9.1 金属的冶炼方法（同步讲义）化学苏教版必修第二册

专题9 金属与人类文明 第一单元 金属的冶炼方法 教学目标 1、 掌握金属冶炼的核心原理：理解金属冶炼本质是金属离子得电子被还原为单质的氧化还原反应过程，能准确表述冶炼的化学本质。 2、 熟知金属在自然界的存在形态：区分游离态（Au、Ag、Pt等极不活泼金属）与化合态（多数金属如Fe、Al、Cu等），明确金属活动性与存在形态的关联。 3、 掌握三类核心冶炼方法及适用范围 4、 能结合金属活动性顺序表，精准判断不同金属的冶炼方法选择依据。 重点和难点 重点：三类冶炼方法的原理、反应方程式及适用金属范围，尤其聚焦热还原法（高炉炼铁、铝热反应）与电解法的核心应用。 难点：冶炼方法的选择依据：理解“为何活泼金属必须用电解法，而不活泼金属可采用热分解法”，深层关联金属离子的氧化性强弱与反应条件的关系。 ◆知识点一 金属的存在形式 1、金属的存在形式 (1)金属材料既有良好的可塑性，坚固耐用，而且还有导电、导热等诸多优良性能。 (2)大量的金属元素存在于地壳的 中，地壳中的大部分金属元素都是以 形式存在的。如铁元素存在于赤铁矿(主要成分为 )中，铝元素存在于铝土矿(主要成分为 )中。 (3)在自然界中，只有少量的金属元素以 形式存在于地壳中，如自然金和自然银等。 (4)除了地壳外，还有一些金属以离子或矿石的形式分布于海洋中，如钠、镁、锰等。 2、金属的存在形式与其活动性的关系 (1)活动性较强的金属，在自然界以各种各样的 存在。 (2)活动性较弱的金属，有可能以 形式存在。 (3)有的金属元素存在形式既有 又有 ，如铁元素有单质(主要存在于陨石中)、氧化物和硫酸盐等存在形式；银元素有自然银、辉银矿(Ag2S)、碲银矿(Ag2Te)等存在形式。 即学即练 1．金属冶炼通常有热分解法、热还原法和电解法。金属汞和铜，冶炼的方法分别为 A．热分解法、电解法 B．热分解法、热还原法 C．电解法、热分解法 D．电解法、热还原法 2．从含有浓度相近的和的废水中回收和有关金属。取样后，向其中加入一定量的锌粉，充分反应后过滤，得到滤液和滤渣。下列说法错误的是 A．若所得滤液为无色，则滤液中溶质只有 B．若所得滤液为浅绿色，则滤渣只有铜 C．若向滤渣中加入稀硫酸，有气泡产生，则滤渣中至少含有两种金属 D．若向滤渣中加入稀硫酸，无气泡产生，则滤液中至少含有两种溶质 3．下列关于金属冶炼的说法中正确的是 A．通过电解饱和食盐水制备金属钠 B．热还原法常用的还原剂有CO、、C等 C．金属Mg、Al均能通过电解熔融氯化物的方法获得 D．人类历史上金属被发现的顺序与金属的活泼性无关 ◆知识点二 铝热反应 铝的提取 1、铝热反应 (1)铝热反应实验 实验装置： 实验现象：①镁条剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈的反应；②纸漏斗下部被烧穿，有熔融物落入沙中 实验结论：高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热，反应的化学方程式： (2)概念 ①铝热反应是指工业上用 来还原一些 (V2O5、Cr2O3、MnO2等)得到金属 的一类反应 ②铝热剂：铝粉与某些难熔的金属氧化物(如Fe2O3等)以一定比例形成的混合物。 (3)应用 ①冶炼熔点较高、活动性弱于Al的金属，如钒、铬、锰等； ②金属焊接，如焊接钢轨等。 2、从铝土矿中提取铝的工艺 有关反应的化学方程式： ①碱溶： ； ②酸化： ； ③灼烧： ； ④电解： 。 即学即练 1．铝热反应(放热反应)是金属冶炼的一种重要方法，在实验室中可用如图所示装置演示铝热反应的原理，实验时点燃镁条后，反应剧烈进行。下列说法正确的是 A．加热分解生成 B．图中铝热反应的化学方程式为 C．蒸发皿中细沙的作用是吸收热量，防止蒸发皿炸裂 D．可利用铝热反应冶炼Fe、Cu、K等金属 2．工业上常以铝土矿(主要成分为，含少量)为原料冶炼金属铝，其工艺流程如图： 下列说法正确的是 A．“溶解”时发生反应的离子方程式为 B．“酸化”时可以用代替 C．“过滤2“中所得滤液的主要成分为 D．“熔融电解“时加入试剂X为冰晶石，用作催化剂 3．铝热反应是铝粉与金属氧化物在高温下发生的剧烈氧化还原反应，生成金属单质和氧化铝并释放大量热能，在工业上常用这种方法冶炼难熔的金属。请回答下列问题： Ⅰ．高温下铝粉可与氧化铬()反应，生成的单质铬在较高温度下呈熔融状态，跟形成的熔渣分离开来，从而获得较纯的单质铬。 (1)高温下铝粉与氧化铬反应的化学方程式为 ，该反应的基本反应类型为 ，这种类型的反应 (填“一定”“不一定”或“一定不”)是氧化还原反应。 Ⅱ．为了测定某铝热剂(由铝粉和氧化铬组成)中铝元素的质量分数，同学们设计了如图所示装置(夹持装置省略)进行实验。 实验操作： ①检查装置的气密性，调节水准管使量气管的液面与“0”刻度线齐平。 ②滴入过量稀硫酸与a g铝热剂充分反应。 ③待反应停止后，恢复至室温，使水准管与量气管中液面相平，读取量气管液面的读数并记录进入量气管的气体体积。 已知：氧化铬与稀硫酸反应生成硫酸铬和水；该实验所处环境下，的密度为。 (2)仪器x的名称为 。 (3)写出铝粉与稀硫酸反应的离子方程式 。 (4)操作③中使水准管与量气管中液面相平的目的是 。 (5)通过该实验测得进入量气管的气体体积为VmL，则该铝热剂中铝元素的质量分数为 %(用含有a、、V的代数式表示)。 ◆知识点三 金属的冶炼 1、金属的冶炼 (1)利用化学反应使金属元素从化合态变为游离态的过程称为金属的冶炼。 (2)工业上常用的金属冶炼方法有 、 、 等。 2、电解熔融法 适合冶炼金属活动性 的金属(一般为金属活动性顺序表中铝及铝前面的金属)。 工业上冶炼金属钠的方程式为 ；。 工业上冶炼金属镁的方程式为 ；。 3、高温还原法 用 还原金属化合物，适合冶炼金属活动性顺序表中锌到铜之间的大多数金属。常用的还原剂有CO、H2、C和活泼金属。 CuO与CO反应的化学方程式为 ；。 ZnO与焦炭反应的化学方程式为 ；。 4、热分解法 不活泼的金属，可以采用热分解法进行冶炼 热分解Ag2O制取Ag： ；。 热分解HgO制取Hg： ；。 5、铁的冶炼——高炉炼铁 (1)原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石。 (2)设备：炼铁高炉。 (3)冶炼过程（以赤铁矿为原料）： ①焦炭与空气反应，提供热量： （写化学方程式）。 ②制取还原剂CO： （写化学方程式）。 ③CO还原Fe2O3 ： （写化学方程式）。 (4)焦炭的作用：提供热量、制取还原剂CO、作为生铁的成分。 (5)石灰石的作用是将铁矿石中的SiO2形成炉渣除去，反应方程式为： 、 。 即学即练 1．在给定条件下，下列制备过程涉及的物质转化均可实现的是 A．HCl制备：NaCl溶液和 B．金属Mg制备：溶液 C．漂白粉制备与使用： D．硫酸工业： 2．下列有关金属的工业制法中，正确的是 A．以海水为原料制得NaCl，再电解NaCl的水溶液制取Na B．用海水等为原料，经一系列过程制得MgO，用H2还原MgO制得Mg C．以铁矿石、焦炭、空气、石灰石等为原料，通过反应产生的CO在高温下还原铁矿石制得Fe D．从铝土矿中获得AlCl3固体，电解熔融的AlCl3得到Al 3．铝被誉为第二金属，铝合金材料广泛用于生产、生活中。工业上，以铝土矿（主要成分是Al2O3，含少量Fe2O3、MgO、SiO2等）为原料制备铝的工艺如图。 回答下列问题： (1)为了提高“酸浸”速率，宜采用措施有 （答出两条）。浸渣2的主要成分是 （填化学式）。 (2)“除杂”中，铝元素转化的离子方程式为 。 (3)“沉铝”中，需要加入过量的试剂X，试剂X宜选择 （填标号）。 A．稀盐酸    B．稀硫酸    C．CO2    D．氨水 如果将滤液蒸干、灼烧可得到一种化工产品，它的俗名是 。 (4)在实验室完成“灼烧”，不需要使用的仪器有______（填标号）。 A． B． C． D． (5)写出电解熔融Al2O3制备Al的化学方程式： 。 (6)工业上，下列金属的冶炼方法和冶炼铝的方法相同的是______（填标号）。 A．铜 B．银 C．铁 D．镁 一、高炉炼铁 1、设备：炼铁高炉 2、原料：铁矿石铁矿石、焦炭、石灰石、空气； 3、原理：在高温下，用还原剂(主要是CO)把铁从铁矿石中还原出来。 4、发生的主要反应： 实践应用 1．某地区蕴藏着丰富的赤铁矿（主要成分为，还含有等杂质）、煤、石灰石和黏土。现拟在该地区建设大型炼铁厂，并相应建立焦化厂（焦化厂的主要产品有焦炭等）、发电厂、水泥厂，形成一定规模的工业体系。甲、乙、丙、丁为相应厂的主要原料，其中丙为 A．石灰石 B．煤 C．赤铁矿 D．黏土 2．以黄铁矿(主要成分)为原料生产硫酸，应将产出的炉渣和尾气进行资源化综合利用，减轻对环境的污染。其中一种流程如下图所示。 回答下列问题： (1)由炉渣制备还原铁粉的化学方程式为 。 (2)欲得到更纯的，反应①应通入 (填“过量”或“不足量”)的气体。 (3)因为具有 性(填“氧化”或“还原”)，导致商品中不可避免地存在。检验其中含有的方法是 。 (4)一般用滴定分析法测定还原铁粉纯度。实验步骤：称取一定量样品，用过量稀硫酸溶解，用标准溶液滴定其中的。反应式：某次实验称取0.2800g样品，滴定时消耗浓度为0.03000的溶液25.10mL，则样品中铁含量为 %。 3．下列有关金属冶炼的说法错误的是 A．制Na：电解饱和食盐水 B．制Al：电解熔融(冰晶石) C．制Fe：CO还原 D．制Hg：加热HgO 考点一 金属的存在形式 【例1】化学与生活、社会发展息息相关，下列有关说法不正确的是 A．高锰酸钾溶液、“84消毒液”均具有强氧化性，可用于杀菌消毒 B．目前，我国加碘食盐中主要添加的是碘单质 C．稀土元素被称为“冶金工业的维生素”，其加入后可增加钢的韧性、抗氧化性 D．新型核潜艇“长征18”可以在海底潜伏数月之久，运用作供氧剂 解题要点 金属的存在形式 1.、一般而言，活动性较强的金属,在自然界中以化合态存在；活动性较弱的金属，有可能以游离态形式存在，如：金。有的金属元素能以游离态和化合铁、银元素等。 2.、金属使用的发展历程： 金属越活泼性越强，人类开发、利用的越晚。 【变式1-1】不同元素在地壳中的含量不相同，下列金属元素在地壳中含量最多的是 A．Al B．Fe C．Cu D．Na 【变式1-2】阅读资料，完成下列问题。 资料一：未来的“钢铁”——钛(Ti)这种以希腊神话中的大力神泰坦命名的金属，它具有钢铁般的强度，却不像钢铁那么沉重；其金属活动性在镁和铝之间，在地壳中的含量排第十位。它又像铝质轻，抗腐蚀，但其强度却比铝高得多。钛和铝铁一样，可以与一些金属元素形成合金，提高和改善它的力学性能与物理特性，以适应不同的需要。钛合金还有一种既耐高温又耐低温的特殊本领，是制造轮船、军舰的理想材料，工业上在高温和稀有气体的保护下，用镁和四氯化钛(TiCl4)发生置换反应来制取钛，这样得到的钛是多孔的海绵钛，还要经过一系列的加工过程，才成为工业用的钛材。 资料二：“敲不碎、砸不烂”的“玻璃之王”——金属玻璃又称非晶态合金，它既有金属和玻璃的优点，又克服了它们各自的弊病。如玻璃易碎，没有延展性，金属玻璃的强度却高于钢，硬度超过高硬工具钢，且具有一定的韧性和刚性，几乎所有的金属都可通过快速凝固的方式成为金属玻璃，人们最初使用的是一种金硅合金，现在常常用铁作为主要材料。 (1)金属玻璃属于 (填“合成材料”“金属材料”)； (2)根据材料，写出工业冶炼钛的化学方程式 ； (3)金属钠与金属钾的化学性质相似，请从微观角度解释原因 ； (4)钢铁是制造航母的主要材料，钢铁易与空气中的 等发生反应而锈蚀。 (5)为探究钛与镁、铜的金属活动性强弱，下列药品选择不合理的是______(填字母)。 A．钛、镁、铜、稀盐酸 B．镁、铜、氯化钛溶液 C．钛、铜、氯化镁溶液 D．钛、氯化镁溶液、氯化铜溶液 考点二 金属的冶炼 【例2】明代宋应星所著《天工开物》记载火法炼锌工艺：“每炉甘石十斤，装载入一泥罐内，……然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，罐中炉甘石熔化成团。冷定毁罐取出。……即倭铅也。……以其似铅而性猛，故名之曰‘倭’云。”炉甘石的主要成分是碳酸锌。下列有关说法正确的是 A．“倭铅”是单质铅，不属于电解质 B．锌与铅的外观相似，但金属性更强 C．反应后每毁一泥罐可取出倭铅十斤 D．火法炼锌时发生的反应只有： 解题要点 1、金属的冶炼方法与金属活动性的关系： 2、在工业上还有一种冶炼方法叫作湿法冶金，即利用活泼金属把不活泼金属从它的盐溶液中置换出来。例如：CuSO4＋Fe===Cu＋FeSO4。 【变式2-1】铜具有重要战略价值。古代以黄铜矿(其主要成分为)为原料，运用火法炼铜工艺得到铜。现代在火法炼铜工艺的基础上发展出闪速炼铜工艺。对比二者原理如图： (1)“闪速炼铜”速率远快于“火法炼铜”，由此可知， 炼铜需要将黄铜矿颗粒粉末研磨得更细。 (2)火法炼铜中，持续向中鼓入空气并维持高温状态，这说明反应是 (吸收/放出)热量，反应的化学方程式 。 (3)反应生成的可用于工业制造一种酸，请写出这种酸 (化学式)；可被石灰乳吸收，请说明其吸收效果优于石灰水的原因： 。 (4)火法炼铜中，炉渣是由2种物质化合生成的，请写出沙子提供的物质 (填化学式)。 (5)对比火法炼铜，闪速炼铜的优势有 (填序号)。 a．高温更少，节约能源 b．原料更少，节省成本 c．无污染 【变式2-2】下列常见金属的冶炼原理不正确的是 A．加热法炼汞： B．湿法炼铜： C．铝热法炼锰： D．电解法炼铝： 考点三 铝热反应 【例3】金属冶炼方法与其性质相关。下列错误的是 A．电解熔融冶炼镁，因MgO熔点过高 B．火法炼铜：，利用中硫的还原性 C．铝热法焊接铁轨：，放出大量热 D．电解饱和溶液制铝，因易被还原 解题要点 1、铝热反应的本质：利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来：2mAl＋3MnOmmAl2O3＋3nM。 2、反应特点：在高温下进行，反应迅速，放出大量的热。新生成的金属单质呈液态且易与Al2O3分离。 3、铝热剂 (1)在铝热反应中，反应混合物(铝粉、金属氧化物)称为铝热剂。 (2)能与Al组成铝热剂的金属氧化物常见的有Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、MnO2、V2O5等。 4、镁条、KClO3的作用是引燃、助燃作用。 【变式3-1】I．在银锌原电池中，以硫酸铜溶液为电解质溶液。 (1)银电极上发生的电极反应式是 ； (2)该电池中，每有2 mol电子流过导线，负极 (填“减少”或“增加”) g。 II．已知检验淀粉水解产物的实验方案为：淀粉液水解液混合液砖红色沉淀，回答下列问题： (3)试剂1是 ，如何检验第①步实验中淀粉已水解完全 。 III．“铝热反应”是将单质铝与金属氧化物混合物反应获得金属单质的化学反应。在野外焊接钢轨时可利用此反应。实验室中可用如下装置实现： (4)写出该反应的化学方程式 。 (5)可表示铝与氧化铁反应的热效应的图是 。 A．  B．  C． (6)工业上可用铝热反应冶炼锰、钒等金属，其原因与下列无关的是___________ A．铝还原性较强 B．锰、钒熔点高 C．铝能形成多种合金 D．反应放出大量热 【变式3-2】除了金、铂等极少数金属外，绝大多数金属元素以化合物的形式存在于自然界。利用金属活泼性的不同，可以采用不同的冶炼方法获取金属。 (1)“ 霍尔一埃鲁铝电解法” 是以氧化铝为原料、冰晶石为熔剂通过电解的方法制得铝，该反应的化学方程式是 。 (2)获得金属锰一般用“ 铝热法”，即在高温下用铝与二氧化锰反应，该反应的化学方程式是 ，其中的还原剂是 。 (3)“ 皮江法” 冶炼镁的工业流程如下所示： ①气体a是 ； ②粉碎、粉磨的目的是 和 ； ③还原炉中将空气抽出，使炉内近似真空的原因是 。 考点四 铝的提取和冶炼 【例4】铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如图所示： 注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。回答下列问题： (1)“碱溶”时生成Na[Al(OH)4]的离子方程式为 。 (2)向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液，生成白色的沉淀。写出发生反应的离子方程式： 。 (3)“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3，电解过程中作为电极的石墨易消耗，原因是 。 (4)冰晶石-熔体电解法仍然是目前工业生产金属铝的唯一方法。实验室利用以下装置能达到制备Al2O3的实验目的是 (填字母)。 (5)铝粉在1 000 ℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN的制备，其主要原因是 。 解题要点 铝的提取和冶炼：铝元素主要以铝土矿(主要成分是Al2O3)形式存在。要从铝土矿中提取铝，首先要获得纯度较高的氧化铝。主要的工艺流程如下图所示： 【变式4-1】铝土矿的主要成分是，还含有少量、，Fe2O3等杂质(已知不溶于盐酸)。从铝土矿中提取铝的工艺流程如图： 请回答下列问题。 (1)写出①②中主要发生反应的离子方程式：① ， ；② ， 。 (2)步骤②中不用氨水沉淀的原因是 。 【变式4-2】工业上用铝土矿(主要成分为、、)提取氧化铝作冶炼铝的原料，有多种不同的操作过程。现有提取的操作过程如下所示： (1)写出步骤①中发生反应的化学方程式： 。 (2)写出滤液(甲)中一种溶质与过量NaOH溶液反应进入滤液(乙)所发生反应的化学方程式： 。 (3)写出步骤③中生成沉淀的化学方程式： 。 基础达标 1．下列关于金属冶炼的叙述正确的是 A．工业上可利用铝热反应大量冶炼金属铁 B．金属钠、铝和铜都可用热还原法制备 C．电解熔融氯化镁可得金属镁 D．用足量CO还原磁铁矿得到9 mol铁时转移24 mol电子 2．钛精矿（主要成分TiO2）制备Ti的主要流程如下（部分产物未标出）。 下列说法不正确的是 A．加入的物质X为还原剂 B．加入Ar的作用是防止金属被氧化 C．电解熔融MgCl2的化学方程式：MgCl2(熔融) Mg + Cl2↑ D．反应制得1 mol Ti，需要投入2 mol Cl2 3．废旧手机中含有贵金属金()，图是回收的简略流程图，下列说法错误的是 A．滤液a中的阳离子是和 B．粉碎可以增大反应物的接触面积，加快反应速率 C．由上述过程可知，的金属活泼性不如 D．在滤液b中加入过量的氢氧化钠溶液，会产生蓝色沉淀 4．矿石中含有丰富的金属元素，人类在长期的生产实践中探索出了各种冶炼金属的化学方法。下列有关说法错误的是 A．利用铝热反应可冶炼金属锰 B．选择不同方法冶炼不同金属的主要依据为金属熔点的高低 C．湿法炼铜的过程涉及了铁置换铜的反应 D．青铜器、金银的使用在铁器时代之前就存在 5．下列关于金属冶炼的说法正确的是 A．金属冶炼的本质是将化合态金属还原为游离态，冶炼方法由金属的活动性决定 B．铜的湿法冶炼是将金属钠投入到溶液中，从而置换出铜 C．铝的冶炼通常采用电解法，可以电解熔融氯化铝 D．用海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液可制得金属钠 6．在明代宋应星所著的《天工开物》中，有关火法炼锌的工艺记载：“每炉甘石十斤，装载入一泥罐内，∙∙∙∙∙∙然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，罐中炉甘石熔化成团。冷定毁罐取出。∙∙∙∙∙∙即倭铅也。∙∙∙∙∙∙然后以其似铅而性锰，故名之曰倭云”(注：炉甘石的主要成分是碳酸锌)。下列说法正确的是 A．工业上金属Mg的冶炼方法与锌的冶炼方法一样 B．古代火法炼锌涉及的主要反应为：ZnCO3+2CZn+3CO↑ C．煤炭干馏属于物理变化 D．火法炼锌时需往泥罐中注入大量空气 7．工业上用铝土矿(主要成分，含、等杂质)冶炼铝的主要流程如下： (注：碱溶时转变为铝硅酸钠沉淀) 下列叙述错误的是 A．操作Ⅰ适当增大NaOH溶液浓度可提高的浸取速率 B．通入过量的离子方程式为： C．实验室进行操作Ⅳ的仪器有蒸发皿、酒精灯、铁架台等 D．熔融电解生成的铝和氧气的物质的量之比为4：3 8．铝土矿的主要成分是Al2O3，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质，某工厂用铝土矿制氧化铝的流程如下图。 回答下列问题： (1)为了加快“酸浸”的反应速率，可以采取的措施 (写两点)；“酸浸”步骤发生反应的离子方程式为 。 (2)流程中“操作”的名称是 ，得到“滤渣1”的主要成分是 (填化学式)。 (3)“除铁”步骤中，“滤渣2”的主要成分是 (填化学式)。 (4)“沉铝”步骤中，发生反应的化学方程式为 。 (5)写出Al(OH)3的一种用途 。 (6)工业冶炼铝用电解法，这种方法在冶炼金属中广泛应用，下列说法正确的是___________。 A．制取铝也可用电解熔融的方法 B．熔融Al2O3时加入冰晶石以降低其熔点 C．电解饱和氯化钠溶液制取金属钠 D．熔融时破坏离子键与共价键 综合应用 1．工业上常以铝土矿(主要成分为，含少量)为原料冶炼金属铝，其工艺流程如图： (已知：Na[Al(OH)4]+CO2=Al(OH)3↓+NaHCO3)下列说法不正确的是 A．“溶解”时发生反应的离子方程式为 B．“过滤1”中所得滤渣的主要成分为红褐色 C．“酸化”时不能用代替 D．图中所示转化的反应中，只有一个属于氧化还原反应 2．铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为，含和等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如图所示： 注：在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。回答下列问题： (1)“碱溶”时生成的离子方程式为 。 (2)向“过滤I”所得滤液中加入溶液，生成白色的沉淀。写出发生反应的离子方程式： 。 (3)冰晶石-熔体电解法仍然是目前工业生产金属铝的唯一方法。实验室利用以下装置能达到制备的实验目的是_______(填字母)。 A．制取 B．制取 C．分离 D．制取 (4)铝粉在1000℃时可与反应制备AlN。在铝粉中添加少量固体(已知受热分解产生和HCl)并充分混合，有利于AlN的制备，其主要原因是 。 3．某铝土矿含、、、、及其他不溶性物质(不溶于酸)。设计如下工艺冶炼铝和铜并制得绿矾()： (1)滤渣A中除其他不溶性物质外还有 ；滤渣B的主要成分除含有外，还有 。 (2)写出反应②中生成的化学方程式： 。 (3)向滤渣B中加入的过量的试剂a为 (填“稀盐酸”或“稀硫酸”)。 (4)向溶液C中少量多次加入还原性铁粉，发生的离子方程式为 (任写一个)。 (5)操作I的名称为 ；操作II包括 、洗涤、干燥等操作，该操作中得到的绿矾晶体可用少量液体洗涤，该液体可以是 (填字母)。 A．蒸馏水　　B．酒精溶液 (6)操作II需要隔绝空气的主要原因是 。 4．利用炼铝厂的废料—铝灰(含、及少量和、等)回收少量铝。有关工艺流程如图所示： 回答下列问题： (1)铁为26号元素，铁在周期表的位置为 。 (2)“酸浸”过程中加快酸浸速率的措施有 (填一种)。 (3)用“滤渣1”获得粗硅的化学反应方程式为 。 (4)“过滤2”后所得滤液中铝元素的存在形式为 (填离子符号)。 (5)“沉铁”步骤①加入的目的是 (用离子方程式表示)。该过程中过氧化氢的实际用量大于理论用量，理由是 。 (6)下列金属单质的冶炼与获得铝单质采取相同的冶炼方式的是___________(填序号)。 A． B． C． D． 5．下列关于资源综合利用和环境保护的化学方程式不正确的是 A．将煤气化为可燃性气体： B．用过量NaOH溶液吸收烟气中少量的： C．燃煤中加入石灰石脱硫： D．铝热法炼铁： 6．金属矿物资源的利用有着非常重要的意义。回答下列问题： (1)下列反应原理不符合工业冶炼金属实际情况的是_______(填字母)。 A． B． C． D． (2)白口铁(镀锌铁)在生产、生活中有广泛应用。某小组以菱锌矿(主要成分是，以及、、和等)制备白口铁的流程如下： 已知“浸取”后溶液中金属阳离子有、、、、。 ①“浸取”前将菱锌矿粉碎的目的是 。 ②“滤渣1”的主要成分是 (填化学式)。 ③“滤渣3”中主要成分是和，写出“氧化”时发生反应的离子方程式： 。 ④加时转化的离子方程式为 。 7．下列冶炼金属的反应原理，不正确的是 A．铝热法炼铬： B．火法炼铜： C．电解法制钠：2NaCl(熔融) D．热分解法制镁：2MgO(熔融) 8．下列金属冶炼的方法中，属于热分解法的是 A． B． C． D．(熔融) 9．下列各题均来自教材，请按照要求回答问题。 Ⅰ．下图所示的氮循环是生态系统物质循环的重要组成部分。 (1)下列说法中错误的是___________(填字母)。 A．图中①和②的转化过程属于氮的固定 B．③和④的转化说明含氮有机物和含氮无机物可以相互转化 C．发生⑤转化的过程中，氮元素被还原 D．⑥是在反硝化细菌作用下的反硝化过程，该过程有助于弥补人工固氮对氮循环造成的影响 (2)氮循环过程中发生的反应之一可表示为，该反应中每生成转移的电子数目是 。 Ⅱ．从铝土矿中提取铝的工艺流程见下图。 (3)请写出铝土矿中的与溶液发生反应的化学方程式： ； (4)请写气体通入溶液发生反应的化学方程式： ； (5)电解的时候添加冰晶石的作用是： 。 Ⅲ．已知氨可以与灼热的氧化铜反应生成氮气和金属铜，用下面示意图中的装置可以实现该反应。 A中装有的和混合物在加热条件下，可以发生反应生成、和。试回答下列问题： (6)B中加入的物质是碱石灰(和)的混合物，其作用是 。 (7)实验时在C中(装有)观察到的现象是 ，发生反应的化学方程式是 。 (8)实验时在D中观察到的现象是 ，收集到的物质是 。 10．工业上冶炼Fe常用的方法是 A．电解法 B．还原法 C．热分解法 D．物理方法 拓展培优 1．工业上以铝土矿[主要成分为，含有少量和(不溶于水和盐酸)]为原料冶炼金属铝，可经过如下过程，其工艺流程示意图如下： 回答下列问题： (1)沉淀A的化学式是 ，溶液A中的阳离子有 (填离子符号)，写出通入氯气后所发生反应的离子方程式： 。 (2)NaOH溶液不能换为氨水的原因是 ，往溶液B中通入过量发生反应的离子方程式： 。 (3)写出灼烧沉淀B发生的化学方程式： 。 (4)溶液C中的溶质主要有 。 (5)已知在熔融状态下，可被电解(通电分解)得到金属铝，若100.00 kg铝土矿最终得到产品金属铝为43.20 kg，不考虑制备过程中铝元素的损失，则在铝土矿中的质量分数为 (保留小数点后两位)。 2．工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下： 下列叙述正确的是 A．流程中有2次过滤，需要用到的仪器有烧杯、玻璃棒、分液漏斗 B．试剂X可以是氢氧化钠溶液，也可以是盐酸 C．反应①过滤后所得沉淀为氢氧化铁 D．反应②的离子方程式为 3．高铝粉煤灰是火力发电厂燃煤锅炉排放出的固体废物，含有较多的Al2O3和SiO2，少量的MgO、铁的氧化物及其他不溶性杂质。从粉煤灰中提取A12O3的工艺流程如图： 已知：SiO2不溶于水，也不溶于稀盐酸。 (1)酸浸时Al2O3和盐酸反应的离子方程式为 ，酸浸时控制温度在40℃左右不宜过高，原因是 。 (2)酸浸时盐酸应稍过量，此时浸出液中存在的阳离子有 。 (3)滤渣1中除了原不溶性杂质外，还有 ；滤渣2的主要成分有 。 (4)通入Cl2发生反应①的离子方程式为 。 (5)“反应②”后的溶液中Al元素主要以Na[Al(OH)4]形式存在，通入足量CO2气体，目的是使Al元素沉淀析出，该反应的化学方程式为 。 (6)“沉铝”前会先将Al元素和Fe、Mg元素进行分离，其中检验Fe3+沉淀完全的操作为 。 (7)反应①可在如图所示装置中进行。B中使用多孔球泡并搅拌，目的是 。为了提高原料的利用率和生成物的产率，通入的速度应该 。(填“迅速”或“缓慢”) 4．矿产资源、生物资源等是人类社会发展不可或缺的自然资源。 Ⅰ．一种以铝土矿（主要成分是，含有、、MgO等杂质）为原料生产铝的工艺流程如下： 回答下列问题： (1)“步骤Ⅱ”的操作名称为 。 (2)固体D的成分 （填化学式）。 (3)写出“步骤Ⅲ”中生成的离子反应方程式 。 (4)请推测上述步骤中哪一步转化过程消耗的能量最多，并说明理由 。 Ⅱ．从海带中提取的一种工艺流程如下： 已知：。 (5)“步骤④”中反应的离子方程式为 ；该步骤中的也可用替代，但需要控制的用量。不足或过量都会导致的质量减少，请解释原因 。 (6)“步骤⑤”是往含的水溶液中加入有机试剂提取。可选用的试剂为 。 a．苯        b．四氯甲烷        c．酒精 5．铝元素含量居金属首位，主要存在于铝土矿（主要成分为Al2O3，剩下部分为FeO、Fe2O3、SiO2）中。铝和铁的单质及合金在生产、生活、科研等领域应用广泛。（已知：SiO2不溶于强酸，但能溶于强碱） 请回答以下问题： (1)加入试剂A酸浸铝土矿发生主要反应的离子方程式是 。 (2)加入双氧水发生的离子反应方程式是 。 (3)操作1名称是 ，加热分解沉淀B用到的主要仪器是 。 (4)将滤液B中的铝元素以沉淀的形式析出为沉淀B，通入的气体A最好的选择是 （填字母）。 A．氨气          B．氯化氢          C．二氧化碳 通入过量气体A的离子方程式是 。 (5)取一定量滤液B，向其中滴加盐酸，产生固体的质量m随盐酸的体积变化如图所示，则滤液B中试剂B与另一主要溶质的物质的量之比为 。 (6)得到绿矾（FeSO4·7H2O）的操作2为蒸发浓缩、 ，过滤、洗涤、干燥。 (7)取m g绿矾粗品加水完全溶解，该粗品溶液恰好可以与V mL c mol·L-1的酸性高锰酸钾溶液反应。则该粗品中硫酸亚铁晶体（FeSO4·7H2O）的纯度计算式为 （列出式子，无需化简）。（已知硫酸亚铁晶体的摩尔质量为278g·mol-1） (8)向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物3.44g加入100 mL 1 mol·L-1的盐酸中恰好完全溶解，并收集到22.4mL（标准状况下）的气体。向反应后的溶液中滴加KSCN，无明显变化。若将1.72g该混合粉末用足量CO在高温条件下充分反应，残留固体的质量为_________（填字母）。 A．5.6g B．2.8g C．1.4g D．无法计算 6．金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。下列有关金属冶炼的说法不正确的是 A．工业上用焦炭还原制取密度小、耐腐蚀的金属铝 B．金属被人类开发利用的先后顺序主要取决于金属的活动性，不是在地壳中的含量 C．金属的冶炼是将金属元素由化合态还原为游离态 D．金属Mg、Na工业上都是用电解熔融氯化物的方法冶炼 7．从铝土矿（主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质）中提取氧化铝的两种工艺流程如下： 请回答下列问题： （1）固体A的主要成分是 （写名称）． （2）铝土矿与过量烧碱反应的离子方程式为 、 ． （3）电解熔融氧化铝可制得两种单质，写出该反应化学方程式 ． （4）指出流程乙的一个缺点是 ． （5）氧化铝与焦炭的混合物在氮气中高温加热反应，制得新型非金属材料AlN与一种中学常见气体X．已知每转移6.02×1023个电子，有0.5mol化合物X生成，此反应的化学方程式 ． 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题9 金属与人类文明 第一单元 金属的冶炼方法 教学目标 1、 掌握金属冶炼的核心原理：理解金属冶炼本质是金属离子得电子被还原为单质的氧化还原反应过程，能准确表述冶炼的化学本质。 2、 熟知金属在自然界的存在形态：区分游离态（Au、Ag、Pt等极不活泼金属）与化合态（多数金属如Fe、Al、Cu等），明确金属活动性与存在形态的关联。 3、 掌握三类核心冶炼方法及适用范围 4、 能结合金属活动性顺序表，精准判断不同金属的冶炼方法选择依据。 重点和难点 重点：三类冶炼方法的原理、反应方程式及适用金属范围，尤其聚焦热还原法（高炉炼铁、铝热反应）与电解法的核心应用。 难点：冶炼方法的选择依据：理解“为何活泼金属必须用电解法，而不活泼金属可采用热分解法”，深层关联金属离子的氧化性强弱与反应条件的关系。 ◆知识点一 金属的存在形式 1、金属的存在形式 (1)金属材料既有良好的可塑性，坚固耐用，而且还有导电、导热等诸多优良性能。 (2)大量的金属元素存在于地壳的矿石中，地壳中的大部分金属元素都是以化合态形式存在的。如铁元素存在于赤铁矿(主要成分为Fe2O3)中，铝元素存在于铝土矿(主要成分为Al2O3)中。 (3)在自然界中，只有少量的金属元素以游离态形式存在于地壳中，如自然金和自然银等。 (4)除了地壳外，还有一些金属以离子或矿石的形式分布于海洋中，如钠、镁、锰等。 2、金属的存在形式与其活动性的关系 (1)活动性较强的金属，在自然界以各种各样的化合态存在。 (2)活动性较弱的金属，有可能以游离态形式存在。 (3)有的金属元素存在形式既有游离态又有化合态，如铁元素有单质(主要存在于陨石中)、氧化物和硫酸盐等存在形式；银元素有自然银、辉银矿(Ag2S)、碲银矿(Ag2Te)等存在形式。 即学即练 1．金属冶炼通常有热分解法、热还原法和电解法。金属汞和铜，冶炼的方法分别为 A．热分解法、电解法 B．热分解法、热还原法 C．电解法、热分解法 D．电解法、热还原法 【答案】B 【详解】A．不活泼金属汞可用热分解法制备，但是电解法是用于制备非常活泼的金属的，而铜需要用热还原法冶炼，A错误； B．不活泼金属汞可用热分解法制备，铜用热还原法冶炼，B正确； C．电解法用于制备非常活泼的金属，如Na、Mg、Al；热分解法用于冶炼不活泼金属，如Hg、Ag，C错误； D．电解法不用于冶炼金属汞，铜可用热还原法冶炼，D错误； 故合理选项为B。 2．从含有浓度相近的和的废水中回收和有关金属。取样后，向其中加入一定量的锌粉，充分反应后过滤，得到滤液和滤渣。下列说法错误的是 A．若所得滤液为无色，则滤液中溶质只有 B．若所得滤液为浅绿色，则滤渣只有铜 C．若向滤渣中加入稀硫酸，有气泡产生，则滤渣中至少含有两种金属 D．若向滤渣中加入稀硫酸，无气泡产生，则滤液中至少含有两种溶质 【答案】B 【详解】A．若滤液无色，说明CuSO4和FeSO4均与Zn完全反应，溶质只有生成的ZnSO4，故A正确； B．若滤液为浅绿色，说明溶液中含有，则已完全反应，滤渣中一定含有。此时加入的锌可能恰好与反应完，也可能与部分发生了反应，因此滤渣中可能还含有，因此“滤渣只有铜”的说法错误，故B错误； C．滤渣与稀硫酸反应产生气泡，说明滤渣中一定含活泼金属Fe，根据反应顺序，Fe被置换时Cu必先被置换，因此滤渣至少含Fe和Cu两种金属，故C正确； D．滤渣与稀硫酸无气泡，说明滤渣中无Zn、Fe。此时滤液中至少含FeSO4和ZnSO4，故D正确； 选B。 3．下列关于金属冶炼的说法中正确的是 A．通过电解饱和食盐水制备金属钠 B．热还原法常用的还原剂有CO、、C等 C．金属Mg、Al均能通过电解熔融氯化物的方法获得 D．人类历史上金属被发现的顺序与金属的活泼性无关 【答案】B 【详解】A．通过电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气，电解熔融氯化钠制备金属钠，A错误； B．CO、H2、C具有还原性，故在热还原法常用的还原剂有CO、H2、C等，B正确； C．金属Mg通过电解熔融氯化物的方法获得，氯化铝为共价化合物，熔融态不导电，用电解熔融氧化铝制取铝，C错误； D．人类历史上金属被发现的顺序与金属的活泼性有关，越活泼的金属越难被冶炼，发现和利用越晚，D错误； 故选B。 ◆知识点二 铝热反应 铝的提取 1、铝热反应 (1)铝热反应实验 实验装置： 实验现象：①镁条剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈的反应；②纸漏斗下部被烧穿，有熔融物落入沙中 实验结论：高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热，反应的化学方程式：Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3 (2)概念 ①铝热反应是指工业上用铝粉来还原一些金属氧化物(V2O5、Cr2O3、MnO2等)得到金属单质的一类反应 ②铝热剂：铝粉与某些难熔的金属氧化物(如Fe2O3等)以一定比例形成的混合物。 (3)应用 ①冶炼熔点较高、活动性弱于Al的金属，如钒、铬、锰等； ②金属焊接，如焊接钢轨等。 2、从铝土矿中提取铝的工艺 有关反应的化学方程式： ①碱溶：Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O； ②酸化：NaAlO2＋CO2(过量)＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3； ③灼烧：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O； ④电解：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。 即学即练 1．铝热反应(放热反应)是金属冶炼的一种重要方法，在实验室中可用如图所示装置演示铝热反应的原理，实验时点燃镁条后，反应剧烈进行。下列说法正确的是 A．加热分解生成 B．图中铝热反应的化学方程式为 C．蒸发皿中细沙的作用是吸收热量，防止蒸发皿炸裂 D．可利用铝热反应冶炼Fe、Cu、K等金属 【答案】BC 【详解】A．加热分解生成氯化钾和氧气，A错误； B．铝热反应的化学方程式为，B正确； C．蒸发皿中细沙的作用是吸收热量，防止蒸发皿炸裂，C正确； D．用铝热反应冶炼高熔点金属，不用于，D错误； 故答案选BC。 2．工业上常以铝土矿(主要成分为，含少量)为原料冶炼金属铝，其工艺流程如图： 下列说法正确的是 A．“溶解”时发生反应的离子方程式为 B．“酸化”时可以用代替 C．“过滤2“中所得滤液的主要成分为 D．“熔融电解“时加入试剂X为冰晶石，用作催化剂 【答案】A 【详解】A．“溶解”时氧化铝和氢氧化钠反应生成四羟基合铝酸钠，发生反应的离子方程式为，故A正确； B．氢氧化铝可溶于硫酸，“酸化”时不能用代替，故B错误； C．四羟基合铝酸钠与过量二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，“过滤2”中所得滤液的主要成分为NaHCO3，故C错误； D．“熔融电解”时加入试剂X为冰晶石，用于降低氧化铝的熔点，故D错误； 选A。 3．铝热反应是铝粉与金属氧化物在高温下发生的剧烈氧化还原反应，生成金属单质和氧化铝并释放大量热能，在工业上常用这种方法冶炼难熔的金属。请回答下列问题： Ⅰ．高温下铝粉可与氧化铬()反应，生成的单质铬在较高温度下呈熔融状态，跟形成的熔渣分离开来，从而获得较纯的单质铬。 (1)高温下铝粉与氧化铬反应的化学方程式为 ，该反应的基本反应类型为 ，这种类型的反应 (填“一定”“不一定”或“一定不”)是氧化还原反应。 Ⅱ．为了测定某铝热剂(由铝粉和氧化铬组成)中铝元素的质量分数，同学们设计了如图所示装置(夹持装置省略)进行实验。 实验操作： ①检查装置的气密性，调节水准管使量气管的液面与“0”刻度线齐平。 ②滴入过量稀硫酸与a g铝热剂充分反应。 ③待反应停止后，恢复至室温，使水准管与量气管中液面相平，读取量气管液面的读数并记录进入量气管的气体体积。 已知：氧化铬与稀硫酸反应生成硫酸铬和水；该实验所处环境下，的密度为。 (2)仪器x的名称为 。 (3)写出铝粉与稀硫酸反应的离子方程式 。 (4)操作③中使水准管与量气管中液面相平的目的是 。 (5)通过该实验测得进入量气管的气体体积为VmL，则该铝热剂中铝元素的质量分数为 %(用含有a、、V的代数式表示)。 【答案】(1) 置换反应 一定 (2)锥形瓶 (3) (4)保持装置内气体的压强和外界压强相同，减小实验误差 (5) 【详解】（1）铝热反应是铝与金属氧化物在高温下发生置换反应，铝与氧化铬反应生成铬和氧化铝，根据原子守恒配平化学方程式：；该反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物，基本反应类型为置换反应；置换反应中，一定有元素的化合价发生变化，因此一定是氧化还原反应； （2）仪器x的名称为锥形瓶； （3）铝粉与稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气，铝、氢气是单质，写离子方程式时保留化学式，稀硫酸、硫酸铝应拆成离子，配平后离子方程式为：； （4）量气管测量气体体积时，若水准管与量气管中液面不平，会存在压强差，导致测量的气体体积不准确；因此使水准管与量气管中液面相平的目的是保持装置内气体的压强和外界压强相同，减小实验误差； （5）的密度为，铝粉与稀硫酸反应生成的体积为V mL，则的质量为，由反应方程式可知，消耗铝的质量为，故该铝热剂中铝元素的质量分数为：。 ◆知识点三 金属的冶炼 1、金属的冶炼 (1)利用化学反应使金属元素从化合态变为游离态的过程称为金属的冶炼。 (2)工业上常用的金属冶炼方法有热分解法、高温还原法、电解法等。 2、电解熔融法 适合冶炼金属活动性较强的金属(一般为金属活动性顺序表中铝及铝前面的金属)。 工业上冶炼金属钠的方程式为2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。 工业上冶炼金属镁的方程式为MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。 3、高温还原法 用还原剂还原金属化合物，适合冶炼金属活动性顺序表中锌到铜之间的大多数金属。常用的还原剂有CO、H2、C和活泼金属。 CuO与CO反应的化学方程式为CuO+H2Cu+H2O。 ZnO与焦炭反应的化学方程式为2ZnO+C2Zn+CO2↑。 4、热分解法 不活泼的金属，可以采用热分解法进行冶炼 热分解Ag2O制取Ag：2Ag2O4Ag+O2↑。 热分解HgO制取Hg：2HgO2Hg+O2↑。 5、铁的冶炼——高炉炼铁 (1)原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石。 (2)设备：炼铁高炉。 (3)冶炼过程（以赤铁矿为原料）： ①焦炭与空气反应，提供热量：C＋O2CO2（写化学方程式）。 ②制取还原剂CO：C＋CO22CO（写化学方程式）。 ③CO还原Fe2O3 ：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2（写化学方程式）。 (4)焦炭的作用：提供热量、制取还原剂CO、作为生铁的成分。 (5)石灰石的作用是将铁矿石中的SiO2形成炉渣除去，反应方程式为： CaCO3CaO＋CO2↑、CaO＋SiO2CaSiO3。 即学即练 1．在给定条件下，下列制备过程涉及的物质转化均可实现的是 A．HCl制备：NaCl溶液和 B．金属Mg制备：溶液 C．漂白粉制备与使用： D．硫酸工业： 【答案】A 【详解】A．电解NaCl溶液生成H2和Cl2，H2和Cl2点燃生成HCl，转化可实现，A正确； B．电解MgCl2溶液不能生成Mg，而是生成Mg(OH)2、H2和Cl2，B错误； C．Cl2在CaCl2溶液中不能反应生成Ca(ClO)2，C错误； D．SO2与水反应生成H2SO3而非H2SO4，需先氧化为SO3，D错误； 故选A。 2．下列有关金属的工业制法中，正确的是 A．以海水为原料制得NaCl，再电解NaCl的水溶液制取Na B．用海水等为原料，经一系列过程制得MgO，用H2还原MgO制得Mg C．以铁矿石、焦炭、空气、石灰石等为原料，通过反应产生的CO在高温下还原铁矿石制得Fe D．从铝土矿中获得AlCl3固体，电解熔融的AlCl3得到Al 【答案】C 【详解】A．电解NaCl水溶液时，阴极产生，阳极产生，无法得到金属Na，工业上通过电解熔融NaCl制取Na，A错误。 B．工业制镁采用电解熔融，而非还原MgO，因为MgO稳定性高，还原需极高温度且不经济，B错误。 C．以铁矿石、焦炭、空气、石灰石等为原料，通过反应产生的CO在高温下还原铁矿石制得Fe，此为高炉炼铁的标准工艺，焦炭与空气反应生成CO，CO还原铁矿石（如）得到Fe，C正确。 D．为共价化合物，熔融态不导电无法电解，工业上从铝土矿提取，再电解熔融制Al，D错误。故选C。 3．铝被誉为第二金属，铝合金材料广泛用于生产、生活中。工业上，以铝土矿（主要成分是Al2O3，含少量Fe2O3、MgO、SiO2等）为原料制备铝的工艺如图。 回答下列问题： (1)为了提高“酸浸”速率，宜采用措施有 （答出两条）。浸渣2的主要成分是 （填化学式）。 (2)“除杂”中，铝元素转化的离子方程式为 。 (3)“沉铝”中，需要加入过量的试剂X，试剂X宜选择 （填标号）。 A．稀盐酸    B．稀硫酸    C．CO2    D．氨水 如果将滤液蒸干、灼烧可得到一种化工产品，它的俗名是 。 (4)在实验室完成“灼烧”，不需要使用的仪器有______（填标号）。 A． B． C． D． (5)写出电解熔融Al2O3制备Al的化学方程式： 。 (6)工业上，下列金属的冶炼方法和冶炼铝的方法相同的是______（填标号）。 A．铜 B．银 C．铁 D．镁 【答案】(1)粉碎铝土矿、适当增大硫酸浓度、适当加热搅拌等 Fe(OH)3、Mg(OH)2 (2) (3)C 纯碱、苏打、块碱、碱面 (4)C (5) (6)D 【详解】（1）要提高“酸浸”速率，从固体接触面、浓度、温度等角度选择合适的措施为：将铝土矿粉碎、适当增大硫酸浓度、适当加热搅拌等；、、溶于稀硫酸转化为、、得到滤液，加入过量溶液除杂过滤，转化为进入滤液，、转化为沉淀和沉淀形成滤渣2除去，故滤渣2的主要成分是和。 （2）与硫酸反应生成，在除杂过程中加入过量氢氧化钠溶液会生成，则反应的离子方程式为：。 （3）属于两性氢氧化物，能溶于强酸中，故要将转化为沉淀，加入过量的试剂X宜选择 A．在中加入稀盐酸可以生成沉淀，但沉淀会溶解在过量的稀盐酸中，不能得到沉淀，A错误； B．在中加入稀硫酸可以生成沉淀，但沉淀会溶解在过量的稀硫酸中，不能得到沉淀，B错误； C．在中通入可以生成沉淀，且沉淀不会溶解在过量的中，能得到沉淀，C正确； D．在中加入氨水不反应，D错误； 故答案为：C。 在中通入过量的反应方程式为：，所以过滤后滤液的主要成分为：，灼烧后分解得到固体：，的俗名为：纯碱、苏打、块碱、碱面。 （4）根据图中所给仪器，在灼烧操作需要的仪器有：坩埚、泥三角、酒精灯，不需要蒸发皿，所给的选项中，符合有选项为：C。 （5）在中混合冰晶石熔融电解得到金属铝和氧气，则电解方程式为：。 （6）工业上，金属的冶炼方法与冶炼铝的方法相同的是： A．铜：在工业上通常采用热还原法或置换法生产，A不符合要求； B．银：在工业上通常采用热分解法生产，B不符合要求； C．铁：在工业上通常采用热还原法生产，C不符合要求； D．镁：在工业上通常采用电解法生产，D符合要求； 故答案为：D。 一、高炉炼铁 1、设备：炼铁高炉 2、原料：铁矿石铁矿石、焦炭、石灰石、空气； 3、原理：在高温下，用还原剂(主要是CO)把铁从铁矿石中还原出来。 4、发生的主要反应： 实践应用 1．某地区蕴藏着丰富的赤铁矿（主要成分为，还含有等杂质）、煤、石灰石和黏土。现拟在该地区建设大型炼铁厂，并相应建立焦化厂（焦化厂的主要产品有焦炭等）、发电厂、水泥厂，形成一定规模的工业体系。甲、乙、丙、丁为相应厂的主要原料，其中丙为 A．石灰石 B．煤 C．赤铁矿 D．黏土 【答案】A 【详解】煤燃烧可以发电，煤的干馏制造煤焦油，则甲为煤；赤铁矿、石灰石是炼铁的原料，石灰石和黏土是生产水泥的原料，则乙为赤铁矿，丙为石灰石，丁为黏土，故选A。 2．以黄铁矿(主要成分)为原料生产硫酸，应将产出的炉渣和尾气进行资源化综合利用，减轻对环境的污染。其中一种流程如下图所示。 回答下列问题： (1)由炉渣制备还原铁粉的化学方程式为 。 (2)欲得到更纯的，反应①应通入 (填“过量”或“不足量”)的气体。 (3)因为具有 性(填“氧化”或“还原”)，导致商品中不可避免地存在。检验其中含有的方法是 。 (4)一般用滴定分析法测定还原铁粉纯度。实验步骤：称取一定量样品，用过量稀硫酸溶解，用标准溶液滴定其中的。反应式：某次实验称取0.2800g样品，滴定时消耗浓度为0.03000的溶液25.10mL，则样品中铁含量为 %。 【答案】(1)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 (2)过量 (3)还原 先加入盐酸，再加入氯化钡溶液，生成白色沉淀，说明含有 (4)90.36 【详解】（1）炉渣的主要成分为Fe2O3，由炉渣制备还原铁粉的化学方程式为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2； （2）Na2SO3溶液能够与SO2反应生成NaHSO3，欲得到更纯的NaHSO3，反应①应通入过量的SO2气体； （3）Na2S2O5转化为Na2SO4过程中S元素的化合价升高，被氧化，体现了Na2S2O5的还原性；检验其中含有的方法是首先用盐酸酸化，除去，再加入氯化钡溶液，看有无白色沉淀生成，若生成白色沉淀，证明含有，否则没有； （4）称取一定量样品，用过量稀硫酸溶解，用标准K2Cr2O7溶液滴定其中的Fe2+，存在关系式：6Fe～6Fe2+～Cr2，滴定过程中消耗的K2Cr2O7物质的量为0.03000 mol•L-1×0.02510 L=0.000753mol,则样品中含有的铁的物质的量为0.000753mol×6=0.004518mol,样品中铁含量为×100%=90.36%。 3．下列有关金属冶炼的说法错误的是 A．制Na：电解饱和食盐水 B．制Al：电解熔融(冰晶石) C．制Fe：CO还原 D．制Hg：加热HgO 【答案】A 【详解】A．电解饱和食盐水生成的是、和，无法得到金属钠；制钠需电解熔融NaCl，方程式为，故A错误； B．工业制铝通过电解熔融，方程式为，描述正确，故B正确； C．工业炼铁用CO高温还原，方程式为，方法正确，故C正确； D．受热易分解为和，方程式为，描述正确，故D正确； 故答案为：A。 考点一 金属的存在形式 【例1】化学与生活、社会发展息息相关，下列有关说法不正确的是 A．高锰酸钾溶液、“84消毒液”均具有强氧化性，可用于杀菌消毒 B．目前，我国加碘食盐中主要添加的是碘单质 C．稀土元素被称为“冶金工业的维生素”，其加入后可增加钢的韧性、抗氧化性 D．新型核潜艇“长征18”可以在海底潜伏数月之久，运用作供氧剂 【答案】B 【详解】A．高锰酸钾溶液、“84”消毒液具有强氧化性，可以使蛋白质变性，从而杀死细菌和病毒，A正确； B．目前，我国加碘食盐中主要添加的是碘酸钾，B错误； C．稀土元素被称为“冶金工业的维生素”，可以明显改善金属性能，其加入后可增加钢的韧性、抗氧化性，C正确； D．过氧化钠与水或者二氧化碳反应生成氧气，可以做供氧剂，D正确； 故选B。 解题要点 金属的存在形式 1.、一般而言，活动性较强的金属,在自然界中以化合态存在；活动性较弱的金属，有可能以游离态形式存在，如：金。有的金属元素能以游离态和化合铁、银元素等。 2.、金属使用的发展历程： 金属越活泼性越强，人类开发、利用的越晚。 【变式1-1】不同元素在地壳中的含量不相同，下列金属元素在地壳中含量最多的是 A．Al B．Fe C．Cu D．Na 【答案】A 【详解】地壳中元素含量由多到少依次为O、Si、Al、Fe…，其中Al是含量最多的金属元素，故答案选A。 【变式1-2】阅读资料，完成下列问题。 资料一：未来的“钢铁”——钛(Ti)这种以希腊神话中的大力神泰坦命名的金属，它具有钢铁般的强度，却不像钢铁那么沉重；其金属活动性在镁和铝之间，在地壳中的含量排第十位。它又像铝质轻，抗腐蚀，但其强度却比铝高得多。钛和铝铁一样，可以与一些金属元素形成合金，提高和改善它的力学性能与物理特性，以适应不同的需要。钛合金还有一种既耐高温又耐低温的特殊本领，是制造轮船、军舰的理想材料，工业上在高温和稀有气体的保护下，用镁和四氯化钛(TiCl4)发生置换反应来制取钛，这样得到的钛是多孔的海绵钛，还要经过一系列的加工过程，才成为工业用的钛材。 资料二：“敲不碎、砸不烂”的“玻璃之王”——金属玻璃又称非晶态合金，它既有金属和玻璃的优点，又克服了它们各自的弊病。如玻璃易碎，没有延展性，金属玻璃的强度却高于钢，硬度超过高硬工具钢，且具有一定的韧性和刚性，几乎所有的金属都可通过快速凝固的方式成为金属玻璃，人们最初使用的是一种金硅合金，现在常常用铁作为主要材料。 (1)金属玻璃属于 (填“合成材料”“金属材料”)； (2)根据材料，写出工业冶炼钛的化学方程式 ； (3)金属钠与金属钾的化学性质相似，请从微观角度解释原因 ； (4)钢铁是制造航母的主要材料，钢铁易与空气中的 等发生反应而锈蚀。 (5)为探究钛与镁、铜的金属活动性强弱，下列药品选择不合理的是______(填字母)。 A．钛、镁、铜、稀盐酸 B．镁、铜、氯化钛溶液 C．钛、铜、氯化镁溶液 D．钛、氯化镁溶液、氯化铜溶液 【答案】(1)金属材料 (2) (3)钠原子和钾原子最外层电子数相等 (4)水、氧气 (5)C 【详解】（1）金属玻璃是金属通过特殊工艺得到的，属于金属材料； （2）工业上在高温和稀有气体的保护下，用镁和四氯化钛(TiCl4)发生置换反应来制取钛，反应方程式为； （3）一般金属的化学性质与最外层电子数有关，金属钠与金属钾的化学性质相似，是因为钠原子和钾原子最外层电子数相等； （4）钢铁是制造航母的主要材料，钢铁易与空气中的水、氧气等发生反应而锈蚀。故答案为：水、氧气； （5）A．钛、镁、铜、稀盐酸：镁和盐酸反应速率比钛快，说明镁比钛活泼，铜不能和盐酸反应，说明钛比铜活泼，故A正确； B．镁、铜、氯化钛溶液：镁能和氯化钛反应，说明镁比钛活泼，铜不能和氯化钛反应，说明钛比铜活泼，故B正确； C．钛、铜、氯化镁溶液：钛和铜都不能和氯化镁反应，说明镁最活泼，不能比较钛和铜的活动性顺序，故C错误； D．钛、氯化镁溶液、氯化铜溶液：钛能和氯化铜反应，说明钛比铜活泼，不能和氯化镁反应，说明镁比钛活泼，故D正确； 故答案为：C。 考点二 金属的冶炼 【例2】明代宋应星所著《天工开物》记载火法炼锌工艺：“每炉甘石十斤，装载入一泥罐内，……然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，罐中炉甘石熔化成团。冷定毁罐取出。……即倭铅也。……以其似铅而性猛，故名之曰‘倭’云。”炉甘石的主要成分是碳酸锌。下列有关说法正确的是 A．“倭铅”是单质铅，不属于电解质 B．锌与铅的外观相似，但金属性更强 C．反应后每毁一泥罐可取出倭铅十斤 D．火法炼锌时发生的反应只有： 【答案】B 【详解】A．倭铅实际是金属锌而非铅，且单质既不是电解质也不是非电解质，A错误； B．锌的金属活动性比铅强，符合“性猛”的描述，B正确； C．炉甘石化学式，根据每炉甘石十斤，装入一泥罐内的描述，可知反应后生成Zn的质量应小于十斤，C错误； D．正确反应式为，D错误； 答案选B。 解题要点 1、金属的冶炼方法与金属活动性的关系： 2、在工业上还有一种冶炼方法叫作湿法冶金，即利用活泼金属把不活泼金属从它的盐溶液中置换出来。例如：CuSO4＋Fe===Cu＋FeSO4。 【变式2-1】铜具有重要战略价值。古代以黄铜矿(其主要成分为)为原料，运用火法炼铜工艺得到铜。现代在火法炼铜工艺的基础上发展出闪速炼铜工艺。对比二者原理如图： (1)“闪速炼铜”速率远快于“火法炼铜”，由此可知， 炼铜需要将黄铜矿颗粒粉末研磨得更细。 (2)火法炼铜中，持续向中鼓入空气并维持高温状态，这说明反应是 (吸收/放出)热量，反应的化学方程式 。 (3)反应生成的可用于工业制造一种酸，请写出这种酸 (化学式)；可被石灰乳吸收，请说明其吸收效果优于石灰水的原因： 。 (4)火法炼铜中，炉渣是由2种物质化合生成的，请写出沙子提供的物质 (填化学式)。 (5)对比火法炼铜，闪速炼铜的优势有 (填序号)。 a．高温更少，节约能源 b．原料更少，节省成本 c．无污染 【答案】(1)闪速 (2)吸收 (3) 石灰乳中的浓度更大，能吸收更多 (4) (5)ab 【详解】（1）“闪速炼铜” 速率远快于 “火法炼铜”，要加快反应速率，可通过增大反应物接触面积实现，所以闪速炼铜需要将黄铜矿颗粒粉末研磨得更细，以增大与空气的接触面积； （2）持续向中鼓入空气并维持高温状态，说明该反应需要不断吸收热量来维持反应进行，所以反应是吸收热量；Cu2S与氧气在高温下反应生成铜和二氧化硫，化学方程式为； （3）SO2与氧气反应得到SO3，SO3与水反应生成硫酸，所以SO2可用于工业制造硫酸(H2SO4)； 氢氧化钙微溶于水，石灰乳是氢氧化钙的悬浊液，石灰水是氢氧化钙的稀溶液，石灰乳中氢氧化钙浓度更大，能与更多的SO2发生反应，所以石灰乳的吸收效果优于石灰水； （4）炉渣FeSiO3由铁、硅、氧元素组成，根据流程图，在火法炼铜中，铁元素来自FeO，沙子提供含硅元素的物质，根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类和个数不变，FeO中Fe、O的原子个数比为1∶1，而FeSiO3中Fe、O的原子个数比为1∶3，可知沙子提供的物质是SiO2.； （5）a、从工艺流程看，闪速炼铜步骤相对火法炼铜更简洁，高温环节可能更少，能节约能源，该选项正确； b、火法炼铜需要使用沙子，而闪速炼铜不需要使用沙子，因此原料更少，能节省成本 ，该选项正确； c、闪速炼铜过程也会产生SO2等污染物，并非无污染，该选项错误。 故选ab。 【变式2-2】下列常见金属的冶炼原理不正确的是 A．加热法炼汞： B．湿法炼铜： C．铝热法炼锰： D．电解法炼铝： 【答案】D 【详解】A．汞（Hg）不活泼，直接加热氧化物分解即可，A正确； B．的金属活动性比强，可将从其盐溶液中置换出来，B正确； C．的还原性大于，可利用铝热反应将从其氧化物中还原出来，C正确； D．为共价化合物，熔融态不导电，工业电解（加冰晶石）制备铝，D错误； 故答案选D。 考点三 铝热反应 【例3】金属冶炼方法与其性质相关。下列错误的是 A．电解熔融冶炼镁，因MgO熔点过高 B．火法炼铜：，利用中硫的还原性 C．铝热法焊接铁轨：，放出大量热 D．电解饱和溶液制铝，因易被还原 【答案】D 【详解】A．金属冶炼方法取决于金属活动性。活泼金属（如Mg、Al）需电解其熔融盐或氧化物，因MgO熔点过高，电解MgCl2更经济，A正确； B．Cu2S与氧气反应时，S元素化合价升高，被氧化，体现还原性，B正确； C．铝热反应为放热反应，Al具有强还原性，可用铝热反应焊接铁轨，C正确； D．工业上电解熔融Al2O3制铝，电解饱和溶液得不到铝，D错误； 故选D。 解题要点 1、铝热反应的本质：利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来：2mAl＋3MnOmmAl2O3＋3nM。 2、反应特点：在高温下进行，反应迅速，放出大量的热。新生成的金属单质呈液态且易与Al2O3分离。 3、铝热剂 (1)在铝热反应中，反应混合物(铝粉、金属氧化物)称为铝热剂。 (2)能与Al组成铝热剂的金属氧化物常见的有Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、MnO2、V2O5等。 4、镁条、KClO3的作用是引燃、助燃作用。 【变式3-1】I．在银锌原电池中，以硫酸铜溶液为电解质溶液。 (1)银电极上发生的电极反应式是 ； (2)该电池中，每有2 mol电子流过导线，负极 (填“减少”或“增加”) g。 II．已知检验淀粉水解产物的实验方案为：淀粉液水解液混合液砖红色沉淀，回答下列问题： (3)试剂1是 ，如何检验第①步实验中淀粉已水解完全 。 III．“铝热反应”是将单质铝与金属氧化物混合物反应获得金属单质的化学反应。在野外焊接钢轨时可利用此反应。实验室中可用如下装置实现： (4)写出该反应的化学方程式 。 (5)可表示铝与氧化铁反应的热效应的图是 。 A．  B．  C． (6)工业上可用铝热反应冶炼锰、钒等金属，其原因与下列无关的是___________ A．铝还原性较强 B．锰、钒熔点高 C．铝能形成多种合金 D．反应放出大量热 【答案】(1)Cu2++2e-=Cu (2)减少 65g (3)稀硫酸 取水解液加入几滴碘液，观察颜色是否变蓝，若未变蓝，则证明水解完全。 (4)2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe (5)B (6)C 【详解】（1）在银锌原电池中，以硫酸铜溶液为电解质溶液，锌作负极，银作正极，银电极上铜离子被还原为铜，电极反应式是：Cu2++2e-=Cu； （2）该电池中负极电极反应为：，每有2 mol电子流过导线，消耗锌1mol，则负极质量减少65g； （3）淀粉液在稀硫酸作催化剂下水解，则试剂1是稀硫酸，检验第①步实验中淀粉已水解完全，则检验水解液不含有淀粉，实验操作为：取水解液加入几滴碘液，观察颜色是否变蓝，若未变蓝，则证明水解完全； （4）铝与氧化铁在高温条件下反应生成氧化铝和铁，反应的化学方程式为：2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe； （5）铝与氧化铁的反应为放热反应，反应物的总能量比生成物的总能量高，故选B； （6）A．铝热反应中Al作还原剂，Al的还原性比锰、钒等金属强，因此可以将Mn、V等金属置换出来，A不符合题意； B．铝热反应放出大量的热，冶炼熔点高的锰、钒金属有利于使其熔化并流出，得到较纯的金属，B不符合题意； C．铝能形成多种合金和工业上可用铝热反应冶炼锰、钒等难熔金属无关，和铝的性质有关，C符合题意； D．铝和某些金属氧化物在高温条件下发生氧化还原反应置换出金属单质，反应放出大量热，使生成的金属熔化，D不符合题意； 故选C。 【变式3-2】除了金、铂等极少数金属外，绝大多数金属元素以化合物的形式存在于自然界。利用金属活泼性的不同，可以采用不同的冶炼方法获取金属。 (1)“ 霍尔一埃鲁铝电解法” 是以氧化铝为原料、冰晶石为熔剂通过电解的方法制得铝，该反应的化学方程式是 。 (2)获得金属锰一般用“ 铝热法”，即在高温下用铝与二氧化锰反应，该反应的化学方程式是 ，其中的还原剂是 。 (3)“ 皮江法” 冶炼镁的工业流程如下所示： ①气体a是 ； ②粉碎、粉磨的目的是 和 ； ③还原炉中将空气抽出，使炉内近似真空的原因是 。 【答案】(1) (2) 4Al+3MnO23Mn+2Al2O3 Al (3) CO2 加快反应速率 使反应充分进行 防止生成的镁被空气中的氧气氧化 【详解】（1）以氧化铝为原料、冰晶石为熔剂通过电解生成铝单质和氧气，反应为：； （2）题中“铝热法”，指铝热反应，所以该反应的化学方程式为4Al+3MnO23Mn+2Al2O3。，该反应中Al的化合价升高，所以Al是还原剂； （3）白云石[CaMg(CO3)2]可以看成为CaCO3·MgCO3，则其煅烧之后产生的气体为CO2；粉碎、粉磨的目的是增加反应物的接触面积，以加快反应速率，同时使得反应充分进行；镁是活泼金属，易被空气氧化，所以使炉内近似真空可防止生成的镁被空气中的氧气氧化。 考点四 铝的提取和冶炼 【例4】铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如图所示： 注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。回答下列问题： (1)“碱溶”时生成Na[Al(OH)4]的离子方程式为 。 (2)向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液，生成白色的沉淀。写出发生反应的离子方程式： 。 (3)“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3，电解过程中作为电极的石墨易消耗，原因是 。 (4)冰晶石-熔体电解法仍然是目前工业生产金属铝的唯一方法。实验室利用以下装置能达到制备Al2O3的实验目的是 (填字母)。 (5)铝粉在1 000 ℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN的制备，其主要原因是 。 【答案】(1)Al2O3+2OH-+3H2O=2[Al(OH)4]- (2)[Al(OH)4]-+HC=Al(OH)3↓+C+H2O (3)石墨电极被产生的O2氧化 (4)D (5)NH4Cl分解产生的HCl能够破坏铝粉表面的Al2O3薄膜 【详解】（1）“碱溶”时，Al2O3与NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4]，离子方程式为Al2O3+2OH-+3H2O=2[Al(OH)4]-； （2）“过滤Ⅰ”所得滤液为Na[Al(OH)4]溶液，加入NaHCO3溶液，生成的白色沉淀是Al(OH)3，则该过程的离子方程式为[Al(OH)4]-+=Al(OH)3↓++H2O； （3）根据图可知，该过程有O2产生，容易氧化作为电极的石墨，故石墨易消耗； （4）A．硫酸与CaCO3反应生成的微溶CaSO4包裹在反应物表面，阻止反应的进一步发生，A不能达到实验目的； B．气体应“长进短出”，B不能达到实验目的； C．“过滤”时漏斗下端应紧靠烧杯内壁，防止液滴飞溅，C不能达到实验目的； D．在坩埚中加热Al(OH)3固体，使其分解生成Al2O3，D能达到实验目的； 故选D。 （5）加热时，NH4Cl分解生成HCl和NH3，HCl可以破坏铝表面的氧化铝薄膜，有利于反应进行。 解题要点 铝的提取和冶炼：铝元素主要以铝土矿(主要成分是Al2O3)形式存在。要从铝土矿中提取铝，首先要获得纯度较高的氧化铝。主要的工艺流程如下图所示： 【变式4-1】铝土矿的主要成分是，还含有少量、，Fe2O3等杂质(已知不溶于盐酸)。从铝土矿中提取铝的工艺流程如图： 请回答下列问题。 (1)写出①②中主要发生反应的离子方程式：① ， ；② ， 。 (2)步骤②中不用氨水沉淀的原因是 。 【答案】 能溶于强碱溶液但不溶于氨水，用氨水不能将反和分离 【详解】(1)根据上述分析，过程①的反应为：Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O、Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O，离子方程式为：；；过程②为与碱的反应，离子方程式为：；； (2)步骤②中不用氨水沉淀的原因是能溶于强碱溶液但不溶于氨水，用氨水不能将反和分离。 【变式4-2】工业上用铝土矿(主要成分为、、)提取氧化铝作冶炼铝的原料，有多种不同的操作过程。现有提取的操作过程如下所示： (1)写出步骤①中发生反应的化学方程式： 。 (2)写出滤液(甲)中一种溶质与过量NaOH溶液反应进入滤液(乙)所发生反应的化学方程式： 。 (3)写出步骤③中生成沉淀的化学方程式： 。 【答案】、 【详解】(1)步骤①中加入盐酸，发生反应的方程式为、，故答案为：、； (2)步骤②加入过量的NaOH，先生成的沉淀为Al(OH)3、Fe(OH)3，继续加NaOH，氢氧化铝溶于强碱生成偏铝酸钠，因此滤液(甲)中一种溶质与过量NaOH溶液反应进入滤液(乙)所发生反应的化学方程式：，故答案为：； (3)步骤③中通入过量的二氧化碳，与偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，发生的化学方程式为，故答案为：； 基础达标 1．下列关于金属冶炼的叙述正确的是 A．工业上可利用铝热反应大量冶炼金属铁 B．金属钠、铝和铜都可用热还原法制备 C．电解熔融氯化镁可得金属镁 D．用足量CO还原磁铁矿得到9 mol铁时转移24 mol电子 【答案】CD 【详解】A．铝热反应可以用来冶炼高熔点金属(如铁)，但是铝热反应的成本较高，工业上大量金属铁的冶炼是采用CO还原法，A错误； B．金属钠、铝等活泼金属的冶炼采用电解法，B错误； C．电解熔融氯化镁可以获得金属镁，电解饱和氯化镁溶液可得氢氧化镁、氢气和氯气，C正确； D．中Fe的化合价有、，被CO全部还原，可得到3 mol Fe，转移8 mol电子，故得到9 mol铁时转移24 mol电子，D正确； 故选CD。 2．钛精矿（主要成分TiO2）制备Ti的主要流程如下（部分产物未标出）。 下列说法不正确的是 A．加入的物质X为还原剂 B．加入Ar的作用是防止金属被氧化 C．电解熔融MgCl2的化学方程式：MgCl2(熔融) Mg + Cl2↑ D．反应制得1 mol Ti，需要投入2 mol Cl2 【答案】D 【详解】A．此过程中钛元素化合价不变，加入单质碳（物质X）发生反应，，反应中碳元素化合价升高，故X作还原剂，A正确； B．在氩气保护下，四氯化钛纯品与镁发生还原反应生成钛和氯化镁，氩气可防止金属镁、钛被氧化，B正确； C．将生成的钛和氯化镁分离，同时对熔融的氯化镁进行电解，生成镁和氯气，C正确； D．根据反应、，需要2 mol Cl2才能生成1 mol TiCl4，从而间接得到1 mol Ti，但在完整的工艺流程中，所用Cl2会在后续电解MgCl2时被再生并循环使用，实际并不需要投入2 mol Cl2，D错误； 故选D。 3．废旧手机中含有贵金属金()，图是回收的简略流程图，下列说法错误的是 A．滤液a中的阳离子是和 B．粉碎可以增大反应物的接触面积，加快反应速率 C．由上述过程可知，的金属活泼性不如 D．在滤液b中加入过量的氢氧化钠溶液，会产生蓝色沉淀 【答案】A 【详解】A．滤液a是Fe、Zn与过量稀硫酸反应后的溶液，Fe生成，Zn生成，且稀硫酸过量，故阳离子有、和，并非仅有和，说法错误，A符合题意； B．粉碎固体可以增大反应物的接触面积，使反应更充分，加快反应速率，说法正确，B不符合题意； C．Zn能与稀硫酸反应，Au不与稀硫酸反应，说明Au活泼性不如Zn，说法正确，C不符合题意； D．滤液b是由Cu与O2加热生成CuO，再与过量的稀H2SO4反应生成CuSO4和H2O，故滤液b中含有CuSO4和过量的H2SO4，加入过量NaOH时，先中和H2SO4，再发生,即生成蓝色沉淀，说法正确，D不符合题意； 故选A。 4．矿石中含有丰富的金属元素，人类在长期的生产实践中探索出了各种冶炼金属的化学方法。下列有关说法错误的是 A．利用铝热反应可冶炼金属锰 B．选择不同方法冶炼不同金属的主要依据为金属熔点的高低 C．湿法炼铜的过程涉及了铁置换铜的反应 D．青铜器、金银的使用在铁器时代之前就存在 【答案】B 【详解】A．铝热反应利用铝的强还原性，可还原锰的氧化物冶炼金属锰，故A正确； B．金属冶炼方法主要依据金属活动性强弱，而非熔点高低，故B错误； C．湿法炼铜通过Fe与Cu2+反应置换出Cu，故C正确； D．青铜器（(铜锡合金)早于铁器，金银因性质稳定更早被使用，故D正确； 答案为B。 5．下列关于金属冶炼的说法正确的是 A．金属冶炼的本质是将化合态金属还原为游离态，冶炼方法由金属的活动性决定 B．铜的湿法冶炼是将金属钠投入到溶液中，从而置换出铜 C．铝的冶炼通常采用电解法，可以电解熔融氯化铝 D．用海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液可制得金属钠 【答案】A 【详解】A．金属冶炼的本质是将化合态金属还原为游离态，冶炼方法由金属的活动性决定。活泼金属（如Na、Al）用电解法，较活泼金属（如Fe、Cu）用热还原法，不活泼金属（如Hg、Ag）用热分解法，A正确； B．铜的湿法冶炼需用还原性比铜强的金属（如Fe）置换Cu，而钠会优先与水反应生成NaOH和H2，无法置换铜，B错误； C．铝的冶炼需电解熔融氧化铝，而非氯化铝，AlCl3属于共价化合物、熔融状态不导电，C错误； D．电解NaCl溶液生成NaOH、H2和Cl2，无法得到金属钠；制钠需电解熔融NaCl，D错误； 故选A。 6．在明代宋应星所著的《天工开物》中，有关火法炼锌的工艺记载：“每炉甘石十斤，装载入一泥罐内，∙∙∙∙∙∙然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，罐中炉甘石熔化成团。冷定毁罐取出。∙∙∙∙∙∙即倭铅也。∙∙∙∙∙∙然后以其似铅而性锰，故名之曰倭云”(注：炉甘石的主要成分是碳酸锌)。下列说法正确的是 A．工业上金属Mg的冶炼方法与锌的冶炼方法一样 B．古代火法炼锌涉及的主要反应为：ZnCO3+2CZn+3CO↑ C．煤炭干馏属于物理变化 D．火法炼锌时需往泥罐中注入大量空气 【答案】B 【详解】A．工业上金属Mg通过电解熔融MgCl2冶炼，而Zn通常用碳还原法，方法不同，A错误； B．炉甘石（ZnCO3）高温下分解为ZnO和CO2，ZnO再被C还原为Zn并生成CO，总反应式为，B正确； C．煤炭干馏生成焦炭、煤焦油等新物质，是化学变化，C错误； D．火法炼锌需高温，但反应在还原环境中进行，注入大量空气会消耗还原剂C，D错误； 故选B。 7．工业上用铝土矿(主要成分，含、等杂质)冶炼铝的主要流程如下： (注：碱溶时转变为铝硅酸钠沉淀) 下列叙述错误的是 A．操作Ⅰ适当增大NaOH溶液浓度可提高的浸取速率 B．通入过量的离子方程式为： C．实验室进行操作Ⅳ的仪器有蒸发皿、酒精灯、铁架台等 D．熔融电解生成的铝和氧气的物质的量之比为4：3 【答案】C 【详解】A．操作I中，适当增大NaOH溶液浓度，可提高Al2O3的浸取速率，A正确； B．往滤液中通入过量CO2，将NaAlO2转化为Al(OH)3沉淀和NaHCO3，离子方程式为：，B正确； C．操作IV是灼烧，所用仪器有坩埚、酒精灯、三脚架、泥三角、坩埚钳等，C错误； D．熔融电解发生的方程式为，生成的铝和氧气的物质的量之比为4：3，D正确；故选C。 8．铝土矿的主要成分是Al2O3，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质，某工厂用铝土矿制氧化铝的流程如下图。 回答下列问题： (1)为了加快“酸浸”的反应速率，可以采取的措施 (写两点)；“酸浸”步骤发生反应的离子方程式为 。 (2)流程中“操作”的名称是 ，得到“滤渣1”的主要成分是 (填化学式)。 (3)“除铁”步骤中，“滤渣2”的主要成分是 (填化学式)。 (4)“沉铝”步骤中，发生反应的化学方程式为 。 (5)写出Al(OH)3的一种用途 。 (6)工业冶炼铝用电解法，这种方法在冶炼金属中广泛应用，下列说法正确的是___________。 A．制取铝也可用电解熔融的方法 B．熔融Al2O3时加入冰晶石以降低其熔点 C．电解饱和氯化钠溶液制取金属钠 D．熔融时破坏离子键与共价键 【答案】(1)研磨铝土矿或 提高盐酸浓度 Al2O3+6H+=2Al3++3H2O、Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O (2)过滤 SiO2 (3)Fe(OH)3 (4)Na[Al(OH)4]+CO2=Al(OH)3↓+NaHCO3 (5)作胃酸中和剂或 阻燃剂 (6)B 【详解】（1）增大反应物的浓度、增大接触面积、升温等均能加快反应速率。为了加快“酸浸”的反应速率，可以采取的措施研磨铝土矿或 提高盐酸浓度(写两点)；据分析，“酸浸”步骤发生反应的离子方程式为Al2O3+6H+=2Al3++3H2O、Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O。 （2）据分析，流程中“操作”的名称是过滤，得到“滤渣1”的主要成分是SiO2 (填化学式)。 （3）据分析，“除铁”步骤中，“滤渣2”的主要成分是Fe(OH)3 (填化学式)。 （4）据分析，“沉铝”步骤中，发生反应的化学方程式为Na[Al(OH)4]+CO2=Al(OH)3↓+NaHCO3。 （5）Al(OH)3具有微弱碱性，可作胃酸中和剂，另外受热分解时吸热生成高熔点的氧化铝和水，则Al(OH)3的一种用途为阻燃剂。 （6）A．氯化铝是共价化合物，制取铝不能用电解熔融的方法，A错误； B． Al2O3晶体的熔点很高，“电解”熔融的Al2O3会消耗大量的能量，冰晶石的作用是助熔剂，使Al2O3在较低的温度下熔化，B正确； C．水与金属钠反应，制取金属钠应电解熔融氯化钠，C错误； D．只含离子键，熔融时破坏离子键，D错误；选B。 综合应用 1．工业上常以铝土矿(主要成分为，含少量)为原料冶炼金属铝，其工艺流程如图： (已知：Na[Al(OH)4]+CO2=Al(OH)3↓+NaHCO3)下列说法不正确的是 A．“溶解”时发生反应的离子方程式为 B．“过滤1”中所得滤渣的主要成分为红褐色 C．“酸化”时不能用代替 D．图中所示转化的反应中，只有一个属于氧化还原反应 【答案】B 【详解】A．Al2O3为两性氧化物，与NaOH溶液反应生成四羟基合铝酸盐，离子方程式为：，原子、电荷均守恒，故A正确； B．Fe2O3为碱性氧化物，不与NaOH溶液反应，故滤渣主要成分为Fe2O3，而非Fe(OH)3，故B错误； C．“酸化”目的是将转化为Al(OH)3沉淀，若用过量，Al(OH)3会继续溶解，无法得到沉淀，故C正确； D．图中所示转化的反应中，只有电解熔融氧化铝是氧化还原反应，故D正确；答案选B。 2．铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为，含和等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如图所示： 注：在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。回答下列问题： (1)“碱溶”时生成的离子方程式为 。 (2)向“过滤I”所得滤液中加入溶液，生成白色的沉淀。写出发生反应的离子方程式： 。 (3)冰晶石-熔体电解法仍然是目前工业生产金属铝的唯一方法。实验室利用以下装置能达到制备的实验目的是_______(填字母)。 A．制取 B．制取 C．分离 D．制取 (4)铝粉在1000℃时可与反应制备AlN。在铝粉中添加少量固体(已知受热分解产生和HCl)并充分混合，有利于AlN的制备，其主要原因是 。 【答案】(1) (2) (3)D (4)分解产生的HCl能够破坏铝粉表面的薄膜 【详解】（1）铝土矿中的与NaOH溶液反应生成，根据离子反应的书写规则，其反应的离子方程式为。 （2）“过滤Ⅰ”所得滤液中含有，它与溶液中的反应生成沉淀、和H2O，其反应的离子方程式为。 （3）A．稀硫酸与碳酸钙反应生成微溶的硫酸钙，覆盖在石灰石表面，阻止反应进一步进行，不能达到目的，A错误； B．该装置二氧化碳气体应长近短出，B错误； C．过滤时漏斗下端应靠着烧杯内壁，防止液滴飞溅，C错误； D．装置中受热分解生成和水，其反应的化学方程式为，能制取氧化铝，D正确； 故答案选D。 （4）铝表面有一层薄膜，分解产生的HCl能够破坏这层薄膜，使铝粉能与充分接触，有利于AlN的制备。 3．某铝土矿含、、、、及其他不溶性物质(不溶于酸)。设计如下工艺冶炼铝和铜并制得绿矾()： (1)滤渣A中除其他不溶性物质外还有 ；滤渣B的主要成分除含有外，还有 。 (2)写出反应②中生成的化学方程式： 。 (3)向滤渣B中加入的过量的试剂a为 (填“稀盐酸”或“稀硫酸”)。 (4)向溶液C中少量多次加入还原性铁粉，发生的离子方程式为 (任写一个)。 (5)操作I的名称为 ；操作II包括 、洗涤、干燥等操作，该操作中得到的绿矾晶体可用少量液体洗涤，该液体可以是 (填字母)。 A．蒸馏水　　B．酒精溶液 (6)操作II需要隔绝空气的主要原因是 。 【答案】(1) 、 (2) (3)稀硫酸 (4)(或，或) (5)过滤 蒸发浓缩、冷却结晶、过滤 B (6)防止被氧化 【详解】（1）由分析可知滤渣A中除其他不溶性物质外还有SiO2；滤渣B的主要成分除含有外，还有、； （2）反应②中四羟基合铝酸钠溶液与过量二氧化碳反应生成和碳酸氢钠，反应的化学方程式为； （3）后续需要得到绿矾，故试剂a为稀硫酸； （4）C中含Fe3+、Fe2+、Cu2+，H+等，加入还原性铁粉，发生的离子方程式有(或，或)； （5）操作I得到滤渣和滤液，则名称为过滤；FeSO4溶液经隔绝空气蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等到绿矾晶体，洗涤时为减少溶解损失，用80%酒精溶液洗涤，选B； （6）FeSO4有较强还原性，溶液被空气中的氧气氧化，操作II需要隔绝空气的主要原因是防止被氧化。 4．利用炼铝厂的废料—铝灰(含、及少量和、等)回收少量铝。有关工艺流程如图所示： 回答下列问题： (1)铁为26号元素，铁在周期表的位置为 。 (2)“酸浸”过程中加快酸浸速率的措施有 (填一种)。 (3)用“滤渣1”获得粗硅的化学反应方程式为 。 (4)“过滤2”后所得滤液中铝元素的存在形式为 (填离子符号)。 (5)“沉铁”步骤①加入的目的是 (用离子方程式表示)。该过程中过氧化氢的实际用量大于理论用量，理由是 。 (6)下列金属单质的冶炼与获得铝单质采取相同的冶炼方式的是___________(填序号)。 A． B． C． D． 【答案】(1)第四周期第Ⅷ族 (2)粉碎、适当升温、搅拌、适当提高硫酸的浓度等 (3) (4) (5) 催化的分解 (6)BD 【详解】（1）铁为26号元素，铁在周期表的位置为第四周期第Ⅷ族。故答案为：第四周期第Ⅷ族； （2）“酸浸”过程中加快酸浸速率的措施有粉碎、适当升温、搅拌、适当提高硫酸的浓度等。故答案为：粉碎、适当升温、搅拌、适当提高硫酸的浓度等； （3）“滤渣1”为二氧化硅可与碳在高温下反应得到粗硅，用“滤渣1”获得粗硅的化学反应方程式为。故答案为：； （4）在碱性条件下铝以形式存在，“过滤2”后所得滤液中铝元素的存在形式为。故答案为：； （5）“沉铁”步骤①加入的目的是，将亚铁离子氧化成铁离子，便于除去。该过程中过氧化氢的实际用量大于理论用量，理由是催化的分解。故答案为：；催化的分解； （6）A. 用热还原法冶炼，故不符；B. 用电解熔融氯化镁得到，故符合；C. 用热还原法冶炼，故不符；D. 用电解熔融氯化钠得到，故符合； 故答案为：BD。 5．下列关于资源综合利用和环境保护的化学方程式不正确的是 A．将煤气化为可燃性气体： B．用过量NaOH溶液吸收烟气中少量的： C．燃煤中加入石灰石脱硫： D．铝热法炼铁： 【答案】B 【详解】A．将煤气化为可燃性气体，发生的反应为碳与水蒸气反应生成CO和氢气，反应的化学方程式为：，A正确； B．用过量NaOH溶液吸收烟气中的CO2，反应生成碳酸钠和水，反应的化学方程式为：，故B错误； C．燃煤中加入石灰石脱硫，反应生成硫酸钙和二氧化碳，反应的化学方程式为：，故C正确； D．铝与氧化铁反应产生铁和氧化铝，反应为：，故D正确；故答案选B。 6．金属矿物资源的利用有着非常重要的意义。回答下列问题： (1)下列反应原理不符合工业冶炼金属实际情况的是_______(填字母)。 A． B． C． D． (2)白口铁(镀锌铁)在生产、生活中有广泛应用。某小组以菱锌矿(主要成分是，以及、、和等)制备白口铁的流程如下： 已知“浸取”后溶液中金属阳离子有、、、、。 ①“浸取”前将菱锌矿粉碎的目的是 。 ②“滤渣1”的主要成分是 (填化学式)。 ③“滤渣3”中主要成分是和，写出“氧化”时发生反应的离子方程式： 。 ④加时转化的离子方程式为 。 【答案】(1)A (2)提高浸取速率 【详解】（1）A. 工业上电解熔融氧化铝冶炼金属铝，故选A；     B. 工业上电解熔融氯化钠冶炼金属钠，故不选B； C. 工业上用一氧化碳还原氧化铁冶炼金属铁，故不选C；     D. 加热分解氧化汞冶炼金属汞，故不选D； 选A。 （2）①根据影响反应速率的因素，“浸取”前将菱锌矿粉碎的目的是知道接触面积，提高浸取速率。 ②和硫酸不反应，过滤，“滤渣1”的是。 ③“滤渣3”中主要成分是和，可知“氧化”时亚铁离子被氧化为氢氧化铁沉淀，高锰酸根被氧化为二氧化锰沉淀，发生反应的离子方程式为。 ④滤液3加Zn粉将溶液中的铜离子转化为铜，加时转化的离子方程式为。 7．下列冶炼金属的反应原理，不正确的是 A．铝热法炼铬： B．火法炼铜： C．电解法制钠：2NaCl(熔融) D．热分解法制镁：2MgO(熔融) 【答案】D 【详解】A．铝热法利用铝的强还原性，在高温下将金属活动性较弱的铬从其氧化物中置换出来，A正确； B．火法炼铜通过硫化亚铜与氧气高温反应生成铜和二氧化硫，B正确； C．钠为活泼金属，需电解熔融NaCl制取，C正确； D．镁的金属活动性强，工业上通过电解熔融MgCl2而非高温分解MgO，方程式为：MgCl2(熔融)，D错误；故选D。 8．下列金属冶炼的方法中，属于热分解法的是 A． B． C． D．(熔融) 【答案】A 【详解】A．加热氧化汞分解生成汞和氧气，属于热分解法，故选A； B．一氧化碳还原氧化铜生成铜，属于热还原法，故不选B； C．铝热反应还原氧化铁生成铁，属于热还原法，故不选C； D．电解熔融氧化铝制取铝，属于电解法，故不选D；选A。 9．下列各题均来自教材，请按照要求回答问题。 Ⅰ．下图所示的氮循环是生态系统物质循环的重要组成部分。 (1)下列说法中错误的是___________(填字母)。 A．图中①和②的转化过程属于氮的固定 B．③和④的转化说明含氮有机物和含氮无机物可以相互转化 C．发生⑤转化的过程中，氮元素被还原 D．⑥是在反硝化细菌作用下的反硝化过程，该过程有助于弥补人工固氮对氮循环造成的影响 (2)氮循环过程中发生的反应之一可表示为，该反应中每生成转移的电子数目是 。 Ⅱ．从铝土矿中提取铝的工艺流程见下图。 (3)请写出铝土矿中的与溶液发生反应的化学方程式： ； (4)请写气体通入溶液发生反应的化学方程式： ； (5)电解的时候添加冰晶石的作用是： 。 Ⅲ．已知氨可以与灼热的氧化铜反应生成氮气和金属铜，用下面示意图中的装置可以实现该反应。 A中装有的和混合物在加热条件下，可以发生反应生成、和。试回答下列问题： (6)B中加入的物质是碱石灰(和)的混合物，其作用是 。 (7)实验时在C中(装有)观察到的现象是 ，发生反应的化学方程式是 。 (8)实验时在D中观察到的现象是 ，收集到的物质是 。 【答案】(1)C (2)8NA (3) (4) (5)助熔剂 (6)除去氨气中混有的水蒸气 (7)固体由黑色变为红色 (8)有无色液体生成 氨水 【详解】（1）A．图中①和②的转化过程都是将N2转化为氮的化合物，属于氮的固定，A正确； B．③是将含氮有机物转化为含氮无机物，④是将含氮无机物转化为含氮有机物，则③和④的转化说明含氮有机物和含氮无机物可以相互转化，B正确； C．发生⑤转化的过程中，氮元素由-3价转化为+3、+5价，氮元素被氧化，C错误； D．⑥是在反硝化细菌作用下的反硝化过程，将氮的化合物转化为氮气，该过程有助于弥补人工固氮对氮循环造成的影响，D正确； 故选C。 （2）由反应，氮化合价由-3变为+5，可建立关系式：，则该反应中每生成转移的电子数目是8NA。 （3）与溶液反应生成四羟基合铝酸钠：； （4）足量气体通入溶液反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠：； （5）氧化铝的熔点高，耗能大，冰晶石可降低氧化铝的熔化温度，则电解的时候添加冰晶石的作用是：助熔剂； （6）A中制得的氨气中混有水蒸气，B中加入的物质是碱石灰(CaO和NaOH)的混合物，其作用是：除去氨气中混有的水蒸气。 （7）NH3在加热条件下能还原氧化铜生成Cu和氮气、水，则实验时在C中(装有CuO)观察到的现象是：固体由黑色变为红色，发生反应的化学方程式是； （8）实验时未反应的氨气和生成的水蒸气在D中混合转化为氨水，观察到的现象是：有无色液体生成，收集到的物质是氨水。 10．工业上冶炼Fe常用的方法是 A．电解法 B．还原法 C．热分解法 D．物理方法 【答案】B 【详解】工业上用CO还原Fe2O3冶炼Fe，该方法属于还原法，故选B。 拓展培优 1．工业上以铝土矿[主要成分为，含有少量和(不溶于水和盐酸)]为原料冶炼金属铝，可经过如下过程，其工艺流程示意图如下： 回答下列问题： (1)沉淀A的化学式是 ，溶液A中的阳离子有 (填离子符号)，写出通入氯气后所发生反应的离子方程式： 。 (2)NaOH溶液不能换为氨水的原因是 ，往溶液B中通入过量发生反应的离子方程式： 。 (3)写出灼烧沉淀B发生的化学方程式： 。 (4)溶液C中的溶质主要有 。 (5)已知在熔融状态下，可被电解(通电分解)得到金属铝，若100.00 kg铝土矿最终得到产品金属铝为43.20 kg，不考虑制备过程中铝元素的损失，则在铝土矿中的质量分数为 (保留小数点后两位)。 【答案】(1) SiO2 Al3+、Fe3+、Fe2+、H+ (2) Al(OH)3不溶于氨水，若将NaOH溶液换为氨水，则无法将Al和Fe元素分离开 ， (3) (4)NaCl、NaHCO3 (5)81.60 【详解】（1）SiO2；由上述分析可知，溶液A含有AlCl3、FeCl2、FeCl3和过量的HCl，阳离子为Al3+、Fe3+、Fe2+、H+；溶液A中通入适量Cl2，将Fe2+氧化为Fe3+，反应的离子方程式为； （2）Al(OH)3不溶于氨水，若将NaOH溶液换为氨水，则无法将Al和Fe元素分离开；由上述分析可知，CO2与反应生成Al(OH)3沉淀和NaHCO3，反应的离子方程式为，； （3）沉淀B为Fe(OH)3，灼烧Fe(OH)3时，Fe(OH)3会分解生成氧化铁和水，反应方程式为； （4）由上述分析可知，溶液C的溶质为NaCl、NaHCO3； （5）根据铝元素守恒可知，在铝土矿中Al2O3的质量百分数为。 2．工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下： 下列叙述正确的是 A．流程中有2次过滤，需要用到的仪器有烧杯、玻璃棒、分液漏斗 B．试剂X可以是氢氧化钠溶液，也可以是盐酸 C．反应①过滤后所得沉淀为氢氧化铁 D．反应②的离子方程式为 【答案】D 【详解】A．通过操作流程可知有2次过滤，过滤需要用到的仪器有烧杯、玻璃棒、(普通)漏斗，不需要分液漏斗，A错误； B．、都可以和盐酸反应，加入盐酸不能达到只除去氧化铁的作用，B错误； C．结合分析可知，反应①过滤后所得沉淀为氧化铁，C错误； D．Y是过量的二氧化碳，反应生成四羟基合铝酸钠和碳酸氢钠，该离子方程式正确，D正确； 故选D。 3．高铝粉煤灰是火力发电厂燃煤锅炉排放出的固体废物，含有较多的Al2O3和SiO2，少量的MgO、铁的氧化物及其他不溶性杂质。从粉煤灰中提取A12O3的工艺流程如图： 已知：SiO2不溶于水，也不溶于稀盐酸。 (1)酸浸时Al2O3和盐酸反应的离子方程式为 ，酸浸时控制温度在40℃左右不宜过高，原因是 。 (2)酸浸时盐酸应稍过量，此时浸出液中存在的阳离子有 。 (3)滤渣1中除了原不溶性杂质外，还有 ；滤渣2的主要成分有 。 (4)通入Cl2发生反应①的离子方程式为 。 (5)“反应②”后的溶液中Al元素主要以Na[Al(OH)4]形式存在，通入足量CO2气体，目的是使Al元素沉淀析出，该反应的化学方程式为 。 (6)“沉铝”前会先将Al元素和Fe、Mg元素进行分离，其中检验Fe3+沉淀完全的操作为 。 (7)反应①可在如图所示装置中进行。B中使用多孔球泡并搅拌，目的是 。为了提高原料的利用率和生成物的产率，通入的速度应该 。(填“迅速”或“缓慢”) 【答案】(1)Al2O3+6H+=2Al3++3H2O 防止盐酸挥发 (2)Mg2+、Al3+、Fe2+、Fe3+、H+ (3)SiO2 Mg(OH)2和Fe(OH)3 (4)Cl2+2Fe2+=2Cl-+2Fe3+ (5)Na[Al(OH)4]+ CO2 = Al(OH)3↓+NaHCO3 (6)取少量分离后的上层清液于试管中，滴加KSCN溶液，若溶液不变红，说明Fe3+沉淀完全 (7)让氯气与溶液充分接触，反应更充分 缓慢 【详解】（1）酸浸时与盐酸反应，生成氯化铝和水，离子方程式为Al2O3+6H+=2Al3++3H2O，温度过高，盐酸易挥发，故控制在40℃左右； （2）由分析可知，酸浸时浸出液中存在的阳离子有Mg2+、Al3+、Fe2+、Fe3+、H+； （3）由分析可知，滤渣1为SiO2，滤渣2主要成分为Mg(OH)2和Fe(OH)3； （4）浸出液中通入氯气后会将溶液中的二价铁氧化为三价铁，离子方程式为:Cl2+2Fe2+=2Cl-+2Fe3+； （5）“反应②”后的溶液中溶液中Al元素主要以Na[Al(OH)4]形式存在，通入足量CO2气体可使Al元素沉淀析出，反应的化学方程式为: Na[Al(OH)4]+ CO2 = Al(OH)3↓+NaHCO3； （6）检验Fe3+沉淀完全的操作为：取少量分离后的上层清液于试管中，滴加KSCN溶液，若溶液不变红，说明Fe3+沉淀完全； （7）B中使用多孔球泡并搅拌，让氯气与溶液充分接触，反应更充分；为了提高原料的利用率和生成物的产率，应该缓慢通入。 4．矿产资源、生物资源等是人类社会发展不可或缺的自然资源。 Ⅰ．一种以铝土矿（主要成分是，含有、、MgO等杂质）为原料生产铝的工艺流程如下： 回答下列问题： (1)“步骤Ⅱ”的操作名称为 。 (2)固体D的成分 （填化学式）。 (3)写出“步骤Ⅲ”中生成的离子反应方程式 。 (4)请推测上述步骤中哪一步转化过程消耗的能量最多，并说明理由 。 Ⅱ．从海带中提取的一种工艺流程如下： 已知：。 (5)“步骤④”中反应的离子方程式为 ；该步骤中的也可用替代，但需要控制的用量。不足或过量都会导致的质量减少，请解释原因 。 (6)“步骤⑤”是往含的水溶液中加入有机试剂提取。可选用的试剂为 。 a．苯        b．四氯甲烷        c．酒精 【答案】(1)过滤 (2)、 (3) (4)步骤V；步骤 I步骤Ⅲ都在溶液中进行，所需能量很低；步骤Ⅳ需要加热要消耗一定的能量；步骤V需要电解熔融，需要消耗大量的电能，消耗能量最多 (5) 不足会导致部分未被氧化为；如过量又会导致生成继续与过量反应生成，都会导致的质量减少 (6)ab 【详解】（1）根据分析，“步骤Ⅱ”为分离和沉淀与溶液，则其的操作名称为：过滤。 （2）根据分析，固体D的成分：、。 （3）“步骤Ⅲ”发生的反应为在溶液中通入过量将生成和，则反应的离子反应方程式为：。 （4）根据分析，步骤 I步骤Ⅲ都在常温溶液中进行，所需能量很低；步骤Ⅳ需要加热使沉淀分解生成，要消耗一定的能量；步骤V需要电解熔融得到单质Al，因的熔点非常高，所以此步反应需要消耗大量的电能，消耗能量最多。 （5）根据分析，“步骤④”为在含的溶液中加入酸性将氧化为，反应的离子方程式为：；该步骤中的也可用替代，但需要控制的用量，不足会导致部分未被氧化为；如过量又会导致生成继续与过量反应生成：，所以不足或过量都会导致的质量减少。 （6）从含的水溶液中加入有机试剂萃取，需要加入的有机溶剂与水不能互相溶解而出现液体分层，而且能大量溶解，则符合的试剂为： a．苯：能大量溶解，密度比水小，与水不溶能分层，a符合题意； b．四氯甲烷：能大量溶解，密度比水大，与水不溶能分层，b符合题意； c．酒精：能大量溶解，密度比水小，能与水混溶不分层，c不符合题意； 故符合的选项为：ab。 5．铝元素含量居金属首位，主要存在于铝土矿（主要成分为Al2O3，剩下部分为FeO、Fe2O3、SiO2）中。铝和铁的单质及合金在生产、生活、科研等领域应用广泛。（已知：SiO2不溶于强酸，但能溶于强碱） 请回答以下问题： (1)加入试剂A酸浸铝土矿发生主要反应的离子方程式是 。 (2)加入双氧水发生的离子反应方程式是 。 (3)操作1名称是 ，加热分解沉淀B用到的主要仪器是 。 (4)将滤液B中的铝元素以沉淀的形式析出为沉淀B，通入的气体A最好的选择是 （填字母）。 A．氨气          B．氯化氢          C．二氧化碳 通入过量气体A的离子方程式是 。 (5)取一定量滤液B，向其中滴加盐酸，产生固体的质量m随盐酸的体积变化如图所示，则滤液B中试剂B与另一主要溶质的物质的量之比为 。 (6)得到绿矾（FeSO4·7H2O）的操作2为蒸发浓缩、 ，过滤、洗涤、干燥。 (7)取m g绿矾粗品加水完全溶解，该粗品溶液恰好可以与V mL c mol·L-1的酸性高锰酸钾溶液反应。则该粗品中硫酸亚铁晶体（FeSO4·7H2O）的纯度计算式为 （列出式子，无需化简）。（已知硫酸亚铁晶体的摩尔质量为278g·mol-1） (8)向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物3.44g加入100 mL 1 mol·L-1的盐酸中恰好完全溶解，并收集到22.4mL（标准状况下）的气体。向反应后的溶液中滴加KSCN，无明显变化。若将1.72g该混合粉末用足量CO在高温条件下充分反应，残留固体的质量为_________（填字母）。 A．5.6g B．2.8g C．1.4g D．无法计算 【答案】(1)Al2O3 + 6H+ = 2Al3+ + 3H2O (2)2Fe2+ + H2O2 + 2H+ = 2Fe3+ + 3H2O (3)过滤 坩埚 (4) C CO2 + [Al(OH)4]- = Al(OH)3↓ + HCO (5)1：2 (6)冷却结晶 (7) (8)C 【详解】（1）加入试剂A酸浸铝土矿，铝土矿中氯元素含量最多，所以发生主要反应的离子方程式是Al2O3 + 6H+ = 2Al3+ + 3H2O； （2）加入双氧水，氧化二价铁离子，所以发生的离子反应方程式是2Fe2+ + H2O2 + 2H+ = 2Fe3+ + 3H2O； （3）据分析可知，操作1名称是过滤，加热分解沉淀B用到的主要仪器是坩埚； （4）将滤液B中的铝元素以沉淀的形式析出为沉淀氢氧化铝，通入的气体A最好的选择是二氧化碳，通入过量气体二氧化碳的离子方程式是CO2 + [Al(OH)4]- = Al(OH)3↓ + HCO； （5）取一定量滤液B，向其中滴加盐酸，产生氢氧化铝固体的质量m随盐酸的体积变化如图所示，可知生成的氢氧化铝消耗3V盐酸，即含有1V Na[Al(OH)4]，即0.5V之前为氢氧化钠，所以滤液B中试剂氢氧化钠与另一主要溶质Na[Al(OH)4]的物质的量之比为0.5:1=1：2； （6）得到绿矾（FeSO4·7H2O）的操作2为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥； （7）取m g绿矾粗品加水完全溶解，该粗品溶液恰好可以与V mL c mol·L-1的酸性高锰酸钾溶液反应，得离子反应方程式为，则该粗品中硫酸亚铁晶体的物质的量为5V ×10-3L×c mol·L-1，质量为5V ×10-3L×c mol·L-1×278 g·mol-1，纯度为； （8）向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物3.44g加入100 mL 1 mol·L-1的盐酸中恰好完全溶解，并收集到22.4mL（标准状况下）的气体，即0.001mol，向反应后的溶液中滴加KSCN，无明显变化，说明不存在三价铁离子，根据电荷守恒可得Fe2+为0.10L×1 mol·L-1÷2=0.05mol，若将1.72g该混合粉末用足量CO在高温条件下充分反应，得铁元素为0.025mol，残留固体的质量为0.025mol×56g·mol-1=1.4。 6．金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。下列有关金属冶炼的说法不正确的是 A．工业上用焦炭还原制取密度小、耐腐蚀的金属铝 B．金属被人类开发利用的先后顺序主要取决于金属的活动性，不是在地壳中的含量 C．金属的冶炼是将金属元素由化合态还原为游离态 D．金属Mg、Na工业上都是用电解熔融氯化物的方法冶炼 【答案】A 【详解】A．虽然焦炭具有还原氧化物的能力，但是在氧化铝中还原铝却是不可行的，工业上常用电解三氧化二铝制备金属铝，A错误； B．金属被人类开发利用的先后顺序主要取决于金属的活动性，活泼性越弱的金属越先被开发，B正确； C．金属冶炼的实质是将金属元素由化合态还原为游离态，C正确； D．工业上都是用电解熔融氯化物的方法冶炼Mg、Na单质，D正确；故选A。 7．从铝土矿（主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质）中提取氧化铝的两种工艺流程如下： 请回答下列问题： （1）固体A的主要成分是 （写名称）． （2）铝土矿与过量烧碱反应的离子方程式为 、 ． （3）电解熔融氧化铝可制得两种单质，写出该反应化学方程式 ． （4）指出流程乙的一个缺点是 ． （5）氧化铝与焦炭的混合物在氮气中高温加热反应，制得新型非金属材料AlN与一种中学常见气体X．已知每转移6.02×1023个电子，有0.5mol化合物X生成，此反应的化学方程式 ． 【答案】二氧化硅 Al2O3+2OH-=2AlO+ H2O SiO2+2OH-=SiO+H2O 2Al2O34Al+ 3O2↑ 氧化铝中含有二氧化硅杂质 Al2O3+N2+3C2AlN+3CO 【详解】流程甲：铝土矿中加入过量的稀盐酸，SiO2与盐酸不反应，Al2O3、Fe2O3、MgO均可与盐酸反应生成相应的氯化物，反应方程式为Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2O；Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O；MgO＋2H＋=Mg2＋＋H2O；反应液中加入过量烧碱，Al3＋变为AlO2-，Mg2＋、Fe3＋变为Mg(OH)2 和Fe(OH)3 沉淀，过滤后，滤液中通入足量的二氧化碳气体，生成了Al(OH)3沉淀；反应方程式为AlO2-＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCO3-。流程乙：铝土矿中加入过量的氢氧化钠溶液，Fe2O3、MgO与氢氧化钠不反应，SiO2、Al2O3均与强碱反应生成硅酸钠和偏铝酸钠，过滤，滤液中通入足量的二氧化碳，反应生成了Al(OH)3沉淀和硅酸。 (1)综上所述，固体A的主要成分是二氧化硅；正确答案： 二氧化硅。 (2)铝土矿中Al2O3、SiO2均与强碱反应，生成偏铝酸盐和硅酸盐，反应的离子方程式分别为：Al2O3+2OH-=2 AlO2-+ H2O 、 SiO2+2OH_ =SiO32﹣+H2O；正确答案：Al2O3+2OH-=2AlO2-+ H2O 、 SiO2+2OH_ =SiO32﹣+H2O。     (3)电解熔融氧化铝可制得金属铝和氧气，反应化学方程式2Al2O34Al+ 3O2↑；正确答案：2Al2O34Al+ 3O2↑。 (4)SiO2、Al2O3均与强碱反应生成硅酸钠和偏铝酸钠，过滤，滤液中通入足量的二氧化碳，反应生成了Al(OH)3沉淀和硅酸，加热后，得到氧化铝和二氧化硅，即氧化铝中含有二氧化硅杂质 ；正确答案：氧化铝中含有二氧化硅杂质。 (5)氧化铝与焦炭的混合物在氮气中高温加热反应，制得新型非金属材料AlN与一种中学常见气体X，根据元素守恒可以知道X中应含有氧元素和碳元素，已知每转移6.02×1023个电子即1mol电子，有0.5mol化合物X生成，由电子转移守恒，可得在X中C的化合价为，所以X是CO，所以该反应的化学方程式为Al2O3+N2+3C2AlN+3CO；正确答案：Al2O3+N2+3C2AlN+3CO。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $