3.2 金属材料-【新课程能力培养】2024-2025学年高中化学必修第一册学习手册（人教版）

学 第三章 铁 金属材料 学 习 目 标 1. 了解合金的概念， 能从元素组成上对铁合 金进行分类， 认识不同类型金属材料组 成、 性能与应用的联系。 2. 了解两性氧化物的概念， 掌握铝和氧化铝 的主要性质及转化关系。 3. 理解物质的量应用于化学方程式计算的原 理， 学会常用的计算方法。 知 识 梳 理 知识点 1 合金 金属材料包括纯金属和它们的合金。 日 常使用的金属材料， 大多数属于合金。 1. 合金 合金是由两种或两种以上的金属或金属 与非金属融合而成的具有金属特性的物质。 2. 合金的性质 合金具有许多优良的物理、 化学或机械 性能。 合金的性能与成分金属 （或非金属） 第二节 金属材料 基于乙同学的猜想， 请设计实验方案， 验证乙同学的猜想是否正确。 写出有关的实 验操作、 预期现象和结论。 （不一定填满， 也可以补充） 变式训练答案 1. （ 1 ） 铁屑 Fe＋H 2 SO 4 FeSO 4 ＋H 2 ↑ （ 2 ） 打开 排出系统中的空气 H 2 （ 3 ） 关闭活塞 E ， A 中压强增大， 将 FeSO 4 溶液压入 B 瓶中进行反应 （ 4 ） 白色沉淀迅速变成灰绿色， 最后变成红 褐色 4Fe （ OH ） 2 ＋O 2 ＋2H 2 O 4Fe （ OH ） 3 2. （ 1 ） 稀盐酸 （或稀硫酸） （ 2 ） 少量的 Fe 2+ 被空气中的氧气氧化成 Fe 3+ （ 3 ） （其他合理答案也可） 编号 实验操作 预期现象和结论 教材拓展 合金中一定含金属元素。 合金不是 一般概念上的混合物， 甚至可以是纯净 物， 如金属互化物合金黄铜。 两种金属能够通过熔炼工艺制成合 金的前提是两种金属都能在一定温度范 围内熔化， 若一种金属的熔点高于另一 种金属的沸点， 则两者不能形成合金。 编号 实验操作 预期现象和结论 ① 取少量褪色 后 的 溶 液 ， 加 入 KSCN 溶液 如果溶液变红色， 说明乙同 学的猜想是合理的； 如果溶 液不变红色， 说明乙同学的 猜想是不合理的 或 取少量褪色 后 的 溶 液 ， 加 入 FeCl 3 溶液 如果溶液仍不变红色， 说明 乙同学的猜想是合理的； 如 果溶液变红色， 说明乙同学 的猜想是不合理的 61 学 高中化学必修第一册 （人教版） 的种类、 含量和形成合金的条件等有关。 一般来说， 合金具有以下特点： （ 1 ） 硬度一般比成分金属的大。 （ 2 ） 多数合金的熔点比成分金属的低。 （ 3 ） 导电性和导热性一般低于成分金属。 （ 4 ） 机械加工性能好， 抗腐蚀能力强。 （ 5 ） 合金中各成分金属的化学性质不变。 知识点 2 铁合金 根据含碳量不同， 铁碳合金分为生铁和 钢两大类。 钢是用量最大、 用途最广的合金， 根据 成分， 可分为碳素钢和合金钢两大类。 碳素钢也叫普通钢， 根据含碳量不同， 可分为低碳钢、 中碳钢和高碳钢。 合金钢也叫特种钢， 是在碳素钢里适量 地加入一种或几种合金元素 （ Cr 、 Mn 、 Mo 、 W 、 Co 、 Ni 、 Si 等）， 改变钢的组织结构， 使钢具有特殊性能， 如强度、 硬度大， 可塑 性、 韧性好， 耐磨、 耐腐蚀， 等等。 不锈钢是最常见的一种合金钢， 它的合 金元素主要是 Cr （ 18% ） 和 Ni （ 8% ）。 知识点 3 铝和铝合金 1. 铝的主要化学性质 （ 1 ） 与非金属单质反应 铝是一种活泼金属， 可与氧气、 氯气、 硫等发生反应。 常温下， 铝就能与空气中 的氧气发生反应， 表面生成一层致密的氧 化铝薄膜， 这层薄膜起着保护内部金属的 作用。 4Al＋3O 2 2Al 2 O 3 类别 生铁 钢 含碳量 2%～4.3% 0.03%～2% 性能 硬 而 脆 ， 可 铸不可锻 具有良好的延展性， 机 械性能好， 可铸可锻 教材拓展 熟铁是用生铁精炼而成的较纯的铁， 含碳量一般低于 0.02% 。 熟铁质软， 抗腐 蚀性强， 延展性好， 强度和硬度均较低。 类别 低碳钢 中碳钢 高碳钢 含碳量 低于 0.3% 0.3%～0.6% 高于 0.6% 性能 韧性好 ， 强 度低 韧性好 、 强 度高 硬而脆 教材拓展 工业上， 金属分为黑色金属和有色 金属两大类。 黑色金属也称钢铁材料 ， 主要是指铁及其合金——钢铁， 由于钢 铁的表面常常覆盖着一层主要成分为 Fe 3 O 4 的黑色保护膜 ， 所以人们称铁为 “黑色金属”。 而铬和锰也是钢铁的主要 成分， 最常见的合金钢就是铬钢和锰钢， 因此， 铬和锰也被划分为 “黑色金属”。 事实上， 铁、 铬、 锰都不是黑色的： 纯 净的铁和铬是银白色的， 锰是灰白色的。 钢铁在国民经济中占有极其重要的 地位， 常说的 “黑色冶金工业”， 主要就 是指钢铁工业。 黑色金属的产量约占世 界金属总产量的 95% 。 除铁、 锰、 铬外， 其他金属都属于有色金属。 62 学 第三章 铁 金属材料 （ 2 ） 与非氧化性酸反应 如铝与稀盐酸、 稀硫酸反应： 2Al＋6H + 2Al 3+ ＋3H 2 ↑ （ 3 ） 与碱溶液反应 铝可与 NaOH 溶液发生如下反应： 2Al＋2NaOH＋6H 2 O 2Na ［ Al （ OH ） 4 ］ ＋3H 2 ↑ Na ［ Al （ OH ） 4 ］称为四羟基合铝酸钠。 （ 4 ） 与盐溶液反应 铝可与金属活动性不如铝的金属的盐溶 液反应， 置换出较不活泼的金属单质。 如铝 与 CuSO 4 等溶液反应： 2Al＋3Cu 2+ 2Al 3+ ＋3Cu （ 5 ） 铝热反应 用铝还原难熔金属氧化物 （如 Fe 2 O 3 、 Fe 3 O 4 、 MnO 2 、 Cr 2 O 3 、 V 2 O 5 等） 获得高熔点 金属的反应称为铝热反应。 由于反应放出大量热， 能使铝熔化， 导 致反应在液相中进行， 使反应速率极快， 短 时间放出极大量的热， 使反应过程中生成的 金属也以熔融态出现。 8Al＋3Fe 3 O 4 高温 9Fe＋4Al 2 O 3 2. Al 2 O 3 和 Al （ OH ） 3 的主要化学性质 Al 2 O 3 和 Al （ OH ） 3 既能与酸反应， 也能 与碱反应： Al 2 O 3 ＋6HCl 2AlCl 3 ＋3H 2 O Al （ OH ） 3 ＋3HCl AlCl 3 ＋3H 2 O Al 2 O 3 ＋2NaOH+3H 2 O 2Na ［ Al （ OH ） 4 ］ Al （ OH ） 3 ＋NaOH Na ［ Al （ OH ） 4 ］ Al 2 O 3 是两性氧化物 ， 既能与酸反应 ， 又能与碱反应； Al （ OH ） 3 是两性氢氧化物， 既能与酸反应， 又能与碱反应。 3. 铝合金 纯铝的硬度和强度较小， 不适合制造机 器零件等。 向纯铝中加入少量的合金元素， 如 Cu 、 Mg 、 Si 、 Mn 、 Zn 及稀土元素等 ， 可制成铝合金。 铝合金一般密度小、 强度高， 具有较强 的抗腐蚀能力。 知识点 4 新型合金 新型合金有储氢合金、 钛合金、 耐热合 金、 形状记忆合金等。 知识点 5 物质的量在化学方程式计 算中的应用 1. 物质的量应用于化学方程式计算的原理 2Na＋2H 2 O 2NaOH＋H 2 ↑ 化学计量数之比： 2 ∶ 2 ∶ 2 ∶ 1 扩大 N A 倍： 2N A ∶ 2N A ∶ 2N A ∶ N A 物质的量之比： 2 mol ∶ 2 mol ∶ 2 mol ∶ 1 mol 质量之比： 46 g ∶ 36 g ∶ 80 g ∶ 2 g 结论： 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。 教材拓展 铝在空气中自然形成的氧化膜很薄， 耐磨性和抗蚀性都不够强。 为了使铝制 品适应于不同的用途， 常采用化学方法 对铝的表面进行处理， 如增加膜的厚度， 对氧化膜进行着色等。 教材拓展 常温下， 铝在浓硫酸或浓硝酸中也 会像铁一样被氧化， 在表面形成一层致 密的氧化物薄膜而钝化， 使反应难以再 继续发生。 63 学 高中化学必修第一册 （人教版） 2. 物质的量应用于化学方程式计算的基本 步骤 如计算 5.4 g Al 与足量盐酸反应， 生成 的气体在标准状况下的体积： 2Al＋6HCl 2AlCl 3 ＋3H 2 ↑ 2×27 g 3×22.4 L 5.4 g V （ H 2 ） 2×27 g 5.4 g = 3×22.4 L V （ H 2 ） V （ H 2 ） ＝6.72 L 要 点 精 析 要点 1 合金 典例 1 某合金与铁的物理性质比较如 下表所示： 写出相关的化学方程式 在有关物质的化学式下面标出已知量和未知量 列出比例式 根据比例式求解 简明地写出答案 写 标 列 解 答 温馨提示 物质的量应用于化学方程式计算应 注意的几个问题： 1. 各物理量及其单位、 物质的名称、 公式等要用符号表示 ， 如 n （ NaOH ） ＝ m （ NaOH ） M （ NaOH ） 、 V ［ HCl （ aq ）］等。 2. 大、 小写字母意义不同。 如 “ M ” 表示 “摩尔质量 ”， 而 “ m ” 表示 “质 量”， “ N ” 表示 “微粒数”， 而 “ n ” 表 示 “物质的量”。 3. 计算时， 各物质不一定都用物质 的量表示， 也可以用物质的质量或气体 的体积表示， 只要将物质的质量或体积 换算为物质的量时符合 “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” 即可， 即 “左右相当”。 4. 代入计算式中的已知数据要带单 位， 同一物质的单位必须相同， 即 “上 下一致”。 5. 计算时， 要注意有效数字的处理。 6. 如果反应中两种或两种以上反应 物的量都是已知的， 求解某种产物的量 时， 必须先判断哪种物质过量， 然后根 据不足量的物质进行计算。 如将 6.0 g 铁粉放入 200 mL 0.5 mol/L 的 CuSO 4 溶液中， 求充分反应后析出铜 的质量。 Fe ＋ CuSO 4 FeSO 4 ＋Cu 56 g 1 mol 64 g 6.0 g 0.2 L×0.5 mol/L m （ Cu ） ∵56 g×0.2 L×0.5 mol/L＜6.0 g×1 mol ∴ 铁粉过量， 应根据 CuSO 4 的量计算 ∴ 1 mol 0.2 L×0.5 mol/L = 64 g m （ Cu ） ∴m （ Cu ） ＝6.4 g 熔点 密度 硬度 导电性 某合金 2500 ℃ 3.00 g/cm 3 7.4 2.3 铁 1535 ℃ 7.86 g/cm 3 4.5 17 64 学 第三章 铁 金属材料 （注： 硬度以金刚石为 10 作标准， 导电 性以银为 100 作标准） 已知该合金耐腐蚀、 强度大。 从以上性 能看， 该合金不适合制成 （ ） A. 导线 B. 门窗框 C. 炉具 D. 飞机外壳 解析 该合金与银、 铁相比导电性差， 不适合作导线； 作门窗主要利用合金的硬度 和耐腐蚀性； 作炉具主要利用其熔点高和耐 腐蚀性强； 作飞机外壳则是利用其硬度大和 密度小的性质。 B 、 C 、 D 与合金性质相符。 答案 A 典例 2 下列关于生铁和钢的描述中， 正确的是 （ ） A. 生铁和钢都是混合物， 其主要成分 都是碳 B. 生铁硬而有韧性， 既可铸又可锻 C. 生铁与钢的性能有很大的差别， 主 要是由于生铁和钢中的含碳量不同 D. 钢是用铁矿石和焦炭作原料直接炼 制而成的 解析 生铁和钢都是混合物， 其主要成 分都是铁， A 错误； 生铁硬， 但没有韧性， 只可铸不可锻， B 错误； 由于生铁和钢中的 含碳量不同， 生铁与钢的性能有很大的差 别， C 正确； 钢是用生铁和废钢作原料炼制 而成的， D 错误。 答案 C 典例 3 碳素钢分为高碳钢 （含碳量高 于 0.6% ）、 中碳钢 （含碳量为 0.3%～0.6% ） 和低碳钢 （含碳量低于 0.3% ）。 取 15 g 某碳 素钢样品， 按下列实验流程进行操作： （ 1 ） A 、 B 的作用分别是 、 。 （ 2 ） 充分加热完全反应后， D 装置质量 增加 0.22 g ， 该样品的含碳量为 ， 属于 钢。 （ 3 ） 没有 A 、 B 装置， 实验结果 （填 “偏高” “偏低” 或 “不影响”）。 解析 （ 1 ） 空气中含有水和 CO 2 ， 干 扰 C 的吸收。 （ 2 ） CO 2 被 NaOH 吸收， 溶液增加的质 量就是 CO 2 的质量。 n （ C ） ＝n （ CO 2 ） ＝ 0.22 g 44 g/mol ＝0.005 mol m （ C ） ＝0.005 mol×12 g/mol＝0.06 g w （ C ） ＝ 0.06 g 15 g ×100%＝0.4% 含碳量介于 0.3%～0.6% 之间 ， 属于中 碳钢。 （ 3 ） 没有 A 、 B 装置， 空气中的水蒸气 和 CO 2 会被 D 装置吸收， 使实验结果偏高。 答案 （ 1 ） 吸收空气中的 CO 2 干燥 空气 （ 2 ） 0.4% 中碳 （ 3 ） 偏高 要点 2 Al 及其化合物的性质 典例 4 下列关于 Al 与 NaOH 溶液反 应的说法中， 正确的是 （ ） A. Al 是还原剂， NaOH 及 H 2 O 均是氧 空气 样品 NaOH 溶液 浓硫酸 NaOH 溶液 A B C D 65 学 高中化学必修第一册 （人教版） 化剂 B. 还原产物是 H 2 ， 且由 H 2 O 还原所得 的 H 2 与由 NaOH 还原所得的 H 2 物质的量之 比为 2 ∶ 1 C. 此反应说明铝具有两性， 铝的活泼 性比只具有金属性的金属弱 D. 此反应中 ， 只有 H 2 O 是氧化剂 ， NaOH 既不是氧化剂也不是还原剂 解析 铝与 NaOH 溶液的反应实质上分 两步进行： 第一步： 2Al＋6H 2 O 2Al （ OH ） 3 ↓＋3H 2 ↑ ； 第二步： Al （ OH ） 3 ＋NaOH Na ［ Al （ OH ） 4 ］ 因此 ， 只有 H 2 O 是氧化剂 ， A 、 B 均 错。 该反应不能说明铝的活泼性比只具有金 属性的金属弱， C 错误， 故只有 D 正确。 答案 D 典例 5 向一个表面覆盖氧化膜的铝制 易拉罐中充满 CO 2 ， 然后往罐内注入足量的 浓 NaOH 溶液， 并立即密封罐口， 不一会儿 易拉罐咔咔作响而变瘪， 再过一会儿又鼓 起来。 （ 1 ） 易拉罐变瘪的原因是 。 （ 2 ） 易拉罐又鼓起来的原因是 。 （ 3 ） 有关反应的离子方程式为 。 解析 在易拉罐内充入 CO 2 后加入 NaOH 溶液 ， 会发生反应 ： 2NaOH＋CO 2 Na 2 CO 3 ＋H 2 O ， 使罐内气体压强减小， 在外 界大气压的作用下变瘪； 然后过量的 NaOH 又会与易拉罐的成分 Al 2 O 3 和 Al 先后发生反 应 ： Al 2 O 3 ＋2NaOH+3H 2 O 2Na ［ Al （ OH ） 4 ］， 2Al＋2NaOH＋6H 2 O 2Na ［ Al （ OH ） 4 ］ ＋3H 2 ↑ ， 生成的 H 2 又使易拉罐内压强增大而重新鼓 起来。 答案 （ 1 ） CO 2 被吸收， 使罐内气体 压强减小而被外界大气压压瘪 （ 2 ） 铝与 NaOH 溶液反应生成 H 2 ， 使 罐内气体压强增大而又重新鼓起 （ 3 ） 2OH - ＋CO 2 CO 2- 3 ＋H 2 O ； Al 2 O 3 ＋2OH - +3H 2 O 2 ［ Al （ OH ） 4 ］ - 2Al＋2OH - ＋6H 2 O 2 ［ Al （ OH ） 4 ］ - ＋3H 2 ↑ 要点 3 物质的量应用于化学方程式 计算的常用方法 方法 1 ： 关系式法 当已知量和未知量之间通过多个连续 发生的反应联系时， 直接依据内在关联确 定已知量和未知量之间的比例关系的计算 方法。 已知量和未知量之间的关系既可根据发 生反应的化学方程式确定， 也可根据原子守 恒确定。 典例 6 用 0.4 mol CO 还 原 足 量 的 Fe 2 O 3 ， 并将生成的 CO 2 全部通入足量的澄 清石灰水中， 求生成 CaCO 3 沉淀的质量。 解析 上述过程中发生反应： 3CO＋Fe 2 O 3 高温 2Fe＋3CO 2 ， CO 2 ＋Ca （ OH ） 2 CaCO 3 ↓＋H 2 O 则关系式为 3CO～3CO 2 ～3CaCO 3 ， 即 CO～CaCO 3 也可根据碳原子守恒得出： CO→CO 2 → CaCO 3 答案 根据反应过程中碳原子守恒： 66 学 第三章 铁 金属材料 CO～CO 2 ～ CaCO 3 1 mol 100 g 0.4 mol m （ CaCO 3 ） 1 mol 0.4 mol = 100 g m （ CaCO 3 ） m （ CaCO 3 ） ＝40 g 方法 2 ： 平均法 平均法一般用于混合物与某物质反应的 计算。 典例 7 一份质量为 4 g 的合金， 与足 量的盐酸完全反应生成 2.24 L （标准状况） H 2 ， 则该合金可能是 （ ） A. Fe-Mg 合金 B. Fe-Cu 合金 C. Fe-Zn 合金 D. Mg-Al 合金 解析 2.24 L （标准状况） H 2 为 0.1 mol ， 生成 0.1 mol H 2 需要各金属的质量分别是： m （ Fe ） ＝5.6 g ， m （ Mg ） ＝2.4 g ， m （ Zn ） ＝6.5 g ， m （ Al ） ＝1.8 g 。 因此， 所需金属既要有大于 4 g 的， 也要有小于 4 g 的。 由于 Cu 与盐酸 不反应， 因此另一种金属必须小于 4 g 。 只 有 A 选项符合要求。 答案 A 方法 3 ： 差量法 根据化学反应前后， 有关物质的质量、 物质的量或体积发生变化所产生的 “差量” 与某一反应物或生成物的 “量” 之间的正比 例关系进行计算的方法。 此方法的关键在于找出 “差量” 与有关 量的比例关系。 典例 8 把一铁棒插入 CuSO 4 溶液中， 一段时间后取出， 铁棒质量增加了 4 g ， 求 出参加反应的 Fe 的质量。 解析 由化学方程式 Fe＋CuSO 4 FeSO 4 ＋ Cu 可知， 56 g 铁反应后生成 64 g 铜， 生成 的铜附着在铁表面， 铁棒增重 64 g-56 g＝ 8 g 。 根据铁棒增重与参加反应的铁的质量 关系即可求解。 答案 Fe＋CuSO 4 Cu＋FeSO 4 Δm 56 g 64 g 64 g-56 g m （ Fe ） 4 g 56 g m （ Fe ） = 64 g-56 g 4 g m （ Fe ） ＝28 g 变式训练 1 CS 2 是一种液态溶剂， 能够在氧气中完 思维延伸 对于此类题， 采用平均法判断比较 简便 ： 假设该合金为一种纯净金属 X ， 其摩尔质量为 M g/mol ， 反应后金属在产 物中的化合价为 +2 价， 则 X＋2H + X 2+ ＋H 2 ↑ M g 22.4 L 4 g 2.24 L M g 4 g = 22.4 L 2.24 L M＝40 则组分金属的摩尔质量必有一个大 于 40 g/mol ， 另一个小于 40 g/mol 。 由于 Cu 不与盐酸反应， 摩尔质量可视为无穷 大， Al 则相当于摩尔质量为 18 g/mol 的 二价金属。 此题采用平均法需要注意： ① 不反应 的金属 （如 Cu ） 摩尔质量可视作无穷大。 ② 一价 （如 Na ） 或三价金属 （如 Al ） 的 摩尔质量折算成二价金属需乘以 2 或 2 3 。 67 学 高中化学必修第一册 （人教版） 全燃烧生成 CO 2 和 SO 2 。 现将 1.9 g CS 2 在 2.24 L （标准状况时的体积） 氧气中燃烧， 充分反应后， 所得气体混合物在标准状况下 的体积是 （ ） A. 1.12 L B. 1.68 L C. 2.24 L D. 3.36 L 变式训练 2 在标准状况下， 将 4.48 L CO 2 通过一 定量 Na 2 O 2 固体后 ， 体积变为 3.36 L ， 则 3.36 L 气体的质量为 （ ） A. 3.2 g B. 4.8 g C. 5.4 g D. 6.0 g 方法 4 ： 守恒法 （ 1 ） 质量守恒 宏观特征： 反应前后元素的质量守恒。 微观本质： 反应前后各元素的原子个数 不变。 典例 9 在体积为 V L 的密闭容器中通 入 a mol CO 和 b mol O 2 ， 点燃， 充分反应 后容器内碳原子与氧原子数之比为 （ ） A. a ∶ b B. a ∶ 2b C. a ∶ （ a＋2b ） D. a ∶ ［ 2 （ a＋b ）］ 解析 根据反应前后原子守恒可知 ， n （ C ） ∶ n （ O ） ＝a ∶ （ a＋2b ）。 答案 C 变式训练 3 12 g C 与 0.8 mol O 2 在一定温度下充分 反应， 生成 CO 2 的质量是 。 （ 2 ） 电子转移守恒 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。 典例 10 铝分别与足量的稀盐酸和 NaOH 溶液反应， 当两个反应放出的气体在 相同状况下体积相同时， 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 解析 设反应放出的气体均为 3 mol 2Al＋6HCl 2AlCl 3 ＋3H 2 ↑ 6 mol 3 mol 2Al＋2NaOH＋6H 2 O 2Na ［ Al （ OH ） 4 ］ ＋3H 2 ↑ 2 mol 3 mol 故 n （ HCl ） ∶ n （ NaOH ） ＝6 mol ∶ 2 mol＝3 ∶ 1 从电子转移的角度分析， 铝与盐酸或 NaOH 溶液的反应均为氧化还原反应， 均为 Al 置换出 H 2 ： 2Al～3H 2 ， 因为生成的 H 2 物 质的量相同， 则反应消耗的 Al 也相同， 所 以生成的 AlCl 3 和 Na ［ Al （ OH ） 4 ］的物质的量 也相同， 由 Cl - 守恒和 Na + 守恒可以看出， 消 耗的 HCl 和 NaOH 的物质的量之比为 3 ∶ 1 。 答案 C 变式训练 4 向 100 mL 3 mol/L 的盐酸和 NaOH 溶 液中分别加入 m g 铝粉， 反应结束后， 所得 H 2 的质量比为 1 ∶ 2 ， 则 m 为 （ ） A. 1.8 B. 2.7 C. 3.6 D. 5.4 （ 3 ） 电荷守恒 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。 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。 典例 11 将适量铁粉放入 FeCl 3 溶液 68 学 第三章 铁 金属材料 中， 充分反应后， 溶液中 c （ Fe 3+ ） ＝c （ Fe 2+ ）， 则已反应的 Fe 3+ 和未反应的 Fe 3+ 物质的量之 比为 （ ） A. 1 ∶ 1 B. 1 ∶ 2 C. 2 ∶ 3 D. 3 ∶ 2 解析 反应后溶液中的溶质为 FeCl 3 和 FeCl 2 ， 因为 c （ Fe 3+ ） ＝c （ Fe 2+ ）， 可设 n （ Fe 3+ ） ＝ n （ Fe 2+ ） ＝n ， 根据电荷守恒： n （ Cl - ） ＝3n （ Fe 3+ ） ＋2n （ Fe 2+ ） ＝5n ， 则反应前 n （ Fe 3+ ） ＝ n （ Cl - ） 3 ＝ 5n 3 ， 故已反应的 Fe 3+ 和未反应的 Fe 3+ 物质的量之 比为 5n 3 - - " n ∶ n＝2 ∶ 3 。 当然， 也可以设参加反应的 Fe 为 n mol ， 根据 2FeCl 3 ＋ Fe 3FeCl 2 2n mol n mol 3n mol 可知， 参加反应的 Fe 3+ 为 2n mol ， 未参 加反应的 Fe 3+ 为 3n mol ， 答案为 2 ∶ 3 。 答案 C 变式训练答案 1. C 2. D 3. 26.4 g 4. D 69