鐵和鋁典型例題答案

1、【典型例題】類型一：鋁與NaOH溶液的反應例題1 甲、乙兩燒杯中各盛有100 mL 3 mol/L的鹽酸和NaOH溶液，向兩燒杯中分別加入等質量的鋁粉，反應結束后測得生成的氣體體積比為12，則加入鋁粉的質量為（ ）A5.4 g B3.6 g C2.7 g D1.8 g【答案】A【解析】2Al+6HCl2AlCl3+3H22Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2由反應方程式可知，若在等物質的量濃度的鹽酸和NaOH溶液中分別加入足量鋁，反應時產生H2的體積之比13，現在產生H2的體積之比為12，說明鋁粉的量相對于鹽酸來說是過量的，對于NaOH來說是不足量的，所以與鹽酸反應的鋁粉質量為2.

2、7 g，與NaOH反應的鋁粉質量為5.4 g?！究偨Y升華】因為鋁與NaOH溶液反應是一個較為特殊的反應，所以當鋁與NaOH溶液在同一題目中出現時，往往要用到2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2這一關系來解。舉一反三：【變式1】取兩份等質量的鋁粉，分別與足量的鹽酸、濃氫氧化鈉溶液反應，在相同情況下產生的氣體體積之比是（ ）A11 B12 C13 D32【答案】A【變式2】下列關于金屬元素特征的敘述正確的是（ ）（1）金屬元素的原子只有還原性，離子只有氧化性；（2）金屬元素在化合物中只顯正價；（3）金屬性越強的元素相應的離子氧化性越弱；（4）價電子越多的金屬原子金屬性越強；（5）離子

3、化合物一定含金屬元素A、(1)(2)(3) B、(2)(3) C、(1)(4)(5) D、全部【答案】B【解析】(1)對于變價金屬中，較低價態(tài)的金屬離子既有氧化性，又有還原性，如Fe2+。(2)金屬元素的原子只具有還原性，故在化合物中只顯正價。(4)金屬性的強弱要看失電子的難易。（5）離子化合物不一定含金屬元素，如NH4Cl。類型二：Al2O3、Al(OH)3的性質與制法例題2 既能與鹽酸反應又能與氫氧化鈉溶液反應的化合物是（ ）Al NaHCO3 Al2O3 Mg(OH)2 Al(OH)3A B C D【答案】C【解析】注意審題，題目要求是“化合物”，防止錯選A。特別提示：兩性物質是指既能與

4、酸反應又能與堿反應生成鹽和水的化合物。兩性氧化物有Al2O3、ZnO等，兩性氫氧化物有Al(OH)3、Zn(OH)2等。定義中的酸指非氧化性強酸溶液，堿指強堿溶液，其實質是與H+和OH反應。弱酸的銨鹽如(NH4)2CO3、(NH4)2S等、弱酸的酸式鹽（如NaHCO3）均既能與強酸（H+）反應又能與強堿（OH）反應，但它們不屬于兩性物質。舉一反三：【變式1】氧化鋁熔點很高，常用于制造耐火材料，例如制作坩堝，下列操作不能在氧化鋁坩堝中進行的是（ ）A加熱使CuSO45H2O失水 B加熱使KMnO4分解C加熱熔化燒堿 D加熱分解堿式碳酸銅【答案】C 類型三：“鋁三角”及其轉化例題3 向50 mL

5、1 molL1的Al2(SO4)3溶液中加入100 mL KOH溶液，充分反應后得到3.9 g沉淀，則KOH溶液的物質的量濃度可能是（ ）A1 molL1 B3 molL1 C1.5 molL1 D3.5 molL1【答案】C、D【解析】方法一：根據Al3+的物質的量與沉淀Al(OH)3的物質的量比較可推測KOH溶液的兩種情況：（1）當加入KOH不足量時，故。（2）當加入KOH過量時，n (KOH)=4n (Al3+)n Al(OH)3=0.4 mol0.05 mol=0.35 mol。故。方法二：用圖像法求解，如圖所示，用縱坐標表示生成的Al(OH)3的物質的量，橫坐標表示KOH的物質的量。

6、當生成沉淀0.05 mol時，需KOH的物質的量為0.15 mol或0.35 mol。 【總結升華】本題易漏選答案D，原因是未考慮到3.9 g沉淀可以是Al(OH)3被過量的KOH溶液溶解了一部分而剩余部分沉淀的情況。舉一反三：【變式1】等體積的AlCl3和NaOH溶液混合后，沉淀物中含鋁的質量與溶液中含鋁的質量相等，則AlCl3和NaOH兩種溶液的物質的量濃度之比為（ ）A、13 B、23 C、14 D、27【答案】B、D【解析】AlCl3和NaOH溶液混和有沉淀物生成，可能有兩種情況：NaOH不足量，NaOH部分過量。假設溶液中含有2mol的AlCl3，如果為第一種情況生成Al(OH)3沉

7、淀的物質的量與未反應的AlCl3物質的量相等，所以耗NaOH 3mol。則答案為B。如果為第二種情況，則生成1mol的Al(OH)3，1mol的AlO2-，共消耗NaOH為7mol。所以答案為D?！咀兪?】向50mL1mol/L的AlCl3溶液中加入0.2mol/L的NaOH溶液，生成沉淀1.56g，需NaOH溶液多少mL?【解析】當NaOH不足時： 3NaOHAl(OH)3 3 78 x 1.56解得 x=0.06molV(NaOH)=0.3L=300mL當NaOH過量時：Al3+3NaOHAl(OH)31mol 3mol 78g0.05mol y x解得 x=3.9g y=0.15molA

8、l(OH)3NaOH 78g 1mol(3.9-1.56)g z解得 z=0.03moln(NaOH)=0.15+0.03 =0.18(mol)V(NaOH)=0.9L=900mL另解： nAl(OH)3=4n(Al3+) n(OH-)nAl(OH)3=1.56/78 = 0.02(mol) 0.02 = 40.05 - n(OH-) n(OH-) = 0.18mol V(NaOH)=0.18/0.2 =0.9L=900mL類型四：與Al(OH)3、Al3+、AlO2有關的圖像例題4 把x溶液（或氣體）慢慢加入（或通入）到一定量的y溶液中，產生的沉淀量與加入x物質的量的關系如圖所示，符合圖中曲

9、線的是（ ）A、x為CO2，y為Ca(OH)2B、x為NH3H2O，y為AlCl3C、x為NaOH，y為AlCl3D、x為HCl，y為NaAlO2【答案】D【解析】CO2通入Ca(OH)2溶液中可產生碳酸鈣沉淀，繼續(xù)通CO2沉淀溶解而生成Ca(HCO3)2溶液。氨水加入AlCl3溶液產生沉淀，但過量不溶，方程式為：Al3+3NH3H2O=Al(OH)3+3NH4+NaOH溶液滴加到AlCl3溶液中生成Al(OH)3沉淀，繼續(xù)加入沉淀溶解生成偏鋁酸鹽。AlCl3+3NaOH=Al(OH)3+3NaCl Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O鹽酸加入到NaAlO2溶液中，先生成Al(OH

10、)3沉淀，繼續(xù)加入沉淀溶解生成三價鋁鹽。HCl+NaAlO2+H2O=Al(OH)3+NaCl Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O從觀察方程式的系數，定量角度分析。舉一反三：【變式1】有一透明溶液，可能含有Al3+、Fe3+、K+、NH4+、Mg2+和Cu2+等離子中的一種或幾種?，F加入Na2O2粉末只有無色無味的氣體放出，并同時析出白色沉淀。加入Na2O2的量與生成白色沉淀的量之間的關系用下圖來表示。試推斷： （1）原溶液中一定含有_。（2）一定不含有_。（3）可能含有_。（4）為了進一步確定可能含有的離子，應增加的實驗操作為_?！敬鸢浮浚?）Al3+和Mg2+ （2）Fe3+、

11、NH4+、Cu2+ （3）K+ （4）焰色反應【解析】向溶液里加入過氧化鈉粉末，會發(fā)生Na2O2和H2O的反應，生成NaOH和O2。因題目中沒有刺激性氣味氣體產生，說明原溶液中不含有Fe3+和NH4+。又因生成的沉淀是白色的，所以原溶液中不含有Fe3+和Cu2+。根據圖中曲線的變化，表明隨Na2O2的加入（即NaOH的形成），白色沉淀逐漸增多，后來又逐漸減少，最后保持不變，說明原溶液中一定含有Al3+和Mg2+。K+可能存在，可通過焰色反應來檢驗。規(guī)律總結：解答圖像計算題，必須抓住有關化學原理和有關物質的性質，結合圖像的特點，綜合分析逐步計算求解，其關鍵是抓住圖像四點（原點、交點、轉折點、終點

12、），數形結合，分析計算。【變式2】向20 mL某物質的量濃度AlCl3溶液中滴入2 molL1 NaOH溶液時，得到Al(OH)3沉淀質量與所滴加NaOH溶液的體積（mL）關系如右圖所示，試回答下列問題：（1）圖中A點表示的意義是_。（2）圖中B點所示的意義是_。（3）上述兩反應用總的離子方程式可表示為_。（4）假若溶液中有Al(OH)3沉淀0.39 g，則此時用去NaOH溶液的體積為_?！敬鸢浮浚?）加入NaOH溶液15 mL時，沉淀達到最多，質量為0.78 g（2）當NaOH溶液達到20 mL時，生成的沉淀恰好全部溶液（3）Al3+4OHAlO2+2H2O（4）7.5 mL或17.5 mL

13、【典型例題】類型一：金屬與水（水蒸氣）反應的實驗探究例1 如下圖所示，在玻璃管中放入還原鐵粉和石棉絨的混合物，加熱并通入水蒸氣，用試管收集產生的經干燥的氣體，并靠近火焰點火。 （1）所觀察到的現象是_，有關反應的化學方程式是_。（2）干燥管內可裝入的試劑是_，其作用是_。干燥管還可用_（填裝置名稱）代替。（3）玻璃管中石棉絨的作用是_。實驗開始時應先點燃_，實驗結束時，應先熄滅_?！敬鸢浮浚?）紅熱的鐵與水蒸氣反應，放出氣體，這種氣體靠近火焰點火時，能燃燒或發(fā)出爆鳴聲3Fe+4H2O (g)Fe3O4+4H2（2）堿石灰（或無水CaCl2、硅膠等） 吸收水蒸氣，干燥氫氣 U形管（3）鐵粉的載體

14、，增大鐵粉與水蒸氣的接觸面積 酒精燈 酒精噴燈【解析】常溫下Fe不與H2O發(fā)生反應，但在高溫下，Fe與H2O (g)反應生成Fe3O4和H2。因鐵粉和Fe3O4均為黑色，因此實驗過程中固體顏色無明顯變化，但產物H2可用點燃的方法驗證。石棉絨成分為硅酸鹽，它耐高溫且性質穩(wěn)定，是鐵粉的載體。舉一反三：【變式1】有人設計了如右圖所示的實驗裝置，目的是做鈉與水反應的實驗并驗證：鈉的物理性質；鈉與水反應的產物是什么。（1）當進行適當操作時還需要的儀器有_。（2）如何進行操作？_。（3）實驗現象是_。【答案】（1）小試管和酒精燈 （2）將大頭針向上提，使鈉塊落入水中，將小試管扣在導管上收集反應產生的氣體，

15、用拇指堵住小試管口移近酒精燈，松開拇指點燃小試管中的氣體 （3）鈉浮在水面上很快熔化成閃亮的小球，并逐漸消失，水溶液由無色變成紅色，點燃小試管中的氣體時，有尖銳的爆鳴聲類型二：鐵的氧化物、氫氧化物的性質 例2 有0.4 g鐵的氧化物，用足量的CO在高溫下將其還原，把生成的CO2全部通入足量的澄清石灰水中，得到0.75 g固體沉淀物。這種鐵的氧化物的化學式為（ ）。 AFeO BFe2O3 CFe3O4 DFe4O5 【答案】B【解析】可設這種鐵的氧化物的化學式為FexOy，則發(fā)生的反應為FexOy+yCOxFe+yCO2，Ca(OH)2+CO2CaCO3+H2O。從而得到FexOy與CaCO3

16、的關系式為： FexOy yCaCO3 56x+16y 100y 0.4 g 0.75 g 解得：xy23。 所以，這種鐵的氧化物的化學式為Fe2O3。 【總結升華】（1）Fe3O4是一種純凈物，而不是由FeO和Fe2O3組成的混合物。其組成也可用鹽的形式表示為Fe(FeO2)2。 （2）鐵的氧化物都能與鋁粉混合發(fā)生鋁熱反應，其通式可以表示為： 2yAl+3FexOyyAl2O3+3xFe 此反應可應用于野外焊接鋼軌，在定向爆破中熔斷鋼筋。舉一反三：【變式1】對于金屬的氫氧化物，下列說法正確的是（ ）。 A全部由金屬氧化物溶于水制得 B可以用化合反應、復分解反應制得 CFe(OH)2、Fe(O

17、H)3、Al(OH)3都不溶于過量的強堿 D金屬氫氧化物的熱穩(wěn)定性均較差 【答案】B類型三：鐵鹽和亞鐵鹽的性質 例3 將鐵粉、銅粉、FeCl3溶液和CuCl2溶液混合于某容器中充分反應（假定容器不參與反應）。試判斷下列情況下，溶液中存在的金屬離子和金屬單質。 （1）若鐵粉有剩余，則容器中不可能有的離子是：_；銅單質_（填“一定”或“可能”）存在。（2）若氯化鐵和氯化銅都有剩余，則容器中不可能有的單質是_，Fe2+_（填“一定”或“可能”）存在。 【答案】（1）Fe3+、Cu2+ 一定 （2）Fe、Cu 一定【解析】本題屬于物質共存問題，解答時應首先弄清物質間可能發(fā)生的反應，凡相互間能發(fā)生反應的

18、物質就不可能大量共存。本題涉及的反應有： Fe+2FeCl33FeCl2 Fe+CuCl2Cu+FeCl2 Cu+2FeCl32FeCl2+CuCl2 （1）若鐵粉有剩余，則容器中不可能有Fe2+、Cu2+，因為它們能發(fā)生上述反應，一定有銅單質。 （2）若FeCl3和CuCl2都有剩余，則容器中一定沒有Fe、Cu，一定有Fe2+?！究偨Y升華】在氧化還原反應中，氧化劑與不同還原劑反應時，應先與還原性強的反應；同樣，還原劑與不同氧化劑反應時，也應先與氧化性強的反應，即遵循“先強后弱”的規(guī)律。舉一反三：【變式1】要證明某溶液中不含Fe3+，而含有Fe2+，進行如下實驗操作時最佳順序為（ ）。 加入少

19、量氯水 加入少量KMnO4溶液 加入少量KSCN溶液A B C D 【答案】C【變式2】在FeCl3、CuCl2和HCl的混合溶液中加入鐵粉。待反應結束，剩余的固體濾出后能被磁鐵吸引，則反應后溶液存在的較多陽離子是（ ）ACu2+BFe3+ CFe2+DH+ 【答案】C【解析】由題中所給信息可知，鐵粉有剩余，因此加入的鐵粉將與混合溶液中的三種具有氧化性的粒子即Fe3+、Cu2+、H+依次反應，所以反應后溶液存在的較多陽離子是Fe2+。類型四：Fe(OH)2的制取 例4 用下面兩種方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。 方法一：用不含Fe3+的FeSO4溶液與用不含O2的蒸餾水配制的NaOH溶液

20、反應制備。 （1）除去蒸餾水中溶解的O2常采用_的方法。 （2）生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用長滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再擠出NaOH溶液。這樣操作的理由是_?！靖咔逭n堂：鐵及其化合物】 方法二：在如右圖所示裝置中，用NaOH溶液、鐵屑、稀H2SO4等試劑制備。 （1）在試管里加入的試劑是_。 （2）在試管里加入的試劑是_。 （3）為了制得白色Fe(OH)2沉淀，在試管和中加入試劑，打開止水夾，塞緊塞子后的實驗步驟是_。（4）這樣生成的Fe(OH)2沉淀能較長時間保持白色，其理由是_。 【答案】方法一：（1）煮沸 （2）避免生成的Fe(OH)2沉淀接觸O2方法二：（1）稀H2SO4、鐵屑 （2）NaOH溶液 （3）檢驗試管出口處排出的氫氣的純度，當排出的H2純凈時，再夾緊止水夾 （4）試管中反應生成的H2充滿了試管I和試管，且外界空氣不容易進入【解析】方法一： （1）氣體的溶解度是隨溫度升高而降低的