第四章 第14讲 金属材料 金属冶炼（教师用书word）-【步步高】2024年高考化学大一轮复习讲义（人教版 浙江专用第二版）

第14讲　金属材料　金属冶炼 [复习目标]　1.了解镁、铝、铜及其重要化合物的存在、性质和用途。2.掌握工业提取铝、镁的一般方法。3.了解合金的概念及金属材料的重要应用。 考点一　铝及其化合物 1．铝单质 写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式： ① ②2Al＋3Cl22AlCl3； ③ ④2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑； ⑤2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3(铝热反应)。 2．氧化铝、氢氧化铝的两性 按要求完成下列化学反应的离子方程式。 (1)氧化铝分别溶于盐酸、NaOH溶液：Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O 、Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O。 (2)氢氧化铝分别溶于盐酸、NaOH溶液：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O、Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O 。 3．Al(OH)3的制备 写出下列反应的离子方程式。 (1)Al3＋与氨水反应(不用强碱)： Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。 (2)向含AlO的溶液中通入过量的CO2： AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO。 (3)Al3＋与AlO发生相互促进的水解反应： Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓。 4．工业炼铝的流程 方案一：碱溶法 方案二：酸溶法 1．MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂(　　) 2．实验室可用氧化铝坩埚熔化NaOH、Na2CO3固体等(　　) 3．铝和酸反应时，氧化剂是酸，铝和碱反应时，氧化剂是碱(　　) 4．明矾可作净水剂，起到杀菌消毒的作用(　　) 答案　1.×　2.×　3.×　4.× 一、铝及其化合物的性质 1．下列关于铝的化合物的说法错误的是(　　) A．氧化铝俗名为刚玉，是高温耐火材料 B．KAl(SO4)2·12H2O溶于水可形成Al(OH)3胶体，可以净水 C．Al3＋和AlO两种离子不能大量共存于同一溶液中 D．将AlCl3溶液滴入浓氨水中的离子方程式：Al3＋＋4NH3·H2O===AlO＋4NH＋2H2O 答案　D 解析　将AlCl3溶液滴入浓氨水中，生成氢氧化铝沉淀，D错误。 2．称取两份铝粉，第一份加入足量氢氧化钠溶液，第二份加入足量盐酸，若要放出等量的气体，两份铝粉的质量之比为(　　) A．1∶3 B．3∶1 C．1∶1 D．4∶3 答案　C 解析　由反应：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑和2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑可知，等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，生成的氢气的量相等。 3．向含有HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl的混合溶液中(假设各1 mol)，逐滴加入NaOH溶液，沉淀的物质的量随NaOH溶液体积变化的图像如下。(假设Mg2＋、Al3＋结合OH－能力相同) 分析图像的变化情况，回答下列问题： (1)H＋、Al3＋、Al(OH)3、NH四种微粒与OH－反应的先后顺序依次为___________________。 (2)依次写出各阶段的离子方程式： ①OA：________________________________________________________________________。 ②AB：________________________________________________________________________。 ③BC：________________________________________________________________________。 ④CD：________________________________________________________________________。 答案　(1)H＋、Al3＋、NH、Al(OH)3 (2)①H＋＋OH－===H2O ②Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓ ③NH＋OH－===NH3·H2O ④Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O 二、有关铝的工艺流程 4．工业上用某种氧化铝矿石(含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下： 对上述流程中的判断正确的是(　　) A．试剂X可以为氨水，沉淀中含有铁的化合物 B．CO2可以用H2SO4溶液或稀盐酸代替 C．反应Ⅱ中的离子方程式为CO2＋AlO＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO D．工业上还可采用Fe还原Al2O3的方法制Al，成本更低 答案　C 解析　A项，试剂X应为强碱溶液，使Al2O3溶解；B项，若用强酸代替CO2，强酸过量时，Al(OH)3会溶解，不能生成Al(OH)3沉淀；D项，因Al比Fe活泼，不能用Fe置换Al。 5．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　镁　海水提镁 1．从海水中提取镁的流程 主要化学反应为 (1)制石灰乳：CaCO3CaO＋CO2↑、CaO＋H2O===Ca(OH)2； (2)沉淀Mg2＋：Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2＋Ca2＋； (3)制备MgCl2：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O、MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O； (4)电解MgCl2：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。 2．镁的重要化合物 (1)氧化镁：白色粉末状固体，难溶于水，属于碱性氧化物，与盐酸反应的离子方程式为MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O。 (2)氢氧化镁：白色固体，难溶于水，中强碱，与盐酸反应的离子方程式为Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O。 特别提醒　氢氧化镁的溶解度小于碳酸镁，能发生反应MgCO3＋H2OMg(OH)2＋CO2↑，镁元素在水垢中的存在形式是Mg(OH)2。 1．加热MgCl2溶液最终可制得MgCl2固体(　　) 2．工业上冶炼金属镁也可以采用电解熔融MgO的方法(　　) 3．镁不慎着火，可以用CO2灭火(　　) 4．在Mg(HCO3)2溶液中加入足量的Ca(OH)2溶液，最终得到的沉淀是MgCO3和CaCO3(　　) 答案　1.×　2.×　3.×　4.× 化工流程中的“镁” 1．以混有SiO2的MgCO3为原料制备氧化镁的实验流程如图： 下列说法错误的是(　　) A．酸浸的离子方程式为CO＋2H＋===CO2↑＋H2O B．浸出渣的成分是SiO2 C．母液的主要溶质是NH4Cl D．固体X是Mg(OH)2 答案　A 解析　MgCO3是微溶物，不可拆成离子，故A错误；SiO2不溶于盐酸，浸出渣为SiO2，故B正确；加入氨水沉镁：MgCl 2＋2NH3·H2O ===Mg(OH)2↓＋2NH4Cl，母液的主要溶质是NH4Cl，故C、D正确。 2．从海水中提取镁的工艺流程如图所示： 回答下列问题： (1)海水通过结晶、过滤得到的固体物质主要是________。 答案　NaCl (2)怎样使MgCl2·6H2O失去结晶水得到MgCl2? 答案　将晶体置于HCl气体氛围中脱水。 (3)上述工艺流程涉及到的基本反应类型有__________________________________________。 答案　化合反应、分解反应、复分解反应 (4)写出电解熔融MgCl2的电极反应式。 答案　阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：Mg2＋＋2e－===Mg 考点三　铜及其化合物 1．熟记铜及其常见化合物的颜色 物质 颜色 物质 颜色 Cu 紫红色 CuSO4 白色 CuO 黑色 CuSO4·5H2O 蓝色 Cu2O 砖红色 Cu2(OH)2CO3 绿色 Cu2S 黑色 Cu(OH)2 蓝色 2.铜及其重要化合物的性质及应用 (1)铜在潮湿的空气中生成铜锈 [Cu2(OH)2CO3]：2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3。 (2)常用灼热的铜粉除去N2中的O2，用灼热的CuO除去CO2中的CO。 (3)新制的Cu(OH)2常用来检验醛基。 (4)CuSO4遇水蒸气变为蓝色晶体(CuSO4·5H2O)，可用于检验H2O。 (5)过量的Cu和浓HNO3反应，得到NO2和NO的混合气体，再加入稀H2SO4，Cu继续溶解。 (6)Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O，此反应中当Cu过量时，H2SO4也不能完全反应。此反应不适用于制备CuSO4，因为会产生污染性气体SO2且H2SO4的利用率低。 1．CuO是黑色固体，与水反应生成Cu(OH)2(　　) 2．将铜片置于干燥的空气中，不易被腐蚀(　　) 3．CuSO4·5H2O失去结晶水属于物理变化(　　) 4．常温下Cu和浓H2SO4反应生成CuSO4(　　) 5．过量的铜与浓硝酸反应一定没有一氧化氮生成(　　) 答案　1.×　2.√　3.×　4.×　5.× 一、铜及其化合物的性质和应用 1．某研究小组通过实验探究Cu及其重要化合物的性质，下列操作正确且能达到目的的是(　　) A．将铜丝插入浓硫酸中加热，反应完后把水加入反应器中，观察硫酸铜溶液的颜色 B．常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中，观察CuCl2的生成 C．将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，得到无水CuCl2固体 D．将表面有铜绿的铜器放入稀盐酸中浸泡，除去铜绿 答案　D 解析　A项，应将反应后的液体倒入盛水的烧杯中，并不断搅拌；B项，应将铜丝在空气中加热到红热后伸入盛满氯气的集气瓶中；C项，CuCl2水解生成的盐酸易挥发，加热蒸干CuCl2溶液得不到无水CuCl2固体。 二、铜及其化合物的制备 2．碱式碳酸铜又名孔雀石，主要成分为Cu2(OH)2CO3，呈绿色，是一种具有广泛用途的化工产品。某化学小组探究制备碱式碳酸铜的反应条件并制备少量碱式碳酸铜。 试剂：0.25 mol·L－1 Na2CO3溶液、0.5 mol·L－1 NaOH溶液、0.5 mol·L－1 Cu(NO3)2溶液各100 mL。 实验1：探究Cu(NO3)2与NaOH和Na2CO3溶液配比 取三种反应溶液，以表中的比例混合，在60 ℃条件下进行实验，并观察现象。 编号 V[Cu(NO3)2] /mL V(NaOH) /mL V(Na2CO3) /mL 沉淀数量 沉淀颜色 1 2 2 2.8 ＋ ＋ ＋ 蓝色 2 2 2 2.4 ＋ ＋ ＋ 蓝色 3 2 2 2 ＋ ＋ 浅绿色 4 2 2 1.6 ＋ 浅绿色 注：“＋”越多表示沉淀的相对量越多。 实验2：探究反应温度 按上述实验得到的合适反应液用量，在不同温度下进行实验，并观察现象。 反应温度/℃ 沉淀数量 沉淀颜色 室温 ＋＋＋＋ 蓝色 40 ＋＋＋＋ 蓝色 60 ＋ 浅绿色 75 ＋＋ 绿色 80 ＋＋＋ 绿色(少量黑色) 实验3：制备碱式碳酸铜 按最佳物料比取50 mL 0.5 mol·L－1 Cu(NO3)2溶液、50 mL 0.5 mol·L－1 NaOH溶液和相应体积的0.25 mol·L－1Na2CO3溶液，在最佳反应温度下进行实验，待反应完全后，静置、过滤、洗涤、干燥后，得到2.5 g产品。 请回答下列问题： (1)本实验配制溶液时用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒以外还有_________________________。 (2)制备碱式碳酸铜时，Cu(NO3)2、NaOH和Na2CO3溶液的最佳物质的量之比为__________，最佳反应温度为____________，本实验的加热方式为________________。 (3)请写出本实验制备碱式碳酸铜的化学方程式： _______________________________________________________________________________。 (4)实验2中在80 ℃反应生成的沉淀中有少量黑色的物质，产生该物质的原因可能是 ________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 (5)简述实验3中洗涤沉淀的操作：__________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 (6)计算本实验的产率为________%(保留三位有效数字)。 答案　(1)100 mL 容量瓶、胶头滴管　(2)2∶2∶1　75 ℃　水浴加热　(3)2NaOH＋Na2CO3＋2Cu(NO3)2===Cu2(OH)2CO3＋4NaNO3　(4)碱式碳酸铜受热分解生成黑色的氧化铜　(5)向过滤器中加入蒸馏水没过沉淀，待蒸馏水自然流下后，重复操作2～3次　(6)90.1 解析　(2)由实验1表格数据可知，当Cu(NO3)2、NaOH和Na2CO3溶液的体积均为2 mL时，生成的碱式碳酸铜最多，Cu(NO3)2、NaOH和Na2CO3溶液的浓度分别为0.5 mol·L－1、0.5 mol· L－1、0.25 mol·L－1，则制备碱式碳酸铜时，Cu(NO3)2、NaOH和Na2CO3溶液的最佳物质的量之比为2∶2∶1；由实验2表格数据可知，当温度为75 ℃时，生成的碱式碳酸铜最多，则最佳反应温度为75 ℃，故本实验的加热方式为水浴加热。(6)由反应方程式可知，理论上生成碱式碳酸铜的物质的量为mol，质量为 g，则本实验的产率为×100%≈90.1%。 考点四　金属冶炼及金属材料 1．常见的金属材料 (1)金属材料分类 (2)几种常见的合金 ① ② ③ 2．金属冶炼的一般方法及应用 (1)金属在自然界中的存在 (2)金属冶炼的实质 金属的冶炼过程就是把金属从化合态还原为游离态的过程，即Mn＋＋ne－===M(写反应通式，用M表示金属)。 (3)金属冶炼的方法 方法名称 主要反应原理(举例) 热分解法 2HgO2Hg＋O2↑ 2Ag2O4Ag＋O2↑ 热还原法 CO作还原剂 Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2(高炉炼铁) H2作还原剂 WO3＋3H2W＋3H2O 铝热反应 Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3 电解法 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ 1．金属钠的冶炼用电解熔融的NaCl，则金属铝的冶炼也用电解熔融的AlCl3(　　) 2．电解饱和食盐水制取钠(　　) 3．热还原法制取汞、银(　　) 4．铝热反应可用于冶炼高熔点金属，如K、Ca、Cr、Mn等(　　) 5．工业电解熔融态的Al2O3制Al时，加冰晶石的主要作用是提高Al的产量(　　) 6．将六水合氯化镁晶体在一定条件下加热得到无水氯化镁，电解熔融氯化镁，可以得到金属镁(　　) 答案　1.×　2.×　3.×　4.×　5.×　6.√ 金属冶炼方法的选择 1．根据已掌握的知识分析K、Na、Ca、Mg、Sn、Pb、Hg、Ag等金属单质的冶炼方法。 答案　K、Na、Ca、Mg属于活泼金属，一般使用电解法冶炼；Sn、Pb属于较活泼金属，一般使用热还原法冶炼；Hg、Ag属于不活泼金属，一般使用热分解法冶炼。 2．冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法；②水煤气法；③活泼金属置换法；④电解法。四种方法在工业上均有应用，古代有：(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜；(Ⅱ)湿法炼铜。现代有：(Ⅲ)铝热法炼铬；(Ⅳ)从光卤石中炼镁。对它们的冶炼对应方法的分析不正确的是(　　) A．(Ⅰ)—① B．(Ⅱ)—② C．(Ⅲ)—③ D．(Ⅳ)—④ 答案　B 解析　(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜是采用焦炭法冶炼金属铜，对应方法①，故A正确；(Ⅱ)湿法炼铜是采用活泼金属置换法冶炼金属铜，对应方法③，故B错误；(Ⅲ)铝热反应是采用活泼金属置换法冶炼金属，对应方法③，故C正确；(Ⅳ)从光卤石中冶炼金属镁是采用电解熔融氯化镁的方法，对应方法④，故D正确。 3．金属的冶炼一般用热分解法、热还原法和电解法，选用冶炼方法的依据主要是(　　) A．金属在自然界里存在的形式 B．金属元素在地壳中的含量 C．金属阳离子得电子的能力 D．金属熔点的高低 答案　C 解析　不同的金属有不同的冶炼方法，金属的冶炼方法是根据金属的活动性强弱确定，即根据金属阳离子得电子的能力确定，与其在自然界中的含量多少、熔点高低以及存在形式没有太大的关系，故C项正确。 1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)氧化铝熔点高，常用于制造耐高温材料(2022·浙江6月选考，8C)(　√　) (2)工业上通过电解六水合氯化镁制取金属镁(2022·浙江6月选考，9A)(　×　) (3)铝热反应非常剧烈，操作时要戴上石棉手套和护目镜(2022·浙江6月选考，11B)(　√　) (4)技术人员开发高端耐腐蚀镀铝钢板，是因为铝能形成致密氧化膜(2022·广东，6D)(　√　) (5)利用海水制取溴和镁单质，此过程中Br－可被氧化，Mg2＋可被还原(2022·广东，12B)(　√　) (6)MgCl2溶液中滴加NaOH溶液至过量，现象为产生白色沉淀后沉淀消失 (2022·海南，6A)(　×　) (7)青铜和黄铜是不同结构的单质铜(2022·全国乙卷，7C)(　×　) (8)青铜比纯铜熔点低、硬度大，所以古代用青铜铸剑(2022·江苏，7C) (　√　) 2．(2020·江苏，3)下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是(　　) A．铝的金属活泼性强，可用于制作铝金属制品 B．氧化铝熔点高，可用作电解冶炼铝的原料 C．氢氧化铝受热分解，可用于中和过多的胃酸 D．明矾溶于水并水解形成胶体，可用于净水 答案　D 解析　铝的金属活泼性强与可用于制作铝金属制品无对应关系，A项错误；氧化铝熔点高，可用作耐高温材料；铝是活泼金属，用电解法冶炼，选择氧化铝作原料，是因为氧化铝是离子化合物，B项错误；氢氧化铝具有弱碱性，可以中和过多的胃酸，C项错误；明矾的化学式为KAl(SO4)2·12H2O，Al3＋发生水解生成Al(OH)3胶体，可以吸附水中悬浮的颗粒物，从而起到净水的作用，D项正确。 3．(2022·广东，1)中华文明源远流长，在世界文明中独树一帜，汉字居功至伟。随着时代发展，汉字被不断赋予新的文化内涵，其载体也发生相应变化。下列汉字载体主要由合金材料制成的是(　　) 汉字载体 选项 A.兽骨 B.青铜器 C.纸张 D.液晶显示屏 答案　B 解析　兽骨其主要成分是碳酸钙和其他钙盐，故A不符合题意；青铜器是铜与锡、铅等的合金，属于合金材料，故B符合题意；纸张的主要成分是纤维素，故C不符合题意；液晶显示屏是一种采用液晶为材料的显示器，液晶是一类介于固态和液态间的有机化合物，故D不符合题意。 4．(2020·山东，9)以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下： 已知浸出时产生的废渣中有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3。下列说法错误的是(　　) A．浸出镁的反应为MgO＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3↑＋H2O B．浸出和沉镁的操作均应在较高温度下进行 C．流程中可循环使用的物质有NH3、NH4Cl D．分离Mg2＋与Al3＋、Fe3＋是利用了它们氢氧化物Ksp的不同 答案　B 解析　氯化铵溶液显酸性，与MgO反应，相当于MgO促进了氯化铵的水解，生成氨气，A项正确；NH3·H2O易分解，故沉镁时温度不可太高，B项错误；由流程图可知氨气可循环使用，沉镁过程中产生氯化铵，故氯化铵也可循环使用，C项正确；浸出过程中产生Fe(OH)3和Al(OH)3，沉镁过程中加氨水调节pH产生Mg(OH)2，利用三种离子氢氧化物Ksp的不同，使其先后沉淀而分离，D项正确。 5．(2022·海南，15)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)除去原料表面的油污　(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D，向其中加入适量硫化钠，使铜离子恰好完全沉淀，静置后，向上层清液中再加入KI溶液，溶液不变色，I－不能被氧化 解析　(1)原料表面含有少量的油污，Na2CO3溶液呈碱性，可以除去原料表面的油污。(2)在加热的条件下，铜可以与浓硫酸发生反应生成CuSO4、SO2和H2O，二氧化硫是一种大气污染物，步骤②中，若仅用浓H2SO4溶解固体B，将生成SO2污染环境。(3)步骤②中，在H2O2存在下Cu溶于稀H2SO4，生成CuSO4和H2O，该反应的化学方程式为Cu＋H2O2＋ H2SO4===CuSO4＋2H2O。(4)胆矾是一种易溶于水的晶体，因此，经步骤④得到的胆矾，不能用水洗涤。(5)ⅰ.H2O2常温下即能发生分解反应，在加热的条件下，其分解更快，因此，甲同学认为不可能是步骤②中过量H2O2将I－氧化为I2。ⅱ.I－氧化为I2时溶液的颜色会发生变化；滤液D中含有CuSO4和H2SO4，乙同学通过实验证实，只能是Cu2＋将I－氧化为I2，较简单的方案是除去溶液中的Cu2＋，然后再向其中加入含有I－的溶液，观察溶液是否变色。 课时精练 1．下列说法不正确的是(　　) A．铁粉与氧化铝发生的铝热反应可用于焊接铁轨 B．镁燃烧会发出耀眼的白光，可用于制造信号弹和焰火 C．熟石膏与水混合成糊状后能很快凝固，常用于制作模型和医疗石膏绷带 D．工业上可用氨水消除燃煤烟气中的二氧化硫 答案　A 解析　铝粉与氧化铁发生铝热反应时放出大量的热，因此生成的铁是液态的，故其可用于焊接铁轨，但是，铁粉与氧化铝不能发生铝热反应，A说法不正确；镁燃烧会发出耀眼的白光，因此，其可用于制造信号弹和焰火，B说法正确；粉末状的熟石膏与水混合成糊状后能很快凝固转化为坚固的块状生石膏，因此，其常用于制作模型和医用石膏绷带，C说法正确；二氧化硫属于酸性氧化物，其可以与碱反应生成盐和水，而氨水呈碱性，因此，工业上可用氨水吸收燃煤烟气中的二氧化硫从而消除污染，D说法正确。 2．(2022·武汉模拟)旅游景点售卖的仿银饰品大多是白铜(铜镍合金)。下列说法正确的是(　　) A．硬度比铜的大 B．熔点比铜的高 C．容易被腐蚀 D．通过外观颜色即可区分它和白银 答案　A 解析　合金的硬度大于其成分金属，A正确；合金的熔点低于其成分金属，B错误；合金的性能优于其成分金属，故合金的耐腐性更好，C错误；白铜、白银均为银白色，不能通过颜色区分，D错误。 3．(2022·南通高三期末)下列铜及其化合物性质与用途具有对应关系的是(　　) A．铜单质具有延展性，可用作传输电流 B．Cu2O的熔、沸点较高，可用作催化反应 C．Cu(OH)2具有氧化性，可用作检验醛基 D．CuSO4能使蛋白质变性，可用于饮用水消毒 答案　C 解析　铜单质具有导电性，可用作传输电流，A不符合题意；Cu2O的熔、沸点较高与其作催化剂无因果关系，B不符合题意；已知反应RCHO＋2Cu(OH)2＋NaOHCu2O↓＋RCOONa＋3H2O，反应中Cu(OH)2作氧化剂，具有氧化性，可用作检验醛基，C符合题意；CuSO4能使蛋白质变性，但CuSO4不可用于饮用水消毒，只能用于环境消毒，D不符合题意。 4．(2022·绍兴模拟)下列方程式不能准确解释相应实验现象的是(　　) A．酚酞滴入醋酸钠溶液中变为浅红色：CH3COO－＋H2OCH3COOH＋OH－ B．金属钠在空气中点燃生成淡黄色固体：2Na＋O2Na2O2 C．铝溶于氢氧化钠溶液，有无色气体产生：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑ D．氯化铁溶液与硫氰化钾溶液混合变红色：Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3↓ 答案　D 解析　酚酞滴入醋酸钠溶液中变为浅红色，醋酸根离子水解使溶液呈碱性，离子方程式为CH3COO－＋H2OCH3COOH＋OH－，故A不符合题意；钠与氧气加热生成淡黄色的过氧化钠，化学方程式为2Na＋O2Na2O2，故B不符合题意；铝溶于氢氧化钠溶液，反应生成偏铝酸钠和氢气，离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑，故C不符合题意；氯化铁溶液与硫氰化钾溶液混合变红色：Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3，生成物不是沉淀，故D符合题意。 5．某同学通过系列实验探究Al及其化合物的性质，下列操作正确且能达到目的的是(　　) A．将水加入浓硫酸中得到稀硫酸，将铝条置于其中探究Al的活泼性 B．将NaOH溶液缓慢滴入Al2(SO4)3溶液中至过量，最终观察到有沉淀生成 C．将Al(OH)3浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤，洗涤并收集沉淀 D．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 答案　D 解析　A项，稀释浓硫酸时应将浓硫酸沿烧杯壁缓慢地加入水中并不断搅拌；B项，将过量的NaOH溶液滴入Al2(SO4)3溶液中，最终生成NaAlO2。 6．下列说法不正确的是(　　) A．通过电解熔融的无水MgCl2可以制得金属镁 B．镁条在空气中燃烧所得的固体物质是混合物 C．氧化镁是优质的耐火材料 D．金属镁质地柔软，不适宜制作高强度的合金材料 答案　D 解析　工业上采用电解熔融MgCl2的方法冶炼Mg，故A正确；Mg在空气中燃烧生成MgO、Mg3N2和C，所得的固体物质是混合物，故B正确；MgO熔点很高，在一般条件下不熔融，所以氧化镁是优质的耐火材料，故C正确；虽然Mg质地柔软，但密度小，常用来制作合金材料，如镁铝合金，故D错误。 7．我国古代“药金”的冶炼方法是将炉甘石(ZnCO3)和赤铜矿(Cu2O)与木炭按一定的比例混合后加热至800 ℃，即可炼出闪烁似金子般光泽的“药金”。下列叙述正确的是(　　) A．“药金”实质上是铜锌合金 B．冶炼炉中炉甘石直接被木炭还原为锌 C．用王水可区别黄金和“药金” D．用火焰灼烧不能区别黄金和“药金” 答案　A 解析　冶炼“药金”的相关反应的化学方程式为ZnCO3ZnO＋CO2↑、2ZnO＋C2Zn＋CO2↑、2Cu2O＋C4Cu＋CO2↑，A项正确、B项错误；王水可以溶解黄金和“药金”，C项错误；用火焰灼烧可以区别黄金和“药金”，因为高温下黄金跟空气不反应，而“药金”可以与空气反应，生成的CuO是黑色的，ZnO是白色的，D项错误。 8．人类最早冶金的历史年代曲线图如图所示(－1000表示公元前1000年)。下列说法正确的是(　　) A．金属越活泼，冶炼的年代一定越晚 B．冶炼金属的历史：电解氯化物比电解氧化物早 C．自然界中铜元素以游离态形式存在，故铜的冶炼年代最早 D．金属氧化物(如Al2O3、Cu2O)也属于金属材料 答案　B 解析　图中铜冶炼的年代比银和金早，而铜比银和金活泼，故A错误；金属氯化物的沸点一般比金属氧化物的低，在冶炼初期会选择电解金属氯化物，故B正确；自然界中铜以化合态存在，故C错误。 9．(2023·浙江金华模拟)制备氮化镁的装置如图所示。实验时在不锈钢舟内加入镁粉，通氮气15 min，升温至1 073 K，加热半小时，冷却至室温，停止通氮气。下列说法正确的是(　　) A．1中的试剂是饱和食盐水，通过观察气泡，调节气流速度 B．6的作用是缓冲加热后未反应的氮气，7的作用是防止空气中的水分进入装置 C．氮化镁是共价化合物，露置于空气中有刺激性气味的气体产生 D．实验中氮气是反应物，仅起到氧化镁粉的作用 答案　B 解析　1中试剂为浓硫酸，用于除去氮气中的水蒸气，并可以通过观察气泡，调节气流速度，A错误；6的作用是安全瓶，起缓冲作用，7中盛放浓硫酸，防止外界空气中的水分进入装置，B正确；氮化镁是离子化合物，露置于空气中与水反应生成有刺激性气味的氨气，C错误；氮气除了作为反应物之外还用于排尽装置中的空气，D错误。 10．(2022·广东模拟)从铝土矿(主要成分为Al2O3)中提取铝的工艺流程如图。下列说法不正确的是(　　) A．从NaAlO2→Al(OH)3→Al2O3的转化过程中涉及的反应均为非氧化还原反应 B．Al2O3与NaOH溶液反应的化学方程式：Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O C．NaAlO2生成Al(OH)3的离子方程式：AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO D．电解熔融Al2O3阳极的电极反应式：Al3＋＋3e－===Al 答案　D 解析　向NaAlO2溶液中通入CO2气体，发生反应生成Al(OH)3，Al(OH)3不稳定，受热分解产生Al2O3，在上述转化过程中无元素化合价的变化，因此涉及的反应均为非氧化还原反应，A正确；Al2O3是两性氧化物，与NaOH溶液反应产生NaAlO2和水，B正确；酸性：H2CO3＞Al(OH)3，向NaAlO2溶液中通入过量CO2气体，反应产生Al(OH)3、NaHCO3，该反应的离子方程式为AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO，C正确；电解熔融Al2O3时，阳极上O2－失去电子变为O2，电极反应式为2O2－－4e－===O2↑，D错误。 11．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：在水溶液中存在平衡：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为了实现CuCl的净化 C．[CuCl3]2－中加水可使平衡CuCl(s)＋2Cl－(aq)[CuCl3]2－(aq)逆向移动 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　“浸取”后所得浸取液含有FeCl2，FeCl2与Cu单质不能发生反应，因此不可用来腐蚀铜制电路板，A错误；加入浓盐酸后溶液中的c(Cl－)增大，CuCl(s)＋2Cl－(aq)[CuCl3]2－(aq)正向移动，过滤除杂后加水稀释，平衡逆向移动，从而可得纯净的CuCl，故该操作的目的是为了实现CuCl的净化，B、C正确；乙醇沸点低易挥发，真空中无O2可防止CuCl被氧化，故采用乙醇洗涤和真空干燥有利于提高CuCl的产率和纯度，D正确。 12．(2022·杭州模拟)文物保护讲究“修旧如旧”。古代青铜器铜锈成分非常复杂，主要成分有Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl。青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀生成Cu2(OH)3Cl的原理示意图如图所示。已知CuCl是白色不溶于水的固体，下列说法正确的是(　　) A．疏松的Cu2(OH)3Cl属于无害锈 B．过程Ⅰ中负极的电极反应式为Cu－e－===Cu＋ C．若生成2.145 g Cu2(OH)3Cl理论上消耗标准状况下氧气的体积为0.224 L D．用HNO3溶液除青铜器上的铜锈，可实现“修旧如旧”，保护文物的艺术价值 答案　C 解析　Cu2(OH)3Cl疏松、易吸收水，会使器物损坏程度逐步加剧，并不断扩散，属于有害锈，A错误；负极的电极反应式为Cu－e－＋Cl－===CuCl，B错误；根据电子守恒可知，若生成2.145 g Cu2(OH)3Cl理论上消耗氧气的物质的量为＝0.01 mol，故在标准状况下的体积为0.01 mol×22.4 L·mol－1＝0.224 L，C正确；HNO3溶液会与Cu反应，会破坏文物，D错误。 13．氯化镁是重要的无机材料，在常温下易吸湿，可溶于水和乙醇。某兴趣小组以海水为原料制备无水氯化镁。 实验1　制备MgCl2·6H2O晶体 以海水为原料，对其进行一系列处理，得到晶体。 (1)除去海水中不溶性杂质常用的实验操作是________(填名称)。 (2)从氯化镁溶液中析出MgCl2·6H2O晶体的结晶方法是________(填“降温结晶”或“蒸发结晶”)。 实验2　样品中MgCl2·6H2O晶体含量测定 准确称取实验1制得的MgCl2·6H2O晶体a g于锥形瓶中，加去离子水溶解，依次加入一定量三乙醇胺、NH3­NH4Cl缓冲溶液，摇匀，滴入铬黑T指示剂，用0.020 00 mol·L－1 EDTA(用H2Y2－表示)标准溶液滴定至终点，消耗EDTA溶液的体积为V mL。 已知：①0.020 00 mol·L－1 EDTA标准溶液的pH约为5，指示剂铬黑T使用的适宜pH范围为8～11，NH3­NH4Cl缓冲溶液pH约为10。 ②滴定原理：Mg2＋＋H2Y2－===MgY2－＋2H＋。 (3)该实验中使用的滴定管是________(填“甲”或“乙”)。 (4)NH3­NH4Cl缓冲溶液的作用是________。 (5)样品中MgCl2·6H2O的质量分数为________。 实验3　制备无水氯化镁 利用如图实验装置(夹持和加热装置省略)，准确称取一定质量MgCl2·6H2O晶体在HCl气流中小心加热。 (6)A装置的作用是________。 (7)某同学在实验前后测得玻璃管B减重m1 g，干燥管C增重m2 g，m1>m2，其可能的原因是________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________(用化学方程式表示)。 答案　(1)过滤　(2)降温结晶　(3)甲　(4)控制溶液的pH为8～11　(5)×100% (6)干燥氯化氢气体　(7)MgCl2·6H2OMgO＋2HCl＋5H2O[或MgCl2·6H2OMg(OH)Cl＋HCl＋5H2O或MgCl2·6H2OMg(OH)2＋2HCl＋4H2O] 解析　(2)为降低水解程度，从氯化镁溶液中析出MgCl2·6H2O晶体的结晶方法是降温结晶。(3)EDTA标准溶液pH约为5，呈酸性，应选用酸式滴定管，故使用的滴定管是甲。(5)根据反应Mg2＋＋H2Y2－===MgY2－＋2H＋，可计算样品中MgCl2·6H2O的质量分数。(6)抑制晶体水解，A装置的作用是干燥氯化氢气体。 14．利用废铝箔(主要成分为Al，含少量的Fe)既可制取AlCl3又可制取净水剂硫酸铝晶体。实验室用如图所示装置制备AlCl3溶液，并用AlCl3溶液溶解一定量的碳酸钙形成溶液，再用氨水沉淀，然后煅烧沉淀制备新型的超导材料和发光材料七铝十二钙(12CaO·7Al2O3)。已知AlCl3易水解，易升华。 (1)实验室用氯酸钾和浓盐酸制备氯气，其离子方程式为_____________________________。 (2)为了防止蒸气凝华堵塞导管，实验中可采取的措施是_____________________(写出一点)。 (3)装置B中的溶液溶解碳酸钙时，要控制碳酸钙和AlCl3的量，其原因是______________。 (4)某课外小组的同学拟用废铝箔制取硫酸铝晶体，已知铝的物种类别与溶液pH的关系如图所示，实验中可选用的试剂：处理过的铝箔、NaOH溶液、硫酸溶液。 ①称取一定质量的处理过的铝箔于烧杯中，逐滴加入NaOH溶液，加热至不再产生气泡为止；②过滤；③______(填字母，下同)；④________；⑤________；⑥__________；⑦________；⑧过滤、洗涤、干燥。 a．冷却结晶　b．过滤、洗涤　c．滤液用硫酸在不断搅拌下调到pH＝4～10左右　d．沉淀中不断加入硫酸，至恰好溶解　e．蒸发浓缩 (5)为了分析废铝箔中铁元素的含量，某同学称取5.000 g废铝箔，先将其预处理使铁元素还原为Fe2＋，并在容量瓶中配制成100 mL溶液；然后移取25.00 mL试样溶液，用1.000×10—2mol·L－1 KMnO4标准溶液滴定，消耗20.00 mL标准溶液。判断滴定终点的依据是______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________； 废铝箔中铁元素的质量分数为________。 答案　(1)ClO＋5Cl－＋6H＋===3Cl2↑＋3H2O (2)加粗导管、缩短导管长度、加热导管(写出一点即可) (3)生成微溶于水的氢氧化钙造成损失 (4)c　b　d　e　a (5)滴入最后半滴高锰酸钾溶液时，溶液出现浅紫色且半分钟内不褪色　4.480% 解析　(1)实验室用氯酸钾和浓盐酸反应制备氯气，反应的离子方程式为ClO＋5Cl—＋6H＋===3Cl2↑＋3H2O。 (2)由题意可知氯化铝蒸气凝华易堵塞导管，则加粗导管、缩短导管长度、加热导管可以防止蒸气凝华堵塞导管。 (3)装置B中的氯化铝溶液溶解碳酸钙时，要控制碳酸钙和AlCl3的量，否则钙离子会与氨水反应生成微溶的、不易分解的氢氧化钙，影响七铝十二钙的产率。 (4)由题意可知，制备硫酸铝晶体的操作为称取一定质量的处理过的铝箔于烧杯中，逐滴加入NaOH溶液，加热至不再产生气泡为止，过滤，向滤液中加入硫酸，调节pH在4～10时生成氢氧化铝沉淀，再过滤、洗涤，向沉淀中加入硫酸，至恰好溶解，蒸发浓缩、冷却结晶，再进行过滤、洗涤、干燥得到硫酸铝晶体。 (5)由题意可知，亚铁离子与酸性高锰酸钾溶液完全反应时，再滴入标准溶液，溶液会变为浅紫色，则判断滴定终点的依据是滴入最后半滴高锰酸钾溶液时，溶液出现浅紫色且半分钟内不褪色；由得失电子守恒可得：5Fe2＋～MnO，由滴定消耗20.00 mL 1.000×10—2 mol·L－1 KMnO4标准溶液可知，废铝箔中铁元素的质量分数为×100%＝4.480%。 15．辉铜矿的主要成分为Cu2S，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质，软锰矿主要含有MnO2，以及少量SiO2、Fe2O3等杂质。研究人员开发综合利用这两种资源，用同槽酸浸湿法冶炼工艺，制备硫酸锰晶体和碱式碳酸铜。主要工艺流程如下： 已知：①MnO2有较强的氧化性，能将金属硫化物中的硫氧化为单质硫； ②[Cu(NH3)4]SO4在常温下稳定，在热水溶液中会分解生成NH3； ③部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH范围(开始沉淀和完全沉淀的pH)： Fe3＋：1.5～3.2；Mn2＋：8.3～9.8；Cu2＋：4.4～6.4； ④MnSO4·H2O溶于1份冷水、0.6份沸水，不溶于乙醇。 (1)实验室配制250 mL 4.8 mol·L－1的稀硫酸，所需的玻璃仪器除玻璃棒、量筒、烧杯以外还需要____________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 (2)酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有_________________________________________ _____________________________________________________________________(任写一点)。 (3)酸浸时，得到浸出液中主要含有CuSO4、MnSO4等。写出该反应的化学方程式：______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________。 (4)调节浸出液pH＝4的作用是_____________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 (5)本工艺流程中可循环使用的物质是__________(写化学式)。 (6)获得的MnSO4·H2O晶体需要进一步洗涤、干燥，洗涤时应用________洗涤。 (7)测定MnSO4·H2O样品的纯度：准确称取样品14.00 g，加蒸馏水配成100 mL溶液，取出25.00 mL用标准的BaCl2溶液测定，完全反应后得到了4.66 g沉淀，则此样品的纯度为________(保留四位有效数字)。 答案　(1)250 mL容量瓶、胶头滴管　(2)粉碎矿石(或加热或搅拌)　(3)Cu2S＋2MnO2＋4H2SO4===2CuSO4＋2MnSO4＋S＋4H2O　(4)使Fe3＋水解生成氢氧化铁而完全沉淀　(5)NH3　(6)乙醇　(7)96.57% 解析　(3)由题意可知，MnO2具有氧化性，且Cu2S与MnO2在H2SO4酸浸的条件下生成了S、CuSO4和MnSO4，故根据氧化还原反应配平，可得到反应的化学方程式：Cu2S＋2MnO2＋4H2SO4===2CuSO4＋2MnSO4＋S＋4H2O。 (4)根据Fe(OH)3沉淀的pH范围：1.5～3.2可知，当pH＝4时，Fe3＋会水解生成氢氧化铁完全沉淀。 (5)本工艺流程中NH4HCO3分解生成NH3，NH3可循环使用。 (6)由于MnSO4·H2O不溶于乙醇，故使用乙醇洗涤可以促进晶体形成。 (7)根据n(BaSO4)＝n(SO)＝n(MnSO4·H2O)＝＝0.02 mol,25.00 mL 溶液中含有n(MnSO4·H2O)＝0.02 mol，故100 mL溶液中含有n(MnSO4·H2O)＝0.08 mol，m(MnSO4·H2O)＝0.08 mol×169 g·mol－1＝13.52 g，则样品的纯度为×100%≈96.57%。 学科网（北京）股份有限公司 $$