课件56张PPT。第1节 硅 无机非金属材料 …………三年8考 高考指数:★★★
1.了解硅元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。
2.了解硅元素与无机非金属材料。一、硅
1.硅元素在自然界中的存在
在地壳中的含量：_________，自然界中存在形态：______，
主要存在形式：__________和硅酸盐等。
2.单质硅的性质
单质硅有________和_________________两种，其晶体结构与
_______类似。居第二位化合态二氧化硅晶体硅无定形硅(非晶硅)金刚石(1)晶体硅的物理性质。灰黑色、有金属光泽大高介于导体与绝缘体之间(2)化学性质。
不能被浓硫
酸、浓硝酸等
强氧化剂氧化O2、Cl2等Si常温下F2、氢氟酸、NaOH溶液加热或高温①与氢氟酸反应：
______________________；
②与NaOH溶液反应：
Si+2NaOH+H2O====Na2SiO3+2H2↑;
③与O2反应：_________________。
(3)工业制法。
用焦炭和二氧化硅在电炉中反应得到粗硅，反应的化学方程式为：________________________。
(4)主要用途。
用做半导体材料、生产硅合金等。Si+4HF====SiF4↑+2H2↑Si+O2 SiO2SiO2+2C Si+2CO↑二、二氧化硅
1.物理性质
硬度______，熔沸点______。
2.化学性质很大很高(1)与碱溶液(如NaOH溶液)反应。
_________________________(不能用带_____塞的试剂瓶盛放
碱液)
(2)与碱性氧化物(如CaO)反应。
______________________
(3)与碳酸盐(如Na2CO3、CaCO3)反应。
________________________________、
__________________________
(4)与氢氟酸反应
_________________________SiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2O玻璃SiO2+CaO CaSiO3SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2↑SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O3.用途
制光学仪器、石英玻璃。水晶可制作饰品，常用来制造通讯
材料_________。
三、硅酸、硅酸盐
1.硅酸
(1)性质：透明胶状固体，难溶于水，酸性比碳酸弱。
(2)制法：可用硅酸钠溶液与盐酸反应制得，反应的离子方程
式为_______________________。
(3)用途：硅胶可用作催化剂的载体和袋装食品、瓶装食品的
干燥剂。光导纤维2.硅酸盐
(1)Na2SiO3水溶液俗称________，常用于制作黏合剂、防腐剂
和耐火材料。
(2)硅酸钠溶液在空气中易变质，反应的化学方程式为
__________________________________。
(3)硅酸盐组成的表示。
通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成：
如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为_____________，石棉(CaMg3Si4O12)
可表示为：____________________。水玻璃Na2SiO3+H2O+CO2 ====Na2CO3+H2SiO3↓Na2O·SiO2CaO·3MgO·4SiO2四、无机非金属材料
1.传统无机非金属材料
(1)工业生产。石灰石、黏土纯碱、石灰石和石英黏土(2)主要用途。
陶瓷、玻璃、水泥是主要建材，也广泛应用于生活中。
2.新型无机非金属材料
(1)高温结构陶瓷。
如氮化硅陶瓷具有较高的硬度和耐磨性、较强的抗化学侵蚀性和电绝缘性等。
(2)生物陶瓷。
对机体无排异反应，不会引起代谢作用异常。
(3)压电陶瓷：具有压电效应。1.SiO2既能与酸反应又能与碱反应，所以它是一种两性氧化
物。 ( )
【分析】SiO2只能与氢氟酸反应生成SiF4和H2O，且SiF4不是盐，与其他酸都不反应，与碱反应生成盐和水，故SiO2是一种
酸性氧化物。
2.工业上用焦炭和石英制取粗硅的反应方程式为SiO2+C
Si+CO2↑。 ( )
【分析】反应生成的是CO而不是CO2。××3.不能用SiO2与水反应的方法来制取硅酸，不能用瓷坩埚来
加热烧碱或纯碱使其熔化。( )
【分析】SiO2难溶于水，不与水反应，在高温下SiO2能与NaOH、Na2CO3发生反应导致瓷坩埚被腐蚀。
4.实验室中保存烧碱溶液不能用玻璃瓶和磨口玻璃塞。( )
【分析】常温下，SiO2与烧碱溶液反应很慢，但生成极少量的Na2SiO3即可将瓶口和瓶塞粘在一起，不易开启，故可用玻璃瓶，但不可以用磨口玻璃塞。√×5.新型无机非金属材料与传统无机非金属材料的不同点是新型的均不含硅元素。( )
【分析】新型无机非金属材料如氮化硅陶瓷就含有硅元素。× 硅及其化合物的性质【高考警示钟】
(1)不要混淆硅和二氧化硅的用途。
用作半导体材料的是晶体硅而不是SiO2，用于制作光导纤维的是SiO2而不是硅。
(2)不要混淆常见含硅物质的成分。
①计算机芯片的成分是晶体硅而不是SiO2。
②水晶、石英、玛瑙等主要成分是SiO2，而不是硅酸盐。
③传统无机非金属材料陶瓷、水泥、玻璃的主要成分是硅酸盐。【典例1】(2011·山东高考)某短周期非金属元素的原子核外最外层电子数是次外层电子数的一半，该元素( )
A.在自然界中只以化合态的形式存在
B.单质常用作半导体材料和光导纤维
C.最高价氧化物不与酸反应
D.气态氢化物比甲烷稳定【解题指南】解答本题注意以下三点：
(1)原子核外最外层电子数是次外层电子数的一半的短周期元素只有锂和硅，非金属元素则为硅。
(2)充分考虑硅及其化合物的特性及用途。
(3)运用元素周期律比较气态氢化物的稳定性。【解析】选A。通过信息可推知该元素为Si。B项，其单质能用作半导体材料，用作光导纤维的是SiO2，B错误；C项，它的最高价氧化物SiO2能与氢氟酸反应， C错误；D项，由于元素的非金属性C＞Si，故SiH4的稳定性弱于甲烷，D错误。【互动探究】(1)硅在自然界中为什么全部以化合态存在？
提示：硅是亲氧元素，容易跟氧元素结合形成二氧化硅或进一步转化为硅酸盐。
(2)实验室如何保存氢氟酸？
提示：氢氟酸能与玻璃中的SiO2反应，不能盛放于玻璃瓶中，应保存在特制的塑料瓶中。【变式备选】下列叙述中，不正确的是( )
A.硅和锗都是重要的半导体材料
B.地壳中含量占第一、二位两种元素组成的一种化合物为SiO2
C.自然界里存在大量的单质硅、二氧化硅和硅酸盐
D.在硅酸钠溶液中通入CO2有白色胶状沉淀产生【解析】选C。硅在自然界中不能以单质形式存在；地壳中含量前两位的元素是O、Si；硅酸钠溶液中通入CO2可生成硅酸白色沉淀。 SiO2与CO2比较【高考警示钟】
(1)要掌握SiO2和CO2性质的区别。
SiO2能与氢氟酸反应而CO2不能与氢氟酸反应；CO2与SiO2均是酸性氧化物，但CO2可与水反应而SiO2不能与水反应。
(2)SiO2与C反应时生成物是CO而不是CO2。【典例2】下列说法中不正确的是( )
A.SiO2和CO2都是酸性氧化物，均可与NaOH溶液反应
B.SiO2不能与任何酸发生反应
C.SiO2和CO2在一定条件下，均可与CaO发生反应
D.SiO2不溶于水，而CO2可与水反应，生成H2CO3
【解题指南】解答本题注意以下两点：
(1)SiO2与CO2性质的相同点;
(2)SiO2与CO2性质的区别。【解析】选B。SiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2O,CO2+2NaOH====
Na2CO3+H2O,A正确；SiO2可与氢氟酸反应，B不正确；
SiO2+CaO CaSiO3,CO2+CaO====CaCO3,C正确；CO2+H2O
H2CO3，D正确。【互动探究】(1)上述A选项中，CO2与NaOH反应的产物如何判断？
提示：根据CO2的量来判断，若CO2不足则产生Na2CO3,若CO2过量则产生NaHCO3。
(2)上题D选项中，如何由SiO2制取H2SiO3?
提示：先让SiO2与NaOH溶液反应，SiO2+2NaOH====Na2SiO3+
H2O然后向所得的Na2SiO3溶液中通CO2即可得到H2SiO3，反应为：Na2SiO3+CO2+H2O====Na2CO3+H2SiO3↓。【实验探究5】——“组、连、补、画”【典例】(1)(2011·新课标全国卷·T28·节选)氢化钙固体是登山运动员常用的能源提供剂。某兴趣小组拟选用如下装置制备氢化钙。解答仪器组装型实验题请回答下列问题：
①请选择必要的装置，按气流方向连接顺序为______(填仪器接口的字母编号)。
②根据完整的实验装置进行实验，实验步骤如下：检查装置气密性后，装入药品；打开分液漏斗活塞；______ (请按正确的顺序填入下列步骤的标号)。
A.加热反应一段时间
B.收集气体并检验其纯度
C.关闭分液漏斗活塞
D.停止加热，充分冷却(2)(2010·山东高考·T30·节选)实验室制备、收集干燥的SO2，所需仪器如下。装置A产生SO2，按气流方向连接各仪器接口，顺序为a→______→______→______→______→f。装置D的作用是___________，装置E中NaOH溶液的作用是____________。
【精讲精析】
1.解题关键点
(1)熟练掌握基本仪器的使用原理、技巧，熟悉一套完整的实验制备装置的组成及一般连接顺序。
一般顺序为“发生装置”→“净化装置”→“收集(或性质验证)装置” →“尾气吸收装置”。(2)结合试剂仔细分析题中提供的各个装置的用途及其使用注意事项。
如题(1)中用氢氧化钠溶液可以除去HCl、用浓硫酸可以干燥H2, 最后连接干燥管可以防止空气中的水蒸气进入H2与Ca反应的装置；题(2)中用浓硫酸可以干燥SO2，SO2有毒，需要进行尾气处理。2.解题疑惑点
(1)制备氢化钙的原理和注意事项
根据题目信息，制备氢化钙首先要制备H2，根据题目提供的装置可知制备的H2中会混有水蒸气和氯化氢；钙是极活泼的金属，极易与水反应生成氢氧化钙和H2，所以在H2与钙化合之前必须进行除杂和干燥，可以用氢氧化钠溶液除去HCl、用浓硫酸除去H2O(g),并且要注意二者的顺序和洗气瓶中导管“长进短出”；另外还要防止空气中的水蒸气进入H2与Ca反应的装置，即最后还需要连接干燥管。(2)制备氢化钙的具体操作步骤
H2是易燃气体，反应剩余的H2需要燃烧掉，一定要先收集一部分气体并检验其纯度；反应结束后还需要使氢化钙在H2的氛围中冷却，所以应该最后关闭分液漏斗活塞，停止制取H2。
(3)收集SO2时D装置的作用
根据题意要求，必须收集干燥的气体。A为发生装置，C为干燥装置；因为SO2比空气重且易溶于水，必须用向上排空气法收集，B为气体收集装置；因为SO2有毒，则 E为尾气处理装置，结合SO2与NaOH溶液反应可能会引起液体倒吸，则D为防倒吸装置。【参考答案】(1)①i→e，f→d，c→j，k(或k，j)→a
② B→A→D→C
(2)d e c b 防止倒吸 吸收多余的SO2 1.仪器组装型实验题两种常见的考查方式
(1)已经给出实验中所需要的仪器，要求按照题目要求进行连接。
(2)已经给出仪器的连接，但是缺少某一种或几种仪器，要求按照题目要求补出相应的仪器或装置。
2.解题策略
解答仪器组装型实验题的关键是要认真审题，明确题目的要求，将给定的实验分出先后顺序，并结合顺序找出每步实验所需要的仪器进行连接。(1)已经给出实验所需仪器需要连接型。
解答此类题目的关键是思维要有序，即结合题目要求，明确实验步骤，按发生装置、净化装置、收集(性质验证)装置、尾气处理装置的顺序，再结合题意和装置，进行组合。
(2)已经给出仪器或仪器的连接，补足缺少的某一种或几种仪器型。
解答这类题目的关键是结合题意和仪器的连接顺序，明确每一步要进行的操作，对应的装置是什么，从而确定出此处缺少的仪器或装置，然后从题目已知的仪器中选出所需要的仪器补在相应位置，或按照题目要求画出所需要的仪器或装置。总之，仪器组装型实验题的解题关键是熟练掌握基本的仪器和装置的使用及其注意问题，同时认真审题，明白每步实验中发生的反应是什么或每步中进行的操作是什么，这样问题才能迎刃而解。 1．开发新材料是现代科技发展的方向之一。下列有关材料的说法正确的是( )
A.合成纤维和光导纤维都是有机高分子材料
B.SiO2是人类将太阳能转变为电能的常用材料
C.水晶、玛瑙、水泥和瓷器都是硅酸盐制品
D.氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料【解析】选D。光导纤维的成分是SiO2，A错；晶体硅是人类将太阳能转变为电能的常用材料，B错；水晶、玛瑙的主要成分是SiO2，C错。2．下列试剂中，能贮存在带磨口塞的玻璃试剂瓶里的是( )
A.KOH溶液 B.液溴
C.Na2SiO3溶液 D.氢氟酸
【解析】选B。A项KOH与SiO2反应生成矿物胶K2SiO3，C项Na2SiO3本身就属于矿物胶，D项HF与SiO2反应。3．常温下，下列不发生反应的一组物质是( )
①硅与NaOH溶液 ②硅与盐酸 ③硅与氢氟酸 ④二氧化硅与碳酸钠 ⑤二氧化硅与NaOH溶液 ⑥二氧化硅与浓硝酸
A．①②④ B．③④⑥ C．②⑤⑥ D．②④⑥
【解析】选D。常温下，硅能与氟气、氢氟酸和强碱溶液反应，二氧化硅能与NaOH溶液、氢氟酸反应。4．(2012·东营模拟)某氧化物X难溶于水，能与烧碱反应，生成易溶于水的化合物Y，将少量Y溶液滴入盐酸中能生成一种白色的胶状沉淀，则X是( )
A.SiO2 B.Al2O3 C.MgO D.P2O5
【解析】选A。根据X难溶于水排除D选项；根据X能与烧碱反应排除C选项；Al2O3与烧碱溶液反应生成Na［Al(OH)4］溶液，将少量Na［Al(OH)4］溶液滴入盐酸中不能生成沉淀，B不符合题意；SiO2与烧碱反应生成Na2SiO3，Na2SiO3+2HCl
====2NaCl+H2SiO3↓，A正确。5.(2012·南平模拟)三硅酸镁(Mg2Si3O8·nH2O)在医药上可用于治疗胃酸分泌过多。下列有关说法中正确的是( )
A.三硅酸镁、小苏打、氢氧化铝都可用于治疗胃穿孔
B.三硅酸镁的成分是SiO2和MgO的混合物
C.三硅酸镁能与盐酸反应，生成硅酸沉淀和氯化镁
D.三硅酸镁加入氢氧化钠溶液中，可生成硅酸、氢氧化镁沉淀【解析】选C。小苏打不可治疗胃穿孔，因小苏打(NaHCO3)能与胃酸反应产生CO2，加速穿孔。三硅酸镁是一种盐，是纯净物而非混合物。三硅酸镁可与盐酸反应但不能与NaOH反应。6.A、B是位于同一主族的两种短周期元素，由A元素组成的一种单质是重要的半导体材料，A的氧化物甲可用于制造高性能的现代通讯材料。
(1)在元素周期表中，A元素位于______族，B的最高价氧化物的化学式为____________。
(2)下列物质的主要成分不是甲的是______(填字母)。
a.水晶 b.石英 c.黏土 d.玛瑙
(3)甲与一种酸能发生反应，该反应的化学方程式为
_________________________________________________。(4)将甲与纯碱混合，高温熔融时也能发生反应生成乙，同时还生成B元素的最高价氧化物。
①甲与纯碱混合高温熔融时发生反应的化学方程式为
___________________________________________________。
②B元素的最高价氧化物与足量乙的水溶液反应的化学方程式为________________________________________________。【解析】(1)由A的单质是一种半导体材料可知A是硅元素，位于ⅣA族，则B应是C元素，其最高价氧化物的化学式为CO2。
(2)A的氧化物甲是SiO2，水晶、石英、玛瑙的主要成分均是SiO2,黏土的主要成分是硅酸盐。
(3)甲是SiO2，可与氢氟酸反应，化学方程式为：
SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O。
(4)SiO2与纯碱反应可生成Na2SiO3和CO2，则乙是Na2SiO3，则B的最高价氧化物与足量Na2SiO3反应的化学方程式为：CO2+Na2SiO3+H2O====H2SiO3↓+Na2CO3。答案：(1)ⅣA CO2 (2)c
(3)SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O
(4)①SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑
②CO2+H2O+Na2SiO3====H2SiO3↓+Na2CO3课件63张PPT。第2节 铝及其化合物 …………三年6考 高考指数:★★
1.了解铝的主要性质及应用。
2.了解铝的重要化合物的主要性质及应用。一、铝的主要性质及应用
1.铝的物理性质
铝是银白色、具有金属光泽的固体，硬度较小，具有良好的导电性、导热性和延展性。2.铝的化学性质写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：
①Al
②______________________
③
Al O2常温形成致密的氧化膜加热__________________4Al+3O2 2Al2O32Al+3Cl2 2AlCl3酸氧化性酸遇冷的浓硫酸或浓硝酸_____，与
稀硝酸或在加热条件下与浓硫
酸、浓硝酸反应无H2生成非氧化性酸______________________2Al+6H+====2Al3++3H2↑钝化④_____________________________________
⑤__________________________
3.铝的用途
纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。2Al+2OH-+6H2O====2［Al(OH)4］-+3H2↑2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3二、铝重要化合物的主要性质及应用
1.氧化铝
(1)化学性质(用化学方程式表示)。
两性
氧化物
与HCl反应____________________________Al2O3+6HCl====2AlCl3+3H2O与NaOH反应_________________________________Al2O3+2NaOH+3H2O====2Na［Al(OH)4］(2)用途。
熔点很高，是一种比较好的耐火材料，还可制作各种宝石。
2.氢氧化铝
(1)化学性质。
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：
①________________________；
②____________________________；
③_______________________Al(OH)3+3H+====Al3++3H2OAl(OH)3+OH-====［Al(OH)4］-2Al(OH)3 Al2O3+3H2O(2)制备。
①向铝盐中加入NH3·H2O，离子方程式为：
_________________________________
②向四羟基合铝酸盐中通入足量CO2，离子方程式为：
___________________________________
3.明矾净水原理
明矾的化学式为________________,其净水的原理涉及到的离子方程式表示为：______________________________。KAl(SO4)2·12H2OAl3++3H2O Al(OH)3(胶体)+3H+1.对于铝制炊具可用铁刷子刷洗。( )
【分析】铝制品的表面有一层致密的氧化膜，对铝起到保护作用，若用铁刷子刷洗会去掉氧化膜，会加速铝的腐蚀。
2.常温下，铝与浓硝酸不发生反应。( )
【分析】常温下，铝与浓硝酸发生“钝化”反应，形成致密的氧化膜阻止内部的铝继续发生反应。××3.常温下，铝与稀硝酸反应可以制取氢气。 ( )
【分析】由于稀硝酸具有强氧化性，铝与稀硝酸反应不会生
成氢气，而生成NO。
4.由铝盐制取氢氧化铝最好选用氨水，而不用NaOH溶液。
( )
【分析】由于氢氧化铝能溶于强碱但不溶于氨水，故由铝盐制
取氢氧化铝最好选用氨水。×√5.冶炼铝时常用焦炭做还原剂。( )
【分析】铝是活泼金属，不能被焦炭还原出来，应用电解的方法冶炼铝。× “铝三角”的转化关系及应用
1.“铝三角”转化关系Al(OH)3OH-或NH3·H2OH+或CO2+H2OH+OH-OH-H+Al[OH4]-Al3+2.“铝三角”的四大应用
(1)制取Al(OH)3。
Al3++3NH3·H2O====Al(OH)3↓+
［Al(OH)4］-+CO2====Al(OH)3↓+
(2)判断离子共存问题。
Al3+与OH-及［Al(OH)4］-、 、S2-等弱酸根阴离子或
［Al(OH)4］-与H+、 以及弱碱阳离子Al3+、Fe3+等因生
成沉淀或发生水解相互促进反应而不能大量共存。(3)鉴别(利用滴加顺序不同，现象不同)。
①AlCl3溶液中滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，后沉淀溶解。
②NaOH溶液中滴加AlCl3溶液，开始无明显现象，后产生白色沉淀，沉淀不溶解。
(4)分离提纯。
①利用Al能溶于强碱溶液，分离Al与其他金属的混合物。
②利用Al2O3能与强碱溶液反应，分离Al2O3与其他金属氧化物。
③利用Al(OH)3能与强碱溶液反应，分离Al3+与其他金属阳离子。【高考警示钟】
(1)当溶液中有多种离子时，要考虑离子之间的反应顺序，如
向含有H+、 、Mg2+、Al3+的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，
NaOH先与H+反应，再与Mg2+、Al3+反应生成沉淀，再与
反应，最后才溶解Al(OH)3沉淀。一般是按生成水、沉淀、气
体的顺序反应。
(2)［Al(OH)4］-与 的反应不属于水解相互促进的反
应，而是 电离出的H+与［Al(OH)4］-发生的反应：【拓展延伸】有关氢氧化铝的计算
1.求产物氢氧化铝的物质的量：
2.求反应物强碱的物质的量：
若碱不足：n(OH-)=3n[Al(OH)3]；
若碱过量：n(OH-)=4n(Al3+)-n[Al(OH)3]。【典例1】(2012·惠州模拟)在一定量的Na［Al(OH)4］溶液中，加入过量的下列哪种液体可使获得沉淀量最大( )
A.Al(NO3)3 B.HNO3
C.NaHSO4 D.NaOH
【解题指南】解答本题需注意以下两点：
(1)Al3+与［Al(OH)4］-可发生水解相互促进反应；
(2)［Al(OH)4］-与过量强酸反应不产生Al(OH)3沉淀。【解析】选A。若假设Na［Al(OH)4］为1 mol，则加入
Al(NO3)3。发生反应3［Al(OH)4］-+Al3+====4Al(OH)3↓,产生
mol Al(OH)3,若加入过量HNO3、NaHSO4，则初始会产生
Al(OH)3，当过量时Al(OH)3又溶解；若加入NaOH,则
Na［Al(OH)4］不与其反应。【互动探究】(1)若把D选项改成CO2，会不会产生沉淀？若有
沉淀，则写出反应的离子方程式。
提示：会产生沉淀。反应的离子方程式为：
CO2+［Al(OH)4］-====Al(OH)3↓+
(2)若把D选项改成CO2，则答案选什么？
提示：仍选A。因加入过量Al(NO3)3,
1 mol Na［Al(OH)4］会产生 mol Al(OH)3；而若改成通
CO2，则通入过量CO2后1 mol Na［Al(OH)4］会产生1 mol
Al(OH)3。【变式备选】实验室中用金属铝制备少量氢氧化铝，有以下3种方案：
方案1：Al→Al2(SO4)3→Al(OH)3
方案2：Al→Na［Al(OH)4］→Al(OH)3
方案3：
Al→Al2(SO4)3 Al(OH)3［Al2(SO4)3+6Na［Al(OH)4］
Al→Na［Al(OH)4］ ====8Al(OH)3↓+3Na2SO4］
制备相同物质的量的氢氧化铝消耗酸和碱的量最少的方案是______。【解析】本题是化学计算和化学实验相结合的综合题，通过计算才能做出正确评价，找出最佳的实验方案。
有关反应的化学方程式为：
方案1：2Al+3H2SO4====Al2(SO4)3+3H2↑
Al2(SO4)3+6NaOH====2Al(OH)3↓+3Na2SO4
方案2：2Al+2NaOH+6H2O====2Na［Al(OH)4］+3H2↑
2Na［Al(OH)4］+H2SO4====2Al(OH)3↓+Na2SO4+2H2O
方案3：2Al+3H2SO4====Al2(SO4)3+3H2↑
2Al+2NaOH+6H2O====2Na［Al(OH)4］+3H2↑Al2(SO4)3+6Na［Al(OH)4］====8Al(OH)3↓+3Na2SO4
从上述化学方程式可以看出，制备1 mol Al(OH)3,以上三种方案所需原料如表：
显然，方案3消耗酸和碱的量最少，为最优的实验方案。
答案：方案3 有关Al(OH)3沉淀的图像分析
1.向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液直至过量
A→B
AlCl3+3NaOH====
Al(OH)3↓+3NaCl
B→C
NaOH+Al(OH)3====
Na［Al(OH)4］
生成Al(OH)3消耗的NaOH和溶解Al(OH)3消耗的NaOH的物质的量之比为3∶1。2.向Na［Al(OH)4］溶液中滴加盐酸至过量
A→B
Na［Al(OH)4］+HCl====
NaCl+Al(OH)3↓+H2O
B→C
Al(OH)3+3HCl====
AlCl3+3H2O
生成Al(OH)3消耗的HCl和溶解Al(OH)3消耗的HCl的物质的量之比为1∶3。3.向等物质的量混合的MgCl2、AlCl3溶液中滴加NaOH溶液直至过量NaOHABCA→B
MgCl2+2NaOH====Mg(OH)2↓+2NaCl
AlCl3+3NaOH====Al(OH)3↓+3NaClB→C
Al(OH)3+NaOH====Na［Al(OH)4］沉淀根据沉淀溶解消耗的NaOH的量可以确定原溶液中Al3+的量，再结合生成沉淀消耗的NaOH的总量可以确定原溶液中Mg2+的量。【高考警示钟】
(1)分析图像或作图时不仅要注意加入的酸或碱的强弱，而且要注意所加入的量和滴加的顺序，因为滴加的顺序不同可能产生的现象不同。
(2)若产生的沉淀有多种，则应仔细分析相关量间的关系，要特别关注沉淀是否同步生成，沉淀物是否溶于所加入的过量试剂中，同时要注意横纵坐标的意义。【典例2】(2012·宁波模拟)某同学研究铝及其化合物的性质时设计了如下两个实验方案。
方案①：2.7g Al X溶液 Al(OH)3沉淀
方案②：2.7g Al Y溶液 Al(OH)3沉淀
NaOH和HCl的浓度均是3 mol/L,如图是向X溶液和Y溶液中分别加入NaOH和HCl时产生沉淀的物质的量与加入盐酸和氢氧化钠溶液体积之间的关系，下列说法正确的是( )100 mLHClNaOH100 mLNaOHHClA.X溶液溶质为AlCl3，Y溶液溶质为Na［Al(OH)4］
B.b曲线表示的是向X溶液中加入NaOH溶液
C.在O点时两方案中所得溶液浓度相等
D.a、b曲线表示的反应都是氧化还原反应【解题指南】解答本题注意以下两点：
(1)Al与酸反应时n(Al)∶n(H+)=1∶3;而Al与碱反应时n(Al)∶n(OH-)=1∶1;
(2)由于方案②中NaOH剩余，故当加HCl时一开始无沉淀，当NaOH反应完后才有沉淀产生。【解析】选C。由于Al与NaOH反应按1∶1进行，由于加入NaOH是0.3 mol,则Y溶液溶质应为Na［Al(OH)4］和NaOH；由于方案①生成X溶液中溶质只有AlCl3。故若向其中加入NaOH溶液应立即产生沉淀，应是a曲线；到达O点时，二者产生的沉淀完全相同，且达到最大量，得到的最终产物均是NaCl溶液，根据最终均无酸碱剩余可知，最终生成的NaCl溶液的浓度是相等的；a、b曲线中a曲线发生Al3++3OH-====Al(OH)3↓,b曲线先发生H++OH-====H2O，后发生［Al(OH)4］-+H+====
Al(OH)3↓+H2O。故a、b曲线表示的反应均不是氧化还原反应。【技巧点拨】关于Al(OH)3图像问题的分析要点
(1)转化过程中要遵循化学方程式中的化学计量数的对应关系。
(2)看清纵横坐标的含义，对图像进行全面分析。
(3)对于一些复杂问题可先分解后组合，进行图像的叠加工作；只有抓住一些关键点(最高点、最低点、转折点等)和变化趋势，才能顺利地解决图像问题。【变式训练】在氯化铝和氯化镁的混合溶液中，逐滴加入氢氧化钠溶液至过量。下列表示氢氧化钠加入量(x)与沉淀的物质的量(y)关系的示意图中正确的是( )【解析】选C。向混合液中滴加NaOH溶液时，一开始既有Mg(OH)2又有Al(OH)3沉淀生成，随着NaOH溶液的继续加入，Al(OH)3会慢慢溶解，最后只剩余Mg(OH)2沉淀，即在图像中曲线出现先升后降再平的情况。铝与酸或碱反应生成H2的量的关系
1.原理
2Al+6HCl====2AlCl3+3H2↑
2Al～6HCl～3H2↑～6e-
2Al+2NaOH+6H2O====2Na［Al(OH)4］+3H2↑
2Al～2NaOH～3H2↑～6e-2.规律
(1)等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的
体积比为
(2)足量的铝与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生
氢气的体积比为
(3)一定量的铝分别和一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，若
产生氢气的体积比为 ，则必定为：
①铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足。
②铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而氢氧化钠溶液过量。【高考警示钟】
(1)1 mol Al不论和H+还是和OH-完全反应均生成3 g(1.5 mol)
H2。
(2)1 mol Al和H+完全反应消耗3 mol H+，而1 mol Al和OH-完全反应消耗1 mol OH-。
(3)既能与酸反应又能与碱反应的物质有：Al、Al2O3、Al(OH)3、弱酸酸式盐、弱酸铵盐等物质。【典例】等体积、等物质的量浓度的硫酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加入等质量的铝粉，生成氢气的体积比为5∶6，则甲乙两烧杯中的反应情况可能分别是( )
A．甲、乙中都是铝过量
B．甲中铝过量，乙中碱过量
C．甲中酸过量，乙中铝过量
D．甲中酸过量，乙中碱过量【解题指南】解答本题应注意以下两点：
(1)明确铝与酸或碱溶液反应时的关系：2Al～3H2；
(2)能判断出铝与硫酸反应时过量，与NaOH溶液反应时不足。【解析】选B。铝与硫酸、氢氧化钠溶液反应时，反应原理分别为：2Al+3H2SO4====Al2(SO4)3+3H2↑，2Al+2NaOH+6H2O====
2Na［Al(OH)4］+3H2↑。可见当参加反应的H2SO4和NaOH的物质的量相同时，产生氢气的体积比为2∶3，而题设条件生成氢气的体积比为5∶6，说明此题加入的铝粉对硫酸来说是过量的，而对NaOH溶液来说是不足的，故选B项。【互动探究】(1)若将题干中的“体积比为5∶6”改为“体积比为1∶1”，则正确答案为哪一项？
提示：选D。当酸、碱均过量时，铝粉均完全反应，由于两份铝粉的质量相同，所以产生氢气的体积也相同。
(2)若将“体积比为5∶6”改为“体积比为2∶3”呢？
提示：选A。当两铝粉均过量时，酸、碱均完全反应，由于酸、碱的物质的量相同，所以产生氢气的体积比为2∶3。【变式备选】a g铝镁合金完全溶解于c1 mol·L-1、V1 L HCl
溶液中，产生b mol H2。再向反应后的溶液中加入c2 mol·L-1、
V2 L NaOH溶液，恰好使沉淀量达到最大值，且沉淀质量为
d g。下列关系不正确的是( )
A．d＝a+34b
B．c1V1＝c2V2
C．Al的质量为
D．与金属反应后剩余HCl为(c1V1-2b)mol【解析】选C。A项，由质量守恒知，m(沉淀)=m(合金)+
m(OH-)，由电荷守恒和得失电子守恒知，n(OH-)=2n(H2)，所
以d＝a+34b；B项，当沉淀量达到最大值时，溶液中的溶质只
有NaCl，则有n(NaOH)=n(HCl)，所以c1V1＝c2V2；C项，设铝
为x mol，镁为y mol，则有：27x+24y=a， +y=b，解得，
x= mol，所以Al的质量为3(24b-a) g；D项，由氢元
素守恒知，与金属反应的HCl为2b mol，所以与金属反应后剩
余HCl为(c1V1-2b)mol，故选C项。【解题技巧4】——数形结合法解决变量的相互关系问题1.优点
数形结合是指将化学问题抽象成数学问题，利用数学工具来
解决化学问题的一种解题方法。许多化学问题中常常直接或
间接隐含着一些数学原理，解题时依据化学原理建立数学模
型或运用数学方法将化学问题数形化，是化学解题中常用的
一种数学工具，它能将复杂和抽象的物质关系与直观形象的数学图形联系起来，以此开阔解题思路，增强解题的灵活性与综合性，并能提高学生分析问题、解决问题的能力。
2.解题关键
数形结合法解题的关键是正确运用所掌握的数学知识，通过分析化学变量之间的相互关系，建立一定的数学关系(等式、函数、图像关系、不等式、数列等)；主要包括数轴的应用、函数的思想、讨论的方法、空间想象的能力以及不等式的迁移等方面的知识。 1.向AlCl3溶液中逐滴滴入NaOH溶液，如图中［n表示Al(OH)3的物质的量、V表示NaOH溶液的体积］能正确表示这个反应过程的是( )【解析】选C。向AlCl3溶液中逐滴滴入NaOH溶液，首先有白
色沉淀产生，反应的离子方程式为Al3＋＋3OH－====
Al(OH)3↓；继续滴加NaOH溶液至过量，沉淀逐渐溶解最后完
全消失，反应离子方程式为Al(OH)3＋OH－==== ＋2H2O，
生成1 mol Al(OH)3需要3 mol NaOH，溶解1 mol Al(OH)3需
要1 mol NaOH，两个阶段消耗的NaOH的物质的量之比为
3∶1。2.(双选)向50 mL 1 mol·L-1 Al2(SO4)3溶液中加入100 mL KOH溶液，充分反应得到3.9 g沉淀，则KOH溶液的物质的量浓度可能是( )
A.1 mol·L-1 B.3 mol·L-1
C.1.5 mol·L-1 D.3.5 mol·L-1【解析】选C、D。可以把该题信息转化成图像，用图像法求解，如图所示，当生成沉淀0.05 mol时，①需KOH 0.15 mol；②需KOH 0.35 mol。 3.a L标准状况下的H2、Cl2的混合气体经光照，充分反应后，所得气体恰好使溶液中b mol NaOH完全反应转变为盐，则a、b的关系不可能是( )
A.b=a/22.4 B.b
C.b>a/22.4 D.b≥a/11.2【解析】选D。假设a L标准状况下气体全为Cl2，根据n(Na+)=n(Cl)则有b=a/11.2。将A、B、C、D四个选项数据范围在数轴表示成：
从数轴可以直观地看出，b≥a/11.2时有交叉部分，即D项不可能。 1.(2012·吉林模拟)区别镁和铝最好的方法是：取少量试样，然后( )
A.投入沸水中 B.投入冷水中
C.投入盐酸 D.投入NaOH溶液中
【解析】选D。A项，铝与沸水不反应，镁与沸水缓慢反应；B项，铝和镁与冷水均不反应；C项，铝和镁与盐酸均反应产生气泡；D项，铝与NaOH溶液反应产生气泡，镁与NaOH溶液不反应，故选D项。2．实验室中，要使AlCl3溶液中的Al3+全部沉淀出来，适宜用的试剂是( )
A.NaOH溶液 B.Ba(OH)2 溶液
C.盐酸 D.氨水
【解析】选D。Ba(OH)2 溶液和NaOH溶液均是强碱，在使Al3+沉淀后还会将沉淀溶解，盐酸是强酸不能沉淀Al3+，只有氨水在与Al3+反应后生成沉淀且沉淀不溶解。3.常温下把铝粉加入下列物质中，能产生氢气的是( )
A.硫酸钠溶液 B.稀硝酸
C.浓硫酸 D.氯化铵溶液
【解析】选D。A项，由于硫酸钠溶液呈中性，铝与硫酸钠溶
液不发生反应；B项，由于稀硝酸具有强氧化性，铝与稀硝酸
反应生成NO气体；C项，由于浓硫酸具有强氧化性，常温下能
使铝钝化，不能产生氢气；D项，由于氯化铵溶液水解显酸
性，铝与 水解产生的H+反应生成氢气，故选D项。4.在某未知溶液中检验出含有Ba2+、 ，且溶液的pH=1。某
学生还想鉴定此溶液中是否大量存在①Al3+ ②
③Fe2+ ④Cl- ⑤［Al(OH)4］- ⑥ ，其实这些离子中
有一部分不必再鉴定就能加以否定，你认为不必再鉴定的离
子组是( )
A.③⑤⑥ B.④⑤⑥ C.①②⑤ D.①③④【解析】选A。由于溶液中含有Ba2+，则溶液中一定不含
；由于溶液的pH=1，则溶液中一定不含［Al(OH)4］-；
由于溶液中含有 和H+，则溶液中一定不含Fe2+；其他离
子需要鉴定，故选A项。5.在某无色溶液中缓慢地滴入NaOH溶液
直至过量，产生沉淀的质量与加入的
NaOH溶液体积的关系如图所示，由此确
定，原溶液中含有的阳离子是( )
A．Mg2+、Al3+、Fe2+ B．H+、Mg2+、Al3+
C．H+、Ba2+、Al3+ D．只有Mg2+、Al3+
【解析】选B。开始滴加NaOH溶液时没有沉淀产生，说明溶液中含有H+，继续滴加NaOH溶液时先有沉淀产生，后有部分溶解说明溶液中含有Mg2+、Al3+。6.铝土矿(主要成分为Al2O3，还有少量杂质)是提取氧化铝的原料。提取氧化铝的工艺流程如下：
(1)请用离子方程式表示以上工艺流程中第①步反应：
__________________________________________________。
(2)写出以上工艺流程中第③步反应的化学方程式：
__________________________________________________。(3)金属铝与氧化铁混合点燃，会发生剧烈的反应。该反应的化学方程式为：______________________________。请举一例该反应的用途____________________________________。
(4)电解熔融氧化铝制取金属铝，若有0.6 mol电子发生转移，理论上能得到金属铝的质量是_____________________。【解析】(1)工艺流程中第①步反应实质是NaOH溶液与Al2O3的
反应，离子方程式为：Al2O3+2OH-+3H2O====2［Al(OH)4］-。
(2)工艺流程中第③步反应的化学方程式为：Na［Al(OH)4］
＋CO2====Al(OH)3↓＋NaHCO3或2Na［Al(OH)4］＋CO2====
2Al(OH)3↓＋Na2CO3+H2O。
(3)金属铝与氧化铁混合后点燃，会发生剧烈的反应。该反应
的化学方程式为：2Al＋Fe2O3 2Fe＋Al2O3，利用该反应
可以焊接钢轨。(4)电解熔融氧化铝制取金属铝的化学方程式为2Al2O3 4Al＋3O2↑，由方程式可知，若有0.6 mol电子发生转移，理论上能得到金属铝的物质的量为0.2 mol，质量为5.4 g。
答案：(1)Al2O3+2OH-+3H2O====2［Al(OH)4］-
(2)Na［Al(OH)4］＋CO2====Al(OH)3↓＋NaHCO3或
2Na［Al(OH)4］＋CO2====2Al(OH)3↓＋Na2CO3+H2O
(3)2Al＋Fe2O3 2Fe＋Al2O3 焊接钢轨 (4)5.4 g课件65张PPT。第3节 金属材料 复合材料 …………三年7考 高考指数:★★
1.了解合金的概念及其重要应用。
2.了解常见金属材料、复合材料及应用。
3.了解金属铜及其重要化合物的性质及应用。一、合金及金属材料
1.合金
(1)合金。
①形成：_________________________________________熔合而成的。
②性质特点：具有__________。是由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)金属特性(2)性能。
合金具有不同于各成分金属的物理、化学或机械性能。
①熔点:一般比它的各成分金属的___；
②硬度和强度:一般比它的各成分金属的___。低大2.金属材料铁、铬、锰有色金属材料黑色金属(1)重要的黑色金属材料——钢。低碳钢中碳钢高碳钢合金钢(2)常见的有色金属材料。延展导热导电延展导电导热二、铜的化学性质
1.与非金属的反应
(1)与O2反应。
加热：__________________。
常温下在潮湿的空气中：
______________________________。
(2)与Cl2反应：_________________(______色烟)。2Cu+O2 2CuO2Cu+O2+H2O+CO2====Cu2(OH)2CO3Cu+Cl2 CuCl2棕黄2.与酸的反应
(1)与非氧化性酸反应：________。
(2)与氧化性酸反应。
与浓硫酸的反应：
___________________________________。
与浓硝酸的反应：
______________________________________。
与稀硝酸的反应：
_______________________________________。不反应Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2OCu+4HNO3(浓)====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O3.与盐溶液的反应(用离子方程式表示)
与硝酸银溶液的反应：_____________________。
与氯化铁溶液的反应：_______________________。
三、复合材料
1.概念：将两种或两种以上性质不同的材料经特殊加工而制成的一种新型材料。
2.组成
(1)基体：在复合材料中起_____作用。
(2)增强体：在复合材料中起_____作用。Cu+2Ag+====Cu2++2Ag2Fe3++Cu====2Fe2++Cu2+黏结骨架3.分类
合成树脂基复合材料
(1)按基体 金属基复合材料
陶瓷基复合材料
颗粒增强复合材料
(2)按增强体形状 夹层增强复合材料
纤维增强复合材料
4.性能：既保持或发展了原来材料的长处，又能弥补原材料的不足。1.青铜的熔点比纯铜高。( )
【分析】青铜属于合金，合金的熔点比组成它的各成分金属的熔点要低。
2.合金材料中可能含有非金属元素。( )
【分析】由于合金是由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质，所以合金材料中也可能含有非金属元素。×√3.铜与氯化铁溶液反应，生成氯化铜和铁。( )
【分析】由于铜的金属活动性比铁弱，铜不可能将铁从其盐溶液中置换出来，所以铜与氯化铁溶液反应，生成氯化铜和氯化亚铁。
4.工业上用电解熔融的氧化镁制取金属镁。( )
【分析】由于氧化镁的熔点高，电解熔融氧化镁时需要大量的能量来熔化氧化镁，所以，工业上用电解熔融的氯化镁制取金属镁。××5.在合金和复合材料的概念中均提及“两种或两种以上”的
字眼，由此说明合金即为复合材料。( )
【分析】合金性能单一，它只能作复合材料的基体或增强体。× 金属活动性顺序常温下易氧化，点燃生成过氧化物或其他复杂氧化物常温生成氧化膜加热
化合不
反
应常温下生成碱和氢气与热
水反
应有碱存在与水反应与高温水蒸气反应不反应生成盐和氢气不反应与水反应，不
与盐反应，生
成的碱与盐反
应排在前面的金属能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来化合态游离态【高考警示钟】
(1)在金属活动性顺序中，金属的位置越靠后，其单质的还原性越弱，简单离子的氧化性越强，如Cu2+的氧化性强于Fe2+，但Fe3+的氧化性强于Cu2+。
(2)Cu之后的金属不与非氧化性酸反应；Cu、Hg、Ag能与氧化性酸反应，但不产生氢气；Pt、Au不与氧化性酸反应，但可溶解于“王水”中。【拓展延伸】判断金属活动性的规律
(1)金属与水或酸反应的剧烈程度，反应越剧烈，该金属越活泼。
(2)金属对应的最高价氧化物的水化物的碱性强弱，碱性越强，该金属越活泼。
(3)一种金属能从另一种金属的盐溶液中将其置换出来，则该金属活泼性比另一金属强。
(4)两金属能够构成原电池时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。(5)在电解过程中，一般先得电子的金属阳离子对应的金属单质的活泼性比后得电子的金属阳离子对应的金属单质的活泼性差。【典例1】X、Y、Z、M、N代表五种金属，有以下化学反应：
①水溶液中：X+Y2+====X2++Y；
②Z+2H2O(冷)====Z(OH)2+H2↑；
③M、N为电极与N盐溶液组成的原电池，发生的电极反应为：M-2e-====M2+；
④Y可以溶于稀硫酸中，M不被稀硫酸氧化。则这五种金属的活泼性由弱到强的顺序为( )
A.MC.N(1)能与冷水发生反应的金属活泼性很强；
(2)原电池中，作为负极的金属活泼性比正极的金属强。【解析】选C。由①知，活泼性X>Y，且X、Y均不与水反应；由②知，Z为活泼性很强的金属；由③知，M为原电池的负极，N为原电池的正极，所以活泼性M>N；由④知，Y可以溶于稀硫酸中，说明Y排在金属活动性顺序H之前，M不被稀硫酸氧化，说明M排在金属活动性顺序H之后，所以活泼性Y>M，综合得五种金属的活泼性为：Z>X>Y>M>N，故选C项。【互动探究】(1)五种金属的简单阳离子的氧化性由强到弱的排列顺序如何？
提示：由于金属活动性越弱，单质的还原性越弱，简单离子的氧化性越强，所以五种金属的简单阳离子的氧化性由强到弱的顺序为：N>M>Y>X>Z。(2)用两支惰性电极插入含有五种金属简单阳离子形成盐的混合水溶液中进行电解，充分电解后能有几种金属析出？
提示：析出两种金属。由于Y排在金属活动性顺序H之前，M排在金属活动性顺序H之后，所以析出N、M两种金属，当金属M完全析出后，阴极上析出氢气。【变式备选】实验室制取氢气时，通常用锌与稀盐酸或稀硫酸反应而不使用镁或铁与相应的酸反应来制取，对此最合理的解释是( )
A.制取等量的气体时，消耗的镁或铁比锌多
B.镁与铁可能含有较多的杂质
C.与酸反应时，镁太剧烈而铁过于缓慢
D.镁、铁与酸难反应【解析】选C。锌、镁、铁均为氢前的金属，均与酸发生置换反应，D错误；是否含有杂质及杂质含量的高低不影响它们与酸的反应，故B错误；由三种金属与酸反应的方程式不难求得生成等量的氢气时，消耗的锌最多，故A也不对；根据金属活动性顺序表知：镁在锌前而铁在锌后，故在相同条件下，镁反应比锌剧烈而铁较慢，所以答案为C。 铜及其化合物的主要性质
1.铜
(1)物理性质：紫红色，不能被磁铁吸引，有良好的导电、导热性和延展性。(2)化学性质。2.氧化铜
(1)物理性质：不溶于水的黑色固体。
(2)化学性质。
①与酸反应：CuO+2H+====Cu2++H2O
②与还原剂(如H2)反应：CuO+H2 Cu+H2O
3.Cu(OH)2
Cu(OH)2是不溶于水的蓝色固体，能与酸反应，受热易分解。Cu(OH)2 CuO+H2O4.CuSO4
(1)CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾或胆矾，受热易分解为白色粉末CuSO4和水。
(2)无水CuSO4遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)，可作为水的检验试剂。
(3)CuSO4与石灰乳的混合溶液即为无机农药波尔多液，是一种良好的杀菌剂，可以用来防治多种作物的病虫害。【高考警示钟】
(1)溶液中的Cu2+常为蓝色(浓CuCl2溶液为蓝绿色，稀CuCl2溶液为蓝色)，可作为Cu2+的判断依据。
(2)Cu2+与碱反应生成蓝色沉淀［Cu(OH)2］，这是鉴定Cu2+的原理之一。
(3)无水CuSO4只能用于检验水，不能作为吸收水的干燥剂。【典例2】(2012·新乡模拟)某学校化学兴趣小组为探究金属回收物的综合利用，专门设计实验用含有铝、铁、铜的合金制取纯净的氯化铝溶液和胆矾晶体(CuSO4·5H2O)，其实验方案如下：请回答下列问题：
(1)将合金研磨成合金粉的目的是______________________。
(2)分别写出步骤Ⅰ、Ⅱ中发生反应的化学方程式：
Ⅰ：_______________________________________________；
Ⅱ：_______________________________________________。
(3)在滤液B转化为沉淀E的过程中盐酸的用量不易控制，可将加入适量的盐酸改为通入一种气体，该气体的化学式为______，写出更改试剂后生成沉淀E所发生反应的离子方程式：____________。(4)该小组成员从资料中获知H2O2是一种绿色氧化剂，在滤渣D中加入稀硫酸和H2O2可制得CuSO4，该反应的总化学方程式为__________。
【解题指南】解答本题应注意以下两点：
(1)粉状物质比块状物质接触面积大，反应速率快；
(2)弄清滤渣A，滤液B及滤液C，滤渣D的主要成分。【解析】(1)合金研磨成合金粉的主要原因是增大接触面积，加快反应速率。
(2)步骤Ⅰ在合金粉中加入足量NaOH溶液，只有铝粉能溶解在其中，发生反应为：2Al+2NaOH+6H2O====2Na［Al(OH)4］+3H2↑,得到的滤渣A中含铁和铜，滤液B中含Na［Al(OH)4］和NaOH,再向滤渣A中加入过量稀硫酸，则铁可溶于稀硫酸，Fe+H2SO4====FeSO4+H2↑,则滤渣D中含Cu,滤液C中含FeSO4。
(3)滤液B中含Na［Al(OH)4］，通入过量CO2，则可生成Al(OH)3,发生反应的离子方程式为：［Al(OH)4］-+CO2====
Al(OH)3↓+(4)滤渣D中加入稀硫酸和H2O2，Cu、H2SO4和H2O2发生反应，则反应的化学方程式为：
Cu+H2O2+H2SO4====CuSO4+2H2O。
答案：(1)增大反应物的接触面积
(2)2Al+2NaOH+6H2O====2Na［Al(OH)4］+3H2↑
Fe+H2SO4====FeSO4+H2↑
(3) CO2
(4)Cu+H2O2+H2SO4====CuSO4+2H2O【互动探究】(1)若向滤渣D中加入浓硫酸，加热同样可以得
到CuSO4,该方法有何缺点？写出该反应的化学方程式。
提示：该方法的缺点是原料利用率低且产物SO2污染环境。反
应方程式为：Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O。
(2)由CuSO4溶液怎样制得胆矾晶体？
提示：宜采用蒸发浓缩、冷却结晶然后过滤的操作方法，不
可采用蒸发结晶法。【变式备选】铜是一种重要的金属元素，含铜最丰富的天然资源是黄铜矿(CuFeS2)。现有一种湿法冶炼技术，以黄铜矿为主要原料来生产铜、铁红颜料和可用于橡胶硫化的硫单质，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：(1)反应Ⅰ中，还原剂是_______，氧化产物是_______。
(2)反应Ⅱ中若将Na2CO3改为NaHCO3，同样会生成FeCO3并放出一种气体，写出该反应的离子方程式：_______。
(3)写出反应Ⅳ中的离子方程式：_______。
(4)反应Ⅴ所得溶液A中含有的溶质有______(填化学式)。【解析】(1)反应Ⅰ的化学方程式为CuFeS2+3FeCl3====
CuCl↓+4FeCl2+2S↓,分析化合价变化可知，还原剂是
CuFeS2，氧化产物是S。(2)经分析知放出的气体只可能是
CO2，所以反应的离子方程式为Fe2++ ====FeCO3↓+
CO2↑+H2O。(3)由流程图可知，CuCl与Cl-反应生成配离子
［CuCl2］-。(4)反应Ⅴ发生了歧化反应：2Na［CuCl2］====
2NaCl+Cu+CuCl2,所以溶液A中含有的溶质是CuCl2、NaCl。答案：(1)CuFeS2 S
(2)Fe2++ ====FeCO3↓+CO2↑+H2O
(3)Cl-+CuCl====［CuCl2］- (4)CuCl2、NaCl【解题技巧5】——平均值法解决混合物的组成问题1.优点
平均值法就是根据两组分物质的某种平均值来推断两物质范围的解题方法。
平均值法所依据的数学原理是：xA＜x＜xB ，只要知道x，便可判断xA和xB的取值范围，从而实现速解巧解。2.解题关键
平均值法解题的范围很广，适用于二元混合物的有关计算，特别适合于缺少数据而不能直接求解的混合物判断题。其关键是通过平均值确定范围，很多考题需要先根据条件确定平均值，然后再作出判断。
3.常见类型
平均值法常用于判断混合物的组成、混合物中各组分含量的计算等。平均值法最常见的是平均摩尔电子质量法、平均分子式法等。(1)平均摩尔电子质量法。
摩尔电子质量(E)是指某物质在反应中转移1摩尔电子所引起的质量改变。通常指在反应中提供单位物质的量的电子所需要的物质的质量，单位：克/摩尔电子(g·mol-1·e-)。平均摩尔电子质量：某混合物在反应中共转移1摩尔电子所引起的质量改变。
计算思路：已知条件——平均摩尔电子质量——单一组分的摩尔电子质量——得出答案。(2)平均分子式法。
对于混合物来说，其“平均分子式”也可以通过计算1 mol该混合物中各原子的物质的量来确定。如由CH4和C2H6组成的混合气体，通过计算1 mol该混合物中碳原子的物质的量(x)和氢原子的物质的量(y)来确定其平均分子式“CxHy”，且1＜x＜2、4＜y＜6。 1.(双选)有两种金属混合粉末15 g，加入足量的稀盐酸充分反应后，得到11.2 L H2(标准状况)，则下列各组金属中肯定不能构成上述混合物的是( )
A.Mg、Al B.Mg、Cu
C.Cu、Zn D.Al、Fe【解析】选A、C。n(H2)= ，生成1 mol
H2转移2 mol电子，所以该金属的平均摩尔电子质量是
15 g·mol-1·e-；已知金属的摩尔电子质量分别为：镁
12 g·mol-1·e-、 铝9 g·mol-1·e-、锌32.5 g·mol-1·e-、
铁28 g·mol-1·e-、铜32 g·mol-1·e-，根据平均值的含义
不难得出答案。2.(双选)某混合烃由两种气态烃组成，取2.24 L该混合气体燃烧后，得3.36 L CO2和3.6 g水，则关于该混合烃的组成判断正确的是(气体体积均在标准状况下测定)( )
A.一定含甲烷
B.一定有乙烷
C.一定是甲烷和乙烯的混合气体
D.可能是甲烷和丙炔的混合气体【解析】选A、D。由题意可知0.1 mol该混合烃生成0.15 mol CO2和0.2 mol H2O，则该混合烃的平均分子式为C1.5H4。
根据碳原子个数分析：其中必含碳原子数小于1.5的烃，为甲烷，另一种烃的碳原子数大于1.5。
根据氢原子个数分析：混合烃分子中平均氢原子数为4，则另一种烃中氢原子数一定为4，可能为C2H4、C3H4、C4H4等。1.金属材料在人类社会的发展史上一直发挥着重要作用。人类历史上使用最早的金属是( )
A.铜 B.铁 C.铝 D.钛
【解析】选A。人类历史上使用最早的金属是铜。2.下列金属材料中,最适合制造飞机外壳的是( )
A.镁铝合金 B.铜合金
C.碳素钢 D.铅锡合金
【解析】选A。由于镁铝合金的密度小，强度大，机械性能好，适合于制造飞机外壳。3.下列关于金属元素特征的叙述正确的是( )
A.金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性
B.金属元素在化合物中一定显正价
C.金属元素在不同化合物中化合价均不同
D.金属单质在常温下均是固体【解析】选B。A项，金属元素的原子只有还原性，但Fe2+处于中间价态，既有氧化性又有还原性；B项，由于金属元素的原子只能失去电子，而不能得到电子，所以金属元素在化合物中一定显正价；C项，金属元素在不同化合物中化合价有时相同；D项，金属汞单质在常温下是液体，故选B项。4.工业制硫酸铜不是直接用铜和浓硫酸反应，而是将粗铜(含少量银)浸入稀硫酸中，并不断从容器下部吹入细小的空气泡。有关该制备方法的叙述中，不正确的是( )
A.该方法应用了原电池工作原理
B.该方法不产生污染大气的二氧化硫
C.该方法提高了硫酸的利用率
D.该方法提高了铜的利用率【解析】选D。该方法的原理是：2Cu+O2+2H2SO4====2CuSO4+
2H2O，由于铜、银和稀硫酸能构成无数微小的原电池，加快了化学反应速率，故A项正确；由该方法的原理知，B、C项均正确；由于两种方法铜的利用率相同，故D项错误。5.乒乓球拍现已广泛使用碳素纤维复合材料，下列关于复合材料的说法正确的是( )
A.将不同性质的材料经简单混合便成复合材料
B.合金就是复合材料
C.复合材料中的各部分作用相同
D.复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料经特殊加工而制成的【解析】选D。复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料经特殊加工而制成的，并不是简单的混合。合金性能单一，它只能作复合材料的基体或增强体，复合材料的两部分作用是不同的，基体起黏结作用，增强体起骨架作用。6.某厂的酸性工业废水中含有一定量的Fe3+、Cu2+、Au3+等离子。有人设计了图中的工艺流程，利用常用的酸、碱和工业生产中的废铁屑，从废水中回收金，并生产一定量的铁红和氧化铜。填写下面空白。
(1)图中标号处需加入的相应物质分别是①______、
②______、③______、④______、⑤______。
(2)写出①处发生反应的离子方程式______________________
________________________________________________________________________________________________________；
写出③处发生反应的化学方程式_______________________。
(3)铁红的化学式为______；分别写出铁红和氧化铜在工业上的一种主要用途：铁红______；氧化铜______。【解析】首先用过量铁屑将H+、Fe3+、Cu2+、Au3+等离子分别还原成H2、Fe2+、Cu、Au，发生4个反应。E中应为Fe2+,因为后面生成铁红，故⑤为碱液氢氧化钠；试剂②是将过量铁屑溶解；试剂③是将Cu、Au分离，应为稀硝酸；从C中的Cu2+到氧化铜，故④也应为碱液氢氧化钠。答案：(1)铁屑 稀硫酸 稀硝酸 氢氧化钠 氢氧化钠(其他合理答案也可)
(2)Fe+2H+====Fe2++H2↑、2Fe3++Fe====3Fe2+、Cu2++Fe====
Cu+Fe2+、2Au3++3Fe====2Au+3Fe2+
3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
(3)Fe2O3 用做红色涂料 用做制造铜盐的原料(答案合理即可)