《创新方案》2013-2014学年高中化学苏教版必修一专题复习方案与全优评估：专题三 从矿物到基础材料（含教师例题解析）

1．铝及其化合物的转化关系
2．铁及其化合物的转化关系
3．铜及其化合物的转化关系
4．硅及其化合物的转化关系
Fe与Fe2＋、Fe3＋的相互转化
铁单质的性质以及与Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)的相互转化是历年高考的热点，其命题主要有以下几个方面：
(1)铁单质的化学性质，包括与氧化性的酸和非氧化性的酸反应；
(2)三价铁离子的氧化性；
(3)亚铁离子的还原性，主要考查了金属活动性顺序表中的活动规律。
[考题印证]
1．[双选题](2011·福建高考)下表各选项中，不能利用置换反应通过Y得到W的一组化合物是(　　)
选项 A B C D
Y CO2 Fe2O3 Fe FeCl3
W MgO Al2O3 FeCl3 CuCl2
解析：A中的反应可以是CO2＋2Mg2MgO＋C；B的反应可以是2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe；C中的反应只能是2Fe＋3Cl2===2FeCl3；D中是发生Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2。
答案：CD
2．下列有关Fe及其化合物说法正确的是(　　)
A．(2012·江苏高考)FeCl3溶液能与Cu反应，可用于蚀刻印刷电路
B．(2012·江苏高考)Fe的部分化合物可实现下列转化：Fe2O3FeCl3(aq)无水FeCl3
C．(2012·天津高考)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3
D．(2012·重庆高考)Fe与S混合加热生成FeS2
解析：FeCl3溶液可用于蚀刻印刷电路，反应原理为2FeCl3＋Cu===CuCl2＋2FeCl2，A正确；FeCl3溶液在加热时不能得到无水FeCl3，发生反应为FeCl3＋3H2OFe(OH)3＋3HCl，B错误；Fe在Cl2中燃烧生成的是FeCl3，与S反应生成的是FeS，C、D错误。
答案：A
铝及其化合物的性质和用途
铝及其化合物的性质是历年高考的热点，其命题主要有以下几个方面：
(1)铝单质的化学性质，包括与强酸和强碱反应；
(2)氧化铝和氢氧化铝与强酸、强碱的反应；
(3)与另外的金属钠、镁、铁的性质比较。
[考题印证]
3．(2011·广东高考，有改动)由熔盐电解法获得的粗铝含一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝。工艺流程如下：
(注：NaCl熔点为801℃；AlCl3在181℃升华)
(1)精炼前，需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质，相关的化学方程式为①______________________________________
和②______________________________________。
(2)将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮除去。气泡的主要成分除Cl2外还含有________；固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在________________________________________________________________________。
(3)在用废碱液处理气体 A 的过程中，所发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
(4)钢材镀铝后，表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀，其原因是________________________________________________________________________。
解析：(1)由题意知，Fe2O3、SiO2和金属Al在高温下发生置换反应。
(2)粗铝中还存在H2，与Cl2结合形成HCl，高温下Cl2也能与Na和Al反应生成NaCl和AlCl3，AlCl3在700℃时为气态。
(3)冷凝后所得的气体A为Cl2和HCl，二者均能与碱液反应。
(4)防止腐蚀的原理包括隔绝金属与电解质溶液的接触、改变金属的内部结构等。
答案：(1)Fe2O3＋2Al高温,Al2O3＋2Fe
3SiO2＋4Al高温,2Al2O3＋3Si
(2)HCl和AlCl3　NaCl
(3)Cl2＋2OH－===ClO－＋Cl－＋H2O、H＋＋OH－===H2O
(4)致密的氧化铝膜将环境中的电解质溶液与内层金属隔离
硅、二氧化硅及硅酸盐的性质和用途
硅、硅的氧化物及硅酸盐的性质及用途是高考的考点之一，其命题主要有以下几个方面：
(1)硅单质的物理性质和化学性质，以及它的制备和用途；
(2)二氧化硅的性质和用途，如何由它来制备硅酸；
(3)硅酸盐特别是硅酸钠水溶液(俗称水玻璃)的性质和保存。
[考题印证]
4．(2011·山东高考)下列有关硅元素的说法正确的是(　　)
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
解析：A选项：硅元素具有亲氧性，在自然界中只能以化合态存在，正确；B选项：作光导纤维的为二氧化硅晶体，而非晶体硅，错误；C选项：二氧化硅可与氢氟酸反应，错误；D选项：Si和C同为第四主族元素，Si的非金属性不如C，则其氢化物的稳定性不如甲烷，错误。
答案：A
5．用“√”或“×”判断下列高考选项的正误。
(1)(2012·新课标全国卷)单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料
(2)(2012·广东高考)SiO2有导电性，所以SiO2可用于制备光导纤维
(3)(2012·天津高考)SiO2与酸、碱均不反应
(4)(2011·山东高考)硅在自然界中只以化合态的形式存在
(5)(2011·山东高考)硅单质常用作半导体材料和光导纤维
(6)(2011·山东高考)硅的最高价氧化物不与酸反应
解析：(1)单质硅用于太阳能电池。
(2)SiO2可用于制备光导纤维，但SiO2是非金属氧化物，不能导电。
(3)SiO2能与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋H2O，也能与NaOH反应：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。
(4)硅是一种亲氧元素，在自然界它总是与氧相化合的，因此在自然界中硅主要以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式存在。
(5)硅常用作半导体材料，二氧化硅才用作光导纤维。
(6)硅的最高价氧化物是二氧化硅，SiO2与酸不反应但氢氟酸例外，与氢氟酸反应生成SiF4和水。
答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)×
(时间：60分钟，满分：100分)
一、选择题(本题包括12小题，每小题4分，共48分)
1．为了除去FeCl2溶液中混有的少量FeCl3，最好的方法是向此溶液中(　　)
A．通入氯气　　　　　　　　　 　B．加入Zn
C．加入Fe D．加入Cu
解析：A中Cl2会将FeCl2氧化为FeCl3；B中引入Zn2＋，D中引入Cu2＋。
答案：C
2．[双选题]下列溶液可以盛放在玻璃瓶中，但不能用玻璃塞的是(　　)
A．硅酸钠溶液 B．氢氟酸
C．氢氧化钠溶液 D．氯化钠溶液
解析：氢氟酸能和玻璃中的成分SiO2反应：SiO2＋4HF===SiF4＋2H2O，故氢氟酸不能盛放在玻璃瓶中。玻璃中的SiO2与强碱(NaOH)反应生成硅酸盐(Na2SiO3)，硅酸盐(Na2SiO3)溶液有良好的黏结性，它易使瓶口与瓶塞粘在一起而难以开启，故硅酸钠溶液和氢氧化钠溶液不能用玻璃塞，但可用玻璃瓶盛放。
答案：AC
3．在某些高档点心的包装盒内有个小纸袋，将小纸袋打开，可看到灰黑色粉末，其中有些已变成棕褐色。将灰黑色粉末溶于盐酸，取上层清液，滴入几滴氯水，再滴入KSCN溶液，马上出现血红色。以下结论不正确的是(　　)
A．该灰黑色粉末用作抗氧化剂
B．小袋中的原装粉末是Fe2O3
C．小袋中可能装有活性铁粉
D．该灰黑色粉末不可食用
解析：根据题意，灰黑色粉末应为铁粉，在高档点心的包装盒内，用作抗氧化剂，不可能是Fe2O3。
答案：B
4．将过量的CO2通入下列溶液中，最终不会出现浑浊的是(　　)
A．CaCl2溶液 B．NaAlO2溶液
C．饱和Na2CO3溶液 D．水玻璃
解析：CaCl2溶液与CO2不反应，无沉淀产生；NaAlO2溶液与过量CO2反应：CO2＋NaAlO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3；饱和Na2CO3溶液与CO2反应：Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3↓，因NaHCO3的溶解度小于Na2CO3，故有NaHCO3固体析出，溶液变浑浊；水玻璃与CO2反应：Na2SiO3＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3，A项正确。
答案：A
5．某溶液既能溶解Al(OH)3，又能溶解Al2O3，但不能溶解Fe，在该溶液中可以大量共存的是(　　)
A．K＋、Na＋、HCO、NO
B．Mg2＋、K＋、NO、Na＋
C．H＋、Zn2＋、SO、NO
D．Na＋、SO、Cl－、S2－
解析：某溶液能溶解Al(OH)3和Al2O3，溶液可能呈酸性或碱性，但不能溶解铁，溶液只能为碱性。A项中HCO，B项中Mg2＋，C项中H＋均不能在碱性溶液中存在，故选D。
答案：D
6．在含有Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋的溶液中加入铁粉充分反应后，固体残渣用盐酸处理，有气体放出，则与Fe粉反应后的溶液中离子最多的是(　　)
A．Fe3＋ B．Fe2＋
C．Cu2＋ D．OH－
解析：固体残渣用盐酸处理，有气体放出，说明有Fe粉剩余，则反应后的溶液中不可能有Fe3＋、Cu2＋存在，数目较多的离子应是Fe2＋。
答案：B
7．向某晶体的水溶液中加入Fe2＋的溶液后，无明显变化，当滴加几滴溴水后，混合液出现血红色。那么，由此得出下列的结论错误的是(　　)
A．该晶体中一定含有SCN－
B．Fe3＋的氧化性比Br2的氧化性强
C．Fe2＋被Br2氧化为Fe3＋
D．Fe2＋与SCN－不能形成血红色的化合物
解析：混合液出现血红色说明有Fe(SCN)3生成，从而推知晶体中一定含有SCN－，Fe2＋被Br2氧化为Fe3＋，Fe3＋的氧化性比Br2的氧化性弱。
答案：B
8．[双选题]蛇纹石由MgO、Al2O3、SiO2、Fe2O3组成。现取一份蛇纹石试样进行实验，首先将其溶于过量的盐酸，过滤后，得到沉淀X和滤液Y。下列叙述正确的是(　　)
A．沉淀X的成分是SiO2
B．从蛇纹石组成看，其成分皆是碱性氧化物
C．溶液Y中的阳离子主要是Mg2＋、Al3＋、Fe3＋、H＋
D．在溶液Y中加入过量的氨水，过滤得到的沉淀的成分是Fe(OH)3和Mg(OH)2
解析：蛇纹石中加过量盐酸后，SiO2不溶解，沉淀X为SiO2，滤液中含MgCl2、AlCl3、FeCl3、HCl，阳离子主要有Mg2＋、Al3＋、Fe3＋、H＋，若在Y中加氨水，沉淀的成分是Mg(OH)2、Al(OH)3、Fe(OH)3。
答案：AC
9．下列叙述中，正确的是(　　)
A．如果加四氯化碳呈现紫色，证明原溶液中存在I－
B．氢氟酸是弱酸，但会腐蚀玻璃
C．二氧化硅是酸性氧化物，能够与水反应生成酸
D．通入CO2产生白色沉淀的溶液一定是澄清石灰水溶液
解析：I2溶于CCl4呈紫色，而不是I－，A项错误；氢氟酸与玻璃中的SiO2反应，从而腐蚀玻璃，B项正确；C项，SiO2不与水反应；D项，通入CO2产生白色沉淀的溶液也可能是Na2SiO3溶液。
答案：B
10．下列叙述正确的是(　　)
A．某种和田玉的化学成分为：Ca2Mg3Fe2(Si4O11)2(OH)2，写成氧化物为：2CaO·3MgO·Fe2O3·8SiO2·H2O
B．自然界中既存在化合态的硅又存在游离态的硅
C．人造刚玉熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分是二氧化硅
D．太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、节能
解析：氧原子不守恒Fe2O3应为2FeO，A项错误；硅是亲氧元素，自然界中以化合态存在，无游离态硅，B项错；人造刚玉的成分为Al2O3，C项错；D项正确。
答案：D
11．下列各组反应中能得到Al(OH)3的是(　　)
A．Al2O3加到热水中
B．向NaAlO2溶液中加入过量盐酸
C．将Na投入到NaAlO2溶液中
D．在AlCl3溶液中滴几滴NaOH溶液
解析：Al2O3不溶于水，A项错误；NaAlO2中加入过量盐酸会得到AlCl3溶液，不能得到Al(OH)3，B错误；Na投入到NaAlO2溶液中发生的反应只有Na与H2O的反应，不会生成Al(OH)3，C项错误；只有D正确，当加入几滴NaOH溶液时发生反应Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
答案：D
12．证明生石灰中既混有石英，又混有石灰石的正确方法是(　　)
A．加入过量盐酸，观察是否有气泡冒出
B．加入过量烧碱溶液，观察是否有固体溶解
C．加热至高温，观察是否有气泡冒出，是否有硅酸钙生成
D．先加过量盐酸搅拌，观察是否有不溶物剩余及气泡出现，若有不溶物则滤出，投入到氢氧化钠溶液中看其是否溶解
解析：二氧化硅不溶于盐酸但溶于NaOH溶液。碳酸钙不溶于水但溶于盐酸且放出二氧化碳气体，所以，在生石灰样品中加入足量盐酸产生气泡可证明含有石灰石，反应后有不溶物剩余，将该不溶物投入NaOH溶液，不溶物溶解，可证明生石灰样品中含有二氧化硅。
答案：D
二、非选择题(本题包括6小题，共52分)
13．(12分)阅读材料，回答下列问题。
材料：近年来，科技人员研究得到一种新型材料——泡沫铝。它是把发泡剂加到熔融或固体粉末的铝合金中而制成的，其优点是硬度高，密度小(约为0.16 g·cm－3～0.5 g·cm－3)，比木材还轻，可浮于水面，又有很大刚性，且隔音、保温，是一种良好的建筑材料和轻质材料，可大批量投放市场。
(1)铝制成铝箔做食品包装，是利用它的哪一性质(　　)
A．金属光泽 B．延展性
C．导电性 D．导热性
(2)铝在空气中会被氧化生成一层致密的氧化膜(氧化物)而对铝起保护作用，但这层氧化膜(氧化物)遇到强酸或强碱都会溶解，请写出：
其与盐酸反应的离子方程式：
________________________________________________________________________。
其与氢氧化钠溶液反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
解析：铝能制成铝箔，利用的是它的延展性；铝在空气中被氧气氧化生成致密氧化膜的成分是Al2O3，Al2O3是两性氧化物，既能与强酸反应又能与强碱反应。
答案：(1)B　(2)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O
14．(12分)在一定条件下可实现下图所示物质之间的变化。请填写以下空白：
(1)孔雀石的主要成分是CuCO3·Cu(OH)2(碱式碳酸铜)，受热易分解。下图中的E是________。
(2)写出明矾溶液与过量NaOH溶液反应的离子方程式：___________________。
(3)图中所得F和D都为固体，混合后在高温下可发生反应，写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________。
(4)每生成1 mol D，同时生成________mol C。
解析：明矾与过量NaOH溶液反应生成AlO，与孔雀石分解生成的CO2反应生成沉淀Al(OH)3，即为E，B到C和D的化学方程式为2Al2O34Al＋3O2↑。由此可知每生成1 mol D，同时生成0.75 mol C。
答案：(1)CO2
(2)Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O
(3)3CuO＋2AlAl2O3＋3Cu
(4)0.75
15．(14分)电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔，制造印刷电路板。
(1)检验溶液中Fe3＋存在的试剂是________，证明Fe3＋存在的现象是________________________________________________________________________。
(2)写出FeCl3溶液与金属铜发生反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
(3)某工程师为了从使用过的腐蚀废液中回收铜，并重新获得FeCl3溶液，准备采用下列步骤：
A．请写出上述实验中加入或生成的有关物质的化学式。
①______________，②______________，
③______________，④______________，
⑤______________，⑥______________。
B．请写出相关反应的化学方程式。
________________________________________________________________________，
________________________________________________________________________，
________________________________________________________________________，
________________________________________________________________________。
解析：从腐蚀铜的废液中回收铜。
答案：(1)KSCN溶液　溶液变成血红色
(2)2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2
(3)A.①Fe　②FeCl2　③Fe和Cu　④HCl
⑤FeCl2　⑥Cl2
B．CuCl2＋Fe===FeCl2＋Cu
Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑
2FeCl3＋Fe===3FeCl2
2FeCl2＋Cl2===2FeCl3
16．(14分)含A元素的一种单质是一种重要的半导体材料，含A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通讯材料——光导纤维，C与烧碱反应生成含A元素的化合物D。
(1)易与C发生化学反应的酸是________，反应的化学方程式是________________________________________________________________________。
(2)将C与纯碱混合高温熔融时也发生化学反应生成D，同时还生成B的最高价氧化物E；将全部的E与全部的D在足量的水中混合后，又发生化学反应生成含A的化合物F。
①写出生成D和F的化学反应方程式：
________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________。
②要将纯碱高温熔化，下列坩埚中可选用的是________。
A．普通玻璃坩埚 B．石英玻璃坩埚
C．瓷坩埚 D．铁坩埚
(3)100 g C与石灰石的混合物充分反应后，生成的气体在标准状况下的体积为11.2 L,100 g混合物中石灰石的质量分数是________。
解析：(1)C为SiO2，能与SiO2反应的酸只有氢氟酸。(2)SiO2与Na2CO3高温下反应生成Na2SiO3和CO2，故含SiO2的材料(普通玻璃、石英玻璃)都能与Na2CO3在高温下反应，故不能用以上材质的坩埚熔融Na2CO3。
(3)若SiO2恰好或过量与CaCO3反应的方程式只有一个，即CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑。若CaCO3过量，除发生上述反应外，还会发生反应：CaCO3CaO＋CO2↑。总之，CaCO3的多少决定了CO2的产量，可通过以下关系式列式求解：
CaCO3　　～　　CO2
　100 g　　　　22.4 L
m(CaCO3)　　　　11.2 L
m(CaCO3)＝50 g。
混合物中CaCO3的质量分数：
×100 %＝50%。
答案：(1)氢氟酸(HF)
SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
(2)①SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑
Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓
②D　(3)50%