第三章 铁 金属材料 复习 素养提升
1. 某合金与铁的物理性质的比较如下表所示：
熔点/℃ 密度/(g/cm3) 硬度(金刚石为10) 导电性(银为100)
某合金 2 500 3.00 7.4 2.3
铁 1 535 7.86 4.5 17
还知该合金耐腐蚀、强度大。从以上性能看，该合金不适合制作( )
A. 导线 B. 门窗框
C. 炉具 D. 飞机外壳
2. 下列有关金属的说法中，正确的是( )
① 纯铁不容易生锈 ② 钠着火用水扑灭 ③ 铝在空气中耐腐蚀，所以铝是不活泼金属 ④ 缺钙会引起骨质疏松，缺铁会引起贫血 ⑤ 青铜、不锈钢、硬铝都是合金 ⑥ KSCN溶液可以检验Fe3＋
A. ①④⑤⑥ B. ②③④⑤
C. ①③④⑤ D. ①②⑤⑥
3. 某无色溶液能溶解Al2O3，则此溶液中一定能大量共存的离子组是( )
A. Fe2＋、Cl－、Na＋、NO B. K＋、Na＋、NO、HCO
C. Na＋、Ba2＋、Cl－、NO D. Na＋、K＋、CO、SO
4. 下列各组物质相互混合反应，既有气体生成，最终又有沉淀生成的是( )
① 金属钠投入MgCl2溶液中 ② 过量的NaOH溶液和FeCl3溶液混合
③ 过量的Na2O2投入FeCl2溶液中 ④ 过量NaOH和Ca(HCO3)2溶液混合
A. ①④ B. ②③
C. ①③ D. ③④
5. 下列说法错误的是( )
A. 铁、锰、铬以及它们的合金为黑色金属材料
B. 铝制品表面的氧化铝薄膜能保护内部金属
C. Al2O3与NaOH反应的化学方程式为Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O
D. 钠与水反应、镁与沸水反应、铁与高温水蒸气反应均生成碱和氢气
6. 下列离子方程式正确的是( )
A. 金属钠与水反应： 2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑
B. 铁与三氯化铁溶液反应： Fe＋Fe3＋===2Fe2＋
C. 实验室用大理石与稀盐酸制取二氧化碳： 2H＋＋CO===CO2↑＋H2O
D. 将铝粉投入氢氧化钠溶液中： 2Al＋2OH－===2AlO＋H2↑
7. 一份质量为4g的合金，与足量的盐酸完全反应生成0.2g H2，则该合金可能是( )
A. Fe－Zn合金 B. Fe－Cu合金
C. Fe－Mg合金 D. Mg－Al合金
8. 把一定量铁粉放入氯化铁溶液中，完全反应后，所得溶液中Fe2＋和Fe3＋的浓度恰好相等。则已反应的Fe3＋和未反应的Fe3＋的物质的量之比为( )
A. 1∶4 B. 3∶2
C. 1∶2 D. 2∶3
9. 某溶液中可能含有Fe3＋、Mg2＋、Na＋、Ba2＋、Cl－、OH－、SO中的若干种，下列说法中正确的是( )
A. 溶液中最多有4种离子 B. 若溶液有颜色，则一定没有OH－
C. 若溶液呈碱性，则一定含有Na＋ D. 该溶液不可能溶解单质铜
10. 把ag铁铝合金粉末溶于足量盐酸中，加入过量NaOH溶液。过滤出沉淀，经洗涤、干燥、灼烧，得到红棕色粉末的质量仍为ag，则原合金中铝的质量分数为( )
A. 30% B. 47.6%
C. 52.4% D. 70%
11. 某废水处理站用甲醇处理氨废水，反应为NH3＋2O2NO＋H＋＋H2O, 6H＋＋6NO＋5CH3OH3N2↑＋5CO2↑＋13H2O。在处理过程中，NH3转化为NO的转化率可达95%，而NO转化为N2的转化率可达96%。若每天处理含NH3 0.034g/L的废水500m3，则理论上每天所需甲醇的质量为( )
A. 24.32kg B. 30kg
C. 25.3kg D. 4.08kg
12. 绿矾(FeSO4·7H2O)是自然界存在的一种矿石，翠绿如宝石，很早就引起人们的重视。(注： SO2是酸性气体，可与碱性溶液反应)
材料一 《唐本草》和《天工开物》等古籍都记载中国很早就能焙烧绿矾制备铁红(主要成分是Fe2O3)。铁红颜色鲜艳，稳定无毒，是中国传统红色颜料的重要着色剂。
材料二 公元8世纪，阿拉伯炼金家查比尔曾提出，焙烧绿矾可以蒸馏出“矾精”，它具有比较大的溶解力。绿矾焙烧是一种生产硫酸的古老方法。
(1) 某研究性学习小组用下图所示实验装置对绿矾的焙烧反应进行探究。
① 实验过程中，装置A玻璃管中可观察到的实验现象是_______________________ _________________________________________________。
② 装置C的作用是__________________________________。
③ 该小组学生设计如下实验方案验证“矾精”是硫酸溶液： 取U形管中的溶液少许于试管中，滴入____________(填试剂名称)，溶液呈红色，说明“矾精”中含有H＋；检验“矾精”中含有SO的方法是 。
(2) 某工厂计划用绿矾焙烧工艺生产高纯度铁红(Fe2O3)160kg，计算理论上所需绿矾的质量，写出计算过程。
13. 11.6g Fe3O4加到100mL某浓度的盐酸中，再加入9.8g铁粉，反应停止时，溶液中无固体存在。向溶液中滴加硫氰化钾溶液，未见颜色变化，为了中和过量的盐酸(不考虑盐酸的挥发)，且使铁完全转化成Fe(OH)2，共消耗5.0mol/L NaOH溶液160mL。原盐酸中HCl的物质的量浓度为( )
A. 2mol/L B. 4mol/L
C. 6mol/L D. 8mol/L
14. 钼是一种过渡金属元素，通常用作合金及不锈钢的添加剂，这种元素可增强合金的强度、硬度、可焊性及韧性，还可增强其耐高温及耐腐蚀性能。下图是化工生产中制备金属钼的主要流程图。
(1) 写出在高温下发生反应①的化学方程式： __________________________________。
(2) 如果在实验室模拟操作1和操作2，则需要使用的主要玻璃仪器有____________________。
(3) 某同学利用下图所示装置来制备氢气，利用氢气还原三氧化钼，根据要求回答问题。
① 请设计一个实验方案验证H2的还原性并检验其氧化产物，其装置连接顺序是________________________→D→D。
② 两次使用D装置，其中所盛的药品依次是______________、______________。
(4) 工业上制备还原性气体CO和H2的反应原理为CO2＋CH4 2CO＋2H2、CH4＋H2O(g)CO＋3H2，含甲烷体积分数为80%的a L(标准状况)天然气与足量二氧化碳和水蒸气的混合物在高温下反应，甲烷转化率为90%，用产生的还原性气体(CO和H2)还原MoO3制钼，理论上能生产钼的质量为__________(保留两位小数，钼的相对原子质量为96)。
答案与解析
第三章复习 素养提升
1. A
2. A [解析] ① 纯铁中没有杂质(不容易形成原电池而发生电化学腐蚀)，所以不易生锈，① 正确；② 钠是活泼金属，与水剧烈反应，所以钠着火不能用水扑灭，② 错误；③ 铝是活泼金属，在空气中耐腐蚀是因为表面形成了一层氧化铝保护膜，阻止反应进行，③ 错误；④ 骨中缺钙引起骨质疏松，血液中缺铁会引起贫血，④ 正确；⑤ 青铜是铜锡合金，不锈钢是铁、铬、镍合金，硬铝是铝、硅、镁等形成的合金，⑤ 正确；⑥ Fe3＋和SCN－发生络合，使溶液变为血红色，故可以用KSCN溶液检验Fe3＋，⑥ 正确。
3. C [解析] 此溶液可能是碱性的，也可能是酸性的。A项，碱性条件下OH－与Fe2＋不能共存，酸性条件下NO能氧化Fe2＋，不能共存；B项，碱性条件下OH－与HCO生成CO，酸性条件下H＋与HCO生成CO2；D项，酸性条件下H＋与CO生成CO2。
4. C [解析] ② 过量的NaOH溶液和FeCl3溶液反应能得到氢氧化铁沉淀，但不会产生气体，② 不符合；④ 过量NaOH和Ca(HCO3)2溶液混合生成碳酸钙沉淀、碳酸钠和水，但不会产生气体，④ 不符合。
5. D [解析] 根据金属的颜色和性质等特征，将金属分为黑色金属和有色金属，黑色金属主要指铁、锰、铬及其合金，如钢、生铁、铁合金、铸铁等，黑色金属以外的金属称为有色金属，故A项正确；铁与高温水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，故D项错误。
6. A [解析] A项，符合离子方程式的书写要求，正确；B项，电荷不守恒，错误；C项，大理石是难溶物，不能拆，错误；D项，氧原子不守恒，且应该在反应物中加上H2O，错误。
7. C [解析] 根据活泼金属能与盐酸反应生成氢气，当生成0.2g氢气时，需要铁5.6g、锌6.5g、镁2.4g、铝1.8g，因为铜与盐酸不反应，相当于需要无穷大。利用平均值原理可知，这4g合金只能是所给选项中的铁－镁合金，故本题正确答案为C。
8. D [解析] 设已反应的Fe3＋和未反应的Fe3＋的物质的量分别为x、y。据Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，生成Fe2＋的物质的量为1.5x，据题意有1.5x＝y，解得x∶y＝2∶3。
9. B [解析] Fe3＋、Mg2＋、Na＋、Cl－、SO可共存，A项错误；若溶液有颜色，则溶液中一定含有Fe3＋，Fe3＋与OH－不能大量共存，B项正确；溶液呈碱性时，溶液中没有Fe3＋、Mg2＋，但由溶液中电荷守恒原理知，Na＋、Ba2＋至少有一种存在，C项错误；若溶液中有Fe3＋，则可溶解铜，D项错误。
10. A [解析] 铁铝合金溶于足量盐酸后，生成FeCl2和AlCl3，再加入过量NaOH溶液，生成Fe(OH)2沉淀，该沉淀在空气中转变成Fe(OH)3沉淀，Al3＋转化成NaAlO2存在于溶液中，过滤出的沉淀经灼烧，会全部转化成Fe2O3。根据题意，ag铁铝合金粉末的质量等于最终生成的Fe2O3的质量。即ag Fe2O3中氧元素的质量等于ag铁铝合金中铝元素的质量。Fe2O3中氧元素的质量分数为w(O)＝×100%＝×100%＝30%，则合金中铝元素的质量分数为30%。
11. A [解析] 根据甲醇处理氨废水的反应原理，可得关系式NH3～NO～CH3OH，理论上每天所需甲醇的质量为×95%×96%××32g·mol－1＝2.432×104 g。
12. (1) ① 绿色晶体变为红棕色粉末 ② 吸收尾气SO2，防止污染环境 ③ 紫色石蕊试液 取被测液少许于试管中，先加入稀盐酸，如果无沉淀生成、无气体产生，则再加入氯化钡溶液，如果生成白色沉淀，说明含SO (2) 556kg [解析] (1) ③ 先加入稀盐酸酸化，是为了排除银离子(会有沉淀)、碳酸根离子(会有气体)的干扰。 (2) 设理论上需要绿矾的质量为x，根据Fe原子个数守恒，有下列关系：
2(FeSO4·7H2O) ～ Fe2O3
2×278 160
x 160kg
＝
x＝556kg
答： 略。
13. D [解析] 由题意可知，经过一系列反应后，最终得到的物质是Fe(OH)2和NaCl，根据元素守恒得c(HCl)×V(HCl)＝c(NaOH)×V(NaOH), c(HCl)＝5.0mol/L×＝8mol/L。
14. (1) 2MoS2＋7O22MoO3＋4SO2 (2) 烧杯、漏斗、玻璃棒 (3) ① A→C→B ② 无水硫酸铜 碱石灰(答案合理即可) (4) 4.11a g [解析] (1) 根据流程图找出反应①的反应物、生成物，并用化合价升降法配平，化学方程式为2MoS2＋7O22MoO3＋4SO2。 (2) 操作1和操作2均为过滤，需要使用的主要玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒。 (3) ① 制备H2并还原MoO3可证明其还原性，用无水硫酸铜检验氧化产物水，必须对氢气进行干燥，并防止空气中水蒸气的干扰。② 第一次使用D装置，所盛药品为无水硫酸铜，用于检验氧化产物水。第二次使用D装置，所盛药品为碱石灰等，防止空气中的水蒸气使无水硫酸铜变蓝。 (4) CO2＋CH4 2CO＋2H2、CH4＋H2O(g) CO＋3H2，当二氧化碳和水蒸气足量时，n(CH4)～4n(还原性气体)；MoO3＋3COMo＋3CO2、MoO3＋3H2Mo＋3H2O，有3n(还原性气体)～n(Mo)，故3n(CH4)～4n(Mo)，则m(Mo)＝×80%×90%××96 g/mol≈4.11a g。
