高中化学人教版 (2019)必修 第一册第三章 铁 金属材料综合与测试测试题

本章复习提升

易混易错练

易错点1　忽视Fe2+的还原性、Fe3+的氧化性

1.(2019黑龙江哈尔滨三中高一上期末,)请回答下列问题:

(1)用FeSO4·7H2O配制FeSO4溶液时,需加入稀硫酸和　　　　　。 

(2)在过量FeSO4溶液中滴入稀硫酸,再滴入几滴H2O2溶液,溶液立即变黄。上述反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)为检验上述反应中的氧化产物,甲同学取少许上述反应后的溶液,加入　　　　　　,出现红色,证明氧化产物为Fe3+;乙同学取少许上述反应后的溶液,加入　　　　溶液,溶液变蓝,证明氧化产物为Fe3+,该反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　。 

(4)为证明上述反应后的溶液中仍存在过量的Fe2+,可向其中滴加　　　  溶液。 

易错点2　Fe、Fe2+、Fe3+的相互转化

2.()验证F与F能够相互转化。

下列分析不合理的是(　　)

A.解释现象ⅰ的反应:2F+Fe 3F

B.实验②与③可以调换顺序

C.溶液变红涉及的反应:Cl2+2F 2Cl-+2F

D.氧化性:Cl2>F>F

3.(2020黑龙江哈尔滨师范大学附中高一期末,)在FeCl3和CuCl2的混合液中逐渐加入铁粉,溶液中Fe2+的物质的量浓度和加入铁粉的物质的量之间关系如图所示。则该溶液中FeCl3与CuCl2的物质的量浓度之比为(　　)

A.3∶1 B.1∶2 C.2∶1 D.1∶1

4.()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　　　　。易错 

(4)含有②的滤液与⑤反应的化学方程式为　　　　　　　　　　。 

(5)若向盛有氯化铁、氯化亚铁、氯化铜混合溶液的烧杯中加入铁粉和铜粉,反应结束后,下列结果不可能出现的是　　　　(填字母)。 

A.有铜单质剩余但无铁单质剩余

B.有铁单质剩余但无铜单质剩余

C.铁、铜单质都有剩余

D.铁、铜单质都无剩余

易错点3　铝与酸、碱反应的分析、计算

5.(2019黑龙江哈尔滨三中高一上期末,)分别向盛有等物质的量浓度的稀硫酸和氢氧化钠溶液的烧杯中加入足量的铝,反应后放出的气体体积(标准状况下)之比为1∶2,则所取稀硫酸和氢氧化钠溶液的体积比为(　　)

A.1∶2 B.3∶4 C.3∶2 D.6∶1

6.()将一定质量的镁和铝的固体混合物投入200 mL稀盐酸中,固体全部溶解后,向所得溶液中加入NaOH溶液,生成沉淀的物质的量与加入的NaOH溶液体积的变化关系如图所示。

提示:已知Al(OH)3+NaOH NaAlO2+2H2O。

(1)写出将固体混合物投入稀盐酸中所发生的氧化还原反应的离子方程式: 　。 

(2)写出加入NaOH溶液的体积为200~240 mL时反应的离子方程式:　　　　。 

(3)在反应过程中放出的气体在标准状况下的体积为　　　　　　。 

(4)原固体混合物的质量为　　　　。 

(5)所用NaOH溶液中NaOH的物质的量浓度为　　　　。 

思想方法练

利用“一般与特殊”“定性与定量”的化学核心思想突破框图推断题

1.(2020福建福州八县一中高一期末联考,)现有金属单质A、B和气体甲、乙、丙以及物质C、D、E、F,它们之间能发生如下反应(图中有些反应的产物和反应条件没有标出)。

请回答下列问题:

(1)A的化学式为　　　　,F的化学式为　　　　。 

(2)写出C溶液与Al反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)写出C溶液与黄绿色气体乙反应的化学方程式:　　　　　　　　　　。 

2.(2019江西南昌十中高一上期末,)有三种金属单质A、B、C,其中A的焰色为黄色,B、C是常见金属。三种金属单质A、B、C能与气体甲、乙、丙及物质D、E、F、G、H之间有如下转化关系(图中有些反应的产物和反应的条件没有标出)。请根据以上信息回答下列问题:

(1)写出下列物质的化学式:乙　　　、H　　　　; 

(2)写出反应②的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　; 

(3)写出金属A与水反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　; 

(4)写出金属B与D的溶液反应的离子方程式:　　　　　　　　　　; 

(5)F与D溶液反应后的产物在空气中转化为H的化学方程式为　　　　　　　　;

现象为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

3.(2019长春十一中高一期末,)框图中甲、乙为单质,其余均为化合物,B为常见液态化合物,A为淡黄色固体,F、G所含元素相同且均为氯化物,G遇KSCN溶液显红色。它们之间能发生如下反应:

请回答下列问题:

(1)反应①~⑤中,既属于氧化还原反应又属于化合反应的是　　　　(填序号)。 

(2)反应⑤的化学方程式为              　。 

(3)甲与B反应的离子方程式为                  　。 

(4)在实验室将C溶液滴入F溶液中,观察到的现象是　　　　　　　　　　。 

(5)在F溶液中加入与F等物质的量的A,发生反应的离子方程式为　        。 

4.(2019安徽黄山高一上期末,)已知A为淡黄色固体,R是地壳中含量最多的金属元素的单质,T为生活中使用最广泛的金属单质,D是具有磁性的黑色晶体,C、F是无色无味的气体,H是白色沉淀。它们之间能发生如下反应:

(1)物质A的化学式为　　　　,F的化学式为　　　;深度解析 

(2)B和R在溶液中反应生成F的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　; 

(3)H在潮湿空气中变成M的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　; 

(4)A和水反应生成B和C的离子方程式为　　　　　　　　　   ; 

(5)M投入盐酸中的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　; 

(6)小苏打可作胃药,请写出其和胃酸反应的离子方程式:　　　　　　　　　。 

答案全解全析

易混易错练

1.答案　(1)铁粉　(2)2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O　(3)KSCN溶液　淀粉KI　2Fe3++2I- 2Fe2++I2　(4)酸性KMnO4

解析　(1)为防止FeSO4被空气中的氧气氧化为Fe2(SO4)3,且不引入新的杂质,则在配制过程中,需加入还原剂铁粉。(2)在过量FeSO4溶液中加入稀硫酸,再滴入几滴H2O2溶液,溶液立即变黄,说明亚铁离子被氧化成铁离子,所以反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O。(3)检验题述反应中的氧化产物,即检验铁离子,可滴加KSCN溶液,若溶液变成红色,则证明存在铁离子;因铁离子会将碘离子氧化成碘单质,碘单质遇淀粉会变蓝,则根据题设条件可知,乙同学通过加入淀粉KI溶液来检验Fe3+的存在,其反应的离子方程式为2Fe3++2I- 2Fe2++I2。(4)为证明反应后的溶液中仍存在过量的Fe2+,可加入少量酸性高锰酸钾溶液,如果紫红色变浅或褪去,说明溶液中仍存在过量的Fe2+。

2.B　A项,氯化铁能氧化铁生成氯化亚铁,反应的离子方程式为2Fe3++Fe 3Fe2+,正确;B项,实验②与③不可以调换顺序,否则不能排除铁离子的影响,错误;C项,溶液变红是因为氯气将亚铁离子氧化为铁离子,所以涉及的反应为Cl2+2Fe2+ 2Cl-+2Fe3+,正确;D项,根据氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性可知,氧化性:Cl2>Fe3+>Fe2+,正确。

3.C　根据氧化性:Fe3+>Cu2+,加入铁后会依次发生氧化还原反应:①Fe+2Fe3+ 3Fe2+,②Fe+Cu2+ Cu+Fe2+,从图像中可知加入2 mol Fe时,发生反应①生成Fe2+的物质的量为6 mol,反应的Fe3+的物质的量为4 mol,即FeCl3为4 mol;在加入2 mol Fe的基础上再加入2 mol铁发生反应②,此时生成Fe2+的物质的量为2 mol,原溶液中Cu2+的物质的量为2 mol,即CuCl2为2 mol;同一溶液中溶质的物质的量浓度之比等于物质的量之比,所以原溶液中FeCl3、CuCl2的物质的量浓度之比为4 mol∶2 mol=2∶1。

4.答案　(1)KSCN溶液　溶液变成红色

(2)2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+

(3)Fe　FeCl2　HCl

(4)2FeCl2+Cl2 2FeCl3

(5)B

解析　废液中含有FeCl2、CuCl2、FeCl3,向废液中加入过量Fe,发生的离子反应为2Fe3++Fe 3Fe2+、Cu2++Fe Fe2++Cu,然后过滤,滤液中含有FeCl2,滤渣中含有Cu、Fe,向滤渣中加入过量盐酸,Fe溶解,Cu不溶解,然后过滤得到金属单质Cu,滤液中含有FeCl2,向滤液中通入过量Cl2,发生的离子反应为2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-,从而得到FeCl3溶液。(1)Fe3+和KSCN溶液混合生成硫氰化铁而使溶液呈红色,可以用KSCN溶液检验Fe3+。(2)氯化铁具有氧化性,能氧化Cu生成铜离子,自身被还原成氯化亚铁,离子方程式为2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+。(3)通过以上分析知,①、②、④分别是Fe、FeCl2、HCl。(4)FeCl2与Cl2发生氧化还原反应生成FeCl3,化学方程式为2FeCl2+Cl2 2FeCl3。(5)A项,加入铁和铜的混合物,铁首先与氯化铁反应,可能铁全部反应而铜有剩余;B项,加入铁和铜的混合物,铁首先与氯化铁反应,铜后参加反应,不会出现有铁单质剩余但无铜单质剩余的情况;C项,若氯化铁的量少,加入的铁粉和铜粉都可能有剩余;D项,若氯化铁的量多,加入的铁粉和铜粉全部参加反应,不会有剩余。

易错点拨

解Fe3+、Fe2+、Fe之间的相互转化类题的思路

5.B　为方便计算,令生成的氢气的物质的量分别为3 mol和6 mol,消耗硫酸的物质的量为x,消耗氢氧化钠的物质的量为y,则:

2Al+3H2SO4 Al2(SO4)3+3H2↑

 3 3

 x 3 mol

解得x==3 mol。

2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2↑

 2 3

 y 6 mol

解得y==4 mol。稀硫酸和氢氧化钠溶液的物质的量浓度相等,稀硫酸和氢氧化钠溶液的体积比等于溶质H2SO4、NaOH的物质的量之比,即3 mol∶4 mol=3∶4。

6.答案　(1)2Al+6H+ 2Al3++3H2↑、Mg+2H+ Mg2++H2↑

(2)Al(OH)3+OH- Al+2H2O　(3)10.08 L　(4)9 g　

(5)5 mol·L-1

解析　从图像中可以看出,从开始至加入20 mL NaOH溶液时,没有沉淀生成,说明原溶液中盐酸溶解Mg、Al后有剩余,此时发生的反应为HCl+NaOH NaCl+H2O;当V(NaOH溶液)=200 mL时,沉淀量最大,此时沉淀为Mg(OH)2和Al(OH)3的混合物;当加入NaOH溶液的体积为200~240 mL时,Al(OH)3溶解;当V(NaOH溶液)≥240 mL时,沉淀不再减少,此时沉淀全部为Mg(OH)2,其物质的量为0.15 mol,则沉淀量最大时Al(OH)3的物质的量为0.35 mol-0.15 mol=0.2 mol。(1)将固体混合物投入稀盐酸中发生氧化还原反应的离子方程式为2Al+6H+ 2Al3++3H2↑、Mg+2H+ Mg2++H2↑。(2)加入NaOH溶液的体积为200~240 mL时反应的离子方程式为Al(OH)3+OH- Al+2H2O。(3)当反应生成的沉淀量最大时,n[Mg(OH)2]=0.15 mol,n[Al(OH)3]=0.2 mol,由质量守恒定律知,原固体混合物中n(Mg)=n[Mg(OH)2]=0.15 mol,n(Al)=n[Al(OH)3]=0.2 mol。由Mg+2HCl MgCl2+H2↑,2Al+6HCl 2AlCl3+3H2↑,可以计算出生成n(H2)=0.45 mol,标准状况下V(H2)=0.45 mol×22.4 L·mol-1=10.08 L。(4)m(Mg)=0.15 mol×24 g·mol-1=3.6 g,m(Al)=0.2 mol×27 g·mol-1=5.4 g,则原固体混合物的质量为3.6 g+5.4 g=9 g。(5)加入NaOH溶液的体积从200 mL到240 mL这一过程中,NaOH溶液溶解Al(OH)3:NaOH+Al(OH)3 NaAlO2+2H2O,则此过程消耗的n(NaOH)=n[Al(OH)3]=0.2 mol,c(NaOH)==5 mol·L-1。

思想方法练

1.答案　(1)Na　FeCl3

(2)2Al+2OH-+2H2O 2Al+3H2↑

(3)Cl2+2NaOH NaClO+NaCl+H2O

解析　金属A的焰色为黄色,则A为金属钠,Na与水反应生成氢气和NaOH,由此得出C为NaOH,甲为H2;黄绿色气体乙为Cl2,丙为HCl,D为盐酸。红褐色沉淀为Fe(OH)3,则B为Fe,E为FeCl2,F为FeCl3。

(1)A的化学式为Na,F的化学式为FeCl3。

(2)NaOH溶液与Al反应生成NaAlO2和H2,反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O 2Al+3H2↑。

(3)C(NaOH)溶液与黄绿色气体乙(Cl2)反应,生成NaClO、NaCl、H2O,反应的化学方程式为Cl2+2NaOH NaClO+NaCl+H2O。

2.答案　(1)Cl2　Fe(OH)3

(2)2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-

(3)2Na+2H2O 2Na++2OH-+H2↑

(4)2Al+2OH-+2H2O 2Al+3H2↑

(5)4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3　白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色

解析　金属A的焰色为黄色,则A为Na,Na与水反应生成H2和NaOH,则甲为H2,D为NaOH;黄绿色气体为氯气,和气体甲反应生成气体丙,则气体丙为HCl;金属B和NaOH溶液反应生成氢气,则B为Al;红褐色沉淀H为Fe(OH)3,则溶液G中含有Fe3+,溶液F与氯气反应生成Fe3+,则溶液F中含有Fe2+;C是常见金属,能和盐酸反应得到溶液F,则金属C为Fe。

3.答案　(1)①⑤　(2)4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3

(3)2Na+2H2O 2Na++2OH-+H2↑

(4)产生白色絮状沉淀,迅速变为灰绿色,最终变为红褐色沉淀

(5)4Fe2++4Na2O2+6H2O 4Fe(OH)3+8Na++O2↑

解析　甲、乙为单质,二者反应生成的A为淡黄色固体,则A为Na2O2,甲、乙分别为Na、O2中的一种;B为常见液态化合物,与A反应生成C与乙,可推知B为H2O、乙为氧气、C为NaOH,则甲为Na;F、G所含元素相同且均为氯化物,G遇KSCN溶液显红色,则G为FeCl3,F为FeCl2,结合转化关系可知,E为Fe(OH)3,D为Fe(OH)2。(1)反应①~⑤中,①②⑤属于氧化还原反应,③④属于非氧化还原反应;①⑤属于化合反应。(2)反应⑤的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3。(3)甲与B反应的离子方程式为2Na+2H2O 2Na++2OH-+H2↑。(4)将NaOH溶液滴入FeCl2溶液中,先生成氢氧化亚铁沉淀,再被氧化生成氢氧化铁沉淀,观察到的现象是先生成白色絮状沉淀,然后迅速变为灰绿色,最终变为红褐色沉淀。(5)Fe2+具有还原性,Na2O2具有氧化性,发生反应的离子方程式为4Fe2++4Na2O2+6H2O 4Fe(OH)3+8Na++O2↑。

4.答案　(1)Na2O2　H2

(2)2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2↑

(3)4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3

(4)2Na2O2+2H2O 4Na++4OH-+O2↑

(5)Fe(OH)3+3H+ Fe3++3H2O

(6)HC+H+ H2O+CO2↑

解析　根据转化关系和反应条件,A为淡黄色固体且能与水反应,所以A为Na2O2,T为生活中使用最广泛的金属单质,则T为Fe。R是地壳中含量最多的金属,则R为Al。D是具有磁性的黑色晶体,则D为Fe3O4,C、F是无色无味的气体,H是白色沉淀,过氧化钠与水反应生成B和C,铁与C反应生成Fe3O4,所以C为O2,B为NaOH;D与盐酸反应再与足量铁反应生成的E为FeCl2,B与E反应生成的H为Fe(OH)2,H与潮湿的空气反应生成的M为Fe(OH)3,M与盐酸反应生成的W为FeCl3;F是无色无味的气体,氢氧化钠与铝反应生成的F为H2。

归纳总结

无机推断中常见物质的特殊颜色

(1)焰色:Na(黄色)、K(紫色,透过蓝色钴玻璃)。

(2)在溶液中显色的离子:Fe2+(浅绿色)、Fe3+(棕黄色)、Cu2+(蓝色)、Mn(紫色)。

(3)有色固体

紫红色:Cu;

红棕色:Fe2O3;

红褐色:Fe(OH)3;

绿色:Cu2(OH)2CO3、FeSO4·7H2O;

蓝色:Cu(OH)2、CuSO4·5H2O;

黑色:CuO、FeO、MnO2、C(单质)、Fe3O4;

淡黄色:Na2O2。