第三章 铁 金属材料（6大题型，举一反三题型专练，江苏专用）化学人教版必修第一册

**基本信息** 聚焦铁铝及其化合物，以性质-转化-制备-工业-计算-材料为逻辑主线，通过典例+变式实现从基础到应用的系统性突破 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |性质与用途|1典例+3变式|判断正误，关联性质与实际应用|基于物质性质决定用途的化学观念，构建基础认知| |转化关系|1典例+3变式|“价—类”二维图及转化路径分析|通过价态变化与物质类别建立转化模型，体现科学思维| |制备与探究|1典例+3变式|实验方案设计与现象结论分析|强化科学探究与实践能力，衔接性质与实验操作| |工业流程|1典例+3变式|流程分析与物质分离提纯|结合真实工业情境，体现科学态度与责任| |相关计算|1典例+3变式|混合物反应及守恒法应用|从定性到定量，深化对反应规律的理解| |金属材料|1典例+3变式|材料成分与性能判断|拓展物质应用，呼应化学与社会发展的联系|

可学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 第三章 铁 金属材料（题型突破·举一反三） 题型01铁铝及其化合物的性质与用途 典例精析 【典例1】B 举一反目 【变式11】A 【变式12】B 【变式1-3】D 题型02铁、铝及其化合物的转化送系及其应用 典例精析 【典例2】C 举一反三 【变式2-1】C 【变式2-2】A 【变式2-3】B 题型03铁铝及其化合物的制备与性质探究 典例精析 【典例3】D 举一反 【变式3-1】A 【变式32】C 【变式3-3】A 题型04工业流程中的铁铝及其化合物 1/2 可学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 三典例精析 【典例4】B 举一反三 【变式41】C 【变式42】C 【变式43】C 题型05铁铝及其化合物的相送计算 典例精析 【典例5】B 举一反三 【变式51】D 【变式52)D 【变式53】A 题型06金属料及其应用 典例精析 【典例6】C 举一反三 【变式6-1】D 【变式6-2】D 【变式6-3】B 2/2 第三章 铁 金属材料（题型突破·举一反三） 题型01 铁、铝及其化合物的性质与用途 题型02 铁、铝及其化合物的转化关系及其应用 题型03 铁、铝及其化合物的制备与性质探究 题型04 工业流程中的铁、铝及其化合物 题型05 铁、铝及其化合物的相关计算 题型06 金属材料及其应用 ▌题型01 铁、铝及其化合物的性质与用途 【典例1】下列关于铁、铝的说法错误的是 A．俗称铁红，常作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料 B．除去溶液中含有的杂质可滴加适量碘水 C．硬铝中因加入其他原子改变了铝原子有规则的层状排列而硬度变大 D．铝在空气中易被氧化而在表面生成致密的有保护作用的氧化膜 【变式1-1】下列有关铁、铝及其化合物的叙述正确的是 A．高温下用CO还原铁的氧化物制铁 B．FeO在空气中受热，能迅速被氧化为 C．不稳定，具有较强的氧化性 D．与NaOH溶液不反应 【变式1-2】关于金属铝和铁的说法不正确的是 A．铁与热水不反应，但是高温下可与水蒸气发生置换反应 B．铝箔在空气中受热可以熔化，剧烈燃烧，产生大量的热 C．常温下，可以用铝或铁制容器来盛装冷的浓硫酸或冷的浓硝酸 D．铝元素是地壳中含量最多的金属元素，而铁是用途最广的金属 【变式1-3】下列有关铁、铝及其化合物的说法中不正确的是(　　) A．工业上在高温下用CO还原含Fe2O3的铁矿石炼铁 B．铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到Fe3O4 C．日用铝制品表面覆盖着氧化膜，对内部金属起保护作用 D．氯化铁溶液有较强氧化性，故可用作净水剂 ▌题型02 铁、铝及其化合物的转化关系及其应用 【典例2】部分铁或铜或铝及其化合物的“价—类”二维图如图所示。下列叙述正确的是 A．若不与稀硫酸反应，则与水反应生成 B．若c在空气中最终变为红褐色，则常温下，a与浓硝酸反应生成e C．若是两性氧化物，则是两性氢氧化物 D．若溶液中滴加溶液变红色，则在空气中加热会转化为 【变式2-1】部分含Na或Al或Fe物质的分类与相应化合价的关系如图所示。下列推断合理的是 A．工业上a单质都用电解法冶炼得到 B．若d、g含同种金属元素，则两者颜色相同 C．若b能与反应生成，则b中含共价键和离子键 D．若f能与NaOH溶液反应，则其生成产物是g 【变式2-2】已知： X为一种常温下能使铁、铝钝化的无色液体。A与X反应的转化关系如图，其中反应条件及部分产物均已略去，下列有关说法正确的是 A．若反应①中X只表现出强氧化性，则A可能为碳单质 B．若A为铜，则反应①在常温下可进行 C．常温下X能使铁、铝钝化，说明铁、铝与X不发生反应 D．反应②中，n(氧化剂) ： n(还原剂)=2： 1 【变式2-3】下列选项所示的物质间转化能一步实现的是 A．HCl(浓) Cl2(g)HClO(aq)Cl2 B．Fe→FeCl2→FeCl3→Fe(OH)3→Fe2O3→Fe C．Al→Al2O3→Al(OH)3→[Al(OH)4]-→Al(OH)3→AlCl3 D．NaNa2ONa2CO3NaHCO3 ▌题型03 铁、铝及其化合物的制备与性质探究 【典例3】根据实验目的设计方案并进行实验，观察现象，其中方案、现象、结论均正确的是 实验目的 方案设计 现象 结论 A 验证Fe2+的还原性 向FeCl2溶液中滴加酸性KMnO4溶液 溶液紫色褪去 Fe2+具有还原性 B 检验菠菜中是否含有铁元素 取新鲜菠菜叶剪碎研磨后加水搅拌，过滤，取少许滤液于试管中，滴加少许KSCN溶液 无明显现象 菠菜中不含铁元素 C 检验某未知溶液的成分 用干净的铂丝蘸取未知溶液，在无色火焰上灼烧 火焰呈黄色 该溶液中含有钠盐 D 探究铝在浓硝酸中是否会形成致密氧化膜 将去除氧化膜的铝片放入浓硝酸中，片刻后取出用水立即洗净，并快速放入CuSO4溶液 铝片表面未见到紫红色固体 铝片表面已形成致密的氧化膜 【变式3-1】化学兴趣小组用如图所示装置制备铁，下列说法正确的是 A．a为镁条 B．b为氧化铁与铝粉混合物 C．还原剂与氧化产物的物质的量之比为 D．2 mol氧化剂参与反应则电子转移个电子 【变式3-2】某化学兴趣小组设计如图所示实验制备氯化铁（已知无水在空气中易潮解，100℃时易升华）。下列说法错误的是 A．实验前后均要通入一定量的 B．装置、C中盛装的试剂依次为饱和食盐水、浓硫酸 C．反应时要确保氯气过量，目的是防止生成 D．该装置实验时可能会造成堵塞，且产品会潮解 【变式3-3】向两支试管中分别加入少量溶液和盐酸，然后放入未打磨的铝片。开始时两支试管均没有明显现象，一段时间后均产生气泡。下列说法正确的是 A．实验说明是两性氧化物 B．一开始无明显现象是因为铝在和溶液中发生了钝化 C．铝片在NaOH中产生气泡说明发生了反应： D．若两支试管中与反应的时，失电子的物质的量相等 ▌题型04 工业流程中的铁、铝及其化合物 【典例4】以高硫铝土矿(主要成分为、、，少量和金属硫酸盐)为原料，生产氧化铝并获得的部分工艺流程如图所示。下列说法不正确的是 A．“焙烧”过程中可加入少量生成实现固硫的目的 B．欲提取滤液中的铝元素，可向该滤液中通入过量 C．与混合后隔绝空气焙烧恰好完全反应，理论上消耗 D．烧渣分离可以选择用磁铁将烧渣中的分离出来 【变式4-1】某兴趣小组利用废旧金属材料(主要含Fe、Cu、Al及这几种金属的氧化物)制备绿矾()，并回收部分金属，流程如下图所示。下列说法正确的是 A．“碱浸”过程中产生气体的主要原因为： B．“酸浸1”步骤加入的酸为稀盐酸，“酸浸2”步骤加入的酸为稀硫酸 C．对滤液Ⅱ进行的系列操作包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、低温干燥 D．若该废旧金属材料中含有铁元素56 g，则经上述转化最多制得278 g绿矾 【变式4-2】某兴趣小组利用废旧金属材料主要含Fe、Cu、Al及这几种金属的氧化物制备绿矾(FeSO4·7H2O)，并回收部分金属，流程如下图所示。下列说法正确的是 A．“碱浸”过程中仅发生反应： B．由滤渣Ⅲ[主要成分Al(OH)3]冶炼铝过程： C．对滤液Ⅱ进行的系列操作包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、低温干燥 D．若该废旧金属材料中含有铁元素56g，则经上述转化最多制得278g绿矾 【变式4-3】一种从粉煤灰(主要成分为，含少量、、CaO)中获得的流程如下图。 已知：焙烧过程中几乎不发生反应，、、CaO转化为相应的硫酸盐。 下列说法不正确的是 A．浸出环节无法将Ca元素除尽 B．沉淀池1中反应是 C．从流程中的反应可推测溶解度： D．母液经处理后得到的可循环利用 ▌题型05 铁、铝及其化合物的相关计算 【典例5】将42 g含、、的混合物溶解在的盐酸溶液中，恰好完全反应，生成标准状况下3.36 L的气体，向反应后的溶液加入的溶液（过量），过滤、洗涤、干燥后称量，剩余固体质量为32.1 g，下列说法正确的是 A．配制的溶液，需称量固体98 g B．混合物中 C．混合物中元素的质量分数为42.9% D．若该混合物与足量反应，生成标准状况下2.24 L的气体 【变式5-1】往铁铝混合物(除铁、铝外无其他物质)中加入稀硝酸，充分反应后收集到(已换算成标准状况下的体积)气体(无其他气体生成)，继续向反应后的混合溶液a中加入过量的溶液，得到固体b，下列说法正确的是 A．混合物中铁与铝的物质的量之比为 B． C．充分反应后，所消耗的的物质的量为 D．混合溶液a中，的物质的量为 【变式5-2】现有一定量铝粉和铁粉的混合物与一定体积某浓度的稀硝酸充分反应，反应过程中氮元素降至最低价态，且无气体放出。在反应结束后的溶液中逐滴加入的NaOH溶液，所加NaOH溶液的体积与产生沉淀的物质的量的关系如图所示。下列说法错误的是 A．OC段发生的反应离子方程式为 B．b与a的差值为0.02 C．原稀硝酸中所含的物质的量为0.172mol D．铝粉和铁粉的混合物中铝粉与铁粉的物质的量之比为 【变式5-3】一定量的某磁黄铁矿(主要成分，S为价)与100盐酸恰好完全反应(矿石中其他成分不与盐酸反应)生成3.2g硫单质、和一定量气体，且溶液中无。则下列说法正确的是 A．该盐酸的物质的量浓度为8.0 B．该磁黄铁矿中与的物质的量之比为 C．生成的气体的体积为4.48L D．该磁黄铁矿中的 ▌题型06 金属材料及其应用 【典例6】下列成果所涉及的材料不属于金属材料的是 A．“雪龙2号”破冰船的船头材料—钢板 B．“C919”飞机机翼的壁板材料—铝合金 C．“长征五号”运载火箭使用的燃料—液氢 D．“奋斗者号”深潜器的载人球舱材料—钛合金 【变式6-1】“神八”与“天宫一号”的成功对接，标志着中国的航空铝材处于世界领先的行列。下列关于铝合金的说法中错误的是 A．铝合金是一种混合物，它比纯铝的熔点低 B．高温铝液易被氧化，铝合金应在熔剂层覆盖下熔炼 C．镁铝合金耐腐蚀，但能被烧碱 NaOH 腐蚀 D．镁铝合金在盐酸中无法溶解 【变式6-2】下列关于生铁和钢的说法中，不正确的是 A．生铁和钢都属于铁合金 B．生铁比钢的含碳量高 C．钢的含碳量一定低于生铁 D．不锈钢是纯铁，不易生锈 【变式6-3】北斗系统的全面建成彰显了中国航天的力量，在航天科技中会用到大量金属材料。下列有关金属材料的说法正确的是 A．合金中只含有金属元素 B．铁能制成铁丝利用了铁的延展性 C．生锈的钢铁制品没有回收价值 D．合金的熔点一般比其组成金属更高 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三章 铁 金属材料（题型突破·举一反三） 题型01 铁、铝及其化合物的性质与用途 题型02 铁、铝及其化合物的转化关系及其应用 题型03 铁、铝及其化合物的制备与性质探究 题型04 工业流程中的铁、铝及其化合物 题型05 铁、铝及其化合物的相关计算 题型06 金属材料及其应用 ▌题型01 铁、铝及其化合物的性质与用途 【典例1】下列关于铁、铝的说法错误的是 A．俗称铁红，常作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料 B．除去溶液中含有的杂质可滴加适量碘水 C．硬铝中因加入其他原子改变了铝原子有规则的层状排列而硬度变大 D．铝在空气中易被氧化而在表面生成致密的有保护作用的氧化膜 【答案】B 【解析】A．俗称铁红，为红棕色固体，性质稳定，常作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料，A正确；B．碘水的氧化性弱于三价铁，无法将 FeCl2氧化为 FeCl3，且会引入 I-新杂质，B错误；C．硬铝是铝的合金，加入其他原子后破坏了铝原子有规则的层状排列，使金属位错滑移更困难，因此硬度变大，C正确；D．铝性质活泼，常温下可与空气中氧气反应，在表面生成致密的氧化铝氧化膜，可阻止内部铝继续被氧化，有保护作用，D正确；故选B。 【变式1-1】下列有关铁、铝及其化合物的叙述正确的是 A．高温下用CO还原铁的氧化物制铁 B．FeO在空气中受热，能迅速被氧化为 C．不稳定，具有较强的氧化性 D．与NaOH溶液不反应 【答案】A 【解析】A．高温下用CO还原铁的氧化物制铁是工业炼铁的常用方法，如，A正确；B．FeO在空气中受热会被氧化为，而非，B错误；C．不稳定是因为其具有较强的还原性，易被氧化为，而非具有氧化性，C错误；D．是两性氧化物，能与NaOH溶液反应生成四羟基合铝酸钠，D错误；故选A。 【变式1-2】关于金属铝和铁的说法不正确的是 A．铁与热水不反应，但是高温下可与水蒸气发生置换反应 B．铝箔在空气中受热可以熔化，剧烈燃烧，产生大量的热 C．常温下，可以用铝或铁制容器来盛装冷的浓硫酸或冷的浓硝酸 D．铝元素是地壳中含量最多的金属元素，而铁是用途最广的金属 【答案】B 【解析】试题分析：铁在高温下与水蒸气反应生成Fe3O4和氢气，属于置换反应，A项正确；铝的熔点较低，但是表面覆盖熔点高的氧化铝，所以铝箔在空气中受热可以熔化，使融化的铝不会滴落，也不会剧烈燃烧，B项错误；常温下，铁、铝遇到浓硫酸或浓硝酸会钝化。所以可以用铝或铁制容器来盛装冷的浓硫酸或冷的浓硝酸，C项正确；铝元素是地壳中含量最多的金属元素，由于铝化学性质活泼，不容易冶炼，铁活动性比铝弱，容易冶炼，铁的用途比铝广泛,D项正确；选B。 【变式1-3】下列有关铁、铝及其化合物的说法中不正确的是(　　) A．工业上在高温下用CO还原含Fe2O3的铁矿石炼铁 B．铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到Fe3O4 C．日用铝制品表面覆盖着氧化膜，对内部金属起保护作用 D．氯化铁溶液有较强氧化性，故可用作净水剂 【答案】D 【解析】A、工业上在高温下用CO还原含Fe2O3的铁矿石炼铁，A正确；B、铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到Fe3O4，B正确；C、铝易被氧化为氧化铝，日用铝制品表面覆盖着氧化膜，对内部金属起保护作用，C正确；D、氯化铁溶液中铁离子水解生成胶体，胶体具有吸附性，故可用作净水剂，与铁离子的氧化性没有关系，D错误，答案选D。 ▌题型02 铁、铝及其化合物的转化关系及其应用 【典例2】部分铁或铜或铝及其化合物的“价—类”二维图如图所示。下列叙述正确的是 A．若不与稀硫酸反应，则与水反应生成 B．若c在空气中最终变为红褐色，则常温下，a与浓硝酸反应生成e C．若是两性氧化物，则是两性氢氧化物 D．若溶液中滴加溶液变红色，则在空气中加热会转化为 【答案】C 【解析】A．a不与稀硫酸反应，说明a为，此时b为，是不溶性金属氧化物，不能与水反应生成对应的碱，A错误；B．c在空气中最终变为红褐色，说明c为[被氧化为]，则a为。常温下，遇浓硝酸会发生钝化，反应被阻止，无法生成+3价铁盐e，B错误；C．d为+3价两性氧化物，只能是（两性氧化物，可与酸、碱反应），因此对应的金属为Al。f为+3价的碱，即，它是典型的两性氢氧化物，可溶于强酸和强碱，C正确；D．e遇KSCN变红，说明e含，则对应的金属为Fe。b为+2价铁的氧化物，即，它在空气中加热时，会被氧化为，反应为，D错误；故选C。 【变式2-1】部分含Na或Al或Fe物质的分类与相应化合价的关系如图所示。下列推断合理的是 A．工业上a单质都用电解法冶炼得到 B．若d、g含同种金属元素，则两者颜色相同 C．若b能与反应生成，则b中含共价键和离子键 D．若f能与NaOH溶液反应，则其生成产物是g 【答案】C 【解析】A．a为Na、Al或Fe单质，工业上Na、Al用电解法冶炼，Fe采用热还原法（如用CO还原氧化铁）冶炼，并非都用电解法，A错误；B．若d、g含含同种金属元素，则含铁元素，d为（白色），g为（红褐色），二者颜色不同，B错误；C．b为+1价氧化物，能与反应生成，则b是，其中的与过氧根之间形成离子键，过氧根内部氧原子之间为共价键，即同时含有离子键和共价键，C正确；D．f为+3价氧化物，若能与NaOH溶液反应，则f为，其与NaOH反应生成和水，并非+3价的碱（即g），D错误；故选C。 【变式2-2】已知： X为一种常温下能使铁、铝钝化的无色液体。A与X反应的转化关系如图，其中反应条件及部分产物均已略去，下列有关说法正确的是 A．若反应①中X只表现出强氧化性，则A可能为碳单质 B．若A为铜，则反应①在常温下可进行 C．常温下X能使铁、铝钝化，说明铁、铝与X不发生反应 D．反应②中，n(氧化剂) ： n(还原剂)=2： 1 【答案】A 【分析】X为一种常温下能使铁、铝钝化的无色液体，故X为浓硫酸或浓硝酸。①当X为浓硫酸时，D和水反应生成硫酸，则D是SO3；B和O2反应生成SO3，则B是SO2。②当X为浓硝酸时，D和水反应生成硝酸，则D是NO2；B和O2反应生成NO2，则B 是NO。 【解析】A.当X为浓硫酸时，热的浓硫酸可将碳等非金属单质氧化到其高价态的氧化物或含氧酸，本身被还原为SO2。在这类反应中，浓硫酸只表现出氧化性，A正确；B.浓硫酸、浓硝酸与铜都需要在加热条件反应，B错误；C.常温下，铁、铝遇浓硫酸、浓硝酸反应生成致密的氧化物，阻止反应的进一步发生，发生钝化。故常温下，铁、铝可以与X发生反应，C错误；D.①当B是SO2时，反应②为，n(氧化剂)：n(还原剂)=1： 2；②当B是NO时，反应②为，n(氧化剂)：n(还原剂)=1：2，D错误；故选A。 【变式2-3】下列选项所示的物质间转化能一步实现的是 A．HCl(浓) Cl2(g)HClO(aq)Cl2 B．Fe→FeCl2→FeCl3→Fe(OH)3→Fe2O3→Fe C．Al→Al2O3→Al(OH)3→[Al(OH)4]-→Al(OH)3→AlCl3 D．NaNa2ONa2CO3NaHCO3 【答案】B 【解析】A．浓盐酸与MnO2加热生成Cl2，Cl2与水反应生成HClO，但HClO光照分解生成O2和HCl，不能生成Cl2，A错误；B．Fe与盐酸反应生成FeCl2，FeCl2在氧化剂（如Cl2）作用下生成FeCl3，FeCl3与碱反应生成Fe(OH)3，Fe(OH)3加热分解生成Fe2O3，Fe2O3在还原剂（如CO或H2）作用下生成Fe，所有步骤在适当条件下均可一步实现，B正确；C．Al与氧气反应生成Al2O3，但Al2O3不溶于水，不能与水反应生成Al(OH)3，C错误；D．钠与氧气加热生成Na2O2，不是Na2O，D错误；故选B。 ▌题型03 铁、铝及其化合物的制备与性质探究 【典例3】根据实验目的设计方案并进行实验，观察现象，其中方案、现象、结论均正确的是 实验目的 方案设计 现象 结论 A 验证Fe2+的还原性 向FeCl2溶液中滴加酸性KMnO4溶液 溶液紫色褪去 Fe2+具有还原性 B 检验菠菜中是否含有铁元素 取新鲜菠菜叶剪碎研磨后加水搅拌，过滤，取少许滤液于试管中，滴加少许KSCN溶液 无明显现象 菠菜中不含铁元素 C 检验某未知溶液的成分 用干净的铂丝蘸取未知溶液，在无色火焰上灼烧 火焰呈黄色 该溶液中含有钠盐 D 探究铝在浓硝酸中是否会形成致密氧化膜 将去除氧化膜的铝片放入浓硝酸中，片刻后取出用水立即洗净，并快速放入CuSO4溶液 铝片表面未见到紫红色固体 铝片表面已形成致密的氧化膜 【答案】D 【解析】A．酸性溶液既可以氧化，也可以氧化中的使溶液紫色褪去，无法证明还原性来自，A错误；B．菠菜中的铁元素主要以形式存在，直接滴加溶液不会显色，需先加入氧化剂将氧化为才可检验，无现象不能说明菠菜不含铁元素，B错误；C．焰色反应火焰呈黄色仅能说明溶液中含有元素，溶质可能是钠盐，也可能是等含钠的碱，无法得出含有钠盐的结论，C错误；D．若铝片表面未形成氧化膜，活泼性强于的会置换出中的，生成紫红色固体，实验无该现象说明铝在浓硝酸中钝化，表面形成了致密氧化膜阻止反应发生，D正确；故选D。 【变式3-1】化学兴趣小组用如图所示装置制备铁，下列说法正确的是 A．a为镁条 B．b为氧化铁与铝粉混合物 C．还原剂与氧化产物的物质的量之比为 D．2 mol氧化剂参与反应则电子转移个电子 【答案】A 【解析】A．铝热反应中a是引燃剂镁条，通过点燃镁条提供初始高温，触发铝热反应，A正确；B．b为助燃剂氯酸钾，氧化铁与铝粉的混合物为装置中的c，B错误；C．铝热炼铁的反应为，还原剂为，氧化产物为，二者物质的量之比为，C错误；D．该反应中氧化剂为，1 mol 参与反应转移电子，2 mol氧化剂参与反应时转移电子数为，D错误；故选A。 【变式3-2】某化学兴趣小组设计如图所示实验制备氯化铁（已知无水在空气中易潮解，100℃时易升华）。下列说法错误的是 A．实验前后均要通入一定量的 B．装置、C中盛装的试剂依次为饱和食盐水、浓硫酸 C．反应时要确保氯气过量，目的是防止生成 D．该装置实验时可能会造成堵塞，且产品会潮解 【答案】C 【分析】首先利用浓盐酸与高锰酸钾在常温下发生氧化还原反应制备氯气，反应方程式为；制得的氯气中混有氯化氢和水蒸气，依次通过饱和食盐水和浓硫酸除去杂质，得到干燥纯净的氯气；干燥的氯气在加热条件下与铁粉发生化合反应生成氯化铁，反应方程式为；由于氯化铁在100℃时易升华，生成的氯化铁蒸气在冷水冷却的装置E中凝华为固体；实验前后通入氮气，既可以排尽装置内的空气防止铁粉被氧化，又能将残留的氯气排入氢氧化钠溶液中吸收。据此分析。 【解析】A．实验前通入氮气赶走空气，防止干扰实验，实验后通入氮气赶走氯气使其被吸收，减少污染，A正确；B．装置盛装饱和食盐水，用于除去中混有的气体，装置盛装浓硫酸，对进行干燥，除去水蒸气，B正确；C．铁和氯气反应只能生成氯化铁，和反应物的量无关，C错误；D．易升华，在和之间的导管中凝华堵塞导管，若用装置收集升华的，此时装置的溶液中的水蒸气会使收集的潮解，D正确；故答案选C。 【变式3-3】向两支试管中分别加入少量溶液和盐酸，然后放入未打磨的铝片。开始时两支试管均没有明显现象，一段时间后均产生气泡。下列说法正确的是 A．实验说明是两性氧化物 B．一开始无明显现象是因为铝在和溶液中发生了钝化 C．铝片在NaOH中产生气泡说明发生了反应： D．若两支试管中与反应的时，失电子的物质的量相等 【答案】A 【分析】未打磨的铝片说明铝片表面含有氧化铝。氧化铝和氢氧化钠反应的化学方程式为：，和盐酸反应的化学方程式为：；铝和氢氧化钠反应的化学方程式为：，和盐酸反应的化学方程式为：。开始时两支试管均没有明显现象，一段时间后均产生气泡，表明开始时盐酸和氢氧化钠与表面的氧化铝反应，一段时间后与铝反应开始产生氢气。 【解析】A．氧化铝既能与盐酸（酸）反应，又能与氢氧化钠溶液（碱）反应，符合两性氧化物的定义，A正确；B．一开始无明显现象是因为盐酸和氢氧化钠优先与表面的氧化铝发生反应，B错误；C．铝片在NaOH中产生气泡说明发生了反应：，不存在，C错误；D．1 mol 和1 mol 反应，转移3 mol电子，而1 mol 和3 mol HCl反应，转移3 mol电子，若两支试管中与反应的时，与反应所失去的电子数应为与HCl反应所失去的电子数的3倍，D错误；故答案选A。 ▌题型04 工业流程中的铁、铝及其化合物 【典例4】以高硫铝土矿(主要成分为、、，少量和金属硫酸盐)为原料，生产氧化铝并获得的部分工艺流程如图所示。下列说法不正确的是 A．“焙烧”过程中可加入少量生成实现固硫的目的 B．欲提取滤液中的铝元素，可向该滤液中通入过量 C．与混合后隔绝空气焙烧恰好完全反应，理论上消耗 D．烧渣分离可以选择用磁铁将烧渣中的分离出来 【答案】B 【解析】A．焙烧过程中加入少量与和空气中的反应生成达到固硫的目的，减少气体的排放，A正确；B．滤液的主要成分为，通入过量的会有硅酸沉淀，引入杂质，B错误；C．与混合后在缺氧条件下焙烧生成和，分析反应前后元素化合价的变化，，解得n():n()=1:16，C正确；D．有磁性，故可磁选分离，D正确；故选B。 【变式4-1】某兴趣小组利用废旧金属材料(主要含Fe、Cu、Al及这几种金属的氧化物)制备绿矾()，并回收部分金属，流程如下图所示。下列说法正确的是 A．“碱浸”过程中产生气体的主要原因为： B．“酸浸1”步骤加入的酸为稀盐酸，“酸浸2”步骤加入的酸为稀硫酸 C．对滤液Ⅱ进行的系列操作包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、低温干燥 D．若该废旧金属材料中含有铁元素56 g，则经上述转化最多制得278 g绿矾 【答案】C 【分析】废旧金属材料(主要含Fe、Cu、Al及这几种金属的氧化物)加入足量的NaOH溶液，Al和NaOH反应生成和，与NaOH溶液反应生成，向滤液Ⅰ中通入足量，转化为，经灼烧得到，为了不引入阴离子杂质，酸浸I和酸浸II所加入的酸都是稀硫酸，滤渣Ⅰ中通入足量的稀硫酸得到难溶的Cu和含有、、的溶液，加入过量的Fe，将和转化为，过滤后滤渣Ⅱ含Fe和Cu，滤液Ⅱ为溶液，由此作答； 【解析】A．由分析可知，第一步产生气体的主要反应为：，A不正确；B．由分析可知， 该流程的目的是制备绿矾()，若“酸浸I”加入稀盐酸会引入杂质离子，故“酸浸I”应加入稀硫酸，B不正确；C．由分析可知，滤液Ⅱ是溶液，受热易分解，不能采用蒸发结晶的方法，可以经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、低温干燥可获得，C正确；D．若不考虑操作Ⅱ加入Fe，根据Fe守恒理论上制得278 g绿矾；但由于操作Ⅱ加入Fe，故所得绿矾的质量大于278 g，D不正确；故选C。 【变式4-2】某兴趣小组利用废旧金属材料主要含Fe、Cu、Al及这几种金属的氧化物制备绿矾(FeSO4·7H2O)，并回收部分金属，流程如下图所示。下列说法正确的是 A．“碱浸”过程中仅发生反应： B．由滤渣Ⅲ[主要成分Al(OH)3]冶炼铝过程： C．对滤液Ⅱ进行的系列操作包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、低温干燥 D．若该废旧金属材料中含有铁元素56g，则经上述转化最多制得278g绿矾 【答案】C 【分析】废旧金属材料主要含Fe、Cu、Al及这几种金属的氧化物。废旧金属材料加氢氧化钠“碱浸”，铝、氧化铝溶解得到四羟基合铝酸钠溶液，过滤，滤液Ⅰ含有四羟基合铝酸钠，通入过量二氧化碳生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，过滤，滤渣Ⅲ是氢氧化铝，氢氧化铝灼烧生成氧化铝，电解熔融氧化铝得到金属铝；滤渣Ⅰ是Fe、Cu及其氧化物，加硫酸“酸浸”后加过量铁，过滤，滤渣Ⅱ是Fe、Cu混合物，滤液Ⅱ是硫酸亚铁，滤渣Ⅱ加硫酸“酸浸”，铁和硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，过滤得到Cu；滤液Ⅱ蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到FeSO4·7H2O。 【解析】A．“碱浸”过程中，除Al和NaOH反应外，Al2O3也会和NaOH反应生成Na[Al(OH)4]，发生反应、Al2O3+2NaOH+3H2O= 2Na[Al(OH)4]，故A错误；B．滤渣Ⅲ是氢氧化铝，氢氧化铝灼烧生成氧化铝，电解熔融氧化铝得到金属铝，故B错误；C．滤液Ⅱ为FeSO4溶液，FeSO4·7H2O受热易失去结晶水，且亚铁离子易被氧化，因此经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、低温干燥可得到绿矾，故C正确；D．流程中用铁粉还原Fe3+、Cu2+，根据铁元素守恒，最终绿矾中的铁元素除来自废旧金属外，还有额外加入的铁粉，废旧金属材料中含有铁元素56g，所得绿矾中铁元素质量大于56g，所以对应的绿矾质量应大于278g，故D错误；选C。 【变式4-3】一种从粉煤灰(主要成分为，含少量、、CaO)中获得的流程如下图。 已知：焙烧过程中几乎不发生反应，、、CaO转化为相应的硫酸盐。 下列说法不正确的是 A．浸出环节无法将Ca元素除尽 B．沉淀池1中反应是 C．从流程中的反应可推测溶解度： D．母液经处理后得到的可循环利用 【答案】C 【分析】该工艺以粉煤灰和硫酸铵为原料，经焙烧炉1高温硫酸化焙烧将铝、铁氧化物转化为可溶性硫酸盐，炉渣再经稀硫酸浸出溶解金属离子并分离二氧化硅渣；随后通过沉淀池1调节pH优先沉淀除铁（得Fe(OH)3），沉淀池2进一步处理富集铝元素，最终经焙烧炉2煅烧得到氧化铝，过程中产生的炉气等可循环利用； 【解析】A．焙烧生成的微溶于水，稀硫酸浸出时部分会残留于溶液中，无法将Ca元素完全除去，A正确；B．沉淀池1中通入氨气，与、水反应生成沉淀和，离子方程式书写正确，B正确；C．分步沉淀中优先形成沉淀，说明相同条件下溶解度更小，即溶解度：，C错误；D．沉淀池2中沉淀后，母液主要成分为，可返回焙烧炉1循环利用，D正确；故选C ▌题型05 铁、铝及其化合物的相关计算 【典例5】将42 g含、、的混合物溶解在的盐酸溶液中，恰好完全反应，生成标准状况下3.36 L的气体，向反应后的溶液加入的溶液（过量），过滤、洗涤、干燥后称量，剩余固体质量为32.1 g，下列说法正确的是 A．配制的溶液，需称量固体98 g B．混合物中 C．混合物中元素的质量分数为42.9% D．若该混合物与足量反应，生成标准状况下2.24 L的气体 【答案】B 【分析】已知混合物总质量，含、、；，，只有能与盐酸反应生成氢气，由关系式得，；加过量剩余固体为，，，根据，得，；则，。 【解析】A．配制溶液选用容量瓶，则，因此需称量，A错误；B．由分析可知，，，因此，B正确；C．总，得，则，C错误；D．仅单质与产，方程式为，因此，，D错误；故选B。 【变式5-1】往铁铝混合物(除铁、铝外无其他物质)中加入稀硝酸，充分反应后收集到(已换算成标准状况下的体积)气体(无其他气体生成)，继续向反应后的混合溶液a中加入过量的溶液，得到固体b，下列说法正确的是 A．混合物中铁与铝的物质的量之比为 B． C．充分反应后，所消耗的的物质的量为 D．混合溶液a中，的物质的量为 【答案】D 【分析】铁和稀硝酸反应，铝和稀硝酸反应；继续向反应后的混合溶液a中加入过量的溶液，得到固体b为Fe(OH)3；所以；所以铁铝混合物中；据此分析解题。 【解析】A．据分析可知，，，所以混合物中铁与铝的物质的量之比为，故A错误；B．，，又Fe和Al和稀硝酸反应均按照1：4进行，所以稀硝酸过量；且生成的NO和金属的物质的量比为1：1；所以最终生成0.2mol的NO，V=448；故B错误；C．据分析可知，溶液中，；Fe3+和Al3+与过量氢氧化钠反应为，，所以消耗的物质的量为，故C错误；D．，，又Fe和Al和稀硝酸反应均按照1：4进行，所以稀硝酸过量；反应结束后，溶液中还剩余的物质的量为1-0.8=0.2mol；故C正确；故答案选D。 【变式5-2】现有一定量铝粉和铁粉的混合物与一定体积某浓度的稀硝酸充分反应，反应过程中氮元素降至最低价态，且无气体放出。在反应结束后的溶液中逐滴加入的NaOH溶液，所加NaOH溶液的体积与产生沉淀的物质的量的关系如图所示。下列说法错误的是 A．OC段发生的反应离子方程式为 B．b与a的差值为0.02 C．原稀硝酸中所含的物质的量为0.172mol D．铝粉和铁粉的混合物中铝粉与铁粉的物质的量之比为 【答案】D 【分析】OC段反应：中和过量硝酸；CD段反应：沉淀、；DE段反应：与反应；EF段反应：溶解；F点只剩沉淀。 【解析】A．OC段溶液剩余过量稀硝酸，加入先发生酸碱中和，离子方程式为，A正确；B．b是两种氢氧化物总沉淀的物质的量，a是只剩氢氧化铁沉淀的物质的量，b与a的差值就是的物质的量。溶解氢氧化铝反应，消耗体积10 mL，，因此，差值为0.02，B正确；C．根据氮元素守恒，原稀硝酸中的氮元素反应后分为两部分，一部分是以硝酸根的形式与铝离子、铁离子共存于溶液中，金属阳离子沉淀阶段一共消耗80 mL浓度为的氢氧化钠溶液，沉淀三价金属离子时金属所带总正电荷等于消耗氢氧根的总物质的量，依据溶液电中性，与金属结合的硝酸根物质的量就等于，另一部分氮元素被还原为铵根离子，对应图像DE段6 mL 氢氧化钠溶液专门和铵根发生反应，铵根物质的量等于这段氢氧化钠的物质的量，也就是，每1 mol铵根都来自1 mol 硝酸的还原，因此全部硝酸的总物质的量为，C正确；D．由EF段溶解氢氧化铝消耗10 mL氢氧化钠溶液，根据反应可算出氢氧化铝物质的量为0.02 mol，即混合物中铝粉物质的量为0.02 mol，沉淀铝离子需要消耗0.06 mol氢氧根；CD段沉淀铝、铁两种金属离子共消耗80 mL同浓度氢氧化钠，对应氢氧根总物质的量为0.16 mol，扣除沉淀铝所用的氢氧根后，剩余0.10 mol氢氧根全部用于沉淀三价铁离子，结合，能算出铁粉物质的量为，再计算铝粉与铁粉物质的量之比为，D错误；故选D。 【变式5-3】一定量的某磁黄铁矿(主要成分，S为价)与100盐酸恰好完全反应(矿石中其他成分不与盐酸反应)生成3.2g硫单质、和一定量气体，且溶液中无。则下列说法正确的是 A．该盐酸的物质的量浓度为8.0 B．该磁黄铁矿中与的物质的量之比为 C．生成的气体的体积为4.48L D．该磁黄铁矿中的 【答案】A 【解析】A．盐酸恰好反应生成FeCl2的物质的量为0.4mol，根据Cl原子守恒可得c(HCl)=，A正确；B．n(S)==0.1mol，根据转移电子守恒得n(Fe3+)==0.2mol，则矿石中的n(Fe2+)=0.4mol-0.2mol=0.2mol，则磁黄铁矿中n(Fe2+)∶n(Fe3+)=0.2mol∶0.2mol=1∶1，B错误；C．根据H、Cl原子守恒可知，n(H2S)=n(HCl)=n(FeCl2)=0.4mol，标况下，V(H2S)=0.4mol×22.4L/mol=8.96L，选项未说明是标准状况，无法确定气体体积，C错误；D．FexS中n(S)=0.1mol+0.4mol=0.5mol，n(Fe)=0.4mol，则有n(Fe)∶n(S)=0.4mol∶0.5mol=4∶5，解得x=0.8，D错误；答案选A。 ▌题型06 金属材料及其应用 【典例6】下列成果所涉及的材料不属于金属材料的是 A．“雪龙2号”破冰船的船头材料—钢板 B．“C919”飞机机翼的壁板材料—铝合金 C．“长征五号”运载火箭使用的燃料—液氢 D．“奋斗者号”深潜器的载人球舱材料—钛合金 【答案】C 【解析】A．钢板为铁碳合金，属于金属材料，A不符合题意；B．铝合金是以铝为基体元素并加入一种或多种合金元素组成的合金材料，属于金属材料，B不符合题意；C．液氢是液态的氢气，氢气是非金属单质，不属于金属材料，C符合题意；D．钛合金为钛与其他金属制成的合金，属于金属材料，D不符合题意。 故答案选C。 【变式6-1】“神八”与“天宫一号”的成功对接，标志着中国的航空铝材处于世界领先的行列。下列关于铝合金的说法中错误的是 A．铝合金是一种混合物，它比纯铝的熔点低 B．高温铝液易被氧化，铝合金应在熔剂层覆盖下熔炼 C．镁铝合金耐腐蚀，但能被烧碱 NaOH 腐蚀 D．镁铝合金在盐酸中无法溶解 【答案】D 【解析】A．合金属于混合物，一般合金的熔点低于其组成纯金属的熔点，因此铝合金比纯铝的熔点低，A正确；B．性质活泼，高温下铝液易与反应被氧化，在熔剂层覆盖下熔炼可隔绝空气，防止铝液被氧化，B正确；C．镁铝合金表面的致密氧化膜使其具有抗腐蚀性，但合金中的可与溶液发生反应，因此能被烧碱腐蚀，C正确；D．、均为活泼金属，二者都可与盐酸反应生成可溶性盐，因此镁铝合金可在盐酸中溶解，D错误；故选D。 【变式6-2】下列关于生铁和钢的说法中，不正确的是 A．生铁和钢都属于铁合金 B．生铁比钢的含碳量高 C．钢的含碳量一定低于生铁 D．不锈钢是纯铁，不易生锈 【答案】D 【解析】A．生铁和钢都是铁与碳等元素组成的铁合金，A正确；B．生铁含碳量为，钢的含碳量为，生铁比钢的含碳量高，B正确；C．根据二者含碳量的范围可知，钢的含碳量一定低于生铁，C正确；D．不锈钢是添加了铬、镍等元素的铁合金，属于混合物，不是纯铁，D错误；故选D。 【变式6-3】北斗系统的全面建成彰显了中国航天的力量，在航天科技中会用到大量金属材料。下列有关金属材料的说法正确的是 A．合金中只含有金属元素 B．铁能制成铁丝利用了铁的延展性 C．生锈的钢铁制品没有回收价值 D．合金的熔点一般比其组成金属更高 【答案】B 【解析】A．合金是指向一种金属中加热融合其它金属或非金属而形成具有金属特征的混合物，则合金中一定含有金属元素，可能含有非金属元素，故A不正确；B．铁具有良好的延展性，铁能制成铁丝利用了铁具有优良的延展性，故B正确；C．生锈的钢铁制品仍可以废物利用，仍有回收价值，故C不正确；D．合金的熔点一般比组成金属的熔点低，故D不正确；故选B。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $