2023-2024学年(人教版2019)高中化学必修1第三章 铁 金属材料 章末整合 重点突破 学案 (含答案)

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名称 2023-2024学年(人教版2019)高中化学必修1第三章 铁 金属材料 章末整合 重点突破 学案 (含答案)
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资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 化学
更新时间 2023-08-06 19:53:03

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第三章 铁 金属材料 章末整合 重点突破
1.铁及其化合物
2.铝及其化合物
3.合金
1.(2021·河北,1)“灌钢法”是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献,陶弘景在其《本草经集注》中提到“钢铁是杂炼生鍒作刀镰者”。“灌钢法”主要是将生铁和熟铁(含碳量约0.1%)混合加热,生铁熔化灌入熟铁,再锻打成钢。下列说法错误的是(  )
A.钢是以铁为主的含碳合金
B.钢的含碳量越高,硬度和脆性越大
C.生铁由于含碳量高,熔点比熟铁高
D.冶炼铁的原料之一赤铁矿的主要成分为Fe2O3
2.(2021·江苏,4)下列有关物质的性质与用途不具有对应关系的是(  )
A.铁粉能与O2反应,可用作食品保存的吸氧剂
B.纳米Fe3O4能与酸反应,可用作铁磁性材料
C.FeCl3具有氧化性,可用于腐蚀印刷电路板上的Cu
D.聚合硫酸铁能水解并形成胶体,可用于净水
3.(2021·广东,10)部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是(  )
A.a可与e反应生成b
B.b既可被氧化,也可被还原
C.可将e加入浓碱液中制得d的胶体
D.可存在b→c→d→e→b的循环转化关系
4.(2023·浙江1月选考,16改编)探究铁及其化合物的性质,下列方案设计、现象和结论都正确的是(  )
选项 实验方案 现象 结论
A 向FeCl2溶液中加入Zn片 短时间内无明显现象 Fe2+的氧化能力比Zn2+弱
B 向某溶液中滴加KSCN溶液 溶液变成红色 该溶液中无Fe2+
C 将食品脱氧剂样品中的还原铁粉溶于盐酸,滴加KSCN溶液 溶液呈浅绿色 食品脱氧剂样品中没有+3价铁
D 向沸水中逐滴加5~6滴饱和FeCl3溶液,持续煮沸 溶液先变成红褐色再析出沉淀 Fe3+先水解得Fe(OH)3胶体,再聚集成Fe(OH)3沉淀
5.(2019·浙江4月选考,28)某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。
请回答:
(1)仪器1的名称______________。装置5的作用____________________________________。
(2)实验开始时,关闭K2,打开K1,反应一段时间后,再打开K2,关闭K1,发现3中溶液不能进入4中。请为装置作一处改进,使溶液能进入4中__________________________________。
(3)装置改进后,将3中反应后溶液压入4中,在4中析出了灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因_______________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
6.(2021·海南,15节选)无水FeCl3常作为芳烃氯代反应的催化剂。某研究小组设计了如下流程,以废铁屑(含有少量碳和SiO2杂质)为原料制备无水FeCl3(s)。
已知:氯化亚砜(SClOCl熔点-101 ℃,沸点76 ℃,易与水反应生成SO2与HCl。
回答问题:
(1)操作①是过滤,用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和____________。
(2)为避免引入新的杂质,试剂B可以选用____(填字母)。
A.KMnO4溶液 B.Cl2水
C.Br2水 D.H2O2溶液
(3)取少量D晶体,溶于水并滴加KSCN溶液,现象是_______________________________。
(4)反应D→E的化学方程式为_____________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(5)由D转化成E的过程中可能产生少量亚铁盐,写出一种可能的还原剂________,并设计实验验证是该还原剂将Fe3+还原:___________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
突破一 铁离子、亚铁离子的鉴别、转化和除杂
Fe3+ Fe2+
鉴别 ①棕黄色 ②加NaOH,红褐色沉淀 ③加KSCN,红色溶液 ①浅绿色 ②加NaOH,沉淀颜色变化:白色→灰绿色→红褐色 ③加KSCN无明显变化,加H2O2后变红
转化 Fe3+Fe2+
除杂(括号内为杂质) Fe3+(Fe2+):加Cl2、H2O2等 Fe2+(Fe3+):加入Fe粉
1.以下转化过程不可以通过化合反应一步实现的是(  )
A.Fe―→FeCl3
B.Fe―→FeCl2
C.Fe2O3―→Fe(OH)3
D.Fe(OH)2―→Fe(OH)3
2.(2022·哈尔滨六中高一月考)下列除杂方案错误的是(  )
选项 被提纯的物质 杂质 除杂试剂
A FeCl3溶液 Fe2+ H2O2
B FeSO4溶液 Cu2+ 铁粉
C NaHCO3溶液 Na2CO3 CO2气体
D KNO3溶液 KOH 加入FeCl3溶液
3.如图是物质间发生化学反应的颜色变化,下表选项中的物质对应正确的是(  )
选项 M N P Q
A NH3·H2O Ba(OH)2 铜 KSCN
B Na BaCl2 FeO KSCN
C NaOH Ba(NO3)2 锌粉 KSCN
D Na2O2 MgCl2 Fe KSCN
突破二 化学计算中常用的方法——差量法、守恒法
1.差量法
差量法是依据化学反应前后的某些“差量”(固体质量差、溶液质量差、气体体积差、气体物质的量之差等)与反应物或生成物的变化量成正比而建立的一种解题方法。
(1)差量法解题步骤
(2)差量法示例
①固体质量差量法示例:
把铁棒插入CuSO4溶液,一段时间后取出,铁棒质量增加了4 g,参加反应的Fe的质量为______。
分析
Fe+CuSO4===FeSO4+Cu   质量增加Δm
56 g        64 g  64 g-56 g=8 g
m(Fe)              4 g
则=,m(Fe)=28 g。
②气体体积差量法示例:
实验室可将氧气通过高压放电管来制取臭氧:3O22O3。将8 L氧气通过放电管后恢复到原状况,得到气体6.5 L,则生成臭氧的体积为________________。
分析
3O2  2O3    ΔV
3 2 1
V(O3) 8 L-6.5 L

V(O3)=3 L。
已知:①碳酸钠高温下不分解;②碳酸氢钠受热发生分解反应:2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑。充分加热碳酸钠和碳酸氢钠的混合物19 g,完全反应后固体质量减轻了3.1 g,求:
(1)原混合物中碳酸钠的质量是____ g。
(2)在剩余固体中,加入过量盐酸,反应后放出二氧化碳的体积(标准状况)是____ L。
2.守恒法
“守恒法”就是以化学反应过程中存在的某些特定关系为依据,从诸多变化和繁杂数据中寻找某一不变的物理量及其对应等式关系解题的一种思维方法。
(1)质量(原子)守恒
宏观上反应前后各元素质量相等,即质量守恒,微观上反应前后原子个数相等。
例1 4.6 g钠在空气中久置,最终得到Na2CO3的质量是________g。
(2)得失电子守恒
宏观上,氧化还原反应中元素化合价升高总数等于元素化合价降低总数。微观上,氧化还原反应中氧化剂得到的电子总数与还原剂失去的电子总数相等。
例2 用1 mol·L-1的Na2SO3溶液30 mL恰好将2×10-2 mol的XO还原,已知氧化产物为SO,则元素X在还原产物中的化合价为________。
(3)电荷守恒
电解质溶液中,阴离子所带负电荷总数等于阳离子所带正电荷总数,即溶液呈电中性。例如,在0.1 mol·L-1的K2SO4溶液中,c(K+)+c(H+)=2c(SO)+c(OH-)。
例3 某溶液中只含有Na+、Al3+、Cl-、SO四种离子,已知前三种离子的个数比为3∶2∶1,则溶液中Al3+和SO的个数比为(  )
A.1∶2 B.1∶4
C.3∶4 D.3∶2
突破三 基于铁元素的框图推断与工艺流程
1.基于铁元素的框图推断题常用题眼
(1)红褐色沉淀:________(特征颜色)。
(2)KSCN溶液呈红色:________(特征反应)。
(3)白色沉淀迅速变成灰绿色,最终变为红褐色:________(特征反应现象)。
(4)磁性氧化物:________(特征性质)。
(5)滴入沸水中的产物有丁达尔效应:制________________(特征方法)。
2.有关铁及其化合物的工艺流程题
(1)要灵活应用元素守恒和物料转化思想
原料中的“核心元素”经多步转化最终“留存”于目标产物中,因此解题时要注意铁元素的变化过程。
(2)要做好知识和生产实际的密切联系
一是工艺流程中的大部分反应都源于教材,部分陌生反应的反应原理也是源于教材;
二是涉及实际工艺,因此要注意环境保护和资源的利用,最终废弃物尽可能少且无害,部分物质需要循环利用等。
(3)掌握工艺流程中常见的术语
如研磨、粉碎、浸出、酸溶、碱洗、燃烧等。
1.根据如下框图分析,下列说法不正确的是(  )
A.E3+的氧化性比M2+的氧化性强
B.在反应①中H2SO4既表现了酸性,又表现了氧化性
C.反应④的离子方程式可表示为3SCN-+E3+===E(SCN)3
D.在反应③中若不加稀硫酸可能看到红褐色沉淀生成
2.工业上利用黄铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2等)为原料制备高档颜料铁红(Fe2O3),已知SiO2化学性质稳定,除HF以外不和其他常见无机酸反应。具体生产流程如下:
试回答下列问题:
(1)滤液X中含有的金属阳离子是______________(填离子符号)。
(2)步骤Ⅲ中可选用________(填字母)调节溶液的pH。
A.稀硝酸
B.氨水
C.氢氧化钠溶液
D.高锰酸钾溶液
(3)步骤Ⅳ中,FeCO3沉淀完全后,溶液中含有少量Fe2+,检验Fe2+的方法是____________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________。
(4)在空气中煅烧FeCO3生成产品氧化铁的化学方程式为___________________________________________________________________________。
章末整合 重点突破
体验高考
1.C 2.B 3.C
4.D [FeCl2溶液中加入Zn片,Fe2++Zn===Zn2++Fe,溶液由浅绿色变为无色,Fe2+的氧化能力比Zn2+强,A错误;铁离子可能先与单质铁生成亚铁离子,使溶液呈浅绿色,C错误;向沸水中滴加饱和氯化铁溶液,制取Fe(OH)3胶体,继续加热则胶体因聚沉变为沉淀,D正确。]
5.(1) 滴液漏斗(分液漏斗) 液封,防止空气进入装置4
(2)在装置2、3之间添加控制开关 (3)装置4内的空气没有排尽
6.(1)漏斗 (2)BD (3)溶液变为红色
(4)FeCl3·6H2O+6SOCl2FeCl3+6SO2↑+12HCl↑
(5)SO2 先加盐酸酸化,再加BaCl2溶液,产生白色沉淀,则是SO2将Fe3+还原
解析 废铁屑(含有少量碳和SiO2杂质)加入盐酸,铁粉反应生成氯化亚铁,过滤除去少量碳和SiO2杂质,A(氯化亚铁)加入氧化剂B生成C(氯化铁),蒸发结晶生成FeCl3·6H2O,通入SOCl2生成FeCl3。
(1)过滤用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗。(2)A(氯化亚铁)加入氧化剂B生成C(氯化铁),A、C都引入杂质离子,故选BD。(3)KSCN溶液遇Fe3+变为红色。(4)根据已知氯化亚砜()熔点-101 ℃,沸点76 ℃,易与水反应,可得FeCl3·6H2O与SOCl2生成FeCl3的化学方程式为FeCl3·6H2O+6SOCl2FeCl3+6SO2↑+12HCl↑。(5)可能反应中生成的二氧化硫将氯化铁还原为氯化亚铁,若二氧化硫作还原剂,则氧化产物为硫酸盐,故若加盐酸酸化,再加BaCl2溶液,产生白色沉淀,则是二氧化硫作还原剂。
突破一
跟踪训练
1.C 2.D
3.C [Ba(OH)2与Fe2(SO4)3反应得到的是Fe(OH)3与BaSO4的混合物,沉淀不是白色的,A项错误;FeO不能还原Fe3+,B项错误;MgCl2与Fe2(SO4)3不反应,D项错误。]
突破二
跟踪训练
(1)10.6 (2)3.36
例1 10.6
解析 钠在空气中最终转化为Na2CO3的过程中钠的原子个数不变,可得关系式:
2Na  ~  Na2CO3
2×23 106
4.6 g m(Na2CO3)
则=,解得m(Na2CO3)=10.6 g。
例2 +4
解析 氧化还原反应中得失电子总数相等,设元素X在还原产物中的化合价为x,则有:
1 mol·L-1×0.03 L×(6-4)=2×10-2 mol×(7-x),解得x=+4。
例3 A
突破三
1.(1)Fe(OH)3 (2)Fe3+ (3)Fe2+ (4)Fe3O4
(5)Fe(OH)3胶体
跟踪训练
1.B
2.(1)Fe2+、Fe3+ (2)B
(3)取少量溶液,加入硫氰化钾溶液,不显红色,然后滴加氯水,溶液变为红色
(4)4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2
解析 (1)黄铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2等)酸浸后过滤,SiO2为滤渣,滤液中含有的金属阳离子是Fe2+、Fe3+。(2)步骤Ⅲ要使pH升高,步骤Ⅳ还要加NH4HCO3,若使用氢氧化钠溶液,产品中容易混入Na+,所以选B。(4)在空气中煅烧FeCO3,FeCO3和O2反应生成Fe2O3和CO2,由原子守恒配平可得反应的化学方程式为4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2。