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高中一年级化学

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首页 高中一年级化学知识 单质铁 氧化铁 铁盐（三价铁离子） 原电池原理 金属的电化学防护 电化学有关的计算 试题正文
  • 填空题
    钢铁工业是国家工业的基础。请回答钢铁冶炼、腐蚀、防护过程中的有关问题。
    （1）工业用热还原法炼铁，写出由CO还原赤铁矿（主要成分为Fe2O3）的化学方程式： __________________________。
    （2）铁在潮湿的空气中容易被腐蚀为铁锈（Fe2O3·xH2O），反应的化学方程式是： ______________________________。
    （3）生产中可用盐酸来除铁锈。现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式是：____________________________。
    （4）下列哪个装置可防止铁棒被腐蚀____________。

    （5）在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如下

    请回答：
    ①A电极对应的金属是_______（写元素名称），B电极的电极反应式是：____________。
    ②若电镀前铁、铜两极的质量相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量，二者质量差为5.12 g，则电镀时电路中通过的电子为____________mol。
    ③镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，请简要说明原因____________________________________________。
    本题信息：2012年同步题化学填空题难度一般 来源:于丽娜
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本试题 “钢铁工业是国家工业的基础。请回答钢铁冶炼、腐蚀、防护过程中的有关问题。（1）工业用热还原法炼铁，写出由CO还原赤铁矿（主要成分为Fe2O3）的化学方程式： ...” 主要考查您对

单质铁

氧化铁

铁盐（三价铁离子）

原电池原理

金属的电化学防护

电化学有关的计算

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  • 单质铁
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铁元素：

在元素周期表中的位置：铁的原子序数26，位于周期表中第四周期，第Ⅷ族。
(1)物理性质：银白色、有金属光泽，密度较大，熔点较高，硬度较小，具有导电、导热、延展性，可被磁铁吸引。
(2)化学性质：较活泼的金属，+2、+3价两种价态
①与强氧化剂反应(如：Cl2 Br2 过量稀HNO3)生成+3价铁的化合物。如：


注：铁常温下在浓硫酸和浓硝酸中钝化，但加热可以反应，且被氧化成Fe3+
②与弱氧化剂反应(如S I2 H+ Cu2+)生成+2价铁的化合物，如：


③铁与氧气、水蒸气反应生成Fe3O4(FeO·Fe2O3)



铁的性质：

  1. 物理性质：铁是黑色金属，具有铁磁性
  2. 铁的化学性质：
     ①与强氧化剂反应(如：Cl2、 Br2 、过量稀HNO3)生成+3价铁的化合物。如：


    注：铁常温下在浓硫酸和浓硝酸中钝化，但加热可以反应，且被氧化成Fe3+
    ②与弱氧化剂反应(如S、 I2 、H+ 、Cu2+)生成+2价铁的化合物，如：


    ③铁与氧气、水蒸气反应生成Fe3O4(FeO·Fe2O3)



铁与稀硝酸的反应：

  1. 铁少量时：
  2. 铁过量时：3Fe+8HNO3==3Fe(NO3)2+2NO+4H2O

两式可通过2Fe3++Fe==3Fe2+联系起来。


注意：

  1. 铁元素性质活泼，自然界中的铁元素几乎都是以化合态存在，只有在陨石中存在游离态的铁元素。
  2. 过量的铁与氯气反应，不会生成FeCl2，因为铁还原三价铁必须在水溶液中进行。
  3. 金属与强氧化性酸反应，不会生成H2。

化学性质：

铁元素性质活泼，有较强的还原性。


铁三角关系：


氧化铁：

化学式Fe2O3，溶于盐酸，为红棕色粉末。其红棕色粉末为一种低级颜料，工业上称氧化铁红，用于油漆、油墨、橡胶等工业中，可做催化剂，玻璃、宝石、金属的抛光剂，可用作炼铁原料。
(1)色态：红色粉末，俗称铁锈(铁红)
(2)溶解性：溶于盐酸、稀硫酸生成+3价铁盐；难溶于水，不与水反应。
(3)氧化性：高温下被CO、H2、Al、C、Si等还原


氧化铁的化学性质：

  1. 铝热反应：2Al+Fe2O3=(高温)=Al2O3+2Fe
  2. 与强酸反应：Fe2O3+6H+==2Fe3++3H2O
  3. 与还原性酸（HI）反应：Fe2O3+6H++2I-==2Fe2++3H2O+I2

铁的氧化物：

化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4
俗称 —— 铁红 磁性氧化铁
色态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体
铁的价态 +2 +3 +2、+3
水溶性 不溶 不溶 不溶
与酸反应 FeO+2H+==Fe2++H2O Fe2O3+6H+==2Fe3++3H2O Fe3O4+8H+==Fe2++2Fe3++4H2O
用途 玻璃色料 油漆、颜料 做颜料和抛光剂
氧化性 高温时都能与C、CO、H2反应，被还原生成Fe单质

Fe3+的性质：

含Fe3+的溶液都呈黄色，具有氧化性，
(1)与还原剂反应生成二价铁

(2)与碱反应

(3)Fe3+在水中易水解

由于三价铁易水解，在保存铁盐盐溶液(FeCl3)时加入少量相应的酸(HCl)，以防止Fe3+水解。


“铁三角”中的转化关系：

 


原电池：

1.定义：将化学能转化为电能的装置。
2.工作原理：
以铜-锌原电池为例
（1）装置图：

（2）原理图：

3.实质：化学能转化为电能。
4.构成前提：能自发地发生氧化还原反应。
5.电极反应：
负极：失去电子；氧化反应；流出电子
正极：得到电子；氧化反应；流入电子
6.原电池正负极判断的方法：
①由组成原电池的两级材料判断，一般是活泼金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。
②根据电流方向或电子流动方向判断，电流是由正极流向负极，电子流动方向是由负极流向正极。
③根据原电池里电解质溶液内离子的定向移动方向，在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。
④根据原电池两级发生的变化来判断，原电池的负极总是失电子发生氧化反应，正极总是得电子发生还原反应。
⑤X极增重或减重：X极质量增加，说明溶液中的阳离子在X极(正极)放电，反之，X极质量减少，说明X极金属溶解，X极为负极。
⑥X极有气泡冒出：发生可析出氢气的反应，说明X极为正极。
⑦X极负极pH变化：析氢或吸氧的电极发生反应后，均能使该电极附近电解质溶液的pH增大，X极附近的pH增大，说明X极为正极。 

原电池中的电荷流动:

在外电路(电解质溶液以外)，电子(负电荷)由负极经导线(包括电流表和其他用电器)流向正极，使负极呈正电性趋势、正极呈负电性趋势。在内电路(电解质溶液中)，阳离子(带正电荷)向正极移动，阴离子 (带负电荷)向负极移动。这样形成了电荷持续定向流动，电性趋向平衡的闭合电路。


电化学防护：

(1)外加电流的阴极保护法。如把金属连接在电源的负极上，这样就能消除引起金属腐蚀的原电池反应。
(2)牺牲阳极的阴极保护法。如在金属上铆接比它更活泼的另一种金属，发生金属腐蚀时是较活泼的金属被腐蚀而金属本身受到保护。

电化学计算的基本方法和技巧：

原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液的pH计算、相对原子质量的计算，根据电量求产物的量或根据产物的量求电量等。通常有下列三种方法。
1．根据电子守恒法
计算用于串联电路中阴、阳两极产物或正、负两极产物的量的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。
2．根据总反应式计算
先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。
3．根据关系式计算
运用得失电子守恒建立已知量与未知量之间的关系式。如以通过4mole一为桥梁可构建电极产物之间的如下关系式：

该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用这个关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。
特别提醒：在电化学计算中，还常利用和来计算电路中通过的电量。


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