【寒假作业】（人教版2019）高中化学 高一寒假巩固提升训练 专题03 铁 金属材料-练习.zip

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复习要点聚焦
1.铁及其化合物
2.金属材料
知识网络聚焦
一、铁的单质
1．铁元素的存在及使用
（1）存在：铁在自然界中可以以 形态(陨铁)存在，但主要以 价和 价化合物的形态存在，地壳中含量居第四位，仅次于氧、硅和铝。
（2）工业炼铁的原理(以Fe2O3为例)
3CO＋Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2。
2．铁的物理性质
铁有 性、 性、 性，但其导电性不如铜和铝，铁还能被磁体吸引。其熔、沸点较高，熔点：1 535 ℃、沸点：2 750 ℃，密度：7.86 g·cm－3。
3．铁的化学性质
（1）与某些非金属单质、酸和盐溶液反应
结论：Fe在反应中作 剂，遇到较强的 剂(如Cl2等)生成 价铁的化合物，遇到较弱的 剂(如稀硫酸等)生成 价铁的化合物。
（2）实验探究铁粉与水蒸气的反应
二、铁的氧化物和氢氧化物
1．铁的氧化物
2.铁的氢氧化物
（1）铁的氢氧化物的制备
实验室制备氢氧化铁和氢氧化亚铁如下图所示：
①图甲实验中观察到的现象是 沉淀生成，反应的离子方程式是Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓。
②图乙实验中先观察到有 生成，在空气中迅速变成 色，最后变成 色，有关反应的离子方程式是Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色)；
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
（2）Fe(OH)2和Fe(OH)3性质的比较
三、铁盐、亚铁盐的性质与检验
1．铁盐与亚铁盐
2.其他常见铁盐
（1）绿矾(FeSO4·7H2O)：一种重要的还原剂，可用作补血剂及植物的补铁剂。
（2）铁铵矾[NH4Fe(SO4)2·12H2O]：无色晶体，易溶于水，常用作化学分析试剂、药物和织物媒染剂。
（3）赤血盐{K3[Fe(CN)6]}：红色晶体，能溶于水，常用于检验Fe2＋，生成 沉淀。
（4）高铁酸钾(K2FeO4)：暗紫色晶体，具有强氧化性，可用作水体的杀菌、消毒剂或高容量电池材料。
3．Fe2＋和Fe3＋的检验
4．只含Fe2＋或Fe3＋
（1）加NaOH溶液沉淀法
（2）加KSCN溶液显示法
5．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，不能采用先氧化再加KSCN溶液检验Fe2＋，通常向溶液中滴加适量酸性KMnO4溶液，溶液紫红色褪去说明含有Fe2＋。
四、Fe2＋、Fe3＋、Fe之间的相互转化关系
1．Fe只具有 性。可被弱氧化剂(H＋、S等)和Fe3＋氧化成Fe2＋，被强氧化剂(Cl2等)氧化成Fe3＋。
举例：
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑；
2Fe＋3Cl2eq \(=====,\s\up7(△))2FeCl3。
2．Fe2＋既有 性又有 性。可被强氧化剂[Cl2、KMnO4(H＋)等]氧化为Fe3＋；可被还原剂(CO、C等)还原为Fe。举例：
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－；
FeO＋COeq \(=====,\s\up7(高温))Fe＋CO2。
3．Fe3＋只具有 性，可被弱还原剂(Cu等)和Fe还原为Fe2＋，被强还原剂(Al、Zn、CO等)还原为Fe。举例：
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；
Fe2O3＋3COeq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2。
五、铁合金
1．合金
【特别提醒】合金的性能
①合金属于混合物而非纯净物，具有金属的特性。
②合金一定含有金属元素，也可能含有非金属元素。
③合金中各成分金属的化学性质不变。
④合金具有许多优良的物理、化学和机械性能，在许多方面不同于各成分金属，不是简单加合；但在化学性质上，一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质。
⑤ 并非所有的金属都能形成合金，两种金属形成合金，其前提是两种金属在同一温度范围内都能熔化，若一种金属的熔点高于另一金属的沸点，则二者不能形成合金。
2.铁合金
不锈钢是一种重要的合金钢，合金元素主要是铬和镍，在大气中比较稳定，不易生锈，抗腐蚀能力强，常用于制造医疗器材、厨房用具和餐具，以及地铁列车的车体等。
六、铝和铝合金
1．物理性质
银白色固体，ρ=2.7g/cm3，熔点660.4℃，沸点2467℃，导电热性，轻金属。
2．化学性质
（1）与非金属单质反应常温下Al的表面生成一层致密的氧化膜Al2O3，抗腐蚀能力加强对Al起到保护作用可做炊具，Al2O3熔点较高，灼烧Al熔化成铝滴却不滴落。
4Al+3O2=2Al2O3(抗腐蚀性) 4Al+3O2 2Al2O3(白色粉末)
（2）与沸水几乎不反应
原因：铝表面有一层致密氧化铝薄膜阻止铝与沸水的反应。
（3）与非氧化性酸反应（H+）： 2Al+6H+=2Al3+ +3H2↑
（4）与氧化性酸（浓H2SO4、浓HNO3）反应：
常温下Al和Fe二者若遇到浓HNO3 、浓H2SO4则发生反应，生成一层致密的氧化膜，该氧化膜阻碍了单质与氧化性酸的反应，使反应难以继续进行，是化学变化，称为钝化现象。钝化现象说明铁、铝是因生成致密的氧化膜而不能继续反应，可以利用这个性质将铝铁制成铝铁槽车来运输浓HNO3和浓H2SO4，洗刷车时注意防火和中毒现象，如破坏钝化现象只需加热。
2Al+6H2SO4eq \(=====,\s\up7(△))Al2(SO4)3+3SO2↑+6H2O Al+6HNO3eq \(=====,\s\up7(△))Al(NO3)3+3NO2↑+3H2O
（5）Al与强碱反应，与弱碱溶液几乎不反应
2Al+2NaOH+6H2O=2NaAlO2+3H2↑溶液呈碱性（NaOH既不是氧化剂也不是还原剂，实质NaAlO2呈碱性的原因NaAlO2+2H2O=2NaOH+Al(OH)3↓)
2Al+6H2O=2Al(OH)3↓+3H2↑
2Al(OH)3+2NaOH=2NaAlO2+4H2O
2Al+6H2O=2NaAlO2+4H2O+3H2↑ Al是还原剂，H2O是氧化剂，NaOH既不是氧化剂也不是还原剂。
（6）Al与金属氧化物（铝热反应）混合：铝热剂
铝热反应：铝与难熔金属氧化物混合在一起高温条件下发生反应且放出大量热，此反应可以应用于焊接钢轨和冶炼稀有金属。
2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe 现象：放出大量热，生成金属单质Fe；
8Al+3Fe3O49Fe+4Al2O3 4Al+3MnO2 2Al2O3+3Mn
（7）铝与某些盐溶液反应2Al+3CuCl2=3Cu+2AlCl3
（8）铝的制备Al2O3=4Al+3O2↑
3．铝合金
铝合金是目前用途广泛的合金之一，硬铝是在铝中添加了一定比例的Cu、Mg、Mn、Si，密度小，强度高，具有较强抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。
七、新型合金
1.储氢合金：
一类能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料。如Ti­Fe合金、La­Ni合金，为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用。
2.其他新型合金：
钛合金、耐热合金和形状记忆合金等新型合金广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域。
3.用途广泛的稀土金属
（1）镧系元素(57～71号元素)及钇和钪，共17种元素为稀土元素。
我国拥有丰富的稀土资源，现已查明的世界稀土资源中，80%分布在我国，并且品种齐全。
（2）稀土金属有着广泛的用途，它既可以单独使用，也可用于生产合金。在合金中加入适量稀土金属，能大大改善合金的性能。因而，稀土元素又被称为“冶金工业的维生素”。
（3）稀土金属可用于制造引火合金、永磁材料、超导材料和发光材料等。稀土金属除广泛应用在冶金、石油化工、材料工业、医药及农业领域外，还逐渐深入到许多现代科技领域。
强化点一 基于Fe2＋、Fe3＋相互转化的实验探究
Fe2＋既有氧化性又有还原性，Fe3＋一般只表现氧化性，其转化关系为
写出下列转化的离子方程式，体会Fe2＋与Fe3＋的转化条件。
（1）将H2S气体通入FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀：2Fe3＋＋H2S===S↓＋2Fe2＋＋2H＋。
（2）将FeCl3溶液滴入淀粉-KI溶液中，溶液变蓝：2Fe3＋＋2I－===I2＋2Fe2＋。
（3）用FeCl3溶液腐蚀废旧线路板上的铜箔：
Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋。
（4）将H2O2滴入酸性FeCl2溶液中：
2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。
（5）将FeCl2溶液滴入HNO3溶液中，有无色气体放出：3Fe2＋＋4H＋＋NOeq \\al(－,3)===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。
强化点二 铝与盐酸、NaOH溶液反应的应用与定量关系
2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
2Al＋2OH－＋2H2O===2AlOeq \\al(－,2)＋3H2↑
（1）等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，消耗HCl和NaOH的物质的量之比为3∶1。
（2）等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为VHCl(H2)∶VNaOH(H2)＝1∶1。
（3）足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为VHCl(H2)∶VNaOH(H2)＝1∶3。
（4）一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，若产生氢气的体积比为1∶3