铝铁及其化合物及习题详解.docx
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铝铁及其化合物及习题详解
一、铝的重要化合物
1、Al2O3
物理性质：
氧化铝是一种白色难溶物，其熔点很高，可用来制造耐火材料如坩锅、耐火管、耐高温的实验仪器等。
用途：
冶炼金属铝的原料，也是良好的耐火材料。
自然界中纯净的为无色晶体，俗称刚玉，硬度仅次于金刚石。
熔融的Al2O3被电解生成铝和氧气。
化学性质：
Al2O3是两性氧化物：
既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化物。
a、与酸反应：
（硫酸）Al2O3+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H2OAl2O3+6H+=2Al3++3H2O
b、与强碱反应（NaOH）：
Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2OAl2O3+2OH-=2AlO2-+H2O
2、氢氧化铝Al（OH）3
①Al（OH）3的实验室制法
【实验3-7】往盛有Al2（SO4）3溶液中滴加过量氨水
反应方程式为：
Al2（SO4）3+6NH3·H2O=3（NH4）2SO4+2Al（OH）3↓
Al3++3NH3·H2O=3NH4++Al（OH）3↓反应现象为：
溶液中形成白色胶状沉淀
②Al（OH）3的两性
两性氢氧化物：
既与酸反应生成盐和水，又能与强碱反应生成盐和水的氢氧化物。
Al（OH）3＋3HCl＝AlCl3＋3H2OAl（OH）3＋3H＋＝Al3＋＋3H2O
Al（OH）3＋NaOH＝NaAlO2＋2H2OAl（OH）3＋OH－＝AlO2－＋2H2O
Al（OH）3受热易分解成Al2O3：
2Al（OH）3===Al2O3＋3H2O
③硫酸铝钾KAl（SO4）2
（1）复盐：
有两种不同的金属离子（或铵根离子）和一种酸根离子组成的盐
（2）电离方程式：
KAl（SO4）2=K++Al3++2SO42-
十二水硫酸铝钾[KAl（SO4）2·12H2O]俗称明矾，它是无色晶体，可溶于水，在天然水中形成Al（OH）3（胶体），Al（OH）3可以和悬浮在水中的泥沙形成絮状不溶物沉降下来，使水澄清，所以可以作净水剂。
3、“铝三角”及其之间的相互转化
①．Al3+→Al（OH）3，
（1）可溶性铝盐与少量NaOH溶液反应：
Al3++30H-（少量）=Al（OH）3↓
（2）可溶性铝盐与氨水反应：
Al3++3NH3·H20=Al（OH）3↓+3NH4+
②．Al（OH）3→Al3+
Al（OH）3溶于强酸溶液：
Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O
③．Al3+→AlO2-
可溶性铝盐与过量的强碱反应：
Al3++40H-（过量）=AlO2-+2H20
④．AlO2-→Al3+
偏铝酸盐溶液与足量的盐酸反应：
AlO2-+4H+=Al3++2H20
⑤．AlO2-→Al（OH）3，
（1）偏铝酸盐溶液中加入少量盐酸：
AlO2-+H+（少量）+H20=Al（OH）3↓
（2）偏铝酸钠溶液中通入C02：
2AlO2-+C02（少量）+3H20=2Al（OH）3↓+C032-
AlO2-+C02（过量）+2H20=Al（OH）3↓+HC03-
⑥．Al（OH）3→AlO2-
Al（OH）3溶于强碱溶液：
Al（OH）3+0H-=AlO2-+2H20
[特别提醒]Al（OH）3易跟强酸、强碱反应，但不能跟弱酸（如H2CO3等）、弱碱（如NH3·H2O等）反应。
4、有关计算
①．有关Al（OH）3，沉淀的图象分析
②．滴加过程中铝元素的存在形式分析
（1）向1L1mol/L的AlCl3溶液中滴加NaOH溶液
（2）向1L1mol/L的NaAlO2溶液中滴加稀盐酸
[特别提醒]向AlCl3溶液中加NaOH溶液和向NaAlO2溶液中加盐酸，计算生成amolAl（OH）3沉淀时，有两种情况，即碱（酸）不足和碱（酸）过量。
计算时要注意讨论分析。
二、铁的重要化合物
1、铁的氧化物
FeO
Fe2O3
Fe3O4
铁元素化合价
+2
+3
+2、+3
颜色、状态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
俗名
铁红
磁性氧化铁
氧化物类别
碱性氧化物
碱性氧化物
特殊氧化物
与非氧化性酸反应
FeO+2H+=Fe2++H2O
Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O
Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O
与还原剂反应
FeO+CO
Fe+CO2
Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2
3Fe3O4+8Al
9Fe+4Al2O3
用途
红色油漆和涂料；赤铁矿是炼铁原料
注：
3FeO+10HNO3（稀）=3Fe（NO3）3+NO↑+5H2O
2.铁的氢氧化物
（1）氢氧化铁与氢氧化亚铁的制备
如何能清晰的观察到白色的氢氧化亚铁沉淀：
Fe2+容易被氧化,所以要新配制。
氢氧化钠溶液应煮沸除去溶解的氧气,FeSO4溶液上加隔氧剂（如苯）,为了防止滴加NaOH时带入空气,可将吸收NaOH的长滴管伸入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液。
Fe（OH）3受热分解：
2Fe（OH）3===Fe2O3+3H2O
（2）铁的两种氢氧化物的比较
化学式
Fe（OH）2
Fe（OH）3
色、态
白色固体
红褐色固体
溶解性
难溶于水
难溶于水
与盐酸的
反应
Fe（OH）2+H2SO4=FeSO4+2H2O
Fe（OH）2+2H+=Fe2++2H2O
2Fe（OH）3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+6H2O
Fe（OH）3+3H+=Fe3++3H2O
与硝酸
的反应
3Fe（OH）2+10HNO3（稀）=
3Fe（NO3）3+NO↑+8H2O
3Fe（OH）2+10H++NO3-=3Fe3++NO↑+8H2O
Fe（OH）3+3HNO3（稀）=Fe（NO3）3+3H2O
Fe（OH）3+3H+=Fe3++3H2O
与还原性酸
的反应
Fe（OH）2+2HI=FeI2+2H2O
Fe（OH）2+2H+=Fe2++2H2O
2Fe（OH）3+6HI=2FeI2+6H2O+I2
2Fe（OH）3+6H++2I-=2Fe2++6H2O+I2
热稳定性
分解产物复杂
2Fe（OH）3
Fe2O3+3H2O
（3）Fe3+、Fe2+的检验：
Fe3+的检验:
①向Fe3+盐溶液中滴加KSCN溶液
现象：
溶液变红色，FeCl3+3KSCN=Fe（SCN）3+3KCl；Fe3++3SCN-=Fe（SCN）3（红色）
②向Fe3+盐溶液中滴加NaOH溶液
现象：
有红褐色沉淀，FeCl3+3NaOH=Fe（OH）3↓+3NaCl；Fe3++3OH-=Fe（OH）3↓红褐色
Fe2+的检验:
①向Fe2+盐溶液中滴加KSCN溶液，再滴加氯水。
现象：
先无现象，加氯水后溶液呈红色
反应方程式：
2FeCl2+Cl2=2FeCl3FeCl3+3KSCN=Fe（SCN）3+3KCl
②向Fe3+盐溶液中滴加NaOH溶液
现象：
产生白色沉淀迅速转变为灰绿色，最后变成红褐色沉淀
反应方程式：
FeCl2+2NaOH=Fe（OH）2↓+2NaCl；4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3红褐色
（4）Fe、Fe2+、Fe3+的相互转化
a．Fe只具有还原性，可以被氧化剂化
（1）与弱氧化剂反应
Fe能被S、Cu2+、H+等较弱氧化剂氧化为Fe2+，如Fe+S==FeS，Fe+Cu2+=Fe2++Cu。
（2）与强氧化剂反应
Fe能被Cl2、HN03等强氧化剂氧化为Fe3+，如：
2Fe+3C12=2FeCl3
b．Fe2+既具有氧化性又具有还原性
（1）与强氧化剂反应
Fe2+遇到强氧化剂（如Cl2、HN03、KMn04）时，被氧化为Fe3+，
2Fe2++C12=2Fe3++2C1-。
（2）与强还原剂反应
当Fe2+遇到C、Al、Zn、C0等强还原剂时，可以被还原为Fe，Fe2++Zn=Zn2++Fe，
c．Fe3+具有较强氧化性，可被还原为Fe2+或Fe
（1）Fe3+被强还原剂C、C0、Al等还原为Fe，如：
Fe203+3CO====2Fe+3C02、Fe203+2A1====2Fe+Al203。
（2）Fe3+被弱还原剂Fe、Cu、I-等还原为Fe2+，如：
2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+。
[特别提醒]
（1）不同价态的铁及铁的化合物在相互转化时，注意所用氧化剂和还原剂的强弱不同。
（2）亚铁盐保存时，为了防止被氧化为铁盐，通常在溶液中加少量还原铁粉或铁钉。
铁、铝等重要金属及其化合物测试题
可能用到的相对原子质量：
H1C12N14O16Na23Mg24Al27Fe56Cl35.5Cu64
一、选择题（每小题只有一个正确答案符合题意，每小题3分，共48分）
1．下列有关金属铝及其化合物的叙述正确的是（）
A．铝在常温下不能与氧气反应
B．铝不能与氯气反应
C．铝既能溶于酸，又能溶于碱
D．氧化铝只能与酸反应，不能与碱反应
2．1998年6月，我国科学家参与研制的阿尔法磁谱仪，随着美国发现号航天飞机升入太空，开始了宇宙中是否存在“反物质”和“暗物质”的研究工作，用你所学的知识推测用于制造阿尔法磁谱仪核心部件的材料是（）
A.FeOB.Fe3O4C.Fe2O3D.Fe3C
3．下列物质不能通过化合反应制得的是（）
A．Fe（OH）3B．Fe（OH）2C．CaSiO3D．Fe（NO3）2
4．将一定质量的Mg、Al、Fe混合物与足量稀硫酸反应，生成H22.8L（标准状况），则原混合物的质量可能是（）
A.2gB.4gC.7.5gD.8g
5．若1.8g某金属跟足量盐酸充分反应，放出2.24L（标准状况）氢气，则该金属是（）
A.AlB.MgC.FeD.Zn
6．等量镁铝合金粉末分别与下列4种过量的溶液充分应，放出氢气最多的是（）
A.2mol·L-1H2SO4溶液B.18mol·L-1H2SO4溶液
C.6mol·L-1KOH溶液D.3mol·L-1HNO3溶液
7．把Ba（OH）2溶液滴入明矾溶液中，使SO42-全部转化成BaSO4沉淀，此时铝元素的主要存在形式是（）
A.Al3+B.Al（OH）3C..AlO2－D.Al3+和Al（OH）3
8．类推的思维方法在化学学习和研究中常会产生错误的结论，因此类推出的结论最终要经过实践的检验才能决定其正确与否。
下列几种类推结论中不正确的是（）
A.Mg失火不能用CO2灭火；Na失火也不能用CO2灭火
B.Fe3O4可写成FeO·Fe2O3；Pb3O4也可写成PbO·Pb2O3
C.不能用电解熔融AlCl3来制取金属铝；但能用电解熔融MgCl2来制取金属镁
D.Fe与S直接化合生成FeS；Al与S直接化合也可以得到Al2S3
9．两份等体积、等浓度的NaOH溶液，分别与体积相等的MgCl2、AlCl3溶液混合，充分反应后，Mg2+、Al3+均恰好形成沉淀，则原MgCl2、AlCl3溶液中Cl－浓度之比为（）
A.1:
1B.1:
2C.2:
3D.3:
2
10．向一定量Fe、Fe2O3的混合物中加入2mo1·L－1HNO3溶液250mL，反应完成后生成NO1.12L（标准状况下），再向反应后溶液中加入1mo1·L－1NaOH溶液，要使铁元素完全沉淀下来，所加入NaOH溶液的体积最少是（）
A.450mLB.500mLC.400mLD.不能确定
11．离子方程式：
A13++3A1O2－+6H2O====4A1（OH）3↓，不能表示下列实验中某一过程的是（）
A.向铝盐溶液中不断加入偏铝酸钠溶液B.向盐酸中不断加入偏铝酸钠溶液
C.向氢氧化钠溶液中加铝盐溶液D.向偏铝酸盐中下断加入盐酸
12．下列反应所得溶液中一定只含一种溶质的是（）
A.向铁粉中加入稀硝酸
B.向稀盐酸中滴入少量的NaA1O2溶液
C.向NaOH溶液中通入CO2气体
D.向MgSO4、H2SO4的混合液中滴入过量的Ba（OH）2溶液
13．在含.FeC13、FeC12、A1C13、NaC1的溶液中，加入足量的Na2O固体，在空气中充分搅拌反应后再加入过量的稀盐酸，溶液中离子数目变化最小的是（）
A.Na+B.A13+C.Fe3+D.Fe2+
14．在含有Cu（NO3）2、Fe（NO3）2和AgNO3的溶液中加入适量锌粉，首先置换出的是（）
A.FeB.CuC.AgD.H2
15．铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应，当两个反应放出的气体在相同状况下体积相等时，反应中消耗的HCl和NaOH物质的量之比为（）
A.1∶1B.2∶1C.3∶1D.1∶3
16．向某稀HNO3溶液中加入过量的铁粉，充分反应后溶器的底部尚有少量固体，现向容器中加入足量的稀H2SO4，下列说法正确的是（）
A.金属溶解，产生H2
B.金属溶解，溶液变黄色，产生无色气体，无色气体在空气中变红
C.金属溶解，溶液仍为浅绿色
D.金属不溶解，溶液变为黄色
二、填空题（共19分）
17．铝是一种重要的金属。
（1）铝在元素周期表中的位置是_____________________。
（2）生产中曾用铝热反应焊接钢轨，铝与氧化铁发生反应的化学方程式为___________。
（3）铝与NaOH溶液反应的离子方程式为________________________________；同温同压下，在浓度和体积均为100mL2mo1·L-1的盐酸及NaOH溶液中各加入等质量的A1，产生气体的体积比为5:
6，则所加A1的质量为______________。
（4）以下述所得A1C13溶液为原料制取无水A1C13，先制得A1C13·6H2O晶体，主要操作包括___________________________，在干燥的HC1气流中加热A1C13·6H2O晶体，能进一步制取无水A1C13，其原因是（结合离子方程式简要说明）_______________________。
18．在CuCl2、FeCl3、ZnCl2的混合溶液中加入铁片，若铁片过剩，则溶液中含有阳离子有__；若铁片完全溶解，则溶液中肯定含有的阳离子有，可能含有的阳离子有__。
19．相同质量的镁条分别在①氧气中②空气中
二氧化碳中燃烧，燃烧后所得固体产物的质量由小到大的排列顺序为___________（填序号）。
三、推断题（共14分）
20．A、B、C、为中学常见单质，其中一种为金属；通常情况下，A为固体，B为液体，C为气体。
D、E、F、G、H、X均为化合物，其中X是一种无氧强酸、E为黑色固体，H在常温下为液体。
它们之间的转化关系如图所示（其中某些反应条件和部分反应物已略去）。
（1）写出化学式：
A_________；D_________；E__________；X__________。
（2）在反应①--⑦中，不属于氧化还原反应的是_________________（填编号）。
（3）反应⑥的离子方程式为______________________________________；
（4）反应⑦的化学方程式为________________________________；该反应中每消耗0.3mol的A，可转移电子________mol。
（5）写出D的溶液与小苏打溶液反应的离子方程式：
_____________________________。
四、实验题（共11分）
21．用下面两种方法可以制得白色的Fe（OH）2沉淀。
方法一：
用不含Fe3+的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。
（1）用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入。
（2）除去蒸馏水中溶解O2的常用方法是。
（3）生成白色沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液。
这样操作的目的是。
方法二：
在如图所示的装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。
（1）在试管
里加入的试剂是。
（2）在试管
里加入的试剂是。
（3）为了得到Fe（OH）2沉淀，在
和
里加入试剂，打开止水夹、塞紧塞子后的实验步骤是。
（4）这样生成的Fe（OH）2沉淀能较长时间保持白色，其理由是。
五、计算题（共8分）
22．将50mL4mol/L的AlCl3溶液与4mol/L的NaOH溶液反应后得沉淀7.8g，所消耗NaOH溶液的体积为多少mL?
参考答案及解析
1．答案：
C
解析：
铝为活泼金属，常温下能与O2反应生成致密的氧化层；加热条件下与Cl2剧烈反应；Al、Cl2、O3既能与酸又能与碱反应。
2．答案：
B
解析：
在铁的氧化物中，Fe3O4具有磁性，又称磁性氧化铁。
3．答案：
B
解析：
Fe（OH）3可以由反应4Fe（OH）2+O2+2H2O===4Fe（OH）3制得。
CaSiO3可以由CaO与SiO2在高温下反应制得。
Fe（NO3）2可以由反应Fe+2Fe（NO3）3===3Fe（NO3）2制得。
以上反应均属于化合反应。
选B。
4．答案：
B
解析：
若三种金属分别与稀硫酸反应，生成2.8LH2时，Al消耗的最少，需要2.25g，Fe消耗的最多，需要7g，所以答案应在2.25~7g之间。
5．答案：
A
解析：
2R+2nH+==2Rn++nH2↑
2Mn
1.80.1
M=9n
四个选项中只有A项符合。
6．答案：
A
解析：
此题考查Mg、Al与酸的反应性质。
Mg、Al都可与稀H2SO4反应放出H2，但与浓H2SO4，Al在常温下发生钝化，Mg虽反应但不产生H2。
与KOH只有Al反应。
HNO3为强氧化性酸，与HNO3反应，不会产生H2。
7．答案：
C
解析：
明矾为KAl（SO4）2·12H2O，其溶液中Al3+与SO42-的物质的量之为1：
2，若沉淀2molSO42-，则需2molBa（OH）2，提供4molOH-，4molOH-恰好把1molAl3+完全转变为AlO2-，所以选C。
8．答案：
B
解析：
Pb3O4中Pb应为+2和+4价，应写成2PbO·PbO2。
不能用电解熔融AlCl3来制取金属铝是因为AlCl3是共价化合物，而MgCl2是离子化合物。
9．答案：
A
解析：
只要注意充分反应后溶液中溶液中溶质只有NaCl，可知消耗等体积、等浓度的NaOH溶液时，MgCl2、AlCl3溶液中Cl-的物质的量相等。
10．答案：
A
解析：
铁元素全部变成沉淀时溶液中的NO3－刚好与Na+结合形成NaNO3溶液，溶液中的NO3－为：
0.25L×2mol·L-1-
，所以V（NaOH）=
。
11．答案：
D
解析：
D中反应可能有：
AlO2－+H++H2O====Al（OH）3，Al（OH）3+3H+====Al3++3H2O
12．答案：
D
解析：
A项可能生成Fe（NO3）2或Fe（NO3）3或二者的混合液。
B项得到NaCl、AlCl3、HCl三者的混合液。
C项可能得到Na2CO3或NaHCO3或二者的混合液。
D项溶质只有过量部分Ba（OH）2。
13．答案：
B
解析：
发生的化学变化有：
Na2O+H2O====2NaOH；FeCl2+2NaOH===Fe（OH）2+2NaCl,；4Fe（OH）2+O2+2H2O====4Fe（OH）3；Fe（OH）3+3HCl====FeCl3+3H2O，所以变化最小的是Al3+[Al（OH）3的生成和溶解的方程式略]。
14．答案：
C
解析：
根据金属活动性顺序可知，首先置换出银。
15．答案：
C
解析：
Al+3HCl==AlCl+3/2H2↑Al+NaOH+H2O==NaAlO2+3/2H2↑
由两个方程比例关系可知C项正确。
16．答案：
B
解析：
过量的Fe和稀硝酸反应后，溶液中生成Fe（NO3）2，再加入稀H2SO4时，H+和NO3-共同作用，使Fe又被氧化，但不会产生H2而产生NO，因原来只剩下少量铁，故过量的稀硝酸又使Fe2+被氧化成Fe3+，溶液变为黄色，故选B项。
17．答案：
（1）第3周期，IIIA族
（2）2Al+Fe2O3====A12O3+2Fe
（3）2Al+2OH－+2H2O====2AlO2－+3H2↑;2.16g
（4）加热浓缩，冷却结晶，过滤；Al3++3H2O
Al（OH）3+3H+，在干燥的HCl气流中，抑制AlCl3的水解，且带走AlCl3·6H2O晶体受热产生的水蒸气，故能得到AlCl3。
解析：
2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑，2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2－+H2↑由上述两个方程式可以看出，当盐酸和NaOH的物质的量相同时，产生的H2体积为1:
3，现为5:
6＞1:
3，故加入的Al相对盐酸过量，对NaOH不足。
0.2mol的HCl需Al的质量为1.8g，对应5份H2，当H2为6份时，Al的质量为2.16g即为所求。
18．答案：
Zn2+、Fe2+；Zn2+、Fe2+；Fe3+、Cu2+
解析：
铁先与Fe3+反应，后与Cu2+反应，不与Zn2+反应，所以若铁片过剩，溶液中肯定无Fe3+和Cu2+，而含有Zn2+、Fe2+；若铁片过剩，溶液中肯定无Fe3+和Cu2+，而含有Zn2+、Fe2+；若铁片溶解完全，则Fe3+与Cu2+，也可能都没有，肯定存在的是Zn2+和Fe2+。
解答本题的关键是要认清Fe与Fe3+和Cu2+反应的先后顺序。
19．答案：
<
<
解析：
要分析产物的质量，首先必须准确地写出镁条在各种气体中燃烧的化学方程式：
2Mg+O2==2MgO3Mg+N2==Mg3N22Mg+CO2==2MgO+C
1molMg在O2中燃烧质量增加16g，在N2中燃烧质量增加9.3g，在CO2中燃烧质量增加22g，对于
，镁在空气中燃烧，产物主要是MgO和Mg3N2，显然1molMg在空气中燃烧，质量增加9.3g~16g之间。
20．答案：
（1）Fe；FeBr3；Fe3O4；HBr
（2）
（3）Fe3++3SCN－====Fe（SCN）3；
（4）3Fe+4H2O====Fe3O4+4H2↑；0.8
（5）Fe3++3HCO3－====Fe（OH）3↓+3CO2↑
解析：
依据题意可知，A为金属，B为液溴。
A+Br2→D，D+A→G，说明A是一种有变价的金属，故为铁。
铁与C气体反应生成黑色固体可推出C为O2。
E+X→D+G+H，说明X是HBr。
21．答案：
方法一：
（1）稀H2SO4、铁屑
（2）煮沸
（3）避免生成的Fe（OH）2沉淀接触氧气而被氧化。
方法二：
（1）稀H2SO4、铁屑
（2）NaOH溶液
（3）检验试管
出口处排出H2的纯度，当排出的H2纯净时，再夹紧止水夹
（4）试管
中反应生成的H2充满试管
，且外界空气不容易进入。
解析：
方法一中配制FeSO4溶液时要加入稀H2SO4和铁屑，加稀H2SO4防止Fe2+水解，加铁屑的目的是防止Fe2+被氧化为Fe3+；出去水中溶解的O2可采用加热煮沸的方法；用长滴管伸入到液面以下的目的是防止生
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