第三章 铁 金属材料 测试卷 2023-2024学年高一上学期化学人教版（2019）必修第一册

第三章《铁 金属材料》测试卷 一、单选题 1．铝土矿的主要成分为Al2O3和SiO2（含有少量不溶性杂质），利用铝土矿制备Al（OH）3流程如下（所用化学试剂均过量）。 下列说法不正确的是 A．Al（OH）3可用作治疗胃酸过多 B．加CaO除Si得到的沉淀主要成分为H2SiO3 C．气体a成分为CO2 D．滤液Ⅲ中溶质为Ca（HCO3）2和NaHCO3 2．甲、乙两烧瓶中各盛有100mL 3mol·L-1的盐酸和氢氧化钾溶液；向两烧瓶中分别加入等质量的铝粉，反应结束测得生成的气体体积甲∶乙＝2∶3（相同状况），则加入铝粉的质量为（ ） A．2.7g B．3.6g C．5.04g D．4.05g 3．下列离子方程式的书写，正确的是 A．氯化铁溶液吸收： B．用氢氧化钠溶液吸收工业废气中的： C．向次氯酸钙溶液中通入： D．向 溶液中通入等物质的量： 4．从废催化剂中回收贵金属和有色金属，不仅所得金属品位高，而且投资少、效益高。以废锆催化剂(含、及Fe的氧化物)为原料回收氧化锆和氧化钇的部分工艺如下： 已知：(1)、可溶于热的浓硫酸溶液 (2)聚乙二醇可与形成红褐色配合物，便于“离心萃取”操作进行 下列说法错误的是 A．“焙烧”时，加入硫酸的浓度不宜过小，以将金属氧化物完全转化为硫酸盐进入溶液 B．“离心萃取”前，加入溶液，目的是将可能存在的氧化为，便于离心分离 C．“红褐色溶液a”的主要成分为胶体，激光笔照射时会出现丁达尔效应 D．“煅烧分解”时，化学方程式为 5．下列描述正确的是 A．氯气、活性炭都能使品红溶液褪色，它们的漂白原理相同 B．滴加石蕊试液显红色的溶液：Fe3+、NH4+、I-可能大量共存 C．某溶液中加入盐酸酸化的氯化钡产生白色沉淀，原溶液中一定含有SO42- D．Fe(NO3)2溶液中滴加少量稀硫酸会变黄色 6．2022年9月，我国自主研发的大型客机C919获得型号合格证，标志着我国具备自主研制世界一流大型客机的能力。下列与C919相关的材料中，主要成分属于金属材料的是 A．平垂尾——碳纤维复合材料 B．机身蒙皮——第三代铝锂合金 C．起落架轮胎——高强度橡胶材料 D．发动机涡轮部件——陶瓷基复合材料 7．下列离子方程式不正确的是 A．通入冷的NaOH溶液： B．溶液中加入产生沉淀： C．用醋酸和淀粉-KI溶液检验加碘盐中的： D．浴液与少量的溶液混合： 8．在和的混合溶液中，向其中加入一定量的铁粉使其充分反应，已知的浓度为。下列有关叙述正确的是 A．若反应后溶液中无，则溶液中可能含有和 B．若反应后溶液中无，则加入的铁粉的质量至少为 C．若反应后剩余固体的质量等于加入铁粉的质量，则原溶液中的浓度为 D．若反应后剩余固体的质量大于加入铁粉的质量，则反应后溶液中的浓度小于 9．下列说法不正确的是 A．铝及其合金使用广泛，是因为铝比铁更耐酸、碱的腐蚀 B．通过红外光谱分析可以区分乙醇与乙酸乙酯 C．大部分金属的冶炼都是通过在高温下发生的氧化还原反应实现的 D．通常所说的三大合成材料是指塑料、合成橡胶和合成纤维 10．下列叙述不正确的是 A．漂白粉、生石灰、液氢都是混合物 B．含氯消毒剂ClO2可有效灭活新冠病毒，按物质的组成分类，ClO2属于氧化物 C．硬铝常用于制造飞机的外壳 D．豆浆、NaCl溶液均属于分散系 11．实验室模拟工业制备高纯铁。用惰性电极电解FeSO4溶液制备高纯铁的原理如图所示： 下列说法不正确的是 A．阴极主要发生反应：Fe2++2e-=Fe B．向阳极附近滴加 KSCN 溶液，溶液变红 C．电解一段时间后，阴极附近pH减小 D．电解法制备高纯铁总反应：3Fe2+ Fe+2Fe3+ 12．由下列实验操作和现象得出的结论错误的是 选项 实验操作 实验现象 结论 A 氯乙烷加入NaOH溶液加热，冷却后加入AgNO3溶液 产生沉淀 证明氯乙烷已经水解 B 白铁皮(镀锌铁)出现刮痕后浸泡在饱和食盐水中，一段时间后滴加几滴K3[Fe(CN)6]溶液 无明显现象 锌对铁依然具有保护作用 C 向氯化钠粉末中加入适量酒精充分振荡形成无色透明液体，用红色激光笔照射 出现一条光亮的通路 形成的分散系是胶体 D 向某钠盐溶液中加入盐酸，将产生的气体通入硝酸酸化的BaCl2溶液中 有白色沉淀产生 反应生成的气体可能是SO2 A．A B．B C．C D．D 13．已知浓度均为2.4 mol•L-1的硫酸溶液和氢氧化钠溶液各取100 mL，分别加入5.4 g的金属铝充分反应，则产生氢气的体积之比为 A．1:1 B．2:3 C．3:2 D．4:5 14．将100mL稀硝酸和稀硫酸的混合酸溶液平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉最多能溶解9.6g（假设此时硝酸只被还原为NO，下同）；向另一份中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量的变化如图所示。则下列判断中错误的是（    ） A．原混合酸溶液中H2SO4的浓度为2.0mol•L-1 B．A点对应消耗NO3-物质的量为0.1mol C．B点对应消耗铁粉的质量为8.4g D．OA段产生的气体是NO，BC段产生的气体是H2 15．化学与生活等密切相关，下列说法不正确的是 A．氢化钠可在野外用作生氢剂，氢元素的化合价为-1价 B．“铁质菜刀生锈”与氧化还原反应有关 C．用含NaClO的84消毒液拖地进行杀菌消毒，是因为NaClO具有强氧化性 D．为防止中秋月饼等富脂食品因被氧化而变质，常在包装袋中放入生石灰 二、填空题 16．我国具有5000年文化，文物是活的历史，某博物馆修复出土铁器包括：检测锈蚀产物—分析腐蚀原理—脱氯—形成保护层等过程。 (1)锈蚀产物的主要成分为、、、FeO(OH)、FeOCl，铁元素化合价全部为+3的物质有 。检验FeOCl中存在铁元素的方法是：把FeOCl溶于 、再向其中加入 ，观察到红色。 (2)研究发现，出土文物保护层被氧化为FeO(OH)而引起腐蚀。该过程化学方程式为 。 (3)利用在NaOH溶液中，溶解度FeOCl大于FeO(OH)，对固体FeOCl进行脱氯，离子方程式为 。若配制480ml 0.5mol/LNaOH溶液必须用到的仪器有天平、量筒、药匙、烧杯、玻璃棒，还有 、 ，应用天平称出 g NaOH。 (4)用把脱氯产物FeO(OH)还原为，生成需要 。 17．某氧化铝样品中含有氧化铁和二氧化硅杂质，现欲制取纯净的氧化铝，某同学设计如下的实验方案。请回答下列问题： (1)沉淀A的成分是 (填化学式)，沉淀B的成分是 (填化学式)； (2)滤液A中若加入过量的铁粉，可能发生的所有离子方程式为： 、 ； (3)在操作Ⅰ的名称是 ，其中玻璃棒的作用是 。 18．工业印刷电路板的制作流程如图所示，其中“蚀刻”所用的就是FeCl3溶液。 (1)问题一：FeCl3溶液蚀刻印刷电路板的反应原理是什么？写出化学方程式和离子方程式 、 。 (2)问题二：反应后的“蚀刻液”中含有哪些离子 ？如果要回收得到Cu和FeCl3，请设计回收方案的流程图 。 试卷第4页，共6页 试卷第1页，共6页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 1．B 【详解】铝土矿中加入氢氧化钠溶液,氧化铝和二氧化硅与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和硅酸钠,则滤液Ⅰ为偏铝酸钠和硅酸钠,且含有过量的氢氧化钠,滤渣为杂质；在滤液Ⅰ中加入氧化钙,氧化钙和水反应生成氢氧化钙,进而生成硅酸钙沉淀,滤液Ⅱ为偏铝酸钠和氢氧化钙,可通入过量的二氧化碳气体,生成氢氧化铝,滤液为碳酸氢钠和碳酸氢钙。 A、Al（OH）3能与盐酸反应，可中和胃液中盐酸，因此Al（OH）3可用作治疗胃酸过多，A正确； B、根据以上分析可知，得到的沉淀主要成分为硅酸钙，B错误； C、氢氧化铝不溶于弱酸，因此偏铝酸钠溶液中通过量的二氧化碳气体,生成氢氧化铝,C正确； D、根据以上分析可知，滤液Ⅲ中溶质为Ca（HCO3）2和NaHCO3，D正确； 答案选B。 2．D 【详解】铝的质量相同，盐酸和氢氧化钠溶液中溶质的物质的量相同，若Al都完全反应，则生成氢气应相等，而应结束后测得生成的气体体积比为甲：乙=2：3，由方程式：2Al+6HCl═2AlCl3+3H2↑、2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑，可知相同物质的量的Al反应时，消耗HCl较多，可知酸与金属反应时酸不过量，碱与金属反应时碱过量， 盐酸和氢氧化钠溶液中溶质的物质的量均为0．1L×3mol/L=0．3mol， 设铝与酸反应时酸完全反应，生成的氢气的物质的量为x，则： 解得x==0.15mol， 则碱与金属铝反应生成的氢气的物质的量为0.15mol×=0.225mol， 碱与金属铝反应时铝完全反应，设与碱反应的铝的物质的量为y，则： 解得y==0.15mol， 则铝的质量为0.15mol×27g/mol=4.05g，故D正确。 3．B 【详解】氯化铁溶液中通入硫化氢气体的离子反应为，故A错误； B.二氧化氮与氢氧化钠溶液反应生成亚硝酸钠和硝酸钠和水，离子方程式：，故B正确； C.次氯酸根离子能够氧化二氧化硫生成硫酸根离子，正确的离子方程式为，故C错误； D.向中通入等物质的量，假设，则，则，，亚铁离子优先反应，离子方程式：；消耗，剩余，然后部分溴离子被氯气氧化，，氧化的物质的量为1mol，所以：：：1：1，所以总的反应的离子方程式为：，故D错误； 答案：B。 【点睛】易错选项C，注意次氯酸钙具有强氧化性，SO2具有强还原性，二者首先发生氧化还原反应。 4．C 【分析】废锆催化剂(含、及Fe的氧化物)焙烧后加浓硫酸，、以及铁的氧化物均可溶于热的浓硫酸溶液生成硫酸盐；焙烧后固体加聚乙二醇、硫酸铵，聚乙二醇可与形成红褐色配合物，然后进行离心萃取，得到红褐色溶液a；分离后所得盐溶液进行浓缩结晶得到硫酸锆晶体，晶体分解得到ZrO2，浓缩得到的母液加氨水调节pH值将钇沉淀，再加草酸调节pH值实现沉淀转化，得到，再经煅烧分解得到Y2O3，据此分析解答。 【详解】A．根据信息(1)，硫酸浓度不宜太小，有可能导致溶解不充分，影响后续回收，A正确； B．过氧化氢为氧化剂，将亚铁离子氧化为铁离子，根据形成配合物与溶液在溶剂中的分配系数不同，便于离心分离，B正确； C．红褐色溶液a为聚乙二醇与形成的配合物，C错误； D．沉淀转化，说明氢氧化钇转化为草酸钇，锻烧分解成氧化钇，，D正确； 故选：C。 5．D 【详解】A、氯气与水反应生成的次氯酸具有强氧化性，而使有色物质漂白，而活性炭是吸附作用，原理不同，A错误； B、Fe3+与I-可发生氧化还原反应，而不能大量共存，B错误； C、某溶液中加入盐酸酸化的氯化钡产生白色沉淀，原溶液中不一定含有SO42-，也可能含有银离子，C错误； D、在酸性条件下，硝酸根氧化亚铁离子生成铁离子，使溶液显黄色，D正确； 答案选D。 6．B 【详解】A．碳纤维复合材料属于新型无机非金属材料，故不选A；     B．铝锂合金由金属铝和锂熔合而成的合金，属于金属材料，故选B； C．高强度橡胶材料属于有机高分子材料，故不选C； D．陶瓷基复合材料，属于新型无机非金属材料，故不选D； 选B。 7．C 【详解】A．Cl2与冷NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO和H2O，反应的离子方程式为Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O，A项正确； B．FeSO4溶液中加入H2O2，H2O2将Fe2+氧化产生Fe(OH)3沉淀，反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+4H2O=2Fe(OH)3↓+4H+，B项正确； C．醋酸属于弱酸，在离子方程式中以化学式保留，反应的离子方程式为+5I-+6CH3COOH=3I2+3H2O+6CH3COO-，C项错误； D．NaHCO3溶液与少量Ba(OH)2溶液混合反应生成BaCO3、Na2CO3和H2O，反应的离子方程式为2+Ba2++2OH-=BaCO3↓++2H2O，D项正确； 答案选C。 8．B 【详解】A．根据Fe3+的氧化性大于Cu2+氧化性知，当溶液中无Cu2+，溶液中只含有Fe2+，A项错误； B．若溶液中无Fe3+，则至少发生，，则参加反应的，，B正确； C．根据反应①和②知，第①个反应消耗掉，第②个反应质量增加应该为时，剩余固体的质量才等于加入铁粉的质量，根据方程式，有1molFe参与反应生成1molCu时，固体质量增加8g，则增加11.2g说明有1.4molCu生成，故，C错误； D．根据B、C项分析知，若剩余固体的质量大于加入铁粉的质量，第②个反应生成的，而①反应生成，故反应后溶液中，，D错误； 故答案选B。 9．A 【详解】A．铝易与酸、碱溶液发生反应，不耐酸、碱，A错误； B．乙醇与乙酸乙酯含有的官能团、共价键不同，可通过红外光谱分析区分，B正确； C．金属的冶炼是将金属从化合态转变成游离态，活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al采用电解熔融法冶炼，不活泼的金属Hg、Ag采用直接加热法冶炼，大部分金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等的冶炼都是在高温下采用氧化还原反应法实现的，C正确； D．三大合成材料是指塑料、合成橡胶和合成纤维，D正确； 故本题选A。 10．A 【详解】A．生石灰为氧化钙，液氢是液化的氢气，两者都是纯净物，A错误； B．按物质的组成分类，ClO2属于氧化物，B正确； C．硬铝密度小，硬度大，适用于制造飞机的外壳，C正确； D．豆浆、NaCl溶液都是由分散质和分散剂组成，两者均属于分散系，D正确； 故答案选A。 11．C 【详解】A．阴极发生还原反应，主要发生反应为Fe2++2e-═Fe，故A正确； B．阳极上发生2Fe2+-2e-═2Fe3+，向阳极附近滴加KSCN溶液，溶液变红，故B正确； C．阴极上发生Fe2++2e-═Fe，水解生成的氢离子浓度减小，则pH增大，故C错误； D．阴极上发生Fe2++2e-═Fe，阳极上发生2Fe2+-2e-═2Fe3+，总电解反应为3Fe2+Fe+2Fe3+，故D正确； 故答案为C。 【点睛】考查电解原理及应用，把握惰性电极及发生的电解反应为解答的关键，用惰性电极电解FeSO4溶液制备高纯铁，由图可知，Fe为阴极，阴极上发生Fe2++2e-═Fe，阳极上发生2Fe2+-2e-═2Fe3+，总电解反应为3Fe2+Fe+2Fe3+。 12．A 【详解】A．氯乙烷与NaOH溶液反应后的溶液呈碱性，应先加稀硝酸中和过量的碱，再加入硝酸银，若产生白色沉淀，证明氯乙烷已水解，A项错误； B．将出现刮痕的白铁皮放入食盐水中形成原电池，锌作负极，铁作正极，此为牺牲阴极的阳极保护法，铁未溶解，一段时间后加入铁氰化钾无明显现象，B项正确； C．用光束照射无色透明的氯化钠与酒精形成的液体产生丁达尔效应，说明该分散系为胶体，C项正确； D．钠盐可能为亚硫酸钠，二氧化硫可被硝酸氧化，生成硫酸根离子，与钡离子反应生成白色沉淀为硫酸钡，D项正确； 答案选A。 13．D 【详解】H2SO4、NaOH物质的量为：2.4mol/L×0.1L=0.24mol，即硫酸中H+的物质的量为0.48mol，5.4gAl的物质的量为，Al与硫酸反应的离子方程式为：，即此时硫酸全部反应完，Al有剩余，产生H2物质的量为0.24mol，Al与NaOH反应的离子方程式为：，即此时Al全部反应完，NaOH有剩余，产生的H2物质的量为0.3mol，在相同条件下气体的体积比等于气体的物质的量的比，因此5.4gAl分别与100mL浓度均为2.4 mol•L-1的硫酸溶液和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积之比为0.24:0.3=4:5； 故选D。 14．A 【详解】A．分析整个反应过程，最后溶液为FeSO4溶液，利用FeSO4中Fe原子与S原子相等，反应消耗Fe的总质量为11.2克，n（Fe）总=0.2mol，故n（H2SO4）=0.2mol，而混酸分成两份进行反应，所以溶液的体积为0.05L，故c（H2SO4）=4 mol·L-1，选项A错误； B．由方程式Fe+4H++NO3-=Fe3++NO↑+2H2O，再根据消耗的铁为5.6克即铁的物质的量为0.1mol，可以求出消耗的NO3-为0.1mol，选项B正确； C．由方程式2Fe3++Fe=3Fe2+利用Fe3+可求出生成的Fe2+为0.15mol，再根据Fe原子守恒n（Fe）=n（Fe2+）=0.15mol，所以消耗的铁粉为0.15mol×56g/mol=8.4g，选项C正确； D．由图象可知Fe与混酸反应发生三个过程O→A为：Fe+4H++NO3-=Fe3++NO↑+2H2O，A→B为：2Fe3++Fe=3Fe2+，B→C为：Fe+2H+=Fe2++H2↑，选项D正确； 答案选A。 【点睛】本题考查金属与硝酸的混酸反应，要注意反应的几个阶段，根据每个阶段的离子方程式进行计算。三个过程O→A为：Fe+4H++NO3-=Fe3++NO↑+2H2O，A→B为：2Fe3++Fe=3Fe2+，B→C为：Fe+2H+=Fe2++H2↑，金属与硝酸和硫酸的混酸反应时要利用离子方程式计算，若反应后硫酸有剩余，金属再与硫酸反应。 15．D 【详解】A．NaH可与水反应产生氢气，化学反应方程式为NaH+H2O=NaOH+H2↑，因此可用作生氢剂，NaH中钠为+1价，则氢元素的化合价为-1价，A正确； B．铁生锈过程中，铁单质被氧化为氧化铁，发生氧化还原反应，B正确； C．NaClO具有强氧化性，可用于杀菌消毒，C正确； D．生石灰能和水反应生成氢氧化钙，可用作干燥剂，不具有还原性，不能用于防止食品被氧化变质，D错误； 故选D。 16．(1) ，FeO(OH)、FeOCl 盐酸或稀硫酸 KSCN溶液 (2) (3) 胶头滴管 500mL容量瓶 10.0 (4)0.5 【详解】（1）四氧化三铁中铁元素的化合价有+2价也有+3价，因此铁元素化合价全部为+3的物质有，FeO(OH)、FeOCl。检验FeOCl中存在铁元素的方法是：把FeOCl溶于稀盐酸或稀硫酸中，使铁元素变为游离的铁离子，然后加入硫氰酸钾溶液，若溶液变红，说明有铁离子，从而证明有铁元素。 （2）四氧化三铁与氧气发生氧化还原反应生成FeO(OH)，依据得失电子守恒和原子守恒可知，其化学方程式为：。 （3）由题意可知，FeOCl与氢氧化钠发生反应生成FeO(OH)，其离子方程式为：。配制480ml0.5mol/L氢氧化钠所需的仪器有天平、量筒、药匙、烧杯、玻璃棒、500mL容量瓶、胶头滴管。应用天平称量氢氧化钠的质量为：。 （4）依据得失电子守恒和原子守恒可知亚硫酸钠与FeO(OH)反应的化学方程式为：Na2SO3+6FeO(OH)=Na2SO4+2Fe3O4+3H2O，由方程式可知，生成1molFe3O4需要0.5molNa2SO3。 17． SiO2 Fe(OH)3 Fe+2H+= Fe2++H2↑ Fe+2Fe3+=3Fe2+ 过滤 引流 【详解】试题分析：混合物中加入盐酸，SiO2不与盐酸反应，故沉淀是SiO2，滤液中能有FeCl3和AlCl3，加入过量的Na OH，生成沉淀是Fe(OH)3，滤液,中是Na AlO2。（1）沉淀A、B的成分是SiO2、Fe(OH)3。（2）滤液A中可以和铁粉反应的离子有H+和Fe3+，离子方程式为Fe+2H+= Fe2++H2↑； Fe+2Fe3+="3" Fe2+；（3）操作Ⅰ是分离溶液和沉淀的，所以是过滤，过滤中玻璃棒的作用是引流。 考点：物质的基本性质和推断、离子方程式的书写、物质分离的操作。 18．(1) Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2 Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+ (2) Fe2+、Cu2+和Fe3+ 【解析】(1) FeCl3溶液蚀刻印刷电路板是因为Fe3+有氧化性，可以与Cu反应，反应原理化学方程式为：Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2，离子方程式为：Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+； (2) 反应后的“蚀刻液”中含有Fe3+、Fe2+、Cu2+等金属离子。从溶液中提取Cu，应向溶液中加入过量铁粉: Fe+Cu2+=Fe2++Cu、Fe+2Fe3+=3Fe2+；然后用盐酸溶解过量的铁粉:Fe+2HCl=FeCl2 +H2↑；过滤后，得到Cu，再向滤液中加入新制氯水即可得到FeCl3，2FeCl2 +Cl2 =2FeCl3。回收方案的流程图: 答案第8页，共8页 答案第7页，共7页 学科网（北京）股份有限公司 $$