2018届高考二轮复习鲁科版专题06金属及其化合物教案15

2018届高考二轮复习鲁科版专题06金属及其化合物教案15

专题六 金属及其化合物 教学目标 1、了解常见金属的活动性顺序。 2、了解常见金属及其重要化合物的主要性质及其应用。 3、了解合金的概念及其重要应用。 教学重点： 常见金属及其重要化合物的主要性质及其应用。 教学难点： 合金的概念及其重要应用。 教学过程： 考点一 钠及其重要化合物 【知识精讲】 1． 理清知识主线 Na→Na2O→Na2O2→NaOH→Na2CO3→NaHCO3 2． 注意网络构建 3． 必记重要性质 (1)钠(Na) ①2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑ ②2Na＋2H2O＋CuSO4===Na2SO4＋Cu(OH)2↓＋H2↑ 提醒 钠和盐溶液反应，不能置换出盐中的金属，而是先与 H2O 反应生成 NaOH，然后生成的 NaOH 溶液 再与盐溶液反应，钠与 H2O、酸反应的实质都是与 H＋反应，所以钠与酸溶液反应更为剧烈。钠与熔融的 盐反应才可能置换出盐中的金属。 ③4Na＋O2===2Na2O(空气中缓慢氧化) ④2Na＋O2=====点燃Na2O2 ⑤2Na2O＋O2 =====△2Na2O2 提醒 a．无论 Na 与 O2 反应生成 Na2O 或 Na2O2，只要参与反应的 Na 质量相等，则转移电子的物质的量 一定相等，但得到 Na2O2 的质量大于 Na2O 的。 b．注意 Na 及其化合物发生焰色反应时火焰颜色均为黄色。 c.Li 和 O2 反应只生成 Li2O：4Li＋O2=====点燃2Li2O。 (2)过氧化钠(Na2O2) ①2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ ②2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 ③SO2＋Na2O2===Na2SO4 提醒 1 mol Na2O2 参与反应转移电子的物质的量为 1 mol，(但与 SO2 或 H2SO3 等的反应转移 2 mol 电子) 该结论常用在考查 NA 的题目中。Na2O2 跟 CO2 和水蒸气组成的混合气体反应时，应先考虑 Na2O2 跟 CO2 的反 应。Na2O2 具有强氧化性，能将具有还原性的物质氧化，每摩 Na2O2 得 2 mol 电子，注意相关反应离子方 程式的书写(如将 Na2O2 投入到 Na2S、Na2SO3、NaI、FeSO4 等具有还原性的溶液中)。 (3)碳酸钠(Na2CO3) ①Na2CO3＋2HCl(过量)===2NaCl＋CO2↑＋H2O ②Na2CO3＋HCl(不足)===NaCl＋NaHCO3 ③Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3 ④Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH 提醒 向 Na2CO3 溶液中加入盐酸时反应分两步进行，首先生成 NaHCO3，然后是 NaHCO3 与盐酸反应生成 CO2。二者滴加的顺序不同，产生的现象也不同，这就是不用其他试剂就能鉴别出 Na2CO3 溶液和盐酸的 原理。 (4)碳酸氢钠(NaHCO3) ①NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O ②NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O ③2NaHCO3＋Ca(OH)2(不足)===Na2CO3＋CaCO3↓＋2H2O ④NaHCO3＋Ca(OH)2(过量)===CaCO3↓＋NaOH＋H2O 提醒 a．不能用常压下蒸发溶剂的方法制备 NaHCO3 晶体，不能用澄清石灰水鉴别 Na2CO3 和 NaHCO3。 b．在书写碳酸氢盐与澄清石灰水反应的离子方程式时要特别注意二者量的相对多少。 c．吸收 CO2 气体中的 HCl 不能用饱和 Na2CO3 溶液，需用饱和 NaHCO3 溶液。 (5)氢氧化钠(NaOH) ①2NaOH＋H2SO4===Na2SO4＋2H2O ②CO2＋2NaOH(过量)===Na2CO3＋H2O ③CO2(过量)＋NaOH===NaHCO3 提醒 CO2 与 NaOH 溶液反应的产物可能是 Na2CO3、NaHCO3 或二者的混合物，可根据 Na＋和 C 守恒法确定 CO2 与 NaOH 溶液的反应产物。 4． 扫除知识盲点 (1)Li 在空气中燃烧只生成 Li2O。 (2)Na—K 合金常温下呈液态，是原子反应堆的导热剂。 (3)鉴别 Na、K 利用焰色反应。 (4)碱金属的密度呈现增大的趋势，但 K 反常。 (5)向饱和的 Na2CO3 溶液中通入过量 CO2，有晶体析出。 【题组训练】 题组一 性质判断型 1． 正误判断，正确的划“√”，错误的划“×” (1)用酚酞试液可鉴别饱和食盐水和饱和纯碱溶液 (√) (2)用铂丝蘸取少量某溶液进行焰色反应，火焰呈黄色，该溶液一定是钠盐溶液 (×) (3)食盐可作调味剂，也可作食品防腐剂 (√) (4)侯式制碱法的工艺过程中应用了物质溶解度的差异 (√) (5)用加热分解的方法区分碳酸钠和碳酸氢钠两种固体 (√) (6)切开的金属 Na 暴露在空气中，光亮表面逐渐变暗 2Na＋O2===Na2O2 (×) (7)Na2O2 在潮湿的空气中放置一段时间，变成白色粘稠物 2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 (×) (8)NaHCO3 的热稳定性大于 Na2CO3 (×) (9)Na 与水作用形成的溶液能与 NH4Cl 反应生成 NH3 (√) (10)Na2O2 用作呼吸面具的供氧剂时涉及氧化还原反应 (√) (11)金属钠着火时，用细沙覆盖灭火 (√) (12)一定条件下，2.3 g 的 Na 完全与 O2 反应生成 3.6 g 产物时失去的电子数为 0.1NA (√) 题组二 网络构建型 2． 正误判断，正确的划“√”，错误的划“×” (1)X(Na) Y(NaOH) Z(NaHCO3)可实现 转化 (×) (2)饱和 NaCl(aq) ――→NH3，CO2NaHCO3――→△Na2CO3 可以实现 (√) (3)对于“甲―→乙 丁 甲 丙”，若甲为 NaOH 溶液，则丁可能是 CO2 (√) 题组三 实验探究型 3． 例如，已知某纯碱样品中含有少量 NaCl 杂质，为测定该样品中纯碱的质量分数，可用如图所示的装置 进行实验。 主要实验步骤如下： ①按如图所示装置来组装仪器，并检查装置的气密性； ②将 a g 纯碱样品放入锥形瓶中，加入适量蒸馏水溶解，得到纯碱样品溶液； ③称量盛有碱石灰的 U 形管的质量为 b g； ④通过分液漏斗滴入 6 mol·L－1 的硫酸，直到不再产生气体为止； ⑤从导管 A 处缓缓鼓入一定量的空气； ⑥再次称量盛有碱石灰的 U 形管的质量为 c g； ⑦重复步骤⑤和⑥的操作，直到 U 形管的质量基本不变，为 d g。 请回答下列问题： (1)在用托盘天平称量样品时，如果天平的指针向左偏转，说明________； (2)装置中干燥管 B 的作用是________________； (3)如果将分液漏斗中的硫酸换成物质的量浓度相同的盐酸，测量结果将________(填“偏高”、“偏低” 或“不变”)； (4)步骤⑤的目的是__________； (5)步骤⑦的目的是__________； (6)该样品中纯碱的质量分数的计算式为____________； (7)还可以用其他实验方法测定该样品中纯碱的质量分数。请简述一种不同的实验方法。 【答案】(1)样品质量较大 (2)防止空气中的 CO2 与水蒸气进入 U 形管 (3)偏高 (4)将反应产生的 CO2 全部赶入 U 形管中 (5)保证产生的 CO2 被充分吸收、减小误差 (6)106(d－b) 44a ×100% (7)向一定量的纯碱样品溶液中加入足量 BaCl2 溶液，经过滤、洗涤、烘干、称量沉淀质量的方法测定样品 中纯碱的质量分数。(其他合理答案均可) 【解析】题目所提供的装置图根据功能不同划分为五个部分：①净化(洗气)装置——除去空气中的 CO2；② 气体发生装置——Na2CO3 与硫酸反应产生 CO2；③干燥(洗气)装置——除去 CO2 中的水蒸气；④气体吸收 装置——用碱石灰吸收 CO2；⑤尾接装置——防止空气中的 CO2 与水蒸气进入 U 形管。 考点二：铝及其化合物 【知识精讲】 1． 理清知识主线 Al→Al2O3→Al(OH)3→ NaAlO2 AlCl3 Al2 SO4 3 KAl SO4 2·12H2O 2． 注意网络构建 3． 必记重要反应 (1)铝(Al) ①4Al＋3O2 =====△2Al2O3 ②2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ ③2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ ④2Al＋Fe2O3=====高温2Fe＋Al2O3 ⑤4Al＋3MnO2=====高温3Mn＋2Al2O3 提醒 a．铝热反应不仅仅是单质铝与 Fe2O3 反应，还包含制取其他难熔金属的反应，由于铝热剂是混合 物，故铝热反应不能用于工业上冶炼铁，注意铝热反应是中学化学中唯一一类金属单质与金属氧化物 在高温条件下的置换反应。 b．引发铝热反应的操作是高考实验考查的热点，具体操作是先铺一层 KClO3，然后插上镁条，最后点 燃镁条。 (2)氧化铝(Al2O3)、氢氧化铝[Al(OH)3] ①Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O ②Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O ③Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O ④Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O 提醒 Al2O3、Al(OH)3 与 NaOH 溶液的反应常用于物质的分离提纯。Al(OH)3 不溶于氨水，所以实验室常 用铝盐和氨水来制备 Al(OH)3。 (3)铝盐和偏铝酸盐 ①Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋ 4 ②AlCl3＋3NaOH===Al(OH)3↓＋3NaCl(NaOH 适量) ③AlCl3＋4NaOH===NaAlO2＋3NaCl＋2H2O(NaOH 过量) ④NaAlO2＋HCl＋H2O===Al(OH)3↓＋NaCl(少量盐酸) ⑤NaAlO2＋4HCl===AlCl3＋NaCl＋2H2O(足量盐酸) ⑥2AlO－ 2 ＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO2－ 3 (少量 CO2) ⑦AlO－ 2 ＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－ 3 (足量 CO2) ⑧Al3＋＋3AlO－ 2 ＋6H2O===4Al(OH)3↓(铝盐和偏铝酸盐在溶液中双水解) 提醒 利用偏铝酸盐制备 Al(OH)3，一般不用强酸，因为强酸的量控制不当会使制得的 Al(OH)3 溶解。 若向偏铝酸盐溶液中通入 CO2，生成的 Al(OH)3 不溶于碳酸，CO2 过量时另一产物是 HCO－ 3 ，不过量时另一 产物是 CO2－ 3 ，书写离子反应方程式时要特别注意这一点。 4． 扫除知识盲点 (1)并不是 Al 与所有金属氧化物均能组成铝热剂，该金属氧化物对应的金属活泼性应比铝弱。 (2)铝是活泼金属，但铝抗腐性相当强，因为铝表面生成一层致密的氧化物薄膜。 (3)泡沫灭火器所用试剂为 Al2(SO4)3 溶液和 NaHCO3 溶液。 (4)Al(OH)3 可用作抗酸药。 【题组集训】 题组一 性质判断型 1． 正误判断，正确的划“√”，错误的划“×” (1)明矾溶于水产生 Al(OH)3 胶体：Al3＋＋3H2O===Al(OH)3↓＋3H＋ (×) (2)硫酸铝溶液中加入过量氨水 Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓ (×) (3)AlCl3 溶液与浓氨水反应有白色沉淀生成 (√) (4)明矾能水解生成 Al(OH)3 胶体，可用作净水剂 (√) 题组二 网络构建型 2． 正误判断，正确的划“√”，错误的划“×” (1)a(Al) b(AlCl3) c[Al(OH)3]可实现 的转化 (×) (2)Al2O3 ――→ NaOH aq △ NaAlO2(aq)――→CO2 Al(OH)3 可以实现 (√) 题组三 图像分析型 3．已知室温下，Al(OH)3 的 Ksp 或溶解度远大于 Fe(OH)3。向浓度均为 0.1 mol·L－1 的 Fe(NO3)3 和 Al(NO3)3 混 合溶液中，逐滴加入 NaOH 溶液。下列示意图表示生成 Al(OH)3 的物质的量与加入 NaOH 溶液的体积的关 系，合理的是 ( ) 【答案】C 【解析】解答本题时应特别注意，难溶物的 Ksp 越大，在溶液中越难形成沉淀；Al(OH)3 能溶于过量的 NaOH 溶液。由于 Al(OH)3 的 Ksp 比 Fe(OH)3 的 Ksp 大，故在混合液中加入 NaOH 溶液时，先生成 Fe(OH)3 沉淀， 而不生成 Al(OH)3 沉淀，当 Fe(NO3)3 反应完全后再生成 Al(OH)3 沉淀，继续加入 NaOH 溶液，Al(OH)3 沉 淀又溶解，故只有 C 图像符合题意。 题组四 定量计算型 4．足量下列物质与相同质量的铝反应，放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是 ( ) A．氢氧化钠溶液 B．稀硫酸 C．盐酸 D．稀硝酸 【答案】A 【解析】A 项，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ 1 mol Al 消耗 1 mol NaOH； B 项，2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑ 1 mol Al 消耗 1.5mol H2SO4； C 项，2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ 1 mol Al 消耗 3 mol HCl； D 项，Al 和稀硝酸反应不放 H2，综上所述，符合题意的是 A 项。 考点三：铁及其化合物 【知识精讲】 1． 理清知识主线 Fe→ FeO Fe2O3 Fe3O4 → Fe OH 2 Fe OH 3 → FeSO4·7H2O FeCl3 2． 注意网络构建 3． 必记重要反应 (1)铁单质 ①3Fe＋2O2=====点燃Fe3O4 ②Fe＋S=====△FeS ③2Fe＋3Cl2=====点燃2FeCl3 ④3Fe＋4H2O(g)=====高温Fe3O4＋4H2 ⑤Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑(酸为非氧化性酸) ⑥Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O(铁适量) ⑦3Fe＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(铁过量) ⑧Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4 ⑨2FeCl3＋Fe===3FeCl2 提醒 Fe 与 O2、H2O(g)反应的产物都是 Fe3O4 而不是 Fe2O3，Fe 与 Cl2 反应时生成 FeCl3，与 S 反应时生 成 FeS，说明 Cl2 的氧化能力大于 S 的。常温下，Fe、Al 在冷的浓硫酸和浓硝酸中发生钝化，但加热后 继续反应。 (2)铁的氧化物 FeO＋2HCl===FeCl2＋H2O Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O Fe3O4＋8HCl===2FeCl3＋FeCl2＋4H2O 3FeO＋10HNO3(稀)===3Fe(NO3)3＋NO↑＋5H2O 3Fe3O4＋28HNO3(稀)===9Fe(NO3)3＋NO↑＋14H2O (3)铁的氢氧化物 Fe(OH)2＋2HCl===FeCl2＋2H2O Fe(OH)3＋3HCl===FeCl3＋3H2O 3Fe(OH)2＋10HNO3(稀)===3Fe(NO3)3＋NO↑＋8H2O 2Fe(OH)3＋6HI===2FeI2＋I2＋6H2O 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 (4)铁盐及其他 FeCl2＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋2NaCl 2FeCl2＋Cl2===2FeCl3 Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3 FeCl3＋3H2O(沸水)=====△Fe(OH)3(胶体)＋3HCl(氢氧化铁胶体的制备) Fe－2e－===Fe2＋ 负极反应 O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 正极反应 Fe2＋＋2OH－===Fe OH 2↓ 4Fe OH 2＋O2＋2H2O===4Fe OH 3 2Fe OH 3＋nH2O=====△Fe2O3·nH2O＋3H2O 铁发生吸氧腐蚀生成铁锈 提醒 a．FeCl2 溶液与 NaOH 溶液在空气中反应的现象变化，常用于物质推断。向 Fe2＋溶液中加入硝酸、 KMnO4 溶液、氯水等具有氧化性的物质时，溶液会出现浅绿色→棕色的颜色变化，该现象可用于 Fe2＋的 初步检验。 b．制备 Fe(OH)2 的方法很多，原则有两点，一是溶液中的溶解氧必须提前除去，二是反应过程中必须 与 O2 隔绝。 c．Fe3＋的检验方法较多，如观察溶液颜色法(棕黄色)、NaOH 溶液法(生成红褐色沉淀)、KSCN 溶液法(生 成血红色溶液)，前面两种方法需溶液中 Fe3＋浓度较大时才适用，最好也最灵敏的方法是 KSCN 溶液法。 Fe2＋的检验可采用先加入 KSCN 溶液后再加入氧化剂的方法。 4． 扫除知识盲点 (1)Fe 在 Cl2 中燃烧，无论 Cl2 过量还是不足均生成 FeCl3。 (2)生成 FeCl2 除了用 Fe 和 HCl 的置换反应外，还可用化合反应：2FeCl3＋Fe===3FeCl2；生成 Fe(OH)3 除了用 Fe3＋与碱的复分解反应外，还可用化合反应：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。 (3)配制 FeCl2 溶液既要防氧化(加入 Fe 粉)，又要防水解(加入盐酸)；配制 FeCl3 溶液要加入浓盐酸防 止水解。 (4)Fe3＋必须在酸性条件下才能大量存在，当 pH＝7 时，Fe3＋几乎完全水解生成 Fe(OH)3 沉淀。 (5)除去酸性溶液 ZnCl2 中的 FeCl2，应先通入 Cl2 或加入 H2O2，再加入 ZnO，使 Fe3＋水解生成沉淀过滤除 去。 【题组集训】 题组一 性质判断型 1． 正误判断，正确的划“√”，错误的划“×” (1)向 FeCl3 溶液中加入 Mg(OH)2：3Mg(OH)2＋2Fe3＋===2Fe(OH)3＋3Mg2＋ (√) (2)生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱 (√) (3)Fe 与 S 混合加热生成 FeS2 (×) (4)因为 Fe3＋有强氧化性，所以 FeCl3 溶液可用于回收废旧电路板中的铜 (√) (5)Fe 与稀 HNO3、稀 H2SO4 反应均有气泡产生，说明 Fe 与两种酸均发生置换反应 (×) (6)Fe 在足量 Cl2 中燃烧生成 FeCl2 和 FeCl3 (×) (7)稀硫酸中加入铁粉 2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑ (×) 题组二 物质制备型 2． 下列图示中能较长时间看到 Fe(OH)2 白色沉淀的有______。 答案 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ 解析 Fe(OH)2 是一种白色沉淀，在空气中或含有氧气的水溶液中很容易被氧化变色，因此难以观察到 它的本来颜色。要制备纯净稳定的 Fe(OH)2，需要隔绝空气：图中装置Ⅰ中油脂的作用是防止空气中的 O2 进入硫酸亚铁溶液中。装置Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ：其原理都是利用铁和稀硫酸现制 FeSO4，并用产生的 H2 赶走试管和溶液中的氧气，但其装置的设计却有区别。装置Ⅲ：阳极反应式为 Fe－2e－===Fe2＋，阴极反 应式为 2H＋＋2e－===H2↑，H＋来源于水的电离，因此总反应为 Fe＋2H2O===Fe(OH)2＋H2↑，产生的 H2 有利 于赶走溶液中的氧气，液面上的汽油使溶液与空气隔开。 【反思归纳】 成功制备 Fe(OH)2 的关键 由于 Fe(OH)2 具有很强的还原性，易被氧化为 Fe(OH)3，在实验室中制备 Fe(OH)2，并使 Fe(OH)2 长时间 保持白色沉淀状态，成为物质制备实验探究的热点。 制备原理：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ 成功关键：①溶液中不含 Fe3＋和 O2 等氧化性物质。 ②制备过程中，保证生成的 Fe(OH)2 在密闭的隔绝空气的体系中。 题组三 综合应用型 3．柠檬酸亚铁(FeC6H6O7)是一种易吸收的高效铁制剂，可由绿矾(FeSO4·7H2O)通过下列反应制备： FeSO4＋Na2CO3===FeCO3↓＋Na2SO4 FeCO3＋C6H8O7===FeC6H6O7＋CO2↑＋H2O 下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的 pH(开始沉淀的 pH 按金属离子浓度为 1.0 mol·L－1 计算)。 金属离子 开始沉淀的 pH 沉淀完全的 pH Fe3＋ 1.1 3.2 Al3＋ 3.0 5.0 Fe2＋ 5.8 8.8 (1)制备 FeCO3 时，选用的加料方式是________(填字母)，原因是________________。 a．将 FeSO4 溶液与 Na2CO3 溶液同时加入到反应容器中 b．将 FeSO4 溶液缓慢加入到盛有 Na2CO3 溶液的反应容器中 c．将 Na2CO3 溶液缓慢加入到盛有 FeSO4 溶液的反应容器中 (2)生成的 FeCO3 沉淀需经充分洗涤，检验洗涤是否完全的方法是________________________。 (3)将制得的 FeCO3 加入到足量柠檬酸溶液中，再加入少量铁粉，80 ℃下搅拌反应。①铁粉的作用是 __________________________ 。 ② 反 应 结 束 后 ， 无 需 过 滤 ， 除 去 过 量 铁 粉 的 方 法 是 ________________________________________________________________。 (4)最后溶液经浓缩、加入适量无水乙醇、静置、过滤、洗涤、干燥，获得柠檬酸亚铁晶体。分离过程 中加入无水乙醇的目的是________________________。 (5)某研究性学习小组欲从硫铁矿烧渣(主要成分为 Fe2O3、SiO2、Al2O3)出发，先制备绿矾，再合成柠檬 酸亚铁。请结合右图的绿矾溶解度曲线，补充完整由硫铁矿烧渣制备 FeSO4·7H2O 晶体的实验步骤(可 选用的试剂：铁粉、稀硫酸和 NaOH 溶液)：向一定量烧渣中加入足量的稀硫酸充分反应，______，得 到 FeSO4 溶液，________，得到 FeSO4·7H2O 晶体。 【答案】(1)c 避免生成 Fe(OH)2 沉淀 (2)取最后一次的洗涤滤液 1～2 mL 于试管中，向其中滴加用盐酸酸化的 BaCl2 溶液，若无白色沉淀产 生，则表明已洗涤干净 (3)①防止＋2 价的铁元素被氧化 ②加入适量柠檬酸让铁粉反应完全 (4)降低柠檬酸亚铁在水中的溶解量，有利于晶体析出 (5)“(过滤，)向反应液中加入足量的铁粉，充分搅拌后，滴加 NaOH 溶液调节反应液的 pH 约为 5，过 滤”或“过滤，向滤液中滴加过量的 NaOH 溶液，过滤，充分洗涤固体，向固体中加入足量稀硫酸至固 体完全溶解，再加入足量的铁粉，充分搅拌后，过滤” (滴加稀硫酸酸化，)加热浓缩得到 60 ℃饱和 溶液，冷却至 0 ℃结晶，过滤，少量冰水洗涤，低温干燥 【解析】(1)由表格中的数据可知 Fe2＋在 pH＝5.8 时开始沉淀，pH＝8.8 时沉淀完全，因此在制备过程中要 避免 Fe2＋生成 Fe(OH)2 沉淀，由于 FeSO4 溶液显酸性，Na2CO3 溶液显碱性，所以将 Na2CO3 溶液加入 FeSO4 溶液中。(2)FeCO3 沉淀中含有的可溶性杂质为 Na2SO4，是否洗涤完全主要检验洗涤液中是否含有 SO2－ 4 。 (3)铁粉的作用是防止 Fe2＋被氧化。由于柠檬酸能与铁粉反应，除铁只需加入适量柠檬酸。(4)分离过 程中加入无水乙醇是为了降低柠檬酸亚铁在水中的溶解量，有利于柠檬酸亚铁晶体的析出。(5)由于 Fe2O3 中含有 SiO2、Al2O3 杂质，酸溶后 SiO2 不溶，可过滤除去。溶液中主要有 Fe3＋及杂质 Al3＋，要除去 杂质 Al3＋，一是使 Al3＋生成 Al(OH)3 沉淀除去，由表中信息可知 Al3＋完全沉淀的 pH＝5.0，此时 Fe3＋完 全沉淀，因此先加铁粉将 Fe3＋还原为 Fe2＋，再调节 pH＝5.0，除去 Al3＋。二是使 Fe3＋生成沉淀，过滤得 固体再溶解得 Fe2(SO4)3，再加铁粉还原。由 FeSO4 溶液制得 FeSO4·7H2O 晶体，采用冷却结晶的方法， 先制取饱和溶液再降温结晶。由溶解度曲线可知，温度高于 60 ℃时绿矾的溶解度下降，因此需配成 60 ℃的饱和溶液再降温至 0 ℃，过滤，由于绿矾的溶解度随温度的升高而增大，故用冰水洗。 考点四：铜及其化合物 【知识精讲】 1． 理清知识主线 Cu→ Cu2O CuO →Cu(OH)2→ CuCl2 CuSO4 Cu2 OH 2CO3 2． 注意网络构建 3． 必记重要性质 2Cu＋O2 =====△2CuO 2Cu＋S=====△Cu2S Cu＋Cl2=====点燃CuCl2 Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2 2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3 2CuSO4＋2H2O=====电解2Cu＋O2↑＋2H2SO4 4． 扫除知识盲点 (1)铜在潮湿的空气中最终不是生成 CuO，而是铜绿[Cu2(OH)2CO3]。 (2)常用灼热的铜粉除去 N2 中的 O2，灼热的 CuO 除去 CO2 中的 CO。 (3)新制 Cu(OH)2 悬浊液常用来检验醛基。 (4)Cu 和一定量的浓 HNO3 反应，产生的是 NO2 和 NO 的混合气体，当 Cu 有剩余，再加入稀 H2SO4，Cu 继 续溶解。 【题组集训】 题组一 性质判断型 1． 正误判断，正确的划“√”，错误的划“×” (1)向 CuSO4 溶液中加入镁条时有气体生成，该气体是 H2 (√) (2)用铜作电极电解 CuSO4 溶液：2Cu2＋＋2H2O=====电解2Cu＋O2↑＋4H＋ (×) (3)过量的铜与浓硝酸反应有一氧化氮生成 (√) (4)Al、Fe、Cu 的单质放置在空气中均只生成氧化物 (×) 题组二 实验探究型 2．碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]是一种用途广泛的化工原料，实验室以废铜屑为原料制取碱式碳酸铜的步骤如 下： 步骤一：废铜屑制硝酸铜 如图，用胶头滴管吸取浓 HNO3 缓慢加到锥形瓶内的废铜屑中(废铜屑过量)，充分反应后过滤，得到硝 酸铜溶液。 步骤二：碱式碳酸铜的制备 向大试管中加入碳酸钠溶液和硝酸铜溶液，水浴加热至 70 ℃左右，用 0.4 mol·L－1 的 NaOH 溶液调节 pH 至 8.5，振荡，静置，过滤，用热水洗涤，烘干，得到碱式碳酸铜产品。 完成下列填空： (1)写出浓硝酸与铜反应的离子方程式___________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)上图装置中 NaOH 溶液的作用是____________。反应结束后，广口瓶内的溶液中，除了含有 NaOH 外， 还有__________(填写化学式)。 (3)步骤二中，水浴加热所需仪器有__________________、__________________(加热、夹持仪器、石 棉网除外)；洗涤的目的是________________。 (4) 步 骤 二 的 滤 液 中 可 能 含 有 CO 2－ 3 ， 写 出 检 验 CO 2－ 3 的 方 法 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)影响产品产量的主要因素有______________________________________________。 (6)若实验得到 2.42 g 样品(只含 CuO 杂质)，取此样品加热至分解完全后，得到 1.80 g 固体，此样品 中碱式碳酸铜的质量分数是________。 【答案】(1)Cu＋4H＋＋2NO－ 3 ===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O (2)吸收氮氧化物(合理即可) NaNO3、NaNO2 (3)烧杯 温度计 除去产品表面吸附的硝酸钠 (4)取样，加入稀盐酸，将产生的气体通入澄清石灰水，溶液变浑浊，说明有 CO2－ 3 (5)温度、pH (6)0.92 【解析】(2)广口瓶内铜与浓硝酸反应生成大气污染气体 NOx，NaOH 可用来吸收 NOx，利用 NOx＋NaOH―→NaNO2 ＋NaNO3＋H2O 可知，反应结束后，广口瓶的溶液中，除了剩余的 NaOH 外，还含有新生成的 NaNO2 与 NaNO3。 (3)因反应器为大试管，故水浴加热中用来盛放水的仪器可以选用烧杯，另外还需要温度计(测定水温)； 洗涤可除去碱式碳酸铜表面吸附的硝酸钠。(5)由步骤二可知实验成功的关键是控制溶液 pH 和反应温 度，故影响产品质量的主要因素为温度、pH。(6)碱式碳酸铜完全分解得到 CuO，设样品中碱式碳酸铜 的质量分数为 x，依据碱式碳酸铜分解的化学方程式，利用“差量法”可得：222∶62＝2.42x∶(2.42 －1.80)，解得 x＝0.92。 考点五：洞悉金属活动性顺序与金属冶炼 【知识精讲】 1． 规律方法 金属的冶炼方法与金属活动性顺序表有密切的关系： 2． 特别提醒 (1)电解法冶炼活泼金属使用的是熔融的金属盐或金属氧化物，不是盐溶液。 (2)钠、镁的冶炼是电解熔融的 NaCl、MgCl2，铝的冶炼是电解加了冰晶石的熔融 Al2O3，不是电解熔融 AlCl3，因为 AlCl3 是共价化合物，熔融态不导电。 (3)热还原法中使用的还原剂通常为碳、一氧化碳和氢气等。在金属活动性顺序表中，虽然前面的金属 能够将后面的金属从其化合物中置换出来，但不一定是从其盐溶液中置换，例如 Na 由于活泼性太强， 不能从 CuCl2 溶液中置换出 Cu，但是可以在其熔融状态下置换出铜。 (4)在高炉炼铁中，加入的还原剂是焦炭，但真正作还原剂的是 CO。 (5)“沙里淘金”描述的是“金”的冶炼方法。 【题组集训】 题组一 金属活动性顺序的比较 1． 正误判断，正确的划“√”，错误的划“×” (1)有嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加 NaCl 溶液，则负极发生的电极反应为 Cu－2e－===Cu2 ＋ (×) (2)电解 AlCl3、FeCl3、CuCl2 的混合溶液时阴极上依次析出 Cu、Fe、Al (×) 2． (2012·大纲全国卷，11)①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。①②相连时， 外电路电流从②流向①；①③相连时，③为正极；②④相连时，②上有气泡逸出；③④相连时，③的 质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是( ) A．①③②④ B．①③④② C．③④②① D．③①②④ 【答案】B 【解析】利用原电池的形成和工作原理解决问题。在外电路中，电流从正极流向负极，则①作原电池的负 极，②作正极，故活动性①>②；活动性相对较差的金属作原电池的正极，故金属的活动性①>③；有 气泡产生的电极发生的反应为 2H＋＋2e－===H2↑，为原电池的正极，故活动性④>②；质量减少的电极发 生氧化反应生成金属离子而溶解，为负极，故活动性③>④，由此可得金属活动性：①>③>④>②。 题组二 金属冶炼方法的选择 3． 正误判断，正确的划“√”，错误的划“×” (1)氯化铝是一种电解质，可用于电解法制铝 (×) (2)工业上电解熔融状态的 Al2O3 制备 Al 发生氧化还原反应 (√) 4． 下列有关金属冶炼方法叙述正确的是 ( ) A．电解氯化镁水溶液制备镁 B．利用铝热反应制备铝 C．加热分解 Fe2O3 制备铁 D．用火法或湿法均可制备铜 【答案】D 【解析】电解氯化镁水溶液的化学方程式：MgCl2＋2H2O=====电解Mg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑，不能制备镁，A 项错 误；铝热反应是利用铝的强还原性制备钨、铬等高熔点金属的一种方法，B 项错误；冶炼铁用热还原法， C 项错误。 5．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 【答案】bd 【解析】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。 题组三 金属冶炼的综合应用 6．镁铝合金(Mg17Al12)是一种潜在的贮氢材料，可在氩气保护下，将一定化学计量比的 Mg、Al 单质在一定 温度下熔炼获得。该合金在一定条件下完全吸氢的反应方程式为 Mg17Al12＋17H2===17MgH2＋12Al。得到 的混合物 Y(17MgH2＋12Al)在一定条件下可释放出氢气。 熔炼制备镁铝合金(Mg17Al12)时通入氩气的目的是________________________________ ________________________________________________________________________。 【答案】防止 Mg、Al 被空气氧化 【解析】Mg、Al 都是活泼金属，高温时易与空气中的 O2 反应，通入氩气的目的是隔绝空气，防止 Mg、Al 被氧化。 7． 镁是一种非常重要的金属，其单质及化合物在航空航天、汽车制造、医药、添加剂、建筑等方面都有 非常广泛的应用。工业上常用电解熔融 MgCl2 制备金属镁，而 MgCl2 的获得主要有两种方法： 方法一：从海水或光卤石中先获得 MgCl2·6H2O，然后再制得无水 MgCl2。 方法二：MgCO3 =====△MgO＋CO2↑；MgO＋C＋Cl2 =====△MgCl2＋CO。 则在“方法一”中，从 MgCl2·6H2O 制无水 MgCl2 操作时应在________保护下进行。 【答案】HCl 气流 【解析】由于 MgCl2·6H2O 制无水 MgCl2 时发生水解，故要得到无水 MgCl2，应该在 HCl 保护气作用下进行。