第三章 铁 金属材料 单元同步测试题
一、单选题
1．下列过程对应的离子方程式或化学方程式书写正确的是
A．向稀硝酸中加入少量铜粉：
B．锂在氧气中燃烧：
C．向溶液中滴几滴NaClO溶液：
D．用烧碱溶液除去铁粉中的少量铝粉：
2．下列物质中，不能由单质直接化合生成的是
①CuS ②FeS ③SO3 ④H2S ⑤NO2 ⑥Mg3N2 ⑦NH3
A．①③⑤ B．①②③⑤ C．①②④⑤ D．全部
3．月球土壤中富含铁元素，主要以铁单质和亚铁离子的形式存在，但嫦娥五号取回的微陨石撞击处的月壤样品中存在大量的三价铁，有可能是以下哪个原因造成的
A． B．
C． D．
4．下列有关铁及其化合物的说法正确的是
A．Fe3O4 可用作红色颜料 B．仅用 KSCN 溶液即可检验 Fe2+
C．Fe(OH)2 能在空气中稳定存在 D．可用CO还原Fe2O3得到Fe单质
5．纳米级四氧化三铁是一种多功能磁性材料，在肿瘤的治疗、催化剂载体、磁流体、医药等领域均已有广泛的应用，利用废旧镀锌铁皮制备胶体粒子的流程如图，已知：性质类似于，溶于强碱时生成易溶于水的，下列有关说法不正确的是
A．用氢氧化钠溶液处理废旧镀锌铁皮，是为了过滤时分离铁和锌元素
B．“酸溶”的离子方程式为
C．加适量“氧化”后，溶液中主要存在的离子有：、、、
D．制得，胶体粒子反应过程中，持续通入的目的是将部分还原成
6．“化学是人类进步的阶梯”，与生产生活密切相关。下列说法正确的是
A．我国科学家实现了从二氧化碳到淀粉的全合成，这是一种实现碳中和的新思路
B．磁性氧化铁常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料
C．纯碱常用于治疗胃酸过多
D．生铁具有：良好的延展性和机械性能，广泛用于制造机械和交通工具
7．某固体粉末由两种物质组成，为鉴定其成分进行如下实验：
①取少量样品加入足量NaOH溶液中，有气泡产生，固体部分溶解
②取少量样品加入足量冷的稀盐酸中，有气泡产生，固体全部溶解
则该固体粉末的组成成分可能是
A．Fe、Al B．Cu、Al C．CuO、 D．Cu、FeS
8．下列方程式书写正确的是
A．将足量溶液加入溶液中：
B．溶液中加入过量稀氨水：
C．溶于水：
D．NH4HCO3溶液中加入过量的NaOH溶液中：HCO+OH-=CO+H2O
9．向200mL稀与稀的混合溶液中逐渐加入铁粉，假设加入铁粉的质量与产生气体的体积(标准状况下)之间的关系如图所示，且曲线中每一段只对应一个反应。下列说法错误的是
A．混合溶液中的物质的量浓度为1 mol/L
B．若向铜粉中加入100mL上述混合溶液，最多能溶解19.2g铜
C．
D．每一阶段反应转移电子数目之比为
10．下列实验现象或结论描述不正确的是
选项 实验 现象或结论
A 在氯化铁溶液中加入铜粉 棕黄色溶液变成蓝色溶液，说明Fe3+具有氧化性
B 紫色石蕊溶液中通入足量的Cl2 溶液先变红色，后褪色，说明氯水有酸性和漂白性
C 往AlCl3溶液中滴加足量NaOH溶液 产生大量白色沉淀
D 加热放在坩埚中的小块钠 钠先熔化成光亮的小球，燃烧时火焰为黄色，燃烧后生成淡黄色固体
A．A B．B C．C D．D
11．下列实验装置正确且能达到相应实验目的的是
A．装置甲：提纯胶体
B．装置乙：制取蒸馏水
C．装置丙：检验FeCl2溶液中的Fe2+
D．装置丁：比较碳酸氢钠与碳酸钠的热稳定性
12．下列除杂试剂或操作选用不正确的是
选项 物质(括号内为杂质) 除杂试剂或操作
A Na2CO3晶体(NaHCO3) 加热
B FeCl2(FeCl3) 足量铁粉，过滤
C Fe2O3(Al2O3) NaOH溶液，过滤
D CO2(HCl) 饱和碳酸钠溶液、浓硫酸，洗气
A．A B．B C．C D．D
13．铁粉与稀硝酸反应的化学方程式为。下列有关说法正确的是
A．氧化性：
B．作氧化剂的是参与反应的的10%
C．常温下为加快反应速率，可将稀硝酸换为浓硝酸
D．在反应后的混合物中滴加少量氢氧化钠溶液，有气体逸出
14．将等物质的量的和混合物完全溶于100mL稀盐酸中，向反应后的溶液中缓慢加入NaOH溶液，下列图象中可能正确表示上述反应的是(横坐标表示加入NaOH的体积，纵坐标表示生成沉淀的质量)：
A． B． C． D．
二、多选题
15．铝镁合金因坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加工而成为新型建筑装潢材料，主要用于制作窗框、卷帘门等。下列性质与这些用途有关的是
A．强度高 B．不易生锈 C．密度小 D．导电性好
三、非选择题
16．I.如图是利用电化学装置将SO2转化为重要的化工原料H2SO4的原理示意图。
请回答下列问题：
(1)该装置将_______能转化为______能。
(2)催化剂b表面O2发生_______反应，其附近溶液酸性______(填“增强”、“不变”或“减弱”)。
(3)催化剂a表面的电极反应式：_______。
II.某废料铁泥主要成分是Fe2O3、FeO和Fe，其他杂质不与硫酸反应。实验室用该废料提取Fe2O3，设计实验流程如图：
(4)步骤(I)充分反应后进行的实验操作名称是______。
(5)步骤(II)中加入H2O2溶液后需要适当加热但温度不能过高，原因是______。
(6)为了检验溶液B中是否有亚铁离子剩余，有同学提出只需要取少量溶液B于试管中并向其中滴加氢氧化钠溶液，然后观察现象即可证明。请你判断该同学的方法是否可行并说出理由______。
(7)步骤(III)中将NaOH溶液换成氨气也可以得到Fe(OH)3沉淀，反应的离子方程式为______。
17．某小组同学设计如图所示装置(夹持仪器略去)制备硫酸亚铁铵[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]。
称取一定量的废铁屑于锥形瓶中，加入适量的稀硫酸，在通风橱中置于50～60 ℃热水浴中加热，充分反应。待锥形瓶中溶液冷却后加入氨水，搅拌使其反应完全，制得浅绿色悬浊液。在实验中选择50～60 ℃热水浴的原因是___________
18．黄铵铁矾 [化学式可表示为(NH4)xFey(SO4)z(OH)w，摩尔质量为480 g·mol-1]。Min Ristic等曾对黄铵铁矾进行热分解实验，其结果可用下图热重曲线表示(已知：黄铵铁矾在300 ℃前分解释放的物质为H2O，300～575 ℃之间只有NH3和H2O放出，此时残留固体只存在Fe、O、S三种元素，670 ℃以上得到的是纯净的红棕色粉末)。
根据以上实验及图中数据确定黄铵铁矾的化学式为_______。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】A．向稀硝酸中加入少量铜粉发生反应生成NO和硝酸铜，离子方程式为：，故A错误；
B．锂在氧气中燃烧生成Li2O，故B错误；
C．向溶液和少量NaClO溶液会发生氧化还原反应生成硫酸钠和二氧化硫，离子方程式为：，故C错误；
D．Fe不和NaOH溶液反应，Al和NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，离子方程式为：，故D正确；
故选D。
2．A
【详解】一定条件下单质硫可以和金属直接化合，并且与变价金属反应生成低价金属硫化物，即与铜化合生成Cu2S，与铁化合生成FeS，故①不能由单质直接化合生成，②能由单质直接化合生成；硫和氧气反应生成的是SO2，而不是SO3，故③不能由单质直接化合生成；一定条件下硫单质可以与氢气化合生成H2S，故④能由单质直接化合生成；氮气和氧化在放电条件下生成NO，而不是NO2，故⑤不能由单质直接化合生成；在燃烧条件下镁可以与氮气直接化合生成Mg3N2，故⑥能由单质直接化合生成；高温高压催化剂条件下氮气和氢气可以直接化合物生成NH3，故⑦能由单质直接化合生成，综上所述，正确选项为A。
3．A
【详解】A．月球表面的铁元素以铁单质和亚铁离子形式存在，FeO中Fe为+2价，FeO可能反应生成Fe和Fe3O4，Fe3O4中含有三价铁，A正确；
B．Fe3O4分解生成Fe2O3和FeO，虽然Fe2O3中含有三价铁，但是四氧化三铁中含有较多三价铁，无法体现月球表面的铁元素主要以铁单质和亚铁离子的形式存在，B错误；
C．月球表面没有氧气，FeO无法被氧化生成Fe2O3，C错误；
D．月球表面铁元素主要以铁单质和亚铁离子的形式存在，Fe2O3中Fe为+3价，D错误；
故答案选A。
4．D
【详解】A．Fe3O4为黑色固体、不可用作红色颜料，而氧化铁为红色固体、可以做红色颜料，故A错误；
B．亚铁离子与硫氰根离子不反应，铁离子与硫氰根离子反应生成血红色溶液，因此检验亚铁离子需要先加硫氰化钾溶液，再滴加氯水，出现血红色溶液，原溶液中含有亚铁离子，故B错误；
C．氢氧化亚铁在空气中不稳定，易被空气中的氧气氧化生成氢氧化铁，故C错误；
D．可用CO还原Fe2O3得到Fe单质，工业上利用该原理炼铁，故D正确；
故选D。
5．D
【分析】由信息可知Zn能溶于强碱溶液，由流程可知，加入氢氧化钠溶液反应，锌溶解生成偏锌酸钠和氢气，铁不溶解，过滤得到滤液含Na2ZnO2，分离出不溶物为Fe，加入稀硫酸与Fe反应生成硫酸亚铁，再加入适量过氧化氢，部分亚铁离子被氧化为铁离子，得到含Fe2+、Fe3+的溶液，再通入氮气排出空气防止亚铁离子被氧化，加入氢氧化钠溶液生成四氧化三铁胶体粒子，以此来解答。
【详解】A．Zn溶于强碱时生成可溶于水的[Zn(OH)4]2-，Fe不和NaOH反应，氢氧化钠溶液起到溶解镀锌层的作用，可以分离铁和锌元素，故A正确；
B．“酸溶”的离子方程式为Fe+2H+=Fe2++H2↑，故B正确；
C．由流程可知酸溶生成硫酸亚铁溶液，加过氧化氢氧化部分亚铁离子，则“氧化”后溶液中所存在的离子有：、、、，故C正确；
D．最后一步“反应”中N2的作用是排出空气防止亚铁离子被氧化，故D错误；
故选D。
6．A
【详解】A．我国科学家实现了从二氧化碳到淀粉的全合成，可以减少二氧化碳的排放，这是一种实现碳中和的新思路，故A正确；
B．氧化铁常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料，故B错误；
C．常用小苏打治疗胃酸过多，纯碱碱性过强，小苏打更温和，故C错误；
D．生铁硬度大、抗压、性脆、可以铸造成型，是制造机座、管道的重要材料，钢具有良好的延展性和机械性能，广泛用于制造机械和交通工具，故D错误；
故选A。
7．A
【分析】①取少量样品加入足量氢氧化钠溶液，有气泡冒出，由题中物质可知应含有铝； ②取少量样品加入足量稀盐酸有气泡产生，振荡后固体完全溶解，说明固体可与盐酸反应，以此来解答。
【详解】A．由分析可知，该固体粉末中含有Al，Fe可以与盐酸反应，A项正确；
B．Cu、Al加入足量冷的稀盐酸中产生氢气，但Cu不溶解，B项错误；
C．CuO、加入足量NaOH溶液或足量冷的稀盐酸中均无气泡产生，C项错误；
D．Cu、FeS加入足量NaOH溶液中无气泡产生，D项错误；
故选A。
8．B
【详解】A．将足量溶液加入溶液中：，故A错误；
B．溶液中加入过量稀氨水：，故B正确；
C．溶于水：，故C错误；
D．NH4HCO3溶液中加入过量的NaOH溶液中：，故D错误；
故选：B。
9．B
【分析】向200mL稀与稀的混合溶液中逐渐加入铁粉，依次发生反应①、②、③；OA段为反应①，生成NO0.2mol；AB为反应②、BC为反应③，生成氢气0.1mol；
【详解】A．由分析可知，OA段为反应①，生成NO0.2mol，根据氮元素守恒可知，混合溶液中的物质的量浓度为0.2mol÷0.2L=1 mol/L，A正确；
B．由分析可知，200mL溶液中硝酸根离子为0.2mol、氢离子为0.2mol×4+0.1mol×2=1.0mol，，则氢离子过量、硝酸根离子完全反应消耗铜0.3mol，质量为19.2g，则若向铜粉中加入100mL上述混合溶液，最多能溶解19.2g÷2=9.6g铜，B错误；
C．由分析可知，3个反应分别消耗铁0.2mol、0.1mol、0.1mol，共消耗铁0.4mol，质量为22.4g铁，C正确；
D．由分析可知，每一阶段反应转移电子数目之比为，D正确；
故选B。
10．C
【详解】A．在氯化铁溶液中加入铜粉，氯化铁溶液与铜粉反应生成氯化亚铁和氯化铜，棕黄色溶液变成蓝色溶液，说明Fe3+将Cu氧化为Cu2+，说明Fe3+具有氧化性，故A正确；
B．氯气与水反应生成盐酸，酸性使得石蕊变红，后褪色是因为生成盐酸(HCl)的同时还生成了次氯酸(HClO)，次氯酸有漂白的作用使得有机酸碱指示剂石蕊褪色成无色，故B正确；
C．往AlCl3溶液中滴加足量NaOH溶液生成NaAlO2溶液，不会产生大量白色沉淀，故C错误；
D．加热放在坩埚中的小块钠，钠熔点低，先熔化成光亮的小球，燃烧时火焰为黄色，燃烧后生成淡黄色固体Na2O2，故D正确；
故选C。
11．A
【详解】A．胶体不能透过半透膜而杂质离子可知，可以通过装置甲来提纯胶体，故A正确；
B．蒸馏时温度计测定馏分的温度，冷却水在冷凝管中下进上出，则图中温度计的位置、冷却水的方向均不合理，故B错误；
C．KSCN溶液和Fe2+不发生反应，没有颜色现象，不能用KSCN溶液检验FeCl2溶液中的Fe2+，故C错误；
D．NaHCO3具有热不稳定，加热易分解，而Na2CO3稳定性较强，加热时难以分解，应该将Na2CO3放在大试管中，NaHCO3放在小试管中，加热大试管时，Na2CO3的受热温度会高于NaHCO3，可根据是否产生气体判断稳定性强弱，故D错误；
故选A。
12．D
【详解】A．碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、二氧化碳和水，则用加热的方法能除去碳酸钠固体中混有的碳酸氢钠杂质，故A正确；
B．氯化铁溶液与铁反应生成氯化亚铁，则向溶液中加入足量铁粉，过滤可以除去氯化亚铁溶液中混有的氯化亚铁，故B正确；
C．氧化铝能与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水，则向固体中加入氢氧化钠溶液、过滤能除去氧化铁中混有的氧化铝，故C正确；
D．二氧化碳和氯化氢都能与碳酸钠溶液反应，所以将混合气体依次通过盛有饱和碳酸钠溶液、浓硫酸的洗气瓶不能除去二氧化碳中混有的氯化氢气体，故D错误；
故选D。
13．B
【详解】A．该反应中HNO3为氧化剂，Fe3+为氧化产物，则氧化性HNO3>Fe3+，A错误；
B．该反应30个HNO3中27个HNO3体现酸性，3个体现氧化性，作氧化剂的HNO3是参与反应的HNO3的10%，B正确；
C．常温下铁遇浓硝酸发生钝化，无法加快反应速率，C错误；
D．反应后的混合物中滴加少量氢氧化钠溶液，NaOH先与铁离子反应生成氢氧化铁沉淀，无气体产生，D错误；
故答案选B。
14．C
【详解】Al2O3和 Fe2O3分别与H2SO4反应生成Al2(SO4)3和Fe2(SO4)3，加入氢氧化钠后开始出现沉淀，发生的反应为Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓、Al3++3OH-=Al(OH)3↓，当沉淀达到最大值时再加入氢氧化钠，此时氢氧化铝开始溶解，反应的方程式为NaOH+Al(OH)3=NaAlO2+2H2O，当沉淀不再减少时，所得沉淀全部为Fe(OH)3，根据NaOH+Al(OH)3=NaAlO2+2H2O可知，若溶解Al(OH)3消耗的NaOH体积为10mL，设NaOH的浓度为cmol/L，说明Al3+的物质的量为0.01cmol，则Fe3+的物质的量为0.01cmol，故沉淀Al3+和Fe3+的NaOH的物质的量为(0.01cmol+0.01cmol)×3=0.06cmol，体积为=0.06L=60mL，因此C选项所对应的图象符合题意；
故选C。
15．ABC
【详解】铝镁合金用于制作窗框、卷帘门等时主要是利用了铝镁合金具有耐腐蚀性、密度小、机械强度高等方面的特点，故选ABC。
16．(1) 化学 电
(2) 还原 减弱
(3)SO2+2H2O-2e-=SO+4H+
(4)过滤
(5)适当加热可加快反应速率，温度不能过高避免双氧水受热分解
(6)不可行，溶液B中存在大量Fe3+，往该溶液中滴加氢氧化钠溶液会产生红褐色的Fe(OH)3沉淀，干扰Fe2+的检验
(7)3NH3+3H2O+Fe3+=Fe(OH)3↓+3NH
【分析】II.铁泥中的Fe2O3、FeO和Fe和足量硫酸反应得含Fe3+、Fe2+、H+的溶液A，用H2O2将Fe2+氧化成Fe3+所得溶液B含Fe3+，加NaOH溶液将Fe3+沉淀，过滤得Fe(OH)3沉淀，将Fe(OH)3沉淀洗涤、加热得Fe2O3固体，据此解答。
【详解】（1）该装置没有外加电源，是一个原电池，把化学能转化为电能。
（2）由图示可看出，电子由a表面转移到b表面，因此b表面发生还原反应，催化剂b处的反应为：O2+2H++2e-=H2O，酸性减弱。
（3）催化剂a表面是SO2失去电子生成硫酸，电极方程式为：SO2+2H2O 2e ==+4H+。
（4）将溶液和沉淀分离的操作名称为过滤，故答案为：过滤。
（5）适当加热可加快反应速率，温度不能过高避免双氧水受热分解。
（6）不可行，溶液B中存在大量Fe3+，往该溶液中滴加氢氧化钠溶液会产生红褐色的Fe(OH)3沉淀，干扰Fe2+的检验。
（7）氨水和Fe3+反应生成氢氧化铁的离子方程式为3NH3+3H2O+Fe3+=Fe(OH)3↓+3NH。
17．使受热均匀，加快反应速率，防止温度过高，氨水挥发过多，原料利用率低
【详解】50～60℃热水浴可以使得实验装置受热均匀，且能适当加快反应速率，防止温度过高氨水挥发过多导致原料利用率低，故选择50～60℃热水浴。
18．NH4Fe3(SO4)2(OH)6
【详解】设有480 g物质分解，670 ℃以上为红棕色纯净物Fe2O3，则其物质的量为n(Fe2O3)= =1.5 mol，即y=3；在固体质量400 g→240 g时，分析可知，该产物为SO3和Fe2O3，则n(SO3)= =2 mol，即z=2；化合物中各元素化合价代数和为0，则x+3×(+3)+ 2×(-2)+w×(-1)=0，17x+3×56+2×96+17w=480，解得x=1、w=6，所以该物质的化学式为NH4Fe3(SO4)2(OH)6
