第一节 铁及其化合物
核心微网络
素养新目标
1．认识铁元素的性质与存在。
2．掌握铁及其重要化合物的性质。
3．学会用实验的手段研究物质性质的方法。
4．了解铁及其化合物的广泛用途。
[预习新知]
一、铁的单质
1．铁的存在
铁在地壳中含量仅次于?氧、硅和铝，居第四位，主要以?＋2价和?＋3价化合物的形式存在。铁单质在自然界中以?陨铁的形态存在。
2．物理性质
纯净的铁是光亮的?银白色金属，密度较大，熔点较高。具有?导热性、?导电性、?延展性，能被?磁体吸引。
3．化学性质
(1)与非金属反应
2Fe＋3Cl22FeCl3 3Fe＋2O2Fe3O4
(2)与水反应
3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
(3)与酸反应
Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑
(4)与盐溶液反应
Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu
结论：铁在化学反应中做为还原剂：
Fe－2e－Fe2＋ Fe－3e－Fe3＋
二、铁的重要化合物
1．铁的氧化物
(1)物理性质
氧化物
FeO
Fe2O3
Fe3O4
颜色状态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
铁的价态
＋2
＋3
＋2、＋3
溶解性
都不溶于水
(2)化学性质
①稳定性： Fe2O3、Fe3O4较稳定； FeO不稳定，受热能氧化为Fe3O4。
②与酸反应：FeO、Fe2O3都是碱性氧化物，都能与酸反应生成盐和水。分别写出它们与盐酸反应的离子方程式：FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O、Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O。
2．铁的氢氧化物的制备
实验操作
实验现象
结论(用方程式表示)
试管中有红褐色沉淀产生
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
试管中先生成白色沉淀，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
3.铁的氢氧化物的化学性质
氢氧化铁和氢氧化亚铁都为不溶性碱，它们具有的性质是
(1)能与酸反应，它们分别与盐酸反应的离子方程式是Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O， Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O。
(2)不稳定，受热易分解，其化学方程式分别为
①Fe(OH)3： 2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O，
②Fe(OH)2： Fe(OH)2FeO＋H2O(隔绝空气)。
4．铁盐和亚铁盐
(1)Fe2＋和Fe3＋的检验：
(2)Fe2＋与Fe3＋的转化：
①实验及现象：
溶液由棕黄色→浅绿色→溶液无明显变化→溶液变成红色。
②反应的离子方程式：
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。
③结论：Fe3＋Fe2＋
[即学即练]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”
(1)自然界中不存在游离态的铁。( )
(2)Fe3O4中化合价有＋2和＋3价为混合物。( )
(3)FeO在空气中加热生成Fe2O3。( )
(4)FeO和Fe2O3均为碱性氧化物。( )
(5)Fe2＋可以被Cl2氧化为Fe3＋，说明Fe2＋具有氧化性。( )
(6)向溶液中加KSCN溶液，溶液变红色，说明溶液中不含Fe2＋。( )
答案：(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)×
2．铁在一定条件下与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
3．下列物质反应后一定有＋3价铁生成的是( )
①过量的Fe和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．全部
解析：①中的Cl2能将铁氧化为＋3价。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。
答案：B
4．某钢铁厂附近居民经常受到该厂产生的红棕色烟雾的困扰。据你估计这一空气污染物中可能含有( )
A．Fe粉尘 B．FeO粉尘 C．Fe3O4粉尘 D．Fe2O3粉尘
答案：D
技 能 素 养
目标一 Fe2＋、Fe3＋的检验方法
[例1] 要证明某溶液中不含有Fe3＋而可能含有Fe2＋，进行如下实验操作时最佳顺序为( )
①加入足量氯水 ②加入足量KMnO4溶液 ③加入少量NH4SCN溶液
A．①③ B．③②
C．③① D．①②③
【解析】 加入NH4SCN无红色物质产生证明无Fe3＋，再加氯水，若有Fe2＋，则Fe2＋可被氧化为Fe3＋，使溶液变红色；KMnO4酸性溶液也能氧化Fe2＋，但KMnO4本身为紫红色，加入足量酸性KMnO4后，使Fe3＋与NH4SCN反应后溶液的颜色不易被观察。
【答案】 C
[提升1] 某溶液中可能存在Mg2＋、Fe2＋、Fe3＋，加入NaOH溶液，开始时有白色絮状沉淀生成，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，下列结论正确的是( )
A．一定有Fe2＋，一定没有Fe3＋、Mg2＋
B．一定有Fe3＋，可能有Fe2＋，一定没有Mg2＋
C．一定有Fe3＋，一定没有Fe2＋、Mg2＋
D．一定有Fe2＋，可能有Mg2＋，一定没有Fe3＋
答案：D
[核心能力]
Fe2＋、Fe3＋的检验方法
(1)直接观察颜色
(2)利用氢氧化物沉淀的颜色
(3)利用显色反应
(4)利用Fe2＋的还原性
(5)利用Fe3＋的氧化性
除杂问题(括号内为杂质)：
①FeCl3溶液(FeCl2)：加足量氯水或H2O2或通入足量Cl2。
②FeCl2溶液(FeCl3)：加足量铁粉，充分反应后过滤。
③FeSO4溶液(CuSO4)：加足量铁粉，充分反应后过滤。
④Fe粉(铝)、Fe2O3(Al2O3)：加足量NaOH溶液，充分反应后过滤。
目标二 铁及其化合物之间的转化
[例2] 已知下述三个实验均能发生化学反应：
①
②
③
将铁钉放入硫酸铜溶液中
向硫酸亚铁溶液中滴入几滴氯水
将铜丝放入氯化铁溶液中
下列判断正确的是( )
A．实验①中铁钉只作还原剂
B．实验②中Fe2＋既显氧化性又显还原性
C．实验③中发生的是置换反应
D．上述实验证明氧化性：Fe3＋＞Fe2＋＞Cu2＋
【解析】 实验①中铁钉作还原剂，氧化性Cu2＋＞Fe2＋；实验②中Fe2＋只表现还原性，实验③中反应为：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2不是置换反应，分析可知，氧化性：Fe3＋＞Cu2＋，综上可知氧化性Fe3＋＞Cu2＋＞Fe2＋，故A正确，B、C、D错误。
【答案】 A
[提升2] 已知A是一种常见金属，F是一种红褐色沉淀。试根据图中转化关系，回答下列问题。
推断题的解题思路：根据物质的物理性质(特别是色、态)和化学性质(相互转化关系、反应条件等)，找出具有特征条件的物质，再由相互转化关系逐步推断。
(1)写出A、C、F、G的化学式：
A．________；C.________；F.________；G.________。
(2)检验D中阳离子的方法为
________________________________________________________________________。
(3)保存C溶液时要加固体A的原因是
________________________________________________________________________。
(4)写出下列转化的离子方程式：
①D→C：__________________________；
②C→D：__________________________。
(5)写出E→F的化学方程式：
________________________________________________________________________。
解析：根据F是红褐色沉淀知F是Fe(OH)3，从而推知A为Fe，B为Fe3O4，C是FeCl2，D是FeCl3，E为Fe(OH)2，F为Fe(OH)3，G为Fe2O3，X为H2。
答案：
(1)Fe FeCl2 Fe(OH)3 Fe2O3
(2)取D溶液少许于试管中，加入几滴KSCN溶液，溶液变红色，证明含Fe3＋
(3)防止Fe2＋被O2氧化
(4)①2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ ②2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
(5)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
[核心能力]
铁及其化合物之间的转化
1．Fe只有还原性，可以被氧化成＋2价或＋3价的铁：
如Fe＋2H＋===H2↑＋Fe2＋ 2Fe＋3Cl22FeCl3 3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
2．Fe2＋既有氧化性又有还原性：
如2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ Zn＋Fe2＋===Fe＋Zn2＋
3．Fe3＋具有较强的氧化性，可被还原为＋2价或0价的铁：
如2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ 3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2
与Fe3＋、Fe2＋有关的离子共存问题：
①Fe3＋与I－、S2－、HS－、SO、HSO等因发生氧化还原反应而不能大量共存。
②Fe2＋与MnO(H＋)、NO(H＋)、ClO－等因发生氧化还原反应而不能大量共存。
学考评价
授课提示：对应学生用书41页
1．下列有关铁与水反应的说法中正确的是( )
A．在任何条件下，铁与水均能发生反应
B．在高温时，铁与水蒸气反应生成氢氧化铁和H2
C．在高温时，铁与水蒸气反应生成氧化铁和H2
D．在高温时，铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和H2
答案：D
2．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
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。
答案：B
3．向某溶液中加入含Fe2＋的溶液后，无明显变化。当再滴入几滴新制氯水后，混合溶液变成红色，则下列结论错误的是( )
A．该溶液中一定含有SCN－
B．氧化性：Fe3＋>Cl2
C．Fe2＋与SCN－不能形成红色物质
D．Fe2＋被氧化为Fe3＋
解析：溶液中的Fe2＋与加入的新制氯水发生反应：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，故氧化性：Fe3＋答案：B
4．把表面有氧化物的相同大小的铜片和铁片一起放入盐酸中，充分反应后，所得溶液中的金属离子为( )
A．Fe3＋和Cu2＋ B．Fe2＋和Cu2＋ C．Fe2＋和Fe3＋ D．Fe2＋
解析：本题涉及的物质的反应有：CuO与盐酸的反应，Fe、Fe2O3与盐酸的反应，Fe3＋与Fe、Cu的反应，Fe与Cu2＋的反应等。表面氧化物较少，溶于盐酸后，生成的Fe3＋和Cu2＋较少，分别被Fe还原为Fe2＋和Cu，Cu与盐酸不反应，Fe与盐酸反应生成Fe2＋。
答案：D
5．化合物A、B组成元素相同，且B为白色。C是一种与B含有相同价态该金属元素的硫酸盐，向C中加入适量的NaOH溶液，可观察到生成的沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色沉淀A，加热A可得红棕色粉末D。回答下列问题：
(1)写出各物质的化学式：A________、B________、C________、D________。
(2)写出B转化为A的化学方程式：
________________________________________________________________________。
写出A受热分解的化学方程式：
________________________________________________________________________。
解析：解答本题的关键是抓住C与NaOH溶液反应的特征现象，确定A是Fe(OH)3，C是FeSO4，B为Fe(OH)2，D为Fe2O3。
答案：
(1)Fe(OH)3 Fe(OH)2 FeSO4 Fe2O3
(2)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O
练后感悟
制备Fe(OH)2的注意问题
(1)Fe2＋极易被氧化，所以FeSO4溶液要现制现用。
(2)为了防止Fe2＋被氧化，配制FeSO4溶液的蒸馏水和NaOH溶液要煮沸，尽可能除去O2。
(3)为了防止滴加NaOH溶液时带入空气，可将吸有NaOH溶液的长滴管伸入到FeSO4溶液的液面下，再挤出NaOH溶液。
(4)为防止Fe2＋被氧化，还可以向盛有FeSO4溶液的试管中加入少量的煤油或其他密度小于水而不溶于水的有机物，以隔绝空气。
课时作业14 铁及其化合物
授课提示：对应学生用书95页
[学业达标]
1．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，Fe3O4是混合物
解析：赤铁矿、铁锈的主要成分是Fe2O3，A错误，C正确；Fe2O3为碱性氧化物，但不与水反应，B错误；Fe3O4为纯净物，不是混合物，D错误。
答案：C
2．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/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
解析：Fe(OH)2为白色；Fe2＋具有较强的还原性，Fe3＋具有较强的氧化性。
答案：D
3．下列关于Fe2＋和Fe3＋的叙述中，错误的是( )
A．Fe2＋的水溶液为浅绿色
B．Fe3＋的水溶液为黄色
C．Fe3＋具有氧化性，Fe2＋具有还原性
D．Fe3＋溶液中滴入含SCN－的溶液，立即出现红色沉淀
解析：Fe3＋溶液中滴入含SCN－的溶液，生成红色可溶性物质，不是红色沉淀。
答案：D
4．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，说明不含Fe2＋
B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红色，说明原溶液中含有Fe2＋
C．向某溶液中加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋
D．向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，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＋
解析：A项，加入KSCN后呈红色，说明含Fe3＋，但不能说明是否含有Fe2＋；B项，通Cl2后再加入KSCN溶液变红色说明所得的溶液中含有Fe3＋，而原溶液中是否含有Fe3＋、Fe2＋无法判断；C项，加入NaOH得红褐色沉淀说明含有Fe3＋；D项，当溶液中含有Fe2＋和其他能与碱反应生成白色沉淀的离子时，同样会出现上述现象，因为Fe(OH)2转变成Fe(OH)3时，红褐色很容易掩盖其他白色沉淀的现象。
答案：C
5．选择合适试剂完成甲、乙两组实验。
甲组：检验含Fe3＋的溶液中是否含有Fe2＋；
乙组：检验含Fe2＋的溶液中是否含有Fe3＋。
下列试剂及加入试剂顺序能达到实验目的的是( )
试剂
选项
甲组
乙组
A
新制氯水、KSCN溶液
NaOH溶液
B
酸性KMnO4溶液
KSCN溶液
C
KOH溶液
溴水
D
溴水
酸性KMnO4溶液
解析：由于Fe3＋的干扰，在检验Fe2＋时使用酸性KMnO4溶液，只有B正确。
答案：B
6．要除去FeCl2溶液中少量的FeCl3，下列方法可行的是( )
A．滴入KSCN溶液
B．加入铁粉
C．通入氯气
D．加入铜粉
解析：Fe＋2FeCl3===3FeCl2，故可用Fe除FeCl2中的FeCl3。
答案：B
7．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
解析：金属钠投入溶液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。
答案：D
8．将下列四种化合物溶于稀盐酸，滴加硫氰化钾溶液，没有颜色变化，再加氯水即呈现红色的是( )
A．FeO B．Fe2O3
C．FeCl3 D．Fe2(SO4)3
解析：题述现象说明化合物中含有Fe2＋。
答案：A
9．下列离子方程式正确的是( )
A．将氨水滴入到FeCl3溶液中 Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
B．氧化铁与盐酸反应 Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
C．向FeCl3溶液中加入铁粉 Fe＋Fe3＋===2Fe2＋
D．向氯化亚铁溶液中通入Cl2 Fe2＋＋Cl2===Fe3＋＋2Cl－
解析：A项在书写离子方程式时，弱电解质NH3·H2O不能拆写成离子的形式；C项离子方程式中除遵循元素守恒外，电荷也必须守恒，正确的离子方程式应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋；D项只符合元素守恒，不符合电荷守恒，正确的离子方程式应为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。
答案：B
10．当向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，烧杯底部不可能出现的是( )
A．有铜无铁 B．有铁无铜
C．有铁有铜 D．无铁无铜
解析：向盛有FeCl3溶液的烧杯中同时加入Fe粉和Cu粉，由于Fe的还原性比Cu强，Fe3＋首先与Fe反应，如果Fe3＋有剩余，剩余的Fe3＋再与Cu反应，Fe粉未反应完时铜粉就不会被氧化。所以不可能出现烧杯中有铁无铜的现象，故选B。
答案：B
11．在氯化铁、氯化铜和盐酸的混合溶液中加入铁粉，待反应结束后，所剩余的固体滤出后能被磁铁吸引，则反应后溶液中存在较多的阳离子是( )
A．Cu2＋ B．Fe3＋ C．Fe2＋ D．H＋
解析：因所剩固体能被磁铁吸引，说明Fe有剩余，2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋，2H＋＋Fe===Fe2＋＋H2↑，即Fe3＋、Cu2＋、H＋等可与Fe反应，不可能存在较多。
答案：C
12．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
解析：Fe(OH)2是一种白色固体，A错误；煤油能减少FeSO4溶液与氧气接触，可以避免试管中部分氧气对氢氧化亚铁的氧化，B正确；铁在氧气中燃烧可生成Fe3O4，可通过化合反应：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3制取Fe(OH)3，C正确；Fe(OH)3胶体呈红褐色、透明，能发生丁达尔效应，D正确。
答案：A
13．某同学对未知物A盐的水溶液进行了鉴定，实验过程及现象如下图所示：
现对A、B、C、D做出的如下推断中，不正确的是( )
A．A盐一定是FeCl3
B．白色沉淀B可能是AgCl
C．C中一定含Fe3＋
D．无法确定A中是否含有Fe2＋
解析：因为A中加入了硝酸酸化的AgNO3溶液，HNO3可以把Fe2＋氧化成Fe3＋，所以A盐也可能为FeCl2。
答案：A
14．A、B、C、D、E分别是铁或铁的化合物。其中D是一种红褐色沉淀。其相互反应关系如图所示：
根据如图所示变化，按要求回答下列问题：
(1)写出A、E的化学式：
A________，E________。
(2)写出其中几步反应的化学方程式：
C→B：_______________________________________________________________；
B→D：_______________________________________________________________；
E→A：_______________________________________________________________。
(3)C中加入NaOH溶液，看到的现象是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：解答该题的关键是D，因为D为红褐色沉淀，可知D是Fe(OH)3，则E是Fe2O3，A是Fe，B是FeCl3，C是FeCl2。
答案：
(1)Fe Fe2O3
(2)2FeCl2＋Cl2===2FeCl3(合理即可)
FeCl3＋3NaOH===Fe(OH)3↓＋3NaCl(合理即可)
Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2(或Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3)
(3)出现白色沉淀，迅速变成灰绿色，最终变成红褐色
[等级突破]
15．某化学兴趣小组利用如图装置进行“铁与水反应”的实验，并检验产物的性质，请回答下列问题：
(1)A装置的作用是________，B中反应的化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)D的作用是
________________________________________________________________________。
(3)E中的现象是
________________________________________________________________________。
(4)A、B两个装置中应先点燃________处的酒精(喷)灯，点燃E处酒精灯之前应进行的操作是________________________________________________________________________。
解析：
(1)B中进行的反应是3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，故A为提供水蒸气的装置。
(2)D的作用是除去未反应的水蒸气，干燥H2。
(3)E中反应为H2＋CuOCu＋H2O，故黑色粉末变红，同时硬质玻璃管右端会有水珠生成。
(4)应先点燃A处，若先点燃B处，B中的Fe会与空气中O2反应生成Fe2O3，点燃E处酒精灯前要收集H2，检验纯度。
答案：
(1)产生水蒸气 3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
(2)吸收未反应的水蒸气
(3)黑色固体变为红色，右端管壁有水珠生成
(4)A 收集H2，并检验其纯度
16．某化学兴趣小组利用下列试剂：铁粉、锌粉、0.1 mol·L－1 FeCl3溶液，0.1 mol·L－1 FeCl2溶液、KSCN溶液、新制氯水，探究Fe2＋、Fe3＋的氧化性、还原性，并利用实验结论解决一些问题。
(1)用所给试剂写出体现Fe2＋具有还原性的反应的化学方程式
________________________________________________________________________。
(2)设计实验方案，完成下列表格。
探究内容
实验方案
实验现象
探究Fe3＋具有氧化性
取少量0.1 mol·L－1 FeCl3溶液，往溶液中加入足量铁粉，再加入少量KSCN溶液
加入铁粉后，溶液颜色变为______；加入KSCN溶液后，溶液________
(3)该兴趣小组为说明“Fe2＋具有氧化性”，提出了向FeCl2溶液中加入锌粉，观察实验现象的方案，该反应的离子方程式为____________________________________________。
(4)某反应中反应物与生成物有Fe3＋、Mn2＋、H＋、MnO、H2O和一种未知离子X，已知MnO在反应中得到电子，则X离子是________。
解析：
(1)在反应中Fe2＋作还原剂，体现其还原性，因此应选择氧化剂，所以选用氯水，反应为2FeCl2＋Cl2===2FeCl3。
(2)向FeCl3溶液中加入铁粉，发生的反应为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，所以溶液由棕黄色变为浅绿色。向FeCl2的溶液中滴加硫氰化钾溶液不变红。
(3)向FeCl2的溶液中加入锌粉，离子反应为Zn＋Fe2＋===Fe＋Zn2＋。
(4)已知MnO得电子，故MnO是氧化剂，Mn2＋为还原产物，则题目提供的Fe3＋是氧化产物，故还原剂为Fe2＋。即X为Fe2＋。
答案：(1)2FeCl2＋Cl2===2FeCl3
(2)浅绿色 不变色
(3)Fe2＋＋Zn===Zn2＋＋Fe
(4)Fe2＋
课件37张PPT。第二节 金属材料
核心微网络
素养新目标,
1．了解金属及其性能，认识金属材料的分类。
2．认识铁合金的类型、性能及用途。
3．学会铝和氧化铝的性质，认识两性氧化物的特性。
4．了解铝合金、新型合金的用途，理解金属材料的重要性。
[预习新知]
一、合金
1．定义：由两种或两种以上的金属与金属(或非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。
2．性质：合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在许多方面不同于各成分金属。
(1)硬度：合金的硬度一般大于成分金属。
(2)熔点：合金的熔点多数低于成分金属。
二、铁合金
三、铝和铝合金
1．铝的性质
(1)和氧气反应：4Al＋3O2===2Al2O3，常温下生成氧化铝保护膜。
(2)和盐酸反应：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑。
(3)铝和氢氧化钠溶液反应：
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
2．氧化铝
(1)和盐酸反应：Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O。
(2)和氢氧化钠溶液反应：Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O。
结论：像Al2O3这类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，叫做两性氧化物。
3．常见的铝合金
(1)铝合金中，常会有的合金元素： Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素等。
(2)硬铝中含有的合金元素： Cu、Mg、Mn、Si。
四、新型合金
五、物质的量在化学方程式计算中的应用
化学方程式 2Na ＋ 2H2O===2NaOH ＋ H2↑
化学计量数之比 2 ?: 2 :? 2 ?: 1
扩大NA倍 2NA : 2NA :? 2NA : NA
物质的量之比 2 mol : 2 mol : 2 mol : 1 mol
结论：物质的量可以把摩尔质量、物质的量浓度、气体摩尔体积联系起来，使计算更方便。
[即学即练]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”
(1)合金中不可能含有非金属元素。( )
(2)合金中的金属元素以化合物的形式存在。( )
(3)合金中各元素的含量一定，所以合金是纯净物。( )
(4)生铁的熔点比铁低，但机械强度和硬度比铁高。( )
(5)铝合金的熔点比纯铝的高。( )
(6)两性氧化物是既有酸性又有碱性的氧化物。( )
(7)等质量的Al与足量的盐酸、NaOH溶液充分反应，生成的H2的物质的量相同。( )
(8)同浓度同体积的盐酸、NaOH溶液与足量Al充分反应，生成的H2的物质的量相同。( )
(9)化学反应前后物质的质量和物质的量均不变。( )
答案：(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)√ (8)× (9)×
2．不锈钢通常不与酸、碱、盐反应，是因为加入了( )
A．Ni和Cr B．Ni和Au C．Cr和Au D．Cr和Pt
解析：不锈钢中添加的合金元素主要是Ni和Cr，Ni、Cr元素的加入使不锈钢在多种酸、碱、盐溶液中也能具有很好的化学稳定性和耐腐蚀性。
答案：A
3．下列有关厨房铝制品的使用中，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
解析：食醋中含有的醋酸呈酸性，能与铝发生反应而腐蚀；用金属丝擦洗时会破坏铝表面覆盖的氧化铝层，使铝裸露在外继续被腐蚀；而用碱水洗涤也同样不行，因为铝能跟碱反应而被腐蚀。
答案：B
4．将铝投入到一定量的NaOH溶液中，充分反应后，有2 mol的电子发生转移，则参加反应的铝的物质的量为( )
A． mol B．1 mol C．2 mol D． mol
解析：铝在参加反应时1 mol Al可失去3 mol电子，因此有2 mol电子转移时需Al的物质的量为 mol。
答案：D
技 能 素 养
目标一 合金的性质与金属材料
[例1] 合金相对于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
④合金比纯金属的应用范围更广泛
A．①②③④ B．②③④ C．①②④ D．①②③
【解析】 合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在许多方面优于它的各成分金属。例如，合金的硬度一般比各成分金属的硬度大，多数合金的熔点比各成分金属的熔点低。
【答案】 A
[提升1] 合金是两种或两种以上的金属(或金属跟非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。
(1)下列物质不属于合金的是( )
A．明矾 B．硬铝
C．生铁 D．青铜
(2)根据下表中四种金属的熔、沸点：
金属
Na
Cu
Al
Fe
熔点/℃
97.8
1 083
660
1 535
沸点/℃
883
2 567
2 467
2 750
其中不能形成合金的是( )
①Cu与Na ②Fe与Cu ③Fe与Na ④Al与Na
A．①② B．①③
C．①④ D．②④
(3)某合金与铁的物理性质的比较如下表所示：
硬度
(金刚石为10)
导电性
(银为100)
某合金
2 500
3.00
7.4
2.3
铁
1 535
7.86
4.5
17
已知该合金耐腐蚀，强度大。从以上性能看，该合金不适合作( )
A．导线 B．门窗框
C．炉具 D．飞机外壳
解析：根据题给合金的概念，不难判断出问题(1)的答案；对于问题(2)，要在充分理解合金概念中的“熔合”二字的基础上，认真分析表中的数据，从而得出正确的答案。(1)A属于化合物；硬铝中含铝、镁、硅等，生铁中主要含铁、碳，青铜中含有铜、锡，它们都属于合金。(2)当一种金属的熔点超过另一种金属的沸点时，它们就不可能熔合在一起而形成合金。(3)从表格中总结，该合金具有密度小、机械性能好的特点，所以适合作飞机外壳、门窗框。由于熔点较高，所以适合作炉具。但是导电性不好，所以不适宜作导线。
答案：(1)A (2)B (3)A
(1)合金的熔点低于成分金属的熔点。
(2)一种金属的熔点高于另一种金属的沸点时则不能形成合金。
(3)金属与非金属形成合金时：部分不活泼非金属与金属可形成合金，活泼非金属与活泼金属则不能形成合金。
目标二 铝与酸、碱的反应
1.通常情况下，金属元素原子在化学反应中易失去电子，表现出较强的还原性。
2.金属元素只表现出正化合价，故金属单质不表现氧化性。
[例2] 有关Al与NaOH溶液反应的说法中，正确的是( )
A．铝是还原剂，其氧化产物是H2
B．NaOH是氧化剂，其还原产物是H2
C．铝是还原剂，H2O和NaOH都是氧化剂
D．H2O是氧化剂，Al被氧化
【解析】 Al与NaOH溶液的反应过程如下：2Al＋6H2O===2Al(OH)3＋3H2↑，Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O。H2O中的氢元素由＋1价变为0价，H2O得电子，是氧化剂，H2是还原产物；Al元素的化合价由0价变为＋3价，化合价升高被氧化，Al是还原剂，NaAlO2是氧化产物。
【答案】 D
[提升2] 称取两份铝粉，第一份加入足量的浓NaOH溶液，第二份加入足量的盐酸，如果放出等体积的气体(在同温、同压下)，则两份铝粉的质量之比为( )
A．1:2 B．1:3
C．3:2 D．1:1
解析：不论是与NaOH溶液反应，还是与盐酸反应，均是Al失去电子，还原产物都是H2，且都有如下关系：2Al～6e－～3H2，由化学方程式可知，2 mol Al生成3 mol H2，只要在酸碱足量的情况下，生成H2的多少取决于参加反应的铝的多少。生成相同质量的H2，消耗铝的质量相同。
答案：D
[核心能力]
铝与酸、碱反应生成H2的量的关系
1．反应原理
反应原理
2．铝与盐酸或氢氧化钠溶液反应中四种“量”的关系
(1)等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，消耗盐酸和氢氧化钠的物质的量之比为3:1。
(2)等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积比为1:1。
(3)足量的铝分别与等物质的量浓度、等体积的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积比为1:3。
(4)若产生的氢气的体积比：<<1，则必定是铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而氢氧化钠过量。
铝与氢氧化钠溶液反应的实质：
由以上分析可知，铝与氢氧化钠溶液反应的实质是铝与水的反应，其生成物再与氢氧化钠反应。
目标三 物质的量在化学方程式计算中的应用
[例3] 标准状况下，3.25 g锌与足量的盐酸反应生成x L氢气，下列比例式正确的是( )
A．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
1 mol 1 mol
3．25 g x L
B．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
65 g 22.4 L
3．25 g x L
C．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
1 mol 2 g
0．05 mol x L
D．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
65 g 2 g
3．25 g x L
【解析】 比例式应注意单位要“上下一致，左右相当”。
【答案】 B
注意：
①化学方程式所表示的是纯净物质之间量的关系。
②单位问题：上下一致，左右相当。即“纵向一定同，横向可不同”。
[提升3] 10 g Mg、Al合金与足量100 mL NaOH溶液反应产生H2的体积为6.72 L(标准状况下)，求：
(1)合金中Al的质量分数；
(2)生成物NaAlO2的物质的量浓度(假设溶液体积不变)。
解析：n(H2)＝＝＝0.3 mol
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
2 2 3
n(Al) n(NaAlO2) 0.3 mol
(1)n(Al)＝＝0.2 mol
m(Al)＝0.2 mol×27 g·mol－1＝5.4 g
铝的质量分数＝×100%＝54%。
(2)n(NaAlO2)＝＝0.2 mol，c(NaAlO2)＝＝＝2 mol/L。
答案：(1)54% (2)2 mol/L
[核心能力]
根据化学方程式计算的基本步骤
学考评价
授课提示：对应学生用书44页
1．下列对合金的说法正确的是( )
A．合金中至少含有两种金属元素
B．合金中的金属元素以化合物的形式存在
C．生铁是纯净物
D．合金中也可含非金属元素
解析：掌握合金的概念要把握几个重点：①组成元素：金属与金属或金属与非金属，一定含有金属元素，可能含有非金属元素；②特性：具有金属特性；③合金为混合物。A项错，合金未必含有两种或两种以上的金属元素；B项合金是熔合而成的，保持着金属特性，金属元素一般以单质形式存在；C项中的生铁是一种铁合金，是混合物。
答案：D
2．镁铝合金因坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加工而成为新型建筑装潢材料，主要用于制作窗框、卷帘门、防护栏等。下列与这些用途无关的性质是( )
A. 不易生锈 B．导电性好
C．密度小 D．强度高
答案：B
3．把下列金属投入0.1 mol·L－1盐酸中，反应最剧烈的是( )
A．Cu B．Fe
C．Mg D．Al
答案：C
4．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．H2O是氧化剂
C．该反应说明所有金属都能与碱反应
D．铝与碱或酸反应都能产生氢气
答案：C
5．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
解析：发生化学反应时各物质的物质的量之比等于化学方程式中的化学计量数之比。
答案：D
6．阅读材料，回答下列问题。
近年来，科研人员研究得到一种新型材料——泡沫铝。它是把发泡剂加到熔融铝合金中制成的，其优点是硬度大，密度小(为0.16～0.5 g/cm3)，比木材还轻，可浮于水面，又有很大刚性，且隔音、保温，是一种良好的建筑材料和轻质材料，近几年可大批量投放市场。
(1)下列关于泡沫铝的说法中错误的是________(填字母序号，下同)。
A．泡末铝是铝单质泡沫
B．泡沫铝是一种合金
C．泡末铝是一种优质的建筑材料和轻质材料
D．泡沫铝可用于飞机制造
(2)铝制成铝箔用于食品包装，是利用它的________。
A．金属光泽 B．延展性 C．导电性 D．导热性
(3)铝在空气中会被氧化生成一层致密的氧化膜而对内部铝起保护作用，但这层氧化膜遇到强酸或强碱溶液都会溶解，请写出：
①氧化膜与盐酸反应的离子方程式：
_________________________________________________________________________。
②氧化膜与氢氧化钠溶液反应的离子方程式：
__________________________________________________________________________。
解析：
(1)根据信息可知，泡沫铝是一种合金，是混合物；泡沫铝是一种优质的建筑材料和轻质材料；由于泡沫铝有很大刚性，密度小，且隔音、保温，故泡沫铝可用于飞机制造。
(2)铝制成铝箔用于食品包装，利用的是铝的延展性。
(3)Al2O3与盐酸、氢氧化钠溶液反应的离子方程式分别为Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O、Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O。
答案：(1)A (2)B (3)①Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O ②Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O
7．向500 mL NaOH溶液中投入10.8 g Al，两者恰好完全反应，计算：
(1)Al的物质的量；
(2)参加反应的NaOH的物质的量和NaOH溶液中溶质的物质的量浓度；
(3)生成的H2在标准状况下的体积。
解析：
(1)Al的摩尔质量是27 g·mol－1，n(Al)＝＝0.4 mol。
(2)2Al ＋ 2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
2 2
0.4 mol n(NaOH)
＝，n(NaOH)＝0.4 mol，
c(NaOH)＝＝0.8 mol·L－1。
(3)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
2 mol 3×22.4 L
0.4 mol V(H2)
V(H2)＝＝13.44 L。
答案：
(1)0.4 mol
(2)0.4 mol 0.8 mol·L－1
(3)13.44 L
练后感悟
铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应定量分析
反应物的量
产生H2的体积关系
等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应
＝1
足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应
＝
一定量的铝分别与不足量的盐酸和过量的氢氧化钠溶液反应(盐酸、氢氧化钠的物质的量相等)
<<1
课时作业15 金属材料
授课提示：对应学生用书97页
[学业达标]
1．下列关于合金的叙述中正确的是( )
A．合金是由两种或多种金属熔合而成的
B．日常生活中用到的五角硬币属于铜合金
C．合金在任何情况下都比单一金属性能优良
D．钢不属于合金
解析：合金是金属与金属或金属与非金属熔合而成的，A项错误；在机械加工时，合金的性能一般较单一金属优良，但并不是任何情况下都是，如纯铝导电性比铝合金要强，C项错误；钢是铁碳合金，D项错误。
答案：B
2．下列说法中不正确的是( )
A．人类历史上使用最早的合金是青铜
B．钢属于铁合金
C．目前世界上使用量最大的合金是铝合金
D．目前世界上用途最广的是合金钢
解析：目前世界上使用量最大的合金是铁合金。
答案：C
3．由于铝制品对大脑发育有不良影响，厨具中铝制品已逐步被不锈钢代替，不锈钢的组成是( )
A．含铁、锌、铜的合金
B．含铁、镁、铝的合金
C．含铁、铬、镍的合金
D．普通钢表面镀镍
答案：C
4．纯铁的熔点为1 535 ℃，而高炉中炼铁时生铁(含碳量较高的铁合金)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．合金的熔点比其成分物质的熔点高
C．形成了铁碳合金，所以熔点变低
D．在高炉中熔化的过程发生了化学反应
解析：合金的熔点比成分金属的低。
答案：C
5．用于制造飞机的材料应具备高比强度(断裂强度/密度)，还应具备密度小、质地轻的特点。你认为下列材料中可用于飞机制造业的是( )
A．Mg-Al合金
B．黄铜(Cu-Zn合金)
C．Na-K合金
D．生铁(Fe-C合金)
解析：黄铜、生铁密度较大，且生铁易断裂；Na-K合金熔点低，常温下为液体，选项B、C、D不正确。
答案：A
6．下列说法正确的是( )
A．铝的导电、导热性较好
B．铝制容器可盛放FeSO4溶液
C．镁最外层有2个电子，反应中易失去电子，表现氧化性
D．铝在常温和加热条件下与O2反应的产物不同
答案：A
7．除去镁粉中的少量铝粉，可选用( )
A．硫酸 B．氨水
C．盐酸 D．氢氧化钠溶液
答案：D
8．足量下列物质与相同质量的铝反应，放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是( )
A．氢氧化钠溶液
B．稀硫酸
C．盐酸
D．氢氧化钡溶液
解析：铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应的离子方程式分别为2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑，即Al～3H＋，Al～OH－，可知1 mol Al需NaOH：1 mol，稀H2SO4：mol，HCl：3 mol，Ba(OH)2：0.5 mol。故应选D。
答案：D
9．等量镁铝合金粉末分别与足量下列四种物质充分反应，放出氢气最多的是( )
A．NaOH溶液 B．稀硫酸 C．蔗糖溶液 D．NaCl溶液
答案：B
10．在500 mL NaOH溶液中加入足量铝粉，反应完全后共收集到标准状况下的气体33.6 L，该NaOH溶液的浓度为( )
A．1.0 mol·L－1 B．2.0 mol·L－1
C．1.5 mol·L－1 D．3.0 mol·L－1
答案：B
11．铝、钠混合物投入足量的水中，充分反应后，得到澄清溶液，并收集到4.48 L H2(标准状况)，若钠的物质的量为0.1 mol，则铝的物质的量为( )
A．0.2 mol B．0.1 mol C．0.05 mol D．0.025 mol
解析：0.1 mol Na产生H2的物质的量为0.05 mol，生成0.1 mol NaOH，而反应共释放H2为4.48 L/22.4 L·mol－1＝0.2 mol，因此Al与NaOH反应放出0.15 mol H2，
2Al ～ 3H2
2 3
x 0.15 mol
x＝0.1 mol。
答案：B
12．将10 g铁碳合金放入O2中高温灼烧，反应后的气体通入到过量石灰水中得沉淀1.4 g。则此铁碳合金是( )
A．生铁 B．高碳钢 C．中碳钢 D．低碳钢
解析：n(CaCO3)＝＝0.014 mol，
由碳元素守恒，得铁碳合金中碳单质的物质的量也为0.014 mol，
m(C)＝0.014 mol×12 g·mol－1＝0.168 g，
故w(C)＝×100%＝1.68%，
所以该铁碳合金属于高碳钢。
答案：B
13．某金属(或合金)与盐酸反应时，生成H2的质量与消耗金属质量的关系如下图所示，此金属可能是( )
A．纯锌 B．纯铁 C．镁铝合金 D．铜铁合金
解析：由题图可知，金属质量为30 g时，产生氢气的质量为1 g。用极值法：假设每一种金属的质量都为30 g，然后分别计算出产生氢气的质量。A项纯锌产生氢气的质量小于1 g；B项纯铁产生氢气的质量大于1 g；C项镁产生氢气的质量大于1 g，铝产生氢气的质量大于1 g，所以镁、铝按一定比例组成的合金产生氢气的质量不可能为1 g；D项铁产生氢气的质量大于1 g，铜不产生氢气，所以铜、铁按一定比例组成的合金产生氢气的质量可能为1 g。
答案：D
14．放在手心就能熔化的稀有金属镓，其沸点为2 403 ℃，更奇妙的是镓熔化后在－120 ℃仍不易凝固；在常温下几乎不与氧气和水反应，但能溶于强酸和强碱；与其他金属熔合可改善合金性能；与硫、硒等非金属化合可生成优质的半导体材料。下列有关镓的性质和用途的叙述错误的是( )
A．镓的熔点高
B．镓的性质与铝类似
C．镓能够与盐酸反应生成气体
D．镓可与多种金属形成合金
解析：从题给信息可知镓的熔点低但沸点很高，这说明它很易与其他金属熔合在一起形成合金。
答案：A
15．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，下列用途不切合实际的是( )
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，做钛合金装饰门
解析：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；由于钛和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，不引起排异反应，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，做钛合金装饰门，D正确；只有A错误，由于其熔点高，不适合做保险丝。
答案：A
16．有一镁铝合金，根据某同学的操作，回答下列问题：
(1)将合金与过量NaOH溶液反应，所得溶液中不存在的离子是________。
A．Na＋ B．Mg2＋ C．OH－ D．AlO
(2)将合金溶于过量的盐酸中，充分反应后，溶液中新生成的离子是________________。
解析：
(1)将镁铝合金加入NaOH溶液中，只有Al发生反应2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，镁不反应，溶液中不存在Mg2＋。
(2)将镁铝合金加入过量盐酸中，Mg与盐酸反应Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑，Al与盐酸反应2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，则溶液中新生成的离子为Mg2＋、Al3＋。
答案：(1)B (2)Mg2＋、Al3＋
[等级突破]
17．某课外活动小组，收集了一种合金进行研究。
(1)外观暗灰色，表面光滑；
(2)在酒精灯上灼烧，火焰呈绿色；合金片熔化，但不滴落；
(3)取刮去表皮的金属10.0 g，放入足量H2SO4中，收集到标准状况下的H2 9.96 L；
(4)另取刮去表皮的金属10.0 g，放入足量NaOH溶液中，也收集到标准状况下的H2 9.96 L。试据此判断，合金中一定含有的元素是________(写元素符号)；下列元素可能含有的是________(填选项编号)。
a. Ag b. Mg
c. Na d. Fe
如果该合金中，只含两种元素，它们的质量比是________。
解析：焰色反应呈绿色，表明此合金中含有铜。相等质量的合金分别与H2SO4溶液、NaOH溶液反应，放出等体积的H2，表明该合金中含有铝，且不含其他比铜活泼的金属，否则与酸反应放出H2多。
2Al ～ 3H2
54 g 67.2 L
m(Al) 9.96 L
m(Al)≈8.0 g，则m(Cu)＝10.0 g－8.0 g＝2.0 g
m(Cu):m(Al)＝1:4
答案：Cu、Al a m(Cu):m(Al)＝1:4
18．把1.1 g铁、铝混合物溶于200 mL 5 mol·L－1盐酸中，反应后盐酸的浓度变为4.6 mol·L－1(溶液体积变化忽略不计)。求：
(1)反应中消耗HCl的物质的量；
(2)该混合物中铝、铁的物质的量。
解析：(1)消耗HCl的物质的量：0.2 L×5 mol·L－1－0.2 L×4.6 mol·L－1＝0.08 mol。
(2)设Al、Fe的物质的量分别为x、y。
2Al ＋ 6HCl===2AlCl3＋3H2↑
2 mol 6 mol
x 3x
Fe ＋ 2HCl===FeCl2＋H2↑
1 mol 2 mol
y 2y
解得：x＝0.02 mol，y＝0.01 mol
答案：
(1)0.08 mol
(2)Al：0.02 mol；Fe：0.01 mol
课件42张PPT。课时作业14 铁及其化合物
[学业达标]
1．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，Fe3O4是混合物
解析：赤铁矿、铁锈的主要成分是Fe2O3，A错误，C正确；Fe2O3为碱性氧化物，但不与水反应，B错误；Fe3O4为纯净物，不是混合物，D错误。
答案：C
2．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/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
解析：Fe(OH)2为白色；Fe2＋具有较强的还原性，Fe3＋具有较强的氧化性。
答案：D
3．下列关于Fe2＋和Fe3＋的叙述中，错误的是( )
A．Fe2＋的水溶液为浅绿色
B．Fe3＋的水溶液为黄色
C．Fe3＋具有氧化性，Fe2＋具有还原性
D．Fe3＋溶液中滴入含SCN－的溶液，立即出现红色沉淀
解析：Fe3＋溶液中滴入含SCN－的溶液，生成红色可溶性物质，不是红色沉淀。
答案：D
4．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，说明不含Fe2＋
B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红色，说明原溶液中含有Fe2＋
C．向某溶液中加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋
D．向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，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＋
解析：A项，加入KSCN后呈红色，说明含Fe3＋，但不能说明是否含有Fe2＋；B项，通Cl2后再加入KSCN溶液变红色说明所得的溶液中含有Fe3＋，而原溶液中是否含有Fe3＋、Fe2＋无法判断；C项，加入NaOH得红褐色沉淀说明含有Fe3＋；D项，当溶液中含有Fe2＋和其他能与碱反应生成白色沉淀的离子时，同样会出现上述现象，因为Fe(OH)2转变成Fe(OH)3时，红褐色很容易掩盖其他白色沉淀的现象。
答案：C
5．选择合适试剂完成甲、乙两组实验。
甲组：检验含Fe3＋的溶液中是否含有Fe2＋；
乙组：检验含Fe2＋的溶液中是否含有Fe3＋。
下列试剂及加入试剂顺序能达到实验目的的是( )
试剂
选项
甲组
乙组
A
新制氯水、KSCN溶液
NaOH溶液
B
酸性KMnO4溶液
KSCN溶液
C
KOH溶液
溴水
D
溴水
酸性KMnO4溶液
解析：由于Fe3＋的干扰，在检验Fe2＋时使用酸性KMnO4溶液，只有B正确。
答案：B
6．要除去FeCl2溶液中少量的FeCl3，下列方法可行的是( )
A．滴入KSCN溶液
B．加入铁粉
C．通入氯气
D．加入铜粉
解析：Fe＋2FeCl3===3FeCl2，故可用Fe除FeCl2中的FeCl3。
答案：B
7．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
解析：金属钠投入溶液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。
答案：D
8．将下列四种化合物溶于稀盐酸，滴加硫氰化钾溶液，没有颜色变化，再加氯水即呈现红色的是( )
A．FeO B．Fe2O3
C．FeCl3 D．Fe2(SO4)3
解析：题述现象说明化合物中含有Fe2＋。
答案：A
9．下列离子方程式正确的是( )
A．将氨水滴入到FeCl3溶液中 Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
B．氧化铁与盐酸反应 Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
C．向FeCl3溶液中加入铁粉 Fe＋Fe3＋===2Fe2＋
D．向氯化亚铁溶液中通入Cl2 Fe2＋＋Cl2===Fe3＋＋2Cl－
解析：A项在书写离子方程式时，弱电解质NH3·H2O不能拆写成离子的形式；C项离子方程式中除遵循元素守恒外，电荷也必须守恒，正确的离子方程式应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋；D项只符合元素守恒，不符合电荷守恒，正确的离子方程式应为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。
答案：B
10．当向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，烧杯底部不可能出现的是( )
A．有铜无铁 B．有铁无铜
C．有铁有铜 D．无铁无铜
解析：向盛有FeCl3溶液的烧杯中同时加入Fe粉和Cu粉，由于Fe的还原性比Cu强，Fe3＋首先与Fe反应，如果Fe3＋有剩余，剩余的Fe3＋再与Cu反应，Fe粉未反应完时铜粉就不会被氧化。所以不可能出现烧杯中有铁无铜的现象，故选B。
答案：B
11．在氯化铁、氯化铜和盐酸的混合溶液中加入铁粉，待反应结束后，所剩余的固体滤出后能被磁铁吸引，则反应后溶液中存在较多的阳离子是( )
A．Cu2＋ B．Fe3＋ C．Fe2＋ D．H＋
解析：因所剩固体能被磁铁吸引，说明Fe有剩余，2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋，2H＋＋Fe===Fe2＋＋H2↑，即Fe3＋、Cu2＋、H＋等可与Fe反应，不可能存在较多。
答案：C
12．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
解析：Fe(OH)2是一种白色固体，A错误；煤油能减少FeSO4溶液与氧气接触，可以避免试管中部分氧气对氢氧化亚铁的氧化，B正确；铁在氧气中燃烧可生成Fe3O4，可通过化合反应：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3制取Fe(OH)3，C正确；Fe(OH)3胶体呈红褐色、透明，能发生丁达尔效应，D正确。
答案：A
13．某同学对未知物A盐的水溶液进行了鉴定，实验过程及现象如下图所示：
现对A、B、C、D做出的如下推断中，不正确的是( )
A．A盐一定是FeCl3
B．白色沉淀B可能是AgCl
C．C中一定含Fe3＋
D．无法确定A中是否含有Fe2＋
解析：因为A中加入了硝酸酸化的AgNO3溶液，HNO3可以把Fe2＋氧化成Fe3＋，所以A盐也可能为FeCl2。
答案：A
14．A、B、C、D、E分别是铁或铁的化合物。其中D是一种红褐色沉淀。其相互反应关系如图所示：
根据如图所示变化，按要求回答下列问题：
(1)写出A、E的化学式：
A________，E________。
(2)写出其中几步反应的化学方程式：
C→B：__________________________________________；
B→D：__________________________________________；
E→A：_________________________________________。
(3)C中加入NaOH溶液，看到的现象是
_____________________________________________________
_____________________________________________________。
解析：解答该题的关键是D，因为D为红褐色沉淀，可知D是Fe(OH)3，则E是Fe2O3，A是Fe，B是FeCl3，C是FeCl2。
答案：
(1)Fe Fe2O3
(2)2FeCl2＋Cl2===2FeCl3(合理即可)
FeCl3＋3NaOH===Fe(OH)3↓＋3NaCl(合理即可)
Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2(或Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3)
(3)出现白色沉淀，迅速变成灰绿色，最终变成红褐色
[等级突破]
15．某化学兴趣小组利用如图装置进行“铁与水反应”的实验，并检验产物的性质，请回答下列问题：
(1)A装置的作用是________，B中反应的化学方程式为
_______________________________________________________
____________________________________________________。
(2)D的作用是
____________________________________________________。
(3)E中的现象是
__________________________________________________。
(4)A、B两个装置中应先点燃________处的酒精(喷)灯，点燃E处酒精灯之前应进行的操作是_____________________。
解析：
(1)B中进行的反应是3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，故A为提供水蒸气的装置。
(2)D的作用是除去未反应的水蒸气，干燥H2。
(3)E中反应为H2＋CuOCu＋H2O，故黑色粉末变红，同时硬质玻璃管右端会有水珠生成。
(4)应先点燃A处，若先点燃B处，B中的Fe会与空气中O2反应生成Fe2O3，点燃E处酒精灯前要收集H2，检验纯度。
答案：
(1)产生水蒸气 3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
(2)吸收未反应的水蒸气
(3)黑色固体变为红色，右端管壁有水珠生成
(4)A 收集H2，并检验其纯度
16．某化学兴趣小组利用下列试剂：铁粉、锌粉、0.1 mol·L－1 FeCl3溶液，0.1 mol·L－1 FeCl2溶液、KSCN溶液、新制氯水，探究Fe2＋、Fe3＋的氧化性、还原性，并利用实验结论解决一些问题。
(1)用所给试剂写出体现Fe2＋具有还原性的反应的化学方程式
____________________________________________________。
(2)设计实验方案，完成下列表格。
探究内容
实验方案
实验现象
探究Fe3＋具有氧化性
取少量0.1 mol·L－1 FeCl3溶液，往溶液中加入足量铁粉，再加入少量KSCN溶液
加入铁粉后，溶液颜色变为______；加入KSCN溶液后，溶液________
(3)该兴趣小组为说明“Fe2＋具有氧化性”，提出了向FeCl2溶液中加入锌粉，观察实验现象的方案，该反应的离子方程式为____________________________________________。
(4)某反应中反应物与生成物有Fe3＋、Mn2＋、H＋、MnO、H2O和一种未知离子X，已知MnO在反应中得到电子，则X离子是________。
解析：
(1)在反应中Fe2＋作还原剂，体现其还原性，因此应选择氧化剂，所以选用氯水，反应为2FeCl2＋Cl2===2FeCl3。
(2)向FeCl3溶液中加入铁粉，发生的反应为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，所以溶液由棕黄色变为浅绿色。向FeCl2的溶液中滴加硫氰化钾溶液不变红。
(3)向FeCl2的溶液中加入锌粉，离子反应为Zn＋Fe2＋===Fe＋Zn2＋。
(4)已知MnO得电子，故MnO是氧化剂，Mn2＋为还原产物，则题目提供的Fe3＋是氧化产物，故还原剂为Fe2＋。即X为Fe2＋。
答案：(1)2FeCl2＋Cl2===2FeCl3
(2)浅绿色 不变色
(3)Fe2＋＋Zn===Zn2＋＋Fe
(4)Fe2＋
课时作业15 金属材料
[学业达标]
1．下列关于合金的叙述中正确的是( )
A．合金是由两种或多种金属熔合而成的
B．日常生活中用到的五角硬币属于铜合金
C．合金在任何情况下都比单一金属性能优良
D．钢不属于合金
解析：合金是金属与金属或金属与非金属熔合而成的，A项错误；在机械加工时，合金的性能一般较单一金属优良，但并不是任何情况下都是，如纯铝导电性比铝合金要强，C项错误；钢是铁碳合金，D项错误。
答案：B
2．下列说法中不正确的是( )
A．人类历史上使用最早的合金是青铜
B．钢属于铁合金
C．目前世界上使用量最大的合金是铝合金
D．目前世界上用途最广的是合金钢
解析：目前世界上使用量最大的合金是铁合金。
答案：C
3．由于铝制品对大脑发育有不良影响，厨具中铝制品已逐步被不锈钢代替，不锈钢的组成是( )
A．含铁、锌、铜的合金
B．含铁、镁、铝的合金
C．含铁、铬、镍的合金
D．普通钢表面镀镍
答案：C
4．纯铁的熔点为1 535 ℃，而高炉中炼铁时生铁(含碳量较高的铁合金)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．合金的熔点比其成分物质的熔点高
C．形成了铁碳合金，所以熔点变低
D．在高炉中熔化的过程发生了化学反应
解析：合金的熔点比成分金属的低。
答案：C
5．用于制造飞机的材料应具备高比强度(断裂强度/密度)，还应具备密度小、质地轻的特点。你认为下列材料中可用于飞机制造业的是( )
A．Mg-Al合金
B．黄铜(Cu-Zn合金)
C．Na-K合金
D．生铁(Fe-C合金)
解析：黄铜、生铁密度较大，且生铁易断裂；Na-K合金熔点低，常温下为液体，选项B、C、D不正确。
答案：A
6．下列说法正确的是( )
A．铝的导电、导热性较好
B．铝制容器可盛放FeSO4溶液
C．镁最外层有2个电子，反应中易失去电子，表现氧化性
D．铝在常温和加热条件下与O2反应的产物不同
答案：A
7．除去镁粉中的少量铝粉，可选用( )
A．硫酸 B．氨水
C．盐酸 D．氢氧化钠溶液
答案：D
8．足量下列物质与相同质量的铝反应，放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是( )
A．氢氧化钠溶液
B．稀硫酸
C．盐酸
D．氢氧化钡溶液
解析：铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应的离子方程式分别为2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑，即Al～3H＋，Al～OH－，可知1 mol Al需NaOH：1 mol，稀H2SO4：mol，HCl：3 mol，Ba(OH)2：0.5 mol。故应选D。
答案：D
9．等量镁铝合金粉末分别与足量下列四种物质充分反应，放出氢气最多的是( )
A．NaOH溶液 B．稀硫酸 C．蔗糖溶液 D．NaCl溶液
答案：B
10．在500 mL NaOH溶液中加入足量铝粉，反应完全后共收集到标准状况下的气体33.6 L，该NaOH溶液的浓度为( )
A．1.0 mol·L－1 B．2.0 mol·L－1
C．1.5 mol·L－1 D．3.0 mol·L－1
答案：B
11．铝、钠混合物投入足量的水中，充分反应后，得到澄清溶液，并收集到4.48 L H2(标准状况)，若钠的物质的量为0.1 mol，则铝的物质的量为( )
A．0.2 mol B．0.1 mol C．0.05 mol D．0.025 mol
解析：0.1 mol Na产生H2的物质的量为0.05 mol，生成0.1 mol NaOH，而反应共释放H2为4.48 L/22.4 L·mol－1＝0.2 mol，因此Al与NaOH反应放出0.15 mol H2，
2Al ～ 3H2
2 3
x 0.15 mol
x＝0.1 mol。
答案：B
12．将10 g铁碳合金放入O2中高温灼烧，反应后的气体通入到过量石灰水中得沉淀1.4 g。则此铁碳合金是( )
A．生铁 B．高碳钢 C．中碳钢 D．低碳钢
解析：n(CaCO3)＝＝0.014 mol，
由碳元素守恒，得铁碳合金中碳单质的物质的量也为0.014 mol，
m(C)＝0.014 mol×12 g·mol－1＝0.168 g，
故w(C)＝×100%＝1.68%，
所以该铁碳合金属于高碳钢。
答案：B
13．某金属(或合金)与盐酸反应时，生成H2的质量与消耗金属质量的关系如下图所示，此金属可能是( )
A．纯锌 B．纯铁 C．镁铝合金 D．铜铁合金
解析：由题图可知，金属质量为30 g时，产生氢气的质量为1 g。用极值法：假设每一种金属的质量都为30 g，然后分别计算出产生氢气的质量。A项纯锌产生氢气的质量小于1 g；B项纯铁产生氢气的质量大于1 g；C项镁产生氢气的质量大于1 g，铝产生氢气的质量大于1 g，所以镁、铝按一定比例组成的合金产生氢气的质量不可能为1 g；D项铁产生氢气的质量大于1 g，铜不产生氢气，所以铜、铁按一定比例组成的合金产生氢气的质量可能为1 g。
答案：D
14．放在手心就能熔化的稀有金属镓，其沸点为2 403 ℃，更奇妙的是镓熔化后在－120 ℃仍不易凝固；在常温下几乎不与氧气和水反应，但能溶于强酸和强碱；与其他金属熔合可改善合金性能；与硫、硒等非金属化合可生成优质的半导体材料。下列有关镓的性质和用途的叙述错误的是( )
A．镓的熔点高
B．镓的性质与铝类似
C．镓能够与盐酸反应生成气体
D．镓可与多种金属形成合金
解析：从题给信息可知镓的熔点低但沸点很高，这说明它很易与其他金属熔合在一起形成合金。
答案：A
15．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，下列用途不切合实际的是( )
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，做钛合金装饰门
解析：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；由于钛和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，不引起排异反应，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，做钛合金装饰门，D正确；只有A错误，由于其熔点高，不适合做保险丝。
答案：A
16．有一镁铝合金，根据某同学的操作，回答下列问题：
(1)将合金与过量NaOH溶液反应，所得溶液中不存在的离子是________。
A．Na＋ B．Mg2＋ C．OH－ D．AlO
(2)将合金溶于过量的盐酸中，充分反应后，溶液中新生成的离子是________________。
解析：
(1)将镁铝合金加入NaOH溶液中，只有Al发生反应2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，镁不反应，溶液中不存在Mg2＋。
(2)将镁铝合金加入过量盐酸中，Mg与盐酸反应Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑，Al与盐酸反应2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，则溶液中新生成的离子为Mg2＋、Al3＋。
答案：(1)B (2)Mg2＋、Al3＋
[等级突破]
17．某课外活动小组，收集了一种合金进行研究。
(1)外观暗灰色，表面光滑；
(2)在酒精灯上灼烧，火焰呈绿色；合金片熔化，但不滴落；
(3)取刮去表皮的金属10.0 g，放入足量H2SO4中，收集到标准状况下的H2 9.96 L；
(4)另取刮去表皮的金属10.0 g，放入足量NaOH溶液中，也收集到标准状况下的H2 9.96 L。试据此判断，合金中一定含有的元素是________(写元素符号)；下列元素可能含有的是________(填选项编号)。
a. Ag b. Mg
c. Na d. Fe
如果该合金中，只含两种元素，它们的质量比是________。
解析：焰色反应呈绿色，表明此合金中含有铜。相等质量的合金分别与H2SO4溶液、NaOH溶液反应，放出等体积的H2，表明该合金中含有铝，且不含其他比铜活泼的金属，否则与酸反应放出H2多。
2Al ～ 3H2
54 g 67.2 L
m(Al) 9.96 L
m(Al)≈8.0 g，则m(Cu)＝10.0 g－8.0 g＝2.0 g
m(Cu):m(Al)＝1:4
答案：Cu、Al a m(Cu):m(Al)＝1:4
18．把1.1 g铁、铝混合物溶于200 mL 5 mol·L－1盐酸中，反应后盐酸的浓度变为4.6 mol·L－1(溶液体积变化忽略不计)。求：
(1)反应中消耗HCl的物质的量；
(2)该混合物中铝、铁的物质的量。
解析：(1)消耗HCl的物质的量：0.2 L×5 mol·L－1－0.2 L×4.6 mol·L－1＝0.08 mol。
(2)设Al、Fe的物质的量分别为x、y。
2Al ＋ 6HCl===2AlCl3＋3H2↑
2 mol 6 mol
x 3x
Fe ＋ 2HCl===FeCl2＋H2↑
1 mol 2 mol
y 2y
解得：x＝0.02 mol，y＝0.01 mol
答案：
(1)0.08 mol
(2)Al：0.02 mol；Fe：0.01 mol
