2021年高中化学必修一第三章《铁金属材料》知识点(提高培优)(1)

一、选择题
1．铝具有较强的抗腐蚀性能，主要是因为 A ．与氧气在加热时才反应
B ．铝性质不活泼，不与任何物质反应
C ．铝表面能形成一层氧化膜，氧化膜对其起保护作用
D ．铝和酸不反应
2．某无色溶液中可能含有Na +、H +、Cu 2+、2-4SO 、OH -、-
3NO 六种离子中的几种。

现取该溶液进行实验，步骤和现象如下：
①向溶液中先滴加过量硫酸铁溶液，产生红褐色沉淀； ②继续滴加过量的氯化钡溶液，产生白色沉淀。

下列说法正确的是
A ．原溶液中一定存在的离子：Na +、2-
4SO 、OH - B ．原溶液中一定不存在的离子只有Cu 2+ C ．原溶液中可能存在的离子：2-4SO 、-
3NO D ．红褐色沉淀的化学式为Fe (OH )2
3．某合金与铁的物理性质的比较如下表所示：
A ．炉具
B ．门窗框
C ．导线
D ．飞机外壳
4．下列有关物质的性质与用途不具有对应关系的是 A ．Fe 3+能水解生成Fe(OH)3胶体，可用作净水剂
B ．CaO 2能缓慢与水反应产生O 2，可用作水产养殖中的供氧剂
C ．FeCl 3溶液具有氧化性，可用作铜制线路板的蚀刻剂
D ．铝具有良好导热性，可用铝罐贮运浓硝酸 5．下列离子方程式书写正确的是
A ．氯气溶于水生成具有漂白性的物质：Cl 2＋H 2O=HClO ＋Cl －＋H ＋
B ．向沸水中滴入饱和FeCl 3溶液，继续煮沸至溶液显红褐色：Fe 3＋＋3H 2O=Fe(OH)3↓＋3H
＋
C ．用KSCN 溶液检测FeCl 3溶液中的Fe 3＋：Fe 3＋＋3SCN －=Fe(SCN)3↓
D ．向FeCl 3溶液中滴加氨水出现红褐色沉淀：Fe 3＋＋3OH －=Fe(OH)3↓
6．溴化亚铁(FeBr 2)是一种常用的催化剂，易潮解变质，800℃以上可升华。

高温时溴化铁(FeBr 3)迅速分解成溴化亚铁。

某学习小组用如图所示装置制备溴化亚铁，若将浓磷酸换成浓硫酸，也能制得溴化氢气体，但反应过程中圆底烧瓶中的溶液变为橙黄色。

下列说法正
确的是
A ．碱石灰可以用无水氯化钙代替
B ．从装置末端排出的气体再无需处理
C ．若用浓硫酸代替浓磷酸，则会导致产品的纯度降低
D ．浓磷酸在与溴化钠反应中体现了难挥发性 7．由下列实验及现象不能推出相应结论的是
实验
结论
A
将 Fe(NO 3)2样品溶于稀 H 2SO 4，滴加 KSCN 溶液，观察到溶液变红
Fe(NO 3)2样品已氧化变质
B
将金属钠在燃烧匙中点燃，迅速伸入集满CO 2的集气瓶产生大量白烟，瓶内有黑色颗粒产生
CO 2具有氧化性 C
过氧化钠溶于水的溶液中加入少量的二氧化锰粉末，立即产生大量气泡。

过氧化钠与水反应有双氧水生成 D
向 NaBr 溶液中滴入少量氯水和苯，振荡、静置，溶液上层呈橙红色。

Br -还原性强于 Cl -
A ．A
B ．B
C ．C
D ．D
8．下列物质间的转化在给定条件下不能实现的是
A ．NaHCO 3(s)Δ−−→Na 2CO 3(s)饱和石灰水
−−−−−−→NaOH(aq) B ．KClO 3(s)浓盐酸−−−→ Cl 2石灰乳−−−−−→Ca(ClO)2
C ．Fe 3O 4(s)高温Al
Fe
2Cl (少量)
FeCl 2(s)
D ．Na
2
Δ
O Na 2O 2盐酸−−−−−→NaCl(aq)
9．下列除杂质选用的试剂和主要操作都正确的是（ ）
物质 杂质 试剂 主要操作 A 2SiO 3CaCO
盐酸 过滤 B
3NaHCO
23Na CO
盐酸
加热
C Fe Al
氢氧化钠 分液 D ()32Fe NO
()32Ba NO
硫酸
过滤
A ．A
B ．B
C ．C
D ．D
10．下列有关除杂方法正确的是 A ．用铜粉除去2CuCl 溶液中的3FeCl B ．用NaOH 溶液除去镁粉中的铝粉
C ．用饱和3NaHCO 溶液除去HCl 气体中的2CO
D ．用加热的方法除去23Na CO 固体中的3NaHCO
二、填空题
11．人体中含有铁元素，+2价的亚铁离子是血红蛋白(用于运输氧气)的重要组成成分。

（1）误服亚硝酸盐会使人中毒，是因为二价铁被__(填“氧化”或“还原”)成三价铁，此时服用维生素C 可缓解亚硝酸盐中毒，维生素C 在此过程中是作__(填“氧化剂”或“还原剂”)。

（2）现有一瓶久置的FeSO 4溶液，请设计实验检验其中是否含有Fe 3+：___。

Fe 2+在空气中易发生氧化还原反应而变质，可加入__(填化学式)来防止其变质，而又不会使溶液中有新的杂质。

（3）高铁酸钾(K 2FeO 4)是水处理过程中使用的一种新型消毒剂。

可在碱性条件下，用NaClO 氧化Fe(OH)3来制备，请配平反应方程式：__ClO -+___Fe(OH)3+___OH -=___FeO 24-
+__+__Cl -
向制得的Na 2FeO 4溶液中加入适量的饱和KCl 溶液会析出K 2FeO 4，写出该反应的化学方程式：__。

12．以菱铁矿(主要成分是碳酸亚铁，化学式： FeCO 3)为原料制取铁的流程如图：
(1)“氧化”和“沉淀”是将“浸取”过程中产生的 Fe 2+转化为Fe(OH)3沉淀， 则操作①的名称为______(填“蒸发”或“过滤”)，所用到主要玻璃仪器有_____ 。

(2)写出“沉淀” 过程中发生反应的离子方程式：__________ 。

13．金属及其化合物在许多领域有着广泛的应用。

(1)Na 2CO 3和NaHCO 3都是厨房常用物质，与澄清石灰水反应均能产生白色沉淀，请写出往足量NaHCO 3溶液中滴加少量石灰水发生反应的离子方程式：___。

(2)NaNO 2因外观和食盐相似，又有咸昧，容易使人误食中毒。

已知NaNO 2能发生反应：2NaNO 2+4HI=2NO↑+I 2+2NaI+2H 2O 。

反应中氧化剂是___(填化学式)。

(3)绿矾(FeSO 4·7H 2O)是一种良好的絮凝剂。

将绿矾溶于水后，加入适量NaOH 浴液可观察到的现象为___；若将少量Na 2O 2固体加入FeSO 4溶液中，发生的反应为
4Na 2O 2+4Fe 2++6H 2O=4Fe(OH)3↓+8Na ++O 2↑，反应中被氧化的元素为___(填元素符号)。

(4)“钢是虎，钒是翼，钢含钒犹如虎添翼"，钒是“现代工业味精”。

V 2O 5是两性氧化物，与强碱反应生成钒酸盐(阴离子为VO 34-
)，溶于强酸生成含钒氧离子(VO 2+
)的盐。

请写出V 2O 5分别与烧碱溶液和稀硫酸反应生成的盐的化学式：___、___。

14．(1)将0.4g NaOH 和231.06g Na CO 混合并配成溶液，向溶液中滴加10.1mol L -⋅稀盐酸。

下列图像能正确表示加入盐酸的体积和生成2CO 的物质的量的关系的是______。

(2)镁和铝分别与等浓度等体积的过量稀疏酸反应，产生气体的体积(V)与时间(t)的关系如图所示，则下列关于反应中镁和铝的物质的量之比为______。

(3)下列各项操作中符合“先出现沉淀后沉淀完全溶解”现象的有______。

①向饱和碳酸钠溶液中通入2CO 至过量 ②向3Fe(OH)胶体中逐滴滴加稀24H SO 至过量 ③向2BaCl 溶液中通入2CO 至过量 ④向澄清石灰水中逐渐通入2CO 至过量 ⑤向()243Al SO 溶液中逐滴滴加2Ba(OH)至过量 ⑥向2NaAlO 溶液中逐滴滴加盐酸至过量 ⑦向2NaAlO 溶液中逐渐通入2CO 至过量 (4)在新制氯水参加的反应中，有如下几种情况：
①向氯化亚铁溶液中加入氯水，氯水中起作用的主要微粒是______，反应的离子方程式为______。

②向硝酸银溶液中加入氯水，氯水中起作用的主要微粒是______。

③向氯水中滴加石蕊溶液，溶液变红，氯水中起作用的物质是______，然后又褪色，起作用的物质是______。

15．具备化学学科素养，会提高分析问题和解决问题的能力。

现有化学反应：2KMnO 4+5H 2C 2O 4+3H 2SO 4=K 2SO 4+2MnSO 4+10CO 2↑+8H 2O 根据上述反应回答下列问题：
(1)该反应物H 2C 2O 4 (草酸)中C 的化合价为__________
(2)标准状况下，3.36L CO2所含分子数为________
SO 的物质的量浓度为______
(3) 2L K2SO4溶液中含有15.6g K+，则溶液中2
4
(4)反应中需用0.10mol/L稀硫酸，用浓硫酸配制该浓度稀硫酸过程中，下列操作会导致所配浓度偏高的是______
A．转移时没有洗涤烧杯、玻璃棒 B．未冷却到室温就转移至容量瓶定容
C．摇匀后发现液面低于刻度线，又加蒸馏水至刻度线 D．定容时俯视液面
(5) KMnO4是常见的氧化剂，而Fe2+具有还原性．在一支试管中加入少量KMnO4酸性溶液，然后向试管中加入少量FeSO4溶液，可以观察到的现象是_____ 。

当反应结束后，为了检验Fe3+，可以向试管中再滴加2滴_____，观察到的现象是_______。

16．某未知溶液中可能含有Fe2+，确定含该离子的实验方案为：取少量该溶液于试管中，先_________，再__________，则说明溶液中含有Fe2+。

17．钠、铝和铁是三种重要的金属，回答问题：
（1）三种金属中，既能与盐酸反应又能与NaOH溶液反应_________（填化学式），写出它与NaOH溶液反应的离子方程式_________________。

（2）三种金属在一定条件下均能与水发生反应。

写出铁与水蒸气反应的化学方程式
__________。

取一小块金属钠放入滴有酚酞的水中，可观察到的实验现象是
_______________。

（填字母序号）。

①钠浮在水面迅速反应
②钠沉在水底迅速反应
③钠熔成小球并迅速游动
④反应中可以听到嘶嘶的响声
⑤反应后的溶液变为红色
A.①④⑤
B.②③④⑤
C.①③④⑤
18．铁是人类较早使用的金属之一，铁及其化合物之间的相互转化作用可用下式表示：Fe2+ Fe3+ FeO42-（高铁酸根离子）
回答下列有关问题：
（1）向沸水中逐滴滴加1mol/LFeCl3溶液，至液体呈透明的红褐色，形成该分散系的微粒大小范围是______nm。

（2）电子工业需用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜，生成FeCl2和CuCl2，制造印刷电路板。

写出FeCl3溶液腐蚀铜的化学反应方程式：_____________。

检验反应后溶液中还存在Fe3+的试剂是__________。

（3）在下列化学方程式中：2Fe(OH)3+3NaClO+4NaOH=2Na2FeO4+3NaCl+5H2O还原剂是_______________，生成1molNa2FeO4转移电子数目为__________。

19．已知硫氰[(SCN)2]为拟卤素，其分子及阴离子的性质与卤素性质相似。

将硫氰化钾溶液与氯化铁溶液混合，溶液变为红色。

完成下列填空：
（1）写出该反应的化学方程式：__。

（2）将生成的红色溶液分为三等份，进行如下实验(第三份是对照)：
①第一份中加入碘化钾溶液至过量，再加入四氯化碳，充分振荡，最终水层接近无色，四
氯化碳层呈___色，写出该过程的离子方程式：__。

向该溶液中滴加少量溴水，水溶液又变为红色，则氧化性Br2___(SCN)2(填“大于”、“小于”或“无法确定”)。

②第二份中加入少量酸性高锰酸钾溶液，红色褪去。

完成并配平该反应的离子方程式。

若含___mol高锰酸钾的溶液完全反应，转移电子2mol。

__+_+__→__+__(SCN)2+__
20．（1）一个体重50kg的健康人含Fe元素约2g。

主要以Fe2＋、Fe3＋形式存在于人体内。

Fe2＋易被吸收，给贫血者补充铁时，应补充含Fe2＋的亚铁盐(如FeSO4)。

服用Vc可使
食物中的Fe3＋转化为Fe2＋。

人体中经常进行Fe2＋A
B
Fe3＋的转化，在过程A中，Fe2＋做
__剂，过程B中Fe3＋做___剂。

（2）请按要求正确书写：
①“铁与硫酸铜溶液反应”（离子方程式）：__；
②用CO还原Fe2O3（化学方程式）：__。

（3）某一反应中有反应物和生成物的粒子共6种：SO32-、I2、H＋、SO42-、I－、H2O，已知该反应中I2只发生如下过程：I2→I－，请回答：
①该反应的还原剂是__(填分子或离子符号)。

②反应过程中，每有1molI2发生反应，转移的电子数为__。

③写出该反应的离子方程式(用单线桥法表示出电子的转移方向及数目）__。

三、解答题
21．铝是一种重要的金属，在生产、生活中具有许多重要的用途，下图是从铝土矿中制备铝的工艺流程：
已知：①铝土矿的主要成分是Al2O3，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质；
②除硅的方法：溶液中的硅酸钠与偏铝酸钠反应，能生成硅铝酸盐沉淀，化学反应方程式为2Na2SiO3＋2NaAlO2＋2H2O===Na2Al2Si2O8↓＋4NaOH。

回答下列问题：
（1）Al元素在元素周期表中的位置为_________；电解制取Al的化学反应中，反应物总能量___________生成物总能量(填“大于”、“等于”或“小于”)；二氧化碳的结构式为
________________。

（2）写出向Al2O3与氢氧化钠溶液发生反应的离子方程式
________________________________。

（3）滤渣A的主要成分为__________________________。

（4）在工艺流程第三步中，通入过量二氧化碳的化学反应方程式是
_______________________。

（5）实验时取铝土矿ag，经过上述工艺流程最后得到bgAl，则铝土矿中的Al2O3质量分
数为_______________________。

A．=102b/54a B．>102b/54a C．<102b/54a D．均有可能
22．某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物，还有少量其他不溶性物质。

采用如图工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O)：
溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如表所示：
金属离子Ni2+Al3+Fe3+Fe2+
开始沉淀时的pH 6.2 3.7 2.27.5
沉淀完全时的pH8.7 4.7 3.29.0
回答下列问题：
(1)写出“碱浸”过程中涉及的所有离子方程式______________，_________________；
(2)“转化”之后，“调节PH”之前溶液中含有的阳离子有________________________；
(3)加NaOH溶液“调pH”应控制的pH范围是______________；
(4)硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化，可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。

写出该反应的离子方程式___________________________________；
(5)为了提高原料的利用率，将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用，其操作的名称是_____________。

23．金属及其化合物在人类生活、生产中发挥着重要的作用。

印刷电路板由高分子材料和铜箔复合而成，刻制印刷电路时，工业上常用FeCl3溶液作为“腐蚀液”，有CuCl2和FeCl2生成。

如下是某工程师为了从使用过的腐蚀废液中回收铜并重新获得FeCl3溶液所采用的工艺流程图：
请回答下列问题。

（1）实验室中，检验溶液中存在Fe3＋的试剂是__________，证明Fe3＋存在的现象是
__________。

（2）写出FeCl3溶液与金属铜发生反应的离子方程式：__________。

（3）写出上述流程图中加入或生成的有关物质的化学式：①__________，②__________，④__________。

（4）含有②的滤液与⑤反应的化学方程式为__________。

24．某Al2O3样品中含有一定量的Cu、Fe、Fe2O3杂质。

现通过下列生产过程，从该样品中提纯Al2O3，并回收铁红。

流程如下：
(1)操作①是_________，在实验室进行该操作需要的玻璃仪器有_________。

(2)白色固体②是_________，样品和试剂①反应的化学方程式是_________。

(3)固体①加入适量稀盐酸，可能发生的反应有：_______(用化学方程式表达)。

(4)溶液③中铁元素的存在形式是_________，如何用实验证明：____。

(5)溶液③中通入某气体，该气体可以是_________(任写一种的化学式)，红褐色固体制得铁红的化学方程式是_________。

25．Ⅰ.某化工厂以铬铁矿(主要成分为 FeO 和 Cr2O3，含有 Al2O3、SiO2等杂质)为主要原料生产化工原料红矾钠(主要成分 Na2Cr2O7 ·2H2O)，其主要工艺流程如下图：
查阅资料得知:
i．常温下，NaBiO3不溶于水，有强氧化性，在碱性条件下，能将 Cr 3+转化为CrO42－。

ii．
回答下列问题：
(1)步骤③加的试剂为氢氧化钠溶液，此时溶液 pH 要调到5的目的是_________。

(2)写出④反应的离子反应方程式：________________
(3)将溶液 H 经过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥即得红矾钠粗晶体，精制红矾钠粗晶体需要采用的操作是____________ (填操作名称)。

(4)取一定质量的固体 D 溶解于 200mL 的硫酸中，向所得溶液中加入5mol/L 的NaOH 溶液，生成沉淀的物质的量n与加入NaOH 溶液的体积V 关系如图所示，则硫酸的浓度为
_______，固体 D 中含铁化合物的物质的量为__________。

Ⅱ.经检测该化工厂的工业废水中含 5.00×10 -3 mol·L -1 的 Cr2O72-，其毒性较大。

该化工厂的科研人员为了变废为宝，将废水处理得到磁性材料 Cr0.5Fe1.5FeO4（Fe 的化合价依次为+3、+2），又设计了如下工艺流程：
(1)第①步反应的离子方程式_______________。

(2)欲使 1L 该废水中的 Cr2O72-完全转化为 Cr 0.5 Fe 1.5 FeO4。

理论上需要加FeSO4 ·7H2O 的质量为________g (已知 FeSO 4 ·7H2O 的摩尔质量为 278g/mol)。

26．青铜（Cu-Zn）是我国最早大量使用的合金，其中锌是现代工业上常用金属。

某废催化剂含58.2%的SiO2（不溶于水和稀酸）、21.0%的ZnO、4.5%的ZnS（不溶于水但溶于稀酸）和12.8%的CuS（不溶于水也不溶于稀酸）。

某同学用15.0 g该废催化剂为原料，以稀硫酸和H2O2为试剂，回收其中的锌和铜。

（1）第一次浸出时发生的反应化学方程式是__________。

（2）滤渣2是__，第二次浸出发生的反应离子方程式是________。

（3）从滤液1、滤液2中分别得到粗ZnSO4·7H2O、粗CuSO4·5H2O的操作均是____、过滤、洗涤、干燥。

（4）某同学在实验完成之后，得到1.5gCuSO4·5H2O（M=250 g·mol–1）,则铜的回收率为_____。

27．某工厂对制革工业污泥中Cr元素的回收与再利用工艺如下(硫酸浸取液中金属离子主要是Cr3＋，其次是Fe3＋、Fe2＋、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋)：
常温下部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见表：
阳离子Fe3＋Fe2＋Mg2＋Al3＋Cu2＋Cr3＋
开始沉淀时的pH 1.97.0－－ 4.7－
沉淀完全时的pH 3.29.011.18 6.79(＞9溶解)
（1）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施是___(写一条即可)。

（2）调pH＝8是为了除去___(填Fe3＋、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋)。

（3）试配平氧化还原反应方程式：_Na2Cr2O7＋_SO2＋_H2O=________Cr(OH)(H2O)5SO4＋_Na2SO4；每生成1molCr(OH)(H2O)5SO4消耗SO2的物质的量为___。

（4）印刷电路铜板腐蚀剂常用FeCl3。

腐蚀铜板后的混合溶液中，若Cu2＋、Fe3＋和Fe2＋的浓度均为0.10mol/L，请参照上表给出的数据和提供的药品，简述除去CuCl2溶液中Fe3＋和Fe2＋的实验步骤：①___；②___；③过滤。

(提供的药品：Cl2、浓H2SO4、NaOH溶液、CuO、Cu)。

28．工业上采用硫铁矿焙烧去硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质) 制取七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O) ，流程如下：
（1）浸取时，溶液中的Fe2+易被空气中的O2氧化，其离子方程式为____________。

能提高烧渣浸取速率的措施有_________（填字母）。

A．将烧渣粉碎B．降低硫酸的浓度C．适当升高温度
（2）还原时，试剂X的用量与溶液pH的变化如图所示，则试剂X可能是___________（填字母）。

A．Fe粉B．SO2C．NaI
还原结束时，溶液中的主要阴离子有___________。

（3）滤渣Ⅱ主要成分的化学式为_____________；由分离出滤渣Ⅱ后的溶液得到产品，进行的操作是__________、__________过滤、洗涤、干燥。