专题08铝及其化合物 金属材料-2024-2025学年高一化学上学期期末复习一遍过 （人教版2024必修第一册）

专题08 铝及其化合物 金属材料 考点梳理 题型演练 考点01 铝及其化合物 【题型1铝及其化合物的物理性质与用途】 考点02 合金 【题型2铝及其化合物的化学性质】 考点03 物质的量在化学方程式计算中的应用 【题型3合金及其应用】 【题型4有关铁、铝反应的化学计算】 【题型5铝、铁无机推断题和工艺流程题】 【题型6铝、铁实验探究题】 考点梳理 考点01 铝及其化合物 1． 铝 （1）物理性质 银白色固体，ρ=2.7g/cm3，熔点660.4℃，沸点2467℃，导电热性，轻金属。 （2）化学性质 ①与非金属单质反应常温下Al的表面生成一层致密的氧化膜Al2O3，抗腐蚀能力加强对Al起到保护作用可做炊具，Al2O3熔点较高，灼烧Al熔化成铝滴却不滴落。 4Al+3O2=2Al2O3(抗腐蚀性)   4Al+3O2 2Al2O3(白色粉末)    ②与沸水几乎不反应 原因：铝表面有一层致密氧化铝薄膜阻止铝与沸水的反应。 ③与H+反应（酸的氧化性）：  ④与氧化性酸（浓H2SO4、浓HNO3）反应 常温下Al和Fe二者若遇到浓HNO3浓H2SO4则发生反应，生成一层致密的氧化膜，该氧化膜阻碍了单质与氧化性酸的反应，使反应难以继续进行，是化学变化，称为 现象。钝化现象说明铁、铝是因生成致密的氧化膜而不能继续反应，可以利用这个性质将铝铁制成铝铁槽车来运输浓HNO3和浓H2SO4，洗刷车时注意防火和中毒现象，如破坏钝化现象只需加热。 2Al+6H2SO4Al2(SO4)3+3SO2↑+6H2O     Al+6HNO3Al(NO3)3+3NO2↑+3H2O ⑤Al与强碱反应，与弱碱溶液几乎不反应 化学方程式： 溶液呈碱性（NaOH既不是氧化剂也不是还原剂，实质Na[Al(OH)4]呈碱性的原因Na[Al(OH)4]+H2O=NaOH+Al(OH)3↓++H2O)  2Al+6H2O=2Al(OH)3↓+3H2↑ Al(OH)3+NaOH=Na[Al(OH)4] 2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑ Al是还原剂，H2O是氧化剂，NaOH既不是氧化剂也不是还原剂。 ⑥Al与金属氧化物（铝热反应）混合：铝热剂 铝热反应：铝与难熔金属氧化物混合在一起高温条件下发生反应且放出大量热，此反应可以应用于焊接钢轨和冶炼稀有金属。 2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe 现象：放出大量热，生成金属单质Fe； 8Al+3Fe3O49Fe+4Al2O3  4Al+3MnO2 2Al2O3+3Mn ⑦铝与某些盐溶液反应2Al+3CuCl2=3Cu+2AlCl3 ⑧铝的制备Al2O3=4Al+3O2↑ 2． 氧化铝和氢氧化铝 物理性质 化学性质 氧化铝 白色 溶于水的固体，熔点 与酸反应：Al2O3＋6H＋＝ 与碱反应：Al2O3＋2OH－+3H2O＝ 氢氧化铝 白色 溶于水的固体，其胶体有强的 性 与酸反应：Al(OH)3＋3H＋＝ 与碱反应：Al(OH)3＋OH－＝ 【特别提醒】 氧化铝——两性氧化物 ①俗名（刚玉） ②物理性质：白色固体难溶于水，离子化合物，熔沸点高，含有钛的叫蓝宝石，含有铬的叫红宝石硬度大，可做钻头。  ③Al2O3是两性氧化物，因为既能和H+反应又能和OH-反应生成盐和水的氧化物称为两性氧化物。 3．常见含铝物质的用途 物质 铝合金 镁铝合金 氧化铝 氢氧化铝 明矾 用途 门窗等材料 飞机、导弹材料 耐高温材料 胃酸中和剂 净水剂 【特别提醒】 1．含铝物质在酸性条件和碱性条件下的产物 2．2Al＋2NaOH＋6H2O＝2Na[Al(OH)₄]＋3H2↑反应中的氧化剂是H2O。 3．Al2O3与H2O不发生反应，即反应Al2O3＋3H2O＝2Al(OH)3不能进行。 4．AlCl3与过量NaOH溶液依次发生反应：Al3＋＋3OH－＝Al(OH)3↓、Al(OH)3＋OH－＝[Al(OH)₄]－，总反应式为：Al3＋＋4OH－＝[Al(OH)₄]－。 考点02 合金 一．合金 金属材料包括 和它们的 ，日常使用的金属材料，大多数属于 。 1.合金的概念：由 制得的金属材料。 2.合金的一般性质 （1）硬度： 。 （2）熔点：合金的熔点一般 于各成分金属。 二．铁合金 铁合金： 和 是含碳量不同的两种铁碳合金。 1.生铁 ①生铁的含碳量为2%～4.3%。 ②性能及用途 生铁硬度大、抗压，性脆、可以铸造成型，是制造机座、管道的重要材料。 2.钢 ①钢的含碳量为0.03%～2%。 ②性能及用途 钢有良好的延展性，机械性能好，可以锻轧和铸造，广泛用于制造机械和交通工具等。 ③分类 钢 碳素钢 合金钢 低碳钢 中碳钢 高碳钢 组成元素 Fe和C Fe、C、Cr、Mn、W、Ni、Mo、Co、Si 含碳量 低于0.3% 0.3%-0.6% 高于0.6% 性能 韧性、焊接性好， 但强度低 强度高、韧性及 加工性好 硬而脆，热处理后弹性好 种类多，性能差别大 用途 用于制造钢板、钢丝、钢管等 用于制造钢轨、车轮、建材等 用于制造器械、弹簧、刀具等 ④常用合金钢 a．不锈钢 合金元素主要是铬(Cr)和镍(Ni)。 性能：大气中比较稳定，不容易生锈，具有很强的抗腐蚀能力。 用途：医疗器材、厨房用具和餐具、地铁列车的车体材质等。 b．超级钢 合金元素：Mn、C、Al、V。 性能：强度很大，在应用时能够实现钢板的轻薄化。 用途：汽车、航空和航天等领域。 3．铝合金——目前用途广泛的合金之一 （1）成分元素：除铝外，主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。 （2）主要特性：铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性 （3）主要用途：用于汽车、飞机、火箭、船舶制造及建筑用门窗，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。 4．新型合金 新型储氢合金材料的研究和开发将为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用。此外， 、耐热合金和 等新型合金广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域。 5．合金的种类与性能 （1）合金的种类和性能与成分有关。不同的原料，不同的原料配比，不同的制造工艺，得到不同性能的合金。 （2）由于合金的形成改变了金属的内部结构，所以对金属的物理性质和化学性质都有影响。如不锈钢的抗腐蚀性比纯铁强得多。 （3）常见合金的比较 ①铜合金 合金 主要成分 主要性能 主要用途 青铜 铜、锡 强度高、可塑性好、耐磨、耐腐蚀 机械零件，如轴承、齿轮等 黄铜 铜、锌 强度高、可塑性好、易加工、耐腐蚀 机械零件、仪表、日用品 白铜 铜、镍、锌 光泽好、耐磨、耐腐蚀、易加工 钱币、代替银做饰品 ②合金钢 名称 主要合金元素 主要特性 主要用途 锰钢 锰 韧性好，硬度大 钢轨、轴承、钢模、挖掘机铲斗、坦克装甲 不锈钢 铬、镍 抗腐蚀性好 医疗器械、容器、反应釜、炊具 硅钢 硅 导磁性好 变压器、发电机和电动机中的铁芯 钨钢 钨 耐高温、硬度大 刀具 ③铝合金 成分元素 主要特性 主要用途 Al、Mg、Cu、Si等 密度小，强度大 用于汽车、飞机、火箭、船舶制造等 ④钛合金 钛的合金具有密度小、强度高、耐腐蚀、耐高温等优点，主要用于飞机、火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船等领域 【特别提醒】 1．合金的组成及性质 (1)合金中一定含有金属元素，可能含有非金属元素。 (2)合金是混合物，没有固定的熔点。 (3)合金具有金属特性，如导电、传热等。 (4)合金形成后会影响各成分金属的物质性质，如合金的熔点一般比成分金属低，而硬度、机械强度一般比成分金属高；但一般来说各成分金属均保持了其原有的化学性质。 2．合金的形成条件 (1)金属与金属形成合金时：合金是金属在熔化状态时相互混合形成的，熔化时的温度需达到成分金属中熔点最高的金属的熔点，但又不能超出成分金属中沸点最低的金属的沸点。一种金属的熔点高于另一种金属的沸点时则不能形成合金。 考点03 物质的量在化学方程式计算中的应用 1．化学方程式是表示物质间发生化学反应的式子，它必须遵循质量守恒定律，即在反应前后质量守恒、原子种类和数目守恒。在化学方程式中，可反映出物质的质量关系、粒子数目关系、物质的量关系等。 例如：　　　　2Na　＋　2H2O===2NaOH＋H2↑ 质量之比 46 g 36 g 80 g 2 g 计量数之比 2 2 2 1 扩大NA倍 2NA 2NA 2NA NA 物质的量之比 2 mol 2_mol 2_mol 1_mol 结论：化学方程式中各物质的化学计量数之比，等于粒子数目之比，等于物质的量之比，在同一条件下也等于气体体积之比。 2．根据化学方程式进行计算的基本步骤 (1)设：设所求物质的物质的量为n(B)[或质量为m(B)，或气体在标准状况下的体积为V(B)等]。 (2)写：写出相关的化学方程式。 (3)标：在有关物质的化学式下面标出已知量和未知量。 (4)列：列出所求物质的数学表达式。 (5)解：根据比例式求解。 (6)答：简明地写出答案。 题型演练 【题型1铝及其化合物的物理性质与用途】 1．（23-24高一上·浙江衢州·期末）关于铝及其化合物，下列说法不正确的是 A．铝是地壳中含量最多的金属元素 B．铝表面的氧化膜可提高其抗腐蚀性 C．硬铝密度小、强度高，可用作飞机外壳 D．铝制餐具可用来蒸煮或者长时间存放酸性或碱性食物 2．（23-24高一上·广东珠海·期末）下列图片所展示的物品不是用合金材料制成的是 物品 选项 A．杭州亚运会“湖山”金属奖牌 B．飞机外壳所用的硬铝 物品 选项 C．刚玉耐火坩埚 D．商朝的后母戊鼎 A．A B．B C．C D．D 3．（23-24高一上·湖南张家界·期末）下列关于铝及其化合物的说法不正确的是 A．既可用于食品包装，也可用作建筑材料 B．既可用来冶炼金属，也可用作耐火材料 C．明矾有强氧化性，可用作消毒剂 D．既可用作治疗胃酸过多的药物，也可用来制备一些铝盐 4．（24-25高一上·江苏·阶段练习）铝及其化合物在生产和生活中应用广泛，下列有关其说法错误的是 A．KAl(SO4)2·12H2O溶于水后形成胶体，可用于净水 B．Al2O3的熔点很高，可用于制作耐高温材料 C．铝的活动性大于铁，铝制品比铁制品更易腐蚀 D．铝能与20%氢氧化钠溶液反应，此反应可用于去除镁粉中混有的少量铝粉 5．（22-23高一上·湖北荆州·期末）类比和推理是化学研究的重要方法。下列类比或推理正确的是 A．铁单质在潮湿的空气中容易生锈，则铝在潮湿的空气中也易生锈 B．钠与水反应生成NaOH和H2，则所有金属与水反应都生成碱和H2 C．Al2O3是两性氧化物，则Fe2O3也是两性氧化物 D．Fe(OH)3受热易分解，则Al(OH)3、Cu(OH)2受热也易分解 【题型2铝及其化合物的化学性质】 1.已知NaOH＋Al(OH)3=NaAlO2＋2H2O。向集满CO2的铝制易拉罐中加入过量NaOH浓溶液，立即封闭罐口，易拉罐渐渐凹瘪；再过一段时间，罐壁又重新凸起。上述实验过程中没有发生的离子反应是(　　) A．CO2＋2OH－=CO32-＋H2O B．Al2O3＋2OH－=2AlO2-＋H2O C．2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO2-＋3H2↑ D．Al3＋＋4OH－=AlO2-＋2H2O 2．（23-24高一上·山西朔州·期末）已知反应，下列说法不正确的是 A．Al(OH)3溶于硫酸的化学方程式是： B．Al(OH)3是一元酸 C．Al(OH)3是两性氢氧化物 D．向AlCl3溶液中滴加过量氨水先产生白色絮状沉淀后沉淀溶解 3．（24-25高一上·广西南宁·阶段练习）对于下列过程中发生的化学反应，相应离子方程式正确的是 A．试管壁上的银镜用稀硝酸清洗： B．CaCO3与CH3COOH溶液反应：CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2 C．海水提溴过程中将溴吹入SO2吸收塔： D．向明矾溶液中加入少量的Ba(OH)2溶液： 4．（23-24高一上·山西运城·期末）下列离子方程式书写正确的是 A．用FeCl3溶液刻蚀铜电路板： B．向澄清石灰水中通入过量CO2： C．向KAl(SO4)2溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液至生成沉淀的质量最大： D．向1 L0.1 mol/LFeBr2溶液中通入0.1 mol Cl2： 5．（23-24高一上·甘肃·期末）下列离子方程式书写正确的是 A．碳酸氢钙溶液与足量的澄清石灰水反应： B．常温下，NaOH溶液与氯气反应： C．足量的金属铜与硫酸铁溶液反应： D．钠与氯化铝溶液反应： 6．（24-25高一上·湖北·阶段练习）油条的做法是将矾、碱、盐按比例加入温水中，再加入面粉搅拌成面团；放置，使面团产生气体，形成孔洞。放置过程发生反应：。下列判断正确的是 A．放置过程发生的反应为氧化还原反应 B．以物质的分类角度来看，油条配方中的“矾、碱、盐”主要成分类别为盐和碱 C．用过滤法可分离溶液和胶体的混合物 D．向明矾水溶液中逐滴滴加溶液至过量，溶液始终是浑浊的 7．（24-25高一上·江苏扬州·阶段练习）下列物质的转化在给定条件下能实现的是 A．Al2O3Al(OH)3 B．FeFe2O3FeCl3(aq) C．AlAl2O3Al(OH)3 D．饱和食盐水NaHCO3 8．（24-25高一上·湖南长沙·阶段练习）甲、乙、丙、丁溶液分别含、、、、、、中的两种，可以发生如图转化，下列说法不正确的是[已知水中与反应生成沉淀和] A．在丁中滴加甲能发生反应： B．溶液丙中还可以大量共存的离子有：、、 C．白色沉淀A能溶解在溶液丙中 D．乙和丁溶液混合后可能产生白色沉淀 9．（22-23高一上·湖北·期末）某混合物A中含有和，在一定条件下可实现如图所示的物质之间的变化： 据此，下列说法不正确的是 A．I、II、III、IV四步中对于溶液和沉淀的分离采取的方法为过滤 B．若把适量盐酸换成通入过量二氧化碳气体，则离子方程式为： C．过程②中的离子反应方程式为： D．上述各物质间的转化不包括氧化还原反应 10．（23-24高一上·湖北·期末）某100mL无色溶液可能含有K+、NH、Mg2+、Al3+、Fe3+、CO、Cl-中的若干种，取该溶液进行连续实验，试验过程如图(所加试剂均过量，气体全部逸出)，下列说法正确的是 A．原溶液一定存在K+、NH、Mg2+、Al3+，一定不存在Fe3+、CO B．原溶液中c(NH)=0.6mol/L C．沉淀2的成分为Mg(OH)2，还有少量的Al(OH)3 D．原溶液中c(Cl-)≥6mol/L 【题型3合金及其应用】 1．（23-24高一上·广东肇庆·期末）我国C919大型客机使用了第三代铝锂合金，具有密度低、强度高、耐腐蚀等特点。下列说法不正确的是 A．铝锂合金硬度比纯铝大 B．铝锂合金熔点比纯铝低 C．铝为惰性金属，比较耐腐蚀 D．铝有较好的导电性和导热性 2．（23-24高一上·浙江丽水·期末）下列事实不能用“组成和结构决定性质”来解释的是 A．常见的一些合金的硬度比其成分金属的大 B．高碳钢、中碳钢和低碳钢的性能有很大差别 C．测试工程师依据组成元素及含量确定不锈钢等级 D．铝和铁是地壳中含量最多的二种金属元素 3．（2021·河北·高考真题）“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 4.根据你学过的有关金属的知识，回答下列问题(已知：铜、锌能与硝酸反应，而金不反应)： (1)铜钱在我国历史上曾经是一种广泛流通的货币，如图所示，铜常用于制造货币的原因可能是___________(填字母)。 A．铜的熔点不是太高，易于冶炼，易于铸造成型 B．铜的性质不活泼，不易被腐蚀 C．我国较早地掌握了湿法冶炼铜的技术 D．自然界有大量的游离态的铜 (2)铁制品的使用更为广泛，但是铁制品易生锈，铁锈的主要成分是___________(填化学式，下同)，常见的铁的氧化物还有___________、___________。 (3)铝制品因为表面易形成致密的氧化铝薄膜而经久耐用，但该氧化膜易被酸、碱破坏，若使氧化铝与氢氧化钠溶液作用，反应的化学方程式为___________。 【题型4有关铁、铝反应的化学计算】 1．（23-24高一上·湖北·期末）向、、Cu的混合物中加入的硫酸溶液时，固体恰好完全溶解，所得溶液中不含。若用过量的在高温下还原相同质量的原混合物，固体减少的质量为 A． B． C． D． 2．（23-24高一上·四川南充·期末）将与的混合物加入的盐酸中，氧化物恰好完全溶解，在所得的溶液中通入(标准状况)氯气时，恰好使溶液中的完全转化为，则该混合物中和的物质的量之比为 A． B． C． D． 3．（23-24高一上·安徽马鞍山·期末）现有、、的混合物粉末，加入含的稀硫酸恰好完全溶解，并收集到标准状况下气体。向反应后的溶液中滴加溶液，无明显变化。若将该混合物在高温下与足量的充分反应，生成的质量为 A． B． C． D． 4．（23-24高一上·甘肃兰州·期末）在由 和 组成的混合物中加入 的盐酸，恰好使混合物完全溶解，并放出 气体(标准状况)，此时溶液中无 ，则下列判断正确的是 A．混合物中 的物质的量为 B．反应后所得溶液中的 与 的物质的量浓度之比为 C．混合物中，的物质的量无法确定，但 比 的物质的量少 D．混合物中，的物质的量无法确定，但 比 的物质的量少 5．（23-24高一上·山西运城·期末）工业上常以铝土矿为原料来冶炼金属铝。已知：铝土矿的主要成分是(其中含有、等杂质)。为检测某铝土矿样品中的含量，进行如下实验过程： ①取矿样10.0g加入过量稀盐酸溶解，过滤弃去不溶残渣。 ②将滤液稀释并在250mL容量瓶中定容后，取25.0mL逐滴加入的NaOH溶液。得到如右图所示的变化关系。 (1)写出滴加NaOH溶液24~30mL时发生反应的离子方程式： 。 (2)最后所得不溶于NaOH溶液的沉淀的化学式为 ，其物质的量为 。 (3)该铝土矿样中的质量分数为 。 【题型5铝、铁的无机推断题和工艺流程题】 1．（23-24高一上·湖北荆门·期末）现有金属单质A、B、C和气体甲、乙、丙以及物质D、E、F、G、H，它们之间的相互转化关系如下图所示(图中有些反应的生成物和反应条件没有标出)。 请回答下列问题： (1)写出下列物质的化学式：丙 ，G 。 (2)反应①的离子方程式为 。 (3)书写反应③的化学方程式并用单线桥法表示电子转移： 。 (4)物质和物质在空气中混合的现象： 。 (5)金属C的其中一种氧化物为红棕色固体，写出它的一种用途 ，另一种氧化物高温下能被还原为单质，反应中转移的电子与生成的金属的物质的量之比为14：5，则氧化物的化学式为 。 2．（23-24高一上·湖南张家界·期末）已知、、、、、、为中学化学中常见的化合物，其中是淡黄色固体，是无色液体，为红褐色固体。常温下甲、乙、丙为单质气体，丙呈黄绿色；丁、戊为常见金属单质，其中戊是当前用量最大的金属。它们之间的转化关系如图所示有的反应部分产物已经略去。回答下列问题： (1)已知“白色沉淀”为Al(OH)3：则其属 氢氧化物(填酸性、碱性或两性)，写出的化学式： 。 (2)写出反应②的离子方程式： 。 (3)检验中阳离子常用的试剂是(若需要多种试剂，请按使用的先后顺序填写)： 。 (4)写出F转化成G的化学方程式： 。 3．（23-24高一上·广东茂名·期末）工业上以铝土矿(主要成分为，含少量、FeO、等杂质)为主要原料制备氧化铝，流程如下。 (1)酸浸：用稍过量的稀硫酸酸浸后溶液中存在的阳离子有 。 (2)用溶液浸取铝土矿中的铝元素和铁元素，溶液的用量不宜过量太多，其原因是 。 (3)氧化：溶液的作用是将二价铁转化为三价铁，反应的离子方程式为 。 (4)沉淀：用溶液调节pH，将Al元素和Fe元素转化为沉淀析出。溶液中的pH对铝、铁沉淀率的影响如图所示。 ①为获得较高的铝、铁沉淀率，应控制溶液pH为 。 ②检验沉淀完全的操作为 。 (5)碱溶：用NaOH溶液溶解沉淀，分离出。下列措施中能提高单位时间内铝元素浸出率的有 (填序号)。 A．适当增大NaOH溶液浓度 B．适当加快搅拌速率 C．适当降低温度 (6)碳分：“碱溶”后的溶液中Al元素主要以形式存在，通入足量气体，目的是使Al元素沉淀析出，该反应的离子方程式为 。 4．（23-24高一上·湖北·期末）废旧金属的回收再利用不仅节约资源，减轻环境压力，还能带来经济效益，符合可持续发展的理念。某废旧金属材料中主要含Fe、Cu、Al、、、、和可燃性有机物，通过如下工艺流程回收Cu、Al、绿矾等。回答下列问题： (1)“焙烧”的目的除了将金属单质转化为氧化物，主要还除去 。 (2)“碱浸”时发生反应的离子方程式为 。 (3)操作Ⅰ、Ⅱ的名称是 ，该操作中使用的玻璃仪器除烧杯、漏斗外，还需要 。 (4)试剂a为 (填化学式)，加入试剂a后发生的化合反应的离子方程式为 。 (5)滤液Ⅱ制取绿矾晶体需先加入少量稀硫酸再经过 、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到绿矾晶体。 (6)已知易溶于水，难溶于乙醇，结晶时加入乙醇可析出绿矾晶体，乙醇的作用是 。 5．（23-24高一上·江西赣州·期末）某回收站利用炼铝厂的废料—铝灰(含Al、Al2O3及少量SiO2、FeO和Fe2O3)回收少量铝。设计有关工艺流程如图： 已知：SiO2是酸性氧化物；Na2SiO3具有粘合性；工业生产中电解熔融的氧化铝制备铝单质。 回答下列问题： (1)滤渣1的主要成分是 (填化学式)。 (2)过滤用到的玻璃仪器有 、玻璃棒、烧杯. (3)“氧化”时加入过量H2O2溶液发生反应的离子方程式是 。 (4)“沉铝”时通入过量CO2，有同学提出加入过量稀盐酸替换CO2，你认为行不行 (填“行”或者“不行”)，原因是 。 (5)电解Al2O3时发生的化学方程式是 。 (6)在电解Al2O3生产过程中Al的损失率为15%，若回收1tAl，则消耗的Al2O3的质量为 t(结果保留2位有效数字)。 6．（23-24高一上·湖南衡阳·期末）完成下面习题。 Ⅰ．铝是地壳中含量最多的金属元素，其单质和化合物广泛应用于日常生活中。 (1)可以用电镀法在钢制品上电镀铝，为测定镀层厚度，用溶液溶解钢制品表面的铝镀层，当反应消耗时，所得气体在、下的体积为 L，消耗的物质的量为 mol。 (2)双羟基铝碳酸钠是一种常用的抗酸药，它与胃酸反应的化学方程式为 。 Ⅱ．含钛高炉渣的主要化学成分为、、、、、、和金属等，对其综合利用其有重要的经济价值和社会效益。一种含钛高炉渣提钛工艺流程如下图所示。 已知：i．铁能被磁体吸引 ii．不溶于水、稀酸和碱溶液 iii．不溶水、稀酸溶液，能与溶液发生反应： (3)“磁选”的目的是 。 (4)滤渣1的主要成分为 。 (5)溶液碱浸的目的是 。 (6)由滤渣2制备金属钛的过程中，滤渣2发生了 反应(填“氧化”、“还原”) (7)下列说法正确的是 (填字母序号)。 a．若将流程部分与流程部分互换顺序，最终得到的滤渣成分相同 b．若将流程部分与流程部分互换顺序，理论上氢氧化钠用量不变 7．（23-24高一上·广东深圳·期末）磷酸铁(FePO4)可作为新能源汽车锂离子电池的正极材料。一种以副产硫酸亚铁(主要成分为)FeSO4，杂质含Mn2＋、Al3＋、TiO2＋)为原料合成磷酸铁的工艺如图所示。 回答下列问题： (1)滤渣1最主要成分为 (写化学式)，在“除锰”过程中，杂质的去除率与Na2S的用量关系如图1所示，则Na2S的最适用量为 %。 (2)滤渣2中铝元素的存在形式为 (填化学式)，其与NaOH溶液发生反应的离子方程式为 。 (3)“转化”步骤中，加入H2O2的目的是 (用离子方程式表示)。该步骤中，一定时间内反应温度与产率的关系如图2所示，则60℃以后，随温度升高该反应产率降低的原因可能为 。 (4)“沉淀”步骤中，需要控制氨水的用量，若氨水过多，可能出现的结果是 。欲检验“沉淀”是否完全，具体的操作与现象是 。 (5)滤液1中的主要溶质可回收，写出其中一种用途 。 8．（23-24高一上·广东江门·期末）某硫酸厂用硫铁矿焙烧后的烧渣(成分为、、)制备绿矾粗产品()，设计了如图流程： 已知：①性质稳定，不与强酸反应； ②金属离子开始沉淀和沉淀完全时的pH： 开始沉淀 完全沉淀 3.3 5.0 2.7 3.7 7.6 9.7 回答下列问题： (1)“试剂a”为___________。 A．HCl B． C． D． (2)“酸浸”后溶液中存在的金属阳离子有 。 (3)“还原”步骤中，溶液变为浅绿色，写出发生反应的离子方程式 。 (4)滤渣的主要成分为 。 (5)“调pH”是分离金属离子的重要步骤。 ①欲使完全沉淀，未开始沉淀，此时pH为 。 A．2.7~3.3        B．3.7~5.0        C．5.0~7.6        D．7.6~9.7 ②写出生成的离子方程式 。 (6)查阅资料发现，在不同温度下结晶可得到不同的水合物，其溶解度曲线如下图所示，制得“绿矾粗产品”应选择的最佳操作是 。 A．加热蒸发，直至蒸干 B．加热浓缩得到56℃饱和溶液，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥 C．加热温度至略低于64℃浓缩、冷却至略高于57℃结晶，过滤，洗涤，干燥 9．（23-24高一上·广东深圳·期末）铝土矿的主要成分是，Al2O3，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质，某工厂用铝土矿制氧化铝的流程如下图。 已知SiO2是酸性氧化物。回答下列问题： (1)“酸浸”步骤中，Al2O3发生反应的离子方程式为 。 (2)流程中“操作”的名称是 ，“滤渣1”的主要成分是 (填化学式)。 (3)“除铁”步骤中，Al3+发生反应的离子化学方程式为 。 (4)“沉铝”步骤中，通过量CO2不能用过量盐酸代替的原因是 ，“滤液b”中的阴离子主要有 、 (填离子符号)。 10．（23-24高一上·新疆巴音郭楞·期末）工业上采用硫铁矿焙烧去硫后的烧渣(主要成分为、、、，不考虑其他杂质)制取七水合硫酸亚铁，流程图如下： 已知：不溶于水也不溶于硫酸。 请回答下列问题： (1)过滤Ⅰ后的滤液中含有 种阳离子(除外)。 (2)还原步骤中发生的离子反应方程式 ，若将试剂X换成，其氧化产物是 。 (3)欲从过滤Ⅱ后的滤液中得到干燥的产品，应进行的操作是 、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。 (4)写出滤渣Ⅱ与溶液反应的离子方程式 。 (5)绿矾若保存不当或长期放置，易与空气中的氧反应，检验绿矾是否被氧化的最佳试剂为_______(填序号)。 A．溶液 B．酸性高锰酸钾溶液 C．溶液 D．铜粉 (6)工业上常用硫酸亚铁盐处理含有重铬酸根离子的有毒废水，反应的原理为： 。 请配平该反应的离子方程式 ，反应中有被氧化，得到电子的物质的量为 。 11．（23-24高一上·河北张家口·期末）为探索工业废料的再利用，某化学兴趣小组用含有铝、铁和铜等合金废料制取纯碱、氧化铝和绿矾(FeSO4·7H2O)，其工艺流程如下图。 回答下列问题： (1)滤液1中含有的阴离子有 。 (2)“反应1”中得到Al(OH)3的离子方程式是 。 (3)滤液3长期露置于空气中可能会引入杂质 (填离子符号)，验证是否存在该杂质离子的灵敏试剂是 (填试剂名称)。 (4)若有ag合金废料，热分解2得到的Al2O3的质量为bg，则合金废料中Al的质量分数是 ；Al与碱液的反应中氧化剂是 ，并写出该氧化剂的电子式是 。 【题型6铝、铁的实验探究题】 1．（23-24高一下·广东广州·期末）明矾(KAl(SO4)2·12H2O)在工业上用作印染媒染剂和净水剂，医药上用作收敛剂。实验小组采用废弃的铝制易拉罐按如下流程制备明矾并测定其组成，探究明矾净水的影响因素。 (1)废铝制易拉罐溶于KOH溶液发生的主要反应为 。（用离子反应方程式表示） (2)溶液Ⅰ加硫酸溶液的过程中观察到白色沉淀生成，该沉淀的化学式为 。 (3)在下列各图中，上述流程中“系列操作”不需要用到的实验操作是______。（填编号） A． B． C． D． (4)为测定该明矾晶体样品中的含量，该实验小组称取a g明矾晶体样品，加入足量BaCl2溶液，使完全沉淀。用质量为b g的漏斗进行过滤，洗净滤渣后，将漏斗和滤渣一并干燥至恒重，测得质量为c g。（已知硫酸钡的摩尔质量为233 g/mol） 该明矾晶体样品中的含量为 mol/g。（即每克明矾晶体中的物质的量） (5)明矾中的Al3+在水溶液中能够水解产生Al(OH)3胶体从而具有净水作用。为探究pH和添加助凝剂对明矾净水效果的影响，实验小组选取一种悬浊液进行探究实验，请将下列表格内容补充完整。已知：净水效果可用相同时间内悬浊液的浊度变化来衡量。浊度越高，代表悬浊液越浑浊。 已知：净水效果可用相同时间内悬浊液的浊度变化来衡量。浊度越高，代表悬浊液越浑浊。 组别 悬浊液体积 pH 饱和明矾溶液用量 添加的助凝剂 净水前浊度 净水t min后浊度 1 15 mL 4 2滴 无 A1 B1 2 15 mL 7 2滴 无 A2 B2 3 15 mL 2滴 A3 B3 4 15 mL 10 2滴 有 A4 B4 ①通过1、2、3组实验，随着pH增大，净水效果依次增强。pH减小，明矾净水效果减弱的原因是 。 ②pH增大到一定程度时，净水效果会减弱，请尝试分析原因： 。 ③添加助凝剂能够提高净水效果。该实验结论成立的判断依据是 。（用表中数据表示） 2．（23-24高一上·山西朔州·期末）铝氢化钠是有机合成的重要还原剂，其合成线路如图所示。 (1)某实验小组利用图中部分装置制备无水。 ①实验小组的实验装置，按气流方向连接各仪器接口，顺序为 。 ②装置中应盛装的试剂是 ，装置的作用是 。 ③装置中发生反应的离子方程式为 。 (2)测定铝氢化钠样品纯度。 ①遇水反应生成氢气的化学方程式为 。 ②现设计如图四种装置测定铝氢化钠样品的纯度(假设杂质不参与反应)。 从简约性、准确性考虑，最适宜的方案是 (填编号)。 ③取样品，若实验测得氢气的体积为(标准状况)，则铝氢化钠样品纯度为 (用代数式表示)。 3．（23-24高一上·陕西汉中·期末）合金已成为飞机制造、化工生产等行业的重要材料。某研究性学习小组的同学，为测定某含镁40%~60%的铝镁合金(不含其他元素) 中铝的质量分数，设计下列两种不同的实验方案进行探究。回答下列问题。 方案一： (1)研究小组同学准备用 NaOH 固体配制240mL1.0的NaOH溶液。 ①本实验必须用到的玻璃仪器有：量筒、胶头滴管、烧杯、 。 ②要配制出此溶液，研究小组同学应用托盘天平称出 gNaOH。 ③在配制过程中，小组同学的其他操作都是正确的，但下列操作中会引起所配制溶液浓度偏高的是 (填字母)。 A． NaOH固体在称量前已部分变质 B． 有少量NaOH溶液残留在烧杯里 C． 定容时，俯视容量瓶的刻度线 D． 定容摇匀后，发现溶液凹液面最低处低于刻度线，用胶头滴管补水至刻度线 (2)称取8.1g 铝镁合金粉末样品，溶于VmL1.0的NaOH溶液中，充分反应，过滤、洗涤、干燥、称量固体，该步骤中若未洗涤固体，测得铝的质量分数将 (选填“偏高” “偏低”或“不受影响”)。 方案二： 将5.1g 铝镁合金与足量稀硫酸反应，测定生成气体的体积。 (3)同学们拟选用下图实验装置完成实验： ①你认为最简易的装置的连接顺序是：A接______，_______接______，______接______(填接口字母，可不填满)。 ②实验结束时，在测量实验中生成氢气的体积时，你认为合理的是 (填字母)。 A．待实验装置冷却后再读数 B．上下移动量筒H，使其中液面与广口瓶中液面相平 C．视线与凹液面的最低点水平相切，读取量筒中水的体积 D．上下移动量筒K，使其中液面与广口瓶中液面相平 (4)仔细分析实验装置后，同学们经讨论认为以下两点会引起较大误差： ①稀硫酸滴入锥形瓶中，即使不生成氢气，也会将瓶内空气排出，使所测氢气体积偏大； ②实验结束时，连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在，使所测氢气体积偏小，于是他们设计了如图所示的实验装置： ①装置中导管a的作用是 ②实验后测得生成的氢气在标准状况下的体积为5.6 L，则铝的质量分数为 (请保留1位小数) 。 4．（23-24高一上·陕西汉中·期末）金属是日常生活中的重要材料。 Ⅰ.铁为日常生活中用量最大的金属单质。利用如图装置来探究铁与水蒸气的反应： (1)装置B中发生反应的化学方程式为 。 (2)装置A、B加热的先后顺序是 ；石棉绒的作用是 。 (3)关于该实验，下列说法错误的是 (填字母)。 A．装置C中盛放的固体可能是碱石灰(固体NaOH和CaO的混合物)，起干燥作用 B．如果反应后B中残留的固体为黑色纯净物，则该固体可能为Fe3O4，FeO或Fe2O3中的一种 C．装置D采用向下排空气法收集反应产生的气体 Ⅱ.镁铝合金是飞机制造、化工生产等行业的重要材料。为测定某镁铝合金(不含其他元素)中镁的质量分数，称取12g铝镁合金粉末样品，投入100mL4.2mol/L的NaOH溶液中，恰好完全反应。 (4)实验中发生反应的离子方程式为 。 (5)计算该镁铝合金中镁的质量分数 。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题08 铝及其化合物 金属材料 考点梳理 题型演练 考点01 铝及其化合物 【题型1铝及其化合物的物理性质与用途】 考点02 合金 【题型2铝及其化合物的化学性质】 考点03 物质的量在化学方程式计算中的应用 【题型3合金及其应用】 【题型4有关铁、铝反应的化学计算】 【题型5铝、铁无机推断题和工艺流程题】 【题型6铝、铁实验探究题】 考点梳理 考点01 铝及其化合物 1． 铝 （1）物理性质 银白色固体，ρ=2.7g/cm3，熔点660.4℃，沸点2467℃，导电热性，轻金属。 （2）化学性质 ①与非金属单质反应常温下Al的表面生成一层致密的氧化膜Al2O3，抗腐蚀能力加强对Al起到保护作用可做炊具，Al2O3熔点较高，灼烧Al熔化成铝滴却不滴落。 4Al+3O2=2Al2O3(抗腐蚀性)   4Al+3O2 2Al2O3(白色粉末)    ②与沸水几乎不反应 原因：铝表面有一层致密氧化铝薄膜阻止铝与沸水的反应。 ③与H+反应（酸的氧化性）： 2Al+6H+=2Al3+ +3H2↑ ④与氧化性酸（浓H2SO4、浓HNO3）反应 常温下Al和Fe二者若遇到浓HNO3浓H2SO4则发生反应，生成一层致密的氧化膜，该氧化膜阻碍了单质与氧化性酸的反应，使反应难以继续进行，是化学变化，称为钝化现象。钝化现象说明铁、铝是因生成致密的氧化膜而不能继续反应，可以利用这个性质将铝铁制成铝铁槽车来运输浓HNO3和浓H2SO4，洗刷车时注意防火和中毒现象，如破坏钝化现象只需加热。 2Al+6H2SO4Al2(SO4)3+3SO2↑+6H2O     Al+6HNO3Al(NO3)3+3NO2↑+3H2O ⑤Al与强碱反应，与弱碱溶液几乎不反应 2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑溶液呈碱性（NaOH既不是氧化剂也不是还原剂，实质Na[Al(OH)4]呈碱性的原因Na[Al(OH)4]+H2O=NaOH+Al(OH)3↓++H2O)  2Al+6H2O=2Al(OH)3↓+3H2↑ Al(OH)3+NaOH=Na[Al(OH)4] 2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑ Al是还原剂，H2O是氧化剂，NaOH既不是氧化剂也不是还原剂。 ⑥Al与金属氧化物（铝热反应）混合：铝热剂 铝热反应：铝与难熔金属氧化物混合在一起高温条件下发生反应且放出大量热，此反应可以应用于焊接钢轨和冶炼稀有金属。 2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe 现象：放出大量热，生成金属单质Fe； 8Al+3Fe3O49Fe+4Al2O3  4Al+3MnO2 2Al2O3+3Mn ⑦铝与某些盐溶液反应2Al+3CuCl2=3Cu+2AlCl3 ⑧铝的制备Al2O3=4Al+3O2↑ 2． 氧化铝和氢氧化铝 物理性质 化学性质 氧化铝 白色不溶于水的固体，熔点高 与酸反应：Al2O3＋6H＋＝2Al3＋＋3H2O 与碱反应：Al2O3＋2OH－+3H2O＝2Al(OH)4- ＋H2O 氢氧化铝 白色不溶于水的固体，其胶体有强的吸附性 与酸反应：Al(OH)3＋3H＋＝Al3＋＋3H2O 与碱反应：Al(OH)3＋OH－＝Al(OH)4- 【特别提醒】 氧化铝——两性氧化物 ①俗名（刚玉） ②物理性质：白色固体难溶于水，离子化合物，熔沸点高，含有钛的叫蓝宝石，含有铬的叫红宝石硬度大，可做钻头。  ③Al2O3是两性氧化物，因为既能和H+反应又能和OH-反应生成盐和水的氧化物称为两性氧化物。 3．常见含铝物质的用途 物质 铝合金 镁铝合金 氧化铝 氢氧化铝 明矾 用途 门窗等材料 飞机、导弹材料 耐高温材料 胃酸中和剂 净水剂 【特别提醒】 1．含铝物质在酸性条件和碱性条件下的产物 2．2Al＋2NaOH＋6H2O＝2Na[Al(OH)₄]＋3H2↑反应中的氧化剂是H2O。 3．Al2O3与H2O不发生反应，即反应Al2O3＋3H2O＝2Al(OH)3不能进行。 4．AlCl3与过量NaOH溶液依次发生反应：Al3＋＋3OH－＝Al(OH)3↓、Al(OH)3＋OH－＝[Al(OH)₄]－，总反应式为：Al3＋＋4OH－＝[Al(OH)₄]－。 考点02 合金 一．合金 金属材料包括纯金属和它们的合金，日常使用的金属材料，大多数属于合金。 1.合金的概念：由纯金属(或金属与非金属)制得的金属材料。 2.合金的一般性质 （1）硬度：合金的硬度及机械加工性能一般高于各成分金属。 （2）熔点：合金的熔点一般低于各成分金属。 二．铁合金 铁合金：生铁和钢是含碳量不同的两种铁碳合金。 1.生铁 ①生铁的含碳量为2%～4.3%。 ②性能及用途 生铁硬度大、抗压，性脆、可以铸造成型，是制造机座、管道的重要材料。 2.钢 ①钢的含碳量为0.03%～2%。 ②性能及用途 钢有良好的延展性，机械性能好，可以锻轧和铸造，广泛用于制造机械和交通工具等。 ③分类 钢 碳素钢 合金钢 低碳钢 中碳钢 高碳钢 组成元素 Fe和C Fe、C、Cr、Mn、W、Ni、Mo、Co、Si 含碳量 低于0.3% 0.3%-0.6% 高于0.6% 性能 韧性、焊接性好， 但强度低 强度高、韧性及 加工性好 硬而脆，热处理后弹性好 种类多，性能差别大 用途 用于制造钢板、钢丝、钢管等 用于制造钢轨、车轮、建材等 用于制造器械、弹簧、刀具等 ④常用合金钢 a．不锈钢 合金元素主要是铬(Cr)和镍(Ni)。 性能：大气中比较稳定，不容易生锈，具有很强的抗腐蚀能力。 用途：医疗器材、厨房用具和餐具、地铁列车的车体材质等。 b．超级钢 合金元素：Mn、C、Al、V。 性能：强度很大，在应用时能够实现钢板的轻薄化。 用途：汽车、航空和航天等领域。 3．铝合金——目前用途广泛的合金之一 （1）成分元素：除铝外，主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。 （2）主要特性：铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性 （3）主要用途：用于汽车、飞机、火箭、船舶制造及建筑用门窗，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。 4．新型合金 新型储氢合金材料的研究和开发将为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用。此外，钛合金、耐热合金和形状记忆合金等新型合金广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域。 5．合金的种类与性能 （1）合金的种类和性能与成分有关。不同的原料，不同的原料配比，不同的制造工艺，得到不同性能的合金。 （2）由于合金的形成改变了金属的内部结构，所以对金属的物理性质和化学性质都有影响。如不锈钢的抗腐蚀性比纯铁强得多。 （3）常见合金的比较 ①铜合金 合金 主要成分 主要性能 主要用途 青铜 铜、锡 强度高、可塑性好、耐磨、耐腐蚀 机械零件，如轴承、齿轮等 黄铜 铜、锌 强度高、可塑性好、易加工、耐腐蚀 机械零件、仪表、日用品 白铜 铜、镍、锌 光泽好、耐磨、耐腐蚀、易加工 钱币、代替银做饰品 ②合金钢 名称 主要合金元素 主要特性 主要用途 锰钢 锰 韧性好，硬度大 钢轨、轴承、钢模、挖掘机铲斗、坦克装甲 不锈钢 铬、镍 抗腐蚀性好 医疗器械、容器、反应釜、炊具 硅钢 硅 导磁性好 变压器、发电机和电动机中的铁芯 钨钢 钨 耐高温、硬度大 刀具 ③铝合金 成分元素 主要特性 主要用途 Al、Mg、Cu、Si等 密度小，强度大 用于汽车、飞机、火箭、船舶制造等 ④钛合金 钛的合金具有密度小、强度高、耐腐蚀、耐高温等优点，主要用于飞机、火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船等领域 【特别提醒】 1．合金的组成及性质 (1)合金中一定含有金属元素，可能含有非金属元素。 (2)合金是混合物，没有固定的熔点。 (3)合金具有金属特性，如导电、传热等。 (4)合金形成后会影响各成分金属的物质性质，如合金的熔点一般比成分金属低，而硬度、机械强度一般比成分金属高；但一般来说各成分金属均保持了其原有的化学性质。 2．合金的形成条件 (1)金属与金属形成合金时：合金是金属在熔化状态时相互混合形成的，熔化时的温度需达到成分金属中熔点最高的金属的熔点，但又不能超出成分金属中沸点最低的金属的沸点。一种金属的熔点高于另一种金属的沸点时则不能形成合金。 考点03 物质的量在化学方程式计算中的应用 1．化学方程式是表示物质间发生化学反应的式子，它必须遵循质量守恒定律，即在反应前后质量守恒、原子种类和数目守恒。在化学方程式中，可反映出物质的质量关系、粒子数目关系、物质的量关系等。 例如：　　　　2Na　＋　2H2O===2NaOH＋H2↑ 质量之比 46 g 36 g 80 g 2 g 计量数之比 2 2 2 1 扩大NA倍 2NA 2NA 2NA NA 物质的量之比 2 mol 2_mol 2_mol 1_mol 结论：化学方程式中各物质的化学计量数之比，等于粒子数目之比，等于物质的量之比，在同一条件下也等于气体体积之比。 2．根据化学方程式进行计算的基本步骤 (1)设：设所求物质的物质的量为n(B)[或质量为m(B)，或气体在标准状况下的体积为V(B)等]。 (2)写：写出相关的化学方程式。 (3)标：在有关物质的化学式下面标出已知量和未知量。 (4)列：列出所求物质的数学表达式。 (5)解：根据比例式求解。 (6)答：简明地写出答案。 题型演练 【题型1铝及其化合物的物理性质与用途】 1．（23-24高一上·浙江衢州·期末）关于铝及其化合物，下列说法不正确的是 A．铝是地壳中含量最多的金属元素 B．铝表面的氧化膜可提高其抗腐蚀性 C．硬铝密度小、强度高，可用作飞机外壳 D．铝制餐具可用来蒸煮或者长时间存放酸性或碱性食物 【答案】D 【详解】A．在地壳中最多的化学元素是氧，其次是硅，铝排在第三位，是地壳中含量最多的金属元素，故A正确； B．铝是亲氧元素，常温下，铝与氧气反应生成氧化铝，致密的氧化铝膜阻止继续反应，因此铝的抗腐蚀性能好，故B正确； C．由于硬铝密度小、强度高，适用于制造飞机外壳，故C正确； D．金属铝可以和强酸以及强碱反应，所以不可用铝制餐具长时间存放酸性或碱性食物，故D错误； 故答案选D。 2．（23-24高一上·广东珠海·期末）下列图片所展示的物品不是用合金材料制成的是 物品 选项 A．杭州亚运会“湖山”金属奖牌 B．飞机外壳所用的硬铝 物品 选项 C．刚玉耐火坩埚 D．商朝的后母戊鼎 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．杭州亚运会的金属奖牌主要由合金材料制成，A正确； B．飞机外壳所用的硬铝是一种铝合金，B正确； C．刚玉耐火坩埚的主要成分为氧化铝，不是由合金组成，C错误； D．商朝的后母戊鼎是由青铜制备的，由合金组成，D正确； 故答案选C。 3．（23-24高一上·湖南张家界·期末）下列关于铝及其化合物的说法不正确的是 A．既可用于食品包装，也可用作建筑材料 B．既可用来冶炼金属，也可用作耐火材料 C．明矾有强氧化性，可用作消毒剂 D．既可用作治疗胃酸过多的药物，也可用来制备一些铝盐 【答案】C 【详解】A．金属铝具有良好的延展性，因此铝可以制成铝箔用于食品包装，铝合金密度小、强度大，金属铝也可用做建筑材料，如铝合金门窗，A正确； B．电解熔融的Al2O3可冶炼金属Al，由于Al2O3具有耐高温的性质，也可用做耐火材料，B正确； C．明矾[KAl(SO4)2·12H2O]溶于水后， Al3+能发生水解，生成Al(OH)3胶体具有吸附作用，可用做净水剂，但Al(OH)3并不具有消毒作用，C错误； D．Al(OH)3与胃酸中的盐酸反应生成氯化铝和水，反应的化学方程式为Al(OH)3+3HCl═AlCl3+3H2O，D正确， 答案选C。 4．（24-25高一上·江苏·阶段练习）铝及其化合物在生产和生活中应用广泛，下列有关其说法错误的是 A．KAl(SO4)2·12H2O溶于水后形成胶体，可用于净水 B．Al2O3的熔点很高，可用于制作耐高温材料 C．铝的活动性大于铁，铝制品比铁制品更易腐蚀 D．铝能与20%氢氧化钠溶液反应，此反应可用于去除镁粉中混有的少量铝粉 【答案】C 【详解】A．KAl(SO4)2·12H2O溶于水后形成氢氧化铝胶体，胶体能吸附水中的悬浮颗粒物并沉降，所以可用于净水，A正确； B．Al2O3属于离子化合物，熔点很高，在高温下稳定，可用于制作耐高温材料，B正确； C．虽然铝的活动性大于铁，但铝制品纯度高，且表面覆盖致密的氧化铝保护膜，所以比铁制品难腐蚀，C错误； D．镁与氢氧化钠溶液不反应，铝与20%氢氧化钠溶液反应，利用此反应可去除镁粉中混有的少量铝粉，D正确； 故选C。 5．（22-23高一上·湖北荆州·期末）类比和推理是化学研究的重要方法。下列类比或推理正确的是 A．铁单质在潮湿的空气中容易生锈，则铝在潮湿的空气中也易生锈 B．钠与水反应生成NaOH和H2，则所有金属与水反应都生成碱和H2 C．Al2O3是两性氧化物，则Fe2O3也是两性氧化物 D．Fe(OH)3受热易分解，则Al(OH)3、Cu(OH)2受热也易分解 【答案】D 【详解】A．铝与氧气生成致密的氧化膜、保护内部金属不受腐蚀，铝在潮湿的空气中不易生锈，故A错误； B．钠与水反应生成NaOH和H2，不活泼的金属与水不反应，故B错误； C． Fe2O3是碱性氧化物，故C错误； D．Fe(OH)3、Al(OH)3、Cu(OH)2受热都易分解为金属氧化物和水，故D正确； 选D。 【题型2铝及其化合物的化学性质】 1.已知NaOH＋Al(OH)3=NaAlO2＋2H2O。向集满CO2的铝制易拉罐中加入过量NaOH浓溶液，立即封闭罐口，易拉罐渐渐凹瘪；再过一段时间，罐壁又重新凸起。上述实验过程中没有发生的离子反应是(　　) A．CO2＋2OH－=CO32-＋H2O B．Al2O3＋2OH－=2AlO2-＋H2O C．2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO2-＋3H2↑ D．Al3＋＋4OH－=AlO2-＋2H2O 【答案】D 【解析】 A．向集满CO2的铝罐中加入过量氢氧化钠，首先CO2与氢氧化钠反应， CO2＋2OH－=CO32-＋H2O，表现为铝罐变瘪，故A不选； B．铝罐表面有氧化膜Al2O3，发生Al2O3＋2OH－=2AlO2-＋H2O，故B不选； C．铝罐表面有氧化膜溶解后，接着过量的氢氧化钠再与铝罐反应， 2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO2-＋3H2↑，罐壁又重新凸起，故C不选； D．溶液中没有铝离子，故D选。 故选D。 2．（23-24高一上·山西朔州·期末）已知反应，下列说法不正确的是 A．Al(OH)3溶于硫酸的化学方程式是： B．Al(OH)3是一元酸 C．Al(OH)3是两性氢氧化物 D．向AlCl3溶液中滴加过量氨水先产生白色絮状沉淀后沉淀溶解 【答案】D 【详解】A．Al(OH)3溶于硫酸反应生成硫酸铝和水，反应的化学方程式是：，A正确； B．已知反应，Al(OH)3能与一元碱反应生成盐，则该物质是一元酸，B正确； C． Al(OH)3是两性氢氧化物，能与强酸反应，也能与强碱反应，C正确； D．向AlCl3溶液中滴加过量氨水先产生白色絮状沉淀Al(OH)3，Al(OH)3不能与弱碱反应，则沉淀不溶解，D错误； 故选D。 3．（24-25高一上·广西南宁·阶段练习）对于下列过程中发生的化学反应，相应离子方程式正确的是 A．试管壁上的银镜用稀硝酸清洗： B．CaCO3与CH3COOH溶液反应：CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2 C．海水提溴过程中将溴吹入SO2吸收塔： D．向明矾溶液中加入少量的Ba(OH)2溶液： 【答案】C 【详解】A．稀硝酸与银反应生成NO，故试管壁上的银镜用稀硝酸清洗发生反应的离子方程式为3Ag+4H++=3Ag++NO↑+2H2O，A错误； B．CH3COOH是弱酸，不拆成离子形式，故正确的离子方程式为CaCO3+2CH3COOH=Ca2++2CH3COO-+H2O+CO2↑，B错误； C．海水提溴过程中将溴吹入吸收塔，溴与二氧化硫发生氧化还原反应，离子方程式正确，C正确； D．向明矾溶液中加入少量的Ba(OH)2溶液，铝离子转化为氢氧化铝沉淀，正确的离子方程式为2Al3++3+3Ba2++6OH-=2Al(OH)3↓+3BaSO4↓，D错误； 本题选C。 4．（23-24高一上·山西运城·期末）下列离子方程式书写正确的是 A．用FeCl3溶液刻蚀铜电路板： B．向澄清石灰水中通入过量CO2： C．向KAl(SO4)2溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液至生成沉淀的质量最大： D．向1 L0.1 mol/LFeBr2溶液中通入0.1 mol Cl2： 【答案】C 【详解】A．反应原理不符合事实。FeCl3溶液与Cu反应产生FeCl2、CuCl2，该反应的离子方程式应该为：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，A错误； B．CO2过量，反应产生可溶性Ca(HCO3)2，离子方程式应该为：CO2+OH-=，B错误； C．反应符合事实，遵循物质的拆分原则，C正确； D．离子的还原性：Fe2+＞Br-，1 L0.1 mol/LFeBr2溶液中含有溶质的物质的量是0.1 mol，通入Cl2的物质的量也是0.1 mol，二者等物质的量关系反应，离子方程式应该为：2Fe2++2Br-+2Cl2=2Fe3++Br2+4Cl-，D错误； 故合理选项是C。 5．（23-24高一上·甘肃·期末）下列离子方程式书写正确的是 A．碳酸氢钙溶液与足量的澄清石灰水反应： B．常温下，NaOH溶液与氯气反应： C．足量的金属铜与硫酸铁溶液反应： D．钠与氯化铝溶液反应： 【答案】A 【详解】A．碳酸氢钙溶液与足量的澄清石灰水反应为生成碳酸钙，反应为：，故A正确； B．NaOH溶液与氯气反应产生氯化钠、次氯酸钠和水，反应为：，故B错误； C．足量的金属铜与硫酸铁溶液反应产生铜离子和二价铁离子，反应为：，故C错误； D．钠首先与水反应‌，生成氢氧化钠和氢气，接着生成的氢氧化钠与氯化铝反应，生成氯化钠和氢氧化铝沉淀，若是碱过量则沉淀溶解，故D错误； 故答案选A。 6．（24-25高一上·湖北·阶段练习）油条的做法是将矾、碱、盐按比例加入温水中，再加入面粉搅拌成面团；放置，使面团产生气体，形成孔洞。放置过程发生反应：。下列判断正确的是 A．放置过程发生的反应为氧化还原反应 B．以物质的分类角度来看，油条配方中的“矾、碱、盐”主要成分类别为盐和碱 C．用过滤法可分离溶液和胶体的混合物 D．向明矾水溶液中逐滴滴加溶液至过量，溶液始终是浑浊的 【答案】D 【详解】A．反应，各元素化合价均不变，放置过程发生的反应为非氧化还原反应，故A错误； B．从物质的分类角度来看，油条配方中的“、、”主要成分均为盐，故B错误； C．溶液和胶体都能穿过滤纸，应当用渗析法将溶液和胶体进行分离，故C错误； D．向明矾水溶液滴加过量溶液的过程中始终有白色沉淀存在，故D正确； 故选D。 7．（24-25高一上·江苏扬州·阶段练习）下列物质的转化在给定条件下能实现的是 A．Al2O3Al(OH)3 B．FeFe2O3FeCl3(aq) C．AlAl2O3Al(OH)3 D．饱和食盐水NaHCO3 【答案】D 【详解】A．Al2O3难溶于水，与H2O不反应，不能生成Al(OH)3，A不能实现； B．Fe在O2中点燃，生成Fe3O4，不生成Fe2O3，B不能实现； C．Al在O2中点燃，生成Al2O3，Al2O3与NaOH反应，不能生成Al(OH)3，C不能实现； D．饱和食盐水中先通入足量的NH3，再通入足量的CO2，生成NaHCO3沉淀等，D能实现； 故选D。 8．（24-25高一上·湖南长沙·阶段练习）甲、乙、丙、丁溶液分别含、、、、、、中的两种，可以发生如图转化，下列说法不正确的是[已知水中与反应生成沉淀和] A．在丁中滴加甲能发生反应： B．溶液丙中还可以大量共存的离子有：、、 C．白色沉淀A能溶解在溶液丙中 D．乙和丁溶液混合后可能产生白色沉淀 【答案】B 【分析】不能与、大量共存，则和在同一溶液中；不能与、大量共存，则和在同一溶液中，则甲、乙、丙、丁溶液可能分别为①HCl、AlCl3、NaOH、Ba(HCO3)24种中的一种，由图示可知甲和乙、丁均能生成沉淀，HCl不能和AlCl3、NaOH、Ba(HCO3)2生成沉淀，则丙为HCl，甲和乙能生成NaCl，则丁为Ba(HCO3)2，甲能和其余3种物质反应，则甲为NaOH、乙为AlCl3，因为NaOH和HCl不能生成无色气体，所以该可能不成立；甲、乙、丙、丁溶液可能分别为②HCl、AlCl3、NaHCO3、Ba(OH)24种中的一种，由图示可知甲和乙、丁均能生成沉淀，HCl不能和AlCl3、NaHCO3、Ba(OH)2生成沉淀，则丙为HCl，甲和乙能生成NaCl，则丁为Ba(OH)2，甲能和其余3种物质反应，则甲为NaHCO3、乙为AlCl3，HCl、AlCl3、NaHCO3、Ba(OH)2可以发生如图转化，所以甲为NaHCO3、乙为AlCl3、丙为HCl、丁为Ba(OH)2。 【详解】A．甲为NaHCO3、丁为Ba(OH)2，在丁中滴加NaHCO3，最初NaHCO3不足，能发生反应：，故A正确； B．丙为HCl，H2SO3为弱酸，溶液丙中不能大量存在，故B错误； C．甲为NaHCO3、乙为AlCl3，则白色沉淀A为Al(OH)3，Al(OH)3能和盐酸反应，即能溶解在溶液丙中，故C正确； D．乙为AlCl3、丁为Ba(OH)2，乙和丁溶液混合后若氢氧根不足，可能产生白色沉淀Al(OH)3，故D正确； 故答案为：B。 9．（22-23高一上·湖北·期末）某混合物A中含有和，在一定条件下可实现如图所示的物质之间的变化： 据此，下列说法不正确的是 A．I、II、III、IV四步中对于溶液和沉淀的分离采取的方法为过滤 B．若把适量盐酸换成通入过量二氧化碳气体，则离子方程式为： C．过程②中的离子反应方程式为： D．上述各物质间的转化不包括氧化还原反应 【答案】B 【分析】混合物加水过滤分离，沉淀C为氧化铝和氧化铁的混合物，加入氢氧化钠溶液，氧化铝与其反应生成偏铝酸钠，沉淀D为氧化铁，加入适量的盐酸得到沉淀氢氧化铝；步骤I得到的溶液中加入过量氨水得到氢氧化铝沉淀，加热得到氧化铝。 【详解】A．I、II、III、IV四步中对于溶液和沉淀的分离采取的方法均为过滤，故A正确； B．若把适量盐酸换成通入过量二氧化碳气体，生成氢氧化铝和碳酸氢钠，离子方程式为：，故B错误； C．过程②是铝离子和氨水发生反应生成氢氧化铝沉淀，离子方程式为，故C正确； D．上述各物质间的转化均没有元素化合价的变化，不包括氧化还原反应，故D正确； 故选B。 10．（23-24高一上·湖北·期末）某100mL无色溶液可能含有K+、NH、Mg2+、Al3+、Fe3+、CO、Cl-中的若干种，取该溶液进行连续实验，试验过程如图(所加试剂均过量，气体全部逸出)，下列说法正确的是 A．原溶液一定存在K+、NH、Mg2+、Al3+，一定不存在Fe3+、CO B．原溶液中c(NH)=0.6mol/L C．沉淀2的成分为Mg(OH)2，还有少量的Al(OH)3 D．原溶液中c(Cl-)≥6mol/L 【答案】D 【分析】分析实验过程：无色溶液中不可能有黄色的Fe3+，加入氨水，生成沉淀，且沉淀部分溶解于KOH溶液，则所得沉淀1一定是Mg(OH)2和Al(OH)3的混合物，沉淀2一定是Mg(OH)2，质量为5.8g，Al(OH)3的质量为13.6g-5.8g=7.8g，则原溶液中一定存在Mg2+、Al3+；CO和Mg2+、Al3+不共存，则原溶液中一定不存在CO。向所得到的滤液中加入氢氧化钾，出现气体，该气体为氨气；加入了KOH再进行焰色反应，透过蓝色钴玻璃看到紫色，说明溶液中存在K+，但无法确定K+是原溶液中存在的还是加入KOH溶液后引入的。 【详解】A．根据分析可知，可以确定原溶液中存在NH、Mg2+、Al3+，一定不存在Fe3+、CO，无法确定是否存在K+，A项错误； B．由分析可知，加入KOH溶液后，产生的氨气的物质的量=，可知在滤液中n(NH)=0.6mol；滤液中的NH一部分来源于加入的适量氨水，根据分析，可知生成的Mg(OH)2的物质的量=，Al(OH)3的物质的量=，根据Mg2+、Al3+与氨水的反应方程式，有关系式：OH-～NH3·H2O，则加入的氨水的物质的量为0.5mol，原溶液中n(NH)=0.1mol，则原溶液中c(NH)=1mol/L，B项错误； C．沉淀2的成分为Mg(OH)2，因为在沉淀1中加入过量KOH溶液，Al(OH)3沉淀与KOH完全反应，沉淀2中不含Al(OH)3沉淀，C项错误； D．根据电荷守恒，氯离子的物质的量≥n(NH)+2n(Mg2+)+3n(Al3+)=0.1mol+0.2mol+0.3mol，则原溶液中c(Cl-)≥6mol/L，D项正确； 答案选D。 【题型3合金及其应用】 1．（23-24高一上·广东肇庆·期末）我国C919大型客机使用了第三代铝锂合金，具有密度低、强度高、耐腐蚀等特点。下列说法不正确的是 A．铝锂合金硬度比纯铝大 B．铝锂合金熔点比纯铝低 C．铝为惰性金属，比较耐腐蚀 D．铝有较好的导电性和导热性 【答案】C 【详解】A．纯铝质地较软，铝锂合金硬度比纯铝大，A项正确； B．一般来说合金的熔点比其成分金属低，铝锂合金熔点比铝高，B项正确； C．铝为活泼金属，其耐腐蚀性是由于易与氧气反应生成一层致密氧化膜，保护内部金属，C项错误； D．铝有较好的导电性和导热性，D项正确； 答案选C。 2．（23-24高一上·浙江丽水·期末）下列事实不能用“组成和结构决定性质”来解释的是 A．常见的一些合金的硬度比其成分金属的大 B．高碳钢、中碳钢和低碳钢的性能有很大差别 C．测试工程师依据组成元素及含量确定不锈钢等级 D．铝和铁是地壳中含量最多的二种金属元素 【答案】D 【详解】A．合金就是几种金属或金属与非金属熔合在一起形成具有金属特性的物质，合金硬度一般大于成分金属，A不符合题意； B．钢中含碳量多时，硬度大，韧性小，含碳量少时，硬度小，韧性大，B不符合题意； C．组成元素及含量不同，物质性质不同，依据组成元素及含量确定不锈钢等级，C不符合题意；   D．铝和铁是地壳中含量最多的二种金属元素，与物质组成和性质无关，D符合题意； 故选D。 3．（2021·河北·高考真题）“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 【详解】A．钢是含碳量低的铁合金，故A正确； B．钢的硬度和脆性与含碳量有关，随着含碳量的增大而增大，故B正确； C．由题意可知，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢，说明生铁的熔点低于熟铁，故C错误； D．赤铁矿的主要成分是Fe2O3，可用于冶炼铁，故D正确； 故选C。 4.根据你学过的有关金属的知识，回答下列问题(已知：铜、锌能与硝酸反应，而金不反应)： (1)铜钱在我国历史上曾经是一种广泛流通的货币，如图所示，铜常用于制造货币的原因可能是___________(填字母)。 A．铜的熔点不是太高，易于冶炼，易于铸造成型 B．铜的性质不活泼，不易被腐蚀 C．我国较早地掌握了湿法冶炼铜的技术 D．自然界有大量的游离态的铜 (2)铁制品的使用更为广泛，但是铁制品易生锈，铁锈的主要成分是___________(填化学式，下同)，常见的铁的氧化物还有___________、___________。 (3)铝制品因为表面易形成致密的氧化铝薄膜而经久耐用，但该氧化膜易被酸、碱破坏，若使氧化铝与氢氧化钠溶液作用，反应的化学方程式为___________。 【答案】ABC Fe2O3 FeO Fe3O4 Al2O3+2NaOH═2NaAlO2+H2O 【分析】 根据铜在自然界的存在和性质分析判断；铁常见的化合价有+2价和+3价，据此判断铁的氧化物；氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水，据此分析解答。 【解析】(1)A．铜的熔点不是太高，易于冶炼、铸造成型，可应用于制造货币，故A正确；B．铜的性质不活泼，不与空气中的水、氧气等反应，不易被腐蚀，故B正确；C．我国较早的掌握了湿法冶炼铜的技术，利用Fe与硫酸铜反应生成Cu，故C正确；D．自然界有大量铜矿，铜主要以化合态存在与自然界中，开采后提炼Cu，故D错误；故答案为：ABC； (2)铁制品易生锈，铁锈的主要成分是三氧化二铁；常见铁的氧化物还有FeO、Fe3O4，故答案为：Fe2O3；FeO；Fe3O4； (3)氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水，反应的化学方程式为Al2O3+2NaOH═2NaAlO2+H2O，故答案为：Al2O3+2NaOH═2NaAlO2+H2O。 【题型4有关铁、铝反应的化学计算】 1．（23-24高一上·湖北·期末）向、、Cu的混合物中加入的硫酸溶液时，固体恰好完全溶解，所得溶液中不含。若用过量的在高温下还原相同质量的原混合物，固体减少的质量为 A． B． C． D． 【答案】A 【详解】在混合物与硫酸混合时发生反应：；；。向5.2g Fe3O4、Fe2O3、Cu的混合物中加入的硫酸溶液140mL时，固体恰好完全溶解，所得溶液中不含Fe3+说明溶液为Fe(SO4)2和CuSO4，用过量的在高温下还原相同质量的原混合物，固体减少的质量为其中所含有的氧元素的质量。假设5.2g Fe3O4、Fe2O3、Cu的混合物中Fe3O4、Fe2O3的物质的量分别为X、Y，则Cu的物质的量为（X+Y）。根据题意可得：3X+2Y+X+Y=0.14L×0.5 mol/L=0.07；232X+160Y+ 64(X+Y)= 5.2．解得X=0.01mol；Y=0.01mol，所以n(O)=4×0.01mol+3×0.01mol=0.07mol． 若用过量的在高温下还原相同质量的原混合物，固体减少的质量为m=n·M=0.07mol×16g/mol=1.12g，A正确； 故选A。 2．（23-24高一上·四川南充·期末）将与的混合物加入的盐酸中，氧化物恰好完全溶解，在所得的溶液中通入(标准状况)氯气时，恰好使溶液中的完全转化为，则该混合物中和的物质的量之比为 A． B． C． D． 【答案】D 【详解】铁的氧化物和盐酸恰好反应生成氯化物，所得的溶液中通入(标准状况，为0.05mol)氯气时，恰好使溶液中的完全转化为，发生反应：，则氯化亚铁为0.1mol、氯化铁为(0.2L×5.5mol/L-0.1mol×2)÷3=0.3mol，则的物质的量为0.15mol，FeO的物质的量为0.1mol，故该混合物中和的物质的量之比为0.1mol∶0.15mol=2∶3，故选D。 3．（23-24高一上·安徽马鞍山·期末）现有、、的混合物粉末，加入含的稀硫酸恰好完全溶解，并收集到标准状况下气体。向反应后的溶液中滴加溶液，无明显变化。若将该混合物在高温下与足量的充分反应，生成的质量为 A． B． C． D． 【答案】A 【详解】Fe、FeO、Fe2O3的混合物粉末3.44克，加入含0.05molH2SO4的稀硫酸恰好完全溶解，向反应后的溶液滴加KSCN，无明显变化，说明生成物是硫酸亚铁，根据硫酸根离子守恒可知硫酸亚铁的物质的量是0.05mol，所以混合物中铁原子的物质的量是0.05mol，质量是0.05mol×56g/mol＝2.8g，则氧原子质量为0.64g，即O原子的物质的量为0.04mol，则该混合物可表示为Fe5O4，该混合物在高温下与足量的CO充分反应，方程式为：，根据，设生成CO2的质量为xg，可列出：，解得x=2.20g。 答案选A。 4．（23-24高一上·甘肃兰州·期末）在由 和 组成的混合物中加入 的盐酸，恰好使混合物完全溶解，并放出 气体(标准状况)，此时溶液中无 ，则下列判断正确的是 A．混合物中 的物质的量为 B．反应后所得溶液中的 与 的物质的量浓度之比为 C．混合物中，的物质的量无法确定，但 比 的物质的量少 D．混合物中，的物质的量无法确定，但 比 的物质的量少 【答案】C 【分析】混合物恰好完全溶解，且无Fe3+，故溶液中溶质为FeCl2，n(HCl)=0.2mol，n(H2)= ，n(Fe2+)=0.1mol，由反应2Fe3++Fe=3Fe2+知，Fe与Fe3+和HCl都有反应，Fe比Fe2O3的物质的量多，但FeO的物质的量无法确定，据此回答。 【详解】A．根据方程式Fe+2HCl=FeCl2+H2↑可知，生成H2的Fe的物质的量为0.02mol，混合物中 Fe的物质的量大于 0.02 mol，A错误； B．溶液中溶质为FeCl2，则反应后所得溶液中的 Cl−与 Fe2+的物质的量浓度之比为 2:1，B错误； C．根据分析可知，混合物中，FeO的物质的量无法确定，但 Fe2O3比 Fe的物质的量少，C正确； D．FeO的物质的量无法确定，不能确定Fe与FeO的物质的量的关系，D错误； 故选C。 5．（23-24高一上·山西运城·期末）工业上常以铝土矿为原料来冶炼金属铝。已知：铝土矿的主要成分是(其中含有、等杂质)。为检测某铝土矿样品中的含量，进行如下实验过程： ①取矿样10.0g加入过量稀盐酸溶解，过滤弃去不溶残渣。 ②将滤液稀释并在250mL容量瓶中定容后，取25.0mL逐滴加入的NaOH溶液。得到如右图所示的变化关系。 (1)写出滴加NaOH溶液24~30mL时发生反应的离子方程式： 。 (2)最后所得不溶于NaOH溶液的沉淀的化学式为 ，其物质的量为 。 (3)该铝土矿样中的质量分数为 。 【答案】(1) (2) 0.002mol (3) 【分析】铝土矿用过量稀盐酸溶解得AlCl3、FeCl3、HCl溶液，以及不溶残渣SiO2，向滤液中加氢氧化钠溶液，氢氧化钠先与盐酸反应，盐酸被完全中和后，AlCl3、FeCl3与氢氧化钠反应生成Al(OH)3、Fe(OH)3，再加氢氧化钠溶液，Al(OH)3溶解，Al(OH)3与氢氧化钠反应生成四羟基合铝酸钠，最后所得不溶于NaOH溶液的沉淀为Fe(OH)3； 【详解】（1）结合分析可知，滴加NaOH溶液24～30mL段Al(OH)3逐渐溶解生成四羟基合铝酸钠，； （2）结合分析可知，最后所得不溶于NaOH溶液的沉淀的化学式为；由图可知，3～24mL段反应为Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓、Al3++3OH-=Al(OH) 3↓，24～30mL段反应为，则3～24mL段铝离子消耗氢氧化钠溶液(30-24) mL×3=18mL，铁离子消耗氢氧化钠溶液(24-3) mL-18mL=3mL，为×0.003L÷3=0.002mol； （3）结合（2）分析，由铝元素守恒可知，该铝土矿样中的质量分数为61.2%。 【题型5铝、铁的无机推断题和工艺流程题】 1．（23-24高一上·湖北荆门·期末）现有金属单质A、B、C和气体甲、乙、丙以及物质D、E、F、G、H，它们之间的相互转化关系如下图所示(图中有些反应的生成物和反应条件没有标出)。 请回答下列问题： (1)写出下列物质的化学式：丙 ，G 。 (2)反应①的离子方程式为 。 (3)书写反应③的化学方程式并用单线桥法表示电子转移： 。 (4)物质和物质在空气中混合的现象： 。 (5)金属C的其中一种氧化物为红棕色固体，写出它的一种用途 ，另一种氧化物高温下能被还原为单质，反应中转移的电子与生成的金属的物质的量之比为14：5，则氧化物的化学式为 。 【答案】(1) (2) (3) (4)生成白色絮状沉淀，迅速变为灰绿色，过一段时间后变为红褐色 (5) 炼铁或作红色颜料 或 【分析】焰色反应为黄色，说明金属单质A为钠，钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，则甲为氢气，氢气与黄绿色气体乙氯气反应生成氯化氢，和氢氧化钠反应的金属单质是金属单质铝，即B为铝，盐酸E和金属单质C反应，根据后面信息得出金属C为铁，F为氯化亚铁，G为氯化铁，由此分析回答； 【详解】（1）由分析可知，丙为HCl，G为； （2）反应①为钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，离子方程式为； （3） 反应③为单质铝与氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铝酸钠与氢气，铝失电子，水得电子，用单线桥法表示电子转移的方程式为； （4）物质D为氢氧化钠，物质F为氯化亚铁，在空气中混合先生成氢氧化亚铁，又被空气氧化成氢氧化铁，现象为生成白色絮状沉淀，迅速变为灰绿色，过一段时间后变为红褐色； （5）金属C的其中一种氧化物为红棕色固体为Fe2O3，可用于炼铁或作颜料；另一种氧化物高温下能被还原为单质，反应中转移的电子与生成的金属的物质的量之比为14：5，则Fe化合价相当于，则氧化物的化学式为或。 2．（23-24高一上·湖南张家界·期末）已知、、、、、、为中学化学中常见的化合物，其中是淡黄色固体，是无色液体，为红褐色固体。常温下甲、乙、丙为单质气体，丙呈黄绿色；丁、戊为常见金属单质，其中戊是当前用量最大的金属。它们之间的转化关系如图所示有的反应部分产物已经略去。回答下列问题： (1)已知“白色沉淀”为Al(OH)3：则其属 氢氧化物(填酸性、碱性或两性)，写出的化学式： 。 (2)写出反应②的离子方程式： 。 (3)检验中阳离子常用的试剂是(若需要多种试剂，请按使用的先后顺序填写)： 。 (4)写出F转化成G的化学方程式： 。 【答案】(1) 两性 Na2O2 (2)2Al+2OH-+2H2O=2+3H2↑ (3)先加入KSCN溶液，溶液无色，再滴加氯水，溶液显红色 (4)4Fe(OH)2+4O2+2H2O=4Fe(OH)3 【分析】丙为黄绿色的单质气体，丙为氯气；戊为常见金属单质，其中戊是当前用量最大的金属，则戊为Fe；乙气体与甲气体反应生成无色的液体，液体能与淡黄色固体A反应生成甲气体，则A为过氧化钠，B为水，气体甲为氧气，气体乙为氢气；过氧化钠与水反应生成的C为NaOH，E为HCl，HCl与Fe反应生成氯化亚铁；氯化亚铁与NaOH、氧气反应生成红褐色固体G，G为氢氧化铁；NaOH与金属丁反应生成氢气，则金属丁为Al；D为偏铝酸钠；偏铝酸钠与少量盐酸生成氢氧化铝，再加入盐酸沉淀溶解。 【详解】（1）Al(OH)3属于两性氢氧化物，由分析，A为过氧化钠，化学式为Na2O2； （2）反应②是NaOH与Al反应生成氢气，离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2+3H2↑； （3）F中阳离子为亚铁离子，检验需先加入KSCN溶液，溶液无色，再滴加氯水，溶液显红色； （4）F转化成G是氯化亚铁与NaOH、氧气反应生成红褐色固体氢氧化铁，化学方程式为4Fe(OH)2+4O2+2H2O=4Fe(OH)3。 3．（23-24高一上·广东茂名·期末）工业上以铝土矿(主要成分为，含少量、FeO、等杂质)为主要原料制备氧化铝，流程如下。 (1)酸浸：用稍过量的稀硫酸酸浸后溶液中存在的阳离子有 。 (2)用溶液浸取铝土矿中的铝元素和铁元素，溶液的用量不宜过量太多，其原因是 。 (3)氧化：溶液的作用是将二价铁转化为三价铁，反应的离子方程式为 。 (4)沉淀：用溶液调节pH，将Al元素和Fe元素转化为沉淀析出。溶液中的pH对铝、铁沉淀率的影响如图所示。 ①为获得较高的铝、铁沉淀率，应控制溶液pH为 。 ②检验沉淀完全的操作为 。 (5)碱溶：用NaOH溶液溶解沉淀，分离出。下列措施中能提高单位时间内铝元素浸出率的有 (填序号)。 A．适当增大NaOH溶液浓度 B．适当加快搅拌速率 C．适当降低温度 (6)碳分：“碱溶”后的溶液中Al元素主要以形式存在，通入足量气体，目的是使Al元素沉淀析出，该反应的离子方程式为 。 【答案】(1)Al3+、Fe2+、Fe3+、H+ (2)防止增大后续步骤中Na2CO3和NaOH溶液的消耗，造成浪费 (3)2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O (4) 5.0左右 静置，取上层清液于一试管，向其中滴加几滴KSCN溶液，若溶液不变红，则说明Fe3+沉淀完全 (5)AB (6) 【分析】由题干工艺流程图可知，向铝土矿中加入硫酸，将Al2O3、Fe2O3、FeO分别转化为Al3+、Fe3+和Fe2+，过滤出SiO2，向滤液中加入H2O2溶液将Fe2+转化为Fe3+，便以沉淀步骤中转化为Al(OH)3和Fe(OH)3沉淀，过滤后得到沉淀，向沉淀中加入NaOH溶液，将Al(OH)3沉淀溶解转化为NaAlO2溶液，过滤得到Fe(OH)3，向NaAlO2溶液中通入过量的CO2，生成Al(OH)3沉淀和NaHCO3溶液，过滤洗涤沉淀，并进行灼烧得到Al2O3，据此分析解题 【详解】（1）向铝土矿中加入硫酸，将Al2O3、Fe2O3、FeO分别转化为Al3+、Fe3+和Fe2+，同时酸是稍过量的，故用稍过量的稀硫酸酸浸后溶液中存在的阳离子有Al3+、Fe2+、Fe3+、H+； （2）由于后续步骤中加入的Na2CO3和NaOH均能与H2SO4反应，故若“酸浸”步骤中H2SO4溶液的用量过量太多，则将增大后续步骤中Na2CO3和NaOH溶液的消耗，造成浪费； （3）由题干流程图信息可知，在酸性环境中用H2O2溶液将Fe2+氧化为Fe3+，该反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O； （4）①由题干图示信息可知，pH=5.0左右时铝铁的沉淀率均比较高了，接近100%，再提高pH沉淀率增大不显著，且消耗更多的Na2CO3，故为获得较高的铝、铁沉淀率，应控制溶液pH为5.0左右； ②检验Fe3+沉淀完全的操作为：静置，取上层清液于一试管，向其中滴加几滴KSCN溶液，若溶液不变红，则说明Fe3+沉淀完全； （5）A．适当增大NaOH溶液浓度，增大反应物浓度，反应速率加快，能提高单位时间内铝元素浸出率，A符合题意； B．适当加快搅拌速率，以试剂充分接触增大接触面积，反应速率加快，能提高单位时间内铝元素浸出率，B符合题意； C．适当降低温度，反应速率减慢，不能提高单位时间内铝元素浸出率，C不合题意； 故答案为：AB； （6）向“碱溶”后的溶液中通入足量气体，生成Al(OH)3沉淀和NaHCO3，该反应的离子方程式为：。 4．（23-24高一上·湖北·期末）废旧金属的回收再利用不仅节约资源，减轻环境压力，还能带来经济效益，符合可持续发展的理念。某废旧金属材料中主要含Fe、Cu、Al、、、、和可燃性有机物，通过如下工艺流程回收Cu、Al、绿矾等。回答下列问题： (1)“焙烧”的目的除了将金属单质转化为氧化物，主要还除去 。 (2)“碱浸”时发生反应的离子方程式为 。 (3)操作Ⅰ、Ⅱ的名称是 ，该操作中使用的玻璃仪器除烧杯、漏斗外，还需要 。 (4)试剂a为 (填化学式)，加入试剂a后发生的化合反应的离子方程式为 。 (5)滤液Ⅱ制取绿矾晶体需先加入少量稀硫酸再经过 、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到绿矾晶体。 (6)已知易溶于水，难溶于乙醇，结晶时加入乙醇可析出绿矾晶体，乙醇的作用是 。 【答案】(1)有机物 (2) (3) 过滤 玻璃棒 (4) Fe (5)蒸发浓缩 (6)降低产品溶解度 【分析】废旧金属材料中主要含Fe、Cu、Al、Fe2O3、FeO、Al2O3、CuO和可燃性有机物，焙烧，可除去有机物，加入氢氧化钠溶液碱浸，可得到四羟基铝酸钠溶液，滤液Ⅰ含有四羟基铝酸钠，可用于提取铝，滤渣Ⅰ含有Fe2O3、FeO、CuO，加入硫酸酸浸，可生成硫酸亚铁、硫酸铁、硫酸铜，试剂a为铁，可用于除去硫酸铜，并与硫酸铁反应生成硫酸亚铁，得到滤液Ⅱ为硫酸亚铁，滤渣Ⅱ为Fe、Cu，加入硫酸酸浸，过滤得到铜，滤液Ⅱ蒸发浓缩、冷却结晶得到绿矾。 【详解】（1）“焙烧”过程中除了将金属单质转化为氧化物，还可以将有机物除去； （2）“碱浸”过程中Al2O3与碱反应生成，反应的离子方程式：； （3）根据分析可知，操作Ⅰ、Ⅱ的名称为过滤，需使用的玻璃仪器除烧杯、漏斗外，还需要玻璃棒； （4）根据分析可知，试剂a为Fe；加入后可与反应生成，离子方程式：； （5）滤液Ⅱ制取绿矾晶体需先加入少量稀硫酸再经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到绿矾晶体； （6）易溶于水，难溶于乙醇，结晶时加入乙醇可析出绿矾晶体，乙醇的作用是降低产品溶解度。 5．（23-24高一上·江西赣州·期末）某回收站利用炼铝厂的废料—铝灰(含Al、Al2O3及少量SiO2、FeO和Fe2O3)回收少量铝。设计有关工艺流程如图： 已知：SiO2是酸性氧化物；Na2SiO3具有粘合性；工业生产中电解熔融的氧化铝制备铝单质。 回答下列问题： (1)滤渣1的主要成分是 (填化学式)。 (2)过滤用到的玻璃仪器有 、玻璃棒、烧杯. (3)“氧化”时加入过量H2O2溶液发生反应的离子方程式是 。 (4)“沉铝”时通入过量CO2，有同学提出加入过量稀盐酸替换CO2，你认为行不行 (填“行”或者“不行”)，原因是 。 (5)电解Al2O3时发生的化学方程式是 。 (6)在电解Al2O3生产过程中Al的损失率为15%，若回收1tAl，则消耗的Al2O3的质量为 t(结果保留2位有效数字)。 【答案】(1)SiO2 (2)漏斗 (3)2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O (4) 不行 氢氧化铝会与稀盐酸反应 (5)2Al2O34Al+3O2↑ (6)2.2 【分析】由题给流程可知，铝灰中加入稀硫酸酸浸时，铝和金属氧化物溶于稀硫酸得到可溶的金属硫酸盐，二氧化硅与稀硫酸不反应，过滤得到含有二氧化硅的滤渣1和含有可溶的金属硫酸盐的滤液；向滤液中加入双氧水溶液，将溶液中亚铁离子氧化为铁离子，加入氢氧化钠溶液将溶液中的铁离子转化为氢氧化铁沉淀，铝离子转化为偏铝酸根离子，过滤得到含有氢氧化铁的滤渣2和含有偏铝酸根离子的滤液；向滤液中通入过量二氧化碳，二氧化碳与偏铝酸钠溶液反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，过滤得到氢氧化铝和滤液；氢氧化铝受热分解生成氧化铝，电解熔融的氧化铝制得金属铝。 【详解】（1）根据分析，滤渣1的主要成分是SiO2； （2）过滤用到的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒、烧杯； （3）过氧化氢可将亚铁离子氧化为铁离子，离子方程式：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O； （4）“沉铝”时通入过量CO2，若用盐酸代替，氢氧化铝将会与稀盐酸反应，故不能替换； （5）电解Al2O3时发生的化学方程式：2Al2O34Al+3O2↑； （6）由铝原子个数守可知，若回收1t铝，在电解氧化铝生产过程中铝元素的损失率为10%，则消耗的氧化铝的质量：。 6．（23-24高一上·湖南衡阳·期末）完成下面习题。 Ⅰ．铝是地壳中含量最多的金属元素，其单质和化合物广泛应用于日常生活中。 (1)可以用电镀法在钢制品上电镀铝，为测定镀层厚度，用溶液溶解钢制品表面的铝镀层，当反应消耗时，所得气体在、下的体积为 L，消耗的物质的量为 mol。 (2)双羟基铝碳酸钠是一种常用的抗酸药，它与胃酸反应的化学方程式为 。 Ⅱ．含钛高炉渣的主要化学成分为、、、、、、和金属等，对其综合利用其有重要的经济价值和社会效益。一种含钛高炉渣提钛工艺流程如下图所示。 已知：i．铁能被磁体吸引 ii．不溶于水、稀酸和碱溶液 iii．不溶水、稀酸溶液，能与溶液发生反应： (3)“磁选”的目的是 。 (4)滤渣1的主要成分为 。 (5)溶液碱浸的目的是 。 (6)由滤渣2制备金属钛的过程中，滤渣2发生了 反应(填“氧化”、“还原”) (7)下列说法正确的是 (填字母序号)。 a．若将流程部分与流程部分互换顺序，最终得到的滤渣成分相同 b．若将流程部分与流程部分互换顺序，理论上氢氧化钠用量不变 【答案】(1) 73.5 6 (2) (3)分离出金属Fe (4)TiO2、SiO2 (5)去除SiO2 (6)还原 (7)a 【分析】含钛高炉渣的主要化学成分为、、、、、、和金属等，经过研磨、磁选分离出金属Fe，盐酸酸浸，Al2O3、MgO、CaO、Fe2O3、FeO溶解，得到各物质的盐溶液，TiO2、SiO2不溶解，滤渣1主要成分是TiO2、SiO2，滤渣再加氢氧化钠溶液碱浸，SiO2溶解，TiO2不溶，滤渣2主要成分是TiO2，提纯之后还原得到金属钛；据此分析解题。 【详解】（1）用溶液溶解钢制品表面的铝镀层，发生反应，当反应消耗时，生成3mol气体，在、下气体的摩尔体积约为24.5L/mol，则气体体积为3mol×24.5L/mol=73.5L，消耗水的物质的量为6mol； （2）双羟基铝碳酸钠与胃酸反应生成氯化铝、氯化钠、水和二氧化碳，化学方程式为； （3）“磁选”的目的是分离出金属Fe； （4）据分析可知，滤渣1主要成分是TiO2、SiO2； （5）滤渣1再加氢氧化钠溶液碱浸，SiO2溶解，TiO2不溶；故碱浸目的是为了去除SiO2； （6）据分析可知，滤渣2主要成分是TiO2，提纯之后得到金属钛，Ti化合价下降，则是被还原的过程； （7）a．若将流程A部分与流程B部分互换顺序，最终得到的滤渣2都是TiO2，成分相同，故a正确； b．氢氧化钠可以与Al2O3、SiO2、反应，若将流程A部分与流程B部分互换顺序，先加氢氧化钠溶液碱浸，理论上氢氧化钠用量增多，故b错误； 故选a。 7．（23-24高一上·广东深圳·期末）磷酸铁(FePO4)可作为新能源汽车锂离子电池的正极材料。一种以副产硫酸亚铁(主要成分为)FeSO4，杂质含Mn2＋、Al3＋、TiO2＋)为原料合成磷酸铁的工艺如图所示。 回答下列问题： (1)滤渣1最主要成分为 (写化学式)，在“除锰”过程中，杂质的去除率与Na2S的用量关系如图1所示，则Na2S的最适用量为 %。 (2)滤渣2中铝元素的存在形式为 (填化学式)，其与NaOH溶液发生反应的离子方程式为 。 (3)“转化”步骤中，加入H2O2的目的是 (用离子方程式表示)。该步骤中，一定时间内反应温度与产率的关系如图2所示，则60℃以后，随温度升高该反应产率降低的原因可能为 。 (4)“沉淀”步骤中，需要控制氨水的用量，若氨水过多，可能出现的结果是 。欲检验“沉淀”是否完全，具体的操作与现象是 。 (5)滤液1中的主要溶质可回收，写出其中一种用途 。 【答案】(1) MnS 4 (2) Al(OH)3 (3) 2Fe2++H2O2+2H3PO4=2FePO4↓+2H2O+4H+ 温度过高H2O2易分解 (4) 产率降低 取少量上层清液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，观察溶液是否变红，若不变红，则沉淀完全 (5)作氮肥等 【分析】副产硫酸亚铁加入水和硫化钠溶液，Mn2＋转化为硫化物沉淀，过滤后滤液中加入氨水，Al3＋、TiO2＋形成沉淀过滤除去，加入磷酸、双氧水发生反应，，加氨水中和酸，过滤得到FePO4，经一系列处理得到产品，据此分析； 【详解】（1）滤渣1是Mn2＋与Na2S生成硫化物，最主要成分为MnS；由图可知，在“除锰”过程中，Mn2+除去率最高的时候，Na2S的最适用量为4%，Na2S用量再增大而除去率增幅不大，故选择4%； （2）滤渣2是 Al3＋和氨水反应生成的沉淀，铝元素的存在形式为Al(OH)3；其与NaOH溶液发生反应的离子方程式为: ； （3）加入磷酸、双氧水，H2O2将氧化成 ，2Fe2++H2O2+2H3PO4=2FePO4↓+2H2O+4H+；温度过高H2O2易分解，使该反应的产率降低； （4）若氨水过多，pH过大，促进的水解生成，产率降低；欲检验“沉淀”是否完全即检验，方法：取少量上层清液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，观察溶液是否变红，若不变红，则沉淀完全； （5）滤液1中的主要溶质为硫酸铵，可用作氮肥。 8．（23-24高一上·广东江门·期末）某硫酸厂用硫铁矿焙烧后的烧渣(成分为、、)制备绿矾粗产品()，设计了如图流程： 已知：①性质稳定，不与强酸反应； ②金属离子开始沉淀和沉淀完全时的pH： 开始沉淀 完全沉淀 3.3 5.0 2.7 3.7 7.6 9.7 回答下列问题： (1)“试剂a”为___________。 A．HCl B． C． D． (2)“酸浸”后溶液中存在的金属阳离子有 。 (3)“还原”步骤中，溶液变为浅绿色，写出发生反应的离子方程式 。 (4)滤渣的主要成分为 。 (5)“调pH”是分离金属离子的重要步骤。 ①欲使完全沉淀，未开始沉淀，此时pH为 。 A．2.7~3.3        B．3.7~5.0        C．5.0~7.6        D．7.6~9.7 ②写出生成的离子方程式 。 (6)查阅资料发现，在不同温度下结晶可得到不同的水合物，其溶解度曲线如下图所示，制得“绿矾粗产品”应选择的最佳操作是 。 A．加热蒸发，直至蒸干 B．加热浓缩得到56℃饱和溶液，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥 C．加热温度至略低于64℃浓缩、冷却至略高于57℃结晶，过滤，洗涤，干燥 【答案】(1)B (2)Fe3+和Al3+ (3)Fe+2Fe3+=3Fe2+ (4)二氧化硅和过量的铁粉 (5) C Al3++3OH-=Al(OH)3↓ (6)B 【分析】烧渣的主要成分为氧化铁、氧化铝、二氧化硅，根据所得产品，加入的试剂a为稀硫酸，此时二氧化硅不反应，氧化铝和氧化铁分别反应生成硫酸铝和硫酸铁，加入过量铁粉还原，过滤后得到硫酸亚铁和硫酸铝、硫酸的混合液。加入氢氧化钠溶液调pH除去硫酸铝得到硫酸亚铁和硫酸钠的混合液，经过处理得到绿矾粗产品； 【详解】（1）试剂a为稀硫酸，其化学式为H2SO4，故选B； （2）氧化铝和氧化铁分别反应生成硫酸铝和硫酸铁，金属阳离子有Fe3+和Al3+； （3）加入铁粉，主要用于还原铁离子，其反应的离子方程式为Fe+2Fe3+=3Fe2+； （4）滤渣的主要成分为不与酸反应的二氧化硅和过量的铁粉； （5）①欲使完全沉淀pH大于5.0，未开始沉淀，此时小于7.6，故选C； ②生成的离子方程式：Al3++3OH-=Al(OH)3↓； （6）根据图像，温度低于56.7℃析出，所以硫酸亚铁加热浓缩得到56℃饱和溶液，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥得，故选B； 9．（23-24高一上·广东深圳·期末）铝土矿的主要成分是，Al2O3，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质，某工厂用铝土矿制氧化铝的流程如下图。 已知SiO2是酸性氧化物。回答下列问题： (1)“酸浸”步骤中，Al2O3发生反应的离子方程式为 。 (2)流程中“操作”的名称是 ，“滤渣1”的主要成分是 (填化学式)。 (3)“除铁”步骤中，Al3+发生反应的离子化学方程式为 。 (4)“沉铝”步骤中，通过量CO2不能用过量盐酸代替的原因是 ，“滤液b”中的阴离子主要有 、 (填离子符号)。 【答案】(1) (2) 过滤 SiO2 (3) (4) 该步骤的产物能与盐酸反应，与不反应 【分析】铝土矿经过盐酸酸浸，将氧化铝、氧化铁转变成对应的离子，二氧化硅不溶于盐酸，过滤后除去二氧化硅，加入过量的氢氧化钠，，，过滤后除去氢氧化铁沉淀，偏铝酸根通入过量的二氧化碳，，过滤得到滤渣，加热滤渣，氢氧化铝分解为氧化铝，据此分析题目； 【详解】（1）根据分析，盐酸酸浸时氧化铝转变成对应的离子，离子方程式为； （2）根据分析，二氧化硅不溶于盐酸，滤渣应为，固液分离可以采用过滤操作； （3）根据分析，过量氢氧化钠与铝离子反应生成四氢氧根合铝离子，离子方程式为； （4）根据分析，通入过量二氧化碳会生成氢氧化铝，二氧化碳溶于水生成碳酸，碳酸酸性较弱，不与氢氧化铝反应，若用盐酸代替，盐酸与氢氧化铝反应生成氯化铝，沉铝目的无法达成；滤液b中，根据流程图分析，氯离子没有除去，而过量二氧化碳通入碱性溶液中，原有氢氧根被反应生成碳酸氢根，故阴离子主要有、。 10．（23-24高一上·新疆巴音郭楞·期末）工业上采用硫铁矿焙烧去硫后的烧渣(主要成分为、、、，不考虑其他杂质)制取七水合硫酸亚铁，流程图如下： 已知：不溶于水也不溶于硫酸。 请回答下列问题： (1)过滤Ⅰ后的滤液中含有 种阳离子(除外)。 (2)还原步骤中发生的离子反应方程式 ，若将试剂X换成，其氧化产物是 。 (3)欲从过滤Ⅱ后的滤液中得到干燥的产品，应进行的操作是 、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。 (4)写出滤渣Ⅱ与溶液反应的离子方程式 。 (5)绿矾若保存不当或长期放置，易与空气中的氧反应，检验绿矾是否被氧化的最佳试剂为_______(填序号)。 A．溶液 B．酸性高锰酸钾溶液 C．溶液 D．铜粉 (6)工业上常用硫酸亚铁盐处理含有重铬酸根离子的有毒废水，反应的原理为： 。 请配平该反应的离子方程式 ，反应中有被氧化，得到电子的物质的量为 。 【答案】(1)3 (2) (3)蒸发浓缩 (4) (5)A (6) 【分析】由烧渣、、、，制备硫酸亚铁晶体，在整个流程中要完成除杂分离，最后制得纯净的硫酸亚铁溶液，然后经过结晶制备产品。因此先将烧渣酸溶，不溶于酸的会被分离，浸取后的溶液中含有硫酸铝，硫酸铁，硫酸亚铁。将溶液中的硫酸铁用还原剂还原为硫酸亚铁，再将硫酸铝转变为氢氧化铝沉淀，过滤后即可得到纯净的硫酸亚铁溶液。 【详解】（1）不溶于酸，浸取后的溶液中含有硫酸铝，硫酸铁，硫酸亚铁，因此阳离子有3种。 （2）还原中不能引入新杂质，只能用铁作还原剂，故离子方程式为。作还原剂，根据氧化还原反应原理以及硫元素的原子结构特点，价升高到价在溶液中稳定的是。 （3）从溶液中获取硫酸亚铁晶体，带有结晶水，因此不能蒸发结晶，需要蒸发浓缩、降温结晶。 （4）根据上述分析，滤渣Ⅱ是氢氧化铝，它与溶液反应的离子方程式为：。 （5）绿矾被空气中的氧气氧化，就变为硫酸铁，用检验铁离子的现象明显，试剂灵敏，是最佳的试剂，故选A。 （6）遵守得失电子守恒，离子反应遵守电荷守恒以及质量守恒，配平。的物质的量为，被氧化为，失去电子的物质的量为，还原剂失去电子的物质的量等于氧化剂得到电子的物质的量即为。 11．（23-24高一上·河北张家口·期末）为探索工业废料的再利用，某化学兴趣小组用含有铝、铁和铜等合金废料制取纯碱、氧化铝和绿矾(FeSO4·7H2O)，其工艺流程如下图。 回答下列问题： (1)滤液1中含有的阴离子有 。 (2)“反应1”中得到Al(OH)3的离子方程式是 。 (3)滤液3长期露置于空气中可能会引入杂质 (填离子符号)，验证是否存在该杂质离子的灵敏试剂是 (填试剂名称)。 (4)若有ag合金废料，热分解2得到的Al2O3的质量为bg，则合金废料中Al的质量分数是 ；Al与碱液的反应中氧化剂是 ，并写出该氧化剂的电子式是 。 【答案】(1)OH-、[Al(OH)4]- (2) (3) Fe3+ 硫氰化钾溶液 (4) ×100% H2O 【分析】含有铝、铁和铜等的合金废料进行碱浸，只有Al能溶解并生成Na[Al(OH)4]进入滤液1，滤渣1为铁、铜的混合物。往滤液1中通入过量CO2，将Na[Al(OH) 4]转化为Al(OH)3沉淀和滤液2为NaHCO3；滤液2冷却结晶，便可获得NaHCO3晶体，热分解1可生成纯碱；滤渣2洗涤干燥Al(OH)3，热分解2可生成氧化铝。往滤渣1中加入稀硫酸，铁转化为硫酸亚铁等，铜不溶解而成为滤渣3；硫酸亚铁溶液经过蒸发浓缩、冷却结晶，便可得到绿矾。 【详解】（1）根据分析可知，滤液1中含有的阴离子有：OH-、[Al(OH)4]-。 （2）“反应1”中过量CO2将Na[Al(OH) 4]转化为Al(OH)3沉淀和NaHCO3，离子方程式为：。 （3）滤液3的主要成分为硫酸亚铁，长期露置于空气中二价铁离子会被空气中的氧气氧化为三价铁离子，因此可能会引入杂质为Fe3+；检验Fe3+的灵敏试剂是硫氰化钾溶液。 （4）根据质量守恒定律可知，，热分解2得到的Al2O3的质量为bg，则合金废料中Al的质量为，合金废料中Al的质量分数是； 在Al与NaOH溶液的反应中，首先发生的是Al与水的反应，生成氢氧化铝和氢气，在这个反应中，水作为氧化剂，而铝作为还原剂，生成的氢氧化铝再与氢氧化钠反应生成Na[Al(OH)4]和水，这一步是非氧化还原反应。因此，整个过程中，氧化剂是水； 该氧化剂的电子式是：。 【题型6铝、铁的实验探究题】 1．（23-24高一下·广东广州·期末）明矾(KAl(SO4)2·12H2O)在工业上用作印染媒染剂和净水剂，医药上用作收敛剂。实验小组采用废弃的铝制易拉罐按如下流程制备明矾并测定其组成，探究明矾净水的影响因素。 (1)废铝制易拉罐溶于KOH溶液发生的主要反应为 。（用离子反应方程式表示） (2)溶液Ⅰ加硫酸溶液的过程中观察到白色沉淀生成，该沉淀的化学式为 。 (3)在下列各图中，上述流程中“系列操作”不需要用到的实验操作是______。（填编号） A． B． C． D． (4)为测定该明矾晶体样品中的含量，该实验小组称取a g明矾晶体样品，加入足量BaCl2溶液，使完全沉淀。用质量为b g的漏斗进行过滤，洗净滤渣后，将漏斗和滤渣一并干燥至恒重，测得质量为c g。（已知硫酸钡的摩尔质量为233 g/mol） 该明矾晶体样品中的含量为 mol/g。（即每克明矾晶体中的物质的量） (5)明矾中的Al3+在水溶液中能够水解产生Al(OH)3胶体从而具有净水作用。为探究pH和添加助凝剂对明矾净水效果的影响，实验小组选取一种悬浊液进行探究实验，请将下列表格内容补充完整。已知：净水效果可用相同时间内悬浊液的浊度变化来衡量。浊度越高，代表悬浊液越浑浊。 已知：净水效果可用相同时间内悬浊液的浊度变化来衡量。浊度越高，代表悬浊液越浑浊。 组别 悬浊液体积 pH 饱和明矾溶液用量 添加的助凝剂 净水前浊度 净水t min后浊度 1 15 mL 4 2滴 无 A1 B1 2 15 mL 7 2滴 无 A2 B2 3 15 mL 2滴 A3 B3 4 15 mL 10 2滴 有 A4 B4 ①通过1、2、3组实验，随着pH增大，净水效果依次增强。pH减小，明矾净水效果减弱的原因是 。 ②pH增大到一定程度时，净水效果会减弱，请尝试分析原因： 。 ③添加助凝剂能够提高净水效果。该实验结论成立的判断依据是 。（用表中数据表示） 【答案】(1) (2)Al(OH)3 (3)BD (4) (5) 10 无 pH减小，c(H+)增大，不利于Al(OH)3胶体的形成，净水效果减弱 pH增大到一定程度时，Al(OH)3胶体会转化为Al(OH)3沉淀，导致净水效果减弱 (A4-B4)明显大于(A3-B3) 【分析】废易拉罐主要成分是Al，向其中加入KOH溶液，反应产生的溶液Ⅰ主要成分是K[Al(OH)4]，然后向其中加入硫酸溶液，反应产生的溶液Ⅱ中含有K2SO4、Al2(SO4)3，然后将溶液蒸发浓缩、冷却结晶就可以获得明矾(KAl(SO4)2·12H2O)。 【详解】（1）Al与强碱KOH溶液反应产生K[Al(OH)4]、H2，该反应的离子方程式为：； （2）溶液Ⅰ主要成分是K[Al(OH)4]，向其中加入硫酸的过程中会观察到白色沉淀，反应方程式为：[Al(OH)4]-+H+=Al(OH)3↓+H2O，该沉淀是化学式是Al(OH)3； （3）在废易拉罐用KOH溶液处理过程中，Al与KOH溶液反应产生的可溶性K[Al(OH)4]，不溶性的固体物质通过过滤分离除去。上述流程中“系列操作”为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤和干燥，所以不需要用坩埚加热固体、也不需要分液，故合理选项是BD； （4）为测定明矾样品中的含量，该实验小组称取a g明矾晶体样品，加入足量BaCl2溶液，使完全沉淀。用质量为b g的漏斗进行过滤，洗净滤渣后，将漏斗和滤渣一并干燥至恒重，测得质量为c g。过滤后得到的固体为硫酸钡，其质量为(c-b) g，则根据S元素守恒可知样品中n()=n(BaSO4)=mol，则每克样品中硫酸根离子的含量=mol/g； （5）①探究pH和添加助凝剂对明矾净水效果的影响，根据控制单一变量原则可知，第三组的pH=10，与第4组实验对比，无添加助凝剂，实验结论一：通过1、2、 3组实验，发现随着pH增大，净水效果依次增强；pH减小，明矾净水效果减弱主要是因为pH减小，c(H+)增大，抑制A13+水解，生成的Al(OH)3胶体变少，不利于Al(OH)3胶体的形成，净水作用减弱； ②pH增大到一定程度时，净水效果会减弱，是由于pH增大到一定程度时，Al(OH)3胶体会转化为Al(OH)3沉淀，导致净水效果减弱； ③添加助凝剂能够提高净水效果。该实验结论成立的判断依据是若(A4-B4)明显大于(A3 B3)，说明添加助凝剂能够显著提高净水效果。 2．（23-24高一上·山西朔州·期末）铝氢化钠是有机合成的重要还原剂，其合成线路如图所示。 (1)某实验小组利用图中部分装置制备无水。 ①实验小组的实验装置，按气流方向连接各仪器接口，顺序为 。 ②装置中应盛装的试剂是 ，装置的作用是 。 ③装置中发生反应的离子方程式为 。 (2)测定铝氢化钠样品纯度。 ①遇水反应生成氢气的化学方程式为 。 ②现设计如图四种装置测定铝氢化钠样品的纯度(假设杂质不参与反应)。 从简约性、准确性考虑，最适宜的方案是 (填编号)。 ③取样品，若实验测得氢气的体积为(标准状况)，则铝氢化钠样品纯度为 (用代数式表示)。 【答案】(1) 饱和食盐水 吸收多余的氯气，防止污染空气；防止空气中的水蒸气进入装置中 (2) 乙 【分析】二氧化锰与浓盐酸的反应需要加热，A装置不能选用，选用B装置用于制取氯气，F装置中用饱和食盐水吸收氯化氢气体，D中装置中浓硫酸用于干燥氯气，C装置中发生氯气与铝在加热条件下生成氯化铝的反应，实验中的尾气是氯气，会污染空气，所以E装置中用碱石灰吸收尾气，且吸收空气中的水蒸气，防止水蒸气进入装置C中； 【详解】（1）①由分析可知，顺序为。 ②浓盐酸具有挥发性，使得生成氯气中含有氯化氢气体，F装置中用饱和食盐水吸收氯化氢气体；实验中的尾气是氯气，会污染空气，所以E装置中用碱石灰吸收尾气，且吸收空气中的水蒸气，防止水蒸气进入装置C中； ③二氧化锰和浓盐酸在加热条件下生成氯气、氯化锰、水：； （2）①铝氢化钠遇水反应生成的氢气和氢氧化钠，氢氧化钠会将铝离子转化为四羟基合铝酸钠，依据原子守恒和反应的原理，反应最终生成四羟基合铝酸钠和氢气，化学方程式为； ②测定铝氢化钠样品的纯度，就是通过铝氢化钠遇水反应生成氢气，准确测定氢气的体积；甲中锥形瓶中压强会变大，可能液体不能顺利流下，导致铝氢化钠或许不能完全反应；丙装置中导管中可能有水，测定的气体体积不准确；丁装置中烧瓶中压强可能会变大，且氢气体积读数不方便；所给的装置中乙的装置压强可以保持不变，可以较准确的测定氢气体积；所以适宜的方案是乙； ③实验测得氢气的体积为 (标准状态)，其物质的量为，根据知，铝氢化钠为，则铝氢化钠样品纯度为。 3．（23-24高一上·陕西汉中·期末）合金已成为飞机制造、化工生产等行业的重要材料。某研究性学习小组的同学，为测定某含镁40%~60%的铝镁合金(不含其他元素) 中铝的质量分数，设计下列两种不同的实验方案进行探究。回答下列问题。 方案一： (1)研究小组同学准备用 NaOH 固体配制240mL1.0的NaOH溶液。 ①本实验必须用到的玻璃仪器有：量筒、胶头滴管、烧杯、 。 ②要配制出此溶液，研究小组同学应用托盘天平称出 gNaOH。 ③在配制过程中，小组同学的其他操作都是正确的，但下列操作中会引起所配制溶液浓度偏高的是 (填字母)。 A． NaOH固体在称量前已部分变质 B． 有少量NaOH溶液残留在烧杯里 C． 定容时，俯视容量瓶的刻度线 D． 定容摇匀后，发现溶液凹液面最低处低于刻度线，用胶头滴管补水至刻度线 (2)称取8.1g 铝镁合金粉末样品，溶于VmL1.0的NaOH溶液中，充分反应，过滤、洗涤、干燥、称量固体，该步骤中若未洗涤固体，测得铝的质量分数将 (选填“偏高” “偏低”或“不受影响”)。 方案二： 将5.1g 铝镁合金与足量稀硫酸反应，测定生成气体的体积。 (3)同学们拟选用下图实验装置完成实验： ①你认为最简易的装置的连接顺序是：A接______，_______接______，______接______(填接口字母，可不填满)。 ②实验结束时，在测量实验中生成氢气的体积时，你认为合理的是 (填字母)。 A．待实验装置冷却后再读数 B．上下移动量筒H，使其中液面与广口瓶中液面相平 C．视线与凹液面的最低点水平相切，读取量筒中水的体积 D．上下移动量筒K，使其中液面与广口瓶中液面相平 (4)仔细分析实验装置后，同学们经讨论认为以下两点会引起较大误差： ①稀硫酸滴入锥形瓶中，即使不生成氢气，也会将瓶内空气排出，使所测氢气体积偏大； ②实验结束时，连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在，使所测氢气体积偏小，于是他们设计了如图所示的实验装置： ①装置中导管a的作用是 ②实验后测得生成的氢气在标准状况下的体积为5.6 L，则铝的质量分数为 (请保留1位小数) 。 【答案】(1) 玻璃棒、250mL容量瓶 10.0 C (2)偏低 (3) C；B；F ABC (4) 平衡气压，便于稀硫酸能顺利滴下；滴入锥形瓶的稀硫酸体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差 52.9% 【分析】该实验的实验目的是设计实验方案测定铝镁合金(不含其他元素)中铝的质量分数，并根据实验中出现的问题改进实验方案减小实验误差。 【详解】（1）实验室没有240mL容量瓶，所以配制240mL1.0mol/L氢氧化钠溶液时，应选用250mL容量瓶，由配制一定物质的量浓度溶液配制的步骤为计算、称量、溶解、移液、洗涤、定容、摇匀、装瓶可知，实验过程中需要用到的的玻璃仪器有量筒、胶头滴管、烧杯、玻璃棒、250mL容量瓶； ①由分析可知，配制250mL1.0mol/L氢氧化钠溶液需要用到的的玻璃仪器有量筒、胶头滴管、烧杯、玻璃棒、250mL容量瓶，故答案为：玻璃棒、250mL容量瓶； ②配制250mL1.0mol/L氢氧化钠溶液需要用托盘天平称出氢氧化钠的物质的量为1.0mol/L×0.25L×40g/mol=10.0g，故答案为：10.0； ③A．氢氧化钠固体在称量前已部分变质会使溶质的物质的量减小，导致所配溶液浓度偏低，故错误； B．有少量氢氧化钠溶液残留在烧杯里会使溶质的物质的量减小，导致所配溶液浓度偏低，故错误； C．定容时，俯视容量瓶的刻度线会使溶液的体积偏小，导致所配溶液浓度偏高，故正确； D．定容摇匀后，发现溶液凹液面最低处低于刻度线，用胶头滴管补水至刻度线会使溶液的体积偏大，导致所配溶液浓度偏低，故错误； 故选C； （2）铝可以与氢氧化钠反应，镁不与氢氧化钠反应，则未洗涤固体，镁上会附着偏铝酸钠等物质导致测定的镁的质量偏大，导致测得合金中镁的质量分数偏高、铝的质量分数偏低，故答案为：偏低； （3）①合金与酸测定镁铝合金与稀硫酸反应生成氢气体积时，制备的氢气无需干燥，可直接通过排出水的体积测量生成氢气的体积，需要的装置为合金与稀硫酸反应制备氢气的装置和量取反应生成氢气体积的装置，则装置的正确连接顺序是A、CB、F，故答案为：C；B；F； ②实验结束，测量生成氢气的体积的正确操作为待实验装置冷却后，上下移动量筒F，使其中液面与广口瓶中液面相平，再让视线与凹液面的最低点水平，读取量筒中水的体积，故选ABC； （4）①装置中导管a的作用是保持分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下，滴入锥形瓶的稀硫酸体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差，故答案为：平衡气压，便于稀硫酸能顺利滴下；滴入锥形瓶的稀硫酸体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差； ②设合金中镁、铝的物质的量分别为amol、bmol，由合金的质量可得：24a+27b=5.1，由实验后测得生成的氢气在标准状况下的体积为5.6 L可得：a+=，解联立方程可得a=b=0.1，则铝的质量分数为×100%=52.9%，故答案为：52.9%。 4．（23-24高一上·陕西汉中·期末）金属是日常生活中的重要材料。 Ⅰ.铁为日常生活中用量最大的金属单质。利用如图装置来探究铁与水蒸气的反应： (1)装置B中发生反应的化学方程式为 。 (2)装置A、B加热的先后顺序是 ；石棉绒的作用是 。 (3)关于该实验，下列说法错误的是 (填字母)。 A．装置C中盛放的固体可能是碱石灰(固体NaOH和CaO的混合物)，起干燥作用 B．如果反应后B中残留的固体为黑色纯净物，则该固体可能为Fe3O4，FeO或Fe2O3中的一种 C．装置D采用向下排空气法收集反应产生的气体 Ⅱ.镁铝合金是飞机制造、化工生产等行业的重要材料。为测定某镁铝合金(不含其他元素)中镁的质量分数，称取12g铝镁合金粉末样品，投入100mL4.2mol/L的NaOH溶液中，恰好完全反应。 (4)实验中发生反应的离子方程式为 。 (5)计算该镁铝合金中镁的质量分数 。 【答案】(1) (2) 先加热A后加热B 防止铁粉堵塞硬质玻璃管右端的导管口 (3)B (4) (5)5.5% 【详解】（1）装置B中铁与水蒸气在高温条件下反应，发生化学方程式为：。 答案为：。 （2）先点燃B处，铁与氧气发生反应，故先加热A后加热B；石棉绒的作用可以防止铁粉堵塞硬质玻璃管右端的导管口。 答案为：先加热A后加热B；防止铁粉堵塞硬质玻璃管右端的导管口。 （3）A．装置C的作用为出去氢气中的水蒸气，其干燥作用，可以盛放的固体干燥剂，可能是碱石灰或无水氯化钙，故正确； B．如果反应后B中残留的固体为黑色纯净物，则该固体可能为Fe3O4、FeO中的一种， Fe2O3为红棕色固体，不可能含有，胡错误； C．氢气的密度小于空气，采用向下排空气法收集，故正确。 答案为：B。 （4）合金中加入氢氧化钠溶液，发生反应的离子方程式为：。 答案为：。 （5）n(NaOH)= 0.1L4.2mol/L=0.42mol，合金中加入氢氧化钠溶液后，，根据方程式，合金中n()=n(NaOH)=0.42mol，m()=0.42mol27g/mol=11.34g，该镁铝合金中镁的质量分数。 答案为：5.5%。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$