专题02 铁、铝及其化合物的性质-【压轴题】2024-2025学年高一化学同步培优训练（沪科版2020必修第二册）

专题02 铁、铝及其化合物的性质 解题知识必备压轴典例分析压轴能力测试 一、铁、铝的原子结构决定性质 物质 微观视角 宏观视角 原子结构  得失电子 单质表现的性质 具体主要化学性质 铝   从铝的原子结构来看，原子最外电子层上有3个电子，在化学反应中很容易失去电子以达到稳定结构。 铝的化学性质非常活泼，表现出很强的还原性。铝主要化合价+3。 与氧气等非金属反应；与沸水反应；与强碱溶液反应；与盐及其溶液反应； 铁 从铁的原子结构来看，原子最外电子层上有2个电子，在化学反应中很容易失去2个电子以达到较稳定结构Fe2+，Fe2+还可以再失去1个电子达到更稳定结构的Fe3+。 铁的化学性质非常活泼，表现出很强的还原性。铁的化合价有+2、+3、及更高价+6。 与非金属单质反应；与水蒸汽反应；与盐及其溶液反应 二、从物质类别的视角认识铁及其化合物的转化关系 1.铁及其化合物的“价—类二维图” 说明：1)横向变化体现了同价态不同物质类别(氧化物、盐、碱)之间的转化；①碱性氧化物(Fe2O3、FeO)都能溶于酸(H＋)转化为盐；②Fe2＋、Fe3＋与碱(OH－)反应生成对应的碱；③难溶性的碱易分解生成对应的氧化物，但难溶性的碱性氧化物一般不与水反应生成对应的碱。 2)纵向变化体现不同价态同物质类别之间的转化，主要体现物质的氧化性或还原性。 3)斜向变化体现不同价态、不同物质类别之间的转化，主要体现物质的氧化性和还原性。 2.从价态的视角认识物质间的转化关系 当某种元素具有不同的化合价时，含有同种元素不同价态的物质间，可以通过氧化还原反应实现转化。例如，0价铁、+2价铁和+3价铁的相互转化关系如下： ①Fe单质中铁元素化合价为0价，仅具有还原性 Fe+Cu2+Fe2++Cu；Fe+2H+H2↑+Fe2+；2Fe+3Cl22FeCl3；3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2 ②Fe2+化合价可以升高到+3价，表现为还原性，也可以降低到0价，表现为氧化性。 Fe2++ZnFe+Zn2+；2Fe2++Cl22Fe3++2Cl－；5Fe2++MnO4－+8H+5Fe3++Mn2++4H2O ③Fe(OH)2具有还原性，能被氧化为Fe(OH)3 4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3 ④Fe2O3中的铁元素为高价态，具有氧化性，因而可用还原剂将其还原为铁单质。 3CO+Fe2O32Fe+3CO2 ⑤Fe3+是铁元素的高价态，可以被还原剂还原为+2或0价，具有氧化性。 2Fe3++Zn（少量）2Fe2++Zn2+；2Fe3++3Zn（过量）2Fe+3Zn2+；2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑ 【注意】①不同价态的铁及铁的化合物在相互转化时，要注意所用氧化剂和还原剂的强弱不同。 ②利用以上转化关系，可总结出铁及不同价态的铁的化合物的性质、用途、试剂保存、溶液配制、除杂等。如 Fe3+的溶液中含有 Fe2+，可加入 Fe 粉以除去Fe3+等。 3.铁及其化合物的转化 4.学习铁及其化合物的性质应注意的几个要点 ①Fe与O2、H2O(g)反应的产物都是Fe3O4而不是Fe2O3。Fe与Cl2反应时生成FeCl3，与S反应时生成FeS，说明Cl2的氧化性大于S的。常温下，Fe、Al在冷的浓硫酸和浓硝酸中发生钝化，但加热后继续反应。Fe在Cl2中燃烧，无论Cl2过量还是不足均生成FeCl3。 ②向含Fe2＋的溶液中加入硝酸、KMnO4溶液、氯水等具有氧化性的物质时，溶液会出现浅绿色→棕黄色的颜色变化，该现象可用于Fe2＋的检验。 ③Fe3＋的检验方法较多，如观察溶液颜色法(棕黄色)、NaOH溶液法(生成红褐色沉淀)、KSCN溶液法(生成红色溶液)，前面两种方法需溶液中Fe3＋浓度较大时才适用，最好也最灵敏的方法是KSCN溶液法。Fe2＋的检验可采用先加入KSCN溶液后再加入氧化剂的方法；也可用铁氰化钾检验Fe2＋，现象是生成蓝色沉淀(Fe3[Fe(CN)6]2)。 ④生成FeCl2除了用Fe和HCl的置换反应外，还可用化合反应：2FeCl3＋Fe===3FeCl2；生成Fe(OH)3除了用Fe3＋与碱的复分解反应外，还可用化合反应：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。 ⑤配制FeCl2溶液既要防氧化(加入Fe粉)，又要防水解(加入盐酸)；配制FeCl3溶液要加入浓盐酸防止水解。 ⑥Fe3＋必须在酸性条件下才能大量存在，当pH＝7时，Fe3＋几乎完全水解生成Fe(OH)3沉淀。 ⑦除去酸性溶液ZnCl2中的FeCl2，应先通入Cl2或加入H2O2，再加入ZnO，使Fe3＋水解生成沉淀过滤除去。 ⑧制备Fe(OH)2的方法很多，原则有两点：一是溶液中的溶解氧必须提前除去；二是反应过程中必须与O2隔绝。同时要牢记Fe(OH)2转化为Fe(OH)3时溶液的颜色变化(白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色)。 ⑨Fe(OH)3胶体的制备方法是将饱和FeCl3溶液滴加到沸水中，加热至呈红褐色后立即停止加热。胶体不带电，带电的是胶粒。 ⑩自然界中有少量游离态的铁(陨石中)，纯净的铁块是银白色的，而铁粉是黑色的。 三、铝及其化合物的化学性质 1.铝的化学性质 （1）铝与氧气的反应 ①铝粉可以在纯氧中燃烧，发出耀眼的白光，生成氧化铝，4Al＋3O22Al2O3。 ②常温下铝在空气中极易与氧气反应，表面生成一层致密的薄膜，能阻止氧气与铝进一步反应。 （2）铝与氯气、硫的反应：2Al＋3Cl22AlCl3、2Al＋3SAl2S3 （3）铝与热水的反应 除去氧化膜后，铝能与热水反应生成氢氧化铝和氢气：2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑。由于生成的氢氧化铝为难溶物，会附着在铝表面，阻止反应进一步发生，因而铝和水的反应进行程度很小。 （4）铝与酸的反应 实验装置 实验原理 Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O；2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑ 实验用品 盐酸、铝片；试管、酒精灯、木条。 实验步骤 在一支试管中加入5mL盐酸，再向试管中放入一小块铝片。观察实验现象。过一段时间后，将点燃的木条放在试管口，你观察到什么现象？ 实验现象 开始无现象，一段时间后铝片逐渐溶解，然后冒铝片表面有大量气泡产生，试管壁有发热现象。一段时间后，将点燃的木条放在试管口，可听到爆鸣声，后气体燃烧发出淡蓝色火焰 实验结论 氧化铝和铝均能和盐酸反应。 实验说明 铝片表面有一层致密的保护膜氧化铝，可以与盐酸发生反应：Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O，这个阶段没有气体生成；随着反应的进行，保护膜氧化铝逐渐减少，铝单质直接与盐酸接触，发生反应：2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑。因此，铝片 与盐酸刚开始反应时没有气泡产生，一段时间后，当铝与盐酸反应产生氢气、且氢气将试管中空气排净后，即可用点燃的木条检验氢气。试管壁发热说明反应在生成新物质的同时，放出了热量。 说明：Al常温下遇冷的浓硫酸、浓硝酸会发生钝化。 【注意】工业上冶炼Al用电解熔融Al2O3而不用AlCl3的原因：AlCl3是共价化合物，熔融态不导电。 2.氧化铝的性质 （1）物理性质：白色固体，难溶于水，熔点很高。 （2）化学性质——两性氧化物 ①两性氧化物：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，叫两性氧化物。 ②氧化铝是一种两性氧化物，既能与酸(如盐酸)反应，又能与碱(如NaOH溶液)反应。 与盐酸反应：Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O，Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O 与NaOH溶液反应：Al2O3+2NaOH＋3H2O=2Na[A1(OH)4]+H2O，Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[A1(OH)4]- 【易错警示】这里的酸碱是指强酸、强碱。 3.铝热反应 实验装置 实验现象 ①镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈的反应；②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中 实验结论 高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热：Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3 原理应用 ①制取熔点较高、活动性弱于Al的金属，如铁、铬、锰、钨等， 3MnO2＋4Al3Mn＋2Al2O3； ②金属焊接，如野外焊接钢轨等 【例1】下列关于Fe3+、Fe2+的说法错误的是 A．用如上图装置可以制备Fe(OH)2沉淀，得到的白色沉淀在A容器中，其操作为先关闭C处止水夹，一段时间后，再打开C处止水夹 B．若将用如上图装置制备Fe(OH)2沉淀，使用未经煮沸的纯净水进行相关溶液配制，则实验可能会失败，用化学用语解释其原因为：4Fe(OH)2 +O2 +2H2O = 4Fe(OH)3 C．向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，此现象可确定溶液中含有Fe2+ D．向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2+被氧化 【答案】A 【分析】装置A用铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，打开止水夹C，利用氢气将装置内空气排尽，再关闭B，造成A内压强增大，使硫酸亚铁溶液压至C中，与NaOH溶液反应生成Fe(OH)2； 【解析】A．用如图装置可以制备Fe(OH)2沉淀，得到的白色沉淀在A容器中，其操作为先关闭C处止水夹，利用生成氢气的压强将得到的FeSO4溶液压入B容器中，B容器中FeSO4溶液和NaOH溶液反应生成Fe(OH)2沉淀，故A错误；B．未经煮沸的纯净水中溶解有氧气，氧气能氧化Fe(OH)2，所以使用未经煮沸的纯净水进行相关溶液配制，则实验可能会失败，用化学用语解释其原因为：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，故B正确；C．Fe3+能和KSCN溶液发生络合反应生成Fe(SCN)3而使溶液呈红色，Fe2+和KSCN溶液不反应，所以向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，说明不含铁离子，滴加氯水后溶液显红色，此现象可确定溶液中含有Fe2+，故C正确；D．Fe2+不稳定，易被氧化，Fe3+能被Fe还原为Fe2+，所以向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2+被氧化，故D正确；故选：A。 【例2】根据如图所示的转化关系判断，下列说法正确的是(反应条件已略去) A．生成等质量时，①和②反应消耗 B．反应③和④消耗等量的Al时，生成的 C．反应③中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶3 D．反应⑤的离子方程式为 【答案】B 【解析】A．生成等质量H2时，反应①生成3mol氢气消耗6mol盐酸，反应②生成3mol氢气消耗2mol氢氧化钠溶液，因此反应消耗n(HCl)与n(NaOH)不相同，A错误；B．反应③是，反应④是，因此两者消耗等量的Al时，生成的，B正确；C．反应③是，氧化剂是硫酸铜、还原剂是铝，因此反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2，C错误；D．一水合氨是弱碱，因此反应⑤的离子方程式为，D错误；故选B。 【例3】元素的价类二维图是我们学习元素及其化合物相关知识的重要模型和工具，它指的是以元素的化合价为纵坐标，以物质的类别为横坐标所绘制的二维平面图象。下图为铁元素的价类二维图，其中的箭头表示部分物质间的转化关系，下列说法正确的是 A．铁与高温水蒸气的反应可实现上述①转化 B．加热Fe(OH)3发生转化⑥，Fe2O3加水溶解可转化为Fe(OH)3 C．维生素C能将Fe3+转化为Fe2+，该过程中维生素C作氧化剂 D．中的铁为+6价，具有较强的氧化性，可以作为消毒剂使用 【答案】D 【解析】A．高温下铁与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，不能实现上述①转化，A错误；B．加热Fe(OH)3发生转化⑥分解生成氧化铁，氧化铁不能溶于水，Fe2O3加水溶解不能转化为Fe(OH)3，B错误；C．维生素C具有还原性，可将Fe3+转化为Fe2+，该过程中维生素C作还原剂，C错误；D．中铁元素的化合价为+6价，处于较高价态，因此具有强氧化性，具有杀菌消毒作用，可以作为消毒剂使用，D正确；故选D。 【例4】下列关于铝及其化合物的说法不正确的是 A．铝在空气中不易生锈，说明Al的化学性质不活泼 B．Al(OH)3碱性较弱，可用作医用胃酸中和剂 C．Al2O3是两性氧化物，能溶于NaOH D．铝制餐具不可以用来长时间存放碱性食物 【答案】A 【解析】A．铝是活泼金属，铝易在空气中形成致密的氧化膜，所以铝比较耐腐蚀，A错误； B．氢氧化铝具有弱碱性，可用于中和过多胃酸， 是一种医用胃酸中和剂， B正确；C．氧化铝既可以和酸反应又可以和强碱反应生成盐和水，氧化铝是两性氧化物，能溶于NaOH，C正确；D．铝、氧化铝能与碱性物质反应，所以铝制餐具不可以用来长时间存放碱性食物，D正确；故选A。 【例5】黑木耳是常见食品，可以补充入体所必需的微量元素铁。某兴趣小组设计实验，检验黑木耳中的铁元素，实验流程如图： （1）灼烧黑木耳必须用到下列仪器中的_______(填标号)。 A． B． C． D． （2）灰烬中含有铁的氧化物以及锂、钙等元素的化合物，酸浸的目的是 。 （3）取少许滤液于试管中，滴入几滴KSCN溶液，显红色，说明滤液中含有 (填离子符号)。 （4）为进一步探究和的氧化性和还原性，该兴趣小组设计并进行如下实验，记录现象，完成实验报告。 实验操作 实验现象 离子方程式 实验结论 向溶液中添加新制氯水 溶液由浅绿色变为棕黄色 ① 具有还原性 向溶液加入足量的铁枌 铁粉逐渐溶解，溶液由棕黄色变为浅绿色 ② ③ 【答案】（1）A （2）将铁的氧化物溶解 （3）Fe3+ （4） Fe3+具有氧化性 【分析】黑木耳在坩埚中进行灼烧，烧成灰烬后用硫酸酸浸，再过滤得到滤渣和滤液。 【解析】（1）灼烧黑木耳必须用到酒精灯、三脚架、泥三角、坩埚、坩埚钳、玻璃棒；故答案为：A； （2）灰烬中含有铁的氧化物以及钾、钙、硅等元素的化合物，氧化铁不溶于水，酸浸的目的是将铁的氧化物溶解，故答案为：将铁的氧化物溶解； （3）取少许滤液于试管中，滴入几滴KSCN溶液，显红色，说明滤液中含有Fe3+，故答案为：Fe3+； （4）向FeCl2溶液中添加新制氯水，发生反应，溶液由浅绿色变为棕黄色，说明Fe2+具有还原性；向FeCl3溶液加入足量的铁粉，发生反应，，铁粉逐渐溶解，溶液由棕黄色变为浅绿色，说明Fe3+具有氧化性，故答案为：；；Fe3+具有氧化性。 【例6】用铁、铝的混合物进行如图实验： （1）加入过量NaOH溶液发生的离子反应方程式 ，操作X的名称是 。 （2）铝在空气中表面形成的氧化膜很薄，为了适应不同用途，需将表面氧化膜碱洗除去再进行处理，请写出碱洗氧化膜的离子方程式 。 （3）某课外兴趣小组为探究某种铝合金(组成元素为Mg和Al)是否符合国家质量标准(国家规定铝合金中铝含量不能低于78%)，设计如图装置在室温下进行实验。 反应前先第一次读取量气管液面刻度，然后倾斜左边装置使足量氢氧化钠溶液与ag铝合金样品充分反应，待反应停止后，体系温度恢复到室温，第二次读取量气管液面刻度之前需要进行的一步操作是 。计算两次液面差，并将气体体积折算成标准状况下的体积，为VmL。若a=0.039，V=33.6mL，说明该合金 (填“符合”或“不符合”)符合国家标准。 （4）若将装置中的足量氢氧化钠溶液换为足量盐酸，则反应停止后量气管内气体体积(折算成标准状况下) mL。 【答案】（1）2Al+2OH-+6H2O=2Al(OH)+3H2↑ 过滤 （2）2OH-+Al2O3+3H2O=2Al(OH) （3）调节量气管和水准管的高度使两液面相平 不符合 （4）44.8 【分析】铁铝混合物加入氢氧化钠溶液，铝溶解，生成偏铝酸钠和氢气，A为氢气，B为偏铝酸钠，铁不反应形成沉淀，C为铁，加入盐酸生成氢气，氯化亚铁，D为氯化亚铁溶液。 【解析】（1）根据分析可知铝和氢氧化钠反应生成破烂和氢气，离子方程式为2Al+2OH-+6H2O=2Al(OH)+3H2↑；操作X过滤得到铁；故答案为：2Al+2OH-+6H2O=2Al(OH)+3H2↑；过滤。 （2）铝的氧化膜为三氧化二铝，和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水，离子方程式为2OH-+Al2O3+3H2O=2Al(OH)；故答案为：2OH-+Al2O3+3H2O=2Al(OH)。 （3）根据题意，待反应停止后，体系温度恢复到室温，再调节量气管和水准管的高度，使两液面相平，读数时要眼睛与溶液凹液面平时，再读取数据；n(H2)==1.5×10-3mol，根据2Al+2OH-+2H2O=2AlO+3H2↑可知n(Al)=n(H2)=1.0×10-3mol，铝的质量为27g/mol×1.0×10-3mol=0.027g，质量分数为×100%=69.2%，故不合格；故答案为：调节量气管和水准管的高度，使两液面相平；不符合。 （4）根据（3）可知铝的质量0.027g，物质的量为1×10-3mol，镁的质量为0.012g，物质的量约为5×10-4mol，根据2Al+6HCl=2AlCl3+3H2和Mg+2HCl=MgCl2+H2可知，n(H2)=×1×10-3mol+5×10-4mol=2.0×10-3mol，氢气的体积为22.4L/mol×2.0×10-3mol=4.48×10-2L=44.8mL；故答案为：44.8。 1．下列物质既能与强酸反应，又能与强碱反应的是 A．⑥ B． C． D． 【答案】A 【解析】①Al能和强酸、强碱反应生成盐和氢气，故选；②Al2O3属于两性氧化物，能和强酸、强碱溶液反应生成盐和水，故选；是碱性氧化物，与酸反应生成盐和水，不能与碱反应，故不选；与稀盐酸、硫酸等强酸不发生反应，故不选；属于弱酸酸式盐，和稀盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水，与氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠和水，故选；属于弱酸正盐，能与强酸反应生成盐、二氧化碳和水，也能与强碱反应，例如氢氧化钙与碳酸钠反应生成碳酸钙和氢氧化钠，故选；综上，⑥符合题意；答案选A。 2．铁元素是人体重要的微量元素，参与人体血红蛋白的形成，Fe2+易被人体吸收，下列有关铁及其化合物的说法中正确的是 A．缺铁性贫血症可以服用维生素C将难吸收的Fe3+还原为Fe2+，促进铁元素的吸收 B．高温下红热的铁与水蒸气反应，可得到红色的氯化铁 C．将过氧化钠投入氯化亚铁溶液中，最终生成白色沉淀 D．FeO不稳定，在空气中加热迅速被氧化Fe2O3 【答案】A 【解析】A．维生素C具有还原性，将难吸收的还原为，促进铁元素的吸收，可以治疗缺铁性贫血症，故A正确；B．高温下红热的铁与水蒸气反应，可得到黑色的四氧化三铁，故B错误；C．过氧化钠与水反应生成氢氧化钠，且过氧化钠具有强氧化性，所以将过氧化钠投入氯化亚铁溶液中，最终红褐色沉淀氢氧化铁，故C错误；D．氧化亚铁不稳定，在空气中加热迅速被氧化成四氧化三铁，故D错误；故选A。 3．下列关于铝及其化合物的说法不正确的是 A．既可用于食品包装，也可用作建筑材料 B．既可用来冶炼金属，也可用作耐火材料 C．明矾有强氧化性，可用作消毒剂 D．既可用作治疗胃酸过多的药物，也可用来制备一些铝盐 【答案】C 【解析】A．金属铝具有良好的延展性，因此铝可以制成铝箔用于食品包装，铝合金密度小、强度大，金属铝也可用做建筑材料，如铝合金门窗，A正确；B．电解熔融的Al2O3可冶炼金属Al，由于Al2O3具有耐高温的性质，也可用做耐火材料，B正确；C．明矾[KAl(SO4)2·12H2O]溶于水后， Al3+能发生水解，生成Al(OH)3胶体具有吸附作用，可用做净水剂，但Al(OH)3并不具有消毒作用，C错误；D．Al(OH)3与胃酸中的盐酸反应生成氯化铝和水，反应的化学方程式为Al(OH)3+3HCl═AlCl3+3H2O，D正确，答案选C。 4．下图中能较长时间看到白色沉淀的是(已知苯为难溶于水、密度比水小的液体) A．①④ B．②④ C．①②④ D．①②③④ 【答案】C 【解析】①稀硫酸和铁反应生成氢气排出装置中的空气，然后滴加NaOH，与FeSO4反应生成，不与空气接触可较长时间看到白色沉淀；②打开a，稀硫酸和铁反应生成氢气排出装置中的空气，关闭a，生成的气体使A中压强增大，将FeSO4压入B中，与NaOH反应生成，不与空气接触可较长时间看到白色沉淀；③NaOH溶液滴入FeSO4中，生成与空气反应为红褐色沉淀，不能较长时间看到白色沉淀；④NaOH溶液滴入FeSO4中，生成，苯液封隔绝空气，不与空气接触可较长时间看到白色沉淀，故①②④符合题意；故选：C。 5．如图是某实验小组设计的制备的一种装置，使用的试剂有、稀硫酸、溶液。下列说法正确的是 A．实验前装置中装有氢氧化钠溶液，装置中是稀硫酸 B．实验时先关闭打开，一段时间后再关闭打开 C．装置的作用是液封，防止外界空气进入装置中 D．反应一段时间后，可在装置中观察到白色沉淀 【答案】C 【分析】氢氧化亚铁易被氧气氧化，应先排出装置中的空气，所以装置d的作用是液封，防止外界空气进入装置c中，实验过程为：打开分液漏斗a的活塞加入稀硫酸，三角烧瓶b中Fe和加入的稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，先关闭K1打开K2，氢气排出三角烧瓶c中空气，一段时间后再关闭K2打开K1，将反应生成的硫酸亚铁压入装置c中与氢氧化钠溶液中反应生成氢氧化亚铁沉淀，据此分析解答。 【解析】A．装置a中盛装稀硫酸，装置c中盛装氢氧化钠溶液，故A错误；B．制备时应该先排出装置的空气，则实验时先关闭K1打开K2，一段时间后再关闭K2打开K1，使生成的硫酸亚铁压入c中，故B错误；C．氢氧化亚铁易被氧气氧化，所以装置d的作用是液封，防止外界空气进入装置c中，故C正确；D．硫酸亚铁和c中氢氧化钠溶液中反应生成氢氧化亚铁白色沉淀，所以应该在装置c中观察到白色沉淀，故D错误；故选C。 6．将一浅绿色溶液，置于空气中，变黄色。将此黄色溶液逐滴滴入沸水中，形成一种红褐色胶体，下列说法中错误的是 A．该浅绿色溶液中含有Fe2+，在空气中被氧化为Fe3+ B．欲检验该黄色溶液中是否含有未被氧化的Fe2+，向其中滴加KSCN溶液 C．配制该浅绿色溶液，要向其中加少量酸与铁粉，目的是为了防止Fe2+的水解与氧化 D．欲检验浅绿色溶液中是否含有Fe3+，滴入KSCN溶液，看是否变红色 【答案】B 【分析】红褐色胶体是Fe(OH)3胶体，黄色溶液中含Fe3+，浅绿色溶液中含Fe2+。 【解析】A．Fe2+具有还原性，能被空气中氧气氧化为Fe3+，A正确；B．KSCN溶液用于检验Fe3+，不能用于检验Fe2+，B错误；C．配制Fe2+溶液时需加少量铁粉和相应的酸，加铁粉的作用是防止Fe2+被氧化，加酸的作用是的抑制Fe2+水解，C正确；D．检验浅绿色溶液中是否含有Fe3+，滴入KSCN溶液，看是否变红色，D正确；答案选B。 7．某同学设计了下列实验探究铁与水的反应，虚线框处用来检验生成的气体。下列说法正确的是 A．实验后，装置B中生成红棕色固体 B．装置B、C间的干燥管内的药品可以是浓硫酸 C．虚线框C处应该选择装置乙，试管中是灼热的表面覆盖氧化铜的铜丝 D．实验后，将装置B中的固体溶于足量稀硫酸，所得溶液中一定含有 【答案】C 【解析】A．铁与高温水蒸气反应生成Fe3O4，Fe3O4是黑色固体，A错误；B．干燥管只能装固体干燥剂，B错误；C．铁与高温水蒸气反应生成Fe3O4和氢气，氢气收集要用向下排空气法，故使用乙装置进行实验，C正确；D．将固体放入稀硫酸中反应，Fe3O4与硫酸反应有Fe3+离子出现，Fe与Fe3+在溶液中反应生成Fe2+，若B中固体有铁粉剩余且足够多，最终溶液中不会有Fe3+，D错误；本题选C。 8．利用传感器探究在密闭环境中铝片和少量稀盐酸反应过程中温度和压强的变化，结果如图。下列说法错误的是 A．，压强变大是生成氢气和反应放热共同导致的 B．时，容器内温度最高 C．之后，溶液中溶质为 D．之后，压强减小是因为温度降低导致的 【答案】B 【解析】A．铝和盐酸反应生成氯化铝和氢气，该反应放热，，压强变大是生成氢气和反应放热共同导致的，故A正确；B．根据图示时，容器内温度最高，故B错误；C．之后，温度达到最高，说明反应停止，溶液中溶质为，故C正确；D．之后，氢气的物质的量不变，压强减小是因为温度降低导致的，故D正确；答案选B。 9．实验室探究和溶液反应的原理，装置如图，实验中Y装置产生白色沉淀。下列说法错误的是 A．滴加浓硫酸之前应进行的操作是打开弹簧夹，通入一段时间 B．Y中产生的白色沉淀是 C．在X装置中浓硫酸体现氧化性和酸性 D．若将换成氨水，Y中能产生白色沉淀 【答案】C 【解析】A．通入一段时间的目的是排尽装置内的空气，防止干扰实验结果，A正确；B．遇到后被氧化成硫酸根，硫酸根与钡离子结合生成硫酸钡沉淀，B正确；C．亚硫酸钠与硫酸中硫为相邻价态，不发生氧化还原反应，只发生复分解反应，C错误；D．遇到氨水后，生成亚硫酸铵，亚硫酸铵与氯化钡反应生成亚硫酸钡沉淀，D正确；故答案选C。 10．某化学兴趣小组进行如下实验探究： ①将少量银镜(表面有的玻璃)捣碎，加入溶液中，银镜渐渐溶解，溶液黄色明显变浅；②取实验①上层澄清溶液于试管中，滴加氯水，出现白色浑浊，静置后，在上层清液中滴加溶液，溶液变为红色。 下列有关说法错误的是 A．实验①中反应的离子方程式有 B．由实验①可推出：溶液可能溶解单质 C．由实验②可得出氧化性： D．实验②中白色浑浊是 【答案】C 【分析】①将少量银镜(表面有的玻璃)捣碎，加入溶液中，银镜渐渐溶解，溶液黄色明显变浅，发生；②取实验①上层澄清溶液于试管中，滴加氯水，Cl2+H2OH++Cl-+HClO，出现白色浑浊，生成氯化银，HClO浓度升高，HClO、氯气均可将亚铁离子氧化为铁离子，静置后，在上层清液中滴加溶液，溶液变为红色，生成硫氰化铁。 【解析】A．实验①中反应银将铁离子还原为亚铁离子，离子方程式有，故A正确；B．由实验①可推出：溶液可能溶解银单质，故B正确；C．由实验②HClO、氯气均可将亚铁离子氧化为铁离子，不可得出氧化性：，故C错误；D．由分析，实验②中白色浑浊是，故D正确；故选C。 11．化学是一门以实验为基础的学科，某同学为探究FeCl3溶液的性质进行如下实验，操作如图所示，根据实验现象下列分析正确的是 A．①~④的变化中，有2处涉及氧化还原反应 B．③中反应的离子方程式： 2Fe3++3CO+3H2O= 2Fe(OH)3(胶体)+3CO2↑ C．若将FeCl3溶液滴加到Na2S溶液中，产生的现象与图中①、②现象相同 D．若用Na2SO3代替Na2S进行实验溶液不可能变成淡绿色 【答案】B 【解析】A．①中产生淡黄色沉淀S，溶液变淡绿色，说明有亚铁离子生成，属于氧化还原反应，②中是亚铁离子和硫离子反应生成FeS，③中铁离子与碳酸根离子发生相互促进的双水解生成氢氧化铁胶体和二氧化碳，④是氢氧化铁胶体在盐的作用下发生聚沉，因此只有①是氧化还原反应，故A错误；B．③中铁离子与碳酸根离子发生相互促进的双水解生成氢氧化铁胶体和二氧化碳，其反应的离子方程式： 2Fe3++3CO+3H2O= 2Fe(OH)3(胶体)+3CO2↑，故B正确；C．若将FeCl3溶液滴加到Na2S溶液中，则硫离子过量，还原生成的亚铁离子立即与硫离子反应生成黑色FeS沉淀，溶液不会变为淡绿色，与图中①、②现象不相同，故C错误；D．亚硫酸根离子具有强还原性，也能将铁离子还原为亚铁离子，因此若用Na2SO3代替Na2S进行实验，溶液也能变成淡绿色，故D错误。综上所述，答案为B。 12．在隔绝空气的情况下，9.2 g铁、镁、铝混合物溶解在一定量某浓度的稀硝酸中，当金属完全溶解后收集到4.48 L(标准状况下)NO气体。在反应后的溶液中加入足量的烧碱溶液，生成氢氧化物沉淀的质量可能为 A．18.6 g B．20.2 g C．19.4 g D．21.6 g 【答案】A 【解析】在隔绝空气的情况下，9.2 g铁、镁、铝混合物溶解在一定量某浓度的稀硝酸中，当金属完全溶解后收集到4.48 L(标准状况下)NO气体，可知金属失电子的物质的量为 。若氢氧化铝不溶解，金属离子结合氢氧根离子的物质的量为0.6mol，则生成沉淀的质量为，由于氢氧化铝溶于过量的氢氧化钠溶液，所以生成沉淀的质量小于19.4g，故选A。 13．向含和混合溶液中加入一定量锌粉，反应过程中各离子的物质的量与加入锌粉的物质的量关系如图所示。下列说法正确的是 A．起始时，溶液和溶液的物质的量浓度均为 B．D点的横坐标 C．线段表示溶液中的变化趋势 D．反应至点时，溶液总质量增加 【答案】B 【分析】氯化铁的氧化性强于氯化亚铁，则氯化亚铁和氯化铁混合溶液中加入一定量锌粉时，氯化铁溶液优先与锌反应生成亚铁离子和锌离子，反应的离子方程式为：，溶液中铁离子浓度减小、亚铁离子浓度增大，由图可知，锌为0.5mol时，铁离子和锌恰好完全反应，则混合溶液中铁离子的物质的量为，亚铁离子的物质的量为2mol；当铁离子完全反应后，亚铁离子与锌发生置换反应生成铁和锌离子，反应的离子方程式为：，溶液中亚铁离子浓度减小，线段AB表示溶液中亚铁离子的物质的量的变化趋势，B点时，亚铁离子和锌恰好完全反应，反应消耗锌的物质的量为2mol，则B点的横坐标为2.5mol，溶液总质量增加的质量为：。 【解析】A．由分析可知，混合溶液中铁离子和亚铁离子的物质的量都为1mol，则起始时，溶液中氯化铁和氯化亚铁的浓度均为，故A错误；B．由分析可知，锌为0.5mol时，溶液中亚铁离子的物质的量为2mol，设AD段消耗锌为amol，根据D点时亚铁离子的物质的量与锌离子物质的量相等可得：，解得a=0.75mol，则D点的横坐标x=1.25mol，故B正确；C．由分析可知，线段AB表示溶液中亚铁离子的物质的量的变化趋势，故C错误；D．由分析可知，B点时，亚铁离子和锌恰好完全反应，溶液总质量增加的质量为：，故D错误；故选B。 14．从工业废液(主要含有)中回收并制备晶体的流程如下： 则下列说法错误的是 A．试剂a是铁、试剂b是稀盐酸 B．操作Ⅰ、操作Ⅱ所用仪器相同 C．若试剂是，则反应的离子方程式为 D．用酸性溶液可检验浓溶液中是否含有 【答案】D 【分析】试剂a是铁，向工业废液中加入过量的铁，可把铜全部置换出来，并把FeCl3还原为FeCl2，则通过过滤(操作Ⅰ)得到的滤液X为FeCl2溶液，滤渣Y为铜和过量的铁的混合物；由于最终得到的产品是FeCl3，故试剂b是稀盐酸，铜不与盐酸反应，铁与盐酸反应生成FeCl2，故通过过滤(操作Ⅱ)可得到铜单质，滤液Z为FeCl2溶液和过量的盐酸，在两次过滤得到的FeCl2溶液中通入氯气，发生反应2Fe2++Cl2=2Cl-+2Fe3+，把FeCl2转化为FeCl3，然后通过蒸发结晶，并过滤(操作Ⅲ)便可得到氯化铁晶体。 【解析】A．试剂是铁，试剂是盐酸，A项正确；B．操作Ⅰ和操作Ⅱ是过滤，所用仪器相同，B项正确；C．滤液和中均含有，若试剂为，发生反应的离子方程式为，C项正确；D．酸性溶液能氧化而褪色，因此不能用于检验浓溶液中是否含有，D项错误；故选D。 15．把铁、铝混合物溶于盐酸中，反应后溶液中变为(溶液体积变化忽略不计)。求： （1）反应中消耗的物质的量为 ；（2）该混合物中铁的物质的量为 。 【答案】（1）0.08 mol （2）0.01 mol 【解析】（1）反应中消耗的物质的量为；故答案为：0.08mol。 （2）根据题意建立方程式56n(Fe)＋27n(Al)=1.1g，2n(Fe)＋3n(Al)=0.08mol，解得n(Fe)=0.01mol，n(Al)=0.02mol，则该混合物中铁的物质的量为0.01mol；故答案为：0.01。 16．金属铝在生产生活中有广泛用途。    （1）写出工业通过电解法生产铝的化学方程式 （2）写出该铝热反应的化学方程式 ；利用铝热反应在工业上可冶炼 金属(填编号)。 A．强还原性    B．难熔性    C．易导电    D．活泼 （3）反应结束后，从沙中取出生成的固体物质，该固体可能是铁铝合金，请同学设计实验证明。 （4）某溶液中含有 0.15mol 的AlCl3，向其中加入 1mol/L 的NaOH溶液，得到沉淀7.8g，加入NaOH溶液的体积为 。 【答案】（1） （2） B （3）取少量固体于试管中，滴加过量NaOH溶液，观察到有气泡产生，证明固体中含有Al；充分反应后过滤，所得滤渣能被磁铁吸引，证明含有Fe。 （4）0.3L或0.5L 【解析】（1）工业上通过电解熔融状态下的氧化铝生产铝，反应的化学方程式为。 （2）铝粉和氧化铁反应生成氧化铝和铁，该铝热反应的化学方程式为；铝热反应放出大量的热，利用铝热反应在工业上可冶炼难熔性金属，故选B。 （3）铝与NaOH溶液反应生成氢气而铁不反应，铁能被磁铁吸引，因此要证明该固体是铁铝合金，可设计实验为：取少量固体于试管中，滴加过量NaOH溶液，观察到有气泡产生，证明固体中含有Al；充分反应后过滤，所得滤渣能被磁铁吸引，证明含有Fe。 （4）若0.15molAlCl3恰好全部转化为沉淀，反应生成的物质的量为0.15mol，质量为11.7g。现得到沉淀为7.8g，物质的量为0.1mol，若加入的NaOH溶液较少，AlCl3未反应完全，只发生反应，则消耗NaOH溶液的体积为；若加入的NaOH溶液较多，生成的部分溶解，发生反应，则消耗NaOH溶液的体积为。综上所述，加入NaOH溶液的体积为0.3L或0.5L。 17．某同学设计了如图所示装置(气密性良好，夹持装置已省略)来制备Fe(OH)2白色沉淀.可选择的试剂有：浓硫酸、稀硫酸、铝粉、铁粉、氢氧化钠溶液. （1）试管I中加入的试剂是 ，试管Ⅱ中加入的试剂是 。 （2）配制溶液的蒸馏水常加热煮沸的原因是 。 （3）按照图示装置，用两种不同的操作分别进行实验，并观察现象(试管Ⅱ中试剂过量)。 ①操作1：夹紧止水夹，等试管I中的反应进行一段时间后，写出试管Ⅱ可能发生的两个化学反应方程式是 、 。 ②操作2：打开止水夹，等试管I中的反应进行一段时间后再夹紧止水夹，继续反应一段时间后，试管Ⅱ中观察到的现象为 。 （4）有如图4个装置，其中能较长时间看到Fe(OH)2白色絮状沉淀的有 。 A．①② B．③④ C．①③ D．②④ 【答案】（1）铁粉、稀硫酸 氢氧化钠溶液 （2）除去蒸馏水中溶解的氧气 （3）H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4或4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 有白色絮状沉淀生成，且一段时间内沉淀颜色保持不变 （4）B 【分析】要在该装置中得到Fe(OH)2白色絮状沉淀，应该关闭止水夹，反应生成的硫酸亚铁能够进入氢氧化钠溶液中，并且能够发生化学反应生成硫酸钠和氢氧化亚铁，同时把装置中的空气排出，使氢氧化亚铁不能与氧气充分接触，从而达到防止被氧化的目的，所以Ⅰ中盛放硫酸和铁粉，在Ⅱ中盛放氢氧化钠溶液，并用Ⅰ中生成的氢气排尽装置内空气，氢氧化钠和硫酸亚铁反应的化学方程式为FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4； 【解析】（1）据分析，试管Ⅰ中加入的试剂是铁粉、稀硫酸；试管Ⅱ中加入的试剂是氢氧化钠溶液； （2）除去蒸馏水中溶解的O2常采用煮沸的方法，故配制溶液的蒸馏水常加热煮沸的原因是除去蒸馏水中溶解的氧气； （3）①操作1：先夹紧止水夹，使装置中的反应开始进行，则生成的氢气把Ⅰ中液体压入试管Ⅱ中，试管Ⅱ中硫酸、硫酸亚铁分别和氢氧化钠溶液反应，有氢氧化亚铁沉淀，但由于没有排除空气，故氢氧化亚铁被氧化，因此观察到的现象为有白色沉淀生成，迅速变成灰绿色，最终变为红褐色；试管Ⅱ可能发生的两个化学反应方程式是H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O、FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4或4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3； ②操作2：打开止水夹，使装置中的反应进行一段时间后再夹紧止水夹，则由于氢气把装置内空气排净，故试管Ⅱ中发观察到的现象为有白色絮状沉淀生成，且一段时间内沉淀颜色保持不变； （4）下列各改进实验中：①铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，但无法通过关闭止水夹将氢氧化钠溶液压入右边试管，也无法将硫酸亚铁压入左边试管，无法得到氢氧化亚铁，①不满足；②没有隔离空气，故反应生成的氢氧化亚铁被氧化，②不满足；③煤油隔离空气，故反应生成的氢氧化亚铁不被氧化，③满足；④铁与硫酸反应生成的氢气排净了空气，故反应生成的氢氧化亚铁不被氧化，④满足；答案选B。 18．某化学兴趣小组为验证Cl2、Fe3＋、SO2三者氧化性强弱顺序，按照如图所示的装置(夹持装置和A中加热装置已省略)进行探究。 实验步骤如下： ．打开止水夹K1、K2、K3、K4，通入N2一段时间，关闭K1、K3、K4，向B中加入15 mL新制FeCl2溶液。 ．打开活塞a，向容器A中滴加适量浓盐酸，加热A，当B中溶液变黄时，停止加热，关闭K2。 ．打开活塞b，待约2 mL溶液流入D试管，关闭活塞b，检验D试管溶液中的阳离子。 ．打开K3和活塞c，向C中滴加70%硫酸，一段时间后关闭K3。 ．另取试管E，打开活塞b，待约2 mL溶液流入E试管，关闭活塞b，检验E试管溶液中的阴离子。 回答下列问题： （1）实验开始前需进行的操作是 。 （2）步骤中通入N2的目的是 。 （3）步骤中溶液变黄的原因是 。 （4）步骤，检验D试管溶液中是否含有Fe2＋，不能选用酸性KMnO4溶液的理由 (请用离子方程式表示)。 （5）步骤和步骤的检验结果如下： 步骤，D试管溶液中含有的阳离子 既有Fe3＋，又有Fe2＋ 步骤，E试管溶液中含有的阴离子 有SO 则Cl2、Fe3＋、SO2三者氧化性强弱顺序为 。 （6）请设计实验方案检验E试管溶液中的SO： 。 【答案】（1）检查装置气密性 （2）排尽装置内的空气 （3）Fe2+被氧化为Fe3＋ （4）2MnO＋10Cl-＋16H＋=5Cl2↑＋2Mn2＋＋8H2O （5）Cl2>Fe3＋>SO2 （6）向E试管中加入足量的稀盐酸，再加入足量氯化钡溶液，若产生白色沉淀，证明溶液中含有SO 【分析】本实验用于证明氧化性Cl2＞Fe3+＞SO2，先关闭K1、K3，打开K2和旋塞a，放入一部分浓盐酸后关闭a，此时A中发生反应，产生的Cl2进入B中将Fe2+氧化为Fe3+，溶液由浅绿色变为棕黄色；关闭K2打开K3，此时C中发生反应，生成的SO2进入B中，将Fe3+还原为Fe2+；最后旋开K1、K2、K3和K4，关闭旋塞a、c，打开旋塞b，从两端鼓入N2，排尽装置内的Cl2、SO2，用NaOH溶液吸收，防止污染环境，据此分析解题。 【解析】（1）实验开始前需进行的操作是检查装置气密性，故答案为：检查装置气密性； （2）步骤Ⅰ中通入N2的目的是排尽装置内的空气，故答案为：排尽装置内的空气； （3）步骤Ⅱ中氯气与亚铁离子反应生成铁离子，则溶液变黄的原因是Fe2+被氧化为Fe3+，故答案为：Fe2+被氧化为Fe3+； （4）步骤Ⅲ，检验D试管中含有氯离子也能与高锰酸钾发生氧化还原反应使其褪色，其反应的离子方程式为2+10Cl-+16H+═5Cl2↑+2Mn2++8H2O，故答案为：2+10Cl-+16H+═5Cl2↑+2Mn2++8H2O； （5）步骤Ⅲ，D试管溶液中含有的阳离子为Fe3+和Fe2+，步骤Ⅴ，E试管溶液中含有的阴离子，则二氧化硫与铁离子反应生成亚铁离子和硫酸根离子，则氧化性：Fe3+＞SO2，步骤Ⅱ中氯气与亚铁离子反应生成铁离子，氧化性：Cl2＞Fe3+，则Cl2、Fe3+、SO2三者氧化性强弱顺序为Cl2＞Fe3+＞SO2，故答案为：Cl2＞Fe3+＞SO2； （6）常用盐酸和氯化钡检验溶液中的，具体操作为向E试管中加入足量的稀盐酸，再加入足量氯化钡溶液，若产生白色沉淀，证明溶液中含有，故答案为：向E试管中加入足量的稀盐酸，再加入足量氯化钡溶液，若产生白色沉淀，证明溶液中含有。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题02 铁、铝及其化合物的性质 解题知识必备压轴典例分析压轴能力测试 一、铁、铝的原子结构决定性质 物质 微观视角 宏观视角 原子结构  得失电子 单质表现的性质 具体主要化学性质 铝   从铝的原子结构来看，原子最外电子层上有3个电子，在化学反应中很容易失去电子以达到稳定结构。 铝的化学性质非常活泼，表现出很强的还原性。铝主要化合价+3。 与氧气等非金属反应；与沸水反应；与强碱溶液反应；与盐及其溶液反应； 铁 从铁的原子结构来看，原子最外电子层上有2个电子，在化学反应中很容易失去2个电子以达到较稳定结构Fe2+，Fe2+还可以再失去1个电子达到更稳定结构的Fe3+。 铁的化学性质非常活泼，表现出很强的还原性。铁的化合价有+2、+3、及更高价+6。 与非金属单质反应；与水蒸汽反应；与盐及其溶液反应 二、从物质类别的视角认识铁及其化合物的转化关系 1.铁及其化合物的“价—类二维图” 说明：1)横向变化体现了同价态不同物质类别(氧化物、盐、碱)之间的转化；①碱性氧化物(Fe2O3、FeO)都能溶于酸(H＋)转化为盐；②Fe2＋、Fe3＋与碱(OH－)反应生成对应的碱；③难溶性的碱易分解生成对应的氧化物，但难溶性的碱性氧化物一般不与水反应生成对应的碱。 2)纵向变化体现不同价态同物质类别之间的转化，主要体现物质的氧化性或还原性。 3)斜向变化体现不同价态、不同物质类别之间的转化，主要体现物质的氧化性和还原性。 2.从价态的视角认识物质间的转化关系 当某种元素具有不同的化合价时，含有同种元素不同价态的物质间，可以通过氧化还原反应实现转化。例如，0价铁、+2价铁和+3价铁的相互转化关系如下： ①Fe单质中铁元素化合价为0价，仅具有还原性 Fe+Cu2+Fe2++Cu；Fe+2H+H2↑+Fe2+；2Fe+3Cl22FeCl3；3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2 ②Fe2+化合价可以升高到+3价，表现为还原性，也可以降低到0价，表现为氧化性。 Fe2++ZnFe+Zn2+；2Fe2++Cl22Fe3++2Cl－；5Fe2++MnO4－+8H+5Fe3++Mn2++4H2O ③Fe(OH)2具有还原性，能被氧化为Fe(OH)3 4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3 ④Fe2O3中的铁元素为高价态，具有氧化性，因而可用还原剂将其还原为铁单质。 3CO+Fe2O32Fe+3CO2 ⑤Fe3+是铁元素的高价态，可以被还原剂还原为+2或0价，具有氧化性。 2Fe3++Zn（少量）2Fe2++Zn2+；2Fe3++3Zn（过量）2Fe+3Zn2+；2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑ 【注意】①不同价态的铁及铁的化合物在相互转化时，要注意所用氧化剂和还原剂的强弱不同。 ②利用以上转化关系，可总结出铁及不同价态的铁的化合物的性质、用途、试剂保存、溶液配制、除杂等。如 Fe3+的溶液中含有 Fe2+，可加入 Fe 粉以除去Fe3+等。 3.铁及其化合物的转化 4.学习铁及其化合物的性质应注意的几个要点 ①Fe与O2、H2O(g)反应的产物都是Fe3O4而不是Fe2O3。Fe与Cl2反应时生成FeCl3，与S反应时生成FeS，说明Cl2的氧化性大于S的。常温下，Fe、Al在冷的浓硫酸和浓硝酸中发生钝化，但加热后继续反应。Fe在Cl2中燃烧，无论Cl2过量还是不足均生成FeCl3。 ②向含Fe2＋的溶液中加入硝酸、KMnO4溶液、氯水等具有氧化性的物质时，溶液会出现浅绿色→棕黄色的颜色变化，该现象可用于Fe2＋的检验。 ③Fe3＋的检验方法较多，如观察溶液颜色法(棕黄色)、NaOH溶液法(生成红褐色沉淀)、KSCN溶液法(生成红色溶液)，前面两种方法需溶液中Fe3＋浓度较大时才适用，最好也最灵敏的方法是KSCN溶液法。Fe2＋的检验可采用先加入KSCN溶液后再加入氧化剂的方法；也可用铁氰化钾检验Fe2＋，现象是生成蓝色沉淀(Fe3[Fe(CN)6]2)。 ④生成FeCl2除了用Fe和HCl的置换反应外，还可用化合反应：2FeCl3＋Fe===3FeCl2；生成Fe(OH)3除了用Fe3＋与碱的复分解反应外，还可用化合反应：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。 ⑤配制FeCl2溶液既要防氧化(加入Fe粉)，又要防水解(加入盐酸)；配制FeCl3溶液要加入浓盐酸防止水解。 ⑥Fe3＋必须在酸性条件下才能大量存在，当pH＝7时，Fe3＋几乎完全水解生成Fe(OH)3沉淀。 ⑦除去酸性溶液ZnCl2中的FeCl2，应先通入Cl2或加入H2O2，再加入ZnO，使Fe3＋水解生成沉淀过滤除去。 ⑧制备Fe(OH)2的方法很多，原则有两点：一是溶液中的溶解氧必须提前除去；二是反应过程中必须与O2隔绝。同时要牢记Fe(OH)2转化为Fe(OH)3时溶液的颜色变化(白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色)。 ⑨Fe(OH)3胶体的制备方法是将饱和FeCl3溶液滴加到沸水中，加热至呈红褐色后立即停止加热。胶体不带电，带电的是胶粒。 ⑩自然界中有少量游离态的铁(陨石中)，纯净的铁块是银白色的，而铁粉是黑色的。 三、铝及其化合物的化学性质 1.铝的化学性质 （1）铝与氧气的反应 ①铝粉可以在纯氧中燃烧，发出耀眼的白光，生成氧化铝，4Al＋3O22Al2O3。 ②常温下铝在空气中极易与氧气反应，表面生成一层致密的薄膜，能阻止氧气与铝进一步反应。 （2）铝与氯气、硫的反应：2Al＋3Cl22AlCl3、2Al＋3SAl2S3 （3）铝与热水的反应 除去氧化膜后，铝能与热水反应生成氢氧化铝和氢气：2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑。由于生成的氢氧化铝为难溶物，会附着在铝表面，阻止反应进一步发生，因而铝和水的反应进行程度很小。 （4）铝与酸的反应 实验装置 实验原理 Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O；2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑ 实验用品 盐酸、铝片；试管、酒精灯、木条。 实验步骤 在一支试管中加入5mL盐酸，再向试管中放入一小块铝片。观察实验现象。过一段时间后，将点燃的木条放在试管口，你观察到什么现象？ 实验现象 开始无现象，一段时间后铝片逐渐溶解，然后冒铝片表面有大量气泡产生，试管壁有发热现象。一段时间后，将点燃的木条放在试管口，可听到爆鸣声，后气体燃烧发出淡蓝色火焰 实验结论 氧化铝和铝均能和盐酸反应。 实验说明 铝片表面有一层致密的保护膜氧化铝，可以与盐酸发生反应：Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O，这个阶段没有气体生成；随着反应的进行，保护膜氧化铝逐渐减少，铝单质直接与盐酸接触，发生反应：2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑。因此，铝片 与盐酸刚开始反应时没有气泡产生，一段时间后，当铝与盐酸反应产生氢气、且氢气将试管中空气排净后，即可用点燃的木条检验氢气。试管壁发热说明反应在生成新物质的同时，放出了热量。 说明：Al常温下遇冷的浓硫酸、浓硝酸会发生钝化。 【注意】工业上冶炼Al用电解熔融Al2O3而不用AlCl3的原因：AlCl3是共价化合物，熔融态不导电。 2.氧化铝的性质 （1）物理性质：白色固体，难溶于水，熔点很高。 （2）化学性质——两性氧化物 ①两性氧化物：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，叫两性氧化物。 ②氧化铝是一种两性氧化物，既能与酸(如盐酸)反应，又能与碱(如NaOH溶液)反应。 与盐酸反应：Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O，Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O 与NaOH溶液反应：Al2O3+2NaOH＋3H2O=2Na[A1(OH)4]+H2O，Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[A1(OH)4]- 【易错警示】这里的酸碱是指强酸、强碱。 3.铝热反应 实验装置 实验现象 ①镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈的反应；②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中 实验结论 高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热：Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3 原理应用 ①制取熔点较高、活动性弱于Al的金属，如铁、铬、锰、钨等， 3MnO2＋4Al3Mn＋2Al2O3； ②金属焊接，如野外焊接钢轨等 【例1】下列关于Fe3+、Fe2+的说法错误的是 A．用如上图装置可以制备Fe(OH)2沉淀，得到的白色沉淀在A容器中，其操作为先关闭C处止水夹，一段时间后，再打开C处止水夹 B．若将用如上图装置制备Fe(OH)2沉淀，使用未经煮沸的纯净水进行相关溶液配制，则实验可能会失败，用化学用语解释其原因为：4Fe(OH)2 +O2 +2H2O = 4Fe(OH)3 C．向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，此现象可确定溶液中含有Fe2+ D．向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2+被氧化 【例2】根据如图所示的转化关系判断，下列说法正确的是(反应条件已略去) A．生成等质量时，①和②反应消耗 B．反应③和④消耗等量的Al时，生成的 C．反应③中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶3 D．反应⑤的离子方程式为 【例3】元素的价类二维图是我们学习元素及其化合物相关知识的重要模型和工具，它指的是以元素的化合价为纵坐标，以物质的类别为横坐标所绘制的二维平面图象。下图为铁元素的价类二维图，其中的箭头表示部分物质间的转化关系，下列说法正确的是 A．铁与高温水蒸气的反应可实现上述①转化 B．加热Fe(OH)3发生转化⑥，Fe2O3加水溶解可转化为Fe(OH)3 C．维生素C能将Fe3+转化为Fe2+，该过程中维生素C作氧化剂 D．中的铁为+6价，具有较强的氧化性，可以作为消毒剂使用 【例4】下列关于铝及其化合物的说法不正确的是 A．铝在空气中不易生锈，说明Al的化学性质不活泼 B．Al(OH)3碱性较弱，可用作医用胃酸中和剂 C．Al2O3是两性氧化物，能溶于NaOH D．铝制餐具不可以用来长时间存放碱性食物 【例5】黑木耳是常见食品，可以补充入体所必需的微量元素铁。某兴趣小组设计实验，检验黑木耳中的铁元素，实验流程如图： （1）灼烧黑木耳必须用到下列仪器中的_______(填标号)。 A． B． C． D． （2）灰烬中含有铁的氧化物以及锂、钙等元素的化合物，酸浸的目的是 。 （3）取少许滤液于试管中，滴入几滴KSCN溶液，显红色，说明滤液中含有 (填离子符号)。 （4）为进一步探究和的氧化性和还原性，该兴趣小组设计并进行如下实验，记录现象，完成实验报告。 实验操作 实验现象 离子方程式 实验结论 向溶液中添加新制氯水 溶液由浅绿色变为棕黄色 ① 具有还原性 向溶液加入足量的铁枌 铁粉逐渐溶解，溶液由棕黄色变为浅绿色 ② ③ 【例6】用铁、铝的混合物进行如图实验： （1）加入过量NaOH溶液发生的离子反应方程式 ，操作X的名称是 。 （2）铝在空气中表面形成的氧化膜很薄，为了适应不同用途，需将表面氧化膜碱洗除去再进行处理，请写出碱洗氧化膜的离子方程式 。 （3）某课外兴趣小组为探究某种铝合金(组成元素为Mg和Al)是否符合国家质量标准(国家规定铝合金中铝含量不能低于78%)，设计如图装置在室温下进行实验。 反应前先第一次读取量气管液面刻度，然后倾斜左边装置使足量氢氧化钠溶液与ag铝合金样品充分反应，待反应停止后，体系温度恢复到室温，第二次读取量气管液面刻度之前需要进行的一步操作是 。计算两次液面差，并将气体体积折算成标准状况下的体积，为VmL。若a=0.039，V=33.6mL，说明该合金 (填“符合”或“不符合”)符合国家标准。 （4）若将装置中的足量氢氧化钠溶液换为足量盐酸，则反应停止后量气管内气体体积(折算成标准状况下) mL。 1．下列物质既能与强酸反应，又能与强碱反应的是 A．⑥ B． C． D． 2．铁元素是人体重要的微量元素，参与人体血红蛋白的形成，Fe2+易被人体吸收，下列有关铁及其化合物的说法中正确的是 A．缺铁性贫血症可以服用维生素C将难吸收的Fe3+还原为Fe2+，促进铁元素的吸收 B．高温下红热的铁与水蒸气反应，可得到红色的氯化铁 C．将过氧化钠投入氯化亚铁溶液中，最终生成白色沉淀 D．FeO不稳定，在空气中加热迅速被氧化Fe2O3 3．下列关于铝及其化合物的说法不正确的是 A．既可用于食品包装，也可用作建筑材料 B．既可用来冶炼金属，也可用作耐火材料 C．明矾有强氧化性，可用作消毒剂 D．既可用作治疗胃酸过多的药物，也可用来制备一些铝盐 4．下图中能较长时间看到白色沉淀的是(已知苯为难溶于水、密度比水小的液体) A．①④ B．②④ C．①②④ D．①②③④ 5．如图是某实验小组设计的制备的一种装置，使用的试剂有、稀硫酸、溶液。下列说法正确的是 A．实验前装置中装有氢氧化钠溶液，装置中是稀硫酸 B．实验时先关闭打开，一段时间后再关闭打开 C．装置的作用是液封，防止外界空气进入装置中 D．反应一段时间后，可在装置中观察到白色沉淀 6．将一浅绿色溶液，置于空气中，变黄色。将此黄色溶液逐滴滴入沸水中，形成一种红褐色胶体，下列说法中错误的是 A．该浅绿色溶液中含有Fe2+，在空气中被氧化为Fe3+ B．欲检验该黄色溶液中是否含有未被氧化的Fe2+，向其中滴加KSCN溶液 C．配制该浅绿色溶液，要向其中加少量酸与铁粉，目的是为了防止Fe2+的水解与氧化 D．欲检验浅绿色溶液中是否含有Fe3+，滴入KSCN溶液，看是否变红色 7．某同学设计了下列实验探究铁与水的反应，虚线框处用来检验生成的气体。下列说法正确的是 A．实验后，装置B中生成红棕色固体 B．装置B、C间的干燥管内的药品可以是浓硫酸 C．虚线框C处应该选择装置乙，试管中是灼热的表面覆盖氧化铜的铜丝 D．实验后，将装置B中的固体溶于足量稀硫酸，所得溶液中一定含有 8．利用传感器探究在密闭环境中铝片和少量稀盐酸反应过程中温度和压强的变化，结果如图。下列说法错误的是 A．，压强变大是生成氢气和反应放热共同导致的 B．时，容器内温度最高 C．之后，溶液中溶质为 D．之后，压强减小是因为温度降低导致的 9．实验室探究和溶液反应的原理，装置如图，实验中Y装置产生白色沉淀。下列说法错误的是 A．滴加浓硫酸之前应进行的操作是打开弹簧夹，通入一段时间 B．Y中产生的白色沉淀是 C．在X装置中浓硫酸体现氧化性和酸性 D．若将换成氨水，Y中能产生白色沉淀 10．某化学兴趣小组进行如下实验探究： ①将少量银镜(表面有的玻璃)捣碎，加入溶液中，银镜渐渐溶解，溶液黄色明显变浅；②取实验①上层澄清溶液于试管中，滴加氯水，出现白色浑浊，静置后，在上层清液中滴加溶液，溶液变为红色。 下列有关说法错误的是 A．实验①中反应的离子方程式有 B．由实验①可推出：溶液可能溶解单质 C．由实验②可得出氧化性： D．实验②中白色浑浊是 11．化学是一门以实验为基础的学科，某同学为探究FeCl3溶液的性质进行如下实验，操作如图所示，根据实验现象下列分析正确的是 A．①~④的变化中，有2处涉及氧化还原反应 B．③中反应的离子方程式： 2Fe3++3CO+3H2O= 2Fe(OH)3(胶体)+3CO2↑ C．若将FeCl3溶液滴加到Na2S溶液中，产生的现象与图中①、②现象相同 D．若用Na2SO3代替Na2S进行实验溶液不可能变成淡绿色 12．在隔绝空气的情况下，9.2 g铁、镁、铝混合物溶解在一定量某浓度的稀硝酸中，当金属完全溶解后收集到4.48 L(标准状况下)NO气体。在反应后的溶液中加入足量的烧碱溶液，生成氢氧化物沉淀的质量可能为 A．18.6 g B．20.2 g C．19.4 g D．21.6 g 13．向含和混合溶液中加入一定量锌粉，反应过程中各离子的物质的量与加入锌粉的物质的量关系如图所示。下列说法正确的是 A．起始时，溶液和溶液的物质的量浓度均为 B．D点的横坐标 C．线段表示溶液中的变化趋势 D．反应至点时，溶液总质量增加 14．从工业废液(主要含有)中回收并制备晶体的流程如下： 则下列说法错误的是 A．试剂a是铁、试剂b是稀盐酸 B．操作Ⅰ、操作Ⅱ所用仪器相同 C．若试剂是，则反应的离子方程式为 D．用酸性溶液可检验浓溶液中是否含有 15．把铁、铝混合物溶于盐酸中，反应后溶液中变为(溶液体积变化忽略不计)。求： （1）反应中消耗的物质的量为 ；（2）该混合物中铁的物质的量为 。 16．金属铝在生产生活中有广泛用途。    （1）写出工业通过电解法生产铝的化学方程式 （2）写出该铝热反应的化学方程式 ；利用铝热反应在工业上可冶炼 金属(填编号)。 A．强还原性    B．难熔性    C．易导电    D．活泼 （3）反应结束后，从沙中取出生成的固体物质，该固体可能是铁铝合金，请同学设计实验证明。 （4）某溶液中含有 0.15mol 的AlCl3，向其中加入 1mol/L 的NaOH溶液，得到沉淀7.8g，加入NaOH溶液的体积为 。 17．某同学设计了如图所示装置(气密性良好，夹持装置已省略)来制备Fe(OH)2白色沉淀.可选择的试剂有：浓硫酸、稀硫酸、铝粉、铁粉、氢氧化钠溶液. （1）试管I中加入的试剂是 ，试管Ⅱ中加入的试剂是 。 （2）配制溶液的蒸馏水常加热煮沸的原因是 。 （3）按照图示装置，用两种不同的操作分别进行实验，并观察现象(试管Ⅱ中试剂过量)。 ①操作1：夹紧止水夹，等试管I中的反应进行一段时间后，写出试管Ⅱ可能发生的两个化学反应方程式是 、 。 ②操作2：打开止水夹，等试管I中的反应进行一段时间后再夹紧止水夹，继续反应一段时间后，试管Ⅱ中观察到的现象为 。 （4）有如图4个装置，其中能较长时间看到Fe(OH)2白色絮状沉淀的有 。 A．①② B．③④ C．①③ D．②④ 18．某化学兴趣小组为验证Cl2、Fe3＋、SO2三者氧化性强弱顺序，按照如图所示的装置(夹持装置和A中加热装置已省略)进行探究。 实验步骤如下： ．打开止水夹K1、K2、K3、K4，通入N2一段时间，关闭K1、K3、K4，向B中加入15 mL新制FeCl2溶液。 ．打开活塞a，向容器A中滴加适量浓盐酸，加热A，当B中溶液变黄时，停止加热，关闭K2。 ．打开活塞b，待约2 mL溶液流入D试管，关闭活塞b，检验D试管溶液中的阳离子。 ．打开K3和活塞c，向C中滴加70%硫酸，一段时间后关闭K3。 ．另取试管E，打开活塞b，待约2 mL溶液流入E试管，关闭活塞b，检验E试管溶液中的阴离子。 回答下列问题： （1）实验开始前需进行的操作是 。 （2）步骤中通入N2的目的是 。 （3）步骤中溶液变黄的原因是 。 （4）步骤，检验D试管溶液中是否含有Fe2＋，不能选用酸性KMnO4溶液的理由 (请用离子方程式表示)。 （5）步骤和步骤的检验结果如下： 步骤，D试管溶液中含有的阳离子 既有Fe3＋，又有Fe2＋ 步骤，E试管溶液中含有的阴离子 有SO 则Cl2、Fe3＋、SO2三者氧化性强弱顺序为 。 （6）请设计实验方案检验E试管溶液中的SO： 。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$