高中化学金属铁及合金.docx
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高中化学金属铁及合金
教师
日期
学生
课程编号
01
课型
同步
课题
金属、铁及合金
教学目标
1、了解金属的通性。
2、了解合金及合金的特性。
3、掌握炼铁和炼钢的过程。
4、掌握铁的基本性质。
教学重点
1、掌握炼铁和炼钢的过程。
2、掌握铁的基本性质。
教学安排
版块
时长
1
知识温习
mins
2
每识每课
3
新知精讲
4
课堂小憩
5
典例解析
6
师生总结
7
课后作业
金属、铁及合金
初中我们就接触过金属，学习过金属的物理性质和化学性质以及金属的制备问题。
1．金属具有四大物理通性，分别是什么？
【答案】有金属光泽、延展性、导热性、导电性
2．金属具有哪些化学性质？
【答案】①活泼金属与酸（盐酸和硫酸）反应生成盐和氢气。
2与盐反应③与氧气反应
④某些金属与二氧化碳反应，如2Mg+CO2→2MgO+C
3．工业上可以用哪些方法制备得到铜单质？
【答案】湿法炼铜和干法炼铜
湿法炼铜：
CuO+H2SO4→CuSO4+H2O
Fe+CuSO4→FeSO4+Cu
钢和铁的冶炼史
铜是最早被人类广泛应用的金属。
埃及在约公元前5000年开始利用红铜与自然铜，公元前3500年制得青铜。
中国约在公元前3000年的新石器时代晚期开始使用红铜和青铜。
在古埃及法老坟墓中的铜器、巴比伦废墟中的铜饼和我国甘肃武威县出土的新石器晚期遗址中的铜器，都是人类利用天然铜加工的器皿。
天然铜十分稀少，人类在制陶器的过程中，学会用炭还原铜矿，于是炼铜技术应运而生。
自然
界的铜矿常含锡、铅等金属氧化物，在还原铜时，这些金属也一起被还原出来，形成青铜合金。
青
铜合金的制得和应用标志着人类从石器时代进入了青铜器时代。
人类炼铁比炼铜要晚很多。
在距今两千多年前，文明古国如埃及、巴比伦、印度、中国等先后
人类已经发现了100多种元素，其中大约4/5是金属元素，在元素周期表中，金属元素位于每个周期的前部。
最外层电子数一般个，大多数金属元素原子最外电子只有个。
原子半径较大，
在化学反应中易电子而变成，化合价只有价。
金属单质在反应
中常作（氧化/还原）剂。
【答案】小于41-2失去金属阳离子正还原
、金属的通性
1．金属键金属除汞以外，在常温下一般都是晶体。
通过X线进行研究发现，在金属中，金属原子好像许多硬球一层一层紧密地堆积着，每一个金属原子周围有许多相同的金属原子围绕着。
金属原子失去外层电子变成金属离子，金属离子按一定规律堆积，释放出的电子在整个晶体里自由运动，金属离子与自由电子之间存在着较强的作用（金属键），使许多属离子结合在一起，形成了金属晶体。
2．金属的物理通性
1有金属光泽
2导电性在外加电厂的条件下，自由电子会发生定向运动，从而形成电流。
3导热性当金属某一部分受热时，在那个区域里的自由电子能量增加，运动速度加快，于是，通过碰撞，自由电子把能量传给其他金属离子，从而使整块金属达到相同的温度。
4延展性当金属收到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对滑动，由于金属离子与自由
电子之间的相互作用没有方向性，滑动以后，各层之间仍能保持这种相互作用，在外力作用下，金属虽然发生了形变，但不会导致断裂。
3．几个金属之最①熔点最高的金属：
②熔点最低的金属：
③地壳中含量最高的金属：
④导电性最强的金属：
⑤硬度最大的金属：
⑥密度最小的金属：
⑦密度最大的金属：
⑧延展性最好的金属：
⑨人体内最多的金属：
⑩人类冶炼最多的金属：
锇金钙铁
（）
B．金属易导电、传热
D．金属具有延展性
【答案】钨汞铝银铬锂【练一练】1．金属的下列性质与金属键无关的是
A．金属不透明并具有金属光泽C．金属具有较强的还原性【答案】C
2．下列叙述中所描述的物质一定是金属元素的是（）
A．易失去电子物质
B．原子最外层只有1个电子的元素
C．单质具有金属光泽的元素
D．在元素周期表的第三层中，原子的最外层上只有2个电子的元素
答案】D
、合金
1．定义合金是指由两种或两种以上的金属（或金属跟非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。
2．合金的性质特点
（1）合金比其组成金属的硬度
在合金中，加入了较大或较小的原子，这些原子改变了金属中规则的层状排列，层与层之间的滑动变得困难，所以合金要更硬更坚固。
（2）合金比其组成金属的熔点
固体的熔点与原子排列是否整齐有关。
在合金中原子大小不同，排列没有纯金属那么整齐，原子间作用力减小。
所以合金的熔点一般比其组成金属的熔点低。
【答案】大低
3．铁合金的成分和性能
1．生铁的熔点是1100~1200℃，纯铁的熔点是（）
答案】D
2．下列各组元素中，熔入普通钢里，成为不锈钢的是（
A．Mg、ZnB．Cu、Sn
【答案】D
三、铁
1．存在
铁在地壳中的含量排在第位
游离态：
少量存在于陨石中
3．化学性质
铁的原子结构示意图：
铁容易失去2个或者3个电子，形成Fe2+和Fe3+。
1）和非金属单质的反应（O2、Cl2、S）
铁在纯氧中反应：
现象：
铁与氯气反应：
现象：
铁与硫反应：
现象：
结合上述三个反应，根据生成物中铁的化合价，可推知氧化性：
【答案】3Fe+2O2点燃Fe3O4剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体。
2）和水蒸气的反应反应方程式：
装置：
现象：
反应产生气体，这种气体靠近火焰点火时，能发出爆鸣声。
【答案】3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2
3）和酸的反应
1和非氧化性酸反应
盐酸：
硫酸：
离子方程式：
【答案】Fe+2HClFeCl2+H2↑Fe+H2SO4FeSO4+H2↑
Fe+2H+Fe2++H2↑
2与浓硫酸、浓硝酸反应
在常温下，铁遇到浓硫酸、浓硝酸时，则发生，生成致密的氧化物薄膜，
这层薄膜可。
【答案】钝化阻止内部金属进一步被氧化
3与稀硝酸反应（加化学的教）
少量铁与稀硝酸反应：
过量铁与稀硝酸反应：
【答案】Fe4HNO3（）FeNO33NO2H2O
3Fe（过量）8HNO3（稀）3FeNO322NO4H2O
（4）与盐溶液反应
铁跟比它活动性弱的金属的盐溶液起反应时，能置换出这种金属。
例如，把铁放入硫酸铜或氯化铜溶液中，请写出上述两个反应的离子方程式。
离子方程式：
【答案】Fe+Cu2+→Cu+Fe2+
【练一练】
1．（双选）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
【答案】BC2．常温下把铁片分别加入到下列溶液中，铁片能溶解，溶液质量减轻的是（）
A．稀硫酸B．浓硫酸C．硫酸铜D．硫酸铝
【答案】C
3．将56g铁粉和16g硫粉隔绝空气加热，使其充分反应后，再加入足量盐酸，最后可得标准状况下的气体（）
A．5.6LB．11.2LC．22.4LD．44.8L
【答案】C
四、金属的冶炼
1．金属冶炼常用方法金属冶炼的方法有很多，其实质使用还原的方法，使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。
由于金属的化学活动性不同，金属离子得到电子还原成金属原子的能力也不同，因此就必须采用不同的冶炼方法。
1）电解法：
适用范围K—Al
在金属活动性顺序表中，钾钙钠镁铝的金属性很强，这些金属很容易失去电子，只能用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。
例如：
制备金属钠：
通电通电
2Na+Cl2↑2Al2O34Al+3O2↑
制备金属铝：
答案】2NaCl
（2）还原法：
适用范围：
Zn—Cu多数金属的冶炼过程属于热还原法。
常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属等，例如：
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
（3）热分解法：
适用范围：
Hg—Ag在金属活动性顺序表中，位于氢后面的金属的氧化物受热就能分解，例如：
2Ag2O4Ag+O2↑
【练一练】1．（双选）不能用热分解法制得的金属是（）
A．FeB．AgC．MgD．Hg
【答案】AC
2．工业上生产钠、钙、镁是使用电解其熔融的氯化物，但生产钾是用金属钠和融化的氯化钾反应制取，反应的化学方程式Na+KClNaCl+K和相关数据如下表：
Na
K
NaCl
KCl
熔点（℃）
97.8
63.7
801
770
沸点（℃）
883
774
1413
1500
因为钾的金属活动性比钠强，为使反应朝生成钾的方向进行，必须使钾蒸汽逸出混合体系，根
据上表提供的数据，反应选择的温度范围为。
采取上述措施使平衡朝正向移动的原因是
答案】774~883不断移去生成物金属钾
2．炼铁
1）原料：
铁矿、焦炭、热空气、石灰石（溶剂）
①铁矿：
②焦炭：
3热空气：
4石灰石：
其目的在于结合铁矿中杂质而成液体流出，该液体称为熔渣杂质，一般为泥沙
主要成份为SiO2），则加如的石灰石（CaCO3）为熔剂；反应生成熔点较低的硅酸钙从
矿石中分离出来。
SiO2+CaO→CaSiO3【答案】赤铁矿、磁铁矿等用作燃料以升高温、作还原剂使焦煤燃烧产生高温、生成CO作还原剂
1）实质：
适当地降低生铁里含碳量，除去大部分硫、磷等有害杂质，调整钢里合金元素含量
到规定范围之类。
（2）原理：
利用氧化还原反应，在高温条件下，用氧化剂（空气、富氧空气、氧气）把生铁里过多的杂质氧化为气体或炉渣除去。
3）炼铁与炼钢的联系
炼铁和炼钢都是利用氧化还原反应，但是，炼铁主要是用还原剂把铁从铁矿石里还原出来，而炼钢主要是用氧化剂把生铁里过多的碳和其他杂质氧化而除去。
知识普及——黄金
市场上销售的黄金饰品，分为足金和K金饰，根据国家标准GB11887中的规定，常见的几种黄金首饰含量为：
24K——市场偶见标有24K黄金饰品，根据国家标准，24K金含量理论值应为百分之百，金无足赤，因此严格的讲，24K是不存在的，销售中标有24K金是不正确的，不符合国家标准。
千足金——含量为99.9%，俗称三个9。
足金——含量为99.0%，以上，俗称二个9。
18K——含量为75.0%，K金的颜色有多种，通常有黄、红、白色之分。
其中白色K金,实际上是
黄金与镍、锌、铜等元素的合金。
它不是通常所说的白金饰品。
白金是指贵金属铂（Pt）。
黄金的保养方式
长期佩戴会使金饰品角落附着身上脱落死皮组织，容易得皮肤病，所以定期清洗养护是首饰佩戴的例行习惯。
金子虽然是惰性金属但是因为很多化妆品常有汞，容易变色，一般先采用白醋浸泡48小时，这样可以去掉淡淡的黑色氧化层，之后用清水冲洗，用牙膏刷银饰品，这样可以彻底去掉黑色氧化层。
检验方法
购买首饰时如何区分真假和质量呢？
1、查看印记
国家标准规定，贵金属饰品都应打有产地、厂家、材料和含量印记，无印记产品为不合格产品。
如出现质量问题质检机构可根据印记给予检测判断。
消费者要根据印记购买自己需要的品牌和不同含金量的黄金饰品。
2、看颜色：
足金为深黄色，K金有黄、红、白等多色，而仿金制品多为铜合金，颜色较浅。
3、掂重量：
纯金较软，用大头针可划痕，用牙咬有牙痕。
知识点1：
金属铁的化学性质
【例1】（与硝酸反应）含ngHNO3的稀溶液恰好与mg铁粉完全反应。
若有n/4gHNO3被还原成
NO，则n：
m不可能是（）
A．4:
1B．9:
2C．3:
1D．1:
1
【难度】★★★【答案】D
变式1：
铁粉投入稀硝酸中，铁粉有剩余，最后结果是（）
A．生成Fe2+B．生成Fe3+
C．生成Fe2+和Fe3+D．铁被钝化【难度】★★【答案】A
【例2】（钝化）下列溶液可用铁器贮存的是（）
A．浓硝酸（冷）B．浓盐酸C．硫酸铜溶液D．稀硫酸
【难度】★【答案】B
变式1：
常温下，能用铁制容器盛放的液体是（）
A．浓氨水B．CuSO4溶液
C．FeCl3溶液D．浓H2SO4
【难度】★【答案】D
【例3】（与盐反应）将铁铜合金投入硝酸中，反应后铜有剩余，所得溶液中存在（）
A．Cu（NO3）2和Fe（NO3）3B．Fe（NO3）2和Cu（NO3）2
C．Fe（NO3）3和HNO3D．HNO3和Cu（NO3）2
【难度】℃℃【答案】B
变式1：
将过量的铁粉投入到硫酸和硫酸铜溶液中，充分反应后过滤，滤纸上留有的物质是（）
A．铁和铜B．铁C．铜D．没有固体
【难度】℃℃【答案】A
【例4】（与非金属反应）下列物质中，不能由两种元素直接化合制的的是（）
A．FeSB．FeCl3C．FeCl2D．Fe2O3
【难度】℃【答案】C
变式1：
（双选）下列物质中，不能由金属跟非金属单质直接化合而成的是（）
A．Fe3O4B．CuSC．FeCl3D．FeCl2
【难度】℃【答案】BD
【方法提炼】熟练掌握金属铁的化学性质。
1、铁与硝酸反应要注意少量和过量的问题。
2、铁与浓硝酸、浓硫酸的钝化要注意是在常温下，且钝化属于化学性质，发生了化学变化。
知识点2：
金属的冶炼
【例1】下列反应原理不符合工业冶炼金属事实情况的是（）
方法提炼】熟练掌握金属冶炼的方法，注意方法的巧记。
师生总结
1、金属具有导电性、导热性、延展性，本质原因是什么？
2、合金有哪些性质？
3、金属铁有哪些化学性质？
4、金属的冶炼方法有哪些？
1.
人类历史上大量生产和使用铝、钛、铁、铜
4种金属单质的时间顺序是（
）
A．铜铁铝钛
B．铁铝铜钛
C．铜铁钛铝
D．
铁铜铝钛
【难度】℃【答案】
C
2.
西汉刘安晋记载：
“曾青得铁则化为铜”
，已知“曾青”指硫酸铜溶液，
那么
“曾青得铁则化为铜
中的“铜”是指（
）
A．铜元素
B．铜单质
C．氧化铜
D．铜原子
【难度】★【答案】
B
3.
金属的下列性质中与金属晶体结构无关的是（
）
A．导电性
B．
化学反应中易失去电子
C．延展性
D．
硬度
【难度】℃【答案】
B
5.在下面的物理性质中：
℃银白色金属；
℃延展性；
℃传热性；
℃导电性；℃被磁铁吸引。
其中金
属都具有的是（
）
A．℃℃℃
B．℃℃℃
C．
℃℃℃
D．℃℃
【难度】℃【答案】
B
4.构成金属晶体的基本微粒是（）
7.最近，科学家冶炼出了纯度高达99.9999%的铁，你估计它不会具有的性质是（）
A．硬度比生铁低
B．在潮湿的空气里放置不易生锈
C．与4mol/L的盐酸的反应速率比生铁快
D．在冷得浓硝酸中可钝化
【难度】℃【答案】C
8.下列关于铁的说法，正确的是（）
A．纯铁为灰黑色，所以铁属于黑色金属
B．铁跟盐酸反应可生成氯化铁和氢气
C．铁和水蒸气（高温）反应生成氧化铁和氢气
D．铁在硫蒸汽中燃烧生成硫化亚铁
【难度】℃【答案】D
9.下列物质中，不属于合金的是（）
A．硬铝B．黄铜C．钢铁D．水银
【难度】℃【答案】D
10.
社会上一些不法分子以铜锌合金（颜色为金黄色，俗称黄铜）假冒黄金进行诈骗活动。
为了鉴别黄铜和黄金，以下方法可行的是（）
11.金属的冶炼有三种方法，那么冶炼银、铁、铝分别应采用（）
A．热分解法、热还原法、电解法B．热还原法、热分解法、电解法
C．电解法、热还原法、热分解法D．电解法、热分解法、热还原法
难度】℃【答案】A
13.
难度】℃【答案】D
列溶液中通入少量氯气后，溶液的颜色不发生变化的是（
难度】℃℃【答案】D
难度】℃℃℃【答案】A
难度】℃℃【答案】BD
2AgNO3→Fe（NO3）2+2Ag，这个反应属于（
难度】℃【答案】C
的方法可用化学反应方程式表示如下：
2FeSO4+6Na2O2→2Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2↑，
列说法不正确的是（
A．O2是氧化产物
B．Na2FeO4既是氧化产物又是还原产物
C．2molFeSO4发生反应有10mol电子转移
D．Na2O2只作氧化剂
难度】℃℃【答案】D
18.
制印刷电路时常用氯化铁溶液作为“腐蚀液”：
发生的反应为2FeCl3+Cu→2FeCl2+CuCl2向盛有氯
化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，下列结果不可能出现的是（
【难度】℃℃【答案】B
19.在Fe2（SO4）3溶液中，加入agCu，完全溶解后，又加入bgFe，充分反应后得到cg残余固体，
且a>c。
则下列判断不正确的是（）
A．最后溶液中一定不含Fe3C．最后溶液中一定含Fe2
【难度】℃℃℃【答案】B
20.下列物质中，能使铁溶解，但无沉淀和气体生成的是（）
A．稀硫酸B．硫酸铁溶液C．硫酸铜溶液D．浓硝酸
【难度】℃【答案】B
21.
D．硫酸铜溶液
在通常情况下，铁与下列物质不反应的是（）A．水B．浓硫酸C．浓硝酸
难度】℃【答案】A
22.
把铁与铜的混合物放入稀硝酸中，反应后过滤，滤出的固体物质投入盐酸中无气体放出，则滤液里一定含有的金属盐是（）
23.一定量的铁粉和9克硫粉混合加热，待其反应后再加入过量盐酸，将生成的气体完全燃烧，共
收集得9克水，求加入的铁粉质量为（）
A．14gB．42gC．56gD．28g
【难度】℃℃【答案】D
24.某合金（仅含铜、铁）中铜和铁的物质的量之和为ymol，其中Cu的物质的量分数为a，其全部投入50mLbmol/L的硝酸溶液中，加热使其充分反应（假设NO是唯一的还原产物）下列说法正确的是（）
A．若金属有剩余，在溶液中再滴入硫酸后，金属又开始溶解
B．若金属全部溶解，则溶液中一定含有Fe3+
C．若金属全部溶解，且产生336mL气体（标准状况），则b=0.3
D．当溶液中金属离子只有Fe3+、Cu2+时，则a和b的关系为b≥80y（1-a/3）
【难度】℃℃℃【答案】AD
【解析】A项，溶液中还含有NO3-。
B项，Fe3+是否含有取决于Fe和HNO3的量。
C项，溶液中还含有NO3-。
D项，由于溶液中只有Fe3+、Cu2+说明HNO3足量。
故其浓度可由下面两反应求得：
Fe+4HNO3→Fe（NO3）3+NO↑+2H2O；3Cu+8HNO3→3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O。
25.
（1）实验室的费酸液不能直接倒入下水道，是因为。
（2）工人师傅在切割铁板时，常用硫酸铜溶液画线是因为
（用化学方程式表示）。
【难度】℃【答案】
（1）酸液会腐蚀下水道的金属管道
（2）Fe+CuSO4→FeSO4+Cu
26.铁是比较活泼的金属，它可以发生多种反应，分别写出下列各反应的化学方程式，并回答有关
问题。
（1）铁在氧气中燃烧：
现象：
（2）硫粉与铁粉混合加热：
其中氧化剂：
（3）铁丝在氯气中燃烧：
现象：
（4）铁与盐酸反应：
离子方程式：
（5）铁与硫酸铜溶液反应：
氧化产物：
（6）红热的铁与水蒸气反应（标出电子转移的方向和数目）
（7）常温下，铁遇酸或酸时会发生钝化。
但加热时，铁跟浓硫酸会发生反应，生成硫酸铁，二氧化硫和水：
【难度】℃【答案】略
27.含四氧化三铁为86%的磁铁矿150t，在冶炼时铁损失2%，可冶炼出含铁98%的生铁多少克？
【难度】℃℃
【答案】应用Fe3O4与Fe的物质的量关系：
Fe3O4
→3Fe
232
3×56
150t×86%×-（21%）98%x
列式得x=93.4t
2）C装置的作用是
（4）检验B装置中反应后铁是否有剩余的方法是：
；
（5）用此方法可制得无水氯化铁。
你认为能否改用Fe和盐酸反应，再通入过量氯气、蒸干溶
液的方法来制取无水氯化铁，（答：
是或否）；说明理由：
【难度】℃℃
【答案】
（1）aedbcf
（2）干燥氯气（3）尾气吸收
（4）用磁铁吸引产物，若被磁铁吸引，则含有铁；
（5）否；由于FeCl3水解，加热蒸干该溶液只能得到Fe（OH）3
29.将28.8g铁和硫化亚铁的混合物与足量的稀H2SO4充分反应，使生产的气体完全燃烧，将燃烧
后的生成物通入盛有浓H2SO4的洗气瓶，结果洗气瓶增重7.2g。
求：
（1）混合物中铁g，硫化亚铁g。
（2）把最后所得溶液稀释到500mL，则此溶液的物质的量浓度为mol/L.
（3）若将28.8g铁和硫化亚铁混合物与足量的稀H2SO4反应，产生的气体放在足量的氧气中完
全燃烧，消耗O2的体积为L（标况）。
【难度】℃℃℃
【答案】
（1）11.217.6
（2）0.8（3）8.96
30.现有铁和铜组成的合金共a摩尔，其中铜的物质的量分数为x，研成粉未状后全部投入含b摩
尔HNO3的稀溶液中，微热使其充分反应，且HNO3的还原产物只有NO。
试回答下列问题：
（1）用微粒符号填写下列空白（列举出全部可能出现的情况）
℃
℃
℃
℃
℃
℃
残留固体成份
溶液中的
金属离子
2）当溶液中金属离子只有Fe2+、Cu2+时，则
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