铝铁及其化合物及习题详解Word文档格式.docx
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(1)可溶性铝盐与少量NaOH溶液反应:
Al3++30H-(少量)=Al(OH)3↓
(2)可溶性铝盐与氨水反应:
Al3++3NH3·
H20=Al(OH)3↓+3NH4+
②.Al(OH)3→Al3+
Al(OH)3溶于强酸溶液:
Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O
③.Al3+→AlO2-
可溶性铝盐与过量的强碱反应:
Al3++40H-(过量)=AlO2-+2H20
④.AlO2-→Al3+
偏铝酸盐溶液与足量的盐酸反应:
AlO2-+4H+=Al3++2H20
⑤.AlO2-→Al(OH)3,
(1)偏铝酸盐溶液中加入少量盐酸:
AlO2-+H+(少量)+H20=Al(OH)3↓
(2)偏铝酸钠溶液中通入C02:
2AlO2-+C02(少量)+3H20=2Al(OH)3↓+C032-
AlO2-+C02(过量)+2H20=Al(OH)3↓+HC03-
⑥.Al(OH)3→AlO2-
Al(OH)3溶于强碱溶液:
Al(OH)3+0H-=AlO2-+2H20
[特别提醒]Al(OH)3易跟强酸、强碱反应,但不能跟弱酸(如H2CO3等)、弱碱(如NH3·
H2O等)反应。
4、有关计算
①.有关Al(OH)3,沉淀的图象分析
②.滴加过程中铝元素的存在形式分析
(1)向1L1mol/L的AlCl3溶液中滴加NaOH溶液
(2)向1L1mol/L的NaAlO2溶液中滴加稀盐酸
[特别提醒]向AlCl3溶液中加NaOH溶液和向NaAlO2溶液中加盐酸,计算生成amolAl(OH)3沉淀时,有两种情况,即碱(酸)不足和碱(酸)过量。
计算时要注意讨论分析。
二、铁的重要化合物
1、铁的氧化物
FeO
Fe2O3
Fe3O4
铁元素化合价
+2
+3
+2、+3
颜色、状态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
俗名
铁红
磁性氧化铁
氧化物类别
碱性氧化物
特殊氧化物
与非氧化性酸反应
FeO+2H+=Fe2++H2O
Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O
Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O
与还原剂反应
FeO+CO
Fe+CO2
Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2
3Fe3O4+8Al
9Fe+4Al2O3
用途
红色油漆和涂料;
赤铁矿是炼铁原料
注:
3FeO+10HNO3(稀)=3Fe(NO3)3+NO↑+5H2O
2.铁的氢氧化物
(1)氢氧化铁与氢氧化亚铁的制备
如何能清晰的观察到白色的氢氧化亚铁沉淀:
Fe2+容易被氧化,所以要新配制。
氢氧化钠溶液应煮沸除去溶解的氧气,FeSO4溶液上加隔氧剂(如苯),为了防止滴加NaOH时带入空气,可将吸收NaOH的长滴管伸入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液。
Fe(OH)3受热分解:
2Fe(OH)3===Fe2O3+3H2O
(2)铁的两种氢氧化物的比较
化学式
Fe(OH)2
Fe(OH)3
色、态
白色固体
红褐色固体
溶解性
难溶于水
与盐酸的
反应
Fe(OH)2+H2SO4=FeSO4+2H2O
Fe(OH)2+2H+=Fe2++2H2O
2Fe(OH)3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+6H2O
Fe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O
与硝酸
的反应
3Fe(OH)2+10HNO3(稀)=
3Fe(NO3)3+NO↑+8H2O
3Fe(OH)2+10H++NO3-=3Fe3++NO↑+8H2O
Fe(OH)3+3HNO3(稀)=Fe(NO3)3+3H2O
Fe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O
与还原性酸
Fe(OH)2+2HI=FeI2+2H2O
2Fe(OH)3+6HI=2FeI2+6H2O+I2
2Fe(OH)3+6H++2I-=2Fe2++6H2O+I2
热稳定性
分解产物复杂
2Fe(OH)3
Fe2O3+3H2O
(3)Fe3+、Fe2+的检验:
Fe3+的检验:
①向Fe3+盐溶液中滴加KSCN溶液
现象:
溶液变红色,FeCl3+3KSCN=Fe(SCN)3+3KCl;
Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3(红色)
②向Fe3+盐溶液中滴加NaOH溶液
有红褐色沉淀,FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3↓+3NaCl;
Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓红褐色
Fe2+的检验:
①向Fe2+盐溶液中滴加KSCN溶液,再滴加氯水。
先无现象,加氯水后溶液呈红色
反应方程式:
2FeCl2+Cl2=2FeCl3FeCl3+3KSCN=Fe(SCN)3+3KCl
产生白色沉淀迅速转变为灰绿色,最后变成红褐色沉淀
FeCl2+2NaOH=Fe(OH)2↓+2NaCl;
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3红褐色
(4)Fe、Fe2+、Fe3+的相互转化
a.Fe只具有还原性,可以被氧化剂化
(1)与弱氧化剂反应
Fe能被S、Cu2+、H+等较弱氧化剂氧化为Fe2+,如Fe+S==FeS,Fe+Cu2+=Fe2++Cu。
(2)与强氧化剂反应
Fe能被Cl2、HN03等强氧化剂氧化为Fe3+,如:
2Fe+3C12=2FeCl3
b.Fe2+既具有氧化性又具有还原性
(1)与强氧化剂反应
Fe2+遇到强氧化剂(如Cl2、HN03、KMn04)时,被氧化为Fe3+,
2Fe2++C12=2Fe3++2C1-。
(2)与强还原剂反应
当Fe2+遇到C、Al、Zn、C0等强还原剂时,可以被还原为Fe,Fe2++Zn=Zn2++Fe,
c.Fe3+具有较强氧化性,可被还原为Fe2+或Fe
(1)Fe3+被强还原剂C、C0、Al等还原为Fe,如:
Fe203+3CO====2Fe+3C02、Fe203+2A1====2Fe+Al203。
(2)Fe3+被弱还原剂Fe、Cu、I-等还原为Fe2+,如:
2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+。
[特别提醒]
(1)不同价态的铁及铁的化合物在相互转化时,注意所用氧化剂和还原剂的强弱不同。
(2)亚铁盐保存时,为了防止被氧化为铁盐,通常在溶液中加少量还原铁粉或铁钉。
铁、铝等重要金属及其化合物测试题
可能用到的相对原子质量:
H1C12N14O16Na23Mg24Al27Fe56Cl35.5Cu64
一、选择题(每小题只有一个正确答案符合题意,每小题3分,共48分)
1.下列有关金属铝及其化合物的叙述正确的是()
A.铝在常温下不能与氧气反应
B.铝不能与氯气反应
C.铝既能溶于酸,又能溶于碱
D.氧化铝只能与酸反应,不能与碱反应
2.1998年6月,我国科学家参与研制的阿尔法磁谱仪,随着美国发现号航天飞机升入太空,开始了宇宙中是否存在“反物质”和“暗物质”的研究工作,用你所学的知识推测用于制造阿尔法磁谱仪核心部件的材料是()
A.FeOB.Fe3O4C.Fe2O3D.Fe3C
3.下列物质不能通过化合反应制得的是()
A.Fe(OH)3B.Fe(OH)2C.CaSiO3D.Fe(NO3)2
4.将一定质量的Mg、Al、Fe混合物与足量稀硫酸反应,生成H22.8L(标准状况),则原混合物的质量可能是()
A.2gB.4gC.7.5gD.8g
5.若1.8g某金属跟足量盐酸充分反应,放出2.24L(标准状况)氢气,则该金属是()
A.AlB.MgC.FeD.Zn
6.等量镁铝合金粉末分别与下列4种过量的溶液充分应,放出氢气最多的是()
A.2mol·
L-1H2SO4溶液B.18mol·
L-1H2SO4溶液
C.6mol·
L-1KOH溶液D.3mol·
L-1HNO3溶液
7.把Ba(OH)2溶液滴入明矾溶液中,使SO42-全部转化成BaSO4沉淀,此时铝元素的主要存在形式是()
A.Al3+B.Al(OH)3C..AlO2-D.Al3+和Al(OH)3
8.类推的思维方法在化学学习和研究中常会产生错误的结论,因此类推出的结论最终要经过实践的检验才能决定其正确与否。
下列几种类推结论中不正确的是()
A.Mg失火不能用CO2灭火;
Na失火也不能用CO2灭火
B.Fe3O4可写成FeO·
Fe2O3;
Pb3O4也可写成PbO·
Pb2O3
C.不能用电解熔融AlCl3来制取金属铝;
但能用电解熔融MgCl2来制取金属镁
D.Fe与S直接化合生成FeS;
Al与S直接化合也可以得到Al2S3
9.两份等体积、等浓度的NaOH溶液,分别与体积相等的MgCl2、AlCl3溶液混合,充分反应后,Mg2+、Al3+均恰好形成沉淀,则原MgCl2、AlCl3溶液中Cl-浓度之比为()
A.1:
1B.1:
2C.2:
3D.3:
2
10.向一定量Fe、Fe2O3的混合物中加入2mo1·
L-1HNO3溶液250mL,反应完成后生成NO1.12L(标准状况下),再向反应后溶液中加入1mo1·
L-1NaOH溶液,要使铁元素完全沉淀下来,所加入NaOH溶液的体积最少是()
A.450mLB.500mLC.400mLD.不能确定
11.离子方程式:
A13++3A1O2-+6H2O====4A1(OH)3↓,不能表示下列实验中某一过程的是()
A.向铝盐溶液中不断加入偏铝酸钠溶液B.向盐酸中不断加入偏铝酸钠溶液
C.向氢氧化钠溶液中加铝盐溶液D.向偏铝酸盐中下断加入盐酸
12.下列反应所得溶液中一定只含一种溶质的是()
A.向铁粉中加入稀硝酸
B.向稀盐酸中滴入少量的NaA1O2溶液
C.向NaOH溶液中通入CO2气体
D.向MgSO4、H2SO4的混合液中滴入过量的Ba(OH)2溶液
13.在含.FeC13、FeC12、A1C13、NaC1的溶液中,加入足量的Na2O固体,在空气中充分搅拌反应后再加入过量的稀盐酸,溶液中离子数目变化最小的是()
A.Na+B.A13+C.Fe3+D.Fe2+
14.在含有Cu(NO3)2、Fe(NO3)2和AgNO3的溶液中加入适量锌粉,首先置换出的是()
A.FeB.CuC.AgD.H2
15.铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应,当两个反应放出的气体在相同状况下体积相等时,反应中消耗的HCl和NaOH物质的量之比为()
A.1∶1B.2∶1C.3∶1D.1∶3
16.向某稀HNO3溶液中加入过量的铁粉,充分反应后溶器的底部尚有少量固体,现向容器中加入足量的稀H2SO4,下列说法正确的是()
A.金属溶解,产生H2
B.金属溶解,溶液变黄色,产生无色气体,无色气体在空气中变红
C.金属溶解,溶液仍为浅绿色
D.金属不溶解,溶液变为黄色
二、填空题(共19分)
17.铝是一种重要的金属。
(1)铝在元素周期表中的位置是_____________________。
(2)生产中曾用铝热反应焊接钢轨,铝与氧化铁发生反应的化学方程式为___________。
(3)铝与NaOH溶液反应的离子方程式为________________________________;
同温同压下,在浓度和体积均为100mL2mo1·
L-1的盐酸及NaOH溶液中各加入等质量的A1,产生气体的体积比为5:
6,则所加A1的质量为______________。
(4)以下述所得A1C13溶液为原料制取无水A1C13,先制得A1C13·
6H2O晶体,主要操作包括___________________________,在干燥的HC1气流中加热A1C13·
6H2O晶体,能进一步制取无水A1C13,其原因是(结合离子方程式简要说明)_______________________。
18.在CuCl2、FeCl3、ZnCl2的混合溶液中加入铁片,若铁片过剩,则溶液中含有阳离子有__;
若铁片完全溶解,则溶液中肯定含有的阳离子有,可能含有的阳离子有__。
19.相同质量的镁条分别在①氧气中②空气中
二氧化碳中燃烧,燃烧后所得固体产物的质量由小到大的排列顺序为___________(填序号)。
三、推断题(共14分)
20.A、B、C、为中学常见单质,其中一种为金属;
通常情况下,A为固体,B为液体,C为气体。
D、E、F、G、H、X均为化合物,其中X是一种无氧强酸、E为黑色固体,H在常温下为液体。
它们之间的转化关系如图所示(其中某些反应条件和部分反应物已略去)。
(1)写出化学式:
A_________;
D_________;
E__________;
X__________。
(2)在反应①--⑦中,不属于氧化还原反应的是_________________(填编号)。
(3)反应⑥的离子方程式为______________________________________;
(4)反应⑦的化学方程式为________________________________;
该反应中每消耗0.3mol的A,可转移电子________mol。
(5)写出D的溶液与小苏打溶液反应的离子方程式:
_____________________________。
四、实验题(共11分)
21.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O2的常用方法是。
(3)生成白色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。
这样操作的目的是。
方法二:
在如图所示的装置中,用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。
(1)在试管
里加入的试剂是。
(2)在试管
(3)为了得到Fe(OH)2沉淀,在
和
里加入试剂,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、计算题(共8分)
22.将50mL4mol/L的AlCl3溶液与4mol/L的NaOH溶液反应后得沉淀7.8g,所消耗NaOH溶液的体积为多少mL?
参考答案及解析
1.答案:
C
解析:
铝为活泼金属,常温下能与O2反应生成致密的氧化层;
加热条件下与Cl2剧烈反应;
Al、Cl2、O3既能与酸又能与碱反应。
2.答案:
B
在铁的氧化物中,Fe3O4具有磁性,又称磁性氧化铁。
3.答案:
Fe(OH)3可以由反应4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3制得。
CaSiO3可以由CaO与SiO2在高温下反应制得。
Fe(NO3)2可以由反应Fe+2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2制得。
以上反应均属于化合反应。
选B。
4.答案:
B
若三种金属分别与稀硫酸反应,生成2.8LH2时,Al消耗的最少,需要2.25g,Fe消耗的最多,需要7g,所以答案应在2.25~7g之间。
5.答案:
A
2R+2nH+==2Rn++nH2↑
2Mn
1.80.1
M=9n
四个选项中只有A项符合。
6.答案:
A
此题考查Mg、Al与酸的反应性质。
Mg、Al都可与稀H2SO4反应放出H2,但与浓H2SO4,Al在常温下发生钝化,Mg虽反应但不产生H2。
与KOH只有Al反应。
HNO3为强氧化性酸,与HNO3反应,不会产生H2。
7.答案:
明矾为KAl(SO4)2·
12H2O,其溶液中Al3+与SO42-的物质的量之为1:
2,若沉淀2molSO42-,则需2molBa(OH)2,提供4molOH-,4molOH-恰好把1molAl3+完全转变为AlO2-,所以选C。
8.答案:
Pb3O4中Pb应为+2和+4价,应写成2PbO·
PbO2。
不能用电解熔融AlCl3来制取金属铝是因为AlCl3是共价化合物,而MgCl2是离子化合物。
9.答案:
只要注意充分反应后溶液中溶液中溶质只有NaCl,可知消耗等体积、等浓度的NaOH溶液时,MgCl2、AlCl3溶液中Cl-的物质的量相等。
10.答案:
铁元素全部变成沉淀时溶液中的NO3-刚好与Na+结合形成NaNO3溶液,溶液中的NO3-为:
0.25L×
2mol·
L-1-
,所以V(NaOH)=
。
11.答案:
D
D中反应可能有:
AlO2-+H++H2O====Al(OH)3,Al(OH)3+3H+====Al3++3H2O
12.答案:
D
A项可能生成Fe(NO3)2或Fe(NO3)3或二者的混合液。
B项得到NaCl、AlCl3、HCl三者的混合液。
C项可能得到Na2CO3或NaHCO3或二者的混合液。
D项溶质只有过量部分Ba(OH)2。
13.答案:
发生的化学变化有:
Na2O+H2O====2NaOH;
FeCl2+2NaOH===Fe(OH)2+2NaCl,;
4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3;
Fe(OH)3+3HCl====FeCl3+3H2O,所以变化最小的是Al3+[Al(OH)3的生成和溶解的方程式略]。
14.答案:
C
根据金属活动性顺序可知,首先置换出银。
15.答案:
Al+3HCl==AlCl+3/2H2↑Al+NaOH+H2O==NaAlO2+3/2H2↑
由两个方程比例关系可知C项正确。
16.答案:
过量的Fe和稀硝酸反应后,溶液中生成Fe(NO3)2,再加入稀H2SO4时,H+和NO3-共同作用,使Fe又被氧化,但不会产生H2而产生NO,因原来只剩下少量铁,故过量的稀硝酸又使Fe2+被氧化成Fe3+,溶液变为黄色,故选B项。
17.答案:
(1)第3周期,IIIA族
(2)2Al+Fe2O3====A12O3+2Fe
(3)2Al+2OH-+2H2O====2AlO2-+3H2↑;
2.16g
(4)加热浓缩,冷却结晶,过滤;
Al3++3H2O
Al(OH)3+3H+,在干燥的HCl气流中,抑制AlCl3的水解,且带走AlCl3·
6H2O晶体受热产生的水蒸气,故能得到AlCl3。
2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑,2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2-+H2↑由上述两个方程式可以看出,当盐酸和NaOH的物质的量相同时,产生的H2体积为1:
3,现为5:
6>1:
3,故加入的Al相对盐酸过量,对NaOH不足。
0.2mol的HCl需Al的质量为1.8g,对应5份H2,当H2为6份时,Al的质量为2.16g即为所求。
18.答案:
Zn2+、Fe2+;
Zn2+、Fe2+;
Fe3+、Cu2+
铁先与Fe3+反应,后与Cu2+反应,不与Zn2+反应,所以若铁片过剩,溶液中肯定无Fe3+和Cu2+,而含有Zn2+、Fe2+;
若铁片过剩,溶液中肯定无Fe3+和Cu2+,而含有Zn2+、Fe2+;
若铁片溶解完全,则Fe3+与Cu2+,也可能都没有,肯定存在的是Zn2+和Fe2+。
解答本题的关键是要认清Fe与Fe3+和Cu2+反应的先后顺序。
19.答案:
<
<
要分析产物的质量,首先必须准确地写出镁条在各种气体中燃烧的化学方程式:
2Mg+O2==2MgO3Mg+N2==Mg3N22Mg+CO2==2MgO+C
1molMg在O2中燃烧质量增加16g,在N2中燃烧质量增加9.3g,在CO2中燃烧质量增加22g,对于
,镁在空气中燃烧,产物主要是MgO和Mg3N2,显然1molMg在空气中燃烧,质量增加9.3g~16g之间。
20.答案:
(1)Fe;
FeBr3;
Fe3O4;
HBr
(2)
(3)Fe3++3SCN-====Fe(SCN)3;
(4)3Fe+4H2O====Fe3O4+4H2↑;
0.8
(5)Fe3++3HCO3-====Fe(OH)3↓+3CO2↑
依据题意可知,A为金属,B为液溴。
A+Br2→D,D+A→G,说明A是一种有变价的金属,故为铁。
铁与C气体反应生成黑色固体可推出C为O2。
E+X→D+G+H,说明X是HBr。
21.答案:
(1)稀H2SO4、铁屑
(2)煮沸
(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触氧气而被氧化。
(2)NaOH溶液
(3)检验试管
出口处排出H2的纯度,当排出的H2纯净时,再夹紧止水夹
(4)试管
中反应生成的H2充满试管
,且外界空气不容易进入。
方法一中配制FeSO4溶液时要加入稀H2SO4和铁屑,加稀H2SO4防止Fe2+水解,加铁屑的目的是防止Fe2+被氧化为Fe3+;
出去水中溶解的O2可采用加热煮沸的方法;
用长滴管伸入到液面以下的目的是防止生