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第三章铁金属材料
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．合金在生产生活中有广泛的用途，下列所用材料不属于合金的是
A．家用的铝窗 B．温度计用的水银
C．铸造用的黄铜 D．建筑用的钢筋
2．下列物质中不属于铁合金的是
A．不锈钢 B．生铁 C．碳素钢 D．氧化铁
3．电子工业中，常用溶液“腐蚀”覆铜板制作印刷电路板。某兴趣小组设计了印刷电路板腐蚀液再生和铜回收的新方法，具体步骤如下图所示。以下说法错误的是
A．腐蚀废液的成分是、和
B．滤渣③的成分是Cu
C．④可以是稀盐酸，不能用稀硫酸
D．通入⑥时发生反应的离子方程式是：
4．某学习小组进行了下图所示的实验，实验后组员之间的交流不合理的是
A．甲同学认为试管b中收集到的气体可点燃，且产生淡蓝色火焰
B．乙同学认为试管a中生成的黑色固体可能为四氧化三铁
C．丙同学认为将少量还原性铁粉放入试管中，加适量的水，加热也可实现该反应
D．丁同学认为用盐酸溶解固体生成物所得溶液有颜色
5．下列试剂不能使转化为的是
①新制氯水②溶液③酸性溶液④溶液⑤盐酸⑥溶液
A．①②③ B．①③④ C．②④⑤ D．②⑤⑥
6．在空气中氢氧化亚铁白色沉淀可转化为红褐色沉淀。关于该反应的下列叙述中不正确的是
A．生成物为氢氧化铁 B．该反应是化合反应
C．该反应是氧化还原反应 D．氢氧化亚铁作氧化剂
7．某同学将溶质质量分数和体积都相等的两份稀硫酸分装在甲、乙两个烧杯中，往甲烧杯中投入mg镁粉，往乙烧杯中投入mg锌粉，充分反应后发现：只有一个烧杯中还有金属剩余．则下列关于实验结论的推测不正确的是
A．甲烧杯中产生的氢气可能比乙烧杯中的多
B．乙烧杯中产生的氢气可能比甲烧杯中的多
C．甲、乙两烧杯中产生的氢气可能一样多
D．乙烧杯中产生的氢气一定不比甲烧杯中的多
8．足量下列物质与相同质量的铝反应，放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是
A．氢氧化钠溶液 B．稀硫酸 C．盐酸 D．稀硝酸
二、填空题
9．Fe与非氧化性酸，如盐酸、稀硫酸反应的离子方程式： 。
10．铁是人体必需的微量元素。请查阅资料回答以下问题：人体需要哪种价态的铁元素 ？哪类物质中的铁元素容易被人体吸收 ？哪些含铁物质适合做缺铁性贫血患者的补铁剂 ？
11．冶炼金属常用以下几种方法：
①用碳、一氧化碳或氢气做还原剂还原；
②用较活泼金属钠、镁等还原；
③电解法；
④热分解法。
选用最佳方法将下列金属从其化合物中还原出来：
（1）铁、锌、铜等中等活泼金属 。
（2）钠、镁、铝等活泼或较活泼金属 。
（3）汞、银等不活泼金属 。
（4）钾、铷、铯、钛等金属通常还原方法是 。
12．下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是 (填序号)。
三、计算题
13．工业废电路板的铜常用FeCl3溶液来溶解处理回收。现将一块电路板浸泡在100 mLFeCl3溶液中使铜全部溶解(电路板上其他物质均不发生反应)，测得电路板质量减少了3.2 g，在浸泡液中加足量的Fe粉并使之充分反应，过滤干燥固体，固体质量比加入的Fe粉质量减少了2.4g。
请计算：
(1)浸泡液中的溶质是 (写化学式) 。
(2)参与反应的铁的质量是 g。
(3)假设溶液的体积不变，最后所得溶液中c(Fe2＋)＝ mol·L－1。
四、解答题
14． 受热分解的化学方程式为2FeSO4Fe2O3+SO3↑+SO2↑。
请回答：将受热产生的气体按如图所示装置进行实验，证实含有和。能说明存在的实验现象是 ；为测定沉淀的质量，后续的操作步骤依次为 、洗涤、干燥、称量。
15．动手实践：某同学探究同周期元素性质递变规律实验时，自己设计了一套实验方案，并记录了有关实验现象（见下表，表中的“实验步骤”与“实验现象”前后不一定是对应关系）。
实验步骤 实验现象
①将镁条用砂纸打磨后，放入试管中，加入少量水后，加热至水沸腾；再向溶液中滴加酚酞溶液 A．浮在水面上，熔成小球，四处游动，发出“嘶嘶”声，随之消失，溶液变成红色
②向新制的Na2S溶液中滴入新制氯水 B．有气体产生，溶液变成浅红色
③将一小块金属钠放入滴有酚酞溶液的冷水中 C．剧烈反应，迅速产生大量无色气体
④将镁条投入稀盐酸中 D．反应不十分剧烈；产生无色气体
⑤将铝条投入稀盐酸中 E．生成白色胶状沉淀，继而沉淀消失
⑥向AlCl3溶液中滴加溶液至过量 F．生成淡黄色沉淀
请你帮助该同学整理并完成实验报告。
(1)实验目的：研究 元素性质递变规律。
(2)实验用品：
试剂：金属钠，镁条，铝条，稀盐酸，新制氯水，新制Na2S溶液，AlCl3溶液，NaOH溶液，酚酞溶液等。
仪器：① ，② ，③ ，试管夹，胶头滴管，镊子，小刀，玻璃片，砂纸，火柴等。
(3)实验内容：（填写与实验步骤对应的实验现象的编号和①②的化学方程式）
实验内容 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥
实验现象（填A~F）
①的化学方程式 ，
②的化学方程式 。
(4)实验结论：
失电子能力： ，得电子能力： 。
16．已知有以下物质相互转化

试回答：
(1)写出B的化学式： ，C的化学式： ，D的化学式： 。
(2)写出由E转变成F的化学方程式： 。
(3)把KSCN加到G溶液中的现象是 ；向G溶液加入A的有关离子反应方程式： 。
《第三章铁金属材料》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 B D B C D D B A
1．B
【详解】A．家用的铝窗含有的元素有铝、铜、硅、镁、锌、锰等，所以是合金，故A不选；
B．水银是单质，所以温度计用的水银不是合金，故B选；
C．黄铜中含有铜和锌，所以铸造用的黄铜是合金，故C不选；
D．钢筋中含有铁、碳等元素，所以建筑用的钢筋是合金，故D不选；
故选：B。
2．D
【分析】根据合金的定义与特点进行解答．合金是指在一种金属中加热熔合其它金属或非金属而形成的具有金属特性的物质．合金概念有三个特点：①一定是混合物；②合金中各成分都是以单质形式存在；③合金中至少有一种金属。
【详解】A. 不锈钢是铁的合金，故A项正确；
B. 生铁是含碳量大于2%的铁碳合金，故B项正确；
C. 碳素钢是碳含量低于2%,并有少量硅、锰以及磷、硫等杂质的铁碳合金，故C项正确；
D. 氧化铁是氧化物，属于纯净物，故D项错误；
答案选D。
3．B
【分析】溶液与Cu反应生成FeCl2、CuCl2，废液加入铁粉置换，滤液②为FeCl2，滤渣3为Cu和多余的Fe，加入过量的盐酸，除去多余的Fe，过滤获得Cu，滤液⑤为FeCl2，通入氯气氧化，获得FeCl3；
【详解】A．溶液与Cu反应生成FeCl2、CuCl2，和过量的，故A正确；
B．加入过量Fe置换CuCl2为Cu，滤渣③的成分是Cu、Fe，故B错误；
C．若④用稀硫酸，与铁反应生成FeSO4，会引入新杂质硫酸根离子，所以应选稀盐酸，故C正确；
D．通入氯气氧化FeCl2获得FeCl3，反应的离子方程式是：，故D正确；
故选：B。
4．C
【详解】A．在高温下铁与水蒸气反应生成氢气和四氧化三铁，则试管b中收集到的气体可点燃，且产生淡蓝色火焰，故A正确；
B．高温下铁与水蒸气反应生成氢气和四氧化三铁，则试管a中生成的黑色固体可能为四氧化三铁，故B正确；
C．铁与水不反应，应该是水蒸气，丙同学的观点错误，故C错误；
D．用盐酸溶解固体生成物得到氯化亚铁和氯化铁的混合溶液，溶液带有颜色，故D正确；
故答案为：C。
5．D
【详解】要使转化为，需加入强氧化性物质，②溶液、⑤盐酸、⑥溶液均没有强氧化性。故选：D。
6．D
【分析】在空气中氢氧化亚铁白色沉淀转化为红褐色沉淀的化学方程式为：4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3。
【详解】A.由上述分析知道，氢氧化亚铁白色沉淀转化为红褐色沉淀，生成物是氢氧化铁，故A正确；
B.上述反应符合化合反应的特征，该反应是化合反应，故B正确；
C.该反应中有化合价变化，是氧化还原反应，故C正确；
D.在4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3中，氢氧化亚铁作还原剂，O2作氧化剂，故D错误；
本题答案为D。
7．B
【分析】由Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑、Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑可知，24gMg消耗1molH2SO4，65gZn消耗1molH2SO4，向溶质质量分数和体积都相等的两份稀硫酸中投入相同质量的镁粉和锌粉，一样多的硫酸消耗的锌粉质量更多，所以充分反应后，如果只有一个烧杯中还有金属剩余，则剩余的金属为镁，锌消耗完全，而和锌反应的硫酸既可能恰好完全反应，也可能有剩余。
【详解】A．剩余的金属为镁，锌消耗完全，若和锌反应的硫酸过量，则甲烧杯中消耗的硫酸更多，甲产生的氢气更多，故A正确；
B．剩余的金属为镁，锌消耗完全，而和锌反应的硫酸既可能恰好完全反应，也可能有剩余，恰好完全反应时产生的氢气一样多，若和锌反应的硫酸过量，则乙烧杯中产生的氢气更少，即乙烧杯产生的氢气可能和甲烧杯一样多或者比甲少，但乙烧杯产生的氢气一定不比甲烧杯中的多，故B错误；
C．剩余的金属为镁，锌消耗完全，若和锌反应的硫酸恰好完全反应，则两个烧杯中消耗的硫酸一样多，产生的氢气一样多，故C正确；
D．剩余的金属为镁，锌消耗完全，而和锌反应的硫酸既可能恰好完全反应，也可能有剩余，恰好完全反应时产生的氢气一样多，若和锌反应的硫酸过量，则乙烧杯中产生的氢气更少，即乙烧杯一定不比甲烧杯中的多，故D正确；
故答案为：B。
8．A
【详解】假设反应都产生3mol氢气，则：
A．2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑反应产生3mol氢气，会消耗2mol NaOH；
B．2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑，反应产生3mol氢气，需消耗3mol硫酸；
C．2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑，反应产生3mol氢气，需消耗6mol HCl；
D．由于硝酸具有强的氧化性，与铝发生反应，不能产生氢气；
故反应产生等量的氢气，消耗溶质的物质的量最少的是氢氧化钠溶液；选项A正确。
9．Fe+2H+=Fe2++H2↑
【详解】Fe与非氧化性酸，如盐酸、稀硫酸反应生成亚铁盐和氢气，其离子方程式：Fe+2H+=Fe2++H2↑；故答案为：Fe+2H+=Fe2++H2↑。
10． +2 肉类中的铁元素容易被人体吸收，例如瘦肉、动物的肝脏 补铁剂包括无机铁(如硫酸亚铁)和有机铁(如右旋糖酐铁、富马酸亚铁、琥珀酸亚铁)
【详解】人体需要的是+2价的铁元素，+3价的铁人体不能直接利用，必须在人体内转化为+2价铁之后，才能被人体吸收利用，动物性食品中的铁元素较易被人体吸收，例如瘦肉、动物的肝脏，而植物性食品中所含的铁很难被人体吸收。适合做缺铁性贫血患者的补铁剂包括无机铁(如硫酸亚铁)和有机铁(如右旋糖酐铁、富马酸亚铁、琥珀酸亚铁)；故答案为：+2价；肉类中的铁元素容易被人体吸收，例如瘦肉、动物的肝脏；补铁剂包括无机铁(如硫酸亚铁)和有机铁(如右旋糖酐铁、富马酸亚铁、琥珀酸亚铁)。
11． ① ③ ④ ②
【分析】(1)由Fe、Zn、Cu等中等活泼金属用热还原法；
(2)Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属的化合物与C、CO或H2等不反应；
(3)Hg、Ag等不活泼金属的氧化物不稳定，受热易分解；
(4)金属钾的制备反应为Na＋KClNaCl＋K↑，不是用活泼金属置换不活泼金属；钛是用钠或镁来置换。
【详解】(1)由Fe、Zn、Cu等中等活泼金属用热还原法，即以C、CO或H2做还原剂还原冶炼，故答案为①；
(2)Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属的化合物与C、CO或H2等不反应，故采用电解法冶炼制备，故答案为③；
(3)Hg、Ag等不活泼金属的氧化物不稳定，受热易分解，故采用热分解法冶炼，故答案为④；
(4)金属钾的制备反应为Na＋KClNaCl＋K↑，不是用活泼金属置换不活泼金属，而是应用平衡原理，不断的抽离钾蒸气使反应持续进行；钛是用钠或镁来置换：4Na＋TiCl44NaCl＋Ti或2Mg＋TiCl42MgCl2＋Ti。
答案选②。
【点睛】本题考查金属的冶炼。能准确根据金属的活泼性判断冶炼方法是解题关键，常见金属的冶炼方法是：电解法：冶炼活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al，一般用电解熔融的氯化物(Al是电解熔融的三氧化二铝)制得；热还原法：冶炼较不活泼的金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu，常用还原剂有(C、CO、H2等)；热分解法：Hg、Ag用加热分解氧化物的方法制得；物理分离法：Pt、Au用物理分离的方法制得；高熔点金属采用铝热法来冶炼。
12．①②③⑤
【详解】因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的氧气或空气。①、②原理一样，都是先用氢气将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中；③的原理为铁作阳极产生Fe2＋，与电解水产生的OH－结合生成 Fe(OH)2，且液面用汽油保护，能防止空气进入；⑤中液面加苯阻止了空气进入；④由于带入空气中的氧气，能迅速将 Fe(OH)2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。故答案为①②③⑤。
13． FeCl3、FeCl2、CuCl2 5.6 3
【分析】铜与FeCl3溶液反应会生成FeCl2与CuCl2，发生的化学反应为：①Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+；加入铁粉后发生的反应有：②Fe+2Fe3+=3Fe2+；③Fe+Cu2+=Cu+Fe2+；根据元素守恒法及物质之间的转化关系分析作答。
【详解】（1）铜与FeCl3溶液反应会生成FeCl2与CuCl2，发生的化学反应为：①Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+，电路板质量减少了3.2 g，则参与反应的铜的质量为3.2g，铜的物质的量n(Cu)==0.05mol，生成的Fe2+的物质的量n1(Fe)= 2n(Cu)=0.1mol；在浸泡液中加足量的Fe粉并使之充分反应，过滤干燥固体，固体质量比加入的Fe粉质量减少了2.4g。若铁粉只与生成的氯化铜反应会生成铜单质与氯化亚铁，则固体质量会增加，可见浸泡液中还有反应剩余的氯化铁，因此浸泡液的溶质有FeCl3、FeCl2、CuCl2，故答案为FeCl3、FeCl2、CuCl2；
（2）加入铁粉后发生的反应有：②Fe+2Fe3+=3Fe2+，③Fe+Cu2+=Cu+Fe2+，根据铜元素守恒可知，参加反应的铜的物质的量为0.05mol，与铜反应时固体质量增加为x g，则
Fe+Cu2+=Cu+Fe2+ △m
56 64 8
3.2 x
解得x=0.4
该反应生成的Fe2+的物质的量为n3(Fe2+)= n(Cu2+)= n(Cu)=0.05mol
反应的Fe的质量m3(Fe)=0.05mol56g/mol=2.8g
则反应②中固体质量减少应为2.4g+0.4g=2.8g，即消耗的Fe粉的质量m2(Fe)=2.8g，总的消耗的铁粉的质量m(Fe)= m3(Fe)+ m3(Fe)=2.8g+2.8g=5.6g，故答案为5.6；
（3）上述反应②Fe+2Fe3+=3Fe2+中n2(Fe)==0.05mol，根据关系式Fe3Fe2+可得生成的Fe2+的物质的量为n2(Fe2+)=3n2(Fe)=0.15mol，那么总的Fe2+的物质的量= n1(Fe2+)+ n2(Fe2+)+ n3(Fe2+)=0.1mol+0.15mol+0.05mol=0.3mol，则c(Fe2+)==3mol/L，故答案为3。
【点睛】本题涉及的计算能力和逻辑思维要求较高，难点是根据加入铁粉后固体质量减少的量计算反应消耗的铁粉与生成的溶质的多少。学生平常做练习要多加强化训练，理清关系式与物质之间的转化是解题的关键。
14． 品红溶液褪色 过滤
【详解】二氧化硫具有漂白性，能使品红褪色，而三氧化硫没有漂白性；二氧化硫与氯化钡不反应，三氧化硫与氯化钡反应产生沉淀硫酸钡；将FeSO4受热产生的气体按图示装置进行实验，证实含有SO3和SO2，能说明SO2存在的实验现象是品红溶液褪色；为测定BaSO4沉淀的质量，后续的操作步骤依次为过滤、洗涤、干燥、称重，故答案为：品红溶液褪色；过滤。
15． 同周期 试管 烧杯 酒精灯
实验内容 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥
实验现象 B F A C D E
Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑ Na2S＋Cl2=2NaCl＋S↓ Na>Mg>Al Cl>S
【分析】本实验研究的主要元素都为第三周期的元素，实验①中发生的反应为Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑，实验②中发生的反应为Na2S＋Cl2=2NaCl＋S↓，实验③中发生的反应为2Na+2H2O＝2NaOH+H2↑，实验④中发生的反应为Mg+2HCl＝MgCl2+H2↑，实验⑤中发生的反应为2Al+6HCl＝2AlCl3+3H2↑，实验⑥中发生的反应为AlCl3+3NaOH==Al(OH)3↓+3NaCl、NaOH+Al(OH)3＝NaAlO2+2H2O，利用由此产生的现象，回答相关问题。
【详解】(1)从对元素的分析中可以看出，本研究同周期元素性质递变规律。答案为：同周期；
(2)从实验操作中可得出，所需仪器：①试管，②烧杯，③酒精灯，试管夹，胶头滴管，镊子，小刀，玻璃片，砂纸，火柴等。答案为：试管；烧杯；酒精灯；
(3)实验①中发生的反应为Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑，实验②中发生的反应为Na2S＋Cl2=2NaCl＋S↓，实验③中发生的反应为2Na+2H2O＝2NaOH+H2↑，实验④中发生的反应为Mg+2HCl＝MgCl2+H2↑，实验⑤中发生的反应为2Al+6HCl＝2AlCl3+3H2↑，实验⑥中发生的反应为AlCl3+3NaOH==Al(OH)3↓+3NaCl、NaOH+Al(OH)3＝NaAlO2+2H2。由发生的化学反应，可得出实验现象分别为B．有气体产生，溶液变成浅红色；F．生成淡黄色沉淀；A．浮在水面上，熔成小球，四处游动，发出“嘶嘶”声，随之消失，溶液变成红色；C．剧烈反应，迅速产生大量无色气体；D．反应不十分剧烈；产生无色气体；E．生成白色胶状沉淀，继而沉淀消失。即：
实验内容 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥
实验现象 B F A C D E
答案为：
实验内容 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥
实验现象 B F A C D E
①中，镁与水反应生成Mg(OH)2和H2，反应的化学方程式为Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑，答案为：Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑；
②的化学方程式为Na2S＋Cl2=2NaCl＋S↓。答案为：Na2S＋Cl2=2NaCl＋S↓；
(4)从对Na、Mg、Al的实验可得出，失电子能力：Na>Mg>Al，从对S、Cl的实验可得出，得电子能力：Cl>S。答案为：Na>Mg>Al；Cl>S。
【点睛】镁与冷水不反应，但与沸水能反应生成氢氧化镁和氢气；铝与冷水不反应，与热水也不反应。由于现象不太明显，所以可用镁、铝与盐酸反应进行金属性强弱的确认。
16．(1) FeCl2 KOH KCl
(2)4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
(3) 溶液变为红色 2Fe3＋+Fe=3Fe2＋
【分析】根据转化流程图可知：白色沉淀E在空气中变为红褐色沉淀F，说明F为Fe(OH)3、E为Fe(OH)2；Fe(OH)3和盐酸反应生成G溶液为FeCl3溶液，说明G为FeCl3；A与FeCl3反应产生B，B与C溶液反应产生Fe(OH)2，则A是Fe，B是FeCl2，气体是H2；B溶液与C溶液反应产生Fe(OH)2和D溶液，D中加入AgNO3和稀HNO3，产生白色沉淀H是AgCl；溶液焰色反应(透过蓝色钴玻璃观察)显紫色，说明该溶液含有K+，故C为KOH，D为KCl，然后根据问题分析解答。
【详解】（1）根据上述分析可知B化学式是FeCl2，C化学式是KOH，D化学式是KCl；
（2）根据上述分析可知： E为Fe(OH)2，F为Fe(OH)3，Fe(OH)2不稳定，容易被空气中的O2氧化产生Fe(OH)3，该反应的化学方程式为：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3；
（3）G为FeCl3，其中含有Fe3+，向其中加入KSCN溶液，发生反应Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3，溶液变为血红色，故把KSCN加到G溶液中的现象是溶液变为血红色；
FeCl3具有强的氧化性，向其水溶液中加入Fe，二者发生氧化还原反应产生FeCl2，该反应的离子方程式为：2Fe3++Fe=3Fe2+。
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