2024年人教版高一化學寒假提升專題03 鐵 金屬材料（原卷版）

專題03鐵金屬材料目錄考點聚焦：復習要點+知識網(wǎng)絡，有的放矢重點速記：知識點和關鍵點梳理，查漏補缺難點強化：難點內(nèi)容標注與講解，能力提升學以致用：經(jīng)典好題，及時演練，全面突破復習要點聚焦1.鐵及其化合物2.金屬材料知識網(wǎng)絡聚焦一、鐵的單質1．鐵元素的存在及使用（1）存在：鐵在自然界中可以以形態(tài)(隕鐵)存在，但主要以價和價化合物的形態(tài)存在，地殼中含量居第四位，僅次于氧、硅和鋁。（2）工業(yè)煉鐵的原理(以Fe2O3為例)3CO＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe＋3CO2。2．鐵的物理性質鐵有性、性、性，但其導電性不如銅和鋁，鐵還能被磁體吸引。其熔、沸點較高，熔點：1535℃、沸點：2750℃，密度：7.86g·cm－3。3．鐵的化學性質（1）與某些非金屬單質、酸和鹽溶液反應化學性質化學方程式舉例①Fe與非金屬單質反應②Fe與非氧化性酸反應(H2SO4)Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑③Fe與鹽溶液反應(CuSO4)Fe＋CuSO4=Cu＋FeSO4結論：Fe在反應中作劑，遇到較強的劑(如Cl2等)生成價鐵的化合物，遇到較弱的劑(如稀硫酸等)生成價鐵的化合物。（2）實驗探究鐵粉與水蒸氣的反應實驗裝置操作現(xiàn)象用火柴點燃肥皂液，聽到爆鳴聲，證明生成了H2實驗結論在高溫下，鐵能與水蒸氣反應，化學方程式為3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))Fe3O4＋4H2二、鐵的氧化物和氫氧化物1．鐵的氧化物物質氧化亞鐵(FeO)氧化鐵(Fe2O3)四氧化三鐵(Fe3O4)俗稱鐵紅磁性氧化鐵顏色、狀態(tài)黑色粉末紅棕色粉末黑色晶體(有磁性)溶解性不溶于水鐵的價態(tài)＋2＋3＋2、＋3與H＋反應的離子方程式FeO＋2H＋=Fe2＋＋H2O6H＋＋Fe2O3=2Fe3＋＋3H2OFe3O4＋8H＋=2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O穩(wěn)定性6FeO＋O2eq\o(=,\s\up7(△))2Fe3O4穩(wěn)定穩(wěn)定與CO、C、H2反應生成單質鐵及CO2或H2O用途Fe2O3常用作紅色油漆與涂料，赤鐵礦(主要成分是Fe2O3)是煉鐵的原料2.鐵的氫氧化物（1）鐵的氫氧化物的制備實驗室制備氫氧化鐵和氫氧化亞鐵如下圖所示：①圖甲實驗中觀察到的現(xiàn)象是沉淀生成，反應的離子方程式是Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓。②圖乙實驗中先觀察到有生成，在空氣中迅速變成色，最后變成色，有關反應的離子方程式是Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓(白色)；4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3。（2）Fe(OH)2和Fe(OH)3性質的比較化學式Fe(OH)2Fe(OH)3物質類別二元弱堿三元弱堿顏色狀態(tài)白色固體紅褐色固體溶解性不溶于水不溶于水與非氧化性強酸反應Fe(OH)2＋2H＋=Fe2＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋=Fe3＋＋3H2O穩(wěn)定性Fe(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))FeO＋H2O(隔絕空氣)2Fe(OH)3eq\o(=,\s\up7(△))Fe2O3＋3H2O三、鐵鹽、亞鐵鹽的性質與檢驗1．鐵鹽與亞鐵鹽亞鐵鹽(Fe2＋)鐵鹽(Fe3＋)顏色淺綠色(溶液)黃色(溶液)氧化性與還原性既有氧化性，又有還原性，以還原性為主，如在酸性條件下能被H2O2、NOeq\o\al(－,3)氧化，反應的離子方程式分別為2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O、3Fe2＋＋4H＋＋NOeq\o\al(－,3)=3Fe3＋＋NO↑＋2H2O一般表現(xiàn)為氧化性，如能溶解銅，反應的離子方程式為2Fe3＋＋Cu=Cu2＋＋2Fe2＋水解性水解呈酸性極易水解，只存在于酸性較強的溶液中2.其他常見鐵鹽（1）綠礬(FeSO4·7H2O)：一種重要的還原劑，可用作補血劑及植物的補鐵劑。（2）鐵銨礬[NH4Fe(SO4)2·12H2O]：無色晶體，易溶于水，常用作化學分析試劑、藥物和織物媒染劑。（3）赤血鹽{K3[Fe(CN)6]}：紅色晶體，能溶于水，常用于檢驗Fe2＋，生成沉淀。（4）高鐵酸鉀(K2FeO4)：暗紫色晶體，具有強氧化性，可用作水體的殺菌、消毒劑或高容量電池材料。3．Fe2＋和Fe3＋的檢驗Fe2＋Fe3＋溶液的顏色色色滴加KSCN溶液無明顯現(xiàn)象溶液變色反應原理不反應Fe3＋＋3SCN－=Fe(SCN)3結論利用含有Fe3＋的鹽溶液遇到KSCN溶液變成紅色，檢驗Fe3＋的存在4．只含F(xiàn)e2＋或Fe3＋（1）加NaOH溶液沉淀法（2）加KSCN溶液顯示法5．同時含有Fe2＋和Fe3＋的溶液Fe2＋對檢驗Fe3＋無干擾，可以滴加KSCN溶液檢驗Fe3＋；Fe3＋對檢驗Fe2＋有干擾，不能采用先氧化再加KSCN溶液檢驗Fe2＋，通常向溶液中滴加適量酸性KMnO4溶液，溶液紫紅色褪去說明含有Fe2＋。四、Fe2＋、Fe3＋、Fe之間的相互轉化關系1．Fe只具有性。可被弱氧化劑(H＋、S等)和Fe3＋氧化成Fe2＋，被強氧化劑(Cl2等)氧化成Fe3＋。舉例：Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑；2Fe＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(△))2FeCl3。2．Fe2＋既有性又有性?？杀粡娧趸瘎Cl2、KMnO4(H＋)等]氧化為Fe3＋；可被還原劑(CO、C等)還原為Fe。舉例：2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－；FeO＋COeq\o(=,\s\up7(高溫))Fe＋CO2。3．Fe3＋只具有性，可被弱還原劑(Cu等)和Fe還原為Fe2＋，被強還原劑(Al、Zn、CO等)還原為Fe。舉例：2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋；Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe＋3CO2。五、鐵合金1．合金概念由兩種或兩種以上的(或)熔合而成的具有特性的物質性能硬度硬度一般它的成分金屬熔點熔點一般它的成分金屬與純金屬材料相比，合金具有優(yōu)良的物理、化學或機械性能【特別提醒】合金的性能①合金屬于混合物而非純凈物，具有金屬的特性。②合金一定含有金屬元素，也可能含有非金屬元素。③合金中各成分金屬的化學性質不變。④合金具有許多優(yōu)良的物理、化學和機械性能，在許多方面不同于各成分金屬，不是簡單加合；但在化學性質上，一般認為合金體現(xiàn)的是各成分金屬的化學性質。⑤并非所有的金屬都能形成合金，兩種金屬形成合金，其前提是兩種金屬在同一溫度范圍內(nèi)都能熔化，若一種金屬的熔點高于另一金屬的沸點，則二者不能形成合金。2.鐵合金不銹鋼是一種重要的合金鋼，合金元素主要是鉻和鎳，在大氣中比較穩(wěn)定，不易生銹，抗腐蝕能力強，常用于制造醫(yī)療器材、廚房用具和餐具，以及地鐵列車的車體等。六、鋁和鋁合金1．物理性質銀白色固體，ρ=2.7g/cm3，熔點660.4℃，沸點2467℃，導電熱性，輕金屬。2．化學性質（1）與非金屬單質反應常溫下Al的表面生成一層致密的氧化膜Al2O3，抗腐蝕能力加強對Al起到保護作用可做炊具，Al2O3熔點較高，灼燒Al熔化成鋁滴卻不滴落。4Al+3O2=2Al2O3(抗腐蝕性)???4Al+3O22Al2O3(白色粉末)???（2）與沸水幾乎不反應原因：鋁表面有一層致密氧化鋁薄膜阻止鋁與沸水的反應。（3）與非氧化性酸反應（H+）：2Al+6H+=2Al3++3H2↑（4）與氧化性酸（濃H2SO4、濃HNO3）反應：常溫下Al和Fe二者若遇到濃HNO3、濃H2SO4則發(fā)生反應，生成一層致密的氧化膜，該氧化膜阻礙了單質與氧化性酸的反應，使反應難以繼續(xù)進行，是化學變化，稱為鈍化現(xiàn)象。鈍化現(xiàn)象說明鐵、鋁是因生成致密的氧化膜而不能繼續(xù)反應，可以利用這個性質將鋁鐵制成鋁鐵槽車來運輸濃HNO3和濃H2SO4，洗刷車時注意防火和中毒現(xiàn)象，如破壞鈍化現(xiàn)象只需加熱。2Al+6H2SO4eq\o(=,\s\up7(△))Al2(SO4)3+3SO2↑+6H2O?????Al+6HNO3eq\o(=,\s\up7(△))Al(NO3)3+3NO2↑+3H2O（5）Al與強堿反應，與弱堿溶液幾乎不反應2Al+2NaOH+6H2O=2NaAlO2+3H2↑溶液呈堿性（NaOH既不是氧化劑也不是還原劑，實質NaAlO2呈堿性的原因NaAlO2+2H2O=2NaOH+Al(OH)3↓)?2Al+6H2O=2Al(OH)3↓+3H2↑2Al(OH)3+2NaOH=2NaAlO2+4H2O?2Al+6H2O=2NaAlO2+4H2O+3H2↑Al是還原劑，H2O是氧化劑，NaOH既不是氧化劑也不是還原劑。（6）Al與金屬氧化物（鋁熱反應）混合：鋁熱劑鋁熱反應：此反應可以應用于2Al+Fe2O3Al2O3現(xiàn)象：放出大量熱，生成金屬單質Fe；8Al+3Fe3O492O34Al+3MnO22Al2O3+3Mn23（8）Al2O3=4Al+3O2↑3．鋁合金鋁合金是目前用途廣泛的合金之一，硬鋁是在鋁中添加了一定比例的Cu、Mg、Mn、Si，密度小，強度高，具有較強抗腐蝕能力，是制造飛機和宇宙飛船的理想材料。七、新型合金1.儲氫合金：一類能夠大量吸收H2，并與H2結合成金屬氫化物的材料。如Ti-Fe合金、La-Ni合金，為氫氣作為能源的實際應用起到重要的推動作用。2.其他新型合金：鈦合金、耐熱合金和形狀記憶合金等新型合金廣泛應用于航空航天、生物工程和電子工業(yè)等領域。3.用途廣泛的稀土金屬（1）鑭系元素(57～71號元素)及釔和鈧，共17種元素為稀土元素。我國擁有豐富的稀土資源，現(xiàn)已查明的世界稀土資源中，80%分布在我國，并且品種齊全。（2）稀土金屬有著廣泛的用途，它既可以單獨使用，也可用于生產(chǎn)合金。在合金中加入適量稀土金屬，能大大改善合金的性能。因而，稀土元素又被稱為“冶金工業(yè)的維生素”。（3）稀土金屬可用于制造引火合金、永磁材料、超導材料和發(fā)光材料等。稀土金屬除廣泛應用在冶金、石油化工、材料工業(yè)、醫(yī)藥及農(nóng)業(yè)領域外，還逐漸深入到許多現(xiàn)代科技領域。強化點一基于Fe2＋、Fe3＋相互轉化的實驗探究Fe2＋既有氧化性又有還原性，F(xiàn)e3＋一般只表現(xiàn)氧化性，其轉化關系為寫出下列轉化的離子方程式，體會Fe2＋與Fe3＋的轉化條件。（1）將H2S氣體通入FeCl3溶液中產(chǎn)生淡黃色沉淀：2Fe3＋＋H2S=S↓＋2Fe2＋＋2H＋。（2）將FeCl3溶液滴入淀粉-KI溶液中，溶液變藍：2Fe3＋＋2I－=I2＋2Fe2＋。（3）用FeCl3溶液腐蝕廢舊線路板上的銅箔：Cu＋2Fe3＋=2Fe2＋＋Cu2＋。（4）將H2O2滴入酸性FeCl2溶液中：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O。（5）將FeCl2溶液滴入HNO3溶液中，有無色氣體放出：3Fe2＋＋4H＋＋NOeq\o\al(－,3)=3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。強化點二鋁與鹽酸、NaOH溶液反應的應用與定量關系2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑（1）等量的鋁分別與足量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應，消耗HCl和NaOH的物質的量之比為3∶1。（2）等量的鋁分別與足量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應，產(chǎn)生氫氣的體積比為VHCl(H2)∶VNaOH(H2)＝1∶1。（3）足量的鋁分別與等物質的量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應，產(chǎn)生氫氣的體積比為VHCl(H2)∶VNaOH(H2)＝1∶3。（4）一定量的鋁分別與一定量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應，若產(chǎn)生氫氣的體積比為1∶3<VHCl(H2)∶VNaOH(H2)<1∶1，則必定是①鋁與鹽酸反應，鋁過量而鹽酸不足；②鋁與氫氧化鈉溶液反應，鋁不足而氫氧化鈉溶液過量。（5）鋁既能與非氧化性酸反應產(chǎn)生氫氣，也能與堿反應產(chǎn)生氫氣，前者是置換反應，后者不是置換反應。（6）鋁與鹽酸、氫氧化鈉的反應中，還原劑都是鋁，還原產(chǎn)物都是氫氣，故鋁與產(chǎn)生氫氣的關系式是相同的。1．（2023上·黑龍江七臺河·高一?？计谀榱朔乐故称纷冑|，常在食品袋中放入小袋的鐵粉，這是利用鐵的A．還原性 B．氧化性 C．酸性 D．堿性2．（2023下·上海浦東·高一?？计谥校╄F和鐵合金是生活中常見的材料，下列說法正確的是A．純鐵的熔點低于鐵合金 B．純鐵和鐵合金都能導電、傳熱C．純鐵的硬度和強度都高于鐵合金 D．生鐵是鐵合金，只含金屬元素3．（2023·河北衡水·高一聯(lián)考學業(yè)考試）2022年10月，長征五號B運載火箭成功將“夢天”實驗艙送入預定軌道。該火箭用到大量鋁合金材料，下列性質與鋁合金材料的航天應用無關的是A．低密度 B．耐酸蝕 C．耐磨損 D．強韌性4．（2023上·廣東汕頭·高一?？计谥校┏鄙侵星锇菰履?，月餅必不可少。每個月餅的包裝盒里往往有兩包化學試劑，生石灰和鐵粉，它們的作用分別是A．干燥劑、脫氧劑（還原劑）B．脫氧劑（還原劑）、干燥劑C．與CO2反應、干燥劑D．都做干燥劑，干燥更充分5．（2023上·四川成都·高一?？计谥校┠郴瘜W興趣小組利用如圖裝置進行“鐵與水蒸氣反應”的實驗，并檢驗產(chǎn)物的性質，下列說法正確的是A．實驗時，應先點燃處的酒精噴燈，再點燃處的酒精燈B．裝置中發(fā)生反應的化學方程式為C．裝置中的現(xiàn)象是紅色粉末變黑D．因為鐵與水蒸氣反應，所以熾熱的鐵水注入模具之前，模具不需干燥處理6．（2023上·廣東東莞·高一?？计谥校┫铝杏嘘P物質的用途不正確的是A．過氧化鈉可用于潛水艇和呼吸面具的供氧劑B．某些醬油中加入鐵強化劑，可以減少缺鐵性貧血問題的發(fā)生C．可用作食用堿，也可用于治療胃酸過多D．氧化鐵可用作油漆和涂料的紅色顏料7．（2023上·浙江溫州·高一聯(lián)考期中）下列變化，能通過加鹽酸一步反應實現(xiàn)的是①Fe2O3→FeCl2

②Cu→CuCl2

③Cu(OH)2→CuCl2

④Fe→FeCl3A．① B．② C．③ D．④8．（2023下·江蘇泰州·高一?？计谥校┫铝杏嘘P鋁及其化合物的性質與用途具有對應關系的是A．鋁的導熱性強，可用作鋁熱劑 B．鋁密度小，可制作儲運濃硫酸的鋁罐C．明礬水解生成膠體，可用作凈水劑 D．氫氧化鋁具有弱酸性，可用于治療胃酸過多9．（2023上·江蘇南通·高一?？计谥校┦覝叵?，下列各組離子在指定溶液中能大量共存的是A．澄清透明的溶液中：B．能使酚酞變紅的溶液：C．溶液：D．溶液：10．（2023上·浙江杭州·高一校聯(lián)考期中）下列關于金屬鐵及其化合物的說法不正確的是A．能與反應生成，故鋼瓶不能用于保存液氯B．氯化鐵溶液可腐蝕覆銅板，可用于印刷電路板C．在堿性環(huán)境易被氧化，在空氣中較難保存D．不穩(wěn)定，在空氣中受熱迅速轉化為11．（2022上·安徽合肥·高一?？计谥校┯腥嗽O計出一種在隔絕空氣條件下讓鈉與溶液反應，觀察顏色的實驗。實驗時，往的大試管中先加煤油，取粒米粒大小的金屬鈉放入大試管后塞上橡皮塞，通過長頸漏斗加入溶液不含使煤油的液面至橡膠塞，并夾緊彈簧夾如圖所示。下列說法錯誤的是A．長頸漏斗中的液面上升B．大試管下層溶液出現(xiàn)白色沉淀，并可持續(xù)較長時間C．用過氧化鈉代替鈉也可以觀察到此現(xiàn)象D．該反應同時也能說明鈉不能與硫酸亞鐵溶液發(fā)生置換反應12．（2023下·江蘇揚州·高一?？计谥校└鶕?jù)下列實驗操作和現(xiàn)象所得到的結論不正確的是選項實驗操作和現(xiàn)象結論A向沸水中滴加少量飽和FeCl3溶液，得到紅褐色液體，用激光筆照射可觀察到光亮的“通路”所得紅褐色液體是膠體B向FeCl3溶液中滴加KI溶液，再滴加淀粉溶液，溶液顯藍色氧化性：Fe3+>I2C向酸性KMnO4溶液中加入Fe3O4粉末，紫色褪去Fe3O4中含F(xiàn)e(Ⅱ)D向Fe(NO3)2溶液中滴加幾滴稀硫酸，再滴加幾滴KSCN溶液，溶液顯紅色Fe2+被完全氧化為Fe3+13．（2023上·廣東東莞·高一?？计谥校┏ハ铝形镔|中的雜質，所用試劑和方法正確的是選項物質雜質除雜質所用試劑和方法A溶液溶液，過濾B堿石灰，干燥CNaOH溶液，過濾D溶液鐵屑，過濾14．（2023上·北京東城·高一校考期末）下列物質不屬于既能和鹽酸反應又能和氫氧化鈉溶液反應的物質是A．NaHCO3 B．FeO C．Al2O3 D．Al15．（2023下·江蘇鎮(zhèn)江·高一校聯(lián)考期中）下列指定反應的離子方程式正確的是A．向銅粉加入氯化鐵溶液：3Cu+2Fe3+=3Cu2++2FeB．在強堿溶液中NaClO與FeCl3反應生成Na2FeO4：3ClO-+2Fe3++5H2O=2FeO+3Cl-+10H+C．NaHCO3與過量Ba(OH)2浴液反應：HCO+Ba2++OH-=BaCO3↓+H2OD．向氯化鋁溶液中滴加過量氨水：Al3++4NH3?H2O=AlO+4NH+2H2O16．（2023上·江蘇·高一統(tǒng)考期中）下列物質的性質與用途具有對應關系的是A．具有氧化性，其溶液可用于蝕刻銅制印刷電路板B．可溶于水，可用作食品抗氧化劑C．是淡黃色固體；可用作呼吸面具中的供氧劑D．受熱易分解，可用于制胃酸中和劑17．（2023下·河北衡水·高一?？计谥校┫?L的H2SO4和Fe(NO3)3的混合稀溶液中逐漸加入鐵粉，產(chǎn)生無色氣體，該氣體遇到空氣變?yōu)榧t棕色，溶液中Fe2+的物質的量和加入Fe粉的物質的量之間的關系如圖所示，下列敘述錯誤的是A．開始時加入鐵粉反應的離子方程式為B．加入4mol鐵粉時，溶液中有3molFe3+，2molFe2+C．加入5mol鐵粉后的溶液中加入鹽酸，不會有NO氣體產(chǎn)生D．原溶液中H2SO4和Fe(NO3)3的物質的量分別為6mol和1mol18．（2023下·上?！じ咭粡偷└街行？迹╄F與不同濃度硝酸反應時各種還原產(chǎn)物的相對含量與硝酸溶液濃度的關系如圖所示(反應后鐵在化合物中的化合價為+3)，下列說法錯誤的是A．硝酸的濃度越小，其還原產(chǎn)物氮的價態(tài)越低的成分越多B．硝酸與鐵反應往往同時生成多種還原產(chǎn)物C．當硝酸濃度為9.75mol·L-1時，氧化劑與還原劑的物質的量之比可為15：13D．一定量的鐵粉與12.2mol·L-1硝酸溶液完全反應，得到標況下的氣體2.24L，則參加反應的硝酸的物質的量為0