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- 2021-05-14 发布
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第一章 金属及其化合物
第一节
钠及其化合物
1.了解钠的主要性质及其应用。
2.了解钠的重要化合物的主要性质及其应用。
…………………………[循着图示·想一想]…………………………
……………………………[特色特性·记一记]……………………………
1．特殊的颜色：Na2O2——淡黄色固体
2．特殊的存放：Na、K保存在煤油中，Li保存在石蜡中
3．特殊的用途：钠钾合金——原子反应堆的导热剂
4．必记五反应：
(1)2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
(2)2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
(3)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
(4)Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑
(5)Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3
考点一 活泼的金属单质——钠
[教材知识层面]
1．钠的原子结构
钠位于元素周期表中第三周期ⅠA族，原子结构示意图：
，最外层只有1个电子，在化学反应中易失去最外层电子而呈现＋1价，因而钠在化学反应中表现出较强的还原性。
2．钠的性质
(1)物理性质：
颜色
熔点
硬度
密度
导电导热性
银白色
低
小
比水的小
比煤油的大
良好
(2)化学性质：
①与非金属单质(如O2、Cl2)的反应
与O2反应
②与水的反应：
a．化学方程式：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。
b．与滴加酚酞的水反应的现象与解释：
3．钠的制备、保存与用途
(1)制备：电解熔融氯化钠，化学方程式为2NaCl电解,2Na＋Cl2↑。
(2)保存：密封保存，通常保存在石蜡油或煤油中。
(3)用途：
①钠钾合金(液态)可用于原子反应堆的导热剂；
②作强还原剂，将某些稀有金属从它们的卤化物中还原出来，如4Na＋TiCl4Ti＋4NaCl；
③用作电光源，制作高压钠灯。
[高考考查层面]
命题点1 钠与盐溶液的反应
(1)钠投入到NaCl溶液中，只有氢气放出。
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。
(2)钠投入到CuSO4溶液中，产生蓝色沉淀。
2Na＋2H2O＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑。
(3)钠投入到铵盐(如NH4Cl)溶液中，有H2和NH3逸出。
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，
NH4Cl＋NaOH===NaCl＋NH3↑＋H2O。
[典题示例]
金属钠分别与下列溶液反应时，既有沉淀析出，又有气体逸出的是( )
A．BaCl2溶液 B．K2SO4溶液
C．CuSO4溶液 D．NH4NO3溶液
解析：选C 因为是溶液中的反应，所以都有H2产生，NH4NO3溶液还产生NH3，CuSO4溶液还产生Cu(OH)2沉淀。
命题点2 焰色反应
(1)概念：
很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊颜色的现象。属于元素的物理性质。
(2)操作步骤：
铂丝无色待测物观察火焰颜色铂丝无色。
(3)常见元素焰色反应的颜色：
钠元素：黄色；钾元素：紫色(透过蓝色钴玻璃观察)。
[典题示例]
用光洁的铂丝蘸取某无色溶液在无色火焰上灼烧，直接观察到火焰呈黄色，下列各判断正确的是( )
A．只含有Na＋
B．一定含有Na＋，可能含有K＋
C．既含有Na＋，又含有K＋
D．可能含有Na＋，可能还含有K＋
解析：选B Na元素的焰色为黄色，而K元素的焰色为紫色，而且黄色会干扰紫色，所以不能判断是否含有K元素。
[考点达标层面]
1．判断下列描述的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)(2014·北京高考)将钠块放入水中，产生气体的方程式为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。( )
(2)(2014·北京高考)钠表面自然形成的氧化层能够保护内层金属不被空气氧化。( )
(3)(2013·全国卷Ⅱ)钠与CuSO4溶液的反应：2Na＋Cu2＋===Cu↓＋2Na＋。( )
(4)(2013·广东高考)1 mol Na被完全氧化生成Na2O2，失去2NA个电子。( )
(5)钠与足量O2反应生成Na2O，随着温度的升高，生成Na2O的速率逐渐加快。( )
(6)焰色反应是大多数金属元素的性质，属于化学变化。( )
(7)金属钠可以保存在CCl4中。( )
(8)钠、钾着火后，用水或泡沫灭火器可迅速灭火。( )
答案：(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7)× (8)×
2．(2015·郑州模拟)取一小块金属钠，放在燃烧匙里加热，下列现象描述正确的是( )
①金属先熔化 ②在空气中燃烧，放出黄色火花 ③燃烧后得白色固体 ④燃烧时火焰为黄色 ⑤燃烧后生成淡黄色固体物质
A．②⑤ B．①②③ C．①④⑤ D．④⑤
答案：C
考点二 钠的氧化物——氧化钠和过氧化钠
[教材知识层面]
物质
氧化钠(Na2O)
过氧化钠(Na2O2)
颜色状态
白色固体
淡黄色固体
类别
碱性氧化物
过氧化物
氧元素化合价
－2
－1
化学键类型
只有离子键
有离子键和共价键
电子式
Na＋[]2－Na＋
Na＋[]2－Na＋
与水反应
Na2O＋H2O===2NaOH
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
与CO2反应
Na2O＋CO2===Na2CO3
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
与盐酸反应
Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O
2Na2O2＋4HCl===4NaCl＋2H2O＋O2↑
主要用途
可制烧碱
漂白剂、消毒剂、供氧剂
保存
密封
密封、远离易燃物
[高考考查层面]
命题点1 过氧化钠的强氧化性
1．从元素化合价角度分析Na2O2的性质
2．强氧化性的五个表现
[典题示例]
1．在溶液中加入足量的Na2O2后仍能大量共存的离子组是( )
A．Na＋、Fe2＋、Cl－、SO B．K＋、AlO、Cl－、SO
C．Ca2＋、Mg2＋、NO、HCO D．Na＋、Cl－、CO、SO
解析：选B Na2O2具有强氧化性，能将Fe2＋氧化成Fe3＋，能将SO氧化成SO，A、D两项不能共存；Na2O2与水反应生成NaOH，C项中的Mg2＋、HCO与OH－不能大量共存。
2．下列关于Na2O2的说法正确的是( )
A．Na2O2与SO2反应生成Na2SO3和O2
B．Na2O2投入到酚酞溶液中，溶液变红
C．Na2O2能与酸反应生成盐和水，所以Na2O2是碱性氧化物
D．Na2O2与水反应，Na2O2既是氧化剂，又是还原剂
解析：选D Na2O2具有强氧化性，与SO2反应生成Na2SO4而不是Na2SO3，A错误；Na2O2投入到酚酞溶液中，溶液先变红后褪色，B错误；Na2O2不属于碱性氧化物而属于过氧化物，C错误。
命题点2 Na2O2与水、CO2反应的四个重要关系
1．物质的量的关系
无论是CO2或H2O(g)的单一物质还是二者的混合物，与足量的Na2O2反应时，消耗CO2或H2O(g)与放出O2的物质的量之比均为2∶1，即气体减小的体积等于生成的O2的体积。
2．固体质量关系
2CO＋O22CO2 ①
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 ②
①＋②得，Na2O2＋CO===Na2CO3(虚拟的反应)
即CO可被Na2O2完全吸收，固体增重即为CO的质量。
2H2＋O22H2O ③
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ ④
③＋④得，Na2O2＋H2===2NaOH(虚拟的反应)
即H2可被Na2O2完全吸收，固体增重即为H2的质量。
结论：凡分子组成符合(CO)m·(H2)n的物质，m g该物质在O2中完全燃烧，将其产物(CO2和水蒸气)通过足量Na2O2后，固体增重必为m g。或者是由C、H、O三种元素组成的物质，只要C、O原子个数比为1∶1，即可满足上述条件。中学阶段常见的符合这一关系的物质有：
(1)无机物：H2、CO及H2和CO的混合气体；
(2)有机物：CH3OH(甲醇)、HCHO(甲醛)、CH3COOH(乙酸)、C6H12O6(葡萄糖)等。
3．先后顺序关系
一定量的Na2O2与一定量CO2和H2O(g)的混合物反应，解决问题时可视作Na2O2先与CO2反应，待CO2反应完成后，Na2O2再与H2O(g)发生反应(实际情况复杂得多)。
4．电子转移关系
不论是与CO2还是与H2O(g)反应，CO2与H2O(g)均既不是氧化剂也不是还原剂，反应的实质都是Na2O2自身发生的氧化还原反应，所以每有1 mol O2生成时，转移的电子均为2 mol。
[典题示例]
1．200 ℃时，11.6 g CO2和水蒸气的混合气体与足量的Na2O2充分反应后固体质量增加了3.6 g，则原混合气体的总物质的量是( )
A．0.125 mol B．0.25 mol
C．0.5 mol D．1 mol
解析：选C 根据质量守恒定律可知，生成O2的质量为11.6 g－3.6 g＝8 g，n(O2)＝＝0.25 mol，
根据Na2O2与H2O(g)、CO2反应的物质的量的关系可知CO2和H2O(g)的物质的量之和为0.25 mol×2＝0.5 mol。
2．取a g某物质在O2中完全燃烧，将生成物与足量Na2O2固体完全反应，反应后，固体质量恰好也增加了a g，下列物质不能满足上述结果的是( )
A．H2 B．CO
C．C6H12O6 D．C12H22O11
解析：选D 由反应2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑和2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2知每摩尔Na2O2与H2O、CO2分别完全反应时，相当于吸收了2 g H2、28 g CO。凡分子组成符合(CO)m·(H2)n的可燃物a g，在O2中完全燃烧，将生成的水和CO2通过足量的Na2O2固体后，固体增重也是a g，或者可以总结为由C、H、O三种元素组成的物质，只要C、O原子个数比为1∶1，即可满足题目要求。
[考点达标层面]
1．判断下列描述的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)(2014·山东高考)Na2O2与水反应是水作还原剂的氧化还原反应。( )
(2)(2014·江苏高考)过氧化钠的电子式为NaNa。( )
(3)(2014·江苏高考)在过氧化钠与水的反应中，每生成0.1 mol氧气，转移电子的数目为0.4NA。( )
(4)(2014·大纲卷)1 mol Na2O2固体中含离子总数为4NA。( )
(5)(2014·全国卷Ⅱ)二氧化碳通过Na2O2粉末，反应后固体物质增重。( )
(6)(2013·江苏高考)Na2O2溶于水产生O2的离子方程式为：Na2O2＋H2O===2Na＋＋2OH－＋O2↑。( )
答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)×
2．为了使宇航员在飞船中得到一个稳定的、良好的生存环境，一般在飞船内安装盛有Na2O2或K2O2颗粒的装置，它的用途是产生氧气。下列关于Na2O2的叙述正确的是( )
A．Na2O2中阴、阳离子的个数比为1∶1
B．Na2O2分别与水及CO2反应产生相同量的O2时，需要水和CO2的质量相等
C．Na2O2分别与水及CO2反应产生相同量的O2时，转移电子的物质的量相等
D．Na2O2的漂白原理与SO2的漂白原理相同
解析：选C Na2O2的电子式为Na＋[]2－Na＋，故阴、阳离子的个数比为1∶2，A错误；生成相同量的O2时消耗的水和二氧化碳的物质的量相同，但质量不同，B项错误；由得失电子守恒知两者转移电子的物质的量相同，C项正确；Na2O2因具有强氧化性而有漂白性，SO2易与有色物质化合生成不稳定的无色物质，故原理不同，D项错误。
考点三 钠重要的两种盐——碳酸钠与碳酸氢钠
[教材知识层面]
1．物理性质
名称
碳酸钠
碳酸氢钠
化学式
Na2CO3
NaHCO3
俗名
纯碱或苏打
小苏打
颜色、状态
白色粉末
细小白色晶体
水溶性
易溶于水
水中易溶，但比Na2CO3的溶解度小
2．化学性质
(1)热稳定性：
①Na2CO3性质稳定，受热难分解。
②NaHCO3性质不稳定，受热易分解，化学方程式为2NaHCO3△,Na2CO3＋H2O＋CO2↑。
(2)与酸(足量盐酸)反应：
①Na2CO3：Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑。
②NaHCO3：NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑。
(3)与碱(NaOH溶液)反应：
①Na2CO3：与NaOH溶液不反应。
②NaHCO3：NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O。
(4)相互转化：
①Na2CO3―→NaHCO3
向Na2CO3溶液中通入CO2，化学方程式为Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3。
②NaHCO3―→Na2CO3
NaHCO3固体加热分解转化成Na2CO3。
3．主要用途
(1)碳酸钠：
用于造纸、制造玻璃、制皂、洗涤等。
(2)碳酸氢钠：
用于发酵、医药、灭火剂等。
[高考考查层面]
命题点1 碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别
[典题示例]
1．有两试管分别装有Na2CO3和NaHCO3溶液，下列操作或判断正确的是( )
方案
操作
判断
A
分别加入澄清石灰水
产生沉淀的为Na2CO3
B
分别加入等浓度的稀盐酸
反应较剧烈的为Na2CO3
C
分别加入CaCl2溶液
产生沉淀的为Na2CO3
D
逐渐加入等浓度的盐酸
立即产生气泡的为Na2CO3
解析：选C Na2CO3溶液与NaHCO3溶液均与澄清石灰水反应产生白色沉淀，A错误；等浓度的Na2CO3、NaHCO3溶液分别与等浓度的盐酸反应，产生气泡较快者为NaHCO3溶液，B错误；向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸，开始不产生气泡，过一段时间才有气体产生，D错误；Na2CO3溶液与CaCl2溶液反应产生白色沉淀而NaHCO3溶液与CaCl2溶液不反应，C正确。
2．(2015·扬州模拟)某校化学课外小组为了鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种白色固体，用不同的方法做了以下实验，如图所示。
(1)只根据图Ⅰ所示实验，不能够达到实验目的的原因是
________________________________________________________________________。
(2)图Ⅱ、Ⅲ所示实验均能鉴别这两种物质，其反应的化学方程式为_____________。
(3)若用实验Ⅱ验证碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性，则试管B中装入的固体最好是(填化学式)________________________________________________________________________。
解析：(1)NaHCO3、Na2CO3都与盐酸反应放出CO2，不能达到目的。
(2)Ⅱ、Ⅲ都是利用NaHCO3的不稳定性进行鉴别。
(3)试管B中装入碳酸氢钠，试管A中装入碳酸钠，这样直接加热的碳酸钠温度高，不分解，不能使澄清石灰水变浑浊，而间接加热的碳酸氢钠分解，使澄清石灰水变浑浊，表明了碳酸氢钠很不稳定。
答案：(1)无论是Na2CO3还是NaHCO3均可以与盐酸反应产生CO2，两者的反应现象相同，故达不到鉴别目的
(2)2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，
CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O
(3)NaHCO3
[方法技巧]
鉴别碳酸钠与碳酸氢钠的方法
命题点2 碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的四种基本图像
(1)向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸，消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系(如图1所示)。
图像特点：Oa段、ab段消耗盐酸的体积相等。
反应原理：Oa段 CO＋H＋===HCO，
ab段 HCO＋H＋===H2O＋CO2↑。
(2)向NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸，消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系(如图2所示)。
图像特点：从O点开始即产生CO2气体。
反应原理：HCO＋H＋===H2O＋CO2↑。
(3)向Na2CO3、NaHCO3的混合溶液中逐滴加入盐酸，消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系(如图3所示，设Na2CO3、NaHCO3的物质的量之比为m∶n＝1∶1，其他比例时的图像略)。
图像特点：Oa段消耗盐酸的体积小于ab段消耗盐酸的体积。
反应原理：Oa段 CO＋H＋===HCO，
ab段 HCO＋H＋===H2O＋CO2↑。
(4)向NaOH、Na2CO3的混合物中逐滴加入盐酸，消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系(如图4所示，设NaOH、Na2CO3的物质的量之比x∶y＝1∶1，其他比例时的图像略)。
图像特点：Oa段消耗盐酸的体积大于ab段消耗盐酸的体积。
反应原理：Oa段 H＋＋OH－===H2O，
CO＋H＋===HCO；
ab段 HCO＋H＋===H2O＋CO2↑。
[典题示例]
1．将0.4 g NaOH和1.06 g Na2CO3混合并配成溶液，向溶液中滴加0.1 mol·L－1稀盐酸。下列图像能正确表示加入盐酸的体积和生成CO2的物质的量的关系的是( )
解析：选C 向NaOH与Na2CO3的混合溶液中滴加盐酸，盐酸首先与NaOH反应，然后与Na2CO3反应转化为NaHCO3：CO＋H＋===HCO，之后与HCO反应生成CO2，因n(OH－)＝n(CO)＝0.01 mol，故加入0.02 mol HCl后开始有气体生成。结合各种物质的量分析图像可知，选项C符合题意。
2．(2015·潍坊期末)向NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加0.1 mol·L－1稀盐酸，CO2的生成量与加入盐酸的体积(V)的关系如图所示。下列判断正确的是( )
A．在0～a范围内，只发生中和反应
B．ab斜段发生反应的离子方程式为CO＋2H＋===H2O＋CO2↑
C．a＝0.3
D．原混合溶液中NaOH与Na2CO3的物质的量之比为1∶2
解析：选C 向NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加0.1 mol·L－1稀盐酸，发生的反应依次为：OH－＋H＋===H2O，CO＋H＋===HCO，HCO＋H＋===CO2↑＋H2O，据此可以解答。在0～a范围内，发生的反应应该是OH－＋H＋===H2O，CO＋H＋===HCO，不只发生中和反应，A错误；ab段发生反应的离子方程式为HCO＋H＋===CO2↑＋H2O，B错误；从图像知生成CO2 0.01 mol，根据方程式HCO＋H＋===CO2↑＋H2O可知消耗盐酸的物质的量为0.01 mol，故a＝0.3，C正确；根据方程式和图像可知Na2CO3的物质的量是0.01 mol，共计消耗盐酸0.02 mol，所以与氢氧化钠反应的盐酸是0.04 mol－0.02 mol＝0.02 mol，则氢氧化钠的物质的量为0.02 mol，因此原混合液中，NaOH与Na2CO3的物质的量之比为2∶1，D错误。
[方法技巧]
依据图像特点判断溶液成分的方法
(1)若a＝0，(即图像从原点开始)，溶液中的溶质为NaHCO3；
(2)若V(Oa)＝V(ab)(即Oa段与ab段消耗盐酸的体积相同)，溶液中的溶质为Na2CO3；
(3)若V(Oa)>V(ab)(即Oa段消耗的体积大于ab段消耗盐酸的体积)，溶液中的溶质为Na2CO3和NaOH的混合物；
(4)若V(Oa)Cu2＋>Fe2＋，还原性是Fe>Cu，则A.若无固体剩余，这说明铁粉完全被溶液中的铁离子氧化，但此时溶液中不一定还有Fe3＋，A不正确；B.若有固体存在，则固体中一定有铜，可能还有铁，因此溶液中一定有Fe2＋，B正确；C.若溶液中有Cu2＋，则也可能有部分铜已经被置换出来，因此不一定没有固体析出，C不正确；D.若溶液中有Fe2＋，但如果溶液中Fe3＋过量，则不一定有Cu析出，D不正确。
2．下列除杂的操作不正确的是( )
A．MgCl2溶液中混有少量FeCl3：加入足量镁充分反应后过滤
B．FeCl2溶液中混有少量FeCl3：加入过量铁粉充分反应后过滤
C．CuCl2溶液中混有少量FeCl3：加入NaOH溶液充分反应后过滤
D．CuCl2溶液中混有少量FeCl2：先加入H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，再加入CuO充分反应后过滤
解析：选C FeCl3溶液中存在水解平衡：FeCl3＋3H2OFe(OH)3＋3HCl，加入Mg与H＋反应，上述平衡右移，使Fe3＋转化成Fe(OH)3而除去，A正确；加入过量铁粉，FeCl3与Fe反应生成FeCl2而达到除杂的目的，B正确；先用H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，再利用FeCl3的水解，加入的CuO与H＋反应将Fe3＋转化成Fe(OH)3而除去，D正确；C项中加入NaOH溶液、Cu2＋、Fe3＋均转化成氢氧化物沉淀，不符合除杂要求。
[方法技巧]
混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的除去方法
(1)除去Mg2＋中混有的Fe3＋的方法：
向混合溶液中加入Mg、MgO、MgCO3、Mg(OH)2中之一，与Fe3＋水解产生的H＋反应，促进Fe3＋的水解，将Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去。
(2)除去Cu2＋中混有的Fe3＋的方法：
向混合溶液中加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3中之一，与Fe3＋水解产生的H＋
反应，促进Fe3＋的水解，将Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去。
(3)除去Mg2＋中混有的Fe2＋的方法：
先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后再按(1)的方法除去溶液中的Fe3＋。
(4)除去Cu2＋中混有的Fe2＋的方法：
先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后再按(2)的方法除去溶液中的Fe3＋。
命题点2 Fe2＋、Fe3＋的检验
1．Fe2＋的检验
方法一：取出少量被检验的溶液，滴加KSCN溶液，无现象，再滴加氯水，若变成红色溶液，说明有Fe2＋存在(鉴别时不能先滴加氯水)。
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，
Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3(红色)。
方法二：取出少量被检验的溶液，加入NaOH溶液，产生白色絮状沉淀，白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，证明有Fe2＋存在。
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2，
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
2．Fe3＋的检验
方法一：取出少量被检验的溶液，滴加KSCN溶液，溶液变红色，证明有Fe3＋存在。
方法二：取出少量被检验的溶液，加入NaOH溶液，产生红褐色沉淀，证明有Fe3＋存在。
3．含Fe2＋、Fe3＋的混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验
(1)Fe3＋的检验：
①溶液变红色，说明含有Fe3＋
②试纸变蓝色，说明含有Fe3＋
(2)Fe2＋的检验：
①KMnO4溶液紫红色褪去，说明含有Fe2＋
②溴水褪色，说明含有Fe2＋
[典题示例]
1．下列离子的检验方法合理的是( )
A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色，说明不含Fe2＋
B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红，说明原溶液中含有Fe2＋
C．向某溶液中加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋
D．向某溶液中加入NaOH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Fe2＋，不含有Mg2＋
解析：选C A项中只能说明含有Fe3＋，无法说明是否含Fe2＋；B项原溶液中可能只有Fe3＋而没有Fe2＋；D项中在生成红褐色沉淀Fe(OH)3时可能掩盖了白色沉淀Mg(OH)2的生成，因此无法判定原溶液中是否有Mg2＋。
2．(2012·山东高考节选)工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：
用稀H2SO4浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈红色，说明溶液中存在________(填离子符号)，检验溶液中还存在Fe2＋的方法是________(注明试剂、现象)。
解析：滴加KSCN溶液后呈红色，说明溶液中有Fe3＋，检验溶液中还存在Fe2＋时，可以利用Fe2＋的还原性，加入酸性KMnO4溶液，溶液紫色褪去。
答案：Fe3＋ 取少量溶液，滴加KMnO4溶液，KMnO4褪色
[考点达标层面]
1．判断下列描述的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)(2014·全国卷Ⅰ)FeCl3溶液可用于铜质印刷线路板制作的原理是FeCl3能从含Cu2＋的溶液中置换出铜。( )
(2)(2014·江苏高考)(NH4)2Fe(SO4)2溶液与过量NaOH溶液反应制Fe(OH)2：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓。( )
(3)(2014·安徽高考)Fe2(SO4)3和KI溶液反应的离子方程式：Fe3＋＋2I－===Fe2＋＋I2。( )
(4)(2014·四川高考)检验Fe(NO3)2晶体是否氧化变质的方法是将Fe(NO3)2样品溶于稀H2SO4后，滴加KSCN溶液，观察溶液是否变红。( )
(5)(2013·江苏高考)向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，该溶液中一定含有Fe2＋。( )
(6)(2012·广东高考)Fe3＋有氧化性，所以FeCl3溶液可用于回收废旧电路板中的铜。( )
(7)(2011·安徽高考)过量的Fe粉中加入稀HNO3
，充分反应后，滴入KSCN溶液，溶液呈血红色，说明稀HNO3将Fe氧化为Fe3＋。( )
(8)(2011·江苏高考)FeCl3溶液与Cu的反应：Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋Fe2＋。( )
答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)√ (7)× (8)×
2．某学生设计了如图所示的方法，鉴定盐A的组成成分，由此分析，下列结论中正确的是( )
A．A中一定有Fe3＋ B．C中一定有Fe3＋
C．B为AgI沉淀 D．A一定为FeBr2溶液
解析：选B HNO3具有强氧化性，可氧化Fe2＋，A中不一定有Fe3＋，A错；AgI为黄色沉淀，C错；A可能是FeBr3溶液、FeBr溶液或二者的混合物，D错。
以“铁的化合物的转化”为载体串联铁元素单质及其化合物知识
高考载体(2014·浙江高考T26)
某研究小组为了探究一种无机矿物盐X(仅含Ca、Fe、C、O四种元素)的组成和性质，设计并完成了如下实验：
[知识串联设计]
(1)流程图中红褐色沉淀是________，白色沉淀2是________，由白色沉淀2转化成红褐色沉淀的化学方程式为___________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)固体2的成分为FeO，写出固体2与盐酸反应的离子方程式__________________。
(3)在酸性条件下，H2O2能将Fe2＋氧化成Fe3＋，反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
(4)溶液3中含有金属阳离子是________，如何通过实验检验该离子的存在________________________________________________________________________。
(5)气体甲的成分是________，气体甲与固体2在一定条件下可以发生氧化还原反应，写出此反应的化学方程式________，设计实验方案验证该反应的产物________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)Fe(OH)3 Fe(OH)2 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(2)FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O
(3)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
(4)Fe2＋ 取少量溶液3置于试管中，滴入几滴KSCN溶液，无明显现象，再滴加氯水，溶液变红色，说明溶液3中含有Fe2＋
(5)CO2 CO2＋2FeOFe2O3＋CO
检测Fe2O3：将固体用盐酸溶解，加入KSCN溶液，若显红色，表明产物中含有Fe3＋；
检测CO：将气体通过灼热CuO，黑色固体变为红色。
1．下列试剂中，不能使Fe2＋转化为Fe3＋的是( )
①氯气 ②NaCl溶液
③KMnO4溶液 ④稀硝酸
⑤盐酸 ⑥NaNO3溶液
A．①②③ B．①③④
C．②④⑤ D．②⑤⑥
解析：选D Cl2、KMnO4、稀HNO3都有强氧化性、能将Fe2＋氧化成Fe3＋，而NaCl溶液、盐酸、NaNO3溶液不能将Fe2＋氧化成Fe3＋。
2．(2015·成都模拟)某溶液中可能存在Mg2＋、Fe2＋、Fe3＋，加入NaOH溶液，开始时有白色絮状沉淀生成，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，下列结论正确的是( )
A．一定有Fe2＋，一定没有Fe3＋、Mg2＋
B．一定有Fe3＋，一定没有Fe2＋、Mg2＋
C．一定有Fe3＋，可能有Fe2＋，一定没有Mg2＋
D．一定有Fe2＋，可能有Mg2＋，一定没有Fe3＋
解析：选D 反应开始有白色沉淀生成，说明溶液中一定不存在Fe3＋，生成的白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，说明溶液中一定存在Fe2＋，但不能确定Mg2＋的存在。
3．在FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入铁粉，充分反应后仍有固体存在，则下列判断不正确的是( )
A．加入KSCN溶液一定不变红色
B．溶液中一定含Fe2＋
C．溶液中一定含Cu2＋
D．剩余固体中一定含铜
解析：选C 氧化性Fe3＋＞Cu2＋，加入Fe先还原Fe3＋，然后再还原Cu2＋。
4．把一定量铁粉放入氯化铁溶液中，完全反应后，所得溶液中Fe2＋和Fe3＋的浓度恰好相等。则已反应的Fe3＋和未反应的Fe3＋的物质的量之比为( )
A．1∶1 B．1∶2
C．2∶3 D．3∶2
解析：选C 由反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋可知反应的Fe3＋与生成的Fe2＋的物质的量比为2∶3。
5．为了验证Fe3＋的性质，某化学兴趣小组设计了下图所示的一组实验，其中实验方案设计错误的是( )
A．④ B．③
C．③④ D．①②③④⑤
解析：选C ③不反应，实验方案及现象均错；④检验的是Cl－，与Fe3＋的性质无关。
6．下列中学常见实验的现象或表述正确的是( )
A．过量的铁投入到一定量的稀硝酸中，充分反应后取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液，溶液显血红色
B．制备氢氧化亚铁时，向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，边加边搅拌，即可制得白色的氢氧化亚铁
C．检验红砖中的氧化铁成分，向红砖粉末中加入盐酸，充分反应后取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液2～3滴即可
D．FeO投入稀H2SO4和稀HNO3中均得到浅绿色溶液
解析：选C A项，过量Fe与HNO3反应生成Fe2＋；B项，Fe(OH)2极易被氧化，经搅拌，加速了Fe(OH)2的氧化，无法得到白色的氢氧化亚铁；D项，FeO可被稀HNO3氧化生成Fe3＋，而FeO与稀H2SO4反应生成Fe2＋。
7．下列各组物质中，X是主体物质，Y是少量杂质，Z是为除去杂质所要加入的试剂，其中所加试剂正确的一组是( )
A
B
C
D
X
FeCl2溶液
FeCl3溶液
Fe
FeSO4溶液
Y
FeCl3
CuCl2
Al
Fe2(SO4)3
Z
Cl2
Fe
NaOH溶液
Cu
解析：选C Cl2与FeCl2反应，A错误；Fe与FeCl3、CuCl2均反应，B错误；D有新的杂质CuSO4生成。
8．把22.4 g铁粉完全溶解于某浓度的硝酸中，如反应只收集到0.3 mol NO2和0.2 mol NO，下列说法正确的是( )
A．反应后生成的盐只为Fe(NO3)3
B．反应后生成的盐只为Fe(NO3)2
C．反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，其物质的量之比为1∶3
D．反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，其物质的量之比为3∶1
解析：选C 铁粉的物质的量为0.4 mol。收集到0.3 mol NO2和0.2 mol NO；则转移电子数为0.9 mol，由得失电子守恒列方程n(Fe3＋)×3＋n(Fe2＋)×2＝0.9，n(Fe3＋)＋n(Fe2＋)＝0.4得n(Fe3＋)＝0.1，n(Fe2＋)＝0.3，选项C正确。
9．某研究小组开展课外研究发现，将适量Zn与一定浓度氯化铁溶液反应，开始可以观察到大量气泡产生。反应后期，溶液的pH升高到6左右，金属表面出现黑色粉末，溶液变成浅绿色。试管底部出现灰绿色悬浮物。收集少量黑色粉末与稀硫酸作用有气泡产生。则下列反应没有发生的是( )
A．FeCl3＋3H2O===Fe(OH)3↓＋3HCl
B．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
C．3Zn＋2FeCl3===3ZnCl2＋2Fe
D．4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
解析：选A FeCl3水解显酸性，所以生成的气体为H2，B选项正确；由金属表面出现黑色粉末，可知有铁单质生成，C选项正确；由试管底部出现灰绿色悬浮物可知D选项正确，A选项错误。
10．下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是( )
选项
操作和现象
结论或目的
A
向红砖粉末中加入盐酸，充分反应后取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液2～3滴，溶液呈红色
红砖中含有氧化铁
B
CO还原Fe2O3得到的黑色固体加入盐酸溶解后再加入KSCN溶液，溶液不显红色
黑色固体中没有Fe3O4
C
取少量Fe(NO3)2试样加水溶解，加稀H2SO4酸化，滴加KSCN溶液，溶液变为红色
该Fe(NO3)2试样已经变质
D
向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红色
原溶液中含有Fe2＋
解析：选A B项中CO还原Fe2O3得到单质Fe，即使有Fe3O4，其溶于盐酸后产生的Fe3＋与Fe发生反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，加入KSCN溶液也不显红色，错误；C项中NO＋H＋具有强氧化性，而Fe2＋具有还原性，两者发生氧化还原反应，有Fe3＋生成，遇KSCN溶液呈红色，无法证明样品是否变质，错误；D项中若原溶液中无Fe2＋存在Fe3＋，也有此现象，错误。
11．(2015·青岛质检)工业上利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2等)为原料制备高档颜料铁红(Fe2O3)，具体生产流程如下：
试回答下列问题：
(1)滤液X中含有的金属阳离子是________(填离子符号)。
(2)步骤Ⅲ中可选用________调节溶液的pH(填字母)。
A．稀硝酸 B．氨水
C．氢氧化钠溶液 D．高锰酸钾溶液
(3)步骤Ⅳ中，FeCO3沉淀完全后，溶液中含有少量Fe2＋，检验Fe2＋的方法是________。
(4)步骤Ⅳ的反应温度一般需控制在35℃以下，其目的是_________________。
(5)在空气中煅烧FeCO3生成产品氧化铁的化学方程式为______________________。
解析：(1)硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2等)酸浸后过滤，SiO2为滤渣，滤液中含有的金属阳离子是Fe2＋、Fe3＋。
(2)步骤Ⅲ要把pH调高，步骤Ⅳ还要加NH4HCO3，若使用氢氧化钠溶液，产品中容易混入Na＋，所以选B。(4)NH4HCO3受热易分解，高温会促进Fe2＋水解。
答案：(1)Fe2＋、Fe3＋ (2)B
(3)取少量溶液，加入硫氰化钾溶液，不显红色，然后滴加氯水，溶液变为红色
(4)防止NH4HCO3分解，减少Fe2＋水解
(5)4FeCO3＋O22Fe2O3＋4CO2
12．(2015·温州二模)铁及其化合物有重要用途，如聚合硫酸铁[Fe2(OH)n(SO4)3－]m是一种新型高效的水处理混凝剂，而高铁酸钾(其中铁的化合价为＋6)是一种重要的杀菌消毒剂，某课题小组设计如下方案制备上述两种产品：
请回答下列问题：
(1)若A为H2O(g)，可以得到Fe3O4，写出H2O的电子式：________________________。
(2)若B为NaClO3与稀硫酸，写出其氧化Fe2＋的离子方程式(还原产物为Cl－)________________________________________________________________________。
(3)若C为KNO3和KOH的混合物，写出其与Fe2O3加热共融制得高铁酸钾的化学方程式，并配平：
Fe2O3＋KNO3＋KOH——＋KNO2＋
(4)为测定溶液Ⅰ中铁元素的总含量，实验操作如下：准确量取20.00 mL溶液Ⅰ于带塞锥形瓶中，加入足量H2O2，调节pH<3，加热除去过量H2O2；加入过量KI充分反应后，再用0.100 0 mol·L－1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液20.00 mL。
已知：2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2
I2＋2S2O===2I－＋S4O。
①写出滴定选用的指示剂________，滴定终点观察到的现象________________。
②溶液Ⅰ中铁元素的总含量为________ g·L－1。若滴定前溶液中H2O2没有除尽，所测定的铁元素的含量将会________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
解析：(4)②若滴定前溶液中H2O2没有除尽，过量的H2O2氧化KI得到I2，根据关系式2Fe3＋～I2，I2的量增大使得所测定的铁元素的含量偏高。
答案：(1)HH
(2)6Fe2＋＋ClO＋6H＋===6Fe3＋＋Cl－＋3H2O
(3)Fe2O3＋3KNO3＋4KOH2K2FeO4＋3KNO2＋2H2O
(4)①淀粉 溶液由蓝色变无色且保持半分钟不变色
②5.6 偏高
13．(2015·衡水模拟)根据下列转化关系，回答有关问题。
(1)浅绿色溶液D主要成分的化学式为________，试剂1是________。
(2)下列物质不能作为试剂2的是________(填序号)。
a．Cl2 b．新制氯水 c．浓硫酸 d．S e．硝酸
(3)固体A溶于稀盐酸的化学方程式为
________________________________________________________________________。
(4)溶液C到溶液F红色加深的原因是
________________________________________________________________________。
(5)某同学在实验时向E中加入了过量的一种固体物质，发现淡黄色褪去，现对褪色原因进行探究。提出你的假设：____________；为了对你所提出的假设进行验证，你设计的实验方案是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：从框图可知，Fe和稀盐酸反应生成FeCl2溶液，为浅绿色，即D的主要成分为FeCl2，加入试剂2后变为棕黄色溶液，联想最终变成深红色溶液F(硫氰化铁溶液)，可以推断溶液E的主要成分为Fe3＋，试剂2为强氧化剂，S不符合条件。Fe与H2O(g)反应生成固体Fe3O4，Fe3O4与盐酸反应的化学方程式为Fe3O4＋8HCl===2FeCl3＋FeCl2＋4H2O，所以溶液B为FeCl3和FeCl2的混合溶液，加入试剂1(KSCN溶液或NH4SCN溶液)后，Fe3＋变成Fe(SCN)3，加入试剂2(强氧化剂)，Fe2＋被氧化为Fe3＋，并进一步转化为Fe(SCN)3，所以溶液红色加深。
答案：(1)FeCl2 KSCN溶液(或NH4SCN溶液)
(2)d (3)Fe3O4＋8HCl===2FeCl3＋FeCl2＋4H2O
(4)溶液中的Fe2＋被氧化剂氧化成Fe3＋，使Fe3＋浓度增大，从而生成更多的硫氰化铁使红色加深
(5)加入还原剂将Fe3＋还原 用胶头滴管取少量淡黄色褪去后的溶液于试管中，滴加少量KSCN溶液，再加入几滴氯水。如果溶液开始不出现红色，加氯水后出现红色，则说明假设正确；若溶液不变红色，则假设不正确
1.了解常见金属活动性顺序。
2.了解合金的概念及其重要应用。
3.了解铜及其重要化合物的主要性质及其应用。
第四节
金属材料与矿物 铜及其化合物
……………………………………[循着图示·想一想]……………………………………
………………………………[特色特性·记一记]………………………………
1．特殊的颜色：Cu、Cu2O—红色，CuO—黑色
Cu(OH)2—蓝色，CuSO4—白色，
CuSO4·5H2O—蓝色，Cu2(OH)2CO3—绿色
2．特殊的制法：
(1)电解法(K、Ca、Na、Mg、Al等活泼金属)
(2)热还原法(Zn—Cu之间较活泼金属)
(3)热分解法(Hg、Ag等不活泼金属)
3．必记五反应：
(1)工业上冶炼Mg：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
(2)工业上冶炼Al：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
(3)工业上冶炼Fe：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2
(4)铝热反应：Fe2O3＋2AlAl2O3＋2Fe
(5)铜绿的生成：2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3
考点一 合金和常见的金属材料
[教材知识层面]
1．合金
(1)概念：
合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。
(2)性能：
①多数合金的熔点比它的各成分金属的熔点低；
②合金的硬度一般比它的各成分金属的硬度大。
2．常见金属材料
(1)黑色金属材料——钢铁。
①钢是用量最大，用途最广的合金。
②
(2)有色金属材料——铜和铝。
①我国使用最早的合金是青铜，常见的铜合金有黄铜和白铜。
②
[高考考查层面]
1．(2013·重庆高考)航母螺旋桨主要由铜－铝合金制造。
80．0 g CuAl合金用盐酸完全溶解后，在溶液中加入过量氨水，过滤后得到白色沉淀39.0 g，则合金中Cu的质量分数为________。
解析：反应过程为：Al(OH)3↓故39.0 g为Al(OH)3的质量。因此合金中m(Al)＝×27 g·mol－1＝13.5 g，合金中铜的质量分数为：×100%≈83.1%。
答案：83.1%
2．(2014·北京高考)碳、硫的含量影响钢铁性能。碳、硫含量的一种测定方法是将钢样中碳、硫转化为气体，再用测碳、测硫装置进行测定。
(1)采用装置A，在高温下将x克钢样中碳、硫转化为CO2、SO2。
①气体a的成分是________。
②若钢样中硫以FeS形式存在，A中反应：3FeS＋5O2
1________＋3________。
(2)将气体a通入测硫装置中(如图)，采用滴定法测定硫的含量。
①H2O2氧化SO2的化学方程式：_________________________________________
________________________________________________________________________。
②用NaOH溶液滴定生成的H2SO4，消耗z mL NaOH溶液。若消耗 1 mL NaOH溶液相当于硫的质量为y克，则该钢样中硫的质量分数：________。
(3)将气体a通入测碳装置中(如图)，采用重量法测定碳的含量。
①气体a通过B和C的目的是_________________________________________。
②计算钢样中碳的质量分数，应测量的数据是________。
解析：(1)①根据题给信息可知气体a的成分为CO2、SO2和过量的O2。②根据原子守恒和得失电子守恒配平方程式得：3FeS＋5O2Fe3O4＋3SO2。(2)①过氧化氢具有氧化性，二氧化硫具有还原性，二者发生氧化还原反应生成硫酸。②消耗1 mL NaOH 溶液相当于硫的质量为y g，则消耗x mL NaOH 溶液相当于硫的质量为yz g，所以钢样中硫的质量分数为。(3)①整个装置要准确测定CO2的质量，故需要排除干扰气体SO2，由题给装置可知，活性二氧化锰的作用是除去气体a中的SO2，重铬酸钾和浓硫酸的作用是检验SO2是否除尽。②通过测量二氧化碳吸收瓶吸收CO2前、后的质量计算出钢样中碳的质量分数。
答案：(1)①O2、SO2、CO2 ②Fe3O4 SO2
(2)①H2O2＋SO2===H2SO4 ②
(3)①排除SO2对CO2测定的干扰 ②吸收CO2前、后吸收瓶的质量
[方法技巧]
定量测定合金组成与含量的两种方法
(1)定量集气法：
定量集气法是指收集合金中某种物质溶于酸或碱溶液时所产生的气体的量，应用化学方程式或关系式来判断合金的组
成。其原理的关键点是根据某组分的特殊性质(特别是与酸或碱反应能产生气体)，其操作要点和注意事项有：保证装置的气密性良好，注意收集气体的读数方法。
(2)沉淀法：
沉淀法测定物质含量是常用的一种方法，采用沉淀法时，涉及的基本实验操作和主要问题有：称量、溶解(溶解试剂)、沉淀(重点是沉淀试剂的选择)、过滤、沉淀洗涤、沉淀的干燥、称量及数据的处理(包括测定结果的误差分析)。
[考点达标层面]
1．判断下列描述的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)铝合金的熔点比纯铝的高。( )
(2)合金材料中不可能含有非金属元素。( )
(3)云南鲁甸地震灾区重建使用了大量钢材，钢材是合金。( )
(4)合金中的金属元素以化合物的形式存在。( )
(5)合金中各元素的含量一定，所以合金是纯净物。( )
答案：(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)×
2．将下列合金与其用途连线
①青铜 A．不锈钢
②铬镍合金 B．司母戊鼎
③低碳钢 C．门窗框架
④铝合金 D．钢丝、钢管
答案：①—B，②—A，③—D，④—C
3．现代建筑的门窗架常用电解加工成的古铜色硬铝制造。取硬铝样品进行如下实验(每一步试剂均过量)，由此可以推知硬铝的组成可能为(提示：Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑)( )
A．Al、Mg、Si、Zn B．Al、Fe、Zn、Na
C．Al、Na、Cu、Fe D．Al、Cu、Mg、Si、Mn
解析：选D 硬铝中一定含有Al，样品加入足量稀盐酸后有难溶物存在，说明有金属活动性在H之后的金属或非金属存在，再加入浓NaOH溶液后有气体生成和难溶物存在，根据题目信息可知硬铝样品中含有Si，最终的难溶物为Cu，D项中含有上述三种物质。
考点二 金属的冶炼
[教材知识层面]
1．金属在自然界中的存在形式
金、铂等化学性质不活泼的金属，在自然界以游离态存在；化学性质较活泼的金属在自然界中以化合态存在。
2．金属冶炼的一般步骤
(1)富集：除去杂质，提高矿石中有用成分的含量。
(2)冶炼：利用氧化还原反应，用还原剂把金属矿石中的金属离子还原成金属单质。
(3)精炼：提纯金属。
3．金属的冶炼方法
(1)热分解法：
加热分解HgO和Ag2O的化学方程式分别为：
2HgO△,2Hg＋O2↑；2Ag2O△,4Ag＋O2↑。
(2)热还原法：
①焦炭还原法：
用C还原CuO的化学方程式：
C＋2CuO2Cu＋CO2↑。
②一氧化碳还原法：
工业上炼铁的反应原理：
3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2。
③H2还原法：
用H2还原WO3的化学方程式：
3H2＋WO3W＋3H2O。
④活泼金属还原法：
用Al还原Cr2O3的化学方程式：
2Al＋Cr2O32Cr＋Al2O3。
(3)电解法：
电解熔融Al2O3、MgCl2冶炼Al、Mg的化学方程式分别为：
2Al2O3(熔融)电解,4Al＋3O2↑，
MgCl2(熔融)电解,Mg＋Cl2↑。
[高考考查层面]
命题点1 金属冶炼的方法
[典题示例]
1．(2013·山东高考，节选)金属冶炼与处理常涉及氧化还原反应。
由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是________。
A．Fe2O3 B．NaCl
C．Cu2S D．Al2O3
解析：选BD 非常活泼的金属，如Na、K、Mg、Al等，用电解的方法冶炼。
2．(2014·天津高考，节选)已知：
化合物
MgO
Al2O3
MgCl2
AlCl3
类型
离子化合物
离子化合物
离子化合物
共价化合物
熔点/℃
2 800
2 050
714
191
工业制镁时，电解MgCl2 而不电解MgO的原因是__________________________
________________________________________________________________________；
制铝时，电解Al2O3而不电解AlCl3的原因是________________________________
________________________________________________________________________；
解析：MgO和MgCl2均为离子化合物，但MgO的熔点太高，熔融时需要消耗大量能量，故使用熔点较低的MgCl2。
AlCl3属于共价化合物，熔融时不导电，故不能用电解AlCl3的方法冶炼Al。
答案：MgO的熔点高，熔融时耗费更多能源，增加生产成本 AlCl3是共价化合物，熔融态难导电
[方法技巧]
金属冶炼三方法
1．电解法
在金属活动性顺序中Al之前(含铝)的金属，用电解的方法冶炼。
如电解熔融 NaCl 制 Na，电解熔融 MgCl2制镁，电解熔融 Al2O3制铝。
2．热还原法
在金属活动性顺序中，Al之后，Cu之前(含Cu)的金属一般用还原法冶炼。常使用的还原剂有焦炭、CO和H2。
用焦炭作还原剂冶炼的金属会混有一定量的碳，如钢铁。用CO作还原剂时产物的纯度较高，但CO有毒，污染环境。用H2作还原剂时产物的纯度高、对环境无污染，但H2不易获得，且难以贮存和运输。
3．加热分解法
在金属活动性顺序中，Cu之后的金属(如Hg、Ag)一般可采用加热分解氧化物的方法冶炼。如加热HgO、Ag2O制得Hg、Ag。
命题点2 铝热反应及应用
1．铝热反应
(1)原理：高温下铝将较不活泼的金属从其氧化物中还原出来。
(2)实验装置：铝粉还原氧化铁的实验装置：如图所示。
(3)实验现象：
①镁条剧烈燃烧，放出一定的热量，使氧化铁粉末和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应。
②反应放出大量的热，并发出耀眼的强光。
③纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。
④待熔融物冷却后，除去外层熔渣，仔细观察，可以发现落下的是铁珠。
(4)反应特点：
①高温条件。
②剧烈燃烧，放出大量的热。
③新生成的液态金属单质易与 Al2O3(固态)分离。
(5)引燃剂和铝热剂：
①引燃剂：镁条、氯酸钾。
②铝热剂：铝粉和金属氧化物(Fe2O3、Cr2O3、V2O5等)组成的混合物。
2．铝热反应的应用
(1)该反应为放热反应，铝在高温下还原出了金属单质。在冶金工业上也常用这一原理制取熔点较高的金属，如铬、锰等，3MnO2＋4Al2Al2O3＋3Mn。
(2)该反应原理可以应用在生产上，如焊接钢轨等。
[典题示例]
1．(2014·山东高考，节选)用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验，需要的试剂还有________。
A．KCl B．KClO3
C．MnO2 D．Mg
取少量铝热反应所得的固体混合物，将其溶于足量稀H2SO4，滴加 KSCN 溶液无明显现象，________(填“能”或“不能”)说明固体混合物中无Fe2O3，理由是________________________(用离子方程式说明)。
解析：做铝热反应的实验时，需要 KClO3 作助燃剂，且用镁条引燃。固体混合物中若有Fe2O3，因发生反应：Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O和Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Fe3＋转化为Fe2＋，KSCN溶液也不会变红。
答案BD 不能 Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
2．粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。进行如下实验：
①取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成；
②另取20 g A全部溶于0.15 L 6.0 mol/L盐酸中，得溶液C；
③将①中得到的单质B和溶液C反应，放出1.12 L(标准状况)气体，同时生成溶液D，还残留有固体物质B；
④用KSCN溶液检验时，溶液D不变色。
请填空：
(1)①中引发铝热反应的实验操作是_____________________________________，
产物中的单质B是________。
(2)②中所发生的各反应的化学方程式是_________________________________
________________________________________________________________________。
(3)③中所发生的各反应的离子方程式是___________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(2)Fe2O3和MgO都是碱性氧化物，能与酸反应生成盐和水：
Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O
MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O。
(3)混合物中只有Fe2O3能和Al发生铝热反应并生成铁单质。C溶液中有反应生成了FeCl3，还有未反应的HCl，发生的离子反应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。
答案：(1)加少量KClO3，插上镁条并将其点燃 Fe
(2)Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O、
MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O
(3)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、
Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
[考点达标层面]
1．判断下列描述的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)(2012·重庆高考)钢铁厂用热还原法冶炼铁。( )
(2)(2012·广东高考)工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al涉及氧化还原反应。( )
(3)电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时，阴极上依次析出Cu、Fe、Al。( )
(4)电解氯化镁溶液制取金属镁。( )
(5)用金属钠置换四氯化钛(TiCl4)溶液中的钛来制取单质钛。( )
(6)将MgO与铝粉混合发生铝热反应制备镁。( )
答案：(1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)×
2．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，并放出耀眼的光芒”、“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”。查阅《化学手册》知：Al、Al2O3、Fe、Fe2O3的熔点、沸点数据如下：
物质
Al
Al2O3
Fe
Fe2O3
熔点/℃
660
2 054
1 535
1 462
沸点/℃
2 467
2 980
2 750
(1)该同学推测，铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。理由是：该反应放出的热量使铁熔化，而铝的熔点比铁低，此时液态的铁和铝熔合形成铁铝合金。你认为他的解释是否合理：________(填“合理”或“不合理”)。
(2)设计一个简单的实验方案，证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝。该实验所用试剂是________，反应的离子方程式为___________________________________________。
(3)实验室溶解该熔融物，下列试剂中最好的是________(填序号)。
A．浓硫酸 B．稀硫酸
C．稀硝酸 D．氢氧化钠溶液
解析：(1)这种解释是合理的，它体现了铝热反应的特点之一——放热较多，并且结合了表格中提供的熔点数据。
(2)证明某固体是不是含有铝，只要加入足量的NaOH溶液即可，若含有铝，则固体部分溶解，有气泡产生。相应的离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。
(3)铁铝熔融物在一定条件下与浓硫酸或稀硝酸反应，会产生有毒气体，而且消耗的两种酸量又多；熔融物中铁不能与氢氧化钠溶液反应，故最好选用稀硫酸。
答案：(1)合理 (2)NaOH溶液
2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑ (3)B
考点三 铜及其化合物
[教材知识层面]
1．铜的性质
(1)物理性质：紫红色固体，有良好的延展性、导电、导热性，不能被磁铁吸引。
(2)化学性质：
反应物质
化学方程式
非金属
O2
2Cu＋O22CuO
S
2Cu＋SCu2S
Cl2
Cu＋Cl2CuCl2
氧化性酸
浓H2SO4
Cu＋2H2SO4(浓)
CuSO4＋SO2↑＋2H2O
浓HNO3
Cu＋4HNO3(浓)===
Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
稀HNO3
3Cu＋8HNO3(稀)===
3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
盐溶液
AgNO3溶液、
FeCl3溶液
Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag
Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2
2．氧化铜
(1)物理性质：黑色粉末状固体
(2)化学性质：
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：Cu(OH)2CuO＋H2O
反应②的离子方程式：Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O
4．铜盐
(1)Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，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Cu2(OH)2CO32CuO＋H2O＋CO2↑。
(2)CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾，其受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2OCuSO4＋5H2O，蓝色晶体受热转化为白色粉末。无水CuSO4遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)，可作为水的检验依据。
(3)铜盐溶液有毒，主要是因为Cu2＋作为一种重金属离子能与蛋白质作用，使蛋白质变性失去生理活性，因此人们利用了它的这一性质用胆矾、熟石灰、水配成了波尔多液，用来杀灭植物的病毒。
[高考考查层面]
命题点1 铜的两种重要氧化物(CuO、Cu2O)
1．氧化铜和氧化亚铜的比较
名称
氧化铜
氧化亚铜
颜色
黑色
砖红色
与酸反应(H＋)
CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O
Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O
与H2反应
H2＋CuOCu＋H2O
H2＋Cu2O2Cu＋H2O
转化关系
4CuO2Cu2O＋O2↑
2．区别红色物质Cu和Cu2O的方法
向红色物质中加入稀硫酸，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＋H2SO4===CuSO4＋Cu＋H2O
[典题示例]
1．已知CuO经高温灼烧生成Cu2O，Cu2O与H＋发生：
Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。
将经高温灼烧后的CuO样品投入足量的热的稀硝酸溶液中，下列有关说法中正确的是( )
A．如果溶液变为蓝色、同时有紫红色固体出现，说明样品全部生成了Cu2O
B．溶液中最终可能有紫红色固体出现
C．这种实验的结果无法说明CuO分解的程度
D．如果溶液中出现蓝色，最终没有紫红色固体出现，说明CuO没有分解
解析：选C 若误认为Cu不与热的稀硝酸反应会造成错选D。如果样品部分生成了Cu2O，也会有类似现象发生，即这种实验的结果无法说明CuO分解的程度，A项错误、C项正确；由于Cu能够与热的稀硝酸反应，所以不论CuO是否完全分解，溶液中最终不可能有紫红色固体出现，B项不正确、D项错误。
2．已知酸性条件下有如下反应：2Cu＋===Cu2＋＋Cu↓。由于反应温度不同，用氢气还原氧化铜时，可能产生Cu或Cu2O，两者都是红色固体。一同学对某次用氢气还原氧化铜实验所得的红色固体产物作了验证，实验操作和实验现象记录如下：
加入试剂
稀硫酸
浓硫酸、加热
稀硝酸
浓硝酸
实验现象
有红色固体剩余和溶液变为蓝色
产生无色气体
产生无色气体和溶液变为蓝色
产生红棕色气体和溶液变为绿色
由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物( )
A．是Cu
B．是Cu2O
C．一定有Cu，一定有Cu2O
D．一定有Cu2O，可能有Cu
解析：选D 浓H2SO4(加热)、硝酸均能氧化Cu或Cu2O；而稀H2SO4与Cu不反应，与Cu2O反应。
命题点2 铜的冶炼方法
[典题示例]
1．Cu2S是火法炼铜的重要原料之一，下面是由Cu2S冶炼铜及制取CuSO4·5H2O的流程图。
Cu2SCu Cu2O、CuOAB胆矾
Cu2S中铜元素的化合价为________________，火法炼铜的反应原理是________________________________________________________________________
(用化学方程式表示)。
解析：Cu2S中铜元素的化合价为＋1；Cu2S在加热条件下与O2反应生成Cu，依据氧化还原反应的实质判断硫元素对应的产物是SO2。反应方程式为：Cu2S＋O22Cu＋SO2。
答案：＋1 Cu2S＋O22Cu＋SO2
2．孔雀石的主要成分为Cu2(OH)2CO3。某同学设计的从孔雀石中冶炼铜的方案如下(假设孔雀石中杂质不溶于水和稀硫酸)：
(1)反应①能观察到的现象是________________________________________，
有关反应的化学方程式为________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)反应②加入的金属可能是________，有关反应的离子方程式为_____________。
解析：孔雀石中加入稀硫酸可看到孔雀石逐渐溶解，溶液由无色变为蓝色，且有气泡产生；反应的化学方程式为Cu2(OH)2CO3＋2H2SO4===2CuSO4＋CO2↑＋3H2O。经过滤除去难溶于水和稀硫酸的杂质，则滤液中主要含有CuSO4，加入的金属粉末能将Cu2＋从溶液中置换出来即可，故金属可能是Fe或Zn等。
答案：(1)固体逐渐消失，溶液由无色变成蓝色，有气泡产生 Cu2(OH)2CO3＋2H2SO4===2CuSO4＋CO2↑＋3H2O
(2)铁粉 Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
[方法技巧]
铜的冶炼“三方法”
(1)湿法炼铜：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。
(2)高温炼铜：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜)：
2CuFeS2＋4O2Cu2S＋3SO2＋2FeO(炉渣)
2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2
2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑
粗铜中铜的含量为99.5%～99.7%，主要含有Ag、Zn、Fe、Au等杂质，粗铜通过电解精炼可得到纯度达99.95%～99.98%的铜。
电解精炼铜的原理是用粗铜作阳极，失电子变为Cu2＋，用纯铜棒作阴极即可得精铜。
(3)生物炼铜：“吃岩石的细菌”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。
生物炼铜的优点：a.成本低；b.污染小；c.反应条件简单；d.含量(品位)很低的矿石也可以被利用。
[考点达标层面]
1．判断下列描述的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)Cu2(OH)2CO3是铜锈的主要成分，在干燥的空气中不易生成。( )
(2)过量的铜与浓硝酸反应一定没有一氧化氮生成。( )
(3)利用无水硫酸铜遇水变成蓝色这一性质，来检验水的存在。( )
(4)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。( )
答案：(1)√ (2)× (3)√ (4)√
2．某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质，操作正确且能达到实验目的的是( )
A．将铜丝插入浓硫酸中并加热，反应后再加入水，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CuCl2的生成
C．将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，得到无水CuCl2固体
D．将表面有铜绿[Cu2(OH)2CO3]的铜器放入盐酸中浸泡，除去铜绿
解析：选D 铜与浓H2SO4反应后仍有大量浓H2SO4，不能把水加入到反应器中，否则发生危险，A错误；Cu与Cl2常温下不反应，需要加热才能发生反应，B错误；CuCl2水解生成的HCl易挥发，加热蒸干CuCl2得不到无水CuCl2固体，C错误。
以“由黄铜矿冶炼铜的工艺流程”为载体串联金属冶炼的常用方法
高考载体(2012·山东高考T28)
工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：
[知识串联设计]
(1)写出用电解法冶炼钠和铝的化学方程式________________________________，
________________________________________________________________________。
(2)工业上冶炼铁用的还原剂是什么？写出反应的化学方程式。__________________
(3)由泡铜(Cu2O、Cu)冶炼粗铜的化学方程式是____________________________
________________________________________________________________________。
(4)已知Cu2O能与稀H2SO4反应生成CuSO4和Cu，泡铜中的Cu2O和Cu均是红色物质，如何通过实验鉴别Cu2O与Cu？________________________________________。
(5)冰铜(mCu2S·nFeS)中铜元素的化合价是多少？将冰铜中的Cu2S在O2中灼烧能冶炼出铜，试写出该反应的化学方程式：__________________________。
(6)由粗铜电解精炼铜时，粗铜接电源的正极还是负极？
______________________________。
(7)设计由粗铜、浓H2SO4、水等物质制备CuSO4的实验方案：___________________。
答案：(1)2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
(2)CO 3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2
(3)3Cu2O＋2Al6Cu＋Al2O3
(4)将少量红色物质放入稀H2SO4中，若溶液变成蓝色，说明红色物质为Cu2O，若溶液不变蓝，则红色物质为Cu
(5)＋1价 Cu2S＋O22Cu＋SO2
(6)电解精炼铜时，粗铜作阳极(接电源正极)，纯铜作阴极，CuSO4溶液作电解质溶液
(7)由粗铜制备CuSO4的实验流程为
CuCuOCuSO4
1．某合金与铁的物理性质的比较如下表所示：
熔点/℃
密度/ g·cm－3
硬度(金刚石为10)
导电性(银为100)
某合金
2 500
3.00
7.4
2.3
铁
1 535
7.86
4.5
17
还知该合金耐腐蚀，强度大，从以上性能看，该合金不适合作( )
A．导线 B．门窗框
C．炉具 D．飞机外壳
解析：选A 该合金熔点高，硬度大，密度小，B、C、D项中的应用均适合，但导电性仅为Ag的0.023倍，不适合作导线。
2．工业上一般不用电解法生产的物质是( )
A．生铁 B．铝
C．烧碱 D．精铜
解析：选A 工业上用电解熔融Al2O3的方法冶炼铝，用电解饱和食盐水的方法制备NaOH，用粗铜作阳极，纯铜作阴极，CuSO4溶液作电解质溶液，电解精炼铜，工业上冶炼生铁是用CO作还原剂，高温下还原Fe2O3的方法。
3．镁铝合金质优体轻，又不易锈蚀，大量用于航空工业、造船工业、日用化工等领域。下列关于镁铝合金的性质的叙述中正确的是( )
A．此合金的熔点、硬度比镁和铝的熔点、硬度都高
B．此合金能全部溶解于稀盐酸中
C．此合金能全部溶解于氢氧化钠溶液中
D．此合金不能全部溶于过量FeCl3溶液中
解析：选B 合金的熔点一般低于它的成分金属，A错误；镁铝合金具有镁、铝的化学性质，只有B正确。
4．下列制备金属单质的方法或原理正确的是( )
A．在高温条件下，用H2还原MgO制备单质Mg
B．在通电条件下，电解熔融Al2O3制备单质Al
C．在通电条件下，电解饱和食盐水制备单质Na
D．加强热，使CuO在高温条件下分解制备单质Cu
解析：选B Mg的活泼性强，不能用H2还原法制备Mg，而是用电解熔融MgCl2的方法制备，电解饱和食盐水得到NaOH而不是Na；CuO强热分解生成Cu2O而不是Cu。
5．下列说法中正确的是( )
A．Cu→CuO→Cu(OH)2每步转化均能通过一步反应实现
B．铝合金是一种混合物，它比纯铝的熔点高
C．金属铜放置在潮湿的空气中会被锈蚀，生成绿色的铜锈——碱式碳酸铜
D．金属铝、铁、铜都有一定的抗腐蚀性能，其抗腐蚀的原因都是表面形成氧化物薄膜，阻止反应的进一步进行
解析：选C A选项，CuO→Cu(OH)2不能通过一步实现，错误；B选项，铝合金比纯铝的熔点低，错误；D选项，铜表面不能形成致密的氧化膜，错误。
6．所谓合金，就是不同种金属(也包括一些非金属)在熔化状态下形成的一种熔合物，下表为四种金属的熔、沸点。
Na
Cu
Al
Fe
熔点(℃)
97.5
1 083
660
1 535
沸点(℃)
883
2 595
2 200
3 000
根据以上数据判断其中不能形成合金的是( )
A．Cu和Al B．Fe和Cu
C．Fe和Na D．Al和Na
解析：选C 钠的沸点 883 ℃，而铁的熔点为 1 535 ℃，当铁熔化时，钠已汽化，二者不会形成合金。
7．(2015·宝鸡质检)已知下列转化关系中，M、N均为单质，则M可能是( )
M＋NQQ溶液M＋N
A．Na B．Al
C．Fe D．Cu
解析：选D Na、Al、Fe均为活泼金属，电解相关溶液不能制取其单质；电解铜盐溶液可以生成铜单质，题给转化是：Cu＋Cl2―→CuCl2―→CuCl2溶液Cu和Cl2。
8．(2015·南昌模拟)工业上由含钒、铬和锰的矿物冶炼难熔的金属钒、铬和锰，通常采用的方法是( )
A．碳还原法
B．铝热法还原
C．直接加热法
D．盐的水溶液与活泼金属置换法
解析：选B 工业上用铝热法冶炼活泼性比Al差的、熔点较高的金属，如钒、铬、锰等。
9．在实验室里用铁屑、氧化铜、稀硫酸为原料制备单质铜，有下列两种途径：
①FeH2Cu
②CuOCuSO4Cu
若用这两种方法制得等量的铜，则下列有关说法符合实际情况的是( )
A．消耗氧化铜的质量相同
B．消耗铁的质量相同
C．消耗硫酸的质量相同
D．生成硫酸亚铁的质量相同
解析：选A 制备1 mol Cu 需要 1 mol CuO，而H2还原 CuO 时需要先用 H2 排除体系内的空气，冷却时也需要继续通 H2，因此需要 H2 的量远大于 1 mol ，即消耗的Fe、H2SO4 均比第②种方法多。
10．某同学设计了如下实验测量m g铜银合金样品中铜的质量分数：
下列说法中不正确的是( )
A．合金的熔点比其成分金属低，通常比成分金属具有更优良的金属特性
B．铜银都能与稀硝酸反应，收集到的V L气体可能全为NO
C．操作Ⅰ是过滤，操作Ⅱ是洗涤，操作Ⅲ应是烘干
D．根据反应收集到的气体体积可以计算铜和银的质量分数
解析：选C 不论是浓HNO3还是稀HNO3，用排水法收集到的气体一定全部是NO；W g固体为AgCl，由于AgCl具有热不稳定性，故操作Ⅲ应是低温干燥而不是烘干，C项错误。根据反应收集的气体体积，利用电子守恒及质量关系列式可求得Ag的质量分数。
11．某课外活动小组，收集了一种合金进行研究。
(1)外观暗灰色，表面光滑；
(2)在酒精灯上灼烧，火焰呈绿色；合金片熔化，但不滴落；
(3)取刮去表皮的合金10.0 g，放入足量稀H2SO4中，收集到标准状况下的H2 11.2 L；
(4)另取刮去表皮的合金10.0 g，放入足量NaOH溶液中，也收集到标准状况下的H2 11.2 L。
试据此判断，合金中一定含有的元素是________(写元素符号)；下列元素可能含有的是________(填选项编号)。
a．Ag b．Mg c．Na d．Fe
如果该合金中只含两种元素，它们的质量比是_______________________________。
解析：灼烧，火焰呈绿色，合金中含有铜；等量的合金与稀H2SO4或与NaOH溶液反应产生氢气的量相等，合金中含有铝，不可能含Mg或Fe，可能还含有Ag，Na的沸点较低，不能与高熔点的金属形成合金，所以该合金中一定含有Al和Cu，可能含有Ag，不可能含有Mg、Na、Fe。
2Al ～ 3H2
54 g 67.2 L
x 11.2 L
x＝＝9.0 g，即10.0 g该合金中含Al 9.0 g，
则含Cu 10.0 g－9.0 g＝1.0 g，
m(Cu)∶m(Al)＝1.0 g∶9.0 g＝1∶9。
答案：Al和Cu a m(Cu)∶m(Al)＝1∶9
12．铜器久置，表面会生成一层绿色固体，某化学兴趣小组收集家中铜器表面的绿色固体进行探究。查阅相关资料后，得知该绿色物质是碱式碳酸铜。该小组同学利用如图装置进行实验，探究碱式碳酸铜的分解产物。
①对试管内的绿色固体进行加热至完全分解，观察到A装置中绿色固体逐渐变成黑色，B装置中无水硫酸铜变成蓝色，C装置中澄清石灰水变浑浊。
②取少量加热后生成的黑色固体于试管中，加入稀盐酸。观察到黑色固体逐渐溶解，溶液变成蓝色。
③取少量上述蓝色溶液于试管中，浸入一根洁净的铁丝。观察到铁丝表面有红色物质析出。
请回答下列问题：
(1)加热后试管中剩余的黑色物质是_____________________________________。
(2)写出该绿色物质受热分解的化学方程式：_______________________________
________________________________________________________________________。
(3)上述实验步骤③中反应的离子方程式为________________________________
________________________________________________________________________。
(4)实验装置最后的干燥管的作用是_____________________________________
________________________________________________________________________。
解析：根据无水硫酸铜变蓝，可知反应中有水生成，根据澄清石灰水变浑浊，可知有CO2生成，根据黑色固体溶于稀盐酸溶液变蓝色，插入铁丝后有红色物质析出，知黑色物质应是CuO。
(1)加热后试管中剩余的黑色物质是CuO。
(2)碱式碳酸铜受热分解的化学方程式为Cu2(OH)2CO32CuO＋H2O＋CO2↑。
(3)上述实验步骤③中铁置换出铜，反应的离子方程式为Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋。
(4)该实验装置中最后的干燥管中装有碱石灰，目的是防止空气中的CO2进入广口瓶中，干扰实验。
答案：(1)CuO (2)Cu2(OH)2CO32CuO＋H2O＋CO2↑ (3)Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋ (4)防止空气中CO2进入广口瓶
13．(2015·岳阳模拟)铜是生物体必需的微量元素，也是人类最早使用的金属之一。铜的生产和使用对国计民生各个方面都产生了深远的影响。
(1)写出铜与稀硝酸反应的化学方程式：_____________________________________
__________________________________________________________________。
(2)为了保护环境和节约资源，通常先用H2O2和稀硫酸的混合溶液溶出废旧印刷电路板中的铜，最终实现铜的回收利用。写出溶出铜的离子方程式：_______________________
________________________________________________________________________。
(3)工业上以黄铜矿为原料，采用火法熔炼工艺生产铜。该工艺的中间过程会发生反应：2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑，该反应的氧化剂是________；当生成19.2 g Cu 时，反应中转移的电子为________ mol。
(4)铜在潮湿的空气中能发生吸氧腐蚀而生锈，铜锈的主要成分为Cu2(OH)2CO3(碱式碳酸铜)。试写出上述过程中负极的电极反应式：_____________________________________
________________________________________________________________________。
(5)研究性学习小组用“间接碘量法”测定某试样中CuSO4·5H2O(不含能与I－反应的氧化性杂质)的含量。取a g试样配成 100 mL 溶液，每次取25.00 mL，滴加 KI 溶液后有白色碘化物沉淀生成。写出该反应的离子方程式：____________________________________
________________________________________________________________________。
继续滴加 KI 溶液至沉淀不再产生，溶液中的 I2
用硫代硫酸钠标准溶液滴定，发生反应的化学方程式为I2＋2Na2S2O3===2NaI＋Na2S4O6，平均消耗c mol/L的Na2S2O3溶液V mL。则试样中CuSO4·5H2O的质量分数为________。
解析：(1)Cu与稀硝酸反应生成 Cu(NO3)2、NO、H2O。
(2)该反应的离子方程式为Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O。
(3)该反应中Cu的化合价降低，氧化剂为Cu2O和Cu2S。每生成1 mol Cu 转移1 mol 电子，故生成19.2 g Cu时，转移电子0.3 mol。
(4)铜在H2O、CO2、O2存在时锈蚀生成Cu2(OH)2CO3，负极的电极反应式为2Cu＋4OH－＋CO2－4e－===Cu2(OH)2CO3＋H2O。
(5)根据2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2、I2＋2Na2S2O3===2NaI＋Na2S4O6可得关系式：Cu2＋～Na2S2O3，则试样中CuSO4·5H2O的质量为c mol/L×V×10－3L×250 g/mol×＝cV g，故其质量分数为×100%。
答案：(1)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
(2)Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O
(3)Cu2O和Cu2S 0.3
(4)2Cu＋4OH－＋CO2－4e－===Cu2(OH)2CO3＋H2O
(5)2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2 ×100%
[第一章高频考点真题验收全通关]把握本章在高考中考什么、怎么考，练通此卷、平步高考！
一、选择题(本题包括7小题，每小题6分，共42分)
1．(2012·江苏高考)下列有关物质的性质与应用不相对应的是( )
A．明矾能水解生成Al(OH)3胶体，可用作净水剂
B．FeCl3溶液能与Cu反应，可用于蚀刻印刷电路
C．SO2具有氧化性，可用于漂白纸浆
D．Zn具有还原性和导电性，可用作锌锰干电池的负极材料
解析：选C C项，SO2漂白纸浆是利用它能与有色物质化合生成不稳定的无色物质的性质，不是利用它的氧化性，故不正确。
2．(2012·重庆高考)下列叙述正确的是( )
A．Fe与S混合加热生成FeS2
B．NaHCO3的热稳定性大于Na2CO3
C．过量的铜与浓硝酸反应有一氧化氮生成
D．白磷在空气中加热到一定温度能转化为红磷
解析：选C 选项A，Fe与S混合加热生成FeS。选项B，NaHCO3受热分解生成Na2CO3，说明Na2CO3的热稳定性大于NaHCO3。选项C，Cu与浓硝酸反应过程中，随着反应的进行，硝酸浓度逐渐减小，稀硝酸与Cu反应可生成NO。选项D，白磷易自燃，在空气中加热时不可能得到红磷。
3．(2011·上海高考)过氧化钠可作为氧气的来源。常温常压下二氧化碳和过氧化钠反应后，若固体质量增加了28 g，反应中有关物质的物理量正确的是(NA表示阿伏加德罗常数)( )
二氧化碳
碳酸钠
转移的电子
A
1 mol
NA
B
22.4 L
1 mol
C
212 g
1 mol
D
106 g
2NA
解析：选A 根据反应2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，若反应中固体增重28 g，则有1 mol CO2参加反应，同时生成1 mol Na2CO3，转移的电子数为NA，A项正确，C、D项错误。常温常压下1 mol CO2的体积大于22.4 L，B项错误。
4．(2014·全国卷Ⅱ)下列反应中，反应后固体物质增重的是( )
A．氢气通过灼热的CuO粉末
B．二氧化碳通过Na2O2粉末
C．铝与Fe2O3发生铝热反应
D．将锌粒投入Cu(NO3)2溶液
解析：选B 四个选项的反应方程式及固体物质质量变化如下：
A．H2＋CuOCu＋H2O，固体质量减小。
80 64
B．2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2，固体质量增大。
156 212
C．2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe，固体质量不变。
D．Zn＋Cu(NO3)2===Cu＋Zn(NO3)2，固体质量减小。
65 64
5．(2012·安徽高考)已知室温下，Al(OH)3的Ksp或溶解度远大于Fe(OH)3。向浓度均为0.1 mol·L－1的Fe(NO3)3和Al(NO3)3混合溶液中，逐滴加入NaOH 溶液。下列示意图表示生成Al(OH)3的物质的量与加入NaOH溶液的体积的关系，合理的是( )
解析：选C 由题中信息可知滴入NaOH溶液，起始时生成Fe(OH)3沉淀，因此起始时不会生成Al(OH)3沉淀，A、B项错；当滴入一定体积的NaOH溶液后才能生成Al(OH)3沉淀，当Al3＋全部沉淀后，加入过量的NaOH，Al(OH)3沉淀全部溶解，故可知C项正确，D项错误。
6．(2013·广东高考)下列实验的现象与对应结论均正确的是( )
选项
操作
现象
结论
A
将浓硫酸滴到蔗糖表面
固体变黑膨胀
浓硫酸有吸水性和强氧化性
B
常温下将Al片放入浓硝酸中
无明显现象
Al与浓硝酸不反应
C
将一小块Na放入无水乙醇中
产生气泡
Na能置换出醇羟基中的氢
D
将水蒸气通过灼热的铁粉
粉末变红
铁与水在高温下发生反应
解析：选C 浓硫酸有脱水性，使蔗糖炭化变黑，生成的碳与有强氧化性的浓硫酸发生氧化还原反应，产生气体而膨胀，A项错误；常温下Al遇浓硝酸发生钝化，在铝表面形成致密的氧化膜，B项错误；金属钠能与乙醇发生置换反应而产生氢气，是由于乙醇中的羟基氢比较活泼，C项正确；铁与水在高温下反应生成黑色的四氧化三铁和氢气，D项错误。
7．(2011·福建高考)下表各选项中，不能利用置换反应通过Y得到W的一组化合物是( )
选项
化合物
A
B
C
D
Y
CO2
Fe2O3
C2H5OH
FeCl3
W
MgO
Al2O3
C2H5ONa
CuCl2
解析：选D CO2与镁发生置换反应可得到MgO；Al与Fe2O3发生置换反应可得到Al2O3；C2H5OH与钠发生置换反应可得到C2H5ONa；FeCl3与铜发生反应生成FeCl2和CuCl2，不属于置换反应。
二、非选择题(本题包括4小题，共58分)
8．(10分)(2013·重庆高考)合金是建造航空母舰的主体材料。
(1) 航母升降机可由铝合金制造。
①工业炼铝的原料由铝土矿提取而得，提取过程中通入的气体为________。
②AlMg合金焊接前用NaOH溶液处理Al2O3膜，其化学方程式为________________________________________________________________________。
焊接过程中使用的保护气为____________________(填化学式)。
(2)航母舰体材料为合金钢。
航母用钢可由低硅生铁冶炼而成，则在炼铁过程中为降低硅含量需加入的物质为________。
(3) 航母螺旋桨主要用铜合金制造。
为分析某铜合金的成分，用酸将其完全溶解后，用NaOH溶液调节pH，当pH＝3.4时开始出现沉淀，分别在pH为7.0、8.0时过滤沉淀。结合如图信息推断该合金中除铜外一定含有________________________________________________________________________。
解析：(1)①铝土矿的主要成分是氧化铝，提取铝的过程是：氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠，再向溶液中通入二氧化碳，生成氢氧化铝沉淀，加热使沉淀分解可得到氧化铝，最后电解得到铝。②镁能与氧气、二氧化碳、氮气等气体发生反应，所以焊接时必须使用Ar等稀有气体作保护气。(2)在炼铁时加入氧化钙或碳酸钙，以降低硅含量。(3)看图可知在pH为3.4时开始沉淀，故溶液中有Al3＋，没有Fe3＋，而Fe2＋和Ni2＋在pH为7.0～8.0之间均已开始沉淀若溶解合金的酸过量，假设合金中含有Fe，则溶解后Fe转化为Fe3＋，而不是Fe2＋，因此合金中不可能含有Fe，一定含有Al和Ni。
答案：(1)①CO2 ②Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O
Ar (2)CaCO3或CaO (3)Al、Ni
9．(16分)(2012·海南高考)在FeCl3溶液蚀刻铜箔制造电路板的工艺中，废液处理和资源回收的过程简述如下：
Ⅰ：向废液中投入过量铁屑，充分反应后分离出固体和滤液；
Ⅱ：向滤液中加入一定量石灰水，调节溶液pH，同时鼓入足量的空气。
已知：Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38
回答下列问题：
(1)FeCl3蚀刻铜箔反应的离子方程式为___________________________________
__________________________________________________________________________；
(2)过程Ⅰ加入铁屑的主要作用是________，分离得到固体的主要成分是________，从固体中分离出铜需采用的方法是________________；
(3)过程Ⅱ中发生反应的化学方程式为____________________________________
________________________________________________________________________；
(4)过程Ⅱ中调节溶液的pH为5，金属离子浓度为_____________________。(列式计算)
解析：(2)这是先置换出铜，因铁过量，所以固体为铁与铜的混合物，再分离铜应加入盐酸。(3)Ⅱ步骤是亚铁离子生成Fe(OH)2，鼓入空气为转化成Fe(OH)3；(4)Ksp＝c(Fe3＋)·c(OH－)3，c(OH－)＝KW/c(H＋)，可求c(Fe3＋)。
答案：(1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
(2)回收铜 Cu和Fe 加盐酸反应后过滤
(3)FeCl2＋Ca(OH)2===Fe(OH)2↓＋CaCl2
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(4)c(Fe3＋)＝4.0×10－38/(10－9)3＝4.0×10－11(mol/L)
10．(14分)(2013·广东高考)银铜合金广泛用于航空工业。从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下：
[注：Al(OH)3和Cu(OH)2 开始分解的温度分别为450℃和80℃]
(1)滤渣A与稀HNO3反应，产生的气体在空气中迅速变为红棕色，该气体变色的化学反应方程式为_____________________________________________________________。
(2)固体混合物B的组成为________；在生成固体B的过程中，需控制NaOH的加入量，若NaOH过量，则因过量引起的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________mol CuAlO2，至少需要1.0 mol·L－1的Al2(SO4)3溶液________L。
(5)CuSO4溶液也可用于制备胆矾，其基本操作是________、过滤、洗涤和干燥。
解析：(1)气体变色是因为发生反应：2NO＋O2===2NO2。(2)结合工艺流程及Al(OH)3和Cu(OH)2的分解温度知固体混合物B含有CuO、Al(OH)3。若NaOH过量，则Al(OH)3会转化为NaAlO2。(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)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溶液制备胆矾需要的操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤和干燥。
答案：(1)2NO＋O2===2NO2
(2)CuO、Al(OH)3 Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
(3)4 2 4 O2 (4)50 25 (5)蒸发浓缩、冷却结晶
11．(18分)(2014·浙江高考)某研究小组为了探究一种无机矿物盐X(仅含四种元素)的组成和性质，设计并完成了如下实验：
另取10.80 g X在惰性气流中加热至完全分解，得到6.40 g固体1。请回答如下问题：
(1)画出白色沉淀1中金属元素的原子结构示意图________，写出气体甲的电子式________。
(2)X的化学式是________，在惰性气流中加热X至完全分解的化学反应方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)白色沉淀2在空气中变成红褐色沉淀的原因是__________________________(用化学反应方程式表示)。
(4)一定条件下，气体甲与固体1中的某种成分可能发生氧化还原反应，写出一个可能的化学反应方程式____________________________________________________________
________________________________________________________________________，
并设计实验方案验证该反应的产物________。
解析：从框图可知，气体甲为CO2；由溶液1转变为白色沉淀1，白色沉淀1又能溶解在CO2水溶液中，可推断白色沉淀1为CaCO3；从固体2的转化过程可知，白色沉淀2为Fe(OH)2，最终的红褐色沉淀为Fe(OH)3；由上述推断可初步确定X为含有Ca、Fe元素的碳酸盐，且其中铁元素的化合价为＋2，故可推断其为CaFe(CO3)2，分解得到的固体1为CaO与FeO的混合物，应用题给数据可以进一步确认上述判断的正确性。(1)白色沉淀1中的金属元素为钙，其原子结构示意图为，气体甲为CO2，其电子式为C。(2)X的化学式为CaFe(CO3)2；在惰性气流中加热X至完全分解的化学反应方程式为CaFe(CO3)2△,CaO＋FeO＋2CO2↑。(3)白色沉淀2在空气中变成红褐色沉淀是因为Fe(OH)2被氧化成Fe(OH)3，反应方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。(4)CO2气体与固体1中的FeO可能发生氧化还原反应，反应方程式为2FeO＋CO2△,Fe2O3＋CO；检验产物的方法：取反应所得固体物质，加稀盐酸溶解，然后加入KSCN溶液，若溶液呈红色，说明反应产物中有Fe3＋
。将生成的气体通过灼热CuO，若黑色固体变为红色，证明生成的气体中含有CO。
答案：(1) C
(2)CaFe(CO3)2 CaFe(CO3)2△,CaO＋FeO＋2CO2↑
(3)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(4)2FeO＋CO2△,Fe2O3＋CO 检测Fe2O3：将固体用稀盐酸溶解，加入KSCN溶液若显红色，表明产物中有Fe3＋；检测CO：将气体通过灼热CuO，黑色固体变为红色
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