第三章《铁 金属材料》 单元自测卷-2025-2026学年高一上学期化学人教版必修第一册

人教版高一化学必修一第三章《铁 金属材料》单元自测卷答案解析 一、选择题（共 45 分） 1. 答案：D 解析：A. 铁在地壳中含量仅次于氧、硅、铝，居第四位，正确；B. 铁具有金属的通性，有延展性、导热性和导电性，正确；C. 铁能被磁体吸引，属于磁性材料，正确；D. 纯铁的熔点高于生铁（生铁是铁碳合金，合金熔点一般低于成分金属），错误。 2. 答案：D 解析：铁的氧化物是由 Fe 和 O 两种元素组成的化合物，FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄均符合，Fe (OH)₃是铁的氢氧化物，不属于氧化物，正确答案为 D。 3. 答案：C 解析：A. Fe (OH)₂和 Fe (OH)₃均不溶于水，错误；B. Fe (OH)₂是白色沉淀，Fe (OH)₃是红褐色沉淀，错误；C. Fe (OH)₂易被空气中氧气氧化，反应方程式为 4Fe (OH)₂ + O₂ + 2H₂O = 4Fe (OH)₃，正确；D. Fe (OH)₂与盐酸反应生成 FeCl₂，Fe (OH)₃与盐酸反应生成 FeCl₃，错误。 4. 答案：C 解析：A. 盐酸与 Fe³+ 不反应，无法检验；B. NaOH 溶液与 Fe³+ 反应生成红褐色 Fe (OH)₃沉淀，可鉴别，但不是常用试剂；C. KSCN 溶液与 Fe³+ 反应生成红色物质，是检验 Fe³+ 的常用试剂，正确；D. 淀粉溶液与 Fe³+ 不反应，错误。 5. 答案：A 解析：Fe 元素被氧化即 Fe 元素化合价升高。A. Fe 元素从 0 价升至 + 2 价，被氧化，正确；B. Fe 元素从 + 3 价降至 0 价，被还原，错误；C. 无元素化合价变化，是非氧化还原反应，错误；D. Fe³+ 从 + 3 价降至 + 2 价（被还原），Fe 从 0 价升至 + 2 价（被氧化），但整体 Fe 元素既有被氧化也有被还原，题目问 “Fe 元素被氧化”，A 更贴合单一被氧化的情况，正确。 6. 答案：C 解析：A. 合金中可含金属与非金属，如钢中含碳，错误；B. 合金的硬度一般比成分金属大，错误；C. 合金的熔点一般比成分金属低，正确；D. 钢的含碳量为 0.03%~2%，生铁含碳量为 2%~4.3%，错误。 7. 答案：C 解析：A. 铁与盐酸反应生成 Fe²+，正确应为 Fe + 2H⁺ = Fe²+ + H₂↑，错误；B. 电荷不守恒，正确应为 2Fe³+ + Cu = 2Fe²+ + Cu²+，错误；C 选项氯化亚铁与氯水反应，Cl₂氧化 Fe²+ 为 Fe³+，离子方程式正确；D 选项产物价态错误。 8. 答案：C 解析：A. Fe³+ 与 OH⁻反应生成 Fe (OH)₃沉淀，不能共存；B. Fe²+、H+、NO₃⁻发生氧化还原反应（NO₃⁻在酸性条件下氧化 Fe²+），不能共存；C. 四种离子之间无反应，可共存，正确；D. Fe²+ 与 CO₃²⁻反应生成 FeCO₃沉淀，不能共存。 9. 答案：C 解析：A. 生铁是铁碳合金，属于铁合金；B. 不锈钢是含铬、镍的铁合金；C. 硬铝是铝、铜、镁、硅等组成的铝合金，不属于铁合金，正确；D. 碳素钢是铁碳合金，属于铁合金。 10. 答案：C 解析：铝的化学性质活泼，常温下能与空气中的氧气反应生成一层致密的氧化铝薄膜，阻止内部铝进一步被氧化，因此具有较强的抗腐蚀性能，正确答案为 C。 11. 答案：D 解析：A. Fe 与 Cl₂反应可一步生成 FeCl₃，正确；B. FeCl₂与 NaOH 溶液反应可一步生成 Fe (OH)₂，正确；C. Fe (OH)₃加热分解可一步生成 Fe₂O₃，正确；D. Fe₂O₃不溶于水，不能一步反应生成 Fe (OH)₃，需先与酸反应生成铁盐，再与碱反应生成 Fe (OH)₃，错误。 12. 答案：B 解析：FeCl₃与过量铁粉反应：2FeCl₃ + Fe = 3FeCl₂，反应后溶液中主要存在的离子是 Fe²+ 和 Cl⁻，正确答案为 B。 13. 答案：D 解析：A. 铁的冶炼常用焦炭还原 Fe₂O₃，属于热还原法，正确；B. 铝的金属活动性强，冶炼常用电解 Al₂O₃的方法，正确；C. 金属冶炼的本质是金属离子得电子被还原为金属单质，正确；D. 铝的活动性比碳强，焦炭不能还原 Al₂O₃，工业上用电解 Al₂O₃的方法制取铝，错误。 14. 答案：A 解析：金属活动性顺序为 Al > Fe > (H) > Cu，金属活动性越强，与稀盐酸反应产生氢气的速率越快，因此速率顺序为 Al > Fe > Cu，正确答案为 A。 15. 答案：D 解析：A. 不活泼金属（如 Au、Pt）不能与氧气反应生成金属氧化物，错误；B. 铁在潮湿的空气中易生锈（铁与氧气、水共同作用），错误；C. 铝合金的硬度比纯铝大，错误；D. 金属材料包括纯金属和它们的合金，正确。 二、填空题（共 30 分） 1. 答案：Fe₂O₃・xH₂O；Fe₂O₃；3Fe + 4H₂O (g) 高温 Fe₃O₄ + 4H₂ 解析：铁在空气中生锈生成的铁锈主要成分是 Fe₂O₃的水合物（Fe₂O₃・xH₂O），简写为 Fe₂O₃；铁与水蒸气在高温下反应生成 Fe₃O₄和 H₂。 2. 答案：无氧（或隔绝空气）；向溶液中滴加苯（或煤油，隔绝空气）；4Fe (OH)₂ + O₂ + 2H₂O = 4Fe (OH)₃ 解析：Fe (OH)₂易被氧气氧化，需创造无氧环境，如用苯或煤油覆盖液面隔绝空气；氧化反应方程式为 4Fe (OH)₂ + O₂ + 2H₂O = 4Fe (OH)₃。 3. 答案：两种或两种以上的金属；金属与非金属；金属特性；铁碳；低碳钢；中碳钢；高碳钢 解析：合金的定义是由两种或两种以上金属（或金属与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质；钢是铁碳合金，按含碳量分为低碳钢（<0.25%）、中碳钢（0.25%~0.6%）、高碳钢（>0.6%）。 4. 答案：2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂↑；2Al + 2NaOH + 6H₂O = 2Na [Al (OH)₄] + 3H₂↑；还原剂 解析：铝与盐酸反应生成 AlCl₃和 H₂；与 NaOH 溶液反应生成四羟基合铝酸钠和 H₂；反应中 Al 元素化合价升高，作还原剂。 5. 答案：氧化剂；氯水（或 O₂、H₂O₂等，合理即可）；还原剂；铁粉（或 Cu、Zn 等，合理即可） 解析：Fe²+→Fe³+ 需失去电子，需氧化剂（如氯水氧化 Fe²+ 为 Fe³+）；Fe³+→Fe²+ 需得到电子，需还原剂（如铁粉还原 Fe³+ 为 Fe²+）。 6. 答案：无明显现象；氯水（或其他氧化剂，合理即可） 解析：Fe²+ 与 KSCN 溶液不反应，无明显现象，加入氧化剂（如氯水）后 Fe²+ 被氧化为 Fe³+，溶液变为红色。 7. 答案：铬（Cr）；镍（Ni）；铝、铜、镁、硅等；密度小、强度高、抗腐蚀能力强 解析：不锈钢的合金元素主要是 Cr 和 Ni；硬铝主要成分是 Al、Cu、Mg、Si 等，因密度小、强度高、抗腐蚀能力强，常用于制造飞机外壳。 8. 答案：（1）Fe³+ + 3SCN⁻ = Fe (SCN)₃；（2）Fe²+ + 2OH⁻ = Fe (OH)₂↓ 解析：FeCl₃与 KSCN 反应生成红色的 Fe (SCN)₃；FeCl₂与 NaOH 反应生成白色 Fe (OH)₂沉淀。 9. 答案：H；前面；后面 解析：金属活动性顺序中，排在 H 前面的金属能与稀盐酸、稀硫酸反应生成氢气；排在前面的金属能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来（K、Ca、Na 除外，因它们先与水反应）。 10. 答案：铁矿石；焦炭；石灰石；炼铁高炉；Fe₂O₃ + 3CO 高温 2Fe + 3CO₂ 解析：工业炼铁原料为铁矿石、焦炭（提供热量和还原剂 CO）、石灰石（造渣），设备是炼铁高炉，核心反应是 CO 还原 Fe₂O₃。 三、计算题（共 25 分） 1. 答案：生成 FeCl₂的物质的量为 0.15 mol 解析： 第一步：计算 FeCl₃的物质的量 n(FeCl₃) = cV = 0.2 mol/L × 0.5 L = 0.1 mol 第二步：根据化学方程式计算 FeCl₂的物质的量 反应方程式：2FeCl₃ + Fe = 3FeCl₂ 比例关系：2 mol FeCl₃ ~ 3 mol FeCl₂ 故 n (FeCl₂) = (3/2) × 0.1 mol = 0.15 mol 2. 答案：该样品中 Fe₂O₃的质量分数为 80% 解析： 第一步：根据化学方程式找关系 反应方程式：Fe₂O₃ + 6HCl = 2FeCl₃ + 3H₂O 比例关系：1 mol Fe₂O₃ ~ 2 mol FeCl₃ 第二步：计算 Fe₂O₃的物质的量 n(Fe₂O₃) = (1/2) × n(FeCl₃) = (1/2) × 0.1 mol = 0.05 mol 第三步：计算 Fe₂O₃的质量及质量分数 m(Fe₂O₃) = nM = 0.05 mol × 160 g/mol = 8 g 质量分数 = (8 g / 10 g) × 100% = 80% 3. 答案：生成 Cu 的质量为 6.4 g，生成 FeSO₄的物质的量浓度为 0.5 mol/L 解析： 第一步：计算 CuSO₄的物质的量 n(CuSO₄) = cV = 0.5 mol/L × 0.2 L = 0.1 mol 第二步：计算生成 Cu 的质量 反应方程式：Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu 比例关系：1 mol CuSO₄ ~ 1 mol Cu m(Cu) = nM = 0.1 mol × 64 g/mol = 6.4 g 第三步：计算 FeSO₄的物质的量浓度 n(FeSO₄) = n(CuSO₄) = 0.1 mol c(FeSO₄) = n/V = 0.1 mol / 0.2 L = 0.5 mol/L 4.答案： Mg 和 Al 的物质的量之比为 3:2。 解析： 1. 计算氢气的物质的量 2. 设未知数列方程组 设合金中 Mg 的物质的量为 x mol，Al 的物质的量为 y mol。 根据反应方程式： 列方程组： 3. 求解 由第二个方程得：，代入第一个方程： 解得： 4. 结论 4. 答案：理论上可冶炼出含铁 96% 的生铁约 57.3 t 解析： 已知条件： 磁铁矿石质量：100 t 含量：76% 生铁中铁含量：96% 解题步骤： 1. 计算矿石中 的质量 2. 计算 中纯铁（Fe）的质量 利用化学式计算铁元素的质量分数： 计算纯铁质量（利用元素守恒）： 3. 计算可冶炼出生铁的质量 生铁不是纯铁，需用纯铁质量除以生铁的含铁率。 综合列式计算法（考试常用）： 设理论上可冶炼出生铁 吨。 根据铁元素守恒： 答案： 理论上可冶炼出含铁 96% 的生铁 57.3 吨。 学科网（北京）股份有限公司 $ 人教版高一化学必修一第三章《铁 金属材料》单元自测卷 满分：100 分 考试时间：90 分钟 班级：__________ 姓名：__________ 学号：__________ 得分：__________ 一、选择题（本题共 15 小题，每小题 3 分，共 45 分。每小题只有一个正确答案） 1. 下列关于铁的说法错误的是（ ） A. 铁是地壳中含量第四位的元素 B. 铁具有延展性、导热性和导电性 C. 铁能被磁体吸引，属于磁性材料 D. 纯铁的熔点比生铁的熔点低 2. 下列物质中，不属于铁的氧化物的是（ ） A. FeO B. Fe₂O₃ C. Fe₃O₄ D. Fe (OH)₃ 3. 下列关于 Fe (OH)₂和 Fe (OH)₃的说法正确的是（ ） A. 两者都能溶于水 B. Fe (OH)₂是红褐色沉淀，Fe (OH)₃是白色沉淀 C. Fe (OH)₂易被空气中氧气氧化为 Fe (OH)₃ D. 两者都能与盐酸反应生成 FeCl₂ 4. 检验 Fe³+ 的常用试剂是（ ） A. 盐酸 B. NaOH 溶液 C. KSCN 溶液 D. 淀粉溶液 5. 下列反应中，Fe 元素被氧化的是（ ） A. Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu B. Fe₂O₃ + 3CO 2Fe + 3CO₂ C. FeCl₃ + 3NaOH = Fe(OH)₃↓ + 3NaCl D. 2FeCl₃ + Fe = 3FeCl₂ 6. 下列关于合金的说法正确的是（ ） A. 合金中一定只含金属元素 B. 合金的硬度一般比其成分金属小 C. 合金的熔点一般比其成分金属低 D. 钢是含碳量高于 2% 的铁合金 7. 下列离子方程式书写正确的是（ ） A. 铁与盐酸反应：2Fe + 6H⁺ = 2Fe³+ + 3H₂↑ B. 氯化铁溶液与铜反应：Fe³+ + Cu = Fe²+ + Cu²+ C. 氯化亚铁溶液与氯水反应：2Fe²+ + Cl₂ = 2Fe³+ + 2Cl⁻ D. 氢氧化铁与盐酸反应：Fe (OH)₃ + 3H⁺ = Fe2+ + 3H₂O 8. 下列各组离子在溶液中能大量共存的是（ ） A. Fe³+、Na+、OH⁻、Cl⁻ B. Fe²+、H+、NO₃⁻、Cl⁻ C. Fe³+、Cu²+、SO₄²⁻、NO₃⁻ D. Fe²+、Na+、CO₃²⁻、SO₄²⁻ 9. 下列金属材料中，不属于铁合金的是（ ） A. 生铁 B. 不锈钢 C. 硬铝 D. 碳素钢 10. 铝具有较强的抗腐蚀性能，主要原因是（ ） A. 铝的化学性质不活泼 B. 铝的密度小 C. 铝表面能形成一层致密的氧化铝薄膜 D. 铝不与酸、碱反应 11. 下列关于铁及其化合物的转化关系中，不能通过一步反应实现的是（ ） A. Fe → FeCl₃ B. FeCl₂ → Fe (OH)₂ C. Fe (OH)₃ → Fe₂O₃ D. Fe₂O₃ → Fe (OH)₃ 12. 向 FeCl₃溶液中加入过量铁粉，充分反应后，溶液中主要存在的离子是（ ） A. Fe³+、Cl⁻ B. Fe²+、Cl⁻ C. Fe³+、Fe²+、Cl⁻ D. Fe²+、H+、Cl⁻ 13. 下列关于金属冶炼的说法错误的是（ ） A. 铁的冶炼常用热还原法 B. 铝的冶炼常用电解法 C. 金属冶炼的本质是金属离子得到电子被还原 D. 工业上常用焦炭还原 Al₂O₃制取铝 14. 现有三种金属单质：Fe、Cu、Al，分别与足量的稀盐酸反应，产生氢气的速率由快到慢的顺序是（ ） A. Al > Fe > Cu B. Fe > Al > Cu C. Cu > Fe > Al D. Al > Cu > Fe 15. 下列说法正确的是（ ） A. 所有金属都能与氧气反应生成金属氧化物 B. 铁在潮湿的空气中不易生锈 C. 铝合金的硬度比纯铝小 D. 金属材料包括纯金属和合金 二、填空题（本题共 10 小题，每空 2 分，共 30 分） 1. 铁在空气中生锈的主要产物是________（填化学式），铁锈的主要成分是________（填化学式）；铁与水蒸气在高温下反应的化学方程式为________________。 2. 实验室制备 Fe (OH)₂时，为防止 Fe (OH)₂被氧化，需创造________的环境，可采取的措施是 （举一例）；Fe (OH)₂被氧化的化学方程式为________________。 3. 合金是由________（或________）熔合而成的具有________的物质；钢是________的合金，根据含碳量不同可分为________、________和________。 4. 铝与盐酸反应的化学方程式为________________；铝与 NaOH 溶液反应的化学方程式为________________，该反应中铝的作用是________（填 “氧化剂” 或 “还原剂”）。 5. Fe²+ 与 Fe³+ 可以相互转化：Fe²+ 在________（填 “氧化剂” 或 “还原剂”）作用下可转化为 Fe³+，如与________（举一例）反应；Fe³+ 在________（填 “氧化剂” 或 “还原剂”）作用下可转化为 Fe²+，如与________（举一例）反应。 6. 检验 Fe²+ 的方法是：先滴加 KSCN 溶液， ，再滴加 ，溶液变为红色。 7. 不锈钢是最常见的合金钢，其合金元素主要是________和________；硬铝的主要成分是________，常用于制造飞机外壳，原因是________________。 8. 写出下列反应的离子方程式： （1）FeCl₃溶液与 KSCN 溶液反应： ； （2）FeCl₂溶液与 NaOH 溶液反应： 。 9. 金属的活动性顺序为：K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu、Hg、Ag、Pt、Au，在金属活动性顺序中，排在________前面的金属能与稀盐酸、稀硫酸反应生成氢气；排在________的金属能把排在________的金属从其盐溶液中置换出来。 10. 工业上炼铁的主要原料是________、________和，主要设备是________；炼铁的核心反应方程式为________________。 三、计算题（本题共 5 小题，共 25 分） 1. 向 500 mL 0.2 mol/L 的 FeCl₃溶液中加入足量铁粉，充分反应后，生成 FeCl₂的物质的量是多少？（反应方程式：2FeCl₃ + Fe = 3FeCl₂，5 分） 2. 现有 10 g Fe₂O₃样品（杂质不与酸反应），与足量稀盐酸反应生成 FeCl₃的物质的量为 0.1 mol，求该样品中 Fe₂O₃的质量分数。（Fe₂O₃的摩尔质量为 160 g/mol，5 分） 3. 向 200 mL 0.5 mol/L 的 CuSO₄溶液中加入足量铁粉，充分反应后，生成 Cu 的质量是多少？生成 FeSO₄的物质的量浓度是多少？（假设反应后溶液体积不变，5 分） 4. 现有 Mg、Al 合金 12.6 g，与足量稀盐酸反应生成 H₂的体积（标准状况下）为 13.44 L，求合金中 Mg 和 Al 的物质的量之比。（5 分） 5. 某磁铁矿石样品中含 Fe₃O₄ 76%，其他不含铁的杂质 24%。现有该磁铁矿石 100 t，理论上可冶炼出含铁 96% 的生铁多少吨？（Fe₃O₄的摩尔质量为 232 g/mol，5 分） 学科网（北京）股份有限公司 $