1、-1-第五讲第五讲 铁、铝与金属材料铁、铝与金属材料-2-第五讲 铁、铝与金属材料课标导引知识整合课标导引课标要点学考要求1.铁的性质水平22.铁的氧化物、氢氧化物的性质 水平23.Fe2+、Fe3+的性质及转化水平24.检验Fe2+、Fe3+的常用方法水平25.铝、氧化铝的性质水平16.一些合金材料的性质和用途水平1-3-第五讲 铁、铝与金属材料课标导引知识整合知识整合一、铁元素的存在形式1.含量:铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝,居第四位。-4-第五讲 铁、铝与金属材料课标导引知识整合知识整合典例典例1下列物质的名称与化学式一致的是()A.磁性氧化铁:Fe2O3B.陨铁:FeOC.铁红
2、:Fe2O3D.绿矾:Fe2(SO4)37H2O答案 C解析 A项,磁性氧化铁的化学式是Fe3O4,A不正确;B项,陨铁中的物质是铁,B不正确;C项,Fe2O3是一种红棕色粉末,俗称铁红,C正确;D项,绿矾的化学式是FeSO47H2O,D不正确。故选C。-5-第五讲 铁、铝与金属材料课标导引知识整合知识整合二、铁的性质1.铁的物理性质颜色导电、导热、延展性 特性银白色良好铁磁性2.铁的化学性质(1)与非金属反应常温下,在潮湿空气中Fe被腐蚀生成铁锈,主要成分为Fe2O3xH2O。(2)与水反应-6-第五讲 铁、铝与金属材料课标导引知识整合知识整合(3)与酸反应与非氧化性酸(稀硫酸、盐酸)反应:
3、Fe+2H+=Fe2+H2与强氧化性酸(浓硫酸、浓硝酸)反应:常温时铁遇浓硫酸、浓硝酸发生钝化。(4)与盐溶液反应Fe+Cu2+=Fe2+CuFe+2Fe3+=3Fe2+铁与较弱的氧化剂(如盐酸、硫酸铜等)反应,生成+2价铁的化合物;铁与较强的氧化剂(如氯气等)反应,生成+3价铁的化合物。-7-第五讲 铁、铝与金属材料课标导引知识整合知识整合典例典例2在以下4个反应中,铁元素的化合价变化与另外3个反应不同的是()A.铁与氯气反应B.CO通过灼热的三氧化二铁C.向氯化亚铁溶液中滴加过氧化氢溶液D.铁与盐酸反应答案 B解析 A、C、D三项反应中铁元素的化合价均升高,B项反应中铁元素的化合价降低。-
4、8-第五讲 铁、铝与金属材料课标导引知识整合知识整合三、铁的氧化物 名称(化学式)氧化亚铁(FeO)氧化铁(Fe2O3)四氧化三铁(Fe3O4)俗名铁红磁性氧化铁颜色、状态黑色、固体 红棕色、固体黑色、晶体物质类别碱性氧化物氧化物化学性质与酸反应FeO+2H+=Fe2+H2OFe2O3+6H+=2Fe3+3H2O稳定性 FeO不稳定:6FeO+O2 2Fe3O4主要用途用作红色颜料-9-第五讲 铁、铝与金属材料课标导引知识整合知识整合四、铁的氢氧化物 化学式Fe(OH)2Fe(OH)3物理特性白色固体,不溶于水红褐色固体,不溶于水制备方法Fe2+2OH-=Fe(OH)2Fe3+3OH-=Fe(
5、OH)3化学性质与酸反应Fe(OH)2+2H+=Fe2+2H2OFe(OH)3+3H+Fe3+3H2O稳定性 不稳定,受热易分解不稳定,2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O转化及现象4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3现象:白色絮状沉淀迅速变成灰绿色,过一段时间后有红褐色物质生成-10-第五讲 铁、铝与金属材料课标导引知识整合知识整合典例典例3(2019年浙江4月学考)某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。-11-第五讲 铁、铝与金属材料课标导引知识整合知识整合请回答:(1)仪器1的名称,装置5的作用。(2)实验开始时,关闭K2打开K1,反应一段时间后,
6、再打开K2关闭K1,发现3中溶液不能进入4中。请为装置作一处改进,使溶液能进入4中。(3)装置改进后,将3中反应后的溶液压入4中,在4中析出了灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因:。-12-第五讲 铁、铝与金属材料课标导引知识整合知识整合答案(1)分液漏斗(滴液漏斗)液封,防止空气进入装置4(2)在装置2、3之间添加控制开关(3)装置4内的空气没有排尽解析(1)仪器1的名称叫分液漏斗(滴液漏斗),装置5起液封作用,可以防止空气进入装置4而氧化新制的Fe(OH)2;(2)装置2、3之间没有控制开关,使得两装置内的气体压强相同,3中溶液不能进入4中;(3)如果装置内的空气没有排尽,
7、则空气中的O2会将Fe(OH)2氧化,析出的沉淀呈现灰绿色。-13-第五讲 铁、铝与金属材料课标导引知识整合知识整合五、铁盐和亚铁盐1.Fe2+的性质(1)含有Fe2+的溶液显浅绿色。(2)有较强还原性,易被O2、Cl2、H2O2、HNO3和KMnO4等氧化剂氧化成Fe3+。2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-2Fe2+2H+H2O2=2Fe3+2H2O(3)与碱反应:Fe2+2OH-=Fe(OH)2(白色沉淀)Fe2+2NH3H2O=Fe(OH)2+2-14-第五讲 铁、铝与金属材料课标导引知识整合知识整合2.Fe3+的性质(1)含有Fe3+的溶液显棕黄色。(2)有较强氧化性,可氧化Fe、C
8、u、S2-、I-等。2Fe3+Fe=3Fe2+2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+(制作印刷电路板原理)2Fe3+S2-=2Fe2+S2Fe3+2I-=2Fe2+I2(3)与碱反应。Fe3+3OH-=Fe(OH)3(红褐色沉淀)Fe3+3NH3H2O=Fe(OH)3+3(4)与KSCN溶液反应。Fe3+3SCN-=Fe(SCN)3(溶液变成红色)-15-第五讲 铁、铝与金属材料课标导引知识整合知识整合3.Fe、Fe2+和Fe3+的转化 4.Fe3+的检验方法在待测液中滴入KSCN溶液,溶液变成红色,说明该溶液中含有Fe3+。-16-第五讲 铁、铝与金属材料课标导引知识整合知识整合典例典例4下列有
9、关Fe2+和Fe3+的叙述中,错误的是()A.含Fe2+的水溶液呈无色B.含Fe3+的水溶液呈棕黄色C.Fe2+既有氧化性又有还原性D.配制FeCl2溶液时加入铁粉是为了防止Fe2+被氧化答案 A解析 含Fe2+的水溶液呈浅绿色。-17-第五讲 铁、铝与金属材料课标导引知识整合知识整合典例典例5(2017年浙江10月学考,改编)下列离子方程式正确的是()答案 C解析 A项,酸性氯化亚铁溶液中加入双氧水发生的反应为2Fe2+H2O2+2H+=2Fe3+2H2O,A不正确;B项,氢氧化钡为可溶性强碱,要写成离子形式,B不正确;D项,方程式两边离子的电荷总数不相等,D不正确。故选C。-18-第五讲
10、铁、铝与金属材料课标导引知识整合知识整合A.1.5010-4 B.6.0010-4C.1.0010-3 D.3.6010-3-19-第五讲 铁、铝与金属材料课标导引知识整合知识整合答案 C-20-第五讲 铁、铝与金属材料课标导引知识整合知识整合六、铝及其化合物1.铝的性质(1)4Al+3O2=2Al2O3(铝表面形成致密的氧化铝保护膜)(2)2Al+6HCl=2AlCl3+3H2(3)2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2(4)2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3(铝热反应)-21-第五讲 铁、铝与金属材料课标导引知识整合知识整合2.氧化铝和氢氧化铝的性质 化学式Al2O3Al
11、(OH)3物质类别 两性氧化物两性氢氧化物物理特性 白色固体,高熔点白色固体,不溶化学性质与酸反应Al2O3+6H+=2Al3+3H2OAl(OH)3+3H+=Al3+3H2O与碱反应Al2O3+2OH-=2 +H2OAl(OH)3+OH-=+2H2O制备方法2Al(OH)3 Al2O3+3H2OAl3+3NH3H2O=Al(OH)3+3-22-第五讲 铁、铝与金属材料课标导引知识整合知识整合典例典例7考古发现了一尊清末的铝制佛像,至今保存完好,其未被锈蚀的主要原因是()A.铝不易发生化学反应B.铝的氧化物易发生还原反应C.铝不易被氧化D.铝易被氧化,但氧化铝膜具有保护内部铝的作用答案 D解析
12、 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,在表面形成一层致密的氧化膜,这层膜可保护内部的金属铝不被继续腐蚀,D正确。故选D。-23-第五讲 铁、铝与金属材料课标导引知识整合知识整合典例典例8焊接钢轨的反应为2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe中,氧化剂是()A.AlB.Fe2O3C.Al2O3D.Fe答案 B解析 由化学方程式可知,Fe2O3在反应中铁元素的化合价降低,发生还原反应,是氧化剂。故选B。-24-第五讲 铁、铝与金属材料课标导引知识整合知识整合典例典例9向20 mL某浓度的AlCl3溶液中滴加2 molL-1的NaOH溶液时,得到Al(OH)3沉淀的质量与所滴加Na
13、OH溶液的体积(mL)关系如图所示。-25-第五讲 铁、铝与金属材料课标导引知识整合知识整合请回答:(1)图中A点表示的物质是,其物质的量是。(2)反应至A点时消耗NaOH溶液的体积为。(3)图中B点溶液中的溶质有。(4)0点到B点反应的总离子方程式可表示为。(5)当Al(OH)3沉淀为0.39 g时,消耗的NaOH溶液的体积可能为。-26-第五讲 铁、铝与金属材料课标导引知识整合知识整合答案(1)Al(OH)30.01 mol(2)15 mL (3)NaAlO2、NaCl(4)Al3+4OH-=+2H2O (5)7.5 mL或17.5 mL解析 AlCl3溶液中滴加NaOH溶液,先产生Al(
14、OH)3沉淀,后沉淀溶解,离子方程式为Al3+3OH-Al(OH)3,Al(OH)3+OH-=+2H2O,所以A点表示的物质是Al(OH)3,nAl(OH)3=0.01 mol;B点为Al(OH)3恰好完全溶解。反应至A点时消耗V(NaOH)=103 mLL-1=15 mL。当Al(OH)3沉淀为0.39 g时,有两种情况:可能为少量的NaOH溶液,此时Al3+没有全部沉淀,消耗NaOH溶液0.015 mol,体积为 103 mLL-1=7.5 mL;也可能为过量的NaOH溶液,即有一部分Al(OH)3溶解,此时需要NaOH物质的量为0.03 mol+0.005 mol=0.035 mol,体
15、积为17.5 mL。-27-第五讲 铁、铝与金属材料课标导引知识整合知识整合七、金属材料金属材料包括纯金属和它们的合金。合金:由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。特性:合金的硬度一般比其成分金属的大,合金的熔点一般低于各成分金属。-28-第五讲 铁、铝与金属材料课标导引知识整合知识整合1.铁合金 铁合金生铁钢含碳量2%4.3%0.03%2%特性硬度大、抗压、性脆 延展性好、机械性能好不锈钢:属于合金钢,合金元素主要是铬和镍。-29-第五讲 铁、铝与金属材料课标导引知识整合知识整合2.铝合金硬铝:密度小、强度高、抗腐蚀能力强,是制造飞机和宇宙飞船的材料。3.新型合金储氢合金、钛合金、耐热合金和形状记忆合金。-30-第五讲 铁、铝与金属材料课标导引知识整合知识整合典例典例10下列关于铝锂合金的认识不正确的是()A.铝锂合金的密度较小,强度较大,硬度大于纯铝,熔点低于锂单质B.改变原料的配比,可以制得性能不同的铝锂合金C.铝锂合金具有金属光泽,可导电、导热D.铝锂合金的性质与各成分金属的性质完全相同答案 D解析 A、D项,合金的熔点一般比各成分金属的低,硬度一般大于各成分金属,A正确、D不正确;B项,改变原料的配比,可以制得性能不同的铝锂合金,B正确;C项,铝锂合金具有金属的通性,有金属光泽,可导电、导热,C正确。故选D。
