专题06铁铝及其化合物金属材料（讲练）（原卷版）

专题06铁、铝及其化合物金属材料考点01铁的性质考点02铁的氧化物和氢氧化物考点03亚铁盐、铁盐、高铁酸盐考点04Fe2＋、Fe3＋的检验和除杂考点05铁及其化合物的转化关系考点06铝及其化合物考点07合金01铁的性质常见价态＋2、＋3（还有＋6）物理性质纯净的铁是光亮的白色金属，有良好的导电性、传热性，延展性，能被磁铁吸引与单质的反应O23Fe＋2O2eq\o(=,\s\up7(点燃),\s\do5())________Cl22Fe＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(点燃),\s\do5())________(无论Fe的量多少，产物都是FeCl3)SFe＋Seq\o(,\s\up6(Δ))________I2Fe＋I2eq\o(,\s\up6(Δ))________(产物不是FeI3)与H2O反应3Fe＋4H2O(g)eq\o(,\s\up7(高温))________(产物是Fe3O4不是Fe2O3)与非氧化性酸(HCl、H2SO4)Fe＋2H＋Fe2＋＋H2↑与氧化性酸反应稀HNO33Fe＋8HNO3(稀)3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O浓HNO3、浓硫酸常温下，浓硫酸与浓硝酸与铁在常温下发生中________。实质是强氧化性的酸使铁、铝的表面生成一层致密的氧化膜，阻止了内部金属与酸继续反应。与盐溶液反应发生置换反应：Fe＋Cu2＋＝________与FeCl3溶液反应，离子方程式为Fe＋2Fe3＋________02铁的氧化物和氢氧化物1．铁的氧化物氧化物氧化亚铁三氧化二铁四氧化三铁俗名————铁红磁性氧化铁金属价态＋2＋3＋2、＋3物理性质色态________色粉末________色粉末________色晶体溶解性都难溶于水化学性质HClFeO＋2H＋＝________Fe2O3＋6H＋＝________Fe3O4＋8H＋＝________________稀HNO33FeO＋4H＋＋NO－＝3Fe3＋＋NO↑＋2H2OFe2O3＋6H＋＝Fe3＋＋3H2O————还原剂FeO＋H2eq\o(,\s\up6(Δ))Fe＋H2OFe2O3＋3COeq\o(,\s\up7(高温))2Fe＋3CO23Fe3O4＋8Aleq\o(,\s\up7(高温))4Al2O3＋9Fe用途————颜料磁性材料2．铁的氢氧化物化学式Fe(OH)2Fe(OH)3颜色状态________色固体________色固体与盐酸反应Fe(OH)2＋2H＋=Fe2＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋=Fe3＋＋3H2O受热分解－2Fe(OH)3eq\o(=,\s\up7(△))Fe2O3＋3H2O制备可溶性亚铁盐与碱溶液反应：Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓可溶性铁盐与碱溶液反应：Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓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________色絮状沉淀迅速变成_______色，最后变成_______色，反应的化学方程式为________________________________3．Fe(OH)2的制备成功关键①溶液中不含Fe3＋和O2等氧化性物质②制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在________________的体系中制备方法方法装置说明隔绝空气用不含Fe3＋的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备氢气氛围中先打开止水夹，生成的氢气排尽装置中的空气，关闭止水夹，生成的硫酸亚铁被压入氢氧化钠溶液4．实验室制备Fe(OH)2装置的改进改进后装置①优点：配制溶液的蒸馏水煮沸，除去溶解的氧气，然后用苯液封，防止空气溶解，装有NaOH溶液的滴管插入液面下慢慢挤出溶液，这些操作均能防止Fe(OH)2与氧气接触，避免其被氧化，因此能较长时间观察到白色沉淀。装置②优点：铁粉与稀硫酸反应生成的氢气排除了装置内的空气，同时试管内剩余的氢气起到保护气的作用，防止了Fe(OH)2与氧气接触，避免其被氧化，因此能较长时间观察到白色沉淀。【疑难点拨】1．在制备Fe(OH)2时，为什么要用新制的FeSO4溶液并将吸有NaOH溶液的胶头滴管尖嘴插入液面以下？用新制的FeSO4溶液为了防止Fe2＋被氧化成Fe3＋；滴管尖嘴插入液面以下是为了防止生成的Fe(OH)2与O2接触而被氧化。2．在实验中，若想长时间观察到生成的白色Fe(OH)2沉淀，除使用新制FeSO4溶液外，还应创造一个怎样的反应环境？因为Fe(OH)2易被氧气氧化而发生颜色变化，故应尽可能创造无氧环境以防止Fe(OH)2被氧化。03亚铁盐、铁盐、高铁酸盐亚铁盐Fe2＋既有氧化性，又有还原性，以还原性为主，能被Cl2、Br2、O2、H2O2、ClO－、NOeq\o\al(－,3)(H＋)、MnOeq\o\al(－,4)(H＋)、Cr2Oeq\o\al(2－,7)(H＋)等氧化铁盐Fe3＋主要表现氧化性，能被Fe、Cu、I－、H2S、S2－(HS－)、SOeq\o\al(2－,3)、SO2等还原实验室制取氢氧化铁胶体：________________________________工业上常用调节________方法除去溶液中的Fe3＋高铁酸钾K2FeO4中的Fe呈________价，K2FeO4具有________性，可用于水体的杀菌、消毒；K2FeO4与水生成________胶体，吸附水体中的悬浮物，起到净水的作用04Fe2＋、Fe3＋的检验和除杂1．铁离子与亚铁离子的检验Fe2＋Fe3＋显色法待测液中滴加________溶液，无现象，再滴加________，溶液立即变红色待测液中滴加KSCN(或NH4SCN)溶液，溶液立即变为________色沉淀法待测液中滴加NaOH溶液，生成______色絮状沉淀，沉淀迅速变为______色，最后变为______色待检液滴加NaOH溶液，出现________色沉淀2．铁离子与亚铁离子的除杂溶液杂质除杂方法FeCl2FeCl3加过量________后过滤FeCl3FeCl2加足量________或________溶液FeCl2CuCl2加过量________后过滤【疑难点拨】Fe3＋、Fe2＋的检验方法归纳1．用KSCN溶液和氯水2．用NaOH溶液3．含Fe2＋、Fe3＋的混合溶液中Fe2＋、Fe3＋的检验eq\x(混合溶液)eq\o(→,\s\up7(滴加KSCN溶液))溶液变红色，说明含有Fe3＋；eq\x(混合溶液)eq\o(→,\s\up7(滴加酸性),\s\do5(KMnO4溶液))酸性KMnO4溶液紫红色褪去，说明含有Fe2＋。4．铜片法5．亚铁氰化钾溶液和铁氰化钾溶液是检验Fe3＋和Fe2＋的特征试剂：Fe3＋eq\o(→,\s\up7(K4[FeCN6]溶液))蓝色沉淀Fe2＋eq\o(→,\s\up7(K3[FeCN6]溶液))蓝色沉淀05铁及其化合物的转化关系1．铁三角①eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(弱氧化剂),\s\do4(→))),\s\do5(H+Cu2+SI2))eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(强氧化剂),\s\do4(→))),\s\do5(HNO3浓H2SO4O2Cl2Br2))②/eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(还原剂),\s\do4(→))),\s\do5(ZnCCOH2Al))③Fe2＋eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(氧化剂),\s\do4(→))),\s\do5(O2Cl2HNO3H2O2MnOClONO/H+浓H2SO4))Fe3＋“铁三角”的重要应用（1）判断离子共存：①Fe2＋与NOeq\o\al(－,3)/H＋、ClO－、MnOeq\o\al(－,4)/H＋；Fe3＋与I－、S2－、SO2－不能共存（2）除杂：如用H2O2除去Fe3＋中的Fe2＋④Fe3＋eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(还原剂),\s\do4(→))),\s\do5(ZnFeCuH2SS2ISO2))Fe2＋温馨提醒2．铁及其化合物的二维图（1）Fe只有还原性，可以被氧化成＋2或＋3价的铁：如Fe＋2H＋=H2↑＋Fe2＋2Fe＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(点燃))2FeCl33Fe＋4H2Oeq\o(=,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2。（2）Fe2＋既有氧化性又有还原性：如2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－Zn＋Fe2＋=Fe＋Zn2＋FeO＋COeq\o(=,\s\up7(△))Fe＋CO2（3）Fe3＋具有较强的氧化性，可被还原为＋2价或0价的铁：如2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋，3CO＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(△))2Fe＋3CO2。Fe2O3＋2Aleq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O306铝及其化合物1．铝结构示意图地壳含量存在形式含量最多的金属元素化合态化学性质通性与非金属单质反应：4Al＋3O2________与非氧化性酸反应：2Al＋6H＋________________与盐反应：2Al＋3Cu2＋________________特性与氧化性酸反应：常温下，遇________、________发生钝化与碱反应：2Al＋2NaOH＋2H2O________________2．氧化铝和氢氧化铝物理性质化学性质氧化铝白色________溶于水的固体，熔点________与酸反应：Al2O3＋6H＋________________与碱反应：Al2O3＋2OH－________________氢氧化铝白色________溶于水的固体，其胶体有强的________性与酸反应：Al(OH)3＋3H＋________________与碱反应：Al(OH)3＋OH－________________3．常见含铝物质的用途物质铝合金镁铝合金氧化铝氢氧化铝明矾用途门窗等材料飞机、导弹材料耐高温材料胃酸中和剂净水剂【疑难点拨】1．含铝物质在酸性条件和碱性条件下的产物2．2Al＋2NaOH＋6H2O2Na[Al(OH)₄]＋3H2↑反应中的氧化剂是H2O。3．Al2O3与H2O不发生反应，即反应Al2O3＋3H2O2Al(OH)3不能进行。4．AlCl3与过量NaOH溶液依次发生反应：Al3＋＋3OH－Al(OH)3↓、Al(OH)3＋OH－[Al(OH)₄]－，总反应式为：Al3＋＋4OH－[Al(OH)₄]－。07合金一．合金金属材料包括________和它们的________，日常使用的金属材料，大多数属于________。1.合金的概念：由________________制得的金属材料。2.合金的一般性质（1）硬度：________________________________________。（2）熔点：合金的熔点一般________于各成分金属。二．铁合金铁合金：________和________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________。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。③分类钢碳素钢合金钢低碳钢中碳钢高碳钢组成元素Fe和CFe、C、Cr、Mn、W、Ni、Mo、Co、Si含碳量低于0.3%0.3%0.6%高于0.6%性能韧性、焊接性好，但强度低强度高、韧性及加工性好硬而脆，热处理后弹性好种类多，性能差别大用途用于制造钢板、钢丝、钢管等用于制造钢轨、车轮、建材等用于制造器械、弹簧、刀具等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。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。4．新型合金________________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，________、________________和________________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。【疑难点拨】1．合金的组成及性质(1)合金中一定含有金属元素，可能含有非金属元素。(2)合金是混合物，没有固定的熔点。(3)合金具有金属特性，如导电、传热等。(4)合金形成后会影响各成分金属的物质性质，如合金的熔点一般比成分金属低，而硬度、机械强度一般比成分金属高；但一般来说各成分金属均保持了其原有的化学性质。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金属中熔点最高的金属的熔点，但又不能超出成分金属中沸点最低的金属的沸点。一种金属的熔点高于另一种金属的沸点时则不能形成合金。1．（2022秋·重庆沙坪坝·高一重庆南开中学校考期末）下列说法不正确的是A．钢的含碳量为0.03%~2% B．氧化铁俗称铁红，常用作油漆、涂料C．过氧化钠是碱性氧化物 D．常温时铝与氧气反应生成致密的氧化膜2．（2023秋·天津河西·高一天津市海河中学校考期末）下列有关铁及其化合物的说法中正确的是A．灼热的Fe与Cl2反应生成FeCl2B．FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速被氧化成Fe2O3C．向FeSO4溶液中滴加NaOH溶液可得到纯净的Fe(OH)2沉淀D．铁与水蒸气在高温下反应的产物为Fe3O4和H23．（2023秋·河南开封·高一校考期末）关于铝及其合金的说法正确的是A．常温下铝具有较强的抗腐蚀性主要原因是铝不活泼B．镁铝合金的密度大、强度高，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料C．铝单质在化学反应中容易失去电子，表现出还原性D．向装有氢氧化钠溶液的试管中放入未打磨的铝片，一直观察不到气泡4．（2023秋·河北邢台·高一邢台市第二中学校考期末）常温下，Fe与水不发生反应，但在高温下，Fe与水蒸气可发生反应，如图是模拟该反应的装置，下列说法错误的是A．实验开始时应先点燃b处酒精灯，再点燃a处酒精灯B．干燥管中装的可以是碱石灰，用来干燥氢气C．在反应中生成22.4L(标准状况下)氢气，转移电子数为2NAD．收集氢气时使用的是向下排空气法5．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)。6．为了探究铁及其化合物的氧化性或还原性，某同学设计如下实验操作，对应的实验现象、实验结论及离子方程式均正确的是选项实验操作实验现象实验结论离子方程式A向溶液中加入片浅绿色溶液变为无色，溶液中有黑色固体生成具有还原性B向溶液中滴加新制氯水浅绿色溶液变为棕黄色具有还原性C向溶液中加入铁粉棕黄色溶液变为浅绿色具有还原性D向溶液中加入铜粉蓝色溶液变为棕黄色具有氧化性7．证明某溶液只含有Fe2+而不含有Fe3+的实验方法是A．依次滴加氯水和硫氰化钾溶液后，溶液显红色B．先滴加硫氰化钾溶液，不显红色，再滴加氯水后显红色C．通入氨气，产生白色沉淀，无红褐色沉淀D．加入锌片，片刻取出，质量减轻；加入铜片，片刻取出，质量不变8．下列有关金属铝及其化合物的叙述正确的是A．铝制品不易被腐蚀，因为Al在常温下不与氧气反应B．铝是地壳中含量最多的金属元素C．铝制品有致密的氧化膜，可长时间盛放酸性或碱性食物D．氢氧化铝属于碱，不能与碱溶液反应9．下图是物质间发生化学反应时颜色的变化情况，下列选项中正确的是()MNPQANH3·H2OBa(OH)2铜石蕊试液BNaBaCl2FeOKSCNCNaOHBa(NO3)2锌粉KSCNDNaHCO3MgCl2Fe石蕊试液10．由硫铁矿烧渣(主要成分：Fe3O4、Fe2O3和FeO)得到绿矾(FeSO4·7H2O)，再通过绿矾制备铁黄[FeO(OH)]的流程如下：烧渣溶液绿矾铁黄已知：FeS2和铁黄均难溶于水。下列说法正确的是A．步骤①，可用硫酸或盐酸来溶解烧渣B．步骤②，涉及的离子方程式为FeS2+14Fe3++16OH=15Fe2++2SO+8H2OC．步骤③，将溶液加热到有较多固体析出，再用余热将液体蒸干，可得纯净绿矾D．步骤④，反应条件控制不当会使铁黄中混有Fe(OH)311．向硫酸亚铁、硫酸铜的混合溶液中加入一些锌粉，充分反应后，过滤，得到滤渣A和滤液。将滤渣A加入少量稀硫酸中，有气泡产生。以下对滤渣A的组成成分判断的五种情况，其中合理的有①Cu②Fe、Cu③Zn、Fe④Zn、Cu⑤Zn、Fe、CuA．②⑤ B．②③ C．②③④⑤ D．①②⑤12．高铁酸钾（K2FeO4）是一种环保、高效、多功能饮用水处理剂，在水处理过程中，高铁酸钾转化为Fe(OH)3胶体，制备高铁酸钾流程如图所示。下列叙述不正确的是A．反应I的化学方程式是2Fe＋3Cl2eq\o(,\s\up6(Δ))2FeCl3B．用FeCl2溶液吸收反应=1\*ROMANI中尾气所得产物可再利用C．反应=2\*ROMANII中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶3D．用K2FeO4对饮用水杀菌消毒的同时，Fe(OH)3胶体吸附杂质净化水13．（2023秋·广东广州·高一广州六中校考期末）将镁铁合金加入稀盐酸中恰好完全反应，得到标准状况下氢气。下列有关说法正确的是A．该合金中镁、铁的物质的量之比为B．反应中转移电子C．该盐酸的物质的量浓度为D．将标准状况下气体溶于水中即可配制成该盐酸14．判断下列说法的正误，并说明原因。说法正误及解释1Fe在稀硝酸中发生钝化2铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H23过量铁粉在Cl2中燃烧制取FeCl24Fe2O3能与酸反应，所以可用于制作红色涂料5铁分别与稀盐酸和氯气反应，产物中铁元素的化合价相同6FeCl3具有氧化性，可用作铜制线路板的蚀刻剂7FeCl3溶液与KSCN溶液反应的离子方程式：Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3↓8除去Fe2(SO4)3中的Fe2＋可加入适量H2O2或氯水9将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl210铝中添加适量钾，制得高密度、高强度的铝合金，可用于航空工业11用NaOH溶液除去镁粉中的杂质铝12向NaOH溶液中加入过量AlCl3溶液可得到Al(OH)315．铁是人体内含量最多的必需微量元素，缺铁性贫血患者应补充含Fe2+的亚铁盐。“速力菲”(主要成分：琥珀酸亚铁)是一种常见的补铁药物。某兴趣小组为了检验“速力菲”药片中Fe2+的存在并测定铁元素的含量，设计如下实验(假设反应过程无铁元素损耗)：请回答下列问题：(1)操作I的名称是____________，试剂1是___________________。(2)证明药片中含有Fe2+的依据______