铜铁的获取及应用

2011-2012学年苏教版化学必修1同步练习
专题三第一单元从铝土矿到铝合金（二）
一、教学内容
从铝土矿到铝合金（二）
二、考点清单
1、理解铝的重要性质，如与酸、碱的反应，钝化现象等。
2、了解铝与其它金属的性质差异。
3、了解铝及其重要化合物之间的转化关系
三、全面突破
知识点1：铝的重要性质
（1）铝在常温下能很快被氧化，形成致密的氧化膜，因而具有一定的抗腐蚀性。
（2）跟酸的反应
非氧化性酸：2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑
强氧化性酸：常温下铝遇浓硫酸或浓硝酸，会在铝表面生成致密的氧化膜而发生钝化。
（3）跟碱的反应
铝能和强碱溶液反应。该反应可理解为铝先和强碱溶液中的水反应生成氢氧化铝，氢氧化铝再和强碱反应生成偏铝酸盐：
2Al + 6H2O = 2Al（OH）3 + 3H2↑ Al（OH）3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O
简写为：2Al + 2H2O + 2NaOH = 2NaAlO2 + 3H2↑
（4）与氧化物的反应：
铝热反应：2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe 2Al＋Cr2O3Al2O3＋2Cr
特点：放出大量的热，使生成的金属呈液态。本质：铝从金属氧化物中夺取氧，表现出很强的还原性。
应用：焊接钢轨和冶炼某些难熔金属（如V、Cr、Mn等）。
【典型例题】
例1. 下列有关金属铝及其化合物的叙述正确的是 （ ）
A. 铝在常温下不能与氧气反应 B. 铝不能与氯气反应
C. 铝既能溶于酸，又能溶于碱 D. 氧化铝只能与酸反应，不能与碱反应
【解析】铝在常温下能被氧气氧化，表面形成一层致密的氧化膜；在点燃或高温条件下能与氯气反应；氧化铝是两性氧化物，与酸、碱均能反应。
【答案】C
例2. 用铝箔包装0.1mol金属钠，用针扎出一些小孔，放入水中，用排水集气法收集产生的气体，完全反应后，则收集到的气体为（标准状况） （ ）
A. O2和H2的混合气体 B. 1.12L H2
C. 大于1.12L H2 D. 小于1.12L H2
【解析】Na与水反应放出H2，并且生成NaOH，，铝能与NaOH溶液反应，也生成H2，故最后收集到的气体是这两部分H2的总和，显然比Na单独反应产生的H2多。
2Na+2H2O2NaOH + H2↑
0.1mol 0.1mol 0.05mol
【答案】C
例3. 甲、乙两烧杯中各盛有100mL的盐酸和氢氧化钠溶液，向两烧杯中加入等质量的铝粉，反应结束后生成气体的体积比为甲：乙=1：2，则加入铝粉的质量为（ ）
A. 5.4g B. 3.6g C. 2.7g D. 1.8g
【解析】铝和盐酸的反应方程式为；铝与NaOH溶液的反应方程式为，若在等物质的量的盐酸和NaOH溶液中分别投入足量的铝粉，则产生的H2的体积比为1：3。现在产生的气体体积比为1：2，说明铝粉的量对盐酸来说是过量的，而对NaOH是不足量的，与盐酸反应的铝粉是2.7g，与NaOH反应的铝粉应是盐酸的2倍，所以投入铝粉的质量应为5.4g。答案为A项。
例3. 把一小块镁铝合金溶于100mL盐酸中，然后向其中滴入溶液，生成沉淀的质量和加入NaOH溶液的体积如下图所示。
求：（1）镁铝合金的质量组成。（2）盐酸的物质的量浓度。（3）B点沉淀的质量。
【解析】由关系式：Al—3H+—Al3+—3OH－—Al（OH）3—OH－—AlO2－：
（1）
（2）因溶解Mg、Al消耗的与完全沉淀消耗的的物质的量相同，故：
（3）B点处，m（沉淀）
知识点2：铝的化合物的相互转化
1. 铝三角
有关的离子方程式
①Al（OH）3+3H+ = Al3+ +3H2O
②Al3++3OH－ = Al（OH）3↓
③Al（OH）3+OH－ =AlO2－ +2H2O
④AlO2－ +H+ +H2O = Al（OH）3↓
⑤Al3+ +4OH－ = AlO2－ +2H2O
⑥AlO2－ +4H+= Al3+ +2H2O
2. 铝的化合物的有关图像
（1）向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量
有关反应：Al3++3OH－ =Al（OH）3↓ Al（OH）3+OH－ =AlO2－+2H2O
现象：首先产生白色沉淀，然后沉淀逐渐消失
（2）向AlCl3溶液中逐滴加入氨水溶液直至过量
有关反应：Al3++3NH3·H2O =Al（OH）3↓+3NH4+
现象：首先产生白色沉淀，继续滴加沉淀不消失
（3）向NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液直至过量有关反应：
Al3++4OH－ =AlO2－+2H2O Al3++3AlO2－+6H2O =4Al（OH）3↓
现象：首先不产生白色沉淀，一段时间后产生沉淀，继续滴加，沉淀不消失。
（4）向AlCl3溶液中逐滴加入NaAlO2溶液直至过量
有关反应：Al3++3AlO2－+6H2O =4Al（OH）3↓
现象：首先产生白色沉淀，继续滴加沉淀不消失
（5）向NaAlO2溶液中逐滴加入AlCl3溶液直至过量
有关反应：Al3++3AlO2－ +6H2O=4Al（OH）3↓
现象：产生白色沉淀，继续滴加沉淀不消失
（6）向NaAlO2溶液中逐滴加入盐酸直至过量
有关反应：AlO2－+H++H2O=Al（OH）3↓ Al（OH）3＋3H+=Al3++3H2O
现象：产生白色沉淀，继续滴加，沉淀消失
（7）向盐酸中逐滴加入NaAlO2溶液直至过量
有关反应：AlO2－+ 4H+=Al3++2H2O Al3++3AlO2－+6H2O=4Al（OH）3↓
现象：首先溶液中无白色沉淀产生，一段时间后产生白色沉淀继续滴加，沉淀不消失。
（8）向NaAlO2溶液中通入过量的CO2
有关反应：2AlO2－+CO2+3H2O=2Al（OH）3↓+CO32－
CO32－+CO2+H2O=2HCO3－
现象：产生白色沉淀，继续通入CO2，沉淀不消失
（9）向MgCl2、AlCl3和盐酸的混合溶液中滴加NaOH直至过量
有关反应：H++OH－=H2O Mg2++2OH－=Mg（OH）2↓
Al3++3OH－=Al（OH）3↓ Al（OH）3+OH－ =AlO2－+2H2O
现象：开始时无沉淀产生，一段时间后有白色沉淀产生，继续滴加NaOH溶液，沉淀部分溶解
【典型例题】
例1. 将氨水逐渐加入到物质的量浓度相等的AlCl3和MgCl2的混合溶液中至过量，生成沉淀的物质的量和所加氨水的体积的关系如下图，其中，正确的是
【解析】生成的Mg（OH）2、Al（OH）3沉淀均不能溶于氨水。
【答案】A
例2. 已知Ba（AlO2）2可溶于水。下图表示的是向A12（SO4）3溶液中逐滴加入Ba（OH）2溶液时，生成沉淀的物质的量y与加入Ba（OH）2的物质的量x的关系。下列有关叙述正确的是
A. a—b时沉淀的物质的量：A1（OH）3比BaSO4多
B. c—d时溶液中离子的物质的量：AlO2–比Ba2+多
C. a—d时沉淀的物质的量：BaSO4可能小于A1（OH）3
D. d—e时溶液中离子的物质的量：Ba2+可能等于OH–
【解析】采用定量法分析。假设有1molA12（SO4）3则溶液中含有2molA13+、3molSO42–。向溶液中逐滴加入Ba（OH）2溶液时发生的反应为：Al3++3OH－Al（OH）3↓、SO42–+Ba2+
BaSO4↓。则当2molA13+完全沉淀时，消耗Ba（OH）23mol，此时3molSO42–全部沉淀；生成沉淀为2molAl（OH）3和3molBaSO4共5mol，因此，在整个反应过程中BaSO4的物质的量始终大于Al（OH）3的物质的量；再加入Ba（OH）2溶液时发生Al（OH）3+OH－=+ 2H2O，沉淀的量将逐渐减少，因此b点是沉淀的最大值，b～d中Al（OH）3沉淀逐渐溶解转化为Ba（AlO2）2，因此在b～d中AlO2－的物质的量大于Ba2+；d点时Al（OH）3沉淀恰好完全溶解，此时溶液中只存在Ba（AlO2）2，因此，当d～e中加入的Ba（OH）2的物质的量等于Ba（AlO2）2的物质的量时，溶液中Ba2+与OH－的量相等。
【答案】BD
例3. 向含有1molKAl（SO4）2的溶液中逐滴加入氢氧化钡溶液，充分反应。下列说法不正确的是
A. 当Al3+恰好完全沉淀时，消耗氢氧化钡1.5mol
B. 当SO42(恰好完全沉淀时，Al3+全部转化为Al（OH）3
C. 当向溶液中加入1.5mol氢氧化钡时，反应可用下列离子方程式表示：
2Al3+ +3SO42(+3Ba2+ +6OH(2Al（OH）3↓+ 3BaSO4↓
D. 随加入的氢氧化钡的物质的量不断增大，沉淀的物质的量不断增大
【解析】1molKAl（SO4）2溶液中含Al3+ 1mol、SO42(2mol，逐滴加入氢氧化钡溶液，开始有Al（OH）3和BaSO4沉淀，当加入1.5mol氢氧化钡时，Al3+沉淀完全，SO42(有剩余，继续滴加氢氧化钡溶液，Al（OH）3转化为AlO2－，剩余的SO42(继续沉淀，至SO42(沉淀完全，Al3+全部转化为AlO2－。
【答案】BD
例4. 将0.1 mol的镁、铝混合物溶于100 mL 2mol/LH2SO4溶液中，然后再滴加1 mol/L NaOH溶液。请回答：
（1）若在滴加NaOH溶液的过程中，沉淀质量m随加入NaOH溶液的体积V变化如下图所示。当V1＝160mL时，则金属粉末中n（Mg）＝ mol，V2＝ mL。
（2）若在滴加NaOH溶液过程中，欲使Mg2＋、Al3＋刚好沉淀完全，则滴入NaOH溶液的体积V（NaOH） = mL。
（3）若混合物仍为0.1 mol，其中镁粉的物质的量分数为a，用100 mL 2 mol/L的硫酸溶解此混合物后，再加入450 mL 1mol/L的NaOH溶液，所得沉淀中无Al（OH）3。满足此条件的a的取值范围是 。
【解析】（1）由图像可知：V1 mL的NaOH溶液是与过量H2SO4反应的，则与Mg、Al反应的为H2SO4：
0.2mol－0.16mol×＝0.12mol。假设n（Mg）＝x mol，n（Al）＝y mol，则有方程组：
，解得：x＝0.06 mol，y＝0.04 mol。
当加入V2 mL NaOH溶液时，得到Mg（OH）2↓和NaAlO2，关系式为：
Mg2+～2OH－，Al3＋～4OH－，
∴V2＝160 mL＋＝440 mL。
（2）当Mg2+、Al3＋刚好沉淀完全时，溶液中只有Na2SO4，关系式为2NaOH～H2SO4，
∴V（NaOH）＝＝400 mL。
（3）当所得沉淀中无Al（OH）3时，NaOH溶液过量，反应后生成的溶质为：Na2SO4、NaAlO2。
则根据Na元素守恒：n（NaOH）＝0.45 L×1mol/L≥0.1 L×2 mol/L×2＋0.1×（1－a）mol。
解得a≥，则满足此条件的a的取值范围是≤a＜1。
【答案】（1）0.06，440 （2）400 （3）≤a＜1
四、应考锦囊
铝及其化合物在工业及生活中有着重要而广泛的用途，特别是铝及其化合物的两性，在题目中的计算形式方法性和技巧性均较强，是金属及其化合物知识的重点与难点。代表题型有：铝盐与强碱反应产物的讨论，含铝化合物沉淀图像题等。
解题关键是：（1）熟悉铝及其化合物的转化关系。（2）将铝及其化合物的两性与过量计算相结合。（3）结合图像综合分析。（4）充分利用守恒关系。
五、本讲小结：
1. 铝单质（从金属单质通性角度学习）
a. Al分别 与（O2、S、Cl2）反应
Al+3O2（纯氧）2Al2O3 2Al+3SAl2S3 2Al+3Cl2 2AlCl3
b. 铝与非氧化性酸反应生成氢气 2Al+3H2SO4＝Al2（SO4）3+3H2↑
c. 铝与浓氢氧化钠溶液反应的离子方程式 2NaOH+2Al+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑
d. 铝热反应：4Al+3MnO22Al2O3+3Mn 2Al+Cr2O3Al2O3+2Cr
2. 氧化铝 （两性氧化物角度学习）
a. 与酸反应 Al2O3 + 6H+ == 2Al3+ + 3H2O
b. 与强碱反应 2NaOH+Al2O3＝2NaAlO2+H2O
3. 氢氧化铝（两性氢氧化物角度学习）
a. 与强酸反应 Al（OH）3 + 3H+ == Al3+ + 3H2O
b. 与强碱反应 Al（OH）3 + OH－ == AlO2－ + 2H2O
4. 铝 盐（从盐的通性角度学习）
氯化铝
与碱的反应 Al3+ + 3OH－（不足）== Al（OH）3↓
Al3+ + 4OH－（过量）== AlO2－ + 2H2O
Al3+ + 3NH3·H2O == Al（OH）3↓+ 3NH4+
六、超前思维：（铜铁的获取及应用）
铁的性质
1、铁、铜性质：（1）物理性质：
（2）铁、铜化学性质：
铁
铜
与非金属单质
Cl2
氧气
硫
与非氧化性酸反应
与金属的盐溶液反应
与浓硫酸、硝酸反应
在常温下遇浓硫酸、浓硝酸发生钝化
在加热条件下可与浓硫酸反应(P92）常温下可与硝酸反应（P101）
2、Fe2+与Fe3+的检验
物质
Fe2+
Fe3+
溶液颜色
化学性质
检
验
观察法
碱法
SCN-法
3、铁的氧化物的性质比较：
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗名
色态
铁的价态
与酸反应
4、Fe(OH)2和Fe(OH)3
化学式
Fe(OH)2
Fe(OH)3
颜色状态
化学性质
制法
转化
【模拟试题】（答题时间：60分钟）
一、选择题：（每小题只有一个答案符合题意，共60分）
1. 电解法炼铝时，冰晶石的作用是
A. 助熔剂 B. 催化剂 C. 还原剂 D. 氧化剂
2. 下列有关铝及铝合金说法错误的是
A. 氧化铝是一种高硬度、高熔沸点的化合物。
B. 铝是活泼的金属，其合金抗腐蚀能力差。
C. 铝合金具有密度小、高强度及较好的可塑性。
D. 铝合金可用于制飞机骨架等。
3. 在MgO中混有少量的Al2O3杂质，欲将杂质除去可选用的试剂是
A. 稀硫酸 B. 浓氨水 C. 稀盐酸 D. 氢氧化钠溶液
4. 铝硅合金（含Si13.5%）在凝固时收缩率很小，因而这种合金适合铸造。有下列三种物质：①铝 ②硅 ③铝硅合金，它们的熔点由低到高的顺序是
A. ①③② B. ②①③ C. ③②① D. ③①②
5. 从铝土矿制备铝所涉及的下列有关反应中，属于氧化还原反应的是
A. 铝土矿溶于NaOH溶液中 B. 偏铝酸钠溶液的酸化
C. 灼烧氢氧化铝固体 D. 电解熔融的氧化铝
6. 1989年世界卫生组织把铝确定为食品污染源之一，而加以控制使用.铝在下列应用时应加以控制的是①制铝合金 ②制电线 ③制炊具 ④银色漆颜料 ⑤明矾净水 ⑥明矾与苏打制食品膨松剂 ⑦易拉罐 ⑧用Al（OH）3凝胶制胃舒平药片 ⑨包装糖果和小食品
A. ③⑤⑧⑨ B. ⑥⑧⑨ C. ③⑤⑨ D. ③⑤⑥⑦⑧⑨
7. 现有MgCl2、AlCl3、CuCl2、FeCl3、NH4Cl五种溶液，如果只用一种试剂就把它们鉴别开来，应选用的试剂是
A. 氨水 B. AgNO3 C. 浓NaOH D. NaCl溶液
8. 下列离子方程式书写错误的是
A. 氯化铝溶液与少量NaOH溶液反应Al3＋＋3OH－Al（OH）3↓
B. Al（OH）3溶于NaOH溶液中：Al（OH）3+OH－=AlO2－+2H2O
C. NaAlO2溶液中通入过量的CO2：2AlO2－+ CO2+3H2O= 2Al（OH）3↓+CO32－
D. Al2O3粉末溶于NaOH溶液中：Al2O3+2OH－=2AlO2－+H2O
*9. 向明矾溶液里滴加氢氧化钡溶液，当硫酸根离子恰好沉淀完全时，铝元素的存在形式是
A. 一部分为Al（OH）3沉淀，一部分以Al3+存在于溶液中
B. 一部分为Al（OH）3沉淀，一部分以AlO2－形式存在于溶液中
C. 全部为Al（OH）3沉淀
D. 几乎全部以AlO2－形式存在于溶液中
10. 下列各组离子能在同一溶液里大量共存的是
A. Na+、Al3+、Cl－、AlO2－ B. K+、H+、SO42－、AlO2－
C. Na+、Al3+、NO3－、OH－ D. K+、Na+、AlO2－、CO32－
11. 在用H2SO4酸化过的Al2（SO4）3溶液中滴加NaOH溶液，生成沉淀W（g）与所加NaOH溶液体积V的关系如图，其中正确的是
12. 以硫酸铝溶液为原料之一，在实验室里制取少量Al（OH）3，并且易于分离，最好向溶液中加入
A. 氢氧化钠溶液 B. 氢氧化钡溶液
C. 氨水溶液 D. 澄清的石灰水
*13. 下列五个图中，横坐标表示加入的物质的量，纵坐标表示生成沉淀的量从A——E中选择各题要求的序号填入表中
溶液
加入的物质
答案序号
饱和石灰水
通CO2至过量
AlCl3溶液
通过量的NH3
含少量NaOH的NaAlO2溶液
通过量的CO2
NaAlO2溶液
滴加稀HCl至过量
MgCl2、AlCl3的混和液
滴加NaOH至过量
14. 等体积的AlCl3和NaOH两种溶液混合后，沉淀物中含铝的质量与溶液中含铝的质量相等，则AlCl3和NaOH两种溶液的物质的量浓度之比是
A. 1∶3 B. 2∶1 C. 1∶4 D. 2∶7
*15. 在NaAlO2溶液中，通入amolHCl气体，生成bmol沉淀后，又通入cmolHCl气体时，沉淀恰好溶解，则原NaAlO2溶液中含NaAlO2的物质的量是
A. mol B. mol C. mol D. cmol或mol
二、填空题：（16分）
**16. 在50mlbmol/LAlCl3溶液中加入50mLamol/L的NaOH溶液
（1）当a≤3b时，生成Al（OH）3沉淀的物质的量为 ；
（2）当a，b满足 条件时，无沉淀生成.
（3）当a，b满足 条件时，a增大，沉淀减少，此时Al（OH）3的质量为 克.
三、计算题：（24分）
17.（8分）将质量为32.1g部分氧化的铝片放入足量的稀硫酸中，经充分反应后测得溶液质量增重29.1g，求原铝片中氧化铝的质量为多少？
**18.（16分）超细氮化铝粉末被广泛应用于大规模集成电路生产等领域。其制取原理为：Al2O3＋N2＋3C2AlN＋3CO由于反应不完全，氮化铝产品中往往含有炭和氧化铝杂质。为测定该产品中有关成分的含量，进行了以下两个实验：
（1）称取10.00g样品，将其加入过量的NaOH浓溶液中共热并蒸干，AlN跟NaOH溶液反应生成NaAlO2，并放出氨气3.36L（标准状况）。
①上述反应的化学方程式为 ；
②该样品中的A1N的质量分数为 。
（2）另取10.00g样品置于反应器中，通入2.016L（标准状况）O2，在高温下充分反应后测得气体的密度为1.34g·L－1（已折算成标准状况，AIN不跟O2反应）。该样品中含杂质炭 g。
【试题答案】
1、A 2、B 3、D 4、D 5、D 6、D 7、C 8、C
9、D、解析：使SO42－全部转化成BaSO4沉淀，1mol的KAI（SO4）2需2mol的，即1molAl3+对应4molOH－，此时铝元素的存在形式为AlO2－
10、D 11、D 12、C 13、E；C；D；B；A 14、D 15、B
16、（1）0.05a/3mol （2）a≥4b （3）4b＞a＞3b；15.6b－3.9a
解析：与NaOH生成沉淀规律：
①当时，
②当时，
③当时，。
17、5.1g
18、①AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑
②61.5% ③1.92g
2011-2012学年苏教版化学必修1同步练习
专题三第三单元含硅矿物与信息材料
一、教学内容
含硅矿物与信息材料
二、考点清单
1、了解地壳中硅元素的含量，知道硅元素在自然界中的主要存在形式
2、了解硅酸盐工业及其产品
3、了解硅及二氧化硅的重要性质及用途。
4、了解工业上高纯硅的制备方法
三、全面突破
知识点1：硅酸盐矿物与硅酸盐产品
一）硅的存在：
（1）在地壳中的含量仅次于氧，居于第二位；
（2）在自然界中没有游离态的硅，只有以化合态存在的硅。如SiO2、硅酸盐等；
二）硅酸盐及其性质
（1）硅酸盐组成的表示方法
①盐化学式法
如：硅酸钠：Na2SiO3、硅酸钙：CaSiO3，此法用于组成简单的硅酸盐。
②盐氧化物法
将硅酸钠（Na2SiO3）改写为氧化物形式：（Na2O·SiO2），如将滑石[Mg3（Si4O10）（OH）2]改写为氧化物形式：（3MgO·4SiO2·H2O），将钠长石（NaAlSi3O8）改写为氧化物形式：（Na2O·Al2O3·6SiO2）
（2）硅酸盐的性质
①在硅酸盐中，只有极少数的硅酸盐溶于水，Na2SiO3是极少数可溶于水的硅酸盐的一种
②Na2SiO3的水溶液俗称“水玻璃”，粘稠状，有弱碱性，能粘结磨口玻璃瓶塞。水玻璃可作粘合剂、防腐剂、耐火材料等。
③Na2SiO3溶液呈碱性，易吸收空气中的CO2，化学方程式：Na2SiO3 + CO2+ H2O = Na2CO3 + H2SiO3 ↓因此Na2SiO3溶液要密封保存。
三）硅酸盐产品
1、传统的硅酸盐产品
（1）水泥
主要原料：石灰石、黏土（黏土的主要成分为铝的硅酸盐矿物）
普通水泥的主要成分是：
硅酸三钙（3CaO·SiO2）、硅酸二钙（2CaO·SiO2）和铝酸三钙（3CaO·Al2O3）等。
说明：水泥是一种非常重要的建筑材料，水泥最重要的性质就是水硬性，即跟水混合搅拌并静置后，很容易凝固变硬。
（2）玻璃
主要原料：石英、纯碱、石灰石
反应方程式：
SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2↑ SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2↑
说明：①玻璃的种类有普通玻璃、钢化玻璃、石英玻璃、光学玻璃等等。玻璃没有固定的熔沸点。
②比较水泥和玻璃的生产方法
硅酸盐产品
水泥
玻璃
主要设备
水泥回转窑
玻璃熔炉
原料
石灰石和黏土
纯碱、石灰石、石英（过量）
反应原理
发生复杂的物理—化学变化（不作要求）
Na2CO3＋SiO2 Na2SiO3＋CO2↑
CaCO3＋SiO2 CaSiO3＋CO2↑
主要成分
3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、
3CaO·Al2O3
Na2SiO3、CaSiO3、SiO2
反应条件
高温
高温
（3）陶瓷
主要原料：黏土（其主要成分为Al2O3·2SiO2·2H2O）
中国瓷都：景德镇；陶都：宜兴
2、信息材料――光导纤维：它的主要成分是SiO2，是目前应用最广的信息材料，它有信息传输量大，信号准确，便于铺设，耐磨耐腐蚀，使用寿命长等优点。一条通常的光缆可以同时传输十亿门电话的信号。
3、分子筛：
许多硅酸盐具有多孔的结构，孔的大小与一般分子的大小相当，而且组成不同的硅酸盐的孔径不同.因此这些硅酸盐具有“筛分”分子的作用，人们把它们称为分子筛（molecular sieve）. 分子筛常用于分离、提纯气体或液体混合物。作干燥剂、离子交换剂、催化剂、催化剂载体，用于净化水、净化空气、防毒器械、食品保鲜、电子产品处理、石油化工等方面。
例1. 高岭土的组成可表示为Al2Si2Ox（OH）y，其中x、y的数值分别是（ ）
A. 7、2 B. 5、4 C. 6、3 D. 3、6
【解析】解答此题涉及两个未知数x、y，但由化合价规则只能列出一个方程，因而本题要用解不定式方程的知识。根据化合价规则，Al为＋3价，Si为＋4价，O为－2价，OH为－1价，则有
2×（＋3）＋2×（＋4）＋x×（－2）＋y×（－1）＝0，化简得2x＋y＝14，将A～D中的x、y值代入，只有B项符合方程。
【答案】B
例2. 三硅酸镁被用来治疗胃酸过多的胃溃疡，是因为该物质不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。把三硅酸镁Mg2Si3O8·nH2O改写成氧化物的形式为______，它中和胃酸（HCl）的化学方程式是_________________________。
【解析】本题若直接写三硅酸镁与盐酸的反应，很多学生会感到无从入手或写错方程式。但若能将此硅酸盐改写成氧化物的形式，便可看出该反应可看作是判断碱性氧化物（MgO）、酸性氧化物（SiO2）能否与盐酸反应的问题。
【答案】2MgO·3SiO2·nH2O；
2MgO·3SiO2·nH2O＋4HCl=2MgCl2＋3SiO2＋（n＋2）H2O。
知识点2：硅
硅单质用途广泛，但自然界中却没有硅单质。工业上是如何制取硅单质的呢？
1、硅的制取
SiO2＋2CSi＋2CO↑ Si＋2Cl2 SiCl4
SiCl4 ＋2H2 Si ＋4HCl
2、硅的物理性质：熔沸点很高，硬度很大。
3、硅的化学性质。
单质硅在常温下比较稳定，与氧气、氯气、硝酸、硫酸等物质都很难发生反应，但能与氟气、氢氟酸、强碱反应。在加热时能跟O2等物质发生反应。
Si+O2 SiO2 Si + 2F2 = SiF4 Si + 4HF = SiF4↑ + 2H2↑
Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2↑
4、硅的主要用途：半导体材料，集成电路，主要应用于电子工业。
例3. 晶体硅是一种重要的非金属材料。制备纯硅的主要步骤如下：
①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅
②粗硅与干燥HCl气体反应制得：
③与过量Ｈ2在1000～1100℃时反应制得纯硅
已知能与H2O强烈反应，在空气中易自燃。
请回答下列问题：
（1）第①步制备粗硅的化学反应方程式为 。
（2）粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的（沸点33.0℃）中含有少量
（沸点57.6℃）和HCl（沸点－84.7℃），提纯采用的方法为：
。
（3）用与过量Ｈ2反应制备纯硅的装置如下（热源及夹持装置略去）：
①装置Ｂ中的试剂是 ，装置Ｃ中的烧瓶需要加热，其目的是：
。
②反应一段时间后，装置Ｄ中观察到的现象是 ，装置Ｄ不能采用普通玻璃管的原因是 ，装置Ｄ中发生反应的化学方程式为 。
③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及 。
④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需再加入的试剂（填写字母代号）是
a. 碘水 b. 氯水 c. NaOH溶液 d. KSCN溶液 e. 溶液
【答案】
（1）SiO2＋2CSi＋2CO↑ （2）蒸馏 （3）①浓硫酸，使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化②有固体物质生成；在反应温度下，普通玻璃会软化。
③排尽装置中的空气 ④ bd
知识点3：二氧化硅（SiO2）
日常生活中的玛瑙饰品、石英钟、石英砂等
玛瑙：
石英钟：
石英砂：
思考：
1、从化学的角度看，你知道它们的主要成分是什么吗？（二氧化硅）
2、沙子、石英、水晶、硅藻土等都是天然存在的二氧化硅，关于SiO2，你还知道哪些内容呢？（硬度大、不溶于水、制光导纤维、能与氢氧化钠溶液反应等。）
一）二氧化硅的性质
1、物理性质：熔沸点很高，硬度很大，不溶于水。
2、化学性质：能与氢氟酸、碱性氧化物、强碱溶液反应。
SiO2 + 4HF = SiF4↑+ 2H2O （氢氟酸保存在塑料瓶中）
SiO2 + CaO CaSiO3
SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O
思考：已知玻璃中含有二氧化硅，为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？（因为二氧化硅与碱液会发生反应：SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O，使瓶塞与瓶口黏住而打不开。）
二）二氧化硅的用途：制光导纤维，光学镜片、石英坩埚等。
思考：Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑此反应能说明硅酸的酸性比碳酸强吗？
解析：上述反应不是在溶液中，而是在高温熔融状态下进行，SiO2的熔沸点极高，该反应不能用于比较酸性的强弱，但可以说明Na2SiO3的热稳定性比Na2CO3强。其反应原理可理解为用难挥发的物质制易挥发的物质。若在水溶液中，则可以发生如下反应：
Na2SiO3＋CO2＋H2OH2SiO3↓＋Na2CO3
【典型例题】
例1. 熔融烧碱应选用的器皿是（ ）
A. 石英坩埚 B. 普通玻璃坩埚
C. 生铁坩埚 D. 陶瓷坩埚
【解析】实验中选用器皿，既要考虑器皿材料的熔点，又要考虑材料与所盛物质之间能否反应。石英、普通玻璃、陶瓷中均含有SiO2，烧碱能与SiO2反应而使坩埚腐蚀：SiO2＋2NaOHNa2SiO3＋H2O，铁在高温下不与NaOH反应。
【答案】C
例2. 除去SiO2中混有的少量生石灰和石灰石，有如下操作：①加水溶解 ②加水煮沸③过滤 ④加稀HCl ⑤加稀H2SO4，正确的操作顺序是（ ）
A. ①③ B. ④③ C. ⑤③ D. ②③
【解析】该题考查SiO2、生石灰和石灰石的性质及应用。SiO2不与盐酸反应，CaO、CaCO3与盐酸反应生成可溶性的物质。
【答案】B
例3. A和B两种元素的原子最外层电子数相等，但差一个电子层。A、B的单质在常温下是同一状态；A和C两种元素的电子层相同，并能形成化合物AC2，每个AC2分子中共有22个电子，回答：
（1）A、B、C各是什么元素：A ，B ，C ；A、B、C的原子结构示意图分别为 。
（2）A与B最高价氧化物对应的水化物的酸性比较（用化学式表示） ，用化学方程式说明 。
（3）A、B、C原子半径由小到大的顺序为（用元素符号表示）
（4）写出B的氢化物在空气中自燃的化学方程式，并注明电子转移的方向和数目 。
（5）写出由B的最高价氧化物制取其对应的水化物的化学反应方程式 ，离子方程式 。
【解析】该推导题由题给信息：A和C两元素电子层相同，并能形成化合物AC2，每个AC2分子中共有22个电子，可得AC2为CO2
【答案】（1）A：碳元素；B：硅元素；C：氧元素；
A： B： C：
（2）H2CO3＞H2SiO3；Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓
（3）O＜C＜Si
（4）
（5）SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaCl；
SiO2+2OH－=SiO32－+H2O SiO32－+2H+=H2SiO3↓；
四、应考锦囊
本讲所涉及的知识点通常以选择题及填空题的形式进行考查。解题的关键是：了解含硅物质的用途，如晶体硅、SiO2在信息技术中的应用。掌握工业上硅的制取及精炼的原理。在实验综合题中大都以信息题的形式出现，需要具备读取信息的能力，能应用信息解题。
五、本讲小结：
1. 硅及其化合物的转化关系
2. 传统的硅酸盐工业：玻璃，水泥，陶瓷
3. 现代信息材料：光导纤维的主要原料：SiO2
六、超前思维：（二氧化硫的性质和作用）
一）物理性质： 色、 气味、 气体；易 、 溶于水
二）化学性质：
1. 氧化物：
SO2 + 2NaOH ＝ （Na2SO3 + H2O + SO2 == ）
SO2＋H2O （H2SO3为二元 酸、 电解质）
SO2＋CaO ＝
【练习1】能不能用澄清的石灰水来鉴别SO2?与CO2 ？
2.（特性） 性：使品红溶液等某些有色物质 。
【练习2】SO2?与以前所学的物质的漂白性一样吗？
① 漂白： （ ）
② 漂白： （ ）
③ 漂白：
3. 性： 可与H2O2、O2、卤素单质（Cl2、Br2、I2）、KMnO4等反应。
SO2 + H2O2 ＝ 或 H2SO3 + H2O2 ＝
SO2 + Cl 2 + 2H2O ＝
2KMnO4 + 2H2O+ 5SO2 ＝
4. 性：SO2 + 2 H2S ＝
三）酸雨的形成过程和防治方法（硫酸型）
1. 酸雨：pH 5.6的雨水。主要是 的氧化物和 的氧化物溶于雨水所致。
2. SO2的主要来源： 等。
3. 酸雨的形成过程：含硫燃料（化石燃料）的大量燃烧
过程1：
过程2：
4. 酸雨的危害：水质酸化，土壤酸化，腐蚀建筑、设备等。
5. 防治方法：
①
② ；
③
【模拟试题】（答题时间：45分钟）
一、选择题（每小题有1－2个正确答案，每小题5分，共60分）
1. 硅元素在自然界中的主要存在形式是 （ ）
A. 晶体硅 B. 二氧化硅 C. 硅酸 D. 硅酸盐
2. 二氧化硅是一种熔沸点很高的、硬度很大的物质的氧化物，下列有关二氧化硅用途的说法不正确的是（ ）
A. 用于制作光学镜片 B. 制造光导纤维
C. 制石英坩埚 D. 与水直接反应制硅酸
3. 下列含氧酸的酸酐中，不能由单质和氧气直接反应得到的是 （ ）。
A. H2SO4 B. H2CO3 C. H2SiO3 D. H2SO3
4. 在SiO2＋３C===SiC＋２CO的反应中，氧化剂与还原剂的质量之比是（ ）。
A. 35∶60 B. 60∶36 C. 1∶2 D. 1∶3
5. 下列关于硅的说法不正确的是 （ ）
A. 硅是非金属元素，但它的单质是灰黑色有金属光泽的固体
B. 硅的导电性介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料
C. 硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质起反应
D. 硅最主要的用途有两个，一是作半导体材料，二是制合金
6. 下列物质的主要成分不是SiO2的是 （ ）
A. 水晶 B. 石英 C. 沙子 D. 干冰
7. 地壳中含量第一和第二的两种元素形成的化合物，不具有的性质是 （ ）
A. 熔点很高
B. 是酸酐，与水反应生成对应的酸
C. 可与生石灰反应
D. 与碳在高温下反应可制取两元素中的一种单质
8. 加热或高温时，不跟碳反应的是 （ ）。
A. CO B. CuO C. CO2 D. SiO2
9. 下列关于SiO2和Si的叙述中，正确的是 （ ）。
A. 都能跟强碱溶液反应，都不会跟任何酸反应
B. 熔点和沸点都比较高
C. Si能跟某些非金属反应，SiO2跟任何非金属都不反应
D. 都能跟烧碱反应，都不会跟纯碱反应
10. 下列物质的反应过程符合如图所示过程的是 （ ）。
A. 向CaCl2溶液中通入过量CO2
B. 向水玻璃溶液中通入过量CO2
C. 向澄清石灰水中通入过量CO2
D. 向水玻璃溶液中加入过量盐酸
11. 下列说法中正确的是 （ ）。
A. SiO2是酸性氧化物，不溶于任何酸
B. 水玻璃在空气中存放易变质
C. 高温时SiO2与Na2CO3反应放出CO2，所以硅酸比碳酸酸性强
D. 在硅酸钠溶液中加入盐酸产生沉淀
12. 玻璃的主要成分之一是二氧化硅，能在玻璃上进行蚀刻，将其制成毛玻璃和雕花玻璃的物质是 （ ）
A. 烧碱 B. 纯碱 C. 氢氟酸 D. 盐酸
二、填空题（共40分）
13.（20分）常温下单质A溶于强碱溶液，A燃烧生成某高熔点的氧化物B，B不溶于强酸而能与强碱反应。B与纯碱在高温下反应能生成C和气体D，气体D通入C溶液可得白色沉淀E，E放在干燥空气中易失水变成F，F加热再失水可得B。
（1）写出分子式：
A B C D E F 。
（2）写出下列反应方程式：
①A与强碱溶液的反应
②B与纯碱共熔
③C与D反应
④F失水
14.（5分）原硅酸通过分子间脱水后，可聚合形成不同的多聚硅酸，如下分子结构所示：
按这样的规律，n个原硅酸分子也可以形成多聚硅酸分子，其化学式为 ，在这个多聚硅酸分子中，共含有 个Si－O共价键。
15. （15分）A、B、C、D、E代表单质或化合物，它们之间的相互转化关系如下图所示。A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质，其晶体结构与金刚石相似。
请填空：
（1）形成单质A的原子的结构示意图为 ，它的最高化合价为 。
（2）B的化学式（分子式）为 ，它的晶体类型为 ，B和碳反应生成A和E的化学方程式是 。
（3）C的化学式（分子式）为 ，D的化学式（分子式）为 。
【试题答案】
1. BD 2. D 3. A 4. C 5. C 6. D 7. B 8. A 9. B 10. C 11. BD 12. C
13. （1）A：Si B：SiO2 C：Na2SiO3 D：CO2 E：H4SiO4 F：H2SiO3
（2）①Si+2NaOH+H2O== Na2SiO3+2H2↑
②SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑
③Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+ H2SiO3↓
④ H2SiO3 SiO2+H2O
14. H2n+2SinO3n+1，4n
15.
（1） +4
（2）SiO2 原子晶体 SiO2 +2CSi +2CO↑
（3）CaSiO3 Na2SiO3
2011-2012学年苏教版化学必修1同步练习
专题三第二单元铜铁的获取及应用
一、教学内容
铜铁的获取及应用
二、考点清单
1. 掌握铁、铜及其重要化合物的主要性质；
2. 掌握Fe2+与Fe3+的相互转化及鉴别
3. 了解铁、铜在自然界的主要存在形式和铁、铜的冶炼方法
三、全面突破
知识点1：从自然界中获取铁和铜
一）铁、铜在自然界中的存在
自然界中，铁和铜主要以化合态形式存在，也有少量的铁、铜单质存在，其中铁单质主要只存在于陨石中。
常见的铁矿石：赤铁矿（Fe2O3） 磁铁矿（Fe3O4） 黄铁矿（FeS2 ） 褐铁矿（Fe2O3·nH2O）
常见的铜矿石：黄铜矿（CuFeS2 ） 孔雀石（Cu2（OH）2CO3 ） 毛赤铜矿（Cu2O ）
二）铁的冶炼：
基本原理：高温下，用还原剂从铁矿石中把铁还原出来。
原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气等。
设备：高炉
主要化学反应：C＋O2CO2；C＋CO22CO；Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
造渣反应：CaCO3CaO＋CO2↑；CaO＋SiO2CaSiO3
用这种方法炼出的铁是含碳2%～4.5%的生铁，将生铁进一步冶炼，就可以得到用途广泛的钢。
三）铜的冶炼：
1. 工业上用高温冶炼黄铜矿得到铜，其铜含量达到99.5%～99.7%。通过电解法精炼铜，铜含量可以达到99.95%～99.98%。
2. 湿法炼铜：活泼的金属从含铜化合物的溶液中置换出铜：Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu
3. 生物炼铜：利用细菌将矿石分化得到铜。
知识点2：铁、铜及其重要化合物的应用
一）铁、铜的性质：
（1）物理性质：铁——银白色光泽、密度大，熔沸点高，延展性、导电性、导热性较好，易被磁化
铜——紫红色的金属，具有良好的导电、导热性和延展性
（2）化学性质
Fe
Cu
化
学
性
质
与
非
金
属
单
质
价态
+2；+3
+1；+2
O2
3Fe + 2O2 Fe3O4
2Cu+ O2 2CuO
小结
①在潮湿空气中，不纯的铁易被腐蚀。
②铁锈的形成：
Fe2++2OH－=Fe（OH）2↓，
+O2==↓，
红褐色的Fe（OH）3失去部分水便得到铁锈（Fe2O3·nH2O）。即：
4Fe+3O2+nH2O =2Fe2O3·nH2O。
①常温下，铜不与氧气反应；
②在潮湿空气中铜生成铜绿：
2Cu+H2O+O2+CO2=
（铜绿有毒）
Cl2
2Fe + 3Cl2 2FeCl3
Cu + Cl2 CuCl2
S、I2
Fe + S FeS
Fe + I2FeI2
2Cu + S Cu2S
2Cu + I22CuI
小结
①注意CuCl2固体和溶液的颜色不同
②变价金属Cu和Fe与氧化性较弱的S、I2反应只能生成价态较低的金属化合物。
与H2O
3Fe +4H2O（气）+4H2↑
————————
与非氧化性酸
HCl
Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑
————————
H2SO4
与
氧
化
性
酸
HNO3
Fe+4HNO3（稀） =Fe（NO3）3+ NO↑+2H2O
Fe+6HNO3（浓）
Fe（NO3）3+3NO2↑+3H2O
3Cu+8HNO3（稀）=
3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O
Cu+4HNO3（浓）=
Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O
浓
H2SO4
2Fe+6H2SO4（浓）
Fe2（SO4）3+3SO2↑+6H2O
Cu+2H2SO4（浓）CuSO4+ SO2↑+2H2O
小结
①浓硫酸或浓硝酸与铁在常温下发生钝化现象；
②铁和铜与氧化性酸反应，主要不产生H2；
③铁和硝酸、浓硫酸反应，当铁过量时生成Fe2+。
与盐溶液
①能置换出在活动性顺序表中排在其后面的金属单质：
②Fe+2Fe3+=3Fe2+ ；Fe+CuSO4=FeSO4+Cu；
二）氧化物：
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
CuO
名称（俗名）
氧化亚铁
三氧化二铁
（氧化铁，铁红）
四氧化三铁
（磁性氧化铁）
氧化铜
色、态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
黑色固体
溶解性
都难溶于水
金属价态
+2
+3
+2；+3
+2（Cu2O：+1）
与HCl反应
FeO+2H+
=Fe2++H2O
Fe2O3+6H+
=2Fe3++3H2O
Fe3O4+8H+
=Fe2++2Fe3++4H2O
CuO+2H+
=Cu2++H2O
用途
——————
颜料
磁性材料
——————
三）氢氧化物：
物质
氢氧化亚铁
氢氧化铁
氢氧化铜
化学式
Fe（OH）2
Fe（OH）3
Cu（OH）2
物理
性质
色、态
白色固体
红褐色固体
蓝色固体
水溶性
都难溶于水
与酸
反应
盐酸
Fe（OH）2+2H+=Fe2++2H2O
Fe（OH）3+3H+
=Fe3++3H2O
+2H+=
Cu2++2H2O
稳定性
不稳定，易被空气中氧气氧化，白色迅速变成灰绿色，最终变成红褐色
不稳定，受热易分解
不稳定，受热易分解；具有弱氧化性，能氧化醛基。
4Fe（OH）2+O2+2H2O=
4Fe（OH）3
2Fe（OH）3
Fe2O3+3H2O
CuO+H2O
四）Fe2+、Fe3+和Cu2+
离子
Fe2+[FeSO4]
Fe3+[Fe2（SO4）3]
Cu2+[CuSO4]
溶液中颜色
浅绿色
黄色
蓝色
化
学
性
质
氧
化
剂
HNO3
3Fe2++4H++
=3Fe3++2H2O+NO↑
不反应
不反应
O3、H2O2等
将Fe2+氧化成Fe3+
还
原
剂
H2S
不反应
2Fe3++S2－（少量）=2Fe2++S↓，
2Fe3++3S2－（过量）=2FeS（黑）↓+S↓
Cu2++S2－=CuS↓
HI
不反应
2Fe3++2I－=2Fe2++I2
不反应
总结
①Fe2+具有还原性，易被氧化；加入氧化剂，溶液由浅绿色变为黄色
②Fe3+具有氧化性，可以氧化还原性较强的物质
③Cu2+相对稳定，不具有强氧化性，也不具有强还原性
NaOH
溶液
反应
Fe2++2OH－=Fe（OH）2↓
4Fe（OH）2+O2+2H2O=
4Fe（OH）3
Fe3++3OH－=
Fe（OH）3↓
Cu2++2OH－=
Cu（OH）2↓
现象
先生成白色沉淀，又迅速转变成灰绿色，最终变成红褐色
生成红褐色沉淀
生成蓝色沉淀
离
子
的
检
验
、
鉴别
观察法
溶液呈浅绿色
溶液呈棕黄色
溶液呈蓝色
碱液法
（NaOH、氨水等）
先生成白色沉淀，又迅速转变为灰绿色，最后变成红褐色
生成红褐色沉淀
生成蓝色沉淀
SCN－法
无明显现象，通入Cl2（或其它氧化剂）后溶液呈血红色
溶液呈血红色
【典型例题】
例1. 某溶液中有NH4+、Mg2+、Fe2+和Al3+等4种离子，若向其中加入过量的NaOH溶液，微热并搅拌，再加入过量的盐酸，溶液中大量减少的阳离子是（ ）
A. NH4+ B. Mg2+ C. Fe2+ D. Al3+
【解析】各离子在加入NaOH溶液和HCl的变化过程中，离子变化为：NH4+→NH3↑；Mg2+→Mg（OH）2→Mg2+；Fe2+→Fe（OH）2→Fe（OH）3→Fe3+；Al3+→AlO2－→Al3+。只有A和C的离子数减小。
【答案】AC
例2. 下列图象是表示铁跟一定量硝酸反应时，铁和硝酸铁之间物质的量（mol）的关系，其中正确的是（ ）
【解析】该题考查Fe与HNO3溶液反应的规律，答题时注意量的比例关系。具体的化学反应方程式为：
Fe＋4HNO3===Fe（NO3）3＋NO↑＋2H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。
【答案】B
例3. 将Na2O2投入FeCl2溶液中，可观察到的现象是（ ）
A. 生成白色沉淀 B. 生成红褐色沉淀
C. 有气泡产生 D. 无变化
【解析】该题考查Na2O2和亚铁盐的性质，注意弄清反应原理。本题涉及的反应：
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑、Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓、
4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3
【答案】BC
例4. 某铁的氧化物，用7mol·L－l的盐酸100mL在一定条件下恰好完全溶解，所得溶液再通入0.56L标准状况下的氯气时，刚好使溶液中Fe2＋完全转化为Fe3＋。则该氧化物的化学式可表示为（ ）
A. FeO B. Fe3O4 C. Fe4O5 D. Fe5O7
【解析】：该题综合考查元素化合物的性质及其相关计算，答题时注意守恒法的应用。
加入Cl2后，根据电荷守恒求得n（Fe3＋）＝×（0.7mol＋0.025mol×2）＝0.25mol，再据电子得失守恒求得，n（Fe3＋）∶n（Fe2＋）＝4∶1，故选项D符合题意。
【答案】D
例5. 现有铁和铜组成的合金共a mol，其中铜的物质的量分数为x。将此合金研成粉末状后全部投入含b mol HNO3的稀溶液中，微热使其充分反应，HNO3的还原产物只有NO。
（1）用粒子符号填写下列空白（列举出全部可能出现的情况）
组序
成分
①
②
③
④
⑤
⑥
残留固体成分
溶液中金属离子
（2）当溶液中金属离子只有Fe2＋、Cu2＋时，则b的取值范围是（用a、x表示）______。
（3）当x＝0.5，溶液中Fe3＋和Fe2＋的物质的量相等时，在标准状况下共产生672mL NO气体。求a和b的值
【解析】因还原性Fe＞Cu＞Fe2＋，所以当加入的稀硝酸逐渐增多时，会依次发生①Fe部分被氧化，②Fe恰好被溶解，③Cu部分溶解，④Cu恰好溶解，⑤Fe2＋部分被氧化，⑥全部被氧化六种情况。
【答案】（1）
组序
成分
①
②
③
④
⑤
⑥
残留固体成分
Fe
Cu
Cu
Cu
——
——
——
溶液中金属离子
Fe2+
Fe2+
Fe2+
Cu2+
Fe2+
Cu2+
Fe2+
Fe3+
Cu2+
Fe3+
Cu2+
（2）a（1－x）＜ｂ≤a
（3）a＝0.04mol b＝0.12mol
知识点3：“铁三角”：
具体方程式：
Fe3+→Fe2+ 2Fe3+ + Fe =3Fe2+
2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+
2Fe3+ +2 I－ =2 Fe 2+ + I2
2Fe3+ + H2S =2 Fe2+ + S↓ + 2H+
知识点4：金属的腐蚀
金属腐蚀的实质：金属原子失去电子被氧化而消耗的过程。
金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀实质：金属和非电解质或其它物质相接触直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀。其腐蚀过程没有电流产生。电化学腐蚀实质：不纯金属或合金在电解质溶液中发生原电池反应。其过程有电流形成。
【注意】涉及铁及其化合物的几个与“量”有关的离子方程式
1. 铁与稀HNO3反应：
（1）Fe + 4HNO3 = Fe（NO3）3 + NO↑+ 2H2O ①
（2）3Fe + 8HNO3 = 3Fe（NO3）2 + 2NO↑+ 4H2O ②
（3）2Fe（NO3）3 + Fe = 3Fe（NO3）2 ③
【1】当时，按反应①进行；
【2】当时，按反应②进行；
【3】当时，则反应①、②都发生。
上述反应可以认为先发生反应①，若有Fe剩余则发生反应③，合并反应①、③即可得到反应②
2. Cl2与FeBr2溶液反应：
由于还原性Fe2+>Br－，Cl2应先氧化Fe2+，待Fe2+被氧化完全后再氧化Br－。
①当Cl2少量，只氧化Fe2+时，即n（Cl2）：n（FeBr2）≤1：2时，离子方程式为：
Cl2 +2Fe2+ ==2Fe3+ +2Cl－
②当Cl2过量，Fe2+、Br－全被氧化时，即n（Cl2）：n（FeBr2）≥3：2时，离子方程式为：3Cl2 +2Fe2++4Br－== 2Fe3+ +6Cl－+2Br2
③当Cl2 将Fe2+全部氧化，Br－部分氧化时，即1：2＜n（Cl2）：n （FeBr2）＜3：2时，依具体用量而定，如FeBr2：Cl2=1：1时，离子方程式写为：2Cl2+2Fe2++2Br－== 2Fe3+ ++Br2等多种。
【典型例题】
例1. 下列离子方程式书写正确的是（ ）
A. 向溴化亚铁溶液中通入过量氯气Fe2++2Br－+2Cl2==Fe3+ + Br2+ 4Cl－
B. 三氯化铁溶液跟过量氨水反应 Fe3++3NH3?H2O == Fe（OH）3↓+3NH4+
C. 硫化亚铁与盐酸反应 S2－+2H+==H2S↑
D. 过量铁粉与稀HNO3反应 Fe+4H＋+NO3－= Fe3＋+NO↑+2H2O
【解析】Cl2与FeBr2溶液反应，由于还原性Fe2＋>Br－，Cl2应先氧化Fe2＋，待Fe2＋被氧化完全后再氧化Br－。当Cl2少量时，离子方程式为：Cl2 +2Fe2＋ ==2Fe3＋ +2 Cl－，当Cl2过量时：离子方程式为：3Cl2 +2Fe2＋+4Br－== 2Fe3＋ +6Cl－+2Br2，所以A错。铁与稀HNO3反应，当Fe少量时，离子方程式为：Fe+4H＋+NO3－== Fe3＋+NO↑+2H2O；当Fe过量时，离子方程式为： 3Fe+8H＋+2NO3－== 3Fe2＋+2NO↑+4H2O，所以D错。C项FeS为难溶物，不能拆开写成离子形式。答案为B项。
【答案】B
例2. 在FeCl3、CuCl2、FeCl2的混合溶液中，Fe3+、Cu2+、Fe2+的物质的量浓度之比为：4：2：1，现加入适量的铁粉，使溶液中的三种离子的物质的量浓度之比为：1：3：9，则投入的铁粉与原溶液中Cu2+的物质的量之比为（ ）
A. 5：4 B. 4：5 C. 3：5 D. 5：6
【解析】溶液中还存在Fe3+，说明溶液中Cu2+没有反应，加入的铁全部反应，根据Cu2+的量不变，将粒子比例调整为：12：6：3和2：6：18，若溶液中有6mol Cu2+，就有10mol Fe3+发生反应，消耗5mol铁。
【答案】D
例3. 一定量的铁和三氧化二铁的混合物投入250 mL 2mol/L的硝酸溶液中，反应完成后，生成1.12L NO（标况下）。再向反应后的溶液中加入1mol·L－l氢氧化钠溶液，要使铁元素完全沉淀下去，所加入的氢氧化钠溶液的体积最少是（ ）
A. 450mL B. 500mL C. 400mL D. 不能确定
【解析】此题要求加入NaOH后溶液中溶质只有NaNO3，根据溶液中的量可以求算加入的NaOH：2×0.25－0.05=0.45mol，所以为450mL，此题用守恒法解比较容易.
【答案】A
例4. 用铝粉和氧化铁粉末配成的铝热剂，分成两等份：一份在高温下恰好完全反应，再与足量的稀硫酸反应，生成氢气a L；另一份直接放入足量烧碱溶液中充分反应， 在同条件下生成氢气b L，体积比a∶b为（ ）
A. 1∶1 B. 2∶3 C. 3∶2 D. 28∶9
【解析】此题容易从电子转移守恒的观点认为：相同量的铝和足量盐酸或氢氧化钠溶液反应生成的气体是一样的，而铁和铝都能和硫酸反应，忽略了Fe和稀硫酸反应只生成Fe2+，而错选A。
【答案】B
例5. 在100mL的FeBr2溶液中，通入2.24L的标准状况下的氯气，充分反应后，溶液中有的Br－被氧化成溴单质。求原FeBr2溶液的物质的量浓度。
【解析】根据反应2Fe2＋＋Br2===2Fe3＋＋2Br－，可确定还原性：Fe2＋＞Br－。计算的关键在于当Fe2＋全部被氧化为Fe3＋后，Br－才开始被氧化。对于氧化还原的有关计算，用得失电子守恒法较为简捷且不易发生计算错误。
【解】设FeBr2溶液的物质的量浓度为c，根据氧化还原反应中氧化剂和还原剂得失电子数相等的原理，Cl2所得电子数是Fe2＋和Br－所失电子数的和，则
0.1mol×2＝0.1L×c×1＋0.1L×c×，c＝1.2mo1·L－1。
例6. 将Fe粉、Cu粉、FeCl3溶液、FeCl2溶液和CuCl2溶液，混合于某容器中充分反应（假定容器不参与反应），试判断下列情况下溶液中存在的金属离子和金属单质。
（1）若铁粉有剩余，则容器中不可能有_________；
（2）若氯化铜有剩余，则容器中还可能有_________；
（3）若氯化铁和氯化铜都有剩余，则容器中不可能有_________，一定有_________。
（4）若氯化铁有剩余，则容器中不可能有_________。
【解析】该题考查物质共存问题，答题时要弄清物质间可能发生的反应，相互间能发生反应的物质不可能共存，而本题涉及的反应有：①Fe＋2FeCl3===3FeCl2 ②Fe＋CuCl2===Cu＋FeCl2 ③Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2
【答案】（1）Fe3＋、Cu2＋ （2）Fe2＋、Fe3＋或Cu、Fe2＋ （3）Fe、Cu、Fe2＋ （4）Fe、Cu
四、应考锦囊
铁是中学化学中的重要变价元素。在高考中有关铁方面的试题主要类型有：性质分析、实验原理与操作分析、有关铁方面的计算等。
1. 性质分析试题的解题方法
此类试题要求考生从铁及其化合物的反应方面去分析试题内容。特别是铁的变价问题。
2. 实验原理与操作试题的解题方法
此类试题要求考生从实验目的、实验原理、实验操作、实验注意点等方面对实验内容作较为详实的分析。主要有铁的性质实验、铁的制取实验、Fe（OH）2的制取实验等。
3. 有关铁方面的计算试题的解题方法
此类试题可采用方程式分析或将方程式合并后统一分析求解。在解题时尽可能利用守恒法求解。
五、本讲小结：
1. 炼铁
反应原理：在高温下，用还原剂（主要是CO）把铁从铁矿石里还原出来。
2. 铜的冶炼
（1）高温冶炼黄铜矿（CuFeS2），得粗铜（99.5%～99.7%）；
（2）电解精炼，得纯度较高的铜（99.95%～99.98%）。
3.铁的化学性质：铁是较活泼的金属，常显+2、+3价，且通常Fe3+比Fe2+稳定。
①铁三角（见下图）
②Fe2+与Fe3+离子的检验；
4. 金属的腐蚀
金属腐蚀的实质：金属原子失去电子被氧化而消耗的过程。
六、超前思维（含硅矿物与信息材料）
1. 二氧化硅的化学性质
（1）酸性氧化物：
SiO2＋CaO
SiO2＋2NaOH =
SiO2 ＋ 4HF ===
（2）弱氧化性 SiO2＋2C
2. 二氧化硅的用途
。
3. 硅酸钠
Na2SiO3固体俗称泡花碱，水溶液俗称水玻璃，是无色粘稠的液体，常作粘合剂、防腐剂、耐火材料。放置在空气中会变质，发生反应的方程式为：
4. 硅酸盐
硅酸、原硅酸和由它们缩水结合而成的各种酸所对应的盐统称硅酸盐。
硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分，种类很多，结构复杂，常用氧化物的形式来表示组成。其表示方式：活泼金属氧化物·较活泼金属氧化物·二氧化硅·水。
如：滑石Mg3（Si4O10）（OH）2 可表示为
5. 硅酸盐工业简介
以含硅物质为原料，经加工制得硅酸盐产品的工业称硅酸盐工业。主要包括陶瓷工业、水泥工业和玻璃工业，其反应包含复杂的物理、化学变化。
水泥的原料是 ，在水泥回转窑里高温煅烧后，再加入石膏，磨细。
玻璃的原料是 ，普通玻璃的大致成分为 。
6. 硅的工业制法

7. 硅的主要物理性质
【模拟试题】（答题时间：60分钟）
一、选择题
1. 某500mL溶液中含0.1 mol Fe2+、0.2 mol Fe3+，加入0.2 mol 铁粉，待Fe3+完全还原后，溶液中Fe2+的物质的量浓度为（假设反应前后体积不变）
A. 0.4 mol·L－1 B. 0.6 mol·L－1 C. 0.8 mol·L－1 D. 1.0 mol·L－1
2. 由FeO、Fe2O3和Fe3O4组成的混合物，测得其铁元素与氧元素的质量比为21∶8，则混合物中FeO、Fe2O3和Fe3O4的物质的量之比可能是（ ）
A. 1∶2∶1 B. 2∶1∶1 C. 1∶1∶1 D. 2∶2∶5
3. 某人设想利用①3FeCl2+4H2OFe3O4+6HCl+H2
②Fe3O4+Cl2+6HCl3FeCl3+3H2O+O2 ③3FeCl33FeCl2+Cl2这三个反应的联合与循环，主要用来生产能解决环境和能源问题的某种气体，该气体是（ ）
A. O2 B. Cl2 C. HCl D. H2
4. 将适量铁粉放入三氯化铁溶液中，完全反应后，溶液中的Fe3+和Fe2+浓度相等. 则已反应的Fe3+和未反应的Fe3+的物质的量之比是（ ）
A. 2∶3 B. 3∶2 C. 1∶2 D. 1∶1
5. 已知某硫酸、硫酸亚铁、硫酸铁混合液100 mL中，各阳离子浓度相等，硫酸根离子总浓度是6 mol·L－1，此溶液中还可溶解的铁粉的质量为（ ）
A. 11.2g B. 16.8g C. 33.6g D. 5.6g
6. 向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中，加入100 mL 1 mol·L－1的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出224 mL（标准状况）的气体。所得溶液中，加入KSCN溶液无血红色出现，那么若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物，能得到铁（ ）
A. 11.2g B. 5.6g C. 2.8g D. 无法确定
*7. 把a g铁铝合金粉末溶于足量盐酸中，加入过量NaOH溶液。过滤出沉淀，经洗涤、干燥、灼烧，得到红棕色粉末的质量仍为a g，则原合金中铁的质量分数为
A. 52.4% B. 70% C.47.6% D. 30%
8. 在含Fe3＋的溶液中加入铜粉与铁粉，充分反应发现溶液中Cu2＋存在，下列说法错误的是（ ）
A. 容器中已肯定无Fe粉存在 B. 容器中肯定无Cu粉存在
C. 溶液中Fe2＋比Cu2＋多 D. 溶液中可能存在Fe3＋
9. 在加热情况下，用足量CO还原7 g铁的氧化物组成的混合物，产生气体全部通入足量石灰水中得到12.5 g沉淀，此混合物不可能为：
A. FeO、Fe2O3 B. FeO、Fe3O4
C. Fe2O3、Fe3O4 D. FeO、Fe2O3、Fe3O4
10. 在FeCl3与CuCl2的混合溶液中加入过量的铁粉，反应完毕后，剩余固体的质量恰好与所加铁粉的质量相等，则原混合液中FeCl3与CuCl2的物质的量之比为
A. 5∶2 B. 4∶3 C. 2∶7 D. 7∶4
二、填空题
11. 在化学反应4CO＋RxOy4CO2＋3R中，x∶y＝3∶4，若R和CO的质量比为3∶2时，则R的相对原子质量是 ，RxOy的相对分子质量是 。
*12. 铁是自然界分布最广的金属元素之一，在地壳中的质量约占5%左右。铁矿石的种类很多，重要的有磁铁矿石（主要成分是Fe3O4）、赤铁矿石（主要成分是Fe2O3）等。
（1）写出赤铁矿炼铁的主要化学方程式 ；
（2）红热的铁能跟水蒸气反应，有一种产物是可燃性气体，则其反应式为
；
在常温下，铁跟水不起反应。但是，在水和空气里的氧气及二氧化碳等的共同作用下，铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。刷油漆是重要的防腐蚀措施之一，油漆防腐蚀的主要原理是 。
（3）铁元素是人体的重要营养元素，举一例说明铁元素在人体中的重要作用。
。
13. 孔雀石和石青是自然界存在的两种碳酸盐类铜矿，它们的化学组成可表示为：xCuCO3·yCu（OH）2（x、y为正整数且x≤2，y≤2）
（1）孔雀石和石青分别与过量盐酸反应时，孔雀石消耗的盐酸的物质的量与生成的CO2的物质的量之比为4：1；石青则为3：1，请推算它们的化学组成。
孔雀石__________________________；石青__________________________；
（2）现有孔雀石和石青混合样品，取两份等质量的样品，在一份中加入过量盐酸，生成CO2 3.36 L（标准状况下）；加热另一份样品使其完全分解，得到CuO 20g，试通过计算确定该混合物中孔雀石和石青的物质的量之比 。
14. 怎样用化学方法除去下列物质中混有的少量杂质，写出有关反应的离子方程式。
（1）铜粉中混有铁粉
（2）铁粉中混有铝粉
（3）FeCl2溶液中混有FeCl3
（4）FeCl2溶液中混有CuCl2
（5）FeCl3溶液中混有FeCl2
三、计算题
**15. 某结晶水合物含有两种阳离子和一种阴离子。称取两份质量均为1.96 g的该结晶水合物，分别制成溶液。一份加入足量Ba（OH）2溶液，生成白色沉淀，随即沉淀变为灰绿色，最后带有红褐色；加热该混合物，逸出能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体；用稀盐酸处理沉淀物，经洗涤和干燥，得到白色固体2.33 g。另一份加入含0.001 mol KMnO4的酸性溶液，MnO4－恰好完全被还原为Mn2+。
请回答以下问题：
（1）该结晶水合物中含有的两种阳离子是 和 ，阴离子是 。
（2）试通过计算确定该结晶水合物的化学式 。
【试题答案】
一、选择题
1. C 2. CD 3. D 4. A 5. A 6. C 7. B 8. B 9. B 10. C
二、填空题
11. 56；232
12. （1）Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
（2）3Fe+4H2O（气）Fe3O4+4H2 将金属与空气和水隔离
（3）血红素中含铁，人体缺铁会造成贫血
13. （1）设孔雀石的化学式为xCuCO3?yCu（OH）2
则依题意 ＝ ＝ 孔雀石的化学式为 CuCO3?Cu（OH）2
又设石青的化学式为 xCuCO3?yCu（OH）2
则依题意 ＝ ＝ 石青的化学式为 2CuCO3?Cu（OH）2
（2）设该样品中孔雀石的物质的量分数为x，则石青为 1－ x
＝ ＝ 孔雀石与石青的物质的量之比为1：1
14. （1）加入过量盐酸 Fe＋2H＋＝Fe2＋＋H2↑
（2）加入过量NaOH 2Al＋2OH－＋2H2O＝2AlO2－＋3H2↑
（3）加入过量Fe Fe＋2Fe3＋＝3Fe2+
（4）加入过量Fe Cu2＋＋Fe＝Fe2＋＋Cu
（5）通入Cl2 2Fe2＋＋Cl2＝2Fe3＋＋2Cl－
三、计算题
15. （1）NH4+、Fe2+，SO42－
（2）据题意：n（SO42－）==0.01mol
5Fe2+ + MnO4— + 8H+ = 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O
5 1
n（Fe2+） 0.001 mo1
n（Fe2+）=0.001 mol×5=0.005mol
根据离子化合物中阴、阳离子电荷平衡的原理，
==0.01 mol
n（H2O）==0.03 mol
该结晶水合物的化学式为（NH4）2Fe（SO4）2?6H2O[或（NH4）2SO4?FeSO4?6H2O]