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几种重要的金属MgAlFe
第四章几种重要的金属(Mg、Al、Fe)
Ⅰ教材知识点(重点与难点:
Al的两性、Fe的变价)
1、金属元素有种,大约占总元素的。
2、金属元素位于周期表的。
3、金属的物理通性:
(1)大多数金属呈色,不透明,整块金属具有光泽。
(2)有性。
(3)能导,导(自由电子的运动)。
4、金属的化学性质:
金属容易(得、失)去最外层电子,表现出性。
不同的金属有不同的结构,因而在化学反应中表现的性强弱不同。
第一节镁和铝
一、镁和铝的物理性质:
1、镁:
银白色,密度1.74g·cm-3,轻金属,硬度较小,熔沸点较低
2、铝:
银白色,密度2.70g·cm-3,硬度较小,熔沸点较低
二、镁和铝的化学性质:
总述:
镁原子结构示意图,铝原子结构示意图。
1、与非金属反应:
P71■<1>Al+O2
<6>Mg+O2
<2>Al+S
<7>Mg+N2
<3>Al+Cl2
<8>Mg+Cl2
<4>Al+Br2
<9>Mg+S
<5>Al+I2
2、与酸反应:
P71■<1>Mg+H+=<6>Mg+H2SO4(浓)
P71■<2>Al+H+=<7>Mg+HNO3(浓足)
<3>Na+H2O=<8>Mg+HNO3(稀足)
<4>Mg+H2O
<9>Al+H2SO4(浓)
<5>Al+H2O=<10>Al+HNO3(浓足)
<11>Al+HNO3(稀足)
3、与碱反应:
镁不能与碱反应。
P72■<1>Al+NaOH+H2O==<3>P+NaOH+H2O=
<2>Si+NaOH+H2O=<4>S+NaOH=
<5>Cl2+NaOH=
4、与某些氧化物反应
P72■<1>Mg+CO2
<5>Mg+SO2
P72■<2>Al+Fe2O3
P72■<6>Al+MnO2
<3>Al+Fe3O4
<7>Al+V2O5
<4>Al+Cr2O5
<8>Al+CuO
三、铝的重要化合物
1、氧化铝
P73■<1>Al2O3+H+=P73■<2>Al2O3+OH--=
2、氢氧化铝(几乎不溶于水的白色胶状物质、)
P73■<1>Al(OH)3
<4>Al+NaOH+H2O=
<2>Cu(OH)2
<5>Al+H2SO4(稀)=
<3>Fe(OH)3
P74■<6>
Al(OH)3
P73■<7>Al(OH)3+H+=P73■<8>Al(OH)3+OH--=
<9>AlO2--+H+少量)=<10>Al3++OH--(少量)=
<11>AlO2--+H+(过量)=<12>Al3++OH--(过量)=
<13>AlO2--+CO2+H2O=<14>Al3++NH3+H20=
3、硫酸铝钾
P74■<1>KAl(SO4)2=
第二节铁和铁的化合物
一、铁
1.存在
①游离态:
少量存在于陨石中②化合态:
赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿、黄铁矿、菱铁矿
2.单质物理性质:
银白色,ρ=7.86g·cm-3,熔点1535℃;纯铁抗蚀能力较强,能被磁铁吸引和磁化
3.铁原子结构示意图:
(最外层有个电子,易失去个电子,而呈价;它还可以失去次外层的一个电子,呈价)
4.在周期表中位置:
第周期族,属过渡元素。
二、单质铁的化学性质
1、与非金属反应
P78■<1>Fe+Cl2
<4>Fe+F2
P78■<2>Fe+S
<5>Fe+Br2
<3>Fe+O2
<6>Fe+I2
2、与水反应
P78■<1>Fe+H2O
3与酸反应
P78■<1>Fe+H+=
<2>Fe+H2SO4(浓)
<3>Fe+HNO3(浓足)
<4>Fe+HNO3(稀足)
4与盐溶液反应
P79■<1>Fe+Cu2+=
<2>Fe+Fe2(SO4)3=<3>Cu+Fe2(SO4)3=
三、铁的重要化合物
1、氧化物:
FeO(色粉末)、Fe2O3(色粉末,俗称)、Fe3O4(色晶体,俗称)
铁的氧化物都不溶于水,也不与水反应。
P79■<1>FeO+H+==P79■<2>Fe2O3+H+==
2、氢氧化物:
Fe(OH)2(色沉淀)、Fe(OH)3(色沉淀)
P79■<1>Fe3++OH—==P80■<5>Fe(OH)3+H+=
P80■<2>Fe2++OH—==P80■<6>Fe(OH)2+H+=
P80■<3>Fe(OH)2+O2+H2O==
P79■<4>Fe(OH)3
3、盐:
①亚铁盐:
FeSO4·7H2O(绿矾)②铁盐:
FeCl3、Fe2(SO4)3③络盐:
[Fe(SCN)n]3-n(n=1~6)
4、铁化合物与亚铁化合物相互转化
强还原剂:
金属单质、S2—、I—
P80■<1>Fe3++Fe==<4>Fe3++H2S=
<2>Fe3++Cu==<5>Fe3++SO2+H2O=
<3>Fe3++I--=
强氧化剂:
Cl2、Br2、O2、HNO3、H2SO4
P80■<1>Fe2++Cl2==<2>Fe2++Cl2
<3>Fe2++Br2=
<4>Fe(OH)2+O2+H2O==<5>Fe2++H++NO3--=
<6>Fe2++O2+H2O=<7>Fe2++MnO4--+H+=
<8>Fe2++Cr2O72--+H+=<9>Fe2++H2O2+H+=
<10>Fe2++HNO3(浓)==
五、Fe3+离子的检验(用KSCN溶液来检验)
P80■<1>Fe3++SCN—==<2>Fe2++Cl2==
第三节金属的冶炼
1、热分解法:
P84■<1>HgO==<2>Ag2O==
2、热还原法:
P84■<1>Fe2O3+CO==P84■<2>WO3+H2==
P84■<3>Cr2O3+Al==<4>TiCl4+Na==
3、电解法:
P84■<1>Al2O3==P84■<2>NaCl==
4、金属冶炼分类基本规律:
KCaNaMgAlZnFeSnPbCuHgAg
电解法热还原法加热
5、补充:
<1>MgCO3
<3>MgO+H+
<2>Mg(OH)2+H+=<4>Mg(OH)2
Ⅱ创新突破训练
【方程式突破】
1、铝及其化合物的相互转化关系图
2、铁及其化合物相互转化关系图
(一)
3、铁及其化合物相互转化关系图
(二)
【框图推断】5.室温下,单质A、B、C分别为固体、黄绿色气体、无色气体,在合适反应条件下,它们可以按下面框图进行反应。
又知E溶液是无色的,请回答:
(1)A是、B是、C是(请填化学式,共6分)。
(2)反应①的化学方程式为:
。
(2分)
(3)反应③的化学方程式为:
。
(2分)
(4)反应④的化学方程式为:
。
(2分)
【框图推断】6.A,B,C是中学化学中常见的单质。
甲、乙两化合物在常温下分别为黑色晶体和无色液体。
这些化合物和单质之间的关系如下图所示。
据此推断:
(1)若元素A有可变化合价,则单质A的化学式为____________。
甲的化学式:
________________。
(2)根据金属活动顺序表判断单质A和单质C活动性强弱:
A_____C(填>或<)。
简述甲+C
A+乙反应如何才能充分进行?
____________________。
(3)甲还能与另一种常见金属在一定温度下发生反应,并放出大量热,写出该反应的化学方程式:
__________________________。
【框图推断】7.提示:
某些金属氧化物跟熔融烧碱反应可生成盐。
根据以下化学反应框图填空:
(1)单质F是_______________。
(2)写出由E生成G的离子反应方程式(或化学方程式)_____________________________________。
(3)溶液I中所含金属离子是_____________________。
(4)由C→E+F若改用浓酸,则不能选用的浓酸是(写分子式)。
________________________。
【框图推断】8.A、B、C、D为四种单质,常温时A和B是固体,且B可被磁化;C和D是双原子分子的气体,C呈浅绿色气体。
E、F、G、H、I为五种化合物,E不溶于水,F为气体,且极易溶于水得无色酸性溶液;H溶于水后得黄色或棕黄色溶液。
它们之间有如下反应的转化关系:
⑴四种物质的名称:
B________,C_______,H_________,G_________;
⑵物质I溶液的颜色呈_______色,物质H溶液的颜色呈_______色;
⑶B物质在化学反应中,与强氧化剂反应通常生成_____价的化合物,与较弱氧化剂反应通常生成_____价的化合物;
⑷用实验方法鉴别H和I可用__________试剂,现象是_________________,并写出由H制取I的化学方程式_______________________;
⑸G+H→I+A+F的离子方程式_______________________________。
【框图推断】9、根据下述的变化情况,试确定它们的分子式。
ABCDE溶液G
【框图推断】11.某混合物A,含有KAl(SO4)2、Al2O3和Fe2O3,在一定条件下可实现下图所示的物质之间的变化:
据此判断:
(1)固体B所含物质的化学式为 。
(2)固体E所含物质的化学式为 。
(3)反应①的离子方程式为 。
【方程式推断】14.有A、B、C、D、E五种化合物,其中A、B、C、D是含铝元素的化合物,F是一种气体,标准状况下对空气的相对密度这1.103。
且有下列反应:
①A+NaOH→D+H2O②B
A+H2O③C+NaOH(适量)→B+NaCl④E+H2O→NaOH+F⑤C+D+H2O→B。
则A、B、C、D化学式分别为A ,B ,C ,D 。
写出4molC和6molE在水溶液中发生反应的化学方程式:
。
【方程式推断】15.有4种含有铝元素的化合物A、B、C、D,且能发生下列反应:
①A+NaOH→D+H2O②B
A+H2O③C+NaOH(适量)→B+NaCl④在①溶液中滴入盐酸后有沉淀生成,盐酸过量沉淀又溶解生成C。
则A、B、C、D的化学式分别是A B CD
【方程式推断】16、有A、B、C、D四种溶液,它们各为K2SO4、K2CO3、NaHSO4、Ba(NO3)2中的一种。
现进行下列实验:
A+C无明显变化;A+D无明显变化;B+D生成溶液及沉淀物E;B+C生成溶液F及沉淀;少量E溶于溶液F中有气体放出,由此可以确定:
A是_______B是_______C是_______D是_______E是_______。
【图表推断】18、有下列几个反应:
①向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液;②向盐酸和AlCl3的混合溶液中滴加NaOH溶液;③向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液;④向NaAlO2溶液中滴加盐酸。
⑴符合反应①的图象是______,符合反应②的图象是_____,符合反应③的图象是____,符合反应④的图象是_____,写出③步骤中的三个化学方程式___________________、_____________________、____________________。
【图表推断】19.在硝酸铝和硝酸镁的混合溶液中,逐滴加入稀氢氧化钠溶液,直至过量。
下列表示氢氧化加入量(X)与溶液中沉淀物的量(Y)的关系示意图中正确的是()
【图表推断】20.将3mol/LNaOH溶液滴入到25ml一定浓度的AlCl3溶液中。
下图是整个过程的数学分析曲线。
其中横轴表示加入OH-的物质的量,纵轴表示产生的Al(OH)3沉淀的物质的量。
椐图示回答下列问题:
(1)图中A点表示的意义是:
。
B点表示的意义是:
。
(2)当C点从O点向A点运动时,表示随OH ̄的不断加入,沉淀量逐渐。
OA曲线表示的离子反应是:
,由此可得A点的坐标为;当C点从A点向B点运动时,表示:
。
AB曲线表示的离子反应为:
,由此可得B点的坐标为:
。
(3)由上述分析,可求得AlCl3溶液中Al3+离子的浓度为:
mol/L。
【图表推断】21.把由NaOH、AlCl3、MgCl2三种固体组成的混合物溶于足量的水中,有0.58g白色沉淀析出,向所得的浊液里,逐渐加入0.5mol/L的盐酸,加入盐酸的体积和生成沉淀的质量如图所示:
(1)混合物中NaOH的质量是______(g);AlCl3的质量是______(g);MgCl2的质量是______(g)。
(2)P点所表示盐酸加入体积是______(mL)。
【实验试题】22.在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应,可以得铁的氧化物,该氧化物又可以经过此反应的逆反应,生成颗粒很细的铁粉,这种铁粉具有很高的反应活性,在空气中受撞击或受热时会燃烧,所以俗称“引火铁”。
请分别用下图中示意的两套仪器装置,制取上述铁的氧化物和“引火铁”。
实验中必须使用普通铁粉、6mol/L盐酸,其它试剂自选(装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去)。
填写下列空白:
(1)实验进行时试管A中应加入的试剂是_______________;烧瓶B的作用是______________;烧瓶C的作用是_________________;在试管D中收集得到的是_____________。
(2)实验时,U型管G中应加入的试剂是______________;长颈漏斗H中应加入_____________。
(3)两套装置中,在实验时需要加热的仪器是(填该仪器对应字母)______________。
(4)烧瓶I中发生的反应有时要加入少量硫酸铜溶液,其目的是_____________。
(5)试管E中发生的化学方程式是___________________。
(6)为了安全,在E管中的反应发生前,在F出口处必须________________;E管中的反应开始后,在F中处应__________________。
【实验试题】24.用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。
方法一:
用不含Fe3+的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。
(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入 。
(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用 的方法。
(3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液。
这样操作的理由是 。
方法二:
在如上右图装置中,用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。
(1)在试管Ⅰ里加入的试剂是 。
(2)在试管Ⅱ里加入的试剂是 。
(3)为了制得白色Fe(OH)2沉淀,在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂,打开止水夹,塞紧塞子后的实验步骤是 。
(4)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色,其理由是 。
★★★★★五星级提示:
双水解
(1)Al3+与HCO3-、CO32-、S2-、HS-、ClO-、AlO2-等,
(2)Fe3+与HCO3-、CO32-、S2-、HS-、ClO-、AlO2-等,
(3)NH4+与SiO32-、AlO2-等,
【参考答案】
【参考答案】6.
(1)
;
(2)<;该反应一定条件下为可逆反应,不断通入
,导出水蒸气,使反应充分进行。
(3)
【参考答案】7.
(1)
(2)
或:
(3)
(4)
(或
)
【参考答案】10.
(1)H2;
(2)4Fe2++8NH3·H2O+O2+2H2O=4Fe(OH)3↓+8NH4+或Fe2++2NH3·H2O=Fe(OH)2↓+2NH4+;4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3;(3)Al3+和Na+;(4)浓H2SO4、浓HNO3。
解析:
鉴于B还可以跟强碱溶液反应,可合理地假定单质B为铝,那么A应是一种不太活泼金属的氧化物,如铁的氧化物。
同时可把红褐色沉淀G作为一个切入点,它应当是氢氧化铁。
由于E通入空气并与氨水反应得到G,可判断E溶液中含有Fe2+。
这样,可推论C一定是单质铁,于是L为盐酸或硫酸,单质F为氢气。
从而进一步推断得出其他结论。
如果C→E+F反应中改用浓酸,显然不能选用氧化性酸(浓硫酸、浓硝酸)会产生两个问题:
其一,铁将钝化,不起反应;其二,即使反应,也得不到氢气。
【参考答案】11.
(1)Al2O3;
(2)(NH4)2SO4、K2SO4;(3)
。
[参考答案]13、K2SO4 Ba(NO3)2 NaHSO4 K2CO3 BaCO3
【参考答案】22
(1)普通铁粉;B作为水蒸气发生器;C防止水倒吸;氢气
(2)碱性固体干燥剂;
(3)A、B、E(4)加快氢气产生的速率(5)
(6)检验
的纯度;点燃
【参考答案】24方法一:
(1)稀H2SO4;铁屑;
(2)煮沸;(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2;
方法二:
(1)稀H2SO4;铁屑;
(2)NaOH溶液;(3)检验试管Ⅱ出口处排出的氢气的纯度。
当排出的H2纯净时,再夹紧止水夹;(4)试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ,且外界空气不容易进入。
解析:
方法一中根据FeSO4具有易氧化和易水解的特点,在配制其溶液时还需加入稀H2SO4和铁屑;除去蒸馏水中若溶有O2,则会加速Fe(OH)2氧化,因此可采用煮沸法除去。
为避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2,可用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液方可达到目的。
方法二的原理是利用稀H2SO4和铁屑产生氢气,先赶净装置中空气。
确定赶净空气后再夹紧止水夹,通过H2产生的压强将FeSO4压入NaOH溶液中去,从而使产生的白色Fe(OH)2沉淀在H2的还原性气氛中得以较长时间保持。
【参考答案】25.
(1)
(2)
(3)
【参考答案】26.答:
OH-、Cl-、K+;Fe;Ag;Ag+、Fe3+和OH—、Cl—;KNO3。
解析:
甲、乙两厂含有K+、Ag+、Fe3+、Cl—、NO3—、OH—等六种离子的工业废水,直接排放会造成环境污染。
甲厂废水显碱性,则肯定含有OH—,不可能含有Ag+、Fe3+;因此甲厂废水含有的三种离子是OH—、Cl—、K+;则乙厂含有另外三种离子:
Ag+、Fe3+、NO3—。
如果在废水中加入一定量的铁,可回收银。
如将甲、乙两厂的废水中混合,可使废水中Ag+、Fe3+和OH—、Cl—转化为AgCl和Fe(OH)3沉淀。
经过滤后,水中主要含有KNO3,就可用来浇灌农田。
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