1、第三章 铁 金属材料第三章质量评估(A)(时间:75分钟满分:100分)可能用到的相对原子质量:H-1C-12N-14 O-16Al-27S-32Cl-35.5Ca-40Fe-56Zn-65一、选择题:本题共16小题,共44分。第110小题,每小题2分;第1116小题,每小题4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.目前世界上用量最大、用途最广的合金是()A.铝合金 B.青铜C.钢 D.塑钢答案:C2.钛和钛的合金被誉为“21世纪最有发展前景的金属材料”,它们具有很多优良的性能,如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工,尤其是钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性”。根据它们的
2、主要性能,下列用途中不切合实际的是()A.用来作保险丝B.用于制造航天飞机C.用来制造人造骨D.用于家庭装修,制作钛合金装饰门解析:由于其熔点高,不适合用作保险丝,A项错误。答案:A3.下列有关金属的说法中,正确的是()纯铁不容易生锈钠着火用水扑灭KSCN溶液可以检验Fe3+缺钙会引起骨质疏松,缺铁会引起贫血青铜、不锈钢、硬铝都是合金A. B.C. D.解析:纯铁中不含杂质,所以不易生锈,正确;钠是活泼金属,与水剧烈反应生成氢气,钠着火时用水灭火则会使火势更旺,错误;KSCN溶液可以检验Fe3+,实验现象是显红色,正确;缺钙会引起骨质疏松,缺铁会引起贫血,正确;青铜是铜、锡合金,不锈钢是铁、碳
3、合金,硬铝是铝、镁合金,都是合金,正确。答案:C4.地壳中铝元素比铜元素含量高很多,但人们冶炼出铜比铝早很多年。合理的解释是()A.铝比铜活泼,铝离子氧化性比铜离子氧化性弱B.铜矿颜色较深,易发现;铝矿颜色较浅,不易发现C.矿石在地下埋藏,铜矿最浅,容易开发,铝矿埋得深,难开发D.铜比铝相对原子质量大答案:A5.下列有关铁的氧化物的叙述中正确的是()A.常见的铁的氧化物FeO、Fe2O3、Fe3O4都是黑色固体B.铁的氧化物中Fe2O3、Fe3O4都具有磁性C.作为炼铁原料之一的赤铁矿的主要成分是Fe2O3D.铁的氧化物Fe2O3、Fe3O4 都只有氧化性解析:FeO和Fe3O4是黑色的,而赤
4、铁矿的主要成分Fe2O3是红棕色的;常见的三种铁的氧化物中,只有Fe3O4具有磁性;Fe3O4中铁的化合价为+2价和+3价,既有氧化性又有还原性。答案:C6.已知下述三个实验均能发生化学反应,下列判断中正确的是()将光亮的铁钉放入硫酸铜溶液中向硫酸亚铁溶液中滴入几滴过氧化氢溶液将铜丝放入氯化铁溶液中A.实验中铁钉作氧化剂B.实验中Fe2+具有还原性C.实验中发生的是置换反应D.上述实验证明氧化性:Fe3+Fe2+Cu2+解析:铁与硫酸铜发生置换反应生成铜和硫酸亚铁,铁是还原剂,A项错误;向硫酸亚铁溶液中滴入几滴过氧化氢溶液,亚铁离子被氧化成铁离子,体现亚铁离子的还原性,B项正确;将铜丝放入氯化
5、铁溶液中生成氯化亚铁和氯化铜,不是置换反应,C项错误;氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,则氧化性强弱顺序是Fe3+Cu2+Fe2+,D项错误。答案:B7.下列反应的离子方程式书写正确的是()A.钠与冷水反应:Na+2H2ONa+2OH-+H2B.金属铝溶于氢氧化钠溶液中:Al+2OH-AlO2-+H2C.金属铝溶于盐酸中:2Al+6H+2Al3+3H2D.铁与稀硫酸反应:2Fe+6H+2Fe3+3H2解析:A项中,电荷不守恒,正确的离子方程式为2Na+2H2O2Na+2OH-+H2;B项中,不符合反应实际,且电荷不守恒,正确的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H2;D项中
6、,稀硫酸与Fe反应只能生成Fe2+,正确的离子方程式为:Fe+2H+Fe2+H2。答案:C8.某溶液与Al反应能放出H2,下列离子在该溶液中一定能大量共存的是()A.NH4+、Fe2+、Cl-、SO42-B.Na+、K+、Cl-、SO42-C.Mg2+、H+、Cl-、SO42-D.K+、Ca2+、HCO3-、Cl-解析:与Al反应放出H2的溶液可能显酸性,也可能显碱性。NH4+、Fe2+、Mg2+、H+在碱性溶液中不能大量共存,A、C项错误;HCO3-与H+、OH-均不能大量共存,D项错误。答案:B9.称取两份铝粉,第一份加入足量的浓氢氧化钠溶液,第二份加入足量的盐酸,如果放出等体积的气体(在
7、同温同压下),则两份铝粉的质量之比为()A.12 B.13C.32 D.11解析:不论铝与氢氧化钠溶液反应,还是与盐酸反应,均是Al失电子:Al-3e-Al3+,还原产物都是H2,则都有以下关系:2Al6e-3H2。两种反应虽不同,但放出H2的体积相同,所以消耗Al的质量也相同。答案:D10.标准状况下,3.25 g锌与足量的盐酸反应生成x L氢气,下列比例式中正确的是()A.Zn + 2HCl ZnCl2 + H21 mol 1 mol3.25 g x LB.Zn + 2HCl ZnCl2 + H265 g 122.4 L3.25 g x LC.Zn + 2HCl ZnCl2 + H21 m
8、ol 2 g0.05 mol x LD.Zn + 2HCl ZnCl2 + H265 g 1 mol3.25 g x L解析:A、C、D项,上下单位不一致,均错误。答案:B11.将铁加入100 mL某浓度的盐酸中恰好完全反应,反应后生成的气体体积为V L(标准状况下,下同),将铝加入100 mL 2 molL-1NaOH溶液中恰好完全反应,充分反应后生成的气体体积为3V L。下列说法中正确的是()A.铁和铝的物质的量相等B.盐酸的浓度为2 molL-1C.铁加入盐酸中发生反应的离子方程式为2Fe+6H+2Fe3+3H2D.盐酸与NaOH溶液的物质的量浓度之比为13解析:Al与NaOH溶液的反应
9、为:2Al + 2NaOH + 2H2O 2NaAlO2 + 3H22 mol2 mol3 moln(Al)0.1 L2 molL-1n(H2)2mol0.1 L2molL-1=3moln(H2),解得n(H2)=0.3 mol, 2mol0.1 L2molL-1=2moln(Al),解得n(Al)=0.2 mol,由Al与NaOH溶液反应生成的气体为3V L,得3VL22.4 L mol-1=0.3 mol,解得V=2.24。再根据Fe+2HClFeCl2+H2,生成的气体体积为V L,可求出Fe的物质的量为0.1 mol,HCl的物质的量为0.2 mol,则c(HCl)=0.2mol0.1
10、 L=2 molL-1,B项正确;由上述数据分析知铁、铝的物质的量不相等,A项错误;Fe与盐酸反应生成Fe2+,C项错误;盐酸与NaOH溶液的物质的量浓度之比为11,D项错误。答案:B12.(2021新课标全国卷)部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是()A.a可与e反应生成bB.b既可被氧化,也可被还原C.可将e加入浓碱液中制得d的胶体D.可存在bcdeb的循环转化关系解析:根据题意及图示可知,a为Fe,b为FeCl2、FeSO4、Fe(NO3)2等Fe()的盐类,C为Fe(OH)2,e为FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3等Fe()的盐类物质,d为Fe(
11、OH)3。A项,Fe与Fe()的盐类物质可发生反应生成Fe()的盐类物质,如Fe+2FeCl33FeCl2,故推断合理;B项,Fe()为铁元素的中间价态,既有还原性也有氧化性,因此既可被氧化,也可被还原,故推断合理;C项,Fe()的盐类物质与浓碱液反应生成Fe(OH)3沉淀,制备Fe(OH)3胶体的操作为:向沸水中滴加FeCl3饱和溶液,继续煮沸至溶液呈红褐色,停止加热,故推断不合理;D项,存在bcdeb的转化关系,如FeCl2Fe(OH)2Fe(OH)3FeCl3FeCl2,故推断合理。答案:C13.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()A.稀硫酸B.FeCl3溶液C
12、.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;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;C项,铁与硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁和铜;D项,铁与氯化钠溶液不反应。答案:B14.向200 mL 0.1 mol/L的Fe(NO3)2溶液中加入适量的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,此时固体的质量为()A.1.44 g B.1.6 gC.2.82 g D.4.36 g解析:在实验过程中发生反应:Fe2+2OH-Fe(OH)2。加热、灼烧时又会发生变化:Fe(OH)2Fe(OH)3Fe2
13、O3,由反应前后铁原子守恒可得:2Fe(NO3)2Fe2O32 mol 1 mol0.2 L0.1 mol/L n(Fe2O3)n(Fe2O3)=0.01 mol,则m(Fe2O3)=0.01 mol160 g/mol=1.6 g。答案:B15.某潜艇上的核反应堆内使用了液体铝钠合金(单质钠和单质铝熔合而成)作载热介质,下列有关说法中不正确的是()A.铝钠合金是混合物B.若铝钠合金投入一定量的水中得到无色溶液,则合金中n(Al)n(Na)C.铝钠合金投入足量氯化铜溶液中,肯定有氢氧化铜沉淀产生,也可能有铜析出D.若m g不同组成的铝钠合金投入足量盐酸中,放出的H2越多,则铝的质量分数越小解析:
14、Al与水不反应,Na与水反应生成NaOH,Al则与NaOH反应生成NaAlO2,化学方程式分别为2Na+2H2O2NaOH+H2,2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2。可知,若是Al的物质的量多于Na,则得不到无色液体,肯定会有固体Al剩余,B项正确;钠与水生成了氢氧化钠,氢氧化钠与氯化铜反应生成氢氧化铜:Cu2+2OH-Cu(OH)2,同时铝也会置换一部分铜:2Al+3Cu2+3Cu +2Al3+,C项正确; 相同质量的Al提供的电子数大于相同质量的Na,D项错误。答案:D16.已知NaOH+Al(OH)3NaAlO2+2H2O。向集满CO2的铝制易拉罐中加入过量NaOH浓溶液
15、,立即封闭罐口,易拉罐渐渐凹瘪;再过一段时间,罐壁又重新凸起。上述实验过程中没有发生的离子反应是()A.CO2+2OH-CO32-+H2OB.Al2O3+2OH-2AlO2-+H2OC.2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H2D.Al3+4OH-AlO2-+2H2O解析:向集满CO2的铝制易拉罐中加入过量氢氧化钠浓溶液,首先CO2与氢氧化钠发生反应:CO2+2OH-CO32-+H2O,易拉罐变瘪;接着过量的氢氧化钠再与易拉罐中的Al反应生成氢气:2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H2,则罐壁又重新凸起;因易拉罐表面有氧化膜Al2O3,则又能够发生反应:Al2O3+2OH-2AlO
16、2-+H2O。答案:D二、非选择题:共56分。17.(12分)镁铝合金是建造航空母舰的主体材料。使用该合金前用NaOH溶液处理Al2O3膜,其反应的离子方程式为。取一定量的镁铝合金均分为两份,分别与足量的盐酸、NaOH溶液充分反应,产生气体的物质的量之比为53,合金与NaOH溶液反应的化学方程式为 ,合金中镁、铝的物质的量之比为。解析:用NaOH溶液处理Al2O3膜,反应生成偏铝酸钠和水;合金中只有铝与氢氧化钠溶液反应;设Al与NaOH反应生成的氢气为3 mol,则参加反应的Al的物质的量为2 mol,2 mol Al与足量盐酸反应生成的氢气仍为3 mol,则Mg与盐酸反应生成的氢气为2 mo
17、l,可知Mg的物质的量为2 mol,合金中Mg、Al的物质的量之比为2 mol2 mol=11。答案:Al2O3+2OH-2AlO2-+H2O2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H21118.(14分)某学习小组为认识铁及其化合物的性质、分散系的性质做了以下综合实验,根据实验流程回答下列相关问题:(1)请写出Fe2O3与反应的离子方程式: 。(2)物质为。(3)请写出FeCl3与铁粉反应的化学方程式:。(4)向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液最终生成Fe(OH)3浊液,该过程的现象为,此过程中发生的氧化还原反应为(用化学方程式表示)。(5)将FeCl3饱和溶液滴入沸水中,并继续煮沸至
18、液体呈红褐色,制得分散系,它与FeCl3溶液、Fe(OH)3浊液的本质区别是 。解析: (1)Fe2O3与盐酸反应生成FeCl3,离子方程式为Fe2O3+6H+2Fe3+3H2O。(2)FeCl3与NaOH反应生成Fe(OH)3沉淀。(3)铁粉可以与Fe3+发生氧化还原反应,化学方程式为Fe+2FeCl33FeCl2。(4)向FeCl2溶液中滴加NaOH生成白色沉淀Fe(OH)2,迅速变成灰绿色,最终被氧化为红褐色沉淀Fe(OH)3,化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3。(5)向沸水中逐滴滴加FeCl3饱和溶液,继续煮沸至液体呈透明的红褐色,可以获得氢氧化铁胶体,该胶体
19、与溶液、浊液的本质区别是分散质粒子的直径大小不同。答案: (1)Fe2O3+6H+2Fe3+3H2O(2)NaOH溶液(3)Fe+2FeCl33FeCl2 (4)生成白色沉淀,迅速变成灰绿色,最终变成红褐色 4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3(5)Fe(OH)3胶体分散质粒子的直径大小不同19.(14分)某实验小组拟用小颗粒状铝硅合金与足量稀硫酸的反应(已知硅与稀硫酸不反应),测定通常状况(20 ,101 kPa)下的气体摩尔体积。拟选用下列实验装置完成实验: (1)该小组同学必须选用的装置依次连接的合理顺序为A、 。(2)实验开始时,先打开分液漏斗上口的玻璃塞,再轻轻打开其活塞
20、,开始时稀硫酸能滴入锥形瓶中,一段时间后稀硫酸不能顺利滴入锥形瓶中,其原因是。(3)金属铝与稀硫酸反应的离子方程式为。(4)实验结束时,测量实验中生成H2体积的操作方法是 。(5)实验中准确测得3个数据:实验前铝硅合金的质量为m1 g,实验后残留固体的质量为m2 g,实验后量筒中液面读数为V mL。则通常状况下气体摩尔体积Vm=Lmol-l。若该合金中含少量铜,则所测得的Vm将(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。解析: (5)实验前铝硅合金的质量为m1g,实验后残留固体的质量为m2 g,则金属铝的质量是(m1-m2)g,实验后量筒中液面读数为V mL,即产生的气体的物质的量是V10-3LVm,
21、合金中硅与稀硫酸不反应,铝与稀硫酸反应,则有:2Al3H22 3(m1-m2)27 mol V10-3LVmVm=18V1 000(m1-m2)L mol-1=9V500(m1-m2)L mol-1。答案: (1)E、D、G(2)铝与稀硫酸反应生成气体且放热,使锥形瓶内压强增大(3)2Al+6H+2Al3+3H2(4)待实验装置冷却至通常状况后,上下移动量筒使其中液面与广口瓶内液面相平,再平视读取量筒中水的体积,即所产生的H2在通常状况下的体积(5)9V500(m1-m2)无影响20.(16分)实验室用下图装置测定FeO和Fe2O3固体混合物中Fe2O3的质量,D装置的硬质双通玻璃管中的固体物
22、质是FeO和Fe2O3的混合物。(1)为了安全,在点燃D处的酒精灯之前,在b处必须。(2)装置B的作用是,装置C中盛装的液体是。(3)在硬质双通玻璃管中发生反应的化学方程式是 、。(4)若该固体混合物中FeO和Fe2O3的物质的量之比为11,反应完全后,U形管的质量增加7.2 g,则混合物中Fe2O3的质量为。(5)U形管右边连接干燥管F的目的是,若无干燥管F,测得Fe2O3的质量将(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。(6)铁的化合物的固体或溶液中常常混有需要除去的杂质,试对下列物质(括号内为杂质),使用合适的试剂或分离方法除杂。Fe2O3Fe(OH)3: ;FeCl3溶液(FeCl2): ;
23、FeCl2溶液(FeCl3): 。解析: (1)氢气是可燃性气体,所以需要对氢气进行验纯,避免混有空气时加热发生爆炸。(2)由于A中产生的氢气中混有HCl和水蒸气,必须通过洗气逐一除去,防止干扰后续实验,所以B的作用是除去氢气中的氯化氢,C中盛放的是浓硫酸,用于干燥氢气。(3)装置D中发生的是氧化铁、氧化亚铁与氢气的反应,化学方程式分别为Fe2O3+3H22Fe+3H2O、FeO+H2Fe+H2O。(4)U形管质量增加的7.2 g 是水的质量,物质的量是7.2 g18 gmol-1=0.4 mol,其中氧原子的物质的量是0.4 mol;设FeO、Fe2O3的物质的量均为x mol,根据氧原子守
24、恒可知x+3x=0.4,解得x=0.1,则混合物中Fe2O3的质量为160 gmol-10.1 mol=16 g。(5)干燥管F的作用是防止空气中的水蒸气对实验产生干扰,若无干燥管F,空气中的水蒸气被E吸收,则所测生成水的质量增大,导致氧的含量增大,测得Fe2O3的质量将偏大。(6)氢氧化铁加热分解生成氧化铁和水,通过加热法可以除去氧化铁中的氢氧化铁;氯气能把氯化亚铁氧化为氯化铁,则向FeCl3溶液中通入氯气可以除去FeCl2;氯化铁与铁反应生成氯化亚铁,所以向FeCl2溶液中加入足量铁粉后过滤即可除去FeCl3。答案: (1)验纯(2)除HCl浓硫酸(3)Fe2O3+3H22Fe+3H2OFeO+H2Fe+H2O(4)16 g(5)防止空气中的水蒸气进入偏大(6)加热通入足量的Cl2加入足量铁粉,过滤
