第3章 铁 金属材料-2022-2023学年高一化学期中期末备考单元复习知识（人教版2019必修第一册）

第三章铁金属材料知识清单

【单元知识框架】

与酸反应硬度小

与水蒸气反应H铁单质h,铝的物理性质H强度小

氧化亚铁、

，与酸反应

里化铁，铁的氧化物引

1铝的化学性质出幽也

四氧化三铁J------'T铁及其化合物卜,铝和氧化铝)一

，熔点高

氢辄化铁、

■(氧化铝的物理丽H硬度大

氢氧化亚铁H铁的氢氧化物卜

与酸反应

亚铁离子与铁离子的检验、

亚铁离子与铁离子的相比转化卜®

q辄化铝的化学嗝也戚姐

概念

设

生铁V

碳素钢

不锈钢物质的最应第

T金属材料宝

密度小、P用于化学方一

限:的计算

强度高H铝合金卜产例式法

储氢合金

计算技巧)■关系式法

钛合金4

(新型合金P座量法

形状记忆合金

【单元知识清单】

考点1铁及其化合物

一、单质铁的性质

1.铁元素的存在

(1)存在形态

①游离态：存在于陨铁中

②化合态：存在于各种铁矿石中

(2)地壳含量：仅次于氧、硅、铝，居第四位

2.铁的物理性质

(1)金属三性：延展性、导热性和导电性良好

(2)物理特性：能够被磁底破引

3.铁的还原性

(1)与弱氧化剂反应生成Fe2+

①S：E4sAj1咸i，产生黑色固体

②H+：E骷期工.欧上士旦2t,铁逐渐溶解，溶液变成浅绿色，有无色无味气体产生

③Ci?+：Ee+CM2+=Ee2++Cu,铁上析出红色固体，溶版成浅绿色

@Ag+：Ee±2Ag+^Te2+±2Ag,铁上析出银自色固体，溶液变成浅绿色

⑤L：Ee+Iz==2EeJj：

(2)与强氧化剂反应生成Fe3+

①Cb：2Fe+3cb整ZFeCb，产生棕红色烟

②Bn：2&t3Br2三aEeBra

③稀硝酸：££±4HNQU(=Fe(NO3)j+NOt+2HZQ

(3)与。2、水蒸气反应生成Fe3CU

①O2：3Ee+2O2曼FeaQj

②水蒸气：3Ee±4H2Q<fiLEe3Q&±4H2

3.铁和水蒸气反应实验

(1)实验装置图

（2）注意事项

①铁不能与冷水、热水反应，但高温下能与水蒸气反应。

②加热仪器不能用酒精灯，而应用酒精喷灯

③该实验中，圆底烧瓶中水的作用是提供反应需要的水蒸气。

④圆底烧瓶中要加入少量沸石或碎瓷片，以防止水剧烈沸褥

⑤实验结束时，先熄灭酒精喷灯，再熄灭酒精灯，似防上空气倒吸

⑥干燥管中盛有碱石灰或无水氯化钙,吸收氢气中的水蒸气

二、铁的氧化物的性质

1.物理性质和用途

名称氧化亚铁四氧化三铁氧化铁

化学式FeOFejO4FezCh

铁的化合价+2+2、+3+3

氧化物类型碱性氧化物韭碱性氧化物碱性氧化物

颜色状态黑色粉末黑鱼晶体纽禄鱼粉末

俗名磁性氧化铁铁红、铁锈

用途磁性材料油漆颜料

2.化学性质

（1）稳定性

①FeO：不稳定，易被氧化，6FeO+O2AZEeath

②FezCh和Fe3O4：比较稳定

（2）与非氧化性酸（如藉孤筋5发生复分解反应

①FeO：底空EHaQ

②Fe3（）4:Ee3Q4±8H+m^JEd+±2更生3+±4吐。

③FezCh：阳

（3）与氧化性酸（如稀硝酸）发生复分解反应或氧化还原反应

①FeO：期皎训际处源三3履邱。1初切3

②Fe3O4：凝触域8比垃3』期旗MLtMHzQ

③FezCh：F€2£h±6H+.三三2Ee"3H2Q

（4）与还原性酸（如氢碘酸）发生复分解反应或氧化还原反应

©FeO：EeO±2H+==E出土出Q

②FeQ4:Ee3（W8H+±2L==3F£++l2±4H2O

③FezCh：赊旺珏±3HzQ

（5）能够被某些还原剂还原

①Fh：FeO+H2^^Fe+H2O

②CO：E©2Q3±3CQ奥2FM3CQ2（高炉炼铁的主反应）

③C：Fe3O4+2C=M=3Fe+2CO2t

©Al：2Al+Fe2Ch里=2Fe土AlzQ?（铝热反应）

三、铁的氢氧化物的性质

1.物理性质和制备

Fe(OH)2Fe(OH)3

颜色状态,白色固体红褐色固体

水溶性难溶于水难溶于水

3+2+

制备Fe+3OH-=Fe(OH)31Fe+2OH=Fe(OH)21

转化砥让QMWMMKQI必L

2.化学性质

（1）热不稳定性

①Fe(OH)3：2FeJ9m4Eft203±3H2Q

②Fe(OH)2：FfXQHLzAFeQ,tJfeQ(隔绝空气)

(2)与稀盐酸反应

①Fe(OH)3：3Ht6吧±3HzQ

②Fe(OH)2：££<QJHh±2H』Ed+±2H2Q

(3)与稀硝酸反应

①Fe(OH)3：Fe.XQH)„3+3H*=Eft^+3H2Q

②Fe(OH)2：凝XQ必以必返£h=3更Q+士NCLLtSHzQ

(4)与氢碘酸反应

©Fe(OH)3：筵“的叨=2E更±IzJL±6JfcQ

②Fe(OH)2：EdQHht?欺Eg：2HzQ

四、亚铁盐的性质

1.弱氧化性

(1)Mg、Al、Zn与亚铁盐溶液发生置换反应

①Fe"+Zn^=Fe+Zn2+

@Fe2++Mg=Fe+Mg2+

③3Fe2++3Al=3Fe+2AF+

(2)K、Ca、Na与亚铁盐溶液反应

①先与水反应：2Na+2H2O=2NaOH+H2t

2+

②碱与亚铁盐反应：Fe+2OH=Fe(OH)2I

2.强还原性

(1)能够被CL、Bn氧化

①除FeCh溶液中的FeCh溶液：2JEe?t+Ch^2Ee^+2JCE

②B「2：获虻处

(2)能够被O2氧化

①反应：12Fe2++O2+6H2O=8Fe3++4Fe(OH)3I

②保存：蜜封保存，防止。2将Fe?+氧化；加少量铁将Fe3+还原成Fe?+

(3)能够被酸初芮出02氧化

①反应：2£e+±2H+±H2Q2/2赊3+*2H2。

②应用：除去Fe3+中Fe?+的最佳方法

(4)与酸性条件下的MnOj、NO3,C1CT等离子不能大量共存

2++3+2+

①酸性MnC>4：5Fe+MnO4+8H=5Fe+Mn+4H2O

-2++3+

②酸性N03：3Fe+NO3+4H=3Fe+NOt+2H2O

2++3+

③酸性CIO'：2Fe+2H+ClO'=2Fe+H2O+Cl

(5)还原性：「>Fe2+>BL

①向FeBn溶液通入CL，先氧化Ee上，后氧化BE

②向Feb溶液通入CI2,先氧化1二，后氧化Edi

3.与碱溶液反应

(1)离子反应

①烧碱：Fe2++2QH=Fe(OH)21

2++

②氨水：E<e±2M.Ifc„^HzQ=JEe.(QB)jLk+2NH4

(2)制备纯净的Fe(OH)2沉淀

①水煮沸：除去水中溶解的氧气

②管入水：胶头滴管插入液面以下，防止滴加过程中带入氧气

③加油膜：液面上滴加几滴植物油、苯、汽油等，以隔绝空气

-NaOH溶液

-紫

-FeSOf溶液

五、铁盐的性质

1.与碱溶液反应

(1)烧碱：Eg匕t3QHd寸

(2)氨水：Fdt±3NHK-jag三EsXQHZa,琢旦产

2.与KSCN溶液反应

(1)反应：EE±3SC-配(SCNXa

(2)现象：产生血红色溶液

(3)应用：检验Fe3+的最佳方法

3.强氧化性

(1)与Fe反应

①反应：

②应用：除去Fe?+中的Fe?+

(2)与Cu反应

①反应：2Ejei*jtCu===2E!^++C,u2+

②应用：电子工业上腐蚀铜印刷电路板

(3)Mg、Al、Zn等活泼金属

①少量锌：募更灶Zn—£亡士窃出

②过量锌:2Fe'++3Zn=2Fe+3Zir+

(4)与KI溶液反应

①反应：2Fe3++2L=2Fe2++l2(Feb不存在的原因)

②应用：溶液颜色变化不明显，产生紫黑色沉淀

(5)与H2s反应

①反应：2Ed+±H套三2EE±Sl±2Ht

②应用：溶液由棕黄色变成浅绿色，产生黄色沉淀

(6)与S02反应

①反应：ZEeiiSQaiZHjO-ZEetiSflU2MMe

②应用：溶液由棕黄色变成浅绿色

4.从铜电路板腐蚀废液市面收铜和氯化铁流程

(FeCb)

氨冷eCb溶淘

«FeC12溶液)------------

六、铁离子和亚铁离子的检验

1.Fe3+的检验

(1)试液KSCN溶风血红色溶液(最佳方法)

(2)试液NaOH溶液，产生红褐色沉淀

2.Fe?+的检验

(1)试液任jjg图无现象氯水或双氧水、血红色溶液

(2)溶液地"逋运先产生自鱼沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色

(3)铁氯化钾K31Fe(CN)6]法

①反应：3Fe2++2[Fe(CN)6；P=Fe3[Fe(CN)612I

②现象：产生蓝色沉淀

3.Fe3+和Fe?+混合液

(1)检验Fe?+

①试液外团高锌酸钾溶液紫红色褪去(用稀硫酸酸化)

②试液卫!J溟水褪色

③试液型2L蓝色沉淀

(2)检验Fe3+

①试液KTN溶风血纽色溶液

②试液淀粉试纸，试纸变蓝

【特别提醒】检验FeCb溶液中是否含FeCb溶液，不能用酸性高锯酸钾溶液，因为C「也能使其褪色，应该用

铁氟化钾K3[Fe(CN)6]溶液。

七、铁及其化合物之间的转化关系

1.铁及其化合物的“价一类”二维图

Fe2O3FeCljFe(OH)3

如FejOj

+2FeOFeChFe(OH)2

单质辄化物盐氢辄化物类别

2.铁及其化合物之间的主要转化关系

铁

3+

元,Fe2O3——-Fe5=±Fe(OH)3

素

价

态

F,e*,,,.

革标氧花物一碱物康类别

3.从物质分类的角度理解铁及其化合物的性质

(1)Fe2O3,FeO都是碱性氧化物，能与酸反应生成盐和水。

+3++2

Fe2O3+6H=2Fe+3H2O；FeO+2H=H2O+Fe\

(2)FeSCh和FeCb都属于盐类，能和碱反应生成Fe(OH)2及Fe(OH)3。

Fe2++2OH=Fe(OH)2I;Fe3++3OH=Fe(OH)3I»

(3)Fe(OH)2和Fe(OH)3均属于碱，能与酸反应生成盐和水。

+2++3+

Fe(OH)2+2H=Fe+2H2O；Fe(OH)3+3H=Fe+3H20o

4.从化合价的角度理解铁及其化合物的氧化性和还原性

(只有还原性)

(既有氧化性产还原剂一,.

又有还原性)Fe"——前花前一^^Fe3«只有氧化性)

Fe单质中铁元素化合价为。价，仅具有还原性’

(1)

2+2++2+

Fe+Cu=Fe+Cu；Fe+2H=H2t+Fe；2Fe+3cl2=^2FeCb;3Fe+4H2O(g)JS=Fe3C)4+4H2

(2)Fe"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。

2+2+2+3+2++3+2+

Fe+Zn=Fe+Zn；2Fe+Cl2=2Fe+2Cr；5Fe+MnO4+8H=5Fe+Mn+4H2O

(3)Fe(OH)2具有还原性，能被氧化为Fe(OH)3

4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3

(4)FsCh中的铁木素为高价态，具有氧化性，因而可用还原剂将其还原为铁单质。

3CO+Fe2O^J^=2Fe+3CO2

(5)Fe?+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。

3+2+2+3+2+

2Fe+Zn(少量)=2Fe+Zn；2Fe+3Zn(过量)=2Fe+3Zn；2Fe2O3+3C=3i=4Fe+3CO2t

考点2金属材料合金

__.、的

1.金属材料：包括纯金属及其合金

2.合金的组成和性能

(硬度一般比各成分金属的大)

|-(£3^性能

南组成事)熔合限合苏金属特性

金属Q性能

(熔点一般比的成分金属都低)

(1)组成

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，不是化合物。

③在合金中各组成成分元素的化合价都为0价

(2)形成：所有成分在一定温度范围内都是液体

(3)合金具有金属特性，如导电、传热等。

(4)合金的特点

①合金具.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。

②调节合金的性能：调节所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件

(5)合金硬度变大的原因：改变了金属原子有规则面层状排歹U，使原子层间的相对滑动变得困难。

二、铁合金

1.合金元素：主要是铁和碳

2.铁合金分类：根据含碳的不同分类

(1)生铁：含碳量2%~4.3%,硬度大，抗压、性脆、韧性差

(2)钢：含碳量0.03%~2%,硬度小，延展性好、韧性好、机械性能好

3.钢的分类

(I)碳素钢

低碳钢|中碳钢|高碳钢|:公.

0.3%0.6%2%却

①低碳钢：韧性、焊接性好，但硬度低，用于制造钢板、钢丝和钢管等

②中碳钢：硬度高，韧性及加工性好，用于制造钢轨、车轮和建材等

③高碳钢：硬而脆，热处理后弹性好，用于制造器械、弹簧和刀具等

(2)合荃朝(特种钢)

①形成：在碳素钢中适量加入合金元素，使钢的组织机构发生变化

②性能：强度、硬度大，可塑桂、丽桂好，耐磨，而■眉蚀等

③不锈钢：合金元素主要是转工和建.(NGL

三、铝合金和新型合金

1.硬铝

(1)合金元素：Cu、Mg、Si、Mn

(2)性能：密度小、强度高，具有较强的抗腐蚀能力

(3)用途：制造飞机和宇宙飞船的理想材料

2储氢合金

⑴最£能够大量吸收氢气，并与氢气结合成金属氨化物的材料

(2)实用性要求

①储氢量大

②金属氢花物容易形成，稍微加热容易分解

③室温下吸、放氢速率快

(3)代表物：Ti-Fe合金，La-Ni合金

3.其他新型合金：钛合金、耐热合金、形状记忆合金等

考点3铝及其化合物

一、单质铝

1.铝和氧气反应：条件不同，产物相同，现象不同

(1)常温：铝具有抗腐蚀L性

①原因：铝表面至成一层致密的氧化物薄膜，起到保护内部金属的作用

②反应：4Al±302季三•ZAhQj

(2)加热或点燃

①现象：剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼的白光

②反应：4AH3Q2A2Aig

2.铝与酸溶液反应

(1)氧化性酸

浓硝酸、浓硫酸汁〃

①A1—蠲一＞钝化

浓硝酸、浓硫酸

②A1

加热剧烈反应，分别放NQz和SQz气体

③Al-^黔放NOL气体

(2)非氧化性酸：加净-喙空硫酸小2t

①题度：与酸性比碳酸赢＜1非氧化性酸反应放氢气

②反应：Ml+6Jit=J2AJ3.t+3H2L

3.铝与碱溶液反应

(1)标度：铝只能与强碱溶液反应，不能与氨水等弱碱溶液反应

(2)反应

①化学：2Al±2NaQH±2H?Q==2NaAlO/3H?上

②离子:2AH2QH3血

3.铝与不活泼金属盐溶液的反置换应

(1)CuSO4：3Cju^+MI=2Ae+3Cu.

(2)AgNOs：3AgttAlU也弘g

二、氧化铝的性质

1.氧化物类别：两性氧化物

2.与酸性比碳酸弓虽伍砺溶拓反应

(1)盐酸

①化学：AhQ3±6Ha7AJd±3H2。

②离子:AhQ3±6H』2囚也3HzQ

(2)硫酸

①化学：(SO^+iJliQ

②离子:AkQa±麻dAEt±3HzQ

3.与碱性比氨水强的碱溶液反应

(1)NaOH溶液

①化学：AhQ3+2NaQH=2NaA10z+Hj0

②离子:她。破ZQJBdmCHfaQ

(2)Ba(OH)2溶液

①化学：AhQa+Ba„(pHl^^MlA10zLi+HxQ

②离子：AhQMQBC_2A1Q?二士HaQ

三、氢氧化铝的性质

1.物质类别：两性氢氧化物

2.与酸性比碳酸翁M砺溶液反应

(1)盐酸

①化学：Al(OHXj+3HCl=AlCb+3Hz0

②离子：ALCQHZ城+±3、