3.2 金属材料(word教参)-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年新教材高中化学必修第一册（人教版2019）

第二节　金属材料 目标导航 [知识导图] [课程标准] 1.通过生活中常见的合金材料认识和了解合金的内涵和外延，认识合金的性能。 2.从宏观和微观相结合的角度认识铁合金的类型，知道常见铁合金的组成、功能及用途。 3.通过实验探究认识铝、氧化铝的性质，了解铝合金的特性与用途。 （见学生用书P74） 知识点1　合金及其性质 1.合金的定义 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。 2.合金的性质 ①合金具有许多优良的　①物理　、　②化学　或　③机械　性能。 ②硬度：合金的硬度一般比其成分金属的　④大　。 ③熔点：合金的熔点一般比其成分金属的小。 3.铁合金 知识点2　铝和铝合金 1.铝和氧化铝 （1）铝是地壳中含量　⑯最多　的金属元素，是一种　⑰活泼　金属，在常温下就能与空气中的氧气发生反应，表面生成一层致密的氧化铝薄膜，反应的化学方程式为　⑱4Al＋3O22Al2O3　。 （2）人们日常用的铝制品通常都是由铝合金制造的，其表面总是覆盖着致密的氧化铝薄膜，这层膜起着保护内部金属的作用。 （3）铝、氧化铝和盐酸的反应 实验操作 实验现象 铝片逐渐溶解，有无色气泡冒出，将点燃的木条放在试管口，有爆鸣声 结论 铝表面的保护膜（氧化铝）和铝均能与盐酸发生反应 有关离子 方程式 　⑲Al2O3＋6H＋2Al3＋＋3H2O　、　⑳2Al＋6H＋2Al3＋＋3H2↑　 （4）铝、氧化铝和氢氧化钠的反应 实验 操作 实验 现象 立即产生气泡，将点燃的木条放在试管口，有爆鸣声 开始没有气泡，一段时间后才产生气泡，将点燃的木条放在试管口，有爆鸣声 结论 铝表面的保护膜（氧化铝）和铝均能与氢氧化钠发生反应 有关离子 方程式 　㉑Al2O3＋2OH－2Al＋H2O　、 　㉒2Al＋2OH－＋2H2O2Al＋3H2↑　 （5）两性化合物 　㉓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。 2.铝合金 主要组成元素 主要特性 主要用途 纯铝 Al 硬度和强度较小、导电性、导热性及延展性优良 制造导线、热交换器、反光器具、铝箱等 铝 合 金 硬铝 Al、Mg、Cu、Si、Mn等（Mg 0.5％、Cu 4％、Si 0.7％、Mn 0.5％） 密度小，强度和硬度都比纯铝的大，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 镁铝 合金 Mg、Al 强度和硬度都比纯铝和纯镁的大 用于火箭、飞机、轮船等制造业 3.新型合金 （1）储氢合金 ①储氢方法 ②含义 储氢合金是一类能够大量吸收H2，并与H2结合成　㉔金属氢化物　的材料。 ③要求：具有实用价值的储氢合金要求储氢量大，金属氢化物既　㉕容易形成　，稍稍加热又　㉖容易分解　，室温下吸、放氢的速率快。 ④实例：　㉗Ti－Fe　合金、　㉘La－Ni　合金。 （2）其他新型合金 钛合金、耐热合金和形状记忆合金等新型合金广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域。 知识点3　物质的量在化学方程式计算中的应用 物质是由原子、分子、离子等粒子构成的，物质之间的化学反应也是这些粒子按照一定的数目关系进行的。化学方程式中　㉙各物质的化学计量数之比　＝　㉚各物质的物质的量之比　 判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 （1）合金中只存在金属元素，不可能有非金属元素。（　×　） （2）生铁的熔点比铁低，但机械强度和硬度比铁高。（　√　） （3）生铁中的铁与纯铁的化学性质不同。（　×　） （4）镁铝熔合成合金的过程发生了化学变化。（　×　） （5）合金是混合物，具有金属的特性。（　√　） （6）我国最早使用的合金是生铁。（　×　） （7）铝既能溶于强酸又能溶于强碱。（　√　） （8）铝溶于盐酸或氢氧化钠溶液放出的气体都是H2。（　√　） （9）铝合金的熔点比铝的熔点高。（　×　） （10）铝罐可久盛食醋。（　×　） （11）铝表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化。（　√　） 名师提醒 （1）合金中一定含有金属元素，可能含有非金属元素。 （2）形成合金的各成分保持各自的化学性质。 （3）合金的制备方法通常是熔合法，即将材料熔化后均匀混合，故合金各部分组成是相同的。制备的过程中各成分保持不变，不发生化学反应。 （4）合金是混合物，不是纯净物。 （5）我国最早使用的合金是青铜，用量最大、最广泛的合金是钢。 （6）由于Al和Al2O3均能与酸、碱反应，因此铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物。 （见学生用书P76） 探究点1　合金的组成、性质及作用 1.影响合金性能的因素有哪些？ 答案　使用的原料、原料的配比、制造合金的工艺等，都会影响合金的性能。 2.为什么合金的硬度比其成分金属的大？ 答案　因为在纯金属内，所有原子的大小和形状都是相同的，原子的排列十分规整；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，导致合金的硬度变大。 1.合金的组成及性质 （1）合金具有金属特性，如导电、传热等。 （2）①物理性质：合金与其成分金属物理性质有所不同。比如，熔点一般比其成分金属低，而硬度、机械强度一般比其成分金属高。 ②化学性质：合金的化学性质与组成合金的纯金属的化学性质略有差别，如不锈钢的耐腐蚀性比铁强的多，锌铜合金与酸反应比纯锌与酸反应速率快等；但整体上看，合金的化学性质与组成合金的各成分的化学性质相似，各成分金属均保持原有的化学性质。 2.合金的形成条件 （1）金属与金属形成合金时：合金是金属在熔化状态时相互混合形成的，熔化时的温度需达到成分中熔点最高的金属的熔点，但又不能超出成分中沸点最低的金属的沸点。 （2）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。 3.其他新型合金 合金名称 主要性能 主要用途 钛合金 熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、机械性能好、抗腐蚀性能好等 广泛用于火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通信设备等 耐热合金 高温下具有高的抗氧化性、抗蠕变性与持久强度 主要应用于航空、舰艇、火箭等领域 形状记 忆合金 在加热升温后能完全消除其在较低的温度下发生的变形，恢复其变形前的原始形状 在航空航天领域、临床医疗领域等有着广泛的应用，如宇宙飞船的天线、人造骨骼、心脏修补器、手术缝合线等 【例题1】合金相对于纯金属制成的金属材料来说优点是（　　） ①合金的硬度一般比其成分金属的大 ②一般合金的熔点比其成分金属的更低 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 思维导引：合金的硬度一般大于其成分金属，合金的熔点一般低于其成分金属。 答案　A 解析　合金一般比各成分金属熔点低、硬度大，具有更好的机械加工性能，故应用范围更广泛。但合金的导电性却不一定比纯金属更强，比如铝合金的导电性比纯铝要差。 【变式1】下列说法正确的是（　　） A.用来制造储存氢气所用钢瓶的合金是储氢合金 B.不锈钢是最常见的新型合金 C.新型合金主要应用于航天航空、生物工程等领域 D.碳纤维复合材料属于新型合金材料 答案　C 解析　储氢合金是指一类能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料，A项错误；不锈钢属于铁合金，B项错误；碳是非金属元素，碳纤维主要由碳元素组成，不属于合金，D项错误。 【例题2】下列说法不正确的是（　　） A.铝合金的硬度和强度均比铝单质的大 B.铝制器皿可长期盛放酸梅汤和碱水等 C.铝合金可用于制造汽车车轮的骨架等 D.硬铝是含有Al、Cu、Mg、Si、Mn等元素的铝合金 思维导引：合金的化学性质与其成分金属化学性质相似。 答案　B 解析　根据合金的性质易知，铝合金的硬度和强度均比纯铝的大，A项正确；因铝和氧化铝均能与酸或碱发生反应，若用铝制器皿长期盛放酸梅汤和碱水等，会因发生反应而使其腐蚀，B项错误；铝合金质轻，强度大且热变形小，可广泛用于制造汽车车轮的骨架和飞机骨架等，C项正确；硬铝是含有Al、Cu、Mg、Si、Mn等元素的铝合金，D项正确。 【变式2】世界上一次性建成的最长高速铁路——京沪高铁，列车时速高达380公里，车厢大部分采用铝合金材料制造，这是因为铝合金（　　） A.比纯铝熔点高 B.具有比较活泼的化学性质 C.各种成分在自然界中含量丰富，容易获取 D.质量轻，强度大，抗腐蚀能力比较强 答案　D 解析　车厢大部分采用铝合金材料制造，这是因为铝合金具有质量轻、强度大、抗腐蚀能力比较强等优点。 探究点2　Al及其重要化合物的转化关系与应用 3.为什么铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性、碱性食物？ 答案　Al易被氧化，因而铝制餐具表面有一层致密的Al2O3保护膜，使内部的Al免受腐蚀，延长铝制餐具的使用寿命。但是Al2O3是两性氧化物，既能跟酸反应又能跟碱反应，所以铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性、碱性食物。 1. Al与酸、碱反应的有关计算 （1）反应原理 2Al＋6H＋2Al3＋＋3H2↑ 2Al＋2OH－＋2H2O2Al＋3H2↑ （2）量的关系 定量关系 铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应情况分析： 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 【例题3】铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应，当两个反应放出的气体在相同状况下体积相等时，反应中消耗的HCl和NaOH的物质的量之比为（　　） A.1∶1 B.2∶1 C.3∶1 D.1∶3 思维导引：熟记铝与盐酸、氢氧化钠反应的化学方程式，清楚各物质化学计量数之间的关系。 答案　C 解析　由铝与盐酸反应的化学方程式：2Al＋6HCl2AlCl3＋3H2↑，铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式：2Al＋2NaOH＋2H2O2NaAlO2＋3H2↑可知，生成等量氢气需两者物质的量之比为n（HCl）∶n（NaOH）＝3∶1。 【变式3】足量下列物质与相同物质的量的铝反应，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.氯化钠溶液 答案　A 解析　假设反应都消耗2 mol Al，则：2Al＋2NaOH＋2H2O2NaAlO2＋3H2↑反应产生3 mol氢气，会消耗2 mol NaOH； 2Al＋3H2SO4Al2（SO4）3＋3H2↑，反应产生3 mol氢气，需消耗3 mol硫酸；2Al＋6HCl2AlCl3＋3H2↑，反应产生3 mol氢气，需消耗6 mol HCl；氯化钠溶液与铝不发生反应，不能产生氢气；故与相同物质的量的铝，消耗溶质的物质的量最少的是氢氧化钠溶液；A项正确。 2.氢氧化铝 （1）物理性质 ①色态：白色固体。 ②溶解性：难溶于水，但能凝聚水中的悬浮物，并能吸附色素。 （2）化学性质 Al（OH）3是两性氢氧化物，与强酸或强碱溶液都能反应生成盐和水。 （3）用途 ①能凝聚水中的悬浮物并能吸附色素，可用来净水。 ②利用其弱碱性，可用作胃酸中和剂。 【例题4】下列各项操作中，不发生“先产生沉淀，然后沉淀又溶解”现象的是（　　） A.向饱和Na2CO3溶液中通入过量的CO2 B.向NaAlO2溶液中逐滴加入过量的稀盐酸 C.向AlCl3溶液中逐滴加入过量的稀NaOH溶液 D.向Fe（OH）3胶体中逐滴加入过量的稀盐酸 思维导引：Al（OH）3沉淀是既能与强酸反应，又能与强碱反应的物质。 答案　A 解析　向饱和Na2CO3溶液中通入过量的CO2会析出溶解度较小的NaHCO3，A项符合题意；向NaAlO2溶液中逐滴加入过量的稀盐酸，先反应生成Al（OH）3沉淀，后Al（OH）3沉淀和稀盐酸反应生成AlCl3溶液，B项不符合题意；向AlCl3溶液中逐滴加入过量的稀NaOH溶液，先反应生成Al（OH）3沉淀，后Al（OH）3沉淀和NaOH溶液反应生成NaAlO2溶液，C项不符合题意；向Fe（OH）3胶体中逐滴加入过量的稀盐酸，先发生聚沉，有Fe（OH）3沉淀生成，后Fe（OH）3沉淀和稀盐酸反应生成FeCl3溶液，D项不符合题意。 【变式4】欲从MgCl2固体中除去少量AlCl3，下列操作顺序正确的是（　　） ①加入过量氨水　②加入过量NaOH溶液 ③加入过量盐酸　④加入过量硫酸　⑤溶解 ⑥过滤　⑦蒸发结晶 A.⑤①⑥③⑦ B.⑤②⑥③⑦ C.⑤②⑥④⑦ D.⑤①⑥④⑦ 答案　B 解析　利用Al（OH）3的两性，先将固体溶解，再加入过量的NaOH溶液，此时Mg2＋转化为Mg（OH）2沉淀，Al3＋转化为Al，过滤出Mg（OH）2沉淀，并将其溶于过量盐酸中生成MgCl2，将溶液蒸发结晶即得到MgCl2晶体。 微专题突破6　化学计算的解题步骤与常用的解题技巧 （见学生用书P78） 【例题】某Mg－Al合金放入足量HCl溶液中，生成H2的体积在标准状况下是2 240 mL；同质量该Mg－Al合金放入足量NaOH溶液中，生成H2的体积在标准状况下是2 016 mL，则合金中Mg、Al的质量之比是（　　） A.1∶1 B.6∶1 C.1∶6 D.4∶27 答案　D 解析　因为Mg、Al均能与盐酸反应放出H2，而只有Al能与NaOH溶液反应放出氢气，且Al与盐酸、NaOH溶液反应放出氢气的量相同。 因此，先根据Al与NaOH（aq）的反应，求出Al的质量： 2Al ＋ 2NaOH＋2H2O2NaAlO2＋3H2↑ 54 g 67.2 L m（Al） 2.016 L 解得m（Al）＝1.62 g 再根据Mg与HCl（aq）的反应求出Mg的质量： Mg ＋ 2HClMgCl2＋H2↑ 24 g 22.4 L m（Mg） 2.240 L－2.016 L 解得m（Mg）＝0.24 g 则合金中Mg、Al的质量比为0.24 g∶1.62 g＝4∶27。 1.物质的量应用于化学方程式计算的解题步骤 2.化学计算中常用的解题技巧 （1）差量法 根据化学反应前后物质的有关物理量发生的变化和已知条件，找出需要的“理论差量”，如反应前后的质量差、物质的量的差、气体体积差等。该差量与反应体系的各物质物理量成正比，借助这种比例关系求解会事半功倍。 （2）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”，就可求得未知量。例如，把CO还原Fe2O3生成的CO2通入到澄清石灰水中，求生成沉淀的量，根据化学方程式可得如下关系式：CO～CO2～CaCO3。 （3）守恒法 守恒关系 特征 质量守恒 宏观：反应前后物质的质量守恒 微观：反应前后元素的原子个数守恒 电子守恒 氧化还原反应中，得失电子守恒 电荷守恒 电解质溶液中，阳离子所带的正电荷总数等于阴离子所带的负电荷总数 离子方程式中，反应物所带的电荷总数等于生成物所带的电荷总数，且电性相同 （4）比例式法 反应中各物质的物理量之间的比例关系： 　　　　　　aA（g）＋bB（g）cC（g）　＋　dD（g） 化学计量数之比 　a ∶b ∶c ∶d 质量之比　　aM（A）　　∶bM（B）　∶cM（C）　∶dM（D） 物质的量之比 　a ∶b ∶c ∶d 气体体积之比 　a ∶b ∶c ∶d 不同物质的相同物理量之间的换算可以按上述比例进行。如果题目所给的两个物理量单位不一致，只要做到两个物理量的单位“上下一致，左右相当”即可，例如： MnO2＋4HCl（浓）MnCl2＋2H2O＋Cl2↑ 　87 g　　4 mol 22.4 L 　x g　　y mol z L 比例关系：＝＝。 （5）平均值法 平均值法就是根据两组分物质的某种平均值，来推断两物质某种量的范围的方法。即X（a）＜X（平均）＜X（b）。如利用平均摩尔电子质量（金属失去1 mol e－的质量）判断合金的成分。 例如：2 g金属混合物与足量HCl反应生成 2.24 L H2（标准状况下），则平均摩尔电子质量为＝10 g·mol－1。Mg的摩尔电子质量为 g·mol－1＝12 g·mol－1，Al的摩尔电子质量为 g·mol－1＝9 g·mol－1，可判断合金可能为Mg和Al。 1.铁粉可与高温的水蒸气反应，若反应后得到的干燥固体质量比反应前铁粉的质量增加了32 g，则参加反应的铁粉的物质的量是（　　） A.0.5 mol B.1 mol C.1.5 mol D.2 mol 答案　C 解析　3Fe＋4H2O（g）Fe3O4＋4H2　　Δm（固体质量增加量） 3 mol64 g n（Fe）32 g ＝，解得n（Fe）＝1.5 mol。 2.用足量的CO还原13.7 g 某铅的氧化物，把生成的CO2全部通入到过量的澄清石灰水中，得到的沉淀干燥后质量为8.0 g，则此铅的氧化物的化学式是（　　） A. PbO B. Pb2O4 C. Pb3O4 D. PbO2 答案　C 解析　设此铅的氧化物的化学式为PbxOy，有 PbxOy～y[O]～yCO～yCO2～yCaCO3 　　　16y　　　　　　　　100y 　　　m（O）　　　　　　8.0 g 解得m（O）＝1.28 g 所以m（Pb）＝13.7 g－1.28 g＝12.42 g x∶y＝∶＝∶＝3∶4。 3.向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入100 mL 2 mol/L盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出224 mL（标况）的气体，所得溶液中无Fe3＋。若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物，能得到铁的质量是（　　） A.11.2 g B.5.6 g C.2.8 g D.无法计算 答案　B 解析　盐酸恰好使混合物完全溶解，盐酸没有剩余，无Fe3＋，说明溶液为FeCl2溶液，根据氯元素守恒可知n（FeCl2）＝n（HCl）＝×0.1 L×2 mol/L＝0.1 mol；用足量的CO在高温下还原相同质量的混合物得到铁，根据铁元素守恒可知n（Fe）＝n（FeCl2）＝0.1 mol，质量为0.1 mol×56 g/mol＝5.6 g；故选B项。 4.某金属R的氯化物溶液20 mL，浓度为0.05 mol·L－1，它恰好能与20 mL、0.15 mol·L－1 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 答案　C 解析　假设金属氯化物的化学式为RCln，RCln的物质的量是20×10－3 L×0.05 mol·L－1＝0.001 mol，AgNO3的物质的量是20×10－3 L×0.15 mol·L－1＝0.003 mol，则发生反应的化学方程式为： RCln　＋　nAgNO3R（NO3）n＋nAgCl↓ 1　　　　　　n 0.001 mol　0.003 mol 解得n＝3，故金属氯化物的化学式为RCl3。 5.将由两种金属组成的10 g合金投入到足量的稀硫酸中，反应完全后得到氢气11.2 L（标准状况下），此合金可能是（　　） A.镁铝合金 B.镁铁合金 C.铁锌合金 D.镁锌合金 答案　A 解析　由题意可知反应生成了0.5 mol H2，则金属失去的电子数为1 mol，即合金的平均摩尔电子质量为10 g·mol－1，镁、铝、铁、锌的摩尔电子质量分别为12、9、28、32.5[单位：g·mol－1]，由平均值法可知，混合物中一种金属的摩尔电子质量应小于10 g·mol－1，另一种应大于10 g·mol－1。故选A项。 （见学生用书P79） 1.（合金的性质）2022年12月4日，“神舟十四号”载人飞船成功返回地球，飞船中使用了大量合金。下列关于合金的说法不正确的是（　　） A.硬铝密度小，强度高，是制造飞船的理想材料 B.新型储氢合金材料的研究和开发将为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用 C.合金属于化合物 D.合金的硬度比其成分金属大，是因为纯金属内加入其他元素的原子后，原子层之间的相对滑动变得困难 答案　C 解析　硬铝密度小，强度高，耐腐蚀，是制造飞船的理想材料，A项正确；氢气是新型绿色能源，新型储氢合金材料的研究和开发将为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用，B项正确；合金是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混合物，C项错误；合金的硬度比其成分金属大，是因为纯金属内加入其他元素的原子后，原子层之间的相对滑动变得困难，D项正确。 2.（合金的应用）下列说法错误的是（　　） A.商代后期铸造出工艺精湛的后（司）母戊鼎，该鼎属于铜合金制品 B.制饭勺、饭盒、高压锅等的不锈钢是合金 C.铁管上镶嵌锌块可形成合金 D.镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物，可作储氢材料 答案　C 解析　后（司）母戊鼎属于铜合金制品，A项正确；不锈钢是铁与铬、镍等形成的合金，B项正确；铁管上镶嵌锌块，不是熔合而成，没有形成合金，C项错误；镧镍合金可作储氢材料，D项正确。 3.（铝及其化合物）下列说法不正确的是（　　） A.氧化铝是两性氧化物 B.铝制品耐腐蚀是因为铝不活泼 C.纯铝的硬度和强度较小，不适合制造高强度机器零件 D.铝与NaOH溶液产生大量气体，且NaOH有腐蚀性，铝粉和NaOH可做管道疏通剂 答案　B 解析　氧化铝属于氧化物，既能与强酸反应又能与强碱反应，所以是两性氧化物，A项正确；铝是活泼金属，但铝制品表面形成致密的氧化物保护膜（氧化铝），从而阻止铝与氧气的进一步反应，B项错误；纯铝的质地较软，硬度和强度较小，所以不适合制造高强度机器零件，C项正确；铝与NaOH遇水反应放出大量的热，加快NaOH对毛发等淤积物的腐蚀，同时产生的氢气增加管道内的气压，有利于管道的疏通，所以铝粉和NaOH可做管道疏通剂，D项正确。 4.（铝的性质）某无色溶液中加入铝可以生成H2，则在该溶液中一定能大量存在的离子组是（　　） A. K＋、Cu2＋、N、Cl－ B. K＋、Na＋、Br－、Cl－ C. K＋、Ca2＋、HC、Cl－ D. Na＋、Mg2＋、Br－、S 答案　B 解析　该无色溶液中可能存在大量H＋，也可能存在大量OH－。A项，含Cu2＋的溶液呈蓝色，且Cu2＋与OH－不能大量共存，不符合题意；B项，所有离子与H＋和OH－均不反应，符合题意；C项，HC与H＋和OH－均反应，且Ca2＋与OH－不能大量共存，不符合题意；D项，Mg2＋与OH－不能大量共存，不符合题意。 5.（综合应用）下列物质的稀溶液相互反应，无论是前者滴入后者，还是后者滴入前者，反应现象都相同的是（　　） A. Na2CO3和盐酸 B. AlCl3和NaOH C. NaAlO2和硫酸 D. Na2CO3和BaCl2 答案　D 解析　将Na2CO3溶液滴入盐酸中，相当于盐酸过量，立即就会有大量气体产生，而盐酸滴入Na2CO3溶液中，由于开始时盐酸少量，发生反应Na2CO3＋HClNaHCO3＋NaCl，无气体产生，反应现象不同；B项，将AlCl3溶液滴入NaOH溶液中，相当于NaOH过量，不产生沉淀；而将NaOH溶液滴入AlCl3溶液中，开始时NaOH少量，产生Al（OH）3沉淀，随着NaOH量的增加，沉淀逐渐消失，反应现象不同；C项，将NaAlO2溶液滴入硫酸中，不产生沉淀，而将硫酸滴入NaAlO2溶液中，会先产生沉淀，后沉淀消失，现象不同；D项，两种溶液互滴，现象相同。 章末复习方案 （见学生用书P80） 1.（2021·江苏卷） 下列有关物质的性质与用途不具有对应关系的是（　　） A.铁粉能与O2反应，可用作食品保存的吸氧剂 B.纳米Fe3O4能与酸反应，可用作铁磁性材料 C. FeCl3具有氧化性，可用于腐蚀印刷电路板上的Cu D.聚合硫酸铁能水解并形成胶体，可用于净水 答案　B 解析　因为铁粉能与O2反应，所以可用作食品保存的吸氧剂，A项正确；纳米Fe3O4具有磁性，可用作铁磁性材料，B项错误；FeCl3与Cu反应生成FeCl2和CuCl2，主要利用其氧化性，C项正确；聚合硫酸铁能水解并形成胶体，具有吸附性，可用于净水，D项正确。 2.（2022·江苏学业考试） 铁粉活化可用于污水处理。活化方法如下：向一定量表面被部分氧化的铁粉中加入少量稀盐酸和H2O2（少量H2O2有利于铁粉活化），搅拌。一段时间后，铁粉吸附Fe2＋形成胶体。活化过程中，溶液中c（Fe2＋）、c（Fe3＋）随时间变化如图所示。下列说法不合理的是（　　） A.盐酸能与铁粉表面的Fe2O3反应 B.0～2.5 min，溶液的pH不断升高 C.2.5～5 min，c（Fe3＋）减小，c（Fe2＋）增加，可能发生反应：2Fe3＋＋Fe3Fe2＋ D.5 min后，c（Fe2＋）减小，可能是H2O2将Fe2＋还原为Fe 答案　D 解析　氧化铁是碱性氧化物，盐酸能与铁粉表面的Fe2O3反应，A项正确；0～2.5 min，铁离子和亚铁离子的浓度逐渐增大，说明盐酸逐渐被消耗，氢离子浓度减小，因此溶液的pH不断升高，B项正确；2.5～5 min，c（Fe3＋）减小，c（Fe2＋）增加，说明铁离子与铁反应生成亚铁离子，即可能发生反应为2Fe3＋＋Fe3Fe2＋，C项正确；5 min后，c（Fe2＋）减小，可能是铁粉吸附Fe2＋形成胶体，H2O2具有氧化性，能氧化Fe2＋为铁离子，D项错误。 3.（2023·1月浙江卷）探究铁及其化合物的性质，下列方案设计、现象和结论都正确的是（　　） 实验方案 现象 结论 A 往FeCl2溶液中加入Zn片 短时间内无明显现象 Fe2＋的氧化能力比Zn2＋弱 B 往Fe2（SO4）3溶液中滴加KSCN溶液，再加入少量K2SO4固体 溶液先变成血红色后无明显变化 Fe3＋与SCN－的反应不可逆 C 将食品脱氧剂样品中的还原铁粉溶于盐酸，滴加KSCN溶液 溶液呈浅绿色 食品脱氧剂样品中没有＋3价铁 D 向沸水中逐滴加5～6滴饱和FeCl3溶液，持续煮沸 溶液先变成红褐色再析出沉淀 Fe3＋先水解得Fe（OH）3再聚集成Fe（OH）3沉淀 A. A B. B C. C D. D 答案　D 解析　FeCl2溶液中加入Zn片，Fe2＋＋ZnZn2＋＋Fe，溶液由浅绿色变为无色，Fe2＋的氧化能力比Zn2＋强，A项错误；溶液变成血红色的原因，Fe3＋＋3SCN－Fe（SCN）3，与S和K＋无关，B项错误；铁离子可能先与单质铁生成亚铁离子，则溶液呈绿色，C项错误；向沸水中滴加饱和氯化铁溶液，制取Fe（OH）3胶体，继续加热则胶体因聚沉变为沉淀，D项正确。 4.（2022·北京学业考试）工业上用FeCl3溶液作印刷电路铜板的腐蚀液。化学小组设计如下流程对腐蚀废液（阳离子主要有Fe2＋、Cu2＋、Fe3＋和H＋）进行处理，实现FeCl3溶液再生并回收Cu。 （1）步骤Ⅰ中加入H2O2溶液的目的是将Fe2＋　　　　（填“氧化”或“还原”）为Fe3＋。 （2）步骤Ⅱ中发生反应的离子方程式为　　　　。 （3）溶液C中含有大量Fe2＋。取少量溶液C于试管中，滴加　　　　溶液，有白色沉淀生成，白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色。 （4）下列说法合理的是　　　　（填字母）。 a.溶液A、溶液B和固体C中都含有铜元素 b.溶液C和溶液D可回收利用，体现“绿色化学”理念 解析　向废液中通入H2O2溶液，将Fe2＋氧化为Fe3＋得到溶液A，调节pH，Fe3＋沉淀为Fe（OH）3，过滤，溶液B中主要含有Cu2＋，向溶液B中加入过量铁粉，过滤，得到的溶液C为FeCl2溶液，固体C中含有Cu和Fe，向其中加入稀盐酸，Fe与稀盐酸反应得到的溶液D为FeCl2溶液。（1）由分析可知步骤Ⅰ中加入H2O2溶液的目的是将Fe2＋氧化为Fe3＋。（2）步骤Ⅱ是Fe（OH）3与稀盐酸反应生成氯化铁和水，发生反应的离子方程式为Fe（OH）3＋3H＋Fe3＋＋3H2O。（3）根据题意可知白色沉淀是Fe（OH）2，因此操作是：取少量溶液C于试管中，滴加NaOH溶液，有白色沉淀Fe（OH）2生成，遇到O2，白色沉淀Fe（OH）2迅速变为灰绿色，最终变为红褐色。（4）由题干和分析可知溶液A、溶液B和固体C中都含有铜元素，a正确；溶液C和溶液D为FeCl2溶液，可以将溶液C和溶液D通入到废液中回收利用，体现“绿色化学”理念，b正确；故选ab。 答案　（1）氧化　（2）Fe（OH）3＋3H＋Fe3＋＋3H2O　（3）NaOH　（4）ab 5.（2021·河北卷）“灌钢法”是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献，陶弘景在其《本草经集注》中提到“钢铁是杂炼生鍒作刀镰者”。“灌钢法”主要是将生铁和熟铁（含碳量约0.1％）混合加热，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢。下列说法错误的是（　　） A.钢是以铁为主的含碳合金 B.钢的含碳量越高，硬度和脆性越大 C.生铁由于含碳量高，熔点比熟铁高 D.冶炼铁的原料之一赤铁矿的主要成分为Fe2O3 答案　C 解析　钢是含碳量低的铁合金，A项正确；钢的硬度和脆性与含碳量有关，随着含碳量的增大而增大，B项正确；由题意可知，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢，说明生铁的熔点低于熟铁，C项错误；赤铁矿的主要成分是Fe2O3，可用于冶炼铁，D项正确。 6.（2020·江苏卷）下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是（　　） A.铝的金属活泼性强，可用于制作铝金属制品 B.氧化铝熔点高，可用作电解冶炼铝的原料 C.氢氧化铝受热分解，可用于中和过多的胃酸 D.明矾溶于水并水解形成胶体，可用于净水 答案　D 解析　铝在空气中可以与氧气反应生成致密氧化铝，致密氧化铝包覆在铝表面阻止铝进一步反应，铝具有延展性，故铝可用于制作铝金属制品，A项错误；氧化铝为离子化合物，可用作电解冶炼铝的原料，B项错误；氢氧化铝为两性氢氧化物，可以用于中和过多的胃酸，C项错误；明矾溶于水后电离出的铝离子水解生成氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体能吸附水中的悬浮物，用于净水，D项正确。 素能提升 铁及其化合物的相互转化 7.（2023·四川学业考试）根据实验操作及现象所得结论正确的是（　　） 选项 实验操作及现象 结论 A 向某溶液中加入BaCl2溶液，产生白色沉淀 该溶液一定含S B 向某溶液中先加入氯水，再加入KSCN溶液，溶液变红色 该溶液一定含Fe2＋ C 将某气体通入澄清石灰水中，产生白色沉淀 该气体一定是CO2 D 用洁净的铂丝蘸取某溶液在酒精灯上灼烧，火焰呈黄色 该溶液一定含Na元素 A. A B. B C. C D. D 答案　D 解析　向某溶液中滴加BaCl2溶液，生成的白色沉淀可能为亚硫酸钡、碳酸钡，原溶液中可能含有S、C，不一定含有S，A项错误；先加氯水可氧化亚铁离子，不能排除原溶液是否含铁离子，应先加KSCN溶液无现象，后加氯水检验亚铁离子，B项错误；二氧化碳、二氧化硫通入澄清石灰水都可以产生白色沉淀，将未知气体通入到新制澄清石灰水中产生白色沉淀，则该气体不一定是CO2，可能是SO2气体，C项错误；焰色反应为元素的性质，钠的焰色反应为黄色，由操作和现象可知溶液一定含Na＋，D项正确。 8.（2021·内蒙古学业考试）下图中A～F均为中学化学中常见含金属元素的物质，其中A、D为单质，C为两性氧化物，B为红棕色粉末，它们之间有如下转化关系（反应过程中有些生成物已略去）。请按要求填空： （1）B的化学式是　　　　；E中金属阳离子的符号是　　　　。 （2）A与B的反应是　　　　反应（填“吸热”或“放热”）。 （3）向F中加入KSCN溶液的现象是　　　　。 （4）D与水蒸气在高温下反应，生成固体物质的化学式是　　　　。 （5）工业上由C冶炼金属A的方法是　　　　。 （6）单质A与氢氧化钠溶液反应的化学方程式是　　　　。 （7）F与D反应的离子方程式是　　　　。 解析　由图可知，B为红棕色粉末，则B为Fe2O3；A、D为单质，C为两性氧化物，可知A为Al、D为Fe、C为Al2O3；Fe2O3与盐酸反应，生成氯化铁和水，则F为FeCl3；FeCl3与Fe反应，生成FeCl2，则E为FeCl2。（1）由分析可知，B的化学式是Fe2O3；E为FeCl2，则金属阳离子的符号是Fe2＋。（2）铝与氧化铁在高温下发生铝热反应，铝热反应是放热反应。（3）F为FeCl3，其中的铁离子遇KSCN溶液，溶液变成血红色。（4）Fe与水蒸气在高温下反应，生成Fe3O4和氢气，则生成固体物质的化学式是Fe3O4。（5）工业上由Al2O3冶炼金属Al的方法是电解氧化铝。（6）铝与氢氧化钠溶液反应，生成偏铝酸钠和氢气，化学方程式是2Al＋2NaOH＋2H2O2NaAlO2＋3H2↑。（7）FeCl3与Fe反应，生成FeCl2，离子方程式是Fe＋2Fe3＋3Fe2＋。 答案　（1）Fe2O3　Fe2＋　（2）放热　（3）溶液变成血红色　（4）Fe3O4　（5）电解氧化铝　（6）2Al＋2NaOH＋2H2O2NaAlO2＋3H2↑　（7）Fe＋2Fe3＋3Fe2＋ 素能提升 金属化合物中的特殊颜色 （1）焰色试验 钠元素：黄色；钾元素：紫色（透过蓝色钴玻璃） （2）有色溶液 含有的离子 Fe2＋ Fe3＋ Cu2＋ Mn 溶液颜色 浅绿色 黄色 蓝色 紫红色 （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：FeO、CuO、MnO2、炭黑、还原铁粉 淡黄色：Na2O2、AgBr 白色：Fe（OH）2、Mg（OH）2、Al（OH）3、CaCO3、BaSO4、AgCl 学科网（北京）股份有限公司 $$