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人教版2024高中化学必修一第三章铁金属材料(十六)

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单选题
1、向100mL稀H2SO4与稀HNO3的混合溶液中加入1 .92g铜粉，加热使其充分反应。又知稀HNO3和稀H2SO4的物质的量浓度分别为0 .1mol/L和0 .4mol/L。下列说法正确的是(忽略反应前后溶液的体积变化)
A．所得溶液中c(H+)=0 .5mol/L
B．所得溶液中c(Cu2+)=0 .225mol/L
C．反应中转移0 .06mol的电子
D．所得气体在标准状况下的体积为0 .448L
答案：A
分析：n(Cu)=1 .92g÷64g/mol=0 .03mol，n(H+)=0 .4mol/L×0 .1L×2+0 .1mol/L×0 .1L=0 .09mol，n(NO3-)=0 .1mol/L×0 .1L=0 .01mol，由反应3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O可得，显然硝酸根离子的物质的量不足，由硝酸根离子的物质的量及离子方程式可知0 .01mol硝酸根离子发生了反应，据此解答。
A．由分析可知，0 .01mol硝酸根离子发生反应时消耗H+的物质的量为0 .04mol，所得溶液中剩余c(H+)=0 .09-0 .040 .1mol⋅L-1=0 .5mol⋅L-1，故A正确；
B．由分析可知，0 .01mol硝酸根离子发生反应时消耗Cu的物质的量为0 .015mol，所得溶液中c(Cu2+)=0 .0150 .1mol⋅L-1=0 .15mol⋅L-1，故B错误；
C．由反应离子方程式可知，0 .01mol硝酸根离子发生反应，转移0 .03mol的电子，故C错误；
D．由分析可知，0 .01mol硝酸根离子发生反应生成气体0 .01mol，在标准状况下的体积为0 .224L，故D错误；
故答案选A。
2、关于Fe(OH)2的实验室制备，下列说法不正确的是

A．常用煮沸的方法除去NaOH溶液中的O2
B．将苯换成四氯化碳同样可以达到隔绝空气的作用
C．氢氧化钠与硫酸亚铁反应的离子方程式为：Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓
D．若生成的沉淀暴露于空气中，白色→灰绿→红褐色
答案：B
A．煮沸除去氧气，防止氧气氧化氢氧化亚铁，故A正确；
B．四氯化碳的密度大于水，不能达到隔绝空气的作用，故B错误；
C．氢氧化钠与硫酸亚铁反应生成氢氧化亚铁沉淀和硫酸钠，故离子方程式为Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓，故C正确；
D．白色的氢氧化亚铁在空气中易被氧化为氢氧化铁红褐色沉淀，故现象为白色→灰绿→红褐色，故D正确；
故选B。
3、实验室用MnO2和足量的浓盐酸反应制取氯气时，当有2mole－转移时，生成的氯气在标准状况下的体积为
A．22 .4LB．11 .2LC．33 .6LD．89 .6L
答案：A
MnO2和足量的浓盐酸反应制取氯气的反应为：MnO2+4HCl(浓)=ΔMnCl2+Cl2↑+2H2O，Cl2∼2e-，当有2mole－转移时，生成1molCl2，则在标准状况下的体积为 22 .4L，A正确；
答案选A。
4、下列说法正确的是
A．用来制造储存氢气所用钢瓶的合金是储氢合金
B．不锈钢是最常见的新型合金
C．新型合金主要应用于航天航空﹑生物工程等领域
D．碳纤维复合材料属于新型合金材料
答案：C
A．储氢合金是指一类能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料，故A错误；
B．不锈钢属于铁合金，故B错误；
C．新型合金有质量轻、耐腐蚀、强度高等优点，是用于航空和舰艇的理想材料主要应用于航天航空﹑生物工程等领域，故C正确；
D．合金是由两种或两种以上的金属与金属或非金属经一定方法所合成的具有金属特性的混合物，碳是非金属元素，碳纤维主要由碳元素组成，不属于合金，故D错误；
答案选C。
5、部分含铁物质的分类与相应化合价的关系如图所示。

下列说法错误的是
A．a可与e反应生成bB．c在空气中可转化为d
C．可用KSCN溶液鉴别b、eD．可存在a→e→d→c→b→a的循环转化关系
答案：D
分析：图示为铁0 .+2 .+3三种价态的价类二维图，其中单质a为Fe，+2价的盐b为亚铁盐，碱c为氢氧化亚铁，+3价的盐e为铁盐，碱d为氢氧化铁，结合物质的性质分析解答。
A．铁单质可以和三价铁盐发生归中反应，生成亚铁盐，离子方程式为Fe+2Fe3+═3Fe2+，故A正确；
B．氢氧化亚铁具有较强的还原性，能够被氧化，因此氢氧化亚铁可以被氧化生成氢氧化铁，故B正确；
C．亚铁离子与KSCN溶液无明显现象，铁离子与KSCN溶液显红色，可用KSCN溶液鉴别b、e，故C正确；
D．氢氧化铁不能直接转化为氢氧化亚铁，即d→c不能直接转化，故D错误；
故选D。
6、下列实验能达到实验目的且符合操作要求的是

A．Ⅰ可用于制备并检验氢气的可燃性
B．Ⅱ可用于除去CO2中的HCl
C．用Ⅲ来配制一定物质的量浓度的NaOH溶液
D．用Ⅳ中操作制备氢氧化亚铁并观察其颜色
答案：B
A．氢气不纯加热易发生保证，应验纯后再点燃，A不符合操作要求；
B．HCl与碳酸氢钠溶液反应生成二氧化碳，图中洗气装置可分离，B能达到实验目的；
C．不能在容量瓶中溶解固体，应在烧杯中溶解冷却后转移到容量瓶中定容，C不符合实验操作要求；
D．生成氢氧化亚铁容易被氧化，应隔绝空气，D不能达到实验目的；
故答案选：B。
7、下列物质中，所含分子数最多的
A．0 .8molHeB．标准状况下4 .48LSO2
C．NA个CH4(NA为阿伏加德罗常数)D．16gO2(O2的摩尔质量是32g•mol-1)
答案：C
分析：利用n=NNA，分子数与物质的量成正比例，据此分析；
A．He的物质的量为0 .8mol；
B．标准状况下，4 .48LSO2的物质的量为4 .48L22 .4L/mol=0 .2mol；
C．NA个CH4的物质的量为1mol；
D．16gO2的物质的量为16g32g/mol=0 .5mol；
综上所述，所含分子数最多的是NA个CH4，选项C符合题意；
答案为C。
8、下列关于铁及其化合物的说法正确的是
A．实验室保存FeCl2溶液时常加入铁粉
B．常温下浓硝酸与铁不反应，故常温下可用铁质容器贮运浓硝酸
C．过量的铁与氯气反应生成氯化亚铁
D．向过量的铁与稀硝酸充分反应后的溶液中滴加KSCN溶液，溶液变红
答案：A
A．亚铁离子不稳定，易被氧化生成铁离子，铁能够还原铁离子为亚铁离子，所以保存FeCl2溶液时常加入铁粉，A正确；
B．常温下铁遇浓硝酸发生钝化，钝化是化学变化，B错误；
C．不管铁与氯气的相对量如何，铁与氯气反应只能生成氯化铁，C错误；
D．过量的铁与稀硝酸充分反应后生成硝酸亚铁，滴加KSCN溶液，溶液不变红，D错误；
故选A。
多选题
9、将等物质的量的铁和铜的混合物24g与600mL稀硝酸恰好完全反应，生成NO6 .72L(标准状况)，向反应后的溶液中加入1mol·L-1NaOH溶液使金属离子恰好沉淀，过滤。下列有关说法错误的是
A．混合物溶解后的溶液中cFe3+:cFe2+=1:1
B．稀硝酸的物质的量浓度是2mol·L-1
C．需加入NaOH溶液1000mL
D．最后所得沉淀在空气中充分加热可得固体64g
答案：CD
A．等物质的量的铁和铜混合，平均摩尔质量为56+64g/mol2=60g/mol，铁和铜的混合物24g，物质的量之和为24g60g/mol=0 .4mol，即其中含有0 .2mol铁和0 .2mol铜，6 .72L(标准状况)NO的物质的量为6 .72L22 .4L/mol=0 .3mol，所以0 .4mol的铁和铜的混合物共转移0 .3mol×3=0 .9mol电子，即需氢氧化钠0 .9mol。如果铁全部变成三价铁，共转移0 .2×3+0 .2×2=1mol电子，所以有一部分铁转化为亚铁离子，设亚铁离子的物质的量为xmol，则铁离子为0 .2-xmol，根据转移的电子数目相等，可知2xmol+3×0 .2-xmol=0 .9mol-0 .4mol，所以x=0 .1mol，所以混合物溶解后的溶液cFe3+:cFe2+=1:1，A正确；
B．反应后生成硝酸亚铁、硝酸铁和硝酸铜以及NO气体，根据氮原子守恒，硝酸的物质的量浓度是0 .2×2+0 .1×2+0 .1×3+0 .3mol0 .6L=2mol⋅L-1，B正确；
C．需加入NaOH溶液的体积为0 .9mol1mol⋅L-1=0 .9L=900mL，C错误；
D．最后所得沉淀在空气中充分加热可得氧化铁和氧化铜的固体混合物，质量为0 .1mol×160g/mol+0 .2mol×80g/mol=32g，D错误；
故选CD。
10、化学是一门以实验为基础的学科，某同学为探究FeCl3溶液的性质进行如下实验，操作如图所示，根据实验现象下列分析正确的是

A．①～④的变化中，有2处涉及氧化还原反应
B．③中反应的离子方程式：2Fe3++3CO32-+3H2O=2Fe(OH)3(胶体)+3CO2↑
C．若将FeCl3溶液滴加到Na2S溶液中，产生的现象与图中①、②现象相同
D．若用Na2SO3代替Na2S进行实验溶液也能变成淡绿色
答案：BD
分析：①中发生反应：2Fe3++3S2-=2Fe2++3S↓，②中发生反应Fe2++S2-=FeS↓，③中发生反应为2Fe3++3CO32-+3H2O=2Fe(OH)3(胶体)+3CO2↑，④中继续发生反应2Fe3++3CO32-+3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2↑。
A．由分析可知，①～④的变化中，只有反应①为氧化还原反应，所以有1处涉及氧化还原反应，A不正确；
B．由分析可知，③中由于加入的Na2CO3不足量，只生成Fe(OH)3胶体，反应的离子方程式：2Fe3++3CO32-+3H2O=2Fe(OH)3(胶体)+3CO2↑，B正确；
C．若将FeCl3溶液滴加到Na2S溶液中，则直接发生反应2Fe3++3S2-=2FeS↓+S↓，产生的现象与图中①、②现象不同，C不正确；
D．若用Na2SO3代替Na2S进行实验，则发生反应2Fe3++SO32-+H2O=2Fe2++SO42-+2H+，所以溶液也能变成淡绿色，D正确；
故选BD。
11、FeCO3与砂糖混用可以作补血剂，实验室里制备FeCO3的流程如图所示，下列说法错误的是

A．可利用K3FeCN6溶液检验FeSO4溶液是否变质
B．沉淀过程中有CO2气体放出
C．“过滤”操作使用的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒
D．产品FeCO3在空气中高温分解可得到纯净的FeO
答案：AD
A．FeSO4溶液中加碳酸氢铵生成FeCO3，过滤、洗涤，即可得到FeCO3固体，Fe2+变质会生成Fe3+，则只需检验溶液中是否含有Fe3+，可利用KSCN和Fe3+反应溶液显红色进行检验，也可以用K3FeCN6溶液和Fe2+反应溶液生成蓝色沉淀进行检验，故A错误；
B．FeSO4与碳酸氢铵发生的反应为Fe2++ 2HCO3-=FeCO3↓+H2O+CO2↑，则沉淀过程中有CO2气体放出，故B正确；
C．过滤操作中需要用到漏斗，用玻璃棒引流，烧杯盛放溶液，所以过滤操作的常用玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒，故C正确；
D．二价铁在空气中加热易被氧化，故FeCO3在空气中分解一般不会生成FeO，故D错误；
答案选AD。
12、将金属铁、铜投入FeCl3溶液中充分反应，下列对反应情况设想的评价正确的是
选项
反应情况设想
评价
A
当铁、铜均不剩余时，溶液中一定有Fe2+、Cu2+，可能有Fe3+
正确，Fe3+和铁、铜均可反应，可能会有剩余
B
当铜剩余，铁不剩余时，溶液中一定只有Fe2+，无Cu2+
正确，铜剩余，故无Cu2+
C
当铁、铜均剩余时，溶液中一定有Fe2+、Cu2+，无Fe3+
正确，铁和铜都与Fe3+反应，故无Fe3+
D
当铁剩余，铜不剩余时，溶液中一定有Fe2+、Cu2+
不正确，不可能出现铁剩余而铜不剩余的情况，因为铁的还原性比铜的强，铁先与Fe3+反应
A．AB．BC．CD．D
答案：AD
A．FeCl3溶液可能足量，则铁、铜均不剩余时，溶液中一定有Fe2+、Cu2+，可能有Fe3+，故A正确；
B．铜剩余，铁不剩余时，Fe先与氯化铁反应，再发生Cu与氯化铁的反应，则溶液中可能含Cu2+，故B错误；
C．当铁、铜均剩余时，溶液中不含Cu2+，故C错误；
D．Fe比Cu活泼，Fe剩余时，Cu一定剩余，则不可能出现铁剩余而铜不剩余的情况，故D正确；
答案选AD。
填空题
13、铁是目前产量最大、使用最广泛的金属。
(1)铁元素26号元素，位于周期表第四周期第_______族，其原子最外电子层上只有2个电子，次外层上有_______个电子。
(2)写出下列反应的化学方程式或离子方程式。
①高温下，铁跟水蒸气反应的化学方程式是：_______。
②已知锰元素的常见化合价有+7 .+6 .+4 .+2等，则加热条件下，铁、锰合金粉未跟Cl2反应的化学方程为：_______、_______。
③已知FeSO4溶液跟H2O2反应有红褐色Fe(OH)3沉淀生成，且溶液呈棕黄色，则反应的离子方程式为：_______。
(3)Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，理论上完全反应消耗的nFe2O3:nFeS2=_______，
(4)石墨稀负载的纳米铁活性强，能迅速有效地吸附和还原污水中的NO3-，纳米铁还原废水中NO3-的可能反应机理如图表示。纳米铁还原NO3-生成N2或NH4+的过程可描述为：

①_______，
②吸附在纳米铁表面的NO3-得到的电子还原生成NO2-，
③_______。
答案：(1)     Ⅷ     14
(2)     3Fe+4H2O(g)高温Fe3O4+4H2     2Fe+3Cl2Δ2FeCl3     Mn+Cl2ΔMnCl2     6Fe2++3H2O2=2Fe(OH)3↓+4Fe3+
(3)16:1
(4)     纳米铁失去电子生成Fe2+     吸附在纳米铁表面NO2-进一步得电子还原生成N2或NH4+
（1）铁元素26号元素，位于周期表第四周期第VIII族，原子结构示意图为：，最外层2个电子，次外层上有14个电子；
（2）铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，化学方程式为：3Fe+4H2O(g)高温Fe3O4+4H2；铁、锰合金粉未跟Cl2反应的化学方程为：2Fe+3Cl2Δ2FeCl3、Mn+Cl2ΔMnCl2；FeSO4溶液跟H2O2反应有红褐色Fe(OH)3沉淀生成，且溶液呈棕黄色，说明生成了氢氧化铁沉淀和铁离子，反应的离子方程式为：6Fe2++3H2O2=2Fe(OH)3↓+4Fe3+；
（3）Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，16Fe2O3+1FeS2Δ11Fe3O4+2SO2↑化学方程式为：理论上完全反应消耗的nFe2O3:nFeS2=16：1；
（4）纳米铁还原NO3-生成N2或NH4+的过程为：纳米铁失去电子生成Fe2+，吸附在纳米铁表面的NO3-得到的电子还原生成NO2-，吸附在纳米铁表面NO2-进一步得电子还原生成N2或NH4+。
14、(1)制造运-20飞机使用了很多新技术和新型合金，这些新型合金的使用对飞机的性能起到了极为重要的作用。下列材料能用于运-20飞机中器件的制造且合理的有__。
A．利用生铁制造运-20飞机的发动机
B．用镁铝合金制造运-20飞机的座椅
C．用不锈钢制造运-20飞机的电器线路的导线
D．普通钢制造运-20飞机上灭火器的外壳
(2)一种新型镁铝合金的化学式为Mg17Al12，科学家发现该合金具有储氢性能，是—种潜在的贮氢材料。在氩气保护下，将一定比例的Mg、Al单质在一定温度下熔炼可获得该合金。已知该合金在一定条件下完全吸氢的反应的化学方程式为Mg17Al12+17H2=17MgH2+12Al↑，得到的混合物Y(MgH2+Al)在一定条件下能释放出氢气。
①熔炼制备镁铝合金（Mg17Al12）时通入氩气的目的是__。
②已知在5 .0mol•L-1的HCl溶液中，混合物Y能完全释放出H2。1molMg17Al12完全吸氢后得到的混合物Y与上述浓度的盐酸完全反应，消耗盐酸的体积为__L。
答案：     BD     防止Mg、Al被空气氧化     14
(1)A项，生铁含碳量高，质地脆且不能承受很高的温度，不能用于制造飞机发动机，错误。B项，镁铝合金具有质坚量轻、密度低、散热性较好、抗压性较强、易于加工等性能，能用于制造运-20飞机的座椅，正确。C项，不锈钢虽能导电，但其导电性不好，不宜用于制造运-20飞机电器线路的导线，错误。D项，普通钢制造的容器具有较好的承压能力、抗冲击能力，适合制造灭火器的外壳，正确。答案选BD；
(2)①由于Mg、Al都易被空气氧化，所以制备镁铝合金时通入氩气的目的是防止Mg、Al被空气氧化。
②1mol Mg17Al12完全吸氢后得到的混合物为17mol MgH2和12mol Al，与盐酸反应的化学方程式为MgH2+2HCl═MgCl2+2H2↑、2Al+6HCl═AlCl3+3H2↑，17mol MgH2消耗34mol HCl，12mol Al消耗36mol HCl，共消耗70mol HCl，则所消耗HCl溶液的体积为70mol5 .0mol⋅L-1=14L。
15、将铁屑溶于过量的稀硫酸中，再加入适量硝酸，反应完全后加入过量的氨水，有红褐色沉淀生成。过滤，灼烧沉淀物至质量不再发生变化，得到红棕色的残渣。上述沉淀是_________，残渣是_________。
答案：     Fe(OH)3     Fe2O3
将铁屑溶于过量的稀硫酸中，生成FeSO4， 再加入适量硝酸，FeSO4被氧化生成Fe2(SO4)3 ，反应完全后加入过量的氨水，有红褐色沉淀Fe(OH)3生成。过滤，灼烧Fe(OH)3沉淀受热分解，2Fe(OH)3ΔFe2O3+3H2O 得到红棕色的残渣Fe2O3。

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