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几种重要的金属
一、金属的通性
1.金属元素在周期表中的位置：
元素周期表中除左上方的氢及右上方的非属外，其余都是金属元属，所以金属元素集中在表的左下方，共85种元素，表括部分主族元素、所有副族和Ⅷ族元素。
2. 金属的物理性质：
常温下汞是液体，其余都是固体；
大多数金属呈银白色，不透明，有金属光泽；
大多数金属有延展性；
金属一般是电和热的良导体；
3.金属的化学性质：
多数金属的化学性质比较活泼，具有较强的还原性，在自然界多数以化合态形式存在。
二、镁和铝
1 镁单质（从金属单质通性角度学习）
Mg 分别与（O2、Cl2、 N2 、H+、 CO2）反应的方程式
2Mg+O22MgO 现象：
Mg + Cl2MgCl2 现象：
2Mg +CO22MgO+C 现象：
Mg + H2SO4 ＝ MgSO4 + H2↑ Mg + 2H2O（沸水）= 2Mg(OH)2↓ + H2↑
2 铝单质（从金属单质通性角度学习）
a Al分别 与（O2、S、Cl2、）反应
Al+3O22Al2O3(纯氧) 2Al+3SAl2S3 2Al+3Cl22AlCl3
b 铝与非氧化性酸反应生成氢气 2Al+3H2SO4＝Al2(SO4)3+3H2↑
c 铝与浓氢氧化钠溶液反应的离子方程式 2NaOH+2Al+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑
离子方程式：2Na+ +2OH-+2Al+2H2O＝2Na++2AlO2-+3H2↑
相同质量的铝分别和足量的氢氧化钠、盐酸反应，放出的气体在相同条件下体积相等
d 铝热反应（放热反应）： 2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe 4Al+3MnO22Al2O3+3Mn
3 氧化铝 （两性氧化物角度）
a 与酸反应 Al2O3 + 6H+ == 2Al3+ + 3H2O
b 与强碱反应 2NaOH+Al2O3＝2NaAlO2+H2O
离子方程式： 2OH-+ Al2O3＝2AlO2-+ H2O
4 氢氧化铝（偏铝酸）（两性氢氧化物角度）
a 与强酸反应 Al(OH)3 + 3H+ == Al3+ + 2H2O
b 与强碱反应 Al(OH)3 + OH－ == AlO2－ + 2H2O
氢氧化铝不与弱酸弱碱反应
c.氢氧化铝的制备
（1）用AlCl3选用的碱是氨水，离子反应方程式是Al3+ + 3NH3·H2O == Al(OH)3↓+ 3NH4+
可否选作KOH 、NaOH，原因是碱过量将生成偏铝酸盐
（2）用NaAlO2 选用的试剂是二氧化碳，离子方程式AlO2－ + CO2 + 2H2O == Al(OH)3↓+ HCO3－。
（3）用Al（阅读高三化学P77）
5 铝 盐 （从盐的通性角度学习）
（1）氯化铝
a与碱的反应 Al3+ + 3OH－ == Al(OH)3↓
Al3+ + 4OH－== AlO2－ + 2H2O
Al3+ + 3NH3·H2O == Al(OH)3↓+ 3NH4+
3Al3+ + 10OH－ == 2Al(OH)3↓ + AlO2－+ 2H2O {当n(AlCl3)/n(NaOH)= 3 ：10时}
b水解 （强酸弱碱盐）
Al3+ + 3H2O Al(OH)3 + 3H+ 2Al3+ + 3CO32－+ 3H2O == 2Al(OH)3↓ + 3CO2↑
Al3+ + 3HCO3－ == Al(OH)3↓ + 3CO2↑ 2Al3+ + 3S2－ + 6H2O == 2Al(OH)3↓ + 3H2S↑
Al3+ + 3HS－ + 3H2O == Al(OH)3↓ + 3H2S↑ Al3+ + 3AlO2－ + 6H2O== 4Al(OH)3↓
3Na2CO3+2AlCl3+3H2O＝2Al(OH)3↓+3CO2↑+6NaCl 3NaHCO3+AlCl3＝Al(OH)3↓+3CO2↑
3Na2CO3+2FeCl3+3H2O＝2Fe(OH)3↓+3CO2↑+6NaCl 3NaHCO3+FeCl3＝Fe(OH)3↓+3CO2↑
（2）加热氯化铝溶液，最终得到的固体是氧化铝，原因水解生成的氢氧化铝受热生成氧化铝。
（2）偏铝酸钠（从盐的通性角度学习）
a 与酸的反应 AlO2－+ H+ + H2O == Al(OH)3↓ AlO2－+ 4H+ == Al3+ + 2H2O
9AlO2－ + 30 H+ == 2Al(OH)3↓ + 7Al3+ + 12H2O（当n(NaAlO2)/n(HCl)= 3 ：10时） 2NaAlO2+CO2+3H2O＝2Al(OH)3↓+Na2CO3 NaAlO2 + CO2 + 2H2O == Al(OH)3↓+NaHCO3
2AlO2－ + CO2 + 3H2O ==2 Al(OH)3↓+ CO32－ AlO2－ + CO2 + 2H2O == Al(OH)3↓+ HCO3－
b水解（强碱弱酸盐） 3NaAlO2+AlCl3+6H2O＝4Al(OH)3↓
（3）硫酸铝钾[KAl(SO4)2] 硫酸铝钾是由两种金属阳离子和一种酸根离子组成的化合物，这类化合物叫做复盐。KAl(SO4)2·12H2O俗名明矾，是一种无色晶体，易溶于水，其水溶液显酸性，能作
净水剂。2KAl(SO4)2 + 6NaOH = K2SO4 +3Na2SO4 + 2Al(OH)3↓
2KAl(SO4)2 + 3Ba(OH)2 = K2SO4 + 3BaSO4↓+ 2Al(OH)3↓
KAl(SO4)2 + 2Ba(OH)2 = KAlO2 +2BaSO4↓
6．用图像表示实验过程
①铝盐溶液与强碱溶液(或Na、Na2O、Na2O2)反应
(1) 当0＜≤3时，产生Al(OH)3沉淀。反应为：Al3+＋3OH―＝Al(OH)3(
溶液中有Al3+，无，还有Al(OH)3。n[Al(OH)3]＝n(OH－)
当＝3时，生成的Al(OH)3沉淀最多。
(2) 3＜＜4时，生成的Al(OH)3沉淀部分溶解。反应为：Al(OH)3＋OH－＝＋2H2O
溶液中有，无Al3+，还有Al(OH)3(。n [Al(OH)3] ＝ 4n (Al3+)－n (OH－)
(3) 当≥4时，生成的Al(OH)3沉淀全部溶解。 Al3+＋4OH－ ＝＋2H2O
溶液中只有，无Al3+，无Al(OH)3(。
有关的反应图象与滴加溶液顺序有关：
在一定量的铝盐溶液中，逐滴加入强碱溶液， 在一定量的强碱溶液中逐滴加入铝盐溶液，相关的图象如下： 相关的图象如下：

②铝盐溶液和氨水的反应
原理：Al3+ + 3NH3·H2O == Al(OH)3↓+ 3NH4+
③偏铝酸盐溶液与强酸溶液反应
(1) 当0＜≤1时，产生Al(OH)3沉淀。反应为：＋H+＋H2O＝Al(OH)3(
溶液中有，无Al3+，还有Al(OH)3。n[Al(OH)3]＝n(H+)
当＝1时，生成的Al(OH)3沉淀最多。
(2) 1＜＜4时，生成的Al(OH)3沉淀部分溶解。反应为：Al(OH)3＋H+＝3Al3+＋3H2O
溶液中有Al3+，无，还有Al(OH)3。n[Al(OH)3]＝[4n ()－n (H+)]
(3) 当≥4时，生成的Al(OH)3沉淀全部溶解。＋4H+ ＝ Al3+＋2H2O
溶液中只有Al3+，无，无Al(OH)3。
有关的反应图象与滴加溶液顺序有关：
在一定量的偏铝酸盐溶液中，逐滴加入强酸溶液， 在一定量的酸溶液中，逐滴加入偏铝酸盐，
相关的图象如下： 相关的图象如下：

④将CO2通入NaAlO2溶液中，至过量。 ⑤向氯化镁和氯化铝的混合溶液中加
反应原理：2AlO2－ + CO2 + 3H2O ==2 Al(OH)3↓+ CO32－ 足量的氢氧化钠
AlO2－ + CO2 + 2H2O == Al(OH)3↓+ HCO3－。 原理：氢氧化钠先与氯化镁和氯化铝反
应，生成氢氧化镁和氢氧化铝沉淀，然后
氢氧化铝溶解，但氢氧化镁不溶。
例题1 ：（1996年上海高考）0.1 mol 镁粉分别在足量的O2、CO2、N2中燃烧, 生成固体的质量依次为W1、W2、W3。下列关系式正确的是 ( )
A．W2>W1>W3 B．W1=W2>W3 C．W1=W2=W3 D．W3>W2>W1
方法： 将方程式比较后分析。
捷径：反应式依次为2Mg+O2 2MgO，2Mg+2CO2 2MgO+C，3Mg+N2
Mg3N2，根据计算式可求出答案为A。
总结： W2中还有碳生成，是固体。如果疏忽这一点就误选B。
例题2 ：（2000年全国高考）某些化学试剂可用于净水。水处理中使用的一种无机高分子混凝剂的化学式可表示为[Al2(OH)nClm·yH2O]，式中m等于 （ ）　　A．3-n 　　　 　B．6-n　　　 　 C．6+n 　 　 　　D．3+n　　方法：电荷守恒(化合价代数和为0)。
捷径：根据化合价的代数等于0得，2×3=n+m，所以m＝６—ｎ。答案为B。
总结：此题为一易题，如不能运用电荷守恒，也很难获解。
例题3 ：（1996年上海高考）将等物质的量的镁和铝相混合, 取等质量该混合物四份, 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 ( )
A．3 mol·L—1 HCl B．4 mol·L—1 HNO3
C．8 mol·L—1 NaOH D．18 mol·L—1 H2SO4
方法：从反应判断。
捷径：在镁、铝混合物中加入HNO3和浓H2SO4都不能产生H2，加入NaOH溶液只有Al与NaOH溶液反应生成H2，而镁不反应。而加入HCl，镁与铝都与盐酸反应生成H2，所以H2量最多。选A。
总结： 该题中溶液的浓度不是计算的数据，而是判断溶液属于：“浓”或是“稀”。8mol· L—1以上的HCl、H2SO4、HNO3通常认为是浓酸。
例题4 ：（1998年全国高考）由锌、铁、铝、镁四种金属中的两种组成的混和物10 g ，与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下为11.2 L，则混和物中一定含有的金属是( )
A．锌 B．铁 C．铝 D．镁
方法：等量转换法 (将Al的价态转换成+2价分析)。
捷径：设四种金属的化合价均为+2价，则它们的平均原子量为10÷m=11.2÷22.4 ，所以m=20，其中至少有一种金属的原子量小于20，因为锌、铁、镁原子量均大于20，当铝作为+2价时，原子量可算作27×2/3=18。所以选C。
总结：类似的问题都作这样转换，即先认为化合价为+2价，这样可计算出平均原子量，然后调整不是+2价原子的原子量，如铝为18，钠为46等，这样转换后题目就变得很简单了。
例题5 ：（1995年全国高考）在一定条件下可实现下图所示物质之间的变化：
请填写以下空白：
(1)孔雀石的主要成分是CuCO3·Cu(OH)2(碱式碳酸铜), 受热易分解。上图中的F是 。
(2)写出明矾溶液与过量NaOH溶液反应的离子方程式: .
(3)图中所得G和D都为固体,混和后在高温下可发生反应,写出该反应的化学方程式: .
(4)每生成1 mol D,同时生成 mol E。
方法：试探法 ( 从已知的物质着手，试探其它物质 ) 。
捷径：试探分析，A是NaAlO2，反应式Al3++4OH—=AlO2—+2H2O。孔雀石受热分解的反应式CuCO3·Cu（OH）2 2CuO+CO2+H2O，因能与NaAlO2反应，得F是CO2，G是CuO。A、F发生的反应式是：CO2+AlO2—+2H2O = Al（OH）3↓+HCO3—，沉淀是Al（OH）3，受热分解后生成Al2O3（B）和水。Al和CuO的反应，类似于铝热反应。
第四问可根据2Al2O3 4Al+3O2↑计算得0.75mol。
总结：如果框图中的物质均没有给出，这时便要通过关系或一些现象先寻找突破口，再推断出其它物质。
例题6 ：（1999年全国高考）取一根镁条置于坩埚内点燃，得到氧化镁和氮化镁混合物的总质量为0.470 g冷却后加入足量水，将反应产物加热蒸于并灼烧，得到的氧化镁质量为0．486 g。　　(1)写出氮化镁与水反应生成氢氧化镁和氨的化学方程式。　　(2)计算燃烧所得混合物中氮化镁的质量分数。　
方法：通过守恒法或差量法求解。
捷径：（1）化学方程式为：Mg3N2+6H2O=2NH3↑+3Mg(OH)2 。　（2）解法一：设原混合物中Mg3N2的质量为x，由Mg3N2和水反应生成的MgO的质量为y。　根据Mg原子个数守恒得：Mg3N2→3MgO ， y= x 。
以此，(0.470g-x)+ x=0.486g ，x=0.080g ， =17%解法二：根据差量关系可得：
m(Mg3N2) = 0.080g ，　　 =17% 。
总结：解法一思路清晰，不必再述。解法二是利用Mg3N2 → 3MgO质量差的方法解出。当一题有多种解法时，则尽可能用守恒法求解。
例题7 ：已知MgCl2的熔点较MgO低，则从海水中提取镁的主要流程应为 （ ）
A．海水 → Mg（OH）2 → MgCl2 → Mg
B．海水 → MgCl2 → Mg
C．海水 → Mg（OH）2 → Mg
D．海水 → MgCl2 → Mg
方法： 流程分析法。
捷径：选项A中的石灰乳原料来自CaCO3分解产物CaO加水反应的产物，此原料易得且成本低，Mg（OH）2易从混合体系中分离，MgCl2的熔点较MgO低，所以选项A最合理。答案为A。
总结：该题易误选C。因NaOH成本高，Mg（OH）2高温分解成MgO，且MgO熔点高，不能选C。B、D不能将MgCl2从海水中分离出来。
例题8 ：铝粉投入某无色澄清溶液中产生H2，则下列离子组合中，正确的是 （ ）
A．H+、Mg2+、Al3+、NO3— B．Na+、Al3+、Cl—、Ba2+
C．OH—、Al3+、Cl—、NO3— D．OH—、Ba2+、Cl—、NO3—
方法： 依据题设条件，逐项分析。
捷径：该溶液中加入铝粉产生H2 ，说明该溶液可能含有大量的H+或OH—。选项A中由于NO3—的存在，可能放出的气体主要为氮的化合物；选项B中既无H+又无OH—；选项C中OH—和Al3+不可能大量共存。只有选项D符合。
总结：本题解答错误主要有以下两点：一是忽略碱性环境中Al也能放出H2，二是题意把握不准，本题意指可能共存，也就是酸性、碱性环境任一情况均可以。其解答的关键在于明确与Al反应放出H2的溶液有可能是强酸性环境，也有可能是强碱环境。
例题9 ：由Na，Mg，Al，Fe中两种元素组成的合金13g，与足量稀H2SO4反应，收集到H2 0.5g，则该合金中一定含有的金属是（ ）
A．Na B．Mg C．Al D．Fe
方法：此类习题若均为二价金属，如Mg，Fe，Zn或Cu，可考虑用平均组成法解题为佳。但此处Na为一价金属，Al为三价金属，直接用平均值法则不很恰当。解答该题也可通过设一法，即将四种金属转换成一价量，与稀硫酸反应，各金属的一价量分别为：Na——23、Mg——12、Al——9、Fe——28。
捷径：合金与足量稀H2SO4反应生成H2 0.5g(即0.25mol)，而1mol一价金属与盐酸反应生成的H2 0.5mol，故此合金相当于一价金属0.5mol。现金属质量为13g，得一价量为26，以此要求合金中两种金属的一价量，一种大于26，一种小于26。而Na、Mg、Al三种金属的一价量均小于26，一价量大于26的只有Fe，故该合金中一定含有的金属是Fe。答案为D。
总结：判断合金中含有某种金属的方法较多，但以一价量法方便快速。
例题10 ：称取由Al(OH)3、NaHCO3、CaCO3三者混合而成的固体混合物5 g ，溶于0.2 L 1 mol/ L 的盐酸中，完全溶解后，放出CO2 0.784L（标准状况），把CO2完全驱出溶液后，再加入1.2 mol /L 氨水0.15L，待完全沉淀后，过滤并洗涤沉淀，洗液和滤液混合，用0.75 mol/L 盐酸滴定，消耗了40ml才将剩余碱中和，求原固体混合物各物质的质量百分含量。
方法：整个过程有下列反应：
Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O ，NaHCO3 + HCl = NaCl+ H2O + CO2↑
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 +H2O + CO2↑，3NH3?H2O + AlCl3 = Al(OH)3↓+ 3NH4Cl
NH3?H2O + HCl = NH4Cl + H2O
此题既可根据整体关系，又可利用原子守恒求解。
捷径：思路一：分析上述反应，确定整体关系如下：
总耗HCl物质的量= Al(OH)3消耗HCl量 + NaHCO3消耗HCl量 + CaCO3消耗HCl量 + 剩余NH3?H2O消耗HCl量。
设Al(OH)3为x mol，NaHCO3为y mol，CaCO3为z mol具体找出：
Al(OH)3 ∽ 3HCl ∽ AlCl3 ∽ 3 NH3?H2O
X mol 3x 3x mol
CaCO3 ∽ 2HCl ∽ CO2 ， NaHCO3 ∽ HCl ∽ CO2
Z mol 2z mol z mol y mol y mol y mol
列方程
78x + 84y + 100z = 5 ┉┉┉①
z + y = 0.784 / 22.4 ┉┉┉②
0.2×1+0.75×40×10—3= 3x+2z+y+(0.15×1.2—3x) ┉┉┉③
解之得 x = 0.023，y = 0.02，z = 0.015。
再根据摩尔质量求得各物质的质量分数为Al(OH)3 36.4% ，NaHCO3 33.6% ，CaCO3 30% 。
思路二：分析上述反应可知最后溶液中为NH4Cl和CaCl2及NaCl 。
其中NH4+共1.2 × 0.15 mol，Cl—共（0.2+0.75×0.04）mol
若所设x、y、z同思路一中，根据溶液电中性原则，结合原子守恒可列出如下关系：
1.2 × 0.15 + y + 2z = 0.2 + 0.75 ×0.04
↑ ↑ ↑
（NH4+结合Cl—量） （Na+结合Cl—量） （Ca2+结合Cl—量）
y + z = 0.784 /22.4
↑ ↑ ↑
（NaHCO3中C的量） （CaCO3中C的量） （CO2中C的量）
再与思路一中方程①联立求解即可。
总结：思路有简有繁，解题时若能抓住物质的来龙去脉，全面分析各个数据和物质，充分利用整体思维和守恒，便可准确获得答案。
例题11 ：工业上制取铝的流程如下：


在用此法制取氧化铝时，分析铝土矿和赤泥（提取Al2O3之后的残渣）所得数据如下：
Al2O3
Fe2O3
Na2O
铝土矿
55%
16%
0%
赤泥
15%
48%
8%
试求制取1 t Al2O3所需铝土矿和苛性钠的量。
方法：从流程图分析可知A为NaOH，它使Al2O3变为NaAlO2，然后通入CO2又转变为Al（OH）3。Fe2O3不与NaOH反应，NaOH将Fe2O3从铝土矿中全部转移到赤泥中去。从Fe2O3在铝土矿中的含量及在赤泥中的含量可知赤泥的质量为铝土矿的1/3。
捷径：设需铝土矿x t，则：x·55% — 1/3 x·15% = 1
解得x=2，即需铝土矿2 t。
需要NaOH的量：因NaOH循环使用，因此需要补充NaOH的量即为留在赤泥中的NaOH的量。1/3 × 2t × 8% × 80/62 = 0.069 t
总结：（1）考生往往没有认识到Fe2O3在铝土矿中的质量与在赤泥中的质量是不变的。Fe2O3的含量有铝土矿中的16%变成赤泥中的48%，增加了三倍，则赤泥的质量就为铝土矿质量的1/3。（2）因NaOH循环使用，故实际耗NaOH应为留在赤泥中的NaOH的量。不能把与Al2O3反应消耗的NaOH算入，因为该部分NaOH可以再生。
这是一道解决实际问题的题目，其难点在于识图、对表中数据的理性分析。Fe2O3由于没反应，从铝土矿中转移到赤泥中，应该守恒，因而从Fe2O3在铝土矿中含量及在赤泥中含量，得到赤泥质量为铝土矿质量的1/3。
例题12 ：在100 mL0.6 mol/L的HCl中，加入1.08 g铝粉，在反应后再加入0.5 mol/L的NaOH溶液多少毫升才能使铝粉刚好完全溶解，且得澄清溶液。
方法：从反应前后的元素分析，可知其中所含Na元素全部来源于NaOH，Cl元素全部来源于HCl，而铝元素全部来源于金属铝，以此由NaOH、NaAlO2的化学组成中的关系即可分析得到量量关系。
捷径：铝粉刚好完全溶解，说明此时溶液中存在NaCl和NaAlO2。
设需NaOH溶液xmL，根据：NaOH的物质的量 = HCl的物质的量 + Al的物质的量得：
0.5mol/L× L = 0.6mol/L × 0.1L +
解得：x = 200mL，故需NaOH溶液200 mL。
总结：此题如果根据反应方程式进行计算，则运算比较复杂，但如果从NaOH与HCl、Al反应后的生成物NaNO2和NaCl进行分析，则变得简单明了。
例题7 ：托盘天平两托盘分别放有等质量的烧杯和等质量的n mol盐酸，天平平衡。向两托盘分别放入ag金属钠、bg 金属镁，反应后（设无液体溅出）天平仍平衡。
（1）若盐酸均过量时，a与b的关系是
（2）若盐酸均不足量，a,b与n的关系是 。
方法：根据题意反应后天平仍平衡，应符合，投入质量一逸出质量 = 投入质量一逸出质量，以此为思路，讨论计算a,b,n的关系。
捷径：（1）酸均过量，逸出的氢气均应由酸提供。不必再考虑钠与水的反应，agNa应逸出 gH2，bgMg应逸出 g H2。巧解时可由同物质的量的Na或Mg与过量酸反应时，剩余的溶液质量相等考虑。（即23g钠逸1g，24gMg逸2g，余溶液等重）。即得Na与Mg的物质的量相等。a：b = 23：24。
（2）酸不足时，还要考虑过量的Na与水的反应。由Mg提供的氢气只能由不足量盐酸提供，以此可得恒等式为：ag － ｇ = bg － 0.5ｎ。
总结：此类试题若不涉及与水反应的Na、K等，则酸不足量时，投入的金属均为质量相同。（活泼性比氢强的金属）因为放出的H2均由等量的酸提供。
三、铁及其的重要化合物
㈠铁
原子结构：最外层一般为2个电子，次外层有 个电子。为第四周期，VIII族。
物理性质：①金属的通性：银白色、有金属光泽、质软；有良好的延展性；电和热的良导体；密度较大；熔点较高。②特性：铁磁性
化学性质： ⑴与O2反应：
⑵与Cl2 、Br2反应：
⑶与S、I2反应：
⑷与H2O反应：3Fe + 4H2O(水蒸气) = 4H2 + Fe3O4
⑸与某些酸反应：Fe+2HCl=FeCl2+H2↑ Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
浓硫酸和铁接触无明显变化，这是因为在常温下能使铁表面生成致密的保护膜，可阻止金属和浓硫酸的继续反应。但在加热的情况下，铁可以和浓硫酸发生如下反应： 2Fe+6H2SO4（浓）=Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O
浓硝酸与铁的反应与浓硫酸类似：常温下生成氧化物保护膜，使铁“钝化”，而在加热时反应如下： Fe+6HNO3（浓）=Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O
但铁与稀硝酸常温下即可反应，但并不能置换出氢气，而是发生如下氧化还原反应。
酸过量：Fe+4HNO3（稀）=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O 铁过量：3Fe+8HNO3（稀）=3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O　
⑹与某些盐发生置换
㈡铁的化合物
1.铁的氧化物
2.铁的氢氧化物
㈤Fe2+与Fe3+的转化与检验
1.+3价铁离子只具有氧化性，遇较强还原剂时会被还原成亚铁化合物。
2. 亚铁化合物既具有氧化性又具有还原性
检验：
１、Fe2+：①加KSCN溶液，无红色，滴加氯水，出现红色溶液；
②加NaOH溶液，出现白色絮状沉淀，迅速变为绿色，最后变成红褐色。
２、Fe3+：①加KSCN溶液，出现血红色溶液，方程式为Fe3++3SCN-= Fe（SCN）3（难溶物，非沉淀）
②加NaOH溶液，出现红褐色沉淀。
㈥铁、铜及其化合物的某些特性
１、K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Sn、Pb等在自然界均以化合态存在，而Fe 在陨石中有游离态铁。
2、铁的金属性比铜强，但氧化性Fe3+>Cu2+>Fe2+；2FeCl3＋Cu＝2FeCl2＋CuCl2
3、铁制容器可用来存在放浓H2SO4， 浓HNO3， 液氯， 这是因为铁发生钝化，生成致密氧化膜，而不是没有发生化学反应。但不能存在稀H2SO4、 稀HNO3、氯水。
4、Fe(OH)2在空气中加热能得到Fe2O3而得不到FeO
７、实验室制取Fe(OH)2时，胶头滴管的尖嘴要插入到液面以下才滴加NaOH溶液。
８、保存在亚铁盐溶液，要加煤油或其他可以隔绝空气的液体封液面。
９、CuO的热稳定性较Cu2O差，4CuO＝2Cu2O＋O2↑
10、Cu(OH)2溶于氨水生成深蓝色溶液：Cu(OH)2＋4NH3·H2O＝[Cu(NH3)4](OH)2+2H2O
例题1 ：（1993年全国高考） .a、b、c、d、e分别是Cu、Ag、Fe、Al、Mg5种金属中的一种。已知：(1)a、c均能与稀硫酸反应放出气体；(2)b与d的硝酸盐反应,　置换出单质d；(3)c与强碱反应放出气体；(4)c、e在冷浓硫酸中发生钝化。由此可判断a、b、c、d、e依次为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ( )
A．Fe Cu Al Ag Mg 　　　　　　B．Al Cu Mg Ag Fe
C．Mg Cu Al Ag Fe 　　　　　　D．Mg Ag Al Cu Fe
方法： 寻找突破囗，并从突破囗推出其它金属。
捷径： 以c、e金属钝化为突破口，由（1）（3）（4）知c为Al，再由（4）知e为Fe。有上述结果和（1）知a为Mg，最后由（2）知b为Cu、d为Ag。解此题的关键是确定c，然后很容易判断出e、a。得答案为C。
总结：判断出c为Al，e为Fe，就可舍去选项A、B，由（2）确定b和d的活泼性。这样判断可简捷些。
例题2 ：（1995年上海高考）等质量的铜片，在酒精灯上加热后，分别插入下列溶液中，放置片刻，铜片质量增加的是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 （ ）
A．硝酸 　　　　B．无水乙醇 　　　C．石灰水 　　　　　 D．盐酸
方法：从反应过程进行分析。
捷径：当铜片在酒精灯上加热后，表面生成氧化铜，造成铜片质量增加。当该铜片插入硝酸中，表面的氧化铜及未被氧化的铜均能被硝酸溶解。插入无水乙醇中发生反应CH3CH2OH+CuO 　　CH3CHO+Cu+H2O，铜片又恢复到原来的质量。若插入盐酸中，表面的CuO溶于盐酸中，质量减少。只有插入石灰水中，铜片不发生反应，表面的氧化铜仍附着在铜片上，质量增加。以此得答案为C。
总结：在插入溶液之前，Cｕ片质量就己增加。部分考生未能理解这一点而造成错选。
例题3 ：（1998年上海高考）下列反应，其产物的颜色按红、红褐、淡黄、蓝色顺序排列的是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（ ）
①金属钠在纯氧中燃烧 ②FeSO4溶液中滴入NaOH溶液，并在空气中放置一段时间 ③FeCl3溶液中滴入KSCN溶液 ④无水硫酸铜放入医用酒精中
A．②③①④ 　　B．③②①④ 　　　　C．③①②④ 　　 D．①②③④
方法：从反应后物质的颜色比较获得结果。
捷径：钠在纯氧中燃烧生成淡黄色的Na2O2，FeSO4溶液中加入NaOH最终生成红褐色的Fe（OH）3，Fe3+与SCN—生成红色的Fe（SCN）2+，医用酒精是75%的酒精溶液，无水CuSO4与水形成蓝色硫酸铜溶液。故知答案为B。
总结：中学化学课本中有关物质的颜色及固体与溶液的颜色作为识记内容，要牢牢记住。
例题 4 ：（1996年上海高考）六价铬对人体有毒,含铬废水要经化学处理后才能排放,方法是用绿矾(FeSO4·7H2O)把废水中的六价铬还原为三价铬离子,再加入过量的石灰水,使铬离子转变为氢氧化铬Cr(OH)3沉淀.其主要反应的化学方程式如下：H2Cr2O7+6FeSO4+6H2SO4=3Fe2(SO4)3+Cr2(SO4)3+7H2O。
现用上法处理1×104 L含铬(+6价)78 mg/L的废水(Cr相对原子质量52),试回答：
(1)处理后,沉淀物中除Cr(OH)3外,还有 、 (用化学式表示).
(2)需用绿矾多少千克?
方法：过程分析及方程式分析。
捷径：.(1) H2Cr2O7与FeSO4发生氧化还原反应生成Cr3+及Fe3+。再加入Ca（OH）2后Cr3+、Fe3+均转化为Cr（OH）3、Fe（OH）3。Ca2+又与大量的SO42—形成CaSO4沉淀。因此处理后, 沉淀物中除Cr(OH)3外, 还有Fe(OH)3 和 CaSO4 。
(2) 废水中含铬的物质的量为：n ( Cr ) =　　　　　　　　　　　　　　＝15mol
需绿矾的质量为： m (FeSO4·7H2O) = 278g/mol×15mol×3 = 12510g = 12.51kg 。
总结：H2Cr2O7中有两个六价铬。部分考生未考虑两个，而出现FeSO4·7H2O的物质的量为H2Cr2O7的六倍的错误。
例题 5 ：（1991年三南高考）金属锡(Sn)的纯度可以通过下述方法分析：
将试样溶于盐酸, 反应的化学方程式为：Sn+2HCl=SnCl2+H2↑，再加入过量FeCl3溶液, 发生如下反应：SnCl2+2FeCl3=SnCl4+2FeCl2 ，最后用已知浓度的K2Cr2O7溶液滴定生成的Fe2+离子,反应的化学方程式为：6FeCl2+K2Cr2O7+14HCl=6FeCl3+2KCl+2CrCl3+7H2O。
现有金属锡试样0.613g，经上述各步反应后, 共用去0.100mol/LK2Cr2O7溶液16.0mL。求试样中锡的百分含量(假定杂质不参加反应)。
方法：根据反应方程式分析计算。
捷径：反应中消耗的K2Cr2O7的物质的量为0.100mol/L×0.0160L=1.60×10－3 mol。
根据反应有FeCl2物质的量＝6×K2Cr2O7物质的量=2×SnCl2物质的量,　得：
Sn的质量为：4.8×10-3 mol×119g/mol = 0.571g
总结：此题也可应用反应关系，通过一步进行计算。
例题6 ：为了除去MgCl2酸性溶液中的Fe3+，可在加热搅拌的条件下加入一种试剂，过滤后，再加入适量的盐酸，这种试剂是 （ ）
A．NH3·H2O B．NaOH C．MgSO4 D．MgCO3
方法：从提高pH使Fe3+水解，又不引入新的杂质去分析选项。
捷径：要除去溶液中的Fe3+，现分析溶液中的离子组成为Mg2+、Cl—、Fe3+、H+。首先应考虑除杂质时，不能引入新的杂质。当加入NH3·H2O、NaOH、MgSO4时，分别引入了NH4+、Na+、SO42—，故不符合题意，这样用排除法即可选出答案D。那么为什么加入MgCO3可除去Fe3+呢？MgCO3与Fe3+间并没有反应发生，而是利用了Fe3+的水解，即Fe3++3H2O Fe（OH）3+3H+。原酸性条件下，Fe3+水解受到抑制。当加入MgCO3后，由于MgCO3+2H+=Mg2++H2O+CO2↑的发生，从而破坏了Fe3+的水解平衡，使之向生成Fe（OH）3的方向移动，生成的Fe（OH）3在加热搅拌条件下发生凝聚，最后可将Fe3+除去。答案为D 。
总结：常有同学会误选A、B两选项，原因是忽略了除杂质的前提是不能引入新杂质。
例题7 ：下列铁的化合物中含铁量最高的是（ ）
A．Fe2O3 B．Fe3O4 C．FeO D．FeS2
方法：选项中铁的化合物化学式各不相同，为了便于比较，可将化学式中的铁离子设为一，并将化学式改写成FeOx的形式，然后进行比较。
捷径：分析各物质化学式中的原子个数比，A选项 Fe:O = 2:3，B选项 Fe:O=3:4， C选项 Fe:O=1:1，D选项将Fe:S=1:2，转换成Fe:O=1:4（硫的原子量是氧的2倍），以此得改写后的化学式分别为：FeO1.5、FeO1.33、FeO、FeO4，含铁量最高，也即含氧量最低，因此可得正确答案为C。
总结：通过一价转换，避免了过分复杂的计算，使得解题变得方便，一目了然。
例题8在由Fe、FeO和Fe2O3组成的混合物中加入100mL2mol/L的盐酸，恰好使混合物完全溶解，并放出448mL气体（标准状况），此时溶液中无Fe3+离子。则下列判断正确的是(不考虑盐类水解引起的离子浓度的改变) （ ）
混合物里三种物质反应时消耗盐酸的物质的量之比为1︰1︰3
反应后所得溶液中的Fe2+离子与Cl—离子的物质的量之比为1︰2
混合物里，FeO的物质的量无法确定，但Fe比Fe2O3的物质的量多
D．混合物里，Fe2O3的物质的量无法确定，但Fe比FeO的物质的量多
方法：方程式合并分析。
捷径： 本题涉及的反应有：①Fe+2HCl = FeCl2+H2↑，②FeO+2HCl = FeCl2+H2O，③Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O，④Fe +2FeCl3=3FeCl2 。合并③④反应得：⑤Fe+Fe2O3+6HCl = 3FeCl2+3H2O。从产生H2448mL知反应①消耗的HCl为0.04molHCl，又整个反应共消耗HCl0.2mol。反应②③共耗0.16molHCl，因反应②耗盐酸未知，故A选项错。因最终所得溶液为FeCl2溶液，故反应后所得溶液中的Fe2+离子与Cl—离子的物质的量之比为1︰2，B选项正确。从合并后的反应⑤知Fe比Fe2O3的物质的量多，C选项正确。又因Fe与FeO的物质的量无法确定，故D选项也错。所以答案为B、C。
总结：在相同条件下于同一容器中发生的“连续”反应可以相加，如本题：
Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O
2FeCl3+Fe=3FeCl2
例题9 ：有铁粉、三氧化二铁和氧化铜组成的混合物，投入到110mL 4mol/L的盐酸中，充分作用后得很浅的绿色溶液，产生标准状况下的气体896mL，并留下固体1.28 g 。过滤并将滤液稀释到200 mL ，经测定其中含有过量盐酸为0.4 mol/L 。试求原混合物中三种物质的质量。
方法：分析该题，反应后溶液为浅绿色，证明溶液中无Cu2+，又盐酸过量，知留下的固体中无铁粉，以此可通过得失电子守恒和Cl-守恒列出两个方程求解。
捷径：根据题意，可把题中文字和数字的信息改组成如下框示信息：
Fe：xｍol H2：896ml（S、T、P）
Fe2O3：ｙｍol FeCl2：（x+2y）mol
HCl：0.4×0.2 mol
CuO：ｚmol Cu：1.28/64 mol = 0.02 mol
根据Cl—守恒，原盐酸中的Cl—的物质的量应等于生成物FeCl2中Cl—的物质的量与过量盐酸中的Cl—的物质的量之和，即：
（x+2y）×2 + 0.2 × 0.4 = 0.11 × 4 ┉┉┉①
又氧化剂 Fe2O3 → 2Fe2+、CuO → Cu、2H+ → H2 ↑
还原剂 Fe → Fe2+
根据氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数，得
2y + (1.28/64)×2 + (896/22400)× 2 = 2x ┉┉┉②
解方程组①与②得：x = 0.1 （mol） ，y = 0.04（ mol） 。
即原混合物中，Fe粉为5.6 g ，Fe2O3为6.4 g ，CuO为1.6 g 。
总结：试题的分析要从整体思考，并化归到具体的方法，该题属整体思维的运用。
例题10 ：根据下图所示一氧化碳还原铁的氧化物的实验装置，回答下列问题。
（1）判断硬质玻璃管中已开始发生反应的方法是 。
（2）反应过程中发生的现象是 。
（3）在A处点燃可见浅蓝色火焰的原因是 。
（4）实验结束时应注意的操作是 （从下列选项中选择）。
①先停止通入CO ②先熄灭酒精灯，并继续通入CO ③熄灭酒精灯，同时停止通入CO ④先熄灭酒精灯，继续通入CO，并点燃排出的CO气体
方法：还原剂CO只要与Fe2O3反应，就会产生CO2，就会使澄清石灰水变浑浊。由于CO气体有毒，不能直接排入大气中，所以应点燃以消除污染，反应结束时还原出的铁单质高温下还可以与O2反应，所以应使Fe在CO的还原性气氛中慢慢冷却，才能防止再被氧化。解答时可通过性质分析现象。
捷径：（1）从B试管中石灰水变浑浊，可以判断硬质玻璃管中已开始发生反应。（2）在反应过程中发生的现象有两个，一个是玻璃管里粉末有红色逐渐变黑，另一个是B中溶液出现浑浊。（3）从A逸出的尾气中有未反应完的CO气体，而CO气体点燃时火焰呈浅蓝色 （4）实验结束时，为防止倒吸，应注意的操作是先熄灭酒精灯，继续通入CO直至温度降至常温，并点燃排出的CO气体，选④。
总结：本题考查了学生对金属冶炼原理的理解程度，也考查了学生的实验能力，注重对实验现象的观察。此题在解答时，有较多同学认为还原出的铁粉是银白色而出现错误。
例题11 ：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③中所发生的全部反应的离子方程式。
（2）若全部的溶液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）
方法：利用守恒法求解。
捷径：题给变化过程应是：
可见步骤③中所发生的全部反应的离子方程式有：
Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu
Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑
根据Cu守恒可知两份试样中共含有的CuO质量为m/64×80=5m/4，所以每份试样中CuO的质量为5m/8。
总结：本题必须先定性分析出各步反应的产物，再定量计算。用Cu守恒去定量计算也是一种整体方法。
例题12 ：过量的铁粉放入氯化铜、氯化铁混合液中，充分搅拌反应后过滤，不溶物滤渣经干燥后称得其质量与加入的铁粉质量相同，求原混合物中两种溶质的物质的量之比。
方法：根据题意不溶物滤渣为铜和过量的铁粉，以此可通过溶解的铁的质量等于生成的铜的质量，列出恒等式求解。
捷径：设FeCl3的物质的量为xmol，CuCl2的物质的量为ymol，根据化学反应方程式：Fe + 2FeCl3 = 3FeCl2 及 Fe + CuCl2 = FeCl2 + Cu ，通过m (Fe)溶解 = m (Cu)生成 得，56(0.5x + y) = 64y，解得y/x = 7：2，即n（CuCl2）:n（FeCl3）=7:2 。
总结：从“不溶物滤渣质量与加入的铁粉质量相同”推得生成的铜的质量等于溶解的铁的质量，是解答该题的关键所在。
例题13：金属铜能被氯化铁浓溶液腐蚀，其化学反应是：Cu＋2FeCl3==CuCl2＋2FeCl2。现将有铜的印刷线路板浸入120mL氯化铁浓溶液中，有9.6g铜被腐蚀掉。取出印刷线路板，向溶液中加入8.4g铁粉，经充分反应，溶液中还存在4.8g不溶解的物质。试证明溶液中存在哪种金属离子，并求出离子浓度。(设溶液体积不变，且不考虑金属离子水解)。
方法：过量分析后，再利用方程式求解。
捷径：溶液中加铁，可能发生如下反应：
Fe＋2FeCl3==3FeCl2 ， Fe＋CuCl2==FeCl2＋Cu
如果铁过量，不溶解的物质应为铁铜混和物，此时Cu2(完全析出，不溶解的物质应大于9.6g，但题目中给出不溶解物质质量是4.8g，所以，固体不溶物中不存在Fe，而只有Cu。
又由化学方程式Cu＋2FeCl3 = CuCl2＋2FeCl2知，氧化性Fe3(〉Cu2(，因为有Cu析出，所以溶液中不存在Fe3(。则溶液中存在的金属离子为：Cu2(和Fe2(。
溶液中剩余Cu2(的物质的量为=0.075(mol)
c(Cu2()==0.625(mol/L)
Fe2+由三个方面的反应产生，分别为：
Cu＋2FeCl3 = CuCl2＋2FeCl2 ，产生Fe2+：
Fe＋CuCl2= FeCl2＋Cu ，产生Fe2+：0.075mol
Fe ＋2FeCl3 = 3FeCl2 ，产生Fe2+：(－0.075)mol×3 = 0.225mol
Fe2(物质的量浓度为：c(Fe2() ==5(mol/L)
总结：理清4.8g不溶物质为什么物质，是解答此题的关键。
四、合金：由两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔和而成的具有金属特性物质.
性质特点：
①合金的熔点一般比它的各成分金属的低；
②合金的硬度一般比它的各成分金属的大；
五、金属的冶炼方法
1.热分解法：
等不活泼金属的冶炼，可用加热其氧化物或锻烧其硫化物的方法。如：

2.热还原法：金属活动顺序表中金属的冶炼。
（1）用作还原剂 （优点：得到的金属较纯，污染小，但价格较贵）
（2）用C（焦炭、木炭）、CO作还原剂。(火法冶金）（缺点：易混入杂质，污染大） 如：
（3）作还原剂（铝热剂）冶炼难熔的金属

（4）用等活泼金属为还原剂冶炼Ti等现代的有色金属。
（熔融） （熔融）
（5）用一氧化碳作还原剂（缺点：有污染）
3.电解法：金属活动顺序表中金属的冶炼如：
（熔融） （熔融）

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