专题03 金属材料-【好题汇编】备战2024-2025学年高一化学下学期期末真题分类汇编（上海专用）

专题03 金属材料 内容概览 考向1 金属 考向2 金属在社会生产中的重要应用 考向3 铜电路板蚀刻液的回收 考向4 文物修复中的化学 考向5 用途广泛的铁 考向6 实现中国梦离不开金属材料的发展 考向7 金属及其重要化合物 考向8 半导体材料 考向9 金属元素的性质探究 考向10 金属的性质 考向11 金属材料的发展与应用 考向12 金属开发与能源利用 考向1 金属 (上海市行知中学2023-2024学年高一下学期期末)在构成宇宙万物的一百多种元素中，金属约占了80%，它们在现代工业和新材料、新技术研究中具有至关重要的意义。 1．下列铁的化合物中，不能通过化合反应得到的是_____________。 A．FeCl2 B．Fe(OH)2 C．Fe3O4 D．Fe(OH)3 2．将过氧化钠粉末投入到氯化亚铁溶液中，可观察到的现象是_______。 A．最终生成红褐色沉淀 B．没有气体产生 C．最终生成白色沉淀 D．最终生成血红色溶液 3．某溶液中含大量 NH4+、Na+、HCO3-、CO32-、CH3COO-离子，往其中加入足量的Na2O2固体后，溶液中离子浓度基本保持不变的是(假设溶液体积无变化) _______。 A．CH3COO- B．Na+ C．CO32-、NH4+ D．CH3COO-、Na+ 4．工业上曾经通过反应“3Fe+4NaOHFe3O4+2H2↑+4Na↑”生产金属钠。下列说法正确的是_______。 A．用磁铁可以将Fe与Fe3O4分离 B．该反应条件下铁的氧化性比钠强 C．每生成1molH2，转移的电子为4mol D．将生成的气体在空气中冷却可获得钠 5．一种利用磁铁矿(Fe3O4)制备铁红的流程如下： 下列说法正确的是_______。 A．往滤液A中滴加少量酸性KMnO4溶液，可观察到紫红色褪去 B．可以用KSCN溶液和氯水检验滤液A中是否有Fe2+ C．FeCO3在空气中煅烧的反应方程式为 D．最终得到铁红中的Fe元素的质量小于原磁铁矿中的Fe元素的质量 6．硫有多种化合物，如H2S、SO2等，它们对环境均有一定的影响，含硫化合物的综合利用既可以消除污染，又可以带来一定的经济效益。 (1)有学者提出利用Fe3+、Fe2+等离子的作用。在常温下将SO2氧化成SO42-而实现SO2的回收利用，写出Fe3+将SO2氧化成SO42-反应的离子方程式 。 (2)含有Fe2+、Fe3+的硫酸盐混合溶液可用于吸收H2S回收硫单质，其转化关系如图所示。该图示中总反应的化学方程式为 ，其中催化剂是 。 (3)某企业利用下列流程综合处理工厂排放的含SO2的烟气，以减少其对环境造成的污染。“SO2吸收塔”中发生反应的化学方程式为 ，该流程中可循环利用的物质为 (填化学式)。 (4)生产过程中的尾气需要测定SO2的含量符合标准才能排放。已知有V L(已换算成标准状况)尾气，通入足量H2O2溶液吸收再加入足量BaCl2溶液充分反应后(不考虑尾气中其它成分的反应)，过滤，洗涤、干燥、称量得到b g沉淀。H2O2溶液的作用是 ；尾气中SO2含量(体积分数)的计算式是 (用含V、b的代数式表示)。 7．在制备绿矾(FeSO4·7H2O)过程中部分绿矾被氧化，测定绿矾中Fe2+的氧化率实验方案如下： 步骤一：称取一定质量的绿矾样品，将其溶于适量的无氧蒸馏水并配成250mL溶液； 步骤二：取步骤一中配得的溶液25.00mL于锥形瓶，并加入适量稀硫酸酸化，逐滴滴加0.0400mol/L KMnO4溶液至恰好完全反应，反应原理为：Fe2++MnO4-+H+→Mn2++Fe3++H2O(未配平)，消耗KMnO4溶液20.00mL； 步骤三：另取步骤一中配得的溶液25.00mL于烧杯，加入足量氨水，将沉淀过滤、洗涤、干燥，在空气中灼烧至固体质量不再变化，称得残留红棕色固体的质量为0.4g。 (已知：的氧化率=) 根据以上数据，计算该绿矾样品中Fe2+的氧化率，需要写出计算过程 。 考向2 金属在社会生产中的重要应用 (上海市奉贤中学2023-2024学年高一下学期期末)金属材料在人类社会中的作用及应用摘要：人类社会的进步与金属材料的运用关系十分密切。金属材料是人类生产、生活不可分割的元素，小到日常用品，大到国防科技，金属材料都发挥着重要作用。 1．中国古代用炉甘石炼锌，主要反应为2C+ ZnCO3Zn+3CO↑，该冶炼方法属于 。该冶炼方法得到是锌碳合金，其熔点比纯锌 (高、低、相同、不确定)。 2．性质决定用途。下列物质与性质、用途相匹配的是_______。 选项 A B C D 物质 Fe Na2O2 Fe3O4 Al(OH)3 性质 导热性好 淡黄色固体 红棕色 两性 用途 铁锅炒菜 作潜水艇供氧剂 作红色颜料 做净水剂 3．联合制碱法的主要过程如图所示(部分物质已略去) 应向饱和食盐水中先通入 气体(NH3、CO2、同时通NH3和CO2)。过程①析出的是碳酸氢钠固体而不是碳酸钠固体，由此得出两者的性质差异是： 。过程②的化学方程式为 。 4．配FeSO4溶液，用铁粉与稀硫酸反应比用FeO与稀硫酸反应更好，原因是： _______。 5．工业上用铝土矿(主要成份是Al2O3，还含有Fe2O3、SiO2)提取纯净的氧化铝，某研究性学习小组设计了如图提取流程。请回答下列问题。 (1)操作①中，Al2O3发生反应的离子方程式为 _______。 (2)滤液②中铝元素的主要存在形式为 _______。 (3)步骤④中通入的试剂A可以是 _______。 考向3 铜电路板蚀刻液的回收 (上海市格致中学二〇二四学年期末考试)印刷铜制电路板蚀刻液的选取和回收再利用一直是研究的热点。常用的蚀刻液主要为传统的FeCl3型(HCl–FeCl3)。 1．某兴趣小组模拟FeCl3型蚀刻液的蚀刻过程，并回收Cu和蚀刻液(FeCl3溶液)的流程如图所示： 回答下列问题： (1)“蚀刻”过程中发生的化学方程式为_______。为了加快“蚀刻”的速率，可采取的措施有_______(写一条)。 (2)过滤时，不需要用到的玻璃仪器有_______。 A. 漏斗 B. 分液漏斗 C. 玻璃棒 D. 烧杯 (3)证明反应I后的“滤液”中不含Fe3+的方法是__________。 (4)“滤渣A”的成分为_______，(填化学式，下同) “试剂C”是_______。 (5)“滤液B”与氯气“再生”时发生反应的离子方程式为_______。 2．某小组设计某种装置来完成“蚀刻”步骤，其简化的实验装置如下图所示。 (1)该装置中，能量的转化是_______能转化为_______能。 (2)Cu是该装置的_______极，其电极反应式为_______。 (3)能否将石墨换成铁片？写出结论并阐述原因______________。 考向4 文物修复中的化学 (上海市华东师范大学第二附属中学2023-2024学年高一下学期期末)青铜是金属冶炼史上最早的合金，我国出土了大量青铜器，体现了古代中国对人类文明的巨大贡献。 1．青铜器在埋藏过程中会逐渐生锈，其修复工作是文物保护的重要环节。 (1)查阅资料得知铜锈为Cu2(OH)2CO3，俗称铜绿。铜绿在一定程度上可以提升青铜器的艺术价值。青铜器生锈过程中，参与形成铜绿的物质有Cu和 。 (2)继续查阅资料，了解到铜锈的成分很复杂，主要成分有Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl。结构如图所示： 考古学家将铜锈分为“无害锈”和“有害锈”，“无害锈”形成后可阻止内部金属继续腐蚀，而“有害锈”则无法阻止腐蚀的深入。结合两种铜锈的结构推测，“有害锈”的主要成分为： 。 2．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： (1)若生成2.145gCu2(OH)3Cl (式量：214.5)，计算理论上消耗标准状况氧气体积 L。 (2) Cu2(OH)3Cl的形成过程中会通过原电池反应产生CuCl(难溶于水的固体)，请结合下图回答： 写出过程Ⅰ中负极的电极反应式 ，负极发生 反应(填“氧化”或“还原”)。 3．青铜器的修复追求“修旧如旧”，即在尽量不破坏“无害锈”的情况下阻止青铜器继续被腐蚀，保护青铜器的艺术价值。青铜器除锈有以下三种常见方法： ⅰ．柠檬酸浸法：将腐蚀文物直接放在2%～3%的柠檬酸溶液中浸泡除锈 ⅱ．碳酸钠法：将文物置于含Na2CO3的溶液中浸泡，使CuCl转化为Cu2(OH)2CO3； ⅲ．BTA保护法：利用BTA(一种有机成膜剂)与价Cu(如CuCl)反应，形成一层透明的高聚物薄膜。 关于BTA保护法说法不正确的是_______。 A．在青铜器表面形成一层致密的透明保护膜 B．替换出锈层中的Cl-，能够高效的除去有害锈 C．相比于酸浸法，不和无害锈反应，可以保护青铜器的艺术价值，做到“修旧如旧” D．BTA保护法属于外加电流的阴极保护法，保护效果更好 4．陕西历史博物馆展出了许多鎏金工艺青铜器。鎏金是古代常用的镀金工艺，将金汞合金涂于器物表面，加热使汞挥发，便形成一层光亮的金镀层。下列关于青铜器鎏金工艺的说法正确的_______。 鎏金铜沐缶 A．鎏金工艺的镀金过程是一种化学变化 B．鎏金除了改善外观，还可保护青铜器，使其不易生锈 C．若表面的金镀层破损，暴露出的青铜表面会更易生锈 D．青铜比纯铜硬度小 5．水下考古也是文物的重要来源之一，考古队员将部分文物打捞出水后，采取脱盐、干燥等措施防止文物继续被腐蚀。从电化学原理的角度分析“脱盐、干燥”的防腐原理： 。 考向5 用途广泛的铁 (华东师范大学附属东昌中学2023-2024学年下学期高一化学期末)铁元素及其化合物不仅在生活中被广泛应用，如烹饪炊具、建筑材料，还在工业生产中发挥着关键作用，例如作为催化剂和颜料的重要成分，其多样性和实用性使得铁元素成为现代社会不可或缺的物质。 回答下列问题： 1．Fe.3+与KSCN-反应常用来检验Fe.3+的存在：Fe.3++3SCN- Fe(SCN)3]3-。若溶液中含有Fe.3+，则加入KSCN溶液后的现象为_______，向加入KSCN后的混合溶液中再加入少量NaOH固体，观察到的现象是_______，产生该现象的原因是_______。 2．向FeSO4溶液中滴入NaOH溶液，会观察到先产生白色沉淀，后迅速变为灰绿色，久置后变为红褐色，用化学方程式说明产生沉淀颜色变化的原因_______。 3．FeCl3溶液常被用作蚀刻剂腐蚀印刷电路板：2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+，在过量FeCl3溶液腐蚀印刷电路板后的溶液中，加入过量铁粉，依次发生_______、_______两个反应(写离子方程式)，若最后溶液中有固体剩余，则溶液中不可能含有的离子是_______。 4．FeCl2溶液在空气中容易被氧化，0.1 mol·L-1的FeCl2溶液暴露在空气中，20min后，Fe2+的浓度变为0.05mol·L-1，则20min内，以Fe2+表示的平均反应速率为_______若要验证该溶液中Fe2+未被完全氧化，则可以需要加入_______若出现_______现象，则证明Fe2+未被完全氧化。 5．下列有关铁及其化合物的说法正确的是_______。 A.铁是第四周期第VIIIB族元素 B.亚铁盐只有还原性，没有氧化性 C.铁粉和铜粉的混合物可用磁铁吸引的方法分离 D.工业上通常采用电解法来冶炼单质铁 E. Fe3O4是一种纯净物 【 考向6 实现中国梦离不开金属材料的发展 (上海市闵行中学2023-2024学年高一下学期期末)由中国自主研发的C919大型客机开启常态化商业运行。 1．飞机上广泛应用了各种铝合金材料。 (1)合金具有许多优良的性能，下列物质属于合金的是___________。 A．水银 B．青铜 C．生铁 D．黄金 (2)铝的金属活动性比铁强，空气中铝却比铁具有更好的抗腐蚀性，原因是 。 (3)C919大型飞机上使用了大量新型材料铝锂合金，说出铝锂合金材料的主要优点是： 、 。 (4)起落架可用铝镁合金制造。合金焊接前需用碱洗，即用NaOH溶液除去铝镁合金表面的自然氧化膜。碱洗时常有气泡冒出，其原因是 (用化学方程式表示)。 2．由我国自主研发的“奋斗者号潜水艇在太平洋马里亚纳海沟成功坐底，创造了中国载人深潜的新纪录。 (1)过氧化钠可用作潜水艇的供氧剂，写出Na2O2和CO2反应的化学方程式： ，该反应中生成1 mol O2转移的电子数为 。 (2)某实验小组通过如图所示实验，探究Na2O2与水的反应，下列说法正确的是_______。 (双选) A．②中的大量气泡主要成分是氢气 B．③中溶液变红，说明有酸性物质生成 C．④中现象可能是由于溶液中含有强氧化性物质造成的 D．⑤中MnO2的主要作用是验证溶液中存在过氧化氢 3．嫦娥五号的顺利发射，预示着中国对月球的探索更进一步。 月球土壤中富含铁元素，某月壤样本中含某难溶固体化合物A仅由3种元素组成，科学研究小组按如下流程探究其组成。 已知：A与稀盐酸恰好完全反应，溶液B只含一种溶质且能滴入KSCN溶液后变血红色。 (1)固体化合物A所含铁元素有 mol。 (2)根据上题结论和其他数据，固体A的化学式为 。 (3)某同学将上述流程中所得的红棕色固体与一定量H2进行反应，取少许反应后的固体，溶于足量稀盐酸中，再向其中滴加KSCN溶液，溶液未变红。据此，该同学得出结论：此红棕色固体已与H2反应完全。你认为该同学的结论是否严谨？ (填“是”或“否”)。请结合离子方程式说明原因 。 【答案】(1)0.2 考向7 金属及其重要化合物 (上海市闵行第三中学2023-2024学年高一下学期期末)由金属元素或金属元素为主制成的材料应用研究于各个领域，小到日常民间，在到国防军用，都能看到金属材料的身影。可以说，金属及其材料在人类文明进行和社会发展起着至关重要的作用，完成下列各题： 1．关于金属冶炼，下列说法中正确的是_______。 A．锈蚀后的铁制品没有回收冶炼价值 B．像铁铝等活泼金属可以通过热分解法来冶炼 C．金属的冶炼方法与金属离子的氧化性无关 D．金属冶炼的本质是化合态的金属元素还原为金属单质的过程 2．我国自主研发的大飞机C919其材料大量使用了铝锂合金，其具有的以下性质中，与该应用无关的是_______。 A．密度小 B．导电性 C．硬度大 D．耐腐蚀 3．工业上用NaOH溶液捕捉废气中的SO2，下列说法错误的是_______。 A．捕捉过程中溶液pH会下降 B．NaOH属于离子化合物 C．SO2属于非电解质 D．1molNaOH最多捕捉11.2LSO2(标状下) 4．根据钠与水(滴有酚酞溶液)反应的实验现象，不能得出的结论是_______。 A．钠的密度比水小 B．钠的硬度小 C．钠很活泼，易与水反应生成碱性物质 D．钠的熔点低 5．过氧化钠和水反应是潜艇中氧气来源之一，发生的反应方程式： 。 6．利用如图实验比较碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性，则物质乙的化学式为 ，能说明热稳定性碳酸钠比碳酸氢钠强的实验现象是 。 7．在一定条件下，铁与有关物质的反应，所得产物错误的为_______。 A．FeFeCl3 B．FeFeS C．FeFe(OH)3 D．FeFe3O4 8．铁在人体中以Fe2+和Fe3+的形式存在。二价铁离子易被吸收，给贫血者补充铁时，应给予含二价铁离子的铁盐，如硫酸亚铁(FeSO4)。某工厂的酸性废水中主要含有Fe3+、Cu2+等离子，为了减少污染并变废为宝，工程师们设计了如下流程，回收铜和绿矾(FeSO4·7H2O)。 (1)酸性废水中加入过量铁粉后，溶液中离子发生反应的先后顺序为： → → (填离子符号) (2)操作Ⅰ是 ，试剂甲是 ，获得的FeSO4·7H2O需密闭保存，原因是 。 (3)检验溶液B中Fe3+是否除尽的实验方法是： 。 (4)在过量FeSO4溶液中滴加稀硫酸，再滴入几滴氯水，溶液立即变黄。上述反应的离子方程式为 。 (5)向FeSO4溶液滴加NaOH溶液，会观察到的现象为 。 9．某些金属氧化物粉末和Al粉在镁条的引燃下可以发生铝热反应，如图所示。 (1)写出图中铝热反应的化学方程式： 。 (2)铝热反应的能量变化关系符合如图 (填“A”或“B”)。 10．氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理如图所示。下列说法正确的是 A．该电池工作时电能转化为化学能 B．该电池中电极a是正极 C．外电路中电子由电极b通过导线流向电极a D．该电池的总反应：2H2+O2=2H2O 考向8 半导体材料 (上海市七宝中学2023-2024学年高一下学期期末)镓的化合物氮化镓(GaN)和砷化镓(GaAs)作为第三代半导体材料，具有耐高温、耐高电压等特性，是目前全球半导体研究的前沿和热点。 (1)元素As在元素周期表中的位置是 ，原子核外能量最高的电子位于 层(填电子层符号)。 (2) Ga为门捷列夫预言的“类铝”，下列有关说法正确的是___________。 A．原子半径 B．Ga的最高价氧化物对应水化物的碱性比Al元素最高价氧化物对应水化物的碱性强 C．Ga的最高价氧化物化学式为Ga2O3，熔点比Al2O3高 D．Ga在干燥空气中可能较稳定并生成氧化物薄膜阻止金属继续氧化 (3)溴与砷同周期，以下大小关系正确的是___________。 A．非金属性：N＜于As B．稳定性：NH3＞AsH3 C．酸性：HBrO4＜H3AsO4 D．还原性：Br－＞As3- 已知GaCl3、GaN、GaAs熔融状态均不导电，熔点如下： 物质 GaCl3 GaAs GaN 熔点/℃ 77.9 1238 1700 (4)下列关于以上三种晶体的说法正确的是___________。 A．晶体中都含有Ga3+ B．构成晶体的基本微粒都相同 C．都是共价化合物 D．晶体中都只含有一种作用力 (5)试解释上述三种晶体熔点高低的原因 。 (6)270℃时，氯化镓蒸汽相对于氧气的密度为11，推测此时氯化镓的分子式为 。 (7)废弃的含GaAs的半导体材料可以用浓硝酸溶解，放出红棕色气体，同时生成H3AsO4和Ga(NO3)3。写出该反应的化学方程式，并标出转移电子方向和数目 。 考向9 金属元素的性质探究 (上海市徐汇中学2023-2024学年高一下学期期末)由于金属离子的氧化性强弱存在差异，使得它们被还原为单质的难易程度不同，因此金属冶炼的方法不同，活泼金属常用电解法冶炼。 1．下列金属需要使用电解法冶炼的是__________。 A． B． C． D． 2．FeCl3溶液在工业上用于蚀刻铜箔电路板，从蚀刻后的废液中可回收铜并使蚀刻液再生，流程如图所示(省略部分物质)。 (1)已知FeCl3蚀刻铜箔的化学方程式为：2FeCl3+Cu=2FeCl2+ CuCl2。请用单线桥法标出电子转移的方向和数目 。 (2)要检验废液中是否还存在，实验方案是 。 (3)操作I的名称是___________。 A．蒸发 B．结晶 C．过滤 D．分液 (4)为了从固体中分离出铜，需加入的试剂X是___________。 A．HCl B．H2SO4 C．HNO3 D．NaOH (5)若要使溶液Ⅱ再生为蚀刻液，可选用的试剂是 (填化学式) 3．某小组想通过实验探究Na、Mg、Al三种金属元素性质的递变规律。 I．探究Na、Mg、Al分别与水反应的情况。 实验①：切一小块绿豆大小的金属，用滤纸吸干其表面的煤油，将其投入盛有水(含酚酞)的烧杯中。观察到与冷水发生剧烈反应，烧杯内溶液变红。 (1)与水反应生成氢氧化钠和氢气，写出该反应的化学方程式 。 (2)上述反应中，作还原剂的是 。 A．Na B．H2O C．NaOH 实验②：另取镁条和铝条，分别用砂纸打磨去除它们表面的氧化膜后，再进行以上实验操作并加热。观察到：未加热时，反应现象均不明显；加热后镁条表面有气泡生成，溶液变红；加热后与水反应现象仍不明显。 (3)通过上述实验，得出Na、Mg、Al的金属性由强到弱的顺序是 。 II．比较NaOH、Mg(OH)2、Al(OH)3碱性的强弱。 实验③：在试管中加入2mL0.5mol·L-1Al2(SO4)3溶液，然后逐滴滴加2mol·L-1NaOH溶液至过量，边加边振荡。观察到试管中先出现白色沉淀后全部溶解。 实验④：在试管中加入2mL1mol·L-1MgMgSO4溶液，然后逐滴滴加2mol·L-1NaOH溶液至过量，边加边振荡。观察到试管中出现白色沉淀且不溶解。 (4)写出由实验③、④的实验现象可推导得出的结论。 现象 结论 ③ 出现白色沉淀 Al(OH)3的碱性比NaOH弱 沉淀全部溶解 ④ 出现白色沉淀 沉淀不溶解 Mg(OH)2无酸性 (5)综上实验可知，NaOH、Mg(OH)2、Al(OH)3的碱性由强到弱的顺序是 。 考向10 金属的性质 (上海市育才中学2023-2024学年高一下学期期末)金属是一种具有光泽(即对可见光强烈反射)、富有延展性、容易导电、导热等性质的物质。 1．将一小块钠长期置露于空气中，最终转化为__________。 A．Na2O B．Na2O2 C．Na2CO3 D．NaOH 2．下列关于铁及其合金认识正确的是__________。 A．生铁的硬度高于铁 B．铁的氧化物都属于合金 C．钢是性能优且纯度高的铁 D．不锈钢中只含铁与碳两种元素 3．下列常见金属的冶炼原理不合理的是__________。 A．还原法炼铝： B．加热法炼汞： C．热还原法炼铁： D．火法炼铜： 4．下列关于钠的化合物的叙述不正确的是__________。 A．热稳定性：Na2CO3＞NaHCO3 B．Na2O与Na2O2都能和水反应生成碱，它们都是碱性氧化物 C．碳酸氢钠可用于治疗胃酸过多 D．Na2O2中阴、阳离子的个数比为1：2 5．将足量X气体通入Y溶液中，实验结果与预测的现象一致的组合是__________。 X气体 Y溶液 预测的现象 ① CO2 饱和Na2CO3溶液 白色沉淀析出 ② SO2 Ba(NO3)2溶液 白色沉淀析出 ③ Cl2 AgNO3溶液 白色沉淀析出 ④ NH3 AlCl3溶液 白色沉淀析出 A．只有①②③ B．只有①②④ C．只有①③④ D．①②③④ 6．将一定物质的量的N a2CO3、NaHCO3组成的混合物溶于水，配成1L溶液，取出50mL溶液，然后滴加一定物质的量浓度的盐酸与其反应，得到的图象如下，下列说法正确的是__________。 A．标注NaCl的直线也能代表产生的CO2的物质的量的变化情况 B．原混合物中Na2CO3与NaHCO3的物质的量之比为2：1 C．盐酸的浓度是0.05mol·L－1 D．加入的盐酸为150mL时，放出CO2气体(标准状况下) 7．相同条件下，总质量为2.9g的CO和H2的混合气体在足量的氧气中充分燃烧，然后立即通过足量的Na2O2固体，固体的质量增加__________。 A．1.9g B．2.9g C．2.8g D．无法计算 8．I．“铁与水反应”的实验，并检验产物的性质： (1)写出“铁与水反应”反应的化学方程式为 __________。 Ⅱ．制备氢氧化亚铁：设计如下实验能较长时间观察到白色Fe(OH)2沉淀，选用稀硫酸、铁粉、NaOH溶液进行实验，装置如图。 (2)植物油的作用是 __________。 (3)实验时，先 (填“打开”或“关闭”)止水夹K，然后打开分液漏斗的玻璃塞和活塞，使稀硫酸与铁粉反应，一段时间后， (填“打开”或“关闭”)止水夹K，制得白色Fe(OH)2沉淀，且沉淀能持续一段时间不变色。 Ⅲ．探究FeCl2溶液、FeCl3溶液的性质 (4)从物质类别角度判断FeCl2属于 __________ ，因此可以与某些碱反应。 (5)预测FeCl2具有氧化性，因此可以与Zn反应，此时Zn体现 性。 (6)预测FeCl2具有还原性，预测依据是 ，因此可以与酸性KMnO4溶液反应。 (7)进行如下实验操作： 序号 操作 ⅰ 滴加NaOH溶液 ⅱ 加入少量锌粉 ⅲ 滴加酸性KMnO4溶液 操作 现象 溶液由棕黄色变为浅绿色 无明显现象 溶液变为红色，而后红色褪去 ①i中的现象是 __________，用化学方程式表示产生该现象的原因： 、 。 ②ⅱ中反应的离子方程式是 __________。 ③ⅲ中的现象是 __________。 ④ⅳ中反应的离子方程式是 。小组同学探究ⅵ中褪色原因，提出两种假设：a．铁离子被转化，b．SCN-被转化。分别向褪色后的溶液中滴加0.1mol/LFeCl3溶液和KSCN溶液各1滴，观察到 __________现象，得出结论：假设b成立。 考向11 金属材料的发展与应用 (上海市上海外国语大学闵行外国语中学2023-2024学年高一下学期期末) 实现中国梦，离不开金属材料的发展与应用。 1．2023年5月，由中国自主研发的C919大型客机开启常态化商业运行。飞机上广泛应用了各种铝合金材料。 (1)合金具有许多优良的性能，下列物质属于合金的是___________。(不定项) A．水银 B．青铜 C．生铁 D．黄金 (2)铝的金属活动性比铁强，空气中铝却比铁具有更好的抗腐蚀性，原因是 。 (3)起落架可用铝镁合金制造。合金焊接前需用碱洗，即用NaOH溶液除去铝镁合金表面的自然氧化膜，其原因是 (用离子方程式表示)。 2．由我国自主研发的“奋斗者号潜水艇在太平洋马里亚纳海沟成功坐底，创造了中国载人深潜的新纪录。 (1)过氧化钠可用作潜水艇的供氧剂，过氧化钠中存在的化学键 ，写出Na2O2的电子式 ，写出Na2O2和CO2反应的化学方程式： ，该反应中生成1mol O2转移的电子数为 。 (2)某实验小组通过如图所示实验，探究Na2O2与水的反应，下列说法正确的是___________。(不定项) A．②中的大量气泡主要成分是氢气 B．③中溶液变红，说明有酸性物质生成 C．④中现象可能是由于溶液中含有强氧化性物质造成的 D．⑤中MnO2的主要作用是验证溶液中存在过氧化氢 3．完成下列问题。 (1) CO2可用氧氧化钠溶液吸收，若将0.01mol的CO2通入0.03mol的氢氧化钠溶液中，充分反应后，溶液中的溶质为 (写化学式)。 (2)向(1)中反应后的溶液中逐滴加入0.1mol/L的盐酸，并及时振荡，以下哪张图符合产生的气体体积V(CO2)与加入盐酸的体积V(HCl)的关系___________ (其中B、C、D图中分别有OA<AB、OA=AB、OA>AB)。 A．B．C． D． 4．铁元素在化合物中有多种化合价，常见的有＋2，＋3价。 Ⅰ．学生利用下图所列装置进行“铁与水蒸气反应”的实验，并利用产物进一步制取FeCl3·6H2O晶体。(图中夹持及尾气处理装置均已略去) 回答下列问题： (1)所用铁粉中若有杂质，欲除去不纯铁粉中混有的铝粉可以选用的试剂为 (填序号)，涉及反应的化学方程式为 。 a．稀盐酸 b．氢氧化钠溶液 c．浓硫酸 d．FeCl3溶液 (2)反应发生后装置B中发生反应的化学方程式是 ，D装置的作用： 。 (3)E装置中的现象是 。 Ⅱ．该小组学生把B中反应后的产物加入足量的盐酸，过滤，用上述滤液制取FeCl3·6H2O晶体，设计流程如下： 滤液FeCl3溶液FeCl3·6H2O晶体 (4)用离子方程式表示步骤Ⅰ中通入Cl2的作用 。 (5)步骤Ⅱ的操作为 、 、 、自然晾干。 5．实验甲用如图所示的装置制备白色的Fe(OH)2 供选择的试剂有：①铁粉 ②稀硫酸 ③NaOH (1)装置Ⅰ中加入 (填写编号)。 (2)本实验成功的关键是 。 A．实验过程中隔绝空气(氧气) B．实验过程中空气(氧气)充足 (3)若控制不当，将会生成 色的Fe(OH)3沉淀。反应的化学方程式为 。 (4)若装置Ⅱ中a处收集的H2纯净后，如何操作会得到白色的Fe(OH)2沉淀？ 。 实验乙组用如下实验步骤探究和的性质 (5)分别取一定量FeCl2、FeCl3固体，均配制成0.1mol/L的溶液。为防止FeCl2溶液被氧化，可向溶液中加入 A．铁片 B．酸性KMnO4溶液 发生的离子方程式为： 。 (6)取2mL FeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红。书写FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式： 。 (7)将铁粉放入下列物质中，铁粉溶解而溶液质量减少的是___________。 A．FeCl3 B．稀硫酸 C．NaOH D．CuSO4 (8)常温下，将铁片投入浓H2SO4中，下列说法正确的是___________。 A．不发生反应 B．铁被钝化 C．产生大量SO2 D．产生大量H2 6．含铝的化合物如氧化铝、氢氧化铝等在工业上用途十分广泛。某兴趣小组从Fe2O3和Al2O3的混合物分离出Al2O3，流程图如下： (1)操作a需要的玻璃仪器有烧杯、 。 (2)写出下列物质的化学式：不溶物A 。 (3)气体Y的结构式为 ；岩通入的Y是足量的，则发生的反应方程式为 。 (4)电解熔融的Al2O3可以制备铝单质，写出该反应的化学方程式 ；工业上不能通过电解熔融的AlCl3来生产铝，原因是 。 (5)氢氧化铝是应用广泛的无机阻燃添加剂，阻燃时发生的化学反应为：2Al(OH)3Al2O3+3H2O，根据方程式解释氢氧化铝能做阻燃剂的原因： 。 考向12 金属开发与能源利用 (上海外国语大学附属浦东外国语中学2023-2024学年高一下学期期末)人类社会发展的历史就是一部金属开发和利用的历史，从青铜器的使用到卫星、宇宙飞船上天，无不带有金属的历史烙印。在这一过程中，能源的支撑至关重要，作为人类社会发展的重要动力源泉，化学在能源的获取、转换和利用中发挥着关键作用。 1．铁是人类较早使用的金属之一，下图为铁元素的价类二维图，其中的箭头表示部分物质间的转化关系。运用铁及其化合物的知识，回答下列问题。 (1)物质C的化学式为： ；E→F反应的化学方程式是 ，该反应过程的现象为 。 (2)电子工业需要用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜，制造印刷电路，请写出FeCl3溶液与铜反应的离子方程式： 。 (3)城市饮用水处理新技术用NaClO2、高铁酸钠代替Cl2，如果以单位质量的氧化剂所得到的电子数来表示消毒效率，那么NaClO2、Na2FeO4、Cl2的消毒效率由大到小的顺序是 。 2．铝在地壳中的含量仅次于氧和硅。早在史前时代，人类就已经使用含铝化合物的黏土(Al2O3·2SiO2·2H2O)制成陶器。然而，直到近代才开始大量使用铝材料。Al2O3的熔点为2054℃，而AlCl3熔点为194℃，其结构如图所示。工业上冶炼铝时电解熔融Al2O3而不电解熔融AlCl3的原因是 。 3．铝热法是一种利用铝的还原性获得高熔点金属单质的方法，铝分别与下列氧化物混合，若要制得1mol金属，消耗铝最少的是__________。 A．MnO2 B．Cr2O3 C．MgO D．Co3O4 4．铝是一种活泼金属，下列措施可以加快Al与稀硫酸化学反应速率的是__________。 A．铝片改为铝粉 B．加入少量蒸馏水 C．加入少量硫酸铜溶液 D．加入少量饱和硫酸钠溶液 20 / 21 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题03 金属材料 内容概览 考向1 金属 考向2 金属在社会生产中的重要应用 考向3 铜电路板蚀刻液的回收 考向4 文物修复中的化学 考向5 用途广泛的铁 考向6 实现中国梦离不开金属材料的发展 考向7 金属及其重要化合物 考向8 半导体材料 考向9 金属元素的性质探究 考向10 金属的性质 考向11 金属材料的发展与应用 考向12 金属开发与能源利用 考向1 金属 (上海市行知中学2023-2024学年高一下学期期末)在构成宇宙万物的一百多种元素中，金属约占了80%，它们在现代工业和新材料、新技术研究中具有至关重要的意义。 1．下列铁的化合物中，不能通过化合反应得到的是_____________。 A．FeCl2 B．Fe(OH)2 C．Fe3O4 D．Fe(OH)3 【答案】B 【解析】A项，根据反应Fe+2FeCl3=3FeCl2，所以氯化亚铁能通过化合反应制得，故A不选；B项，无法通过化合反应得到氢氧化亚铁，故B选；C项，铁在氧气中燃烧得四氧化三铁，该反应是化合反应，故四氧化三铁能通过化合反应制得，故C不选；D项，根据反应4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，所以氢氧化铁能通过化合反应制得，故D不选；故选B。 2．将过氧化钠粉末投入到氯化亚铁溶液中，可观察到的现象是_______。 A．最终生成红褐色沉淀 B．没有气体产生 C．最终生成白色沉淀 D．最终生成血红色溶液 【答案】A 【解析】将Na2O2投入FeCl2溶液中，发生的反应为2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑，氧气和Na2O2具有强氧化性，可以把Fe2+氧化为Fe3+，Fe3+与氢氧化钠反应3OH-+Fe3+=Fe(OH)3↓，立即生成红褐色的Fe(OH)3沉淀，所以看到的现象是：有大量气泡生成，立即有红褐色沉淀生成故选A。 3．某溶液中含大量 NH4+、Na+、HCO3-、CO32-、CH3COO-离子，往其中加入足量的Na2O2固体后，溶液中离子浓度基本保持不变的是(假设溶液体积无变化) _______。 A．CH3COO- B．Na+ C．CO32-、NH4+ D．CH3COO-、Na+ 【答案】A 【解析】A项，加入足量的Na2O2固体后，溶液中生成氢氧化钠和氧气，CH3COO-浓度基本不变，故A符合题意；B项，Na2O2与水反应生成氢氧化钠，溶液呈碱性，Na+浓度增加，故B不符合题意；C项，HCO3-与OH-反应生成CO32-，则HCO3-离子浓度减小，CO32-离子浓度增大，NH4+与OH-反应生成生成一水合氨，NH4+浓度会减小，故C不符合题意；D项，Na2O2与水反应生成氢氧化钠，Na+ Na+浓度增加，故D不符合题意；故选A。 4．工业上曾经通过反应“3Fe+4NaOHFe3O4+2H2↑+4Na↑”生产金属钠。下列说法正确的是_______。 A．用磁铁可以将Fe与Fe3O4分离 B．该反应条件下铁的氧化性比钠强 C．每生成1molH2，转移的电子为4mol D．将生成的气体在空气中冷却可获得钠 【答案】C 【解析】A项，Fe与Fe3O4都能被磁铁吸引，不能用磁铁分离Fe与Fe3O4，故A错误；B项，该反应条件下生成钠气体，从反应体系中挥发出来，与还原性强弱无关，故B错误；C项，根据反应的方程式可知，每生成1molH2，同时生成2molNa，转移的电子为4mol，故C正确；D项，钠在空气中易被氧化为氧化钠，因此将生成的气体在空气中冷却不能获得钠，故D错误；故选C。 5．一种利用磁铁矿(Fe3O4)制备铁红的流程如下： 下列说法正确的是_______。 A．往滤液A中滴加少量酸性KMnO4溶液，可观察到紫红色褪去 B．可以用KSCN溶液和氯水检验滤液A中是否有Fe2+ C．FeCO3在空气中煅烧的反应方程式为 D．最终得到铁红中的Fe元素的质量小于原磁铁矿中的Fe元素的质量 【答案】A 【解析】由题给流程可知，向磁铁矿中加入稀硫酸，将四氧化三铁转化为硫酸铁和硫酸亚铁，过滤得到含有硫酸铁、硫酸亚铁的滤液；向滤液中加入过量的铁，将溶液中的硫酸铁转化为硫酸亚铁，过滤得到硫酸亚铁溶液；向硫酸亚铁溶液中加入碳酸氢铵溶液，将溶液中的亚铁离子转化为碳酸亚铁沉淀，过滤得到碳酸亚铁；碳酸亚铁在空气中煅烧生成氧化铁。A项，由分析可知，滤液A为硫酸铁、硫酸亚铁的混合溶液，向溶液中滴加少量酸性高锰酸钾溶液，硫酸亚铁溶液能与酸性高锰酸钾溶液反应使溶液褪色，A正确；B项，滤液A为硫酸铁、硫酸亚铁的混合溶液，所以用硫氰化钾溶液和氯水无法检验溶液中的亚铁离子，B错误；C项，碳酸亚铁在空气中煅烧生成氧化铁，反应的化学方程式为，C错误；D项，在实验过程中加入了铁，将溶液中的硫酸铁转化为硫酸亚铁，由铁原子守恒可知，最终得到氧化铁中的铁元素的质量大于原磁铁矿中的铁元素的质量，D错误；故选A。 6．硫有多种化合物，如H2S、SO2等，它们对环境均有一定的影响，含硫化合物的综合利用既可以消除污染，又可以带来一定的经济效益。 (1)有学者提出利用Fe3+、Fe2+等离子的作用。在常温下将SO2氧化成SO42-而实现SO2的回收利用，写出Fe3+将SO2氧化成SO42-反应的离子方程式 。 (2)含有Fe2+、Fe3+的硫酸盐混合溶液可用于吸收H2S回收硫单质，其转化关系如图所示。该图示中总反应的化学方程式为 ，其中催化剂是 。 (3)某企业利用下列流程综合处理工厂排放的含SO2的烟气，以减少其对环境造成的污染。“SO2吸收塔”中发生反应的化学方程式为 ，该流程中可循环利用的物质为 (填化学式)。 (4)生产过程中的尾气需要测定SO2的含量符合标准才能排放。已知有V L(已换算成标准状况)尾气，通入足量H2O2溶液吸收再加入足量BaCl2溶液充分反应后(不考虑尾气中其它成分的反应)，过滤，洗涤、干燥、称量得到b g沉淀。H2O2溶液的作用是 ；尾气中SO2含量(体积分数)的计算式是 (用含V、b的代数式表示)。 【答案】(1)SO2+2Fe3++2H2O=2Fe2++SO42-+4H+ (2)2H2S+O22S+2H2O Fe3+ (3)SO2+(NH4)2SO3+H2O=2NH4HSO (NH4)2SO3、NH4HSO3 (4)将SO2氧化为H2SO4 【解析】(1)硫元素的化合价由+4价升高为+6价，Fe3+的化合价应降低，被还原成Fe2+，离子方程式为SO2+2Fe3++2H2O=2Fe2++SO42-+4H+； (2)根据转化关系，Fe3+作催化剂，使H2S与氧气发生氧化还原反应，得到S和水，其总反应方程式2H2S+O22S+2H2O； (3)根据转化关系，吸收塔内通入物质是SO2、(NH4)2SO3，生成物质为NH4HSO3，发生反应有SO2+(NH4)2SO3+H2O=2NH4HSO3；循环使用物质是 (NH4)2SO3、NH4HSO3； (4)二氧化硫以还原性为主，过氧化氢表现强氧化性，两者发生SO2+H2O2=H2SO4，加入足量的氯化钡，发生BaCl2+H2SO4=BaSO4↓+2HCl，bg沉淀为BaSO4，根据硫原子守恒，有n(SO2)=n(BaSO4)= =mol，因此SO2含量(体积分数) 。 7．在制备绿矾(FeSO4·7H2O)过程中部分绿矾被氧化，测定绿矾中Fe2+的氧化率实验方案如下： 步骤一：称取一定质量的绿矾样品，将其溶于适量的无氧蒸馏水并配成250mL溶液； 步骤二：取步骤一中配得的溶液25.00mL于锥形瓶，并加入适量稀硫酸酸化，逐滴滴加0.0400mol/L KMnO4溶液至恰好完全反应，反应原理为：Fe2++MnO4-+H+→Mn2++Fe3++H2O(未配平)，消耗KMnO4溶液20.00mL； 步骤三：另取步骤一中配得的溶液25.00mL于烧杯，加入足量氨水，将沉淀过滤、洗涤、干燥，在空气中灼烧至固体质量不再变化，称得残留红棕色固体的质量为0.4g。 (已知：的氧化率=) 根据以上数据，计算该绿矾样品中Fe2+的氧化率，需要写出计算过程 。 【答案】根据步骤二得25.00 mL溶液中未被氧化的n(Fe2+)=5n(KMnO4)=0.0400 mol/L×0.020L×5=0.004 mol，则250 mL绿矾溶液中未被氧化的n(Fe2+)=×0.004 mol=0.04 mol；另取步骤一中溶液25.00 mL于烧杯，加入足量氨水，将沉淀过滤、灼烧至固体质量不再变化，称得残留固体的质量为0.4 g，得到的固体为Fe2O3，根据Fe元素守恒可得n(Fe)=2n (Fe2O3)=2×mol=0.005 mol，则250 mL溶液中n(Fe)=0.005 mol×=0.05 mol，则被氧化的n(Fe)=(0.05-0.04)mol=0.01 mol，Fe2+的氧化率=。 【解析】根据步骤二得25.00 mL溶液中未被氧化的n(Fe2+)=5n(KMnO4)=0.0400 mol/L×0.020L×5=0.004 mol，则250 mL绿矾溶液中未被氧化的n(Fe2+)=×0.004 mol=0.04 mol；另取步骤一中溶液25.00 mL于烧杯，加入足量氨水，将沉淀过滤、灼烧至固体质量不再变化，称得残留固体的质量为0.4 g，得到的固体为Fe2O3，根据Fe元素守恒可得n(Fe)=2n (Fe2O3)=2×mol=0.005 mol，则250 mL溶液中n(Fe)=0.005 mol×=0.05 mol，则被氧化的n(Fe)=(0.05-0.04)mol=0.01 mol，Fe2+的氧化率=。 考向2 金属在社会生产中的重要应用 (上海市奉贤中学2023-2024学年高一下学期期末)金属材料在人类社会中的作用及应用摘要：人类社会的进步与金属材料的运用关系十分密切。金属材料是人类生产、生活不可分割的元素，小到日常用品，大到国防科技，金属材料都发挥着重要作用。 1．中国古代用炉甘石炼锌，主要反应为2C+ ZnCO3Zn+3CO↑，该冶炼方法属于 。该冶炼方法得到是锌碳合金，其熔点比纯锌 (高、低、相同、不确定)。 【答案】热还原法 低 【解析】用炉甘石炼锌，主要反应为2C+ ZnCO3Zn+3CO↑，该冶炼方法为热还原法；锌碳合金硬度比纯锌大，熔点比纯锌低。 2．性质决定用途。下列物质与性质、用途相匹配的是_______。 选项 A B C D 物质 Fe Na2O2 Fe3O4 Al(OH)3 性质 导热性好 淡黄色固体 红棕色 两性 用途 铁锅炒菜 作潜水艇供氧剂 作红色颜料 做净水剂 【答案】A 【解析】A项，Fe的导热性好，故可利用这一性质使用铁锅炒菜，故A选；B项，过氧化钠能与水、二氧化碳反应生成氧气，可作供氧剂，与过氧化钠是淡黄色固体无关，故B不选；C项，Fe3O4是黑色固体，不能作红色颜料，故C不选；D项，Al(OH)3用于净水是利用Al(OH)3胶体具有吸附性，与其是否具有两性的性质无关，故D不选；故选A。 3．联合制碱法的主要过程如图所示(部分物质已略去) 应向饱和食盐水中先通入 气体(NH3、CO2、同时通NH3和CO2)。过程①析出的是碳酸氢钠固体而不是碳酸钠固体，由此得出两者的性质差异是： 。过程②的化学方程式为 。 【答案】NH3 碳酸氢钠的溶解度比碳酸钠的溶解度小 2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑ 【解析】向饱和食盐水中先通入氨气，再通入CO2，发生反应：NH3+CO2+H2O+NaCl═NaHCO3↓+NH4Cl，过滤，得到NaHCO3固体，将其加热，分解得到Na2CO3，另向滤液A中加入氯化钠，析出氯化铵固体，可以用于做氮肥，溶液B可以循环利用。向饱和食盐水中先通入氨气，得到碱性溶液，再通入二氧化碳，可增大CO2的溶解量，可以提高反应效率；过程①析出的是碳酸氢钠固体而不是碳酸钠固体，是因为碳酸氢钠的溶解度比碳酸钠的溶解度小；过程②是碳酸氢钠分解，化学方程式为2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑。 4．配FeSO4溶液，用铁粉与稀硫酸反应比用FeO与稀硫酸反应更好，原因是： _______。 【答案】过量的铁粉可防止Fe2+被氧化 【解析】因为过量的铁粉可防止Fe2+被氧化，故配FeSO4溶液，用铁粉与稀硫酸反应比用FeO与稀硫酸反应更好。 5．工业上用铝土矿(主要成份是Al2O3，还含有Fe2O3、SiO2)提取纯净的氧化铝，某研究性学习小组设计了如图提取流程。请回答下列问题。 (1)操作①中，Al2O3发生反应的离子方程式为 _______。 (2)滤液②中铝元素的主要存在形式为 _______。 (3)步骤④中通入的试剂A可以是 _______。 【答案】(1)Al2O3+6H+=2Al3++3H2O (2)[Al(OH)4]- (3)CO2 【解析】铝土矿的主要成分为Al2O3，还含有 Fe2O3、SiO2，铝土矿中加入过量盐酸溶解后，Al2O3、Fe2O3和HCl反应溶解，而SiO2和HCl不反应，不能溶解，则固体①为SiO2；滤液①中含有AlCl3、FeCl3、HCl，加入过量NaOH，HCl和NaOH反应生成水和NaCl，AlCl3、FeCl3都和氢氧化钠反应生成氢氧化物沉淀和NaCl，氢氧化铝易溶于NaOH溶液中生成Na[Al(OH)4]和水，过滤所得的固体②为Fe(OH)3，加热分解生成固体③为Fe2O3，滤液②中含有Na[Al(OH)4]、NaOH、NaCl；在滤液②中通入过量二氧化碳气体，得到Al(OH)3沉淀，加热分解生成Al2O3，滤液④中含有NaHCO3、NaCl，加入CaO，CaO与水反应生成Ca(OH)2，Ca(OH)2与NaHCO3反应生成CaCO3和NaOH，其中NaOH可循环使用。 (1)操作①中，Al2O3和盐酸反应生成AlCl3和H2O，离子方程式为：Al2O3+6H+=2Al3++3H2O。 (2)由分析可知，滤液②中铝元素的主要存在形式为[Al(OH)4]- 。 (3)由分析可知，CO2可以和[Al(OH)4]- 反应生成Al(OH)3沉淀，步骤④中通入的试剂A可以是CO2。 考向3 铜电路板蚀刻液的回收 (上海市格致中学二〇二四学年期末考试)印刷铜制电路板蚀刻液的选取和回收再利用一直是研究的热点。常用的蚀刻液主要为传统的FeCl3型(HCl–FeCl3)。 1．某兴趣小组模拟FeCl3型蚀刻液的蚀刻过程，并回收Cu和蚀刻液(FeCl3溶液)的流程如图所示： 回答下列问题： (1)“蚀刻”过程中发生的化学方程式为_______。为了加快“蚀刻”的速率，可采取的措施有_______(写一条)。 (2)过滤时，不需要用到的玻璃仪器有_______。 A. 漏斗 B. 分液漏斗 C. 玻璃棒 D. 烧杯 (3)证明反应I后的“滤液”中不含Fe3+的方法是__________。 (4)“滤渣A”的成分为_______，(填化学式，下同) “试剂C”是_______。 (5)“滤液B”与氯气“再生”时发生反应的离子方程式为_______。 【答案】(1)①2FeCl3 +Cu= CuCl2+2FeCl2 ②加热(提高氯化铁的浓度等) (2)B (3)取滤液于试管，滴加硫氰化钾溶液，无明显变化，则证明不含铁离子 (4)①. Fe、Cu ②. HCl(CuCl2也可) (5)Cl2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Cl－ 【解析】根据流程图分析，氯化铁溶液与铜反应生成氯化亚铁和氯化铜，加入过量的铁粉，氯化铜与铁粉反应生成铜，则滤渣A为过量的铁和生成的铜，滤液为氯化亚铁溶液，通入氯气后氧化氯化亚铁生成氯化铁溶液，可以回收利用；滤渣A中的铁通过加入盐酸溶解，得到滤液氯化亚铁溶液，则试剂C为盐酸，未反应的铜可以回收。 (1)氯化铁溶液与铜反应生成氯化亚铁和氯化铜，反应为：2FeCl3 +Cu= CuCl2+2FeCl2；适当加热、提高氯化铁的浓度等可以加快反应速率，加快“蚀刻”的速率； (2)过滤时，需要用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒，不需要用到的玻璃仪器有分液漏斗；故选B； (3)铁离子和硫氰化钾溶液变红色，可以用硫氰化钾溶液检验铁离子，操作及现象为：取少量滤液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，溶液不变红，则不含铁离子； (4)由分析，“滤渣A”的成分为Fe、Cu ；“试剂C”是HCl(CuCl2也可，铜离子和铁单质发生置换反应生成铜单质和亚铁离子)； (5)“滤液B”与氯气“再生”时，氯化亚铁溶液和通入氯气反应生成氯化铁溶液，发生反应的离子方程式为Cl2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Cl－。 2．某小组设计某种装置来完成“蚀刻”步骤，其简化的实验装置如下图所示。 (1)该装置中，能量的转化是_______能转化为_______能。 (2)Cu是该装置的_______极，其电极反应式为_______。 (3)能否将石墨换成铁片？写出结论并阐述原因______________。 【答案】(1)①化学 ②电 (2①负 ②Cu-2e-=Cu2+ (3)不能换。铁比铜更活泼，会先与氯化铁溶液反应 【解析】装置完成“蚀刻”步骤，总反应为铜和铁离子生成铜离子和亚铁离子，铜被“刻蚀”；由图，铜极铜失去电子发生氧化反应生成铜离子，为负极；石墨极上铁离子得到电子发生还原反应生成亚铁离子，为正极。 (1)装置为原电池装置，能量的转化是化学能转化为电能； (2)由分析，铜失去电子发生氧化反应生成铜离子：Cu-2e-=Cu2+，为负极； (3)铁比铜更活泼，会先与氯化铁溶液反应生成氯化亚铁，而铜单质不参与反应，故不能换。 考向4 文物修复中的化学 (上海市华东师范大学第二附属中学2023-2024学年高一下学期期末)青铜是金属冶炼史上最早的合金，我国出土了大量青铜器，体现了古代中国对人类文明的巨大贡献。 1．青铜器在埋藏过程中会逐渐生锈，其修复工作是文物保护的重要环节。 (1)查阅资料得知铜锈为Cu2(OH)2CO3，俗称铜绿。铜绿在一定程度上可以提升青铜器的艺术价值。青铜器生锈过程中，参与形成铜绿的物质有Cu和 。 (2)继续查阅资料，了解到铜锈的成分很复杂，主要成分有Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl。结构如图所示： 考古学家将铜锈分为“无害锈”和“有害锈”，“无害锈”形成后可阻止内部金属继续腐蚀，而“有害锈”则无法阻止腐蚀的深入。结合两种铜锈的结构推测，“有害锈”的主要成分为： 。 【答案】(1)O2、H2O、CO2 (2)Cu2(OH)3Cl 【解析】(1)铜绿为Cu2(OH)2CO3，其中铜元素的化合价为+2价，生成铜绿的过程中铜元素化合价升高，所以空气中的氧气为反应物之一，根据反应前后元素种类守恒可知，空气中的水和二氧化碳也参与了反应，所以青铜器生锈过程中，参与形成铜绿的物质有Cu和O2、H2O、CO2； (2)由题干信息可知，Cu2(OH)2CO3为致密结构，可以阻止潮湿空气进入内部腐蚀铜，而Cu2(OH)3Cl为疏松结构，潮湿的空气可以进入内部将铜进一步腐蚀，所以“有害锈”的主要成分为Cu2(OH)3Cl。 2．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： (1)若生成2.145gCu2(OH)3Cl (式量：214.5)，计算理论上消耗标准状况氧气体积 L。 (2) Cu2(OH)3Cl的形成过程中会通过原电池反应产生CuCl(难溶于水的固体)，请结合下图回答： 写出过程Ⅰ中负极的电极反应式 ，负极发生 反应(填“氧化”或“还原”)。 【答案】(1)0.224 (2)Cu+Cl--e-=CuCl 氧化 【解析】(1)，反应中铜失去电子变为+2价铜、氧得到电子转化为-2价氧，由电子守恒可知，，在标准状况下体积为0.224L； (2)结合图可知，过程I中Cu作负极，发生氧化反应，电极反应式：Cu+Cl--e-=CuCl。 3．青铜器的修复追求“修旧如旧”，即在尽量不破坏“无害锈”的情况下阻止青铜器继续被腐蚀，保护青铜器的艺术价值。青铜器除锈有以下三种常见方法： ⅰ．柠檬酸浸法：将腐蚀文物直接放在2%～3%的柠檬酸溶液中浸泡除锈 ⅱ．碳酸钠法：将文物置于含Na2CO3的溶液中浸泡，使CuCl转化为Cu2(OH)2CO3； ⅲ．BTA保护法：利用BTA(一种有机成膜剂)与价Cu(如CuCl)反应，形成一层透明的高聚物薄膜。 关于BTA保护法说法不正确的是_______。 A．在青铜器表面形成一层致密的透明保护膜 B．替换出锈层中的Cl-，能够高效的除去有害锈 C．相比于酸浸法，不和无害锈反应，可以保护青铜器的艺术价值，做到“修旧如旧” D．BTA保护法属于外加电流的阴极保护法，保护效果更好 【答案】D 【解析】A项，利用BTA保护法，可在青铜器表面形成一层致密的透明保护膜，保护内部金属铜，A说法正确；B项，利用BTA保护法，可替换出锈层中的Cl-，能够高效的除去有害锈，B说法正确；C项，酸浸法会破坏无害锈，BTA保护法不破坏无害锈，可以保护青铜器的艺术价值，做到“修旧如旧”，C说法正确；D项，BTA保护法无外加电源，不属于外加电流的阴极保护法，D说法错误；故选D。 4．陕西历史博物馆展出了许多鎏金工艺青铜器。鎏金是古代常用的镀金工艺，将金汞合金涂于器物表面，加热使汞挥发，便形成一层光亮的金镀层。下列关于青铜器鎏金工艺的说法正确的_______。 鎏金铜沐缶 A．鎏金工艺的镀金过程是一种化学变化 B．鎏金除了改善外观，还可保护青铜器，使其不易生锈 C．若表面的金镀层破损，暴露出的青铜表面会更易生锈 D．青铜比纯铜硬度小 【答案】BC 【解析】A项，鎏金工艺的镀金过程是将金汞合金涂于器物表面，加热使汞挥发，便形成一层光亮的金镀层，是一种物理变化，故A错误；B项，鎏金除了改善外观，还可使青铜器与空气隔绝，保护青铜器，使其不易生锈，故B正确；C项，若表面的金镀层破损，暴露出青铜表面，因为Cu的活泼性强于金，则会形成以铜为负极、金为正极的原电池，更易生锈，故C正确；D项，一般合金的硬度大于各成分金属，所以青铜比纯铜硬度大，故D错误；故选BC。 5．水下考古也是文物的重要来源之一，考古队员将部分文物打捞出水后，采取脱盐、干燥等措施防止文物继续被腐蚀。从电化学原理的角度分析“脱盐、干燥”的防腐原理： 。 【答案】脱盐、干燥处理破坏了原电池中的离子导体(或电解质溶液)，使文物表面无法形成原电池发生电化学腐蚀 【解析】脱盐、干燥处理破坏了原电池中的构成条件，使之缺少了电解质溶液，使文物表面无法形成原电池发生电化学腐蚀，所以采取脱盐、干燥等措施可以防止文物继续被腐蚀。 考向5 用途广泛的铁 (华东师范大学附属东昌中学2023-2024学年下学期高一化学期末)铁元素及其化合物不仅在生活中被广泛应用，如烹饪炊具、建筑材料，还在工业生产中发挥着关键作用，例如作为催化剂和颜料的重要成分，其多样性和实用性使得铁元素成为现代社会不可或缺的物质。 回答下列问题： 1．Fe.3+与KSCN-反应常用来检验Fe.3+的存在：Fe.3++3SCN- Fe(SCN)3]3-。若溶液中含有Fe.3+，则加入KSCN溶液后的现象为_______，向加入KSCN后的混合溶液中再加入少量NaOH固体，观察到的现象是_______，产生该现象的原因是_______。 【答案】①溶液变为血红色 ②产生红褐色沉淀 ③Fe.3+与氢氧根离子反应生成氢氧化铁沉淀，导致平衡Fe.3++3SCN- Fe(SCN)3]3-逆向移动 【解析】 【解析】若溶液中含有Fe.3+，加入KSCN溶液后的现象溶液变为血红色；再加入氢氧化钠固体，溶液中的Fe.3+与氢氧根离子反应生成氢氧化铁红褐色沉淀，原因是因为Fe.3+与氢氧根离子反应生成氢氧化铁沉淀，导致平衡Fe.3++3SCN- Fe(SCN)3]3-逆向移动； 2．向FeSO4溶液中滴入NaOH溶液，会观察到先产生白色沉淀，后迅速变为灰绿色，久置后变为红褐色，用化学方程式说明产生沉淀颜色变化的原因_______。 【答案】4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 【解析】 【解析】FeSO4溶液中滴入NaOH溶液，产生白色沉淀为Fe(OH)2，迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，说明Fe(OH)2被氧化生成了Fe(OH)3，用化学方程式表示为：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。 3．FeCl3溶液常被用作蚀刻剂腐蚀印刷电路板：2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+，在过量FeCl3溶液腐蚀印刷电路板后的溶液中，加入过量铁粉，依次发生_______、_______两个反应(写离子方程式)，若最后溶液中有固体剩余，则溶液中不可能含有的离子是_______。 【答案】 ①2+Fe=3Fe2+ ②Fe+Cu2+=Cu+2Fe2+ ③Fe3+、Cu2+ 【解析】在过量FeCl3溶液腐蚀印刷电路板后的溶液中含有FeCl3、FeCl2、CuCl2，向其中加入过量铁粉，铁粉首先与氯化铁反应生成氯化亚铁，氯化铁反应完后，铁才会和氯化铜反应生成氯化亚铁和铜，则离子方程式依次为2Fe3++Fe=3Fe2+、Fe+Cu2+=Cu+2Fe2+，若最后溶液中有固体剩余，铁粉过量，则溶液中不可能含有的离子是Fe3+、Cu2+。 4．FeCl2溶液在空气中容易被氧化，0.1 mol·L-1的FeCl2溶液暴露在空气中，20min后，Fe2+的浓度变为0.05mol·L-1，则20min内，以Fe2+表示的平均反应速率为_______若要验证该溶液中Fe2+未被完全氧化，则可以需要加入_______若出现_______现象，则证明Fe2+未被完全氧化。 【答案】①0.0025 mol·L-1 ②. 酸性高锰酸钾溶液 ③. 紫红色褪去 【解析】0.1 mol·L-1的FeCl2溶液暴露在空气中，20min后，Fe2+的浓度变为0.05 mol·L-1，则20min内，以Fe2+表示的平均反应速率为；若要验证该溶液中Fe2+未被完全氧化，Fe2+具有还原性，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，而Fe3+不能，则可以需要加入酸性高锰酸钾溶液，若出现溶液紫红色褪去的现象，则证明Fe2+未被完全氧化。 5．下列有关铁及其化合物的说法正确的是_______。 A.铁是第四周期第VIIIB族元素 B.亚铁盐只有还原性，没有氧化性 C.铁粉和铜粉的混合物可用磁铁吸引的方法分离 D.工业上通常采用电解法来冶炼单质铁 E. Fe3O4是一种纯净物 【答案】CE 【解析】A项，Fe位于第四周期第VIII族，故A错误；B项，亚铁盐中铁元素化合价为+2价，处于中间价态，即具有还原性，又具有氧化性，故B错误；C项，铁粉能够被磁铁吸引，铜粉不能被磁铁吸引，其混合物可用磁铁吸引的方法分离，故C正确；D项，工业上通常采用还原法冶炼单质铁，如高炉炼铁法，故D错误；E项， Fe3O4只含有四氧化三铁一种物质，是纯净物，故E正确；故选CE。 考向6 实现中国梦离不开金属材料的发展 (上海市闵行中学2023-2024学年高一下学期期末)由中国自主研发的C919大型客机开启常态化商业运行。 1．飞机上广泛应用了各种铝合金材料。 (1)合金具有许多优良的性能，下列物质属于合金的是___________。 A．水银 B．青铜 C．生铁 D．黄金 (2)铝的金属活动性比铁强，空气中铝却比铁具有更好的抗腐蚀性，原因是 。 (3)C919大型飞机上使用了大量新型材料铝锂合金，说出铝锂合金材料的主要优点是： 、 。 (4)起落架可用铝镁合金制造。合金焊接前需用碱洗，即用NaOH溶液除去铝镁合金表面的自然氧化膜。碱洗时常有气泡冒出，其原因是 (用化学方程式表示)。 【答案】(1)BC (2)铝与空气中氧气反应生成致密的氧化铝薄膜，可阻止内部铝继续反应 (3)低密度、高强度 更强的抗腐蚀性 (4)2Al+2OH-+6H2O=2 [Al(OH)4]-+3H2↑ 【解析】(1)水银为Hg单质，黄金为Au单质，青铜和生铁均为合金，故BC正确； (2)铝较活泼，可与空气中氧气反应生成致密的氧化铝薄膜，可阻止内部铝继续反应，从而起到防腐作用； (3)铝锂合金材料低密度、高强度、更强的抗腐蚀性等优点； (4)镁铝合金中的铝可用氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气，反应离子方程式为：2Al+2OH-+6H2O=2 [Al(OH)4]-+3H2↑。 2．由我国自主研发的“奋斗者号潜水艇在太平洋马里亚纳海沟成功坐底，创造了中国载人深潜的新纪录。 (1)过氧化钠可用作潜水艇的供氧剂，写出Na2O2和CO2反应的化学方程式： ，该反应中生成1 mol O2转移的电子数为 。 (2)某实验小组通过如图所示实验，探究Na2O2与水的反应，下列说法正确的是_______。 (双选) A．②中的大量气泡主要成分是氢气 B．③中溶液变红，说明有酸性物质生成 C．④中现象可能是由于溶液中含有强氧化性物质造成的 D．⑤中MnO2的主要作用是验证溶液中存在过氧化氢 【答案】(1)2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 2NA (2)CD 【解析】(1)Na2O2和CO2反应生成碳酸钠和氧气，反应方程式为：2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2；反应氧气由过氧化钠中-1价转化而来，每生成1mol O2转移2mol电子，转移电子数为2NA； (2)A项，②中的大量气泡主要成分是氧气，故A错误；B项，③中溶液变红，说明有碱性物质生成，故B错误；C项，④中现象可能是由于溶液中含有强氧化性物质，具有漂白性，将酚酞氧化使其褪色，故C正确；D项，⑤中MnO2可催化过氧化氢分解成氧气，通过实现现象可验证溶液中存在过氧化氢，故D正确；故选CD。 3．嫦娥五号的顺利发射，预示着中国对月球的探索更进一步。 月球土壤中富含铁元素，某月壤样本中含某难溶固体化合物A仅由3种元素组成，科学研究小组按如下流程探究其组成。 已知：A与稀盐酸恰好完全反应，溶液B只含一种溶质且能滴入KSCN溶液后变血红色。 (1)固体化合物A所含铁元素有 mol。 (2)根据上题结论和其他数据，固体A的化学式为 。 (3)某同学将上述流程中所得的红棕色固体与一定量H2进行反应，取少许反应后的固体，溶于足量稀盐酸中，再向其中滴加KSCN溶液，溶液未变红。据此，该同学得出结论：此红棕色固体已与H2反应完全。你认为该同学的结论是否严谨？ (填“是”或“否”)。请结合离子方程式说明原因 。 【答案】(1)0.2 (2)FeOCl (3)否 若有Fe2O3少量剩余，溶于酸后发生反应2Fe3++Fe= 3Fe2+，滴加KSCN溶液后，溶液液不变红色 【解析】溶液B分两等份，加入足量NaOH溶液产生沉淀C，灼烧得到红棕色固体8.00g，则C为Fe(OH)3，红棕色固体为Fe2O3，n(Fe2O3)==0.05mol，则21.5gA中n(Fe)=0.2mol；溶液B与硝酸酸化的硝酸银反应生成43.05gAgCl沉淀，n(AgCl)==0.3mol ，则A中n(Cl)=(0.3×2-0.1×4)mol=0.2mol；根据质量守恒，A中氧元素的质量是21.5g-0.2mol×56g/mol-0.2mol×35.5g/mol=3.2g，n(O)=，A中n(Fe)：n(O)：n(Cl)=1：1：1，则A的化学式为FeOCl。 (1)溶液B分两等份，加入足量NaOH溶液产生沉淀C，灼烧得到红棕色固体8.00g，则C为Fe(OH)3，红棕色固体为Fe2O3，n(Fe2O3)==0.05mol，则21.5gA中n(Fe)=0.2mol； (2)根据以上分析A的化学式为FeOCl； (3)若有Fe2O3少量剩余，溶于酸后发生反应2Fe3++Fe= 3Fe2+，滴加KSCN溶液后，溶液液不变红色，因此该同学说法不严谨。 考向7 金属及其重要化合物 (上海市闵行第三中学2023-2024学年高一下学期期末)由金属元素或金属元素为主制成的材料应用研究于各个领域，小到日常民间，在到国防军用，都能看到金属材料的身影。可以说，金属及其材料在人类文明进行和社会发展起着至关重要的作用，完成下列各题： 1．关于金属冶炼，下列说法中正确的是_______。 A．锈蚀后的铁制品没有回收冶炼价值 B．像铁铝等活泼金属可以通过热分解法来冶炼 C．金属的冶炼方法与金属离子的氧化性无关 D．金属冶炼的本质是化合态的金属元素还原为金属单质的过程 【答案】D 【解析】A项，锈蚀后的铁制品可以用于提炼铁，金属铁回收再利用，故A错误；B项，金属的冶炼方法与金属活动性有关。特别活泼的金属如K、Ca、Na、Mg、Al采用电解方法冶炼，而比较活泼的金属如Fe，则采用热还原方法冶炼，不活泼金属如Cu则采用热分解方法冶炼，故B错误；C项，金属的冶炼方法与金属离子的氧化性有关，金属离子氧化性越强，其冶炼方法越简单，比如氧化银采用热分解法，金属离子氧化性越弱，其冶炼方法越难，比如电解熔融氯化钠得到钠，故C错误；D项，金属阳离子得到电子被还原生成金属单质，为金属冶炼的本质，故D正确；故选D。 2．我国自主研发的大飞机C919其材料大量使用了铝锂合金，其具有的以下性质中，与该应用无关的是_______。 A．密度小 B．导电性 C．硬度大 D．耐腐蚀 【答案】B 【解析】铝锂合金是制作大飞机C919的材料，说明其耐腐蚀强、密度小、硬度大、强度高，和其易导电性无关，故选：B。 3．工业上用NaOH溶液捕捉废气中的SO2，下列说法错误的是_______。 A．捕捉过程中溶液pH会下降 B．NaOH属于离子化合物 C．SO2属于非电解质 D．1molNaOH最多捕捉11.2LSO2(标状下) 【答案】D 【解析】A项，NaOH溶液与二氧化硫反应生成亚硫酸钠或亚硫酸氢钠，溶液的碱性减弱，则捕捉过程中溶液pH会下降，故A正确；B项，NaOH中含有离子键，则NaOH属于离子化合物，故B正确；C项，二氧化硫不能电离，SO2属于非电解质，故C正确；D项，若发生NaOH+SO2＝NaHSO3，1molNaOH最多捕捉1molSO2，但二氧化硫状态不确定，无法计算其体积，故D错误；故选D。 4．根据钠与水(滴有酚酞溶液)反应的实验现象，不能得出的结论是_______。 A．钠的密度比水小 B．钠的硬度小 C．钠很活泼，易与水反应生成碱性物质 D．钠的熔点低 【答案】B 【解析】A项，钠浮在水面上，说明密度比水小，A正确；B项，钠与水反应不涉及硬度实验，无法验证其硬度，B错误；C项，钠与水剧烈反应置换出氢气，溶液变红色，说明金属钠化学性质活泼，易与水反应生成碱性物质，C正确；D项，钠与水反应放出的热能使本身熔化成闪亮的小球，说明熔点低，D正确；故选B。 5．过氧化钠和水反应是潜艇中氧气来源之一，发生的反应方程式： 。 【答案】2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑ 【解析】过氧化钠和水反应生成氢氧化钠和氧气，反应的化学方程式为：2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑。 6．利用如图实验比较碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性，则物质乙的化学式为 ，能说明热稳定性碳酸钠比碳酸氢钠强的实验现象是 。 【答案】 NaHCO3 烧杯B中澄清石灰水变浑浊 【解析】小试管乙中温度较低，大试管甲中温度较高，应将碳酸氢钠放入小试管乙中，温度较低的碳酸氢钠分解，而温度较高的碳酸钠不分解，说明碳酸钠的热稳定性比碳酸氢钠好。碳酸氢钠分解产生二氧化碳，能使烧杯B中澄清石灰水变浑浊，能说明热稳定性碳酸钠比碳酸氢钠强的实验现象是烧杯B中澄清石灰水变浑浊。 7．在一定条件下，铁与有关物质的反应，所得产物错误的为_______。 A．FeFeCl3 B．FeFeS C．FeFe(OH)3 D．FeFe3O4 【答案】C 【解析】A项，铁和氯气反应生成氯化铁，故A正确；B项，铁和硫反应生成硫化亚铁，故B正确；C项，铁和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，故C错误；D项，铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，故D正确；故选C。 8．铁在人体中以Fe2+和Fe3+的形式存在。二价铁离子易被吸收，给贫血者补充铁时，应给予含二价铁离子的铁盐，如硫酸亚铁(FeSO4)。某工厂的酸性废水中主要含有Fe3+、Cu2+等离子，为了减少污染并变废为宝，工程师们设计了如下流程，回收铜和绿矾(FeSO4·7H2O)。 (1)酸性废水中加入过量铁粉后，溶液中离子发生反应的先后顺序为： → → (填离子符号) (2)操作Ⅰ是 ，试剂甲是 ，获得的FeSO4·7H2O需密闭保存，原因是 。 (3)检验溶液B中Fe3+是否除尽的实验方法是： 。 (4)在过量FeSO4溶液中滴加稀硫酸，再滴入几滴氯水，溶液立即变黄。上述反应的离子方程式为 。 (5)向FeSO4溶液滴加NaOH溶液，会观察到的现象为 。 【答案】(1) Cu2+ Fe3+ H＋、 (2)过滤 稀硫酸 亚铁离子具有很强的还原性，在空气中易被氧化为三价铁离子 (3)取溶液B少量于试管中，向试管中滴加几滴硫氰化钾溶液，若溶液变红色，证明溶液中Fe3＋没有除净，若不出现红色，证明不含Fe3＋ (4)2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl- (5)白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最终变为红褐色 【解析】酸性废水中主要含有Fe3+、Cu2+等离子，向废水中加入铁粉，铁把三价铁离子还原为二价铁离子，把铜置换出来，并有氢气放出，过滤分离，固体A为铜和过量的铁粉，加入稀硫酸，生成硫酸亚铁，滤液B为硫酸亚铁溶液，通过蒸发结晶得到绿矾。 【解析】(1)酸性废水中含有三价铁，铜离子，氢离子，则酸性废水中加入铁粉后，按先后顺序发生反应的离子方程式是：Fe＋Cu2+= Fe2＋+Cu、Fe＋2Fe3＋= 3Fe2＋、Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑； (2)酸性废水中加入铁粉反应完成后得到固体和液体，固液可以采用过滤法分离，故操作I为过滤；固体A为铜和过量的铁粉，加入稀硫酸，生成硫酸亚铁，试剂甲为稀硫酸；获得的FeSO4·7H2O需密闭保存，因为亚铁离子具有很强的还原性，在空气中易被氧化为三价铁离子，需密闭保存； (3)检验溶液B中Fe3＋是否除尽的实验方法是：取溶液B少量于试管中，向试管中滴加几滴硫氰化钾溶液，若溶液变红色，证明溶液中三价铁离子没有除净，若不出现红色，证明不含三价铁离子； (4)FeSO4具有还原性，氯水具有氧化性，发生氧化还原反应生成Fe3+和Cl-，反应的离子方程式为2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-； (5)向盛有FeSO4溶液的试管中滴加NaOH溶液，先生成Fe(OH)2白色沉淀，再被氧化为红褐色沉淀Fe(OH)3，发生的现象为白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，故答案为：白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最终变为红褐色。 9．某些金属氧化物粉末和Al粉在镁条的引燃下可以发生铝热反应，如图所示。 (1)写出图中铝热反应的化学方程式： 。 (2)铝热反应的能量变化关系符合如图 (填“A”或“B”)。 【答案】(1) (2)A 【解析】(1)铝热反应为铝和氧化铁高温生成铁和氧化铝，反应的化学方程式：； (2)铝热反应是放热反应，反应物总能量高于生成物总能量，能量变化符合图A。 10．氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理如图所示。下列说法正确的是 A．该电池工作时电能转化为化学能 B．该电池中电极a是正极 C．外电路中电子由电极b通过导线流向电极a D．该电池的总反应：2H2+O2=2H2O 【答案】D 【解析】A项，该电池工作时化学能转化为电能，A项错误；B项，a极发生H2-2e－=2H+反应，为负极，B项错误；C项，a极为负极，b极为正极，外电路中电子由电极a通过导线流向电极b，C项错误；D项，该电池的总反应为2H2+O2=2H2O，D项正确；故选D。 考向8 半导体材料 (上海市七宝中学2023-2024学年高一下学期期末)镓的化合物氮化镓(GaN)和砷化镓(GaAs)作为第三代半导体材料，具有耐高温、耐高电压等特性，是目前全球半导体研究的前沿和热点。 (1)元素As在元素周期表中的位置是 ，原子核外能量最高的电子位于 层(填电子层符号)。 (2) Ga为门捷列夫预言的“类铝”，下列有关说法正确的是___________。 A．原子半径 B．Ga的最高价氧化物对应水化物的碱性比Al元素最高价氧化物对应水化物的碱性强 C．Ga的最高价氧化物化学式为Ga2O3，熔点比Al2O3高 D．Ga在干燥空气中可能较稳定并生成氧化物薄膜阻止金属继续氧化 (3)溴与砷同周期，以下大小关系正确的是___________。 A．非金属性：N＜于As B．稳定性：NH3＞AsH3 C．酸性：HBrO4＜H3AsO4 D．还原性：Br－＞As3- 已知GaCl3、GaN、GaAs熔融状态均不导电，熔点如下： 物质 GaCl3 GaAs GaN 熔点/℃ 77.9 1238 1700 (4)下列关于以上三种晶体的说法正确的是___________。 A．晶体中都含有Ga3+ B．构成晶体的基本微粒都相同 C．都是共价化合物 D．晶体中都只含有一种作用力 (5)试解释上述三种晶体熔点高低的原因 。 (6)270℃时，氯化镓蒸汽相对于氧气的密度为11，推测此时氯化镓的分子式为 。 (7)废弃的含GaAs的半导体材料可以用浓硝酸溶解，放出红棕色气体，同时生成H3AsO4和Ga(NO3)3。写出该反应的化学方程式，并标出转移电子方向和数目 。 【答案】(1) 第四周期VA族 N (2)B (3)B (4)C (5)GaAs和GaN均是共价晶体，GaCl3是分子晶体 (6)Ga2Cl6 (7) 【解析】(1)①砷元素原子核外有四个电子层，最外层电子数为五，位于周期表第四周期VA族；②砷元素能量最高的电子层为第四层电子层，其序号为N； (2)镓是类铝，镓和铝位于同一主族；A项，元素镓和砷位于同一周期，砷的原子序数大，镓原子半径大，A错误；B项，镓的金属性强于铝，其最高价氧化物对应水化物碱性强，B正确；C项，镓和铝同一主族，二者氧化物均为离子晶体，但氧化铝的晶格能大熔点高；C错误；D项，金属镓会和空气中的氧气剧烈反应，D错误；故选B； (3)题干中溴与砷同周期，A项，氮元素和砷元素位于同一主族，N的非金属性强于As，A错误；B项，N的非金属性强于As，NH3的稳定性强于AsH3，B正确；C项，Br的非金属性强于As，HBrO4的酸性强于H3AsO4，C错误；D项，单质的氧化性Br2＞As，离子的还原性Br－＜As3-;D错误；故选B； (4)A项，三种物质均不是离子晶体或金属晶体，故不存在Ga3+，A错误；B项，．因为共价晶体和分子晶体构成粒子不同，氮化镓和砷化镓均为共价晶体而氯化镓为分子晶体，B错误；C项，共价晶体和共价晶体均属于共价化合物，C正确；D项，氯化镓为分子晶体，分子内存在共价键，分子间存在范德华力，D错误；故选C； (5)因为共价晶体的熔点高于分子晶体的熔点，氮化镓和砷化镓均为共价晶体而氯化镓为分子晶体，氯化镓的熔点最低；氮的原子半径小于砷的原子半径，对于共价晶体而言，键长越长，键能越小，熔点越小； (6)270℃时，氯化镓蒸汽相对于氧气的密度为11，此时氯化镓的相对分子质量为352，而GaCl3的相对分子质量为176，故此时绿花镓的分子式为： Ga2Cl6； (7)该反应用双线桥表示电子的转移为：。 考向9 金属元素的性质探究 (上海市徐汇中学2023-2024学年高一下学期期末)由于金属离子的氧化性强弱存在差异，使得它们被还原为单质的难易程度不同，因此金属冶炼的方法不同，活泼金属常用电解法冶炼。 1．下列金属需要使用电解法冶炼的是__________。 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】A项，钠为活泼金属，常用电解法冶炼，A符合题意；B项，铁使用热还原法，B不符合题意；C项，铜使用热还原法，C不符合题意；D项，金化学性质稳定，采用物理富集法，D不符合题意；故选A。 2．FeCl3溶液在工业上用于蚀刻铜箔电路板，从蚀刻后的废液中可回收铜并使蚀刻液再生，流程如图所示(省略部分物质)。 (1)已知FeCl3蚀刻铜箔的化学方程式为：2FeCl3+Cu=2FeCl2+ CuCl2。请用单线桥法标出电子转移的方向和数目 。 (2)要检验废液中是否还存在，实验方案是 。 (3)操作I的名称是___________。 A．蒸发 B．结晶 C．过滤 D．分液 (4)为了从固体中分离出铜，需加入的试剂X是___________。 A．HCl B．H2SO4 C．HNO3 D．NaOH (5)若要使溶液Ⅱ再生为蚀刻液，可选用的试剂是 (填化学式) 【答案】(1) (2)取样，加入KSCN溶液，溶液呈血红色，则存在Fe3+ (3)C (4)A (5)Cl2 【解析】蚀刻后的废液中含有氯化亚铁、氯化铜、氯化铁，加过量的铁粉，铁把氯化铁还原为氯化亚铁，铁置换出氯化铜中的铜，过滤，所得固体为铜和铁的混合物，溶液Ⅰ为氯化亚铁溶液，固体中加盐酸，铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，铜和盐酸不反应，过滤出铜，溶液Ⅱ为氯化亚铁，溶液Ⅰ和溶液Ⅱ混合后通入氯气生成氯化铁。 (1)用FeCl3溶液刻蚀铜箔，Fe从+3价变为+2价，Cu从0价变为+2价，化学方程式及电子转移方向数目为； (2)Fe3+遇KSCN溶液变红，检验废液中是否还存在Fe3+，实验方案是取样，加入KSCN溶液，溶液呈血红色，则存在Fe3+； (3)操作I实现固液分离，操作名称是过滤，选C； (4)固体为铜和铁的混合物，铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，铜和盐酸不反应，为了从固体中分离出铜，同时得到氯化亚铁溶液，需加入的试剂X是盐酸，选A； (5)溶液Ⅱ为氯化亚铁，为再生为蚀刻液氯化铁，可选用的试剂是Cl2，发生反应的化学方程式是2FeCl2+Cl2=2FeCl3。 3．某小组想通过实验探究Na、Mg、Al三种金属元素性质的递变规律。 I．探究Na、Mg、Al分别与水反应的情况。 实验①：切一小块绿豆大小的金属，用滤纸吸干其表面的煤油，将其投入盛有水(含酚酞)的烧杯中。观察到与冷水发生剧烈反应，烧杯内溶液变红。 (1)与水反应生成氢氧化钠和氢气，写出该反应的化学方程式 。 (2)上述反应中，作还原剂的是 。 A．Na B．H2O C．NaOH 实验②：另取镁条和铝条，分别用砂纸打磨去除它们表面的氧化膜后，再进行以上实验操作并加热。观察到：未加热时，反应现象均不明显；加热后镁条表面有气泡生成，溶液变红；加热后与水反应现象仍不明显。 (3)通过上述实验，得出Na、Mg、Al的金属性由强到弱的顺序是 。 II．比较NaOH、Mg(OH)2、Al(OH)3碱性的强弱。 实验③：在试管中加入2mL0.5mol·L-1Al2(SO4)3溶液，然后逐滴滴加2mol·L-1NaOH溶液至过量，边加边振荡。观察到试管中先出现白色沉淀后全部溶解。 实验④：在试管中加入2mL1mol·L-1MgMgSO4溶液，然后逐滴滴加2mol·L-1NaOH溶液至过量，边加边振荡。观察到试管中出现白色沉淀且不溶解。 (4)写出由实验③、④的实验现象可推导得出的结论。 现象 结论 ③ 出现白色沉淀 Al(OH)3的碱性比NaOH弱 沉淀全部溶解 ④ 出现白色沉淀 沉淀不溶解 Mg(OH)2无酸性 (5)综上实验可知，NaOH、Mg(OH)2、Al(OH)3的碱性由强到弱的顺序是 。 【答案】(1)2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ (2)A (3)Na＞Mg>Al (4) 氢氧化铝能和强碱反应，具有一定的酸性 氢氧化镁的碱性弱于氢氧化钠 (5)NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3 【解析】元素的金属性越强，金属单质越容易失去电子变成金属阳离子。实验中Na、Mg与水反应，Na比Mg反应生成氢气的速率快，因此金属性Na＞Mg；已知金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的碱性越强，故碱性由强到弱的顺序为NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3。 (1)钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，化学方程式为2Na+2H2O=2NaOH+H2↑； (2)上述反应中钠失去电子，化合价升高，为还原剂，故选A； (3)元素的金属性越强，金属单质越容易置换出水中的氢；Na、Mg与水反应，Na比Mg反应生成氢气的速率快，而铝几乎没有变化，因此金属性Na＞Mg>Al； (4)强碱可以制取弱碱，③中生成白色沉淀，过氧化钠过量，沉淀溶解，说明氢氧化铝能和强碱反应，具有一定的酸性；④中生成白色氢氧化镁沉淀，说明氢氧化镁的碱性弱于氢氧化钠；(5)由(4)的实验结果，元素金属性越强，最高价氧化物水化物碱性越强，故NaOH、Mg(OH)2、Al(OH)3的碱性由强到弱的顺序NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3。 考向10 金属的性质 (上海市育才中学2023-2024学年高一下学期期末)金属是一种具有光泽(即对可见光强烈反射)、富有延展性、容易导电、导热等性质的物质。 1．将一小块钠长期置露于空气中，最终转化为__________。 A．Na2O B．Na2O2 C．Na2CO3 D．NaOH 【答案】C 【解析】Na的性质活泼，易与空气中氧气反应生成Na2O，Na2O易与水反应生成NaOH，NaOH吸收空气中的水和CO2生成Na2CO3•xH2O，Na2CO3•xH2O风化脱水生成Na2CO3，所以金属钠长期露置于空气中，最终的产物是Na2CO3，故选C。 2．下列关于铁及其合金认识正确的是__________。 A．生铁的硬度高于铁 B．铁的氧化物都属于合金 C．钢是性能优且纯度高的铁 D．不锈钢中只含铁与碳两种元素 【答案】A 【解析】A项，合金的硬度高于纯金属，生铁的硬度高于铁，A正确；B项，铁的氧化物不是合金，合金是混合物，铁的氧化物是纯净物，B错误；C项，钢的性能优，但是钢是铁的合金，属于混合物，不是纯度很高的铁，C错误；D项，不锈钢的成分为Cr、Ni、Ti、Mn、N、Nb、Mo、Si、Cu等，D错误；故选A。 3．下列常见金属的冶炼原理不合理的是__________。 A．还原法炼铝： B．加热法炼汞： C．热还原法炼铁： D．火法炼铜： 【答案】A 【解析】对于不活泼金属，可以直接用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来；在金属活动性顺序表中处于中间位置的金属，通常是用还原剂(C、CO、H2、活泼金属等)将金属从其化合物中还原出来；活泼金属较难用还原剂还原，通常采用电解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属。A项，Al的还原性大于氢气，氢气不能与氧化铝反应制Al，故A错误；B项，Hg为不活泼金属，通常直接加热其化合物冶炼Hg，故B正确；C项，一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳，能炼铁，故C正确；D项，Cu为不活泼金属，Cu2S与氧气高温条件下反应可制得Cu，故D正确；故选A。 4．下列关于钠的化合物的叙述不正确的是__________。 A．热稳定性：Na2CO3＞NaHCO3 B．Na2O与Na2O2都能和水反应生成碱，它们都是碱性氧化物 C．碳酸氢钠可用于治疗胃酸过多 D．Na2O2中阴、阳离子的个数比为1：2 【答案】B 【解析】A项，NaHCO3不稳定，加热易分解，发生2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑，碳酸钠受热不分解，正确；B项，Na2O2与水反应生成氢氧化钠和氧气，不是碱性氧化物，错误；C项，碳酸氢钠可与盐酸反应，且碳酸氢钠的碱性较弱，对胃壁的刺激作用较小，可用于中和胃酸过多，正确；D项，Na2O2中阴离子为O22-，Na2O2中阴、阳离子的个数比为1：2，正确；故选B。 5．将足量X气体通入Y溶液中，实验结果与预测的现象一致的组合是__________。 X气体 Y溶液 预测的现象 ① CO2 饱和Na2CO3溶液 白色沉淀析出 ② SO2 Ba(NO3)2溶液 白色沉淀析出 ③ Cl2 AgNO3溶液 白色沉淀析出 ④ NH3 AlCl3溶液 白色沉淀析出 A．只有①②③ B．只有①②④ C．只有①③④ D．①②③④ 【答案】D 【解析】①二氧化碳与饱和Na2CO3溶液发生反应生成碳酸钠，由于碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠，则会析出白色沉淀，①正确；②SO2通入水中生成H2SO3，溶液呈酸性，NO3﹣在酸性条件下具有强氧化性，可发生反应：3SO2+2H2O+2NO3﹣+3Ba2+＝3BaSO4↓+4H++2NO，则会析出白色沉淀，②正确；③氯气与水反应：Cl2+H2O＝H++Cl﹣+HClO，氯离子和银离子发生反应：Ag++Cl﹣＝AgCl↓，则会析出白色沉淀，③正确；④一水合氨是弱碱，不能溶解氢氧化铝，氯化铝溶液通入过量氨气的反应方程式为：AlCl3+3NH3+3H2O＝Al(OH)3↓+3NH4Cl，则会析出白色沉淀，④正确；故选D。 6．将一定物质的量的N a2CO3、NaHCO3组成的混合物溶于水，配成1L溶液，取出50mL溶液，然后滴加一定物质的量浓度的盐酸与其反应，得到的图象如下，下列说法正确的是__________。 A．标注NaCl的直线也能代表产生的CO2的物质的量的变化情况 B．原混合物中Na2CO3与NaHCO3的物质的量之比为2：1 C．盐酸的浓度是0.05mol·L－1 D．加入的盐酸为150mL时，放出CO2气体(标准状况下) 【答案】C 【解析】由图可知，0mL～50mL，发生反应为：Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3，50mL～150mL，发生反应为：NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑。A项，由图0mL～50mL，发生反应为：Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3，没有CO2产生，故A错误；B项，从图(0，2.5)看出，原混合物中Na2CO3与NaHCO3的物质的量之比为1：1，故B错误；C项，由图可知，50mL溶液中碳酸钠完全转化成碳酸氢钠和氯化钠时，消耗的盐酸的体积为50mL，由Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3可知，n(Na2CO3)= n(HCl)=0.0025mol，c(HCl)==0.05mol·L－1，故C正确；D项，由图50mL～150mL，发生反应为：NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑，可知n(CO2)=n(HCl)=100×10-3×0.05=5×10-3mol，V(CO2)=5×10-3mol×22.4mol/L=0.112L=112mL，故D错误；故选C。 7．相同条件下，总质量为2.9g的CO和H2的混合气体在足量的氧气中充分燃烧，然后立即通过足量的Na2O2固体，固体的质量增加__________。 A．1.9g B．2.9g C．2.8g D．无法计算 【答案】B 【解析】CO在氧气中完全燃烧生成CO2，CO2和再与Na2O2反应，方程式为2CO＋O22CO2、2CO2＋2Na2O2＝2Na2CO3＋O2，总方程式为：CO＋Na2O2＝Na2CO3，可知过氧化钠增重为CO的质量；H2在氧气中完全燃烧，生成H2O，H2O再与Na2O2反应，方程式为2H2＋O22H2O、2H2O＋2Na2O2＝4NaOH＋O2，总反应方程式为：H2＋Na2O2＝2NaOH，可知反应后固体质量增加为氢气质量；故由2.9gCO和H2组成的混合物在足量的O2中充分燃烧，立即通入足量的Na2O2固体，固体质量增加应为CO和H2的质量，即固体增重为2.9g；故选B。 8．I．“铁与水反应”的实验，并检验产物的性质： (1)写出“铁与水反应”反应的化学方程式为 __________。 Ⅱ．制备氢氧化亚铁：设计如下实验能较长时间观察到白色Fe(OH)2沉淀，选用稀硫酸、铁粉、NaOH溶液进行实验，装置如图。 (2)植物油的作用是 __________。 (3)实验时，先 (填“打开”或“关闭”)止水夹K，然后打开分液漏斗的玻璃塞和活塞，使稀硫酸与铁粉反应，一段时间后， (填“打开”或“关闭”)止水夹K，制得白色Fe(OH)2沉淀，且沉淀能持续一段时间不变色。 Ⅲ．探究FeCl2溶液、FeCl3溶液的性质 (4)从物质类别角度判断FeCl2属于 __________ ，因此可以与某些碱反应。 (5)预测FeCl2具有氧化性，因此可以与Zn反应，此时Zn体现 性。 (6)预测FeCl2具有还原性，预测依据是 ，因此可以与酸性KMnO4溶液反应。 (7)进行如下实验操作： 序号 操作 ⅰ 滴加NaOH溶液 ⅱ 加入少量锌粉 ⅲ 滴加酸性KMnO4溶液 操作 现象 溶液由棕黄色变为浅绿色 无明显现象 溶液变为红色，而后红色褪去 ①i中的现象是 __________，用化学方程式表示产生该现象的原因： 、 。 ②ⅱ中反应的离子方程式是 __________。 ③ⅲ中的现象是 __________。 ④ⅳ中反应的离子方程式是 。小组同学探究ⅵ中褪色原因，提出两种假设：a．铁离子被转化，b．SCN-被转化。分别向褪色后的溶液中滴加0.1mol/LFeCl3溶液和KSCN溶液各1滴，观察到 __________现象，得出结论：假设b成立。 【答案】(1)3Fe＋4H2O(g) Fe3O4＋4H2 (2)隔绝空气 (3)打开 关闭 (4)盐 (5)还原 (6)FeCl2中铁元素为+2价，处于中间价态，化合价可以升高表现出还原性 (7)生成白色絮状沉淀，迅速变灰绿色，最终变为红褐色 FeCl2+2NaOH= Fe(OH)2↓+2NaCl、4Fe(OH)2+2H2O+O2＝4Fe(OH)3↓ Zn+ Fe2+-= Fe+Zn2＋ 溶液紫红色褪去 2Fe3++Fe2+ =3Fe2+ 滴加KSCN溶液的试管中溶液变红色 【解析】Ⅱ．打开K和分液漏斗活塞，铁粉与稀硫酸反应生成氢气和硫酸亚铁，氢气可以排出装置内空气，关闭K，试管内压强增大，将硫酸亚铁溶液排入右瓶中生成Fe(OH)2沉淀，溶液上层的植物油起到隔绝空气的作用；Ⅲ．探究FeCl2溶液、FeCl3溶液的性质，控制变量的实验探究中要注意变量的唯一性，通过控制变量进行对比实验研究某一因素对实验结果的影响。 (1)铁与水蒸气高温下发生反应：3Fe＋4H2O(g) Fe3O4＋4H2； (2)植物油的作用是隔绝空气； (3)实验时，先打开止水夹K，然后打开分液漏斗的玻璃塞和活塞，使稀硫酸与铁粉反应，一段时间后，关闭止水夹K，试管内压强增大，将硫酸亚铁溶液排入右瓶中制得白色Fe(OH)2沉淀，且沉淀能持续一段时间不变色； (4)从物质类别角度判断FeCl2属于盐，因此可以与某些碱反应； (5)预测FeCl2具有氧化性，因此可以与Zn发生置换反应，此时Zn体现还原性； (6)FeCl2中铁元素为+2价，处于中间价态，化合价可以升高表现出还原性，也可以降低表现氧化性，故FeCl2既有氧化性，又有还原性； (7)①i中加入氢氧化钠溶液的现象是生成白色絮状沉淀，迅速变灰绿色，最终变为红褐色，用化学方程式表示FeCl2+2NaOH= Fe(OH)2↓+2NaCl、4Fe(OH)2+2H2O+O2＝4Fe(OH)3↓； ②ⅱ中加入锌粉发生置换反应，反应的离子方程式是Zn+ Fe2+-= Fe+Zn2＋； ③ⅲ中加入酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应，现象是溶液紫红色褪去； ④ⅳ中加入铁粉，反应的离子方程式2Fe3++Fe2+ =3Fe2+；b猜想为：SCN-被转化，若假设b成立，则溶液中SCN-被氧化，溶液中缺少SCN-，向褪色后的溶液中滴加0.1 mol/L FeCl3溶液，溶液不会变红色，而滴加KSCN溶液后，存在的铁离子会和滴加的KSCN溶液变红色，故现象为：滴加KSCN溶液的试管中溶液变红色，说明假设b成立。 考向11 金属材料的发展与应用 (上海市上海外国语大学闵行外国语中学2023-2024学年高一下学期期末) 实现中国梦，离不开金属材料的发展与应用。 1．2023年5月，由中国自主研发的C919大型客机开启常态化商业运行。飞机上广泛应用了各种铝合金材料。 (1)合金具有许多优良的性能，下列物质属于合金的是___________。(不定项) A．水银 B．青铜 C．生铁 D．黄金 (2)铝的金属活动性比铁强，空气中铝却比铁具有更好的抗腐蚀性，原因是 。 (3)起落架可用铝镁合金制造。合金焊接前需用碱洗，即用NaOH溶液除去铝镁合金表面的自然氧化膜，其原因是 (用离子方程式表示)。 【答案】(1)BC (2)铝较活泼，可与空气中氧气反应生成致密的氧化铝薄膜，可阻止内部铝继续反应，从而起到防腐作用 (3)Al2O3+2OH-+3H2O=2[Al(OH)4]- 【解析】(1)水银为Hg单质，黄金为Au单质，青铜和生铁均为合金，故BC正确； (2)铝较活泼，可与空气中氧气反应生成致密的氧化铝薄膜，可阻止内部铝继续反应，从而起到防腐作用； (3)氧化铝可用氢氧化钠反应生成四羟基合铝酸钠，反应离子方程式为：Al2O3+2OH-+3H2O=2[Al(OH)4]-。 2．由我国自主研发的“奋斗者号潜水艇在太平洋马里亚纳海沟成功坐底，创造了中国载人深潜的新纪录。 (1)过氧化钠可用作潜水艇的供氧剂，过氧化钠中存在的化学键 ，写出Na2O2的电子式 ，写出Na2O2和CO2反应的化学方程式： ，该反应中生成1mol O2转移的电子数为 。 (2)某实验小组通过如图所示实验，探究Na2O2与水的反应，下列说法正确的是___________。(不定项) A．②中的大量气泡主要成分是氢气 B．③中溶液变红，说明有酸性物质生成 C．④中现象可能是由于溶液中含有强氧化性物质造成的 D．⑤中MnO2的主要作用是验证溶液中存在过氧化氢 【答案】(1)离子键、非极性共价键 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 2NA (2)CD 【解析】(1)Na2O2中钠离子与过氧根离子间形成离子键，过氧根离子中氧与氧原子间形成非极性共价键；Na2O2电子式为；Na2O2与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，方程式为2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2；产物氧气由过氧化钠中-1价转化而来，每生成1mol O2转移2mol电子，转移电子数为2NA； (2)A项，②中的大量气泡主要成分是氧气，故A错误；B项，③中溶液变红，说明有碱性物质生成，故B错误；C项，④中现象可能是由于溶液中含有强氧化性物质，具有漂白性，将酚酞氧化使其褪色，故C正确；D项，⑤中MnO2可催化过氧化氢分解成氧气，通过实现现象可验证溶液中存在过氧化氢，故D正确；故选CD。 3．完成下列问题。 (1) CO2可用氧氧化钠溶液吸收，若将0.01mol的CO2通入0.03mol的氢氧化钠溶液中，充分反应后，溶液中的溶质为 (写化学式)。 (2)向(1)中反应后的溶液中逐滴加入0.1mol/L的盐酸，并及时振荡，以下哪张图符合产生的气体体积V(CO2)与加入盐酸的体积V(HCl)的关系___________ (其中B、C、D图中分别有OA<AB、OA=AB、OA>AB)。 A．B．C． D． 【答案】(1) Na2CO3、NaOH (2)D 【解析】(1)反应中二氧化碳不足、氢氧化钠过量，氢氧化钠和二氧化碳生成碳酸钠和水2 NaOH+CO2=Na2CO3+H2O，故0.01mol的通入0.03mol的氢氧化钠溶液中，充分反应后，溶液中的溶质为Na2CO3、NaOH； (2)根据(1)分析可知，反应后的溶液中溶质为过量的0.01mol NaOH、生成的0.01mol Na2CO3，逐滴加入0.1mol/L的盐酸，并及时振荡，氢氧化钠首先消耗0.01molHCl，继续滴加盐酸，Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl，碳酸钠消耗0.01molHCl转化为碳酸氢钠，继续滴加盐酸NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O，碳酸氢钠消耗0.01molHCl生成二氧化碳，故OA＞OB，故选D。 4．铁元素在化合物中有多种化合价，常见的有＋2，＋3价。 Ⅰ．学生利用下图所列装置进行“铁与水蒸气反应”的实验，并利用产物进一步制取FeCl3·6H2O晶体。(图中夹持及尾气处理装置均已略去) 回答下列问题： (1)所用铁粉中若有杂质，欲除去不纯铁粉中混有的铝粉可以选用的试剂为 (填序号)，涉及反应的化学方程式为 。 a．稀盐酸 b．氢氧化钠溶液 c．浓硫酸 d．FeCl3溶液 (2)反应发生后装置B中发生反应的化学方程式是 ，D装置的作用： 。 (3)E装置中的现象是 。 Ⅱ．该小组学生把B中反应后的产物加入足量的盐酸，过滤，用上述滤液制取FeCl3·6H2O晶体，设计流程如下： 滤液FeCl3溶液FeCl3·6H2O晶体 (4)用离子方程式表示步骤Ⅰ中通入Cl2的作用 。 (5)步骤Ⅱ的操作为 、 、 、自然晾干。 【答案】(1)b 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑或2Al+2OH-+6H2O=2[Al(OH)4]-+3H2↑ (2) 3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2 吸收氢气中的水蒸气 (3)固体由黑色变为红色 (4)2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl- (5)蒸发浓缩 冷却结晶 过滤、洗涤 【解析】本实验探究铁与水蒸气的反应，且进一步制备FeCl3·6H2O，A装置提供水蒸气，装置B发生3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2，装置C收集氢气，装置D干燥氢气，装置E为氢气还原CuO。 【解析】(1)a．Fe、Al均能与稀盐酸反应，不能用稀盐酸除去铁粉中的铝粉，故a不符合；b．铁不与氢氧化钠溶液反应，Al与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，然后过滤、洗涤、干燥得到铁粉，故b符合；c．Fe、Al均与浓硫酸发生钝化，不能除去铁粉中的铝粉，故c不符合；d．Fe能与FeCl3溶液反应生成FeCl2，不能除去铁粉中的铝粉，故d不符合；涉及反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑或2Al+2OH-+6H2O=2[Al(OH)4]-+3H2↑； (2)装置B为铁粉与水蒸气的反应，其反应方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2；D装置作用是吸收氢气中的水蒸气； (3)E装置中发生H2+CuOH2O+Cu，现象是固体由黑色变为红色； (4)四氧化三铁溶于盐酸得到FeCl2和FeCl3，步骤Ⅰ中通入氯气，利用氯气氧化性将Fe2+氧化成Fe3+，其离子方程式为2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-； (5)从FeCl3溶液获得FeCl3·6H2O，操作步骤是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、自然晾干；故答案为蒸发浓缩；冷却结晶；过滤、洗涤。 5．实验甲用如图所示的装置制备白色的Fe(OH)2 供选择的试剂有：①铁粉 ②稀硫酸 ③NaOH (1)装置Ⅰ中加入 (填写编号)。 (2)本实验成功的关键是 。 A．实验过程中隔绝空气(氧气) B．实验过程中空气(氧气)充足 (3)若控制不当，将会生成 色的Fe(OH)3沉淀。反应的化学方程式为 。 (4)若装置Ⅱ中a处收集的H2纯净后，如何操作会得到白色的Fe(OH)2沉淀？ 。 实验乙组用如下实验步骤探究和的性质 (5)分别取一定量FeCl2、FeCl3固体，均配制成0.1mol/L的溶液。为防止FeCl2溶液被氧化，可向溶液中加入 A．铁片 B．酸性KMnO4溶液 发生的离子方程式为： 。 (6)取2mL FeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红。书写FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式： 。 (7)将铁粉放入下列物质中，铁粉溶解而溶液质量减少的是___________。 A．FeCl3 B．稀硫酸 C．NaOH D．CuSO4 (8)常温下，将铁片投入浓H2SO4中，下列说法正确的是___________。 A．不发生反应 B．铁被钝化 C．产生大量SO2 D．产生大量H2 【答案】(1)①② (2)A (3)红褐 4Fe(OH)2+2H2O+O2＝4Fe(OH)3↓ (4)关闭止水夹 (5) A 2Fe3++Fe=3Fe2+ (6) 2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl- (7)D (8)B 【解析】打开止水夹，装置Ⅰ中铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，生成氢气首先排净装置中空气，防止装置中空气中氧气干扰实验，一段时间后关闭止水夹，装置Ⅰ中压强增大，硫酸亚铁被压入装置Ⅱ中，和装置Ⅱ中氢氧化钠生成白色氢氧化亚铁沉淀。 (1)由分析可知，装置Ⅰ中加入①②； (2)氢氧化亚铁容易被空气中氧气氧化为氢氧化铁沉淀，故本实验成功的关键是A．实验过程中隔绝空气(氧气)； (3)氢氧化亚铁容易被空气中氧气氧化为红褐色氢氧化铁沉淀，4Fe(OH)2+2H2O+O2＝4Fe(OH)3↓； (4)装置Ⅱ中a处收集的H2纯净后，关闭止水夹，装置Ⅰ中压强增大，硫酸亚铁被压入装置Ⅱ中，和装置Ⅱ中氢氧化钠生成白色氢氧化亚铁沉淀； (5)防止FeCl2溶液被氧化，需要向溶液中加入还原剂，酸性高锰酸钾为强氧化剂，铁能和铁离子生成亚铁离子2Fe3++Fe=3Fe2+，故可向溶液中加入A铁片； (6)FeCl2溶液与氯水反应生成氯化铁，2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-； (7)A项，铁能和铁离子生成亚铁离子，铁粉溶解溶液质量增大，A不符合题意；B项，铁和稀硫酸生成硫酸亚铁和氢气，溶解质量大于逸出气体质量，溶液质量增大，B不符合题意；C项，氢氧化钠和铁不反应，C不符合题意；D项，铁和硫酸铜生成铜和硫酸亚铁，溶解固体质量小于生成铜固体质量，溶液质量减小，D符合题意；故选D。 (8)浓硫酸具有强氧化性，常温下，将铁片投入浓H2SO4中，发生钝化反应，故选B。 6．含铝的化合物如氧化铝、氢氧化铝等在工业上用途十分广泛。某兴趣小组从Fe2O3和Al2O3的混合物分离出Al2O3，流程图如下： (1)操作a需要的玻璃仪器有烧杯、 。 (2)写出下列物质的化学式：不溶物A 。 (3)气体Y的结构式为 ；岩通入的Y是足量的，则发生的反应方程式为 。 (4)电解熔融的Al2O3可以制备铝单质，写出该反应的化学方程式 ；工业上不能通过电解熔融的AlCl3来生产铝，原因是 。 (5)氢氧化铝是应用广泛的无机阻燃添加剂，阻燃时发生的化学反应为：2Al(OH)3Al2O3+3H2O，根据方程式解释氢氧化铝能做阻燃剂的原因： 。 【答案】(1)(普通)漏斗、玻璃棒 (2)Fe2O3 (3) O=C=O Na[Al(OH)4]+CO2=Al(OH)3↓+NaHCO3； (4) 氯化铝为共价化合物，熔融状态下不会电离出自由移动的阴阳离子，熔融状态下不导电 (5)故答案为氢氧化铝分解属于吸热反应，氧化铝、水都不燃烧，能隔离可燃物与空气且无毒性 【解析】氧化铁属于碱性氧化物，氧化铝为两性氧化物，根据流程可知，操作a得到四羟基合铝酸钠和不溶物，因此试剂X为NaOH，操作a为过滤，碳酸的酸性强于氢氧化铝，且氢氧化铝不溶于碳酸，因此气体Y为CO2，氢氧化铝加热得到氧化铝。 (1)操作a得到溶液和不溶物，即操作a为过滤；需要的玻璃仪器有烧杯、(普通)漏斗、玻璃棒； (2)根据上述分析，不溶物A为Fe2O3； (3)由分析可知，气体Y为CO2，二氧化碳结构式为O=C=O；如果二氧化碳过量，得到氢氧化铝和碳酸氢钠，其化学反应方程式为Na[Al(OH)4]+CO2=Al(OH)3↓+NaHCO3； (4)电解熔融的Al2O3可以制备铝单质，方程式为：；氯化铝为共价化合物，熔融状态下不会电离出自由移动的阴阳离子，熔融状态下不导电； (5)氢氧化铝分解属于吸热反应，可以降低周围温度，氧化铝、水都不燃烧，能隔离可燃物与空气且无毒性；故答案为氢氧化铝分解属于吸热反应，氧化铝、水都不燃烧，能隔离可燃物与空气且无毒性。 考向12 金属开发与能源利用 (上海外国语大学附属浦东外国语中学2023-2024学年高一下学期期末)人类社会发展的历史就是一部金属开发和利用的历史，从青铜器的使用到卫星、宇宙飞船上天，无不带有金属的历史烙印。在这一过程中，能源的支撑至关重要，作为人类社会发展的重要动力源泉，化学在能源的获取、转换和利用中发挥着关键作用。 1．铁是人类较早使用的金属之一，下图为铁元素的价类二维图，其中的箭头表示部分物质间的转化关系。运用铁及其化合物的知识，回答下列问题。 (1)物质C的化学式为： ；E→F反应的化学方程式是 ，该反应过程的现象为 。 (2)电子工业需要用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜，制造印刷电路，请写出FeCl3溶液与铜反应的离子方程式： 。 (3)城市饮用水处理新技术用NaClO2、高铁酸钠代替Cl2，如果以单位质量的氧化剂所得到的电子数来表示消毒效率，那么NaClO2、Na2FeO4、Cl2的消毒效率由大到小的顺序是 。 【答案】(1)Fe3O4 4Fe(OH)2+2H2O+O2＝4Fe(OH)3↓ 白色絮状沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色沉淀 (2) Cu2++ 2Fe3+=2Fe2++Cu2+ (3) NaClO2> Cl2> Na2FeO4 【解析】根据价类二维图可知，A是Fe，B是FeO，C是铁元素化合价介于+2和+3之间的氧化物，则C为Fe3O4，D是Fe2O3，E是Fe(OH)2，F是Fe(OH)3，G是亚铁盐，H是铁盐。 (1)根据分析，物质C为Fe3O4；E→F为Fe(OH)2氧化生成Fe(OH)3，化学方程式为4Fe(OH)2+2H2O+O2＝4Fe(OH)3↓；Fe(OH)2氧化生成Fe(OH)3反应过程的现象为白色絮状沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色沉淀。 (2)FeCl3具有氧化性，可以将单质铜氧化为Cu2+，因此电子工业上用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜，制造印刷电路，反应的离子方程式为Cu2++ 2Fe3+=2Fe2++Cu2+。 (3)NaClO2中氯元素由+3价降为-1价，则1mol NaClO2转移电子4mol，消毒效率为；Na2FeO4中铁元素由+6价降为+3价，则1mol Na2FeO4转移电子3mol，消毒效率为；1mol Cl2转移电子2mol，则消毒效率为，因此消毒效率由大到小的顺序是NaClO2> Cl2> Na2FeO4。 2．铝在地壳中的含量仅次于氧和硅。早在史前时代，人类就已经使用含铝化合物的黏土(Al2O3·2SiO2·2H2O)制成陶器。然而，直到近代才开始大量使用铝材料。Al2O3的熔点为2054℃，而AlCl3熔点为194℃，其结构如图所示。工业上冶炼铝时电解熔融Al2O3而不电解熔融AlCl3的原因是 。 【答案】氯化铝熔融状态下不存在离子，不能导电 【解析】由AlCl3的结构图可知，熔融状态下不存在离子，不能导电。 3．铝热法是一种利用铝的还原性获得高熔点金属单质的方法，铝分别与下列氧化物混合，若要制得1mol金属，消耗铝最少的是__________。 A．MnO2 B．Cr2O3 C．MgO D．Co3O4 【答案】C 【解析】A项，MnO2中锰元素化合价为+4价；B项，Cr2O3中铬元素化合价为+3价；C项，MgO中镁元素化合价为+2价；D项，Co3O4中钴元素的平均化合价为价；根据电子转移守恒的规律，C中生成1mol镁时，转移电子总数最少，消耗铝的量最少；故选C。 4．铝是一种活泼金属，下列措施可以加快Al与稀硫酸化学反应速率的是__________。 A．铝片改为铝粉 B．加入少量蒸馏水 C．加入少量硫酸铜溶液 D．加入少量饱和硫酸钠溶液 【答案】AC 【解析】A项，铝片改为铝粉，增大反应的接触面积，可以加快反应速率，故A选；B项，加入少量蒸馏水，氢离子浓度变小，反应速率减慢，故B不选；C项，加入少量硫酸铜，铝把铜置换出来，会形成Al-Cu-H2SO4原电池，可以加快反应速率，故C选；D项，加入少量饱和硫酸钠溶液，相当于稀释溶液，氢离子浓度变小，反应速率减慢，故D不选；故选AC。 28 / 39 学科网（北京）股份有限公司 $$