高中化学专题9金属与人类文明专题共享 学案 （含答案）苏教版（2019）必修第二册
文档属性
| 名称 | 高中化学专题9金属与人类文明专题共享 学案 （含答案）苏教版（2019）必修第二册 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 460.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-05-01 00:41:59 | ||
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文档简介
专题9 专题共享
微专题一 金属的冶炼
1．金属冶炼方法与金属活动性的关系
金属的活动性顺序 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au
金属原子失电子能力 强→弱
金属离子得电子能力 弱→强
自然界中的存在形态 化合态 多数是化合态、 极少数是游离态 游离态
主要冶炼方法 电解法 高温 还原法 热分 解法 物理 方法
2.几种常用金属冶炼方法的比较
特别提醒
炼铁时，CO来源于焦炭与空气中O2的反应，会在金属中含有碳元素，形成含碳的合金。
[微训练一]
1．金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的运用。下列关于金属的一些说法中不正确的是( )
A．合金的性质与其成分金属的性质不完全相同
B．工业上金属Mg、Al都是用电解熔融的氯化物制得的
C．金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子
D．越活泼的金属越难冶炼
2．下列在炼铁高炉中所发生的反应及其作用与实际不相符的是( )
3．我国古代制得的“药金”外观与金相似，常被误认为是金子。其冶炼方法是将炉甘石(ZnCO3)和赤铜矿(Cu2O)以及木炭按一定比例混合，加热至800 ℃左右，即炼出闪烁着金子般光泽的“药金”。下列有关叙述正确的是( )
①“药金”是铜锌合金 ②冶炼过程中炉甘石直接被木炭还原，有锌生成 ③用灼烧法可区分黄金和“药金” ④用稀硝酸能区别黄金和“药金” ⑤表面有黑色氧化物的是“药金”，用稀硫酸洗涤后可去掉黑色膜，但可能显示出铜红色
A．①② B．①③④⑤
C．①②③④ D．①②③④⑤
4．冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法 ②水煤气(或氢气，或一氧化碳)法 ③活泼金属置换法 ④电解法。
(1)请对下表中的金属冶炼方法进行分析，从上述四种方法中选择相应的序号填入表中空格：
火烧孔雀 石炼铜 湿法炼铜 铝热法炼铬 从光卤石 中炼镁
火烧孔雀石炼铜所发生反应的化学方程式(写主要的两个)：________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________。
(2)请再举出使用上述方法冶炼金属的例子各一个(用化学方程式表示)：
①________________________________________________________________________、
②________________________________________________________________________、
③________________________________________________________________________、
④________________________________________________________________________。
5．某同学做“铝热反应”的实验。查阅《化学手册》知，Al、Al2O3、Fe、Fe2O3熔点、沸点数据如下：
物质 Al Al2O3 Fe Fe2O3
熔点/℃ 660 2 054 1 535 1 462
沸点/℃ 2 467 2 980 2 750 —
(1)铝热反应方程式为_________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)下列能与Al发生铝热反应的有________(填序号)。
A．MnO2 B．Na2O
C．MgO D．FeO
(3)某同学推测，铝热反应所得的熔融物应是铁铝合金。设计实验方案，证明所得的块状熔融物中含有金属铝。
所用试剂
实验操作及现象
有关反应的化学方程式
(4)实验室欲在常温下溶解此熔融物，下列试剂中最好的是________(填序号)，理由是：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
A．浓硫酸 B．稀硫酸
C．硫酸铜溶液 D．NaOH溶液
微专题二 铁、铝及其重要化合物的转化与应用
1．铁及其重要化合物的转化关系
2．铝及其重要化合物之间的转化关系
3．常见物质的特征颜色
(1)有色固体：红色：Cu；砖红色：Cu2O；红棕色：Fe2O3；红褐色：Fe(OH)3；淡黄色：S或Na2O2；蓝色：Cu(OH)2；紫黑色：KMnO4、I2；黑色：炭粉、CuO、FeO、MnO2、Fe3O4；白色沉淀：Fe(OH)2、、CaCO3、BaSO4、AgCl、BaSO3；
(2)有色溶液：Fe2＋(浅绿色)、Fe3＋(棕黄色)、Cu2＋(蓝色)、(紫红色)、Fe(SCN)3(红色)。
4．常见的特征反应现象
(1)焰色反应：Na＋(黄色)、K＋(紫色)。
(2)白色沉淀[Fe(OH)2]红褐色[Fe(OH)3](由白色→灰绿色→红褐色)。
(3)单质与碱反应产生气体。
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
[微训练二]
1．已知有以下物质相互转化：
试回答下列问题：
(1)写出B的化学式：____________，D的化学式：____________。
(2)写出由E转变成F的化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)写出用KSCN鉴别G溶液的离子方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
向G溶液中加入A的有关反应离子方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2．某研究小组为了探究一种无机矿物盐X(仅含四种元素)的组成和性质，设计并完成了如图所示实验：
另取10.80 g X在惰性气流中加热至完全分解，得到6.40 g固体1。请回答如下问题：
(1)画出白色沉淀1中金属元素的原子结构示意图________，写出气体甲的化学式________。
(2)X的化学式是________，在惰性气流中加热X至完全分解的化学反应方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)白色沉淀2在空气中变成红褐色沉淀的原因是____________________________(用化学反应方程式表示)。
(4)一定条件下，气体甲与固体1中的某种成分可能发生氧化还原反应，写出一个可能的化学反应方程式________________________，并设计实验方案验证该反应的产物________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
3．已知X为Fe2O3和CuO的混合物，且氧化性强弱顺序：Fe3＋>Cu2＋>H＋>Fe2＋。X样品可发生如图所示的转化关系：
(1)写出步骤③可能发生反应的离子方程式________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(共有3个)。
(2)若溶液E中只有一种金属离子，则一定是________；若溶液E中含有两种金属离子，则一定是________。
(3)若D固体是纯净物，该固体是________(填化学式)。
(4)印刷电路板是由高分子材料和铜箔复合而成的，可用FeCl3溶液作“腐蚀剂”刻制印刷电路板，该过程发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
专题9 专题共享
微专题一
微训练一
1．解析：合金的性质与其成分金属的性质不完全相同，如硬度、强度更大，熔点更低等，A正确；因AlCl3是共价化合物，熔融时不导电，冶炼铝时应采用冰晶石(Na3AlF6)作熔剂电解熔融Al2O3的方法，B不正确；金属冶炼就是把金属阳离子还原为金属原子，C正确；越活泼的金属，其金属阳离子的氧化性越弱，越难被还原，D正确。
答案：B
2．答案：C
3．解析：ZnCO3ZnO＋CO2↑，故②错误；因为“药金”是铜锌合金，故灼烧时生成CuO、ZnO且溶于稀硝酸。
答案：B
4．解析：(1)火烧孔雀石炼铜是C还原孔雀石分解得到CuO，故选①；湿法炼铜和铝热法炼铬都是利用活泼金属置换较不活泼金属，故选③；光卤石炼镁的反应为MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑，故选④。(2)根据金属性较强金属，活泼性介于Zn～Cu之间的金属、活泼性较弱金属，分别采用电解法、高温还原法、热分解法冶炼。
答案：(1)① ③ ③ ④
CuCO3·Cu(OH)22CuO＋CO2↑＋H2O
C＋2CuO2Cu＋CO2↑
(2)①3C＋2Fe2O34Fe＋3CO2↑
②H2＋CuOCu＋H2O
③3MnO2＋4Al3Mn＋2Al2O3
④2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
5．解析：(2)根据铝的活动性比Na、Mg弱，比Mn、Fe强知，MnO2、FeO均可与Al发生铝热反应。(3)要证明所得的铁中含有单质铝，只需加入NaOH溶液，看有无气泡产生即可。(4)铝和铁遇到浓硫酸在常温下会发生钝化现象；硫酸铜溶液能够溶解两种金属，但是同时置换出单质铜；NaOH溶液不能和铁反应，只能溶解铝。
答案：(1)2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3
(2)AD
(3)氢氧化钠溶液 取适量样品置于试管中，加入NaOH溶液，有气泡产生 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑(其他合理答案均可)
(4)B 稀硫酸能够完全溶解此熔融物，并且不会造成环境污染
微专题二
微训练二
1．解析：解题的突破口是白色沉淀→红褐色沉淀→G溶液，即为→Fe(OH)3→FeCl3。
答案：(1)FeCl2 KCl
(2)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(3)Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
2．解析：突破口1：
突破口2：
从框图可知，气体甲为CO2；由溶液1转变为白色沉淀1，白色沉淀1又能溶解在CO2水溶液中，可推断白色沉淀1为；从固体2的转化过程可知，白色沉淀2为，最终的红褐色沉淀为；由上述推断可初步确定X为含有Ca、Fe元素的碳酸盐，且其中铁元素的化合价为＋2，故可推断其为CaFe(CO3)2，分解得到的固体1为CaO与FeO的混合物，应用题给数据可以进一步确认上述判断的正确性。(1)白色沉淀1中的金属元素为钙，其原子结构示意图为，气体甲为CO2。(2)X的化学式为；在惰性气流中加热至完全分解的化学反应方程式为CaFe(CO3)2CaO＋FeO＋2CO2↑。(3)白色沉淀2在空气中变成红褐色沉淀是因为Fe(OH)2被氧化成，反应的化学方程式为。(4)CO2气体与固体1中的FeO可能发生氧化还原反应，反应的化学方程式为2FeO＋CO2Fe2O3＋CO；检验产物的方法：取反应所得固体物质，加稀盐酸溶解，然后加入KSCN溶液，若溶液呈红色，说明反应产物中有Fe(Ⅲ)。将生成的气体通过灼热CuO，若黑色固体变为红色，证明生成的气体中含有CO。
答案：(1) CO2
(2)CaFe(CO3)2 CaFe(CO3)2CaO＋FeO＋2CO2↑
(3)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(4)2FeO＋CO2Fe2O3＋CO 检测Fe2O3：将固体用稀盐酸溶解，加入KSCN溶液，若溶液显红色，表明产物中有Fe(Ⅲ)；检测CO：将气体通过灼热CuO，若黑色固体变为红色，表明产物中有CO
3．解析：(1)①步中的反应为CuO＋2HCl===CuCl2＋H2O、Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O，所得溶液为FeCl3、CuCl2及过量的HCl的混合溶液；步骤②得到的固体有铜、铁两种，若B是铜，根据题给的氧化性顺序可知，只有一个反应，不符合3个反应的要求，故B应是铁。(2)若溶液E中只有一种金属离子，则必然是氧化性最弱的Fe2＋；若溶液E中含有两种金属离子，则为Fe2＋、Cu2＋。(4)根据氧化性Fe3＋>Cu2＋可知，腐蚀电路板的反应为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。
答案：(1)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu、2H＋＋Fe===Fe2＋＋H2↑
(2)Fe2＋ Fe2＋、Cu2＋ (3)Cu
(4)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
微专题一 金属的冶炼
1．金属冶炼方法与金属活动性的关系
金属的活动性顺序 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au
金属原子失电子能力 强→弱
金属离子得电子能力 弱→强
自然界中的存在形态 化合态 多数是化合态、 极少数是游离态 游离态
主要冶炼方法 电解法 高温 还原法 热分 解法 物理 方法
2.几种常用金属冶炼方法的比较
特别提醒
炼铁时，CO来源于焦炭与空气中O2的反应，会在金属中含有碳元素，形成含碳的合金。
[微训练一]
1．金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的运用。下列关于金属的一些说法中不正确的是( )
A．合金的性质与其成分金属的性质不完全相同
B．工业上金属Mg、Al都是用电解熔融的氯化物制得的
C．金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子
D．越活泼的金属越难冶炼
2．下列在炼铁高炉中所发生的反应及其作用与实际不相符的是( )
3．我国古代制得的“药金”外观与金相似，常被误认为是金子。其冶炼方法是将炉甘石(ZnCO3)和赤铜矿(Cu2O)以及木炭按一定比例混合，加热至800 ℃左右，即炼出闪烁着金子般光泽的“药金”。下列有关叙述正确的是( )
①“药金”是铜锌合金 ②冶炼过程中炉甘石直接被木炭还原，有锌生成 ③用灼烧法可区分黄金和“药金” ④用稀硝酸能区别黄金和“药金” ⑤表面有黑色氧化物的是“药金”，用稀硫酸洗涤后可去掉黑色膜，但可能显示出铜红色
A．①② B．①③④⑤
C．①②③④ D．①②③④⑤
4．冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法 ②水煤气(或氢气，或一氧化碳)法 ③活泼金属置换法 ④电解法。
(1)请对下表中的金属冶炼方法进行分析，从上述四种方法中选择相应的序号填入表中空格：
火烧孔雀 石炼铜 湿法炼铜 铝热法炼铬 从光卤石 中炼镁
火烧孔雀石炼铜所发生反应的化学方程式(写主要的两个)：________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________。
(2)请再举出使用上述方法冶炼金属的例子各一个(用化学方程式表示)：
①________________________________________________________________________、
②________________________________________________________________________、
③________________________________________________________________________、
④________________________________________________________________________。
5．某同学做“铝热反应”的实验。查阅《化学手册》知，Al、Al2O3、Fe、Fe2O3熔点、沸点数据如下：
物质 Al Al2O3 Fe Fe2O3
熔点/℃ 660 2 054 1 535 1 462
沸点/℃ 2 467 2 980 2 750 —
(1)铝热反应方程式为_________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)下列能与Al发生铝热反应的有________(填序号)。
A．MnO2 B．Na2O
C．MgO D．FeO
(3)某同学推测，铝热反应所得的熔融物应是铁铝合金。设计实验方案，证明所得的块状熔融物中含有金属铝。
所用试剂
实验操作及现象
有关反应的化学方程式
(4)实验室欲在常温下溶解此熔融物，下列试剂中最好的是________(填序号)，理由是：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
A．浓硫酸 B．稀硫酸
C．硫酸铜溶液 D．NaOH溶液
微专题二 铁、铝及其重要化合物的转化与应用
1．铁及其重要化合物的转化关系
2．铝及其重要化合物之间的转化关系
3．常见物质的特征颜色
(1)有色固体：红色：Cu；砖红色：Cu2O；红棕色：Fe2O3；红褐色：Fe(OH)3；淡黄色：S或Na2O2；蓝色：Cu(OH)2；紫黑色：KMnO4、I2；黑色：炭粉、CuO、FeO、MnO2、Fe3O4；白色沉淀：Fe(OH)2、、CaCO3、BaSO4、AgCl、BaSO3；
(2)有色溶液：Fe2＋(浅绿色)、Fe3＋(棕黄色)、Cu2＋(蓝色)、(紫红色)、Fe(SCN)3(红色)。
4．常见的特征反应现象
(1)焰色反应：Na＋(黄色)、K＋(紫色)。
(2)白色沉淀[Fe(OH)2]红褐色[Fe(OH)3](由白色→灰绿色→红褐色)。
(3)单质与碱反应产生气体。
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
[微训练二]
1．已知有以下物质相互转化：
试回答下列问题：
(1)写出B的化学式：____________，D的化学式：____________。
(2)写出由E转变成F的化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)写出用KSCN鉴别G溶液的离子方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
向G溶液中加入A的有关反应离子方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2．某研究小组为了探究一种无机矿物盐X(仅含四种元素)的组成和性质，设计并完成了如图所示实验：
另取10.80 g X在惰性气流中加热至完全分解，得到6.40 g固体1。请回答如下问题：
(1)画出白色沉淀1中金属元素的原子结构示意图________，写出气体甲的化学式________。
(2)X的化学式是________，在惰性气流中加热X至完全分解的化学反应方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)白色沉淀2在空气中变成红褐色沉淀的原因是____________________________(用化学反应方程式表示)。
(4)一定条件下，气体甲与固体1中的某种成分可能发生氧化还原反应，写出一个可能的化学反应方程式________________________，并设计实验方案验证该反应的产物________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
3．已知X为Fe2O3和CuO的混合物，且氧化性强弱顺序：Fe3＋>Cu2＋>H＋>Fe2＋。X样品可发生如图所示的转化关系：
(1)写出步骤③可能发生反应的离子方程式________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(共有3个)。
(2)若溶液E中只有一种金属离子，则一定是________；若溶液E中含有两种金属离子，则一定是________。
(3)若D固体是纯净物，该固体是________(填化学式)。
(4)印刷电路板是由高分子材料和铜箔复合而成的，可用FeCl3溶液作“腐蚀剂”刻制印刷电路板，该过程发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________
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专题9 专题共享
微专题一
微训练一
1．解析：合金的性质与其成分金属的性质不完全相同，如硬度、强度更大，熔点更低等，A正确；因AlCl3是共价化合物，熔融时不导电，冶炼铝时应采用冰晶石(Na3AlF6)作熔剂电解熔融Al2O3的方法，B不正确；金属冶炼就是把金属阳离子还原为金属原子，C正确；越活泼的金属，其金属阳离子的氧化性越弱，越难被还原，D正确。
答案：B
2．答案：C
3．解析：ZnCO3ZnO＋CO2↑，故②错误；因为“药金”是铜锌合金，故灼烧时生成CuO、ZnO且溶于稀硝酸。
答案：B
4．解析：(1)火烧孔雀石炼铜是C还原孔雀石分解得到CuO，故选①；湿法炼铜和铝热法炼铬都是利用活泼金属置换较不活泼金属，故选③；光卤石炼镁的反应为MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑，故选④。(2)根据金属性较强金属，活泼性介于Zn～Cu之间的金属、活泼性较弱金属，分别采用电解法、高温还原法、热分解法冶炼。
答案：(1)① ③ ③ ④
CuCO3·Cu(OH)22CuO＋CO2↑＋H2O
C＋2CuO2Cu＋CO2↑
(2)①3C＋2Fe2O34Fe＋3CO2↑
②H2＋CuOCu＋H2O
③3MnO2＋4Al3Mn＋2Al2O3
④2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
5．解析：(2)根据铝的活动性比Na、Mg弱，比Mn、Fe强知，MnO2、FeO均可与Al发生铝热反应。(3)要证明所得的铁中含有单质铝，只需加入NaOH溶液，看有无气泡产生即可。(4)铝和铁遇到浓硫酸在常温下会发生钝化现象；硫酸铜溶液能够溶解两种金属，但是同时置换出单质铜；NaOH溶液不能和铁反应，只能溶解铝。
答案：(1)2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3
(2)AD
(3)氢氧化钠溶液 取适量样品置于试管中，加入NaOH溶液，有气泡产生 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑(其他合理答案均可)
(4)B 稀硫酸能够完全溶解此熔融物，并且不会造成环境污染
微专题二
微训练二
1．解析：解题的突破口是白色沉淀→红褐色沉淀→G溶液，即为→Fe(OH)3→FeCl3。
答案：(1)FeCl2 KCl
(2)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(3)Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
2．解析：突破口1：
突破口2：
从框图可知，气体甲为CO2；由溶液1转变为白色沉淀1，白色沉淀1又能溶解在CO2水溶液中，可推断白色沉淀1为；从固体2的转化过程可知，白色沉淀2为，最终的红褐色沉淀为；由上述推断可初步确定X为含有Ca、Fe元素的碳酸盐，且其中铁元素的化合价为＋2，故可推断其为CaFe(CO3)2，分解得到的固体1为CaO与FeO的混合物，应用题给数据可以进一步确认上述判断的正确性。(1)白色沉淀1中的金属元素为钙，其原子结构示意图为，气体甲为CO2。(2)X的化学式为；在惰性气流中加热至完全分解的化学反应方程式为CaFe(CO3)2CaO＋FeO＋2CO2↑。(3)白色沉淀2在空气中变成红褐色沉淀是因为Fe(OH)2被氧化成，反应的化学方程式为。(4)CO2气体与固体1中的FeO可能发生氧化还原反应，反应的化学方程式为2FeO＋CO2Fe2O3＋CO；检验产物的方法：取反应所得固体物质，加稀盐酸溶解，然后加入KSCN溶液，若溶液呈红色，说明反应产物中有Fe(Ⅲ)。将生成的气体通过灼热CuO，若黑色固体变为红色，证明生成的气体中含有CO。
答案：(1) CO2
(2)CaFe(CO3)2 CaFe(CO3)2CaO＋FeO＋2CO2↑
(3)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(4)2FeO＋CO2Fe2O3＋CO 检测Fe2O3：将固体用稀盐酸溶解，加入KSCN溶液，若溶液显红色，表明产物中有Fe(Ⅲ)；检测CO：将气体通过灼热CuO，若黑色固体变为红色，表明产物中有CO
3．解析：(1)①步中的反应为CuO＋2HCl===CuCl2＋H2O、Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O，所得溶液为FeCl3、CuCl2及过量的HCl的混合溶液；步骤②得到的固体有铜、铁两种，若B是铜，根据题给的氧化性顺序可知，只有一个反应，不符合3个反应的要求，故B应是铁。(2)若溶液E中只有一种金属离子，则必然是氧化性最弱的Fe2＋；若溶液E中含有两种金属离子，则为Fe2＋、Cu2＋。(4)根据氧化性Fe3＋>Cu2＋可知，腐蚀电路板的反应为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。
答案：(1)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu、2H＋＋Fe===Fe2＋＋H2↑
(2)Fe2＋ Fe2＋、Cu2＋ (3)Cu
(4)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋