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提分精练二 铁、铝及其化合物

基础练习——基础不牢 地动山摇
1．（2022年四川宜宾期末）中国空间站的建造采用了钛合金材料。下列有关钛合金性质的说法错误的是
A．密度小 B．硬度大 C．熔点低 D．耐腐蚀
2．（2022年广西桂林期末）下列物质的用途与性质相符合的是
选项
物质
性质
用途
A
小苏打
不稳定性
治疗胃酸过多
B
铁粉
还原性
作食品的抗氧化剂
C
HClO
强还原性
作漂白剂
D
FeCl3溶液
酸性
制作印刷电路板
3．（2022年河南新乡期末）以下涉及的物质转化关系，不能实现一步转化的是
A．Na→Na2O→NaOH B．Fe→Fe2O3→Fe(OH)3
C．HCl→Cl2→Ca(ClO)2 D．Al→Al2O3→NaAlO2
4．（2022年北京汇文中学期末）下列化合物中，不能由单质直接化合而得到的是
A．FeCl2 B．Na2O C．Fe3O4 D．Na2O2
5．（2022年河南三门峡期末）下列有关事实的解释正确的是
选项
事实
解释
A
用FeCl3溶液腐蚀Cu刻制印刷电路板
铁比铜的金属性强
B
用绿矾(FeSO4·7H2O)处理含有Cr2O72－的废水
绿矾是硫酸盐
C
Na长期暴露在空气中的最终产物是Na2CO3
Na在空气中与氧气、水、二氧化碳共同作用的结果
D
Fe2O3用作油漆、橡胶、涂料的颜料
Fe2O3难溶于水
6．（2022年贵州黔东南州）下列有关金属铝及其化合物的叙述正确的是
A．铝制品不易被腐蚀，因为Al在常温下不与氧气反应
B．铝是地壳中含量最多的金属元素
C．铝制品有致密的氧化膜，可长时间盛放酸性或碱性食物
D．氢氧化铝属于碱，不能与碱溶液反应
7．（2022年吉林省长春市农安县期末）下列有关铁及其化合物的说法正确的是
A．铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2
B．向饱和FeCl3溶液中滴加过量氨水，可制取Fe(OH)3胶体
C．配制FeSO4溶液时，可在溶液中加入少量铁粉
D．除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加入Cu粉，然后过滤
8．（2022年湖北省黄冈市期末）下列离子方程式书写正确的是
A．硫酸铝溶液中加入过量的氨水：Al3＋＋4NH3·H2O＝AlO2－＋4NH
B．利用FeCl3溶液腐蚀铜质电路板：2Fe3＋＋3Cu＝3Cu2＋＋2Fe
C．用NaOH溶液吸收Cl2：2OH－＋Cl2＝Cl－＋ClO－＋H2O
D．FeCl3溶液与KSCN溶液反应：Fe3＋＋3SCN－＝Fe(SCN)3↓
9．（2022年浙江宁波期末）用如下装置研究铁粉与水蒸气的反应。下列说法不正确的是
A．湿棉花的作用是提供水蒸气
B．为检验生成的气体，可以用火柴点燃肥皂泡
C．实验结束时，先把导管移出肥皂液，再停止加热，以防倒吸
D．用稀硫酸溶解反应后试管中的固体，加入几滴KSCN溶液，溶液不变红，说明生成的固体产物是FeO
10．（2022年山西太原期末）2021年10月16日，载有三名航天员的神舟十三号载人飞船顺利进入太空。运载火箭和载人飞船使用了大量铝材，实现了多项科技创新。
（1）运载火箭和载人飞船上使用的铝材属于____________(填“纯铝”或“铝合金”)，其优点是______________(写一条)。
（2）生产铝材时，可用NaOH溶液除去铝材表面的天然氧化膜，反应的化学方程式是____________________
（3）区分铝合金与铁合金的一种简单方法是___________________。

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11．（2022年四川资阳期末）下列反应条件或反应物用量改变，对生成物没有影响的是
A．Na与O2 B．AlCl3溶液与NaOH溶液
C．Na2CO3溶液与盐酸 D．Na2O2 与H2O
12．（2022年贵州黔东南州）下列各组物质中，X是主体物质，Y是少量杂质，Z是除去杂质的方法，其中不正确的组别是

X
Y
Z
A
Na2CO3固体
NaHCO3
加热至恒重
B
FeCl2溶液
FeCl3
加过量粉充分反应后过滤
C
FeCl3溶液
FeCl2
加酸性KMnO4溶液
D
粉
Al粉
加过量NaOH溶液充分反应后过滤
13．（2022年河南省许昌市期末）下列实验中，对应的现象以及结论均正确的是
选项
实验操作
现象
结论
A
将一用砂纸打磨过的铁丝插入盛有稀的CuSO4溶液的试管
析出红色沉淀
铁被氧化为Fe3＋
B
向某溶液中滴加KSCN溶液
溶液呈血红色
原溶液中一定不含Fe2＋
C
用洁净的铂丝蘸取某溶液进行焰色试验
火焰呈黄色
溶液中一定含NaCl
D
在导管口点燃纯净的氢气，伸入盛满氯气的集气瓶中
产生苍白色火焰
氢气可以在氯气中燃烧
14．（2022年北京东城期末）高铁酸钾（K2FeO4）是一种环保、高效、多功能饮用水处理剂，在水处理过程中，高铁酸钾转化为Fe(OH)3胶体，制备高铁酸钾流程如图所示。

下列叙述不正确的是
A．反应I的化学方程式是2Fe＋3Cl22FeCl3
B．用FeCl2溶液吸收反应I中尾气所得产物可再利用
C．反应II中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶3
D．用K2FeO4对饮用水杀菌消毒的同时，Fe(OH)3胶体吸附杂质净化水
15．（2022年北京人大附中期末）某工厂的废金属屑中主要成分为Cu、Fe和Al，此外还含有少量Al2O3和Fe2O3，该厂用上述废金属屑制取新型高效水处理剂Na2FeO4(高铁酸钠)等产品，过程如下：
I．向废金属屑中加入过量的NaOH溶液，充分反应后过滤；
II．向I所得固体中加入过量稀H2SO4，充分反应后过滤；
III．向II所得固体中继续加入热的稀H2SO4，同时不断鼓入空气，固体溶解得CuSO4溶液；
IV．……
（1）步骤I中Al与NaOH溶液反应化学方程式为______________________________________；另一种与NaOH溶液反应的氧化物是___________；该氧化物属于________(填“碱性”，“酸性”或“两性氧化物”)。
（2）步骤II所得的滤液中加入KSCN溶液无明显现象，表明滤液中不存在________(填离子符号)；用离子方程式解释其可能的原因________________________、_________________________________；取该硫酸亚铁滤液滴加NaOH溶液的现象是_____________________________________________________。
（3）步骤II所得硫酸亚铁滤液经进一步处理可制得Na2FeO4，流程如下：

该流程有关反应中属于氧化剂的有_______________。
（4）步骤III获得CuSO4溶液的离子方程式为______________________

拓展提高——萃取升华 超越自我
16．（2022年山东省潍坊市期末）铁黄(FeOOH)是一种重要的颜料，可通过如下反应制备：4Fe(OH)2＋O2＝4FeOOH＋2H2O；实验装置如图1所示(部分夹持装置省略)。

操作如下：
ⅰ．关闭K2，打开止水夹与K1；
ⅱ．关闭止水夹，一段时间后，打开K3；
ⅲ．当乙中pH＝6.0时，关闭K1、K3，打开K2，通入空气，乙中pH变化如图2所示。
回答下列问题：
（1）检验装置乙的气密性应先_________________________，再用热毛巾捂热乙，丙中导管末端出现气泡，停止加热后导管中形成一段水柱，则气密性良好。
（2）装置甲中反应的离子方程式为___________________________________________。
（3）向乙中加入氨水，产生白色沉淀，反应的离子方程式为________________________________。
（4）通入空气时，多孔球泡的作用为____________________________________________________；t1时刻后，溶液中的Fe2＋与O2反应也会生成FeOOH，该反应的离子方程式为___________________________________________。
（5）实验时发现乙中产生灰绿色物质，甲同学认为该物质是Fe(OH)2和Fe(OH)3的混合物，乙同学认为是Fe(OH)2吸附Fe2＋形成的混合物。设计实验方案验证哪一位同学的观点正确(可供选择的试剂：盐酸、硝酸、高锰酸钾溶液、硫氰酸钾溶液)
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

列出你在学习中存在的疑问或需要老师再明确的知识
参考答案
1．【答案】C
【解析】钛合金具有密度小、硬度大、耐腐蚀、熔点高的性质，故钛合金性质的说法错误的是其熔点低，因此选C项。
2．【答案】B
【解析】A项，碳酸氢钠能与盐酸反应，所以可以用于治疗胃酸过多，错误；B项，铁粉具有还原性，能作食品的抗氧化剂，正确；C项，次氯酸有强氧化性，能作漂白剂，错误；D项，氯化铁溶液有氧化性，能与铜反应，可用来制作印刷电路板，错误。
3．【答案】B
【解析】A项，钠与氧气在常温下反应可生成氧化钠，氧化钠溶于水可生成氢氧化钠，均可实现一步转化，不符合题意；B项，Fe与氧气在加热条件下生成的是四氧化三铁，在潮湿的空气中易被氧化为三氧化二铁，但三氧化二铁不和水反应，也不能一步转化为氢氧化铁，符合题意；C项，浓盐酸与二氧化锰在加热条件下可反应产生氯气，氯气与石灰乳发生反应可制备漂白粉，其有效成分为次氯酸钙，均可实现一步转化，不符合题意；D项，铝在常温下与氧气反应生成氧化铝，氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水，均可实现一步转化，不符合题意。
4．【答案】A
【解析】A项，氯气具有强氧化性，能把铁氧化成＋3价，所以铁和氯气反应生成氯化铁，FeCl2不能由单质直接化合而得到，符合题意；B项，常温下钠与氧气反应生成氧化钠，氧化钠能由单质直接化合而得到，不符合题意；C项，铁在氧气中燃烧生成Fe3O4，Fe3O4能由单质直接化合而得到，不符合题意；D项，钠和氧气在点燃的条件下生成Na2O2，Na2O2能由单质直接化合而得到，不符合题意。
5．【答案】C
【解析】A项，FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板的反应是氧化还原反应，反应为：2FeCl3＋Cu＝2FeCl2＋CuCl2不是置换反应，故反应不能说明铁比铜金属性强，错误；B项，绿矾中的亚铁离子可以和重铬酸根离子发生氧化还原反应，并不是因为绿矾是硫酸盐，错误；C项，暴露在空气中的钠能与空气中的氧气反应生成氧化钠，氧化钠与水蒸气反应生成氢氧化钠，氢氧化钠与空气中二氧化碳反应生成碳酸，正确；D项，Fe2O3用作油漆、橡胶、涂料的颜料是因为Fe2O3为红棕色固体，错误。
6．【答案】B
【解析】A项，铝制品不易被腐蚀，是因为铝在常温下与空气中氧气反应，表面生成一层致密的氧化铝薄膜，阻止铝与氧气继续反应，错误；B项，地壳中含量最多的非金属元素是氧，含量最多的金属元素是铝，正确；C项，铝制品表面的氧化膜为氧化铝，氧化铝能与酸性或碱性发生反应，不可长时间盛放酸性或碱性食物，错误；D项，氢氧化铝属于碱，但可以与强碱溶液反应，错误。
7．【答案】C
【解析】A项，铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe3O4和H2，错误；B项，FeCl3溶液中滴加过量氨水生成Fe(OH)3沉淀，所以不能用饱和FeCl3溶液与过量氨水制取Fe(OH)3胶体，错误；C项，配制硫酸亚铁溶液时，为防止产生Fe3＋，可在溶液中加入少量铁粉，为了抑制亚铁离子被氧化而变质，正确；D项，Cu与FeCl3反应生成FeCl2、CuCl2，会引入CuCl2杂质，错误。
8．【答案】C
【解析】A项，氨水不能溶解氢氧化铝，硫酸铝溶液中加入过量的氨水反应为：Al3＋＋3NH3·H2O＝Al(OH)3↓＋3NH，错误；B项，利用FeCl3溶液腐蚀铜质电路板生成氯化亚铁和氯化铜：2Fe3＋＋Cu＝Cu2＋＋2Fe2＋，错误；C项，用NaOH溶液吸收Cl2生成氯化钠、次氯酸钠和水：2OH－＋Cl2＝Cl－＋ClO－＋H2O，正确；D项，FeCl3溶液与KSCN溶液反应生成的Fe(SCN)3不是沉淀，反应式为：Fe3＋＋3SCN－＝Fe(SCN)3，错误。
9．【答案】D
【解析】Fe与水蒸气在高温下反应产生Fe3O4和H2，结合物质的性质分析解答。
A项，湿棉花上含有水分，当加热时水气化变为水蒸气，为与Fe的反应提供反应物，正确；B项，Fe与水蒸气在高温下反应产生的气体是H2，H2是可燃性气体，因此可以用火柴点燃肥皂泡，若燃烧，就证明反应产生了H2，正确；C项，实验结束时，若先熄灭酒精灯，试管中气体由于温度降低，气体压强减小，肥皂液会沿着导气管进入热的试管，导致试管炸裂，所以应该先把导管移出肥皂液，然后再停止加热，这样就可以防倒吸现象的发生正确；D项，用稀硫酸溶解反应后试管中的固体，加入几滴KSCN溶液，溶液不变红，说明该溶液中无Fe3＋。这是由于Fe与水蒸气在高温下反应产生Fe3O4和H2时Fe反应不完全，反应产生的Fe3O4和稀H2SO4反应产生FeSO4、Fe2(SO4)3，其中过量的Fe又与Fe2(SO4)3发生反应：Fe＋Fe2(SO4)3＝3FeSO4，导致该溶液中只有Fe2＋，而无Fe3＋，因而加入KSCN溶液时不变红色，而不能说Fe与水蒸气在高温下反应生成的固体产物是FeO，错误。
10．【答案】（1）①铝合金 ②密度小 （2）Al2O3＋2NaOH＝2NaAlO2＋H2O （3）用磁铁吸引
【解析】1）铝材属于铝合金，具有密度小、质量轻、强度高、抗腐蚀等优点(任写一条)；（2）铝的氧化膜为氧化铝，故反应方程式为Al2O3＋2NaOH＝2NaAlO2＋H2O；（3）简单区分铝合金与铁合金的方法是用磁铁吸引。
11．【答案】D
【解析】A项，Na与O2在常温下生成氧化钠，在点燃情况下生成过氧化钠，错误；B项，AlCl3溶液与少量氢氧化钠生成氢氧化铝，过量氢氧化钠生成偏铝酸钠，错误；C项，Na2CO3溶液与少量盐酸生成碳酸氢钠，与过量盐酸生成二氧化碳和氯化钠，错误；D项，Na2O2 与H2O生成氢氧化钠和氧气，无影响，正确。
12．【答案】C
【解析】A项，碳酸钠受热不分解，碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳，除去碳酸钠中的碳酸氢钠可以加热至恒重，正确；B项，氯化铁可以与铁反应生成氯化亚铁，并且过量的铁不会成为氯化亚铁的杂质，正确；C项，氯化亚铁可以被酸性高锰酸钾氧化为氯化铁，但两者反应的产物氯化钾、氯化锰以及过量的高锰酸钾会成为新的杂质，错误；D项，铝与过量的氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，铁不与氢氧化钠溶液反应，正确。
13．【答案】D
【解析】A项，铁置换出红色的铜，铁被氧化为亚铁离子，错误；B项，某溶液中滴加KSCN溶液，溶液呈血红色，原溶液中一定含Fe3＋，可能含Fe2＋，错误；C项，火焰呈黄色，只能说含有Na元素的物质，不能说一定含NaCl，错误D项，在导管口点燃纯净的氢气，伸入盛满氯气的集气瓶中，氢气在氯气中安静燃烧，发出苍白色火焰，正确。
14．【答案】C
【解析】A项，铁与氯气反应生成氯化铁，化学方程式是2Fe＋3Cl22FeCl3，正确；B项，反应Ⅰ中尾气氯气，因此可用FeCl2溶液作为反应Ⅰ中尾气吸收剂，生成FeCl3，且反应后溶液进入到反应Ⅱ进行反应，正确；C项，NaClONaCl、FeCl3Na2FeO4，n(NaClO)×2＝n(FeCl3)×3，n(NaClO)∶n(FeCl3) ＝3∶2，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2，错误；D项，K2FeO4中＋6价铁具有强氧化性，用于饮用水杀菌消毒，得到的还原产物铁离子水解生成氢氧化铁胶体，氢氧化铁胶体吸附杂质达到净化水，正确。
15．【答案】（1）①2Al＋2NaOH＋2H2O＝2NaAlO2＋3H2↑ ②Al2O3 ③两性氧化物 （2）①Fe3＋ ②2Fe3＋＋Fe＝3Fe2＋、Cu＋2Fe3＋＝Cu2＋＋2Fe2＋ ③产生白色沉淀，迅速变为灰绿色，最终转化为红褐色 （3）H2O2和NaClO （4）2Cu＋O2＋4H＋＝2Cu2＋＋2H2O
【解析】利用主要成分为Cu、Fe和Al，此外还含有少量Al2O3和Fe2O3的废金属屑制取新型高效水处理剂Na2FeO4，首先利用铝及其氧化物的两性性质用NaOH溶液溶解后再过滤除去，再用稀硫酸溶液滤渣，得到含有Fe2＋、H＋、Cu2＋的混合溶液并过滤除去铜，副产品Cu可以用热的稀硫酸并通氧气的情况下溶解得到硫酸铜溶液，滤液可通过氧化使溶液里的Fe2＋转化为Fe3＋，然后滴加NaOH溶液得到Fe(OH)3沉淀，再将经过过滤洗涤得到的Fe(OH)3固体溶解在NaOH和NaClO的混合溶液里可制目标产物。
（1）步骤I中Al与NaOH溶液的反应化学方程式为2Al＋2NaOH＋2H2O＝2NaAlO2＋3H2↑，Fe2O3与NaOH溶液不反应，则另一种与NaOH溶液反应的氧化物是Al2O3，该氧化物既能与强酸反应生成盐和水，也能与强碱反应生成盐和水，故属于两性氧化物，故答案为2Al＋2NaOH＋2H2O＝2NaAlO2＋3H2↑；Al2O3；两性氧化物；（2）实验室常用KSCN溶液来检验Fe3＋，步骤II所得的滤液中加入KSCN溶液无明显现象，表明滤液中不存在Fe3＋，氧化铁溶于硫酸生成硫酸铁，同时混合物中的Fe、Cu会还原硫酸铁生成硫酸亚铁，反应的离子方程式：2Fe3＋＋Fe＝3Fe2＋、Cu＋2Fe3＋＝Cu2＋＋2Fe2＋，向硫酸亚铁溶液中加入NaOH溶液，会生成白色沉淀Fe(OH)2，但Fe(OH)2很容易被空气中的氧气氧化为红褐色沉淀Fe(OH)3，在此过程中可以观察到：产生白色沉淀，迅速变为灰绿色，最终转化为红褐色；（3）根据转化流程图可知，滤液中加入H2O2，发生的反应为：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋＝2Fe3＋＋2H2O，该反应中H2O2是氧化剂，调节pH的目的是产生Fe(OH)3沉淀，过滤出Fe(OH)3沉淀，经NaClO氧化为Na2FeO4，反应原理为：2Fe(OH)3＋3NaClO＋4NaOH＝2Na2FeO4＋3NaCl＋5H2O，该反应中NaClO是氧化剂，故答案为：H2O2和NaClO；（4）步骤III为铜溶解在不断通氧气的热的稀硫酸中得到硫酸铜溶液，发生反应的离子方程式为2Cu＋O2＋4H＋＝2Cu2＋＋2H2O。
16．【答案】（1）关闭K2、K3 （2）Fe＋2H＋＝Fe2＋＋H2↑ （3）Fe2＋＋2NH3·H2O＝Fe(OH)2↓＋2NH （4）①采用多孔球泡来增大气体与溶液的接触面积，使反应充分进行 ②4Fe2＋＋8OH－＋O2＝4FeOOH＋2H2O （5）取少量混合物于试管中，加入足量的稀盐酸，再滴加几滴硫氰酸钾溶液，若溶液变为血红色，则该物质是Fe(OH)2和Fe(OH)3的混合物，否则为Fe(OH)2吸附Fe2＋形成的混合物
【解析】（1）装置气密性的检查一般常用加热法，依据的原理是：通过加热（用酒精灯或热毛巾或体温）密闭容器，使其中的气体受热膨胀，压强变大，导致放入水中的导管口有气泡冒出（导管应先放入水中），移开热源后，由于装置中的气体遇冷收缩、压强变小，又会在导管里形成一段水柱，则气密性良好；故答案为先关闭K2、K3；（2）装置甲中铁粉与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，反应的离子方程式为Fe＋2H＋＝Fe2＋＋H2↑；（3）向乙中加入氨水，产生白色沉淀，反应的离子方程式为Fe2＋＋2NH3·H2O＝Fe(OH)2↓＋2NH；（4）因为有气体参加反应，故采用多孔球泡来增大气体与溶液的接触面积，使反应充分进行；t1时刻后，溶液中的Fe2＋与O2反应也会生成FeOOH，该反应的离子方程式为4Fe2＋＋8OH－＋O2＝4FeOOH＋2H2O；（5）取少量混合物于试管中，加入足量的稀盐酸，再滴加几滴硫氰酸钾溶液，若溶液变为血红色，则该物质是Fe(OH)2和Fe(OH)3的混合物，否则为Fe(OH)3吸附Fe2＋形成的混合物。