化学必修第1册第3章 第2节 第1课时

A组·基础达标1．下列关于铁和铁合金的有关说法错误的是()A．工业上用一氧化碳将铁矿石中的铁还原出来B．不锈钢抗腐蚀性能好，长期使用绝对不会生锈C．制造铁轨、船舶、桥梁的碳素钢是铁和碳的合金D．使用铁锅炒菜能为人体提供微量的铁元素【答案】B【解析】一氧化碳具有还原性，可以将铁矿石中的铁还原出来，A正确；在相同条件和环境下，不锈钢较碳素钢而言不易生锈，并不是“绝对不会生锈”，B错误；碳素钢是铁和碳的合金，C正确；铁是人体需要的微量元素，D正确。2．哈大齐高铁的通车，标志我国高寒地区高铁技术领先世界。高铁车厢大部分采用铝合金材料制造，这是因为铝合金()A．质地轻，强度大，抗腐蚀能力比较强B．具有比较活泼的化学性质C．各种成分在自然界中含量丰富，容易获取D．比纯铝熔点高，耐高温【答案】A【解析】车厢大部分采用铝合金材料制造，这是因为铝合金具有质地轻、强度大、抗腐蚀能力比较强的优点，A正确；铝合金的化学性质的确比较活泼，但与被用于制造高铁车厢没有必然联系，B错误；铝元素在地壳中含量居第三位，含量比较丰富，但因铝性质活泼，只能采用电解法制取，成本较高，并不容易获得，C错误；铝合金的熔点比纯铝的低，D错误。3．马踏飞燕是我国的旅游标志，出土的马踏飞燕是由青铜制成的。下列有关叙述不正确的是()A．青铜硬度比纯铜的硬度小B．青铜的主要成分是Cu、Sn、Pb等C．历史上铜制品早于铁制品出现D．青铜是我国使用最早的合金【答案】A【解析】一般合金的硬度比纯金属大，A错误。4．等量镁铝合金粉末分别与下列四种过量物质充分反应，放出氢气最多的是()A．NaOH溶液 B．稀硫酸C．蔗糖溶液 D．NaCl溶液【答案】B【解析】Mg、Al与蔗糖溶液、NaCl溶液不反应，Mg与NaOH溶液不反应，Mg、Al与硫酸均发生反应放出氢气。5．除去MgO中的Al2O3可选用的试剂是()A．NaOH溶液 B．硝酸C．浓硫酸 D．稀盐酸【答案】A【解析】Al2O3为两性氧化物，可溶于NaOH溶液中，而MgO不溶解，过滤即可得到MgO。6．下列说法正确的是()A．合金材料中不可能含有非金属元素B．铁是人类在生产、生活中最早使用的金属C．合金中的金属元素以化合态的形式存在D．用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物【答案】D7．(广东学业水平)合金材料的制造与使用在我国已有数千年历史。下列文物不是由合金制作的是()A．秦兵马俑 B．越王勾践剑C．曾侯乙编钟 D．马踏飞燕青铜器【答案】A8．下列反应没有氢气生成的是()A．单质钠投入水中B．铝投入氢氧化钠溶液中C．氧化钠投入水中D．往铁粉中通入水蒸气，保持高温【答案】C【解析】2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，A错误；2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑，B错误；Na2O与H2O反应生成NaOH，C正确；3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2，D错误。9．合金是由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。(1)下列物质不属于合金的是______(填字母，下同)。A．明矾 B．硬铝C．生铁 D．青铜(2)根据下表中四种金属的熔、沸点，回答问题：金属NaCuAlFe熔点/℃97.810836601535沸点/℃883256724672750其中不能形成合金的是______(填字母序号，下同)。①Cu与Na②Fe与Cu③Fe与Na④Al与NaA．①② B．①③C．①④ D．②④(3)镁铝合金与盐酸完全反应后，加入过量的氢氧化钠溶液，最后的结果是________。A．没有沉淀物生成B．只有氢氧化铝沉淀生成C．只有氢氧化镁沉淀生成D．有氢氧化铝和氢氧化镁沉淀生成【答案】(1)A(2)B(3)C【解析】(1)明矾[KAl(SO4)2·12H2O]属于化合物；硬铝中含铝、铜、镁、锰、硅等，生铁中主要含铁、碳，青铜中含有铜、锡、铅，它们都属于合金。(2)当一种金属的熔点超过另一种金属的沸点时，它们就不可能熔合在一起形成合金。(3)Mg、Al都与盐酸反应，Mg(OH)2不溶于NaOH溶液，而Al(OH)3溶于NaOH溶液生成NaAlO2和H2O。10．铜是生命必需的元素，也是人类最早使用的金属之一，铜的生产和使用对国计民生各个方面产生了深远的影响。(1)在化学反应中，铜元素可表现为0、＋1、＋2价。在西汉古籍中曾有记载：曾青得铁则化为铜[曾青(CuSO4)跟铁反应就生成铜]。试写出该反应的化学方程式：______________________________。(2)铜器表面有时会生成铜绿[Cu2(OH)2CO3]。这层铜绿可用化学方法除去。试写出除去铜绿而不损伤器物的反应的化学方程式：______________________________________。(3)铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币。试从物理性质和化学性质的角度分析为什么铜常用于制造货币(铜的熔点是1183.4℃，铁的熔点是1534.8℃)______________________________________________________________。【答案】(1)CuSO4＋Fe=FeSO4＋Cu(2)Cu2(OH)2CO3＋4HCl=2CuCl2＋CO2↑＋3H2O(3)铜的化学性质比较稳定，不易被腐蚀；铜的熔点较低，容易冶炼铸造成型【解析】(1)由题给信息可得，发生的反应为铁还原CuSO4得到单质铜。(2)因为铜绿(碱式碳酸铜)能与酸反应，生成可溶性盐和气体，故可用盐酸除之。(3)铜在古代用于制造货币主要因为其熔点较低，易于铸造，且不易被腐蚀。B组·能力提升11．将5.0g某金属合金放入足量的稀盐酸中，共收集氢气的体积为2.24L(标准状况)，则该金属合金可能是()A．Mg­Al合金 B．Fe­Al合金C．Fe­Zn合金 D．Cu­Zn合金【答案】B【解析】由题意知，n(H2)＝eq\f(2.24L,22.4L·mol－1)＝0.1mol，即产生0.2gH2消耗金属合金5.0g，满足此条件的要求是产生2gH2时，消耗一种金属的质量大于50g，另一种金属的质量小于50g。对于给出的金属，产生2gH2时消耗金属的质量分别为m(Mg)＝24g，m(Al)＝18g，m(Fe)＝56g，m(Zn)＝65g，Cu与稀盐酸不反应，只有Fe­Al合金符合题意。12．储氢合金是一类新型合金，如铁系储氢合金、钛系储氢合金。储氢合金既能在一定条件下吸收H2，又能在一定条件下放出H2，该循环中发生变化：H22H。下列说法错误的是()A．储氢合金的吸氢和放氢都是物理变化B．温度和压强都会影响储氢合金的吸氢和放氢C．铁系储氢合金可以做成纳米合金D．铁系储氢合金和钛系储氢合金可以用磁铁进行鉴别【答案】A【解析】由H22H可知，储氢合金的吸氢和放氢都是化学变化。13．铁、铝的混合物进行如下实验：(1)操作X的名称是____________。(2)气体A是____________。(3)A与Cl2混合光照可能发生爆炸，生成_____________________________________(填化学式)，A在该反应中作为____________(填“氧化剂”或“还原剂”)。(4)溶液B中阴离子除OH－外还有____________，溶液D中存在的金属离子为____________。【答案】(1)过滤(2)H2(或氢气)(3)HCl还原剂(4)AlOeq\o\al(－,2)Fe2＋【解析】(1)加入足量NaOH溶解，Al溶解，Fe不溶解，操作X为过滤。(2)Al与氢氧化钠溶液反应产生氢气，气体A为H2。(3)H2与Cl2反应生成HCl。(4)溶液B中阴离子有OH－、AlOeq\o\al(－,2)，溶液D中金属离子为Fe2＋。14．某化学兴趣小组按照如下流程进行“由镁铝合金制备硫酸铝晶体”的实验。(1)向镁铝合金中加NaOH溶液反应的离子方程式为____________________________，金属X的原子结构示意图为__________________，固体A的化学式为________。(2)写出硫酸铝在水中的电离方程式：__________________________________；操作②包含的步骤有蒸发浓缩、____________、过滤、洗涤、干燥。(3)该兴趣小组为测定镁铝合金中各组分的质量分数，设计如图装置，则需要测定的数据有______________、______________。【答案】(1)2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑Al(OH)3(2)Al2(SO4)3=2Al3＋＋3SOeq\o\al(2－,4)冷却结晶(降温结晶)(3)氢气的体积镁铝合金的质量(两空顺序可颠倒)【解析】(1)向镁铝合金中加入足量NaOH溶液，Al和NaOH溶液反应生成可溶性的NaAlO2，镁不反应，发生反应的离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑；镁的原子结构示意图为；向滤液中加入稀硫酸调节溶液的pH，得到Al(OH)3固体。(2)Al2(SO4)3是强电解质，电离方程式为Al2(SO4)3=2Al3＋＋3SOeq\o\al(2－,4)。操作②包含的步骤有蒸发浓缩、冷却结晶(降温结晶)、过滤、洗涤、干燥。(3)根据装置图知，需测得氢气体积，根据金属和氢气之间的关系式分析知，还需要测定镁铝合金的质量。15．无水AlCl3可用作有机合成的催化剂、食品膨松剂等。工业上可由铝土矿(主要成分是Al2O3和Fe2O3)和焦炭制备，流程如下：已知：AlCl3、FeCl3分别在183℃、315℃时升华。(1)铝离子的结构示意图为________________，氧化铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式：________________________________。(2)氯化炉中Al2O3、Cl2和焦炭在高温下发生反应的化学方程式：______________________________________________________________；炉气中残余的少量Cl2，可用NaOH溶液吸收，其离子方程式：______________________________________________________________。(3)700℃时，升华器中物质经充分反应后需降温实现FeCl3和AlCl3的分离。请选择合适的温度范围________(填字母序号)。a．低于183℃b．介于183℃和315℃之间c．高于315℃【答案】(1)Al2O3＋2NaOH=2NaAlO2＋H2O(2)Al2O3＋3Cl2＋3Ceq\o(=,\s\up7(高温))2AlCl3＋3COCl2＋2OH－=ClO－＋Cl－＋H2O(3)b【解析】(2)氯化炉中Al2O3、Cl2和焦炭在高温下发生反应的化学方程式为Al2O3＋3Cl2＋3Ceq\o(=,\s\up7(高温))2AlCl3＋3CO；炉气中残余的少量Cl2，可用NaOH溶液吸收，其离子方程式为Cl2＋2OH－=ClO－＋Cl－＋H2O。(3)AlCl3、FeCl3分别在183℃、315℃时升华，为实现FeCl3和AlCl3的分离，让温度介于183～315℃，使氯化铝升华。综合素养测评(时间：90分钟，满分：100分)一、选择题(本题包括15小题，每小题3分，共45分。每小题只有一个选项符合题意)1．“神八”与“天宫”一号的成功对接，标志着中国的航空铝材处于世界领先行列。下面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(NaOH)腐蚀D．镁铝合金在盐酸中无法溶解2．化学与生活密切相关，下列说法错误的是()A．用黏土焙烧制得的红陶，陶器显红色的原因可能是含有Fe2O3B．制指南针的磁石主要成分是四氧化三铁C．储氢合金可以大量吸收氢气，但不与氢气发生化学反应D．硬铝合金可用于制造飞机部件3．下列对金属和金属材料的认识中，不正确的是()A．生铁和钢的性能完全相同B．铁在潮湿的空气中容易生锈C．赤铁矿的主要成分是氧化铁D．回收废旧金属有利于节约金属资源4.在杠杆的两端分别挂着质量相同的铝球和铁球，此时杠杆平衡。然后将两球分别浸没在溶液质量相等的稀烧碱溶液和硫酸铜溶液中一段时间，如图所示，下列说法正确的是()A．铝球表面有气泡产生，溶液中有白色沉淀生成；杠杆不平衡B．铝球表面有气泡产生，溶液澄清；铁球表面有红色物质析出；溶液蓝色变浅，杠杆右边下沉C．反应后移去两烧杯，杠杆仍平衡D．左边溶液的碱性增强5．对实验Ⅰ～Ⅳ的实验操作现象判断正确的是()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．Ⅳ先出现白色沉淀，后溶解6．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()选项ABCDXFeCl2溶液FeCl3溶液FeNa2SO4溶液YFeCl3CuCl2AlNa2CO3ZCl2FeNaOH溶液BaCl2溶液7.等质量的甲、乙、丙三种金属，分别与足量的溶质质量分数相同的稀硫酸完全反应后，都生成＋2价的硫酸盐，其产生H2的体积(同温同压)与反应时间的关系如图所示，则下列说法正确的是()A．三种金属的活动性顺序为甲＞乙＞丙B．反应时消耗H2SO4的质量一定相同C.三种金属的相对原子质量大小关系是甲＞乙＞丙D．反应速率最快的是甲，最慢的是乙8．把铁粉、铜粉置于FeCl3溶液中，充分反应后加入KSCN不显红色，下列情况不能成立的是()A．铁不剩余，Cu剩余B．铁、铜均剩余C．铁剩余，含Cu2＋D．铜剩余，含Fe2＋9．下列说法或解释事实的方程式不正确的是()A．FeSO4溶液与溴水反应：2Fe2＋＋Br2=2Fe3＋＋2Br－B．0.1mol·L－1Na[Al(OH)4]溶液中通入过量CO2：[Al(OH)4]－＋CO2=Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))C．(NH4)2Fe(SO4)2溶液与少量Ba(OH)2溶液反应：SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋Ba2＋=BaSO4↓D．FeCl3溶液腐蚀铜板：2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋10．Mg、Al、Fe三种金属分别与同浓度、同体积的稀盐酸反应时，放出H2的质量相等，则下列说法中正确的是()A．三种金属的物质的量相等B．三种金属均过量C．三种金属的质量相等D．盐酸均过量11.化合价和物质类别是整理元素及化合物知识的两个要素，可表示为“价－类”二维图。铁元素的“价－类”二维图如图所示，下列说法正确的是()A．工业上用CO还原Fe2O3炼铁，该反应为置换反应B．Fe3O4中铁元素为＋4价C．维生素C能将Fe3＋转化为Fe2＋，该过程中维生素C做还原剂D．Fe(OH)2浊液露置于空气中，由白色立即变为红褐色12．现有浓度均为1mol·L－1的FeCl3、CuCl2的混合溶液100mL，向该溶液中加入5.6g铁粉充分反应(溶液的体积变化忽略不计)。已知，氧化性：Fe3＋>Cu2＋，下列有关叙述正确的是()A．反应后的溶液中n(Fe2＋)是0.15molB．反应后的溶液中不存在Fe3＋和Cu2＋C．反应后残留固体为3.2gD．反应后残留固体中可能含有未反应的铁粉13．经研究发现，含有95%的铝和5%的镓、铟及锡组成的新型合金与水能快速反应制得氢气，整个反应中只消耗铝，而反应生成的Al2O3可回收再利用，这样不仅降低了制氢气的成本，而且方便快捷，这一发现将燃氢汽车的研发推向新的里程碑。下列有关说法不正确的是()A．此合金一定比纯铝柔软B．铝作为还原剂，有资源丰富的优势C．合金与水反应的总反应式为2Al＋3H2O=Al2O3＋3H2↑D．合金中的镓、铟及锡对铝与水的反应可能起催化作用14．将铁加入到100mL某浓度的盐酸中恰好完全反应，反应后生成的气体为VL(标准状况下)，将铝加入到100mL2mol·L－1NaOH溶液中恰好完全反应，充分反应后生成的气体为3VL。下列说法正确的是()A．铁和铝的物质的量相等B．原盐酸的浓度为2mol·L－1C．铁加入盐酸中的离子方程式为2Fe＋6H＋=2Fe3＋＋3H2↑D．盐酸与NaOH溶液中溶质的物质的量浓度之比为1∶215．高铁酸钾(K2FeO4)是一种环保、高效、多功能饮用水处理剂，制备流程如图所示：下列叙述不正确的是()A．用K2FeO4对饮用水杀菌消毒的同时，还产生Fe(OH)3胶体吸附杂质净化水B．用FeCl2溶液吸收反应Ⅰ中尾气后可再利用C．反应Ⅱ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2D．该生产条件下，物质的溶解性：Na2FeO4<K2FeO4二、非选择题(本题包括4小题，共55分)16．(13分)为严厉打击食品生产经营中违法添加非食用物质、滥用食品添加剂，卫生部、农业部等部门联合公布了包含硫酸亚铁在内的22种“易滥用食品添加剂”名单。某同学为探究富含硫酸亚铁且保存时间较长的食品情况，设计了如下实验方案：eq\x(食品)→……→eq\x(\a\al(淡黄色,溶液))eq\o(→,\s\up7(试剂1))eq\x(\a\al(淡红色,溶液))eq\o(→,\s\up7(新制,氯水))eq\x(深红色溶液)(1)试剂1的主要成分的化学式是________。(2)加入新制氯水后溶液红色加深的原因是____________________(用离子方程式表示)。(3)该同学在实验中加入了过量氯水，放置一段时间后，发现深红色褪去，现对褪色原因进行探究。①提出假设假设1：溶液中的＋3价铁被氧化为更高价态的铁；假设2：________________________________________________________。②设计方案为了对你所提出的假设2进行验证，请写出一种实验方案：______________________。(4)应用拓展写出一种保存FeSO4固体的方法：____________________。17．(12分)某学习小组用如图所示装置测定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)B中发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________。(3)若实验用铝镁合金的质量为ag，测得氢气体积为bmL(已换算为标准状况)，B中剩余固体的质量为cg，则铝的相对原子质量为________。(4)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”)。18．(15分)《我在故宫修文物》展示了专家精湛的技艺和对传统文化的热爱与坚守，也令人体会到化学方法在文物保护中的巨大作用。某博物馆修复出土铁器的过程如下：(1)检测锈蚀产物主要成分的化学式Fe3O4Fe2O3·H2OFeO(OH)FeOCl(2)分析腐蚀原理：一般认为，铁经过了如下腐蚀循环。①Fe转化为Fe2＋。②FeO(OH)和Fe2＋反应形成致密的Fe3O4保护层，Fe2＋的作用是________(填字母)。a．氧化剂b．还原剂c．既不是氧化剂也不是还原剂(3)研究发现，Cl－对铁的腐蚀会造成严重影响。化学修复：脱氯、还原，形成Fe3O4保护层，方法如下：将铁器浸没在盛有0.5mol·L－1Na2SO3、0.5mol·L－1NaOH溶液的容器中，缓慢加热至60～90℃。一段时间后，取出器物，用NaOH溶液洗涤至无Cl－。①脱氯反应：FeOCl＋OH－=FeO(OH)＋Cl－。离子反应的本质是离子浓度的减小，比较FeOCl与FeO(OH)溶解度的大小：__________________。②Na2SO3还原FeO(OH)形成Fe3O4的离子方程式是：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。19．(15分)