高二化学复习金属铝和铁.docx
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高二化学复习金属铝和铁
高二化学复习——金属:
铝和铁
一、金属概论:
【讨论】金属元素原子结构特征
⏹①原子最外层电子:
一般≤4个。
(有例外)
⏹②价电子:
主族——最外层电子;。
⏹③半径:
同一周期原子r金属>r非金属;同一元素的原子和阳离子r原子>r阳离子
2、金属的晶体结构和物理性质
金属晶体
金属晶体是由金属阳离子通过与自由电子的强烈相互作用(即金属键)紧密堆积而形成的晶体。
金属的物理性质
金属都具有金属光泽、良好的导电、导热性和延展性。
而密度、颜色、硬度、熔点等,不同金属之间存在一定的差别。
合金:
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。
合金具备金属特性(光泽、热电良导体、延展性)。
熔沸点一般低于组分单质。
硬度一般比组分单质大。
3、金属的化学性质
(1)O2
KCaNaMgAlZnFeSnPbCuHgAgPtAu
常温迅速成膜加热加热能反应不反应
(2)H2O
KCaNaMgAlZnFeSnPb……
冷水剧烈热水缓慢水蒸气高温不反应
氢氧化物和氢气氧化物和氢气
(3)酸
KCaNaMgAlZnFeSnPbCuHgAgPtAu
常温下与非氧化性酸反应氧化性酸王水
(4)置换反应
5、金属的冶炼
将金属化合物或矿石通过还原反应的方法使金属阳离子还原成金属单质的过程。
随着不同金属的阳离子的氧化能力不同,主要有:
电解法、还原剂法、加热法等。
KCaNaMgAlZnFeSnPbCuHgAgPtAu
熔融电解 高温还原 加热法(电解)
1、铝的单质
(1)物理性质
密度较小、熔点较低,硬度较小的银白色金属
(2)化学性质
比较活泼的金属,都能与O2、S、Cl2等非金属单质直接化合,都能与酸,与某些氧化物反应。
①、和O2反应铝粉可燃铙4Al+3O2
2Al2O3(发强白光)
②和金属氧化物反应:
3Fe3O4+8Al=9Fe+4Al2O3可用这种方法冶炼难熔的金属
③和非金属反应:
2Al+3S
Al2S3
④和热水反应:
2Al+6H2O
2Al(OH)3+3H2↑(反应缓慢)铝和水发生置换反应
⑤和酸反应:
在常温下浓硫酸和浓硝酸可使铝钝化。
盐酸和稀硫酸可跟铝发生置换反应,生成盐并放出氢气。
2Al+6H2O=2AlCl3+3H2↑2Al+3H2SO4(稀)=Al2(SO4)3+3H2↑
⑥和盐溶液反应:
2Al+3Hg(NO3)2=2Al(NO3)3+3Hg(长“白毛”)
⑦和碱溶液反应:
一般可用下列化学方程式或离子方程式表示这一反应
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑
注:
1.铝和不活动金属氧化物(主要是难熔金属氧化物如Cr2O3、V2O5以及Fe2O3等)的混合物,都叫铝热剂,在反应中铝做还原剂。
反应过程放大量热,可将被还原的金属熔化成液态
2.铝在加热时可以跟浓硫酸或硝酸反应,情况较复杂不做要求
(3)Al的活泼性比Mg差。
(4)铝的制备
铝土矿的提纯
Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2OAlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-
2Al(OH)3=Al2O3+3H2O电解2Al2O3(熔融)=4Al+3O2(冰晶石Na3AlF6)
2、铝重要化合物
(1)氧化物Al2O3是两性氧化物,天然晶体叫刚玉,不与水反应,能与强酸强碱反应生成相应的铝盐和偏铝酸盐。
Al2O3+6H+=2Al3++3H2OAl2O3+2OH-=2AlO2-+H2O
(2)氢氧化物Al(OH)3是两性氢氧化物,它能与强酸强碱反应生成相应的铝盐和偏铝酸盐。
H++AlO2-+H2O=Al(OH)3=Al3++3OH-Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O
Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O
Al(OH)3受热都要分解
2Al(OH)3=Al2O3+3H2O
【讨论】如何制备Al(OH)3
Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+
不宜用NaOH溶液,这是由于Al(OH)3可溶于过量的NaOH。
AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-
不宜用盐酸,这是由于Al(OH)3可溶于过量的盐酸。
AlO2-+H++H2O=Al(OH)3↓Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O
(3)铝盐
KAl(SO4)2·12H2O或K2SO4•Al2(SO4)3•24H2O俗名明矾,是一种复盐。
常用作净水剂。
Al3++3H20=Al(OH)3+3H+
AlCl3,气态为双分子缔合体,共价化合物。
(4)遇HCO3-、CO32-、AlO2-、SiO32-、SO32-、S2-、HS-等阴离子发生双水解。
Al3++3HCO3-=Al(OH)3+3CO2
2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3+3CO2
Al3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3
三、铁的位置、结构、性质
Fe位于第四周期,第Ⅷ族。
是过渡元素的代表。
1、
2、物理性质:
银白色质软的重金属(黑色金属),熔点1500℃以上。
热和电的良导体,能被磁铁吸引,也将被磁化。
3、化学性质:
铁是比较活泼的金属单质,在化学反应中通常作还原剂,体现比较强的还原性。
纯净的铁有抗腐蚀性。
(1)与非金属反应3Fe+2O2=Fe3O42Fe+3Cl2=2FeCl3Fe+I2=FeI2Fe+S=FeS
(2)与水反应3Fe+4H2O=Fe3O4+4H2↑
(3)与酸反应Fe+2H+=Fe2++H2↑Fe+H++NO3-=Fe2++NOX+H2O
(4)与盐反应
Fe+2Fe3+=3Fe2+Fe+2Ag+=Fe2++2Ag
4、铁的氧化物:
FeO
Fe2O3
Fe3O4
分类
碱性氧化物
碱性氧化物
磁性氧化物
颜色
黑色
红色
黑色
性质
被还原(CH2CO)
被氧化(O2HNO3H2SO4)
碱性氧化物的通性
被还原
碱性氧化物
被还原
被氧化
H+(Fe2+Fe3+)
5、铁的氢氧化物
制备
(1)Fe(OH)2
Fe2++2OH-=Fe(OH)2
用胶头滴管吸取煮沸过的NaOH溶液,伸入装有Fe2+溶液的试管液面下,挤入NaOH,制得。
性质弱碱性。
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3沉淀颜色由白色—灰绿色—红褐色
受热分解Fe(OH)2=FeO+H2O2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O
6、Fe3+的检验
Fe3++SCN-=[FeSCN]2+(血红色)
试液中加苯酚溶液,有紫色出现,说明有Fe3+
试液中加NaOH溶液,有红褐色沉淀产生,说明有Fe3+
7、炼铁炼钢
炼铁
原理:
用还原剂将铁矿石中铁元素还原为单质
原料:
铁矿石、焦炭、空气、石灰石
反应:
(1)C+O2=CO2C+CO2=2CO
(2)3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2
(3)除脉石CaCO3=CaO+CO2↑CaO+SiO2=CaSiO3装置:
高炉
炼钢原理:
用氧化剂将多的碳和其他杂质氧化除去原料:
生铁、氧气、生石灰、脱氧剂(SiAl)
主要反应:
2Fe+O2=2FeOFeO+C=Fe+CO2FeO+Si=2Fe+SiO2SiO2+CaO=CaSiO3
答案:
1.C2.C3.C4.C5.D6.C7.C8.D9.BD10.A11.A12.C13.A14.B15.B16.BC17.B18.AC19.BD20.D21.BD22.D23.C24.BC25.A26.AC27.A28.AD29.BC30.B
31.碳硅锗锡铅CSiGeSnPb
32.纯碱、石灰石、石英
Na2CO3+SiO2
Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2
CaSiO3+CO2↑
33.生成白色沉淀;
;先产生白色沉淀后消失;
34.
(1)是因为CO2与NaOH反应生成Na2CO3,使得罐内气压小于外界大气压;
(2)是因为过量的NaOH与铝罐反应生成H2,使罐内气压等于或大于外界大气压;
35.还原;铁矿石;还原;Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2氧化;氧化;碳的含量;硫;磷;硅、锰
36.先生成白色沉淀,逐渐转化成灰绿色,最后变成红褐色;
37.溶液是否变为黄色;KSCN;血红色;Fe3+;
38.
;3:
1
39.
(1)H2SO4;
(2)浓HCl
:
41.解:
(2)解:
设AlCl3溶液浓度为x
(3)设M点的质量为m
42.解:
(1)由题目已知条件可判断盐酸是过量的,因此1.28克固体是单质Cu。
(2)设氧化铜的质量为x,则
习题
5.下列物质既能与稀硫酸反应,又能与NaOH溶液反应的是
①NaHCO3②(NH4)2S③Al2O3④Al(OH)3⑤Al
A.③④⑤B.①③④⑤C.③④D.全部
6.溶液中有Fe3+存在,则可与它同时大量共存的离子是
A.OH– B.S2- C.H+ D.I–
7.铁和下列物质反应,能生成+3价化合物的是
①O2②S③HCl④CuCl2⑤HNO3⑥溴⑦H2O
A.①②⑤B.①⑥C.①⑤⑥⑦D.①⑤⑥
8.将Na、Al各2mol投入到同一足量的水中,反应生成气体体积(SPT)
A.22.4L B.44.8L C.67.2L D.89.6L
窗体顶部
9.某稀HNO3与6.4gCu恰好完全反应,则这些酸最多可溶解铁:
A.0.23mol B.0.1mol C.3.73g D.5.6g
10.下列离子方程式不正确的是
A.氯气通入水中:
B.向偏铝酸钠溶液中通入过量的CO2:
C.向澄清的石灰水中加入少量碳酸氢钠:
D.向氢氧化铝中加入稀硫酸:
11.从下列变化中,推断氧化性由强到弱的顺序是
A.
B.
C.
D.
12.某铁的氧化物11.6g,在加热条件下,通过足量的CO,最后将生成的气体用石灰水充分吸收得到沉淀20g,则这种氧化物是
A.FeO B.Fe2O3 C.Fe3O4 D.Fe2O3·H2O
13.有镁铝合金10.2g,溶于4
的盐酸500mL里,若加入2
氢氧化钠溶液,使得沉淀得到最大量,则需加入此种NaOH溶液为
A.1000mL B.500mL C.100mL D.1500mL
14.下列各组离子在某无色强酸性溶液中能大量共存的是
A.
B.
C.
D.
15.用0.05
含有R2O72–离子的溶液20mL,恰好能将20mL0.3
的Fe2+溶液完全氧化,则元素R在还原产物中的化合价为
A.+2 B.+3 C.+4 D.+5
窗体顶部
16.下列操作后,溶液仍保持澄清的是
A.NaAlO2溶液中通入过量的CO2 B.CaCl2溶液中通入少量的CO2
C.铝和锌D.镁和铜
17.Fe3O4与HNO3反应生成Fe(NO3)3、NO、H2O若溶解1molFe3O4,则被还原的硝酸是
A.1/2mol B.1/3mol C.3mol D.9mol
窗体顶部
18.某溶液中有NH4+、Fe2+、Mg2+、Al3+四种离子,若向其中加入过量的NaOH溶液,微热并搅拌,再加入过量的盐酸,溶液中大量减少的阳离子是
A.NH4+ B.Mg2+ C.Fe2+ D.Al3+
窗体顶部
19.1.12克铁粉加入25mL2mol·L–1的氯化铁溶液中,正确的是
A.溶液中[Fe2+]<[Fe3+]B.溶液中[Fe2+]>[Fe3+]
C.部分铁被氧化D.部分Fe3+被还原
20.下列各组离子加入足量的氨水后,现象有明显不同的是
①Fe3+、Al3+②Ag+、Al3+③Na+、Ba2+
④Mg2+、Al3+⑤Fe2+、Fe3+⑥Fe2+、Mg2+
A.①②④⑤⑥B.①②④⑥C.①④⑤⑥D.①②⑤⑥
窗体顶部
21.在含有Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、Fe(NO3)3、AgNO3各0.01mol的混合溶液中,加入0.015molFe粉,经充分搅拌后,产生的变化是
A.Fe溶解,没有任何金属生成B.Fe溶解,溶液中不再含有Fe3+
C.析出0.01molAg和0.01molCuD.析出0.01molAg和0.005molCu
22.已知
溶液中通入336mL(标准状况)Cl2,发生反应的离子方程式是
A.
B.
C.
D.
23.向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中注入盐酸,假如100mL,1mol·L–1的盐酸,恰好使混合物溶解,放出224mL(SPT)的气体,所得溶液中不含Fe3+,若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物,得到Fe的质量为
A.11.2g B.5.6g C.2.8g D.无法计算
窗体顶部
25.用含少量镁的铝粉制取纯净的Al(OH)3,下列操作步骤恰当的组合是:
①加盐酸溶解②加烧碱溶液溶解③过滤④通入足量二氧化碳⑤加过量烧碱溶液
⑥加过量盐酸A.②③④③B.①⑤③④③C.①⑤④③D.①⑤⑥③
窗体顶部
26.现有FeS和Fe(OH)3的混合物28.3克,与足量稀硫酸反应,生成沉淀1.6克,混合物中含有Fe(OH)3的质量可能为
A.10.7g B.21.4g C.23.9g D.40g
27.某无色溶液中放入Al片后有H2产生,则下列离子在溶液中肯定可以大量存在的是
A.Na+ B.Mg2+ C.S2– D.HCO3–
窗体顶部
28.将5克某金属加入到100mL的4mol·L–1的硫酸中,当硫酸的浓度降至原浓度的一半时(设溶液体积不变),金属还没全部溶解完,该金属可能是
A.Al B.Zn C.Fe D.Mg
29.将铁屑溶于过量盐酸后,再加入下列物质,会有三价铁生成的是
A.硫酸 B.氯水 C.硝酸锌 D.氯化铜
三.填空题
33.铝盐中加过量氨水,观察到的现象 ,离子方程式:
,若向铝盐中逐滴加入过量NaOH溶液,观察到的现象是:
,离子方程式是 :
。
34.向一金属铝的易拉罐内充满CO2,然后向罐内注入足量NaOH溶液,立即用胶布严封罐口,过一段时间后,罐壁内凹而瘪,再过一段时间后,瘪了的罐壁重新鼓起,解释上述变化的实验现象:
(1)罐壁内凹而瘪的原因:
反应方程式:
(2)罐壁重新鼓起的原因:
反应方程式:
36.向FeSO4溶液中滴加NaOH溶液,并放置一段时间,观察到的现象 ,反应的化学方程式 , 。
37.判断存放的FeCl2溶液是否变质。
从现象观察看 ;鉴定的方法为加入 试剂,若溶液出现 ;则证明有 存在,鉴定反应的离子方程式 。
38.有A、B两个容器,均装入Fe粉和足量的浓HNO3,受热反应后,A中有1molFe被氧化,B中1molHNO3被还原,则反应的化学方程式 。
两容器放出NO2体积比 。
39.使用一种试剂,把下列各组物质一一鉴别出来,把试剂写在空格上。
(1)Na2CO3、Na2S、NaAlO2、BaCl2、Na2SO4五种溶液
(2)活性炭、FeO、CuO、FeS、MnO2五种黑色粉末
40.试样X由氧化亚铁和氧化铜组成,取质量相等的两份试样按下图所示进行实验
(1)请写出步骤③中所发生的全部反应的离子方程式。
(2)若全部的Y溶液和全部的粉末Z充分反应后,生成的不溶物W的质量是m,则每份试样X中氧化铜的质量为 (用m表示)。
四.计算题
41.用AlCl3溶液滴入
的NaOH溶液10mL中,所得到的关系如下图所示:
(1)写出各反应的离子方程式
(2)AlCl3溶液的物质的量浓度
(3)m点的值
42.有铁粉、氧化铁、氧化铜的混合物,投入到110mL
的盐酸中,充分反应后,放出H2896mL(SPT),溶液中除有1.28克固体外,全部是FeCl2,过滤后将滤液稀释到200mL,从中取出50mL,逐滴加入
的NaOH溶液,当加入20mL时,如再加入NaOH溶液,就会出现沉淀,问:
(1)1.28克固体是什么成分?
(2)混合物中Fe2O3和CuO各多少克?
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