新新人教版高中化學(xué)必修第一冊高中化學(xué)知識點(diǎn)填空03-第三章 鐵 金屬材料（答案版）

第三章鐵金屬材料

第一節(jié)鐵及其化合物

一、鐵的單質(zhì)

1、鐵的存在與冶煉

（1）鐵元素在自然界中主要是以＋2價和＋3價化合物的形態(tài)存在于礦石中，游離態(tài)的單質(zhì)鐵只存

在于隕鐵中。鐵元素在地殼中的含量僅次于氧、硅和鋁，居第4位。

高溫

（2）煉鐵高爐中的反應(yīng)原理：Fe2O3＋3CO=====2Fe＋3CO2。

2、鐵的物理性質(zhì)

物質(zhì)狀態(tài)密度熔點(diǎn)沸點(diǎn)金屬共性特性

銀白色，有導(dǎo)熱、導(dǎo)電、延能被磁體

固體7.86g/cm31535℃2750℃

金屬光澤展性好吸引

3、鐵的化學(xué)性質(zhì)

鐵與氧化性較弱的氧化劑(如鹽酸、硫酸銅等)反應(yīng)，鐵原子失去2個電子生成＋2價鐵的化合物；

而鐵與氧化性較強(qiáng)的氧化劑(如氯氣等)反應(yīng)，鐵原子則失去3個電子生成＋3價鐵的化合物。

（1）在一定條件下，鐵作為還原劑能與某些非金屬單質(zhì)、酸和鹽溶液反應(yīng)

化學(xué)性質(zhì)化學(xué)方程式舉例

①Fe與非金屬單質(zhì)反應(yīng)

②Fe與非氧化性酸反應(yīng)置換反應(yīng)

Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑

③Fe與鹽溶液反應(yīng)

（2）鐵與水蒸氣的反應(yīng)

裝置1裝置2

實(shí)驗(yàn)裝置

用小試管收集一試管氣體，點(diǎn)燃，聽到輕

用火柴點(diǎn)燃肥皂泡，聽到爆鳴

操作及現(xiàn)象微“噗”聲，產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰，證明生成了

聲，證明生成了H2

H2

1

實(shí)驗(yàn)鐵能與水蒸氣反應(yīng)，并有H2生成，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

結(jié)論高溫

3Fe＋4H2O(g)=====Fe3O4＋4H2

①濕棉花的作用是在受熱時提供反應(yīng)所需的水蒸氣；

實(shí)驗(yàn)

②加熱鐵粉酒精燈的火焰用防風(fēng)罩套住，可以使加熱效果更好；

說明

③肥皂液在該實(shí)驗(yàn)中可以起到“收集”氫氣的作用

二、鐵的重要化合物

1、鐵的氧化物

化學(xué)式FeOFe2O3Fe3O4

俗名—鐵紅磁性氧化鐵

色、態(tài)黑色粉末紅棕色粉末黑色晶體(有磁性)

溶解性難溶于水難溶于水難溶于水

鐵的化合價＋2價＋3價＋2價，＋3價

穩(wěn)定性不穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定

＋＋＋＋2＋3＋

FeO＋2H===Fe2＋Fe2O3＋6HFe3O4＋8H===Fe＋2Fe

與H＋反應(yīng)的離子方程式

3＋

H2O===2Fe＋3H2O＋4H2O

特殊轉(zhuǎn)化FeO在空氣中受熱，迅速被氧化為Fe3O4：6FeO＋O2=====2Fe3O4

△

2、鐵的氫氧化物

化學(xué)式Fe(OH)2Fe(OH)3

色、態(tài)白色固體紅褐色固體

＋＋2＋＋3＋

與H反應(yīng)的離子方程式Fe(OH)2＋2H===Fe＋2H2OFe(OH)3＋3H===Fe＋3H2O

受熱分解—2Fe(OH)3=====Fe2O3＋3H2O

△

可溶性亞鐵鹽與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)：Fe2＋可溶性鐵鹽與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)：Fe3＋

制法

－－

＋2OH===Fe(OH)2↓(離子方程式)＋3OH===Fe(OH)3↓(離子方程式)

在空氣中，F(xiàn)e(OH)2能夠非常迅速地被氧氣氧化成Fe(OH)3，現(xiàn)象是白色絮

二者的關(guān)系狀沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色，反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Fe(OH)2

＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3

3、鐵鹽和亞鐵鹽

（1）【實(shí)驗(yàn)3-2】探究Fe3＋、Fe2＋的檢驗(yàn)

離子Fe3＋Fe2＋

2

實(shí)驗(yàn)操作

開始無明顯現(xiàn)象，滴加新制氯水后溶液變成

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象溶液變成紅色

紅色

2＋3＋－

2Fe＋Cl2===2Fe＋2Cl，

3＋－

離子方程式Fe＋3SCN===Fe(SCN)3

3＋－

Fe＋3SCN===Fe(SCN)3

Fe2＋和SCN－混合無明顯現(xiàn)象，加入新制氯水

Fe3＋遇SCN－顯紅色，可利用此

結(jié)論后，F(xiàn)e2＋被氧化成Fe3＋；可用先加KSCN溶

現(xiàn)象檢驗(yàn)Fe3＋的存在

液再加新制氯水的方法檢驗(yàn)Fe2＋的存在

（2）Fe3＋、Fe2＋的檢驗(yàn)

Fe2＋Fe3＋

觀察法淺綠色棕黃色

迅速最終

①現(xiàn)象：白色絮狀沉淀――→灰綠色――→紅褐

①現(xiàn)象：紅褐色沉淀

色沉淀

加堿法(NaOH)②反應(yīng)：Fe3＋＋3OH－===

2＋－

②反應(yīng)：Fe＋2OH===Fe(OH)2↓(白色)；

Fe(OH)3↓(紅褐色)

4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3(紅褐色)

①現(xiàn)象：加入KSCN溶液無明顯現(xiàn)象，再滴入氯①現(xiàn)象：加入KSCN溶液，溶液

水變成紅色溶液變?yōu)榧t色

顯色法(SCN－)

2＋3＋－3＋－

②反應(yīng)：2Fe＋Cl2===2Fe＋2Cl；②反應(yīng)：Fe＋3SCN

3＋－

Fe＋3SCN===Fe(SCN)3(紅色)===Fe(SCN)3(紅色)

（3）檢驗(yàn)Fe2＋的注意事項(xiàng)

①只含F(xiàn)e2＋的溶液：檢驗(yàn)Fe2＋加入試劑的順序

KSCN溶液氧化劑

待測液――――→不變色―――――→紅色(含F(xiàn)e2＋、不含F(xiàn)e3＋)。

如氯水、H2O2

②同時含有Fe2＋和Fe3＋的溶液

Fe2＋對檢驗(yàn)Fe3＋無干擾，可以滴加KSCN溶液檢驗(yàn)Fe3＋；Fe3＋對檢驗(yàn)Fe2＋有干擾，不能采用加KSCN

2＋2＋

溶液檢驗(yàn)Fe，通常向溶液中滴加適量酸性KMnO4溶液，溶液紫紅色褪色說明含有Fe。

稀H2SO4溶解酸性KMnO4溶液

檢驗(yàn)鐵的氧化物中是否有＋2價鐵時，取少量固體―――――→溶液―――――――→紫色褪去。

ab

步驟a中不能選用鹽酸，原因是酸性KMnO4溶液可以氧化鹽酸；步驟a中，不能選用稀HNO3，原因

2＋3＋

是稀HNO3可以將Fe氧化為Fe。

3

三、Fe2＋、Fe3＋的化學(xué)性質(zhì)

1、分別取少量FeCl3溶液于兩支試管中，進(jìn)行下列操作，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

（1）現(xiàn)象：溶液由棕黃色變?yōu)闇\綠色，加入KSCN溶液時，溶液不變色。反應(yīng)的離子方程式：

Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。

（2）現(xiàn)象：加入氯水后，溶液由淺綠色變成紅色。

2＋3＋－3＋－

反應(yīng)的離子方程式：2Fe＋Cl2===2Fe＋2Cl、Fe＋3SCN===Fe(SCN)3。

2、利用覆銅板制作圖案

實(shí)驗(yàn)原理利用FeCl3溶液作為“腐蝕液”，將覆銅板上不需要的銅腐蝕

取一小塊覆銅板，用油性筆在覆銅板上畫上設(shè)計(jì)好的圖案，然后浸入盛有

FeCl3溶液的小燒杯中。過一段時間后，取出覆銅板并用水清洗干凈。觀察

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并展示制作的圖案

實(shí)驗(yàn)操作

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象用油性筆畫出的圖案處不被腐蝕，洗凈后板上留下設(shè)計(jì)的圖案

3＋2＋2＋

反應(yīng)方程式2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2(離子方程式：2Fe＋Cu===2Fe＋Cu)

實(shí)驗(yàn)結(jié)論銅可被FeCl3溶液腐蝕

3、Fe、Fe2＋、Fe3＋的相互轉(zhuǎn)化

弱氧化劑強(qiáng)氧化劑

（）還原性2＋（）還原性3＋

1Fe()―――＋――2＋―→Fe2Fe()――――→Fe

H、Cu等Cl2等

還原劑強(qiáng)氧化劑

2＋2＋3＋

（3）Fe(弱氧化性)――――――→Fe（4）Fe(還原性)――――――――－――＋―――－―→Fe

C、H2、Al等[Cl2、H2O2、MnO4H、ClO等]

還原劑還原劑

（5）Fe3＋(氧化性)―――――――→Fe2＋（6）Fe3＋(氧化性)――――――→Fe

Zn、Fe、Cu等CO、C、Al等

4、補(bǔ)鐵劑使用的注意事項(xiàng)

2＋3＋

（1）補(bǔ)鐵劑的有效成分是亞鐵鹽(如FeSO4)，F(xiàn)e易被氧化為Fe而失去補(bǔ)鐵作用，因此需密封、隔絕O2

存放。服用補(bǔ)鐵劑時搭配維生素C可以增強(qiáng)補(bǔ)鐵效果，這是因?yàn)榫S生素C可將Fe3＋還原為Fe2＋。

（2）服用補(bǔ)鐵劑時不能和茶水同飲，因?yàn)椴杷泻罅康镊匪幔匪崤cFe2＋反應(yīng)生成鞣酸亞鐵，它的性質(zhì)

不穩(wěn)定，很快被氧化成鞣酸鐵而呈藍(lán)黑色。

4

第二節(jié)金屬材料

一、合金

1、合金的含義

合金是由兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的，具有金屬特性的混合物。

2、合金的特性

（1）一般情況下，合金比各成分金屬的硬度大。

（2）多數(shù)合金的熔點(diǎn)一般比各成分金屬的低。

二、鐵合金

1、鐵合金的兩大類型——生鐵和鋼

鐵合金主要成分主要特征主要用途

Fe、C(含碳量為2%～硬而脆，強(qiáng)度高，可鑄

生鐵煉鋼，制各種鑄件

4.3%)及Si、Mn、S、P不可鍛

韌性、焊接性好，但強(qiáng)

低碳鋼Fe、C(含碳量低于0.3%)制鋼板、鋼絲和鋼管等

度低

碳

Fe、C(含碳量為0.3%～強(qiáng)度高，韌性及加工性

素中碳鋼制鋼軌、車輪和建材等

0.6%)好

鋼

鋼Fe、C(含碳量高于硬而脆，熱處理后彈性

高碳鋼制器械、彈簧和刀具等

0.6%)好

合錳鋼Fe、Mn韌性好，強(qiáng)度高制鋼軌、軸承、坦克裝甲等

金硅鋼Fe、Si導(dǎo)磁性好制變壓器、發(fā)電機(jī)的鐵芯等

鋼不銹鋼Fe、Cr、Ni抗腐蝕性好制醫(yī)療器械、反應(yīng)釜和容器等

三、鋁和鋁合金

1、【實(shí)驗(yàn)3-4】鋁片與鹽酸的反應(yīng)

實(shí)驗(yàn)操作

實(shí)驗(yàn)剛開始沒有氣泡，一段時間后，鋁片逐漸溶解，有無色氣泡冒出，將點(diǎn)燃的木條

現(xiàn)象放在試管口有爆鳴聲

實(shí)驗(yàn)鋁是一種活潑金屬，常溫下能與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，表面生成一層致密的氧

結(jié)論化膜，保護(hù)著內(nèi)部金屬。鋁表面的保護(hù)膜和鋁均能與鹽酸發(fā)生反應(yīng)

化學(xué)方程式Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O、2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑

＋3＋＋3＋

離子方程式Al2O3＋6H===2Al＋3H2O2Al＋6H===2Al＋3H2↑

5

2、【實(shí)驗(yàn)3-5】鋁片與NaOH溶液的反應(yīng)

實(shí)驗(yàn)

操作

實(shí)驗(yàn)開始沒有氣泡，一段時間后才產(chǎn)生氣泡，鋁片立即產(chǎn)生氣泡，鋁片逐漸溶解，將

現(xiàn)象逐漸溶解，將點(diǎn)燃的木條放在試管口有爆鳴聲點(diǎn)燃的木條放在試管口有爆鳴聲

實(shí)驗(yàn)結(jié)論兩支試管均放出H2，鋁、氧化鋁均能與NaOH溶液反應(yīng)

－－－－

離子方程式Al2O3＋2OH===2AlO2＋H2O、2Al＋2OH＋2H2O===2AlO2＋3H2↑

3、鋁合金

主要組成元素主要特性主要用途

Al、Mg、Cu、Si、Mn等密度小，強(qiáng)度和硬度都比純

硬用于汽車、飛機(jī)、火箭、船舶等

鋁(Mg0.5%、Cu4%、Si鋁的大，具有較強(qiáng)的抗腐

鋁制造業(yè)

合0.7%、Mn0.5%)蝕能力

金鎂鋁強(qiáng)度和硬度都比純鋁和純

Mg、Al用于火箭、飛機(jī)、輪船等制造業(yè)

合金鎂的大

4、新型合金

（1）儲氫合金

利用高壓鋼瓶來儲氫

傳統(tǒng)方法

①儲氫方法儲存液態(tài)氫

現(xiàn)代方法：儲氫合金

②含義：一類能夠大量