第3讲 金属材料 开发利用金属矿物-【金版教程】2025年高考化学一轮复习解决方案全书word（新教材，经典单选版）

金版教程 高考科学复习解决方案 化学 （经典 单选版 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 第3讲　金属材料　开发利用金属矿物 复习目标　1.能列举、描述、辨识铜、镁、铝及其重要化合物的性质及应用。2.知道合金的组成及其主要应用，能根据合金的性质分析生产、生活及环境中的某些常见问题。3.结合实例认识金属及其化合物的多样性，了解金属的冶炼方法。 考点一　镁、铝及其重要化合物 一、镁、铝的性质及用途 1．镁、铝的结构和存在 镁、铝分别位于元素周期表的第三周期第ⅡA族和第ⅢA族，原子结构示意图分别为和，它们都是活泼的金属，在自然界中全部以化合态的形式存在。铝是地壳中含量最多的金属元素。 2．镁、铝的物理性质比较 相同点 均为银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和导热性等，密度、硬度均较大 不同点 铝的熔点比镁高，硬度比镁大 3.镁、铝的化学性质比较 镁 铝 能与非金属单质反应 ①在空气中燃烧发出耀眼白光； ②与氮气反应：3Mg＋N2Mg3N2 ①与空气中的氧气形成致密的氧化膜； ②与氯气加热反应：2Al＋3Cl22AlCl3 与水反应 与沸水反应：Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑ 反应很困难 与酸反应 Mg＋2H＋=== Mg2＋＋H2↑，相同条件下，反应速率比Al快 ①与H＋：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑； ②在冷的浓硫酸、浓硝酸中钝化 与碱反应 不反应 2Al＋2OH－＋6H2O=== 2［Al(OH) 4］-＋3H2↑ 与某些氧化物反应 能在CO2中燃烧：2Mg＋CO22MgO＋C 与Fe2O3发生铝热反应：2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3 二、镁、铝的重要化合物 1．MgO与Al2O3的比较 MgO Al2O3 物理性质 均为白色粉末，均难溶于水，熔点高(MgO>Al2O3)，是优良的耐热材料 化学性质 与热水反应：MgO＋H2O Mg(OH)2 与水不反应 MgO为碱性氧化物：MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O Al2O3为两性氧化物：Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O；Al2O3＋2OH－+3H2O===2［Al(OH)4］- 2.Mg(OH)2与Al(OH)3的比较 Mg(OH)2 Al(OH)3 物理性质 白色固体，不溶于水 不溶于水的白色胶状固体，具有吸附性 化学性质 不稳定性：Mg(OH)2MgO＋H2O 不稳定性：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O 碱性，溶于强酸：Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O 两性：①溶于强酸：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O；②溶于强碱：Al(OH)3＋OH－===［Al(OH) 4］- 制备 Mg2＋与强碱：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓；Mg2＋与弱碱：Mg2＋＋2NH3·H2O===Mg(OH)2↓＋ Al3＋与氨水：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋(不用强碱)； ②［Al(OH)4］-溶液中通入过量CO2：［Al(OH)4］-＋CO2=== Al(OH)3↓＋(不用强酸)； ③Al3＋与［Al(OH)4］-互促水解：Al3＋＋3［Al(OH)4］-===4Al(OH)3↓ 3.明矾[KAl(SO4)2·12H2O] 净水原理 KAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋2SO(电离)、Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋(水解)。 生成的Al(OH)3胶粒的吸附能力很强，能吸附水中的悬浮物质，并聚集成沉淀，使水澄清，但不能杀菌、消毒。 　判断下列说法的正误，并指出错误说法的错因。 (1)金属镁在O2中与在空气中燃烧的产物相同。(×) 错因：镁在O2中燃烧生成MgO，在空气中燃烧除生成MgO外，还有Mg3N2、C生成。 (2)能用铝槽车储运浓硫酸和浓硝酸，是因为铝的化学性质稳定，不与浓硫酸、浓硝酸反应。(×) 错因：常温下，铝与浓硫酸、浓硝酸发生钝化，是化学反应。 (3)1 mol Al与足量的盐酸或NaOH 溶液反应，所消耗的HCl和NaOH物质的量不同，故转移电子数不同。(×) 错因：1__mol__Al与足量的盐酸或NaOH溶液反应，转移电子数均为3NA。 (4)Al2O3的熔点高，可作耐高温材料，实验室可用氧化铝坩埚熔化NaOH、Na2CO3等固体。(×) 错因：Al2O3能与NaOH、Na2CO3等反应。 (5)明矾可作净水剂，起到杀菌消毒的作用。(×) 错因：明矾不能杀菌消毒。 (6) ［Al(OH)4］-、HCO在水溶液中因发生双水解反应而不能大量共存。(×) 错因：［Al(OH)4］-与HCO在水溶液中因发生反应［Al(OH)4］-＋HCO ===Al(OH)3↓＋CO＋H2O而不能大量共存，不是因为双水解。 一、铝与酸、碱溶液的反应 1．Al与NaOH溶液反应的实质：2Al＋6H2O===2Al(OH)3＋3H2↑、Al(OH)3＋NaOH===Na［Al(OH)4］，故反应的电子转移的方向和数目应表示为：2 Na［Al(OH)4］＋3H2↑。 2．铝既能与酸(如醋酸、盐酸、稀硫酸等)反应，又能与强碱反应，均能生成H2，表现出两性物质的性质，因此能与Al反应放出H2的溶液可能显酸性，也可能显碱性。 3．铝与酸、碱反应的定量关系 (1)无论是与酸还是与碱反应，Al与H2的关系都是2Al～3H2。 (2)等质量的铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应： ①产生H2的物质的量相等。 ②消耗H＋、OH－的物质的量之比为n(H＋)∶n(OH－)＝3∶1。 (3)足量的铝分别与等物质的量的HCl和NaOH反应： ①消耗Al的物质的量之比为1∶3。 ②生成H2的物质的量之比为1∶3。 二、氧化铝、氢氧化铝两性的重要应用 1．检验与鉴别 (1)用过量NaOH溶液检验Al3＋的存在。 (2)用过量NaOH溶液鉴别AlCl3溶液和MgCl2溶液。 (3)用互滴法鉴别AlCl3溶液与NaOH溶液或Na［Al(OH) 4］溶液与盐酸。 2．分离与除杂 除杂时，具体操作如下(括号内为杂质)： (1)Mg(Al)：加足量NaOH溶液，过滤。 (2)Fe2O3(Al2O3)：加足量NaOH溶液，过滤。 (3)Mg(OH)2[Al(OH)3]：加足量NaOH溶液，过滤。 (4)Mg2＋(Al3＋)：加过量NaOH溶液，过滤，再加相应酸充分溶解。 3．实验室制备Al(OH)3不选用NaOH溶液，其原因是Al(OH)3呈两性，但它只溶于酸或强碱，而不溶于弱碱(氨水)，则使用氨水容易控制产物。 三、镁、铝的制备工艺 1．从海水中提取镁 (1)工艺流程 (2)基本步骤及主要反应 制熟石灰 CaCO3CaO＋CO2↑、CaO＋H2O===Ca(OH)2 沉淀 Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋Ca2＋ 酸化 Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O 蒸发结晶 析出MgCl2·6H2O 脱水 在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁 电解 电解熔融氯化镁制得镁：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 2.由铝土矿提取铝 由铝土矿(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)提取Al2O3的两大工艺流程： (1)铝土矿Al2O3。 (2)2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。 角度一　理解与辨析镁、铝的性质 1．(2023·舟山市模拟)关于镁的性质，下列说法错误的是(　　) A．金属镁着火，可以用CO2灭火 B．镁是一种具有银白色光泽的金属 C．镁可以与热水反应生成氢气 D．镁可以与盐酸剧烈反应生成氢气 答案　A 2．等体积、等物质的量浓度的硫酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加等质量的铝，生成氢气的体积之比为5∶6，则下列关于甲、乙两烧杯中的反应情况描述不正确的是(　　) A．甲、乙中参加反应的Al的物质的量之比为5∶6 B．甲、乙中参加反应的硫酸和氢氧化钠的质量之比为49∶16 C．甲、乙中反应转移的电子数为5∶6 D．甲中酸过量，乙中碱过量 答案　D 角度二　归纳与论证铝及其化合物与酸、碱反应 3．现有100 mL 3 mol/L的NaOH溶液和100 mL 1 mol/L氯化铝溶液，①将NaOH溶液分多次加到AlCl3溶液中；②将AlCl3溶液分多次加到NaOH溶液中。比较两种操作的结果是(　　) A．现象相同，沉淀质量也相等 B．现象相同，沉淀质量不等 C．现象不同，沉淀质量相等 D．现象不同，沉淀质量不等 答案　C 解析　由已知信息可知，n(NaOH)＝0.3 mol，n(AlCl3)＝0.1 mol。①将NaOH溶液分多次加到AlCl3溶液中，只发生反应：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，且0.1 mol AlCl3最后全部转化成0.1 mol Al(OH)3，现象为立即有白色沉淀生成；②将AlCl3溶液分多次加到NaOH溶液中，先发生反应Al3＋＋4OH－===［Al(OH) 4］-，0.3 mol NaOH恰好反应，则消耗0.075 mol Al3＋，余0.025 mol Al3＋，后发生反应Al3＋＋3［Al(OH) 4］-===4Al(OH)3↓，生成0.1 mol Al(OH)3，现象为先没有沉淀后有沉淀生成。 4.现有Al、Cl2、Al2O3、HCl(aq)、Al(OH)3、NaOH(aq)六种物质，它们之间有如图所示转化关系，图中每条线两端的物质之间都可以发生反应，下列推断中不合理的是(　　) A．N一定是HCl(aq) B．X可能为Al或Cl2 C．Y一定为NaOH(aq) D．Q、Z中的一种必定为Al2O3 答案　B 解析　在Al、Cl2、Al2O3、HCl(aq)、Al(OH)3、NaOH(aq)六种物质中，只有NaOH(aq)能与Al、Cl2、Al2O3、HCl(aq)、Al(OH)3五种物质反应，对照题图转化关系，可知Y为NaOH(aq)；只有HCl(aq)能与除Cl2以外的Al、Al2O3、Al(OH)3、NaOH(aq)四种物质反应，对照题图转化关系可知N为HCl(aq)，X为Cl2；Al2O3、Al(OH)3、Al都既能与HCl(aq)反应，又能与NaOH(aq)反应，且只有Al能与Cl2反应，则M为Al，Q、Z分别为Al2O3、Al(OH)3中的一种，故B项不合理。 角度三　探究与创新镁、铝的制备工艺 5．从海水的母液中提取金属镁的一种工艺流程如下。 下列说法不正确的是(　　) A．步骤①沉镁可加入石灰乳 B．设计步骤①、②、③的主要目的是富集镁元素 C．步骤④中镁在阴极生成 D．步骤③脱水时，在空气中加热MgCl2·6H2O得到MgCl2 答案　D 6．利用铝灰(主要成分为Al、Al2O3、AlN、FeO等)制备铝鞣剂[主要成分为Al(OH)2Cl]的一种工艺如下： (1)气体A能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。铝灰在90 ℃时水解生成A的化学方程式为__________________________________，“水解”采用90 ℃而不在室温下进行的原因是______________________________________________________。 (2)“酸溶”时，Al2O3发生反应的离子方程式为____________________________。 (3)“氧化”时，发生反应的离子方程式为__________________________________________。 (4)“废渣”的成分为____________(填化学式)。 (5)采用喷雾干燥而不用蒸发的原因是____________________________________________。 答案　(1)AlN＋3H2OAl(OH)3＋NH3↑　加快AlN的水解反应速率，降低NH3在水中的溶解度，促使NH3逸出 (2)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O (3)2Fe2＋＋2H＋＋ClO－===2Fe3＋＋Cl－＋H2O (4)Fe(OH)3　 (5)防止Al(OH)2Cl水解生成Al(OH)3 考点二　铜及其重要化合物 1．铜 (1)物理性质：紫红色固体，具有良好的延展性、导热性和导电性。 (2)化学性质 ①在潮湿的空气里铜表面逐渐形成一层绿色的铜锈，化学方程式：2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3。 ②铜丝在硫蒸气中反应：2Cu＋SCu2S。 ③铜与氯化铁溶液：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋。 2．氧化铜和氧化亚铜 (1)氧化铜是黑色固体，与盐酸反应的离子方程式为CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O。 (2)氧化亚铜是砖红色固体，与盐酸反应Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O。 (3)转化关系：4CuO2Cu2O＋O2↑。 3．氢氧化铜 蓝色固体，受热发生分解，可表示为Cu(OH)2CuO＋H2O，新制的Cu(OH)2与含醛基的有机物共热可生成砖红色沉淀Cu2O。 4．碱式碳酸铜和硫酸铜 (1)碱式碳酸铜是铜绿、孔雀石的主要成分。 (2)CuSO4·5H2O俗称胆矾、蓝矾。无水CuSO4为白色固体遇水变蓝色，可用于检验水的存在。 　判断下列说法的正误，并指出错误说法的错因。 (1)铜锈是铜被空气中的氧气缓慢氧化生成的氧化物。(×) 错因：铜锈主要成分为Cu2(OH)2CO3，不是氧化物。 (2)除去Cu粉中的CuO可加稀硝酸溶解。(×) 错因：Cu也能与稀硝酸反应。 (3)铜为变价金属，与Cl2反应生成CuCl2，与S反应生成CuS。(×) 错因：铜与S反应生成Cu2S。 (4)1 mol Cu与足量浓硫酸常温下反应生成1 mol SO2。(×) 错因：常温下铜与浓硫酸不反应。 (5)CuSO4·5H2O失去结晶水为物理变化。(×) 错因：CuSO4·5H2O失去结晶水为化学变化。 1．Cu＋的性质及检验 (1)＋1价的铜有较强的还原性，易被氧化剂氧化为＋2价。 (2)＋1价的铜在酸性条件下能发生歧化反应生成Cu和Cu2＋，利用这一原理可区别Cu和Cu2O。 2．铜盐的性质与用途 (1)无水CuSO4遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)，可作为水或水蒸气的检验试剂，不能作为干燥剂。 (2)铜盐溶液有毒，主要是因为铜离子能使蛋白质变性而失去生理活性，因此人们常利用这一性质，将胆矾、熟石灰、水配成波尔多液，用来杀灭侵染植物的病毒。 3．铜及其重要化合物之间的转化 角度一　理解与辨析铜及其化合物的性质 1．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(　　) 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．将表面有铜绿[Cu2(OH)2CO3]的铜器放入盐酸中浸泡，除去铜绿 D．将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，得到无水CuCl2固体 答案　C 2．(2023·青海省海东市第一中学高三一模)铜及其化合物对人类生存和社会发展意义重大。下列说法正确的是(　　) A．铜在潮湿的空气中可被氧气缓慢氧化为氧化铜 B．粗铜精炼时，粗铜应与电源负极相连 C．硫酸铜为蓝色固体可用作防腐剂 D．新制Cu(OH)2可用于检验尿液中是否含有葡萄糖 答案　D 角度二　探究与创新与铜有关的工艺流程 3．(2023·山东潍坊高三期末考试)工业电解精炼铜的废液中含有Zn2＋、Cu2＋等离子，实验室设计分离出Zn2＋并制取胆矾的流程如下： 已知：Zn(OH)2＋2OH－===[Zn(OH)4]2－ 下列说法错误的是(　　) A．滤液1中的主要成分为Na2[Zn(OH)4]和NaOH B．若向滤液1中逐滴滴加硫酸至过量，先生成白色沉淀，最终白色沉淀消失 C．系列操作②包括蒸发浓缩、趁热过滤、洗涤、干燥 D．可用酒精洗涤胆矾晶体，除去表面的杂质 答案　C 解析　因为胆矾为结晶水合物，所以操作②为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，C错误。 4．(2023·湖北重点中学高三联考)氯化亚铜(CuCl)是一种微溶于水、难溶于乙醇、易被氧化的白色粉末，以黄铜矿(主要成分为CuFeS2)为原料制取CuCl的流程如图所示： 已知：CuCl(s)＋2Cl－(aq)[CuCl3]2－(aq) 下列说法错误的是(　　) A．“浸取”后所得浸取液可用来腐蚀铜制电路板 B．加入浓盐酸的目的是除去S并溶解CuCl C．[CuCl3]2－中加水可使平衡[CuCl3]2－(aq)CuCl(s)＋2Cl－(aq)正向移动 D．采用乙醇洗涤和真空干燥有利于提高CuCl的产率和纯度 答案　A 解析　FeCl3溶液可用来腐蚀铜制电路板，FeCl2溶液则不可，A错误。 考点三　金属材料　金属矿物的开发和利用 一、金属材料 1．合金 2．常见的金属材料 (1)金属材料分类 (2)几种常见的合金 二、金属的冶炼 1．金属在自然界中存在的形态 除了金、铂等极少数金属外，绝大多数金属以化合物的形式存在于自然界中。在这些金属化合物中，金属元素都显正化合价。 2．金属冶炼的实质 利用氧化还原反应将金属从金属化合物中还原出来：Mn＋＋ne－===M。 3．金属的冶炼方法 (1)热分解法 Hg：2HgO2Hg＋O2↑； Ag：2Ag2O4Ag＋O2↑。 (2)热还原法常用H2、CO、焦炭、活泼金属作还原剂 ①氢气还原法。例如H2还原WO3：3H2＋WO3W＋3H2O。 ②焦炭还原法。例如C还原CuO：C＋2CuO2Cu＋CO2↑。 ③活泼金属还原法。例如Al还原Fe3O4： 8Al＋3Fe3O44Al2O3＋9Fe。 ④一氧化碳还原法。例如CO还原Fe2O3： 3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2。 (3)电解法 Na：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑； Mg：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑； Al：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。 (4)其他方法 湿法炼铜：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。 火法炼铜：Cu2S＋O22Cu＋SO2。 　判断下列说法的正误，并指出错误说法的错因。 (1)合金中只含有金属元素。(×) 错因：合金中可能含有非金属元素，如C。 (2)工业上电解熔融的AlCl3制取Al。(×) 错因：AlCl3是共价化合物，熔融状态下不导电，故不能采用该方法制取Al。 (3)工业上金属Mg、Cu、Ag都是用热还原法制得的。(×) 错因：在工业上用电解法冶炼Mg，用热还原法冶炼Cu，用热分解法冶炼Ag。 (4)铝热反应可用于冶炼Fe、Mg、Cr等金属。(×) 错因：Mg的活动性比Al强，应用电解法冶炼。 (5)高炉炼铁的还原剂是碳单质。(×) 错因：高炉炼铁的原理：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2，还原剂是CO。 一、合金的性质与组成 1．并非所有的金属都能形成合金，两种金属形成合金，其前提是两种金属在同一温度范围内都能熔化，若一种金属的熔点大于另一金属的沸点，则二者不能形成合金。 2．物理性质：合金与其成分金属的物理性质不同。 3．化学性质：合金中的各成分金属在形成合金时，并未改变物质结构，所以合金中各物质保持其原有的化学性质。 二、金属的冶炼 1．金属冶炼的一般步骤 2．金属的冶炼与金属活动性的关系 3．(1)工业上不能用电解熔融AlCl3的方法制取金属Al，是因为AlCl3是共价化合物，熔融状态下不导电。 (2)工业上不能用电解熔融MgO的方法制取金属Mg，是因为MgO的熔点高，成本高。 三、铝热反应 1．铝热反应的实验 实验装置 实验现象 ①镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高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 实验原理 利用铝的还原性，在高温下，将难熔金属从其氧化物中置换出来 实验结论 高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热，化学方程式为Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3 原理应用 ①制取熔点较高、活动性弱于Al的金属，如铁、铬、锰、钨等；②金属焊接，如野外焊接钢轨等 2.注意事项 (1)保证纸漏斗重叠时四周均为四层，且内层纸漏斗一定要用水润湿，以防止高温物质从四周溅出，同时损坏纸漏斗。 (2)蒸发皿中的细沙要适量，既要防止蒸发皿炸裂，又要防止熔融的液体溅出伤人。 (3)实验装置不要距人群太近，应远离易燃物。 角度一　理解与辨析合金的性质 1．(2023·河北衡水中学高三一调)《天工开物》中记载了铜的开采与冶炼：凡铜砂……淘洗去土滓，然后入炉煎炼，其熏蒸旁溢者为自然铜……色似干银泥……凡铜质有数种：有与铅同体者，其煎炼炉法，傍通高低二孔，铅质先化，从上孔流出。下列有关说法错误的是(　　) A．“淘洗去土滓”属于原料的富集 B．炼制所得自然铜为合金 C．铜与铅混合物的分离过程利用了物质的熔点不同 D．可用热分解法冶炼铜 答案　D 2．我国制造C919大型飞机采用了大量新材料铝锂合金。下列关于铝锂合金的说法不正确的是(　　) A．铝锂合金是铝与锂形成的混合物 B．铝锂合金的硬度比锂大 C．铝锂合金的熔、沸点比铝低 D．铝锂合金耐酸碱腐蚀 答案　D 角度二　分析与推测金属冶炼的原理与方法 3．下列说法不正确的是(　　) A．工业上通过电解熔融氯化钠制备金属钠和氯气 B．金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子 C．工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al涉及氧化还原反应 D．MgCl2(aq)Mg(OH)2MgOMg 答案　D 4．诺贝尔化学奖获得者施罗克等人发现金属钼的卡宾化合物可以作为非常有效的烯烃复分解催化剂。工业上冶炼金属钼的化学原理为： ①2MoS2＋7O22MoO3＋4SO2；②MoO3＋2NH3·H2O===(NH4)2MoO4＋H2O；③(NH4)2MoO4＋2HCl===H2MoO4↓＋2NH4Cl；④H2MoO4MoO3＋H2O；⑤用还原剂将MoO3还原成金属钼。则下列说法正确的是(　　) A．煅烧MoS2的尾气可以直接排入空气中 B．MoO3既是金属氧化物，也是碱性氧化物 C．H2MoO4是一种强酸 D．利用H2、CO和Al还原等质量的MoO3，所消耗的还原剂的物质的量之比为3∶3∶2 答案　D 解析　SO2是大气污染物，不能直接排入空气中，A错误；由反应④知MoO3是H2MoO4的酸酐，B错误；由反应③和复分解反应制酸的原理知H2MoO4是弱酸，C错误。 角度三　探究与创新铝热反应实验 5.利用如图所示装置做铝热反应实验，下列说法不正确的是(　　) A．该反应的化学方程式是2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3 B．该反应会产生高温，发出强光 C．根据铝热反应的原理，可以冶炼铬、锰等金属 D．若反应中转移3 mol电子，消耗氧化剂的物质的量是1 mol 答案　D 6．铁砂的主要成分是微粒状的磁性氧化铁、石英、石灰石的混合物。某化学小组从铁砂中分离出磁性氧化铁，并进行铝热反应实验。 (1)取磁性氧化铁按图示装置进行铝热反应，引发铝热反应的实验操作是________________，取少量生成的“铁块”溶于盐酸，向其中滴加KSCN溶液，发现溶液变血红色。出现此结果的原因，除了可能混有没有反应完的磁性氧化铁外，还有一个原因是_______________________________________________。请设计一个简单的实验方案，证明上述所得“铁块”中含有金属铝。该实验所用的试剂是________，反应的离子方程式是__________________________________________。 (2)此铝热反应的化学方程式为________________________________，每摩尔单质铝参与反应，转移的电子数为________。 (3)除磁性氧化铁可做铝热反应实验外，下列哪些试剂也可以________(填字母)。 A．Na2O2 B．CuO C．MgO D．Cr2O3 答案　(1)点燃镁带　可能是生成的红热的铁在掉落到蒸发皿的过程中表面被空气中的氧气氧化成了Fe3O4　NaOH溶液　2Al＋2OH－＋6H2O===2［Al(OH) 4］-＋3H2↑ (2)3Fe3O4＋8Al9Fe＋4Al2O3　3NA (3)BD 　金属化合物的热重分析 1．分析方法 金属化合物的热重分析研究对象一般为各种金属含氧酸盐、金属氢氧化物、金属氧化物的热分解过程，一般为先失水、再分解、后氧化。 如CoC2O4·2H2O在空气中加热时，受热分解过程分为三个阶段： 第一阶段，失去结晶水生成盐：CoC2O4·2H2O→CoC2O4。 第二阶段，盐受热分解生成氧化物：CoC2O4→CoO。 第三阶段，低价态氧化物与空气中的氧气反应生成高价态氧化物：CoO→Co2O3(或Co3O4)。 注意：①每个阶段有可能还分为不同步骤，如第一阶段中可能分步失去不同的结晶水，而不是一步失去所有的结晶水。 ②如果是变价金属元素，则在空气中加热产物可能为多种价态的金属氧化物。 2．基本方法和思路 (1)设晶体(金属化合物)为1 mol，其质量为m。 (2)失重一般是先失水，再失非金属氧化物。 (3)计算每步固体剩余的质量m(余)，则固体残留率＝×100%。 (4)晶体中金属元素质量不会减少，仍在m(余)中。 (5)失重最后一般为金属氧化物，由质量守恒得m(氧元素)，由n(金属原子)∶n(氧原子)，即可求出失重后物质的化学式。 1．称取45.7 mg Zn3(PO4)2·4H2O进行热重分析，化合物质量随温度的变化关系如图所示，为获得Zn3(PO4)2·2H2O和Zn3(PO4)2·H2O的混合产品，烘干时的温度范围为(　　) A．90～145 ℃ B．145～200 ℃ C．200～273 ℃ D．＞273 ℃ 答案　B 2．铜有两种常见的氧化物CuO和Cu2O。某学习小组取0.98 g(用精密天平测量)Cu(OH)2固体，将其加热有铜的氧化物生成，其质量随温度变化的曲线如图1所示。另外，某同学绘制了三条表示金属氧化物与其所含金属元素质量的关系曲线，如图2所示。则下列分析正确的是(　　) A．图1中产物a、b的化学式分别为Cu2O和CuO B．图1整个过程中共生成0.26 g H2O C．图2三条曲线中，表示CuO和其中所含Cu元素质量的关系曲线是曲线A D．图2中绘制错误的曲线共2条 答案　D 解析　0.98 g Cu(OH)2的物质的量为0.01 mol，若全部生成CuO，则质量为0.01 mol×80 g·mol－1＝0.80 g，所以a点是CuO；若全部生成Cu2O，则质量为0.005 mol×144 g·mol－1＝0.72 g，所以b点是Cu2O，A错误；从开始到a点时，发生的反应为Cu(OH)2CuO＋H2O，a点到b点发生的反应为4CuO2Cu2O＋O2↑，结合题图1可知，整个过程中共生成0.18 g H2O，B错误；CuO和其所含铜元素的质量关系(以CuO的质量为10 g计算)为10 g CuO中含8 g铜元素，观察题图2知，曲线B符合，而曲线A上的任何一点都表示金属氧化物的质量小于其所含金属元素的质量，这是错误的，曲线C不符合Cu2O和其所含的铜元素的质量关系，C错误，D正确。 3．在加热固体NH4Al(SO4)2·12H2O时，固体质量随温度的变化曲线如图所示：已知a点物质为NH4Al(SO4)2，b点物质为Al2(SO4)3，下列判断正确的是(　　) A．0～T ℃的过程变化是物理变化 B．a→b反应中生成物只有Al2(SO4)3和NH3两种 C．c点物质是工业上冶炼铝的原料 D．Al2(SO4)3能够净水，可用离子方程式表示为Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓ 答案　C 解析　0～T ℃的过程变化是固体NH4Al(SO4)2·12H2O失去结晶水生成NH4Al(SO4)2，是化学变化，A错误；a→b发生的反应为硫酸铝铵分解生成Al2(SO4)3、NH3、H2O和SO3，B错误；b点物质为硫酸铝，继续加热分解则在c点生成氧化铝，C正确；正确的离子方程式为Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋，D错误。 4．MnCO3在空气中加热易转化为不同价态的锰的氧化物，其固体残留率(纵坐标)随温度的变化如图所示。 (1)300 ℃时，剩余固体中n(Mn)∶n(O)为________。 (2)图中点D对应固体的成分为________________(填化学式)。 答案　(1)1∶2　(2)Mn3O4和MnO 解析　设MnCO3的物质的量为1 mol，即质量为115 g。 (1)A点剩余固体质量为115 g×75.65%≈87 g，减少的质量为115 g－87 g＝28 g，可知MnCO3失去的物质组成为“CO”，故剩余固体的成分为MnO2，则n(Mn)∶n(O)为1∶2。 (2)C点剩余固体质量为115 g×61.74%≈71 g，据锰元素守恒知m(Mn)＝55 g，则m(O)＝71 g－55 g＝16 g，则n(Mn)∶n(O)＝1∶1，故剩余固体的成分为MnO，同理，B点剩余固体质量为115 g×66.38%≈76 g，因m(Mn)＝55 g，则m(O)＝76 g－55 g＝21 g，则n(Mn)∶n(O)＝∶≈3∶4，故剩余固体的成分为Mn3O4，因D点介于B、C之间，故D点对应固体的成分为Mn3O4与MnO的混合物。 　两性金属及其化合物的性质及应用 一、铍和铝有相似的化学性质 1．二者均能溶于酸溶液也能溶于强碱溶液 Be＋2NaOH＋2H2O===Na2[Be(OH)4]＋H2↑ 或Be＋2NaOH===Na2BeO2＋H2↑ 2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑或2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ 2．二者的氢氧化物均为两性氢氧化物，易溶于强碱溶液 Be(OH)2＋2NaOH===Na2[Be(OH)4] 或Be(OH)2＋2NaOH===Na2BeO2＋2H2O Al(OH)3＋NaOH===Na[Al(OH)4] 或Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O 二、锌及其化合物 1．锌与酸、碱的反应 (1)Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ (2)Zn＋2NaOH＋2H2O===Na2[Zn(OH)4]＋H2↑或Zn＋2NaOH===Na2ZnO2＋H2↑ 2．氧化锌——两性氧化物 (1)ZnO＋2H＋===Zn2＋＋H2O (2)ZnO＋2NaOH＋H2O===Na2[Zn(OH)4]或ZnO＋2NaOH===Na2ZnO2＋H2O 3．氢氧化锌——两性氢氧化物 (1)Zn(OH)2＋2H＋===Zn2＋＋2H2O (2)Zn(OH)2＋2OH－===[Zn(OH)4]2－ 或Zn(OH)2＋2OH－===ZnO＋2H2O 4．锌盐 (1)可溶性锌盐(如ZnSO4) ①与强碱溶液反应： 与少量NaOH溶液反应： Zn2＋＋2OH－===Zn(OH)2↓ 与足量NaOH溶液反应： Zn2＋＋4OH－===[Zn(OH)4]2－ 或Zn2＋＋4OH－===ZnO＋2H2O ②与Na2[Zn(OH)4](或Na2ZnO2)反应生成Zn(OH)2沉淀 Zn2＋＋[Zn(OH)4]2－===2Zn(OH)2↓ 或Zn2＋＋ZnO＋2H2O===2Zn(OH)2↓ (2)Na2[Zn(OH)4](或Na2ZnO2) 与盐酸反应 少量 Na2[Zn(OH)4]＋2HCl===Zn(OH)2↓＋2NaCl＋2H2O或Na2ZnO2＋2HCl===Zn(OH)2↓＋2NaCl 足量 Na2[Zn(OH)4]＋4HCl===ZnCl2＋2NaCl＋4H2O或Na2ZnO2＋4HCl===ZnCl2＋2NaCl＋2H2O 与CO2反应 少量 Na2[Zn(OH)4]＋CO2===Zn(OH)2↓＋Na2CO3＋H2O或Na2ZnO2＋H2O＋CO2===Zn(OH)2↓＋Na2CO3 足量 Na2[Zn(OH)4]＋2CO2===Zn(OH)2↓＋2NaHCO3或Na2ZnO2＋2H2O＋2CO2===Zn(OH)2↓＋2NaHCO3 1．(2023·苏北四市高三统考)以钢铁厂灰渣(主要成分为ZnO，含少量CuO、Fe2O3等)为原料制备氧化锌的一种工艺流程如下： 已知：过量氨水使ZnO、CuO溶解，转化为[Zn(NH3)4]2＋和[Cu(NH3)4]2＋配离子。 下列说法正确的是(　　) A．滤液①中大量存在HCO、CO、OH－ B．滤渣②的成分为Cu C．“蒸氨沉锌”过程中反应的化学方程式为 2Zn(NH3)4CO3＋H2O8NH3↑＋ZnCO3·Zn(OH)2＋CO2↑ D．实验室条件下“煅烧”过程需使用蒸发皿 答案　C 解析　 滤液①中不可能同时存在大量的HCO和OH－，因为二者不能大量共存，A错误；“除杂”工序中过量锌粉置换出铜，Zn＋[Cu(NH3)4]2＋===[Zn(NH3)4]2＋＋Cu，故滤渣②的成分为过量的Zn和Cu，B错误；蒸氨沉锌说明有NH3产生，结合流程图及原子守恒可知，C正确；煅烧应在坩埚中进行，D错误。 2．(2023·湖北重点中学高三联考)从砷化镓废料(主要成分为GaAs，含Fe2O3、SiO2和CaCO3等杂质)中回收镓和砷的工艺流程如图所示： 已知：Ga(OH)3是两性氢氧化物。回答下列问题： (1)写出Ga(OH)3的电离方程式：________________________________________。 (2)“浆化”过程将砷化镓废料转变为悬浊液，目的是__________________________________。 (3)“碱浸”过程，砷化镓转化为NaGaO2和Na3AsO4，该反应的离子方程式为______________________________________________________________________________。 (4)“电解”时，阴极放电的电极反应式为____________________________。 (5)向“调pH”后得到的滤液中加入足量NaOH溶液，使pH大于12，经______________、降温结晶、过滤、洗涤、________后得到Na3AsO4·12H2O。 答案　(1)H2O＋H＋＋GaOGa(OH)3Ga3＋＋3OH－ (2)增大固液接触面积，提高碱浸速率 (3)GaAs＋4OH－＋4H2O2===GaO＋AsO＋6H2O (4)Ga3＋＋3e－===Ga　 (5)蒸发浓缩(或加热浓缩)　低温干燥 解析　 3．随着人们对电动汽车需求的进一步扩大，高能量、高电流的锌系二次碱性电池受到市场的期待，但是锌电池在充放电过程中存在变形、枝晶、腐蚀和钝化等问题，目前采用氢氧化钙处理氧化锌工艺得到锌酸钙作为电极的活性物质，使以上情况得到极大改善。一种锌酸钙的化学式为Ca[Zn(OH)3]2·2H2O，其制备流程如下： 请回答下列问题： (1)Zn(OH)2是两性氢氧化物，与NaOH反应的方程式为Zn(OH)2＋2NaOH===Na2ZnO2＋2H2O。ZnO是两性氧化物，则反应釜中发生反应的离子方程式为________________________________。 (2)球磨机是用研磨体摩擦、冲击物料使其研磨成粉末的设备。研磨过程加入Ca(OH)2粉末时，通入Ar气的作用是____________________________________。 (3)ZnO和锌酸钙在KOH溶液中的溶解情况如图所示。从反应釜进入球磨机的混合物中主要含有锌酸钾，加入Ca(OH)2粉末，转化为锌酸钙，请从平衡移动的角度分析原因： ____________________________________________________ __________________________________________________________________。 流程中第二次加入ZnO粉末的目的是______________________________________________________________________________________________________________________________________。 (4)滚动球磨6～24小时的目的是________________________________________________。 (5)操作Ⅰ为________。干燥产品时必须在低温减压条件下进行，理由是________________________________。 答案　(1)ZnO＋2OH－===ZnO＋H2O (2)防止Ca(OH)2遇到空气中CO2转化为CaCO3 (3)在碱性溶液中，锌酸钾溶解度大于锌酸钙的溶解度，加入Ca(OH)2粉末，增大Ca2＋浓度，使锌酸钙溶解平衡向沉淀生成的方向移动　调整ZnO与Ca(OH)2的物质的量之比为2∶1，确保得到目标产物 (4)使锌酸钾与Ca(OH)2粉末充分反应 (5)过滤　防止高温下产物分解失去结晶水 高考真题演练 1．(2023·浙江1月选考)硫酸铜应用广泛，下列说法不正确的是(　　) A．Cu元素位于周期表p区 B．硫酸铜属于强电解质 C．硫酸铜溶液呈酸性 D．硫酸铜能使蛋白质变性 答案　A 2．(2023·湖南卷)处理某铜冶金污水(含Cu2＋、Fe3＋、Zn2＋、Al3＋)的部分流程如下： 已知：①溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示： 物质 Fe(OH)3 Cu(OH)2 Zn(OH)2 Al(OH)3 开始沉淀pH 1.9 4.2 6.2 3.5 完全沉淀pH 3.2 6.7 8.2 4.6 ②Ksp(CuS)＝6.4×10－36，Ksp(ZnS)＝1.6×10－24。 下列说法错误的是(　　) A．“沉渣Ⅰ”中含有Fe(OH)3和Al(OH)3 B．Na2S溶液呈碱性，其主要原因是S2－＋H2OHS－＋OH－ C．“沉淀池Ⅱ”中，当Cu2＋和Zn2＋完全沉淀时，溶液中＝4.0×10－12 D．“出水”经阴离子交换树脂软化处理后，可用作工业冷却循环用水 答案　D 3．(2022·湖南高考)铝电解厂烟气净化的一种简单流程如下： 下列说法错误的是(　　) A．不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料 B．采用溶液喷淋法可提高吸收塔内烟气吸收效率 C．合成槽中产物主要有Na3AlF6和CO2 D．滤液可回收进入吸收塔循环利用 答案　C 解析　烟气(含HF)和过量的碳酸钠在吸收塔中发生反应Na2CO3＋HF===NaF＋NaHCO3，向合成槽中加入NaAlO2发生反应6NaF＋NaAlO2＋4NaHCO3===Na3AlF6↓＋4Na2CO3＋2H2O，过滤得到Na3AlF6和含有Na2CO3的滤液，故C错误。 4．(2021·广东高考)今年五一假期，人文考古游持续成为热点。很多珍贵文物都记载着中华文明的灿烂成就，具有深邃的文化寓意和极高的学术价值。下列国宝级文物主要由合金材料制成的是(　　) 选项 A B C D 文物 名称 铸客大铜鼎 河姆渡出土陶灶 兽首玛瑙杯 角形玉杯 答案　A 5．(2023·湖北卷)学习小组探究了铜的氧化过程及铜的氧化物的组成。回答下列问题： (1)铜与浓硝酸反应的装置如下图，仪器A的名称为________，装置B的作用为________。 (2)铜与过量H2O2反应的探究如下： 实验②中Cu溶解的离子方程式为______________________________________；产生的气体为________。比较实验①和②，从氧化还原角度说明H＋的作用是____________________。 (3)用足量NaOH处理实验②新制的溶液得到沉淀X，元素分析表明X为铜的氧化物，提纯干燥后的X在惰性氛围下加热，m g X完全分解为n g黑色氧化物Y，＝。X的化学式为____________。 (4)取含X粗品0.0500 g(杂质不参加反应)与过量的酸性KI完全反应后，调节溶液至弱酸性。以淀粉为指示剂，用0.1000 mol·L－1 Na2S2O3标准溶液滴定，滴定终点时消耗Na2S2O3标准溶液15.00 mL。(已知：2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2，I2＋2S2O===2I－＋S4O)标志滴定终点的现象是________________________________________________，粗品中X的相对含量为________。 答案　(1)具支试管　防倒吸 (2)Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O　O2　增强H2O2的氧化性 (3)CuO2　 (4)滴入最后半滴Na2S2O3标准溶液，溶液蓝色消失，且半分钟不恢复原来的颜色　96% 解析　(3)黑色氧化物Y应为CuO，在该反应中m g X中铜的质量m(Cu)＝n g×＝ g，因为＝，则m(O)＝n g×＋(m－n) g＝ g，则X的化学式中铜原子和氧原子的物质的量之比为＝＝，则X为CuO2。 (4)根据2CuO2＋8H＋＋8I－===2CuI＋3I2＋4H2O，I2＋2S2O===2I－＋S4O可以得到关系式2CuO2～3I2～6S2O，则n(CuO2)＝×0.1 mol·L－1×0.015 L＝0.0005 mol，粗品中X的相对含量为×100%＝96%。 6．(2022·海南高考)胆矾(CuSO4·5H2O)是一种重要化工原料。某研究小组以生锈的铜屑为原料[主要成分是Cu，含有少量的油污、CuO、CuCO3、Cu(OH)2]制备胆矾。流程如下。 回答问题： (1)步骤①的目的是______________。 (2)步骤②中，若仅用浓H2SO4溶解固体B，将生成________(填化学式)污染环境。 (3)步骤②中，在H2O2存在下Cu溶于稀H2SO4，反应的化学方程式为__________________________________。 (4)经步骤④得到的胆矾，不能用水洗涤的主要原因是__________________________。 (5)实验证明，滤液D能将I－氧化为I2。 ⅰ.甲同学认为不可能是步骤②中过量H2O2将I－氧化为I2，理由是__________________________________________________。 ⅱ.乙同学通过实验证实，只能是Cu2＋将I－氧化为I2，写出乙同学的实验方案及结果__________________________________________________________(不要求写具体操作过程)。 答案　(1)除油污　(2)SO2　 (3)Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O　 (4)胆矾晶体易溶于水 (5)ⅰ.溶液C经步骤③加热浓缩后双氧水已完全分解　ⅱ.取滤液，向其中加入适量硫化钠，使铜离子恰好完全沉淀，再加入I－，I－不能被氧化 解析　由流程中的信息可知，原料经碳酸钠溶液浸洗后过滤，可以除去原料表面的油污；固体B与过量的稀硫酸、双氧水反应，其中的Cu、CuO、CuCO3、Cu(OH)2均转化为CuSO4，溶液C为硫酸铜溶液和稀硫酸的混合液，加热浓缩、冷却结晶、过滤后得到胆矾。 课时作业 [建议用时：40分钟] 一、选择题(每小题只有1个选项符合题意) 1．(2021·河北高考)“灌钢法”是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献，陶弘景在其《本草经集注》中提到“钢铁是杂炼生鍒作刀镰者”。“灌钢法”主要是将生铁和熟铁(含碳量约0.1%)混合加热，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢。下列说法错误的是(　　) A．钢是以铁为主的含碳合金 B．钢的含碳量越高，硬度和脆性越大 C．生铁由于含碳量高，熔点比熟铁高 D．冶炼铁的原料之一赤铁矿的主要成分为Fe2O3 答案　C 2．(2023·山东潍坊高三期末考试)下列有关金属的说法错误的是(　　) A．电解熔融Al2O3制取金属铝 B．青铜是铜锌合金 C．钢铁在潮湿的空气中生锈，主要发生电化学腐蚀 D．金属Na、Mg、Al的熔、沸点依次升高 答案　B 3．工业上制备下列物质的生产流程合理的是(　　) A．由铝土矿冶炼铝：铝土矿Al2O3AlCl3Al B．从海水中提取镁：海水Mg(OH)2MgOMg C．由NaCl制漂白粉：饱和食盐水Cl2漂白粉 D．由黄铁矿制硫酸：黄铁矿SO2SO3H2SO4 答案　D 4．下列说法正确的是(　　) A．Zn、Na、Cu可以分别用置换法、直接加热法和电解法冶炼得到 B．将金属钛、铝混合后在空气中熔化可制得强度较大的钛合金材料 C．“吹尽狂沙始到金”，说明金在自然界中常以游离态形式存在 D．铝合金的大量使用归功于人们能使用焦炭从氧化铝中获得铝 答案　C 解析　Zn、Cu用热还原法冶炼得到，Na用电解法冶炼得到，A错误；应在隔绝空气条件下熔化制合金，B错误；铝是通过电解熔融氧化铝得到的，D错误。 5．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(　　) 答案　A 解析　镁与铝的质量比是8∶9，则镁、铝物质的量之比为1∶1。当NaOH溶液过量时，Al(OH)3完全溶解，沉淀中只含Mg(OH)2，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一半，故A正确。 6．下面转化关系图中，A、B、C、G、F中均含有一种相同的常见金属元素，①为化合反应，B为金属氧化物，E的摩尔质量为40 g·mol－1，下列有关说法中不正确的是(　　) A．A是铝 B．C一定是AlCl3 C．等物质的量的A、B与E反应生成F时消耗E的物质的量之比为1∶2 D．上述转化中发生了两个氧化还原反应 答案　B 解析　常见金属元素主要为钠、铝、铁、铜，E可能是酸或碱，由E的摩尔质量为40 g·mol－1，可知E是NaOH，再结合转化关系图可推导出：A是铝，B是Al2O3，C是铝盐(不一定是AlCl3)，G是Al(OH)3，F是Na［Al(OH) 4］，B错误。 7．(2023·山东省枣庄市高三期末考试)部分含铜物质的价—类关系如图所示。下列说法正确的是(　　) A．a能与FeCl3溶液反应：Cu＋Fe3＋===Cu2＋＋Fe2＋ B．b在酸性环境中可以转化为a和e C．c经一步反应可转化为d D．若e为Cu(NO3)2，则其水溶液中可能大量存在H＋、SO、Fe2＋ 答案　B 解析　a为铜单质；b为Cu2O；c为CuO；d为Cu(OH)2；e为＋2价铜的盐。a能与FeCl3溶液反应，离子方程式应为Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，A错误；CuO不能直接转化为Cu(OH)2，C错误；Cu(NO3)2溶液中不能大量存在H＋、Fe2＋，D错误。 8．(2023·黄冈市高三质量抽测)工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下，下列叙述错误的是(　　) A．步骤①中，试剂X一般使用的是氢氧化钠溶液 B．步骤②中，主要的离子反应可能是：［Al(OH) 4］-＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO C．实验室条件下，步骤③中的加热操作常在蒸发皿中完成 D．步骤④中，在电解装置的阴极得到液态金属铝 答案　C 解析　加热Al(OH)3固体应在坩埚中完成，C错误。 9．(2023·湖南省衡阳市高三一模)《天工开物》中记载：“凡铁分生、熟，出炉未炒则生，既炒则熟。生熟相和，炼成则钢”。我国古代炼铁的流程如图所示。 下列叙述正确的是(　　) A．在相同的潮湿空气中，“生铁”耐腐蚀性比“熟铁”强 B．碳素钢既能发生吸氧腐蚀，又能发生析氢腐蚀 C．炼铁需要的热量由C和CO2反应提供 D．我国古代炼铁的过程中不会产生对环境有害的气体 答案　B 解析　在相同的潮湿空气中，“熟铁”耐腐蚀性比“生铁”强，A错误；炼铁需要的热量由C和O2反应提供，C错误；炼铁过程中会有CO等气体生成，D错误。 10．某化学实验小组进行如下实验：取5 mL饱和的Na2CO3溶液于试管中，放入一片打磨过的铝片。观察到铝片表面出现细小的气泡，加热该溶液，铝片表面产生大量白色沉淀和气泡。下列分析错误的是(　　) A．产生的气体为氢气 B．产生气体的原因与反应CO＋H2OHCO＋OH－有关 C．加热时产生沉淀和气体的原因是［Al(OH) 4］-＋HCOAl(OH)3↓＋CO2↑＋2OH－ D．反应后的溶液中不可能存在大量的Al3＋ 答案　C 解析　碳酸钠水解显碱性：CO＋H2OHCO＋OH－，铝与氢氧根离子、水反应生成氢气，反应的离子方程式为2Al＋6H2O＋2OH－===2［Al(OH) 4］-＋3H2↑，碳酸氢根离子与［Al(OH) 4］-反应的离子方程式：［Al(OH) 4］-＋HCO===Al(OH)3↓＋CO＋H2O，联立三式可得加热时产生沉淀和气体的原因是2Al＋6H2O2Al(OH)3↓＋3H2↑，故C错误。 11．向27.2 g Cu和Cu2O的混合物中加入某浓度的稀硝酸0.5 L，固体物质完全反应，生成NO和Cu(NO3)2(假设反应后溶液体积未变)，向所得溶液中加入1.0 mol·L－1的NaOH溶液1.0 L，此时溶液呈中性。金属离子已完全沉淀，沉淀质量为39.2 g。下列说法正确的是(　　) A．Cu和Cu2O的物质的量之比为2∶1 B．产生的NO的体积为4.48 L C．原硝酸的物质的量浓度为1.8 mol·L－1 D．Cu和Cu2O与硝酸反应后剩余的HNO3的物质的量浓度为0.2 mol·L－1 答案　A 解析　向所得溶液中加入1.0 mol·L－1的NaOH溶液1.0 L，此时溶液呈中性，金属离子已完全沉淀，沉淀质量为39.2 g，即生成的Cu(OH)2的质量为39.2 g，则n[Cu(OH)2]＝＝0.4 mol，Cu2＋消耗的NaOH的物质的量为0.8 mol，则所得溶液中有HNO3剩余，剩余HNO3的物质的量为1.0 mol·L－1×1.0 L－0.8 mol＝0.2 mol。27.2 g Cu和Cu2O的混合物中，n总(Cu)＝0.4 mol，m总(Cu)＝0.4 mol×64 g·mol－1＝25.6 g，则m(O)＝27.2 g－25.6 g＝1.6 g，n(O)＝＝0.1 mol，故混合物中Cu2O为0.1 mol，Cu为0.2 mol。Cu与Cu2O的物质的量之比为0.2∶0.1＝2∶1，A正确；未指明是否处于标准状况，不能用22.4 L·mol－1计算NO的体积，B错误；n(Cu2O)＝0.1 mol，n(Cu)＝0.2 mol，则表现出氧化性的硝酸为＝0.2 mol，根据最后所得溶液呈中性及NaOH为1 mol，知表现出酸性的硝酸为1.0 mol，故原硝酸的物质的量浓度为＝2.4 mol·L－1，C错误；Cu、Cu2O与硝酸反应后剩余HNO3的物质的量为0.2 mol，物质的量浓度为＝0.4 mol·L－1，D错误。 二、非选择题 12．(2023·陕西安康高三第一次联考)CuSO4在工业、农业、药物合成等领域应用广泛，其制备方法有废铜粉法、辉铜矿法、碱性蚀刻废液回收法等。回答下列问题： (1)废铜粉法：将含有少量铝粉的废铜粉加入过量NaOH溶液中，充分反应后过滤、洗涤，再加入稀H2SO4、H2O2的混合溶液中，充分反应后经系列操作得到CuSO4。 ①铝粉与NaOH溶液反应的离子方程式为________________________，判断该反应充分进行的方法是________________________。 ②Cu与稀H2SO4、H2O2反应时，若消耗32 g Cu，则消耗________ mol H2O2，该反应不宜在较高温度下进行，其原因是______________________________。 (2)辉铜矿法：辉铜矿(Cu2S)与稀H2SO4、H2O2反应可以制得CuSO4，该反应的化学方程式为______________________________________________。 (3)碱性蚀刻废液回收法：从某碱性蚀刻废液[主要含[Cu(NH3)4]2＋等]中回收CuSO4的工艺流程如图所示。 ①步骤Ⅰ中[Cu(NH3)4]2＋反应生成Cu(OH)Cl沉淀的离子方程式为____________________________________。 ②“滤液”的用途为______________(填一条)。 ③步骤Ⅴ中加入乙醇的目的是______________________________________。 答案　(1)①2Al＋2OH－＋6H2O===2［Al(OH) 4］-＋3H2↑　不再有气泡冒出　②0.5　防止H2O2受热分解 (2)Cu2S＋5H2O2＋H2SO4===2CuSO4＋6H2O (3)①[Cu(NH3)4]2＋＋3H＋＋Cl－＋H2O===Cu(OH)Cl↓＋4NH　②制铵态氮肥　③降低硫酸铜的溶解度，有利于硫酸铜结晶析出，提高回收率 13．粉煤灰是火电厂的大宗固废。以某电厂的粉煤灰为原料(主要含SiO2、Al2O3和CaO等)提取铝的工艺流程如下： 回答下列问题： (1)“浸出”时适当升温的主要目的是________________，Al2O3发生反应的离子方程式为________________________________。 (2)“浸渣”的主要成分除残余Al2O3外，还有____________。实验测得，5.0 g粉煤灰(Al2O3的质量分数为30%)经浸出、干燥后得到3.0 g“浸渣”(Al2O3的质量分数为8%)，Al2O3的浸出率为________。 (3)“沉铝”时，体系中三种物质的溶解度曲线如图所示，加入K2SO4沉铝的目的是__________________________________________，“沉铝”的最佳方案为____________________。 (4)“焙烧”时，主要反应的化学方程式为________________________________________________________。 (5)“水浸”后得到的“滤液2”可返回________工序循环使用。 答案　(1)提高浸出率(或提高浸出速率)　Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O (2)SiO2和CaSO4　84% (3)使更多的铝元素转化为KAl(SO4)2·12H2O晶体析出，同时保证晶体纯度　高温溶解再冷却结晶 (4)2KAl(SO4)2K2SO4＋Al2O3＋3SO3↑或4KAl(SO4)22K2SO4＋2Al2O3＋6SO2↑＋3O2↑ (5)沉铝 解析　(2)由于SiO2与硫酸不反应，CaSO4微溶，因此“浸渣”的主要成分除残余Al2O3外，还有SiO2和CaSO4；5.0 g粉煤灰(Al2O3的质量分数为30%)中m(Al2O3)＝5.0 g×30%＝1.5 g，“浸渣”(Al2O3的质量分数为8%)中m(Al2O3)＝3.0 g×8%＝0.24 g，则Al2O3的浸出率为×100%＝84%。 (3)由同离子效应和题图知，“沉铝”时，向Al2(SO4)3溶液中加入K2SO4，可以使更多的铝元素转化为KAl(SO4)2·12H2O析出，同时保证纯度，由图像可以看出，KAl(SO4)2·12H2O的溶解度受温度影响最大，因此“沉铝”的最佳方案为高温溶解、冷却结晶。 (5)“水浸”后得到的“滤液2”的主要成分为K2SO4，可返回沉铝工序循环使用。 39 学科网（北京）股份有限公司 $$