铁和铝典型例题答案

1、【典型例题】类型一：铝与NaOH溶液的反应例题1甲、乙两烧杯中各盛有 100 mL 3 mol/L的盐酸和NaOH溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉， 反应结束后测得生成的气体体积比为1 : 2，则加入铝粉的质量为()A 5.4 g B 3.6 g C 2.7 g D 1.8 g【答案】 A【解析】2AI+6HCI = 2AICI 3+3f f2AI+2NaOH+2HO= 2NaAIO2+3H2 f由反应方程式可知，若在等物质的量浓度的盐酸和NaOH溶液中分别加入足量铝，反应时产生H2的体积之比1 : 3,现在产生H2的体积之比为1 : 2,说明铝粉的量相对于盐酸来说是过量的，对于NaOH来

2、说是不足量的，所以与盐酸反应的铝粉质量为2.7 g，与NaOH反应的铝粉质量为 5.4 g。【总结升华】因为铝与NaOH溶液反应是一个较为特殊的反应，所以当铝与NaOH溶液在同一题目中出现时，往往要用到2AI+2NaOH+2HO= 2NaAIO2+3H这一关系来解。举一反三：【变式 1】取两份等质量的铝粉，分别与足量的盐酸、浓氢氧化钠溶液反应，在相同情况下产生的气体体 积之比是( )A1: 1 B 1: 2 C 1: 3 D 3: 2【答案】 A【变式 2】下列关于金属元素特征的叙述正确的是( )( 1)金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性；( 2)金属元素在化合物中只显正价；(3)金属性

3、越强的元素相应的离子氧化性越弱；(4)价电子越多的金属原子金属性越强；(5)离子化合物一定含金属元素A、(1)(2)(3)B、(3)C、(4)(5)D、全部【答案】 B2+【解析】 (1) 对于变价金属中，较低价态的金属离子既有氧化性，又有还原性，如Fe2+。 (2) 金属元素的原子只具有还原性，故在化合物中只显正价。 (4) 金属性的强弱要看失电子的难易。( 5)离子化合物不一定 含金属元素，如 NH4CI。类型二： AI 2O3、 AI(OH) 3的性质与制法例题 2 既能与盐酸反应又能与氢氧化钠溶液反应的化合物是() AI NaHCO AI2Q Mg(OH)z AI(OH) 3A. B

4、. C . D .【答案】 C【解析】注意审题，题目要求是 “化合物 ”，防止错选 A。特别提示：两性物质是指既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的化合物。两性氧化物有AI2Q、ZnO等，两性氢氧化物有 AI(OH)3、Zn(OH)2等。定义中的酸指非氧化性强酸溶液，碱指强碱溶液，其实质是与H和OH反应。弱酸的铵盐如(NH) 2CO、(NH4) 2S等、弱酸的酸式盐(如NaHCO)均既能与强酸(H+)反应又能与强碱(OFT) 反应，但它们不属于两性物质。举一反三：【变式 1】氧化铝熔点很高，常用于制造耐火材料，例如制作坩埚，下列操作不能在氧化铝坩埚中进行的是( )A.加热使 CuSO5fO失水

5、B .加热使 KMnO分解C.加热熔化烧碱D.加热分解碱式碳酸铜【答案】 C类型三：铝三角”及其转化例题3向50 mL1 mol L1的Al 2(SO 3溶液中加入100 mL KOH溶液，充分反应后得到3.9 g沉淀，则KOH溶液的物质的量浓度可能是()1 1 1 1A. 1 mol L B . 3 mol L C . 1.5 mol L D . 3.5 mol L【答案】C、D【解析】方法一：根据Al3+的物质的量与沉淀 Al(OH) 3的物质的量比较可推测KOH溶液的两种情况：(1)当加入KOH不足量时，n(KOH) 3nAl(OH) 33 迥 T 0.15mol ,78g mol故 c

6、(KOH)。.伽1.5mol L 1。0.1L(2) 当加入KOH过量时，n (KOH)=4n (Al 3+) n AI(OH) 3=0.4 mol 0.05 mol=0.35 mol 。故 c(KOH)Oam 3.5mol L 1。0.1L方法二：用图像法求解，如图所示，用纵坐标表示生成的Al(OH) 3的物质的量，横坐标表示KOH的物质的量。当生成沉淀 0.05 mol时，需KOH的物质的量为 0.15 mol或0.35 mol 。nIAKOHMo 04 0.2 0.3 0.4 ff(KOH)【总结升华】本题易漏选答案D,原因是未考虑到 3.9 g沉淀可以是Al(OH) 3被过量的KOH溶

7、液溶解了一部分而剩余部分沉淀的情况。举一反三：【变式1】等体积的AICI3和NaOH溶液混合后，沉淀物中含铝的质量与溶液中含铝的质量相等，贝UAICI3和NaOH两种溶液的物质的量浓度之比为()A、1 : 3B、2 : 3C 1 : 4D 2 : 7【答案】B、D【解析】AICI 3和NaOH溶液混和有沉淀物生成，可能有两种情况：NaOH不足量，NaOH部分过量。假设溶液中含有2mol的AICI 3,如果为第一种情况生成 AI(OH) 3沉淀的物质的量与未反应的AICI 3物质的量相等，所以耗NaOH3moI。则答案为B。如果为第二种情况， 则生成1mol的AI(OH)3, 1mol的AIOJ

8、 ,共消耗NaOH为7mol。 所以答案为Do【变式2】向50mL1moI/L的AICI 3溶液中加入 0.2mol/L 的NaOH溶液，生成沉淀 1.56g，需NaOH溶液多少 mL?【解析】当NaOH不足时：3NaOHAI(OH) 3378x1.56解得 x=0.06mol0.06忧口 V(NaOH)= - - =0.3L=300mL当NaOH过量时：3+AI 3NaOHAI(OH) 31mol 3mol 78g0.05mol yx解得 x=3.9gy=0.15molAI(OH) 3NaOH78g1mol(3.9-1.56)gz解得 z=0.03mol n (NaOH)=0.15+0.03

9、 =0.18(mol)0.18mo/V(NaOH)=】-=0.9L=900mL 另解：/ nAI(OH) 3=4n(AI 3+) -n(OH-) nAl(OH)沪1.56/78 = 0.02(mol) 0.02 = 40.05 - n(OH -)n(OH-) = 0.18molV(NaOH)=0.18/0.2 =0.9L=900mLn的量(mal)沉淀量类型四：与 AI(OH) 3、Al3+、AIO2有关的图像例题4把x溶液(或气体)慢慢加入(或通入)至L定量的y溶液中,产生的沉淀量与加入 x物质的量的关系如图所示，符合图中曲线的是()A、x 为 CQ, y 为 Ca(OH)2B、x 为 NH

10、 H2O, y 为 AICI 3C、x 为 NaOH y 为 AICI 3D x 为 HCI, y 为 NaAIQ【答案】D【解析】CQ通入Ca(OH)2溶液中可产生碳酸钙沉淀，继续通CQ沉淀溶解而生成Ca(HCQ) 2溶液。氨水加入AICI 3溶液产生沉淀，但过量不溶，方程式为：A|3+3NH HO=AI(OH)3j+3NH+NaOH溶液滴加到AICI 3溶液中生成AI(OH) 3沉淀，继续加入沉淀溶解生成偏铝酸盐。AICI 3+3NaOH=AI(OH) 3NaCI AI(OH) 3+NaOH=NaAI&2H2O盐酸加入到NaAICb溶液中，先生成 AI(OH) 3沉淀，继续加入沉淀溶解生成

11、三价铝盐。HCI+NaAIO2+HO=AI(OH)3 妊NaCI AI(OH) 3+3HCI=AICI 3+3H2O从观察方程式的系数，定量角度分析。举一反三：【变式1】有一透明溶液，可能含有Al3+、Fe3+、X、NH+、Mg+和。+等离子中的一种或几种。现加入NqO粉末只有无色无味的气体放出，并同时析出白色沉淀。 加入NQ的量与生成白色沉淀的量之间的关系用下图来表示。试推断：(3) 可能含有。(4) 为了进一步确定可能含有的离子，应增加的实验操作为 。【答案】(1)Al3+ 和Mg+( 2)Fe3+、NH+、Cu2+(3)V(4)焰色反应【解析】向溶液里加入过氧化钠粉末，会发生NaO和H2

12、O的反应，生成 NaOH和O。因题目中没有刺激性气味气体产生，说明原溶液中不含有Fe3+和NH+。又因生成的沉淀是白色的，所以原溶液中不含有Fe3+和Cu2+。根据图中曲线的变化，表明随NQ的加入(即NaOH的形成)，白色沉淀逐渐增多，后来又逐渐减少，最后保持不变，说明原溶液中一定含有Al3+和Mg+。K+可能存在，可通过焰色反应来检验。规律总结：解答图像计算题，必须抓住有关化学原理和有关物质的性质，结合图像的特点，综合分析逐步 计算求解，其关键是抓住图像四点(原点、交点、转折点、终点)，数形结合，分析计算。0,7Brm-Bn m-a-ra1010 M【变式2】向20 mL某物质的量浓度 AI

13、CI 3溶液中滴入2 mol L1 NaOH溶液时， 得到AI(OH) 3沉淀质量与所滴加 NaOH溶液的体积(mL)关系如右图所示，试回答下 列问题：(1) 图中A点表示的意义是。(2) 图中B点所示的意义是 。(3) 上述两反应用总的离子方程式可表示为 。4)假若溶液中有AI(OH) 3沉淀0.39 g，则此时用去 NaOH溶液的体积为【答案】(1)加入NaOH溶液15 mL时，沉淀达到最多，质量为 0.78 g(2) 当NaOH溶液达到20 mL时，生成的沉淀恰好全部溶液(3) AI3+4OH = AIO2+2HO(4) 7.5 mL 或 17.5 mL【典型例题】类型一：金属与水(水蒸

14、气)反应的实验探究例1如下图所示，在玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热并通入水蒸气，用试管收集产生的 经干燥的气体，并靠近火焰点火。(1) 所观察到的现象是 ，有关反应的化学方程式是 。(2) 干燥管内可装入的试剂是 ，其作用是 。干燥管还可用 (填装置名称)代替。(3) 玻璃管中石棉绒的作用是 。实验开始时应先点燃 ，实验结束时，应先熄灭 。【答案】(1)红热的铁与水蒸气反应，放出气体，这种气体靠近火焰点火时，能燃烧或发出爆鸣声3Fe+4H2O (g) = Fe3Q+4H(2) 碱石灰(或无水 CaCb、硅胶等)吸收水蒸气，干燥氢气U形管(3) 铁粉的载体，增大铁粉与水蒸气的接触面积

15、酒精灯 酒精喷灯【解析】常温下Fe不与HaO发生反应，但在高温下，Fe与H2O (g)反应生成FesQ和H2。因铁粉和FesQ均为黑色，因此实验过程中固体颜色无明显变化，但产物Ha可用点燃的方法验证。石棉绒成分为硅酸盐，它耐高目的是做钠与水反应的实验并验证:。it温且性质稳定，是铁粉的载体。举一反三：【变式1】有人设计了如右图所示的实验装置, 钠的物理性质； 钠与水反应的产物是什么。(1) 当进行适当操作时还需要的仪器有 _(2) 如何进行操作？ 。(3) 实验现象是。【答案】(1)小试管和酒精灯(2)将大头针向上提，使钠块落入水中，将小试管扣在导管上收集反应产生的气体，用拇指堵住小试管口移近

16、酒精灯，松开拇指点燃小试管中的气体(3)钠浮在水面上很快熔化成闪亮的小球，并逐渐消失，水溶液由无色变成红色，点燃小试管中的气体时，有尖锐的爆鸣声 类型二：铁的氧化物、氢氧化物的性质例2有0.4 g铁的氧化物，用足量的CO在高温下将其还原，把生成的CQ全部通入足量的澄清石灰水中，得到0.75 g固体沉淀物。这种铁的氧化物的化学式为()。A . FeQ B . FeO C . F&O D . Fe4Q5【答案】B高温【解析】可设这种铁的氧化物的化学式为FexQ，则发生的反应为 FexQy+yCQ= xFe+yCQ, Ca(QH)2+CQ=CaCQHbQ从而得到FexQy与CaCQ的关系式为：Fe

17、xQyCaCQ 356x+16y100y0.4 g 0.75 g56x 16y100 y0.4g0.75g解得：x : y = 2 : 3 o所以，这种铁的氧化物的化学式为Fe2Q【总结升华】(1) Fe3C4是一种纯净物，而不是由FeQ和FezQ组成的混合物。其组成也可用盐的形式表示为 Fe(FeQ2)2(2)铁的氧化物都能与铝粉混合发生铝热反应，其通式可以表示为：高温2yAI+3Fe xQyAI 2Q+3xFe此反应可应用于野外焊接钢轨，在定向爆破中熔断钢筋。举一反三：【变式1】对于金属的氢氧化物，下列说法正确的是()oA .全部由金属氧化物溶于水制得B .可以用化合反应、复分解反应制得C

18、 . Fe(QH)2、Fe(QH)3、AI(QH) 3都不溶于过量的强碱D .金属氢氧化物的热稳定性均较差【答案】B 类型三：铁盐和亚铁盐的性质例3将铁粉、铜粉、FeCl3溶液和CuCl2溶液混合于某容器中充分反应(假定容器不参与反应)。试判断下列情况下，溶液中存在的金属离子和金属单质。(1) 若铁粉有剩余，则容器中不可能有的离子是： ;铜单质(填 一定”或 可能”)存在。(2) 若氯化铁和氯化铜都有剩余，则容器中不可能有的单质是 , Fe2+(填 一定”或可能”)存在。【答案】(1) Fe3+、Cu2+ 一定(2) Fe、Cu 一定【解析】本题属于物质共存问题，解答时应首先弄清物质间可能发生

19、的反应，凡相互间能发生反应的物质 就不可能大量共存。本题涉及的反应有： Fe+2FeCl3= 3FeCbFe+CuCb = Cu+FeCOCu+2FeCb= 2FeCl2+CuCl2(1) 若铁粉有剩余，则容器中不可能有Fe2+、Cu2+，因为它们能发生上述 反应，一定有铜单质。2+(2) 若FeCl3和CuCl2都有剩余，则容器中一定没有Fe、Cu, 定有Fe。【总结升华】在氧化还原反应中，氧化剂与不同还原剂反应时，应先与还原性强的反应；同样，还原剂与 不同氧化剂反应时，也应先与氧化性强的反应，即遵循先强后弱”的规律。举一反三：【变式1】要证明某溶液中不含 Fe3+,而含有Fe2+，进行如下

20、实验操作时最佳顺序为()。加入少量氯水 加入少量KMnO溶液 加入少量KSCN溶液A. B . C . D .【答案】C【变式2】在FeCb、CuCb和HCI的混合溶液中加入铁粉。待反应结束，剩余的固体滤出后能被磁铁吸引, 则反应后溶液存在的较多阳离子是()A. Cu2+B. Fe3+C . Fe2+D. H+【答案】C【解析】由题中所给信息可知，铁粉有剩余，因此加入的铁粉将与混合溶液中的三种具有氧化性的粒子即 Fe3+、Cu2+、H*依次反应，所以反应后溶液存在的较多阳离子是Fe2+。类型四：Fe(OH)2的制取例4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F

21、eSQ溶液与用不含 Q的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。(1)除去蒸馏水中溶解的 Q常采用的方法。(2)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含Q的NaOH溶液，插入FeSQ溶液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是 。【高清课堂：铁及其化合物】方法二：在如右图所示装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SQ等试剂制备。(1) 在试管I里加入的试剂是 。(2) 在试管H里加入的试剂是 。(3) 为了制得白色 Fe(OH)2沉淀，在试管I和n中加入试剂，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 。【答案】方法一：(1)煮沸 (2)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触Q方法二：(1)稀H2SQ、铁屑 (2) NaOH溶液(3)检验试管n出口处排出的氢气的纯度，当排出的H2纯净时，再夹紧止水夹(4)试管I中反应生成的H2充满了试管I和试管n ,且外界空气不容易进入【解析】方法(1) 气体的溶解度是随温度升高而降低的，所以煮沸后的蒸馏水中溶解的Q变少。(2) 避免生成的Fe(QH)