2019届一轮复习人教版第三章金属及其化合物学案
第三章 金属及其化合物
考点一 钠的性质与应用
1．钠的物理性质
(1)软——质软，硬度小。
(2)亮——银白色，有金属光泽。
(3)轻——ρ(H2O)ρ(Na)ρ(煤油)。
(4)低——熔点低，低于100 ℃。
(5)导——可导电、导热。
[注意] 金属钠要保存在煤油中，不能保存在CCl4中，因ρ>ρNa>ρ煤油，故钠浮在CCl4液面上而沉在煤油底部，钠在煤油中能隔绝空气防止被氧化。
2．钠的化学性质——还原性
从原子结构认识钠的化学性质
NaNa＋
(1)与非金属单质反应
①与O2反应
项目
常温
加热
现象
钠的表面变
先熔化成小球，片刻后剧烈燃烧，发出色火焰，生成淡黄色固体
化学方程式
4Na＋O2===2Na2O
2Na＋O2Na2O2
转移电子
1 mol Na参加反应时转移 mol e－
②与Cl2反应的化学方程式：2Na＋Cl22NaCl。
③与S反应的化学方程式：2Na＋SNa2S。
(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与解释：
(3)与盐酸反应
离子方程式：2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑。
3．钠的制取及用途
(1)制取方法：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。
(2)用途：
[思考]
金属钠长期露置于空气中，最终得到的白色粉末是什么？
提示：碳酸钠；转化过程为
[题点全练]
1．取一小块金属钠，放在燃烧匙里加热，下列现象描述正确的是( )
①金属先熔化 ②在空气中燃烧，放出黄色火花 ③燃烧后得白色固体 ④燃烧时火焰为黄色 ⑤燃烧后生成淡黄色固体物质
A．②⑤ B．①②③
C．①④⑤ D．④⑤
答案：C
2．金属钠分别与下列溶液反应时，既有沉淀析出，又有气体逸出的是( )
A．BaCl2溶液 B．K2SO4溶液
C．Ca(HCO3)2溶液 D．NH4NO3溶液
解析：选C 因为是溶液中的反应，所以都有H2产生，NH4NO3溶液还产生NH3，Ca(HCO3)2溶液还产生CaCO3沉淀。
3．将0.05 mol Na分别投入到盛有100 mL水、100 mL盐酸、100 mL硫酸铜溶液的X、Y、Z三个烧杯中，下列有关说法错误的是( )
A．三个烧杯中一定均会发生的离子反应有：
2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑
B．三个烧杯中钠均在液面上剧烈反应，相比而言，X烧杯中的反应平缓些
C．Z烧杯中一定会有沉淀生成，但沉淀不是单质铜
D．三个烧杯中置换反应生成气体的物质的量一定相同
解析：选A 钠投入溶液中，发生反应的实质是钠与酸和水电离产生的H＋反应，钠与盐酸反应的离子方程式为2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑，A错误；X、Y、Z三个烧杯中c(H＋)由大到小的顺序为Y、Z、X，c(H＋)越大，反应越剧烈，水中c(H＋)最小，所以反应最平缓，B正确；钠与硫酸铜溶液反应的化学方程式为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，2NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4，C正确；Na不足，根据Na的物质的量求生成氢气的量，依据得失电子守恒，可知相同物质的量的钠失去的电子数相同，生成氢气的物质的量相同，D正确。
4．某同学探究钠的性质时，将等量的金属钠分别投入下列溶液中，请你帮他完成实验报告：
序号
溶液
现象
解释及反应方程式
①
饱和NaCl溶液
②
饱和石灰水
③
CuSO4溶液
④
FeCl3溶液
⑤
NH4Cl溶液
答案：①溶液中出现浑浊 Na与H2O反应使水量减少，2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
②溶液中出现浑浊 Na与H2O反应放热，Ca(OH)2溶解度随温度升高而减小，且Na与H2O反应使水量减少，2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑产生的OH－促进Ca(OH)2(s)Ca2＋(aq)＋2OH－(aq)溶解平衡逆向移动
③溶液中出现蓝色沉淀 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、CuSO4＋2NaOH===Cu(OH)2↓＋Na2SO4
④溶液中出现红褐色沉淀 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、FeCl3＋3NaOH===Fe(OH)3↓＋3NaCl
⑤产生刺激性气味气体 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、NH4Cl＋NaOH===NaCl＋NH3↑＋H2O
[规律方法] 盐溶液与Na反应的思维流程
考点二 钠的氧化物——氧化钠与过氧化钠
1．氧化钠、过氧化钠的性质比较
物质
氧化钠(Na2O)
过氧化钠(Na2O2)
颜色状态
白色固体
淡黄色固体
类别
碱性氧化物
过氧化物
氧元素化合价
－2
－1
化学键类型
只有离子键
有离子键和共价键
电子式
____________________________
组成结构
由Na＋与O2－构成，＝
由Na＋与O构成，＝
与水反应
Na2O＋H2O===2NaOH
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
与CO2反应
Na2O＋CO2===Na2CO3
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
与盐酸反应
Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O
2Na2O2＋4HCl===4NaCl＋2H2O＋O2↑
主要用途
可制烧碱
漂白剂、消毒剂、供氧剂
保存
密封
密封、远离易燃物
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)Na2O2的强氧化性
试剂
现象
反应原理并解释
SO2气体
—
Na2O2＋SO2===Na2SO4
FeCl2溶液
有红褐色
沉淀生成
4Na2O2＋4FeCl2＋6H2O===4Fe(OH)3↓＋O2↑＋8NaCl
Na2SO3溶液
—
Na2O2＋Na2SO3＋H2O===Na2SO4＋2NaOH
氢硫酸
溶液变浑浊
Na2O2＋H2S===S↓＋2NaOH
酚酞溶液
溶液先变红后褪色
与水反应生成NaOH，Na2O2的强氧化性使之褪色
品红溶液
溶液红色褪去
Na2O2的强氧化性使之褪色
(2)遇KMnO4等强氧化剂时，表现出还原性，氧化产物为。
(3)遇CO2、H2O、H＋时则会发生自身的氧化还原反应。
[题点全练]
题点(一) Na2O2的组成、结构与性质
1．下列关于Na2O2的说法正确的是( )
A．Na2O2与SO2反应生成Na2SO3和O2
B．Na2O2投入到酚酞溶液中，溶液变红
C．Na2O2与水反应，Na2O2既是氧化剂，又是还原剂
D．Na2O2能与酸反应生成盐和水，所以Na2O2是碱性氧化物
解析：选C Na2O2具有强氧化性，与SO2反应生成Na2SO4，A错误；Na2O2与H2O反应生成了NaOH，溶液变红，Na2O2具有强氧化性，能使红色溶液褪色，B错误；2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，Na2O2既作氧化剂又作还原剂，C正确；碱性氧化物与酸反应只生成盐和水，此反应中除了盐和水，还有氧气生成，D错误。
2．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：_________________________________。
(3)反应的离子方程式为_________________________________________。
(4)7.8 g Na2O2与足量水完全反应时，标准状况下生成O2的体积为________ L。
答案：
(1)Na2O2 O2 NaOH (2)NA(或6.02×1023)
(3)2Na2O2＋2H2O===4Na＋＋4OH－＋O2↑
(4)1.12
题点(二) Na2O2与H2O、CO2反应的定量关系
3．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)( )
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
解析：选C
＋2CO2===2Na2CO3＋O2 Δm 转移电子
2 mol 2 mol 56 g 2 mol
1 mol 1 mol 28 g 1 mol
由上述关系，可得出C项正确；B项中未指明标准状况，错误。
4．200 ℃时，11.6 g CO2和水蒸气的混合气体与足量的Na2O2充分反应后固体质量增加了3.6 g，则原混合气体的总物质的量是( )
A．0.125 mol B．0.25 mol
C．0.5 mol D．1 mol
解析：选C 根据质量守恒定律可知，生成O2的质量为11.6 g－3.6 g＝8 g，n(O2)＝＝0.25 mol，根据Na2O2与H2O(g)、CO2反应的物质的量的关系可知，CO2和H2O(g)的物质的量之和为0.25 mol×2＝0.5 mol。
5．在密闭容器中充入CO2、CO、CH4的混合气体共m g，若加入足量Na2O2，充分振荡并不断用电火花引燃至反应完全，测得固体质量增加m g，则CO2与CH4的体积比为( )
A．3∶1 B．2∶1
C．1∶1 D．任意比
解析：选C 2CO＋O22CO2 ①
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 ②
①＋②得：Na2O2＋CO===Na2CO3(虚拟的反应)
即：CO可被Na2O2完全吸收
2H2＋O22H2O ③
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ ④
③＋④得：Na2O2＋H2===2NaOH(虚拟的反应)
即：H2可被Na2O2完全吸收
由于CO完全被吸收，当CO2、CH4的体积比符合1∶1时，相当于2CO∶2H2，可被Na2O2完全吸收。
[规律方法]
Na2O2与H2O、CO2反应计算的三个关系
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气体体积的，等于生成氧气的量，ΔV＝V(O2)＝V(原气体)
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＝28 g·mol－1×n(CO2)、Δm＝2 g·mol－1×n(H2O)
考点三 碳酸钠与碳酸氢钠
(一)碳酸钠与碳酸氢钠的性质及用途
1．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，但比Na2CO3的溶解度小
2．化学性质
(1)Na2CO3
与足量盐酸反应
Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O
与Ca(OH)2溶液反应
Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH
与BaCl2溶液反应
Na2CO3＋BaCl2===BaCO3↓＋2NaCl
(2)NaHCO3
与盐酸反应
NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O
与Ca(OH)2溶液反应
过量
HCO＋Ca2＋＋OH－===CaCO3↓＋H2O
少量
2HCO＋Ca2＋＋2OH－===CaCO3↓＋CO＋2H2O
与BaCl2溶液反应
现象
受热分解
2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O
(3)相互转化
Na2CO3NaHCO3
3．主要用途
(1)碳酸钠：用于造纸、制造玻璃、制皂、洗涤等；
(2)碳酸氢钠：用于发酵、医药、灭火剂等。
(二)Na2CO3、NaHCO3、NaOH及其混合物与盐酸反应的图像分析
1．向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸
图像
图像特点
离子方程式
消耗盐酸的体积：Oa段ab段
Oa段：；
ab段：HCO＋H＋===CO2↑＋H2O
2．向NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸
图像
图像特点
离子方程式
从O点开始即产生CO2气体
HCO＋H＋===CO2↑＋H2O
3．向Na2CO3、NaHCO3混合溶液中逐滴加入盐酸
图像
图像特点
离子方程式
[n(Na2CO3)∶n(NaHCO3)＝1∶1]
消耗盐酸体积：Oa段ab段
Oa段：CO＋H＋===HCO；
ab段：HCO＋H＋===CO2↑＋H2O
4．向NaOH、Na2CO3混合物中逐滴加入盐酸
图像
图像特点
离子方程式
[n(NaOH)∶n(Na2CO3)＝1∶1]
消耗盐酸体积：Oa段ab段
Oa段：H＋＋OH－===H2O、CO＋H＋===HCO；
ab段：HCO＋H＋===CO2↑＋H2O
(三)Na2CO3、NaHCO3的鉴别与除杂
1．Na2CO3、NaHCO3的鉴别方法
2．Na2CO3、NaHCO3的除杂方法
依据二者性质的差异确定除杂方法(后者为杂质)
序号
混合物
除杂方法
①
Na2CO3(s)、NaHCO3
加热法
②
NaHCO3(aq)、Na2CO3
足量CO2
③
Na2CO3(aq)、NaHCO3
适量NaOH溶液
(四)联合制碱法——侯氏制碱法
1．原料
食盐、氨气、二氧化碳——合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气；其反应为C＋H2O(g)高温,CO＋H2，CO＋H2O(g)CO2＋H2。
2．工艺流程
3．反应原理
(1)产生NaHCO3的反应：
NH3＋NaCl＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。
(2)产生Na2CO3的反应：
2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。
4．循环使用的物质：CO2、饱和食盐水。
[题点全练]
题点(一) Na2CO3、NaHCO3的除杂与鉴别
1．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：选D 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。
2．某校化学课外小组为了鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种白色固体，用不同的方法做了以下实验，如图所示。
(1)只根据图Ⅰ所示实验，不能够达到实验目的的原因是
________________________________________________________________________。
(2)图Ⅱ、Ⅲ所示实验均能鉴别这两种物质，其反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
(3)若用实验Ⅱ验证碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性，则试管B中装入的固体最好是_____________________________________________________________(填化学式)。
解析：(1)NaHCO3、Na2CO3都与盐酸反应放出CO2，不能达到目的。
(2)Ⅱ、Ⅲ都是利用NaHCO3受热易分解的性质进行鉴别。
(3)试管B中装入碳酸氢钠，试管A中装入碳酸钠，这样直接加热的碳酸钠温度高，不分解，不能使澄清石灰水变浑浊，而间接加热的碳酸氢钠分解，使澄清石灰水变浑浊，表明了碳酸氢钠受热易分解。
答案：(1)无论是Na2CO3还是NaHCO3均可以与盐酸反应产生CO2，两者的反应现象相同，故达不到鉴别目的
(2)2NaHCO3△,Na2CO3＋H2O＋CO2↑，
CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O (3)NaHCO3
题点(二) Na2CO3、NaHCO3、NaOH及其混合液与盐酸反应的图像
3．将0.4 g NaOH和1.06 g Na2CO3混合并配成溶液，向溶液中滴加0.1 mol·L－1稀盐酸。下列图像能正确表示加入盐酸的体积和生成CO2的物质的量的关系的是( )
解析：选C 向NaOH与Na2CO3的混合溶液中滴加盐酸，盐酸首先与NaOH反应，然后与Na2CO3反应转化为NaHCO3：CO＋H＋===HCO，之后与HCO反应生成CO2，因n(OH－)＝n(CO)＝0.01 mol，故加入0.02 mol HCl后开始有气体生成。结合各种物质的量分析图像可知，选项C符合题意。
4.(2018·长沙模拟)向体积均为10 mL且物质的量浓度相同的两份NaOH溶液中分别通入一定量的CO2得到溶液甲和乙。向甲、乙两溶液中分别滴加0.1 mol·L－1盐酸。此时反应生成CO2体积(标准状况)与所加盐酸体积间的关系如图所示。则下列叙述中正确的是( )
A．原NaOH溶液的物质的量浓度为0.5 mol·L－1
B．当0
V(ab)(即Oa段消耗盐酸的体积大于ab段消耗盐酸的体积)
溶液中的溶质为Na2CO3和NaOH
(4)若V(Oa)”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．金属活动性顺序表中K在Na的前面，K与Na在性质上具有很大的相似性。下面是根据Na的性质对K的性质的预测，其中不正确的是( )
A．K可以被空气中的O2氧化
B．K可以与乙醇发生反应生成H2
C．K与水的反应不如Na与水的反应剧烈
D．K也可放在煤油中保存
解析：选C K比Na活泼，K在空气中可以被O2氧化，A正确；Na与乙醇反应放出H2，K也能与乙醇反应放出H2，B正确；K与水的反应比Na与水的反应剧烈，C错误；Na、K均可放在煤油中保存，D正确。
3．(2018·湖北高三测试)利用焰色反应，人们在烟花中有意识地加入特定金属元素，使焰火更加绚丽多彩。下列说法正确的是( )
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：选B H2在O2中燃烧发出淡蓝色火焰，在Cl2中燃烧发出苍白色火焰，A错误；NaCl与Na2CO3灼烧时均表现钠元素的焰色，火焰颜色均为黄色，B正确；只有钾元素的焰色反应需要透过蓝色的钴玻璃观察，C错误；焰色反应是某些金属或它们的化合物在无色火焰中灼烧时火焰呈现的特征颜色的反应，D错误。
[综合演练提能]
[课堂真题练]
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)(2017·全国卷Ⅱ)乙醇和水都可与金属钠反应产生可燃性气体，说明乙醇分子中的氢与水分子中的氢具有相同的活性(×)
(2)(2017·江苏高考)Na2O2吸收CO2产生O2，可用作呼吸面具供氧剂(√)
(3)(2017·天津高考)除去NaHCO3固体中的Na2CO3：将固体加热到恒重(×)
(4)(2016·全国卷Ⅱ)比较水与乙醇中氢的活泼性的方法是分别将少量钠投入到盛有水和乙醇的烧杯中(√)
(5)(2016·浙江高考)钾、钠、镁等活泼金属着火时，不能用泡沫灭火器灭火(√)
(6)(2015·全国卷Ⅰ)过氧化钠与水反应时，生成0.1 mol O2转移的电子数为0.2NA(√)
(7)(2015·全国卷Ⅱ)将稀盐酸滴入碳酸钠与氢氧化钠混合溶液，立即产生气泡(×)
(8)(2015·山东高考)向CuSO4溶液中加入Na2O2的离子方程式为2Na2O2＋2Cu2＋＋2H2O===4Na＋＋2Cu(OH)2↓＋O2↑(√)
(9)(2015·四川高考)标准状况下，5.6 L CO2与足量Na2O2反应转移的电子数为0.5NA(×)
(10)(2014·江苏高考)过氧化钠的电子式为 (×)
(11)(2014·全国卷Ⅰ)用热的烧碱溶液洗去油污，是因为Na2CO3可直接与油污反应(×)
(12)(2014·全国卷Ⅱ)CO2通过Na2O2粉末后固体质量增重(√)
(13)(2014·全国卷Ⅱ)碳酸氢钠受热分解实验如图所示(×)
(14)(2014·全国卷Ⅱ)用热碱水清除炊具上残留的油污，没有发生化学反应(×)
2．(2016·江苏高考)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：选C A项中，制取NH3应用Ca(OH)2和NH4Cl固体加热，不正确；B项中，CO2气体应长管进、短管出，不正确；C项中，析出的NaHCO3晶体用过滤的方法分离，正确；D项中，NaHCO3应低温烘干，不能直接加热，易发生反应2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，不正确。
3．(2017·海南高考)锂是最轻的活泼金属，其单质及其化合物有广泛的用途。回答下列问题：
(1)用碳酸锂和________反应可制备氯化锂，工业上可由电解LiClKCl的熔融混合物生产金属锂，阴极上的电极反应式为________________________。
(2)不可使用二氧化碳灭火器扑灭因金属锂引起的火灾，其原因是__________________。
(3)硬脂酸锂是锂肥皂的主要成分，可作为高温润滑油和油脂的稠化剂。鉴别硬脂酸锂与硬脂酸钠、硬脂酸钾可采用的实验方法和现象分别是______________________。
(4)LiPF6易溶于有机溶剂，常用作锂离子电池的电解质。LiPF6受热易分解，其热分解产物为PF5和________。
解析：(1)碳酸锂制备氯化锂，利用碳酸锂的性质与碳酸镁的性质相似，因此碳酸锂与盐酸反应制备氯化锂；根据电解原理，阴极上发生还原反应，得到电子，电极反应式为Li＋＋e－===Li。(2)根据元素周期表中对角线原则，Li和Mg的性质相似，Mg能在CO2中燃烧，Mg与CO2反应生成MgO和C，因此锂也能与CO2反应，因此不能用CO2灭火。(3)阳离子不同，阳离子属于碱金属元素，因此采用焰色反应进行鉴别，分别取样品进行焰色反应，锂盐焰色为深红色，钠盐焰色为黄色，钾盐焰色为紫色(透过蓝色钴玻璃)。(4)LiPF6中Li显＋1价，P显＋5价，F显－1价，PF5中P显＋5价，F显－1价，因此LiPF6分解不属于氧化还原反应，根据元素守恒，另一种产物中含有Li和F，即另一种产物是LiF。
答案：(1)盐酸 Li＋＋e－===Li
(2)金属锂在CO2中仍可燃烧
(3)分别取样品进行焰色反应，锂盐焰色为深红色，钠盐焰色为黄色，钾盐焰色为紫色(透过蓝色钴玻璃) (4)LiF
[课下提能练]
1．(2018·唐山模拟)下列说法不正确的是( )
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．钠久置在空气中最终产物为Na2CO3
解析：选B NaHCO3受热易分解，Na2CO3受热不易分解，故Na2CO3的热稳定性强于NaHCO3。
2．(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：选C 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===2NaOH＋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。
3．在含有Fe2＋、Fe3＋、Al3＋、NH的溶液中加入足量的Na2O2固体，再加入过量的稀盐酸，完全反应后，离子数目几乎没有改变的是( )
A．Fe2＋ B．Fe3＋
C．Al3＋ D．NH
解析：选C Fe2＋被Na2O2氧化成Fe3＋，Fe2＋数目减少，Fe3＋数目增多；NH与NaOH(由Na2O2与水反应生成)反应放出氨气，NH数目减少；Al3＋发生如下变化：Al3＋→Al(OH)3→AlO→Al3＋，Al3＋数目几乎没有改变。
4．Na2CO3和NaHCO3是常见的两种钠盐，它们广泛应用于生产和生活中。下列有关碳酸钠和碳酸氢钠的说法中，不正确的是( )
A．小苏打能中和胃酸，对胃壁不产生强烈的刺激或腐蚀作用，可用于治疗胃酸过多症，但不适合胃溃疡病人
B．NaHCO3能中和面粉发酵后产生的酸，并且产生二氧化碳气体，可用于做馒头
C．可以用澄清石灰水来鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液
D．往Na2CO3饱和溶液中通入CO2气体，可获得NaHCO3沉淀
解析：选C 小苏打与胃酸中的盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳气体，反应的化学方程式为NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑，胃溃疡病人不能服用小苏打类药物来治疗，因为反应产生的二氧化碳气体会造成胃部胀气，易造成胃穿孔，A项正确；NaHCO3与酸反应生成二氧化碳气体，使得馒头或面包暄软多孔，B项正确；Na2CO3和NaHCO3溶液都与澄清石灰水反应生成CaCO3白色沉淀，所以不能用澄清石灰水来鉴别，C项错误；Na2CO3比NaHCO3易溶于水，所以在饱和Na2CO3溶液中通入CO2气体可得到NaHCO3沉淀，D项正确。
5．(2018·郸城一中月考)一定量的Na2O2与CO2反应，得到固体物质41.8 g，恰好与1 L 1 mol·L－1的稀盐酸完全反应。下列说法正确的是( )
A．41.8 g固体物质为Na2CO3
B．41.8 g固体物质为0.1 mol Na2CO3和0.4 mol Na2O2的混合物
C．一定量的Na2O2为78 g
D．41.8 g固体物质为31.2 g NaHCO3和10.6 g Na2CO3的混合物
解析：选B 如果41.8 g固体全为Na2CO3，其物质的量为0.39 mol，则其不可能恰好与1 L 1 mol·L－1的稀盐酸完全反应，A项错误；设41.8 g固体物质中，含Na2CO3的物质的量为x mol，Na2O2的物质的量为y mol，则有106 g·mol－1×x mol＋78 g·mol－1×y mol＝41.8 g,2(x＋y)mol＝1 mol·L－1×1 L＝1 mol，解得x＝0.1，y＝0.4，B项正确；根据Na元素守恒，可知n(Na2O2)＝n(NaCl)＝n(HCl)＝0.5 mol，即原Na2O2的质量为39 g，C项错误；Na2O2与CO2反应不可能生成NaHCO3，D项错误。
6.向100 mL NaOH溶液中通入一定量的CO2气体，充分反应后，再向所得溶液中逐滴加入0.2 mol·L－1的盐酸，产生CO2的体积与所加盐酸体积之间关系如图所示。下列判断正确的是( )
A．原NaOH溶液的浓度为0.2 mol·L－1
B．通入CO2在标准状况下的体积为448 mL
C．所得溶液的溶质成分的物质的量之比为n(NaOH)∶n(Na2CO3)＝1∶3
D．所得溶液的溶质成分的物质的量之比为n(NaHCO3)∶n(Na2CO3)＝1∶1
解析：选A 当向100 mL NaOH溶液中通入一定量的CO2气体时，反应有两种可能情况：2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O或NaOH＋CO2===NaHCO3，在加入盐酸100 mL时，无论溶液中溶质是NaOH、NaHCO3还是Na2CO3，最终都会生成NaCl，因n(Na＋)＝n(Cl－)，所以n(NaOH)＝n(HCl)＝0.02 mol，NaOH和盐酸的体积相同，那么浓度也相同，即原NaOH溶液的浓度为0.2 mol·L－1，A项正确；盐酸由25 mL滴至100 mL时，发生的反应为NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O，消耗盐酸0.015 mol，生成CO2 0.015 mol，即通入CO2在标准状况下的体积为336 mL，B项错误；设所得溶液中的Na2CO3为x mol，NaHCO3为y mol，根据原子守恒：2x mol＋y mol＝0.02 mol，x mol＋y mol＝0.015 mol，解得x＝0.005，y＝0.01，所得溶液的溶质成分的物质的量之比为n(NaHCO3)∶n(Na2CO3)＝2∶1，C、D项错误。
7．现有两瓶失去标签的同浓度的Na2CO3和NaHCO3无色溶液，请提出简便的鉴别方法，其中不合理的是( )
①用干燥的pH试纸检验，pH大的是Na2CO3
②取同量的溶液于两支试管中，各滴入酚酞溶液，红色较深的是Na2CO3
③取同量的溶液于两支试管中，加热，有气泡产生的是NaHCO3
④取同量的溶液于两支试管中，逐滴加入稀盐酸，开始就有气体放出的是NaHCO3
⑤取同量的溶液于两支试管中，滴加BaCl2溶液，生成白色沉淀的是Na2CO3
⑥取同量的溶液于两支试管中，滴加Ba(OH)2溶液，生成白色沉淀的是Na2CO3
A．①② B．③⑥
C．④⑤ D．②⑤
解析：选B ①Na2CO3、NaHCO3溶液均因水解呈碱性，同温度相同物质的量浓度两溶液，Na2CO3水解程度大于NaHCO3，前者溶液中c(OH－)大，pH大，正确；②因Na2CO3溶液中c(OH－)大，分别滴加酚酞溶液，红色较深的是Na2CO3溶液，正确；③取同量的溶液于两支试管中，加热，均没有气体生成，错误；④同浓度的两溶液中，分别逐滴加入稀盐酸，NaHCO3开始就有气体放出，正确；⑤向同浓度的两溶液中分别滴加BaCl2溶液，生成白色沉淀的是Na2CO3，正确；⑥二者均与Ba(OH)2
溶液反应，生成白色沉淀，不能鉴别二者，错误。
8．(2018·冀州中学月考)过氧化钠具有强氧化性，遇木炭、铝粉等还原性物质时可燃烧。下列有关说法不正确的是( )
A．Na2O2与CO2反应时，Na2O2是氧化剂，CO2是还原剂
B．熔融过氧化钠时不可使用石英坩埚
C．过氧化钠与木炭、铝粉反应时，过氧化钠均表现出强氧化性
D．过氧化钠与二氧化硫反应时可生成硫酸钠
解析：选A Na2O2与H2O、CO2反应时，都是Na2O2自身发生歧化反应，A项错误；石英的主要成分是SiO2，而Na2O2能与SiO2反应生成Na2SiO3，故熔融过氧化钠时不可使用石英坩埚，B项正确；Na2O2具有强氧化性，而C、Al、SO2均具有还原性，故Na2O2可与C、Al、SO2发生氧化还原反应，可将C氧化成CO2，将Al氧化成Al2O3，将SO2氧化成SO，C、D项均正确。
9．下列实验方案中，不能测定Na2CO3和NaHCO3的混合物中Na2CO3的质量分数的是( )
A．取a g混合物充分加热，减重b g
B．取a g混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得b g固体
C．取a g混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出气体用碱石灰吸收，增重b g
D．取a g混合物与足量Ba(OH)2溶液充分反应，过滤、洗涤、烘干，得b g固体
解析：选C A选项采用差量法，减少的质量为碳酸氢钠分解生成的二氧化碳和水的质量，由此可求出碳酸氢钠的质量，进而求出碳酸钠的质量分数；B选项中b g固体为生成的氯化钠的质量，根据钠原子守恒和混合物总质量可列式计算出碳酸钠的质量，进而求出碳酸钠的质量分数；C选项中碱石灰增加的质量为混合物与酸反应生成的二氧化碳的质量及溶液中挥发出来的水蒸气的质量，因此不能通过数据准确计算出碳酸钠的质量分数；D选项中沉淀的质量即为碳酸钡的质量，根据碳酸钡的质量和混合物的总质量可以列式求出碳酸钠的质量，进而求出碳酸钠的质量分数。
10.(2018·会宁高三月考)向Na2CO3、NaHCO3混合溶液中逐滴加入稀盐酸，生成气体的量随盐酸加入量的变化关系如图所示。下列离子组在对应的溶液中一定能大量共存的是( )
A．a点对应的溶液中：Na＋、OH－、SO、NO
B．b点对应的溶液中：Al3＋、Fe3＋、NO、Cl－
C．c点对应的溶液中：Na＋、Ca2＋、NO、Cl－
D．d点对应的溶液中：Cl－、NO、Fe2＋、Na＋
解析：选C O～b段发生的反应是Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3，a点对应的溶液中有HCO，OH－和HCO不能大量共存，A错误；b点对应的溶液中有HCO，与Al3＋
、Fe3＋发生强烈的相互促进的水解反应，不能大量共存，B错误；b～c段发生的反应是NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O，c点对应的溶液中有Na＋、Cl－，Ca2＋、NO能大量共存，C正确；d点对应的溶液中有大量的H＋，在酸性条件下NO能将Fe2＋氧化，不能大量共存，D错误。
11．(2018·江西第一次联考)“天宫二号”空间实验室的物质循环系统中使用了过氧化钠。
(1)过氧化钠的电子式为________，其中氧原子与氧原子之间所形成的化学键为________(填“离子键”“极性共价键”或“非极性共价键”)。
(2)CO2的结构式为________________________。
(3)过氧化钠在“天宫二号”物质循环系统中，有两个重要作用：
①供氧作用，是利用了过氧化钠的________(填“还原性”“氧化性”或“氧化性和还原性”)。
②另一个重要作用是____________________________________________。
解析：(1)过氧化钠为离子化合物，其电子式为，其中氧原子与氧原子之间形成的化学键为非极性共价键。
(2)CO2中C与O分别共用两对电子对，其结构式为OCO。
(3)①过氧化钠与CO2反应的方程式为2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，过氧化钠既体现氧化性，又体现还原性。②过氧化钠具有强氧化性，还具有杀菌消毒的作用。
答案：(1) 非极性共价键
(2)OCO
(3)①氧化性和还原性 ②杀菌消毒
12．(2018·岳阳模拟)分别取等物质的量浓度的氢氧化钠溶液各100 mL，再通入一定量的CO2，随后分别各取20 mL溶液，向其中逐滴滴入0.2 mol·L－1的盐酸，在标准状况下产生CO2的体积(y轴)与所加入盐酸的体积(x轴)的关系如下图(分A、B两种情况)：
(1)在A情况下，溶质是________(填化学式)，其物质的量之比为________。
(2)在B情况下，溶质是________(填化学式)，其物质的量之比为________。
(3)原氢氧化钠溶液的物质的量浓度为________。
解析：CO2与NaOH溶液反应时，据CO2量与NaOH量的相对多少，有这样两个阶段：①CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O，此时溶质可能为NaOH和Na2CO3或只有Na2CO3(刚好反应)；②Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3，此时溶质可能为Na2CO3和NaHCO3
或只有NaHCO3；据图分析：B情况最终生成的CO2(其实就是最初通入的与NaOH溶液反应的CO2)是A情况的2倍。(3)当加入150 mL盐酸时，恰好完全反应，此时溶液中溶质为NaCl。据物料守恒有n(NaOH)＝n(Na＋)＝n(Cl－)＝0.2 mol·L－1×0.15 L＝0.03 mol，所以c(NaOH)＝＝1.5 mol·L－1。
答案：(1)NaOH、Na2CO3 1∶1
(2)Na2CO3、NaHCO3 1∶1
(3)1.5 mol·L－1
13．硼氢化钠(NaBH4)在有机合成中被称为“万能还原剂”，它的特点是性能稳定，还原时有选择性。采用NaBO2、SiO2、Na、H2为原料制备NaBH4的流程如图所示。
已知：NaBH4常温下能与水反应，可溶于异丙胺(沸点：33 ℃)。
(1)NaBH4中含有的化学键类型为__________________________________________。
(2)钠通常保存在________中；钠与氧气反应生成的两种氧化物分别为________、________。
(3)制取NaBH4的化学方程式为___________________________________；
在该反应加料之前，需要将反应容器加热至100 ℃以上并通入氩气，通入氩气的目的是________________________________________________________________________。
(4)物质X的化学式为________；以上流程中可以循环使用的物质是____________。
解析：(1)NaBH4由Na＋和BH以离子键组成，BH中B、H原子间存在共价键。(2)钠通常保存在煤油中。钠和O2在常温下生成Na2O，点燃条件下生成Na2O2。(3)反应物为NaBO2、SiO2、Na、H2，由流程图可知生成NaBH4和Na2SiO3，根据原子守恒和电子守恒配平化学方程式。通入惰性气体氩气，排出反应器中的水蒸气和空气，一是因为空气中有O2，遇H2加热危险，二是生成的NaBH4能与H2O反应(题给信息)。(4)由题给信息可知NaBH4能溶于异丙胺，而Na2SiO3不溶，故过滤后得到物质X为Na2SiO3。NaBH4溶于异丙胺中，其中异丙胺的沸点较低(33 ℃)，故通过蒸馏得到异丙胺(Y)和NaBH4固体，所以异丙胺能循环使用。
答案：(1)离子键、共价键
(2)煤油 Na2O(或氧化钠) Na2O2(或过氧化钠)
(3)NaBO2＋2SiO2＋4Na＋2H2NaBH4＋2Na2SiO3 排出反应器中的水蒸气和空气
(4)Na2SiO3 异丙胺
14．(2018·哈尔滨三中一模)食用碱是人们生活中常用的食品疏松剂和肉类嫩化剂，其成分为纯碱和小苏打。甲、乙两位同学想根据高中阶段学习的知识设计实验测定食用碱中小苏打的质量分数。
甲同学认为可以根据食用碱中两成分的热稳定性差异，利用加热前后的质量差求小苏打的质量分数。
(1)写出小苏打受热分解的化学方程式：______________________________________。
(2)甲同学的实验方案中需要使用的仪器有__________(填字母)。
①三脚架 ②托盘天平 ③瓷坩埚 ④坩埚钳
⑤泥三角 ⑥石棉网 ⑦烧杯 ⑧蒸发皿 ⑨铁坩埚
⑩干燥器 ⑪酒精灯
A．①②③④⑤⑥⑪
B．①②④⑤⑨⑩⑪
C．①②⑥⑦⑧⑪
乙同学设计了另一种实验方案来测定13.7 g食用碱中NaHCO3的质量分数，其流程如下：
(3)操作Ⅱ的名称是________，最终称量的物质的化学式是____________。
(4)如果最终称量固体质量为11.7 g，则该食用碱中NaHCO3的质量分数为________。
(5)如果该食用碱在测定前已经受潮，则用甲同学的实验方案测得的NaHCO3的质量分数会________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
解析：(1)NaHCO3不稳定，受热易分解，反应的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。
(2)碳酸氢钠加热易分解，可根据加热前后固体质量变化来计算碳酸氢钠的质量分数，由于食用碱为碱性物质，不能用瓷坩埚，所以合适的仪器组合为B组。
(3)乙同学设计的实验方案原理为食用碱与盐酸反应生成NaCl，根据钠元素守恒可计算出各成分的质量，从而求出碳酸氢钠的质量分数。最后称量的物质为NaCl，由于反应中NaCl存在于溶液中，要得到固体需蒸发结晶。
(4)设NaHCO3的物质的量为x mol，Na2CO3的物质的量为y mol，则
NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑
x mol x mol
Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑
y mol 2y mol
84 g·mol－1×x mol＋106 g·mol－1×y mol＝13.7 g、58.5 g·mol－1×(x mol＋2y mol)＝
11.7 g，解得：x＝0.1、y＝0.05，则NaHCO3的质量为0.1 mol×84 g·mol－1＝8.4 g，NaHCO3的质量分数为×100%＝61.3%。
(5)若该食用碱在测定前受潮，加热后水蒸气蒸发，质量差变大，则计算所得NaHCO3的质量偏大，所得NaHCO3的质量分数偏大。
答案：(1)2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O (2)B
(3)蒸发结晶(或蒸干) NaCl
(4)61.3% (5)偏大
15．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%
考点一 铝的性质及应用
1．铝的原子结构与物理性质
[注意] 铝是地壳中含量最高的金属元素。
2．铝的化学性质
写出图中标号反应的化学方程式或离子方程式：
②2Al＋3Cl22AlCl3
④2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
⑤2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3(铝热反应)
3．铝的制备及用途
制备
电解熔融Al2O3：2Al2O34Al＋3O2↑
用途
①纯铝用作导线
②铝合金制备汽车、飞机、生活用品等
4．铝与酸或碱反应生成H2的量的关系
(1)铝与酸或碱反应中的比例关系
方程式
比例关系
与酸反应
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑⇨2Al～6HCl～2AlCl3～3H2
与碱反应
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑⇨2Al～2NaOH～2NaAlO2～3H2
(2)铝与酸、碱反应的规律分析
①等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液分别反应：
a．生成H2的物质的量之比为1∶1。
b．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：
a．生成H2的物质的量之比为1∶3。
b．消耗Al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
a．铝与盐酸反应时，过量而HCl不足。
b．铝与氢氧化钠溶液反应时，不足而NaOH过量。
[题点全练]
题点(一) 铝的性质及应用
1．常温下可用铝质容器储运的试剂是( )
A．浓硝酸 B．食醋
C．石灰水 D．稀盐酸
解析：选A 常温下，Al和浓硝酸反应生成一层致密的氧化物薄膜而阻止进一步被氧化，所以可以用铝制容器储运浓硝酸，故A正确；食醋显酸性能与铝质容器反应，故B错误；石灰水呈碱性，Al能溶于强碱溶液，所以不能盛放石灰水，故C错误；Al和稀盐酸反应生成氯化铝和氢气，所以不能盛放稀盐酸，故D错误。
2．下列说法正确的是( )
A．用坩埚钳夹住一小块经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
B．Al、盐酸、NaOH溶液三者之间两两均能发生反应
C．铝与Fe2O3发生铝热反应后固体物质增重
D．常温下，相同的铝片中分别加入足量的浓、稀硝酸，浓硝酸中铝片先溶解完
解析：选B 加热时，因为铝箔表面生成Al2O3，且Al2O3的熔点很高，把熔化的液态铝包裹在里面，不会滴落下来，A错误；Al既能与强酸反应又能与强碱反应，B正确；铝与Fe2O3发生铝热反应生成Al2O3和铁，固体质量不会增加，C错误；常温下，铝在浓HNO3中“钝化”，D错误。
3．(2018·武邑中学二调)在铝制易拉罐中收集满CO2，加入过量的NaOH溶液，立即封口并振荡，可以发现易拉罐先咔咔作响，变瘪，然后再次鼓起来，其过程中没有涉及的化学反应是( )
A．Al(OH)3分解 B．CO2＋OH－
C．Al＋OH－＋H2O D．Al2O3＋OH－
解析：选A NaOH溶液先与CO2反应，气压减小，易拉罐变瘪；再与铝表面的Al2O3反应，最后与Al反应，生成H2，易拉罐变鼓。
题点(二) 铝与酸碱反应的定量分析
4．取四等份铝，分别加入足量的下列溶液中，充分反应后，放出氢气最多的是( )
A．3 mol·L－1氨水 B．4 mol·L－1HNO3
C．8 mol·L－1NaOH D．18 mol·L－1H2SO4
解析：选C A项，氨水与铝不反应，不产生氢气；B项，铝与HNO3反应不放出氢气；C项，铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠与氢气；D项，铝与浓硫酸发生钝化，不产生氢气。
5．铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出H2的金属，就铝的这一特殊性质回答下列问题：
(1)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、NaOH溶液反应，所得H2的体积之比是________。
(2)足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液中，在相同状况下，产生H2的体积之比是________。
(3)足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的HCl、NaOH溶液中，二者产生的H2的量相等，则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是________。
(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________(填字母)。
A．5.4 g B．3.6 g
C．2.7 g D．1.8 g
解析：(1)根据化学方程式2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑得，Al与H2的关系式均为2Al～3H2，故只要参加反应的Al的量相等，所得H2的量必相等。
(2)因为在反应中Al过量，产生的H2由HCl和NaOH的量决定。根据化学反应中的关系式：6HCl～3H2、2NaOH～3H2，故当HCl、NaOH物质的量相等时，在相同状况下，二者产生H2的体积比为1∶3。
(3)因为铝足量且产生H2相等，根据关系式n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1，又因为两溶液体积相等，故物质的量浓度 c(HCl)∶c(NaOH)＝n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1。
(4)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，而题设条件体积比是1∶
2，说明投入的铝粉对盐酸来说是过量的，而对NaOH来说是不足的。根据盐酸的量求出生成气体的体积：
2Al ＋ 6HCl ===2AlCl3＋3H2↑
6 mol 3 mol
3 mol·L－1×0.1 L 0.15 mol
则Al与NaOH反应生成的H2的物质的量为0.15 mol×2＝0.3 mol。
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
2×27 g＝54 g 3 mol
5．4 g 0.3 mol
即投入的铝粉为5.4 g。
答案：(1)1∶1 (2)1∶3 (3)3∶1 (4)A
考点二 铝的重要化合物
(一)氧化铝
1．性质及用途
2．Al2O3的提取
由铝土矿(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)提取Al2O3的两大工艺流程：
(二)氢氧化铝
1．物理性质
白色胶状固体，溶于水，有较强的吸附性。
2．化学性质
(1)Al(OH)3的电离
(2)两性氢氧化物
[注意] Al(OH)3不溶于弱酸(如H2CO3)，也不溶于弱碱(如氨水)。
(3)受热分解：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。
3．制备Al(OH)3的三种方法
方法一：可溶性铝盐溶液与过量氨水反应
离子方程式：
Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH
方法二：向可溶性偏铝酸盐溶液中通入过量CO2
离子方程式：
AlO＋2H2O＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO
方法三：相互促进水解法
(三)常见的铝盐
1．硫酸铝钾是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的复盐。
2．明矾的化学式为KAl(SO4)2·12H2O，它是无色晶体，可溶于水，水溶液pH7(填“＜”“＞”或“＝”)。明矾可以净水，其净水的原理是：Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋，Al(OH)3胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水。
3．明矾溶液与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式
(1)Al3＋恰好完全沉淀：
2Al3＋＋3SO＋3Ba2＋＋6OH－===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓。
(2)SO恰好完全沉淀：
Al3＋＋2SO＋2Ba2＋＋4OH－===2BaSO4↓＋AlO＋2H2O。
(四)铝及其化合物之间的转化
1．“铝三角”转化关系
写出实现上述各步转化的离子方程式。
(1)①
②Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓
③Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
(2)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
(3)Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O
(4)AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O
(5)①
②AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓
(6)Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
2．含铝化合物转化关系的应用
(1)判断离子共存问题
①Al3＋与OH－及AlO、CO、S2－等弱酸根阴离子因生成沉淀或发生相互促进的水解反应而不能共存。
②AlO与H＋、HCO以及弱碱阳离子Al3＋、Fe3＋等因生成沉淀或发生相互促进的水解反应而不能大量共存。
(2)鉴别(利用滴加试剂顺序不同，现象不同)
①向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，后沉淀溶解。
②向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液，开始无明显现象，后产生白色沉淀，沉淀不溶解。
(3)判断铝元素的存在形式
可溶性铝盐与强碱(如NaOH)溶液反应，铝元素的存在形式
[题点全练]
题点(一) Al2O3和Al(OH)3的两性
1．既能与稀盐酸反应，又能与NaOH溶液反应的化合物是( )
①NaHCO3 ②Al2O3 ③Al(OH)3 ④Al
A．仅①②③ B．仅①④
C．仅②③④ D．①②③④
解析：选A 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、NaHSO3、NaH2PO4等)，弱酸的铵盐(如CH3COONH4等)；但Al是单质不是化合物。
2．下列除去杂质的方法不正确的是( )
A．铁粉中混有少量铝粉：加入过量烧碱溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥
B．用过量氨水除去Fe3＋溶液中的少量Al3＋
C．Al(OH)3中混有少量Mg(OH)2：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤，向滤液中通入过量CO2后过滤
D．MgO中混有少量Al2O3：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤、洗涤、干燥得到MgO
解析：选B 氨水与Fe3＋和Al3＋均反应生成氢氧化物沉淀，不符合除杂的要求。
[规律方法] 含铝杂质的提纯方法
利用Al、Al2O3、Al(OH)3可溶于强碱的特性，可除去许多物质中的含铝杂质，如：
(1)Mg(Al)：加足量NaOH溶液。
(2)Fe2O3(Al2O3)：加足量NaOH溶液。
(3)Mg(OH)2[Al(OH)3]：加足量NaOH溶液。
(4)Mg2＋(Al3＋)：加过量NaOH溶液，过滤，再加酸充分溶解。
题点(二) “铝三角”转化关系的应用
3．(2018·静海一中月考)下列各组物质，不能按a―→b―→c(“―→”表示反应一步完成)关系转化的是( )
选项
a
b
c
A
Al2O3
NaAlO2
Al(OH)3
B
AlCl3
Al(OH)3
NaAlO2
C
Al
Al(OH)3
Al2O3
D
MgCl2
Mg(OH)2
MgO
解析：选C 氧化铝溶于氢氧化钠溶液生成偏铝酸钠，偏铝酸钠溶液通入二氧化碳生成氢氧化铝，故A正确；氯化铝与氨水反应生成氢氧化铝，氢氧化铝溶于氢氧化钠溶液生成偏铝酸钠，故B正确；铝不能直接生成氢氧化铝，故C错误；氯化镁与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化镁，氢氧化镁加热分解生成氧化镁，故D正确。
4．现有100 mL MgCl2和AlCl3的混合溶液，其中c(Mg2＋)＝2 mol·L－1，c(Cl－)＝7 mol·
L－1，要使Mg2＋转化成Mg(OH)2并使Mg2＋和Al3＋分离开来，至少需要4 mol·L－1的NaOH溶液( )
A．140 mL B．120 mL
C．200 mL D．80 mL
解析：选C 溶液中，n(Cl－)＝0.1 L×7 mol·L－1＝0.7 mol，n(Mg2＋)＝0.1 mol·L－1×2 L＝0.2 mol，所以n(Al3＋)＝0.1 mol，将100 mL此溶液中的Mg2＋转化为Mg(OH)2
沉淀并分离出来，反应后为NaCl、NaAlO2的混合液，由原子守恒、物料守恒可知，n(NaOH)＝n(Na)＝n(Cl)＋n(Al)＝0.7 mol＋0.1 mol＝0.8 mol，至少需要NaOH溶液的体积为0.8 mol÷4 mol·L－1＝0.2 L＝200 mL。
[规律方法] 可溶性铝盐与强碱反应的计算规律
(1)求产物Al(OH)3的量。
①当n(OH－)≤3n(Al3＋)时，n[Al(OH)3]＝n(OH－)；
②当3n(Al3＋)＜n(OH－)＜4n(Al3＋)时，n[Al(OH)3]＝4n(Al3＋)－n(OH－)；
③当n(OH－)≥4n(Al3＋)，n[Al(OH)3]＝0，无沉淀。
(2)求反应物碱的量。
①若碱不足(Al3＋未完全沉淀)，
n(OH－)＝3n[Al(OH)3]；
②若碱使生成的Al(OH)3部分溶解，
n(OH－)＝4n(Al3＋)－n[Al(OH)3]。
题点(三) Al2O3的提取与Al(OH)3的制备
5．工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3·xH2O、Fe2O3、SiO2等)提取纯Al2O3作冶炼铝的原料，提取时操作过程如图所示，图中操作错误的是( )
A．④⑤ B．③④
C．②⑤ D．①②
解析：选A 由流程图可知，反应③得到的滤液为NaAlO2溶液，加入过量盐酸后得到AlCl3而不是Al(OH)3沉淀，应通入过量CO2，操作④错误；Al(OH)3在常温干燥条件下并不发生分解，故操作⑤需要加热，⑤错误。
6．实验室可用铝屑、氨水、氢氧化钠溶液、稀硫酸等来制备氢氧化铝，某同学设计了三种实验方案：
方案①
Al→Al3＋→Al(OH)3
方案②
Al→AlO→Al(OH)3
方案③
→Al(OH)3
(1)用方案①制备Al(OH)3时使用的药品最好是铝屑、稀硫酸和氨水，不用氢氧化钠代替氨水的原因是_______________________________________；
写出该方案中有关的离子方程式：__________________________________________。
(2)用方案②来制备Al(OH)3时，必须注意________的用量，以防止生成的Al(OH)3溶解。
(3)三种方案中，你认为最好的是________(填序号)，原因是______________________。
解析：分析本题应从Al(OH)3的两性着手，过量的强酸、强碱均会降低Al(OH)3的产率，而Al3＋与AlO反应制取Al(OH)3，则不存在该问题，故方案③最佳。
答案：(1)若用NaOH溶液沉淀Al3＋，终点不易控制，因为Al(OH)3会溶于过量的NaOH溶液，从而影响Al(OH)3 的生成量 2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，
Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH
(2)稀硫酸 (3)③ 药品用量最少
考点三 用数形结合思想分析Al(OH)3的图像
1．可溶性铝盐与强碱溶液反应的图像
(1)把强碱溶液逐滴加入到铝盐(Al3＋)溶液中至过量(如图1所示)
现象
先有白色沉淀产生，然后沉淀逐渐溶解
书写离子方程式
A→B
Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
B→D
Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
(2)把铝盐(Al3＋)溶液逐滴加入到强碱溶液中至过量(如图2所示)
现象
先无明显现象，然后逐渐产生大量的白色沉淀
书写离子方程式
A→B
Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O
B→C
Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓
图1 图2
2．偏铝酸盐与强酸溶液反应的图像
(1)把强酸溶液逐滴加入到AlO溶液中至过量
(如图3所示)
现象
先生成白色沉淀，随后沉淀逐渐溶解
书写离子方程式
A→B
AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓
B→D
Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
(2)向强酸溶液中逐滴加入AlO溶液至过量(如图4所示)
现象
先无明显现象，反应一段时间后逐渐产生白色沉淀
书写离子方程式
A→B
4H＋＋AlO===Al3＋＋2H2O
B→C
Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓
图3 图4
3．把Ba(OH)2溶液逐滴加入到明矾溶液中至过量(如图5所示)
O→A反应
2KAl(SO4)2＋3Ba(OH)2===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓＋K2SO4
A→B反应
2Al(OH)3＋K2SO4＋Ba(OH)2===BaSO4↓＋2KAlO2＋4H2O
4．向等物质的量的AlCl3、MgCl2混合溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量(如图6所示)
O→A反应
Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
A→B反应
Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
图5 图6
[题点全练]
题点(一) 有关Al(OH)3沉淀的图像分析
1.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：选B AlCl3溶液与NaOH溶液混合有两种方式：向AlCl3溶液中缓慢滴加NaOH溶液，开始有沉淀生成，后沉淀溶解，且生成沉淀与沉淀溶解消耗的NaOH的物质的量之比为3∶1，则x表示NaOH的物质的量，B项符合题意；另一种方式是向NaOH溶液中缓慢滴加AlCl3溶液，开始没有沉淀，后有沉淀生成，与本题图示情况不符。
2.(2018·湖南五市十校联考)向一定量的NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液，生成沉淀Al(OH)3的量随AlCl3加入量的变化关系如图所示。则下列离子组在对应的溶液中一定能大量共存的是( )
A．a点对应的溶液中：Na＋、Fe3＋、SO、HCO
B．b点对应的溶液中：Na＋、S2－、SO、Cl－
C．c点对应的溶液中：Ag＋、Ca2＋、NO、Na＋
D．d点对应的溶液中：K＋、NH、I－、HCO
解析：选B 向一定量的NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液，先发生反应：Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O，无沉淀生成，当溶液中的OH－反应完全后，发生反应：Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓，生成Al(OH)3沉淀的量随AlCl3加入量的增大而增大，当溶液中的AlO反应完全后，再继续滴加AlCl3溶液，Al(OH)3沉淀的量保持不变。a点对应的溶液中氢氧化钠过量，Fe3＋和HCO都不能大量存在，A项不符合题意；b点对应的溶液中溶质为NaCl、NaAlO2，AlO、Na＋、S2－、SO、Cl－可以大量共存，B项符合题意；c点对应的溶液中含有Cl－，Ag＋不能大量存在，C项不符合题意；d点对应的溶液中含有Al3＋，HCO会与Al3＋发生相互促进的水解反应而不能大量共存，D项不符合题意。
题点(二) 利用Al(OH)3图像进行计算
3．(2018·仙游月考)在200 mL含Mg2＋、Al3＋、NH、H＋、Cl－的溶液中，逐滴加入5 mol·L－1 NaOH溶液，所加NaOH溶液的体积(mL)与产生沉淀的物质的量(mol)的关系如图所示。下列叙述不正确的是( )
A．x－y＝0.01 mol
B．原溶液中c(Cl－)＝0.75 mol·L－1
C．原溶液的pH＝1
D．原溶液中n(Mg2＋)∶n(Al3＋)＝5∶1
解析：选B 分析图示可知x－y的值即为氢氧化铝的物质的量，溶解氢氧化铝消耗氢氧化钠溶液的体积为35 mL－33 mL＝2 mL，x－y＝5 mol·L－1×2×10－3 L＝0.01 mol，A不符合题意；加入33 mL氢氧化钠溶液时溶液中溶质为NaCl，原溶液中n(Cl－)＝5 mol·L－1×33×10－3 L＝0.165 mol，c(Cl－)＝0.825 mol·L－1，B符合题意；由图知0～4 mL时发生反应H＋＋OH－===H2O，则H＋的物质的量为4 mL×0.001 L×5 mol·L－1＝0.02 mol，H＋的物质的量浓度为＝0.1 mol·L－1，则pH＝1，C不符合题意；由4 mL～30 mL Mg2＋、Al3＋结合OH－生成沉淀的反应知，n(OH－)＝5 mol·L－1×26×10－3 L＝0.13 mol，则根据Al3＋
＋3OH－===Al(OH)3↓，与0.01 mol Al3＋反应的OH－的物质的量为0.03 mol，与Mg2＋反应的OH－的物质的量为0.1 mol，由Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓知，n(Mg2＋)＝0.05 mol，则原溶液中n(Mg2＋)∶n(Al3＋)＝0.05∶0.01＝5∶1，D不符合题意。
4．向含Al2(SO4)3和AlCl3的混合溶液中逐滴加入1 mol·L－1 Ba(OH)2溶液至过量，加入Ba(OH)2溶液的体积和所得沉淀的物质的量的关系如图，下列说法不正确的是( )
A．图中C点铝元素存在形式是AlO
B．向D点溶液中通入CO2气体，立即产生白色沉淀
C．原混合溶液中c[Al2(SO4)3]∶c(AlCl3)＝1∶2
D．OA段反应的离子方程式为2Al3＋＋3SO＋3Ba2＋＋8OH－===2AlO＋3BaSO4↓＋4H2O
解析：选D C点为BaSO4沉淀，其物质的量为3 mol，此时铝元素以AlO的形式存在，A正确；D点溶液溶质为Ba(AlO2)2，通入CO2气体，立即产生BaCO3和Al(OH)3沉淀，B正确；B点为Al(OH)3和BaSO4沉淀，此时Al(OH)3的物质的量为7 mol－3 mol＝4 mol，故原混合液中有1 mol Al2(SO4)3，AlCl3物质的量为4 mol－1 mol×2＝2 mol，即c[Al2(SO4)3]∶c(AlCl3)＝1∶2，C正确；OA段反应的离子方程式为2Al3＋＋3SO＋3Ba2＋＋6OH－===3BaSO4↓＋2Al(OH)3↓，D错误。
5．(2018·衡水中学调研)向含Na2CO3、NaAlO2的混合溶液中逐滴加入150 mL 1 mol·L－1 HCl溶液，测得溶液中的某几种离子的物质的量的变化如图所示，则下列说法不正确的是( )
A．a曲线表示的离子方程式为
AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓
B．b和c曲线表示的离子反应是相同的
C．M点时，溶液中沉淀的质量为3.9 g
D．原混合溶液中的CO与AlO的物质的量之比为1∶2
解析：选D 混合溶液中逐滴加入HCl溶液，发生的反应依次为①AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓、②CO＋H＋===HCO、③HCO＋H＋===CO2↑＋H2O，则a曲线表示AlO减少，b曲线表示CO减少，c曲线表示HCO增加，d曲线表示HCO
减少，此阶段Al(OH)3不参与反应。A项，混合溶液中加入HCl溶液，首先发生反应AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓，正确；B项，此阶段发生反应：CO＋H＋===HCO，b曲线表示CO减少，c曲线表示HCO增加，所以b和c曲线表示的离子反应是相同的，正确；C项，加入盐酸50 mL时NaAlO2全部转化为Al(OH)3，在加入150 mL盐酸之前沉淀不溶解，则M点沉淀的质量与加入盐酸50 mL时沉淀的质量相同，则n[Al(OH)3]＝n(NaAlO2)＝n(HCl)＝0.05 mol，m[Al(OH)3]＝0.05 mol×78 g·mol－1＝3.9 g，正确；D项，第一、第二两段消耗的n(HCl)相等，根据反应①、②可知CO与AlO的物质的量之比为1∶1，错误。
考点四 镁的性质及应用
1．镁的物理性质
(1)镁：镁是银白色有金属光泽的固体，密度较，硬度较、有延展性，是电和热的良导体。
(2)镁合金：密度较，硬度和强度都较。
2．镁的化学性质
物质
主要性质
反应方程式
镁
与O2、N2反应
2Mg＋O22MgO(发出耀眼白光)
3Mg＋N2Mg3N2
与CO2反应
2Mg＋CO22MgO＋C
(燃烧，生成白色粉末和黑色固体)
与非氧化性强酸反应
Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2 ↑
与沸水反应
Mg＋2H2OMg(OH)2↓＋H2↑
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↑
[注意] ①Mg在空气中燃烧得到的固体物质主要为MgO和少量Mg3N2及C的混合物；
②Mg着火后，不可用CO2灭火；
③由于Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的小，故水垢的主要成分中含有的是Mg(OH)2，而非MgCO3。
3．镁的用途
镁合金
用于制造火箭、导弹和飞机的部件
镁
制造信号弹和焰火
氧化镁
熔点高，可作耐高温材料
4．从海水中提取镁
(1)工艺流程
(2)基本步骤及主要反应
制熟石灰
CaCO3 CaO＋CO2↑，CaO＋H2O===Ca(OH)2
沉淀
Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
酸化
Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
蒸发结晶
析出MgCl2·6H2O
脱水
在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁
电解
电解熔融氯化镁制得镁：MgCl2(熔融) Mg＋Cl2↑
[题点全练]
题点(一) 镁及其化合物的性质和应用
1．Mg能在NO2中燃烧，产物为Mg3N2、MgO和N2。某科学小组通过实验验证反应产物并探究产物的比例关系。资料信息：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O，Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2＋2NH3↑，限用如图装置进行实验(夹持装置省略，部分仪器可重复使用)。
(1)装置连接的顺序为__________________(填字母)。
(2)连接好仪器，装入药品前检验装置气密性的方法是___________________________。
(3)装置A中盛装的干燥剂是________；装置F的作用是_________________________。
(4)验证产物中存在Mg3N2的具体实验操作为___________________________________，
确定产物中有N2生成的实验现象为________________________________________。
(5)已知装置E中初始加入镁粉的质量为13.2 g，在足量的NO2中充分燃烧，实验结束后，硬质玻璃管冷却至室温、称量，测得硬质玻璃管中剩余固体的质量为21.0 g，产生N2
的体积为1 120 mL(标准状况)。写出硬质玻璃管中发生反应的化学方程式：_____________________。
解析：(1)铜与浓硝酸反应产生的NO2气体，经装置A干燥后，再通入硬质玻璃管与镁粉反应，通过装置A防止装置F中的水蒸气进入装置E，用装置F除去多余的NO2，通过装置C、D用排水法收集生成的N2，故装置连接的顺序为BAEAFC(D)。
(2)连接好仪器，检验装置气密性的方法：关闭分液漏斗活塞，将导气管末端插入水中，对锥形瓶微热，若导气管口有气泡冒出，停止加热，导气管中进入一段水柱，表示气密性良好。
(3)由于NO2不能使用碱性干燥剂干燥，U形管应盛装固体干燥剂，故装置A中盛装的干燥剂可以是无水氯化钙或五氧化二磷固体；根据资料信息：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O，可知装置F的作用是除去多余的NO2，防止污染空气。
(4)根据Mg3N2与水反应的信息可知，取少量反应后的固体产物，加入到水中，若产生有刺激性气味的气体，且该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色，则证明反应产物中存在Mg3N2；由于N2难溶于水，若装置C中收集到大量气体，则说明产物中有N2生成。
(5)设生成Mg3N2的物质的量为x mol，生成MgO的物质的量为y mol，n(Mg)＝＝0.55 mol，根据镁元素守恒，有3x mol＋y mol＝0.55 mol；根据生成固体物质的总质量为21.0 g，有100 g·mol－1×x mol＋40 g·mol－1×y mol＝21.0 g，解得：x＝0.05，y＝0.4，再根据N2的物质的量为0.05 mol，即可写出化学方程式：11Mg＋4NO2Mg3N2＋8MgO＋N2。
答案：(1)BAEAFC(D)
(2)关闭分液漏斗活塞，将导气管末端插入水中，对锥形瓶微热，若导气管口有气泡冒出，停止加热，导气管中进入一段水柱，表示气密性良好
(3)无水CaCl2(或五氧化二磷等) 除去NO2
(4)取少量反应后的固体产物，加入到水中产生有刺激性气味的气体，该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色 装置C中收集到大量气体(答案合理即可)
(5)11Mg＋4NO2Mg3N2＋8MgO＋N2
题点(二) 从海水中提镁
2．已知MgO、MgCl2的熔点分别为2 800 ℃、604 ℃，将MgO、MgCl2加热熔融后通电电解，都可得到金属镁。海水中含有MgCl2，工业上从海水中提取镁正确的方法是( )
A．海水Mg(OH)2Mg
B．海水MgCl2溶液―→MgCl2(熔融)Mg
C．海水Mg(OH)2MgOMg
D．海水Mg(OH)2MgCl2溶液―→MgCl2(熔融)Mg
解析：选D 从经济效益上看，用石灰乳沉淀Mg2＋比用NaOH成本低，电解MgCl2比电解MgO成本低。
3．从海水中提取镁的工艺流程如图所示：
下列说法错误的是( )
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：选B 电解MgCl2时，阳极产生Cl2；加热脱水过程中Mg2＋能水解生成Mg(OH)2，为防止Mg2＋水解，应在HCl气体氛围中脱水；①、③、⑥分别为化合反应、复分解反应、分解反应。
[综合演练提能]
[课堂真题练]
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)(2017·全国卷Ⅱ)2.4 g Mg与H2SO4完全反应，转移的电子数为0.1NA(×)
(2)(2017·天津高考)用可溶性的铝盐和铁盐处理水中的悬浮物(√)
(3)(2017·江苏高考)明矾的化学式为Al2(SO4)3(×)
(4)(2016·天津高考)用NaOH溶液除去镁粉中的杂质铝：
2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑(√)
(5)(2016·全国卷Ⅲ)泡沫灭火器灭火是利用了Al2(SO4)3和小苏打的反应(√)
(6)(2016·江苏高考)Al2O3熔点高，可用作耐高温材料(√)
(7)(2016·江苏高考)向Al2(SO4)3溶液中加入过量氨水的离子方程式：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH(√)
(8)(2015·全国卷Ⅰ)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，说明铝的熔点较低(×)
(9)(2015·全国卷Ⅱ)浓硝酸滴入用砂纸打磨过的铝条中，产生红棕色气体(×)
(10)(2015·江苏高考)与Al反应能产生H2的溶液中一定大量共存：Fe2＋、K＋、NO、SO(×)
(11)(2015·全国卷Ⅱ)氯化铝溶液滴入浓NaOH溶液中，产生大量白色沉淀(×)
(12)(2015·四川高考)明矾作净水剂时起还原作用(×)
(13)(2015·重庆高考)Al2O3和MgO均可与NaOH溶液反应(×)
(14)(2015·江苏高考)制备Al(OH)3的方法是：向1 mol·L－1 AlCl3溶液中加入过量的6
mol·L－1 NaOH溶液(×)
(15)(2014·四川高考)氢氧化铝可作胃酸的中和剂(√)
2．(2014·北京高考)下列金属中，表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化的是( )
A．K B．Na
C．Fe D．Al
解析：选D K、Na易与O2反应，A、B错误；铁易生锈，生成的Fe2O3不能保护内部金属，C错误；在空气中Al表面形成致密的Al2O3保护层，保护内层金属不被氧化，D正确。
3．(2014·全国卷Ⅱ节选)(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↑
4．(2017·江苏高考)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，原理如下图所示。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)Al2O3为两性氧化物，在NaOH溶液中会溶解生成NaAlO2。(2)加入的NaHCO3与过量的NaOH反应，导致溶液的pH减小。(3)电解Al2O3时阳极上生成O2，O2会氧化石墨。(4)阳极上OH－失去电子生成O2，由H2O电离出的H＋可以与CO反应生成HCO。阴极上H2O放电生成H2。
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
[课下提能练]
1．如表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及两者间因果关系的判断，完全正确的是( )
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
判断
A
铝制炊具最好不要盛放酸性或碱性较强的液体食物
因为Al和Al2O3既可以与酸反应又可以与碱反应
Ⅰ对，Ⅱ对，有
B
铝箔在酒精灯火焰上加热熔化但不滴落
铝箔对熔化的铝有较强的吸附作用
Ⅰ对，Ⅱ对，有
C
因为明矾水解生成Al(OH)3
Ⅰ对，Ⅱ错，无
海啸使水源发生污染可用明矾进行消毒和净化
胶体，具有吸附性
D
铁或铝制成的槽车可以密封贮运浓硫酸或浓硝酸
因为铁和铝不能与浓硫酸或浓硝酸反应
Ⅰ错，Ⅱ对，无
解析：选A 因为Al和Al2O3既可以与酸反应，又可以与碱反应，故最好不要盛放酸性或碱性较强的液体食物，两者有因果关系，A正确；铝与氧气反应生成氧化铝，其熔点高，铝箔在酒精灯火焰上加热熔化但不滴落，Ⅱ错，B错误；明矾中铝离子水解生成氢氧化铝胶体，胶体吸附水中的悬浮物而净化水，不能杀菌消毒，C错误；铁和铝与浓硫酸或浓硝酸发生钝化反应，D错误。
2．用含有少量Mg的Al片制取纯净的Al(OH)3，下列操作中最恰当的组合是( )
①加盐酸溶解 ②加NaOH溶液 ③过滤 ④通入过量CO2生成Al(OH)3 ⑤加盐酸生成Al(OH)3 ⑥加过量氨水生成Al(OH)3
A．①⑥③ B．①③⑥③
C．②③④③ D．②③⑤③
解析：选C 2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑，Mg和NaOH溶液不反应，过滤后向NaAlO2溶液中通入过量CO2生成Al(OH)3沉淀，再过滤即得到Al(OH)3。
3.如图所示的装置中，把X溶液逐滴滴下与Y物质反应，若X为浓硫酸，Y为第三周期金属元素中常温下与水难反应的单质。Z为品红溶液。实验中观察到Z褪色。则Y为( )
A．Na B．Mg
C．Al D．Mg或Al
解析：选B 实验中品红溶液褪色，说明反应中有SO2产生，因为铝在常温下遇浓硫酸钝化，而钠是活泼的金属，极易与水反应，因此该金属是镁，B项正确。
4．下列有关金属镁的说法不正确的是( )
A．Mg在CO2中燃烧生成MgO和C，是放热反应
B．工业上通过电解MgCl2溶液制取金属镁
C．Mg和稀硫酸反应时，滴加少量硫酸铜溶液，能加快反应速率
D．镁可以用来制造信号弹和焰火，MgO可以作耐高温材料
解析：选B 金属Mg可以在CO2中燃烧生成MgO和C，同时放出大量的热，A项正确；工业上通过电解熔融MgCl2来制取金属镁，B项错误；Mg和稀硫酸反应时，滴加少量硫酸铜溶液，Mg置换出Cu，形成原电池，化学反应速率加快，C项正确；Mg在空气中燃烧发出耀眼的白光，常用来制造信号弹和焰火，MgO的熔点很高，常用作耐高温材料，D项正确。
5.(2018·遵义航天高级中学模拟)镓(Ga)与铝同主族，曾被称为“类铝”
，其氧化物和氢氧化物均为两性化合物。工业制备镓的流程如图所示。下列判断不合理的是( )
A．Al、Ga均处于第ⅢA族
B．Ga2O3可与盐酸反应生成GaCl3
C．Ga(OH)3可与NaOH溶液反应生成NaGaO2
D．由流程图可知酸性：Al(OH)3＞Ga(OH)3
解析：选D 镓(Ga)与铝同主族，均位于第ⅢA族，A项正确；Ga2O3与Al2O3的性质具有相似性，可与盐酸反应生成GaCl3，B项正确；Ga(OH)3与Al(OH)3的性质相似，属于两性氢氧化物，能与NaOH溶液反应生成NaGaO2，C项正确；化学反应遵循强酸制弱酸原理，在NaAlO2和NaGaO2的混合溶液中通入CO2，有Al(OH)3生成，而无Ga(OH)3生成，可能是Ga(OH)3酸性强于碳酸，则酸性：Al(OH)3＜Ga(OH)3，D项错误。
6．(2018·石家庄二中月考)下列实验过程中产生沉淀的物质的量(Y)与加入试剂的物质的量(X)之间的关系正确的是( )
A．甲向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量且边滴边振荡
B．乙向NaAlO2溶液中滴加稀盐酸至过量且边滴边振荡
C．丙向NH4Al(SO4)2溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量
D．丁向NaOH、Ba(OH)2、NaAlO2的混合溶液中逐渐通入CO2至过量
解析：选C 向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量且边滴边振荡，先产生Al(OH)3沉淀：AlCl3＋3NaOH===Al(OH)3↓＋3NaCl，继续滴加NaOH溶液，Al(OH)3和NaOH溶液反应，生成偏铝酸钠，沉淀溶解：NaOH＋Al(OH)3===NaAlO2＋2H2O，所以沉淀量达到最大时消耗NaOH和沉淀完全溶解时消耗NaOH的物质的量之比为3∶1，A项错误；向NaAlO2溶液中滴加稀盐酸，开始阶段先产生Al(OH)3沉淀，发生反应：AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓，随着盐酸的逐滴加入，沉淀开始溶解，发生反应：Al(OH)3＋3H＋===
Al3＋＋3H2O，所以沉淀量达到最大消耗的HCl和沉淀完全溶解消耗的HCl的物质的量之比是1∶3，B项错误；向NH4Al(SO4)2溶液中逐滴加入NaOH溶液，开始滴加NaOH溶液发生反应：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，先产生Al(OH)3沉淀，当Al3＋沉淀完全后，发生反应：NH＋OH－===NH3·H2O，此时沉淀Al(OH)3的量不变，最后继续滴加NaOH溶液，发生反应：Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O，Al(OH)3沉淀溶解，沉淀量达到最大、沉淀量不变和沉淀完全溶解消耗NaOH的物质的量之比为3∶1∶1，故C项正确；向NaOH、Ba(OH)2
、NaAlO2的混合溶液中逐渐通入CO2至过量，先发生反应：Ba(OH)2＋CO2===BaCO3↓＋H2O，产生沉淀，然后发生反应：CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O，此时沉淀的量不变，再发生反应：2NaAlO2＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋Na2CO3，产生沉淀，然后又发生反应：CO＋H2O＋CO2===2HCO，沉淀量不变，最后又发生反应：BaCO3＋H2O＋CO2===Ba(HCO3)2，沉淀部分溶解，D项错误。
7．世界上60%的镁是从海水中提取的，其主要步骤如下：
①把贝壳制成生石灰
②在海水中加入生石灰，过滤、洗涤沉淀物
③将沉淀物与盐酸反应，结晶、过滤
④在氯化氢热气流中加热晶体
⑤电解上述所得盐(熔融条件下)
下列说法正确的是( )
A．向洗涤液中滴加氯化钙溶液可检验沉淀是否洗涤干净
B．上述变化过程中包括了分解、化合、复分解、置换四种反应类型
C．步骤④在氯化氢热气流中加热晶体的目的是防止氯化镁水解
D．步骤⑤也可以采用电解该盐水溶液的方法
解析：选C 由题意知，沉淀物上附着的杂质离子主要为钙离子，应向最后一次的洗涤液中滴加碳酸钠溶液，若不产生白色沉淀，则说明沉淀已洗涤干净，A项错误；①为分解反应，②涉及化合反应、复分解反应，③为复分解反应，④为分解反应，⑤为分解反应，整个变化过程中无置换反应，故B项错误；MgCl2水解生成HCl，在氯化氢热气流中加热晶体可抑制其水解，故C项正确；电解氯化镁的水溶液，发生反应的化学方程式为MgCl2＋2H2OCl2↑＋H2↑＋Mg(OH)2↓，得不到单质镁，故D项错误。
8．化学小组为分析某铝合金组成，用足量稀硝酸将合金溶解，用NaOH溶液调pH，在pH为3.4时开始出现沉淀，在pH为5、9时分别过滤沉淀，继续滴加NaOH无沉淀析出。下列说法错误的是( )
A．在pH为9时过滤所得沉淀为Cu(OH)2
B．该合金中还含有金属铁
C．该合金的成分为Al和Cu
D．等量铝合金分别与足量的硫酸溶液或氢氧化钠溶液反应得到的氢气一样多
解析：选B 铝合金用足量稀硝酸溶解，加入NaOH调pH，在pH为3.4时开始出现沉淀，由图像可知，合金中不含Fe，在pH为5时过滤出的是Al(OH)3沉淀，在pH为9时过滤出的是Cu(OH)2沉淀，继续滴加无沉淀析出，则合金中不含金属Mg。A项，在pH为9时过滤出的是Cu(OH)2沉淀，正确；B项，合金中不含Fe，错误；C项，由以上分析可知，该合金中含有Al和Cu，正确；D项，合金中只有Al与NaOH和H2SO4反应，等量的Al得到的H2一样多，正确。
9．(2018·长沙一模)将铝粉与某铁的氧化物FeO·2Fe2O3粉末配制成铝热剂，分成两等份。一份直接放入足量的烧碱溶液中，充分反应后放出气体在标准状况下的体积为3.92 L；另一份在高温下恰好反应完全，反应后的混合物与足量的盐酸反应后，放出的气体在标准状况下的体积为( )
A．2.80 L B．3.92 L
C．5.60 L D．7.84 L
解析：选A 混合物放入NaOH溶液中，Al与NaOH发生反应：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，n(Al)＝×＝0.117 mol。另一份发生反应：14Al＋3FeO·2Fe2O3===7Al2O3＋15Fe，得n(Fe)＝0.117 mol×＝0.125 mol,1 mol Fe与盐酸反应生成1 mol H2，则V(H2)＝0.125 mol×22.4 L·mol－1＝2.80 L。
10．现有AlCl3和MgSO4混合溶液，向其中不断加入NaOH溶液，得到沉淀的量与加入NaOH溶液的体积如下图所示。原溶液中Cl－与SO的物质的量之比为( )
A．1∶3 B．2∶3
C．6∶1 D．3∶1
解析：选C OA上升的直线表示Al(OH)3和Mg(OH)2沉淀的生成，AB下降的直线表示Al(OH)3沉淀溶解，B点表示Al(OH)3完全溶解。AB段完全溶解Al(OH)3消耗NaOH 0.1 L，则Al3＋生成Al(OH)3消耗NaOH 0.3 L，沉淀Mg2＋消耗NaOH 0.1 L，因而n(AlCl3)∶n(MgSO4)＝2∶1，所以，n(Cl－)∶n(SO)＝6∶1。
11．某同学在实验室利用氢氧化钠、盐酸分离铁粉和铝粉混合物，物质转化关系如图所示：
下列说法不正确的是( )
A．X为NaOH溶液，Y为盐酸
B．a→b发生的反应为AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓
C．b→c→Al的反应条件分别为：加热、电解
D．a、b、c既能与酸又能与碱反应
解析：选D A项，在铁粉和铝粉混合物中加入试剂X，过滤得到铁，试剂X能溶解铝不能溶解铁，X为NaOH溶液，a为NaAlO2溶液，NaAlO2和适量盐酸反应生成Al(OH)3沉淀，X为NaOH溶液，Y为盐酸，正确；B项，a为NaAlO2溶液，b为Al(OH)3，a→b发生的反应为AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓，正确；C项，b为Al(OH)3，Al(OH)3受热分解生成Al2O3和水，电解Al2O3生成铝和氧气，正确；D项，b为Al(OH)3，c为Al2O3，均既能与酸又能与碱反应，a为NaAlO2溶液，只能和酸反应，不能和碱反应，错误。
12．(2018·江西第一次联考)如图是工业利用菱镁矿MgCO3(含杂质Al2O3、FeCO3)制取镁的工艺流程。
回答有关问题：
(1)菱镁矿送入酸浸池前需要粉碎，目的是____________________________________。
(2)氧化池中通入氯气的目的是氧化________，工业上不选用硝酸作氧化剂的原因是________________________和____________________。
(3)沉淀混合物为_________和_________(填化学式)。
(4)利用熔融氯化镁制取金属镁，选用的方法是________(填字母)。
A．电解法 B．氧气还原法
C．碳还原法 D．分解法
解析：(1)粉碎菱镁矿，增大固相反应物的接触面积，提高酸浸速率。
(2)通入Cl2是为了将Fe2＋(或FeCl2)氧化为Fe3＋(或FeCl3)，工业上不用HNO3是因为会产生污染性气体NOx，也会引入杂质离子NO。
(3)氧化池中存在Al3＋、Fe3＋、H＋，所以加入MgO后与H＋反应使溶液碱性增强，Al3＋和Fe3＋转化为Al(OH)3和Fe(OH)3，故沉淀池中的沉淀为Al(OH)3和Fe(OH)3。
(4)金属镁比较活泼，一般采用电解熔融MgCl2的方法进行冶炼。
答案：(1)提高酸浸速率 (2)Fe2＋(或FeCl2) 会产生污染性气体NOx 会引入杂质离子NO
(3)Al(OH)3 Fe(OH)3 (4)A
13．氮化铝(AlN)是一种综合性能优良的陶瓷材料，能缓慢水解，不耐酸碱腐蚀。某化学实验小组在实验室制备AlN并测定产品纯度，设计实验如下。请回答：
Ⅰ.制备AlN
(1)实验时，以空气为原料制备AlN。按气流从左向右的方向，上述装置的正确连接顺序为j→______________→i(填仪器接口字母编号)。
(2)上述装置中，需要检漏的仪器名称为____________________________________。
(3)试剂X的作用为_______________________________________。
(4)装置D中发生反应的化学方程式为________________________________________。
Ⅱ.测定产品纯度
(5)设计实验证明装置D的产品中含有Al单质：________________________________。
(6)测定产品纯度：取装置D中产品4.37 g，加入足量NaOH浓溶液，充分反应后，通入水蒸气，将生成的气体全部赶出，用V1 mL c1 mol·L－1的盐酸吸收；以酚酞作指示剂，用c2 mol·L－1的NaOH标准溶液滴定过量的盐酸，达到滴定终点时，消耗V2 mL NaOH标准溶液。则：
①达到滴定终点的现象为______________________________________。
②产品中AlN的质量分数为__________________________________(列出计算式即可)。
解析：Ⅰ.(1)高温下，空气中的CO2、O2和H2O(g)会干扰实验，应先用NaOH溶液除去CO2，再用浓硫酸除去水蒸气，最后用还原铁粉除掉O2，进而使N2与Al在高温环境中反应，最后用碱石灰防止空气进入装置D，避免产品变质。
(2)该实验装置中的分液漏斗需要检漏。
(3)由题中信息知，装置C中NaOH溶液的作用是吸收空气中的CO2，装置A中还原铁粉的作用为除去O2，故装置B中试剂X为浓硫酸，其作用是干燥N2，避免水蒸气进入装置A中与还原铁粉反应。
(4)装置D为制取AlN的装置，其反应的化学方程式为2Al＋N22AlN。
Ⅱ.(5)向装置D中的产品中加入稀硫酸，AlN与稀硫酸反应生成Al2(SO4)3和(NH4)2SO4；Al与稀硫酸反应生成Al2(SO4)3和H2，检验H2的生成即可检验产品中是否有Al单质。
(6)①强碱滴定强酸时，以酚酞为指示剂，当溶液由无色变为浅红色时，说明达到滴定终点。
②AlN与NaOH溶液反应生成NaAlO2和NH3，根据元素守恒可得关系式：AlN～NH3
，用过量盐酸吸收NH3气体有关系式：HCl～NH3，再用NaOH滴定剩余盐酸，则有关系式：NaOH～HCl，根据上述关系式可得n(AlN)＝n(HCl)－n(NaOH)，代入数据计算可得产品中AlN的质量分数。
答案：(1)fedcabgh
(2)分液漏斗
(3)吸收空气中的水蒸气，避免其与还原铁粉反应干扰实验(其他合理答案也可)
(4)2Al＋N22AlN
(5)取D中少量产品于试管中，加入足量稀硫酸，有无色、无味的可燃性气体生成，则产品中含有Al单质(其他合理答案也可)
(6)①滴入最后一滴NaOH标准溶液时，溶液恰好从无色变为浅红色，且半分钟内不变色
②×100%(其他合理答案也可)
14．(2018·安徽师大附中段考)用铝土矿(含30% SiO2、40.8% Al2O3和少量Fe2O3等)制取铝硅合金材料有湿法、干法等方法，其中干法制备的工艺流程如下：
(1)若湿法处理铝土矿，用强酸浸取时，所得溶液中阳离子有____________。
(2)焙烧除铁的反应为4(NH4)2SO4＋Fe2O3△,2NH4Fe(SO4)2＋3H2O＋6NH3↑(Al2O3部分发生类似反应)。氧化物转化为硫酸盐的转化率与温度的关系如图，最适宜的焙烧温度为______________。
(3)操作①包括加水溶解、________。
(4)用焦炭还原SiO2、Al2O3会产生中间体SiC、Al4C3。写出高温下Al4C3与Al2O3反应生成铝单质的化学方程式：
________________________________________________________________________。
(5)铝硅合金材料中若含铁，会影响其抗腐蚀性，原因是_________________________。
(6)不计损失，投入1 t铝土矿，当加入54 kg纯铝后，铝硅合金中m∶n＝_________。
解析：铝土矿加(NH4)2SO4焙烧，Fe2O3转化为NH4Fe(SO4)2，同时生成氨气，加水溶解、过滤，滤渣为SiO2和Al2O3，用焦炭在高温条件下还原SiO2、Al2O3得到铝硅熔体，再加纯铝搅拌，得到铝硅合金。
(1)铝土矿中的氧化铝和氧化铁能溶于强酸生成Al3＋、Fe3＋，另外还有剩余的H＋，所以溶液中的阳离子有Al3＋、Fe3＋、H＋。
(2)焙烧除铁时尽可能使氧化铁的转化率升高，并使氧化铝的转化率降低，由图可知在300 ℃时，氧化铁转化为硫酸盐的转化率很高，而氧化铝转化为硫酸盐的转化率最低，所以最适宜的焙烧温度为300 ℃。
(3)由流程分析可知，操作①包括加水溶解、过滤。
(4)在高温条件下，Al4C3与Al2O3反应生成Al和CO，其反应的化学方程式为Al4C3＋Al2O36Al＋3CO↑。
(5)Al、Fe形成原电池，Al的活泼性比Fe强，作负极，被腐蚀，所以铝硅合金材料中若含铁，容易发生电化学腐蚀。
(6)已知铝土矿中含30% SiO2、40.8% Al2O3，不考虑损失，投入1 t铝土矿，加入54 kg纯铝，则得到的铝硅合金中Al元素的总质量为1 000 kg×40.8%×＋54 kg＝270 kg，Si元素的总质量为1 000 kg×30%×＝140 kg，则铝硅合金中m∶n＝∶＝2∶1。
答案：(1)Al3＋、Fe3＋、H＋
(2)300 ℃ (3)过滤 (4)Al4C3＋Al2O3高温,6Al＋3CO↑
(5)铁与铝形成原电池，加快了铝的腐蚀 (6)2∶1
15．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___________________________________________。
(4)残渣甲用饱和氯化铵溶液能部分溶解的原因是_______________________(结合平衡表达式，用化学平衡理论解释)。
(5)取适量溶液丙，加入过量盐酸并过滤除去沉淀，再用惰性电极电解滤液，一段时间后，在阴极区有沉淀生成，最后沉淀消失。电解时生成沉淀的化学方程式为____________________________________________________________________。
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溶于水转化为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。
(1)根据以上分析可知过程Ⅱ中氧化铝发生的反应类似SiO2与Na2CO3的反应。
(2)Mg(OH)2和Fe2O3不溶于水，则过程Ⅲ的名称是溶解、过滤；Fe2O3的俗名是铁红。
(4)氢氧化镁中存在溶解平衡：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，氯化铵电离出的NH能与OH－结合，生成一水合氨，使c(OH－)降低，则平衡右移，从而溶解氢氧化镁。
(5)取适量溶液丙，加入过量盐酸，硅酸钠转化为硅酸沉淀，过滤除去沉淀，然后用惰性电极电解滤液，阳极氯离子放电，阴极氢离子放电，电解时生成沉淀的化学方程式为2AlCl3＋6H2O2Al(OH)3↓＋3H2↑＋3Cl2↑。
答案：(1)Al2O3＋Na2CO32NaAlO2＋CO2↑
(2)溶解、过滤 铁红
(3)CO2 CO2＋3H2O＋2AlO===2Al(OH)3↓＋CO
(4)Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，氯化铵中NH能与OH－反应，c(OH－)降低，平衡右移
(5)2AlCl3＋6H2O2Al(OH)3↓＋3H2↑＋3Cl2↑
考点一 铁的单质、氧化物和氢氧化物
1．铁的存在
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
占第位
(2)化学性质(写出化学方程式或离子方程式)
①与非金属反应
与O2反应
常温
铁锈(成分为Fe2O3·xH2O)
点燃
3Fe＋2O2 Fe3O4
与Cl2反应
点燃
2Fe＋3Cl22FeCl3
与S、I2反应
Fe＋SFeS、Fe＋I2FeI2
②与H2O(g)反应
3Fe＋4H2O(g) Fe3O4＋4H2。
③与酸反应
与H＋反应
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
与稀HNO3反应
过量
Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O
少量
3Fe＋8H＋＋2NO===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O
与浓H2SO4、浓HNO3反应
常温下钝化，加热分别生成SO2、NO2
④与盐(Cu2＋、Fe3＋)反应
Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
[注意] ①铁与一般氧化剂(如S、HCl、FeCl3、CuSO4、I2等)反应时被氧化为Fe2＋，铁与强氧化剂(如Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4等)反应时被氧化为Fe3＋。
②在电化学中单质铁发生电极反应时生成Fe2＋，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋。
3.生铁的冶炼
(1)原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石。
(2)设备：高炉。
(3)主要反应
①还原剂的生成：C＋O2CO2，CO2＋C2CO；
②铁的还原：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2；
③造渣反应：CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋SiO2CaSiO3。
4．铁的氧化物
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗称
铁红
磁性氧化铁
色态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
溶解性
难溶于水
难溶于水
难溶于水
铁的价态
＋2价
＋3价
＋2价，＋3价
与H＋反应的离子方程式
FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O
Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
共性
高温时，都能被C、CO、H2、Al等还原剂还原，生成单质铁
5．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
溶解性
难溶于水
难溶于水
与盐酸反应
Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O
Fe(OH)3＋3H＋===
Fe3＋＋3H2O
受热分解
2Fe(OH)3 Fe2O3＋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
6．Fe(OH)2的制备
方法一：有机覆盖层法
将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应，如图1所示。
方法二：还原性气体保护法
用H2将装置内的空气排尽后，再将亚铁盐与NaOH溶液混合，这样可长时间观察到白色沉淀，如图2所示。
方法三：电解法
用铁作阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖苯(或煤油)，如图3所示。
[题点全练]
题点(一) 铁及其化合物的性质及应用
1．(2018·大连高三调研)在一定条件下，下列物质能与铁单质发生反应，其中能将铁元素从0价转变为＋3价的是( )
A．盐酸 B．稀硫酸
C．稀硝酸 D．硫酸铜溶液
解析：选C Fe与非氧化性酸(HCl、稀H2SO4)反应生成Fe2＋：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑；Fe与弱氧化剂(Fe3＋、Cu2＋)反应生成Fe2＋：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。
2．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：选B Fe3O4与HNO3反应生成Fe3＋，正确的离子方程式为3Fe3O4＋28H＋＋NO===9Fe3＋＋NO↑＋14H2O。
3．一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：选C 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。
[规律方法]
铁的氧化物组成的判断方法
设铁的氧化物中铁元素与氧元素的质量比为m∶n，
则氧化物中n(Fe)∶n(O)＝∶＝a∶b，
若a∶b＝1∶1，则铁的氧化物为FeO；
若a∶b＝2∶3，则铁的氧化物为Fe2O3；
若a∶b＝3∶4，则铁的氧化物是Fe3O4，或FeO与Fe2O3按物质的量比1∶1的混合物，或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3物质的量之比为1∶1，Fe3O4为任意值)。
题点(二) Fe(OH)2的制备
4．(1)下列各图示中，能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀的是________。
(2)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________________________。
解析：(1)因为Fe(OH)2在空气中容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的氧气或空气。①、②原理相同，都是先用氢气将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中；③的原理为铁作阳极产生Fe2＋，与电解水产生的OH－结合生成Fe(OH)2，且液面用汽油保护，能防止空气进入；⑤中液面加苯阻止了空气进入；④由于带入空气中的氧气，能迅速将Fe(OH)2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。
(2)①Fe2＋易水解，要加入稀硫酸防止其水解；Fe2＋易被空气中的O2氧化，要加Fe粉防止Fe2＋被氧化。②气体的溶解度随温度升高而降低，所以煮沸后的水中溶解的O2较少。
答案：(1)①②③⑤ (2)①稀硫酸、铁屑 ②煮沸 ③避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2
[规律方法]
防止Fe(OH)2氧化的方法
(1)将配制溶液的蒸馏水煮沸，驱除溶液中的氧气。
(2)将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入试管的亚铁盐溶液底部，并慢慢挤出NaOH溶液。
(3)在亚铁盐溶液上面充入保护气，如H2、N2、稀有气体等。
(4)在亚铁盐溶液上面加保护层，如苯、植物油等。
(5)用Fe作阳极，石墨作阴极，电解NaOH溶液，利用新产生的Fe2＋与OH－反应制取。
考点二 “铁三角”及Fe2＋、Fe3＋的检验
1．“铁三角”的转化关系
(1)完成下列变化的离子方程式，体会Fe2＋与Fe3＋转化条件
①将H2S气体通入FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀：
2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋。
②将FeCl3溶液滴入KI淀粉溶液，溶液变蓝：
2Fe3＋＋2I－===I2＋2Fe2＋。
③向FeCl2溶液中滴入H2O2：
2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。
④FeSO4可使酸性KMnO4溶液褪色：
5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。
⑤将FeCl2溶液滴入到HNO3溶液中，有无色气体放出：
3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。
(2)“铁三角”转化关系的应用
①判断离子能否共存
Fe2＋NO(H＋)、ClO－、MnO(H＋)。
Fe3＋S2－、I－、SO。
Fe3＋HCO、CO等水解相互促进的离子。
②盐溶液的配制与保存
(3)物质的制备
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
(3)混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验
①Fe3＋的检验
a.溶液变红色，说明含有Fe3＋
b.试纸变蓝色，说明含有Fe3＋
②Fe2＋的检验
a.酸性KMnO4溶液紫红色褪去，说明含有Fe2＋
b.溴水褪色，说明含有Fe2＋
c.生成蓝色沉淀，说明含有Fe2＋
[注意] 在水溶液中Fe2＋——浅绿色、Fe3＋——棕黄色。
[题点全练]
题点(一) “铁三角”转化关系的应用
1．下列试剂中，不能使Fe2＋转化为Fe3＋的是( )
①氯气 ②NaCl溶液 ③KMnO4溶液 ④稀硝酸
⑤盐酸 ⑥NaNO3溶液
．①②③ B．①③④
C．②④⑤ D．②⑤⑥
解析：选D 强氧化剂Cl2、KMnO4溶液、稀HNO3等，可以把Fe2＋氧化成Fe3＋。
2．用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜，所得溶液中加入铁粉。对加入铁粉充分反应后的溶液分析合理的是( )
A．若无固体剩余，则溶液中一定有Fe3＋
B．若有固体存在，则溶液中一定有Fe2＋
C．若溶液中有Cu2＋，则一定没有固体析出
D．若溶液中有Fe2＋，则一定有Cu析出
解析：选B 若无固体剩余，说明铜全部以Cu2＋形式存在，加入的铁粉完全反应，溶液中一定含有Fe2＋，可能含有Fe3＋，A错误；若有固体存在，固体中一定有铜，可能有铁，溶液中一定含有Fe2＋，B正确；若溶液中有Cu2＋，有可能加入铁粉的量少，只有部分Cu2＋与Fe反应，所以可能有固体析出，C错误；当加入的铁粉较少时，只发生Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋时，不会有铜析出，D错误。
3．Fe2＋、Fe3＋、Zn2＋较完全地形成氢氧化物沉淀的pH分别为6.7、3.7、4.6。某硫酸锌酸性溶液中含有少量Fe2＋、Fe3＋杂质离子，为除去这些离子制得纯净的ZnSO4，应加入的试剂是( )
A．NaOH溶液 B．氨水
C．KMnO4、ZnCO3 D．H2O2、ZnO
解析：选D 由于Fe2＋沉淀所需pH比Zn2＋大，应首先将Fe2＋氧化为Fe3＋，然后调节溶液的pH使Zn2＋还不沉淀时Fe3＋已沉淀完全。氧化剂H2O2将Fe2＋氧化为Fe3＋
，ZnO能消耗溶液中的H＋且不引入新的杂质离子，故D项符合要求。
[规律方法] 混合溶液中Fe3＋、Fe2＋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Cu2＋中混有的Fe3＋的方法
向混合溶液中加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3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。
(3)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＋。
(4)除去Cu2＋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(2)的方法除去溶液中的Fe3＋。
题点(二) Fe2＋、Fe3＋的检验
4．要证明某溶液中不含Fe3＋而可能含有Fe2＋，进行如下实验操作时，最佳顺序为( )
①加入足量氯水 ②加入足量酸性KMnO4溶液
③加入少量NH4SCN溶液
A．①③ B．③②
C．③① D．①②③
解析：选C 用NH4SCN检验Fe3＋是否存在，用氯水将Fe2＋转化为Fe3＋进行检验Fe2＋的存在。
5．某溶液中可能存在Mg2＋、Fe2＋、Fe3＋，加入NaOH溶液，开始时有白色絮状沉淀生成，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。下列结论正确的是( )
A．一定有Fe2＋，一定没有Fe3＋、Mg2＋
B．一定有Fe3＋，一定没有Fe2＋、Mg2＋
C．一定有Fe3＋，可能有Fe2＋，一定没有Mg2＋
D．一定有Fe2＋，可能有Mg2＋，一定没有Fe3＋
解析：选D 加入NaOH溶液，开始时有白色絮状沉淀生成，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色说明溶液中一定有Fe2＋，若有Fe3＋，则红褐色沉淀会掩盖Fe(OH)2的白色，所以不可能存在Fe3＋，而Mg(OH)2是白色，有可能存在。
6．将铜和氧化铁的混合物溶于足量稀盐酸中，向所得溶液中滴入2滴KSCN溶液后出现红色。下列有关说法错误的是( )
A．容器中可能有固体残渣
B．所得溶液中一定存在Fe2＋
C．反应过程中水的电离程度增大
D．再加入铜后，溶液红色逐渐褪去
解析：选A 所得溶液中滴入KSCN溶液后变红色，说明会有Fe3＋，则Cu不存在。
[易错易混] 检验Fe2＋和Fe3＋时的注意事项
(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)。
[综合演练提能]
[课堂真题练]
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)(2016·全国卷Ⅰ)1 mol Fe溶于过量硝酸，电子转移数为2NA(×)
(2)(2016·四川高考)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(×)
(3)(2016·海南高考)将铁屑放入稀HNO3中，证明Fe比H2活泼(×)
(4)(2016·全国卷Ⅲ)FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板是由于铁比铜的金属性强(×)
(5)(2016·四川高考)Fe2＋与H2O2在酸性溶液中的反应：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O(√)
(6)(2016·江苏高考)向Fe2(SO4)3溶液中加入过量铁粉：Fe3＋＋Fe===2Fe2＋(×)
(7)(2016·江苏高考)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(√)
(8)(2015·全国卷Ⅰ)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＋(×)
(9)(2015·江苏高考)如下所示的物质间转化能一步实现：Fe2O3FeCl3(aq)无水FeCl3(×)
(10)(2015·广东高考)3 mol单质Fe完全转化为Fe3O4，失去8NA个电子(√)
(11)(2015·重庆高考)使用如图所示装置观察Fe(OH)2的生成(√)
(12)(2015·广东高考)向FeSO4溶液中先滴入KSCN溶液，再滴加H2O2溶液，加入H2O2后溶液变成血红色，说明Fe2＋既有氧化性又有还原性(×)
(13)(2014·全国卷Ⅱ)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(×)
(14)(2014·北京高考)铁表面自然形成的氧化层能保护内层不被空气氧化(×)
2．(2016·上海高考)下列各组混合物，使用氢氧化钠溶液和盐酸两种试剂不能分离的是( )
A．氧化镁中混有氧化铝
B．氯化铝溶液中混有氯化铁
C．氧化铁中混有二氧化硅
D．氯化亚铁溶液中混有氯化铜
解析：选D A项，MgO是碱性氧化物，与NaOH溶液不能反应，而Al2O3是两性氧化物，可以与NaOH溶液发生反应产生NaAlO2，过滤后洗涤，就得到纯净的MgO，向滤液中加入盐酸至沉淀达到最大量，过滤洗涤，不溶物加热得Al2O3；B项，向溶液中加入过量的NaOH溶液，氯化铁变为Fe(OH)3沉淀，氯化铝变为NaAlO2，过滤，然后向滤液中加入适量的盐酸，当沉淀达到最大值，过滤，得到Al(OH)3，再分别向两种物质的沉淀中加入适量的盐酸溶解，就分别得到氯化铝溶液和氯化铁溶液；C项，二氧化硅是酸性氧化物，能与NaOH溶液发生反应，而氧化铁与NaOH溶液不反应。加入过量的NaOH溶液，然后过滤洗涤，就得到纯净的氧化铁，向滤液中加入过量盐酸，得到H2SiO3沉淀，过滤、洗涤、灼烧得到SiO2；D项，二者都能与NaOH溶液反应，当再向得到的沉淀中加入盐酸时，二者都溶解，而且得到FeCl3溶液，不能分离、提纯二者。
3．(2016·全国卷Ⅱ)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 mL FeCl2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__________________________________________________。
(4)丙组同学取10 mL 0.1 mol·L－1 KI溶液，加入6 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液混合。分别取2 mL此溶液于3支试管中进行如下实验：
①第一支试管中加入1 mL CCl4充分振荡、静置，CCl4层显紫色；
②第二支试管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀；
③第三支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变红。
实验②检验的离子是________(填离子符号)；实验①和③说明：在I－过量的情况下，溶液中仍含有________(填离子符号)，由此可以证明该氧化还原反应为________________________________________________________________________。
(5)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2
溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为______________________________；一段时间后，溶液中有气泡出现，并放热，随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是__________________；
生成沉淀的原因是____________________________________
(用平衡移动原理解释)。
解析：(1)Fe2＋具有很强的还原性，易被空气中的O2氧化为Fe3＋，在FeCl2溶液中加入少量铁屑，可防止Fe2＋被氧化。
(2)Fe2＋被氧化为Fe3＋，Cl2被还原为Cl－，反应的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。
(3)O2难溶于煤油，加入煤油能隔绝空气，排除O2对实验的影响。
(4)KI溶液与FeCl3溶液反应的离子方程式为2I－＋2Fe3＋===I2＋2Fe2＋。K3[Fe(CN)6]是检验Fe2＋的试剂。实验③溶液变红，说明溶液中仍存在Fe3＋，由此可说明该氧化还原反应为可逆反应。
(5)酸化的FeCl2溶液与H2O2反应，Fe2＋被氧化为Fe3＋，H2O2被还原为H2O，反应的离子方程式为H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。Fe3＋对H2O2的分解起催化作用，当反应一段时间后，会发生反应：2H2O22H2O＋O2↑，故溶液中产生气泡。由于H2O2分解反应放热，促使Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋平衡右移，最终出现Fe(OH)3红褐色沉淀。
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)
(4)Fe2＋ Fe3＋ 可逆反应
(5)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
Fe3＋催化H2O2分解产生O2 H2O2分解反应放热，促进Fe3＋的水解平衡正向移动
4．(2017·北京高考)某小组在验证反应“Fe＋2Ag＋===Fe2＋＋2Ag”的实验中检测到Fe3＋，发现和探究过程如下。
向硝酸酸化的0.05 mol·L－1硝酸银溶液(pH≈2)中加入过量铁粉，搅拌后静置，烧杯底部有黑色固体，溶液呈黄色。
(1)检验产物
①取出少量黑色固体，洗涤后，________________________________________(填操作和现象)，证明黑色固体中含有Ag。
②取上层清液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀，说明溶液中含有__________。
(2)针对“溶液呈黄色”，甲认为溶液中有Fe3＋，乙认为铁粉过量时不可能有Fe3＋，乙依据的原理是__________________________________(用离子方程式表示)。针对两种观点继续实验：
①取上层清液，滴加KSCN溶液，溶液变红，证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生，且溶液颜色深浅、沉淀量多少与取样时间有关，对比实验记录如下：
序号
取样时间/min
现象
ⅰ
3
产生大量白色沉淀；溶液呈红色
ⅱ
30
产生白色沉淀，较3 min时量少；溶液红色较3 min时加深
ⅲ
120
产生白色沉淀，较30 min时量少；溶液红色较30 min时变浅
(资料：Ag＋与SCN－生成白色沉淀AgSCN)
②对Fe3＋产生的原因作出如下假设：
假设a：可能是铁粉表面有氧化层，能产生Fe3＋；
假设b：空气中存在O2，由于__________________________(用离子方程式表示)，可产生Fe3＋；
假设c：酸性溶液中的NO具有氧化性，可产生Fe3＋；
假设d：根据________________________________________现象，判断溶液中存在Ag＋，可产生Fe3＋。
③下述实验Ⅰ可证实假设a、b、c不是产生Fe3＋的主要原因。实验Ⅱ可证实假设d成立。
实验Ⅰ：向硝酸酸化的________溶液(pH≈2)中加入过量铁粉，搅拌后静置，不同时间取上层清液滴加KSCN溶液。3 min时溶液呈浅红色，30 min后溶液几乎无色。
实验Ⅱ：装置如下图。其中甲溶液是________，操作及现象是____________________。
(3)根据实验现象，结合方程式推测实验ⅰ～ⅲ中Fe3＋浓度变化的原因：________________________________________________________。
解析：(1)①黑色固体溶于热的硝酸溶液后，向其中加入稀盐酸，产生白色沉淀，可证明黑色固体中含有Ag。②可利用K3[Fe(CN)6]检验Fe2＋的存在。(2)Fe3＋具有较强的氧化性，过量的铁粉会与Fe3＋反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。②空气中的O2会与Fe2＋发生氧化还原反应，产生Fe3＋；加入KSCN溶液后产生白色沉淀，说明溶液中存在Ag＋，Ag＋可与Fe2＋反应产生Fe3＋。③实验Ⅰ可证明假设a、b、c不是产生Fe3＋的主要原因，只要将原实验反应体系中的Ag＋替换，其他微粒的种类及浓度保持不变，做对比实验即可，所以可选用0.05 mol·L－1 NaNO3溶液(pH≈2)；实验Ⅱ利用原电池装置证明反应Ag＋＋Fe2＋===Ag＋Fe3＋能发生，所以甲溶液是FeSO4溶液。操作和现象：分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中的溶液，同时滴加KSCN溶液，后者红色会更深。
答案：(1)①加硝酸加热溶解固体，再滴加稀盐酸，产生白色沉淀 ②Fe2＋ (2)2Fe3＋
＋Fe===3Fe2＋
②4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O 加入KSCN溶液后产生白色沉淀 ③0.05 mol·L－1NaNO3 FeSO4溶液
分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液，同时滴加KSCN溶液，后者红色更深
(3)溶液中存在反应：①2Ag＋＋Fe===Fe2＋＋2Ag，
②Ag＋＋Fe2＋===Fe3＋＋Ag，③Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。反应开始时，c(Ag＋)大，以反应①、②为主，c(Fe3＋)增大。约30 min后，c(Ag＋)小，以反应③为主，c(Fe3＋)减小
[课下提能练]
1．下列离子方程式正确的是( )
A．铁屑与稀硫酸反应：2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑
B．FeCl3溶液腐蚀铜板：Fe3＋＋Cu===Fe2＋＋Cu2＋
C．FeO与稀硝酸反应：FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O
D．Fe3O4与稀硝酸反应：
3Fe3O4＋28H＋＋NO===9Fe3＋＋NO↑＋14H2O
解析：选D A项，应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑；B项，应为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋；C项，应为3FeO＋10H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋5H2O。
2．为了验证Fe3＋的性质，某化学兴趣小组设计了如图所示的一组实验，其中实验方案设计错误的是( )
A．④ B．③
C．③④ D．①②③④⑤
解析：选C ③不反应，实验方案及现象均错误；④检验的是Cl－，与Fe3＋的性质无关。
3.通过对实验现象的观察、分析推理得出正确的结论是化学学习的方法之一。对下列实验事实的解释正确的是( )
选项
操作、现象
解释
A
向KI淀粉溶液中加入FeCl3溶液，溶液变蓝
Fe3＋能与淀粉发生显色反应
B
把生铁放置于潮湿的空气中，铁表面有一层红棕色的斑点
铁在潮湿的空气中易生成Fe(OH)3
C
向稀硝酸中加入少量铁粉，有气泡产生
说明Fe置换出硝酸中的氢，生成了氢气
D
新制Fe(OH)2露置于空气中一段时间，白色物质变成了红褐色
说明Fe(OH)2易被O2氧化成Fe(OH)3
解析：选D A项中Fe3＋将I－氧化为I2，淀粉遇碘变蓝；B项中红棕色斑点是Fe2O3·xH2O；C项中铁与稀硝酸反应产生的气体为NO。
4．(2018·洛阳期末)中科院化学所研制的晶体材料——纳米四氧化三铁，在核磁共振造影及医药上有广泛用途，其生产过程的部分流程如下所示。
FeCl3·6H2OFeOOH纳米四氧化三铁
下列有关叙述不合理的是( )
A．纳米四氧化三铁具有磁性，可作为药物载体用于治疗疾病
B．纳米四氧化三铁可分散在水中，它与FeCl3溶液的分散质直径大小相等
C．在反应①中环丙胺的作用可能是促进氯化铁水解
D．反应②的化学方程式是6FeOOH＋CO===2Fe3O4＋3H2O＋CO2
解析：选B 纳米四氧化三铁为磁性纳米晶体材料，可作为药物载体用于疾病的治疗，A项正确；纳米四氧化三铁分散在适当的分散剂中形成的分散系属于胶体，不同于溶液中溶质微粒的直径，B项错误；反应①中环丙胺不参加反应，但加入环丙胺后FeCl3发生水解生成FeOOH，即环丙胺会促进氯化铁的水解，C项正确；由制备过程可知，反应②的反应物为FeOOH和CO，由一种生成物为Fe3O4和质量守恒定律可知反应为6FeOOH＋CO===2Fe3O4＋3H2O＋CO2，D项正确。
5．下列说法正确的是( )
A．制备无水FeCl3的转化均能一步实现：Fe2O3FeCl3(aq)蒸发,无水FeCl3
B．铁表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化
C．将试管①中铁粉与水蒸气加热，试管②中肥皂水冒泡，说明铁与水蒸气在加热条件下发生了反应
D．Fe2O3是红棕色粉末，俗称铁红，常用作红色油漆和涂料
解析：选D 因FeCl3能够发生水解反应，故蒸发FeCl3溶液不能得到无水FeCl3，A错误；铁表面的氧化层疏松，不能阻止铁的进一步氧化，B错误；因加热试管①时，试管①中气体受热膨胀，在试管②处也会有气泡产生，所以试管②中肥皂水冒泡不能说明Fe与水蒸气发生了反应，C错误。
6．下列关于Fe3＋、Fe2＋性质实验的说法错误的是( )
A．用如图装置可以制备Fe(OH)2
B．配制FeCl3溶液时，先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中，再加水稀释到所需要的浓度
C．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，此现象不能确定溶液中含有Fe2＋
D．向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2＋被氧化
解析：选C 反应开始时生成的H2进入B中，可排出其中的空气，防止生成的Fe(OH)2被氧化，一段时间后关闭止水夹C，A中硫酸亚铁进入B中可生成Fe(OH)2，A正确；FeCl3易水解，为防止水解配制溶液时先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中，再加水稀释到所需要的浓度，B正确；Fe3＋与铁反应可生成Fe2＋，则向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2＋被氧化，D正确。
7．粗制的CuSO4·5H2O晶体中含有Fe2＋。提纯时，为了除去Fe2＋，常加入少量H2O2，然后再加入少量碱至溶液pH＝4，即可以除去Fe3＋而不损失硫酸铜。下列说法不正确的是( )
A．溶解CuSO4·5H2O晶体时要加入少量稀H2SO4
B．加入H2O2除去Fe2＋的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋4OH－===2Fe(OH)3↓
C．由于CuSO4的催化作用，会使部分H2O2分解而损失
D．调溶液pH＝4的依据是当pH＝4时Fe3＋沉淀完全，而Cu2＋还未开始沉淀
解析：选B CuSO4·5H2O晶体溶解后Cu2＋会发生水解生成Cu(OH)2和H2SO4，所以溶解时加入少量的稀硫酸可抑制Cu2＋的水解，A正确；因为氧化Fe2＋时，溶液为强酸性，在强酸性条件下，不可能大量存在OH－，B错误；Cu2＋对过氧化氢的分解具有催化作用，所以使部分过氧化氢损失，C正确；因为该操作的目的是除去Fe3＋且硫酸铜不损失，所以调节溶液的pH＝4，应是Fe3＋完全沉淀而Cu2＋还未开始沉淀，D正确。
8．在Fe2(SO4)3溶液中，加入a g铜，完全溶解后，再加b g铁，充分反应后得到c g残余固体，且a>c，下列说法正确的是( )
A．残余固体是铜和铁
B．最后得到的溶液中一定含有Cu2＋
C．将残余固体加入稀硫酸中，有气泡产生
D．最后得到的溶液中可能含有Fe3＋
解析：选B 因为a>c，说明b g铁完全反应，溶液中含Cu2＋、Fe2＋，不含Fe3＋，B正确。
9．(2018·合肥质量检测)磁黄铁矿(主要成分是Fe1－nS，S为－2价)导电性好，且略具磁性，主要用于提取硫、生产硫酸等。将m g该磁黄铁矿与200 mL盐酸恰好完全反应(矿石中其他成分不与盐酸反应)，生成硫单质4.8 g、FeCl2 0.85 mol和一定量H2S气体，向反应后的溶液中加入KSCN溶液无现象。下列说法正确的是( )
A．m g该磁黄铁矿中含＋2价的铁0.75 mol
B．200 mL盐酸中HCl物质的量浓度为4.25 mol·L－1
C．生成的H2S气体在标准状况下的体积为16.8 L
D．该磁黄铁矿中Fe1－nS的n＝0.15
解析：选D 依据题意可知，磁黄铁矿中硫元素为－2价，铁元素既有＋2价又有＋3价；n(S)＝4.8 g÷32 g·mol－1＝0.15 mol，根据得失电子守恒得n(Fe3＋)＝0.15 mol×(2－0)/(3－2)＝0.30 mol，则n(Fe2＋)＝0.85 mol－0.30 mol＝0.55 mol，A错误；盐酸恰好反应生成FeCl2 0.85 mol，根据氯原子守恒得c(HCl)＝0.85 mol×2/0.2 L＝8.5 mol·L－1，B错误；根据氢原子、氯原子守恒得n(H2S)＝n(HCl)＝n(FeCl2)＝0.85 mol，故标准状况下，V(H2S)＝0.85 mol×22.4 L·mol－1＝19.04 L，C错误；在Fe1－nS中n′(S)＝0.85 mol＋0.15 mol＝1.0 mol，n(Fe)＝0.85 mol，所以n(Fe)∶n′(S)＝0.85 mol∶1.0 mol＝0.85，所以1－n＝0.85，n＝0.15，D正确。
10．向含有1 mol HNO3和1 mol H2SO4的混合溶液中逐渐加入铁粉至过量，溶液中金属阳离子a、b与所加铁粉的物质的量的关系如图所示(已知稀硝酸的还原产物只有NO)。下列有关判断不正确的是( )
A．a表示n(Fe3＋)的变化曲线
B．n1＝0.75
C．P点时，n(Fe2＋)＝0.562 5 mol
D．向P点溶液中加入铜粉，最多可溶解14.4 g
解析：选C 该反应可以看作两步：①Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O，硝酸根离子过量，氢离子不足；②2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。a表示Fe3＋的物质的量变化曲线，A正确；溶液中共有3 mol H＋参加反应，消耗铁为0.75 mol，B正确；P点n(Fe2＋)＝n(Fe3＋)，二者均为0.45 mol，C错误；剩余0.45 mol Fe3＋，消耗0.225 mol(14.4 g)铜，D正确。
11．(2018·贵州高三期末)玻璃制造行业需要消耗大量硼酸(H3BO3)。工业上以铁硼矿(主要成分为2MgO·B2O3·H2O和Fe3O4，还含有少量Fe2O3、FeO、CaCO3、Al2O3和SiO2等)为原料生产硼酸的工艺流程如下：
资料：(1)H3BO3的溶解度在20 ℃、40 ℃、60 ℃、100 ℃时分别为5.0 g、8.7 g、14.8 g、40.2 g；
(2)Fe3O4是一种铁氧体磁性物质，不溶于水和酸；
(3)Fe3＋、Al3＋、Fe2＋和Mg2＋以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3.2、5.2、9.7和12.4；
(4)母液呈酸性。
则下列推断不正确的是( )
A．浸出渣中只含SiO2
B．热过滤的目的是防止温度降低时H3BO3从溶液中析出
C．除杂时需向浸出液中依次加入H2O2和MgO，以除去Fe2＋、Fe3＋、Al3＋等杂质离子
D．回收母液可以制得硫酸镁晶体
解析：选A 结合题给信息可知Fe3O4也不与硫酸反应，故浸出渣中还含有Fe3O4，A项错误；由资料(1)可知，为防止温度降低时H3BO3从溶液中析出，应采取热过滤，B项正确；为使铁元素以氢氧化铁形式沉淀，加入H2O2氧化Fe2＋，为防止引入其他离子，加入MgO调节溶液pH，C项正确；降温结晶得到硼酸晶体，母液中的溶质主要是硫酸镁，D项正确。
12．(2018·衡阳八中月考)氯化铁是常见的水处理剂，利用废铁屑可制备无水氯化铁。实验室制备装置和工业制备流程图如下：
已知：①无水FeCl3熔点为555 K、沸点为588 K。
②废铁屑中的杂质不与盐酸反应。
③不同温度下六水合氯化铁在水中的溶解度如下：
温度/℃
0
20
80
100
溶解度(g/100 g H2O)
74.4
91.8
525.8
535.7
实验室制备操作步骤如下：
Ⅰ.打开弹簧夹K1，关闭活塞K2，并打开活塞a，缓慢滴加盐酸。
Ⅱ.当……时，关闭弹簧夹K1，打开弹簧夹K2，当A中溶液完全进入烧杯后关闭活塞a。
Ⅲ.将烧杯中溶液经过一系列操作后得到FeCl3·6H2O晶体。
(1)烧杯中足量的H2O2溶液的作用是__________________________________________。
(2)为了测定废铁屑中铁的质量分数，操作Ⅱ中“……”的内容是__________________。
(3)从FeCl3溶液制得FeCl3·6H2O晶体的操作步骤是：加入________后、________、过滤、洗涤、干燥。
(4)试写出吸收塔中反应的离子方程式：________________________________________。
(5)捕集器温度超过673 K时，存在相对分子质量为325的铁的氯化物，该物质的分子式为____________。
(6)样品中FeCl3的质量分数通常可用碘量法测定：称取m g无水氯化铁样品，溶于稀盐酸，配制成100 mL溶液；取出10.00 mL，加入稍过量的KI溶液，充分反应后，滴入几滴淀粉溶液，并用c mol·L－1 Na2S2O3溶液滴定，消耗V mL(已知：I2＋2S2O===2I－＋S4O)。样品中氯化铁的质量分数为________________。
解析：(1)根据实验装置和操作步骤可知，实验室制备无水FeCl3的原理为利用铁与盐酸反应生成FeCl2，然后把FeCl2氧化成FeCl3，先制得FeCl3·6H2O晶体，再脱结晶水制得无水FeCl3。烧杯中足量的H2O2溶液是作氧化剂，把Fe2＋全部氧化成Fe3＋。
(2)铁与盐酸完全反应时，不再产生氢气，所以装置A中不产生气泡或量气管和水准管的液面不再变化时，可根据产生H2的量计算废铁屑中铁的质量分数。
(3)从FeCl3溶液制得FeCl3·6H2O晶体的操作步骤是加入盐酸后、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。
(4)从工业制备流程图分析可知，反应炉中进行的反应是2Fe＋3Cl2===2FeCl3，因此，进入吸收塔中的尾气是没有参加反应的氯气，在吸收塔中氯气被吸收剂吸收，反应后生成FeCl3
溶液，所以吸收剂应是FeCl2溶液，反应为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。
(5)捕集器收集的是气态FeCl3，FeCl3的相对分子质量是162.5，由相对分子质量为325的铁的氯化物可以推出，当温度超过673 K时，两分子气态FeCl3可以聚合生成双聚体Fe2Cl6。
(6)由反应：2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2、I2＋2S2O===2I－＋S4O，可得关系式：
2Fe3＋～I2～2S2O
2 2
n cV×10－3
2∶2＝n∶(cV×10－3)，则n(Fe3＋)＝cV×10－3 mol，则样品中氯化铁的质量分数为
w(FeCl3)＝×100%＝%。
答案：(1)把Fe2＋全部氧化成Fe3＋
(2)装置A中不产生气泡或量气管和水准管液面不再改变(其他合理答案也可)
(3)盐酸 蒸发(加热)浓缩、冷却结晶
(4)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
(5)Fe2Cl6 (6)%
13．绿矾被广泛用于医药和工业领域，工业上两种制备绿矾(FeSO4·7H2O)的流程如图所示，根据题意回答下列问题：
方法一：利用黄铜矿粉(主要成分为CuFeS2)制取绿矾
(1)试剂a和试剂b分别是________________，操作1的名称是________。
(2)有一种细菌在有氧气存在的稀硫酸中，可以将CuFeS2氧化成硫酸盐，写出该反应的化学方程式：_________________________________________________________。
方法二：利用工业废铁屑制取绿矾
工业废铁屑
(3)加入适量Na2CO3溶液的作用是____________。
(4)操作Ⅰ需要用到的玻璃仪器名称有___________________________________。
(5)通过检验CO来判断操作Ⅰ是否洗涤干净，检验的方法是____________________。
解析：(1)由流程图可知滤渣2为Fe(OH)3，而目标产物为绿矾(FeSO4·7H2
O)，所以试剂a为稀H2SO4，起溶解作用，b为铁粉，起还原作用；由流程图可知操作1为过滤，其作用为除去过量的铁粉。(2)由题意可知，在细菌的作用下，氧气氧化黄铜矿的反应方程式为4CuFeS2＋17O2＋2H2SO4===4CuSO4＋2Fe2(SO4)3＋2H2O。(3)CO水解时使溶液呈碱性，可以除去油污。(4)因为操作Ⅰ为过滤与洗涤，所用的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗。
答案：(1)稀H2SO4、铁粉 过滤
(2)4CuFeS2＋17O2＋2H2SO4===4CuSO4＋2Fe2(SO4)3＋2H2O (3)除去油污 (4)烧杯、玻璃棒、漏斗 (5)取少量最后一次的洗涤液于试管中，滴加BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，则已经洗涤干净；若有白色沉淀生成，则未洗涤干净
14．(2018·东北三省四市一模)炼锌厂的铜镉废渣中含有铜、锌、镉、铁、砷等元素，其含量依次减少。对这些元素进行提取分离能减少环境污染，同时制得ZnSO4·7H2O实现资源的再利用。其流程图如下。已知FeAsO4难溶于水；ZnSO4·7H2O易溶于水，难溶于酒精。
金属离子
Fe3＋
Zn2＋
Mn2＋
Cu2＋
Cd2＋
开始沉淀pH
2.7
6.5
7.7
5.2
6.9
沉淀完全pH
3.2
8.0
9.8
6.4
9.4
请回答下列问题：
(1)提高浸出率可以采用的方法是(写出其中一点即可)_________________ _______。
(2)滤液Ⅰ中有少量的AsO，若不除去，则AsO与Cd反应会产生一种有毒氢化物气体，该气体的分子式为________。向滤液Ⅰ中逐滴滴入酸性KMnO4溶液可与AsO反应生成FeAsO4，完成该反应的离子方程式：
___Fe2＋＋___AsO＋___MnO＋____===____Mn2＋＋____FeAsO4↓＋____，判断该滴定终点的现象是_________________________________________________。
(3)流程中②调节pH时可以选用的试剂为__________，滤渣Ⅱ的主要成分为__________。
(4)常温下Zn(OH)2的溶度积Ksp＝________。
(5)制得的ZnSO4·7H2O需洗涤，洗涤晶体时应选用试剂为____________________。
解析：(4)当Zn2＋沉淀完全时溶液中c(Zn2＋)≤10－5 mol·L－1，则Ksp[Zn(OH)2]＝c(Zn2＋)·c2(OH－)＝10－5×(10－6)2＝10－17。
答案：(1)适当增大硫酸浓度、升高溶液温度、搅拌、将铜镉渣磨碎成小颗粒等(合理答案均可)
(2)AsH3 5Fe2＋＋5AsO＋3MnO＋14H＋===3Mn2＋＋5FeAsO4↓＋7H2
O 滴最后一滴KMnO4，溶液变为粉红色且半分钟内不恢复为原色，则反应滴定到终点
(3)ZnO、ZnCO3、Zn(OH)2等合理答案均可
FeAsO4、Fe(OH)3
(4)10－17 (5)乙醇(或饱和硫酸锌溶液)
考点一 金属材料与金属矿物的开发利用
1．合金
(1)概念及性质
(2)注意事项
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。
③并非所有的金属都能形成合金。当一种金属的熔点高于另一种金属的沸点时，这两种金属则不能形成合金。
2．常见金属材料
(1)黑色金属材料——钢铁
①是用量最大，用途最广的合金。
②钢根据化学成分碳素钢根据含碳量高低分中碳钢低碳钢高碳钢合金钢
(2)有色金属材料——铜和铝
①我国使用最早的合金是青铜，常见的铜合金有黄铜和白铜。
②铝合金。
3．金属矿物的开发利用
(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)
4．铝热反应
实验装置
实验现象
①镁带剧烈燃烧，放出一定的热，并发出耀眼的白光，氧化铁和铝粉在较高温度下发生剧烈反应；
②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中
实验结论
高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热，反应的化学方程式为
2Al＋Fe2O3 2Fe＋Al2O3
原理应用
①制取熔点较高、活泼性弱于Al的金属铬、锰、钨等；
②金属焊接，如野外焊接钢轨等
[题点全练]
题点(一) 金属矿物的开发利用
1．下列制备金属单质的方法或原理正确的是( )
A．在高温条件下，用H2还原MgO制备单质Mg
B．在通电条件下，电解熔融Al2O3制备单质Al
C．在通电条件下，电解饱和食盐水制备单质Na
D．加强热，使CuO在高温条件下分解制备单质Cu
解析：选B A项，应用电解熔融的MgCl2
的方法制备单质镁；B项，铝为活泼金属，因此应用电解的方法制取；C项，电解水溶液得不到金属钠；D项，制备单质铜应用热还原法。
2．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……冷定，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的过程中有氧化还原反应发生
D．该冶炼锌的方法属于热还原法
解析：选A A项，由题意可知，倭铅是指金属锌，不是混合物；B项，反应中C作还原剂，则煤炭中起作用的主要成分是C；C项，碳酸锌与碳在高温下反应生成锌和一氧化碳，有氧化还原反应发生；D项，该反应是利用碳还原碳酸锌生成锌单质，属于热还原法。
3．用铝和金属氧化物反应制备金属单质是工业上较常用的方法。如：2Al＋4BaO3Ba↑＋BaO·Al2O3
常温下Al的金属性比Ba的金属性______(填“强”或“弱”)。利用上述方法可制取Ba的主要原因是________(填字母)。
A．高温时Al的活泼性大于Ba
B．高温有利于BaO分解
C．高温时BaO·Al2O3比Al2O3稳定
D．Ba的沸点比Al的低
解析：因Ba的金属性强于Mg，而Mg的金属性强于Al，故Al的金属性比Ba弱，题中由Al制备Ba不符合常规金属性强的金属制备金属性弱的反应规律，原因是此反应为可逆反应，Ba在此温度下为气体，移出钡蒸气后，平衡右移，故能由铝制得钡。
答案：弱 D
[规律方法]
金属活动性与冶炼方法的关系
题点(二) 合金的组成与性质
4．镁铝合金质优体轻，又不易锈蚀，被大量用于航空工业、造船工业、日用化工等领域。下列关于镁铝合金性质的叙述中，正确的是( )
A．此合金的熔点比镁和铝的熔点都高
B．此合金能全部溶解于稀盐酸中
C．此合金能全部溶解于氢氧化钠溶液中
D．此合金的硬度比镁和铝的硬度都小
解析：选B 镁铝合金的熔点比它的各成分金属的熔点低，硬度比它的各成分金属的硬度大，合金的化学性质与各成分金属的化学性质基本相同。
5．球墨铸铁中含有一种铁碳化合物X。实验室测定化合物X的组成实验如下：
下列说法不正确的是( )
A．固体2是氧化铁
B．X的化学式可以表示为Fe3C2
C．溶液甲中可能含有Fe3＋
D．X与足量的热浓硝酸反应有NO2和CO2生成
解析：选B A项，溶液乙是FeCl3，FeCl3＋3H2OFe(OH)3＋3HCl，在加热蒸干时HCl挥发，Fe(OH)3在灼烧时分解得到24.0 g Fe2O3，固体2是氧化铁；B项，24.0 g Fe2O3的物质的量为0.15 mol，其中含铁0.3 mol，相当于16.8 g铁，X含碳1.2 g，相当于0.1 mol碳，所以X的化学式可以表示为Fe3C；C项，＋2价铁可被氧气氧化，溶液甲中可能含有Fe3＋；D项，X中含碳，碳与足量的热浓硝酸反应有NO2和CO2生成。
考点二 铜及其化合物
1．单质铜
(1)物理性质
紫红色固体，具有良好的延展性、导热性和导电性。
(2)化学性质
①常温下，铜在干燥的空气中性质稳定，但在潮湿的空气里则会被锈蚀，在其表面逐渐形成一层绿色的铜锈。有关化学方程式：2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3。
②写出下列化学方程式：
铜在空气中加热：2Cu＋O22CuO；
铜丝在硫蒸气中反应：2Cu＋SCu2S。
2．铜的重要化合物
(1)Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，是铜绿、孔雀石的主要成分，受热分解可生成黑色的氧化铜，化学方程式：Cu2(OH)2CO32CuO＋CO2↑＋H2O，可溶于稀硫酸，离子方程式：Cu2(OH)2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O。
(2)黑色氧化铜在高温下分解为红色的Cu2O，化学方程式为4CuO2Cu2O＋O2↑。
(3)蓝色的硫酸铜晶体受热分解为白色的硫酸铜粉末，化学方程式为CuSO4·5H2OCuSO4＋5H2O。
(4)红色的Cu2O与稀硫酸反应，溶液变蓝，同时生成红色的单质铜，离子方程式为Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。
3.铜及其化合物的应用
(1)原电池：铜可作为铜锌原电池中的极材料。
(2)电解池：电解CuCl2溶液，即CuCl2Cu＋Cl2↑。
(3)铜的精炼：以粗铜为极，纯铜为极，CuSO4溶液为电解液进行电解，可将粗铜提纯。
(4)氧化铜与醇反应时作氧化剂，并可实现从CuO到Cu的转化。
(5)用新制的氢氧化铜悬浊液来检验基，并可实现从Cu(OH)2到Cu2O的转化。
(6)Cu2＋作为重金属离子能使蛋白质变性，可利用此性质来配制农药，如配制波尔多液。
(7)在制取乙炔的实验中，可用CuSO4溶液除去乙炔中的杂质H2S等：CuSO4＋H2S===CuS↓＋H2SO4。
(8)Cu2＋能催化H2O2分解制O2，加快其分解速率。
(9)无水CuSO4粉末遇水变蓝的特性检验(或水蒸气)的存在。
[题点全练]
题点(一) 铜及其化合物的性质
1．下列关于铜的化合物的说法正确的是( )
A．蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末是化学变化
B．常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中，有棕黄色的烟生成
C．用稀盐酸除去铜锈的离子方程式为CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O
D．向CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后，将混合物倒入蒸发皿加热煮沸一会儿，然后冷却、过滤，滤纸上的物质为“蓝色固体”
解析：选A 蓝色硫酸铜晶体受热失去结晶水转化为白色硫酸铜粉末是化学变化，A正确；常温下铜与氯气不反应，需在点燃条件下才能反应，观察到有棕色的烟生成，B错误；铜锈的成分是碱式碳酸铜，不是氧化铜，C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，滤纸上留下的是黑色物质CuO，D错误。
2．下列陈述Ⅰ、Ⅱ正确并且有因果关系的是( )
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
A
SO2有漂白性
SO2能使溴水褪色
B
铁比铜活泼
铜容器可以盛放浓硝酸
C
铜绿的主要成分是碱式碳酸铜
可用稀盐酸除去铜器表面的铜绿
D
铜表面易形成致密的氧化膜
铜板上的铁钉在潮湿空气中不易生锈
解析：选C SO2具有漂白性，但SO2使溴水褪色利用的是SO2的还原性，A项错误；铜在常温下能与浓硝酸反应，铜容器不能盛放浓硝酸，B项错误；碱式碳酸铜能与盐酸反应生成氯化铜、水和CO2，而铜不与稀盐酸反应，故可以用稀盐酸除去铜器表面的铜绿，C项正确；铜板上的铁钉在潮湿空气中易发生电化学腐蚀，铁作负极加快腐蚀速率，D项错误。
3．已知酸性条件下有反应：2Cu＋===Cu2＋＋Cu，由于反应温度不同，用氢气还原氧化铜时，可能产生Cu或Cu2O，两者都是红色固体。一位同学对某次用氢气还原氧化铜实验所得的红色固体产物做了验证，实验操作和实验现象记录如下：
加入试剂
稀硫酸
浓硫酸加热
稀硝酸
浓硝酸
实验现象
红色固体和蓝色溶液
无色气体
无色气体和蓝色溶液
红棕色气体和绿色溶液
由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物是( )
A．Cu B．Cu2O
C．一定有Cu，可能有Cu2O D．一定有Cu2O，可能有Cu
解析：选D 根据题中信息，可推出原红色固体里一定有Cu2O；溶液中的红色固体铜，可能是原来固体中含有铜，也可能是由Cu2O和硫酸反应生成的。
[规律方法]
区别红色物质Cu和Cu2O的方法
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。
题点(二) 铜及其化合物的制备
4．Cu2S是火法炼铜的重要原料之一，下面是由Cu2S冶炼铜及制取CuSO4·5H2O的流程图：
Cu2SCuCu2O、CuOAB胆矾
(1)Cu2S中铜元素的化合价为________，火法炼铜的反应原理是____________________________________________(用化学方程式表示)。
(2)向Cu2
O、CuO中加入足量稀硫酸得到的体系A中溶液呈蓝色，且有红色物质生成，请写出生成红色物质的离子方程式：________________________________________。
(3)若将A中红色物质反应掉，操作Ⅰ中加入的试剂最好是________(填字母)。
A．适量的NaNO3 B．适量的HNO3 C．适量的H2O2
解析：(1)Cu2S中铜为＋1价，火法炼铜中Cu、O被还原，S被氧化，反应的化学方程式为Cu2S＋O22Cu＋SO2。
(2)依据信息知Cu2O在酸性条件下生成Cu2＋(蓝色)和单质铜(红色)，反应的离子方程式为Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O。
(3)H2O2不产生污染物，不引入杂质。
答案：(1)＋1 Cu2S＋O22Cu＋SO2
(2)Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O
(3)C
[规律方法]
1．冶炼铜的“两方法”
(1)湿法炼铜：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。
(2)高温炼铜：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜)：
2CuFeS2＋4O2Cu2S＋3SO2＋2FeO(炉渣)
2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2
2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑
[注] 粗铜通过电解精炼获得精铜。
2．制备CuSO4的流程
Cu2SCuCu2O、CuOCuSO4
[注] 不能用Cu与浓硫酸反应制备CuSO4。
[综合演练提能]
[课堂真题练]
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)(2016·全国卷Ⅱ)除去Cu粉中混有CuO的方法是加入稀硝酸溶解、过滤、洗涤、干燥(×)
(2)(2015·全国卷Ⅰ)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(×)
(3)(2015·广东高考)1 mol Cu和足量热浓硫酸反应可生成NA个SO3分子(×)
(4)(2015·天津高考)中国古代利用明矾溶液的酸性清除铜镜表面的铜锈(√)
(5)(2015·天津高考)气体通过无水硫酸铜，粉末变蓝，证明原气体中含有水蒸气(√)
(6)(2014·全国卷Ⅱ)H2通过灼热的CuO粉末，反应后固体物质增重(×)
(7)(2017·天津高考)用氯气处理水中的Cu2＋、Hg2＋等重金属离子(×)
2．(2015·四川高考)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
解析：选A CO2与CuSO4不反应，没有蓝色沉淀生成，B错误；CuSO4与H2S反应的离子方程式为H2S＋Cu2＋===2H＋＋CuS↓，C错误；CuSO4与过量浓氨水反应的离子方程式为Cu2＋＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋4H2O，D错误。
3．(2017·江苏高考)碱式氯化铜是重要的无机杀菌剂；碱式氯化铜有多种制备方法。
(1)方法1：45～50 ℃时，向CuCl悬浊液中持续通入空气得到Cu2(OH)2Cl2·3H2O，该反应的化学方程式为_______________________________。
(2)方法2：先制得CuCl2，再与石灰乳反应生成碱式氯化铜。Cu与稀盐酸在持续通入空气的条件下反应生成CuCl2，Fe3＋对该反应有催化作用，其催化原理如图所示。M′的化学式为________________。
解析：(1)在H2O存在的条件下，CuCl能被空气中的O2氧化生成Cu2(OH)2Cl2·3H2O，根据Cu和O得失电子守恒配平反应的化学方程式。(2)由题图知，O2氧化M′生成M，根据题意“Fe3＋对该反应有催化作用”，则M′为Fe2＋。
答案：(1)4CuCl＋O2＋8H2O2Cu2(OH)2Cl2·3H2O
(2)Fe2＋
4．(2017·北京高考)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根据盖斯定律，将已知的两个热化学方程式相加即可得到所求热化学方程式。②由题图知，温度升高，CO2的物质的量减少，CO的物质的量增多，平衡向生成CO的方向移动，又因温度升高平衡向吸热反应方向移动，故CO2生成CO反应的ΔH>0。③根据题意，尾气中的HCl经吸收得到粗盐酸，因此吸收液为水；尾气中的Cl2经吸收得到FeCl3溶液，因此吸收液为FeCl2溶液；为防止HCl、Cl2吸收不完全污染环境，最后用NaOH溶液进行吸收。④由资料可知，冷却至室温时，滤渣中含有难溶于TiCl4的MgCl2以及微溶于TiCl4的AlCl3和FeCl3。(2)粗TiCl4中含有的杂质是与TiCl4互溶的SiCl4和少量微溶于TiCl4的AlCl3和FeCl3，根据各物质的沸点差异，采用蒸馏的方法先除去沸点较低的SiCl4，再控制温度在136～181 ℃之间，蒸馏得到纯TiCl4。
答案：(1)①TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g) ΔH＝－45.5 kJ·mol－1 ②> 随温度升高，CO含量增大，说明生成CO的反应是吸热反应 ③H2O、FeCl2溶液、NaOH溶液 ④MgCl2、AlCl3、FeCl3
(2)SiCl4 高于136 ℃，低于181 ℃
[课下提能练]
1．(2018·东城质检)化学反应中，反应物用量、浓度或反应条件不同可能对生成物产生影响。下列反应的生成物不受上述因素影响的是( )
A．铜与硝酸反应 B．钠与氧气反应
C．氢气与氯气反应 D．氯化铝与氢氧化钠溶液反应
解析：选C A项，铜与浓硝酸、稀硝酸反应的产物不同；B项，钠与氧气在常温条件下的反应和在加热条件下反应的产物不同；C项，氢气与氯气无论是加热还是点燃条件下的产物都是HCl，不受反应物用量、条件、反应物浓度的影响；D项，氯化铝与少量氢氧化钠溶液反应生成氢氧化铝，与足量氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠，产物不同。
2．(2018·宝鸡质检)已知下列转化关系中，M、N均为单质，则M可能是( )
M＋NQQ溶液M＋N
A．Na B．Al
C．Fe D．Cu
解析：选D Na、Al、Fe均为活泼金属，电解相关溶液不能制取其单质；电解铜盐溶液可以生成铜单质，题给转化是：Cu＋Cl2CuCl2CuCl2溶液Cu＋Cl2。
3．下列常见金属的冶炼原理中不合理的是( )
选项
金属
冶炼原理
A
Fe
Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2
B
Hg
2HgO2Hg＋O2↑
C
Mg
2MgO(熔融) 2Mg＋O2↑
D
Na
2NaCl(熔融) 2Na＋Cl2↑
解析：选C A项，铁可以通过还原剂还原铁的氧化物进行冶炼，正确；B项，Hg是不活泼金属，通过热分解冶炼，正确；C项，镁是活泼金属，电解熔融的MgCl2冶炼Mg，错误；D项，Na是活泼金属，电解熔融NaCl冶炼Na，正确。
4．从经济效益和环境保护考虑，大量制取Cu(NO3)2最宜采用的方法是( )
A．CuCu(NO3)2
B．CuCu(NO3)2
C．CuCuOCu(NO3)2
D．CuCuCl2Cu(NO3)2
解析：选C A项，Cu与浓HNO3反应生成NO2，NO2是有毒气体，污染环境，错误；B项，Cu与稀HNO3反应生成NO，NO是有毒气体，污染环境，错误；C项，发生反应2Cu＋O22CuO，CuO＋2HNO3===Cu(NO3)2＋H2O，过程中没有有毒气体生成，不污染环境，正确；D项，硝酸银成本较高，不经济，错误。
5．(2018·南阳一中月考)铜有两种常见的氧化物CuO和Cu2O。某学习小组取0.98 g(用精密天平测量)Cu(OH)2固体加热，有铜的氧化物生成，其质量随温度变化如图甲所示；另外，某同学绘制了三条表示金属氧化物与其所含金属元素的质量的关系曲线，如图乙所示。
则下列分析正确的是( )
A．图甲中a点和b点对应物质的化学式分别为Cu2O和CuO
B．图甲整个过程中共生成0.26 g水
C．图乙三条曲线中，表示CuO和其中所含Cu元素质量关系的曲线是A
D．图甲中，a到b的过程中有0.01 mol电子发生了转移
解析：选D 0.98 g Cu(OH)2的物质的量为0.01 mol，若全部生成CuO，则质量为0.01 mol×80 g·mol－1＝0.80 g，所以a点对应的物质是CuO；若全部生成Cu2O，则质量为0.005 mol×144 g·mol－1＝0.72 g，所以b点对应的物质是Cu2O，A项错误；根据化学方程式Cu(OH)2CuO＋H2O、4CuO2Cu2O＋O2↑可知，生成水的物质的量为0.01 mol，质量为0.01 mol×18 g·mol－1＝0.18 g，B项错误；CuO和其中所含Cu元素的质量关系(以CuO的质量为10 g计算)为：
CuO ～ Cu
80 64
10 g 8 g
观察图乙可知，B曲线符合上述质量关系，表示的是CuO，C项错误；根据反应方程式4CuO2Cu2O＋O2↑可知，a到b的过程中有0.01 mol电子发生了转移，D项正确。
6．有NaCl、FeCl2、FeCl3、CuCl2、AlCl3、NH4Cl六种溶液，只用一种试剂就可以把它们鉴别开来，该试剂是( )
A．稀H2SO4 B．NaOH溶液
C．氨水 D．稀HNO3
解析：选B A项，加入硫酸溶液，六种溶液都无现象，所以不能鉴别；B项，加入NaOH溶液，NaCl无现象，FeCl2生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，FeCl3生成红褐色沉淀，CuCl2生成蓝色沉淀，AlCl3生成白色沉淀，NaOH过量时，沉淀逐渐溶解消失，NH4Cl生成刺激性气体，六种物质现象各不相同，可鉴别；C项，加入氨水，NaCl和NH4Cl无现象，所以不能鉴别；D项，加入稀HNO3，NaCl、AlCl3、NH4Cl均为无色溶液，无法区分。
7．(2018·湖北七校联考)下列关于Fe、Cu、Mg、Al四种金属元素的说法中正确的是( )
A．四种元素的单质都能和盐酸反应，生成相应的盐和氢气
B．制备AlCl3、FeCl3、CuCl2均不能采用将溶液直接蒸干的方法
C．将Mg棒和Al棒作为原电池的两个电极插入NaOH溶液中，Mg棒上发生氧化反应
D．铁锈的主要成分是氧化铁，铜锈的主要成分是氧化铜
解析：选B A项，Cu单质不与盐酸反应。C项，一般情况下，在原电池中，金属性强的作负极，但也要根据电解质溶液的实际情况考虑，Mg的金属性大于Al的，但是电解质溶液为NaOH溶液，而Mg不与NaOH溶液反应，Al与NaOH溶液反应，所以Al棒作负极，发生氧化反应。D项，铁锈的主要成分是氧化铁，铜锈的主要成分是碱式碳酸铜。
8．“拟晶”(quasicrystal)是一种具有凸多面体规则外形但不同于晶体的固态物质。Al65Cu23Fe12是二十世纪发现的几百种拟晶之一，具有合金的某些优良物理性能。下列有关这种拟晶的说法正确的是( )
A．无法确定Al65Cu23Fe12中三种金属的化合价
B．Al65Cu23Fe12的硬度小于金属铁
C．Al65Cu23Fe12不可用作长期浸泡在海水中的材料
D．1 mol Al65Cu23Fe12溶于过量的硝酸时共失去265 mol电子
解析：选C A项，拟晶Al65Cu23Fe12是由三种金属元素组成，由于金属无负价，根据化合价代数和为0的原则，三种金属的化合价均可视作零价；B项，拟晶具有合金的某些优良物理性能，合金的硬度一般比各成分金属大；C项，Al65Cu23Fe12与海水可以构成原电池，会加速金属的腐蚀，因此不可用作长期浸泡在海水中的材料；D项，溶于过量硝酸时，Al与Fe均变为＋3价，Cu变为＋2价，故1 mol Al65Cu23Fe12失电子为65 mol×3＋23 mol×2＋12 mol×3＝277 mol。
9．(2018·泉州模拟)已知CuO经高温灼烧生成Cu2O，Cu2O与H＋发生：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，说明样品全部生成了Cu2O
B．溶液中最终可能有紫红色固体出现
C．这种实验的结果无法说明CuO分解的程度
D．如果溶液变成蓝色，最终没有紫红色固体出现，说明CuO没有分解
解析：选C Cu、Cu2O、CuO均能与稀硝酸反应，故不可能有紫红色固体出现，无法说明CuO分解的程度。
10．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晶体
B．相对于途径①③，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：选C CuSO4易溶于水，将CuSO4溶液蒸发浓缩得到其高温饱和溶液，再冷却结晶可析出CuSO4·5H2O晶体，A正确；途径②中发生的反应为2Cu＋2H2SO4＋O22CuSO4＋2H2O，而途径①中产生NO气体，途径③中产生SO2气体，显然途径②不产生污染性气体，更好地体现了绿色化学思想，B正确；由题图可知，CuSO4在1 100 ℃时分解得到Cu2O，该过程Cu元素化合价由＋2价降低到＋1价，S元素的化合价为＋6价，不能继续升高，只能是O元素的化合价升高，即有O2产生，化学方程式为2CuSO4Cu2O＋SO2↑＋SO3↑＋O2↑，故X是SO2、SO3、O2三种气体的混合物，C错误；CuSO4与过量NaOH溶液反应生成Cu(OH)2，再与Y在加热条件下转化为Cu2O，则Y具有还原性，可以是乙醛、葡萄糖等含有醛基的有机物，D正确。
11．部分氧化的铁铜合金样品(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Fe3＋、Fe2＋、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：选B 硫酸足量，只有金属Cu不与H2SO4反应，所以滤渣3.2 g为金属铜，物质的量为0.05 mol，即合金样品中总共含有铜元素0.05 mol，滤液A中加入足量NaOH溶液，所得滤渣灼烧得到的固体3.2 g为Fe2O3。生成的滤渣3.2 g是铜，金属铜可以和Fe3＋
反应，所以滤液A中一定不含Fe3＋，则滤液A中含有的阳离子为Fe2＋、H＋，A错误；Fe的物质的量为×2＝0.04 mol，其质量为0.04 mol×56 g·mol－1＝2.24 g，B正确；根据B项分析可知铁元素质量为2.24 g，而合金样品质量为5.76 g，所以CuO的质量不超过5.76 g－2.24 g＝3.52 g，C错误；最后滤液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H＋0.08 mol，其中部分H＋生成氢气，另外的H＋和合金中的O2－结合成水，由于合金中氧元素的物质的量为＝0.02 mol，全转化为H2O需消耗H＋0.04 mol，所以硫酸中生成H2的H＋的物质的量为0.08 mol－0.04 mol＝0.04 mol，即生成0.02 mol H2，标准状况下体积为448 mL，D错误。
12．(2018·海南五校一模)CuCl是有机合成中常用的一种催化剂，在乙醇中溶解度较小。实验室可用氯化铜溶液、铜粉、浓盐酸反应制备，其反应原理和流程为
CuCl2＋Cu＋2HCl2HCuCl2(无色)2CuCl↓(白色)＋2HCl
已知反应过程中可能存在的副反应有：CuCl＋H2OCuOH＋HCl
(1)“反应”步骤中加入氯化钠的目的是________________________________。
(2)用乙醇洗涤产品的原因，一是___________________，二是_________________。
(3)“反应”步骤中往往使用过量的浓盐酸，其主要目的是_____________________。
(4)CuCl在潮湿的环境中易被氧化为Cu2(OH)3Cl，反应的化学方程式为______________。
(5)若实验时用到3 mL 0.5 mol·L－1CuCl2溶液，最终得到产品0.21 g，则该实验的产率为____________________(列出算式并计算出结果，结果保留小数点后两位)。
解析：(1)从平衡移动角度考虑，增大Cl－浓度，有利于平衡正向移动，增大反应物的转化率。(2)氯化亚铜在乙醇中的溶解度小，使用乙醇洗涤可减少产品损失。乙醇的沸点低，易挥发，“烘干”可以在较低温度下进行，不但可以缩短时间，还可以节约能源。(3)根据勒夏特列原理，盐酸能抑制氯化亚铜的水解。(4)根据元素守恒可知，反应中需要水，生成物中含有HCl。(5)根据题目所给的方程式可知CuCl2～2CuCl，结合提供数据求得理论上应生成产品的质量，进一步可以计算出产率。
答案：(1)增大Cl－浓度，有利于生成HCuCl2
(2)减少洗涤过程中的产品损失 乙醇的沸点低，既可缩短烘干时间，又能降低能耗
(3)抑制“稀释”过程中CuCl的水解(或抑制CuCl的水解)
(4)4CuCl＋4H2O＋O2===2Cu2(OH)3Cl＋2HCl
(5)×100%＝70.35%
13．(2018·宁德模拟)为探究某铁碳合金与浓硫酸在加热条件下的反应的部分产物，并测定铁碳合金中铁元素的质量分数，某化学活动小组设计了如图所示的实验装置，并完成以下实验探究。
(1)往圆底烧瓶中加入m g铁碳合金，并滴入过量浓硫酸，未点燃酒精灯前，A、B均无明显现象，其原因是：①常温下碳与浓硫酸不反应；②______________________________。
(2)点燃酒精灯，反应一段时间后，从A中逸出气体的速率仍然较快，除因反应温度较高外，还可能的原因是____________________________________。
(3)装置B的作用是_______________________________________。
(4)甲同学观察到装置C中有白色沉淀生成，他得出了使澄清石灰水变浑浊的气体是二氧化碳。装置A中能产生二氧化碳的化学方程式为_____________________________。
(5)乙同学认为甲同学的结论是错误的，他认为为了确认二氧化碳的存在，需在装置B和C之间添加装置M。装置E、F中盛放的试剂分别是____________、____________。重新实验后观察到装置F中的现象是______________________________________。
(6)有些同学认为合金中铁元素的质量分数可用KMnO4溶液来测定(5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O)。测定铁元素质量分数的实验步骤如下：
Ⅰ.往烧瓶A中加入过量铜使溶液中的Fe3＋完全转化为Fe2＋，过滤，得到滤液B；
Ⅱ.将滤液B稀释为250 mL；
Ⅲ.取稀释液25.00 mL，用浓度为c mol·L－1的酸性KMnO4溶液滴定，三次滴定实验所需KMnO4溶液体积的平均值为V mL。
①步骤Ⅱ中，将滤液B稀释为250 mL需要用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，还必须要用到的是____。
②判断滴定终点的标志是_______________________________________。
③铁碳合金中铁元素的质量分数为__________________________________。
解析：(1)分液漏斗中盛放的是浓硫酸，常温下浓硫酸和铁发生钝化，阻碍反应的进行。(2)加入的是铁碳合金，铁和碳在硫酸溶液中可构成原电池，加快反应速率。(3)品红溶液用来检验SO2，品红溶液褪色，说明反应产生了SO2。(5)SO2
也能使澄清石灰水变浑浊，因此要验证CO2的存在需要除去SO2，利用SO2的还原性，通过溴水或酸性高锰酸钾溶液，再通过品红溶液，验证SO2是否完全被吸收，品红溶液不褪色，澄清石灰水变浑浊，说明有CO2产生。(6)①还需要用250 mL容量瓶；②高锰酸钾微过量，浓度很小，所以呈浅紫色；③铁元素的质量为V×10－3 L×c mol·L－1×5×56 g·mol－1×＝2.8cV g，故其质量分数为×100%，即%。
答案：(1)常温下Fe在浓硫酸中发生钝化
(2)铁、碳在硫酸溶液中形成原电池
(3)检验SO2的存在
(4)C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O
(5)酸性KMnO4溶液或溴水(或其他合理答案) 品红溶液 品红溶液不褪色或无明显现象
(6)①250 mL容量瓶 ②滴入最后一滴酸性高锰酸钾溶液，溶液呈浅紫色，且30 s内不褪色 ③%
14．(2018·湖南十三校联考)近年来，硫化铜矿的湿法冶炼技术已经取得了很大的进展。现有一种催化氧化酸浸硫化铜矿的冶炼法，其工艺流程如图甲所示：
反应温度、固液比、反应时间和氯离子浓度都对铜的浸出率有较大的影响，下面是实验得出的这几种因素对铜的浸出率影响的变化曲线图(如图乙～戊所示)。
回答下列问题：
(1)火法炼铜的主要反应：
①2CuFeS2＋4O2Cu2S＋3SO2＋2FeO(炉渣)；
②2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2；
③2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑。
则在反应①、②、③中被氧化的元素为________(填元素符号)；若生成的SO2在标准状况下的体积为4.48 L，则反应中转移的电子数目为________ NA；由a mol CuFeS2生成a mol Cu，共消耗________ mol O2。
(2)写出反应1的化学方程式：____________________________________。
经查，硫黄、FeSO4·7H2O均可入药，用途广泛。湿法炼铜与火法炼铜相比，优点是________________________________________________________________________。
(3)从溶液中得到FeSO4·7H2O晶体的操作是___________________________________。
(4)根据实验以及工业生产的实际要求，从下表中得出的最佳工艺条件为________(填字母)。
选项
反应温度/℃
固液比
c(Cl－)/(mol·L－1)
反应时间/h
A
95
1∶5
0.8
7
B
100
1∶5.5
0.7
7
C
110
1∶6
0.9
8
解析：(1)整个过程中化合价升高的元素即被氧化的元素只有硫；每个硫原子失6个电子，故生成4.48 L(即0.2 mol)SO2电子转移数为1.2NA；CuFeS2反应后的最终产物为SO2
、FeO、Cu，根据原子守恒即得消耗O2的物质的量。
(2)根据流程图得出CuS的氧化产物为S，H2SO4提供酸性环境，从而得出反应1的化学方程式；湿法炼铜没有SO2生成，故污染小，同时可得到有药用价值的副产物硫酸亚铁晶体及硫黄。
(3)从溶液中获得结晶水合物的常规操作为蒸发浓缩、冷却结晶。
(4)根据图乙～戊可知，A项为最佳工艺条件，95 ℃时铜的浸出率已经很高，且高温需要更多的燃料供能，不经济。
答案：(1)S 1.2 2.5a
(2)2CuS＋O2＋2H2SO42CuSO4＋2H2O＋2S 污染小，同时得到副产物硫酸亚铁晶体及硫黄，资源得到充分利用 (3)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤 (4)A
章 末 聚焦命题热点·精析高考重难
含金属元素的陌生物质在化工流程题中的应用
近几年高考常以含金属元素(Fe、Cu、Ti、Cr、Mn、W、V、Co等)的陌生物质为载体，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进行设问，考查物质的制备、分离提纯等基本实验原理及操作，陌生化学方程式的书写，产品纯度或产率的化学计算，化工生产适宜条件的选择等。这类试题具有较强的实用性和综合性，能考查考生分析问题和解决问题的能力，是近几年高考的常考题型。
以物质制备为目的的化学工艺流程
1．原料处理阶段的常见考查点
(1)加快反应速率
(2)溶解：通常用酸溶。如用稀硫酸、盐酸、浓硫酸等。
(3)灼烧、焙烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质高温下氧化、分解。
2．分离提纯阶段的常见考查点
(1)调pH除杂
①控制溶液的酸碱性使其中的某些金属离子形成氢氧化物沉淀。如若要除去Al3＋、Mg2＋溶液中含有的Fe2＋，先用氧化剂把Fe2＋氧化为Fe3＋，再调溶液的pH。
②调节pH所需的物质一般应满足两点：一能与H＋反应，使溶液pH增大；二不引入新杂质。例如，若要除去Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH。
(2)加热：加快反应速率或促进平衡向某个方向移动。
如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物，则要注意对温度的控制。如侯氏制碱法中的NaHCO3；还有如H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质。
(3)降温：防止某物质在高温时溶解(或分解)；使化学平衡向着题目要求的方向移动。
3．获得产品阶段的常见考查点
(1)洗涤(冰水、热水)：洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗；乙醇洗涤既可洗去晶体表面的杂质，又可减少晶体溶解的损耗。
(2)蒸发时的气体氛围抑制水解：如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时，应在HCl的气流中加热，以防其水解。
(3)蒸发浓缩、冷却结晶：如NaCl和K2Cr2O7混合溶液，若将混合溶液加热蒸发后再降温，则析出的固体主要是K2Cr2O7，这样就可分离出大部分K2Cr2O7；同样原理可除去KNO3中的少量NaCl。
(4)蒸发结晶、趁热过滤：如NaCl和K2Cr2O7混合溶液，若将混合溶液蒸发一段时间，析出的固体主要是NaCl，同样原理可除去NaCl中的少量KNO3。
[典例1] (2017·全国卷Ⅰ)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：
回答下列问题：
(1)“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如图所示。由图可知，当铁的浸出率为70%时，所采用的实验条件为__________________________。
(2)“酸浸”后，钛主要以TiOCl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：
温度/℃
30
35
40
45
50
TiO2·xH2O转化率/%
92
95
97
93
88
分析40 ℃时TiO2·xH2O转化率最高的原因______________________________。
(4)Li2Ti5O15中Ti的化合价为＋4，其中过氧键的数目为________。
(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)。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.3×10－22、1.0×10－24。
(6)写出“高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式：__________________。
[学审题析题]
[答案] (1)100 ℃、2 h,90 ℃、5 h
(2)FeTiO3＋4H＋＋4Cl－===Fe2＋＋TiOCl＋2H2O
(3)低于40 ℃，TiO2·xH2O转化反应速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转化反应速率下降
(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
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