第4单元 第14讲 金属材料 金属矿物的开发和利用(Word学案)-【高考快车道】2026年高考化学大一轮专题复习总复习

第14讲　金属材料　金属矿物的开发和利用 　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.了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质的转化,认识物质及其转化在促进社会文明进步,自然资源综合利用和环境保护中的重要作用。 考点一　镁、铝及其化合物　铝矿石提铝 1.镁、铝单质 (1)镁、铝的结构和存在形态 名称 镁 铝 周期表中位置 　　　　　　　  　　　　　　　  原子结构 示意图 　　　　　  　　　　　  自然界存在形态 　　　  　　　  (2)金属铝的物理性质 银白色、有金属光泽的固体,具有良好的　　　　、　　　　和　　　　等,密度较小,质地柔软。  (3)铝的主要化学性质 铝原子最外层有3个电子,在反应中易　　　　　电子,具有较强的　　　　性。  写出图中标号反应的化学方程式或离子方程式: 1 　 ;  2 　 ;  3 　 ;  4 　 ;  5 　 。  [补充说明] 对比记忆金属镁的化学性质: 1.与非金属单质反应:2Mg+O22MgO、3Mg+N2Mg3N2。 2.能与沸水反应:Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑。 3.与非氧化性酸反应:Mg+2H+Mg2++H2↑,反应速率比Al快。 4.与碱不反应。 5.与某些氧化物反应:能在CO2中燃烧,2Mg+CO22MgO+C(金属镁着火不能用二氧化碳灭火器和泡沫灭火器灭火)。 2.铝的重要化合物 (1)铝的氧化物(Al2O3)——两性氧化物 (2)铝的氢氧化物[Al(OH)3]——两性氢氧化物 ①Al(OH)3的两性表现 ②Al(OH)3受热分解:2Al(OH)3Al2O3+3H2O。 (3)铝盐——明矾 ①化学式为　　　　　　　　　　,为复盐。  ②电离方程式为KAl(SO4)2K++Al3++2S。 ③应用:净水,净水原理为明矾电离出的Al3+在水中水解生成　　　　胶体,吸附水中悬浮物而沉淀,使水净化,其离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (4)四羟基合铝酸盐——四羟基合铝酸钠 ①向Na[Al(OH)4]溶液中滴加盐酸至过量,反应现象为先生成白色沉淀,然后沉淀又逐渐溶解至消失,有关反应的离子方程式为  　。  ②向Na[Al(OH)4]溶液中通入少量CO2,反应的离子方程式为　 。  3.铝矿石提铝 铝土矿的主要成分是Al2O3,含有的杂质是Fe2O3、MgO和SiO2,由于Al2O3具有两性,而杂质SiO2是酸性氧化物,Fe2O3、MgO是碱性氧化物,因而可设计出两种提纯Al2O3的方案。 方案一:碱溶法 方案二:酸溶法 【对点自测】 判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物,其原因是Al和Al2O3都能与酸、碱反应 (　) (2)Al(OH)3能与胃酸(主要成分是盐酸)反应,常用作胃酸中和剂 (　) (3)1 mol Al与足量的硫酸或足量的氢氧化钠溶液反应转移电子数相同 (　) (4)对铝制品的表面进行处理,常采用化学方法,如增加膜的厚度、对氧化膜进行着色等 (　) (5)下列物质的转化在给定条件下能够实现:Al2O3Na[Al(OH)4](aq)Al(OH)3 (　) (6)向Na[Al(OH)4]溶液中通入过量CO2的离子方程式:2[Al(OH)4]-+CO22Al(OH)3↓+C+H2O (　) 题组一　镁、铝及其化合物性质及应用 1.铝是生活中重要的金属材料,下列说法正确的是 (　) A.Al与NaOH混合固体可用于疏通管道 B.常温下不能与O2发生反应 C.铝合金的硬度一定比纯铝小 D.可通过电解熔融AlCl3制备金属铝 2.下列除去杂质的方法不正确的是 (　) 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Fe3+溶液中的少量Al3+ C.Al(OH)3中混有少量Mg(OH)2:加入足量烧碱溶液,充分反应,过滤,向滤液中通入过量CO2后再过滤 D.MgO中混有少量Al2O3:加入足量烧碱溶液,充分反应,过滤、洗涤、干燥,得到MgO 规律小结 铝及其化合物性质的应用 (1)检验与鉴别 ①用过量NaOH溶液检验Al3+的存在。 ②用过量NaOH溶液鉴别AlCl3溶液和MgCl2溶液。 (2)分离与除杂 用过量NaOH溶液和相应的酸溶液分离Al3+、Mg2+或分离MgO、Al2O3等。具体来说(括号内为杂质): ①Mg(Al):加足量NaOH溶液。 ②Fe2O3(Al2O3):加足量NaOH溶液。 ③Mg(OH)2[Al(OH)3]:加足量NaOH溶液。 ④Mg2+(Al3+):加过量NaOH溶液,过滤,再加酸充分溶解。 题组二　铝土矿中提取铝的工艺流程 3.铝土矿中主要含有Al2O3,还有少量Fe2O3、SiO2杂质,从铝土矿中冶炼金属铝的方法如图所示(步骤①②③中每步反应结束后经过过滤才进行下一步反应)。下列有关说法不正确的是 (　) A.电解熔融氧化铝制取金属铝时加入冰晶石的作用是降低氧化铝熔融所需的温度 B.步骤②的作用是除去母液1中的Fe3+和H+ C.步骤③生成沉淀的离子反应方程式为 [Al(OH)4]-+CO2HC+Al(OH)3↓ D.将步骤①和步骤②顺序颠倒,再通入过量CO2也能得到氢氧化铝沉淀 4.[2024·河北张家口模拟] 工业上用某种氧化铝矿石(含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如图所示。 对上述流程中的判断正确的是 (　) A.试剂X可以是氨水,沉淀中含有铁的化合物 B.工业上可采用Fe还原Al2O3的方法制Al,但成本较高 C.反应Ⅱ中CO2可以用CH3COOH溶液代替 D.反应Ⅰ中的反应为Al2O3+2OH-2[Al(OH)4]- 考点二　铜及其重要化合物 1.铜单质 (1)物理性质:　　　　色固体,具有导电性、导热性和延展性,不能被磁铁吸引。  (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化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(绿色固体)。  ②化学方程式:　 。  ③与氧化性酸 a.与浓硫酸共热的化学方程式: b.与稀硝酸反应的离子方程式: c.与浓硝酸反应的离子方程式: ④与FeCl3溶液反应的离子方程式: [微点拨1] ①铜为变价金属,与Cl2反应生成CuCl2,与S反应生成Cu2S,由此可知氧化性:Cl2>S。 ②Cu与稀硫酸不反应,但在通入O2的条件下,Cu可在稀硫酸中逐渐溶解:2Cu+O2+2H2SO42CuSO4+2H2O。 2.氧化铜和氧化亚铜 名称 氧化铜(CuO) 氧化亚铜(Cu2O) 颜色 　　　  　　　  与酸反应(H+) 　　　　　　　　  Cu2O+2H+Cu2++Cu+H2O 与H2反应 　　　　　　　　  Cu2O+H22Cu+H2O 转化关系 4CuO2Cu2O+O2↑ [微点拨2] Cu+的性质及检验 ①+1价的铜有较强的还原性,易被氧化剂氧化为+2价。 ②+1价铜在酸性条件下能发生歧化反应生成Cu和Cu2+,利用这一原理可区别Cu和Cu2O。向红色物质中加入稀硫酸(注意不能用硝酸检验),若溶液由无色变成蓝色,则该红色物质为Cu2O,否则为Cu。反应的化学方程式为Cu2O+H2SO4CuSO4+Cu+H2O。 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——硫酸铜 CuSO4·5H2O为蓝色晶体,俗称　　　　或　　　　。无水CuSO4为白色粉末,遇水变　　　　色(生成CuSO4·5H2O)。  [微点拨3] ①无水CuSO4能用作检验水的试剂,不能作为水蒸气的吸收试剂以干燥气体。 ②铜盐溶液有毒,具有杀菌作用,这是因为Cu2+是一种重金属离子,能使蛋白质变性而失去生理活性。 【对点自测】 判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)CuO是黑色固体,与水反应生成Cu(OH)2 (　) (2)无水硫酸铜可用于检验酒精中是否含有水 (　) (3)将铁片置于CuSO4溶液中,铁片上有红色物质析出,说明铁比铜活泼 (　) (4)CuSO4·5H2O失去结晶水属于物理变化 (　) (5)Cu2(OH)2CO3是铜锈的主要成分,在干燥的空气中铜不易生锈 (　) (6)“曾青得铁,则化为铜”,发生的反应为置换反应 (　) (7)除去Cu粉中混有的CuO的方法是加入稀硝酸溶解、过滤、洗涤、干燥 (　) (8)1 mol Cu和足量热浓硫酸反应可生成1 mol SO3分子 (　) 题组　铜及其化合物的性质和应用 1.[2022·海南卷] 胆矾(CuSO4·5H2O)是一种重要化工原料。某研究小组以生锈的铜屑为原料[主要成分是Cu,含有少量的油污、CuO、CuCO3、Cu(OH)2]制备胆矾。流程如下。 回答问题: (1)步骤①的目的是　　　　　　。  (2)步骤②中,若仅用浓H2SO4溶解固体B,将生成　　　　(填化学式)污染环境。  (3)步骤②中,在H2O2存在下Cu溶于稀H2SO4,反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (4)经步骤④得到的胆矾,不能用水洗涤的主要原因是　 。  (5)实验证明,滤液D能将I-氧化为I2。 ⅰ.甲同学认为不可能是步骤②中过量H2O2将I-氧化为I2,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ⅱ.乙同学通过实验证实,只能是Cu2+将I-氧化为I2,写出乙同学的实验方案及结果:  　(不要求写具体操作过程)。  2.银铜合金广泛应用于航空工业。从切割废料中回收银并制备含铜化工产品的工艺如图所示。 [注:Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450 ℃和80 ℃] (1)电解精炼银时,阴极的电极反应式为 　　　　　　　　　。滤渣A与稀硝酸反应,产生的气体在空气中迅速变为红棕色,该气体变色的化学方程式为　 。  (2)固体B的组成为　 ;在生成固体B的过程中,需要控制NaOH的加入量。若NaOH过量,则因过量而引起反应的离子方程式为 　。  (3)完成煅烧过程中一个反应的化学方程式: 　　CuO+　　Al2O3　　CuAlO2+　　↑。  (4)若银铜合金中铜的质量分数为63.5%,理论上5.0 kg废料中的铜可完全转化为　　　　(结果保留整数) mol CuAlO2,至少需要1.0 mol·L-1的Al2(SO4)3溶液　　　　L。  (5)CuSO4溶液可用于制备胆矾,其基本操作是　　　　　　　　　　　　　、过滤、洗涤和干燥。  考点三　金属材料与金属矿物的开发利用 1.合金 [微点拨1] ①合金具有金属的大多共性。 ②合金中成分元素的含量影响着合金的性能。 2.常见金属材料 (1)分类 (2)三种常见的合金 3.金属矿物的开发利用 (1)金属在自然界中的存在形式 (2)金属冶炼的实质 金属的冶炼过程是指将金属从其　　　　　中还原出来,用于生产各种金属材料的过程,即 　　　　　　　　　　(写反应通式,用M表示金属)。  (3)金属冶炼的方法 例如下列金属的冶炼(用化学方程式表示) [微点拨2] ①冶炼Mg时只能电解MgCl2而不能电解MgO,原因是MgO的熔点高,熔融时耗费更多能源,增加生产成本。 ②冶炼Al时只能电解Al2O3而不能电解AlCl3,原因是AlCl3是共价化合物,熔融态不导电。加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化温度。 ③用热还原法得到的铜还要经过电解精炼才能得到精铜。 【对点自测】 判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)合金的硬度一般大于它的成分金属,而熔点一般低于它的成分金属 (　) (2)合金中不可能含有非金属,各组分金属元素以化合态形式存在 (　) (3)利用MgO和铝粉在高温下发生铝热反应冶炼金属镁 (　) (4)钙单质可以从熔融TiCl4中置换出Ti (　) (5)铝中添加适量锂,制得低密度、高强度的铝合金,可用于航空工业 (　) (6)用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物 (　) (7)用海水为原料制得精盐,再电解NaCl溶液制取金属钠 (　) 题组一　合金与金属材料 1.很多珍贵文物都记载着中华文明的灿烂成就,具有深邃的文化寓意和极高的学术价值。下列国宝级文物主要由合金材料制成的是 (　) 选项 A B C D 文物 名称 铸客大铜鼎 河姆渡出 土陶灶 兽首玛瑙杯 角形玉杯 2.[2024·湖南雅礼中学模拟] 航空航天领域成果的取得离不开金属材料的贡献。下列关于金属材料的说法中不正确的是 (　) A.金属材料包括纯金属和它们的合金 B.合金的硬度一般比其成分金属大,但熔点一般比其成分金属低 C.铝合金应用十分广泛,因为它不仅价格合适,耐酸、碱腐蚀,而且具有优良的机械性能 D.新型钛合金强度高、质量轻、耐高温,广泛用于航空航天领域,如飞机发动机零件和火箭结构件 题组二　金属矿物的开发利用 3.下列关于金属的冶炼方法叙述不正确的是 (　) 选项 金属 存在形式 冶炼方法 A 金 游离态 　金子比沙子密度大,利用水洗法直接分离 B 银 化合态 　银的金属性弱,用加热Ag2O的方法冶炼 C 铁 化合态 　铝的金属性比铁强,可用铝热法炼铁 D 钠 化合态 　钠的金属性强,一般还原剂很难将其还原出来,所以用电解饱和NaCl溶液的方法冶炼 4.某矿渣的成分为Cu2O、Al2O3、Fe2O3、SiO2,工业上用该矿渣获取铜和胆矾的操作流程如图所示。 已知:①Cu2O+2H+Cu+Cu2++H2O。 ②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表所示: 沉淀物 Cu(OH)2 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2 开始沉淀pH 5.4 4.0 2.7 5.8 沉淀完全pH 6.7 5.2 3.7 8.8 (1)为了加快反应Ⅰ的速率,可以采取的措施是 　(写两条)。  (2)固体混合物A中的成分是　 。  (3)反应Ⅰ完成后,铁元素的存在形式为　　　　(填离子符号);写出生成该离子的离子方程式:  　。  (4)操作1主要包括蒸发浓缩、冷却结晶、　 。  洗涤CuSO4·5H2O粗产品不能用大量水洗,而应用冰水洗涤,原因是  　。  (5)用NaClO调pH,生成沉淀B的同时生成一种具有漂白作用的物质,利用题中所给信息分析沉淀B为　　　　　　,该反应的离子方程式为　  　。  方法技巧 金属冶炼方法的选择 利用金属活泼性的差异,可以采取不同的冶炼方法冶炼金属,常见金属的冶炼方法如下表: 金属活动 性顺序 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 自然界中存在 化合态(Fe有陨铁) 少量游离态,主要化合态 游离态 冶炼 方法 电解法 热还原法 (H除外) 热分解法 富集 经典真题·明考向 1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)[2023·湖南卷] 青铜器“四羊方尊”的主要材质为合金 (　) (2)[2023·辽宁卷] 冶炼镁:2MgO(熔融)2Mg+O2↑ (　) (3)[2023·浙江卷] 铝有强还原性,可用于制作门窗框架 (　) (4)[2023·湖北卷] 用离子方程式表示Al(OH)3溶于烧碱溶液:Al(OH)3+OH-[Al(OH)4]- (　) (5)[2022·湖北卷] Be2+与Al3+的电荷与半径之比相近,导致两元素性质相似。Be(OH)2和Al(OH)3 均可表现出弱酸性 (　) (6)[2022·浙江卷] 工业上通过电解六水合氯化镁制取金属镁 (　) (7)[2022·广东卷] 铝能形成致密氧化膜,故技术人员开发高端耐腐蚀镀铝钢板 (　) 2.[2023·浙江卷节选] 某研究小组用铝土矿为原料制备絮凝剂聚合氯化铝([Al2(OH)aClb]m,a=1~5),按如下流程开展实验: 已知:①铝土矿主要成分为Al2O3,含少量Fe2O3和SiO2。用NaOH溶液溶解铝土矿过程中SiO2转变为难溶性的铝硅酸盐。 ②[Al2(OH)aClb]m的絮凝效果可用盐基度衡量,盐基度=。当盐基度为0.60~0.85时,絮凝效果较好。 请回答: (1)步骤Ⅰ所得滤液中主要溶质的化学式是　　　　　　　　。  (2)下列说法不正确的是　　　　。  A.步骤Ⅰ,反应须在密闭耐高压容器中进行,以实现所需反应温度 B.步骤Ⅱ,滤液浓度较大时通入过量CO2有利于减少Al(OH)3沉淀中的杂质 C.步骤Ⅲ,为减少Al(OH)3吸附的杂质,洗涤时需对漏斗中的沉淀充分搅拌 D.步骤Ⅳ,控制Al(OH)3和AlCl3的投料比可控制产品的盐基度 (3)步骤Ⅴ采用如图所示的蒸汽浴加热,仪器A的名称是　　　　　　　　;步骤Ⅴ不宜用酒精灯直接加热的原因是　 。  3.[2024·山东卷] 以铅精矿(含PbS、Ag2S等)为主要原料提取金属Pb和Ag的工艺流程如下: 回答下列问题: (1)“热浸”时,难溶的PbS和Ag2S转化为[PbCl4]2-和[AgCl2]-及单质硫。溶解等物质的量的PbS和Ag2S时,消耗Fe3+物质的量之比为　　　　;溶液中盐酸浓度不宜过大,除防止“热浸”时HCl挥发外,另一目的是防止产生　　　　(填化学式)。  (2)将“过滤Ⅱ”得到的PbCl2沉淀反复用饱和食盐水热溶,电解所得溶液可制备金属Pb。“电解Ⅰ”阳极产物用尾液吸收后在工艺中循环使用,利用该吸收液的操作单元为　　　　　　。  (3)“还原”中加入铅精矿的目的是  　。  (4)“置换”中可选用的试剂X为　　　　(填标号);  A.Al B.Zn C.Pb D.Ag “置换”反应的离子方程式为  　　　　　　　　。  (5)“电解Ⅱ”中将富银铅泥制成电极板,用作　　　(填“阴极”或“阳极”)。  学科网（北京）股份有限公司 $ 第14讲　金属材料　金属矿物的开发和利用 考点一 ● 夯实必备知识 1.(1)第三周期第ⅡA族　第三周期第ⅢA族　　　化合态　化合态 (2)延展性　导电性　导热性 (3)失去　还原 ①4Al+3O22Al2O3 ②Al+N+4H+Al3++NO↑+2H2O ③2Al+6H+2Al3++3H2↑ ④2Al+2OH-+6H2O2[Al(OH)4]-+3H2↑ ⑤2Al+Fe2O32Fe+Al2O3 2.(1)Al2O3+6H+2Al3++3H2O Al2O3+2OH-+3H2O2[Al(OH)4]- (2)①Al(OH)3+3H+Al3++3H2O Al(OH)3+OH-[Al(OH)4]- (3)①KAl(SO4)2·12H2O　③Al(OH)3　Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+ (4)①[Al(OH)4 ]-+H+Al(OH)3↓+H2O,Al(OH)3+3H+Al3++3H2O ②2[Al(OH)4]-+CO22Al(OH)3↓+C+H2O 【对点自测】 (1)√　(2)√　(3)√　(4)√　(5)√　(6)× ● 提升关键能力 题组一 1.A　[解析] Al与NaOH、H2O反应生成氢气,2Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4]+3H2↑,可用于疏通管道,A正确;Al常温下可与O2反应生成氧化铝,化学方程式为4Al+3O22Al2O3,B错误;铝合金的硬度比纯铝大,C错误;铝是活泼性较强的金属,工业上用电解熔融Al2O3制备金属铝,D错误。 2.B　[解析] 向含有少量Al3+的Fe3+溶液中加入过量氨水时,Fe3+、Al3+均转化为氢氧化物沉淀,达不到除杂的目的,B错误。 题组二 3.D　[解析] 氧化铝熔点较高,需要加入冰晶石,降低氧化铝熔融所需的温度,A正确;母液1含有AlCl3、FeCl3、HCl,步骤②中加入过量NaOH溶液,作用是除去H+、Fe3+,B正确;通入过量二氧化碳与四羟基合铝酸根离子反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢根离子,离子方程式为[Al(OH)4]-+CO2HC+Al(OH)3↓,C正确;将步骤①和步骤②顺序颠倒,母液1含有四羟基合铝酸钠、硅酸钠,母液2中含有Al3+,再通入过量CO2不能得到氢氧化铝沉淀,D错误。 4.C　[解析] 分析题中流程图可知,试剂X是氢氧化钠溶液,Al2O3溶于氢氧化钠溶液得到Na[Al(OH)4]溶液,Fe2O3与氢氧化钠溶液不反应,所以反应Ⅰ过滤出的沉淀为Fe2O3,所得溶液乙为Na[Al(OH)4]和NaOH的混合溶液;向溶液乙中通入过量CO2,化学方程式为NaOH+CO2NaHCO3、Na[Al(OH)4]+CO2Al(OH)3↓+NaHCO3,所以Y为NaHCO3溶液,Al(OH)3加热分解生成Al2O3,电解熔融Al2O3得到Al。试剂X不可以是氨水,因为Al2O3和Fe2O3与氨水都不反应,沉淀中含有铁的化合物,还有铝的化合物,无法分离,故A错误;Fe不如Al活泼,与Al2O3不反应,故B错误;反应Ⅱ中CO2溶于水得碳酸,碳酸是弱酸,可以用CH3COOH溶液代替,故C正确;反应Ⅰ中的离子方程式为Al2O3+2OH-+3H2O2[Al(OH)4]-,故D错误。 考点二 ● 夯实必备知识 1.(1)紫红 (2)①2Cu+O2+CO2+H2OCu2(OH)2CO3 ②2Cu+SCu2S ③a.Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O b.3Cu+8H++2N3Cu2++2NO↑+4H2O c.Cu+4H++2NCu2++2NO2↑+2H2O ④Cu+2Fe3+2Fe2++Cu2+ 2.黑色　砖红色　CuO+2H+Cu2++H2O　CuO+H2Cu+H2O 3.(2)Cu(OH)2CuO+H2O　Cu(OH)2+2H+Cu2++2H2O 4.蓝矾　胆矾　蓝 【对点自测】 (1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)√　(6)√　(7)×　(8)× ● 提升关键能力 题组 1.(1)除油污　(2)SO2　(3)Cu+H2O2+H2SO4CuSO4+2H2O　(4)胆矾晶体易溶于水　(5)ⅰ.溶液C经步骤③加热浓缩后H2O2已完全分解　ⅱ.取滤液,向其中加入适量硫化钠溶液,使铜离子恰好完全沉淀,再加入I-,溶液不变色,I-不能被氧化 [解析] 由流程中的信息可知,原料经碳酸钠溶液浸洗后过滤,可以除去原料表面的油污;固体B与过量的稀硫酸、双氧水反应,其中的Cu、CuO、CuCO3、Cu(OH)2均转化为CuSO4,溶液C为硫酸铜和稀硫酸的混合液,加热浓缩、冷却结晶、过滤后得到胆矾。 (1)原料表面含有少量的油污,Na2CO3溶液呈碱性,可以除去原料表面的油污。(2)在加热的条件下,铜可以与浓硫酸发生反应生成CuSO4、SO2和H2O,二氧化硫是一种大气污染物。(3)步骤②中,在H2O2存在下Cu溶于稀H2SO4,生成CuSO4和H2O,该反应的化学方程式为Cu+H2O2+H2SO4CuSO4+2H2O。(4)胆矾是一种易溶于水的晶体,用水洗涤会导致胆矾的产率降低,因此,经步骤④得到的胆矾不能用水洗涤。(5)ⅰ.H2O2常温下即能发生分解反应,在加热的条件下,其分解速率更快,溶液C经步骤③加热浓缩后H2O2已完全分解,因此,甲同学认为不可能是步骤②中过量H2O2将I-氧化为I2。ⅱ.I-被氧化为I2时溶液的颜色会发生变化;滤液D中含有CuSO4和H2SO4,乙同学通过实验证实,只能是Cu2+将I-氧化为I2,较简单的方案是除去溶液中的Cu2+,然后再向其中加入含有I-的溶液,观察溶液是否变色;除去溶液中的Cu2+的方法有多种,可以加入适当的沉淀剂将其转化为难溶物,如加入Na2S将其转化为CuS沉淀,因此,乙同学的实验方案为取少量滤液D,向其中加入适量Na2S溶液,直至不再有沉淀生成,静置后向上层清液中加入少量KI溶液;实验结果为上层清液不变色,证明I-不能被除去Cu2+的溶液氧化,故只能是Cu2+将I-氧化为I2。 2.(1)Ag++e-Ag　2NO+O22NO2 (2)CuO、Al(OH)3　Al(OH)3+OH-[Al(OH)4]- (3)4　2　4　O2 (4)50　25 (5)蒸发浓缩、冷却结晶 [解析] (1)电解精炼银时,阴极的电极反应式为Ag++e-Ag;气体变色是因为发生反应2NO+O22NO2。 (2)结合工艺流程及Al(OH)3和Cu(OH)2的分解温度可知固体混合物B中含有CuO、Al(OH)3。若NaOH过量,则Al(OH)3会转化为Na[Al(OH)4]。 (3)该反应为氧化还原反应,根据得失电子守恒、原子守恒确定缺项物质并配平方程式。 (4)由题意可知,生成CuAlO2的物质的量为≈50 mol,至少需要Al2(SO4)3的物质的量为25 mol,即至少需要1.0 mol·L-1的Al2(SO4)3溶液25 L。 (5)由CuSO4溶液制备胆矾的操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤和干燥。 考点三 ● 夯实必备知识 1.金属与非金属　低　大 2.(1)铁　铬 (2)组织结构　Cr　Ni　小　高　Cu、Zn 3.(1)化合物　金、铂 (2)化合物　Mn++ne-M (3)2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑　MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑ 2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑　Fe2O3+3CO2Fe+3CO2　2CuO+C2Cu+CO2↑　2HgO2Hg+O2↑ 【对点自测】 (1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√　(6)√　(7)× [解析] (2)生铁、钢中都含有非金属碳。 (7)电解NaCl溶液得到的是氢氧化钠溶液而不是金属钠,应电解熔融态NaCl。 ● 提升关键能力 题组一 1.A　[解析] 铸客大铜鼎属于铜合金,A项正确。河姆渡出土陶灶的主要化学成分是硅酸盐,不属于合金,B项错误。兽首玛瑙杯的主要化学成分为二氧化硅,不属于合金,C项错误。角形玉杯的主要化学成分是硅酸盐,不属于合金,D项错误。 2.C　[解析] 金属材料包括纯金属和它们的合金,A正确;合金的硬度一般比各成分金属大,熔点一般比各成分金属低,B正确;铝和氧化铝易与酸、碱溶液发生反应,不耐酸、碱腐蚀,C错误;新型钛合金强度高、质量轻、耐高温,广泛用于航空航天领域,如飞机发动机零件和火箭结构件,D正确。 题组二 3.D　[解析] 钠一般是由电解熔融NaCl的方法来制取,而电解饱和食盐水得到的是NaOH、H2和Cl2。同时注意,此题易误选C,一般认为铁是由CO还原Fe2O3制得,但在实际生活中,在铁轨焊接等方面时,是用铝热反应来制取的。 4.(1)适当升高温度;不断搅拌;将矿渣粉碎;适当增大硫酸的浓度等(任写两条)　(2)SiO2、Cu (3)Fe2+　2Fe3++CuCu2++2Fe2+ (4)过滤　冰水既可以洗去晶体表面的杂质离子,又可以减少晶体的溶解损失 (5)Fe(OH)3　2Fe2++5ClO-+5H2O2Fe(OH)3↓+Cl-+4HClO [解析] (1)由于矿渣为固体,所以为了加快反应Ⅰ的速率,可以采取的措施是将固体粉碎或适当升高反应的温度或增大反应物H2SO4的浓度等。(2)SiO2是酸性氧化物,不能与硫酸发生反应;其他金属氧化物Cu2O、Al2O3、Fe2O3与硫酸发生反应:Cu2O+H2SO4Cu+CuSO4+H2O,Al2O3+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2O,Fe2O3+3H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O,Fe2(SO4)3+CuCuSO4+2FeSO4,因此发生反应Ⅰ后过滤出的固体混合物A中的成分是SiO2和Cu。(3)因为在矿渣中铁元素的化合价为+3价,先与酸发生复分解反应生成Fe2(SO4)3, Fe2(SO4)3与Cu发生反应:2Fe3++CuCu2++2Fe2+,因固体混合物中有Cu,则Fe3+已反应完全,铁元素的存在形式为Fe2+。(4)从硫酸铜溶液中制取CuSO4·5H2O粗产品的操作1主要包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤;洗涤CuSO4·5H2O粗产品不能用大量水洗,而用冰水洗涤的原因是CuSO4·5H2O溶于水,而且温度越高,溶解度越大,用冰水既可以洗去晶体表面的杂质离子,又可以减少晶体的损失。(5)根据题中信息②可知加入NaClO调pH时将Fe2+氧化为Fe3+,NaClO具有氧化性,Fe2+具有还原性,用NaClO调节pH时,反应生成Fe(OH)3沉淀和具有漂白作用的HClO。 经典真题·明考向 1.(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√　(6)×　(7)√ [解析] (2)工业上采用电解熔融MgCl2的方法冶炼Mg。 (3)铝制作门窗框架与其还原性无关,与其物理性质有关。 2.(1)Na[Al(OH)4]　(2)BC (3)蒸发皿　温度升高,聚合氯化铝会分解 [解析] 铝土矿主要成分为Al2O3,含少量Fe2O3和SiO2,向铝土矿中加氢氧化钠溶液,得到难溶性铝硅酸盐、四羟基合铝酸钠,氧化铁不与氢氧化钠溶液反应,过滤,滤液中主要含四羟基合铝酸钠,向滤液中通入二氧化碳,过滤、洗涤,得到氢氧化铝沉淀,将沉淀分为两份,一份加入盐酸得到氯化铝,再将两份混合得到聚合氯化铝溶液,加热得到聚合氯化铝固体。(1)根据题中信息,步骤Ⅰ所得滤液中主要溶质的化学式是Na[Al(OH)4]。(2)步骤Ⅰ在NaOH溶液中反应,反应所需温度高于100 ℃,因此反应须在密闭耐高压容器中进行,以实现所需反应温度,故A正确;步骤Ⅱ,滤液浓度较大时通入过量CO2生成氢氧化铝和碳酸氢钠,由于NaHCO3的溶解度较低,有可能析出,则不利于减少Al(OH)3沉淀中的杂质,故B错误;步骤Ⅲ,洗涤时不能对漏斗中的沉淀进行搅拌,故C错误;[Al2(OH)aClb]m中a、b的比例可通过控制Al(OH)3和AlCl3的投料比来控制,进而控制产品的盐基度,故D正确。(3)步骤Ⅴ采用如图所示的蒸汽浴加热,根据图中信息得到仪器A的名称是蒸发皿;酒精灯直接加热温度高,会使聚合氯化铝分解,影响产品盐基度。 3.(1)1∶1　H2S (2)热浸　(3)将过量的Fe3+还原为Fe2+ (4)C　Pb+2[AgCl2]-2Ag+[PbCl4]2- (5)阳极 [解析] 本题以铅精矿(含PbS、Ag2S等)为主要原料提取金属Pb和Ag, “热浸”时,难溶的PbS和Ag2S转化为[PbCl4]2-和[AgCl2]-及单质硫,Fe3+被还原为Fe2+,过滤Ⅰ除掉含硫滤渣,滤液中的[PbCl4]2-在稀释降温的过程中转化为PbCl2沉淀,然后用饱和食盐水热溶,增大氯离子浓度,使PbCl2又转化为[PbCl4]2-,电解得到Pb;过滤Ⅱ后的滤液成分主要为[AgCl2]-、FeCl2、FeCl3、NaCl,加入铅精矿的主要目的是将FeCl3还原为FeCl2,过滤除去含硫滤渣,试剂X将[AgCl2]-置换为Ag,得到富银铅泥,试剂X为铅,尾液中含FeCl2、NaCl等。 (1)“热浸”时,Fe3+将PbS和Ag2S中-2价的硫氧化为单质硫,Fe3+被还原为Fe2+,在这个过程中Pb和Ag的化合价保持不变,溶解等物质的量的PbS和Ag2S时,二者S2-物质的量相等,所以消耗Fe3+的物质的量相等,二者之比为1∶1;溶液中盐酸浓度过大,则氢离子浓度过大,会生成H2S 气体。 (2)“过滤Ⅱ”得到的PbCl2沉淀反复用饱和食盐水热溶,会溶解为[PbCl4]2-,电解[PbCl4]2-溶液制备金属Pb,Pb在阴极产生,阳极上Cl-放电产生Cl2, 尾液成分中的FeCl2被Cl2氧化后转化为FeCl3,所得含FeCl3、NaCl的溶液可以在热浸中循环使用。 (3)“过滤Ⅱ”所得的滤液中有过量的未反应的Fe3+,根据“还原”之后可以得到含硫滤渣,则“还原”中加入铅精矿的目的是将过量的Fe3+还原为Fe2+。 (4)“置换”中加入试剂X可以得到富银铅泥,为了防止引入其他杂质,则试剂X应为Pb,该“置换”反应为Pb+2[AgCl2]-2Ag+[PbCl4]2-。 (5)“电解Ⅱ”中将富银铅泥制成电极板,电解得到金属银和金属铅,将银和铅分离出来,所以该电极板不可能作为阴极,应作为阳极板,阳极放电时,银变成阳极泥而沉降下来,铅失电子转化为Pb2+,之后Pb2+在阴极得电子生成Pb,所以将富银铅泥制成的电极板作阳极。 学科网（北京）股份有限公司 $