第三章 铁 金属材料 章末复习-2026-2027学年高一化学必修第一册【同步课件】

高中化学人教版（2019）必修第一册  第三章 铁 金属材料 章末总结复习 铁及其化合物 金属铁的性质 物理性质 化学性质 ① 具有银白色金属光泽固体 ② 熔沸点较高 ③ 密度比钠大 ④ 金属通性 ⑤ 导磁特性 (1)与非金属的反应 与氧气反应 3Fe + 2O2 —— Fe3O4 点燃 与氯气反应 2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3 点燃 (2)与酸反应: Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑ (3)与盐反应: Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu (4)与水反应: 3Fe + 4H2O(g) —— Fe3O4 + 4H2 高温 【总结】 在一定条件下，铁作为还原剂能与某些非金属单质、酸和盐溶液反应。 (1)铁与氧化性较弱的氧化剂(如盐酸、硫酸铜等)反应，铁原子失去2个电子生成＋2价铁的化合物。 (2)铁与氧化性较强的氧化剂(如氯气等)反应，铁原子则失去3个电子生成＋3价铁的化合物。 (3)红热的铁能与水蒸气发生反应，生成四氧化三铁和氢气。 铁及其化合物 常温下，铁与水是不反应的；但高温下可与水蒸气反应。 实验装置 操作及现象 实验结论 用火柴点燃肥皂泡，有爆鸣声，反应后试管内固体仍为黑色 红热的铁能与水蒸气反应： 3Fe＋4H2O(g) Fe3O4＋4H2 湿棉花作用：产生水蒸气，与铁粉反应 铁及其化合物 化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4 铁的化合价 物 理 性 质 颜色状态 溶解性 化 学 性 质 稳定性 与H＋反应 共性 是否为 碱性氧化物 ＋2 ＋3 ＋2，＋3 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体(有磁性) 难溶于水 难溶于水 难溶于水 稳定 稳定 FeO＋2H＋＝ Fe2＋＋H2O Fe2O3＋6H＋ ＝ 2Fe3＋＋3H2O Fe3O4＋8H＋＝Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O 氧化性：高温下，都能被C、CO、Al等还原剂还原，最终生成铁 铁的氧化物性质 6FeO+O2═2Fe3O4 是 是 否 铁及其化合物 铁的氢氧化物性质 Fe(OH)2 Fe(OH)3 制 法 稳定性 与酸反应 Fe2+ + 2OH- ═ Fe(OH)2↓(隔绝空气) Fe3+ + 3OH- ═ Fe(OH)3↓ 极易被空气中氧气氧化 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 ═ 4Fe(OH)3 受热易分解 2Fe(OH)3 ═ Fe2O3 + 3H2O Δ Fe(OH)2+2H+ ═ Fe2++2H2O Fe(OH)3 + 3H+ ═ Fe3+ + 3H2O 铁及其化合物 将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下, 液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4),并在以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应 用H2将装置内的空气排尽后,再将亚铁盐与NaOH溶液混合,可长时间观察到白色沉淀 铁及其化合物 3.Fe3+的氧化性 含有Fe3＋的溶液呈黄色，Fe3＋处于铁的高价态， 遇Fe、Cu、HI、H2S等均表现氧化性。 (1)Fe3＋与S2－、HS－、I－、SO32－等具有较强还原性的离子不能大量共存。 (2)Fe3＋可腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式 Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋ 4.Fe2+的氧化性和还原性 含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，Fe2＋处于铁的中间价态， 既有氧化性，又有还原性，以还原性为主， 如遇Br2、Cl2、H2O2、NO3－(H＋)ClO－、MnO4－等均表现还原性。 Fe2＋的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式： 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O 铁盐、亚铁盐 铁及其化合物 1. Fe3+与Fe2+的检验 Fe3+： 加硫氰化钾（KSCN）溶液，变为血红色。 Fe2+： 加硫氰化钾溶液无现象， 再加氯水（氧化剂）变为血红色。 2.Fe、Fe2+、Fe3+的转化关系 Fe Fe2+ Fe3+ 还原性 氧化性 还原性 氧化性 氧化剂 （ H+、Cu2+等） 还原剂 （C、CO等） 还原剂 （C、CO等） 氧化剂（Cl2等） 还原剂 （Zn、Fe、Cu等） 氧化剂 （Cl2、KMnO4 、H2O2等） 铁及其化合物 5.应用 (1)判断离子共存 Fe2＋与氧化性离子NO3－(H＋)、ClO－、MnO4－； Fe3＋与还原性离子S2－、I－、SO32－； 因发生氧化还原反应不能大量共存。 (2)除杂 溶液 杂质 除杂方法 FeCl2 FeCl3 加过量铁粉后过滤 FeCl3 FeCl2 加足量氯水或H2O2溶液 FeCl2 CuCl2 加过量铁粉后过滤 铁及其化合物 【例1】已知A为常见的金属单质,根据下图所示的关系: (1)确定A、B、C、D、E、F的化学式,A为　　　　　,B为　　　　　, C为　　　　　,D为　　　　　,E为　　　　　,F为　　　　　。  (2)写出④⑤的离子方程式,⑧的化学方程式。 ④　 ,  ⑤　 ,  ⑧　 。  Fe Fe3O4 FeCl2 FeCl3 Fe(OH)2 Fe(OH)3 2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl- Fe+2Fe3+=3Fe2+ 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 铁及其化合物 一．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.合金的概念 由纯金属(或金属与非金属)制得的金属材料。 2.合金的一般性质 （1）硬度：合金的硬度及机械加工性能一般高于各成分金属。 （2）熔点：合金的熔点一般低于各成分金属。 金属材料 二．铁合金 铁合金：生铁和钢是含碳量不同的两种铁碳合金。 1.生铁 ①生铁的含碳量为2%～4.3%。 ②性能及用途 生铁硬度大、抗压，性脆、可以铸造成型，是制造机座、管道的重要材料。 2.钢 ①钢的含碳量为0.03%～2%。 ②性能及用途 钢有良好的延展性，机械性能好，可以锻轧和铸造，广泛用于制造机械和交通工具等。 金属材料 ④常用合金钢 a．不锈钢 合金元素主要是铬(Cr)和镍(Ni)。 性能：大气中比较稳定，不容易生锈，具有很强的抗腐蚀能力。 用途：医疗器材、厨房用具和餐具、地铁列车的车体材质等。 b．超级钢 合金元素：Mn、C、Al、V。 性能：强度很大，在应用时能够实现钢板的轻薄化。 用途：汽车、航空和航天等领域。 金属材料 三．铝和铝合金 1．铝与氧化铝(铝是地壳中含量最多的金属元素) (1)Al与O2反应：常温下能与空气中的O2发生反应，表面形成 一层 。 其反应方程式为： 。 致密的氧化铝薄膜 4Al＋3O2===2Al2O3 铝表面存在一层致密的氧化铝薄膜 金属材料 (2)Al、Al2O3与酸反应 将一铝片放入盐酸中，开始没有气泡，后来又放出气体，有关反应的化学方程式为： Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O, 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ 。 (3)Al、Al2O3与强碱的反应 (4)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做两性氧化物，如Al2O3。 Al2O3 + 2OH- + 3H2O ＝ 2[Al(OH)4]- 氧化铝只和强碱反应 2Al + 2OH- + 6H2O ＝ 2[Al(OH)4]- + 3H2↑ 铝只和强碱反应 金属材料 3．铝合金——目前用途广泛的合金之一 （1）成分元素：除铝外，主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。 （2）主要特性：铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性 （3）主要用途：用于汽车、飞机、火箭、船舶制造及建筑用门窗，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。 【思考】铝制餐具不宜长期存放酸、碱性食物原因是什么？ Al和Al2O3均易与酸、碱反应。 金属材料 四．新型合金 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。此外，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。 金属材料 2Na ＋ 2H2O　 === 2NaOH ＋ H2↑ 化学计量系数 2 ∶ 2 ∶ 2 ∶ 1 扩大倍2NA倍 2NA∶ 2NA ∶ 2NA ∶1NA 物质的量 2 mol 2 mol ∶ 2 mol ∶1 mol 结论： 化学方程式中各物质的化学计量数之比等于粒子个数之比，也等于各物质的物质的量的变化量之比。 物质的量在化学方程式中的应用 化学方程式中化学计量数与相关物理量的关系 物质的量在化学方程式中的应用 1．物质的量应用于化学方程式计算的基本步骤 转：将已知物理量转化为物质的量 设：设所求物质的物质的量为n（B） 写：写出相关的化学方程式 标：在相关物质化学式下面标出已知量和未知量 列：列出比例式 解：根据比例式求解 答：简明的写出答案 物质的量在化学方程式中的应用 2．计算过程中的注意事项 (1)书写格式规范化：在根据化学方程式计算的过程中，各物理量、物质名称、公式等尽量用符号表示，且数据的运算要公式化并带单位。 (2)单位运用对应化：根据化学方程式计算时，如果题目所给两个量单位不一致，要注意两个量的单位要“上下一致，左右相当”，且单位要注明。 (3)如果两种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。 物质的量在化学方程式中的应用 三．化学计算中常用的解题方法 1.关系式法 当已知量和未知量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”。 ①根据化学方程式确定关系式。 写出发生反应的化学方程式，根据量的关系写出关系式。 ②根据原子守恒确定关系式。 物质的量在化学方程式中的应用 示例： 把CO还原Fe2O3生成的CO2通入澄清石灰水中，求生成沉淀的质量。 分析： a.写出反应方程式： 3CO＋Fe2O3===2Fe＋3CO2 CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O b．列关系式 3CO～3CO2～3CaCO3 即CO～CaCO3 物质的量在化学方程式中的应用 三．化学计算中常用的解题方法 2.守恒法 ①原子守恒：反应前后原子的种类和数目不变。 ②电子守恒：氧化还原反应中得电子总数等于失电子总数。 ③电荷守恒： 电解质溶液中，阳离子所带正电荷总数＝阴离子所带负电荷总数； 离子方程式中，反应物所带电荷总数＝生成物所带电荷总数。 物质的量在化学方程式中的应用 三．化学计算中常用的解题方法 3.差量法 原理：根据化学反应前后物质的有关物理量发生的变化，找出“理论差量”，如反应前后的质量、物质的量、气体体积等。结合题目实际差量列出比例式进行解答。 物质的量在化学方程式中的应用 【例题】向500 mL NaOH溶液中投入10.8 g Al，二者恰好完全反应后，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。则： (1)Al的物质的量为________。 (2)参加反应的NaOH的物质的量为________， NaOH溶液的物质的量浓度为________。 (3)生成标准状况下H2的体积为________。 【答案】(1)0.4 mol　(2)0.4 mol　0.8 mol/L (3)13.44 L 物质的量在化学方程式中的应用 $