第三章 铁 金属元素 单元测试卷-2025-2026学年高一上学期化学人教版必修第一册

第三章 单元测试卷 一、单项选择题 1. 下列有关物质的分类，不正确的是(　　) A. 氧化亚铁：碱性氧化物 B. 苏打(Na2CO3)：碱 C. 磁石(主要成分Fe3O4)：混合物 D. 倭铅(Zn)：金属单质 2. 我国拥有众多的非物质文化遗产。下列说法正确的是(　　) A. 德化白瓷中含大量的二氧化硅、氧化钾和三氧化二铁 B. 《千里江山图》所用的矿物颜料中含有孔雀石(有毒性)，能避免虫蛀 C. 金属锻錾工艺以纯金、银等为主要原材料，锻錾过程发生化学变化 D. 圆明园兽首所用材料为精炼的红铜，其属于无机非金属材料 3. 金属材料包括纯金属和合金。下列关于金属材料的说法正确的是(　　) A. 高碳钢韧性好、强度低，用于制作弹簧、刀具 B. 焊锡中添加一定比例的铅可以提高熔点 C. 硬铝可用于制造飞机和宇宙飞船的部件 D. 我国科学家参与研发的“超级钢”(含Mn 10%、V 0.7%等)不属于新型合金 4. 下列物质露置于空气中的稳定性及变质原因分析正确的是(　　) A. FeSO4：不稳定，被空气中的氧气氧化 B. 漂白粉：不稳定，CaCl2与空气中的CO2反应生成CaCO3 C. Na2O：不稳定，与CO2发生氧化还原反应 D. NaHCO3：不稳定，易分解生成二氧化碳 5. 下列实验对应的现象不合理的是(　　) 6. 下列说法正确的是(　　) ①向氯化铜和氯化亚铁溶液中加入少量锌粉，一定发生反应：Zn＋Cu2＋=== Zn2＋＋Cu ②铁可以与热水反应生成四氧化三铁和氢气 ③高性能环氧涂层有效阻止了氧气、海水等对钢铁的侵蚀 ④人类历史上使用铝的时间比铁晚，原因是铝的冶炼成本高 ⑤钛属于金属元素，钛合金材料具有强度高、密度小、抗腐蚀的优点 ⑥长征五号火箭的箭体蒙皮材料2219－铝合金，可在一定程度上减轻火箭的质量 A. ①②③④ B. ②③④⑤ C. ②④⑤⑥ D. ①③④⑤⑥ 7. 设NA为阿伏加德罗常数的值。下列有关叙述正确的是(　　) A. 5.4 g未经打磨的铝片与足量稀盐酸反应生成气体的分子数目为0.3NA B. 2.7 g铝与氢氧化钠溶液反应生成0.1 mol Al(OH)3 C. 1 L 1 mol·L－1的FeCl3溶液中Cl－的数目为3NA D. 5.6 g Fe在氧气中燃烧，转移的电子数目为0.3NA 8. 下列判断和分析不合理的是(　　) 选项 离子组 判断和分析 A Fe2＋、NO、Cu2＋、Cl－ 在酸性条件下不能共存 B Al3＋、SO、Mg2＋、Cl－ 可以大量共存 C Fe3＋、NO、SCN－、Cl－ 溶液均一、透明但离子不能大量共存 D Mg2＋、HCO、Na＋、Cl－ 酸性或碱性条件下均不能共存且都生成白色沉淀 9. 下列实验操作正确且能达到实验目的的是(　　) 选项 实验操作 实验目的 A 向Fe(NO3)2溶液中滴加稀硫酸酸化的H2O2，溶液变黄 验证氧化性：H2O2＞Fe3＋ B 向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液 制备Fe(OH)2白色沉淀 C 向固体中加入过量NaOH溶液后，过滤、洗涤、干燥 除去Fe2O3中的Al2O3 D 向溶液中加入过量铁粉，充分反应后，过滤 除去FeCl3溶液中的Cu2＋ 10. 铝及其部分化合物的“价-类”二维图如图所示，下列说法不正确的是(　　) A. a在稀硫酸中的反应属于化学变化 B. b物质可用作耐火材料 C. 实验室中e物质可由d物质和氨水制备 D. 物质类别处“Ｋ”代表四羟基合铝酸盐 11. 下列有关离子方程式中，正确的是(　　) A. 氧化铝与氢氧化钠溶液反应：Al2O3＋OH－=== [Al(OH)4]－＋H2O B. 氯化铁溶液刻蚀铜电路板：Fe3＋＋Cu=== Fe2＋＋Cu2＋ C. 稀硫酸清洗铁锈：Fe3O4＋8H＋=== 2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O D. 向FeCl2溶液中通入氯气：2Fe2＋＋Cl2=== 2Fe3＋＋2Cl－ 12. 如图是某些常见金属及其化合物的转化图，下列说法不正确的是(　　) A. 金属B的氧化物是碱性氧化物 B. 溶液F与溶液D反应也能得到红褐色沉淀H C. 溶液G与金属C的反应中只有一种元素价态发生改变 D. 气体甲是一种清洁能源 13. 无色溶液X中可能含有Cu2＋、Na＋、Ba2＋、CO、SO、Cl－中的一种或几种，取一定量该溶液按如下步骤进行实验： ①向溶液X中加入过量盐酸，生成气体a和无色溶液； ②向①中所得无色溶液中加入过量Ba(OH)2溶液，得白色沉淀和滤液b； ③向②中所得滤液中加入硝酸酸化的AgNO3溶液，得到白色沉淀和滤液c。 根据实验结果判断，下列说法错误的是(　　) A. 溶液X中一定存在Na＋ B. 溶液X中一定存在CO、SO、Cl－ C. 溶液X的溶质可能为Na2CO3、Na2SO4、NaCl的混合物 D. 向澄清石灰水中通入过量气体a，观察到溶液变浑浊后又变澄清 14. 如图所示装置可用来制取Fe(OH)2并观察Fe(OH)2在空气中被氧化时的颜色变化，实验用品：铁屑、稀H2SO4溶液、NaOH溶液。下列说法不正确的是(　　) A. 装置A中应预先加入铁屑 B. 实验开始时应先将弹簧夹K关闭 C. 装置A中溶液进入装置B后，应拔去装置B中的橡皮塞 D. Fe(OH)2被氧化的化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=== 4Fe(OH)3 15. 下列实验操作及现象能推出相应结论的是(　　) 选项 实验操作 现象 结论 A 将金属钠在燃烧匙中点燃，迅速伸入集满CO2的集气瓶 集气瓶中产生大量白烟，瓶内有黑色颗粒产生 CO2具有氧化性 B 用水浸过的棉花包裹铁粉放入试管并加热，将气体通入水中 产生气泡 铁粉与水蒸气在加热下一定产生氢气 C 将铜粉加入到1.0 mol·L－1 Fe2(SO4)3溶液中 铜粉溶解，溶液变蓝 金属铁比铜活泼 D 向2 mL 0.1 mol·L－1的FeCl2溶液中滴加新制氯水，振荡，加1滴KSCN溶液 溶液变黄，加KSCN溶液后溶液变红 Cl－的还原性强于Fe2＋ 16. 铁氧体法处理含铬废水的简易流程如图所示，处理10 L含0.1 mol·L－1 Cr2O的废水至少需要加入m g FeSO4·7H2O。下列m、n值正确的是(　　) A. m＝5，n＝1 B. m＝10，n＝0.5 C. m＝1 390，n＝1 D. m＝2 780，n＝0.5 二、非选择题 17. 铁的性质活泼，在自然界中多以化合物的形式存在，其常见价态为＋2、＋3。一定条件下，化合物之间可以相互转化。请结合相关知识回答下列问题： (1)铁红的主要成分是________(填化学式)。 (2)将绿矾(FeSO4·7H2O)溶解，加入适量新制氯水，再加入过量氨水，生成红色沉淀，过滤，加热沉淀物可得到红棕色残渣，即铁红。该过程中涉及的反应依次为______________________________(用离子方程式表示，后同)、______________________________、________________________________(用化学方程式表示)。 (3)绿矾保存不当，易被氧化变质，实验室为防止绿矾变质，应如何保存？____________________________________。 18. 某工业金属废料为含有Al、Fe、Cu的合金材料，化学实验小组设计如下流程实现废旧金属的再利用。 据图回答下列问题： (1)写出步骤Ⅰ发生反应的化学方程式：__________________________________________。 (2)气体X为______(填化学式，后同)，加入试剂Y后不引入杂质，则Y为________。 (3)由Fe(OH)3固体生成Na2FeO4的离子方程式为__________________________________。 (4)Na2FeO4是一种绿色无污染的净水剂，工业上常用“滤液D”经一系列操作制得，若不考虑损耗，通过该方法制得49.8 g Na2FeO4需消耗________L 0.1 mol·L－1的“滤液D”。 (5)若要由“溶液G”制得CuSO4·5H2O晶体，需进行的操作为____________、____________、过滤、洗涤、干燥。 19. 铁是人体必需的微量元素，黑木耳中含有比较丰富的铁元素，某兴趣小组同学为探究黑木耳中含铁量，进行如下实验。 (1)为确定黑木耳中含有铁元素，甲同学设计实验方案如下： 已知：Fe2＋遇K3[Fe(CN)6]生成蓝色沉淀。 ①灼烧应在____________________(填仪器名称)中进行。 ②酸浸时可选用的试剂是____________________(填物质名称)。 ③滤液A中一定含有的金属离子是__________________________。 ④步骤④发生反应的离子方程式为____________________________________________。 (2)为测定黑木耳中铁元素的含量，乙同学设计如下实验方案：向滤液A中加入过量的铜粉，过滤后，向滤液中逐滴加入0.100 mol·L－1酸性K2Cr2O7溶液至10.00 mL时，恰好完全反应。 ①加入过量铜粉时发生反应的离子方程式为________________________。 ②黑木耳中铁元素的质量分数为________%。 ③若乙同学实验操作规范，但测得含铁量远远偏高，可能的原因是___________________。 20. 某化学小组的同学在学习了金属的相关知识后，由Fe在化合物中有＋2、＋3两种价态，且稳定性： Fe2＋＜Fe3＋，推测稳定性：Cu＋＜Cu2＋，并对此推测进行实验验证。 实验步骤如下： ①称量一定量蓝色的Cu(OH)2固体，加热一段时间后，固体变为黑色固体粉末； ②升温继续加热，黑色固体粉末全部变为红色粉末并放出气体； ③冷却后向最终产物中加入过量稀硫酸，固体部分溶解，溶液变为蓝色，容器底部有红色固体剩余。 已知：Cu2O是红色粉末状固体。 根据实验步骤及现象回答下列问题： (1)根据实验现象可推测，步骤②中的红色粉末为________(填化学式)，“升温继续加热”时，发生反应的化学方程式为________________________。 (2)步骤②中“升温继续加热”后的产物中一定不含有_________、_________(填化学式)。 (3)步骤③中加入稀硫酸发生反应的离子方程式为________________________。 (4)由此可得出结论：高温条件下，____________更稳定；溶液中，___________更稳定。 21. 某硫酸亚铁晶体的化学式可表示为FeSO4·xH2O，该晶体可在高温下分解，为探究其热分解的产物，某学习小组取晶体样品，进行如图1所示的实验(夹持装置略)。 图1 图2 (1)反应开始前，应先______________________________，再点燃酒精喷灯。 (2)反应进行一段时间后，装置B中无水硫酸铜粉末变蓝，说明分解产物中含有________(填化学式，后同)，样品完全分解后，装置A中还残留一些红棕色粉末________，测得装置B的质量增加，装置C中高锰酸钾溶液褪色，说明产物中存在SO2气体，写出装置C中发生反应的离子方程式：___________________________________________。 (3)查阅资料可知，FeSO4的分解产物还有SO3(熔点为16.8 ℃，沸点为46.8 ℃)，写出FeSO4·xH2O分解的化学方程式：______________________________________________。 (4)该小组为测定该晶体的x值，利用热重分析法对该晶体进行热分解，得到固体质量与分解温度的关系如图2，根据图2中有关数据，可计算出FO4·xH2O中的x＝____________(用含a的代数式表示)。 第3章 单元测试卷答案解析 1. B　Na2CO3属于盐，故选B。 2. C　高碳钢硬而脆、热处理能降低含碳量，增加弹性，用于制弹簧、刀具，A错误；合金熔点一般比成分金属低，故焊锡中添加一定比例的铅可以降低熔点，B错误；硬铝是一种铝合金，密度小、强度高且耐腐蚀，因此常用于制造飞机和宇宙飞船部件，C正确；“超级钢”的主要元素是铁，还含有锰、钒等元素，属于新型合金，D错误。　 3. B　Fe2O3为红棕色固体，白瓷中不会大量存在，A错误；孔雀石含重金属元素Cu，可使蛋白质变性，避免虫蛀，B正确；锻錾过程不生成新物质，为物理变化，C错误；红铜是一种铜合金，属于金属材料，D错误。 4. A　FeSO4中的Fe2＋具有还原性，易被空气中的O2氧化生成性质较为稳定的Fe3＋，A正确；漂白粉的主要成分是Ca(ClO)2，在空气中久置与CO2反应生成CaCO3，B错误；Na2O＋CO2=== Na2CO3不属于氧化还原反应，C错误；NaHCO3受热易分解，但常温下性质稳定，不易变质，D错误。 5. D　Al在纯氧环境中燃烧，发出耀眼的白光，生成Al2O3，A正确；未打磨的铝片上覆盖着氧化膜，开始Al2O3与NaOH溶液反应无气泡冒出，一段时间后，NaOH与Al继续反应生成氢气，B正确；Cu与AgNO3溶液发生置换反应生成Ag，观察到铜片上有银白色的固体析出，C正确；钠是活泼金属，能与水剧烈反应生成氢氧化钠和氢气，故一开始便有气体生成，同时生成白色沉淀(氢氧化铝)，D错误。 6. D　铁在高温下和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，②错误，故选D。 7. C　未经打磨的铝片上有一层氧化膜，此时Al的质量小于5.4 g(0.2 mol)，生成的气体分子数目小于0.3NA，A错误；铝与氢氧化钠溶液反应生成Na[Al(OH)4]，故沉淀的物质的量不为0.1 mol，B错误；FeCl3在水中电离得到Cl－，故n(Cl－)＝3 mol，即3NA，C正确；铁在氧气中燃烧生成Fe3O4，Fe的化合价由0升高至＋，即5.6 g Fe(0.1 mol)完全反应时转移的电子数为NA，D错误。 8. D　Fe2＋和NO在酸性环境中会发生氧化还原反应，A正确；Al3＋、SO、Mg2＋、Cl－，这四种离子之间不相互反应，可以大量共存，B正确；Fe3＋与SCN－发生反应生成Fe(SCN)3，溶液呈血红色，但均一透明，C正确；酸性条件下，HCO和H＋反应生成CO2，无白色沉淀，碱性条件下HCO和OH－反应生成CO，Mg2＋与OH－、CO反应生成Mg(OH)2、MgCO3白色沉淀，D错误。 9. C　HNO3也具有强氧化性，Fe2＋不一定是被H2O2氧化，因此不能证明氧化性：H2O2＞Fe3＋，A错误；向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液，生成的Fe(OH)2会迅速被空气氧化为Fe(OH)3，无法得出Fe(OH)2沉淀，B错误；Al2O3＋2NaOH＋3H2O=== 2Na[Al(OH)4]，Fe2O3与NaOH溶液不反应，C正确；Fe会将溶液中的Fe3＋还原成Fe2＋，不能达到除杂目的，D错误。 10. C　由图可知，a为Al，b为Al2O3，c为铝盐，e为Al(OH)3，铝盐与d、d与Al(OH)3能相互转化，则d为四羟基合铝酸盐，四羟基合铝酸盐与氨水不反应，不能制备氢氧化铝，故选C。 11. D　氧化铝与氢氧化钠溶液发生反应：Al2O3＋2OH－＋3H2O=== 2[Al(OH)4]－，A错误；氯化铁溶液刻蚀铜电路板：2Fe3＋＋Cu=== 2Fe2＋＋Cu2＋，B错误；铁锈的主要成分是Fe2O3，C错误；Fe2＋具有还原性，Cl2具有氧化性，向FeCl2溶液中通入氯气会发生氧化还原反应，D正确。 12. A　根据“焰色为黄色”可知金属A为Na，钠和水反应生成NaOH(溶液D)和H2(气体甲)，金属B能与NaOH溶液反应产生H2，说明金属B为Al，黄绿色气体乙是Cl2，H2和Cl2反应生成HCl(气体丙)，HCl溶于水生成盐酸(物质E)，Fe(OH)3沉淀为红褐色沉淀，则溶液G中含有Fe3＋，说明金属C为Fe，Fe与盐酸反应生成FeCl2(溶液F)，FeCl2和Cl2反应生成FeCl3溶液(溶液G)。Al2O3是两性氧化物，A错误；FeCl2与NaOH反应生成白色沉淀Fe(OH)2，在空气中迅速被氧化生成Fe(OH)3，B正确；向溶液G中投入金属C，反应的离子方程式为2Fe3＋＋Fe=== 3Fe2＋，铁元素的化合价由＋3和0变化为＋2，C正确；H2和O2点燃后会生成水，无污染，是清洁能源，D正确。 13. B　由实验①可知，溶液X中一定存在CO，一定不存在Ba2＋和Cu2＋，根据电荷守恒，溶液X中一定存在Na＋；②中加入过量Ba(OH)2溶液，能生成的白色沉淀(BaCO3或BaSO4)，而①中盐酸过量，说明溶液中CO被完全消耗，则溶液X中一定存在SO；③中加入了Ag＋，得到了白色沉淀AgCl，但①中加入盐酸，故无法判断溶液X中是否含有Cl－。由上述分析知，A、C正确，B错误；少量CO2能使澄清石灰水变浑浊，当CO2过量时则发生反应生成Ca(HCO3)2，澄清石灰水又变澄清，D正确。 14. B　先打开弹簧夹K，利用装置A产生的氢气排尽装置中的空气，再关闭弹簧夹K，烧瓶内压强增大，将装置A中生成的FeSO4溶液压入装置B内，生成Fe(OH)2，Fe(OH)2遇空气中的氧气和水，反应生成Fe(OH)3，故选B。 15. A　钠在CO2中燃烧：4Na＋3CO2 2Na2CO3＋C，CO2被还原，体现氧化性，A正确；加热过程中产生的水蒸气以及加热气体膨胀均可能在水中产生气泡，则该实验不能说明一定产生了氢气，B错误；Cu与硫酸铁溶液发生的反应为2Fe3＋＋Cu=== 2Fe2＋＋Cu2＋，不能说明金属铁比铜活泼，只能说明Fe3＋氧化性强于Cu2＋，C错误；根据现象可知，生成了Fe3＋，则Fe2＋被氧化，作还原剂，Cl－是还原产物，因此还原性：Fe2＋＞Cl－，D错误。 16. D　由题可知，Cr2O与FeSO4溶液在酸性条件下发生反应：Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋=== 2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，Cr由＋6价降低到＋3价，FeSO4中Fe由＋2价升高到＋3价，根据得失电子守恒，3n＝2－n，解得n＝0.5，处理1 mol Cr2O，Cr失去6 mol电子，则被氧化为＋3价的Fe的物质的量为6 mol，复合氧化物CrnFe2－nO3·FeO中＋2价的Fe与＋3价Fe的物质的量之比为1∶(2－n)＝1∶(2－0.5)＝1∶1.5，故复合氧化物中＋2价的Fe元素物质的量为＝4 mol，因此需要FeSO4·7H2O物质的量为6 mol＋4 mol＝10 mol，为2 780 g，故选D。 17. (1)Fe2O3　(2)2Fe2＋＋Cl2=== 2Fe3＋＋2Cl－　Fe3＋＋3NH3·H2O=== Fe(OH)3↓＋3NH　2Fe(OH)3 Fe2O3＋3H2O　(3)隔绝空气，密封保存(合理即可) 【解析】(2)绿矾溶解后，通入氯水，溶液中的Fe2＋被Cl2氧化生成Fe3＋，再加入氨水，Fe3＋与NH3·H2O反应生成Fe(OH)3沉淀，Fe(OH)3受热分解得到Fe2O3和水，根据守恒原则即可写出反应方程式。 18. (1)2Al＋2NaOH＋6H2O=== 2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ (2)CO2　H2O2　(3)2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－=== 2FeO＋3Cl－＋5H2O　(4)3　(5)蒸发浓缩　冷却结晶 【解析】Al和NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4](滤液A)，Na[Al(OH)4]与过量CO2(气体X)发生反应：[Al(OH)4]－＋CO2=== Al(OH)3↓＋HCO，生成的Al(OH)3(沉淀C)和稀盐酸反应生成AlCl3溶液(溶液F)；Fe、Cu都不与NaOH溶液反应，滤渣B为Fe和Cu的混合物，加入足量稀硫酸，得到的滤液D为FeSO4溶液，经一系列操作可得到Na2FeO4溶液，滤渣E为Cu，Cu不与稀硫酸反应，试剂Y为一种氧化剂，将Cu氧化至＋2价，结合该过程不引入其他杂质可知，试剂Y为H2O2，溶液G为CuSO4。 (4) 由Fe元素守恒可得关系式：FeSO4～Fe(OH)3～Na2FeO4，n(Na2FeO4)＝＝0.3 mol，即n(FeSO4)＝0.3 mol，V(FeSO4)＝＝3 L。 19. (1)①坩埚　②硫酸(或盐酸，合理即可)　③Fe2＋、Fe3＋　④Fe3＋＋3SCN－=== Fe(SCN)3　(2)①2Fe3＋＋Cu=== 2Fe2＋＋Cu2＋　②0.336　③滤液A中含有其他还原性物质，消耗K2Cr2O7溶液 【解析】(2)②滤液中发生反应：6Fe2＋＋Cr2O＋14H＋=== 6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O，可得关系式：6Fe2＋～Cr2O，则黑木耳中铁元素的质量分数为×100%＝0.336%。③若滤液A中还含有其他还原剂，则能消耗更多的K2Cr2O7溶液，会使计算得出的铁元素含量偏高。 20. (1)Cu2O　4CuO 2Cu2O＋O2↑　(2)Cu(OH)2 CuO　(3)Cu2O＋2H＋=== Cu＋Cu2＋＋H2O　(4)Cu＋ Cu2＋ 【解析】(1)结合已知信息可知，Cu(OH)2加热先分解为黑色固体粉末CuO和水，升高温度后，CuO发生分解反应，生成红色固体粉末Cu2O和O2。 (2)“升温继续加热”后的产物为红色粉末，Cu(OH)2为蓝色固体粉末，CuO为黑色固体粉末，一定不含有Cu(OH)2和CuO。 (3)向Cu2O中加入足量稀硫酸，溶液变为蓝色说明有Cu2＋生成，容器底部有红色固体剩余，结合Cu为红色可知，Cu2O在酸性溶液中发生歧化反应，生成Cu2＋和Cu，结合守恒原则可写出反应的离子方程式。 (4)CuO固体高温下分解生成Cu2O，说明高温条件下的稳定性：Cu＋＞Cu2＋，Cu2O在酸性溶液中生成Cu2＋说明溶液中的稳定性：Cu2＋＞Cu＋。 21. (1)通入N2，排尽装置内的空气　(2)H2O　Fe2O3 5SO2＋2MnO＋2H2O=== 5SO＋2Mn2＋＋4H＋ (3)2FeSO4·xH2O Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑＋2xH2O　(4) 【解析】(4)固体最终质量为8 g，说明m(Fe2O3)＝8 g，n(Fe2O3)＝0.05 mol，根据铁原子守恒可知，n(FeSO4·xH2O)＝2n(Fe2O3)＝0.1 mol，则0.1 mol×(56＋96＋18x) g·mol－1＝a g，则x＝ 学科网（北京）股份有限公司 $