2021新高考化学鲁科版一轮复习同步练习：第3章 第10讲 金属材料及金属矿物的开发利用

2021新高考化学鲁科版一轮复习同步练习：第3章 第10讲 金属材料及金属矿物的开发利用

第 10 讲　金属材料及金属矿物的开发利用 目标要求 　1.结合真实情景中的应用实例或通过实验探究，了解金属材料及其重要化合物的 主要性质，了解其在生产、生活中的应用。2.结合实例认识金属性质的多样性，了解通过化学 反应可以探索物质性质、实现物质的转化，认识物质及其转化在自然资源综合利用和环境保 护中的重要作用。 一、镁、铝单质的性质 1．镁、铝的结构和存在 镁、铝分别位于元素周期表的第 3 周期ⅡA 族和ⅢA 族，原子结构示意图为 和 ， 它们都是活泼的金属，在自然界中全部以化合态的形式存在。铝是地壳中含量最多的金属元 素。 2．金属铝的物理性质 银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和导热性等，密度较小，质地柔软。铝 的熔点比镁高，硬度比镁大。 3．对比掌握镁、铝的化学性质 铝 镁 与非金 属反应 能被 Cl2、O2 氧化 2Mg＋O2 =====点燃 2MgO 3Mg＋N2 =====点燃 Mg3N2 与水反应 反应很困难 能与沸水反应 Mg＋2H2O =====△ Mg(OH)2＋H2↑ 与酸(H＋) 反应 能与 H＋反应产生 H2 反应速度比 Al 快 Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑ 与碱反应 能溶于强碱溶液产生 H2 不反应 与某些氧 化物反应 能与 Fe2O3、MnO2、Cr2O3 等金 属氧化物发生铝热反应 能在 CO2 中燃烧： 2Mg＋CO2 =====点燃 2MgO＋C 问题思考 铝的化学性质用以下转化关系表示 写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式： ①________________________________________________________________________。 ②________________________________________________________________________。 ③________________________________________________________________________。 ④________________________________________________________________________。 答案　4Al＋3O2 =====△ 2Al2O3 2Al＋Fe2O3 =====高温 2Fe＋Al2O3 2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑ 2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑ 4．铝的制备 (1)铝土矿 ― ― →提纯 Al2O3。 (2)2Al2O3(熔融) =====通电 冰晶石 4Al＋3O2↑。 二、铝的重要化合物 1．氧化铝和氢氧化铝(两性) 名称 氧化铝(Al2O3) 氢氧化铝[Al(OH)3] 物理性质 白色固体，熔点很高 白色胶状物质，难溶于水 与酸 反应 Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O 与碱 反应 Al2O3＋2OH－＋3H2O=== 2[Al(OH)4]－ Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－ 化学 性质 加热 不分解 2Al(OH)3 =====△ Al2O3＋3H2O 制备方法 Al(OH)3 加热分解 ①Al3＋与氨水反应 ②[Al(OH)4]－溶液中通入 CO2 ③可溶性铝盐和四羟基合铝酸盐混合 主要用途 ①作耐火材料 ①制药 ②冶炼铝的原料 ②净水作用 氢氧化铝的电离： 酸式电离：Al(OH)3＋H2O[Al(OH)4]－＋H＋； 碱式电离：Al(OH)3Al3＋＋3OH－。 2．常见的铝盐——明矾 (1)明矾的化学式为 KAl(SO4)2·12H2O，属于复盐。 (2)明矾净水的原理 明矾溶于水时发生电离，电离方程式为 KAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋2SO2－4 ，其中 Al3＋发生水解 反应，产生 Al(OH)3(胶体)，其吸附能力很强，可以吸附水中的杂质并形成沉淀，使水澄清。 问题思考 (1)铝与氢氧化钠溶液反应时，反应机理是怎样的？请用双线桥法标出该反应电子转移的方向 与数目。 答 案 　 铝 先 与 强 碱 溶 液 中 的 水 反 应 生 成 H2 和 Al(OH)3 ， Al(OH)3 可 溶 于 NaOH 生 成 Na[Al(OH)4]和 H2O，反应中 Al 为还原剂，水为氧化剂。 (2)中学化学学习阶段接触到许多既能与酸反应又能与碱反应的物质，除了 Al 及其重要化合物 外，你还知道哪些？ 答案　①弱酸的铵盐，如：NH4HCO3、CH3COONH4、(NH4)2S 等；②弱酸的酸式盐，如： NaHCO3、KHS、NaHSO3 等；③氨基酸。 (1)铝在自然界中有游离态和化合态两种形式(　　) (2)MgO 与 Al 粉的混合物也可称为铝热剂(　　) (3)冶炼铝时常用焦炭作还原剂(　　) (4)铝与少量 NaOH 溶液反应得到铝盐，与足量 NaOH 溶液反应生成四羟基合铝酸盐(　　) (5)相同质量的镁条分别在足量的 CO2 和 O2 中完全燃烧，所得固体的质量相同(　　) (6)工业上制造镁粉时，可将镁蒸气在 N2 中冷却(　　) (7)Al2O3 的熔点高，可作耐高温材料，实验室可用氧化铝坩埚熔化 NaOH、Na2CO3 固体等(　　) (8)明矾可作净水剂，起到杀菌消毒的作用(　　) (9)[Al(OH)4]－、HCO －3 在水溶液中因发生双水解反应而不能大量共存(　　) (10)[Al(OH)4]－与 NH ＋4 在水溶液中因发生双水解反应不能大量共存(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×　(7)×　(8)×　(9)×　(10)√ 题组一　镁、铝单质的性质及应用 1．镁是一种活泼的金属单质，下列关于金属镁的说法中正确的是(　　) A．镁能与 NaOH 溶液反应生成 Mg(OH)2 沉淀 B．大量镁条燃烧引起的火灾不能用干冰灭火器灭火 C．镁在任何条件下都不能与水反应 D．镁能在 N2 中燃烧，且生成 MgN 答案　B 解析　镁不是两性金属，不能与 NaOH 溶液反应，故 A 错误；镁能在 CO2 中燃烧，故 B 正确； 镁在加热条件下能与水反应生成氢氧化镁和氢气，故 C 错误；镁能在 N2 中燃烧，且生成 Mg3N2， 故 D 错误。 2．下列关于铝单质的叙述中，正确的是(　　) A．不能用铝制的器皿来盛放酸梅汤或碱水是因为铝会和酸或碱反应 B．铝制品在空气中有很强的抗腐蚀性是因为铝的化学性质很稳定 C．铝和 NaOH 溶液反应：Al＋2OH－＋2H2O===[Al(OH)4]－＋H2↑ D．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，熔化后的液态铝会滴落下 来，是因为金属铝的熔点较低 答案　A 解析　A 项，无论是铝还是其氧化物都能与酸或碱反应，正确；B 项，铝表面形成致密的氧化 膜，错误；C 项，电荷、原子均不守恒，正确的离子方程式为 2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑， 错误；D 项，打磨后的铝箔在酒精灯上灼烧表面生成 Al2O3，高熔点的 Al2O3 兜住了熔融的液 态铝，不会滴落，错误。 题组二　氧化铝、氢氧化铝的特性及应用 3．下列除去杂质的方法不正确的是(　　) A．镁粉中混有少量铝粉：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 答案　B 解析　Al(OH)3 不溶于氨水，故向含少量 Al3＋的 Fe3＋溶液中加入过量氨水时，Fe3＋、Al3＋均 转化为氢氧化物沉淀，达不到除杂的目的。 4．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 答案　B 5．工业上以铝土矿(主要成分是氧化铝，含氧化铁杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下： 下列叙述正确的是(　　) A．反应①中试剂 X 是氢氧化钠溶液 B．试剂 Y 是 HCl，它与[Al(OH)4]－反应生成氢氧化铝 C．图中所示转化反应中包含 2 个氧化还原反应 D．将 X 与 Y 试剂进行对换，最终可以达到相同结果 答案　A 解析　B 项，若试剂 Y 是 HCl，它与[Al(OH)4]－反应生成 Al3＋，错误；C 项，图中所示转化 只有一步是氧化还原反应 2Al2O3 =====通电 4Al＋3O2↑，错误；D 项，试剂 X 为氢氧化钠，滤渣 C 为氧化铁，滤液 A 为四羟基合铝酸钠和氢氧化钠混合溶液，通入过量二氧化碳气体，发生 反应：Na[Al(OH)4]＋CO2===Al(OH)3↓＋NaHCO3，不能对换，错误。 含铝杂质的提纯方法归类 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。 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：_______________________________________________ ____________________________________________________________________________。 ②写出下列化学方程式： 铜在空气中加热：___________________________________________________________； 铜丝在硫蒸气中反应：_______________________________________________________。 答案　①2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3 ②2Cu＋O2 =====△ 2CuO　2Cu＋S =====△ Cu2S 2．铜及其常见化合物的颜色 物质 颜色 物质 颜色 Cu 紫红色 CuSO4 白色 CuO 黑色 CuSO4·5H2O 蓝色 Cu2O 砖红色 Cu2(OH)2CO3 绿色 Cu2S 黑色 Cu(OH)2 蓝色 问题思考 铜的重要化合物转化关系如下， 完成下列方程式： (1)铜的氧化物 ①CuO 高温分解得 Cu2O，化学方程式为 4CuO =====高温 2Cu2O＋O2↑。 ②Cu2O 溶于稀硫酸产生蓝色溶液和紫红色固体，离子方程式为 Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋ H2O。 (2)氢氧化铜 氢氧化铜悬浊液煮沸变黑的原因，用化学方程式表示为 Cu(OH)2 =====△ CuO＋H2O。 (3)硫酸铜晶体受热分解为白色的硫酸铜粉末，化学方程式为 CuSO4·5H2O =====△ CuSO4＋ 5H2O。 (4)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)2CO3 =====△ 2CuO＋CO2↑＋H2O，可溶于稀硫酸，离子方程式： Cu2(OH)2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O。 (1)CuO 是黑色固体，与水反应生成 Cu(OH)2(　　) (2)铜锈是铜被空气中的氧气缓慢氧化生成的氧化物(　　) (3)无水硫酸铜可用于检验酒精中是否含有水(　　) (4)将铜片置于干燥的空气中，不易被腐蚀(　　) (5)CuSO4·5H2O 失去结晶水属于物理变化(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)× 题组一　铜及其化合物的性质和应用 1．(2018·衡阳二模)我国宋代沈括在《梦溪笔谈》中记载：“信州铅山县有苦泉，流以为涧。 挹其水熬之，则成胆矾。熬胆矾铁釜，久之亦化为铜。”下列对文中词语的理解，正确的是(　　) A．“苦泉”中泉水属于胶体 B．“熬”表示加热蒸馏 C．“胆矾”化学式为 CuSO4 D．“化”表示置换转化 答案　D 解析　由题意可知，“苦泉”泉水中含有硫酸铜，属于溶液，不属于胶体，故 A 错误；硫酸 铜溶液蒸发得到硫酸铜晶体，从溶液中获取晶体，属于蒸发操作，故 B 错误；胆矾是硫酸铜 晶体，“胆矾”化学式为 CuSO4·5H2O，故 C 错误；熬胆矾铁釜，久之亦化为铜，是发生了： Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4，硫酸铜与 Fe 置换反应生成 Cu，即“化”表示置换转化，故 D 正 确。 2．某研究小组通过实验探究 Cu 及其化合物的性质，下列操作正确且能达到实验目的的是(　　) A．将铜丝插入浓硫酸中并加热，反应后再加入水，观察硫酸铜溶液的颜色 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，得到无水 CuCl2 固体 D．将表面有铜绿[Cu2(OH)2CO3]的铜器放入盐酸中浸泡，除去铜绿 答案　D 解析　Cu 与 Cl2 在常温下不反应，需要加热才能发生反应，B 项错误；CuCl2 水解生成的 HCl 易挥发，加热蒸干能促进 CuCl2 的水解而得不到 CuCl2 固体，C 项错误。 题组二　铜及其化合物的制备 3．(2020·铜川调研)某炼铁废渣中含有大量 CuS 及少量铁的化合物，工业上以该废渣为原料生 产 CuCl2·2H2O 晶体的工艺流程如下： 下列说法正确的是(　　) A．焙烧过程中每消耗 1 mol CuS 则消耗 3 mol O2 B．焙烧后的废气能够使酸性高锰酸钾溶液退色 C．滤渣中主要含铁的氧化物 D．将获得的 CuCl2·2H2O 晶体加热可制得 CuCl2 固体 答案　B 解析　A 项，2CuS＋3O2 =====高温 2CuO＋2SO2，由方程式可知，1 mol CuS 消耗 1.5 mol O2，错 误；B 项，废气中含有 SO2，能使酸性高锰酸钾溶液退色，正确；C 项，调节 pH 时，Fe3＋水 解转化为 Fe(OH)3 而除去，错误；D 项，将 CuCl2·2H2O 直接加热脱水，Cu2＋水解，HCl 挥发 会产生 Cu(OH)2，无法得到 CuCl2，错误。 4．(2019·西宁检测)工业上由黄铜矿(主要成分为 CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下： (1)气体 A 中的大气污染物可选用下列试剂中的______(填字母)吸收。 a．浓硫酸 b．稀硝酸 c．NaOH 溶液 d．氨水 (2)由泡铜冶炼粗铜的化学方程式为____________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)以 CuSO4 溶液为电解质溶液进行粗铜(含 Al、Zn、Ag、Pt、Au 等杂质)的电解精炼，下列说 法正确的是__________(填字母)。 a．电能全部转化为化学能 b．粗铜接电源正极，发生氧化反应 c．溶液中 Cu2＋向阳极移动 d．从阳极泥中可回收 Ag、Pt、Au 等金属 (4)利用反应 2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O 可制备 CuSO4，若将该反应设计为原电池， 其正极电极反应式为___________________________________________________________。 答案　(1)cd　(2)3Cu2O＋2Al =====高温 Al2O3＋6Cu　(3)bd　(4)4H＋＋O2＋4e－===2H2O 解析　(1)气体 A 中的大气污染物为 SO2，可以用 NaOH 溶液或氨水吸收。(2)依据图示，泡铜 中的 Cu2O 与 Al 高温下发生铝热反应制得铜。(3)电解精炼铜过程中，电能转变为化学能的同 时，部分电能也转化为热能，a 错；电解精炼粗铜时，粗铜作阳极，与电源正极相连，发生氧 化反应，b 对；电解过程中 Cu2＋向阴极移动，c 错；粗铜中 Ag、Pt、Au 的放电能力比铜的弱， 形成阳极泥，可以回收，d 对。(4)根据总反应，O2 发生还原反应，因此正极反应式为 O2＋4H ＋＋4e－===2H2O。 铜的冶炼“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＋4O2 =====800 ℃ Cu2S＋3SO2＋2FeO(炉渣) 2Cu2S＋3O2 =====1 200 ℃ 2Cu2O＋2SO2 2Cu2O＋Cu2S =====1 200 ℃ 6Cu＋SO2↑ 粗铜中铜的含量为 99.5%～99.7%，主要含有 Ag、Zn、Fe、Au 等杂质，粗铜通过电解精炼可 得到纯度达 99.95%～99.98%的铜。电解精炼铜的原理是用粗铜作阳极，失电子变为 Cu2＋，用 纯铜棒作阴极即可得精铜。 1．合金的概念及性能 2．常见的金属材料 (1)金属材料分类 (2)几种常见的合金 ①钢铁 ② ③ 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)。 (3)金属冶炼的方法(用化学方程式表示)。 4．铝热反应实验中的有关问题 实验 装置 实验 ①镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高 现象 温度下发生剧烈的反应；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 Fe2O3＋2Al =====高温 2Fe＋Al2O3 原理 应用 ①制取熔点较高、活动性弱于 Al 的金属，如铁、铬、锰、钨等； ②金属焊接，如野外焊接钢轨等 (1)金属元素的单质只有还原性，其离子只有氧化性(　　) (2)金属元素的单质在常温下均为固体(　　) (3)合金材料中不可能含有非金属元素(　　) (4)铁是人类在生产、生活中最早使用的金属(　　) (5)合金的硬度一般大于成分金属，而熔点一般低于成分金属(　　) (6)金属氧化物与铝粉的混合物都是铝热剂(　　) (7)人类历史上使用铝的时间比铁晚，原因是铝的冶炼成本高(　　) (8)电解氯化镁溶液制取金属镁(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×　(7)×　(8)× 题组一　金属材料、合金的性能及应用 1．(2019·中原区校级月考)青铜的主要成分是铜和锡，锡的熔点是 232 ℃，含锡 25%的青铜熔 点约为 800 ℃，《吕氏春秋·别类编》中有关于青铜的记载“金(铜)柔锡柔，合两柔则为刚，燔 (烧)之则为淖(液体)。”下列说法正确的是(　　) A．在轮船外壳悬挂锌、锡等金属块可减慢钢铁的腐蚀 B．合金的熔点一定低于各组分金属的熔点 C．铜和锡在元素周期表均位于第 4 周期 D．“合两柔则为刚”体现了合金的硬度通常大于各组分金属的特点 答案　D 解析　要保护钢铁，在和海水构成的原电池中应该让钢铁作正极才能被保护，活泼性比 Fe 强 的金属作负极，锡金属性弱于铁，不能保护铁，故 A 错误；青铜的主要成分是铜和锡，锡的 熔点是 232 ℃，含锡 25%的青铜熔点约为 800 ℃，青铜的熔点高于锡，故 B 错误；锡位于周 期表的第 5 周期，故 C 错误；“金(即铜)柔锡柔，合两柔则刚”体现了合金硬度大于成分金属 硬度，故 D 正确。 2．C919 大型飞机的制造采用了大量新材料铝锂合金。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 答案　D 解析　铝锂合金中的铝既能与酸反应，又能与碱反应，锂能与酸反应，故铝锂合金不耐酸碱 腐蚀。 题组二　金属冶炼、金属矿物的开发利用(不定项选择题) 3．(2020·成都模拟)《五金·铁》中记载：“若造熟铁，则生铁流出时，相连数尺内，低下数寸， 筑一方塘，短墙抵之。其铁流入塘内，数人执柳木排立墙上……众人柳棍疾搅，即时炒成熟 铁。”以下说法不正确的是(　　) A．金属冶炼方法由金属活动性决定 B．熟铁比生铁质地更硬，延展性稍差 C．炒铁是为了降低铁水中的碳含量 D．该法与近代往生铁水吹空气炼钢异曲同工 答案　B 解析　活泼性不同的金属，其冶炼方法不同，即金属冶炼方法由金属活动性决定，故 A 正确； 熟铁比生铁质地更软，且延展性好，故 B 错误；炒铁过程中降低了铁水中的碳含量，从而将 生铁转化成熟铁，故 C 正确；该冶炼方法和近代往生铁水吹空气炼钢，都是利用空气中氧气 氧化 C 元素，其原理基本相同，故 D 正确。 4．(2020·新乡质检)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．金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子 C．工业上电解熔融状态的 Al2O3 制备 Al 涉及氧化还原反应 D．MgCl2(aq) ― ― →石灰乳 Mg(OH)2 ― ― →煅烧 MgO ― ― →电解 Mg 答案　BC 解析　电解 NaCl 溶液生成 NaOH、H2 和 Cl2，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 正确；工业上冶炼镁是电解熔融 MgCl2 而不是 MgO，D 错误。 5．(2019·潍坊期中)以高硫铝土矿(主要成分为 Al2O3、Fe2O3、SiO2、少量 FeS2)为原料，生产 Fe3O4 的部分工艺流程如下： 下列说法错误的是(　　) A．用 NaOH 溶液吸收焙烧过程产生的 SO2 有利于保护环境和资源再利用 B．从高硫铝土矿中可制得 Al、Fe 的化合物 C．向“过滤”得到的滤液中通入过量 CO2，铝元素存在的形式由[Al(OH)4]－转化为 Al3＋ D．FeS2 与 Fe2O3 混合后在无氧条件下焙烧的目的是生成 Fe3O4 和 SO2 答案　C 解析　C 项，通入过量的二氧化碳，滤液中的[Al(OH)4]－只能转化为氢氧化铝沉淀。 题组三　铝热反应及应用 6．铝热反应的本质是利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来，关于铝热反应解 答下列问题： (1)用铝粉和 Fe2O3 做铝热反应实验，需要的试剂还有________(填字母)。 A．KCl B．KClO3 C．MnO2 D．Mg (2)用等物质的量的 MgO 和 Fe2O3 组成的混合物在一定条件下与 Al 粉进行铝热反应。 ①引发铝热反应的操作是________________________________________________________。 ②产物中单质是________(写名称)。 (3)取少量(1)中铝热反应所得的固体混合物，将其溶于足量稀 H2SO4，滴加 KSCN 溶液无明显 现象，________(填“能”或“不能”)说明固体混合物中无 Fe2O3，理由是___________ _____________________________________________________________(用离子方程式说明)。 答案　(1)BD (2)①加少量 KClO3，插上镁条并将其点燃　②铁 (3)不能　Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋ 解析　(1)做铝热反应的实验时，需要 KClO3 作助燃剂，且用镁条引燃。(2)在混合物上加少量 KClO3 固体并插上 Mg 条，点燃 Mg 条后放出热量，使 KClO3 固体分解放出 O2，进一步加剧 Mg 的燃烧，可在短时间内使混合物温度迅速升高，引发反应。MgO 不能与铝发生铝热反应，所 以产物中单质为 Fe。(3)反应后固体混合物中若有 Fe2O3，因发生反应：Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋ 3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Fe3＋转化为 Fe2＋，加 KSCN 溶液不会变红。 1．(高考选项组合)下列说法或性质对应用途正确的是(　　) A．氢氧化铝不可用于中和过多胃酸(2018·全国卷Ⅱ，7C 改编) B．KAl(SO4)2·12H2O 溶于水可形成 Al(OH)3 胶体(2018·江苏，6B) C．Al2O3 是两性氧化物，可用作耐高温材料(2018·江苏，3C) D ． 给 定 条 件 转 化 ： Al(s) ― ― ― ― →NaOH(aq) Na[Al(OH)4](aq) ― ― ― ― ― ― →过量 HCl(aq) Al(OH)3(s)(2018·江苏，9B) 答案　B 2．(2018·全国卷Ⅰ，7)磷酸亚铁锂(LiFePO 4)电池是新能源汽车的动力电池之一。采用湿法冶 金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如下： 下列叙述错误的是(　　) A．合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用 B．从“正极片”中可回收的金属元素有 Al、Fe、Li C．“沉淀”反应的金属离子为 Fe3＋ D．上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠 答案　D 解析　Li2SO4 易溶于水，用硫酸钠代替碳酸钠，不能形成含 Li 沉淀，D 项错误；合理处理废 旧电池有利于保护环境和资源再利用，A 项正确；LiFePO4 中含有 Li 和 Fe 元素，正极片碱溶 所得滤液中含有 Al 元素，B 项正确；Fe2＋能被 HNO3 氧化为 Fe3＋，Fe3＋遇到碱液后沉淀，而 另一种金属离子——锂离子遇到碳酸钠后沉淀，C 项正确。 3．[2016·海南，14(1)(2)(3)]KAl(SO 4)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： 易拉罐 ― ― →试剂① 微热，过滤 滤液 A ― ― ― ― →NH4HCO3 沉淀 B ― ― →稀 H2SO4 K2SO4 产物 (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________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)d　 (2)2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ (3)Al(OH)3　Al3＋水解，使溶液中 H＋浓度增大 解析　(2)选用 NaOH 溶液溶解易拉罐，主要发生反应为 2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4] ＋3H2↑。(3)滤液 A 中铝元素以[Al(OH)4]－形式存在，与溶液中 HCO －3 发生反应：[Al(OH)4]－＋ HCO－3 ===Al(OH)3↓＋CO2－3 ＋H2O，故沉淀 B 为 Al(OH)3，明矾溶于水时，KAl(SO4)2===K＋＋Al3 ＋＋2SO2－4 ，Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋，使溶液呈弱酸性。 4．[2019·全国卷Ⅰ，26(1)(2)(4)]硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、 肥料等工业。一种以硼镁矿(含 Mg2B2O5·H2O、SiO2 及少量 Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸及轻 质氧化镁的工艺流程如下： 回答下列问题： (1) 在 95 ℃“ 溶 浸 ” 硼 镁 矿 粉 ， 产 生 的 气 体 在 “ 吸 收 ” 中 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)“滤渣 1”的主要成分有_________________________________________________。 为检验“过滤 1”后的滤液中是否含有 Fe3＋离子，可选用的化学试剂是________。 (3)在“沉镁”中生成 Mg(OH)2·MgCO3 沉淀的离子方程式为_____________________， 母液经加热后可返回________工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是 ________。 答案　(1)NH4HCO3＋NH3===(NH4)2CO3 (2)SiO2、Fe2O3、Al2O3　KSCN (3)2Mg2 ＋ ＋ 3CO2－3 ＋ 2H2O===Mg(OH)2·MgCO3↓ ＋ 2HCO－3 [ 或 2Mg2 ＋ ＋ 2CO2－3 ＋ H2O===Mg(OH)2·MgCO3↓＋CO2↑]　溶浸　高温焙烧 解析　(1)由流程图加入物质可知，“溶浸”时产生的气体只能是 NH3，NH3 与 NH4HCO3 反应 生成用于“沉镁”的物质只能是(NH4)2CO3。(2)由流程图可知，在过滤获取 H3BO3 之前没有除 Fe3＋、Al3＋的步骤，推知氧化铁、氧化铝在“溶浸”时没有溶解，而二氧化硅不溶于硫酸铵 溶液，因而滤渣 1 的主要成分是二氧化硅、氧化铁、氧化铝。检验 Fe3＋的试剂可选用 KSCN。 (3)“沉镁”中，结合反应物有 Mg2＋、CO2－3 ，生成物为 Mg(OH)2·MgCO3，依据离子方程式书 写要求，即可写出方程式。母液含硫酸铵，可以将母液返回“溶浸”工序循环使用，体现绿 色化学理念和环境保护思想。碱式碳酸镁转化成轻质氧化镁，联系碳酸镁、氢氧化镁受热都 能分解生成氧化镁。