鐵、鋁及其化合物是中學化學中的重點，其中體現Al3 、Al(OH)3、和AlO2－（也可表示為〔Al(OH)4〕－）之間轉化的“鋁三角”和體現Fe、Fe2 、Fe3 之間的轉化的“鐵三角”既是重點又是難點，更是高考的熱點。本文做一下具體歸納。

例1.黃銅礦（CuFeS2）是制取銅及其化合物的主要原料之一，還可以制備硫及鐵的化合物。

⑴冶煉銅的反應為8CuFeS2＋21O2=（高溫）8Cu＋4FeO＋2Fe2O3＋16SO2

若CuFeS2中Fe的化合價為＋2，反應中被還原的元素是 ____________（填元素符号）。

⑵上述冶煉過程産生大量SO2。下列處理方案中合理的是____________（填代号）。

a．高空排放

b．用于制備硫酸

c．用純堿溶液吸收制Na2SO4

d．用濃硫酸吸收

⑶過二硫酸鉀（K2S2O8）具有強氧化性，可将I－氧化為I2：

S2O82－＋2I－＝2SO42－＋I2

通過改變反應途徑，Fe3 、Fe2 均可催化上述反應。試用離子方程式表示Fe3 對上述反應催化的過程。______________________、________________________ （不必配平）

⑷利用黃銅礦冶煉銅産生的爐渣（含Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3）可制備Fe2O3。方法為

①用稀鹽酸浸取爐渣，過濾。

②濾液先氧化，再加入過量NaOH溶液，過濾，将沉澱洗滌、幹燥、煅燒得Fe2O3。

a．除去Al3 的離子方程式是________________________ 。

b．選用提供的試劑，設計實驗驗證爐渣中含有FeO。

提供的試劑：稀鹽酸 稀硫酸 KSCN溶液 KMnO4溶液 NaOH溶液 碘水

所選試劑為________________________ 。

證明爐渣中含有FeO的實驗現象為________________________ 。

解析：該高考題是一道綜合性較強的題目，旨在考查Cu、Fe、Al 、S、Si等元素化合物性質的綜合應用，以及氧化還原反應的有關規律等知識點。其中氫氧化鋁的兩性、Fe2 、Fe3 之間的轉化等重點知識考查的淋漓盡緻。

（1）問，根據“升失氧、降得還”的規律得出反應中被還原的元素是Cu、O；（2）問考查環保問題，由于SO2是污染性氣體，需要回收，本着“變廢為寶”的原則，結合SO2的酸性、還原性，可采取方案b、c；（3）問，根據催化劑的含義，結合“強氧化劑生成弱氧化産物”的規律，因為氧化性強弱為：S2O82－＞Fe3 ＞I2，可設計“Fe3 制取I2，S2O82－再制取Fe3 ”這一過程。（4）問，a問中NaOH溶液過量的條件下，Al3 轉化為Al(OH)3後又溶解，最終轉化為〔Al(OH)4〕－(或者表示為AlO2－)而被除去；b問利用Fe2 的還原性，使具有強氧化性的KMnO4溶液褪色來檢驗該離子。

答案：⑴Cu、O；⑵b、c；⑶2Fe3 ＋2I－＝2Fe2 ＋I2；S2O82－＋2Fe2 ＝2SO42－＋2Fe3 ；（不配平不扣分）⑷a：2Al3 ＋4OH－＝AlO2－＋2H2O（或Al3 ＋4OH－＝〔Al(OH)4〕－）；b：稀硫酸、KMnO4溶液；稀硫酸浸取爐渣所得溶液使KMnO4溶液褪色。

一、“鋁三角”的應用

例2.下列各組物質的無色溶液，不用其它試劑即可鑒别的是

①KOH Na2SO4 AlCl3 ②NaHCO3 Ba(OH)2 H2SO4

③HCl NaAlO2 NaHSO4 ④Ca(OH)2 Na2CO3 BaCl2

A.①② B.②③ C.①③④ D.①②④

解析：該高考題旨在考查Al(OH)3的兩性這一知識點和運用兩兩混合的方法鑒别一組物質的實驗能力。将題中各組物質兩兩混合會得如下結果（注意：操作時将橫行中物質的溶液逐滴滴加到豎列中物質的溶液中，并且邊滴邊振蕩）：

由上述結果看出，①組中與其他兩種溶液混合均無明顯現象的是Na2SO4溶液，又由于滴加順序不同導緻現象不同，故能鑒别KOH溶液和AlCl3溶液；②組中與其他兩種溶液混合分别生成沉澱和冒氣泡的是H2SO4溶液，其中與之生成沉澱的是Ba(OH)2溶液，冒氣泡的是Na2CO3溶液；③組中由于滴加順序不同導緻現象不同， NaAlO2溶液能被鑒别出來，但HCl溶液和NaHSO4溶液（NaHSO4= Na＋＋H＋＋SO42－）鑒别不開；④組中與其他兩種溶液混合均生成沉澱的是Na2CO3溶液，但由于生成的沉澱均為白色沉澱，故Ca(OH)2溶液和BaCl2溶液鑒别不開。因而，符合題目要求的為①②③，該題答案選A。

物質的兩性是指物質具有既能和強酸、又能和強堿反應的性質。Al(OH)3是典型的兩性物質：

例3、分析下列反應中生成沉澱的物質的量随所滴入反應物的物質的量的變化。

(1)在氯化鋁溶液中逐滴滴加氫氧化鈉溶液；

(2) 在氫氧化鈉溶液中逐滴滴加氯化鋁溶液；

(3) 在偏鋁酸鈉溶液中逐滴滴加鹽酸；

(4) 在鹽酸中逐滴滴加偏鋁酸鈉溶液；

解析：（1）一開始，發生反應Al3 3OH－=Al（OH）3↓；随着NaOH溶液增多，發生反應Al（OH）3 OH－=AlO2－ 2H2O。現象：先生成白色絮狀沉澱，後白色沉澱溶解。

(2) 一開始，OH－過量，發生反應Al3 4 OH－=AlO2－ 2H2O；當NaOH溶液全部轉化為NaAlO2溶液後，發生反應Al3 3AlO2－ 6H2O = 4Al（OH）3↓。現象：一開始無明顯現象，後生成白色絮狀沉澱，不再溶解。

(3) 一開始，發生反應AlO2－ H＋＋H2O = Al（OH）3↓；随着HCl溶液增多，發生反應Al（OH）3 3H＋= Al3 3H2O。現象：先生成白色絮狀沉澱，後白色沉澱溶解。

(4) 一開始，H＋過量，發生反應AlO2－ 4 H＋= Al3 2H2O；當HCl溶液全部轉化為AlCl3溶液後，發生反應3AlO2－＋Al3 6H2O = 4Al（OH）3↓。現象：一開始無明顯現象，後生成白色絮狀沉澱，不再溶解。

可見，當反應物相同，反應順序不同時，現象不同；但現象相同時，也可能是不同的反應物。通過分析，可總結出鋁的化合物之間存在如下轉化：

其中，（1）（2）（3）為強堿性條件，（4）（5）（6）為強酸性條件。

我們已學過的物質中，既能和強酸、又能和強堿反應的還有：Al、Al2O3、弱酸的酸式鹽（如NaHCO3）及弱酸的氨鹽（如（NH4）2 CO3）。

[自學成才1]用稀H2SO4、NaOH溶液和金屬鋁為原料制取Al（OH）3，甲、乙、丙三個同學制備的途徑分别是：

若要得到等量的Al（OH）3，則三者消耗原料由多到少的順序是____________。

（答案：甲＞乙＞丙 提示：丙同學巧用3AlO2－＋Al3 6H2O = 4Al（OH）3↓這一反應，使原料用的最少；假設制取1mol Al（OH）3，則甲、乙、丙三個同學消耗原料分别為1.5mol H2SO4、3molNaOH；0.5mol H2SO4、1molNaOH；0.375mol H2SO4、0.75molNaOH。）

二、“鐵三角”的應用

鐵是常見的變價金屬，Fe、Fe2 、Fe3 之間的轉化主要考查氧化還原知識。

例4、28g鐵完全溶于500 ml 3mol·L－1的稀HNO3中恰好完全反應，生成物是什麼，其物質的量是多少？

解析：由題目可知：n(Fe)= 28g ÷56g·mol－1=0.5 mol，n(HNO3)=0.5L× 3mol·L－1 =1.5 mol ， n(Fe)：n(HNO3)=1：3；

若Fe全部轉化為Fe（NO3）3，則發生 Fe 4HNO3=Fe（NO3）3 NO↑ 2H2O

n(Fe)：n(HNO3)=1∶4；

若Fe全部轉化為Fe（NO3）2，則發生3Fe 8HNO3=3Fe（NO3）2 2NO↑ 4H2O

n(Fe)：n(HNO3)=3∶8；

1∶3介于1∶4和3∶8之間，所以生成物既有Fe（NO3）3又有Fe（NO3）2

設生成x mol Fe（NO3）3，y mol Fe（NO3）2，可得方程式x y=0.5①，4x 8y/3=1.5②，二式聯立求得x=0.125mol，y＝0.375mol。

即生成Fe（NO3）30.125mol，Fe（NO3）20.375mol。

由此可見，變價金屬鐵與硝酸反應時，鐵的量不同，反應産物不同。可總結出鐵的化合物之間存在如下轉化：

其中，（1）加弱氧化劑，如：S、H 、Cu2 等，（2）、（3）加強氧化劑，如：Cl2、HNO3、濃H2SO4等，（4）加弱還原劑，如：S2－、I－、Fe、Cu等，（5）、（6）加強還原劑，如：C、CO、H2、Zn等。

[自學成才2] 某溶液中有NH4 、Mg2 、Fe2 、Al3 四種離子，若向其中加入過量的氫氧化鈉溶液，微熱并攪拌，再加入過量鹽酸，溶液中大量減少的離子是　　（　　　 ）

A．NH4 　　　　　B．Mg2 C．Fe2 　　　　D．Al3

（答案：A、C 提示：A .NH4＋＋OH－=（加熱） NH3↑＋H2O；B．Mg2 ＋2OH－=== Mg（OH）2↓，Mg（OH）2＋2H＋=== Mg2 ＋2H2O；C．Fe 2＋＋2OH－=== Fe（OH）2↓，

4Fe（OH）2 O2 2H2O=4Fe（OH）3，3Fe（OH）3＋3H＋=== Fe 3＋＋3H2O；

D．Al3 ＋4OH－=== 〔Al(OH)4〕－，〔Al(OH)4〕－＋4H＋=== Al3 ＋4H2O）

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