无机化学工艺流程
【教学目标】
1．使学生了解化学工艺流程题的常见题型。
2．掌握化学工艺流程题的分析方法和技巧。
3．培养学生发散、联想、归纳、整合、提炼知识的能力。
【教学重点】 化学工艺流程题的分析方法和技巧。
【教学难点】 隐含信息的挖掘和计算能力的提升。
【考情分析】
命题点 五年考情 分析解读
以物质制备为主线的化学工艺流程 2017·全国Ⅲ，T27 2016·全国Ⅱ，T28 2015·全国Ⅰ，T27 化学工艺流程题是将化工生产中的生产流程用框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，是无机框图的创新。它以现代工业生产为基础，与化工生产成本、产品提纯、环境保护等相融合，考查物质的制备、检验、分离或提纯等基本实验原理在化工生产中的实际应用，具有较强的实用性和综合性，是近几年高考化学试题的常考题型。
以分离提纯为主线的化学工艺流程 2017·全国Ⅰ，T27 2016·全国Ⅲ，T28
1．工艺流程题过程解读
(1)读流程图
①箭头：箭头进入的是投料(反应物)、出去的是主产物或副产物(生成物)。
②三线：出线和进线均表示物料流向或操作流程，可逆线表示物质循环。
(2)解题要点
①审题要点：a.了解生产目的、原料及产品，b.了解题目提供的信息，c.分析各步的反应条件、原理及物质成分，d.理解物质分离、提纯、条件控制等操作的目的及要点。
②答题切入点：a.原料及产品的分离提纯，b.生产目的及反应原理，c.生产要求及反应条件，d.有关产率、产量及组成的计算，e.绿色化学。
2．工艺流程题常见答题方向
工艺操作(结果) 目的评价(或操作名称)
方法措施 研磨(粉碎) 增大接触面积，加快反应(溶解)速率
煅烧(焙烧) 矿物分解、燃烧，转化为易溶于酸、碱的物质
水浸 利用水溶性把物质进行分离
酸浸(碱浸) 利用物质与酸(碱)反应除掉杂质或把目标物质转化为可溶性离子
控制条件 调节溶液pH 某些金属离子的沉淀，控制物质的溶解
控制温度 加快反应速率，促进平衡移动；物质的溶解、析出、挥发等
增大某反应物用量 增大另一反应物的转化率(产率)
某种试剂的选择 是否带入杂质、是否影响产品的纯度
分离提纯 不相溶液体 分液
相溶性液体 蒸馏
难溶性固体 过滤
易溶性固体 蒸发结晶、浓缩冷却结晶
趁热过滤 防止温度降低，某物质析出
冰水洗涤 减少晶体的溶解损失
乙醇、有机溶剂洗涤 减少晶体的水溶性损失
考点指导1 以物质制备为目的工艺流程
【典例1】
题头 挖掘题头信息 (2017·课标全国Ⅰ，27)Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备，工艺流程如下：
题干 分析题干流程
题尾 知道题尾考查哪些问题 回答下列问题： (1)“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如下图所示。由图可知，当铁的时，所采用的实验条件为__________________________________________________________。 (2)“酸浸”后，钛主要以形式存在，写出相应反应的离子方程式________________________________________。 (3)TiO2·xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实验结果如下表所示：(4)Li2Ti5O15中Ti的化合价为＋4，其中过为________________。(5)若“滤液②”中c(Mg2＋)＝0.02 mol·L－1，加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍)，使Fe3＋恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3＋)＝1.0×10－5 mol·L－1，此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成？________________________________________________________________________(列式计算)。(6)写出“高温煅烧②”中由的化学方程式__________________________________。
【审题指导】
①分析图像，浸出率达到70%只有90 ℃、100 ℃两条曲线。
②反应物FeTiO3＋H＋＋Cl－，生成物TiOCl＋Fe2＋，结合原子守恒和电荷守恒写出离子方程式。
③可以从温度、浓度、压强等方面考虑转化率的因素，结合考虑双氧水在高温下易分解、氨水中氨气会逸出。
④找出元素的常规价态，Li为＋1价，O为－2价，Ti为＋4价，O中O为－1价，化学式变形为Li2Ti5(O2)xO15－2x，从化合价的代数和为零作答2＋4×5－2x－2(15－2x)＝0，计算得出结果x＝4。
⑤由Ksp公式入手计算，Qc与Ksp的关系得出结论。
⑥流程题已经给出化学反应的反应物是FePO4和Li2CO3、草酸，生成物LiFePO4，分析化合价变化的元素，结合原子守恒和得失电子守恒写出方程式。
【答题规范】
(1)100 ℃、2 h或90 ℃、5 h
(2)FeTiO3＋ 4H＋＋ 4Cl－===Fe2＋＋TiOCl＋2H2O
(3)低于40 ℃，TiO2·xH2O转化率随温度升高而增加；超过40 ℃，双氧水分解与氨气逸出导致TiO2·xH2O转化率下降
(4)4
(5)Fe3＋恰好沉淀完全时， c(PO)＝ mol·L－1＝1.3×10－17mol·L－1。c3(Mg2＋)·c2(PO)值为0.013×(1.3×10－17)2＝1.7×10－40(6)2FePO4＋Li2CO3＋H2C2O42LiFePO4＋H2O↑＋3CO2↑
【评分细则】
(1)100 ℃、2 h，90 ℃、5 h(每一组1分，温度与时间对应一组)
(2)FeTiO3＋ 4H＋＋ 4Cl－===Fe2＋＋TiOCl＋2H2O；(化学式均正确得1分，配平正确得1分)
(3)低于40 ℃，TiO2·xH2O转化率随温度升高而增加(得1分)；超过40 ℃，双氧水分解与氨气逸出导致TiO2·xH2O转化率下降(得1分)
(4)4(2分)
(5)Fe3＋恰好沉淀完全时， c(PO)＝ mol·L－1＝1.3×10－17mol·L－1(得2分)，c3(Mg2＋)·c2(PO)＝0.013×(1.3×10－17)2＝1.7×10－40(6)2FePO4＋Li2CO3＋H2C2O42LiFePO4＋H2O↑＋3CO2↑(化学式均正确得1分，配平正确得2分)
【对点训练】
1．(2015·全国卷Ⅰ，27)硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示：
回答下列问题：
(1)写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式________________。为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有_________________________
_____________________________________________________(写出两条)。
(2)利用________的磁性，可将其从“浸渣”中分离。“浸渣”中还剩余的物质是____________________________________________(写化学式)。
(3)“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是________________________________。然后再调节溶液的pH约为5，目的是_____________________________。
(4)“粗硼酸”中的主要杂质是________(填名称)。
(5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH4)，它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为________。
(6)单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程_______________________________。
解析
答案 (1)Mg2B2O5·H2O＋2H2SO42MgSO4＋2H3BO3 提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径
(2)Fe3O4 SiO2和CaSO4
(3)将Fe2＋氧化为Fe3＋ 使Al3＋和Fe3＋形成氢氧化物沉淀而除去
(4)(七水)硫酸镁
(5)
(6)2H3BO3B2O3＋3H2O、B2O3＋3Mg 2B＋3MgO
2．(2017·海南化学，17)以工业生产硼砂所得废渣硼镁泥为原料制取MgSO4·7H2O的过程如图所示：
硼镁泥的主要成分如下表：
MgO SiO2 FeO、Fe2O3 CaO Al2O3 B2O3
30%～ 40% 20%～ 25% 5%～ 15% 2%～ 3% 1%～ 2% 1%～ 2%
回答下列问题：
(1)“酸解”时应该加入的酸是________，“滤渣1”中主要含有________(写化学式)。
(2)“除杂”时加入次氯酸钙、氧化镁的作用分别是________________________、________________________。
(3)判断“除杂”基本完成的检验方法是________。
(4)分离滤渣3应趁热过滤的原因是________________________________
______________________________________________________________
___________________________________________________________。
解析 硼镁泥主要成分是MgO，还有CaO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质，酸溶时MgO、CaO、Fe2O3、FeO、Al2O3都和硫酸反应，SiO2不与硫酸反应，B2O3转化为H3BO3，则滤渣1为SiO2，次氯酸钙具有强氧化性，加入的次氯酸钙可把亚铁离子氧化成铁离子，MgO促进铁离子、铝离子水解，铁离子、铝离子转化为沉淀，则滤渣2为Al(OH)3、Fe(OH)3，浓缩过滤得到滤渣3为CaSO4，滤液中含镁离子、硫酸根离子，蒸发浓缩、冷却结晶得到硫酸镁晶体，以此来解答。
答案 (1)浓硫酸 SiO2
(2)氧化亚铁离子 促进铁离子、铝离子转化为沉淀
(3)溶液接近为无色
(4)温度对硫酸镁、硫酸钙的溶解度影响不同，温度越高，硫酸钙溶解度越小，可以采用蒸发浓缩，趁热过滤方法除去硫酸钙
考点指导2 以分离提纯为目的化学工艺流程
【典例2】 (2016·课标全国Ⅲ，28)以硅藻土为载体的五氧化二钒(V2O5)是接触法生产硫酸的催化剂。从废矾催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为：
物质 V2O5 V2O4 K2SO4 SiO2 Fe2O3 Al2O3
质量分数/% 2.2～2.9 2.8～3.1 22～28 60～65 1～2 <1
以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：
回答下列问题：
(1)“酸浸”时V2O5转化为VO，反应的离子方程式为________________________________________，同时V2O4转化成VO2＋。“废渣1”的主要成分是________。
(2)“氧化”中欲使3 mol的VO2＋变为VO，则需要氧化剂KClO3至少为________ mol。
(3)“中和”作用之一是使钒以V4O形式存在于溶液中。“废渣2”中含有________。
(4)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为：4ROH＋V4OR4V4O12＋4OH－(ROH为强碱性阴离子交换树脂)。为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈________性(填“酸”、“碱”或“中”)。
(5)“流出液”中阳离子最多的是________。
(6)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3)沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式___________________________________________________________。
【解题流程】
解析
答案 (1)V2O5＋2H＋===2VO＋H2O SiO2 (2)0.5
(3)Fe(OH)3、Al(OH)3 (4)碱 (5)K＋
(6)2NH4VO3V2O5＋H2O↑＋2NH3↑
【对点训练】
3．湿法炼锌产生的铜镉渣主要含锌、镉(Cd)、铜、铁、钴(Co)等金属单质。利用铜镉渣可生产Cu、Cd及ZnSO4·7H2O等，其生产流程如图：
如表是部分金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为0.1 mol·L－1计算)：
氢氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Cd(OH)2 Zn(OH)2
开始沉淀的pH 1.9 7.0 7.2 5.4
沉淀完全的pH 3.2 9.0 9.5 8.2
请回答下列问题：
(1)提高铜镉渣的“浸出”速率的措施有__________________________
_____________________________________________(写出1条即可)。
(2)Fe的金属性比Co强，该流程中“除钴”________(填“能”或“不能”)用Zn代替Fe，“除钴”中Fe发生反应的离子方程式是_______________________
_________________________________________________________。
(3)“除铁”操作中加入H2O2的目的是___________________________，
加入ZnO的目的是调节溶液pH，以除去溶液中的铁元素，调节溶液pH的范围为________，“除铁”操作中的沉淀成分是________(写化学式)。
(4)“电解”操作中，Cd2＋在________极放电得到金属Cd，电极反应式是______________________________________________________________。
(5)“电解”后的电解废液是ZnSO4溶液，用该电解废液制备ZnSO4·7H2O的方法是______________________________________________________。
(6)“除钴”后的含钴废渣在空气中煅烧，煅烧后的成分测定如表：
元素 Co Zn Cu Fe
含量/% 59.00 0.52 0.20 13.16
则煅烧后所得固体混合物中，钴氧化物的化学式是__________________________________________________________。
解析 (1)升高温度、增大反应物表面积等均可提高反应速率。(2)因Zn的金属性比Fe强，故可用Zn代替铁除钴。除钴中Fe与Co2＋发生置换反应生成Fe2＋和Co。(3)H2O2可氧化Fe2＋，使之转化为Fe3＋。根据表格中的数据，可知欲除去溶液中的铁元素，需加入ZnO调节溶液pH的范围为3.2～5.4，此时Fe3＋完全转化成Fe(OH)3沉淀。(4)电解操作中Cd2＋在阴极得电子生成单质Cd。(5)从ZnSO4溶液中制备ZnSO4·7H2O的方法是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。(6)由题意知，煅烧后所得固体为钴氧化物、ZnO、CuO、Fe2O3的混合物，设煅烧后所得固体质量为100 g，结合题表中的数据可知，钴氧化物中m(O)＝100 g－59.00 g－81 g·mol－1×0.52 g÷65 g·mol－1－80 g·mol－1×0.20 g÷64 g·mol－1－160 g·mol－1×13.16 g÷112 g·mol－1＝21.302 g，则钴氧化物中n(O)＝21.302 g÷16 g·mol－1＝1.33 mol，n(Co)＝59.00 g÷59 g·mol－1＝1.00 mol，故钴氧化物的化学式为Co3O4。
答案 (1)适当升高浸取液温度(或将铜镉渣磨制成粉末等)
(2)能 Fe＋Co2＋===Fe2＋＋Co
(3)将Fe2＋氧化成Fe3＋ 3.2～5.4 Fe(OH)3
(4)阴 Cd2＋＋2e－===Cd
(5)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
(6)Co3O4
1．(2017·北京理综，26)TiCl4是由钛精矿(主要成分为TiO2)制备钛(Ti)的重要中间产物，制备纯TiCl4的流程示意图如下：
资料：TiCl4及所含杂质氯化物的性质
化合物 SiCl4 TiCl4 AlCl3 FeCl3 MgCl2
沸点/℃ 58 136 181(升华) 316 1 412
熔点/℃ －69 －25 193 304 714
在TiCl4中的溶解性 互溶 —— 微溶 难溶
(1)氯化过程：TiO2与Cl2难以直接反应，加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。
已知：TiO2(s)＋2Cl2(g)=== TiCl4(g)＋O2(g) ΔH1＝＋175.4 kJ·mol－1
2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH2＝－220.9 kJ·mol－1
①沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式：_____________________________________________________________。
②氯化过程中CO和CO2可以相互转化，根据如图判断：CO2生成CO反应的ΔH________0(填“＞”“＜”或“＝”)，判断依据：___________________。
③氯化反应的尾气须处理后排放，尾气中的HCl和Cl2经吸收可得粗盐酸、FeCl3溶液，则尾气的吸收液依次是________________。
④氯化产物冷却至室温，经过滤得到粗TiCl4混合液，则滤渣中含有___________________________________________________________。
(2)精制过程：粗TiCl4经两步蒸馏得纯TiCl4。示意图如下：
物质a是________，T2应控制在________。
解析 (1)①利用盖斯定律，将已知两个热化学方程式相加即可得出答案；②由图像可知，温度升高，二氧化碳减少，一氧化碳增多，有利于二氧化碳转化为一氧化碳；又因为温度升高平衡向吸热反应方向移动，所以二氧化碳生成一氧化碳的反应为吸热反应，故ΔH＞0；③HCl气体溶于水即得到盐酸，所以在通其他水溶液之前先用水吸收HCl；之后用FeCl2溶液与Cl2反应生成FeCl3溶液；最后用NaOH溶液吸收尾气，防止污染空气；④由资料可知，冷却到室温时，滤渣中含有难溶于TiCl4的MgCl2，以及微溶于TiCl4的AlCl3和FeCl3。
(2)粗TiCl4中存在的杂质是SiCl4和微溶于TiCl4的AlCl3和FeCl3；先通过蒸馏的方式除去沸点较低的SiCl4，再控制温度在136 ℃～181 ℃，蒸馏得到纯净TiCl4。
答案 (1)①TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g) ΔH＝－45.5 kJ/mol
②＞ 温度升高，CO含量升高，CO2含量减少，反应向生成CO的方向进行
③水、FeCl2溶液、NaOH溶液
④AlCl3、FeCl3、MgCl2
(2)SiCl4 136 ℃～181 ℃
2．(2017·江苏化学，19)某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量Ag(金属层中其他金属含量过低，对实验的影响可忽略)。
已知：①NaClO溶液在受热或酸性条件下易分解，如3NaClO===2NaCl＋NaClO3
②AgCl可溶于氨水：AgCl＋2NH3·H2OAg(NH3)＋Cl－＋2H2O
③常温时N2H4·H2O(水合肼)在碱性条件下能还原Ag(NH3)：
4Ag(NH3)＋N2H4·H2O===4Ag↓＋N2↑＋4NH＋4NH3↑＋H2O
(1)“氧化”阶段需在80 ℃条件下进行，适宜的加热方式为________。
(2)NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和O2，该反应的化学方程式为_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
HNO3也能氧化Ag，从反应产物的角度分析，以HNO3代替NaClO的缺点是______________________________________________________________。
(3)为提高Ag的回收率，需对“过滤Ⅱ”的滤渣进行洗涤，并________________________________________________________________
______________________________________________________________。
(4)若省略“过滤Ⅰ”，直接向冷却后的反应容器中滴加10%氨水，则需要增加氨水的用量，除因过量NaClO与NH3·H2O反应外(该条件下NaClO3与NH3·H2O不反应)，还因为_________________________________________________
____________________________________________________________。
(5)请设计从“过滤Ⅱ”后的滤液中获取单质Ag的实验方案：_______________________________________________________________
_____________________________________________________________
(实验中须使用的试剂有：2 mol·L－1水合肼溶液，1 mol·L－1 H2SO4)。
解析 (1)加热温度低于100 ℃，采用水浴加热，优点是便于控制温度，受热均匀。(2)由题发生反应：Ag＋NaClO＋H2O―→AgCl＋NaOH＋O2↑，有Ag、Cl、O三种元素的化合价发生变化，因Ag、Cl原子个数比为1∶1，设Ag、NaClO的系数为1，则NaOH系数为1，Ag失去1e－，NaClO―→NaCl，得到2e－，根据电子守恒O2的系数为，根据原子守恒，H2O系数为，相应扩大4倍。HNO3也能氧化Ag，但生成NOx会污染环境。(3)滤渣沉淀时表面会附有溶质，因此洗涤液中含有Ag(NH3)，将洗涤液并入过滤Ⅱ的滤液中，以提高利用率。(4)若直接在溶液中加入氨水，一是稀释氨水，氨水的利用率低，二是原溶液中有氧化时生成的NaCl(见(2)中反应)，Cl－使可逆反应AgCl＋2NH3·H2OAg(NH3)＋Cl－＋2H2O逆向移动，不利于AgCl的溶解。(5)由题给信息③，利用水合肼还原Ag(NH3)，但同时有NH3生成，利用H2SO4吸收防止逸出污染大气。
答案 (1)水浴加热 (2)4Ag＋4NaClO＋2H2O===4AgCl＋4NaOH＋O2↑ 会释放出氮氧化物(或NO、NO2)，造成环境污染 (3)将洗涤后的滤液合并入过滤Ⅱ的滤液中 (4)未过滤掉的溶液会稀释加入的氨水，且其中含有一定浓度的Cl－，不利于AgCl与氨水反应 (5)向滤液中滴加2 mol·L－1水合肼溶液，搅拌使其充分反应，同时用1 mol·L－1H2SO4溶液吸收反应中放出的NH3，待溶液中无气泡产生，停止滴加，静置，过滤、洗涤，干燥
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学案三 无机化学工艺流程
【教学目标】
1.使学生了解化学工艺流程题的常见题型。
2.掌握化学工艺流程题的分析方法和技巧。
3.培养学生发散、联想、归纳、整合、提炼知识的能力。
【教学重点】 化学工艺流程题的分析方法和技巧。
【教学难点】 隐含信息的挖掘和计算能力的提升。
【考情分析】
命题点 五年考情 分析解读
以物质制备为主线的化学工艺流程 2017·全国Ⅲ，T27
2016·全国Ⅱ，T28
2015·全国Ⅰ，T27 化学工艺流程题是将化工生产中的生产流程用框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，是无机框图的创新。它以现代工业生产为基础，与化工生产成本、产品提纯、环境保护等相融合，考查物质的制备、检验、分离或提纯等基本实验原理在化工生产中的实际应用，具有较强的实用性和综合性，是近几年高考化学试题的常考题型。
以分离提纯为主线的化学工艺流程 2017·全国Ⅰ，T27
2016·全国Ⅲ，T28
1.工艺流程题过程解读
(1)读流程图
①箭头：箭头进入的是投料(反应物)、出去的是主产物或副产物(生成物)。
②三线：出线和进线均表示物料流向或操作流程，可逆线表示物质循环。
(2)解题要点
①审题要点：a.了解生产目的、原料及产品，b.了解题目提供的信息，c.分析各步的反应条件、原理及物质成分，d.理解物质分离、提纯、条件控制等操作的目的及要点。
②答题切入点：a.原料及产品的分离提纯，b.生产目的及反应原理，c.生产要求及反应条件，d.有关产率、产量及组成的计算，e.绿色化学。
2.工艺流程题常见答题方向
工艺操作(结果) 目的评价(或操作名称)
方法措施 研磨(粉碎) 增大接触面积，加快反应(溶解)速率
煅烧(焙烧) 矿物分解、燃烧，转化为易溶于酸、碱的物质
水浸 利用水溶性把物质进行分离
酸浸(碱浸) 利用物质与酸(碱)反应除掉杂质或把目标物质转化为可溶性离子
控制
条件 调节溶液pH 某些金属离子的沉淀，控制物质的溶解
控制温度 加快反应速率，促进平衡移动；物质的溶解、析出、挥发等
增大某反应物用量 增大另一反应物的转化率(产率)
某种试剂的选择 是否带入杂质、是否影响产品的纯度
分离
提纯 不相溶液体 分液
相溶性液体 蒸馏
难溶性固体 过滤
易溶性固体 蒸发结晶、浓缩冷却结晶
趁热过滤 防止温度降低，某物质析出
冰水洗涤 减少晶体的溶解损失
乙醇、有机溶剂洗涤 减少晶体的水溶性损失
【典例1】
考点指导1 以物质制备为目的工艺流程
题头 挖掘题头信息 (2017·课标全国Ⅰ，27)Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备，工艺流程如下：
题干 分析题干流程
【审题指导】
【对点训练】
1.(2015·全国卷Ⅰ，27)硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示：
回答下列问题：
(1)写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式________________。为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有_____________________ (写出两条)。
(2)利用________的磁性，可将其从“浸渣”中分离。“浸渣”中还剩余的物质是____________________________________________(写化学式)。
(3)“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是________________________________。然后再调节溶液的pH约为5，目的是_____________________________。
(4)“粗硼酸”中的主要杂质是________(填名称)。
(5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH4)，它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为________。
(6)单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程_______________________________。
解析
2.(2017·海南化学，17)以工业生产硼砂所得废渣硼镁泥为原料制取MgSO4·7H2O的过程如图所示：
硼镁泥的主要成分如下表：
MgO SiO2 FeO、Fe2O3 CaO Al2O3 B2O3
30%～40% 20%～25% 5%～15% 2%～3% 1%～2% 1%～2%
回答下列问题：
(1)“酸解”时应该加入的酸是________，“滤渣1”中主要含有________(写化学式)。
(2)“除杂”时加入次氯酸钙、氧化镁的作用分别是________________________、________________________。
(3)判断“除杂”基本完成的检验方法是________。
(4)分离滤渣3应趁热过滤的原因是____________________________________________
____________________________________________________________________。
解析 硼镁泥主要成分是MgO，还有CaO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质，酸溶时MgO、CaO、Fe2O3、FeO、Al2O3都和硫酸反应，SiO2不与硫酸反应，B2O3转化为H3BO3，则滤渣1为SiO2，次氯酸钙具有强氧化性，加入的次氯酸钙可把亚铁离子氧化成铁离子，MgO促进铁离子、铝离子水解，铁离子、铝离子转化为沉淀，则滤渣2为Al(OH)3、Fe(OH)3，浓缩过滤得到滤渣3为CaSO4，滤液中含镁离子、硫酸根离子，蒸发浓缩、冷却结晶得到硫酸镁晶体，以此来解答。
答案 (1)浓硫酸 SiO2
(2)氧化亚铁离子 促进铁离子、铝离子转化为沉淀
(3)溶液接近为无色
(4)温度对硫酸镁、硫酸钙的溶解度影响不同，温度越高，硫酸钙溶解度越小，可以采用蒸发浓缩，趁热过滤方法除去硫酸钙
【典例2】 (2016·课标全国Ⅲ，28)以硅藻土为载体的五氧化二钒(V2O5)是接触法生产硫酸的催化剂。从废矾催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为：
考点指导2 以分离提纯为目的化学工艺流程
物质 V2O5 V2O4 K2SO4 SiO2 Fe2O3 Al2O3
质量分数/% 2.2～2.9 2.8～3.1 22～28 60～65 1～2 <1
以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：
【解题流程】
解析
【对点训练】
3.湿法炼锌产生的铜镉渣主要含锌、镉(Cd)、铜、铁、钴(Co)等金属单质。利用铜镉渣可生产Cu、Cd及ZnSO4·7H2O等，其生产流程如图：
如表是部分金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为0.1 mol·L－1计算)：
请回答下列问题：
(1)提高铜镉渣的“浸出”速率的措施有__________________________(写出1条即可)。
(2)Fe的金属性比Co强，该流程中“除钴”________(填“能”或“不能”)用Zn代替Fe，“除钴”中Fe发生反应的离子方程式是___________________________。
氢氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Cd(OH)2 Zn(OH)2
开始沉淀的pH 1.9 7.0 7.2 5.4
沉淀完全的pH 3.2 9.0 9.5 8.2
(3)“除铁”操作中加入H2O2的目的是___________________________，
加入ZnO的目的是调节溶液pH，以除去溶液中的铁元素，调节溶液pH的范围为________，“除铁”操作中的沉淀成分是________(写化学式)。
(4)“电解”操作中，Cd2＋在________极放电得到金属Cd，电极反应式是______________________________________________________________。
(5)“电解”后的电解废液是ZnSO4溶液，用该电解废液制备ZnSO4·7H2O的方法是______________________________________________________。
(6)“除钴”后的含钴废渣在空气中煅烧，煅烧后的成分测定如表：
则煅烧后所得固体混合物中，钴氧化物的化学式是_________________________
_________________________________。
元素 Co Zn Cu Fe
含量/% 59.00 0.52 0.20 13.16
解析 (1)升高温度、增大反应物表面积等均可提高反应速率。(2)因Zn的金属性比Fe强，故可用Zn代替铁除钴。除钴中Fe与Co2＋发生置换反应生成Fe2＋和Co。(3)H2O2可氧化Fe2＋，使之转化为Fe3＋。根据表格中的数据，可知欲除去溶液中的铁元素，需加入ZnO调节溶液pH的范围为3.2～5.4，此时Fe3＋完全转化成Fe(OH)3沉淀。(4)电解操作中Cd2＋在阴极得电子生成单质Cd。(5)从ZnSO4溶液中制备ZnSO4·7H2O的方法是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。(6)由题意知，煅烧后所得固体为钴氧化物、ZnO、CuO、Fe2O3的混合物，设煅烧后所得固体质量为100 g，结合题表中的数据可知，钴氧化物中m(O)＝100 g－59.00 g－81 g·mol－1×0.52 g÷65 g·mol－1－80 g·mol－1×0.20 g÷64 g·mol－1－160 g·mol－1×13.16 g÷112 g·mol－1＝21.302 g，则钴氧化物中n(O)＝21.302 g÷16 g·mol－1＝1.33 mol，n(Co)＝59.00 g÷59 g·mol－1＝1.00 mol，故钴氧化物的化学式为Co3O4。
答案 (1)适当升高浸取液温度(或将铜镉渣磨制成粉末等)
(2)能 Fe＋Co2＋===Fe2＋＋Co
(3)将Fe2＋氧化成Fe3＋ 3.2～5.4 Fe(OH)3
(4)阴 Cd2＋＋2e－===Cd
(5)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
(6)Co3O4
第1讲 钠及其化合物
【2019·备考】
最新考纲：1.了解钠及其重要化合物的制备方法。2.掌握钠及其重要化合物的主要性质。3.掌握钠及其重要化合物的应用。
考点一 钠的主要性质及其应用
(频数：★☆☆ 难度：★★☆)
1．钠的物理性质
颜色 密度 熔点 硬度
银白色，有 金属光泽 ρ(水)大于ρ(钠)大于ρ(煤油) 小于100 ℃ 质地柔软
2.从钠原子的原子结构认识钠的化学性质——还原性
(1)与非金属单质(如O2、Cl2)的反应
O2
Cl2：2Na＋Cl22NaCl
(2)与水反应
①离子方程式：2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。
②与滴加酚酞的水反应的现象及解释
(3)与盐酸反应
离子方程式：2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑。
(4)钠与盐溶液反应
①钠与盐溶液反应
如Na投入CuSO4溶液中，反应的离子方程式为2Na＋2H2O＋Cu2＋===2Na＋＋Cu(OH)2↓＋H2↑。
②钠与熔融盐反应：
4Na＋TiCl4Ti＋4NaCl
3．钠的制取、保存及用途
(1)制取：化学方程式为2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。
(2)保存：密封保存，通常保存在石蜡油或煤油中。
(3)用途。
①钠、钾合金(液态)可用于原子反应堆的导热剂；
②金属钠还可用于钛、锆、铌、钽等金属的冶炼。
③用作电光源，制作高压钠灯。
1．(RJ必修1·P532改编)下列关于钠的叙述中，正确的是( )
A．钠原子和钠离子具有相似的化学性质
B．钠燃烧时生成氧化钠
C．钠有很强的还原性，切开后表面变暗，生成了Na2O2
D．钠原子的最外层只有一个电子
答案 D
2．教材基础知识探究
(1)如何正确取用钠：______________________________________________
______________________________________________________________。
(2)金属钠着火，不能用H2O、干冰灭火的原因是________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
答案 (1)用镊子夹取一小块钠，用滤纸吸干表面的煤油，用小刀切取黄豆大小的钠，剩余的钠放回原试剂瓶
(2)钠和H2O可直接反应产生H2，可能会引起爆炸，加热时钠也可与CO2直接反应，而且金属钠着火生成的是Na2O2，与H2O、CO2都能反应
3．(溯源题)判断下列说法是否正确
(1)钠与水反应：Na＋2H2O===Na＋＋2OH－＋H2↑( )
(2017·江苏化学，6A)
(2)钾、钠、镁等活泼金属着火时，不能用泡沫灭火器灭火( )
(2016·浙江理综，8A)
(3)23 g Na与足量H2O反应完全后可生成NA个H2分子( )
(2015·广东理综，10A)
(4)钠与CuSO4溶液反应：2Na＋Cu2＋===Cu↓＋2Na＋( )
(2013·新课标全国Ⅱ，10B)
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)×
探源：本高考题组源于教材RJ必修1 P49－50实验3－3“钠与水的反应”及其拓展，对钠与水的反应及与盐溶液的反应的实质进行了考查。
题组一 钠的性质、用途
1．(2018·石家庄模拟)有关钠的叙述正确的是( )
A．2.3 g钠与97.7 g水反应后，溶液中溶质的质量分数等于4%
B．钠和CuSO4溶液反应生成的蓝色沉淀上有时出现暗斑，这是析出了金属铜
C．向金属钠与水反应后的溶液中通入适量氯气后，溶液中含有两种溶质
D．钠在空气中的缓慢氧化与其在空气中点燃所得的产物一样
解析 w＝×100%≠4%，A项错误；Na先与H2O反应生成NaOH，并放出大量的热，NaOH再与硫酸铜反应生成氢氧化铜蓝色沉淀，氢氧化铜不稳定，受热分解为氧化铜，B项错误；2Na＋2H2O===NaOH＋H2↑，2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O，C项正确；D项，Na在空气中缓慢氧化生成Na2O，Na在空气中点燃生成Na2O2，D项错误。
答案 C
2．等质量的两块钠，第一块在足量氧气中加热，第二块在足量氧气(常温)中充分反应，则下列说法正确的是( )
A．第一块钠失去电子多
B．两块钠失去电子一样多
C．第二块钠的反应产物质量最大
D．两块钠的反应产物质量一样大
解析 金属钠失电子均变为＋1价的阳离子，等质量的两块钠，失电子是一样的。根据4Na＋O2===2Na2O，则1 mol金属钠完全反应得氧化钠的质量是31 g，根据反应2Na＋O2Na2O2，则1 mol金属钠完全反应得过氧化钠的质量是39 g，等质量的两块钠，即金属钠的物质的量是相等的，所以生成过氧化钠的质量大，即第一块钠的反应产物质量大。
答案 B
3．(2017·合肥质检)将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中，既有气体，又有白色沉淀产生的是( )
①MgSO4溶液 ②Na2SO4稀溶液 ③饱和澄清石灰水
④Ca(HCO3)2溶液 ⑤CuSO4溶液 ⑥饱和NaCl溶液
A．①④⑤⑥ B．③④⑤⑥
C．②④⑤⑥ D．①③④⑥
解析 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，①中Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓；③中反应消耗水，溶液温度升高，Ca(OH)2的溶解度降低，析出Ca(OH)2沉淀；④中Ca2＋＋HCO＋OH－===CaCO3↓＋H2O；⑤生成的Cu(OH)2是蓝色沉淀，不符合题意；⑥水减少，c(Na＋)增大，使NaCl(s) Na＋(aq)＋Cl－(aq)平衡向左移动。
答案 D
【思维建模】
1．共性
因为钠与不同的溶液反应均属于剧烈的置换反应，故有共同的现象产生：(1)浮：钠浮在液面上；(2)熔：钠熔化成光亮的小球；(3)游：在液面上不停地游动直至反应完；(4)响：反应中不停地发出“嘶嘶嘶”的响声。
2．差异性
与酸及能形成弱碱的金属盐溶液反应时，由于溶液中H＋浓度较大，反应比与水剧烈，最后钠可能在液面上燃烧；与盐溶液反应时，还可能会生成沉淀(如生成难溶碱)、气体(NH3)等。Ｋ
拓展
写出下列反应的离子方程式
①将Na投入到Ca(HCO3)2溶液中，反应后生成正盐溶液
2Na＋Ca2＋＋2HCO===CaCO3↓＋2Na＋＋CO＋H2↑。
②将Na投入到NH4HCO3溶液中，有刺激性气味气体放出
2Na＋NH＋HCO===2Na＋＋CO＋NH3↑＋H2↑。
题组二 钠的性质探究实验的创新
4．(2017·宁德五校联考)如图，在蒸发皿中放一小块钠，加热至熔化时，用玻璃棒蘸取少量无水CuSO4与熔化的钠接触，瞬间产生耀眼的火花，同时有红色物质生成，据此判断下列说法中不正确的是( )
A．上述反应是置换反应
B．上述反应说明钠比铜活泼
C．上述反应证明钠可以从CuSO4溶液中置换出铜
D．加热且无水条件下，Na可以与CuSO4反应并生成Cu
解析 实验在无水条件下进行，有红色物质生成，说明熔融的钠将硫酸铜中的铜置换出来并且放出热量，属于置换反应，钠作还原剂，硫酸铜作氧化剂，说明钠比铜活泼，故A、B项正确；若钠与CuSO4溶液混合，则钠先与水反应生成氢氧化钠，氢氧化钠再与硫酸铜反应生成氢氧化铜，不会置换出铜单质，故C错误；根据以上分析，在无水条件下，Na可以与CuSO4反应并生成Cu，故D正确。
答案 C
5．倒置的坩埚盖子上放硫粉，在硫粉中央放一小块钠，按图示搭建装置，用胶头滴管向金属钠滴加一滴水，立即倒扣上大烧杯，发现坩埚盖子内火星四溅，烧杯内出现大量白烟，下列说法错误的是( )
A．水是钠与硫反应的催化剂
B．酚酞的水溶液可能变为红色
C．钠与硫的反应是放热反应
D．滤纸逐渐变黑
解析 A项，钠与水反应放热，放出的热量引发钠与硫的反应，所以水不是催化剂，错误；B项，硫化钠为强碱弱酸盐，溶于水后，发生水解使溶液显碱性，所以酚酞的水溶液为红色，正确；C项，钠与硫反应引发后，不需要加热就能继续反应说明其为放热反应，正确；D项，硫化钠与硫酸铜反应生成硫化铜黑色固体，正确。
答案 A
考点二 氧化钠、过氧化钠
(频数：★★☆ 难度：★★☆)
1．氧化钠和过氧化钠的比较
物质 氧化钠(Na2O) 过氧化钠(Na2O2)
色态 白色固体 淡黄色固体
类别 碱性氧化物 过氧化物 (非碱性氧化物)
氧的价态 －2 －1
电子式
生成条件 常温 加热或点燃
化 学 性 质 热稳 定性 不稳定(2Na2O＋O22Na2O2) 稳定
与水反应 Na2O＋H2O===2NaOH 2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
与CO2反应 Na2O＋CO2===Na2CO3 2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
与酸反应 (盐酸) Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O 2Na2O2＋4HCl=== 4NaCl＋2H2O＋O2↑
主要性质 具有碱性氧化物通性 具有强氧化性
主要用途 用于制取少量Na2O2、烧碱 强氧化剂、漂白剂、供氧剂、消毒剂
①Na2O中只有离子键，而Na2O2中既有离子键，又有共价键。
②Na2O2晶体中阴、阳离子个数比为1∶2而不是1∶1。
③Na2O2与水、CO2反应都是自身的氧化还原反应。
2．Na2O2的强氧化性与还原性
从元素化合价角度分析Na2O2的性质
(1)强氧化性的五个表现
(2)遇KMnO4等强氧化剂时，表现出还原性，氧化产物为O2。
(3)遇CO2、H2O、H＋则发生自身的氧化还原反应。
1．教材基础知识探究
从氧化还原反应角度探究Na2O2的结构与性质
用双线桥分析Na2O2与水反应中电子转移的方向和数目：________________________。
(1)氧化剂和还原剂是________，氧化产物是________，还原产物是________。
(2)1 mol Na2O2与水完全反应时转移的电子数：________。生成1 mol O2转移电子数：________。
答案
(1)Na2O2 O2 NaOH (2)NA(或6.02×1023) 2NA(或1.204×1024)
2．(RJ必修1·P55“实验3－5”改编)下列对过氧化钠的叙述中，正确的是( )
A．过氧化钠能与酸反应生成盐和水，所以过氧化钠是碱性氧化物
B．过氧化钠能与水反应，所以过氧化钠可以作气体的干燥剂
C．过氧化钠与二氧化碳反应产生氧气，故可用于呼吸面具中
D．过氧化钠与二氧化碳反应时，过氧化钠只作氧化剂
解析 A项，过氧化钠能与酸反应生成盐、水和氧气，所以不是碱性氧化物；B项，过氧化钠能与水反应，但生成氧气引入杂质，所以过氧化钠不能作气体的干燥剂；D项，过氧化钠与二氧化碳反应时，过氧化钠既是氧化剂又是还原剂。
答案 C
3．(溯源题)(2016·江苏化学，18)过氧化钙(CaO2·8H2O)是一种在水产养殖中广泛使用的供氧剂。
(1)Ca(OH)2悬浊液与H2O2溶液反应可制备CaO2·8H2O。
Ca(OH)2＋H2O2＋6H2O===CaO2·8H2O
反应时通常加入过量的Ca(OH)2，其目的是_____________________________
________________________________________________________________。
(2)向池塘水中加入一定量的CaO2·8H2O后，池塘水中浓度增加的离子有________(填序号)。
A．Ca2＋ B．H＋
C．CO D．OH－
解析 (1)Ca(OH)2过量，促进H2O2吸收，提高H2O2的利用率。(2)CaO2·8H2O溶于水与水反应生成Ca(OH)2和O2，增加了Ca2＋和OH－。
答案 (1)提高H2O2的利用率
(2)AD
探源：本题源于RJ必修1“实验3－5”的迁移应用，对CaO2(Na2O2)的性质进行了考查。
题组一 Na2O2的性质用途
1．(2018·郑州高三调研)下列有关Na2O2的说法不正确的是( )
A．向包有Na2O2粉末的脱脂棉上滴加几滴水，脱脂棉剧烈燃烧起来，说明Na2O2与H2O反应放热且有氧气生成
B．Na2O2与CO2反应时有单质O2生成，该反应属于置换反应
C．Na2O2在空气中久置变白，涉及的氧化还原反应中，Na2O2既是氧化剂，又是还原剂
D．Na2O2粉末加入Ca(HCO3)2溶液中，会产生气体和浑浊
解析 A项，燃烧的条件是达到着火点和具有助燃物质；B项，反应物中没有单质参加反应，不符合置换反应的定义；C项，Na2O2与CO2、H2O的反应都是Na2O2自身的氧化还原反应；D项，Na2O2先和水反应生成O2和NaOH，NaOH再与Ca(HCO3)2反应产生沉淀CaCO3。
答案 B
2．过氧化钠可作为氧气的来源。常温常压下二氧化碳和过氧化钠反应后，若固体质量增加了28 g，反应中有关物质的物理量正确的是(NA表示阿伏加德罗常数的值)( )
选项 二氧化碳 碳酸钠 转移的电子
A 1 mol 2NA
B 22.4 L 1 mol
C 106 g 1 mol
D 106 g 2NA
由上述关系，不难得出C项正确；B项中不是标准状况，错误。
答案 C
【练后归纳】
Na2O2与H2O、CO2反应的定量关系
电子转 移关系 当Na2O2与CO2、H2O反应时，物质的量关系为2Na2O2～O2～2e－，n(e－)＝n(Na2O2)＝2n(O2)
气体体积 变化关系 若CO2、水蒸气(或两混合气体)通过足量Na2O2，气体体积的减少量是原来气体体积的，等于生成氧气的量，ΔV＝V(O2)＝V
固体质量 变化关系 CO2、水蒸气分别与足量Na2O2反应时，固体相当于吸收了CO2中的“CO”、水蒸气中的“H2”，所以固体增加的质量Δm(CO2)＝28 g·mol－1×n(CO2)，Δm(H2O)＝2 g·mol－1×n(H2O)
题组二 钠的氧化物性质探究
3．(2018·周口模拟)下图是Na2O2和CO2定性、定量实验的装置示意图。
注射器1中抽取了100 mL CO2，U形管中装有适量小玻璃珠和约1.5 g Na2O2粉末。实验开始时，打开K1、K2、K4止水夹，关闭K3止水夹，推动注射器1活塞，缓缓将CO2压至U形管中，注射器2活塞缓缓向外移动。下列叙述中不正确的是( )
A．U形管内的玻璃珠可防止过氧化钠粉末被吹和增大过氧化钠和二氧化碳的接触面积
B．U形管内淡黄色粉末渐渐变白
C．注射器1活塞推到底后，注射器2中收集到的气体大于50 mL，只是因为还含有CO2
D．打开胶塞，立即将带火星的木条伸入U形管中，可验证反应产物之一为氧气
解析 玻璃珠可起到增大Na2O2与CO2接触面积，使之反应完全的作用，A正确；U形管中Na2O2与CO2反应生成Na2CO3和O2，故U形管内淡黄色粉末渐渐变白，B正确；由2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2可知，100 mL CO2理论上应产生50 mL O2，收集到的气体大于50 mL，除部分CO2没反应外，还可能是反应放热，气体受热膨胀，C错误；可利用O2支持燃烧，能使带火星的木条复燃的性质证明，D正确。
答案 C
4．Na2O的制取可以通过如下反应完成：Na＋NaNO3Na2O＋N2↑(未配平)。请回答下列问题：
(1)上述反应的氧化剂是________(写化学式)。制取Na2O时，若金属钠与NaNO3按质量比23∶17投料，充分反应后收集到的气体体积为1.12 m3(标准状况下)，则制得的Na2O的质量为________kg。
(2)制取Na2O时由于设备密封性不好而进入了少量空气，导致制得的Na2O产品中含有Na2O2杂质。现有Na2O产品m g(假设只含有Na2O2杂质)，请从下面选用合适的仪器和试剂，设计一种可选用的实验仪器组合，以完成样品中Na2O含量的测定。
可选用的试剂：
a．浓硫酸 b．水 c．盐酸标准溶液 d．NaOH标准溶液
e．酚酞 f．碱石灰 g稀盐酸
实验过程中发生反应的化学方程式 实验所需仪器(用字母表示) 实验所需试剂(用字母表示) 实验需直接测定的有关物理量(用文字说明)
(3)某学生设计了以下实验方案来测定该试样中Na2O的质量分数，其操作流程和实验数据如下：
该Na2O产品中Na2O的质量分数为________。
解析 (1)由N元素的化合价降低可知，NaNO3是氧化剂。配平方程式：10Na＋2NaNO36Na2O＋N2↑，收集到1.12 m3(标准状况下)N2，n(N2)＝50 mol，那么n(Na2O)＝300 mol，故m(Na2O)＝18.6 kg。(2)测定样品中氧化钠的含量有多种方法，可通过测生成O2的体积来计算Na2O2的量；也可测反应后锥形瓶和溶液的总质量与反应前锥形瓶、样品和水的总质量之差，还可以通过滴定法测锥形瓶中生成NaOH的量来计算。(3)设试样中Na2O的物质的量为x mol，Na2O2的物质的量为y mol，则有：62x＋78y＝7.75，78(x＋y)＝9.35，解得：x＝0.1，那么Na2O的质量分数为×100%＝80%。
答案 (1)NaNO3 18.6
(2)(以下三种方法任选一种，其他合理方法亦可)
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑， Na2O＋H2O===2NaOH A、D b ①反应前锥形瓶、样品和水的总质量 ②反应后锥形瓶和溶液的总质量
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑， Na2O＋H2O===2NaOH G、C b 量筒中收集到的气体的体积
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑， Na2O＋H2O===2NaOH， NaOH＋HCl===NaCl＋H2O D、H b、c、e 中和锥形瓶中样品与水反应后所得溶液使用的盐酸标准溶液的体积
(3)80%
考点三 两种重要的钠盐：碳酸钠、碳酸氢钠
(频数：★★☆ 难度：★★☆)
1．Na2CO3和NaHCO3的物理性质
名称 碳酸钠 碳酸氢钠
化学式 Na2CO3 NaHCO3
俗名 纯碱或苏打 小苏打
颜色、状态 白色粉末 细小白色晶体
水溶性 易溶于水 水中易溶，比Na2CO3的溶解度小
2.Na2CO3和NaHCO3的化学性质
(1)热稳定性：
①Na2CO3性质稳定，受热难分解。
②NaHCO3性质不稳定，受热易分解，化学方程式为2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。
(2)与酸(足量盐酸)反应：
①Na2CO3：Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O。
②NaHCO3：NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O。
(3)与碱(NaOH溶液)反应：
①Na2CO3：与NaOH溶液不反应。
②NaHCO3：NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O。
(4)相互转化：
①Na2CO3―→NaHCO3
向Na2CO3溶液中通入CO2，化学方程式为Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3。
②NaHCO3―→Na2CO3
NaHCO3固体加热分解转化成Na2CO3。
3．Na2CO3和NaHCO3的用途
(1)碳酸钠：用于造纸、制造玻璃、制皂、洗涤剂等。
(2)碳酸氢钠：用于发酵、医药、灭火剂等。
①因NaHCO3的溶解度较小，将CO2通入到饱和Na2CO3溶液时，开始无明显现象，后有沉淀析出。
②Na2CO3和NaHCO3的用途较易混淆，在掌握时应从原理上加以区别，而不是死记硬背。
1．(RJ必修1·P56“科学探究”)有关Na2CO3和NaHCO3的性质，下列叙述错误的是( )
A．相同温度下，等浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液的碱性相比，前者更强
B．常温时水溶性：Na2CO3>NaHCO3
C．在酒精灯加热的条件下，前者不分解，后者分解
D．将澄清石灰水分别加入Na2CO3和NaHCO3溶液中，前者产生沉淀，后者无明显现象
解析 将澄清石灰水分别加入Na2CO3和NaHCO3溶液中，都会生成CaCO3沉淀，反应为Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH和NaHCO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋NaOH＋H2O，错误。
答案 D
2．教材知识拓展探究
请设计实验方案，用50 mL 2 mol·L－1 NaOH溶液和足量的CO2气体，制取50 mL 1 mol·L－1的Na2CO3溶液。
答案 将50 mL NaOH溶液，等分成两份，一份通入过量的CO2，然后与另一份混合。
3．(溯源题)(2016·江苏化学，6)根据侯氏制碱原理制备少量NaHCO3的实验，经过制取氨气、制取NaHCO3、分离NaHCO3、干燥NaHCO3四个步骤，下列图示装置和原理能达到实验目的的是( )
解析 NH4Cl在试管底部分解为NH3和HCl，温度一降低又会生成NH4Cl，无法得到NH3，A错误；通入CO2的导管应长进短出，B错误；CO2通入氨化的饱和食盐水生成NaHCO3沉淀：NH3＋NaCl＋CO2＋H2O ===NaHCO3↓＋ NH4Cl，可用过滤方法分离NaHCO3，C正确；加热NaHCO3会分解：2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋ H2O，同时装置中烧杯应垫上石棉网加热，D错误。
答案 C
探源：本高考题组源于教材RJ必修1 P56“科学探究”及其拓展，从多个角度考查Na2CO3和NaHCO3的性质及应用。
题组一 Na2CO3、NaHCO3的性质判断及鉴别方法
1．下列有关Na2CO3和NaHCO3的比较，评价正确的是( )
选项 比较 评价
A 相同条件下NaHCO3比Na2CO3在水中的溶解度大 正确
B Na2CO3溶液和NaHCO3溶液中所含离子的种类相同 错误
C Na2CO3和NaHCO3均可与Ca(OH)2溶液反应 正确
D 相同质量的Na2CO3和NaHCO3与足量盐酸反应时，产生的气体质量相同 正确
解析 Na2CO3在水中的溶解度更大，A评价错误；Na2CO3溶液和NaHCO3溶液中离子的种类相同，B评价错误；相同质量的Na2CO3和NaHCO3与足量盐酸反应时，NaHCO3产生的气体质量大，D评价错误。
答案 C
2．(2018·株洲模拟)为鉴别K2CO3和NaHCO3两种白色固体，有4位同学分别设计了下列四种不同的方法，其中不可行的是( )
A．分别加入1 mol·L－1的盐酸，看气泡产生的快慢
B．分别取样在试管中加热，将可能产生的气体通入澄清石灰水中，观察有无白色浑浊
C．分别取样配成溶液，滴加Ba(OH)2溶液，观察有无白色沉淀
D．分别配成溶液、做焰色反应实验，观察火焰的颜色
解析 A项，因K2CO3与盐酸反应分步进行，先生成碳酸氢钾，盐酸过量时才生成气体，故可行；B项，K2CO3受热不分解，NaHCO3受热分解产生CO2，故可行；C项，二者与Ba(OH)2溶液反应都产生白色沉淀BaCO3，故不可行；D项，钾的焰色为紫色(透过蓝色钴玻璃观察)，钠的焰色为黄色，可行。
答案 C
题组二 Na2CO3、NaHCO3的性质探究
3．(2018·“江淮十校”高三第一次联考)下列关于NH4HCO3溶液的说法正确的是( )
A．该溶液呈弱碱性，因为NH水解能力强于HCO
B．该溶液中可以大量存在的离子有：Na＋、Al3＋、Cl－、NO
C．加入过量的NaOH溶液：NH＋HCO＋2OH－===NH3·H2O＋CO＋H2O
D．该溶液中由水电离出的[OH－]<10－7 mol/L
解析 A．该溶液呈弱碱性，因为NH水解能力弱于HCO，故A错误；B.HCO、Al3＋水解互促至水解完全而不能共存，故B错误；C.加入过量的NaOH溶液，HCO、NH先后与OH－发生反应：HCO＋NH＋2OH－===NH3·H2O＋CO＋H2O，故C正确；D.该溶液由于溶质水解而呈碱性，盐类水解促进水的电离，所以该溶液中由水电离出的[OH－]＞10－7 mol/L，故D错误，故选C。
答案 C
4．制得的碳酸钠样品中往往含有少量NaCl，现欲测定样品中Na2CO3的质量分数，某探究性学习小组分别设计了如下实验方案。请回答下列有关问题：
方案一：把一定质量的样品溶解后加入过量的CaCl2溶液，将所得沉淀________(填操作名称)、洗涤、烘干、称量、计算。洗涤沉淀的具体操作是_______________________________________________________________
_____________________________________________________________。
方案二：把一定量的样品与足量硫酸反应后，用图1所示装置测定产生CO2的体积，为了确保测定结果的准确性，B中的溶液最好采用________。图1装置中实验仪器a的名称是________。
方案三：利用图2所示装置来测定纯碱样品中碳酸钠的质量分数(铁架台、铁夹等在图中均已略去)。实验步骤如下：
①按图连接装置，并检查气密性；
②准确称得盛有碱石灰的干燥管D的质量为83.4 g；
③准确称得6 g纯碱样品放入容器b中；
④打开分液漏斗a的旋塞，缓缓滴入稀硫酸，至不再产生气泡为止；
⑤打开弹簧夹，往试管A中缓缓鼓入空气数分钟，然后称得干燥管D的总质量为85.6 g。
(1)若④⑤两步的实验操作太快，则会导致测定结果________(填“偏大”或“偏小”)。
(2)装置A中试剂X应选用________________。
(3)E装置的作用是______________________________________________。
(4)根据实验中测得的有关数据，计算纯碱样品Na2CO3的质量分数为________(结果保留小数点后一位)
解析 方案一：Na2CO3与过量CaCl2溶液反应生成CaCO3沉淀，过滤后分离出沉淀，洗涤沉淀时，沿玻璃棒缓慢地向过滤器中加蒸馏水至浸没沉淀物，使水自然流下，重复操作2～3次。
方案二：样品中Na2CO3与足量硫酸反应后产生CO2，用排液法测定生成CO2的体积，因CO2在饱和NaHCO3溶液中溶解度小，所以B中的溶液最好采用饱和NaHCO3溶液；由装置图可知，图1装置中a为圆底烧瓶。
方案三：(1)反应过快会使产生的CO2气体不能完全被D装置中碱石灰吸收；快速鼓入空气，也会使装置内残留CO2不能被D装置中碱石灰完全吸收，则测得的CO2质量偏小，测定结果偏小；
(2)鼓入空气，可把残留在装置B、C中CO2赶出由D中碱石灰吸收，因为空气中含有CO2，因此应把鼓入空气中的CO2吸收处理，所以装置A应放入NaOH溶液；
(3)如果D装置直接与外界空气相连通，则空气中的H2O和CO2会对测定结果带来影响，所以装置E的作用是防止空气中H2O和CO2进入装置D中；
(4)反应中放出CO2气体的质量＝85.6 g－83.4 g＝2.2 g，
若消耗碳酸钠的质量为x，
Na2CO3～CO2
106 44
x 2.2 g
解得x＝5.3 g
纯碱样品中Na2CO3的质量分数＝×100%≈88.3%。
答案 方案一：过滤 沿玻璃棒缓慢地向过滤器中加蒸馏水至浸没沉淀物，使水自然流下，重复2～3次
方案二：饱和NaHCO3溶液 圆底烧瓶
方案三：(1)偏小 (2)NaOH溶液 (3)防止空气中CO2和水蒸气进入D中 (4)88.3%
【规律方法】
测定纯碱中Na2CO3质量分数的两种方法
气体法 发生反应Na2CO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋CO2↑，依据CO2的体积确定Na2CO3的物质的量，进而确定纯碱中Na2CO3的质量分数
沉淀法 发生反应Na2CO3＋BaCl2===BaCO3↓＋2NaCl，依据BaCO3沉淀的质量，确定Na2CO3的物质的量，进而确定纯碱中Na2CO3的质量分数
考点四 碱金属元素
(频数：★☆☆ 难度：★☆☆)
1．从结构角度认识碱金属的相似性、递变性与特殊性
(1)相似性和递变性
相似性 递变性(由Li→Cs)
原子结构 最外层均为1个电子 电子层数逐渐增多，核电荷数逐渐增大，原子半径逐渐增大
元素性质 都具有较强的金属性，最高正价均为＋1价 金属性逐渐增强
单质性质 物理 性质 (除Cs外)都呈银白色，密度较小，熔、沸点较低 密度逐渐增大(钾反常)，熔、沸点逐渐降低
化学 性质 都具有较强的还原性 还原性逐渐增强，与O2反应越来越剧烈，产物越来越复杂
(2)特殊性
①碱金属的密度一般随核电荷数的增大而增大，但钾的密度比钠的小。
②碱金属一般都保存在煤油中，但由于锂的密度小于煤油的密度而将锂保存在石蜡中。
③碱金属跟氢气反应生成的碱金属氢化物都是离子化合物，其中氢以H－形式存在，显－1价，碱金属氢化物是强还原剂。
④一般情况下，碱金属所形成的盐均溶于水，并且在一定温度下，酸式盐比正盐的溶解度大(但NaHCO3的溶解度比Na2CO3的小)。
⑤试剂瓶中的药品取出后，一般不能放回原瓶，但金属Na、K等需立即放回原瓶。
⑥锂与O2反应与钠不同，只生成Li2O，而不生成Li2O2。
2．牢记两种元素的焰色反应
(1)焰色反应：很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊颜色的现象。
(2)操作步骤
铂丝无色待测物观察火焰颜色铂丝无色。
(3)常见元素焰色反应的颜色
钠元素：黄色；钾元素：紫色(透过蓝色钴玻璃观察)。
1．教材基础知识填空
用“＞”或“＜”填空：
(1)还原性：Li________Na________K。
(2)单质的熔点：Li________Na________K。
(3)碱性：LiOH________NaOH________KOH。
(4)与水反应的剧烈程度：Li________Na________K。
答案 (1)＜ ＜ (2)＞ ＞ (3)＜ ＜ (4)＜ ＜
2．教材知识探究
焰色反应是物理变化还是化学变化？灼烧Na、Na2SO4的火焰焰色是否相同？
答案 物理变化 相同
题组一 碱金属的用途及性质递变规律
1．碱金属及其化合物在生活和化工生产中具有广泛的用途，下列说法正确的是( )
A．钠钾合金能用作原子反应堆的导热剂是由于二者是活泼金属易失电子
B．用饱和碳酸氢钠制造灭火剂比用饱和碳酸钠制造灭火剂的效果好
C．碳酸钠可用于制造洗涤剂，因为碳酸钠是碱
D．五彩缤纷的焰火是K单质燃烧所致
解析 A项，钠钾合金能用作原子反应堆的导热剂是利用了二者的物理性质，而不是化学性质，错误；B项，相同质量的碳酸氢钠和碳酸钠中碳酸氢钠放出的气体多，碳酸氢钠反应的速率比碳酸钠的快，故用饱和碳酸氢钠制造灭火剂的效果好，正确；C项，碳酸钠是盐，不是碱，错误；D项，五彩缤纷的焰火是金属元素的焰色反应所致，不一定是单质燃烧所致，也不一定是钾元素所致，错误。
答案 B
2．有关碱金属的叙述正确的是( )
A．随核电荷数的增加，碱金属单质的熔点逐渐降低，密度逐渐增大
B．碱金属单质的金属性很强，均易与Cl2、O2、N2等发生反应
C．Cs2CO3加热时不能分解为CO2和Cs2O
D．无水硫酸铯的化学式为Cs2SO4，它不易溶于水
解析 钾的密度小于钠的密度，这是碱金属单质密度依次增大的一个特例；碱金属中除锂外，均不与N2直接反应；由Na2CO3加热不分解，可得出Cs2CO3加热也不分解；Cs与Na同为碱金属元素，性质相似，由Na2SO4易溶于水，可得出Cs2SO4也易溶于水。
答案 C
题组二 碱金属元素的鉴别：焰色反应
3．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)用铂丝蘸取少量某溶液进行焰色反应，火焰呈黄色，该溶液一定是钠盐溶液( )
(2)所有金属及其化合物灼烧时火焰均有颜色( )
(3)非金属单质燃烧时火焰均为无色( )
(4)焰色反应均应透过蓝色钴玻璃观察( )
(5)NaCl与Na2CO3灼烧时火焰颜色相同( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√
4．用光洁的铂丝蘸取某无色溶液在火焰上灼烧，直接观察到火焰呈黄色。下列各判断正确的是( )
A．只含有Na＋
B．一定含有Na＋，可能含有K＋
C．既含有Na＋，又含有K＋
D．可能含有Na＋，可能还含有K＋
解析 钠的焰色反应为黄色，容易掩盖钾的浅紫色。
答案 B
[真题演练]
1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)除去NaHCO3固体中的Na2CO3，可将固体加热至恒重( )
(2017·天津理综，4A)
(2)二氧化碳使Na2O2固体变白，二氧化碳气体被还原( )
(2017·北京理综，8A)
(3)碳酸氢钠药片是抗酸药，服用时喝些醋能提高药效。( )
(2016·天津理综，1B)
(4)钠在空气中燃烧可生成多种氧化物，23 g Na燃烧转移电子为1NA( )
(2015·全国卷Ⅱ，10C)
(5)将稀盐酸滴入碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液中，立即产生气泡( )
(2015·全国卷Ⅱ，13A)
(6)用热的烧碱溶液洗去油污，是因为Na2CO3可直接与油污反应( )
(2014·新课标全国卷Ⅰ，8A)
(7)( )
(2014·新课标全国卷Ⅱ，10B)
(8)除去Na2CO3固体中的NaHCO3固体可用灼烧的方法( )
(2014·大纲全国卷，10D)
答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)× (8)√
2．(高考选项组合题)下列离子方程式书写正确的是( )
A．NaHCO3溶液中加入稀HCl：CO＋2H＋===CO2↑
B．碳酸钠溶液显碱性：CO＋H2OHCO＋OH－
C．Na2O2溶于水产生O2：Na2O2＋H2O===2Na＋＋2OH－＋O2↑
D．碳酸氢钠溶液中滴入氢氧化钙溶液：HCO＋OH－===CO＋H2O
解析 A项HCO不能完全电离，不能拆成离子，错；C项氧原子不守恒，错；D项忽视了CO与Ca2＋生成CaCO3沉淀。
答案 B
3．(2014·新课标全国卷Ⅱ，9)下列反应中，反应后固体物质增重的是( )
A．氢气通过灼热的CuO粉末
B．二氧化碳通过Na2O2粉末
C．铝与Fe2O3发生铝热反应
D．将锌粒投入Cu(NO3)2溶液
解析 四个选项的化学方程式及固体物质质量变化如下：
A项，，固体质量减小，不正确；B项，，固体质量增大，正确；C项，2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe，固体质量不变，不正确；D项，，固体质量减小，不正确。
答案 B
一、选择题
1．元宵节期间，全国各地燃放了大量的烟花，五彩缤纷的焰火十分好看。研究表明，焰火颜色的产生与烟花中含有钠、钾、钙、钡、铜、锶等金属元素有关。下列有关说法中正确的是( )
A．非金属单质燃烧时火焰均为无色
B．NaCl与Na2CO3灼烧时火焰颜色相同
C．焰色反应均应透过蓝色钴玻璃观察
D．只有金属单质灼烧时火焰才有颜色
解析 某些非金属单质如S，燃烧时火焰有颜色，A、D不正确；焰色反应为金属元素的性质，与元素的存在形式(化合态或游离态)无关，同种金属元素的焰色反应颜色相同，B正确；观察钾元素的焰色反应时应透过蓝色钴玻璃，C错误。
答案 B
2．下列关于钠的说法正确的是( )
A．实验后剩余的钠粒，不能放回原试剂瓶中
B．Na的化学性质比较活泼，少量的Na可以保存在与Na不反应的CCl4中
C．钠与乙醇反应产生H2的速率比与水的反应慢
D．当钠与硫酸铜溶液反应时，有大量红色固体铜出现
解析 在实验室用剩下的钠不能随意丢弃，可以引起火灾，实验后剩余的钠粒可以放回原试剂瓶中，A错误；钠的密度比CCl4小，会浮在CCl4液面上，从而无法隔绝空气和水，B错误；乙醇羟基中的H没有H2O中的H活泼，反应速率慢，C正确；钠投入硫酸铜溶液中时，钠先和水反应生成NaOH和氢气，生成的氢氧化钠与硫酸铜生成硫酸钠和氢氧化铜蓝色沉淀，D错误。
答案 C
3．(2018·唐山模拟)下列做法不正确的是( )
A．Na2O2用作呼吸面具的供氧剂
B．NaHCO3的热稳定性大于Na2CO3
C．乙醇可与金属钠反应放出氢气
D．金属钠着火时，用细沙覆盖灭火
解析 NaHCO3受热分解而Na2CO3受热不易分解，故Na2CO3的热稳定性强于NaHCO3。
答案 B
4．下列叙述中不正确的是( )
A．钠在反应TiCl4＋4Na===Ti＋4NaCl中作还原剂
B．NaOH应密封保存，以防分解变质
C．盛放KOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞
D．当足量的CO2通入饱和NaOH溶液中，会有固体析出
解析 选项B，NaOH密封保存，目的是防止空气中的CO2与之反应而变质。
答案 B
5．为除去括号内的杂质，所选用的试剂或方法不正确的是( )
A．Na2CO3溶液(NaHCO3)，选用适量的NaOH溶液
B．NaHCO3溶液(Na2CO3)，应通入过量的CO2气体
C．Na2O2粉末(Na2O)，将混合物在氧气中加热
D．Na2CO3溶液(Na2SO4)，加入适量Ba(OH)2溶液，过滤
解析 Ba(OH)2与Na2CO3和Na2SO4均发生化学反应生成白色沉淀，不符合除杂要求。
答案 D
6．下列说法中正确的是( )
A．Na2O2遇到湿润的紫色石蕊试纸后，石蕊试纸最终变成蓝色
B．Na2O2与CO2反应生成0.1 mol O2时转移电子0.4 mol
C．将Na2O2投入CuCl2溶液中有蓝色沉淀及气泡产生
D．向饱和烧碱溶液中加入2 g Na2O2充分反应完时，溶液中c(Na＋)不变
解析 A项，当较多的Na2O2遇到湿润的紫色石蕊试纸时，它最终能将石蕊试纸漂白而使其褪色，A错；B项，由2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2及Na2O2中氧元素为－1价知，每生成1 mol O2时转移2 mol电子，B错；C项，将Na2O2投入CuCl2溶液中，Na2O2先与水反应生成NaOH与O2，NaOH再与CuCl2反应生成Cu(OH)2沉淀，C对；D项，Na2O2与水反应时能放出大量的热，使溶液温度升高，NaOH的溶解度增大，从而导致溶液中c(Na＋)增大，D错。
答案 C
7．如图是模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的部分装置。下列操作正确的是( )
A．a通入CO2，然后b通入NH3，c中放碱石灰
B．b通入NH3然后a通入CO2，c中放碱石灰
C．a通入NH3，然后b通入CO2，c中放蘸稀硫酸的脱脂棉
D．b通入CO2，然后a通入NH3，c中放蘸稀硫酸的脱脂棉
解析 由于CO2在水中的溶解度比较小，而NH3极易溶于水，所以在实验中要先通入溶解度较大的NH3，再通入CO2，由于NH3极易溶于水，在溶于水时极易发生倒吸现象，所以通入NH3的导气管的末端不能伸入到溶液中，即a先通入NH3，然后b通入CO2，A、B、D均错误；因为NH3是碱性气体，所以过量的NH3要用稀硫酸来吸收，故答案选C。
答案 C
8．碱金属钫(Fr)具有放射性，它是碱金属元素中最重的元素，根据碱金属元素性质的递变规律预测其性质，其中不正确的是( )
A．在碱金属元素中它具有最大的原子半径
B．钫在空气中燃烧时，只生成化学式为Fr2O的氧化物
C．它的氢氧化物的化学式为FrOH，这是一种极强的碱
D．它能跟水反应生成相应的碱和氢气，由于反应剧烈而发生爆炸
解析 根据同主族元素性质的递变规律，从金属锂到金属钫随原子序数的递增，原子半径逐渐增大，元素的金属性逐渐增强，最高价氧化物对应的水化物的碱性逐渐增强，与水反应的剧烈程度逐渐增强，与氧气反应的产物越来越复杂，可以产生过氧化物、超氧化物甚至臭氧化物等。
答案 B
9．下列有关Na2O2的说法中，正确的是( )
选项 反应 反应方程式或反应现象描述 相关解释
A Na2O2与C18O2气体反应 2Na2O2＋2C18O2===2Na2CO3＋18O2↑ O中氧元素的化合价既有升高，又有降低
B Na2O2与Na隔绝空气加热 Na2O2＋2Na2Na2O Na2O2的热稳定性弱于Na2O
C 酚酞溶液中加入Na2O2 溶液变红色后又逐渐褪色 2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ Na2O2具有漂白性
D Na2O2与SO2气体反应 2SO2＋2Na2O2===2Na2SO3＋O2↑ SO2与CO2的性质有相似性
解析 A项错误，生成的氧气应为O2；B项错误，Na2O2的热稳定性强于Na2O；C项正确，Na2O2具有漂白性，可使酚酞溶液因氧化而褪色；D项错误，Na2O2具有强氧化性，其生成物应为Na2SO4。
答案 C
10．对于下列事实的相应解释不正确的是( )
选项 事实 解释
A 钠保存在煤油中 煤油不与钠发生反应，钠的密度比煤油大，煤油可以隔绝空气和水蒸气
B 用洁净的玻璃管向包有Na2O2的脱脂棉吹气，脱脂棉燃烧 CO2、H2O与Na2O2的反应是放热反应
C 滴有酚酞的NaHCO3溶液呈浅红色，微热后红色加深 NaHCO3分解生成了Na2CO3
D 钠长期暴露在空气中的产物是Na2CO3 是钠与空气中氧气、水和二氧化碳反应的结果
解析 钠与煤油不反应，且钠的密度大于煤油，因此少量钠保存在煤油中，A正确；脱脂棉着火，说明过氧化钠与水、CO2反应产生O2且放出大量的热，B正确；NaHCO3属于强碱弱酸盐，其水溶液显碱性，水解为吸热反应，微热促进水解，但NaHCO3不分解，故红色加深，C错误；钠长期暴露在空气中变化过程为银白色表面变暗(生成Na2O)→变白色固体(生成NaOH)→成液(NaOH潮解)→结块(吸收CO2生成Na2CO3·10H2O)→最后变成Na2CO3粉末(风化)，D正确。
答案 C
11．有甲、乙两个完全相同的装置，分别在它们的侧管中装入1.06 g Na2CO3和0.84 g NaHCO3，试管中各有10 mL 2.5 mol·L－1盐酸(如图)，同时将两个侧管中的物质全部倒入各自的试管中，下列叙述正确的是( )
A．甲装置的气球膨胀速率大
B．只有乙装置中盐酸过量
C．最终两气球体积相同
D．最终两溶液中Na＋、Cl－的物质的量相同
解析 碳酸钠和盐酸反应分步进行，先生成碳酸氢钠，后碳酸氢钠和盐酸反应生成二氧化碳，所以甲装置的气球膨胀速率小，A错误；1.06 g Na2CO3和0.84 g NaHCO3的物质的量相同，都是0.01 mol，HCl的物质的量为0.025 mol，根据方程式NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑，Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑知，盐酸在甲、乙装置中均过量，B错误；最终两气球体积相同，均产生0.01 mol CO2，C正确；1.06 g Na2CO3和0.84 g NaHCO3的物质的量相同，都是0.01 mol，所以Na2CO3和NaHCO3中钠离子的物质的量不同，故最终两试管中Na＋的物质的量一定不相同，D错误。
答案 C
12．由Na2O2、Na2CO3、NaHCO3、NaCl中的某几种组成的混合物，向其中加入足量的盐酸有气体放出。将气体通过足量的NaOH溶液，气体体积减少一部分。将上述混合物在空气中加热，有气体放出，下列判断正确的是( )
A．混合物中一定不含Na2CO3、NaCl
B．混合物中一定有Na2O2、NaHCO3
C．无法确定混合物中是否含有NaHCO3
D．混合物中一定不含Na2O2、NaCl
解析 混合粉末加盐酸有气体产生说明其中可能有Na2O2、Na2CO3、NaHCO3，又由于气体通过足量的NaOH溶液后体积减小，说明气体中同时含有O2和CO2，则原混合粉末中肯定存在Na2O2，还可能有Na2CO3或NaHCO3中的一种或两种，将原混合粉末在空气中加热有气体放出，说明NaHCO3肯定存在，但Na2CO3和NaCl不能确定是否存在。
答案 B
二、填空题
13．比较下列四组反应，回答下列问题：
一组：①Na2O2＋CO2
②Na2O2＋SO2
二组：③Na2O2＋FeCl3(溶液)
④Na2O2＋FeCl2(溶液)
三组：⑤SO2通入品红溶液中，加热
⑥Na2O2加入到品红溶液中，加热
四组：⑦NaOH溶液滴入紫色石蕊溶液中
⑧Na2O2固体加入到紫色石蕊溶液中
(1)写出①反应的化学方程式：_____________________________________，
有同学类比①的反应写出②的反应方程式为2Na2O2＋2SO2===2Na2SO3＋O2，你认为是否合理？________(填“合理”或“不合理”)。
(2)比较分析③、④反应中可能发生的现象，相同点： _________________________________________________________，
差异：_____________________________________________________。
(3)预测⑤可能的现象：_________________________________________，
⑥可能的现象：_________________________________________________。
(4)判断⑦、⑧反应中可能发生的现象：
⑦______________________________________________________；
⑧______________________________________________________。
解析 (1)Na2O2具有强氧化性，可能发生：Na2O2＋SO2===Na2SO4。(2)FeCl3与NaOH反应生成Fe(OH)3，Fe(OH)3是不溶性的红褐色沉淀；④中Fe2＋具有强还原性，易被Na2O2氧化并生成Fe(OH)3，Na2O2与溶液中的水剧烈反应会有O2产生。(3)SO2的漂白性是由于它能与某些有色物质生成易分解的无色物质，Na2O2的漂白性是因其具有强氧化性。(4)Na2O2与H2O反应生成NaOH呈碱性，同时Na2O2又有漂白性。
答案 (1)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 不合理
(2)均会有红褐色沉淀生成并有气体逸出 ④中气体明显少于③中气体
(3)溶液红色褪去，加热后又恢复红色 溶液红色褪去，加热后不能恢复红色
(4)溶液变蓝 溶液先变蓝后褪色
14．烧碱、纯碱等都是重要的化工原料。
(1)利用如图装置可以证明二氧化碳与烧碱溶液发生了反应。
①若将A与B连接，打开止水夹，将胶头滴管中的液体挤入烧瓶，此时的实验现象是________。
②若其他操作不变，将A与C连接，可观察到的现象是________。
(2)向100 mL 1 mol·L－1烧碱溶液中通入一定量CO2充分反应后，将溶液在低温下蒸干得到白色固体X，X的组成可能有四种情况，按出现的先后顺序分别是Ⅰ.NaOH、Na2CO3，Ⅱ.________，Ⅲ.Na2CO3、NaHCO3，Ⅳ.________。
①常温下，将得到的固体X重新溶于水，在所得溶液中加入盐酸，使溶液的pH＝7，再将溶液蒸干，得到固体的质量为________g。
②若要验证白色固体X是第Ⅰ种组成，依次加入的试剂为________(填字母序号)。
a．盐酸 B．MgCl2溶液
c．BaCl2溶液 D．Ba(OH)2溶液
在验证的过程中，一定需要进行的操作是________(填字母序号)。
a．萃取 B．洗涤
c．过滤 D．分馏
③若白色固体X的质量为7.0 g，则X的组成为________(填“Ⅰ”“Ⅱ”“Ⅲ”或“Ⅳ”)。
解析 (1)将A与B连接，打开止水夹，将胶头滴管中的液体挤入烧瓶，由于二氧化碳易溶于氢氧化钠溶液且与NaOH发生反应，使圆底烧瓶内部压强迅速减小，故广口瓶中的水要沿导管进入圆底烧瓶；将A与C连接，其他操作不变，导致外界压强高于瓶内压强，故广口瓶中的长导管口会产生气泡。
(2)由：①CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O；
②CO2＋NaOH===NaHCO3可知，＝时产物为Na2CO3，＝1时产物为NaHCO3，所以＜时，NaOH过量则产物为Na2CO3、NaOH；＜＜1时，对于①反应来说二氧化碳过量而对于②反应来说二氧化碳量不足，所以产物为Na2CO3、NaHCO3；＞1时，二氧化碳过量，则固体产物为NaHCO3；向100 mL 1 mol·L－1烧碱溶液中不断通入一定量CO2充分反应后，将溶液在低温下蒸干得到白色固体X，X的组成可能有四种情况，按出现的先后顺序分别是NaOH、Na2CO3；Na2CO3；Na2CO3、NaHCO3；NaHCO3。①固体X溶解于水，在所得溶液中加入盐酸使溶液pH＝7，得到的溶液为氯化钠，依据钠元素守恒，100 mL 1 mol·L－1烧碱溶液中含有钠元素物质的量为0.1 mol，所得氯化钠固体质量＝0.1 mol×58.5 g·mol－1＝5.85 g。②验证白色固体X是第Ⅰ种组成，即NaOH、Na2CO3，需要验证碳酸根离子和氢氧根离子；先加入氯化钡溶液，产物出现碳酸钡白色沉淀，过滤沉淀后，接下来验证滤液中是否存在氢氧化钠；MgCl2溶液和氢氧化钠反应生成氢氧化镁白色沉淀，可以检验除去碳酸钠溶液中的氢氧化钠，故依次加入的试剂为c、b。③100 mL 1 mol·L－1烧碱溶液中含有氢氧化钠物质的量为0.1 mol，依据钠元素守恒若全部生成Na2CO3，固体质量＝0.1 mol××106 g·mol－1＝5.3 g，若生成碳酸氢钠固体质量＝0.1 mol×84 g·mol－1＝8.4 g，若白色固体X的质量为7.0 g，介于二者之间，说明固体为Na2CO3、NaHCO3的混合物。
答案 (1)①水沿导管由广口瓶进入圆底烧瓶
②广口瓶中的长导管口有气泡产生
(2)Na2CO3 NaHCO3 ①5.85 ②c、b c ③Ⅲ
15．(2018·安徽皖北协作区联考)某化学课外活动小组通过实验探究NO能否与Na2O2反应以及反应后的产物，该小组同学设计了如图所示装置(夹持仪器、连接用的乳胶管均已省略)。
经查阅资料知：①NO是不成盐氧化物；②2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。
回答下列问题：
(1)写出木炭与浓硝酸反应的化学方程式：___________________________
______________________________________________________________。
(2)为了完成实验，选择上图中的装置，其连接顺序为a→________________________(按气流方向，用小写字母表示)；有同学认为该装置存在缺陷，则该缺陷是________。
(3)连接好仪器，________________，装入药品后，要通入一段时间的氮气，再滴入浓硝酸，点燃酒精灯，通入氮气的主要目的是________________________。
(4)装置E的作用是________；能说明NO与Na2O2发生反应的实验现象是____________________________________________________________。
(5)探究NO与Na2O2反应的产物。
假设1：产物只有NaNO3；假设2：___________________________________；
假设3：产物为NaNO3和NaNO2的混合物。
为验证反应产物，该小组同学准确称取反应后的固体3.50 g，用煮沸并冷却后的蒸馏水配成100.00 mL溶液，取10.00 mL溶液于锥形瓶中，用0.100 0 mol·L－1 KMnO4溶液(硫酸酸化)滴定，共消耗KMnO4溶液20 mL。滴定过程中发生反应的离子方程式为________________________________________________，反应产物中NaNO2的质量分数为________(保留四位有效数字)。
解析 (5)根据关系式，设NO的物质的量为n，
2MnO ～ 5NO
2 mol 5 mol
0.002 mol n
求得n＝0.005 mol
则NaNO2的质量分数为×100%≈98.57%。
答案 (1)C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
(2)h→i→d→e→b→c→f或g 缺少尾气处理装置
(3)检验装置的气密性 排出装置中的空气，防止NO被空气中的O2氧化为NO2
(4)制备NO D中固体由淡黄色变为白色
(5)产物只有NaNO2 2MnO＋5NO＋6H＋===5NO＋2Mn2＋＋3H2O 98.57%
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第1讲 钠及其化合物
【2019·备考】
最新考纲：1.了解钠及其重要化合物的制备方法。2.掌握钠及其重要化合物的主要性质。3.掌握钠及其重要化合物的应用。
考点一 钠的主要性质及其应用
(频数：★☆☆ 难度：★★☆)
1.钠的物理性质
2.从钠原子的原子结构认识钠的化学性质——还原性
4Na＋O2===2Na2O
2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑
②与滴加酚酞的水反应的现象及解释
钠的密度比水小
反应放热，钠的熔点低
生成了强碱NaOH
2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑
2Na＋2H2O＋Cu2＋===2Na＋＋Cu(OH)2↓＋H2↑
3.钠的制取、保存及用途
(1)制取：化学方程式为__________________________________。
(2)保存：密封保存，通常保存在石蜡油或________中。
(3)用途。
①钠、钾合金(液态)可用于原子反应堆的__________；
②金属钠还可用于钛、锆、铌、钽等金属的冶炼。
③用作电光源，制作高压钠灯。
煤油
导热剂
1.(RJ必修1·P532改编)下列关于钠的叙述中，正确的是( )
A.钠原子和钠离子具有相似的化学性质
B.钠燃烧时生成氧化钠
C.钠有很强的还原性，切开后表面变暗，生成了Na2O2
D.钠原子的最外层只有一个电子
答案 D
2.教材基础知识探究
(1)如何正确取用钠：_____________________________________________________
______________________________________________________________。
(2)金属钠着火，不能用H2O、干冰灭火的原因是_____________________________
_______________________________________________________________。
答案 (1)用镊子夹取一小块钠，用滤纸吸干表面的煤油，用小刀切取黄豆大小的钠，剩余的钠放回原试剂瓶
(2)钠和H2O可直接反应产生H2，可能会引起爆炸，加热时钠也可与CO2直接反应，而且金属钠着火生成的是Na2O2，与H2O、CO2都能反应
3.(溯源题)判断下列说法是否正确
(1)钠与水反应：Na＋2H2O===Na＋＋2OH－＋H2↑( )
(2017·江苏化学，6A)
(2)钾、钠、镁等活泼金属着火时，不能用泡沫灭火器灭火( )
(2016·浙江理综，8A)
(3)23 g Na与足量H2O反应完全后可生成NA个H2分子( )
(2015·广东理综，10A)
(4)钠与CuSO4溶液反应：2Na＋Cu2＋===Cu↓＋2Na＋( )
(2013·新课标全国Ⅱ，10B)
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)×
探源：本高考题组源于教材RJ必修1 P49－50实验3－3“钠与水的反应”及其拓展，对钠与水的反应及与盐溶液的反应的实质进行了考查。
题组一 钠的性质、用途
1.(2018·石家庄模拟)有关钠的叙述正确的是( )
A.2.3 g钠与97.7 g水反应后，溶液中溶质的质量分数等于4%
B.钠和CuSO4溶液反应生成的蓝色沉淀上有时出现暗斑，这是析出了金属铜
C.向金属钠与水反应后的溶液中通入适量氯气后，溶液中含有两种溶质
D.钠在空气中的缓慢氧化与其在空气中点燃所得的产物一样
答案 C
2.等质量的两块钠，第一块在足量氧气中加热，第二块在足量氧气(常温)中充分反应，则下列说法正确的是( )
A.第一块钠失去电子多
B.两块钠失去电子一样多
C.第二块钠的反应产物质量最大
D.两块钠的反应产物质量一样大
答案 B
3.(2017·合肥质检)将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中，既有气体，又有白色沉淀产生的是( )
①MgSO4溶液 ②Na2SO4稀溶液 ③饱和澄清石灰水
④Ca(HCO3)2溶液 ⑤CuSO4溶液 ⑥饱和NaCl溶液
A.①④⑤⑥ B.③④⑤⑥
C.②④⑤⑥ D.①③④⑥
答案 D
【思维建模】
1.共性
因为钠与不同的溶液反应均属于剧烈的置换反应，故有共同的现象产生：(1)浮：钠浮在液面上；(2)熔：钠熔化成光亮的小球；(3)游：在液面上不停地游动直至反应完；(4)响：反应中不停地发出“嘶嘶嘶”的响声。
2.差异性
与酸及能形成弱碱的金属盐溶液反应时，由于溶液中H＋浓度较大，反应比与水剧烈，最后钠可能在液面上燃烧；与盐溶液反应时，还可能会生成沉淀(如生成难溶碱)、气体(NH3)等。
拓展
写出下列反应的离子方程式
①将Na投入到Ca(HCO3)2溶液中，反应后生成正盐溶液
______________________________________________________。
②将Na投入到NH4HCO3溶液中，有刺激性气味气体放出
______________________________________________________。
题组二 钠的性质探究实验的创新
4.(2017·宁德五校联考)如图，在蒸发皿中放一小块钠，加热至熔化时，用玻璃棒蘸取少量无水CuSO4与熔化的钠接触，瞬间产生耀眼的火花，同时有红色物质生成，据此判断下列说法中不正确的是( )
A.上述反应是置换反应
B.上述反应说明钠比铜活泼
C.上述反应证明钠可以从CuSO4溶液中置换出铜
D.加热且无水条件下，Na可以与CuSO4反应并生成Cu
解析 实验在无水条件下进行，有红色物质生成，说明熔融的钠将硫酸铜中的铜置换出来并且放出热量，属于置换反应，钠作还原剂，硫酸铜作氧化剂，说明钠比铜活泼，故A、B项正确；若钠与CuSO4溶液混合，则钠先与水反应生成氢氧化钠，氢氧化钠再与硫酸铜反应生成氢氧化铜，不会置换出铜单质，故C错误；根据以上分析，在无水条件下，Na可以与CuSO4反应并生成Cu，故D正确。
答案 C
5.倒置的坩埚盖子上放硫粉，在硫粉中央放一小块钠，按图示搭建装置，用胶头滴管向金属钠滴加一滴水，立即倒扣上大烧杯，发现坩埚盖子内火星四溅，烧杯内出现大量白烟，下列说法错误的是( )
A.水是钠与硫反应的催化剂
B.酚酞的水溶液可能变为红色
C.钠与硫的反应是放热反应
D.滤纸逐渐变黑
解析 A项，钠与水反应放热，放出的热量引发钠与硫的反应，所以水不是催化剂，错误；B项，硫化钠为强碱弱酸盐，溶于水后，发生水解使溶液显碱性，所以酚酞的水溶液为红色，正确；C项，钠与硫反应引发后，不需要加热就能继续反应说明其为放热反应，正确；D项，硫化钠与硫酸铜反应生成硫化铜黑色固体，正确。
答案 A
考点二 氧化钠、过氧化钠
(频数：★★☆ 难度：★★☆)
1.氧化钠和过氧化钠的比较
Na2O＋H2O===2NaOH
Na2O＋CO2===Na2CO3
Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O
2Na2O2＋2H2O==4NaOH＋O2↑
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
化
学
性
质 热稳定性 _____________________________ 稳定
与水反应 _____________________________ _____________________________
与CO2
反应 _____________________________ _____________________________
与酸反应
(盐酸) _____________________________ 2Na2O2＋4HCl===4NaCl＋2H2O＋O2↑
主要性质 具有碱性氧化物通性 具有强氧化性
主要用途 用于制取少量Na2O2、烧碱 强氧化剂、漂白剂、供氧剂、消毒剂
①Na2O中只有离子键，而Na2O2中既有离子键，又有共价键。
②Na2O2晶体中阴、阳离子个数比为1∶2而不是1∶1。
③Na2O2与水、CO2反应都是自身的氧化还原反应。
主要性质 具有碱性氧化物通性 具有强氧化性
主要用途 用于制取少量Na2O2、烧碱 强氧化剂、漂白剂、供氧剂、消毒剂
2.Na2O2的强氧化性与还原性
从元素化合价角度分析Na2O2的性质
(1)强氧化性的五个表现
1.教材基础知识探究
从氧化还原反应角度探究Na2O2的结构与性质
用双线桥分析Na2O2与水反应中电子转移的方向和数目：________________。
(1)氧化剂和还原剂是________，氧化产物是________，还原产物是________。
(2)1 mol Na2O2与水完全反应时转移的电子数：________。生成1 mol O2转移电子数：________。
答案
(1)Na2O2 O2 NaOH (2)NA(或6.02×1023) 2NA(或1.204×1024)
2.(RJ必修1·P55“实验3－5”改编)下列对过氧化钠的叙述中，正确的是( )
A.过氧化钠能与酸反应生成盐和水，所以过氧化钠是碱性氧化物
B.过氧化钠能与水反应，所以过氧化钠可以作气体的干燥剂
C.过氧化钠与二氧化碳反应产生氧气，故可用于呼吸面具中
D.过氧化钠与二氧化碳反应时，过氧化钠只作氧化剂
解析 A项，过氧化钠能与酸反应生成盐、水和氧气，所以不是碱性氧化物；B项，过氧化钠能与水反应，但生成氧气引入杂质，所以过氧化钠不能作气体的干燥剂；D项，过氧化钠与二氧化碳反应时，过氧化钠既是氧化剂又是还原剂。
答案 C
3.(溯源题)(2016·江苏化学，18)过氧化钙(CaO2·8H2O)是一种在水产养殖中广泛使用的供氧剂。
解析 (1)Ca(OH)2过量，促进H2O2吸收，提高H2O2的利用率。(2)CaO2·8H2O溶于水与水反应生成Ca(OH)2和O2，增加了Ca2＋和OH－。
答案 (1)提高H2O2的利用率
(2)AD
探源：本题源于RJ必修1“实验3－5”的迁移应用，对CaO2(Na2O2)的性质进行了考查。
题组一 Na2O2的性质用途
1.(2018·郑州高三调研)下列有关Na2O2的说法不正确的是( )
A.向包有Na2O2粉末的脱脂棉上滴加几滴水，脱脂棉剧烈燃烧起来，说明Na2O2与H2O反应放热且有氧气生成
B.Na2O2与CO2反应时有单质O2生成，该反应属于置换反应
C.Na2O2在空气中久置变白，涉及的氧化还原反应中，Na2O2既是氧化剂，又是还原剂
D.Na2O2粉末加入Ca(HCO3)2溶液中，会产生气体和浑浊
解析 A项，燃烧的条件是达到着火点和具有助燃物质；B项，反应物中没有单质参加反应，不符合置换反应的定义；C项，Na2O2与CO2、H2O的反应都是Na2O2自身的氧化还原反应；D项，Na2O2先和水反应生成O2和NaOH，NaOH再与Ca(HCO3)2反应产生沉淀CaCO3。
答案 B
2.过氧化钠可作为氧气的来源。常温常压下二氧化碳和过氧化钠反应后，若固体质量增加了28 g，反应中有关物质的物理量正确的是(NA表示阿伏加德罗常数的值)( )
选项 二氧化碳 碳酸钠 转移的电子
A 1 mol ? 2NA
B 22.4 L 1 mol ?
C ? 106 g 1 mol
D ? 106 g 2NA
由上述关系，不难得出C项正确；B项中不是标准状况，错误。
答案 C
【练后归纳】
Na2O2与H2O、CO2反应的定量关系
题组二 钠的氧化物性质探究
3.(2018·周口模拟)下图是Na2O2和CO2定性、定量实验的装置示意图。
注射器1中抽取了100 mL CO2，U形管中装有适量小玻璃珠和约1.5 g Na2O2粉末。实验开始时，打开K1、K2、K4止水夹，关闭K3止水夹，推动注射器1活塞，缓缓将CO2压至U形管中，注射器2活塞缓缓向外移动。下列叙述中不正确的是( )
A.U形管内的玻璃珠可防止过氧化钠粉末被吹和增大过氧化钠和二氧化碳的接触面积
B.U形管内淡黄色粉末渐渐变白
C.注射器1活塞推到底后，注射器2中收集到的气体大于50 mL，只是因为还含有CO2
D.打开胶塞，立即将带火星的木条伸入U形管中，可验证反应产物之一为氧气
解析 玻璃珠可起到增大Na2O2与CO2接触面积，使之反应完全的作用，A正确；U形管中Na2O2与CO2反应生成Na2CO3和O2，故U形管内淡黄色粉末渐渐变白，B正确；由2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2可知，100 mL CO2理论上应产生50 mL O2，收集到的气体大于50 mL，除部分CO2没反应外，还可能是反应放热，气体受热膨胀，C错误；可利用O2支持燃烧，能使带火星的木条复燃的性质证明，D正确。
答案 C
可选用的试剂：
a.浓硫酸 b.水 c.盐酸标准溶液 d.NaOH标准溶液
e.酚酞 f.碱石灰 g稀盐酸
实验过程中发生反应的化学方程式 实验所需仪器(用字母表示) 实验所需试剂(用字母表示) 实验需直接测定的有关物理量(用文字说明)
? ? ? ?
答案 (1)NaNO3 18.6
(2)(以下三种方法任选一种，其他合理方法亦可)
(3)80%
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，
Na2O＋H2O===2NaOH A、D b ①反应前锥形瓶、样品和水的总质量
②反应后锥形瓶和溶液的总质量
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，
Na2O＋H2O===2NaOH G、C b 量筒中收集到的气体的体积
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，
Na2O＋H2O===2NaOH，
NaOH＋HCl===NaCl＋H2O D、H b、c、e 中和锥形瓶中样品与水反应后所得溶液使用的盐酸标准溶液的体积
考点三 两种重要的钠盐：碳酸钠、碳酸氢钠
(频数：★★☆ 难度：★★☆)
1.Na2CO3和NaHCO3的物理性质
Na2CO3
NaHCO3
纯碱或苏打
小苏打
小
名称 碳酸钠 碳酸氢钠
化学式 __________ __________
俗名 ______________ ___________
颜色、状态 白色粉末 细小白色晶体
水溶性 易溶于水 水中易溶，比Na2CO3的溶解度______
2.Na2CO3和NaHCO3的化学性质
(1)热稳定性：
①Na2CO3性质稳定，受热难分解。
②NaHCO3性质不稳定，受热易分解，化学方程式为
________________________________________________。
(2)与酸(足量盐酸)反应：
①Na2CO3：_____________________________________________。
②NaHCO3：_____________________________________________。
Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O
NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O
(3)与碱(NaOH溶液)反应：
①Na2CO3：与NaOH溶液不反应。
②NaHCO3： ___________________________________。
(4)相互转化：
①Na2CO3―→NaHCO3
向Na2CO3溶液中通入CO2，化学方程式为________________________________。
②NaHCO3―→Na2CO3
NaHCO3固体加热分解转化成Na2CO3。
NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O
Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3
①因NaHCO3的溶解度较小，将CO2通入到饱和Na2CO3溶液时，开始无明显现象，后有沉淀析出。
②Na2CO3和NaHCO3的用途较易混淆，在掌握时应从原理上加以区别，而不是死记硬背。
3.Na2CO3和NaHCO3的用途
(1)碳酸钠：用于造纸、制造玻璃、制皂、洗涤剂等。
(2)碳酸氢钠：用于发酵、医药、灭火剂等。
1.(RJ必修1·P56“科学探究”)有关Na2CO3和NaHCO3的性质，下列叙述错误的是( )
A.相同温度下，等浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液的碱性相比，前者更强
B.常温时水溶性：Na2CO3>NaHCO3
C.在酒精灯加热的条件下，前者不分解，后者分解
D.将澄清石灰水分别加入Na2CO3和NaHCO3溶液中，前者产生沉淀，后者无明显现象
解析 将澄清石灰水分别加入Na2CO3和NaHCO3溶液中，都会生成CaCO3沉淀，反应为Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH和NaHCO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋NaOH＋H2O，错误。
答案 D
2.教材知识拓展探究
请设计实验方案，用50 mL 2 mol·L－1 NaOH溶液和足量的CO2气体，制取50 mL
1 mol·L－1的Na2CO3溶液。
答案 将50 mL NaOH溶液，等分成两份，一份通入过量的CO2，然后与另一份混合。
3.(溯源题)(2016·江苏化学，6)根据侯氏制碱原理制备少量NaHCO3的实验，经过制取氨气、制取NaHCO3、分离NaHCO3、干燥NaHCO3四个步骤，下列图示装置和原理能达到实验目的的是( )
答案 C
探源：本高考题组源于教材RJ必修1 P56“科学探究”及其拓展，从多个角度考查Na2CO3和NaHCO3的性质及应用。
题组一 Na2CO3、NaHCO3的性质判断及鉴别方法
1.下列有关Na2CO3和NaHCO3的比较，评价正确的是( )
选项 比较 评价
A 相同条件下NaHCO3比Na2CO3在水中的溶解度大 正确
B Na2CO3溶液和NaHCO3溶液中所含离子的种类相同 错误
C Na2CO3和NaHCO3均可与Ca(OH)2溶液反应 正确
D 相同质量的Na2CO3和NaHCO3与足量盐酸反应时，产生的气体质量相同 正确
解析 Na2CO3在水中的溶解度更大，A评价错误；Na2CO3溶液和NaHCO3溶液中离子的种类相同，B评价错误；相同质量的Na2CO3和NaHCO3与足量盐酸反应时，NaHCO3产生的气体质量大，D评价错误。
答案 C
2.(2018·株洲模拟)为鉴别K2CO3和NaHCO3两种白色固体，有4位同学分别设计了下列四种不同的方法，其中不可行的是( )
A.分别加入1 mol·L－1的盐酸，看气泡产生的快慢
B.分别取样在试管中加热，将可能产生的气体通入澄清石灰水中，观察有无白色浑浊
C.分别取样配成溶液，滴加Ba(OH)2溶液，观察有无白色沉淀
D.分别配成溶液、做焰色反应实验，观察火焰的颜色
解析 A项，因K2CO3与盐酸反应分步进行，先生成碳酸氢钾，盐酸过量时才生成气体，故可行；B项，K2CO3受热不分解，NaHCO3受热分解产生CO2，故可行；C项，二者与Ba(OH)2溶液反应都产生白色沉淀BaCO3，故不可行；D项，钾的焰色为紫色(透过蓝色钴玻璃观察)，钠的焰色为黄色，可行。
答案 C
题组二 Na2CO3、NaHCO3的性质探究
3.(2018·“江淮十校”高三第一次联考)下列关于NH4HCO3溶液的说法正确的是( )
答案 C
4.制得的碳酸钠样品中往往含有少量NaCl，现欲测定样品中Na2CO3的质量分数，某探究性学习小组分别设计了如下实验方案。请回答下列有关问题：
方案一：把一定质量的样品溶解后加入过量的CaCl2溶液，将所得沉淀________(填操作名称)、洗涤、烘干、称量、计算。洗涤沉淀的具体操作是________________
_____________________________________________________________。
方案二：把一定量的样品与足量硫酸反应后，用图1所示装置测定产生CO2的体积，为了确保测定结果的准确性，B中的溶液最好采用________。图1装置中实验仪器a的名称是________。
方案三：利用图2所示装置来测定纯碱样品中碳酸钠的质量分数(铁架台、铁夹等在图中均已略去)。实验步骤如下：
①按图连接装置，并检查气密性；
②准确称得盛有碱石灰的干燥管D的质量为83.4 g；
③准确称得6 g纯碱样品放入容器b中；
④打开分液漏斗a的旋塞，缓缓滴入稀硫酸，至不再产生气泡为止；
⑤打开弹簧夹，往试管A中缓缓鼓入空气数分钟，然后称得干燥管D的总质量为85.6 g。
(1)若④⑤两步的实验操作太快，则会导致测定结果________(填“偏大”或“偏小”)。
(2)装置A中试剂X应选用________________。
(3)E装置的作用是______________________________________________。
(4)根据实验中测得的有关数据，计算纯碱样品Na2CO3的质量分数为________(结果保留小数点后一位)
解析 方案一：Na2CO3与过量CaCl2溶液反应生成CaCO3沉淀，过滤后分离出沉淀，洗涤沉淀时，沿玻璃棒缓慢地向过滤器中加蒸馏水至浸没沉淀物，使水自然流下，重复操作2～3次。
方案二：样品中Na2CO3与足量硫酸反应后产生CO2，用排液法测定生成CO2的体积，因CO2在饱和NaHCO3溶液中溶解度小，所以B中的溶液最好采用饱和NaHCO3溶液；由装置图可知，图1装置中a为圆底烧瓶。
方案三：(1)反应过快会使产生的CO2气体不能完全被D装置中碱石灰吸收；快速鼓入空气，也会使装置内残留CO2不能被D装置中碱石灰完全吸收，则测得的CO2质量偏小，测定结果偏小；
答案 方案一：过滤 沿玻璃棒缓慢地向过滤器中加蒸馏水至浸没沉淀物，使水自然流下，重复2～3次
方案二：饱和NaHCO3溶液 圆底烧瓶
方案三：(1)偏小
(2)NaOH溶液
(3)防止空气中CO2和水蒸气进入D中
(4)88.3%
【规律方法】
测定纯碱中Na2CO3质量分数的两种方法
气体法 发生反应Na2CO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋CO2↑，依据CO2的体积确定Na2CO3的物质的量，进而确定纯碱中Na2CO3的质量分数
沉淀法 发生反应Na2CO3＋BaCl2===BaCO3↓＋2NaCl，依据BaCO3沉淀的质量，确定Na2CO3的物质的量，进而确定纯碱中Na2CO3的质量分数
考点四 碱金属元素
(频数：★☆☆ 难度：★☆☆)
1.从结构角度认识碱金属的相似性、递变性与特殊性
(1)相似性和递变性
(2)特殊性
①碱金属的密度一般随核电荷数的增大而增大，但钾的密度比钠的_____。
②碱金属一般都保存在煤油中，但由于锂的密度小于煤油的密度而将锂保存在______中。
③碱金属跟氢气反应生成的碱金属氢化物都是离子化合物，其中氢以H－形式存在，显－1价，碱金属氢化物是强还原剂。
④一般情况下，碱金属所形成的盐均溶于水，并且在一定温度下，酸式盐比正盐的溶解度大(但NaHCO3的溶解度比Na2CO3的小)。
⑤试剂瓶中的药品取出后，一般不能放回原瓶，但金属Na、K等需立即放回原瓶。
⑥锂与O2反应与钠不同，只生成Li2O，而不生成Li2O2。
小
石蜡
2.牢记两种元素的焰色反应
黄
紫
1.教材基础知识填空
用“＞”或“＜”填空：
(1)还原性：Li________Na________K。
(2)单质的熔点：Li________Na________K。
(3)碱性：LiOH________NaOH________KOH。
(4)与水反应的剧烈程度：Li________Na________K。
答案 (1)＜ ＜ (2)＞ ＞ (3)＜ ＜ (4)＜ ＜
2.教材知识探究
焰色反应是物理变化还是化学变化？灼烧Na、Na2SO4的火焰焰色是否相同？
答案 物理变化 相同
题组一 碱金属的用途及性质递变规律
1.碱金属及其化合物在生活和化工生产中具有广泛的用途，下列说法正确的是( )
A.钠钾合金能用作原子反应堆的导热剂是由于二者是活泼金属易失电子
B.用饱和碳酸氢钠制造灭火剂比用饱和碳酸钠制造灭火剂的效果好
C.碳酸钠可用于制造洗涤剂，因为碳酸钠是碱
D.五彩缤纷的焰火是K单质燃烧所致
解析 A项，钠钾合金能用作原子反应堆的导热剂是利用了二者的物理性质，而不是化学性质，错误；B项，相同质量的碳酸氢钠和碳酸钠中碳酸氢钠放出的气体多，碳酸氢钠反应的速率比碳酸钠的快，故用饱和碳酸氢钠制造灭火剂的效果好，正确；C项，碳酸钠是盐，不是碱，错误；D项，五彩缤纷的焰火是金属元素的焰色反应所致，不一定是单质燃烧所致，也不一定是钾元素所致，错误。
答案 B
2.有关碱金属的叙述正确的是( )
A.随核电荷数的增加，碱金属单质的熔点逐渐降低，密度逐渐增大
B.碱金属单质的金属性很强，均易与Cl2、O2、N2等发生反应
C.Cs2CO3加热时不能分解为CO2和Cs2O
D.无水硫酸铯的化学式为Cs2SO4，它不易溶于水
解析 钾的密度小于钠的密度，这是碱金属单质密度依次增大的一个特例；碱金属中除锂外，均不与N2直接反应；由Na2CO3加热不分解，可得出Cs2CO3加热也不分解；Cs与Na同为碱金属元素，性质相似，由Na2SO4易溶于水，可得出Cs2SO4也易溶于水。
答案 C
题组二 碱金属元素的鉴别：焰色反应
3.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)用铂丝蘸取少量某溶液进行焰色反应，火焰呈黄色，该溶液一定是钠盐溶液( )
(2)所有金属及其化合物灼烧时火焰均有颜色( )
(3)非金属单质燃烧时火焰均为无色( )
(4)焰色反应均应透过蓝色钴玻璃观察( )
(5)NaCl与Na2CO3灼烧时火焰颜色相同( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√
4.用光洁的铂丝蘸取某无色溶液在火焰上灼烧，直接观察到火焰呈黄色。下列各判断正确的是( )
A.只含有Na＋
B.一定含有Na＋，可能含有K＋
C.既含有Na＋，又含有K＋
D.可能含有Na＋，可能还含有K＋
解析 钠的焰色反应为黄色，容易掩盖钾的浅紫色。
答案 B
1.正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)除去NaHCO3固体中的Na2CO3，可将固体加热至恒重( )
(2017·天津理综，4A)
(2)二氧化碳使Na2O2固体变白，二氧化碳气体被还原( )
(2017·北京理综，8A)
(3)碳酸氢钠药片是抗酸药，服用时喝些醋能提高药效。( )
(2016·天津理综，1B)
[真题演练]
(4)钠在空气中燃烧可生成多种氧化物，23 g Na燃烧转移电子为1NA( )
(2015·全国卷Ⅱ，10C)
(5)将稀盐酸滴入碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液中，立即产生气泡( )
(2015·全国卷Ⅱ，13A)
(6)用热的烧碱溶液洗去油污，是因为Na2CO3可直接与油污反应( )
(2014·新课标全国卷Ⅰ，8A)
答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)× (8)√
2.(高考选项组合题)下列离子方程式书写正确的是( )
答案 B
3.(2014·新课标全国卷Ⅱ，9)下列反应中，反应后固体物质增重的是( )
A.氢气通过灼热的CuO粉末
B.二氧化碳通过Na2O2粉末
C.铝与Fe2O3发生铝热反应
D.将锌粒投入Cu(NO3)2溶液
答案 B
第2讲 镁、铝及其重要化合物
【2019·备考】
最新考纲：1.了解镁、铝及其重要化合物的制备方法。2.掌握镁、铝的主要性质及其应用。3.掌握镁、铝的重要化合物的主要性质及其应用。
考点一 镁及其重要化合物的性质及海水提镁
(频数：★☆☆ 难度：★★☆)
1．镁的性质
(1)物理性质：具有银白色金属光泽的固体，密度、硬度均较小，熔点较低，有良好的导电、传热和延展性。
(2)化学性质：
①与非金属反应
②与CO2反应：2Mg＋CO22MgO＋C
③与H2O反应：Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑
④与H＋反应：Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
镁也可在氮气中燃烧，生成氮化镁(Mg3N2)，氮化镁能与水剧烈反应生成Mg(OH)2沉淀并放出氨气。
2．海水提镁
由MgCl2·6H2O到无水MgCl2，必须在HCl气流中加热，以防MgCl2水解。
②因镁在高温下能与O2、N2、CO2等气体发生反应，故工业电解MgCl2得到的镁，应在H2氛围中冷却。
3．用途
生产合金，冶金工业上用作还原剂和脱氧剂。
4．镁的重要化合物
物质 主要性质
氧化镁 碱性氧化物 MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O
氢氧 化镁 中强碱 Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O
难溶于水 Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
溶解度小于碳酸镁 MgCO3＋H2OMg(OH)2＋CO2↑
1．教材图解
(LK必修1·P99)图3－4－9
金属镁在二氧化碳中燃烧的实验
(1)Mg在CO2气体中燃烧的现象
_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
(2)判断下列对该反应的说法是否正确
①在该反应条件下，Mg的还原性强于C的还原性( )
②该反应中化学能全部转化为热能( )
③C元素的单质只存在金刚石和石墨两种同素异形体( )
④Mg、MgO中镁元素微粒的半径：r(Mg2＋)＞r(Mg)( )
答案 (1)镁剧烈燃烧，发生强烈的白光，同时生成白色固体和黑色颗粒状固体
(2)①√ ②× ③× ④×
2．(RJ必修1·P623改编)在MgCl2溶液中滴加少量NaOH溶液，现象为________________，继续加入过量NaOH溶液，现象为________________，涉及到的离子方程式为______________________________________________
_____________________________________________________________。
答案 有白色沉淀生成 沉淀不溶解 Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
3．(溯源题)(2016·浙江理综，27)化合物Mg5Al3(OH)19(H2O)4可作环保型阻燃材料，受热时按如下化学方程式分解：
2Mg5Al3(OH)19(H2O)427H2O↑＋10MgO＋3Al2O3
(1)写出该化合物作阻燃剂的两条依据________________________________
_______________________________________________________________。
(2)用离子方程式表示除去固体产物中Al2O3的原理_____________________
______________________________________________________________。
(3)已知MgO可溶于NH4Cl的水溶液，用化学方程式表示其原理_____________________________________________________________。
答案 (1)反应吸热降低温度，固体氧化物隔绝空气，水蒸气稀释空气(任选二条，合理即可)
(2)Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O
(3)MgO＋2NH4Cl＋H2O===MgCl2＋2NH3·H2O(或NH4Cl＋H2ONH3·H2O＋HCl MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O)
探源：本考题源于教材LK必修1 P98“交流·研讨”及其拓展，对镁及其化合物的性质进行考查。
题组一 镁及其重要化合物的性质、用途
1．基础知识判断，正确的打“√”错误的打“×”
(1)镁制容器可盛装热的浓硫酸( )
(2)镁的金属性比铝的金属性强( )
(3)氢氧化镁能溶于过量氨水( )
(4)镁在空气中燃烧生成的固体只有MgO( )
(5)镁在空气中燃烧发出耀眼白光，可用作照明弹( )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√
2．某同学通过系列实验探讨Mg及其化合物的性质，下列说法正确的是( )
A．将水加入浓硫酸中得到稀硫酸，置镁片于其中探讨Mg的活泼性
B．将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中，观察Mg(OH)2沉淀的生成
C．将Mg(OH)2浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤，洗涤并收集沉淀
D．将Mg(OH)2沉淀转入表面皿中，加足量稀盐酸，加热蒸干得无水MgCl2固体
解析 浓H2SO4稀释时应将浓H2SO4加到水中，A错误；过滤时用玻璃棒引流，C错误；由于MgCl2水解，故加热蒸干MgCl2溶液时，得不到MgCl2固体。
答案 B
题组二 海水提镁工艺
3．从海水中提取镁的工艺流程可表示如下：
下列说法不正确的是( )
A．用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富
B．步骤⑥电解MgCl2时阴极产生氯气
C．步骤⑤可将晶体置于HCl气体氛围中脱水
D．上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应
解析 电解MgCl2时阳极产生氯气，阴极产生Mg。
答案 B
4．(1)海水提镁的一段工艺流程如下图：
浓海水的主要成分如下：
离子 Na＋ Mg2＋ Cl－ SO
浓度/(g·L－1) 63.7 28.8 144.6 46.4
该工艺过程中，脱硫阶段主要反应的离子方程式为________________________，产品2的化学式为________________，1 L浓海水最多可得到产品2的质量为________g。
(2)采用石墨阳极、不锈钢阴极电解熔融的氯化镁，发生反应的化学方程式为________________________________________________________________；
电解时，若有少量水存在会造成产品镁的消耗，写出有关反应的化学方程式_______________________________________________________________。
解析 (1)由题给海水的主要成分，脱硫就是除掉硫酸根离子，发生反应：Ca2＋＋SO===CaSO4↓；由框图信息知，产品2为Mg(OH)2；1 L浓海水中含有Mg2＋ 28.8 g，物质的量为1.2 mol，则最多生成Mg(OH)2 1.2 mol，质量为1.2 mol×58 g·mol－1＝69.6 g。(2)电解熔融氯化镁生成氯气和单质镁，若有水存在，则高温下镁与水反应。
答案 (1)Ca2＋＋SO===CaSO4↓ Mg(OH)2 69.6
(2)MgCl2Mg＋Cl2↑
Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑
【微网构建】
镁及其化合物的转化关系图
考点二 铝的性质及用途
(频数：★★☆ 难度：★★☆)
1．铝的原子结构与物理性质
2．金属铝的化学性质
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：
①
②2Al＋3Cl22AlCl3
③
④2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
⑤2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe(铝热反应)
①常温下，能用铝制容器盛放浓硫酸、浓硝酸的原因是二者能使铝发生“钝化”，而不是铝与浓硫酸、浓硝酸不反应。
②能与铝反应产生氢气的溶液可能呈强酸性也可能呈强碱性。
3．铝的制备及用途
(1)制备：电解熔融Al2O3：
。
(2)用途：
①纯铝用作导线。
②铝合金制备汽车、飞机、生活用品等。
1．教材实验探究
(1)加热铝箔(RJ必修1·P48)
将铝箔用酒精灯加热至熔化，观察到的现象为______________________________，原因为____________________________________________。
(2)铝热反应(LK必修1·P116)
①实验原理：___________________________________________________。
②实验装置：铝粉还原氧化铁的实验装置如图所示。
③实验现象：________________________________________________________
_______________________________________________________________。
④镁条、氯酸钾的作用：________。
⑤应用：_________________________________________________________
_____________________________________________________________。
答案 (1)铝箔熔化，失去光泽，熔化的铝不滴落
铝表面生成了氧化铝，构成的氧化膜包在铝的外面
(2)①高温下铝将较不活泼的金属从其氧化物中还原出来
③剧烈燃烧，发出耀眼的白光，有液珠滴落到盛有细沙的蒸发皿中
④引燃剂
⑤a.该反应为放热反应，铝在高温下还原出了金属单质。在冶金工业上也常用这一原理制取熔点较高的金属，如铬、锰等，3MnO2＋4Al2Al2O3＋3Mn
b．该反应原理可以应用在生产上，如焊接钢轨等
2．(RJ必修1·P533改编)下列说法错误的是( )
A．铝是地壳中含量最多的金属元素
B．在反应中铝易失去3e－，其还原性大于钠
C．铝制品表面有一层致密的氧化物薄膜，起保护作用
D．铝是一种比较活泼的金属
答案 B
3．(溯源题)(2016·上海化学，20改编)已知NaOH＋Al(OH)3===NaAlO2＋2H2O。向集满CO2的铝制易拉罐中加入过量NaOH浓溶液，立即封闭罐口，易拉罐渐渐凹瘪；再过一段时间，罐壁又重新凸起。上述实验过程中发生反应离子方程式分别为：__________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________。
答案 CO2＋2OH－===CO＋H2O、Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O、2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
探源：本考题源于教材RJ必修1 P51“实验3－4：铝与盐酸和氢氧化钠溶液反应”及其拓展，对铝及化合物和酸、碱的反应特点进行了考查。
题组一 铝的性质、用途判断
1．下列关于铝单质的叙述中正确的是( )
A．由于铝在空气中不会锈蚀，所以铝制品的使用寿命都很长
B．由于铝具有强还原性，所以常用铝来冶炼某些高熔点金属
C．常温下，铝被浓硫酸钝化，所以可用浓硫酸除去铝表面的铜镀层
D．由于铝的导电性能比铜强，所以常用铝制造电线、电缆
解析 铜在加热的条件下才能与浓硫酸反应，加热时浓硫酸能与氧化铝反应；铜的导电性能比铝强。
答案 B
2．下列由实验现象得出正确结论的是( )
选项 实验现象 结论
A 把相同大小的铝片和镁片分别投入相同浓度的NaOH溶液中：铝溶解有气泡产生，而镁没有任何变化 铝的金属性比镁强
B 取一块铝箔，用酒精灯点燃；铝箔只熔化成液体而没有滴落 铝不易燃烧
C 向氯化铵溶液中投入一铝片：铝片上产生大量气泡 该气体是氨气
D 向氯化铝溶液中逐滴滴加NaOH溶液至过量：先产生白色沉淀，后沉淀逐渐溶解，最后沉淀完全消失 氢氧化铝能溶于强碱溶液
解析 金属性的强弱可根据金属与酸反应时金属失电子的能力强弱判断，而不是与碱反应，故A错误；没有滴落表明氧化铝的熔点高，故B错误；氯化铵溶液显酸性，与铝反应时放出氢气，故C错误；氯化铝和氢氧化钠溶液反应先生成氢氧化铝白色沉淀，氢氧化铝再和氢氧化钠溶液反应生成可溶性的偏铝酸钠，故D正确。
答案 D
题组二 铝与酸或碱反应的定量计算
3．(2017·保定联考)足量下列物质与等质量的铝反应放出氢气，且消耗溶质物质的量最少的是( )
A．氢氧化钠溶液 B．稀硫酸
C．盐酸 D．稀硝酸
解析 设Al为1 mol，1 mol铝与氢氧化钠溶液反应生成NaAlO2和H2消耗1 mol NaOH；1 mol铝与稀硫酸反应生成Al2(SO4)3和H2消耗1.5 mol H2SO4；1 mol铝与盐酸反应生成AlCl3和H2消耗3 mol HCl；硝酸与金属铝反应不生成氢气，综合以上分析可知反应放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是氢氧化钠溶液，选A。
答案 A
4．甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol·L－1的盐酸和NaOH溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后，测得生成的气体体积比为V(甲)∶V(乙)＝1∶2，则加入铝粉的质量为________。( )
A．5.4 g B．3.6 g
C．2.7 g D．1.8 g
解析 其反应原理分别为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。可见当参加反应的HCl和NaOH的物质的量一样多时，产生H2的体积比是1∶3，而题设条件体积比为1∶2，说明此题投入的铝粉对盐酸来说是过量的，而对于NaOH来说是不足的。
则Al与NaOH反应生成的H2为0.15 mol×2＝0.3 mol。
即投入的铝粉为5.4 g。
答案 A
【归纳总结】
铝与酸或碱反应生成H2的量的关系
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
(1)等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液分别反应：
①产生H2的物质的量相等。
②消耗H＋、OH－的物质的量之比为n(H＋)∶n(OH－)＝3∶1。
(2)足量的铝分别与等物质的量的HCl和NaOH反应：
①消耗Al的物质的量之比为1∶3。
②生成H2的物质的量之比为1∶3。
(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸、氢氧化钠溶液反应：
若产生氢气的体积比为＜＜1，则必定
①铝与盐酸反应时，铝过量而HCl不足。
②铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而NaOH过量。
考点三 铝的重要化合物
(频数：★☆☆ 难度：☆☆☆)
1．氧化铝
2．氢氧化铝
(1)物理性质
白色胶状不溶于水的固体，有较强的吸附性。
(2)化学性质(用化学方程式表示)
Al(OH)3的电离方程式为
转化关系：
反应的化学方程式分别为：
①Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O；
②Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O；
③2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。
(3)制备
①向铝盐中加入氨水，离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。
②NaAlO2溶液中通入足量CO2，离子方程式为AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO。
③NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合：离子方程式为3AlO＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓。
①Al(OH)3具有两性，能溶于强酸(如盐酸)、强碱(如NaOH溶液)，但不溶于弱酸(如H2CO3)、弱碱溶液(如氨水)。
②既能与盐酸反应又能与NaOH溶液反应的物质有Al、Al2O3、Al(OH)3，多元弱酸的酸式盐(如NaHCO3、KHS、KHSO3、NaH2PO4等)及弱碱弱酸盐(如CH3COONH4等)。
3．常见的铝盐
(1)复盐：两种不同的金属离子(或金属离子或铵根)和一种酸根离子组成的盐。
(2)明矾净水
①明矾的化学式：KAl(SO4)2·12H2O，
②净水原理涉及的离子方程式：
Al3＋＋3H2O??Al(OH)3(胶体)＋3H＋。
1．教材基础知识判断
(1)向1 mol·L－1 AlCl3溶液中加过量的6 mol·L－1 NaOH溶液制备Al(OH)3悬浊液( )
(2)氢氧化铝具有弱碱性，可用于制胃酸中和剂( )
(3)明矾用作净水剂不涉及化学变化( )
(4)Al(OH)3既能与稀硫酸反应又能与NaOH溶液反应( )
(5)下列物质的转化在给定条件下能够实现：
Al2O3NaAlO2(aq)Al(OH)3( )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)√
2．(RJ必修1·P636改编)向下列物质的水溶液中滴加少量MgCl2溶液或AlCl3溶液，均有白色沉淀生成的是( )
A．BaCl2 B．FeCl3
C．Na2CO3 D．NaOH
答案 C
3．(溯源题)(福建理综)从铝土矿(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)中提取氧化铝的两种工艺流程如下：
请回答下列问题：
(1)流程甲加入盐酸后生成Al3＋的离子方程式为________________________
_______________________________________________________________。
(2)流程乙加入烧碱后生成SiO的离子方程式为_____________________
______________________________________________________________。
(3)验证滤液B含Fe3＋，可取少量滤液并加入_________________________
(填试剂名称)。
(4)滤液E、K中溶质的主要成分是________(填化学式)，写出该溶质的一种用途______________________________________________________________。
答案 (1)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
(2)SiO2＋2OH－===SiO＋H2O
(3)硫氰化钾(或硫氰酸钾、苯酚溶液等合理答案)
(4)NaHCO3 制纯碱或作发酵粉等合理答案
探源：本高考题组源于RJ必修1 P57“铝的重要化合物”知识拓展，对陌生铝的化合物的反应特点进行了考查。
题组一 铝的重要化合物的性质、用途及转化
1．下列有关说法不正确的是( )
A．Al(OH)3在用于治疗胃酸过多类疾病时表现出弱碱性
B．明矾溶于水后可得到少量的有强吸附性的Al(OH)3胶体，故明矾可作净水剂
C．Al(OH)3可用于中和馒头制作过程(如发酵阶段)中产生的酸
D．Al2O3可用于制作耐火材料而Al(OH)3不能
解析 治疗胃酸过多时要消耗胃中的酸，因此Al(OH)3表现出弱碱性，A项正确；Al(OH)3胶体有强吸附性，能吸附水中悬浮的杂质并最终转化为沉淀而使水变澄清，B项正确；馒头制作过程中加小苏打是用于发泡和中和酸的，不用Al(OH)3，C项错误；耐火材料本身应对热稳定且熔点很高，而Al(OH)3受热易分解，D项正确。
答案 C
2．下列说法中错误的是( )
A．在水溶液中能大量共存：Na＋、Al3＋、Cl－、CO
B．硫酸铝溶液中加入过量氢氧化钠溶液：Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O
C．偏铝酸钠溶液中通入过量CO2：AlO＋2H2O＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO
D．Al(OH)3溶于HCl溶液中：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
解析 A项中Al3＋与CO发生双水解，因此不能大量共存，所以错误；B项中氢氧化铝溶于过量的氢氧化钠溶液，最终生成的是偏铝酸钠，所以正确；C项中偏铝酸钠与二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀，因为二氧化碳过量，因此生成碳酸氢根离子，所以正确；D项中氢氧化铝能溶于强酸中生成铝离子，所以正确。
答案 A
3．将0.1 mol明矾溶于水形成100 mL溶液，以下说法正确的是( )
A．明矾净水是利用了明矾的强氧化性
B．溶液的焰色反应为紫色，这是钾元素的化学性质
C．加入Ba(OH)2溶液至沉淀物质的量达到最大，消耗Ba(OH)2 0.2 mol
D．加入Ba(OH)2溶液至SO恰好完全沉淀，Al3＋全部转化为AlO
解析 明矾净水是利用明矾中的铝离子在溶液中水解生成氢氧化铝胶体，胶体具有吸附性，故A错误；焰色反应为元素的物理性质，故B错误；向Ba(OH)2溶液中逐滴加入明矾溶液，至生成沉淀的物质的量最大时应是铝离子恰好沉淀完全，所以消耗Ba(OH)2 0.15 mol，故C错误；加入Ba(OH)2溶液至SO恰好完全沉淀，溶液中的溶质为偏铝酸钾，故D正确。
答案 D
题组二 含铝化合物提取工艺
4．工业上用某种氧化铝矿石(含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下：
对上述流程的判断正确的是( )
A．试剂X可以为氨水，沉淀中含有铁的化合物
B．CO2可以用H2SO4溶液或稀盐酸代替
C．反应Ⅱ中的离子方程式为CO2＋AlO＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO
D．工业上还可采用Fe还原Al2O3的方法制Al，成本更低
解析 A项，试剂X应为强碱溶液，使Al2O3溶解，A错误；B项，若用强酸代替CO2，强酸过量时，Al(OH)3会溶解，不能保证得到Al(OH)3沉淀，B错误；D项，因Al比Fe活泼，不能用Fe置换Al，D错误。
答案 C
5．(2018·安徽江南十校联考)某冶金厂的矿渣含有较多的Al2O3、Fe2O3、MgO、SiO2，现欲进行综合利用以提取氧化铝、氧化镁、氧化铁作为工业原料，其设计的工艺流程如下：
已知：氧化镁与水反应生成氢氧化镁；硅酸的酸性比氢氧化铝强。饱和氯化铵溶液的pH约为5，氢氧化镁开始沉淀至沉淀完全的pH范围：9.0～12.0。氢氧化铁开始沉淀至沉淀完全的pH范围：2.7～4.0。
(1)写出过程Ⅱ中氧化铝发生反应的化学方程式：_____________________
______________________________________________________________。
(2)过程Ⅲ的名称是________________________，产品乙的俗名是________。
(3)过程Ⅴ中所用适量的B是一种气体，B是________(填化学式)，过程Ⅴ中所发生的反应的离子方程式为________________________________________
______________________________________________________________。
解析 矿渣粉碎后与纯碱混合熔融，Al2O3、SiO2分别生成偏铝酸钠、硅酸钠。产品乙是红棕色固体，应是Fe2O3。根据已知信息MgO与水反应生成Mg(OH)2，即残渣甲是Fe2O3和Mg(OH)2的混合物。用饱和氯化铵溶液溶解，Mg(OH)2转化为氯化镁，过滤后与氢氧化钠反应生成Mg(OH)2沉淀，灼烧得到MgO，产品甲是MgO。溶液丙中含有硅酸钠和偏铝酸钠，通入适量CO2，因为硅酸的酸性比Al(OH)3强，则优先生成Al(OH)3沉淀，灼烧得到氧化铝。
答案 (1)Al2O3＋Na2CO32NaAlO2＋CO2↑
(2)溶解、过滤 铁红
(3)CO2 CO2＋3H2O＋2AlO===2Al(OH)3↓＋CO
【反思归纳】
根据物质类别，分离、提纯铝土矿
[试题分析]
(2016·海南化学，14)KAl(SO4)2·12H2O(明矾)是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。实验室中，采用废易拉罐(主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如下图所示。回答下列问题：
―→
(1)为尽量少引入杂质，试剂①应选用________(填标号)。
a．HCl溶液 B．H2SO4溶液
c．氨水 D．NaOH溶液
(2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为_________________________
______________________________________________________________。
(3)沉淀B的化学式为____________________________________________；
将少量明矾溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是__________________________
_____________________________________________________________。
(4)已知：Kw＝1.0×10－14，Al(OH)3AlO＋H＋＋H2O K＝2.0×10－13。Al(OH)3溶于NaOH溶液反应的平衡常数等于________。
解题思路：
我的答案：
考查意图：化学是在原子和分子水平上研究物质的组成、结构、性能及物质之间相互转化的学科。当组成物质的原子种类和数量发生变化时，物质发生转化，物质的性质和状态也有明显的变化。本题是一个联系生活实际的考题，废易拉罐是生活中随手可及的物品，作为一种金属(合金)，其具有金属所特有的性质。明矾[KAl(SO4)2·12H2O]亦是生活中常见的物质，二者在物质的种类和性质之间有着明显的差别。经过特定的化学反应二者之间可实现合成转化。本题的合成过程中不仅涉及多种物质的性质和反应、还涉及溶液中酸碱的电离平衡、盐类的水解、沉淀溶解平衡等化学原理，进而考查学生对化学基础知识的掌握，提高学生对物质及其性质的认识，锻炼分析思考问题的能力。
本题抽样统计难度系数为0.47。
解题思路：(1)易拉罐的主要成分为Al，含有少量的Fe，Mg杂质，试剂①的作用是将Al溶解，HCl溶液和H2SO4溶液可溶解Al及Fe、Mg杂质，会引入
Fe2＋、Mg2＋，氨水不溶解Al，NaOH溶液可溶解Al，但不溶解Fe、Mg杂质，故d项符合。(2)选用NaOH溶液溶解易拉罐，主要发生反应2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。(3)滤液A中铝元素以AlO形式存在，与溶液中HCO发生复分解反应：AlO＋HCO＋H2O===Al(OH)3↓＋CO，故沉淀B为Al(OH)3，明矾溶于水时，KAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋2SO，Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋，使溶液呈弱酸性。(4)Al(OH)3溶于NaOH溶液发生反应：Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O K1，可分两步进行：Al(OH)3AlO＋H＋＋H2O K
H＋＋OH－H2O
则K1＝＝＝20。
正确答案：(1)d
(2)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
(3)Al(OH)3 Al3＋水解，使溶液中H＋浓度增大
(4)20
[真题演练]
1．(2014～2017高考选项组合)下列关于铝及其化合物的叙述正确的是( )
A．铝罐可久盛食醋
B．铝与Fe2O3发生铝热反应，反应后固体物质增重
C．用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热，熔化后的液态铝滴落下来，金属铝的熔点较低
D．向Al2(SO4)3溶液中加入过量氨水：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH
答案 D
2．(2015·山东理综，10)某化合物由两种单质直接反应生成，将其加入Ba(HCO3)2溶液中同时有气体和沉淀产生。下列化合物中符合上述条件的是( )
A．AlCl3 B．Na2O
C．FeCl2 D．SiO2
解析 A项，AlCl3可由Al与Cl2反应制得，将AlCl3加入Ba(HCO3)2溶液中生成CO2 气体和Al(OH)3沉淀，正确；B项，Na2O 加入Ba(HCO3)2溶液中只产生碳酸钡沉淀而没有气体产生，错误；C项，Fe 与Cl2 反应生成FeCl3，错误；D项，SiO2 与Ba(HCO3)2不反应，错误。
答案 A
3．(2017·江苏化学，16)铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下：
注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。
(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为________________________
______________________________________________________________。
(2)向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH________(填“增大”、“不变”或“减小”)。
(3)“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是______________________________________________________________。
(4)“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为__________________________，阴极产生的物质A的化学式为________。
(5)铝粉在1 000 ℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN的制备，其主要原因是___________________________。
解析 (1)“碱溶”时，Al2O3与NaOH反应生成NaAlO2和H2O，注意离子方程式。(2)“过滤I”所得滤液为NaAlO2溶液，加入NaHCO3溶液，过滤Ⅱ后电解的是Na2CO3溶液，说明溶液的溶质由NaAlO2变为Na2CO3，发生反应AlO＋HCO＋H2O===Al(OH)3↓＋CO，说明AlO结合H＋能力强于CO，即其水解能力强，说明碱性NaAlO2>Na2CO3，溶液的pH减小。(3)电解Al2O3，阳极O2－放电生成O2，石墨(C)电极会被O2氧化。(4)阳极溶液中的阴离子即水中的OH－放电生成O2(图示)及H＋(2H2O－4e－===O2↑＋4H＋)，H＋与CO结合生成HCO(CO＋H＋===HCO，由图阳极区Na2CO3生成NaHCO3)，写出总反应：4CO＋2H2O－4e－===4HCO＋O2↑。阴极，水中的H＋放电生成H2。(5)NH4Cl加热时分解生成HCl和NH3，HCl可以破坏铝表面的氧化膜，有利于反应进行。
答案 (1)Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O (2)减小
(3)石墨电极被阳极上产生的O2氧化
(4)4CO＋2H2O－4e－===4HCO＋O2↑ H2
(5)NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜
一、选择题
1．化学在日常生产和生活中有着重要的应用。下列说法中不正确的是( )
A．明矾水解形成的Al(OH)3胶体能吸附水中悬浮物，可用于水的净化
B．日用铝制品表面覆盖着氧化膜，对内部金属起保护作用
C．用Al(OH)3治疗胃酸过多
D．电解AlCl3饱和溶液，可制得金属铝
解析 由于H＋的放电能力大于Al3＋，故电解饱和AlCl3溶液，得到的是Al(OH)3、H2和Cl2，无法得到金属铝。
答案 D
2．下列关于镁、铝的说法正确的是( )
A．镁-铝制品在空气中能稳定存在是因为铝不活泼
B．浓HNO3、浓H2SO4能用铝制器皿盛装是因为铝与浓HNO3、浓H2SO4不反应
C．镁、铝均能与NaOH溶液反应
D．铝与Fe2O3发生铝热反应是利用了Al的还原性比Fe强
解析 镁-铝制品在空气中稳定存在的原因是形成了一层致密氧化膜保护内部金属，A错误；浓HNO3、浓H2SO4能用铝制器皿盛装是因为铝遇浓HNO3、浓H2SO4钝化，发生了化学反应，B错误；镁与NaOH溶液不反应，C错误。
答案 D
3．下列叙述中正确的是( )
A．氯化铝溶液中加入过量氨水反应的实质：
Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH
B．在加入铝粉能放出氢气的溶液中：K＋、NH、CO、Cl－一定能够大量共存
C．镁铝合金既可完全溶于过量盐酸又可完全溶于过量NaOH溶液
D．依据铝热反应原理，能发生反应2Al＋3MgO3Mg＋Al2O3
解析 Al(OH)3不能溶于氨水，A正确；加入铝粉产生H2的溶液可能呈强酸性，CO不能存在，也可能呈强碱性溶液，NH不能大量存在，B错误；镁和铝均能与盐酸反应，但Mg不能与碱反应，C错误；铝热反应能制备比铝活动性弱的金属，而镁比铝活动性强，不能用铝热法制取镁，D错误。
答案 A
4．(2018·东营模拟)下列物质的制备方法正确的是( )
A．氯化铝溶液和硫化钠溶液反应制备Al2S3
B．用镁粉和空气反应制备Mg3N2
C．用铝粉和MnO2制得锰
D．电解熔融氯化铝的方法制得单质铝
解析 Na2S溶液与AlCl3溶液反应，S2－与Al3＋发生水解相互促进反应生成氢氧化铝沉淀和硫化氢，反应的离子方程式为2Al3＋＋3S2－＋6H2O===3H2S↑＋2Al(OH)3↓，反应无法获得硫化铝，故A错误；镁粉在空气中燃烧，主要是和氧气反应生成氧化镁，故B错误；铝热法可冶炼锰，故C正确；氯化铝属于共价化合物，熔融状态不导电，工业上用电解熔融氧化铝的方法冶炼Al，故D错误。
答案 C
5．下列反应中的离子方程式书写正确的是( )
A．向氯化铝溶液中加入Na2CO3溶液：Al3＋＋CO===Al2(CO3)2↓
B．NH4Al(SO4)2溶液中滴加少量NaOH溶液：NH＋OH－===NH3·H2O
C．向明矾溶液中加入过量的Ba(OH)2溶液：Al3＋＋2SO＋2Ba2＋＋4OH－===2BaSO4↓＋AlO＋2H2O
D．向NaAlO2溶液中通入足量CO2：2AlO＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO
解析 A项，Al3＋与CO发生双水解生成Al(OH)3和CO2；B项，NH、Al3＋同时存在时，Al3＋与OH－先反应；D项，通足量CO2时，应生成HCO。
答案 C
6．下列各组物质，前者逐滴滴加到后者中直至过量，先出现白色沉淀，后来沉淀又消失的是( )
A．H2SO4滴入NaAlO2溶液中
B．Ba(OH)2溶液滴入Al2(SO4)3溶液中
C．Al2(SO4)3溶液滴入NaOH溶液中
D．氨水滴入Al2(SO4)3溶液中
解析 将H2SO4滴入NaAlO2溶液中，先生成Al(OH)3沉淀，Al(OH)3又溶于过量的H2SO4中，A正确；Ba(OH)2溶液滴入Al2(SO4)3溶液中，先生成BaSO4、Al(OH)3沉淀，而Al(OH)3又溶于Ba(OH)2，但BaSO4不溶解，B错误；Al2(SO4)3溶液滴入NaOH溶液中，开始由于OH－过量发生反应Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O，故开始无沉淀生成，C错误；氨水滴入Al2(SO4)3溶液中，立即产生Al(OH)3沉淀，但沉淀不溶于过量氨水，D错误。
答案 A
7．易拉罐主要材料为铝合金，其中以铝铁合金和铝镁合金最为常见。现取几小块易拉罐碎片进行下列实验，其中实验方案、现象与结论均正确的是( )
序号 实验方案 现象与结论
A 加入盐酸中 产生无色气体，含铝、铁、镁三种元素
B 加入NaOH溶液中 有无色气体产生，含有铝元素
C 加入盐酸后，所得溶液中再加入少量NaOH溶液 产生白色沉淀，含有镁元素
D 加入盐酸后，所得溶液中再加入少量KSCN溶液 无红色出现，说明不含铁元素
解析 选项A只能说明易拉罐含有三种元素中的一种、两种或三种，A错。选项C中加入少量NaOH溶液，产生的白色沉淀也可能是Al(OH)3，C错。选项D中铁和盐酸反应生成Fe2＋，而Fe2＋遇KSCN溶液无红色出现，因此不能说明合金中不含铁元素，D错。
答案 B
8．科技工作者提出用铝粉处理含亚硝酸盐废水的思路：调节亚硝酸盐废水的酸碱性，使其pH＞12，然后加入适量的铝粉、搅拌，从而达到预期目的。下列判断错误的是( )
A．处理废水时铝单质转化为Al3＋
B．处理废水时亚硝酸盐被还原
C．处理过程中，OH－参与了反应
D．铝粉颗粒大小影响废水处理的速率
解析 pH＞12，溶液显碱性，则处理废水时，铝单质转化为AlO，A错误；铝是金属，具有还原性，因此处理废水时，亚硝酸盐被还原，B正确；处理废水时铝单质转化为AlO，这说明OH－参与了反应，C正确；固体反应物的表面积越大，反应速率越快，因此铝粉颗粒的大小影响废水处理的速率，D正确。
答案 A
9．工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如图所示：
下列叙述正确的是( )
A．试剂X可以是NaOH溶液，也可以是盐酸
B．反应①过滤后所得沉淀为Fe(OH)3
C．图中所有转化反应都不是氧化还原反应
D．反应②的化学方程式为NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3
解析 A项，试剂X不可以是盐酸；B项，过滤后所得沉淀为Fe2O3；C项，电解Al2O3生成Al是氧化还原反应。
答案 D
10．用含少量镁粉的铝粉制取纯净的氢氧化铝，下列操作步骤中最恰当的组合是( )
①加盐酸溶解 ②加烧碱溶液溶解 ③过滤 ④通入过量CO2生成Al(OH)3沉淀 ⑤加入盐酸生成Al(OH)3沉淀 ⑥加入过量烧碱溶液
A．①⑥⑤③ B．②③④③
C．②③⑤③ D．①③⑤③
解析 若先用盐酸溶解，Mg、Al均溶解，制取Al(OH)3的步骤较多；从NaAlO2制备Al(OH)3，加盐酸不容易控制量的多少。故B项操作步骤为最佳顺序。
答案 B
11．已知a、b、d、e均为中学化学中常见的单质或化合物，它们之间的关系如图所示(部分产物略去)。下列说法错误的是( )
A．a、b、d可能是钠及其化合物
B．a、b、d可能是镁及其化合物
C．a、b、d可能是铝及其化合物
D．a、b、d可能是非金属及其化合物
解析 a为NaOH、b为NaHCO3、d为Na2CO3、e为CO2时满足框图转化关系，A正确；镁及其化合物不满足此转化关系，B错误；a为AlCl3、e为NaOH、b为NaAlO2、d为Al(OH)3时满足框图转化关系，C正确；a为C、e为O2、b为CO2、d为CO时满足框图转化关系，所以a、b、d可能是非金属及其化合物，D正确。
答案 B
12．(2018·茂名模拟)如图表示AlCl3溶液与NaOH溶液相互滴加过程中微粒的量的关系曲线，下列判断错误的是( )
A．①线表示Al3＋的物质的量的变化
B．x表示AlCl3的物质的量
C．③线表示Al(OH)3的物质的量的变化
D．④线表示AlO的物质的量的变化
解析 向AlCl3溶液中加入NaOH溶液时，发生反应Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O，Al3＋逐渐减小，Al(OH)3逐渐增加后又减少，Al3＋消失后生成AlO，故A、C、D正确；若向NaOH溶液中加入AlCl3溶液，发生反应Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O，3AlO＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓，各微粒的变化曲线都不符合，故B错误。
答案 B
二、填空题
13．金属镁在工农业生产以及人们日常生活中有着十分广泛的用途。某化学兴趣小组的同学们决定对镁及其化合物的性质比较展开探究活动，探究过程中发现了一些“异常”。
(1)镁条投入5 mL 0.2 mol·L－1的CuSO4溶液中，其表面立即有气泡产生，周围有红色固体出现；片刻后底部又有大量蓝色沉淀生成；待较长时间后，若镁条过量，蓝色固体消失，有白色沉淀生成，气泡继续产生，而红色固体质量没有明显增加。写出反应中的主要离子反应方程式
_____________________________________________________________。
(2)常温下，取经过砂纸打磨的两片质量相等、表面积相同的铝片，分别加入到盛有体积相同、c(H＋)相同的稀硫酸和稀盐酸溶液的两支试管(相同体积)中，发现铝片在稀盐酸中产生氢气的速率比在稀硫酸中快。
①写出以上反应的离子方程式_____________________________________
_______________________________________________________________。
②你认为出现以上现象的可能原因是：
假设a_________________________________________________________
_____________________________________________________________；
假设b_________________________________________________________
______________________________________________________________。
③请设计实验对以上的假设进行验证：_______________________________
_____________________________________________________________。
答案 (1)Mg＋Cu2＋===Cu＋Mg2＋
2H2O＋Cu2＋Cu(OH)2↓＋2H＋
Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
Cu(OH)2＋Mg2＋===Mg(OH)2＋Cu2＋
(2)①2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
②假设a：Cl－对反应有催化作用，加快了反应速率 假设b：SO对反应有阻碍作用，降低了反应速率
③假设a：取体积相同、c(H＋)相同的稀硫酸溶液于两支试管中，向其中一支加少量氯化钠固体，然后同时投入两片质量相等、表面积相同的铝片，收集相同时间段内的氢气，比较其体积的大小 假设b：取体积相同、c(H＋)相同的盐酸溶液于两支试管中，向其中一支加少量硫酸钠固体，然后同时投入两片质量相等、表面积相同的铝片，收集相同时间段内的氢气，比较其体积的大小
14．(2018·山西大学附中诊断)铝(熔点660 ℃)是一种应用广泛的金属，工业上用Al2O3(熔点2 045 ℃)和冰晶石(Na3AlF6，六氟合铝酸钠)混合熔融后电解制得。回答下列问题：
(1)冶金工业上常用金属铝作还原剂冶炼钒、铬、锰，铝与V2O5在高温下反应的化学方程式为____________________________________________________
_______________________________________________________________。
(2)将打磨过的铝片在酒精灯火焰上加热，可观察到铝熔化而不滴落，原因是__________________________________________________________________
_________________________________________________________________；
铝是活泼金属，但打磨过的铝片投入沸水中不易观察到有气泡产生。若将铝片用饱和Hg(NO3)2溶液浸泡数分钟，取出后迅速洗净，可制得俗称“铝汞齐”的铝汞合金。铝汞齐露置在空气中，表面会快速生长出蓬松的白毛(Al2O3)。若将新制的铝汞齐放入水中，可迅速反应产生气泡，该反应的化学方程式为_________________________________________________________________
_________________________________________________________________；
铝汞齐的化学性质变得“活泼”的原因可能是_______________________
_______________________________________________________________。
(3)将0.1 mol·L－1AlCl3溶液和10%NH4F溶液等体积混合，充分反应后滴加氨水，无沉淀析出。则AlCl3与NH4F反应的化学方程式为_______________________
______________________________________________________________；
该实验所用试管及盛装NH4F溶液的试剂瓶均为塑料材质，原因是______________________________________________________________
________________________________________________________________。
(4)饮用水中的NO对人类健康会产生危害。为了降低饮用水中NO的浓度，有研究人员建议在碱性条件下用铝粉将NO还原为N2，该反应的离子方程式为________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
解析 (2)将打磨过的铝片在酒精灯火焰上加热，可观察到铝熔化而不滴落，原因是铝表面很快形成致密的氧化膜，其熔点高于铝；铝汞齐中的铝与水反应生成氢氧化铝和氢气，该反应的化学方程式为2Al＋6H2O===2Al(OH)3＋3H2↑；铝汞齐的化学性质变得“活泼”的原因可能是其表面不易形成致密的氧化膜。
(3)根据题给信息知AlCl3与NH4F发生反应生成六氟合铝酸铵和氯化铵，化学方程式为AlCl3＋6NH4F===(NH4)3AlF6＋3NH4Cl；该实验所用试管及盛装NH4F溶液的试剂瓶均为塑料材质，原因是NH4F电离出的F－水解生成HF，对玻璃有强腐蚀性而对塑料无强腐蚀性。
(4)根据题给信息知碱性条件下，铝粉与NO反应生成N2和AlO，利用化合价升降法结合电荷守恒、原子守恒配平，该反应的离子方程式为10Al＋6NO＋4OH－===3N2↑＋10AlO＋2H2O。
答案 (1)10Al＋3V2O55Al2O3＋6V
(2)铝表面很快形成致密的氧化膜，其熔点高于铝 2Al＋6H2O===2Al(OH)3＋3H2↑ 其表面不易形成致密的氧化膜
(3)AlCl3＋6NH4F===(NH4)3AlF6＋3NH4Cl NH4F电离出的F－水解生成HF，对玻璃有强腐蚀性而对塑料无强腐蚀性
(4)10Al＋6NO＋4OH－===3N2↑＋10AlO＋2H2O
15．氯离子插层镁铝水滑石[Mg2Al(OH)6Cl·xH2O]是一种新型离子交换材料，其在高温下完全分解为MgO、Al2O3、HCl和水蒸气。现用如图所示装置进行实验确定其化学式(固定装置略去)。
(1)Mg2Al(OH)6Cl·xH2O受热分解的化学方程式为
______________________________________________________________
_____________________________________________________________。
(2)若只通过测定装置C、D的增重来确定x，则装置的连接顺序为________(按气流方向，用接口字母表示)，其中C的作用是________________________。
装置连接后，首先要进行的操作是__________________________________。
(3)加热前先通N2排尽装置中的空气，称取C、D的初始质量后，再持续通入N2的作用是________________________________________________________
________________________________________________________________、
________________________________________________________________等。
(4)完全分解后测得C增重3.65 g，D增重9.90 g，则x＝________。若取消冷却玻璃管B后进行实验，测定的x值将________(填“偏高”或“偏低”)。
(5)上述水滑石在空气中放置时易发生反应生成[Mg2Al(OH)6Cl1－2y(CO3)y·zH2O]，该生成物能发生类似的热分解反应。现以此物质为样品，用(2)中连接的装置和试剂进行实验测定z，除测定D的增重外，至少还需测定________。
解析 (2)根据(1)中化学反应方程式可知，若要测定x的值，需要测定分解产生的HCl及H2O的量，由于吸收HCl采用NaOH溶液，出来的气体带出水蒸气，则分解产生的气体应先通过浓硫酸吸收水蒸气，否则测得的水蒸气数值偏大，影响测定结果，且洗气时应长管进，短管出。(4)根据C、D的增重可知，分解生成n(HCl)＝＝0.1 mol，n(H2O)＝＝0.55 mol，则由[Mg2Al(OH)6Cl·xH2O]可知，其物质的量等于HCl的物质的量，由氢元素守恒可知：0.1 mol×(6＋2x)＝0.1 mol＋0.55 mol×2，解得x＝3。若气体未经冷却会由于气流流速过高而使水蒸气在浓硫酸中的吸收不充分，导致x数值偏低。(5)题中所给物质若发生分解反应，除水滑石分解的几种产物外，还含有CO2气体，则装置C增重为HCl与CO2的质量，通过装置C的增重无法判断HCl及样品的物质的量，由氯元素及碳元素守恒可知，n(HCl)/n(CO2)＝(1－2y)/y，若已知样品的质量，分别列出含有两个未知数的两个方程式，可以求得z的值。
答案 (1)2[Mg2Al(OH)6Cl·xH2O]4MgO＋Al2O3＋2HCl↑＋(5＋2x)H2O↑
(2)aedbc 吸收HCl气体 检查装置气密性
(3)将分解产生的气体全部带入装置C、D中完全吸收 防止产生倒吸
(4)3 偏低 (5)样品的质量及装置C的增重
热点说明：高考大纲要求能够通过对实际事物、实验现象、实物、模型、图形的观察，以及对自然界、社会、生产、生活中的化学现象的观察，获取有关的感性知识和印象，并进行初步加工、吸收、有序存储的能力。以及能够将分析解决问题的过程和成果，用正确的化学术语及文字、图表、模型、图形等表达，并做出解释的能力。近年来，在高考化学试题尤其是新课程高考试题中凸现出了一种新的题型—动态多变量图像题。此类试题的主要特点是：图像在一个坐标系上有多个变化量，图像较为复杂；图像中隐含信息量大，对学生读图获取信息能力的要求较高；由于多变量的存在，要求学生会多角度、多层面去思考和探究问题，有效的考查了学生综合分析、推理判断能力。
一、常见无机三大类图像
1．Na2CO3、NaHCO3、NaOH及其混合物与盐酸反应的图像
实验操作和反应 n(CO2)－n(HCl) 图像
向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸，离子方程式：Oa段：CO＋H＋===HCOab段：HCO＋H＋===H2O＋CO2↑ 图像特点Oa＝ab
向NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸，离子方程式：HCO＋H＋===H2O＋CO2↑
向等物质的量的NaOH、Na2CO3的混合溶液中逐滴加入盐酸，离子方程式： Oa段：H＋＋OH－===H2O、CO＋H＋===HCOab段：HCO＋H＋===H2O＋CO2↑ 图像特点：Oa＞ab
向等物质的量的Na2CO3、NaHCO3的混合溶液中逐滴加入盐酸，离子方程式：Oa段：CO＋H＋===HCOab段：HCO＋H＋===H2O＋CO2↑ 图像特点：Oa＜ab
2.铝盐与碱、偏铝酸盐与酸反应的常见图像
操作 向可溶性铝盐溶液中逐滴加入NaOH溶液到过量 向NaOH溶液中逐滴加入可溶性铝盐溶液至过量
图像 图1 图2
操作 向偏铝酸盐溶液中逐滴加入稀盐酸至过量 向稀盐酸中逐滴加入偏铝酸盐溶液至过量
图像 图3 图4
操作 向AlCl3溶液中滴加氨水或NaAlO2溶液至过量 向NaAlO2溶液中通入CO2
图像 图5 图6
3.含不同阳离子的混合盐(或复盐)与碱的反应
(1)向含MgCl2、AlCl3、盐酸、NH4Cl的混合溶液中，逐滴加入NaOH溶液至过量，沉淀图像如图所示，有关的离子方程式为：
O →A：H＋＋OH－===H2O
A→B：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
B→C：NH＋OH－===NH3·H2O
C→D：Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
(2)把Ba(OH)2溶液逐滴加入到明矾溶液中至过量，图像如图所示，有关的化学方程式为：
O →A：2KAl(SO4)2＋3Ba(OH)2===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓＋K2SO4；
A→B：2Al(OH)3＋K2SO4＋Ba(OH)2===BaSO4↓＋2KAlO2＋4H2O。
二、解答无机图像题思维模板
[说明] 前两“看”较直观，难度较小。第三“看”难度大些，只有在正确书写出变化过程中的反应方程式并理清化学方程式中化学计量数与题目相关量的数量关系才能顺利破题。
[模型解题]
通过图像分析反应过程
1．(2018·怀化模拟)向四只盛有一定量NaOH溶液的烧杯中通入不同量的CO2气体，再在所得溶液中逐滴加入稀盐酸至过量，并将溶液加热，产生的CO2气体与HCl物质的量的关系如图所示(忽略CO2的溶解和HCl的挥发)：
则下列分析都正确的组合是( )
①Ⅰ图对应溶液中的溶质为NaHCO3
②Ⅱ图对应溶液中的溶质为Na2CO3和NaHCO3，且二者的物质的量之比为1∶1
③Ⅲ图对应溶液中的溶质为NaOH和Na2CO3，且二者的物质的量之比为1∶1
④Ⅳ图对应溶液中的溶质为Na2CO3
A．①② B．①③
C．②④ D．②③
解析 图像Ⅰ中从O点即开始产生CO2气体，对应溶液中的溶质为NaHCO3，①正确；图像Ⅱ中Oa段消耗HCl的量小于ab段消耗HCl的量，对应的溶液中的溶质为Na2CO3和NaHCO3，且二者的物质的量之比＝＝，②正确；图像Ⅲ中，Oa段消耗HCl的量等于ab段消耗HCl的量，对应溶液中的溶质为Na2CO3，③不正确；图像Ⅳ中，Oa段消耗HCl的量大于ab段消耗HCl的量，对应溶液中的溶质为Na2CO3、NaOH，且二者的物质的量之比＝＝，④不正确。
答案 A
2．室温下，在0.2 mol·L－1 Al2(SO4)3溶液中，逐滴加入1.0 mol·L－1 NaOH溶液，实验测得溶液pH随NaOH溶液体积变化曲线如图，下列有关说法正确的是( )
A．a点时，溶液呈酸性的原因是Al3＋水解，离子方程式为： Al3＋＋3OH－Al(OH)3
B．a～b段，溶液pH增大，Al3＋浓度不变
C．b～c段，加入的OH－主要用于生成Al(OH)3沉淀
D．d点时，Al(OH)3沉淀开始溶解
解析 A项，a点时，即为Al2(SO4)3溶液，由于Al3＋水解：Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋，溶液呈酸性，错误；B项，a～b段，主要是滴入的NaOH溶液中和了水解生成的H＋，c(H＋)减小，溶液pH增大，另外，一方面，c(H＋)减小一定程度上促进了Al3＋的水解，另一方面溶液体积增大，故c(Al3＋)减小，错误；C项，b～c段，pH变化缓慢，主要发生反应：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，正确；D项，c点后pH变化较快的一段，为Al3＋沉淀完全，Al(OH)3未溶解而c(OH－)增大的过程，d点前pH变化较缓慢的一段反应为：Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O，故d点时，Al(OH)3已完全溶解，错误。
答案 C
3．地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环境问题。文献报道某课题组模拟地下水脱氮过程，利用Fe粉和KNO3溶液反应，探究脱氮原理及相关因素对脱氮速率的影响。如图表示足量Fe粉还原上述KNO3溶液过程中，测出的溶液中相关离子浓度、pH随时间的变化关系(部分副反应产物曲线略去)。请根据图中信息写出t1时刻前该反应的离子方程式_______________________________
______________________________________________________________。
答案 4Fe＋NO＋10H＋===4Fe2＋＋NH＋3H2O
通过图像完成定量计算
4．(2018·衡阳模拟)将一定质量的镁铝混合物投入200 mL硫酸中，固体全部溶解后，向所得溶液中加入5 mol·L－1的NaOH溶液，生成沉淀的物质的量n与加入NaOH溶液的体积V的变化如图所示：
则下列说法不正确的是( )
A．镁和铝的总质量为9 g
B．最初20 mL NaOH溶液用于中和过量的硫酸
C．硫酸的物质的量浓度为2.5 mol·L－1
D．生成的氢气在标准状况下的体积为11.2 L
解析 由图像知，n[Mg(OH)2]＝0.15 mol，n[Al(OH)3]＝0.35 mol－0.15 mol＝0.2 mol，则m(Mg)＝0.15 mol×24 g·mol－1＝3.6 g，m(Al)＝0.2 mol×27 g·mol－1＝5.4 g，m(Mg)＋m(Al)＝9 g；由图像知，最初20 mL NaOH溶液用于中和过量的硫酸；当沉淀达到最大值时，溶液中的溶质只有Na2SO4，则有n(Na＋)＝2n(SO)，即n(NaOH)＝2n(H2SO4)，n(H2SO4)＝n(NaOH)，c(H2SO4)＝n(H2SO4)/V＝＝2.5 mol·L－1；标准状况下0.15 mol的Mg生成的氢气3.36 L，0.2 mol的Al生成的氢气6.72 L，共生成氢气10.08 L，D项错误。
答案 D
5．(2015·天津高考，节选)向盛有10 mL 1 mol·L－1 NH4Al(SO4)2溶液的烧杯中滴加1 mol·L－1 NaOH溶液，沉淀的物质的量随NaOH溶液体积的变化示意图如下：
(1)写出m点反应的离子方程式：________________________________。
(2)若在NH4Al(SO4)2溶液中改加20 mL 1.2 mol·L－1 Ba(OH)2溶液，充分反应后，溶液中产生沉淀的物质的量为________mol。
解析 (2)因NH4Al(SO4)2的物质的量为0.01 L×1 mol·L－1＝0.01 mol，Ba(OH)2的物质的量为0.02 L×1.2 mol·L－1＝0.024 mol，产生沉淀的反应有两类，一是SO＋Ba2＋===BaSO4↓，n(SO)＝0.01 mol×2＝0.02 mol，0.02 mol＜0.024 mol，故n(BaSO4)＝0.02 mol；二是OH－参与的反应，
Al3＋ ＋ 3OH－ === Al(OH)3↓
0．01 mol 0.03 mol 0.01 mol
OH－余0.024 mol×2－0.03 mol＝0.018 mol，之后发生反应：NH＋OH－===NH3·H2O，n(NH)＝0.01 mol，再消耗OH－ 0.01 mol，则剩余OH－为0.018 mol－0.01 mol＝0.008 mol，最后发生沉淀的溶解：Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O，OH－为0.008 mol，溶解Al(OH)3 0.008 mol，则剩余Al(OH)3为0.01 mol－0.008 mol＝0.002 mol。溶液中产生沉淀的物质的量为0.02 mol＋0.002 mol＝0.022 mol。
答案 (1)NH＋OH－===NH3·H2O
(2)0.022
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第2讲 镁、铝及其重要化合物
【2019·备考】
最新考纲：1.了解镁、铝及其重要化合物的制备方法。2.掌握镁、铝的主要性质及其应用。3.掌握镁、铝的重要化合物的主要性质及其应用。
考点一 镁及其重要化合物的性质及海水提镁
(频数：★☆☆ 难度：★★☆)
1.镁的性质
(2)化学性质：
Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
镁也可在氮气中燃烧，生成氮化镁(Mg3N2)，氮化镁能与水剧烈反应生成Mg(OH)2沉淀并放出氨气。
2.海水提镁
Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
由MgCl2·6H2O到无水MgCl2，必须在HCl气流中加热，以防MgCl2水解。
②因镁在高温下能与O2、N2、CO2等气体发生反应，故工业电解MgCl2得到的镁，应在H2氛围中冷却。
3.用途
生产合金，冶金工业上用作还原剂和脱氧剂。
4.镁的重要化合物
1.教材图解
(LK必修1·P99)图3－4－9
金属镁在二氧化碳中燃烧的实验
(1)Mg在CO2气体中燃烧的现象
________________________________________________________________。
(2)判断下列对该反应的说法是否正确
①在该反应条件下，Mg的还原性强于C的还原性( )
②该反应中化学能全部转化为热能( )
③C元素的单质只存在金刚石和石墨两种同素异形体( )
④Mg、MgO中镁元素微粒的半径：r(Mg2＋)＞r(Mg)( )
答案 (1)镁剧烈燃烧，发生强烈的白光，同时生成白色固体和黑色颗粒状固体
(2)①√ ②× ③× ④×
2.(RJ必修1·P623改编)在MgCl2溶液中滴加少量NaOH溶液，现象为________________，继续加入过量NaOH溶液，现象为________________，涉及到的离子方程式为____________________________________________________________。
答案 有白色沉淀生成 沉淀不溶解 Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
探源：本考题源于教材LK必修1 P98“交流·研讨”及其拓展，对镁及其化合物的性质进行考查。
题组一 镁及其重要化合物的性质、用途
1.基础知识判断，正确的打“√”错误的打“×”
(1)镁制容器可盛装热的浓硫酸( )
(2)镁的金属性比铝的金属性强( )
(3)氢氧化镁能溶于过量氨水( )
(4)镁在空气中燃烧生成的固体只有MgO( )
(5)镁在空气中燃烧发出耀眼白光，可用作照明弹( )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√
2.某同学通过系列实验探讨Mg及其化合物的性质，下列说法正确的是( )
A.将水加入浓硫酸中得到稀硫酸，置镁片于其中探讨Mg的活泼性
B.将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中，观察Mg(OH)2沉淀的生成
C.将Mg(OH)2浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤，洗涤并收集沉淀
D.将Mg(OH)2沉淀转入表面皿中，加足量稀盐酸，加热蒸干得无水MgCl2固体
解析 浓H2SO4稀释时应将浓H2SO4加到水中，A错误；过滤时用玻璃棒引流，C错误；由于MgCl2水解，故加热蒸干MgCl2溶液时，得不到MgCl2固体。
答案 B
题组二 海水提镁工艺
3.从海水中提取镁的工艺流程可表示如下：
下列说法不正确的是( )
A.用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富
B.步骤⑥电解MgCl2时阴极产生氯气
C.步骤⑤可将晶体置于HCl气体氛围中脱水
D.上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应
解析 电解MgCl2时阳极产生氯气，阴极产生Mg。
答案 B
4.(1)海水提镁的一段工艺流程如下图：
浓海水的主要成分如下：
该工艺过程中，脱硫阶段主要反应的离子方程式为________________________，产品2的化学式为________________，1 L浓海水最多可得到产品2的质量为________g。
(2)采用石墨阳极、不锈钢阴极电解熔融的氯化镁，发生反应的化学方程式为________________________________________________________________；
电解时，若有少量水存在会造成产品镁的消耗，写出有关反应的化学方程式_______________________________________________________________。
【微网构建】
镁及其化合物的转化关系图
考点二 铝的性质及用途
(频数：★★☆ 难度：★★☆)
1.铝的原子结构与物理性质
三
ⅢA
2.金属铝的化学性质
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：
①
②_______________________
③
④______________________________________
⑤___________________________ (铝热反应)
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
钝化
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
①常温下，能用铝制容器盛放浓硫酸、浓硝酸的原因是二者能使铝发生“钝化”，而不是铝与浓硫酸、浓硝酸不反应。
②能与铝反应产生氢气的溶液可能呈强酸性也可能呈强碱性。
3.铝的制备及用途
(1)制备：电解熔融Al2O3：
_________________________________。
(2)用途：
①纯铝用作导线。
②铝合金制备汽车、飞机、生活用品等。
1.教材实验探究
(1)加热铝箔(RJ必修1·P48)
将铝箔用酒精灯加热至熔化，观察到的现象为______________________________，原因为____________________________________________。
(2)铝热反应(LK必修1·P116)
①实验原理：___________________________________________________。
②实验装置：铝粉还原氧化铁的实验装置如图所示。
③实验现象：_______________________________________________________。
④镁条、氯酸钾的作用：________。
⑤应用：_________________________________________________________。
2.(RJ必修1·P533改编)下列说法错误的是( )
A.铝是地壳中含量最多的金属元素
B.在反应中铝易失去3e－，其还原性大于钠
C.铝制品表面有一层致密的氧化物薄膜，起保护作用
D.铝是一种比较活泼的金属
答案 B
探源：本考题源于教材RJ必修1 P51“实验3－4：铝与盐酸和氢氧化钠溶液反应”及其拓展，对铝及化合物和酸、碱的反应特点进行了考查。
题组一 铝的性质、用途判断
1.下列关于铝单质的叙述中正确的是( )
A.由于铝在空气中不会锈蚀，所以铝制品的使用寿命都很长
B.由于铝具有强还原性，所以常用铝来冶炼某些高熔点金属
C.常温下，铝被浓硫酸钝化，所以可用浓硫酸除去铝表面的铜镀层
D.由于铝的导电性能比铜强，所以常用铝制造电线、电缆
解析 铜在加热的条件下才能与浓硫酸反应，加热时浓硫酸能与氧化铝反应；铜的导电性能比铝强。
答案 B
2.下列由实验现象得出正确结论的是( )
选项 实验现象 结论
A 把相同大小的铝片和镁片分别投入相同浓度的NaOH溶液中：铝溶解有气泡产生，而镁没有任何变化 铝的金属性比镁强
B 取一块铝箔，用酒精灯点燃；铝箔只熔化成液体而没有滴落 铝不易燃烧
C 向氯化铵溶液中投入一铝片：铝片上产生大量气泡 该气体是氨气
D 向氯化铝溶液中逐滴滴加NaOH溶液至过量：先产生白色沉淀，后沉淀逐渐溶解，最后沉淀完全消失 氢氧化铝能溶于强碱溶液
解析 金属性的强弱可根据金属与酸反应时金属失电子的能力强弱判断，而不是与碱反应，故A错误；没有滴落表明氧化铝的熔点高，故B错误；氯化铵溶液显酸性，与铝反应时放出氢气，故C错误；氯化铝和氢氧化钠溶液反应先生成氢氧化铝白色沉淀，氢氧化铝再和氢氧化钠溶液反应生成可溶性的偏铝酸钠，故D正确。
答案 D
题组二 铝与酸或碱反应的定量计算
3.(2017·保定联考)足量下列物质与等质量的铝反应放出氢气，且消耗溶质物质的量最少的是( )
A.氢氧化钠溶液 B.稀硫酸
C.盐酸 D.稀硝酸
解析 设Al为1 mol，1 mol铝与氢氧化钠溶液反应生成NaAlO2和H2消耗1 mol NaOH；1 mol铝与稀硫酸反应生成Al2(SO4)3和H2消耗1.5 mol H2SO4；1 mol铝与盐酸反应生成AlCl3和H2消耗3 mol HCl；硝酸与金属铝反应不生成氢气，综合以上分析可知反应放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是氢氧化钠溶液，选A。
答案 A
4.甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol·L－1的盐酸和NaOH溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后，测得生成的气体体积比为V(甲)∶V(乙)＝1∶2，则加入铝粉的质量为________。( )
A.5.4 g B.3.6 g
C.2.7 g D.1.8 g
解析 其反应原理分别为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。可见当参加反应的HCl和NaOH的物质的量一样多时，产生H2的体积比是1∶3，而题设条件体积比为1∶2，说明此题投入的铝粉对盐酸来说是过量的，而对于NaOH来说是不足的。
则Al与NaOH反应生成的H2为0.15 mol×2＝0.3 mol。
即投入的铝粉为5.4 g。
答案 A
【归纳总结】
铝与酸或碱反应生成H2的量的关系
考点三 铝的重要化合物
(频数：★☆☆ 难度：☆☆☆)
1.氧化铝
4Al＋3O2↑
2.氢氧化铝
反应的化学方程式分别为：
①____________________________；
② ____________________________；
③ ____________________________。
(3)制备
①向铝盐中加入氨水，离子方程式为_______________________________________。
②NaAlO2溶液中通入足量CO2，离子方程式为_________________________________
________。
③NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合：离子方程式为_________________________________。
Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
①Al(OH)3具有两性，能溶于强酸(如盐酸)、强碱(如NaOH溶液)，但不溶于弱酸(如H2CO3)、弱碱溶液(如氨水)。
②既能与盐酸反应又能与NaOH溶液反应的物质有Al、Al2O3、Al(OH)3，多元弱酸的酸式盐(如NaHCO3、KHS、KHSO3、NaH2PO4等)及弱碱弱酸盐(如CH3COONH4等)。
3.常见的铝盐
(1)复盐：两种不同的金属离子(或金属离子或铵根)和一种酸根离子组成的盐。
(2)明矾净水
①明矾的化学式：_________________，
②净水原理涉及的离子方程式：
_______________________________________。
KAl(SO4)2·12H2O
1.教材基础知识判断
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)√
2.(RJ必修1·P636改编)向下列物质的水溶液中滴加少量MgCl2溶液或AlCl3溶液，均有白色沉淀生成的是( )
A.BaCl2 B.FeCl3
C.Na2CO3 D.NaOH
答案 C
3.(溯源题)(福建理综)从铝土矿(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)中提取氧化铝的两种工艺流程如下：
探源：本高考题组源于RJ必修1 P57“铝的重要化合物”知识拓展，对陌生铝的化合物的反应特点进行了考查。
题组一 铝的重要化合物的性质、用途及转化
1.下列有关说法不正确的是( )
A.Al(OH)3在用于治疗胃酸过多类疾病时表现出弱碱性
B.明矾溶于水后可得到少量的有强吸附性的Al(OH)3胶体，故明矾可作净水剂
C.Al(OH)3可用于中和馒头制作过程(如发酵阶段)中产生的酸
D.Al2O3可用于制作耐火材料而Al(OH)3不能
解析 治疗胃酸过多时要消耗胃中的酸，因此Al(OH)3表现出弱碱性，A项正确；Al(OH)3胶体有强吸附性，能吸附水中悬浮的杂质并最终转化为沉淀而使水变澄清，B项正确；馒头制作过程中加小苏打是用于发泡和中和酸的，不用Al(OH)3，C项错误；耐火材料本身应对热稳定且熔点很高，而Al(OH)3受热易分解，D项正确。
答案 C
2.下列说法中错误的是( )
答案 A
3.将0.1 mol明矾溶于水形成100 mL溶液，以下说法正确的是( )
答案 D
题组二 含铝化合物提取工艺
4.工业上用某种氧化铝矿石(含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下：
解析 A项，试剂X应为强碱溶液，使Al2O3溶解，A错误；B项，若用强酸代替CO2，强酸过量时，Al(OH)3会溶解，不能保证得到Al(OH)3沉淀，B错误；D项，因Al比Fe活泼，不能用Fe置换Al，D错误。
答案 C
5.(2018·安徽江南十校联考)某冶金厂的矿渣含有较多的Al2O3、Fe2O3、MgO、SiO2，现欲进行综合利用以提取氧化铝、氧化镁、氧化铁作为工业原料，其设计的工艺流程如下：
已知：氧化镁与水反应生成氢氧化镁；硅酸的酸性比氢氧化铝强。饱和氯化铵溶液的pH约为5，氢氧化镁开始沉淀至沉淀完全的pH范围：9.0～12.0。氢氧化铁开始沉淀至沉淀完全的pH范围：2.7～4.0。
(1)写出过程Ⅱ中氧化铝发生反应的化学方程式：_________________________________
______________________________________________________________。
(2)过程Ⅲ的名称是________________________，产品乙的俗名是________。
(3)过程Ⅴ中所用适量的B是一种气体，B是________(填化学式)，过程Ⅴ中所发生的反应的离子方程式为___________________________________________________________
______________________________________________________________。
解析 矿渣粉碎后与纯碱混合熔融，Al2O3、SiO2分别生成偏铝酸钠、硅酸钠。产品乙是红棕色固体，应是Fe2O3。根据已知信息MgO与水反应生成Mg(OH)2，即残渣甲是Fe2O3和Mg(OH)2的混合物。用饱和氯化铵溶液溶解，Mg(OH)2转化为氯化镁，过滤后与氢氧化钠反应生成Mg(OH)2沉淀，灼烧得到MgO，产品甲是MgO。溶液丙中含有硅酸钠和偏铝酸钠，通入适量CO2，因为硅酸的酸性比Al(OH)3强，则优先生成Al(OH)3沉淀，灼烧得到氧化铝。
【反思归纳】
根据物质类别，分离、提纯铝土矿
[试题分析]
考查意图：化学是在原子和分子水平上研究物质的组成、结构、性能及物质之间相互转化的学科。当组成物质的原子种类和数量发生变化时，物质发生转化，物质的性质和状态也有明显的变化。本题是一个联系生活实际的考题，废易拉罐是生活中随手可及的物品，作为一种金属(合金)，其具有金属所特有的性质。明矾[KAl(SO4)2·12H2O]亦是生活中常见的物质，二者在物质的种类和性质之间有着明显的差别。经过特定的化学反应二者之间可实现合成转化。本题的合成过程中不仅涉及多种物质的性质和反应、还涉及溶液中酸碱的电离平衡、盐类的水解、沉淀溶解平衡等化学原理，进而考查学生对化学基础知识的掌握，提高学生对物质及其性质的认识，锻炼分析思考问题的能力。
本题抽样统计难度系数为0.47。
正确答案：(1)d
(2)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
(3)Al(OH)3 Al3＋水解，使溶液中H＋浓度增大
(4)20
[真题演练]
1.(2014～2017高考选项组合)下列关于铝及其化合物的叙述正确的是( )
答案 D
2.(2015·山东理综，10)某化合物由两种单质直接反应生成，将其加入Ba(HCO3)2溶液中同时有气体和沉淀产生。下列化合物中符合上述条件的是( )
A.AlCl3 B.Na2O
C.FeCl2 D.SiO2
解析 A项，AlCl3可由Al与Cl2反应制得，将AlCl3加入Ba(HCO3)2溶液中生成CO2 气体和Al(OH)3沉淀，正确；B项，Na2O 加入Ba(HCO3)2溶液中只产生碳酸钡沉淀而没有气体产生，错误；C项，Fe 与Cl2 反应生成FeCl3，错误；D项，SiO2 与Ba(HCO3)2不反应，错误。
答案 A
3.(2017·江苏化学，16)铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下：
注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。
(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为____________________________________
______________________________________________________________。
(2)向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH________(填“增大”、“不变”或“减小”)。
(3)“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是______________________________________________________________。
(4)“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为__________________________，阴极产生的物质A的化学式为________。
(5)铝粉在1 000 ℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN的制备，其主要原因是___________________________。
热点说明：高考大纲要求能够通过对实际事物、实验现象、实物、模型、图形的观察，以及对自然界、社会、生产、生活中的化学现象的观察，获取有关的感性知识和印象，并进行初步加工、吸收、有序存储的能力。以及能够将分析解决问题的过程和成果，用正确的化学术语及文字、图表、模型、图形等表达，并做出解释的能力。近年来，在高考化学试题尤其是新课程高考试题中凸现出了一种新的题型—动态多变量图像题。此类试题的主要特点是：图像在一个坐标系上有多个变化量，图像较为复杂；图像中隐含信息量大，对学生读图获取信息能力的要求较高；由于多变量的存在，要求学生会多角度、多层面去思考和探究问题，有效的考查了学生综合分析、推理判断能力。
一、常见无机三大类图像
1.Na2CO3、NaHCO3、NaOH及其混合物与盐酸反应的图像
2.铝盐与碱、偏铝酸盐与酸反应的常见图像
操作 向可溶性铝盐溶液中逐滴加入NaOH溶液到过量 向NaOH溶液中逐滴加入可溶性铝盐溶液至过量
图像
图1
图2
操作 向偏铝酸盐溶液中逐滴加入稀盐酸至过量 向稀盐酸中逐滴加入偏铝酸盐溶液至过量
图像
图3
图4
操作 向AlCl3溶液中滴加氨水或NaAlO2溶液至过量 向NaAlO2溶液中通入CO2
图像
图5
图6
3.含不同阳离子的混合盐(或复盐)与碱的反应
二、解答无机图像题思维模板
[说明] 前两“看”较直观，难度较小。第三“看”难度大些，只有在正确书写出变化过程中的反应方程式并理清化学方程式中化学计量数与题目相关量的数量关系才能顺利破题。
通过图像分析反应过程
[模型解题]
1.(2018·怀化模拟)向四只盛有一定量NaOH溶液的烧杯中通入不同量的CO2气体，再在所得溶液中逐滴加入稀盐酸至过量，并将溶液加热，产生的CO2气体与HCl物质的量的关系如图所示(忽略CO2的溶解和HCl的挥发)：
则下列分析都正确的组合是( )
①Ⅰ图对应溶液中的溶质为NaHCO3
②Ⅱ图对应溶液中的溶质为Na2CO3和NaHCO3，且二者的物质的量之比为1∶1
③Ⅲ图对应溶液中的溶质为NaOH和Na2CO3，且二者的物质的量之比为1∶1
④Ⅳ图对应溶液中的溶质为Na2CO3
A.①② B.①③
C.②④ D.②③
答案 A
2.室温下，在0.2 mol·L－1 Al2(SO4)3溶液中，逐滴加入1.0 mol·L－1 NaOH溶液，实验测得溶液pH随NaOH溶液体积变化曲线如图，下列有关说法正确的是( )
答案 C
3.地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环境问题。文献报道某课题组模拟地下水脱氮过程，利用Fe粉和KNO3溶液反应，探究脱氮原理及相关因素对脱氮速率的影响。如图表示足量Fe粉还原上述KNO3溶液过程中，测出的溶液中相关离子浓度、pH随时间的变化关系(部分副反应产物曲线略去)。请根据图中信息写出t1时刻前该反应的离子方程式_________________________________________。
通过图像完成定量计算
4.(2018·衡阳模拟)将一定质量的镁铝混合物投入200 mL硫酸中，固体全部溶解后，向所得溶液中加入5 mol·L－1的NaOH溶液，生成沉淀的物质的量n与加入NaOH溶液的体积V的变化如图所示：
则下列说法不正确的是( )
A.镁和铝的总质量为9 g
B.最初20 mL NaOH溶液用于中和过量的硫酸
C.硫酸的物质的量浓度为2.5 mol·L－1
D.生成的氢气在标准状况下的体积为11.2 L
答案 D
5.(2015·天津高考，节选)向盛有10 mL 1 mol·L－1 NH4Al(SO4)2溶液的烧杯中滴加
1 mol·L－1 NaOH溶液，沉淀的物质的量随NaOH溶液体积的变化示意图如下：
(1)写出m点反应的离子方程式：________________________________。
(2)若在NH4Al(SO4)2溶液中改加20 mL 1.2 mol·L－1 Ba(OH)2溶液，充分反应后，溶液中产生沉淀的物质的量为________mol。
第3讲 铁及其重要化合物
【2019·备考】
最新考纲：1.掌握铁及其重要化合物的主要性质。2.掌握铁及其重要化合物的应用。3.了解常见金属及其重要化合物的制备方法。
考点一 铁的单质、氧化物及氢氧化物
(频数：★★☆ 难度：★★☆)
1．铁元素的存在形式
2．铁的性质
(1)物理性质
颜色、状态 导电、导热性、延展性 特性 地壳含量
银白色固体 良好 被磁铁吸引 占第四位
(2)化学性质
铁单质性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为＋2价和＋3价。
①与非金属单质反应：
Fe与S反应：Fe＋SFeS。
②与水的反应：常温下铁与水不反应，在高温条件下与水蒸气反应：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。
③与酸的反应：
a．与非氧化性酸反应的离子方程式：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。
b．与氧化性酸反应：遇冷的浓硫酸或浓硝酸钝化，与稀硝酸或在加热条件下与浓硫酸、浓硝酸反应，但无H2产生。
④与某些盐溶液的反应：
a．与CuSO4溶液反应的离子方程式：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。
b．与FeCl3溶液反应的离子方程式：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。
①铁分别与氯气和盐酸反应所得的产物中铁元素的价态不同，Fe与Cl2反应无论用量多少都生成FeCl3，而Fe与盐酸反应生成FeCl2。
②铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe2O3，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。
3．铁的常见化合物
(1)铁的氧化物
化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4
俗名 铁红 磁性氧化铁
颜色状态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体(有磁性)
溶解性 难溶于水 难溶于水 难溶于水
铁的化 合价 ＋2 ＋3 ＋2、＋3
与H＋反 应的离子 方程式 FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
(2)铁的氢氧化物
化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
色态 白色固体 红褐色固体
与盐酸 反应 Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
受热 分解 2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O
制法 可溶性亚铁盐与碱反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ 可溶性铁盐与碱反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
二者的 关系 空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
①FeO和Fe3O4与足量HNO3反应时，发生氧化还原反应，Fe2＋被HNO3氧化生成Fe3＋。
②Fe2O3和Fe3O4与足量HI反应时，发生氧化还原反应，Fe3＋被I－还原生成Fe2＋。
1．教材基础知识判断
(1)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2( )
(2)用铁制容器可以运输浓硝酸和浓硫酸( )
(3)氧化铁能与酸反应，所以可用于制作红色染料( )
(4)Fe2O3与NaOH溶液反应可制取Fe(OH)3( )
(5)铁与过量的硫粉共热产物是Fe2S3( )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)×
2．(RJ必修1·实验3－9)教材实验探究与拓展
(1)教材实验分析
用下列方法可制得白色的Fe(OH)2沉淀：用不含Fe3＋的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。
①用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入________。
②除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。
③生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是_______________________________________________________________
__________________________________________________________。
(2)教材实验在考题中的拓展应用
Ⅰ.下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是________(填序号)。
注：(②全国卷经典考题，⑤15年北京卷考题)
Ⅱ.如若②符合要求，简述其制备过程及原理。(如若不符合，此问不做答)
________________________________________________________________
________________________________________________________________
解析 (1)①稀硫酸抑制Fe2＋水解，铁屑防止Fe2＋被氧化。③Fe(OH)2很容易被氧化，实验过程中要确保在无氧条件下生成。
答案 (1)①稀硫酸、铁屑 ②加热煮沸 ③避免生成的Fe(OH)2与氧气接触而被氧化
(2)Ⅰ.①②③⑤ Ⅱ.铁与稀硫酸反应产生氢气，让氢气赶尽装置内空气，当B中导管处氢气纯净，关闭止水夹a，FeSO4被压入在氢气保护下的NaOH溶液中。
题组一 铁及其重要化合物性质、用途
1．(2018·成都模拟)坦克、导弹的制造材料主要是各种金属的合金，钢铁便是其中十分重要的一种。下列关于铁的说法中，正确的是( )
A．铁元素属于过渡元素，其原子序数为26
B．单质铁与浓硫酸在常温下不反应
C．铁单质只具有还原性，其阳离子只具有氧化性
D．与相同浓度的盐酸反应生成氢气的速率，纯铁比生铁的快
解析 铁是26号元素，属于过渡元素，A正确；常温下，铁和浓硫酸反应生成一层致密的氧化物薄膜而阻止进一步反应，并不是铁和浓硫酸不反应，B错误；Fe2＋既有还原性，也有氧化性，C错误；生铁中铁、碳、盐酸构成原电池，能加快反应速率，所以生铁反应速率比纯铁快，D错误。
答案 A
2．某同学欲探究铁及其化合物的性质，下列实验方案可行的是( )
A．将铁粉加入热的浓硫酸中：探究铁的活泼性
B．将热的NaOH溶液滴入FeCl3溶液中：制备Fe(OH)3胶体
C．在蒸发皿中加热蒸干FeSO4溶液：制备FeSO4·6H2O晶体
D．将铜粉加入FeCl3溶液中：验证Fe3＋的氧化性强于Cu2＋
解析 由于浓硫酸具有强氧化性，铁与其反应生成Fe2(SO4)3和SO2，无法说明铁的活泼性，故A方案不可行；将NaOH加入FeCl3溶液中，得到Fe(OH)3沉淀，无法得到Fe(OH)3胶体，B项方案不可行；在蒸发皿中加热蒸干FeSO4溶液，一方面氧气可将FeSO4氧化，另一方面会得到不含结晶水的化合物，故C项方案不可行；将铜粉加入FeCl3溶液中，发生反应：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，该反应说明Fe3＋的氧化性强于Cu2＋，故D项方案可行。
答案 D
题组二 铁的氧化物组成确定
3．铁的常见化合价有＋2价和＋3价。据研究，铁在浓HNO3中发生钝化时，可生成一种化学式为Fe8O11的化合物，它可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物。该化合物可以表示为( )
A．FeO·3Fe2O3 B．2FeO·3Fe2O3
C．FeO·2Fe2O3 D．2FeO·Fe2O3
解析 化合物Fe8O11可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物，设化学式为nFeO·mFe2O3，则解得n＝2，m＝3，该化合物可以表示为2FeO·3Fe2O3。
答案 B
4．一定质量的某铁的氧化物FexOy，与足量的4 mol·L－1硝酸溶液充分反应，消耗硝酸溶液700 mL，生成2.24 L NO(标准状况)。则该铁的氧化物的化学式为( )
A．FeO B．Fe2O3
C．Fe3O4 D．Fe4O5
解析 铁的氧化物FexOy与足量的4 mol·L－1硝酸溶液充分反应，生成Fe(NO3)3，硝酸被还原生成NO，n(NO)＝＝0.1 mol，根据氮原子守恒可得，3n[Fe(NO3)3]＋n(NO)＝n(HNO3)，3n[Fe(NO3)3]＋0.1 mol＝0.7 L×4 mol·L－1，n[Fe(NO3)3]＝0.9 mol，令氧化物FexOy中Fe元素的平均化合价为a，根据得失电子守恒可得，0.9 mol×(3－a)＝0.1 mol×(5－2)，解得a＝，由化合物中正负化合价代数和为0可得x＝2y，x∶y＝3∶4，故该氧化物的化学式为Fe3O4。
答案 C
考点二 铁盐和亚铁盐
(频数：★☆☆ 难度：☆☆☆)
1．亚铁盐和铁盐
(1)亚铁盐
含有Fe2＋的溶液，呈浅绿色，既有氧化性，又有还原性。
①氧化性：Fe2＋与Zn反应的离子方程式：
Zn＋Fe2＋===Fe＋Zn2＋。
②还原性：Fe2＋与Cl2反应的离子方程式：
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。
(2)铁盐
①氧化性：含Fe3＋的溶液，呈黄色，Fe3＋具有较强的氧化性，Fe3＋与Cu、I－反应的离子方程式为：
2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋，
2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2。
②特性：含有Fe3＋的盐溶液遇到KSCN时变成血红色。
③FeCl3易水解：将其饱和溶液滴入沸水中制备胶体的化学方程式为 FeCl3＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3HCl。
(3)Fe2＋、Fe3＋的相互转化
上述转化中标号反应的离子方程式为：
①3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O；
②2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
2．Fe2＋、Fe3＋的检验
(1)Fe2＋的检验
①无现象溶液变红色，证明含有Fe2＋
②产生白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，证明有Fe2＋
③生成蓝色沉淀，证明有Fe2＋
(2)Fe3＋的检验
①溶液变红色，证明含有Fe3＋
②产生红褐色沉淀，证明有Fe3＋存在
含Fe2＋、Fe3＋的混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验
Fe3＋ 的 检 验 方法1：混合溶液溶液变红色，说明含有Fe3＋
方法2：混合溶液试纸变蓝色，说明含有Fe3＋
Fe2＋ 的 检 验 方法1：混合溶液酸性KMnO4溶液紫红色褪去，说明含有Fe2＋
方法2：混合溶液溴水褪色，说明含有Fe2＋
方法3：混合溶液生成蓝色沉淀，说明含有Fe2＋
1．(RJ必修1·P637改编)要证明某溶液中不含Fe3＋而可能含Fe2＋，进行如下实验操作时，最佳顺序是( )
①加足量氯水 ②加足量KMnO4溶液 ③加少量KSCN溶液
A．①② B．③②
C．③① D．①②③
答案 C
2．(溯源题)(2016·课标全国Ⅱ，28)某班同学用如下实验探究Fe2＋、Fe3＋的性质。回答下列问题：
(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1 mol·L－1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是____________________________________。
(2)甲组同学取2 mLFeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2＋氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为___________________________________________________________。
(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2 mL FeCl2溶液中先加入
0.5 mL 煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是_____________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
答案 (1) 防止Fe2＋被氧化 (2) 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ (3) 隔绝空气(排除氧气对实验的影响)
探源：本高考题组源于RJ必修1 P61“实验3－10”与“科学探究”及其拓展，考查了Fe3＋、Fe2＋的有关性质。
题组一 Fe2＋、Fe3＋的性质
1．如图两圆相交部分A、B、C、D分别表示两物质间的反应。下列各对应反应的离子方程式书写不正确的是( )
A．Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O
B．Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
C．Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
D．3Fe(OH)2＋10H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋8H2O
解析 Fe3O4与稀硝酸反应时，Fe2＋会被氧化为Fe3＋，正确的离子方程式为3Fe3O4＋28H＋＋NO===9Fe3＋＋NO↑＋14H2O，其余选项均正确。
答案 B
2．(2018·南阳模拟)SO2通入足量的Fe(NO3)3稀溶液中，溶液由棕色变为浅绿色，但立即又变成棕黄色，这时若滴入BaCl2溶液，会产生白色沉淀。针对上述一系列变化，下列说法不正确的是( )
A．上述过程中，最终被还原的是NO
B．从上述反应可以得出结论，氧化性：HNO3＞Fe3＋＞稀硫酸
C．上述过程中，会产生一种无色难溶于水的气体
D．假设通入的SO2完全反应，则同温同压下，SO2和逸出气体的体积比为1∶1
解析 溶液由黄色变为浅绿色，但立即又变为黄色，Fe3＋被还原变为Fe2＋，后又被氧化为Fe3＋，所以最终被还原的是NO，A正确；溶液由棕色变为浅绿色，说明Fe3＋的氧化性强于稀硫酸，但在硝酸存在的前提下立即又变成棕黄色，说明Fe2＋迅速被氧化成Fe3＋，故硝酸的氧化性强于Fe3＋，综上所述氧化性：HNO3＞Fe3＋＞稀H2SO4，B正确；硝酸根离子和二氧化硫被氧化后产生的氢离子构成强氧化性体系，氧化Fe2＋时生成无色的NO气体，该气体是一种无色难溶于水的物质，C正确；上述过程中，最终被还原的是NO，故相当于二氧化硫与NO之间的氧化还原，根据电子守恒可知3SO2～2NO，反应消耗的SO2与逸出的NO的物质的量之比是3∶2，由于气体的体积之比等于它们的物质的量之比，D错误。
答案 D
题组二 Fe2＋、Fe3＋的检验及除杂
3．下列有关物质检验方法不合理的是( )
A．向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，该溶液中一定含有Fe2＋
B．用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2
C．检验绿矾晶体是否已氧化变质，可将绿矾晶体溶于稀H2SO4后滴加KSCN溶液，再观察溶液是否变红
D．向某溶液中加入NaOH溶液产生红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋
解析 B项中的Cl－也能使酸性KMnO4溶液褪色。
答案 B
4．下列除杂的操作不正确的是( )
A．MgCl2溶液中混有少量FeCl3：加入足量镁充分反应后过滤
B．FeCl2溶液中混有少量FeCl3：加入过量铁粉充分反应后过滤
C．CuCl2溶液中混有少量FeCl3：加入NaOH溶液充分反应后过滤
D．CuCl2溶液中混有少量FeCl2：先加入H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，再加入CuO充分反应后过滤
解析 FeCl3溶液中存在水解平衡：FeCl3＋3H2O??Fe(OH)3＋3HCl，加入Mg与H＋反应，平衡右移，使Fe3＋转化成Fe(OH)3而除去，A正确；加入过量铁粉，FeCl3与Fe反应生成FeCl2而达到除杂的目的，B正确；C项中加入NaOH溶液，Cu2＋、Fe3＋均转化成氢氧化物沉淀，不符合除杂要求，错误；先用H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，再利用FeCl3的水解，加入CuO与H＋反应将Fe3＋转化成Fe(OH)3而除去，D正确。
答案 C
【归纳反思】
1．Fe2＋、Fe3＋检验时两大注意点
(1)检验Fe2＋时不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能将加KSCN后的混合溶液加入到足量的新制氯水中(新制氯水可能氧化SCN－)。
(2)Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋(Cl－能还原酸性KMnO4，有干扰)。
2．混合液中Fe2＋、Fe3＋的除去方法
(1)除去Mg2＋中混有的Fe3＋的方法
向混合溶液中加入Mg、MgO、MgCO3、Mg(OH)2其中之一，与Fe3＋水解产生的H＋反应，促进Fe3＋的水解，将Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去。
(2)除去Mg2＋中混有的Fe2＋的方法
先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后再按(1)的方法除去溶液中的Fe3＋。
5．在FeCl3、CuCl2混合溶液中，加入一定量的铁屑，反应完全后将固体滤出，下列说法中正确的是( )
A．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，一定不含
Cu2＋
B．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，可能含有
Cu2＋和Fe3＋
C．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe3＋和Fe2＋，一定不含Cu2＋
D．若滤出的固体中含有铁和铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，一定不含Cu2＋和Fe3＋
解析 氧化性Fe3＋＞Cu2＋＞Fe2＋，加入铁粉后有固体剩余，Fe3＋一定不存在；若剩余固体全部都是Cu，溶液中还可能有Cu2＋，也可能恰好被完全置换；若剩余固体是Cu和Fe，则溶液中不可能有Cu2＋。
答案 D
【练后归纳】
“铁三角”的转化关系
[试题分析]
(2016·全国新课标Ⅲ)聚合硫酸铁(PFS)是水处理中重要的絮凝剂。下图是以回收的废铁屑为原料制备PFS的一种工艺流程。
回答下列问题：
(1)废铁屑主要为表面附有大量铁锈的铁，铁锈的主要成分是________。粉碎过筛的目的是______________________________________________________。
(2)酸浸时最合适的酸是________，写出铁锈与酸反应的离子方程式______________________________________________________________。
(3)反应釜中加入氧化剂的作用是________，下列氧化剂中最合适的是________(填标号)。
a．KMnO4 b．Cl2 c．H2O2 d．HNO3
(4)聚合釜中溶液的pH必须控制在一定的范围。pH偏小时Fe3＋水解程度弱，pH偏大时则___________________________________________________。
(5)相对于常压蒸发，减压蒸发的优点是________。
解题思路：
我的答案：
命题意图：本题是一道化学工艺流程题，以工业上制备处理水的重要絮凝剂聚合硫酸铁(PFS)为背景，综合考查了铁锈的成分、影响化学反应速率的因素、试剂的选择、离子方程式的书写、氧化还原反应、除杂、影响盐类水解的因素等知识点。要求考生具有思维的广阔性、深刻性、批判性和灵活性，既有接受、吸收和整合化学信息的能力又有分析和解答(解决)化学问题的能力。兼有“定性与定量”、“守恒”、“对立统一”、“物质变化是有条件的”等化学思想方法的考查。本题抽样统计难度为0.30。
解题思路：铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O，粉碎过筛的目的是选取细小颗粒，增大反应物接触面积，提高“酸浸”反应速率；为了避免引入杂质离子应选用硫酸为宜，反应的离子方程式为Fe2O3·xH2O＋6H＋===2Fe3＋＋(x＋3)H2O；由于溶液中含有亚铁离子，故反应釡中加入氧化剂的作用是氧化亚铁离子，为了不引入新的杂质，氧化剂应选用双氧水；聚合釡中溶液的pH必须控制在一定的范围内，pH偏小Fe3＋水解程度弱，pH偏大则Fe3＋转化为氢氧化铁沉淀而损失，造成产率降低；减压蒸发的优点是可防止温度过高，聚合硫酸铁分解。
正确答案：(1)Fe2O3·xH2O 选取细小颗粒，增大反应物接触面积，提高“酸浸”反应速率
(2)硫酸 Fe2O3·xH2O＋6H＋===2Fe3＋＋(x＋3)H2O
(3)氧化Fe2＋ c
(4)容易生成Fe(OH)3，产率降低
(5)可防止温度过高，聚合硫酸铁分解
[真题演练]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)c(Fe2＋)＝1 mol·L－1的溶液中：K＋、NH、MnO、SO可大量共存( )
(2017·江苏化学，9C)
(2)1 mol Fe溶于过量硝酸，电子转移数为2NA( )
(2016·全国Ⅰ卷)
(3)常温下，将铁片浸入足量浓硫酸中，铁片不溶解，说明常温下，铁与浓硫酸不发生化学反应( )
(2016·四川高考)
(4)将铁屑放入稀HNO3中，证明Fe比H2活泼( )
(2016·海南高考)
(5)下列过程没有发生化学反应：用含硅胶、铁粉的透气小袋与食品一起密封包装( )
(2015·全国卷Ⅱ)
(6)FeCl3腐蚀Cu制印刷电路板是由于铁比铜的金属性强( )
(2016·全国Ⅲ卷)
(7)Fe2＋与H2O2在酸性溶液中的反应：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O( )
(2016·四川高考)
(8)室温下，向FeCl3溶液中滴加少量KI溶液，再滴加几滴淀粉溶液，溶液变蓝色，说明Fe3＋的氧化性比I2的强( )
(2016·江苏高考)
(9)将稀硝酸加入过量铁粉中，充分反应后滴加KSCN溶液会观察到有气体生成，溶液呈血红色，说明稀硝酸将Fe氧化为Fe3＋( )
(2015·全国卷Ⅰ)
(10)3 mol单质Fe完全转化为Fe3O4，失去8NA个电子( )
(2015·广东高考)
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7)√ (8)√ (9)× (10)√
2．(2017·课标全国Ⅲ，26)绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁，在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题：
(1)在试管中加入少量绿矾样品，加水溶解，滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气，溶液逐渐变红。由此可知：_____________________、
_______________________________________________________。
(2)为测定绿矾中结晶水含量，将石英玻璃管(带两端开关K1和K2)(设为装置A)称重，记为m1 g。将样品装入石英玻璃管中，再次将装置A称重，记为m2 g。按下图连接好装置进行实验。
①仪器B的名称是________。
②将下列实验操作步骤正确排序______________________________(填标号)；重复上述操作步骤，直至A恒重，记为m3 g。
a．点燃酒精灯，加热 b．熄灭酒精灯
c．关闭K1和K2 d．打开K1和K2，缓缓通入N2
e．称量A f．冷却到室温
③根据实验记录，计算绿矾化学式中结晶水数目x＝________(列式表示)。若实验时按a、d次序操作，则使x________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(3)为探究硫酸亚铁的分解产物，将(2)中已恒重的装置A接入下图所示的装置中，打开K1和K2，缓缓通入N2，加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。
①C、D中的溶液依次为________(填标号)。C、D中有气泡冒出，并可观察到的现象分别为_______________________________________________。
a．品红 b．NaOH c．BaCl2 d．Ba(NO3)2
e．浓H2SO4
②写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式________________________
_______________________________________________________________。
解析 (1)绿矾溶解于水电离出Fe2＋，滴加KSCN溶液后颜色无明显变化，说明样品中没有Fe3＋，通入空气之后，空气中的氧气把Fe2＋氧化为Fe3＋，Fe3＋与KSCN反应而使溶液显红色，说明Fe2＋易被氧气氧化为Fe3＋。
(2)①仪器B的名称是干燥管；②实验时先打开K1和K2，缓慢通入N2，排除装置中的空气，防止空气中的氧气将绿矾中的Fe2＋氧化为Fe3＋，一段时间后点燃酒精灯，使绿矾中的结晶水变为水蒸气并被N2排出，然后熄灭酒精灯，将石英玻璃管冷却至室温后关闭K1和K2，防止空气进入石英玻璃管中，最后称量A；
③由题意可知FeSO4的物质的量为 mol，水的物质的量为 mol，则绿矾中结晶水的数目x＝＝＝；若先点燃酒精灯再通N2，则石英玻璃管中原有的空气会将绿矾中的Fe2＋氧化，最终剩余的固体质量会偏大，则计算得到的结晶水的数目会偏小；
(3)①实验后反应管中残留的红色粉末为Fe2O3，根据得失电子守恒可知必然有SO2产生，根据元素守恒可知还会生成SO3，检验的试剂应选择品红溶液、BaCl2溶液，不能选择Ba(NO3)2溶液，因为SO2会与Ba(NO3)2溶液产生白色沉淀，干扰SO3 的检验，由于SO3可与水反应生成硫酸，故应先检验SO3，再利用SO2能使品红褪色的原理检验SO2；②由题意可以得到硫酸亚铁分解的方程式为2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑。
答案 (1)样品中没有Fe3＋ Fe2＋易被氧气氧化为Fe3＋ (2)①干燥管 ②d、a、b、f、c、e ③ 偏小 (3)①c、a 生成白色沉淀、褪色 ②2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑
一、选择题
1．铁是日常生活中使用最广泛的金属，下列关于铁的一些说法正确的是( )
A．常温下浓硫酸与铁不反应，故常温下可用铁制容器贮藏贮运浓硫酸
B．铁是较活泼的金属，它与卤素单质(X2)反应的生成物均为FeX3
C．Fe(OH)2易被氧化成Fe(OH)3，说明稳定性：Fe(OH)2D．Fe3O4溶解于盐酸既有FeCl2又有FeCl3生成，故Fe3O4属于混合物
解析 A项，常温下铁在浓硫酸中钝化，钝化是化学变化，错误；B项，铁与碘化合生成FeI2，错误；D项，四氧化三铁是纯净物，错误。
答案 C
2．(2017·石家庄模拟)把铁片分别放入下列物质的溶液中，充分反应后，溶液质量比反应前减轻的是( )
A．CuSO4 B．Fe2(SO4)3
C．HCl D．FeSO4
解析 铁与CuSO4反应后，生成FeSO4溶液，溶液质量减轻，A正确；铁与Fe2(SO4)3反应后，生成FeSO4溶液，溶液质量增加，B错误；铁与盐酸反应后，生成FeCl2溶液，溶液质量增加，C错误；铁与FeSO4溶液不反应，溶液质量不变，D错误。
答案 A
3．在氯化铁、氯化铜和盐酸的混合溶液中加入铁粉，待反应结束，所剩余的固体滤出后能被磁铁吸引，则反应后溶液中存在较多的阳离子是( )
A．Cu2＋ B．Fe3＋
C．Fe2＋ D．H＋
解析 单质铁(有还原性)能跟H＋、Cu2＋、Fe3＋(有氧化性)发生氧化还原反应。
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ ①
Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu ②
2H＋＋Fe===Fe2＋＋H2↑ ③
所剩余的固体滤出后能被磁铁吸引，证明铁粉过量，因而可推知H＋、Cu2＋、
Fe3＋均完全反应。溶液中存在的阳离子基本上只有Fe2＋。
答案 C
4．下列离子在指定溶液中能大量共存的是( )
A．1.0 mol·L－1的KNO3溶液：H＋、Fe2＋、Cl－、SO
B．1.0 mol·L－1的FeCl2溶液：NO、Na＋、K＋、ClO－
C．使酚酞变红的溶液中：Na＋、Cl－、SO、Fe3＋
D．酸性溶液中：NO、SO、Fe3＋、Mg2＋
解析 A项，KNO3在酸性条件下能氧化Fe2＋；B项，ClO－能氧化Fe2＋；C项，Fe3＋在碱性条件下生成沉淀，不能存在。
答案 D
5．向某溶液中加入含Fe2＋的溶液后，无明显变化。再滴入几滴新制氯水，混合溶液变成红色，则下列结论错误的是( )
A．该溶液中一定含有SCN－
B．氧化性：Fe3＋＞Cl2
C．Fe2＋与SCN－不能形成红色物质
D．Fe2＋被氧化为Fe3＋
解析 溶液中的Fe2＋与加入的新制氯水发生反应：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，氧化性：Fe3＋＜Cl2。能使含Fe3＋的溶液变为红色，说明原溶液中一定含有SCN－。因原溶液中加入含Fe2＋的溶液后，无明显变化，说明Fe2＋与SCN－不能形成红色物质。
答案 B
6．下列中学常见实验的现象或表述正确的是( )
A．过量的铁投入到一定量的稀硝酸中，充分反应后取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液，溶液显红色
B．制备氢氧化亚铁时，向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，边加边搅拌，即可制得白色的氢氧化亚铁
C．检验红砖中的氧化铁成分，向红砖粉末中加入盐酸，充分反应后取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液2～3滴，溶液显红色即可证明
D．向CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后，将混合液体倒入蒸发皿中加热煮沸一会，然后冷却、过滤，滤纸上的物质为“蓝色固体”
解析 过量的铁粉与一定量的稀硝酸反应最终生成的是Fe2＋，A错误；制备氢氧化亚铁应避免被氧气氧化，向硫酸亚铁溶液中加氢氧化钠溶液时应把长胶头滴管的下端插入液面以下且不能搅拌，B错误；CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后生成Cu(OH)2沉淀，加热后过滤，滤纸上留有的是CuO(黑色)，D错误。
答案 C
7．铁及其化合物是中学化学中的一类重要物质，下列关于铁元素的叙述中正确的是( )
A．2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋成立，说明氧化性：Fe3＋>Fe2＋
B．25 ℃，pH＝0的溶液中，Al3＋、NH、NO、Fe2＋可以大量共存
C．5.6 g铁与足量的氯气反应失去0.2 mol电子
D．硫酸亚铁溶液中加入过氧化氢溶液：Fe2＋＋2H2O2＋4H＋===Fe3＋＋4H2O
解析 pH＝0的溶液呈强酸性，Fe2＋、NO、H＋不能大量共存，B项错误；C项铁应失去0.3 mol电子，错误；D项电荷不守恒，错误。
答案 A
8．常温时，将0.1 mol Fe(NO3)3和2 mol HCl溶于水得2 L混合溶液，然后向该溶液投入m g铁粉使其充分反应后，滴加KSCN溶液不变红色。下列有关说法正确的是( )
A．由于氧化性Fe3＋＞H＋，首先发生的反应是：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
B．当加入16.8 g铁粉时，可生成标准状况下6.72 L气体
C．在铁粉充分反应后的溶液中，铁元素以Fe2＋和Fe3＋的形式存在
D．m≥28，反应过程中溶液的质量一直在减小
解析 酸性条件下，NO有氧化性，因此首先发生的反应是Fe＋NO＋4H＋===NO↑＋Fe3＋＋2H2O，然后发生反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，A错误；当加入16.8 g铁粉时，刚好发生上述第一个反应，生成标准状况下6.72 L NO气体，此时消耗1.2 mol H＋，B正确；滴加KSCN溶液不变红色说明溶液不含Fe3＋，C错误；当恰好第二个反应结束时。根据方程式计算则至少消耗铁16.8＋(0.1＋0.3)×0.5×56＝28(g)，但反应过程中溶液的质量一直在增大，D错误。
答案 B
9．A、B、C三种物质中均含有同一种元素M，它们之间有如图所示的转化关系。A为一种金属单质，其产量直接关系国民经济命脉。反应①②③均为化合反应，反应④为置换反应。下列有关说法不正确的是( )
A．①中所加试剂可能是氯气
B．③中需要加具有氧化性的试剂
C．A与稀硝酸反应一定能实现元素M在①中发生的价态变化
D．元素M在②中发生的价态变化也能通过加碘化钾溶液实现
解析 根据转化关系可确定A为变价金属，应为Fe，反应①加入氯气能实现，B为FeCl3，C为FeCl2，A项正确；反应③中铁元素由＋2价升高到＋3价，需要加具有氧化性的试剂，B项正确；过量的铁与稀硝酸反应时，生成硝酸亚铁，C项错误；Fe3＋能将I－氧化成I2，自身被还原成Fe2＋，D项正确。
答案 C
10．硫酸亚铁是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(如图所示)，下列说法错误的是( )
A．碱式硫酸铁水解能产生Fe(OH)3胶体，可用作净水剂
B．为防止NH4HCO3分解，生产FeCO3需在较低温度下进行
C．检验(NH4)2Fe(SO4)2中的Fe2＋可将少量固体溶于水，滴入几滴KSCN溶液，无明显变化，再加入少量氯水，溶液变红
D．常温下，(NH4)2Fe(SO4)2在水中的溶解度比FeSO4的大
解析 碱式硫酸铁电离产生Fe3＋，Fe3＋能发生水解反应生成Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体具有吸附性，可用作净水剂，A正确；NH4HCO3不稳定，受热易分解，所以为防止NH4HCO3分解，生产FeCO3需在较低温度下进行，B正确；KSCN溶液遇Fe2＋溶液无现象，氯水将Fe2＋氧化成Fe3＋，溶液变红，C正确；(NH4)2Fe(SO4)2在水中的溶解度比FeSO4的小，所以FeSO4才能与(NH4)2SO4反应生成(NH4)2Fe(SO4)2，D错误。
答案 D
11．从某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体的流程如下：则下列说法正确的是( )
A．试剂a是铁、试剂b是稀硫酸
B．操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ所用仪器相同
C．试剂c是氯气，相应的反应为： 2Fe2＋＋Cl2===2Cl－＋2Fe3＋
D．用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否还有Fe2＋
解析 试剂a是铁，加入过量的铁，可把铜全部置换出来，并把FeCl3还原为FeCl2，则通过过滤操作Ⅰ得到的滤液X为FeCl2溶液，滤渣Y为铜和过量的铁；由于最终得到的产品是FeCl3，故试剂b是稀盐酸，铜不与盐酸反应，铁与盐酸反应生成FeCl2，故通过过滤操作Ⅱ可得到铜单质，滤液Z为FeCl2溶液，在两次过滤得到的FeCl2溶液中通入氯气，发生反应2Fe2＋＋Cl2===2Cl－＋2Fe3＋，把FeCl2转化为FeCl3，然后通过操作Ⅲ(蒸发结晶，并过滤)便可得到氯化铁晶体，蒸发结晶与过滤所使用的仪器不可能相同，故A、B错误，C正确；溶液W中有
Cl－，酸性KMnO4溶液既可氧化Fe2＋，又可氧化Cl－，故用酸性KMnO4溶液不可检验溶液W中是否还有Fe2＋，D错误。
答案 C
12．(2018·长春模拟)向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入120 mL 4 mol·
L－1的稀硝酸，恰好使混合物完全溶解，放出1.344 L NO(标准状况)，往所得溶液中加入KSCN溶液，无红色出现。若用足量的CO在加热下还原相同质量的混合物，能得到铁的物质的量为( )
A．0.24 mol B．0.21 mol
C．0.16 mol D．0.14 mol
解析 n(HNO3)＝0.12 L×4 mol·L－1＝0.48 mol，n(NO)＝1.344 L÷22.4 L·mol－1＝0.06 mol，往所得溶液中加入KSCN溶液，无红色出现，说明全部生成Fe2＋，溶液溶质为Fe(NO3)2，则原混合物中的铁原子为(0.48 mol－0.06 mol)÷2＝0.21 mol，故用足量的CO还原相同质量的混合物，最终得到铁的物质的量为0.21 mol。
答案 B
二、填空题
13．根据下列转化关系，回答有关问题。
(1)浅绿色溶液D主要成分的化学式为________，试剂1是________。
(2)下列物质不能作为试剂2的是________(填序号)。
a．Cl2 b．新制氯水 c．浓硫酸 d．S e．硝酸
(3)固体A溶于稀盐酸的化学方程式为______________________________
_______________________________________________________________。
(4)溶液C到溶液F红色加深的原因是________________________________
______________________________________________________________。
(5)某同学在实验时向E中加入了过量的一种固体物质，发现棕黄色褪去，现对褪色原因进行探究。提出你的假设：________；为了对你所提出的假设进行验证，你设计的实验方案是______________________________________________
__________________________________________________________。
答案 (1)FeCl2 KSCN溶液(或NH4SCN溶液)
(2)d
(3)Fe3O4＋8HCl===2FeCl3＋FeCl2＋4H2O
(4)溶液中的Fe2＋被氧化剂氧化成Fe3＋，使Fe3＋浓度增大，从而生成更多的硫氰化铁使红色加深
(5)加入还原剂将Fe3＋还原 用胶头滴管取少量棕黄色褪去后的溶液于试管中，滴加少量KSCN溶液，再加入几滴氯水。如果溶液开始不出现红色，加氯水后出现红色，则说明假设正确；若溶液不变红色，则假设不正确
14．(2017·黄冈模拟)一种新型高效净水剂PAFC(聚合氯化铁铝
[AlFe(OH)nCl6－n]m)，广泛用于日常生活用水和工业污水的处理。某化工厂欲以工业生产废料(金属铁、铝及其氧化物)为原料制取PAFC，设计生产流程如下：
请回答下列问题：
(1)用10 mol·L－1的浓盐酸配制2 mol·L－1的稀盐酸，所用玻璃仪器除量筒和玻璃棒外，还有________。
A．容量瓶 B．烧杯
C．烧瓶 D．胶头滴管
(2)下列关于PAFC的说法中正确的是________。
A．PAFC是一种有机高分子化合物
B．PAFC中Fe显＋2价
C．PAFC溶于水能电离出OH－，是一种碱
D．PAFC在强酸性和强碱性溶液中均不能稳定存在
(3)步骤Ⅱ中取样分析的目的是________。
A．测定溶液中Fe2＋与Fe3＋的含量比
B．测定原料是否完全溶解
C．测定溶液中Fe2＋的含量，以确定加入NaClO3的量
D．测定溶液中Al3＋的含量
(4)写出向溶液中加入NaClO3时，发生反应的离子方程式为________________________________________________________________。
(5)该化工厂的化验室为测定产品PAFC中Al和Fe的含量，进行下列试剂的选择和基本操作：
①测定时所需的试剂有________。
A．NH3·H2O B．NaOH
C．CO2 D．NaClO3
②测定时，直接测定的是________和________的质量(填化学式)。
③在测定过程中的操作顺序是：过滤、________、灼烧、________、称量(写操作名称)。
解析 (1)用10 mol·L－1的浓盐酸配制2 mol·L－1的稀盐酸，所用玻璃仪器除量筒和玻璃棒外，还有容量瓶、烧杯和胶头滴管。
(2)A项，PAFC不是有机高分子化合物，错误；B项，PAFC中Fe显＋3价，错误；C项，PAFC溶于水能电离出OH－，但同时还有氯离子，不属于碱，错误；D项，PAFC能电离出Al3＋、Fe3＋和OH－，在强酸性和强碱性溶液中均不能稳定存在，D正确。
(3)溶液中含有Fe2＋需用NaClO3氧化，所以步骤Ⅱ取样分析的目的是测定溶液中Fe2＋的含量，以确定加入NaClO3的量。
(4)向溶液中加入NaClO3时，ClO与Fe2＋反应生成Cl－和Fe3＋，离子方程式为
6Fe2＋＋6H＋＋ClO===6Fe3＋＋Cl－＋3H2O。
(5)①Al(OH)3是两性氢氧化物，能与强碱反应生成偏铝酸盐，然后通入CO2转化为Al(OH)3沉淀，灼烧得到Al2O3，Fe(OH)3不溶于强碱溶液，所以测定时所需的试剂有NaOH和CO2。②根据①中分析可知，直接测定的是Al2O3、Fe2O3的质量。③在测定过程中的操作顺序是：过滤、洗涤、灼烧、冷却、称量。
答案 (1)ABD (2)D (3)C (4)6Fe2＋＋6H＋＋ClO===6Fe3＋＋Cl－＋3H2O (5)①BC ②Al2O3 Fe2O3 ③洗涤 冷却
15．(2017·湖南湘中名校，18)某化学兴趣小组拟用下图装置制备氢氧化亚铁并观察其颜色。提供化学药品：铁屑、稀硫酸、氢氧化钠溶液。
(1)稀硫酸应放在________中(填写仪器名称)。
(2)本实验通过控制A、B、C三个开关将仪器中的空气排尽后，再关闭开关________、打开开关________，就可观察到氢氧化亚铁的生成。开始时排尽装置中空气的目的是：____________________________________________。
(3)在FeSO4溶液中加入(NH4)2SO4固体可制备摩尔盐晶体[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O](相对分子质量为392)，为了测定产品的纯度，称取a g产品溶于水，配制成500 mL溶液，用浓度为c mol·L－1的酸性KMnO4溶液滴定。每次所取待测液体积均为25.00 mL，实验结果记录如下：
实验次数 第一次 第二次 第三次
消耗高锰酸钾溶液体积/mL 25.52 25.02 24.98
①滴定过程中发生反应的离子方程式为______________________________
___________________________________________________________。
②滴定终点的现象是____________________________________________
_______________________________________________________________。
③通过实验数据计算的该产品纯度为________(用字母a、c表示)。上表中第一次实验中记录数据明显大于后两次，其原因可能是________(填字母代号)。
A．实验结束时俯视刻度线读取滴定终点时酸性高锰酸钾溶液的体积
B．滴定前滴定管尖嘴无气泡，滴定结束有气泡
C．第一次滴定用的锥形瓶用待装液润洗过，后两次未润洗
D．该酸性高锰酸钾标准液保存时间过长，有部分变质，浓度降低
解析 本实验的基本思路是通过装置2中产生的H2，既可以将装置中的空气排净，又可以将新生成的FeSO4溶液压入装置3中制备Fe(OH)2。但是要合理的控制A、B、C三个开关。打开B、C，关闭A是排空气。(3)③第一次消耗酸性KMnO4溶液的体积误差较大，舍去，则消耗酸性KMnO4溶液的平均体积为＝25.00 mL，则500 mL溶液中含n(摩尔盐晶体)＝25×10－3×c×5× mol＝2.5c mol，所以该产品纯度为×100%＝×100%。A项，俯视读数，造成读数偏小，故错误；B项，所消耗的标准液体积偏小，故错误；C项，锥形瓶用待测液润洗，使待测液的量增加，则消耗标准液体积偏大，故C正确；D项，三次使用相同的酸性KMnO4溶液，消耗的高锰酸钾溶液的体积应接近，故D错误。
答案 (1)分液漏斗
(2)B AC 防止生成的Fe(OH)2被氧化
(3)①MnO＋5Fe2＋＋8H＋===Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O
②滴入最后一滴溶液，溶液由无色变为浅紫色，且30 s内不再变色
③×100% C
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第3讲 铁及其重要化合物
【2019·备考】
最新考纲：1.掌握铁及其重要化合物的主要性质。2.掌握铁及其重要化合物的应用。3.了解常见金属及其重要化合物的制备方法。
考点一 铁的单质、氧化物及氢氧化物
(频数：★★☆ 难度：★★☆)
1.铁元素的存在形式
2.铁的性质
(1)物理性质
(2)化学性质
铁单质性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为＋2价和＋3价。
①与非金属单质反应：
Fe2O3
剧烈燃烧，生成大量红棕色的烟
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
①铁分别与氯气和盐酸反应所得的产物中铁元素的价态不同，Fe与Cl2反应无论用量多少都生成FeCl3，而Fe与盐酸反应生成FeCl2。
②铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe2O3，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。
3.铁的常见化合物
(1)铁的氧化物
FeO＋2H＋===
Fe2＋＋H2O
Fe2O3＋6H＋===
2Fe3＋＋3H2O
(2)铁的氢氧化物
Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
灰绿
红褐
①FeO和Fe3O4与足量HNO3反应时，发生氧化还原反应，Fe2＋被HNO3氧化生成Fe3＋。
②Fe2O3和Fe3O4与足量HI反应时，发生氧化还原反应，Fe3＋被I－还原生成Fe2＋。
1.教材基础知识判断
(1)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2( )
(2)用铁制容器可以运输浓硝酸和浓硫酸( )
(3)氧化铁能与酸反应，所以可用于制作红色染料( )
(4)Fe2O3与NaOH溶液反应可制取Fe(OH)3( )
(5)铁与过量的硫粉共热产物是Fe2S3( )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)×
2.(RJ必修1·实验3－9)教材实验探究与拓展
(1)教材实验分析
用下列方法可制得白色的Fe(OH)2沉淀：用不含Fe3＋的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。
①用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入________。
②除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。
③生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是__________________________
__________________________________________________________。
(2)教材实验在考题中的拓展应用
Ⅰ.下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是________(填序号)。
注：(②全国卷经典考题，⑤15年北京卷考题)
Ⅱ.如若②符合要求，简述其制备过程及原理。(如若不符合，此问不做答)
________________________________________________________________
________________________________________________________________
解析 (1)①稀硫酸抑制Fe2＋水解，铁屑防止Fe2＋被氧化。③Fe(OH)2很容易被氧化，实验过程中要确保在无氧条件下生成。
答案 (1)①稀硫酸、铁屑 ②加热煮沸 ③避免生成的Fe(OH)2与氧气接触而被氧化
(2)Ⅰ.①②③⑤ Ⅱ.铁与稀硫酸反应产生氢气，让氢气赶尽装置内空气，当B中导管处氢气纯净，关闭止水夹a，FeSO4被压入在氢气保护下的NaOH溶液中。
题组一 铁及其重要化合物性质、用途
1.(2018·成都模拟)坦克、导弹的制造材料主要是各种金属的合金，钢铁便是其中十分重要的一种。下列关于铁的说法中，正确的是( )
A.铁元素属于过渡元素，其原子序数为26
B.单质铁与浓硫酸在常温下不反应
C.铁单质只具有还原性，其阳离子只具有氧化性
D.与相同浓度的盐酸反应生成氢气的速率，纯铁比生铁的快
解析 铁是26号元素，属于过渡元素，A正确；常温下，铁和浓硫酸反应生成一层致密的氧化物薄膜而阻止进一步反应，并不是铁和浓硫酸不反应，B错误；Fe2＋既有还原性，也有氧化性，C错误；生铁中铁、碳、盐酸构成原电池，能加快反应速率，所以生铁反应速率比纯铁快，D错误。
答案 A
2.某同学欲探究铁及其化合物的性质，下列实验方案可行的是( )
A.将铁粉加入热的浓硫酸中：探究铁的活泼性
B.将热的NaOH溶液滴入FeCl3溶液中：制备Fe(OH)3胶体
C.在蒸发皿中加热蒸干FeSO4溶液：制备FeSO4·6H2O晶体
D.将铜粉加入FeCl3溶液中：验证Fe3＋的氧化性强于Cu2＋
解析 由于浓硫酸具有强氧化性，铁与其反应生成Fe2(SO4)3和SO2，无法说明铁的活泼性，故A方案不可行；将NaOH加入FeCl3溶液中，得到Fe(OH)3沉淀，无法得到Fe(OH)3胶体，B项方案不可行；在蒸发皿中加热蒸干FeSO4溶液，一方面氧气可将FeSO4氧化，另一方面会得到不含结晶水的化合物，故C项方案不可行；将铜粉加入FeCl3溶液中，发生反应：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，该反应说明Fe3＋的氧化性强于Cu2＋，故D项方案可行。
答案 D
题组二 铁的氧化物组成确定
3.铁的常见化合价有＋2价和＋3价。据研究，铁在浓HNO3中发生钝化时，可生成一种化学式为Fe8O11的化合物，它可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物。该化合物可以表示为( )
A.FeO·3Fe2O3 B.2FeO·3Fe2O3 C.FeO·2Fe2O3 D.2FeO·Fe2O3
答案 B
4.一定质量的某铁的氧化物FexOy，与足量的4 mol·L－1硝酸溶液充分反应，消耗硝酸溶液700 mL，生成2.24 L NO(标准状况)。则该铁的氧化物的化学式为( )
A.FeO B.Fe2O3
C.Fe3O4 D.Fe4O5
答案 C
考点二 铁盐和亚铁盐
(频数：★☆☆ 难度：☆☆☆)
1.亚铁盐和铁盐
(1)亚铁盐
含有Fe2＋的溶液，呈浅绿色，既有氧化性，又有还原性。
①氧化性：Fe2＋与Zn反应的离子方程式：_______________________。
②还原性：Fe2＋与Cl2反应的离子方程式： _____________________________ 。
Zn＋Fe2＋===Fe＋Zn2＋
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
(2)铁盐
①氧化性：含Fe3＋的溶液，呈黄色，Fe3＋具有较强的氧化性，Fe3＋与Cu、I－反应的离子方程式为：
___________________________，
__________________________。
②特性：含有Fe3＋的盐溶液遇到_________时变成血红色。
③FeCl3易水解：将其饱和溶液滴入沸水中制备胶体的化学方程式为
______________________________________。
2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋
2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2
KSCN
(3)Fe2＋、Fe3＋的相互转化
上述转化中标号反应的离子方程式为：
①___________________________________________；
②2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
2.Fe2＋、Fe3＋的检验
含Fe2＋、Fe3＋的混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验
1.(RJ必修1·P637改编)要证明某溶液中不含Fe3＋而可能含Fe2＋，进行如下实验操作时，最佳顺序是( )
①加足量氯水 ②加足量KMnO4溶液 ③加少量KSCN溶液
A.①② B.③②
C.③① D.①②③
答案 C
2.(溯源题)(2016·课标全国Ⅱ，28)某班同学用如下实验探究Fe2＋、Fe3＋的性质。回答下列问题：
(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1 mol·L－1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是____________________________________。
(2)甲组同学取2 mLFeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2＋氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为_________________。
(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL 煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是_________________________________________________________________。
答案 (1) 防止Fe2＋被氧化
(2) 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
(3) 隔绝空气(排除氧气对实验的影响)
探源：本高考题组源于RJ必修1 P61“实验3－10”与“科学探究”及其拓展，考查了Fe3＋、Fe2＋的有关性质。
题组一 Fe2＋、Fe3＋的性质
1.如图两圆相交部分A、B、C、D分别表示两物质间的反应。下列各对应反应的离子方程式书写不正确的是( )
答案 B
2.(2018·南阳模拟)SO2通入足量的Fe(NO3)3稀溶液中，溶液由棕色变为浅绿色，但立即又变成棕黄色，这时若滴入BaCl2溶液，会产生白色沉淀。针对上述一系列变化，下列说法不正确的是( )
答案 D
题组二 Fe2＋、Fe3＋的检验及除杂
3.下列有关物质检验方法不合理的是( )
A.向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，该溶液中一定含有Fe2＋
B.用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2
C.检验绿矾晶体是否已氧化变质，可将绿矾晶体溶于稀H2SO4后滴加KSCN溶液，再观察溶液是否变红
D.向某溶液中加入NaOH溶液产生红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋
解析 B项中的Cl－也能使酸性KMnO4溶液褪色。
答案 B
4.下列除杂的操作不正确的是( )
A.MgCl2溶液中混有少量FeCl3：加入足量镁充分反应后过滤
B.FeCl2溶液中混有少量FeCl3：加入过量铁粉充分反应后过滤
C.CuCl2溶液中混有少量FeCl3：加入NaOH溶液充分反应后过滤
D.CuCl2溶液中混有少量FeCl2：先加入H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，再加入CuO充分反应后过滤
答案 C
【归纳反思】
1.Fe2＋、Fe3＋检验时两大注意点
(1)检验Fe2＋时不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能将加KSCN后的混合溶液加入到足量的新制氯水中(新制氯水可能氧化SCN－)。
(2)Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋(Cl－能还原酸性KMnO4，有干扰)。
2.混合液中Fe2＋、Fe3＋的除去方法
(1)除去Mg2＋中混有的Fe3＋的方法
向混合溶液中加入Mg、MgO、MgCO3、Mg(OH)2其中之一，与Fe3＋水解产生的H＋反应，促进Fe3＋的水解，将Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去。
(2)除去Mg2＋中混有的Fe2＋的方法
先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后再按(1)的方法除去溶液中的Fe3＋。
5.在FeCl3、CuCl2混合溶液中，加入一定量的铁屑，反应完全后将固体滤出，下列说法中正确的是( )
A.若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，一定不含Cu2＋
B.若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，可能含有Cu2＋和Fe3＋
C.若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe3＋和Fe2＋，一定不含Cu2＋
D.若滤出的固体中含有铁和铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，一定不含Cu2＋和Fe3＋
解析 氧化性Fe3＋＞Cu2＋＞Fe2＋，加入铁粉后有固体剩余，Fe3＋一定不存在；若剩余固体全部都是Cu，溶液中还可能有Cu2＋，也可能恰好被完全置换；若剩余固体是Cu和Fe，则溶液中不可能有Cu2＋。
答案 D
【练后归纳】
“铁三角”的转化关系
[试题分析]
(2016·全国新课标Ⅲ)聚合硫酸铁(PFS)是水处理中重要的絮凝剂。下图是以回收的废铁屑为原料制备PFS的一种工艺流程。
回答下列问题：
(1)废铁屑主要为表面附有大量铁锈的铁，铁锈的主要成分是________。粉碎过筛的目的是______________________________________________________。
(2)酸浸时最合适的酸是________，写出铁锈与酸反应的离子方程式______________。
(3)反应釜中加入氧化剂的作用是____________，下列氧化剂中最合适的是________(填标号)。
a.KMnO4 b.Cl2 c.H2O2 d.HNO3
(4)聚合釜中溶液的pH必须控制在一定的范围。pH偏小时Fe3＋水解程度弱，pH偏大时则___________________________________________________。
(5)相对于常压蒸发，减压蒸发的优点是________。
解题思路：铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O，粉碎过筛的目的是选取细小颗粒，增大反应物接触面积，提高“酸浸”反应速率；为了避免引入杂质离子应选用硫酸为宜，反应的离子方程式为Fe2O3·xH2O＋6H＋===2Fe3＋＋(x＋3)H2O；由于溶液中含有亚铁离子，故反应釡中加入氧化剂的作用是氧化亚铁离子，为了不引入新的杂质，氧化剂应选用双氧水；聚合釡中溶液的pH必须控制在一定的范围内，pH偏小Fe3＋水解程度弱，pH偏大则Fe3＋转化为氢氧化铁沉淀而损失，造成产率降低；减压蒸发的优点是可防止温度过高，聚合硫酸铁分解。
正确答案：(1)Fe2O3·xH2O 选取细小颗粒，增大反应物接触面积，提高“酸浸”反应速率
(2)硫酸 Fe2O3·xH2O＋6H＋===2Fe3＋＋(x＋3)H2O
(3)氧化Fe2＋ c
(4)容易生成Fe(OH)3，产率降低
(5)可防止温度过高，聚合硫酸铁分解
[真题演练]
1.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(8)室温下，向FeCl3溶液中滴加少量KI溶液，再滴加几滴淀粉溶液，溶液变蓝色，说明Fe3＋的氧化性比I2的强( )
(2016·江苏高考)
(9)将稀硝酸加入过量铁粉中，充分反应后滴加KSCN溶液会观察到有气体生成，溶液呈血红色，说明稀硝酸将Fe氧化为Fe3＋( )
(2015·全国卷Ⅰ)
(10)3 mol单质Fe完全转化为Fe3O4，失去8NA个电子( )
(2015·广东高考)
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7)√ (8)√ (9)× (10)√
2.(2017·课标全国Ⅲ，26)绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁，在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题：
(1)在试管中加入少量绿矾样品，加水溶解，滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气，溶液逐渐变红。由此可知：_____________________、
_______________________________________________________。
(2)为测定绿矾中结晶水含量，将石英玻璃管(带两端开关K1和K2)(设为装置A)称重，记为m1 g。将样品装入石英玻璃管中，再次将装置A称重，记为m2 g。按下图连接好装置进行实验。
①仪器B的名称是________。
②将下列实验操作步骤正确排序______________________________(填标号)；重复上述操作步骤，直至A恒重，记为m3 g。
a.点燃酒精灯，加热 b.熄灭酒精灯
c.关闭K1和K2 d.打开K1和K2，缓缓通入N2
e.称量A f.冷却到室温
③根据实验记录，计算绿矾化学式中结晶水数目x＝________(列式表示)。若实验时按a、d次序操作，则使x________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(3)为探究硫酸亚铁的分解产物，将(2)中已恒重的装置A接入下图所示的装置中，打开K1和K2，缓缓通入N2，加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。
①C、D中的溶液依次为________(填标号)。C、D中有气泡冒出，并可观察到的现象分别为_______________________________________________。
a.品红 b.NaOH c.BaCl2 d.Ba(NO3)2 e.浓H2SO4
②写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式_________________________________。
解析 (1)绿矾溶解于水电离出Fe2＋，滴加KSCN溶液后颜色无明显变化，说明样品中没有Fe3＋，通入空气之后，空气中的氧气把Fe2＋氧化为Fe3＋，Fe3＋与KSCN反应而使溶液显红色，说明Fe2＋易被氧气氧化为Fe3＋。
(2)①仪器B的名称是干燥管；②实验时先打开K1和K2，缓慢通入N2，排除装置中的空气，防止空气中的氧气将绿矾中的Fe2＋氧化为Fe3＋，一段时间后点燃酒精灯，使绿矾中的结晶水变为水蒸气并被N2排出，然后熄灭酒精灯，将石英玻璃管冷却至室温后关闭K1和K2，防止空气进入石英玻璃管中，最后称量A；
金属材料与金属矿物的开发利用
【2019·备考】
最新考纲：1.了解常见金属活动顺序。2.了解合金的概念及其重要应用。3.了解铜及其重要化合物的制备方法。4.掌握铜及其重要化合物的主要性质及其应用。
考点一 铜及其化合物
(频数：★☆☆ 难度：☆☆☆)
1．铜的性质
(1)物理性质：铜是紫红色金属，具有良好的导电性、导热性和延展性。
(2)化学性质
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：
①2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3
②2Cu＋SCu2S
2．铜的重要化合物
(1)氧化铜和氧化亚铜
名称 氧化铜 氧化亚铜
颜色 黑色 砖红色
与酸反应(H＋) CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O
与H2反应 CuO＋H2Cu＋H2O Cu2O＋H22Cu＋H2O
转化关系 4CuO2Cu2O＋O2↑
(2)氢氧化铜
a．物理性质：蓝色不溶于水的固体。
b．化学性质及应用
反应①的化学方程式：Cu(OH)2CuO＋H2O；
反应②的化学方程式：Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O。
(3)铜盐
①Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，是铜绿、孔雀石的主要成分，是铜在潮湿空气中被腐蚀的结果，其受热分解的化学方程式为Cu2(OH)2CO32CuO＋H2O＋CO2↑。
②CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾，其受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2OCuSO4＋5H2O，蓝色晶体受热转化为白色粉末。无水CuSO4遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)，据此可用来检验水的存在。
(1)通常利用反应：2Cu＋O22CuO除去混合气体中的少量O2。
(2)Cu与稀H2SO4不反应，但在通入O2的条件下，Cu可在稀H2SO4中逐渐溶解：2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O。
(3)无水CuSO4只能作为检验水的试剂，不能作为水蒸气的吸收试剂而用于除杂。
1．教材基础探究
把铜及其化合物的化学式与其颜色连接起来。
2．(RJ必修1·P686改编)铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币。从物理性质和化学性质的角度分析，铜常用于制造货币的说法正确的是( )
A．铜来源广泛，易于从自然界冶炼得到
B．铜的化学性质比较稳定，不易被腐蚀，铜的熔点比较低，容易冶炼铸造成型
C．铜的外观为紫红色，大方美观，易于被人们接受
D．铜的化学性质不稳定，在空气中易转化为铜绿，铜绿具有抗腐蚀能力，易于流通
答案 B
3．(溯源题)(2015·四川理综，2)下列有关CuSO4溶液的叙述正确的是( )
A．该溶液中Na＋、NH、NO、Mg2＋可以大量共存
B．通入CO2气体产生蓝色沉淀
C．与H2S反应的离子方程式：Cu2＋＋S2－===CuS↓
D．与过量浓氨水反应的离子方程式：Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2NH
答案 A
探源：本考题源于LK 必修1 P121“铜的化合物的转化”及其拓展，对CuSO4溶液的性质进行了考查。
题组一 铜及其化合物的性质应用
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”
(1)CuO是黑色固体，与水反应可生成Cu(OH)2( )
(2)Cu2O遇硝酸会被氧化成Cu2＋( )
(3)Cu2(OH)2CO3是铜锈的主要成分，在干燥的空气中不易生成( )
(4)过量的铜与浓硝酸反应一定没有一氧化氮生成( )
(5)利用无水硫酸铜遇水变成蓝色这一性质，来检验水的存在( )
(6)将铁片置于CuSO4溶液中，铁片上有红色物质析出，说明铁比铜活泼( )
答案 (1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)√ (6)√
2．氢化亚铜(CuH)是一种难溶物质，用CuSO4溶液和另一种“反应物”在40～50 ℃时反应可生成它。CuH不稳定，易分解；CuH在氯气中能燃烧，跟盐酸反应能产生气体。下列有关推断中错误的是( )
A．这里的“另一种反应物”具有还原性
B．CuH可作氧化剂，还原剂
C．CuH＋Cl2===CuCl＋HCl(燃烧)
D．CuH＋HCl===CuCl＋H2↑(常温)
解析 C项中Cl2具有强氧化性，产物应为CuCl2和HCl。
答案 C
【反思归纳】
Cu＋的性质及验证方案
①＋1价的铜有较强的还原性，易被氧化剂氧化为＋2价。
②＋1价铜在酸性条件下能发生歧化反应生成Cu和Cu2＋，利用这一原理可区别Cu和Cu2O。向红色物质中加入稀硫酸，若溶液由无色变成蓝色，则该红色物质为Cu2O，否则为Cu。反应的化学方程式为Cu2O＋H2SO4===CuSO4＋Cu＋H2O。
题组二 铜及其化合物的制备工艺
3．CuSO4是一种重要的化工原料，其有关制备途径及性质如图所示。下列说法不正确的是( )
A．将CuSO4溶液蒸发浓缩、冷却结晶可制得胆矾
B．相对于途径①，途径②更好地体现了绿色化学思想
C．CuSO4在1 100 ℃分解所得气体X可能是SO2和SO3的混合气体
D．Y可能是葡萄糖
解析 将CuSO4溶液蒸发浓缩、冷却结晶可制得胆矾，A项说法正确；相对于途径①，途径②的优点是制取等质量CuSO4需要的硫酸少并且无污染性气体产生，途径②更好地体现了绿色化学思想，B项说法正确；由流程图知硫酸铜分解生成了Cu2O，若X是SO2和SO3的混合气体，则铜元素、硫元素化合价降低，无元素化合价升高，根据2CuSO4Cu2O＋SO2↑＋SO3↑＋O2↑知，X可能是O2、SO2和SO3的混合气体，C项说法错误；碱性条件下，葡萄糖与新制氢氧化铜反应会生成Cu2O，所以Y可能是葡萄糖，D项说法正确。
答案 C
4．工业上用黄铜矿冶炼铜并对炉渣进行综合利用的一种工艺流程如图所示：
(1)冶炼过程中得到的Cu2O和Cu的混合物称为“泡铜”，Cu2O与金属Al在高温条件下混合反应可得粗铜，反应的化学方程式为__________________________。粗铜精炼时应将粗铜连接在直流电源的________极，可在________极得到纯度较高的精铜。
(2)传统炼铜的方法主要是火法炼铜，主要反应如下所示：
①2CuFeS2＋4O2Cu2S＋3SO2＋2FeO
②2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2
③2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑
每生成1 mol Cu，共消耗________ mol O2。反应③中的氧化剂是________。
(3)用炼铜产生的炉渣(含Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3)可制备Fe2O3。根据流程回答下列问题：
①加入适量NaClO溶液的目的是___________________________________
__________________________________________(用离子方程式表示)。
②除去Al3＋发生反应的离子方程式是_________________________________
___________________________________________________________。
③选用提供的试剂，设计实验验证炉渣中含有FeO。
提供的试剂有：稀盐酸、稀硫酸、KSCN溶液、高锰酸钾溶液、NaOH溶液、碘水。
所选试剂是________。实验方案：_________________________________
___________________________________________________________。
解析 (1)Cu2O与Al发生氧化还原反应生成Al2O3与Cu：3Cu2O＋2AlAl2O3＋6Cu；粗铜精炼的目的是使粗铜溶解，精铜析出，所以粗铜作阳极，精铜在阴极产生。(2)根据反应①②③可知，利用火法炼铜，CuFeS2中的铜元素、铁元素、硫元素最终分别转化为Cu、FeO、SO2，由此可写出总反应化学方程式：2CuFeS2＋5O22Cu＋2FeO＋4SO2，则由总反应化学方程式可以看出每生成1 mol Cu，共消耗2.5 mol O2。反应③的反应物Cu2O、Cu2S中铜元素的化合价都降低，二者均为氧化剂。(3)①NaClO溶液具有氧化性，将Fe2＋氧化成Fe3＋：2Fe2＋＋ClO－＋2H＋===2Fe3＋＋Cl－＋H2O。②除去Al3＋发生反应的离子方程式为Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O。③检验FeO，需要将FeO溶解，再利用Fe2＋的还原性检验Fe2＋，所选的试剂是稀硫酸、高锰酸钾溶液，实验方案是取少量高锰酸钾溶液于试管中，滴加用稀硫酸溶解炉渣得到的溶液，高锰酸钾溶液的紫色褪去，证明溶液中含有Fe2＋，从而证明炉渣中含有FeO。
答案 (1)3Cu2O＋2AlAl2O3＋6Cu 正 阴
(2)2.5 Cu2O、Cu2S (3)①2Fe2＋＋ClO－＋2H＋===2Fe3＋＋Cl－＋H2O ②Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O ③稀硫酸、高锰酸钾溶液 取少量高锰酸钾溶液于试管中，滴加用稀硫酸溶解炉渣得到的溶液，高锰酸钾溶液的紫色褪去，证明溶液中含有Fe2＋，从而证明炉渣中含有FeO
【思维建模】
废铜综合利用的常见流程框图模式
考点二 金属材料与金属矿物的开发利用
(频数：★☆☆ 难度：☆☆☆)
1．合金
(1)概念：合金是指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。
(2)性能：合金具有不同于各成分金属的物理、化学性能或机械性能。
①熔点：一般比它的各成分金属的低；
②硬度和强度：一般比它的各成分金属的大。
①常温下，多数合金是固体，但钠钾合金是液体。
②合金的物理性质相比于成分金属有所改变，但合金中各成分金属的化学性质仍然不变。
2．常见的金属材料
(1)金属材料
黑色金属材料 有色金属材料
铁、铬、锰以及它们的合金 除黑色金属以外的其他金属及其合金
(2)黑色金属材料——钢铁
①钢是用量最大，用途最广的合金。
(3)有色金属材料——铜和铝
3．金属矿物开发利用的方法
(1)金属在自然界中的存在
(2)金属冶炼的一般步骤
(3)金属冶炼的实质
金属的冶炼过程就是把金属从化合态还原为游离态的过程。即：Mn＋＋ne－===M(写反应通式，用M表示金属)。
(4)金属冶炼的方法(用化学方程式表示)
1．教材基础知识判断，正确的打“√”，错误的打“×”
(1)铝合金的熔点比纯铝的高( )
(2)合金材料中不可能含有非金属元素( )
(3)地震灾区重建要使用大量钢材，钢材是合金( )
(4)铁是人类在生产、生活中最早使用的金属( )
(5)用金属钠能置换氯化铜溶液中的铜( )
(6)工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al涉及氧化还原反应( )
(7)电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时，阴极上依次析出Cu、Fe、Al( )
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)√ (7)×
2．教材拓展知识探究
(1)工业上冶炼铝为什么用电解熔融Al2O3而不用电解熔融AlCl3?
________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
(2)有些活动性很强的金属也可以用还原法来冶炼，如：Na＋KClK↑＋NaCl
请用化学平衡移动的原理，分析其原因。
________________________________________________________________
________________________________________________________________。
答案 (1)AlCl3为共价化合物，熔融时不导电，故不能用电解AlCl3的方法冶炼铝
(2)由于Na的沸点高于850 ℃，而K的沸点低于850 ℃，在850 ℃时K形成蒸气而逸出，使化学反应向正方向进行
3．(溯源题)[2013·山东理综，28(1)]由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是________。
①Fe2O3 ②NaCl ③Cu2S ④Al2O3
答案 ②④
探源：本考题源于RJ必修2 P88“金属矿物的开发利用”，对常见金属的冶炼方法进行了考查。
题组一 金属矿物的开发与利用
1．下列关于金属冶炼方法的叙述不正确的是( )
金属 存在形式 冶炼方法
A 铜 化合态 铁的金属性比铜强，可将铁与CuSO4溶液反应冶炼铜
B 银 化合态 银的金属性弱，用加热Ag2O的方法冶炼
C 铁 化合态 铝的金属性比铁强，可用铝热法炼铁
D 钠 化合态 钠的金属性强，一般的还原剂很难将其还原出来，所以用电解饱和NaCl溶液的方法冶炼
解析 一般用电解熔融NaCl的方法来制取钠，而电解饱和食盐水得到的是NaOH、H2和Cl2。
答案 D
2．某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)制备七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)，设计了如下流程：
下列说法不正确的是( )
A．溶解烧渣选用足量硫酸，试剂X选用铁粉
B．固体1中一定有SiO2，控制pH是为了使Al3＋转化为Al(OH)3进入固体2
C．从溶液2得到FeSO4·7H2O产品的过程中，须控制条件防止其氧化和分解
D．若改变方案，在溶液1中直接加NaOH至过量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液经结晶分离也可得到FeSO4·7H2O
解析 本题以FeSO4·7H2O的制备为背景，考查考生对于物质分离与提纯相关知识的理解、掌握及运用。由于最终制备的是硫酸盐，所以溶解所用的酸应该为硫酸，且要将溶液中的Fe3＋还原为Fe2＋，所以试剂X应该为Fe单质，A项正确；加硫酸后SiO2不能溶解，所以固体1中一定含有SiO2，而用NaOH溶液控制pH的目的是使Al3＋转化为Al(OH)3沉淀，B项正确；Fe2＋极易被氧化，而FeSO4·7H2O受热易分解，故从溶液2得到产品的过程中需要防氧化和防分解，C项正确；改变后的方案中，Fe主要以Fe3＋形式存在，得到的不是FeSO4·7H2O，D项错误。
答案 D
【归纳拓展】
金属活动性顺序表的应用
金属活动 性顺序 K、Ca、 Na Mg Al、Zn Fe、Sn、 Pb(H) Cu、Hg、 Ag Pt、Au
与H2O 反应 常温下 生成碱 和氢气 与热 水反 应 有碱存 在下与 水反应 与高温 水蒸气 反应 不反应 不反应
与H＋ 反应 生成盐和氢气 不反应 不反应
与盐溶 液反应 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
自然界 存在 化合态 游离态
冶炼 方法 电解法(电解熔融的盐、氧化物、氢氧化物) 热还原法 (包括Cu) 热分解 法(不包 括Cu) 其他 方法
题组二 合金及其含量测定
3．C919大型飞机采用了大量新型材料铝锂合金。下列关于铝锂合金的说法不正确的是( )
A．铝锂合金是铝与锂形成的混合物
B．铝锂合金的硬度比锂大
C．铝锂合金的熔、沸点比铝低
D．铝锂合金耐酸碱腐蚀
解析 铝锂合金中的铝能与酸和碱反应，锂能与酸反应，故铝锂合金不耐酸碱腐蚀。
答案 D
4．部分氧化的Fe?Cu合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共5.76 g，经如下处理：
下列说法正确的是( )
A．滤液A中的阳离子为Fe2＋、Fe3＋、H＋
B．样品中Fe元素的质量为2.24 g
C．样品中CuO的质量为4.0 g
D．V＝896
解析 生成的滤渣是铜，金属铜可以和三价铁反应，所以滤液A中一定不含
Fe3＋，故A错误；3.2 g固体为三氧化二铁，其物质的量为3.2 g÷160 g·mol－1＝0.02 mol，铁元素物质的量为0.02 mol×2＝0.04 mol，质量为0.04 mol×56 g·mol－1＝2.24 g，故B正确；原来固体为5.76 g，所以CuO质量不超过5.76 g－2.24 g＝3.52 g，故C错误；根据滤液A中溶质为过量H2SO4和FeSO4，而铁元素物质的量为0.04 mol，说明参加反应的硫酸的物质的量为0.04 mol，含氢离子0.08 mol，其中部分氢离子生成氢气，另外的H＋和合金中的氧结合成水，由于合金中氧的物质的量为(5.76－3.2－2.24) g÷16 g·mol－1＝0.02 mol，它结合氢离子0.04 mol，所以硫酸中有0.08 mol－0.04 mol＝0.04 mol H＋转化成氢气，即生成0.02 mol氢气，标准状况下体积为448 mL，故D错误。
答案 B
【方法总结】
沉淀法测定物质含量
沉淀法测定物质含量是常用的一种方法，采用沉淀法时涉及的基本实验操作和主要问题有：称量、溶解(溶解试剂)、沉淀(重点是沉淀试剂的选择)、过滤、沉淀洗涤、沉淀的干燥、称量及数据的处理(包括测定结果的误差分析)。
[试题分析]
(2016·课标全国Ⅱ，13)下列实验操作能达到实验目的的是( )
实验目的 实验操作
A 制备Fe(OH)3胶体 将NaOH浓溶液滴加到饱和FeCl3溶液中
B 由MgCl2溶液制备无水MgCl2 将MgCl2溶液加热蒸干
C 除去Cu粉中混有的CuO 加入稀硝酸溶液，过滤、洗涤、干燥
D 比较水与乙醇中氢的活泼性 分别将少量钠投入到盛有水和乙醇的烧杯中
解题思路：
我的答案：
考查意图：该题属于基础实验题，在知识方面考查Fe(OH)3胶体的制备、MgCl2的水解、物质的除杂，水和乙醇中氢的活泼性检验。题目注重基础，重点考查常见物质的化学性质。题目要求考生不仅具有对中学化学基础知识融会贯通，有正确复述、再现、辨认的能力；而且要求掌握化学实验的基本方法和技能。题目涉及“物质变化是有条件的”、“分与合”、“一般与特殊”等化学思想方法的考查。本题抽样统计难度为0.66。
解题思路：制备氢氧化铁胶体时应向沸水中滴入饱和氯化铁溶液；氯化镁是强酸弱碱盐，MgCl2溶液水解产生的HCl易挥发，所以由MgCl2溶液制备无水MgCl2要在HCl气流中加热蒸干；铜与稀硝酸反应，应该用稀盐酸除CuO；分别将少量钠投入到盛有水和乙醇的烧杯中，反应剧烈的是水，反应平缓的是乙醇，利用此反应比较水和乙醇中氢的活泼性。
正确答案：D
[真题演练]
1．(2015～2017高考选项)下列说法正确的是( )
A．FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板，是因为铁比铜金属性强
B．将铜粉加入1.0 mol·L－1 Fe2(SO4)3溶液中，现象是溶液变蓝，有黑色固体出现
C．MgCO3MgCl2(aq)Mg
D．工业上通过电解熔融的氯化钠制备金属钠和氯气
答案 D
2．(2014～2017高考选项)下列说法正确的是( )
A．气体通过无水CuSO4粉末变蓝，证明原气体中含有水蒸气
B．1 mol Cu和足量热浓硫酸反应可生成NA个SO3分子
C．将锌粒投入Cu(NO3)2溶液中，反应后固体质量增加
D．除去Cu粉中混合的CuO，可加入稀硝酸溶解，过滤、洗涤、干燥
答案 A
3．[2013·重庆理综，8(1)(2)]合金是建造航空母舰的主体材料。
(1)航母升降机可由铝合金制造。
①铝元素在周期表中的位置为___________________________________，
工业炼铝的原料由铝土矿提取而得，提取过程中通入的气体为________。
②Al-Mg合金焊接前用NaOH溶液处理Al2O3膜，其化学方程式为_____________________________________________________________。
焊接过程中使用的保护气为________(填化学式)。
(2)航母舰体材料为合金钢。
①舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为________。
②航母用钢可由低硅生铁冶炼而成，则在炼铁过程中为降低硅含量需加入的物质为________。
解析 本题围绕金属材料命题，要根据题目设问的角度，联系相关知识解答。(1)①Al元素在周期表中的第三周期第ⅢA族；提纯铝土矿通入CO2使AlO转化为Al(OH)3沉淀。②Al2O3与NaOH溶液发生的反应为Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O；保护气应不能与金属反应，一般用稀有气体。(2)金属在海水中主要发生吸氧腐蚀；炼钢过程中为降低Si的含量，常加入CaCO3或CaO，将SiO2转化为CaSiO3而除去。
答案 (1)①第三周期第ⅢA族 CO2 ②Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O Ar(其他合理答案均可)
(2)①吸氧腐蚀 ②CaCO3或CaO
一、选择题
1．明代《天工开物》记载“火法”冶炼锌：“炉甘石十斤，装载入一泥罐内，…然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，…冷淀，毁罐取出，…，即倭铅也”(注：炉甘石的主要成分为碳酸锌，泥罐中掺有煤炭)。下列说法不正确的是( )
A．倭铅是指金属锌和铅的混合物
B．煤炭中起作用的主要成分是C
C．冶炼Zn的化学方程式：ZnCO3＋2CZn＋3CO↑
D．该冶炼锌的方法属于热还原法
解析 由题意可知，倭铅是指金属锌，不是混合物，故A错误；煤炭的主要成分是碳，反应中碳作还原剂，故B、C、D均正确。
答案 A
2．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．锈蚀后的铁制品没有回收价值
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
解析 合金的熔点比它的各成分金属的熔点都低，故A正确；锈蚀后的铁制品可以除去铁锈回收利用，保护矿产资源，B错误；在化合物中金属元素均显正价，得到电子变成金属原子，故C正确；越活泼的金属，金属阳离子就越难得到电子被还原，故越难冶炼，D正确；故选B。
答案 B
3．(2018·柳州模拟)氧化还原反应广泛应用于金属冶炼，下列说法不正确的是( )
A．电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中，Na＋被还原
B．湿法炼铜与火法炼铜的反应中，铜元素都发生还原反应
C．用磁铁矿炼铁的反应中，1 mol Fe3O4被CO还原成Fe，转移9 mol电子
D．铝热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化
解析 用磁铁矿炼铁时，Fe3O4被还原为Fe，当有1 mol Fe3O4被CO还原成Fe时，转移8 mol电子。
答案 C
4．下列说法正确的是( )
A．工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气
B．钢铁厂用热还原法冶炼铁
C．工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al不涉及氧化还原反应
D．MgCl2(aq)Mg(OH)2MgOMg
解析 电解NaCl溶液生成NaOH、H2和Cl2，而得不到单质钠，A错误；电解熔融Al2O3发生的是氧化还原反应，C错误；工业上冶炼镁是电解熔融MgCl2而不是MgO，D错误。
答案 B
5．某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质，操作正确且实验结论正确的是( )
A．常温下将铜丝插入浓硫酸中，会产生有刺激性气味的气体，且溶液变为蓝色
B．常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中，观察CuCl2的生成
C．将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，无法得到无水CuCl2固体
D．将表面有铜绿[Cu2(OH)2CO3]的铜器放入硝酸中浸泡，既除去铜绿，又不损伤铜器
解析 常温下铜丝与浓硫酸不反应，A错误；常温下铜与氯气不反应，B错误；加热氯化铜溶液促进其水解，水解生成的HCl受热挥发，最后氯化铜完全水解，故得不到无水CuCl2固体，C正确；Cu2(OH)2CO3和Cu都能溶于硝酸，所以用硝酸除去铜绿，损伤铜器，D错误。
答案 C
6．已知CuO经高温灼烧生成Cu2O，Cu2O与H＋发生反应：Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。
将经高温灼烧后的CuO样品投入足量的热的稀硝酸溶液中，下列有关说法中正确的是( )
A．如果溶液变为蓝色，同时有紫红色固体出现，说明样品全部生成Cu2O
B．溶液中最终可能有紫红色固体出现
C．该实验的结果无法说明CuO分解的程度
D．如果溶液中出现蓝色，最终没有紫红色固体出现，说明CuO没有分解
解析 解答此题的关键是明确稀硝酸具有酸性和强氧化性，能溶解CuO、Cu2O和单质Cu，因而该实验结果无法说明CuO分解的程度。
答案 C
7．下列生产、生活中的事实不能用金属活动性顺序表解释的是( )
A．铝制器皿不宜盛放酸性食物
B．电解饱和食盐水阴极产生氢气得不到钠
C．铁制容器盛放和运输浓硫酸
D．镀锌铁桶镀层破损后铁仍不易被腐蚀
解析 A项，铝性质较活泼，能和强酸、强碱反应生成盐和氢气，在金属活动性顺序表中Al位于H之前，所以能用金属活动性顺序解释；B项，金属阳离子得电子能力越强，其单质的还原性越弱，用惰性电极电解饱和食盐水时，阴极生成氢气而得不到钠，说明Na的活动性大于氢，所以可以用金属活动性顺序解释；C项，常温下，浓硫酸和铁发生氧化还原反应生成致密的氧化物薄膜而阻止进一步被氧化，该现象是钝化现象，与金属活动性顺序无关；D项，构成原电池的装置中，作负极的金属加速被腐蚀，作正极的金属被保护，Fe、Zn和电解质构成原电池，Zn易失电子作负极，Fe作正极，则Fe被保护，所以能用金属活动性顺序解释。
答案 C
8．铜在自然界多以化合态的形式存在于矿石中。常见的铜矿石有：黄铜矿(CuFeS2)、斑铜矿(Cu5FeS4)、辉铜矿(Cu2S)、孔雀石[CuCO3·Cu(OH)2]。下列说法不正确的是( )
A．可用稀盐酸除去铜器表面的铜绿
B．硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂
C．工业上常采用电解法制取粗铜
D．在上述几种含铜化合物中，铜的质量分数最高的是Cu2S
解析 CuSO4是重金属盐，能使蛋白质变性，B项正确；工业上常用电解法精炼铜，C项不正确。
答案 C
9．分析推理是化学学习的方法之一。下列实验推理中，正确的是( )
A．银和汞均为不活泼金属，所以银和汞可以用热分解的方法冶炼
B．钠比铜活泼，所以钠可以从硫酸铜溶液中置换出铜
C．工业上电解熔融氯化镁可制得金属镁，所以工业上电解熔融氯化铝可制得铝
D．镁比铝活泼，所以镁也能与NaOH溶液反应产生氢气
解析 钠比铜活泼，但将钠放入硫酸铜溶液中钠与水反应，不能从硫酸铜溶液中置换出铜，B项错误；工业上电解熔融氯化镁可制得金属镁，但熔融氯化铝不导电，所以不能用电解熔融氯化铝的方法来制取铝，C项错误；铝片能够与NaOH溶液反应，而镁条与NaOH溶液不反应，D项错误。
答案 A
10．(2018·六安模拟)铜、银、金是人类最早认识的三种金属，因为很早就被人们用作钱币，因而有“货币金属”之称。由于铁的金属性比铜、银、金的强，相对而言，人类认识铁稍晚。某研究性学习小组为了证明铁的金属活动性比铜的强，他们设计了如下方案：
(1)铁片置于硫酸铜溶液中有铜析出；
(2)铁、铜与氯气反应分别生成FeCl3和CuCl2；
(3)足量的铁粉和铜粉与浓硫酸反应生成FeSO4和CuSO4；
(4)铜片置于FeCl3溶液中铜片逐渐溶解；
(5)把铁片和铜片置于盛有稀硫酸的烧杯中，并用导线连接，铁片上无气泡产生，而铜片上有气泡产生；
(6)把铁片和铜片置于盛有浓硝酸的烧杯中，并用导线连接，铁片上有气泡产生，而铜片上无气泡产生。
以上设计方案中合理的有( )
A．两种 B．三种
C．四种 D．五种
解析 (1)铁能置换铜，活动性Fe＞Cu；(5)铁、铜、稀H2SO4构成原电池，铁为负极，铜为正极，则活动性Fe＞Cu；(1)、(5)合理。
答案 A
11．某化学小组为测定一定质量的某铜铝混合物中铜的质量分数，设计了如下实验方案：
方案Ⅰ：铜铝混合物测定生成气体的体积
方案Ⅱ：铜铝混合物测定剩余固体的质量
下列有关判断中不正确的是( )
A．溶液A和B均可以是盐酸或NaOH溶液
B．若溶液B选用浓硝酸，则测得铜的质量分数偏小
C．溶液A和B均可选用稀硝酸
D．实验室中方案Ⅱ更便于实施
解析 盐酸和Al反应，剩余Cu，利用产生的H2的体积，即可求出Al的质量分数，从而得出Cu的质量分数；若用NaOH和Al反应，根据产生的H2的体积，也可求出Cu的质量分数，A正确；如果B选用浓硝酸，浓硝酸可以和Cu反应，铝钝化使剩余铝的固体质量偏大，从而使测得Cu的质量分数偏小，B正确；如果选用稀硝酸，稀硝酸与Cu、Al均反应，就会造成方案Ⅱ中没有固体剩余，C错误；无论选用NaOH溶液还是盐酸，最后剩余的固体都是Cu，利用方案Ⅱ直接测固体的质量比较方便，而方案Ⅰ测气体的体积比较麻烦，所以方案Ⅱ更便于实施，D正确。
答案 C
12．下图是以橄榄岩(主要成分为硅酸镁，还有少量的Fe3＋、Fe2＋、Al3＋及少量不溶于酸的杂质)为原料，制备硫酸镁晶体的流程图：
下列说法正确的是( )
A．过滤1操作的主要目的是以硅酸盐的形式除去Si
B．加氨水调节pH＝7～8，目的是使Fe3＋、Al3＋转化为氢氧化物沉淀而除去
C．加H2O2溶液时发生的主要反应为H2O2＋Fe2＋＋2H＋===Fe3＋＋2H2O
D．粗硫酸镁晶体通过一系列操作后得到硫酸镁晶体，目的是使硫酸镁晶体结晶得更漂亮
解析 硅酸不溶于水，过滤1所得固体是硅酸，A项错误；C项电荷不守恒，故错误；从粗硫酸镁晶体到硫酸镁晶体的一系列操作是为了提纯，D项错误。
答案 B
二、填空题
13．某同学对“铝热反应”的现象有这样的描述：“反应放出大量的热，并发出耀眼的光芒”，“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”。查阅《化学手册》知：Al、Al2O3、Fe、Fe2O3的熔点、沸点数据如表所示：
物质 Al Al2O3 Fe Fe2O3
熔点/℃ 660 2 054 1 535 1 462
沸点/℃ 2 467 2 980 2 750 －
(1)该同学推测，铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。理由是该反应放出的热量使铁熔化，而铝的熔点比铁低，此时液态的铁和铝熔合形成铁铝合金。你认为他的解释是否合理：________(填“合理”或“不合理”)。
(2)设计一个简单的实验方案，证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝。该实验所用试剂是________，反应的离子方程式为____________________________
__________________________________________________________。
(3)实验室溶解该熔融物，下列试剂中最好的是________(填字母)。
A．浓硫酸 B．稀硫酸
C．稀硝酸 D．氢氧化钠溶液
解析 (1)根据铁、铝的熔点、沸点，在一定温度下Fe、Al能熔合。(2)根据Al与碱液反应生成H2，可证明Al的存在，故选用NaOH溶液。(3)Fe、Al均为活泼金属，可以用稀H2SO4溶解。
答案 (1)合理
(2)NaOH溶液 2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
(3)B
14．(2018·荆州模拟)某同学对Cu的常见化合物的性质进行实验探究，探究的问题和过程如下：
(1)为探究Cu(OH)2是否和Al(OH)3一样具有两性，除选择Cu(OH)2外，必须选用的试剂为________(填字母)。
a．氨水 B．氢氧化钠溶液
c．稀硫酸 D．冰醋酸
(2)为探究不同价态铜的稳定性，进行如下实验：
①将CuO粉末加热至1 000 ℃以上完全分解成红色的Cu2O粉末，该实验说明：在高温条件下，＋1价Cu比＋2价Cu更________(填“稳定”或“不稳定”)。
②向Cu2O中加适量稀硫酸，得到蓝色溶液和一种红色固体，该反应的离子方程式为_________________________________________________，
由此可知，在酸性溶液中，＋1价Cu比＋2价Cu更________(填“稳定”或“不稳定”)。
(3)为了探究氨气能否和氢气一样还原CuO，他根据所提供的下列装置进行实验(夹持装置未画)，装置A产生氨气，按气流方向连接各仪器接口，顺序为
a→________→________→________→________→________→________→h。
①实验开始时，打开分液漏斗的活塞K，发现浓氨水没有滴下，如果各仪器导管均没有堵塞，则可能的原因是_______________________________________
______________________________________________________________。
②实验结束后，装置B中固体由黑色变为红色，装置E中收集到无色无味的气体，在空气中无颜色变化，点燃的镁条可以在其中燃烧，则B装置中发生反应的化学方程式为____________________________________________________。
③装置C中的球形装置的作用是__________________________________
______________________________________________________________。
答案 (1)bc (2)①稳定 ②Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O 不稳定 (3)g f b c d e(b、c位置可互换) ①没有将分液漏斗上口的玻璃塞打开 ②3CuO＋2NH33Cu＋N2＋3H2O ③防倒吸
15．银铜合金广泛用于航空工业。从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下：
[注：Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450 ℃和80 ℃]
(1)电解精炼银时，阴极反应式为_________________________________。
滤渣A与稀硝酸反应，产生的气体在空气中迅速变为红棕色，该气体变色的化学反应方程式为_______________________________________________
______________________________________________________________。
(2)固体混合物B的组成为________；在生成固体B的过程中，需控制NaOH的加入量。若NaOH过量，则因过量引起的反应的离子方程式为________________________________________________________________
______________________________________________________________。
(3)完成煅烧过程中一个反应的化学方程式：
________CuO＋________Al2O3________CuAlO2＋________。
(4)若银铜合金中铜的质量分数为63.5%，理论上5.0 kg废料中的铜可完全转化为________ mol CuAlO2，至少需要1.0 mol·L－1的Al2(SO4)3溶液________ L。
(5)CuSO4溶液也可用于制备胆矾，其基本操作是________________________、过滤、洗涤和干燥。
解析 (1)电解精炼银时，阴极反应式为Ag＋＋e－===Ag；气体变色是因为发生反应：2NO＋O2===2NO2。
(2)NaOH与Al2(SO4)3、CuSO4反应生成Al(OH)3、Cu(OH)2，由Al(OH)3和Cu(OH)2的分解温度知，煮沸时Cu(OH)2分解，Al(OH)3则不分解，则固体混合物B含有CuO、Al(OH)3。若NaOH过量，Al(OH)3会转化为NaAlO2。
(3)反应前CuO中铜元素＋2价，反应后CuAlO2中铜元素＋1价，反应过程中铝元素的化合价不变，只有氧元素被氧化生成O2，根据得失电子数相等知，CuAlO2和O2的化学计量数之比为4∶1，配平后的化学方程式为4CuO＋2Al2O34CuAlO2＋O2↑。
(4)生成CuAlO2的物质的量为＝50 mol，至少需要Al2(SO4)3的物质的量为25 mol，即至少需要1.0 mol·L－1的Al2(SO4)3溶液25 L。
(5)由CuSO4溶液制备胆矾需要的操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤和干燥。
答案 (1)Ag＋＋e－===Ag 2NO＋O2===2NO2
(2)CuO、Al(OH)3 Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
(3)4 2 4 O2↑ (4)50 25 (5)蒸发浓缩、冷却结晶
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第4讲 金属材料与金属矿物的开发利用
【2019·备考】
最新考纲：1.了解常见金属活动顺序。2.了解合金的概念及其重要应用。3.了解铜及其重要化合物的制备方法。4.掌握铜及其重要化合物的主要性质及其应用。
考点一 铜及其化合物
(频数：★☆☆ 难度：☆☆☆)
1.铜的性质
(1)物理性质：铜是_______色金属，具有良好的_______性、 _______性和延展性。
(2)化学性质
紫红
导电
导热
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：
①______________________________________
②______________________
2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3
Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋
Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋
2.铜的重要化合物
(1)氧化铜和氧化亚铜
CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O
Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O
Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O
1.教材基础探究
把铜及其化合物的化学式与其颜色连接起来。
2.(RJ必修1·P686改编)铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币。从物理性质和化学性质的角度分析，铜常用于制造货币的说法正确的是( )
A.铜来源广泛，易于从自然界冶炼得到
B.铜的化学性质比较稳定，不易被腐蚀，铜的熔点比较低，容易冶炼铸造成型
C.铜的外观为紫红色，大方美观，易于被人们接受
D.铜的化学性质不稳定，在空气中易转化为铜绿，铜绿具有抗腐蚀能力，易于流通
答案 B
3.(溯源题)(2015·四川理综，2)下列有关CuSO4溶液的叙述正确的是( )
答案 A
探源：本考题源于LK 必修1 P121“铜的化合物的转化”及其拓展，对CuSO4溶液的性质进行了考查。
题组一 铜及其化合物的性质应用
1.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”
(1)CuO是黑色固体，与水反应可生成Cu(OH)2( )
(2)Cu2O遇硝酸会被氧化成Cu2＋( )
(3)Cu2(OH)2CO3是铜锈的主要成分，在干燥的空气中不易生成( )
(4)过量的铜与浓硝酸反应一定没有一氧化氮生成( )
(5)利用无水硫酸铜遇水变成蓝色这一性质，来检验水的存在( )
(6)将铁片置于CuSO4溶液中，铁片上有红色物质析出，说明铁比铜活泼( )
答案 (1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)√ (6)√
2.氢化亚铜(CuH)是一种难溶物质，用CuSO4溶液和另一种“反应物”在40～50 ℃时反应可生成它。CuH不稳定，易分解；CuH在氯气中能燃烧，跟盐酸反应能产生气体。下列有关推断中错误的是( )
A.这里的“另一种反应物”具有还原性
B.CuH可作氧化剂，还原剂
C.CuH＋Cl2===CuCl＋HCl(燃烧)
D.CuH＋HCl===CuCl＋H2↑(常温)
解析 C项中Cl2具有强氧化性，产物应为CuCl2和HCl。
答案 C
【反思归纳】
Cu＋的性质及验证方案
①＋1价的铜有较强的还原性，易被氧化剂氧化为＋2价。
②＋1价铜在酸性条件下能发生歧化反应生成Cu和Cu2＋，利用这一原理可区别Cu和Cu2O。向红色物质中加入稀硫酸，若溶液由无色变成蓝色，则该红色物质为Cu2O，否则为Cu。反应的化学方程式为Cu2O＋H2SO4===CuSO4＋Cu＋H2O。
题组二 铜及其化合物的制备工艺
3.CuSO4是一种重要的化工原料，其有关制备途径及性质如图所示。下列说法不正确的是( )
A.将CuSO4溶液蒸发浓缩、冷却结晶可制得胆矾
B.相对于途径①，途径②更好地体现了绿色化学思想
C.CuSO4在1 100 ℃分解所得气体X可能是SO2和SO3的混合气体
D.Y可能是葡萄糖
答案 C
4.工业上用黄铜矿冶炼铜并对炉渣进行综合利用的一种工艺流程如图所示：
(1)冶炼过程中得到的Cu2O和Cu的混合物称为“泡铜”，Cu2O与金属Al在高温条件下混合反应可得粗铜，反应的化学方程式为__________________________。粗铜精炼时应将粗铜连接在直流电源的________极，可在________极得到纯度较高的精铜。
(3)用炼铜产生的炉渣(含Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3)可制备Fe2O3。根据流程回答下列问题：
①加入适量NaClO溶液的目的是______________________________________________
__________________________________________(用离子方程式表示)。
②除去Al3＋发生反应的离子方程式是___________________________________________
___________________________________________________________。
③选用提供的试剂，设计实验验证炉渣中含有FeO。
提供的试剂有：稀盐酸、稀硫酸、KSCN溶液、高锰酸钾溶液、NaOH溶液、碘水。
所选试剂是________。实验方案：____________________________________________
___________________________________________________________。
【思维建模】
废铜综合利用的常见流程框图模式
考点二 金属材料与金属矿物的开发利用
(频数：★☆☆ 难度：☆☆☆)
1.合金
低
大
①常温下，多数合金是固体，但钠钾合金是液体。
②合金的物理性质相比于成分金属有所改变，但合金中各成分金属的化学性质仍然不变。
2.常见的金属材料
(1)金属材料
(2)黑色金属材料——钢铁
①______是用量最大，用途最广的合金。
钢
黑色金属材料 有色金属材料
铁、铬、锰以及它们的合金 除黑色金属以外的其他金属及其合金
(3)有色金属材料——铜和铝
3.金属矿物开发利用的方法
(1)金属在自然界中的存在
青铜
(2)金属冶炼的一般步骤
(4)金属冶炼的方法(用化学方程式表示)
1.教材基础知识判断，正确的打“√”，错误的打“×”
(1)铝合金的熔点比纯铝的高( )
(2)合金材料中不可能含有非金属元素( )
(3)地震灾区重建要使用大量钢材，钢材是合金( )
(4)铁是人类在生产、生活中最早使用的金属( )
(5)用金属钠能置换氯化铜溶液中的铜( )
(6)工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al涉及氧化还原反应( )
(7)电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时，阴极上依次析出Cu、Fe、Al( )
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)√ (7)×
2.教材拓展知识探究
答案 (1)AlCl3为共价化合物，熔融时不导电，故不能用电解AlCl3的方法冶炼铝
(2)由于Na的沸点高于850 ℃，而K的沸点低于850 ℃，在850 ℃时K形成蒸气而逸出，使化学反应向正方向进行
3.(溯源题)[2013·山东理综，28(1)]由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是________。
①Fe2O3 ②NaCl ③Cu2S ④Al2O3
答案 ②④
探源：本考题源于RJ必修2 P88“金属矿物的开发利用”，对常见金属的冶炼方法进行了考查。
题组一 金属矿物的开发与利用
1.下列关于金属冶炼方法的叙述不正确的是( )
? 金属 存在形式 冶炼方法
A 铜 化合态 铁的金属性比铜强，可将铁与CuSO4溶液反应冶炼铜
B 银 化合态 银的金属性弱，用加热Ag2O的方法冶炼
C 铁 化合态 铝的金属性比铁强，可用铝热法炼铁
D 钠 化合态 钠的金属性强，一般的还原剂很难将其还原出来，所以用电解饱和NaCl溶液的方法冶炼
解析 一般用电解熔融NaCl的方法来制取钠，而电解饱和食盐水得到的是NaOH、H2和Cl2。
答案 D
2.某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)制备七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)，设计了如下流程：
下列说法不正确的是( )
A.溶解烧渣选用足量硫酸，试剂X选用铁粉
B.固体1中一定有SiO2，控制pH是为了使Al3＋转化为Al(OH)3进入固体2
C.从溶液2得到FeSO4·7H2O产品的过程中，须控制条件防止其氧化和分解
D.若改变方案，在溶液1中直接加NaOH至过量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液经结晶分离也可得到FeSO4·7H2O
解析 本题以FeSO4·7H2O的制备为背景，考查考生对于物质分离与提纯相关知识的理解、掌握及运用。由于最终制备的是硫酸盐，所以溶解所用的酸应该为硫酸，且要将溶液中的Fe3＋还原为Fe2＋，所以试剂X应该为Fe单质，A项正确；加硫酸后SiO2不能溶解，所以固体1中一定含有SiO2，而用NaOH溶液控制pH的目的是使Al3＋转化为Al(OH)3沉淀，B项正确；Fe2＋极易被氧化，而FeSO4·7H2O受热易分解，故从溶液2得到产品的过程中需要防氧化和防分解，C项正确；改变后的方案中，Fe主要以Fe3＋形式存在，得到的不是FeSO4·7H2O，D项错误。
答案 D
【归纳拓展】
金属活动性顺序表的应用
金属活动
性顺序 K、Ca、
Na Mg Al、Zn Fe、Sn、
Pb(H) Cu、Hg、
Ag Pt、Au
与H2O
反应 常温下生成碱和氢气 与热水反应 有碱存在下与水反应 与高温水蒸气反应 不反应 不反应
与H＋反应 生成盐和氢气 不反应 不反应
与盐溶液
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
自然界存在 化合态 游离态
冶炼方法 电解法(电解熔融的盐、氧化物、氢氧化物) 热还原法
(包括Cu) 热分解法(不包
括Cu) 其他
方法
题组二 合金及其含量测定
3.C919大型飞机采用了大量新型材料铝锂合金。下列关于铝锂合金的说法不正确的是( )
A.铝锂合金是铝与锂形成的混合物
B.铝锂合金的硬度比锂大
C.铝锂合金的熔、沸点比铝低
D.铝锂合金耐酸碱腐蚀
解析 铝锂合金中的铝能与酸和碱反应，锂能与酸反应，故铝锂合金不耐酸碱腐蚀。
答案 D
4.部分氧化的Fe?Cu合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共5.76 g，经如下处理：
下列说法正确的是( )
A.滤液A中的阳离子为Fe2＋、Fe3＋、H＋
B.样品中Fe元素的质量为2.24 g
C.样品中CuO的质量为4.0 g
D.V＝896
解析 生成的滤渣是铜，金属铜可以和三价铁反应，所以滤液A中一定不含Fe3＋，故A错误；3.2 g固体为三氧化二铁，其物质的量为3.2 g÷160 g·mol－1＝0.02 mol，铁元素物质的量为0.02 mol×2＝0.04 mol，质量为0.04 mol×56 g·mol－1＝2.24 g，故B正确；原来固体为5.76 g，所以CuO质量不超过5.76 g－2.24 g＝3.52 g，故C错误；根据滤液A中溶质为过量H2SO4和FeSO4，而铁元素物质的量为0.04 mol，说明参加反应的硫酸的物质的量为0.04 mol，含氢离子0.08 mol，其中部分氢离子生成氢气，另外的H＋和合金中的氧结合成水，由于合金中氧的物质的量为(5.76－3.2－2.24) g÷16 g·mol－1＝0.02 mol，它结合氢离子0.04 mol，所以硫酸中有0.08 mol－0.04 mol＝0.04 mol H＋转化成氢气，即生成0.02 mol氢气，标准状况下体积为448 mL，故D错误。
答案 B
【方法总结】
沉淀法测定物质含量
沉淀法测定物质含量是常用的一种方法，采用沉淀法时涉及的基本实验操作和主要问题有：称量、溶解(溶解试剂)、沉淀(重点是沉淀试剂的选择)、过滤、沉淀洗涤、沉淀的干燥、称量及数据的处理(包括测定结果的误差分析)。
[试题分析]
(2016·课标全国Ⅱ，13)下列实验操作能达到实验目的的是( )
? 实验目的 实验操作
A 制备Fe(OH)3胶体 将NaOH浓溶液滴加到饱和FeCl3溶液中
B 由MgCl2溶液制备无水MgCl2 将MgCl2溶液加热蒸干
C 除去Cu粉中混有的CuO 加入稀硝酸溶液，过滤、洗涤、干燥
D 比较水与乙醇中氢的活泼性 分别将少量钠投入到盛有水和乙醇的烧杯中
解题思路：制备氢氧化铁胶体时应向沸水中滴入饱和氯化铁溶液；氯化镁是强酸弱碱盐，MgCl2溶液水解产生的HCl易挥发，所以由MgCl2溶液制备无水MgCl2要在HCl气流中加热蒸干；铜与稀硝酸反应，应该用稀盐酸除CuO；分别将少量钠投入到盛有水和乙醇的烧杯中，反应剧烈的是水，反应平缓的是乙醇，利用此反应比较水和乙醇中氢的活泼性。
正确答案：D
[真题演练]
1.(2015～2017高考选项)下列说法正确的是( )
答案 D
2.(2014～2017高考选项)下列说法正确的是( )
A.气体通过无水CuSO4粉末变蓝，证明原气体中含有水蒸气
B.1 mol Cu和足量热浓硫酸反应可生成NA个SO3分子
C.将锌粒投入Cu(NO3)2溶液中，反应后固体质量增加
D.除去Cu粉中混合的CuO，可加入稀硝酸溶解，过滤、洗涤、干燥
答案 A
3.[2013·重庆理综，8(1)(2)]合金是建造航空母舰的主体材料。
(1)航母升降机可由铝合金制造。
①铝元素在周期表中的位置为___________________________________，
工业炼铝的原料由铝土矿提取而得，提取过程中通入的气体为________。
②Al-Mg合金焊接前用NaOH溶液处理Al2O3膜，其化学方程式为________________。
焊接过程中使用的保护气为________(填化学式)。
(2)航母舰体材料为合金钢。
①舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为________。
②航母用钢可由低硅生铁冶炼而成，则在炼铁过程中为降低硅含量需加入的物质为________。
解析 本题围绕金属材料命题，要根据题目设问的角度，联系相关知识解答
(1)①Al元素在周期表中的第三周期第ⅢA族；提纯铝土矿通入CO2使AlO转化为Al(OH)3沉淀。②Al2O3与NaOH溶液发生的反应为Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O；保护气应不能与金属反应，一般用稀有气体。(2)金属在海水中主要发生吸氧腐蚀；炼钢过程中为降低Si的含量，常加入CaCO3或CaO，将SiO2转化为CaSiO3而除去。
答案 (1)①第三周期第ⅢA族 CO2 ②Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O Ar(其他合理答案均可)
(2)①吸氧腐蚀 ②CaCO3或CaO
