第3章 鐵 金屬材料-2022-2023學年高一化學期中期末備考單元復習知識（人教版2019必修第一冊）

第三章鐵金屬材料知識清單

【單元知識框架】

與酸反應硬度小

與水蒸氣反應H鐵單質(zhì)h,鋁的物理性質(zhì)H強度小

氧化亞鐵、

，與酸反應

里化鐵，鐵的氧化物引

1鋁的化學性質(zhì)出幽也

四氧化三鐵J------'T鐵及其化合物卜,鋁和氧化鋁)一

，熔點高

氫輒化鐵、

■(氧化鋁的物理麗H硬度大

氫氧化亞鐵H鐵的氫氧化物卜

與酸反應

亞鐵離子與鐵離子的檢驗、

亞鐵離子與鐵離子的相比轉(zhuǎn)化卜?

q輒化鋁的化學嗝也戚姐

概念

設(shè)

生鐵V

碳素鋼

不銹鋼物質(zhì)的最應第

T金屬材料寶

密度小、P用于化學方一

限:的計算

強度高H鋁合金卜產(chǎn)例式法

儲氫合金

計算技巧)■關(guān)系式法

鈦合金4

(新型合金P座量法

形狀記憶合金

【單元知識清單】

考點1鐵及其化合物

一、單質(zhì)鐵的性質(zhì)

1.鐵元素的存在

(1)存在形態(tài)

①游離態(tài)：存在于隕鐵中

②化合態(tài)：存在于各種鐵礦石中

(2)地殼含量：僅次于氧、硅、鋁，居第四位

2.鐵的物理性質(zhì)

(1)金屬三性：延展性、導熱性和導電性良好

(2)物理特性：能夠被磁底破引

3.鐵的還原性

(1)與弱氧化劑反應生成Fe2+

①S：E4sAj1咸i，產(chǎn)生黑色固體

②H+：E骷期工.歐上士旦2t,鐵逐漸溶解，溶液變成淺綠色，有無色無味氣體產(chǎn)生

③Ci?+：Ee+CM2+=Ee2++Cu,鐵上析出紅色固體，溶版成淺綠色

@Ag+：Ee±2Ag+^Te2+±2Ag,鐵上析出銀自色固體，溶液變成淺綠色

⑤L：Ee+Iz==2EeJj：

(2)與強氧化劑反應生成Fe3+

①Cb：2Fe+3cb整ZFeCb，產(chǎn)生棕紅色煙

②Bn：2&t3Br2三aEeBra

③稀硝酸：￡￡±4HNQU(=Fe(NO3)j+NOt+2HZQ

(3)與。2、水蒸氣反應生成Fe3CU

①O2：3Ee+2O2曼FeaQj

②水蒸氣：3Ee±4H2Q<fiLEe3Q&±4H2

3.鐵和水蒸氣反應實驗

(1)實驗裝置圖

（2）注意事項

①鐵不能與冷水、熱水反應，但高溫下能與水蒸氣反應。

②加熱儀器不能用酒精燈，而應用酒精噴燈

③該實驗中，圓底燒瓶中水的作用是提供反應需要的水蒸氣。

④圓底燒瓶中要加入少量沸石或碎瓷片，以防止水劇烈沸褥

⑤實驗結(jié)束時，先熄滅酒精噴燈，再熄滅酒精燈，似防上空氣倒吸

⑥干燥管中盛有堿石灰或無水氯化鈣,吸收氫氣中的水蒸氣

二、鐵的氧化物的性質(zhì)

1.物理性質(zhì)和用途

名稱氧化亞鐵四氧化三鐵氧化鐵

化學式FeOFejO4FezCh

鐵的化合價+2+2、+3+3

氧化物類型堿性氧化物韭堿性氧化物堿性氧化物

顏色狀態(tài)黑色粉末黑魚晶體紐祿魚粉末

俗名磁性氧化鐵鐵紅、鐵銹

用途磁性材料油漆顏料

2.化學性質(zhì)

（1）穩(wěn)定性

①FeO：不穩(wěn)定，易被氧化，6FeO+O2AZEeath

②FezCh和Fe3O4：比較穩(wěn)定

（2）與非氧化性酸（如藉孤筋5發(fā)生復分解反應

①FeO：底空EHaQ

②Fe3（）4:Ee3Q4±8H+m^JEd+±2更生3+±4吐。

③FezCh：陽

（3）與氧化性酸（如稀硝酸）發(fā)生復分解反應或氧化還原反應

①FeO：期皎訓際處源三3履邱。1初切3

②Fe3O4：凝觸域8比垃3』期旗MLtMHzQ

③FezCh：F€2￡h±6H+.三三2Ee"3H2Q

（4）與還原性酸（如氫碘酸）發(fā)生復分解反應或氧化還原反應

?FeO：EeO±2H+==E出土出Q

②FeQ4:Ee3（W8H+±2L==3F￡++l2±4H2O

③FezCh：賒旺玨±3HzQ

（5）能夠被某些還原劑還原

①Fh：FeO+H2^^Fe+H2O

②CO：E?2Q3±3CQ奧2FM3CQ2（高爐煉鐵的主反應）

③C：Fe3O4+2C=M=3Fe+2CO2t

?Al：2Al+Fe2Ch里=2Fe土AlzQ?（鋁熱反應）

三、鐵的氫氧化物的性質(zhì)

1.物理性質(zhì)和制備

Fe(OH)2Fe(OH)3

顏色狀態(tài),白色固體紅褐色固體

水溶性難溶于水難溶于水

3+2+

制備Fe+3OH-=Fe(OH)31Fe+2OH=Fe(OH)21

轉(zhuǎn)化砥讓QMWMMKQI必L

2.化學性質(zhì)

（1）熱不穩(wěn)定性

①Fe(OH)3：2FeJ9m4Eft203±3H2Q

②Fe(OH)2：FfXQHLzAFeQ,tJfeQ(隔絕空氣)

(2)與稀鹽酸反應

①Fe(OH)3：3Ht6吧±3HzQ

②Fe(OH)2：￡￡<QJHh±2H』Ed+±2H2Q

(3)與稀硝酸反應

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)與氫碘酸反應

?Fe(OH)3：筵“的叨=2E更±IzJL±6JfcQ

②Fe(OH)2：EdQHht?欺Eg：2HzQ

四、亞鐵鹽的性質(zhì)

1.弱氧化性

(1)Mg、Al、Zn與亞鐵鹽溶液發(fā)生置換反應

①Fe"+Zn^=Fe+Zn2+

@Fe2++Mg=Fe+Mg2+

③3Fe2++3Al=3Fe+2AF+

(2)K、Ca、Na與亞鐵鹽溶液反應

①先與水反應：2Na+2H2O=2NaOH+H2t

2+

②堿與亞鐵鹽反應：Fe+2OH=Fe(OH)2I

2.強還原性

(1)能夠被CL、Bn氧化

①除FeCh溶液中的FeCh溶液：2JEe?t+Ch^2Ee^+2JCE

②B「2：獲虻處

(2)能夠被O2氧化

①反應：12Fe2++O2+6H2O=8Fe3++4Fe(OH)3I

②保存：蜜封保存，防止。2將Fe?+氧化；加少量鐵將Fe3+還原成Fe?+

(3)能夠被酸初芮出02氧化

①反應：2￡e+±2H+±H2Q2/2賒3+*2H2。

②應用：除去Fe3+中Fe?+的最佳方法

(4)與酸性條件下的MnOj、NO3,C1CT等離子不能大量共存

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)還原性：「>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.與堿溶液反應

(1)離子反應

①燒堿：Fe2++2QH=Fe(OH)21

2++

②氨水：E<e±2M.Ifc?^HzQ=JEe.(QB)jLk+2NH4

(2)制備純凈的Fe(OH)2沉淀

①水煮沸：除去水中溶解的氧氣

②管入水：膠頭滴管插入液面以下，防止滴加過程中帶入氧氣

③加油膜：液面上滴加幾滴植物油、苯、汽油等，以隔絕空氣

-NaOH溶液

-紫

-FeSOf溶液

五、鐵鹽的性質(zhì)

1.與堿溶液反應

(1)燒堿：Eg匕t3QHd寸

(2)氨水：Fdt±3NHK-jag三EsXQHZa,琢旦產(chǎn)

2.與KSCN溶液反應

(1)反應：EE±3SC-配(SCNXa

(2)現(xiàn)象：產(chǎn)生血紅色溶液

(3)應用：檢驗Fe3+的最佳方法

3.強氧化性

(1)與Fe反應

①反應：

②應用：除去Fe?+中的Fe?+

(2)與Cu反應

①反應：2Ejei*jtCu===2E!^++C,u2+

②應用：電子工業(yè)上腐蝕銅印刷電路板

(3)Mg、Al、Zn等活潑金屬

①少量鋅：募更灶Zn—￡亡士竊出

②過量鋅:2Fe'++3Zn=2Fe+3Zir+

(4)與KI溶液反應

①反應：2Fe3++2L=2Fe2++l2(Feb不存在的原因)

②應用：溶液顏色變化不明顯，產(chǎn)生紫黑色沉淀

(5)與H2s反應

①反應：2Ed+±H套三2EE±Sl±2Ht

②應用：溶液由棕黃色變成淺綠色，產(chǎn)生黃色沉淀

(6)與S02反應

①反應：ZEeiiSQaiZHjO-ZEetiSflU2MMe

②應用：溶液由棕黃色變成淺綠色

4.從銅電路板腐蝕廢液市面收銅和氯化鐵流程

(FeCb)

氨冷eCb溶淘

?FeC12溶液)------------

六、鐵離子和亞鐵離子的檢驗

1.Fe3+的檢驗

(1)試液KSCN溶風血紅色溶液(最佳方法)

(2)試液NaOH溶液，產(chǎn)生紅褐色沉淀

2.Fe?+的檢驗

(1)試液任jjg圖無現(xiàn)象氯水或雙氧水、血紅色溶液

(2)溶液地"逋運先產(chǎn)生自魚沉淀，迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色

(3)鐵氯化鉀K31Fe(CN)6]法

①反應：3Fe2++2[Fe(CN)6；P=Fe3[Fe(CN)612I

②現(xiàn)象：產(chǎn)生藍色沉淀

3.Fe3+和Fe?+混合液

(1)檢驗Fe?+

①試液外團高鋅酸鉀溶液紫紅色褪去(用稀硫酸酸化)

②試液衛(wèi)!J溟水褪色

③試液型2L藍色沉淀

(2)檢驗Fe3+

①試液KTN溶風血紐色溶液

②試液淀粉試紙，試紙變藍

【特別提醒】檢驗FeCb溶液中是否含F(xiàn)eCb溶液，不能用酸性高鋸酸鉀溶液，因為C「也能使其褪色，應該用

鐵氟化鉀K3[Fe(CN)6]溶液。

七、鐵及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系

1.鐵及其化合物的“價一類”二維圖

Fe2O3FeCljFe(OH)3

如FejOj

+2FeOFeChFe(OH)2

單質(zhì)輒化物鹽氫輒化物類別

2.鐵及其化合物之間的主要轉(zhuǎn)化關(guān)系

鐵

3+

元,Fe2O3——-Fe5=±Fe(OH)3

素

價

態(tài)

F,e*,,,.

革標氧花物一堿物康類別

3.從物質(zhì)分類的角度理解鐵及其化合物的性質(zhì)

(1)Fe2O3,FeO都是堿性氧化物，能與酸反應生成鹽和水。

+3++2

Fe2O3+6H=2Fe+3H2O；FeO+2H=H2O+Fe\

(2)FeSCh和FeCb都屬于鹽類，能和堿反應生成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均屬于堿，能與酸反應生成鹽和水。

+2++3+

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

4.從化合價的角度理解鐵及其化合物的氧化性和還原性

(只有還原性)

(既有氧化性產(chǎn)還原劑一,.

又有還原性)Fe"——前花前一^^Fe3?只有氧化性)

Fe單質(zhì)中鐵元素化合價為。價，僅具有還原性’

(1)

2+2++2+

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

(2)Fe"化合價可以升高到+3價，表現(xiàn)為還原性，也可以降低到0價，表現(xiàn)為氧化性。

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具有還原性，能被氧化為Fe(OH)3

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

(4)FsCh中的鐵木素為高價態(tài)，具有氧化性，因而可用還原劑將其還原為鐵單質(zhì)。

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

(5)Fe?+是鐵元素的高價態(tài)，可以被還原劑還原為+2或0價，具有氧化性。

3+2+2+3+2+

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

考點2金屬材料合金

__.、的

1.金屬材料：包括純金屬及其合金

2.合金的組成和性能

(硬度一般比各成分金屬的大)

|-(￡3^性能

南組成事)熔合限合蘇金屬特性

金屬Q(mào)性能

(熔點一般比的成分金屬都低)

(1)組成

①合金中一定含有金屬元素，可能含有非金屬元素。

②合金是混合物，不是化合物。

③在合金中各組成成分元素的化合價都為0價

(2)形成：所有成分在一定溫度范圍內(nèi)都是液體

(3)合金具有金屬特性，如導電、傳熱等。

(4)合金的特點

①合金具.許多優(yōu)良的物理、化學或機械性能,如合金的硬度、熔點不同于其成分金屬。

②調(diào)節(jié)合金的性能：調(diào)節(jié)所添加的合金元素的種類、含量和生成合金的條件

(5)合金硬度變大的原因：改變了金屬原子有規(guī)則面層狀排歹U，使原子層間的相對滑動變得困難。

二、鐵合金

1.合金元素：主要是鐵和碳

2.鐵合金分類：根據(jù)含碳的不同分類

(1)生鐵：含碳量2%~4.3%,硬度大，抗壓、性脆、韌性差

(2)鋼：含碳量0.03%~2%,硬度小，延展性好、韌性好、機械性能好

3.鋼的分類

(I)碳素鋼

低碳鋼|中碳鋼|高碳鋼|:公.

0.3%0.6%2%卻

①低碳鋼：韌性、焊接性好，但硬度低，用于制造鋼板、鋼絲和鋼管等

②中碳鋼：硬度高，韌性及加工性好，用于制造鋼軌、車輪和建材等

③高碳鋼：硬而脆，熱處理后彈性好，用于制造器械、彈簧和刀具等

(2)合荃朝(特種鋼)

①形成：在碳素鋼中適量加入合金元素，使鋼的組織機構(gòu)發(fā)生變化

②性能：強度、硬度大，可塑桂、麗桂好，耐磨，而■眉蝕等

③不銹鋼：合金元素主要是轉(zhuǎn)工和建.(NGL

三、鋁合金和新型合金

1.硬鋁

(1)合金元素：Cu、Mg、Si、Mn

(2)性能：密度小、強度高，具有較強的抗腐蝕能力

(3)用途：制造飛機和宇宙飛船的理想材料

2儲氫合金

⑴最￡能夠大量吸收氫氣，并與氫氣結(jié)合成金屬氨化物的材料

(2)實用性要求

①儲氫量大

②金屬氫花物容易形成，稍微加熱容易分解

③室溫下吸、放氫速率快

(3)代表物：Ti-Fe合金，La-Ni合金

3.其他新型合金：鈦合金、耐熱合金、形狀記憶合金等

考點3鋁及其化合物

一、單質(zhì)鋁

1.鋁和氧氣反應：條件不同，產(chǎn)物相同，現(xiàn)象不同

(1)常溫：鋁具有抗腐蝕L性

①原因：鋁表面至成一層致密的氧化物薄膜，起到保護內(nèi)部金屬的作用

②反應：4Al±302季三?ZAhQj

(2)加熱或點燃

①現(xiàn)象：劇烈燃燒，放出大量的熱，發(fā)出耀眼的白光

②反應：4AH3Q2A2Aig

2.鋁與酸溶液反應

(1)氧化性酸

濃硝酸、濃硫酸汁〃

①A1—蠲一＞鈍化

濃硝酸、濃硫酸

②A1

加熱劇烈反應，分別放NQz和SQz氣體

③Al-^黔放NOL氣體

(2)非氧化性酸：加凈-喙空硫酸小2t

①題度：與酸性比碳酸贏＜1非氧化性酸反應放氫氣

②反應：Ml+6Jit=J2AJ3.t+3H2L

3.鋁與堿溶液反應

(1)標度：鋁只能與強堿溶液反應，不能與氨水等弱堿溶液反應

(2)反應

①化學：2Al±2NaQH±2H?Q==2NaAlO/3H?上

②離子:2AH2QH3血

3.鋁與不活潑金屬鹽溶液的反置換應

(1)CuSO4：3Cju^+MI=2Ae+3Cu.

(2)AgNOs：3AgttAlU也弘g

二、氧化鋁的性質(zhì)

1.氧化物類別：兩性氧化物

2.與酸性比碳酸弓雖伍礪溶拓反應

(1)鹽酸

①化學：AhQ3±6Ha7AJd±3H2。

②離子:AhQ3±6H』2囚也3HzQ

(2)硫酸

①化學：(SO^+iJliQ

②離子:AkQa±麻dAEt±3HzQ

3.與堿性比氨水強的堿溶液反應

(1)NaOH溶液

①化學：AhQ3+2NaQH=2NaA10z+Hj0

②離子:她。破ZQJBdmCHfaQ

(2)Ba(OH)2溶液

①化學：AhQa+Ba?(pHl^^MlA10zLi+HxQ

②離子：AhQMQBC_2A1Q?二士HaQ

三、氫氧化鋁的性質(zhì)

1.物質(zhì)類別：兩性氫氧化物

2.與酸性比碳酸翁M礪溶液反應

(1)鹽酸

①化學：Al(OHXj+3HCl=AlCb+3Hz0

②離子：ALCQHZ城+±3、