第三章 铁 金属材料 单元同步测试 高中化学人教版必修第一册

第三章铁金属材料单元同步测试

一、单选题

1.某实验室废水中含有A13+、Fe3+、Ci)2+等离子。可通过下列流程从该废水中分离回收

各种金属:

f滤液II

、田力।过量NaOH溶液

过收铁粉f滤渣II

废水

过滤

►滤渣I

A.滤液I中的金属阳离子是AP+、Fe3\Fe2+

3+

B.加入过量NaOH时发生反应之一为：A1+4OH=A1O；+2H2O

C.滤渣H久置后最终变为红褐色

D.滤渣I中的成分可以加入足量稀硝酸后进行分离

2.物质的性质决定用途，下列对应关系不止租的是

A.二氧化硅的导电性介于导体和绝缘体之间，故常用于制造光导纤维

B.Ti-Fe合金能够大量吸收H2,并与H?结合成金属氢化物，故可用于做储氢合金

C.碳纳米管具有优良的电学性能，故可用于生产电池和传感器

D.铝和氧化铝均能与酸、碱反应，故铝制餐具不宜用来长时间盛放酸性或碱性食物

A.Fe—FesOj只能通过置换反应得到

B.Fe-Q4在自然界中不存在

C.可用Fc粉去除FcCk溶液中混有的少量FeCh

D.向Fe(OH)2悬浊液中通入CL可得到Fe(OH)3

4.下列各组离子能在指定条件下一定能大量共存的是

A.c（H'）=0.1mol/L的溶液中：K+、「、NO3,Ca

B.c(OFT)=0.1mol/L的溶液中：s"、SO；、「、C10-

C.硫酸铉溶液中：NO,、H+、Fe"、CP

D.加铝生成氢气的溶液中：AJ3+、Mg2+、B「、SO；-

5.元素化合物的性质是我们学习化学的基石，卜列有关于元素化合物的性质说法正确

的是

A.铝和NaOH溶液反应：Al+20H-A10；+2H2t

B.二氧化硅是酸性氧化物，可溶于水制得硅酸

C.一定条件下，石墨转化成金刚石要吸收能量，所以石墨比金刚石更稳定

D.SCh和CL同时通入到品红溶液中，漂白效果将增强

6.卜.列离子方程式书写正确的是：

+3+

A.常温下，铝遇到浓硝酸：A1+4H+NO；=A1+NO2t+2H,O

B.少量SO?通入NaClO溶液中：SO2+2C1O+H,O=2HC1O+SO；-

C.向NH,HCO,溶液中加入过量NaOH溶液并加热：NH：+OH=NH3T+H20

D.向NaHSO,溶液中加Ba(OH)2溶液至中性：

+2+

2H+SO；-+Ba+2OH=2H2O+BaSO4J

7.下列有关物质的主要成分的性质和用途不正确的是

选项物质主要成分性质用途

A小苏打(NaHCOjNaHCO,受热易分解产生二氧化碳作发酵粉

B漂白液(NaGO)NaClO的水溶液具有漂白性作漂白剂

C碳化硅陶瓷轴承(SiC)硬度很大、优异的耐高温抗氧化性能作硅太阳能电池

D赛红(RQ3)难溶于水，颜色为红色可用作外墙涂料

A.AB.BC.CD.D

8.下列离子方程式正确的是

A.碳酸氢钠溶液中加入氢氧化钠溶液：HCO；+OH=CO2+H2O

++

B.Na2s2O3与稀H2s0,混合：Na2S,O3+2H=Si+SO,T4-H2O+2Na

C.FeCl.容液腐蚀铜板的离子方程式：2Fe"+Cu=2Fe2-+Cu2+

2+

D.铜和浓硝酸反应：3Cu+8H-+2NO；=3Cu+2NOT+4H2O

9.菠菜营养丰富，富含铁元素，同时含有草酸，实验小组通过以下实验探究菠菜的成

分，下列说法正确的是

盐酸活性炭

II_

去根菠菜产送菠菜灰产十►阿A卜厂慢驾_

沉淀物沉淀物

A.灼烧在蒸发皿中进行

B.操作a需用到分液漏斗

C.加入活性炭目的是吸附色素

D.取溶液B向其中加入酸性KMnO,溶液可检验Fe?+

10.指南针是中国古代四大发明之一。北宋沈括的《梦溪笔谈》对指南针已有详细记载:

“方家以磁石磨针锋，则能指南“。“磁石”的主要成分是

A.Fe3O4B.Fe2O3C.SiO.D.CuFcS,

11.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

化合价

A.FeO是一种黑色的氧化物，可由Fe、水蒸气高温反应制得

B.为实现Fe?+向Fe3+的转化，可向含Fe?+的溶液中通入新制氯水

C.工业上用CO还原FezO?炼铁，该反应属于置换反应

D.维生素C能将Fe“转化为Fe2+,该过程体现维生素C的氧化性

12.将1.76g铜镁合金完全溶解于-50mL物质的量浓度为12moi/L的浓硝酸中，得到NO?

和NZOJ的混合气体1120mL（标准状况），向反应后的溶液中加入1.Omol/LNaOH溶液，

当金属离子全部沉淀时，得到3.12g沉淀。下列说法不正确的是

A.反应过程中转移电子物质的量为0.08n】ol

B.NO2和N2O4的混合气体中，NO2的体积分数是40%

C.该合金中铜与镁的物质的量之比是1:1

D.得到3.12g沉淀时,加入NaOH溶液的体积是550mL

13.卜.列实验操作及现象与实验结论相符的是

选

实验操作及现象实验结论

项

某溶液中加入稀盐酸产生无色气体，将气体通入澄清石灰原溶液一定含有

A

水中出现浑浊CO；-

向久置的硫酸亚铁溶液中滴加KSCN溶液，溶液变为血红硫酸亚铁溶液已变

B

色质

干燥的氯气有漂白

C将干燥的氯气通入盛有鲜花的集气瓶，鲜花褪色

性

某溶液中加入BaCl2溶液，产生白色沉淀，再加入稀盐酸该溶液中一定含有

D

沉淀不消失so：

A.AB.BC.CD.D

14.下列说法正确的是

A.常温下，浓硝酸与铁不反应，可用铁罐车运输浓硝酸

B.浓硝酸在光照下颜色变黄，说明浓硝酸具有挥发性

C.氨气极易溶于水，可用于做喷泉实验

D.先加入氯水，无明显现象，再加KSCN溶液，显血红色，证明试液中含有住2+

二、非选择题

15.阅读下列科普短文并回答相应问题。目前，我国的电动汽车约有80%应用的电池为

磷酸铁锂电池，2021年将有约9400吨的磷酸铁锂报废，为了避免环境污染，更为了减

少资源与经济损失，必须对废弃的电池进行回收。通常采用的湿法冶金归I收工艺为：首

先用①NaOH溶液浸泡拆解下来的材料.，材料中的②A1与③AhOi溶解得到④NaAlO?

溶液和含⑤石墨、LiFePO’的滤渣，再用⑥稀H2s0«和⑦稀HNO3的混合液浸泡滤渣产

生的⑧NO经回收处理转化为硝酸，可循环利用），得到含Li'、Fe"和磷酸的浸出液，

再调节浸出液的pH得到⑨Fe9Hh沉淀，过滤浸出液，加⑩固体（NHjCOj浓缩结晶得

Li2CO5晶体。

（1）上述短文中的①〜⑩（仅指划线的部分）中，能导电的是（填序号，下同），属

于电解质的是，属于非电解质的是，既能与强酸反应又能与强碱反

应的是。

⑵上述短文中的LiFePO,中的铁的化合价为,当有标准状况下4.4XLNO产生

时，参加反应的LiFePO4的物质的量为molB

⑶上述短文中“用NaOH溶液浸泡时，单质A1与NaOH溶液反应的化学方程式

为：。

（4）上述短文中使用稀硫酸的浓度为4moi,现需要用98%的浓硫酸（密度为1.84g/cn?）

配制该稀硫酸250mL,需要浓硫酸的体积为mL（保留1位小数），配制过程中

用到的仪器有：量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管、o

16.如图所示装置可用来制取和观察氢氧化亚铁在空气中被氧化时颜色的变化。实验时

必须使用铁屑和6moi/L的硫酸，其他试剂任选。

（1）实验开始时就先将止水夹E。（填“打开”或"关闭''）

（2）待装置B中出现较多白色沉淀时，拔去装置B中的橡皮塞，使空气进入，写出白色

沉淀变为红褐色沉淀的化学方程式：。

17.一种以钛铁矿（FeTiCh,含FezCh、CaO、SiO?等杂质）为主要原料制备钛白粉（TiO?）

的工艺流程如图所示。

LSOj溶液铁粉

偏钛酸

（H；TiO｝）—»|灼烧|a钛白粉

已知：①H2TQ3不溶于水和稀酸;

②“酸浸”后钛元素主要以TiO2+形式存在；

③Fe3+在pH=1.8时生成沉淀，pH=4.I时沉淀完全。

流程中加入铁粉的目的是还原体系中的Fe3+。为探究最佳反应条件，某化学兴趣小组在

保持反应时间相同的情况下进行探究得到结果如图甲所示。

保持其它反应条件不变，还原体系中Fe(HI)含量随温度变化如图乙所示。由图可知，还

原体系中Fe(IH)的最佳反应温度为℃0

18.已知甲、乙、丙物质分别由H、C、Na、0、Cl、Fe元素中的一种或儿种组成。

(1)若甲物质俗称为小苏打，则甲的化学式为。

(2)若乙物质在空气中迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，，则该反应的化学方程式

为O

(3)若丙物质在常温常压下为黄绿色气体，则实验室制取丙的化学方程式为：o

(4)2019年诺贝尔化学奖颁给锂离子电池领域，获奖科学家的重要贡献之一是研发出了

电极材料——磷酸亚铁钾.(LiFePO」)。LiFePO4的一种制备方法如下。

①LiFePO,中，铁元素的化合价为价。

②将反应I的离子方程式配平：o

2f

Fe++H2O2=Fe"+H20

参考答案：

I.C

【分析】废水中含有A13+、Fe3\Cu2+等离子，加入过曷铁粉生成Fe2+和Cu,故滤渣I中含

有Cu和Fe,滤液I中含有Fe2+和AP+,加入过量氢氧亿钠溶液生成滤渣II为氢氧化亚铁,

滤液II为偏铝酸钠溶液。

【详解】A.根据分析可知，滤液I中的金属阳离子是AF+和Fe?+,故A错误；

3+

B.加入过量NaOH时发生反应之一为：A1+3OH=A1(OH)3>A1(OH)3+OH=A1O；+2H2O,

故B错误；

C.滤渣H为氢氧化亚铁，在空气中被氧气最终氧化为红褐色，故C正确；

D.滤渣I中含有Cu和Fe,加入稀硝酸都反应，不能分离，故D错误；

故选C。

2.A

【详解】A.二氧化硅具有良好的导光性，可用作光导纤维，而硅晶体的导电性介于导体与

绝缘体之间，是一种重要的半导体材料，故A错误；

B.储氢合金是一类能够大量吸收氢气，并与氢气结合成金属氨化物的材料-，故B正确；

C.碳纳米管比表面枳大，有相当高的强度和优良的电学性能，可用于生成狂合材料、电池

和传感器等，故c正确；

D.由于铝和氧化铝均能与酸、碱反应，因此铝制餐具不宜用来长时间盛放酸性或碱性食物，

故D正确；

故答案选A。

3.C

【详解】A.Fe与02点燃条件下也生成Fe：Q4，A错误；

B.FeaO4是一种复杂的化合物，是具有磁性的黑色警惕，俗称磁性氧化铁，在自然界存在，

B错误；

C.Fe+2Fe3+=3Fe2+,Fe粉可将Fe"还原为Fe?+且不引入新的杂质，C正确；

D.向2Fe(OH)2+3C12=2FeCl3+O2+2H2O,向Fe(OH)2悬浊液中通入Cl2可得到FeCh,D错

误；

故选C。

4.C

【详解】A.在酸性条件下，硝酸根离子可以氧化碘离子，A错误:

B.次氯酸根离子有强氧化性，可以氧化碘离子和亚硫酸根离子，B错误;

C.NO；、H・、FJ+、C「相互之间不反应，并且也不关口硫酸铉反应，可以共存，C正确：

D.加铝生成氢气的溶液可能显示碱性，在碱性条件下Al*、Mg"、可以和氢氧根离子发生

反应，D错误；

故选C。

5.C

【详解】A.铝和NaOH溶液反应离子方程式为2A1+2OH+2H2O=2A1O；+3H2t：故A错误；

B.SiCh是一种特殊的酸性氧化物，其不能溶于水；故B错误；

C.一定条件下，石墨转化成金刚石要吸收能量，能量越低越稳定，所以石墨比金刚石更稳

定；故C正确；

D.SOz和Ch将发生氧化还原反应，从而失去漂白效果，故D错误；

故答案选C。

6.D

【详解】A.常温下，铝遇到浓硝酸发生钝化，选项A错误；

B.少量SO?通入NaClO溶液中，反应生成氯化钠和硫酸，反应的离子方程式为：

+

SO2+CIO+H2O=Cr+SO；+2H,选项B错误；

C.向NH4HCO、溶液中加入过量NaOH溶液并加热，反应生成碳酸钠、氨气和水，反应的

离子方程式为：NH；+HCO；+2OH=NH,T+2H2O+CO；-,选项C错误；

D.向冲14。4溶液中加Ba(OH)2溶液至中性，反应生成硫酸钠、硫酸钢和水，反应的离子

+2+

方程式为：2H+SO^+Ba+2OH=2H2O+BaSO4,选项D正确；

答案选D。

7.C

【详解】A.NaHCO3不稳定，受热分解生成CO2,可压于食品发酵剂，故A正确；

B.漂白液有效成分为NaClO,NaClO溶液具有强氧化性、漂白性，可以作漂白剂，故B正

确；

C.SiC陶瓷具有高的抗弯强度、优良的抗氧化性、良好的耐腐蚀性，抗高温，但太阳能电

池板为硅单质，故c错误：

D.FezOs为红棕色固体，难溶于水，性质稳定，可用于油漆和涂料，故D正确;

故选C。

8.C

【详解】A.碳酸氢钠溶液中加入氢氧化钠生成碳酸钠和水，反应的离子方程式是

HCO3+OH=CO；+H2O,故A错误；

B.Na2s2O3与稀H2SO』混合生成硫酸钠、二氧化硫、硫沉淀，反应的离子方程式为

+

S2O^+2H=S；+SO2T+H2O,故B错误；

C.Feci,溶液腐蚀铜板生成氯化亚铁和氯化铜，反应的离子方程式为

2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,故C正确；

D.铜和浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮、水，反应的离子方程式是

2+

Cu+4田+2N0-=CU+2NO2T+2H2O,故D错误；

选C。

9.C

【详解】A.固体在中进行,A错误;

B.操作a得到沉淀物和溶液，为过滤操作，用漏斗而不是分液漏斗，B错误；

C.活性炭具有吸附性，可以吸附色素，C正确；

D.菠菜中的草酸也能使酸性高钵酸钾溶液褪色，所以不能加入酸性高锯酸钾溶液检验溶液

中的Fe?+,D错误；

故选C。

10.A

【详解】FeQ」俗称磁性氧化铁，具有磁性，制指南针的磁石的主要成分是Feq,,故选A。

11.B

【详解】A.由Fe、水蒸气高温反应可制得FesOj,A错误；

B.Fe2+转化成Fe3+,铁元素的化合价升高，需要加入新制氯水等氧化剂才能实现转化，B

正确；

C.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FU2O3炼铁，该反应不属于置换反应，C错误：

D.维生素C能将卜e3+还原为卜e2+,过程中维生素农现还原性，D错误；

故选Bo

12.D

m

【分析】"(NO2)+〃(N2C)4)=—"-6L—=0.05mol,Z?J(OH)=3.12g-1.76g=1.36g,〃(0H)=

22400mI7mol

/鬻=0.08mol。设Cu的物质的量为x,则Mg的物质的最为(0.04-x),从而得出

64x+24(0.04-x)=1.76,x=0.02mol,0.04-x=0.02mol；设NO2的物质的量为y,则N2O4的物质

的量为(O.()5-y),依据得失电子守恒可得y+2(O.O5-y)=O.O8,y=0.02molo

【详解】A.由关系式Cu—2e-——2OH\Mg——2e——206可知，反应过程中转移电

子物质的量与生成沉淀中0H•的物质的量相等，即为0.08mol,A正确；

B.由分析可知，NO?和N2O4的混合气体中，NO2的物质的最为0.02mol,而混合气的总物

1

质的量为0.05mol,则N02的体积分数是丝I吗x100%=40%,B正确；

0.05mol

C.C分析可知,该合金中,铜与镁的物质的量都为0.02mol,则二者的物质的量力比是1:1,

C正确；

D.反应最终所得溶液中，溶质为NaNCh,则〃(NaOH)=/?(HNO3)-〃(NO2)-2n(N2O4)=0.050LX

12mol/L-0.02mol-2x0.03mol=0.52mol,所以加入NaOH溶液的体积是乌当lOOOmL/L

1.Omol/L

=520mL,D不正确:

故选D。

13.B

【详解】A.向某溶液中加入稀盐酸，有无色气体产生，该气体可能是CO?或SOz,该溶液

中可能含有HCO)或SO；-等，不一定含有CO：,故A错误；

B.溶液变为血红色说明溶液中含有Fe"，说明硫酸亚铁溶液已变质，故B正确；

C.鲜花中含有水，氯气与水会反应产生有漂白性的次氯酸，所以鲜花褪色不能说明干燥的

氯气是否有漂白性，故C错误；

D.向某溶液中加入BaCI：溶液，有白色沉淀生成，再加入稀盐酸沉淀不消失，该白色沉淀

可能为硫酸钢或氯化银等，则原溶液中可能含有Ag+等，不一定含有SO；,故D错误；

故选B°

14.C

【详解】A.铁常温下在浓硝酸中发生钝化，阻碍铁与浓硝酸继续反应，所以可用铁罐车运

输浓硝酸，A错误；

B.浓硝酸见光或是加热条件下易分解为二氧化氮、氧气和水，导致浓硝酸颜色变黄，体现

了浓硝酸的不稳定性，B错误；

C.氨气极易溶于水，可在密闭容器内产生负压，从而形成喷泉，所以氨气可做喷泉实验,

C正确；

D.若原溶液中含有F/+,加入氯水再加入少量KSCN溶液，溶液也变为红色，故不能排除

Fe3+的干扰，D错误；

故选C。

15.（1）①②③⑨⑩⑧②③⑩

（2）+20.6

⑶2A1+2H2（D+2Na0H=2NaA102+3H2T

（4）54.3250mL容量瓶

【详解】（1）①〜⑩中，能导电，应为电解质的水溶液、金属或石墨等，其中③⑨⑩屈于电

解质，⑧属于非电解质，铝、氢氧化铝以及碳酸核，能与强酸反应又能与强碱反应，故答案

为：①@④⑤⑥⑦；③©©:⑧：②®⑩；

（2）的LiFePO4中Li为+1价、P为+5价、O为-2价，则Fe的化合价为+2价，反应中Fe

元素化合价由+2价升高到+3价，N元素化合价由+5价降低为+2价，有标准状况下4.48LNO

0.2molx(5-2)

产生时，即0.2mol,则参加反应的LiFePCh的物质的量为=0.3mol,故答案为:

(3-2)

+2；0.6；

（3）铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，化学方程式：

2Al+2H2O+2NaOH=2NaAIO2+3H2t,故答案为：2A1+2H2O+2NaOH=2NaAlO2+3H2T；

（4）使用稀硫酸的浓度为4moi・L」，现需要用98%的浓硫酸（密度为1.84WCIIF）酉己制该稀硫

酸浓硫酸的浓度为［：4X98卜］则

250mL,cJ。""nK）/L=18.4mol/L,

4moi/Lx0.25L=18.4mol/LxV（浓），V（浓）=0.0543L=54.3mL,配制溶液时，一般用到量取、溶

解、移液、洗涤以及定容等操作步骤，配制过程中用到的仪器有：量筒、烧杯、玻璃棒、胶

头滴管、250mL容量瓶，故答案为：54.3；250mL容量瓶.

16.⑴打开

(2)4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3

【分析】分液漏斗D中盛的是6moi/L的硫酸，烧瓶中装的是铁屑，实验开始时，先打开止

水夹E,然后打开分液漏斗活塞，硫酸和铁屑反应生成氢气和硫酸亚铁，生成的氢气通过烧

瓶支管赶走B装置中的空气，多余的氢气被C装置通过排水法收集，然后关闭止水夹E,

烧瓶内的压强越来越大，压迫烧瓶中含有硫酸亚铁的溶液沿玻璃导管进入到装置B中，与B

中的氢氧化钠溶液反应生成白色的氢氧化亚铁，然后拔去装置B中的橡皮塞，使空气进入，

生成的氢氧化亚铁会被空气中氧气氧化，据此分析解答。

(1)

通过上述分析，实验开始时就先将止水夹E打开，使生成的氢气赶走装置B中的空气，防

止生成氢氧化亚铁时造成干扰。

(2)

装置B中出现的白色沉淀是生成的氢氧化亚铁沉淀，氢氧化