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人教版（2019）高中化学必修一第三章 《铁 金属材料》单元复习课件
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单元复习第三章 铁 金属材料建构知识网络知识网络一、铁及其化合物的转化及主要性质铝元素的存在铝及其化合物化合态，地壳中含量仅次于氧和硅银白色、质软、密度小、导电性强与O2反应：空气中缓慢氧化，表面可形成致密的氧化物薄膜与酸反应：2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑与碱反应：2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑白色固体、熔点高、硬度大、难溶于水与强碱：Al2O3＋2NaOH=2NaAlO2＋H2O与强酸：Al2O3＋6HCl=2AlCl3＋3H2O铝的氢氧化物与强碱：Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O与强酸：Al(OH)3＋3HCl=AlCl3＋3H2O知识网络二、铝及其化合物的转化及主要性质知识网络三、金属材料突破重、难点知识【知识点1】铁单质1．自然界中的存在（1）人类最早使用的铁是来自太空的陨铁，陨铁中的铁以单质形态存在。在自 然界铁主要是以＋2价和＋3价化合物的形态存在于矿石中；（2）铁矿石的主要成分是 Fe2O3，丹霞地貌的岩层因含Fe2O3而呈红色。铁元素 在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝，居第四位。（3）铁的应用历史：①古代：我国在春秋初年就掌握了冶铁技术。战国中期以后，铁制工具在社会生产中发挥了巨大的作用。2.物理性质纯净的铁是光亮的银白色金属，密度较大，熔点为1 535℃，沸点为2 750℃。纯铁的抗蚀力很强，它有良好的延展性、导热性和导电性，导电性比铜、铝差，能被磁铁吸引。3.化学性质【温馨提示】氧化性Cl2 > S，铁被Cl2氧化为＋3价，被S氧化为＋2价，与量无关（2）与水反应（常温下，铁与水不反应）用火柴点燃肥皂液，听到爆鸣声，证明生成了H2实验中湿棉花的作用是提供水蒸气。（3）与非氧化性酸反应：Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑（盐酸、稀硫酸等）（4）与盐溶液反应 ①置换反应：Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu（CuSO4溶液） ②氧化还原反应：Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋（FeCl3溶液） 【温馨提示】①铁与氧化性较弱的氧化剂(如盐酸、硫酸铜等)发生置换反应， 生成盐和H2，且铁原子失去2个电子生成＋2价铁的化合物。 ②铁与氧化性较强的氧化剂(如氯气、HNO3、浓H2SO4等)反应，不是置换反应，一般不能生成H2。且铁原子失去3个电子生成＋3价铁的化合物。 ③常温，铁与浓HNO3、浓H2SO4发生钝化，因此可用铁制容器贮藏和运输。【典例1】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．Na→NaOH→Na2CO3→NaCl B．Mg→MgCl2→Mg(OH)2→MgSO4 C．Al→Al2O3→Al(OH)3→AlCl3 D．Fe→FeCl2→Fe(OH)2→Fe(OH)3C 【解析】Na与H2O反应NaOH，NaOH与CO2生成Na2CO3，Na2CO3与HCl生成NaCl，A不合题意；Mg与氯气或HCl生成MgCl2，MgCl2与NaOH溶液生成Mg(OH)2沉淀，Mg(OH)2与H2SO4生成MgSO4，B不合题意；Al与O2生成Al2O3，Al2O3与水不反应，不能一步转化为Al(OH)3，C符合题意；Fe与HCl生成FeCl2，FeCl2与碱反应生成Fe(OH)2，Fe(OH)2可被O2氧化为Fe(OH)3，D不合题意。【典例2】在杠杆的两端分别挂着质量相同的铝球和铁球，此时杠杆平 衡，将两球分别浸没在溶液质量相等的稀烧碱溶液和硫酸铜溶液中一 段时间，如图所示。下列说法正确的是（ ） A．铝球表面有气泡产生，且有白色沉淀生成，杠杆不平衡 B．铝球表面有气泡产生，盛有稀NaOH溶液的烧杯中溶液澄清 C．反应后去掉两烧杯，杠杆仍平衡 D．铁球表面有红色物质析出，盛有稀CuSO4溶液的烧杯中溶液蓝色变 浅，杠杆右边上升B【解析】A．左边烧杯中发生反应：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，铝球表面有气泡产生，溶液澄清，A错误；B．左边烧杯中发生反应：2Al+2NaOH+2H2O =2NaAlO2+3H2↑，铝球表面有气泡产生，溶液澄清，B正确；C．右边烧杯中发生反应：Fe+CuSO4=Cu+FeSO4铁球表面有红色物质析出，溶液中c(CuSO4)减小，溶液蓝色变浅，左边烧杯中消耗Al，铝球的质量变小，右边烧杯中铁球上析出Cu，质量变大，杠杆右边下沉，C错误；D．由C项分析知，D错误；故选B。【知识点2】铁的氧化物+2+3+2、+3碱性氧化物碱性氧化物不是碱性氧化物FeO+2H+ =Fe2+ +H2OFe2O3+6H+ =2Fe3+ +3H2OFe3O4+8H+ =2Fe3+ + Fe2++4H2OFe2O3常用作红色油漆与涂料，赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁的原料；Fe3O4炼铁、电讯器材、烤蓝【典例1】有一块铁的“含氧化合物”样品，用140mL0.5mol·L-1盐 酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.0025molCl2，恰好使其 中的Fe2+全部转变为Fe3+，则该样品可能的化学式为（ ） A．Fe5O7 B．Fe4O5 C．Fe3O4 D．Fe2O3A【解析】n(HCl)=140×0.5×10-3=0.07 mol，含有0.07 molCl－，0.0025mol Cl2可以得到0.005mole-，正二价的铁可以失去一个电子，根据得失电子守恒可知二价铁物质的量为0.005mol，生成0.005mol Cl－，故最终溶液中溶质为FeCl3，Cl－总量为0.07 ＋0.005＝0.075mol，所以最终的Fe3+物质的量为0.025mol，原来的三价铁物质的量为0.025－0.005＝0.02mol，根据化合价代数和为零可知原来O的物质的量为0.035mol，所以n(Fe)：n(O)=0.025：0.035=5：7，所以化学式可能为Fe5O7。所以答案选A【典例2】向一定量的Fe、FeO和Fe2O3的混合物中加入100mL1mol·L-1 盐酸，混合物恰好完全溶解，并放出22.4mL(标准状况下)气体，所得 溶液中加KSCN溶液无血红色出现。若用一氧化碳在高温下还原相同 质量的此混合物，则能得到金属铁（ ） A．2.8g B．5.6g C．11.2g D．无法计算A【解析】铁、氧化铁、氧化亚铁混合物与盐酸反应，恰好使混合物完全溶解，说明盐酸也刚好反应完，加入KSCN 溶液无血红色出现，说明溶液中无铁离子，而是亚铁离子，故生成FeCl2，根据守恒关系， n(HCl)=c·V(aq)=1mol/L×0.1L=0.1mol，n(FeCl2)=1/2n(HCl)=0.05mol，因此混合物中含铁的物质的量为0.05 mol，用足量CO在高温下最终得到铁单质，铁的质量为 m=n·M=0.05mol×56g/mol=2.8g ，故A正确；综上所述，答案为A。【知识点3】铁的氢氧化物二元弱碱三元弱碱红褐色固体不溶于水不溶于水Fe(OH)2＋2H＋= Fe2＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋=Fe3＋＋3H2O白色固体【知识点3】铁的氢氧化物 有白色沉淀生成，在空气中迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，方程式：Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓(白色)；4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3。有红褐色沉淀生成，方程式：Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3【温馨提示】制备Fe(OH)2的关键是隔绝空气(O2)，可采取的措施有： ①Fe2＋极易被氧化，所以FeSO4溶液要现用现配。 ②为了防止Fe2＋被氧化，配制FeSO4溶液的蒸馏水和NaOH溶液要煮沸，尽可能除去O2。 ③为了防止滴加NaOH溶液时带入空气，可将吸有NaOH溶液的长滴管伸入FeSO4 溶液的液面下，再挤出NaOH溶液。 ④为防止Fe2＋被氧化，还可以向盛有FeSO4溶液的试管中加入少量的煤油或其他密度小于水而不溶于水的有机物，以隔绝空气。【典例1】“价类二维图”是学习元素化合物知识的高效模型。如图为 铁元素的“价类二维图”，图中字母代表含铁元素的物质。下列判断 错误的（ ） A．赤铁矿的主要成分为Z B．M、Q、P都可以通过化合反应制得 C．Y不稳定，在空气中加热迅速被氧化为Z D．X的一种氧化物常用作红色油漆和涂料C【典例2】下列实验能达到实验目的的是（ ）CA．A B．B C．C D．D【解析】A．蒸发结晶NaCl应该在蒸发皿中进行，故A错误；B．制备氢氧化铁胶体的方法是向沸水中滴加饱和氯化铁溶液，故B错误；C．用夹子将a处打开，酸与铁反应产生H2排除装置中的空气，再讲a处关闭，左边试管内的FeSO4会自动流入右边试管内，可明显看到白色絮状Fe(OH)2生成，并保持很长时间，故C正确；D．氯气能和碱性物质反应，不能用碱石灰干燥氯气，故D错误；故选C。【知识点4】铁盐和亚铁盐1.Fe2＋、Fe3+的检验溶液变红色Fe3+＋3SCN－=Fe(SCN)3检验Fe3+没有明显现象，再加氯水，溶液变红色。（不能先加氯水）Fe2+＋3SCN－→不反应2Fe2＋＋Cl2=2Fe2＋＋2Cl－检验Fe2+【温馨提示】①向含Fe2＋的溶液中加入硝酸、KMnO4溶液、氯水等具有氧化性的物质时，溶液会出现浅绿色→棕黄色的颜色变化，该现象可用于Fe2＋的检验。②Fe3＋的检验方法较多，如观察溶液颜色法(棕黄色)、NaOH溶液法(生成红褐色沉淀)、KSCN溶液法(生成红色溶液)，前面两种方法需溶液中Fe3＋浓度较大时才适用，最好也最灵敏的方法是KSCN溶液法。Fe2＋的检验可采用先加入KSCN溶液后再加入氧化剂的方法；也可用铁氰化钾检验Fe2＋，现象是生成蓝色沉淀(Fe3[Fe(CN)6]2)。 2.Fe2＋、Fe3+的相互转化实验探究【温馨提示】①含有Fe3＋的溶液呈黄色，Fe3＋处于铁的高价态，遇Fe、Cu、HI、H2S等均表现氧化性。Fe3＋与S2－、I－、HS－、SO32－等较强还原性的离子不能大量共存；Fe3＋可腐蚀印刷电路板上的铜箔：Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋。②含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，Fe2＋处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性，其中以还原性为主，如遇Br2、Cl2、H2O2、NO3－(H＋)等均表现还原性 ；Fe2＋的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O。 溶液变浅绿色，再加KSCN溶液，无明显现象2Fe3+＋Fe=3Fe2＋氧化性：Cl2>Fe3+>Fe2＋溶液变红色2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－【典例1】下列有关铁及其化合物的叙述中正确的是（ ） A．赤铁矿的主要成分为Fe3O4 B．Fe3+与KSCN溶液反应生成血红色沉淀 C．氢氧化亚铁是白色固体，置于空气中迅速变成灰绿色，最终变成红褐色 D．为了除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质，可向溶液中通入过量Cl2C 【解析】赤铁矿的主要成分为Fe2O3，磁铁矿的主要成分为Fe3O4，A错误； Fe3+与KSCN溶液反应生成Fe(SCN)3血红色溶液，B错误；氢氧化亚铁是白色固体，易被氧化为氢氧化铁，置于空气中迅速变成灰绿色，最终变成红褐色，C正确；氯气与氯化亚铁溶液反应生成氯化铁，铁能与氯化铁溶液反应生成氯化亚铁，除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质，不能通过量Cl2，应加入铁粉，D错误；答案选C。【典例2】电子工业中常用FeCl3溶液刻蚀覆铜板制作印刷电路板，产生 的废液X可循环使用，实验室模拟该流程如图所示。下列说法不正确的 是（ ） A．FeCl3溶液刻蚀Cu制作电路板，主要发生的反应为： 2FeCl3+ Cu =2FeCl2 + CuCl2 B．向溶液A、溶液B混合液中通入Cl2，主要发生的反应为： 2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl- C．①和②是相同的操作，需用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒 D．溶液A和溶液B的溶质完全相同D 【解析】由2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2可知，废液X含Fe2+、Cu2+，加过量铁粉可置换出Cu，操作①为过滤，分离出固体混合物含Fe、Cu，加盐酸溶解Fe，操作②为过滤，分离出Cu和溶液B，溶液B含HCl、FeCl2，氯化亚铁溶液中通入过量氯气发生2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-，溶液A含FeCl3，以此来解答。A．FeCl3溶液刻蚀Cu制作电路板，主要发生的反应为：2FeCl3+Cu =2FeCl2+CuCl2，故A正确；B．滤液B为氯化亚铁，与滤液A合并，通入氯气，可得到氯化铁，主要反应为2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-，故B正确；C．①和②是相同的操作，都是过滤，需用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒，故C正确；D．由分析可知，溶液A含FeCl3，溶液B含HCl、FeCl2，故D错误；故选D。【知识点5】铝及其化合物1、铝及其化合物的相互转化2、铝及其化合物的主要性质（1）铝与氧化铝(铝是地壳中含量最多的金属元素)：Al与O2反应：常温下能与 空气中的O2发生反应，表面形成一层致密的氧化铝薄膜。其反应方程式为： 4Al＋3O2===2Al2O3。（2）铝是活泼金属，但铝抗腐蚀性相当强，因为铝表面生成一层致密的氧化物 薄膜。由于Al2O3的熔点高于Al的熔点，故在酒精灯上加热铝箔直至熔化，发 现熔化的铝并不滴落。 （3）两性氧化物：既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化 物叫做两性氧化物，如Al2O3。（4）两性氢氧化物：像Al(OH)3这样既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生 成盐和水的氢氧化物，称为两性氢氧化物。Al(OH)3是典型两性氢氧化物，在强 酸与强碱溶液里都能溶解。 Al(OH)3溶于盐酸：Al(OH)3＋3HCl=AlCl3＋3H2O。 Al(OH)3溶于NaOH溶液：Al(OH)3＋NaOH=NaAlO2＋2H2O。 （5）Al(OH)3是白色固体，几乎不溶于水，但能凝聚水中的悬浮物，并能吸附色 素。Al(OH)3可用作抗酸药；明矾常用于净水;泡沫灭火器所用试剂为Al2(SO4)3溶 液和NaHCO3溶液。（6）Al2O3、Al(OH)3与NaOH溶液的反应常用于物质的分离提纯。Al(OH)3不溶于氨水，所以实验室常用铝盐和氨水来制备Al(OH)3。（7）利用偏铝酸盐制备Al(OH)3，一般不用强酸，因为强酸的量控制不当会使 制得的Al(OH)3溶解。若向偏铝酸盐溶液中通入CO2，生成的Al(OH)3不溶于碳 酸，CO2过量时生成HCO3－)，不过量时生成CO32－，书写离子反应方程式时要 特别注意。（8）铝热反应：①不仅仅是单质铝与Fe2O3反应，还包含制取其他难熔金属的 反应，由于铝热剂是混合物，故铝热反应不能用于工业上冶炼铁；②铝热反 应是中学化学中唯一一类金属单质与金属氧化物在高温条件下的置换反应； ③引发铝热反应的操作是高考实验考查的热点，具体操作是先铺一层KClO3， 然后插上镁条，最后点燃镁条；④并不是Al与所有金属氧化物均能组成铝热 剂，该金属氧化物对应的金属活泼性应比铝弱。【典例1】下列关于铝及其化合物的说法正确的是（ ） A．铝制餐具可长时间存放酸性或碱性食物 B．铝在空气中耐腐蚀，所以铝是不活泼金属 C．铝箔在空气中受热可以熔化，剧烈燃烧，产生大量的热 D．常温下，可以用铝或铁制容器来盛装冷的浓硫酸或冷的浓硝酸D【解析】A．铝能与酸和碱反应，铝制餐具不能长时间存放酸性或碱性食物，A错误；B．铝在空气中耐腐蚀，是因为铝与空气反应在表面形成了氧化膜，阻止内部铝被腐蚀，铝本身是活泼金属，B错误；C．铝箔受热表面生成一层致密的氧化铝薄膜，氧化铝的熔点比铝高，兜着熔化的铝，阻止了铝与氧气的进一步反应，C错误；D．铝和铁遇到冷的浓硫酸或浓硝酸发生钝化，可用铝或铁容器来盛装冷的浓硫酸或浓硝酸，D正确；故答案选D。【典例2】如图是及其化合物之间的转化图，则关于及其化合物转化 关系描述正确的是（ ） A．Al是地壳中含量最多的元素 B．Al还原性强，能与空气中的 氧气反应，所以抗腐蚀性差 C．Al2O3既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应 D．NaAlO2属于氧化物C【解析】Al是地壳中含量最高的金属元素，地壳中含量最高的元素是O，A错误；Al与氧气反应生成致密的氧化膜，能阻止内部金属继续氧化，所以抗腐蚀能力强，B错误；氧化铝是两性氧化物，既能与酸反应，也能与强碱反应，C正确；偏铝酸钠属于盐，由酸根和金属阳离子组成；氧化物是指由两种元素组成、其中一种元素是氧的化合物，D错误；故选C。【知识点6】金属材料1．合金【温馨提示】①构成合金的成分不一定是两种或两种以上的金属，也可以是金属与非金属。合金中一定含金属元素，合金一定是混合物；②常温下，多数合金是固态，但钾、钠合金呈液态；③合金的性质不是各成分金属的性质之和。合金具有许多良好的物理、化学和机械性能，在许多方面不同于各成分金属，不是简单加和；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。两种或两种以上的金属(或金属和非金属)熔合而成的具有金属特性的物质硬度一般高于它的成分金属熔点一般低于它的成分金属与纯金属材料相比，合金具有优良的物理、化学或机械性能2.新型合金新型储氢合金材料的研究和开发将为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用。此外，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。【典例】第十四届中国国际航空航天博览会于2022年11月8日至13日在 珠海国际航展中心举行，歼-20、运-20等装备集体亮相，展示了我国现 代化战略空军建设的阶段性成果和军工领域的最新科研成果。航空航天 领域成果的取得离不开金属材料的贡献。下列关于金属材料的说法中不 正确的是（ ） A．金属材料包括纯金属和它们的合金 B．合金的硬度一般比其成分金属大，但熔点一般比其成分金属低 C．铝合金应用十分广泛，因为它不仅价格合适，耐酸、碱腐蚀，而且 具有优良的机械性能 D．新型钛合金强度高、质量轻、耐高温，广泛用于航空航天领域，如 飞机发动机零件和火箭结构件C【解析】A．金属材料包括纯金属和它们的合金，选项A正确；B．合金的硬度一般比各成分金属大，熔点一般比各成分金属低，选项B正确；C．铝易与酸、碱溶液发生反应，不耐酸、碱，选项C不正确；D．新型钛合金强度高、质量轻、耐高温，广泛用于航空航天领域，如飞机发动机零件和火箭结构件，选项D正确；答案选C。【知识点7】物质的量在化学方程式计算中的应用1．化学计量数与相关物理量的关系化学计量数 2 1 2扩大NA倍 2NA NA 2NA 物质的量 2 mol 1 mol 2 mol质量 56 g 32 g 88 g标况下气体体积 44.8 L 22.4 L 44.8 L 结论：①化学方程式中各物质的化学计量数之比等于其粒子数目之比，等于其物质的量之比;②对于有气体参加的反应，在同温同压下各气体的化学计量数之比等于其体积之比。2．计算的基本步骤3.化学计算中的常用方法（1）关系式法：当已知量和未知量之间是靠多个反应来联系时，只需直接确定已知量和未知量之间的比例关系，即“关系式”。（2）守恒法：①反应前后元素种类、质量、原子个数不变；②还原剂失电子总数＝氧化剂得电子总数（3）差量法：质量差、物质的量差、气体体积差等。【温馨提示】①书写格式规范化：在根据化学方程式计算的过程中，各物理量、物质名称、公式等尽量用符号表示，且数据的运算要公式化并带单位。②单位运用对应化：根据化学方程式计算时，如果题目所给的两个量单位不一致，要注意两个量的单位要“上下一致，左右相当”，且单位要注明。③判断是否过量：如果两种反应物的量都是已知的，求解某种产物的量时，必须先判断哪种物质过量，然后根据不足量的物质进行计算。【典例】医疗上颇为流行的“理疗特效热”，就是利用铁缓慢氧化 放出均匀、稳定的热，使患处保持温热状态。若56 g铁粉完全氧 化成氧化铁，则需要消耗标况下氧气的体积为多少？【解答】：设需要消耗标况下氧气的体积为V(O2)，由反应方程式： 4Fe ＋ 3O2 === 2Fe2O3 4×56 g 3×22.4 L 56 g V(O2) 则56 g(56×4 g)＝O2(3×22.4 L)，V(O2)＝4×56 g(3×22.4 L×56 g)＝16.8 L 答：需要消耗标况下氧气的体积为16.8 L。课程结束
单元复习第三章 铁 金属材料建构知识网络知识网络一、铁及其化合物的转化及主要性质铝元素的存在铝及其化合物化合态，地壳中含量仅次于氧和硅银白色、质软、密度小、导电性强与O2反应：空气中缓慢氧化，表面可形成致密的氧化物薄膜与酸反应：2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑与碱反应：2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑白色固体、熔点高、硬度大、难溶于水与强碱：Al2O3＋2NaOH=2NaAlO2＋H2O与强酸：Al2O3＋6HCl=2AlCl3＋3H2O铝的氢氧化物与强碱：Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O与强酸：Al(OH)3＋3HCl=AlCl3＋3H2O知识网络二、铝及其化合物的转化及主要性质知识网络三、金属材料突破重、难点知识【知识点1】铁单质1．自然界中的存在（1）人类最早使用的铁是来自太空的陨铁，陨铁中的铁以单质形态存在。在自 然界铁主要是以＋2价和＋3价化合物的形态存在于矿石中；（2）铁矿石的主要成分是 Fe2O3，丹霞地貌的岩层因含Fe2O3而呈红色。铁元素 在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝，居第四位。（3）铁的应用历史：①古代：我国在春秋初年就掌握了冶铁技术。战国中期以后，铁制工具在社会生产中发挥了巨大的作用。2.物理性质纯净的铁是光亮的银白色金属，密度较大，熔点为1 535℃，沸点为2 750℃。纯铁的抗蚀力很强，它有良好的延展性、导热性和导电性，导电性比铜、铝差，能被磁铁吸引。3.化学性质【温馨提示】氧化性Cl2 > S，铁被Cl2氧化为＋3价，被S氧化为＋2价，与量无关（2）与水反应（常温下，铁与水不反应）用火柴点燃肥皂液，听到爆鸣声，证明生成了H2实验中湿棉花的作用是提供水蒸气。（3）与非氧化性酸反应：Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑（盐酸、稀硫酸等）（4）与盐溶液反应 ①置换反应：Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu（CuSO4溶液） ②氧化还原反应：Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋（FeCl3溶液） 【温馨提示】①铁与氧化性较弱的氧化剂(如盐酸、硫酸铜等)发生置换反应， 生成盐和H2，且铁原子失去2个电子生成＋2价铁的化合物。 ②铁与氧化性较强的氧化剂(如氯气、HNO3、浓H2SO4等)反应，不是置换反应，一般不能生成H2。且铁原子失去3个电子生成＋3价铁的化合物。 ③常温，铁与浓HNO3、浓H2SO4发生钝化，因此可用铁制容器贮藏和运输。【典例1】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．Na→NaOH→Na2CO3→NaCl B．Mg→MgCl2→Mg(OH)2→MgSO4 C．Al→Al2O3→Al(OH)3→AlCl3 D．Fe→FeCl2→Fe(OH)2→Fe(OH)3C 【解析】Na与H2O反应NaOH，NaOH与CO2生成Na2CO3，Na2CO3与HCl生成NaCl，A不合题意；Mg与氯气或HCl生成MgCl2，MgCl2与NaOH溶液生成Mg(OH)2沉淀，Mg(OH)2与H2SO4生成MgSO4，B不合题意；Al与O2生成Al2O3，Al2O3与水不反应，不能一步转化为Al(OH)3，C符合题意；Fe与HCl生成FeCl2，FeCl2与碱反应生成Fe(OH)2，Fe(OH)2可被O2氧化为Fe(OH)3，D不合题意。【典例2】在杠杆的两端分别挂着质量相同的铝球和铁球，此时杠杆平 衡，将两球分别浸没在溶液质量相等的稀烧碱溶液和硫酸铜溶液中一 段时间，如图所示。下列说法正确的是（ ） A．铝球表面有气泡产生，且有白色沉淀生成，杠杆不平衡 B．铝球表面有气泡产生，盛有稀NaOH溶液的烧杯中溶液澄清 C．反应后去掉两烧杯，杠杆仍平衡 D．铁球表面有红色物质析出，盛有稀CuSO4溶液的烧杯中溶液蓝色变 浅，杠杆右边上升B【解析】A．左边烧杯中发生反应：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，铝球表面有气泡产生，溶液澄清，A错误；B．左边烧杯中发生反应：2Al+2NaOH+2H2O =2NaAlO2+3H2↑，铝球表面有气泡产生，溶液澄清，B正确；C．右边烧杯中发生反应：Fe+CuSO4=Cu+FeSO4铁球表面有红色物质析出，溶液中c(CuSO4)减小，溶液蓝色变浅，左边烧杯中消耗Al，铝球的质量变小，右边烧杯中铁球上析出Cu，质量变大，杠杆右边下沉，C错误；D．由C项分析知，D错误；故选B。【知识点2】铁的氧化物+2+3+2、+3碱性氧化物碱性氧化物不是碱性氧化物FeO+2H+ =Fe2+ +H2OFe2O3+6H+ =2Fe3+ +3H2OFe3O4+8H+ =2Fe3+ + Fe2++4H2OFe2O3常用作红色油漆与涂料，赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁的原料；Fe3O4炼铁、电讯器材、烤蓝【典例1】有一块铁的“含氧化合物”样品，用140mL0.5mol·L-1盐 酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.0025molCl2，恰好使其 中的Fe2+全部转变为Fe3+，则该样品可能的化学式为（ ） A．Fe5O7 B．Fe4O5 C．Fe3O4 D．Fe2O3A【解析】n(HCl)=140×0.5×10-3=0.07 mol，含有0.07 molCl－，0.0025mol Cl2可以得到0.005mole-，正二价的铁可以失去一个电子，根据得失电子守恒可知二价铁物质的量为0.005mol，生成0.005mol Cl－，故最终溶液中溶质为FeCl3，Cl－总量为0.07 ＋0.005＝0.075mol，所以最终的Fe3+物质的量为0.025mol，原来的三价铁物质的量为0.025－0.005＝0.02mol，根据化合价代数和为零可知原来O的物质的量为0.035mol，所以n(Fe)：n(O)=0.025：0.035=5：7，所以化学式可能为Fe5O7。所以答案选A【典例2】向一定量的Fe、FeO和Fe2O3的混合物中加入100mL1mol·L-1 盐酸，混合物恰好完全溶解，并放出22.4mL(标准状况下)气体，所得 溶液中加KSCN溶液无血红色出现。若用一氧化碳在高温下还原相同 质量的此混合物，则能得到金属铁（ ） A．2.8g B．5.6g C．11.2g D．无法计算A【解析】铁、氧化铁、氧化亚铁混合物与盐酸反应，恰好使混合物完全溶解，说明盐酸也刚好反应完，加入KSCN 溶液无血红色出现，说明溶液中无铁离子，而是亚铁离子，故生成FeCl2，根据守恒关系， n(HCl)=c·V(aq)=1mol/L×0.1L=0.1mol，n(FeCl2)=1/2n(HCl)=0.05mol，因此混合物中含铁的物质的量为0.05 mol，用足量CO在高温下最终得到铁单质，铁的质量为 m=n·M=0.05mol×56g/mol=2.8g ，故A正确；综上所述，答案为A。【知识点3】铁的氢氧化物二元弱碱三元弱碱红褐色固体不溶于水不溶于水Fe(OH)2＋2H＋= Fe2＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋=Fe3＋＋3H2O白色固体【知识点3】铁的氢氧化物 有白色沉淀生成，在空气中迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，方程式：Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓(白色)；4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3。有红褐色沉淀生成，方程式：Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3【温馨提示】制备Fe(OH)2的关键是隔绝空气(O2)，可采取的措施有： ①Fe2＋极易被氧化，所以FeSO4溶液要现用现配。 ②为了防止Fe2＋被氧化，配制FeSO4溶液的蒸馏水和NaOH溶液要煮沸，尽可能除去O2。 ③为了防止滴加NaOH溶液时带入空气，可将吸有NaOH溶液的长滴管伸入FeSO4 溶液的液面下，再挤出NaOH溶液。 ④为防止Fe2＋被氧化，还可以向盛有FeSO4溶液的试管中加入少量的煤油或其他密度小于水而不溶于水的有机物，以隔绝空气。【典例1】“价类二维图”是学习元素化合物知识的高效模型。如图为 铁元素的“价类二维图”，图中字母代表含铁元素的物质。下列判断 错误的（ ） A．赤铁矿的主要成分为Z B．M、Q、P都可以通过化合反应制得 C．Y不稳定，在空气中加热迅速被氧化为Z D．X的一种氧化物常用作红色油漆和涂料C【典例2】下列实验能达到实验目的的是（ ）CA．A B．B C．C D．D【解析】A．蒸发结晶NaCl应该在蒸发皿中进行，故A错误；B．制备氢氧化铁胶体的方法是向沸水中滴加饱和氯化铁溶液，故B错误；C．用夹子将a处打开，酸与铁反应产生H2排除装置中的空气，再讲a处关闭，左边试管内的FeSO4会自动流入右边试管内，可明显看到白色絮状Fe(OH)2生成，并保持很长时间，故C正确；D．氯气能和碱性物质反应，不能用碱石灰干燥氯气，故D错误；故选C。【知识点4】铁盐和亚铁盐1.Fe2＋、Fe3+的检验溶液变红色Fe3+＋3SCN－=Fe(SCN)3检验Fe3+没有明显现象，再加氯水，溶液变红色。（不能先加氯水）Fe2+＋3SCN－→不反应2Fe2＋＋Cl2=2Fe2＋＋2Cl－检验Fe2+【温馨提示】①向含Fe2＋的溶液中加入硝酸、KMnO4溶液、氯水等具有氧化性的物质时，溶液会出现浅绿色→棕黄色的颜色变化，该现象可用于Fe2＋的检验。②Fe3＋的检验方法较多，如观察溶液颜色法(棕黄色)、NaOH溶液法(生成红褐色沉淀)、KSCN溶液法(生成红色溶液)，前面两种方法需溶液中Fe3＋浓度较大时才适用，最好也最灵敏的方法是KSCN溶液法。Fe2＋的检验可采用先加入KSCN溶液后再加入氧化剂的方法；也可用铁氰化钾检验Fe2＋，现象是生成蓝色沉淀(Fe3[Fe(CN)6]2)。 2.Fe2＋、Fe3+的相互转化实验探究【温馨提示】①含有Fe3＋的溶液呈黄色，Fe3＋处于铁的高价态，遇Fe、Cu、HI、H2S等均表现氧化性。Fe3＋与S2－、I－、HS－、SO32－等较强还原性的离子不能大量共存；Fe3＋可腐蚀印刷电路板上的铜箔：Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋。②含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，Fe2＋处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性，其中以还原性为主，如遇Br2、Cl2、H2O2、NO3－(H＋)等均表现还原性 ；Fe2＋的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O。 溶液变浅绿色，再加KSCN溶液，无明显现象2Fe3+＋Fe=3Fe2＋氧化性：Cl2>Fe3+>Fe2＋溶液变红色2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－【典例1】下列有关铁及其化合物的叙述中正确的是（ ） A．赤铁矿的主要成分为Fe3O4 B．Fe3+与KSCN溶液反应生成血红色沉淀 C．氢氧化亚铁是白色固体，置于空气中迅速变成灰绿色，最终变成红褐色 D．为了除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质，可向溶液中通入过量Cl2C 【解析】赤铁矿的主要成分为Fe2O3，磁铁矿的主要成分为Fe3O4，A错误； Fe3+与KSCN溶液反应生成Fe(SCN)3血红色溶液，B错误；氢氧化亚铁是白色固体，易被氧化为氢氧化铁，置于空气中迅速变成灰绿色，最终变成红褐色，C正确；氯气与氯化亚铁溶液反应生成氯化铁，铁能与氯化铁溶液反应生成氯化亚铁，除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质，不能通过量Cl2，应加入铁粉，D错误；答案选C。【典例2】电子工业中常用FeCl3溶液刻蚀覆铜板制作印刷电路板，产生 的废液X可循环使用，实验室模拟该流程如图所示。下列说法不正确的 是（ ） A．FeCl3溶液刻蚀Cu制作电路板，主要发生的反应为： 2FeCl3+ Cu =2FeCl2 + CuCl2 B．向溶液A、溶液B混合液中通入Cl2，主要发生的反应为： 2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl- C．①和②是相同的操作，需用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒 D．溶液A和溶液B的溶质完全相同D 【解析】由2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2可知，废液X含Fe2+、Cu2+，加过量铁粉可置换出Cu，操作①为过滤，分离出固体混合物含Fe、Cu，加盐酸溶解Fe，操作②为过滤，分离出Cu和溶液B，溶液B含HCl、FeCl2，氯化亚铁溶液中通入过量氯气发生2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-，溶液A含FeCl3，以此来解答。A．FeCl3溶液刻蚀Cu制作电路板，主要发生的反应为：2FeCl3+Cu =2FeCl2+CuCl2，故A正确；B．滤液B为氯化亚铁，与滤液A合并，通入氯气，可得到氯化铁，主要反应为2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-，故B正确；C．①和②是相同的操作，都是过滤，需用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒，故C正确；D．由分析可知，溶液A含FeCl3，溶液B含HCl、FeCl2，故D错误；故选D。【知识点5】铝及其化合物1、铝及其化合物的相互转化2、铝及其化合物的主要性质（1）铝与氧化铝(铝是地壳中含量最多的金属元素)：Al与O2反应：常温下能与 空气中的O2发生反应，表面形成一层致密的氧化铝薄膜。其反应方程式为： 4Al＋3O2===2Al2O3。（2）铝是活泼金属，但铝抗腐蚀性相当强，因为铝表面生成一层致密的氧化物 薄膜。由于Al2O3的熔点高于Al的熔点，故在酒精灯上加热铝箔直至熔化，发 现熔化的铝并不滴落。 （3）两性氧化物：既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化 物叫做两性氧化物，如Al2O3。（4）两性氢氧化物：像Al(OH)3这样既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生 成盐和水的氢氧化物，称为两性氢氧化物。Al(OH)3是典型两性氢氧化物，在强 酸与强碱溶液里都能溶解。 Al(OH)3溶于盐酸：Al(OH)3＋3HCl=AlCl3＋3H2O。 Al(OH)3溶于NaOH溶液：Al(OH)3＋NaOH=NaAlO2＋2H2O。 （5）Al(OH)3是白色固体，几乎不溶于水，但能凝聚水中的悬浮物，并能吸附色 素。Al(OH)3可用作抗酸药；明矾常用于净水;泡沫灭火器所用试剂为Al2(SO4)3溶 液和NaHCO3溶液。（6）Al2O3、Al(OH)3与NaOH溶液的反应常用于物质的分离提纯。Al(OH)3不溶于氨水，所以实验室常用铝盐和氨水来制备Al(OH)3。（7）利用偏铝酸盐制备Al(OH)3，一般不用强酸，因为强酸的量控制不当会使 制得的Al(OH)3溶解。若向偏铝酸盐溶液中通入CO2，生成的Al(OH)3不溶于碳 酸，CO2过量时生成HCO3－)，不过量时生成CO32－，书写离子反应方程式时要 特别注意。（8）铝热反应：①不仅仅是单质铝与Fe2O3反应，还包含制取其他难熔金属的 反应，由于铝热剂是混合物，故铝热反应不能用于工业上冶炼铁；②铝热反 应是中学化学中唯一一类金属单质与金属氧化物在高温条件下的置换反应； ③引发铝热反应的操作是高考实验考查的热点，具体操作是先铺一层KClO3， 然后插上镁条，最后点燃镁条；④并不是Al与所有金属氧化物均能组成铝热 剂，该金属氧化物对应的金属活泼性应比铝弱。【典例1】下列关于铝及其化合物的说法正确的是（ ） A．铝制餐具可长时间存放酸性或碱性食物 B．铝在空气中耐腐蚀，所以铝是不活泼金属 C．铝箔在空气中受热可以熔化，剧烈燃烧，产生大量的热 D．常温下，可以用铝或铁制容器来盛装冷的浓硫酸或冷的浓硝酸D【解析】A．铝能与酸和碱反应，铝制餐具不能长时间存放酸性或碱性食物，A错误；B．铝在空气中耐腐蚀，是因为铝与空气反应在表面形成了氧化膜，阻止内部铝被腐蚀，铝本身是活泼金属，B错误；C．铝箔受热表面生成一层致密的氧化铝薄膜，氧化铝的熔点比铝高，兜着熔化的铝，阻止了铝与氧气的进一步反应，C错误；D．铝和铁遇到冷的浓硫酸或浓硝酸发生钝化，可用铝或铁容器来盛装冷的浓硫酸或浓硝酸，D正确；故答案选D。【典例2】如图是及其化合物之间的转化图，则关于及其化合物转化 关系描述正确的是（ ） A．Al是地壳中含量最多的元素 B．Al还原性强，能与空气中的 氧气反应，所以抗腐蚀性差 C．Al2O3既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应 D．NaAlO2属于氧化物C【解析】Al是地壳中含量最高的金属元素，地壳中含量最高的元素是O，A错误；Al与氧气反应生成致密的氧化膜，能阻止内部金属继续氧化，所以抗腐蚀能力强，B错误；氧化铝是两性氧化物，既能与酸反应，也能与强碱反应，C正确；偏铝酸钠属于盐，由酸根和金属阳离子组成；氧化物是指由两种元素组成、其中一种元素是氧的化合物，D错误；故选C。【知识点6】金属材料1．合金【温馨提示】①构成合金的成分不一定是两种或两种以上的金属，也可以是金属与非金属。合金中一定含金属元素，合金一定是混合物；②常温下，多数合金是固态，但钾、钠合金呈液态；③合金的性质不是各成分金属的性质之和。合金具有许多良好的物理、化学和机械性能，在许多方面不同于各成分金属，不是简单加和；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。两种或两种以上的金属(或金属和非金属)熔合而成的具有金属特性的物质硬度一般高于它的成分金属熔点一般低于它的成分金属与纯金属材料相比，合金具有优良的物理、化学或机械性能2.新型合金新型储氢合金材料的研究和开发将为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用。此外，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。【典例】第十四届中国国际航空航天博览会于2022年11月8日至13日在 珠海国际航展中心举行，歼-20、运-20等装备集体亮相，展示了我国现 代化战略空军建设的阶段性成果和军工领域的最新科研成果。航空航天 领域成果的取得离不开金属材料的贡献。下列关于金属材料的说法中不 正确的是（ ） A．金属材料包括纯金属和它们的合金 B．合金的硬度一般比其成分金属大，但熔点一般比其成分金属低 C．铝合金应用十分广泛，因为它不仅价格合适，耐酸、碱腐蚀，而且 具有优良的机械性能 D．新型钛合金强度高、质量轻、耐高温，广泛用于航空航天领域，如 飞机发动机零件和火箭结构件C【解析】A．金属材料包括纯金属和它们的合金，选项A正确；B．合金的硬度一般比各成分金属大，熔点一般比各成分金属低，选项B正确；C．铝易与酸、碱溶液发生反应，不耐酸、碱，选项C不正确；D．新型钛合金强度高、质量轻、耐高温，广泛用于航空航天领域，如飞机发动机零件和火箭结构件，选项D正确；答案选C。【知识点7】物质的量在化学方程式计算中的应用1．化学计量数与相关物理量的关系化学计量数 2 1 2扩大NA倍 2NA NA 2NA 物质的量 2 mol 1 mol 2 mol质量 56 g 32 g 88 g标况下气体体积 44.8 L 22.4 L 44.8 L 结论：①化学方程式中各物质的化学计量数之比等于其粒子数目之比，等于其物质的量之比;②对于有气体参加的反应，在同温同压下各气体的化学计量数之比等于其体积之比。2．计算的基本步骤3.化学计算中的常用方法（1）关系式法：当已知量和未知量之间是靠多个反应来联系时，只需直接确定已知量和未知量之间的比例关系，即“关系式”。（2）守恒法：①反应前后元素种类、质量、原子个数不变；②还原剂失电子总数＝氧化剂得电子总数（3）差量法：质量差、物质的量差、气体体积差等。【温馨提示】①书写格式规范化：在根据化学方程式计算的过程中，各物理量、物质名称、公式等尽量用符号表示，且数据的运算要公式化并带单位。②单位运用对应化：根据化学方程式计算时，如果题目所给的两个量单位不一致，要注意两个量的单位要“上下一致，左右相当”，且单位要注明。③判断是否过量：如果两种反应物的量都是已知的，求解某种产物的量时，必须先判断哪种物质过量，然后根据不足量的物质进行计算。【典例】医疗上颇为流行的“理疗特效热”，就是利用铁缓慢氧化 放出均匀、稳定的热，使患处保持温热状态。若56 g铁粉完全氧 化成氧化铁，则需要消耗标况下氧气的体积为多少？【解答】：设需要消耗标况下氧气的体积为V(O2)，由反应方程式： 4Fe ＋ 3O2 === 2Fe2O3 4×56 g 3×22.4 L 56 g V(O2) 则56 g(56×4 g)＝O2(3×22.4 L)，V(O2)＝4×56 g(3×22.4 L×56 g)＝16.8 L 答：需要消耗标况下氧气的体积为16.8 L。课程结束
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