－,3)都与OH－反应，正确的离子方程式为2OH－＋NHeq \\al(＋,4)＋HCOeq \\al(－,3)===NH3·H2O＋H2O＋COeq \\al(2－,3)。


12．以下物质之间的每步转化中，都能通过一步实现的是( C )


①Fe→FeCl2→Fe(OH)2→Fe(OH)3


②Na→Na2O→Na2CO3→NaHCO3→NaOH


③Mg→MgCl2→Mg(OH)2


④Al→Al2O3→Al(OH)3


⑤Al→NaAlO2→Na2CO3


A．②③④ B．①③④⑤


C．①②③⑤ D．①②③④⑤


解析：①Fe与盐酸反应生成FeCl2，FeCl2与碱反应生成Fe(OH)2，Fe(OH)2被氧气氧化为Fe(OH)3，每步转化都能一步实现，故①正确；②Na和氧气反应生成氧化钠，反应的化学方程式为4Na＋O2===2Na2O，Na2O和CO2反应生成Na2CO3，Na2CO3与H2O和CO2反应生成NaHCO3，NaHCO3与足量的Ca(OH)2反应生成NaOH，故②正确；③镁和氯气反应生成MgCl2，反应的化学方程式为Mg＋Cl2eq \(=====,\s\up7(点燃))MgCl2，MgCl2和NaOH溶液反应生成Mg(OH)2，反应的化学方程式为MgCl2＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋2NaCl，都能通过一步反应实现，故③正确；④铝与氧气反应生成Al2O3，Al2O3不溶于水，不能一步生成Al(OH)3，故④错误；⑤Al与NaOH反应生成NaAlO2，NaAlO2溶液中通入适量的CO2，得Na2CO3溶液，故⑤正确。


13．对Ⅰ～Ⅳ的实验操作现象判断正确的是( D )





A．实验Ⅰ：产生红褐色沉淀


B．实验Ⅱ：溶液颜色变红


C．实验Ⅲ：放出大量气体


D．实验Ⅳ：先出现白色沉淀，后溶解


解析：FeCl3饱和溶液逐滴滴入沸水中形成Fe(OH)3胶体而不是沉淀，A错误；KSCN溶液滴入FeCl2溶液中无现象，若再加入稀HNO3或H2O2等氧化性物质产生Fe3＋后，颜色变红，B错误；Mg粉不与NaOH溶液反应，C错误；NaOH溶液滴入AlCl3溶液中先产生Al(OH)3白色沉淀，后Al(OH)3溶解于NaOH溶液，D正确。


14．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。下图为铁元素的价类二维图，其中的箭头表示部分物质间的转化关系，下列说法正确的是( C )





A．铁与高温水蒸气的反应可实现上述转化①


B．FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速发生转化②生成红棕色粉末


C．由图可预测：高铁酸盐(FeOeq \\al(2－,4))具有强氧化性，可用于消毒。FeOeq \\al(2－,4)与水反应最终可生成Fe(OH)3胶体，从而吸附水中的悬浮物，故高铁酸盐可用作净水剂


D．加热Fe(OH)3发生转化⑥，加水溶解可实现转化③


解析：铁与水蒸气反应时，生成Fe3O4，A错误；FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速反应生成Fe3O4，B错误；由图可预测：高铁酸盐(FeOeq \\al(2－,4))中的Fe元素处于最高价态，易得到电子，具有强氧化性，可用于消毒，FeOeq \\al(2－,4)与水反应最终可生成Fe(OH)3胶体，从而吸附水中的悬浮物，故高铁酸盐可用作净水剂，C正确；加热Fe(OH)3分解生成Fe2O3，而Fe(OH)3不溶于水，不能转化为Fe3＋，D错误。


15．工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下：





下列叙述正确的是( D )


A．试剂X可以是氢氧化钠溶液，也可以是盐酸


B．反应①过滤后所得沉淀为氢氧化铁


C．图中所示转化反应都不是氧化还原反应


D．反应②的化学方程式为NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3


解析：由后续流程可知，反应①中试剂X的作用是将铝元素转移到溶液中，从而与Fe2O3分离。由于Al2O3属于两性氧化物，而Fe2O3属于碱性氧化物，所以应选用氢氧化钠溶液溶解Al2O3，反应①过滤后所得沉淀为Fe2O3，A、B项错误；流程最后一步电解Al2O3制取Al时，元素化合价发生变化，属于氧化还原反应，C项错误；由反应①分析，溶液乙的溶质是NaAlO2，反应②的产物是Al(OH)3和NaHCO3，说明通入的物质Y是CO2，根据元素守恒，反应②的化学方程式为NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3，D项正确。


16．下列除去杂质的方法不正确的是( B )


A．镁粉中混有少量铝粉：加入过量烧碱溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥


B．用过量氨水除去Fe3＋溶液中的少量Al3＋


C．将足量生石灰加入含有少量水的乙醇中，再通过蒸馏得到乙醇


D．Al(OH)3中混有少量Mg(OH)2：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤，向滤液中通入过量CO2后过滤


解析：A项，铝粉能与烧碱溶液反应，而镁粉不能，可达到除杂的目的，正确；B项，Fe3＋、Al3＋均能与氨水反应生成沉淀，不能达到除杂的目的，错误；C项，CaO＋H2O===Ca(OH)2，生石灰消耗水，蒸馏即可得到乙醇，正确；D项，Al(OH)3能与烧碱溶液反应生成NaAlO2，而Mg(OH)2不能，过滤后，向滤液中通入过量CO2，可将NaAlO2转化为Al(OH)3，正确。


17．向FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入一定量的铁粉，充分反应后仍有固体存在，则下列判断不正确的是( D )


A．剩余固体中一定含Cu


B．充分反应后的溶液中一定含Fe2＋


C．向充分反应后的溶液中加入KSCN，溶液一定不变为血红色


D．充分反应后的溶液中一定含有Cu2＋


解析：若铁粉过量，则剩余固体物质为Fe、Cu，溶液中一定不含Cu2＋；若铁粉不过量，则剩余固体只有Cu，溶液中可能含有Cu2＋。两种情况下，充分反应后的溶液中一定都不含Fe3＋，加入KSCN，溶液一定不变为血红色。


18．向含有1 ml KAl(SO4)2的溶液中逐滴加入氢氧化钡溶液，充分反应。下列说法不正确的是( D )


A．当Al3＋恰好完全沉淀时，消耗氢氧化钡1.5 ml


B．当SOeq \\al(2－,4)恰好完全沉淀时，铝元素全部以偏铝酸根的形式存在


C．当向溶液中加入1.5 ml氢氧化钡时，反应可用下列离子方程式表示：2Al3＋＋3SOeq \\al(2－,4)＋3Ba2＋＋6OH－===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓


D．随加入的氢氧化钡的物质的量不断增大，沉淀的物质的量不断增大


解析：1 ml KAl(SO4)2溶液中含1 ml Al3＋、2 ml SOeq \\al(2－,4)，逐滴加入氢氧化钡溶液，开始有Al(OH)3和BaSO4沉淀，当加入1.5 ml氢氧化钡时，Al3＋沉淀完全，SOeq \\al(2－,4)有剩余；继续滴加氢氧化钡溶液，Al(OH)3转化为偏铝酸根，剩余的SOeq \\al(2－,4)继续沉淀，至SOeq \\al(2－,4)沉淀完全，铝元素全部以偏铝酸根的形式存在。


19．某一固体物质可能由NaOH、AlCl3、MgCl2中的几种组成，将其一定量溶于水，有沉淀产生，在所得悬浊液中逐滴加入5 ml·L－1的盐酸，盐酸加入量与沉淀量的变化关系如图所示。图中M点表示已加入的盐酸体积，则M点的体积是( D )





A．70 mL B．100 mL


C．120 mL D．130 mL


解析：由图示可看出Mg(OH)2为0.1 ml，它完全溶解所用盐酸为40 mL，AlOeq \\al(－,2)＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓，反应所用盐酸为20 mL，则生成的Al(OH)3再溶解需盐酸为60 mL，所以M点的体积为30＋40＋60＝130(mL)。


20．镁、铝、铜三种金属粉末混合物，加入过量盐酸充分反应，过滤后向滤液中加入过量烧碱溶液，过滤，此时滤液中存在的离子可能有( A )


A．AlOeq \\al(－,2) B．Cu2＋


C．Al3＋ D．Mg2＋


解析：有关反应的流程可表示如下：





所以，最后滤液中存在的离子有四种，本题中选A。


第Ⅱ卷(非选择题，共60分)


二、非选择题(共60分)


21．(12分)高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型、高效、多功能绿色水处理剂，比Cl2、O2、ClO2、KMnO4氧化性更强，无二次污染，工业上是先制得高铁酸钠，然后在低温下，向高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和，使高铁酸钾析出。


(1)干法制备高铁酸钠的主要反应为


2FeSO4＋6Na2O2===2Na2FeO4＋2Na2O＋2Na2SO4＋O2↑


①该反应中还原剂是FeSO4、Na2O2，每生成1 ml O2转移10 ml电子。


②简要说明K2FeO4作为水处理剂时，在水处理过程中所起的作用高铁酸钾具有强氧化性，能杀菌消毒；消毒过程中自身被还原为Fe3＋，Fe3＋水解成Fe(OH)3胶体能吸附水中悬浮杂质而沉淀。


(2)湿法制备高铁酸钾(K2FeO4)的反应体系中有六种微粒：Fe(OH)3、ClO－、OH－、FeOeq \\al(2－,4)、Cl－、H2O。


①写出并配平湿法制高铁酸钾的离子反应方程式：4OH－＋2Fe(OH)3＋3ClO－===3Cl－＋2FeOeq \\al(2－,4)＋5H2O。


②低温下，在高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和可析出高铁酸钾(K2FeO4)，其原因是该温度下K2FeO4比Na2FeO4的溶解度小。


解析：(1)①2FeSO4＋6Na2O2===2NaFeO4＋2Na2O＋2Na2SO4＋O2↑中Fe元素的化合价升高，O元素的化合价既升高又降低，则氧化剂为Na2O2，还原剂为FeSO4和Na2O2，由反应方程式可知，每生成1 ml O2转移的电子数为1 ml×5×2＝10 ml；②K2FeO4中Fe元素的化合价为＋6价，具有强氧化性，且还原产物铁离子能水解生成氢氧化铁胶体，胶体具有吸附性能吸附除去水中的悬浮杂质；


(2)①湿法制备高铁酸钾(K2FeO4)，结合物质的性质可知，氢氧化铁被氧化，该离子反应为4OH－＋2Fe(OH)3＋3ClO－===3Cl－＋2FeOeq \\al(2－,4)＋5H2O；②低温下，在高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和可析出高铁酸钾(K2FeO4)，可知该温度下高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小。


22．(12分)混合物A含有KAl(SO4)2、Al2O3和Fe2O3，在一定条件下可实现如下图所示的物质之间的转化：





据此回答下列问题：


(1)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四步中对于溶液和沉淀的分离采取的方法是过滤。


(2)根据上述框图的对应关系，写出下列B、C、D、E所含物质的化学式。固体B Al2O3；沉淀C Al2O3和Fe2O3；沉淀D Fe2O3；溶液E K2SO4和(NH4)2SO4。


(3)写出①②③④四处反应的化学方程式或离子方程式。


①Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O；


②Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NHeq \\al(＋,4)(写离子方程式)；


③NaAlO2＋HCl＋H2O===Al(OH)3↓＋NaCl；


④2Al(OH)3eq \(=====,\s\up7(△))Al2O3＋3H2O。


解析：KAl(SO4)2易溶于水，Al2O3和Fe2O3不易溶于水，所以，C为Al2O3和Fe2O3的混合物，D为Fe2O3，B为Al2O3，E中含有K2SO4和(NH4)2SO4。


23．(12分)完成下列问题。


Ⅰ.已知甲和乙为中学化学常见金属单质，丙和丁为常见气体单质，A～E为常见化合物；A为淡黄色固体，常温下B为液体，C的焰色反应为黄色。试回答下列问题：





(1)A和E的化学式分别为Na2O2、NaAlO2；


(2)A＋B→C＋丙的化学方程式：2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑；


(3)D＋C→B＋E的离子方程式：2OH－＋Al2O3===2AlOeq \\al(－,2)＋H2O；


(4)1 ml甲和1 ml乙混合投入到足量的B中，在标准状况下，最多能产生丁气体44.8 L。


Ⅱ.在标准状况下，分别取30 mL相同浓度的盐酸依次装入①②③试管中，然后分别慢慢加入组成相同的铝镁混合物，相同条件下，测得有关数据如表所示(反应前后溶液体积不发生变化)。


(1)①组实验中，盐酸过量(填“过量”或“不足”)；②组实验中，盐酸不足(填“过量”或“不足”)。


(2)盐酸的物质的量浓度为1 ml/L。


(3)混合物中Mg和Al的物质的量之比为1∶1。


解析：Ⅰ.已知甲和乙为中学化学常见金属单质，丙和丁为常见气体单质，A～E为常见化合物，A为淡黄色固体，则A是过氧化钠，甲是钠，丙是氧气；常温下B为液体，则B是水，丁是氢气；过氧化钠和水反应生成氢氧化钠和氧气，C的焰色反应为黄色，C是氢氧化钠；乙和氢氧化钠反应生成氢气，则乙是铝，E是偏铝酸钠，D是氧化铝。


(1)A和E的化学式分别为Na2O2、NaAlO2；


(2)A＋B→C＋丙的化学方程式为2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑；


(3)D＋C→B＋E的离子方程式为2OH－＋Al2O3===2AlOeq \\al(－,2)＋H2O；


(4)1 ml 钠和1 ml 铝混合投入到足量的水中，钠和水反应生成1 ml 氢氧化钠和0.5 ml 氢气，1 ml 氢氧化钠和1 ml 铝反应生成1.5 ml 氢气，即共产生2 ml 氢气，在标准状况下的体积为44.8 L。


Ⅱ.(1)盐酸浓度、体积一定，①中合金质量小于②中合金质量，且①中生成气体体积小于②中气体体积，说明①中盐酸过量、金属完全反应，②中合金质量小于③中合金质量，且②③生成的气体体积相等，说明②、③中盐酸完全反应，生成336 mL氢气需要金属的质量为：255 mg×336 mL/280 mL＝306 mg