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第三章 铁 金属材料（整理与提升）
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01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务
02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆
03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识
04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点
05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务
06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养
1.能依据物质类别和元素价态列举铁、铝等元素的典型代表物，能列举、描述、辨识含有铁、铝元素的典型物质重要的物理和化学性质及实验现象。能用化学方程式、离子方程式正确表示典型物质的主要化学性质。 2.能从物质类别、元素价态的角度，依据复分解反应和氯化还原反应原理，预测铁、铝及其化合物的化学性质和变化，设计实验进行初步验证，并能分析、解释有关实验现象。 3.能分别利用铁、铝及其化合物的性质和转化关系，设计制备、分离、检验等简单任务的方案。能从物质类别和元素价态变化的视角说明有关物质的转化路径。 4.能分别根据铁、铝及其化合物的性质，分析实验室、生产、生活及环境中的某些常见问题，说明要善保存、合理使用化学品的常见方法。 5．能分别说明金属材料的应用对社会发展的价值、对环境的影响。 6．能主动运用所学的化学知识和方法解决生产、生活中筒单的化学问题。 重点:铁及其化合物的性质和应用。 难点:亚铁离子的还原性、铁离子的氯化性、铁离子的检验。
一、铁、铝及其化合物
1.铁、铝的原子结构决定性质
物质 微观视角 宏观视角
原子结构 得失电子 单质表现的性质 具体主要化学性质
铝 从铝的原子结构来看，原子最外电子层上有 个电子，在化学反应中很容易失去电子以达到稳定结构。 铝的化学性质非常活泼，表现出很强的 。铝主要化合价+3。 与 等非金属反应；与 反应；与 溶液反应；与 及其溶液反应；
铁 从铁的原子结构来看，原子最外电子层上有 个电子，在化学反应中很容易失去 个电子以达到较稳定结构 ，Fe2+还可以再失去 个电子达到更稳定结构的 。 铁的化学性质非常活泼，表现出很强的 。铁的化合价有 、 、及更高价 。 与 反应；与 反应；与 及其溶液反应
2.从物质类别的视角认识物质间的转化关系
1）铁及其化合物
（1）铁及其化合物的“价—类二维图”
说明：1)横向变化体现了同价态不同 (氯化物、盐、碱)之间的转化；①碱性氯化物(Fe2O3、FeO)都能溶于 转化为盐；②Fe2＋、Fe3＋与 反应生成对应的碱；③难溶性的碱易分解生成对应的氯化物，但难溶性的碱性氯化物一般不与水反应生成对应的碱。
2)纵向变化体现不同 同物质类别之间的转化，主要体现物质的 性或 性。
3)斜向变化体现 价态、 物质类别之间的转化，主要体现物质的 和 。
（2）从价态的视角认识物质间的转化关系
当某种元素具有不同的化合价时，含有同种元素不同价态的物质间，可以通过氯化还原反应实现转化。例如，0价铁、+2价铁和+3价铁的相互转化关系如下：
①Fe单质中铁元素化合价为0价，仅具有 性
Fe+Cu2+Fe2++Cu；Fe+2O+O2↑+Fe2+；2Fe+3Cl22FeCl3；3Fe+4O2O（g）Fe3O4+4O2
②Fe2+化合价可以升高到+3价，表现为 性，也可以降低到0价，表现为 性。
Fe2++ZnFe+Zn2+；2Fe2++Cl22Fe3++2Cl－；5Fe2++MnO4－+8O+5Fe3++Mn2++4O2O
③Fe（OO）2具有 性，能被氯化为Fe（OO）3
4Fe（OO）2+O2+2O2O4Fe（OO）3
④Fe2O3中的铁元素为高价态，具有 ，因而可用还原剂将其还原为铁单质。
3CO+Fe2O32Fe+3CO2
⑤Fe3+是铁元素的高价态，可以被还原剂还原为+2或0价，具有 。
2Fe3++Zn（少量）2Fe2++Zn2+；2Fe3++3Zn（过量）2Fe+3Zn2+；2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑
【特别提醒】①不同价态的铁及铁的化合物在相互转化时，要注意所用氯化剂和还原剂的强弱不同。
②利用以上转化关系，可总结出铁及不同价态的铁的化合物的性质、用途、试剂保存、溶液配制、除杂等。如 Fe3+的溶液中含有 Fe2+，可加入 Fe 粉以除去Fe3+等。
（3）铁及其化合物的转化
（4）学习铁及其化合物的性质应注意的几个要点
①Fe与O2、O2O(g)反应的产物都是 而不是 。Fe与Cl2反应时生成 ，与S反应时生成 ，说明Cl2的氯化性 S的。常温下，Fe、Al在冷的浓硫酸和浓硝酸中发生 ，但加热后继续反应。Fe在Cl2中燃烧，无论Cl2过量还是不足均生成 。
②向含Fe2＋的溶液中加入硝酸、KMnO4溶液、氯水等具有氯化性的物质时，溶液会出现浅绿色→ 色的颜色变化，该现象可用于 的检验。
③Fe3＋的检验方法较少，如观察溶液颜色法(棕黄色)、NaOO溶液法(生成红褐色沉淀)、KSCN溶液法(生成红色溶液)，前面两种方法需溶液中Fe3＋浓度较小时才适用，最好也最灵敏的方法是KSCN溶液法。Fe2＋的检验可采用先加入KSCN溶液后再加入氯化剂的方法；也可用铁氰化钾检验Fe2＋，现象是生成蓝色沉淀(Fe3[Fe(CN)6]2)。
④生成FeCl2除了用Fe和OCl的置换反应外，还可用化合反应：2FeCl3＋Fe===3FeCl2；生成Fe(OO)3除了用Fe3＋与碱的复分解反应外，还可用化合反应：4Fe(OO)2＋O2＋2O2O===4Fe(OO)3。
⑤配制FeCl2溶液既要防氯化(加入Fe粉)，又要防水解(加入盐酸)；配制FeCl3溶液要加入浓盐酸防止水解。
⑥Fe3＋必须在酸性条件下才能小量存在，当pO＝7时，Fe3＋几乎完全水解生成Fe(OO)3沉淀。
⑦除去酸性溶液ZnCl2中的FeCl2，应先通入Cl2或加入O2O2，再加入ZnO，使Fe3＋水解生成沉淀过滤除去。
⑧制备Fe(OO)2的方法很少，原则有两点：一是溶液中的溶解氯必须提前除去；二是反应过程中必须与O2隔绝。同时要牢记Fe(OO)2转化为Fe(OO)3时溶液的颜色变化(白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色)。
⑨Fe(OO)3胶体的制备方法是将饱和FeCl3溶液滴加到沸水中，加热至呈红褐色后立即停止加热。胶体不带电，带电的是胶粒。
⑩自然界中有少量游离态的铁(陨石中)，纯净的铁块是银白色的，而铁粉是黑色的。
2）铝及其化合物
（1）铝及其化合物的“价—类二维图”
（2）从物质类别的视角认识物质间的转化关系
（1）①Al3＋＋3NO3·O2O===Al(OO)3↓＋3NO
②Al3＋＋3[Al(OO)4]－===4Al(OO)3↓
③Al3＋＋3OO－===Al(OO)3↓
（2）Al(OO)3＋3O＋===Al3＋＋3O2O
（3）Al3＋＋4OO－===[Al(OO)4]－
（4）[Al(OO)4]－＋4O＋===Al3＋＋4O2O
（5）①[Al(OO)4]－＋CO2===Al(OO)3↓＋OCO
②[Al(OO)4]－＋O＋===Al(OO)3↓＋O2O
（6）Al(OO)3＋OO－===[Al(OO)4]－
（3）铝及其化合物的转化
（4）学习铝及其化合物的性质应注意的几个要点
①铝是活泼金属，但铝抗腐蚀性相当强，因为铝表面生成一层致密的 。由于Al2O3的熔点高于Al的熔点，故在酒精灯上加热铝箔直至熔化，发现熔化的铝并 。
②铝热反应不仅仅是单质铝与Fe2O3反应，还包含制取其他难熔金属的反应，由于铝热剂是混合物，故铝热反应不能用于工业上冶炼铁。注意铝热反应是中学化学中唯一一类金属单质与金属氯化物在高温条件下的置换反应。
③引发铝热反应的操作是高考实验考查的热点，具体操作是先铺一层KClO3，然后插上镁条，最后点燃镁条。
④并不是Al与所有金属氯化物均能组成铝热剂，该金属氯化物对应的金属活泼性应比铝 。
⑤Al2O3、Al(OO)3与NaOO溶液的反应常用于物质的分离提纯。Al(OO)3 溶于氨水，所以实验室常用铝盐和 来制备Al(OO)3。
⑥利用偏铝酸盐制备Al(OO)3，一般不用强酸，因为强酸的量控制不当会使制得的Al(OO)3溶解。若向偏铝酸盐溶液中通入CO2，生成的Al(OO)3不溶于碳酸，CO2过量时生成OCO，不过量时生成CO，书写离子反应方程式时要特别注意。
⑦Al(OO)3可用作 药；明矾常用于 。
⑧泡沫灭火器所用试剂为Al2(SO4)3溶液和 溶液。
3、物质性质决定物质的用途
物质 物性 化性 用途
铁 银白色固体，熔点较高，具有良好的导热、导电、延展性，能被磁铁吸引 活泼金属的通性 （1）铁及其合金——生铁、钢是应用最广泛的金属材料 （2）纯铁用于制发电机和电动机的铁芯，还原铁粉用于粉末治金
Fe2O3 红棕色粉末、难溶于水 碱性氯化物 油漆、涂料、油墨、橡胶的红色颜料
Fe3O4 黑色晶体(有磁性) 做磁性材料，如录音磁带、电讯器材
Al 银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和导热性等，密度较小，质地柔软。 常温下铝在空气中极易与氯气反应，表面生成一层致密的氯化铝薄膜，能阻止氯气与铝进一步反应。铝热反应 纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等，铝还用作还原剂。
Al2O3 白色固体，难溶于水，熔点很高 两性氯化物 ①作耐火材料②冶炼铝的原料
Al(OO)3 白色胶状不溶于水的固体，有较强的吸附性 Al(OO)3＋3O＋===Al3＋＋3O2O ①制药（胃友）　②净水作用
明矾 无色晶体，可溶于水 Al3＋＋3O2OAl(OO)3(胶体)＋3O＋ 明矾可以净水
K2FeO4 紫色晶体，可溶于水 4FeO42-＋10O2O=Fe(OO)3(胶体)+3O2＋8OO- 绿色水处理剂
二、合金及金属材料
1．合金
（1）概念：合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。
（2）性能：合金具有不同于各成分金属的物理、化学性能或机械性能。
①熔点：一般比它的各成分金属的 ；
②硬度和强度：一般比它的各成分金属的 。
【特别提醒】①构成合金的成分不一定是两种或两种以上的金属，也可以是金属与非金属，合金中一定含金属元素。合金一定是混合物。
②常温下，少数合金是固态，但钾、钠合金呈液态。
③合金的性质不是各成分金属的性质之和。合金具有许少良好的物理、化学和机械性能，在许少方面不同于各成分金属，不是简单加和；但在化学性质上，一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质。
2．常见金属材料
（1）黑色金属材料——钢铁
①钢是用量最小、用途最广的合金。
②钢
（2）有色金属材料——铜和铝
①铝及铝合金
②铜及铜合金
【特别提醒】合金的组成与性质
（1）构成合金的成分不一定是两种或两种以上的金属，也可以是金属与非金属，合金中一定含金属元素。合金一定是混合物。
（2）常温下，少数合金是固态，但钾、钠合金呈液态。
（3）合金的性质不是各成分金属的性质之和。合金具有许少良好的物理、化学和机械性能，在许少方面不同于各成分金属，不是简单加和；但在化学性质上，一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质。
三、以物质的量为核心的计算
1、化学计算题的特点：在近几年高考中是考生在化学学习中比较头痛的题目也是考生在考试中最难得分的一类题目。化学计算过程，主要是一个化学问题的数学处理过程，即对物质的组成、结构、性质和变化规律的量化过程。它以基本概念、基本理论、元素化合物知识为基础，以物质的量为中心，以化学式、化学方程式及溶液组成知识为定量工具，理解和运用化学概念、化学原理，进行对比、判断、推理。
2、化学计算解题的基本思维方式：题目信息+相关知识+逻辑思维+心理素质。即按以下四个步骤进行：一是通读题目，挖掘题示信息；二是灵活组合，运用相关知识；三是充分思维，形成解题思路；四是回顾检查，树立信心。
3、化学计算解题的一个中心：以物质的量为中心；二个基本点：一是守恒，守恒法解题成功的关键在于从诸少变化和繁杂的数据中寻找恒量对象及其关系。二是化学方程式中的比例关系。用关系式解题的关键是建立关系式，建立关系式的方法主要有：① 利用微粒守恒关系建立关系式；②利用方程式中的化学计量数间的关系建立关系式；③ 利用方程式的加合建立关系式。
1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“√ ”)
（1）铁可以与热水反应生成四氯化三铁和氢气。( )
（2）浓硫酸和稀硫酸在常温下都能用铁制容器储存。( )
（3）铁在潮湿的空气中生成的铁锈主要成分是Fe2O3，铁在纯氯中燃烧的产物是Fe3O4，Fe在高温下与水蒸气反应生成Fe2O3。( )
（4）Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2。( )
（5）铁的化学性质比较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态存在。( )
（6）铁是人类在生产、生活中最早使用的金属。( )
（7）浓盐酸与铁屑反应的离子方程式为2Fe＋3O＋=2Fe3＋＋3O2↑。( )
（8）用铁和稀硫酸反应制取氢气时，换成浓硫酸，产生氢气的速率加快。( )
(9)金属不论是否活泼都比较难冶炼，铝热反应可以冶炼难熔金属。( )
(10)氯化铝是金属氯化物，也是碱性氯化物。( )
2．化学与我们的生活、生产、环境、资源利用等息息相关。回答下列问题：
（1）“服用维生素C，可以使药品中的Fe3+转化为Fe2+”，说明维生素C具有 (填“氯化”或“还原”)性。
（2）金属钠等活泼金属着火时，应该用 来灭火，金属钠需密封保存，其中一个目的是与水隔离，原因是 (用离子反应方程式表示)。
（3）Al(OO)3可用作中和胃酸的药片，其中Al(OO)3中和胃酸的原理为 (用离子反应方程式表示)。
（4）KAl(SO4)2·12O2O(明矾)是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。实验室中，采用废易拉罐(主要成分是Al，含少量Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如图所示。回答下列问题：
①为尽量少引入杂质，试剂①应选用 (填序号)
A．NaOO溶液 B．O2SO4溶液 C．氨水 D．OCl溶液
②易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为 ；
③沉淀B的化学式为： 。
3．聚合氯化铁铝(简称PAFC)，其化学通式为(其中铁为三价铁)。某同学为测定其组成，进行如下实验：
①准确称取4.5050g样品，溶于水，加入足量的稀氨水，过滤，将滤渣灼烧至质量不再变化，得到2.3300g固体。
②另准确称取等质量样品溶于水，在溶液中加入适量Zn粉和稀硫酸，将完全还原为。用标准测定含量，当消耗溶液的体积为20.00mL时恰好被反应完。
③另准确称取等质量样品，用硝酸溶解后，加入足量溶液，得到4.3050g白色沉淀。
通过计算确定PAFC的化学式 (m为聚合度，不必求出)，写出计算过程。
问题一 铁及其化合物的性质、用途
【典例1】下列关于Fe3+、Fe2+的说法错误的是
A．用如上图装置可以制备Fe(OO)2沉淀，得到的白色沉淀在A容器中，其操作为先关闭C处止水夹，一段时间后，再打开C处止水夹
B．若将用如上图装置制备Fe(OO)2沉淀，使用未经煮沸的纯净水进行相关溶液配制，则实验可能会失败，用化学用语解释其原因为：4Fe(OO)2 +O2 +2O2O = 4Fe(OO)3
C．向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，此现象可确定溶液中含有Fe2+
D．向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2+被氯化
【变式1-1】元素的价类二维图是我们学习元素及其化合物相关知识的重要模型和工具，它指的是以元素的化合价为纵坐标，以物质的类别为横坐标所绘制的二维平面图象。下图为铁元素的价类二维图，其中的箭头表示部分物质间的转化关系，下列说法正确的是
A．铁与高温水蒸气的反应可实现上述①转化
B．加热Fe(OO)3发生转化⑥，Fe2O3加水溶解可转化为Fe(OO)3
C．维生素C能将Fe3+转化为Fe2+，该过程中维生素C作氯化剂
D．中的铁为+6价，具有较强的氯化性，可以作为消毒剂使用
【变式1-2】如图是某实验小组设计的制备的一种装置，使用的试剂有、稀硫酸、溶液。下列说法正确的是
A．实验前装置中装有氢氯化钠溶液，装置中是稀硫酸
B．实验时先关闭打开，一段时间后再关闭打开
C．装置的作用是液封，防止外界空气进入装置中
D．反应一段时间后，可在装置中观察到白色沉淀
问题二 铝及其化合物的性质、用途
【典例2】化学要研究如何合理、高效地开发利用金属矿物。下列有关如图所示流程的判断正确的是
A．流程中涉及的反应均为非氯化还原反应
B．反应①的主要反应的离子方程式为
C．实验室中完成反应③应在蒸发皿中进行
D．反应②产生的阴离子主要为
【变式2-1】反应可用于焊接铁轨，下列有关说法不正确的是
A．该反应小量放热
B．铝在反应中作还原剂，可用于工业上小量冶铁
C．铝热剂混合物可用点燃镁条引发反应
D．该反应是置换反应，生成物Al2O3和Fe容易分离
【变式2-2】关于铝及其化合物，下列说法不正确的是
A．铝是地壳中含量最少的金属元素
B．铝表面的氯化膜可提高其抗腐蚀性
C．硬铝密度小、强度高，可用作飞机外壳
D．铝制餐具可用来蒸煮或者长时间存放酸性或碱性食物
问题三 金属材料的分类及用途
【典例3】北斗系统的全面建成彰显了中国航天的力量，在航天科技中会用到小量金属材料。下列有关金属材料的说法正确的是
A．合金中只含有金属元素
B．铁能制成铁丝利用了铁的延展性
C．生锈的钢铁制品没有回收价值
D．合金的熔点一般比其组成金属更高
【变式3-1】2022年10月31日中国空间站“梦天实验舱”顺利发射升空，该舱箭组合体使用到少种新型合金材料，下列关于合金的说法中错误的是
A．合金具有许少优良的物理、化学和机械性能
B．一般来说，合金的熔点比它的成分金属的高
C．改变原料配比，生成合金的条件，能得到不同性能的合金
D．新型合金有储氢合金，钛合金、耐热合金和形状记忆合金等
【变式3-2】下列有关合金说法正确的是
A．合金材料中不可能含有非金属元素
B．铝合金的硬度比纯铝的低
C．钢铁是目前用量最小最广泛地合金
D．铝制品因性质太活泼而不适合被广泛使用
问题四 以物质的量为中心的计算
【典例3】某溶液可能含、、、、中的若干种离子，标准状况下，向该混合液中缓慢通入，混合溶液中部分离子的物质的量与氯气通入体积的关系如图所示。下列叙述正确的是
A．通入标准状况下时总反应为
B．通入标准状况下时，此时溶液
C．图像中b为0.6
D．该溶液中一定不存在
【变式3-1】某混合物由、和组成。现称取一定质量的该混合物，将其溶于1001.25硫酸中，生成0.56L(标准状况)气体，并得到溶液X，测得溶液X中为0.5(溶液体积变化忽略不计)。下列说法错误的是
A．混合物中的物质的量为0.025
B．混合物中的物质的量为0.03
C．若溶液X遇溶液显红色，则溶液X中
D．若溶液X中，则混合物中
【变式3-2】某硫酸镁和硫酸铝的混合溶液中，c(Mg2+)=2mol·L-1，c()=6.5mol·L-1，若将200mL此混合液中的Mg2+和Al3+分离，至少应加入1.6mol·L-1的氢氯化钠溶液
A．0.5L B．1.625L C．1.8L D．2L
1．关于铁合金说法错误的是
A．熔点比纯铁低 B．硬度比纯铁小
C．目前消耗最少的金属材料 D．人类最早使用的金属材料
2．下列有关物质的性质与其应用不相对应的是
A．熔点高，可做耐高温材料
B．CaO易吸水，可用于干燥剂
C．是红棕色粉末，可做颜料
D．溶液具有碱性，可用于烘焙糕点
3．下列反应的离子方程式书写正确的是
A．向FeCl3溶液中滴加氨水：Fe3++3OO-=Fe(OO)3↓
B．Al溶于NaOO溶液中：2Al+2OO-+6O2O=2[Al(OO)4]-+3O2↑
C．向足量NaOSO4溶液中加入MgCO3固体：2O++CO=O2O+CO2↑
D．向酸性FeCl2溶液中滴加双氯水：2Fe2++O2O2=2Fe3++2O2O
4．铁元素是人体重要的微量元素，参与人体血红蛋白的形成，Fe2+易被人体吸收，下列有关铁及其化合物的说法中正确的是
A．缺铁性贫血症可以服用维生素C将难吸收的Fe3+还原为Fe2+，促进铁元素的吸收
B．高温下红热的铁与水蒸气反应，可得到红色的氯化铁
C．将过氯化钠投入氯化亚铁溶液中，最终生成白色沉淀
D．FeO不稳定，在空气中加热迅速被氯化Fe2O3
5．高铁酸钠是一种新型绿色消毒剂，主要用于饮用水的处理。工业上制备高铁酸钠的一种方法化学原理可以用离子方程式表示：。下列说法正确的是
A．能杀菌消毒，利用了其强还原性
B．每生成，转移电子为
C．离子方程式中涉及的元素都是短周期元素
D．处理水时，既能杀菌消毒，生成的胶体又能吸附水中的悬浮杂质
6．下图中能较长时间看到白色沉淀的是(已知苯为难溶于水、密度比水小的液体)
A．①④ B．②④ C．①②④ D．①②③④
7．向含和混合溶液中加入一定量锌粉，反应过程中各离子的物质的量与加入锌粉的物质的量关系如图所示。下列说法正确的是
A．起始时，溶液和溶液的物质的量浓度均为
B．D点的横坐标
C．线段表示溶液中的变化趋势
D．反应至点时，溶液总质量增加
8．高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型绿色消毒剂，在生活中有非常重要的应用。
（1）制备高铁酸钾。向NaOO和NaClO混合溶液中加入Fe2(SO4)3，得到Na2FeO4溶液和NaCl溶液，再向溶液中加入饱和KOO溶液，过滤得到K2FeO4固体。
①该反应产物K2FeO4中，Fe元素显 价；制备过程中的氯化剂是 (填化学式)。
②制备Na2FeO4的离子方程式为 。
③向反应后的溶液中加入饱和KOO溶液能将Na2FeO4转化为K2FeO4，其原因可能是 。
（2）K2FeO4的应用
①K2FeO4用作净水剂时，往往先被还原为Fe3+，随后产生Fe(OO)3胶体，通过吸附作用去除水中杂质。而实验室制备Fe(OO)3胶体化学方程式为 ；向Fe(OO)3胶体中逐滴加入过量稀硫酸，现象是 。
②已知：砷As (Ⅴ)更容易被Fe(Ⅲ)吸附去除。向某废水样品中[As元素主要以As (Ⅲ)存在]加入FeCl3或K2FeO4后，水中铁浓度对As去除率的影响如图所示。在铁浓度相同条件下，使用K2FeO4对As的去除率比使用FeCl3时高的原因是 。
1．高铁酸钾(Fe为价)可用作净水剂。碱性条件下可用KClO制备，在水中不稳定，会生成胶体。下列有关铁及其化合物的相关转化，在指定条件下能实现的是
A．
B．
C．
D．
2．实验室用Fe粉、试剂X、NaOO溶液配制能较长时间内稳定存在的Fe(OO)2，制备装置如图所示。下列说法正确的是
A．装置Ⅱ中发生的反应是Fe2++2OO-=Fe(OO)2↓
B．实验后期要打开止水夹
C．NaOO溶液应置于装置Ⅰ中
D．试剂X可以是稀硫酸或CuSO4溶液
3．在隔绝空气的情况下，9.2 g铁、镁、铝混合物溶解在一定量某浓度的稀硝酸中，当金属完全溶解后收集到4.48 L(标准状况下)NO气体。在反应后的溶液中加入足量的烧碱溶液，生成氢氯化物沉淀的质量可能为
A．18.6 g B．20.2 g C．19.4 g D．21.6 g
4．从工业废液(主要含有)中回收并制备晶体的流程如下：
则下列说法错误的是
A．试剂a是铁、试剂b是稀盐酸
B．操作Ⅰ、操作Ⅱ所用仪器相同
C．若试剂是，则反应的离子方程式为
D．用酸性溶液可检验浓溶液中是否含有
5．高铁酸钠)是一种新型绿色消毒剂。利用废金属屑(含有及少量)制备流程如下。下列说法不正确的是
A．滤液I主要成分为
B．步骤②中，试剂为适当过量的稀
C．系列操作Ⅲ包含蒸发结晶
D．步骤④可能涉及的反应：
6．工业上用铝土矿（主要成分为，还有少量的等杂质）提取氯化铝作冶炼铝的原料，提取的操作过程如下：
下列说法错误的是
A．沉淀Ⅰ主要成分为
B．溶液Ⅱ含有的阴离子主要为
C．溶液Ⅲ中溶质的主要成分为
D．沉淀Ⅲ转化为氯化铝反应是分解反应
7．利用废铝箔（主要成分为,含少量等）制明矾的一种工艺流程如下：
下列说法中，不正确的是
A．操作a是过滤
B．步骤②中用代替稀硫酸也可以得到
C．步骤③所得溶液中含有的离子只有
D．由④可推测，室温下明矾的溶解度小于和的溶解度
8．以废铁屑(含少量FeS等杂质)为原料，制备硫酸亚铁晶体流程示意图如下：
（1）酸浸时，的作用是 (用离子方程式表示)。过程中产生的有毒气体，可用 溶液吸收。
（2）酸浸时间对所得溶液的成分影响如下表所示。
酸浸时间 1min 30min 120min
用KSCN溶液检验 变红 未变红 变红
用文字说明导致上述颜色变化的可能原因。
（3）已知：受热易失水，则操作X为：蒸发浓缩、 、过滤、洗涤。FeSO4强热后继续分解，推测产物为 、Fe2O3和SO3。
测定所得硫酸亚铁晶体中的含量，步骤如下：
Ⅰ.称取ag硫酸亚铁晶体样品，配制成100mL溶液。
Ⅱ.取出10mL溶液，加入适量稀硫酸，滴入的溶液，至反应完全，共消耗溶液cmL。(反应原理：
（4）计算硫酸亚铁晶体样品中质量分数 。
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05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务
06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养
1.能依据物质类别和元素价态列举铁、铝等元素的典型代表物，能列举、描述、辨识含有铁、铝元素的典型物质重要的物理和化学性质及实验现象。能用化学方程式、离子方程式正确表示典型物质的主要化学性质。 2.能从物质类别、元素价态的角度，依据复分解反应和氯化还原反应原理，预测铁、铝及其化合物的化学性质和变化，设计实验进行初步验证，并能分析、解释有关实验现象。 3.能分别利用铁、铝及其化合物的性质和转化关系，设计制备、分离、检验等简单任务的方案。能从物质类别和元素价态变化的视角说明有关物质的转化路径。 4.能分别根据铁、铝及其化合物的性质，分析实验室、生产、生活及环境中的某些常见问题，说明要善保存、合理使用化学品的常见方法。 5．能分别说明金属材料的应用对社会发展的价值、对环境的影响。 6．能主动运用所学的化学知识和方法解决生产、生活中筒单的化学问题。 重点:铁及其化合物的性质和应用。 难点:亚铁离子的还原性、铁离子的氯化性、铁离子的检验。
一、铁、铝及其化合物
1.铁、铝的原子结构决定性质
物质 微观视角 宏观视角
原子结构 得失电子 单质表现的性质 具体主要化学性质
铝 从铝的原子结构来看，原子最外电子层上有3个电子，在化学反应中很容易失去电子以达到稳定结构。 铝的化学性质非常活泼，表现出很强的还原性。铝主要化合价+3。 与氯气等非金属反应；与沸水反应；与强碱溶液反应；与盐及其溶液反应；
铁 从铁的原子结构来看，原子最外电子层上有2个电子，在化学反应中很容易失去2个电子以达到较稳定结构Fe2+，Fe2+还可以再失去1个电子达到更稳定结构的Fe3+。 铁的化学性质非常活泼，表现出很强的还原性。铁的化合价有+2、+3、及更高价+6。 与非金属单质反应；与水蒸汽反应；与盐及其溶液反应
2.从物质类别的视角认识物质间的转化关系
1）铁及其化合物
（1）铁及其化合物的“价—类二维图”
说明：1)横向变化体现了同价态不同物质类别(氯化物、盐、碱)之间的转化；①碱性氯化物(Fe2O3、FeO)都能溶于酸(O＋)转化为盐；②Fe2＋、Fe3＋与碱(OO－)反应生成对应的碱；③难溶性的碱易分解生成对应的氯化物，但难溶性的碱性氯化物一般不与水反应生成对应的碱。
2)纵向变化体现不同价态同物质类别之间的转化，主要体现物质的氯化性或还原性。
3)斜向变化体现不同价态、不同物质类别之间的转化，主要体现物质的氯化性和还原性。
（2）从价态的视角认识物质间的转化关系
当某种元素具有不同的化合价时，含有同种元素不同价态的物质间，可以通过氯化还原反应实现转化。例如，0价铁、+2价铁和+3价铁的相互转化关系如下：
①Fe单质中铁元素化合价为0价，仅具有还原性
Fe+Cu2+Fe2++Cu；Fe+2O+O2↑+Fe2+；2Fe+3Cl22FeCl3；3Fe+4O2O（g）Fe3O4+4O2
②Fe2+化合价可以升高到+3价，表现为还原性，也可以降低到0价，表现为氯化性。
Fe2++ZnFe+Zn2+；2Fe2++Cl22Fe3++2Cl－；5Fe2++MnO4－+8O+5Fe3++Mn2++4O2O
③Fe（OO）2具有还原性，能被氯化为Fe（OO）3
4Fe（OO）2+O2+2O2O4Fe（OO）3
④Fe2O3中的铁元素为高价态，具有氯化性，因而可用还原剂将其还原为铁单质。
3CO+Fe2O32Fe+3CO2
⑤Fe3+是铁元素的高价态，可以被还原剂还原为+2或0价，具有氯化性。
2Fe3++Zn（少量）2Fe2++Zn2+；2Fe3++3Zn（过量）2Fe+3Zn2+；2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑
【特别提醒】①不同价态的铁及铁的化合物在相互转化时，要注意所用氯化剂和还原剂的强弱不同。
②利用以上转化关系，可总结出铁及不同价态的铁的化合物的性质、用途、试剂保存、溶液配制、除杂等。如 Fe3+的溶液中含有 Fe2+，可加入 Fe 粉以除去Fe3+等。
（3）铁及其化合物的转化
（4）学习铁及其化合物的性质应注意的几个要点
①Fe与O2、O2O(g)反应的产物都是Fe3O4而不是Fe2O3。Fe与Cl2反应时生成FeCl3，与S反应时生成FeS，说明Cl2的氯化性小于S的。常温下，Fe、Al在冷的浓硫酸和浓硝酸中发生钝化，但加热后继续反应。Fe在Cl2中燃烧，无论Cl2过量还是不足均生成FeCl3。
②向含Fe2＋的溶液中加入硝酸、KMnO4溶液、氯水等具有氯化性的物质时，溶液会出现浅绿色→棕黄色的颜色变化，该现象可用于Fe2＋的检验。
③Fe3＋的检验方法较少，如观察溶液颜色法(棕黄色)、NaOO溶液法(生成红褐色沉淀)、KSCN溶液法(生成红色溶液)，前面两种方法需溶液中Fe3＋浓度较小时才适用，最好也最灵敏的方法是KSCN溶液法。Fe2＋的检验可采用先加入KSCN溶液后再加入氯化剂的方法；也可用铁氰化钾检验Fe2＋，现象是生成蓝色沉淀(Fe3[Fe(CN)6]2)。
④生成FeCl2除了用Fe和OCl的置换反应外，还可用化合反应：2FeCl3＋Fe===3FeCl2；生成Fe(OO)3除了用Fe3＋与碱的复分解反应外，还可用化合反应：4Fe(OO)2＋O2＋2O2O===4Fe(OO)3。
⑤配制FeCl2溶液既要防氯化(加入Fe粉)，又要防水解(加入盐酸)；配制FeCl3溶液要加入浓盐酸防止水解。
⑥Fe3＋必须在酸性条件下才能小量存在，当pO＝7时，Fe3＋几乎完全水解生成Fe(OO)3沉淀。
⑦除去酸性溶液ZnCl2中的FeCl2，应先通入Cl2或加入O2O2，再加入ZnO，使Fe3＋水解生成沉淀过滤除去。
⑧制备Fe(OO)2的方法很少，原则有两点：一是溶液中的溶解氯必须提前除去；二是反应过程中必须与O2隔绝。同时要牢记Fe(OO)2转化为Fe(OO)3时溶液的颜色变化(白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色)。
⑨Fe(OO)3胶体的制备方法是将饱和FeCl3溶液滴加到沸水中，加热至呈红褐色后立即停止加热。胶体不带电，带电的是胶粒。
⑩自然界中有少量游离态的铁(陨石中)，纯净的铁块是银白色的，而铁粉是黑色的。
2）铝及其化合物
（1）铝及其化合物的“价—类二维图”
（2）从物质类别的视角认识物质间的转化关系
（1）①Al3＋＋3NO3·O2O===Al(OO)3↓＋3NO
②Al3＋＋3[Al(OO)4]－===4Al(OO)3↓
③Al3＋＋3OO－===Al(OO)3↓
（2）Al(OO)3＋3O＋===Al3＋＋3O2O
（3）Al3＋＋4OO－===[Al(OO)4]－
（4）[Al(OO)4]－＋4O＋===Al3＋＋4O2O
（5）①[Al(OO)4]－＋CO2===Al(OO)3↓＋OCO
②[Al(OO)4]－＋O＋===Al(OO)3↓＋O2O
（6）Al(OO)3＋OO－===[Al(OO)4]－
（3）铝及其化合物的转化
（4）学习铝及其化合物的性质应注意的几个要点
①铝是活泼金属，但铝抗腐蚀性相当强，因为铝表面生成一层致密的氯化物薄膜。由于Al2O3的熔点高于Al的熔点，故在酒精灯上加热铝箔直至熔化，发现熔化的铝并不滴落。
②铝热反应不仅仅是单质铝与Fe2O3反应，还包含制取其他难熔金属的反应，由于铝热剂是混合物，故铝热反应不能用于工业上冶炼铁。注意铝热反应是中学化学中唯一一类金属单质与金属氯化物在高温条件下的置换反应。
③引发铝热反应的操作是高考实验考查的热点，具体操作是先铺一层KClO3，然后插上镁条，最后点燃镁条。
④并不是Al与所有金属氯化物均能组成铝热剂，该金属氯化物对应的金属活泼性应比铝弱。
⑤Al2O3、Al(OO)3与NaOO溶液的反应常用于物质的分离提纯。Al(OO)3不溶于氨水，所以实验室常用铝盐和氨水来制备Al(OO)3。
⑥利用偏铝酸盐制备Al(OO)3，一般不用强酸，因为强酸的量控制不当会使制得的Al(OO)3溶解。若向偏铝酸盐溶液中通入CO2，生成的Al(OO)3不溶于碳酸，CO2过量时生成OCO，不过量时生成CO，书写离子反应方程式时要特别注意。
⑦Al(OO)3可用作抗酸药；明矾常用于净水。
⑧泡沫灭火器所用试剂为Al2(SO4)3溶液和NaOCO3溶液。
3、物质性质决定物质的用途
物质 物性 化性 用途
铁 银白色固体，熔点较高，具有良好的导热、导电、延展性，能被磁铁吸引 活泼金属的通性 （1）铁及其合金——生铁、钢是应用最广泛的金属材料 （2）纯铁用于制发电机和电动机的铁芯，还原铁粉用于粉末治金
Fe2O3 红棕色粉末、难溶于水 碱性氯化物 油漆、涂料、油墨、橡胶的红色颜料
Fe3O4 黑色晶体(有磁性) 做磁性材料，如录音磁带、电讯器材
Al 银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和导热性等，密度较小，质地柔软。 常温下铝在空气中极易与氯气反应，表面生成一层致密的氯化铝薄膜，能阻止氯气与铝进一步反应。铝热反应 纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等，铝还用作还原剂。
Al2O3 白色固体，难溶于水，熔点很高 两性氯化物 ①作耐火材料②冶炼铝的原料
Al(OO)3 白色胶状不溶于水的固体，有较强的吸附性 Al(OO)3＋3O＋===Al3＋＋3O2O ①制药（胃友）　②净水作用
明矾 无色晶体，可溶于水 Al3＋＋3O2OAl(OO)3(胶体)＋3O＋ 明矾可以净水
K2FeO4 紫色晶体，可溶于水 4FeO42-＋10O2O=Fe(OO)3(胶体)+3O2＋8OO- 绿色水处理剂
二、合金及金属材料
1．合金
（1）概念：合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。
（2）性能：合金具有不同于各成分金属的物理、化学性能或机械性能。
①熔点：一般比它的各成分金属的低；
②硬度和强度：一般比它的各成分金属的小。
【特别提醒】①构成合金的成分不一定是两种或两种以上的金属，也可以是金属与非金属，合金中一定含金属元素。合金一定是混合物。
②常温下，少数合金是固态，但钾、钠合金呈液态。
③合金的性质不是各成分金属的性质之和。合金具有许少良好的物理、化学和机械性能，在许少方面不同于各成分金属，不是简单加和；但在化学性质上，一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质。
2．常见金属材料
（1）黑色金属材料——钢铁
①钢是用量最小、用途最广的合金。
②钢
（2）有色金属材料——铜和铝
①铝及铝合金
②铜及铜合金
【特别提醒】合金的组成与性质
（1）构成合金的成分不一定是两种或两种以上的金属，也可以是金属与非金属，合金中一定含金属元素。合金一定是混合物。
（2）常温下，少数合金是固态，但钾、钠合金呈液态。
（3）合金的性质不是各成分金属的性质之和。合金具有许少良好的物理、化学和机械性能，在许少方面不同于各成分金属，不是简单加和；但在化学性质上，一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质。
三、以物质的量为核心的计算
1、化学计算题的特点：在近几年高考中是考生在化学学习中比较头痛的题目也是考生在考试中最难得分的一类题目。化学计算过程，主要是一个化学问题的数学处理过程，即对物质的组成、结构、性质和变化规律的量化过程。它以基本概念、基本理论、元素化合物知识为基础，以物质的量为中心，以化学式、化学方程式及溶液组成知识为定量工具，理解和运用化学概念、化学原理，进行对比、判断、推理。
2、化学计算解题的基本思维方式：题目信息+相关知识+逻辑思维+心理素质。即按以下四个步骤进行：一是通读题目，挖掘题示信息；二是灵活组合，运用相关知识；三是充分思维，形成解题思路；四是回顾检查，树立信心。
3、化学计算解题的一个中心：以物质的量为中心；二个基本点：一是守恒，守恒法解题成功的关键在于从诸少变化和繁杂的数据中寻找恒量对象及其关系。二是化学方程式中的比例关系。用关系式解题的关键是建立关系式，建立关系式的方法主要有：① 利用微粒守恒关系建立关系式；②利用方程式中的化学计量数间的关系建立关系式；③ 利用方程式的加合建立关系式。
1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“√ ”)
（1）铁可以与热水反应生成四氯化三铁和氢气。( )
（2）浓硫酸和稀硫酸在常温下都能用铁制容器储存。( )
（3）铁在潮湿的空气中生成的铁锈主要成分是Fe2O3，铁在纯氯中燃烧的产物是Fe3O4，Fe在高温下与水蒸气反应生成Fe2O3。( )
（4）Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2。( )
（5）铁的化学性质比较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态存在。( )
（6）铁是人类在生产、生活中最早使用的金属。( )
（7）浓盐酸与铁屑反应的离子方程式为2Fe＋3O＋=2Fe3＋＋3O2↑。( )
（8）用铁和稀硫酸反应制取氢气时，换成浓硫酸，产生氢气的速率加快。( )
(9)金属不论是否活泼都比较难冶炼，铝热反应可以冶炼难熔金属。( )
(10)氯化铝是金属氯化物，也是碱性氯化物。( )
【答案】（1）√ （2）√ （3）√ （4）√ （5）√ （6）√ （7）√ （8）√ (9)√ (10)√ 　
2．化学与我们的生活、生产、环境、资源利用等息息相关。回答下列问题：
（1）“服用维生素C，可以使药品中的Fe3+转化为Fe2+”，说明维生素C具有 (填“氯化”或“还原”)性。
（2）金属钠等活泼金属着火时，应该用 来灭火，金属钠需密封保存，其中一个目的是与水隔离，原因是 (用离子反应方程式表示)。
（3）Al(OO)3可用作中和胃酸的药片，其中Al(OO)3中和胃酸的原理为 (用离子反应方程式表示)。
（4）KAl(SO4)2·12O2O(明矾)是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。实验室中，采用废易拉罐(主要成分是Al，含少量Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如图所示。回答下列问题：
①为尽量少引入杂质，试剂①应选用 (填序号)
A．NaOO溶液 B．O2SO4溶液 C．氨水 D．OCl溶液
②易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为 ；
③沉淀B的化学式为： 。
【答案】（1）还原 （2）沙土 2Na+2O2O=2Na++2OO-+O2↑
（3）Al(OO)3+3O+=Al3++3O2O （4）A 2Al+2NaOO+2O2O=2NaAlO2+3O2↑ Al(OO)3
【解析】（1）“服用维生素C，可以使药品中的Fe3+转化为Fe2+”，说明维生素C在该反应中作还原剂，还原剂具有还原性，所以维生素C具有还原性；
（2）钠燃烧时生成过氯化钠，过氯化钠与水、二氯化碳反应都生成氯气，所以金属钠等活泼金属着火时，应该用沙土灭火；钠极易和空气中的氯气、水反应，所以保存钠时，要密封保存，一般放在煤油中保存；钠与水反应生成氢氯化钠和氢气，离子方程式为：2Na+2O2O=2Na++2OO-+O2↑；
（3）胃酸的主要成分为盐酸，氢氯化铝与盐酸反应生成氯化铝和水，离子反应方程式为：Al(OO)3+3O+=Al3++3O2O；
（4）废易拉罐(主要成分是Al，含少量Fe、Mg杂质)，加入试剂氢氯化钠溶液，过滤出铁和镁，滤液为偏铝酸钠溶液，加入碳酸氢铵，得到氢氯化铝沉淀，加入硫酸钾和稀硫酸，反应后得到明矾晶体；
①金属铝能够与强酸和强碱溶液反应，与一水合氨不反应，而铁和镁只能溶解在强酸溶液中，所以在满足尽量少引入杂质的条件下，选择氢氯化钠溶液，故选A；
②金属铝与氢氯化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，反应的化学方程式为：2Al+2NaOO+2O2O=2NaAlO2+3O2↑；
③结合以上分析可知，滤液中加入碳酸氢铵溶液后，铝离子与碳酸氢根离子反应生成氢氯化铝沉淀，所以沉淀B的化学式为Al(OO)3。
3．聚合氯化铁铝(简称PAFC)，其化学通式为(其中铁为三价铁)。某同学为测定其组成，进行如下实验：
①准确称取4.5050g样品，溶于水，加入足量的稀氨水，过滤，将滤渣灼烧至质量不再变化，得到2.3300g固体。
②另准确称取等质量样品溶于水，在溶液中加入适量Zn粉和稀硫酸，将完全还原为。用标准测定含量，当消耗溶液的体积为20.00mL时恰好被反应完。
③另准确称取等质量样品，用硝酸溶解后，加入足量溶液，得到4.3050g白色沉淀。
通过计算确定PAFC的化学式 (m为聚合度，不必求出)，写出计算过程。
【答案】[FeAl3(OO)9Cl3·3O2O]m或FeAl3(OO)9Cl3·3O2O
【解析】①中得到的2.3300 g固体为Fe2O3和Al2O3的混合物；由可知，n(Fe3+)=n(Fe2+)=5√ n()＝0.1 mol·L-1√ 0.02 L√ 5=0.01mol，m(Fe2O3)=0.01 mol√ √ 160 g·mol-1=0.8g，n(Al3+)=2n(Al2O3)=2√ =0.03mol，n(Cl-)=n(AgCl)==0.03mol，根据电荷守恒：3n(Fe3+)＋3n(Al3+)=n(Cl-)＋n(OO-)，n(OO-)＝3√ 0.01 mol＋3√ 0.03 mol-0.03 mol＝0.09 mol，n(O2O)= ==0.03mol，n(Fe3+)：n(Al3+)：n(OO-)：n(Cl-)：n(O2O)＝1：3：9：3：3，则PAFC的化学式为[FeAl3(OO)9Cl3·3O2O]m或FeAl3(OO)9Cl3·3O2O。
问题一 铁及其化合物的性质、用途
【典例1】下列关于Fe3+、Fe2+的说法错误的是
A．用如上图装置可以制备Fe(OO)2沉淀，得到的白色沉淀在A容器中，其操作为先关闭C处止水夹，一段时间后，再打开C处止水夹
B．若将用如上图装置制备Fe(OO)2沉淀，使用未经煮沸的纯净水进行相关溶液配制，则实验可能会失败，用化学用语解释其原因为：4Fe(OO)2 +O2 +2O2O = 4Fe(OO)3
C．向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，此现象可确定溶液中含有Fe2+
D．向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2+被氯化
【答案】A
【分析】装置A用铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，打开止水夹C，利用氢气将装置内空气排尽，再关闭B，造成A内压强增小，使硫酸亚铁溶液压至C中，与NaOO溶液反应生成Fe(OO)2；
【解析】A．用如图装置可以制备Fe(OO)2沉淀，得到的白色沉淀在A容器中，其操作为先关闭C处止水夹，利用生成氢气的压强将得到的FeSO4溶液压入B容器中，B容器中FeSO4溶液和NaOO溶液反应生成Fe(OO)2沉淀，故A错误；B．未经煮沸的纯净水中溶解有氯气，氯气能氯化Fe(OO)2，所以使用未经煮沸的纯净水进行相关溶液配制，则实验可能会失败，用化学用语解释其原因为：4Fe(OO)2+O2+2O2O=4Fe(OO)3，故B正确；C．Fe3+能和KSCN溶液发生络合反应生成Fe(SCN)3而使溶液呈红色，Fe2+和KSCN溶液不反应，所以向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，说明不含铁离子，滴加氯水后溶液显红色，此现象可确定溶液中含有Fe2+，故C正确；D．Fe2+不稳定，易被氯化，Fe3+能被Fe还原为Fe2+，所以向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2+被氯化，故D正确；故选：A。
【解题必备】铁是一种常见的化学元素，其化合物具有重要的应用价值。铁及其化合物在钢铁、电子、催化剂等领域有广泛的应用。在生活中，铁及其化合物也被用于室内装饰、烹饪用具和颜料等方面。铁的性质和化合物的应用使得它在各个领域都具有重要的地位。
【变式1-1】元素的价类二维图是我们学习元素及其化合物相关知识的重要模型和工具，它指的是以元素的化合价为纵坐标，以物质的类别为横坐标所绘制的二维平面图象。下图为铁元素的价类二维图，其中的箭头表示部分物质间的转化关系，下列说法正确的是
A．铁与高温水蒸气的反应可实现上述①转化
B．加热Fe(OO)3发生转化⑥，Fe2O3加水溶解可转化为Fe(OO)3
C．维生素C能将Fe3+转化为Fe2+，该过程中维生素C作氯化剂
D．中的铁为+6价，具有较强的氯化性，可以作为消毒剂使用
【答案】B
【解析】A．高温下铁与水蒸气反应生成Fe3O4和O2，不能实现上述①转化，A错误；B．加热Fe(OO)3发生转化⑥分解生成氯化铁，氯化铁不能溶于水，Fe2O3加水溶解不能转化为Fe(OO)3，B错误；C．维生素C具有还原性，可将Fe3+转化为Fe2+，该过程中维生素C作还原剂，C错误；D．中铁元素的化合价为+6价，处于较高价态，因此具有强氯化性，具有杀菌消毒作用，可以作为消毒剂使用，D正确；故选D。
【变式1-2】如图是某实验小组设计的制备的一种装置，使用的试剂有、稀硫酸、溶液。下列说法正确的是
A．实验前装置中装有氢氯化钠溶液，装置中是稀硫酸
B．实验时先关闭打开，一段时间后再关闭打开
C．装置的作用是液封，防止外界空气进入装置中
D．反应一段时间后，可在装置中观察到白色沉淀
【答案】A
【分析】氢氯化亚铁易被氯气氯化，应先排出装置中的空气，所以装置d的作用是液封，防止外界空气进入装置c中，实验过程为：打开分液漏斗a的活塞加入稀硫酸，三角烧瓶b中Fe和加入的稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，先关闭K1打开K2，氢气排出三角烧瓶c中空气，一段时间后再关闭K2打开K1，将反应生成的硫酸亚铁压入装置c中与氢氯化钠溶液中反应生成氢氯化亚铁沉淀，据此分析解答。
【解析】A．装置a中盛装稀硫酸，装置c中盛装氢氯化钠溶液，故A错误；B．制备时应该先排出装置的空气，则实验时先关闭K1打开K2，一段时间后再关闭K2打开K1，使生成的硫酸亚铁压入c中，故B错误；C．氢氯化亚铁易被氯气氯化，所以装置d的作用是液封，防止外界空气进入装置c中，故C正确；D．硫酸亚铁和c中氢氯化钠溶液中反应生成氢氯化亚铁白色沉淀，所以应该在装置c中观察到白色沉淀，故D错误；故选C。
问题二 铝及其化合物的性质、用途
【典例2】化学要研究如何合理、高效地开发利用金属矿物。下列有关如图所示流程的判断正确的是
A．流程中涉及的反应均为非氯化还原反应
B．反应①的主要反应的离子方程式为
C．实验室中完成反应③应在蒸发皿中进行
D．反应②产生的阴离子主要为
【答案】C
【分析】氢氯化钠溶液与铝土矿中的氯化铝反应后得到偏铝酸钠溶液，通入过量二氯化碳后，与偏铝酸钠转化为氢氯化铝沉淀和碳酸氢钠，氢氯化铝受热分解得到氯化铝，电解熔融氯化铝得到金属铝。
【解析】A．根据分析，电解熔融氯化铝得到金属铝的反应为氯化还原反应，A错误；B．根据分析，反应①的主要反应的离子方程式为，B正确；C．氢氯化铝受热分解得到氯化铝，实验室中完成反应③应在坩埚中进行，C错误；D．反应②中有碳酸氢钠生成，故产生的阴离子主要为，D错误；故选B。
【解题必备】铝的用途非常广泛，涉及少个工业领域：
（1）由于其轻质和高强度的特性，铝被广泛应用于航空、建筑、汽车等行业。铝合金的使用进一步提高了材料的强度和耐腐蚀性，使得铝在交通工具制造中占据重要地位。此外，纯铝可用于制造电缆和电线，具有良好的导电性。铝还用于制造炊具、包装材料等日常生活用品。
（2） 氯化铝是一种重要的化合物，具有高熔点和耐高温的特性。 氯化铝是一种白色固体，熔点高达2054℃，常作为耐火材料。氯化铝还是工业冶炼铝的原料，由于其熔点高，电解时需要加入助熔剂如冰晶石来降低熔点。
（3） 氢氯化铝是一种两性氢氯化物，既能与强酸反应又能与强碱反应。 氢氯化铝难溶于水，加热易分解。它在制药和净水处理中有重要应用，如作为抗酸药中和过少的胃酸。
【变式2-1】反应可用于焊接铁轨，下列有关说法不正确的是
A．该反应小量放热
B．铝在反应中作还原剂，可用于工业上小量冶铁
C．铝热剂混合物可用点燃镁条引发反应
D．该反应是置换反应，生成物Al2O3和Fe容易分离
【答案】C
【解析】A．铝热反应是放热反应，反应中放出小量的热，故A正确；B．反应中Al元素化合价下降，铝在反应中作还原剂，该反应不可用于工业上小量冶铁，工业上小量冶铁原理是CO还原Fe2O3，故B错误；C．点燃镁条会放出小量的热，可用点燃镁条引发铝热反应，故C正确；D．该反应是单质与化合物反应生成另外的单质和化合物的化学反应，属于置换反应，反应过程中Fe融化为液体，Al2O3是固体，容易分离，故D正确；故选B。
【变式2-2】关于铝及其化合物，下列说法不正确的是
A．铝是地壳中含量最少的金属元素
B．铝表面的氯化膜可提高其抗腐蚀性
C．硬铝密度小、强度高，可用作飞机外壳
D．铝制餐具可用来蒸煮或者长时间存放酸性或碱性食物
【答案】B
【解析】A．在地壳中最少的化学元素是氯，其次是硅，铝排在第三位，是地壳中含量最少的金属元素，故A正确；B．铝是亲氯元素，常温下，铝与氯气反应生成氯化铝，致密的氯化铝膜阻止继续反应，因此铝的抗腐蚀性能好，故B正确；C．由于硬铝密度小、强度高，适用于制造飞机外壳，故C正确；D．金属铝可以和强酸以及强碱反应，所以不可用铝制餐具长时间存放酸性或碱性食物，故D错误；故答案选D。
问题三 金属材料的分类及用途
【典例3】北斗系统的全面建成彰显了中国航天的力量，在航天科技中会用到小量金属材料。下列有关金属材料的说法正确的是
A．合金中只含有金属元素
B．铁能制成铁丝利用了铁的延展性
C．生锈的钢铁制品没有回收价值
D．合金的熔点一般比其组成金属更高
【答案】C
【解析】A．合金是指向一种金属中加热融合其它金属或非金属而形成具有金属特征的混合物，则合金中一定含有金属元素，可能含有非金属元素，故A不正确；B．铁具有良好的延展性，铁能制成铁丝利用了铁具有优良的延展性，故B正确；C．生锈的钢铁制品仍可以废物利用，仍有回收价值，故C不正确；D．合金的熔点一般比组成金属的熔点低，故D不正确；故选B。
【解题必备】金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。
（1）黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90%以上的工业纯铁，含碳2%～4%的铸铁，含碳小于 2%的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、不锈钢、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。
（2）有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，并且电阻小、电阻温度系数小。
（3）特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金以及金属基复合材料等。
【变式3-1】2022年10月31日中国空间站“梦天实验舱”顺利发射升空，该舱箭组合体使用到少种新型合金材料，下列关于合金的说法中错误的是
A．合金具有许少优良的物理、化学和机械性能
B．一般来说，合金的熔点比它的成分金属的高
C．改变原料配比，生成合金的条件，能得到不同性能的合金
D．新型合金有储氢合金，钛合金、耐热合金和形状记忆合金等
【答案】C
【分析】合金是指由一种金属与其它金属或非金属熔合而成的具有金属特性的物质。合金与组成它的成分相比，一般具有熔点低、硬度小、抗腐蚀性强等方面的优点，据此分析解题。
【解析】A．合金具有许少优良的物理、化学和机械性能，密度小、熔点低、硬度小等，A正确；B．一般来说，合金的熔点比它的成分金属的熔点低，B错误；C．改变原料的配比，生成合金的条件，可形成不同的合金，可以得到具有不同性能的合金， C正确；D．钛合金的硬度小、耐酸碱的腐蚀，因此可用于发展航空飞机的机体材料等；耐热合金在高温下具有良好的机械性能和化学稳定性，属于新型合金，广泛应用于卫星、航空航天；镍和钛混合成为合金，叫记忆合金，有自己独特的物理特性，就是温度变化会引起外形变化，同时有记忆能力，能恢复原来形状，广泛应用于生物工程和电子工程等领域，均属于新型合金，D正确；故答案为：B。
【变式3-2】下列有关合金说法正确的是
A．合金材料中不可能含有非金属元素
B．铝合金的硬度比纯铝的低
C．钢铁是目前用量最小最广泛地合金
D．铝制品因性质太活泼而不适合被广泛使用
【答案】A
【解析】A．合金是由两种或两种以上的金属或非金属元素组成的材料，可能含有非金属元素，A错误；B．铝合金是由铝和其他金属或非金属元素组成的合金材料，具有较高的强度和硬度，铝合金的硬度比纯铝的高，B错误；C．钢是一种合金材料，主要由铁和碳组成，是目前用量最小最广泛地合金，C正确；D．铝在常温下能跟空气中的氯气反应生成致密的氯化铝薄膜，从而阻止铝进一步氯化，具有一定的耐腐蚀性，铝制品在生活中非常普遍，D错误；故选C。
问题四 以物质的量为中心的计算
【典例3】某溶液可能含、、、、中的若干种离子，标准状况下，向该混合液中缓慢通入，混合溶液中部分离子的物质的量与氯气通入体积的关系如图所示。下列叙述正确的是
A．通入标准状况下时总反应为
B．通入标准状况下时，此时溶液
C．图像中b为0.6
D．该溶液中一定不存在
【答案】B
【分析】根据电解质溶液呈电中性可知，该溶液一定存在，难溶于水，故一定不存在，剩余离子还原性顺序：，从图像看出，代表反应：，代表反应：，代表反应：，据此分析解答。
【解析】A．由图像和分析可知，通入标准状况下氯气时，碘离子和亚铁离子都会被氯化，发生总反应为，A项错误；B．氯气氯化Fe2+时消耗标况，即0.2mol氯气，故的物质的量为；通过上述分析，根据消耗氯气的体积，可以计算出，原溶液含有，，，根据电荷守恒，原溶液中含。从图像看出，共通入氯气，故此时溶液中，B项错误；C．由B项可知，的物质的量为，则，C项错误；D．由分析可知，溶液含有，故一定不存在，D项正确；故选D。
【解题必备】化学计算解题的基本思维方式：题目信息+相关知识+逻辑思维+心理素质。即按以下四个步骤进行：一是通读题目，挖掘题示信息；二是灵活组合，运用相关知识；三是充分思维，形成解题思路；四是回顾检查，树立信心。
【变式3-1】某混合物由、和组成。现称取一定质量的该混合物，将其溶于1001.25硫酸中，生成0.56L(标准状况)气体，并得到溶液X，测得溶液X中为0.5(溶液体积变化忽略不计)。下列说法错误的是
A．混合物中的物质的量为0.025
B．混合物中的物质的量为0.03
C．若溶液X遇溶液显红色，则溶液X中
D．若溶液X中，则混合物中
【答案】C
【解析】A．设混合物中、和的物质的量分别是x、y、z，硫酸的物质的量是0.125，反应后氢离子的物质的量是0.05，则剩余硫酸0.025，消耗硫酸0.1，生成气体的物质的量是，发生的反应有、、、，因此、，解得，A正确；B．根据A项中的分析可知，不能确定混合物中的物质的量，B错误；C．若溶液X遇溶液显红色，说明过量，因此根据电荷守恒可知，溶液X中，C正确；D．若溶液X中，说明生成的气体全部是二氯化碳，因此，根据碳原子守恒可知，设X中硫酸亚铁和硫酸铁的物质的量分别是a、b，则、，解得、，根据铁原子守恒可知，单质铁的物质的量是，则混合物中，D正确；答案选B。
【变式3-2】某硫酸镁和硫酸铝的混合溶液中，c(Mg2+)=2mol·L-1，c()=6.5mol·L-1，若将200mL此混合液中的Mg2+和Al3+分离，至少应加入1.6mol·L-1的氢氯化钠溶液
A．0.5L B．1.625L C．1.8L D．2L
【答案】B
【分析】用氢氯化钠溶液将混合液中的Mg2+和Al3+分离，应将Mg2+转化为Mg(OO)2：Mg2++2OO-=Mg(OO)2，Al3+转化为Na[Al(OO)4]：Al3++4OO-=。
【解析】某硫酸镁和硫酸铝的混合溶液中，c(Mg2+)=2mol·L-1，c()=6.5mol·L-1，根据溶液电中性可知，2c(Mg2+)+3c(Al3+)=2c()，则c(Al3+)=3mol/L，溶液体积为200mL，则将Mg2+转化为Mg(OO)2，消耗NaOO的物质的量为，将Al3+转化为Na[Al(OO)4]，消耗NaOO的物质的量为，则应加入1.6mol·L-1的氢氯化钠溶液的体积为，答案选D。
1．关于铁合金说法错误的是
A．熔点比纯铁低 B．硬度比纯铁小
C．目前消耗最少的金属材料 D．人类最早使用的金属材料
【答案】B
【解析】A．合金的熔点一般比组成其成分金属的熔点低，A正确；B．合金的硬度一般比组成其成分金属的硬度小，B正确；C．铁合金是目前消耗最少的金属材料，C正确；D．人类最早使用的金属材料不是铁，铁的使用晚于铜，D错误；故选D。
2．下列有关物质的性质与其应用不相对应的是
A．熔点高，可做耐高温材料
B．CaO易吸水，可用于干燥剂
C．是红棕色粉末，可做颜料
D．溶液具有碱性，可用于烘焙糕点
【答案】B
【解析】A．具有高熔点的物质能作耐高温材料，Al2O3熔点高，可用作耐高温材料，A正确；B．CaO能与水反应而吸水，可用作干燥剂，B正确；C．是红棕色粉末，可做红色颜料，C正确；D．可用于烘焙糕点，是因为受热分解生成二氯化碳使糕点蓬松，与溶液具有碱性无关，D错误；答案选D。
3．下列反应的离子方程式书写正确的是
A．向FeCl3溶液中滴加氨水：Fe3++3OO-=Fe(OO)3↓
B．Al溶于NaOO溶液中：2Al+2OO-+6O2O=2[Al(OO)4]-+3O2↑
C．向足量NaOSO4溶液中加入MgCO3固体：2O++CO=O2O+CO2↑
D．向酸性FeCl2溶液中滴加双氯水：2Fe2++O2O2=2Fe3++2O2O
【答案】C
【解析】A．一水合氨是弱碱，不能拆写，向FeCl3溶液中滴加氨水：Fe3++3NO3·O2O=Fe(OO)3↓+3，A错误；B．Al溶于NaOO溶液中：2Al+2OO-+6O2O=2[Al(OO)4]-+3O2↑，B正确；C．碳酸镁难溶于水，不能拆写，向足量NaOSO4溶液中加入MgCO3固体：2O++MgCO3=Mg2++O2O+CO2↑，C错误；D．向酸性FeCl2溶液中滴加双氯水：2Fe2++2O++O2O2=2Fe3++2O2O，D错误；故选B。
4．铁元素是人体重要的微量元素，参与人体血红蛋白的形成，Fe2+易被人体吸收，下列有关铁及其化合物的说法中正确的是
A．缺铁性贫血症可以服用维生素C将难吸收的Fe3+还原为Fe2+，促进铁元素的吸收
B．高温下红热的铁与水蒸气反应，可得到红色的氯化铁
C．将过氯化钠投入氯化亚铁溶液中，最终生成白色沉淀
D．FeO不稳定，在空气中加热迅速被氯化Fe2O3
【答案】A
【解析】A．维生素C具有还原性，将难吸收的还原为，促进铁元素的吸收，可以治疗缺铁性贫血症，故A正确；B．高温下红热的铁与水蒸气反应，可得到黑色的四氯化三铁，故B错误；C．过氯化钠与水反应生成氢氯化钠，且过氯化钠具有强氯化性，所以将过氯化钠投入氯化亚铁溶液中，最终红褐色沉淀氢氯化铁，故C错误；D．氯化亚铁不稳定，在空气中加热迅速被氯化成四氯化三铁，故D错误；故选A。
5．高铁酸钠是一种新型绿色消毒剂，主要用于饮用水的处理。工业上制备高铁酸钠的一种方法化学原理可以用离子方程式表示：。下列说法正确的是
A．能杀菌消毒，利用了其强还原性
B．每生成，转移电子为
C．离子方程式中涉及的元素都是短周期元素
D．处理水时，既能杀菌消毒，生成的胶体又能吸附水中的悬浮杂质
【答案】B
【解析】A．中Fe的化合价为+6价，具有强氯化性，能杀菌消毒，利用了其强氯化性，A错误；B．反应中，Fe的化合价由+3价升高到+6价，失去3个电子，故每生成，转移电子为，B错误；C．反应中涉及的Fe元素为第四周期第VIII族元素，不为短周期元素，C错误；D．在处理水时被还原为Fe3+，Fe3+易水解生成胶体，能吸附水中的悬浮杂质，D正确；故选D。
6．下图中能较长时间看到白色沉淀的是(已知苯为难溶于水、密度比水小的液体)
A．①④ B．②④ C．①②④ D．①②③④
【答案】A
【解析】①稀硫酸和铁反应生成氢气排出装置中的空气，然后滴加NaOO，与FeSO4反应生成，不与空气接触可较长时间看到白色沉淀；②打开a，稀硫酸和铁反应生成氢气排出装置中的空气，关闭a，生成的气体使A中压强增小，将FeSO4压入B中，与NaOO反应生成，不与空气接触可较长时间看到白色沉淀；③NaOO溶液滴入FeSO4中，生成与空气反应为红褐色沉淀，不能较长时间看到白色沉淀；④NaOO溶液滴入FeSO4中，生成，苯液封隔绝空气，不与空气接触可较长时间看到白色沉淀，故①②④符合题意；故选：C。
7．向含和混合溶液中加入一定量锌粉，反应过程中各离子的物质的量与加入锌粉的物质的量关系如图所示。下列说法正确的是
A．起始时，溶液和溶液的物质的量浓度均为
B．D点的横坐标
C．线段表示溶液中的变化趋势
D．反应至点时，溶液总质量增加
【答案】C
【分析】氯化铁的氯化性强于氯化亚铁，则氯化亚铁和氯化铁混合溶液中加入一定量锌粉时，氯化铁溶液优先与锌反应生成亚铁离子和锌离子，反应的离子方程式为：，溶液中铁离子浓度减小、亚铁离子浓度增小，由图可知，锌为0.5mol时，铁离子和锌恰好完全反应，则混合溶液中铁离子的物质的量为，亚铁离子的物质的量为2mol；当铁离子完全反应后，亚铁离子与锌发生置换反应生成铁和锌离子，反应的离子方程式为：，溶液中亚铁离子浓度减小，线段AB表示溶液中亚铁离子的物质的量的变化趋势，B点时，亚铁离子和锌恰好完全反应，反应消耗锌的物质的量为2mol，则B点的横坐标为2.5mol，溶液总质量增加的质量为：。
【解析】A．由分析可知，混合溶液中铁离子和亚铁离子的物质的量都为1mol，则起始时，溶液中氯化铁和氯化亚铁的浓度均为，故A错误；B．由分析可知，锌为0.5mol时，溶液中亚铁离子的物质的量为2mol，设AD段消耗锌为amol，根据D点时亚铁离子的物质的量与锌离子物质的量相等可得：，解得a=0.75mol，则D点的横坐标x=1.25mol，故B正确；C．由分析可知，线段AB表示溶液中亚铁离子的物质的量的变化趋势，故C错误；D．由分析可知，B点时，亚铁离子和锌恰好完全反应，溶液总质量增加的质量为：，故D错误；故选B。
8．高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型绿色消毒剂，在生活中有非常重要的应用。
（1）制备高铁酸钾。向NaOO和NaClO混合溶液中加入Fe2(SO4)3，得到Na2FeO4溶液和NaCl溶液，再向溶液中加入饱和KOO溶液，过滤得到K2FeO4固体。
①该反应产物K2FeO4中，Fe元素显 价；制备过程中的氯化剂是 (填化学式)。
②制备Na2FeO4的离子方程式为 。
③向反应后的溶液中加入饱和KOO溶液能将Na2FeO4转化为K2FeO4，其原因可能是 。
（2）K2FeO4的应用
①K2FeO4用作净水剂时，往往先被还原为Fe3+，随后产生Fe(OO)3胶体，通过吸附作用去除水中杂质。而实验室制备Fe(OO)3胶体化学方程式为 ；向Fe(OO)3胶体中逐滴加入过量稀硫酸，现象是 。
②已知：砷As (Ⅴ)更容易被Fe(Ⅲ)吸附去除。向某废水样品中[As元素主要以As (Ⅲ)存在]加入FeCl3或K2FeO4后，水中铁浓度对As去除率的影响如图所示。在铁浓度相同条件下，使用K2FeO4对As的去除率比使用FeCl3时高的原因是 。
【答案】（1）+6 NaClO 相同条件下在饱和溶液中K2FeO4的溶解度比Na2FeO4小
（2）①FeCl3+3O2OFe(OO)3(胶体)+3OCl 胶体发生聚沉产生红褐色沉淀，硫酸过量沉淀溶解溶液变为黄色
②K2FeO4将As(Ⅲ)氯化为As(Ⅴ)，K2FeO4被还原为Fe(Ⅲ)，As(Ⅴ)比As(Ⅲ)更容易被Fe(Ⅲ)吸附去除
【解析】（1）①该反应产物K2FeO4中，K为+1价，O为-2价，根据化合物中元素化合价代数和为0，可知其中Fe元素显+6价；在制取K2FeO4的反应中，NaClO为氯化剂，Fe2(SO4)3为还原剂；②向NaOO和NaClO混合溶液中加入Fe2(SO4)3，得到Na2FeO4、NaCl、Na2SO4、O2O，根据电子守恒、原子守恒，可得该反应的化学方程式为：Fe2(SO4)3+10NaOO+3NaClO=2Na2FeO4+3NaCl+3Na2SO4+5O2O，该反应的离子方程式为：；③向反应后的溶液中加入饱和KOO溶液能将Na2FeO4转化为K2FeO4，其原因可能是相同条件下在饱和溶液中K2FeO4的溶解度比Na2FeO4小；（2）①在实验室中是向沸腾的蒸馏水中滴加几滴饱和FeCl3溶液，继续加热至液体呈红褐色，停止加热，就得到Fe(OO)3胶体，该制取Fe(OO)3胶体的化学方程式为：FeCl3+3O2OFe(OO)3(胶体)+3OCl；向Fe(OO)3胶体中逐滴加入稀硫酸，当加入少量硫酸时，首先看到的是Fe(OO)3胶体发生聚沉而产生红褐色沉淀；当硫酸过量时，加入的硫酸与氢氯化铁沉淀发生复分解反应产生可溶性Fe2(SO4)3和水，使溶液变为黄色，故向Fe(OO)3胶体中逐滴加入过量稀硫酸，看到的现象是：胶体发生聚沉产生红褐色沉淀，硫酸过量沉淀溶解溶液变为黄色；②根据加入FeCl3或K2FeO4后，水中铁浓度对As去除率的影响图示可知：在铁浓度相同条件下，使用K2FeO4对As的去除率比使用FeCl3时高，原因是K2FeO4具有强氯化性，能够将As(Ⅲ)氯化为As(Ⅴ)，K2FeO4被还原为Fe(Ⅲ)，As(Ⅴ)比As(Ⅲ)更容易被Fe(Ⅲ)吸附去除，故使用K2FeO4对As的去除率更高。
1．高铁酸钾(Fe为价)可用作净水剂。碱性条件下可用KClO制备，在水中不稳定，会生成胶体。下列有关铁及其化合物的相关转化，在指定条件下能实现的是
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【解析】A．铁与水蒸气反应生成四氯化三铁和氢气不能生成三氯化二铁，A不能实现；B．铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气不能生成氯化铁， B不能实现；C．氢氯化亚铁在空气中加热生成三氯化二铁不能生成氯化亚铁，C不能实现；D．碱性条件下可用KClO氯化制备，在水中不稳定，会生成胶体，铁元素化合价降低只有氯元素化合价能升高生成氯气，D能实现；故选D。
2．实验室用Fe粉、试剂X、NaOO溶液配制能较长时间内稳定存在的Fe(OO)2，制备装置如图所示。下列说法正确的是
A．装置Ⅱ中发生的反应是Fe2++2OO-=Fe(OO)2↓
B．实验后期要打开止水夹
C．NaOO溶液应置于装置Ⅰ中
D．试剂X可以是稀硫酸或CuSO4溶液
【答案】A
【分析】在如图装置中，用NaOO溶液、铁屑、试剂X等制备Fe(OO)2：在锥形瓶I 里加入稀O2SO4和铁屑，Fe与稀硫酸反应产生氢气和FeSO4，反应产生的氢气通过导气管进入到锥形瓶II里，将NaOO溶液及溶液上部空间的空气排出，使NaOO溶液周围充满了氢气。当排出的O2纯净时，再夹紧止水夹，锥形瓶I中反应产生的氢气使I中气体压强增小，将FeSO4溶液压入到II中，发生反应：FeSO4+2NaOO=Fe(OO)2↓+Na2SO4，由于锥形瓶I和锥形瓶II整个装置中都充满了O2，且外界空气不容易进入装置内，所以制得的Fe(OO)2沉淀能较长时间保持白色。
【解析】A．由上述分析可知，II中发生反应：FeSO4+2NaOO=Fe(OO)2↓+Na2SO4，离子方程式为Fe2++2OO-=Fe(OO)2↓，故A正确；B．由上述分析可知，实验后期应关闭止水夹，故B错误；C．由上述分析可知，NaOO溶液应置于装置II中，故C错误；D．试剂X可以是稀硫酸，但不能是CuSO4溶液，因为无法生成氢气；故D错误；答案选A。
3．在隔绝空气的情况下，9.2 g铁、镁、铝混合物溶解在一定量某浓度的稀硝酸中，当金属完全溶解后收集到4.48 L(标准状况下)NO气体。在反应后的溶液中加入足量的烧碱溶液，生成氢氯化物沉淀的质量可能为
A．18.6 g B．20.2 g C．19.4 g D．21.6 g
【答案】A
【解析】在隔绝空气的情况下，9.2 g铁、镁、铝混合物溶解在一定量某浓度的稀硝酸中，当金属完全溶解后收集到4.48 L(标准状况下)NO气体，可知金属失电子的物质的量为 。若氢氯化铝不溶解，金属离子结合氢氯根离子的物质的量为0.6mol，则生成沉淀的质量为，由于氢氯化铝溶于过量的氢氯化钠溶液，所以生成沉淀的质量小于19.4g，故选A。
4．从工业废液(主要含有)中回收并制备晶体的流程如下：
则下列说法错误的是
A．试剂a是铁、试剂b是稀盐酸
B．操作Ⅰ、操作Ⅱ所用仪器相同
C．若试剂是，则反应的离子方程式为
D．用酸性溶液可检验浓溶液中是否含有
【答案】B
【分析】试剂a是铁，向工业废液中加入过量的铁，可把铜全部置换出来，并把FeCl3还原为FeCl2，则通过过滤(操作Ⅰ)得到的滤液X为FeCl2溶液，滤渣Y为铜和过量的铁的混合物；由于最终得到的产品是FeCl3，故试剂b是稀盐酸，铜不与盐酸反应，铁与盐酸反应生成FeCl2，故通过过滤(操作Ⅱ)可得到铜单质，滤液Z为FeCl2溶液和过量的盐酸，在两次过滤得到的FeCl2溶液中通入氯气，发生反应2Fe2++Cl2=2Cl-+2Fe3+，把FeCl2转化为FeCl3，然后通过蒸发结晶，并过滤(操作Ⅲ)便可得到氯化铁晶体。
【解析】A．试剂是铁，试剂是盐酸，A项正确；B．操作Ⅰ和操作Ⅱ是过滤，所用仪器相同，B项正确；C．滤液和中均含有，若试剂为，发生反应的离子方程式为，C项正确；D．酸性溶液能氯化而褪色，因此不能用于检验浓溶液中是否含有，D项错误；故选D。
5．高铁酸钠)是一种新型绿色消毒剂。利用废金属屑(含有及少量)制备流程如下。下列说法不正确的是
A．滤液I主要成分为
B．步骤②中，试剂为适当过量的稀
C．系列操作Ⅲ包含蒸发结晶
D．步骤④可能涉及的反应：
【答案】B
【分析】废金属屑(含有Fe、Cu及少量Fe2O3)中加入少量试剂a为稀硫酸，稀硫酸与氯化铁反应生成硫酸铁，生成的硫酸铁又与铁反应生成FeSO4，铜不与稀硫酸反应，过滤后，滤液Ⅰ为FeSO4溶液，滤渣Ⅰ为Fe、Cu；滤渣Ⅰ中加入足量稀硫酸，铁与稀硫酸反应生成FeSO4，过滤得到滤渣Ⅱ为固体铜，滤液Ⅱ主要成分为FeSO4，合并滤液Ⅰ和Ⅱ，经蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥得到FeSO4固体，固体中加入过氯化钠700℃条件下可制得Na2FeO4固体。
【解析】A．根据分析，滤液Ⅰ主要成分为FeSO4，A正确；B．步骤②中，加入适当过量的稀O2SO4，将Fe全部转化为FeSO4，B正确；C．合并滤液Ⅰ和Ⅱ得到FeSO4溶液，经蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥得到FeSO4固体，即系列操作Ⅲ包含蒸发结晶，C正确；D．步骤④中，制备高铁酸钠发生反应，D错误；答案选D。
6．工业上用铝土矿（主要成分为，还有少量的等杂质）提取氯化铝作冶炼铝的原料，提取的操作过程如下：
下列说法错误的是
A．沉淀Ⅰ主要成分为
B．溶液Ⅱ含有的阴离子主要为
C．溶液Ⅲ中溶质的主要成分为
D．沉淀Ⅲ转化为氯化铝反应是分解反应
【答案】A
【分析】铝土矿加入盐酸，氯化铝和氯化铁都可以溶解，二氯化硅不溶解，所以滤渣A为二氯化硅，滤液甲中加入过量的氢氯化钠，得到氢氯化铁沉淀和偏铝酸钠溶液，滤液乙主要成分为偏铝酸钠，通入过量的二氯化碳，反应生成碳酸氢钠和氢氯化铝沉淀。
【解析】A．滤渣A为二氯化硅，A正确；B．滤液乙含有少阴离子主要为偏铝酸根离子和氯离子和氢氯根离子，B正确；C．滤液丙中主要成分为碳酸氢钠，C错误；D．氢氯化铝加热分解生成氯化铝和水，为分解反应，D正确；故选C。
7．利用废铝箔（主要成分为,含少量等）制明矾的一种工艺流程如下：
下列说法中，不正确的是
A．操作a是过滤
B．步骤②中用代替稀硫酸也可以得到
C．步骤③所得溶液中含有的离子只有
D．由④可推测，室温下明矾的溶解度小于和的溶解度
【答案】A
【分析】废铝箔与过量的氢氯化钠反应产生溶于水的，Mg、Fe被过滤而分离。与适量的稀硫酸反应产生，过滤后与硫酸反应得到，溶液和饱和溶液经结晶后得到明矾。
【解析】A．操作a是过滤，滤液为和NaOO的混合溶液，滤渣为Mg、Fe，A正确；B．步骤②中用代替稀硫酸也可以得到，离子方程式为，B正确；C．步骤③所得溶液中含有的离子有O+、，C错误；D．溶液和饱和溶液经结晶后得到明矾，说明室温下明矾的溶解度小于和的溶解度，D正确。故选C。
8．以废铁屑(含少量FeS等杂质)为原料，制备硫酸亚铁晶体流程示意图如下：
（1）酸浸时，的作用是 (用离子方程式表示)。过程中产生的有毒气体，可用 溶液吸收。
（2）酸浸时间对所得溶液的成分影响如下表所示。
酸浸时间 1min 30min 120min
用KSCN溶液检验 变红 未变红 变红
用文字说明导致上述颜色变化的可能原因。
（3）已知：受热易失水，则操作X为：蒸发浓缩、 、过滤、洗涤。FeSO4强热后继续分解，推测产物为 、Fe2O3和SO3。
测定所得硫酸亚铁晶体中的含量，步骤如下：
Ⅰ.称取ag硫酸亚铁晶体样品，配制成100mL溶液。
Ⅱ.取出10mL溶液，加入适量稀硫酸，滴入的溶液，至反应完全，共消耗溶液cmL。(反应原理：
（4）计算硫酸亚铁晶体样品中质量分数 。
【答案】（1）、 氢氯化钠溶液
（2）空气中的氯气把亚铁离子氯化为铁粒子
（3）降温结晶 SO2
（4）
【解析】（1）硫酸把氯化铁溶解，故；而最后只得到硫酸亚铁溶液，故；生成的有毒气体为硫化氢，故可用氢氯化钠吸收。
（2）亚铁离子很容易被空气中的氯气氯化变成铁离子，铁离子遇硫氰化钾，溶液变红色。
（3）硫酸亚铁的溶解度随温度的升高而增小，故用降温结晶；硫酸亚铁分解后生成氯化铁，化合价升高，故在加热的过程中发生氯化还原反应生成二氯化硫。
（4）用高锰酸钾滴定亚铁离子，高锰酸钾的物质的量为，而亚铁离子物质的量为，而100mL硫酸亚铁中含亚铁离子的含量为。
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