必修1专题3 从矿物到基础材料综合复习

第一单元 从铝土矿到铝合金
从铝土矿中提取铝
铝在自然界中以稳定的化合态存在,是地壳中含量最多的金属元素.铝土矿（主要成分Al2O3，含少量Fe2O3、SiO2等杂质）是铝元素在地壳中的主要存在形式之一.
从铝土矿中提取铝的工艺流程和反应原理
(1)工艺流程
(2)反应原理
①溶解: 将铝土矿溶于NaOH溶液,主要反应为: Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O
②过滤: 除去残渣(成分为氧化铁、铝硅酸钠[Na20·Al2O3·2SiO2·nH2O])
③酸化: 向溶液中通入过量的CO2反应为:NaAlO2 + CO2 +2H2O= Al(OH)3↓ + NaHCO3
④过滤、灼烧Al{OH}3: 2Al{OH}3 高温 Al2O3 + 3H2O
⑤电解: 2Al2O3(熔融) ==== 4Al +3O2↑
[注]: ①铝土矿中的SiO2、Al2O3与氢氧化钠反应会生成难溶的铝硅酸钠.用NaOH溶液溶解铝土矿,可以除去杂质SiO2,同时会损失部分Al2O3
②酸化时用过量CO2,使NaAlO2完全转化为Al(OH)3沉淀
③Al2O3 熔点高(2054℃),用冰晶石(Na3AlF6),可在1000左右形成Al2O3 Na3AlF6熔融体. 降低其熔点.
④钠和镁的冶炼方法分别是电解熔融的氯化钠和氯化镁,而氯化铝是共价化合物,其熔融状态不导电,因此不能通过电解熔融的氯化铝冶炼铝
铝合金
(1)特点:密度小,强度高,塑性好,制造工艺简单,成本低,抗腐蚀力强
(2)用途: ①做建筑外墙材料,房屋的门窗; ②制造汽车车轮骨架和飞机构件; ③制造电子元件
【思考】从铝土矿提取铝的工艺流程图中，思考以下几个问题：
1、从整个工艺流程看，可分成哪两个阶段？——提纯和冶炼
2、NaOH溶解铝土矿的目的是什么？——溶解氧化铝
3、两次过滤的作用是什么？——除去杂质和分离Al（OH）3
4、把滤液酸化的作用是什么？——生成Al（OH）3
5、流程中为什么用二氧化碳而不用盐酸？——Al（OH）3可溶解在过量的HCl中
6、将过滤后的白色固体灼烧，生成了什么？——生成Al2O3
2Al（OH）3Al2O3+3H2O
例1：下图是工业上冶炼铝的工艺流程图：
写出有关的化学反应方程式：① ②
③ ④
【答案】①Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O ②NaAlO2 + CO2（过量） + 2H2O = Al（OH）3↓ + NaHCO3
③2Al（OH）3 Al2O3+3H2O ④2Al2O34Al+3O2↑
铝的氧化物与氢氧化物
Al2O3与强酸和强碱的反应的化学方程式
Al2O3与强酸的反应:Al2O3 +6HCl =2AlCl3 + 3H2O; Al2O3与强碱的反应:见提取铝工艺流程中的溶解
Al(OH)3与酸和强碱的反应:
Al(OH)3 +3HCl = AlCl3 + 3H2O; Al(OH)3 +NaOH = Na AlO2+2H2O
氢氧化钠的制备:
(1) 铝盐和稀氢氧化钠溶液或氨水的反应:Al3++ 3OH- =Al(OH)3↓;若OH-过量: Al(OH)3+ OH- = AlO2-+2H2O
Al3++3NH3?H2O =Al(OH)3↓+ 3 NH4+(通常加入足量的氨水)
(2)偏铝酸钠中通入CO2或加适量盐酸: 提取铝工艺中的酸化; AlO2-+ CO2 +2H2O= Al(OH)3↓ + HCO3-
AlO2-+ H+ +H2O= Al(OH)3↓ [若H+ 过量:Al(OH)3+ 3H+= Al3++3H2O]
(3)铝盐和偏铝酸钠溶液反应: Al3++3AlO2-+6H2O =4Al(OH)3
[注]:铝盐与碳酸氢钠,碳酸钠等溶液发生双水解反应也产生氢氧化铝沉淀.
Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+ 3CO2↑; 泡沫灭火器原来
2Al3++3CO3-+3H2O =2Al(OH)3↓+ 3CO2↑ Al3+和CO3-不能大量共存
4.明矾(KAlSO4?12H2O)的净水作用
明矾溶于水后,电离出的Al3+和水反应生成Al(OH)3胶体.具有很强的吸附能力,能凝聚水中的悬浮物并使之沉降.
铝的性质
1. 铝与非金属的反应: 4Al+ 3O22Al2O3; 2Al+ 3Cl22AlCl3; 2Al+ 3S Al2S3
2. 铝与酸和碱的反应:
2Al + 6HCl = 2AlCl3 +3H2↑; 2Al + 2NaOH + 2H2O= 2Na AlO2 +3H2↑(2Al+2NaOH+6H2O2NaAlO2+4H2O+3H2↑)
3. 铝热反应：2Al+ Fe2O3 2Fe+ Al2O3
铝热反应可用于焊接钢轨和冶炼某些难熔金属，如：V、Cr、等。
[特别提醒]：
铝热剂是指铝粉和某些金属氧化物的混合物，金属氧化物可以是：
Fe2O3 、FeO、Fe3O4、Cr2O3、V2O5、MnO2等。
②铝热反应的特点是反应放出大量的热，使生成的金属呈液态。
③要使用没有氧化的铝粉，氧化铁粉末要烘干。
④KClO3作为引燃剂，也可以用Na2O2代替。实验时可以不用镁条点燃，而用在氯酸钾和白糖的混合物上滴加浓硫酸的方法来点燃。
有关氢氧化铝沉淀量的图像分析
例2：将agFe2O3、Al2O3样品溶解在过量的200mL c（H+）=0.1mol?L－1的硫酸溶液中，然后向其中加入NaOH溶液使Fe3+、Al3+刚好沉淀，用去NaOH溶液100mL，则NaOH溶液的浓度为
A. 0.1mol?L－1 B. 0.2 mol?L－1 C.0.4 mol?L－1 D.0.8 mol?L－1
【解析】反应过程为Fe2O3、Al2O3 + H2SO4→Fe3+、Al3+、H+ + NaOH→
因此当Fe3+、Al3+ 刚好沉淀时，滤液中的成分只有Na2SO4。由电荷守恒原理有n（Na+）=2n（SO42－），100mL×c（NaOH）=2×（200mL×0.05 mol?L－1），c（NaOH）=0.2 mol?
有关铝元素在溶液中的计算，抓住终态溶液中的成分，根据电荷守恒即可简化计算。【答案】B
例3：向100mL1mol?L－1 AlCl3溶液中逐滴加入1mol?L－1NaOH溶液，若充分反应后所得沉淀的质量为3.9g，则所加入NaOH溶液的体积可能是
A. 150mL B. 200 mL C. 300 mL D. 350 mL
【解析】当向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液时，AlCl3将与NaOH发生反应生成沉淀，随着NaOH溶液的增多，生成的Al（OH）3沉淀也将逐渐增多并达到最大值，此时继续加入NaOH溶液，因生成的Al（OH）3沉淀具有两性，将会与所加入的NaOH溶液进一步反应而生成偏铝酸钠，导致沉淀逐渐减少，最终完全溶解。因此，本题在解答时，应考虑在达到最大量沉淀前后可能各有一个答案。
（1） Al3+ + 3OH－ = Al（OH）3↓
0.1mol（过量） x 0.05mol 解得：x = 0.15mol
V1= 0.15mol × 1000/1 mol?L－1 =150mL
（2） Al3+ + 3OH－ = Al（OH）3↓
0.1mol 0.3mol 0.1mol
Al（OH）3 + OH－ = AlO2－ + 2H2O
（0.1－0.05）mol y 解得：y = 0.05mol
V2=（0.3+ 0.05）mol ×1000/1 mol?L－1= 350mL【答案】AD
例4. 有下列几个反应：①向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液；②向盐酸和AlCl3的混合溶液中滴加NaOH溶液；③向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液；④向NaAlO2溶液中滴加盐酸。
符合反应①的图象是______，符合反应②的图象是_____，符合反应③的图象是____，符合反应④的图象是_____，写出步骤②中的三个化学方程式___________________、_____________________、____________________。
【解析】向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液，其反应过程为：AlCl3 + 3NaOH =↓，Al（OH）3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O，所以沉淀完全与沉淀溶解消耗的NaOH的量为3：1； 向盐酸和AlCl3的混合溶液中滴加NaOH溶液，反应过程为：HCl + NaOH = NaCl + H2O，AlCl3 + 3NaOH = 3NaCl + Al（OH）3↓，Al（OH）3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O；向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液，其反应过程为：4OH－ + Al3+ = AlO2－ + 2H2O ，3AlO2－ + Al3+ + 6 H2O = 4Al（OH）3↓，所以没有沉淀与产生沉淀消耗的AlCl3的体积比为3：1；向NaAlO2溶液中滴加盐酸，其反应过程为：AlO2－ + H+ + H2O = Al（OH）3↓，+ 3H+ = Al3+ + 3H2O，所以产生沉淀与沉淀溶解消耗的HCl的体积比为1：3
【答案】A，B，C，D HCl + NaOH = NaCl + H2O，AlCl3 + 3NaOH = 3NaCl+↓，Al（OH）3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O
例5. 向明矾溶液中逐滴加入Ba（OH）2溶液，沉淀的物质的量随Ba（OH）2物质的量的变化曲线图（如图），请指出A、B两点的意义，并写出OA与AB段发生反应的离子方程式。
【解析】本题要求能够在熟练掌握Al3＋与OH―反应的基础上，对化学反应的本质有清楚的认识。明矾[KAl（SO4）2·12H2O]在水溶液中存在下面的电离方式：KAl（SO4）2=K＋+Al3＋+2SO42―，加入Ba（OH）2后，Ba2＋要和SO42―生成BaSO4沉淀，Al3＋要和OH―先生成沉淀Al（OH）3，随着Ba（OH）2的加入Al（OH）3又要和OH―生成AlO2―而溶解，所以要全面考虑本题中所给的各离子之间的关系，在开始加入Ba（OH）2时BaSO4和同时沉淀，当Al3＋全部沉淀时，Ba2＋还没有完全沉淀，而当Ba2＋全部沉淀时，Al3＋转变成了AlO2―。
【答案】A点表示生成的全部Al（OH）3和部分BaSO4沉淀，B 点表示此时的沉淀全部为BaSO4。OA段的离子方程式为：Al3＋+3OH―=Al（OH）3↓ Ba2＋+SO42―=BaSO4↓，AB段的离子方程式为：Al（OH）3+OH―=AlO2― + 2H2O。Ba2＋+SO42―=BaSO4↓
例6. 准确称取6g铝土矿样品（含）放入盛有100mL某浓度的硫酸的烧杯中，充分反应后过滤，向滤液中加入NaOH溶液，产生的沉淀质量m与加入NaOH溶液体积V的关系如图。回答：
（1）硫酸的物质的量浓度为_______________。（2）若a=2.3，用于沉淀所消耗的NaOH溶液的体积是_________mL，该铝土矿样品中各组成成分的质量分数：为_________，为_________。
【解析】（1）题给铝土矿样品中只有、与H2SO4反应。滤液：H2SO4、Al2（SO4）3、Fe2（SO4）3，加35mL NaOH溶液时，沉淀值最大，此时沉淀为Al（OH）3、Fe（OH）3，形成溶液，由电荷守恒，根据元素守恒知
，得
（2）沉淀消耗的量与溶解所耗的的量之比为3：1，沉淀所用NaOH溶液为；所用NaOH溶液为：。
【答案】（1）1.75 mol/L （2）2.7；85%；12%
【点评】考查铝盐与碱反应的规律，图象关键点和守恒法的运用。
小结:
（1）与NaOH生成沉淀的规律：
①当时，。
②当时，。
③当时，。
（2）与强酸（）生成沉淀的计算规律：
①当0＜≤1时，产生Al（OH）3沉淀，n[Al（OH）3]＝n（H+）
②1＜＜4时，生成的Al（OH）3部分溶解，n[Al（OH）3]＝[4n（）－n（H+）]
③当≥4时，无Al（OH）3生成。
第二单元 铁、铜的获取及应用
从自然界获取铁和铜
化合态的铁转化为游离态的铁;化合态的铜转化为游离态的铜;铁铜的冶炼;
(1) 化合态的铁转化为游离态的铁
铁的还原:用还原剂(H2 CO Al Zn等)把铁从其化合物中还原出来
Fe3O4+4H2 3Fe+ 4H2O
Fe2O3 +3H2 2Fe+ 3H2O
Fe3O4 +4CO 3Fe+ 4CO2
Fe2O3+3CO 2Fe+ 3CO2
3Fe3O4+8Al 9Fe+ 4Al2O3
Fe2O3+2Al 2Fe+ Al2O3
Fe2++Zn= Fe+Zn2+
2Fe3++3Zn(过量)= 2Fe+3Zn2+
(2) 化合态的铜转化为游离态的铜
铜的还原:用还原剂(H2 C CO Fe等)把铜从其化合物中还原出来
H2+CuO H2O+Cu
C+2CuO CO2↑+2Cu
CO+CuO CO2↑+2Cu
Cu2++Fe= Cu+Fe2+
(3)铁的冶炼①②③④⑤
①原料: 铁矿石 焦炭 空气 石灰石
②设备: 炼铁高炉
③原理: C+O2 === CO2(放出大量热) ; CO2+C ===CO(得到还原剂) 炼铁:Fe2O3 + 3CO === 2Fe + 3CO2
④造渣: 石灰石在高温下分解生成氧化钙和二氧化碳,氧化钙与铁矿石中的二氧化硅反应生成炉渣
CaCO3===CaO+CO2↑，CaO+SiO2===CaSiO3(炉渣的主要成分)
⑤产品: 生铁(含碳2%~4.5%)
(4)铜的冶炼方法
①湿法炼铜：Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu；
②高温冶炼黄铜矿(主要成分CuFeS2)→电解精制；
③生物炼铜：利用细菌将矿石分化得到铜。
铁、铜及其化合物的应用
(一).铁的物理性质和化学性质
物理性质：银白色，具有金属光泽；质地较软，有良好的导电性、延展性。密度7.86 g/cm3,熔沸点较高。
位置： 第四周期，第Ⅷ 族
1. 与非金属反应:
(1)Fe+S（I2） FeS（FeI2） (2)4Fe+3O2 2Fe3O4 (3)2Fe+3Cl2(Br2) 2FeCl3
2. 与水反应: 3Fe + 4H2O(g) Fe3O4 + 4 H2 ↑(置换)
注：铁在常温下不会和水发生反应，但在水和空气中O2和CO2的共同作用下，铁却很容易被腐蚀(生锈/电化学腐蚀)
3. 与酸反应:
(1）与非氧化性酸反应 Fe +2H+== Fe2+ + H2
(2)与氧化性酸反应
(a）常温下，铁在冷浓硫酸，浓硝酸中发生钝化
(b）与浓硫酸反应：2Fe +6 H2SO4(浓） Fe2(SO4)3 +3SO2 +6 H2O
(c) 与稀硝酸反应：①当Fe少量时，离子方程式为：Fe + 4H+ + NO3－== Fe3++NO↑+2H2O
②当Fe过量时，，离子方程式为：3Fe+8H++2NO3－== 3Fe2++2NO↑+4H2O
③当1:4＜n( Fe) :n (HNO3)＜3:8 时，此情况下，Fe3+ 和Fe2+ 共存。
4. 与盐溶液反应: 2Fe 3++ Cu = 2Fe 2++ Cu 2+ ; Fe + 2Fe3+ = 3 Fe2+; Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu
(二).铁盐和亚铁盐
(1). Fe3+ 、Fe2+的检验：
Fe3+的检验: 1.Fe3+盐溶液中滴加KSCN溶液。
现象是溶液变红色 ，反应方程式： FeCl3+3KSCN= Fe(SCN)3+3KCl
Fe 3++3SCN -= Fe(SCN)3（红色）
2.向Fe3+盐溶液中滴加NaOH溶液。
现象是产生红褐色沉淀，反应方程式：FeCl3+3NaOH= Fe(OH)3↓+3NaCl
Fe 3++ 3OH -= Fe(OH)3↓（红褐色）
Fe2+的检验: ①向Fe2+盐溶液中滴加KSCN溶液，再滴加氯水（硝酸、H2O2等）。
现象是先无现象，加氯水后溶液呈红色，反应方程式：2FeCl2+Cl2=2FeCl3
FeCl3+3KSCN= Fe(SCN)3+3KCl
②向Fe2+盐溶液中滴加NaOH溶液。
现象是产生白色沉淀迅速转变为灰绿色，最后变成红褐色沉淀
反应方程式：FeCl2+2NaOH= Fe(OH)2↓+2NaCl
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3（红褐色）
(2). Fe3+的氧化性、Fe2+的还原性
弱氧化剂 Fe3+、H+、I2、S、铁后的金属阳离子（置换）…
Fe2+
Fe 强氧化剂 Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4、MnO4-(H+)、H2O2 …
Fe3+
(3). 亚铁盐、铁盐溶液的保存
① FeCI2、FeSO4 等亚铁盐溶液保存时，要加入少量铁屑（防止 Fe2+被氧化）和滴入少量相应的酸溶液 ( 抑制 Fe2+水解) 。另外要注意，保存 Fe(NO3)2 溶液时，只要加铁屑防止氧化即可，不能加HNO3来防止水解。
② FeCl3、Fe2(SO4)3 等铁盐溶液保存时，要加少量相应的酸溶液（抑制Fe3+水解）。
(4). Fe3+盐的水解
Fe3+为典型的弱碱阳离子，通常情况下，在水溶液中只有少部分发生水解。但在一定条件（如加热，遇AlO2－、CO32－、CIO－等）下，水解程度会增大，甚至会发生彻底的双水解。 如：
Fe3+ +3AlO2－+6H2O == Fe(OH)3↓+3AI(OH)3↓; 2Fe3+ +3CO32－+3H2O == 2Fe(OH)3↓+3CO2↑
Fe3+ +3ClO－+3H2O == Fe(OH)3↓+3HCIO
另外，加热并蒸干FeCI3 的水溶液，由于 FeCl3+3H2OFe(OH)3+3HCl为一吸热反应，且 HCl 易挥发，加热会使平衡不断向右移动，FeCl3最终变成 Fe(OH)3，再灼烧，2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O，最后留下的物质为 Fe2O3。而加热并蒸干 Fe2(SO4)3 的水溶液，由于Fe2(SO4)3水解产生的 H2S04 难挥发，加热不会使平衡不断右移，只能使水份减少，酸度增强，最后仍留下Fe2(SO4)3。
(5). FeSO4溶液是否变质的检验
⑴ 加KSCN溶液不变红，另取样再加酸性KMnO4溶液紫色褪色，说明未变质。
⑵ 加KSCN溶液变红，另取样再加酸性KMnO4溶液紫色褪色，说明部分变质。
⑶ 加KSCN溶液变红，另取样再加酸性KMnO4溶液紫色不褪色，说明全部变质。
(6). Fe(OH)2的制备
Fe(OH)2易被氧化，在制备时应注意：⑴ FeSO4晶体中不能有 Fe3+；⑵配制后的FeSO4溶液中要加入少量铁粉；⑶配制溶液的蒸馏水以及所用NaOH溶液均须煮沸以除去其中溶解的氧气；
实验:FeSO4溶液中加NaOH.
① 现象： 生成白色沉淀，后又迅速转变为灰绿色，最后生成红褐色
② Fe2+容易被氧化,所以FeSO4溶液要新配制.
③ 为了防止滴加NaOH时带入空气,可将吸收NaOH的长滴管伸入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液.
④ 为了防止Fe2+被氧化,还可以向盛有FeSO4溶液的试管中加入少量煤油或其它密度比水小但不溶于水的有机物以隔绝空气.
化学方程式：FeSO4 + 2NaOH = Fe(OH)2↓+Na2SO4 Fe2++ 2OH -= Fe(OH)2↓（白色）
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3（红褐色）（白色→灰绿色→红褐色）
(三).铜的物理性质和化学性质
物理性质：颜色:红色(紫红色)金属，质软，密度:8.92g/cm3，熔点:1083OC,沸点:2582OC,导电性:热和电的良导体(仅次于Ag) ; 位置：第四周期 第IB族
1. 与某些非金属单质反应：
与氧气反应：2Cu + O2 2CuO; 与硫反应：2Cu + S Cu2S (黑色物质)
与氯气反应：Cu + Cl2 CuCl2 棕黄色的烟
2. 与酸反应：（非氧化性酸不反应）
Cu + 2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O; Cu + 4HNO3(浓) = Cu(NO3)2 + 2 NO2 ↑ + 2H2O
3Cu + 8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2 + 2 NO ↑ + 4H2O
3. 与某些盐反应：
Cu + 2AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2 Ag 2FeCl3 + Cu = 2FeCl2 + CuCl2（完成离子方程式）
4. 其他的反应：
2Cu + O2 + H2O + CO2 = Cu2(OH)2CO3 铜锈(铜绿)
(四)铜的氧化物：CuO(黑色)，Cu2O(红色)
1. 与酸反应： CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O; Cu2O + H2SO4 = CuSO4 + Cu + H2O
2. 与还原性物质（如H2、CO、C等）反应： CuO + C(CO、 H2) = Cu + CO(CO2、H2O)
(五). 铜的氢氧化物及其反应:Cu(OH)2: 蓝色物质，不溶性弱碱，
1. 与酸反应: Cu(OH)2 + H2SO4 = CuSO4 + 2H2O
2. 受热分解（是难溶碱的共性）: Cu(OH)2 CuO + H2O
(六). 铜盐及其反应: 1. 碱式碳酸铜（铜绿）受热分解
2. 蓝色的 CuSO4溶液中通入H2S ?气体，产生黑色沉淀。 （弱酸制强酸特例）
3. 无水 CuSO4 （白色粉末）加入少量水中，得蓝色溶液。利用它的这一特性可检验无水酒精中是否含有水。
(七). 铁锈、铁红、赤铁矿 氧化铁Fe2O3 ; 磁铁矿、铁黑 四氧化三铁 Fe3O4
绿矾、七水合硫酸亚铁 FeSO4．7H2O; 铜绿 碱式碳酸铜 Cu2（OH）2CO3
胆矾 硫酸铜 CuSO4．5H2O; 铜绿、孔雀石 碱式碳酸铜 CU2(OH)2CO3FeO 黑色; Fe2O3红棕色; Fe3O4黑色; Cu2O砖红色; ?Fe(OH)3 红褐; Cu(OH)2 蓝
Fe2+浅绿色; Fe3+]黄色; Cu2+蓝色
例1. 某溶液中有NH4+、Mg2+、Fe2+和Al3+等4种离子，若向其中加入过量的NaOH溶液，微热并搅拌，再加入过量的盐酸，溶液中大量减少的阳离子是（ ）
A. NH4+ B. Mg2+ C. Fe2+ D. Al3+
【解析】各离子在加入NaOH溶液和HCl的变化过程中，离子变化为：NH4+→NH3↑；Mg2+→Mg（OH）2→Mg2+；Fe2+→Fe（OH）2→Fe（OH）3→Fe3+；Al3+→AlO2－→Al3+。只有A和C的离子数减小。
【答案】AC
例2. 下列图象是表示铁跟一定量硝酸反应时，铁和硝酸铁之间物质的量（mol）的关系，其中正确的是（ ）
【解析】该题考查Fe与HNO3溶液反应的规律，答题时注意量的比例关系。具体的化学反应方程式为：
Fe＋4HNO3===Fe（NO3）3＋NO↑＋2H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。
【答案】B
例3. 将Na2O2投入FeCl2溶液中，可观察到的现象是（ ）
A. 生成白色沉淀 B. 生成红褐色沉淀
C. 有气泡产生 D. 无变化
【解析】该题考查Na2O2和亚铁盐的性质，注意弄清反应原理。本题涉及的反应：
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑、Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓、
4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3
【答案】BC
例4. 某铁的氧化物，用7mol·L－l的盐酸100mL在一定条件下恰好完全溶解，所得溶液再通入0.56L标准状况下的氯气时，刚好使溶液中Fe2＋完全转化为Fe3＋。则该氧化物的化学式可表示为（ ）
A. FeO B. Fe3O4 C. Fe4O5 D. Fe5O7
【解析】：该题综合考查元素化合物的性质及其相关计算，答题时注意守恒法的应用。
加入Cl2后，根据电荷守恒求得n（Fe3＋）＝×（0.7mol＋0.025mol×2）＝0.25mol，再据电子得失守恒求得，n（Fe3＋）∶n（Fe2＋）＝4∶1，故选项D符合题意。
【答案】D
例5. 现有铁和铜组成的合金共a mol，其中铜的物质的量分数为x。将此合金研成粉末状后全部投入含b mol HNO3的稀溶液中，微热使其充分反应，HNO3的还原产物只有NO。
（1）用粒子符号填写下列空白（列举出全部可能出现的情况）
组序
成分
①
②
③
④
⑤
⑥
残留固体成分
溶液中金属离子
（2）当溶液中金属离子只有Fe2＋、Cu2＋时，则b的取值范围是（用a、x表示）______。
（3）当x＝0.5，溶液中Fe3＋和Fe2＋的物质的量相等时，在标准状况下共产生672mL NO气体。求a和b的值
【解析】因还原性Fe＞Cu＞Fe2＋，所以当加入的稀硝酸逐渐增多时，会依次发生①Fe部分被氧化，②Fe恰好被溶解，③Cu部分溶解，④Cu恰好溶解，⑤Fe2＋部分被氧化，⑥全部被氧化六种情况。
【答案】（1）
组序
成分
①
②
③
④
⑤
⑥
残留固体成分
Fe
Cu
Cu
Cu
——
——
——
溶液中金属离子
Fe2+
Fe2+
Fe2+
Cu2+
Fe2+
Cu2+
Fe2+
Fe3+
Cu2+
Fe3+
Cu2+
（2）a（1－x）＜ｂ≤a
（3）a＝0.04mol b＝0.12mol
知识点1：“铁三角”：
具体方程式：
Fe3+→Fe2+ 2Fe3+ + Fe =3Fe2+
2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+
2Fe3+ +2 I－ =2 Fe 2+ + I2
2Fe3+ + H2S =2 Fe2+ + S↓ + 2H+
知识点2.1. 铁与稀HNO3反应：
（1）Fe + 4HNO3 = Fe（NO3）3 + NO↑+ 2H2O ①
（2）3Fe + 8HNO3 = 3Fe（NO3）2 + 2NO↑+ 4H2O ②
（3）2Fe（NO3）3 + Fe = 3Fe（NO3）2 ③
【1】当时，按反应①进行；【2】当时，按反应②进行；
【3】当时，则反应①、②都发生。
上述反应可以认为先发生反应①，若有Fe剩余则发生反应③，合并反应①、③即可得到反应②
2. Cl2与FeBr2溶液反应：由于还原性Fe2+>Br－，Cl2应先氧化Fe2+，待Fe2+被氧化完全后再氧化Br－。
①当Cl2少量，只氧化Fe2+时，即n（Cl2）：n（FeBr2）≤1：2时，离子方程式为：Cl2 +2Fe2+ ==2Fe3+ +2Cl－
②当Cl2过量，Fe2+、Br－全被氧化时，即n（Cl2）：n（FeBr2）≥3：2时，离子方程式为：3Cl2 +2Fe2++4Br－== 2Fe3+ +6Cl－+2Br2
③当Cl2 将Fe2+全部氧化，Br－部分氧化时，即1：2＜n（Cl2）：n （FeBr2）＜3：2时，依具体用量而定，如FeBr2：Cl2=1：1时，离子方程式写为：2Cl2+2Fe2++2Br－== 2Fe3+ ++Br2等多种。
【典型例题】
例1. 下列离子方程式书写正确的是（ ）
A. 向溴化亚铁溶液中通入过量氯气Fe2++2Br－+2Cl2==Fe3+ + Br2+ 4Cl－
B. 三氯化铁溶液跟过量氨水反应 Fe3++3NH3?H2O == Fe（OH）3↓+3NH4+
C. 硫化亚铁与盐酸反应 S2－+2H+==H2S↑
D. 过量铁粉与稀HNO3反应 Fe+4H＋+NO3－= Fe3＋+NO↑+2H2O
【解析】Cl2与FeBr2溶液反应，由于还原性Fe2＋>Br－，Cl2应先氧化Fe2＋，待Fe2＋被氧化完全后再氧化Br－。当Cl2少量时，离子方程式为：Cl2 +2Fe2＋ ==2Fe3＋ +2 Cl－，当Cl2过量时：离子方程式为：3Cl2 +2Fe2＋+4Br－== 2Fe3＋ +6Cl－+2Br2，所以A错。铁与稀HNO3反应，当Fe少量时，离子方程式为：Fe+4H＋+NO3－== Fe3＋+NO↑+2H2O；当Fe过量时，离子方程式为： 3Fe+8H＋+2NO3－== 3Fe2＋+2NO↑+4H2O，所以D错。C项FeS为难溶物，不能拆开写成离子形式。答案为B项。【答案】B
例2. 在FeCl3、CuCl2、FeCl2的混合溶液中，Fe3+、Cu2+、Fe2+的物质的量浓度之比为：4：2：1，现加入适量的铁粉，使溶液中的三种离子的物质的量浓度之比为：1：3：9，则投入的铁粉与原溶液中Cu2+的物质的量之比为（ ）
A. 5：4 B. 4：5 C. 3：5 D. 5：6
【解析】溶液中还存在Fe3+，说明溶液中Cu2+没有反应，加入的铁全部反应，根据Cu2+的量不变，将粒子比例调整为：12：6：3和2：6：18，若溶液中有6mol Cu2+，就有10mol Fe3+发生反应，消耗5mol铁。【答案】D
例3. 一定量的铁和三氧化二铁的混合物投入250 mL 2mol/L的硝酸溶液中，反应完成后，生成1.12L NO（标况下）。再向反应后的溶液中加入1mol·L－l氢氧化钠溶液，要使铁元素完全沉淀下去，所加入的氢氧化钠溶液的体积最少是（ ）
A. 450mL B. 500mL C. 400mL D. 不能确定
【解析】此题要求加入NaOH后溶液中溶质只有NaNO3，根据溶液中的量可以求算加入的NaOH：2×0.25－0.05=0.45mol，所以为450mL，此题用守恒法解比较容易.【答案】A
例4. 用铝粉和氧化铁粉末配成的铝热剂，分成两等份：一份在高温下恰好完全反应，再与足量的稀硫酸反应，生成氢气a L；另一份直接放入足量烧碱溶液中充分反应， 在同条件下生成氢气b L，体积比a∶b为（ ）
A. 1∶1 B. 2∶3 C. 3∶2 D. 28∶9
【解析】此题容易从电子转移守恒的观点认为：相同量的铝和足量盐酸或氢氧化钠溶液反应生成的气体是一样的，而铁和铝都能和硫酸反应，忽略了Fe和稀硫酸反应只生成Fe2+，而错选A。【答案】B
例5. 在100mL的FeBr2溶液中，通入2.24L的标准状况下的氯气，充分反应后，溶液中有的Br－被氧化成溴单质。求原FeBr2溶液的物质的量浓度。
【解析】根据反应2Fe2＋＋Br2===2Fe3＋＋2Br－，可确定还原性：Fe2＋＞Br－。计算的关键在于当Fe2＋全部被氧化为Fe3＋后，Br－才开始被氧化。对于氧化还原的有关计算，用得失电子守恒法较为简捷且不易发生计算错误。
【解】设FeBr2溶液的物质的量浓度为c，根据氧化还原反应中氧化剂和还原剂得失电子数相等的原理，Cl2所得电子数是Fe2＋和Br－所失电子数的和，则0.1mol×2＝0.1L×c×1＋0.1L×c×，c＝1.2mo1·L－1。
例6. 将Fe粉、Cu粉、FeCl3溶液、FeCl2溶液和CuCl2溶液，混合于某容器中充分反应（假定容器不参与反应），试判断下列情况下溶液中存在的金属离子和金属单质。
（1）若铁粉有剩余，则容器中不可能有_________；
（2）若氯化铜有剩余，则容器中还可能有_________；
（3）若氯化铁和氯化铜都有剩余，则容器中不可能有_________，一定有_________。
（4）若氯化铁有剩余，则容器中不可能有_________。
【解析】该题考查物质共存问题，答题时要弄清物质间可能发生的反应，相互间能发生反应的物质不可能共存，而本题涉及的反应有：①Fe＋2FeCl3===3FeCl2 ②Fe＋CuCl2===Cu＋FeCl2 ③Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2
【答案】（1）Fe3＋、Cu2＋ （2）Fe2＋、Fe3＋或Cu、Fe2＋ （3）Fe、Cu、Fe2＋ （4）Fe、Cu
第三单元 含硅矿物与信息材料
硅酸盐矿物与硅酸盐产品
地壳中含量最多的四种元素依次是氧 硅 铝 铁;硅元素在自然界中只以化合态存在.
硅酸钠(水玻璃)是建筑用的黏合剂,木材,纺织品的防腐剂.
Na2SiO3+2HCl＝2NaCl +H2SiO3↓(白色); Na2SiO3+CO2+H2O＝H2SiO3↓+Na2CO3(硅酸酸性比碳酸还弱)
3. 硅酸盐产品
硅酸盐产品
水泥
玻璃
陶瓷
主要设备
水泥回转窑
玻璃熔炉
原料
石灰石和黏土
纯碱,石灰石,石英
黏土Al2O3·2SiO2·2H2O。
反应原理
复杂的物理,化学变化
Na2CO3+SiO2CO2↑+Na2SiO3
CaCO3+SiO2CO2↑+CaSiO3
复杂的物理,化学变化
主要成分
2CaO·SiO3,; 3CaO·SiO2,
3CaO·Al2O3
Na2O·CaO·6SiO2,
____
种类
不同标号表示水泥在空气中的硬化后所具有的抗压能力
普通玻璃,特种玻璃
土器,陶瓷,瓷器,等
特性
水硬性
非晶体,无固定熔点,在一定温度范围内软化可制成各种形状
抗氧化,抗酸碱腐蚀,耐高温,绝缘体
分子筛(硅酸盐)常用于分离,提纯其他或液体混合物,还可以做干燥剂,离子交换剂,催化剂及催化剂载体
硅酸盐写出氧化物形式的方法:先活泼金属,再不活泼金属,非金属氧化物在金属氧化物的后边,水在最后,不同氧化物之间用圆点隔开
二氧化硅与信息材料
硅的性质与用途,硅的工业制法
物理性质:晶体硅是灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体，是半导体，具有较高的硬度和熔点。在制造集成电路,晶体管,硅整流器等半导体器件,广泛应用于电子工业的各个领域.硅还能制太阳能电池
化学性质: 硅的化学性质不活泼，常温下，只能与氟气、氢氟酸及强碱溶液反应:Si+2F2＝SiF4、Si+4HF＝SiF4+2H2↑、Si+2NaOH+H2O＝Na2SiO3+2H2↑；
在加热条件下，能与氧气、氯气等少数非金属单质化合：Si＋O2SiO2; Si＋CSiC
硅的工业制备：电炉制粗硅：SiO2＋2CSi＋2CO↑，将制得的粗硅，再与C12反应后，蒸馏出SiCl4，然后用H2还原SiCl4可得到纯硅。有关的反应为：Si十2C12SiCl4、 SiCl4+2H2Si+4HCl。
二氧化硅的性质与用途
1. SiO2为原子晶体，是一种坚硬难熔的固体，硬度大,熔点高,不溶于水。
沙子,石英,水晶,硅藻土等都是天然存在的二氧化硅,玛瑙是含有色杂质的石英晶体.
用途:制造光导纤维,化学仪器,光学镜片,石英坩埚,仪器轴承等.
2. 二氧化硅的化学性质很稳定，不能跟酸(氢氟酸除外)发生反应。由于它是一种酸性氧化物，所以能跟碱性氧化物或强碱反应SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O ; SiO2+CaO CaSiO3
SiO2+2NaOH＝Na2SiO3+H2O(碱溶液不能在使用磨口玻璃塞的试剂瓶中)
硅酸的制得: SiO2＋2NaOHNa2SiO3＋H2O或 SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2(
Na2SiO3+2HCl ===H2SiO3+2NaCl。
Na2SiO3的水溶液称水玻璃，但它与玻璃的成分大不相同，硅酸钠水溶液(即水玻璃)称泡花碱