1、第2节金属材料金属矿物的开发利用备考要点素养要求1.能说明常见金属及其化合物的应用(如金属冶炼等)、对社会的价值、对环境的影响。2.了解铝、铜及其重要化合物的性质及应用。3.了解常见金属的活动性顺序和常见金属的制备方法。1.宏观辨识与微观探析:认识铝与强酸、强碱的反应及其化合物的两性,理解铝及其化合物的性质。2.证据推理与模型认知:具有证据意识,能基于证据对金属材料性质提出可能的假设,通过分析推理加以证实,能运用模型解释化学现象,揭示现象的本质和规律。3.科学探究与创新意识:能对金属的性质提出有探究价值的问题;能从问题和假设出发,确定探究目的,设计探究方案,进行实验探究。考点一金属材料与金属矿
2、物的开发和利用必备知识自主预诊知识梳理1.合金微点拨合金是混合物,合金的物理性质相比于成分金属有所改变,但合金中各成分金属的化学性质不变。并非所有的金属都能相互形成合金,若一种金属的熔点高于另一种金属的沸点,则二者不能形成合金。2.常见金属材料(1)分类。(2)常见的合金材料。铝合金:密度小,强度高,塑性好,易于加工,具有较强的抗腐蚀能力。3.金属矿物的开发利用(1)金属在自然界中的存在。(2)金属冶炼的实质。金属的冶炼过程就是把金属从态还原为态的过程。即(写反应通式,用M表示金属)。(3)金属冶炼的方法(用化学方程式表示)。微点拨金属冶炼与金属活动性的关系:冶炼Mg时电解熔融MgCl2而不电
3、解熔融MgO,原因是MgO的熔点高,熔融时会耗费更多能源,增加生产成本。冶炼Al时只能电解熔融Al2O3而不能电解熔融AlCl3,原因是AlCl3是共价化合物,熔融态不导电;加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化温度。(4)铝热反应。实验原理Al和某些金属氧化物在高温下进行,反应迅速并放出大量的热,新生成的金属单质呈熔融态且易与Al2O3分离实验装置实验现象镁带剧烈燃烧,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纸漏斗的下部被烧穿,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,化学方程式为原理应用可制取熔点较高、活泼性弱于Al的
4、金属,如铁、铬、锰、钨等常用于金属焊接,如野外焊接钢轨等自我诊断1.判断正误,正确的打“”,错误的打“”。(1)合金中至少含有两种金属元素,不含非金属元素。()(2)合金中各种元素的含量一定,所以合金是纯净物。()(3)合金的硬度一般大于成分金属,而熔点一般低于成分金属。()(4)电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时,阴极上依次析出Cu、Fe、Al。()(5)可以用金属钠置换四氯化钛(TiCl4)溶液中的钛来制取单质钛。()(6)人类历史上使用铝的时间比铁晚,原因是铝不如铁活泼。()2.冶炼金属常用以下几种方法:热分解法以活泼金属Na、Mg等作为还原剂以C、CO或H2作为还原剂电
5、解法利用铝热反应原理还原下列金属各采用哪种方法冶炼最佳(用上述方法的序号填空)。(1)Fe、Zn、Cu等中等活泼金属。(2)Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属。(3)Hg、Ag等不活泼金属。(4)V、Cr、Mn、W等高熔点金属。关键能力考向突破考向1合金的性质及应用【典例1】(2020福建莆田第七中学期中)明末科学家宋应星出版的天工开物中记载了有关“五金”的内容:“黄金美者,其值去黑铁(生铁)一万六千倍,然使釜、鬵(xn,一种炊具)、斤(这里指菜刀、镰刀、锄头等)、斧不呈效于日用之间贸迁有无,”下列解释正确的是()A.明代使用的釜、鬵一类的炊具都属于青铜合金B.添加了铬、镍的不锈钢菜刀和农具使
6、用后即使不保养,也不会生锈C.金属的另一个用途就是铸成钱币作为贸易交往中的流通手段D.黑铁在空气中发生的腐蚀主要是化学腐蚀对点演练1下列说法中正确的是()A.铁是人类最早使用的金属,钢铁属于铁碳合金B.黑色金属材料及它们的合金是应用最广泛的金属材料C.金属镁有“国防金属”的美誉,也被誉为“21世纪的金属”D.铜绿的主要成分是碱式碳酸铜,这是铜在潮湿空气中发生电化学腐蚀的结果考向2金属矿物的开发与利用【典例2】(2020河北邢台月考)古代炼丹的五金通常是指金、银、铜、铁、锡。下列说法错误的是()A.用焦炭热还原SnO2可得到SnB.用H2还原Fe2O3可得到FeC.Cu2S与过量O2共热产物中只
7、含CuD.Ag2O直接热分解可得到Ag特别提醒(1)电解法冶炼活泼金属使用的是熔融的金属盐或金属氧化物,而不是盐溶液。(2)铜除了用热还原法冶炼外,还可以用湿法炼铜或电解法进行冶炼。对点演练2五金铁中记载:“若造熟铁,则生铁流出时,相连数尺内,低下数寸,筑一方塘,短墙抵之。其铁流入塘内,数人执柳木排立墙上众人柳棍疾搅,即时炒成熟铁。”以下说法不正确的是()A.金属冶炼方法由金属活泼性决定B.熟铁比生铁质地更硬,延展性稍差C.炒铁是为了降低铁水中的含碳量D.该法与近代往生铁水吹空气炼钢异曲同工考点二铝及其重要化合物必备知识自主预诊知识梳理1.铝的原子结构和在自然界中的存在铝的原子结构示意图为。铝
8、位于元素周期表,自然界中的铝全部以态存在。2.铝的性质(1)物理性质。铝是色、具有金属光泽的固体,硬度,具有良好的、导热性和延展性。(2)化学性质。写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式:Al形成致密的氧化膜,离子方程式:3.氧化铝(1)物理性质:Al2O3是高熔点的氧化物,常作为材料及冶炼的原料。(2)化学性质(用离子方程式表示):两性与强酸反应:。与强碱反应:。4.氢氧化铝(1)物理性质:Al(OH)3是难溶于水的白色胶状沉淀,它能吸附水中的,常用于水的净化,并能色素。(2)化学性质。两性与强酸反应:(写离子方程式,下同)。与强碱反应:。受热分解:化学方程式为。(3)制备(用离子方程式表
9、示)。微点拨(1)Al(OH)3具有两性,能溶于强酸溶液(如盐酸)、强碱溶液(如NaOH溶液),但不溶于弱酸溶液(如H2CO3溶液)、弱碱溶液(如氨水)。(2)既能与盐酸反应又能与NaOH溶液反应的物质有Al、Al2O3、Al(OH)3、多元弱酸的酸式盐(如NaHCO3、KHS、KHSO3、NaH2PO4等)及弱碱弱酸盐(如CH3COONH4)等。(3)用铝盐与碱溶液反应制取Al(OH)3时,采用弱碱溶液氨水而不用强碱溶液。(4)用四羟基合铝酸盐与酸反应制取Al(OH)3时,一般是向四羟基合铝酸盐溶液中通入CO2,而不使用强酸。5.Al3+、Al(OH)3、Al(OH)4-之间的转化关系写出上
10、述转化的离子方程式:(1);。(2)。(3)。(4)。(5);。(6)。自我诊断1.判断正误,正确的打“”,错误的打“”。(1)铝制品在空气中能稳定存在是因为铝不活泼。()(2)冶炼铝时常用焦炭作为还原剂。()(3)氢氧化铝可用于中和过多胃酸。()(4)Al2O3的熔点高,可作为耐高温材料,实验室可用氧化铝坩埚熔化NaOH、Na2CO3固体等。()(5)常温下不能用铝制容器盛放浓硫酸、浓硝酸,因它们都具有强氧化性。()(6)铝与少量NaOH溶液反应得到铝盐,与足量NaOH溶液反应生成四羟基合铝酸盐。()(7)Al(OH)4-与NH4+在水溶液中因发生相互促进的水解反应不能大量共存。()(8)A
11、l(s)NaAl(OH)4(aq)Al(OH)3(s)。()2.(2020江西新余第四中学检测)某化学兴趣小组要在“校园科艺节活动”中使用氢气球表演节目。经过测量,每个氢气球的体积约为1.12 L(已折成标准状况)。已知兴趣小组采用Al和氢氧化钠溶液反应制取氢气。(1)若实验需要1 L 2.5 molL-1的NaOH溶液,则要用托盘天平称取NaOH固体 g。配制溶液过程中所需仪器除托盘天平、钥匙、烧杯、玻璃棒外,还需要、(填仪器名称)。(2)该化学兴趣小组为了营造气氛,做了惊艳全场的铝热反应(如下图),写出该反应的化学方程式:。兴趣小组同学取反应后的“铁块”溶于盐酸,向其中滴加KSCN溶液,发
12、现溶液变红色。出现这种现象的原因可能是。(3)若要除去上述所得“铁块”中含有的氧化铝,可选择(填试剂名称),所发生反应的化学方程式为。关键能力考向突破考向1铝的性质【典例1】如表中,对陈述、的正确性及两者间因果关系的判断,完全正确的是()选项陈述陈述判断A铝制炊具最好不要盛放酸性或碱性较强的液体食物因为Al和Al2O3既可以与强酸反应又可以与强碱反应对,对,有B铝箔在酒精灯火焰上加热熔化但不滴落铝箔对熔化的铝有较强的吸附作用对,对,有C海啸使水源发生污染,可用明矾进行消毒和净化因为明矾水解生成Al(OH)3胶体,具有吸附性对,错,无D铁或铝制成的槽车可以密封贮运浓硫酸或浓硝酸因为铁和铝不能与浓
13、硫酸或浓硝酸反应错,对,无对点演练1铝是中学化学学习阶段的一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出H2的金属,就铝的这一特殊性质回答下列问题:(1)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应,所得H2的体积之比是。(2)足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸和氢氧化钠溶液中,产生H2的体积之比是。(3)足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的HCl、NaOH溶液中,二者产生的H2相等,则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是。(4)甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 molL-1的盐酸和NaOH溶液,向两烧杯中分别加入等质量的铝粉,反应结束后,测得生成的气
14、体体积比为V(甲)V(乙)=12,则加入铝粉的质量为(填字母)。A.5.4 gB.3.6 gC.2.7 gD.1.8 g深度指津(1)铝能与酸溶液反应生成H2和铝盐(含Al3+),但与稀硝酸反应不生成H2,且常温下在浓硝酸、浓硫酸中发生钝化。(2)铝与强碱溶液反应生成H2和四羟基合铝酸盐(含Al(OH)4-)。(3)铝与酸或碱溶液反应生成H2的量的计算及比较。Al与酸、碱反应,实质上都是Al0Al+3,2H+1H02,故Al与酸、碱溶液反应时,Al与H2的物质的量均可利用关系式2Al3H2进行计算,也可以直接利用电子得失守恒进行计算。等质量的铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应,产生氢气的体积比
15、为V(H2)HClV(H2)NaOH=11。足量的铝分别与含等物质的量HCl和NaOH的溶液反应,产生氢气的体积比为V(H2)HClV(H2)NaOH=13。等质量的铝分别与溶质物质的量相等的盐酸和氢氧化钠溶液反应,若产生氢气的体积比为13V(H2)HClV(H2)NaOHS。(3)Cu与稀硫酸不反应,但在通入O2的条件下,Cu可在稀硫酸中逐渐溶解:2Cu+O2+2H2SO42CuSO4+2H2O。2.铜的重要化合物(1)黑色氧化铜在高温下分解为砖红色的Cu2O,化学方程式为;砖红色的Cu2O与稀硫酸反应,溶液变蓝,同时生成红色的单质铜,离子方程式为。(2)氢氧化铜,色水的固体。其化学性质及应
16、用如下:反应的化学方程式:;反应的离子方程式:。(3)Cu2(OH)2CO3的名称为,是铜绿、孔雀石的主要成分,受热分解可生成黑色的氧化铜,化学方程式为Cu2(OH)2CO32CuO+CO2+H2O,可溶于稀硫酸,离子方程式为Cu2(OH)2CO3+4H+2Cu2+CO2+3H2O。(4)蓝色的硫酸铜晶体受热分解为白色的硫酸铜粉末,化学方程式为CuSO45H2OCuSO4+5H2O。微点拨(1)无水CuSO4可作为检验水的试剂,但不能作为水蒸气的吸收试剂而用于除杂。(2)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
17、、熟石灰、水配成了波尔多液,用来杀灭植物病毒而减少病虫害。3.铜的冶炼(1)湿法炼铜:Fe+CuSO4FeSO4+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+2SO22Cu2O+Cu2S6Cu+SO2电解精炼铜的原理是用粗铜为阳极,铜在阳极上失电子变为Cu2+,用纯铜棒为阴极,Cu2+在阴极上得电子生成铜。自我诊断1.判断正误,正确的打“”,错误的打“”。(1)CuO是黑色固体,与水反应生成Cu(OH)2。()(2)将气体通过无水硫酸铜,粉末变蓝,证明原气体中含有水蒸气。()(3)Cu
18、SO45H2O失去结晶水属于物理变化。()(4)Cu2(OH)2CO3是铜锈的主要成分,在干燥的空气中铜不易生锈。()(5)1 mol Cu和足量热浓硫酸反应可生成NA个SO3分子。()(6)中国古代利用明矾溶液的酸性清除铜镜表面的铜锈。()(7)将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干,可制得无水CuCl2固体。()2.孔雀石的主要成分为Cu2(OH)2CO3。某同学设计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)反应能观察到的现象是,有关反应的化学方程式为。(2)反应加入的金属可能是,有关反应的离子方程式为。(3)操作a可能的方法是,欲除掉的杂质为;要从操作a所得到的溶
19、液中得到溶质的晶体,需要进行的操作是。关键能力考向突破考向1铜及其化合物的性质和应用【典例1】(2020黑龙江牡丹江第一高级中学期末)为了探究铁、铜及其化合物的性质,某同学设计并进行了下列实验。下列说法错误的是()A.高温加热装置中发生的反应为3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g)B.虚线框处宜选择的装置是甲C.实验时将螺旋状铜丝加热变黑后再趁热迅速伸入试管中,可观察到铜丝由黑色变为红色D.实验后,可用铝粉在高温下还原玻璃管中的固体获得铁单质对点演练1(2020全国3,7)宋代千里江山图描绘了山清水秀的美丽景色,历经千年色彩依然,其中绿色来自孔雀石颜料主要成分为Cu(OH)
20、2CuCO3,青色来自蓝铜矿颜料主要成分为Cu(OH)22CuCO3。下列说法错误的是()A.保存千里江山图需控制温度和湿度B.孔雀石、蓝铜矿颜料不易被空气氧化C.孔雀石、蓝铜矿颜料耐酸耐碱D.Cu(OH)2CuCO3中铜的质量分数高于Cu(OH)22CuCO3深度指津铜及其化合物的颜色、状态及溶解性物质颜色状态及溶解性物质颜色状态及溶解性Cu紫红色,有金属光泽固态,难溶于非氧化性酸,易溶于强氧化性酸CuSO4白色粉末,易溶于水,水溶液呈蓝色CuO黑色粉末,可溶于酸溶液CuSO45H2O蓝色晶体Cu2O砖红色固体,难溶于水,可溶于酸溶液(生成Cu和Cu2+)Cu2(OH)2CO3绿色粉末,难溶
21、于水,可溶于酸溶液CuClCuI白色粉末,难溶于水Cu(OH)2蓝色难溶于水,可溶于酸溶液CuS黑色粉末,难溶于水及非氧化性强酸Cu(NH3)42+深蓝色络合离子,溶于水提醒:反应CuSO4+H2SCuS+H2SO4可说明CuS难溶于非氧化性强酸。考向2铜及其化合物的制备【典例2】工业上由黄铜矿(主要成分为CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下:(1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的吸收。a.浓硫酸 b.浓硝酸 c.NaOH溶液 d.氨水(2)用稀硫酸浸泡熔渣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)。(3)
22、由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为。(4)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼,下列说法正确的是。a.电能全部转化为化学能b.粗铜接电源正极,发生氧化反应c.溶液中Cu2+向阳极移动d.利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属(5)利用化学反应2Cu+O2+2H2SO42CuSO4+2H2O可以制备CuSO4,若将该反应设计为原电池,其正极电极反应式为。对点演练2(2020江西抚州南城一中期末)CuSO4是一种重要的化工原料,其制备途径及性质如图所示(假设恰好完全反应)。下列说法正确的是()A.途径所用混酸中,H2SO4与HNO3的物质的量之比最好
23、为23B.1 mol CuSO4在1 100 反应所得混合气体中O2为0.75 molC.Z只能是葡萄糖D.相对于途径,途径更好地体现了绿色化学思想网络构建核心速记1.金属的制法(1)电解法(K、Ca、Na、Mg、Al等活泼金属)(2)热还原法(Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等较活泼金属)(3)热分解法(Hg、Ag等不活泼金属)2.掌握3种制备氢氧化铝的方法(1)向铝盐溶液中加入氨水,离子方程式为Al3+3NH3H2OAl(OH)3+3NH4+。(2)NaAl(OH)4溶液中通入足量CO2,离子方程式为Al(OH)4-+CO2Al(OH)3+HCO3-。(3)NaAl(OH)4溶液与AlCl3溶
24、液混合:3Al(OH)4-+Al3+4Al(OH)3。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+H2OCu2(OH)2CO305学科素养提升物质的转化与推断素养解读物质的转化与推断题重点考查几种主要的元素及其化合物之间的转化关系,近年高考在江苏卷中作为必考题型出现,在全国卷中以框图、流程的形式也多次出现,重在考查学生变化观念与平衡思想、证据推理和模型认知等学科核心素养。
25、案例探究情境:过氧化钡是一种白色或灰白色的粉末,通常含有一氧化钡。在空气中缓慢分解,不溶于水,但能缓慢水解,接触稀酸或含二氧化碳的水会生成过氧化氢,与水化合可生成BaO28H2O。熔点为450 ,沸点为800 ,有强氧化性,有毒,有腐蚀性。【典例】(2020北京化学,15)H2O2是一种重要的化学品,其合成方法不断发展。(1)早期制备方法:Ba(NO3)2BaOBaO2滤液H2O2I为分解反应,产物除BaO、O2外,还有一种红棕色气体。该反应的化学方程式是。为可逆反应,促进该反应正向进行的措施是。中生成H2O2,反应的化学方程式是。减压能够降低蒸馏温度,从H2O2的化学性质角度说明中采用减压蒸
26、馏的原因:。(2)电化学制备方法:已知反应2H2O22H2O+O2能自发进行,反向不能自发进行,通过电解可以实现由H2O和O2为原料制备H2O2,如图为制备装置示意图。a极的电极反应式是。下列说法正确的是。A.该装置可以实现电能转化为化学能B.电极b连接电源负极C.该方法相较于早期制备方法具有原料廉价,对环境友好等优点解析(1)为分解反应,产物除BaO、O2外,还有一种红棕色气体,该气体为NO2。根据氧化还原反应中电子得失守恒配平该反应的化学方程式为2Ba(NO3)22BaO+O2+4NO2;为BaO与氧气反应生成BaO2,该反应是可逆反应,反应的化学方程式为2BaO(s)+O2(g)2BaO
27、2(s),正反应为气体体积减小的放热反应,促进该反应正向进行的措施是增大压强、增大氧气的浓度、降低温度等;中过氧化钡与盐酸反应生成氯化钡和H2O2,反应的化学方程式为BaO2+2HClBaCl2+H2O2;H2O2受热易分解,采用减压能够降低蒸馏温度,防止双氧水分解导致产率降低。(2)根据题意分析可知,a极的电极反应式是O2+2H+2e-H2O2;2H2O22H2O+O2能自发进行,反向不能自发进行。图示装置属于电解池,电解池是将电能转化为化学能的装置,故A正确;根据分析,电极b为阳极,电解池阳极与电源正极连接,故B错误;该装置中的总反应为2H2O+O22H2O2,则制取H2O2的原料为氧气和
28、水,具有来源广泛,原料廉价,对环境友好等优点,故C正确。答案(1)2Ba(NO3)22BaO+O2+4NO2增大压强或增大氧气的浓度或降低温度BaO2+2HClBaCl2+H2O2H2O2受热易分解(2)O2+2H+2e-H2O2AC方法规律1.解题策略无论推断题属于哪种形式,均遵循这样的推断思路:迅速浏览、整体扫描、产生印象、寻找“突破口”,突破口由点到面、随时检验,注意联系、大胆假设、全面分析(正推或逆推),验证确认。解题的关键是仔细审题,依据物质的特性或特征转化来确定“突破口”,顺藤摸瓜,进而完成全部未知物的推断。2.熟悉常见的转化关系(1)直线型转化关系。熟记元素的单质及其化合物间的连
29、续变化。连续氧化型:NaNa2ONa2O2NaOHN2(NH3)NONO2HNO3(工业制硝酸流程)S(H2S、FeS2)SO2SO3H2SO4(工业制硫酸流程)CCOCO2H2CO3价态不变型:(铝土矿提纯氧化铝)(工业提镁部分流程)SiO2Na2SiO3H2SiO3SiO2NaClNaHCO3Na2CO3(侯氏制碱)(2)交叉型转化。(3)三角转化。素养提升1.(2020福建三明永安一中期中)下列关系图中,A是一种正盐,B是气态氢化物,C是单质,F是强酸。A确定时,当X无论是强酸还是强碱时都有如下转化关系(其他反应产物及反应所需条件均已略去),当X是强碱时,过量的B跟Cl2反应除生成C外,
30、另一产物是盐酸盐。ABCDEF下列说法中不正确的是()A.当X是强酸时,A、B、C、D、E、F中均含同一种元素,F可能是H2SO4B.当X是强碱时,A、B、C、D、E、F中均含同一种元素,F是HNO3C.B和Cl2的反应是氧化还原反应D.当X是强酸时,C在常温下是气态单质2.(2020河南实验中学月考)下图表示某固态单质A及其化合物之间的转化关系(某些产物和反应条件已略去)。化合物B在常温常压下为气体,B和C的相对分子质量之比为45,化合物D是重要的工业原料。(1)写出B与足量硝酸钡溶液反应的离子方程式:。(2)写出E与A对应元素的氢化物反应生成单质A的化学方程式:。(3)将5 mL 0.10
31、 molL-1的E溶液与10 mL 0.10 molL-1的NaOH溶液混合。反应后溶液的pH(填“大于”“小于”或“等于”)7,理由用离子方程式表示为。3.A、B、C、D、E、X是中学常见的无机物,存在如下图转化关系(部分生成物和反应条件略去)。(1)若A为常见的金属单质,且其焰色试验呈黄色,X能使品红溶液褪色,写出C和E反应的离子方程式:。(2)若A为短周期元素组成的单质,该元素的最高价氧化物的水化物酸性最强,则X可能为(填序号)。a.NaHCO3b.Na2CO3c.Al(OH)3d.NaAl(OH)4(3)若A为淡黄色粉末,则A的电子式为。若X为一种最常见的造成温室效应的气体。则鉴别等浓
32、度的D、E两种溶液,可选择的试剂为(填序号)。a.盐酸b.CaCl2溶液c.NaOH溶液d.澄清石灰水(4)若A为氧化物,X是Fe,溶液D中加入KSCN溶液变红。则A与水反应的化学方程式中氧化剂与还原剂的物质的量之比为。第2节金属材料金属矿物的开发利用考点一金属材料与金属矿物的开发和利用必备知识自主预诊1.金属与非金属金属特性低大2.(2)高碳中碳低碳铬(Cr)和镍(Ni)3.(1)正(2)化合游离Mn+ne-M(3)MgCl2(熔融)Mg+Cl22Al2O3(熔融)4Al+3O2Fe2O3+3CO2Fe+3CO22CuO+C2Cu+CO2(4)Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3自我诊断1.
33、答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)2.答案(1)(2)(3)(4)关键能力考向突破典例1C明代使用的釜、鬵都属于铁合金,故A错误;不锈钢制作就是在普通钢中添加铬、镍等元素改变了钢铁内部结构,不锈钢不容易生锈;家里用的农具是铁合金,如果没及时洗干净后晾干,铁能与氧气、水分同时接触,容易发生电化学腐蚀而生锈,故B错误;金属可以用来铸成钱币作为贸易交往中的流通手段,故C正确;生铁的腐蚀主要是电化学腐蚀,故D错误。对点演练1 B铜是人类最早使用的金属,A错误;金属钛被誉为“21世纪的金属”,C错误;铜绿是铜与空气中的氧气、水蒸气和二氧化碳直接作用生成的,并未发生电化学腐蚀,D错误。典例2C根据金
34、属活动性顺序可知,可以用热还原法冶炼Sn,因此可以用焦炭热还原SnO2得到Sn,故A正确;根据金属活动性顺序可知,也可以用热还原法冶炼Fe,因此可以用H2还原Fe2O3得到Fe,故B正确;铜能够与氧气反应,Cu2S与过量O2共热产物中含有CuO等,故C错误;银的活泼性较差,工业上将Ag2O直接加热分解可得到Ag,故D正确。对点演练2 B活泼性不同的金属,其冶炼方法不同,即金属冶炼方法由金属活泼性决定,故A正确;熟铁比生铁质地更软,且延展性好,故B错误;炒铁过程中降低了铁水中的含碳量,从而将生铁转化成熟铁,故C正确;该冶炼方法和近代往生铁水吹空气炼钢,都是利用空气中的氧气氧化碳元素,其原理基本相
35、同,故D正确。考点二铝及其重要化合物必备知识自主预诊1.+13283第3周期A族化合2.(1)银白较小导电性(2)4Al+3O22Al2O32Al+3Cl22AlCl32Al+6H+2Al3+3H22Al+2OH-+6H2O2Al(OH)4-+3H22Al+Fe2O32Fe+Al2O33.(1)耐火金属铝(2)Al2O3+6H+2Al3+3H2OAl2O3+2OH-+3H2O2Al(OH)4-4.(1)悬浮物吸附(2)Al(OH)3+3H+Al3+3H2OAl(OH)3+OH-Al(OH)4-2Al(OH)3Al2O3+3H2O(3)Al3+3NH3H2OAl(OH)3+3NH4+Al3+3A
36、l(OH)4-4Al(OH)3Al(OH)4-+CO2Al(OH)3+HCO3-5.(1)Al3+3NH3H2OAl(OH)3+3NH4+Al3+3Al(OH)4-4Al(OH)3Al3+3OH-Al(OH)3(2)Al(OH)3+3H+Al3+3H2O(3)Al3+4OH-Al(OH)4-(4)Al(OH)4-+4H+Al3+4H2O(5)2Al(OH)4-+CO22Al(OH)3+CO32-+H2OAl(OH)4-+H+Al(OH)3+H2O(6)Al(OH)3+OH-Al(OH)4-自我诊断1.答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)2.答案(1)1001 000 mL容量瓶
37、胶头滴管(2)8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe固体中有没反应完的磁性氧化铁或熔融的铁被空气中的氧气氧化(3)氢氧化钠溶液Al2O3+2NaOH+3H2O2NaAl(OH)4关键能力考向突破典例1A因为Al和Al2O3既可以与强酸反应,又可以与强碱反应,故最好不要盛放酸性或碱性较强的液体食物,两者有因果关系,A正确;铝与氧气反应生成氧化铝,其熔点高,铝箔在酒精灯火焰上加热熔化但不滴落,错,B错误;明矾中铝离子水解生成氢氧化铝胶体,胶体吸附水中的悬浮物而净化水,不能杀菌消毒,错,C错误;铁和铝与浓硫酸或浓硝酸发生钝化反应,错,D错误。对点演练1答案(1)11(2)13(3)31(4)A解析
38、(1)根据化学方程式:2Al+6HCl2AlCl3+3H2、2Al+2NaOH+6H2O2NaAl(OH)4+3H2可知,Al与H2的关系式均为2Al3H2,故只要参加反应的Al的量相等,所得H2的量必相等。(2)因为在反应中Al过量,产生的H2由HCl和NaOH的量决定。根据化学反应中的关系式:6HCl3H2、2NaOH3H2,故当HCl、NaOH物质的量相等时,二者产生H2的物质的量之比是13,即产生H2的体积之比为13。(3)因为铝足量且产生H2的量相等,根据关系式可得n(HCl)n(NaOH)=31,又因为两溶液体积相等,故物质的量浓度c(HCl)c(NaOH)=n(HCl)n(NaO
39、H)=31。(4)其反应原理分别为2Al+6HCl2AlCl3+3H2,2Al+2NaOH+6H2O2NaAl(OH)4+3H2。可见当参加反应的HCl和NaOH的物质的量相同时,产生H2的体积比是13,而题设条件体积比为12,说明此题投入的铝粉对盐酸来说是过量的,而对于NaOH来说是不足的。2Al+6HCl2AlCl3+3H26mol3mol3molL-10.1L0.15mol则Al与NaOH溶液反应生成的H2为0.15mol2=0.3mol。2Al+2NaOH+6H2O2NaAl(OH)4+3H2227g3mol5.4g0.3mol即投入的铝粉的质量为5.4g。典例2D由溶液乙通入过量的Y
40、生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠可知,溶液乙中含有四羟基合铝酸根、气体Y为二氧化碳,故试剂X可以是氢氧化钠溶液,不可能为盐酸,故A错误;氧化铁与氢氧化钠不反应,反应后过滤所得沉淀为氧化铁,故B错误;电解熔融氧化铝生成铝,属于氧化还原反应,故C错误;反应为过量的二氧化碳与四羟基合铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀与碳酸氢钠,该反应的化学方程式为NaAl(OH)4+CO2Al(OH)3+NaHCO3,故D正确。对点演练2 D探究Al粉与Fe3O4发生反应所得黑色固体的成分,由实验可知,黑色固体与稀硫酸反应生成气体,黑色固体可能含有铝或者铁或者二者都有。向溶液b中加KSCN溶液不变红,可知溶液b不含铁离子;黑色固
41、体与NaOH溶液反应无气体产生,则一定不含Al,则黑色固体含有铁。溶液a与二氧化碳反应生成白色沉淀为氢氧化铝,则黑色固体中一定含氧化铝。反应产生的气体是H2,为金属与稀硫酸反应生成,故A正确;黑色固体含氧化铝,则反应为Al2O3+2OH-+3H2O2Al(OH)4-,故B正确;反应中Al(OH)4-与二氧化碳反应,可知白色沉淀是Al(OH)3,故C正确;黑色固体中不含Al,可能含Fe3O4,故D错误。考点三铜及其重要化合物必备知识自主预诊1.(1)紫红(2)2Cu+O22CuO黑Cu+Cl2CuCl2Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2+2H2OCu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2
42、NO2+2H2O3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO+4H2OCu+2AgNO3Cu(NO3)2+2AgCu+2FeCl3CuCl2+2FeCl22.(1)4CuO2Cu2O+O2Cu2O+2H+Cu+Cu2+H2O(2)蓝不溶于Cu(OH)2CuO+H2OCu(OH)2+2H+Cu2+2H2O(3)碱式碳酸铜自我诊断1.答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)2.答案(1)固体逐渐消失,溶液由无色变为蓝色,有气泡产生Cu2(OH)2CO3+2H2SO42CuSO4+CO2+3H2O(2)铁Fe+Cu2+Fe2+Cu(答案合理即可)(3)过滤难溶于水和稀硫酸的杂质加热浓缩、
43、冷却结晶关键能力考向突破典例1B高温加热装置中铁粉与水蒸气反应生成四氧化三铁与氢气,化学方程式为3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g),故A正确;生成氢气的密度比空气的密度小,所以用向下排空气法收集H2,应选择装置乙,故B错误;氧化铜与氢气在加热时反应生成铜和水,该反应的化学方程式为CuO+H2Cu+H2O,所以铜丝由黑色变为红色,故C正确;玻璃管中的固体含有Fe3O4,铝粉与Fe3O4发生铝热反应生成氧化铝和铁单质,故D正确。对点演练1 C字画保存需要控制适宜的温度和湿度,温度、湿度过高或过低,均对字画的保存造成危害,A项正确;Cu(OH)2、CuCO3中Cu、H、C元素
44、都处于最高价,无还原性,不易被O2氧化,B项正确;Cu(OH)2、CuCO3都可与酸性物质反应,C项错误;由于Cu(OH)2中铜的质量分数高于CuCO3中铜的质量分数,故Cu(OH)2CuCO3中铜的质量分数高于Cu(OH)22CuCO3中铜的质量分数,D项正确。典例2答案(1)cd(2)Fe3+取少量待测液置于试管中,加入酸性高锰酸钾溶液,紫色褪去,则含有Fe2+(3)3Cu2O+2Al6Cu+Al2O3(4)bd(5)O2+4e-+4H+2H2O解析(1)根据题意分析,气体A中的大气污染物为二氧化硫,能够被NaOH溶液或氨水吸收。浓硫酸不能吸收二氧化硫。浓硝酸与二氧化硫反应会生成一氧化氮,
45、从而污染环境。(2)熔渣B中含有铁元素的化合物,加入稀硫酸溶解,取少量所得溶液,滴加KSCN溶液后呈红色,说明溶液中存在Fe3+,检验Fe2+时,可加入酸性KMnO4溶液,溶液紫色褪去,说明含有Fe2+。(3)泡铜中化合态的铜在高温下可被金属铝置换出来:3Cu2O+2Al6Cu+Al2O3。(4)精炼粗铜时,粗铜为阳极,纯铜为阴极,硫酸铜溶液为电解质溶液,a.电能不能全部转化为化学能,还会转化为热能,错误;b.粗铜接电源正极,发生氧化反应,正确;c.溶液中Cu2+向阴极移动,错误;d.利用阳极没有参与反应的剩余金属,即阳极泥,可回收Ag、Pt、Au等金属,正确。(5)利用反应2Cu+O2+2H
46、2SO42CuSO4+2H2O可以制备CuSO4,若将该反应设计为原电池,其正极发生还原反应,O2在正极被还原,电极反应式为O2+4e-+4H+2H2O。对点演练2 D途径的反应为铜与稀硝酸、稀硫酸反应生成硫酸铜、一氧化氮和水,该反应的化学方程式为3Cu+2HNO3+3H2SO43CuSO4+2NO+4H2O,由方程式可知混酸中H2SO4与HNO3的物质的量之比为32,故A错误。CuSO4在1100时分解生成氧化亚铜,铜元素化合价降低被还原,硫酸铜中硫元素为最高价态,只能表现氧化性,则只能是氧元素被氧化,则X可能是O2和SO3或O2和SO2或O2、SO2和SO3的混合气体。若X为O2和SO3的
47、混合气体,由得失电子数目守恒可知1molCuSO4在1100所得混合气体中O2为0.25mol;若X为O2和SO2的混合气体,由得失电子数目守恒可知1molCuSO4在1100所得混合气体中O2为0.75mol;若X为O2、SO2和SO3的混合气体,由得失电子数目守恒可知1molCuSO4在1100所得混合气体中O2介于0.25mol和0.75mol之间,故B错误。含有醛基的有机化合物都能与新制的氢氧化铜共热反应生成氧化亚铜,故C错误。途径中会生成有害气体一氧化氮,途径中会生成有害气体二氧化硫,相对于途径,途径生成等量硫酸铜需要的硫酸少,且无有害气体产生,更好地体现了绿色化学思想,故D正确。学
48、科素养提升5素养提升1.D根据图中的转化关系可知,A一定是弱酸的铵盐,当X是强酸时,B、C、D、E、F分别是H2S、S、SO2、SO3、H2SO4;当X是强碱时,B、C、D、E、F分别是NH3、N2、NO、NO2、HNO3,则A应为(NH4)2S。由上述分析可知,当X是强酸时,F是H2SO4,A正确;由上述分析可知,当X是强碱时,F是HNO3,B正确;无论B是H2S还是NH3,B和Cl2的反应一定是氧化还原反应,C正确;当X是强酸时,C是硫,在常温下是固态单质,D错误。2.答案(1)3SO2+2H2O+3Ba2+2NO3-2NO+3BaSO4+4H+(2)H2SO3+2H2S3S+3H2O(3
49、)大于SO32-+H2OHSO3-+OH-解析根据题意分析可知,A、B、C、D、E分别为S、SO2、SO3、H2SO4、H2SO3。(1)B为SO2,与足量硝酸钡溶液反应会被氧化成硫酸根,从而生成硫酸钡沉淀。(2)H2SO3与H2S反应生成S,该反应的化学方程式为H2SO3+2H2S3S+3H2O。(3)NaOH与H2SO3反应生成Na2SO3,Na2SO3为强碱弱酸盐,Na2SO3水解使溶液呈碱性,则溶液pH7。3.答案(1)OH-+HSO3-SO32-+H2O(2)bd(3)Na+OO2-Na+ab(4)12解析(1)若A为常见的金属单质,由焰色试验呈黄色可知A是金属Na,由X能使品红溶液
50、褪色可知X是SO2,钠和水反应生成氢气和氢氧化钠,氢氧化钠能和二氧化硫反应,则B是氢气、C是氢氧化钠,氢氧化钠溶液和二氧化硫反应生成亚硫酸钠和水,则D是亚硫酸钠,亚硫酸钠和二氧化硫反应生成亚硫酸氢钠,则E是亚硫酸氢钠,氢氧化钠溶液和亚硫酸氢钠溶液反应生成亚硫酸钠和水,反应的离子方程式为OH-+HSO3-SO32-+H2O。(2)若A为短周期元素组成的单质,由该元素的最高价氧化物的水化物酸性最强可知A是氯气,氯气和水反应生成盐酸和次氯酸,盐酸是强酸,能和弱酸盐反应,由题给转化关系可知,X可能为碳酸钠,碳酸钠溶液与盐酸反应生成二氧化碳和水,二氧化碳与碳酸钠溶液反应生成碳酸氢钠,则X为碳酸钠、D为二
51、氧化碳、E为碳酸氢钠;X也可能为四羟基合铝酸钠,四羟基合铝酸钠溶液与盐酸反应生成氯化铝和水,氯化铝溶液与四羟基合铝酸钠溶液发生相互促进的水解反应生成氢氧化铝沉淀和氯化钠,则X为四羟基合铝酸钠、D为氯化铝、E为氢氧化铝。(3)若A为淡黄色粉末,由淡黄色固体能和水反应可知A为过氧化钠,过氧化钠为离子化合物,其电子式为Na+OO2-Na+,由X为一种最常见的造成温室效应的气体可知X为二氧化碳,则C是氢氧化钠,氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠,碳酸钠和二氧化碳反应生成碳酸氢钠,则D是碳酸钠、E是碳酸氢钠,盐酸滴到碳酸钠溶液中开始不产生气体,后面会产生气体,盐酸滴到碳酸氢钠溶液中立即反应生成气体,故a正确;碳酸氢钠和氯化钡不反应,碳酸钠和氯化钡反应生成白色沉淀,故b正确;氢氧化钠和碳酸钠不反应,氢氧化钠和碳酸氢钠反应生成碳酸钠和水,都没有明显现象,故c错误;氢氧化钙和碳酸钠、碳酸氢钠反应都生成白色沉淀,故d错误。(4)若A是氧化物,X是铁,由溶液D中加入硫氰化钾溶液显红色,说明D中含有三价铁离子,由A和水反应生成酸和另一种物质可知,A为二氧化氮、B为一氧化氮、C为硝酸、D为硝酸铁、E为硝酸亚铁,二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮,该反应的化学方程式为3NO2+H2O2HNO3+NO,由反应的化学方程式可知氧化剂与还原剂的物质的量之比为12。