第三章 铁 金属材料（单元试题）（解析版）化学人教版必修第一册

第三章铁金属材料2026-2027学年高一化学单元试卷解析版（人教版必修第一册）（考试时间：75分钟试卷满分：100分）可能用到的相对原子质量：H1C12O16Al27S32Cl35.5K39Fe56一、选择题（本大题共14个小题，每题3分，共42分，每题只有一个选项符合题目要求。）1．（25-26高一上·广东佛山·期中）下列物质之间不能通过一步转化实现的是A．Al→Al2O3 B．Fe2O3→FeC．Cl2→FeCl2 D．Na→NaOH【答案】C【解析】A．Al在常温下即可与O2化合生成Al2O3，反应为4Al+3O2=2Al2O3，可一步实现，A不符合题意；B．Fe2O3可与CO在高温条件下反应生成Fe，反应为Fe2O3+3COeq\o(=,\s\up7(高温))2Fe+3CO2，可一步实现，B2．（25-26高三上·内蒙古赤峰·阶段检测）从文明之初的“结绳记事”，到文字发明后的“文以载道”，再到近现代科学的“数据建模”，数据记录方式一直随着人类社会的发展变迁而变化。下列信息载体的主要成分为合金的是A．草绳B．青铜器C．简牍D．缣帛A．A B．B C．C D．D【答案】B【解析】A．草绳的主要成分为植物纤维（纤维素），属于有机物，不是合金，A错误；B．青铜器的主要成分为铜锡（或铜锡铅）合金，属于合金，B正确；C．简牍的主要成分为植物纤维（纤维素），属于有机物，不是合金，C错误；D．缣帛的主要成分为蛋白质，属于有机物，不是合金，D错误；故选B。3．（25-26高一下·湖南怀化·期末）材料是科技发展的基础，下列属于金属材料的是A．阻燃或防火线缆的橡胶 B．“天舟十号”壳体的铝合金C．制造电极的石墨烯 D．耐温度剧变的硼酸盐玻璃【答案】B【解析】A．橡胶属于有机高分子材料，不属于金属材料，A错误；B．铝合金是金属合金，金属材料包括纯金属和合金，因此属于金属材料，B正确；C．石墨烯是碳单质，属于无机非金属材料，不属于金属材料，C错误；D．硼酸盐玻璃属于无机非金属材料，不属于金属材料，D错误；故选B。4．（25-26高三上·江苏扬州·阶段检测）下列物质结构与性质具有对应关系的是A．Fe粉能被磁铁吸引，可用作食品袋中的抗氧化剂B．K2C．Na能与水反应，可用于高压钠灯D．铝的活泼性强，可用于制作金属铝制品【答案】B【解析】A．Fe粉用作食品抗氧化剂是因为Fe具有还原性，可与氧气反应，与能被磁铁吸引的性质无关，A错误；B．K2FeO4具有强氧化性，能使细菌、病毒的蛋白质变性，因此可用作水的杀菌消毒剂，性质与用途对应，B正确；C．Na用于高压钠灯是因为钠的焰色为黄色，透雾能力强，与Na能和水反应的性质无关，C错误；D．铝可用于制作金属制品是因为铝表面易形成致密的氧化物保护膜，抗腐蚀能力强，与铝的活泼性强无对应关系，5．下列关于除杂试剂的选择不正确的是(括号中的物质为杂质)A．Fe2O3(Al2O3)：NaOH溶液 BC．NaHCO3(Na2CO3)：盐酸 D．FeCl3【答案】C【解析】A．Al2O3是两性氧化物，可与NaOH溶液反应生成可溶性的四羟基合铝酸钠，Fe2O3不与NaOH溶液反应，可除去杂质，A正确；B．HCl极易溶于饱和食盐水，且饱和食盐水中高浓度Cl-可降低Cl2的溶解度，可除去杂质，B正确；C．NaHCO3和Na6．（25-26高一上·广西玉林·开学考试）化学知识无处不在，我国优秀的传统文化中蕴含着众多的化学知识，下列对应的相关解释或说法不正确的是选项古文记载对应的化学知识A《杏帘在望》：“一畦春韭绿，十里稻花香”分子在不断地运动B《望庐山瀑布》：“日照香炉生紫烟”碘的升华C《石灰吟》：“烈火焚烧若等闲”碳酸钙高温下分解D《梦溪笔谈》中对宝剑的记载：“以剂钢为刃，柔铁为茎干，不尔则多断折”剂钢指的是铁的合金，其硬度比纯铁大A．A B．B C．C D．D【答案】B【解析】A．能闻到远处的稻花香是因为具有香味的分子在不断做无规则运动、扩散到空气中，A正确；B．“日照香炉生紫烟”中的“紫烟”是庐山香炉峰的水汽蒸发后遇冷液化形成的小液滴，在阳光照射下产生的光学散射现象，不存在碘的升华过程，B错误；C．“烈火焚烧若等闲”描述的是石灰石的主要成分碳酸钙在高温下分解为氧化钙和二氧化碳的反应，C正确；D．剂钢是铁碳合金，合金的硬度通常高于其成分金属纯铁，因此硬度更大的剂钢适合作为刀刃，D正确；故选B。7．（25-26高一上·浙江宁波·期中）根据实验目的设计方案并进行实验，观察现象，其中方案、现象、结论均正确的是实验目的方案设计现象结论A验证Fe2+的还原性向FeCl2溶液中滴加酸性KMnO4溶液溶液紫色褪去Fe2+具有还原性B检验菠菜中是否含有铁元素取新鲜菠菜叶剪碎研磨后加水搅拌，过滤，取少许滤液于试管中，滴加少许KSCN溶液无明显现象菠菜中不含铁元素C检验某未知溶液的成分用干净的铂丝蘸取未知溶液，在无色火焰上灼烧火焰呈黄色该溶液中含有钠盐D探究铝在浓硝酸中是否会形成致密氧化膜将去除氧化膜的铝片放入浓硝酸中，片刻后取出用水立即洗净，并快速放入CuSO4溶液铝片表面未见到紫红色固体铝片表面已形成致密的氧化膜A．A B．B C．C D．D【答案】D【解析】A．酸性KMnO4溶液既可以氧化Fe2+，也可以氧化FeCl2中的Cl-使溶液紫色褪去，无法证明还原性来自Fe2+，A错误；B．菠菜中的铁元素主要以Fe2+形式存在，直接滴加KSCN溶液不会显色，需先加入氧化剂将Fe2+氧化为Fe3+才可检验，无现象不能说明菠菜不含铁元素，B错误；C．焰色反应火焰呈黄色仅能说明溶液中含有Na元素，溶质可能是钠盐，也可能是NaOH等含钠的碱，无法得出含有钠盐的结论，8．（25-26高一上·四川广安·开学考试）今年我国将发射火星探测器。以下是关于火星的部分已知信息：其橘红色外表是因为地表被赤铁矿覆盖；火星上无液态水，但有大量冰；火星大气的成分为二氧化碳、氮气、氩气、氧气和水汽。下列说法正确的是A．赤铁矿的主要成分是四氧化三铁 B．火星上的冰转化为液态水要放出热量C．未来在火星上可用获取铁单质 D．蜡烛在火星大气中可以燃烧【答案】C【解析】A．赤铁矿的主要成分是Fe2O3，四氧化三铁是磁铁矿的主要成分，A错误；B．冰转化为液态水是熔化过程，需要吸收热量，B错误；C．CO具有还原性，高温下可与赤铁矿的主要成分Fe2O3反应生成铁单质，因此未来在火星上可用CO获取铁单质，C正确；D．蜡烛燃烧需要达到一定浓度的氧气，火星大气中氧气和水汽含量仅为0.4%，浓度过低，蜡烛无法燃烧，D错误；故选C。9．价—类二维图是学习元素及其化合物知识的重要模型和工具。如下图(左)为某常见金属单质及其部分化合物的价-类二维图。下列推断正确的是A．往沸水中滴加饱和的G溶液，持续加热并不断搅拌制备E的胶体B．如上图(右)可以较长时间观察到产生的D物质C．F和G对应的氯化物均可以通过化合反应实现制备D．B在空气中受热可以生成C【答案】C【解析】由价-类二维图可知，A为铁单质，B为氧化亚铁，C为氧化铁，D为氢氧化亚铁，E为氢氧化铁，F为亚铁盐，G为铁盐，H为高铁酸盐，据此解答。A．制备氢氧化铁胶体时，应是往沸水中滴加饱和的G溶液，持续加热直到溶液变成红褐色，停止加热，不能搅拌以免聚沉，A错误；B．应该左侧试管为铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，氢气排净装置中空气，一段时间后，关闭止水夹，使得左侧试管中压强增大，生成硫酸亚铁被压入右侧试管中和氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁沉淀，图示装置中生成的氢气从右侧支管口逸出，不能使得生成硫酸亚铁和氢氧化钠溶液混合反应，B错误；C．F为FeCl2，可以通过FeCl3与铁粉化合得到；G为FeCl3，可以通过FeCl2或者铁粉与氯气化合得到，C正确；D．FeO在空气中受热生成的是Fe3O4，不是Fe2O3，D错误；故选C。10．（25-26高一上·四川达州·期中）根据下列反应所画图像正确的是A．将Cl2通入一定量NaOH溶液中B．将铁粉加入一定量氯化铁溶液中C．将稀盐酸逐滴滴入碳酸钠溶液中D．将氨水滴入一定量氯化镁溶液中A．A B．B C．C D．D【答案】B【解析】A．将Cl2通入NaOH溶液中发生反应：Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O，溶液的碱性减弱，pH减小，A错误；B．将铁粉加入一定量氯化铁溶液中发生离子反应：Fe+2Fe3+=3Fe2+，Fe与生成的Fe2+的物质的量之比为1：3，B正确；C．将稀盐酸逐滴滴入碳酸钠溶液中，碳酸钠与盐酸先生成碳酸氢钠，开始没有气泡产生，C11．（25-26高一上·河北保定·期中）设阿伏加德罗常数的值为NAA．3mol单质Fe完全转变为Fe3O4，失去9NAB．56g铁和71g氯气完全反应，转移的电子数为2C．标准状况下，NA个Cl2与NA个H2SO4分子所占的体积比为1D．50mL12mol⋅L-1的浓盐酸与MnO2反应，生成的【答案】B【解析】A．Fe3O4中铁元素的平均化合价为+83，3molFe完全反应失去电子的物质的量为3 mol×83=8 mol，即失去8NA个电子，A错误；B．56gFe的物质的量为1mol，71gCl2的物质的量为1mol，二者反应的方程式为：2Fe+3Cl2eq\o(=,\s\up7(点燃))2FeCl3，反应时Cl2不足，1molCl2完全反应转移2mol12．（25-26高一上·江苏南通·期中）工业上用“生物堆浸”法处理黄铜矿(主要成分是CuFeS2)A．“生物堆浸”中CuFeS2转化为Cu2+、Fe3+B．“转化”中Fe3+转化为Fe2+，可通过加入KSCN溶液观察是否产生红色沉淀，判断FeC．从滤液Y中分离出绿矾的实验操作为：蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥D．“氧化”是将滤渣中的CuS转化为CuSO4，该反应过程中不消耗【答案】D【解析】黄铜矿粉碎经过生物堆浸CuFeS2转化为Cu2+、Fe3+和S，过滤分离出滤渣，滤液加入Na2S2O3将Fe3+转化为Fe2+，加入硫化钠将铜转化为CuS沉淀，过滤分离出沉淀加入稀硫酸、过氧化氢生成硫酸铜溶液，最终生成胆矾；滤液Y经过蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥得到绿矾；A．“生物堆浸”需要T.f细菌参与，高温会使细菌的蛋白质变性失活，反而降低反应速率，不能高温加热，A错误；B．Fe3+与KSCN反应生成红色可溶性络合物，不是红色沉淀，且该方法仅能检验Fe3+是否存在，无法判断其是否完全转化，B错误；C．绿矾是含结晶水的亚铁盐，直接蒸发结晶会导致结晶水流失、Fe2+被氧化，正确操作为蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥，C错误；D．“氧化”过程发生反应CuS+4H2O2=13．（25-26高一上·浙江绍兴·期中）铁元素的“价-类”二维图如图所示，下列说法正确的是A．铁与水蒸气在高温条件下反应可实现转化①B．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．FeCl2溶液加适量NaOH溶液，充分反应后过滤可得白色FeD．反应⑤可知Na2【答案】D【解析】A．铁与水蒸气在高温条件下反应生成Fe3O4，无法生成Fe2O3，不能实现转化①，A错误；B．FeO是黑色粉末，不稳定，在空气中受热会反应生成Fe3O4，不会转化为红棕色Fe2O3，B错误；C．FeCl2溶液加适量NaOH溶液，生成的Fe(OH)2具有强还原性，易被溶液中溶解的O214．（25-26高一上·江苏南通·期中）工业上可用FeCl3溶液蚀刻印刷电路板上的Cu。现对蚀刻产生的废液X下列说法正确的是A．FeCl3与Cu可发生反应：B．若废液X中滴加KSCN溶液变红，则X中cC．溶液Y可选用NaOH溶液D．实验室中进行操作①②时，需用到的玻璃仪器只有烧杯和漏斗【答案】B【解析】A．FeCl3与Cu反应生成FeCl2和CuCl2，正确方程式为2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2，A错误；B．废液中滴加KSCN变红说明Fe3+过量，Cu不足，根据反应2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，若Fe3+恰好完全反应，c(Cu2+二、非选择题（本大题共4个小题，共58分）15．（14分）（25-26高一上·陕西渭南·期中）电子工业中，人们常用FeCl3溶液腐蚀覆在绝缘板上的铜箔制造印刷电路板。用耐腐蚀油墨把预先设计好的电路印刷在覆铜板上，然后把覆铜板放到FeCl3溶液中，未被油墨覆盖的铜被腐蚀掉，再将油墨清洗后就得到了电路板。为了从腐蚀废液中回收铜，并重新获得FeCl3溶液，可以采用下列步骤：（1）写出制造印刷电路板时发生反应的离子方程式__________________________。（2）加入的物质①的化学式是______，滤渣③的成分是______。(填化学式)（3）操作Ⅱ的名称是______，实验室在进行该操作时需要用到的仪器有：带铁圈的铁架台、烧杯、玻璃棒、滤纸和______。（4）对比①④试剂加入的用量情况，有同学认为通入⑥的说法不妥，请更正______，写出该步反应的离子方程式__________________________。（5）欲得到纯净的金属铜，需要将其表面附着的滤液电解质洗涤干净，请简述如何证明金属铜已经洗涤干净__________________________。【答案】（1）2Fe3++Cu=2（2）Fe（2分）Fe、Cu（2分）（3）过滤（1分）漏斗（1分）（4）通入足量（或过量）的⑥（2分）2Fe2++（5）取最后一次洗涤液少许于试管中，滴加稀硝酸酸化的AgNO3溶液，若无白色沉淀生成，则证明金属铜已经洗涤干净（2【解析】废液中主要含有FeCl2、CuCl2以及可能未反应完的FeCl3。为了回收铜并再生FeCl3溶液，首先向废液中加入过量的铁粉（物质①），铁粉将Cu2+还原为金属铜，将Fe3+还原为Fe2+。经过滤（操作Ⅰ）后，得到含有FeCl2的滤液②和含有金属铜及过量铁粉的滤渣③。为了分离铜和铁，向滤渣③中加入过量的盐酸（物质④），铁与盐酸反应生成FeCl2和氢气，而铜不反应。再次过滤（操作Ⅱ）得到纯净的金属铜和含有FeCl2及过量盐酸的滤液⑤。最后将滤液②和⑤合并，通入足量的氯气（物质⑥），将（1）制造印刷电路板时，利用FeCl3溶液的氧化性将铜箔氧化溶解，生成CuCl2和FeCl2，发生反应的离子方程式为（2）根据整体分析，为了将废液中的Cu2+完全置换出来且不引入新杂质，加入的过量物质①应为铁粉，化学式为Fe；由于铁粉过量，反应后过滤得到的滤渣③中既含有生成的铜，也含有未反应完的铁，化学式为Fe、Cu（3）操作Ⅱ的目的是将不溶的金属铜与溶液分离，该操作名称为过滤；实验室进行过滤操作需要的仪器有带铁圈的铁架台、烧杯、玻璃棒、滤纸，还必须用到漏斗。（4）为了保证溶液中的Fe2+被完全氧化为Fe3+，通入的氯气（⑥）必须是足量或过量的，因此原说法不妥，应更正为“通入足量（或过量）的⑥”；该步反应为氯气氧化亚铁离子，离子方程式为（5）过滤得到的金属铜表面附着的滤液中含有FeCl2和HCl，即含有Cl-。可以通过检验洗涤液中是否含有Cl-来判断是否洗涤干净。具体操作为：取最后一次洗涤液少许于试管中，滴加稀硝酸酸化的AgNO316．（14分）（25-26高一上·广东江门·期中）某硫酸厂用硫铁矿焙烧后的烧渣（主要成分为Fe2O3已知SiO2回答下列问题：（1）流程中两次“操作”的名称是_______。（2）“还原”步骤中溶液由黄色变浅绿色，写出溶液变浅绿色的离子方程式________。（3）“调pH至5-6”步骤中，写出生成Al(OH)3的离子方程式_______（4）鉴别滤液a中金属阳离子的实验方案如下，按要求填空：操作现象结论或离子方程式步骤1：取少量滤液a进行________________（填实验名称）火焰呈____________滤液a中含有Na步骤2：另取少量滤液a于试管中，依次滴入________________溶液和________________（填化学式）溶液先无红色，后变红色滤液a中含有Fe2+不含Fe3+（5）请以硫酸铁溶液为原料，设计制备铁红的实验方案：_______________________________。（示例：BaCl2溶液→【答案】（1）过滤（1分）（2）Fe+2Fe3+=3Fe2+（3）Al3++3OH（4）焰色试验（或焰色反应）（1分）黄色（1分）KSCN（1分）Cl2（或H2O2）（1分）（5）Fe2(SO4)3溶液→过滤【解析】由题给流程图可知，向烧渣中加入稀硫酸，烧渣中的氧化铁和氧化铝与稀硫酸反应生成硫酸铁和硫酸铝，二氧化硅不反应，则试剂a为稀硫酸；向反应后的溶液中加入铁粉将硫酸铁还原为硫酸亚铁，过滤得到含有硫酸亚铁和硫酸铝的滤液和含有二氧化硅和铁粉的滤渣，则试剂b为铁粉、分离操作为过滤；向滤液中加入氢氧化钠溶液调节溶液pH至5-6，使硫酸铝完全反应生成氢氧化铝沉淀，过滤得到氢氧化铝滤渣和含有硫酸钠和硫酸亚铁的滤液a；滤液a经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，得到绿矾粗产品。（1）由分析可知，分离操作为过滤；（2）由分析可知，还原操作发生的反应为溶液中含有的硫酸铁溶液与加入的铁粉发生氧化还原反应生成硫酸亚铁，反应的离子方程式为Fe+2Fe3+=3Fe2+；（3）向滤液中加入氢氧化钠溶液调节溶液pH至5-6发生的反应为滤液中的硫酸铝与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化铝沉淀和硫酸钠，反应的离子方程式为Al3++3OH-=Al(OH)3↓；（4）滤液1中含有硫酸钠和硫酸亚铁，取少量滤液1进行焰色试验，若观察到火焰呈黄色，则证明滤液1中含有钠离子；另外取少量滤液a于试管中，依次滴入硫氰化钾溶液和氯水或双氧水，若观察到溶液先无红色，后变红色，则证明含有亚铁离子，氯水与亚铁离子发生氧化还原反应的离子方程式为2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-；（5）硫酸铁加氢氧化钠先转化为氢氧化铁，氢氧化铁加热失水生成氧化铁（铁红），实验方案：Fe217．（15分）（25-26高一下·重庆·期末）K2FeO4(高铁酸钾下步骤制备K2FeO4，部分装置如图所示。Ⅰ.制备次氯酸钠。打开装置甲中分液漏斗的活塞，滴加浓盐酸。Ⅱ.充分反应后，向仪器X中补加NaOH固体至饱和，搅拌下分批加入过量FeNO33饱和溶液，充分反应。(Ⅲ.将仪器X中反应后的溶液置于烧杯中，保持一定温度，加入一定量KOH饱和溶液，过滤得粗产品。回答下列问题：（1）仪器X的名称是_____________。（2）若固体A为MnO2，写出装置甲中发生反应的化学方程式：_____________；装置乙的作用是__________________________（3）装置丙采用冰水浴的目的是_____________________。（4）根据上述实验推断，在水中的溶解度：Na2FeO4_________(填“>”或（5）下图表示FeO42-浓度在不同pH和温度下随时间变化的曲线，则保存K2A．pH=4.74

60°C B．pHC．pH=11.50

60°C D．pH（6）测定高铁酸钾样品的纯度：称取mg高铁酸钾(M=198g⋅mol-1)样品，完全溶解于浓KOH溶液中，再加入足量亚铬酸钾KCrOH4，反应后配成100mL溶液；取上述溶液20.00mL于锥形瓶中，加入稀硫酸调至a．Crb．2c．Cr①高铁酸钾样品的纯度=_____________(用含有m、c、V的代数式表示)。②测得产品的纯度为102.5%，则产品中含有的杂质是_____________(填化学式)。【答案】（1）三颈烧瓶（或三口烧瓶）（2分）（2）MnO2+4HCl(浓)eq\o(,\s\up6(Δ))MnCl2（3）冰水浴可降低温度，防止高温下生成NaClO3（2（4）＞（2分）（5）D（2分）（6）33cVm%（2分）Na2FeO4（【解析】用A和浓盐酸制Cl2，Cl2与NaOH反应生成NaClO；NaClO在碱性条件下将Fe3+氧化成FeO42-因为K2FeO4溶解度比Na2FeO4小，向FeO42-氧化CrOH4-生成CrO42-，CrO42-在酸性下转化为Cr2O72-（1）仪器X为三颈烧瓶（或三口烧瓶），其有三个颈口，可用于同时进行反应、添加试剂和连接其他装置；（2）装置甲中，MnO2与浓盐酸反应生成Cl2，化学方程式为：MnO2+4HCl(浓)eq\o(,\s\up6(Δ))MnCl2+Cl2（3）冰水浴可降低温度，防止高温下生成NaClO3（4）步骤Ⅲ中，向含Na2FeO4的溶液中加入KOH饱和溶液，析出K2FeO4沉淀，说明（5）由图可知，FeO42-浓度在pH=11.50下和温度为20℃下随时间变化更小，故保存K2FeO4溶液的合适条件pH=11.50和温度（6）①根据反应a、b、c可得关系式：2FeO42-~2CrO42-~Cr2O72-~6Fe②测得产品的纯度为102.5%，则杂质也含高铁酸根离子，故杂质为Na2FeO4。18．（15分）（25-26高一上·四川成都·期中）Ⅰ．氧化还原反应在工农业生产、日常生活中具有广泛用途。（1）维生素C又称“抗坏血酸”，在人体内有重要功能。例如，能帮助人体将食物中不易吸收的Fe3+转变为易吸收的Fe2+，故维生素C具有_________(填“氧化性”或“还原性”)。（2）将铁钉浸入CuSO4溶液后，铁钉表面会附有红色物质；将铜丝浸入AgNO3溶液后，铜丝表面会附有银白色物质。根据上述信息推断，Ag+、Fe2+、Cu2+的氧化性由弱至强的顺序为_________(写离子符号)。（3）①生物浸出是用细菌等微生物从固体中浸出金属离子，有速率快、浸出率高等特点。氧化亚铁硫杆菌可以对硫铁矿(FeS2，Fe为＋2价)进行催化脱硫，同时得到FeSO4溶液。其过程如图所示：该过程总反应的离子方程式为：_________________________。②对于反应14CuSO4+5FeS2+