第一节 铁及其化合物
课程目标
素养目标
1.通过实验探究了解铁与水蒸气的反应。2．了解铁的氧化物、氢氧化物的制备、性质及应用。3．通过实验探究了解铁盐和亚铁盐的性质、应用及检验。
1.变化观念：理解铁及其重要化合物的化学性质。2．科学探究：通过实验探究铁及其重要化合物的制备、性质及其转化，并得出科学的结论。3．证据推理：具有证据意识，能基于证据对铁的化合物的性质、物质组成、结构及其变化提出可能的假设，通过分析推理加以证实或证伪。
授课提示：对应学生用书第49页
一、铁单质
1．铁元素在自然界中的存在形式
铁在自然界中可以像陨铁中的铁那样以单质形态存在，但主要是以＋2价和＋3价化合物的形态存在于矿石中。铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝，居第四位。
2．铁单质的物理性质
纯铁是一种银白色金属，有一定的延展性和导热性，能导电，其导电性不如铜和铝，熔、沸点较高，能被磁体吸引。
3．铁单质的化学性质
(1)与非金属的反应
(2)与酸反应
离子反应方程式如下：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
(3)与水蒸气反应
通常铁与冷水和热水均不反应，但铁可与水蒸气反应。
方法
方法一
方法二
实验装置
气体
用小试管收集一试管气体，点燃，听到轻微噗声，证明生成了H2
用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声，证明生成了H2
实验结论
铁与水蒸气反应的化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
(4)与盐溶液的反应
古代湿法炼铜反应原理：
Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4。
4．铁的冶炼
反应原理：C＋O2CO2，
C＋CO22CO，
Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。
二、铁的重要化合物
1．铁的氧化物
名称
氧化亚铁
氧化铁
四氧化三铁
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗名
铁红
磁性氧化铁
铁的化合价
＋2
＋3
＋2、＋3
颜色
黑色
红棕色
黑色
溶解性
不溶
不溶
不溶
稳定性
不稳定
稳定
稳定
氧化物类别
碱性氧化物
碱性氧化物
复杂氧化物
与盐酸反应的离子方程式
FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O、Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O
用途
氧化铁：红色油漆、涂料、炼铁原料
2.铁的氢氧化物
Fe(OH)2
Fe(OH)3
颜色
白色
红褐色
溶解性
不溶
不溶
稳定性
在空气中易转化为Fe(OH)3
2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O
与盐酸反应(离子方程式)
Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O
Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
制备(离子方程式)
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
转化
化学方程式
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
现象
白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色
3.铁盐和亚铁盐
(1)Fe3＋、Fe2＋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反应原理(写出反应的离子方程式)
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。
Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3。
③结论
Fe3＋Fe2＋
(3)铁盐的净水作用。
向混有少量泥沙的浑水加入少量Fe2(SO4)3(或明矾)，浑水会变澄清。
[牛刀小试]
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)赤铁矿的主要成分与铁锈的主要成分相同。( )
(2)Fe3O4可由单质直接化合而得到。( )
(3)Fe(OH)3、FeCl2不能通过化合反应得到。( )
(4)
Fe3＋、Cu2＋、H＋、Fe2＋四种离子中氧化能力最强的是Fe3＋。( )
(5)在配制FeSO4溶液时，为防止FeSO4被氧化而变质，
常在溶液中加入少量的铁粉。( )
(6)某溶液中滴加氯水，然后滴加KSCN溶液，溶液显红色，该溶液中一定含有Fe2＋。( )
答案：(1)√ (2)√ (3)× (4)√ (5)√ (6)×
2．下列叙述正确的是( )
A．向某溶液中加入KSCN后无明显现象，证明溶液中不含有Fe3＋
B．FeCl2无法直接通过化合反应而得到
C．向某溶液中通入Cl2，再加入KSCN溶液变红色，说明原溶液中含有Fe2＋
D．因为在金属活动性顺序表中Cu排在Fe后面，故把铜粉加入FeCl3溶液中不发生反应
答案：A
授课提示：对应学生用书第50页
要点一 Fe2＋、Fe3＋、Fe的相互转化——“铁三角”
1．Fe→Fe2＋或Fe3＋
(1)与弱氧化剂反应生成Fe2＋。
与S、Fe3＋、Cu2＋、H＋等弱氧化剂反应生成＋2价铁，如
Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
(2)与强氧化剂反应生成Fe3＋。
与Cl2、HNO3等强氧化剂反应生成Fe3＋。
2．Fe2＋→Fe或Fe3＋
(1)与强氧化剂反应生成Fe3＋。
与Cl2、HNO3等强氧化剂反应生成Fe3＋，如
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。
(2)与强还原剂反应生成Fe。
与C、Zn、CO等强还原剂反应生成Fe，如
Zn＋Fe2＋===Fe＋Zn2＋。
3．Fe3＋→Fe或Fe2＋
(1)与C、CO等强还原剂反应生成Fe，如
3CO＋Fe2O33CO2＋2Fe。
(2)与Fe、Cu、I－等还原剂反应生成Fe2＋，如
2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。
[典例1] (2019·汉中高一检测)已知有以下相互转化关系，试回答：
(1)写出B的化学式：________，D的化学式：________。
(2)写出由E转变成F的化学方程式：________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)写出由A转变成B的离子方程式：_______________________________________
________________________________________________________________________。
(4)向G溶液加入A的离子方程式：_________________________________________
________________________________________________________________________。
[解析] 本题主要考查铁的单质及其化合物的性质。
(1)B是铁与盐酸反应生成的氯化亚铁，E的化学式：FeCl2，D的化学式：KCl。
(2)E是氢氧化亚铁，F是氢氧化铁，由E转变成F的化学方程式：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
(3)由A转变成B即铁转变成氯化亚铁的离子方程式：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。
(4)向G溶液加入A即向氯化铁溶液加入铁发生反应的离子方程式：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。
[答案] (1)FeCl2 KCl (2)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(3)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
(4)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
[题组训练]
1．按下图要求写出下列三个反应的化学方程式，属于离子反应的只写出离子方程式。
(1)B―→C＋D：__________________________________________________________；
(2)E―→F：______________________________________________________________；
(3)F―→D：______________________________________________________________。
答案：(1)Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
(2)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(3)Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
2．在FeCl3和CuCl2混合溶液中，加入过量的铁粉，充分反应后，溶液中的金属离子是( )
A．Fe2＋
B．Fe3＋和Fe2＋
C．Cu2＋和Fe2＋
D．Cu2＋
解析：在混合液中发生如下反应：
①2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
②Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋
当铁过量时，Fe3＋和Cu2＋均完全反应，再由上述方程式可知，充分反应后溶液中只含Fe2＋一种金属离子。
答案：A
要点二 Fe2＋、Fe3＋的检验
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
特别提醒：
1．Fe3＋与SCN－作用时，生成红色溶液，而不是红色沉淀。
2．当Fe2＋和Fe3＋共存时，检验Fe2＋时必须用酸性KMnO4溶液。
[典例2] 某固体样品，检验含有Fe2O3的操作是_______________________________。
[答案] 取少量固体样品于试管中加HCl溶解，再滴加几滴KSCN溶液，若溶液变红，说明样品中含Fe2O3。
特别提醒：固体样品检验离子时一定先加水或酸溶解。
[题组训练]
3．检验实验室配制的FeCl2溶液是否氧化变质，应选用的最适宜的试剂是( )
A．稀HNO3
B．溴水
C．KSCN溶液
D．酸性KMnO4溶液
解析：FeCl2溶液氧化变质时，Fe2＋被氧化成Fe3＋，要检验FeCl2溶液中是否含有Fe3＋，可向其中加入少量KSCN溶液，若变红色则FeCl2已变质。
答案：C
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，得到红褐色沉淀，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，说明溶液中含有Fe2＋，不含有Mg2＋
解析：A项说明含Fe3＋，但不能说明是否含Fe2＋；B项说明通入Cl2后溶液中含有Fe3＋，不能说明原溶液中是否含有Fe2＋；D项，因为Mg(OH)2为白色沉淀，Fe(OH)2转化为Fe(OH)3时的颜色变化会掩盖其他白色沉淀的现象，所以当溶液中含有Mg2＋时，会出现同样的题述现象，故D项不能说明溶液中是否含Mg2＋。
答案：C
授课提示：对应学生用书第52页
1．下列有关铁与水反应的说法正确的是( )
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氢气
C．在高温时，铁与水蒸气反应生成氧化铁和氢气
D．在高温时，铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气
解析：铁与水蒸气反应生成Fe3O4和H2。
答案：D
2．(2019·合肥高一检测)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
解析：①中生成的Na2O2的颜色为淡黄色；②中现象为白色沉淀→灰绿色沉淀→红褐色沉淀，最终为Fe(OH)3的颜色；③为检验Fe3＋的常用方法，溶液变为红色；④医用酒精中含有水，无水硫酸铜放入后，溶液显蓝色。
答案：B
3．要证明某溶液中不含Fe3＋而可能含Fe2＋，进行如下实验操作时，最佳方案是( )
①加入足量氯水 ②加入足量KMnO4溶液 ③加入少量KSCN溶液
A．①②
B．③①
C．③②
D．①②③
解析：先向溶液中加入少量KSCN溶液，若溶液中不含Fe3＋，则无红色出现，然后再加入足量氯水，Cl2将Fe2＋氧化生成Fe3＋，Fe3＋与SCN－结合生成红色物质。
答案：B
4．(2019·南京高一检测)已知下述三个实验均能发生化学反应，下列判断正确的是( )
①将铁钉放入硫酸铜溶液中
②向硫酸亚铁溶液中滴入几滴双氧水
③将铜丝放入氯化铁溶液中
A．实验①中铁是氧化剂
B．实验②中Fe2＋具有还原性
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中铁是还原剂，A项错误；实验②中Fe2＋体现还原性，B项正确；实验③中发生的反应不是置换反应，C项错误；根据实验③可知氧化性：Fe3＋＞Cu2＋，根据实验①可知氧化性Cu2＋＞Fe2＋，D项错误。
答案：B
5．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。
(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_________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)写出下列转化的离子方程式或化学方程式。
①E→F：_____________________________________________________________。
②C→D：_____________________________________________________________。
解析：根据F是红褐色沉淀推知F是Fe(OH)3，又知道A是一种常见金属，从而推知A为Fe，点燃时生成B，则B为Fe3O4，Fe3O4与盐酸反应生成氯化亚铁、氯化铁和水，再结合C、D之间的转化可知C是FeCl2，D是FeCl3，分别与氢氧化钠溶液发生反应，则E为Fe(OH)2，F为Fe(OH)3，G为Fe2O3，X为H2，其中C、D之间相互转化的离子方程式是2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。A→X的离子方程式是Fe＋2H＋===Fe2＋＋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＋(答案合理即可)
(3)防止Fe2＋被O2氧化
(4)①4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
②2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－(合理即可)
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9
-第3课时 重点复习课
要点一 金属与水、酸、碱、盐溶液的反应
1．Na与H2O、酸、碱、盐溶液反应的规律
(1)钠与酸、碱、盐水溶液反应规律：有酸氢离子为先，无酸水分子为先。
(2)分析钠与酸、碱、盐水溶液反应的计算问题时，生成氢气的量按钠的量计算。
(3)求钠与水反应后溶液中溶质的质量分数时，溶液的质量应减去生成氢气的质量。
2．金属与水反应的规律
(1)K、Ca、Na等金属和冷水作用，生成可溶性碱和H2。如：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
(2)Mg和冷水反应缓慢，与沸水迅速反应，Al与冷水很难反应，与沸水能反应，生成不溶性碱和H2。Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑
(3)Zn、Fe、Sn、Pb和高温水蒸气反应，生成不溶性氧化物和H2。
3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
Zn＋H2O(g)ZnO＋H2
(4)Cu、Hg、Ag、Pt、Au不与水反应。
3．金属与酸的反应规律
根据金属活动性顺序表，排在H前面的金属均能与酸发生置换反应，生成H2。
4．金属与碱的反应
金属铝既能溶于酸，又能溶于碱。离子反应方程式如下：
2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。
[典例1] 将2.3
g
Na分别放入下列溶液中：①水100
mL ②1
000
mL
1
mol/L
NaCl ③50
mL
0.5
mol/L
CuSO4溶液 ④200
mL
0.1
mol/L
HCl ⑤300
mL
1
mol/L
NaOH溶液。则放出H2的物质的量( )
A．②中最多
B．③中最少
C．一样多
D．无法计算
[解析] Na优先与酸中的H＋反应，若H＋不够再与H2O产生的H＋反应，故只要水满足Na反应需要，Na失去电子给H＋，则产生的H2量相同。
[答案] C
[变式1] (2019·临沂高一检测)等量的铁分别与足量的盐酸、水蒸气在一定的条件下充分反应，则在相同的条件下，产生氢气的体积比是( )
A．1∶1
B．3∶4
C．2∶3
D．4∶3
解析：根据反应的化学方程式知：
Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑
3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
1
mol
Fe与盐酸反应生成1
mol
H2，与水蒸气反应生成
mol
H2，故相同条件下，产生H2的体积比是3∶4。
答案：B
要点二 铝与酸、碱反应之间的定量关系
铝与酸、碱反应生成H2的量的关系
1．铝与酸、碱反应的化学方程式分别为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。从化学方程式可以看出Al与酸、碱反应时生成H2的实质都是AlAl3＋，2H＋H2，所以无论与酸还是与碱反应，Al与H2的关系都是2Al～3H2。
2．等量的铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气体积比＝1∶1。
3．足量的铝分别与等物质的量的HCl和氢氧化钠反应，产生氢气的体积比＝1∶3。
4．一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比<<，则必定是①铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；②铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而氢氧化钠过量。
[典例2] 质量比为2∶3的金属铝分别跟足量稀H2SO4和NaOH溶液反应，则产生H2的体积比是( )
A．1∶2
B．1∶3
C．2∶3
D．3∶2
[解析] 酸碱足量时，产生H2量多少决定于Al的多少，等量的Al产生等量的H2。金属Al质量之比为2∶3，则产生H2物质的量之比则为2∶3，相同条件下体积之比为2∶3。
[答案] C
[变式2] 将一定量的镁铝合金样品分成两等份，一份加入足量NaOH溶液中，充分反应后，收集到标准状况下气体6.72
L；另一份加入足量稀盐酸中，充分反应后，收集到标准状况下气体11.2
L。则原合金样品中镁的质量为( )
A．4.8
g
B．6
g
C．9.6
g
D．12
g
解析：加入足量NaOH溶液中，只有Al能与NaOH溶液反应；加入足量稀盐酸中，Mg、Al两金属均与盐酸反应。由得失电子数守恒可知，Al与稀盐酸和与NaOH溶液反应产生的氢气的量相同，即均为6.72
L，则Mg与盐酸反应产生的氢气为11.2
L－6.72
L＝4.48
L，结合关系式：Mg～H2知，n(Mg)＝n(H2)＝＝0.2
mol，m(Mg)＝0.2
mol×24
g·mol－1＝4.8
g，故原合金样品中镁的质量为4.8
g×2＝9.6
g。
答案：C
要点三 物质的量的计算及应用
1．金属与酸反应产生氢气的量相同时，则金属转移电子的物质的量相同，消耗金属的物质的量之比等于反应后对应金属呈现化合价的倒数之比。
2．确定混合物成分的规律方法
(1)先计算混合金属的平均摩尔电子质量，即混合金属在反应中转移1
mol电子时的质量。
(2)再计算各金属的摩尔电子质量，即各金属在反应中转移1
mol电子时的质量。
(3)比较平均摩尔电子质量与各金属摩尔电子质量的大小，判断确定混合金属的成分。
[典例3] 由镁、铝、铁三种金属单质中的两种组成的混合物共6
g，与足量的稀盐酸反应，产生标准状况下的氢气2.8
L，由此得出的结论正确的是( )
A．该混合物中一定含有铝
B．该混合物中一定含有铁
C．该混合物一定是由铁和镁组成的
D．该混合物中一定不含铁
[解析] 标准状况下2.8
L
H2的物质的量为＝0.125
mol，则电子物质的量为0.25
mol，则提供1
mol电子需混合金属的质量为：＝24
g，
提供1
mol电子所需金属的质量分别为：
Mg：
g＝12
g
Al：
g＝9
g
Fe：
g＝28
g
故一定有铁，Mg、Al至少含一种。
[答案] B
[变式3] 由锌、铁、镁、铝四种金属中的两种组成的混合物10
g，与足量的盐酸反应产生1.0
g氢气，则混合物中一定含有的金属是( )
A．Zn
B．Fe
C．Al
D．Mg
解析：该混合物的平均摩尔电子质量＝＝10
g·mol－1，锌、铁、镁、铝的摩尔电子质量分别为32.5
g·mol－1、28
g·mol－1、12
g·mol－1、9
g·mol－1，由于是两种金属组成的混合物，平均摩尔电子质量必介于两种金属的摩尔电子质量之间，混合物中一定含有金属铝。
答案：C
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3
-第2课时 物质的量在化学方程式计算中的应用
课程目标
素养目标
1.结合化学方程式了解物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积等概念之间的有关计算。2．了解化学计算中的常用方法。
1.变化观念：知道物质发生化学变化过程中各种“物理量”之间的关系。2．证据推理：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。3．社会责任：具有严谨求实的科学态度，了解化学方程式中的有关计算。
授课提示：对应学生用书第56页
一、物质的量在化学方程式中的应用
化学方程式 2H2 ＋ O2 2H2O(g)
计量数之比：
2
∶
1
∶
2
物质微粒数之比：
2
∶
1
∶
2
扩大NA:
2NA
∶
NA
∶
2NA
物质的量之比：
2
mol
∶
1
mol
∶
2
mol
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
从以上例子可以看出：
(1)任意物质的微粒(构成微粒，下同)数目之比等于物质的量之比。
(2)在同温同压下，气态物质的微粒(分子)数目之比等于物质的量之比，等于气体体积之比。
(3)同一种任意状态的物质的微粒数目之比等于物质的量之比。
(4)化学方程式中化学计量数之比＝各物质的物质的量之比＝各物质微粒数目之比。
(5)化学方程式除可以表示反应物、生成物的粒子数目关系和质量关系外，还可以表示它们的物质的量关系，如H2＋Cl22HCl可表示1
mol
H2与1
mol
Cl2完全反应生成2
mol
HCl。
二、物质的量与其他物理量之间的关系
1．图示关系
2．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)＝＝
mol；
(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液。
[牛刀小试]
1．标准状况下，3.25
g锌与足量的盐酸反应欲计算产生H2的量，下列比例式正确的是( )
A．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
1
mol
1
mol
3.25
g
m(H2)
B．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
65
g
1
L
3.25
g
V(H2)
C．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
1
mol
22.4
L
3.25
g
V(H2)
D．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
65
g
22.4
L
3.25
g
V(H2)
解析：列比例式应遵循“上下单位一致，左右计量相当”的原则，A、C不正确，B项中65
g
Zn对应H2的体积不是1
L。
答案：D
2．1.15
g金属钠跟水反应，得到100
mL溶液，试计算：
(1)生成的气体在标准状况下的体积。
(2)反应后所得溶液的物质的量浓度。
解析：设生成标准状况下气体的体积为V，物质的量浓度为c。
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
2×23
g
2
mol
22.4
L
1．15
g
0.1
L×c
V
V＝＝0.56
L，
c＝＝0.5
mol·L－1。
答案：(1)0.56
L (2)0.5
mol·L－1
授课提示：对应学生用书第56页
要点一 物质的量应用于化学方程式计算的基本步骤
[典例1] 向足量的500
mL
NaOH溶液中投入10.8
g
Al，二者恰好完全反应后，计算：
(1)投入的Al的物质的量。
(2)参加反应的NaOH的物质的量和溶液的物质的量浓度。
(3)生成标准状况下H2的体积。
[解析] (1)根据物质的量、摩尔质量和质量之间的等式关系n＝，能求出Al的物质的量。由反应的化学方程式能求出参加反应的NaOH和生成H2的物质的量，则能求出NaOH溶液的物质的量浓度及标准状况下H2的体积。
[答案] (1)n(Al)＝＝0.4
mol。
(2)设参加反应的NaOH物质的量是n。
则2Al ＋ 2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
2
mol
2
mol
0.4
mol
n
则＝，n＝0.4
mol，
c(NaOH)＝＝0.8
mol/L。
(3)设生成标准状况下H2的体积是V。
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
2
mol
3×22.4
L
0.4
mol
V
V(H2)＝＝13.44
L。
(1)根据化学方程式计算的六大步骤
—设所求物质的物质的量或质量、体积等
↓
—写出相关的化学方程式
↓
—在方程式中有关物质的化学式下面标出已知物质和所求物质的有关物理量关系，并代入已知量和未知量
—列出比例式
↓
—根据比例式求解
↓
—简明地写出答案
(2)物质的量在化学计算中应用的注意事项
①化学方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质的物质的量之比，而非质量之比。
②计算时，各种物质不一定都用物质的量表示，也可以用质量表示，气态物质还可以用体积表示，但要注意物质的量与其他各物理量之间的换算关系；只要做到“上下一致，左右相当”即可。
[题组训练]
1．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6.72
L，生成物NaAlO2的物质的量浓度为(假定反应前后，溶液体积不变)( )
A．1
mol·L－1
B．0.4
mol·L－1
C．1.5
mol·L－1
D．2
mol·L－1
解析：
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2 ＋3H2↑
2
mol 3×22.4
L
n(NaAlO2) 6.72
L
n(NaAlO2)＝＝0.2
mol，c(NaAlO2)＝＝0.4
mol·L－1。
答案：B
2．把1.1
g铁、铝混合物溶于200
mL
5
mol·L－1的盐酸中，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)反应中消耗HCl的物质的量为0.2
L×5
mol·L－1－0.2
L×4.6
mol·L－1＝0.08
mol。
(2)设1.1
g混合物中Al、Fe的物质的量分别为x、y，则
2Al ＋ 6HCl===2AlCl3＋3H2↑
2
mol 6
mol
x 3x
Fe ＋ 2HCl===FeCl2＋H2↑
1
mol 2
mol
y 2y
则有
解得：x＝0.02
mol，y＝0.01
mol。
答案：(1)0.08
mol(计算过程见解析) (2)Al为0.02
mol，Fe为0.01
mol(计算过程见解析)
要点二 化学计算中常用的三种方法
1．关系式法
示例：把CO还原Fe2O3生成的CO2通入澄清石灰水中，求生成沉淀的质量。
分析：
(1)写出反应方程式：
3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2，
CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O
(2)列关系式
3CO～3CO2～3CaCO3，即CO～CaCO3，以上关系也可根据C原子守恒。
2．守恒法
(1)电子守恒：氧化还原反应中得电子总数等于失电子总数。
(2)电荷守恒：电解质溶液中，阳离子所带正电荷总数＝阴离子所带负电荷总数；离子方程式中，反应物所带电荷总数＝生成物所带电荷总数。
3．差量法
原理：根据化学反应前后物质的有关物理量发生的变化，找出“理论差量”，如反应前后的质量、物质的量、气体体积等。结合题目实际差量列出比例式进行解答。
示例：
Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4 固体质量差
理论差量
56
g
64
g
64
g－56
g＝8
g
实际差量
x
m
g
则＝，x＝7m
g。
[典例2] (2019·济宁高一检测)有BaCl2和NaCl的混合溶液a
L，将它均分成两份。一份滴加稀硫酸，使Ba2＋完全沉淀；另一份滴加AgNO3溶液，使Cl－完全沉淀。反应中消耗x
mol
H2SO4、y
mol
AgNO3。据此得知原混合溶液中的c(Na＋)为( )
A.
mol·L－1
B.
mol·L－1
C.
mol·L－1
D.
mol·L－1
[解析] 由化学方程式：
BaCl2＋H2SO4===BaSO4↓＋2HCl
NaCl＋AgNO3===AgCl↓＋NaNO3及Cl－守恒知，在均分的两份溶液中n(Ba2＋)＝x
mol，n(Cl－)＝y
mol，故n(Na＋)＝(y－2x)
mol，c(Na＋)＝
mol/L＝
mol/L。
[答案] D
[题组训练]
3．(2019·开封高一检测)某盐的混合物中含有0.2
mol
Na＋、0.4
mol
Mg2＋、0.4
mol
Cl－，则n(SO)为( )
A．0.1
mol
B．0.3
mol
C．0.5
mol
D．0.15
mol
解析：根据电荷守恒有：
n(Na＋)＋2n(Mg2＋)＝n(Cl－)＋2n(SO)
n(SO)＝
＝
＝0.3
mol。
答案：B
4．某金属R的氯化物溶液20
mL，浓度为0.05
mol/L，它恰好能与20
mL
0.15
mol/L
AgNO3溶液完全反应，则该氯化物的化学式为( )
A．RCl
B．RCl2
C．RCl3
D．RCl5
解析：可设该氯化物的化学式为RClx，
RClx ～ xAgNO3
1
x
20×10－3
L×0.05
mol/L 20×10－3
L×0.15
mol/L
列式得：1/x＝(20×10－3
L×0.05
mol/L)/(20×10－3
L×0.15
mol/L)，x＝3。
答案：C
授课提示：对应学生用书第58页
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．它们的质量之比等于化学方程式中化学计量数之比
D．它们物质的量之比等于化学方程式中化学计量数之比
解析：物质发生化学反应时，是按照一定的比例(物质的量之比)进行的，这也是化学方程式中的化学计量数之比。
答案：D
2．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
解析：n(Fe)＝＝0.5
mol，n(CuSO4)＝0.100
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。
答案：C
3．(2019·福州检测)将0.5
mol
Na和0.5
mol
Mg分别投入到过量的m1
g水和m2
g盐酸中，分别得到溶液a和b,
若m1＝m2，则a和b的质量关系是
( )
A．a>b
B．aC．a＝b
D．无法确定
解析：根据反应方程式2Na＋2H2O===2NaOH＋
H2↑和Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑知，0.5
mol钠与水反应生成0.25
mol氢气，ma＝(0.5×23＋m1－0.
25×2)g＝
(11＋m1)g,0.5
mol镁与盐酸反应生成0.5
mol氢气，mb＝(0.5×24＋m2－0.5×2)g＝
(11＋m2)g，因为m1＝m2，所以ma＝mb，选C。
答案：C
4．Mg、Al组成的混合物与足量盐酸反应，产生标准状况下的氢气体积为4.48
L。
下列推断中不正确的是
( )
A．参加反应的Mg、Al共0.2
mol
B．参加反应的HCl为0.4
mol
C．Mg、Al在反应中共失去0.4
mol电子
D．若与足量的稀硫酸反应能产生0.2
mol
H2
解析：反应的实质为Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，n(H2)＝＝0.2
mol，则参加反应的n(H＋)
＝0.4
mol，B正确。若换成稀H2SO4，同样产生0.2
mol
H2，D正确。依据得失电子守恒，由2H＋―→H2得电子总数为0.2
mol×2＝0.4
mol，故C正确。0.2
mol
Mg提供0.4
mol电子，0.2
mol
Al则提供0.6
mol电子，0.2
mol
Mg、Al混合物提供的电子数大于0.4
mol、小于0.6
mol，A不正确。
答案：A
5．如图是某学校实验室从化学试剂商店，买回来的氢氧化钠试剂标签上的部分内容。某同学从该试剂瓶中取出24.0
g固体，配成1
L溶液，请计算：
(1)所得氢氧化钠溶液的物质的量浓度。
(2)从所得氢氧化钠溶液中取出200
mL于一烧杯中，投入足量的金属铝，完全反应后，产生的气体在标准状况下的体积。
解析：(1)n(NaOH)＝＝＝0.6
mol，c(NaOH)＝＝＝0.6
mol·L－1。
(2)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
2
mol 22.4
L×3
0．6
mol·L－1×0.2
L V
V＝＝4.032
L。
答案：(1)0.6
mol·L－1 (2)4.032
L
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8
-第1课时 合金
课程目标
素养目标
1.了解合金的含义及特性。2．了解铁合金、铝合金的分类、组成和用途。3．掌握铝及其氧化物的重要性质。
1.宏观辨识：通过了解常见合金的组成和结构，全面认识合金的特征和性能。2．科学态度：根据不同合金的具体性能，正确选用金属材料，以便更好地为人类社会服务。
授课提示：对应学生用书第52页
一、合金
1．合金的概念和特性
概念
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
性能
硬度
硬度一般大于它的纯金属成分
熔点
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性质、化学性质和机械性能
2.常见合金
(1)铁合金。
(2)铝合金。
硬铝是一种常见铝合金，其成分含Al、Cu、Mg、Mn、Si。它的密度小、强度高，具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。
(3)铜合金。
3．新型合金(根据用途可分为)
二、铝和铝的氧化物
1．铝与氧气的反应
(1)现象：铝箔熔化，失去金属光泽，但熔化的铝并不滴落。
(2)化学方程式：4Al＋3O22Al2O3。
(3)通常情况下，铝不用密封保存，因为铝在空气中易形成氧化铝保护膜，阻止了铝的继续氧化。
2．铝与氢氧化钠溶液的反应
铝分别与盐酸、NaOH溶液反应的对比实验
实验操作
实验现象
试管中
有气泡冒出，铝片慢慢溶解；点燃的木条放在试管口时发出爆鸣声
化学方程式
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
离子方程式
2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
3.氧化铝分别与盐酸和氢氧化钠溶液的反应
Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O，
Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O。
氧化铝属于两性氧化物。
[牛刀小试]
1．合金有许多特点，如Na—K合金为液体，而Na和K的单质均为固体。据此试推测生铁、纯铁、碳三种物质熔点最低的是( )
A．纯铁
B．生铁
C．碳
D．无法确定
解析：合金的硬度一般比各成分金属的大，熔点一般比各成分金属的低；生铁是铁碳合金，其熔点应比碳和铁的熔点低。
答案：B
2．等体积、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加等质量的铝，生成氢气的体积比为5∶7，则甲、乙两烧杯中的反应情况可能分别是( )
A．甲、乙中都是铝过量
B．甲中铝过量，乙中碱过量
C．甲中酸过量，乙中铝过量
D．甲中酸过量，乙中碱过量
解析：因为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，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，而今产生H2的体积比：<<1，所以反应的情况为铝过量，盐酸不足；铝不足，氢氧化钠过量。
答案：B
授课提示：对应学生用书第53页
要点一 常见合金的重要应用
[典例1] 合金是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。
(1)下列物质不属于合金的是________(填字母序号，下同)。
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
1083
660
1535
沸点/℃
883
2567
2467
2750
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)镁铝合金与盐酸完全反应后，加入过量的氢氧化钠溶液，最后的结果是________。
A．没有沉淀物生成
B．只有氢氧化铝沉淀生成
C．只有氢氧化镁沉淀生成
D．有氢氧化铝和氢氧化镁沉淀生成
[答案] (1)A (2)B (3)C
(1)合金的组成
①合金中一定有金属元素，也可能含有非金属元素。
②合金一般是混合物，没有固定的熔点。
(2)合金的性质
①合金的熔点一般比成分金属的低。
②合金在硬度、密度、强度以及其他一些机械性能上要优于成分金属。
③合金具有金属特性，如导热、导电性。
④合金中各成分金属的化学性质不变。
[题组训练]
1．下列物质中，不属于合金的是( )
A．硬铝
B．黄铜
C．钢铁
D．水银
解析：硬铝是铝、铜、镁、锰等形成的合金；黄铜是铜锌合金；钢是铁碳合金；而水银是纯净的汞单质。
答案：D
2．对于合金的说法，不正确的是( )
A．常见的铜合金是青铜和黄铜
B．合金与各组分金属相比一般具有更低的熔点
C．钢是铁和碳的合金，生铁则是纯铁
D．合金与各组分金属相比一般具有更大的硬度
解析：生铁是含碳量比钢更高的铁和碳的合金。
答案：C
要点二 金属材料的选用
1．正确使用金属材料的几个方面
2．正确选用金属材料的一般思路
(1)金属的性质决定其主要用途，在选用材料时应首先考虑其性质与用途的一致性。
(2)所选材料的强度、机械性能、外观、加工难度等主要从金属的物理性质考虑，如密度、硬度、延展性、导电性、导热性、强度等。
(3)材料的稳定性、日常维护应从其化学性质考虑，如在空气、水、酸、碱、盐环境的化学稳定性及耐腐蚀性等。
(4)材料的经济性，如价格，应从原料的储量、开采与冶炼难度等方面考虑。
3．金属的回收和资源保护
(1)废旧金属的最好处理方法是回收利用。
(2)回收利用废旧金属的意义是减少垃圾量，防止污染环境且缓解资源短缺的矛盾。
[典例2] 化学行业把材料分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料等。金属材料在现实生活中有极为重要的作用。下列金属材料的用途与金属所具有的性质不相符的是( )
A．制造白炽灯灯丝——熔点高
B．制造飞机——硬度大而密度小
C．制造保险丝——硬度大
D．制造盛装化工原料的容器——耐腐蚀
[答案] C
[题组训练]
3．选择不锈钢作为家用炊具，主要是因为( )
A．耐酸碱腐蚀、不易生锈、美观、导热性能好
B．含铁元素，是人体必需的微量元素
C．价格比纯铁制品便宜
D．更容易加工成型
解析：不锈钢是含有镍、铬元素的铁合金，主要成分还是铁；不锈钢耐腐蚀性很强，但不锈钢并不是比纯铁制品价格便宜，也不易加工成型。
答案：A
4．选用金属材料时，以下方面需要考虑的是( )
①主要用途 ②物理性质、化学性质 ③价格 ④加工难度 ⑤日常维护 ⑥对环境的影响
A．①②③
B．③④⑤ C．①⑤⑥ D．全部
解析：在选用材料时要综合考虑所选材料的性能、价格、加工难度、日常维护、对环境的影响等因素，从众多材料中选取合适者。
答案：D
要点三 铝与酸、碱液反应生成H2的量的关系
1．反应原理
2．量的关系
(1)定量关系
(2)铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应产生氢气体积关系归纳：
反应物的量
产生H2的体积关系
等量的铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应
＝1∶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
<<1
[典例3] 甲、乙两烧杯中各盛有100
mL
3
mol·L－1的盐酸和氢氧化钠溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后测得生成的气体体积比为1∶2，则加入的铝粉质量为( )
A．5.4
g
B．3.6
g
C．2.7
g
D．1.8
g
[解析] 由2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑可知，若两份等质量的Al都完全反应时，生成H2的量相等，消耗HCl与NaOH的物质的量不相等。实际上HCl、NaOH同为0.3
mol，且已知生成H2的体积比为1∶2，所以发生反应时分别为HCl不足，Al过量；NaOH过量，Al不足。与0.3
mol
HCl完全反应的Al的质量为2.7
g，则由生成H2的体积比为1∶2可知，反应的Al的质量之比也为1∶2，即与NaOH溶液反应的Al的质量为5.4
g。
[答案] A
[题组训练]
5．称取两份铝粉，第一份加入足量的盐酸，第二份加入足量的烧碱。若同温同压下放出相同体积的气体，则两份铝粉的质量比为( )
A．1∶1
B．2∶3
C．3∶2
D．1∶6
解析：由2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑可知，当盐酸、烧碱溶液足量，同温同压下放出相同体积的H2，则消耗的铝粉是一样多的。
答案：A
6．铝是典型的两性金属，既能与酸反应，又能与强碱溶液反应。回答下列问题：
(1)在铝与盐酸和氢氧化钠溶液的反应中，铝元素化合价的变化都是________，还原剂都是________。
(2)1
mol的铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应，生成氢气的体积在相同状况下比值为________，消耗氯化氢和氢氧化钠的物质的量之比为________。
(3)甲、乙两个烧杯中分别盛有100
mL
4.0
mol·L－1的盐酸和100
mL
4.0
mol·L－1氢氧化钠溶液，向两个烧杯中都加入5.4
g铝粉，在相同状况下产生气体的体积比为________。
解析：由2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑可知：
①1
mol铝消耗3
mol氯化氢，生成
mol氢气；
②1
mol铝消耗1
mol氢氧化钠，生成
mol氢气。
③5.4
g(即0.2
mol)铝与0.4
mol盐酸(不足量)反应时，生成氢气0.2
mol；
④5.4
g(即0.2
mol)铝与0.4
mol氢氧化钠溶液(过量)反应时，生成氢气0.3
mol。
答案：(1)由0价变为＋3价 铝 (2)1∶1 3∶1 (3)2∶3
授课提示：对应学生用书第55页
1．铝镁合金因坚硬、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
解析：窗框、卷帘门、防护栏的导电性需较弱，否则易触电。
答案：B
2．足量的下列物质与相同质量的铝反应，放出氢气且消耗溶质的物质的量最少的是
( )
A．氯化钠溶液
B．稀硫酸
C．盐酸
D．氢氧化钠溶液
解析：氯化钠溶液与铝不反应，可排除A项；NaOH溶液、稀硫酸、稀盐酸均可与Al反应产生氢气，其对应关系分别为2NaOH～2Al,3H2SO4～2Al,6HCl～2Al，故与相同质量的铝发生反应，消耗NaOH的物质的量少。
答案：D
3．下列说法正确的是( )
A．Al2O3难溶于水，不跟水反应，所以它不是Al(OH)3对应的氧化物
B．因为Al2O3是金属氧化物，所以它是碱性氧化物
C．Al2O3能跟所有的酸碱溶液反应
D．Al2O3能跟强的酸碱溶液反应
解析：虽然Al2O3难溶于水，但是加热Al(OH)3发生的反应：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O，Al2O3和Al(OH)3中Al的化合价相同，所以Al2O3是Al(OH)3对应的氧化物。金属氧化物与碱性氧化物是两个不同的概念，二者没有因果联系。Al2O3是两性氧化物，能与强酸、强碱反应。
答案：D
4．某合金与铁的物理性质的比较如下表所示：
熔点/℃
密度/(g·cm－3)
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
还知该合金耐腐蚀、强度大。从以上性能看，该合金不适合做( )
A．导线
B．门窗框
C．炉具
D．飞机外壳
解析：由于该合金的硬度较大且耐腐蚀，所以可以用作门框、炉具和制造飞机的材料，但由于其导电性差，所以不适合做导线。
答案：A
5．历史上金、银、铜主要是作为货币金属或装饰品被应用。
(1)金、银、铜常被作为钱币流通，从化学角度来看，主要是利用它们的________。
A．硬度适中
B．密度适中
C．在自然界里都可得到纯净的单质
D．不活泼性
(2)一位收藏者有一枚表面是黑色，且有少量绿色锈状物的货币，这肯定是____币，黑色物质是________，形成这种物质的化学方程式为______________________，绿色物质是________，这枚金属币的真面目为________色。另外一枚是闪闪发光的黄色金属币，它肯定是________币，表面一直未被氧化的原因是________。
(3)不法分子有时用铜锌合金制成假金币行骗。下列方法中能有效鉴别其真假的是________。
A．观察颜色
B．查看图案
C．用手掂量轻重
D．滴一滴硝酸在金属币的表面，观察现象
解析：(1)金、银、铜都属于不活泼金属，易加工，因此，在历史上都曾经用作货币。(2)铜稳定性略微差一些，容易与氧气等物质反应而“生锈”。金的化学性质最不活泼，在空气中更稳定。(3)有些假金币外形逼真，看上去也是“金光闪闪”，密度和真金币差不太多，手不太容易掂出来。假金币中的Zn、Cu均可与硝酸反应产生大量气泡，而Au不与硝酸反应。
答案：(1)D (2)铜 氧化铜
2Cu＋O2===2CuO Cu2(OH)2CO3 红 金 金不活泼，不易被氧化 (3)D
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