第三章 铁 金属材料 综合训练 2025-2026学年高一上学期化学人教版必修第一册

第3章　 铁　金属材料 综合训练 考点1　铁及其化合物 1.实验室中利用下图装置验证铁与水蒸气的反应。下列说法错误的是 (　　) A.反应为3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g) B.酒精灯移至湿棉花下方实验效果更佳① C.用火柴点燃肥皂泡检验生成的氢气 D.使用硬质玻璃试管盛装还原铁粉 ①教材回溯第三章P70实验装置图,注意反应物的位置,思考酒精灯该放在何处。 2.部分含Mg或Al或Fe物质的分类与相应化合价关系如图。下列推断合理的是 (　　) A.若a在沸水中可生成e,则a→f的反应一定是化合反应① B.在g→f→e→d转化过程中,一定存在物质颜色的变化 C.加热c的饱和溶液,一定会形成能产生丁达尔效应的红棕色分散系 D.若b和d均能与同一物质反应生成c,则a一定是Fe ①辅助设问金属单质直接转化为盐,有哪些途径?对点突破P181定点3 3.室温下,探究0.1 mol·L-1 FeSO4溶液的性质,下列实验方案能达到探究目的的是 (　　) 选项 探究目的 实验方案 A 溶液中是否含有Fe3+ 向2 mL FeSO4溶液中滴加几滴新制氯水,再滴加KSCN溶液,观察溶液颜色变化 B Fe2+是否有还原性 向2 mL FeSO4溶液中滴加几滴酸性KMnO4溶液,观察溶液颜色变化 C FeSO4溶液是否呈酸性 向2 mL FeSO4溶液中滴加2~3滴酚酞试液,观察溶液颜色变化 D Fe2+能否催化H2O2分解 向2 mL 5% H2O2溶液中滴加几滴FeSO4溶液,观察气泡产生情况 4.在N2气氛中,FeSO4·7H2O的脱水热分解过程如图所示: 根据上述实验结果,可知x=　　　　,y=　　　　。  5.Fe/Fe3O4磁性材料在很多领域具有应用前景,其制备过程如下(各步均在N2氛围中进行): ①称取9.95 g FeCl2·4H2O(Mr=199),配成50 mL溶液,转移至恒压滴液漏斗中。 ②向三颈烧瓶中加入100 mL 14 mol·L-1 KOH溶液。 ③持续磁力搅拌,将FeCl2溶液以2 mL·min-1的速度全部滴入三颈烧瓶中,100 ℃下回流3 h。 ④冷却后过滤,依次用热水和乙醇洗涤所得黑色沉淀,在40 ℃干燥。(乙醇与水互溶,沸点78.5 ℃,易挥发) ⑤管式炉内焙烧2 h,得产品3.24 g。 部分装置如图: 回答下列问题: (1)仪器a的名称是　　　　;使用恒压滴液漏斗的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)实验室制取N2有多种方法,请根据元素化合物知识和氧化还原反应相关理论,结合下列供选试剂和装置,选出一种可行的方法,化学方程式为　　　　　　　　　　　,对应的装置为　　　(填标号)。  可供选择的试剂: CuO(s)、NH3(g)、Cl2(g)、O2(g)、饱和NaNO2(aq)、饱和NH4Cl(aq) 可供选择的发生装置(净化装置略去): 　　　　 　　　　　　　　A　　　　　　B　　　　　　C (3)三颈烧瓶中反应生成了Fe和Fe3O4,离子方程式为　　　　　　　　　　　　　。  (4)为保证产品性能,需使其粒径适中、结晶度良好,可采取的措施有　　　　。  A.采用适宜的滴液速度 B.用盐酸代替KOH溶液 C.在空气氛围中制备 D.选择适宜的焙烧温度 (5)步骤④中判断沉淀是否已经用水洗涤干净,应选择的试剂为　　　　　　　;使用乙醇洗涤的目的是　　　　　　　　　。  (6)该实验所得磁性材料的产率为　　　　(保留3位有效数字)。  考点2　金属材料 6.下列成语涉及金属材料的是 (　　) A.洛阳纸贵　　　　　　　　　　　　B.聚沙成塔 C.金戈铁马　　　　　　　　　　　　D.甘之若饴 7.下列叙述中错误的是 (　　) A.铝有强还原性,因此可用于制作门窗框架 B.机械表中由钼钴镍铬等元素组成的发条,其材质属于合金 C.青铜器“四羊方尊”的主要材质为合金 D.古壁画颜料中所用的铁红,其主要成分为Fe2O3 8.“灌钢法”是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献,陶弘景在其《本草经集注》中提到“钢铁是杂炼生作刀镰者”。“灌钢法”主要是将生铁和熟铁(含碳量约0.1%)混合加热,生铁熔化灌入熟铁,再锻打成钢。下列说法错误的是 (　　) A.钢是以铁为主的含碳合金 B.钢的含碳量越高,硬度和脆性越大 C.生铁由于含碳量高,熔点比熟铁高 D.冶炼铁的原料之一赤铁矿的主要成分为Fe2O3 9.某实验小组制备绿矾的方法如下: (1)方法一:称量8.0 g处理后的铁屑放入50 mL锥形瓶中,加入20~30 mL稀硫酸,使硫酸浸没铁屑。将反应液控制在80 ℃加热。该过程应采取加热方式为　　　　。  (2)方法二:燃料细菌脱硫法是用氧化亚铁硫杆菌对硫铁矿进行催化脱硫,同时得到FeSO4溶液。其过程如图所示: 已知总反应为FeS2+14Fe3++8H2O 2S+15Fe2++16H+。 ①将过程Ⅰ离子方程式补充完整: 　FeS2+　Fe3++　　　　  7Fe2++　S2+　H+ ②研究发现,用氧化亚铁硫杆菌脱硫,温度过高脱硫效率降低(如图),可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)将上述方法得到的溶液,迅速趁热减压过滤,得到浅绿色滤液,将滤液置于简易水浴箱中(温度控制在60 ℃),由滤液得到绿矾晶体的实验操作方法为:在隔绝空气的条件下蒸发浓缩,　　　　,　　　　,洗涤,干燥。  10.铁及其化合物在生产、生活和生命中具有广泛而重要的应用。 Ⅰ.以绿矾(主要成分FeSO4·7H2O,部分Fe2+已被氧化为Fe3+)为原料,生产铁红(Fe2O3),工艺流程如下: (1)“转化”过程中,加入Fe粉的作用是　　　　　　　　　。  (2)“结晶”时,控制温度在75 ℃左右进行(相关物质的溶解度见下图),从溶液中析出的晶体是　　　　　　(填化学式)。  (3)利用“滤液”将工业废水中的Cr2还原为Cr3+,然后投加石灰乳,使Cr3+转化为Cr(OH)3,理论上完全反应消耗的n(Fe2+)∶n(Cr2)=　　　　。  Ⅱ.高铁酸盐(其中Fe元素显+6价)具有极强的氧化性,可作水处理剂。 已知:将溶液酸化时,Fe迅速分解而转化为Fe3+并放出O2;酸性溶液中Fe的氧化性大于Cl2的氧化性。 (4)工业上将过氧化钠和硫酸亚铁依次投入反应釜中,发生反应的化学方程式为6Na2O2+2FeSO4 2Na2FeO4+2Na2SO4+2Na2O+O2↑,上述反应每生成1 mol Na2FeO4,转移　　　　mol e-。  (5)工业上用KClO与Fe(NO3)3溶液在碱性条件下反应制得K2FeO4。发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。  (6)高铁酸盐可用于氧化去除高氯(含高浓度Cl-)废水中的有机物。以Fe处理高氯废水中的有机物需在碱性条件下进行,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  答案 1.B 铁和水蒸气在高温下发生反应生成Fe3O4和H2,A正确;酒精灯放在铁粉下方加热可以产生高温,且不影响水的蒸发,若移至湿棉花下方则难以在铁粉处产生高温,实验效果不好,B错误;肥皂液起收集H2的作用,用火柴点燃肥皂泡,可检验生成的氢气,C正确;该实验中的反应要在高温下发生,因此要使用硬质玻璃试管盛装还原铁粉,D正确。 2.B 若a在沸水中可生成e,此时a为Mg,e为Mg(OH)2,即f为镁盐,a→f的反应可能为Mg+2HCl MgCl2+H2↑,该反应属于置换反应,A错误;e能转化为d,则e为白色沉淀Fe(OH)2,d为红褐色沉淀Fe(OH)3,则在g→f→e→d转化过程中,一定存在物质颜色的变化,B正确;若c为含Al3+的盐,加热c的饱和溶液,不能得到能产生丁达尔效应的红棕色分散系,C错误;b和d均能与同一物质反应生成c,a可能是Fe或Al,D错误。 3.B　向FeSO4溶液中滴加新制氯水,溶液中的Fe2+被氧化成Fe3+,再滴加KSCN溶液,溶液变红,不能确定原溶液中是否有Fe3+,A项不能达到实验目的;KMnO4溶液显紫色,向FeSO4溶液中滴加几滴酸性KMnO4溶液,紫色消失,说明Mn被还原成Mn2+,Fe2+具有还原性,所以可通过观察溶液的颜色变化判断Fe2+是否有还原性,B项能达到实验目的;检验溶液是否呈酸性,不能选用酚酞试液,酚酞可用于检验碱性溶液,C项不能达到实验目的;H2O2具有氧化性,能将Fe2+氧化为Fe3+,H2O2溶液中滴加FeSO4溶液,产生大量气泡有可能是Fe3+的催化作用,D项不能达到实验目的。 4.答案　4　1 解析　由题图中信息可知,当失重比为19.4%时,FeSO4·7H2O转化为FeSO4·xH2O,则×100%=19.4%,解得x≈4;当失重比为38.8%时,FeSO4·7H2O转化为FeSO4·yH2O,则×100%=38.8%,解得y≈1。 5.答案　(1)球形冷凝管　平衡气压,便于液体顺利流下 (2)2NH3+3CuO 3Cu+N2+3H2O(或NH4Cl+NaNO2 NaCl+2H2O+N2↑)　A(或B) (3)4Fe2++8OH- Fe↓+Fe3O4↓+4H2O (4)AD (5)稀硝酸和硝酸银溶液　除去晶体表面水分,便于快速干燥 (6)90.0% 看图说“化”　 解析　(1)结合题图装置可知仪器a的名称为球形冷凝管。实验中使用恒压滴液漏斗,可以平衡气压,便于液体顺利流下。(2)结合所给药品和实验装置考虑可用装置A或装置B制备N2,其化学方程式分别为2NH3+3CuO 3Cu+N2+3H2O和NH4Cl+NaNO2 NaCl+2H2O+N2↑。(3)三颈烧瓶中FeCl2溶液与KOH溶液共热生成Fe和Fe3O4,根据得失电子守恒、原子守恒可得该离子方程式为4Fe2++8OH- Fe↓+Fe3O4↓+4H2O。(4)为保证产品性能,使其粒径适中、结晶度良好,应采用适宜的滴液速度,且选择适宜的焙烧温度;若用盐酸代替KOH溶液,可能导致Fe、Fe3O4部分溶解,若在空气氛围中制备,Fe2+易被氧化,故选AD。(5)实验中洗涤主要是洗去沉淀表面的Cl-,应向最后一次洗涤液中加入稀硝酸和AgNO3溶液,若无沉淀产生,则证明沉淀已洗涤干净。使用乙醇洗涤,是利用了乙醇的挥发性,便于黑色沉淀快速干燥。(6)9.95 g FeCl2·4H2O的物质的量为9.95 g÷199 g/mol=0.05 mol,根据(3)中的离子方程式可得关系式: 4Fe2+　~　Fe/Fe3O4 4 mol 56 g+232 g=288 g 0.05 mol m(理论) ,解得m(理论)=3.60 g,而实际得到3.24 g产品,则该实验中所得磁性材料的产率为×100%=90.0%。 6.C　A项,纸的主要成分是纤维素;B项,沙的主要成分是硅酸盐;D项,饴是指糖,糖类是有机物。 7.A　铝用于制作门窗框架,是因为铝耐腐蚀、金属性能好,与其具有强还原性无关,A错误;钼钴镍铬等元素属于金属元素,其组成的材质属于合金,B正确;四羊方尊由青铜制成,而青铜属于合金,C正确;Fe2O3是红棕色粉末,常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料,俗称铁红,D正确。 8.C　根据题目信息可知钢是以铁为主的含碳合金,A项正确;钢的含碳量越高,硬度和脆性越大,B项正确;生铁比熟铁含碳量高,所以生铁的熔点低于熟铁,C项错误;赤铁矿的主要成分为Fe2O3,D项正确。 9.答案　(1)水浴加热 (2)①1　6　3H2O　1　6　②升高温度,硫杆菌失去催化能力(或生理活性) (3)冷却结晶　过滤 解析　(1)反应液控制在80 ℃加热,为更准确地控制温度,该过程应采取的加热方式为水浴加热。 (2)①过程Ⅰ,FeS2中Fe元素化合价为+2价,在反应过程中化合价不变,S元素化合价由-1升高为+2,Fe3+→Fe2+,根据得失电子守恒、原子守恒、电荷守恒,配平离子方程式为FeS2+6Fe3++3H2O 7Fe2++S2+6H+;②用氧化亚铁硫杆菌脱硫,温度过高脱硫效率降低,可能的原因是升高温度,硫杆菌失去催化能力。 (3)FeSO4易被氧化,FeSO4溶液需在隔绝空气的条件下蒸发浓缩,冷却结晶,过滤,洗涤,干燥得绿矾晶体。 10.答案　(1)将Fe3+还原为Fe2+　(2)FeSO4·H2O　(3)6∶1　(4)5　(5)2Fe3++3ClO-+10OH- 2Fe+3Cl-+5H2O　(6)防止Fe分解,防止Fe将氯离子氧化为氯气 解析　(1)铁具有还原性,“转化”过程中,加入Fe粉的作用是把Fe3+还原为Fe2+。 (2)根据题图可知,“结晶”时,控制温度在75 ℃左右进行,从溶液中析出的晶体是FeSO4·H2O。 (3)“滤液”中含硫酸亚铁,利用“滤液”将工业废水中的Cr2还原为Cr3+,然后投加石灰乳,使Cr3+转化为Cr(OH)3,Fe元素化合价由+2升高为+3、Cr元素化合价由+6降低为+3,根据得失电子守恒,理论上完全反应消耗的n(Fe2+)∶n(Cr2)=6∶1。 (4)6Na2O2+2FeSO4 2Na2FeO4+2Na2SO4+2Na2O+O2↑反应中,Na2O2中部分氧元素化合价升高,部分氧元素化合价降低,FeSO4中铁元素化合价升高,6 mol Na2O2参与反应时,有1 mol Na2O2作还原剂,失去2 mol电子,2 mol FeSO4作还原剂,失去8 mol电子,共转移10 mol电子,则每生成1 mol Na2FeO4,转移5 mol电子。 (5)工业上用KClO与Fe(NO3)3溶液在碱性条件下反应制得K2FeO4,氯元素化合价由+1降低为-1,Fe元素化合价由+3升高为+6,根据得失电子守恒、原子守恒、电荷守恒,配平发生反应的离子方程式为2Fe3++3ClO-+10OH- 2Fe+3Cl-+5H2O。 (6)Fe在酸性条件下迅速分解而转化为Fe3+并放出O2,酸性溶液中Fe分解,防止氯离子被氧化为氯气,以Fe处理高氯废水中的有机物需在碱性条件下进行。 18 学科网（北京）股份有限公司 $$