1、1金属专题二镁、铝、铁 3其它常见的金属（如 Mg、Al、Fe）考点扫描1Mg、Al 的性质。2Al 2O3 和 Al(OH)3 的两性。3铁的化学性质。4铁的氧化物和铁的氢氧化物。5Fe、Fe 2+、Fe 3+之间的相互转化关系。6Fe 2+、Fe 3+的检验。知识指津1Mg、Al 的性质(1)物理性质：镁、铝都是密度小、熔点低、硬度较小的银白色金属，但镁与铝相比较，铝的硬度、密度都比镁大，熔沸点都比镁高。二者都有良好的导热、导电性能及韧性和延展性。(2)镁、铝化学性质及用途比较镁 铝与非金属反应与 X2、O 2、S、N 2 等反应，如：Mg S MgS,2MgO 2 2MgO与 X2、O
2、2、S 等反应，如：2Al3S Al2S3，4Al3O 2 2Al2O3与酸反应 Mg 2H+Mg 2+H 2，与氧化性酸浓H2SO4、 HNO3 反应较为复杂2Al6H +2Al 3+3H 2，室温时，在浓硫酸、浓硝酸中钝化与水反应 Mg 2H2O Mg(OH)2H 2生成的 Mg(OH)2 能使酚酞试液变红去掉氧化膜的 Al 与沸水缓慢反应2Al6H 2O 2Al(OH)33H 2与碱反应 不反应 2Al2NaOH2H 2O2NaAlO 23H 2与氧化物反应(干态置换) 2MgCO 2 2MgOC镁着火，不能用 CO2 灭之2AlFe 2O3 Al2O32Fe(铝热反应)用 途 照明弹，
3、制合金等 导线、电缆、炊具、化工、合金2Al 2O3Al 2O3 是一种白色难熔的物质，不溶于水，是冶炼金属铝的原料，也是一种比较好的耐火材料。是典型的两性氧化物，Al 2O36H +2Al 3+3H 2O，Al 2O32OH -2AlO 2-H 2O3Al(OH) 3Al(OH) 3 是几乎不溶于水的白色胶状物质，能凝聚水中的悬浮物，又能吸附色素，是典型的两性氢氧化物，在酸或强碱中都能溶解，能用平衡移动原理解释，其两性电离方程式如下：2H 2OAlO 2-H + Al(OH)3 Al3+3OH -酸式电离 碱式电离4“铝三角”及其应用典型复分解关系(1)“铝三角”系指 Al3+、Al(OH)
4、 3、AlO 2-相互依存的三角关系；有关离子方程式为：Al 3+3OH -Al(OH) 3或 Al3+3NH 3H2OAl(OH) 33NH 4+Al(OH) 3 OH-AlO 2-2H 2O，AlO 2-4H +Al 3+2H 2O；Al 3+4OH -AlO 2-2H 2O，AlO 2-H +H 2OAl(OH) 3或 AlO2-CO 22H 2OAl(OH) 3HCO 3-，Al(OH) 33H +Al 3+3H 2O(2)应用 制取 Al(OH)3，最好用铝盐与氨水作用或将 CO2 通人偏铝酸盐中；离子共存问题：Al 3+与 S2-、AlO 2-、HCO 3-、CO 32-因相互促进
5、水解而不能大量共存，AlO 2-与 H+、NH 4+、Al 3+、Fe 3+等不能大量共存。有关离子方程式如下：Al 3+3AlO2-6H 2O4Al(OH) 3，Al 3+3HCO 3-Al(OH) 3CO 2，2Al 3+3S 2-6H 2O2Al(OH) 33H 2SAlO 2-NH 4+H 2OAl(OH) 3NH 3，3AlO 2-Fe 3+6H 2O3Al(OH) 3Fe(OH) 35铝的图像(1)向 AlCl3 溶液中滴加 NaOH 溶液直至过量。图 1 所示。(2)向 AlCl3 溶液中滴加氨水至过量。图 2 所示。(3)向 NaOH 溶液中滴加 AlCl3 溶液直至过量。图
6、3 所示。(4)向 NaAlO2 溶液中滴加盐酸直至过量。图 4 所示。(5)向盐酸中滴入 NaAlO2 溶液直至过量。图 5 所示。(6)向 NaAlO2 溶液中通人 CO2 直至过量。图 6 所示。36既能与酸又能与碱反应的物质某些单质如 Al、Si 等；两性氧化物如 Al2O3；两性氢氧化物如 Al(OH)3；弱酸的铵盐如 CH3COONH4、(NH 4)2CO3、(NH 4)2S 等；多元弱酸的酸式盐如 NaHCO3、NaH 2PO4 等；氨基酸、蛋白质等。7铁的性质铁位于周期表中第四周期第族，常见的化合价有2、3 价。化学性质比较活泼，能与许多物质发生化学反应：与非金属反应，3Fe2
7、O 2 Fe3O4、2Fe3Cl 2 2FeCl3、FeS FeS；与水反应，3Fe4H 2O(g) Fe3O44H 2；与酸反应，Fe2H +Fe 2+H 2，常温下与浓硫酸、浓硝酸发生钝化；与某些盐溶液的反应，如 FeCu 2+Fe 2+Cu。8铁的重要化合物(1)氧化物，铁南主要氧化物有 FeO、Fe 2O3、Fe 3O4 等，其性质见下表：铁的氧化物 FeO Fe2O3 Fe3O4俗 名 铁红 磁性氧化铁色 态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体4稳定性 不稳定 稳定 稳定水溶性 不溶 不溶 不溶与 HCl 反应 FeO+2HCl=FeCl2+H2O Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3
8、H2O Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O与 CO 反应FexO2yCO yCO2xFe与 Al 反应3FexOy2yAl yAl2O33xFe注：三种氧化物中 Fe3O4 最为稳定，Fe 3O4 在 Fe 的表面能起到保护作用，防止生锈。Fe 3O4 可写成 FeOFe2O3；FeO 遇到强氧化性的酸如 HNO3 等发生氧化还原反应。(2)铁的氢氧化物铁的氢氧化物 Fe(OH)2 弱碱 Fe(OH)3 弱碱色 态 白色固体 红褐色固体稳定性不稳定，在空气中易被氧化4Fe(OH)2O 22H 2O4Fe(OH) 3白色灰绿色红褐色受热分解2Fe(OH)3 Fe2O33H
9、2O与酸反应 Fe(OH)22H +=Fe2+2H 2O Fe(OH)3 3H+=Fe3+3H 2O制 备 相应盐与氨水或强碱作用 Fe2+2OH -Fe(OH)2相应盐与氨水或强碱作用Fe3+3OH -Fe(OH) 3注：Fe(OH) 2 在水中稳定存在的寿命只有几秒钟。在实验室制取 Fe(OH)2 时，一定要用新制的 Fe2+盐和 NaOH 溶液，且滴管末端插入试管的液面下，再滴加 NaOH 溶液。Fe(OH) 2 与氧化性酸发生氧化还原反应；Fe 2+在水溶液中显浅绿色，Fe3+在水中呈黄色。(3)铁及其化合物间的相互转化铁三角，典型的氧化还原反应注：Fe 遇到强氧化剂时，直接被氧化成
10、Fe3+，而遇到弱氧化剂时，被氧化成 Fe2+，同样 Fe2+只有碰到强氧化剂才能被氧化成 Fe3+。5常见 Fe2+转变为 Fe3+的离子方程式有：2Fe 2+X 22Fe 3+2X -(XCl、Br)4Fe 2+4H +O 24Fe 3+2H 2O2Fe 2+H 2O22H +2Fe 3+2H 2O3Fe 2+4H +NO 3-3Fe 3+2H 2ONO常见 Fe3+转化为 Fe2+的离子方程式有：2Fe 3+Fe3Fe 2+，2Fe 3+2I -I 22Fe 2+，2Fe 3+SO 2+2H2O2Fe 2+SO 42-4H +9Fe 2+、Fe 3+的检验方法一：加入强碱或氨水溶液，立即
11、产生红褐色沉淀的为 Fe3+，而产生白色沉淀灰绿色红褐色沉淀的为 Fe2+；方法二：滴入 KSCN 溶液，溶液变成红色的为 Fe3+，而无明显现象的为 Fe2+。范例点击例 1 将等物质的量的镁和铝相混合，平均分成 4 份，分别加到足量的下列溶液中，充分反应后，放出氢气最多的是( )A3molL -1 的 HCl B4molL -1 的 HNO3C8molL -1 的 NaOH D18molL -1 的 H2SO4解析 由于 Mg、Al 与 HNO3 及浓 H2SO4 均无 H2 放出，排除 B、D ；Mg、Al 与 HCl 均能反应，放出 H2，而与 NaOH 溶液作用，只有 Al 才能反应
12、，故本题答案为 A。答案 A例 2 将 amolNa 和 amolAl 一同投入到 mg 足量 H2O 中，所得溶液的密度为 dgL-1，该溶液里溶质的质量分数为( )A B 6C D 解析 本题中涉及的反应有：2Na2H 2O2NaOH H 2，2Al2NaOH2H 2O2NaAlO 23H 2，去掉中间产物 NaOH，有关系式：NaAl2H 2ONaAlO 22H 2，amolNa 与 amolAl 正好完全反应，生成 amolNaAlO 和 2amolH2，答案 C例 3 写出以明矾、三氧化二铬为主要原料(其它无机试剂任选 )制取金属铬的有关化学方程式：_；_；_；_。解析 铬常用铝热反
13、应制得，而金属铝可通过 Al2O3 电解法而制得。Al 3+3NH 3H2OAl(OH) 33NH 4+，2Al(OH) 3 Al2O33H 2O2Al 2O3 4Al3O 22AlCr 2O3 2CrAl 2O3例 4 往 100mL1molL-1 的 AlCl3 溶液中滴加 1molL-1 的 NaOH 溶液得沉淀 3.9g，则加入 NaOH 溶液的体积可能是多少 mL?解析 n(Al 3+)0.1L1molL -1 0.1mol，而 nAl(OH)3)= 0.05mol，说明 Al 元素并没有全部形成沉淀，故有两解。第一种情况：NaOH 不足，n(NaOH) 0.05mol30.15mo
14、l，vNaOH(aq)= =150mL第二种情况：Al 3+先与 NaOH 全部形成沉淀，后再溶解一部分， n(NaOH)0.1mol30.05mol0.35mol，vNaOH(aq)= 350mL。答案 150mL 或 350mL7例 5 下列反应中，铁只能生成高价化合物的是( )A过量铁粉与稀硝酸反应 B铁粉与硫蒸气反应C铁粉与过量的浓硫酸共热 D红热的铁粉与水蒸气反应解析 选项 A 中 Fe 元素的变化是：Fe Fe3+ Fe2+；B 选项中 Fe 变成 FeS；C 选项中由于浓 H2SO4 是强氧化剂且条件是加热，Fe 被氧化成高价；D 选项中 Fe 与 H2O(气)作用，生成 Fe3
15、O4。故答案 C。答案 C例 6 某溶液中有 NH4+、 Mg2+、Al 3+四种离子，若向其中加入过量的氢氧化钠溶液，微热搅拌，再加入过量盐酸，溶液中大量减少的阳离子是( )ANH 4+ BMg 2+ CFe 2+ DAl 3+解析 四种离子的变化情况分别是：NH 4+ NH3(逸出)；Mg 2+ Mg(OH)2 Mg2+；Fe 2+ Fe(OH)2 Fe(OH)3 Fe3+；Al 3+ Al(OH)3 AlO2- Al(OH)3 Al3+。答案 A、C例 7 试样 X 由氧化亚铁和氧化铜组成。取质量相等的两份试样按下图所示进行实验：(1)请写出步骤中所发生的反应的离子方程式：_。(2)若全
16、部的溶液 Y 和全部的粉末 Z 充分反应后，生成的不溶物 W 的质量是 m，则每份试样 X 中氧化铜的质量为_(用 m 表示)。8解析 溶液 Y 中的离子为 Fe2+、Cu 2+、H +和 Cl-，粉末 Z 是 Fe、Cu 的混合物，故中的反应是：FeCu 2+=Fe2+Cu，Fe2H +=H2Fe 2+；不溶物 W 应该是 Cu，故每份中产生的铜应该是 ，由 CuOCu ，得每份CuO 的质量为 0.625m。答案(1)FeCu 2+=Fe2+Cu，Fe2H +=H2Fe 2+ (2)0.625m例 8 在 2.0L CuSO4 和 Fe2(SO4)3 的混合溶液中，加入 30g Fe 粉，
17、最后得到 2.0L 0.25molL-1 的 FeSO4 溶液及 26g 固体沉淀物，试求原混合液中 CuSO4 和 Fe2(SO4)3 物质的量浓度。解析 题中共涉及两个反应：FeFe 2(SO4)3=3FeSO4，FeCuSO 4=FeSO4Cu ，由于最后得到 FeSO4 溶液，故 Fe 应过量。设 CuSO4 物质的量浓度为 x，Fe 2(SO4)3 物质的量浓度为 y，列方程组可解得。由于 n(SO42-)不变，有方程：2x6y=2.0L0.25molL -1 (1)反应前固体铁与溶液中铁、铜元素总质量与反应后固体中铁、铜与溶液中铁元素总质量相等。反应前，铜、铁元素总质量为：30g2
18、x64gmol -1+2y256gmol-1反应后，铜、铁元素总质量为：2.0L0.25molL -156gmol-126g，即有方程：30g2x64gmol -14y56gmol -126g2.0L0.25molL -156gmol-1 (2)联立(1)、(2)得：x=0.10molL -1，y=0.05molL -1答案 c(CuSO 4)0.10molL -1 cFe2(SO4)30.05molL -1变式操练1将 Mg、Al 混合粉末 10.2g 溶于 4molL-1 的盐酸 500mL 里。若加入 2molL-1 的 NaOH 溶液，使得沉淀达到最大量，则需加入此种 NaOH 溶液为
19、( )A1000mL B500mL C100mL D1500mL答案 A2将 500mL 浓度为 amolL-1 的 NaOH 溶液滴加到 500mL 浓度为 bmolL-1 的 AlCl3 溶液中。试推导 a、b 的关系，并计算能得到 Al(OH)3 的物质的量。答案分三种情况讨沦：NaOH 不足，即 a3b 时，nAl(OH) 3= 9NaOH 足量，但生成的 Al(OH)3 不能全溶时，即 3ba4b，nAl(OH) 3(0.20b-0.05a)mol NaOH 过量，生成的 Al(OH)3 全溶时，即 a4b，nAl(OH) 303为了除去氯化镁酸性溶液中的 Fe3+离子，可在加热搅拌
20、的条件下加入一种试剂，过滤后再加入适量盐酸。这种试剂是( )A氧化镁 B氢氧化钠 C碳酸钠 D碳酸镁答案 AD4铁酸钠(Na 2FeO4)是水处理过程中使用的一种新型净水剂，它的氧化性比高锰酸钾更强，本身在反应中被还原为Fe3+。(1)配平制取铁酸钠的化学方程式：( )Fe(NO 3)2( )NaOH( )Cl 2( )Na 2FeO4( )NaNO 3( )NaCl( )H 2O，反应中元素_被氧化，转移电子总数为_。(2)铁酸钠之所以能净水，除了能消毒杀菌外，另一个原因是_。答案 (1)1、8、2、1、2、4、4；Fe(+2)，4e - (2)还原产物 Fe3+发生水解生成 Fe(OH)3
21、 胶体能吸附杂物5称取 0.200g 某赤铁矿样品，矿样溶解后，使其中的铁转化成 Fe2+(所得溶液中不含其它还原性物质)。另取 7.90g硫酸铈铵 2(NH4)2SO4Ce(SO4)22H2O(摩尔质量 632gmol-1)，溶解后稀释至 250mL。取 30.0mL 该溶液恰好与上述的 Fe2+溶液完全反应。反应的离子方程式为：Ce 4+Fe 2+Ce 3+Fe 3+。请计算该矿样中 Fe2O3 的质量分数(Fe 2O3 的摩尔质量为160gmol-1)答案 3.60配套练习1下列的金属冶炼法，通常不宜采用的是( )A用加热法制金属汞B用电解法制金属铝C用还原法制金属锌D用铝热法制金属铬答
22、案 A解析 金属冶炼的实质是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单质。根据金属的化学活泼性不同，分为三种常用的冶炼方法，热分解法：适用于活泼性较差的金属，如汞、银；热还原法：适用于金属活泼性介于MgCu 之间的大多数金属；电解法：适用于金属活泼性很强的金属，一般位于金属活动顺序表中铝前面的金属。10评说 考纲要求“了解金属的通性，金属冶炼的一般原理”、“ 了解常见金属的活动顺序” 。此题考查学生对金属冶炼的方法及适用范围的掌握情况，冶炼方法一般以金属活动顺序为载体分类。根据题意，只要识记这些金属冶炼的方法就可解题。2下列有关金属元素特征的叙述，正确的是( )A金属元素的原子只有
23、还原性，离子只有氧化性D金属元素在化合物中有时显正价，有时显负价C金属元素的单质一般都容易导电、导热、有延展性D金属元素的单质在常温下均为金属晶体答案 C解析 有些金属元素具有可变化合价，故当其化合价处于中间价态时既有氧化性又有还原性，A 的叙述错误。根据金属离子的核外电子排布判断金属只有正化合价，故 B 不正确。由于金属具有自由电子，故金属元素的单质一般都容易导电、导热、有延展性，C 的叙述正确。大部分金属元素的单质在常温下为金属晶体，但有的例外，如汞，故 D 的叙述错误。评说 考纲要求“了解金属的通性”。此题考查学生对金属元素通性的理解、识记、分析的能力。3Wg 铁和铝的混合物，跟足量稀硫
24、酸反应产生 H2 的体积是相同条件下等质量该混合物跟足量烧碱溶液反应产生H2 体积的 4 倍(相同状况)，则原混合物中铁和铝的质量比为 ( )A28:3 B14:3 C9:2 D5:4答案 A解析 铝是两性金属，可分别与酸、碱反应，而铁只能与酸反应。金属与酸或碱反应时都是金属作还原剂，故可由金属失电子数来衡量氢气量。设铝为 1mol，则 1mol 铝与烧碱反应时失电子 3mol。在与酸反应时，1mol 铝同样失电子 3mol。为满足等量金属混合物与酸反应时生成的氢气是与碱反应时生成氢气的 4 倍，即在与酸反应时金属应失的总电子数为12mol，推出铁应失电子数为 9mol，而铁与硫酸反应时生成的
25、是亚铁，即 1mol 铁失 2mol 电子，故 9mol 电子需铁4.5mol，说明在混合物中铁与铝的物质的量比是 9:2，其质量比为 28:3。评说 考查学生对铁、铝性质的理解和推理、分析问题的能力。由题意可知可用反应式进行解题，但注意最后求的是质量比。4我国化学家侯德榜(右图)改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下：11(1)上述生产纯碱的方法称_，副产品的一种用途为_。(2)沉淀池中发生的化学反应的方程式是_。(3)写出上述流程中 X 物质的分子式_。(4)使原料氯化钠的利用率从 70提高到 90以上，主要是设计了(填上述流程中的编号) 的循环，从沉淀池中取出沉淀的操作是_。(5
26、)为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少量试样溶于水后，再滴加_。(6)向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品。通氨气的作用有_。(a) 增大 NH4+的浓度，使 NH4Cl 更多地析出(b)使 NaHCO3 更多地析出(c) 使 NaHCO3 转化为 Na2CO3，提高析出的 NH4Cl 纯度答案(1)联合制碱法或侯德榜制碱法化肥或电解液或制药等(2)NH 3+CO2+H2O+NaCl=NH4Cl+NaHCO3或NH 3+CO2+H2O=NH4HCO3NH 4HCO3+NaCl=NaHCO3+NH4Cl(3)CO 2 (4)I 过滤(5)稀硝酸和硝酸银溶液(6)a、c解析 (4)
27、从影响平衡移动的角度考虑，提高反应物 CO2 和 NH3 的浓度，可使平衡向生成 NaHCO3 的方向移动，故要使用循环 I，使平衡向生成 NaHCO3 的方向移动。评说 考查学生对工业上制取纯碱方法(侯氏制碱法)的理解和知识迁移、综合思考问题的能力。从题意要求析出 NaHCO3来考虑影响平衡移动的因素，故第 6 小题可从影响平衡移动的知识来考虑。5某无色透明溶液与铝反应放出 H2，该溶液中可能含有：H +、K +、Mg 2+、Cl -、OH -、CO 32-、NO 3-等，试推断：第一种情况：一定有_，可能有_；12第二种情况：一定有_，可能有_；答案 若为酸性溶液，则必有 H+，由于 H+会与 OH-、CO 32-反应，故不存在 OH-、CO 32-；NO 3-在酸性条件下具有氧化性，不可能生成氢气，故 NO3-也不存在；而由于溶液成电中性，故应有 Cl-；可能含有 K+、Mg 2+。若溶液呈碱性，则必有 OH-；同时没有 H+、Mg 2+；考虑到溶液成电中性，故应有 K+；可能有 Cl-、CO 32-、NO 3-。评说 考查学生对铝的性质的理解和知识的迁移能力、推理分析能力。由题干分析可知溶液是无色透明的，故要考虑离子的颜色；又能与铝反应产生氢气，故溶液要讨论是酸性还是碱性的，由此可解题。
