高考化學二輪復習 元素及其化合物 3 鎂、鋁、鐵學案

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專題：元素及其化合物 第三講 鎂鋁鐵 1、鎂鋁及其化合物 (1)鎂鋁單質(zhì) ①O2、Cl2、S： 2Mg+O22MgO 4Al+3O22Al2O3 3Mg+N2Mg3N2 Mg+SMgS 2Al+3SAl2S3 Mg+Cl2MgCl2 2Al+3Cl22AlCl3 ②鹽酸 ③氫氧化鈉溶液：2Al+2H2O+2NaOH=2NaAlO2+3H2↑ ④與氧化物的反應： a．H2O Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑(能使酚酞變紅) 2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2↑ b．Fe3O4 鋁熱反應：Al(S)+MxOy(S)Al2O3+xM(l) △H＜0 說明： ①反應條件：M為Fe、V、Cr、Mn等活潑性比Al弱的金屬（FeO、Fe2O3、Fe3O4、MnO2、CrO3、V2O5、WO3）。反應中Al從氧化物中奪取氧， 表現(xiàn)出很強的還原性。(MgO不可以) ②實驗操作 ③反應放出大量的熱 (2)氯化鎂(MgCl2) ①物理性質(zhì)：易溶于水、味苦、易潮解 ②用途：是制取鎂的重要原料 (3)氧化鋁(Al2O3) ①物理性質(zhì)：白色、熔點高、難溶于水的固體 ②化學性質(zhì)：兩性氧化物 鹽酸 氫氧化鈉 從鋁土礦(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等雜質(zhì))中提取Al的兩種工藝流程如下： (4)氫氧化鋁[Al(OH)3] ①氫氧化鋁的兩性： 稀硫酸 Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O 氫氧化鈉溶液 Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O ②氫氧化鋁的生成： a．鋁鹽與堿反應： Al3++3NH3H2O=Al(OH)3↓+3NH4+ b．偏鋁酸鹽與酸反應： 當CO2不足或適量時：CO2+2AlO2-+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-； 當CO2過量時：CO2+AlO2-+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-。 c．Al3+、AlO2- Al3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3 (5)轉(zhuǎn)化關(guān)系 【例題講解】 例1．某課外小組對一些金屬單質(zhì)和化合物的性質(zhì)進行研究。 （1）下表為“鋁與氯化銅溶液反應”實驗報告的一部分： 按反應類型寫出實驗中發(fā)生反應的化學方程式各一個（是離子反應的只寫離子方程式） 置換反應 ；化合反應 。 （2）用石墨作電極，電解上述實驗分離出的溶液，兩極產(chǎn)生氣泡，在陰極附近的溶液中還可以觀察到的現(xiàn)象是。解釋此現(xiàn)象的離子方程式是 。 （3）工業(yè)上可用鋁與軟錳礦（主要成分為MnO2）反應來冶煉錳。 ① 用鋁與軟錳礦冶煉錳的原理是（用化學方程式來表示）。 ② MnO2在H2O2分解反應中作催化劑。若將適量MnO2加入酸化的H2O2的溶液中， MnO2溶解產(chǎn)生Mn2＋，該反應的離子方程式是 。 例2．某無色透明溶液，與Al作用放出H2，此溶液中能大量共存的離子組是 A．H+、Mg2+、Cl-、Ba2+ B．SO42-、Na+、HCO3-、K+ C．NO3-、S2-、Cl-、Na+ D．Cu2+、Fe2+、SO42-、Cl- 例3．由短周期元素組成的中學常見無機物A、B、C、D、E、X存在如圖轉(zhuǎn)化關(guān)系(部分生成物和反應條件略去)。 下列推斷不正確的是 A．若X是Na2CO3，C為CO2，則A一定是氯氣，且D和E不反應 B．若A是單質(zhì)，B和D的反應是OH- + HCO3- = H2O+CO32-，則E一定能還原Fe2O3 C．若D為CO，C能和E反應，則A一定為Na2O2，其電子式是 D．若D為白色沉淀，與A摩爾質(zhì)量相等，則X一定是鋁鹽 例4．向含bmol AlCl3的溶液中逐滴加入含amolNaOH的溶液。 若a+b=1，當a取不同值時，生成物可能有如下情況， 試回答： ⑴全部是Al(OH)3，a的取值范圍是_____________。 ⑵全部是NaAlO2，a的取值范圍是_____________。 ⑶部分是NaAlO2，部分是Al(OH)3，a的取值范圍是_____。 此時反應所生成的Al(OH)3的物質(zhì)的量為__mol(用含b的式子表示，下同)。反應所生成的各物質(zhì)的總物質(zhì)的量(不包括水)為__mol 。 2、鐵及其化合物 (1)鐵在元素周期表中的位置及原子結(jié)構(gòu) 第4周期，第Ⅷ族。其原子結(jié)構(gòu)見右圖 (2)鐵的單質(zhì)的性質(zhì) ①物理性質(zhì)： a．鐵具有金屬全部物理通性：常溫下是固態(tài)，有金屬光澤，導電、導熱，有延展性。 b．要注意從金屬分類的角度認識和理解鐵的物理性質(zhì)：常見金屬，活潑金屬。 c．同時，在鐵的物理性質(zhì)上還要注意把握以下三點： I鐵的熔沸點都很高：熔點是1535℃，沸點是2750℃。 II純鐵的抗蝕力相當強，但不純時抗蝕力減弱。（電化腐蝕原理） III鐵能被磁體吸引，在磁場的作用下，自身也能產(chǎn)生磁性。 ②鐵的化學性質(zhì) 鐵是比較活潑的金屬，當鐵跟弱氧化劑反應時：Fe-2e=Fe2+； 當跟強氧化劑反應時：Fe-3e=Fe3+。 a．氧氣、氯氣、氯水、Br2 b．水 c．鐵跟酸的反應： d．氯化鐵溶液、硫酸銅溶液：Fe+Cu2+=Fe2++Cu ；Fe+2Fe3+=3Fe2+ (3)鐵的氧化物 鐵的氧化物 FeO Fe3O4 Fe2O3 鐵的化合價 +2價 +2價(1/3)，+3價(2/3) +3價 俗稱 —— 磁性氧化鐵 鐵紅 狀態(tài)和顏色 黑色固體 黑色固體 紅棕色固體 與H2O的關(guān)系 不反應，不溶解 與鹽酸 FeO+2H+=Fe2++H2O Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O 氧化性：Al、H2、CO 高溫下被CO、H2、Al、C等還原 還原性： 氧氣、硝酸 可被氧化 可被氧化 一般不再被氧化 主要用途 —— 煉鐵、鋁熱劑 煉鐵、鋁熱劑、顏料 (4)鐵的氫氧化物 ①Fe(OH)2性質(zhì)： 可由易溶性的亞鐵鹽跟堿溶液起反應制得。Fe(OH)2為白色絮狀沉淀，易被空氣中O2迅速氧化成Fe(OH)3。因此，白色絮狀沉淀能迅速變成灰綠色，最終變成紅褐色。Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓，4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 制備： a．要將滴管口插入硫酸亞鐵液面下，再滴入NaOH溶液； b．配液時可用加熱的方法盡可能除去溶解氧； c．可在液面加少許汽油或苯等有機溶劑，以隔絕空氣。 ②Fe(OH)3性質(zhì) 可由易溶性的鐵鹽跟堿溶液起反應制得。Fe(OH)3為紅褐色 沉淀，可溶于強酸，受熱易分解。 Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓，F(xiàn)e(OH)3+3H+=Fe3++3H2O，2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O (5)Fe、Fe2+、Fe3+的互相轉(zhuǎn)化 (6)Fe2+和Fe3+的鑒別 ①KSCN ②氨堿法： Fe3++3OH-=Fe(OH)3 Fe3++3NH3H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+ Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓ Fe2++2NH3H2O=Fe(OH)2↓(白色)+2 NH4+ 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3(紅褐色) 例1．下列反應的離子方程式書寫正確的是： A．氯化鋁溶液中加入過量氨水：Al3+ + 4NH3?H2O = AlO2- + 4NH4+ + 2H2O B．澄清石灰水與少量蘇打溶液混合：Ca2+ + OH- + HCO3- = CaCO3↓ + H2O C．碳酸鈣溶于醋酸：CaCO3 +2H+ = Ca2+ + CO2↑ + H2O D．氯化亞鐵溶液中通入氯氣：2Fe2+ + Cl2 = 2Fe3+ + 2Cl- 例2．根據(jù)陳述的知識，類推得出的結(jié)論正確的是 A．Li在空氣中燃燒生成的氧化物是Li2O，則Na在空氣 中燃燒生成的氧化物是Na2O B．乙烯可使酸性高錳酸鉀溶液褪色，則丙烯也可以使其褪色 C．CO2和SiO2 化學式相似，則CO2與SiO2的物理性質(zhì)也相似 D．Fe與稀硫酸反應生成Fe2+，則Fe與濃硫酸反應生成Fe3+ 例3 ．實驗室常采用點滴板來完成部分實驗，這樣既可以 節(jié)約藥品的用量，又便于觀察實驗現(xiàn)象。圖中所示 的實驗，點滴板上描述的現(xiàn)象正確的是 ①裝有銅片的孔穴中溶液呈藍色 ②裝有膽礬的孔穴中固體的顏色變淺 ③裝有鐵片的孔穴中溶液呈淺綠色 ④裝有鐵片的孔穴中溶液呈淺黃色 ⑤裝有蛋清溶液的孔穴中最終呈淺黃色 A．①④ B．②③ C．①⑤ D．②⑤ 6