第三章鐵金屬材料（知識梳理）高一化學(xué)（原卷版）

第三章鐵金屬材料知識梳理知識梳理鐵及其化合物第1節(jié)鐵及其化合物第1節(jié)一、鐵元素的存在游離態(tài)——隕鐵化合態(tài)——黃鐵礦、赤鐵礦、磁鐵礦二、鐵單質(zhì)1、物理性質(zhì)銀白色、密度較大、熔沸點(diǎn)較高、能導(dǎo)電、具有延展性、能被磁鐵吸引2、化學(xué)性質(zhì)三、鐵的化合物1、氧化物鐵的氧化物氧化亞鐵氧化鐵四氧化三鐵化學(xué)式FeOFe2O3Fe3O4鐵元素價態(tài)+2+3+2、+3顏色、狀態(tài)黑色粉末紅棕色粉末黑色晶體在水中的溶解性不溶于水，也不和水反應(yīng)與稀酸的反應(yīng)(生成相應(yīng)的鹽)FeO+2H+Fe2++H2OFe2O3+6H+2Fe3++3H2OFe3O4+8H+2Fe3++Fe2++4H2O與CO的反應(yīng)FexOy+yCOxFe+yCO2存在不穩(wěn)定，在空氣中受熱易被氧化成Fe3O4赤鐵礦磁鐵礦用途紅色油漆和涂料、煉鐵原料煉鐵、磁性材料2、氫氧化物化學(xué)式Fe(OH)2Fe(OH)3色態(tài)白色固體紅褐色固體溶解性難溶于水難溶于水與鹽酸反應(yīng)(離子方程式)Fe(OH)2+2H+=Fe2++2H2OFe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O穩(wěn)定性不穩(wěn)定，分解產(chǎn)物很復(fù)雜不穩(wěn)定，受熱易分解：2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O制法可溶性亞鐵鹽與堿反應(yīng)：FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4可溶性鐵鹽與堿反應(yīng)：FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3↓+3NaCl轉(zhuǎn)化方程式4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3現(xiàn)象白色沉淀迅速變成灰綠色，最終變成紅褐色總結(jié)提升：實驗操作實驗現(xiàn)象結(jié)論(用化學(xué)方程式表示)試管中有紅褐色沉淀產(chǎn)生Fe3++3OH?=Fe(OH)3↓試管中先生成白色沉淀，迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色Fe2++2OH?=Fe(OH)2↓(白色)、4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)33、鐵鹽總結(jié)提升——鐵三角：【典例1】下列反應(yīng)中，鐵只能生成高價化合物的是A．過量的鐵與稀HNO3反應(yīng) B．鐵粉與硫蒸氣反應(yīng)C．鐵粉與氯氣反應(yīng) D．紅熱的鐵粉與水蒸氣反應(yīng)【典例2】下列鐵及其化合物的性質(zhì)與用途具有對應(yīng)關(guān)系的是A．Fe粉具有還原性，可用作抗氧化劑B．Fe2O3粉末呈紅棕色，可用于制取鐵鹽C．Fe2(SO4)3易溶于水，可用作凈水劑D．FeCl3溶液呈酸性，用于蝕刻銅電路板【典例3】下列反應(yīng)的離子方程式書寫正確的是A．鐵和稀硝酸反應(yīng)：Fe+2H+=Fe2++H2↑B．氯化鐵腐蝕印刷線路板：Fe3++Cu=Fe2++Cu2+C．鐵與水蒸氣反應(yīng)生成黑色固體：3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2D．少量的鐵與稀硝酸反應(yīng)：3Fe+8H++2NO3=3Fe2++2NO↑+4H2【典例4】用如圖所示裝置進(jìn)行Fe與水蒸氣反應(yīng)的實驗，下列有關(guān)說法正確的是A．實驗時，先點(diǎn)燃酒精噴燈再點(diǎn)燃酒精燈B．反應(yīng)中H2O作氧化劑，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Fe+3H2O=Fe2O3+3H2C．干燥管中加入的固體干燥劑可以是無水氯化鈣D．收集反應(yīng)產(chǎn)生的氣體選用裝置②【典例5】用下面兩種方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。方法一：用FeSO4溶液與不含O2的蒸餾水配制的NaOH溶液反應(yīng)制備。(1)除去蒸餾水中溶解的O2常采用________的方法。(2)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用長滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再擠出NaOH溶液。這樣操作的理由是_____________________________________。方法二：在如圖所示裝置中，用不含O2的NaOH溶液、鐵屑和稀硫酸制備。(1)在試管Ⅰ里加入的試劑是________。(2)在試管Ⅱ里加入的試劑是________。(3)為了制得白色Fe(OH)2沉淀，在試管Ⅰ和試管Ⅱ中加入試劑，打開止水夾，塞緊塞子后的實驗步驟是_______。(4)這樣生成的Fe(OH)2沉淀能較長時間保持白色，其理由是_________________________________?！镜淅?】把某表面被氧化的鋼鐵樣品，加入過量稀H2SO4中，過濾，除去雜質(zhì)，在濾液中滴加KSCN溶液無血紅色，繼續(xù)向濾液中加入適量硝酸后，再加入過量的氨水，有沉淀生成。上述過程中加入硝酸之前溶液中的溶質(zhì)和最終生成的沉淀顏色分別為A．Fe2(SO4)3；白色B．Fe2(SO4)3；紅褐色C．FeSO4；紅褐色D．FeSO4；白色→灰綠色→紅褐色【典例7】為了除去FeSO4溶液中的Fe2(SO4)3和CuSO4，最好選用的試劑是A．燒堿溶液B．濃氨水C．鐵粉D．硫酸金屬材料第2節(jié)金屬材料第2節(jié)一、鋁元素的存在化合態(tài)，地殼中含量僅次于氧和硅。二、鐵單質(zhì)1、物理性質(zhì)銀白色、質(zhì)軟、密度小、導(dǎo)電性強(qiáng)2、化學(xué)性質(zhì)（1）鋁和氧氣的反應(yīng)4Al+3O22Al2O3（2）鋁和酸、堿的反應(yīng)2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑（2Al+6H+=2Al3++3H2↑）2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑（2Al+2OH—+2H2O=2AlO2—+3H2↑）鋁熱反應(yīng)實驗原理：鋁將金屬氧化物中化合態(tài)的金屬還原為金屬單質(zhì)，如Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3。實驗裝置：反應(yīng)現(xiàn)象及結(jié)論劇烈燃燒，放出大量的熱，導(dǎo)致混合物劇烈反應(yīng)過后，紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中；待熔融物冷卻后，除去外層熔渣，可以發(fā)現(xiàn)落下的是鐵珠。應(yīng)用①野外焊接鋼軌。②冶煉高熔點(diǎn)金屬。三、氧化鋁1、物理性質(zhì)顏色狀態(tài)熔點(diǎn)硬度溶解性白色固體很高（2050℃）很大不易溶于水2、氧化鋁的存在和用途自然界中純凈的Al2O3為無色晶體俗稱剛玉，硬度僅次于金剛石。用途：耐火材料，常用于耐火坩堝和耐火管等。3、化學(xué)性質(zhì)①與酸（稀HCl）反應(yīng)：Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2O。②與堿（NaOH）反應(yīng)：Al2O3＋2OH－=2AlOeq\o\al(－,2)＋H2O。氧化鋁既能跟酸反應(yīng)生成鹽和水，又能跟堿反應(yīng)生成鹽和水，所以氧化鋁是兩性氧化物。兩性氧化物：既能與酸反應(yīng)生成鹽和水，又能和堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物稱為兩性氧化物。四、氫氧化鋁1、物理性質(zhì)氫氧化鋁是白色膠狀物質(zhì)，不溶于水，有強(qiáng)的吸附性，可以吸附水中的懸浮物和各種色素。2、化學(xué)性質(zhì)①氫氧化鋁的兩性：Al(OH)3沉淀中加鹽酸或NaOH溶液，沉淀都消失。Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O。氫氧化鋁既能跟酸反應(yīng)生成鹽和水，又能跟堿反應(yīng)生成鹽和水，所以氫氧化鋁是兩性氫氧化物。Al(OH)3的電離方程式為：氫氧化鋁只能與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿反應(yīng)②不穩(wěn)定性氫氧化鋁不穩(wěn)定，受熱易分解：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O（這是工業(yè)上制取純凈氧化鋁的方法）3、用途醫(yī)用的胃酸中和劑中的一種4、氫氧化鋁的制備①在試管里加入10mL0.5mol·L－1Al2(SO4)3溶液，再滴加氨水，觀察現(xiàn)象。繼續(xù)滴加氨水至過量，觀察現(xiàn)象。Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)②向偏鋁酸鹽溶液中通入CO2可制得Al(OH)3。2AlO2+CO2(少量)+3H2O==2Al(OH)3↓+CO32AlO2+CO2(過量)+2H2O==2Al(OH)3↓+HCO3五、明礬1．化學(xué)式為KAl(SO4)2·12H2O，它是無色晶體，可溶于水。2．明礬凈水的原理電離方程式為KAl(SO4)2=K＋＋Al3＋＋2SOeq\o\al(2－,4)，其中Al3＋發(fā)生水解反應(yīng)，產(chǎn)生Al(OH)3(膠體)，能吸附水中懸浮物形成沉淀，使水澄清。總結(jié)提升——鋁三角化學(xué)計算中的常用方法方法一：守恒法——質(zhì)量守恒、電荷守恒、電子守恒反應(yīng)前后元素種類、質(zhì)量、原子個數(shù)不變還原劑失電子總數(shù)＝氧化劑得電子總數(shù)方法二：差量法——質(zhì)量差值法、體積差值法根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的有關(guān)物理量發(fā)生的變化，找出所謂的“理論差量”，方法三：關(guān)系式法——解答連續(xù)反應(yīng)類型計算題的捷徑當(dāng)已知量和未知量之間是靠多個反應(yīng)來聯(lián)系時，只需直接確定已知量和未知量之間的比例關(guān)系，即“關(guān)系式”。方法四：方程組法——兩個已知量求解混合物中兩種物質(zhì)的未知量一般方程組法用于解決兩種物質(zhì)的混合物計算，一般讀題時能找到兩個已知量時，均可以利用二元一次方程組進(jìn)行求算未知量。【典例1】兩份鋁，一份加入足量強(qiáng)堿溶液中，另一份加入足量鹽酸中，要使前后反應(yīng)收集到的氫氣量之比為1︰2，則兩份鋁質(zhì)量比為A．1︰2B．2︰1C．1︰4D．1︰1【典例2】某同學(xué)通過系列實驗探究Al及其化合物的性質(zhì)，下列操作正確且能達(dá)到目的的是A．將水加入濃硫酸中得到稀硫酸，將鋁條置于其中探究Al的活潑性B．將NaOH溶液緩慢滴入Al2(SO4)3溶液中至過量，最終觀察到有沉淀生成C．將Al(OH)3濁液直接倒入已裝好濾紙的漏斗中過濾，洗滌并收集沉淀D．將Al(OH)3沉淀轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿中，加足量稀硫酸，加熱蒸干得無水Al2(SO4)3固體【典例3】以氧化鋁為原料制取氫氧化鋁，最好的方法是

A．將氧化鋁溶于水將氧化鋁溶于鹽酸中，之后滴加氫氧化鈉溶液

C.將氧化鋁先溶于鹽酸中，之后滴加氨水D．將氧化鋁溶于氫氧化鈉溶液中，之后滴加鹽酸【典例4】下列敘述中正確的是A．Al、Fe、Cu三者對應(yīng)的氧化物均為堿性氧化物B．向污水中投放明礬，能生成凝聚懸浮物的Al(OH)3膠體，起到凈水的作用C．向NaAlO2溶液中通入過量CO2：2AlO+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+COD．加入鋁粉能產(chǎn)生H2的溶液中，一定存在大量的Na+、Ba2+、AlO、Cl【典例5】在2L硫酸銅和硫酸鐵的混合