第三章 铁 金属材料（考点串讲）-2024-2025学年高一化学上学期期末考点大串讲（人教版2019必修第一册）

铁 金属材料 第三章 考点串讲 目 录 CONTENTS 01 02 金属材料 铁 思 维 导 图 第三章 铁 金属材料 铁及化合物 金属材料 铁的氧化物 铁的氢氧化物 铁合金 新型合金 物质的量在化学方程式计算中的应用 铁盐和亚铁盐 铁的单质 铝合金 铁及其化合物 1 考 点 梳 理 一、铁的单质 考点01 铁及其化合物 1.铁的存在 陨铁是自然界中铁元素的单质形态 是铁元素更多地以化合物的形式存在于矿石中。 5 考 点 梳 理 一、铁的单质 考点01 铁及其化合物 2.铁的物理性质 纯铁为银白色，有金属光泽，有延展性和导热性，能导电，能被磁铁吸引，在磁场作用下，铁自身也能产生磁性。 铁的密度为7.86g/cm3，熔点1535℃，沸点2750℃。 6 考 点 梳 理 一、铁的单质 考点01 铁及其化合物 3.铁的化学性质——还原性 7 考 点 梳 理 二、铁的氧化物 考点01 铁及其化合物 1.物理性质 化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4 俗名   铁红 磁性氧化铁 颜色状态 粉末 粉末 晶体(有磁性) 水溶性 _________ _________ _________ 铁的化合价 ____ ____ _________ 用途 黑色 红棕色 黑色 不溶于水 不溶于水 不溶于水 ＋2 ＋3 ＋2、＋3 颜料 颜料、炼铁的原料 磁性材料 8 考 点 梳 理 二、铁的氧化物 考点01 铁及其化合物 2.化学性质 FeO Fe2O3 Fe3O4 稳定性 分类 与盐酸反应 不稳定 FeO+2H+ = Fe2++H2O Fe2O3+6H+ =2Fe3++3H2O Fe3O4 + 8 H+ = Fe2++2Fe3+ + 4H2O 碱性氧化物 碱性氧化物 （FeO·Fe2O3） 稳 定 稳 定 铁系颜料不耐强酸 9 考 点 梳 理 二、铁的氧化物 考点01 铁及其化合物 2.化学性质 铁的氧化物还能被CO、Al还原： Fe2O3＋3CO 10 考 点 梳 理 三、铁的氢氧化物 考点01 铁及其化合物 化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 色、态 色固体 色固体 与盐酸反应 ____________________________ ____________________________ 受热分解   __________________________ 制法 可溶性亚铁盐与碱溶液反应： ________________________ 可溶性铁盐与碱溶液反应：_______ __________________ 二者的关系 在空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是_____ ，最后变成 ，化学方程式为 _______________________________ 白 红褐 Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ Fe3＋＋ 3OH－===Fe(OH)3↓ 白色 絮状沉淀迅速变成灰绿色 红褐色 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 11 考 点 梳 理 一、铁的单质 考点01 铁及其化合物 Fe(OH)2的制备 (1)制备原理 ①制备原理：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓。 ②成功关键：溶液中不含O2等氧化性物质；制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭、隔绝空气的体系中。 三、铁的氢氧化物 12 考 点 梳 理 考点01 铁及其化合物 (2)常用方法   有机覆盖层法 将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到FeSO4溶液液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4)，以防止___________________发生反应 空气与Fe(OH)2接触 Fe(OH)2的制备 三、铁的氢氧化物 13 考 点 梳 理 考点01 铁及其化合物 (2)常用方法   还原性气体保护法 先在装置Ⅰ中生成FeSO4溶液，并利用生成的H2将装置内的空气排尽后，再把FeSO4溶液压入装置Ⅱ中与NaOH溶液混合，这样可长时间观察到白色沉淀 Fe(OH)2的制备 三、铁的氢氧化物 14 考 点 梳 理 考点01 铁及其化合物 Fe3+、Fe2+ 的转化 四、铁盐和亚铁盐 根据Fe3+和Fe2+的化合价判断：Fe3+只具有氧化性，Fe2+具有氧化性和还原性。 Fe3+和Fe2+的转化 Fe3+ Fe2+ 还原剂 氧化剂 15 考 点 梳 理 考点01 铁及其化合物 “铁三角”的转化 四、铁盐和亚铁盐 16 考 点 梳 理 考点01 铁及其化合物 “价—类”二维图在铁及其重要化合物转化关系中的应用 四、铁盐和亚铁盐 17 考 点 梳 理 考点01 铁及其化合物 四、铁盐和亚铁盐 Fe3+、Fe2+ 的检验 (1)Fe2+ 的检验 方法1 样品溶液 无明显现象溶液变红色,证明含有Fe2+ 方法2 样品溶液产生白色絮状沉淀,沉淀迅速变成灰绿色,最终变为红褐色,证明含有Fe2+ 18 考 点 梳 理 考点01 铁及其化合物 四、铁盐和亚铁盐 Fe3+、Fe2+ 的检验 (2)Fe3+的检验 方法1 样品溶液溶液变红色,证明含有Fe3+ 方法2 样品溶液产生红褐色沉淀,证明含有Fe3+ 19 考 点 梳 理 考点01 铁及其化合物 四、铁盐和亚铁盐 Fe3+、Fe2+ 的检验 (3)含Fe2+、Fe3+的混合溶液中Fe2+、Fe3+的检验 混合溶液 溶液变红色，说明含有 。 混合溶液 酸性KMnO4溶液紫红色褪去，说明含有 。 Fe3＋ Fe2＋ 20 考 点 梳 理 考点01 铁及其化合物 四、铁盐和亚铁盐 易错提醒 检验Fe2+时不能先加氯水后加KSCN溶液,也不能将加KSCN溶液后的混合溶液加入足量的新制氯水中(新制氯水可能氧化SCN-)。 Fe3+、Fe2+、Cl-同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2+(Cl-能还原酸性KMnO4溶液,产生干扰)。 检验Fe2+最好用K3[Fe(CN)6]溶液。 21 典 例 精 讲 【典例01】【 铁的单质】铁与水蒸气反应实验改进前后的装置如图所示： 下列说法错误的是（ ） A.将湿棉花改为浸水的尿不湿，酒精灯由单头改为双头，可提供足量的水蒸气 B.用具支试管可将试管口附近冷凝的水导出，避免冷凝水与灼热铁粉接触 C.肥皂液改为吹泡泡水，收集H2效果更好，点燃效果更明显 D.悬挂的磁铁仅能吸引铁粉，不能吸引反应产物 考点01 铁及其化合物 D 22 举 一 反 三 【演练01】【 铁的单质】 已知：普通铁＋水蒸气 铁的氧化物＋氢气，铁的氧化物＋氢气 “引火铁”＋水蒸气，“引火铁”为颗粒很细、反应活性很高的铁粉。某实验小组使用普通铁粉、20%的盐酸及其他试剂制备“引火铁”，装置(铁架台、铁夹、铁网、陶土网、加热仪器等略去)如图所示。 关于上述装置和实验，下列分析错误的是( ) A.A、I中加入普通铁粉，G中可加入碱石灰 B.A中生成磁性氧化铁，E中生成“引火铁” C.需要加热的仪器只有A、E D.D用于收集氢气 考点01 铁及其化合物 C 23 典 例 精 讲 【典例02】【 铁的氧化物】春秋初年,我国已掌握了冶铁技术。下列有关铁及其氧化物的叙述正确的是 (　　) A.加热时,过量Fe与氯气反应生成FeCl2 B.高温下,铁粉与氧化铝粉末反应生成单质铝 C.使用钢铁要尽可能减少钢铁的氧化损耗,Fe2O3是一种碱性氧化物 D.氧化亚铁在空气中加热会被迅速氧化成三氧化二铁 考点01 铁及其化合物 C 24 举 一 反 三 【演练02】【 铁的氧化物】 考点01 铁及其化合物 太阳能是理想的能源，通过Fe3O4和FeO的热化学循环可以利用太阳能，其转化关系如图所示。下列说法错误的是 A.过程Ⅰ的化学方程式为2Fe3O4 6FeO＋O2↑ B.过程Ⅱ中每生成23.2 g Fe3O4转移0.3 mol电子 C.利用该过程可以降低环境中CO2的含量 D.该过程的总反应为CO2 C＋O2 B 25 典 例 精 讲 【典例03】【 铁的氢氧化物】 1.用FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备Fe(OH)2。 (1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需要加入_______________。 (2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用______的方法。 (3)生成Fe(OH)2白色沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液，这样操作的理由是_________________________________________。 (4)下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是________(填序号)。 考点01 铁及其化合物 稀H2SO4、铁屑 煮沸 避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2而被氧化 ①②④ 26 举 一 反 三 【演练03】【 铁的氢氧化物】用如图所示装置(夹持仪器省略)制备氢氧化亚铁。 实验步骤如下： Ⅰ.检查装置气密性后，关闭K2、K5、K6，打开K1、K3、K4，使装置A中产生的气体进入装置B中，排尽装置B中空气。 Ⅱ.待装置B中空气排尽后，关闭K3，打开K2，将装置A中溶液压入装置B中并观察现象。 Ⅲ.关闭K1、K2，打开K5、K6，使装置C中气体通入装置B中并观察现象。 (1)仪器a的名称是______________，B中长玻璃管的作用是________________________________。 (2)装置A中金属离子的检验方法是______ (3)步骤Ⅲ 装置B中的现象是____________________________ 其发生反应的化学方程式为_______________________________。 考点01 铁及其化合物 恒压滴液漏斗 平衡气压，辅助排出装置B中的空气 取少量装置A烧瓶中的液体于洁净试管中，滴加几滴KSCN溶液，无红色出现，再滴加H2O2，溶液变为红色，则证明存在Fe2＋ 白色沉淀逐渐变为灰绿色，最后变为红褐色 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 27 典 例 精 讲 【典例04-1】【铁盐和亚铁盐的转化 】 下列离子方程式书写正确的是（ ） A.铁与稀盐酸反应：Fe＋6H＋===Fe3＋＋3H2↑ B.氯气与氯化亚铁溶液反应：Cl2＋Fe2＋===Fe3＋＋2Cl－ C.氯化铁溶液与铜反应：3Cu＋2Fe3＋===2Fe＋3Cu2＋ D.氯化铁溶液与硫化氢反应：2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋ 考点01 铁及其化合物 D 28 典 例 精 讲 【典例04-2】【铁盐和亚铁盐的检验 】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＋ 考点01 铁及其化合物 C 29 举 一 反 三 【演练04-1】【铁盐和亚铁盐的转化 】 向含有Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、Fe(NO3)3、AgNO3各0.1 mol的混合溶液中加入0.1 mol Fe，充分搅拌后Fe溶解，溶液中不存在Fe3＋，同时析出0.1 mol Ag。下列结论错误的是 A.氧化性：Zn2＋＞Cu2＋＞Fe3＋＞Ag＋ B.Fe3＋的氧化性大于Cu2＋ C.溶液中Cu2＋与Fe2＋的物质的量之比为1∶2 D.1 mol Fe可还原2 mol Fe3＋ 考点01 铁及其化合物 A 30 举 一 反 三 【演练04-2】【铁盐和亚铁盐的检验 】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、5%H2O2溶液，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)设计实验方案，完成下列表格。 考点01 铁及其化合物 探究内容 实验方案 实验现象 解释 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 ①加入铁粉后，溶液__________________； ②加入KSCN溶液后，溶液______________ __________ ③体现Fe3＋具有氧化性的离子方程式：___________________ (由黄色)变为浅绿色 不变红色(或无明显现象) 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ 31 举 一 反 三 【演练04-2】【铁盐和亚铁盐的检验 】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、5%H2O2溶液，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)设计实验方案，完成下列表格。 考点01 铁及其化合物 Fe2＋具有还原性 ④取少量0.1 mol·L－1 FeCl2溶液，往溶液中加入少量KSCN溶液，再加入____________ _____________ ⑤加入KSCN溶液后，溶液_______________ __________； ⑥加入你选的试剂后，溶液________ ⑦体现Fe2＋具有还原性的离子方程式：______ ____________________ ____________________ _________________ 新制氯水(或5%H2O2溶液) 不变红色(或无明显现象) 变红色 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－(或2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O) 32 金属材料 2 考点02 金属材料 考 点 梳 理 一、铁合金 合金的性能：具有许多优良的物理、化学或机械性能，如合金的硬度、熔点不同于其成分金属。 性能变化 熔点：常见合金的熔点低于其成分金属； 硬度：常见合金的硬度大于其成分金属。 考点02 金属材料 考 点 梳 理 一、铁合金 铁合金 生铁 钢 碳素钢 合金钢 低碳钢 中碳钢 高碳钢 (2%—4.3%) (0.03%—2%) 根据含碳量不同 (低于0.3%) (0.3%—0.6%) (高于0.6%) 韧性、焊接性好，但强度低，用于制造钢板、钢丝和钢管等 强度高,韧性及加工性好,用于 制造钢轨、车轮和建材等 硬而脆,热处理后弹性好,用于 制造器械、弹簧和刀具等 钢是用量最大、用途最广的合金 根据化学成分 根据含碳量不同 含碳量不同的铁合金微观结构不同，铁、碳原子的排列方式不同，决定了其不同的性能和用途 考点02 金属材料 考 点 梳 理 二、铝合金 铝的物理性质 铝是地壳中含量最多的金属元素，单质铝具有金属的一般物理性质，是银白色 固体，具有良好的导电性、导热性和延展性。 1.铝 考点02 金属材料 考 点 梳 理 二、铝合金 铝的化学性质 铝是一种活泼金属，在常温下就能与空气中的氧气发生反应，表面生产 一层致密的氧化铝薄膜。 两性金属 4Al + 3O2 = 2Al2O3 1.铝 2Al＋6HCl==2AlCl3＋3H2↑ 2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑ 考点02 金属材料 考 点 梳 理 二、铝合金 2.氧化铝 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。 Al2O3＋6HCl==2AlCl3＋3H2O Al2O3+2NaOH+3H2O=2Na[Al(OH)4] 考点02 金属材料 考 点 梳 理 二、铝合金 3.氢氧化铝 物理性质 Al(OH)3是白色固体，几乎不溶于水，但能凝聚水中的悬浮物，并能吸附色素。 化学性质 氢氧化铝的热稳定性Al(OH)3的热稳定性较差，将Al(OH)3加热后，可分解为Al2O3和H2O。 考点02 金属材料 考 点 梳 理 二、铝合金 3.氢氧化铝 化学性质 两性氢氧化物：像Al(OH)3这样既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氢氧化物，称为两性氢氧化物。 a.与强酸反应：Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2Ob.与强碱反应：Al(OH)3＋OH－=[Al(OH)4]- 考点02 金属材料 考 点 梳 理 二、铝合金 4.铝三角 [Al(OH)4]- Al3＋ Al(OH)3 考点02 金属材料 考 点 梳 理 二、铝合金 5.铝合金 铝合金铝合金中的合金元素有：____、____、Si、Mn、Zn、 等。 硬铝 Cu　 Mg　 稀土元素　 合金元素 性能 用途 Cu、Mg、 Mn、Si ________小、强度高、抗腐蚀能力较强 制造________、宇宙飞船 密度　 飞机　 考点02 金属材料 考 点 梳 理 三、物质的量在化学方程式计算中的应用 2Na + 2H2O 2NaOH + H2↑ 2 2 2 1 化学计量数之比 ∶ ∶ ∶ 扩大6.02 ×1023倍 2×6.02×1023 2×6.02×1023 2×6.02×1023 1×6.02×1023 ∶ ∶ ∶ 物质的量之比 2 mol 2 mol 2 mol 1 mol ∶ ∶ ∶ 考点02 金属材料 考 点 梳 理 三、物质的量在化学方程式计算中的应用 同一个化学方程式中各物质的化学计量数之比等于其物质的量之比。 对于有气体参加的反应，在同温同压下各气体的化学计量数之比也等于其体积之比。 考点02 金属材料 考 点 梳 理 三、物质的量在化学方程式计算中的应用 根据化学方程式进行计算的基本步骤 典 例 精 讲 【典例01】【铁合金 】1.中华优秀传统文化涉及很多化学知识。下列有关说法不正确的是 A.“火树银花合，星桥铁锁开”中的“火树银花”涉及金属元素的焰色 B.古剑沈卢“以剂钢为刃，柔铁为茎干，不尔则多断折”中的“剂钢”是铁的合金 C.“以曾青涂铁，铁赤色如铜”中的“曾青”是铜盐 D.《天工开物》中有“至于矾现五金色之形，硫为群石之将，皆变化于烈火”，其 中的“矾”指的是金属硫化物 D 考点02 金属材料 46 举 一 反 三 【演练01 】【铁合金 】关于生铁和钢的区别,下列说法正确的是 (　　) A.生铁属于纯净物,钢属于混合物 B.生铁的含碳量比钢高 C.生铁弹性比钢好 D.生铁属于铁-碳合金,钢也是合金但不含碳 考点02 金属材料 B 47 典 例 精 讲 【典例02-1】【铝】家庭的厨卫管道内常因留有油脂、毛发、菜渣等而造成堵塞,此时可用管道疏通剂疏通。疏通剂的主要成分有生物酶、铝粉和NaOH固体。下列有关说法错误的是 (　　) A.大多数生物酶的主要成分为蛋白质 B.使用疏通剂时会产生大量可燃性气体,应避免接触明火 C.疏通剂可用于疏通陶瓷、铁、铝、塑料管道 D.使用过程中产生的热量和碱性环境可以加速油脂的水解 C 考点02 金属材料 48 举 一 反 三 【演练02-1 】【铝】镁铝合金质优体轻,又不易锈蚀,被大量用于航空、造船、日用化工等领域。下列关于镁铝合金性质的叙述中,正确的是 (　　) A.此合金的熔点比镁和铝的熔点都高 B.此合金能全部溶解于稀盐酸中 C.此合金能全部溶解于氢氧化钠溶液中 D.此合金的硬度比镁和铝的硬度都小 考点02 金属材料 B 49 典 例 精 讲 【典例02-2】【氧化铝】从铝土矿(主要成分为Al2O3)中提取铝的工艺流程如图。下列说法不正确的是 A.从NaAlO2→Al(OH)3→Al2O3的转化过程中涉及的反应均为非氧化还原反应 B.Al2O3与NaOH溶液反应的化学方程式：Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O 考点02 金属材料 D 50 举 一 反 三 【演练02-2 】【氧化铝】工业上用某种氧化铝矿石(含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下： 对上述流程中的判断正确的是 A.试剂X可以为氨水，沉淀中含有铁的化合物 B.CO2可以用H2SO4溶液或稀盐酸代替 C.反应Ⅱ中的离子方程式为CO2＋AlO2-＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO3- D.工业上还可采用Fe还原Al2O3的方法制Al，成本更低 考点02 金属材料 C 51 典 例 精 讲 【典例02-3】【氢氧化铝 】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 D 考点02 金属材料 52 举 一 反 三 【演练02-3 】【氢氧化铝 】 考点02 金属材料 KAl(SO4)2·12H2O(明矾)是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。实验室中，采用废易拉罐(主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如下图所示。回答下列问题： (1)为尽量少引入杂质，试剂①应选用_____(填标号)。 a.HCl溶液 b.H2SO4溶液 c.氨水 d.NaOH溶液 (2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为______________________________ d 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2 ＋3H2↑ (3)沉淀B的化学式为_________； Al(OH)3 53 典 例 精 讲 【典例03】【物质的量在化学方程式计算中的应用 】 B 考点02 金属材料 1. 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 54 举 一 反 三 【演练3 】【物质的量在化学方程式计算中的应用 】将12 g铁片放入150 mL的CuSO4溶液中，当溶液中的Cu2＋全部被还原时，铁片质量增加0.3 g，则原CuSO4溶液的物质的量浓度是 A.0.125 mol·L－1 B.0.175 mol·L－1 C.0.25 mol·L－1 D.0.50 mol·L－1 考点02 金属材料 C 55 2Fe＋3CO2 2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O C.NaAlO2生成Al(OH)3的离子方程式：AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO D.电解熔融Al2O3阳极的电极反应式：Al3＋＋3e－===Al $$