第五講鐵、鋁與金屬材料課

標

要

點學

考

要

求1.鐵的性質(zhì)水平22.鐵的氧化物、氫氧化物的性質(zhì)水平23.Fe2+、Fe3+的性質(zhì)及轉(zhuǎn)化水平24.檢驗Fe2+、Fe3+的常用方法水平25.鋁、氧化鋁的性質(zhì)水平16.一些合金材料的性質(zhì)和用途水平1一、鐵元素的存在形式1.含量:鐵元素在地殼中的含量僅次于氧、硅和鋁,居第四位。典例1以下物質(zhì)的名稱與化學式一致的是()A.磁性氧化鐵:Fe2O3B.隕鐵:FeOC.鐵紅:Fe2O3 D.綠礬:Fe2(SO4)3·7H2O答案C解析A項,磁性氧化鐵的化學式是Fe3O4,A不正確;B項,隕鐵中的物質(zhì)是鐵,B不正確;C項,Fe2O3是一種紅棕色粉末,俗稱鐵紅,C正確;D項,綠礬的化學式是FeSO4·7H2O,D不正確。應(yīng)選C。二、鐵的性質(zhì)1.鐵的物理性質(zhì)顏色導電、導熱、延展性特性銀白色良好鐵磁性2.鐵的化學性質(zhì)(1)與非金屬反響常溫下,在潮濕空氣中Fe被腐蝕生成鐵銹,主要成分為Fe2O3·xH2O。(2)與水反響(3)與酸反響①與非氧化性酸(稀硫酸、鹽酸)反響:Fe+2H+===Fe2++H2↑②與強氧化性酸(濃硫酸、濃硝酸)反響:常溫時鐵遇濃硫酸、濃硝酸發(fā)生鈍化。(4)與鹽溶液反響Fe+Cu2+===Fe2++CuFe+2Fe3+===3Fe2+鐵與較弱的氧化劑(如鹽酸、硫酸銅等)反響,生成+2價鐵的化合物;鐵與較強的氧化劑(如氯氣等)反響,生成+3價鐵的化合物。典例2在以下4個反響中,鐵元素的化合價變化與另外3個反響不同的是()A.鐵與氯氣反響通過灼熱的三氧化二鐵C.向氯化亞鐵溶液中滴加過氧化氫溶液D.鐵與鹽酸反響答案B解析A、C、D三項反響中鐵元素的化合價均升高,B項反響中鐵元素的化合價降低。三、鐵的氧化物

名稱(化學式)氧化亞鐵(FeO)氧化鐵(Fe2O3)四氧化三鐵(Fe3O4)俗名—鐵紅磁性氧化鐵顏色、狀態(tài)黑色、固體紅棕色、固體黑色、晶體物質(zhì)類別堿性氧化物氧化物化學性質(zhì)與酸反應(yīng)FeO+2H+===Fe2++H2O

Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O穩(wěn)定性FeO不穩(wěn)定:6FeO+O22Fe3O4主要用途—用作紅色顏料—四、鐵的氫氧化物

化學式Fe(OH)2Fe(OH)3物理特性白色固體,不溶于水紅褐色固體,不溶于水制備方法Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓化學性質(zhì)與酸反應(yīng)Fe(OH)2+2H+===Fe2++2H2OFe(OH)3+3H+Fe3++3H2O穩(wěn)定性不穩(wěn)定,受熱易分解不穩(wěn)定,2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O轉(zhuǎn)化及現(xiàn)象4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3現(xiàn)象:白色絮狀沉淀迅速變成灰綠色,過一段時間后有紅褐色物質(zhì)生成典例3(2021年浙江4月學考)某同學設(shè)計如圖裝置(氣密性已檢查)制備Fe(OH)2白色沉淀。請答復(fù):(1)儀器1的名稱,裝置5的作用。

(2)實驗開始時,關(guān)閉K2翻開K1,反響一段時間后,再翻開K2關(guān)閉K1,發(fā)現(xiàn)3中溶液不能進入4中。請為裝置作一處改進,使溶液能進入4中。

(3)裝置改進后,將3中反響后的溶液壓入4中,在4中析出了灰綠色沉淀。從實驗操作過程分析沒有產(chǎn)生白色沉淀的原因:。

答案(1)分液漏斗(滴液漏斗)液封,防止空氣進入裝置4(2)在裝置2、3之間添加控制開關(guān)(3)裝置4內(nèi)的空氣沒有排盡解析(1)儀器1的名稱叫分液漏斗(滴液漏斗),裝置5起液封作用,可以防止空氣進入裝置4而氧化新制的Fe(OH)2;(2)裝置2、3之間沒有控制開關(guān),使得兩裝置內(nèi)的氣體壓強相同,3中溶液不能進入4中;(3)如果裝置內(nèi)的空氣沒有排盡,那么空氣中的O2會將Fe(OH)2氧化,析出的沉淀呈現(xiàn)灰綠色。五、鐵鹽和亞鐵鹽1.Fe2+的性質(zhì)(1)含有Fe2+的溶液顯淺綠色。(2)有較強復(fù)原性,易被O2、Cl2、H2O2、HNO3和KMnO4等氧化劑氧化成Fe3+。2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-2Fe2++2H++H2O2===2Fe3++2H2O(3)與堿反響:Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓(白色沉淀)Fe2++2NH3·H2O===Fe(OH)2↓+22.Fe3+的性質(zhì)(1)含有Fe3+的溶液顯棕黃色。(2)有較強氧化性,可氧化Fe、Cu、S2-、I-等。2Fe3++Fe===3Fe2+2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+(制作印刷電路板原理)2Fe3++S2-===2Fe2++S↓2Fe3++2I-===2Fe2++I2(3)與堿反響。Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓(紅褐色沉淀)Fe3++3NH3·H2O===Fe(OH)3↓+3(4)與KSCN溶液反響。Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3(溶液變成紅色)3.Fe、Fe2+和Fe3+的轉(zhuǎn)化

4.Fe3+的檢驗方法在待測液中滴入KSCN溶液,溶液變成紅色,說明該溶液中含有Fe3+。典例4以下有關(guān)Fe2+和Fe3+的表達中,錯誤的選項是()A.含F(xiàn)e2+的水溶液呈無色B.含F(xiàn)e3+的水溶液呈棕黃色2+既有氧化性又有復(fù)原性D.配制FeCl2溶液時參加鐵粉是為了防止Fe2+被氧化答案

A解析

含F(xiàn)e2+的水溶液呈淺綠色。典例5(2021年浙江10月學考,改編)以下離子方程式正確的選項是()答案C解析A項,酸性氯化亞鐵溶液中參加雙氧水發(fā)生的反響為2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O,A不正確;B項,氫氧化鋇為可溶性強堿,要寫成離子形式,B不正確;D項,方程式兩邊離子的電荷總數(shù)不相等,D不正確。應(yīng)選C。A.1.50×10-4

B.6.00×10-4C.1.00×10-3

D.3.60×10-3答案

C六、鋁及其化合物1.鋁的性質(zhì)(1)4Al+3O2===2Al2O3(鋁外表形成致密的氧化鋁保護膜)(2)2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑(3)2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑(4)2Al+Fe2O32Fe+Al2O3(鋁熱反響)2.氧化鋁和氫氧化鋁的性質(zhì)

化學式Al2O3Al(OH)3物質(zhì)類別兩性氧化物兩性氫氧化物物理特性白色固體,高熔點白色固體,不溶化學性質(zhì)與酸反應(yīng)Al2O3+6H+===2Al3++3H2OAl(OH)3+3H+===Al3++3H2O與堿反應(yīng)Al2O3+2OH-===2+H2OAl(OH)3+OH-===+2H2O制備方法2Al(OH)3Al2O3+3H2OAl3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3典例7考古發(fā)現(xiàn)了一尊清末的鋁制佛像,至今保存完好,其未被銹蝕的主要原因是()A.鋁不易發(fā)生化學反響B(tài).鋁的氧化物易發(fā)生復(fù)原反響C.鋁不易被氧化D.鋁易被氧化,但氧化鋁膜具有保護內(nèi)部鋁的作用答案D解析鋁是一種活潑金屬,在常溫下就能與空氣中的氧氣發(fā)生反響,在外表形成一層致密的氧化膜,這層膜可保護內(nèi)部的金屬鋁不被繼續(xù)腐蝕,D正確。應(yīng)選D。典例8焊接鋼軌的反響為2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe中,氧化劑是() 2O32O3答案B解析由化學方程式可知,Fe2O3在反響中鐵元素的化合價降低,發(fā)生復(fù)原反響,是氧化劑。應(yīng)選B。典例9向20mL某濃度的AlCl3溶液中滴加2mol·L-1的NaOH溶液時,得到Al(OH)3沉淀的質(zhì)量與所滴加NaOH溶液的體積(mL)關(guān)系如下圖。請答復(fù):(1)圖中A點表示的物質(zhì)是,其物質(zhì)的量是。

(2)反響至A點時消耗NaOH溶液的體積為。

(3)圖中B點溶液中的溶質(zhì)有。

(4)0點到B點反響的總離子方程式可表示為。

(5)當Al(OH)3沉淀為0.39g時,消耗的NaOH溶液的體積可能為。

答案(1)Al(OH)30.01mol(2)15mL(3)NaAlO2、NaCl(4)Al3++4OH-===+2H2O(5)7.5mL或17.5mL解析AlCl3溶液中滴加NaOH溶液,先產(chǎn)生Al(OH)3沉淀,后沉淀溶解,離子方程式為Al3++3OH-Al(OH)3↓,Al(OH)3+OH-===+2H2O,所以A點表示的物質(zhì)是Al(OH)3,n[Al(OH)3]==mol;B點為Al(OH)3恰好完全溶解。反響至A點時消耗V(NaOH)=×103mL·L-1=15mL。當Al(OH)3沉淀為g時,有兩種情況:①可能為少量的NaOH溶液,此時Al3+沒有全部沉淀,消耗NaOH溶液mol,體積為×103mL·L-1mL;②也可能為過量的NaOH溶液,即有一局部Al(OH)3溶解,此時需要NaOH物質(zhì)的量為mol,體積為mL。七、金屬材料金屬材料包括純金屬和它們的合金。合金:由兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。特性:合金的硬度一般比其成分金屬的大,合金的熔點一般低于各成分金屬。1.鐵合金

鐵合金生鐵鋼含碳量2%~4.3%0.03%~2%特性硬度大、抗壓、性脆延展性好、機械性能好不銹鋼:屬于合金鋼,合金元素主要是鉻和鎳。2.鋁合金硬鋁:密度小、強度高、抗腐蝕能力強,是制造飛機和宇宙飛船的材料。3.新型合金儲氫合金、鈦合金、耐熱合金和形狀記憶合金。