1、本章是对铁和金属材料知识的学习。通过铁、铝单质及其化合物相关的化学方程式、离子方程式等化学术语描述这些物质性质的变化,从铁元素形成的不同物质的微观角度分析,探究这些同类物质的共性和性质差异,并进行原因分析,形成规律,培养同学们“宏观辨识与微观探析”、“证据推理与模型认知”的核心素养。本章涉及大量的“实验”、“探究”、“研究与实践”、“实验活动”等栏目,这些栏目均为功能不同的化学实验,旨在培养同学们“科学探究与创新意识”的核心素养。本章中有关理论联系实际的栏目有“资料卡片(人体中的铁元素)”、“研究与实践(检验食品中的铁元素)”、“科学技术社会(超级钢、用途广泛的稀土金属)”等,旨在培养同学们“
2、科学态度与社会责任”的核心素养。1.2020吉林白山高一期末考试,“证据推理与模型认知”、“科学态度与社会责任”素养高铁、移动支付、共享单车、网购,被称为中国的“新四大发明”。下列用于制造高铁和共享单车的重要合金是()A.Na-K合金B.Cu-Sn合金C.Sn-Pb合金D.Mg-Al合金答案答案1.D【解题思路】Na-K合金的熔点低,导热性好,可以用Na-K合金作原子反应堆的导热剂,但不适宜用于高铁和共享单车制造业,A项错误;Cu-Sn合金和Sn-Pb合金的密度较大,不适宜用于高铁和共享单车制造业,B、C项错误;Mg-Al合金强度和硬度大,且密度小,被广泛应用于汽车、船舶、飞机、高铁和共享单车
3、等制造业,D项正确。2.2020重庆一中高一期中考试,“证据推理与模型认知”、“科学探究与创新意识”素养金属钛(Ti)是一种具有许多优良性能的较昂贵的金属。某化学兴趣小组在实验室探究Ti、Mg、Cu的活动性顺序。他们在相同温度下,取大小相同的三种金属薄片,分别投入等体积、等浓度的足量稀盐酸中,观察到如下现象:下列关于这三种金属的说法正确的是()A.用Ti从CuSO4溶液中置换出Cu是工业制取Cu的良好途径B.可用稀盐酸除去钛镁混合物中的Mg得到纯净的TiC.在水溶液中,Cu2+的氧化性比Mg2+的强D.三种金属的活动性由强到弱的顺序是Ti、Mg、Cu金属TiMgCu现象缓慢放出气泡快速放出气泡
4、无变化答案答案2.C【解题思路】钛是一种较昂贵的金属,用Ti从CuSO4溶液中置换出Cu,成本高,在工业上是不可取的,A项错误;Ti和Mg都可以与盐酸反应,在除去Mg的同时,Ti也被反应掉了,B项错误;由题述实验可知,金属活泼性:MgCu,一般来说,金属越活泼,对应的金属离子的氧化性越弱,所以在水溶液中,Cu2+的氧化性比Mg2+的强,C项正确;由实验现象可以看出反应最快的是Mg,其次是Ti,Cu不与盐酸反应,故三种金属活动性顺序为MgTiCu,D项错误。3.2020贵州遵义高一期末考试,“宏观辨识与微观探析”、“科学探究与创新意识”素养药品“速力菲”中Fe2+会被空气缓慢氧化,国家规定如果药
5、物中有超过10%的Fe2+被氧化即不可服用。若要证明该药品已被氧化,下列试剂能达到实验目的的是()A.新制氯水B.KSCN溶液C.酸性KMnO4溶液D.KCl溶液答案答案3.B【解题思路】要证明该药品已被氧化,只需证明药品中存在Fe3+即可。KSCN溶液与Fe3+反应生成Fe(SCN)3,使溶液显红色,能达到实验目的,B项正确。4.“宏观辨识与微观探析”素养将17.9 g Al、Fe、Cu组成的合金溶于足量NaOH溶液中,产生气体6.72 L(标准状况),另取等质量的合金溶于过量稀硫酸中,产生气体10.08 L(标准状况)。则合金中Cu的质量为()A.5.4 gB.8.4 gC.4.1 gD.
6、9.6 g答案答案答案答案5.C【解题思路】根据题给信息分析,方案中铝和盐酸恰好完全反应,X溶液为AlCl3溶液;方案中铝和氢氧化钠溶液反应,氢氧化钠过量,Y溶液为NaOH和NaAlO2的混合溶液,A项错误;分析图象可知,a曲线表示反应开始就有氢氧化铝沉淀生成,则a曲线表示的是向X溶液中加入NaOH溶液,b曲线表示的是向Y溶液中加入盐酸,B项错误;在C点进行过滤后,所得溶液的溶质是NaCl,由于向X溶液和Y溶液中分别加入的氢氧化钠熔液和盐酸的浓度及体积均相等,由原子守恒可知,在C点时两方案中所得NaCl的物质的量相等,则浓度也相等,C项正确;a、b曲线表示的反应都是非氧化还原反应,D项错误。6
7、.2020浙江杭州一中模拟考试,“科学探究与创新意识”素养在80100 时能产生稳定水蒸气的物质都可以作为铁与水蒸气反应的供水剂,已知铁与水蒸气的反应在500 左右进行。某化学兴趣小组同学采用西红柿(或洋葱)作为供水剂,设计了如图1所示的装置进行实验,并对铁与水蒸气反应的产物进行检验。图1回答下列问题:(1)A中铁与水蒸气反应的化学方程式是。(2)C中碱石灰的作用是。(3)D处的实验现象为。(4)上述实验结束后,取出A中反应后的少量固体(经检验固体中没有铁单质)继续进行如图2所示的实验:图2加入稀硫酸发生反应的离子方程式为;试剂A是(填序号),对应的实验现象为。a.NaOH溶液b.酸性KMnO
8、4溶液c.酚酞答案答案7.“证据推理与模型认知”、“科学探究与创新意识”素养某工业废渣中主要含有Cu2O及少量杂质(Al2O3、Fe2O3、SiO2等),从该工业废渣中提取铜的工艺流程如图所示已知Al3+与足量NaOH溶液反应生成NaAlO2,最终不会有Al(OH)3:试回答下列问题。(1)废渣中加入稀盐酸时,Cu2O发生Cu元素自身的氧化还原反应,该反应的离子方程式为。(2)滤液A中的金属阳离子为Cu2+、Al3+、,固体混合物D中含有的物质是(写化学式)。(3)操作X为常见的实验操作,其操作名称是,在实验室,该操作中使用的玻璃仪器有。(4)金属单质E与固体混合物F的反应常称为反应,列举该反
9、应的一种用途:。(5)上述方法制备的铜可用来制备铜合金,某铜合金中可能含有Mg、Zn中的一种,采用下列方法可测定该铜合金的组成。实验方法:取10.0 g铜合金粉末样品放入烧杯中,将56.0 g 14.0%的稀硫酸(密度为1.094 7 gcm-3)平均分四次依次加入该烧杯中,每次均充分反应。实验数据记录如下表:该稀硫酸的物质的量浓度为molL-1。(结果保留两位小数)该铜合金中另一种金属是(填化学式)。实验编号abcd加入稀硫酸的质量/g14.014.014.014.0剩余固体的质量/g8.77.46.16.0答案答案一、选择题:本题共12个小题,每小题6分,共72分。在每小题给出的四个选项中
10、,只有一个选项是符合题目要求的。1.2020湖南永州高一模拟考试北宋沈括的梦溪笔谈对指南针已有详细记载:“方家以磁石磨针锋,则能指南。”磁石的主要成分是()A.FeOB.Fe2O3C.Fe3O4D.CuFeS2答案答案1.C【解题思路】Fe3O4具有磁性,制指南针的磁石的主要成分是Fe3O4,C项正确。2.2019东北育才学校高一上学期月考下列除杂方法正确的是()A.除去Mg粉中的Al粉:加入足量NaOH溶液后,过滤、洗涤、干燥B.除去BaCO3固体中混有的BaSO4:加过量盐酸后,过滤、洗涤、干燥C.除去NaHCO3溶液中的Na2CO3:加适量稀盐酸D.除去Al2O3中的少量Fe2O3:加入
11、过量氢氧化钠溶液后,过滤、洗涤、干燥答案答案3.2020云南玉溪一中高一期末考试如图所示装置可用来制取Fe(OH)2和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时的颜色变化。实验提供的试剂:铁屑、6 mol/L的硫酸溶液、NaOH溶液。下列说法错误的是()A.已知b中盛有一定量的NaOH溶液,则a中应预先加入的试剂是铁屑,c中收集到的气体主要是H2B.实验开始时应先将E关闭C.生成Fe(OH)2的操作为:关闭E,将a中溶液压入b中D.取下b的橡胶塞,使空气进入,颜色变化为白色变成灰绿色,最终变成红褐色答案答案3.B【解题思路】用铁与稀硫酸反应制取硫酸亚铁,同时会产生H2,所以在烧瓶中应该先加入铁屑,c中
12、收集到的气体主要是H2,A项正确;稀硫酸和铁反应生成硫酸亚铁和氢气,因为有气体生成,如果关闭E,会将未反应的硫酸压入b中,所以要打开E,B项错误;铁和稀硫酸反应有氢气生成,关闭E,a中的压强逐渐增大,将FeSO4溶液压入b中发生反应,生成氢氧化亚铁,C项正确;氢氧化亚铁不稳定,容易被空气中的氧气氧化成红褐色的氢氧化铁,颜色变化为白色变成灰绿色,最终变成红褐色,D项正确。4.2020江西南昌八一中学高一期末考试金属及其化合物的转化关系是化学学习的重要内容之一。下列各组物质的转化关系,不能均由一步反应实现的是()A.NaNaOHNa2CO3NaClB.AlAl2O3Al(OH)3AlCl3C.Mg
13、MgCl2Mg(OH)2MgSO4D.FeFeCl2Fe(OH)2Fe(OH)3答案答案答案答案6.铁铝合金是一种新型高温结构材料,取一定量的铁铝合金完全溶于盐酸中,然后通入过量的氯气,再加入过量的烧碱溶液,溶液中能够存在较多的阳离子为()A.Na+、Fe3+、Al3+、H+B.Na+、Fe2+、Al3+C.Na+、Fe3+D.Na+答案答案6.D【解题思路】由“加入过量的烧碱溶液”可以排除Al3+,也可以排除Fe3+,本题选D。7.Mg、Al组成的混合物与足量盐酸反应,产生标准状况下的氢气4.48 L。下列推断不正确的是()A.参加反应的Mg、Al共0.2 molB.参加反应的HCl为0.4
14、 molC.Mg、Al在反应中共失去0.4 mol电子D.若与足量的稀硫酸反应能产生0.2 mol H2答案答案答案答案8.C【解题思路】A项,试剂X可以是氢氧化钠溶液,不能是盐酸,因为盐酸能将Fe2O3溶解,错误;B项,反应过滤后所得沉淀为Fe2O3,错误;D项,电解Al2O3制取Al的反应是氧化还原反应,错误。答案答案10.2020黑龙江哈尔滨六中高一月考在含有FeCl3、CuCl2、FeCl2的溶液中,Fe3+、Cu2+和Fe2+的物质的量之比为3 2 1,现加入适量铁粉,使溶液中上述三种离子的物质的量之比变为1 2 4,则参加反应的铁粉与原溶液中Fe3+的物质的量之比为()A.2 1B
15、.1 2C.1 3D.1 4答案答案11.2019浙江学业水平模拟考试固体粉末X中可能含有Fe、FeO、CuO、MnO2、KCl和K2CO3中的若干种。为确定该固体粉末的成分,某同学依次进行了以下实验:将X加入足量水中,得到不溶物Y 和溶液Z;取少量Y加入足量浓盐酸,加热,产生黄绿色气体,并有少量红色不溶物;用玻璃棒蘸取溶液Z滴于pH试纸上,试纸呈蓝色;向溶液Z中滴加AgNO3溶液,生成白色沉淀。通过以上实验现象,下列结论正确的是()A.X中一定不存在FeOB.不溶物Y中一定含有MnO2和CuO,而Fe与FeO中至少含有一种C.Z溶液中一定含有K2CO3D.若向生成的白色沉淀中滴加过量盐酸,沉
16、淀不完全溶解,则粉末X中含有KCl答案答案11.C【解题思路】将X加入足量水中,得到不溶物Y和溶液Z,Y中含有Fe、FeO、CuO、MnO2中的若干种;取少量Y加入足量浓盐酸,加热,产生黄绿色气体,并有少量红色不溶物,黄绿色气体为Cl2,红色不溶物为Cu,说明Y中一定含有Fe、CuO、MnO2;用玻璃棒蘸取溶液Z于pH试纸上,试纸呈蓝色,说明溶液呈碱性,则溶液Z中一定含有K2CO3,可能含有KCl;向溶液Z中滴加AgNO3溶液,生成白色沉淀,该沉淀一定含有碳酸银,可能含有氯化银。由以上分析可知,X中一定含有Fe、CuO、MnO2、K2CO3,但不能确定是否含有FeO、KCl,C项正确。若向生成
17、的白色沉淀中滴加过量盐酸,沉淀不完全溶解,则粉末X中不一定含有KCl,因为加入盐酸时引入了Cl-,D项错误。12.将a g Fe2O3和Al2O3的混合固体溶解在200 mL 0.1 molL-1的过量H2SO4溶液中,然后向其中加入NaOH溶液使Fe3+、Al3+刚好完全沉淀,用去NaOH溶液100 mL,则NaOH溶液的浓度为()A.0.1 molL-1B.0.2 molL-1C.0.4 molL-1D.0.8 molL-1答案答案二、非选择题:本题包括2个小题,共28分。13.(15分)某同学利用如图所示的实验装置进行铁跟水蒸气反应的实验,并研究铁及其化合物的部分性质。请回答下列问题:(
18、1)该同学为确定反应后硬质试管中固体物质的成分,设计了如下实验方案:待硬质试管冷却后,取少许其中的固体物质溶于稀硫酸得溶液B;取少量溶液B滴加KSCN溶液,若溶液变红色,则说明硬质试管的固体物质中一定有,可能有;若溶液未变红色,则说明硬质试管中固体物质的成分是。(2)该同学按(1)中所述实验方案进行了实验,结果溶液未变红色,原因是(用离子方程式表示)。答案答案(3)该同学马上另取少量溶液B,使其与NaOH溶液反应。若按如图所示操作,可观察到试管中先生成白色沉淀,后沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色的现象,请写出白色沉淀变为红褐色的过程中所发生反应的化学方程式:。14.(13分)2019四川棠湖中学期末考试某工厂的废金属屑中的主要成分为Cu、Fe和Al,此外还含有少量Al2O3和Fe2O3,为探索工业废料的再利用,某化学兴趣小组设计了如下实验流程,用该工厂的废金属屑制取氯化铝、绿矾晶体(FeSO47H2O)和胆矾晶体。请回答下列问题:(1)写出步骤发生反应的离子方程式:。(2)试剂X是,溶液D是。答案答案
