化学必背知识手册分类第三章 铁 金属材料 -【知识手册】（人教版必修第一册）（教师版）10

这是一份化学必背知识手册分类第三章 铁 金属材料 -【知识手册】（人教版必修第一册）（教师版）10，共7页。学案主要包含了铁的单质，铁的重要化合物，Fe2＋等内容，欢迎下载使用。
一、铁的单质
1、铁的存在与冶炼
（1）铁元素在自然界中主要是以 ＋2 价和 ＋3 价化合物的形态存在于矿石中，游离态的 单质铁 只存在于陨铁中。铁元素在地壳中的含量仅次于 氧、硅和铝 ，居第4位。
（2）炼铁高炉中的反应原理：Fe2O3＋3COeq \(=====,\s\up7(高温),\s\d5( ))2Fe＋3CO2。
2、铁的物理性质
3、铁的化学性质
铁与氧化性较弱的 氧化剂 (如盐酸、硫酸铜等)反应，铁原子失去2个电子生成＋2价铁的化合物；而铁与氧化性较强的氧化剂(如氯气等)反应，铁原子则失去3个电子生成＋3价铁的化合物。
（1）在一定条件下，铁作为还原剂能与某些非金属单质、酸和盐溶液反应
（2）铁与水蒸气的反应
二、铁的重要化合物
1、铁的氧化物
2、铁的氢氧化物
3、铁盐和亚铁盐
（1）【实验3-2】 探究Fe3＋、Fe2＋的检验
（2）Fe3＋、Fe2＋的检验
（3）检验Fe2＋的注意事项
①只含Fe2＋的溶液：检验Fe2＋加入试剂的顺序
待测液eq \(――――→,\s\up7(KSCN溶液)) 不变色 eq \(―――――→,\s\up7(氧化剂),\s\d5(如氯水、H2O2)) 红色 (含Fe2＋、不含Fe3＋)。
②同时含有Fe2＋和Fe3＋的溶液
Fe2＋对检验Fe3＋无干扰，可以滴加KSCN溶液检验Fe3＋；Fe3＋对检验Fe2＋有干扰，不能采用加KSCN溶液检验Fe2＋，通常向溶液中滴加适量酸性KMnO4溶液，溶液紫红色褪色说明含有Fe2＋。
检验铁的氧化物中是否有＋2价铁时，取少量固体eq \(―――――→,\s\up7(稀H2SO4溶解),\s\d5(a))溶液eq \(―――――――→,\s\up7(酸性KMnO4溶液),\s\d5(b)) 紫色 褪去。
步骤a中不能选用盐酸，原因是酸性KMnO4溶液可以氧化盐酸；步骤a中，不能选用稀HNO3，原因是稀HNO3可以将Fe2＋氧化为Fe3＋。
三、Fe2＋、Fe3＋的化学性质
1、分别取少量FeCl3溶液于两支试管中，进行下列操作，观察并记录实验现象。
（1）现象：溶液由 棕黄 色变为 浅绿 色，加入KSCN溶液时，溶液 不变色 。反应的离子方程式：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋ 。
（2）现象：加入氯水后，溶液由 浅绿 色变成 红 色。
反应的离子方程式： 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－、Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3 。
2、利用覆铜板制作图案
3、Fe、Fe2＋、Fe3＋的相互转化
（1）Fe(还原性)eq \(――――――→,\s\up7(弱氧化剂),\s\d5(H＋、Cu2＋等))Fe2＋ （2）Fe(还原性)eq \(――――→,\s\up7(强氧化剂),\s\d5(Cl2等))Fe3＋
（3）Fe2＋(弱氧化性)eq \(――――――→,\s\up7(还原剂),\s\d5(C、H2、Al等))Fe （4）Fe2＋(还原性)eq \(――――――――――――――→,\s\up7(强氧化剂),\s\d5([Cl2、H2O2、MnO\\al(－,4)H＋、ClO－等]))Fe3＋
（5）Fe3＋(氧化性)eq \(―――――――→,\s\up7(还原剂),\s\d5(Zn、Fe、Cu等))Fe2＋ （6）Fe3＋(氧化性)eq \(――――――→,\s\up7(还原剂),\s\d5(CO、C、Al等))Fe
4、补铁剂使用的注意事项
（1）补铁剂的有效成分是亚铁盐(如FeSO4)，Fe2＋易被氧化为Fe3＋而失去补铁作用，因此需密封、隔绝O2存放。服用补铁剂时搭配维生素C可以增强补铁效果，这是因为 维生素C 可将Fe3＋还原为Fe2＋。
（2）服用补铁剂时不能和茶水同饮，因为茶水中含大量的鞣酸，鞣酸与Fe2＋反应生成鞣酸亚铁，它的性质不稳定，很快被氧化成鞣酸铁而呈 蓝黑色 。
第二节 金属材料
一、合金
1、合金的含义
合金是由两种或两种以上的金属(或金属与非金属) 熔合 而成的，具有 金属特性 的混合物。
2、合金的特性
（1）一般情况下，合金比各成分金属的硬度 大 。
（2）多数合金的熔点一般比各成分金属的 低 。
二、铁合金
1、铁合金的两大类型——生铁和钢
三、铝和铝合金
1、【实验3-4】铝片与盐酸的反应
2、【实验3-5】铝片与NaOH溶液的反应
3、铝合金
4、新型合金
（1）储氢合金
①储氢方法eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(传统方法\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(利用高压钢瓶来储氢,储存液态氢)),现代方法：储氢合金))
②含义：一类能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料。
③要求：具有实用价值的储氢合金要求储氢量大，金属氢化物既容易形成，稍稍加热又容易分解，室温下吸、放氢的速率快。
④实例： Ti­Fe合金、La­Ni合金 。
（2）其他几种新型合金
四、物质的量在化学方程式有关计算中的应用
1、物质的量应用于化学方程式计算的解题步骤
2、物质的量在化学方程式计算中的应用题的解题思维流程
3、物质的量应用于化学方程式计算的常用规律
（1）任意物质， 微粒数之比等于物质的量之比 ，即N(A)∶N(B)＝n(A)∶n(B)。
（2）在同温、同压下，气态物质的微粒数之比等于物质的量之比，等于体积之比，即N(A)∶N(B)＝n(A)∶n(B)＝V(A)∶V(B)。
（3）任意状态的同一种物质，微粒数之比等于物质的量之比，等于质量之比，即N1(A)∶N2(A)＝n1(A)∶n2(A)＝m1(A)∶m2(A)。
（4）同一种气态物质，在同温、同压下，微粒数之比等于物质的量之比，等于体积之比，即N1(A)∶N2(A)＝n1(A)∶n2(A)＝V1(A)∶V2(A) 。
（5）常见的解题技巧
物质
状态
密度
熔点
沸点
金属共性
特性
银白色，有
金属光泽
固体
7.86 g/cm3
1 535 ℃
2 750 ℃
导热、导电、延展性好
能被磁体
吸引
化学性质
化学方程式举例
①Fe与非金属单质反应
②Fe与非氧化性酸反应
Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑eq \x(置换反应)
③Fe与盐溶液反应
实验装置
装置1
装置2
操作及现象
用小试管收集一试管气体，点燃，听到轻微“噗”声，产生淡蓝色火焰，证明生成了 H2
用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声，证明生成了 H2
实验
结论
铁能与水蒸气反应，并有H2生成，反应的化学方程式为：
3Fe＋4H2O(g)eq \(=====,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2
实验
说明
①湿棉花的作用是在受热时提供反应所需的水蒸气；
②加热铁粉酒精灯的火焰用防风罩套住，可以使加热效果更好；
③肥皂液在该实验中可以起到“收集”氢气的作用
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗名
—
铁红
磁性氧化铁
色、态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体(有磁性)
溶解性
难溶于水
难溶于水
难溶于水
铁的化合价
＋2价
＋3价
＋2价，＋3价
稳定性
不稳定
稳定
稳定
与H＋反应的离子方程式
FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O
Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
特殊转化
FeO在空气中受热，迅速被氧化为Fe3O4：6FeO＋O2eq \(=====,\s\up7(△))2Fe3O4
化学式
Fe(OH)2
Fe(OH)3
色、态
白色 固体
红褐 色固体
与H＋反应的离子方程式
Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O
Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
受热分解
—
2Fe(OH)3eq \(=====,\s\up7(△))Fe2O3＋3H2O
制法
可溶性亚铁盐与强碱溶液反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(离子方程式)
可溶性铁盐与强碱溶液反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓(离子方程式)
二者的关系
在空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，反应的化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
离子
Fe3＋
Fe2＋
实验操作
实验现象
溶液变成 红色
开始无明显现象，滴加新制氯水后溶液变成 红色
离子方程式
Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，
Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3
结论
Fe3＋遇SCN－显 红色 ，可利用此现象检验Fe3＋的存在
Fe2＋和SCN－混合无明显现象，加入新制氯水后，Fe2＋被氧化成Fe3＋；可用先加 KSCN 溶液再加 新制氯水 的方法检验Fe2＋的存在
Fe2＋
Fe3＋
观察法
浅绿色
棕黄色
加碱法(NaOH)
①现象：白色絮状沉淀eq \(――→,\s\up7(迅速))灰绿色eq \(――→,\s\up7(最终))红褐色沉淀
②反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色)；
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 (红褐色)
①现象：红褐色沉淀
②反应：Fe3＋＋3OH－=== Fe(OH)3↓(红褐色)
显色法 (SCN－)
①现象：加入KSCN溶液无明显现象，再滴入氯水变成红色溶液
②反应：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－；
Fe3＋＋3SCN－=== Fe(SCN)3(红色)
①现象：加入KSCN溶液，溶液变为红色
②反应：Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3(红色)
实验原理
利用FeCl3溶液作为“腐蚀液”，将覆铜板上不需要的铜腐蚀
实验操作
取一小块覆铜板，用油性笔在覆铜板上画上设计好的图案，然后浸入盛有FeCl3溶液的小烧杯中。过一段时间后，取出覆铜板并用水清洗干净。观察实验现象，并展示制作的图案
实验现象
用油性笔画出的图案处不被腐蚀，洗净后板上留下设计的图案
反应方程式
2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2 (离子方程式：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ )
实验结论
铜可被 FeCl3 溶液腐蚀
铁合金
主要成分
主要特征
主要用途
生铁
Fe、C(含碳量为2%～4.3% )及Si、Mn、S、P
硬而脆，强度高，可铸不可锻
炼钢，制各种铸件
钢
碳
素
钢
低碳钢
Fe、C(含碳量低于0.3% )
韧性、焊接性好，但强度低
制钢板、钢丝和钢管等
中碳钢
Fe、C(含碳量为0.3%～0.6% )
强度高，韧性及加工性好
制钢轨、车轮和建材等
高碳钢
Fe、C(含碳量高于0.6% )
硬而脆，热处理后弹性好
制器械、弹簧和刀具等
合
金
钢
锰钢
Fe、Mn
韧性好，强度高
制钢轨、轴承、坦克装甲等
硅钢
Fe、Si
导磁性好
制变压器、发电机的铁芯等
不锈钢
Fe、Cr、Ni
抗腐蚀性好
制医疗器械、反应釜和容器等
实验操作
实验
现象
刚开始没有气泡，一段时间后，铝片逐渐溶解，有 无色气泡 冒出，将点燃的木条放在试管口有 爆鸣 声
实验
结论
铝是一种活泼金属，常温下能与空气中的 氧气 发生反应，表面生成一层致密的氧化膜，保护着内部金属。铝表面的 保护膜 和 铝 均能与盐酸发生反应
化学方程式
Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O、2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
离子方程式
Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O 2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
实验
操作
实验
现象
开始没有气泡，一段时间后才产生气泡，铝片逐渐溶解，将点燃的木条放在试管口有爆鸣声
立即产生 气泡 ，铝片逐渐溶解，将点燃的木条放在试管口有爆鸣声
实验结论
两支试管均放出H2，铝、氧化铝均能与NaOH溶液反应
离子方程式
Al2O3＋2OH－===2AlOeq \\al(－,2)＋H2O、2Al＋2OH－＋2H2O===2AlOeq \\al(－,2)＋3H2↑
主要组成元素
主要特性
主要用途
铝
合
金
硬
铝
Al、Mg、Cu、Si、Mn等(Mg 0.5%、Cu 4%、Si 0.7%、Mn 0.5%)
密度小 ，强度和硬度都比纯铝的 大 ，具有较强的抗腐蚀能力
用于汽车、飞机、火箭、船舶等制造业
镁铝
合金
Mg、Al
强度和硬度 都比纯铝和纯镁的大
用于火箭、飞机、轮船等制造业
合金名称
主要性质
主要用途
钛合金
熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、机械性能好、抗腐蚀性 能好等
广泛用于火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通信设备等
耐热
合金
高温下具有高的抗氧化性、抗蠕变性与持久强度
主要应用于 航空、舰艇、火箭 等领域
形状记
忆合金
在加热升温后能完全消除其在较低的温度下发生的变形，恢复其变形前的原始形状
在航空航天领域、临床医疗领域等有着广泛的应用，如宇宙飞船的天线、 人造骨骼 、心脏修补器、手术缝合线等