高二化学铁铝及其化合物讲述.docx
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高二化学铁铝及其化合物讲述
铁及其化合物
考点一 用物质分类思想认识铁及其重要化合物
1．铁的存在
2．铁的性质
（1）物理性质
纯铁具有金属的共性，如具有银白色金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，具有能被磁铁吸引的特性，纯铁有很强的抗腐蚀能力。
（2）化学性质：
铁是较活泼的金属，发生化学反应时可生成＋2、＋3两种价态的化合物。
用化学方程式或离子方程式表示下列变化
Fe＋
Fe＋H2O（g）
④3Fe＋4H2O（g）
Fe3O4＋4H2
Fe—
3．铁的氧化物和氢氧化物
（1）铁的氧化物
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗名
铁红
磁性氧化铁
颜色状态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体（有磁性）
溶解性
难溶于水
难溶于水
难溶于水
铁的化合价
＋2
＋3
＋2，＋3
稳定性
不稳定
稳定
稳定
与H＋反应的离子方程式
FeO＋2H＋===
Fe2＋＋H2O
Fe2O3＋6H＋===
2Fe3＋＋3H2O
Fe3O4＋8H＋===
Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
（2）铁的氢氧化物
Fe（OH）2
Fe（OH）3
色态
白色固体
红褐色固体
与盐酸反应
Fe（OH）2＋2H＋===
Fe2＋＋2H2O
Fe（OH）3＋3H＋===
Fe3＋＋3H2O
受热分解
2Fe（OH）3
Fe2O3＋3H2O
制法
可溶性亚铁盐与碱溶液反应Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓
可溶性铁盐与碱溶液反应
Fe3＋＋3OH－===Fe（OH）3↓
二者的关系
在空气中，Fe（OH）2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe（OH）3，现象是白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，反应方程式为4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3
铁有很强的抗腐蚀能力，为什么日常生活中的铁制品容易生锈？
主要因为铁不纯，往往含有碳等杂质，当这些铁制品在潮湿的空气中或接触到电解质溶液（如食盐水）时会发生电化学腐蚀。
铁元素是典型的变价金属元素，它在化合物中主要表现为＋2价和＋3价：
（1）Fe单质通常与哪些氧化剂反应生成＋2价？
写出有关反应的化学方程式或离子方程式。
Fe→Fe2＋：
铁与氧化性比较弱的非金属单质（如S、I2），非氧化性酸（如盐酸、稀硫酸），不活泼金属的盐溶液（如CuSO4溶液）反应，都可实现这种转化。
如：
Fe＋S
FeS,2H＋＋Fe===Fe2＋＋H2↑，Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu。
（2）Fe单质通常与哪些氧化剂反应生成＋3价？
写出有关反应的化学方程式。
答案 Fe→Fe3＋：
铁与强氧化剂（如Cl2、HNO3、浓硫酸）在一定条件下反应都会实现这种转化。
例如：
2Fe＋3Cl2
2FeCl3，Fe＋4HNO3（稀）===Fe（NO3）3＋NO↑＋2H2O,2Fe＋6H2SO4（浓）
Fe2（SO4）3＋3SO2↑＋6H2O。
FeCl3、FeCl2和Fe（OH）3是否都可以通过化合反应制取
2Fe＋3Cl2
2FeCl3
2FeCl3＋Fe===3FeCl2
由FeO、Fe2O3和Fe3O4组成的混合物，测得其中铁元素与氧元素的质量比为21∶8，
则这种混合物中FeO、Fe2O3和Fe3O4的物质的量之比是（ ）
A．1∶2∶1B．2∶1∶1
C．1∶3∶1D．1∶1∶3
含有Cu（NO3）2、Zn（NO3）2、Fe（NO3）3、AgNO3各0.1mol的混合溶液中加入0.1mol铁粉，充分搅拌后，Fe溶解，溶液中不存在Fe3＋，同时析出0.1molAg，下列结论错误的是（ ）
A．溶液质量减轻
B．Fe3＋的氧化性大于Cu2＋
C．溶液中Cu2＋与Fe2＋的物质的量比为1∶1
分析铁与稀HNO3反应的关键
一是明确哪种物质过量，二是根据两种物质的量分析讨论判断，根据反应方程式：
HNO3过量：
Fe＋4HNO3===Fe（NO3）3＋NO↑＋2H2O，
Fe过量时：
Fe＋2Fe（NO3）3===3Fe（NO3）2，两者相加得总方程式：
3Fe＋8HNO3===3Fe（NO3）2＋2NO↑＋4H2O，可以用数轴表示：
解题时需注意量的范围。
即：
①
≤
，产物仅有Fe（NO3）3，HNO3可能有剩余；②
≥
，产物仅有Fe（NO3）2，Fe可能有剩余；③
<
<
，产物为Fe（NO3）3和Fe（NO3）2，Fe和HNO3都反应完全。
考点二 ＋2、＋3价铁的化学性质
1．Fe2＋的氧化性和还原性
Fe2＋处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性。
在中学阶段接触Fe2＋的氧化还原反应中其主要表现还原性，如：
Fe2＋遇Br2、Cl2、H2O2、NO
（H＋）等均表现还原性。
2．Fe3＋的氧化性
Fe3＋处于铁的高价态，表现较强的氧化性，如：
它能氧化Fe、Cu、HI、H2S等。
3．Fe2＋与Fe3＋的相互转化
用离子方程式实现下列转化：
Fe2＋
Fe3＋
①2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－；
②3Fe2＋＋4H＋＋NO
===3Fe3＋＋2H2O＋NO↑；
③2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；
④Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋。
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（ ）
①硫酸 ②氯水 ③硝酸锌 ④氯化铜
A．①③B．②④C．③④D．②③
在含有Fe3＋、Fe2＋、Al3＋、NH
的稀溶液中加入足量Na2O2固体，充分作用后，再加入过量稀盐酸，完全反应，则离子数目没有变化的是（ ）
A．Fe3＋、Al3＋B．Al3＋
要证明某溶液中不含Fe3＋而可能含有Fe2＋进行如下实验操作时，最佳顺序为（ ）
①加入足量氯水 ②加入足量KMnO4溶液 ③加入少量NH4SCN溶液
A．①③B．③②C．③①D．①②③
检验Fe2＋、Fe3＋的常用方法
1．溶液颜色
含有Fe2＋的溶液显浅绿色
含有Fe3＋的溶液显黄色
2．用KSCN溶液和氯水
（1）流程：
溶液
（2）有关反应：
Fe3＋＋3SCN－Fe（SCN）3（血红色）
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
3．用NaOH溶液
（1）流程：
溶液
（2）有关反应：
Fe3＋＋3OH－===Fe（OH）3↓（红褐色沉淀）
Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓（白色沉淀）
4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3
考点三 铁及其化合物的综合应用
“铁三角”的转化关系及应用举例
归纳总结
（1）判断离子共存
①Fe2＋、Fe3＋均水解，与HCO
、AlO
、CO
等因水解相互促进，在溶液中不能大量共存。
②Fe3＋与S2－、I－、HS－、SO
，Fe2＋与NO
（H＋）、ClO－、MnO
（H＋）在溶液中因发生氧化还原反应不能大量共存。
（2）盐溶液的配制与保存
①Fe2＋的盐溶液：
加少量铁粉，防止Fe2＋被氧化；加少量相应的酸，防止Fe2＋水解。
②Fe3＋的盐溶液：
加少量相应的酸防止Fe3＋水解。
实验探究——Fe（OH）2的制备
用不含Fe3＋的FeSO4溶液与不含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溶液时还需要加入__________。
（2）除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。
（3）生成Fe（OH）2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，这样操作的理由是________________________
_____________________________________________________________________。
3．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为黄绿色气体，C为无色气体。
D、E、F、G、H、X均为化合物，其中X常温下是无色气体，其水溶液是一种强酸，E为黑色固体，H在常温下为液体。
它们之间的转化关系如下图所示（其中某些反应条件和部分反应物已略去）。
请回答下列问题：
（1）写出下列物质的化学式：
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④的离子方程式是_____________________________________________；
（4）反应⑦的化学方程式是_____________________________________________；
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是________________________
_____________________________________________________________________。
（6）除去D溶液中混有的少量G的方法是_________________________________
_____________________________________________________________________。
（7）在D溶液中制备无水D固体的方法是__________________________________
_____________________________________________________________________。
答案
（1）Fe FeCl3 Fe3O4 HCl
（2）③⑥
（3）2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
（4）3Fe＋4H2O（g）
Fe3O4＋4H2 0.8
（5）Fe3＋＋3HCO
===Fe（OH）3↓＋3CO2↑
（6）向混合液中通入足量的氯气（或加入足量的H2O2）
（7）在HCl气流中加热蒸干FeCl3溶液
铁是人类应用较早，当前应用量最大的金属元素。
下列有关铁及其化合物的有关说法中正确的是（ ）
A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4
B．铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2
C．除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加入铁粉，然后过滤
D．Fe3＋与KSCN产生血红色沉淀
下列反应的离子方程式正确的是（ ）
A．硫酸铁溶液与氢氧化钡溶液反应：
Fe3＋＋3OH－===Fe（OH）3↓
B．硫化钠溶液与氯化铁溶液反应：
2Fe3＋＋3S2－===Fe2S3
C．过量的铁与很稀的硝酸溶液反应无气体放出：
4Fe＋10H＋＋NO
===4Fe2＋＋3H2O＋NH
D．硫化氢气体通入氯化亚铁溶液：
H2S＋Fe2＋===FeS↓＋2H＋
一、铝的结构：
1、原子结构示意图：
2、周期表中位置：
第三周期ⅢA族
镁原子核外有三个电子，在化学反应中，容易失去最外层的三个电子，显+3价。
二、铝单质的性质
1、物理性质：
银白色金属，硬度和密度小，具有良好的导电导热性和延展性。
在空气中具有很好的耐腐蚀性。
△
2、化学性质：
（1）与非金属单质反应：
A、2Al+3Cl2====2AlCl3
B、铝在空气中缓慢氧化，在氧气中点燃剧烈燃烧。
点燃
4Al+3O2=========2Al2O3
思考：
在金属活泼性顺序中铝排在铁的前面，那为什么铁在空气中易生锈而铝在空气中不易被腐蚀呢？
铝与空气中的氧气反应生成致密的氧化膜并牢固地覆盖在铝表面，阻止了内部的铝与空气接触。
（2）与盐溶液反应：
2Al+3CuSO4＝3Cu+Al2（SO4）3
（3）与某些氧化物反应—铝热反应：
2Al+Fe2O3==2Fe+Al2O3
铝热剂
[现象]：
发出耀眼的光芒、放出大量的热、有熔融物生成。
[试一试]：
写出Al分别与MnO2、V2O5的反应方程式
△
（4）与沸水微弱反应：
2Al+6H2O=========2Al（OH）3+3H2↑
（5）与酸反应：
：
2Al+6HCl======2AlCl3+H2↑
2Al+3H2SO4======Al2（SO4）3+3H2↑
注意：
铝在冷的浓硫酸、浓硝酸中钝化。
某些金属在常温下遇强氧化性酸如浓硫酸、浓硝酸时在表面生成致密的氧化膜，从而阻止内部金属进一步发生反应，这种现象称为钝化。
（6）与碱反应:
２Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
反应的实质:
分两步进行:
（2）Al（OH）3+NaOH========NaAlO2+2H2O
三、铝的重要化合物
1、氧化铝（Al2O3）
（1）物理性质：
白色固体、熔点高（2054℃）、不溶于水，不与水化合。
常作耐火材料。
刚玉的主要成分是Al2O3，其中把含少量铬元素的刚玉称为红宝石；含少量的铁和钛元素的刚玉称为蓝宝石。
（2）化学性质：
①电解熔融的氧化铝制备单质铝但由于氧化铝的熔点很高，故在氧化铝中添加冰晶石（Na3AlF6）降低其熔点。
电解
2Al2O3=========2Al+3O2↑
②与酸反应：
Al2O3＋6HCl＝AlCl3＋3H2O
③与碱反应：
Al2O3＋2NaOH＝2NaAlO2＋H2O
既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的氧化物叫两性氧化物
2、氢氧化铝（Al（OH）3）
（1）物理性质：
氢氧化铝是白色胶状物质，不溶于水，有强的吸附性，可以吸附水中的悬浮物和各种色素。
（2）化学性质：
①不稳定性：
氢氧化铝不稳定，受热易分解。
△
2Al（OH）3＝Al2O3＋2H2O
这是工业上制取纯净氧化铝的方法。
Al（OH）3具有两性的原因：
H++AlO2—+H2O
Al（OH）3
Al3++3OH—
注意：
（1）氢氧化铝作为碱时是三元碱；作为酸时是一元酸（HAlO3）。
（2）氢氧化铝与酸碱反应时，弱酸弱碱是不能把氢氧化铝溶解的。
3、明矾：
KAl（SO4）2·12H2O
复盐的概念:
由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的盐叫复盐。
KAl（SO4）2=K++Al3++2SO42-
Al3++3H2O======Al（OH）3（胶体）+3H+
四、Al3+、AlO2—的性质
（一）Al3+的性质
1、AlCl3中逐滴加入氨水：
Al3++3NH3·H2O=Al（OH）3↓+3NH4+
用Al3+制取Al（OH）3用弱碱更合适
2、AlCl3中逐滴加入NaOH溶液至过量？
①方程式：
Al3++3OH—=Al（OH）3↓
Al（OH）3+OH—=AlO2-+2H2O
②现象：
白色沉淀先增加再减少最后消失
③图像：
3、向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液
①有关反应：
Al3++4OH—=AlO2—+2H2O
Al3++3AlO2—+6H2O=4Al（OH）3↓
②现象：
开始无沉淀生成，后来白色沉淀逐渐增加，最后沉淀量不变
③图像：
（二）AlO2—的性质
1、向含有AlO2—的偏铝酸盐溶液中通入CO2直至过量
①2AlO2—＋CO2（少量）＋3H2O=2Al（OH）3＋CO32－
②AlO2—＋CO2（足量）＋2H2O=Al（OH）3＋HCO3—
离子方程式：
图像：
2、向含有AlO2—的偏铝酸盐溶液中逐滴滴入稀盐酸直至过量
离子方程式：
①AlO2—＋H+＋H2O=Al（OH）3
②Al（OH）3＋3H+=Al3+＋3H2O
图像：
（3）向含有H＋的强酸溶液中逐滴滴入偏铝酸盐溶液直至过量
离子方程式：
①AlO2—＋4H+=Al3+＋2H2O
②Al3+＋3AlO2—＋6H2O=4Al（OH）3
图像：
例题：
将某质量的镁铝合金溶解在500mL盐酸中，然后取出10mL溶液用1mol/LNaOH溶液滴定，产生沉淀质量与碱溶液的关系如下图。
求：
（1）合金中镁和铝的物质的量之比；
（2）盐酸的物质的量浓度（假设反应后溶液体积不变）。
把由NaOH、AlCl3、MgCl2三种固体组成的混合物，
溶于足量水中后有0.58g白色沉淀生成，在所得的浑浊液中，逐滴加入0.5mol/L盐酸，加入盐酸的体积（V）与生成沉淀的质量（W）关系如图所示：
（1）混合物中NaOH的质量为______________，混合物中AlCl3的质量为________________，混合物中MgCl2的质量为______________．
（2）P点表示盐酸的体积是_______ml．
在200mL含Mg2＋、Al3＋、NH
、H＋、Cl－等离子的溶液中，逐滴加入5mol·L－1的氢氧化钠溶液，所加氢氧化钠溶液的体积（mL）与产生沉淀的物质的量（mol）关系如下图所示：
下列叙述正确的是（ ）
A．x与y的差值为0.01mol
B．原溶液中c（Cl－）＝0.75mol·L－1
C．原溶液的pH＝1
D．原溶液中n（Mg2＋）∶n（Al3＋）＝5∶2
1、某无色透明溶液能与铝作用放出氢气,此溶液中一定能大量共存的离子组是（）
A.Cl-、SO42-、Na+、K+B.K+、ClO-、Na+、NO3-
C.HCO3-、Na+、NO3-、K+D.NO3-、Ba2+、Cl-、NH4+
2、两份铝屑，第一份与过量的盐酸反应，第二份与过量的NaOH溶液反应，产生氢气的体积比为1：
2，则第一份与第二份铝屑的质量比为（）
A、1：
1B、1：
2C、1：
3D、1：
4
3、能用铝为原料来冶炼难熔的金属主要是因为（）
A.铝的密度小,熔点较低B.铝在空气中燃烧,放出大量的热
C.铝在金属活动性顺序表排在较前面
D.铝具有还原性.发生氧化还原反应时放出大量的热
15、下列离子方程式书写错误的是（）
A.铝粉投入到NaOH溶液中：
2Al+6H2O+2OH-=2Al（OH）4-+H2↑
B.Al（OH）3溶于NaOH溶液中：
Al（OH）3+OH-=Al（OH）4-
C.Na[Al（OH）4]溶液中通入足量的CO2：
2Al（OH）4-+CO2=2Al（OH）3↓+CO32-+H2O
D.Al2O3粉末溶于NaOH溶液中：
Al2O3+2OH-=2Al（OH）4-+H2O
1
19、某强酸性溶液中，可以大量共存的是（）
A．
B．
C．
D．
20、下列各化学反应的离子方程式中，有错误的是（）
A．氢氧化铝与盐酸反应：
B．氧化铝溶于氢氧化钠溶液：
C．碘化钾溶液中滴入溴水：
D．氢氧化铝溶于氢氧化钠溶液：
24、向含有1molKAl（SO4）2的溶液中加入适量的Ba（OH）2溶液，使
恰好转化为沉淀，此时生成的Al（OH）3的物质的量是（）
A．1molB．1.33molC．0.67molD．0
30、有关Al与NaOH溶液的反应的说法中，正确的是（）
A．铝是还原剂，其氧化产物是Al（OH）3
B．NaOH是氧化剂，其氧化产物是H2
C．铝是还原剂，H2O和NaOH都是氧化剂
D．H2O是氧化剂，Al被氧化
1.镁的知识主线
上图的1～13中的有关化学方程式如下：
1
点燃
2Mg+O2=2MgO
23Mg+N2===Mg3N2
3
点燃
熔融
Mg+Cl2====MgCl2、Mg+2HCl=MgCl2+H2↑
4
△
电解
MgCl2====Mg+Cl2↑
5
△
MgO+H2O===Mg（OH）2
6Mg（OH）2===MgO+H2O
7Mg（OH）2+2HCl=MgCl2+2H2O
8MgCl2+2NaOH=Mg（OH）2↓+2NaCl
9
△
△
MgCO3===MgO+CO2↑
10MgCO3+H2O===Mg（OH）2+CO2↑
11Mg3N2+6H2O=3Mg（OH）2+2NH3↑
12Mg（OH）2+H2SO4=MgSO4+2H2O
13MgSO4+2NaOH=Mg（OH）2↓+Na2SO4
2.铝的知识主线
上图1～12的有关化学方程式如下：
14Al+3O2=2Al2O3
2
熔融
电解
2Al2O3====4Al+3O2↑
32Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑
4
加热
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
52Al（OH）3====Al2O3+3H2O
6Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O
7AlCl3+3NH3·H2O+Al（OH）3↓+3NH4Cl
8Al（OH）3+3HCl=AlCl3+3H2O
9NaAlO2+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+NaHCO3
10Al（OH）3+NaOH=NaAlO2+2H2O
112KAl（SO4）2+6NH3·H2O=2Al（OH）3↓+K2SO4+3（NH4）2SO4
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