第三章 铁 金属材料（含解析）——2023-2024学年高一化学人教版（2019）必修第一册大单元复习学案
文档属性
| 名称 | 第三章 铁 金属材料（含解析）——2023-2024学年高一化学人教版（2019）必修第一册大单元复习学案 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 698.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-10-11 17:52:53 | ||
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文档简介
第三章 铁 金属材料
一、大单元思维知识整合
铁及其化合物
一、铁的单质
物理性质：纯净的铁是光亮的银白色金属，有延展性、导热性和导电性，能被磁铁吸引
化学性质
与非金属单质的反应
与酸反应：Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑
与盐溶液反应：Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4
与水反应：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
现象：用火柴点燃肥皂液，听到爆鸣声，证明生成了H2
注：湿棉花的作用是受热时提供反应所需的水蒸气
铁的制取：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2
铁的重要化合物
铁的氧化物
物质 氧化亚铁(FeO) 氧化铁(Fe2O3) 四氧化三铁(Fe3O4)
俗称 铁红 磁性氧化铁
颜色、状态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体(有磁性)
溶解性 不溶于水
铁的价态 ＋2 ＋3 ＋2、＋3
与H＋反应的离子方程式 FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O 6H＋＋Fe2O3===2Fe3＋＋3H2O Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O
稳定性 6FeO＋O22Fe3O4 稳定 稳定
与CO、C、H2反应 生成单质铁及CO2或H2O
用途 Fe2O3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
铁的氢氧化物
铁的氢氧化物的制备
Fe（OH）2 ：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色) 制备Fe(OH)2的关键是隔绝空气(O2)
Fe（OH）3 ：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓（红褐色）
Fe（OH）2的还原性：先观察到有白色沉淀生成，在空气中迅速变成灰绿色，最后 变成红褐色
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色)；4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
Fe（OH）3稳定性：
Fe(OH)2FeO＋H2O
铁盐和亚铁盐
铁盐：（Fe3＋）——棕黄色溶液 亚铁盐（Fe2＋）——浅绿色溶液
Fe3＋、Fe2＋的检验
Fe3＋：滴加几滴KSCN溶液，若溶液变红色，则说明溶液中含有Fe3＋
Fe2＋：先滴加几滴KSCN溶液，溶液不变色，再通入Cl2（或滴加氯水）后溶液变红色，说明原溶液中含有 Fe2＋
Fe、 Fe2＋、 Fe3＋之间的相互转化
除杂问题（括号内为杂质）
FeCl3溶液（ FeCl2）：加足量氯水或者过氧化氢，或通入氯气
FeCl2溶液（FeCl3）：加足量铁粉，充分反应后过滤
FeSO4溶液（CuSO4）：加足量铁粉，充分反应后过滤
金属材料
合金
合金：由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
性能：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。
结构：纯金属内原子排列十分规整，容易滑动；合金内原子之间的相对滑动变得困难。
铁合金
铁合金的应用历程：
生铁（含碳量2%-4.3%）——钢（含碳量0.03%-2%）——不锈钢（加入铬、镍等元素）
钢的分类（目前用途最广、用量最大的合金）
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。
铝和铝合金
铝——两性物质
物理性质：有银白色金属光泽的固体，密度较小，质地柔软
化学性质
与O2反应：
与酸反应：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ 2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
与碱反应：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ 2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
氧化铝——两性氧化物
物理性质：难溶于水的白色固体，熔点很高，坚硬（刚玉）
化学性质
与酸反应：Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
与碱反应：Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O
用途：冶炼铝：
制耐火材料
氢氧化铝——两性氢氧化物
与酸反应：Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O
与碱反应：Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O
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。
新型合金
储氢合金
其他新型合金：钛合金、耐热合金和形状记忆合金等
3.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”。
物质的量在化学方程式中的应用
化学计量数之比，等于各物质的量之比，（同温同压下）还等于气体体积之比。
【例1】5.4 g铝与足量NaOH溶液反应生成的氢气在标准状况的体积是多少？
设：生成标准状况下氢气的物质的量为n(H2)
n(Al)＝＝＝0.2 mol
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
2 3
0．2 mol n(H2)
＝
∴n(H2)＝0.3 mol
∴V(H2)＝n(H2)·Vm＝0.3 mol×22.4 L·mol－1＝6.72 L
答：生成标准状况下氢气的体积是6.72 L。
(2)已知量、未知量单位不一致的计算
【例2】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？
4Fe ＋ 3O2===2Fe2O3
4×56 g 3×22.4 L
56 g V(O2)
则＝
V(O2)＝＝16.8 L。
答：需要消耗标况下氧气的体积为16.8 L。
二、大单元综合试题训练
1.现有①，②，③，④，⑤五种物质，下列说法中正确的是( )
A.均能通过化合反应生成
B.只有①②④能通过化合反应生成
C.过量的铁在氯气中燃烧可以生成③
D.将1 mol①投入含有1 mol③的溶液中，会生成白色絮状沉淀并有气泡冒出
2.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. B.
C. D.
3.铁泥的主要成分是、FeO和少量Fe，用铁泥制备超顺磁性纳米的流程如图：
下列叙述不正确的是( )
A.步骤①中，需加过量稀盐酸使铁泥的主要成分充分溶解
B.步骤②中，涉及的离子反应有
C.步骤③中，浊液C在空气中由白色迅速变成灰绿色
D.步骤④中，加入的溶液必须过量
4.下图所示的装置中能较长时间看到白色沉淀的是( )
A.①② B.①②④ C.①④ D.②③④
5.下列混合物除杂的方法正确的是( )
A.除去Mg粉中的Al粉：加入足量NaOH溶液后，过滤、洗涤
B.除去溶液中的：加入适量稀盐酸
C.除去中少量的：加入过量氢氧化钠溶液，过滤、洗涤
D.除去固体中混有的：加入过量盐酸后，过滤、洗涤
6.如图表示金属X、Y及它们的合金Z分别与足量盐酸反应放出量的情况。横坐标表示消耗金属的物质的量，纵坐标表示在标准状况下产生的体积。下列有关合金组成的判断正确的是( )
A. B.
C. D.
7.下列关于金属性质的描述中不正确的是( )
A.铝能在空气中稳定存在是因为铝表面形成了致密的氧化膜
B.铝箔在空气中受热时只熔化不滴落
C.铁不论在空气中还是纯氧中都不会燃烧
D.常温下，Fe与不反应，但在空气中的共同作用下能发生反应
8.下列实验操作和现象所得到的结论正确的是( )
A.过量的铁粉与氯气充分反应后，向反应后的混合物中加水，取上层清液滴入KSCN溶液，若溶液不变色，表明氯气将铁氧化为
B.向X溶液中滴加几滴新制氯水，振荡，再加入少量KSCN溶液，若溶液变为红色，则X溶液中一定含有
C.将硝酸亚铁溶于稀硫酸，滴加KSCN溶液后变红，说明硝酸亚铁已完全变质
D.取一定量溶液于试管中，滴加少量新制氯水，再加入少量KSCN溶液后，若溶液颜色变红，则说明的还原性强于
9.向13.6gFe和的混合物中，加入150mL足量的稀硫酸，在标准状况下收集到1.12L，向反应后的溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变红。为中和过量的稀硫酸，并使Fe元素全部转化为沉淀，恰好消耗200mL3mol/L的NaOH溶液，则该稀硫酸的浓度为( )
A.2.25mol/L B.2mol/L C.3mol/L D.0.6mol/L
10.溶液常用于蚀刻印刷电路板，反应的化学方程式为。向含32.5 g 的溶液中慢慢加入一定量的铜粉，反应过程中、的质量随铜粉质量的变化如图所示，下列说法中不正确的是( )
A.X为 B.化学计量数
C.化学方程式中 D.完全反应后，生成X的质量为25.4 g
11.向100 mL和的混合溶液中逐渐加入铁粉，充分反应后溶液中剩余固体的质量与加入铁粉的质量关系如图所示。忽略溶液体积的变化，下列说法错误的是( )
A.a点时溶液中的阳离子为和
B.c点时溶液中发生的反应为
C.c点时溶液中溶质的物质的量浓度为0.5 mol/L
D.原溶液中
12.向和的混合溶液中逐渐加入铁粉，充分反应后溶液中固体剩余物的质量与加入铁粉的质量的关系如图所示，忽略溶液体积的变化，下列说法中不正确的是( )
A.A点时溶液中的阳离子有
B.B点时溶液中发生的反应为
C.C点时溶液中溶质的物质的量浓度无法计算
D.原溶液中和的物质的量浓度之比为1:1
13.Ⅰ.镁铝合金是飞机制造、化工生产等行业的重要材料。某研究性学习小组的同学为测定某含镁3%～5%的镁铝合金（不含其他元素）中镁的质量分数，设计了不同的实验方案进行探究。
回答下列问题：
①其中一种方案为：将一定质量的镁铝合金与足量NaOH溶液反应，测定剩余固体质量。实验中发生反应的化学方程式为__________。
②称取10.8 g镁铝合金粉末样品，溶于体积为V、物质的量浓度为4.0 mol/L NaOH溶液中，充分反应。则NaOH的体积______mL。
③过滤、洗涤、干燥、称量剩余固体。该步骤中若未洗涤剩余固体，则测得镁的质量分数将_________（填“偏高”“偏低”或“不受影响”）。
Ⅱ.某同学设计如下实验方案，以分离混合溶液中的和。
（1）沉淀A的化学式为__________。
（2）写出与过量NaOH溶液反应的离子方程式：__________。
（3）写出反应①的化学方程式：__________。
（4）写出检验溶液A中是否含有的方法__________。
14.合金是重要的金属材料。
（1）下列物品所使用的主要材料属于合金的是______（填字母）。
A.青花瓷瓶
B.橡胶充气艇
C.不锈钢锅
（2）生铁是常用的合金，生铁属于______（填“纯净物”或“混合物”）。
（3）黄铜是铜锌合金，将纯铜片和黄铜片互相刻画（如图所示），纯铜片上留下明显的画痕，说明______。
（4）黄铜渣中约含Zn 7%、ZnO 31%、Cu 50%、CuO 5%，其余为杂质。处理黄铜渣可得到硫酸锌，其主要流程如下（杂质不溶于水、不参与反应）：
①Ⅱ中反应的化学方程式为______。
②下列说法正确的是______（填字母）。
a.Ⅰ、Ⅱ中的操作均包含过滤
b.溶液A中的质量大于
c.溶液A的质量小于溶液B
d.溶液C中溶质的质量分数小于溶液B
15.某研究性学习小组请你参与“研究铁与水蒸气反应所得固体物质的成分、性质及再利用”实验探究，并回答下列问题。
查阅资料：含有的盐溶液遇到KSCN溶液时变成红色，含有的盐溶液遇到KSCN溶液时不变色。
实验探究：Ⅰ.设计如图所示的装置进行“铁与水蒸气反应”的实验（夹持仪器部分省略）。
（1）硬质玻璃管B中发生反应的化学方程式为__________。
（2）装置D的作用是__________。
Ⅱ.设计实验方案确定反应后硬质玻璃管B中黑色固体的成分（已知酸性溶液能与盐酸反应生成氯气）。
（3）待硬质玻璃管B冷却后，取少许其中的固体继续进行如下实验：
①试剂A是______；现象2为__________，并写出该反应的离子方程式：_____________。
②若现象1为溶液未变红色，请从硬质玻璃管B中固体物质的成分分析可能的原因：___________。
答案以及解析
1.答案：A
解析：Na与在点燃条件下反应生成，Fe与在点燃条件下反应生成，Fe与反应生成，Fe在中燃烧生成，与反应生成，均为化合反应，故A正确，B错误；氯气的氧化性强，无论铁是否过量，铁在氯气中燃烧时只能生成，故C错误；具有强氧化性，将投入溶液中，会生成红褐色沉淀并有气泡（）冒出，故D错误。
2.答案：C
解析：不能由一步反应转化成。
3.答案：D
解析：步骤①中加入过量的稀盐酸，使铁泥的主要成分充分溶解，提高铁元素的利用率，A项正确；步骤②中加入Fe，将全部转化成，反应的离子方程式为，B项正确；氢氧化亚铁具有还原性，容易被氧气氧化，现象是白色迅速变成灰绿色，C项正确；步骤④中加入的溶液无须过量，过量的能将滤液B中氧化，使纳米产率降低，D项错误。
4.答案：B
解析：实验中生成的容易被氧化，要能较长时间看到白色沉淀就要防止其被氧化。①Fe与稀硫酸反应生成的氢气将装置内空气排出，可防止生成的氢氧化亚铁被氧化，符合题意；②Fe与稀硫酸反应生成的氢气将装置内空气排出，且利用氢气的压力使硫酸亚铁与NaOH溶液接触而反应，可防止生成的氢氧化亚铁被氧化，符合题意；③生成的氢氧化亚铁能与空气中的氧气发生反应：，导致不能长时间看到氢氧化亚铁，不符合题意；④苯隔绝空气，可防备生成的氢氧化亚铁被氧化，符合题意。所以上述装置中能较长时间看到白色沉淀的是①②④，答案选B。
5.答案：A
解析：B.稀盐酸与均可以反应，不符合除杂原则；C.NaOH与反应，与不反应，将原有物质除去，杂质未除去；D.加入过量盐酸后，与盐酸反应溶解，不反应，将原有物质除去，杂质未除去。
6.答案：D
解析：4molY与足量盐酸反应产生标准状况下134.4L（6mol）氢气，则反应后Y的化合价为+3价，根据选项中所给金属分析可知Y为金属铝；6molX与足量盐酸反应产生标准状况下67.2L（3mol）氢气，则反应后X的化合价为+1价，根据选项中所给金属分析可知X可能为金属钠或钾；6mol合金Z与足量盐酸反应产生标准状况下134.4L（6mol）氢气，设6mol合金Z中X、Y的物质的量分别为amol、bmol，则有a+b=6，根据得失电子守恒，有a+3b=12，解得a=3，b=3。分析各选项可知，D项正确。
7.答案：C
解析：铝在空气中稳定存在的原因是在常温下Al与氧气反应，铝表面能形成致密的氧化膜，故A正确；铝箔在空气中受热时，表面生成氧化铝，氧化铝的熔点高，包裹在铝箔的外面，使熔化的铝不滴落，故B正确；铁在纯氧中燃烧生成四氧化三铁，在空气中不能燃烧，故C错误；常温下，Fe与不反应，但在空气中、的共同作用下能发生反应生成铁锈，故D正确。
8.答案：D
解析：A.Fe与反应生成，溶于水后过量的Fe与反应生成，滴加KSCN溶液，溶液不变红，结论不合理；B.若原溶液中含也可出现该现象，溶液中不一定含；C.溶于稀硫酸，酸性溶液中氧化生成，但不能说明已完全变质；D.滴加少量新制氯水，再加KSCN，溶液变红，说明氯水先氧化，说明的还原性强于。
9.答案：B
解析：由题意可知反应最后铁元素完全沉淀，溶液中的溶质只剩下，根据和个数比可得：，即，则，解得，故选B。
10.答案：C
解析：由图中数据分析可得：
则有：，解得，即。铜具有还原性，能将还原为，因此X为氯化亚铁，A正确；反应的化学方程式为，因此，B正确；化学方程式中，C错误；设完全反应后，生成X的质量为x，则有：
得，D正确。
11.答案：B
解析：a点时未反应完全，溶液中的阳离子为、和，故A正确；c点不发生化学反应，故B错误；0~0.56段生成的物质的量为0.03mol，0.56~1.68段生成的物质的量为0.02mol，1.68～2.24段没有发生化学反应，所以c点时溶液中溶质为，其物质的量浓度为，故C正确；由审题指导可求得原溶液中，故D正确。
12.答案：CD
解析：由氧化性的强弱（）及图像变化可知，先发生反应，后发生反应。加入0.56 g（即0.01 mol）Fe后开始出现固体，说明此时反应完，A点时溶液中的阳离子为和，故A正确；由题图可知，加入铁粉的质量为1.68 g（即0.03 mol）时，固体剩余物的质量为1.28 g，而1.28 g Cu的物质的量为，所以在加入0.56 g~1.68 g铁粉的过程中发生反应，B点在该范围内，故B正确；加入铁粉的质量为0.56 g~2.24 g（即0.01 mol~0.04 mol）时，若发生反应，则生成0.03 mol（即1.92 g）Cu，而由题图可知，固体剩余物的质量为1.84 g，所以此时溶液中已没有，设0.03 mol铁粉中与反应的铁的物质的量为，剩余铁的物质的量为，则生成Cu的质量为，剩余铁的质量为，所以有解得，，即加入铁粉的质量为1.68 g时恰好与溶液中的完全反应，溶液中的溶质为，由题图及反应可知，由生成的的物质的量为0.03 mol，由反应可知，由生成的的物质的量为0.02 mol，所以C点时溶液中溶质的物质的量浓度为，故C不正确；由上述分析可知原溶液中为0.01 mol，为0.02 mol，所以原溶液中和的物质的量浓度之比为1:2，故D不正确。
13.答案：Ⅰ.①
②97
③偏高
Ⅱ.（1）
（2）
（3）
（4）取少量溶液A于试管中，先加入过量盐酸酸化，然后加入几滴KSCN溶液，无明显现象。再加入适量新制氯水后，若溶液变红，则说明原溶液中含有
解析：Ⅰ.②等质量的镁铝合金中，镁的质量分数越小，需要的NaOH溶液的体积越大。因此，当镁的质量分数为3%时，铝的物质的量为。又根据铝与氢氧化钠反应的方程式得出2Al~2NaOH，因此。
14.答案：（1）C
（2）混合物
（3）黄铜的硬度比纯铜的硬度大
（4）①；abc
解析：（4）①黄铜渣中加入过量稀硫酸后，所得溶液为的混合液，加入过量锌，反应的化学方程式为。②由题给流程可知，操作Ⅰ是为了除去铜和杂质，操作Ⅱ是为了除去剩余锌和置换出的铜，都需要用过滤操作，a正确；铜和稀硫酸不反应，CuO的含量偏低，故溶液A中硫酸锌的质量大于硫酸铜，b正确；溶液A中加入锌后，Zn与反应，由于，故溶液A的质量小于溶液B，c正确；溶液C为饱和溶液，质量分数达到同温度下的最大值，d错误。
15.答案：（1）
（2）除去中的水蒸气，防止硬质玻璃管E破裂
（3）①稀硫酸；酸性溶液褪色；
②B中固体可能为和Fe的混合物，Fe将全部还原为
解析：（1）加热A可提供水蒸气，硬质玻璃管B中铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，化学方程式为。
（3）①先将B中所得固体加酸溶解，因为酸性溶液能与盐酸反应，故所加的酸应为硫酸，试剂A是稀硫酸，所得溶液中可能含有，将溶液分成两份，一份加入酸性高锰酸钾溶液，若含有，会被高锰酸钾氧化，从而使高锰酸钾溶液褪色，故试剂B是酸性溶液，现象2为酸性溶液褪色，发生反应的离子方程式为。②另一份溶液中加入KSCN溶液，是为了证明含有，若现象1为溶液显红色，则可证明含。铁与水蒸气反应生成的四氧化三铁中必然含有，若现象1为溶液未变红色，则说明生成的被还原为，故可能的原因是B中还含有铁单质，在溶液中铁单质与发生了反应，将全部还原为。
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一、大单元思维知识整合
铁及其化合物
一、铁的单质
物理性质：纯净的铁是光亮的银白色金属，有延展性、导热性和导电性，能被磁铁吸引
化学性质
与非金属单质的反应
与酸反应：Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑
与盐溶液反应：Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4
与水反应：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
现象：用火柴点燃肥皂液，听到爆鸣声，证明生成了H2
注：湿棉花的作用是受热时提供反应所需的水蒸气
铁的制取：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2
铁的重要化合物
铁的氧化物
物质 氧化亚铁(FeO) 氧化铁(Fe2O3) 四氧化三铁(Fe3O4)
俗称 铁红 磁性氧化铁
颜色、状态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体(有磁性)
溶解性 不溶于水
铁的价态 ＋2 ＋3 ＋2、＋3
与H＋反应的离子方程式 FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O 6H＋＋Fe2O3===2Fe3＋＋3H2O Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O
稳定性 6FeO＋O22Fe3O4 稳定 稳定
与CO、C、H2反应 生成单质铁及CO2或H2O
用途 Fe2O3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
铁的氢氧化物
铁的氢氧化物的制备
Fe（OH）2 ：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色) 制备Fe(OH)2的关键是隔绝空气(O2)
Fe（OH）3 ：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓（红褐色）
Fe（OH）2的还原性：先观察到有白色沉淀生成，在空气中迅速变成灰绿色，最后 变成红褐色
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色)；4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
Fe（OH）3稳定性：
Fe(OH)2FeO＋H2O
铁盐和亚铁盐
铁盐：（Fe3＋）——棕黄色溶液 亚铁盐（Fe2＋）——浅绿色溶液
Fe3＋、Fe2＋的检验
Fe3＋：滴加几滴KSCN溶液，若溶液变红色，则说明溶液中含有Fe3＋
Fe2＋：先滴加几滴KSCN溶液，溶液不变色，再通入Cl2（或滴加氯水）后溶液变红色，说明原溶液中含有 Fe2＋
Fe、 Fe2＋、 Fe3＋之间的相互转化
除杂问题（括号内为杂质）
FeCl3溶液（ FeCl2）：加足量氯水或者过氧化氢，或通入氯气
FeCl2溶液（FeCl3）：加足量铁粉，充分反应后过滤
FeSO4溶液（CuSO4）：加足量铁粉，充分反应后过滤
金属材料
合金
合金：由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
性能：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。
结构：纯金属内原子排列十分规整，容易滑动；合金内原子之间的相对滑动变得困难。
铁合金
铁合金的应用历程：
生铁（含碳量2%-4.3%）——钢（含碳量0.03%-2%）——不锈钢（加入铬、镍等元素）
钢的分类（目前用途最广、用量最大的合金）
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。
铝和铝合金
铝——两性物质
物理性质：有银白色金属光泽的固体，密度较小，质地柔软
化学性质
与O2反应：
与酸反应：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ 2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
与碱反应：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ 2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
氧化铝——两性氧化物
物理性质：难溶于水的白色固体，熔点很高，坚硬（刚玉）
化学性质
与酸反应：Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
与碱反应：Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O
用途：冶炼铝：
制耐火材料
氢氧化铝——两性氢氧化物
与酸反应：Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O
与碱反应：Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O
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。
新型合金
储氢合金
其他新型合金：钛合金、耐热合金和形状记忆合金等
3.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”。
物质的量在化学方程式中的应用
化学计量数之比，等于各物质的量之比，（同温同压下）还等于气体体积之比。
【例1】5.4 g铝与足量NaOH溶液反应生成的氢气在标准状况的体积是多少？
设：生成标准状况下氢气的物质的量为n(H2)
n(Al)＝＝＝0.2 mol
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
2 3
0．2 mol n(H2)
＝
∴n(H2)＝0.3 mol
∴V(H2)＝n(H2)·Vm＝0.3 mol×22.4 L·mol－1＝6.72 L
答：生成标准状况下氢气的体积是6.72 L。
(2)已知量、未知量单位不一致的计算
【例2】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？
4Fe ＋ 3O2===2Fe2O3
4×56 g 3×22.4 L
56 g V(O2)
则＝
V(O2)＝＝16.8 L。
答：需要消耗标况下氧气的体积为16.8 L。
二、大单元综合试题训练
1.现有①，②，③，④，⑤五种物质，下列说法中正确的是( )
A.均能通过化合反应生成
B.只有①②④能通过化合反应生成
C.过量的铁在氯气中燃烧可以生成③
D.将1 mol①投入含有1 mol③的溶液中，会生成白色絮状沉淀并有气泡冒出
2.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. B.
C. D.
3.铁泥的主要成分是、FeO和少量Fe，用铁泥制备超顺磁性纳米的流程如图：
下列叙述不正确的是( )
A.步骤①中，需加过量稀盐酸使铁泥的主要成分充分溶解
B.步骤②中，涉及的离子反应有
C.步骤③中，浊液C在空气中由白色迅速变成灰绿色
D.步骤④中，加入的溶液必须过量
4.下图所示的装置中能较长时间看到白色沉淀的是( )
A.①② B.①②④ C.①④ D.②③④
5.下列混合物除杂的方法正确的是( )
A.除去Mg粉中的Al粉：加入足量NaOH溶液后，过滤、洗涤
B.除去溶液中的：加入适量稀盐酸
C.除去中少量的：加入过量氢氧化钠溶液，过滤、洗涤
D.除去固体中混有的：加入过量盐酸后，过滤、洗涤
6.如图表示金属X、Y及它们的合金Z分别与足量盐酸反应放出量的情况。横坐标表示消耗金属的物质的量，纵坐标表示在标准状况下产生的体积。下列有关合金组成的判断正确的是( )
A. B.
C. D.
7.下列关于金属性质的描述中不正确的是( )
A.铝能在空气中稳定存在是因为铝表面形成了致密的氧化膜
B.铝箔在空气中受热时只熔化不滴落
C.铁不论在空气中还是纯氧中都不会燃烧
D.常温下，Fe与不反应，但在空气中的共同作用下能发生反应
8.下列实验操作和现象所得到的结论正确的是( )
A.过量的铁粉与氯气充分反应后，向反应后的混合物中加水，取上层清液滴入KSCN溶液，若溶液不变色，表明氯气将铁氧化为
B.向X溶液中滴加几滴新制氯水，振荡，再加入少量KSCN溶液，若溶液变为红色，则X溶液中一定含有
C.将硝酸亚铁溶于稀硫酸，滴加KSCN溶液后变红，说明硝酸亚铁已完全变质
D.取一定量溶液于试管中，滴加少量新制氯水，再加入少量KSCN溶液后，若溶液颜色变红，则说明的还原性强于
9.向13.6gFe和的混合物中，加入150mL足量的稀硫酸，在标准状况下收集到1.12L，向反应后的溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变红。为中和过量的稀硫酸，并使Fe元素全部转化为沉淀，恰好消耗200mL3mol/L的NaOH溶液，则该稀硫酸的浓度为( )
A.2.25mol/L B.2mol/L C.3mol/L D.0.6mol/L
10.溶液常用于蚀刻印刷电路板，反应的化学方程式为。向含32.5 g 的溶液中慢慢加入一定量的铜粉，反应过程中、的质量随铜粉质量的变化如图所示，下列说法中不正确的是( )
A.X为 B.化学计量数
C.化学方程式中 D.完全反应后，生成X的质量为25.4 g
11.向100 mL和的混合溶液中逐渐加入铁粉，充分反应后溶液中剩余固体的质量与加入铁粉的质量关系如图所示。忽略溶液体积的变化，下列说法错误的是( )
A.a点时溶液中的阳离子为和
B.c点时溶液中发生的反应为
C.c点时溶液中溶质的物质的量浓度为0.5 mol/L
D.原溶液中
12.向和的混合溶液中逐渐加入铁粉，充分反应后溶液中固体剩余物的质量与加入铁粉的质量的关系如图所示，忽略溶液体积的变化，下列说法中不正确的是( )
A.A点时溶液中的阳离子有
B.B点时溶液中发生的反应为
C.C点时溶液中溶质的物质的量浓度无法计算
D.原溶液中和的物质的量浓度之比为1:1
13.Ⅰ.镁铝合金是飞机制造、化工生产等行业的重要材料。某研究性学习小组的同学为测定某含镁3%～5%的镁铝合金（不含其他元素）中镁的质量分数，设计了不同的实验方案进行探究。
回答下列问题：
①其中一种方案为：将一定质量的镁铝合金与足量NaOH溶液反应，测定剩余固体质量。实验中发生反应的化学方程式为__________。
②称取10.8 g镁铝合金粉末样品，溶于体积为V、物质的量浓度为4.0 mol/L NaOH溶液中，充分反应。则NaOH的体积______mL。
③过滤、洗涤、干燥、称量剩余固体。该步骤中若未洗涤剩余固体，则测得镁的质量分数将_________（填“偏高”“偏低”或“不受影响”）。
Ⅱ.某同学设计如下实验方案，以分离混合溶液中的和。
（1）沉淀A的化学式为__________。
（2）写出与过量NaOH溶液反应的离子方程式：__________。
（3）写出反应①的化学方程式：__________。
（4）写出检验溶液A中是否含有的方法__________。
14.合金是重要的金属材料。
（1）下列物品所使用的主要材料属于合金的是______（填字母）。
A.青花瓷瓶
B.橡胶充气艇
C.不锈钢锅
（2）生铁是常用的合金，生铁属于______（填“纯净物”或“混合物”）。
（3）黄铜是铜锌合金，将纯铜片和黄铜片互相刻画（如图所示），纯铜片上留下明显的画痕，说明______。
（4）黄铜渣中约含Zn 7%、ZnO 31%、Cu 50%、CuO 5%，其余为杂质。处理黄铜渣可得到硫酸锌，其主要流程如下（杂质不溶于水、不参与反应）：
①Ⅱ中反应的化学方程式为______。
②下列说法正确的是______（填字母）。
a.Ⅰ、Ⅱ中的操作均包含过滤
b.溶液A中的质量大于
c.溶液A的质量小于溶液B
d.溶液C中溶质的质量分数小于溶液B
15.某研究性学习小组请你参与“研究铁与水蒸气反应所得固体物质的成分、性质及再利用”实验探究，并回答下列问题。
查阅资料：含有的盐溶液遇到KSCN溶液时变成红色，含有的盐溶液遇到KSCN溶液时不变色。
实验探究：Ⅰ.设计如图所示的装置进行“铁与水蒸气反应”的实验（夹持仪器部分省略）。
（1）硬质玻璃管B中发生反应的化学方程式为__________。
（2）装置D的作用是__________。
Ⅱ.设计实验方案确定反应后硬质玻璃管B中黑色固体的成分（已知酸性溶液能与盐酸反应生成氯气）。
（3）待硬质玻璃管B冷却后，取少许其中的固体继续进行如下实验：
①试剂A是______；现象2为__________，并写出该反应的离子方程式：_____________。
②若现象1为溶液未变红色，请从硬质玻璃管B中固体物质的成分分析可能的原因：___________。
答案以及解析
1.答案：A
解析：Na与在点燃条件下反应生成，Fe与在点燃条件下反应生成，Fe与反应生成，Fe在中燃烧生成，与反应生成，均为化合反应，故A正确，B错误；氯气的氧化性强，无论铁是否过量，铁在氯气中燃烧时只能生成，故C错误；具有强氧化性，将投入溶液中，会生成红褐色沉淀并有气泡（）冒出，故D错误。
2.答案：C
解析：不能由一步反应转化成。
3.答案：D
解析：步骤①中加入过量的稀盐酸，使铁泥的主要成分充分溶解，提高铁元素的利用率，A项正确；步骤②中加入Fe，将全部转化成，反应的离子方程式为，B项正确；氢氧化亚铁具有还原性，容易被氧气氧化，现象是白色迅速变成灰绿色，C项正确；步骤④中加入的溶液无须过量，过量的能将滤液B中氧化，使纳米产率降低，D项错误。
4.答案：B
解析：实验中生成的容易被氧化，要能较长时间看到白色沉淀就要防止其被氧化。①Fe与稀硫酸反应生成的氢气将装置内空气排出，可防止生成的氢氧化亚铁被氧化，符合题意；②Fe与稀硫酸反应生成的氢气将装置内空气排出，且利用氢气的压力使硫酸亚铁与NaOH溶液接触而反应，可防止生成的氢氧化亚铁被氧化，符合题意；③生成的氢氧化亚铁能与空气中的氧气发生反应：，导致不能长时间看到氢氧化亚铁，不符合题意；④苯隔绝空气，可防备生成的氢氧化亚铁被氧化，符合题意。所以上述装置中能较长时间看到白色沉淀的是①②④，答案选B。
5.答案：A
解析：B.稀盐酸与均可以反应，不符合除杂原则；C.NaOH与反应，与不反应，将原有物质除去，杂质未除去；D.加入过量盐酸后，与盐酸反应溶解，不反应，将原有物质除去，杂质未除去。
6.答案：D
解析：4molY与足量盐酸反应产生标准状况下134.4L（6mol）氢气，则反应后Y的化合价为+3价，根据选项中所给金属分析可知Y为金属铝；6molX与足量盐酸反应产生标准状况下67.2L（3mol）氢气，则反应后X的化合价为+1价，根据选项中所给金属分析可知X可能为金属钠或钾；6mol合金Z与足量盐酸反应产生标准状况下134.4L（6mol）氢气，设6mol合金Z中X、Y的物质的量分别为amol、bmol，则有a+b=6，根据得失电子守恒，有a+3b=12，解得a=3，b=3。分析各选项可知，D项正确。
7.答案：C
解析：铝在空气中稳定存在的原因是在常温下Al与氧气反应，铝表面能形成致密的氧化膜，故A正确；铝箔在空气中受热时，表面生成氧化铝，氧化铝的熔点高，包裹在铝箔的外面，使熔化的铝不滴落，故B正确；铁在纯氧中燃烧生成四氧化三铁，在空气中不能燃烧，故C错误；常温下，Fe与不反应，但在空气中、的共同作用下能发生反应生成铁锈，故D正确。
8.答案：D
解析：A.Fe与反应生成，溶于水后过量的Fe与反应生成，滴加KSCN溶液，溶液不变红，结论不合理；B.若原溶液中含也可出现该现象，溶液中不一定含；C.溶于稀硫酸，酸性溶液中氧化生成，但不能说明已完全变质；D.滴加少量新制氯水，再加KSCN，溶液变红，说明氯水先氧化，说明的还原性强于。
9.答案：B
解析：由题意可知反应最后铁元素完全沉淀，溶液中的溶质只剩下，根据和个数比可得：，即，则，解得，故选B。
10.答案：C
解析：由图中数据分析可得：
则有：，解得，即。铜具有还原性，能将还原为，因此X为氯化亚铁，A正确；反应的化学方程式为，因此，B正确；化学方程式中，C错误；设完全反应后，生成X的质量为x，则有：
得，D正确。
11.答案：B
解析：a点时未反应完全，溶液中的阳离子为、和，故A正确；c点不发生化学反应，故B错误；0~0.56段生成的物质的量为0.03mol，0.56~1.68段生成的物质的量为0.02mol，1.68～2.24段没有发生化学反应，所以c点时溶液中溶质为，其物质的量浓度为，故C正确；由审题指导可求得原溶液中，故D正确。
12.答案：CD
解析：由氧化性的强弱（）及图像变化可知，先发生反应，后发生反应。加入0.56 g（即0.01 mol）Fe后开始出现固体，说明此时反应完，A点时溶液中的阳离子为和，故A正确；由题图可知，加入铁粉的质量为1.68 g（即0.03 mol）时，固体剩余物的质量为1.28 g，而1.28 g Cu的物质的量为，所以在加入0.56 g~1.68 g铁粉的过程中发生反应，B点在该范围内，故B正确；加入铁粉的质量为0.56 g~2.24 g（即0.01 mol~0.04 mol）时，若发生反应，则生成0.03 mol（即1.92 g）Cu，而由题图可知，固体剩余物的质量为1.84 g，所以此时溶液中已没有，设0.03 mol铁粉中与反应的铁的物质的量为，剩余铁的物质的量为，则生成Cu的质量为，剩余铁的质量为，所以有解得，，即加入铁粉的质量为1.68 g时恰好与溶液中的完全反应，溶液中的溶质为，由题图及反应可知，由生成的的物质的量为0.03 mol，由反应可知，由生成的的物质的量为0.02 mol，所以C点时溶液中溶质的物质的量浓度为，故C不正确；由上述分析可知原溶液中为0.01 mol，为0.02 mol，所以原溶液中和的物质的量浓度之比为1:2，故D不正确。
13.答案：Ⅰ.①
②97
③偏高
Ⅱ.（1）
（2）
（3）
（4）取少量溶液A于试管中，先加入过量盐酸酸化，然后加入几滴KSCN溶液，无明显现象。再加入适量新制氯水后，若溶液变红，则说明原溶液中含有
解析：Ⅰ.②等质量的镁铝合金中，镁的质量分数越小，需要的NaOH溶液的体积越大。因此，当镁的质量分数为3%时，铝的物质的量为。又根据铝与氢氧化钠反应的方程式得出2Al~2NaOH，因此。
14.答案：（1）C
（2）混合物
（3）黄铜的硬度比纯铜的硬度大
（4）①；abc
解析：（4）①黄铜渣中加入过量稀硫酸后，所得溶液为的混合液，加入过量锌，反应的化学方程式为。②由题给流程可知，操作Ⅰ是为了除去铜和杂质，操作Ⅱ是为了除去剩余锌和置换出的铜，都需要用过滤操作，a正确；铜和稀硫酸不反应，CuO的含量偏低，故溶液A中硫酸锌的质量大于硫酸铜，b正确；溶液A中加入锌后，Zn与反应，由于，故溶液A的质量小于溶液B，c正确；溶液C为饱和溶液，质量分数达到同温度下的最大值，d错误。
15.答案：（1）
（2）除去中的水蒸气，防止硬质玻璃管E破裂
（3）①稀硫酸；酸性溶液褪色；
②B中固体可能为和Fe的混合物，Fe将全部还原为
解析：（1）加热A可提供水蒸气，硬质玻璃管B中铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，化学方程式为。
（3）①先将B中所得固体加酸溶解，因为酸性溶液能与盐酸反应，故所加的酸应为硫酸，试剂A是稀硫酸，所得溶液中可能含有，将溶液分成两份，一份加入酸性高锰酸钾溶液，若含有，会被高锰酸钾氧化，从而使高锰酸钾溶液褪色，故试剂B是酸性溶液，现象2为酸性溶液褪色，发生反应的离子方程式为。②另一份溶液中加入KSCN溶液，是为了证明含有，若现象1为溶液显红色，则可证明含。铁与水蒸气反应生成的四氧化三铁中必然含有，若现象1为溶液未变红色，则说明生成的被还原为，故可能的原因是B中还含有铁单质，在溶液中铁单质与发生了反应，将全部还原为。
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