《鐵金屬材料》教案教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)：1.通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證墨粉中鐵的氧化物種類，應(yīng)用鐵及其氧化物的性質(zhì)及轉(zhuǎn)化解決實(shí)際問(wèn)題。2.應(yīng)用鐵及其氧化物的性質(zhì)及轉(zhuǎn)化，從物質(zhì)類別和元素價(jià)態(tài)兩個(gè)視角認(rèn)識(shí)物質(zhì)間轉(zhuǎn)化關(guān)系，鞏固研究物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的認(rèn)知模型。3.結(jié)合物質(zhì)的量在化學(xué)方程式中的計(jì)算，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，定量測(cè)定墨粉中鐵的氧化物含量。教學(xué)重點(diǎn)：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，定性分析和定量測(cè)定鐵的氧化物。教學(xué)難點(diǎn)：應(yīng)用鐵及其氧化物的性質(zhì)及轉(zhuǎn)化設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。教學(xué)過(guò)程時(shí)間教學(xué)環(huán)節(jié)主要師生活動(dòng)0’2’5’8’11’15’任務(wù)一請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案檢驗(yàn)?zāi)壑惺悄囊环N鐵的氧化物任務(wù)一請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案檢驗(yàn)?zāi)壑惺悄囊环N鐵的氧化物引入：打印機(jī)大家很熟悉了，疫情期間，我們需要它來(lái)打印各種學(xué)習(xí)的材料，可是打印機(jī)使用一段時(shí)間后，打出來(lái)的字逐漸變淺，這是因?yàn)榇蛴C(jī)硒鼓中的黑色墨粉快沒(méi)有了，需要更換硒鼓或者添加墨粉，大家知道墨粉的成分嗎？墨粉的成分有炭黑，一種鐵的氧化物、粘結(jié)樹(shù)脂、電荷調(diào)節(jié)劑、添加劑等。今天我們看看能否通過(guò)所學(xué)知識(shí)，定性檢驗(yàn)和定量分析墨粉中鐵的氧化物成分？過(guò)渡：請(qǐng)同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，檢驗(yàn)?zāi)壑惺悄囊环N鐵的氧化物。學(xué)生思考：物質(zhì)檢驗(yàn)可分為物理方法和化學(xué)方法，首先用物理方法，黑色的氧化亞鐵、四氧化三鐵，紅棕色的氧化鐵由于黑色炭黑的干擾，不能通過(guò)顏色來(lái)鑒別。其中四氧化三鐵有磁性，可以拿一塊磁鐵試一試。過(guò)渡：除了物理方法，化學(xué)方法也是物質(zhì)檢驗(yàn)中不可缺少的重要方法，我們可以將鐵的氧化物轉(zhuǎn)化為離子，再進(jìn)行檢驗(yàn)。思考1你了解Fe3O4中鐵元素的化合價(jià)嗎？學(xué)生：四氧化三鐵中鐵元素有正二價(jià)和正三價(jià)兩種價(jià)態(tài)，正二價(jià)和正三價(jià)的鐵元素質(zhì)量比為1:2過(guò)渡：向四氧化三鐵中加入稀硫酸溶液或者鹽酸溶液，可以得到含有亞鐵離子和鐵離子的混合溶液。向墨粉中加酸溶解鐵的氧化物，得到含有亞鐵離子的溶液，或者含有鐵離子的溶液，或者兩鐘離子都有的混合溶液。思考2如何鑒別Fe2+和Fe3+？學(xué)生：如果溶液中只含有一種含鐵的離子，可以加入氫氧化鈉溶液，生成紅褐色沉淀，或者加入KSCN溶液，發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，溶液變紅，這兩種現(xiàn)象都說(shuō)明溶液中含有鐵離子。如果先加入KSCN溶液，不變紅，再加入氯水或過(guò)氧化氫等氧化劑，溶液變紅，可證明溶液中含有亞鐵離子。如果溶液有可能是含有亞鐵離子和鐵離子的混合溶液，鐵離子可以用KSCN溶液檢測(cè)。為了避免干擾亞鐵離子檢驗(yàn)，具有氧化性的紫色高錳酸鉀酸性溶液是最佳的選擇。思考3完整敘述實(shí)驗(yàn)操作流程，并得出結(jié)論。教師：通過(guò)剛才的分析，你能夠完整敘述實(shí)驗(yàn)操作流程，并根據(jù)現(xiàn)象得出結(jié)論嗎？學(xué)生：取適量墨粉，加入稀硫酸溶解，充分反應(yīng)后，過(guò)濾，將濾液分為兩份，一份加入紫色的高錳酸鉀溶液，溶液褪色，說(shuō)明濾液中存在亞鐵離子；一份加入KSCN溶液，溶液變紅，說(shuō)明溶液中存在鐵離子：兩種化合價(jià)的鐵離子同時(shí)存在，說(shuō)明墨粉中的某一種鐵的氧化物是四氧化三鐵。特別說(shuō)明，由于第一步需要加入足量稀硫酸，所以高錳酸鉀溶液不需要格外加入酸進(jìn)行酸化，所以只需要加入高錳酸鉀溶液就可以滿足要求。思考4有的同學(xué)設(shè)計(jì)加入鹽酸溶解墨粉，是否可行？學(xué)生：不能加入鹽酸來(lái)溶解鐵的氧化物，這是因?yàn)辂}酸中的氯離子在后續(xù)加入高錳酸鉀溶液時(shí)，也會(huì)與之發(fā)生反應(yīng)，干擾亞鐵離子的鑒別，所以不能用鹽酸來(lái)溶解墨粉，只能選擇稀硫酸來(lái)溶解墨粉中鐵的氧化物。這也說(shuō)明我們平時(shí)所說(shuō)的高錳酸鉀酸性溶液，是加入硫酸進(jìn)行酸化，而不是加入鹽酸酸化的。17’20’24’28’33’36’任務(wù)二測(cè)定墨粉中四氧化三鐵的含量任務(wù)二測(cè)定墨粉中四氧化三鐵的含量任務(wù)2測(cè)定墨粉中四氧化三鐵的含量過(guò)渡：激光打印機(jī)原理視頻播放，了解墨粉中四氧化三鐵的作用。（自選）在打印時(shí)，四氧化三鐵在磁輥的磁力吸引下，可攜帶碳粉吸附在磁輥上，在樹(shù)脂，電荷調(diào)節(jié)劑等組分共同作用下，滲入紙張，形成最終牢固的圖像。墨粉中四氧化三鐵的含量是衡量墨粉質(zhì)量的重要指標(biāo)。如何利用所學(xué)知識(shí)，測(cè)定墨粉中四氧化三鐵的含量呢？借助鐵及其化合物的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖可知，含鐵化合物之間可以互相轉(zhuǎn)化，可以通過(guò)一系列轉(zhuǎn)化，將墨粉中的四氧化三鐵轉(zhuǎn)化為亞鐵離子和鐵離子，進(jìn)一步將其轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，受熱分解再生成氧化鐵，測(cè)量氧化鐵的質(zhì)量，通過(guò)鐵元素守恒可求算出四氧化三鐵的質(zhì)量。其中對(duì)應(yīng)比例關(guān)系如下：1mol四氧化三鐵中加酸溶解得到1mol亞鐵離子、2mol鐵離子，都轉(zhuǎn)化為3mol氫氧化鐵，進(jìn)而分解可得到1.5mol氧化鐵，由鐵元素守恒可算出2mol四氧化三鐵對(duì)應(yīng)3mol氧化鐵。也可以將亞鐵離子轉(zhuǎn)化為鐵離子，然后再加入氫氧化鈉溶液，生成氫氧化鐵沉淀，再受熱分解為氧化鐵，并測(cè)量氧化鐵的質(zhì)量。根據(jù)轉(zhuǎn)化關(guān)系分析，嘗試用流程圖的形式，寫(xiě)出操作及轉(zhuǎn)化流程。學(xué)生：取一定質(zhì)量的墨粉，加入足量稀硫酸，充分振蕩后過(guò)濾，向?yàn)V液中加入足量氫氧化鈉溶液，使亞鐵離子和鐵離子全部沉淀后，攪拌，并放置足夠時(shí)間，保證氫氧化亞鐵全部氧化為氫氧化鐵，再將沉淀過(guò)濾、洗滌、干燥，最后灼燒，得到干燥純凈的氧化鐵。補(bǔ)充：也可以做一點(diǎn)調(diào)整，向?yàn)V液中加入足量氧化劑，充分反應(yīng)，使亞鐵離子完全轉(zhuǎn)化為正三價(jià)鐵離子，再加入足量氫氧化鈉溶液，保證氫氧化鐵沉淀完全。教師：用沉淀法通過(guò)元素守恒將鐵元素轉(zhuǎn)化為氧化鐵來(lái)計(jì)算四氧化三鐵的量，還可以通過(guò)已知物質(zhì)的量濃度溶液的體積消耗量，來(lái)計(jì)算得出溶液中離子的物質(zhì)的量。最常使用的就是已知濃度的高錳酸鉀酸性溶液滴定含有還原劑的溶液?？梢詫⒏咤i酸鉀酸性溶液滴入亞鐵離子的溶液中，再根據(jù)化學(xué)或離子方程式求算出亞鐵離子的物質(zhì)的量。引導(dǎo)：可是四氧化三鐵溶于稀硫酸后，會(huì)生成含有三價(jià)鐵離子和亞鐵離子的混合溶液，你打算怎么處理呢？請(qǐng)大家認(rèn)真思考，嘗試書(shū)寫(xiě)操作流程圖。學(xué)生：根據(jù)剛才的思路寫(xiě)出操作的具體流程圖，取a克墨粉，加入足量的稀硫酸，充分反應(yīng)后過(guò)濾后，向?yàn)V液中加入足量還原劑，使正三價(jià)鐵離子完全轉(zhuǎn)化為亞鐵離子后，再用cmol/L的高錳酸鉀溶液滴定，消耗高錳酸鉀溶液VL。思考1如何選擇還原劑，確保后續(xù)反應(yīng)無(wú)干擾？教師：現(xiàn)在又出現(xiàn)一個(gè)新的問(wèn)題，如何選擇還原劑，確保后續(xù)反應(yīng)無(wú)干擾。我們常用鐵、鋅、銅等金屬單質(zhì)，或者碘離子做還原劑，將鐵離子還原為亞鐵離子。再次提醒同學(xué)們，第一步溶解墨粉中的四氧化三鐵時(shí)，加入了足量的稀硫酸，保證了溶液的酸性，所以高錳酸鉀溶液不用再加酸酸化了。學(xué)生：鐵離子還原為亞鐵離子。鐵單質(zhì)會(huì)使溶液體系中的鐵元素增多，造成數(shù)據(jù)偏大。過(guò)量的鋅單質(zhì)會(huì)使亞鐵離子繼續(xù)還原為鐵單質(zhì)，使溶液體系中的鐵元素減少。碘離子不會(huì)影響鐵元素的量，但由于是溶液中的反應(yīng)，過(guò)量的碘離子如果不除掉，在下一步反應(yīng)中，其會(huì)與高錳酸鉀溶液發(fā)生反應(yīng)，消耗過(guò)多的高錳酸鉀酸溶液，造成測(cè)量數(shù)據(jù)偏大。以上三種還原劑都會(huì)影響數(shù)據(jù)的測(cè)量，所以最佳選擇是銅粉做還原劑。因?yàn)檫^(guò)量的銅粉不能繼續(xù)和亞鐵離子反應(yīng)，可過(guò)濾除去，溶液中的產(chǎn)物銅離子也不會(huì)與高錳酸鉀溶液反應(yīng)，所以銅粉是該流程中最好的還原劑。所以修正我們的流程圖，向?yàn)V液中加入過(guò)量銅粉，充分反應(yīng)后過(guò)濾，再進(jìn)行下一步操作即可。思考2設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，確定銅粉與濾液中Fe3+已反應(yīng)完全？教師：那么新問(wèn)題又來(lái)了，濾液中的Fe3+是否已轉(zhuǎn)化完全，請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，確定銅粉與Fe3+反應(yīng)完全。學(xué)生：確定銅粉與濾液中Fe3+已反應(yīng)完全，其實(shí)就是確定溶液中是否還剩余Fe3+，具體操作如下：取反應(yīng)后溶液適量，加入KSCN溶液，若溶液不變紅，則證明濾液中Fe3+與銅粉已反應(yīng)完全。思考3已知墨粉a克，通過(guò)方案3充分反應(yīng)，消耗cmol/LKMnO4溶液VL，請(qǐng)計(jì)算墨粉中四氧化三鐵的含量？學(xué)生：先寫(xiě)出化學(xué)方程式或者離子方程式。再求算出對(duì)應(yīng)比例關(guān)系，一份四氧化三鐵對(duì)應(yīng)1份二價(jià)鐵、兩份三價(jià)鐵，轉(zhuǎn)化可生成三份二價(jià)鐵，而在第三個(gè)離子方程式中5份二價(jià)鐵對(duì)應(yīng)一份高錳酸根，兩個(gè)關(guān)系式聯(lián)立可知，5份四氧化三鐵對(duì)應(yīng)3份高錳酸根。因?yàn)橐笏闼难趸F的質(zhì)量，已知四氧化三鐵的摩爾質(zhì)量為232g/mol，可以在四氧化三鐵下面寫(xiě)上5乘以232g，對(duì)應(yīng)的高錳酸根離子為3mol，已知高錳酸鉀溶液物質(zhì)的量濃度為cmol/L，消耗體積為VL，可知消耗高錳酸鉀為c乘以V即為cVmol，列比例式，可求出四氧化三鐵質(zhì)量，最后用四氧化三鐵質(zhì)量在除以墨粉質(zhì)量，就可求出墨粉中四氧化三鐵的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。求算圖示如下：40’42任務(wù)三制備四氧化三鐵過(guò)渡：四氧化三鐵這么重要，那么四氧化三鐵是如何制備的？學(xué)生：鐵絲在純氧中燃燒，可生成黑色的四氧化三鐵；還原鐵粉與水蒸氣在高溫條件下反應(yīng)也可以生成四氧化三鐵。引導(dǎo)：你覺(jué)得這兩種方法適用于工業(yè)生產(chǎn)嗎？工業(yè)制備物質(zhì)需要考慮環(huán)保，經(jīng)濟(jì)，原料來(lái)源、制備難度等諸多因素，這兩種方法都不適用于工業(yè)制備四氧化三鐵，所以需要查詢資料來(lái)尋找工業(yè)制備四氧化三鐵的方法。請(qǐng)看資料，這是其中一種制備四氧化三鐵的方法學(xué)生閱讀：采用化學(xué)共沉淀法制備納米磁性Fe3O4方法：將亞鐵鹽和鐵鹽溶液按照一定比例混合，將堿性沉淀劑快速加入到上述混合鹽溶液中，攪拌、反應(yīng)一段時(shí)間后，即可得到納米磁性Fe3O4粒子。思考1：該反應(yīng)是否為氧化還原反應(yīng)？學(xué)生：原料中需要的二價(jià)鐵和三價(jià)鐵按照一定比例混合，最終得到四氧化三鐵，沒(méi)有加入額外的氧化劑或者還原劑，也沒(méi)有發(fā)生元素化合價(jià)變化，所以該反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng)。思考2：你能嘗試推測(cè)(Fe2+):(Fe3+):(OH-)的理論物質(zhì)的量比嗎？學(xué)生：需要書(shū)寫(xiě)離子方程式，原料為Fe2+、Fe3+、OH-，因?yàn)橐阎难趸F中正二價(jià)鐵與正三價(jià)鐵的比例為1比2，所以沒(méi)有化合價(jià)變化，只需要電荷守恒來(lái)配平OH-的化學(xué)計(jì)算數(shù)即可，最后比例為1比2比8。45’歸納總結(jié)從墨粉中Fe3O4驗(yàn)證、測(cè)定、制備,看物質(zhì)轉(zhuǎn)化歸納：從墨粉中四氧化三鐵的定性檢驗(yàn)、定量測(cè)定、制備等過(guò)程，總結(jié)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)，1.含鐵元素的物質(zhì)多種多樣，從物質(zhì)類別角度看有鐵單質(zhì)，三種鐵的氧化物，兩種化合價(jià)的含鐵鹽和兩種氫氧化物；從元素化合價(jià)角度來(lái)看鐵元素有零價(jià)，正二價(jià)，正三價(jià)；可以看出元素的存在形式多樣。2.物質(zhì)轉(zhuǎn)化是有規(guī)律的，不同含鐵物質(zhì)間可以通過(guò)氧化還原反應(yīng)、復(fù)分解反應(yīng)（包括酸堿反應(yīng)和沉淀反應(yīng)）等相互轉(zhuǎn)化。3.物質(zhì)轉(zhuǎn)化是多途徑的，同種元素的不同物質(zhì)間可以設(shè)計(jì)多條轉(zhuǎn)化路線，制得目標(biāo)產(chǎn)物4.物質(zhì)轉(zhuǎn)化是有條件的，也是可調(diào)控的，我們可以設(shè)計(jì)多條路線，再根據(jù)根據(jù)原料、環(huán)保、安全、成本等多種實(shí)際因素，選擇合理路線用于工業(yè)制備。課后測(cè)評(píng)一、選擇題(本題包括10小題,每小題2分,共20分。每小題只有1個(gè)選項(xiàng)符合題意)1.下列物質(zhì)屬于堿性氧化物的是()A.Na2O2 B.Al2O3 C.CO2 D.Na2O答案D2.(2020黑龍江哈爾濱第三中學(xué)高一檢測(cè))下列關(guān)于鐵的氧化物的說(shuō)法不正確的是()A.鐵的氧化物通常狀況下都是有色固體B.四氧化三鐵是一種復(fù)雜的鐵的氧化物,它與鹽酸反應(yīng)后的溶液中同時(shí)存在Fe2+和Fe3+C.氧化鐵是鐵銹的主要成分,因此氧化鐵俗稱為鐵銹D.工業(yè)上常使用鐵的氧化物做原料冶煉鐵答案C解析鐵的氧化物通常狀況下都是有色固體,如氧化鐵是紅棕色,氧化亞鐵和四氧化三鐵都是黑色的,A項(xiàng)正確;四氧化三鐵是一種復(fù)雜的鐵的氧化物,它與鹽酸反應(yīng)后的溶液中同時(shí)存在Fe2+和Fe3+,B項(xiàng)正確;Fe2O3俗稱鐵紅,C錯(cuò)誤;工業(yè)上常使用鐵的氧化物做原料用一氧化碳冶煉鐵,D項(xiàng)正確。3.以下轉(zhuǎn)化過(guò)程不可以通過(guò)化合反應(yīng)一步實(shí)現(xiàn)的是()A.Fe→FeCl3 B.Fe→FeCl2C.Fe2O3→Fe(OH)3 D.Fe(OH)2→Fe(OH)3答案C解析A項(xiàng),鐵和氯氣反應(yīng)生成氯化鐵,故能一步化合實(shí)現(xiàn),所以不符合題意;B項(xiàng),鐵和氯化鐵反應(yīng)生成氯化亞鐵,故能一步化合實(shí)現(xiàn),所以不符合題意;C項(xiàng),氧化鐵不能和水發(fā)生化合反應(yīng)得到氫氧化鐵,故不能一步化合實(shí)現(xiàn),所以符合題意;D項(xiàng),氫氧化亞鐵和氧氣、水反應(yīng)生成氫氧化鐵,能通過(guò)化合反應(yīng)一步實(shí)現(xiàn),所以不符合題意。4.(2020吉林實(shí)驗(yàn)中學(xué)高一期末)下列有關(guān)鐵的化合物的說(shuō)法不正確的是()A.實(shí)驗(yàn)室為了暫時(shí)妥善保存硫酸亞鐵溶液,常加入少量的鐵粉B.某溶液若加入KSCN溶液,無(wú)變化,但通入Cl2后變紅色,說(shuō)明原溶液中含有Fe2+C.欲檢驗(yàn)FeSO4溶液是否全部變質(zhì),可加入少量酸性高錳酸鉀溶液觀察紫紅色是否褪去D.將適量鐵粉放入FeCl3溶液中完全反應(yīng)后,溶液中Fe2+和Fe3+的濃度相等,則已反應(yīng)的Fe3+和未反應(yīng)的Fe3+的物質(zhì)的量之比為1∶1答案D解析鐵粉有還原性,可以防止Fe2+被氧氣氧化,A項(xiàng)正確;Fe3+可以與KSCN反應(yīng)得到紅色物質(zhì),若加入KSCN溶液,一開(kāi)始無(wú)變化,加入氧化劑后溶液變紅,則說(shuō)明原溶液中含F(xiàn)e2+,B項(xiàng)正確;Fe2+有還原性,若溶液中還有Fe2+殘余,則可將酸性高錳酸鉀溶液還原褪色,C項(xiàng)正確;根據(jù)Fe+2Fe3+3Fe2+可以看出,若反應(yīng)后Fe2+和Fe3+濃度相等,則已反應(yīng)的Fe3+和未反應(yīng)的Fe3+的物質(zhì)的量之比為2∶3,D項(xiàng)錯(cuò)誤。5.(2020山東聊城統(tǒng)考)某溶液中可能存在Mg2+、Fe2+、Fe3+,加入NaOH溶液,開(kāi)始時(shí)有白色絮狀沉淀生成,然后白色沉淀迅速變成灰綠色,最后變成紅褐色,下列結(jié)論正確的是()A.一定有Fe2+,一定沒(méi)有Fe3+、Mg2+B.一定有Fe3+,一定沒(méi)有Fe2+、Mg2+C.一定有Fe3+,可能有Fe2+,一定沒(méi)有Mg2+D.一定有Fe2+,可能有Mg2+,一定沒(méi)有Fe3+答案D解析加入NaOH溶液,開(kāi)始時(shí)有白色絮狀沉淀生成,然后白色沉淀迅速變成灰綠色,最后變成紅褐色,則溶液中一定存在Fe2+,一定不存在Fe3+,由于Mg(OH)2也是白色沉淀,因此無(wú)法確定是否存在Mg2+,所以D項(xiàng)正確。6.鋼筆的筆頭通常由合金鋼制成,其筆頭尖端是用機(jī)器軋出的便于書(shū)寫(xiě)的圓珠體。為了改變筆頭的耐磨性能,在筆頭尖端點(diǎn)上銥金粒,為區(qū)別于鋼筆,而叫作銥金筆,銥金筆是筆頭用黃金的合金制成、筆尖用銥的合金制成的高級(jí)自來(lái)水筆。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.鋼筆的筆頭不易被氧化,耐腐蝕性能好B.銥金筆的耐磨性能比鋼筆好C.鋼筆的筆頭只含有碳和鐵兩種元素D.銥金筆書(shū)寫(xiě)時(shí)彈性好,是一種理想的硬筆答案C解析鋼筆的筆頭通常由合金鋼制成,合金鋼中除含有鐵、碳外,還含有鉻、錳等元素,C項(xiàng)錯(cuò)誤。7.(2020寧夏育才中學(xué)月考)X、Y、Z、W有如圖所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系,則X、Y可能是()①Na、Na2O2②AlCl3、Al(OH)3③Cl2、FeCl3④C、COA.①② B.②③ C.③④ D.②④答案D解析①鈉與氧氣反應(yīng)生成氧化鈉,氧化鈉與氧氣反應(yīng)生成過(guò)氧化鈉,鈉與氧氣點(diǎn)燃生成過(guò)氧化鈉,所以若X是鈉,則Y可以是氧化鈉,W是氧氣,Z是過(guò)氧化鈉,故錯(cuò)誤;②氯化鋁與少量氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氫氧化鋁,氫氧化鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉,氫氧化鋁與過(guò)量氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉,所以X可以是氯化鋁,Y是氫氧化鋁,W是氫氧化鈉,Z是偏鋁酸鈉,故正確;③氯氣與鐵反應(yīng)只生成氯化鐵,所以不能實(shí)現(xiàn)圖示轉(zhuǎn)化關(guān)系,故錯(cuò)誤;④碳與氧氣反應(yīng)不充分生成一氧化碳,一氧化碳與氧氣反應(yīng)生成二氧化碳,碳完全燃燒生成二氧化碳,則X可以為C、則Y為CO,W為O2,Z為CO2,故正確。8.(2020浙江杭州高一檢測(cè))類比法是研究物質(zhì)性質(zhì)的常用方法之一,可預(yù)測(cè)許多物質(zhì)的性質(zhì)。但類比是相對(duì)的,不能違背客觀事實(shí)。下列有關(guān)類比推測(cè)的說(shuō)法正確的是()A.已知Fe與S能直接化合生成FeS,推測(cè)Cu和S可直接化合生成CuSB.已知Fe與CuSO4溶液反應(yīng),推測(cè)Fe與AgNO3溶液也能反應(yīng)C.已知Cu與Cl2能直接化合生成CuCl2,推測(cè)Fe與Cl2可直接化合生成FeCl2D.已知Al能與O2生成致密氧化膜保護(hù)金屬,推測(cè)Fe也與O2生成氧化膜保護(hù)金屬答案B解析Cu與S反應(yīng)生成Cu2S;Fe與Cl2化合生成FeCl3;Fe在潮濕空氣中生成Fe2O3,比較疏松,不能保護(hù)內(nèi)部金屬。9.鐵及其化合物是中學(xué)化學(xué)中的一類重要物質(zhì),下列有關(guān)敘述中正確的是()A.2Fe3++Fe3Fe2+說(shuō)明氧化性:Fe3+>Fe2+B.25℃,在酸性溶液中,Al3+、NH4+、MnO4-C.5.6g鐵與足量的氯氣反應(yīng)失去電子0.2molD.硫酸亞鐵溶液中加入過(guò)氧化氫溶液:Fe2++2H2O2+4H+Fe3++4H2O答案A解析A項(xiàng),根據(jù)氧化劑的氧化性強(qiáng)于氧化產(chǎn)物的氧化性可知,氧化性:Fe3+>Fe2+,所以正確;B項(xiàng),酸性溶液中MnO4-能與Fe2+發(fā)生氧化還原反應(yīng)而不能大量共存,所以錯(cuò)誤;C項(xiàng),5.6g鐵的物質(zhì)的量為1mol,1molFe與足量氯氣反應(yīng)生成氯化鐵失去0.3mol電子,所以錯(cuò)誤;D項(xiàng),電荷和電子得失不守恒10.(2020山西太原高一檢測(cè))醫(yī)療上頗為流行的“理療特效熱”,就是利用鐵緩慢氧化放出均勻、穩(wěn)定的熱,使患處保持溫?zé)釥顟B(tài)。若56g鐵粉完全氧化成氧化鐵,則需要消耗氧氣的質(zhì)量為()A.24g B.32g C.21g D.16g答案A解析56g鐵的物質(zhì)的量為1mol,由4Fe+3O22Fe2O3可知,1mol鐵生成0.5mol氧化鐵,消耗0.75mol氧氣,其質(zhì)量為24g。二、選擇題(本題包括5小題,每小題4分,共20分。每小題有1~2個(gè)選項(xiàng)符合題意)11.下列各組物質(zhì)中,X是主體物質(zhì),Y是少量雜質(zhì),Z是為除去雜質(zhì)所要加入的試劑,其中所加試劑正確的一組是()選項(xiàng)ABCDXFeCl2溶液FeCl3溶液FeNa2SO4溶液YFeCl3CuCl2AlNa2CO3ZCl2FeNaOH溶液BaCl2溶液答案C解析A項(xiàng)中Cl2能把FeCl2氧化,B項(xiàng)中Fe能把FeCl3還原,D項(xiàng)中除去了CO32-和SO42-,又引入了Cl-,均不合要求。A項(xiàng)中應(yīng)加適量鐵粉,B項(xiàng)中可加足量鐵粉后過(guò)濾12.(2020黑龍江哈爾濱六中月考)用廢鐵屑制備磁性膠體粒子,制取過(guò)程如下:廢鐵屑溶液AFe3O4(膠體粒子)下列說(shuō)法不正確的是()A.加稀硫酸是為了使鐵溶解生成FeSO4B.通入N2是為了防止空氣中的O2氧化三價(jià)鐵C.加適量的H2O2是為了將部分Fe2+氧化為Fe3+,涉及反應(yīng):H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2OD.溶液A中Fe2+和Fe3+的濃度比為2∶1答案BD解析A項(xiàng),稀硫酸與鐵反應(yīng)生成硫酸亞鐵,所以正確,不符合題意;B項(xiàng),Fe2+容易被氧氣氧化,因此通入N2的目的是防止空氣中的氧氣氧化Fe2+,所以錯(cuò)誤,符合題意;C項(xiàng),利用H2O2的氧化性,把部分Fe2+氧化成Fe3+,涉及反應(yīng):2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O,所以正確,不符合題意;D項(xiàng),Fe3O4中二價(jià)鐵和三價(jià)鐵的原子個(gè)數(shù)比為1∶2,因此溶液A中Fe2+和Fe3+的濃度比為1∶2,所以錯(cuò)誤,符合題意。13.關(guān)于反應(yīng)過(guò)程中的先后順序,下列評(píng)價(jià)正確的是()A.向濃度都為0.1mol·L-1的FeCl3和CuCl2的混合溶液中加入鐵粉,溶質(zhì)FeCl3首先與鐵粉反應(yīng)B.向過(guò)量的Ba(OH)2溶液中滴加少量的KAl(SO4)2溶液,開(kāi)始沒(méi)有白色沉淀生成C.向濃度都為0.1mol·L-1的Na2CO3和NaOH的混合溶液中通入CO2氣體,NaOH首先反應(yīng)D.向濃度為0.1mol·L-1的FeCl3溶液中,加入質(zhì)量相同、顆粒大小相同的鐵和銅,銅單質(zhì)首先參加反應(yīng)答案AC解析正三價(jià)鐵離子的氧化性強(qiáng)于銅離子,還原劑鐵先和氧化性強(qiáng)的鐵離子反應(yīng),故A正確;鋇離子和硫酸根離子反應(yīng)生成白色沉淀硫酸鋇,所以開(kāi)始有白色沉淀生成,故B錯(cuò)誤;碳酸鈉和氫氧化鈉均可以和二氧化碳反應(yīng),但是氫氧化鈉的堿性強(qiáng)于碳酸鈉,所以NaOH先和二氧化碳發(fā)生反應(yīng),故C正確;一種氧化劑中加入多種還原劑,還原性強(qiáng)的先反應(yīng),因還原性:Fe>Cu,故D錯(cuò)誤。14.下列關(guān)于Fe3+、Fe2+性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.用上圖裝置可以制備Fe(OH)2沉淀B.反應(yīng)開(kāi)始立即關(guān)閉止水夾C即可長(zhǎng)時(shí)間觀察到有Fe(OH)2生成的現(xiàn)象C.FeCl2溶液中滴加KI溶液,會(huì)有碘單質(zhì)生成D.向FeCl2溶液中加入少量鐵粉是為了防止Fe2+被氧化答案BC解析反應(yīng)開(kāi)始時(shí)生成的氫氣進(jìn)入B中,可排出氧氣,防止生成的氫氧化亞鐵被氧化,一段時(shí)間后關(guān)閉止水夾C,A中硫酸亞鐵進(jìn)入B中可生成Fe(OH)2,A說(shuō)法正確;反應(yīng)開(kāi)始需先打開(kāi)止水夾C,排盡裝置中的空氣,才能長(zhǎng)時(shí)間觀察到有Fe(OH)2生成的現(xiàn)象,B說(shuō)法錯(cuò)誤;FeCl2溶液氧化性比較弱,無(wú)法氧化KI,不會(huì)有碘單質(zhì)生成,C說(shuō)法錯(cuò)誤;Fe3+與鐵反應(yīng)可生成Fe2+,則向FeCl2溶液中加入少量鐵粉是為了防止Fe2+被氧化,D說(shuō)法正確。15.(2020江蘇海安高級(jí)中學(xué)高一檢測(cè))某鐵的氧化物(FexO)1.52g溶于足量鹽酸中,向所得溶液中通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下112mLCl2,恰好將Fe2+完全氧化。下列說(shuō)法正確的是()A.FexO溶于足量鹽酸后只生成了FeCl3和H2OB.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,112mLCl2的物質(zhì)的量是5molC.x=0.8D.通入Cl2后,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:Fe2++Cl2Fe3++2Cl-答案C解析某鐵的氧化物(FexO)1.52g溶于足量鹽酸中,再通入氯氣,將Fe2+完全氧化生成Fe3+,所以FexO溶于鹽酸有FeCl2生成,A錯(cuò)誤;標(biāo)準(zhǔn)狀況下,112mL氯氣的物質(zhì)的量是0.112L22.4L·mol-1=0.005mol,B錯(cuò)誤;FexO中Fe的平均化合價(jià)為+2x,被氧化為Fe3+,根據(jù)電子守恒可知,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)和參與反應(yīng)的Cl2轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。標(biāo)準(zhǔn)狀況下,112mLCl2轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.005mol×2=0.01mol,則有1.52g(56x+16)g·mol-1×(3-2x)三、非選擇題(本題包括5小題,共60分)16.(2020山東濰坊中學(xué)高一化學(xué)階段檢測(cè))(10分)工業(yè)上用鋁土礦(主要成分Al2O3、Fe2O3、SiO2)提取氧化鋁作冶煉鋁的原料,提取的操作過(guò)程如下:(1)寫(xiě)出步驟①中所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:。

(2)沉淀1是(寫(xiě)化學(xué)式);沉淀2是(寫(xiě)化學(xué)式)。

(3)寫(xiě)出步驟②中所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:。

(4)寫(xiě)出步驟④由氫氧化鋁制備氧化鋁的化學(xué)方程式:。

答案(1)Al2O3+6HCl2AlCl3+3H2O、Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O(2)SiO2Fe(OH)3(3)Fe3++3OH-Fe(OH)3↓、Al3++4OH-AlO2-+2H2O(4)2Al(OH)3Al2O3+3H2O解析①為加入鹽酸,則所得濾液中含有鋁離子、鐵離子,濾渣(沉淀1)為二氧化硅;在濾液中加入濃氫氧化鈉溶液并加熱,除去鐵離子,將鋁離子轉(zhuǎn)化為偏鋁酸根,過(guò)濾得到沉淀2和濾液甲,則推出沉淀2為氫氧化鐵,濾液甲中含偏鋁酸鈉;向?yàn)V液甲中通入二氧化碳,將偏鋁酸根轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁沉淀,同時(shí)生成碳酸氫鈉或碳酸鈉溶液,得到的氫氧化鋁沉淀再通過(guò)過(guò)濾、洗滌,加熱分解得氧化鋁。(1)步驟①中氧化鋁與氧化鐵均會(huì)被鹽酸溶解,所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式分別為Al2O3+6HCl2AlCl3+3H2O、Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O。(2)沉淀1是SiO2;沉淀2是Fe(OH)3。(3)步驟②為氯化鐵與氫氧化鈉反應(yīng)生成Fe(OH)3沉淀和NaCl,同時(shí)氯化鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉與水的過(guò)程,所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Fe3++3OH-Fe(OH)3↓、Al3++4OH-AlO2-+2H2O。(4)Al(OH)3受熱分解可生成Al2O3,其化學(xué)方程式為2Al(OH)3Al2O3+3H2O。17.(10分)將5g鈉鋁合金投入一定量水中,固體完全溶解,產(chǎn)生4.48L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)氣體,反應(yīng)后所得溶液體積為200mL且只有一種溶質(zhì)?；卮鹣铝袉?wèn)題:(1)處理計(jì)算問(wèn)題,通?？梢杂脠D示分析的方法。寫(xiě)出化學(xué)式:A,B,C。

經(jīng)過(guò)分析得出,鈉鋁合金中兩金屬的物質(zhì)的量之比為。

(2)所得溶液的物質(zhì)的量濃度為。(假設(shè)溶液體積變化忽略不計(jì))

答案(1)H2NaOHNaAlO21∶1(2)0.5mol·L-1解析據(jù)題意可知該流程為:因反應(yīng)后溶液中只有一種溶質(zhì),說(shuō)明Na與H2O反應(yīng)生成的NaOH恰好與Al反應(yīng)完全,該過(guò)程中涉及的反應(yīng)為2Na+2H2O2NaOH+H2↑、2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑,由化學(xué)方程式可知,合金中鈉、鋁的物質(zhì)的量之比為1∶1。則設(shè)n(Na)=n(Al)=x,所以x2+3x2=4.48L22.4L·mol-1=0.218.(2020廣東廣州高一檢測(cè))(10分)一個(gè)體重50kg的健康人,體內(nèi)含鐵元素約2g,這2g鐵元素以Fe2+和Fe3+的形式存在。Fe2+易被吸收,所以給貧血者補(bǔ)充鐵時(shí),應(yīng)補(bǔ)充含F(xiàn)e2+的亞鐵鹽(如FeSO4),服用維生素C可使食物中的Fe3+轉(zhuǎn)化成Fe2+,有利于人體對(duì)鐵的吸收。(1)人體中經(jīng)常進(jìn)行Fe2+與Fe3+的轉(zhuǎn)化,在此轉(zhuǎn)化過(guò)程中,Fe2+是(填“氧化”或“還原”,下同)劑,被。

(2)“服用維生素C可使食物中的Fe3+轉(zhuǎn)化成Fe2+”這句話說(shuō)明,維生素C在這個(gè)反應(yīng)中是(填“氧化”或“還原”,下同)劑,具有性。

(3)補(bǔ)血?jiǎng)┑闹饕煞质荈eSO4,請(qǐng)寫(xiě)出制備FeSO4的符合要求的化學(xué)方程式:①置換反應(yīng):

②復(fù)分解反應(yīng):

(4)有人在研究硫酸亞鐵(FeSO4)熱穩(wěn)定性時(shí),作出了兩種假設(shè):①假設(shè)它按CaCO3受熱分解的方式分解,反應(yīng)的化學(xué)方程式為;

②假設(shè)它按KClO3受熱分解的方式分解,已知產(chǎn)物為三種,且都是氧化物,其中有兩種是酸性氧化物,且其中一種為SO3,則分解反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

答案(1)還原氧化(2)還原還原(3)①Fe+H2SO4FeSO4+H2↑②Fe(OH)2+H2SO4FeSO4+2H2O(4)①FeSO4FeO+SO3↑②2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑(或3FeSO4Fe3O4+SO2↑+2SO3↑)解析(1)Fe2+轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3+,Fe2+的化合價(jià)升高,是還原劑,被氧化。(2)“服用維生素C可使食物中的Fe3+轉(zhuǎn)化成Fe2+”這句話說(shuō)明,維生素C把Fe3+還原為Fe2+,具有還原性,是還原劑。(3)①生成FeSO4的置換反應(yīng)可以選擇金屬和酸反應(yīng),Fe+H2SO4FeSO4+H2↑;②復(fù)分解反應(yīng)可以選擇酸堿中和反應(yīng),Fe(OH)2+H2SO4FeSO4+2H2O。(4)①假設(shè)它按CaCO3受熱分解的方式分解:CaCO3CaO+CO2↑,則硫酸亞鐵的分解方程式為FeSO4FeO+SO3↑;②假設(shè)它按KClO3受熱分解的方式分解:2KClO32KCl+3O2↑,已知產(chǎn)物為三種,且都是氧化物,其中有兩種是酸性氧化物,且其中一種為SO3,則化學(xué)方程式為2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑或3FeSO4Fe3O4+SO2↑+2SO3↑。19.(14分)某學(xué)習(xí)小組用下圖所示裝置測(cè)定鋁鎂合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和鋁的相對(duì)原子質(zhì)量。(1)A中試劑為。

(2)實(shí)驗(yàn)前,先將鋁鎂合金在稀酸中浸泡片刻,其目的是。

(3)將藥品和水裝入各儀器中,連接好裝置后,需進(jìn)行的操作還有:①記錄C的液面位置;②將B中剩余固體過(guò)濾、洗滌、干燥、稱重;③待B中不再有氣體產(chǎn)生并恢復(fù)至室溫后,記錄C的液面位置;④由A向B中滴加足量試劑;⑤檢查氣密性,上述操作的順序是(填序號(hào));記錄C的液面位置時(shí),除視線平視外,還應(yīng)。

(4)B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

(5)若實(shí)驗(yàn)所用鋁鎂合金的質(zhì)量為ag,測(cè)得氫氣體積為bmL(已換算為標(biāo)準(zhǔn)狀況),B中剩余固體的質(zhì)量為cg,則鋁的相對(duì)原子質(zhì)量為。

(6)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,若未洗滌過(guò)濾所得的不溶物,則測(cè)得鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將(填“偏大”“偏小”或“不受影響”)。

答案(1)NaOH溶液(2)除去鋁鎂合金表面的氧化膜(3)⑤①④③②使D和C中的液面相平(4)2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑(5)33600(解析(1)鋁鎂合金中二者與酸都反應(yīng),但鋁與堿反應(yīng)而鎂不與堿反應(yīng),所以A中的試劑應(yīng)選擇NaOH溶液。(2)實(shí)驗(yàn)之前,將合金在稀酸中浸泡片刻,其目的是除去合金表面的氧化物保護(hù)膜。(3)實(shí)驗(yàn)裝置包括反應(yīng)裝置和排液量氣裝置,注意氣密性檢查應(yīng)該在裝藥品之前。(5)鋁的相對(duì)原子質(zhì)量在數(shù)值上等于其摩爾質(zhì)量(以g·mol-1為單位),可利用產(chǎn)生的氫氣求解,M=a-cb×10-20.(2020遼寧大連八中高一階段測(cè)試)(16分)某興趣小組制備氫氧化亞鐵沉淀。實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象液面上方產(chǎn)生白色絮狀沉淀,迅速變?yōu)榛揖G色,振蕩,試管壁上有紅褐色沉淀生成(1)實(shí)驗(yàn)1中產(chǎn)生白色沉淀的離子方程式是。

(2)為了探究沉淀變灰綠色的原因,該小組同學(xué)展開(kāi)如下探究:①甲同學(xué)推測(cè)灰綠色物質(zhì)為Fe(OH)2和Fe(OH)3混合物。經(jīng)查閱資料后,根據(jù)調(diào)色原理認(rèn)為白色和紅褐色的調(diào)和色不可能是灰綠色,并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證實(shí)灰綠色物質(zhì)中不含有Fe(OH)3,方案是。

②乙同學(xué)查閱文獻(xiàn):Fe(OH)2在大量SO42-存在的情況下形成Fe6(SO4)2(OH)4O3(一種灰綠色氧基堿式復(fù)鹽)。并設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)證實(shí)該假設(shè):向試管中加入,再往試管中加入,振蕩,現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)1③乙同學(xué)繼續(xù)查閱文獻(xiàn):Fe(OH)2沉淀具有較強(qiáng)的吸附性能,灰綠色可能是由Fe(OH)2表面吸附Fe2+引起。推測(cè)所用的硫酸亞鐵溶液的濃度應(yīng)越小越好,氫氧化鈉溶液濃度應(yīng)越大越好。設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案:實(shí)