第三章 铁 金属材料 单元测试卷
一、单选题
1．下列过程对应的离子方程式或化学方程式书写正确的是
A．向稀硝酸中加入少量铜粉：
B．锂在氧气中燃烧：
C．向溶液中滴几滴NaClO溶液：
D．用烧碱溶液除去铁粉中的少量铝粉：
2．下图为铝的生产原理示意图，下列相关说法不正确的是
A．冰晶石做助熔剂
B．氧化铝属于过渡晶体
C．金属铁、铜的冶炼方法与铝类似
D．铝在工业上是一种很好的还原剂
3．化学焊接技术的原理之一是利用焊剂(主要成分为Al与CaO)在高温下反应制得液态金属(或合金)，凝固后，除去焊接点表面的焊渣，实现焊件金属的焊接。下列说法错误的是
A．Al与Fe2O3也能发生类似反应
B．焊渣的主要成分是Al(OH)3
C．焊接前可用还原性气体在加热条件下除去焊件金属表面的氧化膜
D．若在反应体系中加入低熔点金属，则可形成低熔点液态合金便于焊接
4．工业上以镉铁矿(主要成分为、、Fe和)为原料制备分析试剂的流程如图[可溶于水]：
下列说法不正确的是
A．酸浸过程既有氧化还原反应，也有非氧化还原反应
B．是还原镉步骤的还原剂，溶液中可能将其氧化为
C．若氧化步骤有气泡生成，说明酸性条件下也能氧化
D．沉镉后的滤液仍会残留少量的，排放前需进一步回收处理以防污染环境
5．下列离子反应方程式正确的是
A．向硫酸铜中通入少量氨气：Cu2++2OH =Cu(OH)2↓
B．向氢氧化钠溶液中加入少量铝粉：Al+2OH-+2H2O=+3H2↑
C．向稀硝酸中加入过量铁粉：3Fe+8H++2=3Fe2++2NO↑+4H2O
D．向NaHSO4溶液中滴加Ba(OH)2溶液，使完全沉淀：2H+++Ba2++2OH =BaSO4↓+2H2O
6．现向含有和的某混合溶液中加入，充分反应后(忽略溶液体积变化)，下列说法正确的是
A．析出 B．剩余
C．溶液中 D．反应后溶液中
7．下列叙述正确的是
A．和均可与冷水剧烈反应
B．和均可使品红溶液永久褪色
C．盐酸和溶液均可与反应生成
D．浓硝酸和稀硝酸均可与反应生成
8．氮是粮食作物生长必需的元素，20世纪初德国化学家哈伯在实验室首次利用氮气和氢气合成了氨：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJ mol-1。从此人类进入了新的农业时代，化肥的使用大大提高了粮食产量。实验室以废铁屑、氨气和稀硫酸为原料，可制备少量摩尔盐[(NH4)2Fe(SO4)2 6H2O]。如图所示装置和原理能达到实验目的的是
A．用装置甲制取FeSO4溶液
B．用装置乙制取NH3
C．用装置丙将氨气通入FeSO4和H2SO4的混合溶液中
D．用装置丁蒸干溶液得到(NH4)2Fe(SO4)2 6H2O
9．下列除杂试剂选用不合理的是
选项 物质 杂质 除杂试剂
A HCl 饱和NaCl溶液
B 溶液 足量铁粉
C 足量HCl溶液
D 酸性溶液
A．A B．B C．C D．D
10．铁在冷的稀硝酸中反应的主要还原产物为NO，而在热的稀硝酸中反应其主要还原产物为，当溶液更稀主要还原产物为，现向一定量的冷的稀硝酸中逐渐加入铁，如图为反应液中的浓度与产生的气体量随铁的物质的量的变化情况(假设在任一气体产生曲线段内只有一种还原产物)，下列有关说法不正确的是(已知：)
A．若oa段与ab段铁的物质的量相等，则这两段所产生的气体的物质的量之比为2：1
B．bc段发生反应的离子方程式为：
C．反应到达c点时，溶液中主要阳离子是
D．若反应到达d点时反应完全结束，c、d两点对应的铁的物质的量之比为2：3
11．“要想做好实验，就要敏于观察。”——波义耳。以下实验能达成目的的是
A B C D
实验方案
实验目的 实验室制取氨气 验证化学能可以转化成电能 实验室制取并收集气体 制备可以较长时间观察的白色
A．A B．B C．C D．D
二、多选题
12．下列有关物质性质的叙述错误的是
A．(2021·新高考湖南卷)FeO粉末在空气中受热，迅速被氧化成Fe3O4
B．(2019·高考天津卷)将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2
C．(2020·高考江苏卷)室温下，Fe与浓H2SO4反应生成FeSO4
D．(2021·浙江1月选考)铁粉与氧化铝发生的铝热反应可用于焊接铁轨
13．元素的价类二维图是我们学习元素及其化合物相关知识的重要模型和工具，它指的是以元素的化合价为纵坐标，以物质的类别为横坐标所绘制的二维平面图像。如图为铁元素的价类二维图，其中的箭头表示部分物质间的转化关系，下列说法不正确的是
A．铁与高温水蒸气的反应可实现上述转化①
B．FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，可能生成氧化铁
C．由图可预测：高铁酸盐(FeO)具有强氧化性，可用于消毒。FeO与水反应最终可生成Fe(OH)3胶体，从而吸附水中的悬浮物，故高铁酸盐可用作净水剂
D．加热Fe(OH)3可发生转化⑥
14．工业中有着广泛的应用。近年来，我国科学家在分子筛研究领域不断取得新的突破。这些研究中涉及的部分元素在周期表中位置如下：
周期 族
ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
1 H
2 C N O
3 Na Al Si
4 K Ca
分子筛中含有O和Al结合而成的Al2O3可以和下面的哪些物质反应？
A．水 B．稀硫酸 C．氢氧化钠溶液 D．氯化钠溶液
三、非选择题
15．黄铵铁矾 [化学式可表示为(NH4)xFey(SO4)z(OH)w，摩尔质量为480 g·mol-1]。Min Ristic等曾对黄铵铁矾进行热分解实验，其结果可用下图热重曲线表示(已知：黄铵铁矾在300 ℃前分解释放的物质为H2O，300～575 ℃之间只有NH3和H2O放出，此时残留固体只存在Fe、O、S三种元素，670 ℃以上得到的是纯净的红棕色粉末)。
根据以上实验及图中数据确定黄铵铁矾的化学式为_______。
16．利用“价类二维图”可以从不同角度研究含铁物质的性质及其转化关系，图中甲~戊均含铁元素。回答下列问题：
(1)Na2FeO4是一种新型饮用水消毒剂。工业上常用NaClO、Fe(NO3)3、NaOH制备：3ClO-+2Fe3++10OH-=2FeO+3Cl-+5H2O，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为______。
(2)打印机使用的墨粉中含有Fe3O4，下列关于Fe3O4的说法正确的是______(填标号)。
A．有磁性，是FeO与Fe2O3的混合物
B．属于两性氧化物，与酸、碱都能反应
C．Fe3O4与稀盐酸反应生成Fe2+与Fe3+物质的量之比为1：2
D．Fe与水蒸气在高温下反应能生成Fe3O4
(3)维生素C易溶于水，可将Fe3+转化为Fe2+被人体吸收。为检验转化产物Fe2+，设计如下实验：取适量Fe2(SO4)3溶液置于试管中，加入过量维生素C片振荡溶解后，滴加酸性高锰酸钾溶液，紫色褪去。该设计方案能否检验Fe2+并说明理由______。
(4)丁与烧碱溶液反应可生成乙，在空气中放置一段时间后乙转化为丙。乙转化为丙的现象为______，发生反应的化学方程式为______。
(5)若用丁溶液经一系列反应来制备Fe2O3。不考虑过程损失，若100mL丁溶液最终制得1.6gFe2O3，变质前丁溶液的物质的量浓度为______。
17．元素的“价一类”二维图是我们学习元素及其化合物相关知识的重要模型和工具，它指的是以元素的化合价为纵坐标，以物质的类别为横坐标所绘制的二维平面图像。如图为铁元素的“价一类”二维图，箭头表示部分物质间的转化关系。
请回答以下问题：
(1)中Fe的化合价为_______。
(2)是否为碱性氧化物_______(填是或否)，理由：_______。
(3)制备氢氧化亚铁时，现象由白色絮状沉淀最终转化为红褐色沉淀，请用化学方程式解释现象：_______。
(4)已知在强碱溶液中稳定存在，PH越小稳定性越差；则制备时需要在_______(填“酸性”“碱性”或“中性”)环境中进行：也可以作为净水剂，能与水反应生成具有吸附性的胶体，写出其中离子方程式：_______。其中检验溶液中的试剂是_______。
(5)FeO、是合成氨工业生产中所用的催化剂的主要成分。某FeO、混合物中，铁原子、氧原子的物质的量之比为4∶5，其中FeO、的物质的量之比为_______。
18．某课外兴趣小组为探究某种铝合金(组成元素为Mg和Al)是否符合国家质量标准(国家规定铝合金中铝含量不能低于78%)，设计如图装置在室温下进行实验。
(1)铝合金样品与足量氢氧化钠溶液反应的离子方程式为_______。
(2)反应前先第一次读取量气管液面刻度，然后倾斜左边装置使足量氢氧化钠溶液与ag铝合金样品充分反应，待反应停止后，体系温度恢复到室温，调节量气管和水准管的高度，使两液面相平，第二次读取量气管液面刻度。计算两次液面差，并将气体体积折算成标准状况下的体积，为VmL。若a=0.038，V=44.8，请计算该合金中铝的百分含量：_______。
参考答案：
1．D
【详解】A．向稀硝酸中加入少量铜粉发生反应生成NO和硝酸铜，离子方程式为：，故A错误；
B．锂在氧气中燃烧生成Li2O，故B错误；
C．向溶液和少量NaClO溶液会发生氧化还原反应生成硫酸钠和二氧化硫，离子方程式为：，故C错误；
D．Fe不和NaOH溶液反应，Al和NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，离子方程式为：，故D正确；
故选D。
2．C
【详解】A．冰晶石在电解铝工业中常用作助熔剂，正确；
B．氧化铝的晶体结构具有某些过渡金属的特征，因此被称为过渡晶体，正确；
C．工业上用电解熔融的氧化铝，得到金属铝和氧气，而工业上用热还原法来冶炼金属铁、铜，错误；
D．Al为活泼金属，冶金工业中常作还原剂，正确；
故选C。
3．B
【详解】A．Fe的活泼性弱于Al，在高温条件下可发生铝热反应，故A正确；
B．焊剂(主要成分为Al与CaO)在高温下反应得到液体金属，结合元素守恒可知，焊渣的主要成分为Al2O3，故B错误；
C．利用还原性气体(如H2，CO等)除去焊件金属表面的氧化膜可使焊接更加牢固，故C正确；
D．一般合金的熔点低于任一组分金属，加入低熔点金属，可在更低温度下得到液态合金，便于焊接，同时还可以保护焊件金属，故D正确；
故答案选B。
4．C
【分析】镉铁矿加入稀硫酸酸浸，得到滤渣1主要成分为等，滤液加入甲醇还原镉，再加入双氧水氧化，调节pH得到滤渣2,加入碳酸钾溶液沉镉，去掉滤液，得到的碳酸镉加入溴酸转化，蒸发结晶得到；
【详解】A．酸浸过程、与稀硫酸发生复分解反应生成盐和水，属于非氧化还原反应，Fe与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气属于氧化还原反应，选项A正确；
B．是还原镉步骤的还原剂，溶液中可能将其氧化为，转化为，选项B正确；
C．气泡可能是等催化下双氧水的分解产生的，选项C不正确；
D．镉为重金属，沉镉后的滤液仍会残留少量的，排放前需进一步回收处理以防污染环境，选项D正确；
答案选C。
5．C
【详解】A．硫酸铜溶液中通入少量氨气生成氢氧化铜产生，一水合氨是弱碱不可拆，反应的离子方程式为：Cu2++2NH3 H2O═Cu(OH)2↓+2，故A错误；
B．向氢氧化钠溶液中加入少量铝粉生成偏铝酸钠和水，反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O═2+3H2↑，故B错误；
C．稀硝酸中加入过量铁粉生成亚铁离子和一氧化氮，离子反应为3Fe+8H++2═3Fe2++2NO↑+4H2O，故C正确；
D．向NaHSO4溶液中滴加Ba(OH)2溶液使完全沉淀，以NaHSO4定为1，离子方程式为：Ba2+++H++OH-=BaSO4↓+H2O，故D错误；
故选：C。
6．C
【分析】溶液中铁离子和铜离子的物质的量都是0.2mol。由于氧化性Fe3+＞Cu2+，则首先发生反应2Fe3++Fe=3Fe2+，0.2mol铁离子完全反应消耗0.1molFe，剩余的0.1molFe发生反应Fe+Cu2+=Fe2++Cu，0.1molFe完全反应消耗0.1mol铜离子，反应后还剩余0.1mol铜离子，据此进行解答。
【详解】A．根据分析可知，反应后析出0.1molCu，故A错误；
B．反应后还剩余0.1molCu2+，Fe没有剩余，故B错误；
C．反应后溶液中Fe2+的物质的量为：0.3mol+0.1mol=0.4mol，溶液中c(Fe2+)= =0.4 mol L-1，故C正确；
D．由以上分析可知，反应后溶液中没有剩余的Fe3+，故D错误。
故选：C。
7．C
【详解】A．铝和冷水不能剧烈反应，A错误；
B．SO2不能使品红溶液永久褪色，加热后褪色的品红又恢复原色，B错误；
C．盐酸和铝生成氯化铝和氢气，NaOH溶液可与Al反应生成H2和偏铝酸钠，C正确；
D．稀硝酸可与Cu反应生成一氧化氮而不是NO2，D错误；
故选C。
8．A
【详解】A．用装置甲制取FeSO4溶液，铁粉过量，可以防止Fe2+被氧化成Fe3+，A正确；
B．用装置乙制取NH3，收集气体时试管口放棉花，不能带胶塞，B错误；
C．用装置丙将氨气通入FeSO4和H2SO4的混合溶液中，应用倒置漏斗，防止倒吸，C错误；
D．用装置丁浓缩溶液，降温结晶得到(NH4)2Fe(SO4)2 6H2O，蒸干溶液，(NH4)2Fe(SO4)2 6H2O结构会被破坏，D错误；
故答案为：A。
9．C
【详解】A．难溶于饱和食盐水，用饱和NaCl溶液除中的HCl杂质，故A正确；
B．铁粉能把还原为，用铁粉除中的杂质，故B正确；
C．、都能溶于盐酸，不能用足量HCl溶液除中的杂质，故C错误；
D．能被酸性溶液氧化为，用酸性溶液除中的杂质，故D正确；
选C。
10．A
【分析】根据题意可知，题给出的图像可分为两部分，其一为H+浓度随n(Fe)的改变情况；其二为产生气体的体积随n(Fe)的改变情况，从题给条件知铁在冷稀HNO3中生成NO，在热稀HNO3中生成N2O，Fe与HNO3 反应为放热反应。故图像中：Oa段产物为NO；ab段产物为N2O；bc段产物为NH；cd段H+耗尽无气体产生，是Fe与Fe(NO3)3反应，气体总体积为一定值。
【详解】A．由分析可知，Oa段产物为NO，N元素由+5价下降到+2价，ab段产物为N2O，N元素由+5价下降到+1价，若oa段与ab段铁的物质的量相等，由得失电子守恒可知这两段所产生的气体的物质的量之比为=8：3，故A错误；
B．由分析可知，bc段产物为NH，离子方程式为：，故B正确；
C．由分析可知，反应到达c点时，溶液中主要阳离子是，cd段H+耗尽无气体产生，是Fe与Fe(NO3)3反应，故C正确；
D．cd段H+耗尽无气体产生，是Fe(NO3)3反应Fe+2Fe3+=3Fe2+，d点时，反应完全结束，溶液中n(Fe2+)=nd(Fe)，c点溶液中n(Fe3+)=nc(Fe)，由方程式Fe+2Fe3+=3Fe2+，可知比=2：3，故D正确；
故选A。
11．B
【详解】A．氯化铵加热分解生成氨气和氯化氢，在温度稍低时又可生成氯化铵，实验室制备氨气，应用氯化铵和氢氧化钙反应，故A错误；
B．以Zn和Cu作为电极，以硫酸铜溶液为电解质溶液，可以构成原电池，Zn作负极，Cu作正极，可以验证化学能可以转化成电能，故B正确；
C．能够和水反应，不能用排水法收集，故C错误；
D．该装置没有隔绝空气，生成的Fe(OH)2会很快被氧化为红褐色的，故D错误；
故选B。
12．CD
【详解】A．氧化亚铁具有较强的还原性，在空气中受热容易被氧气氧化为稳定的四氧化三铁，A正确；
B．将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的氯气，发生反应、，B正确；
C．室温下，铁在浓硫酸中发生钝化，C错误；
D．铝粉与氧化铁发生铝热反应时放出大量的热，因此，生成的铁是液态的，其可以将两段铁轨焊接在一起，故铝热反应可用于焊接铁轨，但铁粉与氧化铝不能发生铝热反应，D错误；
故答案选CD。
13．AB
【详解】A．铁与高温水蒸气的反应产生Fe3O4和氢气，因此不能实现上述转化①，A错误；
B．FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，会被空气中的氧气氧化生成四氧化三铁，B错误；
C．高铁酸盐(FeO)中的Fe为+6价，具有强氧化性，能够将细菌、病毒的蛋白质氧化，使物质分子结构发生改变，失去其生理活性，因而具有杀菌消毒作用；FeO与水反应最终生成Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体表面积大，吸附力强，吸附水中的悬浮物，使之形成沉淀而从水中分离除去，故高铁酸盐同时又可用作净水剂，C正确；
D．Fe(OH)3不稳定，受热分解产生Fe2O3和水，能发生转化⑥，D正确；
故选AB。
14．BC
【详解】氧化铝为两性氧化物，既能与酸反应又能与碱反应，不能与水反应，也不能与氯化钠溶液反应，故选BC。
15．NH4Fe3(SO4)2(OH)6
【详解】设有480 g物质分解，670 ℃以上为红棕色纯净物Fe2O3，则其物质的量为n(Fe2O3)= =1.5 mol，即y=3；在固体质量400 g→240 g时，分析可知，该产物为SO3和Fe2O3，则n(SO3)= =2 mol，即z=2；化合物中各元素化合价代数和为0，则x+3×(+3)+ 2×(-2)+w×(-1)=0，17x+3×56+2×96+17w=480，解得x=1、w=6，所以该物质的化学式为NH4Fe3(SO4)2(OH)6。
16．(1)3:2
(2)CD
(3)不能，过量维生素C会使酸性高锰酸钾溶液褪色，无法说明一定有Fe2+生成
(4) 现象为白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
(5)0.2mol L-1
【详解】（1）反应中，氧化剂为次氯酸钠，氯元素由+1价降低到-1价，铁为还原剂，化合价由+3变为+6，根据电子守恒可知，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为3:2；
（2）A．Fe3O4有磁性，组成固定，是一种纯净物，不是FeO与Fe2O3的混合物，A错误；
B．其能和酸反应生成两种盐和水，不与碱反应，不属于两性氧化物，B错误；
C．Fe3O4中二价铁、三价铁之比为1:2，与稀盐酸发生复分解反应生成Fe2+与Fe3+物质的量之比为1:2，C正确；
D．Fe与水蒸气在高温下反应能生成Fe3O4和氢气，D正确；
故选CD；
（3）维生素C易溶于水，可将转化为被人体吸收，说明维生素C具有还原性；亚铁离子也具有强的还原性，亚铁离子、过量的维生素C均能被酸性高锰酸钾溶液氧化，导致高锰酸钾溶液褪色，干扰了亚铁离子的检验，此实验方案设计不严密；
（4）丁为亚铁盐与烧碱溶液反应可生成乙氢氧化亚铁，在空气中放置一段时间后乙氢氧化亚铁和空气中氧气、水反应转化为丙氢氧化铁，4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3；乙转化为丙的现象为白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色；
（5）的物质的量为=0.01mol，铁元素的物质的量n(Fe)=0.02mol；根据铁元素守恒规律，变质前n(FeCl2)= n(Fe)=0.02mol，则100mL该溶液中，c(FeCl2)= =0.2mol/L。
17．(1)+6
(2) 是 与盐酸反应生成了盐和水
(3)
(4) 碱性 KSCN溶液
(5)2:1
【详解】（1）中钠、氧元素化合价分别为+1、-2，根据化合价代数和为零，可知Fe的化合价为+6；
（2）能和酸反应生成盐和水的氧化物属于碱性氧化物；与盐酸反应生成了盐和水，故其为碱性氧化物；
（3）氢氧化亚铁和空气中氧气、水生成红褐色氢氧化铁，反应为；
（4）已知在强碱溶液中稳定存在，PH越小稳定性越差；则制备时需要在碱性环境中进行；也可以作为净水剂，能与水反应生成具有吸附性的胶体，反应中铁化合价由+6变为+3，则反应中氧元素化合价升高得到氧气，根据电子守恒、质量守恒可知，离子方程式：；铁离子能和KSCN溶液变红色，故其中检验溶液中的试剂是KSCN溶液；
（5）设FeO、的物质的量之比为a:b，则，故a:b=2:1。
18．(1)2Al+2OH-+2H2O=2+3H2↑
(2)97.4%
【详解】（1）铝合金样品中的铝与足量氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2+3H2↑；
（2）铝和氢氧化钠溶液反应生成氢气的体积为44.8mL，其物质的量为0.002mol，则合金中铝的质量为，铝的质量分数为。
