資源簡介

第四單元 鐵及其化合物 金屬材料
(75分鐘　100分)
考情分析
高考對接點 鐵及其化合物的性質(zhì)是高考常考點，在高考中常以選擇題或填空題的形式考查
單元疑難點 鐵及其化合物的計算，單質(zhì)、化合物之間的相互關(guān)系
滾動知識點 離子反應，氧化還原反應
典型情境題 1、2、6、14、15、16、18
可能用到的相對原子質(zhì)量：H 1　C 12　N 14　O 16　Na 23　Mg 24　Al 27　S 32　K 39　Ca 40　Mn 55　Fe 56　Cu 64
一、選擇題：本題共14小題，每小題3分，共42分，在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。
1.合金的應用極大地促進了人類社會的發(fā)展。下列物質(zhì)所使用的材料不屬于合金的是
A.汽車輪胎 B.下水道井蓋 C.航母甲板 D.公路防撞護欄
2.舞蹈詩劇《只此青綠》生動還原了北宋名畫《千里江山圖》，此畫用到了一種礦物顏料石青[2CuCO3·Cu(OH)2]。下列關(guān)于石青的說法正確的是
A.屬于堿 B.易溶于水
C.能用酸性液體清洗畫卷上的污垢 D.在加熱條件下能分解生成黑色固體
3.下列轉(zhuǎn)化過程錯誤的是
A.① B.②
C.③ D.④
4.下列溶液中，可能大量共存的離子組是
A.使石蕊試液變紅的溶液中：K+、Na+、Cl-、ClO-
B.加入鋁粉能放出氫氣的溶液：Na+、Cl-、S、N
C.含有NaHSO4的溶液中：Ba2+、N、Al3+、Cl-
D.透明溶液中：Fe3+、Na+、SCN-、Cl-
5.向硫酸鐵溶液中通入少量SO2氣體，要證明該過程發(fā)生了氧化還原反應，加入下列試劑，其中可行的是
A.KSCN溶液、氯水
B.K3[Fe(CN)6]
C.NaOH溶液
D.BaCl2溶液
6.茶葉中鐵元素的檢驗可經(jīng)過以下四步完成：灼燒灰化→6 mol·L-1的硝酸溶解→過濾→檢測濾液中的鐵元素。下列說法正確的是
A.“灼燒灰化”選用的玻璃儀器有①②③
B.④用于配制6 mol·L-1的硝酸時需洗凈并烘干
C.“過濾”時需沿著②向⑤中轉(zhuǎn)移液體并小心攪拌
D.檢測鐵元素時，將⑥垂直懸于⑦的上方滴加KSCN溶液
7.工業(yè)制備錳(Mn)單質(zhì)的過程中會產(chǎn)生高濃度SO2。酸性條件下，用MnO2進行脫硫處理的原理如圖。下列說法正確的是
A.反應1的離子方程式為MnO2+2Fe2++2H2O2Fe3++Mn2++4OH-
B.若只發(fā)生反應2，反應后溶液的酸性減弱
C.反應過程中Fe2+需要隨時補充
D.反應中消耗87 g MnO2，理論上可脫去64 g SO2
8.下列各組物質(zhì)混合后，不能同時產(chǎn)生無色氣體和白色沉淀的是
A.將少量過氧化鈉投入AlCl3溶液中
B.Ba(OH)2溶液和(NH4)2SO4混合后加熱
C.FeCl3溶液和NaHCO3溶液混合
D.明礬溶液和小蘇打溶液混合
9.下列反應的離子方程式正確的是
A.向AlCl3溶液中加入過量的氨水：Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3N
B.將磁性氧化鐵溶于鹽酸：Fe3O4+8H+3Fe3++4H2O
C.Fe(OH)3溶于氫碘酸：Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O
D.向NaAlO2溶液中通入過量CO2：2Al+CO2+3H2O2Al(OH)3↓+C
10.下列各項對應的圖像正確的是
A.向NaAlO2溶液中滴入稀鹽酸
B.向一定量硝酸中慢慢加入鐵粉
C.向Al2(SO4)3溶液中滴入NaOH溶液
D.向含等物質(zhì)的量的AlCl3和MgSO4的混合液中滴加NaOH溶液
11.將銅和氧化鐵的混合物溶于足量稀鹽酸中，所得溶液能使KSCN溶液變紅色。下列說法錯誤的是
A.容器中可能有固體殘渣
B.所得溶液中存在Fe2+、Fe3+、Cu2+
C.原固體中n(Fe2O3)>n(Cu)
D.向所得溶液中加入足量鐵粉，加KSCN溶液后無紅色
12.類比是學習化學的重要方法，下列類比正確的是
A.Na失火不能用CO2滅火，K失火也不能用CO2滅火
B.Al與S直接化合得到Al2S3，F(xiàn)e與S直接化合也得到Fe2S3
C.Al2O3可溶于NaOH溶液，F(xiàn)e2O3也可溶于NaOH溶液
D.工業(yè)上電解熔融MgCl2制取鎂，也用電解熔融AlCl3的方法制取鋁
13.某化學興趣小組同學為探究化合物FeC2O4的穩(wěn)定性進行如下操作：
下列分析正確的是
A.氣體a是二氧化碳 B.固體c是四氧化三鐵
C.白色沉淀的質(zhì)量為2.00 g D.d中滴加KSCN溶液，溶液變紅
14.鎵是化學史上第一個先從理論預言，后在自然界中被發(fā)現(xiàn)并驗證的化學元素。鎵的金屬活動性與鋅相似，比鋁弱。從粉煤灰(主要成分為Ga2O3，含CaO、Al2O3等雜質(zhì))中提取鎵的工藝流程如下圖所示，下列敘述錯誤的是
A.工業(yè)上采用熱還原的方法制備金屬鎵
B.向“濾液1”中加入堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)pH，“濾渣2”是Al(OH)3
C.生成Ga(OH)3的化學方程式為NaGaO2+2H2O+CO2NaHCO3+Ga(OH)3↓
D.“焙燒”過程中，Al2O3發(fā)生反應的化學方程式為Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑
二、非選擇題：本題共4小題，共58分。
15.(14分)從化合價和物質(zhì)類別兩個視角認識元素及其化合物性質(zhì)是重要的化學學習方式。圖1是Fe及其化合物的化合價-物質(zhì)類別二維圖。
回答下列問題：
(1)A為　　　　　，E為　　　　　。
(2)工業(yè)上冶煉Fe常用的方法是　　　(填字母)。
a.電解法 b.熱還原法
c.熱分解法 d.物理方法
(3)若圖1中的F為硫酸鹽，請寫出由D生成F的離子方程式：　　　　　　　　　　　　。
(4)圖1中的B在潮濕的空氣中很容易發(fā)生化合反應生成E，該反應的化學方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(5)向可溶性F中加入Na2CO3溶液，發(fā)生反應的離子方程式為　　　　　　　　　　　　　。
(6)圖1中的F轉(zhuǎn)化為C的離子反應有2Fe3++2I-2Fe2++I2，為了探究該反應存在一定的限度，某化學興趣小組取10 mL 0.5 mol·L-1 KI溶液于試管中，再加入10 mL 0.2 mol·L-1 FeCl3溶液，振蕩，使試管中的物質(zhì)充分反應一段時間。為了達到實驗目的，還需要再向試管中加入下列試劑中的　　　　(填字母)。
A.淀粉溶液
B.KSCN溶液
C.CCl4
D.酸性高錳酸鉀溶液
(7)用Fe可以去除水體中的N(原理如圖2)。若有1 mol N轉(zhuǎn)化為N，則參加反應的Fe失去的電子的物質(zhì)的量為　　　　mol。
16.(15分)工業(yè)上制得的氮化鋁(AlN)產(chǎn)品常含有少量Al4C3、Al2O3、C等雜質(zhì)。某同學設(shè)計了如下實驗分別測定氮化鋁(AlN)樣品中AlN和Al4C3的質(zhì)量分數(shù)(忽略NH3在強堿性溶液中的溶解)。
(1)實驗原理：①Al4C3與硫酸反應可生成CH4；②AlN溶于強酸產(chǎn)生銨鹽，溶于強堿生成氨氣。請寫出AlN與過量NaOH溶液反應的化學方程式：　　　　　。
(2)實驗裝置(如圖所示)：
裝置E的作用是　　　　　。
(3)實驗過程：
①連接實驗裝置，在各連接處涂抹肥皂水，然后從K2處通入空氣檢查裝置的氣密性，證明裝置的氣密性良好的現(xiàn)象是　　　　　。稱得D裝置的質(zhì)量為y g，滴定管的讀數(shù)為a mL。
②稱取x g AlN樣品置于裝置B的錐形瓶中，塞好橡膠塞，關(guān)閉活塞K2、K3，打開活塞K1，通過分液漏斗加入稀硫酸，與裝置B的錐形瓶內(nèi)的物質(zhì)充分反應。
③待反應進行完全后，關(guān)閉活塞K1，打開活塞　　　　　，向分液漏斗中加入過量NaOH，與裝置B的錐形瓶內(nèi)的物質(zhì)充分反應。
④　　　　　 (填入該步驟應進行的操作)。
⑤記錄滴定管的讀數(shù)為b mL，稱得D裝置的質(zhì)量為z g。
(4)數(shù)據(jù)分析：(已知該實驗條件下的氣體摩爾體積為Vm L·mol-1)
①Al4C3的質(zhì)量分數(shù)為　　　　　(填表達式)，若讀取滴定管中的體積時先平視后仰視，則所測氣體的體積　　　　　(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。
②AlN的質(zhì)量分數(shù)為　　　　　(填表達式)。
17.(14分)鐵及其化合物在人類生活中有著極其重要的作用。回答下列問題：
(1)古代中國四大發(fā)明之一的司南是由天然的磁石制成的，其主要成分是　　　(填字母)。
a.Fe b.FeO c.Fe2O3 d.Fe3O4
(2)FeSO4可以用來凈水、治療缺鐵性貧血等，在實驗室配制FeSO4溶液時，為了防止FeSO4變質(zhì)，經(jīng)常向溶液中加入鐵粉，其原因是　　　　　　　(用離子方程式表示)。
(3)向新配制的FeSO4溶液中，加入一定量的稀硝酸，發(fā)生如下反應：
　　Fe2++　　H++　　N　　Fe3++　　NO↑+　　H2O
①配平上述反應。
②每生成0.5 mol NO氣體，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為　　　　。(設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)
③檢驗該反應后的溶液中是否還含有Fe2+的實驗方案是　　　　　　　。
(4)現(xiàn)在可以利用鐵的氧化物循環(huán)裂解水制備氫氣，其過程如圖所示。
①寫出反應Ⅱ的化學方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
②寫出鐵的氧化物循環(huán)裂解水制氫的總反應的化學方程式：　　　　　　　 。
③Fe3O4和CO的反應過程與溫度密切相關(guān)。向某容器中加入Fe3O4與CO，當其他條件一定時，達到平衡時CO的體積百分含量隨溫度的變化關(guān)系如圖所示。
已知：Ⅰ.Fe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g)-Q1(Q1>0)
Ⅱ.Fe3O4(s)+4CO(g)3Fe(s)+4CO2(g)+Q2(Q2>0)
推測當溫度達到570 ℃，平衡時CO的體積百分含量最高的原因：　　　　　　　　　　　　　　　　。
18.(15分)銦(In)是一種稀有貴金屬，廣泛應用于航空航天、太陽能電池等高科技領(lǐng)域。從銅煙灰酸浸渣(主要含PbO、SiO2 、FeAsO4·2H2O 、In2O3 )中提取銦和鉛的工藝流程如下：
已知：①焙燒后金屬元素均以硫酸鹽的形式存在；②In(OH)3 性質(zhì)與Al(OH)3 類似。
(1)FeAsO4·2H2O 中鐵元素的化合價為　　　　　。
(2)“水浸”工藝中的浸渣除As2O3 外，還含有　　　　　。若在實驗室里分離出浸渣，需要使用的硅酸鹽儀器有玻璃棒、　　　　　、　　　　　。
(3)“還原鐵”工藝反應的離子方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)“萃取除鐵”中，水相的pH對銦萃取率的影響如圖所示。結(jié)果表明，pH>2.0時，銦萃取率開始明顯下降，其原因是　　　　　　　　　　。
(5)由浸渣生成PbO粗品的化學方程式為　　　　　　　　　　　　。
(6)三氧化二銦(In2O3)還可用如下方法制備，其主要實驗過程及裝置示意圖如圖所示。
①A裝置中的反應現(xiàn)象是　　　　　　　　　　　　　　。
②裝置中，CO(NH2)2先與水反應生成NH3 和另一種酸性氣體　　　　　(填化學式)，后NH3 與InCl3 溶液反應生成In(OH)3的化學方程式為　　　　　　　　　　　　　。
參考答案
1.A
【解題分析】汽車輪胎(橡膠，有機化合物)，屬于有機材料，不屬于合金，A項符合題意。
2.D
【解題分析】石青屬于堿式鹽，A項錯誤；石青不溶于水，B項錯誤；不能用酸性液體清洗畫卷上的污垢，C項錯誤；在加熱條件下石青能分解生成黑色固體氧化銅，D項正確。
3.B
【解題分析】Fe在O2中燃燒生成Fe3O4，B項錯誤。
4.B
【解題分析】使石蕊試液變紅的溶液呈酸性，含有大量氫離子，氫離子和次氯酸根離子生成弱酸HClO，A項錯誤；若溶液呈酸性，氫離子和硝酸根離子、鋁會反應生成一氧化氮氣體，若溶液呈堿性，存在氫氧根離子，OH-、Na+、Cl-、S、N相互不反應，能夠共存，B項正確；含有NaHSO4的溶液中，硫酸根離子和鋇離子反應生成硫酸鋇沉淀，不能共存，C項錯誤；鐵離子和硫氰酸根離子不能共存，D項錯誤。
5.B
【解題分析】含F(xiàn)e2+的溶液與K3[Fe(CN)6]溶液反應生成藍色沉淀，能證明SO2與硫酸鐵發(fā)生了氧化還原反應，B項符合題意。
6.D
【解題分析】將茶葉灼燒灰化，應在坩堝中加熱進行，A項錯誤；④容量瓶用于配制溶液時，洗干凈即可，不要求烘干，B項錯誤；“過濾”時需沿著②玻璃棒向⑤漏斗中轉(zhuǎn)移液體，待液體自然流下，進行過濾，不能攪拌，C項錯誤；經(jīng)過硝酸溶解后，濾液中的鐵元素主要以Fe3+形式存在，檢驗濾液中的Fe3+，可用膠頭滴管取少量濾液于小試管中，滴加KSCN溶液檢驗，使用膠頭滴管時，需垂直懸在儀器上方，D項正確。
7.D
【解題分析】溶液呈酸性，反應1的離子方程式為MnO2+2Fe2++4H+2Fe3++Mn2++2H2O，A項錯誤；反應2的離子方程式為SO2+2Fe3++2H2O2Fe2++S+4H+，反應后溶液的酸性增強，B項錯誤；由圖可知，過程中Fe2+、Fe3+可以循環(huán)使用，不需要隨時補充Fe2+，C項錯誤；根據(jù)關(guān)系式MnO2~2Fe3+~SO2可知，消耗1 mol MnO2脫去1 mol SO2，則消耗87 g MnO2，理論上可脫去64 g SO2，D項正確。
8.C
【解題分析】FeCl3溶液和NaHCO3溶液反應產(chǎn)生Fe(OH)3紅褐色沉淀和CO2。
9.A
【解題分析】磁性氧化鐵溶于鹽酸后，溶液中存在Fe2+ 、Fe3+，B項錯誤；Fe3+和I-不能大量共存，C項錯誤；通入過量CO2，反應生成HC，D項錯誤。
10.D
【解題分析】生成沉淀與消耗沉淀的鹽酸的體積比為1∶3，A項錯誤；生成Fe(NO3)3與消耗Fe(NO3)3的鐵粉的物質(zhì)的量之比為2∶1，B項錯誤；生成沉淀與消耗沉淀的NaOH溶液的體積比為3∶1，C項錯誤。
11.A
【解題分析】將銅和氧化鐵的混合物溶于足量稀鹽酸中，發(fā)生反應Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O、2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2，向所得溶液中滴入2滴KSCN溶液后出現(xiàn)紅色，說明鐵離子過量，銅在溶液中一定全部溶解，生成氯化銅，部分鐵元素轉(zhuǎn)化為亞鐵鹽。氧化鐵溶于過量的稀鹽酸，生成的氯化鐵過量，銅全部溶解，容器中不可能有固體殘渣，A項錯誤；向所得溶液中滴入2滴KSCN溶液后出現(xiàn)紅色，說明鐵離子過量，銅在溶液中一定全部溶解，生成氯化銅，部分鐵元素轉(zhuǎn)化為亞鐵鹽，即所得溶液中存在Fe2+、Fe3+、Cu2+，B項正確；發(fā)生反應Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O、2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2，鐵離子過量，則原固體中n(Fe2O3)>n(Cu)，C項正確；向所得溶液中加入足量鐵粉，發(fā)生反應2FeCl3+Fe3FeCl2，鐵離子被完全消耗，D項正確。
12.A
【解題分析】Na、K失火生成的物質(zhì)均能與CO2反應，A項正確；Fe與S直接化合得到FeS，B項錯誤；Fe2O3不能溶于NaOH溶液，C項錯誤；工業(yè)上用電解熔融的Al2O3的方法制取鋁，D項錯誤。
13.C
【解題分析】氣體a是CO和CO2的混合氣體，A項錯誤；固體c是FeO，B項錯誤；氣體a是CO和CO2的混合氣體，且二者的物質(zhì)的量之比為1∶1，則CO2的物質(zhì)的量為0.02 mol，生成CaCO3的質(zhì)量為0.02 mol×100 g·mol-1=2 g，C項正確；d中無Fe3+，D項錯誤。
14.B
【解題分析】“鎵的金屬活動性與鋅相似”，工業(yè)上大規(guī)模制備金屬鎵，為了降低成本，采用熱還原的方法，A項正確；“濾液1”含有Na2CO3、NaGaO2 和NaAlO2，顯堿性，加入酸性物質(zhì)中和OH-，使溶液的pH減小，偏鋁酸根離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁沉淀，B項錯誤；向NaGaO2溶液中通入CO2的反應與向NaAlO2溶液中通入CO2的反應類似，C項正確；焙燒過程中，氧化鎵和氧化鋁與純堿反應生成NaGaO2和NaAlO2，D項正確。
15.(1)FeO(1分)；Fe(OH)3(1分)
(2)b(2分)
(3)Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O(2分)
(4)4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3(2分)
(5)2Fe3++3C+3H2O2Fe(OH)3↓+3CO2↑(2分)
(6)B(2分)
(7)8(2分)
【解題分析】(6)根據(jù)題中數(shù)據(jù)，可知KI過量，若反應為可逆反應，則溶液中存在Fe3+，可用KSCN溶液檢驗。
(7)N轉(zhuǎn)化為N，N的化合價由+5變?yōu)?3，1 mol N得到8 mol電子，根據(jù)得失電子守恒，則參加反應的Fe失去8 mol電子。
16.(1)AlN+NaOH+H2ONaAlO2+NH3↑(2分)
(2)防止空氣中的水蒸氣進入濃硫酸，影響AlN質(zhì)量分數(shù)的測量(2分)
(3)①各連接處均無氣泡(2分)
③K3(1分)
④打開K2，通入空氣一段時間(2分)
(4)① %(2分)；偏小(2分)
② ×100%(2分)
【解題分析】(3)③用足量NaOH溶液與樣品中AlN完全反應，充分吸收生成的氨氣，并稱量其質(zhì)量，故應關(guān)閉活塞K1，打開活塞K3。
(4)①甲烷的體積為(a-b) mL，物質(zhì)的量為 mol，根據(jù)碳原子守恒，Al4C3的物質(zhì)的量等于甲烷的物質(zhì)的量的三分之一，所以Al4C3的質(zhì)量為× mol×144 g·mol-1= g，Al4C3的質(zhì)量分數(shù)為%。
②氨氣的質(zhì)量為(z-y) g，物質(zhì)的量為 mol，根據(jù)氮原子守恒，氨氣的物質(zhì)的量等于AlN的物質(zhì)的量，所以AlN的質(zhì)量為 mol×41 g·mol-1= g，故AlN的質(zhì)量分數(shù)為×100%= ×100%。
17.(1)d(1分)
(2)Fe+2Fe3+3Fe2+(1分)
(3)①3，4，1，3，1，2(2分)
②1.5NA(2分)
③取樣，加入少量酸性KMnO4溶液，若酸性KMnO4溶液褪色，說明還含有Fe2+(2分)
(4)①H2O(g)+3FeOFe3O4+H2(2分)
②C+H2OCO+H2(2分)
③溫度低于570 ℃時，發(fā)生的是反應Ⅱ，因為Ⅱ是放熱反應，所以溫度升高，平衡逆向移動，CO的百分含量不斷增大，溫度高于570 ℃時，發(fā)生的是反應Ⅰ，因為Ⅰ是吸熱反應，隨著溫度的升高，反應正向移動，CO百分含量不斷降低(2分)
【解題分析】(3)1 mol Fe2+被氧化為Fe3+失去1 mol電子，1 mol N被還原為NO得3 mol 電子，根據(jù)得失電子守恒得到反應的離子方程式：3Fe2++4H++N3Fe3++NO↑+2H2O；由反應可知，每生成1 mol NO轉(zhuǎn)移3 mol電子，則生成0.5 mol NO氣體，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為1.5NA。
18.(1)+3(1分)
(2)SiO2 、PbSO4 (2分)；燒杯、漏斗(2分)
(3)2Fe3++2S22Fe2++S4 (2分)
(4)銦離子發(fā)生水解，導致銦萃取率下降(1分)
(5)PbSO4+2NaOHPbO+Na2SO4+H2O(2分)
(6)①固體溶解且生成氣泡(2分)
②CO2 (1分)；InCl3+3NH3+3H2OIn(OH)3↓+3NH4Cl(2分)
【解題分析】銅煙灰酸浸渣(主要含PbO、SiO2 、FeAsO4·2H2O 、In2O3 )加入硫酸酸化、焙燒，將得到的焙砂水浸，浸渣加入10%NaOH溶液并加熱，反應后冷卻、過濾，得到PbO粗品，處理得到PbO，同時得到濾液；浸液加入硫代硫酸鈉還原鐵，萃取劑“萃取除鐵”得到含有亞鐵離子、S4 的水溶液；加入硫酸反萃取得到萃余液，經(jīng)系列處理得到In2O3。

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