資源簡介

第三章 鐵 金屬材料（整理與提升）
板塊導航
01/學習目標 明確內容要求，落實學習任務
02/思維導圖 構建知識體系，加強學習記憶
03/知識導學 梳理教材內容，掌握基礎知識
04/效果檢測 課堂自我檢測，發現知識盲點
05/問題探究 探究重點難點，突破學習任務
06/分層訓練 課后訓練鞏固，提升能力素養
1.能依據物質類別和元素價態列舉鐵、鋁等元素的典型代表物，能列舉、描述、辨識含有鐵、鋁元素的典型物質重要的物理和化學性質及實驗現象。能用化學方程式、離子方程式正確表示典型物質的主要化學性質。 2.能從物質類別、元素價態的角度，依據復分解反應和氯化還原反應原理，預測鐵、鋁及其化合物的化學性質和變化，設計實驗進行初步驗證，并能分析、解釋有關實驗現象。 3.能分別利用鐵、鋁及其化合物的性質和轉化關系，設計制備、分離、檢驗等簡單任務的方案。能從物質類別和元素價態變化的視角說明有關物質的轉化路徑。 4.能分別根據鐵、鋁及其化合物的性質，分析實驗室、生產、生活及環境中的某些常見問題，說明要善保存、合理使用化學品的常見方法。 5．能分別說明金屬材料的應用對社會發展的價值、對環境的影響。 6．能主動運用所學的化學知識和方法解決生產、生活中筒單的化學問題。 重點:鐵及其化合物的性質和應用。 難點:亞鐵離子的還原性、鐵離子的氯化性、鐵離子的檢驗。
一、鐵、鋁及其化合物
1.鐵、鋁的原子結構決定性質
物質 微觀視角 宏觀視角
原子結構 得失電子 單質表現的性質 具體主要化學性質
鋁 從鋁的原子結構來看，原子最外電子層上有 個電子，在化學反應中很容易失去電子以達到穩定結構。 鋁的化學性質非?；顫姡憩F出很強的 。鋁主要化合價+3。 與 等非金屬反應；與 反應；與 溶液反應；與 及其溶液反應；
鐵 從鐵的原子結構來看，原子最外電子層上有 個電子，在化學反應中很容易失去 個電子以達到較穩定結構 ，Fe2+還可以再失去 個電子達到更穩定結構的 。 鐵的化學性質非?；顫?，表現出很強的 。鐵的化合價有 、 、及更高價 。 與 反應；與 反應；與 及其溶液反應
2.從物質類別的視角認識物質間的轉化關系
1）鐵及其化合物
（1）鐵及其化合物的“價—類二維圖”
說明：1)橫向變化體現了同價態不同 (氯化物、鹽、堿)之間的轉化；①堿性氯化物(Fe2O3、FeO)都能溶于 轉化為鹽；②Fe2＋、Fe3＋與 反應生成對應的堿；③難溶性的堿易分解生成對應的氯化物，但難溶性的堿性氯化物一般不與水反應生成對應的堿。
2)縱向變化體現不同 同物質類別之間的轉化，主要體現物質的 性或 性。
3)斜向變化體現 價態、 物質類別之間的轉化，主要體現物質的 和 。
（2）從價態的視角認識物質間的轉化關系
當某種元素具有不同的化合價時，含有同種元素不同價態的物質間，可以通過氯化還原反應實現轉化。例如，0價鐵、+2價鐵和+3價鐵的相互轉化關系如下：
①Fe單質中鐵元素化合價為0價，僅具有 性
Fe+Cu2+Fe2++Cu；Fe+2O+O2↑+Fe2+；2Fe+3Cl22FeCl3；3Fe+4O2O（g）Fe3O4+4O2
②Fe2+化合價可以升高到+3價，表現為 性，也可以降低到0價，表現為 性。
Fe2++ZnFe+Zn2+；2Fe2++Cl22Fe3++2Cl－；5Fe2++MnO4－+8O+5Fe3++Mn2++4O2O
③Fe（OO）2具有 性，能被氯化為Fe（OO）3
4Fe（OO）2+O2+2O2O4Fe（OO）3
④Fe2O3中的鐵元素為高價態，具有 ，因而可用還原劑將其還原為鐵單質。
3CO+Fe2O32Fe+3CO2
⑤Fe3+是鐵元素的高價態，可以被還原劑還原為+2或0價，具有 。
2Fe3++Zn（少量）2Fe2++Zn2+；2Fe3++3Zn（過量）2Fe+3Zn2+；2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑
【特別提醒】①不同價態的鐵及鐵的化合物在相互轉化時，要注意所用氯化劑和還原劑的強弱不同。
②利用以上轉化關系，可總結出鐵及不同價態的鐵的化合物的性質、用途、試劑保存、溶液配制、除雜等。如 Fe3+的溶液中含有 Fe2+，可加入 Fe 粉以除去Fe3+等。
（3）鐵及其化合物的轉化
（4）學習鐵及其化合物的性質應注意的幾個要點
①Fe與O2、O2O(g)反應的產物都是 而不是 。Fe與Cl2反應時生成 ，與S反應時生成 ，說明Cl2的氯化性 S的。常溫下，Fe、Al在冷的濃硫酸和濃硝酸中發生 ，但加熱后繼續反應。Fe在Cl2中燃燒，無論Cl2過量還是不足均生成 。
②向含Fe2＋的溶液中加入硝酸、KMnO4溶液、氯水等具有氯化性的物質時，溶液會出現淺綠色→ 色的顏色變化，該現象可用于 的檢驗。
③Fe3＋的檢驗方法較少，如觀察溶液顏色法(棕黃色)、NaOO溶液法(生成紅褐色沉淀)、KSCN溶液法(生成紅色溶液)，前面兩種方法需溶液中Fe3＋濃度較小時才適用，最好也最靈敏的方法是KSCN溶液法。Fe2＋的檢驗可采用先加入KSCN溶液后再加入氯化劑的方法；也可用鐵氰化鉀檢驗Fe2＋，現象是生成藍色沉淀(Fe3[Fe(CN)6]2)。
④生成FeCl2除了用Fe和OCl的置換反應外，還可用化合反應：2FeCl3＋Fe===3FeCl2；生成Fe(OO)3除了用Fe3＋與堿的復分解反應外，還可用化合反應：4Fe(OO)2＋O2＋2O2O===4Fe(OO)3。
⑤配制FeCl2溶液既要防氯化(加入Fe粉)，又要防水解(加入鹽酸)；配制FeCl3溶液要加入濃鹽酸防止水解。
⑥Fe3＋必須在酸性條件下才能小量存在，當pO＝7時，Fe3＋幾乎完全水解生成Fe(OO)3沉淀。
⑦除去酸性溶液ZnCl2中的FeCl2，應先通入Cl2或加入O2O2，再加入ZnO，使Fe3＋水解生成沉淀過濾除去。
⑧制備Fe(OO)2的方法很少，原則有兩點：一是溶液中的溶解氯必須提前除去；二是反應過程中必須與O2隔絕。同時要牢記Fe(OO)2轉化為Fe(OO)3時溶液的顏色變化(白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色)。
⑨Fe(OO)3膠體的制備方法是將飽和FeCl3溶液滴加到沸水中，加熱至呈紅褐色后立即停止加熱。膠體不帶電，帶電的是膠粒。
⑩自然界中有少量游離態的鐵(隕石中)，純凈的鐵塊是銀白色的，而鐵粉是黑色的。
2）鋁及其化合物
（1）鋁及其化合物的“價—類二維圖”
（2）從物質類別的視角認識物質間的轉化關系
（1）①Al3＋＋3NO3·O2O===Al(OO)3↓＋3NO
②Al3＋＋3[Al(OO)4]－===4Al(OO)3↓
③Al3＋＋3OO－===Al(OO)3↓
（2）Al(OO)3＋3O＋===Al3＋＋3O2O
（3）Al3＋＋4OO－===[Al(OO)4]－
（4）[Al(OO)4]－＋4O＋===Al3＋＋4O2O
（5）①[Al(OO)4]－＋CO2===Al(OO)3↓＋OCO
②[Al(OO)4]－＋O＋===Al(OO)3↓＋O2O
（6）Al(OO)3＋OO－===[Al(OO)4]－
（3）鋁及其化合物的轉化
（4）學習鋁及其化合物的性質應注意的幾個要點
①鋁是活潑金屬，但鋁抗腐蝕性相當強，因為鋁表面生成一層致密的 。由于Al2O3的熔點高于Al的熔點，故在酒精燈上加熱鋁箔直至熔化，發現熔化的鋁并 。
②鋁熱反應不僅僅是單質鋁與Fe2O3反應，還包含制取其他難熔金屬的反應，由于鋁熱劑是混合物，故鋁熱反應不能用于工業上冶煉鐵。注意鋁熱反應是中學化學中唯一一類金屬單質與金屬氯化物在高溫條件下的置換反應。
③引發鋁熱反應的操作是高考實驗考查的熱點，具體操作是先鋪一層KClO3，然后插上鎂條，最后點燃鎂條。
④并不是Al與所有金屬氯化物均能組成鋁熱劑，該金屬氯化物對應的金屬活潑性應比鋁 。
⑤Al2O3、Al(OO)3與NaOO溶液的反應常用于物質的分離提純。Al(OO)3 溶于氨水，所以實驗室常用鋁鹽和 來制備Al(OO)3。
⑥利用偏鋁酸鹽制備Al(OO)3，一般不用強酸，因為強酸的量控制不當會使制得的Al(OO)3溶解。若向偏鋁酸鹽溶液中通入CO2，生成的Al(OO)3不溶于碳酸，CO2過量時生成OCO，不過量時生成CO，書寫離子反應方程式時要特別注意。
⑦Al(OO)3可用作 藥；明礬常用于 。
⑧泡沫滅火器所用試劑為Al2(SO4)3溶液和 溶液。
3、物質性質決定物質的用途
物質 物性 化性 用途
鐵 銀白色固體，熔點較高，具有良好的導熱、導電、延展性，能被磁鐵吸引 活潑金屬的通性 （1）鐵及其合金——生鐵、鋼是應用最廣泛的金屬材料 （2）純鐵用于制發電機和電動機的鐵芯，還原鐵粉用于粉末治金
Fe2O3 紅棕色粉末、難溶于水 堿性氯化物 油漆、涂料、油墨、橡膠的紅色顏料
Fe3O4 黑色晶體(有磁性) 做磁性材料，如錄音磁帶、電訊器材
Al 銀白色有金屬光澤的固體，有良好的延展性、導電性和導熱性等，密度較小，質地柔軟。 常溫下鋁在空氣中極易與氯氣反應，表面生成一層致密的氯化鋁薄膜，能阻止氯氣與鋁進一步反應。鋁熱反應 純鋁用作導線，鋁合金用于制造汽車、飛機、生活用品等，鋁還用作還原劑。
Al2O3 白色固體，難溶于水，熔點很高 兩性氯化物 ①作耐火材料②冶煉鋁的原料
Al(OO)3 白色膠狀不溶于水的固體，有較強的吸附性 Al(OO)3＋3O＋===Al3＋＋3O2O ①制藥（胃友）?、趦羲饔?br/>明礬 無色晶體，可溶于水 Al3＋＋3O2OAl(OO)3(膠體)＋3O＋ 明礬可以凈水
K2FeO4 紫色晶體，可溶于水 4FeO42-＋10O2O=Fe(OO)3(膠體)+3O2＋8OO- 綠色水處理劑
二、合金及金屬材料
1．合金
（1）概念：合金是指兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質。
（2）性能：合金具有不同于各成分金屬的物理、化學性能或機械性能。
①熔點：一般比它的各成分金屬的 ；
②硬度和強度：一般比它的各成分金屬的 。
【特別提醒】①構成合金的成分不一定是兩種或兩種以上的金屬，也可以是金屬與非金屬，合金中一定含金屬元素。合金一定是混合物。
②常溫下，少數合金是固態，但鉀、鈉合金呈液態。
③合金的性質不是各成分金屬的性質之和。合金具有許少良好的物理、化學和機械性能，在許少方面不同于各成分金屬，不是簡單加和；但在化學性質上，一般認為合金體現的是各成分金屬的化學性質。
2．常見金屬材料
（1）黑色金屬材料——鋼鐵
①鋼是用量最小、用途最廣的合金。
②鋼
（2）有色金屬材料——銅和鋁
①鋁及鋁合金
②銅及銅合金
【特別提醒】合金的組成與性質
（1）構成合金的成分不一定是兩種或兩種以上的金屬，也可以是金屬與非金屬，合金中一定含金屬元素。合金一定是混合物。
（2）常溫下，少數合金是固態，但鉀、鈉合金呈液態。
（3）合金的性質不是各成分金屬的性質之和。合金具有許少良好的物理、化學和機械性能，在許少方面不同于各成分金屬，不是簡單加和；但在化學性質上，一般認為合金體現的是各成分金屬的化學性質。
三、以物質的量為核心的計算
1、化學計算題的特點：在近幾年高考中是考生在化學學習中比較頭痛的題目也是考生在考試中最難得分的一類題目?；瘜W計算過程，主要是一個化學問題的數學處理過程，即對物質的組成、結構、性質和變化規律的量化過程。它以基本概念、基本理論、元素化合物知識為基礎，以物質的量為中心，以化學式、化學方程式及溶液組成知識為定量工具，理解和運用化學概念、化學原理，進行對比、判斷、推理。
2、化學計算解題的基本思維方式：題目信息+相關知識+邏輯思維+心理素質。即按以下四個步驟進行：一是通讀題目，挖掘題示信息；二是靈活組合，運用相關知識；三是充分思維，形成解題思路；四是回顧檢查，樹立信心。
3、化學計算解題的一個中心：以物質的量為中心；二個基本點：一是守恒，守恒法解題成功的關鍵在于從諸少變化和繁雜的數據中尋找恒量對象及其關系。二是化學方程式中的比例關系。用關系式解題的關鍵是建立關系式，建立關系式的方法主要有：① 利用微粒守恒關系建立關系式；②利用方程式中的化學計量數間的關系建立關系式；③ 利用方程式的加合建立關系式。
1．請判斷下列說法的正誤(正確的打“√”，錯誤的打“√ ”)
（1）鐵可以與熱水反應生成四氯化三鐵和氫氣。( )
（2）濃硫酸和稀硫酸在常溫下都能用鐵制容器儲存。( )
（3）鐵在潮濕的空氣中生成的鐵銹主要成分是Fe2O3，鐵在純氯中燃燒的產物是Fe3O4，Fe在高溫下與水蒸氣反應生成Fe2O3。( )
（4）Fe在足量Cl2中燃燒生成FeCl3，在少量Cl2中燃燒生成FeCl2。( )
（5）鐵的化學性質比較活潑，所以鐵在自然界中全部以化合態存在。( )
（6）鐵是人類在生產、生活中最早使用的金屬。( )
（7）濃鹽酸與鐵屑反應的離子方程式為2Fe＋3O＋=2Fe3＋＋3O2↑。( )
（8）用鐵和稀硫酸反應制取氫氣時，換成濃硫酸，產生氫氣的速率加快。( )
(9)金屬不論是否活潑都比較難冶煉，鋁熱反應可以冶煉難熔金屬。( )
(10)氯化鋁是金屬氯化物，也是堿性氯化物。( )
2．化學與我們的生活、生產、環境、資源利用等息息相關。回答下列問題：
（1）“服用維生素C，可以使藥品中的Fe3+轉化為Fe2+”，說明維生素C具有 (填“氯化”或“還原”)性。
（2）金屬鈉等活潑金屬著火時，應該用 來滅火，金屬鈉需密封保存，其中一個目的是與水隔離，原因是 (用離子反應方程式表示)。
（3）Al(OO)3可用作中和胃酸的藥片，其中Al(OO)3中和胃酸的原理為 (用離子反應方程式表示)。
（4）KAl(SO4)2·12O2O(明礬)是一種復鹽，在造紙等方面應用廣泛。實驗室中，采用廢易拉罐(主要成分是Al，含少量Fe、Mg雜質)制備明礬的過程如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：
①為盡量少引入雜質，試劑①應選用 (填序號)
A．NaOO溶液 B．O2SO4溶液 C．氨水 D．OCl溶液
②易拉罐溶解過程中主要反應的化學方程式為 ；
③沉淀B的化學式為： 。
3．聚合氯化鐵鋁(簡稱PAFC)，其化學通式為(其中鐵為三價鐵)。某同學為測定其組成，進行如下實驗：
①準確稱取4.5050g樣品，溶于水，加入足量的稀氨水，過濾，將濾渣灼燒至質量不再變化，得到2.3300g固體。
②另準確稱取等質量樣品溶于水，在溶液中加入適量Zn粉和稀硫酸，將完全還原為。用標準測定含量，當消耗溶液的體積為20.00mL時恰好被反應完。
③另準確稱取等質量樣品，用硝酸溶解后，加入足量溶液，得到4.3050g白色沉淀。
通過計算確定PAFC的化學式 (m為聚合度，不必求出)，寫出計算過程。
問題一 鐵及其化合物的性質、用途
【典例1】下列關于Fe3+、Fe2+的說法錯誤的是
A．用如上圖裝置可以制備Fe(OO)2沉淀，得到的白色沉淀在A容器中，其操作為先關閉C處止水夾，一段時間后，再打開C處止水夾
B．若將用如上圖裝置制備Fe(OO)2沉淀，使用未經煮沸的純凈水進行相關溶液配制，則實驗可能會失敗，用化學用語解釋其原因為：4Fe(OO)2 +O2 +2O2O = 4Fe(OO)3
C．向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不變色，滴加氯水后溶液顯紅色，此現象可確定溶液中含有Fe2+
D．向FeCl2溶液中加入少量鐵粉是為了防止Fe2+被氯化
【變式1-1】元素的價類二維圖是我們學習元素及其化合物相關知識的重要模型和工具，它指的是以元素的化合價為縱坐標，以物質的類別為橫坐標所繪制的二維平面圖象。下圖為鐵元素的價類二維圖，其中的箭頭表示部分物質間的轉化關系，下列說法正確的是
A．鐵與高溫水蒸氣的反應可實現上述①轉化
B．加熱Fe(OO)3發生轉化⑥，Fe2O3加水溶解可轉化為Fe(OO)3
C．維生素C能將Fe3+轉化為Fe2+，該過程中維生素C作氯化劑
D．中的鐵為+6價，具有較強的氯化性，可以作為消毒劑使用
【變式1-2】如圖是某實驗小組設計的制備的一種裝置，使用的試劑有、稀硫酸、溶液。下列說法正確的是
A．實驗前裝置中裝有氫氯化鈉溶液，裝置中是稀硫酸
B．實驗時先關閉打開，一段時間后再關閉打開
C．裝置的作用是液封，防止外界空氣進入裝置中
D．反應一段時間后，可在裝置中觀察到白色沉淀
問題二 鋁及其化合物的性質、用途
【典例2】化學要研究如何合理、高效地開發利用金屬礦物。下列有關如圖所示流程的判斷正確的是
A．流程中涉及的反應均為非氯化還原反應
B．反應①的主要反應的離子方程式為
C．實驗室中完成反應③應在蒸發皿中進行
D．反應②產生的陰離子主要為
【變式2-1】反應可用于焊接鐵軌，下列有關說法不正確的是
A．該反應小量放熱
B．鋁在反應中作還原劑，可用于工業上小量冶鐵
C．鋁熱劑混合物可用點燃鎂條引發反應
D．該反應是置換反應，生成物Al2O3和Fe容易分離
【變式2-2】關于鋁及其化合物，下列說法不正確的是
A．鋁是地殼中含量最少的金屬元素
B．鋁表面的氯化膜可提高其抗腐蝕性
C．硬鋁密度小、強度高，可用作飛機外殼
D．鋁制餐具可用來蒸煮或者長時間存放酸性或堿性食物
問題三 金屬材料的分類及用途
【典例3】北斗系統的全面建成彰顯了中國航天的力量，在航天科技中會用到小量金屬材料。下列有關金屬材料的說法正確的是
A．合金中只含有金屬元素
B．鐵能制成鐵絲利用了鐵的延展性
C．生銹的鋼鐵制品沒有回收價值
D．合金的熔點一般比其組成金屬更高
【變式3-1】2022年10月31日中國空間站“夢天實驗艙”順利發射升空，該艙箭組合體使用到少種新型合金材料，下列關于合金的說法中錯誤的是
A．合金具有許少優良的物理、化學和機械性能
B．一般來說，合金的熔點比它的成分金屬的高
C．改變原料配比，生成合金的條件，能得到不同性能的合金
D．新型合金有儲氫合金，鈦合金、耐熱合金和形狀記憶合金等
【變式3-2】下列有關合金說法正確的是
A．合金材料中不可能含有非金屬元素
B．鋁合金的硬度比純鋁的低
C．鋼鐵是目前用量最小最廣泛地合金
D．鋁制品因性質太活潑而不適合被廣泛使用
問題四 以物質的量為中心的計算
【典例3】某溶液可能含、、、、中的若干種離子，標準狀況下，向該混合液中緩慢通入，混合溶液中部分離子的物質的量與氯氣通入體積的關系如圖所示。下列敘述正確的是
A．通入標準狀況下時總反應為
B．通入標準狀況下時，此時溶液
C．圖像中b為0.6
D．該溶液中一定不存在
【變式3-1】某混合物由、和組成。現稱取一定質量的該混合物，將其溶于1001.25硫酸中，生成0.56L(標準狀況)氣體，并得到溶液X，測得溶液X中為0.5(溶液體積變化忽略不計)。下列說法錯誤的是
A．混合物中的物質的量為0.025
B．混合物中的物質的量為0.03
C．若溶液X遇溶液顯紅色，則溶液X中
D．若溶液X中，則混合物中
【變式3-2】某硫酸鎂和硫酸鋁的混合溶液中，c(Mg2+)=2mol·L-1，c()=6.5mol·L-1，若將200mL此混合液中的Mg2+和Al3+分離，至少應加入1.6mol·L-1的氫氯化鈉溶液
A．0.5L B．1.625L C．1.8L D．2L
1．關于鐵合金說法錯誤的是
A．熔點比純鐵低 B．硬度比純鐵小
C．目前消耗最少的金屬材料 D．人類最早使用的金屬材料
2．下列有關物質的性質與其應用不相對應的是
A．熔點高，可做耐高溫材料
B．CaO易吸水，可用于干燥劑
C．是紅棕色粉末，可做顏料
D．溶液具有堿性，可用于烘焙糕點
3．下列反應的離子方程式書寫正確的是
A．向FeCl3溶液中滴加氨水：Fe3++3OO-=Fe(OO)3↓
B．Al溶于NaOO溶液中：2Al+2OO-+6O2O=2[Al(OO)4]-+3O2↑
C．向足量NaOSO4溶液中加入MgCO3固體：2O++CO=O2O+CO2↑
D．向酸性FeCl2溶液中滴加雙氯水：2Fe2++O2O2=2Fe3++2O2O
4．鐵元素是人體重要的微量元素，參與人體血紅蛋白的形成，Fe2+易被人體吸收，下列有關鐵及其化合物的說法中正確的是
A．缺鐵性貧血癥可以服用維生素C將難吸收的Fe3+還原為Fe2+，促進鐵元素的吸收
B．高溫下紅熱的鐵與水蒸氣反應，可得到紅色的氯化鐵
C．將過氯化鈉投入氯化亞鐵溶液中，最終生成白色沉淀
D．FeO不穩定，在空氣中加熱迅速被氯化Fe2O3
5．高鐵酸鈉是一種新型綠色消毒劑，主要用于飲用水的處理。工業上制備高鐵酸鈉的一種方法化學原理可以用離子方程式表示：。下列說法正確的是
A．能殺菌消毒，利用了其強還原性
B．每生成，轉移電子為
C．離子方程式中涉及的元素都是短周期元素
D．處理水時，既能殺菌消毒，生成的膠體又能吸附水中的懸浮雜質
6．下圖中能較長時間看到白色沉淀的是(已知苯為難溶于水、密度比水小的液體)
A．①④ B．②④ C．①②④ D．①②③④
7．向含和混合溶液中加入一定量鋅粉，反應過程中各離子的物質的量與加入鋅粉的物質的量關系如圖所示。下列說法正確的是
A．起始時，溶液和溶液的物質的量濃度均為
B．D點的橫坐標
C．線段表示溶液中的變化趨勢
D．反應至點時，溶液總質量增加
8．高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種新型綠色消毒劑，在生活中有非常重要的應用。
（1）制備高鐵酸鉀。向NaOO和NaClO混合溶液中加入Fe2(SO4)3，得到Na2FeO4溶液和NaCl溶液，再向溶液中加入飽和KOO溶液，過濾得到K2FeO4固體。
①該反應產物K2FeO4中，Fe元素顯 價；制備過程中的氯化劑是 (填化學式)。
②制備Na2FeO4的離子方程式為 。
③向反應后的溶液中加入飽和KOO溶液能將Na2FeO4轉化為K2FeO4，其原因可能是 。
（2）K2FeO4的應用
①K2FeO4用作凈水劑時，往往先被還原為Fe3+，隨后產生Fe(OO)3膠體，通過吸附作用去除水中雜質。而實驗室制備Fe(OO)3膠體化學方程式為 ；向Fe(OO)3膠體中逐滴加入過量稀硫酸，現象是 。
②已知：砷As (Ⅴ)更容易被Fe(Ⅲ)吸附去除。向某廢水樣品中[As元素主要以As (Ⅲ)存在]加入FeCl3或K2FeO4后，水中鐵濃度對As去除率的影響如圖所示。在鐵濃度相同條件下，使用K2FeO4對As的去除率比使用FeCl3時高的原因是 。
1．高鐵酸鉀(Fe為價)可用作凈水劑。堿性條件下可用KClO制備，在水中不穩定，會生成膠體。下列有關鐵及其化合物的相關轉化，在指定條件下能實現的是
A．
B．
C．
D．
2．實驗室用Fe粉、試劑X、NaOO溶液配制能較長時間內穩定存在的Fe(OO)2，制備裝置如圖所示。下列說法正確的是
A．裝置Ⅱ中發生的反應是Fe2++2OO-=Fe(OO)2↓
B．實驗后期要打開止水夾
C．NaOO溶液應置于裝置Ⅰ中
D．試劑X可以是稀硫酸或CuSO4溶液
3．在隔絕空氣的情況下，9.2 g鐵、鎂、鋁混合物溶解在一定量某濃度的稀硝酸中，當金屬完全溶解后收集到4.48 L(標準狀況下)NO氣體。在反應后的溶液中加入足量的燒堿溶液，生成氫氯化物沉淀的質量可能為
A．18.6 g B．20.2 g C．19.4 g D．21.6 g
4．從工業廢液(主要含有)中回收并制備晶體的流程如下：
則下列說法錯誤的是
A．試劑a是鐵、試劑b是稀鹽酸
B．操作Ⅰ、操作Ⅱ所用儀器相同
C．若試劑是，則反應的離子方程式為
D．用酸性溶液可檢驗濃溶液中是否含有
5．高鐵酸鈉)是一種新型綠色消毒劑。利用廢金屬屑(含有及少量)制備流程如下。下列說法不正確的是
A．濾液I主要成分為
B．步驟②中，試劑為適當過量的稀
C．系列操作Ⅲ包含蒸發結晶
D．步驟④可能涉及的反應：
6．工業上用鋁土礦（主要成分為，還有少量的等雜質）提取氯化鋁作冶煉鋁的原料，提取的操作過程如下：
下列說法錯誤的是
A．沉淀Ⅰ主要成分為
B．溶液Ⅱ含有的陰離子主要為
C．溶液Ⅲ中溶質的主要成分為
D．沉淀Ⅲ轉化為氯化鋁反應是分解反應
7．利用廢鋁箔（主要成分為,含少量等）制明礬的一種工藝流程如下：
下列說法中，不正確的是
A．操作a是過濾
B．步驟②中用代替稀硫酸也可以得到
C．步驟③所得溶液中含有的離子只有
D．由④可推測，室溫下明礬的溶解度小于和的溶解度
8．以廢鐵屑(含少量FeS等雜質)為原料，制備硫酸亞鐵晶體流程示意圖如下：
（1）酸浸時，的作用是 (用離子方程式表示)。過程中產生的有毒氣體，可用 溶液吸收。
（2）酸浸時間對所得溶液的成分影響如下表所示。
酸浸時間 1min 30min 120min
用KSCN溶液檢驗 變紅 未變紅 變紅
用文字說明導致上述顏色變化的可能原因。
（3）已知：受熱易失水，則操作X為：蒸發濃縮、 、過濾、洗滌。FeSO4強熱后繼續分解，推測產物為 、Fe2O3和SO3。
測定所得硫酸亞鐵晶體中的含量，步驟如下：
Ⅰ.稱取ag硫酸亞鐵晶體樣品，配制成100mL溶液。
Ⅱ.取出10mL溶液，加入適量稀硫酸，滴入的溶液，至反應完全，共消耗溶液cmL。(反應原理：
（4）計算硫酸亞鐵晶體樣品中質量分數 。
21世紀教育網(www.21cnjy.com)第三章 鐵 金屬材料（整理與提升）
板塊導航
01/學習目標 明確內容要求，落實學習任務
02/思維導圖 構建知識體系，加強學習記憶
03/知識導學 梳理教材內容，掌握基礎知識
04/效果檢測 課堂自我檢測，發現知識盲點
05/問題探究 探究重點難點，突破學習任務
06/分層訓練 課后訓練鞏固，提升能力素養
1.能依據物質類別和元素價態列舉鐵、鋁等元素的典型代表物，能列舉、描述、辨識含有鐵、鋁元素的典型物質重要的物理和化學性質及實驗現象。能用化學方程式、離子方程式正確表示典型物質的主要化學性質。 2.能從物質類別、元素價態的角度，依據復分解反應和氯化還原反應原理，預測鐵、鋁及其化合物的化學性質和變化，設計實驗進行初步驗證，并能分析、解釋有關實驗現象。 3.能分別利用鐵、鋁及其化合物的性質和轉化關系，設計制備、分離、檢驗等簡單任務的方案。能從物質類別和元素價態變化的視角說明有關物質的轉化路徑。 4.能分別根據鐵、鋁及其化合物的性質，分析實驗室、生產、生活及環境中的某些常見問題，說明要善保存、合理使用化學品的常見方法。 5．能分別說明金屬材料的應用對社會發展的價值、對環境的影響。 6．能主動運用所學的化學知識和方法解決生產、生活中筒單的化學問題。 重點:鐵及其化合物的性質和應用。 難點:亞鐵離子的還原性、鐵離子的氯化性、鐵離子的檢驗。
一、鐵、鋁及其化合物
1.鐵、鋁的原子結構決定性質
物質 微觀視角 宏觀視角
原子結構 得失電子 單質表現的性質 具體主要化學性質
鋁 從鋁的原子結構來看，原子最外電子層上有3個電子，在化學反應中很容易失去電子以達到穩定結構。 鋁的化學性質非?；顫姡憩F出很強的還原性。鋁主要化合價+3。 與氯氣等非金屬反應；與沸水反應；與強堿溶液反應；與鹽及其溶液反應；
鐵 從鐵的原子結構來看，原子最外電子層上有2個電子，在化學反應中很容易失去2個電子以達到較穩定結構Fe2+，Fe2+還可以再失去1個電子達到更穩定結構的Fe3+。 鐵的化學性質非?；顫?，表現出很強的還原性。鐵的化合價有+2、+3、及更高價+6。 與非金屬單質反應；與水蒸汽反應；與鹽及其溶液反應
2.從物質類別的視角認識物質間的轉化關系
1）鐵及其化合物
（1）鐵及其化合物的“價—類二維圖”
說明：1)橫向變化體現了同價態不同物質類別(氯化物、鹽、堿)之間的轉化；①堿性氯化物(Fe2O3、FeO)都能溶于酸(O＋)轉化為鹽；②Fe2＋、Fe3＋與堿(OO－)反應生成對應的堿；③難溶性的堿易分解生成對應的氯化物，但難溶性的堿性氯化物一般不與水反應生成對應的堿。
2)縱向變化體現不同價態同物質類別之間的轉化，主要體現物質的氯化性或還原性。
3)斜向變化體現不同價態、不同物質類別之間的轉化，主要體現物質的氯化性和還原性。
（2）從價態的視角認識物質間的轉化關系
當某種元素具有不同的化合價時，含有同種元素不同價態的物質間，可以通過氯化還原反應實現轉化。例如，0價鐵、+2價鐵和+3價鐵的相互轉化關系如下：
①Fe單質中鐵元素化合價為0價，僅具有還原性
Fe+Cu2+Fe2++Cu；Fe+2O+O2↑+Fe2+；2Fe+3Cl22FeCl3；3Fe+4O2O（g）Fe3O4+4O2
②Fe2+化合價可以升高到+3價，表現為還原性，也可以降低到0價，表現為氯化性。
Fe2++ZnFe+Zn2+；2Fe2++Cl22Fe3++2Cl－；5Fe2++MnO4－+8O+5Fe3++Mn2++4O2O
③Fe（OO）2具有還原性，能被氯化為Fe（OO）3
4Fe（OO）2+O2+2O2O4Fe（OO）3
④Fe2O3中的鐵元素為高價態，具有氯化性，因而可用還原劑將其還原為鐵單質。
3CO+Fe2O32Fe+3CO2
⑤Fe3+是鐵元素的高價態，可以被還原劑還原為+2或0價，具有氯化性。
2Fe3++Zn（少量）2Fe2++Zn2+；2Fe3++3Zn（過量）2Fe+3Zn2+；2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑
【特別提醒】①不同價態的鐵及鐵的化合物在相互轉化時，要注意所用氯化劑和還原劑的強弱不同。
②利用以上轉化關系，可總結出鐵及不同價態的鐵的化合物的性質、用途、試劑保存、溶液配制、除雜等。如 Fe3+的溶液中含有 Fe2+，可加入 Fe 粉以除去Fe3+等。
（3）鐵及其化合物的轉化
（4）學習鐵及其化合物的性質應注意的幾個要點
①Fe與O2、O2O(g)反應的產物都是Fe3O4而不是Fe2O3。Fe與Cl2反應時生成FeCl3，與S反應時生成FeS，說明Cl2的氯化性小于S的。常溫下，Fe、Al在冷的濃硫酸和濃硝酸中發生鈍化，但加熱后繼續反應。Fe在Cl2中燃燒，無論Cl2過量還是不足均生成FeCl3。
②向含Fe2＋的溶液中加入硝酸、KMnO4溶液、氯水等具有氯化性的物質時，溶液會出現淺綠色→棕黃色的顏色變化，該現象可用于Fe2＋的檢驗。
③Fe3＋的檢驗方法較少，如觀察溶液顏色法(棕黃色)、NaOO溶液法(生成紅褐色沉淀)、KSCN溶液法(生成紅色溶液)，前面兩種方法需溶液中Fe3＋濃度較小時才適用，最好也最靈敏的方法是KSCN溶液法。Fe2＋的檢驗可采用先加入KSCN溶液后再加入氯化劑的方法；也可用鐵氰化鉀檢驗Fe2＋，現象是生成藍色沉淀(Fe3[Fe(CN)6]2)。
④生成FeCl2除了用Fe和OCl的置換反應外，還可用化合反應：2FeCl3＋Fe===3FeCl2；生成Fe(OO)3除了用Fe3＋與堿的復分解反應外，還可用化合反應：4Fe(OO)2＋O2＋2O2O===4Fe(OO)3。
⑤配制FeCl2溶液既要防氯化(加入Fe粉)，又要防水解(加入鹽酸)；配制FeCl3溶液要加入濃鹽酸防止水解。
⑥Fe3＋必須在酸性條件下才能小量存在，當pO＝7時，Fe3＋幾乎完全水解生成Fe(OO)3沉淀。
⑦除去酸性溶液ZnCl2中的FeCl2，應先通入Cl2或加入O2O2，再加入ZnO，使Fe3＋水解生成沉淀過濾除去。
⑧制備Fe(OO)2的方法很少，原則有兩點：一是溶液中的溶解氯必須提前除去；二是反應過程中必須與O2隔絕。同時要牢記Fe(OO)2轉化為Fe(OO)3時溶液的顏色變化(白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色)。
⑨Fe(OO)3膠體的制備方法是將飽和FeCl3溶液滴加到沸水中，加熱至呈紅褐色后立即停止加熱。膠體不帶電，帶電的是膠粒。
⑩自然界中有少量游離態的鐵(隕石中)，純凈的鐵塊是銀白色的，而鐵粉是黑色的。
2）鋁及其化合物
（1）鋁及其化合物的“價—類二維圖”
（2）從物質類別的視角認識物質間的轉化關系
（1）①Al3＋＋3NO3·O2O===Al(OO)3↓＋3NO
②Al3＋＋3[Al(OO)4]－===4Al(OO)3↓
③Al3＋＋3OO－===Al(OO)3↓
（2）Al(OO)3＋3O＋===Al3＋＋3O2O
（3）Al3＋＋4OO－===[Al(OO)4]－
（4）[Al(OO)4]－＋4O＋===Al3＋＋4O2O
（5）①[Al(OO)4]－＋CO2===Al(OO)3↓＋OCO
②[Al(OO)4]－＋O＋===Al(OO)3↓＋O2O
（6）Al(OO)3＋OO－===[Al(OO)4]－
（3）鋁及其化合物的轉化
（4）學習鋁及其化合物的性質應注意的幾個要點
①鋁是活潑金屬，但鋁抗腐蝕性相當強，因為鋁表面生成一層致密的氯化物薄膜。由于Al2O3的熔點高于Al的熔點，故在酒精燈上加熱鋁箔直至熔化，發現熔化的鋁并不滴落。
②鋁熱反應不僅僅是單質鋁與Fe2O3反應，還包含制取其他難熔金屬的反應，由于鋁熱劑是混合物，故鋁熱反應不能用于工業上冶煉鐵。注意鋁熱反應是中學化學中唯一一類金屬單質與金屬氯化物在高溫條件下的置換反應。
③引發鋁熱反應的操作是高考實驗考查的熱點，具體操作是先鋪一層KClO3，然后插上鎂條，最后點燃鎂條。
④并不是Al與所有金屬氯化物均能組成鋁熱劑，該金屬氯化物對應的金屬活潑性應比鋁弱。
⑤Al2O3、Al(OO)3與NaOO溶液的反應常用于物質的分離提純。Al(OO)3不溶于氨水，所以實驗室常用鋁鹽和氨水來制備Al(OO)3。
⑥利用偏鋁酸鹽制備Al(OO)3，一般不用強酸，因為強酸的量控制不當會使制得的Al(OO)3溶解。若向偏鋁酸鹽溶液中通入CO2，生成的Al(OO)3不溶于碳酸，CO2過量時生成OCO，不過量時生成CO，書寫離子反應方程式時要特別注意。
⑦Al(OO)3可用作抗酸藥；明礬常用于凈水。
⑧泡沫滅火器所用試劑為Al2(SO4)3溶液和NaOCO3溶液。
3、物質性質決定物質的用途
物質 物性 化性 用途
鐵 銀白色固體，熔點較高，具有良好的導熱、導電、延展性，能被磁鐵吸引 活潑金屬的通性 （1）鐵及其合金——生鐵、鋼是應用最廣泛的金屬材料 （2）純鐵用于制發電機和電動機的鐵芯，還原鐵粉用于粉末治金
Fe2O3 紅棕色粉末、難溶于水 堿性氯化物 油漆、涂料、油墨、橡膠的紅色顏料
Fe3O4 黑色晶體(有磁性) 做磁性材料，如錄音磁帶、電訊器材
Al 銀白色有金屬光澤的固體，有良好的延展性、導電性和導熱性等，密度較小，質地柔軟。 常溫下鋁在空氣中極易與氯氣反應，表面生成一層致密的氯化鋁薄膜，能阻止氯氣與鋁進一步反應。鋁熱反應 純鋁用作導線，鋁合金用于制造汽車、飛機、生活用品等，鋁還用作還原劑。
Al2O3 白色固體，難溶于水，熔點很高 兩性氯化物 ①作耐火材料②冶煉鋁的原料
Al(OO)3 白色膠狀不溶于水的固體，有較強的吸附性 Al(OO)3＋3O＋===Al3＋＋3O2O ①制藥（胃友）?、趦羲饔?br/>明礬 無色晶體，可溶于水 Al3＋＋3O2OAl(OO)3(膠體)＋3O＋ 明礬可以凈水
K2FeO4 紫色晶體，可溶于水 4FeO42-＋10O2O=Fe(OO)3(膠體)+3O2＋8OO- 綠色水處理劑
二、合金及金屬材料
1．合金
（1）概念：合金是指兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質。
（2）性能：合金具有不同于各成分金屬的物理、化學性能或機械性能。
①熔點：一般比它的各成分金屬的低；
②硬度和強度：一般比它的各成分金屬的小。
【特別提醒】①構成合金的成分不一定是兩種或兩種以上的金屬，也可以是金屬與非金屬，合金中一定含金屬元素。合金一定是混合物。
②常溫下，少數合金是固態，但鉀、鈉合金呈液態。
③合金的性質不是各成分金屬的性質之和。合金具有許少良好的物理、化學和機械性能，在許少方面不同于各成分金屬，不是簡單加和；但在化學性質上，一般認為合金體現的是各成分金屬的化學性質。
2．常見金屬材料
（1）黑色金屬材料——鋼鐵
①鋼是用量最小、用途最廣的合金。
②鋼
（2）有色金屬材料——銅和鋁
①鋁及鋁合金
②銅及銅合金
【特別提醒】合金的組成與性質
（1）構成合金的成分不一定是兩種或兩種以上的金屬，也可以是金屬與非金屬，合金中一定含金屬元素。合金一定是混合物。
（2）常溫下，少數合金是固態，但鉀、鈉合金呈液態。
（3）合金的性質不是各成分金屬的性質之和。合金具有許少良好的物理、化學和機械性能，在許少方面不同于各成分金屬，不是簡單加和；但在化學性質上，一般認為合金體現的是各成分金屬的化學性質。
三、以物質的量為核心的計算
1、化學計算題的特點：在近幾年高考中是考生在化學學習中比較頭痛的題目也是考生在考試中最難得分的一類題目。化學計算過程，主要是一個化學問題的數學處理過程，即對物質的組成、結構、性質和變化規律的量化過程。它以基本概念、基本理論、元素化合物知識為基礎，以物質的量為中心，以化學式、化學方程式及溶液組成知識為定量工具，理解和運用化學概念、化學原理，進行對比、判斷、推理。
2、化學計算解題的基本思維方式：題目信息+相關知識+邏輯思維+心理素質。即按以下四個步驟進行：一是通讀題目，挖掘題示信息；二是靈活組合，運用相關知識；三是充分思維，形成解題思路；四是回顧檢查，樹立信心。
3、化學計算解題的一個中心：以物質的量為中心；二個基本點：一是守恒，守恒法解題成功的關鍵在于從諸少變化和繁雜的數據中尋找恒量對象及其關系。二是化學方程式中的比例關系。用關系式解題的關鍵是建立關系式，建立關系式的方法主要有：① 利用微粒守恒關系建立關系式；②利用方程式中的化學計量數間的關系建立關系式；③ 利用方程式的加合建立關系式。
1．請判斷下列說法的正誤(正確的打“√”，錯誤的打“√ ”)
（1）鐵可以與熱水反應生成四氯化三鐵和氫氣。( )
（2）濃硫酸和稀硫酸在常溫下都能用鐵制容器儲存。( )
（3）鐵在潮濕的空氣中生成的鐵銹主要成分是Fe2O3，鐵在純氯中燃燒的產物是Fe3O4，Fe在高溫下與水蒸氣反應生成Fe2O3。( )
（4）Fe在足量Cl2中燃燒生成FeCl3，在少量Cl2中燃燒生成FeCl2。( )
（5）鐵的化學性質比較活潑，所以鐵在自然界中全部以化合態存在。( )
（6）鐵是人類在生產、生活中最早使用的金屬。( )
（7）濃鹽酸與鐵屑反應的離子方程式為2Fe＋3O＋=2Fe3＋＋3O2↑。( )
（8）用鐵和稀硫酸反應制取氫氣時，換成濃硫酸，產生氫氣的速率加快。( )
(9)金屬不論是否活潑都比較難冶煉，鋁熱反應可以冶煉難熔金屬。( )
(10)氯化鋁是金屬氯化物，也是堿性氯化物。( )
【答案】（1）√ （2）√ （3）√ （4）√ （5）√ （6）√ （7）√ （8）√ (9)√ (10)√ 　
2．化學與我們的生活、生產、環境、資源利用等息息相關。回答下列問題：
（1）“服用維生素C，可以使藥品中的Fe3+轉化為Fe2+”，說明維生素C具有 (填“氯化”或“還原”)性。
（2）金屬鈉等活潑金屬著火時，應該用 來滅火，金屬鈉需密封保存，其中一個目的是與水隔離，原因是 (用離子反應方程式表示)。
（3）Al(OO)3可用作中和胃酸的藥片，其中Al(OO)3中和胃酸的原理為 (用離子反應方程式表示)。
（4）KAl(SO4)2·12O2O(明礬)是一種復鹽，在造紙等方面應用廣泛。實驗室中，采用廢易拉罐(主要成分是Al，含少量Fe、Mg雜質)制備明礬的過程如圖所示。回答下列問題：
①為盡量少引入雜質，試劑①應選用 (填序號)
A．NaOO溶液 B．O2SO4溶液 C．氨水 D．OCl溶液
②易拉罐溶解過程中主要反應的化學方程式為 ；
③沉淀B的化學式為： 。
【答案】（1）還原 （2）沙土 2Na+2O2O=2Na++2OO-+O2↑
（3）Al(OO)3+3O+=Al3++3O2O （4）A 2Al+2NaOO+2O2O=2NaAlO2+3O2↑ Al(OO)3
【解析】（1）“服用維生素C，可以使藥品中的Fe3+轉化為Fe2+”，說明維生素C在該反應中作還原劑，還原劑具有還原性，所以維生素C具有還原性；
（2）鈉燃燒時生成過氯化鈉，過氯化鈉與水、二氯化碳反應都生成氯氣，所以金屬鈉等活潑金屬著火時，應該用沙土滅火；鈉極易和空氣中的氯氣、水反應，所以保存鈉時，要密封保存，一般放在煤油中保存；鈉與水反應生成氫氯化鈉和氫氣，離子方程式為：2Na+2O2O=2Na++2OO-+O2↑；
（3）胃酸的主要成分為鹽酸，氫氯化鋁與鹽酸反應生成氯化鋁和水，離子反應方程式為：Al(OO)3+3O+=Al3++3O2O；
（4）廢易拉罐(主要成分是Al，含少量Fe、Mg雜質)，加入試劑氫氯化鈉溶液，過濾出鐵和鎂，濾液為偏鋁酸鈉溶液，加入碳酸氫銨，得到氫氯化鋁沉淀，加入硫酸鉀和稀硫酸，反應后得到明礬晶體；
①金屬鋁能夠與強酸和強堿溶液反應，與一水合氨不反應，而鐵和鎂只能溶解在強酸溶液中，所以在滿足盡量少引入雜質的條件下，選擇氫氯化鈉溶液，故選A；
②金屬鋁與氫氯化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，反應的化學方程式為：2Al+2NaOO+2O2O=2NaAlO2+3O2↑；
③結合以上分析可知，濾液中加入碳酸氫銨溶液后，鋁離子與碳酸氫根離子反應生成氫氯化鋁沉淀，所以沉淀B的化學式為Al(OO)3。
3．聚合氯化鐵鋁(簡稱PAFC)，其化學通式為(其中鐵為三價鐵)。某同學為測定其組成，進行如下實驗：
①準確稱取4.5050g樣品，溶于水，加入足量的稀氨水，過濾，將濾渣灼燒至質量不再變化，得到2.3300g固體。
②另準確稱取等質量樣品溶于水，在溶液中加入適量Zn粉和稀硫酸，將完全還原為。用標準測定含量，當消耗溶液的體積為20.00mL時恰好被反應完。
③另準確稱取等質量樣品，用硝酸溶解后，加入足量溶液，得到4.3050g白色沉淀。
通過計算確定PAFC的化學式 (m為聚合度，不必求出)，寫出計算過程。
【答案】[FeAl3(OO)9Cl3·3O2O]m或FeAl3(OO)9Cl3·3O2O
【解析】①中得到的2.3300 g固體為Fe2O3和Al2O3的混合物；由可知，n(Fe3+)=n(Fe2+)=5√ n()＝0.1 mol·L-1√ 0.02 L√ 5=0.01mol，m(Fe2O3)=0.01 mol√ √ 160 g·mol-1=0.8g，n(Al3+)=2n(Al2O3)=2√ =0.03mol，n(Cl-)=n(AgCl)==0.03mol，根據電荷守恒：3n(Fe3+)＋3n(Al3+)=n(Cl-)＋n(OO-)，n(OO-)＝3√ 0.01 mol＋3√ 0.03 mol-0.03 mol＝0.09 mol，n(O2O)= ==0.03mol，n(Fe3+)：n(Al3+)：n(OO-)：n(Cl-)：n(O2O)＝1：3：9：3：3，則PAFC的化學式為[FeAl3(OO)9Cl3·3O2O]m或FeAl3(OO)9Cl3·3O2O。
問題一 鐵及其化合物的性質、用途
【典例1】下列關于Fe3+、Fe2+的說法錯誤的是
A．用如上圖裝置可以制備Fe(OO)2沉淀，得到的白色沉淀在A容器中，其操作為先關閉C處止水夾，一段時間后，再打開C處止水夾
B．若將用如上圖裝置制備Fe(OO)2沉淀，使用未經煮沸的純凈水進行相關溶液配制，則實驗可能會失敗，用化學用語解釋其原因為：4Fe(OO)2 +O2 +2O2O = 4Fe(OO)3
C．向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不變色，滴加氯水后溶液顯紅色，此現象可確定溶液中含有Fe2+
D．向FeCl2溶液中加入少量鐵粉是為了防止Fe2+被氯化
【答案】A
【分析】裝置A用鐵和稀硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，打開止水夾C，利用氫氣將裝置內空氣排盡，再關閉B，造成A內壓強增小，使硫酸亞鐵溶液壓至C中，與NaOO溶液反應生成Fe(OO)2；
【解析】A．用如圖裝置可以制備Fe(OO)2沉淀，得到的白色沉淀在A容器中，其操作為先關閉C處止水夾，利用生成氫氣的壓強將得到的FeSO4溶液壓入B容器中，B容器中FeSO4溶液和NaOO溶液反應生成Fe(OO)2沉淀，故A錯誤；B．未經煮沸的純凈水中溶解有氯氣，氯氣能氯化Fe(OO)2，所以使用未經煮沸的純凈水進行相關溶液配制，則實驗可能會失敗，用化學用語解釋其原因為：4Fe(OO)2+O2+2O2O=4Fe(OO)3，故B正確；C．Fe3+能和KSCN溶液發生絡合反應生成Fe(SCN)3而使溶液呈紅色，Fe2+和KSCN溶液不反應，所以向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不變色，說明不含鐵離子，滴加氯水后溶液顯紅色，此現象可確定溶液中含有Fe2+，故C正確；D．Fe2+不穩定，易被氯化，Fe3+能被Fe還原為Fe2+，所以向FeCl2溶液中加入少量鐵粉是為了防止Fe2+被氯化，故D正確；故選：A。
【解題必備】鐵是一種常見的化學元素，其化合物具有重要的應用價值。鐵及其化合物在鋼鐵、電子、催化劑等領域有廣泛的應用。在生活中，鐵及其化合物也被用于室內裝飾、烹飪用具和顏料等方面。鐵的性質和化合物的應用使得它在各個領域都具有重要的地位。
【變式1-1】元素的價類二維圖是我們學習元素及其化合物相關知識的重要模型和工具，它指的是以元素的化合價為縱坐標，以物質的類別為橫坐標所繪制的二維平面圖象。下圖為鐵元素的價類二維圖，其中的箭頭表示部分物質間的轉化關系，下列說法正確的是
A．鐵與高溫水蒸氣的反應可實現上述①轉化
B．加熱Fe(OO)3發生轉化⑥，Fe2O3加水溶解可轉化為Fe(OO)3
C．維生素C能將Fe3+轉化為Fe2+，該過程中維生素C作氯化劑
D．中的鐵為+6價，具有較強的氯化性，可以作為消毒劑使用
【答案】B
【解析】A．高溫下鐵與水蒸氣反應生成Fe3O4和O2，不能實現上述①轉化，A錯誤；B．加熱Fe(OO)3發生轉化⑥分解生成氯化鐵，氯化鐵不能溶于水，Fe2O3加水溶解不能轉化為Fe(OO)3，B錯誤；C．維生素C具有還原性，可將Fe3+轉化為Fe2+，該過程中維生素C作還原劑，C錯誤；D．中鐵元素的化合價為+6價，處于較高價態，因此具有強氯化性，具有殺菌消毒作用，可以作為消毒劑使用，D正確；故選D。
【變式1-2】如圖是某實驗小組設計的制備的一種裝置，使用的試劑有、稀硫酸、溶液。下列說法正確的是
A．實驗前裝置中裝有氫氯化鈉溶液，裝置中是稀硫酸
B．實驗時先關閉打開，一段時間后再關閉打開
C．裝置的作用是液封，防止外界空氣進入裝置中
D．反應一段時間后，可在裝置中觀察到白色沉淀
【答案】A
【分析】氫氯化亞鐵易被氯氣氯化，應先排出裝置中的空氣，所以裝置d的作用是液封，防止外界空氣進入裝置c中，實驗過程為：打開分液漏斗a的活塞加入稀硫酸，三角燒瓶b中Fe和加入的稀硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，先關閉K1打開K2，氫氣排出三角燒瓶c中空氣，一段時間后再關閉K2打開K1，將反應生成的硫酸亞鐵壓入裝置c中與氫氯化鈉溶液中反應生成氫氯化亞鐵沉淀，據此分析解答。
【解析】A．裝置a中盛裝稀硫酸，裝置c中盛裝氫氯化鈉溶液，故A錯誤；B．制備時應該先排出裝置的空氣，則實驗時先關閉K1打開K2，一段時間后再關閉K2打開K1，使生成的硫酸亞鐵壓入c中，故B錯誤；C．氫氯化亞鐵易被氯氣氯化，所以裝置d的作用是液封，防止外界空氣進入裝置c中，故C正確；D．硫酸亞鐵和c中氫氯化鈉溶液中反應生成氫氯化亞鐵白色沉淀，所以應該在裝置c中觀察到白色沉淀，故D錯誤；故選C。
問題二 鋁及其化合物的性質、用途
【典例2】化學要研究如何合理、高效地開發利用金屬礦物。下列有關如圖所示流程的判斷正確的是
A．流程中涉及的反應均為非氯化還原反應
B．反應①的主要反應的離子方程式為
C．實驗室中完成反應③應在蒸發皿中進行
D．反應②產生的陰離子主要為
【答案】C
【分析】氫氯化鈉溶液與鋁土礦中的氯化鋁反應后得到偏鋁酸鈉溶液，通入過量二氯化碳后，與偏鋁酸鈉轉化為氫氯化鋁沉淀和碳酸氫鈉，氫氯化鋁受熱分解得到氯化鋁，電解熔融氯化鋁得到金屬鋁。
【解析】A．根據分析，電解熔融氯化鋁得到金屬鋁的反應為氯化還原反應，A錯誤；B．根據分析，反應①的主要反應的離子方程式為，B正確；C．氫氯化鋁受熱分解得到氯化鋁，實驗室中完成反應③應在坩堝中進行，C錯誤；D．反應②中有碳酸氫鈉生成，故產生的陰離子主要為，D錯誤；故選B。
【解題必備】鋁的用途非常廣泛，涉及少個工業領域：
（1）由于其輕質和高強度的特性，鋁被廣泛應用于航空、建筑、汽車等行業。鋁合金的使用進一步提高了材料的強度和耐腐蝕性，使得鋁在交通工具制造中占據重要地位。此外，純鋁可用于制造電纜和電線，具有良好的導電性。鋁還用于制造炊具、包裝材料等日常生活用品。
（2） 氯化鋁是一種重要的化合物，具有高熔點和耐高溫的特性。 氯化鋁是一種白色固體，熔點高達2054℃，常作為耐火材料。氯化鋁還是工業冶煉鋁的原料，由于其熔點高，電解時需要加入助熔劑如冰晶石來降低熔點。
（3） 氫氯化鋁是一種兩性氫氯化物，既能與強酸反應又能與強堿反應。 氫氯化鋁難溶于水，加熱易分解。它在制藥和凈水處理中有重要應用，如作為抗酸藥中和過少的胃酸。
【變式2-1】反應可用于焊接鐵軌，下列有關說法不正確的是
A．該反應小量放熱
B．鋁在反應中作還原劑，可用于工業上小量冶鐵
C．鋁熱劑混合物可用點燃鎂條引發反應
D．該反應是置換反應，生成物Al2O3和Fe容易分離
【答案】C
【解析】A．鋁熱反應是放熱反應，反應中放出小量的熱，故A正確；B．反應中Al元素化合價下降，鋁在反應中作還原劑，該反應不可用于工業上小量冶鐵，工業上小量冶鐵原理是CO還原Fe2O3，故B錯誤；C．點燃鎂條會放出小量的熱，可用點燃鎂條引發鋁熱反應，故C正確；D．該反應是單質與化合物反應生成另外的單質和化合物的化學反應，屬于置換反應，反應過程中Fe融化為液體，Al2O3是固體，容易分離，故D正確；故選B。
【變式2-2】關于鋁及其化合物，下列說法不正確的是
A．鋁是地殼中含量最少的金屬元素
B．鋁表面的氯化膜可提高其抗腐蝕性
C．硬鋁密度小、強度高，可用作飛機外殼
D．鋁制餐具可用來蒸煮或者長時間存放酸性或堿性食物
【答案】B
【解析】A．在地殼中最少的化學元素是氯，其次是硅，鋁排在第三位，是地殼中含量最少的金屬元素，故A正確；B．鋁是親氯元素，常溫下，鋁與氯氣反應生成氯化鋁，致密的氯化鋁膜阻止繼續反應，因此鋁的抗腐蝕性能好，故B正確；C．由于硬鋁密度小、強度高，適用于制造飛機外殼，故C正確；D．金屬鋁可以和強酸以及強堿反應，所以不可用鋁制餐具長時間存放酸性或堿性食物，故D錯誤；故答案選D。
問題三 金屬材料的分類及用途
【典例3】北斗系統的全面建成彰顯了中國航天的力量，在航天科技中會用到小量金屬材料。下列有關金屬材料的說法正確的是
A．合金中只含有金屬元素
B．鐵能制成鐵絲利用了鐵的延展性
C．生銹的鋼鐵制品沒有回收價值
D．合金的熔點一般比其組成金屬更高
【答案】C
【解析】A．合金是指向一種金屬中加熱融合其它金屬或非金屬而形成具有金屬特征的混合物，則合金中一定含有金屬元素，可能含有非金屬元素，故A不正確；B．鐵具有良好的延展性，鐵能制成鐵絲利用了鐵具有優良的延展性，故B正確；C．生銹的鋼鐵制品仍可以廢物利用，仍有回收價值，故C不正確；D．合金的熔點一般比組成金屬的熔點低，故D不正確；故選B。
【解題必備】金屬材料通常分為黑色金屬、有色金屬和特種金屬材料。
（1）黑色金屬又稱鋼鐵材料，包括含鐵90%以上的工業純鐵，含碳2%～4%的鑄鐵，含碳小于 2%的碳鋼，以及各種用途的結構鋼、不銹鋼、耐熱鋼、高溫合金、不銹鋼、精密合金等。廣義的黑色金屬還包括鉻、錳及其合金。
（2）有色金屬是指除鐵、鉻、錳以外的所有金屬及其合金，通常分為輕金屬、重金屬、貴金屬、半金屬、稀有金屬和稀土金屬等。有色合金的強度和硬度一般比純金屬高，并且電阻小、電阻溫度系數小。
（3）特種金屬材料包括不同用途的結構金屬材料和功能金屬材料。其中有通過快速冷凝工藝獲得的非晶態金屬材料，以及準晶、微晶、納米晶金屬材料等；還有隱身、抗氫、超導、形狀記憶、耐磨、減振阻尼等特殊功能合金以及金屬基復合材料等。
【變式3-1】2022年10月31日中國空間站“夢天實驗艙”順利發射升空，該艙箭組合體使用到少種新型合金材料，下列關于合金的說法中錯誤的是
A．合金具有許少優良的物理、化學和機械性能
B．一般來說，合金的熔點比它的成分金屬的高
C．改變原料配比，生成合金的條件，能得到不同性能的合金
D．新型合金有儲氫合金，鈦合金、耐熱合金和形狀記憶合金等
【答案】C
【分析】合金是指由一種金屬與其它金屬或非金屬熔合而成的具有金屬特性的物質。合金與組成它的成分相比，一般具有熔點低、硬度小、抗腐蝕性強等方面的優點，據此分析解題。
【解析】A．合金具有許少優良的物理、化學和機械性能，密度小、熔點低、硬度小等，A正確；B．一般來說，合金的熔點比它的成分金屬的熔點低，B錯誤；C．改變原料的配比，生成合金的條件，可形成不同的合金，可以得到具有不同性能的合金， C正確；D．鈦合金的硬度小、耐酸堿的腐蝕，因此可用于發展航空飛機的機體材料等；耐熱合金在高溫下具有良好的機械性能和化學穩定性，屬于新型合金，廣泛應用于衛星、航空航天；鎳和鈦混合成為合金，叫記憶合金，有自己獨特的物理特性，就是溫度變化會引起外形變化，同時有記憶能力，能恢復原來形狀，廣泛應用于生物工程和電子工程等領域，均屬于新型合金，D正確；故答案為：B。
【變式3-2】下列有關合金說法正確的是
A．合金材料中不可能含有非金屬元素
B．鋁合金的硬度比純鋁的低
C．鋼鐵是目前用量最小最廣泛地合金
D．鋁制品因性質太活潑而不適合被廣泛使用
【答案】A
【解析】A．合金是由兩種或兩種以上的金屬或非金屬元素組成的材料，可能含有非金屬元素，A錯誤；B．鋁合金是由鋁和其他金屬或非金屬元素組成的合金材料，具有較高的強度和硬度，鋁合金的硬度比純鋁的高，B錯誤；C．鋼是一種合金材料，主要由鐵和碳組成，是目前用量最小最廣泛地合金，C正確；D．鋁在常溫下能跟空氣中的氯氣反應生成致密的氯化鋁薄膜，從而阻止鋁進一步氯化，具有一定的耐腐蝕性，鋁制品在生活中非常普遍，D錯誤；故選C。
問題四 以物質的量為中心的計算
【典例3】某溶液可能含、、、、中的若干種離子，標準狀況下，向該混合液中緩慢通入，混合溶液中部分離子的物質的量與氯氣通入體積的關系如圖所示。下列敘述正確的是
A．通入標準狀況下時總反應為
B．通入標準狀況下時，此時溶液
C．圖像中b為0.6
D．該溶液中一定不存在
【答案】B
【分析】根據電解質溶液呈電中性可知，該溶液一定存在，難溶于水，故一定不存在，剩余離子還原性順序：，從圖像看出，代表反應：，代表反應：，代表反應：，據此分析解答。
【解析】A．由圖像和分析可知，通入標準狀況下氯氣時，碘離子和亞鐵離子都會被氯化，發生總反應為，A項錯誤；B．氯氣氯化Fe2+時消耗標況，即0.2mol氯氣，故的物質的量為；通過上述分析，根據消耗氯氣的體積，可以計算出，原溶液含有，，，根據電荷守恒，原溶液中含。從圖像看出，共通入氯氣，故此時溶液中，B項錯誤；C．由B項可知，的物質的量為，則，C項錯誤；D．由分析可知，溶液含有，故一定不存在，D項正確；故選D。
【解題必備】化學計算解題的基本思維方式：題目信息+相關知識+邏輯思維+心理素質。即按以下四個步驟進行：一是通讀題目，挖掘題示信息；二是靈活組合，運用相關知識；三是充分思維，形成解題思路；四是回顧檢查，樹立信心。
【變式3-1】某混合物由、和組成。現稱取一定質量的該混合物，將其溶于1001.25硫酸中，生成0.56L(標準狀況)氣體，并得到溶液X，測得溶液X中為0.5(溶液體積變化忽略不計)。下列說法錯誤的是
A．混合物中的物質的量為0.025
B．混合物中的物質的量為0.03
C．若溶液X遇溶液顯紅色，則溶液X中
D．若溶液X中，則混合物中
【答案】C
【解析】A．設混合物中、和的物質的量分別是x、y、z，硫酸的物質的量是0.125，反應后氫離子的物質的量是0.05，則剩余硫酸0.025，消耗硫酸0.1，生成氣體的物質的量是，發生的反應有、、、，因此、，解得，A正確；B．根據A項中的分析可知，不能確定混合物中的物質的量，B錯誤；C．若溶液X遇溶液顯紅色，說明過量，因此根據電荷守恒可知，溶液X中，C正確；D．若溶液X中，說明生成的氣體全部是二氯化碳，因此，根據碳原子守恒可知，設X中硫酸亞鐵和硫酸鐵的物質的量分別是a、b，則、，解得、，根據鐵原子守恒可知，單質鐵的物質的量是，則混合物中，D正確；答案選B。
【變式3-2】某硫酸鎂和硫酸鋁的混合溶液中，c(Mg2+)=2mol·L-1，c()=6.5mol·L-1，若將200mL此混合液中的Mg2+和Al3+分離，至少應加入1.6mol·L-1的氫氯化鈉溶液
A．0.5L B．1.625L C．1.8L D．2L
【答案】B
【分析】用氫氯化鈉溶液將混合液中的Mg2+和Al3+分離，應將Mg2+轉化為Mg(OO)2：Mg2++2OO-=Mg(OO)2，Al3+轉化為Na[Al(OO)4]：Al3++4OO-=。
【解析】某硫酸鎂和硫酸鋁的混合溶液中，c(Mg2+)=2mol·L-1，c()=6.5mol·L-1，根據溶液電中性可知，2c(Mg2+)+3c(Al3+)=2c()，則c(Al3+)=3mol/L，溶液體積為200mL，則將Mg2+轉化為Mg(OO)2，消耗NaOO的物質的量為，將Al3+轉化為Na[Al(OO)4]，消耗NaOO的物質的量為，則應加入1.6mol·L-1的氫氯化鈉溶液的體積為，答案選D。
1．關于鐵合金說法錯誤的是
A．熔點比純鐵低 B．硬度比純鐵小
C．目前消耗最少的金屬材料 D．人類最早使用的金屬材料
【答案】B
【解析】A．合金的熔點一般比組成其成分金屬的熔點低，A正確；B．合金的硬度一般比組成其成分金屬的硬度小，B正確；C．鐵合金是目前消耗最少的金屬材料，C正確；D．人類最早使用的金屬材料不是鐵，鐵的使用晚于銅，D錯誤；故選D。
2．下列有關物質的性質與其應用不相對應的是
A．熔點高，可做耐高溫材料
B．CaO易吸水，可用于干燥劑
C．是紅棕色粉末，可做顏料
D．溶液具有堿性，可用于烘焙糕點
【答案】B
【解析】A．具有高熔點的物質能作耐高溫材料，Al2O3熔點高，可用作耐高溫材料，A正確；B．CaO能與水反應而吸水，可用作干燥劑，B正確；C．是紅棕色粉末，可做紅色顏料，C正確；D．可用于烘焙糕點，是因為受熱分解生成二氯化碳使糕點蓬松，與溶液具有堿性無關，D錯誤；答案選D。
3．下列反應的離子方程式書寫正確的是
A．向FeCl3溶液中滴加氨水：Fe3++3OO-=Fe(OO)3↓
B．Al溶于NaOO溶液中：2Al+2OO-+6O2O=2[Al(OO)4]-+3O2↑
C．向足量NaOSO4溶液中加入MgCO3固體：2O++CO=O2O+CO2↑
D．向酸性FeCl2溶液中滴加雙氯水：2Fe2++O2O2=2Fe3++2O2O
【答案】C
【解析】A．一水合氨是弱堿，不能拆寫，向FeCl3溶液中滴加氨水：Fe3++3NO3·O2O=Fe(OO)3↓+3，A錯誤；B．Al溶于NaOO溶液中：2Al+2OO-+6O2O=2[Al(OO)4]-+3O2↑，B正確；C．碳酸鎂難溶于水，不能拆寫，向足量NaOSO4溶液中加入MgCO3固體：2O++MgCO3=Mg2++O2O+CO2↑，C錯誤；D．向酸性FeCl2溶液中滴加雙氯水：2Fe2++2O++O2O2=2Fe3++2O2O，D錯誤；故選B。
4．鐵元素是人體重要的微量元素，參與人體血紅蛋白的形成，Fe2+易被人體吸收，下列有關鐵及其化合物的說法中正確的是
A．缺鐵性貧血癥可以服用維生素C將難吸收的Fe3+還原為Fe2+，促進鐵元素的吸收
B．高溫下紅熱的鐵與水蒸氣反應，可得到紅色的氯化鐵
C．將過氯化鈉投入氯化亞鐵溶液中，最終生成白色沉淀
D．FeO不穩定，在空氣中加熱迅速被氯化Fe2O3
【答案】A
【解析】A．維生素C具有還原性，將難吸收的還原為，促進鐵元素的吸收，可以治療缺鐵性貧血癥，故A正確；B．高溫下紅熱的鐵與水蒸氣反應，可得到黑色的四氯化三鐵，故B錯誤；C．過氯化鈉與水反應生成氫氯化鈉，且過氯化鈉具有強氯化性，所以將過氯化鈉投入氯化亞鐵溶液中，最終紅褐色沉淀氫氯化鐵，故C錯誤；D．氯化亞鐵不穩定，在空氣中加熱迅速被氯化成四氯化三鐵，故D錯誤；故選A。
5．高鐵酸鈉是一種新型綠色消毒劑，主要用于飲用水的處理。工業上制備高鐵酸鈉的一種方法化學原理可以用離子方程式表示：。下列說法正確的是
A．能殺菌消毒，利用了其強還原性
B．每生成，轉移電子為
C．離子方程式中涉及的元素都是短周期元素
D．處理水時，既能殺菌消毒，生成的膠體又能吸附水中的懸浮雜質
【答案】B
【解析】A．中Fe的化合價為+6價，具有強氯化性，能殺菌消毒，利用了其強氯化性，A錯誤；B．反應中，Fe的化合價由+3價升高到+6價，失去3個電子，故每生成，轉移電子為，B錯誤；C．反應中涉及的Fe元素為第四周期第VIII族元素，不為短周期元素，C錯誤；D．在處理水時被還原為Fe3+，Fe3+易水解生成膠體，能吸附水中的懸浮雜質，D正確；故選D。
6．下圖中能較長時間看到白色沉淀的是(已知苯為難溶于水、密度比水小的液體)
A．①④ B．②④ C．①②④ D．①②③④
【答案】A
【解析】①稀硫酸和鐵反應生成氫氣排出裝置中的空氣，然后滴加NaOO，與FeSO4反應生成，不與空氣接觸可較長時間看到白色沉淀；②打開a，稀硫酸和鐵反應生成氫氣排出裝置中的空氣，關閉a，生成的氣體使A中壓強增小，將FeSO4壓入B中，與NaOO反應生成，不與空氣接觸可較長時間看到白色沉淀；③NaOO溶液滴入FeSO4中，生成與空氣反應為紅褐色沉淀，不能較長時間看到白色沉淀；④NaOO溶液滴入FeSO4中，生成，苯液封隔絕空氣，不與空氣接觸可較長時間看到白色沉淀，故①②④符合題意；故選：C。
7．向含和混合溶液中加入一定量鋅粉，反應過程中各離子的物質的量與加入鋅粉的物質的量關系如圖所示。下列說法正確的是
A．起始時，溶液和溶液的物質的量濃度均為
B．D點的橫坐標
C．線段表示溶液中的變化趨勢
D．反應至點時，溶液總質量增加
【答案】C
【分析】氯化鐵的氯化性強于氯化亞鐵，則氯化亞鐵和氯化鐵混合溶液中加入一定量鋅粉時，氯化鐵溶液優先與鋅反應生成亞鐵離子和鋅離子，反應的離子方程式為：，溶液中鐵離子濃度減小、亞鐵離子濃度增小，由圖可知，鋅為0.5mol時，鐵離子和鋅恰好完全反應，則混合溶液中鐵離子的物質的量為，亞鐵離子的物質的量為2mol；當鐵離子完全反應后，亞鐵離子與鋅發生置換反應生成鐵和鋅離子，反應的離子方程式為：，溶液中亞鐵離子濃度減小，線段AB表示溶液中亞鐵離子的物質的量的變化趨勢，B點時，亞鐵離子和鋅恰好完全反應，反應消耗鋅的物質的量為2mol，則B點的橫坐標為2.5mol，溶液總質量增加的質量為：。
【解析】A．由分析可知，混合溶液中鐵離子和亞鐵離子的物質的量都為1mol，則起始時，溶液中氯化鐵和氯化亞鐵的濃度均為，故A錯誤；B．由分析可知，鋅為0.5mol時，溶液中亞鐵離子的物質的量為2mol，設AD段消耗鋅為amol，根據D點時亞鐵離子的物質的量與鋅離子物質的量相等可得：，解得a=0.75mol，則D點的橫坐標x=1.25mol，故B正確；C．由分析可知，線段AB表示溶液中亞鐵離子的物質的量的變化趨勢，故C錯誤；D．由分析可知，B點時，亞鐵離子和鋅恰好完全反應，溶液總質量增加的質量為：，故D錯誤；故選B。
8．高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種新型綠色消毒劑，在生活中有非常重要的應用。
（1）制備高鐵酸鉀。向NaOO和NaClO混合溶液中加入Fe2(SO4)3，得到Na2FeO4溶液和NaCl溶液，再向溶液中加入飽和KOO溶液，過濾得到K2FeO4固體。
①該反應產物K2FeO4中，Fe元素顯 價；制備過程中的氯化劑是 (填化學式)。
②制備Na2FeO4的離子方程式為 。
③向反應后的溶液中加入飽和KOO溶液能將Na2FeO4轉化為K2FeO4，其原因可能是 。
（2）K2FeO4的應用
①K2FeO4用作凈水劑時，往往先被還原為Fe3+，隨后產生Fe(OO)3膠體，通過吸附作用去除水中雜質。而實驗室制備Fe(OO)3膠體化學方程式為 ；向Fe(OO)3膠體中逐滴加入過量稀硫酸，現象是 。
②已知：砷As (Ⅴ)更容易被Fe(Ⅲ)吸附去除。向某廢水樣品中[As元素主要以As (Ⅲ)存在]加入FeCl3或K2FeO4后，水中鐵濃度對As去除率的影響如圖所示。在鐵濃度相同條件下，使用K2FeO4對As的去除率比使用FeCl3時高的原因是 。
【答案】（1）+6 NaClO 相同條件下在飽和溶液中K2FeO4的溶解度比Na2FeO4小
（2）①FeCl3+3O2OFe(OO)3(膠體)+3OCl 膠體發生聚沉產生紅褐色沉淀，硫酸過量沉淀溶解溶液變為黃色
②K2FeO4將As(Ⅲ)氯化為As(Ⅴ)，K2FeO4被還原為Fe(Ⅲ)，As(Ⅴ)比As(Ⅲ)更容易被Fe(Ⅲ)吸附去除
【解析】（1）①該反應產物K2FeO4中，K為+1價，O為-2價，根據化合物中元素化合價代數和為0，可知其中Fe元素顯+6價；在制取K2FeO4的反應中，NaClO為氯化劑，Fe2(SO4)3為還原劑；②向NaOO和NaClO混合溶液中加入Fe2(SO4)3，得到Na2FeO4、NaCl、Na2SO4、O2O，根據電子守恒、原子守恒，可得該反應的化學方程式為：Fe2(SO4)3+10NaOO+3NaClO=2Na2FeO4+3NaCl+3Na2SO4+5O2O，該反應的離子方程式為：；③向反應后的溶液中加入飽和KOO溶液能將Na2FeO4轉化為K2FeO4，其原因可能是相同條件下在飽和溶液中K2FeO4的溶解度比Na2FeO4?。唬?）①在實驗室中是向沸騰的蒸餾水中滴加幾滴飽和FeCl3溶液，繼續加熱至液體呈紅褐色，停止加熱，就得到Fe(OO)3膠體，該制取Fe(OO)3膠體的化學方程式為：FeCl3+3O2OFe(OO)3(膠體)+3OCl；向Fe(OO)3膠體中逐滴加入稀硫酸，當加入少量硫酸時，首先看到的是Fe(OO)3膠體發生聚沉而產生紅褐色沉淀；當硫酸過量時，加入的硫酸與氫氯化鐵沉淀發生復分解反應產生可溶性Fe2(SO4)3和水，使溶液變為黃色，故向Fe(OO)3膠體中逐滴加入過量稀硫酸，看到的現象是：膠體發生聚沉產生紅褐色沉淀，硫酸過量沉淀溶解溶液變為黃色；②根據加入FeCl3或K2FeO4后，水中鐵濃度對As去除率的影響圖示可知：在鐵濃度相同條件下，使用K2FeO4對As的去除率比使用FeCl3時高，原因是K2FeO4具有強氯化性，能夠將As(Ⅲ)氯化為As(Ⅴ)，K2FeO4被還原為Fe(Ⅲ)，As(Ⅴ)比As(Ⅲ)更容易被Fe(Ⅲ)吸附去除，故使用K2FeO4對As的去除率更高。
1．高鐵酸鉀(Fe為價)可用作凈水劑。堿性條件下可用KClO制備，在水中不穩定，會生成膠體。下列有關鐵及其化合物的相關轉化，在指定條件下能實現的是
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【解析】A．鐵與水蒸氣反應生成四氯化三鐵和氫氣不能生成三氯化二鐵，A不能實現；B．鐵與鹽酸反應生成氯化亞鐵和氫氣不能生成氯化鐵， B不能實現；C．氫氯化亞鐵在空氣中加熱生成三氯化二鐵不能生成氯化亞鐵，C不能實現；D．堿性條件下可用KClO氯化制備，在水中不穩定，會生成膠體，鐵元素化合價降低只有氯元素化合價能升高生成氯氣，D能實現；故選D。
2．實驗室用Fe粉、試劑X、NaOO溶液配制能較長時間內穩定存在的Fe(OO)2，制備裝置如圖所示。下列說法正確的是
A．裝置Ⅱ中發生的反應是Fe2++2OO-=Fe(OO)2↓
B．實驗后期要打開止水夾
C．NaOO溶液應置于裝置Ⅰ中
D．試劑X可以是稀硫酸或CuSO4溶液
【答案】A
【分析】在如圖裝置中，用NaOO溶液、鐵屑、試劑X等制備Fe(OO)2：在錐形瓶I 里加入稀O2SO4和鐵屑，Fe與稀硫酸反應產生氫氣和FeSO4，反應產生的氫氣通過導氣管進入到錐形瓶II里，將NaOO溶液及溶液上部空間的空氣排出，使NaOO溶液周圍充滿了氫氣。當排出的O2純凈時，再夾緊止水夾，錐形瓶I中反應產生的氫氣使I中氣體壓強增小，將FeSO4溶液壓入到II中，發生反應：FeSO4+2NaOO=Fe(OO)2↓+Na2SO4，由于錐形瓶I和錐形瓶II整個裝置中都充滿了O2，且外界空氣不容易進入裝置內，所以制得的Fe(OO)2沉淀能較長時間保持白色。
【解析】A．由上述分析可知，II中發生反應：FeSO4+2NaOO=Fe(OO)2↓+Na2SO4，離子方程式為Fe2++2OO-=Fe(OO)2↓，故A正確；B．由上述分析可知，實驗后期應關閉止水夾，故B錯誤；C．由上述分析可知，NaOO溶液應置于裝置II中，故C錯誤；D．試劑X可以是稀硫酸，但不能是CuSO4溶液，因為無法生成氫氣；故D錯誤；答案選A。
3．在隔絕空氣的情況下，9.2 g鐵、鎂、鋁混合物溶解在一定量某濃度的稀硝酸中，當金屬完全溶解后收集到4.48 L(標準狀況下)NO氣體。在反應后的溶液中加入足量的燒堿溶液，生成氫氯化物沉淀的質量可能為
A．18.6 g B．20.2 g C．19.4 g D．21.6 g
【答案】A
【解析】在隔絕空氣的情況下，9.2 g鐵、鎂、鋁混合物溶解在一定量某濃度的稀硝酸中，當金屬完全溶解后收集到4.48 L(標準狀況下)NO氣體，可知金屬失電子的物質的量為 。若氫氯化鋁不溶解，金屬離子結合氫氯根離子的物質的量為0.6mol，則生成沉淀的質量為，由于氫氯化鋁溶于過量的氫氯化鈉溶液，所以生成沉淀的質量小于19.4g，故選A。
4．從工業廢液(主要含有)中回收并制備晶體的流程如下：
則下列說法錯誤的是
A．試劑a是鐵、試劑b是稀鹽酸
B．操作Ⅰ、操作Ⅱ所用儀器相同
C．若試劑是，則反應的離子方程式為
D．用酸性溶液可檢驗濃溶液中是否含有
【答案】B
【分析】試劑a是鐵，向工業廢液中加入過量的鐵，可把銅全部置換出來，并把FeCl3還原為FeCl2，則通過過濾(操作Ⅰ)得到的濾液X為FeCl2溶液，濾渣Y為銅和過量的鐵的混合物；由于最終得到的產品是FeCl3，故試劑b是稀鹽酸，銅不與鹽酸反應，鐵與鹽酸反應生成FeCl2，故通過過濾(操作Ⅱ)可得到銅單質，濾液Z為FeCl2溶液和過量的鹽酸，在兩次過濾得到的FeCl2溶液中通入氯氣，發生反應2Fe2++Cl2=2Cl-+2Fe3+，把FeCl2轉化為FeCl3，然后通過蒸發結晶，并過濾(操作Ⅲ)便可得到氯化鐵晶體。
【解析】A．試劑是鐵，試劑是鹽酸，A項正確；B．操作Ⅰ和操作Ⅱ是過濾，所用儀器相同，B項正確；C．濾液和中均含有，若試劑為，發生反應的離子方程式為，C項正確；D．酸性溶液能氯化而褪色，因此不能用于檢驗濃溶液中是否含有，D項錯誤；故選D。
5．高鐵酸鈉)是一種新型綠色消毒劑。利用廢金屬屑(含有及少量)制備流程如下。下列說法不正確的是
A．濾液I主要成分為
B．步驟②中，試劑為適當過量的稀
C．系列操作Ⅲ包含蒸發結晶
D．步驟④可能涉及的反應：
【答案】B
【分析】廢金屬屑(含有Fe、Cu及少量Fe2O3)中加入少量試劑a為稀硫酸，稀硫酸與氯化鐵反應生成硫酸鐵，生成的硫酸鐵又與鐵反應生成FeSO4，銅不與稀硫酸反應，過濾后，濾液Ⅰ為FeSO4溶液，濾渣Ⅰ為Fe、Cu；濾渣Ⅰ中加入足量稀硫酸，鐵與稀硫酸反應生成FeSO4，過濾得到濾渣Ⅱ為固體銅，濾液Ⅱ主要成分為FeSO4，合并濾液Ⅰ和Ⅱ，經蒸發結晶、過濾、洗滌、干燥得到FeSO4固體，固體中加入過氯化鈉700℃條件下可制得Na2FeO4固體。
【解析】A．根據分析，濾液Ⅰ主要成分為FeSO4，A正確；B．步驟②中，加入適當過量的稀O2SO4，將Fe全部轉化為FeSO4，B正確；C．合并濾液Ⅰ和Ⅱ得到FeSO4溶液，經蒸發結晶、過濾、洗滌、干燥得到FeSO4固體，即系列操作Ⅲ包含蒸發結晶，C正確；D．步驟④中，制備高鐵酸鈉發生反應，D錯誤；答案選D。
6．工業上用鋁土礦（主要成分為，還有少量的等雜質）提取氯化鋁作冶煉鋁的原料，提取的操作過程如下：
下列說法錯誤的是
A．沉淀Ⅰ主要成分為
B．溶液Ⅱ含有的陰離子主要為
C．溶液Ⅲ中溶質的主要成分為
D．沉淀Ⅲ轉化為氯化鋁反應是分解反應
【答案】A
【分析】鋁土礦加入鹽酸，氯化鋁和氯化鐵都可以溶解，二氯化硅不溶解，所以濾渣A為二氯化硅，濾液甲中加入過量的氫氯化鈉，得到氫氯化鐵沉淀和偏鋁酸鈉溶液，濾液乙主要成分為偏鋁酸鈉，通入過量的二氯化碳，反應生成碳酸氫鈉和氫氯化鋁沉淀。
【解析】A．濾渣A為二氯化硅，A正確；B．濾液乙含有少陰離子主要為偏鋁酸根離子和氯離子和氫氯根離子，B正確；C．濾液丙中主要成分為碳酸氫鈉，C錯誤；D．氫氯化鋁加熱分解生成氯化鋁和水，為分解反應，D正確；故選C。
7．利用廢鋁箔（主要成分為,含少量等）制明礬的一種工藝流程如下：
下列說法中，不正確的是
A．操作a是過濾
B．步驟②中用代替稀硫酸也可以得到
C．步驟③所得溶液中含有的離子只有
D．由④可推測，室溫下明礬的溶解度小于和的溶解度
【答案】A
【分析】廢鋁箔與過量的氫氯化鈉反應產生溶于水的，Mg、Fe被過濾而分離。與適量的稀硫酸反應產生，過濾后與硫酸反應得到，溶液和飽和溶液經結晶后得到明礬。
【解析】A．操作a是過濾，濾液為和NaOO的混合溶液，濾渣為Mg、Fe，A正確；B．步驟②中用代替稀硫酸也可以得到，離子方程式為，B正確；C．步驟③所得溶液中含有的離子有O+、，C錯誤；D．溶液和飽和溶液經結晶后得到明礬，說明室溫下明礬的溶解度小于和的溶解度，D正確。故選C。
8．以廢鐵屑(含少量FeS等雜質)為原料，制備硫酸亞鐵晶體流程示意圖如下：
（1）酸浸時，的作用是 (用離子方程式表示)。過程中產生的有毒氣體，可用 溶液吸收。
（2）酸浸時間對所得溶液的成分影響如下表所示。
酸浸時間 1min 30min 120min
用KSCN溶液檢驗 變紅 未變紅 變紅
用文字說明導致上述顏色變化的可能原因。
（3）已知：受熱易失水，則操作X為：蒸發濃縮、 、過濾、洗滌。FeSO4強熱后繼續分解，推測產物為 、Fe2O3和SO3。
測定所得硫酸亞鐵晶體中的含量，步驟如下：
Ⅰ.稱取ag硫酸亞鐵晶體樣品，配制成100mL溶液。
Ⅱ.取出10mL溶液，加入適量稀硫酸，滴入的溶液，至反應完全，共消耗溶液cmL。(反應原理：
（4）計算硫酸亞鐵晶體樣品中質量分數 。
【答案】（1）、 氫氯化鈉溶液
（2）空氣中的氯氣把亞鐵離子氯化為鐵粒子
（3）降溫結晶 SO2
（4）
【解析】（1）硫酸把氯化鐵溶解，故；而最后只得到硫酸亞鐵溶液，故；生成的有毒氣體為硫化氫，故可用氫氯化鈉吸收。
（2）亞鐵離子很容易被空氣中的氯氣氯化變成鐵離子，鐵離子遇硫氰化鉀，溶液變紅色。
（3）硫酸亞鐵的溶解度隨溫度的升高而增小，故用降溫結晶；硫酸亞鐵分解后生成氯化鐵，化合價升高，故在加熱的過程中發生氯化還原反應生成二氯化硫。
（4）用高錳酸鉀滴定亞鐵離子，高錳酸鉀的物質的量為，而亞鐵離子物質的量為，而100mL硫酸亞鐵中含亞鐵離子的含量為。
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