第三章 铁 金属材料 单元训练题
一、单选题
1．下列各组反应，改变反应条件(温度、浓度、反应物用量等)，对反应产物无影响的是
A．和 B．和
C．溶液和盐酸 D．溶液和
2．NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是
A．Fe在1mol Cl2中完全反应，转移电子数3NA
B．常温常压下，22 g CO2 含有分子数为0.5NA
C．标况下，11.2 L H2O含有氢原子数为NA
D．1 L 0.1 mol·L-1Na2SO4溶液中含有的氧原子数为0.4 NA
3．以甲烷为燃料、含铜氧化物为载体的化学链燃烧过程如图所示，下列说法不正确的是
A．该流程中无需补充CuO
B．空气反应器中的反应为
C．理论上燃料反应器中每产生22.0g，空气反应器中要消耗标况下11.2L
D．该流程比传统燃烧更有利于捕集
4．下列各组物质中，满足表中图示物质在一定条件下能一步转化的组合有
序号 X Y Z W
① Cu CuO
② Na NaOH NaCl
③ Al
④ Fe
A．②③ B．②④ C．①③ D．①④
5．次氯酸钠具有强氧化性，强碱性溶液中可将Fe3+氧化为一种常见的高效水处理剂，离子方程式为2Fe(OH)3+3ClO +4OH =2FeO+3Cl +5H2O。下列说法中错误的是
A．还原性：Fe(OH)3>Cl
B．由反应可知每2molFe(OH)3完全反应时，反应中转移6mol电子
C．Na2FeO4能杀菌消毒，是由于它有强氧化性
D．反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2：3
6．下列反应的离子方程式正确的是
A．向中投入固体：
B．小苏打溶液与少量的溶液混合：
C．向含有的溶液中通入一定量氯气发生反应，当转移电子数为时：
D．向一元弱酸的溶液中加入足量的溶液：
7．把aL含硫酸铵和硝酸铵的混合液分成2等份，一份需用bmol烧碱刚好把铵全部反应，另一份与氯化钡溶液完全反应时，消耗2cmol氯化钡。由此可知原溶液中NO离子的物质的量浓度为(注：SO+Ba2+=BaSO4↓、NH+ OH-=NH3·H2O)
A． mol/L B． mol/L
C． mol/L D． mol/L
8．下列离子方程式书写正确的是
A．与NaOH溶液反应：
B．向稀盐酸中加入适量铁粉：
C．将氯气通入水中：
D．溶液和过量NaOH溶液混合：
9．在给定的条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是
A．NaCl(aq)Cl2(g)FeCl2(s)
B．1mol L-1HCl(aq)Cl2Ca(ClO)2
C．AlAl2O3Al(OH)3
D．Cl2HClOHCl
10．探究铁及其化合物的性质，下列方案设计、现象和结论都正确的是
实验方案 现象 结论
A 往FeCl2溶液中加入Cu片 溶液逐渐变蓝 Fe2+的氧化能力比Cu2+强
B 往FeCl3溶液中滴加KSCN溶液，再加入少量KCl固体 溶液先变成红色，后红色变浅 KCl稀释了溶液，红色变浅
C 用盐酸浸泡带有铁锈的铁钉，滴加K3[Fe(CN)6]溶液 有特征蓝色沉淀 铁锈的主要成分为FeO
D 向沸水中逐滴加5~6滴饱和FeCl3溶液，持续煮沸 液体先变成红褐色，然后析出红褐色沉淀 Fe3+先水解得Fe(OH)3胶体，再聚集成Fe(OH)3沉淀
A．A B．B C．C D．D
11．以铝土矿(主要成分为，含和等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下：
注：在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。
下列说法错误的是
A．“碱溶”时的反应为
B．加入溶液作用是将转化成沉淀
C．“电解Ⅰ”是电解熔融，电解过程可加入冰晶石降低熔点
D．“电解Ⅱ”是电解溶液，阴极得到溶液和
二、非选择题
12．用科学的方法研究得到物质的组成才能合理地应用物质。有3.92 g铁的氧化物，用足量的CO在高温下将其还原，把生成的全部CO2通入足量的澄清石灰水中得到7.0 g固体沉淀物，这种铁的氧化物为 。
13．某同学为了检验家中的两种补铁药(成分均为FeSO4)是否变质，查阅了有关资料，得知SCN－、Fe2＋能被酸性KMnO4溶液氧化而使酸性KMnO4溶液褪色，并结合已学的知识设计了如下实验：
①将药片除去糖衣研细后溶解、过滤。
②取滤液分别加入两支试管中，在一支试管中加入酸性KMnO4溶液，在另一支试管中加入KSCN溶液。
请回答下列问题：
(1)若滴入酸性KMnO4溶液后褪色，滴入KSCN溶液后不变红，结论是 。
(2)若滴入酸性KMnO4溶液后不褪色，滴入KSCN溶液变红，结论是 。
(3)若滴入酸性KMnO4溶液后褪色，滴入KSCN溶液变红，结论是 。
(4) (填“能”或“不能”)将酸性KMnO4溶液和KSCN溶液滴入同一支试管中进行验证，原因是 。
14．回答下列问题：
(1)铜与过量H2O2反应的探究如下：
实验②中Cu溶解的离子方程式为 ；产生的气体为 。比较实验①和②，从氧化还原角度说明H+的作用是 。
(2)雷尼Ni的制备
操作(a)中，反应的离子方程式是 。
15．在一定量的稀HNO3中慢慢加入铁粉，得到的Fe2+的物质的量(纵坐标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的关系如图所示。请将正确答案的序号填在相应的横线上并且回答相应问题：①Fe3+；②Fe2+；③Fe、Fe2+；④Fe2+、Fe3+。
(1)AB段铁元素以 形式存在。
(2)BC段铁元素以 形式存在。
(3)CD段铁元素以 形式存在，将该段溶液中的离子按照浓度由大到小的顺序排列 。
(4)若将14g铁粉溶于1L稀硝酸中恰好完全反应，放出NO气体后称量所得溶液，发现比原溶液质量增加8g，则原溶液中硝酸的物质的量浓度是 。
16．化学是一门以实验为基础的科学。请根据题意填空：
(1)受热易分解产生气体的是 (填“”或“”)；
(2)一种红棕色粉末，常用于红色油漆和涂料的是 (填“FeO”或“”)；
(3)能溶于酸或强碱溶液生成盐和水，则是一种 (填“酸性”“碱性”或“两性”)氧化物。
17．铁及其化合物在日常生产生活中有着广泛应用。
I．在常温下，Fe与水并不起反应，但在高温下，Fe与水蒸气可发生反应。现设计如下装置完成高温下“Fe与水蒸气反应”的实验，并检验其产物(已知：Fe3O4中Fe的化合价为+2价、+3价)。
(1)装置B中发生反应的化学方程式为 。
(2)装置C中导管“短进长出”的原因 。
(3)取反应后得到的黑色粉末放入一试管中，加入稀硫酸将固体溶解，再滴加几滴KSCN溶液，振荡，溶液没有出现红色，原因是 (用离子方程式表示)。
Ⅱ.某学生设计了如图装置制备白色Fe(OH)2固体。
(4)配置NaOH溶液和稀硫酸时，需将所用蒸馏水加热煮沸后，冷却至室温再用于配置，加热煮沸的目的是 。
(5)开始实验时，先打开止水夹，待装置中空气已排尽，再关闭止水夹。
①关闭止水夹前，请设计实验证明装置中空气已排尽： 。
②装置Ⅱ中发生反应的主要化学方程式为 。
③若未排净装置中的空气，则装置Ⅱ中观察到的实验现象为 。
18．2020年突如其来的“新冠肺炎”使人们认识到日常杀菌消毒的重要性。氯气是制备消毒剂的重要原料。实验室常用二氧化锰和浓盐酸加热反应制备氯气。
(1)常温下，氯气与烧碱溶液反应制“84”消毒液(有效成分NaClO)的离子方程式为 。
(2)改用KMnO4与浓盐酸反应也可制取氯气，其反应的化学方程式为 。
(3)室温下，将多余的Cl2用100mL1.6mol L-1的NaOH溶液吸收，恰好完全反应后溶液中ClO-和的物质的量浓度之比为5:1。
①反应中生成NaClO的物质的量为 。
②被氧化的氯气与被还原的氯气的物质的量之比为 。
(4)实验室还可以利用如下反应制取氯气：KClO3+6HCl(浓)=KCl+3Cl2↑+3H2O。若制取标准状况下6.72L氯气，反应过程中转移电子的物质的量为 mol。
(5)常温下，氯气与烧碱溶液反应得“84”消毒液，在此次抗击新冠病毒中发挥了重要作用，浸泡衣物时加入“84”消毒液在空气中放置一段时间漂白效果更好，原因用化学方程式表示为 。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】A．和反应只生成氯化铁，A正确；
B．和常温反应生成，加热时生成，B错误；
C．溶液和少量或足量盐酸反应的化学方程式分别是：（少量），（足量），C错误；
D．溶液中通入少量得到，继续通入得到，D错误；
故选A。
2．B
【详解】A．Fe在1mol Cl2中完全反应，如果Cl2消耗完，转移电子数为2NA，题中只说Fe完全反应，不知道Fe具体的物质的量，所以转移电子数无法计算，故A错误；
B．22 g CO2 的物质的量为0.5mol，分子数为0.5NA，故B正确；
C．标况下H2O不是气体，11.2 L H2O的物质的量不是0.5mol，含有氢原子数不为NA，故C错误；
D．1 L 0.1 mol·L-1Na2SO4溶液中硫酸根含有的氧原子数为0.4 NA，溶液中的水也含有氧原子，所以溶液中含有的氧原子数不为0.4 NA，故D错误；
故答案为：B。
3．C
【分析】空气反应器中的反应为氧化亚铜和氧气加热生成氧化铜，甲烷和氧气在点燃的条件下生成水和二氧化碳；
【详解】A．由物质的变化和应用可知，氧化铜可循环应用，不需要添加，故A正确；
B．空气反应器中的反应为氧化亚铜和氧气加热生成氧化铜，化学方程式为：，故B正确；
C．CH4+8CuO4Cu2O+2H2O+CO2 4Cu2O+2O28CuO，由化学方程式可知，，，解得x=22.4L，故C错误；
D．与传统燃烧相比，该流程有利于捕集CO2，减缓温室效应，故D正确；
故选：C。
4．C
【详解】①Cu与浓硫酸反应生成硫酸铜，硫酸铜与氢氧化钠反应生成氢氧化铜，氢氧化铜加热分解生成氧化铜，氧化铜被还原生成Cu，故正确；
②钠与水反应生成氢氧化钠，氢氧化钠与稀盐酸反应生成氯化钠，氯化钠不能生成氧化钠，故错误；
③AlAlCl3Al(OH)3Al2O3Al，故正确；
④Fe与Cl2反应可生成，与Fe反应可得到，与氢氧化钠生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁得不到Fe，故错误；
由以上可知①③正确，故选C。
5．D
【详解】A．该反应中Fe(OH)3失电子为还原剂，ClO-得电子生成的Cl-为还原产物，则还原性Fe(OH)3>Cl-，A正确；
B．该反应中1个Fe(OH)3失去3个电子转化为高铁酸根离子，则2mol氢氧化铁完全反应转移6mol电子，B正确；
C．高铁酸钠具有强氧化性，能杀菌消毒，C正确；
D．该反应中氧化剂为ClO-，还原剂为Fe(OH)3，氧化剂与还原剂的物质的量之比为3：2，D错误；
故答案选D。
6．D
【详解】A．向中投入固体，失电子的是过氧化钠中的氧原子，所以在氢氧根中，故A错误；
B．是少量的，应该按照的量配平，，故B错误；
C．向含有的溶液中通入一定量氯气发生反应，当转移电子数为即1mol时，只有Fe2+被氧化，故，故C错误；
D．向一元弱酸的溶液中加入足量的溶液，不能拆，1mol只能中和1mol：，故D正确；
故答案为D。
7．A
【详解】设每份中NH的物质的量为x，SO的物质的量为y，根据NH+ OH-=NH3·H2O，可知x=b，原溶液中NH的物质的量为2bmol；根据，可知y=2c。原溶液中NH的物质的量为4cmol；由溶液整体不显电性(电荷守恒)可知：n(NH)×1=n(SO)×2+n(NO)×1，解得n(NO)=，所以原溶液中NO的物质的量浓度为mol/L。
故选A。
8．A
【详解】A．醋酸与NaOH反应生成醋酸钠和水，离子方程式正确，A正确；
B．稀盐酸与铁反应生成亚铁离子，离子方程式为Fe+2H+=Fe2++H2↑，B错误；
C．氯气与水反应生成HCl和HClO，离子方程式为H2O+Cl2H++Cl-+HClO，C错误；
D．碳酸氢钙与过量的NaOH反应生成碳酸钙沉淀、碳酸根离子和水，离子方程式为Ca2++2+2OH-=CaCO3↓+2H2O+，D错误；
故答案选A。
9．D
【详解】A．氯气与铁反应生成氯化铁，故A错误；
B．1mol L-1HCl是稀盐酸，浓盐酸与二氧化锰在加热条件下反应生成氯气，故B错误；
C．氧化铝与NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4]，不能得到Al(OH)3沉淀，故C错误；
D．氯气和水反应生成次氯酸和HCl，次氯酸不稳定，光照下分解生成HCl和氧气，故D正确；
故选D。
10．D
【详解】A．往FeCl2溶液中加入Cu片，铜活泼性小于铁，二者不能发生反应，故A错误；
B．往FeCl3溶液中滴加KSCN溶液，再加入少量KCl固体，溶液先变成红色，后不会变浅，KCl电离出的氯离子和钾离子不参与反应，KCl固体也不会稀释溶液，故B错误；
C．铁锈的成分为Fe2O3，用盐酸浸泡带有铁锈的铁钉生成Fe3+离子，再与铁反应生成Fe2+离子，滴加K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色沉淀，故C错误；
D．向沸水中逐滴加5~6滴饱和FeCl3溶液，持续煮沸，液体先变成红褐色，形成胶体，然后析出红褐色沉淀，胶体发生聚沉，故D正确；
答案选D。
11．D
【分析】铝土矿主要成分为，含和等杂质，用氢氧化钠溶液溶解，在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀，过滤除去、，滤液为偏铝酸钠溶液，加入碳酸氢钠溶液生成氢氧化铝沉淀和碳酸钠，灼烧氢氧化铝生成氧化铝，电解熔融氧化铝生成金属铝。
【详解】A．“碱溶”时氧化铝和氢氧化钠反应生成四羟基合铝酸钠，反应的离子方程式为，故A正确；
B．加入溶液，和四羟基合铝酸钠反应生成碳酸钠和氢氧化铝沉淀，将转化成沉淀，故B正确；
C．电解熔融氧化铝生成金属铝，“电解Ⅰ”是电解熔融，电解过程可加入冰晶石降低熔点，故C正确；
D．“电解Ⅱ”是电解溶液，阴极得到NaOH溶液和，阳极得到和O2，故D错误；
选D。
12．Fe5O7
【详解】由CO～CO2～CaCO3可知，铁的氧化物中的n(O)＝n(CaCO3)＝＝0.07 mol，n(Fe)＝＝0.05 mol，n(Fe)∶n(O)＝0.05 mol∶0.07 mol＝5∶7，则铁的氧化物为Fe5O7。
13．(1)补铁药没有变质
(2)补铁药完全变质
(3)补铁药部分变质
(4) 不能 酸性KMnO4溶液呈紫红色，影响Fe3＋的检验；KSCN具有还原性，影响Fe2＋的检验
【详解】（1）若滴入酸性KMnO4溶液后褪色，说明含有Fe2＋，滴入KSCN溶液后不变红，说明不含Fe3＋，则结论是补铁药没有变质；
（2）若滴入酸性KMnO4溶液后不褪色，说明不含Fe2＋，滴入KSCN溶液变红，说明含有Fe3＋，结论是补铁药完全变质；
（3）若滴入酸性KMnO4溶液后褪色，说明含有Fe2＋，滴入KSCN溶液变红，说明也含有Fe3＋，结论是补铁药部分变质；
（4）酸性KMnO4溶液呈紫红色，若含有Fe3＋，滴入KSCN溶液也会变红，两种红色形成干扰，会影响Fe3＋的检验；由题中信息知，SCN－、Fe2＋均能被酸性KMnO4溶液氧化而使酸性KMnO4溶液褪色，那么KSCN溶液会影响Fe2＋的检验，故不能将酸性KMnO4溶液和KSCN溶液滴入同一支试管中进行验证。
14．(1) Cu+H2O2+2H+=Cu2++2H2O O2 既不是氧化剂，又不是还原剂
(2)2Al+2OH-+2H2O=2AlO+3H2↑
【详解】（1）根据实验现象，铜片溶解，溶液变蓝，可知在酸性条件下铜和过氧化氢发生反应，生成硫酸铜，离子方程式为：Cu+H2O2+2H+=Cu2++2H2O；硫酸铜可以催化过氧化氢分解生成氧气，则产生的气体为O2；在铜和过氧化氢的反应过程中，氢元素的化合价没有发生变化，故从氧化还原角度说明H+的作用是：既不是氧化剂，又不是还原剂。
（2）操作(a)中，铝可以和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气，离子方程式为：2Al+2OH-+2H2O=2+3H2↑。
15．(1)①
(2)④
(3) ③ c(NO)>c(Fe2+)>c(H+)>c(OH-)
(4)0.8mol/L
【分析】硝酸具有强氧化性，能够被铁氧化成Fe3+，反应的离子方程式为：Fe+4H++ NO=Fe3++NO↑+2H2O。所以向稀HNO3中加入铁粉，开始时稀HNO3过量应生成Fe3+(AB段)，随加入铁粉量的增加，HNO3反应完全后，开始发生反应2Fe3++Fe=3Fe2+，Fe3+部分被还原成Fe2+(BC段)，最后全部转化为Fe2+(CD段)。
【详解】（1）结合上述分析可知，AB段铁元素以Fe3+
答案为：①。
（2）结合以上分析可知，BC段铁元素以Fe2+、Fe3+
答案为：④。
（3）CD段得到的溶液是Fe(NO3)2溶液，因为c(NO)是c(Fe2+)的两倍，所以c(NO)>c(Fe2+)，因为Fe2+在溶液中存在微弱的水解：Fe2++2H2OFe(OH)2+2H+，所以c(H+)>c(OH-)，即c(NO)>c(Fe2+)>c(H+)>c(OH-)。
答案为：③；c(NO)>c(Fe2+)>c(H+)>c(OH-)。
（4）根据质量守恒定律：m(Fe)+m(HNO3)=m(溶液)+m(NO)，则溶液增重：△m(溶液)=m(溶液)-m(HNO3)=m(Fe)-m(NO)=8g，即14g-m(NO)=8g，解得m(NO)=6g，n(NO)==0.2mol。铁粉和稀硝酸可能发生如下两个反应：Fe+4HNO3(稀)=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O，3Fe+8HNO3(稀)=3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O，无论发生哪一个反应恒有如下关系：n(HNO3)∶n(NO)=4∶1，则n(HNO3)=4n(NO)=4×0.2mol=0.8mol，c(HNO3)==0.8mol/L。
答案为：0.8mol/L。
16．(1)NaHCO3
(2)Fe2O3
(3)两性
【详解】（1）NaHCO3 受热分解生成Na2CO3、CO2和H2O。
（2）Fe2O3常用于红色油漆和涂料。
（3）Al2O3 能溶于酸或强碱溶液生成盐和水，则Al2O3是一种两性氧化物。
17．(1)
(2)氢气密度小于空气，短进长出有利于排尽装置内空气
(3)
(4)除去蒸馏水中溶解的O2
(5) 在装置Ⅱ的支管口处点燃排出的气体，观察到淡蓝色火焰，证明装置中空气已排尽 生成的白色絮状沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色
【详解】（1）还原铁粉与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，反应过程中铁元素化合价降低，氢元素化合价升高，其化学反应方程式为3Fe+4H2O(g) Fe3O4+H2；
（2）氢气的密度比空气小，选择短管进气可将C管中的空气从长管中排除，最后C管中可收集到纯净的氢气，收集到纯净的氢气在点燃E处的酒精灯，可做CuO的还原实验了，所以短管进长管出可排除装置内的空气；
（3）滴加几滴KSCN溶液，振荡，溶液没有出现红色的原因是形成的Fe3+和过量的铁粉反应生成二价铁，其反应的离子方程式为2Fe3++Fe=3Fe2+；
（4）Fe(OH)2容易被氧化，制备Fe(OH)2时要小心水溶液中溶解的O2的影响，所以配置NaOH溶液时，通常用加热煮沸的方法除去蒸馏水中溶解的O2；
（5）①因为O2对制取Fe(OH)2沉淀影响很大，所以要排除O2的干扰，为了验证O2已经排除，可在装置Ⅱ的支管口处点燃排出的气体，观察到淡蓝色火焰，证明装置中空气已排尽；②装入试剂后开始实验时，止水夹处于打开状态，稀硫酸和铁粉反应生成氢气和硫酸亚铁，产生的氢气能驱赶装置内的空气，关闭止水夹，能把FeSO4压入Ⅱ中，同时防止空气进入装置Ⅱ，产生白色的絮状Fe(OH)2沉淀，其化学反应方程式为FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2+Na2SO4；③若未排净装置中的空气，则Ⅱ中氢氧化亚铁被氧气氧化为氢氧化铁，则白色沉淀变为灰绿色，最终变为红褐色。
18．(1)Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O
(2)2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
(3) 0.05mol 3 : 5
(4)0.5
(5)NaClO+CO2+H2O=NaHCO3+HClO
【详解】（1）常温下，氯气与烧碱溶液反应，生成NaCl、NaClO和水，离子方程式为Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O。
（2）用KMnO4与浓盐酸反应也可制取氯气，同时生成KCl、MnCl2等，其反应的化学方程式为2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。
（3）室温下，将多余的Cl2用100mL1.6mol L-1的NaOH溶液吸收，恰好完全反应后溶液中ClO-和的物质的量浓度之比为5:1，此时发生反应的化学方程式为8Cl2+16NaOH=10NaCl+5NaClO+NaClO3+8H2O。
①n(NaOH)=0.1L×1.6mol L-1=0.16mol，由反应方程式可建立如下关系式：16NaOH——5NaClO，则反应中生成NaClO的物质的量为0.05mol。
②从化学方程式中可以看出，被氧化的氯气(生成NaClO、NaClO3)与被还原(生成NaCl)的氯气的物质的量之比为6 : 10=3 : 5。
（4）实验室还可以利用如下反应制取氯气：KClO3+6HCl(浓)=KCl+3Cl2↑+3H2O。n(Cl2)==0.3mol，由反应方程式可得出关系式：3Cl2——5e-，反应过程中转移电子的物质的量为=0.5mol。
（5）“84”消毒液在空气中放置一段时间，NaClO与空气中的二氧化碳反应，生成HClO和NaHCO3，漂白效果更好，原因用化学方程式表示为NaClO+CO2+H2O=NaHCO3+HClO
