2018届一轮复习人教版第三章金属及其化合物教案

2018届一轮复习人教版第三章金属及其化合物教案

第三章　金属及其化合物 第一节　钠及其化合物 【考纲要求】 1．知道 Na 及其氧化物的性质。 2．能利用 Na 及其氧化物分别与水反应的化学方程式进行相关计算。 3．能规范解答以 Na 及其氧化物为载体的实验探究、框图推断题。 4．了解 Na2CO3 和 NaHCO3 的性质。 5．能正确鉴别 Na2CO3 和 NaHCO3，并能用实验的方法实现它们之间的相互转化。 6．从原子的核外电子排布，理解ⅠA 族元素(单质、化合物)的相似性和递变性。 7．了解碱金属的主要物理性质和化学性质及其应用。 8．了解碱金属及其化合物的典型计算。 9．记住 Na、K 等重要金属元素的焰色反应。 考点一　钠的性质 知 识 梳 理　　【P29】 一、物理性质 (1)软——质软，硬度小，可用小刀切割。 (2)亮——银白色，有金属光泽。 (3)轻——密度比水小，比煤油大。 (4)低——熔点低。 (5)导——可导电、导热。 二、化学性质 从钠原子的原子结构认识钠的化学性质——还原性 (1)与非金属单质反应 ①与 O2 反应 常温 加热 现象 钠的表面变暗 先熔化成小球，片刻后剧烈燃烧，发出 黄色火焰，生成淡黄色固体 方程式 4Na＋O2===2Na2O 2Na＋O2 =====△ Na2O2 转移电子 1 mol Na 参加反应时转移__1__ mol e － ②与 Cl2 反应的化学方程式：__2Na＋Cl2 =====点燃 2NaCl__。 ③与 S 反应的化学方程式：__2Na＋S =====△ Na2S__。 (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 离子方程式为__2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑__。 (4)与盐溶液反应：先与水反应生成碱，再考虑碱与盐的反应。如与 CuSO4 溶液反应： 2Na＋CuSO4＋2H2O===Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑ 思考：钠露置在空气中会发生什么样的变化？最终生成什么物质？ 提示：Na ― ― →O2 Na2O ― ― →H2O NaOH ― ― →H2O 潮解 NaOH 溶液 ― ― →CO2 Na2CO3·10H2O ― ― →风化 Na2CO3 三、钠的制取及保存 (1)制取：化学方程式为 2NaCl(熔融) =====电解 2Na＋Cl2↑。 (2)保存：密封保存，通常保存在__石蜡油或煤油__中。 四、钠的用途 (1)制取 Na2O2 等化合物。 (2)钠、钾合金(液态)可用于原子反应堆的导热剂。 (3)用作电光源，制作高压钠灯。 (4)冶炼某些金属 金属钠具有强还原性，熔融状态下可以用于制取金属，如 4Na＋TiCl4 =====熔融 4NaCl＋Ti。 分 点 突 破　　【P30】 角度一　钠与水反应及拓展应用 【练 1】按要求书写反应的离子方程式。 ①将 Na 投入到 CuSO4 溶液中： ________________________________________________________________________。 ②将 Na 投入到 Ca(HCO3)2 溶液中，反应后生成正盐溶液： ________________________________________________________________________。 ③ 将 Na 投 入 到 NH4HCO3 溶 液 中 ， 有 刺 激 性 气 味 气 体 放 出 ： ________________________________________________________________________。 【答案】①2Na＋2H2O＋Cu2＋===Cu(OH)2↓＋2Na＋＋H2↑ ②2Na＋Ca2＋＋2HCO3－===CaCO3↓＋2Na＋＋CO32－＋H2↑ ③2Na＋NH4＋＋HCO3－===2Na＋＋CO32－＋NH3↑＋H2↑ 【练 2】将一小块金属钠分别投入盛有：a.水、b.乙醇、c.稀 H2SO4 的三个小烧杯中，反 应 速 率 由 快 到 慢 的 顺 序 为 ______________ 。 解 释 反 应 速 率 不 同 的 原 因 ： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 【答案】c>a>b　钠与上述三种物质反应的实质都是钠与 H＋间的置换反应，H＋浓度的 大小决定了反应速率的快慢，由三种物质电离 H＋的能力可知 H＋浓度的大小顺序为 c>a>b， 因而反应速率为 c>a>b 【练 3】金属钠与水的反应是中学化学中的一个重要反应。该反应的演示方法分别如图 甲、乙所示： (1)现按图甲所示的方法，在室温时，向盛有饱和 NaOH 溶液的水槽中，加入一小块金属 钠。下列有关描述正确的是________(填字母，下同) a．钠浮在液面上，并四处游动，最后消失 b．钠熔化成一个光亮的小球 c．恢复到室温时，NaOH 溶液的浓度增大 d．恢复到室温时，溶液中 Na＋数目减少 (2)按图乙所示方法来收集产生的气体，需将钠包好，再放入水中。取相同质量的钠按下 列两种情况收集产生的气体，在相同条件下体积的关系是________。 ①用铝箔包住钠　　②用铜箔包住钠 a．二者收集气体一样多 b．①收集气体体积较大 c．②收集气体体积较大 【解析】(1)钠投入饱和 NaOH 溶液中，发生的反应为 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，其 现象与钠在水中的反应现象相同；又因为原溶液是饱和的，反应消耗水，析出 NaOH 固体， 则 NaOH 溶液浓度不变，但溶液体积减小，故 Na＋数目减少。(2)Na 和 H2O 反应产生 H2 的 同时产生 NaOH，NaOH 可以和 Al 发生反应 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，故用 铝箔包住 Na 时产生的 H2 的体积较大。 【答案】(1)abd　(2)b 规律总结 1．金属钠与可溶性盐溶液反应的思维模板 2．金属钠与溶液反应现象分析思维模板 (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：钠熔化成小球；③游：在液面上游动；④响：发出“嘶嘶嘶”的响声。 (2)差异性 与酸性溶液反应比与水剧烈，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)、氨气等；由于煤油的密度较小且不溶钠的特点，钠只有在界面处与 水溶液接触的部分反应。 注意：钠与乙醇反应，钠块先沉在液面下、后上下浮动，能看到表面冒出气泡，并不熔 化成小球。 考点二　钠的重要化合物及其性质和应用 知 识 梳 理　　【P31】 1．氧化钠与过氧化钠的比较 氧化钠 过氧化钠 色态 白色粉末 淡黄色粉末 属性 __碱__性氧化物 过氧化物 电子式 Na＋[·· O ·· ····]2－Na＋ Na＋[·· O ·· ···· O ·· ····]2－Na＋ 氧的化合价 －2 －1 结构 存在 Na＋、O2－ 存在 Na＋、O22－ 与 H2O 反应 Na2O＋H2O=== 2NaOH 2Na2O2＋2H2O=== 4NaOH＋O2↑ 与 CO2 反应 Na2O＋CO2=== Na2CO3 2Na2O2＋2CO2 === 2Na2CO3＋O2 用途 ________ 供氧剂、漂白、杀菌等 保存 隔绝空气 隔绝空气 　　2.碳酸钠与碳酸氢钠的比较 碳酸钠 碳酸氢钠 俗名 __苏打、纯碱__ __小苏打__ 色、态 通常以 Na2CO3·10H2O 存在， 为__无__色晶体，易风化失水 为白色粉末 Na2CO3 __白色粉末__ 水溶性 易溶于水 可溶于水 热稳定性 稳定，受热难分解 2NaHCO3 =====△ Na2CO3＋ CO2↑＋H2O 与盐酸 反应 Na2CO3＋HCl===__NaCl＋ NaHCO3__ Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋ CO2↑＋H2O NaHCO3＋HCl=== __NaCl＋CO2↑＋H2O__ 与碱 反应 Na2CO3＋Ca(OH)2=== CaCO3↓＋2NaOH NaHCO3＋ NaOH===__Na2CO3＋H2O__ 相互 转化 Na2CO3  酸或 CO2（H2O） 加热或碱 NaHCO3 与盐 反应 Na2CO3＋CaCl2===CaCO3↓ ＋2NaCl Na2CO3＋BaCl2===BaCO3↓ ＋2NaCl 还可与硫酸铝等盐发生双水 解反应 可与硫酸铝等盐发生双水解 反应，而与氯化钙等__不反应 __ 制备 先将氨气通入饱和食盐水中， 再通入过量的 CO2：NH3＋ NaCl＋CO2＋ H2O===__NH4Cl＋NaHCO3 ↓__(工业上由此获得小苏打) 2NaHCO3 =====△ __Na2CO3＋ CO2↑＋H2O__ 用途 重要的化工原料，用于玻璃、 造纸、纺织、洗涤剂等的生产 食品工业，泡沫灭火器等 分 点 突 破　　【P31】 角度一　过氧化钠的特性和规律 1．过氧化钠的强氧化性 由于过氧化钠有强氧化性，当过氧化钠与具有还原性的物质发生反应时，可以把还原性 物质氧化。 (1)Na2O2 与 SO2 反应：Na2O2＋SO2===Na2SO4。 (2)Na2O2 与 FeCl2 溶液反应：Na2O2 投入 FeCl2 溶液中，可以将 Fe2＋氧化为 Fe3＋。 (3)Na2O2 与 Na2SO3 溶液反应：Na2O2 投入 Na2SO3 溶液中，可以将 SO32－氧化为 SO42－。 (4)Na2O2 与 H2S 反应：Na2O2 投入氢硫酸中，可以将 H2S 氧化为单质硫，产生淡黄色沉 淀。 (5)Na2O2 与品红溶液反应：Na2O2 投入品红溶液中，因其具有强氧化性，可以使品红溶 液褪色，即具有漂白性。 (6)Na2O2 与酚酞溶液反应：先变红，再变无色。 过氧化钠与水作用生成 NaOH 和 H2O 的反应分两步： 第一步是 Na2O2 与水反应，生成 H2O2 与 NaOH： Na2O2＋2H2O===2NaOH＋H2O2； 第二步则是由于 H2O2 不稳定，所以 H2O2 分解生成水和 O2： 2H2O2===2H2O＋O2↑。 该反应的一个产物 NaOH 显碱性，所以酚酞会先变红，该反应会产生中间产物 H2O2， 而 H2O2 有强氧化性，所以会被 H2O2 氧化。 对于(2)、(3)、(4)，Na2O2 会与溶液中的水反应，产生 O2，O2 可氧化 Fe2＋、SO32－、S2－ 等。 【易错提醒】遇 KMnO4 等强氧化剂时，表现出还原性，氧化产物为 O2。遇 CO2、H2O、 H＋则发生自身的氧化还原反应。 2．有关 Na2O2 与 CO2、H2O 反应的几个重要关系 2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2 2H2O＋2Na2O2===4NaOH＋O2↑ (1)先后顺序关系 一定量的 Na2O2 与一定量的 CO2 和 H2O(g)的混合物反应，可视作 Na2O2 先与 CO2 反应， 待 CO2 反应完成后，Na2O2 再与 H2O 发生反应。 (2)物质的量的关系 无论是 CO2 或 H2O 的单一物质还是两者的混合物，通过足量的 Na2O2 时，CO2 或 H2O 与放出 O2 的物质的量之比均为 2∶1。 (3)气体体积关系 若 CO2 和水蒸气的混合气体(或单一气体)通过足量 Na2O2，气体体积的减少量等于原混 合气体体积的1 2且等于生成氧气的体积。 (4)电子转移关系 当 Na2O2 与 CO2、H2O 反应时，物质的量关系为 2Na2O2～O2～2e－。 (5)固体质量关系 相当于固体 Na2O2 只吸收了 CO2 中的“CO”，H2O 中的“H2”；可以看作发生相应的反应： Na2O2＋CO =====O2 点燃 Na2CO3、Na2O2＋H2 =====O2 点燃 2NaOH。 3．Na2O2 在气体燃烧反应中固体质量变化关系 (1)CO 或 H2 或其混合气体燃烧后的产物立即与足量的 Na2O2 反应，考虑到可以得出总反 应：CO＋Na2O2 =====O2 点燃 Na2CO3、H2＋Na2O2 =====O2 点燃 2NaOH，增重的质量正好等于原 CO 和 H2 的质量。 (2)分子通式符合(CO)m(H2)n 的化合物(主要是指 CH3OH、HCHO 等有机化合物)，其燃烧 产物通过足量的 Na2O2 后，固体增重的质量等于原化合物的质量。中学阶段常见的符合这一 关系的有机物有：CH4O(甲醇)、CH 2O(甲醛)、CH 3COOH(乙酸)、HCOOCH 3(甲酸甲酯)、 C6H12O6(葡萄糖)、CH3CHOHCOOH(乳酸)等。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 【练 1】200 ℃时，11.6 g CO2 和水蒸气的混合物与足量的 Na2O2 充分反应后，固体质量 增加了 3.6 g，则原混合气体的平均摩尔质量为(　　) A．5.8 g·mol－1 B．11.6 g·mol－1 C．46.4 g·mol－1 D．23.2 g·mol－1 【解析】设混合物中 CO2 和水的物质的量分别是 x mol 和 y mol，则根据反应的方程式 2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2　Δm 2 mol　　　88　　　　　　　　　56 g 2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑　Δm 2 mol　　　36　　　　　　　　　　4 g 可知 28x＋2y＝3.6，又因为 44x＋18y＝11.6，解得 x＝0.1、y＝0.4，所以原混合气体的平 均摩尔质量为 11.6 g 0.5 mol＝23.2 g·mol－1。 【答案】D 【练 2】某溶液中含有下列六种离子：①HCO3－；②SO32－；③Na＋；④CO32－；⑤NH4 ＋；⑥NO3－，向其中加入一定量 Na2O2 后，溶液中离子浓度基本保持不变的是(　　) A．只有⑥ B．④⑥ C．③④⑥ D．①②⑤ 【解析】过氧化钠溶于水生成氢氧化钠和氧气，氢氧化钠与碳酸氢根反应生成碳酸根， 与铵根反应生成氨气。又因为过氧化钠具有氧化性，能把亚硫酸根氧化为硫酸根，所以 HCO3 －、NH4＋、SO32－减少，Na＋、CO32－增加，NO3－基本不变。 【答案】A 【练 3】(2016·九江模拟)一定温度下，m g 下列物质在足量的氧气中充分燃烧后，产物与 足量的过氧化钠充分反应，过氧化钠增加了 n g，且 n>m，符合此要求的物质是(　　) ①H2　②CO　③CO 和 H2 的混合物　④HCOOCH3 ⑤CH3CHO A．⑤ B．①② C．①②③④ D．①②③④⑤ 【解析】这些物质完全燃烧后生成 CO2 或 H2O 或二者都有，2H 2＋O2 =====点燃 2H2O、 2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑、2CO＋O2 =====点燃 2CO2、2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2， 根据反应方程式可知，过氧化钠增加的质量即为 H2、CO 的质量，因此只要是 CO 或 H2 或它 们的混合气体或化学组成符合(CO)m·(H2)n 增加的质量均为 m g，①、②、③、④符合 (CO)m·(H2)n 的形式，不符合题意；⑤可写成 CO·(H 2)2·C 形式，燃烧后的产物与 Na2O2 充 分反应，增加的质量大于 m g，故 A 符合题意。 【答案】A 角度二　有关 Na2CO3 和 NaHCO3 的问题分析 1．鉴别 Na2CO3 和 NaHCO3 的方法 (1)(固体)分别加热：有气体(能使澄清石灰水变浑浊)生成的是 NaHCO3；Na2CO3 无此性 质(溶液中 NaHCO3 受热难分解)。 (2)(浓溶液)分别加入稀盐酸：向 Na2CO3 溶液中逐滴加入稀盐酸，开始无气体产生，当稀 盐酸滴加到一定量后有气体产生；而向 NaHCO3 溶液中滴加稀盐酸，立即产生无色无味的气 体。 (3)同温同浓度下，比较 Na2CO3 溶液和 NaHCO3 溶液的 pH：pH(Na2CO3)>pH(NaHCO3)。 (4)用 CaCl2 稀溶液：CaCl2 溶液滴加到 Na2CO3 溶液中能产生白色沉淀；滴加到稀的 NaHCO3 溶液中无白色沉淀生成。 2.Na2CO3、NaHCO3 和盐酸反应 (1)放出 CO2 的速率 同浓度的 NaHCO3 溶液与盐酸反应放出 CO2 的速率比 Na2CO3 溶液更快。 (2)反应顺序问题 向 Na2CO3 和 NaHCO3 混合溶液中滴加盐酸，由于 CO32－结合 H＋能力较 HCO3－强，可 理解为 H＋先和 CO32－反应，只有当 CO32－完全转化为 HCO3－时，H＋才和 HCO3－反应，故 Na2CO3 溶液和稀盐酸反应可理解为分步反应： Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑ 而 NaHCO3 溶液和稀盐酸反应的化学方程式为： NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑ (3)CO2 生成量比较 ①等物质的量的 Na2CO3、NaHCO3 分别与足量的盐酸反应，产生的 CO2 的量相等。 ②等质量的 Na2CO3、NaHCO3 分别与足量的酸反应，NaHCO3 产生的 CO2 多。 ③等量的盐酸与足量的 Na2CO3、NaHCO3 分别反应，NaHCO3 产生的 CO2 多。 ④一定量的 NaHCO3 受热分解产生 CO2 的量与受热分解后的残留物与足量酸反应产生 CO2 的量相等。 ⑤当 n(HCl)≥2n(Na2CO3)时，无论如何滴加，产生的 CO2 一样多；当 n(HCl)<2n(Na2CO3) 时，把 Na2CO3 溶液滴加到盐酸中比把盐酸滴加到 Na2CO3 溶液中产生的 CO2 多。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 【练 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】Ba(OH)2 与 Na2CO3 和 Na2SO4 均发生化学反应生成白色沉淀，不符合除杂的要 求。 【答案】D 【练 2】向等量的 NaOH 溶液中分别通入 CO2 气体。因 CO2 的通入量不同，得到组分不 同的溶液 M。若向 M 中逐滴加入盐酸，产生的气体体积 V(CO2)与加入盐酸的体积 V(HCl)关 系如下，(注：①假设 CO2 全部逸出；②C 图中 0a＝ab)。其中 M 中只有 1 种溶质的是(　　) 【解析】A.向 M 中加入盐酸立刻产生气体，说明溶液中含有的只有 NaHCO3，发生反应： NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑，正确；B.向 M 中加入盐酸，开始无气体产生，加入 到一定体积后产生气体，而且 0aab，说明在 M 中含有 NaOH 和 Na2CO3，在 0a 段发生反应有 HCl＋NaOH===NaCl＋H2O，Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3，在 ab 段发生 反应：NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑，错误。 【答案】AC 【练 3】①将 0.100 L 1.00 mol·L－1 的纯碱溶液逐滴滴入 0.100 L 1.25 mol·L－1 的盐酸中； ②将 0.100 L 1.25 mol·L－1 的盐酸逐滴滴入 0.100 L 1.00 mol·L－1 的纯碱溶液中，两种操作产 生 CO2 的体积比为(　　) A．5∶2 B．2∶5 C．2∶1 D．1∶1 【解析】纯碱与盐酸反应时，操作顺序不同，反应进程也不同。 操作①：纯碱滴入盐酸中，发生反应：Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O，生成的 CO2 与盐酸用量有关：n(CO2)＝1 2n(HCl)＝1 2×0.100 L×1.25 mol·L－1＝0.0625 mol。 操作②：盐酸滴入纯碱中，发生反应： Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3　(1) NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O　(2) 则反应(1)消耗盐酸： 0．100 L×1.00 mol·L －1＝0.100 mol；生成 0.100 mol NaHCO3，过量盐酸(0.0250 mol) 与 NaHCO3 反应生成 0.0250 mol CO2，所以：n(CO2)①∶n(CO2)②＝0.0625∶0.0250＝5∶2。 【答案】A 【练 4】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 的不稳定性进行鉴别。 (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 了碳酸氢钠很不稳定。 【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 【解题技巧】差量法在化学方程式计算中的妙用 1．差量法的应用原理 差量法是指根据化学反应前后物质的量发生的变化，找出“理论差量”。这种差量可以是 质量、物质的量、气态物质的体积和压强、反应过程中的热量等。用差量法解题是先把化学 方程式中的对应差量(理论差量)跟差量(实际差量)列成比例，然后求解。如： 2．使用差量法的注意事项 (1)所选用差值要与有关物质的数值成正比例或反比例关系。 (2)有关物质的物理量及其单位都要正确地使用，即“上下一致，左右相当”。 规律总结 鉴别碳酸钠与碳酸氢钠的方法 考点三　碱金属元素　焰色反应 知 识 梳 理　　【P33】 一、碱金属(Li、Na、K、Rb、Cs) 1．相似性与递变性 ①原子结构{相似性：原子的最外层都只有 1 个电子 递变性 （Li→Cs）{核电荷数递增 电子层数依次增多 原子半径依次增大 ②单质物理性质 {相似性：大都具有银白色金属光泽、质软、密度小、熔点低、导电、导热 递变性（Li→Cs）：熔点降低 ③单质化学性质 {相似性：大多能与非金属、酸、O2、H2O剧烈反应，且产物 为离子化合物 递变性（Li→Cs）：还原性增强 2．特殊性 ①Cs 略带金色光泽 ②钠、钾单质一般保存于煤油中，但 Li 保存于石蜡中 ③与 O2 反应情况 {4Li＋O2 === 2Li2O（常温） 4Li＋O2 =====点燃 2Li2O {4Na＋O2 === 2Na2O（常温） 2Na＋O2 =====点燃 Na2O2 {4K＋O2 === 2K2O（常温） K＋O2 =====点燃 KO2 ④与 H2O 反应 2M＋2H2O===2MOH＋H2↑ 从 Li→Cs 反应剧烈程度逐渐增大 二、焰色反应 1．概念 很多金属或它们的化合物在灼烧时火焰都会呈现特殊的颜色，是元素本身的性质，属于 物理变化的性质。 2．操作步骤 铂丝 ― ― →酒精灯 灼烧 火焰无色→蘸取待测物 ― ― →酒精灯 灼烧 观察火焰颜色 ― ― →稀盐酸 洗涤 铂丝 ― ― →酒精灯 灼烧 火 焰无色 3．常见元素的焰色 钠元素：__黄色__；钾元素：__紫色__(透过__蓝色钴玻璃__观察)。 分 点 突 破　　【P34】 角度一　碱金属元素性质规律的应用 【练 1】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 角度二　焰色反应 【练 1】用光洁的铂丝蘸取某无色溶液在无色火焰上灼烧，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 考 题 专 练　　【备用题】 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．(高考选项组合题)下列有关说法正确的是(　　) A．(安徽理综，9A)在酒精灯加热条件下，Na2CO3、NaHCO3 固体都能发生分解 B．(全国卷Ⅱ，10C)钠在空气中燃烧可生成多种氧化物。23 g 钠充分燃烧时转移电子数 为 NA C．(四川理综，5C)标准状况下，5.6 L CO2 与足量 Na2O2 反应转移的电子数为 0.5NA D．(山东理综，10B)Ba(HCO3)2 溶液中加入 Na2O，同时有气体和沉淀产生 【解析】A 项，在酒精灯加热条件下，Na2CO3 不会分解；B 项，虽然钠在空气中燃烧可 生成多种氧化物，但钠都是由 0 价升为＋1 价；C 项，应为 0.25NA；D 项，Na2O 与 Ba(HCO3)2 反应生成 BaCO3 沉淀、Na2CO3 和 H2O，没有气体生成。 【答案】B 2．(高考选项组合题)下列说法正确的是(　　) A．(广东理综，9D)NA 表示阿伏加德罗常数，1 mol Na 被完全氧化生成 Na2O2，失去 2NA 个电子 B．(广东理综，10A)Na2O2 用作呼吸面具的供氧剂涉及氧化还原反应 C．(福建理综，6D 改编)苏打是面包发酵粉的主要成分之一 D．(重庆理综，7B)NaHCO3 的热稳定性大于 Na2CO3 【解析】A 项，Na2O2 中钠的化合价为＋1，1 mol Na 只能失去 1 mol e－，错；C 项，小 苏打才是面包发酵粉的主要成分之一，错；D 项，NaHCO3 不稳定，受热易分解，错。 【答案】B 3．(2016 年高考新课标Ⅱ卷)某白色粉末由两种物质组成，为鉴别其成分进行如下实验： ①取少量样品加入足量水仍有部分固体未溶解；再加入足量稀盐酸，有气泡产生，固体 全部溶解； ②取少量样品加入足量稀硫酸有气泡产生，振荡后仍有固体存在。 该白色粉末可能为(　　) A．NaHCO3、Al(OH)3 B．AgCl、NaHCO3 C．Na2SO3 、BaCO3 D．Na2CO3、CuSO4 【答案】C 4．(上海，19)下列反应与 Na2O2＋SO2===Na2SO4 相比较，Na2O2 的作用相同的是(　　) A．2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 B．2Na2O2＋2SO3===2Na2SO4＋O2 C．Na2O2＋H2SO4===Na2SO4＋H2O2 D．3Na2O2＋Cr2O3===2Na2CrO4＋Na2O 【解析】Na2O2＋SO2→Na2SO4 反应中 Na2O2 的作用是氧化剂，A、B 中 Na2O2 既作氧化 剂又作还原剂；C 中 Na2O2 既不是氧化剂也不是还原剂；D 中 Na2O2 只作氧化剂。 【答案】D 5．(上海，15)下图是模拟“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】侯氏制碱法的原理是向饱和的 NaCl 溶液中先通入 NH3，然后通入 CO2，利用 生成的碳酸氢钠溶解度小而析出。由于 NH3 在水中的溶解度大所以先通 NH3，但为了防倒吸， 所以 a 通入 NH3，然后 b 通入 CO2，考虑 NH3 的尾气处理所以选择放蘸稀硫酸的脱脂棉，即 C 选项正确。 【答案】C 6．(高考选项组合题)下列离子方程式书写正确的是(　　) A．(四川理综，3B)NaHCO3 溶液中加入稀 HCl：CO32－＋2H＋===CO2↑＋H2O B．(北京理综，8B)碳酸钠溶液显碱性：CO32－＋H2OHCO3－＋OH－ C．(江苏，8C)Na2O2 溶于水产生 O2：Na2O2＋H2O===2Na＋＋2OH－＋O2↑ D．(海南，12A)碳酸氢钠溶液中滴入氢氧化钙溶液：HCO3－＋OH－===CO32－＋H2O 【解析】A 项 HCO3－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 CO32－与 Ca2＋生成 CaCO3 沉淀。 【答案】B 7．(2016 年高考江苏卷)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(　　) 　 A.制取氨气 　　　　　 B.制取 NaHCO3 　 C.分离 NaHCO3 　　　　　 D.干燥 NaHCO3 【解析】A.氧化铵热分解生成的氨气和氯化氢在试管口遇冷又生成氯化铵固体，不能用 加热氯化铵固体的方法制备氨气，A 错误；B.气流方向错误，应该从右侧导管通入 CO2 气体， B 错误；C.从溶液中分离出碳酸氢钠固体用过滤的方法，C 正确；D.碳酸氢钠受热易分解生 成碳酸钠、水和二氧化碳，不能用该装置干燥碳酸氢钠，D 错误。答案选 C。 【答案】C 【考点定位】本题主要是考查化学实验基础知识，元素化合物的性质等判断。 【名师点睛】化学实验常用仪器的使用方法和化学实验基本操作是进行化学实验的基础， 对化学实验的考查离不开化学实验的基本操作，解答时注意掌握氨气的制备原理、物质的分 离与提纯等化学实验基本操作，掌握相关物质的性质是解答的关键，易错选项是 B 和 D，注 意洗气瓶的气体通入以及碳酸氢钠的不稳定性。 8．(上海，11 节选)钠是活泼的碱金属元素，钠及其化合物在生产和生活中有广泛的应用。 完成下列计算： (1)叠氮化钠(NaN3)受撞击完全分解产生钠和氮气，故可应用于汽车安全气囊。若产生 40.32 L(标准状况下)氮气，至少需要叠氮化钠________g。 (2)钠—钾合金可在核反应堆中用作热交换液。5.05 g 钠—钾合金溶于 200 mL 水生成 0.075 mol 氢气。 ①计算溶液中氢氧根离子的物质的量浓度(忽略溶液体积变化)。 ②计算并确定该钠­钾合金的化学式。 【解析】(1)解法一：叠氮化钠受撞击分解的化学方程式为 2NaN3===2Na＋3N2↑ 由此可知生成标准状况下 40.32 L 氮气时需要 NaN3 的质量为 40.32 L 22.4 L·mol－1×2 3×65 g·mol －1＝78 g。 解法二：根据氮元素守恒有 n(NaN3)＝2 3n(N2)＝ 40.32 L 22.4 L·mol－1×2 3＝1.2 mol，m(NaN3)＝1.2 mol×65 g·mol－1＝78 g。 【答案】(1)78 (2)①c(OH－)＝ 0.075 × 2 200 × 10－3mol·L－1＝0.75 mol·L－1 ②设上述合金中含 a mol 钠、b mol 钾，则 {a＋b＝0.075 × 2 23a＋39b＝5.05 解得 a＝0.050，b＝0.10。故 n(Na)∶n(K)＝1∶2， 该钠—钾合金化学式为 NaK2。 9．(浙江理综，27Ⅱ)化合物甲和 NaAlH4 都是重要的还原剂。一定条件下金属钠和 H2 反 应生成甲。甲与水反应可产生 H2，甲与 AlCl3 反应可得到 NaAlH4。将 4.80 g 甲加热至完全分 解，得到金属钠和 2.24 L(已折算成标准状况)的 H2。 请推测并回答： (1)甲的化学式______________。 (2)甲与 AlCl3 反应得到 NaAlH4 的化学方程式： ________________________________________________________________________。 (3)NaAlH4 与水发生氧化还原反应的化学方程式： ________________________________________________________________________。 (4)甲在无水条件下可作为某些钢铁制品的脱锈剂(铁锈的成分表示为 Fe2O3)，脱锈过程发 生反应的化学方程式： ________________________________________________________________________。 (5)某同学认为：用惰性气体赶尽反应体系中的空气，将铁和盐酸反应后的气体经浓硫酸 干燥，再与金属钠反应，得到的固体物质即为纯净的甲；取该固体物质与水反应，若能产生 H2，即可证明得到的甲一定是纯净的。判断该同学设想的制备和验纯方法的合理性并说明理 由： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 【解析】由 4.80 g 甲加热至完全分解，得到金属钠和 2.24 L(已折算成标准状况) 的 H2， 可推断金属钠和 H2 反应生成的甲为 NaH，NaH 与水反应生成 NaOH 和 H2，NaH 与 AlCl3 反 应可得到 NaAlH4。(1)甲的化学式为 NaH。(2)由于反应物为 NaH 与 AlCl 3，得到的产物有 NaAlH4，故推知另一产物为 NaCl，其化学方程式为 4NaH＋AlCl 3===NaAlH4＋3NaCl。 (3)NaAlH4 中的氢显－1 价，水中的氢显＋1 价，NaAlH4 与水发生氧化还原反应的过程中生成 氢气，另一产物为 NaAlO2，其化学方程式为 NaAlH4＋2H2O===NaAlO2＋4H2↑。(4)根据题 意 NaH 在无水条件下能与 Fe2O3 反应，结合反应物的性质可推知反应产物为 Fe 和 NaOH， 从而得出其化学方程式为 3NaH＋Fe2O3===2Fe＋3NaOH。(5)制备过程中，由于盐酸易挥发， 产生的氢气中会有氯化氢，易和钠反应生成 NaCl；如在制取 NaH 的反应中钠过量，则产物 中混有钠，钠与水反应也会有氢气产生，同时验纯时也没有考虑到混入的 NaCl。 【答案】(1)NaH　(2)4NaH＋AlCl3===NaAlH4＋3NaCl (3)NaAlH4＋2H2O===NaAlO2＋4H2↑ (4)3NaH＋Fe2O3===2Fe＋3NaOH (5)制备过程不合理，因为盐酸易挥发，H2 中混有 HCl，导致产物中有 NaCl；验纯方法 不合理，如果有 Na 残留，Na 与水反应也产生 H2；同时也没有考虑混入的 NaCl 考 点 集 训　　【P245】 A 级(跨越本科练) 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(B) 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.钠钾合金在常温下呈液态，能用作原子反应堆的导热剂，与二者是活泼金属 易失电子无关系，A 错误；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，因为碳酸氢钠与酸反应放出的 CO2 速率快，B 正确；C.碳酸钠可用于制造洗涤剂，因为 碳酸钠水解溶液显碱性，但碳酸钠不是碱，C 错误；D.五彩缤纷的焰火是金属的焰色反应所 致，而不是燃烧，D 错误。 2．(长郡中学 2016 届高三月考试题)①氧化钠　②氢氧化钠　③过氧化钠　④亚硫酸钠， 1 mol 上述固体物质长期放置于空气中，下列说法正确的是(C) A．上述物质都有发生了氧化还原反应 B．过氧化钠在反应中转移了 2 mol 电子 C．质量增加的情况是①>③>④>② D．质量增加的情况是②>①>③>④ 3．如图，烧杯中盛有等体积的水和煤油，现将一小块金属钠加入烧杯中，试推断能观察 到的实验现象应是(D) A．钠悬浮在煤油层中 B．钠静止在两液面之间 C．钠沉入水底下 D．钠熔化成闪亮的小球，在两液体界面附近上下跳动 【解析】烧杯中盛有等体积的水和煤油，现将一小块金属钠加入烧杯中，金属钠的密度 大于煤油小于水，故钠块应位于煤油和水的分界面处，故 A 项、C 项错误，钠遇水发生反应 生成氢气，在氢气推动下上升，因重力回落，故钠块应在界面处上下跳动，故 B 项错误；钠 与水反应放热且钠的熔点低，故钠熔化成闪亮的小球，在两液体界面附近上下跳动，故 D 项 正确。 4．(2016·杭州模拟)等质量的钠进行下列实验，其中生成氢气最多的是(B) A．将钠投入到足量水中 B．将钠用铝箔包好并刺一些小孔，再放入足量的水中 C．将钠放入足量稀硫酸中 D．将钠放入足量稀盐酸中 【解析】将等质量的钠投入到水、稀硫酸或稀盐酸中，放出的氢气的量相等；将钠用铝 箔包好并刺一些小孔，再放入足量的水中，首先是钠与水反应生成 NaOH 和氢气，铝与 NaOH 溶液反应生成氢气，则 B 项生成氢气最多。 5．在一密闭容器中有 HCHO、H2 和 O2 混合气体共 20 g，放入足量的 Na2O2 用电火花引 燃，使其完全反应，Na2O2 增重 8 g，则原混合气体中 O2 的质量分数是(C) A．40% B．33.3% C．60% D．36% 【 解 析 】 解 答 此 题 必 须 掌 握 CO2 和 H2O 与 Na2O2 反 应 质 量 变 化 关 系 ； CO ＋ Na2O2===Na2CO3，H2＋Na2O2===2NaOH，HCHO 可写成 H2(CO)，故不管怎样反应 Na2O2 增 重为 H2 和 HCHO 的质量之和，故 m(O2)＝20 g－8 g＝12 g，其质量分数为 60%。 6．下列叙述不正确的是(A) A．切开的金属 Na 暴露在空气中，光亮的表面逐渐变暗，发生的反应为 2Na＋O2===Na2O2 B．4.6 g Na 与 O2 完全反应，生成 7 g 产物时失去电子的物质的量为 0.2 mol C．Na 与稀硫酸反应的离子方程式为 2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑ D．将少量 Na 投入到 CuSO4 溶液中，既有沉淀生成又有气体放出 【解析】A 项错，常温下切开的金属 Na 暴露在空气中，光亮的表面逐渐变暗是因为生 成 Na2O；B 项正确，由题意知虽然生成 Na2O2 和 Na2O 的混合物，但是 Na 的物质的量为 0.2 mol，故完全反应时失去电子的物质的量仍为 0.2 mol；C 项正确，Na 与稀 H2SO4 反应的本质 是与 H＋的反应，H2SO4 是强酸；D 项正确，Na 与水反应放出气体，生成的 NaOH 与硫酸铜 反应生成氢氧化铜沉淀。 7．(长郡中学 2016 届高三月考试题)不能用来鉴别 Na2CO3 和 NaHCO3 两种白色固体的实 验操作是(D) A．分别加热这两种固体物质，并将生成的气体通入澄清的石灰水中 B．分别在这两种物质的溶液中，加入 CaCl2 溶液 C．分别在这两种固体中，逐滴加入同浓度的稀盐酸 D．分别在这两种物质的溶液中，加入少量澄清的石灰水 8．如图所示，两圆圈相交的部分表示圆圈内的物质相互发生的反应。已知钠及其氧化物 的物质的量均为 0.1 mol，水的质量为 100 g。下列说法正确的是(C) A．Na2O2 中氧元素化合价为－2 价 B．反应①的离子方程式为： Na＋2H2O===Na＋＋2OH－＋H2↑ C．反应③最多能产生 0.05 mol O2 D．①、②、③充分反应后所得溶液的质量分数由大到小的顺序为 ①＞②＞③ 【解析】A.过氧化钠中氧元素化合价为－1 价，故 A 错误；B.反应①的离子方程式为：2Na ＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑，故 B 错误；C.反应③的化学方程式为： 2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ 2 mol　　　　　　　　　　1 mol 0．1 mol　　　　　　　　　0.05 mol 根据方程式知，最多产生 0.05 mol O2，故 C 正确； D．钠、氧化钠、过氧化钠和水反应的方程式分别如下： 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，溶液增加的质量＝m(Na)－m(H2)＝2.3 g－0.1 g＝2.2 g； Na2O＋H2O===2NaOH，溶液增加的质量＝m(Na2O)＝0.1 mol×62 g/mol＝6.2 g； 2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，溶液增加的质量＝m(Na2O2)－m(O2)＝m(Na2O)＝6.2 g。 所以溶液增加的质量大小顺序为：钠＜氧化钠＝过氧化钠，根据钠原子守恒知，0.1 mol 的钠、氧化钠、过氧化钠溶于水所得氢氧化钠的物质的量分别为：0.1 mol、0.2 mol、0.2 mol，通过以上分析可知，0.1 mol 的钠、氧化钠、过氧化钠分别溶于水所得溶液的质量分数 分别为： 4 g 100 g＋2.2 g×100%、 8 g 100 g＋6.2 g×100%、 8 g 100 g＋6.2 g×100%，所以①、②、③ 充分反应后所得溶液的质量分数由大到小的顺序为：①＜②＝③，故 D 错误。 9．下列有关钠及其化合物的叙述正确的是(B) A．Na2O2 晶体中的阴离子与阳离子的物质的量之比为 1∶1 B．9.2 g 金属钠投入到足量的重水中，则产生的气体中含有 0.4 mol 电子 C．钠在化学反应中常常失去电子被氧化，作氧化剂，故 Na＋具有强氧化性 D．钠、钾是低熔点的轻金属，所以钠钾合金在常温时柔软似蜡 【解析】过氧化钠中阴、阳离子分别是 O22－和 Na＋，所以过氧化钠晶体中的阴离子与阳 离子的物质的量之比为 1∶2，A 项错误；9.2 g 钠的物质的量为 0.4 mol，0.4 mol 钠和足量重 水反应生成 0.2 mol 重氢，每个重氢分子中含有 2 个电子，所以产生的气体中含有 0.2 mol×2 ＝0.4 mol 电子，B 项正确；在化学反应中钠常常失去电子被氧化，作还原剂，Na＋具有弱氧 化性，C 项错误；钠钾合金在常温时呈液态，而不是柔软似蜡(固体)，D 项错误。 10．(2016·河南十校联考)X、Y、Z、W 四种物质的转化关系如图所示。下列组合中不符 合该关系的是(B) A B C D X HCl Na2O2 Na2CO3 SO2 Y FeCl2 NaOH CO2 Na2SO3 Z Cl2 Na2CO3 CaCO3 H2SO4 W FeCl3 NaHCO3 Ca(HCO3)2 NaHSO3 【解析】由题图分析可知，X 能转化为 Y 和 Z，Y 和 Z 能发生反应生成 W，B 项中 NaOH 和 Na2CO3 不反应，不符合题意。 B 级(冲刺名校练) 11．(长沙市一中 2016 届高三月考试卷)浓度相同的 NaOH 溶液各 100 mL 倒入 A、B、C 三个烧杯中，分别向三份溶液中通入不等量的 CO2，充分反应后，再向三份所得溶液中逐滴 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) A．原 NaOH 溶液的浓度为 0.2 mol·L－1 B．B 烧杯中通入的 CO2 体积为 448 mL C．通入 CO2 后，不能确定 A 烧杯中的溶质 D．通入 CO2 后，C 烧杯中溶质成分的物质的量之比为 n(NaOH)∶n(Na2CO3)＝1∶1 【解析】CO2 通入 NaOH 溶液，可能发生反应 2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O 或 NaOH＋ CO2===NaHCO3，由图示可知，滴加盐酸时均不直接产生 CO2 气体，且最终完全反应消耗的 盐酸均为 100 mL 生成 NaCl，由原子守恒得 n(Na ＋)＝n(Cl －)，即 n(NaOH)＝n(HCl)，故 c(NaOH)＝n（NaOH） V（NaOH）＝0.2 mol·L－1 × 0.1 L 0.1 L ＝0.2 mol·L －1，A 正确；B 烧杯中从开始产生 气体到气体完全放出需盐酸相同，即通入 CO2 后生成的溶液为 Na2CO3 溶液，据 2NaOH～ CO2 可知 n(CO2)＝0.2 mol·L－1 × 0.1 L 2 ＝0.01 mol，V(CO2)＝224 mL，B 错；通入 CO2 后的 溶液再滴加盐酸到开始产生气体消耗的盐酸小于气体完全生成消耗的盐酸，故溶质为 Na2CO3 和 NaHCO3，C 错；C 烧杯中通入 CO2 之后的溶液滴加盐酸到开始产生气体消耗的盐 酸大于气体完全放出消耗的盐酸，故溶液溶质为 Na2CO3 和 NaOH，n(Na2CO3)＝n(NaHCO3)＝ n(HCl)＝(100－75)×10－3×0.2 mol＝5×10－3 mol，故 n(NaOH)＝(75－25)×10－3×0.2 mol＝ 1×10－2 mol，即 n(NaOH)∶n(Na2CO3)＝2∶1，D 不正确。 12．(长沙市一中 2016 届高三月考试卷)a mol Na2O2 和 b mol NaHCO3 固体混合后，在密 闭容器中加热到 250 ℃，使其充分反应，当排出气体为两种气体时，a∶b 不可能为(D) A．3∶4 B．4∶5 C．2∶3 D．3∶2 【解析】两种气体只能是 H2O、O2。因为 2NaHCO3～CO2～Na2O2～H2O，所以当 n(Na2O2) 少于 n(NaHCO3)的1 2时，有三种气体，无选项，当 n(Na2O2)≥n(NaHCO3)时，只有 O2，D 不 行。 13．(2016·安阳模拟)某实验小组欲探究 Na 2CO3 和 NaHCO3 的性质，发现实验室里盛放 两种固体的试剂瓶丢失了标签。于是，他们先对固体 A、B 进行鉴别，再通过实验进行性质 探究。 (1)分别加热固体 A、B，发现固体 A 受热产生的气体能使澄清石灰水变浑浊。A 受热分 解的化学方程式为： ________________________________________________________________________。 (2)称取两种固体各 2 g，分别加入两个小烧杯中，再各加 10 mL 蒸馏水，振荡，测量温 度变化；待固体充分溶解，恢复至室温，向所得溶液中各滴入 2 滴酚酞溶液。 ① 发 现 Na2CO3 固 体 完 全 溶 解 ， 而 NaHCO3 固 体 有 剩 余 ， 由 此 得 出 结 论 ： ________________________________________________________________________； ②同学们在两烧杯中还观察到以下现象。其中，盛放 Na2CO3 的烧杯中出现的现象是 ______。(填字母序号) a．溶液温度下降 b．溶液温度升高 c．滴入酚酞后呈浅红色 d．滴入酚酞后呈红色 (3)如图所示，在气密性良好的装置Ⅰ和Ⅱ中分别放入药品，将气球内的固体同时倒入试 管中。 ①两试管中均产生气体，__________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)的反应程度更为剧烈。 ②反应结束后，气球均有膨胀，恢复至室温，下列说法正确的是________。 a．装置Ⅰ的气球体积较大 b．装置Ⅱ的气球体积较大 c．生成气体的体积根据盐酸计算 d．生成气体的体积根据固体计算 【解析】(1)碳酸钠稳定，受热难分解，碳酸氢钠热稳定性差，受热易分解，生成二氧化 碳气体，故 A 为碳酸氢钠，反应的化学方程式为 2NaHCO3 =====△ Na2CO3＋CO2↑＋H2O，生 成的 CO2 气体通入澄清石灰水中发生反应 CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O 生成碳酸钙沉 淀变浑浊。 (2)①称取两种固体各 2 g，分别放入两个小烧杯中，再各滴加 10 mL 蒸馏水，振荡，测 量温度变化；待固体充分溶解，并恢复至室温后，发现 Na2CO3 固体完全溶解，而 NaHCO3 固体有剩余，说明在同样的温度下，同质量的两种固体在同体积的溶剂中，Na2CO3 比 NaHCO3 易溶于水，②碳酸钠溶解过程为放热过程，温度升高，故 a 错误，b 正确。碳酸钠为强碱弱 酸盐，水解溶液呈碱性，滴入酚酞后呈红色，故 c 错误，d 正确。 (3)①将气球内的固体同时倒入试管发生反应：Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑， NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑，同等条件下，碳酸钠与盐酸反应速率不及碳酸氢钠与 盐酸反应，所以Ⅰ的反应程度更为剧烈，②1 g 碳酸钠的物质的量为 1 g 106 g·mol－1＝0.009 4 mol，1 g 碳酸氢钠的物质的量为 1 g 84 g·mol－1＝0.012 mol，盐酸的物质的量为 0.003 mol，再由 方程式 Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl，NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑；盐酸不足， 生成气体的体积根据盐酸的量计算。Ⅰ中生成 CO2 的物质的量为 0.003 mol，Ⅱ中无气体产生， 故 a、c 正确。 【答案】(1)2NaHCO3 =====△ Na2CO3＋CO2↑＋H2O (2)①同温度下，Na2CO3 比 NaHCO3 易溶于水　②b、d (3)①Ⅰ　②a、c 第二节　铝及其化合物 【考纲要求】 了解铝、镁及其重要化合物的主要性质和应用。 考点一　铝、镁性质及应用 知 识 梳 理　　【P35】 一、铝的原子结构与物理性质 二、铝的化学性质 (1)与非金属单质(O2、Cl2、S 等)反应 Al 与 O2{常温：形成致密的　氧化膜　（具有抗腐蚀性） 点燃：　4Al＋3O2 =====点燃 2Al2O3　（发出耀眼白光） Al 与 Cl2：__2Al＋3Cl2 =====点燃 2AlCl3__。 Al 与 S：__2Al＋3S =====△ Al2S3__。 (2)与酸反应 ①与非氧化性酸(如：盐酸，稀 H2SO4) 离子方程式：__2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑__。 ②与氧化性酸(如 HNO3，浓 H2SO4) Al 与稀 HNO3：__Al＋4HNO3(稀)===Al(NO3)3＋NO↑＋2H2O__。 Al 遇到冷的浓硝酸或浓硫酸__钝化__。 (3)与 NaOH 溶液反应 离子方程式：__2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO2－＋3H2↑__。 (4)铝热反应(与 Fe2O3、WO3、V2O5 等金属氧化物) Al 与 Fe2O3：__2Al＋Fe2O3 =====高温 Al2O3＋2Fe__。 Al 与 WO3：WO3＋2Al =====高温 W＋Al2O3。 三、对比记忆镁的化学性质 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↑ 与碱反应 能溶于强碱溶液 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 　　四、铝的用途 纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。 分 点 突 破　　【P35】 角度一　铝、镁性质 【练 1】下列说法正确的是(　　) A．(全国卷Ⅰ)用坩埚钳夹住一小块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．(江苏高考)Al、盐酸、NaOH 溶液三者之间两两均能发生反应 C．(全国卷Ⅱ)铝与 Fe2O3 发生铝热反应后固体物质增重 D．(安徽高考)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】由于铝箔表面有一薄层 Al2O3，且 Al2O3 的熔点很高，故熔化的液态铝包裹在里 面，不会滴落下来，A 错误；铝与 Fe2O3 发生铝热反应生成 Al2O3 和铁，故固体质量不会增 加，C 错误；常温下，铝在浓 HNO3 中“钝化”，D 错误。 【答案】B 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 【练 2】(2016·龙岩模拟)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】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。 【答案】A 【练 3】(湖南师大附中 2016 届高三月考试卷)将一定质量的 Mg 和 Al 的混合物投入 500 mL 稀硫酸中，固体全部溶解并产生气体。待反应完全后，向所得溶液中加入 NaOH 溶液， 生成沉淀的物质的量与加入 NaOH 溶液的体积关系如图所示。则下列说法正确的是(　　) A．Mg 和 Al 的总质量为 8 g B．硫酸的物质的量浓度为 5 mol·L－1 C．NaOH 溶液的物质的量浓度为 5 mol·L－1 D．生成的 H2 在标准状况下的体积为 11.2 L 【解析】由图可知，0～20 mL 发生酸碱中和，20～200 mL 发生离子与碱生成沉淀的反 应，200～240 mL 发生 Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O，200 mL 时生成沉淀最多，溶液 中的溶质为硫酸钠。A.由图象可知，n(Mg)＝0.15 mol，n(Al)＝0.2 mol，则 Mg 和 Al 的总质 量为 0.15 mol×24 g·mol－1＋0.2 mol×27 g·mol－1＝9 g，故 A 错误；B.由 200～240 mL 发生 Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O，c(NaOH)＝0.2 mol 0.04 L ＝5 mol·L －1，200 mL 时生成沉淀最 多，溶液中的溶质为硫酸钠，则 c(H2SO4)＝0.2 L × 5 mol·L－1 0.5 L × 2 ＝1 mol·L－1，故 B 错误，C 正 确；D.与硫酸反应生成的氢气的体积应为(0.15 mol＋0.3 mol)×22.4 L·mol－1＝10.08 L，故 D 错误。 【答案】C 【练 4】镁、铝单质的化学性质以相似为主，但也存在某些重大差异性。下列物质能用 于证明二者存在较大差异性的是(　　) ①CO2　②盐酸　③NaOH 溶液　④水 A．①④ B．②③ C．①③ D．②③④ 【解析】Al 能与 NaOH 溶液反应而 Mg 不能；Mg 能在 CO2 中燃烧而 Al 不能。 【答案】C 角度二　铝与酸、碱反应特点 分析依据：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑， 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。 从化学方程式可以看出 Al 与酸、碱反应时生成 H2 的实质都是 Al ― ― →失 3e－ Al3＋，所以无 论是与酸还是与碱反应，Al 与 H2 的关系都是 2Al～3H2。 1．等量铝分别与足量盐酸和足量 NaOH 溶液反应，产生 H2 的体积比 VHCl（H2） VNaOH（H2）＝1∶ 1。 2．足量铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠反应，产生 H2 的体积比 VHCl（H2） VNaOH（H2）＝1∶ 3。 3．当生成 H2 的量相等时，消耗铝单质的量一定相等，消耗 HCl 与 NaOH 的物质的量之 比为 3∶1。 4．一定量的铝分别和一定量溶质的物质的量相等的盐酸和 NaOH 溶液反应，若产生 H2 的体积比为1 3< VHCl（H2） VNaOH（H2）<1 1，则必定是：Al 与 HCl 溶液反应时，Al 过量而 HCl 不足；Al 与 NaOH 溶液反应时，Al 不足而 NaOH 过量。 【练 1】现有一包铝热剂是铝粉和氧化铁粉末的混合物，在高温下使之充分反应，将反 应后的固体分为两等份，进行如下实验(假定反应前后溶液的体积不变)： ①向其中一份固体中加入 100 mL 2.0 mol·L－1 的 NaOH 溶液，加热使其充分反应后过滤， 测得溶液中 c(OH－)＝1 mol·L－1； ②向另一份固体中加入 100 mL 4.0 mol·L－1 的 HCl 溶液，使固体全部溶解，测得反应后 所得溶液中只有 H＋、Fe2＋和 Al3＋三种阳离子且 c(H＋)＝0.1 mol·L －1，则实验②产生的气体 的体积(标准状况)为(　　) A．2.352 L B．2.448 L C．2.688 L D．2.856 L 【解析】由①知一份固体中铝元素的物质的量 n(Al)＝n(OH －)反应＝0.2 mol－0.1 mol＝ 0.1 mol；由②知反应后的溶液符合电中性原理：0.1×0.1×1＋0.1×3＋n(Fe2＋)×2＝4×0.1× 1，故 n(Fe2＋)＝0.045 mol；则氧化铁的物质的量为 0.0225 mol。根据下列反应分析：2Al＋Fe2O3 =====高温 Al2O3＋2Fe，可知参与反应的 n(Al)＝0.045 mol，剩余的 n(Al)＝0.1 mol－0.045 mol＝ 0.055 mol。再根据得失电子守恒有：0.045 mol×2＋0.055 mol×3＝[V(H 2)/(22.4 L·mol－1)]× 2，则 V(H2)＝2.856 L。 【答案】D 【练 2】把 a g 铁铝合金粉末溶于足量盐酸中，加入过量 NaOH 溶液。过滤出沉淀，经 洗涤、干燥、灼烧，得到红棕色粉末的质量仍为 a g，则原合金中铁的质量分数为(　　) A．70% B．52.4% C．47.6% D．30% 【解析】由铁铝合金粉末溶于足量盐酸中，加入过量 NaOH 溶液，沉淀为氢氧化铁，则 经洗涤、干燥、灼烧，得到红棕色粉末为氧化铁，则 a g Fe、Al→a g Fe2O3，合金中铝的质 量等于氧化铁中氧元素的质量，则合金中铁的质量分数等于氧化铁中铁的质量分数，原合金 中铁的质量分数为 56 × 2 56 × 2＋16 × 3×100%＝70%。 【答案】A 【练 3】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、氢氧化钠溶液反应，所得 H 2 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和氢氧化钠溶液中，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 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________。 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，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。 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 为 0.15 mol×2＝0.3 mol。 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ 2×27 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 知 识 梳 理　　【P36】 1．氧化铝 (1)化学性质(用离子方程式表示) (2)用途：熔点很高，是一种较好的__耐火材料__，还可制作各种宝石。 2．氢氧化铝 (1)化学性质 ①受热分解：__2Al(OH)3 =====△ Al2O3＋3H2O__。 (2)用途 ①治疗胃酸过多，其原理涉及到的离子方程式： __Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O__。 ②水解生成 Al(OH)3 胶体可净水——明矾净水。 (3)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。明矾的电离方程式： __KAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋2SO42－__。 (4) 明 矾 的 化 学 式 为 __KAl(SO4)2 · 12H2O__ ， 它 是 无 色 晶 体 ， 可 溶 于 水 ， 水 溶 液 pH__<__7。明矾可以净水，其净水的原理是__Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋，Al(OH)3 胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水__。 (5)制备 ①向铝盐中加入氨水(NH3·H2O)的离子方程式： __Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH4＋__。 ② 向 偏 铝 酸 盐 (AlO2 － ) 溶 液 中 通 入 足 量 CO2 的 离 子 方 程 式 ： __AlO2 － ＋ CO2 ＋ 2H2O===Al(OH)3↓＋HCO3－__。 【易错提醒】两性物质是指既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的化合物。 分 点 突 破　　【P37】 角度一　“铝三角”及其应用 1．“铝三角”是指 Al3＋、Al(OH)3 和 AlO2－相互转化的三角关系(如下图) 写出实现上述各步转化的离子方程式。 (1)①Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH4＋ ②Al3＋＋3AlO2－＋6H2O===4Al(OH)3↓ ③Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓ (2)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O (3)Al3＋＋4OH－===AlO2－＋2H2O (4)AlO2－＋4H＋===Al3＋＋2H2O (5)①若 CO2 过量： AlO2－＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO3－ 若 CO2 少量： 2AlO2－＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO32－ ②AlO2－＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓ (6)Al(OH)3＋OH－===AlO2－＋2H2O 2．应用 (1)制取 Al(OH)3 Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH4＋ AlO2－＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO3－ Al3＋＋3AlO2－＋6H2O===4Al(OH)3↓ (2)离子共存问题 ①Al3＋水解呈酸性，与 OH－、AlO2－、CO32－(HCO3－)、S2－等不能大量共存。 ②AlO2－水解呈碱性，与 H＋、HCO3－、Al3＋、Fe3＋等不能大量共存。 【练 1】(2016·肇庆模拟)相同物质的量的下列物质分别与等浓度的 NaOH 溶液反应，至 体系中均无固体物质，消耗碱量最多的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．Al B．Al2O3 C．Al(OH)3 D．AlCl3 【解析】1 mol Al2O3 能与 2 mol NaOH 溶液反应，1 mol Al、1 mol Al(OH) 3 能与 1 mol NaOH 溶液反应，1 mol AlCl3 最多能与 4 mol NaOH 溶液反应。 【答案】D 【练 2】工业上从铝土矿(主要成分是 Al2O3，还含有 SiO2、Fe2O3 等杂质)中提取铝可采 用如下工艺流程： 请回答下列问题： (1)图中涉及分离溶液与沉淀的实验方法是__________(填操作名称)； (2)步骤(Ⅱ)中加入的烧碱溶液应该是________(填“少量”或“过量”)，沉淀 B 的成分 是__________(填化学式，下同)，溶液 D 中含铝元素的溶质的是____________，它属于 ______(填“酸”、“碱”或“盐”)类物质； (3)溶液 D 中通入过量 CO2 生成沉淀 F 的离子方程式为： ________________________________________________________________________。 【解析】Al2O3、SiO2、Fe2O3 中，Al2O3、SiO2 与 NaOH 溶液反应，Fe2O3 不与 NaOH 溶 液反应；除 SiO2 不与盐酸反应外，Al2O3、Fe2O3 均与盐酸反应；加入过量盐酸，溶液 A 为 AlCl3、 FeCl3、HCl，沉淀 B 为 SiO2，加入过量烧碱，沉淀 C 为 Fe(OH)3，溶液 D 为 NaAlO2、NaCl， 通入过量二氧化碳，溶液 E 主要为 NaHCO3，沉淀 F 为 Al(OH)3，加热分解得到 M 为 Al2O3， 经电解可得到 Al。(1)分离溶液与沉淀，常用过滤的方法；(2)为使铝离子完全转化为 AlO2－， 烧碱溶液应该是过量的，由上述分析知，沉淀 B 为 SiO 2，溶液 D 中含铝元素的溶质的是 NaAlO2，属于盐类物质。(3)NaAlO2 溶液中通入过量 CO2 生成沉淀为 Al(OH)3，AlO2－＋CO2 ＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO3－。 【答案】(1)过滤　(2)过量　SiO2　NaAlO2　盐 (3)AlO2－＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO3－ 【练 3】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】2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO2－＋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，再过滤就可得到 Al(OH)3。 【答案】C 【练 4】常温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是(　　) A．中性溶液中：Cl－、Mg2＋、Al3＋、K＋ B．1.0 mol·L－1 的 NaAlO2 溶液中：Cl－、HCO3－、K＋、Ca2＋ C．在强碱性环境中：AlO2－、SiO32－、Na＋、K＋ D．0.1 mol·L－1 明矾溶液中：NH4＋、AlO2－、HCO3－、Na＋ 【解析】A 项，Al3＋易水解，在中性溶液中水解生成 Al(OH)3 沉淀；B 项，HCO3－＋AlO2 －＋H2O===Al(OH)3↓＋CO32－；D 项，Al3＋与 AlO2－、HCO3－因发生双水解反应而不能大量 共存。 【答案】C 规律总结 1．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。 2．Al(OH)3 的三种制备方法 方法一：可溶性铝盐溶液与过量氨水反应 反应原理：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH4＋ 方法二：向可溶性偏铝酸盐溶液中通入过量 CO2 反应原理：AlO2－＋2H2O＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO3－ 方法三：相互促进水解法 3．含 Al3＋的溶液与碱反应的先后顺序 当溶液中有多种离子时，要考虑离子之间的反应顺序，如向含有 H＋、NH4＋、Mg2＋、Al3 ＋的混合溶液中逐滴加入 NaOH 溶液，NaOH 先与 H＋反应，再与 Mg2＋、Al3＋反应生成沉淀， 再与 NH4＋反应，最后才溶解 Al(OH)3 沉淀。 4．明矾溶液与 Ba(OH)2 溶液反应分析 (1)沉淀的物质的量最大(此时 Al3＋完全沉淀) 2Al3＋＋3SO42－＋3Ba2＋＋6OH－===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓。 (2)沉淀的质量最大(此时 SO42－完全沉淀) Al3＋＋2SO42－＋2Ba2＋＋4OH－===AlO2－＋2BaSO4↓＋2H2O。 考点三　有关 Al(OH)3 的图象分析 知 识 梳 理　　【P38】 一、四个基本图像 (1)可溶性铝盐溶液与 NaOH 溶液反应的图像： 操作 向可溶性铝盐溶液中逐滴加入 NaOH 溶液至过量 向 NaOH 溶液中逐滴加入可 溶性铝盐溶液至过量 现象 立即产生白色沉淀→渐多→最 多→渐少→消失 无沉淀(有但即溶)→出现沉淀 →渐多→最多→沉淀不消失 图像 离子 方程式 Al3＋＋3OH－=== Al(OH)3↓ Al(OH)3＋OH－=== AlO2－＋2H2O Al3＋＋4OH－===AlO2－＋ 2H2O 3AlO2－＋Al3＋＋6H2O=== 4Al(OH)3↓ 　　(2)偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图像： 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 现象 立即产生白色沉淀→渐多→ 最多→渐少→消失 无沉淀(有但即溶)→出现沉 淀→渐多→最多→沉淀不消 失 图像 离子 方程式 AlO2－＋H＋＋ H2O===Al(OH)3↓ Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋ AlO2－＋4H＋===Al3＋＋2H2O 3H2O Al3＋＋3AlO2－＋ 6H2O===4Al(OH)3↓ 　　二、拓展图像 (1)向 AlCl3 溶液中逐滴加入氨水或 NaAlO2 溶液至过量，图像如图 1 所示。 (2)向 NaAlO2 溶液中逐滴加入 AlCl3 溶液或通入 CO2 至过量，图像如图 2 所示。 (3)向含 H＋和 Al3＋、OH－和 AlO2－混合溶液中分别滴加 NaOH 溶液、盐酸的反应图象 操作 向 H＋和 Al3＋混合液中滴加 NaOH 至过量 向 OH－和 AlO2－混合液中滴 加盐酸至过量 现象 无沉淀——白色沉 淀——渐多——最 多——渐少——全部 溶解 无沉淀——白色沉淀——渐 多——最多——渐少——全 部溶解 图象 离子 方程式 H＋＋OH－===H2O Al3＋＋3OH－=== Al(OH)3↓ Al(OH)3＋OH－===AlO2－＋ 2H2O H＋＋OH－===H2O AlO2－＋H＋＋H2O=== Al(OH)3↓ Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋ 3H2O 　　(4)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 3 所示，若反应的先后顺序与图像关系为 ①H＋ ― ― →OH－ H2O ②Mg2＋、Al3＋ ― ― →OH－ Mg(OH)2、Al(OH)3 ③NH4＋ ― ― →OH－ NH3·H2O ④Al(OH)3 ― ― →OH－ AlO2－ 分 点 突 破　　【P39】 角度一　图像的综合分析与计算 【练 1】向 FeCl3、Al2(SO4)3 的混和溶液中逐滴加入 Ba(OH)2(aq)，形成沉淀的情况如下 图所示。沉淀的生成与溶液的 pH 列于下表(已知：偏铝酸钡易溶于水)。以下推断正确的是 氢氧化物 溶液 pH 开始沉淀 沉淀完全 沉淀开始溶解 沉淀完全溶解 Fe(OH)3 2.3 3.4 － － Al(OH)3 3.3 5.2 7.8 12.8 　　A．据图计算原溶液中 c(Cl－)＝c(SO42－) B．OA 段产生的沉淀为 BaSO4 和 Fe(OH)3 C．AB 段可能发生的反应是：2SO42－＋2Ba2＋＋Al3＋＋3OH－===2BaSO4↓＋Al(OH)3↓ D．C 点溶液呈碱性的原因是 AlO2－水解，其离子方程式为：AlO2－＋2H2O===Al(OH)3＋ OH－ 【解析】A.根据表中信息，可知加入氢氧化钡溶液后铁离子先沉淀，沉淀的总物质的量 是 6 mol，其中氢氧化铝为 2 mol，则铝离子的物质的量是 2 mol，则硫酸根离子的物质的量 是 3 mol，所以铁离子的物质的量是 1 mol，根据电荷守恒，则氯离子的物质的量是 3 mol， 溶液的体积相同，所以原溶液中 c(Cl－)＝c(SO42－)，正确；B.OA 段产生的沉淀的物质的量是 5 mol，加入 3 mol 氢氧化钡，则硫酸根离子沉淀完全，根据沉淀的 pH 值可知，铁离子先沉 淀，所以 6 mol 氢氧根离子与 1 mol 铁离子、1 mol 铝离子分别生成 1 mol 氢氧化铁和氢氧化 铝沉淀，则 OA 段的沉淀是硫酸钡、氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，错误；C.AB 段再加入 1.5 mol 氢氧化钡，则 3 mol 氢氧根离子与剩余 1 mol 铝离子反应生成氢氧化铝沉淀，此时硫酸根已 沉淀完全，不会再产生硫酸钡沉淀，错误；D.C 点时氢氧化铝全部与氢氧根离子反应生成偏 铝酸根离子和水，偏铝酸根离子水解使溶液呈碱性，但水解是微弱的，离子方程式不能用 “===”表示，错误。 【答案】A 【练 2】下列曲线图(纵坐标为沉淀的量，横坐标为加入物质的量)与对应的选项相符合的 是(　　) A．向 1 L 浓度均为 0.1 mol·L－1 的 Ba(OH)2、NaAlO2 混合溶液中加入 0.1 mol·L－1 的稀 H2SO4 B．向 1 L 浓度分别为 0.1 mol·L－1 和 0.3 mol·L－1 的 AlCl3、NH4Cl 的混合溶液中加入 0.1 mol·L－1 的稀 NaOH 溶液 C．向烧碱溶液中滴加明矾溶液 D．向 AlCl3 溶液中滴加过量氨水 【解析】A 项，Ba(OH)2 和 NaAlO2 中加入稀 H2SO4，发生的反应依次为 Ba2＋＋2OH－＋ 2H＋＋SO42－===BaSO4↓＋2H2O、AlO2－＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓、Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋ 3H2O，所以加 1 L 稀 H2SO4 时，Ba(OH)2 反应完全，再加 0.5 L 稀 H2SO4 时 AlO2－参加反应， 再加 1.5 L 稀 H2SO4 时，Al(OH)3 全部溶解，A 正确；B 项，向 1 L 浓度分别为 0.1 mol·L －1 和 0.3 mol·L－1 的 AlCl3、NH4Cl 的混合溶液中加入 0.1 mol·L－1 的 NaOH 溶液，发生的反应依 次是 Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓、OH－＋NH4＋===NH3·H2O、Al(OH)3＋OH－===AlO2－＋ 2H2O，所以沉淀 Al3＋和溶解 Al(OH)3 所用 NaOH 的量之比为 3∶1，而图像上看到的是 1∶1， B 错误；C 项，向烧碱溶液中滴加明矾溶液，发生的反应依次是 Al3＋＋4OH－===AlO2－＋2H2O、 Al3＋＋3AlO2－＋6H2O===4Al(OH)3↓，C 错误；D 项，AlCl3 溶液中滴加过量氨水，沉淀不会 溶解，D 错误。 【答案】A 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 【练 3】向 30 mL 1 mol·L －1 的 AlCl3 溶液中逐渐加入浓度为 4 mol·L－1 的 NaOH 溶液， 若产生 0.78 g 白色沉淀，则加入的 NaOH 溶液的体积可能为(　　) A．3 mL B．7.5 mL C．15 mL D．17.5 mL 【解析】解法一：把该题的信息转化为图像，用图像法求解，如图所示： 当生成沉淀 0.01 mol 时需 NaOH 0.03 mol 或 0.11 mol，显然 B 项符合题意。 解法二：已知 n(AlCl3)＝0.03 mol，n[Al(OH)3]＝0.01 mol，由沉淀的物质的量小于氯化铝 的物质的量可推知此题可能有两个答案：一是氢氧化钠不足，二是氢氧化钠过量。 当碱的量不足时，则 V(NaOH)＝ 0.01 × 3 4 L＝0.0075 L＝7.5 mL；当碱过量时，则 V(NaOH)＝0.03 × 4－0.01 4 L＝0.0275 L＝27.5 mL。 【答案】B 【练 4】某无色溶液中含有 NH4＋、K＋、Al3＋、SO42－四种离子。 ①取 10 mL 该溶液于试管中，滴加 Ba(NO3)2 溶液，加稀硝酸酸化后过滤得到 0.03 mol 白 色沉淀。 ②取 10 mL 该溶液于试管中，滴加 NaOH 溶液产生白色沉淀，当沉淀增加到一定量后开 始产生气体(必要时可加热)，最后沉淀完全溶解。并且随 NaOH 溶液的加入，沉淀和气体的 物质的量的变化关系如下图所示。 下列说法不符合事实的是(　　) A．根据图示数据计算实验中使用的 NaOH 溶液的物质的量浓度为 1 mol·L－1 B．根据信息分析该溶液中焰色反应呈现紫色的离子的物质的量浓度为 1 mol·L－1 C．另取一定量该溶液滴加一定量 Ba(OH)2 的溶液，能使 Al3＋和 SO42－同时完全沉淀 D．NH4＋、K＋、Al3＋、SO42－四种离子的物质的量之比为 2∶1∶1∶3 【解析】取 10 mL 该溶液于试管中滴加 Ba(NO3)2 溶液，加稀硝酸酸化后过滤得到 0.03 mol 白色沉淀，生成的沉淀为 BaSO4，说明溶液中含有 SO42－，物质的量为 0.03 mol；另取 10 mL 该溶液于试管中，滴加 NaOH 溶液产生白色沉淀，当沉淀增加到一定量后开始产生气体， 说明溶液中含有 NH4＋，最后沉淀完全溶解，则说明溶液中含有 Al3＋，因此原溶液中一定存 在：NH4＋、Al3＋、SO42－，可能含 K＋。结合图象中沉淀的变化关系知，溶液中含有 0.01 mol Al3＋，需 0.03 mol OH－才能将其完全沉淀；当沉淀增加到一定量后开始产生气体，根据 NH4 ＋＋OH－ =====△ NH3↑＋H2O，再结合图象知，溶液中含有 0.02 mol NH4＋，需 0.02 mol OH －；最后沉淀完全溶解是由于氢氧化铝与 NaOH 继续反应，反应的离子方程式为 Al(OH)3＋ OH－===AlO2－＋2H2O，结合图象中沉淀的变化关系，溶解沉淀需 OH－为 0.01 mol；实验中 使用的 NaOH 溶液的总物质的量为：0.03 mol＋0.02 mol＋0.01 mol＝0.06 mol，结合图象中沉 淀的变化关系知此时氢氧化钠溶液的体积为 60 mL，根据 c＝n÷V＝0.06 mol÷(0.06 L)＝1 mol·L－1；由以上分析可知 NH4＋为 0.02 mol，Al3＋为 0.01 mol，SO42－为 0.03 mol，根据溶液 呈电中性，溶液中阴、阳离子所带的正、负电荷总数相等，其中正电荷总数为：0.02 mol×1 ＋0.01 mol×3＋n(K＋)×1＝0.05 mol＋n(K＋)，负电荷总数 0.03 mol×2＝0.06 mol，所以 n(K ＋)＝0.01 mol。A.根据以上分析可知，氢氧化钠溶液的浓度为 1 mol·L－1，A 正确；B.溶液中 焰色反应呈现紫色的离子的物质的量浓度为 0.01 mol÷(0.01 L)＝1 mol·L－1，B 正确；C.Al3＋ 为 0.01 mol，SO42－为 0.03 mol，加入氢氧化钡溶液，当硫酸根完全沉淀时，铝离子已转化为 偏铝酸钠，C 不正确；D.根据以上分析可知，NH4＋为 0.02 mol，K＋为 0.01 mol、 Al3＋为 0.01 mol，SO42－为 0.03 mol，NH4＋、K＋、Al3＋、SO42－四种离子的物质的量之比为 2∶1∶1∶3， 故 D 确，答案选 C。 【答案】C 【练 5】(天津高考·节选)向盛有 10 mL 1 mol·L－1NH4Al(SO4)2 溶液的烧杯中滴加 1 mol·L －1NaOH 溶液，沉淀物质的量随 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】(1)向 NH4Al(SO4)2 溶液中加入 NaOH 溶液，由图像分析，先发生 Al3＋＋3OH－ ===Al(OH)3↓，之后是 NH 4＋＋OH －===NH3·H2O，最后是沉淀的溶解：Al(OH) 3＋OH － ===AlO2－＋2H2O，故 m 点的离子反应为 NH4＋＋OH－===NH3·H2O。 (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 SO42－＋Ba2＋===BaSO4↓， n(SO42－)＝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 ： NH4 ＋ ＋ OH － ===NH3·H2O，n(NH4＋)＝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－===AlO2－＋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)NH4＋＋OH－===NH3·H2O　(2)0.022 【解题技巧】 1．突破 Al(OH)3 沉淀图像三个秘诀 (1)明晰横、纵坐标含义，然后通过曲线变化特点分析反应原理。 (2)掌握 Al3＋、Al(OH)3、AlO2－三者之间的转化比例： (3)明晰 Al3＋溶液中加碱(OH－)的几种常见变形图像，如： 图 A 中，n(H＋)∶n(Al3＋)＝2∶1。 图 B 中，若已知原溶液中含有 Mg2＋。则可推出： n(Mg2＋)∶n(Al3＋)＝1∶1。 图 C 中，若已知原溶液中含有 H＋和 Mg2＋，则可推导出：n(H＋)∶n(Al3＋)∶n(Mg2＋)＝ 2∶1∶1。 2．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]＝3n(OH－)； ②当 3n(Al3＋)Ga(OH)3>Al(OH)3，若把过量的 CO2 气体通入含等物质的量的 NaAlO2 和 NaGaO2 的 混合溶液中，下列说法正确的是(C) A．无任何明显现象 B．先生成两种沉淀，后沉淀又逐渐溶解 C．先出现 Al(OH)3 沉淀，后出现 Ga(OH)3 沉淀，沉淀不溶解 D．先出现 Ga(OH)3 沉淀，后出现 Al(OH)3 沉淀，沉淀不溶解 【解析】因为酸性 H2CO3>Ga(OH)3>Al(OH)3，故向 NaAlO2 和 NaGaO2 的混合溶液中充 入过量 CO2，Al(OH)3 先沉淀，Ga(OH)3 后沉淀，但均不溶于 H2CO3。 9．(2016·喀什模拟)某溶液中可能含有大量的 Mg2＋、Al3＋、H＋、Cl－和少量 OH－，向该 溶液中逐滴加入 0.5 mol·L－1 的 NaOH 溶液，生成沉淀的质量和加入 NaOH 溶液的体积之间 的关系如图所示，则可判断原溶液中(D) A．有 Mg2＋，没有 Al3＋ B．有 Al3＋，没有 Mg2＋ C．有大量的 H＋、Mg2＋和 Al3＋ D．有 Mg2＋和 Al3＋ 【解析】根据图示可以推断，加入氢氧化钠溶液就生成了沉淀，故溶液中一定没有大量 H ＋；能够和氢氧化钠反应生成沉淀的离子有 Mg2＋、Al3＋，生成的沉淀部分溶解，不溶解的是 氢氧化镁，溶解的是氢氧化铝，所以一定含有 Mg2＋、Al3＋，一定没有 OH－，故 D 项正确。 10．有一块镁铝合金，其中镁与铝的质量比是 8∶9。加入足量稀 H2SO4 使其完全溶解后， 再加入 NaOH 溶液，生成沉淀的质量随 NaOH 溶液体积变化的曲线如下图，其中正确的是(A) 【解析】镁与铝的质量比是 8∶9，则物质的量之比是 1∶1，NaOH 溶液过量后 Al(OH)3 完全溶解，只有 Mg(OH)2，B 错；等物质的量的 Mg(OH)2 与 Al(OH)3 的质量之比是 58∶78， 即剩余的 Mg(OH)2 的质量小于沉淀最大质量的1 2，排除 C、D，故选 A。 B 级(冲刺名校练) 11．(长沙市一中 2016 届高三月考试卷)美、德两国科学家现已成功合成出具有独特化学 特性的氢铝化合物(Al2H6)。这一研究成果有助于人们开发出推力更强大的固体火箭燃料，也 有望应用在氢动力汽车和其他能源方面。有关研究报告发表在最新出版的美国《科学》杂志 上。下列关于氢铝化合物的推测不正确的是(D) A．氢铝化合物与水反应生成氢氧化铝和氢气 B．氢铝化合物中铝显＋3 价，H 显－1 价 C．氢铝化合物具有强还原性 D．铝与水蒸气在高温下生成氢铝化合物 【解析】Al2H6 与水反应的化学方程式是 Al2H6＋6H2O===2Al(OH)3↓＋6H2↑，Al2H6 中 －1 价的 H 处于最低价态具有很强的还原性。铝与水高温反应，从置换规律可知产物应是 Al2O3 和 H2。 12．(2016·济宁二模)某混合溶液中，含溶质 X、Y 各 0.1 mol，向其中滴加 0.1 mol·L －1 的 Z 溶液，所得沉淀的物质的量如图，则符合条件的 X、Y、Z 分别是(A) A．偏铝酸钠、氢氧化钡、硫酸 B．偏铝酸钠、氯化钡、硫酸 C．氯化铝、氯化镁、氢氧化钠 D．氯化铝、氯化铁、氢氧化钠 【解析】选 A。含 0.1 mol NaAlO2、0.1 mol Ba(OH)2 的溶液中加入 0.1 mol H2SO4，恰好 生成 0.1 mol BaSO4，继续加入 0.05 mol H2SO4，与 AlO2－恰好生成 0.1 mol Al(OH)3，再加 0.15 mol H2SO4，Al(OH)3 恰好溶解，A 正确；含 0.1 mol NaAlO2、0.1 mol BaCl2 的溶液中先加 0.05 mol H2SO4 产生 0.15 mol 沉淀，再加 0.05 mol H2SO4，又生成 0.05 mol 的沉淀，再加 0.15 mol H2SO4，氢氧化铝恰好溶解，B 错误；含有 0.1 mol AlCl3 和 0.1 mol MgCl2 的溶液中，先加 0.5 mol NaOH，生成沉淀 0.2 mol，再加 0.1 mol NaOH，氢氧化铝恰好完全溶解，C 错误；含有 0.1 mol AlCl3、0.1 mol FeCl3 的溶液中加入 0.6 mol NaOH，生成 0.2 mol 沉淀，再加 0.1 mol NaOH，氢氧化铝恰好溶解，D 错误。 13．(长沙市一中 2016 届高三月考试卷)氮化铝(AlN)陶瓷是一种类金刚石氮化物的新型 无机非金属材料，最高可稳定到 2 200 ℃，导热性好，热膨胀系数小，是良好的耐热冲击材 料。抗熔融金属侵蚀的能力强，是熔铸纯铁、铝或铝合金理想的坩埚材料。工业用氮化铝产 品中常含有少量 Al4C3、Al2O3、C 等杂质。现要通过实验分别测定氮化铝样品中 AlN 和 Al4C3 的质量分数(忽略 NH3 在强碱性溶液中的溶解)。 (1)实验原理： ① 已 知 Al4C3 与 硫 酸 反 应 可 生 成 CH4 ， 则 该 反 应 的 离 子 方 程 式 是 ： ________________________________________________________________________。 ②AlN 溶于强酸生成铵盐，溶于氢氧化钠溶液生成氨气，请写出 AlN 与 NaOH 溶液反应 的化学方程式： ________________________________________________________________________。 (2)实验装置：(如下图所示) (3)实验过程： ①连接实验装置，检验装置的气密性。称得 D 装置的质量为 y g，滴定管的读数为 a mL。 ②称取 x g AlN 样品置于锥形瓶中；塞好胶塞，关闭活塞 K2、K3，打开活塞 K1，通过分 液漏斗加入过量__________(填化学式)，与锥形瓶内物质充分反应。 ③待反应进行完全后，关闭活塞 K1，打开活塞 K3，通过分液漏斗加入过量________(填 化学式)，与锥形瓶内物质充分反应。 ④打开 K2，通过打气装置通入空气一段时间。 ⑤记录滴定管的读数为 b mL，称得 D 装置的质量为 z g。(假定实验是在标准状况下进行) (4)数据处理与问答： ① 在 上 述 装 置 中 ， 设 置 活 塞 K2 的 目 的 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②若读取滴定管中气体的体积时，液面左高右低，则所测气体的体积________(填“偏 大”、“偏小”或“无影响”)。 【答案】(1)①Al4C3＋12H＋===4Al3＋＋3CH4↑ ②AlN＋NaOH＋H2O===NaAlO2＋NH3↑ (3)②稀 H2SO4　③NaOH (4)①便于鼓入空气将装置 B 中的氨气全部转移至 D 中 ②偏小 第三节　铁及其化合物 【考纲要求】 1．了解铁及其重要化合物的主要性质及其应用。 2．以 Fe2＋、Fe3＋的相互转化为例，理解变价金属元素的氧化还原反应。 3．能鉴别溶液中的 Fe2＋、Fe3＋。 考点一　铁及化合物的性质及应用 知 识 梳 理　　【P41】 一、结构和性质 1．铁位于第__四__周期第__Ⅷ__族，是过渡金属元素的代表，其原子结构示意图为 。 2．物理性质 纯铁是一种__银白__色金属，质软，是电和热的导体。具有能被磁铁吸引的特性，纯铁 有很强的抗腐蚀能力。 3．化学性质 铁元素性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为＋2 价和＋3 价。 (1)与非金属反应(X2、O2、S 等) {与 O2{常温下：铁被腐蚀生成铁锈，其主要成分 Fe2O3·xH2O 点燃：　3Fe＋2O2 =====点燃 Fe3O4 与 S：Fe＋S =====△ FeS 与 I2：　Fe＋I2 =====△ FeI2 与 Cl2：　2Fe＋3Cl2 =====点燃 2FeCl3 (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， 化学方程式为__3Fe＋4H2O(g) =====高温 Fe3O4＋4H2__。 (3)与酸反应 ①与非氧化性酸 离子方程式：__Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑__。 ②与氧化性酸 常温下，遇冷的浓 HNO3、浓 H2SO4 钝化。 与稀 HNO3反应 （不会产生 H2）{稀 HNO3过量： Fe＋4H＋＋NO3－ === Fe3＋＋NO↑＋2H2O Fe过量： 3Fe＋2NO3－＋8H＋ === 3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O (4)与盐溶液反应 ①与 CuSO4 溶液：__Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu__。 ②与 FeCl3 溶液：__Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋__。 二、铁的重要化合物 1．铁的氧化物 化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4 俗名 __铁红__ __磁性氧化铁__ 色态 __黑色固体__ __红棕色粉末__ __黑色晶体__ 价态 ＋2 ＋3 ＋2、＋3 与非氧化 性酸反应(H＋) 离子方程式 FeO＋2H＋=== Fe2＋＋H2O Fe2O3＋6H＋=== 2Fe3＋＋3H2O Fe3O4＋8H＋=== Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O 与还原剂 (CO、C、水) 反应 FexOy＋yCO =====高温 xFe ＋yCO2 　　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__ 水溶性 __难溶于水__ __难溶于水__ 与 HCl 反应 (离子方程式) __Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋ 2H2O__ __Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋ 3H2O__ 受热分解 易被氧化为 Fe(OH)3，在空气中加 热得到 Fe2O3 2Fe(OH)3 =====△ Fe2O3＋3H2O 制法 亚铁盐溶液与可溶性碱反应：Fe2＋ ＋2OH－===Fe(OH)2↓(防止被氧化) 铁盐溶液与可溶性碱反应：Fe3＋＋ 3OH－===Fe(OH)3↓　 三、亚铁盐和铁盐 (1)亚铁盐 含有 Fe2＋的溶液呈浅绿色，Fe2＋既有氧化性，又有还原性，Fe2＋与 Zn、Cl2 反应的离子 方程式分别为__Zn＋Fe2＋===Zn2＋＋Fe、2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－__。 (2)铁盐 ①氧化性：含有 Fe3＋的溶液呈__棕黄__色，Fe3＋具有氧化性，Fe3＋与 Cu 反应的离子方 程式为__2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋__。 ②特性：含有 Fe3＋的盐溶液遇到__KSCN__时变成血红色。 ③易水解：饱和 FeCl3 滴入沸水中的化学方程式：__FeCl3＋3H2O =====△ Fe(OH)3(胶体)＋ 3HCl__。 分 点 突 破　　【P42】 角度一　铁及其化合物的性质 【练 1】(湖南师大附中 2016 届高三月考试卷)CuO、铁粉、Fe3O4 的混合物中，加一定量 稀 H2SO4 并微热，当反应停止后，滤出不溶物，并向溶液中插入一枚铁钉，片刻后，取出铁 钉，发现铁钉并无变化，根据上述现象，确定下面结论中正确的是(　　) A．稀硫酸可能过量 B．不溶物中一定含有 Fe C. 不溶物中一定含有 Cu，但不一定含有 Fe D．滤液中一定含有 Fe2(SO4)3，但不一定含有 FeSO4 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 【答案】C 【练 2】铁屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量氨水，有白色沉淀生成，过滤， 在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止，得到红棕色残渣。上述沉淀和残渣分别是(　　) A．Fe(OH)3　Fe2O3 B．Fe(OH)2　Fe2O3 C．Fe(OH)2　Fe(OH)3 D．Fe(OH)2　Fe3O4 【解析】铁与稀硫酸反应生成 FeSO4，再与过量氨水反应生成白色沉淀 Fe(OH)2，在空 气中加热 Fe(OH)2，铁元素被氧化为＋3 价，最后所得红棕色残渣为 Fe2O3。 【答案】B 【练 3】在一定量的稀 HNO3 中慢慢加入铁粉，得到的 Fe2＋的物质的量(纵坐标)与所加 铁粉的物质的量(横坐标)的关系如图所示。请将正确答案的序号填在相应的横线上。 ①Fe3＋　②Fe2＋　③Fe、Fe2＋　④Fe2＋、Fe3＋ (1)AB 段铁元素以__________形式存在。 (2)BC 段铁元素以__________形式存在。 (3)CD 段铁元素以__________形式存在。 【解析】向稀 HNO3 中加入铁粉，开始时稀 HNO3 过量应生成 Fe3＋，随加入铁粉量的增 加，HNO3 反应完全后，发生反应 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，最后全部转化为 Fe2＋。 【答案】(1)①　(2)④　(3)③ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 【练 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，NO 的物质的量为 2.24 L 22.4 L·mol－1＝0.1 mol，根据氮原子守恒，3n[Fe(NO3)3]＋ n(NO)＝n(HNO3)，故 3n[Fe(NO3)3]＋0.1 mol＝0.7 L×4 mol·L－1，解得 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，则 0.9 mol×(3－a)＝0.1 mol×(5－2)，解得 a＝8 3，由化合物中正负化合价代数和为 0 可得 8 3x＝2y，则 x∶y＝3∶4， 故该氧化物的化学式为 Fe3O4。 【答案】C 角度二　Fe(OH)2 的制取 Fe(OH)2 制备的方法很多，核心问题有两点，一是溶液中的溶解氧必须除去，二是反应 过程必须与 O2 隔绝。 制备方法探究 ①在液面上加隔氧剂：用密度比水小且不溶于水的有机溶剂，如汽油、苯等物质滴加在 反应液面上进行液封，以减少 Fe(OH)2 与 O2 接触(不能用四氯化碳，因为四氯化碳的密度比 水的大，加入它后，其会处于试管底部，起不到隔离空气的作用)。 ②用下图装置 打开止水夹 A，向试管 B 中加入煮沸过的稀硫酸，加入稍过量的还原铁粉，反应一段时 间后得到 FeSO4 溶液，且 C 中液面上充满氢气。关闭止水夹 A，FeSO4 溶液被压入 C 中，可 见白色沉淀。 ③用电解实验 电极材料：石墨碳棒和铁片(注意：铁片表面氧化膜要去掉)，将铁片与直流电源的正极 连接，石墨棒与直流电源的负极连接。 电解液：可选择 Na2SO4 溶液或 NaOH 溶液。 方法：在进行电解前应对电解液进行简单处理：加热一段时间驱赶溶液中的氧气，然后 再向电解液中加入苯，隔绝空气，防止 Fe(OH)2 被氧化。 【练 1】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)。 【解析】因为 Fe(OH)2 在空气中很容易被氧化为红褐色的 Fe(OH)3，即 4Fe(OH)2＋O2＋ 2H2O===4Fe(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原理一样，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。 【答案】①②③⑤ 【练 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)Fe2＋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)稀硫酸、铁屑　(2)煮沸　(3)避免生成的 Fe(OH)2 沉淀接触 O2 【解题技巧】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)＝m 56∶ n 16＝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)。 考点二　Fe2＋、Fe3＋相互转化及检验 知 识 梳 理　　【P43】 一、铁三角及其应用 1．“铁三角”的转化关系 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： H2S＋2Fe3＋===S↓＋2Fe2＋＋2H＋。 (2)将 FeCl3 溶液滴入 KI­淀粉溶液，溶液变蓝： 2I－＋2Fe3＋===I2＋2Fe2＋。 (3)用 FeCl3 溶液腐蚀废旧线路板上的铜箔： Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋。 (4)将 H2O2 滴入到酸性 FeCl2 溶液中： 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。 (5)将 FeCl2 溶液滴入到 HNO3 溶液中，有无色气体放出： 3Fe2＋＋NO3－＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。 2．Fe3＋的水解 ①Fe3＋半径小，所带电荷多，水解能力较强。 在常温下，Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋ 在沸水中，Fe3＋＋3H2O(沸水)===Fe(OH)3(胶体)＋3H＋ ②当 Fe3＋遇到 HCO3－、CO32－、AlO2－等离子时，水解完全。 Fe3＋＋3HCO3－===Fe(OH)3↓＋3CO2↑ ③将 FeCl3 溶液蒸发，灼烧后得到 Fe2O3。 ④Fe3＋只存在于 pH<4 的酸性溶液中，当 pH≥4 时，它就会形成 Fe(OH)3 而析出沉淀。 3．Fe2＋和 Fe3＋的保存 (1)含 Fe2＋的溶液：加少量铁粉，防止 Fe2＋被氧化；加少量相应的酸，防止 Fe2＋水解。 (2)含 Fe3＋的溶液：加少量相应的酸防止 Fe3＋水解。 二、Fe2＋和 Fe3＋的检验 1．溶液的颜色 含有 Fe2＋的溶液显浅绿色 含有 Fe3＋的溶液显黄色 2．用 KSCN 溶液和氯水 (1)流程： (2)有关反应：Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3(红色) 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ 3．用 NaOH 溶液 (1)流程： (2)有关反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓(红褐色) Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色沉淀) 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 4．含 Fe2＋、Fe3＋的混合溶液中 Fe3＋、Fe2＋的检验 ①Fe3＋的检验： a.混合溶液 ― ― →滴加 KSCN溶液 溶液变__红__色，说明含有 Fe3＋ b.混合溶液 ― ― →淀粉­KI试纸 试纸变__蓝色__，说明含有 Fe3＋ ②Fe2＋的检验： a.混合溶液 ― ― →滴加酸性 KMnO4溶液 KMnO4 溶液__紫红色褪去__，说明含有 Fe2＋ b.混合溶液 ― ― →滴加溴水 溴水__褪色__，说明含有 Fe2＋ c.混合溶液 ― ― →滴加铁氰化钾溶液 溶液出现__蓝色沉淀__，说明含有 Fe2＋ 【易错提醒】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)。 规律总结 含铁物质的分离与提纯 主要物质 杂质 除杂方法 Fe2＋ Fe3＋ 加过量铁粉后过滤 FeCl3 FeCl2 加氯水或 H2O2 Fe2＋ Cu2＋ 加过量铁粉后过滤 Fe Al 加过量 NaOH 溶液后过滤 Fe2O3 Al2O3、SiO2 加过量 NaOH 溶液后过滤 分 点 突 破　　【P44】 角度一　Fe2＋、Fe3＋相互转化及应用 【练 1】下列有关 FeBr2 溶液的叙述错误的是(　　) A．滴加 KI 淀粉溶液变为蓝色 B．该溶液中 Cu2＋、NH4＋、SO42－、Cl－可以大量共存 C．与硝酸酸化的 AgNO3 溶液反应有沉淀生成并放出气体 D．向该溶液中通入过量 Cl2，反应的离子方程式： 2Fe2＋＋4Br－＋3Cl2===2Fe3＋＋2Br2＋6Cl－ 【解析】A.该溶液不能与 KI 发生氧化还原反应生成碘单质，所以溶液不变蓝色，错误； B.该溶液中的亚铁离子、溴离子与铜离子、铵根离子、硫酸根离子、氯离子均不反应，可以 大量共存，正确；C.与硝酸酸化的 AgNO3 溶液发生氧化还原反应，硝酸与亚铁离子反应生成 NO 气体，银离子与溴离子反应生成溴化银沉淀，正确；D.向该溶液中通入过量 Cl2，则氯气 与溴化亚铁反应生成铁离子、溴单质、氯离子，符合离子方程式的书写，正确。 【答案】A 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 【练 2】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 A．①②③ B．①③④ C．②④⑤ D．②⑤⑥ 【解析】要实现 Fe2＋转化为 Fe3＋，必须加强氧化性物质，②NaCl、⑤HCl 均没有强氧 化性，⑥NO3－在酸性条件下才表现强氧化性。 【答案】D 【练 3】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，上述平衡右移，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。先用 H2O2 将 Fe2＋氧化成 Fe3＋，再利用 FeCl3 的水解，加入 的 CuO 与 H＋反应将 Fe3＋转化成 Fe(OH)3 而除去，D 正确； 【答案】C 【练 4】在 FeCl3 溶液蚀刻铜箔制造电路板的工艺中，废液处理和资源回收的过程简述如 下： Ⅰ.向废液中投入过量铁屑，充分反应后分离出固体和滤液； Ⅱ.向滤液中加入一定量石灰水，调节溶液 pH，同时鼓入足量的空气。 (1)FeCl3 蚀刻铜箔反应的离子方程式为： ________________________________________________________________________。 (2) 过 程 Ⅰ 加 入 铁 屑 的 主 要 作 用 是 ________________________________________________________________________， 分 离 得 到 的 固 体 主 要 成 分 是 __________ ， 从 固 体 中 分 离 出 铜 需 采 用 的 方 法 是 ________________________________________________________________________。 (3)过程Ⅱ中发生反应的化学方程式为： ________________________________________________________________________。 【解析】FeCl3 溶液蚀刻铜箔的离子方程式为 2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，得到的废液 中含有 FeCl3、CuCl2、FeCl2。 【答案】(1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ (2)反应掉 FeCl3、CuCl2　Fe、Cu　加入足量稀盐酸后过滤 (3)4FeCl2＋4Ca(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3＋4CaCl2 【练 5】下列各离子组能大量共存的是(　　) A．Fe3＋、NH4＋、H＋、SO42－ B．Fe3＋、Br－、Na＋、I－ C．Fe2＋、AlO2－、Na＋、NO3－ D．Fe3＋、HCO3－、NH4＋、NO3－ 【解析】B 项中 Fe3＋与 I－易发生氧化还原反应不能大量共存；C 项中 Fe2＋与 AlO2－发 生双水解反应不能大量共存；D 项中 Fe3＋与 HCO3－发生双水解反应不能大量共存。 【答案】A 规律总结 常见的不能与 Fe2＋、Fe3＋大量共存的离子 1．Fe3＋与 HCO3－、AlO2－、CO32－、ClO－等离子相互促进水解不能大量共存。 2．Fe2＋能被 NO3－(H＋)、ClO－、MnO4－(H＋)氧化，不能大量共存。 3．Fe3＋能氧化 S2－、I－、HS－、SO32－等离子，不能大量共存。 角度二　Fe2＋、Fe3＋的检验 【练 1】检验用硫酸亚铁制得的硫酸铁中是否含有硫酸亚铁，可使用的试剂是(　　) A．NaOH B．KMnO4 C．KSCN D．BaCl2 【解析】A.若加入 NaOH，硫酸亚铁发生复分解反应产生的白色 Fe(OH)2 会被 NaOH 与 硫酸铁发生反应产生的红褐色的 Fe(OH)3 遮挡，不容易观察到，因此不能鉴定；B.KMnO4 有 氧化性，硫酸亚铁有还原性，会发生氧化还原反应，使 KMnO4 的紫色褪去，而硫酸铁不能 与 KMnO4 发生反应，因此可以作为鉴定试剂；C.KSCN 与硫酸铁会发生反应，使溶液变红色， 而硫酸亚铁不能反应，因此无论硫酸亚铁是否存在，溶液都变红色，因此无法鉴定；D.用 BaCl2 溶液不能检验 Fe2＋，D 错误。 【答案】B 【练 2】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】在该溶液中先加入少量 NH4SCN 溶液，溶液不变血红色，证明无 Fe3＋存在，再 加入氯水，将 Fe2＋氧化成 Fe3＋，溶液变为血红色。KMnO4 溶液呈紫红色，溶液颜色变化不 明显，所以不能用酸性 KMnO4 溶液检验。 【答案】C 【练 3】下列离子的检验方法合理的是(　　) A．向某溶液中滴入 KSCN 溶液呈红色，说明不含 Fe2＋ B．向某溶液中通入 Cl2，然后再加入 KSCN 溶液变红色，说明原溶液中含有 Fe2＋ C．向某溶液中加入 NaOH 溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有 Fe3＋ D．向某溶液中加入 NaOH 溶液得白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶 液中只含有 Fe2＋，不含有 Mg2＋ 【解析】A 中现象仅能确定溶液中含有 Fe3＋，不能用来判断是否含有 Fe2＋；B 中如原溶 液中含有 Fe3＋也会有同样的现象；D 中如溶液中含有 Mg2＋也有此现象。 【答案】C 考 题 专 练　　【备用题】 1．(高考选项组合题)下列叙述正确的是(　　) A．(全国卷Ⅰ，10A)将稀硝酸加入过量铁粉中，充分反应后滴加 KSCN 溶液，有气体生 成，溶液呈血红色，稀硝酸将 Fe 氧化为 Fe3＋ B．(天津理综·2A)在溶液中加 KSCN，溶液显红色，证明原溶液中有 Fe3＋ C．(广东理综·22D)向 FeSO 4 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，Fe2＋既有氧化性又有还原性 D．(江苏·8C)Fe2O3 ― ― →盐酸 FeCl3(aq) ― ― →蒸发 无水 FeCl3 【解析】A 项，忽视了 Fe3＋的氧化性，过量的 Fe 只能生成硝酸亚铁，错误；C 项，FeSO4 溶液中先滴入 KSCN 溶液再滴加 H2O2 溶液，溶液变成血红色，说明 H2O2 把 Fe2＋氧化为 Fe3 ＋，体现了 Fe2＋的还原性，没有体现氧化性，错误；D 项，FeCl3 是强酸弱碱盐，直接加热蒸 发最终得到的是氧化铁，错误。 【答案】B 2．(高考选项组合题)下列关于铁及其化合物的说法正确的是(　　) A．(2014，四川理综，4B)将 Fe(NO3)2 样品溶于稀 H2SO4 后，滴加 KSCN 溶液，观察溶 液是否变红，可以检验 Fe(NO3)2 晶体是否已氧化变质 B．(2014，重庆理综，3A)浓氨水中滴加 FeCl3 饱和溶液可制得 Fe(OH)3 胶体 C．(2014，大纲全国卷，7A)1 mol FeI2 与足量氯气反应时转移的电子数为 2NA D．(2014，广东理综，8B)水溶液中 Fe2＋、H＋、SO32－、ClO－不能大量共存 【解析】A 项，酸性条件下，NO3－能将 Fe2＋氧化为 Fe3＋，无法检验；B 项，浓氨水与 FeCl3 饱和溶液反应会生成 Fe(OH)3 沉淀；足量氯气将 Fe2＋和 I－全部氧化，1 mol FeI2 应转移 3NA 的电子。 【答案】D 3．(上海，17)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】本题考查铁及其化合物的性质。FeCl3 溶液腐蚀印刷电路板上铜的反应为 2FeCl3 ＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，所得的溶液中存在 FeCl2 和 CuCl2，还可能有过量的 FeCl3 溶液，加 入铁粉充分反应后，A 项若无固体剩余，说明原溶液中含有 Fe3＋，反应后不一定还含有；B 项中不管固体是铁粉还是铜粉，溶液中一定含有 Fe2＋；C 项中若溶液中有 Cu2＋，可以有部 分铜固体析出；D 项若溶液中有 Fe2＋，不一定有 Cu 析出。 【答案】B 4．(浙江理综，13)某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为 Fe 2O3、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】根据题意，分析得出以下流程： A 项，溶解烧渣选用足量硫酸，试剂 X 选用铁粉，正确；B 项，由于 SiO2 不溶于硫酸， 则固体 1 中一定含有 SiO2，为了使溶液中的 Al3＋转化成 Al(OH)3 沉淀，故用 NaOH 溶液控制 pH，得固体 2 为 Al(OH)3，正确；C 项，由于 Fe2＋易被氧化、FeSO4·7H2O 易分解，故在从 FeSO4 溶液中得到 FeSO4·7H2O 产品过程中，须控制条件防止其氧化和分解，正确；D 项， 若在溶液 1[Fe2(SO4)3 和 Al2(SO4)3 溶液]中直接加 NaOH 至过量，得到的为 Fe(OH)3，用硫酸 溶解得到 Fe2(SO4)3 溶液，故经结晶不能得到 FeSO4·7H2O，错误。 【答案】D 5．[福建理综，24(2)]用废铁皮制取铁红(Fe2O3)的部分流程示意图如下： ① 步 骤 Ⅰ 若 温 度 过 高 ， 将 导 致 硝 酸 分 解 。 硝 酸 分 解 的 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________。 ②步骤Ⅱ中发生反应：4Fe(NO3)2＋O2＋(2n＋4)H2O===2Fe2O3·nH2O＋8HNO3，反应产 生的 HNO3 又将废铁皮中的铁转化为 Fe(NO3)2，该反应的化学方程式为： ________________________________________________________________________。 ③上述生产流程中，能体现“绿色化学”思想的是________________(任写一项)。 【解析】①硝酸分解生成 NO2、H2O 和 O2。 ②根据图示可知 Fe 和 HNO3 反应生成 Fe(NO3)2 和 NH4NO3，结合电子守恒可写出化学方 程式。 ③因为 HNO3 的还原产物主要是 NH4NO3，1 mol HNO3 作氧化剂转移 8 mol 电子，故产 生的氮氧化物较少，节约原料。 【答案】①4HNO3 =====△ 4NO2↑＋O2↑＋2H2O ②4Fe＋10HNO3===4Fe(NO3)2＋NH4NO3＋3H2O ③氮氧化物排放少(或污染少) 6．[天津理综·10(1)(2)]FeCl3 具有净水作用，但腐蚀设备，而聚合氯化铁是一种新型的絮 凝剂，处理污水比 FeCl3 高效，且腐蚀性小。请回答下列问题： (1)FeCl3 净 水 的 原 理 是 ________________________________________________________________________ ________________________。 FeCl3 溶 液 腐 蚀 钢 铁 设 备 ， 除 H ＋ 作 用 外 ， 另 一 主 要 原 因 是 ( 用 离 子 方 程 式 表 示)________________________________________________________________________。 (2)为节约成本，工业上用 NaClO3 氧化酸性 FeCl2 废液得到 FeCl3。 ①若酸性 FeCl2 废液中 c(Fe2＋)＝2.0×10－2mol·L－1，c(Fe3＋)＝1.0×10－3mol·L－1，c(Cl －)＝5.3×10－2mol·L－1，则该溶液的 pH 约为________。 ②完成 NaClO3 氧化 FeCl2 的离子方程式： ClO3－＋ Fe2＋＋ ________=== Cl－＋ Fe3＋＋ ________ 【解析】(1)Fe3＋水解生成的 Fe(OH)3 胶体粒子能吸附水中的悬浮杂质，所以可起到净水 的作用；Fe3＋会与 Fe 反应生成 Fe2＋从而腐蚀钢铁设备，离子方程式是 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。 (2)①根据电荷守恒，c(Fe3＋)×3＋c(Fe2＋)×2＋c(H＋)＝c(Cl－)，溶液中氢离子的浓度是 c(H＋)＝c(Cl－)－c(Fe2＋)×2－c(Fe 3＋)×3＝5.3×10 －2mol·L－1－2.0×10 －2mol·L－1×2－ 1.0×10－3mol·L－1×3＝1.0×10－2mol·L－1，所以 pH＝2；②根据化合价升降法配平 ClO3 －、Fe2＋、Cl－、Fe3＋的化学计量数分别为 1、6、1、6，再利用电荷守恒及元素守恒得出反 应物中有 6H＋，产物中有 3H2O。 【答案】(1)Fe 3 ＋ 水解生成的 Fe(OH)3 胶体粒子能吸附水中的悬浮杂质　2Fe 3 ＋ ＋ Fe===3Fe2＋ (2)①2　②1　6　6H＋　1　6　3H2O 考 点 集 训　　【P249】 A 级(跨越本科练) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．下列关于铁的叙述正确的是(B) ①铁能被磁铁吸引，但纯铁易被腐蚀 ②在人体内的血红蛋白中含有铁元素 ③铁位于元素周期表中第四周期第ⅧB 族 ④铁能在氧气中剧烈燃烧，但不能在水蒸气中燃烧 ⑤铁与强氧化剂硝酸反应的产物仅是 Fe(NO3)3 ⑥不能通过化合反应制得 FeCl2 和 Fe(OH)3 A．①③ B．②④ C．②⑤ D．④⑥ 【解析】①铁能被磁铁吸引，纯铁不易被腐蚀，生铁易被腐蚀，①错误；②在人体内的 血红蛋白中含有铁元素，②正确；③铁位于元素周期表中第四周期第Ⅷ族，③错误；④铁能 在氧气中剧烈燃烧，但不能在水蒸气中燃烧，④正确；⑤铁与强氧化剂硝酸反应的产物是 Fe(NO3)3、Fe(NO3)2，⑤错误；⑥可以通过化合反应制得 FeCl2 和 Fe(OH)3，方程式为 Fe＋ 2FeCl3===3FeCl2、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，⑥错误。 2．证明某溶液只含有 Fe2＋而不含有 Fe3＋的实验方法是(C) A．先滴加氯水，再滴加 KSCN 溶液后显红色 B．只需滴加 KSCN 溶液 C．先滴加 KSCN 溶液，不显红色，再滴加氯水后显红色 D．加 Na2O2 固体后观察沉淀颜色的变化 【解析】A.先滴加氯水，再滴加 KSCN 溶液后显红色，说明反应后一定有铁离子存在， 但不能排除原溶液中是亚铁离子还是铁离子或二者都存在，A 错误；B.只滴加 KSCN 溶液只 能验证是否含有铁离子，不能检验亚铁离子，B 错误；C.先滴加 KSCN 溶液，不显红色，说 明没有铁离子。再滴加氯水后显红色，这说明溶液中的亚铁离子被氯水氧化生成了铁离子， 铁离子与 KSCN 溶液反应显红色，C 正确；D.由于红褐色沉淀会掩盖氢氧化亚铁的白色沉淀， 且过氧化钠具有强氧化性，所以加 Na2O2 固体后观察沉淀颜色的变化不能检验亚铁离子，D 错误。 3．(2016·德州模拟)下列有关铁及其化合物的有关说法中正确的是(C) A．赤铁矿的主要成分是 Fe3O4 B．铁与水蒸气在高温下的反应产物为 Fe2O3 和 H2 C．除去 FeCl2 溶液中的 FeCl3 杂质可以向溶液中加入铁粉，然后过滤 D．Fe3＋与 KSCN 产生血红色沉淀 【解析】赤铁矿的主要成分是 Fe2O3，故 A 错误；铁与水蒸气在高温下的反应产物为 Fe3O4 和 H2，故 B 错误；铁粉把 FeCl3 还原成 FeCl2，从而除去 FeCl3，故 C 正确；Fe3＋与 KSCN 产生血红色溶液，不是沉淀，故 D 错误。 4．(2016·扬州模拟)下列关于 Fe3＋、Fe2＋性质实验的说法错误的是(C) A．用如图装置可以制备沉淀 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】反应开始时生成的氢气进入 B 中，可排出氧气，防止生成的氢氧化亚铁被氧化， 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，故 A 正确；FeCl3 易水解， 配制溶液时应防止溶液因水解而生成氢氧化铁沉淀，可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，故 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，故 D 正确。 5．某工厂用 FeCl3 溶液腐蚀镀有铜的绝缘板生产印刷电路(已知发生的反应为 2FeCl3＋ Cu===2FeCl2＋CuCl2)。课外活动小组为确认生产后的废液的组成，进行如下实验：(1)取 100 mL 废液加入足量的 AgNO3 溶液，生成沉淀 86.1 g。(2)另取 100 mL 废液放入铜片充分反应， 铜片质量减少了 2.56 g(忽略溶液体积变化)。下列关于原废液组成的判断错误的是(A) A．c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)∶c(Cu2＋)＝2∶1∶1 B．c(Fe2＋)∶c(Cu2＋)＝2∶1 C．一定含有 Fe2＋、Fe3＋、Cu2＋、Cl－ D．c(Cl－)＝6 mol·L－1，c(Fe2＋)＝1.2 mol·L－1 【解析】(1)取 100 mL 废液加入足量的 AgNO3 溶液，生成沉淀 86.1 g，沉淀是 AgCl，则 溶液中的 n(Cl－)＝86.1/143.5 mol＝0.6 mol，(2)另取 100 mL 废液放入铜片充分反应，铜片质 量减少了 2.56 g，说明溶液中有 Fe3＋，且物质的量为 2×2.56/64 mol＝0.08 mol，根据溶液呈 电中性，2n(Cu 2＋ )＋2n(Fe 2＋ )＋3n(Fe 3＋ )＝n(Cl －)，且 2n(Cu 2＋ )＝n(Fe 2＋ )，n(Cu 2＋ )＝0.06 mol，n(Fe2＋)＝0.12 mol，A.三者的比值是 6∶4∶3，错误；B.两者比值是 2∶1，说法正确； C.由上述分析知说法正确；D.根据上述分析，c(C)l－＝6 mol·L－1，c(Fe2＋)＝1.2 mol·L－1，说 法正确。 6．在下列有 FeCl3 溶液参加的反应中，与 Fe3＋水解有关的是(C) ①FeCl3 与 Cu 反应　②FeCl3 与 H2S 反应　③FeCl3 与 KI 反应　④FeCl3 滴入沸水中　 ⑤FeCl3 与 NaHCO3 反应　⑥FeCl3 溶液中滴入石蕊溶液 A．③④⑤⑥ B．③④⑤ C．④⑤⑥ D．①②③ 【解析】①②③均表现 Fe3＋的氧化性。 7．(湖南师大附中 2016 届高考模拟卷)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) A．FeSO4 与 NH4HCO3 反应制备 FeCO3，适宜在高温条件下进行 B．碱式硫酸铁水解能产生 Fe(OH)3 胶体，可用作净水剂 C．可用 KSCN 溶液检验(NH4)2Fe(SO4)2 是否被氧化 D．常温下，FeSO4 比(NH4)2Fe(SO4)2 易溶于水 【解析】A.高温条件，碳酸氢铵会分解，不利于与 FeSO4 反应制备 FeCO3，A 项错误。 B.碱式硫酸铁中的三价铁水解能产生 Fe(OH)3 胶体，可用作净水剂，B 项正确。C.三价铁能 使 KSCN 溶液变红，C 项正确。D.据 FeSO4 和硫酸铵会生成(NH4)2Fe(SO4)2，说明 FeSO4 更 易溶于水，D 项正确。 8．在含有下列离子组的溶液中，加入 Fe(NO3)2 固体后，仍然能够大量共存的离子组是(D) A．K＋、SO42－、NH4＋、CO32－ B．K＋、Ba2＋、OH－、Cl－ C．Na＋、H＋、Cl－、SO42－ D．Na＋、Mg2＋、Cl－、NO3－ 【解析】A 中 CO32－和 Fe2＋不能大量共存；B 中 Fe2＋和 OH－不能大量共存；C 中 H＋、 NO3－和 Fe2＋因发生氧化还原反应而不能大量共存。 9．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) A．2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋成立说明氧化性：Fe3＋＞Fe2＋ B．25 ℃时，pH＝0 的溶液中，Al3＋、NH4＋、NO3－、Fe2＋可以大量共存 C．5.6 g 铁与足量的氯气反应失去电子为 0.2 mol D．硫酸亚铁溶液中加入过氧化氢溶液：Fe2＋＋2H2O2＋4H＋===Fe3＋＋4H2O 【解析】B 项 pH＝0 的溶液呈强酸性，Fe2＋、NO3－、H＋不能大量共存，不正确；C 项 应为 0.3 mol，不正确；D 项电荷不守恒，不正确。 10．(2016 年三湘名校高考考前演练)将氯气通入溴化亚铁溶液后，再加入四氯化碳并振 荡、静置。整个实验过程中肯定能观察到的现象是(A) A．上层显黄棕色 B．下层显红棕色 C．下层显无色 D．在潮湿空气中形成白雾 【解析】由于 Fe2＋的还原性强于 Br－，通入氯气先发生：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－， 后发生：2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2，因此实验过程中肯定能观察到的现象为上层显黄棕色， 若 Br－没有开始反应，则下层显无色，若 Br－已经开始反应，则下层显红棕色。 B 级(冲刺名校练) 11．(2016·孝感模拟)向一定量的 Cu、Fe2O3 的混合物中加入 300 mL 1 mol·L－1 的盐酸， 恰好使混合物完全溶解，所得溶液中不含 Fe3＋，若用过量的 CO 在高温下还原相同质量的原 混合物，固体减少的质量为(A) A．2.4 g B．4.8 g C．6.4 g D．1.6 g 【解析】选 A。加入盐酸后先后发生：Fe 2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O①，2Fe 3 ＋＋ Cu===2Fe2＋＋Cu2＋②，由①可得 n(O)＝3n(Fe2O3)＝1 2n(HCl)＝0.3×1×1 2＝0.15 mol，由质量 守恒可得，固体减少的质量为 Fe2O3 中氧的质量，为 0.15×16＝2.4 g，A 正确。 12．(2016 年三湘名校高考考前演练)铁是目前人类使用量最大的金属，能形成多种化合 物，如：铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐等等。 (1)在实验室中，FeCl2 可用铁粉和________反应制备，FeCl3 可用铁粉和________反应制 备； (2)Fe 与 水 蒸 气 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]的工艺流程 如下： 已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的 pH 见下表： 沉淀物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Al(OH)3 开始沉淀 2.3 7.5 3.4 完全沉淀 3.2 9.7 4.4 回答下列问题： ①加入少量 NaHCO3 的目的是调节溶液的 pH 到______，该工艺中“滤渣”的成份是 ________________________________________________________________________。 ②在实际生产中，反应Ⅱ常同时通入 O2 以减少 NaNO2 的用量，O2 与 NaNO2 在反应中均 作为________(填“氧化剂”或“还原剂”)。若参与反应的 O 2 有 33.6 L(标准状况)，则相当 于节约 NaNO2 的物质的量为________。 ③为检验所得产品碱式硫酸铁中是否含有 Fe2＋，应使用的试剂为________。 A．氯水 B．KSCN 溶液 C．NaOH 溶液 D．酸性 KMnO4 溶液 【解析】(1)在实验室中，FeCl2 可用铁粉和盐酸反应制备，FeCl3 可用铁粉和氯气反应制 备；(2)铁与水蒸气在加热条件下可生成四氧化三铁和氢气；(3)①结合所给工业流程可知，加 入过量废铁屑，目的将三价铁还原到二价铁，然后调节溶液 pH 使 Al3＋沉淀，结合表中所给 数据，可知加入少量 NaHCO3 的目的是调节溶液的 pH 到 4.4～7.5，该工艺中滤渣的成份是过 量的铁和生成的 Al(OH)3；②从氧化还原角度，不难分析 O2 与 NaNO2 在反应中均作氧化剂， 利用二者提供的电子数一致，可算出相当于节约 NaNO2 的物质的量为 6 mol。③产品碱式硫 酸铁中含有 Fe3＋、OH－，为检验所得产品中是否含有 Fe2＋，应使用的试剂为酸性 KMnO4 溶 液较好。 【答案】(1)盐酸　氯气 (2)3Fe＋4H2O(g) =====△ Fe3O4＋4H2 (3)①4.4～7.5　Al(OH)3、Fe ②氧化剂　6 mol ③D 13．(长沙市一中 2016 届高三月考试题)某酸性 FeSO4 溶液中含有少量的 SnSO4，为得到 纯净的硫酸亚铁晶体(FeSO4·xH2O)，可向溶液中通入 H2S 气体至饱和，然后用硫酸酸化至 pH＝2，过滤后，将所得滤液蒸发浓缩，冷却结晶、过滤洗涤，得到硫酸亚铁晶体。查阅资 料，得到相关物质的有关数据如下表： 25 ℃ pH 25 ℃ pH 饱和 H2S 溶液 3.9 FeS 开始沉淀 3.0 SnS 沉淀完全 1.6 FeS 沉淀完全 5.5 (1)用硫酸亚铁晶体配制 FeSO4 溶液时还需加入的物质是__________________。 (2)为检验制得的硫酸亚铁晶体中是否含有 Fe3＋，可选用的试剂为________。 A．KSCN 溶液 B．稀硫酸 C．淀粉­KI 溶液 D．KMnO4 溶液 (3) 通 入 H2S 气 体 至 饱 和 的 目 的 是 ________________________________________________________________________； 用硫酸酸化至 pH＝2 的目的是________________。 (4)为研究硫酸亚铁晶体的热分解，某兴趣小组同学称取 a g 硫酸亚铁晶体样品，按图 1 装置进行高温加热，使其完全分解(硫酸亚铁晶体在高温下会分解为三种化合物和一种单质， 该单质能使带火星的木条复燃)，对所得产物进行探究，并通过称量装置 B 的质量测出 x 的值。 ①装置 B 中无水硫酸铜粉末变蓝，质量增加 12.6 g，说明产物中有水，装置 C 中高锰酸 钾溶液褪色，说明产物中还有________。 ②实验中要持续通入氮气，否则测出的 x 值会________(填“偏大”、“偏小”或“不 变”)。 ③硫酸亚铁晶体完全分解后装置 A 中固体呈红棕色，将其加入足量稀盐酸中，固体全部 溶解，得黄色溶液。 ④某研究所利用 SDTQ600 热分析仪对硫酸亚铁晶体进行热分解，获得相关数据，绘制 成的固体质量与分解温度的关系图如图 2，根据图中有关数据，可计算出 x 为________。 【答案】(1)少量稀硫酸和铁粉 (2)AC (3)除去溶液中的 Sn2＋　防止 Fe2＋转化为 FeS 沉淀 (4)①SO2　②偏小　④7 第四节　铜 合金 金属冶炼的原理和方法 【考纲要求】 1．知道铜及其重要化合物的性质。 2．了解合金的概念及重要应用。 3．了解常见金属的活动顺序及金属冶炼的一般方法。 4．了解化学科学发展对自然资源开发利用的作用。 考点一　铜及化合物的性质 知 识 梳 理　　【P45】 一、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 相关反应的化学方程式或离子方程式： ①化学方程式：__2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3__。 ②化学方程式：__2Cu＋S =====△ Cu2S__。 ③与氧化性酸反应 a．与浓硫酸共热的化学方程式：__Cu＋2H2SO4(浓) =====△ CuSO4＋SO2↑＋2H2O__； b．与稀硝酸反应的离子方程式：__3Cu＋8H＋＋2NO3－===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O__； c．与浓硝酸反应的离子方程式：__Cu＋4H＋＋NO3－===Cu2＋＋NO2↑＋2H2O__。 ④与盐溶液反应(写离子方程式) a．与硝酸银溶液：Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋； b．与 FeCl3 溶液：Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋。 二、铜的化合物 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 __H2＋CuO =====△ Cu＋H2O__ __H2＋Cu2O =====△ 2Cu＋H2O__ 转化关系 4CuO =====高温 2Cu2O＋O2↑ 　　2.氢氧化铜 (1)物理性质：蓝色不溶于水的固体。 (2)化学性质及应用： 反应①的化学方程式：__Cu(OH)2 =====△ CuO＋H2O__； 反应②的离子方程式：__Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O__。 3．铜盐 (1)Cu2(OH)2CO3 的名称为碱式碳酸铜，是铜绿的成分，是铜在潮湿的空气中被锈蚀的结 果，其受热分解的化学方程式为__Cu2(OH)2CO3 =====△ 2CuO＋H2O＋CO2↑__。 (2)CuSO4·5H2O 为蓝色晶体，俗称__蓝矾__、胆矾，其受热分解的化学方程式为 __CuSO4·5H2O =====△ CuSO4＋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)，可作为水的检验依据。溶液有毒，主要是因为 Cu2＋作为一 种重金属离子能与蛋白质作用，使蛋白质变性失去生理活性，因此人们利用了它的这一性质 用胆矾、熟石灰、水配成了波尔多液，用来杀灭植物的病毒。 分 点 突 破　　【P45】 角度一　铜及其化合物的性质 【练 1】下列有关铜的化合物的性质的叙述中正确的是(　　) A．CuSO4 变成 CuSO4·5H2O 是物理变化 B．一定条件下，新制的 Cu(OH)2 悬浊液能与乙醛反应但不能与乙酸反应 C．CuO 是黑色固体，与水反应可生成 Cu(OH)2 D．Cu2O 遇硝酸可能会被氧化成 Cu2＋ 【解析】CuSO4 变成 CuSO4·5H2O 属于化学变化，A 错；Cu(OH)2 是碱，能与酸反应， B 错；CuO 不能与水反应，C 错；Cu2O 中铜处于低价态，能被强氧化剂硝酸氧化。 【答案】D 【练 2】铜及其化合物在生产生活中有着广泛的应用，铜在化合物中的常见化合价有＋ 1、＋2。 (1)工业上可用 Cu 2S＋O 2 =====△ 2Cu＋SO 2 反应制取粗铜，反应中被氧化的元素是 __________，当消耗 32 g Cu2S 时，转移电子数目是__________。 (2)将少量铜丝放入适量的稀硫酸中，温度控制在 50 ℃～60 ℃，加入 H2O2，反应一段 时间后可制得硫酸铜，发生反应的离子方程式为：________________________________。 CuSO4 溶液中加入一定量的 Na2SO3 溶液和 NaCl 溶液加热，生成 CuCl 沉淀，写出生成 CuCl 的离子方程式： ________________________________________________________________________。 (3)某小组同学在做铜与浓硫酸反应的实验时，发现铜片表面有黑色固体生成。 ①甲同学猜想：黑色固体是未来得及溶解于酸的 CuO，其猜想可用化学方程式表示为： Cu ＋ H2SO4( 浓 ) =====△ ________________________________________________________________________。 ②乙同学认为：黑色固体除 CuO 外，还可能含有 Cu2S 和 CuS，其理由可能是________(填 字母)。 a．Cu2S 和 CuS 都是黑色的 b．铜与浓硫酸在加热条件下反应，还可能放出 O2 c．浓硫酸是氧化剂，铜是还原剂，Cu 的化合价升高与 S 的化合价降低有多种可能 【解析】(1)化合价升高的反应为－2 价的 S 升高至＋4 价，即被氧化的元素是 S。所以 32 g Cu2S 反应电子转移数目为：(32 g÷160 g·mol－1)×6NA mol－1＝1.2NA； (2)H2O2 在硫酸溶液中能把铜氧化生成硫酸铜，而双氧水被还原为水，反应的离子方程式 为 Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O；根据氧化还原原理，Cu2＋把 SO32－氧化为 SO42－，而自 身被还原为 CuCl，反应的离子方程式为 2Cu2＋＋2Cl－＋SO32－＋H2O =====△ 2CuCl↓＋SO42－ ＋2H＋；(3)①浓硫酸把铜氧化为 CuO，本身被还原为 SO2，同时生成水，反应的方程式为 Cu ＋H2SO4(浓) =====△ CuO＋SO2↑＋H2O；②从物质的颜色判断：Cu2S 和 CuS 的颜色也是黑色 的，故 a 项正确；Cu 单质可被氧化为＋2 价或＋1 价铜，浓硫酸中的 S 元素也可被还原为多 种低价态，故 c 项正确；但铜与浓硫酸反应不可能产生氧气，因为硫酸是氧化剂，答案选 ac。 【答案】(1)S　1.2NA (2)Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O 2Cu2＋＋2Cl－＋SO32－＋H2O =====△ 2CuCl↓＋SO42－＋2H＋ (3)①CuO＋SO2↑＋H2O　②ac 【练 3】已知酸性条件下有如下反应：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。一同学对某次用氢气还原氧化 铜实验所得的红色固体产物作了验证，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 有红色固体 剩余和溶液 变为蓝色 产生无色气体 产生无色气体 和溶液变为 蓝色 产生红棕色 气体和溶液 变为蓝色 　　由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物(　　) A．是 Cu B．是 Cu2O C．一定有 Cu，一定有 Cu2O D．一定有 Cu2O，可能有 Cu 【解析】浓 H2SO4(加热)、硝酸均能氧化 Cu 或 Cu2O；而稀 H2SO4 与 Cu 不反应，与 Cu2O 反应。 【答案】D 规律总结 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。 角度二　铜及其化合物的制取 【练 1】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： Cu2S ― ― →O2 △ Cu ― ― →焙烧 Cu2O、CuO ― ― →足量稀硫酸 A ― ― →操作Ⅰ B ― ― →蒸发、结晶、过滤 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 Cu2O、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________(填字母序号)。 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，反应原理为 Cu2S ＋O2 =====△ 2Cu＋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)，写出反应物和生成 物，配平方程式。 (3)H2O2 不产生污染物。 【答案】(1)＋1　Cu2S＋O2 =====△ 2Cu＋SO2 (2)Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O (3)C 【练 2】一种以黄铜矿和硫磺为原料制取铜和其他产物的新工艺，原料的综合利用率较 高。其主要流程如下： 注：反应Ⅰ的化学方程式为 FeCuS2＋S===FeS2＋CuS，FeCuS2 中的 S 化合物价为－2 价。 反应Ⅱ滤液的主要成分为 CuCl2－。 (1)为使反应Ⅰ充分进行，工业上可采取的措施是______；反应Ⅰ生成 12 g FeS2 转移的电 子数为____________。 (2)反应Ⅱ的离子方程式为： ________________________________________________________________________。 (3) 反 应 Ⅲ 通 入 空 气 的 目 的 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 一定温度下，在反应Ⅲ所得的溶液中加入稀硫酸，可以析出硫酸铜晶体，其原因是 ____________________。 (4)以黄铜矿(主要成分 CuFeS2)为原料制备铜，也可以采用“火法熔炼工艺”。“火法熔炼 工艺”中的“焙烧”程序，是在通入少量空气的情况下使黄铜矿部分脱硫生成焙砂(主要成分 是 Cu2S 和 FeO)和 SO2，该反应的化学方程式为： ________________________________________________________________________。 【解析】(1)黄铜矿和硫磺都是固体物质，为使反应Ⅰ充分进行，工业上可采取的措施是 粉碎固体等；在反应 FeCuS2＋S===FeS2＋CuS 中，每产生 1 mol 的 FeS2 转移电子 1 mol。现 在生成 12 g FeS2，即产生了 0.1 mol 的 FeS2，所以转移电子数 为 0.1NA。(2)反应Ⅱ的离子方程式为 CuS＋4Cl－＋Cu2＋===S＋2CuCl2－。(3)反应Ⅲ通入 空气的目的是作氧化剂，使反应Ⅱ生成的＋1 价铜离子被氧化成＋2 价铜离子；一定温度下， 在反应Ⅲ所得的溶液中加入稀硫酸，可以析出硫酸铜晶体，原因是硫酸铜的溶解度小于氯化 铜的溶解度；(4)根据题意可得方程式：2CuFeS2＋4O2 =====高温 Cu2S＋3SO2＋2FeO。 【答案】(1)粉碎固体等　0.1NA (2)CuS＋4Cl－＋Cu2＋===S＋2CuCl2－ (3)使反应Ⅱ生成的＋1 价铜离子被氧化成＋2 价铜离子　硫酸铜的溶解度小于氯化铜的 溶解度 (4)2CuFeS2＋4O2 =====高温 Cu2S＋3SO2＋2FeO 规律总结 废铜综合利用的常用化工流程 考点二　金属材料及合金 知 识 梳 理　　【P47】 一、合金 1．概念 由__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．性质特点 (1)多数合金的熔点比它的各成分金属的熔点__低__； (2)合金的硬度一般比它的各成分金属的硬度__大__。 二、常见金属材料 金属材料包括__黑色金属材料__和__有色金属材料__。 1．黑色金属材料——钢铁 钢是用量最大、用途最广的合金。 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__青铜__。 (2)铝合金 ①常见类型{硅铝合金 镁铝合金 硬铝 ②性质特征：密度__小__、强度__大__、塑性好、易于加工、成本低廉且表面具有一定 的抗腐蚀能力。 三、金属冶炼的原理和方法 1．金属冶炼的实质 金属冶炼是指把金属从__矿石__中提炼出来的过程。由于矿石中金属大都以__化合态__ 形式存在，所以金属冶炼的过程，就是金属从化合态__还原__为游离态的过程：Mn＋ ＋ ne－ ===M。 2.金属冶炼的主要步骤 (1)矿石富集：目的是__除去杂质、提高矿石中有用成分的含量__。 (2)冶炼：目的是__得到金属单质__。原理是利用__氧化还原__反应原理，在一定条件下， 用__还原剂__把金属矿石中的金属离子__还原__成金属单质。 (3)精炼：目的是__提纯金属__。 3．金属冶炼的方法 (1)热分解法：适合于__Ag、Hg 等中等不活泼金属的冶炼__， 如： 2HgO =====△ __2Hg＋O2↑____　2Ag2O =====△ __4Ag＋O2↑__ (2)热还原法：适合于__Zn～Cu 等中等活泼金属的冶炼__，常用的还原剂有__碳、一氧 化碳、氢气、活泼金属____等，如： Fe2O3＋3CO =====高温 __2Fe＋3CO2__ WO3＋3H2 =====高温 __W＋3H2O__ Cr2O3＋2Al =====高温 __2Cr＋Al2O3____ (3)活泼金属还原法。 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，反应的化学方程式为__2Al＋Fe2O3 =====高温 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。 　　(4)电解法：适合于__Na、Mg、Al 等活泼金属的冶炼__，如： 2Al2O3 =====电解 __4Al＋3O2↑__ 2NaCl =====电解 __2Na＋Cl2↑__ 4．金属的回收和资源保护 (1)金属回收的意义：①节约矿物资源；②节约能源；③减少环境污染。 (2)有效利用金属资源的途径：①提高金属资源的__利用率__；②减少金属的__使用量 __；③加强金属资源的__回收和再利用__；④使用__其他材料__代替金属材料。 分 点 突 破　　【P47】 角度一　金属活动性顺序表及其应用 金属活动 性顺序 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au 原子失电 子能力 由大到小，还原 性由强到弱 阳离子得 电子能力 由小到大，氧化 性由弱到强 和 O2 反应 常温易 被氧化 常温能 被氧化 常温干燥 空气中不易 被氧化 加热时能 被氧化 不能被 氧化 和 H2O 反应 常温置 换出氢气 加热或与水 蒸气反应 置换出氢气 不能置换 出水中的氢 和酸 反应 剧烈反应并置 换出酸中的氢 能置换出酸中 的氢，常温下， Fe、Al 在浓硝 酸、 浓硫酸中被钝 化 不能置换稀酸 中的氢 与强氧化性酸 反应 只与王 水反应 和碱 反应 除 K、Ca、Na 外，仅 Al、Zn 能跟强碱水溶 液反应 和盐反应 先与水 反应 排在前面的金 属能从盐溶液 中置换出后边 的金属 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 【练 1】有 a、b、c、d 四种金属，将 a 与 b 用导线连结起来浸入稀硫酸溶液中，a 被腐 蚀，b 不被腐蚀。将 a、d 分别投入等浓度的盐酸中，d 比 a 反应剧烈；将 Cu 浸入 b 的盐溶 液里，无明显变化。如果把 Cu 浸入 c 的盐溶液里，有 c 的单质析出。据此判断 a、b、c、d 的活动性由强到弱的顺序是(　　) A．d＞c＞a＞b B．d＞b＞a＞c C．b＞a＞d＞c D．d＞a＞b＞c 【解析】将 a 与 b 用导线连结起来浸入稀硫酸溶液中，b 不被腐蚀，则活动性 a>b；将 a、d 分别投入等浓度的盐酸中，d 比 a 反应剧烈，则金属活动性 d>a；将 Cu 浸入 b 的盐溶液 里，无明显变化，则活动性 b>Cu；如果把 Cu 浸入 c 的盐溶液里，有 c 的单质析出，则活动 性 Cu >c；所以金属活动性：d＞a＞b＞c。 【答案】D 【练 2】在含有 Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、Fe(NO3)3 和 AgNO3 各 0.1 mol 的混合溶液中加入 0.1 mol 铁粉，充分搅拌后铁完全反应，且溶液中不存在 Fe3＋，同时又析出 0.1 mol Ag。则下 列结论中不正确的是(　　) A．反应后溶液中 Cu2＋与 Fe2＋的物质的量之比为 1∶2 B．氧化性：Ag＋>Cu2＋>Fe3＋>Zn2＋ C．含 Fe3＋的溶液可腐蚀铜板 D．1 mol Fe 可还原 2 mol Fe3＋ 【解析】据题意可知，Fe 完全反应，且 Fe3＋和 Ag＋亦完全反应： 2Ag＋　＋　Fe===Fe2＋＋2Ag，2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ 0．1 mol　0.05 mol　　　　　0.1 mol　　0.05 mol 据铁原子守恒，可知反应后溶液中 n(Fe2＋)＝0.2 mol，则 n(Cu2＋)∶n(Fe2＋)＝0.1 mol∶ 0.2 mol＝1∶2，A 项正确；Cu2＋、Zn2＋均未参加反应，Fe3＋的氧化性强于 Cu2＋，Fe3＋可氧 化腐蚀铜板，B 项不正确，C 项正确；由反应可知 1 mol Fe 可还原 2 mol Fe3＋，D 项正确。 【答案】B 角度二　合金的性能及组成分析 【练 1】合金与纯金属制成的金属材料相比，优点是(　　) ①合金的硬度一般比它的各成分金属的大 ②合金的熔点一般比它的各成分金属的更低 ③改变原料的配比、改变生成合金的条件，得到有不同性能的合金 ④合金比纯金属的导电性更强 ⑤合金比纯金属的应用范围更广泛 A．②③④ B．①②③⑤ C．①②④ D．①②④⑤ 【答案】B 【练 2】某同学设计了如下实验测量 m g 铜银合金样品中铜的质量分数： 下列说法中不正确的是(　　) A．合金的熔点比其成分金属低，通常比成分金属具有更优良的金属特性 B．收集到的 V L 气体一定全为 NO C．操作Ⅰ是过滤，操作Ⅱ是洗涤，操作Ⅲ是烘干 D．只通过气体体积 V L 和最后固体质量 W g 无法计算合金中铜的质量分数 【答案】D 【练 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 【答案】D 规律总结 测定合金组成与含量的两种方法 1．定性分析型 形成合金的各种成分的特殊化学性质仍按单一组分的性质(例如铝合金中的铝既能溶于 酸又能溶于碱的性质不变，铜能溶于稀硝酸，且硝酸的还原产物为 NO 气体等性质不变)，一 般是将合金酸溶或碱溶，根据反应中的特殊现象或根据溶解后所得溶液继续加沉淀剂产生的 现象判断其成分。此类试题常以流程的形式呈现，解答的关键是理清每一步加入的物质和生 成物质的成分。 2．定量分析型 定量测定合金的成分常用量气或沉淀两种方法。 (1)定量集气法 定量集气法是指收集合金中某种物质溶解时所产生的气体的量，应用化学方程式或关系 式来判断合金的组成。其原理的关键点是根据某组分的特殊性质(特别是与酸或碱反应能产生 气体)，其操作要点和注意事项有：保证装置的气密性良好，注意收集气体的读数方法。 (2)沉淀法 沉淀法测定物质含量是常用的一种方法，采用沉淀法时，涉及到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；数据的处理(包括测定结果的误差分析)。 考 题 专 练　　【备用题】 1．下列说法错误的是(　　) A．(广东高考)制饭勺、饭盒、高压锅等的不锈钢是合金 B．(天津高考)镧镍合金能大量吸收 H2 形成金属氢化物，可作储氢材料 C．(全国卷Ⅱ)氢气通过灼热的 CuO 粉末，反应后固体物质质量减轻 D．(全国卷Ⅱ)将锌粒投入 Cu(NO3)2 溶液，反应后固体物质增重 【解析】Zn 与 Cu(NO3)2 的反应：Zn＋Cu(NO3)2===Cu＋Zn(NO3)2 固体物质由 Zn 变成 Cu， 质量减轻。 【答案】D 2．(2015 新课标Ⅰ卷理综改编)下列实验中，对应的现象以及结论不完全正确的是(　　) 选项 实验 现象 结论 A. 将稀硝酸加入少量铁粉中， 充分反应后滴加 KSCN 溶 液 有气体生成，溶液呈血红 色 稀硝酸将 Fe 氧化为 Fe3＋ B. 将铜粉加 1.0 mol·L－1 Fe2(SO4)3 溶液中 溶液变蓝、有黑色固体出 现 金属铁比铜活泼 C. 用黄铜片在铜上刻划 铜片上有刻痕 黄铜的硬度比铜大 D. 将 0.1 mol·L－1 MgSO4 溶 液滴入 NaOH 溶液至不再 有沉淀产生，再滴加 0.1 mol·L－1 CuSO4 溶液 先有白色沉淀生成后变为 浅蓝色沉淀 Cu(OH)2 的溶度积比 Mg(OH)2 的小 　　【答案】B 3．(上海，26)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＋4BaO =====高温 3Ba↑＋BaO·Al2O3 常温下 Al 的金属性比 Ba 的金属性______(选填“强”、“弱”)。利用上述方法可制取 Ba 的主要原因是______。 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 【答案】弱　D 4．[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__________。 ② Al ­ 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。 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 AlO2－转化为 Al(OH)3 沉淀。② Al2O3 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)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)CaCO3 或 CaO 5．[山东理综，28(1)(2)]金属冶炼与处理常涉及氧化还原反应。 (1)由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是______。 a．Fe2O3 b．NaCl c．Cu2S d．Al2O3 (2)辉铜矿(Cu2S)可发生反应：2Cu2S＋2H2SO4＋5O2===4CuSO4＋2H2O，该反应的还原剂 是____________。当 1 mol O2 发生反应时，还原剂所失电子的物质的量为________mol。向 CuSO4 溶液中加入镁条时有气体生成，该气体是________。 【解析】(1)Na、K、Mg、Al 等活泼金属的冶炼均采用电解法，Fe、Cu 的冶炼采用热还 原法。 (2)在辉铜矿和 H2SO4、O2 的反应中，O2 作氧化剂，所以 1 mol O2 得到 4 mol e－，还原剂 失去 4 mol e－。CuSO4 溶液中由于 Cu2＋水解而显酸性，加入镁条时，Mg2＋与 H＋反应放出 H2。 【答案】(1)bd　(2)Cu2S　4　H2 6．(山东理综，30 节选)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl7 －和 AlCl4－组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。 (1)为测定镀层厚度，用 NaOH 溶液溶解钢制品表面的铝镀层，当反应转移 6mol 电子时， 所得还原产物的物质的量为________mol。 (2)用铝粉和 Fe2O3 做铝热反应实验，需要的试剂还有________。 a．KCl b．KClO3 c．MnO2 d．Mg 取少量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)。 【解析】(1)用 NaOH 溶液溶解铝镀层的反应为 2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO2－＋3H2↑， 水作氧化剂，转移 6 mol 电子时，根据得失电子守恒可知，还原产物 H2 为 3 mol。 (2)做铝热反应的实验时，需要 KClO3 作助燃剂，且用镁条引燃；即使固体混合物中有 Fe2O3，因发生反应 Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O 和 Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，使 Fe3＋转化为 Fe2 ＋，KSCN 溶液也不会变红。 【答案】(1)3 (2)bd　不能　Fe 2O3＋6H ＋===2Fe3＋ ＋3H2O、Fe＋2Fe 3＋ ===3Fe2＋ (或只写 Fe＋2Fe 3＋ ===3Fe2＋) 7．(北京高考)碳、硫的含量影响钢铁性能。碳、硫含量的一种测定方法是将钢样中碳、 硫转化为气体，再用测碳、测硫装置进行测定。 (1)采用装置 A，在高温下将 x 克钢样中碳、硫转化为 CO2、SO2。 ①气体 a 的成分是________。 ②若钢样中硫以 FeS 形式存在，A 中反应：3FeS＋5O2 =====高温 1________＋3________。 (2)将气体 a 通入测硫装置中(如下图)，采用滴定法测定硫的含量。 ①H2O2 氧化 SO2 的化学方程式： ________________________________________________________________________。 ②用 NaOH 溶液滴定生成的 H2SO4，消耗 z mL NaOH 溶液。若消耗 1 mL NaOH 溶液相 当于硫的质量为 y 克，则该钢样中硫的质量分数：________。 (3)将气体 a 通入测碳装置中(如下图)，采用重量法测定碳的含量。 ① 气 体 a 通 过 B 和 C 的 目 的 是 ________________________________________________________________________。 ②计算钢样中碳的质量分数，应测量的数据是____________________________。 【解析】(1)①根据题给信息可知气体 a 的成分为 CO2、SO2 和过量的 O2。②根据原子守 恒和得失电子守恒配平方程式得：3FeS＋5O2 =====高温 Fe3O4＋3SO2。(2)①过氧化氢具有氧化性， 二氧化硫具有还原性，二者发生氧化还原反应生成硫酸。②消耗 1 mL NaOH 溶液相当于硫 的质量为 y g，则消耗 z mL NaOH 溶液相当于硫的质量为 yz g，所以钢样中硫的质量分数为 yz x 。(3)①整个装置要准确测定 CO2 的质量，故需要排除干扰气体 SO2，由题给装置可知，活 性二氧化锰的作用是除去气体 a 中的 SO2，重铬酸钾和浓硫酸的作用是检验 SO2 是否除尽。② 通过测量二氧化碳吸收瓶吸收 CO2 前、后的质量计算出钢样中碳的质量分数。 【答案】(1)①O2、SO2、CO2　②Fe3O4　SO2 (2)①H2O2＋SO2===H2SO4　②yz x (3)①排除 SO2 对 CO2 测定的干扰　②吸收 CO2 前、后 CO2 吸收瓶的质量 考 点 集 训　　【P251】 A 级(跨越本科练) 1．工业上制取硫酸铜不是直接用浓硫酸与铜反应，而是将铜丝浸入稀硫酸中并不断地从 容器下部吹入细小的空气泡，这样做的优点是(C) ①节省能源　②不产生污染大气的 SO2　③提高了 H2SO4 的利用率　④提高了 Cu 的利 用率 A．①② B．②③④ C．①②③ D．全部 【解析】生成等量的硫酸铜，直接用浓硫酸与铜反应，Cu＋2H2SO4 =====△ CuSO4＋SO2↑ ＋2H2O，消耗的硫酸多，同时产生污染大气的 SO2，铜丝浸入稀硫酸中并不断地从容器下部 吹入细小的空气泡，2Cu＋2H2SO4＋O2===2CuSO4＋2H2O，消耗硫酸的量减少，且不产生污 染性气体二氧化硫。 2．某研究小组通过实验探究 Cu 及其化合物的性质，操作正确且能达到实验目的的是(D) 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 【解析】A 项反应后存在大量浓硫酸，所以不能加入水；B 项常温下，不能反应；C 项 加热条件下促进 Cu2＋的水解，不能得到 CuCl2 固体。 3．铜锌合金俗称黄铜，下列不易鉴别黄铜与真金的方法是(D) A．测密度 B．测熔点 C．灼烧 D．看外观 【解析】选 D。黄铜和金的密度不可能相同，所以测密度可行，故 A 正确；合金的熔点 较低，真金的熔点高，所以测熔点可行，故 B 正确；铜锌合金灼烧生成黑色的氧化物，而金 性质稳定，颜色不变，可鉴别，故 C 正确；铜和金的颜色相同，故不可行，故 D 错误。 4．青铜是我国使用最早的合金。下列关于青铜性质的说法，不正确的是(D) A．熔点比纯铜低 B．能够导电 C．能够导热 D．硬度比纯铜小 【解析】A.青铜是合金，合金熔点一般比成分金属的熔点低，正确；B.合金能够导电， 合金的导电性、导热性比各成分金属低，正确；C.合金能够导热，导热性比各成分金属低， 正确；D.合金硬度一般比成分金属的硬度大，错误。 5．下列有关金属的说法正确的是(D) A．生铁与钢的区别在于生铁含碳杂质，而钢不含 B．铜在自然界中的含量高，所以铜是人类最早使用的金属 C．黑色金属材料包括铁、铬、锰及其化合物 D．金属一般都具有导电性、导热性、延展性 【解析】A.生铁与钢的区别在于生铁含碳量较高，而钢中含碳量较低，错误；B.铜在自 然界中的含量高且容易冶炼，所以铜是人类最早使用的金属，错误；C.黑色金属材料包括铁、 铬、锰及其合金，错误；D.金属一般都具有导电性、导热性、延展性，正确。 6．赤铜矿的成份是 Cu2O，辉铜矿的成份是 Cu2S，将赤铜矿与辉铜矿混合加热有以下反 应：2Cu2O＋Cu2S =====△ 6Cu＋SO2↑，对于该反应，下列说法正确的是(D) A．该反应的氧化剂只有 Cu2O B．Cu 既是氧化产物又是还原产物 C．每生成 1 mol Cu，还原剂转移给氧化剂的电子为 2 mol D．Cu2S 既是氧化剂又是还原剂 【解析】A.Cu2O 和 Cu2S 中 Cu 元素化合价都降低，都为氧化剂，故 A 错误；B.反应中 Cu 元素化合价只降低，Cu 为还原产物，故 B 错误；C.反应中 Cu 元素化合价由＋1 价降低到 0 价，则每生成 1 mol Cu，还原剂转移给氧化剂的电子为 1 mol，故 C 错误；D.Cu2S 中 Cu 元 素化合价降低，S 元素化合价升高，故 D 正确。 7．下列常见金属的冶炼原理中，不合理的是(C) 金属 冶炼原理 A Fe Fe2O3＋3CO =====高温 2Fe＋3CO2 B Hg 2HgO =====△ 2Hg＋O2↑ C Al 2AlCl3 =====电解 2Al＋3Cl2↑ D Mg MgCl2 =====电解 Mg＋Cl2↑ 【解析】氯化铝属于共价化合物，在熔融的状态下，氯化铝不能电离出铝离子和氯离子， 不导电，冶炼金属铝是电解熔融的氧化铝，故 C 错误。 8．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(C) 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】选 C。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，金属阳离子失电子能力 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。 9．(2016·南昌模拟)工业上由含钒、铬和锰的矿物冶炼难熔的金属钒、铬和锰，通常采用 的方法是(B) A．碳还原法 B．铝热法还原 C．直接加热法 D．盐的水溶液与活泼金属置换法 【解析】选 B。工业上用铝热法冶炼活泼性比 Al 差的、熔点较高的金属，如钒、铬、锰 等。 10．下表各选项中，不能利用置换反应通过 Y 得到 W 的一组化合物是(D) 选项化合物 A B C D Y CO2 Fe2O3 SiO2 FeCl3 W MgO Al2O3 CO CuCl2 【解析】选 D。Mg 与 CO2 反应，方程式为 2Mg＋CO2 =====点燃 2MgO＋C，A 项正确；Al 与 Fe2O3 发生铝热反应，方程式为 Fe2O3 ＋2Al =====高温 2Fe＋Al2O3，B 项正确；SiO2＋2C =====高温 2CO↑＋Si，C 项正确；Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2，不是置换反应，D 项错误。 B 级(冲刺名校练) 11．(长沙市一中 2016 届高三月考试卷)氢化亚铜(CuH)是一种不稳定的物质，能在氯气 中燃烧，也能与酸反应。用 CuSO4 溶液和“某物质”在 40～50 ℃时反应可生成 CuH。下列 叙述中错误的是(D) A．“某物质”具有还原性 B．CuH 与盐酸反应可能产生 H2 C．CuH 与足量稀硝酸反应：CuH＋3H＋＋NO3－===Cu2＋＋NO↑＋2H2O D．CuH 在氯气中燃烧：CuH＋Cl2 =====点燃 CuCl＋HCl 【解析】D 中 Cl2 具有强氧化性，二者反应生成 CuCl2 和 HCl。 12．部分氧化的 Fe­Cu 合金样品(氧化产物为 Fe2O3、CuO)共 5.92 g，经如下处理： 下列说法中正确的是(B) ①滤液 A 中的阳离子为 Fe2＋、Fe3＋、H＋ ②样品中氧元素的物质的量为 0.03 mol ③溶解样品的过程中消耗 H2SO4 的总的物质的量为 0.04 mol ④V＝224 mL ⑤V＝336 mL A．①③④ B．②③④ C．②③⑤ D．①③⑤ 【解析】选 B。样品中加入足量稀硫酸发生的反应有：Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O， CuO ＋ H2SO4===CuSO4 ＋ H2O ， Fe ＋ 2Fe3 ＋ ===3Fe2 ＋ ， Fe ＋ Cu2 ＋ ===Fe2 ＋ ＋ Cu ， Fe ＋ H2SO4===FeSO4＋H2↑。由于反应产生了气体，根据氧化性：Fe3＋>Cu2＋>H＋及氧化还原反 应的先后规律可知溶液中阳离子只有 Fe2＋、H＋，无 Cu2＋、Fe3＋，①错误；因滤液 A 中不含 Cu2＋，故 3.2 g 滤渣只是 Cu(物质的量是 0.05 mol)，滤液经处理最终得到的 3.2 g 固体是 Fe2O3。 由 2Fe～Fe2O3 可知，该 5.92 g 样品中，铁元素的总质量为 2.24 g(物质的量是 0.04 mol)，故 混合物中氧元素的质量为 5.92 g－2.24 g－3.2 g＝0.48 g，即样品中氧元素的物质的量是 0.48 g 16 g·mol－1＝0.03 mol，②正确；消耗的 H2SO4 以 FeSO4 的形式存在，故消耗的 H2SO4 的物质 的量为 0.04 mol，③正确；因 5.92 g 样品中含 0.03 mol O、0.04 mol Fe、0.05 mol Cu，则样品 可以看作 Fe、FeO、Cu 的形式，因氧元素的物质的量是 0.03 mol，故 FeO 的物质的量为 0.03 mol、Fe 的物质的量为 0.01 mol，与足量的稀硫酸反应可生成 0.01 mol 的 H2，标准状况下 H2 的体积为 224 mL，④正确、⑤错误。 13．(2016 年三湘名校高考考前演练)氯化亚铜(CuCl)是一种白色粉末，微溶于水，不溶 于乙醇。见光易分解，在空气中会被迅速氧化成绿色粉末。制备 CuCl 的实验步骤如下： 步骤 1.在如图所示的三颈烧瓶中加入 50 g CuSO4·5H2O、15 g NaCl、150 mL 煮沸过的 蒸馏水，60 ℃时不断搅拌，以适当流速通入 SO2 2 小时。 步骤 2.溶液冷却后倾去上层清液，在避光的条件下过滤。 步骤 3.依次用溶有少量 SO2 的乙醇、纯乙醚洗涤。 步骤 4.在双层干燥器(分别装有浓硫酸和氢氧化钠)中干燥 3～4 h，再经氢气流干燥，最 后进行真空干燥。 (1)实验所用蒸馏水需经煮沸，煮沸的目的是除去水中的________(写化学式)。 (2) 三 口 烧 瓶 中 多 孔 玻 璃 泡 的 作 用 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3) 步 骤 1 中 ： ① 三 颈 烧 瓶 中 反 应 生 成 CuCl 的 离 子 方 程 式 为 ________________________________________________________________________； ② 控 制 反 应 在 60 ℃ 进 行 ， 实 验 中 可 采 取 的 措 施 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； ③ 说 明 反 应 已 完 成 的 现 象 是 ________________________________________________________________________。 (4) 步 骤 2 中 在 避 光 的 条 件 下 过 滤 的 原 因 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)最终得到 CuCl 产品 16.0 g，则本实验得到的氯化亚铜产率是__________%(保留一位 小数)。 【解析】(1)由题干信息可知，CuCl 在空气中会被氧气迅速氧化，故制备 CuCl 的整个过 程都要避免 CuCl 接触到氧气，所以应通过煮沸法除去水中溶解的氧。 (2)多孔玻璃泡的作用是增大气体与液体的接触面积，使反应进行得更充分。 (3)①反应物有 CuSO4·5H2O，NaCl，SO2，H2O，而实验的目的就是制备 CuCl，故 CuCl 为生成物，分析反应物与生成物的关系，可以知道＋2 价 Cu 被还原成＋1 价，则一定有元素 被氧化，其中＋4 价 S 具有强还原性，故可知还原剂为 SO2，其氧化产物为 SO42－。故离子 反应式为：2Cu2＋＋2Cl－＋SO2＋2H2O===2CuCl↓＋SO42－＋4H＋；②一般控制温度在 100 ℃ 以下某一温度，均采用水浴加热法；③由离子反应方程式可以判断，当 CuSO4 反应完全时， 反应即完成，此时溶液蓝色褪去。 (4)CuCl 见光易分解，故在操作过程中都要避光操作，防止其见光分解而使产品损失。 (5)n(CuSO4·5H2O)＝0.2 mol，n(NaCl)＝ 15 g 58.5 g·mol－1＝0.26 mol，可知 NaCl 过量，故产 率应以 CuSO4·5H2O 的量来进行计算。产率＝16 g/(99.5 g·mol－1×0.2 mol)＝80.4%。 【答案】(1)O2 (2)增大气体与溶液的接触面积，使 SO2 充分发生反应 (3)①2Cu2＋＋2Cl－＋SO2＋2H2O===2CuCl↓＋SO42－＋4H＋ ②60 ℃水浴加热　③溶液蓝色完全褪去 (4)防止 CuCl 见光分解 (5)80.4 2018’新课标·名师导学·高考第一轮总复习同步测试卷 化学(三) (金属及其化合物)【361】 时间：90 分钟　总分：100 分 可能用到的相对原子质量：H—1　C—12　O—16 Na—23　Al—27　Cl—35.5　Fe—56　Cu—64　Zn—65 一、选择题(每小题均只有一个选项符合题意，每小题 3 分，共 45 分) 　　　　　　　　　　　　　　　 1．Al、Fe、Cu 都是重要的金属元素。下列说法正确的是(A) A．制备 AlCl3、FeCl3、CuCl2 均不能采用将溶液直接蒸干的方法 B．三者的单质放置在空气中均只生成氧化物 C．工业上，三者的单质目前都使用热还原法制得 D．三者的最高价氧化物均是碱性氧化物 【解析】A.由于 AlCl3、FeCl3、CuCl2 均是强酸弱碱盐，在溶液中会发生水解反应，若直 接加热溶液，水解产生的 HCl 挥发，是最后得到的固体是金属氢氧化物，因此不能采用将溶 液直接蒸干的方法制备，正确。B.Al、Fe 的单质放置在空气中均只生成氧化物，而 Cu 则发 生反应产生盐——铜绿，错误；C.由于 Al 活动性很强，在工业上采用电解的方法制取，而 Fe、Cu 在工业上可以使用热还原法制得，错误；D.Al2O3 是两性氧化物。错误。 2．化学在生产和日常生活中有着重要的应用，下列说法不正确的是(B) A．氧化镁用作耐火材料 B．Na2O 常用于潜水艇或呼吸面具的供氧剂 C．明矾溶于水形成的 Al(OH)3 胶体能吸附水中悬浮物，可用于水的净化 D．FeCl3 溶液可用于刻制印刷铜电路板 【解析】A.氧化镁熔点较高，用作耐火材料，正确；B.常用于潜水艇或呼吸面具的供氧 剂的是 Na2O2，错误；C.明矾溶于水形成的 Al(OH)3 胶体能吸附水中悬浮物，可用于水的净 化，正确；D.FeCl3 溶液可用于刻制印刷铜电路板，正确。 3．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 列说法中正确的是(B) 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的钴玻璃观察 D．只有金属单质灼烧时火焰才有颜色 【解析】A 项，某些非金属单质燃烧时火焰也有颜色，例如 H2 燃烧产生淡蓝色火焰，S 在空气中燃烧产生淡蓝色火焰，在纯氧中燃烧产生蓝紫色火焰，错误；B 项，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相同， 正确；C 项，只有观察钾元素的焰色反应时须透过蓝色钴玻璃，错误；D 项，焰色反应是元 素的性质，而不是单质的性质，错误。 4．下列实验方案、现象和结论均正确的是(A) 选项 实验方案 现象 结论 A 向里推活塞时，长颈漏斗 中有一段水柱，静止，水 柱高度不变 该装置的气密性良好 B 脱脂棉燃烧 Na2O2 与水反应生成氢氧 化钠和氧气 C 烧杯①的澄清石灰水先变 浑浊 NaHCO3 比 Na2CO3 受热 更易分解 D 白色沉淀迅速变成灰绿色， 最终变为红褐色 Fe(OH)2 不稳定，易分解 【解析】A.向里推活塞时，长颈漏斗中有一段水柱，静止，水柱高度不变，这说明装置 气密性好，A 正确；B.脱脂棉燃烧，说明过氧化钠反应是放热反应，B 错误；C.小试管中应 该放碳酸氢钠，C 错误；D.Fe(OH)2 易被氧化，D 错误。 5．将等物质的量的金属 Na、Mg、Al 分别与 100 mL 2 mol·L －1 的盐酸反应，实验测得 生成气体的体积 V(已折合为标准状况)与时间 t 的关系如图所示，则下列说法错误的是(C) A．x＝2.24 B．钠的物质的量为 0.2 mol C．反应时，Na、Mg、Al 均过量 D．曲线 b 为 Mg 与盐酸反应的图像 【解析】A.等物质的量的金属 Na、Mg、Al 分别与 100 mL 2 mol·L－1 的盐酸反应，根据 图像可知生成的 H2 的体积相同，则 Na 完全反应，Mg、Al 过量，盐酸完全反应，根据对应 关系 2HCl～H2，则 x＝1/2×0.1 L×2 mol·L －1×22.4 L·mol－1＝2.24 L，正确；B.Na 完全反 应，根据 2Na～H2，可得 n(Na)＝2n(H2)＝0.2 mol，正确；C.根据上述分析 Mg、Al 过量，Na 完全反应，错误；D.根据图像可知反应速率：a>b>c，则曲线 b 为 Mg 与盐酸反应的图像，正 确。 6．下表中各组物质不能实现如图转化的是(A) 选项 甲 乙 丙 A AlCl3 Al Al(OH)3 B AlCl3 Al(OH)3 NaAlO2 C CO2 NaHCO3 Na2CO3 D CO2 (NH4)2CO3 NH3 【解析】A 项中 Al 不能直接生成 Al(OH)3。 7．铁是一种过渡元素，金属铁是最常用的金属。下列有关铁及其化合物的说法正确的是 (D) A．生铁中含有一种铁碳化合物(Fe3C)，在足量的空气中高温煅烧，生成有磁性的固体， 该固体为 Fe2O3 B．等量的铁分别和足量的氯气及单质硫反应时转移的电子数相同 C．向沸水中逐滴加入 FeCl3 饱和溶液，继续煮沸至液体呈红褐色，停止加热，即制得 Fe(OH)3 胶体，化学方程式为 FeCl3＋3H2O =====△ Fe(OH)3↓＋3HCl D．向 Fe(OH)3(胶体)中滴加过量的稀硫酸，观察到的现象分别是先出现红褐色沉淀、后 沉淀溶解，最终得到黄色溶液 【解析】A.有磁性的固体为 Fe3O4，故 A 错误；B.Fe 与足量的氯气反应生成 FeCl3，Fe 元素的化合价由 0 升高到＋3 价，Fe 与足量的 S 反应生成 FeS，Fe 元素的化合价由 0 升高到 ＋2 价，所以等量的铁分别和足量的氯气及单质硫反应时转移的电子数不同，故 B 错误；C. 制取 Fe(OH)3 胶体的化学方程式为：FeCl3＋3H2O =====△ Fe(OH)3(胶体)＋3HCl，故 C 错误； D.硫酸为强电解质，所以滴加过量的稀硫酸，氢氧化铁胶体发生聚沉，先出现红褐色沉淀， 硫酸与 Fe(OH)3 发生酸碱中和反应，所以 Fe(OH)3 沉淀溶解，最后得到黄色溶液，故 D 正确。 8．某无色溶液中含有 H＋、Al3＋、Mg2＋三种阳离子，逐滴加入 0.1 mol·L－1NaOH 溶液， 消耗 NaOH 溶液体积(X 轴)和生成沉淀(Y 轴)之间的关系如图所示，则溶液中 H＋、Al3＋、Mg2 ＋三种阳离子的物质的量浓度之比为(C) A．1∶1∶1 B．2∶1∶1 C．2∶2∶1 D．1∶1∶2 【解析】A 点消耗的 10 mL NaOH 溶液是酸碱中和，可计算出溶液中 n(H＋)＝1×10 －3 mol，B、C 之间消耗的 10 mL NaOH 溶液是溶解 Al(OH)3，可计算出原溶液中 n(Al3＋)＝1×10 －3 mol，A、B 之间消耗的 40 mL NaOH 溶液是生成 Al(OH)3 和 Mg(OH)2，可计算出 n(Mg2＋)＝ 0.5×10－3 mol，故选项 C 正确。 9．某溶液含有 Fe3＋、Al3＋、Ba2＋、Ag＋、K＋五种阳离子，现用过量的 H2SO4、NaOH、 NH3·H2O、NaCl 四种溶液，按图所示的步骤分开五种离子。下列判断正确的是(D) A．沉淀乙是氢氧化铝和氢氧化银的混合物 B．溶液 3 中含有 Al3＋ C．溶液 4 含有三种阳离子，分别是 H＋、Na＋、K＋ D．试剂①是 NaCl，试剂④是 H2SO4 【解析】①为 NaCl，将 Ag＋转化为沉淀，②为氨水，沉淀乙为 Fe(OH)3、Al(OH)3，加 入过量的 NaOH 后，Al(OH)3 转化为 NaAlO2(溶液 3)，沉淀为 Fe(OH)3，在溶液 2(Ba2＋、K＋、 Na＋、Cl－、NH4＋)中加入 H2SO4 后，生成沉淀丁 BaSO4。A.沉淀乙为 Fe(OH)3、Al(OH)3，错 误；B.溶液 3 为 NaAlO2，错误；C.溶液 4 中还有铵根离子，错误。 10．往含等物质的量的偏铝酸钠与氢氧化钠的混合溶液中通入二氧化碳，产生沉淀的量 与通入二氧化碳的量关系正确的是(C) 【解析】往含等物质的量的偏铝酸钠与氢氧化钠的混合溶液中通入二氧化碳，发生的反 应依次为：CO2＋2OH－===CO32－＋H2O、2AlO2－＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO32－、CO2 ＋CO32－＋H2O===2HCO3—，结合选项分析选 C。 11．Al(OH)3 和 Ga(OH)3 均为两性氢氧化物，酸性强弱顺序为 H2CO3>Ga(OH)3>Al(OH)3， 若把过量的 CO2 通入含等物质的量的 NaAlO2 和 NaGaO2 的混合溶液中，下列说法正确的是 (C) A．无任何明显现象 B．先生成两种沉淀，后沉淀又逐渐溶解 C．先出现 Al(OH)3 沉淀，后出现 Ga(OH)3 沉淀，沉淀不溶解 D．先出现 Ga(OH)3 沉淀，后出现 Al(OH)3 沉淀，沉淀不溶解 【解析】根据“强酸制弱酸”规律，碳酸的酸性比 Al(OH)3、Ga(OH)3 的都强，将过量的 CO2 通入含 AlO2－和 GaO2－的混合溶液中，能制得 Al(OH)3(先)、Ga(OH)3(后)。反应的离子 方程式为分别 CO2＋AlO2－＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO3－，CO2＋GaO2－＋2H2O===Ga(OH)3 ↓＋HCO3－。 12．某研究小组通过实验探究金属及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是(D) A．将铜丝插入浓硫酸中加热，反应后把水加入反应器中，观察硫酸铜溶液的颜色 B．向煮沸的 1 mol·L－1 NaOH 溶液中滴加 FeCl3 饱和溶液制备 Fe(OH)3 胶体 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 【解析】A.铜丝与浓硫酸加热生成硫酸铜后，再把混合物加入水中形成硫酸铜溶液，而 不能把水加入反应混合物中，防止剩余的浓硫酸稀释时溅出，A 错误；B.氢氧化铁胶体的制 备，是利用氯化铁在沸水中的水解，B 错误；C.氯化铜溶液加热促进水解，水解生成的 HCl 受热挥发，最后氯化铜完全水解得到 Cu(OH) 2，进一步加热，得到氧化铜，C 错误； D.Cu2(OH)2CO3 能溶于盐酸，所以能用盐酸除去铜绿，D 正确。 13．有 10 g Na2O2、Na2O、Na2CO3、NaOH 的混合物与 100 g 质量分数为 3.65%的盐酸 恰好反应，蒸干溶液，最终得固体质量为(B) A．11.7 g B．5.85 g C．8 g D．15.5 g 【解析】混合物与盐酸反应后所得溶液为氯化钠溶液，由氯的守恒可知，最终所得氯化 钠的物质的量为：100×3.65%/36.5＝0.1 mol，质量为 5.85 g。 14．向含 Na2CO3、NaAlO2 的混合溶液中逐滴加入 150 mL 1 mol·L－1HCl 溶液，测得 溶液中的某几种离子物质的量的变化如图所示，则下列说法不正确的是(D) A．a 曲线表示的离子方程式为：AlO2－＋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 CO32－与 AlO2－的物质的量之比为 1∶2 【解析】Na2CO3、NaAlO2 的混合溶液中加入 HCl 溶液，先发生反应 AlO 2－＋H ＋＋ H2O===Al(OH)3↓，a 线表示 AlO2－减少，第二阶段，AlO2－反应完毕，发生反应 CO32－＋H＋ ===HCO3－，b 线表示 CO32－减少，c 线表示 HCO3－的增加，第三阶段，CO32－反应完毕，发 生反应 HCO3－＋H＋===CO2↑＋H2O，d 线表示 HCO3－减少，此阶段 Al(OH)3 不参与反应。 A.Na2CO3、NaAlO2 的混合溶液中加入 HCl 溶液，先发生反应：AlO2－＋H＋＋H2O===Al(OH)3 ↓，故 A 正确；B.第二阶段，AlO2－反应完毕，发生反应：CO32－＋H＋===HCO3－，b 线表示 CO32－减少，c 线表示 HCO3－的增加，所以 b 和 c 曲线表示的离子反应是相同的，故 B 正确； C.加盐酸 50 mL 时 NaAlO2 中铝元素全部转化为氢氧化铝沉淀，加 50 mL 盐酸之后 CO32－反 应，氢氧化铝沉淀不溶解，则 M 点沉淀的质量和加盐酸 50 mL 时沉淀的质量相同，由 NaAlO2 ＋ HCl ＋ H2O===NaCl ＋ Al(OH)3 ↓ 知 ， n[Al(OH)3] ＝ n(NaAlO2) ＝ n(HCl) ＝ 0.05 mol ， m[Al(OH)3]＝0.05 mol×78 g/mol＝3.9 g，故 C 正确；D.第一、第二两段消耗的盐酸的体积都 是 50 mL，所以消耗的氯化氢的物质的量相等，依据第一阶段、第二阶段发生反应 AlO2－＋H ＋＋H2O===Al(OH)3↓，CO32－＋H＋===HCO3－，可知 CO32－与 AlO2－的物质的量之比为 1∶ 1，但这两种物质都是强碱弱酸盐都能水解，水解程度不同导致无法判断溶液中 CO32－与 AlO2 －的物质的量之比，故 D 错误；故选 D。 15．现有等物质的量组成的 Fe、Cu 合金共 0.1 mol，研成粉末后，全部投入稀硝酸中， 微热使其充分反应，已知硝酸的还原产物只有 NO。由于 HNO3 用量的不同，溶液中的金属 离子和残留固体的成分会有多种情况。下列说法正确的是(D) A．根据溶液中的金属离子和残留固体的成分最多会有 5 种情况 B．若金属有剩余，在溶液中再滴入稀硫酸后，金属不会溶解 C．当合金刚好溶解时，在标准状况下产生 2.24 L NO D．若合金全部溶解，在溶液中加入过量的氨水，(已知铜离子可转化为四氨合铜络离子 溶于水)则经过滤、洗涤、干燥、充分灼烧、称量可得固体 4 g 【解析】A.由于混合粉末中 Fe、Cu 是等物质的量混合，由于二者的物质的量的和是 0.1 mol，所以 n(Fe)＝n(Cu)＝0.05 mol。Fe 是变价金属，可能存在的化合价有＋2、＋3 价。若硝 酸不足量，金属不能完全反应，由于还原性 Fe>Cu，则剩余金属是 Cu，溶液成分可能是 Fe(NO3)2 ；也可能是 Fe(NO3)2 、Cu(NO 3)2 ；若剩余金属是 Fe 、Cu ，溶液成分可能是 Fe(NO3)2；若固体没有剩余，可能溶液的成分是 Fe(NO3)2、Cu(NO3)2；Fe(NO3)3、Fe(NO3)2、 Cu(NO3)2；Fe(NO3)3、Cu(NO3)2；所以可能存在的情况有 6 种，选项 A 错误；B.若金属有剩 余，由于在溶液中含有 NO3－，在溶液中再滴入稀硫酸后，在酸性条件下，H＋、NO3－、Cu 或 Fe 会发生反应而使金属溶解，错误；C.当合金刚好溶解时，根据 A 可知，溶液可能是 Fe(NO3)2、Cu(NO3)2；Fe(NO3)3、Fe(NO3)2、Cu(NO3)2；Fe(NO3)3、Cu(NO3)2；由于 Fe、Cu 的物质的量都是 0.05 mol。若溶液是 Fe(NO3)2、Cu(NO3)2：则根据电子守恒可得，n(NO)＝ [(0.05 mol×2)＋(0.05 mol×2)]÷3＝0.2/3 mol，体积为 V(NO)＝0.2 mol/3×22.4 L·mol－1＝1.49 L；若溶液为 Fe(NO3)3、Cu(NO3)2：n(NO)＝[(0.05 mol×3)＋(0.05 mol×2)]÷3＝0.25/3 mol， 体 积 为 V(NO) ＝ 0.25/3 mol × 22.4 L·mol － 1 ＝ 1.87 L ； 若 产 物 是 Fe(NO3)3 、 Fe(NO3)2 、 Cu(NO3)2：则产生的气体的物质的量在 1.49 L～1.87 L 之间，所以选项 C 错误；D.若合金全 部溶解，在溶液中加入过量的氨水，铜离子可转化为溶于水的四氨合铜络离子，Fe 元素则形 成 Fe(OH)2、Fe(OH)3 沉淀，经过滤、洗涤、干燥、充分灼烧得到 Fe2O3，根据 Fe 元素守恒可 知，n(Fe2O3)＝0.025 mol，m(Fe2O3)＝0.025 mol×160 g·mol－1＝4 g，正确。 二、非选择题(本题包括 4 个小题，共 55 分) 16．(10 分)有三种金属单质 A、B、C，其中 A 的焰色反应为黄色，B、C 是常见金属。 三种金属单质 A、B、C 能与气体甲、乙、丙及物质 D、E、F、G、H 之间发生如下转化关系 (图中有些反应的产物和反应的条件没有标出)。请根据以上信息回答下列问题： (1)写出下列物质的化学式：乙________、H__________； (2)写出反应②的离子方程式： ________________________________________________________________________； (3)写出金属 A 与水反应的离子方程式： ________________________________________________________________________； (4)F 与 D 溶 液 反 应 后 的 产 物 在 空 气 中 转 化 为 H 的 化 学 方 程 式 ： ________________________________________________________________________。 【解析】金属单质 A 焰色反应为黄色，则 A 是 Na，Na 和水反应产生 NaOH 和 H2，所 以 D 是 NaOH；气体甲是 H2；能够与 NaOH 反应的金属 B 是 Al；可以与氢气发生反应的黄 绿色气体乙是 Cl2；反应产生的气体丙是 HCl；HCl 溶于水形成溶液 E 是盐酸；可以与 NaOH 反应产生的红褐色沉淀 H 是 Fe(OH)3，则 C 是 Fe，溶液 F 是 FeCl2；FeCl2 与 Cl2 反应产生 FeCl3。(1)乙物质的化学式是：Cl2；H 的化学式是 Fe(OH)3；(2)Al 与 NaOH 溶液反应的离子 方程式是：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO2－＋3H2↑；(3)金属 Na 与水反应的离子方程式是 2Na ＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑；(4)F 是 FeCl2，D 是 NaOH，两种物质在溶液中发生的反应： FeCl2＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋2NaCl，产生白色沉淀，而 Fe(OH)2 有还原性，容易与空气中 的 氧 气 发 生 氧 化 还 原 反 应 ， 在 空 气 中 转 化 为 H 的 化 学 方 程 式 是 4Fe(OH)2 ＋ O2 ＋ 2H2O===4Fe(OH)3。 【答案】(1)Cl2　Fe(OH)3 (2)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO2－＋3H2↑ (3)2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑ (4)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 17．(14 分)铝是一种重要的金属，在生产、生活中具有许多重要的用途，下图是从铝土 矿中制备铝的工艺流程： 已知：①铝土矿的主要成分是 Al2O3，此外还含有少量 SiO2、Fe2O3 等杂质； ②除硅的方法：溶液中的硅酸钠与偏铝酸钠反应，能生成硅铝酸盐沉淀，化学反应方程 式为： 2Na2SiO3＋2NaAlO2＋2H2O===Na2Al2Si2O8↓＋4NaOH。 回答下列问题： (1)Al 元素在元素周期表中的位置为__________________；电解制铝的化学方程式： ________________________________________________________________________。 (2)写出 Al2O3 与氢氧化钠溶液发生反应的离子方程式： ________________________________________________________________________。 (3)滤渣 A 的主要成分为__________________________。 (4)在工艺流程第三步中，通入过量二氧化碳的化学反应方程式是： ________________________________________________________________________。 (5)实验时取铝土矿 a g，经过上述工艺流程最后得到 b g Al，则铝土矿中的 Al2O3 质量分 数为__________。 A．＝102 b/54 a B．>102 b/54 a C．<102 b/54 a D．均有可能 【解析】(1)铝是 13 号元素，位于元素周期表中第三周期ⅢA 族；电解制铝的反应为 2Al2O3(熔融) =====电解 冰晶石 4Al＋3O3↑。 (2)氧化铝属于两性氧化物，能与强碱反应生成盐和水，则 Al2O3 与氢氧化钠溶液发生反 应的离子方程式是 Al2O3＋2OH－===2AlO2－＋H2O。 (3)铝土矿的主要成分是 Al2O3，此外还含有少量 SiO2、Fe2O3 等杂质，加入足量的 NaOH 溶液后，Al2O3 和 SiO2 与强碱反应，生成溶于水的盐溶液，氧化铁与 NaOH 溶液不反应，又 因为溶液中的硅酸钠与偏铝酸钠反应，能生成硅铝酸盐沉淀，所以滤渣 A 的主要成分为 Fe2O3 和 Na2Al2Si2O8。 (4)在工艺流程第三步中，通入过量二氧化碳目的是将溶液酸化，使 NaAlO2 生成 Al(OH)3 沉淀，化学反应方程式为 NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3。 (5)根据铝原子守恒，2Al～Al2O3，经过上述工艺流程最后得到 b g Al，则 Al2O3 的质量 为 102b/54，Al2O3 的质量分数为 102b/54a，实际上，在工艺流程中，由于 2Na2SiO3＋2NaAlO2 ＋2H2O===Na2Al2Si2O8↓＋4NaOH 反应的存在，铝元素会损失，所以铝土矿中的 Al2O3 质量 分数大于 102b/54a，选 B。 【答案】(1)第三周期ⅢA 族　2Al2O3(熔融) =====电解 冰晶石 4Al＋3O2↑ (2)Al2O3＋2OH－===2AlO2－＋H2O (3)Fe2O3、Na2Al2Si2O8 (4)NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3 (5)B 18．(15 分)黄铜矿 CuFeS2 是制铜及其化合物的主要原料之一，还可以制备硫及铁的化合 物。 (1)冶炼铜的反应为 8CuFeS2＋21O2 =====高温 8Cu＋4FeO＋2Fe2O3＋16SO2 若 CuFeS2 中 Fe 的化合价为＋2，反应中被还原的元素是____________(填元素符号)。 (2)上述冶炼过程中产生大量 SO2。下列处理方案合理的是__________(填代号)。 a．高空排放 b．用于制备硫酸 c．用纯碱溶液吸收制 Na2SO3 d．用浓硫酸吸收 (3)过二硫酸钾(K2S2O8)具有强氧化性，可将 I－氧化为 I2：S2O82－＋2I－===2SO42－＋I2， 通过改变反应途径，Fe3＋可催化上述反应。试用离子方程式表示 Fe3＋对上述反应的催化过程。 ________________________________________________________________________、 ________________________________________________________________________。 (4)利用黄铜矿冶炼铜产生的炉渣(Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3)可制备 Fe2O3。方法为： ①用稀盐酸浸取炉渣，过滤。 ②滤液先氧化，再加入过量 NaOH 溶液，过滤，将沉淀洗涤、干燥、煅烧得 Fe2O3。 据以上信息回答以下问题：选用提供的试剂，设计实验验证炉渣中含有 FeO。 提供的试剂：稀盐酸　稀硫酸　KSCN 溶液　KMnO4 溶液　NaOH 溶液　碘水 所 选 试 剂 为 ____________________ 。 证 明 炉 渣 中 含 有 FeO 的 实 验 现 象 为 ______________________________________________。 【解析】(1)反应 8CuFeS2＋21O2 =====高温 8Cu＋4FeO＋2Fe2O3＋16SO2 中，化合价降低元 素是 Cu、O，在反应中被还原，化合价升高元素 Fe、S 所在的生成物 Fe2O3、SO2 是氧化产 物；(2)高空排放污染空气，浓硫酸吸水不吸收 SO 2，故 bc 正确；(3)根据题意过二硫酸钾 (K2S2O8)、三价铁离子均具有强氧化性，碘离子具有还原性，通过改变反应途径，Fe3＋可催 化反应 S2O82－ ＋2I －===2SO42－ ＋I2；实质是 2Fe3＋ ＋2I －===2Fe2＋ ＋I2、S2O82－ ＋2Fe2＋ ===2SO42－＋2Fe3＋；(4)高锰酸钾溶液能氧化亚铁离子，使得高锰酸钾溶液褪色。 【答案】(1)Cu、O　(2)bc (3)2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2　 S2O82－＋2Fe2＋===2SO42－＋2Fe3＋ (4)稀硫酸、KMnO4 溶液　稀硫酸浸取炉渣所得溶液使 KMnO4 溶液褪色 19．(16 分)在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应，可以得到铁的氧化物。该氧化物又 可以经过此反应的逆反应，生成颗粒很细的铁粉，这种铁粉具有很高的反应活性，在空气中 受撞击或受热时会燃烧，所以俗称“引火铁”。请分别用如图所示意的两套仪器装置，制取上 述铁的氧化物和“引火铁”。实验中必须使用普通铁粉和 6 mol·L－1 的盐酸，其他试剂自选(装 置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去)。 图 1 图 2 填写下列空白： (1) 实 验 进 行 时 试 管 A 中 应 加 入 的 试 剂 是 ____________ ； 烧 瓶 B 的 作 用 是 __________________________；烧瓶 C 的作用是________________________。 (2) 实 验 时 ， 长 颈 漏 斗 H 中 应 加 入 ____________________ ； U 型 管 G 的 作 用 是 ________________________________________________________________________。 (3)装置图 1 中，在实验时需要加热的仪器是(填该仪器对应的字母)________________； 当反应转移了 4 mol 电子时，试管 D 中收集到的气体在标准状况下的体积为______________。 (4)写出试管 A 中发生反应的化学方程式： ________________________________________________________________________。 【解析】(1)在试管 A 中进行 Fe 与水蒸气的反应，所以固体 Fe 放在试管 A 中。水蒸气 通过 B 加入产生。实验进行时试管 A 中应加入的试剂是铁粉；烧瓶 B 的作用是作为水蒸气 发生器(或用来产生水蒸气)；烧瓶 C 的作用是防倒吸(或用作安全瓶)；(2)在进行氢气与铁的 氧化物反应产生颗粒很细的铁粉的实验时，长颈漏斗 H 中应加入 6 mol·L－1 的 HCl；由于 HCl 有挥发性，所以在制取的氢气中含有杂质 HCl，U 型管 G 的作用是除去 H2 中混有的 HCl 和 水蒸气；(3)装置图 1 中，使水气化为水蒸气及使水蒸气与炽热的 Fe 反应的装置都需要加热， 因此在实验时需要加热的仪器是 A、B；在装置 A 中发生反应：3Fe＋4H2O(g) =====高温 Fe3O4＋ 4H2。根据方程式可知：每产生 4 mol 的氢气，电子转移 8 mol，所以当反应转移了 4 mol 电 子时，试管 D 中收集到的气体的物质的量是 2 mol，由于在标准状况下气体摩尔体积是 22.4 L·mol－1，所以气体的体积为 44.8 L；(4)在试管 A 中发生反应的化学方程式是：3Fe＋4H2O(g) =====高温 Fe3O4＋4H2。 【答案】(1)铁粉　作为水蒸气发生器(或用来产生水蒸气)　防倒吸(或用作安全瓶) (2)6 mol·L－1 的盐酸　除去 H2 中混有的 HCl 和水蒸气 (3)A、B　44.8 L (4)3Fe＋4H2O(g) =====高温 Fe3O4＋4H2