第3章 第2节 金属材料-【名师导航】2025年高考化学一轮总复习讲义（人教版）

第二节　金属材料 1．认识金属材料的性能和应用，能用化学用语表示铝、氧化铝、氢氧化铝的主要性质及其应用。 2．科学领悟铜、铝及其化合物的性质及探究方案并进行实验探究，得出其主要性质。 一、铁合金 1．合金 (1)合金的定义与性能 (2)影响性能的因素 由于所添加合金元素的种类、含量和生成合金的条件不同，使合金的组成结构不同，进而使合金具有的性能不同。 2．铁合金 (1)生铁和钢的比较 比较项目 生铁 钢 含碳量 2%～4.3% 0.03%～2% 性能特征 硬度大、抗压，性脆、可铸造成型 有良好的延展性，机械性能好，可以锻轧和铸造 主要应用 制造机座、管道等 制造机械和交通工具等 (2)钢的分类 其中不锈钢是一种重要的合金钢，合金元素主要是铬和镍，在大气中比较稳定，不易生锈，抗腐蚀能力强，常用于制造医疗器材、厨房用具和餐具以及地铁列车的车体等。 二、铝和铝合金 1．铝 (1)存在 铝在地壳中的含量仅次于氧和硅，居第三位。在自然界中铝元素以化合态存在。 (2)物理性质：银白色固体，质软，密度小，导电性仅次于金、银和铜。 (3)化学性质 ①铝与O2反应 ②铝与酸、碱的反应 反应 铝与盐酸 铝与氢氧化钠溶液 化学 方程式 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ 2Al＋2NaOH＋6H2O=== 2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ 离子 方程式 2Al＋6H＋===2Al3+＋3H2↑ 2Al＋2OH－＋6H2O=== 2[Al(OH)4]－＋3H2↑ 2．氧化铝 (1)物理性质 颜色、状态 溶解性 熔点 硬度 白色固体 难溶 很高 很大 (2)化学性质 (3)用途 ①冶炼金属铝的原料。 ②良好的耐火材料。 3．铝合金 三、新型合金 种类 储氢合金 钛合金 耐热合金 形状记忆合金 应用 用于以H2为燃料的汽车 制造耐 压球壳 制造喷气式飞机发动机叶片 制造航天 器天线 四、铜及其化合物 1．铜的性质 (1)物理性质：铜是紫红色金属，具有良好的导电性、导热性和延展性。 (2)化学性质 写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式，是离子反应的书写离子方程式： ①2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3 ②2Cu＋SCu2S ③ ④ 2．铜的重要化合物 (1)氧化物 ①CuO：黑色难溶于水的固体，与酸反应，可以用H2、CO、Al还原出Cu。 ②Cu2O a．红色难溶于水的固体。 b．与酸反应：Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2+＋H2O。 c．Cu2O遇到HNO3发生氧化反应生成Cu2+。 d．与H2反应： Cu2O＋H22Cu＋H2O。 e．CuO加强热的反应：4CuO2Cu2O＋O2↑。 (2)氢氧化铜 Cu(OH)2是蓝色难溶物，是一种弱碱。 (3)铜盐 ①Cu2(OH)2CO3 Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，是铜绿、孔雀石的主要成分，受热分解可生成黑色的氧化铜，化学方程式为Cu2(OH)2CO3 2CuO＋CO2↑＋H2O，可溶于稀硫酸，离子方程式为Cu2(OH)2CO3＋4H＋===2Cu2+＋CO2↑＋3H2O。 ②CuSO4 蓝色的硫酸铜晶体受热分解为白色的硫酸铜粉末，化学方程式为CuSO4·5H2OCuSO4＋5H2O。 ③铜盐的毒性 铜盐溶液有毒，主要是因为铜离子能与蛋白质作用，使蛋白质变性失去生理活性，因此人们利用这一性质用胆矾、熟石灰、水配成波尔多液，用来杀灭植物的病毒。 五、物质的量在化学方程式中的应用 1．化学方程式中化学计量数与相关物理量的关系(设NA为阿伏加德罗常数的值) 　　　　　　2CO　＋　O22CO2 化学计量数 2 1 2 扩大NA倍 2NA NA 2NA 物质的量 2 mol 1 mol 2 mol 质量 56 g 32 g 88 g 体积(标准状况) 44.8 L 22.4 L 44.8 L 2．物质的量应用于化学方程式计算的基本步骤 (1)铝与少量NaOH溶液反应得到铝盐，与足量NaOH溶液反应生成四羟基合铝酸盐。(　×　) (2)明矾可作净水剂，起到杀菌消毒的作用。(　×　) (3)下列物质的转化在给定条件下能够实现：(　√　) (4)铝化学性质较活泼，但铝制品通常具有很强的抗腐蚀性能，是因为铝制品表面被氧气氧化形成一层致密的氧化膜。(　√　) (5)除去Fe2O3中的Al2O3，加入足量NaOH溶液，然后过滤。(　√　) (6)氧化铝熔点高，常用于制造耐高温材料。(　√　) (7)将Al(OH)3沉淀转入蒸发皿中，加足量稀硫酸，加热蒸干得无水Al2(SO4)3固体。(　√　) (8)将AlCl3加入Ba(HCO3)2溶液中，同时有气体和沉淀产生。(　√　) 铝及其化合物“四提醒” (1)铝和氧气反应表面生成一层致密的氧化铝薄膜，这层膜能防止内部金属被进一步氧化，故铝制品在空气中能稳定存在。 (2)在常温下形成致密保护膜的金属有铝、镁等；铁在高温下形成致密保护膜，俗称“烤蓝”；铁和铝遇到浓硫酸或浓硝酸时，迅速反应生成致密氧化膜，称为钝化。 (3)熔化NaOH、Na2CO3固体可用铁坩埚，不能用氧化铝坩埚和石英坩埚等。 (4)由于铝和氧化铝能跟酸、碱反应，因此铝制餐具不宜用来蒸煮或长期存放酸性、碱性食物。 　铝的冶炼与提纯 1．铝氢化钠(NaAlH4)是有机合成中的一种重要还原剂。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝氢化钠的一种工艺流程如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．为了提高“碱溶”效率，在“碱溶”前对铝土矿进行粉碎 B．“反应Ⅲ”为氧化还原反应 C．“滤渣”的主要成分在高温下可与铝单质发生化学反应 D．“滤渣”的主要成分为Fe2O3 B　解析：以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝氢化钠，由流程可知，“碱溶”时Fe2O3不反应，过滤得到的滤渣中含有Fe2O3，NaHCO3与Na[Al(OH)4]反应生成，过滤得到，灼烧生成Al2O3，电解Al2O3生成铝和O2，纯铝在Cl2中燃烧生成AlCl3，AlCl3再与NaH反应生成铝氢化钠(NaAlH4)。“碱溶”时将铝土矿粉碎可提高固体与溶液的接触面积，增大反应速率，提高“碱溶”效率，A正确；AlCl3和NaH发生反应Ⅲ得到铝氢化钠，反应的化学方程式为 4NaH＋AlCl3===NaAlH4＋3NaCl，所有元素的化合价均未发生改变，所以是非氧化还原反应，B错误；根据分析，“滤渣”的主要成分为Fe2O3，可以与铝单质在高温下发生铝热反应生成Fe和Al2O3，C、D正确。 2．无水AlCl3可用作有机合成的催化剂、食品膨松剂等。工业上可由铝土矿(主要成分是Al2O3和Fe2O3)和焦炭制备，流程如下所示： 已知：AlCl3、FeCl3分别在183 ℃、315 ℃时升华。 (1)氯化炉中Al2O3、Cl2和焦炭在高温下发生反应的化学方程式为_____________________________________________________________ ____________________________________________________________。 (2)700 ℃时，升华器中的物质经充分反应后需降温实现FeCl3和AlCl3的分离。请选择合适的温度范围：________(填标号)。 a．低于183 ℃ b．介于183 ℃和315 ℃之间 c．高于315 ℃ (3)样品(含少量FeCl3)中AlCl3的含量可通过下列操作测得(部分物质略去)。 m g样品Na[Al(OH)4]溶液n g Al2O3 该样品中AlCl3的质量分数为________(结果用m、n表示，不必化简)。 解析：(1)由流程图可知，在氯化炉中Al2O3、Cl2和焦炭在高温下发生反应生成AlCl3、CO。、FeCl3分别在183 ℃、315 ℃时升华，为实现FeCl3和AlCl3的分离，应使温度介于183 ℃和315 ℃之间。(3)n g Al2O3中铝元素的物质的量为 mol，根据元素守恒，样品中AlCl3的质量为×133.5 g，该样品中AlCl3的质量分数为×100%。 答案：(1)Al2O3＋3Cl2＋3C2AlCl3＋3CO (2)b　(3)×100% 工业炼铝的流程 方案一：碱溶法 步骤③中不用盐酸(或硫酸)酸化，因为与酸反应生成的Al(OH)3具有两性，可溶于强酸，不易控制酸的量；CO2廉价而且生成的副产物NaHCO3用途广泛，经济效益好。 方案二：酸溶法 步骤②中不用氨水的原因是只能溶于强碱，不能溶于氨水，用氨水不能将Al(OH)3和其他杂质分离。 课时质量评价(十一) 一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。 1．下列古诗或古文中的描述与化学方程式对应关系不正确的是(　　) A．丹砂烧之成水银：HgSHg＋S B．爆竹声中一岁除：S＋2KNO3＋3CK2S＋3CO2↑＋N2↑ C．炉火照天地，红星乱紫烟：Cu2(OH)2CO3＋2H22Cu＋CO2＋3H2O D．曾青得铁则化为铜：CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu C　解析：“丹砂烧之成水银”指硫化汞加热生成汞，化学方程式正确，A不符合题意；“爆竹声中一岁除”涉及黑火药爆炸，化学方程式正确，B不符合题意；“炉火照天地，红星乱紫烟”描述的是古代冶炼场景，化学方程式错误，C符合题意；“曾青得铁则化为铜”指湿法炼铜，化学方程式正确，D不符合题意。 2．下列说法不正确的是(　　) A．钠钾合金在常温下为液态，可用于原子反应堆的导热剂 B．火灾现场有大量活泼金属存放时，可用干燥的沙土灭火 C．明矾溶于水会形成胶体，因此可用于自来水的净化和杀菌消毒 D．在月饼包装盒中放入铁粉，可防止月饼氧化变质 C　解析：钠钾合金熔点低，常温下为液态，可用于原子反应堆的导热剂，故A正确；火灾现场有大量活泼金属存放时，可用干燥的沙土灭火，将其与空气隔开，故B正确；明矾溶于水会形成胶体，具有较强的吸附性，因此可用于自来水的净化，但明矾胶体没有强氧化性，不能用于杀菌消毒，故C错误；铁粉能与氧气反应，在月饼包装盒中放入铁粉，可防止月饼氧化变质，故D正确。 3．下列物质的应用与性质对应关系错误的是(　　) A．铁粉具有还原性，可用作食品脱氧剂 B．Al2O3熔点高，可用于制作耐火材料 C．泡沫灭火器使用时可产生CO2，可用于钠着火时的灭火 D．明矾溶于水能形成胶体，可用作净水剂 C　解析：铁粉具有还原性，能与氧气反应，可用作食品脱氧剂，故A正确；Al2O3熔点高，能耐高温，可用于制作耐火材料，故B正确；泡沫灭火器使用时可产生CO2，喷出的溶液中有水，能与钠反应，不可用于钠着火时的灭火，钠着火应用沙子盖灭，故C错误；明矾溶于水能形成胶体，胶体能吸附水中悬浮的杂质，可用作净水剂，故D正确。 4．(2024·西安模拟)金属的冶炼与生产、生活及国防军事等领域均密切相关。下列有关金属冶炼的原理错误的是(　　) A．用电解法制取金属钠：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ B．用Na、Mg等活泼金属作还原剂冶炼Ti：2Mg＋TiCl4(熔融)Ti＋2MgCl2 C．用Al作还原剂冶炼金属V：3V2O5＋10Al6V＋5Al2O3 D．用H2作还原剂冶炼金属Ag：Ag2O＋H22Ag＋H2O D　解析：电解熔融氯化钠制取金属钠，反应的化学方程式是2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑，故A正确；Na、Mg的活泼性大于Ti，可用Na、Mg等活泼金属作还原剂冶炼Ti，反应的化学方程式是2Mg＋TiCl4(熔融)Ti＋2MgCl2，故B正确；Al的还原性大于V，用Al作还原剂可以冶炼金属V，反应的化学方程式是3V2O5＋10Al6V＋5Al2O3，故C正确；Ag是不活泼金属，一般采用加热Ag2O的方法冶炼Ag，故D错误。 5．(2024·潍坊模拟)以水泥厂的废料(主要成分为MgO，含少量MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质)为原料制备MgSO4·7H2O的工艺流程如下所示： 已知：MnO＋H2SO4===MnSO4＋H2O。下列说法正确的是(　　) A．为提高酸浸速率，可使用浓硫酸 B．试剂X可以是MgSO4 C．滤渣为Al(OH)3、Fe(OH)3、SiO2 D．操作a所得滤液经处理后可循环利用 D　解析：利用水泥厂的废料(主要成分为MgO，还有少量MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质)制取 MgSO4·7H2O，向废料中加入足量稀硫酸，MgO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3都与硫酸反应，转化为对应的硫酸盐，SiO2不与硫酸反应，向反应后的溶液中加入NaClO溶液，将亚铁离子氧化为铁离子，同时使锰离子转化为MnO2沉淀，再加入氧化镁等物质调节溶液的pH，除去锰离子、铁离子、铝离子，过滤，将滤液进行一系列操作得到MgSO4·7H2O。浓硫酸主要成分为硫酸分子，氢离子浓度较小，不能提高酸浸速率，故A错误；试剂X可以为氧化镁或碳酸镁，不能为MgSO4，故B错误；滤渣为、、SiO2、MnO2，故C错误；操作a是从溶液中经过一系列过程得到晶体，过滤时溶液中含有MgSO4，为了提高原料中镁的利用率，操作a后的母液可循环利用，故D正确。 6．明矾[KAl(SO4)2·12H2O]可用作净水剂。某同学设计利用废铝箔(主要成分为Al，含少量Mg、Fe等)制备明矾的流程如下图所示。 下列说法不正确的是(　　) A．①中反应的离子方程式是2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑ B．③中反应的离子方程式是Al(OH)3＋3H＋===Al3+＋3H2O C．操作a是蒸发结晶，用到的仪器有蒸发皿、酒精灯、玻璃棒等 D．明矾净水的原理：Al3+水解生成的氢氧化铝胶体能吸附水中的悬浮颗粒物 C　解析：Al和NaOH溶液反应生成四羟基合铝酸钠和氢气，通入CO2反应生成碳酸氢钠和氢氧化铝沉淀，过滤后滤渣为氢氧化铝，氢氧化铝和硫酸反应生成硫酸铝，加入硫酸钾饱和溶液，蒸发浓缩，冷却结晶。Al和NaOH反应生成四羟基合铝酸钠和氢气，反应的离子方程式为＋3H2↑，A正确；③为氢氧化铝和硫酸反应生成硫酸铝和水，反应的离子方程式是Al(OH)3＋3H＋===Al3+＋3H2O，B正确；混合溶液蒸发结晶不能得到带结晶水的物质，该操作为蒸发浓缩，冷却结晶，C错误；明矾中的Al3+水解生成氢氧化铝胶体，胶体有较大的表面积，能吸附水中的悬浮颗粒物，从而达到净水目的，D正确。 二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。 7．(2024·枣庄模拟)部分含铜物质的“价—类”二维图如图所示。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＋、、Fe2+ B　解析：由图可知，a为Cu，b为Cu2O，c为CuO，d为Cu(OH)2，e为＋2价的铜盐，如CuCl2。a与FeCl3溶液的反应为Cu＋2Fe3+===Cu2+＋2Fe2+，故A错误；b为Cu2O，在酸性溶液中发生歧化反应：Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2+＋H2O，故B正确；c为CuO，d为Cu(OH)2，CuO不能直接转化为Cu(OH)2，故C错误；若e为，在酸性条件下具有氧化性，Fe2+具有还原性，发生反应：===3Fe3+＋NO↑＋2H2O，所以Cu(NO3)2溶液中不能大量存在H＋、Fe2+，故D错误。 8．根据如图所示的转化关系判断。下列说法正确的是(反应条件已略去)(　　) A．生成等质量H2时，①和②反应消耗n(HCl)＝n(NaOH) B．反应③中氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2 C．反应③和④消耗等量的铝时，生成的n(Cu)∶n(Fe)＝3∶2 D．反应⑤的离子方程式为Al3+＋3OH－===Al(OH)3↓ BC　解析：根据得失电子守恒，生成H2的物质的量相等，则消耗铝的物质的量相等，根据铝原子守恒，设1 mol铝参加反应，则与NaOH反应生成四羟基合铝酸钠1 mol，需NaOH 1 mol，与盐酸反应生成氯化铝1 mol，需HCl 3 mol，所以生成等质量H2时，①和②反应消耗n(HCl)＝3n(NaOH)，A错误；铝与硫酸铜反应，铝是还原剂，硫酸铜是氧化剂，根据得失电子守恒可知，硫酸铜与铝的物质的量之比为3∶2，B正确；反应③和④消耗等量的铝时，铝失电子的物质的量相等，设2 mol铝参加反应，由得失电子守恒可知，生成铜的物质的量为3 mol，生成铁的物质的量为2 mol，所以生成的n(Cu)∶n(Fe)＝3∶2，C正确；NH3·H2O水是弱电解质，书写离子方程式时用化学式，氯化铝与氨水反应生成氢氧化铝沉淀和氯化铵，正确的离子方程式为Al3+＋3NH3·，D错误。 9．碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]是一种用途广泛的化工原料，实验室中以废铜屑为原料，制取碱式碳酸铜的流程如图所示。下列说法错误的是(　　) A．“加热”步骤可选用水浴加热 B．“酸浸”产生的气体可用NaOH溶液吸收 C．“滤液”中溶质的主要成分为NaNO3 D．可用盐酸和BaCl2溶液检验“滤液”中是否有 B　解析：废铜屑与稀硝酸反应，产生的气体为NO；过滤除去难溶性滤渣，滤液中含硝酸铜和硝酸，加入碳酸钠溶液加热，与硝酸、硝酸铜反应，生成硝酸钠和铜盐，再加氢氧化钠溶液调节pH，经过一系列反应得到碱式碳酸铜。加热的温度为70 ℃，可选用水浴加热，A正确；“酸浸”产生的气体为NO，与NaOH溶液不反应，不能用NaOH溶液吸收，B错误；由分析可知，“滤液”中溶质的主要成分为NaNO3，C正确；先加BaCl2溶液，产生白色沉淀，再往白色沉淀中加入盐酸，白色沉淀溶解，且有气泡产生，则证明“滤液中”含有，否则不含，D正确。 三、非选择题 10．盐泥是氯碱工业的废渣，主要成分为、CaCO3，含少量的FeO、Fe2O3、Al2O3及SiO2。为充分利用资源，变废为宝，在实验室中采用盐泥来制备无水MgSO4，流程如图所示： 已知：硫酸钙微溶于水，溶解度随温度的升高而降低。 回答下列问题： (1)从下图中选择合适的仪器，按上述流程制备无水MgSO4。仪器首次使用的先后顺序为__________(填标号)。 (2)步骤①中产生的废渣Ⅰ的主要成分为__________(填化学式)。 (3)步骤③需要加热的目的是____________________________________________ ____________________________________________________________________， 温度保持85～95 ℃，采用的合适加热方式是___________________。 (4)步骤⑤的具体实验操作有___________________________________________ ___________________________________________________________________。 解析：盐泥是氯碱工业的废渣，盐泥的主要成分为、CaCO3，还含少量的FeO、Fe2O3、Al2O3及SiO2，向盐泥中加入稀硫酸调节溶液的pH＝、CaCO3、FeO、Fe2O3、Al2O3分别溶于稀硫酸得到MgSO4、微溶物CaSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3、，过滤后得到的废渣Ⅰ为难溶性的SiO2及微溶物CaSO4，滤液Ⅰ中含有MgSO4、H2SO4、、、，向滤液Ⅰ中加入5%的H2O2，H2O2将Fe2+氧化为Fe3+，调节溶液的pH≈5，然后过滤，根据得到的产物可知，滤液Ⅱ中含有MgSO4，废渣Ⅱ为Fe(OH)3、，滤液通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到MgSO4·7H2O，MgSO4·7H2O在酸性氛围中分解得到MgSO4。(1)根据流程图可知，第一步是将盐泥倒入烧杯中，然后向烧杯中加入稀硫酸并搅拌，再过滤，最后经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到MgSO4·7H2O，所以仪器首次使用的先后顺序为DCAGFE。(2)通过以上分析可知，步骤①中产生的废渣Ⅰ的主要成分为难溶性的SiO2及生成的微溶物CaSO4。(3)盐类水解吸热，升高温度促进水解，所以步骤③需要加热的目的是促进Fe3+、Al3+水解更完全；温度保持 85～95 ℃，采用的合适加热方式是水浴加热。(4)从溶液中获取晶体可采用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥的方法，所以步骤⑤的具体实验操作有蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。 答案：(1)DCAGFE　(2)CaSO4和SiO2 (3)促进Fe3+、Al3+水解更完全　水浴加热 (4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥 11．碱式氯化铜[CuaClb(OH)c·xH2O]是一种重要的无机杀虫剂，它可以通过以下步骤制备。 步骤1：将铜粉加入稀盐酸中，并持续通空气反应生成CuCl2。已知Fe3+对该反应有催化作用，其催化原理如图所示。 步骤2：在制得的CuCl2溶液中，加入石灰乳充分反应后即可制备碱式氯化铜。 下列有关说法不正确的是(　　) A．a、b、c之间的关系式为2a＝b＋c B．图中M遇到K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色沉淀 C．步骤1充分反应后，加入少量CuO是为了除去Fe3+ D．若制备1 mol CuCl2，理论上消耗标准状况下约53.3 L空气 B　解析：根据化合物中正负化合价的代数和等于0可知，2a＝b＋c，A正确；已知Fe3+对反应有催化作用，则M为Fe3+，催化Cu与O2、盐酸反应生成Cu2+，自身转化为N，则N为Fe2+，Fe3+遇到K3[Fe(CN)6]不生成蓝色沉淀，B错误；Fe3+水解使溶液显酸性，加入CuO，CuO与H＋反应产生Cu2+和水，使溶液pH增大，当溶液的pH增大到一定程度时，Fe3+形成Fe(OH)3沉淀而除去，从而达到除去Fe3+的目的，C正确；制备1 mol CuCl2，转移2 mol电子，根据电子守恒，需要消耗0.5 mol O2，O2占空气体积的21%，理论上消耗标准状况下约53.3 L空气，D正确。 12．某工厂的废金属屑的主要成分为铜、铁和铝，此外还含有少量氧化铝和氧化铁，该厂用上述废金属屑制取新型高效水处理剂Na2FeO4(高铁酸钠)等产品，过程如下： Ⅰ.向废金属屑中加入过量的NaOH溶液，充分反应后过滤； Ⅱ.向Ⅰ所得固体中加入过量稀硫酸，充分反应后过滤； Ⅲ.向Ⅱ所得固体中继续加入热的稀硫酸，同时不断鼓入空气，固体溶解得CuSO4溶液； Ⅳ.…… (1)步骤Ⅰ中发生反应的化学方程式为___________________________ ___________________________________________________________。 (2)步骤Ⅱ所得的滤液中一定含有的阳离子为________。 (3)步骤Ⅲ获得CuSO4溶液的离子方程式为______________________。 (4)步骤Ⅱ所得滤液经进一步处理可制得Na2FeO4，流程如图所示： ①测得滤液中c(Fe2+)为a mol·L-1，若要处理滤液，理论上需要消耗25%的H2O2溶液________kg(用含a的代数式表示)。 ②写出由Fe(OH)3制取Na2FeO4的化学方程式： __________________________________________________________。 解析：向废金属屑中加入过量的NaOH溶液，铝和氧化铝转化为四羟基合铝酸钠，铜、铁、氧化铁不反应，分离得到固体，向固体中加入过量稀硫酸，铁、氧化铁转化为盐溶液，铜不反应，分离得到固体，向铜中加入热的稀硫酸，鼓入空气生成CuSO4溶液。(1)步骤Ⅰ中发生的反应为氢氧化钠和铝生成四羟基合铝酸钠和氢气、氢氧化钠和氧化铝生成四羟基合铝酸钠，化学方程式为2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑、Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2Na[Al(OH)4]。(2)步骤Ⅱ加入过量稀硫酸，铁、氧化铁转化为盐溶液，铁能和铁离子反应生成亚铁离子，故所得的滤液中一定含有的阳离子为氢离子、亚铁离子。(3)步骤Ⅲ获得CuSO4溶液的离子方程式为2Cu＋O2＋4H＋2Cu2+＋2H2O。(4)①H2O2和亚铁离子发生氧化还原反应生成铁离子和水，根据电子守恒可知H2O2～2Fe2+，测得滤液中c(Fe2+)为a mol·L-1，若要处理1 m3滤液，理论上需要×103 L×a mol·L-1＝500a mol H2O2，则消耗25%的H2O2溶液＝68a kg。②反应中Fe(OH)3中铁元素的化合价由＋3价变为＋6 价，次氯酸钠中氯元素的化合价由＋1价变为－1价，化学方程式为2Fe(OH)3＋3NaClO＋4NaOH=== 2Na2FeO4＋3NaCl＋5H2O。 答案：(1)2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑、Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2Na[Al(OH)4] (2)H＋、Fe2+ (3)2Cu＋O2＋4H＋2Cu2+＋2H2O (4)①68a　②2Fe(OH)3＋3NaClO＋4NaOH===2Na2FeO4＋3NaCl＋5H2O 学科网（北京）股份有限公司 $$ 课时质量评价(十一) 一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。 1．下列古诗或古文中的描述与化学方程式对应关系不正确的是(　　) A．丹砂烧之成水银：HgSHg＋S B．爆竹声中一岁除：S＋2KNO3＋3CK2S＋3CO2↑＋N2↑ C．炉火照天地，红星乱紫烟：Cu2(OH)2CO3＋2H22Cu＋CO2＋3H2O D．曾青得铁则化为铜：CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu C　解析：“丹砂烧之成水银”指硫化汞加热生成汞，化学方程式正确，A不符合题意；“爆竹声中一岁除”涉及黑火药爆炸，化学方程式正确，B不符合题意；“炉火照天地，红星乱紫烟”描述的是古代冶炼场景，化学方程式错误，C符合题意；“曾青得铁则化为铜”指湿法炼铜，化学方程式正确，D不符合题意。 2．下列说法不正确的是(　　) A．钠钾合金在常温下为液态，可用于原子反应堆的导热剂 B．火灾现场有大量活泼金属存放时，可用干燥的沙土灭火 C．明矾溶于水会形成胶体，因此可用于自来水的净化和杀菌消毒 D．在月饼包装盒中放入铁粉，可防止月饼氧化变质 C　解析：钠钾合金熔点低，常温下为液态，可用于原子反应堆的导热剂，故A正确；火灾现场有大量活泼金属存放时，可用干燥的沙土灭火，将其与空气隔开，故B正确；明矾溶于水会形成胶体，具有较强的吸附性，因此可用于自来水的净化，但明矾胶体没有强氧化性，不能用于杀菌消毒，故C错误；铁粉能与氧气反应，在月饼包装盒中放入铁粉，可防止月饼氧化变质，故D正确。 3．下列物质的应用与性质对应关系错误的是(　　) A．铁粉具有还原性，可用作食品脱氧剂 B．Al2O3熔点高，可用于制作耐火材料 C．泡沫灭火器使用时可产生CO2，可用于钠着火时的灭火 D．明矾溶于水能形成胶体，可用作净水剂 C　解析：铁粉具有还原性，能与氧气反应，可用作食品脱氧剂，故A正确；Al2O3熔点高，能耐高温，可用于制作耐火材料，故B正确；泡沫灭火器使用时可产生CO2，喷出的溶液中有水，能与钠反应，不可用于钠着火时的灭火，钠着火应用沙子盖灭，故C错误；明矾溶于水能形成胶体，胶体能吸附水中悬浮的杂质，可用作净水剂，故D正确。 4．(2024·西安模拟)金属的冶炼与生产、生活及国防军事等领域均密切相关。下列有关金属冶炼的原理错误的是(　　) A．用电解法制取金属钠：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ B．用Na、Mg等活泼金属作还原剂冶炼Ti：2Mg＋TiCl4(熔融)Ti＋2MgCl2 C．用Al作还原剂冶炼金属V：3V2O5＋10Al6V＋5Al2O3 D．用H2作还原剂冶炼金属Ag：Ag2O＋H22Ag＋H2O D　解析：电解熔融氯化钠制取金属钠，反应的化学方程式是2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑，故A正确；Na、Mg的活泼性大于Ti，可用Na、Mg等活泼金属作还原剂冶炼Ti，反应的化学方程式是2Mg＋TiCl4(熔融)Ti＋2MgCl2，故B正确；Al的还原性大于V，用Al作还原剂可以冶炼金属V，反应的化学方程式是3V2O5＋10Al6V＋5Al2O3，故C正确；Ag是不活泼金属，一般采用加热Ag2O的方法冶炼Ag，故D错误。 5．(2024·潍坊模拟)以水泥厂的废料(主要成分为MgO，含少量MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质)为原料制备MgSO4·7H2O的工艺流程如下所示： 已知：MnO＋H2SO4===MnSO4＋H2O。下列说法正确的是(　　) A．为提高酸浸速率，可使用浓硫酸 B．试剂X可以是MgSO4 C．滤渣为Al(OH)3、Fe(OH)3、SiO2 D．操作a所得滤液经处理后可循环利用 D　解析：利用水泥厂的废料(主要成分为MgO，还有少量MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质)制取 MgSO4·7H2O，向废料中加入足量稀硫酸，MgO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3都与硫酸反应，转化为对应的硫酸盐，SiO2不与硫酸反应，向反应后的溶液中加入NaClO溶液，将亚铁离子氧化为铁离子，同时使锰离子转化为MnO2沉淀，再加入氧化镁等物质调节溶液的pH，除去锰离子、铁离子、铝离子，过滤，将滤液进行一系列操作得到MgSO4·7H2O。浓硫酸主要成分为硫酸分子，氢离子浓度较小，不能提高酸浸速率，故A错误；试剂X可以为氧化镁或碳酸镁，不能为MgSO4，故B错误；滤渣为、、SiO2、MnO2，故C错误；操作a是从溶液中经过一系列过程得到晶体，过滤时溶液中含有MgSO4，为了提高原料中镁的利用率，操作a后的母液可循环利用，故D正确。 6．明矾[KAl(SO4)2·12H2O]可用作净水剂。某同学设计利用废铝箔(主要成分为Al，含少量Mg、Fe等)制备明矾的流程如下图所示。 下列说法不正确的是(　　) A．①中反应的离子方程式是2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑ B．③中反应的离子方程式是Al(OH)3＋3H＋===Al3+＋3H2O C．操作a是蒸发结晶，用到的仪器有蒸发皿、酒精灯、玻璃棒等 D．明矾净水的原理：Al3+水解生成的氢氧化铝胶体能吸附水中的悬浮颗粒物 C　解析：Al和NaOH溶液反应生成四羟基合铝酸钠和氢气，通入CO2反应生成碳酸氢钠和氢氧化铝沉淀，过滤后滤渣为氢氧化铝，氢氧化铝和硫酸反应生成硫酸铝，加入硫酸钾饱和溶液，蒸发浓缩，冷却结晶。Al和NaOH反应生成四羟基合铝酸钠和氢气，反应的离子方程式为＋3H2↑，A正确；③为氢氧化铝和硫酸反应生成硫酸铝和水，反应的离子方程式是Al(OH)3＋3H＋===Al3+＋3H2O，B正确；混合溶液蒸发结晶不能得到带结晶水的物质，该操作为蒸发浓缩，冷却结晶，C错误；明矾中的Al3+水解生成氢氧化铝胶体，胶体有较大的表面积，能吸附水中的悬浮颗粒物，从而达到净水目的，D正确。 二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。 7．(2024·枣庄模拟)部分含铜物质的“价—类”二维图如图所示。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＋、、Fe2+ B　解析：由图可知，a为Cu，b为Cu2O，c为CuO，d为Cu(OH)2，e为＋2价的铜盐，如CuCl2。a与FeCl3溶液的反应为Cu＋2Fe3+===Cu2+＋2Fe2+，故A错误；b为Cu2O，在酸性溶液中发生歧化反应：Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2+＋H2O，故B正确；c为CuO，d为Cu(OH)2，CuO不能直接转化为Cu(OH)2，故C错误；若e为，在酸性条件下具有氧化性，Fe2+具有还原性，发生反应：===3Fe3+＋NO↑＋2H2O，所以Cu(NO3)2溶液中不能大量存在H＋、Fe2+，故D错误。 8．根据如图所示的转化关系判断。下列说法正确的是(反应条件已略去)(　　) A．生成等质量H2时，①和②反应消耗n(HCl)＝n(NaOH) B．反应③中氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2 C．反应③和④消耗等量的铝时，生成的n(Cu)∶n(Fe)＝3∶2 D．反应⑤的离子方程式为Al3+＋3OH－===Al(OH)3↓ BC　解析：根据得失电子守恒，生成H2的物质的量相等，则消耗铝的物质的量相等，根据铝原子守恒，设1 mol铝参加反应，则与NaOH反应生成四羟基合铝酸钠1 mol，需NaOH 1 mol，与盐酸反应生成氯化铝1 mol，需HCl 3 mol，所以生成等质量H2时，①和②反应消耗n(HCl)＝3n(NaOH)，A错误；铝与硫酸铜反应，铝是还原剂，硫酸铜是氧化剂，根据得失电子守恒可知，硫酸铜与铝的物质的量之比为3∶2，B正确；反应③和④消耗等量的铝时，铝失电子的物质的量相等，设2 mol铝参加反应，由得失电子守恒可知，生成铜的物质的量为3 mol，生成铁的物质的量为2 mol，所以生成的n(Cu)∶n(Fe)＝3∶2，C正确；NH3·H2O水是弱电解质，书写离子方程式时用化学式，氯化铝与氨水反应生成氢氧化铝沉淀和氯化铵，正确的离子方程式为Al3+＋3NH3·，D错误。 9．碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]是一种用途广泛的化工原料，实验室中以废铜屑为原料，制取碱式碳酸铜的流程如图所示。下列说法错误的是(　　) A．“加热”步骤可选用水浴加热 B．“酸浸”产生的气体可用NaOH溶液吸收 C．“滤液”中溶质的主要成分为NaNO3 D．可用盐酸和BaCl2溶液检验“滤液”中是否有 B　解析：废铜屑与稀硝酸反应，产生的气体为NO；过滤除去难溶性滤渣，滤液中含硝酸铜和硝酸，加入碳酸钠溶液加热，与硝酸、硝酸铜反应，生成硝酸钠和铜盐，再加氢氧化钠溶液调节pH，经过一系列反应得到碱式碳酸铜。加热的温度为70 ℃，可选用水浴加热，A正确；“酸浸”产生的气体为NO，与NaOH溶液不反应，不能用NaOH溶液吸收，B错误；由分析可知，“滤液”中溶质的主要成分为NaNO3，C正确；先加BaCl2溶液，产生白色沉淀，再往白色沉淀中加入盐酸，白色沉淀溶解，且有气泡产生，则证明“滤液中”含有，否则不含，D正确。 三、非选择题 10．盐泥是氯碱工业的废渣，主要成分为、CaCO3，含少量的FeO、Fe2O3、Al2O3及SiO2。为充分利用资源，变废为宝，在实验室中采用盐泥来制备无水MgSO4，流程如图所示： 已知：硫酸钙微溶于水，溶解度随温度的升高而降低。 回答下列问题： (1)从下图中选择合适的仪器，按上述流程制备无水MgSO4。仪器首次使用的先后顺序为__________(填标号)。 (2)步骤①中产生的废渣Ⅰ的主要成分为__________(填化学式)。 (3)步骤③需要加热的目的是___________________________________ ____________________________________________________________， 温度保持85～95 ℃，采用的合适加热方式是__________。 (4)步骤⑤的具体实验操作有___________________________________ ___________________________________________________________。 解析：盐泥是氯碱工业的废渣，盐泥的主要成分为、CaCO3，还含少量的FeO、Fe2O3、Al2O3及SiO2，向盐泥中加入稀硫酸调节溶液的pH＝、CaCO3、FeO、Fe2O3、Al2O3分别溶于稀硫酸得到MgSO4、微溶物CaSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3、，过滤后得到的废渣Ⅰ为难溶性的SiO2及微溶物CaSO4，滤液Ⅰ中含有MgSO4、H2SO4、、、，向滤液Ⅰ中加入5%的H2O2，H2O2将Fe2+氧化为Fe3+，调节溶液的pH≈5，然后过滤，根据得到的产物可知，滤液Ⅱ中含有MgSO4，废渣Ⅱ为Fe(OH)3、，滤液通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到MgSO4·7H2O，MgSO4·7H2O在酸性氛围中分解得到MgSO4。(1)根据流程图可知，第一步是将盐泥倒入烧杯中，然后向烧杯中加入稀硫酸并搅拌，再过滤，最后经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到MgSO4·7H2O，所以仪器首次使用的先后顺序为DCAGFE。(2)通过以上分析可知，步骤①中产生的废渣Ⅰ的主要成分为难溶性的SiO2及生成的微溶物CaSO4。(3)盐类水解吸热，升高温度促进水解，所以步骤③需要加热的目的是促进Fe3+、Al3+水解更完全；温度保持 85～95 ℃，采用的合适加热方式是水浴加热。(4)从溶液中获取晶体可采用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥的方法，所以步骤⑤的具体实验操作有蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。 答案：(1)DCAGFE　(2)CaSO4和SiO2 (3)促进Fe3+、Al3+水解更完全　水浴加热 (4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥 11．碱式氯化铜[CuaClb(OH)c·xH2O]是一种重要的无机杀虫剂，它可以通过以下步骤制备。 步骤1：将铜粉加入稀盐酸中，并持续通空气反应生成CuCl2。已知Fe3+对该反应有催化作用，其催化原理如图所示。 步骤2：在制得的CuCl2溶液中，加入石灰乳充分反应后即可制备碱式氯化铜。 下列有关说法不正确的是(　　) A．a、b、c之间的关系式为2a＝b＋c B．图中M遇到K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色沉淀 C．步骤1充分反应后，加入少量CuO是为了除去Fe3+ D．若制备1 mol CuCl2，理论上消耗标准状况下约53.3 L空气 B　解析：根据化合物中正负化合价的代数和等于0可知，2a＝b＋c，A正确；已知Fe3+对反应有催化作用，则M为Fe3+，催化Cu与O2、盐酸反应生成Cu2+，自身转化为N，则N为Fe2+，Fe3+遇到K3[Fe(CN)6]不生成蓝色沉淀，B错误；Fe3+水解使溶液显酸性，加入CuO，CuO与H＋反应产生Cu2+和水，使溶液pH增大，当溶液的pH增大到一定程度时，Fe3+形成Fe(OH)3沉淀而除去，从而达到除去Fe3+的目的，C正确；制备1 mol CuCl2，转移2 mol电子，根据电子守恒，需要消耗0.5 mol O2，O2占空气体积的21%，理论上消耗标准状况下约53.3 L空气，D正确。 12．某工厂的废金属屑的主要成分为铜、铁和铝，此外还含有少量氧化铝和氧化铁，该厂用上述废金属屑制取新型高效水处理剂Na2FeO4(高铁酸钠)等产品，过程如下： Ⅰ.向废金属屑中加入过量的NaOH溶液，充分反应后过滤； Ⅱ.向Ⅰ所得固体中加入过量稀硫酸，充分反应后过滤； Ⅲ.向Ⅱ所得固体中继续加入热的稀硫酸，同时不断鼓入空气，固体溶解得CuSO4溶液； Ⅳ.…… (1)步骤Ⅰ中发生反应的化学方程式为___________________________ ___________________________________________________________。 (2)步骤Ⅱ所得的滤液中一定含有的阳离子为________。 (3)步骤Ⅲ获得CuSO4溶液的离子方程式为______________________。 (4)步骤Ⅱ所得滤液经进一步处理可制得Na2FeO4，流程如图所示： ①测得滤液中c(Fe2+)为a mol·L-1，若要处理滤液，理论上需要消耗25%的H2O2溶液________kg(用含a的代数式表示)。 ②写出由Fe(OH)3制取Na2FeO4的化学方程式： __________________________________________________________。 解析：向废金属屑中加入过量的NaOH溶液，铝和氧化铝转化为四羟基合铝酸钠，铜、铁、氧化铁不反应，分离得到固体，向固体中加入过量稀硫酸，铁、氧化铁转化为盐溶液，铜不反应，分离得到固体，向铜中加入热的稀硫酸，鼓入空气生成CuSO4溶液。(1)步骤Ⅰ中发生的反应为氢氧化钠和铝生成四羟基合铝酸钠和氢气、氢氧化钠和氧化铝生成四羟基合铝酸钠，化学方程式为2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑、Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2Na[Al(OH)4]。(2)步骤Ⅱ加入过量稀硫酸，铁、氧化铁转化为盐溶液，铁能和铁离子反应生成亚铁离子，故所得的滤液中一定含有的阳离子为氢离子、亚铁离子。(3)步骤Ⅲ获得CuSO4溶液的离子方程式为2Cu＋O2＋4H＋2Cu2+＋2H2O。(4)①H2O2和亚铁离子发生氧化还原反应生成铁离子和水，根据电子守恒可知H2O2～2Fe2+，测得滤液中c(Fe2+)为a mol·L-1，若要处理1 m3滤液，理论上需要×103 L×a mol·L-1＝500a mol H2O2，则消耗25%的H2O2溶液＝68a kg。②反应中Fe(OH)3中铁元素的化合价由＋3价变为＋6 价，次氯酸钠中氯元素的化合价由＋1价变为－1价，化学方程式为2Fe(OH)3＋3NaClO＋4NaOH=== 2Na2FeO4＋3NaCl＋5H2O。 答案：(1)2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑、Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2Na[Al(OH)4] (2)H＋、Fe2+ (3)2Cu＋O2＋4H＋2Cu2+＋2H2O (4)①68a　②2Fe(OH)3＋3NaClO＋4NaOH===2Na2FeO4＋3NaCl＋5H2O 学科网（北京）股份有限公司 $$