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第11讲铁及其化合物知识体系知识梳理一一、铁及其氧化物1. 铁是26号元素，位于第四周期第Ⅷ族，属于过渡元素。
原子结构示意图：，主要化合价：+2，+32. 铁在金属的分类中属于黑色金属，重金属，常见金属。
纯净的铁是光亮的银白色金属，密度为7.86g/㎝3，熔沸点高，有较好的导电、传热性，能被磁铁吸引，也能被磁化。
还原铁粉为黑色粉末。
3、化学性质（1）与非金属反应：（2）与水反应：（3）与酸反应①与非氧化性酸反应：Fe+2H+==Fe2++H2②与氧化性酸反应a、常温下，铁在冷浓硫酸，浓硝酸中发生钝化b、与浓硫酸反应：（4）与盐反应：2Fe3++Cu==2Fe2++Cu2+，Fe+2Fe3+==3Fe2+，Fe+Cu2+==Fe2++CuFeO Fe2O3Fe3O4铁的氧化物俗称 铁红 磁性氧化铁 色、态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 铁的价态 +2+3+2 +3 水溶性 难溶于水稳定性 不稳定性6FeO+O 2=2Fe 3O 4 稳定稳定与酸的反应 Fe O +2H +=Fe 2++H 2OFe 2O 3+6H +=2Fe 3++3H 2OFe 3O 4+8H +=2Fe 3++ Fe 2++4H 2O与CO 的反应 Fe x O y +yCO=xFe+yCO 2制取高温熔融，过量的铁与氧气反应2Fe+O 2=2FeO Fe(OH)3的分解2Fe(OH)3=Fe 2O 3+3H 2O 铁在氧气中燃烧3Fe+2O 2=Fe 3O 41．高铁酸钾 ()24K FeO 是一种环保、高效、多功能饮用水处理剂，在水处理过程中，高铁酸钾转化为 ()3Fe OH 胶体，制备高铁酸钾流程如图所示。
下列叙述不正确．．．的是 A ．反应I 的化学方程式是232Fe 3Cl 2FeCl +B ．用 2FeCl 溶液吸收反应 I 中尾气所得产物可再利用C ．反应 II 中氧化剂与还原剂的个数比为 2:3D ．用 24K FeO 对饮用水杀菌消毒的同时，生成的 ()3Fe OH 胶体吸附杂质净化水 2．向2L 的H 2SO 4和Fe(NO 3)3的混合稀溶液中逐渐加入铁粉，产生无色气体，该气体遇到空气变为红棕色，溶液中Fe 2+的物质的量和加入Fe 粉的物质的量之间的关系如图所示，下列叙述错误的是经典典例A ．开始时加入铁粉反应的离子方程式为+3+32Fe+NO +4H =Fe +NO 2H O -↑+B ．加入4mol 铁粉时，溶液中有3 mol Fe 3+，2 mol Fe 2+C ．加入5mol 铁粉后的溶液中加入盐酸，不会有NO 气体产生D ．原溶液中H 2SO 4和Fe(NO 3)3的物质的量分别为6mol 和1mol 3．有关铁的氧化物的说法中不正确的是A ．34Fe O 是黑色晶体，该晶体中每三个铁原子中有2个显＋3价，1个显＋2价B ．FeO 、34Fe O 、23Fe O 都能与稀24H SO 反应生成盐和水，所以都是碱性氧化物C ．FeO 不稳定，空气中受热易转化为34Fe OD ．23Fe O 俗称铁红，常用作红色油漆和涂料4．某实验小组测定铁的氧化物x y Fe O 的化学式，已知该氧化物中铁元素只有+2和+3两种价态，实验步骤如图，下列说法正确的是20.05molCl 39.2gFe O a b x y −−−−→−−−−−−−→通入恰好反应过量盐酸步骤①步骤②溶液溶液 A ．步骤①和步骤②都发生了氧化还原反应 B ．溶液a 中阳离子只有3Fe +和2Fe +C ．溶液b 中()()3Fe :Cl 1:3n n +-=D ．计算可得该氧化物的化学式为：57Fe O二、铁的氢氧化物 化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 色态 白色固体 红褐色固体 溶解性 难溶于水难溶于水与盐酸反Fe(OH)2＋2H ＋===Fe 2＋＋2H 2OFe(OH)3＋3H ＋=== Fe 3＋＋3H 2O知识梳理二应受热分解分解产物复杂2Fe(OH)3===Fe2O3+3H2O制法可溶性亚铁盐与碱反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓可溶性铁盐与碱反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓二者的关系空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe (OH)3（1）Fe(OH)2的制备Fe(OH)2易被氧化，在制备时应注意：①FeSO4晶体中不能有Fe3+；②配制后的FeSO4溶液中要加入少量铁粉；③配制溶液的蒸馏水以及所用NaOH溶液均须煮沸以除去其中溶解的氧气。
2012年高考题汇编（化学）12-02 金属及其化合物1. ［2012·江苏化学卷20］(14分)铝是地壳中含量最高的金属元素，其单质及合金在生产生活中的应用日趋广泛。
(1)真空碳热还原-氯化法可实现由铝矿制备金属铝，其相关的热化学方程式如下：Al2O3(s)＋AlCl3(g)＋3C(s)=3AlCl(g)＋3CO(g) △H=a kJ·mol－13AlCl(g)=3Al(l)＋AlCl3(g) △H=b kJ·mol－1①反应Al2O3(s)＋3C(s)=2Al(l)＋3CO(g)的△H= kJ·mol－1(用含a、b的代数式表示)。
②Al4C3是反应过程的中间产物。
Al4C3与盐酸反应(产物之一是含氢量最高的烃)的化学方程式。
(2)镁铝合金(Mg17Al12)是一种潜在的贮氢材料，可在氩气保护下，将一定化学计量比的Mg、Al单质在一定温度下熔炼获得。
该合金在一定条件下完全吸氢的反应方程式为Mg17Al12＋17H2=17MgH2＋12Al。
得到的混合物Y(17MgH2＋12Al)在一定条件下释放出氢气。
①熔炼制备镁铝合金(Mg17Al12)时通入氩气的目的是。
②在6.0mol·L－1HCl溶液中，混合物Y能完全释放出H2。
1 mol Mg17Al12完全吸氢后得到的混合物Y与上述盐酸完全反应，释放出H2的物质的量为。
③在0.5 mol·L－1 NaOH和1.0 mol·L－1 MgCl 2溶液中，混合物Y均只能部分放出氢气，反应后残留固体物质X-射线衍射谱图如右图所示(X-射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在，不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同)。
在上述NaOH溶液中，混合物Y中产生氢气的主要物质是(填化学式)。
(3)铝电池性能优越，Al-AgO电池可用作水下动力电源，其原理如右下图所示。
该电池反应的化学方程式为：。
【参考答案】(1)①a＋b②Al4C3＋12HCl=4AlCl3＋3CH4↑(2)①防止Mg Al被空气氧化②52 mol③Al(3)2Al＋3AgO＋2NaOH=2NaAlO2＋3Ag＋H2O【解析】本题以新能源、新材料为背景涉及元素化合物性质、热化学方程式和电极反应方程式的书写、读图读表计算与分析的综合题，是以常见物质相关的化学知识在生产、生活中具体运用的典型试题。
元素及其化合物专题（2）金属元素及其重要化合物2012届高三化学备课组刘小锟【真题演练】1.（2011重庆高考）下列叙述正确的是A. Fe分别与氯气和稀盐酸反应所得氯化物相同B.K、Zn分别与不足量的稀硫酸反应所得溶液均呈中性C. Li、Na、K的原子半价和密度随原子序数的增加而增大D.C、P、S、Cl的最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐增强2.（2010年全国28 15分）有A、B、C、D、E和F六瓶无色溶液，他们都是中学化学中常用的无机试剂。
纯E为无色油状液体；B、C、D和F是盐溶液，且他们的阴离子均不同。
现进行如下实验：①A有刺激性气味，用沾有浓盐酸的玻璃棒接近A时产生白色烟雾；②将A分别加入其它五中溶液中，只有D、F中有沉淀产生；继续加入过量A时，D 中沉淀无变化，F中沉淀完全溶解；③将B分别加入C、D、E、F中，C、D、F中产生沉淀，E中有无色、无味气体逸出；④将C分别加入D、E、F中，均有沉淀生成，再加入稀HNO3，沉淀均不溶。
根据上述实验信息，请回答下列问题：（1）能确定溶液是（写出溶液标号与相应溶质的化学式）：（2）不能确定的溶液，写出其标号、溶质可能的化学式及进一步鉴别的方法：【知识框架】1.金属钠及其化合物：写出下列反应（1）Na与苯酚___________________________________(2)Na2O2与CO2的反应________________________________________(3)NaClO溶液中通少量CO2气体____________________________________（4）Na投到CuSO4溶液中____________________________________2.金属铝及其化合物：写出下列反应（1）AlCl3与过量NaOH溶液反应___________________________________(2)往NaAlO2溶液中通入少量CO2的反应________________________________________(3)Al2S3与H2O________________________________________________________________ 3.金属铁及其化合物写出下列反应（1）F e(O H)2转化为Fe(OH)3___________________________________ (2)Fe与H2O气体的反应___________________________________________4.金属铜及化合物写出下列反应 （1） C u 与浓H N O 3的反应 ___________________________________(2)Cu 与FeCl 3溶液的反应_________________________________一、【核心要点突破】 例1 （08年全国理综I·6）在溶液中加入足量Na 2O 2后仍能大量共存的离子组是A ．+4NH 、Ba 2＋、-Cl 、-3NOB ．K ＋、-2AlO 、-Cl 、-24SO C ．Ca 2＋、Mg 2＋、-3NO 、-3HCO D ．Na ＋、-Cl 、-23CO 、-23SO 【变式训练1】（08北京卷）1mol 过氧化钠与2mol 碳酸氢钠固体混合后，在密闭的容器中加热充分反应，排出气体物质后冷却，残留的固体物质是( )A ．Na 2CO 3B ．Na 2O 2 Na 2CO 3C ．NaOH 、Na 2CO 3D ．Na 2O 2 、NaOH Na 2CO 3和NaHCO ）2.Fe2+和Fe3+的检验（1）Fe2+的检验：方法一：滴加KSCN溶液，无明显现象，再滴加新制氯水，溶液立即变红色。
【创新设计】2012届高考化学二轮专题复习第11讲金属元素及其化合物限时练习(时间：40分钟满分：60分)一、选择题(共8小题，每小题4分，共32分)1．(上海高考，22改编)实验室将9 g铝粉跟一定量的金属氧化物粉末混合形成铝热剂。
发生铝热反应之后，所得固体中含金属单质为18 g，则该氧化物粉末不可能是()。
A．Fe2O3和MnO2B．Fe2O3和V2O5C．Cr2O3和V2O5D．Fe3O4和FeO解析n(Al)＝9 g27 g·mol－1＝13mol，Al完全反应时转移电子的物质的量为13mol×3＝1 mol，则生成金属的摩尔电子质量(转移1 mol e－生成金属的质量)为18 g·mol －1。
A项，生成Fe的摩尔电子质量为56 g3 mol＝18.67 g·mol－1，生成Mn的摩尔电子质量为55 g4 mol＝13.75 g·mol－1，根据平均值规律，A项正确；B项，生成V的摩尔电子质量为51 g5 mol＝10.2 g·mol－1，根据平均值规律，B项正确；同理，C项不可能生成单质18 g；D项，Al完全反应时生成Fe的质量大于18 g，当氧化物粉末不足量时，生成的金属可能为18 g，D项正确。
答案 C2．向m g镁和铝的混合物中加入适量的稀硫酸，恰好完全反应生成标准状况下的气体b L。
向反应后的溶液中加入c mol·L－1氢氧化钾溶液V mL，使金属离子刚好沉淀完全，得到的沉淀质量为n g。
再将得到的沉淀灼烧至质量不再改变为止，得到固体p g。
则下列关系不正确的是()。
A．c＝1 000b11.2V B．p＝m＋Vc125C．n＝m＋17Vc D.53m<p<179m解析向m g Mg、Al的混合物中加入适量的稀H2SO4，恰好完全反应，溶液中只有MgSO4、Al2(SO4)3两种物质，且Mg2＋与Al3＋的质量和为m g；向反应后的溶液中加入c mol·L－1 KOH溶液V mL，使金属离子恰好完全沉淀，发生的反应是：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，则得到沉淀的质量是Mg2＋、Al3＋的质量与KOH溶液中OH－质量的质量和，所以n＝m＋V×10－3×c×17＝m＋1.7×10－2Vc，C项错误。
答案 C3．在铁与铜的混合物中，加入一定量的稀硝酸，充分反应后剩余金属m1 g再向其中加入一定量的稀硫酸，充分振荡后，剩余金属m2 g，则m1与m2之间的关系是()。
A．m1一定大于m2B．m1可能小于m2C．m1一定等于m2D．m1可能大于m2解析铁和铜的混合物与一定量的硝酸反应，当金属剩余时，硝酸耗尽，但生成物中有硝酸亚铁或硝酸铜或这两种物质的混合物。
若再向其中加入稀硫酸，则继续发生如下反应：3Cu＋8H＋＋2NO－3===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O或：3Fe＋8H＋＋2NO－3===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2OFe＋4H＋＋NO－3===Fe3＋＋NO↑＋2H2O使金属质量减少。
所以m1一定大于m2。
答案 A4．(2011·西安二模)下列有关NaHCO3和Na2CO3性质的比较中，正确的是()。
A．热稳定性：Na2CO3＜NaHCO3B．常温时在水中的溶解度：Na2CO3＜NaHCO3C．等质量的NaHCO3和Na2CO3与足量稀盐酸反应产生CO2的量：Na2CO3＜NaHCO3D．等物质的量的NaHCO3和Na2CO3与足量稀盐酸反应，NaHCO3放出的CO2多解析NaHCO3不稳定，受热分解；常温时在水中的溶解度为Na2CO3＞NaHCO3；等物质的量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量的稀盐酸反应，产生的CO2一样多。
答案 C5．将1.12 g铁粉加入25 mL 2 mol·L－1氯化铁溶液中，充分反应后，其结果是()。
A．铁有剩余，溶液呈浅绿色，Cl－浓度基本不变B．往溶液中滴入无色KSCN溶液，显红色C．Fe2＋和Fe3＋的物质的量之比为5∶1D．氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶5解析n(Fe)＝1.12 g56 g·mol－1＝0.02 mol，n(Fe3＋)＝25 mL×2 mol·L－11 000 mL·L－1＝0.05 mol，由反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋可知Fe3＋过量，加入KSCN显红色。
溶液中n(Fe2＋)＝3n(Fe)＝0.06 mol，溶液中n(Fe3＋)＝0.05 mol－2n(Fe)＝0.01 mol，氧化产物与还原产物物质的量之比为1∶2。
答案 B6．(2011·北京)下列实验方案中，不能测定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3质量分数的是()。
A．取a g混合物充分加热，减重b gB．取a g混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得b g固体C．取a g混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出气体用碱石灰吸收，增重b g D．取a g混合物与足量Ba(OH)2溶液充分反应，过滤、洗涤、烘干，得b g固体解析C项混合物与硫酸反应的产物被碱石灰吸收的不仅是二氧化碳，还有水蒸气，所以无法准确的计算。
其他几个选项的方法都可以通过计算得出结果。
答案 C7．(2011·鞍山调研)铝、铍(Be)及其化合物具有相似的化学性质。
已知反应：BeCl2＋Na2BeO2＋2H2O===2NaCl＋2Be(OH)2↓能完全进行，则下列推断正确的是()。
A．Na2BeO2溶液的pH＞7，将其蒸干并灼烧后得到的残留物为BeOB．BeCl2溶液的pH＞7，将其蒸干并灼烧后得到的残留物可能是BeCl2C．Be(OH)2既能溶于盐酸，又能溶于NaOH溶液D．BeCl2水溶液的导电性强，故BeCl2是离子化合物解析蒸干并灼烧Na2BeO2溶液后得到的残留物为Na2BeO2；BeCl2是强酸弱碱盐，其溶液pH＜7，蒸干并灼烧该溶液可得到BeO；Be(OH)2和Al(OH)3性质相似，BeCl2和AlCl3均是共价化合物。
答案 C8．浓度是影响反应能否发生的因素之一。
下列说法符合事实的是()。
A．常温下，铝片可以溶解于足量浓硫酸，也可溶解于足量稀硫酸B．常温下，铜片与浓硝酸反应，不与稀硝酸反应C．常温下，浓的氢氧化钠溶液和极稀的氢氧化钠溶液均能溶解Al(OH)3D．常温下，锌与浓硫酸和稀硫酸都能反应，但生成的气体不同解析常温下，铝在冷的浓硫酸中发生钝化；常温下，铜既能与浓硝酸反应，也能与稀硝酸反应；Al(OH)3只能溶于强碱，极稀的NaOH溶液不能溶解Al(OH)3；锌与浓硫酸反应生成的气体是SO2，与稀硫酸反应生成的气体是H2。
答案 D二、非选择题(共4小题，28分)9．(5分)A为两种固体的混合物，G和I为溶液D的组成成分，E为红褐色沉淀，J为淡黄色固体。
反应所加的试剂均足量。
(1)混合物A一定含有的元素为(写元素符号)________；(2)溶液F一定含有的阴离子为(写离子符号)________；(3)写出B＋G―→J的化学方程式：____________________，写出溶液C―→溶液D的离子方程式：___________________________________________________；(4)溶液Ⅰ中溶质的阳离子常作净水剂，其作用原理是(用离子方程式表示)：________________________________________________________________。
解析E为红褐色沉淀，推测应为氢氧化铁。
J是淡黄色固体，可能为过氧化钠或硫，但是在溶液中生成的淡黄色固体不可能是过氧化钠，应为硫。
D溶液中加入过量氢氧化钠有沉淀生成，向所生成的溶液F中通入二氧化碳生成沉淀H，加入盐酸后沉淀H溶解，根据这条线索可以分析有氢氧化铝生成。
根据原子守恒可推测A中含有Fe、Al、S三种元素，B为硫化氢气体，有了这些信息，就可以解决该题中的问题。
答案(1)Fe、Al、S(2)Cl－、OH－、AlO－2(3)H2S＋2FeCl3===2FeCl2＋S↓＋2HCl 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－(4)Al3＋＋3H2O Al(OH)3＋3H＋10．(5分)(2010·全国理综Ⅰ，28)有A、B、C、D、E和F六瓶无色溶液，他们都是中学化学中常用的无机试剂。
纯E为无色油状液体；B、C、D和F是盐溶液，且它们的阴离子均不同。
现进行如下实验：①A有刺激性气味，用蘸有浓盐酸的玻璃棒接近A时产生白色烟雾；②将A分别加入其他五种溶液中，只有D、F中有沉淀产生；继续加入过量A 时，D中沉淀无变化；F中沉淀完全溶解；③将B分别加入C、D、E、F中，C、D、F中产生沉淀，E中有无色、无味气体逸出；④将C分别加入D、E、F中，均有沉淀生成，再加入稀HNO3，沉淀均不溶。
根据上述实验信息，请回答下列问题：(1)能确定的溶液是(写出溶液标号与相应溶质的化学式)：_________________________________________________________________；(2)不能确定的溶液，写出其标号、溶质可能的化学式及进一步鉴别的方法：_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
解析(1)由题干表述可知A和E不是盐，又由纯E为无色油状液体，推知E为硫酸(③步操作进一步确定)；(Ⅱ)由题干和①步操作可知A为氨水；(Ⅲ)再由②步操作可知F中阳离子为Ag＋发生的反应为：Ag＋＋NH3·H2O===AgOH↓＋NH＋4；AgOH＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]＋＋OH－＋2H2O；而常见的盐中只有AgNO3可溶于水，故F为AgNO3；(Ⅳ)由③步操作可知B中阴离子应为CO2－3，由于此无色无味的气体只能是CO2，B、C、D中能生成沉淀说明不能是HCO－3，而阳离子可能是常见的K＋、Na＋、NH＋4等待定；(Ⅴ)同样②步操作D中能与氨水生成沉淀的无色溶液中常见的阳离子为Mg2＋或Al3＋，而阴离子需待下步反应再确定；(Ⅵ)由④步操作生成的沉淀可能为AgCl、AgBr、AgI、BaSO4、H2SiO3(不合理)等，但限于题干所述中常用试剂，则沉淀应为AgCl和BaSO4，其不溶于HNO3，一个是与AgNO3结合生成的沉淀，一个是与硫酸结合形成的沉淀，故C应该同时含有Ba2＋和Cl－，即C为BaCl2，进而推出D中阴离子应该为SO2－4，因为题干所述盐溶液中阴离子均不同，故D为Al2(SO4)3或MgSO4；其他解析可见答案。
