2026届高三化学一轮复习 第三章 金属及其化合物 讲义

第三章 金属及其化合物 第8讲 钠及其化合物 明确 学习目标 课程标准 学习问题 1.了解钠及其化合物的主要性质，了解其在生产、生活中的应用。 2.结合实例认识钠及其化合物性质的多样性，了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质的转化。 1.钠能从硫酸铜溶液中置换出铜单质吗？ 2.过氧化钠属于碱性氧化物吗？ 3.能否用澄清石灰水鉴别碳酸钠和碳酸氢钠溶液？ 4.焰色试验是物理变化还是化学变化？ 整合 必备知识 知识整合 知识点1 钠的性质与用途 1.钠的物理性质 （1）颜色：银白色，具有金属光泽。 （2）密度：     （煤油）。 （3）熔点：低于。 （4）硬度：质地柔软，可以用小刀切割。 （5）传导性：可导电、导热。 2.钠的化学性质 从原子结构角度认识钠的化学性质： （1）与非金属单质（如、、）反应 （2）与水反应 ①化学方程式：  。 ②与滴加酚酞的水反应的现象与解释 （3）与酸（如盐酸）反应 离子方程式：  ，钠与酸的反应比与水的反应更剧烈。 （4）与熔融盐或盐溶液的反应 ①与熔融盐的反应 利用金属钠冶炼金属钛：   ②与盐溶液（如溶液）的反应 离子方程式：  ，  。 （5）与乙醇反应：   3.制取与保存 （1）制取：化学方程式为  。 （2）保存：密封保存，通常保存在石蜡油或煤油中。 4.用途 （1）钠、钾合金（液态）可用作原子反应堆的导热剂。 （2）用作电光源，制作高压钠灯。 （3）冶炼某些金属，如冶炼金属钛，钠做还原剂。 ［应用示例］ 将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中： 溶液 溶液 ③饱和澄清石灰水 溶液 溶液 和食盐水 ⑦浓盐酸 （1） 写出⑤中反应的离子方程式：_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （2） 既有气体又有白色沉淀产生的是_  _  （填序号）。 【答案】（1） （2） ①③④⑥ 知识点2 钠的氧化物 1．结构、物理性质及用途的比较 名称 氧化钠 过氧化钠 色态 _  _  固体 _  _  _  _  _  _  固体 碱性氧化物 是 电子式 氧的化合价 _  _  _  _  _  _   _  _  _  _  _  _   用途 可制烧碱 _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _   【答案】白色； 淡黄色； 否； ； ； 供氧剂、漂白剂 2．化学性质的比较 与水反应 _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _   _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _   与 反应 _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _   _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _   与盐酸反应 _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _   _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _   【答案】； ； ； ； ； ［应用示例］ 认识钠在空气中久置的变化过程 过程 现象 反应原理 ① 表面变暗 _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _   ② 出现白色固体接着表面变稀 _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _   ③ 白色块状固体 _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _   ④ 白色粉末状物质 _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _   因此，钠久置在空气中，最终变成_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  粉末。 【答案】； ； ； ； ［拓展提升］ 从元素化合价角度分析 的性质 （1）的强氧化性 ①向氢硫酸饱和溶液中加入适量，产生浅黄色沉淀，其化学方程式为  。 ②向酚酞溶液中加入适量，现象为溶液先变红后褪色，原因是与水反应生成，使溶液变红，的强氧化性使溶液褪色。 ③某同学根据、都是酸性氧化物，预测二者的混合气体与 反应生成的固体产物中只含有。这一预测是否正确？ 不正确，理由是  与  反应可生成  。 （2）的还原性 在酸性高锰酸钾溶液中加入适量 粉末，溶液褪色，并产生无色气体，表现出还原性，氧化产物是  。 知识点3 碳酸钠与碳酸氢钠 1.碳酸钠和碳酸氢钠的重要性质 2.、的鉴别与除杂 （1）、的鉴别方法 （2）和混合物的除杂方法 混合物（括号内为杂质） 除杂方法或试剂 固体 加热至恒重 溶液 通入足量气体 溶液 加入适量溶液 3.、的用途 （1）是一种非常重要的化工原料，在玻璃、肥皂、合成洗涤剂、造纸、纺织、石油、冶金、食品等工业中有着广泛的应用。 （2）是焙制糕点所用的发酵粉的主要成分之一；在医疗上，它是治疗胃酸过多的一种药剂。 ［教材延伸］ 侯氏制碱法 （1）制备原料 食盐、氨气、二氧化碳——合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气；发生的主要反应为，。 （2）工艺流程 （3）反应原理 ①产生的反应：。 ②产生的反应： 。 （4）绿色思想：循环使用的物质为、饱和食盐水。 【知识拓展】 用数形结合思想理解碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸的反应 实验操作和反应 图像 向溶液中逐滴加入盐酸，离子方程式：段： 段： 图像特点： 向溶液中逐滴加入盐酸，离子方程式： 向等物质的量的、的混合溶液中逐滴加入盐酸，离子方程式： 段：、 段： 图像特点： 向等物质的量的、的混合溶液中逐滴加入盐酸，离子方程式：段 段： 图像特点： 知识点4 碱金属 焰色试验 1.碱金属的一般性与特殊性 （1）一般性 比较项目 相似性 递变性（由 ） 原子结构 最外层均为1个电子 电子层数逐渐增多； 核电荷数逐渐增大； 原子半径逐渐增大 元素性质 都具有较强的金属性，最高正价均为  价 金属性逐渐增强 单质性质 物理性质 （除外）都呈银白色，密度较小，熔、沸点较低 密度逐渐增大（钾反常），熔、沸点逐渐降低 化学性质 都具有较强的还原性 还原性逐渐增强； 与反应越来越剧烈，产物越来越复杂 （2）特殊性 ①碱金属的密度一般随核电荷数的增大而增大，但钾的密度比钠的小。 ②碱金属一般都保存在煤油中，但由于锂的密度小于煤油的密度而将锂保存在石蜡中。 ③碱金属跟氢气反应生成的碱金属氢化物都是离子化合物，其中氢以形式存在，显价，碱金属氢化物是强还原剂。 ④试剂瓶中的试剂取出后，一般不能放回原瓶，但、等需放回原瓶。 ⑤锂与反应与钠不同，只生成。 2.焰色试验 （1）焰色试验的概念 根据火焰呈现的特征颜色，可以判断试样所含的金属元素，化学上把这种定性分析操作称为焰色试验。焰色试验属于物理变化，是元素的性质。 （2）焰色试验的操作 铂丝无色待测物观察火焰颜色铂丝无色 （3）常见元素的焰色 钠元素：黄色；钾元素：紫色（透过蓝色钴玻璃观察）；铜元素：绿色；钡元素：黄绿色；元素：砖红色。 【特别提醒】 铂丝在使用前要用盐酸将其表面物质洗净，而不用稀洗涤，其原因是金属氯化物在灼烧时易挥发，若用稀洗涤铂丝，由于硫酸盐的熔、沸点较高而难以挥发，会对后续实验造成干扰。 ［应用示例］ 焰色试验是元素分析的一种重要方法，请回答有关问题： （1） 是否所有金属及其化合物灼烧时火焰均有颜色？举例说明。 （2） 某同学用铂丝蘸取某溶液进行焰色试验，火焰呈黄色，他判断该溶液一定为钠盐溶液。其他同学不同意他的观点。理由是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。同学们认为溶液中可能含有，验证的实验方法是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 【答案】（1） 不是；如铂、铁 （2） 该溶液也可能为 溶液；透过蓝色钴玻璃观察，如果火焰呈紫色，则说明溶液中含有 自主练习 1．下列关于金属钠的说法错误的是（ ） A. 金属钠在空气中燃烧，生成淡黄色固体 B. 用小刀切下一小块金属钠，剩余的金属钠不能放回原试剂瓶 C. 将一小块钠放入盛有硫酸铜溶液的烧杯中，有蓝色沉淀生成 D. 钠和钾的合金可用作原子反应堆的导热剂 【答案】B 【解析】金属钠在空气中燃烧，生成淡黄色固体过氧化钠，正确；用小刀切下一小块金属钠，由于钠是活泼的金属，极易和水、氧气等反应，所以剩余的金属钠必须放回原试剂瓶，错误；钠是活泼的金属，极易和水反应生成氢氧化钠和氢气，氢氧化钠再与硫酸铜溶液反应，有蓝色沉淀生成，正确；钠和钾的合金导热性好，正确。 2．下列关于钠的氧化物的说法正确的是（ ） A. 是白色固体，与冷水作用放出氧气，生成氢氧化钠 B. 在与的反应中，氧化剂是，还原剂是 C. 和在加热时反应生成，在常温下反应生成 D. 能与水反应，生成，所以是碱性氧化物 【答案】C 【解析】钠的氧化物中氧化钠是白色固体，而过氧化钠是淡黄色固体，与水反应能生成氢氧化钠和氧气，错误；与反应生成碳酸钠和氧气，在反应过程中只有氧元素化合价发生变化，既是氧化剂又是还原剂，错误；和的反应产物与反应温度有关系，在加热时反应生成，在常温时反应生成，正确；碱性氧化物是能和酸反应只生成盐和水的氧化物，而与酸反应，除了生成盐和水外还生成氧气，所以不是碱性氧化物，错误。 3．和是常见的两种钠盐，它们广泛应用于生产和生活中。下列有关碳酸钠和碳酸氢钠的说法中，错误的是（ ） A. 小苏打能中和胃酸，对胃壁不产生强烈的刺激或腐蚀作用，可用于治疗胃酸过多症，但不适合胃溃疡病人 B. 能中和面粉发酵后产生的酸，并且产生二氧化碳气体，可用于做馒头 C. 可以用澄清石灰水来鉴别溶液和溶液 D. 往饱和溶液中通入气体，可获得沉淀 【答案】C 【解析】小苏打与胃酸中的盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳气体，反应的化学方程式为 ，胃溃疡病人不能服用小苏打类药物来治疗，因为反应产生的二氧化碳气体会造成胃部胀气，易造成胃穿孔，正确；可用于中和面粉发酵后产生的酸且产生气体，可用于做馒头，正确；和溶液都与澄清石灰水反应生成白色沉淀，所以不能用澄清石灰水来鉴别，错误；比易溶于水，所以在饱和溶液中通入气体可得到沉淀，正确。 4．为除去括号内的杂质，所选用的试剂或方法错误的是（ ） A. 溶液，选用适量的溶液 B. 溶液，应通入过量的气体 C. 粉末，将混合物在氧气中加热 D. 溶液，加入适量溶液，过滤 【答案】D 【解析】和均能与反应，且加会引入新的杂质，不能达到除杂的目的，符合题意。 提升 关键能力 高考 考情概览 高考考点 2024年 2023年 2022年 2021年 考点1.钠及其化合物 北京卷 河北卷 江苏卷 广东卷 北京卷 浙江6月选考 广东卷 重庆卷 北京卷 浙江6月选考 考点2.碳酸钠的制备及性质探究 河北卷 广东卷 湖北卷 河北卷 湖南卷 考点 深度剖析 考点1 钠及其化合物 命题角度1 钠及其化合物的性质与应用 例1 [（2024·北京，8）]关于和的下列说法中，错误的是（ ） A. 两种物质的溶液中，所含微粒的种类相同 B. 可用溶液使转化为 C. 利用二者热稳定性差异，可从它们的固体混合物中除去 D. 室温下，二者饱和溶液的差约为4，主要是由于它们的溶解度差异 【答案】D 【解析】和的溶液中均存在、、、、、、，正确；加入溶液会发生反应：，正确；受热易分解，可转化为，而热稳定性较强，利用二者热稳定性差异，可从它们的固体混合物中除去，正确；室温下和饱和溶液相差较大的主要原因是的水解程度远大于，错误。 ［思维过程］解答本题需要掌握 和 的性质，并能利用盐类的水解知识分析溶液中微粒的种类及溶液碱性强弱的原因。 ［针对训练］ 1．判断下列关于钠的说法是否正确。 （1） [（2023·浙江1月选考）]金属钠导热性好，可用作传热介质。（ ） （2） [（2023·浙江1月选考）]和乙醇反应可生成。（ ） （3） [（2022·全国甲卷）]向乙醇中加入一小粒金属钠，产生无色气体，证明：乙醇中含有水。（ ） （4） [（2022·湖北）]用该装置完成钠的燃烧实验（如图）。（ ） 【答案】（1） √ （2） √ （3） × （4） × 2．判断下列关于钠的氧化物的说法是否正确。 （1） [（2024·浙江6月选考）]能与反应产生，可作供氧剂。（ ） （2） 在空气中放置后由淡黄色变为白色，表示的反应为 。（ ） （3） 由两种单质直接反应生成，将其放入溶液中同时有气体和沉淀生成。（ ） （4） [（2021·辽宁）]把水滴入盛有少量的试管中，立即把带火星木条放置在试管口，木条复燃，说明生成了。（ ） （5） [（2020·浙江）]在空气中加热，可得固体。（ ） 【答案】（1） √ （2） × （3） × （4） √ （5） √ 3．判断下列关于碳酸钠、碳酸氢钠的说法是否正确。 （1） [（2022·湖北卷）]滴入酚酞溶液的现象。（ ） （2） [（2022·全国乙卷）]碳酸氢钠可作食品膨松剂。（ ） （3） [（2022·广东卷）]面包师用小苏打作发泡剂烘焙面包，是因为可与酸反应。（ ） （4） [（2020·浙江卷）]的热稳定性比强。（ ） 【答案】（1） √ （2） √ （3） × （4） × 命题角度2 钠及其化合物的转化 例2 [（2023·广东，10）]部分含或含物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是（ ） A. 可存在的转化 B. 能与反应生成的物质只有 C. 新制的可用于检验葡萄糖中的醛基 D. 若能与反应生成，则中含共价键 【答案】B 【解析】由图可知、、对应物质分别为：钠、氧化钠（过氧化钠）、氢氧化钠或、、、对应物质分别为：铜、氧化亚铜、氧化铜、氢氧化铜。氢氧化钠和硫酸铜反应生成氢氧化铜，氢氧化铜受热分解生成氧化铜，所以存在的转化，不符合题意；钠和氧化钠（过氧化钠）都能与反应都能生成氢氧化钠，符合题意；新制氢氧化铜可用于检验葡萄糖中的醛基，不符合题意；若能与反应生成，则为过氧化钠，结构中含共价键和离子键，不符合题意。 ［思维过程］首先依据物质类别与化合价确定题目中涉及的物质，然后根据选项问题，联系物质的结构、性质分析解答。 ［针对训练］ 4．[（2022·广东，14）]下列关于的化合物之间转化反应的离子方程式书写正确的是（ ） A. 碱转化为酸式盐： B. 碱转化为两种盐： C. 过氧化物转化为碱： D. 盐转化为另一种盐： 【答案】B 【解析】向氢氧化钠溶液中通入足量的二氧化碳，碱可以转化成酸式盐，离子方程式为，错误；将氯气通入溶液中可以生成氯化钠和次氯酸钠两种盐，其离子方程式为，正确；钠的过氧化物为，可以和水反应生成氢氧化钠，但在离子方程式中不能拆成离子，错误；硅酸钠溶于水，在离子方程式中要写成离子，错误。 5．元素的价—类二维图指的是以元素的化合价为纵坐标，以物质的类别为横坐标所绘制的二维平面图像。下图为钠元素的价—类二维图，其中的箭头表示部分物质间的转化关系，下列说法错误的是（ ） A. 氢氧化钠溶液可以与过量二氧化碳反应实现转化关系① B. 发生④⑤的转化均有产生 C. 向碳酸钠溶液中不断滴加盐酸依次发生反应③和⑧均生成氯化钠 D. 反应②只能通过加热才能实现物质转化 【答案】D 【解析】氢氧化钠溶液与过量二氧化碳反应的方程式为（过量），可以实现转化关系①，正确；与水和二氧化碳反应的化学方程式分别为 、，因此④⑤的转化均有产生，正确；向碳酸钠溶液中不断滴加盐酸依次发生反应和反应 ，都生成氯化钠，正确；反应②通过加热能实现物质转化， ，也可加入氢氧化钠溶液实现物质转化，，错误。 命题角度3 钠及其化合物的性质实验 例3 [（2024·湖南长沙模拟）]某实验小组利用传感器探究和的性质。已知：越大，溶液碱性越强。下列分析错误的是（ ） 实验操作 实验数据 A. ①与②的实验数据基本相同，说明②中的未参与该反应 B. 加入试剂体积相同时，②溶液比③溶液碱性更弱 C. 点反应的离子方程式为 D. 和的稀溶液可利用溶液鉴别 【答案】B 【解析】澄清石灰水中滴加碳酸钠溶液，发生反应：，①是对照试验，①与②的实验数据基本相同，可说明②中的未参与该反应，正确；碳酸钠和碳酸氢钠浓度相同，加入试剂体积相同时，二者物质的量相同，与氢氧化钙完全反应，溶液反应不消耗，而反应消耗，因此反应后溶液中的物质的量：，而溶液体积相同，故反应后溶液中，越大，溶液的碱性就越强，因此溶液的碱性： ③，错误；从起始到点，氢氧化钙过量，碳酸氢钠完全反应，故发生反应要以不足量的为标准，反应的离子方程式为，正确；和溶液反应产生白色沉淀，而的稀溶液与溶液不反应，无明显现象，因此可利用溶液鉴别二者，正确。 ［思维过程］澄清石灰水中滴加 溶液，发生反应：；滴加 溶液，若 溶液少量，发生反应：，若 溶液足量，完全反应时，发生反应：，实验中②生成 浓度大于③。 ［针对训练］ 6．[（2021·北京，12）]下列实验中，均产生白色沉淀。 下列分析错误的是（ ） A. 与溶液中所含微粒种类相同 B. 能促进、水解 C. 能促进、水解 D. 4个实验中，溶液滴入后，试管中溶液均降低 【答案】B 【解析】和溶液中都含有、、、、和，正确；溶液中加入，和形成沉淀，使的水解向左移动，抑制的水解，错误；与、都能发生互相促进的水解反应，正确；由题干信息可知形成沉淀时会消耗碳酸根和碳酸氢根，则它们浓度减小，水解产生的氢氧根的浓度会减小，减小，正确。 7．某实验小组通过下图所示实验，探究与水的反应： 下列说法中正确的是（ ） A. ②中的大量气泡的主要成分是氢气 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 D. ⑤中的主要作用是降低了水中氧气的溶解度 【答案】C 【解析】②中大量气泡的主要成分是氧气，错误；③中溶液变红，说明有碱性物质生成，错误；④中红色褪去，应该是由溶液中的强氧化性物质造成的，正确；⑤中加入产生较多气泡，说明溶液中存在，的主要作用是作催化剂，错误。 【归纳总结】 钠及其化合物的“价—类”二维图 考点2 碳酸钠的制备与性质探究 命题角度1 侯氏制碱法 例4 [（2021·河北，14）]化工专家侯德榜发明的侯氏制碱法为我国纯碱工业和国民经济发展做出了重要贡献。某化学兴趣小组在实验室中模拟并改进侯氏制碱法制备，进一步处理得到产品和。实验流程如图： 回答下列问题： （1） 从中选择合适的仪器制备，正确的连接顺序是_  _  _  _  _  _  _  _  （按气流方向，用小写字母表示）。为使A中分液漏斗内的稀盐酸顺利滴下，可将分液漏斗上部的玻璃塞打开或_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （2） B中使用雾化装置的优点是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （3） 生成的总反应的化学方程式为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （4） 反应完成后，将B中形管内的混合物处理得到固体和滤液： 向滤液中加入粉末，存在过程。为使沉淀充分析出并分离，根据和溶解度曲线，需采用的操作为_  _  _  _  _  _  _  _  、_  _  、洗涤、干燥。 （5） 无水可作为基准物质标定盐酸浓度。称量前，若无水保存不当，吸收了一定量水分，用其标定盐酸浓度时，会使结果_  _  _  _  _  _  （填标号）。 A. 偏高 B. 偏低 C. 不变 【答案】（1） ；将分液漏斗上部玻璃塞上的凹槽与分液漏斗上端颈部的小孔对齐 （2） 增大接触面积，使反应更充分 （3） （4） 降温结晶；过滤 （5） A 【解析】 （1） 制备的具体过程为先制备，再除去杂质，然后将纯净的通入饱和氨盐水中制得，最后用溶液处理多余的，所以装置的连接顺序为。分液漏斗使用前需要让其与大气连通，否则液体无法滴落，所以为使中分液漏斗内的稀盐酸顺利滴下，需要打开分液漏斗上部的玻璃塞，或者将分液漏斗上部玻璃塞上的凹槽与分液漏斗上端颈部的小孔对齐。 （2） 雾化装置可以使饱和氨盐水与充分接触，使反应更充分。 （3） 生成的总反应的化学方程式为。 （4） 根据题图中和的溶解度曲线可知，的溶解度随温度的升高变化较大，而的溶解度随温度的升高变化不大，为使沉淀充分析出并分离，需采用的操作为降温结晶、过滤、洗涤、干燥。 （5） 若称量前的无水吸收了一定量的水，此时的含量偏低，则用其标定盐酸浓度时，会使滴定结果偏高。 ［思维过程］第1步分析工艺流程。 第2步，分析题目中实验装置的作用，然后依据侯氏制碱法原理，连接装置。 第3步，结合具体问题分析解答。 ［针对训练］ 8．[（2024·山东日照模拟）]我国化工专家侯德榜的“侯氏制碱法”曾为世界制碱工业做出了突出贡献，他以、、等为原料先制得，进而生产出纯碱。某探究活动小组根据上述制碱原理，进行碳酸氢钠的制备实验。 Ⅰ.一位同学将二氧化碳气体通入含氨的饱和食盐水中制备碳酸氢钠，实验装置如图所示（图中夹持、调定用的仪器未画出）。 试回答下列有关问题： （1） 乙装置中的试剂是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （2） 丁装置中稀硫酸的作用是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （3） 实验结束后，分离出晶体的操作是（填分离操作的名称）_  _  。 Ⅱ.另一位同学用图中戊装置（其他装置未画出）进行实验。 （4） 实验时，须先从_  _  _  _  管通入气体_  _  _  _  _  _  _  _  ，再从_  _  _  _  管中通入气体_  _  _  _  _  _  _  _  。 （5） 有同学建议在戊装置的管下端连接己装置，理由是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 【答案】（1） 饱和碳酸氢钠溶液 （2） 吸收逸出的 （3） 过滤 （4） ；；； （5） 增大气体与溶液接触面积，提高吸收率 命题角度2 碳酸钠含量的测定 例5 [（2021·湖南，15）]碳酸钠俗称纯碱，是一种重要的化工原料。以碳酸氢铵和氯化钠为原料制备碳酸钠，并测定产品中少量碳酸氢钠的含量，过程如下： 步骤Ⅰ.的制备 步骤Ⅱ.产品中含量测定 ①称取产品，用蒸馏水溶解，定容于容量瓶中； ②移取上述溶液于锥形瓶中，加入2滴指示剂，用盐酸标准溶液滴定，溶液由红色变至近无色（第一滴定终点），消耗盐酸； ③在上述锥形瓶中再加入2滴指示剂，继续用盐酸标准溶液滴定至终点（第二滴定终点），又消耗盐酸； ④平行测定三次，平均值为，平均值为23.51。 已知：（ⅰ）当温度超过时，开始分解。 （ⅱ）相关盐在不同温度下的溶解度表（单位：） 温度/ 0 10 20 30 40 50 60 35.7 35.8 36.0 36.3 36.6 37.0 37.3 11.9 15.8 21.0 27.0 — — — 6.9 8.2 9.6 11.1 12.7 14.5 16.4 29.4 33.3 37.2 41.4 45.8 50.4 55.2 回答下列问题： （1） 步骤Ⅰ中晶体A的化学式为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ，晶体A能够析出的原因是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （2） 步骤Ⅰ中“加热”所选用的仪器是_  _  _  _  _  _  （填标号）。 A. B. C. D. （3） 指示剂为_  _  _  _  _  _  ，描述第二滴定终点前后颜色变化：_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （4） 产品中的质量分数为_  _  _  _  _  _  _  _  （保留三位有效数字）。 （5） 第一滴定终点时，某同学俯视读数，其他操作均正确，则质量分数的计算结果_  _  （填“偏大”“偏小”或“无影响”）。 【答案】（1） ；在时的溶解度最小（答案合理即可） （2） D （3） 甲基橙；由黄色变橙色，且半分钟内不变色 （4） （5） 偏大 【解析】 （3） 由题给信息分析可知，第二次滴定时，使用的指示剂为甲基橙，滴定达到终点前溶液的溶质为碳酸氢钠和氯化钠，滴定达到终点后溶液的溶质为氯化钠，所以溶液的颜色变化为由黄色变为橙色，且半分钟内不变色。 （4） 第一次滴定时发生的反应是，则，第二次滴定时消耗的盐酸的体积为，则根据化学方程式 可知，消耗的的物质的量，则原溶液中的的物质的量，则原产品中的物质的量为，故产品中的质量分数为。 （5） 第一滴定时，其他操作均正确的情况下，俯视读数，则会使标准液盐酸的体积偏小，即测得偏小，所以原产品中的物质的量会偏大，最终导致其质量分数的计算结果偏大。 ［思维过程］步骤Ⅰ：制备 的工艺流程中，先将 加水溶解，制成溶液后加入 粉末，水浴加热，根据不同温度条件下各物质的溶解度不同，为了得到 晶体，控制温度在 发生反应，最终得到滤液为 溶液，晶体A为，再将其洗涤抽干，利用 受热易分解的性质，在 加热分解 制备。 步骤Ⅱ：利用酸碱中和滴定原理测定产品中碳酸氢钠的含量，第一次滴定发生的反应为，因为、溶于水显碱性，且碱性较强，所以可借助酚酞指示剂的变化来判断滴定终点，结合颜色变化可推出指示剂 为酚酞溶液；第二次滴定后溶液中的溶质为，同时还存在反应生成的，溶液呈现弱酸性，因为酚酞的变色范围为，所以不适合利用酚酞指示剂检测判断滴定终点，可选择甲基橙溶液，所以指示剂 为甲基橙溶液，发生的反应为 ，再根据关系式求出总的 的物质的量，推导出产品中 的量，最终通过计算得出产品中 的质量分数。 ［针对训练］ 9．四个化学小组的同学测定某固体样品（仅含杂质）的纯度，他们提出了各自的气体分析法。 （1） 第一小组用图1所示装置，仪器A的名称为_  _  _  _  _  _  _  _  ，将混合物与足量稀硫酸反应后，测定产生的气体的体积。实验开始时需检查该装置气密性，具体的操作方法是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （2） 第二小组用图2所示装置测定的质量。该装置存在的明显缺陷是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  （填一处）。 （3） 第三小组在第二小组装置的基础上，解决了第二小组装置的问题。所用到的装置如图3所示，则装置的连接顺序为 _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  （填接口字母，图中仪器可重复使用）。实验中取样品，称得干燥管的质量为，样品与足量稀硫酸反应后称得干燥管的质量为，则的纯度表达式为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （4） 第四小组设计用沉淀法来测定。方法是滴加沉淀剂使碳酸钠转化为沉淀，然后过滤、洗涤、干燥后称量沉淀质量。经讨论认为应用溶液代替澄清石灰水作沉淀剂，其原因是_  _  _  _  _  _  （填字母）。 比便宜 的溶解度大于的，可以增大的浓度，无须加入过大体积的沉淀剂 .相同条件下，的溶解度明显小于 .吸收等量的生成的质量大于，测量误差小 【答案】（1） 分液漏斗；关闭仪器A的活塞，将注射器活塞拉出一定距离，一段时间后松开活塞，若活塞能回到原位，证明该装置的气密性良好 （2） 气体中混有水蒸气（或空气中的和水蒸气会进入干燥管中或装置中的没有全部被碱石灰吸收） （3） （或）； （4） 【解析】 （3） 取样品，称得干燥管质量为，与足量稀硫酸反应后称得干燥管质量为，干燥管增加的质量等于生成的的质量，为，依据碳原子守恒计算，碳酸钠的纯度为。 （4） 比便宜，错误；相同条件下，、的溶解度相差不大，错误。 【归纳总结】 测定碳酸钠质量分数的常用方法 1.气体法 （1）测定原理： 。 依据的体积确定的物质的量，进而确定纯碱中的含量。 （2）实验操作：向纯碱样品中加入足量的稀硫酸，准确测量产生气体的体积为（已折算为标准状况）。 （3）数据处理：纯碱样品中的质量为 ， 则纯碱样品中的质量分数为 。 2.沉淀法 （1）测定原理：。 依据沉淀的质量，确定的物质的量，进而确定纯碱中的含量。 （2）实验操作：先将纯碱样品溶于水配成溶液，向溶液中加入过量的溶液，经过滤、洗涤、干燥得沉淀的质量为。 （3）数据处理：纯碱样品中的质量为 ， 则纯碱样品中的质量分数为 。 高考 真题集训 1．判断下列说法的正误。 （1） [（2023·湖北）]、、的金属性随其核外电子层数增多而增强。（ ） （2） [（2022·全国乙卷）]焰火中红色来源于钠盐灼烧。（ ） （3） [（2022·重庆）]“北斗三号”导航卫星搭载计时铷原子钟，铷是第ⅠA族元素。（ ） （4） [（2022·重庆）]和分别在中燃烧得到和。（ ） （5） [（2022·海南）]钾能置换出溶液中的钠。（ ） （6） [（2022·海南）]钠元素和钾元素的原子序数相差18。（ ） 【答案】（1） √ （2） × （3） √ （4） × （5） × （6） × 2．[（2023·北京，12）]离子化合物和与水的反应分别为 ； 。下列说法正确的是（ ） A. 、中均有非极性共价键 B. ①中水发生氧化反应，②中水发生还原反应 C. 中阴、阳离子个数比为，中阴、阳离子个数比为 D. 当反应①和②中转移的电子数相同时，产生的和的物质的量相同 【答案】C 【解析】中有离子键和非极性键，中只有离子键而不含非极性键，错误；①中水的化合价不发生变化，不涉及氧化还原反应，②中水发生还原反应，错误；由和组成，阴、阳离子个数之比为，由和组成，阴、阳离子个数之比为，正确；①中每生成1个氧气分子转移2个电子，②中每生成1个氢气分子转移1个电子，转移电子数相同时，生成氧气和氢气的物质的量之比为，错误。 3．[（2021·浙江1月选考，12）]下列“类比”合理的是（ ） A. 与反应生成和，则与反应生成和 B. 溶液与反应生成和，则溶液与反应生成和 C. 与盐酸反应生成和，则与盐酸反应生成和 D. 溶液与少量溶液反应生成和，则氨水与少量溶液反应生成和 【答案】C 【解析】与水反应生成和，而与水蒸气反应生成和，不符合题意；由于酸性，所以与反应，不论是否过量，都会生成和，而具有强氧化性，具有还原性，二者发生氧化还原反应，不会生成，不符合题意；由于、，符合题意；与少量反应会生成和，而氨水与少量反应可以制备银氨溶液，不符合题意。 4．[（2022·江苏，2）]少量与反应生成和。下列说法正确的是（ ） A. 的电子式为 B. 的空间构型为直线形 C. 中元素的化合价为 D. 仅含离子键 【答案】C 【解析】过氧化钠的电子式是，错误；中氧原子的成键电子对数是2，孤电子对数是2，价层电子对数为4，根据价层电子对互斥理论，其空间构型为形，错误；中显价，显价，正确；中原子和原子之间是共价键，错误。 5．[（2024·湖北，10）]碱金属的液氨溶液含有的蓝色溶剂化电子是强还原剂。锂与液氨反应的装置如图（夹持装置略）。下列说法错误的是（ ） A. 碱石灰有利于逸出 B. 锂片必须打磨出新鲜表面 C. 干燥管中均可选用 D. 双口烧瓶中发生的变化是 【答案】C 【解析】本题利用和液氨反应制备；碱石灰可以吸收浓氨水中的水分，同时在吸水过程中大量放热，使浓氨水受热分解产生氨气；利用集气瓶收集氨气；过量的氨气进入双口烧瓶中在冷却体系中发生反应生成；最后的球形干燥管中可装，除掉过量的氨气，同时防止空气的水进入引起副反应。碱石灰为生石灰和氢氧化钠的混合物，可以吸收浓氨水中的水分，同时吸水过程大量放热，有利于逸出，正确；锂片表面有，会阻碍和液氨的接触，所以必须打磨出新鲜表面，正确；第一个干燥管目的是干燥氨气，为酸性干燥剂能与氨气反应，所以不能用，而装置末端的干燥管作用为吸收过量的氨气，可用，错误；双口烧瓶中发生的变化是，正确。 对应训练 基础练 1．钠及其化合物在日常生活和工农业生产中用途广泛，下列说法正确的是（ ） A. 苛性钠和苛性钾均为强碱，且苛性钠碱性强于苛性钾 B. 烧碱和小苏打均可用于焙制糕点 C. 金属钠在空气中久置最终转化为碳酸氢钠 D. 过氧化钠作为供氧剂时发生氧化还原反应 【答案】D 【解析】金属性越强，对应水化物的碱性越强，金属性，所以碱性，错误；烧碱为强碱，不能用于制作糕点，错误；金属钠在空气中久置最终转化为碳酸钠，错误；供氧剂中元素的化合价为，与水或二氧化碳反应生成时，既作氧化剂也作还原剂，正确。 2．钠在液氨中溶剂化速度极快，生成蓝色的溶剂合电子，如图为钠投入液氨中的溶剂化示意图。钠沉入液氨中，快速得到深蓝色溶液，并慢慢产生气泡。下列说法错误的是（ ） A. 钠的密度比液氨大 B. 溶液的导电性增强 C. 钠投入液氨中生成时，共失去电子 D. 钠和液氨可以发生的反应为 【答案】C 【解析】钠沉入液氨中说明钠的密度比液氨大，正确；液氨中没有能导电的离子，而钠投入液氨中生成蓝色的溶剂合电子，能导电，说明溶液的导电性增强，正确；钠投入液氨中先生成络合物，再反应得到，故钠反应失去电子，错误；反应中钠失去电子，只能是氢元素得到电子，所以钠和液氨可以发生的反应为，正确。 3．焰色试验过程中铂丝的清洗和灼烧与钾焰色试验的观察两项操作如图所示。下列叙述中错误的是（ ） A. 每次实验都要先将铂丝灼烧到火焰无色，再蘸取被检验物质 B. 钾的焰色试验要透过蓝色钴玻璃观察 C. 实验时最好选择本身颜色较深的火焰 D. 没有铂丝可用无锈铁丝代替进行实验 【答案】C 【解析】如果不先用盐酸清洗再灼烧，会给样品火焰颜色带来干扰，正确；观察钾的焰色时要透过蓝色钴玻璃，滤去黄光再观察，正确；焰色试验应选择本身颜色较浅的火焰，错误；铁丝与铂丝灼烧时都没有焰色，可以用于进行焰色试验，正确。 4．碱金属钫具有放射性，它是碱金属元素中最重的元素，根据碱金属元素性质的递变规律预测其性质，其中错误的是（ ） A. 在碱金属元素中它具有最大的原子半径 B. 钫在空气中燃烧时，只生成化学式为的氧化物 C. 它的氢氧化物的化学式为，这是一种极强的碱 D. 它能与水反应生成相应的碱和氢气，由于反应强烈而发生爆炸 【答案】B 【解析】根据同主族元素性质的递变规律，从金属锂到金属钫随原子序数的递增，原子半径逐渐增大，元素的金属性逐渐增强，最高价氧化物对应的水化物的碱性逐渐增强，与水反应的剧烈程度逐渐增强，与氧气反应的产物越来越复杂，可以生成过氧化物、超氧化物甚至臭氧化物等。 5．对于下列事实的相应解释错误的是（ ） 选项 事实 解释 A. 钠保存在煤油中 煤油不与钠发生反应，钠的密度比煤油大，煤油可以隔绝空气和水蒸气 B. 用洁净的玻璃管向包有的脱脂棉吹气，脱脂棉燃烧 、与的反应是放热反应 C. 向溶液中滴入盐酸，产生臭鸡蛋气味的气体 氯的非金属性比硫强 D. 钠长期暴露在空气中的产物是 是钠与空气中氧气、水和二氧化碳反应的结果 【答案】C 【解析】钠与煤油不反应，且钠的密度大于煤油，因此少量钠保存在煤油中就可以隔绝空气，正确；脱脂棉着火，说明与、反应产生且放出大量的热，均为放热反应，正确；向溶液中滴入盐酸，产生臭鸡蛋气味的气体，符合强酸制取弱酸，比较非金属性强弱时应根据非金属形成的最高价氧化物的水化物的酸性强弱或简单氢化物的稳定性强弱进行比较，不能利用、的酸性比较非金属性，角度不合理，错误；钠与氧气反应生成氧化钠，氧化钠与水反应生成氢氧化钠，氢氧化钠潮解，氢氧化钠溶液吸收二氧化碳生成碳酸钠晶体，碳酸钠晶体风化得到碳酸钠，正确。 6．实验室模仿侯氏制碱法原理制备碳酸钠，下列过程中不合理的是（ ） A. 制备 B. 制备 C. 尾气处理 D. 制备 【答案】A 【解析】实验室常用稀盐酸和反应制备，错误；通入含氨的饱和食盐水中发生反应生成和，溶解度较小以晶体的形式析出，正确；制备的过程中有逸出，可用稀硫酸吸收，正确；加热制备的操作可在坩埚中进行，正确。 7．以不同类别物质间的转化为线索，认识钠及其化合物。 下列分析错误的是（ ） A. 反应③表明具有酸性氧化物的性质 B. 反应④说明的热稳定性强于 C. 反应⑤⑥可用于潜水艇中氧气的供给 D. 上述转化中发生的反应有分解反应、化合反应、置换反应 【答案】B 【解析】二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，则反应③表明具有酸性氧化物的性质，正确；碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠，则反应④说明的热稳定性强于，错误；过氧化钠与水、二氧化碳反应生成氧气，可用于潜水艇中氧气的供给，正确；④是分解反应，①是化合反应，②是置换反应，正确。 能力练 8．[（河南2025高考适应性测试）]是一种短周期金属元素的单质，是无色气体。它们之间的转化关系如图所示（略去部分生成物和反应条件）。下列说法错误的是（ ） A. 气体可通过排水法收集 B. 与水反应能生成气体 C. 易溶于水，溶液显碱性 D. 电解的水溶液可得到 【答案】D 【解析】是一种短周期金属元素的单质，是无色气体，与在加热条件下反应生成，与反应又能生成，推出为，为，为，为，与反应生成，为。为，可通过排水法收集，正确；为，与水反应能生成，正确；为，易溶于水，由于水解，溶液显碱性，正确；为，电解水溶液得不到，应该电解熔融氯化钠，错误。 9．为了测定、和的混合物中各组分的含量，某同学设计如下实验：取一定质量的混合物，通过测量反应前后②和③装置质量的变化，测定该混合物中各组分的质量分数。下列说法错误的是（ ） A. ①、②、③中可以依次盛装碱石灰、无水、碱石灰 B. 若将①装置换成盛放溶液的洗气瓶，则测得的含量偏小 C. 硬质玻璃管加热前，应关闭，打开，缓缓通入空气，直至处出来的空气不再使澄清石灰水变浑浊为止 D. 实验过程中先停止通入空气，再停止加热 【答案】D 【解析】由实验装置可知，①中应为碱石灰吸收空气中的水、二氧化碳，加热发生 、，打开弹簧夹，②中可吸收水，③中可吸收二氧化碳，反应后②、③的质量差，分别为反应生成的水、二氧化碳的质量，干燥管中的碱石灰可防止空气中的水、二氧化碳进入③中，以此来解答。由以上分析可知，①、②、③中可以依次盛装碱石灰、无水、碱石灰，正确；若将①装置换成盛放溶液的洗气瓶，则②吸收的水的质量偏大，即碳酸氢钠、含量均偏大，导致测得的含量偏小，正确；加热前关闭弹簧夹，打开弹簧夹，向装置中通入空气，可排出装置内的二氧化碳，以免引起实验误差，正确；实验过程中一直通入空气，停止加热后再停止通入空气，目的是防止空气中的水、进入②和③中，错误。 10．[（2024·河南郑州模拟）]我国化工专家侯德榜创立了“侯氏制碱法”，提高了氯化钠的利用率，利用了水煤气厂的废气氨气，具有环保、节能效果。 （1） “侯氏制碱法”以、、等为原料先制得，进而生产出纯碱。碳酸氢铵与饱和食盐水反应，能析出碳酸氢钠晶体的判断依据是_  _  _  _  _  _  （填字母）。 A. 碳酸氢钠难溶于水 B. 碳酸氢钠受热易分解 C. 碳酸氢钠的溶解度相对较小，在溶液中首先结晶析出 （2） 实验室里乙同学利用如图1装置和现有仪器结合所学的知识，减少加热分解碳酸氢钠的步骤，用实验室剩余溶液制备碳酸钠溶液。请回答下列问题。 图1 ① 要完成制备实验，除图1装置中的仪器外还必需的仪器是_  _  。 ② 最后一步在试管中生成碳酸钠溶液的离子反应方程式为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 ③ 实验准备就绪后，先打开活塞3，关闭活塞2，再打开活塞1（根据需要可关开）。一段时间后，应该_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  （填具体操作）。则可以是_  _  _  _  _  _  _  _  。 ④ 该实验设计有不妥之处，排除混有或杂质外，还可能在制备的碳酸钠溶液中混有其他杂质，则该杂质及其产生的原因分别是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （3） 利用“双指示剂”滴定的方法测定纯碱组成和含量。取一定量的纯碱配成溶液，用盐酸滴定纯碱溶液得到如图2曲线，若纯碱中含有的杂质为碳酸氢钠，则数据符合_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  （用、大小关系表示）。 图2 【答案】（1） C （2） ① 量筒 ② ③ 关闭活塞3，打开活塞2；煤油或苯 ④ 因挥发出来没有除去，易产成杂质 （3） 或 【解析】 （1） 碳酸氢钠是钠盐，易溶于水，错误；碳酸氢钠受热易分解，与其在溶液中首先结晶析出无关，错误；碳酸氢钠的溶解度相对于氯化铵来说碳酸氢钠的溶解度更小一些，所以在溶液中首先结晶析出，故选。 （2） ① 与足量很容易转化为溶液，转化为碳酸钠发生反应，，所以需要将分为两等份，除图1装置中的仪器外还必需的仪器是量筒。 ② 最后一步氢氧化钠和碳酸氢钠反应生成碳酸钠，反应的离子反应方程式为。 ③ 先将足量通入右侧试管中，制备溶液，然后再将烧瓶中的小试管里的排到烧杯中与先生成的发生反应。因此操作是关闭活塞3，打开活塞2，为防止溶解于烧瓶中试管内的，用油封的方法，即为煤油（或苯）。 ④ 图2的设计中制所用的盐酸挥发，未除，与易生成杂质氯化钠。 （3） 若只有碳酸钠，加入盐酸发生反应，加入盐酸发生反应 ，则，若纯碱中含有的杂质为碳酸氢钠，则数据符合。 第9讲 铁及其化合物 明确 学习目标 课程标准 学习问题 1.了解铁及其化合物的主要性质，了解其在生产、生活中的应用。 2.结合实例认识铁及其化合物性质的多样性，了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质的转化。 1.金属与水反应一定能生成碱吗？ 2.从化合价角度预测氢氧化亚铁的制备需要注意哪些问题？ 3.怎样检验溶液中是否存在、？ 整合 必备知识 知识整合 知识点1 铁及其氧化物 1.铁的位置和物理性质             2.铁的化学性质 铁元素性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为价和价。 （1）与、反应的化学方程式：  ；  。 （2）与水蒸气反应的化学方程式：  。 （3）与氧化性酸（如）的反应（写离子方程式，下同） 与过量稀的反应：  。 与少量稀的反应：  。 （4）与溶液的反应：  。 【特别提醒】 （1）铁分别与氯气和盐酸反应所得的产物中铁元素的价态不同，与反应无论用量多少都生成，而与盐酸反应生成。（2）铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是，铁在纯氧中燃烧的产物是。（3）铁遇冷的浓硝酸、浓硫酸时，表面会生成一层致密的氧化膜，阻止了内层的铁继续反应，化学上称之为钝化，属于化学变化。 【教考衔接】（必修第一册第三章第一节“思考与讨论”）： 讨论铁粉与水蒸气反应装置的实验原理，并根据实验现象，分析可能的生成物。（高考真题）（2024· 新课标卷，9）实验室中利用下图装置验证铁与水蒸气反应。下列说法错误的是（ ） A. 反应为 B. 酒精灯移至湿棉花下方实验效果更好 C. 用木柴点燃肥皂泡检验生成的氢气 D. 使用硬质玻璃试管盛装还原铁粉 【答案】B 【解析】铁和水蒸气在高温下发生反应生成和，该反应的化学方程式为，正确；酒精灯放在铁粉下方加热可以产生高温，且不影响水的蒸发，若移至湿棉花下方则难以产生高温，实验效果不好，错误；用木柴点燃肥皂泡，若产生尖锐的爆鸣声，则可检验生成的气体为氢气，正确；由于该实验中的反应要在高温下发生，因此要使用硬质玻璃试管盛装还原铁粉，正确。 3.铁的氧化物 （1）物理性质 化学式 俗名 —— 铁红 磁性氧化铁 颜色状态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体（有磁性） 水溶性 不溶于水 不溶于水 不溶于水 铁的化合价     、 （2）化学性质 、都属于碱性氧化物，能溶于强酸，分别写出它们溶于盐酸的离子方程式  ，  。 ②铁的氧化物还能被、还原，以氧化铁为例写出化学方程式：  、  。 【特别提醒】 （1）、、与硝酸反应时均生成。 （2）的组成可用氧化物的形式表示为，即有的铁显价，的铁显价。 【教考衔接】铁元素是地壳中含量丰富的金属元素之一，也是高中涉及的重要变价金属元素。在高考中经常以选择题形式考查铁及其化合物的性质与应用，在工艺流程题或综合实验题中经常考查铁及其化合物的转化、分离与提纯、离子的检验等内容，属于高考的重点与热点内容。 知识点2 铁的氢氧化物 1.氢氧化铁和氢氧化亚铁的比较 化学式 色态 白色固体 红褐色固体 与盐酸反应 受热分解 — 二者的关系 空气中，能够非常迅速地被氧气氧化成，现象是白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，化学方程式为   2. 的制备 （1）制备原理 ①制备原理：。 ②成功关键：溶液中不含等氧化性物质；制备过程中，保证生成的在密闭、隔绝空气的体系中。 （2）常用方法 方法 装置图 实验过程 有机覆盖法 将吸有溶液的胶头滴管插到溶液液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油（不能用），以防止空气与接触发生反应 还原性气体保护法 先在装置Ⅰ中生成溶液，并利用生成的将装置内的空气排尽后，再把  溶液压入装置Ⅱ中与溶液混合，这样可长时间观察到白色沉淀 电解法 用铁作阳极，电解（或）溶液，并在液面上覆盖苯（或煤油） 【归纳总结】 防止 氧化的方法 1.将配制溶液的蒸馏水煮沸，除去溶液中的氧气。 2.将盛有溶液的胶头滴管尖端插入盛有亚铁盐溶液的试管底部，并慢慢挤出溶液。 3.在亚铁盐溶液上面充入保护气，如、、稀有气体等。 4.在亚铁盐溶液上面加保护层，如苯、植物油等。 5.用作阳极，石墨作阴极，电解溶液，利用新产生的与反应制取。 ［应用示例］ 某同学设计如图装置（气密性已检查）制备 白色沉淀。 （1） 仪器1的名称_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。装置5的作用_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （2） 实验开始时，关闭，打开，反应一段时间后，再打开，关闭，发现3中溶液不能进入4中。请为装置作一处改进，使溶液能进入4中，_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （3） 装置改进后，将3中反应后溶液压入4中，在4中析出了灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 【答案】（1） 滴液漏斗（分液漏斗）；液封，防止空气进入装置4 （2） 在装置2、3之间添加控制开关 （3） 装置4中空气没有完全排尽 【解析】 制备白色沉淀必须在无氧气的环境中进行。将铁屑和稀硫酸反应得到，再利用气体产生的气压把溶液压至装置4中与溶液反应，得到，注意所需试剂也需要加热除掉溶解在溶液中的氧。该反应需要置于无氧环境，可知装置5的作用是液封，防止空气进入装置4。注意这里跟防倒吸无关，也不会产生有污染的气体需要尾气处理。 知识点3 铁盐、亚铁盐的性质与检验 1. 的性质 含有的溶液呈浅绿色，既有氧化性又有还原性。 （1）的还原性： 的酸性溶液与反应的离子方程式为  。 （2）的弱氧化性：与反应的离子方程式为  。 2. 的性质 含的溶液呈棕黄色，具有较强的氧化性。 写出下列转化的离子方程式： （1）  ； （2）  。 3.常见含铁元素的盐及其应用 铁盐 用途 绿矾 用作补血剂及植物补铁剂 高铁酸钾 用作水处理剂或制作高能电池 莫尔盐（或摩尔盐） 用于冶金、电镀及织物媒染剂 赤血盐 用于检验 4.、的检验方法 （1）用溶液和氯水 溶液无明显现象溶液变红色，说明溶液中只含，不含 （2）用溶液 溶液白色沉淀 灰绿色 红褐色，说明溶液中只含，不含 （3）用和酸性溶液 混合溶液溶液变红色，说明含有。 混合溶液溶液紫红色褪去，说明含有（无等存在时）。 （4）的特征检验方法 溶液产生蓝色沉淀，说明溶液中含有，有关反应离子方程式为  。 ［教材延伸］ （必修第一册第三章第一节“方法导引”拓展延伸）利用物质类别和元素价态认识铁及其化合物——铁元素的“价—类”二维图 从物质类别和物质所含核心元素的化合价两个角度总结、预测物质的性质是学习化学的重要方法之一。 （1）横向变化体现了同价态不同物质类别（氧化物、盐、碱）之间的转化； ①碱性氧化物、都能溶于酸转化为盐； ②、与碱反应生成对应的碱； ③难溶性的碱易分解生成对应的氧化物，但难溶性的碱性氧化物一般不与水反应生成对应的碱。 （2）纵向变化体现不同价态同物质类别之间的转化，主要体现物质的氧化性或还原性。 （3）斜向变化体现不同价态、不同物质类别之间的转化，主要体现物质的氧化性和还原性。 自主练习 1．铁及其化合物是中学化学中一类重要的物质。下列关于铁元素的叙述正确的是（ ） A. 采用将溶液直接蒸干的方法制备固体 B. 保存溶液常常加一些铁粉，其目的是抑制水解 C. 时，的溶液中，、、、可以大量共存 D. 溶液中加入溶液时，表现还原性 【答案】D 【解析】加热促进的水解，且生成的盐酸易挥发，采用将溶液直接蒸干的方法不能制备固体，错误；亚铁离子易被氧化为铁离子，保存溶液常常加一些铁粉，其目的是防止被氧化，错误；的溶液显酸性，、、发生氧化还原反应不能共存，错误；亚铁离子可被过氧化氢氧化，发生反应：，表现还原性，正确。 2．[（2024·河北保定二模）]部分含铁的纯净物的“价—类”关系如图所示。下列叙述错误的是（ ） A. 图中相邻物质中在空气里最易转化 B. 在隔绝空气条件下加热可得到 C. 在高温下与水蒸气反应生成和 D. 溶液中加入铜粉，发生氧化还原反应 【答案】C 【解析】由图可知，为铁、为氧化亚铁、为氢氧化亚铁、为氢氧化铁、为氯化铁。氢氧化亚铁具有强还原性，易与空气中的氧气和水反应生成氢氧化铁，正确；草酸亚铁在隔绝空气条件下加热分解生成氧化亚铁、一氧化碳和二氧化碳，正确；铁在高温条件下与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，错误；氯化铁溶液与加入的铜粉反应生成氯化亚铁和氯化铜，反应中有元素发生化合价变化，属于氧化还原反应，正确。 3．向溶液中滴加少量溶液，溶液迅速变黄，稍后产生气体；再加入溶液，溶液变红，一段时间后，溶液颜色明显变浅。依据实验现象，下列分析错误的是（ ） A. 产生气体的原因是将还原生成了 B. 溶液先变红后又明显变浅，是由反应速率不同导致的 C. 溶液颜色变浅，可能是过量的氧化了 D. 溶液与溶液反应生成的证据是“溶液迅速变黄”和“溶液变红” 【答案】A 【解析】产生气体是因为生成的铁离子与过氧化氢发生氧化还原反应，反应为，错误；由于反应速率不同，铁离子与硫氰化钾反应速率极快，所以溶液先变红，而铁离子与过氧化氢发生氧化还原反应速率慢，正确；溶液颜色变浅，可能是过量的氧化了，正确；溶液迅速变黄，再加入溶液，溶液变红，则生成铁离子，所以“溶液迅速变黄”和“溶液变红”可证明溶液与溶液反应生成，正确。 4．硫酸铁铵是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下： 回答下列问题： （1） 步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是_  _  _  _  _  _  _  _  。 （2） 步骤②需要加热的目的是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ， 温度保持，采用的合适加热方式是_  _  _  _  _  _  _  _  。铁屑中含有少量硫化物，反应产生的气体需要净化处理，合适的装置为_  _  _  _  （填标号）。 （3） 步骤③中选用足量的，理由是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 分批加入，同时为了_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ，溶液要保持小于0.5。 （4） 步骤⑤的具体实验操作有_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ，经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。 【答案】（1） 碱煮水洗 （2） 加快反应速率；水浴加热；C （3） 将全部氧化为，不引入杂质；防止水解 （4） 加热浓缩、冷却结晶、过滤（洗涤） 【解析】 （1） 除去铁屑表面油污的方法：用热纯碱溶液清洗铁屑，再用水洗。 （2） 铁与稀硫酸反应时加热，可提高反应速率。温度低于水的沸点，可以用热水浴加热，受热均匀且便于控制。含少量硫化物的铁屑与稀硫酸反应有生成。氢气不与碱溶液反应，硫化氢能与碱溶液反应，而在水中溶解度小，故氢气中混有的硫化氢用烧碱溶液除去，又因为硫化氢与碱反应较快，容易引起倒吸，装置中的倒置漏斗能防倒吸，故选择装置吸收硫化氢。 （3） 铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，加入足量双氧水的目的是将全部氧化为，发生反应，从生成物看，又不引入杂质。铁离子对双氧水分解起催化作用，分批加入双氧水，避免反应过快、放出热量较多，减少双氧水分解，以免造成氧化剂损失；铁离子易水解，保持溶液呈强酸性，避免铁离子发生水解反应生成氢氧化铁。 （4） 步骤⑤是要从溶液中得到硫酸铁铵晶体，故实验操作有加热浓缩、冷却结晶、过滤（洗涤）。 提升 关键能力 高考 考情概览 高考考点 2024年 2023年 2022年 2021年 考点1.铁及其化合物的性质与转化 浙江6月选考、 安徽卷 北京卷 山东卷 辽宁卷 浙江6月选考 全国乙卷 广东卷 浙江6月选考 广东卷 浙江6月选考 全国乙卷 考点2.基于铁及其化合物的实验探究 新课标卷 安徽卷 北京卷 江苏卷 湖南卷 湖南卷 考点 深度剖析 考点1 铁及其化合物的性质与转化 命题角度1 铁及其化合物的性质与应用 例1 下列有关铁及其化合物的性质与用途具有对应关系的是（ ） A. 能与盐酸反应，可用于制作红色颜料 B. 具有氧化性，可用于除去水中悬浮杂质 C. 铁粉具有还原性，可用于食品袋中的抗氧化剂 D. 难溶于水，可用于除去废水中的 【答案】C 【解析】为红棕色固体，可用于制作红色颜料，与其能与盐酸反应无关，不符合题意；可用于除去水中悬浮杂质是因为其能水解生成氢氧化铁胶体，胶体具有吸附性，与其氧化性无关，不符合题意；铁粉用于食品袋中的抗氧化剂，是因为铁粉是活泼金属具有强的还原性，符合题意；可与铜离子反应生成更难溶的，因此可除去废水中的，与的溶解性无关，不符合题意。 ［针对训练］ 1．判断下列关于铁及其化合物的说法是否正确。 （1） [（2024·山东）]铁粉可用作食品脱氧剂。（ ） （2） [（2023·浙江1月选考）]呈红色，所以可用作颜料。（ ） （3） [（2023·浙江1月选考）]常温下铁与浓硝酸反应可制备。（ ） （4） [（2022·浙江）]铁与碘反应易生成碘化铁。（ ） （5） [（2020·江苏）]室温下，与浓反应生成。（ ） （6） [（2021·湖南）]粉末在空气中受热，迅速被氧化成。（ ） （7） [（2021·山东）]向酸性溶液中加入粉末，紫色褪去，证明中含（Ⅱ）。（ ） （8） 氧化亚铁溶于稀，其离子方程式为。（ ） 【答案】（1） √ （2） √ （3） × （4） × （5） × （6） √ （7） √ （8） × 2．铁是使用最广泛的金属元素。下列关于铁的叙述错误的是（ ） A. 浓硝酸与铁在常温下不反应，所以可用铁质容器贮运浓硝酸 B. 工人将模具干燥后再注入熔融钢水，是因为铁与高温下会反应 C. 将废铁屑加入溶液中，可用于除去工业废气中的 D. 铁锈的主要成分可表示为 【答案】A 【解析】铁在常温下遇到浓硝酸发生钝化，钝化属于化学反应，错误；熔融的铁与水蒸气在高温下反应会生成四氧化三铁和氢气，因此必须将模具干燥，正确；铁和亚铁能将氯气还原为氯离子，从而除去工业废气中的氯气，正确；钢铁发生吸氧腐蚀生成，被氧化成，分解得铁锈，发生反应,所以铁锈的主要成分为，正确。 命题角度2 铁及其化合物的转化 例2 [（2021·广东，10）]部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是（ ） A. 可与反应生成 B. 既可被氧化，也可被还原 C. 可将加入浓碱液中制得的胶体 D. 可存在的循环转化关系 【答案】C 【解析】与（Ⅲ）的盐类物质可发生反应生成（Ⅱ）的盐类物质，如，不符合题意；（Ⅱ）为铁元素的中间价态，既有还原性也有氧化性，因此既可被氧化，也可被还原，不符合题意；（Ⅲ）的盐类物质与浓碱液反应生成沉淀，制备胶体的操作为向沸水中滴加饱和溶液，继续煮沸至溶液呈红褐色，停止加热，符合题意；转化如，不符合题意。 ［思维过程］根据图中含铁物质的分类与相应化合价确定物质：为，为、、等（Ⅱ）的盐类物质，为，为、、等（Ⅲ）的盐类物质，为。 ［针对训练］ 3．[（2024·广东江门,三模）]部分含铁微粒所带的电荷数与其中铁元素化合价的关系如图所示，由该图可预测含铁微粒间相互转化时所需试剂。下列推断不合理的是（ ） A. 若不溶于水，一定为 B. 若为单质，则常温下浓硫酸可使钝化 C. 若为金属阳离子，则可用溶液检验 D. 与氧化剂在碱性条件下反应可生成 【答案】A 【解析】中含有价铁，且所含电荷数为0，可能是或，符合题意；含0价铁元素，且为单质，则为单质，常温下浓硫酸可以使钝化，不符合题意；若为金属阳离子，化合价为，则为，与反应会生成蓝色沉淀，可用溶液检验，不符合题意；中元素为价，据图可知在碱性环境中稳定存在，所以与氧化剂在碱性条件下反应可生成，不符合题意。 命题角度3 以含铁物质转化为载体的工艺流程题 例3 [（2023·辽宁，10）]某工厂采用如下工艺制备，已知焙烧后元素以价形式存在，下列说法错误的是（ ） A. “焙烧”中产生 B. 滤渣的主要成分为 C. 滤液①中元素的主要存在形式为 D. 淀粉水解液中的葡萄糖起还原作用 【答案】B 【解析】焙烧时发生反应：，有产生，正确；焙烧时发生反应：，滤渣的主要成分为，错误；水浸后滤液①中主要溶质为，元素的主要存在形式为，正确；淀粉水解生成葡萄糖，葡萄糖具有还原性，能将还原为，正确。 ［思维过程］首先分析流程，明确物质的转化，然后结合选项问题分析解答。 ［针对训练］ 4．[（2022·福建，6）]用铬铁合金（含少量、单质）生产硫酸铬的工艺流程如下： 下列说法错误的是（ ） A. “浸出”产生的气体含有 B. “除杂”的目的是除去、元素 C. 流程中未产生六价铬化合物 D. “滤渣2”的主要成分是 【答案】D 【解析】由流程可知，加入稀硫酸溶解，生成气体为氢气，溶液中含、、、，加入分离出滤渣1，含和，、不会沉淀，再加入草酸除铁，生成，过滤分离出硫酸铬，以此来解答。四种金属均与稀硫酸反应生成，正确；共有四种金属，由流程可知，沉铁后分离出硫酸铬，则“除杂”的目的是除去、元素，正确；由上述分析可知，流程中未产生六价铬化合物，正确；“滤渣2”的主要成分是，错误。 【归纳总结】 铁及其化合物的“三角”转化关系 既有氧化性又有还原性，一般只表现氧化性，相关反应的离子方程式如下。 （1）将气体通入溶液中产生淡黄色沉淀：。 （2）将溶液滴入淀粉溶液，溶液变蓝：。 （3）用溶液腐蚀废旧线路板上的铜箔：。 （4）将滴入酸性溶液：。 （5）将溶液滴入溶液中，有无色气体放出：。 考点2 基于铁及其化合物的实验探究 命题角度1 、的检验与除杂 例4 下列离子的检验方法合理的是（ ） A. 向某溶液中滴入溶液呈红色，说明不含 B. 向某溶液中通入，然后再加入溶液变红色，说明原溶液中含有 C. 向某溶液中加入溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有 D. 向某溶液中加入溶液得白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶液中只含有，不含有 【答案】C 【解析】中只能说明含有，不能说明不含，不符合题意；原溶液中也可能只有而没有，不符合题意；中氧化后生成的红褐色沉淀也可能掩盖了生成的白色沉淀，不符合题意。 ［针对训练］ 5．某班同学用如下实验探究、的性质。回答下列问题： （1） 分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成的溶液。在溶液中需加入少量铁屑，其目的是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （2） 甲组同学取溶液，加入几滴氯水，再加入1滴溶液，溶液变红，说明可将氧化。溶液与氯水反应的离子方程式为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （3） 乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在溶液中先加入煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和1滴溶液，溶液变红，煤油的作用是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （4） 丙组同学取溶液，加入溶液混合。分别取此混合溶液于3支试管中进行如下实验： ①第一支试管中加入充分振荡、静置，层显紫色； ②第二支试管中加入1滴溶液，生成蓝色沉淀； ③第三支试管中加入1滴溶液，溶液变红。 实验②检验的离子是_  _  _  _  _  _  _  _  （填离子符号）；实验①和③说明：在过量的情况下，溶液中仍含有_  _  _  _  _  _  _  _  （填离子符号），由此可以证明该氧化还原反应为_  _  _  _  _  _  _  _  。 （5） 丁组同学向盛有溶液的试管中加入几滴酸化的溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ；一段时间后，溶液中有气泡出现，并放热，随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ，生成沉淀的原因是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  （用平衡移动原理解释）。 【答案】（1） 防止被氧化 （2） （3） 隔绝空气（排除氧气对实验的影响） （4） ；；可逆反应 （5） ；催化分解产生；分解反应放热，促进的水解平衡正向移动 【解析】 （1） 亚铁离子具有还原性，能被空气中的氧气氧化，所以在配制的溶液中加入少量铁屑的目的是防止被空气氧化。 （4） 根据的检验方法，向溶液中加入1滴溶液，生成蓝色沉淀，一定含有，则实验②检验的离子是；遇溶液显红色，实验①和③说明，在过量的情况下，溶液中仍含有，由此可以证明该氧化还原反应为可逆反应。 命题角度2 含铁物质的性质探究 例5 [（2023·江苏，11）]室温下，探究溶液的性质，下列实验方案能达到探究目的的是（ ） 选项 探究目的 实验方案 A 溶液中是否含有 向溶液中滴加几滴新制氯水，再滴加溶液，观察溶液颜色变化 B 是否有还原性 向溶液中滴加几滴酸性溶液，观察溶液颜色变化 C 是否水解 向溶液中滴加滴酚酞溶液，观察溶液颜色变化 D 能否催化分解 向溶液中滴加几滴溶液，观察气泡产生情况 【答案】B 【解析】检验溶液中是否含有应直接向待测液中滴加溶液，向待测液中滴加氯水会将氧化为干扰实验，错误；向溶液中滴加几滴酸性溶液，若观察到溶液紫色褪去，说明有还原性，正确；发生水解反应使溶液显酸性，应向溶液中滴加滴石蕊溶液，观察溶液颜色变化，错误；向溶液中滴加几滴溶液，若产生气泡有可能是的催化作用，错误。 ［针对训练］ 6．[（2022·湖南，13）]为探究的性质，进行了如下实验和溶液浓度均为。 实验 操作与现象 ① 在水中滴加2滴溶液，呈棕黄色；煮沸，溶液变红褐色 ② 在溶液中滴加2滴溶液，变红褐色；再滴加溶液，产生蓝色沉淀 ③ 在溶液中滴加2滴溶液，变红褐色；将上述混合液分成两份，一份滴加溶液，无蓝色沉淀生成；另一份煮沸，产生红褐色沉淀 依据上述实验现象，结论不合理的是（ ） A. 实验①说明加热促进水解反应 B. 实验②说明既发生了水解反应，又发生了还原反应 C. 实验③说明发生了水解反应，但没有发生还原反应 D. 整个实验说明对的水解反应无影响，但对还原反应有影响 【答案】D 【解析】铁离子的水解反应为吸热反应，加热煮沸可促进水解平衡正向移动，使水解程度加深，生成较多的氢氧化铁，从而使溶液显红褐色，不符合题意；在溶液中滴加2滴溶液，根据现象分析可知，既发生了水解反应，生成红褐色的氢氧化铁，又被亚硫酸根离子还原，得到亚铁离子，加入铁氰化钾溶液后，出现蓝色沉淀，不符合题意；实验③中在溶液中滴加2滴溶液，根据现象分析可知，仍发生铁离子的水解反应，但未来得及发生铁离子的还原反应，即水解反应比氧化还原反应速率快，不符合题意；结合三组实验，说明铁离子与亚硫酸根离子混合时，铁离子的水解反应占主导作用，比氧化还原反应的速率快，因证据不足，不能说明亚硫酸根离子对铁离子的水解作用无影响，事实上，亚硫酸根离子水解显碱性，可促进铁离子的水解反应，符合题意。 7．[（2024·北京，19）]某小组同学向的的溶液中分别加入过量的粉、粉和粉，探究溶液中氧化剂的微粒及其还原产物。 （1） 理论分析 依据金属活动性顺序，、、中可将还原为的金属是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （2） 实验验证 实验 金属 操作、现象及产物 Ⅰ 过量 一段时间后，溶液逐渐变为蓝绿色，固体中未检测到单质 Ⅱ 过量 一段时间后有气泡产生，反应缓慢，逐渐增大，产生了大量红褐色沉淀后，无气泡冒出，此时溶液为，取出固体，固体中未检测到单质 Ⅲ 过量 有大量气泡产生，反应剧烈，逐渐增大，产生了大量红褐色沉淀后，持续产生大量气泡，当溶液为时，取出固体，固体中检测到单质 ①分别取实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中的少量溶液，滴加溶液，证明都有生成，依据的现象是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 ②实验Ⅱ、Ⅲ都有红褐色沉淀生成，用平衡移动原理解释原因_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 ③对实验Ⅱ未检测到单质进行分析及探究。 .甲认为实验Ⅱ中，当、浓度较大时，即使与反应置换出少量，也会被、消耗。写出与、反应的离子方程式_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 .乙认为在为的溶液中即便生成也会被消耗。设计实验_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  （填实验操作和现象）。 证实了此条件下可忽略对的消耗。 .丙认为产生的红褐色沉淀包裹在粉上，阻碍了与的反应。实验证实了粉被包裹。 ⅱ.查阅资料：开始沉淀的约为，完全沉淀的约为3。 结合、和，重新做实验Ⅱ，当溶液为时，不取出固体，向固—液混合物中持续加入盐酸，控制，_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  （填实验操作和现象），待为时，取出固体，固体中检测到单质。 （3） 对比实验Ⅱ和Ⅲ，解释实验Ⅲ的固体中检测到单质的原因_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 【答案】（1） 、 （2） 产生蓝色沉淀；水解方程式为，加入的或会消耗，促进水解平衡正向移动，使其转化为沉淀；、；向为的稀盐酸中加铁粉，一段时间后取出少量溶液，滴加溶液，不产生蓝色沉淀；加入几滴溶液，待溶液红色消失后，停止加入盐酸 （3） 加入镁粉后产生大量气泡，使镁粉不容易被沉淀包裹 【解析】 7．实验Ⅰ中，加入过量的，与发生反应，一段时间后，溶液逐渐变为蓝绿色，固体中未检测到单质；实验Ⅱ中，加入过量的，发生反应 ，有气泡产生，逐渐增大，使得转化为红褐色沉淀，固体中未检测到单质，原因可能是的干扰以及沉淀对锌粉的包裹；实验Ⅲ中，加入过量，发生反应 ，由于很活泼，该反应非常剧烈，逐渐增大，产生了大量红褐色沉淀后，持续产生大量气泡，当溶液为时，取出固体，固体中检测到单质，对比实验Ⅱ和Ⅲ，加入镁粉后产生大量气泡，使镁粉不容易被沉淀包裹，实验Ⅲ的固体中检测到单质。 （1） 在金属活动性顺序中，、排在之前，排在之后，因此、可将还原为。 （2） 与会生成蓝色的沉淀。水解方程式为，加入的或会消耗，促进水解平衡正向移动，使其转化为沉淀。与、反应的离子方程式：、。.要证实在为的溶液中可忽略对的消耗，可向为的稀盐酸中加铁粉，一段时间后取出少量溶液，滴加溶液，不产生蓝色沉淀，即说明此条件下未与反应生成。ⅱ.结合，和可知，实验Ⅱ未检测到单质的原因可能是的干扰以及沉淀对锌粉的包裹，因此可控制反应条件，在未生成沉淀时将还原，即可排除两个干扰因素，具体操作：重新做实验Ⅱ，当溶液为时，不取出固体，向固-液混合物中持续加入盐酸，控制，加入几滴溶液，待溶液红色消失后，停止加入盐酸，待为时，取出固体，固体中检测到单质。 （3） 对比实验Ⅱ和Ⅲ，加入镁粉后产生大量气泡，使镁粉不容易被沉淀包裹，实验Ⅲ的固体中检测到单质。 【归纳总结】 金属阳离子分离提纯中 、 的处理方法 化工流程题中经常涉及金属阳离子的分离与除杂，若其他金属阳离子中混有、，需调节溶液的，使转化成沉淀而除去，但原溶液中的金属阳离子不能形成沉淀。 具体方法如下： 1.除去（或）中混有的方法向混合溶液中加入、、［或、、、中的一种，与水解产生的反应，促进的水解，将转化成沉淀而除杂。 2.除去（或）中混有的的方法 先加入氧化剂（如）将溶液中的氧化成，然后再按1的方法除去溶液中的。 高考 真题集训 1．[（2023·浙江6月选考，3）]氯化铁是一种重要的盐，下列说法错误的是（ ） A. 氯化铁属于弱电解质 B. 氯化铁溶液可腐蚀覆铜板 C. 氯化铁可由铁与氯气反应制得 D. 氯化铁溶液可制备氢氧化铁胶体 【答案】A 【解析】氯化铁能完全电离出铁离子和氯离子，属于强电解质，错误；氯化铁溶液与铜反应生成氯化铜和氯化亚铁，可用来腐蚀覆铜板，正确；氯气具有强氧化性，氯气与铁单质加热生成氯化铁，正确；向沸水中滴加饱和氯化铁溶液继续加热至呈红褐色，铁离子发生水解反应可得到氢氧化铁胶体，正确。 2．[（2022·浙江6月选考，22）]关于化合物的性质，下列推测不合理的是（ ） A. 与稀盐酸反应生成、、 B. 隔绝空气加热分解生成、、 C. 溶于氢碘酸，再加萃取，有机层呈紫红色 D. 在空气中，与高温反应能生成 【答案】B 【解析】已知化合物中的化合价为，带一个单位负电荷，故其与稀盐酸反应生成、、，反应原理为，不合题意；化合物中的化合价为，的化合价为，若隔绝空气加热分解生成、、，则不符合电子守恒和原子守恒规律，即不可能生成、、，符合题意；化合物中为价，故其溶于氢碘酸生成的能将氧化为，反应原理为，再加萃取，有机层呈紫红色，不合题意；化合物在空气中高温将生成、和，其中为碱性氧化物，与酸性氧化物二者高温反应能生成，不合题意。 3．[（2023·海南，17）]某小组开展“木耳中铁元素的检测”活动。检测方案的主要步骤有粉碎、称量、灰化、氧化、稀释、过滤、滴定等。回答问题： （1） 实验方案中出现的图标和，前者提示实验中会用到温度较高的设备，后者要求实验者_  _  _  _  _  _  _  _  （填防护措施）。 （2） 灰化：干燥样品应装入_  _  _  _  中（填标号），置高温炉内，控制炉温，在充足空气气氛中燃烧成灰渣。 .不锈钢培养皿.玻璃烧杯.石英坩埚 （3） 向灰渣中滴加的硝酸，直至没有气泡产生。灰化容器中出现的红棕色气体主要成分是_  _  _  _  _  _  _  _  （填化学式），因而本实验应在实验室的_  _  _  _  _  _  中进行（填设施名称）。若将漏斗直接置于容量瓶上过滤收集滤液（如图所示），存在安全风险，原因是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （4） 测定铁含量基本流程：将滤液在容量瓶中定容，移取，驱尽并将全部还原为。用微量滴定管盛装标准溶液进行滴定。 ① 选用微量滴定管的原因是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 ② 三次平行测定的数据如下表。针对该滴定数据，应采取的措施是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 序号 1 2 3 标准溶液用量/ 2.715 2.905 2.725 ③ 本实验中，使测定结果偏小的是_  _  _  _  （填标号）。 .样品未完全干燥 .微量滴定管未用标准溶液润洗 .灰渣中有少量炭黑 【答案】（1） 佩戴护目镜 （2） （3） ；通风橱；漏斗没有固定，容易翻倒 （4） ① 滴定更准确，节约试剂 ② 舍去第二次数据 ③ 【解析】 （1） 标识提醒实验者需佩戴护目镜。 （2） 高温灼烧固体物质需在石英坩埚中进行。 （3） 滴加的硝酸，灰化容器中出现的红棕色气体主要成分是，由于有毒，需在通风橱进行；将漏斗直接置于容量瓶上过滤收集滤液，由于漏斗没有固定，容易翻倒，存在安全风险。 （4） ① 木耳中铁含量较少，选用微量滴定管使实验微型化，滴定更准确，节约试剂。 ② 三次平行滴定中，第二组数据偏差较大，应舍去。 ③ 铁元素的含量，样品未完全干燥，会造成样品质量偏大，使测定结果偏低，正确；微量滴定管未用标准溶液润洗，标准溶液被稀释，使测定结果偏高，错误；灰渣中有少量炭黑，对测定结果无影响，错误。 4．[（2022·天津，15）]氯化铁是重要的化工原料。针对氯化铁的实验室的制备方法，回答下列问题： Ⅰ.的制备 制备流程如图： （1） 将废铁屑分批加入稀盐酸中，至盐酸反应完全。判断反应完全的现象为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 含有少量铜的废铁屑比纯铁屑反应快，原因为 _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （2） 操作①所必需的玻璃仪器中，除烧杯外还有_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （3） 检验溶液中是否残留的试剂是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （4） 为增大溶液的浓度，向稀溶液中加入纯粉后通入。此过程中发生的主要反应的离子方程式为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （5） 操作②为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 Ⅱ.由制备无水 将与液体混合并加热，制得无水。已知沸点为，反应方程式为 ，装置如图所示（夹持和加热装置略）。 （6） 仪器A的名称为_  _  _  _  _  _  _  _  ，其作用为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。溶液的作用是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （7） 干燥管中无水不能换成碱石灰，原因是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （8） 由下列结晶水合物制备无水盐，适宜使用上述方法的是_  _  _  _  （填序号）。 【答案】（1） 不再有气泡产生；、在稀盐酸中形成原电池，加快反应速率 （2） 漏斗、玻璃棒 （3） 溶液 （4） 、 （5） 在气流中蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥 （6） 球形冷凝管；冷凝回流；吸收、等尾气，防止污染 （7） 碱石灰与、气体反应，失去干燥作用 （8） 【解析】 （1） 将废铁屑分批加入稀盐酸中，至盐酸反应完全，由于废铁屑与盐酸反应不断产生气泡，因此判断反应完全的现象为不再有气泡产生。含有少量铜的废铁屑比纯铁屑反应快，原因为、在稀盐酸中形成原电池，加快反应速率。 （2） 操作①是过滤，所必需的玻璃仪器中，除烧杯外还有玻璃棒、漏斗。 （3） 铁离子和溶液反应生成蓝色沉淀，因此检验溶液中是否残留的试剂是溶液。 （4） 为增大溶液的浓度，向稀溶液中加入纯粉后通入，先是铁和铁离子反应生成亚铁离子，再是亚铁离子被氯气氧化为铁离子，此过程中发生的主要反应的离子方程式为、。 （5） 操作②是氯化铁溶液得到晶体，由于铁离子加热时要发生水解生成氢氧化铁，因此在整个过程中要通入气体防止铁离子水解。 （6） 根据图中信息得到仪器的名称为球形干燥管，由于沸点为，为充分利用，不能使其逸出，因此球形冷凝管的作用为冷凝回流。由于二氧化硫、会逸出污染环境，因此溶液的作用是吸收、等尾气，防止污染。 （7） 无水的作用是干燥气体，不是与二氧化硫、气体反应，干燥管中无水不能换成碱石灰，原因是碱石灰与、气体反应，失去干燥作用。 （8） 根据装置图信息，该装置可以用于制取能水解的盐酸盐晶体，适宜使用题述方法的是。 对应训练 基础练 1．人体血液中如果缺乏亚铁离子，就会造成缺铁性贫血。市场出售的某种麦片中含有微量、颗粒细小的铁粉，这些铁粉在人体胃酸（主要成分是）作用下转化成亚铁盐。下列叙述错误的是（ ） A. 铁粉具有还原性 B. 铁是人体必需的微量元素 C. 常温下，铁能与水发生置换反应 D. 用溶液检验生成蓝色沉淀 【答案】C 【解析】粉可以失电子，具有还原性，正确；铁是合成血红蛋白的，所以铁是人体必需的微量元素，正确；高温条件下，铁和水蒸气发生置换反应，错误；可用溶液检验，有蓝色沉淀生成，正确。 2．[（2024·广东汕头期末）]及其化合物具有重要用途，下列相关反应的离子方程式书写错误的是（ ） A. 制备氢氧化铁胶体：（胶体） B. 水蒸气通过灼热铁粉： C. 用溶液腐蚀铜线路板： D. 溶液中通入过量氯气： 【答案】D 【解析】溶液中通入过量氯气，亚铁离子和碘离子都被完全氧化，即反应的离子方程式为，错误。 3．下列关于铁的三种氧化物、、的叙述中正确的是（ ） A. 三种氧化物中铁元素的化合价完全相同 B. 都是碱性氧化物，都能与盐酸反应生成氯化铁和水 C. 氧化亚铁在空气中加热可生成更稳定的四氧化三铁 D. 四氧化三铁中铁元素有价和价，它是一种混合物 【答案】C 【解析】中铁元素的化合价为，中铁元素的化合价为，为复杂的氧化物，其中铁的化合价可以看作是由、组成，错误；、为碱性氧化物，与盐酸发生反应，与盐酸发生反应，不属于碱性氧化物，与盐酸反应：，错误；氧化亚铁在空气中加热可生成更稳定的四氧化三铁，正确；四氧化三铁是复杂的化合物，属于纯净物，错误。 4．如图为铁元素的价—类二维图，其中的箭头表示部分物质间的转化关系。下列说法正确的是（ ） A. 与水蒸气反应可转化为 B. 是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速反应转化为 C. 可以通过化合反应制得 D. 向中加强碱溶液可制得胶体 【答案】C 【解析】由图可知，为铁、为氧化亚铁、为氧化铁、为氢氧化铁、为氢氧化亚铁、为亚铁盐、为铁盐。铁高温下与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，错误；氧化亚铁具有还原性，在空气中加热能被氧化生成四氧化三铁，错误；氢氧化亚铁还原性强，在溶液中易与氧气和水发生化合反应生成氢氧化铁，正确；铁盐中加入强碱溶液生成氢氧化铁沉淀，不能生成氢氧化铁胶体，错误。 5．[（2024·广东佛山一模）]一种制备的改进装置如图所示，下列说法错误的是（ ） A. 配制溶液时需加入硫酸 B. 实验时先注入稀硫酸，再注入溶液和溶液 C. 装置的作用是液封，并判断装置中的空气是否排尽 D. 用铁粉代替粉末，也能排尽空气 【答案】D 【解析】实验时先注入稀硫酸，碳酸钠和硫酸反应放出二氧化碳，等烧杯内紫色石蕊溶液变红，再注入溶液和溶液生成氢氧化亚铁。易水解，为防止水解，配制溶液时需加入硫酸，正确；实验时先注入稀硫酸，等二氧化碳排出锥形瓶内的空气后再注入溶液和溶液生成氢氧化亚铁，正确；烧杯内紫色石蕊溶液变红，说明锥形瓶内空气完全排出，同时装置可以防止空气进入锥形瓶，正确；氢气的密度比空气小，用铁粉代替粉末，不能排尽空气，错误。 6．[（2024·辽宁沈阳模拟）]工业上，利用硫酸亚铁为原料，通过铁黄（，一种不溶于水的黄色固体）制备高铁酸钾，可降低生产成本且产品质量优。工艺流程如下： 下列说法错误的是（ ） A. 制备的反应类型为复分解反应 B. 铁黄制备高铁酸钠的离子方程式为 C. 制备时，可通过加热的方式加快反应速率 D. 高铁酸钾可作水处理剂，既能杀菌消毒，又能吸附絮凝 【答案】C 【解析】硫酸亚铁中价的铁具有还原性，氧气具有氧化性，两者反应生成铁黄，离子方程式为，氯气和氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，反应的化学方程式为，铁黄和次氯酸钠反应生成高铁酸钠，高铁酸钠在溶液中溶解度大于高铁酸钾，加入氯化钾，高铁酸钠在溶液中转化成高铁酸钾。制备的反应为，为复分解反应，正确；铁黄和次氯酸钠反应生成高铁酸钠，离子方程式为，正确；制备时，加热会反应生成，不能得到，错误；高铁酸钾可作水处理剂，高铁酸根离子具有强氧化性，能杀菌消毒，同时生成的铁离子水解生成氢氧化铁胶体，能吸附絮凝，正确。 能力练 7．[（2024·广东江门一模）]实验室用和溶液制备碳酸亚铁的装置如图所示（夹持装置已省略），三颈烧瓶中产生白色沉淀及无色气体。下列说法错误的是（ ） A. 装置甲产生可排除装置中的空气 B. 装置乙中盛装的试剂为饱和溶液 C. 装置丙中发生反应的离子方程式为 D. 反应结束后，将丙中反应液静置、过滤、洗涤、干燥，可得到碳酸亚铁 【答案】B 【解析】为防止氧化，制备碳酸亚铁应在无氧环境中进行，装置甲制备的经过乙用饱和碳酸氢钠溶液除去，进入丙中驱赶装置内的空气，丙装置中与反应生成，丁用于吸收多余的并避免空气进入丙中氧化目标产物。装置甲产生的可排除装置中的空气，开始时应先通一段时间排尽装置的空气防止被氧化，正确；经过乙用饱和碳酸氢钠溶液除去，而不是饱和碳酸钠，错误；丙中与反应生成同时生成二氧化碳、水，离子反应方程式为，正确；丙中碳酸亚铁为沉淀，故反应后将丙中反应液静置、过滤、洗涤、干燥，可得到碳酸亚铁，正确。 8．[（2024·湖南衡阳模拟）]某实验小组为了探究过量铁粉与硝酸酸化的溶液反应过程中溶液显黄色的原因，设计实验如下： 实验编号 实验操作 实验现象 1 向用硝酸酸化的溶液中加入过量铁粉，搅拌后静置 烧杯底部有黑色固体，约后溶液明显变黄 2 在实验1中反应、、和时，分别取上层清液滴加等量溶液 时产生白色沉淀，溶液呈红色；时白色沉淀减少，溶液颜色加深；时白色沉淀更少，溶液颜色较更浅 3 向用硝酸酸化的 溶液中加入过量铁粉，搅拌后静置，分别取反应和时的上层清液滴加等量溶液 时溶液呈浅红色；时溶液颜色较时更浅 已知：与反应生成白色沉淀，下列说法错误的是（ ） A. 由上述实验可知溶液变黄的主要原因是酸性环境下的氧化性 B. 由实验1和实验2可知，黄色溶液中含有 C. 由实验2的现象推断时溶液颜色变浅是因为发生了反应 D. 要验证实验1中黑色固体是否含有，可向黑色固体中加稀盐酸 【答案】A 【解析】实验1中后溶液明显变黄，滴加等量溶液后呈红色，而实验3中溶液呈浅红色，说明硝酸可将氧化为，可将氧化为，故溶液变黄的主要原因是将氧化为，错误；向含有的溶液中加入硫氰化钾溶液，溶液会变为红色，通过实验2可以证明黄色溶液中含有，正确；由于铁粉过量，过量的铁粉会与反应生成亚铁离子，正确；盐酸可以与反应但不与反应，故向实验1所得黑色固体中加过量稀盐酸，有固体剩余则证明固体中有，正确。 9．[（2024·山东青岛二模）]磁材料应用广泛，制备流程如图。下列说法错误的是（ ） A. “产物1”需要密封保存防止氧化 B. “釜B”中主要反应的化学方程式为 C. “产物1”与“产物2”中参与生成反应的物质的物质的量之比为 D. “分散剂”可破坏形成的胶体来促进氧化 【答案】C 【解析】“产物1”为溶液在“釜”中和反应生成的，由于价铁易被氧化，所以需要密封保存防止氧化，正确；“釜”中溶液和、分散剂、空气发生氧化还原反应生成，主要反应的化学方程式为，正确；“产物1”中铁元素化合价为、“产物2”中铁元素化合价为，中铁元素平均化合价为，据氧化还原反应中得失电子守恒可知，参与反应的价与价铁的物质的量之比为，错误；易水解，“分散剂”可破坏形成的胶体来促进氧化，正确。 10．[（2024·福建福州模拟）]工业上利用硫铁矿烧渣（主要成分为、、、）为原料制备高档颜料——铁红，具体生产流程如下： 回答下列问题： （1） 为提高酸浸的效率，可采取的措施有_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  （任写一种）。 （2） 实验室实现“步骤Ⅱ”中分离操作所用的玻璃仪器有_  _  、玻璃棒和烧杯等，该步骤是为了除去_  _  _  _  _  _  _  _  （填相关物质的化学式）。 （3） 检验步骤Ⅲ已经进行完全，可用的试剂是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （4） 步骤Ⅴ的反应温度一般需控制在以下，其目的是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ；该步骤中反应生成的同时有气泡产生，该反应的离子方程式为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 【答案】（1） 升高温度（或搅拌、粉碎烧渣、适当增大硫酸的浓度） （2） 漏斗； （3） 溶液 （4） 防止分解； 【解析】 10．硫铁矿烧渣加入硫酸后生成硫酸亚铁、硫酸铁，过滤后得到的滤渣为二氧化硅，滤液中加入过量铁粉，生成硫酸亚铁溶液，调节后加入碳酸氢铵溶液，可生成碳酸亚铁固体，经洗涤、干燥，在空气中灼烧时发生分解，且与空气中的氧气发生氧化还原反应，可生成氧化铁。 （1） 为提高酸浸的效率，可采取的措施有升高温度（或搅拌、粉碎烧渣、适当增大硫酸的浓度）。 （2） 步骤Ⅱ为过滤，过滤操作所用的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒和烧杯等，硫铁矿烧渣（主要成分为、、、）酸溶过程中、、都可以溶解，二氧化硅是酸性氧化物，不和硫酸反应，所以不溶物为。 （3） 步骤Ⅲ是将铁离子还原成亚铁离子，检验步骤Ⅲ已经进行完全，即溶液中没有铁离子，可以用溶液。 （4） 步骤Ⅴ是加入碳酸氢铵产生碳酸亚铁溶液，温度过高碳酸氢铵容易分解，所以温度一般需控制在以下，步骤中反应生成的同时有气泡产生，该反应的离子方程式为。 第10讲 镁、铝、铜及其化合物 明确 学习目标 课程标准 学习问题 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.理解含铜重要化合物的制备原理及过程。 1.怎样证明氧化铝、氢氧化铝为两性物质？ 2.怎样从海水中提取金属镁？ 3.二价铜离子与一价铜离子怎样相互转化？ 整合 必备知识 知识整合 知识点1 镁及其化合物 海水提镁 1.物理性质 镁是具有银白色金属光泽的固体，密度、硬度均较小，熔点较低，有良好的导电、传热和延展性。 2.化学性质 写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式： ①  、  （产生强烈白光） ②   ③   ④   3.从海水中提取镁 （1）工艺流程 （2）基本步骤及主要反应 制熟石灰  ， 沉淀 酸化   蒸发结晶 析出 脱水 在氯化氢气流中使脱水制得无水氯化镁 电解 电解熔融氯化镁制得镁：   【特别提醒】 （1）由得到无水，必须在气流中加热，以防水解。 （2）因镁在高温下能与、、等气体发生反应，故工业电解得到的镁，应在氛围中冷却。 知识点2 铝及其化合物 1.铝的性质及用途 （1）存在 铝是地壳中含量最多的金属元素。自然界中的铝全部以化合态存在。 （2）化学性质 写出图中有关反应的化学方程式： ① ②   ③   ④   ⑤  （铝热反应） 【特别提醒】 铝是活泼金属，但抗腐蚀性能强，原因是常温下与反应生成一层致密的氧化物薄膜而防止内部金属进一步被氧化。 2.氧化铝 （1）物理性质：白色固体，难溶于水，熔点很高。 （2）化学性质 3.氢氧化铝 （1）物理性质：白色胶状不溶于水的固体，有较强的吸附性。 （2）化学性质 的电离方程式： 酸式电离：   碱式电离：   写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式： ①  ； ②  ； ③  。 （3）制备方法 向可溶性铝盐中加入足量氨水：。 4.一种重要的复盐——明矾 化学式  （水溶液） 组成 硫酸铝钾是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的化合物 净水原理 （胶体），胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水 与 溶液的反应 恰好完全沉淀的离子方程式：   恰好完全沉淀的离子方程式：   【教考衔接】铝元素是地壳中含量最多的金属元素，是矿产资源中的常见元素，在工艺流程题中多有涉及。由于氧化铝是两性氧化物，氢氧化铝是两性氢氧化物，因此控制溶液 调控铝元素的存在形式、书写含铝物质在不同条件下的反应方程式是考查的热点。 知识点3 铜及其化合物 1.铜单质 （1）物理性质：紫红色固体，具有导电性、导热性和延展性，不能被磁体吸引。 （2）化学性质 反应物 化学方程式 非金属单质 ①常温下潮湿的空气中：  （碱式碳酸铜，绿色） ②在空气中加热：（黑色固体）  （棕黄色烟） 氧化性酸 浓硫酸 浓硝酸   稀硝酸 （稀） 盐 溶液   溶液   2.氧化铜和氧化亚铜 名称 氧化铜 氧化亚铜 颜色 黑色 砖红色 与酸反应   与 反应   转化关系 3.氢氧化铜 （1）物理性质：蓝色不溶于水的固体。 （2）化学性质及应用 反应①的化学方程式：  。 反应②的离子方程式：  。 4.铜盐 （1）碱式碳酸铜 碱式碳酸铜，是铜绿的成分，是铜在潮湿的空气中被锈蚀的结果，其受热分解的化学方程式为  。 （2）硫酸铜 ①为蓝色晶体，俗称蓝矾或胆矾。 ②无水为白色粉末，遇水变蓝色（生成），无水只能作为检验水的试剂，不能作为水蒸气的吸收试剂用于除杂或干燥。 ③铜盐溶液有毒，因为是一种重金属离子，能使蛋白质变性而失去生理活性。 【教考衔接】铜及其化合物是高考命制探究型实验题、工艺流程题的常见载体，主要涉及铜及其化合物之间的转化、陌生情境中化学方程式的书写、溶液中离子的检验与测定、反应过程的原因分析等内容，解答此类题目需要考生具备较强的信息整合能力及迁移应用能力。 自主练习 1．镁是一种活泼的金属单质，下列关于金属镁的说法中正确的是（ ） A. 镁能与溶液反应生成沉淀 B. 大量镁条燃烧引起的火灾不能用干冰灭火器灭火 C. 镁在任何条件下都不能与水反应 D. 镁能在中燃烧，且生成 【答案】B 【解析】镁不是两性金属，不能与溶液反应，错误；镁能在中燃烧，正确；镁在加热条件下能与水反应生成氢氧化镁和氢气，错误；镁能在中燃烧，且生成，错误。 2．下列关于铝单质的叙述中，正确的是（ ） A. 不能用铝制的器皿来盛放酸梅汤或碱水是因为铝会和酸或碱反应 B. 铝制品在空气中有很强的抗腐蚀性是因为铝的化学性质很稳定 C. 铝和溶液反应： D. 用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热，熔化后的液态铝会滴落下来，是因为金属铝的熔点较低 【答案】A 【解析】无论是铝还是其氧化物都能与酸或碱反应，正确；铝化学性质活泼，铝制品具有很强的抗腐蚀性是因为铝表面形成致密的氧化膜，错误；电荷、电子均不守恒，正确的离子方程式为 ，错误；打磨后的铝箔在酒精灯上灼烧表面生成，高熔点的兜住了熔融的液态铝，不会滴落，错误。 3．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，可用于传输电流 B. 的熔、沸点较高，可用作催化剂 C. 具有氧化性，可用作检验醛基 D. 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，可用于传输电流，不符合题意；的熔、沸点较高与其作催化剂无因果关系，不符合题意；已知反应，反应中作氧化剂，具有氧化性，可用作检验醛基，符合题意；能使蛋白质变性，但不可用于饮用水消毒，只能用于环境消毒，不符合题意。 4．铜是人类发现最早并广泛使用的一种金属。回答下列问题： （1） 实验室使用稀硫酸和溶解铜片，该反应的化学方程式为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （2） 电子工业使用溶液刻蚀印刷电路板铜箔，写出该过程的离子方程式_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ， 配制的溶液应保持_  _  （填“酸性”“碱性”或“中性”），原因是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （3） 溶液中的浓度可采用碘量法测得： ① ② 反应①中的氧化剂为_  _  _  _  _  _  _  _  。现取含有的溶液，加入足量的充分反应后，用的标准溶液滴定至终点，消耗溶液，此溶液中的浓度为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 【答案】（1） （2） ；酸性；防止水解生成 （3） ； 提升 关键能力 高考 考情概览 高考考点 2024年 2023年 2022年 2021年 考点1.镁、铝、铜及其化合物的性质与应用 浙江6月选考 安徽卷 甘肃卷 山东卷 广东卷 广东卷 辽宁卷 浙江6月选考 广东卷 浙江6月选考 浙江6月选考 考点2.以镁、铝、铜及其化合物为载体的工艺流程题 安徽卷 甘肃卷 全国乙卷湖北卷 湖南卷 海南卷 山东卷 湖南卷、 河北卷 考点 深度剖析 考点1 镁、铝、铜及其化合物的性质与应用 命题角度1 镁及其化合物性质与应用 例1 下列关于镁及其化合物的说法正确的是（ ） A. 镁不慎着火，可用灭火 B. 向溶液中通入生成沉淀 C. 镁可以和反应，可用于制造信号弹和焰火 D. 电解熔融制取 【答案】D 【解析】镁能在二氧化碳中燃烧生成氧化镁和碳，镁不慎着火，不能用灭火，错误；向溶液中通入，因弱酸无法制强酸，不能生成沉淀，错误；镁在氧气中燃烧发出耀眼的白光，可用于制造信号弹和焰火，与镁能和二氧化碳反应没有关系，错误；电解熔融制取的化学方程式为 ，正确。 ［针对训练］ 1．下列说法正确的是（ ） A. 冶炼镁： B. 工业上通过电解六水合氯化镁制取金属镁 C. 溶液中滴加溶液至过量，现象为产生白色沉淀后沉淀消失 D. 镁合金密度较小、强度较大，可用于制造飞机部件 【答案】D 【解析】冶炼金属镁的方法是电解熔融氯化镁，反应方程式为 ，、错误；氢氧化镁难溶于氢氧化钠溶液，错误；镁合金密度较小、强度较大，可用于制造飞机部件，正确。 命题角度2 铝及其化合物性质与应用 例2 下列陈述Ⅰ、Ⅱ正确并且有因果关系的是（ ） 选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ A 明矾可用作净水剂和消毒剂 铝离子水解生成氢氧化铝胶体 B 不与碱反应 氨水和制备 C 熔点高，硬度大 实验室可用氧化铝坩埚熔化固体 D 属于共价化合物 不能用电解制备铝单质 【答案】D 【解析】明矾可用作净水剂，是因为铝离子水解生成氢氧化铝胶体吸附净水，起不到消毒的作用，不符合题意；是两性氧化物，可以和强碱反应，不符合题意；为两性氧化物，能与反应，因此实验室不可用氧化铝坩埚熔化固体，不符合题意；属于共价化合物，熔融状态下不电离，不能电解制备铝单质，应用电解熔融的氧化铝来制备铝单质，符合题意。 ［针对训练］ 2．判断下列关于铝及其化合物说法的正误。 （1） [（2023·浙江6月选考改编）]因为铝有强还原性，所以可用于制作门窗框架。（ ） （2） [（2022·浙江6月选考）]氧化铝熔点高，常用于制造耐高温材料。（ ） （3） [（2022·浙江6月选考）]铝热反应非常剧烈，操作时要戴上石棉手套和护目镜。（ ） （4） [（2022·广东）]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。（ ） 【答案】（1） × （2） √ （3） √ （4） √ 命题角度3 铜及其化合物性质与应用 例3 某研究小组通过实验探究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，观察的生成 C. 将溶液在蒸发皿中加热蒸干，得到无水固体 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】浓硫酸溶于水放热，正确的操作是将铜丝插入浓硫酸加热，反应后取一定量的反应液加入盛水的烧杯中，并不断搅拌，错误；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，错误；水解生成的盐酸易挥发，加热蒸干溶液得不到无水固体，错误；铜绿溶于盐酸而铜不溶于盐酸，故可用盐酸除去铜器表面上的铜绿，正确。 ［针对训练］ 3．部分含铜物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是（ ） A. 可与硫单质反应生成 B. 可与水反应得到 C. 可将葡萄糖与新制的混合后加热制得 D. 可存在的循环转化 【答案】B 【解析】铜能与硫单质在加热的条件下反应得到硫化亚铜，不符合题意；不能与反应，符合题意；新制的与葡萄糖溶液混合后加热可得，不符合题意；可以在中加热得到，溶于酸可得到，可被铁单质置换生成，不符合题意。 【教考衔接】 镁、铝、铜及其化合物是生产、生活中经常涉及的重要物质，其性质与应用的考查常以选择题的形式出现，解答此类问题时应注意性质与用途是否对应。 考点2 以镁、铝、铜及其化合物为载体的工艺流程题 命题角度1 以镁及其化合物为载体的工艺流程题 例4 [（2024·甘肃，15节选）]我国科研人员以高炉渣（主要成分为，，和等）为原料，对炼钢烟气（和水蒸气）进行回收利用，有效减少了环境污染，主要流程如图所示： 已知： （1） 高炉渣与经焙烧产生的“气体”是_  _  _  _  _  _  _  _  。 （2） “滤渣”的主要成分是和_  _  _  _  _  _  _  _  。 （3） “水浸2”时主要反应的化学方程式为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ，该反应能进行的原因是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （4） 铝产品可用于_  _  。 【答案】（1） （2） （3） ；，微溶的硫酸钙转化为更难溶的碳酸钙 （4） 净水 【解析】 （1） 由思维过程可知，高炉渣与经焙烧产生的“气体”是。 （2） 由思维过程可知，“滤渣”的主要成分是和未反应的。 （3） “水浸2”时主要反应为硫酸钙与碳酸铵反应生成更难溶的碳酸钙，反应方程式为，该反应之所以能发生，是由于，，，微溶的硫酸钙转化为更难溶的碳酸钙。 （4） 铝产品溶于水后，会产生，水解生成胶体，可用于净水。 ［思维过程］第1步，分析工艺流程，明确转化过程。 第2步，结合具体问题分析解答。 ［针对训练］ 4．以混有的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 B. 浸出渣的成分是 C. 母液的主要溶质是 D. 固体是 【答案】A 【解析】是微溶物，不可拆成离子，错误；盐酸酸浸时，可溶，不溶，滤渣为，正确；加入氨水沉镁，发生反应，母液主要溶质是，固体为，、正确。 命题角度2 以铝及其化合物为载体的工艺流程题 例5 [（2024·河北沧州模拟）]由铝土矿（含和少量、、）冶炼铝的简单流程如图所示（假定每步转化均完全）。下列说法正确的是（ ） A. “溶渣”和“烧渣”的主要成分均属于电解质 B. “酸溶”时用盐酸和用硫酸得到的“溶渣”的主要成分一样 C. 铝土矿中铝元素的质量分数为 D. “电解”时，阳极为石墨，一段时间后需补充阳极材料 【答案】D 【解析】铝土矿（含和少量、、）酸溶后二氧化硅以溶渣形式分离，获得含铁离子、铝离子的溶液，逐步调后获得氢氧化铝，氢氧化铝不稳定，煅烧得氧化铝后电解获得铝单质。“酸溶”所得溶渣的主要成分为，属于非电解质，错误；用硫酸“酸溶”时，“溶渣”中还会有硫酸钡，错误；铝土矿中铝元素的质量分数为，错误；“电解”时，氧离子在阳极上失电子生成氧气，氧气与石墨反应生成，过一段时间需要补充阳极材料，正确。 ［针对训练］ 5．利用铝灰（主要成分为、、、等）制备铝鞣剂［主要成分为的一种工艺如下： （1） 气体A能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。铝灰在时水解生成A的化学方程式为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ，“水解”采用而不在室温下进行的原因是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （2） “酸溶”时，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） ；加快的水解反应速率，降低在水中的溶解度，促使逸出 （2） （3） （4） （5） 防止水解生成 【归纳总结】 工业炼铝的流程 铝土矿的主要成分是，此外还含有少量、等杂质，冶炼金属铝很重要的一个过程是的提纯。由于是两性氧化物，而杂质是酸性氧化物，是碱性氧化物，因而可设计出两种提纯氧化铝的方案。 方案一：碱溶法 1.①、③两步骤中可能发生反应的离子方程式： ，。 ，。 2.步骤③中不用盐酸（或）酸化，因为与酸反应生成的具有两性，可溶于强酸，不易控制酸的量；廉价而且生成的副产物用途广泛，经济效益好。 3.步骤④中得到较纯的中可能含有杂质，在电解时它不会影响铝的纯度是因为的熔点很高，在加热到左右时不会熔化。 方案二：酸溶法 1.①、②中可能发生反应的离子方程式。 ，。 ，。 2.步骤②中不用氨水沉淀的原因：只能溶于强碱，不能溶于氨水，若用氨水则不能将和分离。 命题角度3 以铜及其化合物为载体的工艺流程题 例6 [（2024·北京，18）]利用黄铜矿（主要成分为，含有等杂质）生产纯铜，流程示意图如下。 （1） 矿石在焙烧前需粉碎，其作用是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （2） 的作用是利用其分解产生的使矿石中的铜元素转化为。发生热分解的化学方程式是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （3） 矿石和过量按一定比例混合，取相同质量，在不同温度下焙烧相同时间，测得：“吸收”过程氨吸收率和“浸铜”过程铜浸出率变化如图；和时，固体B中所含铜、铁的主要物质如表。 温度/ B中所含铜、铁的主要物质 400 、、 500 、、 ① 温度低于，随焙烧温度升高，铜浸出率显著增大的原因是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 ② 温度高于，根据焙烧时可能发生的反应，解释铜浸出率随焙烧温度升高而降低的原因是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （4） 用离子方程式表示置换过程中加入的目的_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （5） 粗铜经酸浸处理，再进行电解精炼；电解时用酸化的溶液做电解液，并维持一定的和。粗铜若未经酸浸处理，消耗相同电量时，会降低得到纯铜的量，原因是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 【答案】（1） 增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分 （2） （3） ① 温度低于，随焙烧温度升高，分解产生的增多，可溶物含量增加，故铜浸出率显著增加 ② 温度高于，随焙烧温度升高发生反应：，和转化成难溶于水的，铜浸出率降低 （4） （5） 粗铜若未经酸浸处理，其中杂质会参与放电，则消耗相同电量时，会降低得到纯铜的量 【解析】 （1） 黄铜矿的矿石在焙烧前需粉碎，是为了增大反应物的接触面积，加快反应速率，使反应更充分。 （2） 铵盐不稳定，易分解，分解为非氧化还原反应，产物中有和，故化学方程式为。 （3） ① 由图可知，温度低于，随焙烧温度升高，铜浸出率显著增大，是因为温度低于，随焙烧温度升高，分解产生的增多，可溶物含量增加，故铜浸出率显著增加。 ② 温度高于，随焙烧温度升高，和转化成难溶于水的，发生反应，铜浸出率降低。 （4） 加入置换硫酸铜溶液中的铜，反应的离子方程式为。 （5） 粗铜中含有杂质，加酸可以除，但粗铜若未经酸浸处理，其中杂质会参与放电，则消耗相同电量时，会降低得到纯铜的量。 ［思维过程］黄铜矿（主要成分为，含有 等杂质）粉碎后加入硫酸铵通入空气焙烧，黄铜矿在硫酸铵生成的 作用下，转化成，得到的混合气体中主要含，用硫酸吸收，得到硫酸铵，是溶液A的主要溶质，可以循环利用，固体B为、及含铁的化合物，加水分离，主要形成含硫酸铜的滤液和含 的滤渣，分别为滤液C和滤渣D，向硫酸铜溶液中加入过量的铁，置换得到粗铜和，粗铜再精炼可以得到纯铜。 ［针对训练］ 6．[（2022·海南，15）]胆矾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，含有少量的油污、、、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，若仅用浓溶解固体B，将生成_  _  _  _  _  _  _  _  （填化学式）污染环境。 （3） 步骤②中，在存在下溶于稀，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能将氧化为。 ⅰ．甲同学认为不可能是步骤②中过量将氧化为，理由是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 ⅱ．乙同学通过实验证实，只能是将氧化为，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） （3） （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溶液，溶液不变色，不能被氧化 【解析】 （1） 原料表面含有少量的油污，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、和，二氧化硫是一种大气污染物，步骤②中，若仅用浓溶解固体，将生成污染环境。 （3） 步骤②中，在存在下溶于稀，生成和，该反应的化学方程式为。 （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 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中过量将氧化为。 ⅱ 氧化为时溶液的颜色会发生变化；滤液中含有和，乙同学通过实验证实，只能是将氧化为，较简单的方案是除去溶液中的，然后再向其中加入含有的溶液，观察溶液是否变色。 【归纳总结】 工艺流程题的考查形式与解题思路 1.简易工艺流程图 2.流程图分析 （1）读流程图。 ①箭头：箭头进入的是投料（反应物）、出去的是主产物或副产物（生成物）。 ②三线：出线和进线均表示物料流向或操作流程，可逆线表示物质循环。 （2）解题要点。 ①审题要点：.了解生产目的、原料及产品；.了解题目提供的信息；.分析各步的反应条件、原理及物质成分；.理解物质分离、提纯、条件控制等操作的目的及要点。 ②答题切入点：.原料及产品的分离、提纯；.生产目的及反应原理；.生产要求及反应条件；.有关产率、产量及组成的计算；.绿色化学。 高考 真题集训 1．[（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，不符合题意；氧化铝熔点高，可用作耐高温材料；用电解法冶炼铝，选择氧化铝作原料，不符合题意；氢氧化铝具有弱碱性，可以中和过多的胃酸，不符合题意；明矾的化学式为，发生水解生成胶体，可以吸附水中悬浮的颗粒物，从而起到净水的作用，符合题意。 2．（2020· 全国卷Ⅲ，7）宋代《千里江山图》描绘了山清水秀的美丽景色，历经千年色彩依然，其中绿色来自孔雀石颜料［主要成分为，青色来自蓝铜矿颜料［主要成分为。下列说法错误的是（ ） A. 保存《千里江山图》需控制温度和湿度 B. 孔雀石、蓝铜矿颜料不易被空气氧化 C. 孔雀石、蓝铜矿颜料耐酸耐碱 D. 中铜的质量分数高于 【答案】C 【解析】孔雀石、蓝铜矿颜料中的主要成分能与酸反应，不耐酸。 3．[（2024·广东，14）]部分含或或物质的分类与相应化合价关系如图。下列推断合理的是（ ） A. 若在沸水中可生成，则的反应一定是化合反应 B. 在转化过程中，一定存在物质颜色的变化 C. 加热的饱和溶液，一定会形成能产生丁达尔效应的红棕色分散系 D. 若和均能与同一物质反应生成，则组成的元素一定位于周期表区 【答案】B 【解析】若在沸水中可生成，此时为，为，即为镁盐，的反应有多种，可能为 ，该反应属于置换反应，可能为，该反应属于化合反应，综上的反应不一定是化合反应，不符合题意；能转化为，此时为白色沉淀，为红褐色沉淀，说明在转化过程中，一定存在物质颜色的变化，符合题意；由题意得，此时能产生丁达尔效应的红棕色分散系为胶体，应为铁盐，加热铁盐的饱和溶液，也有可能直接得到沉淀，不符合题意；假设为，即为，为铝盐，、与稀盐酸反应均生成铝盐，此时组成的元素为，位于周期表区；假设为，即为，为铁盐，、与稀盐酸反应均生成铁盐，此时组成的元素为，位于周期表区，不符合题意。 4．[（2021·江苏，3）]由废铜屑制取的实验原理与装置如下，不能达到实验目的的是（ ） 甲 乙 丙 丁 A. 用装置甲除去废铜屑表面的油污 B. 用装置乙在加热的条件下溶解废铜屑 C. 用装置丙过滤得到溶液 D. 用装置丁蒸干溶液获得 【答案】D 【解析】碳酸钠溶液呈碱性，在加热的条件下可以除去铜屑表面的油污，不符合题意；铜与双氧水、稀硫酸发生氧化还原反应得到硫酸铜，不符合题意；装置丙为过滤装置，过滤可以除去难溶杂质，得到硫酸铜溶液，不符合题意；用装置丁蒸干溶液得到硫酸铜固体，而不是，符合题意。 5．[（2023·湖南，9）]处理某铜冶金污水（含、、、）的部分流程如下： 已知：①溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的如下表所示： 物质 开始沉淀 1.9 4.2 6.2 3.5 完全沉淀 3.2 6.7 8.2 4.6 ，。 下列说法错误的是（ ） A. “沉渣Ⅰ”中含有和 B. 溶液呈碱性，其主要原因是 C. “沉淀池Ⅱ”中，当和完全沉淀时，溶液中 D. “出水”经阴离子交换树脂软化处理后，可用作工业冷却循环用水 【答案】D 【解析】污水中含有铜离子、三价铁离子、锌离子、铝离子，首先加入石灰乳除掉三价铁离子和部分铝离子，过滤后，加入硫化钠除去其中的铜离子和锌离子，根据分析可知氢氧化铁当时开始沉淀，氢氧化铝当时开始沉淀，当时，则会生成氢氧化铝和氢氧化铁，即“沉渣Ⅰ”中含有和，正确；硫化钠溶液中的硫离子可以水解，产生氢氧根离子，使溶液显碱性，其第一步水解的方程式为，正确；当铜离子和锌离子完全沉淀时，硫化铜和硫化锌都达到了沉淀溶解平衡，则，正确；“出水”中含有较多的钙离子，故“出水”应该经过阳离子交换树脂软化处理，达到工业冷却循环用水的标准后，才能使用，错误。 6．[（2024·山东，14）]（双选）钧瓷是宋代五大名瓷之一， 其中红色钧瓷的发色剂为。为探究的性质，取等量少许分别加入甲、乙两支试管，进行如下实验。下列说法正确的是（ ） 项目 实验操作及现象 试管甲 滴加过量溶液并充分振荡，砖红色沉淀转化为另一颜色沉淀，溶液显浅蓝色；倾掉溶液，滴加浓硝酸，沉淀逐渐消失 试管乙 滴加过量氨水并充分振荡，沉淀逐渐溶解，溶液颜色为无色；静置一段时间后，溶液颜色变为深蓝色 A. 试管甲中新生成的沉淀为金属 B. 试管甲中沉淀的变化均体现了的氧化性 C. 试管乙实验可证明（Ⅰ）与形成无色配合物 D. 上述两个实验表明为两性氧化物 【答案】AC 【解析】中滴加过量溶液并充分振荡，砖红色沉淀转化为另一颜色沉淀，溶液显浅蓝色，说明转化成，元素的化合价由升至，根据氧化还原反应的特点知，元素的化合价还由降至0，新生成的沉淀为金属，正确；与发生的反应为，该过程中表现酸性，后滴加浓硝酸发生的反应为，该过程中表现氧化性和酸性，错误；中滴加过量氨水充分振荡，沉淀逐渐溶解得到无色溶液，静置一段时间无色溶液变为深蓝色，说明（Ⅰ）与形成无色配合物且其易被空气中的氧化成深蓝色，正确；既能与酸反应生成盐和水、又能与碱反应生成盐和水的氧化物为两性氧化物，溶于氨水形成的是配合物，不属于两性氧化物、是碱性氧化物，错误。 对应训练 基础练 1．家庭的厨卫管道内常因留有油脂、毛发、菜渣等而造成堵塞，此时可用一种固体疏通剂疏通。疏通剂主要成分有生物酶、铝粉和固体。下列有关说法错误的是（ ） A. 大多数生物酶的主要成分为蛋白质 B. 疏通剂使用时会产生大量可燃性气体，应避免接触明火 C. 疏通剂可用于疏通陶瓷、铁制、铝制、塑料管道 D. 使用过程中产生的热量和碱性环境可以加速油脂的水解 【答案】C 【解析】生物体内的酶大多数为蛋白质，正确；疏通剂含有铝粉和固体，溶水后铝能与氢氧化钠溶液反应生成氢气，因此使用时要避免接触明火，正确；铝制品能与疏通剂中的发生反应，因此不能用其疏通铝制管道，错误；疏通剂使用时发生与的反应，该反应放热，且溶液呈碱性有利于油脂的水解，正确。 2．下列由废铝粉、稀盐酸和氨气为原料制取的实验原理和装置不能达到实验目的的是（ ） 甲 乙 丙 丁 A. 用装置甲溶解废铝粉 B. 用装置乙制取固体 C. 用装置丙过滤得到固体 D. 用装置丁灼烧固体制得 【答案】D 【解析】将废铝粉加入盐酸中，适当加热和搅拌以加快反应速率，则用装置甲溶解废铝粉能够达到实验目的，不符合题意；向所得的溶液中通入过量的氨气来制备固体，用装置乙可以制取固体，倒扣的漏斗能防止倒吸，不符合题意；分离固体和液体常用过滤操作，即用装置丙过滤得到固体，不符合题意；蒸发溶液用蒸发皿，而对固体加热则需用坩埚，故用装置丁不能达到实验目的，符合题意。 3．下列除去杂质的方法错误的是（ ） A. 镁粉中混有少量铝粉：加入过量烧碱溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥 B. 用过量氨水除去溶液中的少量 C. 中混有少量加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤，向滤液中通入过量后过滤 D. 中混有少量加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤、洗涤、干燥得到 【答案】B 【解析】不溶于氨水，故向含少量的溶液中加入过量氨水时，、均转化为氢氧化物沉淀，达不到除杂的目的。 4．实验室以空气和镁为原料制备的装置如图所示（夹持和加热装置略去），已知遇到水蒸气会反应生成，还原铁粉与不会反应。下列说法错误的是（ ） A. 装置A、B中可依次加入溶液、浓硫酸 B. 若去掉装置C，对产品纯度影响很大 C. 实验时应先加热C，通入一段时间空气后再加热D D. 装置中碱石灰的作用是吸收尾气 【答案】D 【解析】镁为活泼金属，会与空气中的氧气、二氧化碳和水蒸气反应，要制备氮化镁，需要去除空气中的氧气、二氧化碳和水蒸气，装置、中可依次加入溶液、浓硫酸，由于混合气体通过氢氧化钠溶液后带出水蒸气，因此浓硫酸需要放在氢氧化钠溶液后，对气体进行干燥，正确；装置的作用是除去氧气，若去掉装置，镁与氧气反应生成氧化镁，对产品纯度有影响，正确；氧气会与镁反应，为保证装置内氧气全部除去，实验时应先加热，通入一段时间空气除尽氧气，然后再加热，正确；根据遇水会发生反应生成和，装置中碱石灰的作用是防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入装置中，错误。 5．一种工业制备无水氯化镁的工艺流程如下： 下列说法错误的是（ ） A. 物质常选用生石灰 B. 工业上常用电解熔融制备金属镁 C. “氯化”过程中发生的反应为 D. “煅烧”后的产物中加稀盐酸，将所得溶液加热蒸发也可得到无水 【答案】D 【解析】苦卤水中含有大量镁离子，加入生石灰，生石灰与水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙再与镁离子反应生成氢氧化镁，生石灰来源丰富、价格便宜，常用来做沉镁的沉淀剂，正确；镁为活泼金属，工业上常用电解熔融氯化镁的方法来制备金属镁，正确；根据题给流程图可知，“煅烧”氢氧化镁得到氧化镁，“氯化”过程中，加入碳和氯气与氧化镁反应，生成无水氯化镁和一种气体，根据原子守恒和得失电子守恒可得反应的化学方程式为，正确；向“煅烧”后所得氧化镁中加稀盐酸，得到氯化镁溶液，由于镁离子会发生水解反应，直接蒸发溶液，生成的挥发，最终得到的是氢氧化镁，而不是无水氯化镁，错误。 能力练 6．[（2024·山东青岛期中）]铝片与溶液反应的探究实验如图所示。下列说法错误的是（ ） 实验 现象 无明显现象 铝片表面产生细小气泡 出现白色浑浊，产生大量气泡（经检验为和） A. 溶液中存在水解平衡 B. Ⅲ中产生的细小气泡为，原因为溶液显碱性 C. Ⅲ Ⅳ的现象可说明加热可促进的水解 D. Ⅳ中现象的原因为与相互促进水解产生了和 【答案】D 【解析】铝片在水中加热条件下也没有明显现象，说明铝与水基本不反应。将铝片放入碳酸钠溶液中，铝片表面产生细小气泡，说明有少量铝与碳酸钠溶液反应生成氢气，加热后反应剧烈，出现白色浑浊，生成了氢气和。碳酸钠在水中会水解生成碳酸氢根离子和氢氧根离子，水解的离子方程式为，正确；碳酸钠溶液因为水解导致溶液呈弱碱性，Ⅲ中铝与碳酸钠溶液反应生成氢气，正确；Ⅲ中铝片表面产生细小气泡，加热后Ⅳ中产生大量气泡，说明加热促进了碳酸根离子的水解，导致溶液碱性增强，反应速率加快，正确；Ⅳ中与反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸根离子而不是生成二氧化碳，离子方程式为，错误。 7．[（2024·江苏南通模拟）]用镁还原可制取高熔点的金属钛，工艺流程如图。下列说法错误的是（ ） A. 工业上电解熔融可制备金属 B. “高温还原”时，发生反应的化学方程式为 C. 用金属镁还原过程中需通入或作保护气 D. “真空蒸馏”的目的是使、气化，实现与的分离 【答案】C 【解析】工业生产一般采用电解熔融的方法制镁，所得通过“高温还原”、发生反应制取金属钛，再经过真空蒸馏提纯钛等步骤得到钛产品。由于的熔点高，电解制备金属能耗大，工业生产一般采用电解熔融的方法制备金属，正确；还原时，发生反应的化学方程式为，正确；金属镁和能反应，则用金属镁还原过程中不能用作保护气，可通入作保护气，错误；真空蒸馏时，需要将金属、分离除去，由于金属钛的熔点很高，因此真空蒸馏的目的是降低单质和的沸点，使、气化，实现与的分离，正确。 8．纳米氧化亚铜，颗粒直径具有特殊的光学、光电和催化性能，采用化学沉淀法制备晶型结构完整、粒度分布均匀的纳米（在潮湿空气中会慢慢氧化生成）的合成路线如图所示。下列说法正确的是（ ） A. 反应Ⅰ为化合反应 B. 操作为过滤 C. 反应Ⅱ中，每生成（标准状况），转移电子 D. “洗涤”时，无水乙醇可用蒸馏水代替 【答案】C 【解析】由流程可知，反应Ⅰ为，反应Ⅱ为，然后得到纳米浊液，离心分离并用乙醇除去表面的杂质，干燥即可得到纳米。由分析可知，反应Ⅰ为，属于复分解反应，错误；由分析可知，操作为干燥，错误；由分析可知，反应Ⅱ为，每生成（标准状况）即，转移电子，正确；由题干信息可知，纳米在潮湿空气中会慢慢氧化生成，故“洗涤”时，无水乙醇不可用蒸馏水代替，错误。 9．某研究小组探究镁、铝与溶液的反应。 实验Ⅰ：将过量镁条、铝条（除去表面氧化膜）分别放入的温水中，观察到开始时镁条表面有气泡，5分钟后气泡迅速减少直至反应停止；铝条表面无明显现象。 实验Ⅱ：将过量镁条、铝条（除去表面氧化膜）分别放入饱和溶液中，观察到镁条表面有气泡，且持续时间较长，溶液中产生白色浑浊，铝条表面持续产生气泡。 （1） 实验Ⅰ中镁条表面产生气泡的反应为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （2） 实验Ⅱ中饱和溶液的的原因_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  （写离子方程式）。 （3） 探究实验Ⅰ和Ⅱ现象不同的原因，设计实验Ⅲ。 实验Ⅲ a b 现象 电流计指针向右偏转，镁条上无明显现象；随后电流计指针迅速归零继而向左偏转，镁条上有少量气泡产生，铝条上持续有气泡产生 电流计指针持续向右偏转，示数逐渐减小，溶液中有白色浑浊物，铝条上持续有气泡产生 ① 实验是的对照组，所用溶液的浓度为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 ② 实验中开始时是原电池的极。 ③ 用化学用语表示实验中铝条上持续产生气泡的原因：_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 ④ 查阅资料，实验中沉淀成分为，实验证实了沉淀中含有、，将白色浑浊物过滤、洗涤，加入盐酸恰好完全反应，产生标况下的气体，、之间的关系为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  （用含、的表达式表示）。 ⑤ 实验中电流计指针出现反向偏转，而实验中电流计指针未发生反向偏转的原因_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （4） 结合铝元素的分布系数解释实验Ⅱ中铝与饱和溶液持续产生细小气泡的原因：饱和_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  溶液的_  _  _  _  _  _  _  _  ，铝元素主要以_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  形式存在，使铝与_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  溶液的反应可以持续进行。已知：、、分布分数与溶液的关系如图所示。 【答案】（1） （2） （3） ① ② 负 ③ 、 ④ ⑤ 还原性强于，实验中首先失去电子生成，结合生成致密的覆盖在镁条表面，镁条还原性降低作正极，使电流计指针反向偏转；实验中由于浓度较高，结合和生成，从镁条表面脱落，镁条因未被充分覆盖一直作负极，电流计指针不反向偏转 （4） ；；； 【解析】 9．由题意可知，该实验的实验目的是探究镁、铝与碳酸钠溶液的反应，由实验可知，镁能与碳酸钠溶液中的水反应生成氢氧化镁和氢气，氢氧化镁覆盖在镁条表面阻碍反应的继续进行，而铝与碳酸钠溶液反应生成四羟基合铝酸根离子。 （1） 由分析可知，实验Ⅰ中镁条表面产生气泡的反应为镁与碳酸钠溶液中的水反应生成氢氧化镁和氢气，反应的化学方程式为 。 （2） 实验Ⅱ中饱和碳酸钠溶液的为12的原因是碳酸钠是强碱弱酸盐，碳酸根离子在溶液中水解使溶液呈碱性，反应的离子方程式为。 （3） ① 实验是的对照组，由探究实验变量唯一化原则可知，实验中氢氧化钠溶液的为12，浓度为。 ② 由实验现象可知，实验中开始时，镁和铝在碳酸钠溶液中构成原电池，金属性强于铝的镁做原电池的负极，失去电子发生氧化反应生成氢氧化镁。 ③ 由②可知该原电池镁做负极，铝做正极，水在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子和氢气，电极反应式为，放电生成的氢氧化镁覆盖在镁条表面使镁的还原性降低，导致铝做原电池的负极，碱性条件下铝失去电子发生氧化反应生成四羟基合铝离子，电极反应式为，同时铝与饱和碳酸钠溶液中的氢氧根离子反应生成四羟基合铝酸根离子和氢气，反应的离子方程式为，所以实验中铝条上持续产生气泡。 ④ 若沉淀中只含，碳酸镁与盐酸反应生成氯化镁、二氧化碳和水，反应的方程式为，由方程式可得，解得，但沉淀中含有，实际消耗盐酸的量要多于和碳酸镁反应用去的盐酸量。 ⑤ 由实验现象可知，实验中电流计指针出现反向偏转，而实验中电流计指针未发生反向偏转的原因是还原性强于，实验中首先失去电子生成，结合生成致密的覆盖在镁条表面，镁条还原性降低作正极，使电流计指针反向偏转；实验中由于浓度较高，结合和生成，从镁条表面脱落，镁条因未被充分覆盖一直作负极，电流计指针不反向偏转。 （4） 由图可知，实验Ⅱ中铝与饱和碳酸钠溶液持续产生细小气泡的原因是铝与为12的饱和碳酸钠溶液反应生成四羟基合铝酸根离子，没有生成氢氧化铝沉淀覆盖在铝条表面阻碍反应的继续进行，使得反应可以持续进行。 第11讲 金属材料和金属矿物的开发利用 明确 学习目标 课程标准 学习问题 1.了解金属材料及其重要化合物的主要性质，了解其在生产、生活中的应用。 2.了解金属冶炼的原理和方法，认识物质及其转化在自然资源综合利用和环境保护中的重要作用。 1.金属冶炼的实质是什么？ 2.怎样选择合适的金属冶炼方法？ 3.铝热反应的原理是什么？哪些金属适合使用铝热反应进行冶炼？ 整合 必备知识 知识整合 知识点1 金属材料 1.合金的概念及性质 2.常见的金属材料 （1）金属材料分类 （2）几种常见的合金 ①铁合金：钢是用量最大，用途最广的合金。 ②铝合金 ③铜合金 ④新型合金 知识点2 金属冶炼 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（写反应通式，用表示金属）。 3.金属冶炼的方法 方法名称 主要反应原理（举例） 热分解法   热还原法 作还原剂  （高炉炼铁） 作还原剂   铝热反应   电解法       自主练习 1．[（2024·河北保定期末）]人类大规模冶炼和使用铝的时间晚于冶炼使用铜和铁的时间，其根本原因是（ ） A. 铝元素在地壳中的含量较低 B. 铝及其合金密度较小 C. 铝元素金属性较强 D. 铝单质的熔点较低 【答案】C 【解析】铝元素金属性较强，则让铝离子还原为铝单质需要使用强还原剂，或采用电解法，实验条件要求高，所以冶炼和使用的时间晚。 2．下列金属冶炼的反应原理，不恰当的是（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】是活泼金属，利用电解熔融的氯化镁获得金属，错误。 3．铝热反应的化学方程式为。某同学对“铝热反应”的现象有这样的描述：“反应放出大量的热，并发出耀眼的光芒”“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”。查阅《化学手册》知，、、、的熔点、沸点数据如下： 物质 熔点/ 660 2 054 1 538 1 462 沸点/ 2 467 2 980 2 861 — （1） 该同学推测，铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。这种推测有一定的道理，理由是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （2） 设计一个简单的实验方案，证明上述所得的熔融物中含有金属铝。该实验所用试剂是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  ，当观察到_  _  _  _  _  _  _  _  的现象时，说明熔融物中含有金属铝。 （3） 实验室溶解该熔融物，最好选用下列试剂中的_  _  _  _  _  _  （填序号）。 A. 浓硫酸 B. 稀硫酸 C. 稀硝酸 D. 氢氧化钠溶液 【答案】（1） 该反应温度下铝已熔化，未反应的铝可与生成的铁熔合在一起，形成合金 （2） 溶液；有气泡生成 （3） B 【解析】 （1） 铝热反应放出大量的热，根据表中数据可看出，金属铝熔点比金属铁低，当生成的铁熔化，金属铝也已经熔化并与液态铁形成合金。 （2） 铝与溶液反应，产生。 （3） 浓硫酸使铁、铝钝化，稀硝酸会产生，污染环境，溶液不能溶解铁。 提升 关键能力 高考 考情概览 高考考点 2024年 2023年 2022年 2021年 考点1.金属材料、合金材料的性能与应用 甘肃卷 河北卷 湖南卷 广东卷 广东卷 湖北卷 浙江1月选考 广东卷 考点2.金属冶炼、金属矿物的开发利用 湖北卷 辽宁卷 北京卷 山东卷 河北卷 考点 深度剖析 考点1 金属材料、合金材料的性能与应用 例1 [（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，不符合题意；青铜器是铜与锡、铅等的合金，属于合金材料，符合题意；纸张的主要成分是纤维素，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，不符合题意。 ［命题立意］金属材料是人类文明发展的重要见证，我国是文明源远流长的古国，在金属的冶炼和使用中为世界做出了重要贡献。高考经常以此命题，激发学生的爱国情怀，培养文化自信、民族自信。 ［针对训练］ 1．[（2024·河北模拟预测）]易县燕下都遗址出土的透雕龙凤纹铜铺首（如图）是战国时期青铜器，下列说法错误的是（ ） A. 青铜是铜锡合金 B. 青铜的熔点高于纯铜 C. 青铜器表面的铜绿主要成分为 D. 青铜器应保存在相对干燥的环境中 【答案】B 【解析】青铜是由铜、锡等合金元素形成合金材料，因此属于青铜属于铜锡合金，正确；青铜是铜合金，合金的熔点低于成分金属，故合金青铜的熔点低于纯铜，错误；青铜器表面的铜绿是、、发生反应产生的碱式碳酸铜，其主要成分为，正确；青铜器中的同单质与空气中的氧气、水发生反应产生碱式碳酸铜，因此青铜器应保存在相对干燥的环境中，正确。 2．[（2024·浙江绍兴三模）]回收铝制饮料罐得到铝利用铝土矿制铝相比，前者能耗仅为后者的，下列说法错误的是（ ） A. 铝制饮料罐的回收再利用可以节约大量能源，缓解能源紧张的问题 B. 铝表面容易生成一层致密的氧化铝保护膜 C. 硬铝的硬度大但强度较小，不适合制造飞机的外壳 D. 电解熔融时加入冰晶石，目的是降低的熔化温度 【答案】C 【解析】从题干信息可知，从铝土矿制铝能耗大，回收铝制饮料罐得到铝耗能小，正确；铝易与氧气反应，表面容易生成一层致密的氧化铝保护膜，正确；硬铝的硬度大、强度大、密度小，适合制造飞机的外壳，错误；电解熔融时加入冰晶石，目的是降低的熔化温度，正确。 3．下列说法错误的是（ ） A. 青铜器“四羊方尊”的主要材质为合金 B. 冬奥会“同心”金属奖牌属于合金材料 C. 青铜和黄铜是不同结构的单质铜 D. 青铜比纯铜熔点低、硬度大，古代用青铜铸剑 【答案】C 【解析】“四羊方尊”由青铜制成，青铜属于合金材料，正确；金属奖牌属于合金材料，正确；青铜是在纯铜（紫铜）中加热熔合锡或铅制得的合金，黄铜是由铜和锌组成的合金，两者均属于混合物，不是铜单质，错误；青铜是铜合金，比纯铜熔点低、硬度大，古代用青铜铸剑，正确。 【归纳总结】 1.并非所有的金属都能形成合金，两种金属形成合金，其熔点不能相差太大，若一种金属的熔点高于另一种金属的沸点，则这两种金属不能形成合金。 2.金属与金属（或非金属）形成合金时，要经过高温熔合过程，但并未发生化学反应，故合金是混合物，不是化合物。 考点2 金属冶炼、金属矿物的开发利用 例2 [（2024·湖北，16节选）]铍用于宇航器件的构筑。一种从其铝硅酸盐中提取铍的路径为： 已知： 回答下列问题： （1） 为了从“热熔冷却”步骤得到玻璃态，冷却过程的特点是_  _  _  _  _  _  _  _  。 （2） “萃取分液”的目的是分离和，向过量烧碱溶液中逐滴加入少量“水相1”的溶液，观察到的现象是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （3） 写出反萃取生成的化学方程式_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。“滤液2”可以进入_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  步骤再利用。 （4） 电解熔融氯化铍制备金属铍时，加入氯化钠的主要作用是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 【答案】（1） 快速冷却 （2） 先生成白色沉淀，然后沉淀立刻溶解 （3） ；“反萃取分液” （4） 增强熔融氯化铍的导电性 【解析】 （1） 熔融态物质冷却凝固时，缓慢冷却会形成晶体，快速冷却会形成非晶态，即玻璃态，所以从“热熔、冷却”中得到玻璃态，其冷却过程的特点为：快速冷却。 （2） “滤液1”中有和，加入含的煤油将萃取到有机相中，有机相为，“水相1”中含有，则向过量烧碱溶液中逐滴加入少量“水相1”的溶液，可观察到的现象为先有白色沉淀生成，然后沉淀快速溶解。 （3） 反萃取生成的化学方程式为，“滤液2”的主要成分为，可进入反萃取分液步骤再利用。 （4） 氯化铍为分子晶体，电解熔融氯化铍制备金属铍时，加入氯化钠的主要作用为增强熔融氯化铍的导电性。 ［思维过程］本题是化工流程的综合考查，首先明确工艺流程涉及的反应与转化，然后结合问题分析解答。 ［针对训练］ 4．《天工开物》中“冶铁”原典中记载：“凡冶铁成器，取已炒熟铁为之……凡炉中炽铁用炭，煤炭居十七，木炭居十三……即用煤炭，也别有铁炭一种，取其火性内攻、焰不虚腾者，与炊炭同形而有分类也……”。下列说法正确的是（ ） A. 熟铁是纯净的铁单质，生铁是铁和碳的混合物 B. 冶铁过程只涉及化合反应与置换反应 C. 铁炭和炊炭均为碳元素的同素异形体 D. 冶铁用到的煤炭和木炭均可还原铁的氧化物 【答案】D 【解析】生铁是铁合金，属于混合物，生铁的含碳量为，熟铁指的是钢，也是铁合金，属于混合物，钢的含碳量为，错误；冶铁过程中与铁的氧化物反应生成铁和，属于氧化还原反应，错误；铁炭和炊炭不互为同素异形体，铁炭指铁合金，为混合物，错误；冶炼用到的煤炭和木炭均可还原铁的氧化物，使其还原为铁单质，正确。 5．[（2024·辽宁葫芦岛一模）]下列有关金属的工业制法中，正确的是（ ） A. 制铜：火法炼铜，即将黄铜矿受热分解以获得铜单质 B. 制铁：以铁矿石、焦炭、石灰石为原料，还原得铁 C. 制镁：用海水为原料，经一系列过程制得氧化镁固体，还原得镁 D. 制铝：从铝土矿制得氯化铝固体，再电解熔融的氯化铝得到铝 【答案】B 【解析】黄铜矿中的化合价为，工业上用黄铜矿冶炼铜的反应为，该反应不是分解反应，错误；工业上常用在高温下还原铁矿石炼铁，，正确；工业上以海水为原料，经过一系列过程获得无水氯化镁，工业制镁是电解熔融氯化镁， ，错误；因为氯化铝是共价化合物，熔融状态下氯化铝不电离，也不导电，工业制铝是电解熔融的氧化铝，，错误。 【归纳总结】 冶炼铜的“3方法” 1.火法炼铜（还原法炼铜）。 火法炼铜得到的铜为粗铜，粗铜中铜的含量为，主要含有、、、等杂质，粗铜通过电解精炼可得到纯度达的铜。 2.湿法炼铜：。 3.生物炼铜：某些微生物能耐受铜盐的毒性，并能利用空气中的氧气氧化硫化亚铜矿石，然后把不溶性的硫化铜转化为可溶性的硫酸铜。 高考 真题集训 1．[（2022·湖北，3）]武当山金殿是铜铸鎏金大殿。传统鎏金工艺是将金溶于汞中制成“金汞漆”，涂在器物表面，然后加火除汞，使金附着在器物表面。下列说法错误的是（ ） A. 鎏金工艺利用了汞的挥发性 B. 鎏金工艺中金发生了化学反应 C. 鎏金工艺的原理可用于金的富集 D. 用电化学方法也可实现铜上覆金 【答案】B 【解析】加热除汞，说明汞易挥发，正确；将金溶于汞中制成“金汞漆”，然后加热，汞挥发后留下金，整个过程中没有新物质生成，属于物理变化，错误；将金溶于汞中，然后再加热除汞，使得金的纯度增大，所以可以用于金的富集，正确；用电化学方法，铜作阴极，电解液中含有可溶性的金离子，也可实现铜上覆金，正确。 2．[（2021·湖北，2）]“乌铜走银”是我国非物质文化遗产之一。该工艺将部分氧化的银丝镶嵌于铜器表面，艺人用手边捂边揉搓铜器，铜表面逐渐变黑，银丝变得银光闪闪。下列叙述错误的是（ ） A. 铜的金属活动性大于银 B. 通过揉搓可提供电解质溶液 C. 银丝可长时间保持光亮 D. 用铝丝代替银丝，铜也会变黑 【答案】D 【解析】根据金属活动性顺序，铜的金属活动性大于银，正确；通过揉搓，手上的汗水可提供电解质溶液（氯化钠等水溶液），正确；银丝发生还原反应，氧化银转化为单质银，单质银活动性比铜弱，可长时间保持光亮，正确；铜的活动性比铝弱，氧化铝不能被铜还原为单质铝，因此铜不会变黑，错误。 3．[（2021·河北，1）]“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）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 【答案】C 【解析】钢是含碳量低的铁合金，正确；钢的硬度和脆性与含碳量有关，随着含碳量的增大而增大，正确；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，错误；赤铁矿的主要成分是，可用于冶炼铁，正确。 对应训练 基础练 1．“挖掘文物价值，讲好湖北故事。”下列出土于湖北的文物中主要成分不同于其他三种的是（ ） A. 随州曾侯乙尊盘 B. 黄石铜绿山大铜斧 C. 鄂州三国青瓷仓廪院落 D. 咸宁崇阳商代铜鼓 【答案】C 【解析】项，随州曾侯乙尊盘主要成分是青铜器，属于合金；项，黄石铜绿山大铜斧主要成分是青铜器，属于合金；项，鄂州三国青瓷仓廪院落的主要成分是硅酸盐，属于无机非金属材料；项，咸宁崇阳商代铜鼓主要成分是青铜器，属于合金。 2．人类最早冶金的历史年代曲线图如图所示（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、）也属于金属材料 【答案】B 【解析】题图中铜比银和金活泼而铜冶炼的年代比银和金早，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，正确；自然界中铜以化合态存在，错误；金属氧化物不属于金属材料，错误。 3．[（2024·河北张家口三模）]《天工开物》中记载了提炼金银的过程：“欲去银存金，则将其金打成薄片，剪碎，每块以土泥裹涂，入坩埚中硼砂熔化，其银即吸入土内，让金流出，以成足色。”下列说法错误的是（ ） A. 金的密度比银大 B. 薄片的成分为金银合金 C. 金银的延展性较好 D. 硼砂的作用是使银被氧化 【答案】D 【解析】金单质的密度比银单质的密度大，正确；欲去银存金，则将其金打成薄片，说明薄片中含有金银，为金银合金，正确；“打成薄片”反映了金属良好的延展性，正确；硼砂的作用是帮助熔化，不和银发生化学反应，错误。 4．[（2024·湖南长沙二模）]将含氧化铜的矿石与焦炭混合，在高温条件下可以冶炼金属铜，该冶炼方法属于（ ） A. 电解冶炼法 B. 热还原法 C. 热分解法 D. 物理分离法 【答案】B 【解析】冶炼金属铜的反应为氧化铜与焦炭在高温条件下反应生成铜和一氧化碳，该冶炼方法属于热还原法。 5．金属的冶炼与生产、生活及国防军事等领域均密切相关。下列有关金属冶炼的原理错误的是（ ） A. 用电解法制取金属钠： B. 用、等活泼金属为还原剂冶炼 C. 用作还原剂冶炼金属 D. 用作还原剂冶炼金属 【答案】D 【解析】电解熔融氯化钠制取金属钠，反应的化学方程式是 ，正确；、的活泼性大于，可用、等活泼金属为还原剂冶炼，反应的化学方程式是，正确；铝的还原性大于钒，用作还原剂可以冶炼金属，反应的化学方程式是，正确；银是不活泼金属，一般采用加热的方法冶炼，错误。 6．化学焊接技术的原理之一是利用焊剂（主要成分为与）在高温下反应制得液态金属（或合金），凝固后，除去焊接点表面的焊渣，实现焊件金属的焊接。下列说法错误的是（ ） A. 与也能发生类似反应 B. 焊渣的主要成分是 C. 焊接前可用还原性气体在加热条件下除去焊件金属表面的氧化膜 D. 若在反应体系中加入低熔点金属，则可形成低熔点液态合金便于焊接 【答案】B 【解析】的活泼性弱于，在高温条件下可发生铝热反应，正确；焊剂（主要成分为与）在高温下反应得到液体金属，结合元素守恒可知，焊渣的主要成分为，错误；利用还原性气体（如，等）除去焊件金属表面的氧化膜可使焊接更加牢固，正确；一般合金的熔点低于任一组分金属，加入低熔点金属，可在更低温度下得到液态合金，便于焊接，同时还可以保护焊件金属，正确。 7．《吕氏春秋》二十五卷中记载了铜锡合金的性质：“金（即铜单质）柔锡（即锡单质）柔，合两柔则为刚（即坚硬），燔（灼烧）之则为淖（液体）。”铜、锡和铜锡合金的熔点如表： 物质 铜锡合金 熔点/ 232 约为800 下列说法错误的是（ ） A. 铜锡合金是青铜器的主要成分 B. 铜锡合金的熔点较低，比其成分金属均易熔化 C. 铜锡合金比纯铜有更好的抗腐蚀性 D. 铜锡合金的硬度比纯铜的高 【答案】B 【解析】青铜属于合金，主要含有铜、锡等金属元素，故青铜器的主要成分是铜锡合金，正确；由题中数据可知铜锡合金的熔点约为，而锡的熔点为，故铜锡合金不如锡易熔化，错误；合金是金属与金属或金属与非金属的混合物，与纯金属相比合金抗腐蚀性增强，故铜锡合金比纯铜有更好的抗腐蚀性，正确；一般合金的硬度比其成分金属的硬度都高，故铜锡合金的硬度比纯铜的高，正确。 能力练 8．[（四川2025高考适应性测试）]是重要的无机材料，一种含有铁的氧化物和氧化钙的废渣可以通过如下流程纯化。 已知：“铝热还原”时，转化为难溶于酸和碱的，转化为；“浸取”时，溶于盐酸生成易被空气氧化的。下列说法错误的是（ ） A. 具有弱氧化性 B. “浸取”需要惰性气体保护 C. “滤液”中存在和 D. 来自于和盐酸的反应 【答案】B 【解析】二氧化钛废渣与铝粉进行铝热还原生成和难溶于酸和碱的，同时铁的氧化物转化为铁单质，加入盐酸后、与酸反应生成、和氢气，难溶的转化为滤渣，滤液中由、被氧化生成和，水解生成分离，滤液含有、。中为高价态，具有氧化性，正确；“浸取”过程中，不需要惰性气体保护，产生的在下一步需要氧化生成，错误；转化为分离，滤液含有、，正确；铝热反应中只有铁的氧化物转化为铁单质，故氢气是铁与盐酸反应产生的，正确。 9．[（2024·山东名校二模）]以电厂废料的质量分数为，其余为和为原料提取的工艺流程如下： 下列说法错误的是（ ） A. “滤液Ⅱ”可以循环利用 B. “煅烧”中产生的两种气体为和 C. “滤渣Ⅰ”的成分为和少量残余的 D. 废料得到干燥的“滤渣”质量分数为，的浸取率为 【答案】C 【解析】废料加入硫酸，二氧化硅不反应，氧化钙和硫酸生成微溶的硫酸钙，故浸渣为二氧化硅、硫酸钙，浸出液加入硫酸钾，产生复盐明矾沉铝，干燥脱水，焙烧产生氧化铝、硫酸钾和2种气体，水浸除去硫酸钾，得到氧化铝，电解得到铝。“水浸”后得到的“滤液Ⅱ”成分为，可在沉铝工序循环使用，正确；“煅烧”中产生二氧化硫，硫元素化合价降低，则根据电子守恒可知，氧元素化合价升高得到氧气，那么两种气体为和，正确；由分析可知，“浸渣Ⅰ”的主要成分除残余外，还有二氧化硅、硫酸钙，错误；废料得到干燥的“滤渣Ⅰ”质量分数为，的浸取率为，正确。 10．[（2024·甘肃张掖三模）]以水钴矿，含、、和辉铜矿，含、为原料制取胆矾和单质钴。 已知： ①常温下，，，； ②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的见表： 金属离子 开始沉淀时 的 2.7 7.5 7.6 4.7 完全沉淀时 的 3.7 9.0 9.1 6.2 ③萃取的反应原理为； 、、、均能与强酸反应产生。 回答下列问题： （1） “酸浸”过程硫元素化合价变为，写出“酸浸”过程中主要反应的化学方程式：_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （2） “滤渣1”的主要成分为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （3） 常温下，“滤液1”中（元素都以形式存在）加“氧化铜”调不小于_  _  。 （4） 常温下，若“滤液2”中（忽略溶液中极少量的），除去“滤液2”中的，至少需加入固体的质量为_  _  （忽略溶液体积的变化，计算结果精确到小数点后两位）。 （5） “反萃取”步骤中加入的“试剂”为_  _  _  _  _  _  。 （6） 采用惰性电极电解溶液、在无离子交换膜的条件下，不能用溶液代替溶液的理由是_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 【答案】（1） （2） 、 （3） 3.7 （4） 4.62 （5） 稀硫酸 （6） 电解溶液使溶液呈酸性，将生成的再次溶解 【解析】 10．水钴矿，含、、和辉铜矿，含、中加硫酸进行溶解，二氧化硅不能被硫酸溶解，同时生成硫酸钙，过滤将二者除去；溶解过程中将氧化，自身被还原为；加入氧化铜调节，可以将形成沉淀过滤除去；加入，可将和形成沉淀，过滤除去；加入萃取剂对进行萃取，可以将和分离，分离后加入反萃取剂硫酸进行反萃取后得含的溶液，经操作得胆矾；萃取后水相中加入碳酸钠将沉淀形成，加盐酸溶解后对溶液进行电解得。 （1） “酸浸”过程元素化合价由降为，硫元素化合价由变为，元素化合价由升高为，根据得失电子守恒及元素守恒，化学方程式为。 （2） 根据分析，“滤渣1”的主要成分为、。 （3） 为确保完全沉淀，应调不小于3.7。 （4） “滤液2”中，使转化为，需要，中存在溶解平衡，为保持，代入，求得，需要再加入，共，质量为。 （5） 根据萃取的反应原理及产物需得胆矾可判断，“反萃取”步骤中加入的“试剂”为稀硫酸。 （6） 用溶液代替溶液，电解过程中阳极电极反应为，导致溶液呈酸性，而阴极电极反应为，生成的在酸性环境下被溶解。 高考热点6 以金属及其化合物的转化为载体的微型工艺流程题 题型分析 选择题中以工艺流程题形式考查金属及其化合物的制备及分离提纯，是高考的热点题型之一。题目涉及物质的性质、分离提纯、反应原理、实验操作等知识点。解答此类题目需要较高的知识整合能力、信息迁移能力。 一、微型工艺流程题的试题结构 化工流程选择题的结构 流程图三部分 原料预处理、核心化学反应、产品的分离与提纯 呈现模式 识图方法 图1 图2 图3 箭头的意义 图1：箭头进入的是反应物（投料），箭头出去的是生成物（产物、副产物） 图2：箭头表示反应物分步加入和生成物出来 图3：返回的箭头一般是“循环利用”的物质 二、工艺流程中的常考陌生金属元素 1.钒及其化合物 （1）钒：常温下不活泼，不与空气、水、苛性碱作用，也不与非氧化性的酸作用，但溶于氢氟酸，也溶于强氧化性的酸（如硝酸和王水）中。 （2）五氧化二钒：两性氧化物，但以酸性为主，；发生分解反应 ；微溶于水，可形成稳定的胶体，有较强的氧化性：。 （3）、在酸性介质中，具有强氧化性，，。 （4）钒酸盐：偏钒酸盐、正钒酸盐等在加热条件下不稳定，。 2.钴、镍及其化合物 单质 常温下钴、镍在空气中能稳定存在；加热条件下可生成、 化合价 价 价 氧化物 一定条件下可被或还原成单质钴；能溶于酸和强碱，不溶于水、醇和氨水。 能溶于酸和氨水，不溶于水。 、在酸性溶液中具有强氧化性： 氢氧化物 在空气中被缓慢氧化为棕褐色的，可被强氧化剂（如）迅速氧化。 在空气中较稳定，可采用氧化性较强的将其氧化。 、在酸性溶液中有强氧化性。 氯化物 、在不同的温度时可含不同数目的结晶水，前者因结晶水数目的不同呈现不同的颜色，可用于制造变色硅胶，还可用作干湿指示剂。 通常在有机溶剂中的溶解度比小得多，利用这一性质可分离二者。 、仅能够存在于固态物质或配合物中，在水溶液中会发生如下反应（镍同）： ； 在加热或遇水时发生分解： 题型1 以流程题形式考查教材常见元素及其化合物的转化 1．[（2022·湖南，7）]铝电解厂烟气净化的一种简单流程如下： 下列说法错误的是（ ） A. 不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料 B. 采用溶液喷淋法可提高吸收塔内烟气吸收效率 C. 合成槽中产物主要有和 D. 滤液可回收进入吸收塔循环利用 【答案】C 【解析】陶瓷中的能与反应，正确；喷淋法能使溶液与烟气充分接触，提高吸收效率，正确；根据思维过程知，合成槽内发生反应：,产物为和，错误；滤液中含有，可回收进入吸收塔中循环利用，正确。 ［思维过程］首先分析工艺流程，明确流程操作的原理与目的，然后结合选项问题分析解答。 2．锌—空气电池是种适宜用作城市电动车的动力电源。以废锌电池预处理物（主要成分为另含少量、、、等）为原料可生产草酸锌晶体，生产工艺如图所示： 下列关于草酸锌品体生产工艺的说法错误的是（ ） A. 酸浸后溶液中存在的金属阳离子为、、和 B. “沉淀”过程中，可以将缓慢加入溶液中 C. 滤渣C中含有和 D. “除锰”时参加反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为 【答案】B 【解析】酸浸后溶液中存在的金属阳离子为、、和，正确；“沉淀”过程中，应该将缓慢加入溶液中，错误；据分析可知，滤渣中含有和过量的，正确；“除锰”时参加反应的氧化剂是反应后生成，还原剂变为价的，根据化合价升降总数相等可知氧化剂与还原剂物质的量之比为，正确。 ［思维过程］首先分析工艺流程，明确流程操作的原理与目的，然后结合选项问题分析解答。 酸浸过程把金属氧化物转化为可溶的金属氯化物，不与盐酸反应，过滤得到的滤渣A即；除锰过程 可将 氧化为，发生的离子方程式为，过滤得滤液，滤液中主要存在的阳离子为、、。除铁过程是用 与 水解生成的 反应，促进 水解，使 全部转化为 沉淀。除铜过程将 转化为 沉淀。再加入，将 转为 沉淀。 题型2 以流程题形式考查陌生元素及其化合物的转化 3．[（2024·湖南长郡中学模拟）]某铬铁矿的主要成分为（还含有、、等杂质）。如图是制备的工艺流程： 已知：溶于水，难溶于水。下列说法错误的是（ ） A. 参与的反应为两个 B. 加压（即增大氧气的压强），更有利于提高的浸出率 C. 加碱转化步骤中，加入的碱可能为 D. 溶解还原过程中，甲醇起助溶作用，起还原和提供酸性环境的作用 【答案】D 【解析】加压碱浸时，氧化铬、氧化铝与氧气、氢氧化钠反应生成四羟基合铝酸钠和铬酸钠，即氢氧化钠参与2个反应，正确；加压碱浸时，氧化铬与氧气、氢氧化钠反应方程式为，加压有利于铬的浸出率，正确；加碱转化时，加入氢氧化钡反应生成铬酸钡沉淀，正确；在溶解还原过程中，铬酸钡与盐酸和甲醇反应生成氢氧化铬和二氧化碳，，即甲醇为反应物，提供酸性环境，错误。 4．黏土钒矿（主要成分为钒的、、价的化合物以及、等）中钒的化合物溶于酸后多以、、形式存在，采用如图所示工艺流程可由黏土钒矿制备。已知：在碱性条件下以形式存在。下列说法错误的是（ ） A. “酸浸氧化”中欲使被氧化成，至少需要 B. 滤液1中主要的阴离子有、、、、 C. “煅烧”时需要的仪器主要有蒸发皿、玻璃棒、三脚架、酒精灯 D. “煅烧”时，受热分解： 【答案】C 【解析】黏土钒矿中，钒以、、价的化合物存在，还包括、等，加入稀硫酸，使生成；加入将和氧化成，滤渣1为，滤液含有、、、、；加入溶液至，滤液1含有、、、、、，通入生成氢氧化铝沉淀，滤液中加入沉钒得到，最后煅烧得到。中元素为价，中元素为价，被氧化成，失去电子，变为得到电子，得失电子守恒，正确、正确；“煅烧”时需要的仪器主要有坩埚、玻璃棒、三脚架、酒精灯、泥三角等，错误；煅烧生成，化学方程式为，正确。 对应训练 1．某镍矿的主要成分为硫化镍，含少量杂质、，以该镍矿制粗镍的简化流程如图，下列说法错误的是（ ） A. “废气”过量排放可引起酸雨 B. 石英砂熔炼的目的是造渣除铁 C. 电解制粗镍时，阳极发生的主要电极反应式为 D. 粗镍中的少量铜可用硝酸除去 【答案】D 【解析】镍矿的主要成分为硫化镍，含少量杂质、，主要是在空气煅烧将硫转化为，所得废气的主要成分为，引起酸雨，正确；由流程可知，高镍矿研磨浮选后得到，含有，所以石英砂熔炼的目的是造渣除铁，正确；电解时阳极发生氧化反应，正确；镍可与硝酸反应，不能用硝酸除杂，错误。 2．工业上利用锌焙砂（主要含、还含有少量、等）湿法制取金属锌的流程如图所示。下列说法错误的是（ ） A. 与硫酸反应的离子方程式为 B. 加入的目的是调节溶液的以除去溶液中的 C. 加过量的可除去溶液中的是利用了 D. 为增大反应速率，“净化Ⅰ”和“净化Ⅱ”均应在较高的温度下进行 【答案】D 【解析】流程分析如下： 与硫酸反应生成、、，离子方程式为，正确；加入的目的是调节溶液的以除去溶液中的［生成沉淀，正确；加过量可除去溶液中的，是利用了，正确；“净化Ⅰ”中的在温度较高时会分解，该反应需要控制温度不能太高，错误。 3．[（2024·山东日照二模）]某矿石主要成分为，含有、等杂质。以该矿石为原料制备的工艺流程如图所示。 下列说法正确的是（ ） A. 在实验室模拟进行“焙烧”可以选用石英坩埚 B. 滤渣1只含有 C. 物质可选用，也可选用氨水 D. “沉铈”时消耗的与物质的量之比为 【答案】C 【解析】该矿石中加入浓硫酸焙烧得到酸废气，主要为等，水浸除去滤渣1主要为磷酸铁、硫酸钙等，滤液加入氯化铁溶液除磷得到滤渣2主要为磷酸铁等；滤液加入氨水调节使得铁等转化为沉淀而除去，加入碳酸氢铵溶液沉铈得到和滤液。焙烧后的酸性气体为，能和二氧化硅反应，不可以使用石英容器，错误；滤渣1的成分主要有生成的磷酸铁、硫酸钙，错误；物质和溶液中的氢离子反应调节，使得溶液中的铁离子转化为沉淀而除去，且不影响后续的沉淀分离，故可选用，也可选用氨水，正确；“沉铈”时与反应生成沉淀和二氧化碳、水，反应为 ，与物质的量之比为，错误。 4．工业上以软锰矿（主要成分为）为主要原料制备高锰酸钾的方法如下： 已知：①焙烧时有和生成。 歧化法：调溶液至弱碱性，歧化生成和。 下列说法正确的是（ ） A. 焙烧时所用坩埚的材质可以选用 B. 焙烧时理论上每生成转移个电子 C. 电解法与歧化法的理论产率之比为 D. 采用歧化法时，可将滤液蒸发结晶得到固体 【答案】C 【解析】可与反应，因此焙烧时坩埚的材质不能选用，错误；焙烧时的化学方程式为，每生成，转移电子电子，错误；电解法阳极上发生反应，锰酸根离子全部转化为高锰酸根，歧化法的化学方程式为，有的锰酸根离子转化成了高锰酸根离子，两者的理论产率之比为，正确；高锰酸钾受热易分解，应该采用蒸发浓缩、冷却结晶的方式得到固体，错误。 5．[（2024·湖南名校大联考）]钛酸亚铁在高温下经氯化得到四氯化钛，再制取金属钛的流程如图所示（已知电负性，，）： 下列说法正确的是（ ） A. 氯化过程中，每消耗碳单质，转移电子 B. 氯化过程中，既是氧化剂也是还原剂 C. 相对分子质量：；熔点： D. 制取金属钛时也可以选用隔绝空气 【答案】A 【解析】氯化过程中发生反应的化学方程式为，该反应中和作还原剂，作氧化剂，每消耗碳单质，就有参加反应，转移电子，正确；中的化合价为，反应后被氧化为，因此作还原剂，错误；根据题给各元素电负性可知属于离子晶体，属于分子晶体，离子晶体的熔点高于分子晶体，错误；制取金属钛时，不可以选用隔绝空气，因为与发生反应，错误。 6．轻质碳酸镁是广泛应用于橡胶、塑料、食品和医药工业的化工产品，以卤块（主要成分为，含、等杂质离子）为原料制备轻质碳酸镁的工艺流程如图。下列说法错误的是（ ） A. 在实验室进行①操作所用的仪器为玻璃棒、烧杯 B. “氧化”工序中发生反应的离子方程式为 C. ②和③工序名称均为“过滤” D. “沉镁”工序控制合适的温度，产生的气体主要为和 【答案】D 【解析】由图知，向卤块（主要成分为，含、等杂质离子）中加入盐酸进行酸溶，再加入过氧化氢发生将氧化为，再加入氢氧化钠溶液使转化为氢氧化铁沉淀，过滤将其除去得到滤渣，滤渣为氢氧化铁，向滤液中加入碳酸氢铵进行沉镁，发生 ，故主要为二氧化碳，经过过滤，得到轻质碳酸镁。①操作需用盐酸溶解卤块，所用仪器为玻璃棒、烧杯，正确；“氧化”目的是将氧化为，再通过调节除去，离子方程式为，正确；②和③操作都得到液体和固体，均为过滤，正确；“沉镁”工序中、转化为，温度过高分解才可能产生，错误。 7．[（2024·福建泉州模拟）]氯化磷酸三钠的熔点是，常温下较稳定，受热易分解，具有良好的消杀、漂白作用，广泛用于医药、餐饮行业。某小组设计如图流程制备氯化磷酸三钠。下列叙述错误的是（ ） A. 理论上制得的氯化磷酸三钠不超过 B. “反应池1”中最少应加入磷酸溶液 C. “系列操作”包括蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤和高温烘干 D. 氧化磷酸三钠因含而具有消杀、漂白作用 【答案】C 【解析】，根据守恒，1个氯化磷酸三钠中含有13个原子，所以则最多为，正确；中，，，所以，浓度为，所以体积为，正确；氯化磷酸三钠的熔点为，常温下较稳定，受热易分解，所以不能高温烘干，错误；具有强氧化性，所以能够具有漂白、杀菌和消毒，正确。 8．[（2024·安徽安庆模拟）]软磁材料可由阳极渣和黄铁矿制得。阳极渣的主要成分为且含有少量、、等元素的化合物。制备流程如下。 时，、。下列说法错误的是（ ） A. 可为稀硫酸 B. 滤渣2成分是和 C. “酸浸”时中的铁元素转化为，该反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为 D. 利用替代可优化该流程 【答案】B 【解析】黄铁矿和阳极渣加稀硫酸酸浸，发生氧化还原反应，过滤，滤渣1为、，滤液中加和，其中调节溶液，将和转化为和沉淀，过滤，滤液中加沉淀，过滤得到含的滤液，然后经过一系列处理得。具有较强氧化性，具有较强还原性，据流程图可知，后续操作得到，所以可为稀硫酸，正确；滤液中加调节溶液，将和转化为和沉淀，由于微溶，所以滤渣2的成分是、和，错误；“酸浸”时中的铁元素转化为，被还原为，反应的离子方程式为，所以该反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为，正确；利用替代可避免引入杂质，正确。 9．[（2024·山东淄博三模）]以含钴废料（成分为、，含少量、、等杂质）为原料制备的流程如图所示。 已知：①“酸浸”后的滤液中含有、、等；②氧化性：；③有关数据如表（完全沉淀时金属离子浓度）。 沉淀 完全沉淀时的 5.2 2.8 9.4 下列说法错误的是（ ） A. “酸浸”时，可用盐酸代替硫酸 B. “酸浸”和“氧化”两步可合并，可使用稀硫酸和 C. “调”除杂时溶液中若，需调的范围为 D. “一系列操作”用到的硅酸盐仪器有漏斗、玻璃棒、烧杯 【答案】A 【解析】含钴废料（成分为、，含少量、、等杂质）通硫酸、二氧化硫“酸浸”，不发生反应，过滤得滤渣Ⅰ为，滤液中含有、、等，加氯酸钠溶液把氧化为、加碳酸钠调节除去杂质、，生成、沉淀（滤渣Ⅱ）；滤液中加入碳酸氢铵、氨水“沉钴”生成沉淀，经一系列操作得到纯净的。根据信息②，氧化性，能氧化盐酸，则“酸浸”时，不可用盐酸代替硫酸，错误；硫酸可溶解金属氧化物，过氧化氢能将还原为，则“酸浸”和“氧化”两步可合并，可使用稀硫酸和，正确；除杂时要使、沉淀完全生成、沉淀、但不能沉淀，常温下，完全沉淀时，，则，“调”除杂时溶液中若，则，此时溶液，即应控制溶液的，可避免产生沉淀，则结合表格数据可知，除杂时需调节的范围为，正确；“沉钴”生成沉淀，需过滤，则“一系列操作”用到的硅酸盐仪器有漏斗、玻璃棒、烧杯，正确。 第页/共页 学科网（北京）股份有限公司 $$