1、专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼考点1 镁及其化合物1. 2018全国名校第二次大联考镁、铝都是较活泼的金属,下列描述中正确的是()A.高温下,镁、铝在空气中都有抗腐蚀性B.镁、铝都能跟稀盐酸、稀硫酸、强碱反应C.镁在点燃条件下可以与二氧化碳反应,铝在一定条件下可以与氧化铁发生氧化还原反应D.铝热剂是镁条、铝粉和氧化铁的混合物2.在标准状况下,进行甲、乙、丙三组实验,三组各取 60 mL 同浓度盐酸,加入同一种镁铝合金粉末,产生气体,有关数据列表如下:实验序号甲乙丙合金质量/mg510770918气体体积/mL560672672则下列说法正确的是()A.甲组和乙组的实验中,盐酸均是过量的 B.盐
2、酸的物质的量浓度为0.8 molL-1 C.合金中镁铝的物质的量之比为11 D.丙组中铝的物质的量为0.009 mol3.(1)2014新课标全国卷,36(4),4分采用石墨阳极、不锈钢阴极电解熔融的氯化镁,发生反应的化学方程式为;电解时,若有少量水存在会造成产品镁的消耗,写出有关反应的化学方程式 。(2)2015新课标全国卷,27(6)改编单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。以硼酸(H3BO3)和金属镁为原料可制备单质硼,用化学方程式表示制备过程: 。考点2 铝及其化合物4.下列关于铝的说法中正确的有()铝制容器可盛装热的浓硫酸工业上电解熔融状态AlCl3制备Al常温下将Al片放入浓硝
3、酸中无明显变化,说明Al与浓硝酸不反应 铝镁合金可完全溶解于烧碱溶液中氧化铝和氧化镁都可以作耐火材料A.1个B.2个C.3个D.4个5.2016上海,20,4分已知NaOH+Al(OH)3 NaAl(OH)4。向集满CO2的铝制易拉罐中加入过量NaOH浓溶液,立即封闭罐口,易拉罐渐渐凹瘪;再过一段时间,罐壁又重新凸起。上述实验过程中没有发生的离子反应是()A.CO2+2OH- CO32-+H2OB.Al2O3+2OH-+3H2O 2Al(OH)4-C.2Al+2OH-+6H2O 2Al(OH)4-+3H2D.Al3+4OH- Al(OH)4-6.铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应,当两个反
4、应放出的气体在相同状况下体积相等时,反应中消耗的HCl和NaOH的物质的量之比为 ()A.31 B.21 C.11 D.137.2014北京理综,7,6分下列金属中,表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化的是()A.K B.Na C.Fe D.Al8.向MgSO4、(NH4)2SO4和Al2(SO4)3的混合溶液中,逐滴加入NaOH溶液。下列图像中,能正确表示上述反应的是(x轴表示加入NaOH溶液的体积,y轴表示反应生成沉淀的质量)()ABC D9.利用铝热反应可以焊接钢轨。下列说法正确的是()A.铝、氧化铝中铝原子、铝离子的半径r(Al)r(Al3+)B.工业上可用铝热反应的方法制取
5、镁C.在铝热反应中,化学能全部转化为光能D.在铝热反应中,铁的还原性大于铝的还原性10.2015广东理综,32,16分七铝十二钙(12CaO7Al2O3)是新型的超导材料和发光材料。用白云石(主要含CaCO3和 MgCO3)和废Al片制备七铝十二钙的工艺如下:(1)煅粉主要含MgO和。用适量NH4NO3溶液浸取煅粉后,镁化合物几乎不溶,若滤液中 c(Mg2+) 小于510-6 molL-1,则溶液pH大于Mg(OH)2的Ksp=510-12;该工艺中不能用(NH4)2SO4代替NH4NO3,原因是 。(2)滤液中的阴离子有(忽略杂质成分的影响);若滤液中仅通入CO2,会生成,从而导致CaCO3
6、产率降低。(3)用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜,反应的离子方程式为 。(4)电解制备Al(OH)3时,电极分别为Al片和石墨,电解总反应方程式为 。(5)一种可超快充电的新型铝电池,充放电时AlCl4-和Al2Cl7-两种离子在Al电极上相互转化,其他离子不参与电极反应。放电时负极Al的电极反应式为 。11. 2018合肥调研检测在给定条件下,下列物质的转化不能实现的是()A.Fe2O3FeCl3溶液无水FeCl3B.饱和NaCl溶液NaHCO3 Na2CO3C.Al2O3NaAlO2溶液Al(OH)3D.MgCl2溶液Mg(OH)2MgO12. 2016海南,14,8分KAl(SO
7、4)212H2O(明矾)是一种复盐,在造纸等方面应用广泛。实验室中,采用废易拉罐(主要成分为Al,含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如图所示。回答下列问题:(1)为尽量少引入杂质,试剂应选用(填标号)。a.HCl溶液 b.H2SO4溶液 c.氨水 d.NaOH溶液(2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为 。(3)沉淀B的化学式为;将少量明矾溶于水,溶液呈弱酸性,其原因是。(4)已知:Kw=1.010-14,Al(OH)3AlO2-+H+H2OK=2.010-13。Al(OH)3溶于NaOH溶液反应的平衡常数等于。考点3 铁及其化合物13.向FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入铁粉,
8、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溶液可能变红色B.溶液中一定含Fe2+C.溶液中可能含有Cu2+D.剩余固体中一定含Cu14. 2016全国卷,28,15分某班同学用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。回答下列问题:(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体,均配制成 0.1 molL-1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑,其目的是 。(2)甲组同学取2 mL FeCl2溶液,加入几滴氯水,再加入1滴KSCN溶液,溶液变红,说明Cl2可将Fe2+氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为 。(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨,该组同学在 2 mL FeC
9、l2溶液中先加入0.5 mL煤油,再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液,溶液变红,煤油的作用是 。(4)丙组同学取10 mL 0.1 molL-1KI溶液,加入6 mL 0.1 molL-1 FeCl3溶液混合。分别取2 mL此溶液于3支试管中进行如下实验:第一支试管中加入1 mL CCl4充分振荡、静置,CCl4层显紫色;第二支试管中加入1滴K3Fe(CN)6溶液,生成蓝色沉淀;第三支试管中加入1滴KSCN溶液,溶液变红。实验检验的离子是(填离子符号);实验和说明:在I-过量的情况下,溶液中仍含有(填离子符号),由此可以证明该氧化还原反应为 。(5)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中
10、加入几滴酸化的FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,发生反应的离子方程式为;一段时间后,溶液中有气泡出现,并放热,随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是;生成沉淀的原因是(用平衡移动原理解释)。15.用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。.方法一:用FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。(1)除去蒸馏水中溶解的O2常采用的方法。(2)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是。.方法二:在如图所示装置中,用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。(1)在试管里加入的试剂是 。
11、(2)在试管里加入的试剂是 。(3)为了制得白色Fe(OH)2沉淀,在试管和中加入试剂,打开止水夹,塞紧塞子后的实验步骤是。(4)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色,其理由是。16.甲、乙、丙三位同学欲分别完成“铁与水蒸气反应”的实验。.甲同学的方案如图1:试管中依次放入湿棉花和还原性铁粉,加热。把生成的气体通入蒸发皿中的肥皂液中,用坩埚钳夹取燃着的火柴在蒸发皿中点火,观察到的现象是;发生反应的化学方程式为。.乙同学所采用的装置如图2:分别用灯1和灯2加热反应器中的水和还原性铁粉,当水蒸气将空气排出后用排水法收集一试管气体。乙同学所采用的装置与甲同学的装置相比较,优点是;结束实验的
12、操作是 。.丙同学将甲、乙两位同学所用装置进行改进,如图3所示:在硬质玻璃管中放入还原性铁粉和石棉绒的混合物,硬质玻璃管中加入CuO。干燥管中盛装的物质是碱石灰,干燥管中盛装的物质是无水硫酸铜和石棉绒的混合物。(1)丙同学所采用的装置与乙同学的装置相比较,优点是 。 (2)实验开始时应先点燃a处的酒精灯,然后才点燃b处的酒精喷灯,原因是 。(3)能证明铁与水蒸气反应的现象是 。考点4 铜及其化合物17. 2018湖南师大附中模拟CuSO4是一种重要的化工原料,其有关制备途径及性质如图所示。下列说法不正确的是()A.相对于途径,途径更好地体现了绿色化学思想B.Y可以是葡萄糖溶液C.CuSO4在1
13、 100 分解所得气体X是SO2和SO3的混合气体D.将CuSO4溶液蒸发浓缩、冷却结晶可制得胆矾晶体18.2013广东理综,32,15分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)电解精炼银时,阴极反应为;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+Al2O3CuAlO2
14、+ 。(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 molL-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。考点5 金属材料与金属矿物的开发利用 合金19.下列有关合金的说法正确的是 ()A.合金中至少含有两种金属B.合金的熔点比成分金属的高C.合金的硬度比成分金属的小D.青铜器所用材料属于合金20.2013重庆理综,8,14分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。铝元素在周期表中的位置为。工业炼铝的原料由铝土矿提取而得,提取过程中通入的气
15、体为。Al-Mg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。舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为。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。80.0 g Cu-Al合金用酸完全溶解后,加入过量氨水,过滤得白色沉淀39.0 g,则合金中Cu的质量分数为。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。结合题图信息推断该合金中除铜外一定含有。21. 2018山东潍坊统考金
16、属及其化合物用途广泛,研究金属的提取、冶炼意义重大。(1)下列各组金属,冶炼方法一定不同的是(填序号)。a.Hg、Ag b.Na、Mg c.Al、Fe d.Na、Ca(2)以铬铁矿(主要成分为FeO和Cr2O3,含有少量Al2O3、SiO2等杂质)为主要原料生产化工原料重铬酸钠(Na2Cr2O7)并制取铬,其主要工艺流程如下:查阅资料得知:在碱性条件下,某些氧化剂能将Cr3+氧化为CrO42-。回答下列问题:工业上可用固体A制取粗硅,写出反应的化学方程式:。写出溶液D转化为溶液E过程中反应的离子方程式: 。将金属铁和惰性电极浸入重铬酸钠酸性溶液,以铁为阴极就能实现铁上镀铬。电镀过程中阴极反应式
17、为。阴极上每沉积52 g铬,阳极上放出L氧气(标准状况下,忽略气体溶解)。若电流强度为10 A,F(法拉第常数)= 96 485 Cmol-1,则阴极上沉积52 g铬所需时间的计算式 t=。22. 2017长春质量监测(四)稀土金属是我国战略性资源。氟碳铈矿的主要化学成分为CeFCO3,它是提取铈族稀土元素的重要矿物原料。其中一种提取铈的工艺流程如下:已知:焙烧后烧渣中含+4价的铈及+3价的其他稀土氟氧化物;+4价的铈的氧化物有很强的氧化性,通常在酸性条件下易被还原剂还原成+3价而溶于水。请回答下列问题:(1)酸浸 中所用的酸A为(用字母表示)(a.盐酸b.稀硫酸),原因是 。(2)酸浸后,为
18、避免三价铈以四氟硼酸盐形式损失,需用可溶性钾盐将四氟硼酸根离子转化为沉淀除去,该反应的离子方程式为。(3)实验室中进行萃取操作所用到的主要玻璃仪器名称是;在操作后的溶液中加入NaOH溶液是为了调节溶液pH 获得 Ce(OH)3 和,测定该溶液pH的操作是 。(4)写出氧化步骤的化学方程式 。答案1.C在常温下,镁和铝在空气里都能跟氧气反应,生成一层致密的氧化物薄膜,这层氧化物薄膜能够阻止金属的继续氧化,所以镁和铝都有抗腐蚀性,但是在高温下能剧烈反应,放出大量热,选项A错误;镁能跟酸反应不能跟碱反应,选项B错误;镁在点燃条件下可以与二氧化碳反应生成氧化镁和碳,铝在一定条件下可以与氧化铁发生氧化还
19、原反应生成铁和氧化铝,选项C正确;铝热剂是铝粉和氧化铁的混合物,在铝热反应中,在铝热剂上放供氧剂(氯酸钾)引发反应,中间插一根镁条,为反应提供高温条件,选项D错误。 2.C比较几组数据可知,60 mL 盐酸能产生气体的体积最多为 672 mL,则甲组说明盐酸过量,乙组不能说明,A选项错误;根据关系:2HClH2,所以n(HCl)=0.06 mol,c(HCl)=1 molL-1,B选项错误;通过甲组数据来计算金属的物质的量,设镁、铝的物质的量分别为x、y,则有24 gmol-1x+27 gmol-1y= 0.51 g,x+3/2y=0.025 mol,求出x=0.01 mol,y=0.01 m
20、ol,C选项正确;因为合金的组成是均匀的,所以丙组中镁和铝的物质的量之比依然为11,则有 24 gmol-1n+27 gmol-1n=0.918 g,n=0.018 mol,D选项错误。3.(每空2分)(1)MgCl2Mg+Cl2Mg+2H2O Mg(OH)2+H2(2)2H3BO3B2O3+3H2O、B2O3+3Mg2B+3MgO【解析】(1)电解熔融氯化镁,阴极生成镁,阳极放出氯气:MgCl2 Mg+Cl2。氯化镁是离子化合物,熔点较高,熔融状态意味着在高温条件下,此时水会与活泼金属镁发生置换反应:Mg+2H2OMg(OH)2+H2。(2)通过“类推法”写出,硼和铝均为A族元素,所以硼酸和
21、氢氧化铝类似,受热脱水分解为B2O3:2H3BO3B2O3+3H2O,然后B2O3被强还原剂镁还原为单质B(类比SiO2可以被焦炭还原为Si):B2O3+3Mg2B+3MgO。考生要善于利用元素周期律类推写出陌生化学反应方程式。由于镁会与水反应,所以硼的制备过程不能用一个总化学方程式表示。4.A铝遇冷的浓硫酸发生钝化,但可以溶于热的浓硫酸中,错误;AlCl3是共价化合物,不能电解,工业制铝的方法是电解熔融的Al2O3,Al2O3是一种离子化合物,错误;常温下Al遇浓硝酸发生钝化,即铝遇浓硝酸形成一层致密的氧化膜,阻止铝与酸的进一步反应,错误;铝能与NaOH溶液反应而溶解,而镁不能与NaOH溶液
22、反应,错误;氧化镁和氧化铝的熔点都很高,都能作耐火材料,正确。5.D向集满CO2的易拉罐中加入过量NaOH浓溶液,易拉罐渐渐凹瘪,是由于二氧化碳被氢氧化钠溶液吸收,气体压强减小,发生了A项反应;铝制易拉罐表面的氧化铝会与氢氧化钠溶液反应,发生了B项反应;氢氧化钠溶液能与铝发生反应生成氢气,使易拉罐凸起,发生了C项反应;由于溶液中没有Al3+,故未发生D项反应。6.A根据铝分别与足量的稀盐酸、氢氧化钠溶液反应的离子方程式:2Al+6H+2Al3+3H2,2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H2,可知当两个反应放出的气体在相同状况下体积相等时,反应中消耗的HCl和NaOH的物质的量之比为31
23、。7.D钾属于活泼金属,与氧气发生剧烈反应,A项错误;钠属于活泼金属,与空气中的氧气发生反应生成氧化钠,氧化钠不能保护内层钠,B项错误;铁在空气中发生反应:2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2、 4Fe(OH)2+ O2+2H2O 4Fe(OH)3 、2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O,铁表面生成的Fe2O3不能保护铁,C项错误;在空气中金属铝表面形成Al2O3保护层,可保护内层金属Al不被氧化,D项正确。8.C加入NaOH溶液首先发生反应:Mg2+2OH-Mg(OH)2、Al3+3OH-Al(OH)3,则沉淀的质量逐渐增大;当Mg2+、Al3+完全沉淀后发生反应:NH4+OH-NH3H2
24、O,沉淀的质量保持不变;当NH4+完全反应后发生反应:Al(OH)3+OH-AlO2-+2H2O,沉淀的质量减少,由于Mg(OH)2不与NaOH反应,故最后沉淀的质量为一定值。9.A铝离子核外有2个电子层,铝原子核外有3个电子层,则微粒的半径大小为r(Al3+)r(Al),A项正确;由于Al的还原性小于Mg的,无法通过铝热反应制取镁,工业上通常采用电解熔融氯化镁的方法制取镁,B项错误;在铝热反应中,化学能除转化成光能,还转化为热能等能量, C项错误;在铝热反应中,被置换出的金属的还原性小于反应物金属Al的,即铁的还原性小于铝的还原性, D项错误。10.(1)CaO(1分)11(2分)若使用(N
25、H4)2SO4,会生成微溶的CaSO4进入滤渣,造成CaCO3产率降低(2分)(2)NO3-和OH-(2分)Ca(HCO3)2(2分)(3)Al2O3+2OH- 2AlO2-+H2O(2分)(4)2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2(2分) (5)Al+7AlCl4-3e- 4Al2Cl7-(3分)【解析】(1)白云石煅烧时MgCO3和CaCO3均发生分解反应,得到MgO和CaO。根据Mg(OH)2的Ksp和c(Mg2+)1.010-3 molL-1,则溶液的pH11。NH4NO3和(NH4)2SO4溶液水解均呈酸性,而SO42-易和Ca2+结合转化成CaSO4微溶物,不利于CaO的溶解。
26、(2)CaO在NH4NO3溶液中转化成Ca(OH)2和Ca(NO3)2,滤液中含有NO3-和OH-,若滤液中只通入CO2,会生成Ca(HCO3)2。(3)铝片表面的Al2O3与NaOH溶液反应转化为NaAlO2。(5)放电时,负极发生氧化反应,且AlCl4-参与电极反应,其反应式为 Al-3e-+7AlCl4- 4Al2Cl7-。11.A加热会促进FeCl3水解,且水解生成的HCl易挥发,故最终得不到无水FeCl3,A项符合题意。向饱和NaCl溶液中先通入NH3,后通入CO2,发生反应:NaCl+H2O+CO2+NH3NaHCO3+NH4Cl,过滤可得到NaHCO3,NaHCO3受热分解即可得
27、到 Na2CO3,B项不符合题意。Al2O3与NaOH溶液反应可生成NaAlO2溶液:Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O,向NaAlO2溶液中通入CO2可生成Al(OH)3沉淀,C项不符合题意。MgCl2溶液和石灰乳能发生复分解反应得到Mg(OH)2,Mg(OH)2煅烧分解生成MgO,D项不符合题意。12.(1)d(2分)(2)2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2(2分)(3)Al(OH)3(1分)Al3+水解,使溶液中H+浓度增大(1分)(4)20(2分)【解析】(1)试剂的作用是除去废易拉罐中的Fe、Mg杂质,根据题意,应选择NaOH溶液,以溶解Al,过滤出Fe、M
28、g。(2)易拉罐溶解过程中,Al与NaOH溶液发生反应。(3)滤液A的主要成分为NaAlO2,加入NH4HCO3,得到的沉淀为Al(OH)3。明矾溶于水,溶液呈弱酸性,是由于Al3+发生水解,使溶液中H+浓度增大。(4)Al(OH)3AlO2-+H+H2O的K=c(AlO2-)c(H+)= 2.010-13。Al(OH)3溶于NaOH溶液发生反应:Al(OH)3+OH-AlO2-+2H2O,平衡常数K=c(AlO2-)c(OH-)=c(AlO2-)c(H+)c(OH-)c(H+)=2.010-131.010-14=20。13.A加入铁粉,Fe先与FeCl3反应,后与CuCl2反应,充分反应后仍
29、有固体存在,则该固体可能为Cu,此时铁粉完全反应,FeCl3完全反应而CuCl2可能完全反应,也可能有剩余;Fe和Cu,此时铁粉有剩余,FeCl3、CuCl2均完全反应。因此溶液中一定不含Fe3+,故加入KSCN溶液不会变红色;溶液中一定含有Fe2+;可能含有Cu2+;剩余固体中一定含Cu。14.(1)防止Fe2+被氧化(1分)(2)2Fe2+Cl22Fe3+2Cl-(2分)(3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响)(2分)(4)Fe2+(1分)Fe3+(2分)可逆反应(2分)(5)2Fe2+H2O2+2H+ 2Fe3+2H2O(2分)Fe3+催化H2O2分解产生O2(1分)H2O2分解反应放热,
30、促进Fe3+的水解平衡正向移动(2分)【解析】(1)Fe2+具有还原性,FeCl2溶液易被氧化而变质,配制FeCl2溶液时加入少量铁屑,目的是防止Fe2+被氧化。(2)溶液变红,说明有Fe3+生成,则FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为2Fe2+Cl22Fe3+2Cl-。(3)甲组实验中,FeCl2易被空气中的O2氧化,会生成FeCl3,因此实验不够严谨。加入煤油,煤油的密度比水小,可以起到隔绝空气的作用,从而排除氧气对实验的影响。(4)实验中K3Fe(CN)6溶液的作用是检验Fe2+。根据实验,CCl4层显紫色,说明有I2生成,根据实验,生成蓝色沉淀,说明有Fe2+生成,根据实验,溶液变红
31、,说明有Fe3+剩余,I-过量的情况下,溶液中仍含有Fe3+,由此说明该反应为可逆反应。(5)溶液变为棕黄色,说明生成了Fe3+,离子方程式为2Fe2+H2O2+2H+2Fe3+2H2O。溶液中有气泡出现,说明H2O2在Fe3+的催化作用下发生了分解反应,生成了O2。随后生成红褐色沉淀,则沉淀为Fe(OH)3,H2O2分解放出热量,Fe3+的水解平衡Fe3+3H2OFe(OH)3+3H+向正反应方向不断进行,因此得到Fe(OH)3沉淀。15.(1)煮沸(2)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2.(1)稀H2SO4、铁屑(2)NaOH溶液(3)检验试管出口处排出H2的纯度,当排出的H2纯净时,再
32、夹紧止水夹(4)试管中反应生成的H2将所用溶液和装置内的空气排尽,且外界空气不容易进入装置,可防止白色的Fe(OH)2沉淀被氧化【解析】.(1)气体的溶解度是随温度升高而降低的,所以可以用煮沸的方法除去蒸馏水中溶解的O2。(2)避免生成的 Fe(OH)2 被空气(氧气)氧化。.试管是开口式的,无法用产生的气体将溶液压入试管中,所以应在试管中制取FeSO4,在试管中盛NaOH溶液。将Fe与稀H2SO4放入试管后,产生的H2可从试管内短管处排出试管内的空气,经过止水夹处导管进入试管内的NaOH溶液中,再排尽NaOH溶液和试管内的空气,然后关闭止水夹,试管内产生的H2无法逸出,压强增大,将FeSO4
33、溶液通过长导管压入试管内的NaOH溶液中,在此过程中,液体都处于H2环境中,从而避免了空气中的O2将反应生成的Fe(OH)2氧化成 Fe(OH)3。16.蒸发皿中产生大量肥皂泡,放出的气体能燃烧,点燃时发生爆鸣,反应后,试管中固体仍呈黑色3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2.保证有足够的水蒸气进入反应器,用小试管收集并检验生成的气体更科学先把导管从水槽中取出,再熄灭灯1、灯2.(1)用酒精喷灯反应温度高、效果好,硬质玻璃管中加入CuO可直接证明反应生成H2(2)先点燃a处的酒精灯,产生的水蒸气排净装置中的空气,防止加热时铁粉与空气反应(3)硬质玻璃管中黑色固体变红,干燥管中白色固体变蓝【
34、解析】.湿棉花受热产生的水蒸气与炽热的还原性铁粉发生反应3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,生成的H2与试管中的空气形成混合气体,通入肥皂液中产生肥皂泡,点燃时产生爆鸣现象。.实验结束时应特别注意防止倒吸,故首先应把导管从水槽中取出,再熄灭灯1,待反应器中水蒸气排净后再熄灭灯2。.丙同学的实验原理为用酒精灯加热烧瓶,源源不断地产生水蒸气,在硬质玻璃管中铁与水蒸气发生反应,盛有碱石灰的干燥管除去未反应的水蒸气,再将气体依次通过炽热的氧化铜和无水硫酸铜来检验铁与水蒸气反应生成的气体(氢气)。17.C制备硫酸铜,若采用铜与浓硫酸加热,会产生二氧化硫污染性气体,若在稀硫酸中被氧气氧化,不会产生污
35、染气体,反应方程式为2Cu+2H2SO4+O2 2CuSO4+2H2O,A项正确;硫酸铜与NaOH反应生成Cu(OH)2沉淀,与含有醛基的有机物(如葡萄糖)共热会生成Cu2O,B项正确;高温条件下加热CuSO4,生成Cu2O,说明该反应为氧化还原反应,依据化合价升降原则,铜元素降价,必然有元素升价,硫已经是最高价了,只能是氧元素升价,所以一定有O2生成,该反应的方程式为4CuSO4 2Cu2O+O2+ 4SO3,C项错误。CuSO4溶液制备胆矾晶体的方法为:蒸发浓缩、冷却结晶,D项正确。18.(1)Ag+e-Ag(2分)2NO+O2 2NO2(2分)(2)CuO 和Al(OH)3(2分)Al(
36、OH)3+OH-AlO2-+2H2O或Al(OH)3+OH- Al(OH)4-(2分)(3)4CuO+2Al2O3 4CuAlO2+O2(2分)(4)50(2分)25(1分)(5)蒸发浓缩、冷却结晶(2分)【解析】(1)电解精炼银时,阴极反应为Ag+e-Ag;气体变色是因为发生反应:2NO+O22NO2。(2)结合工艺流程及Al(OH)3和Cu(OH)2的分解温度知,固体混合物B中含有CuO、Al(OH)3。若NaOH过量,则Al(OH)3会转化为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化学方程式。(4)生成CuAlO2的物质的量为5.01 000
37、63.5%63.5=50(mol),至少需要Al2(SO4)3的物质的量为 25 mol,即至少需要1.0 molL-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。19.D由一种金属和一种非金属熔合也可以形成合金,A项错误;合金的熔点一般比成分金属的低,B项错误;合金的硬度一般比成分金属的大,C项错误。20.(除标明外,每空2分)(1)第三周期A族CO2(1分)Al2O3+2NaOH2NaAlO2+ H2OAr(1分,其他合理答案均可)(2)吸氧腐蚀CaCO3或CaO(3)83.1%Al、Ni【解析】(1)工业上通过电解熔融
38、Al2O3制得金属铝,从铝土矿中提取Al2O3的过程:使铝土矿与氢氧化钠溶液反应并过滤除去杂质得到偏铝酸钠溶液,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。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)在海水中,合金钢、海水及海水中溶解的氧气构成原电池,发生吸氧腐蚀。在炼铁时加入氧化钙或碳酸钙,发生反应CaO+SiO2CaSiO3或发生反应CaCO3CaO+ CO2、CaO+SiO2 CaSiO3,使SiO2形成炉渣,可以降低硅含量。(3)白色沉淀Al(OH)3的质量为39.0 g,即 0.5 mol,故合金中铝的质量为 0
39、.5 mol27 g/mol=13.5 g,则铜的质量为 66.5 g,质量分数为 66.5 g80.0 g100%83.1%。由于要将Cu溶解,所选用的酸应为氧化性酸,若合金中有铁存在,则Fe将被氧化为Fe3+,由图知Fe3+在pH=1.8时开始沉淀,与题述不符,故合金中不含Fe。结合图示可知在pH=3.4时出现的沉淀为 Al(OH)3, 在pH=7.08.0时,产生的沉淀为Ni(OH)2,故该合金中除铜外一定含有Al和Ni。21.(1)c(2)SiO2+2CSi+2CO10OH-+2Cr3+3H2O22CrO42-+8H2OCr2O72-+12e-+14H+ 2Cr+7H2O33.66mo
40、l96 485 Cmol-110 A【解析】(1)a项,Hg、Ag均用热分解法制备;b项,Na、Mg均用电解法制备;c项,Al用电解法制备,Fe用热还原法制备;d项,Na、Ca均用电解法制备。(2)固体A为SiO2,工业上利用焦炭还原SiO2制取粗硅:SiO2+2CSi+2CO。分析流程图可知,操作分离出SiO2,操作除去铁元素、铝元素,故溶液D中含有Cr3+,Cr3+与H2O2、OH-可发生氧化还原反应,根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒配平离子方程式:2Cr3+3H2O2+10OH-2CrO42-+8H2O。阴极上Cr2O72-发生还原反应转化为Cr,电极反应式:Cr2O72-+12e-
41、+14H+2Cr+7H2O。根据原子守恒和得失电子守恒,可得关系式:Cr2O72-2Cr3O2,n(O2)=32n(Cr)=3252 g52 gmol-1=1.5 mol,故V(O2)=22.4 Lmol-11.5 mol=33.6 L。阴极上沉积 52 g铬,转移 6 mol电子,则所需时间为 6mol96 485 Cmol-110 A。22.(1)b防止CeO2在酸性环境下被Cl-还原而溶于浸出液中无法分离(2)K+BF4-KBF4(3)分液漏斗Ce(OH)4撕下一小片pH试纸放在干燥洁净的表面皿上,用玻璃棒蘸取该溶液点在pH试纸的中央,然后与标准比色卡对比(4)2Ce(OH)3+NaCl
42、O+H2O2Ce(OH)4+NaCl【解析】(1)焙烧后烧渣中+4价的铈的氧化物有很强的氧化性,因此酸浸时应选择稀硫酸,否则CeO2在酸性环境下可被Cl-还原而溶于浸出液中无法分离。(2)用可溶性钾盐将BF4-转化为沉淀除去的离子方程式为K+BF4-KBF4。(3)萃取操作所用到的主要玻璃仪器为分液漏斗。根据题给流程图知,在操作后的溶液中加入NaOH溶液是为了调节溶液pH获得 Ce(OH)3 和Ce(OH)4。测定该溶液pH的操作为:撕下一小片pH试纸放在干燥洁净的表面皿上,用玻璃棒蘸取该溶液点在pH试纸的中央,然后与标准比色卡对比。(4)氧化步骤中Ce(OH)3被氧化为Ce(OH)4,NaClO被还原为NaCl,根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式:2Ce(OH)3 +NaClO+H2O 2Ce(OH)4+NaCl。