(二)具体方程式:
6、铁的冶炼
原料:铁矿石(提供铁元素)、焦炭(提供热量和还原剂)、空气(提供氧气)、石灰石(除去铁矿石中的二氧化硅杂质)。
设备:高炉。
主要反应:C + O2 CO2 , C + CO2
2CO (这两个反应是制造还原剂并提供热量),
3CO + Fe2O3
2Fe + 3CO2 ,
CaCO3
CaO + CO2↑ ,
CaO + SiO2
CaSiO3.
从高炉中出来的铁含有2-4.5%的C和其他杂质,性能差,需进一步的炼制得到性能较好的钢。高炉的尾气常含有CO有毒气体,常采取净化后循环使用的方法。
7、钢铁的腐蚀及防腐
(1)钢铁的腐蚀有化学腐蚀和电化腐蚀。
化学腐蚀:是指钢铁等金属遇周围的物质接触直接发生化学反应而引起的腐蚀。如铁与氯气的反应腐蚀。
电化腐蚀:是指钢铁在表面有电解质的环境下,铁失去电子,钢铁内的碳周围的氧气和水或氢离子得到电子而引起的腐蚀。如是氧气和水得到电子的腐蚀称吸氧腐蚀;而氢离子得电子的腐蚀称析氢腐蚀。我们在生活中常见到得铁锈就是钢铁得吸氧腐蚀得结果。吸氧腐蚀是钢铁电化腐蚀的主要形式。
(2)防腐措施:
①在钢铁表面覆盖保护层;
②在钢铁中加入一定量得铬、镍元素,改变钢铁内部结构;
③在钢铁表面镶嵌比铁活泼得金属如锌;在腐蚀时,锌先失去电子;
④将需要保护得钢铁接在不断有电子输出得电源得负极,使铁不可能失去电子。
(一)“铁三角”关系
1.铁的性质
(1)物理性质:铁是一种可以被磁铁吸引的银白色金属,纯铁的熔点较高(1535℃),防腐能力强。密度7.83g/cm3,是电和热的良导体。但是通常炼制的铁中含有碳等杂质,使铁的熔点降低,防腐能力大大下降。
(2)化学性质:铁是活泼的金属,在自然界中只有化合态形式,如磁铁矿(Fe3O4),赤铁矿(Fe2O3)等。
①
与非金属单质反应:3Fe + 2O2 Fe3O4(Fe2O3·FeO),
2Fe + 3Cl2
2FeCl3, 2Fe + 3Br2
2FeBr3,
Fe + I2 FeI2
, Fe + S
FeS
②高温与水蒸气反应:3Fe +
4H2O(g) Fe3O4
+ 4H2↑。
③与酸反应:强氧化性酸:常温下浓硫酸和浓硝酸使铁钝化。
非强氧化性酸:铁与酸反应有氢气放出。
④与某些盐溶液反应:如Fe + CuSO4 == Cu + FeSO4 , Fe +2 FeCl3 == 3FeCl2等。
2、铁的氧化物
|
FeO |
Fe2O3 |
Fe3O4(Fe2O3·FeO) |
铁元素的价态 |
+2 |
+3 |
+2、+3 |
俗称 |
|
铁红 |
磁性氧化铁 |
色态 |
黑色粉末 |
红棕色粉末 |
黑色晶体 |
类别 |
碱性氧化物 |
碱性氧化物 |
复杂氧化物 |
水溶性 |
难溶 |
难溶 |
难溶 |
稳定性 |
不稳定 |
稳定 |
稳定 |
主要化学性质 |
有一定的还原性易被氧化为三价铁的化合物 |
与酸反应生成三价铁盐 |
化合物中+2的铁有还原性,易被氧化。 |
3、铁的氢氧化物
|
Fe(OH)2 |
Fe(OH)3 |
主要性质 |
白色难溶于水的沉淀,不稳定,易被氧化成氢氧化铁,颜色变化为:白色-灰绿色-红褐色。反应式:4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O == 4Fe(OH)3。因此在制备时常采取措施:除溶液中的氧;加有机溶剂封住液面;胶头滴管要伸入到溶液中。 |
红褐色难溶于水的沉淀,受热易分解。2Fe(OH)3 ![]() |
4、Fe2+、Fe3+的检验:
离子 |
Fe2+ |
Fe3+ |
常见方法 |
①直接观察溶液是浅绿色; ②滴加氢氧化钠溶液,出现沉淀的颜色变化是:白色-灰绿色-红褐色; ③滴加KSCN溶液,无明显变化,再加氯水,溶液变血红色。 |
①直接观察溶液是黄色; ②滴加氢氧化钠溶液,出现红褐色沉淀; ③滴加KSCN溶液,有血红色溶液出现。 |
5、Fe、Fe2+、Fe3+的相互转化
2、反应离子方程式:
(1)
(2)
[变式训练]
现有下列几种情况,分别用哪种图象表示?
(1)向AlCl3溶液中加入氨水 (2)向NaAlO2溶液中通入CO2
(3)向HCl和AlCl3溶液中加入NaOH溶液 (4)向MgCl2和AlCl3溶液中加入NaOH溶液
(5)向AlCl3和NH4Cl混合溶液中加入NaOH溶液
[课堂练习1]
下列各组中的两种溶液,用相互滴加的实验方法即可鉴别的是( )
A .硫酸铝和氢氧化钠 B .硫酸铝和氨水
C .偏铝酸钠和硫酸 D .硫酸铜和氢氧化钠
[课堂练习2]
向30 mL 某浓度的AlCl3溶液中逐渐加入浓度为4 mol/L的NaOH溶液,产生沉淀与加入NaOH溶液体积的关系如图所示。若产生0.78g白色沉淀,则加入的溶液的体积可能为( )
A. 3mL B. 7.5mL C. 15mL D. 27.5mL
[课堂练习3]
将某质量的镁铝合金溶解在500mL盐酸中,向反应后的溶液中逐滴加入1mol/LNaOH溶液,产生沉淀质量与碱溶液体积的关系如图所示。求::
(1)盐酸的物质的量浓度(假设反应后溶液体积不变)。
(2)合金中镁和铝的质量。
[思维拓展]
把NaOH、MgCl2、AlCl3三种固体组成的混合物溶于足量水后,产生0.58g白色沉淀,再向所得悬浊液中逐滴加入0.5mol/L HCl溶液,加入
HCl溶液的体积与生成沉淀的关系如下图所示。
试回答:
(1)混合物中各物质的物质的量:
NaOH是 mol,AlCl3是 mol,
MgCl3是 mol。
(2)C点所加的盐酸的体积是 ml。
1、实验现象:
3、图像
(1)
(2)
2、反应离子方程式:
(1)
(2)
1、实验现象: 3、图像
(1)
(2)
2、反应离子方程式:
(1)
(2)
(三)向Na AlO2溶液中滴加HCl溶液至过量
2、反应离子方程式:
(1)
(2)
(二)向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液至过量
1、实验现象: 3、图像
(1)
(2)
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