第三章铁金属材料单元练习
一、单选题
1. 将等物质的量的和同时放入足量的水中，充分反应后收集到混合气体标准状况下。下列说法错误的是( )
A. 标准状况下，混合气体中氢气与氧气的体积比为3：1
B. 加入的固体过氧化钠为7.8g
C. 反应后有固体剩余
D. 反应后的溶液中含有的溶质是NaOH和NaAlO2
2. 向含和的混合溶液中加入的溶液，产生沉淀的物质的量与加入溶液体积间的关系图正确的是( )
A. B. C. D.
3. 向一定量的、、的混合物中加入的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出标准状况的气体，所得溶液中加入溶液无血红色出现。若用足量的在高温下还原相同质量的此混合物，能得到铁的质量是( )
A. B. C. D. 无法计算
4. 对实验ⅠⅣ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. 实验Ⅳ：先出现白色沉淀，后溶解
5. 下列有关金属及其化合物的说法正确的是( )
A. 久置于空气中最终生成
B. 金属单质在化学反应中往往体现出还原性
C. 金属元素在自然界中都是以化合态形式存在的
D. 比活泼，更易与溶液反应生成
6. 某溶液中有、、和四种离子，若向其中加入过量的氢氧化钠溶液，微热并搅拌，再加过量盐酸，溶液中大量减少的阳离子是( )
A. B. C. D.
7. 下列解释事实的方程式不正确的是( )
A. 用溶液腐蚀覆铜板：
B. 打磨过的铝片遇溶液产生气泡：
C. 常温下，新切开的钠表面很快变暗：
D. 炽热的铁水不能注入未经干燥的模具，是为防止：
8. 电子工业中常用溶液刻蚀覆铜板制作印刷电路板，其反应原理为，产生的废液可再生循环使用，流程如图所示。下列说法不正确的是( )
A. 溶液刻蚀制作电路板，说明的还原性比强
B. 向溶液、溶液混合液中通入，主要反应为
C. 实验室中进行操作时，需用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒
D. 若废液中滴加溶液变红，则中
9. 某混合物由、、、中的一种或几种物质组成，某校课外兴趣小组设计如图实验方案进行探究：
途径：
途径：
下列对混合物成分的分析正确的是( )
A. 的质量为 B. 的质量为 C. 的质量为 D. 的质量为
10. 下列物质间的转化，不能一步实现的是( )
A. B. C. D.
11. 向、混合溶液中逐滴加入溶液，生成沉淀的量随溶液加入量的变化关系如图所示，则下列离子组在对应的溶液中一定能大量共存的是( )
A. 点对应的溶液中：、、、
B. 点对应的溶液中：、、、
C. 点对应的溶液中：、、、
D. 点对应的溶液中：、、、
12. 下列说法中正确的是( )
A. 比活泼
B. 铁与溶液反应可置换出银
C. 不能与反应
D. 与盐酸反应的离子方程式为
13. 向一定质量和的混合溶液中逐渐加入足量的锌粒，下列图像不能正确反映对应关系的是( )
A. B. C. D.
14. 下列成语或谚语中蕴含着一定的化学知识或原理，下列有关说法错误的是( )
A. 百炼成钢通过反复锤炼，除去铁中部分杂质，使其转化为钢
B. 水滴石穿以大理石为例
C. 恨铁不成钢钢的性能远优于铁
D. 真金不怕火炼单质金的熔点很高
15. 下列解释事实的方程式不正确的是( )
A. 用溶液腐蚀覆铜板：
B. 打磨过的铝片遇溶液产生气泡：
C. 常温下，新切开的钠表面很快变暗：
D. 炽热的铁水不能注入未经干燥的模具，是为防止：
二、实验题
16. 长期放置的溶液易被氧化而变质，某兴趣小组进行了如下实验：
设计实验检验溶液的变质程度
实验方案 实验现象 实验结论
步骤 取待检测液于试管中，
向其中滴加溶液
溶液
部分变质
步骤 ．
．
将上述方案补充完整。
若要使部分变质的复原方法是 写离子方程式。
利用部分变质的溶液制备
填写下列各空： 、 、 、 、 、、、、代表物质或反应条件，若为物质则写化学式。
若该变质溶液制得，则变质前溶液的浓度为 。
可用作补铁剂，使用时建议与维生素同服，同学甲猜测维生素可将转化为，以利于人体吸收。为了验证这一猜想，设计了如下实验：
实验方案 实验现象
取适量，溶液于试管中，加入维
生素片，振荡溶解后，滴加酸性高锰酸钾
溶液 溶液紫红色褪去
由上述实验能否得出维生素可将转化为的结论 填“能”或“否”，请说明理由：
17. 某工厂的废金属屑中主要成分为、和，此外还含有少量和，为探索工业废料的再利用，某化学兴趣小组设计了如图所示实验流程，用该工厂的合金废料制取氯化铝、绿矾晶体和胆矾晶体。
请回答下列问题：
步骤Ⅰ反应的离子方程式为______、______。
试剂是______。
在步骤Ⅱ时，用如图装置制取并通入溶液中，一段时间后，观察到烧杯中产生的白色沉淀会逐渐减少。为避免沉淀减少，可采取的改进措施是______。
检验溶液中的阳离子时，应先滴加______，再滴加新制的氯水，该过程中发生非氧化还原反应的化学方程式为______。
由固体制取硫酸铜溶液，有以下两种方案：
方案一：将固体在加热条件下与浓硫酸反应。
方案二：将固体投入热的稀硫酸中，然后通入氧气。
你认为合理的方案是______，该方案发生反应的化学方程式为______，你认为该方案合理的原因是______写出两条。
三、简答题
18. 某磁铁矿石的主要成分是磁性氧化铁，还含少量的、。某工厂利用此矿石进行有关物质的回收利用，工艺流程如图：已知不溶于水和碱，但溶于酸：。
根据流程图回答下列问题：
溶液的主要成分是 ______。
溶液中的金属阳离子与过量试剂反应的离子方程式是 ______。
在溶液中滴加溶液的现象是 ______；发生的化学反应方程式为 ______。
聚硅酸铁是目前无机高分子絮凝剂研究的热点，一种用钢管厂的废铁渣主要成分，含少量碳及二氧化硅为原料制备的流程如图：
加热条件下酸浸时，与硫酸反应。酸浸时，通入的目的是 ______。
“浓度检测”是先将含溶液用适量的还原为；再用酸性标准溶液测定的量被还原为，此时发生反应的离子方程式为：______。若用掉溶液，则的物质的量浓度为 ______。
19. 某工厂以镍废渣主要成分为，含少量、、和不溶性杂质等为原料制备翠矾，其生产工艺如图。
该流程中几种金属离子生成对应氢氧化物沉淀的如下表。
金属离子 开始沉淀的 完全沉淀的
回答下列问题：
“碱浸”时发生反应的化学方程式为 ______。
检验“酸浸”后的溶液中含有需要的试剂是 ______。
“转化”过程中通入空气的目的是 ______。
的取值范围是 ______；滤渣的成分是 ______。
设计实验确认“滤液”中的杂质离子已经被完全除去 ______。
“系列操作”包括蒸发浓缩、______、过滤、洗涤、干燥。
答案和解析
1.【答案】
【解析】Na2O2和Al放入足量的水中，Na2O2先完全反应：2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑，生成的NaOH可与铝继续发生反应：2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑，因Na2O2与Al物质的量相等，故前者产生的NaOH过量，Al无剩余，反应得到的溶液中溶质为NaOH和NaAlO2，O2和H2的物质的量之比为１:３，以此分析回答。
Ａ．由以上分析，根据计算关系式：2Al~3H2、2Na2O2~O2可知，产生的氢气与氧气的物质的量之比为3：1，标准状况下体积比也是3：1，故A正确；
Ｂ．由以上分析知，Na2O2产生的氧气为4.48 L×1/4=1.12 L，其物质的量为0.05 mol，则过氧化钠的物质的量为0.1 mol，质量为7.8 g，故B正确；
C．由以上分析知，反应后无固体剩余，故C错误；
D．由以上分析知，反应得到的溶液中溶质为NaOH和NaAlO2，故D正确。
故选：C。
2.【答案】
【解析】向含和的混合溶液中加入的溶液，从反应开始到加入时，的物质的量为，发生反应，，恰好中和完全，生成沉淀，再加入时，发生反应，，此时恰好沉淀完全，生成沉淀和沉淀，该阶段共生成沉淀，再加入时，发生反应，生成沉淀，根据图像变化趋势可知，D正确。
3.【答案】
【解析】解：用盐酸溶解后，得到的产物加 溶液，无血红色出现，说明得到的产物是氯化亚铁，即混合物中的铁元素全在氯化亚铁中，
盐酸的物质的量为，
根据氯元素守恒，则，
则混合物中元素的质量为，若用足量的在高温下还原相同质量的此混合物，能得到铁的质量是，
故选：。
、、的混合物中加入盐酸恰好使混合物完全溶解，生成了铁的氯化物，因加入 溶液，无血红色出现，说明只生成氯化亚铁，根据氯元素守恒可知道氯化亚铁的量，进而求得铁的质量。
本题考查了混合物反应的计算，题目难度不大，明确发生反应的原理为解答关键，采用原子守恒或得失电子守恒可简化计算，试题培养了学生的化学计算能力。
4.【答案】
【解析】解：将氯化铁饱和溶液加入到沸水中加热至溶液呈红褐色可得到氢氧化铁胶体，而非沉淀，故A错误；
B.三价铁离子遇硫氰化钾变红色，二价铁离子不变色，故B错误；
C.铝与氢氧化钠溶液反应生成和氢气，有大量气体生成，故C正确；
D.氯化铝与氨水反应生成氢氧化铝白色沉淀，但氢氧化铝不溶于弱碱，故氨水过量时，氢氧化铝也不会溶解，故D错误。
故选：。
A.将氯化铁饱和溶液加入到沸水中可得到氢氧化铁胶体；
B.三价铁离子遇硫氰化钾变红色；
C.铝与碱反应生成偏铝酸钠和氢气；
D.氯化铝与氨水反应生成氢氧化铝白色沉淀，但氢氧化铝不溶于弱碱．
本题考查元素及其化合物的性质，明确物质间的反应是解题的关键，题目难度不大．
5.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查较为综合，涉及金属的性质以及应用，为高频考点，侧重于基础知识的综合理解和运用的考查，难度不大，注意相关基础知识的积累。
【解答】
A.不稳定，易分解，久置于空气中最终生成，故A错误；
B.金属单质在反应中只能失去电子，所以金属单质在化学反应中往往体现出还原性，故B正确；
C.大多数金属性质活泼以化合态存在，只有少数非常不活泼的金属元素以游离态存在，如金，银等，故C错误；
D.与氢氧化钠溶液不反应，故D错误；
故选B。
6.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查、和发生的离子反应，明确或氢氧化亚铁具有强还原性是解题的关键，题目难度中等，注意掌握常见金属阳离子的化学性质。
【解答】
A、钠离子与氢氧化钠、盐酸均不发生离子反应，加入过量氢氧化钠溶液增大了钠离子的数目，故A错误；
B、与氢氧根离子反应生成氢氧化镁，氢氧化镁与盐酸反应生成，数目不变，故B错误；
C、与氢氧根离子反应生成偏铝酸根离子，偏铝酸根离子与氢离子反应生成，数目不变，故C错误；
D、与氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁与氧气、水反应生成氢氧化铁，氢氧化铁与氢离子反应生成铁离子，因此数目减少，故D正确；
故选D。
7.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了化学方程式和离子方程式的正误判断，明确反应的实质是解题关键，注意离子方程式书写应该遵循客观事实、遵循原子个数、电荷数守恒规律，题目难度不大。
【解答】
A.用氯化铁溶液腐蚀覆铜板上的铜，离子方程式：，故A正确；
B.打磨过的铝片与溶液反应产生气体，离子方程式为：，故B正确；
C.表面光亮逐渐变暗，生成是氧化钠，反应方程式：，故C错误；
D.炽热的铁水不能注入未经干燥的模具，是为防止铁在高温下能与水蒸气反应，反应方程式：，故D正确；
故选C。
8.【答案】
【解析】解：氯化铁与镀铜电路板生成氯化亚铁、氯化铜的废液，加入铁粉，铁粉和氯化铜溶液反应置换出铜，溶液为氯化亚铁，固体混合物为铜和铁，加入过量盐酸，溶液为氯化亚铁，与溶液合并，通入氯气，可得到氯化铁，据此分析判断选项。
A.溶液刻蚀制作电路板，被三价铁离子氧化，三价铁离子被还原为二价铁离子，只能说明比二价铁离子还原性强，无法说明比强，故A错误；
B.溶液为氯化亚铁，与溶液合并，通入氯气，可得到氯化铁，主要反应为，故B正确；
C.对应操作为过滤，需用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒，故C正确；
D.若废液中滴加溶液变红，说明含有三价铁离子，根据方程式可知，加入的恰好反应时，，后续反应中，还存在三价铁离子，故，故D正确；
故选：。
本题考查物质的制备实验方案设计，为高考常见题型和高频考点，侧重考查学生知识综合应用、根据实验目的及物质的性质进行分析、实验基本操作能力及实验方案设计能力，综合性较强，注意把握物质性质以及对题目信息的获取与使用，难度中等。
9.【答案】
【解析】途径得到的固体部分溶于溶液，说明中含有二氧化硅，且，剩余的固体为单质铜，又途径加入过量盐酸时得到蓝色溶液，则发生反应 、十 ，铜有剩余，说明全部转化为，则加入过量盐酸时发生的反应可写成 。途径溶于溶液的固体质量为，说明中不含；固体为、的混合物，加入过量盐酸发生反应，剩余，故F的质量为，的质量为，以此解题。
A.由分析可知的质量为，A错误；
B.由分析可知的质量为，B正确；
C.由分析可知中不含，C错误；
D.由分析可知的质量为，D错误；
故选B。
10.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了元素化合物知识，熟悉相关金属单质及其化合物的性质是解题关键，题目难度不大。
【解答】
A.钠常温下与氧气反应生成氧化钠，所以可以一步实现，故A不选；
B.铝与盐酸反应生成氯化铝和氢气，所以可以一步实现，故B不选；
C.铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，所以可以一步实现，故C不选；
D.氧化铁与水不反应，所以不能一步实现，故D选；
故选：。
11.【答案】
【解析】错，点时酸未反应完，故溶液显酸性，、在酸性条件下发生氧化还原反应；
错，点时酸与氢氧化钠恰好完全反应，溶液中含有大量，会与发生相互促进的水解反应；
错，点与未完全反应，与发生相互促进的水解反应；
对，点时氢氧化铝与未完全反应，与、、、均不反应。
12.【答案】
【解析】在金属活动性顺序中排在的前面，故A比活泼，A错误；
铁比银活泼，铁与溶液反应可置换出银，化学方程式为，B正确；
在高温下可以与发生反应生成和，C错误；
与盐酸反应的离子方程式应为，D错误。
故选：。
13.【答案】
【解析】 金属的活动性是锌铁铜，故锌先与氯化铜反应，当氯化铜反应完全后再与氯化亚铁反应：
溶液增量
溶液增量
锌先与氯化铜反应，铜的质量不断增加，直至氯化铜反应完全，A正确；
由分析可知，锌与氯化铜反应溶液质量增加的幅度小于锌与氯化亚铁反应溶液质量增加的幅度，B正确；
随着锌与氯化亚铁反应，氯化亚铁的质量逐渐减小，完全反应后为，故C正确；
原混合溶液中不存在氯化锌，起始点应为，故D错误。
14.【答案】
【解析】锤炼过程中可除去一部分碳等杂质，项正确；
空气中的可与在水中缓慢反应，项正确；
钢的性能比铁好，项正确：
“真金不怕火炼”是说在高温下金也很难发生反应，项错误。
15.【答案】
【解析】常温下，新切开的钠表面很快变暗是因为生成了，化学方程式为，故选C。
16.【答案】溶液变红 取待检测液于试管中，向其中滴加少量酸性高锰酸钾溶液 紫红色褪去
合理即可 合理即可 加热
否 维生素可能过量，也可使高锰酸钾溶液褪色，则无法说明一定有生成
【解析】要想证明溶液部分变质，需要证明溶液中含有和步骤中，向待检测液中加入溶液，溶液变为红色，说明溶液中含有步骤中，可向待检测液中加入酸性溶液，酸性溶液褪色，说明溶液中含有。
若要使变质的溶液复原，可以向溶液中加入过量的粉，再经过滤除去剩余的粉即可，反应的离子方程式为。
利用部分变质的溶液制备的路线可以为：部分变质的溶液 ，故为，为，为，为，为加热。
，则变质前溶液中，故。
该实验现象不能验证猜想，因为维生素也具有还原性，若维生素过量，也可使高锰酸钾溶液褪色，则无法说明一定有生成。
17.【答案】 ；
稀硫酸
在装置、中间加一个盛有饱和溶液的洗气瓶
溶液
方案二 避免生成有毒副产物二氧化硫，使用稀硫酸安全性较强
【解析】解：、、都不与溶液反应，和可与溶液反应，用含有、、和和的废金属屑制取、绿矾晶体和胆矾晶体流程为：合金中、与反应，所得滤液为溶液，经途径Ⅱ与足量二氧化碳发生，反应可生成固体，生成的再和盐酸反应生成，得到的较纯净；溶液为溶液；
滤渣为、、，加入足量稀硫酸，得到的滤液为，经蒸发浓缩、冷却结晶可得到绿矾，滤渣为，可用于制备胆矾，气体为氢气。
铝、氧化铝与氢氧化钠反应，所得滤液为溶液，反应的离子方程式为、；
故答案为：、
金属铁和金属铜不与氢氧化钠反应，金属铜和稀硫酸之间不反应，但是金属铁可以和稀硫酸之间反应生成硫酸亚铁和氢气，进而制得绿矾晶体，所以试剂为稀硫酸，
故答案为：稀硫酸；
进行步骤Ⅱ时，该小组用如图所示装置及试剂将制得的气体通入溶液中。一段时间后，观察到烧杯中产生的白色沉淀逐渐减少，其原因是二氧化碳气体中含有从盐酸中挥发出的气体，氯化氢在水中溶解了部分沉淀，发生的反应为，为了避免固体减少，可在制取二氧化碳的收集装置中增加一个洗去的装置，二氧化碳在饱和中不溶，氯化氢和反应生成二氧化碳气体，所以可在装置和之间增加一个盛有饱和溶液的洗气瓶，除去二氧化碳中的氯化氢，
故答案为：在装置、中间加一个盛有饱和溶液的洗气瓶；
根据流程图，可知中的阳离子为，检验该离子应先滴加溶液，无明显现象，再滴加新制的氯水。氯水将氧化为，使溶液变红，该过程中发生非氧化还原反应的化学方程式为，
故答案为：溶液；；
方案一中浓硫酸和铜在加热条件下生成二氧化硫，会污染环境，而且浓硫酸有腐蚀性，容易发生危险；方案二中金属铜和氧气、热的稀硫酸反应生成硫酸铜和水，，反应无有害气体生成，而且用稀硫酸更加安全，方案二比方案一合理，
故答案为：方案二；；避免生成有毒副产物二氧化硫，使用稀硫酸安全性较强。
本题考查物质制备和物质的分离提纯，为高频考点，侧重考查学生的分析、实验和计算能力，题目涉及氧化还原反应、化学方程式的计算、离子检验、基本操作等知识点，明确化学反应原理及物质性质、基本操作是解本题关键，题目难度中等。
18.【答案】
先生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变为红褐色； 、
将氧化为
；
【解析】
【分析】
本题考查化学实验方案的评价，为高频考点，把握物质的性质、反应与现象、实验技能为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，注意实验的评价性分析，题目难度不大。
【解答】
向磁铁矿石中加入氢氧化钠溶液时，氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水，四氧化三铁和氧化亚铜不溶解，过滤得到含有四氧化三铁、氧化亚铜的固体和偏铝酸钠溶液；向固体中加入稀硫酸，四氧化三铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁、硫酸铁和水，氧化亚铜与稀硫酸反应生成硫酸铜和铜，反应生成的铜与硫酸铁反应生成硫酸亚铁和硫酸铜，过滤得到含有硫酸亚铁、硫酸铜的溶液和铜固体；向溶液中加入过量的铁，硫酸铜溶液与铁反应生成硫酸亚铁和铜，过滤得到硫酸亚铁溶液和含有铜、铁的固体；向固体中加入足量稀硫酸，铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，铜不与稀硫酸反应，过滤得到铜固体和硫酸亚铁溶液。
由分析可知，溶液的主要成分是偏铝酸钠，
故答案为：；
溶液中的金属阳离子与过量试剂的反应为硫酸铜溶液与铁反应生成硫酸亚铁和铜，反应的离子方程式为，
故答案为：；
向硫酸亚铁溶液中加入氢氧化钠溶液，立即发生反应生成氢氧化亚铁白色沉淀，反应生成的氢氧化亚铁具有强还原性，被空气中的氧气氧化为氢氧化铁，白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，有关的化学反应方程式为、，
故答案为：先生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变为红褐色；、；
由题给流程可知，粉碎后的废铁渣加热条件下酸浸时，铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，四氧化三铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁、硫酸铁和水，通入氧气将溶液中的硫酸亚铁氧化为硫酸铁，过滤得到不溶的滤渣和硫酸铁溶液；检测溶液中的铁离子浓度后，向溶液中加入一定量的聚硅酸混凝，静置得到聚硅酸铁；
由分析可知，酸浸时通入氧气的目的是将溶液中的硫酸亚铁氧化为硫酸铁，
故答案为：将氧化为；
由题意可知，加入酸性重铬酸钾溶液发生的反应为硫酸亚铁与酸性重铬酸钾溶液反应生成硫酸铁、硫酸钾、硫酸铬和水，反应的离子方程式为，由方程式可知，用掉重铬酸钾溶液时，反应中消耗亚铁离子的物质的量为，由铁原子个数守恒可知，铁离子的浓度为，
故答案为：；。
19.【答案】
铁氰化钾溶液
将溶液中的完全氧化为
；
取滤液，加入适量溶液，溶液未变红，说明杂质离子除去
冷却结晶
【解析】
【分析】
本题考查物质的制备实验方案设计，为高考常见题型和高频考点，侧重考查学生知识综合应用、根据实验目的及物质的性质进行分析、实验基本操作能力及实验方案设计能力，综合性较强，注意把握物质性质以及对题目信息的获取与使用，难度中等。
【解答】
由流程可知，用溶液溶解镍废渣，除去，滤液主要为溶液，过滤后的滤渣再用稀硫酸溶解，过滤除去不溶于酸的不溶性杂质固体，滤液中含有、和，通入空气将溶液中的完全氧化为，再加入调节溶液，使完全沉淀为滤渣为，过滤后所得滤液为溶液，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥后得到，以此来解答。
由流程可知，用溶液溶解镍废渣，除去，对应的化学方程式为；
检验“酸浸”后的溶液中含有需要的试剂是铁氰化钾溶液；
结合分析可知，通入空气将溶液中的完全氧化为，再加入调节溶液，使完全沉淀为滤渣为；
结合图示数据可知，的取值范围是，滤渣为；
中的杂质离子为铁离子，对应操作为取滤液，加入适量溶液，溶液未变红，说明杂质离子除去；
结合分析可知，溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥后得到，故答案为：冷却结晶。
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