(共40张PPT)
第三章 铁 金属材料
本章总结
构建·知识网络
1．铁及其化合物的转化
2．金属材料
总结·专题提升
1．特殊颜色
(1)焰色试验：Na＋(黄色)、K＋(紫色)(透过蓝色钴玻璃)。
(2)有色溶液。
金属及其化合物推断题常见的突破口
(3)有色固体。
红色：Cu、Fe2O3(红棕色)
红褐色：Fe(OH)3
绿色：Cu2(OH)2CO3、FeSO4·7H2O
蓝色：Cu(OH)2、CuSO4·5H2O
黑色：CuO、FeO、MnO2、炭黑、Fe3O4
浅黄色：Na2O2、AgBr、S
白色：Fe(OH)2、CaCO3、BaSO4、AgCl、Al(OH)3、Mg(OH)2
2．特殊性质
(1)遇SCN－显红色的只有Fe3+。
(2)常见的可与强碱溶液反应的金属氧化物有Al2O3。
(3)不溶于水又不溶于稀盐酸或稀硝酸的白色沉淀有BaSO4、AgCl。
3．特征反应
(1)能与强酸反应产生气体的物质：活泼的金属，如Na、Al、Zn等；部分弱酸盐，如碳酸盐、碳酸氢盐等。
(2)能与强碱反应产生气体的物质：单质，如Al等；盐类，如铵盐等。
(3)既能与强酸又能与强碱溶液反应的物质：金属单质，如Al等；两性氧化物，如Al2O3等；弱酸的铵盐，如NH4HCO3、(NH4)2CO3等；弱酸的酸式盐，如NaHCO3等。
(4)能与水反应产生气体的物质：活泼的金属单质，如Na、K、Mg(加热)、Fe(红热的铁与水蒸气在高温条件下发生反应生成Fe3O4)等；金属过氧化物，如Na2O2等。
已知以下物质为铁及其化合物之间的相互转化：
试回答：
(1)写出D的化学式________，H的化学式________。
(2)鉴别G溶液的试剂为__________。
(3)写出由E转变成F的化学方程式_______________________。
【答案】(1)KCl AgCl (2)KSCN溶液
(3)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
【解析】由流程图可知，F是红褐色沉淀，故F是Fe(OH)3，可推出E是Fe(OH)2，G溶液是FeCl3溶液，B＋C→Fe(OH)2＋D，D溶液和硝酸酸化的硝酸银溶液反应生成白色沉淀H，H为AgCl，溶液焰色试验呈紫色，说明溶液中含有钾元素，D为KCl，证明C溶液为KOH溶液，B溶液为FeCl2溶液。
化学计算中常用的技巧和方法
1．守恒法
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(标准状况下)的气体。所得溶液中加入KSCN溶液无红色出现，混合物中铁元素的质量分数为 ( )
A．81.4% B．77.8%
C．68.6% D．无法计算
【答案】A
2．差量法
【答案】A
【解析】设原溶液中H2SO4和CuSO4的物质的量分别为n(H2SO4)、n(CuSO4)。
Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑ Δm(减)
1 mol 56 g
n(H2SO4) m1
Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu Δm(增)
1 mol 8 g
n(CuSO4) m2
3．关系式法
用CO还原10.0 g某磁铁矿石样品(所含的杂质不参加反应)，生成的CO2再跟过量的石灰水反应，得到12.8 g沉淀。求该磁铁矿石中Fe3O4的质量分数。
【答案】74.24%
可以得出下列关系：
Fe3O4～4CO2～4CaCO3
232 400
m(Fe3O4) 12.8 g
232∶m(Fe3O4)＝400∶12.8 g，
解得m(Fe3O4)＝7.424 g，
典练·素养提升
素养解读 通过学习铁、铝及其化合物的转化及其应用，能认识到物质是运动和变化的，知道化学变化需要一定的条件并遵循一定的规律，从而培养变化观念与平衡思想的学科核心素养。
通过合金知识的学习，特别是合金材料在当今生产、生活中的应用，培养科学态度与社会责任等方面的学科核心素养。
1．(变化观念与平衡思想)下列成语或谚语中蕴含着一定的化学知识或原理。下列有关说法错误的是 ( )
A．百炼成钢——通过反复锤炼，除去铁中部分杂质，使其转化为钢
B．水滴石穿——CO2＋H2O＋CaCO3===Ca(HCO3)2(以大理石为例)
C．恨铁不成钢——钢的性能远优于铁
D．真金不怕火炼——单质金的熔点很高
【答案】D
【解析】锤炼过程中可除去一部分碳等杂质，A正确；空气中的CO2可与CaCO3在水中缓慢反应，B正确；钢的性能比铁好，C正确；“真金不怕火炼”是说在高温下金也很难发生反应，D错误。
2．(宏观辨识与微观探析)碲锌镉(Te－Zn－Cd)晶体可以用于制造红外探测器的基础材料。下列有关叙述中不正确的是 ( )
A．它是由Te、Zn、Cd按一定比例混合而成的，无固定的熔、沸点
B．它易导电、导热，具有延展性
C．它的熔、沸点比Zn的低
D．它的硬度和强度比Cd的大
【答案】A
【解析】碲锌镉晶体是由Te、Zn、Cd按一定比例熔合而成的具有金属特性的合金，只要比例确定，其组成就固定，因而有固定的熔、沸点；合金具有比各成分金属低的熔、沸点，高的硬度和强度。
3．(变化观念与平衡思想)下列能使铁溶解，但不能生成金属的溶液是 ( )
A．AgNO3溶液 B．FeCl3溶液
C．CuSO4溶液 D．FeSO4溶液
【答案】B
【解析】A、C项虽能溶解铁，但同时会析出Ag和Cu，D项不能使铁溶解，符合题意的是B项。
【答案】B
5．(变化观念与平衡思想)下列铁的化合物通过化合反应、置换反应、复分解反应均能得到的是 ( )
A．Fe3O4 B．Fe2(SO4)3
C．FeCl2 D．Fe(OH)3
【答案】C
【解析】Fe3O4无法通过复分解反应得到，A错误；硫酸铁可以通过氢氧化铁与稀硫酸发生复分解反应得到，但无法通过化合反应、置换反应得到，B错误；FeCl2可以由FeCl3和Fe的化合得到，也可以由Fe和HCl的置换得到，也可以由Fe(OH)2 和HCl发生复分解反应得到，C正确；Fe(OH)3可以通过Fe(OH)2和氧气、水的化合得到，也可以通过氯化铁与氢氧化钠发生复分解反应得到，但无法通过置换反应得到，D错误。
6．(科学态度与社会责任)(2022·海南卷，改编)依据下列实验，预测的实验现象正确的是 ( )
【答案】D
选项 实验内容 预测的实验现象
A MgCl2溶液中滴加NaOH溶液至过量 产生白色沉淀后沉淀消失
B FeCl2溶液中滴加KSCN溶液 溶液变血红色
C CO2通入BaCl2溶液中 有白色沉淀生成
D 酸性KMnO4溶液中滴加Fe2+至过量 溶液紫红色褪去
7．(变化观念与平衡思想) (1)合成氨工业生产中所用的α－Fe催化剂的主要成分是FeO、Fe2O3。
①某FeO、Fe2O3混合物中，铁原子、氧原子的物质的量之比为4∶5，其中FeO、Fe2O3的物质的量之比为________。
②当催化剂中＋2价铁与＋3价铁的物质的量之比为1∶2 时，其催化活性最高，此时铁的氧化物的混合物中铁的质量分数为________(用小数表示，保留两位小数)。
(2)电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀绝缘板上的铜箔，制造印刷电路板。
①用FeO、Fe2O3和稀盐酸、氯气制取FeCl3溶液的离子方程式包括_______________，________________，___________________。
②写出FeCl3溶液与金属铜发生反应的化学方程式：__________，
当转移电子数为6.02×1024时，被氧化的物质的质量为________。
【答案】(1)①2∶1 ②0.72
(2)①FeO＋2H＋===Fe2+＋H2O Fe2O3＋6H＋===2Fe3+＋3H2O 2Fe2+＋Cl2===2Fe3+＋2Cl－ ②2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2 320 g
【解析】(1)①设FeO的物质的量为x，铁原子、氧原子的物质的量分别为4 mol、5 mol，根据正、负电荷总数相等有2x＋(4 mol－x)×3＝5 mol×2，x＝2 mol，则Fe2O3的物质的量为1 mol，FeO与Fe2O3的物质的量之比为2∶1。②当催化剂中＋2价铁与＋3价铁的物质的量之比为1∶2 时，FeO与Fe2O3的物质的量之比为1∶1，设催化剂中含1 mol FeO、1 mol Fe2O3，催化剂中铁的质量分数为
(2)①FeO、Fe2O3与盐酸反应，生成FeCl2、FeCl3，通入氯气将FeCl2氧化为FeCl3。②FeCl3溶液与Cu反应生成FeCl2和CuCl2，化学方程式为2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，转移电子数为6.02×1024时，被氧化的铜的物质的量为5 mol，质量为5 mol×64 g·mol－1＝320 g。(共47张PPT)
第三章 铁 金属材料
①了解铁与某些非金属单质、酸和盐溶液的反应。
②通过实验探究了解铁与水蒸气的反应。
③了解铁的氧化物的性质及其应用。
④了解氢氧化铁和氢氧化亚铁的制取及其性质，了解这些物质在生产和生活中的应用。
⑤知道金属材料的常见类型，结合实例认识材料组成、性能与应用的联系。
⑥认识铝和铝合金的性质。
⑦结合化学方程式了解物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度等概念之间的有关计算。
⑧了解化学计算中的常用方法。
学习内容 考查重点
铁及其化合物 铁的单质 ①铁及其化合物间的转化关系和方法
②Fe2+、Fe3+的检验方法及实验操作
③氢氧化亚铁的制备和保存方法
④合金的成分和性能、用途
⑤物质的量在化学方程式计算中的应用
铁的重要化合物——铁的氧化物、氢氧化物、铁盐和亚铁盐 金属 材料 铁合金 铝和铝合金 新型合金 物质的量在化学方程式计算中的应用 第一节 铁及其化合物
第1课时 铁的单质 铁的氧化物和氢氧化物
课程标准 素养目标
结合生活中的铁制品应用，了解单质铁、铁的氧化物的性质及用途 科学态度与社会责任
通过探究实验，认识铁单质与水蒸气反应的条件，加深对微观原子结构决定物质宏观性质的认识 宏观辨识与微观探析
通过实验掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备原理及化学性质。结合实验现象，认识＋2价铁的强还原性 科学探究与创新意识
学法指导
1．知道铁作为还原剂与某些非金属单质、酸和盐溶液反应时，铁与氧化性较弱的氧化剂反应生成＋2价铁的化合物，铁与氧化性较强的氧化剂反应生成＋3价铁的化合物
2．通过对铁与水蒸气反应实验原理的探究，分析可能的生成物
3．通过氢氧化铁和氢氧化亚铁的制取实验，探究其性质
课前·新知导学
铁的单质
1．铁元素概述
(1)自然界中的铁：既有单质(________中的铁单质)形态又有化合物(矿石中＋2价、＋3价铁的化合物)形态。
(2)含量：铁在地壳中含量居第______位，仅次于_____________。
(3)铁开发利用：西周晚期我国已掌握了冶铁技术。工业炼铁原理
(以Fe2O3为例)：________________________________。
陨石
四
氧、硅、铝
2．铁的物理性质
铁有________性、________性、导电性，但其导电性不如________，铁还能被_________吸引。其熔沸点较高，熔点：1 535 ℃、沸点：2 750 ℃，密度：7.86 g·cm－3。
延展
导热
铜和铝
磁铁
3．铁的化学性质
(1)与非金属、酸、盐的反应。
Fe＋2H＋===Fe2+＋H2↑
Fe＋Cu2+===Fe2+＋Cu
(2)与水反应。
实验装置
操作现象 用火柴点燃肥皂液，听到_________声，证明生成了________
实验结论 铁在高温条件下能与水蒸气反应，化学方程式为
_________________________________
爆鸣
H2
(1)金属铁通过哪些类型的反应可直接生成Fe3O4
(2)还原铁粉与水蒸气反应的装置中湿棉花的作用是什么？
【答案】高温条件下湿棉花中的水生成水蒸气。
微思考
下列关于铁与水蒸气反应的说法中不正确的是 ( )
A．反应中有氢气产生
B．此反应需在加热条件下才能发生
C．生成的铁的化合物中铁全部呈＋3价
D．该反应中水作氧化剂
【答案】C
【解析】Fe与H2O(g)反应生成Fe3O4，其中Fe的化合价为＋2价、＋3价。
铁的氧化物
1．物理性质
氧化物 FeO Fe2O3 Fe3O4
颜色状态 ___________ ______________ ___________
铁的价态 ________ ________ _________________
溶解性 都不溶于水 黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
＋2价
＋3价
＋2价、＋3价
2．化学性质
(1)稳定性：FeO不稳定，在空气里受热，迅速被氧化成____________。
(2)与酸反应：FeO和Fe2O3属于________氧化物，与盐酸反应的离子方程式分别为________________________________________________ _________。
Fe3O4
碱性
FeO＋2H＋===Fe2+＋H2O，Fe2O3＋6H＋===2Fe3+＋3H2O
3．用途
Fe2O3常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料，赤铁矿的主要成分是__________，是炼铁原料，也可作外墙涂料。
Fe2O3
四氧化三铁(Fe3O4)的化学式可写成FeO·Fe2O3，你能否写出四氧化三铁溶于盐酸的离子方程式？
【答案】Fe3O4与盐酸反应可分别看作Fe2O3、FeO与盐酸反应，然后把两个反应式相加，则Fe3O4溶于盐酸的离子方程式为Fe3O4＋8H＋===2Fe3+＋Fe2+＋4H2O。
微思考
下列说法正确的是 ( )
A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4
B．Fe2O3为碱性氧化物，可与水反应生成Fe(OH)3
C．铁锈的主要成分是Fe2O3
D．Fe3O4中铁元素有＋2价和＋3价，故Fe3O4是混合物
【答案】C
【解析】赤铁矿、铁锈的主要成分均是Fe2O3，A错误，C正确；Fe2O3为碱性氧化物，但不与水反应，B错误；Fe3O4为化合物，不是混合物，D错误。
铁的氢氧化物
1．物理性质
物质 Fe(OH)2 Fe(OH)3
颜色状态 __________固体 ____________固体
溶解性 _______溶于水 白色
红褐色
难
2．制备实验
物质 Fe(OH)2 Fe(OH)3
操作
物质 Fe(OH)2 Fe(OH)3
现象 产生_______絮状沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为_______ ______________
离子 方程式 Fe2+＋2OH－===Fe(OH)2↓； _____________________________ ____________ Fe3+＋3OH－===Fe(OH)3↓
实验结论 Fe(OH)3与Fe(OH)2分别可用相应的可溶性盐与可溶性碱反应制得 白色
红褐色
生成红褐色沉淀
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=== 4Fe(OH)3
3．化学性质
物质 Fe(OH)2 Fe(OH)3
稳定性 不稳定，易被O2氧化，受热易分解，但产物复杂 不稳定，受热易分解，化学方程式为_________________________
与盐酸反应的 离子方程式 ________________ ________________ ______________________________
Fe(OH)2＋2H＋=== Fe2+＋2H2O
Fe(OH)3＋3H＋===Fe3+＋3H2O
在向FeSO4溶液中滴加NaOH溶液的实验中，往往将吸有
NaOH溶液的滴管下端伸入FeSO4溶液中，再挤出NaOH溶液，
这样操作的目的是什么？
【答案】减少NaOH溶液与空气的接触，使所制得的
Fe(OH)2能较长时间保持白色。
微思考
在空气中氢氧化亚铁白色沉淀可转化为红褐色沉淀。关于该反应的下列叙述中不正确的是 ( )
A．生成物为氢氧化铁 B．该反应是化合反应
C．该反应是氧化还原反应 D．氢氧化亚铁作氧化剂
【答案】D
【解析】氢氧化亚铁易与氧气、水反应生成氢氧化铁，该反应既是化合反应，又是氧化还原反应，氢氧化亚铁是还原剂，氧气是氧化剂。
课堂·重难探究
1．制备Fe(OH)2的防氧化措施
(1)Fe2+必须是新制的，并放入Fe粉，以防Fe2+被氧化成Fe3+。
(2)除去溶液中溶解的O2，其方法是加热煮沸NaOH溶液。
(3)长胶头滴管末端插入试管内的液面以下。
(4)在FeSO4溶液液面上加植物油或苯进行液封。
(5)在容器内充满H2等气体，保证无O2环境。
[重难突破]
重难点 Fe(OH)3和Fe(OH)2的实验室制备方法
2．实验装置的改进
在如图所示的装置中，用NaOH溶液、铁屑、
稀硫酸等试剂制备Fe(OH)2沉淀。
(1)在试管Ⅰ中加入的试剂是__________。
(2)在试管Ⅱ中加入的试剂是__________。
(3)为了制得白色Fe(OH)2沉淀，在试管Ⅰ和试管Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子，后续的实验步骤是___________________。
(4)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，理由是___________________。
[典例精练]
【答案】(1)稀硫酸、铁屑 (2)NaOH溶液
(3)检验试管Ⅱ出口处排出氢气的纯度，当排出的H2纯净时，再夹紧止水夹
(4)试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和Ⅱ，且外界空气不容易进入
【解析】该制备方法的原理是利用稀硫酸和铁屑反应产生氢气，先赶尽装置中的空气。确定空气赶尽后，再夹紧止水夹，通过H2产生的压强将试管Ⅰ中产生的FeSO4溶液压入试管Ⅱ的NaOH溶液中，从而使产生的白色Fe(OH)2沉淀在H2的还原性气氛中得以较长时间保持。
下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是 ( )
A．①② B．①③
C．②③ D．①②③
【答案】B
【解析】因为Fe(OH)2在空气中易被氧化成Fe(OH)3，故要长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的空气或氧气。装置①是先用H2将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中；③中液面上加苯阻止了空气进入；②由于能接触到空气中的O2，故不能较长时间观察到白色沉淀。
有关铁的化合物的说法中，错误的是 ( )
A．Fe(OH)2是一种黑色固体，不稳定，在空气中易被
氧化转变为红褐色
B．由图示操作可制取Fe(OH)2
C．Fe3O4、Fe(OH)3都可以由化合反应制得
D．Fe(OH)3胶体呈红褐色、透明，能发生丁达尔效应
【答案】A
【解析】Fe(OH)2是一种白色固体，A错误；在用NaOH溶液和FeSO4溶液制取Fe(OH)2沉淀的实验中，为隔绝氧气，可将滴管的末端插入溶液中，再挤出滴管中的NaOH溶液，并在FeSO4溶液表面用一层煤油进行液封，若对这些知识理解不足就会认为B错误而错选；铁在氧气中燃烧可生成Fe3O4，Fe(OH)3可通过化合反应：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3制取，C正确；Fe(OH)3胶体呈红褐色、透明，能发生丁达尔效应，易因认为“透明”和“呈红褐色”相矛盾而错选D。
[课堂小结]
小练·素养达成
1．铁在一定条件下分别与O2、水蒸气反应的共同产物是 ( )
A．FeO B．Fe2O3
C．Fe3O4 D．Fe(OH)2
【答案】C
【解析】铁在氧气中点燃生成Fe3O4，与H2O(g)在高温下反应也生成Fe3O4。
2．下列有关说法不正确的是 ( )
A．Fe3O4为磁性氧化铁，其中铁的化合价为＋2价和＋3价
B．FeO、Fe2O3均为碱性氧化物，均与盐酸反应
C．Fe(OH)2不稳定，具有较强的氧化性
D．Fe(OH)3比Fe(OH)2稳定
【答案】C
【解析】Fe(OH)2具有较强的还原性易被氧化。
3．下列物质的颜色和性质或用途对应正确的是 ( )
编号 物质 颜色 性质或用途
① Fe2O3 红棕色 红色油漆、涂料
② Fe(OH)2 红棕色 易被氧化成灰绿色，最终变为红褐色
③ Fe(OH)3 红褐色 受热易分解生成红棕色粉末
④ Fe2+ 黄色 具有较强氧化性
⑤ Fe3+ 浅绿色 具有较强的还原性
A．①④⑤ B．②③
C．①②③④⑤ D．①③
【答案】D
【解析】Fe(OH)2为白色；Fe2+为浅绿色，具有较强的还原性；Fe3+为黄色，具有较强的氧化性。
4．在含有1 mol FeSO4的溶液中投入一小块金属钠，反应完全后，滤出沉淀并洗涤，然后在空气中灼烧沉淀得到的固体物质是 ( )
A．FeO B．Fe
C．Fe(OH)3 D．Fe2O3
【答案】D
【解析】金属钠投入FeSO4溶液中，钠先与水反应生成氢氧化钠和氢气，氢氧化钠与FeSO4溶液反应生成Fe(OH)2。在空气中灼烧沉淀时，首先Fe(OH)2被氧化为Fe(OH)3，Fe(OH)3再分解生成Fe2O3和水。
5．(2023·广东广州番禺期中)用如图所示装置进行Fe与水蒸气反应的实验，下列有关说法正确的是 ( )
【答案】D
【答案】B
7．有A、B、C三种常见的金属单质，A在空气中加热生成淡黄色固体；B能在空气中剧烈燃烧，发出耀眼的白光；C在一定条件下与水蒸气反应生成H2和一种黑色固体。根据以上信息回答下列问题：
(1)写出化学式：A________；B________；C________。
(2)写出化学方程式：
①A在空气中加热：_______________；
②C与水蒸气反应：_______________；
③A与水反应：_______________。
【解析】淡黄色固体是过氧化钠，故A是钠；B能在空气中剧烈燃烧，发出耀眼的白光，故B是镁；C在一定条件下与水蒸气反应生成 H2和一种黑色固体，故C是铁。(共46张PPT)
第三章 铁 金属材料
第一节 铁及其化合物
第2课时 铁盐和亚铁盐
课程标准 素养目标 学法指导
依据化合价理论，结合实验探究，掌握Fe、Fe2+、Fe3+相互转化的途径 变化观念与平衡思想 1．从化合价角度认识Fe2+、Fe3+的还原性或氧化性，寻找合适的转化途径，建立完整的“铁三角”
2．通过实验探究，学会用KSCN溶液检验Fe3+、用KSCN溶液和新制氯水检验Fe2+等离子检验基本方法和实验操作
通过实验探究学会Fe2+、Fe3+的检验方法 证据推理与模型认知，科学探究与创新意识 课前·新知导学
Fe2+、Fe3+的检验方法
红色
红色
(1)FeCl3溶液和FeCl2溶液的颜色是否相同？
【答案】不同，FeCl3溶液为棕黄色，FeCl2溶液为浅绿色。
(2)向FeCl3溶液和FeCl2溶液分别滴加NaOH溶液，现象是否相同？
【答案】不同，FeCl2溶液中先产生的白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，而FeCl3溶液中直接产生红褐色沉淀。
微思考
为了检验某FeCl2溶液是否变质，可向溶液中加入 ( )
A．NaOH溶液 B．铁片
C．KSCN溶液 D．石蕊溶液
【答案】C
【解析】Fe2+易被氧化为Fe3+，可用KSCN溶液检验是否存在Fe3+。
Fe2+与Fe3+的转化
1．实验探究
实验 操作
实验 现象 加适量铁粉振荡后，溶液变成________色，再加KSCN溶液__________，再滴加氯水后，溶液变成________
离子 方程式 ____________________________，______________________________
结论 Fe3+遇到较强的还原剂时，会被还原成__________；
Fe2+在较强的氧化剂的作用下会被氧化成_________
浅绿
不变红
红色
2Fe3+＋Fe===3Fe2+
2Fe2+＋Cl2===2Fe3+＋2Cl－
Fe2+
Fe3+
Fe、FeSO4和Fe2(SO4)3三种物质中，哪种物质可作氧化剂，哪种可作还原剂，哪种既可作氧化剂又可作还原剂？
【答案】Fe、FeSO4和Fe2(SO4)3三种物质中铁元素的化合价分别为0价、＋2价、＋3价，根据含元素最高价的物质只能作氧化剂，含元素最低价的物质只能作还原剂，处于中间价态的物质即可作氧化剂又可作还原剂，得出结论：Fe2(SO4)3可作氧化剂，Fe可作还原剂，FeSO4既可作氧化剂又可作还原剂。
微思考
下列物质反应后一定有＋3价铁生成的是 ( )
①过量的Fe与Cl2反应
②Fe与过量稀硫酸反应
③FeCl2溶液中通入少量Cl2
④Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中
A．① B．①③
C．①②③ D．①②③④
【答案】B
【解析】①中的Cl2氧化性强，它能将铁氧化为＋3价，由于不是在溶液中反应，因此过量的铁不会将氯化铁还原；②中Fe与稀硫酸反应只能生成Fe2+；③在溶液中Fe2+被Cl2氧化生成Fe3+；④中首先发生Fe与盐酸生成FeCl2，Fe2O3与盐酸生成FeCl3的反应，但题中未给出反应物间相对量的关系，若铁是足量的，则能将生成的FeCl3全部还原为FeCl2。
课堂·重难探究
1．“铁三角”转化关系
[重难突破]
重难点一 Fe、Fe2+、Fe3+的三角转化关系
2．含铁物质的分离与除杂
主要物质 杂质 除杂方法
Fe2+ Fe3+ 加过量铁粉后过滤
FeCl3 FeCl2 加氯水或通入Cl2
Fe2+ Cu2+ 加过量铁粉后过滤
已知A为常见的金属单质，根据如图所示的关系，下列叙述中正确的是 ( )
[典例精练]
A．A为Fe，B为FeO
B．C→D溶液的颜色变化：浅绿色→棕黄色
C．④的离子方程式：2Fe3+＋Fe===3Fe2+
D．⑤的离子方程式：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
【答案】B
【解析】由“红褐色固体”可知F是Fe(OH)3，从而得出A为Fe，“黑色晶体B”为Fe3O4，继而推出C为FeCl2，D为FeCl3，E为Fe(OH)2。⑤的离子方程式可为Fe＋2Fe3+===3Fe2+，④的离子方程式可为2Fe2+＋Cl2===2Fe3+＋2Cl－。
下列除杂的操作不正确的是 ( )
A．铜粉中混有少量铁粉：加入足量盐酸充分反应后过滤
B．FeCl2溶液中混有少量FeCl3：加入过量铁粉充分反应后过滤
C．CuCl2溶液中混有少量FeCl3：加入NaOH溶液充分反应后过滤
D．FeCl3溶液中混有少量FeCl2：加适量氯水充分反应
【答案】C
【解析】铜不与盐酸反应，而铁可以，A正确；加入过量铁粉，FeCl3与Fe反应生成FeCl2而达到除杂的目的，B正确；加入NaOH溶液，Cu2+、Fe3+均转化成氢氧化物沉淀，不符合除杂要求，C错误；FeCl2与Cl2反应生成FeCl3，D正确。
通过对实验现象的观察、分析推理得出正确的结论是化学学习的方法之一。对下列实验事实的解释正确的是 ( )
选项 操作、现象 解释
A 向淀粉－KI溶液中加入FeCl3溶液，溶液变蓝 Fe3+能与淀粉发生显色反应
B 把生铁放置于潮湿的空气中，铁表面有一层红棕色的斑点 铁在潮湿的空气中易生成Fe(OH)3
【答案】D
选项 操作、现象 解释
C 向盐酸中加入少量铁粉，有气泡产生 说明Fe被氧化为Fe3+
D 新制Fe(OH)2露置于空气中一段时间，白色物质变成了红褐色 说明Fe(OH)2易被O2氧化成Fe(OH)3
【解析】Fe3+将I－氧化为I2，淀粉遇碘单质变蓝，若不明确反应原理则易错选A；生铁在潮湿的空气中易生锈，铁锈的主要成分为Fe2O3，呈红棕色，非Fe(OH)3，若对铁锈成分和形成环境不熟悉易因氢氧化铁的红褐色而错选B；铁与盐酸反应生成Fe2+，因HCl的氧化性较弱，若分不清盐酸的氧化性是由H＋引起的，则易错选C；新制Fe(OH)2具有强还原性，露置于空气中易被氧气氧化，变为红褐色氢氧化铁，D正确。
1．Fe3+、Fe2+的检验
[重难突破]
重难点二 Fe2+、Fe3+的检验方法
离子 Fe2+ Fe3+
加KSCN 溶液 ①现象：加入KSCN溶液无明显现象，再滴入氯水，溶液变成红色 ②反应：2Fe2+＋Cl2===2Fe3+＋2Cl－； Fe3+＋3SCN－===Fe(SCN)3(红色) ①现象：加入KSCN溶液，溶液变为红色
②反应：Fe3+＋3SCN－===Fe(SCN)3(红色)
(2)同时含有Fe2+和Fe3+的溶液。
Fe2+对检验Fe3+无干扰，可以滴加KSCN溶液检验Fe3+；Fe3+对检验Fe2+有干扰，不能加KSCN溶液检验Fe2+，通常向溶液中滴加适量酸性KMnO4溶液，溶液紫红色褪去说明含有Fe2+。
下列离子的检验方法合理的是 ( )
A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色，说明溶液中不含Fe2+
B．用盐酸酸化的KMnO4溶液检验Fe2(SO4)3溶液中是否含有FeSO4
C．向某溶液中加入NaOH溶液，产生红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3+
D．向某溶液中加入NaOH溶液产生白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶液中只含有Fe2+，不含有Mg2+
【答案】C
[典例精练]
【解析】A中只能说明含有Fe3+，不能说明不含Fe2+，检验方法不合理；B中不能用盐酸酸化KMnO4溶液(KMnO4能氧化Cl－)，检验方法不合理；D中氧化后生成的红褐色沉淀Fe(OH)3可能掩盖了白色沉淀Mg(OH)2，检验方法不合理。
证明某溶液中只含有Fe2+而不含有Fe3+的实验方法是 ( )
A．先滴加氯水，再滴加KSCN溶液后显红色
B．只需滴加KSCN溶液
C．先滴加KSCN溶液，不显红色，再滴加氯水后显红色
D．滴加酸性高锰酸钾溶液后溶液褪色
【答案】C
【解析】先滴加KSCN溶液，不显红色，证明不含有Fe3+，再滴加氯水后显红色，证明加氯水后溶液中含有Fe3+，所以原溶液中含Fe2+，C正确。
[课堂小结]
小练·素养达成
1．下列化合物中，不能由单质直接化合得到的是 ( )
A．FeCl2 B．FeS
C．Fe3O4 D．FeCl3
【答案】A
【解析】Fe和Cl2反应只能生成FeCl3。
2．下列离子方程式正确的是 ( )
A．铁跟FeCl3溶液反应：Fe＋Fe3+===2Fe2+
B．Fe跟稀盐酸反应：2Fe＋6H＋===2Fe3+＋3H2↑
C．FeCl2溶液跟Cl2反应：Fe2+＋Cl2===Fe3+＋2Cl－
D．Fe(OH)3跟盐酸反应：Fe(OH)3＋3H＋===Fe3+＋3H2O
【答案】D
【解析】A中电荷不守恒，应为Fe＋2Fe3+===3Fe2+；B中违背反应事实，应为Fe＋2H＋===Fe2+＋H2↑；C中电荷不守恒，应为2Fe2+＋Cl2 ===2Fe3+＋2Cl－。
3．下列反应，其产物的颜色按红色、红褐色、淡黄色、蓝色顺序排列的是 ( )
①金属钠在纯氧中燃烧 ②FeSO4溶液中滴入NaOH溶液，并在空气中放置一段时间 ③FeCl3溶液中滴入KSCN溶液 ④无水硫酸铜放入医用酒精中
A．②③①④ B．③②①④
C．③①②④ D．①②③④
【答案】B
【解析】①钠在纯氧中燃烧生成淡黄色的Na2O2；②FeSO4与NaOH反应生成Fe(OH)2，在空气中放置生成红褐色Fe(OH)3；③FeCl3与KSCN反应生成红色Fe(SCN)3；④CuSO4遇医用酒精中的水变蓝色。
【答案】B
5．(2023·广东广州西关外国语学校月考)元素的“价类二维图”指的是以元素的化合价为纵坐标，以物质的类别为横坐标所绘的二维平面图像。下图为铁元素的“价类二维图”，其中的箭头表示部分物质间的转化关系。
下列说法正确的是 ( )
A．铁与高温水蒸气的反应可实现上述①转化
B．加热Fe(OH)3发生转化⑥，Fe2O3加水溶解可转化为Fe(OH)3
C．维生素C能将Fe3+转化为Fe2+，该过程中维生素C作还原剂
D．FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速被氧化成Fe2O3
【答案】C
【解析】铁与高温水蒸气反应生成Fe3O4和H2，A错误；Fe2O3不溶于水，加水不能转化为Fe(OH)3，B错误；FeO在空气中受热被氧化为Fe3O4，D错误。
6．今有①铁粉、②氯水、③NaOH溶液、④酸性高锰酸钾溶液、⑤KSCN溶液。用代表它们的序号填空：
(1)与FeCl3溶液反应溶液变红色的是__________。
(2)与FeCl3溶液反应产生红褐色沉淀的是________。反应的离子方程式为___________________。
(3)能将FeCl3转化为FeCl2的是________。反应的离子方程式为__________________。
【答案】(1)⑤ (2)③ Fe3+＋3OH－===Fe(OH)3↓ (3)① 2Fe3+＋Fe===3Fe2+
【解析】由题给试剂可知，与FeCl3溶液反应溶液变红色的为⑤，产生红褐色沉淀的为③，能将FeCl3还原为FeCl2的为①。
7．(2021·广东学业水平)铁在地壳中含量丰富，也是重要的人体微量元素之一。
(1)用铁粉进行如图所示的实验，铁与水蒸气反应的化学方程式为________________________________。
(2)实验装置中，加热铁粉的酒精灯配用金属套筒的目的是______。
(3)验证菠菜中铁元素的存在。
①取新鲜菠菜切开表皮，在内部组织上滴加KSCN溶液，无颜色变化，说明菠菜中铁元素不以________(填离子符号)形式存在。
②另取新鲜菠菜洗净、烘干，放入________中灼烧成灰烬。 冷却后将灰烬移入烧杯中，加入HNO3溶液至没有气体产生，加蒸馏水稀释，充分搅拌后过滤。取少量滤液于试管中，加入KSCN溶液，溶液变为________色， 由此推断滤液中有Fe3+。实验中加入HNO3溶液的目的为________________________________。
(4)为了防止缺铁性贫血，一些食品中允许添加含铁物质。某种麦片含有微量的还原铁粉，铁粉在胃酸的作用下会溶解。铁与盐酸反应的离子方程式为________________________________________。(共51张PPT)
第三章 铁 金属材料
第二节 金属材料
第1课时 铁合金 铝和铝合金 新型合金
课程标准 素养目标
联系生活中人们对金属及其合金的应用，认识合金的组成及特性，深入了解常见铁合金、铝合金、新型合金的组成及用途 科学态度与社会责任
通过实验探究认识金属铝及氧化铝与酸、碱溶液的反应，特别是对氧化铝两性的认识，完善按性质对氧化物的分类 科学探究与创新意识
学法指导
1．通过教材图片和网络搜索，认识合金，特别是新型合金在人们生产、生活中的具体应用，达到学以致用的目的
2．结合生活中铝制品的使用，认识铝的氧化膜对铝制品的保护作用
3．回顾碱性氧化物、酸性氧化物等概念和实例，对比学习氧化铝作为两性氧化物的代表物所具有的性质
课前·新知导学
合金的定义及性能
1．合金的定义
合金是由两种或两种以上的____________________熔合而成的具有________特性的物质。
金属(或金属和非金属)
金属
2．合金与纯金属的性能差异
(1)合金的硬度比其成分金属大，机械性能一般________各成分金属。
(2)合金的熔点一般_______它的各成分金属。
(3)合金具有各成分金属的_____________，合金一定是_________。合金具有金属特性，如导电、传热等。
优于
低于
化学性质
混合物
为什么合金的硬度比成分金属大？
【答案】纯金属所有原子的大小和形状相同，原子排列十分规整；加入或大或小的其他元素的原子后，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难，导致合金硬度变大。
微思考
下列关于合金的叙述正确的是 ( )
①具有金属的特性 ②通过熔合而成 ③含有两种或两种以上金属(或金属与非金属) ④一般来说，合金的熔点比各成分的熔点都低
A．①② B．③④
C．②③④ D．全部
【答案】D
【解析】合金一般是由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质，其熔点一般低于成分金属，硬度高于成分金属。
铁合金
1．铁合金的分类
铁合金 含碳量 性能 用途
生铁 2%～4.3% ________大、抗压，性脆、可铸造成型 制造_________和管道等
钢 0.03%～2% 良好的________性，机械性能好，可锻轧和铸造 制造机械和交通工具
硬度
机座
延展
2．钢的分类
(1)钢是用量____________、用途最广的合金，分为__________和____________。
最大
碳素钢
合金钢
(2)碳素钢。
韧性
钢板
0.3%～0.6%
钢轨
硬而脆
弹性
弹簧
(3)合金钢。
①又叫特种钢，特殊性能：强度、________大，可塑性、________好，耐磨，________等。
②不锈钢
合金元素 性能 用途
Cr、Ni 在大气中稳定，不容易生锈，具有很强的__________能力 制造________器材、厨房用具和餐具；地铁列车的车体等
硬度
韧性
耐腐蚀
抗腐蚀
医疗
碳素钢的含碳量的高低与其硬度、韧性有何关系？
【答案】碳素钢的含碳量越高，硬度越大；含碳量越低，韧性越好。
微思考
纯铁的熔点为1 535 ℃，而高炉中炼铁时生铁(含碳量较高的铁的合金)在1 200 ℃左右就熔化了，这是因为 ( )
A．铁的纯度越高，熔点越低
B．合金的熔点一般比其成分物质的熔点低
C．形成了铁碳合金，所以熔点变高
D．在高炉内熔化的过程中发生了化学反应
【答案】B
铝和铝合金
1．铝单质
(1)与氧气反应：铝较活泼，常温下就能与空气中的氧气反应，表面生成一层____________________。
(2)与酸(盐酸)反应：_____________________________。
(3)与强碱(NaOH)溶液反应：
____________________________________________。
致密的氧化铝薄膜
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
2．氧化铝
(1)与酸(盐酸)反应：_____________________________。
(2)与强碱(NaOH)溶液反应：
_______________________________________。
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，如Al2O3。
Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O
Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2Na[Al(OH)4]
3．铝合金
(1)铝合金中的合金元素有_______、_______、Si、Mn、Zn及____________等。
(2)硬铝。
Cu
合金元素 性能 用途
Cu、Mg、 Mn、Si ________小、强度高、抗腐蚀能力较强 制造________、宇宙飞船
Mg
稀土元素
密度
飞机
钪
钇
(3)稀土元素。
包含元素：镧系元素(从镧到镥，原子序数从57～71的15种元素)及_______、_______共17种元素。
钪
钇
(1)铝是一种活泼金属，为何铝制品可在空气中稳定存在？
【答案】铝制品表面覆盖着致密的氧化铝薄膜，这层膜起到保护内部金属的作用。
(2)稀土元素为何被称为“冶金工业的维生素”？
【答案】在合金中加入适量稀土金属，能大大改善合金的性能。
微思考
下列有关厨房中铝制品的使用，你认为合理的是 ( )
A．盛放食醋
B．烧煮开水
C．用金属丝擦洗表面的污垢
D．用碱水洗涤
【答案】B
【解析】食醋的主要成分是CH3COOH(显酸性)，它能与铝及铝表面覆盖的氧化铝保护膜发生反应，使铝制品被腐蚀，A错误；用金属丝擦洗时会破坏铝表面覆盖的氧化铝保护膜，使铝制品容易被腐蚀，C错误；用碱水洗涤也会腐蚀铝及铝表面的保护膜，D错误。
课堂·重难探究
1．铜合金
[重难突破]
重难点一 常见合金的成分、性能及应用
合金 主要成分 主要性能 主要用途
青铜 铜、锡 强度高、可塑性好、耐磨、耐腐蚀 机械零件，如轴承、齿轮等
黄铜 铜、锌 强度高、可塑性好、易加工、耐腐蚀 机械零件、仪表、日用品
白铜 铜、镍 光泽好、耐磨、耐腐蚀、易加工 钱币、代替银做饰品
2．合金钢
名称 主要合金元素 主要特性 主要用途
锰钢 铁 韧性好，硬度大 钢轨、轴承、钢磨、挖掘机铲斗、坦克装甲
不锈钢 铬、镍 抗腐蚀性好 医疗器材、容器、炊具
硅钢 硅 导磁性好 变压器、发电机和电动机中的铁芯
钨钢 钨 耐高温、硬度大 刀具
5．新型合金
合金相对纯金属制成的金属材料来说优点是 ( )
①合金的硬度一般比它的各成分金属的大
②一般合金的熔点比它的各成分金属的更低
③改变原料的配比，改变生成合金的条件，可得到具有不同性能的合金
[典例精练]
④合金比纯金属的导电性更强
⑤合金比纯金属的应用范围更广泛
A．①②③⑤ B．②③④
C．①②④ D．①②④⑤
【答案】A
【解析】合金一般比各成分金属的熔点低、硬度大，具有良好的机械加工性能，故应用范围更广。但合金的导电性不一定比纯金属强，如铝合金的导电性比纯铝要差。
钛和钛的合金被誉为“21世纪最有发展前景的金属材料”，它们具有很多优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工，尤其是钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性”。根据它们的主要性能，下列用途不切实际的是 ( )
A．用来做保险丝
B．用于制造航天飞机
C．用来制造人造骨
D．用于家庭装修，制作钛合金装饰门
【答案】A
【解析】由于其熔点高，不适合做保险丝，A错误；由于钛和钛的合金密度小、可塑性好，因此可用于航天领域，B正确；由于钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性”，可与人体的组织相容，不引起排斥反应，因此可以用来制造人造骨，C正确；由于其密度小、可塑性好、易于加工，因此可用于家庭装修，制作钛合金装饰门，D正确。
1．铝、氧化铝的两性
主要反应方程式：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑；2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑；
Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O；
Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2Na[Al(OH)4]。
[重难突破]
重难点二 铝、氧化铝的应用
2．分离与除杂
主要物质 杂质 除杂方法
Fe Al 加足量NaOH溶液后过滤
Fe2O3 Al2O3 加足量NaOH溶液后过滤
【答案】B
[典例精练]
下列各组物质中，X是主要物质，Y是少量杂质，Z是除去杂质所要加入的试剂，其中所加试剂正确的是 ( )
物质 A B C D
X FeCl2溶液 FeCl3溶液 Na2SO4溶液 Fe
Y FeCl3 CuCl2 Na2CO3 Al
Z Cl2 Fe BaCl2溶液 NaOH溶液
【答案】D
【解析】Cl2与FeCl3不反应，Cl2 能将FeCl2氧化成FeCl3，A错误；Fe不仅与杂质CuCl2反应，而且与主要物质FeCl3反应，主要物质减少，B错误；BaCl2不仅与杂质Na2CO3反应，而且与主要物质Na2SO4反应，C错误；Al与NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4]和H2，Fe与NaOH溶液不反应，加入溶液充分反应后过滤即可，D正确。
下列说法中，错误的是 ( )
A．酸性氧化物都属于非金属氧化物，且都能和水化合成相应的含氧酸
B．碱性氧化物都属于金属氧化物，但碱不一定都有对应的碱性氧化物
C．氧化铝既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠反应，属于两性氧化物
D．某含氧酸盐高温下可分解生成一种碱性氧化物和一种酸性氧化物
【答案】A
【解析】金属氧化物Mn2O7属于酸性氧化物，A错误；一水合氨(NH3·H2O)属于碱，但无对应的碱性氧化物，若不知此例会易错选B；氧化铝是一种常见的两性氧化物，既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠反应，C正确；CaCO3等含氧酸盐高温下可生成氧化钙和二氧化碳，二者分别属于碱性氧化物和酸性氧化物，若记不住这些实例易错选D。
[课堂小结]
小练·素养达成
1．(2022·广东卷)中华文明源远流长，在世界文明中独树一帜，汉字居功至伟。随着时代发展，汉字被不断赋予新的文化内涵，其载体也发生相应变化。下列汉字载体主要由合金材料制成的是 ( )
【答案】B
2．对于铝和烧碱溶液的反应，下列说法不正确的是 ( )
A．铝是还原剂
B．该反应是氧化还原反应
C．该反应说明所有金属都能与碱反应
D．H2为还原产物
【答案】C
【解析】铝与烧碱溶液反应的化学方程式为2Al＋2NaOH＋6H2O ===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，分析元素化合价变化可知反应为氧化还原反应，铝是还原剂，H2为还原产物，A、B、D正确；铝能与烧碱溶液反应，并不能说明所有金属都能与碱反应，如镁、铁、铜等均不与碱溶液反应，C错误。
3．下列说法不正确的是 ( )
A．钠和钾的合金可用于快中子反应堆作热交换剂
B．氧化镁(熔点2 800 ℃)是优良的耐高温材料
C．镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物，可作储氢材料
D．2.4 g镁在足量的氧气中燃烧，转移的电子数为 0.1NA
【答案】D
【答案】A
5．(2023·广东湛江高一阶段检测)化学与生产、生活等密切相关。下列说法错误的是 ( )
A．“超级钢”属于合金
B．合金的硬度比各成分金属的大
C．镁铝合金密度大、强度高，可用于制造飞机
D．不锈钢在大气中一般比较稳定，不容易生锈，具有抗腐蚀能力
【答案】C
【解析】镁铝合金的密度小，C错误。
6．下列有关铝及其化合物的性质说法，正确的是 ( )
①氧化铝熔点高，可用作耐高温材料
②氧化铝不能与NaOH溶液反应
③铝在空气中不易被氧化，是因为其性质不活泼
④氧化铝是碱性氧化物
⑤氧化铝坩埚不可用于熔融NaOH实验
⑥把氯化铝溶液滴入浓氢氧化钠溶液中，立即产生大量白色沉淀
A．只有①⑤ B．①②④⑥
C．①③⑤⑥ D．全部正确
【答案】A
7．合金是生活中常用的材料，请回答下列问题：
(1)现代社会应用最广泛的金属是________。
(2)生铁和钢是含碳量不同的铁碳合金，含碳量2%～4.3%的称为____________。不锈钢在空气中比较稳定，不易生锈，有强的抗腐蚀能力，其合金元素主要是__________。
(3)钢铁的腐蚀给社会造成的损失是巨大的，所以采取措施防止钢铁的腐蚀是十分必要的，请列举两种防止钢铁腐蚀的方法：__________。
(4)青铜的主要合金元素为_______，黄铜的主要合金元素为_____。
【答案】(1)铁 (2)生铁 铬和镍 (3)在钢铁的表面喷涂油漆；表面涂油；在钢铁的表面镀上铬、锌等金属；对钢铁的表面进行烤蓝处理(增厚氧化膜)；制成不锈钢(合理即可)
(4)Sn Zn(共38张PPT)
第三章 铁 金属材料
第二节 金属材料
第2课时 物质的量在化学方程式计算中的应用
课程标准 素养目标 学法指导
具有证据意识，能基于证据对物质变化提出可能的假设，通过分析推理进行计算和论证 证据推理与模型认知 复习回顾有关物质的量n与粒子数N、物质的质量m、气体体积V、溶液浓度c间的计算公式，巩固以物质的量为中心的各物理量之间的换算方法，提升定量探究的学习能力
掌握物质的量在化学方程式计算中的一般方法和步骤。能逐步熟练在计算中应用物质的量，掌握计算的技巧和方法 证据推理与模型认知 课前·新知导学
物质的量在化学方程式计算中的应用
1．物质的量与其他物理量之间的计算公式
(1)已知物质的质量m(B)，n(B)＝__________。
(2)已知标准状况时的气体体积V[B(g)]，n(B)＝__________。
(3)已知物质的粒子数N(B)，n(B)＝________。
(4)已知溶液中溶质的物质的量浓度c(B)，n(B)＝__________。
c(B)·V
2．物质的量在化学方程式计算中的应用
化学方程式
化学计量数之比 _______________
物质粒子数之比 _______________
扩大NA倍之后 (2NA)∶NA∶(2NA)
物质的量之比 _______________
标准状况下体积之比 44.8 L∶22.4 L∶44.8 L
相同状况下体积之比 _________________
2∶1∶2
2∶1∶2
2∶1∶2
2∶1∶2
结论：(1)化学方程式中化学计量数之比＝各物质粒子数目之比＝各物质的物质的量之比。
(2)在同温同压下，气态物质的分子数之比＝____________之比＝_________之比。
物质的量
体积
1 mol H2与1 mol Cl2在点燃的条件下完全反应生成2 mol HCl
3．根据化学方程式进行计算的基本步骤
甲、乙两位同学就物质的量应用于化学方程式的计算，进行了以下讨论：
微思考
你同意哪位同学的说法？
【答案】甲。若题目所给物质的物理量单位不一致，换算成同一个单位，有时显得很繁琐，这时只要做到各个量的单位“上下一致，左右相当”即可。
对于反应：2A(g)＋2B(g)===3C(g)＋D(g)，化学计量数之比与下列各项不等的是 ( )
A．分子数之比 B．物质的量之比
C．质量之比 D．体积之比(同温同压)
【答案】C
课堂·重难探究
1．有关物质的量的计算中的“三个规范”
(1)书写规范：各种符号的书写要规范，大写字母与小写字母的意义各不相同。如“M”表示摩尔质量，而“m”表示质量；“N”表示粒子数，而“n”表示物质的量。
[重难突破]
重难点 物质的量应用于化学方程式的计算
(2)符号规范。
①设未知数直接用各物理量的符号表示，且要注明物质(或粒子)的符号。如设参加反应HCl溶液的体积为V[HCl(aq)]。
②各物理量及单位、物质的名称、公式等尽量用符号表示。如已知NaOH溶液的体积和物质的量浓度，求NaOH的质量时就写成：m(NaOH)＝c(NaOH)·V[NaOH(aq)]·M(NaOH)。
(3)单位规范：把已知量代入计算式中计算时都要带单位且单位要统一。
2．化学计算中常用的三种方法
(1)关系式法。
当已知物和未知物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”。如把CO还原Fe2O3生成的CO2通入澄清石灰水中，求生成沉淀的量，根据化学方程式知3CO～3CO2～3CaCO3，即CO～CaCO3。
(2)守恒法。
①质量守恒。
宏观特征：反应前后元素的质量守恒。
微观守恒：反应前后各元素的原子个数守恒。
②得失电子守恒。
氧化还原反应中，氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数。
③电荷守恒。
ⅰ．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。
ⅱ．离子方程式中，反应物所带电荷总数与生成物所带电荷总数相等且电性相同。
(3)差量法。
根据化学反应前后物质的有关物理量发生的变化，找出所谓“理论差量”，如反应前后的质量差、物质的量差、气体体积差等。该差量的大小与反应物的有关量成正比。差量法就是借助这种比例关系，解决一定量变的计算题。
例如：把一铁棒插入CuSO4溶液中，过一段时间取出，铁棒质量增加了4 g，据此可求出参加反应的Fe的质量。
Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu Δm(质量增加)
56 64 64－56＝8
m(Fe)＝28 g 4 g
镁铝合金具有很好的强度、刚性和尺寸稳定性，常用来制作又轻又薄的笔记本电脑、手机等的外壳。把10.2 g镁铝合金的粉末放入过量的烧碱溶液中，在标准状况下生成6.72 L氢气。
试计算：
(1)该合金中铝的质量分数是________。
(2)该合金中镁与铝的物质的量之比是__________。
(3)该合金溶于足量的盐酸中，标准状况下产生氢气的体积是____。
【答案】(1)52.9% (2)1∶1 (3)11.2 L
[典例精练]
【解析】(1)把镁铝合金的粉末放入过量的烧碱溶液中，镁不反应，只有铝能与氢氧化钠溶液反应。
设铝的物质的量为n(Al)，则：
2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
2 mol 3×22.4 L
n(Al) 6.72 L
解得n(Al)＝0.2 mol，
m(Al)＝0.2 mol×27 g·mol－1＝5.4 g，
(3)设由铝生成的氢气为V1(H2)，由镁生成的氢气为V2(H2)，由计算知
V1(H2)＝6.72 L，
由镁与盐酸反应可知：
Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑
1 mol 22.4 L
0.2 mol V2(H2)
解得V2(H2)＝4.48 L，V总(H2)＝V1(H2)＋V2(H2)＝6.72 L＋4.48 L＝11.2 L。
2.3 g钠与足量水发生反应，得到100 mL溶液，则所得到溶液的物质的量浓度是 ( )
A．2 mol·L－1 B．1 mol·L－1
C．0.2 mol·L－1 D．0.1 mol·L－1
【答案】B
标准状况下，2.8 g铁与足量的稀硫酸反应生成a L 氢气，下列关系正确的是 ( )
A．Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑
1 mol 1 mol
2.8 g a L
B．Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑
56 g 1 L
2.8 g a L
C．Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑
1 mol 22.4 L
0.05 mol a L
D．Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑
56 g 2 g
2.8 g a L
【答案】C
【解析】A项，两行数据中涉及三种物理量：物质的量、质量和体积，违背了上下数据必须为同一个物理量，若只是将已知量和待求量写出就易错选A；B项，数据虽符合“上下一致”，但第一行数据不成比例，若未注意与56 g Fe成比例的是标准状况下的气体体积为22.4 L则易错选B；C项，数据符合“上下一致，左右成比例”，正确；D项，氢气下的2 g和a L所指不是同一个物理量，错误。
[课堂小结]
小练·素养达成
1．物质在发生化学反应时 ( )
A．它们的质量一定相等
B．它们的物质的量一定相等
C．它们的质量比等于化学方程式中化学计量数之比
D．它们的物质的量之比等于化学方程式中化学计量数之比
【答案】D
2．把一小块钠放入足量水中，会发生如下反应：2Na＋2H2O=== 2NaOH＋H2↑。下列有关该反应的说法正确的是 ( )
A．反应中Na与NaOH的质量相等
B．反应中H2O和H2的质量相等
C．反应中H2O和H2的质量之比为2∶1
D．反应中Na与NaOH的物质的量之比为1∶1
【答案】D
【解析】该反应中，Na与NaOH的物质的量之比为1∶1，质量之比为23∶40，所以A错误，D正确；H2O与H2的物质的量之比为2∶1，质量之比为18∶1，所以B、C均错误。
3．实验室用6.5 g Zn与足量盐酸完全反应，生成标况下氢气的体积为 ( )
A．1.12 L B．2.24 L
C．11.2 L D．22.4 L
【答案】B
4．用铝箔包裹着2.3 g金属钠投入足量水中，理论上可以收集到氢气的物质的量为 ( )
A．0.05 mol
B．0.2 mol
C．大于0.05 mol小于等于0.2 mol
D．无法判断
【答案】C
【解析】2.3 g金属钠的物质的量为0.1 mol，根据2Na＋2H2O=== 2NaOH＋H2↑，生成的氢气的物质的量为0.05 mol；NaOH的物质的量为0.1 mol，生成的NaOH和足量铝箔反应，2Al＋2NaOH＋6H2O=== 2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，0.1 mol NaOH可以生成0.15 mol H2，所以生成的H2总物质的量为0.2 mol。由于铝箔的物质的量未知，铝箔可能不足，所以收集到氢气的物质的量大于0.05 mol小于或等于0.2 mol。
5．将28 g铁粉放入100 mL 0.1 mol·L－1的CuSO4溶液中，充分反应后析出的铜的质量为 ( )
A．32 g B．6.4 g
C．0.64 g D．3.2 g
【答案】C
n(CuSO4)＝0.1 L×0.1 mol·L－1＝0.01 mol，
由CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu
可知Fe过量，所以应按CuSO4的量计算：
n(Cu)＝n(CuSO4)＝0.01 mol。
m(Cu)＝0.01 mol×64 g·mol－1＝0.64 g。
6．金属钠1.15 g与水反应，得到100 mL溶液，试计算：
(1)生成的气体在标准状况为________L。
(2)反应后所得溶液的物质的量浓度为____________(溶液体积变化忽略不计)。
【答案】(1)0.56 (2)0.5 mol·L－1(共11张PPT)
第三章 铁 金属材料
实验活动2 铁及其化合物的性质
【实验目的】
1．认识铁及其化合物的重要化学性质。
2．学会铁离子的检验方法。
3．认识可通过氧化还原反应实现含有不同价态同种元素的物质间的相互转化。
【实验用品】
试管、胶头滴管、药匙、镊子。
CuSO4溶液、FeCl3稀溶液、FeCl2 溶液、FeSO4溶液、酸性KMnO4溶液、KSCN溶液、KI溶液、淀粉溶液、蒸馏水、锌片、铜片、铁粉、铁丝。
【实验过程】
1．铁及其化合物的性质
(1)铁单质的还原性。
在一支试管中加入2 mL CuSO4溶液，再将一段铁丝放入CuSO4溶液中。过一会儿，取出铁丝，现象为___________________________，原因为__________________________(用化学方程式表示)。
(2)铁盐的氧化性。
①取3 mL FeCl3稀溶液加入试管中，加入几小块铜片，振荡，过一会儿，现象为____________________，原因为___________________(用离子方程式表示)。
②在一支盛有3 mL水的试管中滴加几滴FeCl3稀溶液，再滴加3滴KI溶液，观察现象。然后再向溶液中滴加2滴淀粉溶液，现象为______________________，原因为__________________(用离子方程式表示)。
(3)亚铁盐的氧化性和还原性。
①取3 mL FeCl2溶液加入试管中，加入几小块锌片，振荡，过一会儿，现象为________________________________________，原因为____________________________________(用离子方程式表示)。
②在一支试管中加入少量酸性KMnO4溶液，然后向试管中加入少量FeSO4溶液，现象为______________________________，再滴加2滴KSCN溶液，现象为________________________________________。
【答案】(1)铁丝表面附着一层红色物质
Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu
(2)①铜片逐渐溶解，溶液由棕黄色变为蓝色 2Fe3+＋Cu===2Fe2+＋Cu2+ ②溶液显蓝色 2Fe3+＋2I－===2Fe2+＋I2
(3)①Zn片溶解，溶液变无色 Zn＋Fe2+===Zn2+＋Fe ②溶液紫色褪去 溶液显红色
2．铁离子的检验
(1)在一支试管中加入2 mL蒸馏水，再滴加几滴FeCl3稀溶液，然后滴加几滴KSCN溶液，现象为__________。
(2)在一支试管中加入少量FeCl3稀溶液，然后加入适量铁粉，轻轻振荡片刻，再滴加几滴KSCN溶液，现象为____________________。
【答案】(1)溶液显红色
(2)溶液由棕黄色变为浅绿色，滴加KSCN溶液后溶液颜色不变
【问题探究】
1．在配制及保存硫酸亚铁溶液时，通常加入适量的铁粉，为什么？
【答案】防止硫酸亚铁被氧化。
2．如何检验溶液中的Fe2+
【答案】先向溶液中滴加KSCN溶液，观察现象，然后滴加氯水(或H2O2溶液)。若滴加KSCN溶液时无明显现象，滴加氯水(或H2O2溶液)后，溶液变成红色，则该溶液中有Fe2+。
下列关于Fe2+和Fe3+的叙述中，正确的是 ( )
A．Fe2+能与锌粉反应，表明Fe2+具有还原性
B．Fe3+的水溶液为浅绿色
C．由2Fe3+＋2I－===I2＋2Fe2+知Fe3+的氧化性强于I2
D．向Fe3+溶液中滴入KSCN溶液，立即出现红色沉淀
【答案】C
【解析】Fe2+能与锌粉反应，表明Fe2+具有氧化性，A错误；Fe3+的水溶液为棕黄色，B错误；向Fe3+溶液中滴入KSCN溶液，溶液变红色，不会出现沉淀，D错误。
为除去FeCl2溶液中含有少量的FeCl3杂质，可选用的最佳药品是 ( )
A．滴入KSCN溶液 B．通入氯气
C．加入铜粉 D．加入过量铁粉
【答案】D
