1、第三章 第四节 铁及其化合物 用途广泛的金属材料一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分)1(2010南通模拟)下列有关铁及其化合物的说法中不正确的是 ()A工业上在高温下用CO还原含Fe2O3的铁矿石炼铁B铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到Fe3O4C工业上可用铁质容器储存、运输浓硝酸和浓硫酸D氯化铁溶液有较强氧化性，故可用作净水剂解析：FeCl3溶液用作净水剂的原因是Fe3水解产生Fe(OH)3胶体，其可吸附水中悬浮物和杂质等并形成沉淀沉降下来，从而起到净水作用答案：D2在FeCl3和CuCl2的混合溶液中加入铁屑，反应结束后滤出固体物质，滤液中的阳离子可能是 ()只有F
2、e2 Fe2和Fe3Fe2和Cu2 Cu2和Fe3A BC D解析：题中“滤出固体”说明有Cu或Cu、Fe的混合物，则溶液一定没有Fe3，一定有Fe2，可能有Cu2.答案：A3(2009绍兴质检)将Cu片放入0.1 mol/L FeCl3溶液中，反应一定时间后取出Cu片，溶液中c(Fe3)c(Fe2)23，则Cu2与Fe3的物质的量之比为 ()A32 B35C34 D43解析：反应的化学方程式为Cu2Fe3=2Fe2Cu2.设溶液的体积为1 L，生成的n(Fe2)2a，则消耗的n(Fe3)2a，生成的n(Cu2)a，因此反应后溶液中n(Fe3)0.1 mol2a，所以有关系式：(0.1 mol
3、2a)2a23，得出a0.03 mol.溶液中n(Cu2)0.03 mol，反应后溶液中n(Fe3)(0.120.03) mol0.04 mol，故溶液中Cu2与Fe3的物质的量之比为34.答案：C4(2009深圳调研)“神七”飞天，标志着中国的航空铝材处于世界领先行列下列关于铝合金的说法中，错误的是 ()A铝合金是一种混合物，它比纯铝的熔点低B高温铝液易被氧化，铝合金应在熔剂层覆盖下熔炼C镁铝合金耐腐蚀，但能被烧碱腐蚀D镁铝合金在冷的浓H2SO4中钝化解析：镁在冷的浓H2SO4中不发生钝化答案：D5将a g铁和氧化铁的混合物加入足量的盐酸中充分反应后，固体无剩余，测得参加反应的HCl为0.0
4、8 mol，放出标准状况下气体0.224 L则下列判断中正确的是 ()A原混合物中n(Fe)n(Fe2O3)21B向溶液中滴入KSCN溶液，显红色C无法计算原混合物的质量aD此时溶液中Fe2和Fe3的物质的量之比为31解析：因为Fe3和H的氧化性强弱顺序为Fe3H，所以当产生氢气时，Fe3已经全部被还原为Fe2，故向溶液中滴入KSCN溶液，溶液不变红，B、D错误；根据题目给出的数据，可以计算出n(Fe)0.02 mol，n(Fe2O3)0.01 mol，故A正确，C错误答案：A6把a g铁铝合金粉末溶于足量的盐酸中，加入过量NaOH溶液过滤出沉淀，经洗涤、干燥、灼烧，得到红棕色粉末的质量仍为a
5、 g，则原合金中铁的质量分数为()A70% B52.4%C47.6% D30%解析：原物质为Fe和Al，红棕色固体为Fe2O3，两者质量相等，说明Al与Fe2O3中氧元素质量相等，而Fe2O3中含铁70%，所以原固体中铁的质量分数也为70%.答案：A7(2010潍坊模拟)用一定量的铁与足量的稀H2SO4及足量的CuO制成单质铜，有人设计以下两种方案：FeH2CuCuOCuSO4Cu若按实验原则进行操作，则两者制得单质铜的量的比较中，正确的是 ()A多 B多C相等 D无法判断解析：中在H2还原CuO之前应先通入一段时间的H2，故中制得的单质铜较多答案：B8向一定量的Cu、Fe2O3的混合物中加入
6、300 mL 1 mol/L的HCl溶液，恰好使混合物完全溶解，所得溶液中加入KSCN溶液后无红色出现，若用过量的CO在高温下还原相同质量的此混合物，固体的质量减少了 ()A6.4 g B4.8 gC2.4 g D1.6 g解析：本题可按照盐酸中的氢与氧化铁中的氧结合成H2O的方法计算，HCl为0.3 mol，则结合的氧原子为0.15 mol，减少的质量就是氧原子的质量：0.15 mol16 g/mol2.4 g.答案：C9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
7、主要性能，下列用途不切合实际的是 ()A用来做保险丝B用于制造航天飞机C用来制造人造骨D用于家庭装修，做钛合金装饰门解析：由于钛和钛的合金密度小、可塑性好，因此可用于航天领域，B正确；由于钛和钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性”，可与人体的组织相容，不引起排异反应，因此可以用来制造人造骨，C正确；由于其密度小、可塑性好、易于加工，因此可用于家庭装修，做钛合金装饰门，D正确；由于其熔点高，不适合做保险丝，A错误答案：A10某学生设计了如图所示的方法，鉴定盐A的组成成分由此分析，下列结论中正确的是 ()AA中一定有Fe3 BC中一定有Fe3CB为AgI沉淀 DA一定为FeBr2溶液解析：HNO
8、3具有强氧化性，可氧化Fe2产生Fe3，A中不一定有Fe3，A不正确；C与KSCN溶液生成红色溶液，说明C中含Fe3，B正确；AgI为黄色沉淀，C不正确；A可能是FeBr3溶液、FeBr2溶液或二者的混合物，D不正确答案：B二、非选择题(本题包括4小题，共50分)11(12分)将Fe和Cu的混合粉末加入到100 mL 4 mol/L稀硝酸中充分反应后：(1)若反应后有Cu剩余，则此溶液中一定有的阳离子是_，可能有的阳离子是_(不考虑水电离出的H，下同)(2)若反应后的溶液中有Fe3，则溶液中一定含有的阳离子是_，可能含有的阳离子是_(3)如果反应后的溶液中无金属剩余，则加入金属粉末的最大质量应
9、小于_(4)如果加入的Fe和Cu的质量比为78，则使HNO3完全反应的金属粉末的最小质量为_解析：稀HNO3与铁和铜反应时，与Fe反应生成Fe2；与Cu反应生成Cu2；与Fe2反应生成Fe3.(1)若反应后有Cu剩余，则此溶液中一定有Fe2，可能有Cu2；(2)若反应后有Fe3时，则此溶液中一定有Cu2，可能有Fe2；(3)由上述三个过程可知，只发生与铜的反应时所需的金属量最多，由3Cu8HNO3可解得需Cu的质量为9.6 g；(4)因要求HNO3完全反应且金属质量最小，所以加入的铁要尽可能多耗酸，所以生成的是Fe3，而Fe和Cu的质量比为78，可得到两者的物质的量之比为11，根据Fe4HNO
10、3,3Cu8HNO3可解得需要Fe和Cu的物质的量均为0.06 mol，从而可得金属粉末的质量为7.2 g.答案：(1)Fe2Cu2(2)Cu2Fe2(3)9.6 g(4)7.2 g12(12分)如下图所示物质间的相互转变关系，反应在工业上可用来生产化合物C，反应在工业上可生产化合物J(Na2FeO4)，反应、和均是在水溶液中进行的反应常温下，D、E、G均是气体，B是无色液体；F的水溶液可作为杀菌消毒剂；H是一种铁矿石的主要成分，它由两种元素组成，且其中铁元素的质量分数为70%.请回答下列问题：(1)写出F的化学式：_.(2)写出G的电子式：_.(3)反应的化学方程式为_，人们将反应涉及的化学
11、工业称为_(4)反应的离子方程式为_高铁酸钠(Na2FeO4)被人们认为是一种“绿色环保高效”的净水剂，其原因为：Na2FeO4具有强氧化性可杀菌消毒；_.解析：F的水溶液有杀菌消毒的作用，可推出为电解饱和食盐水H中原子个数比为FeO23，由此知H为Fe2O3，I为FeCl3.答案：(1)NaClO(2)H(3)2NaCl2H2OH2Cl22NaOH氯碱工业(4)2Fe33ClO10OH=2FeO3Cl5H2ONa2FeO4被还原为Fe3、Fe3水解生成Fe(OH)3胶体能吸附水中的悬浮物和杂质形成沉淀，使水澄清13(10分)钢铁工业是国家工业的基础，在生产生活中有着广泛地应用请回答下列问题(
12、1)钢材厂家在生成钢材之后对其表面进行处理，形成一层致密的氧化物保护层而使用厂家在对钢材进行加工前往往要除去钢材表面的氧化物，一种常见的方法是利用硫酸与钢材反应下列哪种操作可以加快除去氧化物的速率_(填编号)A用浓硫酸 B用中等浓度的硫酸C适当的提高温度 D加少许铜屑(2)生产中也可用盐酸来除铁锈现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式是_(3)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀装 置示意图如右：请回答：若电镀前铁、铜两电极的质量相同，电镀完成后将它们 取出洗净、烘干、称量，二者质量差为5.12 g，则电镀过程中电路中通过的电子为_mol.镀层破损
13、后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，请简要说明原因_.解析：(1)浓硫酸中H浓度小，与氧化物反应速率慢，而主要表现氧化性(酸性较弱)而B、C则分别是通过增大反应物的浓度和提高反应温度来加快反应速率的(2)氧化铁(铁的价态为3价)，遇酸后变为Fe3进入溶液，它具有较强的氧化性，可以跟铁继续发生氧化还原反应(3)在电镀操作中，镀层金属作阳极，待镀金属作阴极，所以A为铜电极，B为铁电极当两电极质量差为5.12 g时，即有2.56 g(0.04 mol)铜生成，电路中转移的电子为0.08 mol.镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易腐蚀的原因可从原电池的反应原理进行解释答案：(1)BC(2)2FeCl3Fe=
14、3FeCl2(3)0.08铁比铜活泼，镀层破坏后，在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀14(16分)铁是人体必需的微量元素，治疗缺铁性贫血的常见方法是服用补铁药物“速力菲”(主要成分：琥珀酸亚铁，呈暗黄色)是市场上一种常见的补铁药物该药品不溶于水但能溶于人体中的胃酸某同学为了检测“速力菲”药片中Fe2的存在，设计并进行了如下实验：试回答下列问题：(1)试剂1是_，试剂2是_，加入新制氯水后溶液中发生的离子反应方程式是_；(2)加入试剂2后溶液中颜色由淡黄色转变为淡红色是因为_，写出2价Fe在空气中转化为3价Fe的化学方程式_；(3)该同学猜想红色溶液变为无色溶液的原因是溶液中的3价铁
15、被还原为2价铁，你认为该同学的猜想合理吗？_.若你认为合理，请说明理由(若你认为不合理，该空不作答)_；若你认为不合理请提出你的猜想并设计一个简单的实验加以验证(若你认为合理，该空不作答)_.解析：因为该药品能溶于胃酸，所以试剂1是稀盐酸，加试剂2溶液呈淡红色，则试剂2为KSCN溶液，加入新制氯水Fe2转化成Fe3，Fe3再与SCN反应生成红色溶液Fe2溶于水呈浅绿色，药品溶于试剂1后呈淡黄色，说明部分Fe2被氧化成Fe3，加入KSCN溶液后，溶液呈淡红色溶液中不存在还原剂，所以Fe3不可能转化为Fe2，因此该同学的猜想不合理，可能是SCN发生了变化，SCN的变化可能是被过量的氯水氧化，在溶液中加入含Fe3的物质或KSCN溶液，观察发生的现象即可答案：(1)稀盐酸KSCN溶液2Fe2Cl2=2Fe32ClFe33SCN Fe(SCN)3(2)少量的Fe2转化为Fe34FeCl24HClO2=4FeCl32H2O(3)不合理Fe(SCN)3中的SCN被过量的氯水氧化设计的实验为在褪色后的溶液中加入FeCl3溶液，不变红色(或在褪色后的溶液中加入KSCN溶液，变红色)