专题9 金属与人类文明（期末复习专项训练）高一化学下学期苏教版

**基本信息** 以金属性质为主线，整合冶炼原理、价态转化、材料应用及工业流程，通过解题要点与模型建构实现方法迁移，强化化学观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |金属的存在形式和冶炼|4题（含铝热反应、铝土矿提铝）|金属活动性-冶炼方法对应关系、铝热反应特点|从存在形式（游离态/化合态）到冶炼原理（电解/热还原/湿法）的递变规律| |铁及其化合物的转化|5题（含价-类二维图、Fe²⁺/Fe³⁺检验）|“铁三角”氧化还原转化、价-类二维图分析模型|基于价态（0/+2/+3）构建物质类别（氧化物/碱/盐）转化网络| |金属材料与非金属材料|4题（含无机材料分类、合金应用）|无机材料分类体系（金属/非金属/复合材料）|材料性质（硬度/熔点/导电性）与组成、结构的关联| |与金属有关的工艺流程题|4题（含镁、铁、镍、铬流程）|工艺流程三阶段分析法（预处理-转化分离-产物获取）|从实验室制备到工业生产的原理迁移与条件控制|

专题9 金属与人类文明 题型1 金属的存在形式和金属的冶炼 1．D 2．C 3．C 4．(1)Al2O3+2OH-=2AlO+H2O (2)AlO+HCO+H2O=Al(OH)3↓+CO (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 题型2 铁及其化合的转化 1．A 2．A 3．C 4．A 5．C 题型3 金属材料与非金属材料 1．A 2．D 3．D 4．C 题型4 与金属有关的工艺流程题 1．B 2．B 3．(1)适当增大酸浸时硫酸的浓度、适当提高酸浸液的温度、将含镍废渣粉碎，搅拌等 SiO2+2CSi+2CO↑ (2)将Fe2+氧化为Fe3+ a (3)3Ni(OH)2+2Fe3+=3Ni2++2Fe(OH)3 (4)除去溶液中的Ca2+ (5)取最后一次洗涤液少许于试管中，先滴加盐酸，再滴加BaCl2溶液，溶液中不出现白色沉淀 4．(1)第四周期第Ⅷ族 (2)增大NaClO浓度、搅拌、升温、粉碎铬铁矿 (3) (4)MgO、 (5)AlO+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HCO (6)A (7)低于50℃冷却结晶 1 / 1学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题9 金属与人类文明 题型1 金属的存在形式和金属的冶炼 题型2 铁及其化合物的转化（重点） 题型3 金属材料与非金属材料 题型4 与金属有关的工艺流程题（重点） 题型1 金属的存在形式和金属的冶炼 1．【金属的存在形式与金属冶炼方法的选择】（24-25高一下·福建泉州·期末）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)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。 2．【金属的冶炼方法】（24-25高一下·广东汕头·期末）下列有关说法不正确的是 A．工业上一般通过电解熔融NaCl得到钠单质 B．可通过铝热反应从铁的氧化物中冶炼铁 C．镁在CO2的气氛中热还原TiCl4制钛 D．火烧焦炭与孔雀石[Cu2(OH)2CO3]炼铜的方法中转移4 mol电子时，2 mol铜离子被还原 【答案】C 【详解】A．因熔融NaCl电解生成Na和Cl2，工业上电解熔融NaCl制钠，A正确； B．铝能还原铁氧化物，可通过铝热反应从铁的氧化物中冶炼铁，B正确； C．镁与CO2反应，镁还原TiCl4需惰性气体环境，C错误； D．孔雀石炼铜时+2价铜生成0价铜，得到2个电子；当转移4mol电子有2mol Cu2+被还原，D正确； 故选C。 3．【铝热反应】下列有关金属的冶炼中，正确的是 A．以海水为原料，制得精盐，再电解精盐的水溶液制取 B．用铝热法还原和，制得金属各，消耗铝较少的是 C．以铁矿石、焦炭、空气等为原料，通过反应产生高温下还原铁矿石制得铁 D．以海水、石灰乳等为原料，经一系列过程制得，用还原制得 【答案】C 【详解】A．以海水为原料，制得精盐，再电解熔融氯化钠得到金属钠，而电解饱和食盐水得到的是氢氧化钠、氯气和氢气，A错误； B．根据得失电子守恒，设铝热法还原MnO2得1mol Mn时消耗金属铝的物质的量为x，则3x=4×1mol，x=mol，设铝热法还原Fe2O3得1mol Fe时消耗金属铝的物质的量为y，则3y=3×1mol，y=1mol，所以消耗铝较少的是Fe2O3，B错误； C．以铁矿石、焦炭、空气等为原料，通过反应产生的在高温下还原铁矿石炼铁，反应的化学方程式为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，C正确； D．以海水、石灰乳等为原料，经一系列过程制得MgCl2，再电解熔融氯化镁得到金属镁和氯气，D错误； 故答案为：C。 解题要点 铝热反应的特点 (1)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。 (2)在铝热反应中，反应混合物(铝粉、金属氧化物)称为铝热剂。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．【从铝土矿中提取金属铝】（24-25高一上·江苏·期末）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NaAlO2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-=2AlO+H2O (2)AlO+HCO+H2O=Al(OH)3↓+CO (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 【分析】以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝，由流程可知，加NaOH溶解时Fe2O3不反应，由信息可知SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀，Al2O3与NaOH溶液反应生成NaAlO2，过滤Ⅰ得到的滤渣为Fe2O3和铝硅酸钠，碳酸氢钠与NaAlO2反应生成Al(OH)3，过滤Ⅱ得到Al(OH)3，灼烧生成氧化铝，“电解I”为电解氧化铝生成Al和氧气，以此解答。 【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-=2AlO+H2O； （2）“过滤Ⅰ”所得滤液为NaAlO2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AlO+HCO+H2O=Al(OH)3↓+CO； （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。 题型2 铁及其化合的转化 1．【Fe2+和Fe3+的检验】（25-26高一下·江苏南京·阶段检测）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 探究目的 实验方案 A 验证溶液中含有： 向2mL溶液中加入少量稀盐酸，再滴加溶液，观察沉淀生成情况 B 验证溶液中含有 向2mL溶液中滴加几滴溶液，将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口，观察试纸颜色变化 C 溶液中是否含有 向2mL溶液中滴加几滴新制氯水；再滴加KSCN溶液，观察溶液的颜色变化 D 溶液中的检验 向2mL的溶液中滴加几滴KSCN溶液，观察是否有血红色沉淀产生 【答案】A 【详解】A．检验时，先加稀盐酸可排除Ag+、、等干扰离子，再滴加溶液，若产生白色沉淀即可证明含，实验方案可行，A正确； B．溶液中优先与反应，滴加少量时，量不足，无法与反应生成氨气，不能验证存在，B错误； C．原溶液本身含有，无论是否存在，滴加溶液都会变红，会干扰的检验，不能达到探究目的，C错误； D．与反应生成血红色可溶性络合物，不是沉淀，D错误； 故答案为A。 易错点拨 (1)检验Fe2＋时，不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能将加KSCN后的混合溶液加入到足量的新制氯水中(新制氯水可能氧化SCN－)。 (2)Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋(Cl－能还原KMnO4，有干扰)。 (3)检验Fe3＋也可用苯酚(C6H5OH)，检验Fe2＋最好用K3[Fe(CN)6]溶液。 (4)酸性条件下NO会将Fe2＋氧化为Fe3＋，干扰检验。 2．【Fe2+和Fe3+的转化】（25-26高一下·重庆·阶段检测）现有由和组成的混合物，取该混合物2.5 g溶于足量的盐酸中，向所得溶液中通入标况下224 mL ，恰好将完全氧化。则x值可能是 A．2.2 B．2.4 C．2.6 D．2.8 【答案】A 【详解】标况下的物质的量为，氧化时每个得，每个二价铁失e-，故；全部来自，设中个数为，个数为，则，，解得；设为，则，得；混合物中的质量，代入摩尔质量，得，解得，即必须小于2.4；故选A。 解题要点 “铁三角”中的转化关系 (1) Fe3＋具有较强的氧化性，可以氧化H2S、S2－、I－、SO2、SO、Fe、Cu 等物质。 2Fe3＋＋S2－===2Fe2＋＋S↓　 2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2 (2) Fe2＋既有氧化性又有还原性，主要表现还原性，易被氧化剂氧化成Fe3＋。 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O Fe2＋与MnO、NO(H＋)、ClO－等因发生氧化还原反应而不能大量共存。 3．【铁的“价-类二维图”】（25-26高一上·安徽·期末）“价-类”二维图可以从物质类别、化合价角度认识物质的性质及其转化关系。如图为铁元素的“价-类”二维图，下列说法正确的是 A．自然界中不存在a B．b是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速被氧化成d C．f在空气中转化为e时，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：4 D．维生素C能将h转化为g，该过程中维生素C被还原 【答案】C 【分析】根据“价类”二维图可知，a为Fe，b为FeO，d为Fe2O3，e为Fe(OH)3，f为Fe(OH)2，g为亚铁盐，h为铁盐，据此分析； 【详解】A．自然界中存在单质Fe，A错误； B．FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，部分被氧化生成Fe3O4，B错误； C．在空气中转化为，，被氧化，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：4，C正确； D．维生素C具有还原性，可将Fe3+转化为Fe2+，维生素C作还原剂，被氧化，D错误； 故选C。 解题要点 (1)横向变化体现了同价态不同类别(氧化物、碱、盐)之间的转化； ①碱性氧化物(Fe2O3、FeO)都能溶于酸(H＋)转化为盐； ②Fe2＋、Fe3＋与碱(OH－)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类别物质之间的转化，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、不同类别之间物质的转化，主要体现物质的氧化性和还原性。 4．【铁的化合物的制备】（25-26高一上·浙江杭州·期末）以废铁屑(主要成分为，含少量、等)为原料制备。下列相关原理、装置及操作正确的是 A．用装置甲去除废铁屑表面的油污 B．用装置乙将废铁屑转化为 C．用装置丙吸收气体 D．用装置丁采用蒸发结晶的方法从溶液中获取 【答案】A 【分析】用热的纯碱溶液将废铁屑表面的油污除去后，加入稀硫酸溶解，Fe转化为FeSO4和H2，Fe2O3转化为Fe2(SO4)3后被Fe还原为FeSO4，FeS转化为FeSO4和H2S，得到的FeSO4溶液采用蒸发浓缩、冷却结晶的方法获取FeSO4∙7H2O；产生的尾气经过酸性高锰酸钾溶液除去H2S，再进一步处理H2； 【详解】A．热的纯碱溶液碱性较强，能够去除油污，A正确； B．长颈漏斗未形成液封，FeS与稀硫酸反应产生的有毒气体H2S会从长颈漏斗逸出，污染空气，B错误； C．用酸性高锰酸钾溶液吸收H2S气体需要“长管进，短管出”，C错误； D．制备FeSO4∙7H2O晶体时，不能直接蒸发结晶，应采用蒸发浓缩、冷却结晶的方法，D错误； 故答案选A。 5．【Fe及其化合物的转化的应用】（25-26高一下·陕西汉中·阶段检测）脱硝是废水处理的重要环节，一种利用还原铁粉和微生物进行脱硝的过程如图所示。下列说法错误的是 A．反应②中是还原产物 B．反应①的离子方程式为 C．充足的氧气有利于废水脱硝 D．反应③中氧化产物与还原产物的质量比为1∶1 【答案】C 【分析】反应①；反应②；反应③归中反应；据此解题。 【详解】A．亚硝酸根离子中N元素化合价+3价，反应生成铵根离子中N元素-3价，说明N元素发生还原反应，生成还原产物，A正确； B．根据图示，铁被氧化生成亚铁离子，硝酸根离子被还原生成亚硝酸根离子，离子方程式：，B正确； C．充足的氧气能将还原的亚硝酸根离子再次氧化，不利于废水脱硝，C错误； D．由图知，反应③为，氧化产物与还原产物的质量比为1:1，D正确； 故答案选C。 题型3 金属材料与非金属材料 1．【无机材料的判断】（25-26高一下·辽宁抚顺·期中）无机非金属材料是高技术领域必需的材料。下列物质的主要成分不属于无机非金属材料的是 A．镍钛形状记忆合金 B．碳化硅轴承 C．石墨烯超轻海绵 D．硅太阳能电池 【答案】A 【详解】A．镍钛形状记忆合金是由、两种金属形成的合金，属于金属材料，其主要成分不属于无机非金属材料，A正确； B．碳化硅属于新型无机非金属陶瓷材料，其主要成分属于无机非金属材料，B错误； C．石墨烯是单质，属于无机非金属材料，其主要成分属于无机非金属材料，C错误； D．硅太阳能电池的主要成分为单质，是无机半导体材料，属于无机非金属材料，D错误； 故选A。 解题要点 无机材料的分类 2．【金属材料及其应用】（25-26高一下·江西上饶·期中）近年来，我国科技成果显著。下列成果所涉及的材料不属于金属材料的是 A．神舟十九号的耐高温材料——铼合金 B．超导量子计算机“本源悟空”的芯片材料——铝、铜和铌等 C．“天宫二号”航天器使用的质量轻强度高的材料——钛合金 D．“隐形战机”的隐身涂层材料之一——石墨烯 【答案】D 【详解】A．铼合金属于合金，合金属于金属材料范畴，A不符合题意； B．铝、铜和铌均为纯金属单质，属于金属材料，B不符合题意； C．钛合金属于合金，属于金属材料范畴，C不符合题意； D．石墨烯是碳元素的单质，属于无机非金属材料，不属于金属材料，D符合题意； 故选D。 3．【非金属材料的类别及性能】（25-26高一下·湖北荆州·期中）化学材料是生活、生产、国防的重要组成部分，以下有关说法错误的是 A．荆州“关羽巡城”中扮演者使用的大刀为了减轻重量，使用的是铝合金材质。 B．利用高纯硅半导体性能，可以制成芯片或硅太阳能电池。 C．在玻璃中加入硼酸盐制成耐化学腐蚀、耐温度急剧变化的茶杯。 D．战斗机使用氮化镓相控阵雷达可大幅提升探测距离，氮化镓材料属于金属材料。 【答案】D 【详解】A．铝合金密度小、强度高，适合制作需减轻重量的大刀构件，A正确； B．高纯硅是良好的半导体材料，可用于制备芯片和硅太阳能电池，B正确； C．添加硼酸盐的硼硅玻璃具有耐化学腐蚀、耐温度急剧变化的特性，可用于制作茶杯，C正确； D．氮化镓属于新型无机非金属材料，不属于金属材料，D错误； 故选D。 4．【无机材料与SEST】（25-26高一下·福建泉州·期中）化学与生产、生活社会发展息息相关，下列有关说法正确的是 A．陶瓷、玻璃、水泥和光导纤维都属于传统硅酸盐产品 B．动力电池和超轻海绵使用了石墨烯材料，该材料不是新型无机非金属材料 C．《吕氏春秋别类》中“金(即铜)柔锡柔，合两柔则钢”，体现合金硬度的特性 D．白居易的《问刘十九》中“绿蚁新醅酒，红泥小火炉”，优质红泥明亮且橙中略带红光，是因其含有含量较高的四氧化三铁 【答案】C 【详解】A．光导纤维的主要成分为，不属于硅酸盐，因此光导纤维不属于传统硅酸盐产品，A错误； B．石墨烯是碳的单质，属于新型无机非金属材料，B错误； C．铜和锡的硬度均较低，二者形成的铜锡合金硬度高于成分金属，体现了合金硬度大于成分金属的特性，C正确； D．为黑色晶体，红泥呈橙红色是因为含有较高含量的，D错误； 故选C。 题型4 与金属有关的工艺流程题 1．【与镁有关的工艺流程】（24-25高一下·江苏扬州·期中）以菱镁矿(主要成分为，含少量等物质)为原料制备的实验流程如图所示。下列说法正确的是 A．与稀盐酸反应的离子方程式为 B．氧化过程说明氧化性： C．“沉铁”后的溶液中大量存在、、、 D．将最后所得溶液蒸干可获得 【答案】B 【分析】菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量FeCO3等物质) 用稀盐酸酸浸，得氯化镁、氯化亚铁等混合溶液，通入氯气，把亚铁离子氧化为铁离子，再加氨水，得氢氧化铁沉淀；过滤，再从滤液中提取MgCl2·6H2O，据此回答。 【详解】A．MgCO3与稀盐酸反应的离子方程式为：MgCO3+2H+ = CO2↑+H2O+Mg2+，A错误； B．氧化过程离子方程式为：，氯气是氧化剂，铁离子为氧化产物，氧化剂的氧化性大于氧化产物，说明氧化性：，B正确； C．“沉铁”后的溶液中大量存在，因反应生成一水合氨而不能大量共存，C错误； D．MgCl2·6H2O是结晶水合物，从溶液中获取该晶体时不能蒸干并灼烧，若蒸干灼烧MgCl2·6H2O会转变为碱式氯化镁、氢氧化镁、氧化镁等物质，D错误； 故选B。 解题要点 工艺流程题的分析方法 （1）流程图一般三大部分：原料预处理、转化与分离阶段、获取最终产物阶段。 （2）流程中要分析“进” 、“出” 物质和仍然留在溶液中的离子等（否则可能漏掉副产品或干扰离子）。 （3）一般默认进入的物质过量，确保每一步目标元素利用率或转化率最高，产品产率最高，损失最小。当然在某些特殊情况下要控制用量。 2．【与铁有关的工艺流程】（25-26高一上·安徽黄山·期末）利用废旧镀锌铁皮可制备Fe3O4胶体粒子。某同学在实验室模拟该过程的主要流程如下，已知：Zn溶于强碱时生成可溶于水的。下列有关说法正确的是 A．用NaOH溶液处理废旧镀锌铁皮，主要目的是处理上面的油污 B．“氧化”后溶液中存在的阳离子主要有、、 C．实验室从反应液中获得Fe3O4胶体粒子可通过过滤操作得到 D．最后一步反应中，通入N2的目的是部分还原+3价的铁 【答案】B 【分析】由信息可知Zn能溶于强碱溶液，由流程可知，加入氢氧化钠溶液反应，锌溶解生成[Zn(OH)4]2-和氢气，铁不溶解，过滤得到滤液含[Zn(OH)4]2-，分离出不溶物为Fe，加入稀硫酸与Fe反应生成硫酸亚铁，再加入适量过氧化氢，部分亚铁离子被氧化为铁离子，得到含Fe2+、Fe3+的溶液，再通入氮气排出空气防止亚铁离子被氧化，加入氢氧化钠溶液生成四氧化三铁胶体粒子，据此分析； 【详解】A．氢氧化钠溶液与油污反应生成高级脂肪酸盐，具有去除油污作用，Zn溶于强碱时生成可溶于水的[Zn(OH)4]2-，氢氧化钠溶液起到溶解镀锌层的作用，A错误； B．由流程可知酸溶生成硫酸亚铁溶液，加过氧化氢氧化部分亚铁离子，则“氧化”后溶液中所存在的离子有：，B正确； C．因胶体粒子能通过滤纸，所以Fe3O4胶体粒子不能通过过滤操作得到，C错误； D．制得Fe3O4胶体粒子反应过程中，持续通入N2的目的是充当保护气，防止Fe2+被氧化成Fe3+，D错误； 故选B。 3．【其他金属的工艺流程】（25-26高一下·江西南昌·阶段检测）草酸镍晶体可用于制镍粉、及含镍催化剂等。一种以含镍废渣(主要成分为，含、、等杂质)为原料制备草酸镍晶体的工艺流程如图所示。 请回答下列问题： (1)写出“酸浸”时提高浸取速率的措施：___________；利用滤渣a中的主要成分可制备粗硅，工业上在1800～2000℃下制备粗硅的化学方程式是__________________。 (2)过一硫酸的结构式是，其在“反应i”中的作用是___________；下列试剂能代替过一硫酸的是___________(填标号)。 a．     b．稀硫酸     c．盐酸     d．铁粉 (3)写出“反应ii”的离子方程式：___________。 (4)“反应iii”加入的目的是___________。 (5)“一系列操作”包括过滤、洗涤、干燥等，其中检验草酸镍晶体洗涤干净的操作方法及现象是___________。 【答案】(1)适当增大酸浸时硫酸的浓度、适当提高酸浸液的温度、将含镍废渣粉碎，搅拌等 SiO2+2CSi+2CO↑ (2)将Fe2+氧化为Fe3+ a (3)3Ni(OH)2+2Fe3+=3Ni2++2Fe(OH)3 (4)除去溶液中的Ca2+ (5)取最后一次洗涤液少许于试管中，先滴加盐酸，再滴加BaCl2溶液，溶液中不出现白色沉淀 【分析】向含镍废渣(主要成分为Ni，含CaO、FeO、SiO2等杂质)中加入稀硫酸，Ni、CaO、FeO分别转化成硫酸镍、硫酸钙、硫酸亚铁，SiO2与硫酸不反应，过滤后硫酸镍、硫酸亚铁进入溶液，硫酸钙微溶于水，滤渣a为SiO2以及硫酸钙；向溶液中加入过一硫酸将亚铁离子氧化成铁离子，再加入氢氧化镍调节pH，将铁离子转化成氢氧化铁沉淀过滤除掉；再向溶液中加入氟化铵，使钙离子转化成氟化钙过滤除掉；再加入草酸铵使之生成草酸镍，再经过过滤、洗涤、干燥等得到草酸镍晶体，据此回答； 【详解】（1）“酸浸”时为了提高浸取速率，可以将含镍废渣粉碎、适当增大稀硫酸的浓度、适当升温、搅拌等方法；滤渣a中主要成分为SiO2，工业用焦炭还原SiO2制备粗硅，方程式为SiO2+2CSi+2CO↑； （2）加入过一硫酸后，亚铁离子转化成铁离子，后续生成氢氧化铁沉淀除掉，故过一硫酸的作用为将Fe2+氧化为Fe3+；能代替过一硫酸，则需具有氧化性， H2O2具有氧化性，故选a； （3）“反应ii”为铁离子与加入的Ni(OH)2反应，生成氢氧化铁沉淀和，离子方程式为3Ni(OH)2+2Fe3+=3Ni2++2Fe(OH)3； （4）加入NH4F的目的为使钙离子生成氟化钙沉淀以便除去； （5）溶液中含有，检验草酸镍晶体是否洗涤干净，即检验最后一次洗涤液中是否存在，方法为取最后一次洗涤液少许于试管中，先滴加盐酸，再滴加BaCl2溶液，溶液中不出现白色沉淀。 4．【其他金属的工艺流程】（25-26高一下·陕西西安·阶段检测）某铬铁(Ⅱ)矿主要成分为，还含有、MgO、等杂质，采用次氯酸钠法处理矿石并制备的工艺流程如图。已知“氧化浸出”时铁以最高价氧化物的形式存在。 (1)铁元素()在周期表中的位置是_________。 (2)“氧化浸出”时，为了加快反应速率，可采取的措施有_________(答两条)。 (3)“氧化浸出”时，发生的化学方程式为_________。 (4)滤渣的主要成分是_________。 (5)“沉铝”时，铝元素发生的离子方程式为_____________________。写出转化为的离子方程式：________________________。 (6)“混合”时，如何进行具体的实验操作？_________(填字母)。 A．将浓硫酸沿器壁慢慢倒入溶液中，边加边搅拌 B．将溶液沿器壁慢慢倒入浓硫酸中，边加边搅拌 C．将溶液和浓硫酸同时倒入容器中，搅拌均匀 (7)该工艺的某一副产物还可以用来制备硫酸亚铁晶体。硫酸亚铁晶体的溶解度如表所示，由硫酸亚铁溶液制备绿矾()的“操作”包括真空加热浓缩、__________、过滤、洗涤、干燥。 温度/℃ 0 10 30 50 56.7 60 64 70 80 90 溶解度/g 14.0 17.0 25.0 33.0 35.2 35.3 35.6 33.0 30.5 27 析出晶体 【答案】(1)第四周期第Ⅷ族 (2)增大NaClO浓度、搅拌、升温、粉碎铬铁矿 (3) (4)MgO、 (5)AlO+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HCO (6)A (7)低于50℃冷却结晶 【分析】铬铁矿主要成分为，含、、杂质，目标产物为。氧化浸出时，作氧化剂，在碱性条件下将中+2价Fe氧化为+3价、+3价Cr氧化为+6价，铁以最高价氧化物形式存在，与反应生成AlO进入溶液，不与反应，与共同作为滤渣分离。滤液为含、NaAlO2的混合溶液，通入过量沉铝时，AlO与反应生成沉淀，同时在酸性条件下转化为，得到溶液。加入浓硫酸时需遵循浓硫酸稀释操作规范，将浓硫酸沿器壁缓慢注入溶液中并搅拌。制备绿矾时，根据溶解度表，温度低于50℃时析出，故需在低于50℃下冷却结晶。 【详解】（1）铁元素的原子序数为26，电子层数为4，位于第四周期，在周期表处于第8列，属于第Ⅷ族，因此铁元素在周期表中的位置为第四周期第Ⅷ族。 （2）加快反应速率可从增大接触面积、提高反应物浓度、升高温度、搅拌等角度采取措施，可选择粉碎铬铁矿、适当升高温度，或增大NaClO浓度、搅拌，任答两条即可。 （3）氧化浸出时，中Fe为+2价，Cr为+3价，作为氧化剂，将Fe氧化为中+3价Fe，将Cr氧化为中+6价Cr，被还原为，结合电子守恒、原子守恒配平，反应的化学方程式为。 （4）氧化浸出过程中，、均不与反应，铁以最高价氧化物形式存在，因此过滤后滤渣的主要成分为、。 （5）沉铝时通入过量，AlO与过量反应生成沉淀和，离子方程式为AlO+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HCO。转化为时，在酸性条件下发生转化，溶于水提供酸性环境，反应生成，离子方程式为。 （6）混合时涉及浓硫酸的稀释，为防止液体飞溅，需将浓硫酸沿器壁缓慢倒入溶液中，边加边搅拌。 A．将浓硫酸沿器壁慢慢倒入溶液中，边加边搅拌，操作正确，A正确； B．将溶液沿器壁慢慢倒入浓硫酸中，会导致液体飞溅，操作错误，B错误； C．将溶液和浓硫酸同时倒入容器中，搅拌均匀，无法保证稀释过程的安全性，操作错误，C错误； 故选A。 （7）由溶解度表可知，温度低于50℃时析出的晶体为，温度高于50℃时析出的晶体结晶水含量减少，无法得到绿矾，因此真空加热浓缩后需进行低于50℃冷却结晶，再经过滤、洗涤、干燥得到绿矾。 1 / 1学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题9 金属与人类文明 题型1 金属的存在形式和金属的冶炼 题型2 铁及其化合物的转化（重点） 题型3 金属材料与非金属材料 题型4 与金属有关的工艺流程题（重点） 题型1 金属的存在形式和金属的冶炼 1．【金属的存在形式与金属冶炼方法的选择】（24-25高一下·福建泉州·期末）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)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。 2．【金属的冶炼方法】（24-25高一下·广东汕头·期末）下列有关说法不正确的是 A．工业上一般通过电解熔融NaCl得到钠单质 B．可通过铝热反应从铁的氧化物中冶炼铁 C．镁在CO2的气氛中热还原TiCl4制钛 D．火烧焦炭与孔雀石[Cu2(OH)2CO3]炼铜的方法中转移4 mol电子时，2 mol铜离子被还原 3．【铝热反应】下列有关金属的冶炼中，正确的是 A．以海水为原料，制得精盐，再电解精盐的水溶液制取 B．用铝热法还原和，制得金属各，消耗铝较少的是 C．以铁矿石、焦炭、空气等为原料，通过反应产生高温下还原铁矿石制得铁 D．以海水、石灰乳等为原料，经一系列过程制得，用还原制得 解题要点 铝热反应的特点 (1)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。 (2)在铝热反应中，反应混合物(铝粉、金属氧化物)称为铝热剂。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．【从铝土矿中提取金属铝】（24-25高一上·江苏·期末）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NaAlO2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____________________________。 题型2 铁及其化合的转化 1．【Fe2+和Fe3+的检验】（25-26高一下·江苏南京·阶段检测）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 探究目的 实验方案 A 验证溶液中含有： 向2mL溶液中加入少量稀盐酸，再滴加溶液，观察沉淀生成情况 B 验证溶液中含有 向2mL溶液中滴加几滴溶液，将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口，观察试纸颜色变化 C 溶液中是否含有 向2mL溶液中滴加几滴新制氯水；再滴加KSCN溶液，观察溶液的颜色变化 D 溶液中的检验 向2mL的溶液中滴加几滴KSCN溶液，观察是否有血红色沉淀产生 易错点拨 (1)检验Fe2＋时，不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能将加KSCN后的混合溶液加入到足量的新制氯水中(新制氯水可能氧化SCN－)。 (2)Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋(Cl－能还原KMnO4，有干扰)。 (3)检验Fe3＋也可用苯酚(C6H5OH)，检验Fe2＋最好用K3[Fe(CN)6]溶液。 (4)酸性条件下NO会将Fe2＋氧化为Fe3＋，干扰检验。 2．【Fe2+和Fe3+的转化】（25-26高一下·重庆·阶段检测）现有由和组成的混合物，取该混合物2.5 g溶于足量的盐酸中，向所得溶液中通入标况下224 mL ，恰好将完全氧化。则x值可能是 A．2.2 B．2.4 C．2.6 D．2.8 解题要点 “铁三角”中的转化关系 (1) Fe3＋具有较强的氧化性，可以氧化H2S、S2－、I－、SO2、SO、Fe、Cu 等物质。 2Fe3＋＋S2－===2Fe2＋＋S↓　 2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2 (2) Fe2＋既有氧化性又有还原性，主要表现还原性，易被氧化剂氧化成Fe3＋。 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O Fe2＋与MnO、NO(H＋)、ClO－等因发生氧化还原反应而不能大量共存。 3．【铁的“价-类二维图”】（25-26高一上·安徽·期末）“价-类”二维图可以从物质类别、化合价角度认识物质的性质及其转化关系。如图为铁元素的“价-类”二维图，下列说法正确的是 A．自然界中不存在a B．b是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速被氧化成d C．f在空气中转化为e时，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：4 D．维生素C能将h转化为g，该过程中维生素C被还原 解题要点 (1)横向变化体现了同价态不同类别(氧化物、碱、盐)之间的转化； ①碱性氧化物(Fe2O3、FeO)都能溶于酸(H＋)转化为盐； ②Fe2＋、Fe3＋与碱(OH－)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类别物质之间的转化，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、不同类别之间物质的转化，主要体现物质的氧化性和还原性。 4．【铁的化合物的制备】（25-26高一上·浙江杭州·期末）以废铁屑(主要成分为，含少量、等)为原料制备。下列相关原理、装置及操作正确的是 A．用装置甲去除废铁屑表面的油污 B．用装置乙将废铁屑转化为 C．用装置丙吸收气体 D．用装置丁采用蒸发结晶的方法从溶液中获取 5．【Fe及其化合物的转化的应用】（25-26高一下·陕西汉中·阶段检测）脱硝是废水处理的重要环节，一种利用还原铁粉和微生物进行脱硝的过程如图所示。下列说法错误的是 A．反应②中是还原产物 B．反应①的离子方程式为 C．充足的氧气有利于废水脱硝 D．反应③中氧化产物与还原产物的质量比为1∶1 题型3 金属材料与非金属材料 1．【无机材料的判断】（25-26高一下·辽宁抚顺·期中）无机非金属材料是高技术领域必需的材料。下列物质的主要成分不属于无机非金属材料的是 A．镍钛形状记忆合金 B．碳化硅轴承 C．石墨烯超轻海绵 D．硅太阳能电池 解题要点 无机材料的分类 2．【金属材料及其应用】近年来，我国科技成果显著。下列成果所涉及的材料不属于金属材料的是 A．神舟十九号的耐高温材料——铼合金 B．超导量子计算机“本源悟空”的芯片材料——铝、铜和铌等 C．“天宫二号”航天器使用的质量轻强度高的材料——钛合金 D．“隐形战机”的隐身涂层材料之一——石墨烯 3．【非金属材料的类别及性能】（25-26高一下·湖北荆州·期中）化学材料是生活、生产、国防的重要组成部分，以下有关说法错误的是 A．荆州“关羽巡城”中扮演者使用的大刀为了减轻重量，使用的是铝合金材质。 B．利用高纯硅半导体性能，可以制成芯片或硅太阳能电池。 C．在玻璃中加入硼酸盐制成耐化学腐蚀、耐温度急剧变化的茶杯。 D．战斗机使用氮化镓相控阵雷达可大幅提升探测距离，氮化镓材料属于金属材料。 4．【无机材料与SEST】（25-26高一下·福建泉州·期中）化学与生产、生活社会发展息息相关，下列有关说法正确的是 A．陶瓷、玻璃、水泥和光导纤维都属于传统硅酸盐产品 B．动力电池和超轻海绵使用了石墨烯材料，该材料不是新型无机非金属材料 C．《吕氏春秋别类》中“金(即铜)柔锡柔，合两柔则钢”，体现合金硬度的特性 D．白居易的《问刘十九》中“绿蚁新醅酒，红泥小火炉”，优质红泥明亮且橙中略带红光，是因其含有含量较高的四氧化三铁 题型4 与金属有关的工艺流程题 1．【与镁有关的工艺流程】（24-25高一下·江苏扬州·期中）以菱镁矿(主要成分为，含少量等物质)为原料制备的实验流程如图所示。下列说法正确的是 A．与稀盐酸反应的离子方程式为 B．氧化过程说明氧化性： C．“沉铁”后的溶液中大量存在、、、 D．将最后所得溶液蒸干可获得 解题要点 工艺流程题的分析方法 （1）流程图一般三大部分：原料预处理、转化与分离阶段、获取最终产物阶段。 （2）流程中要分析“进” 、“出” 物质和仍然留在溶液中的离子等（否则可能漏掉副产品或干扰离子）。 （3）一般默认进入的物质过量，确保每一步目标元素利用率或转化率最高，产品产率最高，损失最小。当然在某些特殊情况下要控制用量。 2．【与铁有关的工艺流程】（25-26高一上·安徽黄山·期末）利用废旧镀锌铁皮可制备Fe3O4胶体粒子。某同学在实验室模拟该过程的主要流程如下，已知：Zn溶于强碱时生成可溶于水的。下列有关说法正确的是 A．用NaOH溶液处理废旧镀锌铁皮，主要目的是处理上面的油污 B．“氧化”后溶液中存在的阳离子主要有、、 C．实验室从反应液中获得Fe3O4胶体粒子可通过过滤操作得到 D．最后一步反应中，通入N2的目的是部分还原+3价的铁 3．【其他金属的工艺流程】（25-26高一下·江西南昌·阶段检测）草酸镍晶体可用于制镍粉、及含镍催化剂等。一种以含镍废渣(主要成分为，含、、等杂质)为原料制备草酸镍晶体的工艺流程如图所示。 请回答下列问题： (1)写出“酸浸”时提高浸取速率的措施：___________；利用滤渣a中的主要成分可制备粗硅，工业上在1800～2000℃下制备粗硅的化学方程式是__________________。 (2)过一硫酸的结构式是，其在“反应i”中的作用是___________；下列试剂能代替过一硫酸的是___________(填标号)。 a．     b．稀硫酸     c．盐酸     d．铁粉 (3)写出“反应ii”的离子方程式：___________。 (4)“反应iii”加入的目的是___________。 (5)“一系列操作”包括过滤、洗涤、干燥等，其中检验草酸镍晶体洗涤干净的操作方法及现象是___________。 4．【其他金属的工艺流程】（25-26高一下·陕西西安·阶段检测）某铬铁(Ⅱ)矿主要成分为，还含有、MgO、等杂质，采用次氯酸钠法处理矿石并制备的工艺流程如图。已知“氧化浸出”时铁以最高价氧化物的形式存在。 (1)铁元素()在周期表中的位置是_________。 (2)“氧化浸出”时，为了加快反应速率，可采取的措施有_________(答两条)。 (3)“氧化浸出”时，发生的化学方程式为_________。 (4)滤渣的主要成分是_________。 (5)“沉铝”时，铝元素发生的离子方程式为_____________________。写出转化为的离子方程式：________________________。 (6)“混合”时，如何进行具体的实验操作？_________(填字母)。 A．将浓硫酸沿器壁慢慢倒入溶液中，边加边搅拌 B．将溶液沿器壁慢慢倒入浓硫酸中，边加边搅拌 C．将溶液和浓硫酸同时倒入容器中，搅拌均匀 (7)该工艺的某一副产物还可以用来制备硫酸亚铁晶体。硫酸亚铁晶体的溶解度如表所示，由硫酸亚铁溶液制备绿矾()的“操作”包括真空加热浓缩、__________、过滤、洗涤、干燥。 温度/℃ 0 10 30 50 56.7 60 64 70 80 90 溶解度/g 14.0 17.0 25.0 33.0 35.2 35.3 35.6 33.0 30.5 27 析出晶体 1 / 1学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $