1、钠、铝、铁、铜及其化合物是日常生活中非常重要的物质，特别是铝、铁在国民经济中占有极其重要的地位。命题的重点将是钠及其化合物(特别是 Na2O2、Na2CO3、NaHCO3)的性质、铝及其化合物的两性、Fe2与 Fe3之间的转化关系、铜的冶炼及 Cu(OH)2的性质等。估计以后高考试题将会在选择题中以离子共存、离子方程式、氧化还原反应、物质的鉴别与分离等角度考查金属元素及其化合物的性质，也会在非选择题中以金属元素的性质为载体，通过推断题、实验题，考查考生运用金属元素的有关知识分析解决问题的能力。以实验探究的形式考查元素化合物的性质将成为 2012 年高考命题的新亮点。第十一讲 金属元素及其化合物
2、钠及其化合物【研习 1】写出图中标号反应的化学方程式或离子方程式：化学方程式：_；离子方程式：_；化学方程式：_；化学方程式：_；离子方程式：_；化学方程式：_；化学方程式：_。答案 2NaO2=Na2O22Na2H2O=2Na2OHH22Na2O22H2O=4NaOHO22Na2O22CO2=2Na2CO3O22Cl2H2O=通电2OHCl2H2Na2CO3CO2H2O=2NaHCO32NaHCO3=Na2CO3CO2H2O【研习 2】某研究性学习小组设计如下实验方案测定氧化钠样品中过氧化钠的含量。实验步聚：取一定质量的样品放入烧杯中，加入足量稀盐酸，搅拌使之充分反应；将反应后的溶液倒入蒸发
3、皿中蒸发至恒重，冷却、称重。若在蒸发过程中，局部温度过高，造成液滴飞溅，则实验结果会()。A偏低 B偏高 C无影响 D无法判断名师答疑 设取 a g 样品，得到产物为 b g，那么有n(Na2O)62 gmol1n(Na2O2)78 gmol1a g，2n(Na2O)n(Na2O2)58.5 gmol1b g，由可得出 n(Na2O2)117a62b1 872，可见 b 越小，n(Na2O2)越大。答案 B易误点钠的化合物性质钠及其化合物：1注意钠及其化合物溶于水所得溶液浓度的计算中，Na 及 Na2O2 溶于水均会产生气态物质，所得溶液的质量应是原混合物质的质量总和减去产生气体的质量。2注意
4、 Na2O2 跟 CO2 和水蒸气组成的混合气体反应时的先后顺序。若先发生 反 应：2Na2O2 2H2O=4NaOH O2，必 还 发 生2NaOH CO2=Na2CO3H2O，即应先考虑 Na2O2 跟 CO2 的反应。3正确理解“焰色反应”。(1)它是元素的一种物理性质。无论是金属离子或金属原子均能发生焰色反应。它属物理变化过程。(2)不是所有元素都有特征的颜色。只有碱金属元素以及钙、锶、钡、铜等少数金属元素才能呈现焰色反应。注意点Al2O3 和 Al(OH)3 的两性注意对 Al2O3、Al(OH)3 两性的理解，以及对 Al3、AlO2 存在条件的认识。Al2O3、Al(OH)3 仅
5、能溶于强酸和强碱溶液中(如在氨水和碳酸中均不溶)，Al3、AlO2 只能分别存在于酸性与碱性溶液中。铝及其化合物研习 3】写出图中标号的化学反应方程式或离子方程式：化学方程式：_；离子方程式：_；化学方程式：_；离子方程式：_；离子方程式：_；离子方程式：_；离子方程式：_。答案 2AlFe2O3=高温Al2O32Fe 2Al2OH2H2O=2AlO2 3H2 2Al2O3(熔融)=通电4Al3O2 Al2O32OH=2AlO2 H2O Al3 3NH3H2O=Al(OH)33NH4 Al(OH)3OH=AlO2 2H2O Al33AlO2 6H2O=4Al(OH)3【研习 4】将 Na2O2
6、 逐渐加入到含有 Al3、Mg2、NH4 的混合液中并微热，产生沉淀和气体的物质的量(mol)与加入 Na2O2 的物质的量(mol)的关系如图所示，则原溶液中 Al3、Mg2、NH4 的物质的量分别为()。A2 mol、3 mol、8 mol B3 mol、2 mol、8 molC2 mol、3 mol、4 mol D3 mol、2 mol、4 mol名 师 答 疑 由2Na2O2 2H2O=4NaOH O2，Al(OH)3 NaOH=NaAlO22H2O，故 n(Al3)(98)22 mol，根据图像可知，生成 8 mol 气体，消耗 8 mol Na2O2(其中 4 mol 为 O2)，
7、故 n(NH4)n(NH3)4 mol，n(Mg2)8 mol22 mol34 mol23 mol。答案 C铁及其化合物【研习 5】写出图中标号的化学反应方程式或离子方程式：化学_；化学方程式：_；离子方程式：_；离子方程式：_；化学方程式：_；化学方程式：_；化学方程式：_。答 案 3Fe 4H2O(g)=高温Fe3O4 4H2 2Fe 3Cl2=点燃2FeCl3 2Fe3Cu=2Fe2Cu2 2Fe2Cl2=2Fe32Cl 4Fe(OH)2 O2 2H2O=4Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3 3H2O Fe2O3 3CO=高温2Fe3CO2【研习 6】向含有 Cu(NO3)2、
8、Zn(NO3)2、Fe(NO3)3、AgNO3 各 0.1 mol 的混合溶液中加入 0.1 mol 铁粉，充分搅拌后，Fe 溶解，溶液中不存在 Fe3，同时析出 0.1 mol Ag。下列结论错误的是()。A氧化性：Zn2Cu2Fe3AgBFe3的氧化性大于 Cu2C溶液中 Cu2与 Fe2的物质的量比为 12D1 mol Fe 可还原 2 mol Fe3名师答疑 根据金属活动顺序表，银的还原性较差，一旦失去电子变成银离子其氧化性较强。铁粉先跟银离子反应，然后再与三价铁离子反应，由反应方程式或电子守恒得，银离子、三价铁离子完全反应后铁粉没有剩余，B、C 选项正确。一个铁原子失两个电子，一个三
9、价铁离子得一个电子，所以 1 mol 铁可还原 2 mol 三价铁离子。答案 A铜及其化合物【研习 7】写出图中重要转化(标号处)的反应方程式：_；_；_；_；_；_。答 案 3Cu 8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2 2NO 4H2O Cu 4HNO3(浓)=Cu(NO3)2 2NO2 2H2O Cu 2FeCl3=2FeCl2 CuCl2 2Cu O2 CO2 H2O=Cu2(OH)2CO3 Fe Cu(NO3)2=Fe(NO3)2Cu Cu(OH)2=CuOH2O【研习 8】在硫酸铁溶液中，加入 a g 铜，完全溶解后，再加入 b g 铁，充分反应后得到 c g 残余固体，且 ac。则
10、下列说法正确的是()。A残余固体全部是铜 B残余固体可能为铁和铜的混合物C残余固体是铁，溶液中一定不含 Cu2 D最后得到的溶液可能含有Fe3名师答疑 涉及的反应有Cu2Fe3=Cu22Fe2，FeCu2=Fe2Cu，由于题目中 ac，说明 Fe 不足，Cu2没有完全反应掉。故残留固体为 Cu，当有单质铜存在时，溶液中一定不含有 Fe3。答案 A注意点铁的化合物的性质1NO3 与 Fe2在酸性条件下不能共存。2过量的 Fe 与硝酸作用，或在 Fe 和 Fe2O3 的混合物中加入盐酸，要注意产生的 Fe3还可以氧化单质 Fe 这一隐含反应：Fe2Fe3=3Fe2。3注意 FeCl3、Fe2(SO
11、4)3 的水溶液蒸干所得剩余固体的区别。FeCl3 溶液加热浓缩时，因 Fe3水解和 HCl 的挥发，得到的固体为 Fe(OH)3，如灼烧后得到红色的 Fe2O3 固体。但 Fe2(SO4)3 溶液蒸干时，因硫酸是难挥发性酸，将不能得到 Fe(OH)3 固体。4注意亚铁盐及 Fe(OH)2 易被空气中氧气氧化成三价铁的化合物。如某溶液中加入碱溶液后，最终得到红褐色沉淀，并不能断定原溶液中一定含有Fe3，也可能含有 Fe2。5注意铁单质与强氧化性物质反应时，也有生成二价铁化合物的可能性。反应中若铁为足量，最终铁元素将以二价铁形式存在，因为 2Fe3Fe=3Fe2。疑难点金属与酸反应的规律1定性规
12、律按金属活动性顺序表可分为下列几种情况：(1)KPb 和弱氧化性酸(如盐酸、稀硫酸等)发生置换反应。(2)KPb 和强氧化性酸(如硝酸、浓硫酸等)发生氧化还原反应，不能生成H2。(3)Al、Fe 遇浓硝酸、浓硫酸，在常温下发生钝化。(4)CuAg 和强氧化性酸发生氧化还原反应。(5)PtAu 和强氧化性混酸(王水)发生氧化还原反应。2定量规律(1)金属与酸反应失去电子的物质的量产生氢原子的物质的量。(2)当参加反应的金属与产生氢气的质量差相等时，反应后的溶液质量增加相等。(3)相同物质的量的金属与足量的酸反应产生氢气的物质的量之比等于反应后对应金属呈现的化合价之比。(4)相同质量的金属与足量的
13、酸反应产生氢气的量之比等于其金属失去 1 mol 电子时质量的倒数比。(5)若产生相同量的氢气，所需金属的物质的量之比等于反应后对应金属呈现的化合价的倒数比。(6)若产生相同量的氢气，所需金属的质量比等于失去 1 mol 电子时金属的质量比。学习心得：【例证 1】(宁夏高考理综)下图表示有关物质(均由短周期元素形成)之间的转化关系，其中 A 为常见的金属单质，B 为非金属单质(一般是黑色粉末)，C 是常见的无色无味液体，D 是淡黄色的固体化合物。(反应条件图中已省略。)考向立意1.考查钠、铝、铁、铜及其化合物的性质及转化关系。2.综合考查金属及其化合物的反应条件，反应现象和反应规律及应用，考查
14、以上应用中的有关计算。金属及其化合物的转化(1)A、B、C、D 代表的物质分别为_、_、_、_(填化学式)；(2)反 应 中 的C、D均 过 量，该 反 应 的 化 学 方 程 式 是_；(3)反应中，若 B 与 F 物质的量之比为 43，G、H 分别是_、_(填化学式)；(4)反应产物中 K 的化学式为_；(5)反应的离子方程式为_。点拨(1)由 C 是常见无色无味液体，推知为 H2O；D 是淡黄色固体化合物，推知 D 为 Na2O2；C、D 反应后生成 NaOH，并且又能和常见金属单质 A反应，可知 A 为 Al；由 B 为黑色非金属单质，猜测为碳。(2)分步书写，减少错误。先写出 Na2
15、O2 与 H2O 的反应，生成的 NaOH 再与Al 发生反应。(3)根据 C 和 O2 反应的物质的量，两者比值为 44 时产物为 CO2，比值为42 时产物为 CO，现在比值为 43，所以产物为 CO2 和 CO 的混合物。(4)反应Na2O2 和 CO2 反应生成 Na2CO3 和 O2。(5)反应溶液甲的成分为 NaOH 和 NaAlO2，通入 CO2 后，CO2 可以和NaAlO2 溶液反应生成 Al(OH)3 沉淀，同时 CO2 又和 NaOH 反应生成Na2CO3，两者相加，即得总反应方程式，然后再拆为离子方程式。答案(1)Al C H2O Na2O2(2)2Na2O22H2O=
16、4NaOHO2 2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2(3)CO2 CO(4)Na2CO3(5)CO2AlO2 OHH2O=CO23 Al(OH)31过氧化钠的特性过氧化钠(Na2O2)，淡黄色固体，能与 H2O、CO2 反应生成 O2，发生反应的化学方程式为 2Na2O22H2O=4NaOHO2，2Na2O22CO2=2Na2CO3O2。Na2O2 的强氧化性表现如下：(1)Na2O2 与 SO2 反应：Na2O2SO2=Na2SO4。(2)Na2O2 投入 FeCl2 溶液中，可将 Fe2氧化成 Fe3，同时生成 Fe(OH)3 沉淀。(3)Na2O2 投入氢硫酸中，可将 H2S
17、氧化成单质硫，溶液变浑浊。(4)Na2O2 投入 Na2SO3 溶液中，可将 SO23 氧化成 SO24。(5)Na2O2 投入品红溶液中，因其有强氧化性，所以有漂白性，可使品红溶液褪色。2“铝三角”及其应用(1)“铝三角”是指 Al3、Al(OH)3 和 AlO2 相互转化的三角关系，如图所示：具体反应有：Al(OH)3OH=AlO2 2H2OAl(OH)33H=Al33H2OAl33OH=Al(OH)3AlO2 HH2O=Al(OH)3AlO2 4H=Al32H2OAl34OH=AlO2 2H2OAl33AlO2 6H2O=4Al(OH)3(2)应用制取 Al(OH)3Al33NH3H2O
18、=Al(OH)33NH4AlO2 CO22H2O=Al(OH)3HCO3离子共存问题Al3与 HS、S2、AlO2、HCO3、CO23 等因相互促进水解而不能大量共存；AlO2 与 NH4、Al3、Fe3等也不能大量共存。【示范 1】(2011山东理综)Al、Fe、Cu 都是重要的金属元素，下列说法正确的是()。A三者对应的氧化物均为碱性氧化物B三者的单质放置在空气中均只生成氧化物C制备 AlCl3、FeCl3、CuCl2 均不能采用将溶液直接蒸干的方法D电解 AlCl3、FeCl3、CuCl2 的混合溶液时阴极上依次析出 Cu、Fe、Al解析 A 项，Fe、Cu 对应的氧化物都是碱性氧化物，
19、而 Al 对应的氧化物Al2O3 属于两性氧化物，故 A 错误；B 项，Al、Fe 放置在空气中生成氧化物 Al2O3、Fe2O3，而 Cu 放置在空气中会生成 Cu2(OH)2CO3(铜绿)，故 B错误；C 项，制备 AlCl3、FeCl3、CuCl2 时若蒸干溶液，会由于盐水解生成氢氧化物和 HCl 而失败，故 C 正确；D 项，电解 AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时，阴极上离子的放电顺序为 Fe3Cu2H，析出的物质只有Cu 和 H2(Fe3生成 Fe2)，故 D 错误。答案 C【示范 2】(2011福建理综)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(
20、)。选项化合物 ABCDYCO2Fe2O3C2H5OHFeCl3WMgO Al2O3C2H5ONaCuCl2解析 通过 Mg 在 CO2 中燃烧可制得 MgO；通过铝热反应可制得三氧化二铝；通过乙醇和钠发生置换反应可制得乙醇钠；氯化铁溶液和铜反应能生成氯化铜，但此反应不是置换反应。答案 D【示范 3】某厂的酸性工业废水中含有一定量的 Fe3、Cu2、Au3等离子。有人设计了如图所示的工艺流程，利用常用的酸、碱和工业生产中的废铁屑，从废水中回收金，并生产一定量的铁红和氧化铜。填写下面空白：(1)图中标号处需加入的相应物质分别是_、_、_、_、_。(2)写出处发生反应的离子方程式：_；写出处发生反
21、应的化学方程式：_。(3)铁红的化学式为_；分别写出铁红和氧化铜在工业上的一种主要用途：铁红_；氧化铜_。解析 本题以工业废水中回收金的工艺流程，考查常见金属元素的转化关系，铁红、CuO 的用途等，充分体现化学与生产的联系，旨在培养学生学以致用的能力。解决本题要充分利用题给工艺流程和提供的部分物质，迁移所学的铁三角转化、金属活动性顺序、金属离子的沉淀等知识综合解决。由工艺流程图可知，E 为铁元素的离子，而 A 为铜、金、铁的单质，通过加入稀硫酸将铁元素与活泼性比它弱的铜、金分离出来，因此处加入的物质为铁屑，发生的反应为 Fe2H=Fe2H2，2Fe3Fe=3Fe2，Cu2Fe=CuFe2，2A
22、u33Fe=2Au3Fe2；处加入稀硫酸以除去铜、金中过量的铁屑，并将过滤后的硫酸亚铁溶液与含 Fe2的 E 溶液相混合；处利用金不溶于硝酸的性质将铜与金分离开；处将得到的铜离子用氢氧化钠转化为氢氧化铜沉淀，从而再受热分解为氧化铜；处加入氢氧化钠将亚铁离子转化为氢氧化亚铁沉淀，再利用空气将其转化为氢氧化铁沉淀，最终受热分解为铁红(氧化铁)。答案(1)铁屑 稀硫酸 稀硝酸 氢氧化钠 氢氧化钠(2)Fe2H=Fe2H2，2Fe3Fe=3Fe2，Cu2Fe=CuFe2，2Au3 3Fe=2Au3Fe2 3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O(3)Fe2O3 用作红色涂料 用作制造铜
23、盐的原料【例证 2】(2010北京)由短周期元素组成的化合物 X 是某抗酸药的有效成分。甲同学欲探究 X 的组成。查阅资料：由短周期元素组成的抗酸药的有效成分有碳酸氢钠、碳酸镁、氢氧化铝、硅酸镁铝、磷酸铝、碱式碳酸镁铝。Al3在 pH5.0 时沉淀完全；Mg2在 pH8.8 时开始沉淀，在 pH11.4 时沉淀完全。金属离子的检验和判断考向立意1.根据金属离子的特征性质，考查其检验的方法。2.根据数据的分析，考查对金属离子的定量判断。实验过程：.向化合物 X 粉末中加入过量盐酸，产生气体 A，得到无色溶液。.用铂丝蘸取少量中所得的溶液，在火焰上灼烧，无黄色火焰。.向中所得的溶液中滴加氨水，调节
24、 pH 至 56，产生白色沉淀 B，过滤。.向沉淀 B 中加过量 NaOH 溶液，沉淀全部溶解。.向中得到的滤液中滴加 NaOH 溶液，调节 pH 至 12，得到白色沉淀 C。(1)中气体 A 可使澄清石灰水变浑浊，A 的化学式是_。(2)由、判断 X 一定不含有的元素是磷、_。(3)中生成 B 的离子方程式是_。(4)中 B 溶解的离子方程式是_ _。(5)沉淀 C 的化学式是_。(6)若上述 n(A)n(B)n(C)113，则 X 的化学式是_。点拨 实验过程分析：由知，X 中的阴离子有 CO23 或 HCO3，无 SiO23，因 SiO23 2H=H2SiO3，而题述是得到无色溶液；由知
25、无 Na，即 X不是 NaHCO3；由知，X 中一定有铝元素，但不能确定是否有镁元素，由进一步明确铝元素的存在；由 V 知 X 中有镁元素，X 是化合物，由此推知 X 是碱式碳酸镁铝。(6)n(CO2)nAl(OH)3nMg(OH)2113，根据电荷守恒可知 X 的组成为 Mg3Al(OH)7CO3。答案(1)CO2(2)钠、硅(3)Al33NH3H2O=Al(OH)33NH4(4)Al(OH)3OH=AlO2 2H2O(5)Mg(OH)2(6)Mg3Al(OH)7CO3金属阳离子的检验离子检验试剂主要实验现象离子方程式及说明Ba2硫酸或硫酸盐溶液、稀盐酸加SO生成白色沉淀，加稀盐酸沉淀不溶解
26、Ba2SOBaSO4(白色)K、Na焰色反应火焰分别为浅紫色(透过蓝色的钴玻璃观察)、黄色NaOH 溶液生成白色沉淀，迅速转成灰绿色，最后变成红褐色Fe22OH=Fe(OH)2(白色)4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3(红褐色)Fe2先加 KSCN 溶液，再加氯水无明显现象，加氯水呈红色2Fe2Cl2=2Fe32ClFe3SCN=Fe(SCN)2或 Fe33SCN=Fe(SCN)3Fe3加入 NaOH溶液加入KSCN有红褐色沉淀呈红色Fe33OH=Fe(OH)3 Fe3SCN=Fe(SCN)2(红色)Ag加入 HCl 或含Cl的溶液，再加稀 HNO3白色沉淀，不溶于稀 HNO3Ag
27、Cl=AgClCu2加入NaOH 溶液蓝色沉淀Cu22OH=Cu(OH)2Al3NaOH 溶液、氨水加氨水或氢氧化钠溶液，有白色絮状沉淀生成，沉淀能溶于氢氧化钠，不溶于氨水Al33OH=Al(OH)3 Al(OH)3OH=AlO2 2H2O【示范 4】现有K2SO4 Ba(NO3)2 Al2(SO4)3 KOH CuCl2 五种溶液。不用其他任何试剂，把它们一一鉴别出来的先后顺序是()。ABC D解析 根据颜色可判断出 CuCl2 溶液，然后取其他溶液少许，分别滴入CuCl2 溶液，有蓝色沉淀的为 KOH 溶液；再取剩余溶液少量，分别滴入KOH 溶液，有白色沉淀的为 Al2(SO4)3 溶液；
28、取剩余溶液少量，再分别滴入 Al2(SO4)3 溶液有白色沉淀的是 Ba(NO3)2 溶液，剩余的则是 K2SO4 溶液。答案 D【示范 5】有一无色溶液，可能含有 K、Al3、Mg2、NH4、Cl、SO24、HCO3、MnO4 中的几种。为确定其成分，做如下实验：取部分溶液，加入适量 Na2O2 固体，产生无色无味的气体和白色沉淀，再加入足量的 NaOH 溶液后白色沉淀部分溶解；另取部分溶液，加入HNO3 酸化的 Ba(NO3)2 溶液，有白色沉淀产生。下列推断正确的是()。A肯定有 Al3、Mg2、NH4、ClB肯定有 Al3、Mg2、HCO3C肯定有 K、HCO3、MnO4D肯定有 Al
29、3、Mg2、SO24解析 由于溶液无色，则不含有 MnO4；根据的现象为产生无色无味气体，则原溶液中不存在 NH4；加入过量的 NaOH 溶液，生成的白色沉淀部分溶解，则含有 Mg2和 Al3，由于 Al3与 HCO3 可发生双水解，故无 HCO3；根据的现象可推知原溶液含有 SO24，而 K、Cl无法确定。答案 D【示范 6】由 Fe2O3、Fe、CuO、C、Al 中的几种物质组成的混合粉末，取样品进行下列实验(部分产物略去)：(1)取少量溶液 X，加入过量的 NaOH 溶液，有沉淀生成。取上层清液，通入 CO2，无明显变化，说明样品中不含有的物质是(填写化学式)_。(2)Z 为一种或两种气
30、体：若 Z 只为一种气体，试剂 a 为饱和 NaHCO3 溶液，则反应中能同时生成两种气体的化学方程式是_若 Z 为两种气体的混合物，试剂 a 为适量水，则 Z 中两种气体的化学式是_。(3)向 Y 中通入过量氯气，并不断搅拌，充分反应后，溶液中的阳离子是(填写离子符号)_。(4)取 Y 中的溶液，调 pH 约为 7，加入淀粉 KI 溶液和 H2O2，溶液呈现蓝色并有红褐色沉淀生成。当消耗 2 mol I时，共转移 3 mol 电子，该反应的离子方程式是_(5)另取原样品，加入足量稀硫酸充分反应。若溶液中一定不会产生 Y 中的红色固体，则原样品中所有可能存在的物质组合是(各组合中的物质用化学式
31、表示)_解析 通过分析可以看出，解题的关键取决于浓酸化学式的判断，可由稀释的溶液 X 加过量 Fe 粉后余两种固体入手分析，解答时可先假设再验证排除。样品加入某浓酸后能产生两种气体，由样品成分知，该酸不会是盐酸，若为盐酸只能产生 H2，故浓酸为浓 H2SO4 或浓 HNO3。(1)溶液 X 加入过量 NaOH 溶液后，Fe3或 Cu2等均转化为沉淀，若有 Al，则转化为 AlO2，滤液中通入 CO2 时会有 Al(OH)3 沉淀生成，因无现象说明原混合物中无 Al。(2)若浓酸为浓 H2SO4，生成的两种气体只能为 SO2 和 CO2，若浓酸为浓HNO3，生成的两种气体为 NO2 和 CO2，
32、当通入 NaHCO3 时，Z 只为一种 气 体，说 明 原 气 体 为 SO2 和 CO2，反 应 化 学 方 程 式 为 C 2H2SO4(浓)=CO22SO22H2O。若通过水时，气体 Z 为两种气体，说明原气体为 NO2 和 CO2，通过水时发生反应：3NO2H2O=2HNO3NO，所余两种气体为 NO 和 CO2。(3)由样品的成分，结合(1)中判断知，原混合物中无 Al，加入过量铁粉后 Y中的金属阳离子只有 Fe2，残留固体为过量的铁和被置换出的铜，当向其中通入过量 Cl2 并不断搅拌后，Fe2、Fe 均会被氧化为 Fe3，Cu 被氧化为Cu2，故溶液中存在的阳离子有 Fe3、Cu2
33、、H。(4)溶液呈蓝色说明有 I2 生成，若只氧化 I，消耗 2 mol I应转移电子 2 mol，说明 2 mol I被氧化时仍有 1 mol Fe2被氧化，故反应中其物质的量之比 n(I)n(Fe2)21，由此推知反应为 4I2Fe23H2O2=2Fe(OH)32I2。(5)若一定不产生 Y 中的红色固体，说明原混合粉末中不能含有 Fe，否则单质铁可能会和 Cu2作用生成 Cu 单质，故原混合物可能为 CuO、C 或 CuO、C、Fe2O3。答案(1)Al(2)C2H2SO4(浓)=CO22SO22H2O NO、CO2(3)Cu2、Fe3、H(4)2Fe2 3H2O24I=2Fe(OH)3
34、2I2(5)CuO、C 或 CuO、C、Fe2O3【例证 3】(2010广东理综)碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域。已知锂辉石(主要成分为 Li2OAl2O34SiO2)为原材料制备 Li2CO3 的工艺流程如下：工业生产过程中金属知识的综合应用考向立意1.以制备和提取为目的，考查金属及其化合物的性质在工业生产过程中的应用。2.综合考查对生产工艺和流程的分析能力和判断能力。已知：Fe3、Al3、Fe2和 Mg2以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的 pH分别为 3.2、5.2、9.7 和 12.4；Li2SO4、LiOH 和 Li2CO3 在 303 K 下的溶解度分别为 34.2 g、12.7 g
35、 和 1.3 g。(1)步骤前，锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是_。(2)步骤中，酸浸后得到的酸性溶液中含有 Li、SO24，另含有 Al3、Fe3、Fe2、Mg2、Ca2、Na等杂质，需在搅拌下加入_(填“石灰石”、“氯化钙”或“稀硫酸”)以调节溶液的 pH 到 6.06.5，沉淀部分杂质离子，然后分离得到浸出液。(3)步骤中，将适量的 H2O2 溶液、石灰乳和 Na2CO3 溶液依次加入浸出液中，可除去的杂质金属离子有_。(4)步骤中，生成沉淀的离子方程式为_。(5)从母液中可回收的主要物质是_。点拨(1)固体颗粒越小，化学反应速率越快，同时可使锂元素尽可能多地溶解到酸中。(2)所给三种物质中
36、，只有 CaCO3 能够降低溶液的酸度，提高溶液的 pH 到6.06.5，可除去 Fe3、Al3。(3)步骤中加入 H2O2 溶液，可将 Fe2氧化为 Fe3，然后加入石灰乳可除去其中的 Fe3和 Mg2，再加入 Na2CO3 溶液可除去 Ca2。此时溶液中的离子主要有 Li、Na、SO24。(4)步骤加入饱和 Na2CO3 溶液后，主要使 Li转化为 Li2CO3 沉淀。(5)反应后，溶液中的 Na2SO4 以及加入的过量 Na2CO3 便留在母液中，可回收的主要物质为 Na2SO4。答案(1)增大固液接触面积，加快浸出反应速率，提高浸出率(2)石灰石(3)Fe2、Mg2、Ca2(4)2Li
37、CO23=Li2CO3(5)Na2SO4解答这类试题关键要结合实验流程，知道每步的目的是什么、发生什么反应，以及对制备产品的作用，如何除去副产品等。工艺流程试题往往选取的材料新、背景新，解答此类题可分三步：第一步，读懂工艺流程图，抓住物质流入、流出的方向，挖掘反应条件及记录重要数据；第二步，联系相关化学原理。即每步涉及的化学反应或实验方法，涉及的化学原理如水解平衡原理等，还要联系中学实验方法等；第三步，在上述两步基础上，结合要回答的问题，分析、判断得出正确答案。【示范 7】铁是日常生活中最常见的金属，某班同学在学习铁的知识时，遇到下列问题：问题 1：铁为何称为黑色金属？问题 2：CuO 在高温
38、下可分解为 Cu2O 和 O2，Fe2O3 在高温下可分解为 FeO和 O2 吗？(1)对于问题 1，同学们上网查询，有两种解释：A因为在铁表面上有黑色的铁的氧化物，所以叫黑色金属。B因为铁的粉末为黑色，铁的氧化物也均为黑色，所以叫黑色金属。你认为正确的说法是_。若有一黑色粉末，你如何鉴别是铁粉，还是 Fe3O4 粉末。_。(2)对于问题 2，同学们准备实验探究，他们设想了两种方法：A将三氧化二铁高温灼烧，看灼烧前后颜色是否变化。B将三氧化二铁高温灼烧，看灼烧前后质量是否变化。实验中应将 Fe2O3 放在_(填仪器名称)中灼烧。方法 A 中，如果高温灼烧后颜色由_变为_，说明 Fe2O3确实发
39、生了变化。能说明生成的一定为 FeO 吗？_，理由是_。方法 B 中，如果发生了预期的反应，固体高温灼烧前后质量比应为_，但是，实验结果是固体灼烧前后质量比为 3029，则高温灼烧后生成物是_。比较两种方法，你认为较好的方法是_。解析(1)B 错误，因为 Fe2O3 是红棕色的；常用的方法是加酸溶解，金属和稀盐酸反应生成氢气，而 Fe3O4 反应时没有气泡产生；(2)因为Fe2O3 是红棕色的，FeO 是黑色的，若方法 A 成立，那么颜色变化是由红棕色变化为黑色，但从颜色并不能正确判断，因为亦可以生成黑色的Fe3O4,6Fe2O3=高温4Fe3O4O2；若方法 B 成立，则下列反应成立：2Fe2O3=高温4FeOO2，灼烧前后固体的质量之比为：2160472 109。若质量之比是 3029，则发生了反应 6Fe2O3=高温4Fe3O4O2，最后的固体产物是 Fe3O4；结合两种方法的分析，方法 B 比较严密，因为此方法涉及到了定量的计算，而方法 A 仅仅是定性地从颜色来观察，不严密。答案(1)A 取黑色粉末少许于试管中，加适量稀盐酸或稀硫酸，有气泡产生的原黑色粉末为铁，若无气泡产生的原黑色粉末为 Fe3O4(其他合理答案亦可)(2)坩埚 红棕色 黑色 不能 也可能为 Fe3O4 109 Fe3O4 B单击此处进入 限时规范训练
