2024年高中化学新教材同步讲义 必修第一册 第3章　章末整合　重点突破（含解析）

章末整合重点突破1．铁及其化合物2．铝及其化合物3．合金1．(2021·河北，1)“灌钢法”是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献，陶弘景在其《本草经集注》中提到“钢铁是杂炼生鍒作刀镰者”。“灌钢法”主要是将生铁和熟铁(含碳量约0.1%)混合加热，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢。下列说法错误的是()A．钢是以铁为主的含碳合金B．钢的含碳量越高，硬度和脆性越大C．生铁由于含碳量高，熔点比熟铁高D．冶炼铁的原料之一赤铁矿的主要成分为Fe2O3答案C解析钢是含碳量低的铁合金，故A正确；钢的硬度和脆性随着含碳量的增大而增大，故B正确；由题意可知，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢，说明生铁的熔点低于熟铁，故C错误。2．(2021·江苏，4)下列有关物质的性质与用途不具有对应关系的是()A．铁粉能与O2反应，可用作食品保存的吸氧剂B．纳米Fe3O4能与酸反应，可用作铁磁性材料C．FeCl3具有氧化性，可用于腐蚀印刷电路板上的CuD．聚合硫酸铁能水解并形成胶体，可用于净水答案B解析纳米Fe3O4具有磁性，可用作铁磁性材料，B错误；FeCl3与Cu反应生成FeCl2和CuCl2，主要利用FeCl3的氧化性，C正确；聚合硫酸铁能水解并形成胶体，具有吸附性，可用于净水，D正确。3．(2021·广东，10)部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是()A．a可与e反应生成bB．b既可被氧化，也可被还原C．可将e加入浓碱液中制得d的胶体D．可存在b→c→d→e→b的循环转化关系答案C解析Fe与Fe(Ⅲ)的盐类物质可发生反应生成Fe(Ⅱ)的盐类物质，如Fe＋2FeCl3=3FeCl2，故不选A；Fe(Ⅱ)为铁元素的中间价态，既有还原性也有氧化性，故不选B；Fe(Ⅲ)的盐类物质与浓碱液反应生成Fe(OH)3沉淀，制备Fe(OH)3胶体的操作为向沸水中逐滴加入饱和FeCl3溶液，继续煮沸至溶液呈红褐色，停止加热，故选C；b→c→d→e→b的转化如FeCl2eq\o(→,\s\up7(NaOH))Fe(OH)2eq\o(→,\s\up7(O2、H2O))Fe(OH)3eq\o(→,\s\up7(稀盐酸))FeCl3eq\o(→,\s\up7(Fe))FeCl2，故不选D。4．(2023·浙江1月选考，16改编)探究铁及其化合物的性质，下列方案设计、现象和结论都正确的是()选项实验方案现象结论A向FeCl2溶液中加入Zn片短时间内无明显现象Fe2＋的氧化能力比Zn2＋弱B向某溶液中滴加KSCN溶液溶液变成红色该溶液中无Fe2＋C将食品脱氧剂样品中的还原铁粉溶于盐酸，滴加KSCN溶液溶液呈浅绿色食品脱氧剂样品中没有＋3价铁D向沸水中逐滴加5～6滴饱和FeCl3溶液，持续煮沸溶液先变成红褐色再析出沉淀Fe3＋先水解得Fe(OH)3胶体，再聚集成Fe(OH)3沉淀答案D解析FeCl2溶液中加入Zn片，Fe2＋＋Zn=Zn2＋＋Fe，溶液由浅绿色变为无色，Fe2＋的氧化能力比Zn2＋强，A错误；铁离子可能先与单质铁生成亚铁离子，使溶液呈浅绿色，C错误；向沸水中滴加饱和氯化铁溶液，制取Fe(OH)3胶体，继续加热则胶体因聚沉变为沉淀，D正确。5．(2019·浙江4月选考，28)某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。请回答：(1)仪器1的名称________。装置5的作用____________________________________________________________________________________________________________________。(2)实验开始时，关闭K2，打开K1，反应一段时间后，再打开K2，关闭K1，发现3中溶液不能进入4中。请为装置作一处改进，使溶液能进入4中_________。(3)装置改进后，将3中反应后溶液压入4中，在4中析出了灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因______________________________________________。答案(1)滴液漏斗(分液漏斗)液封，防止空气进入装置4(2)在装置2、3之间添加控制开关(3)装置4内的空气没有排尽解析(1)该反应需要置于无氧环境，装置5的作用是液封，防止空气进入装置4。(2)实验开始时，关闭K2，打开K1，反应一段时间后，再打开K2，关闭K1，发现3中溶液不能进入4中。原因在于仪器3产生的H2从左侧导管逸出，那么没有足够的压强不能将FeSO4溶液压入4中，因而应在装置2、3之间添加控制开关。(3)灰绿色沉淀产生的原因是Fe(OH)2被空气氧化，因为装置4中空气没有完全排尽。6．(2021·海南，15节选)无水FeCl3常作为芳烃氯代反应的催化剂。某研究小组设计了如下流程，以废铁屑(含有少量碳和SiO2杂质)为原料制备无水FeCl3(s)。已知：氯化亚砜(熔点－101℃，沸点76℃，易与水反应生成SO2与HCl。回答问题：(1)操作①是过滤，用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和____________。(2)为避免引入新的杂质，试剂B可以选用____________(填字母)。A．KMnO4溶液 B．Cl2水C．Br2水 D．H2O2溶液(3)取少量D晶体，溶于水并滴加KSCN溶液，现象是______________________________。(4)反应D→E的化学方程式为______________。(5)由D转化成E的过程中可能产生少量亚铁盐，写出一种可能的还原剂______________，并设计实验验证是该还原剂将Fe3＋还原：___________________________________。答案(1)漏斗(2)BD(3)溶液变为红色(4)FeCl3·6H2O＋6SOCl2eq\o(=,\s\up7(△))FeCl3＋6SO2↑＋12HCl↑(5)SO2先加盐酸酸化，再加BaCl2溶液，产生白色沉淀，则是SO2将Fe3＋还原解析废铁屑(含有少量碳和SiO2杂质)加入盐酸，铁粉反应生成氯化亚铁，过滤除去少量碳和SiO2杂质，A(氯化亚铁)加入氧化剂B生成C(氯化铁)，蒸发结晶生成FeCl3·6H2O，通入SOCl2生成FeCl3。(1)过滤用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗。(2)A(氯化亚铁)加入氧化剂B生成C(氯化铁)，A、C都引入杂质离子，故选BD。(3)KSCN溶液遇Fe3＋变为红色。(4)根据已知氯化亚砜()熔点－101℃，沸点76℃，易与水反应，可得FeCl3·6H2O与SOCl2生成FeCl3的化学方程式为FeCl3·6H2O＋6SOCl2eq\o(=,\s\up7(△))FeCl3＋6SO2↑＋12HCl↑。(5)可能反应中生成的二氧化硫将氯化铁还原为氯化亚铁，若二氧化硫作还原剂，则氧化产物为硫酸盐，故若加盐酸酸化，再加BaCl2溶液，产生白色沉淀，则是二氧化硫作还原剂。突破一铁离子、亚铁离子的鉴别、转化和除杂Fe3＋Fe2＋鉴别①棕黄色②加NaOH，红褐色沉淀③加KSCN，红色溶液①浅绿色②加NaOH，沉淀颜色变化：白色→灰绿色→红褐色③加KSCN无明显变化，加H2O2后变红转化Fe3＋eq\o(,\s\up7(Zn、Fe、Cu等),\s\do5(Cl2、H2O2等))Fe2＋除杂(括号内为杂质)Fe3＋(Fe2＋)：加Cl2、H2O2等Fe2＋(Fe3＋)：加入Fe粉1．以下转化过程不可以通过化合反应一步实现的是()A．Fe→FeCl3B．Fe→FeCl2C．Fe2O3→Fe(OH)3D．Fe(OH)2→Fe(OH)3答案C解析A项，铁与氯气反应生成氯化铁，故能一步化合实现；B项，铁和氯化铁反应生成氯化亚铁，故能一步化合实现；C项，氧化铁不能和水发生化合反应得到氢氧化铁，故不能一步化合得到；D项，氢氧化亚铁和氧气、水反应生成氢氧化铁，能通过化合反应一步实现。2．(2022·哈尔滨六中高一月考)下列除杂方案错误的是()选项被提纯的物质杂质除杂试剂AFeCl3溶液Fe2＋H2O2BFeSO4溶液Cu2＋铁粉CNaHCO3溶液Na2CO3CO2气体DKNO3溶液KOH加入FeCl3溶液答案D解析Fe2＋具有还原性，加入H2O2，可以将Fe2＋氧化为Fe3＋，而且H2O2的还原产物为水，不会引入新杂质，故A正确；铁的还原性比铜强，混合液中加入足量的铁粉，反应生成铜和硫酸亚铁，过滤后得到铜和铁粉的混合物，滤液为纯净的硫酸亚铁溶液，故B正确；碳酸钠溶液与足量的二氧化碳反应生成碳酸氢钠，能够除去杂质且不引入新杂质，故C正确；除去KNO3溶液中的KOH，加入FeCl3溶液，虽然能生成Fe(OH)3沉淀除去OH－，但引入了新杂质Cl－，故D错误。3．如图是物质间发生化学反应的颜色变化，下表选项中的物质对应正确的是()选项MNPQANH3·H2OBa(OH)2铜KSCNBNaBaCl2FeOKSCNCNaOHBa(NO3)2锌粉KSCNDNa2O2MgCl2FeKSCN答案C解析Ba(OH)2与Fe2(SO4)3反应得到的是Fe(OH)3与BaSO4的混合物，沉淀不是白色的，A项错误；FeO不能还原Fe3＋，B项错误；MgCl2与Fe2(SO4)3不反应，D项错误。突破二化学计算中常用的方法——差量法、守恒法1．差量法差量法是依据化学反应前后的某些“差量”(固体质量差、溶液质量差、气体体积差、气体物质的量之差等)与反应物或生成物的变化量成正比而建立的一种解题方法。(1)差量法解题步骤(2)差量法示例①固体质量差量法示例：把铁棒插入CuSO4溶液，一段时间后取出，铁棒质量增加了4g，参加反应的Fe的质量为________。分析Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu质量增加Δm56g64g64g－56g＝8gm(Fe)4g则eq\f(56g,mFe)＝eq\f(8g,4g)，m(Fe)＝28g。②气体体积差量法示例：实验室可将氧气通过高压放电管来制取臭氧：3O2eq\o(=,\s\up7(放电))2O3。将8L氧气通过放电管后恢复到原状况，得到气体6.5L，则生成臭氧的体积为________________________。分析3O2eq\o(=,\s\up7(放电))2O3ΔV321V(O3)8L－6.5Leq\f(2,VO3)＝eq\f(1,8L－6.5L)V(O3)＝3L。已知：①碳酸钠高温下不分解；②碳酸氢钠受热发生分解反应：2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑。充分加热碳酸钠和碳酸氢钠的混合物19g，完全反应后固体质量减轻了3.1g，求：(1)原混合物中碳酸钠的质量是________g。(2)在剩余固体中，加入过量盐酸，反应后放出二氧化碳的体积(标准状况)是________L。答案(1)10.6(2)3.36解析(1)设混合物中碳酸氢钠的质量为m，则：2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑Δm16810662m3.1g故m＝eq\f(3.1g,62)×168＝8.4g，则原混合物中碳酸钠的质量为19g－8.4g＝10.6g。(2)剩余固体为碳酸钠，质量为19g－3.1g＝15.9g，标准状况下的体积为0.15mol×22.4L·mol－1＝3.36L。2．守恒法“守恒法”就是以化学反应过程中存在的某些特定关系为依据，从诸多变化和繁杂数据中寻找某一不变的物理量及其对应等式关系解题的一种思维方法。(1)质量(原子)守恒宏观上反应前后各元素质量相等，即质量守恒，微观上反应前后原子个数相等。例14.6g钠在空气中久置，最终得到Na2CO3的质量是________g。答案10.6解析钠在空气中最终转化为Na2CO3的过程中钠的原子个数不变，可得关系式：2Na～Na2CO32×231064.6gm(Na2CO3)则eq\f(2×23,4.6g)＝eq\f(106,mNa2CO3)，解得m(Na2CO3)＝10.6g。(2)得失电子守恒宏观上，氧化还原反应中元素化合价升高总数等于元素化合价降低总数。微观上，氧化还原反应中氧化剂得到的电子总数与还原剂失去的电子总数相等。例2用1mol·L－1的Na2SO3溶液30mL恰好将2×10－2mol的XOeq\o\al(－,4)还原，已知氧化产物为SOeq\o\al(2－,4)，则元素X在还原产物中的化合价为________。答案＋4解析氧化还原反应中得失电子总数相等，设元素X在还原产物中的化合价为x，则有：1mol·L－1×0.03L×(6－4)＝2×10－2mol×(7－x)，解得x＝＋4。(3)电荷守恒电解质溶液中，阴离子所带负电荷总数等于阳离子所带正电荷总数，即溶液呈电中性。例如，在0.1mol·L－1的K2SO4溶液中，c(K＋)＋c(H＋)＝2c(SOeq\o\al(2－,4))＋c(OH－)。例3某溶液中只含有Na＋、Al3＋、Cl－、SOeq\o\al(2－,4)四种离子，已知前三种离子的个数比为3∶2∶1，则溶液中Al3＋和SOeq\o\al(2－,4)的个数比为()A．1∶2B．1∶4C．3∶4D．3∶2答案A突破三基于铁元素的框图推断与工艺流程1．基于铁元素的框图推断题常用题眼(1)红褐色沉淀：Fe(OH)3(特征颜色)。(2)KSCN溶液呈红色：Fe3＋(特征反应)。(3)白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变为红褐色：Fe2＋(特征反应现象)。(4)磁性氧化物：Fe3O4(特征性质)。(5)滴入沸水中的产物有丁达尔效应：制Fe(OH)3胶体(特征方法)。2．有关铁及其化合物的工艺流程题(1)要灵活应用元素守恒和物料转化思想原料中的“核心元素”经多步转化最终“留存”于目标产物中，因此解题时要注意铁元素的变化过程。(2)要做好知识和生产实际的密切联系一是工艺流程中的大部分反应都源于教材，部分陌生反应的反应原理也是源于教材；二是涉及实际工艺，因此要注意环境保护和资源的利用，最终废弃物尽可能少且无害，部分物质需要循环利用等。(3)掌握工艺流程中常见的术语如研磨、粉碎、浸出、酸溶、碱洗、燃烧等。1．根据如下框图分析，下列说法不正确的是()A．E3＋的氧化性比M2＋的氧化性强B．在反应①中H2SO4既表现了酸性，又表现了氧化性C．反应④的离子方程式可表示为3SCN－＋E3＋=E(SCN)3D．在反应③中若不加稀硫酸可能看到红褐色沉淀生成答案B解析M是红色金属，则可以确定其为金属铜，在H2O2作用下与H2SO4反应生成CuSO4，Y遇到KSCN溶液显红色，Y中含有Fe3＋，则金属E是铁，X是FeSO4，经反应③转化为Fe2(SO4)3，与NaOH溶液反应生成红褐色沉淀Fe(OH)3。Fe3＋的氧化性比Cu2＋的氧化性强，A项正确；在反应①中H2SO4只表现了酸性，H2O2表现了氧化性，B项错误；反应③的