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专题讲座二　无机化工流程题复习策略与解题方法指导
一、解题策略
化工流程中常见的操作与名词
化工流程题目在流程上一般分为3个过程：
―→―→
(1)原料处理阶段的常见考点与常见名词
①加快反应速率
②溶解：通常用酸溶。如用硫酸、盐酸、浓硫酸等
水浸：与水接触反应或溶解
浸出：固体加水(酸)溶解得到离子
浸出率：固体溶解后，离子在溶液中含量的多少(更多转化)
酸浸：在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的溶解过程
③灼烧、焙烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质高温下氧化、分解
④控制反应条件的方法
(2)分离提纯阶段的常见考点
①调pH值除杂
a．控制溶液的酸碱性使其某些金属离子形成氢氧化物沉淀
例如：已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示
物质 开始沉淀 沉淀完全
Fe(OH)3 2.7 3.7
Fe(OH)2 7.6 9.6
Mn(OH)2 8.3 9.8
若要除去Mn2＋溶液中含有的Fe2＋，应该怎样做？
提示：先用氧化剂把Fe2＋氧化为Fe3＋，再调溶液的pH到3.7。
b．调节pH所需的物质一般应满足两点：
能与H＋反应，使溶液pH值增大；不引入新杂质。
例如：若要除去Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH值。
②试剂除杂
③加热：加快反应速率或促进平衡向某个方向移动
如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物，则要注意对温度的控制。如：侯氏制碱中的NaHCO3；还有如H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质。
④降温：防止某物质在高温时会溶解(或分解)、为使化学平衡向着题目要求的方向移动
⑤萃取
(3)获得产品阶段的常见考点
①洗涤(冰水、热水)洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。
②蒸发、反应时的气体氛围抑制水解：如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时，应在HCl的气流中加热，以防其水解。
③蒸发浓缩、冷却结晶：如除去KNO3中的少量NaCl。
④蒸发结晶、趁热过滤：如除去NaCl中的少量KNO3。
⑤重结晶
(4)其他常见考点
①化学方程式　②实验仪器　③计算　④信息
二、热点题型探究
热点1　碱金属及其矿物的开发利用
例1　(2012·广东理综，32)难溶性杂卤石(K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O)属于“呆矿”，在水中存在如下平衡：
K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O(s)??2Ca2＋＋2K＋＋Mg2＋＋4SO＋2H2O
为能充分利用钾资源，用饱和Ca(OH)2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾，工艺流程如下：
(1)滤渣主要成分有________和________以及未溶杂卤石。
(2)用化学平衡移动原理解释Ca(OH)2溶液能溶解杂卤石浸出K＋的原因：______________________________________________________________________。
(3)“除杂”环节中，先加入________溶液，经搅拌等操作后，过滤，再加入_________溶液调滤液pH至中性。
(4)不同温度下，K＋的浸出浓度与溶浸时间的关系见右图。
由图可得，随着温度升高，
①________________，
②__________________。
答案　(1)Mg(OH)2　CaSO4
(2)加入Ca(OH)2溶液，Mg2＋与OH－结合生成Mg(OH)2沉淀，Mg2＋浓度减小，平衡正向移动，K＋增多
(3)K2CO3　H2SO4
(4)①溶浸平衡向右移动　②K＋的溶浸速率增大
解析　解题时，要依据制备K2SO4的工艺流程，结合物质的分离与提纯的原则进行分析。
(1)杂卤石中加入Ca(OH)2溶液，Mg2＋与OH－结合生成Mg(OH)2沉淀，CaSO4微溶于水，过滤后，滤渣中含有Mg(OH)2、CaSO4及未溶解的杂卤石。
(2)加入Ca(OH)2溶液，Mg2＋与OH－结合生成Mg(OH)2沉淀，使c(Mg2＋)减小，杂卤石的溶解平衡正向移动，同时c(Ca2＋)与c(SO)均增大，从而析出CaSO4沉淀，K＋留在滤液中。
(3)滤液中含有Ca2＋、OH－，可先加入过量K2CO3溶液，除去Ca2＋，过滤后，再加入稀H2SO4调节溶液的pH至中性。
(4)由图可知，随着温度升高，溶浸平衡向右移动，K＋的溶浸速率增大。
方法技巧　要求用理论回答的试题，应采用“四段论法”：改变了什么条件(或是什么条件)→根据什么理论→有什么变化→得出什么结论。
迁移应用1　KNO3是重要的化工产品，下面是一种已获得专利的KNO3制备方法的主
要步骤：
(1)反应Ⅰ中，CaSO4与NH4HCO3的物质的量之比为1∶2，该反应的化学方程式为______________________________________________________________________。
(2)反应Ⅱ需在干态、加热的条件下进行，加热的目的是_______________________
_____________________________________________________________________；
从反应Ⅳ所得混合物中分离出CaSO4的方法是趁热过滤，趁热过滤的目的是_____________________________________________________________________。
(3)检验反应Ⅱ所得K2SO4中是否混有KCl的方法是：取少量K2SO4样品溶解于水，_____________________________________________________________________。
(4)整个流程中，可循环利用的物质除(NH4)2SO4外，还有________(填化学式)。
答案　(1)CaSO4＋2NH4HCO3===CaCO3↓＋(NH4)2SO4＋H2O＋CO2↑
(2)加快化学反应速率，分离NH4Cl与K2SO4　防止KNO3结晶，提高KNO3的产率
(3)加入Ba(NO3)2溶液至不再产生沉淀，静置，向上层清液中滴加AgNO3溶液，若有沉淀生成，说明K2SO4中混有KCl
(4)CaSO4、KNO3
热点2　镁、铝及其矿物的开发利用
例2　铝是重要的金属材料，铝土矿(主要成分是Al2O3和少量的SiO2、Fe2O3杂质)是工业上制取铝的原料。实验室模拟工业上以铝土矿为原料制取Al2(SO4)3和铵明矾晶体[NH4Al(SO4)2·12H2O]的工艺流程如图所示：
请回答下列问题：
(1)固体a的化学式为________，Ⅲ中通入足量CO2气体发生反应的离子方程式为______________________________________________________________________。
(2)由Ⅴ制取铵明矾溶液的化学方程式为________，从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的实验操作依次为(填操作名称)________、冷却结晶、过滤洗涤。
(3)以1 000 kg含氧化铝36%的铝土矿为原料制取Al2(SO4)3，需消耗质量分数98%的硫酸(密度1.84 g·cm－3)________ L(保留一位小数)。
(4)若同时制取铵明矾和硫酸铝，通过控制硫酸的用量调节两种产品的产量。若欲使制得的铵明矾和硫酸铝的物质的量之比为1∶1，则投料时铝土矿中的Al2O3和H2SO4的物质的量之比为________。
答案　(1)SiO2　AlO＋CO2＋2H2O===HCO＋Al(OH)3↓
(2)Al2O3＋4H2SO4＋2NH3===2NH4Al(SO4)2＋3H2O　蒸发浓缩
(3)575.4
(4)3∶10
解析　(1)铝土矿中Al2O3和Fe2O3能溶于盐酸，SiO2不溶于盐酸，所以固体a的化学式为SiO2。Al2O3溶于烧碱生成NaAlO2溶液，在其中通入CO2生成Al(OH)3沉淀。
(2)Al(OH)3分解生成Al2O3，Al2O3与稀硫酸、氨气反应生成铵明矾溶液。
(3)m(Al2O3)＝1 000 kg×36%＝360 kg，m(H2SO4)＝ kg＝1 037.6 kg，需消耗质量分数98%的硫酸(密度1.84 g·cm－3)为＝575.4×103 mL＝575.4 L。
(4)设制得的Al2(SO4)3和NH4Al(SO4)2·12H2O的物质的量都是1 mol，则Al3＋共3 mol，SO共5 mol，根据铝元素和SO守恒原理可得，加入Al2O3和H2SO4的物质的量之比为∶5＝3∶10。
方法技巧　首尾分析法：对一些线型流程工艺(从原料到产品为一条龙生产工序)试题，首先对比分析生产流程示意图中的第一种物质(原材料)与最后一种物质(产品)，从对比分析中找出原料与产品之间的关系，弄清生产流程过程中原料转化为产品的基本原理和除杂、分离提纯产品的化工工艺，然后再结合题设的问题，逐一推敲解答。关键在于认真对比分析原料与产品的组成，从中找出将原料转化为产品和除去原材料中所包含的杂质的基本原理和所采用的工艺生产措施。当把生产的主线弄清楚了，围绕生产主线所设计的系列问题也就可以解答了。
迁移应用2　镁及其合金是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁是从海水中提取的。某学校课外兴趣小组从海水晒盐后的盐卤(主要含Na＋、Mg2＋、Cl－、
Br－等)中模拟工业生产来提取镁，主要过程如下：
回答下列问题：
(1)工业上从盐卤中获取Mg(OH)2用石灰乳而不用NaOH溶液的原因是______________________________________________________________________。
(2)从过程①得到的Mg(OH)2沉淀中混有少量的Ca(OH)2，除去少量Ca(OH)2的方法是先将沉淀加入到盛有________溶液的烧杯中，充分搅拌后经________、______(填操作方法)可得纯净的Mg(OH)2。
(3)下图是该兴趣小组设计进行过程③的实验装置图：
其中装置A的作用是________________________________________________。
(4)写出过程④中发生反应的化学方程式________________________________。
答案　(1)石灰乳原料丰富，成本低
(2) MgCl2　过滤　洗涤
(3)制备干燥的HCl气体
(4) MgCl2(熔融)Mg ＋Cl2↑
热点3　铁、铜及其矿物的开发利用
例3　近年来，硫化铜矿的湿法冶炼技术已经取得了很大的进展。现有一种催化氧化酸浸硫化铜矿的冶炼法，其工艺流程如图1所示：
反应温度、固液比、反应时间、氯离子浓度都对铜的浸出率有较大的影响，下面是实验得出的这几种因素对铜的浸出率影响的变化曲线图(如图2～图5所示)。
回答下列问题：
(1)火法炼铜的主要反应：①2CuFeS2＋4O2Cu2S＋3SO2＋2FeO(炉渣)；②2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2；③2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑；则由1 mol CuFeS2生成1 mol Cu，共消耗________ mol O2。在反应③中氧化剂为________，当有0.3 mol电子发生转移时，生成SO2的体积为________(标准状况)。
(2)写出反应1的化学方程式：________________，湿法炼铜与火法炼铜相比，优点是____________________________________________________________________。
(3)从溶液中得到FeSO4·7H2O晶体的操作是________________________________；
实验时常用乙醇洗涤晶体，优点是_________________________________________。
(4)根据实验以及工业生产的实验要求，从下表中得出的最佳工艺条件为________(填序号)。
选项 反应温度/℃ 固液比 c(Cl－)/mol·L－1 反应时间/h
A 100 1∶5.5 0.7 7
B 95 1∶5 0.8 6
C 110 1∶6 0.9 8
答案　(1)2.5　Cu2O、Cu2S　1.12 L
(2)2CuS＋O2＋2H2SO42CuSO4＋2H2O＋2S　污染小，同时得到副产物硫酸亚铁晶体及硫黄，资源得到充分利用
(3)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤　洗去晶体表面的水和杂质离子，同时减少晶体的损失
(4)B
解析　(1)将题给的三个方程式合并得：2CuFeS2＋5O22Cu＋4SO2＋2FeO，当CuFeS2为1 mol时，消耗的O2为2.5 mol。反应③中，根据化合价变化可知，Cu2O和Cu2S中Cu的化合价都降低，故它们都是氧化剂。生成1 mol SO2转移6 mol电子，当有0.3 mol电子转移时，生成SO2 0.05 mol，体积为1.12 L(标准状况)。(2)火法炼铜中产生有毒的SO2，而湿法炼铜中不产生有毒气体，故其优点是污染小，环保，同时湿法炼铜中还得到副产品硫酸亚铁晶体及硫黄，充分利用了资源。(3)FeSO4·7H2O晶体受热易失去结晶水，故从溶液中得到FeSO4·7H2O晶体的操作应是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。又因该晶体易溶于水，故不能用水洗涤，需用乙醇洗涤，不仅可以洗去晶体表面的水和杂质离子，还可以减少晶体的损失。(4)从图2可以看出：铜的浸出率随反应温度的升高而增大，在温度达到95 ℃后，铜的浸出率随温度的变化不明显，但是温度过高，能耗增加，由此可知适宜的反应温度为95 ℃。从图3可以看出：固液比大于1∶5时，铜的浸出率随固液比的增大而有所下降；固液比小于1∶5时，铜的浸出率随固液比的减小而有所下降，因此适宜的固液比为1∶5。从图4可以看出：铜的浸出率随反应时间的增加而增大，但在反应时间超过6 h后，随着反应时间的延长铜的浸出率增大得很缓慢，同时反应时间过长，既增加能耗，又降低设备利用率，故适宜的反应时间为6 h。由图5可以看出：加入氯离子能改善铜的浸出效果，但是氯离子浓度超过0.8 mol·L－1时，铜的浸出率随氯离子浓度的增大反而降低，故适宜的氯离子浓度应维持在0.8 mol·L－1。
迁移应用3　实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)制备聚铁(碱式硫酸铁的聚合物)和绿矾(FeSO4·7H2O)，主要工艺流程如下。
(1)将过程②产生的气体通入下列溶液中，溶液会褪色的是________。
A．品红溶液 B．紫色石蕊试液
C．酸性KMnO4溶液 D．溴水
(2)过程①中，FeS、O2和H2SO4反应的化学方程式为________。
(3)过程③中需加入的物质是________________。
(4)过程④中，蒸发结晶时需使用的仪器除酒精灯、三脚架外，还需要_____________。
(5)过程⑤调节pH可选用下列试剂中的________(填序号)。
A．稀硫酸 B．CaCO3 C．NaOH溶液
(6)过程⑥中，将溶液Z加热到70～80 ℃，目的是________。
(7)实验室为测量所得到的聚铁样品中铁元素的质量分数，进行下列实验。①用分析天平称取2.700 0 g样品；②将样品溶于足量的盐酸后，加入过量的BaCl2溶液；③过滤、洗涤、干燥，称重得固体质量为3.495 0 g。若该聚铁的主要成分为[Fe(OH)(SO4)]n，则该聚铁样品中铁元素的质量分数为________。(假设杂质中不含铁元素和硫元素)
答案　(1)ACD
(2)4FeS＋3O2＋6H2SO4===2Fe2(SO4)3＋6H2O＋4S
(3)铁粉　(4)蒸发皿、玻璃棒　(5)C　(6)促进Fe3＋的水解
(7)31.1%
解析　SO2具有漂白性，能使品红褪色，SO2有还原性，能被酸性KMnO4溶液、溴水氧化，而使它们褪色。溶液X为Fe2(SO4)3，需加入还原剂将Fe3＋还原为Fe2＋，又不带入杂质离子，故需加入铁粉。过程⑤中需将酸消耗而调高pH，而CaCO3跟硫酸反应会生成微溶于水的CaSO4而阻止反应的继续进行。由聚铁的化学式可知：n(Fe3＋)＝n(SO)＝n(BaSO4)＝＝0.015 mol，所以聚铁样品中铁元素的质量分数＝×100%＝31.1%。
热点4　锰、钼、钛等金属化合物的综合应用
例4　钼是一种过渡金属元素，通常用作合金及不锈钢的添加剂，这种元素可增强合金的强度、硬度、可焊性及韧性，还可增强其耐高温及耐腐蚀性能。如图是化工生产中制备金属钼的主要流程图。
(1)写出反应①的化学方程式：___________________________________________。
(2)反应①的尾气可以再利用，写出应用该尾气制得的两种重要化学试剂_______
___________________________________________________________。
(3)如果在实验室模拟操作1和操作2，则需要使用的主要玻璃仪器有_______
_________________________________________________________________。
(4)钼在空气中灼烧生成三氧化钼，三氧化钼溶于氢氧化钠溶液生成钼酸钠；三氧化钼不溶于盐酸或稀硫酸。钼酸钠的化学式为________。
(5)工业上制备还原性气体CO和H2的反应原理为CO2＋CH42CO＋2H2，CH4＋H2OCO＋3H2。含甲烷体积分数为80%的a L(标准状况)天然气与足量二氧化碳和水蒸气的混合物在高温下反应，甲烷转化率为90%，用产生的还原性气体(CO和H2)还原MoO3制钼，理论上能生产钼的质量为________。
答案　(1)2MoS2＋7O22MoO3＋4SO2
(2)H2SO4、Na2SO3[或Na2SO4、(NH4)2SO4等]
(3)烧杯、漏斗、玻璃棒
(4)Na2MoO4
(5)4.11a g
解析　(1)二硫化钼与氧气在高温下反应生成三氧化钼和二氧化硫。
(2)二氧化硫可收集再利用，制备硫酸和盐类等。
(3)操作1和操作2都是分离固体与液体混合物，都是过滤操作。
(4)钼酸是二元酸，可直接写出钼酸钠。
(5)根据反应方程式知，1 mol甲烷完全反应生成4 mol还原性气体，而：3CO＋MoO3Mo＋3CO2,3H2＋MoO3Mo＋3H2O,3 mol还原性气体理论上生成1 mol钼。n(CH4)＝×80%，n(H2＋CO)＝×80%×90%×4 mol＝，n(Mo)＝× mol＝ mol，m(Mo)＝ mol×96
g·mol－1≈4.11a g。排查落实练五　钠、铝及其化合物
一、重要方程式的书写
1．钠及其重要化合物
(1)知识网络构建
(2)重要反应必练
写出下列反应的离子方程式
①Na和H2O的反应
2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑
②Na和CH3COOH的反应
2Na＋2CH3COOH===2CH3COO－＋2Na＋＋H2↑
③Na2O2和H2O的反应
2Na2O2＋2H2O===4Na＋＋4OH－＋O2↑
④NaH和水的反应
NaH＋H2O===Na＋＋OH－＋H2↑
⑤向NaOH溶液中通入过量CO2
OH－＋CO2===HCO
⑥将Na2CO3溶液与石灰乳混合
CO＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2OH－
⑦向Na2CO3溶液中通入过量CO2
CO＋CO2＋H2O===2HCO
⑧将Na2CO3和Ca(HCO3)2混合
CO＋Ca2＋===CaCO3↓
⑨将NaHCO3溶液和NaOH溶液等物质的量混合
HCO＋OH－===CO＋H2O
⑩将NaHCO3溶液与澄清石灰水等物质的量混合
HCO＋Ca2＋＋OH－===CaCO3↓＋H2O
将NaHCO3溶液与少量澄清石灰水混合
2HCO＋Ca2＋＋2OH－===CaCO3↓＋CO＋2H2O
向饱和Na2CO3溶液中通入过量CO2气体
2Na＋＋CO＋CO2＋H2O===2NaHCO3↓
2．铝及其重要化合物
(1)知识网络构建
(2)重要反应必练
写出下列反应的离子方程式
①Al和NaOH溶液的反应
2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
②Al(OH)3和NaOH溶液的反应
Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
③Al(OH)3和盐酸的反应
Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
④Al2O3和NaOH的反应
Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O
⑤Al2O3和盐酸的反应
Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
⑥NaAlO2和过量盐酸的反应
AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O
⑦向NaAlO2溶液中通入过量CO2气体
AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO
⑧将NaAlO2与NaHCO3混合
AlO＋HCO＋H2O===Al(OH)3↓＋CO
⑨将NaAlO2与AlCl3溶液混合
3AlO＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓
⑩向AlCl3溶液中加入过量NaOH溶液
Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O
向AlCl3溶液加入过量氨水
Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH
将AlCl3溶液与NaHCO3溶液混合
Al3＋＋3HCO===Al(OH)3↓＋3CO2↑
二、值得强化记忆的实验现象
1．Na和水反应的实验现象
答案　Na浮在水面上，四处游动，发出“嘶嘶”的响声，并熔化成光亮的小球，最后小球完全消失，滴入酚酞试液，立即变红。
2．Na和乙醇反应的实验现象
答案　Na和乙醇缓慢反应，有少量气泡冒出。
3．Na和水、煤油混合物反应的实验现象
答案　Na在水和煤油的分界处上下跳动，并有少量气泡冒出，直至完全消失。
4．将水滴入用脱脂棉包住的Na2O2中，有什么现象？
答案　脱脂棉剧烈燃烧。
5．向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液，有什么现象？
答案　有白色沉淀生成，当NaOH过量时白色沉淀消失。
6．将NaHCO3溶液与AlCl3溶液混合
答案　立即有白色沉淀生成，且有大量气泡冒出。
7．将一小块Na放入CuSO4溶液中，有什么现象？
答案　Na浮在液面上，四处游动，发出“嘶嘶”的响声，并熔化成光亮的小球，最后完全消失，并观察到有蓝色沉淀生成。
8．将过量Na2O2粉末逐渐加入到AlCl3溶液中，有什么现象？
答案　有大量气泡和白色沉淀生成，当Na2O2过量时，白色沉淀溶解。
三、简答类语言规范再落实
1．怎样从试剂瓶中取用金属钠？
答案　用镊子从试剂瓶中夹一块金属钠，用滤纸擦干钠表面上的煤油，在玻璃片上用小刀切一小块钠(待用)，并把剩余的钠放回原试剂瓶。
2．焰色反应的操作步骤是什么？怎样观察钾的焰色反应？
答案　操作步骤：洗―→烧―→蘸―→烧―→洗―→烧。
在观察钾的焰色反应时，应透过蓝色的钴玻璃片观察。
3．不用试剂，怎样鉴别Na2CO3溶液和稀盐酸？
答案　取一种溶液少量于试管中，滴加另一种溶液，若开始无气泡产生，滴加一段时间后有气泡，则试管中溶液为Na2CO3；若立即有气泡产生，则试管中溶液为稀盐酸。
(注：类似的还有①AlCl3和NaOH、②NaAlO2和稀HCl)
4．试用一种试剂鉴别NaCl、AlCl3、MgCl2三种溶液，简述操作步骤。
答案　取三种溶液于试管中，分别滴加过量的NaOH溶液，无现象的是NaCl溶液，有白色沉淀生成且溶解的是AlCl3溶液，不溶解的是MgCl2溶液。
5．向饱和Na2CO3溶液中通入CO2气体，有什么现象？为什么？
答案　有晶体析出。因为反应生成的NaHCO3的溶解度小于Na2CO3的溶解度，且反应过程中消耗水，反应方程式为Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3↓，所以会有晶体析出。
6．能否用Ca(OH)2鉴别Na2CO3、NaHCO3溶液？
答案　不能。因为Na2CO3、NaHCO3与Ca(OH)2反应，均生成白色沉淀。反应方程式分别为Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH，Ca(OH)2＋2NaHCO3===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O。
7．铝材表面有自然氧化膜，常用碱液洗涤，洗涤时常有气泡冒出，其原因是Al2O3被碱液溶解后，铝和碱液反应生成H2，原理为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。
8．已知：CaH2＋2H2O===Ca(OH)2＋2H2↑，请你设计一个实验，用化学方法区分钙与氢化钙，写出实验简要步骤及观察到的现象取适量氢化钙，在加热条件下与干燥氧气反应，将反应气相产物通过装有无水硫酸铜的干燥管，观察到白色变为蓝色；取钙做类似实验，观察不到白色变为蓝色。
9．Al(OH)3和NaHCO3通常用于治疗胃酸过多，其原因是
Al(OH)3具有两性，能与胃液中的H＋反应：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O；NaHCO3中的HCO能结合胃酸中的H＋：HCO＋H＋===H2O＋CO2↑，因而，均能治疗胃酸过多。
10．实验室制备Al(OH)3时，通常选用氨水而不选用NaOH溶液，其原因是Al(OH)3呈两性，但它只溶于强酸强碱而不溶于弱碱(氨水)，使用氨水容易控制产物。第3讲　铁及其化合物
[考纲要求]　1.了解铁及其重要化合物的主要性质及其应用。2.以Fe2＋、Fe3＋的相互转化为例，理解变价金属元素的氧化还原反应。3.能鉴别溶液中的Fe2＋、Fe3＋。
考点一　用物质分类思想认识铁及其重要化合物
1．铁的存在
2．铁的性质
(1)物理性质
纯铁具有金属的共性，如具有银白色金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，具有能被磁铁吸引的特性，纯铁有很强的抗腐蚀能力。
(2)化学性质：铁是较活泼的金属，发生化学反应时可生成＋2、＋3两种价态的化合物。
用化学方程式或离子方程式表示下列变化
Fe＋
Fe＋H2O(g)④3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
Fe—
3．铁的氧化物和氢氧化物
(1)铁的氧化物
化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4
俗名 铁红 磁性氧化铁
颜色状态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体(有磁性)
溶解性 难溶于水 难溶于水 难溶于水
铁的化合价 ＋2 ＋3 ＋2，＋3
稳定性 不稳定 稳定 稳定
与H＋反应的离子方程式 FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
(2)铁的氢氧化物
Fe(OH)2 Fe(OH)3
色态 白色固体 红褐色固体
与盐酸反应 Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
受热分解 2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O
制法 可溶性亚铁盐与碱溶液反应Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ 可溶性铁盐与碱溶液反应Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
二者的关系 在空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，反应方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
深度思考
1．铁有很强的抗腐蚀能力，为什么日常生活中的铁制品容易生锈？
答案　主要因为铁不纯，往往含有碳等杂质，当这些铁制品在潮湿的空气中或接触到电解质溶液(如食盐水)时会发生电化学腐蚀。
2．铁、铝遇浓硫酸或浓硝酸发生钝化，是物理变化还是化学变化？
答案　常温下铁、铝遇冷的浓HNO3、浓H2SO4时表面会生成一层致密的氧化物薄膜，化学上称为钝化，属于化学变化。
3．铁元素是典型的变价金属元素，它在化合物中主要表现为＋2价和＋3价，请归纳总结：
(1)Fe单质通常与哪些氧化剂反应生成＋2价？写出有关反应的化学方程式或离子方程式。
答案　Fe→Fe2＋：铁与氧化性比较弱的非金属单质(如S、I2)，非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)，不活泼金属的盐溶液(如CuSO4溶液)反应，都可实现这种转化。如：Fe＋SFeS,2H＋＋Fe===Fe2＋＋H2↑，Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu。
(2)Fe单质通常与哪些氧化剂反应生成＋3价？写出有关反应的化学方程式。
答案　Fe→Fe3＋：铁与强氧化剂(如Cl2、HNO3、浓硫酸)在一定条件下反应都会实现这种转化。例如：2Fe＋3Cl22FeCl3，Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O,2Fe＋6H2SO4(浓)Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O。
4．FeCl3、FeCl2和Fe(OH)3是否都可以通过化合反应制取？
答案　都可以。2Fe＋3Cl22FeCl3
2FeCl3＋Fe===3FeCl2
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
题组一　铁及其化合物的性质
1．铁屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量氨水，有白色沉淀生成，过滤，在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止，得到红棕色残渣，上述沉淀和残渣分别是 (　　)
A．Fe(OH)3　Fe2O3 B．Fe(OH)2　Fe2O3
C．Fe(OH)2　Fe(OH)3 D．Fe(OH)2　Fe3O4
答案　B
解析　铁与稀硫酸生成FeSO4，再与过量氨水反应生成白色沉淀Fe(OH)2，在空气中加热Fe(OH)2，铁元素被氧化为＋3，最后所得红棕色残渣为Fe2O3。
2．铁与水蒸气反应，通常有以下两种装置，请思考以下问题：
装置一 装置二
实验装置
(1)方法一中，装置A的作用______________________________________________。
方法二中，装湿棉花的作用______________________________________________。
(2)实验完毕后，取出装置一的少量固体，溶于足量稀盐酸，再滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显变化，试解释原因：________________________________________。
答案　(1)提供水蒸气　提供水蒸气　(2)在溶液中Fe3＋被未反应的铁粉完全还原为Fe2＋
题组二　铁及其化合物的定量计算
3．由FeO、Fe2O3和Fe3O4组成的混合物，测得其中铁元素与氧元素的质量比为21∶8，
则这种混合物中FeO、Fe2O3和Fe3O4的物质的量之比是 (　　)
A．1∶2∶1 B．2∶1∶1
C．1∶3∶1 D．1∶1∶3
答案　D
解析　可用平均组成法来求解：在混合物中铁原子和氧原子物质的量之比为(21/56)∶(8/16)＝3∶4，则混合物的平均组成为Fe3O4，在三种组合中Fe3O4则不必多考虑，应注意FeO和Fe2O3混合后也应符合Fe3O4，所以在混合物中它们的物质的量之比必须是1∶1。
4．含有Cu(NO3)2、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．溶液质量减轻
B．Fe3＋的氧化性大于Cu2＋
C．溶液中Cu2＋与Fe2＋的物质的量比为1∶1
D．1 mol Fe可还原2 mol Fe3＋
答案　C
解析　由溶液析出0.1 mol Ag，溶解0.1 mol铁粉可知溶液质量减轻；依信息可知只有Ag析出，Cu2＋没有参加反应，Ag＋全部被铁还原，2Ag＋＋Fe===2Ag＋Fe2＋，消耗Fe为0.05 mol，生成0.05 mol Fe2＋；溶液中不含Fe3＋，余下的0.05 mol Fe恰好完全反应，Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，生成0.15 mol Fe2＋；溶液中的Cu2＋与Fe2＋的物质的量比为1∶2。
5．在一定量的稀HNO3中慢慢加入铁粉，得到的Fe2＋的物质
的量(纵坐标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的关系如图
所示。请将正确答案的序号填在相应的横线上。
①Fe3＋　②Fe2＋　③Fe、Fe2＋
④Fe2＋、Fe3＋
(1)AB段铁元素以__________形式存在。
(2)BC段铁元素以__________形式存在。
(3)CD段铁元素以__________形式存在。
答案　(1)①　(2)④　(3)③
解析　向稀HNO3中加入铁粉，开始时稀HNO3过量应生成Fe3＋，随加入铁粉量的增加，HNO3反应完全后，发生反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，最后全部转化为Fe2＋。
分析铁与稀HNO3反应的关键
一是明确哪种物质过量，二是根据两种物质的量分析讨论判断，根据反应方程式：
HNO3过量：Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，
Fe过量时：Fe＋2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2，两者相加得总方程式：3Fe＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，可以用数轴表示：
解题时需注意量的范围。
即：①≤，产物仅有Fe(NO3)3，HNO3可能有剩余；②≥，产物仅有Fe(NO3)2，Fe可能有剩余；③<<，产物为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，Fe和HNO3都反应完全。
考点二　＋2、＋3价铁的化学性质
1．Fe2＋的氧化性和还原性
Fe2＋处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性。在中学阶段接触Fe2＋的氧化还原反应中其主要表现还原性，如：Fe2＋遇Br2、Cl2、H2O2、NO(H＋)等均表现还原性。
2．Fe3＋的氧化性
Fe3＋处于铁的高价态，表现较强的氧化性，如：它能氧化Fe、Cu、HI、H2S等。
3．Fe2＋与Fe3＋的相互转化
用离子方程式实现下列转化：Fe2＋Fe3＋
①2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－；
②3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋2H2O＋NO↑；
③2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；
④Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋。
题组一　根据试剂判断Fe2＋、Fe3＋的转化
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
答案　D
解析　要实现Fe2＋转化为Fe3＋，必须加强氧化性物质，②NaCl、⑤HCl均没有强氧化性，⑥NO在酸性条件下才表现强氧化性。
2．将铁屑溶于过量盐酸后，再加入下列物质，会有三价铁生成的是 (　　)
①硫酸　②氯水　③硝酸锌　④氯化铜
A．①③ B．②④ C．③④ D．②③
答案　D
3．在含有Fe3＋、Fe2＋、Al3＋、NH的稀溶液中加入足量Na2O2固体，充分作用后，再加入过量稀盐酸，完全反应，则离子数目没有变化的是 (　　)
A．Fe3＋、Al3＋ B．Al3＋
C．Fe2＋、NH D．Fe3＋
答案　B
解析　2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，Fe2＋转变为Fe3＋，Fe3＋转变为Fe(OH)3沉淀析出，Al3＋转变为AlO，NH转变为NH3气体，NH减少。没有过滤，再加入过量稀盐酸，Fe(OH)3沉淀转变为Fe3＋，所以Fe2＋减少，Fe3＋增多，AlO再转变为
Al3＋，几乎不变。
题组二　实现转化时试剂的选择
4．硫酸亚铁溶液含有杂质硫酸铜和硫酸铁，为除去杂质，提纯硫酸亚铁，应该加入下列物质中的 (　　)
A．锌粉 B．镁粉 C．铁粉 D．铝粉
答案　C
5．如何除去括号中的杂质
(1)Fe2＋(Fe3＋)：加过量铁粉过滤；
(2)FeCl3(FeCl2)：加氯水或H2O2；
(3)FeCl2(CuCl2)：加过量铁粉过滤；
(4)Fe(Al)：加过量强碱溶液过滤；
(5)Fe2O3(Al2O3、SiO2)：加过量强碱溶液过滤。
题组三　Fe3＋、Fe2＋的检验
6．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
答案　C
解析　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。
7．要证明某溶液中不含Fe3＋而可能含有Fe2＋进行如下实验操作时，最佳顺序为(　　)
①加入足量氯水　②加入足量KMnO4溶液　③加入少量NH4SCN溶液
A．①③ B．③② C．③① D．①②③
答案　C
解析　在该溶液中先加入少量NH4SCN溶液，溶液不变血红色，无Fe3＋存在，再加入氯水，将Fe2＋氧化成Fe3＋，溶液变为血红色。KMnO4溶液呈紫红色，溶液颜色变化不明显，所以不用KMnO4溶液。
8．下列离子的检验方法合理的是 (　　)
A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈血红色，说明不含Fe2＋
B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变血红色，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＋
答案　C
解析　A项中只能说明含有Fe3＋，不合理；B项原溶液中可能只有Fe3＋而没有Fe2＋；D项中氧化后生成红褐色沉淀Fe(OH)3也可能掩盖了白色沉淀Mg(OH)2。
检验Fe2＋、Fe3＋的常用方法
1．溶液颜色
含有Fe2＋的溶液显浅绿色
含有Fe3＋的溶液显黄色
2．用KSCN溶液和氯水
(1)流程：
溶液
(2)有关反应：Fe3＋＋3SCN－??Fe(SCN)3(血红色)
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
3．用NaOH溶液
(1)流程：
溶液
(2)有关反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓(红褐色沉淀)
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色沉淀)
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
考点三　铁及其化合物的综合应用
“铁三角”的转化关系及应用举例
归纳总结　(1)判断离子共存
①Fe2＋、Fe3＋均水解，与HCO、AlO、CO等因水解相互促进，在溶液中不能大量共存。
②Fe3＋与S2－、I－、HS－、SO，Fe2＋与NO(H＋)、ClO－、MnO(H＋)在溶液中因发生氧化还原反应不能大量共存。
(2)盐溶液的配制与保存
①Fe2＋的盐溶液：加少量铁粉，防止Fe2＋被氧化；加少量相应的酸，防止Fe2＋水解。
②Fe3＋的盐溶液：加少量相应的酸防止Fe3＋水解。
深度思考
根据铁及其化合物的重要性质思考如下几个问题
(1)请设计由FeSO4制取Fe2O3的最佳方案。
答案　向FeSO4溶液中加入过量NaOH溶液，过滤、洗涤、加热灼烧即可得到Fe2O3。
(2)加热蒸干FeCl2、FeCl3溶液并灼烧，最终得到的固体是________。
答案　Fe2O3
题组一　实验探究——Fe(OH)2的制备
1．用不含Fe3＋的FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。
(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需要加入__________。
(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。
(3)生成Fe(OH)2白色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________________________
_____________________________________________________________________。
答案　(1)稀H2SO4、铁屑　(2)煮沸　(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2而被氧化
解析　Fe2＋易水解，要加入稀H2SO4防止其水解；Fe2＋易被空气中的O2氧化，要加铁粉，将被氧化生成的Fe3＋还原成Fe2＋。气体的溶解度是随温度升高而降低的，所以煮沸后的蒸馏水中溶解的O2减少。
优点：装置简单。
缺点：难以控制FeSO4、NaOH中不含氧气。即使加热煮沸FeSO4、NaOH溶液，在冷却和实验过程中还会有少量氧气溶解。
2.下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是________(填序号)。
答案　①②③⑤
解析　因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即发生4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的氧气或空气。①、②原理一样，都是先用氢气将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中；③的原理为铁作阳极产生Fe2＋，与电解水产生的
OH－结合生成Fe(OH)2，且液面用汽油保护，能防止空气进入；⑤中液面加苯阻止了空气进入；④由于带入空气中的氧气，能迅速将Fe(OH)2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。
成功制备Fe(OH)2的关键
由于Fe(OH)2具有很强的还原性，易被氧化为Fe(OH)3，在实验室中制备Fe(OH)2，并使Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态，成为物质制备实验探究的热点。
制备原理：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
成功关键：①溶液中不含Fe3＋和O2等氧化性物质。
②制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭的隔绝空气的体系中。
题组二　含铁化合物的框图推断
3．A、B、C为中学常见单质，其中一种为金属，通常情况下，A为固体，B为黄绿色气体，C为无色气体。D、E、F、G、H、X均为化合物，其中X常温下是无色气体，其水溶液是一种强酸，E为黑色固体，H在常温下为液体。它们之间的转化关系如下图所示(其中某些反应条件和部分反应物已略去)。
请回答下列问题：
(1)写出下列物质的化学式：A__________、D__________、E__________、X_________。
(2)在反应①～⑦中，不属于氧化还原反应的是__________(填编号)。
(3)反应④的离子方程式是_____________________________________________；
(4)反应⑦的化学方程式是_____________________________________________；
该反应中每消耗0.3 mol的A，可转移电子______mol。
(5)写出D的溶液与小苏打溶液反应的离子方程式是________________________
_____________________________________________________________________。
(6)除去D溶液中混有的少量G的方法是_________________________________
_____________________________________________________________________。
(7)在D溶液中制备无水D固体的方法是__________________________________
_____________________________________________________________________。
答案　(1)Fe　FeCl3　Fe3O4　HCl　(2)③⑥
(3)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
(4)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2　0.8
(5)Fe3＋＋3HCO===Fe(OH)3↓＋3CO2↑
(6)向混合液中通入足量的氯气(或加入足量的H2O2)
(7)在HCl气流中加热蒸干FeCl3溶液
解析　由“B为黄绿色气体单质”知，B为Cl2；由D与G之间的相互转化关系知，A为变价金属单质，则A为Fe，D为FeCl3，G为FeCl2；由“D＋F→血红色溶液”知，F为KSCN；由“E与X的相互转化关系及E为黑色固体化合物、X的水溶液是一种强酸”知，E为Fe3O4，X为HCl，H为H2O；由“C为无色气体单质及A＋C→E”知，C为O2。
(3)反应④的离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。
(4)反应⑦的化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，由化合价的变化值知，当3 mol的Fe反应时可转移电子8 mol。
(5)D溶液与小苏打溶液反应的离子方程式为Fe3＋＋3HCO===Fe(OH)3↓＋3CO2↑。
(6)除去FeCl3溶液中混有的少量FeCl2的方法：向混合液中通入足量的氯气(或加入足量的H2O2)。
(7)在FeCl3溶液中制备无水FeCl3固体的方法：在HCl气流中加热蒸干FeCl3溶液。
4.
请回答下列问题：
(1)B中所含元素位于周期表中第________周期，________族。
(2)A在B中燃烧的现象是____________________________________________。
(3)D＋E―→B的反应中，被氧化与被还原的物质的物质的量之比是__________。
(4)G＋J―→M的离子方程式是__________________________________________。
(5)Y受热分解的化学方程式是___________________________________________。
答案　(1)三　ⅦA　(2)产生苍白色火焰　(3)2∶1
(4)3AlO＋Fe3＋＋6H2O===3Al(OH)3↓＋Fe(OH)3↓
(5)4Fe(NO3)32Fe2O3＋12NO2↑＋3O2↑
解析　根据转化关系和题中所给的信息可以判断：A为H2、B为Cl2、C为NaOH、D为HCl、E为MnO2、F为Al、G为NaAlO2、H为Fe2O3、I为NO2、J为FeCl3、M为Fe(OH)3、N为HNO3，Y为Fe(NO3)3。
题组三　实验探究题
5．某同学为了验证Fe3＋是否能将H2SO3氧化成SO，他用50 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液吸收制取SO2气体的尾气后，进行以下实验：
(1)检验吸收液中的SO：__________________，证明Fe3＋能够把H2SO3氧化成SO。
(2)请配平并完成上述反应中的化学方程式：
2FeCl3＋SO2＋________===________＋H2SO4＋______，反应中的氧化产物是________(写化学式)。
(3)吸收液中除了含有H＋、Cl－、SO以外，对其他成分(Fe3＋、Fe2＋、H2SO3)的可能组合进行探究：
①提出假设。 假设1：溶液中存在Fe3＋、Fe2＋； 假设2：溶液中存在________。
②设计方案，进行实验，验证假设。请写出实验步骤以及预期现象和结论(可不填满)。限选实验试剂和仪器：试管、滴管、0.1 mol·L－1 KMnO4溶液、0.1 mol·L－1 KSCN溶液、品红稀溶液。
实验步骤 预期现象和结论
步骤1：用试管取样品溶液2～3 mL，并滴入______________ 若出现血红色，则假设1成立；若未出现血红色，则假设1不成立(或假设2成立)
步骤2：
步骤3：
答案　(1)取少量样品溶液于试管中，先滴入足量的稀盐酸，再滴入氯化钡溶液，如果有白色沉淀生成
(2)2H2O　2FeCl2　2HCl　H2SO4
(3)①Fe2＋、H2SO3
②
实验步骤 预期现象和结论
步骤1：1～2滴0.1 mol·L－1 KSCN溶液
步骤2: 另取2～3 mL样品溶液于试管中，滴入1～2 mL品红稀溶液 若品红溶液红色褪去，则假设2成立；若品红溶液不褪色，则假设2不成立(或假设1成立)
解析　(3)验证“假设2”不能使用KMnO4溶液，因它可以同时氧化Fe2＋和H2SO3。
由于用FeCl3溶液吸收制取SO2气体的尾气，Fe3＋可以氧化H2SO3，故Fe3＋与H2SO3不能大量共存，溶液中有H2SO3就一定有Fe2＋。所以用品红验证了H2SO3的存在就不必再验证Fe2＋。
1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)Fe3＋有氧化性，所以FeCl3溶液可用于回收废旧电路板中的铜 (√)
(2012·广东理综，12D)
解析　原理为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。
(2)在“硫酸亚铁铵的制备”实验中，为了得到硫酸亚铁铵晶体，应小火加热蒸发皿，直到有大量晶体析出时停止加热 (×)
(2012·浙江理综，8C)
解析　硫酸亚铁铵是通过降温结晶的方法来制备的，其制备过程是先制成高温饱和溶液，然后冷却，而不是用蒸发结晶的方法来获得的。
(3)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＋ (×)
(2011·安徽理综，10A)
解析　3Fe＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，所以溶液不呈血红色，因为过量的Fe又把Fe3＋还原成Fe2＋。
(4)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3 (×)
(2012·天津理综，2D)
解析　Fe在Cl2中燃烧只生成FeCl3。
(5)Fe分别与氯气和稀盐酸反应所得氯化物相同 (×)
(2011·重庆理综，7A)
解析　Fe与Cl2反应生成FeCl3，Fe与稀盐酸反应生成FeCl2。
(6)Fe与S混合加热生成FeS2 (×)
(2012·重庆理综，7A)
解析　Fe与S混合加热生成FeS。
(7)实验Ⅲ：试管中溶液颜色变为红色 (√)
(2012·广东理综，22C)
(8)Fe2O3FeCl3(aq)无水FeCl3 (×)
(2012·江苏，7④)
解析　FeCl3＋3H2O??Fe(OH)3＋3HCl，加热蒸干，平衡右移，得到Fe(OH)3。
2．(2012·江苏，16)以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸铵和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：
(1)反应Ⅰ前需在FeSO4溶液中加入____(填字母)，以除去溶液中的Fe3＋。
A．锌粉 B．铁屑 C．KI溶液 D．H2
(2)反应Ⅰ需控制反应温度低于35 ℃，其目的是____________________________。
(3)工业生产上常在反应Ⅲ的过程中加入一定量的醇类溶剂，其目的是_______
_________________________________________________________________。
(4)反应Ⅳ常被用于电解生产(NH4)2S2O8(过二硫酸铵)。电解时均用惰性电极，阳极发生的电极反应可表示为___________________________________________。
答案　 (1)B　(2)防止NH4HCO3分解(或减少Fe2＋的水解)
(3)降低K2SO4 的溶解度，有利于K2SO4 析出
(4)2SO－2e－===S2O
解析　(1)Fe2＋易被空气氧化为Fe3＋，故应在FeSO4中加入少量铁屑，以除去溶液中的Fe3＋。
(2)Fe2＋易发生水解反应，加热能促使Fe2＋的水解，同时NH4HCO3不稳定，受热易分解。
(3)K2SO4在醇中的溶解度比在水中的还小，加入醇类溶剂的目的是降低K2SO4的溶解度，有利于K2SO4的析出。
(4)由题中主要流程图可知：反应Ⅱ中主要物质是(NH4)2SO4，电解(NH4)2SO4，发生反应Ⅳ得H2和(NH4)2S2O8，阳极发生氧化反应，即2SO－2e－===S2O。
3．[2012·新课标全国卷，26(1)(2)]铁是应用最广泛的金属，铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物。
(1)要确定铁的某氯化物FeClx的化学式，可用离子交换和滴定的方法。实验中称取0.54 g的FeClx样品，溶解后先进行阳离子交换预处理，再通过含有饱和OH－的阴离子交换柱，使Cl－和OH－发生交换。交换完成后，流出溶液的OH－用0.40
mol·L－1的盐酸滴定，滴至终点时消耗盐酸25.0 mL。计算该样品中氯的物质的量，并求出FeClx中x的值：__________________(列出计算过程)。
(2)现有一含有FeCl2和FeCl3的混合物样品，采用上述方法测得n(Fe)∶n(Cl)＝1∶2.1，则该样品中FeCl3的物质的量分数为__________。在实验室中，FeCl2可用铁粉和__________反应制备，FeCl3可用铁粉和__________反应制备。
答案　(1)n(Cl)＝0.025 0 L×0.40 mol·L－1＝0.010 mol
0．54 g－0.010 mol×35.5 g·mol－1＝0.185 g
n(Fe)＝0.185 g/56 g·mol－1≈0.003 3 mol
n(Fe)∶n(Cl)＝0.003 3∶0.010≈1∶3，x＝3
(2)0.10　盐酸　氯气
解析　解答此题的关键是明确阴离子交换柱交换出的OH－的物质的量等于Cl－的物质的量，从而求出FeClx中x的值。
(1)首先明确阳离子交换柱和阴离子交换柱的作用，根据离子等量交换，溶液中OH－的物质的量等于FeClx中Cl－的物质的量。通过中和滴定知n(OH－)＝n(H＋)＝0.40 mol·L－1×25.0×10－3 L＝0.010 mol，故n(Cl－)＝0.010 mol。
FeClx中Fe元素的质量为0.54 g－35.5 g·mol－1×0.010 mol＝0.185 g
FeClx中Fe元素与Cl元素的物质的量之比为∶0.010 mol≈1∶3，故x＝3。
(2)根据题意可设该混合物的组成为FeCl2.1，利用十字交叉法可得样品中FeCl3的物质的量分数为0.10。注意制备FeCl2选用弱氧化剂，制备FeCl3选用强氧化剂。
1．铁是人类应用较早，当前应用量最大的金属元素。下列有关铁及其化合物的有关说法中正确的是 (　　)
A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4
B．铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2
C．除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加入铁粉，然后过滤
D．Fe3＋与KSCN产生血红色沉淀
答案　C
解析　赤铁矿的主要成分是Fe2O3；铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe3O4和H2；＋3价铁离子遇KSCN溶液变为血红色，但没有沉淀产生，一般可以用此方法检验＋3价铁离子的存在。
2．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．向CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后，将混合液体倒入蒸发皿中加热煮沸一会，然后冷却、过滤，滤纸上的物体为“蓝色固体”
答案　C
解析　过量的铁粉与一定量的稀硝酸反应最终生成的是Fe2＋，A错误；制备氢氧化亚铁应避免被氧气氧化，向硫酸亚铁溶液中加氢氧化钠溶液时应把胶头滴管的下端插入液面以下且不能搅拌，B错误；CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后生成Cu(OH)2沉淀，加热后过滤，滤纸上留有的是CuO，D错误。
3．下列反应的离子方程式正确的是 (　　)
A．硫酸铁溶液与氢氧化钡溶液反应：
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
B．硫化钠溶液与氯化铁溶液反应：2Fe3＋＋3S2－===Fe2S3
C．过量的铁与很稀的硝酸溶液反应无气体放出：
4Fe＋10H＋＋NO===4Fe2＋＋3H2O＋NH
D．硫化氢气体通入氯化亚铁溶液：
H2S＋Fe2＋===FeS↓＋2H＋
答案　C
解析　A项中缺少SO与Ba2＋起反应的离子方程式；B项中Fe3＋与S2－发生氧化还原反应，离子方程式为2Fe3＋＋S2－===2Fe2＋＋S↓；C项中无气体放出，说明NO被还原为NH，离子方程式符合书写要求；D项中由于盐酸比H2S酸性强，且HCl能溶解FeS，故D项反应不能发生。
4．有NaCl、FeCl2、FeCl3、MgCl2、AlCl3五种溶液，用一种试剂就可把它们鉴别开来，这种试剂是 (　　)
A．盐酸 B．烧碱溶液
C．氨水 D．KSCN溶液
答案　B
解析　将过量NaOH溶液分别加入上述几种溶液，无明显现象的是NaCl，生成白色沉淀且迅速变为灰绿色最后变为红褐色的是FeCl2，生成红褐色沉淀的是FeCl3，生成白色沉淀不溶解的是MgCl2，生成白色沉淀又溶解的是AlCl3，而氨水虽然能区分出NaCl、FeCl2、FeCl3，但不能将MgCl2与AlCl3区分开。
5．某学生设计了如下方法对X盐进行鉴定：
由此分析，下列结论中正确的是 (　　)
A．X中一定有Fe3＋
B．Z中一定有Fe3＋
C．Y为AgI沉淀
D．X一定为FeBr2溶液
答案　B
解析　由反应过程可知，Z与KSCN溶液反应后溶液显血红色，Z中一定有Fe3＋；而X中不一定有Fe3＋，也可能是Fe2＋被酸化硝酸根氧化为Fe3＋，AgI沉淀为黄色而不是淡黄色，AgBr为淡黄色沉淀，所以只有B项正确。
6．在含有FeCl3和BaCl2的酸性溶液中，通入足量的SO2后有白色沉淀生成，过滤后，向溶液中滴加KSCN溶液，无明显现象，下列叙述不正确的是 (　　)
A．白色沉淀是BaSO4和BaSO3
B．溶液的酸性增强
C．白色沉淀是BaSO4
D．FeCl3全部被还原为FeCl2
答案　A
解析　Fe3＋具有氧化性，通入足量SO2后发生氧化还原反应，Fe3＋全部被还原为
Fe2＋，所以向溶液中滴加KSCN溶液，无明显现象，同时SO2被氧化为SO，白色沉淀是BaSO4。依据2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SO＋4H＋可知溶液酸性增强，B、C、D正确。因为溶液呈酸性，一定不会生成BaSO3沉淀，A错误。
7．通过对实验现象的观察、分析推理得出正确的结论是化学学习的方法之一。对下列实验事实的解释正确的是 (　　)
操作、现象 解释
A 向KI 淀粉溶液中加入FeCl3溶液，溶液变蓝 Fe3＋能与淀粉发生显色反应
B 把生铁放置于潮湿的空气中，铁表面有一层红棕色的斑点 铁在潮湿的空气中易生成Fe(OH)3
C 向稀硝酸中加入少量铁粉，有气泡产生 说明Fe置换出硝酸中的氢，生成了氢气
D 新制Fe(OH)2露置于空气中一段时间，白色物质变成了红褐色 说明Fe(OH)2易被O2氧化成Fe(OH)3
答案　D
解析　A项中Fe3＋将I－氧化为I2，碘遇淀粉变蓝；B项中红棕色斑点是Fe2O3；C项中铁与稀硝酸反应产生的气体为NO。
8．A、B、C是所学过的三种单质，A、B、C及其他物质之间的反应关系如图所示，其中B、D、E、F的水溶液呈酸性。若D＋C→E＋F且常温下只有B为气态，则A、B、C分别为 (　　)
A．Fe、Cl2、Cu B．Fe、Cl2、H2
C．Cu、Cl2、Fe D．Fe、Cl2、Mg
答案　A
解析　B单质水溶液呈酸性，且常温下为气态，则B为Cl2，结合转化关系可推出，A、B、C、D、E、F分别为Fe、Cl2、Cu、FeCl3、CuCl2、FeCl2。
9．将3.48 g四氧化三铁完全溶解在100 mL 1mol·L－1的硫酸中，然后加入K2Cr2O7溶液25 mL，恰好使溶液中的Fe2＋全部转化为Fe3＋，Cr2O全部转化为Cr3＋，则K2Cr2O7溶液的物质的量浓度是 (　　)
A．0.05 mol·L－1 B．0.1 mol·L－1
C．0.2 mol·L－1 D．0.3 mol·L－1
答案　B
解析　可以把Fe3O4看作FeO·Fe2O3，则n(Fe3O4)＝n(FeO)＝n(Fe2＋)，依次可知，在反应中Fe2＋Fe3＋，Cr2O2Cr3＋，若设K2Cr2O7溶液的物质的量浓度为c，则根据得失电子守恒有：×1＝c×0.025 L×6，解得c＝0.1 mol·L－1。
10．某稀溶液中含有Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3，若向其中逐渐加入铁粉，溶液中
Fe2＋浓度和加入铁粉的物质的量之间的关系如下图所示。则稀溶液中Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3物质的量浓度之比为 (　　)
A．1∶1∶1 B．1∶3∶1
C．3∶3∶8 D．1∶1∶4
答案　D
解析　据氧化性由强到弱的顺序HNO3>Fe3＋>Cu2＋，可知随铁粉的增加，反应的方程式分别为
4HNO3(稀)＋Fe===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O
4 mol　　 1 mol　 1 mol
2Fe(NO3)3＋Fe===3Fe(NO3)2
2 mol 1 mol 3 mol
Cu(NO3)2＋Fe===Fe(NO3)2＋Cu
1 mol 1 mol 1 mol
所以原溶液中，Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3的物质的量之比为(2 mol－1 mol)∶1 mol∶4 mol＝1∶1∶4。
11．根据下列框图回答问题(答题时，方程式中的M、E用所对应的元素符号表示)：
(1)写出M溶于稀硫酸和H2O2混合液的化学方程式为________________。
(2)某同学取X的溶液，酸化后加入KI 淀粉溶液，变为蓝色。写出与上述变化过程相关的离子方程式为________________、________________。
(3)写出Cl2将Z氧化为K2EO4的化学方程式为________________________。
答案　(1)Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O
(2)4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O　2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2
(3)10KOH＋3Cl2＋2Fe(OH)3===2K2FeO4＋6KCl＋8H2O
解析　该题入手点是物质的颜色，M与硫酸反应生成蓝色溶液，所以M为金属铜。金属E与CuSO4溶液发生置换反应，所以金属E的活泼性强于Cu的，且根据图示可知Y溶液与KSCN形成血红色溶液，所以E为铁。Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4，在酸性条件下，氧气氧化Fe2＋生成Fe3＋，即X溶液中含有Fe3＋。Y溶液中也含有Fe3＋，所以Z为Fe(OH)3，氯气具有氧化性，在碱性条件下 (OH)3被氧化生成K2O4。
12．某校探究性学习小组用已部分生锈的废铁屑制作印刷电路板的腐蚀剂，并回收铜。探究过程如下：
请回答下列问题：
(1)步骤①中先加入热的Na2CO3溶液除油污，操作甲的名称是________。
(2)步骤②中，除发生反应Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑外，其他可能反应的离子方程式为____________________。
(3)溶液C的颜色是________，溶液D中可能含有的金属阳离子有________。
(4)可以验证溶液B中是否含有Fe2＋的一种试剂是______(填选项序号)。
a．稀硫酸　b．铁　c．硫氰化钾　d．酸性高锰酸钾溶液
(5)操作乙的名称是________，步骤⑤产生金属铜的化学方程式为______________。
答案　(1)过滤
(2)Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
(3)棕黄色　Fe2＋、Cu2＋、Fe3＋
(4)d
(5)电解　CuCl2Cu＋Cl2↑
13．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为一种或两种气体：
①若Z只为一种气体，试剂a为饱和NaHCO3溶液，则反应I中能同时生成两种气体的化学方程式是____________________________________________________
____________________________________________________________________；
②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______________________________________________________________________。
答案　(1)Al
(2)①C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O
②NO、CO2
(3)Cu2＋、Fe3＋、H＋
(4)2Fe2＋＋3H2O2＋4I－===2Fe(OH)3↓＋2I2
14．(2012·海南，14)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。
己知：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)。
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＋)＝ mol·L－1＝4.0×10－11 mol·L－1
解析　此工艺流程为
①、②、③、④离子方程式或化学方程式为
①Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋
②Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu
③Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
④FeCl2＋Ca(OH)2===Fe(OH)2↓＋CaCl2
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
根据Fe(OH)3(s)??Fe3＋(aq)＋3OH－(aq)
c(Fe3＋)＝＝ mol·L－1＝4.0×10－11 mol·L－1
15．某研究性学习小组请你参与“研究铁与水反应所得固体物质的成分、性质及再利用”实验探究，并共同解答下列问题：
探究一　设计如图所示装置进行“铁与水反应”的实验。
(1)硬质玻璃管中发生反应的化学方程式为______________________________
___________________________________________________________________。
(2)反应前A中投放碎瓷片的目的是____________________________________。
(3)装置E中的现象是________________________________________________。
探究二　设计如下实验方案确定反应后硬质玻璃管中黑色固体的成分。
(4)待硬质玻璃管B冷却后，取少许其中的固体物质溶于________后，将所得溶液分成两份。
(5)一份滴加几滴KSCN溶液。若溶液变血红色，推断硬质玻璃管B中固体物质的成分为________(选填序号，下同)；若溶液未变血红色，推断硬质玻璃管B中固体物质的成分为________。
①一定有Fe3O4 ②一定有Fe
③只有Fe3O4 ④只有Fe
(6)另一份用________________(填仪器名称)加入________，可以证明溶液中存在Fe2＋。
探究三　设计如下流程测定反应后硬质玻璃管B中固体含铁元素的质量分数。
(7)试剂b的化学式是________。
(8)计算反应后B装置中铁元素的质量分数为________。
答案　(1)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
(2)防止暴沸
(3)黑色固体变红，右端管壁有水珠
(4)稀硫酸　(5)①　②
(6)胶头滴管　酸性KMnO4溶液，溶液褪色
(7)NaOH　(8)77.8%排查落实练六　铁、铜及其化合物
一、重要方程式的书写
1．铁及其化合物
(1)知识网络构建
(2)重要反应必练
写出下列反应的方程式，是离子反应的写离子方程式。
①Fe和过量稀HNO3的反应
Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O
②Fe高温下和水蒸气的反应
3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
③Fe2O3和Al的反应
Fe2O3＋Al2Fe＋Al2O3
④Fe2O3和CO的反应
Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
⑤FeCl3溶液和Cu的反应
2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
⑥FeCl3与KSCN的反应
Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3
⑦向FeCl2溶液中加入等物质的量的Na2O2
4Fe2＋＋4Na2O2＋6H2O===4Fe(OH)3↓＋8Na＋＋O2↑
⑧向FeCl2溶液中加入NaClO
2Fe2＋＋ClO－＋4OH－＋H2O===2Fe(OH)3↓＋Cl－
⑨Fe(OH)2长时间置于空气中
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
⑩Fe3O4和HCl的反应
Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O
Fe3O4和稀HNO3的反应
3Fe3O4＋28H＋＋NO===9Fe3＋＋NO↑＋14H2O
FeO和HCl的反应
FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O
FeO和稀HNO3的反应
3FeO＋10H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋5H2O
Fe(OH)2和HCl的反应
Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O
Fe(OH)2和稀HNO3的反应
3Fe(OH)2＋10H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋8H2O
Fe(OH)3和HI的反应
2Fe(OH)3＋6H＋＋2I－===2Fe2＋＋I2＋6H2O
FeBr2和少量Cl2的反应
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
FeBr2和Cl2等物质的量反应
2Fe2＋＋2Br－＋2Cl2===2Fe3＋＋Br2＋4Cl－
FeBr2和过量Cl2的反应
2Fe2＋＋4Br－＋3Cl2===2Fe3＋＋2Br2＋6Cl－
2．铜及其化合物
(1)知识网络构建
(2)重要反应必练
写出下列反应的方程式，是离子反应的写离子方程式。
①Cu在硫蒸气中燃烧
2Cu＋SCu2S
②铜在空气中生成铜绿
2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3
③用惰性电极电解CuSO4溶液
2Cu2＋＋2H2O2Cu＋4H＋＋O2↑
④Cu和浓HNO3的反应
Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O
⑤Cu和稀HNO3的反应
3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
⑥Cu和浓H2SO4的反应
Cu＋2H2SO4(浓)Cu2＋＋SO＋SO2↑＋2H2O
二、值得强化记忆的实验现象
1．铁丝在O2中燃烧的现象是剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成黑色物质。
2．将一洁净的铁钉浸入到CuSO4溶液中的现象铁钉表面有红色物质附着，溶液颜色逐渐变浅。
3．向FeCl3溶液中滴入KSCN溶液的现象立即变成血红色溶液。
4．向FeCl2溶液中小心加入NaOH溶液的现象先生成白色絮状沉淀，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。
5．加热试管中的CuSO4晶体的现象蓝色晶体逐渐变成白色粉末，且试管中有液滴生成。
6．过量的铜投入盛有浓H2SO4的试管，并加热，反应完毕后，冷却加水，整个过程中的现象为铜部分溶解，有刺激性气味的气体生成，加水后溶液呈蓝色。
7．向FeSO4溶液中滴加酸性KMnO4溶液，现象紫红色褪去。
8．向FeCl3溶液中滴加淀粉 KI溶液，现象溶液变蓝。
9．向CuSO4溶液中通入H2S气体，现象有黑色沉淀生成。
10．铜片在潮湿的空气中久置，现象铜片表面有绿色铜锈生成。
三、简答类语言规范再落实
1．实验室配制、保存FeSO4溶液时，应采取哪些措施？为什么？
答案　把FeSO4固体溶解在稀H2SO4中，以防止Fe2＋的水解；并加入少量的铁粉，防止Fe2＋被氧化。
2．实验室配制FeCl3溶液时，常把FeCl3晶体溶于6 mol·L－1的盐酸，再加水稀释到所需浓度，其原因是为了抑制Fe3＋的水解，防止生成Fe(OH)3沉淀。
3．利用FeSO4溶液和NaOH溶液制备Fe(OH)2，回答下列问题。
(1)怎样处理NaOH溶液？
答案　加热煮沸。
(2)为了防止生成的Fe(OH)2被氧化，应在液面上方加一层油膜，如苯或植物油。
4．常用FeCl3溶液腐蚀铜质线路板，其原因是Fe3＋可氧化Cu,2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋
Cu2＋。
5．怎样检验某未知溶液中含有Fe2＋而不含Fe3＋？简述操作步骤及现象。
答案　取未知溶液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，无明显变化，再滴加几滴氯水(或H2O2)，溶液变成血红色，则证明溶液中含有Fe2＋，不含有Fe3＋。
6．如何检验某铁的氧化物中既含有二价铁，又含有三价铁？
答案　取少量氧化物于试管中，加入稀硫酸溶解，分成两份，向一份中加入KSCN溶液，溶液变成血红色，证明含有三价铁；向另一份中加入酸性KMnO4溶液，紫红色褪去，证明含有二价铁(或加入K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀，证明有二价铁)。
7．怎样分离溶液中的Fe3＋和Al3＋？(用流程图表示)
答案　
8．怎样用一种试剂区分KCl、CuCl2、FeCl2、FeCl3、MgCl2、AlCl3溶液？简述操作步骤。
答案　取六种未知溶液于试管中，分别滴加过量NaOH溶液，无现象的是KCl，有蓝色沉淀生成的是CuCl2，有红褐色沉淀生成的是FeCl3，有白色沉淀生成且不溶解的是MgCl2，沉淀溶解的是AlCl3，一开始生成白色沉淀，又迅速变为灰绿色，最终变成红褐色的是FeCl2。大题冲关滚动练之二——无机化工流程题
1．活性氧化锌用作橡胶硫化的活性剂、补强剂。以氧化锌粗品为原料制备活性氧化锌的生产工艺流程如下：
一些阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见下表：
沉淀物 Fe(OH)3 Cu(OH)2 Zn(OH)2 Fe(OH)2
pH 3.2 6.7 8.0 9.7
(1)“溶解”前将氧化锌粗品粉碎成细颗粒，目的是____________________________。
(2)“溶解”后得到的酸性溶液中含有Zn2＋、SO，另含有Fe2＋、Cu2＋等杂质。先加入__________(填“Na2CO3”或“H2SO4”)调节溶液的pH至5.4，然后加入适量KMnO4，Fe2＋转化为Fe(OH)3，同时KMnO4转化为MnO2。经检测溶液中Fe2＋的浓度为0.009 mol·L－1，则每升溶液中至少应加入________mol KMnO4。
(3)杂质Cu2＋可利用置换反应除去，应选择的试剂是____________________________。
(4)“沉淀”得到ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O，“煅烧”在450～500 ℃下进行，“煅烧”反应的化学方程式为___________________________________________________。
答案　(1)增大固液接触面积，加快溶解时的反应速率
(2)Na2CO3　0.003　(3)锌粉
(4)ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O3ZnO＋CO2↑＋3H2O↑
2．以下是用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、Fe3O4、FeO、SiO2)为原料制备高纯氧化铁的生产流程示意图：
回答下列问题：
(1)酸浸、过滤后滤液A中的金属阳离子是_________________________________。
(2)煅烧FeCO3生成产品Ⅰ的化学反应方程式为_____________________________。
(3)已知几种盐的溶解度随温度变化的曲线如下图所示，产品Ⅱ的化学
式为____________，为了获得产品Ⅱ，向(NH4)2SO4溶液中加入KCl溶液后，还需要进行的操作是______________、趁热过滤、洗涤、干燥。
(4)检验产品Ⅱ晶体中是否含有少量的氯化物杂质需用到的试剂是_______________，进一步提纯产品Ⅱ的方法是________________；
(5)步骤Ⅲ中可选用______________(填序号)试剂调节溶液的pH。
A．稀硝酸 B．双氧水
C．氨水 D．高锰酸钾溶液
答案　(1)Fe3＋、Fe2＋ (或铁离子、亚铁离子)
(2)4FeCO3＋O2===2Fe2O3＋4CO2
(3)K2SO4　蒸发结晶
(4)Ba(NO3)2溶液、AgNO3溶液　重结晶
(5)C
3．有关钴和铁化合物的性质见下表
分子式 溶度积Ksp 沉淀完全时的pH 氯化钴晶体的性质
Co(OH)2 5.9×10－15 9.4 CoCl2·6H2O呈红色，常温下稳定。110～120 ℃时脱水变成蓝色无水氯化钴
Fe(OH)2 1.6×10－14 9.6
Fe(OH)3 1.1×10－36 3.7
用含钴废料(含少量铁)可制备氯化钴：Co＋2HCl===CoCl2＋H2↑。工艺流程如下：
试回答：
(1)“净化除铁”中，写出加入H2O2时反应的离子方程式
______________________________________________________________________。
(2)②步中用Na2CO3调pH≈4的原因是___________________________________。
(3)“滤液”中所含主要溶质的化学式是____________。
(4)为防止CoCl2·6H2O脱水，“干燥”时可采用的方法或操作是__________。
答案　(1)H2O2＋ 2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
(2)碳酸钠可与盐酸反应，降低溶液的酸性，增大pH，使铁离子沉淀完全
(3)NaCl、CoCl2、HCl(HCl不写也可)
(4)减压烘干晶体表面的水分；或常温下晾干；或常温下鼓风吹干；或低于100度小心烘干等，但是不能用高温烘干
4．铁及其化合物在日常生活中应用广泛，请根据下列实验回答问题：
(1)钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀的正极反应式为________________________。
(2)生铁中含有一种铁碳化合物X(Fe3C)。X在足量的空气中高温煅烧，生成有磁性的固体Y，Y可溶于过量盐酸，形成黄绿色的溶液，写出Y与盐酸反应的化学方程式：________________________________________________________________________。
(3)某炼铁废渣中含有大量CuS及少量铁的化合物，工业上以该废渣为原料生产CuCl2·2H2O的工艺流程如下：
已知：Fe(OH)2、Fe(OH)3、Cu(OH)2沉淀完全时的pH值分别为9.7、3.2、6.4。
试回答下列问题：
①试剂F应选用________。(填编号)
A．Cl2 B．NaClO C．HNO3 D．浓硫酸
理由是_______________________________________________________________。
②为了获得CuCl2·2H2O晶体，对滤液B进行的操作是蒸发浓缩，趁热过滤，滤液经冷却结晶，过滤得到产品。分析有关物质的溶解度曲线(如图)，“趁热过滤”得到的固体是____________。
答案　(1)2H2O＋O2＋4e－===4OH－
(2)Fe3O4＋8HCl===FeCl2＋2FeCl3＋4H2O
(3)①B　 NaClO能将Fe2＋氧化为Fe3＋，且溶液显碱性(或消耗H＋，能增大溶液pH)，使Fe3＋生成Fe(OH)3沉淀
②Na2SO4
5．我国某大型电解铜生产企业，其冶炼工艺中铜、硫回收率达到97%、87%。下图表示其冶炼加工的流程：
冶炼中的主要反应：Cu2S＋O22Cu＋SO2
(1)烟气中的主要废气是________，从提高资源利用率和减排考虑，其综合利用方式是_____________________________________________________________________。
(2)电解法精炼铜时，阳极是____________(填“纯铜板”或“粗铜板”)；粗铜中含有的金、银以单质的形式沉淀在电解槽______________(填“阳极”或“阴极”)的槽底，阴极的电极反应式是__________________________________________________。
(3)在精炼铜的过程中，电解质溶液中c(Fe2＋)、c(Zn2＋)会逐渐增大而影响进一步电解。
几种物质的溶度积常数(Ksp)
物质 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Zn(OH)2 Cu(OH)2
Ksp 8.0×10－16 4.0×10－38 3.0×10－17 2.2×10－20
①调节电解液的pH是除去杂质离子的常用方法。根据上表中溶度积数据判断，含有等物质的量浓度的Fe2＋、Zn2＋、Fe3＋、Cu2＋的溶液，随pH升高最先沉淀下来的离子是______________。
②一种方案是先加入过量的H2O2，再调节pH到4左右，加入H2O2的目的是________________________________________________________________________。
加入H2O2后发生反应的离子方程式为______________________________________。
答案　(1)SO2　制硫酸
(2)粗铜板　阳极　Cu2＋＋ 2e－===Cu
(3)①Fe3＋　②将Fe2＋氧化为Fe3＋　2Fe2＋＋2H＋ ＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O
6．某地有软锰矿和闪锌矿两座矿山，它们的组成如下：
软锰矿：MnO2含量≥65%，SiO2含量约20%，Al2O3含量约4%，其余为水分；
闪锌矿：ZnS含量≥80%，FeS、CuS、SiO2含量约7%，其余为水分。
科研人员开发了综合利用这两种资源的同槽酸浸工艺，工艺流程如下图所示。
请回答下列问题：
(1)反应Ⅰ的滤液中含有MnSO4、ZnSO4、CuSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3等。试完成反应Ⅰ中生成CuSO4和MnSO4的化学方程式：
MnO2 ＋ CuS＋ ________===________↓＋________＋CuSO4＋__________。
(2)反应Ⅱ加入适量锌的作用是__________________________________________；
如果锌过量，还会进一步发生反应的离子方程式为____________________________。
(3)反应Ⅲ要调节pH生成Fe(OH)3、Al(OH)3，中和过量的H＋所使用的物质是_______，调节的pH范围是____________(pH数据见下表)。
沉淀物 Fe(OH)3 Al(OH)3 Zn(OH)2
开始沉淀pH 2.3 4.0 5.4
完全沉淀pH 4.1 5.2 8.0
(4)本工艺可以循环利用的物质有ZnCO3、、MnCO3和____________。
答案　(1)2H2SO4　S　MnSO4　2H2O(后两种物质顺序可颠倒)
(2)将溶液中的硫酸铜转化为铜　Zn＋Fe2＋===Fe＋Zn2＋
(3)MnCO3、ZnCO3　5.2～5.4
(4)MnO2第2讲　铝及其重要化合物
[考纲要求]　了解铝及其重要化合物的主要性质和应用。
考点一　铝的性质及应用
1．铝的结构和存在
铝位于元素周期表第三周期ⅢA族，原子结构示意图为。铝元素在地壳中含量丰富，仅次于硅。自然界中的铝全部以化合态存在。
2．金属铝的物理性质
银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和传热性等，密度较小，质地柔软。
3．金属铝的化学性质
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：
①Al
②2Al＋3Cl22AlCl3
③Al
④2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
⑤2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe(铝热反应)
4．对比记忆镁的化学性质
铝 镁
与非金属反应 能被Cl2、O2氧化 2Mg＋O22MgO3Mg＋N2Mg3N2
与水反应 反应很困难 能与沸水反应Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑
与碱反应 能溶于强碱溶液 不反应
与某些氧化物反应 能与Fe2O3、MnO2、Cr2O3等金属氧化物发生铝热反应 能在CO2中燃烧：2Mg＋CO22MgO＋C
5.铝的用途
纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。
深度思考
1．铝的化学性质活泼，为什么日常生活中广泛使用的铝制品通常具有较好的抗腐蚀性能？
答案　铝在常温下迅速被氧气氧化，形成一层致密的氧化膜，保护铝不再被氧化，因而铝制品通常具有较强的抗腐蚀性能。
2．金属铝是活泼的金属，能与酸反应，为什么能用铝槽储运浓H2SO4或浓HNO3
答案　常温下浓H2SO4、浓HNO3能使铝钝化(在表面形成一层致密的氧化膜)，阻止反应继续进行。
3．实验室能否用硫化物与铝盐溶液混合制取Al2S3？用离子方程式说明原因。
答案　不能，Al3＋和S2－在水溶液中发生双水解反应：2Al3＋＋3S2－＋6H2O===
2Al(OH)3↓＋3H2S↑。
4．Al既能溶于强酸，又能溶于强碱，所以说“Al既有金属性，又有非金属性”你认为这种说法是否恰当？为什么？
答案　不恰当。金属性是指元素的原子失电子的能力，非金属性是指元素的原子得电子的能力。铝不论是与酸反应还是与碱反应，都是失去3e－化合价升高为＋3价，均是还原剂，因而铝具有较强的金属性。
题组一　铝的化学性质及应用
1．1989年世界卫生组织把铝确定为食品污染源之一，加以控制使用，铝在下列应用时应加以控制的是 (　　)
①制铝合金　②制电线　③制炊具　④明矾净水　⑤明矾和苏打制食品膨松剂　⑥用氢氧化铝凝胶制胃舒平药品　⑦银色漆颜料　⑧制易拉罐　⑨包装糖果和小食品
A．全部 B．③⑤⑧⑨
C．⑥⑧⑨ D．③④⑤⑥⑧⑨
答案　D
解析　“D”中所涉及的铝易进入食品、饭、水等，并被人体吸收，所以要加以控制。
2．下列关于铝的叙述中正确的是 (　　)
A．铝还原性强且亲氧性强，所以可通过铝热反应冶炼高熔点金属
B．铝在空气中极易锈蚀，所以铝制品的使用时间很短
C．铝能耐稀硫酸腐蚀，所以运送稀硫酸可用铝制槽车
D．铝的导电性比铜、银更强，所以常用以制造电线、电缆
答案　A
解析　铝在空气中形成致密的氧化膜，保护内层不被氧化，B错；铝不能耐稀硫酸腐蚀，C错；铝的导电性不如铜、银，D错。
3．常温下把铝粉加入下列物质中，能产生氢气的是 (　　)
A．硫酸钠溶液 B．稀硝酸
C．浓硫酸 D．氯化铵溶液
答案　D
解析　硫酸钠溶液呈中性，与Al不反应，A项不能产生H2；稀硝酸具有强氧化性，B项不能产生H2；常温下铝粉在浓硫酸中钝化，C项不能产生H2；D项中NH水解，溶液呈酸性，加入铝粉时，Al与H＋反应产生H2。
题组二　对比掌握铝、镁的性质
4．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
答案　C
解析　在常温下，镁和铝在空气里都能与氧气反应，生成一层致密而坚固的氧化物薄膜，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的性能，但是在高温下能与氧气剧烈反应，放出大量热，A错；镁能跟酸反应，不能跟碱反应，B错；铝热剂是铝粉和氧化铁的混合物。在进行铝热反应时，为了引燃，在铝热剂上放供氧剂(氯酸钾)，中间插一根镁条，是引燃用的，D错。
5．将等物质的量的镁和铝混合，取等质量该混合物四份，分别加到足量的下列溶液中，
充分反应后，放出氢气最多的是 (　　)
A．3 mol·L－1 HCl B．4 mol·L－1 HNO3
C．8 mol·L－1 NaOH D．18 mol·L－1 H2SO4
答案　A
解析　在镁、铝混合物中加入HNO3和浓H2SO4都不产生H2；加入NaOH溶液，只有Al与之反应生成H2，而镁不反应；加入盐酸，镁、铝都与盐酸反应生成H2，所以放出H2的量最多。
熟记铝、镁的特殊化学性质
(1)活泼金属与酸反应是金属的通性，而铝不但能与酸(H＋)反应，还能够与碱溶液反应，表现为特殊性。2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。
(2)铝热反应
铝和某些金属氧化物反应，将其从氧化物中置换出来，同时放出大量的热，这种反应称为铝热反应，可用于焊接金属、冶炼高熔点贵重金属。
注意　Al与MgO不能发生铝热反应。
(3)Mg在CO2中能够燃烧，所以活泼金属着火不能用干冰灭火器和泡沫灭火器。
题组三　从定性和定量的角度理解铝与酸、碱反应的实质
6．铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(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)铝与酸、碱反应的实质是什么？氧化剂是什么？
答案　铝与酸、碱反应的实质都是： Al3＋，2H＋H2，只不过碱中的
H＋来源于水的电离，氧化剂分别为酸和水。
(2)区别镁和铝最好的方法是取少量试样，然后 (　　)
A．投入沸水中 B．投入冷水中
C．投入盐酸 D．投入NaOH溶液中
答案　D
(3)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________。
答案　1∶1
解析　根据化学方程式：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑得Al与H2的关系式均为2Al～3H2，故只要参加反应的Al相等，所得H2必相等。
(4)足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液中，产生H2的体积之比是________。
答案　1∶3
解析　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：6HCl～3H2；2NaOH～3H2，故当HCl、NaOH物质的量相等时，二者产生H2的体积比为1∶3。
(5)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________。
答案　3∶1
解析　因为铝足量且产生H2相等，根据关系式n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1，又因为两溶液体积相等，故物质的量浓度c(HCl)∶c(NaOH)＝n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1。
(6)甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol·L－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，测得生成的气体体积比为V(甲)∶V(乙)＝1∶2，则加入铝粉的质量为 (　　)
A．5.4 g B．3.6 g C．2.7 g D．1.8 g
答案　A
解析　其反应原理分别为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。可见当参加反应的HCl和NaOH的物质的量一样多时，产生H2的体积比是1∶3，而题设条件体积比为1∶2，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＋6HCl　　　===　　　2AlCl3＋3H2↑
6 mol 3 mol
3 mol·L－1×0.1 L 0.15 mol
则Al与NaOH反应生成的H2为0.15 mol×2＝0.3 mol。
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
2×27 g 3 mol
5．4 g 0.3 mol
即投入的铝粉为5.4 g。
(1)铝与酸、碱反应生成H2的量的关系
铝与酸、碱反应的化学方程式分别为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。从化学方程式可以看出Al与酸、碱反应时生成H2的实质都是AlAl3＋，所以无论与酸还是与碱反应，Al与H2的关系都是2Al～3H2。
①等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气体积比＝1∶1。
②足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比＝1∶3。
③一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比<<，则必定是a.铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；b.铝与氢氧化钠反应时，铝不足而氢氧化钠过量。解题时应充分利用上述过量关系。
(2)铝的这种既能与酸(非氧化性酸)又能与强碱反应产生H2的性质常作为推断题的“题眼”。
考点二　铝的重要化合物
1．氧化铝
(1)物理性质：白色固体，难溶于水，有很高的熔点。
(2)化学性质
两性氧化物—
2．氢氧化铝
(1)物理性质
白色胶状不溶于水的固体，有较强的吸附性。
(2)化学性质(用化学方程式表示)
Al(OH)3的电离方程式为
①两性氢氧化物—
②受热分解：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。
(3)制备
①向铝盐中加入氨水，离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。
②NaAlO2溶液中通入足量CO2，离子方程式为AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO。
③NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合：3AlO＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓。
3．常见的铝盐
(1)硫酸铝钾是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的复盐。
(2)明矾的化学式为KAl(SO4)2·12H2O，它是无色晶体，可溶于水，水溶液pH<7(填“<”、“>”或“＝”)。明矾可以净水，其净水的原理是Al3＋＋3H2O??Al(OH)3(胶体)＋3H＋，Al(OH)3胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水。
深度思考
1．明矾的净水作用与液氯对自来水的消毒作用原理是否相同？
答案　不同。明矾净水只能除去水中的悬浮杂质，不能杀菌消毒，而液氯只能杀菌消毒，不能沉淀悬浮的杂质。
2．在做铝的燃烧实验时，用坩锅钳夹住一小块铝箔，在酒精灯上加热至其熔化，会看到的现象是铝箔熔化，失去光泽，但熔化的铝并不滴落。原因是_________________。
答案　铝箔加热时与O2发生反应生成熔点很高的Al2O3薄膜，使内部的铝被Al2O2包裹着，所以熔化的铝不易滴下
题组一　Al2O3、Al(OH)3溶于酸或碱相关考查
1．将表面已完全钝化的铝条，插入下列溶液中，不会发生反应的是 (　　)
A．稀硝酸 B．稀盐酸 C．硝酸铜 D．氢氧化钠
答案　C
解析　钝化的实质是Fe、Al在浓H2SO4或浓HNO3作用下其表面被氧化成一层致密的氧化物保护膜。由于铝的氧化物Al2O3，是一种两性氧化物，既可与强酸反应，又可与强碱反应，故A、B、D三项皆不符合题意，只有C选项中的Cu(NO3)2不与Al2O3反应，故不可能与钝化的铝条发生反应。
2．铝、氧化铝、氢氧化铝和可溶性铝盐与过量强碱溶液的反应，其生成物有一定的规律，下列说法中正确的是 (　　)
A．都有H2O生成 B．都有H2生成
C．都有AlO生成 D．都有Al3＋生成
答案　C
题组二　两性物质及其应用
3．下列物质中既能跟稀硫酸反应，又能跟氢氧化钠溶液反应的是 (　　)
①NaHCO3　②(NH4)2SO3　③Al2O3　④Al(OH)3 ⑤Al
A．全部 B．只有①③④⑤
C．只有③④⑤ D．只有②③④⑤
答案　A
解析　弱酸的酸式盐、弱酸弱碱盐、Al、Al2O3、Al(OH)3等物质既可与强酸反应又可与强碱反应，故选A。
4．小苏打、胃舒平、达喜都是常用的中和胃酸的药物。
(1)小苏打片每片含0.5 g NaHCO3,2片小苏打片和胃酸完全中和，被中和的H＋是________ mol。
(2)胃舒平每片含0.245 g Al(OH)3。中和胃酸时，6片小苏打片相当于胃舒平________片。
(3)达喜的化学成分是铝和镁的碱式盐，其化学式为Al2Mg6(OH)16CO3·4H2O。1 mol达喜分别与足量的盐酸和NaOH溶液反应，消耗盐酸和NaOH的物质的量之比为________。
答案　(1)0.012 　(2)3.8　(3)9∶2
解析　(1)2片小苏打所含NaHCO3的质量为1 g，其物质的量为＝0.012 mol，由HCO＋H＋===CO2↑＋H2O，可知n(H＋)＝0.012 mol。
(2)6片小苏打的物质的量为，即中和的H＋为 mol，而每片的Al(OH)3的物质的量为，由Al(OH)3＋3H＋===Al3＋3H2O，所以Al(OH)3的片数为＝3.8片。
(3)Al2Mg6(OH)16CO3·4H2O与足量的盐酸反应时，最终产物为AlCl3和MgCl2，依据电荷守恒和原子守恒可得如下关系式：
Al2Mg6(OH)16·4H2O～2AlCl3＋6MgCl2～18HCl
因而1 mol达喜消耗HCl的最大物质的量为18 mol。由于Al(OH)3可溶于NaOH，生成NaAlO2，Mg(OH)2不溶于NaOH，且溶解度比MgCO3的小，故达喜与足量NaOH反应后的最终产物为NaAlO2、Mg(OH)2和Na2CO3。依据钠原子守恒可知1 mol达喜消耗NaOH的最大量为4 mol。
题组三　关于Al(OH)3的制备的最佳途径
5．Al(OH)3是治疗胃酸过多的药物胃舒平的主要成分。某课外兴趣小组用铝、稀硫酸、烧碱为原料，制备一定量的Al(OH)3。他们分别设计了两种实验方案：
方案一：AlAl2(SO4)3Al(OH)3
方案二：AlNaAlO2Al(OH)3
(1)从节约药品的角度思考，你认为哪一种方案较好？________，方案一和方案二共同存在的问题是___________________________________________________。
(2)请用相同的原料设计一个更为节约药品的方案，并写出有关反应的化学方程式：_____________________________________________________________________。
答案　(1)方案二较好　第二步操作很难控制试剂用量
(2)2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑；
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑；
Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓
6．若甲、乙、丙三位同学用规定的药品制备Al(OH)3。规定必用的药品如下：350 g 70% H2SO4溶液，NaOH固体240 g，足量铝屑、水(不能用其他药品)。
甲、乙、丙用各自设计的方案制得Al(OH)3的质量分别是W1、W2、W3。三种实验方案如下：
甲：铝→加NaOH溶液→加H2SO4溶液→W1 g Al(OH)3
乙：铝→加H2SO4溶液→加NaOH溶液→W2 g Al(OH)3
丙：→W3 g Al(OH)3
试回答：
(1)从充分利用原料、降低成本和提高产率等因素分析，实验方案最合理的是________。
(2)三位学生制得的Al(OH)3，W1、W2、W3其质量由大到小的顺序是_______________。
(3)制得Al(OH)3的最大质量是________。
答案　(1)丙　(2)W3>W1>W2　(3)520 g
(1)中学学习阶段接触到的既能与酸反应又能与碱反应的物质有：①金属单质：Al等；②两性氧化物：Al2O3等；③两性氢氧化物：Al(OH)3等；④弱酸的铵盐：(NH4)2CO3、CH3COONH4、(NH4)2S等；⑤弱酸的酸式盐：NaHCO3、KHS、NaHSO3等；⑥氨基酸等。
特别提醒　两性物质是指既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的化合物，上述物质中只有Al2O3、Al(OH)3、氨基酸是两性物质。
(2)离子守恒法在解有关离子反应计算题时的应用技巧：在离子反应中，元素的种类不变，同种元素对应离子反应前后的物质的量守恒；在复杂离子反应或多步离子反应中，运用离子守恒的思路，选取具有守恒特征的某一离子，找出其在始态和终态物质中的等量关系，即可迅速求解。
考点三　用数形结合思想理解Al3＋、Al(OH)3、AlO之间转化关系
1．Al3＋、Al(OH)3、AlO之间的转化关系
写出上述转化的离子方程式。
答案　(1)①Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH
②Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓
③Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
(2)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
(3)Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O
(4)AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O
(5)①AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO
②AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓
(6)Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
2．与Al(OH)3沉淀生成有关的计算及图像分析
(1)把强碱溶液逐滴加入到铝盐(Al3＋)溶液中至过量
①现象：先有白色沉淀产生，然后沉淀逐渐溶解。
②有关反应：
A→B：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
B→D：Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
③图像
④有关计算
a．根据AlCl3和NaOH的量计算生成Al(OH)3的量
b．根据AlCl3和Al(OH)3的量计算需要NaOH的量
NaOH的量 n(NaOH)
当NaOH不足时 n(NaOH)＝3n[Al(OH)3]
当NaOH过量时 n(NaOH)＝3n(Al3＋)＋{n(Al3＋)－n[Al(OH)3]}＝4n(Al3＋)－n[Al(OH)3]
(2)把铝盐(Al3＋)溶液逐滴加入到强碱溶液中至过量
①现象：先无明显现象，然后逐渐产生大量的白色沉淀。
②有关反应：
A→B：Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O
B→C：Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓
③图像
(3)把强酸溶液逐滴加入到AlO溶液中至过量
①现象：先生成白色沉淀，随后沉淀逐渐溶解。
②有关反应：
A→B：AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓
B→D：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
③图像
④有关计算
a．根据NaAlO2和HCl计算生成Al(OH)3的量
b．根据Al(OH)3和NaAlO2的量计算需要加入HCl的量
HCl的量 n(HCl)
当HCl不足时 n(HCl)＝n[Al(OH)3]
当HCl过量时 n(HCl)＝n(AlO)＋3{n(AlO)－n[Al(OH)3]}＝4n(AlO)－3n[Al(OH)3]
(4)向强酸溶液中逐滴加入AlO溶液至过量
①现象：先无明显现象，反应一段时间后逐渐产生白色沉淀。
②有关反应：
A→B：4H＋＋AlO===Al3＋＋2H2O
B→C：Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓
③图像
(5)向明矾溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液至过量
①现象：先有白色沉淀生成，然后部分沉淀溶解。
②有关反应：
O→A：2KAl(SO4)2＋3Ba(OH)2===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓＋K2SO4
A→B：2Al(OH)3＋K2SO4＋Ba(OH)2===BaSO4↓＋2KAlO2＋4H2O
③图像
(6)往等物质的量的AlCl3、MgCl2混合溶液中加入NaOH溶液至过量
①现象：开始出现白色沉淀 后沉淀量增多 沉淀部分溶解
②有关反应：
O→A：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，
Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
A→B：Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
③图像
题组一　Al3＋、AlO溶液加碱或酸反应现象的应用
1．向一定量的下列物质的溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液，先生成白色沉淀，后沉淀逐渐溶解，这种物质是 (　　)
A．MgSO4 B．NaAlO2
C．AlCl3 D．FeCl3
答案　C
2．下列各项操作中，不发生“先产生沉淀，然后沉淀又溶解”现象的是 (　　)
①向饱和碳酸钠溶液中通入过量的CO2　②向NaAlO2溶液中逐滴加入过量的稀盐酸　③向AlCl3溶液中逐滴加入过量稀氢氧化钠溶液　④向硅酸钠溶液中逐滴加入过量的盐酸
A．①② B．①③ C．①④ D．②③
答案　C
解析　①中Na2CO3与CO2、H2O反应生成NaHCO3，由于Na2CO3的溶解度比NaHCO3的大，因而只会产生沉淀；②NaAlO2中加入稀盐酸，开始产生白色沉淀Al(OH)3，当盐酸过量时，Al(OH)3又溶于盐酸；③向AlCl3溶液中加入NaOH溶液开始产生白色沉淀Al(OH)3，当NaOH过量时，Al(OH)3又溶于NaOH；④只会生成H2SiO3沉淀。
3．下列各组物质的无色溶液，不用其他试剂即可鉴别的是________。
①NaOH、AlCl3　②NaHCO3、H2SO4　③NaAlO2、NaHSO4④Na2CO3、HCl　⑤Na2CO3、NaHCO3、Ca(OH)2
答案　①③④
解析　都使用互滴法，两次操作应产生不同的现象。
①向含Al3＋的溶液中滴加NaOH溶液，先生成白色沉淀，后沉淀又逐渐溶解；
向NaOH溶液中滴加含Al3＋的溶液，开始无沉淀产生，后产生白色沉淀，且沉淀不溶解。两次现象不同，可以鉴别。
②不论是NaHCO3滴入H2SO4中还是H2SO4滴入NaHCO3中都会立即产生气泡，现象相同，无法鉴别。
③NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO，溶液显强酸性。
向NaAlO2溶液中滴加NaHSO4：开始出现白色沉淀后消失；
向NaHSO4溶液中滴加NaAlO2溶液：开始无现象，后出现白色沉淀。现象不同，可以鉴别。
④向Na2CO3溶液中滴加盐酸：开始无现象，后产生气泡；
向盐酸中滴加Na2CO3溶液，立即产生气泡。
⑤无论是NaHCO3还是Na2CO3加到Ca(OH)2中都会产生白色沉淀，无法区别。
4．某晶体由两种阳离子、一种阴离子和结晶水组成，取少量该晶体进行如下实验：
①将晶体置于试管中加热，试管口有液体生成；
②待试管冷却后，加水使固体全部溶解；
③向试管中逐滴加入Ba(OH)2溶液至过量，同时加热，沉淀的物质的量先增多后减少，但最终仍有沉淀未溶解，在此过程中还有刺激性气味气体生成。
根据以上实验判断，该晶体是 (　　)
A．KAl(SO4)2·12H2O
B．NH4Al(SO4)2·12H2O
C．(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O
D．KCl·MgCl2·6H2O
答案　B
解析　本题从常见的SO、Al3＋、NH、Fe2＋、Mg2＋等与Ba2＋、OH－作用的角度推测存在的离子，考查学生由实验现象推测结论的分析判断能力。充分体现高考命题的趋向，这种形式还可衍变成物质中存在或不存在某种离子的推断，应特别注意。解决此类问题应用逐项排除法，依据特征现象确定存在的离子，排除其他不存在的离子所构成的物质。实验①说明晶体中有结晶水，实验③说明晶体中有Al3＋和SO、NH，沉淀减少是由于Al(OH)3溶于过量碱液造成的，沉淀不能完全溶解是因为BaSO4不溶于碱液，刺激性气味气体是由NH和OH－反应生成的NH3。
Al(OH)3是两性氢氧化物，可溶于酸或强碱。加强碱或强酸先生成白色沉淀，然后沉淀又溶解的现象是推断Al3＋或AlO的“突破口”。
题组二　铝土矿冶炼金属铝的流程
铝是地壳中含量最多的金属元素，在自然界主要以化合态形式存在于氧化铝中。铝土矿的主要成分是Al2O3，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质，冶炼金属铝很重要的一个过程是Al2O3的提纯。由于Al2O3是两性氧化物，而杂质SiO2是酸性氧化物，Fe2O3是碱性氧化物，因而可设计出两种提纯氧化铝的方案。
5．方案一：碱溶法
讨论回答下列问题：
(1)写出①、③两步骤中可能发生反应的离子方程式。
答案　①Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O，SiO2＋2OH－===SiO＋H2O
③AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO，SiO＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2HCO
(2)步骤③中不用盐酸(或H2SO4)酸化的理由是____________________________
___________________________________________________________________。
答案　因为①AlO与酸反应生成的Al(OH)3具有两性，可溶于强酸，不易控制酸的量；②CO2廉价而且生成的副产物NaHCO3用途广泛，经济效益好
(3)步骤④中得到较纯的Al2O3，可能含有________杂质，在电解时它不会影响铝的纯度的原因：______________________________________________________。
答案　SiO2　由于SiO2的熔点很高，在加热到1 000 ℃左右时不会熔化，因而不影响电解产物的纯度
6．方案二：酸溶法
讨论回答下列问题：
(1)写出①、②中可能发生反应的离子方程式。
答案　①Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O，Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
②Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O，Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
(2)步骤②中不用氨水沉淀Fe3＋的原因：___________________________________。
答案　Al(OH)3只能溶于强碱，不能溶于氨水，不能将Fe(OH)3和Al(OH)3分离
7．从铝土矿(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)中提取氧化铝的两种工艺流程如下：
请回答下列问题：
(1)流程甲加入盐酸后生成Al3＋的离子方程式为_____________________________
_____________________________________________________________________。
(2)流程乙加入烧碱后生成SiO的离子方程式为___________________________。
(3)验证滤液B中含Fe3＋，可取少量滤液并加入________(填试剂名称)。
(4)滤液E、K中溶质的主要成分是__________(填化学式)，写出该溶液的一种用途：_____________________________________________________________________。
(5)已知298 K时，Mg(OH)2的溶度积常数Ksp＝5.6×10－12，取适量的滤液B，加入一定量的烧碱达到沉淀溶解平衡，测得pH＝13.00，则此温度下残留在溶液中的c(Mg2＋)＝__________。
答案　(1)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
(2)SiO2＋2OH－===SiO＋H2O
(3)硫氰化钾(或苯酚溶液等合理答案均可)
(4)NaHCO3　制纯碱(或做发酵粉等合理答案均可)
(5)5.6×10－10 mol·L－1
解析　本题考查铝土矿中氧化铝提取的工艺流程。铝土矿中的成分能与HCl反应的有Al2O3、Fe2O3、MgO，不反应的是SiO2，所以固体A为SiO2；滤液B中有Al3＋、Fe3＋、Mg2＋，再加入过量烧碱，Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O，Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓，Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，沉淀C为Fe(OH)3、Mg(OH)2混合物；滤液D为NaAlO2、NaOH(过量)，NaAlO2能与CO2反应，NaAlO2＋2H2O＋CO2===Al(OH)3↓＋NaHCO3；滤液E为NaHCO3；沉淀F为Al(OH)3，Al(OH)3灼烧得到Al2O3。铝土矿中能与NaOH溶液反应的有Al2O3、SiO2，其余均不反应，所以固体X为Fe2O3、MgO，Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O，SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。(5)题中应用Ksp的有关计算，Ksp＝c(Mg2＋)·c2(OH－)，
c(OH－)＝1.0×10－1 mol·L－1，所以c(Mg2＋)＝ mol·L－1＝＝5.6×10－10 mol·L－1。
题组三　Al3＋、Al(OH)3、AlO三者之间关系的定量分析
8．向物质的量浓度均为1 mol·L－1的AlCl3和盐酸的混合溶液中逐滴滴入NaOH溶液，如图中[n表示Al(OH)3的物质的量、V表示NaOH溶液的体积]能正确表示这个反应过程的是 (　　)
答案　D
解析　向混合溶液中逐滴滴入NaOH溶液，反应情况分为三个阶段：第一阶段为OH－＋H＋===H2O，此时无沉淀产生；第二阶段有白色沉淀产生，反应的离子方程式为Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓；第三阶段滴加NaOH溶液至过量，沉淀逐渐溶解最后完全消失，反应的离子方程式为Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O，结合反应方程式及浓度关系可知三个阶段消耗NaOH物质的量之比为1∶3∶1。
9．向30 mL 1 mol·L－1的AlCl3溶液中逐渐加入浓度为4 mol·L－1的NaOH溶液，若产生0.78 g白色沉淀，则加入的NaOH溶液的体积可能为 (　　)
A．3 mL B．7.5 mL C．15 mL D．17.5 mL
答案　B
解析　解法一：把该题的信息转化为图像，用图像法求解，如图所示：
当生成沉淀0.01 mol时需NaOH 0.03 mol或需NaOH 0.11 mol，显然B项符合题意。
解法二：已知n(AlCl3)＝0.03 mol，n[Al(OH)3]＝0.01 mol，由沉淀的物质的量小于氯化铝的物质的量可推知此题可能有两个答案：一是氢氧化钠不足，二是氢氧化钠过量。
由两者反应的离子方程式知Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
当碱的量不足时，则V(NaOH)＝ L＝0.007 5 L＝7.5 mL；当碱过量时，则V(NaOH)＝ L＝0.027 5 L＝27.5 mL。
10．某溶液中可能含有H＋、NH、Mg2＋、Al3＋、Fe3＋、CO、
SO、NO中的几种。①若加入锌粒，产生无色无味的
气体；
②若加入NaOH溶液，产生白色沉淀，且产生的沉淀量与加入NaOH的物质的量之间的关系如图所示。则下列说法正确的是 (　　)
A．溶液中的阳离子只有H＋、Mg2＋、Al3＋
B．溶液中n(NH)＝0.2 mol
C．溶液中一定不含CO，可能含有SO和NO
D．n(H＋)∶n(Al3＋)∶n(Mg2＋)＝1∶1∶1
答案　B
解析　由①知溶液中一定含有H＋，一定没有CO、NO，由②知溶液中一定含有Mg2＋、Al3＋，由图像可知溶液中还一定含有NH，且n(NH)＝0.7 mol－0.5 mol＝0.2 mol，n(H＋)＝0.1 mol，n(Al3＋)＝0.8 mol－0.7 mol＝0.1 mol，沉淀Al3＋、
Mg2＋共消耗0.4 mol OH－，其中沉淀Al3＋消耗0.3 mol OH－，沉淀Mg2＋消耗0.1 mol OH－，根据Mg2＋～2OH－，可得n(Mg2＋)＝0.05 mol，故只有选项B正确。
1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)Al箔插入稀HNO3中，无现象，说明Al箔表面被HNO3氧化，形成致密的氧化膜 (×)
(2011·安徽理综，10C)
解析　铝在浓HNO3中钝化。
(2)加入铝粉能产生H2的溶液中，可能存在大量的Na＋、Ba2＋、AlO、NO (√)
(2011·天津理综，5C)
(3)如图所示，①AlCl3溶液、②浓氨水，①中有白色沉淀生成 (√)
(2012·北京理综，10C改编)
解析　浓氨水中挥发出NH3，NH3与AlCl3溶液反应生成Al(OH)3白色沉淀。
(4)新制的氧化铝可溶于氢氧化钠溶液：Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O (√)
(2012·海南，12D)
(5)Al2O3NaAlO2(aq)Al(OH)3 (√)
(2012·江苏，7①)
解析　反应原理为Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O，AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO。
(6)AlCl3溶液中滴加NaOH后铝的存在形式：
(√)
(2012·江苏，13C)
解析　根据Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓、Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O。①<3时，铝的存在形式为Al(OH)3、Al3＋；②3<<4时，铝的存在形式为Al(OH)3、AlO；③>4时，铝的存在形式为AlO。
2．(2012·安徽理综，13)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
(　　)
答案　C
解析　解答本题时应特别注意，难溶物的Ksp越大，在溶液中越难形成沉淀；Al(OH)3能溶于过量的NaOH溶液。由于Al(OH)3的Ksp比Fe(OH)3的Ksp大，故在混合液中加入NaOH溶液时，先生成Fe(OH)3沉淀，而不生成Al(OH)3沉淀，当Fe(NO3)3反应完全后再生成Al(OH)3沉淀，继续加入NaOH溶液，Al(OH)3沉淀又溶解，故只有C图像符合题意。
3．(2012·四川延考，7)20 g由两种金属粉末组成的混合物，与足量的盐酸充分反应后得到11.2 L氢气(标准状况)，这种金属混合物的组成可能是 (　　)
A．Mg和Al B．Al和Fe
C．Fe和Zn D．Zn和Cu
答案　B
解析　11.2 L氢气的物质的量为0.5 mol，假设均为＋2价金属与盐酸反应生成，则＋2价金属的总物质的量为0.5 mol，所以＋2价金属的平均摩尔质量为＝40 g·mol－1。因为为两种金属的混合物，则其摩尔质量应一个比40 g·mol－1大，一个比40 g·mol－1小；比较选项中各金属的相对原子质量可以得出答案为B(其中Al作为＋2价时其摩尔质量为27×＝18 g·mol－1；铜等不反应的金属的摩尔质量为无穷大)。
4．(2012·四川理综，11)向m g镁和铝的混合物中加入适量的稀硫酸，恰好完全反应生成标准状况下的气体b L。向反应后的溶液中加入c mol·L－1氢氧化钾溶液V mL，使金属离子刚好沉淀完全，得到的沉淀质量为n g。再将得到的沉淀灼烧至质量不再改变为止，得到固体p g。则下列关系不正确的是 (　　)
A．c＝ B．p＝m＋
C．n＝m＋17Vc D.m答案　C
解析　向m g Mg、Al的混合物中加入适量的稀H2SO4，恰好完全反应，溶液中只有MgSO4、Al2(SO4)3两种物质，且Mg2＋与Al3＋的质量和为m g；向反应后的溶液中加入 c mol·L－1 KOH溶液V mL，使金属离子恰好完全沉淀，发生的反应是Mg2＋＋
2OH－===Mg(OH)2↓，Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，则得到沉淀的质量是Mg2＋、
Al3＋的质量与KOH溶液中OH－质量的质量和，所以n＝m＋V×10－3×c×17＝m＋1.7×10－2 Vc，C项错误。
5．[2012·山东理综，30(1)(4)]实验室采用MgCl2、AlCl3的混合溶液与过量氨水反应制备MgAl2O4，主要流程如下：
(1)为使Mg2＋、Al3＋同时生成沉淀，应先向沉淀反应器中加入________(填“A”或“B”)，再滴加另一反应物。
(4)无水AlCl3(183 ℃升华)遇潮湿空气即产生大量白雾，实验室可用下列装置制备。
装置B中盛放饱和NaCl溶液，该装置的主要作用是______________。F中试剂的作用是________________。用一件仪器装填适当试剂后也可起到F和G的作用，所装填的试剂为__________。
答案　(1)B　(4)除去HCl　吸收水蒸气　碱石灰(或NaOH与CaO混合物)
解析　(1)Mg(OH)2的溶解度小于Al(OH)3，向MgCl2、AlCl3溶液中加入氨水，
Mg2＋先产生沉淀，为使沉淀同时生成，应先向反应器中加入B。
(4)B中NaCl溶液的作用是除去Cl2中混有的HCl，F中试剂的作用是防止G中的水蒸气进入E中，使AlCl3遇H2O反应产生大量白雾；用一件仪器装填适当试剂可起到F和G的作用，所加试剂应既能防止水蒸气进入E又能吸收尾气Cl2，故可装填碱石灰。
1．近年来，科学家正在探索利用铝粉作为新能源的可能性，以期铝能成为一种石油的取代物。假如铝作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，关于其有利因素的下列说法，你认为哪项是错误的 (　　)
A．铝质轻，便于运输、贮存，且安全
B．铝燃烧时放出的热量大，且燃烧后产物对环境的污染容易得到有效的控制
C．在地球上，铝矿资源比较丰富
D．现代电冶铝的工业技术已为铝作为新能源奠定了重要基础
答案　D
解析　电冶铝时要消耗大量的电能，因而D项错误。
2．下列叙述正确的是 (　　)
A．铝制容器可盛装热的浓硫酸
B．镁的金属性比铝的金属性强
C．氢氧化铝能溶于过量氨水
D．镁在空气中燃烧生成的固体只有MgO
答案　B
解析　铝与热的浓硫酸发生反应；氢氧化铝不能溶于氨水；镁在空气中燃烧生成的固体有MgO、Mg3N2和C。
3．在火星上工作的美国“勇气号”、“机遇号”探测车的一个重要任务就是收集有关Fe2O3及硫酸盐的信息，以证明火星上存在或曾经存在过水，以下叙述正确的是
(　　)
A．铝热剂就是单指Fe2O3和铝粉的混合物
B．检验从火星上带回来的红色物质是否是Fe2O3的操作步骤为：样品―→粉碎―→加水溶解―→过滤―→向滤液中滴加KSCN溶液
C．分别还原a mol Fe2O3所需H2、Al、CO的物质的量之比为 3∶2∶3
D．明矾属硫酸盐，含结晶水，是混合物
答案　C
解析　铝热剂是指能发生铝热反应的物质，不单是指Al和Fe2O3，铝与其他难熔金属氧化物也可称为铝热剂；B项，Fe2O3难溶于水，故用该实验方法不能检验该红色物质是否是Fe2O3；明矾是结晶水合物，是纯净物，不是混合物；由电子守恒可知，还原1 mol Fe2O3需要3 mol H2、2 mol Al、3 mol CO。
4．相同质量的下列物质分别与等浓度的NaOH溶液反应，至体系中均无固体物质，消耗碱量最多的是 (　　)
A．Al B．Al(OH)3
C．AlCl3 D．Al2O3
答案　A
解析　假设上述四种物质均为1 g，则物质的量分别为 mol， mol， mol， mol，完全溶解转化为NaAlO2时，所需NaOH的物质的量分别为 mol、 mol，×4 mol＝ mol，×2 mol＝ mol，所以选A。
5．某溶液既能溶解Al(OH)3，又能溶解Al，但不能溶解Fe，在该溶液中可以大量共存的离子组是 (　　)
A．K＋、Na＋、HCO、NO
B．Na＋、SO、Cl－、S2－
C．NH、Mg2＋、SO、NO
D．H＋、K＋、Cl－、Na＋
答案　B
解析　能溶解Al(OH)3、Al，而不能溶解Fe的溶液只能是强碱溶液，A项中的HCO，C项中的NH、Mg2＋，D项中的H＋都不能在强碱溶液中大量共存。
6．将一定质量的Mg和Al混合物投入500 mL 稀硫酸中，固体全部溶解并产生气体。 待反应完全后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物质的量与加入NaOH
溶液的体积关系如下图所示。则下列说法正确的是 (　　)
A．Mg和Al的总质量为8 g
B．硫酸的物质的量浓度为5 mol·L－1
C．生成的H2在标准状况下的体积为11.2 L
D．NaOH溶液的物质的量浓度为5 mol·L－1
答案　D
解析　由图可知，固体中含有0.15 mol的Mg和0.2 mol的Al，所以总质量为9 g；与硫酸反应生成的氢气的体积应为(0.15 mol＋0.3 mol)×22.4 L·mol－1＝10.08 L；在加入240 mL NaOH溶液时，Al(OH)3恰好全部转化为NaAlO2，所以氢氧化钠溶液的浓度为＝5 mol·L－1。
7．双羟基铝碳酸钠是医疗上常用的一种抑酸剂，其化学式是NaAl(OH)2CO3。关于该物质的说法正确的是 (　　)
A．该物质属于两性氢氧化物
B．该物质是Al(OH)3和Na2CO3的混合物
C．1 mol NaAl(OH)2CO3最多可消耗3 mol H＋
D．该药剂不适合于胃溃疡患者服用
答案　D
解析　双羟基铝碳酸钠属于盐类，A错误；它是一种化合物，属于纯净物，不是混合物，B错误；1 mol NaAl(OH)2CO3最多可消耗4 mol H＋，C错误；由于能与胃酸反应放出CO2气体，故不适合于胃溃疡患者服用。
8．取少量由MgO、Al2O3、Fe2O3、SiO2四种氧化物组成的混合粉末，加入过量盐酸，充分反应后过滤，得到沉淀X和滤液Y。下列叙述正确的是 (　　)
A．上述四种氧化物对应的水化物中，Al(OH)3的酸性最强
B．向沉淀X中加入氢氟酸，沉淀X不溶解
C．滤液Y中的阳离子主要有Mg2＋、Al3＋、Fe3＋、H＋
D．滤液Y中加入过量氨水，所得沉淀为Fe(OH)3和Mg(OH)2
答案　C
解析　四种氧化物对应的水化物中，硅酸酸性最强；SiO2不与盐酸反应，反应得到的沉淀是SiO2，SiO2能溶于氢氟酸；滤液Y中加入过量氨水，所得沉淀为Fe(OH)3、Mg(OH)2和Al(OH)3。
9．有一无色溶液，可能含有K＋、Al3＋、Mg2＋、NH、Cl－、SO、HCO、MnO中的几种。为确定其成分，做如下实验：
①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；
②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＋、NH、Cl－
B．肯定有Al3＋、Mg2＋、HCO
C．肯定有K＋、HCO、MnO
D．肯定有Al3＋、Mg2＋、SO
答案　D
解析　因溶液无色，所以其中不含MnO，加入Na2O2后产生无色无味的气体，说明原溶液中不含NH，继续加入NaOH，沉淀只有部分溶解，所以其中既含有
Mg2＋又含有Al3＋，由实验②可知原溶液中一定含有SO。
10．工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下：
下列叙述正确的是 (　　)
A．试剂X可以是氢氧化钠溶液，也可以是盐酸
B．反应①过滤后所得沉淀为氢氧化铁
C．图中所示转化反应都不是氧化还原反应
D．反应②的化学方程式为NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3
答案　D
解析　试剂X只能是氢氧化钠溶液，不能是盐酸；反应①过滤后所得沉淀为Fe2O3；电解氧化铝制铝的反应是氧化还原反应。
11．A、B、C、D、E五种化合物均含有某种短周期常见元素，它们的转化关系如图所示，其中A的溶液为澄清溶液，C为难溶的白色固体，E则易溶于水，取A的溶液灼烧，焰色反应为浅紫色(透过蓝色钴玻璃)。
(1)写出化学式：A________，B________，C________，D________，E________。
(2)写出下列反应的离子方程式：
A→B：__________________________________________________________；
A→D：__________________________________________________________。
答案　(1)KAlO2　Al(OH)3　Al2O3　AlCl3　NaAlO2
(2)AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO
AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O
解析　在短周期元素形成的化合物中，既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应的物质必为两性物质，又因为B受热时转化为C，故可知C为Al2O3，B为Al(OH)3，由此推出D是AlCl3，A与过量CO2反应生成Al(OH)3，且A的溶液的焰色反应为浅紫色，则A为KAlO2，E为NaAlO2。
12．如图所示为一定量AlCl3溶液中加入NaOH溶液后，产生Al(OH)3白色沉淀的质量与NaOH的物质的量之间的关系曲线。
请回答下列问题：
(1)A点时已参加反应的AlCl3和NaOH的物质的量之比为__________。
(2)AB段曲线所表示的反应的离子方程式为______________________________
____________________________________________________________________。
(3)向B处生成的溶液中通入二氧化碳，可观察到的现象是__________________。
(4)向含有0.1 mol NH4Al(SO4)2溶液中逐滴加入5 mol·L－1 NaOH溶液，开始发现溶液中出现白色沉淀并逐渐增多；一段时间后有刺激性气味的气体逸出；最后白色沉淀逐渐减少并最终消失。请在下图中画出生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液体积的关系示意图。
答案　(1)1∶3
(2)Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
(3)生成白色沉淀
(4)
13．铝是一种重要的金属，在生产、生活中具有许多重要的用途，下图是从铝土矿中制备铝的工艺流程：
已知：①铝土矿的主要成分是Al2O3，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质；
②溶液中的硅酸钠与偏铝酸钠反应，能生成硅铝酸盐沉淀，化学反应方程式为2Na2SiO3＋2NaAlO2＋2H2O===Na2Al2Si2O8↓＋4NaOH
回答下列问题：
(1)写出向铝土矿中加入足量氢氧化钠溶液操作中发生反应的离子方程式：____
____________________________________________________________________；
_____________________________________________________________________。
(2)滤渣A的主要成分为__________；滤渣A的用途是_________________________
(只写一种)；实验室过滤时使用玻璃棒，其作用是___________________________。
(3)在工艺流程第三步中，选用二氧化碳作酸化剂的原因是
____________________________________________________________________。
(4)若将铝溶解，下列试剂中最好选用__________(填编号)。理由是______________。
A．浓硫酸 B．稀硫酸 C．稀硝酸
答案　(1)Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O
SiO2＋2OH－===SiO＋H2O
(2)Fe2O3、Na2Al2Si2O8　作炼铁的原料(或作生产硅酸盐产品的原料)　引流
(3)经过足量氢氧化钠溶液的溶解，大部分铝元素均以NaAlO2的形式存在于滤液中，通入过量二氧化碳可以将NaAlO2完全转化为Al(OH)3
(4)B　铝与浓硫酸在常温下发生钝化，加热溶解会产生有毒气体SO2，原料利用率低；稀硝酸能溶解铝但会产生NO气体，污染空气，硝酸利用率低；而铝与稀硫酸反应速率较快，产生的H2对空气无污染
14．某研究小组探究将MgCl2和AlCl3混合溶液加入到氢氧化钠溶液中生成沉淀及沉淀溶解的情况，实验过程中可能用到的仪器与药品如下：过滤装置，烧杯，滴管，0.5 mol·L－1 MgCl2、AlCl3各100 mL,1 mol·L－1 NaOH溶液，1 mol·L－1盐酸。
探究一：实验开始时产生沉淀的成分
[假设一]实验开始时产生的沉淀是Mg(OH)2
[假设二]____________________________________________________________
[假设三]实验开始时产生的沉淀是Al(OH)3和Mg(OH)2
基于假设二成立，请利用下表完成实验过程：
实验步骤 预期实验现象 预期实验结论
探究二：何时产生氢氧化镁沉淀
实验步骤 实验现象 实验结论
①另取0.5 mol·L－1 MgCl2、AlCl3溶液各30 mL于不同烧杯中
②向0.5 mol·L－1 AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至刚好反应完全 产生沉淀，沉淀溶解，沉淀消失 产生氢氧化铝沉淀，加过量的氢氧化钠溶液后氢氧化铝又溶解
③将MgCl2溶液全部倒入②反应后的溶液中 产生大量白色沉淀
请用离子方程式表示上述实验步骤③的结论：_____________________________。
答案　[假设二]　实验开始时产生的沉淀是Al(OH)3
实验步骤 预期实验现象 预期实验结论
①分别取30 mL 0.5 mol·L－1 MgCl2、AlCl3溶液于烧杯中，充分混合
②向混合溶液中滴入2滴酚酞试液，逐滴加入1 mol·L－1 NaOH溶液 当溶液中生成大量的白色絮状沉淀后溶液的颜色不变 产生的沉淀可能是氢氧化铝、氢氧化镁或二者的混合物
③将上述混合溶液过滤，洗涤，再向滤渣中加入过量的1 mol·L－1 NaOH溶液 滤渣全部溶解 产生的沉淀只有氢氧化铝
探究二：2AlO＋Mg2＋＋4H2O===Mg(OH)2↓＋2Al(OH)3↓
解析　向MgCl2、AlCl3混合溶液中加入NaOH溶液开始产生的沉淀有三种可能：一是只有Mg(OH)2、二是只有Al(OH)3、三是Mg(OH)2和Al(OH)3都存在，据此可推断出假设二为实验开始时产生的沉淀是Al(OH)3。设计实验探究实验开始时产生的沉淀是Al(OH)3，首先应取一定体积的0.5 mol·L－1 MgCl2、AlCl3溶液进行充分混合，然后向混合溶液中逐滴加入0.1 mol·L－1 NaOH溶液，根据Mg2＋、Al3＋的性质，可观察到溶液中生成白色絮状沉淀，据此推测出沉淀可能是Mg(OH)2或Al(OH)3或Mg(OH)2和Al(OH)3的混合物，最后将沉淀过滤、洗涤，再向沉淀中加入过量的0.1 mol·L－1 NaOH溶液，若沉淀全部溶解，则可推测出沉淀只有Al(OH)3。需要注意的是最后一步一定要将沉淀过滤出来并将沉淀洗涤干净，防止其他离子干扰。
探究二中，通过比较步骤①②③的现象差异来探究何时产生氢氧化镁沉淀，步骤②生成的沉淀只有Al(OH)3，向Al(OH)3溶液中加入过量NaOH时，Al(OH)3沉淀又溶解，最后得到的是NaAlO2溶液，因为NaAlO2溶液中AlO的水解导致溶液呈碱性，MgCl2溶液中Mg2＋的水解导致溶液呈酸性，将二者混合时相互促进水解最终生成Mg(OH)2和Al(OH)3沉淀。第4讲　用途广泛的金属材料及开发利用金属矿物
[考纲要求]　 1.了解铜及其重要化合物的主要性质及其应用。2.了解合金的概念及重要应用。3.了解常见金属的活动顺序及金属冶炼的一般方法。4.了解化学科学发展对自然资源开发利用的作用。
考点一　铜及其化合物
1．单质铜
(1)物理性质：紫红色固体，具有良好的延展性、导热性和导电性。
(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：
①化学方程式：2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3(绿色固体)。
②化学方程式：2Cu＋SCu2S。
③与氧化性酸
a．与浓硫酸共热：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O；
b．与稀硝酸反应的离子方程式：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。
④与盐溶液反应(写离子方程式)
a．与硝酸银溶液：Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋；
b．与FeCl3溶液：Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋。
2．氧化铜和氧化亚铜
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 CuO＋H2Cu＋H2O Cu2O＋H22Cu＋H2O
转化关系 4CuO2Cu2O＋O2↑
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
4．CuSO4·5H2O
CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾。无水CuSO4为白色粉末，遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)，可作为水的检验依据。
深度思考
波尔多液是一种农业上应用广泛的杀菌剂，它是由硫酸铜、生石灰和水按一定比例配成的天蓝色胶状悬浊液，思考下列问题
(1)波尔多液能否用铁桶盛放？为什么？
(2)波尔多液能杀菌的可能原因是什么？
答案　(1)不能。原因是铁能置换波尔多液中的Cu2＋，降低杀菌能力。
(2)CuSO4是重金属盐，能使蛋白质变性。
题组一　铜及其化合物的性质
1．下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是(　　)
选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ 判断
A 铜绿的主要成分是碱式碳酸铜 可用稀盐酸除铜器表面的铜绿 Ⅰ对；Ⅱ对；无
B 铜表面易形成致密的氧化膜 铜容器可以盛放浓硫酸 Ⅰ对；Ⅱ对；有
C 向硫酸铜溶液通入氨气，有深蓝色沉淀产生，过滤后灼烧滤渣，最后变成黑色固体 把铜丝放在酒精灯火焰上灼烧，铜丝表面变黑 Ⅰ对；Ⅱ对；有
D 蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末是物理变化 硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂 Ⅰ错；Ⅱ对；无
答案　D
解析　稀盐酸可以与Cu2(OH)2CO3反应，而且稀盐酸不能与Cu反应，所以可用稀盐酸除铜器表面的铜绿Cu2(OH)2CO3，Ⅰ、Ⅱ有因果关系，A错误；铜表面不能形成致密的氧化膜，铜与浓硫酸在一定温度下能发生反应，所以不能用铜制容器盛装浓硫酸，B错误；硫酸铜与氨水生成Cu(OH)2，Cu(OH)2受热分解生成黑色CuO，Ⅰ、Ⅱ均正确，但没有因果关系，C错误；蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末有新物质生成，属于化学变化，CuSO4可用作消毒剂，但与前者没有因果关系，D正确。
2．出土的锡青铜(铜锡合金)文物常有Cu2(OH)3Cl覆盖在其表面。下列说法正确的是
(　　)
A．锡青铜的熔点比纯铜高
B．在自然环境中，锡青铜中的锡可对铜起保护作用
C．锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中慢
D．生成Cu2(OH)3Cl覆盖物是电化学腐蚀过程，但不是化学反应过程
答案　B
解析　锡青铜是合金，合金的熔点比任何一种纯金属的熔点低，一般合金的硬度比任何一种纯金属的硬度大，可判断A错；由于锡比铜活泼，故在发生电化学腐蚀时，锡失电子保护铜，B正确；潮湿的环境将会加快金属的腐蚀，C不正确；电化学腐蚀过程实质是金属失去电子生成金属阳离子，有电子的转移，属于化学反应过程，D错。
3．铜是生命必需的元素，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，请完成(1)～(3)题：
(1)在西汉古籍中曾有记载：曾青得铁则化为铜[即曾青(CuSO4)跟铁反应生成铜]。试写出该反应的化学方程式：
_____________________________________________________________________。
(2)铜器表面有时会生成铜绿，请写出生成铜绿的化学方程式：__________________，
这层铜绿可以用化学方法除去。试写出除去铜绿而不损伤器物的化学方程式：_____________________________________________________________________。
(3)铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币。试从物理性质和化学性质的角度分析为什么铜常用于制造货币：_______________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(铜的熔点是1 183.4 ℃，铁的熔点是1 534.8 ℃)
答案　(1)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu
(2)2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3
Cu2(OH)2CO3＋4HCl===2CuCl2＋CO2↑＋3H2O
(3)选择铜做货币是因为铜的熔点比较低，容易冶炼铸造成型；铜的化学性质比较稳定，不易被腐蚀
解析　(1)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。
(2)2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3；要除去铜器表面的铜绿，考虑选择盐酸，因盐酸不和铜反应，且盐酸具有挥发性。化学反应方程式如下：
Cu2(OH)2CO3＋4HCl===2CuCl2＋CO2↑＋3H2O。
(3)根据题给信息以及做货币的实际要求，选择铜做货币是因为铜的熔点比较低，容易冶炼铸造成型；铜的化学性质比较稳定，不易被腐蚀。
题组二　铜及其化合物的制取
4．铜在自然界存在于多种矿石中，如：
矿石名称 黄铜矿 斑铜矿 辉铜矿 孔雀石
主要成分 CuFeS2 Cu5FeS4 Cu2S CuCO3·Cu(OH)2
请回答下列问题：
(1)上表所列铜化合物中，铜的质量百分含量最高的是_______________________。
(2)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↑，反应的氧化剂是__________。
(3)SO2尾气直接排放到大气中造成环境污染的后果是__________________；处理该尾气可得到有价值的化学品，写出其中1种酸和1种盐的名称____________。
(4)黄铜矿熔炼后得到的粗铜含少量Fe、Ag、Au等金属杂质，需进一步采用电解法精制。请简述粗铜电解得到精铜的原理：__________________________________。
答案　(1)Cu2S　(2)Cu2O和Cu2S
(3)形成酸雨　硫酸、硫酸铵
(4)电解池中，粗铜作阳极，纯铜作阴极，电解质为硫酸铜溶液。阳极上发生氧化反应，Cu失去电子，使Cu单质变为Cu2＋进入溶液中，Cu－2e－===Cu2＋；阴极上发生还原反应，Cu2＋得到电子在阴极上析出Cu单质，Cu2＋＋2e－===Cu，从而达到精制Cu的目的
解析　(2)Cu2O、Cu2S的Cu由＋1价被还原为0价，作氧化剂；Cu2S的S由－2价被氧化为＋4价，作还原剂。
(3)处理SO2尾气一般为循环制备硫酸，或用氨水吸收，最后可得到(NH4)2SO4等化学品。
5．某课外研究小组，用含有较多杂质的铜粉，通过不同的化学反应精制CuO，其设计的实验过程为
(1)杂铜经灼烧后得到的产物是氧化铜及少量铜的混合物，灼烧后含有少量铜的可能原因是________。
a．灼烧过程中部分氧化铜被还原
b．灼烧不充分铜未被完全氧化
c．氧化铜在加热过程中分解生成铜
d．该条件下铜无法被氧气氧化
(2)由粗制氧化铜通过两种途径制取纯净CuO，与途径Ⅰ相比，途径Ⅱ有明显的两个优点是_______________________________________________________________。
(3)有同学指出，由CuSO4溶液到生成CuO少了一个环节，即应先生成Cu(OH)2沉淀，过滤洗涤后再加热分解Cu(OH)2得CuO。以下说法不可能成为减少该环节的理由的是________。
A．CuO比Cu(OH)2颗粒粗大，更易于过滤从溶液中分离
B．Cu(OH)2分解温度较低，加热其浊液即可使其分解
C．干态下分解Cu(OH)2，温度难以控制，可能因温度过高导致CuO进一步分解生成Cu2O
D．过滤分离出的CuO不需洗涤就已非常纯净
答案　(1)ab
(2)耗酸少；无污染性气体SO2产生　(3)D
解析　(1)灼烧后含有少量铜，其原因可能是灼烧不充分，铜未被完全氧化，也可能是灼烧过程中部分氧化铜被还原。
(2)根据途径Ⅰ的反应方程式Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O和途径Ⅱ的反应方程式2Cu＋O2＋2H2SO42CuSO4＋2H2O，可以看出途径Ⅱ的优点是①产生等量的CuSO4，比途径Ⅰ消耗硫酸少；②途径Ⅱ不产生污染大气的气体SO2。
(3)显然过滤得到的不溶物不经洗涤是不会纯净的，故D项一定不会成为本问题理由的。
铜的冶炼
1．粗炼
(1)火法炼铜(以CuFeS2为例)：2CuFeS2＋O2Cu2S＋2FeS＋SO2↑　2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2↑　2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑
(2)湿法炼铜：Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4
2．电解精炼
电解时，以CuSO4作电解液，粗铜为阳极，纯铜为阴极。
考点二　合金的概念及其重要应用
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：合金具有不同于各成分金属的物理、化学性能或机械性能。
①熔点：一般比它的各成分金属的低；
②硬度和强度：一般比它的各成分金属的大。
2．常见金属材料
金属材料—
(1)重要的黑色金属材料——钢
钢是用量最大、用途最广的合金。
钢
(2)几种有色金属材料
题组一　合金的性能特点及应用
1．铝镁合金因坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加工而成为新型建筑装潢材料，主要用于制作窗框、卷帘门、防护栏等。下列与这些用途无关的性质是 (　　)
A．不易生锈 B．导电性好
C．密度小 D．强度高
答案　B
解析　合金材料在日常生活中使用很广泛，铝镁合金在家居装潢中经常会用到。铝镁合金强度高，制成的门窗、防护栏等坚硬牢固；密度小，同体积时比较轻，方便运输、搬运；不容易生锈，制成的装潢材料经久耐用；只有导电性好与这方面的用途无关。
2．钛和钛的合金被誉为“21世纪最有发展前景的金属材料”，它们具有很多优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、耐腐蚀等，尤其是钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性”。根据它们的主要性能，下列用途不切合实际的是
(　　)
A．用来做保险丝
B．用于制造航天飞机
C．用来制造人造骨
D．用于家庭装修，做钛合金装饰门
答案　A
解析　由于钛和钛的合金密度小、可塑性好，因此可用于航天领域，B正确；由于钛和钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性”，可与人体的组织相容，不引起排异反应，因此可以用来制造人造骨，C正确；由于其密度小、可塑性好、易于加工，因此可用于家庭装修，做钛合金装饰门，D正确；只有A错误，由于其熔点高，不适合做保险丝。
题组二　有关合金成分的分析
3．北京2012奥运会金牌直径为70 mm，厚6 mm。某化学兴趣小组对金牌成分提出猜想：甲认为金牌是由纯金制造；乙认为金牌是由金银合金制成；丙认为金牌是由黄铜(铜锌合金)制成。为了验证他们的猜想，请你选择一种试剂来证明甲、乙、丙猜想的正误 (　　)
A．硫酸铜溶液 B．稀硝酸 C．盐酸 D．硝酸银溶液
答案　B
解析　当金牌是纯金时遇到稀硝酸不溶解；当金牌是金银合金时遇到稀硝酸会部分溶解；当金牌是黄铜时遇到稀硝酸会全部溶解。
4．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
答案　D
解析　解答本题要注意以下两点：(1)没有告诉硝酸的浓度，与硝酸反应放出的气体中可能含有NO2；(2)W g固体应该是干燥纯净的AgCl，由此确定三步操作。
5．某铝合金(硬铝)中含有镁、铜、硅，为了测定该合金中铝的含量，有人设计了如下实验：
(1)取样品a g，称取时使用的仪器名称为____________。
(2)将样品溶于足量稀盐酸中，过滤，滤液中主要含有________；滤渣中含有____________；在溶解过滤时使用的主要仪器有___________________________。
(3)往滤液中加入过量NaOH溶液，过滤，写出该步操作中有关的化学方程式
_______________________________________________________________________。
(4)在第(3)步的滤液中通入足量CO2，过滤，将沉淀用蒸馏水洗涤数次后，烘干并灼烧至重量不再减少为止，冷却后称量，质量为b g。有关反应的化学方程式为
_______________________________________________________________________。
(5)计算该样品中铝的质量分数的表达式为________________________________。
(6)若第(3)步中加入NaOH溶液的量不足，会使测定的结果________(填“偏高”、“偏低”或“不影响”，下同)；若第(4)步中的沉淀灼烧不充分，会使测定的结果______________________________________________________________________。
答案　(1)托盘天平
(2)AlCl3、MgCl2、HCl　Cu、Si　烧杯、玻璃棒、漏斗、铁架台
(3)HCl＋NaOH===NaCl＋H2O，
MgCl2＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋2NaCl，
AlCl3＋4NaOH===NaAlO2＋3NaCl＋2H2O
(4)CO2＋NaOH===NaHCO3，
NaAlO2＋2H2O＋CO2===NaHCO3＋Al(OH)3↓，
2Al(OH)3Al2O3＋3H2O
(5)×100%
(6)偏低　偏高
解析　由反应方程式可得如下关系：2Al～Al2O3
w(Al)＝×100%＝×100%。
　 1.定性分析型
形成合金的各种成分的特殊化学性质仍按单一组分的性质(例如铝合金中的铝既能溶于酸又能溶于碱的性质不变，铜能溶于稀硝酸，且硝酸的还原产物为NO气体等性质不变)，一般是将合金酸溶或碱溶，根据反应中的特殊现象或根据溶解后所得溶液继续加沉淀剂产生的现象判断成分。此类试题常以流程的形式呈现，解答的关键是理清每一步加入的物质和生成物质的成分。
2．定量分析型
定量测定合金的成分常用量气或沉淀两种方法。
(1)定量集气法
定量集气法是指收集合金中某种物质溶解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，涉及到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；数据的处理(包括测定结果的误差分析)。
考点三　金属矿物的开发和利用
1．金属在自然界中存在的形态
除了金、铂等极少数金属外，绝大多数金属以化合物的形式存在于自然界中。在这些金属化合物中，金属元素都显正化合价。
2．金属冶炼的实质
使金属化合物中的金属离子得电子被还原为金属单质的过程：Mn＋＋ne－===M。
3．金属冶炼的一般步骤
4．金属冶炼方法
(1)热分解法
例如：2HgO2Hg＋O2↑，2Ag2O4Ag＋O2↑。
用热分解冶炼法冶炼金属的特点：金属元素的金属性弱，金属元素的原子不易失去电子，其金属离子容易得到电子，该金属元素所形成的化合物稳定性较差。
(2)热还原法冶炼金属
①焦炭还原法。例如：C还原ZnO、CuO，其化学方程式依次为C＋2ZnO2Zn＋CO2↑，C＋2CuO2Cu＋CO2↑。
②一氧化碳还原法。例如：CO还原Fe2O3、CuO，其化学方程式依次为3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2，CO＋CuOCu＋CO2。
③氢气还原法。例如：H2还原WO3、Fe3O4，其化学方程式依次为3H2＋WO3W＋3H2O,4H2＋Fe3O43Fe＋4H2O。
④活泼金属还原法。例如：Al还原Cr2O3、V2O5，其化学方程式依次为2Al＋Cr2O3Al2O3＋2Cr,10Al＋3V2O56V＋5Al2O3。
(3)电解法冶炼金属
例如：Al2O3、MgCl2、NaCl的电解反应，其化学方程式依次为2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑，MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑，2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。
深度思考
1．能否用电解AlCl3和MgO的方法冶炼Al、Mg
答案　不能。因为AlCl3是共价化合物，熔融时无法电离出自由移动的离子，不导
电；而MgO虽是离子化合物，但其熔点太高，熔融会消耗大量电能，成本较高。
2．铝是地壳中含量最高的金属元素，为什么人类对铝的使用比铁、铜晚得多？
答案　铝的金属活动性比铁、铜强，难于冶炼，古代人们的技术条件达不到，不能冶炼铝，故铝的发现和大量使用比铁、铜晚得多。
3．铝热反应的本质是利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来，关于铝热反应思考下列问题：
(1)是否所有的金属氧化物都能和铝发生铝热反应？
答案　否，判断铝热反应能否发生，应首先看金属的活动性。例如MgO和Al不能发生铝热反应。
(2)在铝热反应中，镁条、KClO3的作用是________。
答案　引燃作用
(3)做铝热反应时，应注意哪些事项？
答案　①要保证纸漏斗重叠时四周均为四层，且内层纸漏斗一定要用水润湿，以防止高温物质从四周溅出，同时损坏纸漏斗。
②蒸发皿中的细纱要适量，既要防止蒸发皿炸裂，又要防止熔融的液体溅出伤人。
③实验装置不要距人群太近，应远离易燃物。
题组一　金属冶炼原理的考查
1．下列有关金属的工业制法中正确的是 (　　)
A．制钛：用金属钠置换氯化钛(TiCl4)溶液中的钛
B．炼铁：用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物
C．制钠：用海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液
D．炼铜：用黄铜矿经电解精炼得到纯度为99.9%的铜
答案　B
解析　A中不能用TiCl4溶液，要用熔融态的TiCl4；电解NaCl溶液得到NaOH、Cl2和H2；电解法精炼铜的原料是粗铜。
2．2005年诺贝尔化学奖获得者施罗克等人发现金属钼的卡宾化合物可以作为非常有效的烯烃复分解催化剂。工业上冶炼钼的化学原理为
①2MoS2＋7O22MoO3＋4SO2；
②MoO3＋2NH3·H2O===(NH4)2MoO4＋H2O；
③(NH4)2MoO4＋2HCl===H2MoO4↓＋2NH4Cl；
④H2MoO4MoO3＋H2O；
⑤用还原剂将MoO3还原成金属钼。
则下列说法正确的是 (　　)
A．MoS2煅烧产生的尾气可直接排入空气中
B．MoO3是金属氧化物，也是碱性氧化物
C．H2MoO4是一种强酸
D．利用H2、CO和铝分别还原等量的MoO3，所消耗还原剂的物质的量之比为3∶3∶2
答案　D
解析　A项，MoS2煅烧产生的SO2是大气污染物，不能直接排入空气，A不正确；B项，MoO3和氨水反应表现出酸性氧化物的性质，B不正确；C项，H2MoO4不溶于水，受热易分解，不是强酸，C不正确；D项，还原1 mol MoO3需要6 mol电子，消耗H2、CO、Al的物质的量分别为∶∶＝3∶3∶2，D正确。
题组二　对铝热反应的定性及定量考查
3．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－1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__________________________________
____________________________________________________________________。
(4)若溶液D的体积仍视为0.15 L，则该溶液中c(Mg2＋)为__________，c(Fe2＋)为__________。
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＋
(4)0.67 mol·L－1　2.3 mol·L－1
解析　此题将实验操作与元素化合物知识巧妙结合在一起考查，增大了试题的容量，增强了试题的测试能力。
(1)铝热反应是指单质Al和某些金属氧化物发生的反应，反应过程中放出大量热，但该反应需要较高的温度才能引发。在混合物上加少量KClO3固体并插上Mg条，点燃Mg条后放出热量，使KClO3固体分解放出O2，进一步加剧Mg的燃烧，可在短时间内使混合物温度迅速升高，引发反应。发生的反应为Fe2O3＋2AlAl2O3＋2Fe，所以产物中单质B为Fe。
(2)Fe2O3和MgO都是碱性氧化物，能和酸反应生成盐和水。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，生成Fe单质。C溶液中有反应生成的FeCl3，还有未反应的HCl。发生的离子反应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑；Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。
(4)假设步骤②用去的20 g固体中，MgO的物质的量为x，则Fe2O3的物质的量也为x，则40 g·mol－1x＋160 g·mol－1x＝20 g，解得：x＝0.1 mol。
根据MgO～MgCl2的关系，则溶液中MgCl2的浓度为
0．1 mol÷0.15 L＝0.67 mol·L－1。
步骤④说明溶液中没有Fe3＋，也就是溶质为FeCl2和MgCl2。根据Cl－不变的关系，可知MgCl2和FeCl2的总的物质的量等于＝0.45 mol，所以，FeCl2的浓度为＝2.3 mol·L－1。
4．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
答案　(1)合理　(2)NaOH溶液　2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑　(3)B
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)区别某固体是不是纯铝，只要加入足量的NaOH溶液就可以了，因为纯铝将完全溶解，若含有铁则有固体剩余(铁与NaOH溶液不反应)。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，而且消耗两种酸的量又多；熔融物中铁不能与氢氧化钠溶液反应。答案为B。
5．用铝热反应还原下列物质，制得金属各1 mol时，消耗铝最少的是 (　　)
A．MnO2 B．Cr2O3 C．V2O5 D．Fe3O4
答案　D
1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中，观察Mg(OH)2沉淀的生成 (√)
(2011·广东理综，10B)
(2)工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al涉及氧化还原反应 (√)
(2012·广东理综，10B)
(3)MgCl2(aq)Mg(OH)2MgOMg (×)
(2012·江苏，7⑤改编)
(4)相同条件下，溶液中Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋的氧化性依次减弱 (√)
(2012·江苏，8D)
(5)实验Ⅳ：放置一段时间后，饱和CuSO4溶液中出现蓝色晶体 (√)
(2012·广东理综，22D)
解析　CaO能吸收水蒸气且与H2O反应，所以会析出CuSO4晶体。
(6)四川灾区重建使用了大量钢材，钢材是合金 (√)
(2012·广东，5②)
(7)合金材料中可能含有非金属元素 (√)
(2012·山东理综，9A)
(8)金属材料都是导体，非金属材料都是绝缘体 (×)
(2012·山东理综，9A)
解析　有的非金属材料也能导电，如石墨。
2．(2011·山东理综，12)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
答案　C
解析　A项，Fe、Cu对应的氧化物都是碱性氧化物，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若直接蒸干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Fe3＋＞Cu2＋＞H＋，析出的物质只有Cu和H2(Fe3＋生成Fe2＋)，故D错误。
3．(2012·天津理综，9)信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到含70% Cu、25% Al、4% Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线：
请回答下列问题：
(1)第①步Cu与酸反应的离子方程式为____________________________________
_____________________________________________________________________；
得到滤渣1的主要成分为____________。
(2)第②步加H2O2的作用是______________，使用H2O2的优点是______________；调溶液pH的目的是使______________生成沉淀。
(3)用第③步所得CuSO4·5H2O制备无水CuSO4的方法是_______________________。
(4)由滤渣2制取Al2(SO4)3·18H2O ，探究小组设计了三种方案：
上述三种方案中，________方案不可行，原因是____________________________
_____________________________________________________________________；
从原子利用率角度考虑，__________方案更合理。
(5) 探究小组用滴定法测定CuSO4·5H2O (Mr＝250)含量。取a g试样配成100 mL溶液，每次取20.00 mL，消除干扰离子后，用c mol·L－1 EDTA(H2Y2－)标准溶液滴定至终点，平均消耗EDTA溶液b mL。滴定反应如下：Cu2＋＋H2Y2－===CuY2－＋2H＋
写出计算CuSO4·5H2O质量分数的表达式w＝______________________________；
下列操作会导致CuSO4·5H2O含量的测定结果偏高的是________。
a．未干燥锥形瓶
b．滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡
c．未除净可与EDTA反应的干扰离子
答案　(1)Cu＋4H＋＋2NOCu2＋＋2NO2↑＋2H2O
或3Cu＋8H＋＋2NO3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O　Au、Pt
(2)将Fe2＋氧化为Fe3＋　不引入杂质，对环境无污染　Fe3＋、Al3＋
(3)加热脱水
(4)甲　所得产品中含有较多Fe2(SO4)3杂质　乙
(5)×100%　c
解析　根据制备路线可知，Cu、Al、Fe、Au、Pt的混合物中加入稀H2SO4、浓硝酸，则可以将Cu、Al、Fe溶解，Au、Pt不溶解，所以滤渣1的主要成分为Au、Pt，滤液1中含有Cu、Fe、Al的离子。根据滤液2和CuSO4·5H2O可知，滤液2为CuSO4溶液，滤渣2中含有Fe(OH)3和Al(OH)3。
(1)第①步中Cu与酸发生的反应为Cu与浓硝酸的反应：Cu＋4H＋＋2NO
Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O或浓硝酸与稀硫酸的混合过程中硝酸变稀，发生的反应也可能为3Cu＋8H＋＋2NO3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。根据分析可知滤渣1的主要成分为Pt、Au。
(2)第②步操作中加H2O2的目的是将Fe2＋转化为Fe3＋，从而将Fe3＋转化为沉淀除去，防止对CuSO4晶体的制备产生干扰。H2O2的优点是还原产物为H2O，不引入杂质，同时对环境没有污染，调节pH的目的是将Fe3＋和Al3＋转化为沉淀而除去。
(3)用CuSO4·5H2O制备无水CuSO4，只要除去结晶水即可。在加热过程中CuSO4发生水解，但是因为硫酸不挥发，所以最终得到的仍然是CuSO4，所以只要加热脱水即可。
(4)甲中制备的Al2(SO4)3晶体中含有Fe2(SO4)3。乙、丙两种方案中，乙方案的原子利用率更高。
(5)根据题意可知，Cu2＋～ H2Y2－，发生反应的EDTA的物质的量为c mol·L－1×
b/1 000 L，所以20 mL该溶液中含有的CuSO4的物质的量为c mol·L－1×b/1 000 L，样品中含有的CuSO4·5H2O的质量为(c mol·L－1×b/1 000 L×250 g·mol－1×5)，所以CuSO4·5H2O的质量分数为×100%。根据CuSO4·5H2O的质量分数表达式可知，未干燥锥形瓶，对CuSO4的物质的量的测定无影响，所以a无影响；滴定终点时滴定管的尖嘴部分产生气泡，则实际消耗的EDTA溶液的体积比读出来的数值大，即b值偏小，所以CuSO4·5H2O含量偏低；若未除净可与EDTA反应的离子，则消耗的EDTA溶液的体积偏大，即b值偏大，CuSO4·5H2O的含量偏高，C项正确。
4．(2012·重庆理综，27)氯离子插层镁铝水滑石[Mg2Al (OH)6Cl·xH2O]是一种新型离子交换材料，其在高温下完全分解为MgO、Al2O3、HCl和水蒸气。现用下图装置进行实验确定其化学式(固定装置略去)。
(1)Mg2Al(OH)6Cl·xH2O热分解的化学方程式为_____________________________
_____________________________________________________________________。
(2)若只通过测定装置C、D的增重来确定x，则装置的连接顺序为__________(按气流方向，用接口字母表示)，其中C的作用是____________。装置连接后，首先要进行的操作的名称是____________。
(3)加热前先通N2排尽装置中的空气，称取C、D的初始质量后，再持续通入N2的作用是________、________等。
(4)完全分解后测得C增重3.65 g 、D增重9.90 g ，则x＝__________。若取消冷却玻管B后进行实验，测定的x值将________(填“偏高”或“偏低”)。
(5)上述水滑石在空气中放置时易发生反应生成
[Mg2Al(OH)6Cl1－2y·(CO3)y·zH2O]，该生成物能发生类似的热分解反应。现以此物质为样品，用(2)中连接的装置和试剂进行实验测定 z，除测定D的增重外，至少还需测定__________。
答案　(1)2[Mg2Al(OH)6Cl·xH2O]4MgO＋Al2O3＋2HCl↑＋(5＋2x)H2O↑
(2)a—e—d—b　吸收HCl气体　检查气密性
(3)将分解产生的气体全部带入装置C、D中完全吸收　防止产生倒吸(合理答案均给分)
(4)3　偏低
(5)装置C的增重及样品质量(样品质量及样品分解后残余物质量或装置C的增重及样品分解后残余物质量)
解析　(1)由已知确定反应物、生成物，条件是高温。
2[Mg2Al(OH)6Cl·xH2O]4MgO＋Al2O3＋2HCl↑＋(5＋2x)H2O↑
由原子守恒配平，先Al2O3、MgO、HCl，后由O配平H2O的化学计量数(5＋2x)。
(2)C中NaOH吸收HCl，D中浓H2SO4吸收H2O，故先通入D(浓H2SO4)，再通入NaOH溶液，反之先通入NaOH溶液又带出水蒸气，使结果不准，故连接顺序为a、e、d、b。
(3)连接装置后，首先检查装置气密性，持续通入N2，可将整套装置中产生的气体全部赶入C、D，同时又避免产生倒吸现象。
(4)C增重为吸收的HCl，
n(HCl)＝＝0.1 mol。
D增重为吸收的H2O，n(H2O)＝＝0.55 mol。
根据化学方程式关系可得2HCl～(5＋2x)H2O，即
2∶(5＋2x)＝0.1 mol∶0.55 mol
x＝3
若取消冷却玻管B后进行实验，气体温度过高将损失水蒸气，使测定结果偏低。
(5)至少还需测定装置C的增重和样品的质量等。
1．2011年日本地震，导致福岛第一核电站引发的核危机。核反应堆的第一层护罩是锆锡合金外壳，第二层护罩是压力仓，第三层护罩是用最坚固的钢和混凝土制成的非常厚的球体。下列叙述错误的是 (　　)
A．锆锡合金、钢、混凝土都属于混合物
B．钢的硬度和熔沸点都高于纯铁
C．锆锡合金和钢属于金属材料，混凝土属于传统的硅酸盐材料
D．在高温下，钢和水蒸气可发生反应产生氢气
答案　B
解析　钢是铁碳合金，其硬度大于纯铁，但熔点低于纯铁。
2．下列有关金属及其化合物的说法正确的是 (　　)
A．碱金属从上到下熔沸点逐渐升高，密度逐渐增大，硬度逐渐减小
B．第三周期的金属元素从左到右金属性逐渐减小，硬度逐渐减小
C．钠既是常见金属，又是轻金属，过氧化钠可作供氧剂
D．明矾是一种净水剂，经它净化过的水不需再消毒杀菌
答案　C
解析　碱金属从上到下熔沸点逐渐降低；第三周期的金属元素从左到右硬度逐渐增大；明矾净水是除去水中的悬浮颗粒和杂质，使水澄清，但不能杀菌消毒。
3．下列说法正确的是 (　　)
A．所有不锈钢都只含有金属元素
B．我国流通的硬币材质是金属单质
C．广东打捞的明代沉船上存在大量铝制餐具
D．镁合金的硬度和强度均高于纯镁
答案　D
解析　A项不锈钢都含有C等非金属元素；流通硬币材质是合金，明代还没有铝制品，B、C错；D项一般来说合金熔点比其成分金属低，硬度、强度比其成分金属大。
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
答案　B
解析　制备单质Mg应该用电解熔融MgCl2的方法；制备单质Na采用电解熔融NaCl
的方法；制备单质Cu用热还原法。
5．氢化亚铜(CuH)是一难溶物质，用CuSO4溶液和另一种“反应物”在40～50 ℃时反应可生成它。CuH不稳定，易分解；CuH在氯气中能燃烧，跟盐酸反应能产生气体。下列有关推断中错误的是 (　　)
A．这里的“另一种反应物”具有还原性
B．CuH可作氧化剂、还原剂
C．CuH＋Cl2===CuCl＋HCl(燃烧)
D．CuH＋HCl===CuCl＋H2↑(常温)
答案　C
解析　C项中Cl2具有强氧化性，产物应为CuCl2和HCl。
6．某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是(　　)
A．将铜丝插入浓硫酸中加热，反应后把水加入反应器中，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
答案　D
解析　A项反应后应将反应后液体倒入盛水的烧杯中；B项应将铜丝在空气中加热到红热后伸入盛装氯气的集气瓶中；C项CuCl2水解生成的盐酸易挥发，加热蒸干CuCl2溶液得不到无水CuCl2固体。
7．某化学小组为测定一定质量的某铜铝混合物中铜的质量分数，设计了如下实验方案：
方案Ⅰ：铜铝混合物测定生成气体的体积
方案Ⅱ：铜铝混合物测定剩余固体的质量
下列有关判断中不正确的是 (　　)
A．溶液A和B均可以是盐酸或NaOH溶液
B．溶液A和B均可以选用稀硝酸
C．若溶液B选用浓硝酸，则测得铜的质量分数偏小
D．实验方案Ⅱ更便于实施
答案　B
解析　铜铝混合物与盐酸或NaOH溶液反应时，均只有Al参加反应，因此A正确；若A、B均选用稀HNO3，则两种金属均可反应，方案Ⅱ中无固体剩余，B错误；当B选用浓HNO3时，铝钝化生成氧化膜，所测铝的质量偏大，则铜的质量分数偏小，C正确；方案Ⅰ需收集气体，并需要将其转化为标准状况，不如方案Ⅱ称固体质量方便，D正确。
8．(2012·安徽理综，12)右图是三种稀酸对Fe Cr合金随Cr含量
变化的腐蚀性实验结果，下列有关说法正确的是 (　　)
A．稀硝酸对Fe Cr合金的腐蚀性比稀硫酸和稀盐酸的弱
B．稀硝酸和铁反应的化学方程式是Fe＋6HNO3(稀)
===Fe(NO3)3＋3NO2↑＋3H2O
C．Cr含量大于13%时，因为三种酸中硫酸的氢离子浓度最大，
所以对Fe Cr合金的腐蚀性最强
D．随着Cr含量增加，稀硝酸对Fe Cr合金的腐蚀性减弱
答案　D
解析　根据图可知，Cr的含量不同，三种酸对Fe Cr合金的腐蚀性不同，当w(Cr)较小时，稀硝酸对其腐蚀性最强，A不正确；铁与稀硝酸反应生成的是NO而不是NO2，B错；三种酸的质量分数相同，盐酸中的氢离子浓度最大，C错；根据图中稀HNO3的曲线变化，可知D正确。
9．铜有两种常见的氧化物CuO和Cu2O。某学习小组取0.98 g(用精密天平测量)Cu(OH)2固体，将其加热有铜的氧化物生成，其质量随温度变化的曲线如图1所示。
另外，某同学绘制了三条表示金属氧化物与其所含金属元素质量的关系曲线，如图2所示。则下列分析正确的是 (　　)
A．图1中产物a、b的化学式分别为Cu2O和CuO
B．图1整个过程中共生成0.26 g H2O
C．图2三条曲线中，表示CuO和其中所含Cu元素质量的关系曲线是曲线A
D．图2中绘制错误的曲线共2条
答案　D
解析　0.98 g Cu(OH)2的物质的量为0.01 mol，若全部生成CuO，则质量为0.01 mol×80 g·mol－1＝0.80 g，所以a点是CuO；若全部生成Cu2O，则质量为0.005 mol×144 g·mol－1＝0.72 g，所以b点是Cu2O，A错误。根据化学方程式4CuO2Cu2O＋O2↑，过程中有氧气产生，B错误。CuO和其所含铜元素的质量关系(以CuO的质量为10 g计算)为10 g CuO中含8 g铜元素，观察图2知，曲线B符合上述质量关系(表示的是CuO)。而曲线A上的任何一点都表示金属氧化物的质量小于其所含金属元素的质量，这是错误的，曲线C不符合Cu2O和其所含的铜元素的质量关系，所以C错误、D正确。
10．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
答案　C
解析　两种金属若形成合金，一种金属的熔点不能超过另一种金属的沸点。
11．碱式碳酸铜可表示为xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O，测定碱式碳酸铜组成的方法有多种。
(1)现采用氢气还原法，请回答如下问题：
①写出xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O与氢气反应的化学方程式：_________________
____________________________________________________________________；
②实验装置用下列所有仪器连接而成，按氢气流方向的连接顺序是________________________________________________(填入仪器接口字母编号)；
(a)→(　　)(　　)→(　　)(　　)→(　　)(　　)→(　　)(　　)→(　　)(　　)→(l)
③称取23.9 g某碱式碳酸铜样品，充分反应后得到12.7 g残留物，生成4.4 g二氧化碳和7.2 g 水。该样品的结晶水质量为________g，化学式为_________________；
(铜的相对原子质量按63.5计算)
(2)某同学以氮气代替氢气，并用上述全部或部分仪器来测定碱式碳酸铜的组成，你认为是否可行并请说明理由：_________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
答案　(1)①xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O＋(x＋y)H2(x＋y)Cu＋xCO2＋(x＋2y＋z)H2O
②a→kj→gf(或hi)→de(或ed)→hi(或gf)→bc(或cb)→l
③1.8　CuCO3·Cu(OH)2·H2O
(2)可行，根据反应xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O(x＋y)CuO＋xCO2↑＋(y＋z)H2O↑，以及碱式碳酸铜样品、CuO、CO2和H2O的质量(或其中任意三个量)，即可计算出其组成
解析　(1)①碱式碳酸铜与H2的反应，可以理解成碱式碳酸铜在加热条件下分解成CuO、CO2和H2O，CuO与H2在加热条件下生成Cu和H2O，所以xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O与H2反应的化学方程式为xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O＋(x＋y)H2(x＋y)Cu＋(x＋2y＋z)H2O＋xCO2。
②本实验需要解决及注意的几个问题是：
a．H2在与碱式碳酸铜反应之前，先用盛水的洗气瓶除去HCl杂质，再用盛浓H2SO4的洗气瓶除去水蒸气。
b．H2与碱式碳酸铜反应后，应先用盛浓H2SO4的洗气瓶吸收并测量反应生成水的质量，再用盛碱石灰的U形管来吸收并测量生成CO2的质量。
c．为防止空气中的CO2及水蒸气被盛碱石灰的U形管吸收，最后应再加一个盛碱石灰的干燥管。
综合考虑以上问题，可决定仪器的连接顺序是：
a→kj→gf(或hi)→de(或ed)→hi(或gf)→bc(或cb)→l③ⅰ：n(CO2)＝＝0.1 mol，所以样品中：n(CuCO3)＝0.1 mol；
ⅱ：反应后Cu的质量为12.7 g，则n(Cu)＝＝0.2 mol，根据铜元素守恒，则有样品中n[Cu(OH)2]＝0.2 mol－0.1 mol＝0.1 mol；
ⅲ：样品中结晶水的物质的量：n(H2O)＝－0.1 mol－0.2 mol＝0.1 mol，所
以样品中结晶水的质量为18 g·mol－1×0.1 mol＝1.8 g；样品的化学式为
CuCO3·Cu(OH)2·H2O。
(2)可以，由于N2与CuO不反应，通过实验测得样品的质量、反应后生成的CuO的质量、CO2的质量及H2O的质量，经化学计算可确定x、y、z的值。
12．某厂的酸性工业废水中含有一定量的Fe3＋、Cu2＋、Au3＋等离子。有人设计了图中的工艺流程，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
①____________、②____________、③____________、
④____________、⑤____________。
(2)写出①处发生反应的离子方程式_____________________________________
____________________________________________________________________；
写出③处发生反应的化学方程式_______________________________________。
(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___________________________________________________________。
答案　(1)①铁屑　②稀硫酸　③稀硝酸　④氢氧化钠
⑤氢氧化钠
(2)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，
Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋，2Au3＋＋3Fe===2Au＋3Fe2＋
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
(3)Fe2O3　用作红色颜料　用作制造铜盐的原料
解析　(1)本实验的目的是用废铁屑、常用的酸和碱，从废水中回收金，并生产一定量的铁红和氧化铜。而废水中含有Fe3＋、Cu2＋、Au3＋，因此首先加入废铁屑将Cu和Au都置换出来。Cu和Au的分离可以利用Cu与稀硝酸能反应而Au不能将其分离，Cu2＋和Fe2＋分别加入碱使其转化为沉淀，灼烧分别生成它们的氧化物。
(2)由于废水显酸性，又含有Cu2＋、Au3＋、Fe3＋，因此加入铁屑发生反应的离子方程式为
Fe＋2H＋===H2↑＋Fe2＋
Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋
3Fe＋2Au3＋===2Au＋3Fe2＋
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。
(3)铁红的化学式为Fe2O3，铁红常用作红色颜料，氧化铜常用作制铜盐的原料。
13．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。
Cu2SCuCu2O、CuOAB胆矾
(1)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)。
(2)向Cu2O、CuO中加入足量稀硫酸得到的体系A中溶液呈蓝色，且有红色物质生成，请写出生成红色物质的离子方程式：__________________________________。
(3)若将A中红色物质反应掉，操作Ⅰ中加入的试剂最好是________(填字母序号)。
A．适量的NaNO3
B．适量的HNO3
C．适量的H2O2
(4)若B溶液的体积为0.2 L，电解B溶液一段时间后溶液的pH由2变为1(体积变化忽略不计)，此时电解过程中转移电子的物质的量是________。
(5)取5.0 g胆矾样品逐渐升高温度使其分解，分解过程的热重曲线如图所示。通过计算确定258 ℃时发生反应的化学方程式：________________，e点对应物质的化学式为________(计算过程略去)。
答案　(1)＋1　Cu2S＋O22Cu＋SO2
(2)Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O
(3)C
(4)0.018 mol
(5)CuSO4·H2OCuSO4＋H2O　Cu2O
解析　(1)Cu2S中铜为＋1价，火法炼铜中Cu、O被还原，S被氧化，反应原理为Cu2S＋O22Cu＋SO2。
(2)生成的红色物质为Cu，Cu2O与硫酸发生氧化还原反应：Cu2O＋2H＋===Cu＋
Cu2＋＋H2O。
(4)根据2CuSO4＋2H2O2H2SO4＋2Cu＋O2↑(转移4e－)，电解后生成的n(H2SO4)＝n(H＋)＝×(0.1 mol·L－1－0.01 mol·L－1)×0.2 L＝0.009 mol，故转移电子的物质的量为0.018 mol。
(5)设258 ℃时反应前后固体的摩尔质量为M1 g·mol－1、M2 g·mol－1，则5.00∶3.56∶3.20＝250∶M1∶M2，解得M1＝178，M2＝160。对应的固体分别为CuSO4·H2O、CuSO4，故258 ℃时发生反应的化学方程式为CuSO4·H2OCuSO4＋H2O。同理可以推断d处物质为1.60 g CuO，而e处物质的质量为1.44 g，为0.01 mol Cu2O。
14．已知某混合金属粉末中，除铝外还含有铁、铜中的一种或两种，所含金属的量都在5%以上。请设计合理实验探究该混合金属粉末中铁、铜元素的存在。
仅限选择的仪器和试剂：烧杯、试管、玻璃棒、量筒、容量瓶、滴管、药匙；1
mol·L－1硫酸、2 mol·L－1硝酸、2 mol·L－1 NaOH溶液、20% KSCN溶液。
完成以下实验探究过程：
(1)提出假设
假设1：该混合金属粉末中除铝外还含有________元素；
假设2：该混合金属粉末中除铝外还含有________元素；
假设3：该混合金属粉末中除铝外还含有Fe、Cu元素。
(2)设计实验方案
基于假设3，设计出实验方案(不需在答题卡上作答)
(3)实验过程
根据(2)的实验方案，叙述实验操作，预期现象和结论。
编号 实验操作 预期现象与结论
①
②
③
④
答案　(1)Cu　Fe(答案顺序可交换)
(3)
编号 实验操作 预期现象与结论
① 用药匙取少许样品，加入试管A中，再用滴管取过量NaOH溶液并滴加到试管A中，充分反应后，静置，弃去上层清液，剩余固体备用。 样品部分溶解，并有气体放出。
② 往试管A的剩余固体中加过量稀硫酸，充分反应后，静置。取上层清液于试管B中，剩余固体备用。 固体部分溶解，并有气体放出，溶液呈浅绿色，可能含铁。
③ 在试管B中加入少许稀硝酸，再滴加KSCN溶液。 溶液先变成黄色，加KSCN后显血红色，结合②可知，一定含铁。
④ 往②剩余固体中加入稀硝酸，再滴加NaOH溶液。 固体溶解，有无色刺激性气体产生并很快变成红棕色，溶液显蓝色，加NaOH溶液后有蓝色沉淀产生，一定含铜。
解析　考查学生对元素化合物性质的掌握；考查学生对物质进行检验的实验技能和对实验室常用仪器的主要用途和使用方法的了解；考查学生设计实验方案的能力和对常见物质进行分离、提纯和检验的能力；考查学生运用相关知识进行综合分析的方法，以及运用正确的化学术语与文字等表达分析解决问题的过程，并做出合理解释的能力。
15.某学习小组用如图所示装置测定铝镁合金中铝的质量分数
和铝的相对原子质量。
(1)A中试剂为________。
(2)实验前，先将铝镁合金在稀酸中浸泡片刻，其目的是
_________________________________________________
_______________________。
(3)检查气密性，将药品和水装入各仪器中，连接好装置后，需进行的操作还有：①记录C的液面位置；②将B中剩余固体过滤，洗涤，干燥，称重；③待B中不再有气体产生并恢复至室温后，记录C的液面位置；④由A向B滴加足量试剂。上述操作的顺序是________(填序号)；记录C的液面位置时，除视线平视外，还应______________。
(4)B中发生反应的化学方程式为_______________________________________
____________________________________________________________________。
(5)若实验用铝镁合金的质量为a g，测得氢气体积为b mL(已换算为标准状况)，B中剩余固体的质量为c g，则铝的相对原子质量为____________。
(6)实验过程中，若未洗涤过滤所得的不溶物，则测得铝的质量分数将__________(填“偏大”、“偏小”或“不受影响”)。
答案　(1)NaOH溶液　(2)除去铝镁合金表面的氧化膜
(3)①④③②　使D和C的液面相平
(4)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
(5)　(6)偏小
解析　(1)观察实验装置图可知是用定量集气法完成实验目的，故A中应盛NaOH溶液，在B中发生反应2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。
(2)目的是除去铝镁合金表面的氧化膜。
(3)正确顺序应为①④③②；为使C中气体的压强与外界大气压相等，还应使D与C的液面相平。
(5)据2Al　　　～　　　3H2
2 mol 3 mol
　　
得M(Al)＝
(6)据w(Al)＝×100%的计算公式可知未洗涤不溶物会造成铝的质量分数偏小。第1讲　钠及其化合物
[考纲要求]　 1.了解钠及其重要化合物的主要性质及其应用。2.从原子的核外电子排布，理解ⅠA族元素(单质、化合物)的相似性和递变性。3.了解碱金属的主要物理性质和化学性质及其应用。4.了解碱金属及其化合物的典型计算。5.记住Na、K等重要金属元素的焰色反应。
考点一　钠的性质及应用
1．钠的物理性质
颜色：银白色，有金属光泽；
密度：ρ(H2O)>ρ(Na)>ρ(煤油)；
熔点：低于100 ℃；
硬度：质地柔软，可以用小刀切割。
2．从钠原子的原子结构认识钠的化学性质——还原性
Na
(1)与非金属单质(如O2、Cl2)的反应
O2
Cl2：2Na＋Cl22NaCl
(2)与水反应
①离子方程式：2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。
②与滴加酚酞的水反应的现象及解释
(3)与盐酸反应
离子方程式：2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑。
3．钠的制取及保存
(1)制取：化学方程式为2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。
(2)保存：密封保存，通常保存在石蜡油或煤油中。
4．钠的用途
(1)制取Na2O2等化合物。
(2)钠、钾合金(液态)可用于原子反应堆的导热剂。
(3)用作电光源，制作高压钠灯。
(4)冶炼某些金属
金属钠具有强的还原性，熔融状态下可以用于制取金属，如4Na＋TiCl44NaCl＋Ti。
说明　工业上在850 ℃，钠与熔融状态的KCl反应可以制取金属钾：Na(l)＋KCl(l)NaCl(l)＋K(g)，反应发生是因为在反应温度下，体系中只有钾是气体，能从体系中逸出，利于反应正向进行，即在反应温度下，为熵增反应，该反应不能说明金属钠的还原性强于金属钾！
深度思考
1．钠能否保存在CCl4中？
答案　否，因为CCl4的密度比钠的大。
2．金属钠露置在空气中会发生一系列变化：银白色金属钠
答案　Na2O　NaOH　溶液　Na2CO3
3．金属钠着火，不能用H2O、干冰灭火的原因是_______________________________，
通常用__________掩埋。
答案　金属钠能与H2O或CO2反应　干燥沙土
4．与盐溶液的反应
先与水反应生成碱，再考虑碱与盐的反应。
将Na投入CuSO4溶液中，反应的化学方程式为________________________，_____________________________。
总的离子方程式为____________________________________________________。
答案　2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
CuSO4＋2NaOH===Cu(OH)2↓＋Na2SO4
2Na＋2H2O＋Cu2＋===Cu(OH)2↓＋2Na＋＋H2↑
题组一　金属钠与H2O、醇、酸反应的实质
1．将一小块金属钠分别投入盛a水、b乙醇、c稀H2SO4的三个小烧杯中，反应速率由快到慢的顺序为______________。解释反应速率不同的原因：___________________。
答案　c>a>b　钠与上述三种物质反应的实质都是钠与H＋间的置换反应，H＋浓度的大小决定了反应速率的快慢，由三种物质电离H＋的能力可知H＋浓度的大小顺序为c>a>b，因而反应速率为c>a>b
总结　钠与水、酸反应的实质都是与H＋的反应。
题组二　金属钠与盐溶液、碱溶液反应的实质
2．将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中，既有气体，又有白色沉淀产生的是____________。
①MgSO4溶液　②NaCl溶液　③Na2SO4溶液　④饱和澄清石灰水　⑤Ca(HCO3)2溶液　⑥CuSO4溶液　⑦饱和NaCl溶液
答案　①④⑤⑦
解析　2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，①中Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓；④中反应消耗水，溶液温度升高，Ca(OH)2的溶解度降低，析出Ca(OH)2产生沉淀；⑤中
Ca2＋＋HCO＋OH－===CaCO3↓＋H2O；⑥生成的Cu(OH)2是蓝色沉淀，不符合题意；⑦水减少，c(Na＋)增大，使NaCl(s)??Na＋(aq)＋Cl－(aq)平衡向左移动。
3．有人设计出一种在隔绝空气条件下让钠与FeSO4溶液反应的方
法以验证反应实质。实验时，往100 mL大试管中先加40 mL
煤油，取3粒米粒大小的金属钠放入大试管后塞上橡皮塞，通
过长颈漏斗加入FeSO4溶液使煤油的液面至胶塞，并夹紧弹簧
夹(如图)。仔细观察，回答下列问题：
(1)如何从试剂瓶中取用金属钠？剩余的Na能否放回原试剂瓶？
(2)有关钠反应的现象是________________________________________________。
(3)大试管的溶液中出现的现象：________________________________________。
(4)装置中液面的变化：大试管内________；长颈漏斗内____________。
(5)写出钠与硫酸亚铁溶液反应的化学方程式：____________________________。
答案　(1)用镊子从试剂瓶中取一块金属钠，用滤纸吸干表面上的煤油，用小刀在玻璃片上切米粒大小的钠做实验用，剩余的钠要放回原试剂瓶，不要随意丢弃。
(2)有气泡生成，钠熔化成小球且在煤油和FeSO4溶液界面处上下跳动，最终完全溶解
(3)下层溶液出现白色絮状沉淀
(4)下降　上升
(5)2Na＋FeSO4＋2H2O===Fe(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑
　 1．金属钠与可溶性盐溶液反应的思维模板
2．金属钠与溶液反应现象分析思维模板
(1)共性：因为钠在上述反应中均属于剧烈的置换反应，故有共同的现象产生：①浮：钠浮在液面上；②熔：钠熔化成光亮的小球；③游：在液面上不停地游动直至反应完；④响：反应中不停地发出“嘶嘶嘶”的响声。
(2)差异性：与酸及能形成弱碱的金属盐溶液反应时，由于溶液中H＋浓度较大，反应比钠与水剧烈，最后钠可能在液面上发生燃烧；与盐溶液反应时，还可能会生成沉淀(如生成难溶碱)、气体(NH3)等。
考点二　氧化钠和过氧化钠
完成下列表格
化学式 Na2O Na2O2
氧元素化合价 －2 －1
色、态 白色固体 淡黄色固体
阴、阳离子个数比 1∶2 1∶2
是否为碱性氧化物 是 不是
与水反应的化学方程式 Na2O＋H2O===2NaOH 2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
与CO2反应的化学方程式 Na2O＋CO2===Na2CO3 2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
与盐酸反应的化学方程式 Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O 2Na2O2＋4HCl===4NaCl＋2H2O＋O2↑
深度思考
1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)Na2O2在潮湿的空气中放置一段时间，变成白色粘稠物的原因是2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 (×)
(2012·北京理综，7C)
(2)2Na2O2＋2H2O―→4NaOH＋O2↑
H2O既不是氧化剂也不是还原剂 (√)
(2011·上海，18A)
(3)Na2O2与H2O反应制备O2的离子方程式：
Na2O2＋H2O===2Na＋＋2OH－＋O2↑ (×)
(2012·天津理综，5B)
(4)Na2O、Na2O2组成元素相同，与CO2反应产物也相同 (×)
(2012·山东理综，13B)
(5)Na2O2的电子式为 (×)
(2012·课标全国卷，7A)
2．设阿伏加德罗常数的值为NA，下列说法正确的是 (　　)
A．1 mol钠与氧气反应生成Na2O或Na2O2时，失电子数目均为NA
B．1 mol Na2O2与足量CO2反应时，转移2NA个电子
C．1 mol·L－1的NaOH溶液中含Na＋数目为NA
D．1 mol Na2O2晶体中含有的阴离子数目为2NA
答案　A
题组一　过氧化钠的强氧化性
1．比较下列四组反应，回答下列问题。
一组：①Na2O2＋CO2　　　　　②Na2O2＋SO2
二组：③Na2O2＋FeCl3(溶液) ④Na2O2＋FeCl2(溶液)
三组：⑤SO2通入品红溶液中，加热　⑥Na2O2加入到品红溶液中，加热
四组：⑦NaOH溶液滴入紫色石蕊试液中　⑧Na2O2固体加入到紫色石蕊试液中
问题：(1)写出①、②两反应的化学方程式。
(2)判断③、④反应中可能发生的现象，为什么？
(3)判断⑤、⑥反应中可能发生的现象，为什么？
(4)判断⑦、⑧反应中可能发生的现象？
答案　(1)①2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
②Na2O2＋SO2===Na2SO4
(2)③、④反应均会有红褐色沉淀生成并有气体放出。④中气体明显少于③中气体，FeCl3与NaOH反应生成Fe(OH)3，Fe(OH)3是不溶性的红褐色沉淀；④中Fe2＋具有强还原性，易被Na2O2氧化并生成Fe(OH)3，Na2O2与溶液中的水剧烈反应会有O2产生。
(3)⑤溶液红色褪去，加热后又恢复红色；⑥溶液红色褪去，加热后不能恢复红色。原因是SO2的漂白性不稳定，Na2O2的漂白性是因其具有强氧化性。
(4)⑦溶液变蓝，⑧溶液先变蓝后褪色。原因是Na2O2与H2O反应生成NaOH，呈碱性，同时Na2O2又有漂白性。
2．某溶液中含有HCO、SO、CO、CH3COO－4种阴离子。向其中加入足量的Na2O2固体后，溶液中离子浓度基本保持不变的是(假设溶液体积无变化) (　　)
A．CH3COO－ B．SO C．CO D．HCO
答案　A
解析　Na2O2与水反应生成NaOH，HCO＋OH－===CO＋H2O，HCO浓度减小，CO浓度增大；SO具有还原性，被Na2O2氧化，浓度减小；CH3COO－几乎不变。
题组二　有关Na2O2的定量计算
3．往甲、乙、丙、丁四个烧杯内分别放入0.1 mol的钠、氧化钠、过氧化钠和氢氧化钠，然后各加入100 mL水，搅拌，使固体完全溶解，则甲、乙、丙、丁溶液中溶质的质量分数大小顺序是 (　　)
A．甲＜乙＜丙＜丁 B．丁＜甲＜乙＝丙
C．甲＝丁＜乙＝丙 D．丁＜甲＜乙＜丙
答案　B
解析　(1)甲、丁相比：
甲：Na→NaOH　　消耗H2O，溶剂减少
丁：NaOH无反应　　溶剂不变
故NaOH的质量分数：甲>丁。
(2)乙、丙相比：
NaOH相等消耗H2O相等溶剂相等
故乙、丙溶液完全等同。
(3)乙、丙与甲相比 甲：Na　　乙：Na2O　　丙：Na2O2
当它们物质的量相等时，Na(甲)所得NaOH是乙、丙(Na2O、Na2O2)所得NaOH物质的量的，它们所消耗的水相等，故溶剂相等，因此甲的质量分数比乙、丙小。
4．物质的量相同的N2、O2、CO2混合后，通过Na2O2颗粒一段时间，测得体积变为原混合气体体积的(同温同压下)，此时N2、O2、CO2的物质的量之比为 (　　)
A．1∶1∶0 B．6∶9∶0 C．3∶4∶1 D．3∶3∶2
答案　C
解析　设反应前N2、O2、CO2的体积都为3，则反应前总体积为9，反应后总体积为8。
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2　　　ΔV
2 1 1
2 1 (9－8)＝1
即反应消耗CO2 2体积，生成O2 1体积，
故反应后：V(N2)＝3，V(O2)＝3＋1＝4
　 　 V(CO2)＝3－2＝1，
三者的体积比即为物质的量之比，为3∶4∶1。
5．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
答案　D
解析　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
2H2＋O22H2O ③
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ ④
③＋④得：Na2O2＋H2===2NaOH(虚拟的反应)
C项可变形为(CO)6(H2)6；D项变为C·(CO)11(H2)11，因而反应后质量增加大于a g。
6．1 mol过氧化钠与2 mol碳酸氢钠固体混合后，在密闭容器中加热充分反应，排出气体物质后冷却，残留的固体物质是 (　　)
A．Na2CO3 B．Na2O2 Na2CO3
C．NaOH Na2CO3 D．Na2O2 NaOH Na2CO3
答案　A
解析　碳酸氢钠固体受热发生分解反应：2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑，生成的CO2和H2O均能与Na2O2反应：2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2、2H2O(g)＋2Na2O2===4NaOH＋O2，根据计量关系可知，2 mol碳酸氢钠受热分解生成CO2和H2O(g)各1 mol，Na2O2只有1 mol，故其恰好和CO2反应生成Na2CO3和O2[要注意Na2O2与CO2、H2O(g)的反应先后顺序]，排出气体物质后，只剩余Na2CO3。
1．Na2O2与CO2、H2O反应的四个角度探究
(1)从氧化还原角度
①Na2O2与H2O、CO2反应均有O2生成，在反应中Na2O2既表现氧化性也表现还原性，H2O、CO2在此反应中既不是氧化剂，也不是还原剂。
②2 mol的Na2O2不论与水还是与CO2反应均生成1 mol的O2，转移2 mol的电子。
(2)从物质的量的角度
①2 mol的Na2O2不论与水还是与CO2反应均生成1 mol的O2，消耗2 mol的H2O或2 mol的CO2。
②若CO2和水蒸气的混合气体(或单一气体)通过足量的Na2O2，气体体积减少的量等于原混合气体体积的，且等于生成氧气的体积。
(3)从先后顺序的角度
Na2O2与水蒸气、CO2混合气体反应时，Na2O2应视为首先与CO2反应生成Na2CO3，CO2反应完后，剩余的Na2O2再与水蒸气反应生成NaOH。
(4)从质量的角度
每摩尔Na2O2与足量CO2、H2O分别完全反应时相当于吸收了28 g CO、2 g H2。
2．增重量等于可燃物质量的规律
凡分子组成符合(CO)m·(H2)n的物质，W g该物质在O2中完全燃烧，将其产物(CO2
和水蒸气)通过足量的Na2O2后，固体增重必为W g。或是由C、H、O三种元素组
成的物质，只要C、O原子个数比为1∶1，即可满足该条件。
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)、HCOOCH3(甲酸甲酯)、C6H12O6(葡萄糖)等。
题组三　过氧化钠——性质多重性的实验探究
7．某研究性学习小组就Na2O2的有关性质探究如下：
向滴有酚酞的水中投入一定量的Na2O2，观察到先有大量气泡产生，溶液变红，过一会儿溶液又变为无色。
对上述实验中溶液变红，过一会儿又褪色的原因，甲、乙两同学提出了不同的解释：
甲同学认为是Na2O2与水反应放出氧气，氧气有氧化性，将酚酞氧化而使溶液褪色；
乙同学则认为是Na2O2与水反应时产生了H2O2，H2O2的强氧化性使酚酞褪色。
(1)乙同学设计了如下实验来证明自己的猜想是正确的：在滴有酚酞的氢氧化钠溶液中滴加3%的H2O2溶液并振荡。
①若乙同学的猜想正确，可观察到的现象是______________________________。
②甲同学针对乙同学的上述验证实验提出还应增做实验才能更直接证明Na2O2与水反应生成了H2O2，甲同学提出要增加的实验是什么？
(2)试设计简单实验证明甲同学的解释是否正确(画出简易装置图，说明简要步骤)。
答案　(1)①溶液的红色褪去
②在滴有酚酞的水中加入足量过氧化钠，待反应完成后向溶液中加入少量二氧化锰粉末，有气体放出，证明过氧化钠与水反应时有H2O2生成。
(2)向滴有酚酞的氢氧化钠溶液中通入氧气，若红色褪去，证明甲同学
的推测正确，反之，则不正确。实验装置图如图所示(可用广口瓶等其
他仪器代替烧杯，合理即可)
解析　(1)①溶液的红色褪去，是因为H2O2有漂白性，能漂白酚酞。
②H2O2在MnO2催化下能放出氧气，可在加入过氧化钠后的水溶液中加入少量MnO2，有气泡放出可直接证明过氧化钠与水反应有H2O2生成。
(2)如果要验证是氧气氧化酚酞，则可向滴有酚酞的氢氧化钠溶液中直接通入氧气来检验。
8．(1)在呼吸面具和潜水艇中可用过氧化钠作为供氧剂。请选择适当的化学试剂和实验用品，用下图中的实验装置进行试验，证明过氧化钠可作供氧剂。
①A是制取CO2的装置。写出A中发生反应的化学方程式：____________________。
②B中盛饱和NaHCO3溶液，其作用是____________________________________。
③写出过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式_____________________________。
④D中盛放的试剂是____________，其目的是____________________________。
⑤试管F中收集满气体后，下一步实验操作是______________________________。
(2)①某学生判断SO2和Na2O2反应能生成硫酸钠，你认为他的判断合理吗？__________，简要说明理由：_____________________________________________
______________________________________________________________________。
②该同学无法断定反应中是否有氧气生成，拟使用如图所示装置进行实验(图中铁架台等装置已略去)。
装置中B的作用是__________________________________________________
__________________________________________________________________，
D的作用是________________________________________________________
__________________________________________________________________。
③为确认反应产物，该同学设计了以下实验步骤，你认为应进行的操作按顺序排列是________(选填序号)。
A．用带火星的细木条靠近干燥管口a，观察细木条是否着火燃烧
B．将C装置中反应后的固体物质溶于适量水配成溶液
C．在配成的溶液中加入用硝酸酸化的硝酸钡溶液，观察是否有沉淀生成
D．在配成的溶液中先加入盐酸，再加入氯化钡溶液，观察是否有气泡或沉淀生成
答案　(1)①CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O
②除去CO2气体中的HCl
③2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
④NaOH溶液　吸收未反应的CO2
⑤把E中的导管移出水面，关闭分液漏斗活塞，用拇指堵住试管口，取出试管，立即把带火星的木条伸入试管口内，木条复燃，证明试管中收集的气体是氧气
(2)①合理　由于过氧化钠具有强氧化性，能将＋4价的硫氧化为＋6价的硫而生成硫酸钠
②干燥SO2气体，防止水蒸气进入C装置与Na2O2反应
防止空气中的水蒸气和CO2进入C装置与Na2O2反应生成氧气，同时吸收过量SO2气体，便于氧气的检验和防止污染空气
③ABD
Na2O2结构和强氧化性的常考点
(1)Na2O2的电子式为Na＋[]2－Na＋，O是个原子团。
(2)Na2O2与H2O、CO2的反应都是Na2O2自身的氧化还原反应。
(3)在研究Na2O2与其他溶液反应时，要注意Na2O2的强氧化性和溶液的强碱性。
考点三　碳酸钠与碳酸氢钠
1．性质
2．转化
Na2CO3NaHCO3
深度思考
1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)向NaHCO3溶液中加入过量的澄清石灰水，出现白色沉淀：2HCO＋Ca2＋＋
2OH－===CaCO3↓＋CO＋2H2O (×)
(2012·北京理综，7D)
(2)NaOH＋NaHCO3===Na2CO3＋H2O可用H＋＋OH－===H2O表示 (×)
(2012·大纲全国卷Ⅱ，6C)
(3)向Na2CO3溶液中滴入酚酞试液，溶液变红
CO＋H2O??HCO＋OH－ (√)
(2012·北京理综，10D)
(4)小苏打与氢氧化钠溶液混合
HCO＋OH－===CO2↑＋H2O (×)
(2012·广东理基，32B)
(5)向Na2CO3溶液中加入过量CH3COOH溶液
CO＋2H＋―→CO2↑＋H2O (×)
(2012·上海，20C)
2．将CO2气体通入到饱和Na2CO3溶液中有何现象？原因是什么？
答案　开始无明显现象，后有沉淀析出。原因是NaHCO3的溶解度小于Na2CO3的溶解度，而且反应消耗溶剂水。
3．Na2CO3固体粉末中混有少量NaHCO3，用什么方法除杂？Na2CO3溶液中混有少量NaHCO3，用什么方法除杂？NaHCO3溶液中混有少量Na2CO3，用什么方法除杂？
答案　用加热法可以将Na2CO3固体粉末中混有的NaHCO3转化为Na2CO3；向混合液中滴加适量的NaOH溶液，可以将其中的NaHCO3转化为Na2CO3；向混合液中通入过量的CO2气体，可以将Na2CO3转化为NaHCO3。
题组一　Na2CO3、NaHCO3的鉴别
1．下列几种试剂能把等物质的量浓度的Na2CO3、NaHCO3鉴别开的是__________。
(1)CaCl2溶液　(2)澄清石灰水　(3)稀盐酸　(4)pH试纸
答案　(1)(3)(4)
2．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Ⅰ～Ⅳ所示。
(1)只根据图Ⅰ、Ⅱ所示实验，能够达到实验目的的是___________________________
(填装置序号)。
(2)图Ⅲ、Ⅳ所示实验均能鉴别这两种物质，其反应的化学方程式为_ _____________________________________________________________；
与实验Ⅲ相比，实验Ⅳ的优点是________(填选项序号)。
A．Ⅳ比Ⅲ复杂
B．Ⅳ比Ⅲ安全
C．Ⅳ比Ⅲ操作简便
D．Ⅳ可以做到用一套装置同时进行两个对比实验，而Ⅲ不行
(3)若用实验Ⅳ验证碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性，则试管B中装入的固体最好是_____________________________________________________________(填化学式)。
答案　(1)Ⅱ
(2)2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O　D
(3)NaHCO3
解析　(1)图Ⅰ不能达到实验目的，因为无论碳酸钠还是碳酸氢钠均可以与盐酸反应产生二氧化碳，二氧化碳气体与澄清石灰水作用变浑浊，故不可以；图Ⅱ可以鉴别，因为等质量的碳酸钠和碳酸氢钠与足量的稀盐酸反应，生成的二氧化碳气体的量不同，可根据气球膨胀程度来判断。
(2)图Ⅲ、Ⅳ所涉及的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，实验Ⅳ的优点是可同时做对比实验。
(3)试管B装入碳酸氢钠，试管A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。
判断类别，用准方法，突破Na2CO3、NaHCO3的鉴别
特别提醒　(1)当Na2CO3、NaHCO3溶液的浓度不同时，一般不用气体法。
(2)不能用Ca(OH)2或Ba(OH)2溶液鉴别Na2CO3和NaHCO3，因为二者都能产生白色沉淀。
题组二　有关Na2CO3、NaHCO3的定量计算
3．(1)①纯净的Na2CO3 a g　②Na2CO3与NaHCO3的混合物a g　③纯净的NaHCO3 a g，按要求回答下列问题：
A．分别与盐酸完全反应时，耗酸量从大到小的顺序为__________。
B．分别和盐酸完全反应时，放出CO2气体的量从大到小的顺序为_____________。
C．分别溶于水，再加入足量的澄清石灰水，生成沉淀的质量从大到小的顺序为
_____________________________________________________________________。
D．分别配成等体积的溶液，c(Na＋)的浓度从大到小的顺序为_________________。
(2)将a g Na2CO3和NaHCO3的混合物充分加热，其质量变为b g，则Na2CO3的质量分数为__________。
(3)若将问题(1)中的等质量改为等物质的量，回答上述A、B、C、D四问。
答案　(1)A.①>②>③　B．③>②>①　C．③>②>①
D．①>②>③
(2)×100%
(3)A.①>②>③　B．①＝②＝③　C．①＝②＝③
D．①>②>③
4．(2012·上海，11)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 (　　)
答案　C
解析　滴加盐酸先发生反应OH－＋H＋―→H2O，再发生反应CO＋H＋―→HCO，最后发生反应：HCO＋H＋―→CO2↑＋H2O；因n(OH－)＝n(CO)＝0.01 mol，故加入0.02 mol HCl后开始有气体生成，故C正确。
用数形结合思想理解Na2CO3、NaHCO3与盐酸的反应
(1)盐酸逐滴加入Na2CO3溶液中
①现象：开始无明显现象，后有无色气体放出。
②反应：无明显现象时反应的离子方程式：CO＋H＋===HCO，无色气体放出时反应的离子方程式：HCO＋H＋===CO2↑＋H2O。
(2)Na2CO3溶液逐滴加入稀盐酸中
①现象：有无色气体放出。
②反应的离子方程式：CO＋2H＋===CO2↑＋H2O。
(3)碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的基本图像的归纳总结
①向Na2CO3中逐滴加入盐酸，消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图1所示；
②向NaHCO3中逐滴加入盐酸，消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图2所示；
③向NaOH、Na2CO3的混合物中逐滴加入盐酸，消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图3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)；
④向Na2CO3、NaHCO3的混合物中逐滴加入盐酸，消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图4所示(设Na2CO3、NaHCO3的物质的量之比m∶n＝1∶1，其他比例时的图像略)。
题组三　有关碳酸钠的制取及性质实验探究
5．Na2CO3的制取方法及综合实验探究
(1)我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，其生产流程可简要表示如下：
①往饱和食盐水中依次通入足量的NH3、CO2(氨碱法)，而不先通CO2再通NH3的原因是________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
②从生产流程图可知，可循环利用的物质是__________。
③写出沉淀池中、煅烧炉中反应的化学方程式_____________________________。
(2)如何用CO2和50 mL 2 mol·L－1 NaOH溶液制取50 mL 1 mol·L－1 Na2CO3溶液？
①写出简要的实验步骤：______________________________________________
_____________________________________________________________________。
②写出有关反应的化学方程式：________________________________________。
答案　(1)①由于CO2在NaCl溶液中的溶解度很小，先通入NH3使食盐水呈碱性，能够吸收大量CO2气体，产生较高浓度的HCO，才能析出NaHCO3晶体
②食盐水，CO2
③NH3＋CO2＋H2O＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl、
2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O
(2)①将50 mL 2 mol·L－1 NaOH溶液等分成两份，在一份NaOH溶液中通入过量的CO2气体，再将两溶液混合，即得50 mL 1 mol·L－1 Na2CO3溶液
②NaOH＋CO2===NaHCO3、
NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O
直接在NaOH溶液中通入CO2很难控制CO2的量，若CO2的量较少，得到的是NaOH和Na2CO3的混合液，若CO2的量较多，得到的是Na2CO3和NaHCO3的混合液。
6．变量控制思想在实验探究中的应用
设计以下探究实验：
某一研究性学习小组做了以下实验：常温下，向某纯碱(Na2CO3)溶液中滴入酚酞，溶液呈红色。
[提出问题]　产生上述现象的原因是什么？
[提出猜想]
①甲同学认为是配制溶液所用的纯碱样品中混有NaOH所至。
②乙同学认为是________________________________________________________。
[设计方案]
请你设计一个简单的实验方案给甲和乙两位同学的说法以评判(包括操作、现象和结论)。
实验操作 预期现象与结论
步骤1：
步骤2：
……
答案　②Na2CO3水解产生的碱所致
步骤1：取适量纯碱的酚酞红色溶液于试管中
步骤2：滴加过量的BaCl2溶液
预期现象与结论：若产生白色沉淀，溶液红色完全褪去，则乙同学说法正确；若产生白色沉淀，溶液仍呈红色，则甲同学说法正确。
注意变量控制思想在实验设计中的应用。当物质的性质受到几种因素的影响时，必须想法排除其他因素对物质性质的影响。例如本题我们可以考虑加入一种本身不具有酸碱性，而又能沉淀CO的盐，排除CO水解产生碱性可能的实验方案。
考点四　碱金属元素　焰色反应
1．碱金属的一般性与特殊性
(1)一般性
相似性 递变性(由Li→Cs)
原子结构 最外层均为1个电子 电子层数逐渐增多核电荷数逐渐增大原子半径逐渐增大
元素性质 都具有较强的金属性，最高正价均为＋1价 金属性逐渐增强
单质性质 物理性质 (除Cs外)都呈银白色，密度较小，熔、沸点较低 密度逐渐增大(钾反常)，熔、沸点逐渐降低
化学性质 都具有较强的还原性 还原性逐渐增强；与O2反应越来越剧烈，产物越来越复杂
(2)特殊性
①碱金属的密度一般随核电荷数的增大而增大，但钾的密度比钠的小。
②碱金属一般都保存在煤油中，但由于锂的密度小于煤油的密度而将锂保存在石蜡中。
③碱金属跟氢气反应生成的碱金属氢化物都是离子化合物，其中氢以H－形式存在，显－1价，碱金属氢化物是强还原剂。
2．焰色反应
(1)焰色反应的概念
某些金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现出特殊的颜色，其属于物理变化， 属于元素的性质。
(2)焰色反应的操作
铂丝无色待测物观察火焰颜色铂丝无色
(3)常见元素的焰色
钠元素黄色；钾元素紫色(透过蓝色钴玻璃观察)；铜元素绿色。
深度思考
1．根据碱金属的性质规律思考下列问题
(1)钠与氧气反应有Na2O、Na2O2两种氧化物生成，其他碱金属单质也只生成两种类似的氧化物吗？
答案　不是，如Li与氧气反应只生成Li2O，K与O2反应还能生成更复杂的氧化物。
(2)钠的还原性比钾的弱，但工业上制取钾却用钠置换钾的原因是_______________。
答案　由于Na＋KCl??NaCl＋K是可逆反应，而K的熔、沸点比Na低，产生钾蒸气，使平衡向右移动
2．焰色反应是物理变化还是化学变化？
答案　物理变化
题组一　碱金属元素性质规律的应用
1．下列叙述正确的是 (　　)
A．碱金属性质相似均为银白色金属
B．随原子序数的增大碱金属的密度依次增大
C．钠可保存在煤油中而锂不能
D．碳酸氢盐的溶解度大于其正盐的溶解度
答案　C
解析　碱金属中铯为略带金色光泽的金属，故A项不正确；钾的密度为0.86 g·cm－3，比钠的密度(0.97 g·cm－3)小，B项不正确；锂的密度为0.534 g·cm－3，比煤油的密度小，可浮于煤油上，所以锂要用密度更小的石蜡密封保存；碳酸氢盐一般比其正盐易溶，但NaHCO3例外，D项不正确。
2．有关碱金属的叙述正确的是 (　　)
A．随核电荷数的增加，碱金属单质的熔点逐渐降低，密度逐渐增大
B．碱金属单质的金属性很强，均易与氯气、氧气、氮气等发生反应
C．碳酸铯加热时不能分解为二氧化碳和氧化铯
D．无水硫酸铯的化学式为Cs2SO4，它不易溶于水
答案　C
解析　钾的密度小于钠的密度，这是碱金属单质密度依次增大的一个例外。碱金属中除锂外，均不与氮气直接反应。Cs与Na同为碱金属元素，性质相似。由Na2SO4易溶于水，可得出Cs2SO4也易溶于水；由Na2CO3加热不分解，可得出Cs2CO3加热也不分解。
3．金属活动性顺序表中K在Na的前面，K与Na在性质上具有很大的相似性。下面是根据Na的性质对K的性质的预测，其中不正确的是 (　　)
A．K在空气中可以被空气中的氧气氧化
B．K可以与乙醇发生反应生成氢气
C．K与水的反应不如钠与水的反应剧烈
D．K也可放在煤油中保存
答案　C
解析　金属活动性顺序表中K在Na的前面，K比Na活泼，故K在空气中可以被氧气氧化，A项正确；Na与乙醇能够反应放出氢气，K也能与乙醇反应放出氢气，B项正确；K与水的反应比Na与水的反应剧烈，C项错误；Na、K均可放在煤油中保存，D项正确。
题组二　焰色反应的应用
4．焰火“脚印”、“笑脸”、“五环”，让北京奥运会开幕式更加辉煌、浪漫，这与高中化学中“焰色反应”知识相关。下列说法中正确的是 (　　)
A．非金属单质燃烧时火焰均为无色
B．所有金属及其化合物灼烧时火焰均有颜色
C．焰色反应均应透过蓝色钴玻璃观察
D．NaCl与Na2CO3灼烧时火焰颜色相同
答案　D
5．某未知溶液X中可能含有K＋、Fe2＋、NH、Cl－。检验其中是否含有K＋，通常有如下两套实验方案。
方案1：焰色反应法
用洁净的玻璃棒蘸取未知液X置于酒精灯外焰上灼烧，观察到火焰呈黄色，则证明其中不含K＋。对上述实验过程中的错误和疏漏之处加以纠正、补充：___________
_____________________________________________________________________。
方案2：亚硝酸钴钠法
在CH3COOH酸化的溶液中，K＋与亚硝酸钴钠[Na3Co(NO2)6]反应生成黄色沉淀[K2NaCo(NO2)6]，该原理可用于K＋的检验。注意：NH也能与Na3Co(NO2)6反应生成黄色沉淀，会干扰K＋的检验。请你利用上述反应原理设计一个实验方案，检验未知溶液X中是否含有K＋：_______________________________________________
_____________________________________________________________________。
答案　方案1：应使用铂丝或无锈铁丝蘸取溶液，且应透过蓝色钴玻璃观察
方案2：向未知溶液X中加入稍过量的NaOH溶液并加热，静置、冷却后取上层清液少许，用醋酸酸化后再加入亚硝酸钴钠，观察是否有黄色沉淀生成(或者取未知液X蒸干并灼烧，将所得固体溶于水，过滤；取少量滤液，用醋酸酸化后再加入亚硝酸钴钠，观察是否有黄色沉淀生成)
解析　利用焰色反应检验钾元素通常需要透过蓝色的钴玻璃观察火焰的颜色，且玻璃的主要成分中含有钠元素，对实验会产生干扰；根据实验目的可知应先排除铵根离子的干扰，然后再加入亚硝酸钴钠溶液，观察是否产生黄色沉淀。
碱金属常从以下几个方面设问题
①碱金属单质与水(或酸)反应的现象；②碱金属单质的保存(注意碱金属的密度)；
③碱金属单质与氧气反应产物的判断；④碱金属对应的氢氧化物碱性强弱的比较；⑤碱金属的碳酸盐性质的比较；⑥与最新的科学技术相关的碱金属的应用。
1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)饱和NaCl(aq)NaHCO3Na2CO3 (√)
(2012·江苏，7③)
(2)某钾盐溶于盐酸，产生能使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体，则说明该钾盐是K2CO3 (×)
(2012·江苏，10A)
解析　HCO干扰。
(3)Na2O2用作呼吸面具的供氧剂涉及氧化还原反应 (√)
(2012·广东理综，10A)
(4)小苏打的主要成分是碳酸钠 (×)
(2012·海南，2B)
解析　小苏打的主要成分是NaHCO3。
(5)NaHCO3的热稳定性大于Na2CO3 (×)
(2012·重庆理综，7B)
解析　NaHCO3不稳定，受热易分解。
(6)碳酸氢钠溶液中滴入氢氧化钙溶液：HCO＋OH－===CO＋H2O (×)
(2012·海南，12A)
解析　Ca2＋＋2OH－＋2HCO===CaCO3↓＋CO＋2H2O。
(7)钠与水反应：Na＋2H2O===Na＋＋2OH－＋H2↑ (×)
(2012·四川理综，9A)
解析　2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。
2．(2011·上海，20改编)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
① 1 mol NA
② 22.4 L 1 mol
③ 106 g 1 mol
④ 106 g 2NA
A.①③ B．②④ C．①④ D．②③
答案　A
解析　2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2　Δm＝2CO2－O2＝2CO
由此可知：Na2O2与CO2反应后，固体增加的质量即是生成CO2时燃烧掉的CO的质量。故可采用以下反应方程式分析解决问题：
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2　转移2e－　Δm＝2CO
1 mol　　1 mol　　1 mol　 　　　1 mol e－　＝1 mol
故可判断①、③物理量正确。
3．(2012·海南，8改编)两种盐的固体混合物：①加热时有气体产生，②加水溶解时有沉淀生成，且沉淀溶于稀盐酸。满足上述条件的混合物是 (　　)
①BaCl2和(NH4)2SO3
②AgNO3和NH4Cl
③FeCl3和NaHCO3
④KCl和Na2CO3
A．①④ B．②③ C．①③ D．②④
答案　C
解析　选项①，加热时(NH4)2SO3分解为NH3、SO2和H2O，加水溶解时生成BaSO3沉淀，符合题中限定条件；选项②，加热时生成NH3和HCl，溶于水时生成的沉淀AgCl不溶于盐酸；选项③，加热时NaHCO3分解产生CO2气体，溶于水时发生双水解生成Fe(OH)3沉淀，符合题中条件；选项④，加热时无气体生成，溶于水也无沉淀生成。
4．(2011·上海，17)120 mL含有0.20 mol碳酸钠的溶液和200 mL盐酸，不管将前者滴加入后者，还是将后者滴加入前者，都有气体产生，但最终生成的气体体积不同，则盐酸的浓度合理的是 (　　)
A．2.0 mol·L－1 B．1.5 mol·L－1
C．0.18 mol·L－1 D．0.24 mol·L－1
答案　B
解析　盐酸与碳酸钠分两步反应，第一步生成碳酸氢钠：Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl；第二步碳酸氢钠继续与盐酸反应生成CO2：NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑，若将Na2CO3溶液逐滴加入到盐酸中，则开始时盐酸足量，有气体生成；若将盐酸逐滴加入到Na2CO3溶液中，则开始时只发生第一步反应，直至CO完全转化为HCO时(理论上)才会发生第二步反应，产生CO2，所需盐酸浓度c(HCl)＞＝1.0 mol·L－1，若c(HCl)≥＝2.0 mol·L－1，则盐酸足量，两种滴加方式产生CO2的体积相同，因此选项B合理。
5．(2012·上海，十一)钠是活泼的碱金属元素，钠及其化合物在生产和生活中有广泛的应用。
完成下列计算：
(1)叠氮化钠(NaN3)受撞击完全分解产生钠和氮气，故可应用于汽车安全气囊。若产生40.32 L(标准状况下)氮气，至少需要叠氮化钠________g。
(2)钠 钾合金可在核反应堆中用作热交换液。5.05 g钠 钾合金溶于200 mL水生成0.075 mol氢气。
①计算溶液中氢氧根离子的物质的量浓度(忽略溶液体积变化)。
②计算并确定该钠 钾合金的化学式。
(3)氢氧化钠溶液处理铝土矿并过滤，得到含铝酸钠的溶液。向该溶液中通入二氧化碳，有下列反应：
2NaAl(OH)4＋CO2―→2Al(OH)3↓＋Na2CO3＋H2O
已知通入二氧化碳336 L(标准状况下)，生成24 mol Al(OH)3和15 mol Na2CO3，若通入溶液的二氧化碳为112 L(标准状况下)，计算生成的Al(OH)3和Na2CO3的物质的量之比。
(4)常温下，称取不同氢氧化钠样品溶于水，加盐酸中和至pH＝7，然后将溶液蒸干得氯化钠晶体，蒸干过程中产品无损失。
氢氧化钠质量(g) 氯化钠质量(g)
① 2.40 3.51
② 2.32 2.34
③ 3.48 3.51
上述实验①②③所用氢氧化钠均不含杂质，且实验数据可靠。通过计算，分析和比较上表3组数据，给出结论。
答案　(1)78　(2)①c(OH－)＝×1 000 mol·L－1＝0.75 mol·L－1
②设上述合金中含a mol钠、b mol钾，则
解得a＝0.050 　b＝0.10
该钠 钾合金化学式为NaK2
(3)溶液含氢氧化钠。氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠的物质的量：15－×24＝3(mol)
112 L二氧化碳的物质的量：＝5(mol)
n[Al(OH)3]∶n(Na2CO3)＝[(5－3)×2]∶5＝4∶5
(4)由氯化钠质量推算，氢氧化钠样品摩尔质量为
M1(氢氧化钠)＝×2.40 g·mol－1＝40 g·mol－1
M2(氢氧化钠)＝×2.32 g·mol－1＝58 g·mol－1
M3(氢氧化钠)＝×3.48 g·mol－1＝58 g·mol－1
结论：
实验①所取氢氧化钠样品是NaOH；
实验②和实验③所取氢氧化钠样品应该是NaOH·H2O。
解析　(1)解法一：叠氮化钠受撞击分解的化学方程式为2NaN3―→2Na＋3N2↑
由此可知生成标准状况下40.32 L氮气时需要NaN3的质量为××65 g·mol－1＝78 g。
解法二：根据氮元素守恒有n(NaN3)＝n(N2)＝×＝1.2 mol，m(NaN3)＝1.2 mol×65 g·mol－1＝78 g。
1．下列关于钠的叙述错误的是 (　　)
A．钠易与非金属S、Cl2等反应
B．钠在空气中燃烧生成Na2O
C．钠燃烧时发出黄色的火焰
D．钠的密度比水小，熔点低于100 ℃
答案　B
解析　钠在空气中燃烧生成Na2O2，只有在常温下才生成Na2O。
2．下列各项中的“黄色”，不属于因化学反应而产生的是 (　　)
A．将钠在石棉网上加热熔化，冷却后得到淡黄色固体
B．在氯化亚铁溶液中通入氯气，反应后得到黄色溶液
C．久置的碘化钾溶液呈黄色
D．食盐在无色的火焰上灼烧时，火焰呈黄色
答案　D
解析　焰色反应是物理变化。
3．下列对于过氧化钠的叙述中，正确的是 (　　)
A．过氧化钠能与酸反应生成盐和水，所以过氧化钠是碱性氧化物
B．过氧化钠能与水反应，所以过氧化钠可以作气体的干燥剂
C．过氧化钠与水反应时，过氧化钠是氧化剂，水是还原剂
D．过氧化钠与二氧化碳反应时，过氧化钠既是氧化剂又是还原剂
答案　D
解析　Na2O2与CO2或H2O反应过程中，Na2O2既是氧化剂又是还原剂，C错误，D正确；Na2O2与酸反应不仅生成盐和水，还生成O2，故Na2O2不是碱性氧化物，A错误；Na2O2与水反应生成O2，会引入新的杂质，B错误。
4．下列关于Na2CO3和NaHCO3性质的说法错误的是 (　　)
A．热稳定性：NaHCO3＜Na2CO3
B．与同浓度盐酸反应的剧烈程度：NaHCO3＜Na2CO3
C．相同温度时，在水中的溶解性：NaHCO3＜Na2CO3
D．等物质的量浓度溶液的pH：NaHCO3＜Na2CO3
答案　B
解析　与同浓度盐酸反应的剧烈程度：Na2CO3＜NaHCO3。
5．下列化学实验事实及其解释不正确的是 (　　)
A．滴有酚酞的NaHCO3溶液呈浅红色，微热后红色加深，是因为NaHCO3分解生成了Na2CO3
B．钠保存在煤油中，是因为煤油不与钠发生反应，钠比煤油密度大，煤油可以使钠隔绝空气和水蒸气
C．用洁净的玻璃管向包有Na2O2的脱脂棉吹气，脱脂棉燃烧，说明CO2、H2O与Na2O2的反应是放热反应
D．钠长期暴露在空气中的产物是Na2CO3，原因是钠与氧气生成的Na2O与水和二氧化碳反应
答案　A
解析　A项，对NaHCO3溶液微热，HCO水解程度增大，溶液碱性增强。
6．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
答案　C
解析　Na2O2的电子式为，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；由得失电子守恒知二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无色不稳定的物质，故二者原理不同，D项错误。
7．(2011·北京理综，11)下列实验方案中，不能测定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3质量分数的是 (　　)
A．取a克混合物充分加热，减重b克
B．取a克混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得b克固体
C．取a克混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出气体用碱石灰吸收，增重b克
D．取a克混合物与足量Ba(OH)2溶液充分反应，过滤、洗涤、烘干，得b克固体
答案　C
解析　取a克混合物充分加热，减重b克，根据差量法可求出NaHCO3的质量，从而求出Na2CO3的质量分数，故A正确；取a克混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得b克固体氯化钠，列方程组即可求出，B正确；C中，取a克混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出气体用碱石灰吸收，增重b克，由于逸出气体中含有H2O，故无法求解；D中由于二者都能与Ba(OH)2溶液反应生成BaCO3沉淀，由Na2CO3→BaCO3、NaHCO3→BaCO3的转化关系，列方程组即可求出混合物中Na2CO3的质量分数，D正确。
8．碱金属钫(Fr)具有放射性，它是碱金属元素中最重的元素，根据碱金属元素性质的递变规律预测其性质，其中不正确的是 (　　)
A．在碱金属元素中它具有最大的原子半径
B．钫在空气中燃烧时，只生成化学式为Fr2O的氧化物
C．它的氢氧化物的化学式为FrOH，这是一种极强的碱
D．它能跟水反应生成相应的碱和氢气，由于反应剧烈而发生爆炸
答案　B
解析　根据同主族元素性质的递变规律，从金属锂到金属钫随原子序数的递增，原子半径逐渐增大，元素的金属性逐渐增强，最高价氧化物对应的水化物的碱性逐渐增强，与水反应的剧烈程度逐渐增强，与氧气反应的产物越来越复杂，可以产生过氧化物、超氧化物甚至臭氧化物等。
9．有3份等质量的小苏打，第1份直接与盐酸恰好完全反应；第2份首先加热，使其部分分解后，再与盐酸恰好完全反应；第3份首先加热，使其完全分解后，再与盐酸恰好完全反应。假若盐酸的物质的量浓度相同，消耗盐酸的体积分别为V1、V2和V3，则V1、V2和V3的大小关系正确的是 (　　)
A．V1>V2>V3 B．V1>V3>V2
C．V2>V3>V1 D．V1＝V2＝V3
答案　D
解析　3份小苏打质量相等，无论是直接与盐酸反应，还是部分分解或完全分解后与盐酸反应，最终得到的都是NaCl溶液，其中Cl－来自于盐酸，Na＋来自于NaHCO3,3份消耗盐酸的体积相同。
10．将一定质量的钠、钾分别投入到盛有相同浓度和体积的盐酸的两个烧杯中，产生的气体随时间变化曲线如下图所示，则下列说法正确的是 (　　)
A．投入的Na、K的质量一定相等
B．投入的Na的质量小于K的质量
C．曲线A表示Na与盐酸反应，曲线B表示K与盐酸反应
D．参加反应的HCl的量不一定相等
答案　B
解析　本题考查活泼金属与酸反应产生氢气的多少及速率大小。由图可知，二者生成氢气的质量相等，两金属的物质的量相同，故需钾的质量要大；因K与氢离子反应剧烈、速率大，故生成等质量氢气所需时间短，曲线A为钾与盐酸反应。
11．A、B、C是由周期表中短周期元素组成的三种常见化合物，甲、乙、丙是三种单质，这些单质和化合物之间存在如图所示的关系：
完成下列空白：
(1)A、B、C的化学式分别为________、______、______。
(2)单质甲与化合物B反应的离子方程式为________________。
(3)在A、B、C三种化合物中，必定含有的元素是________(用元素符号表示)。
答案　(1)Na2O2　H2O　NaOH
(2)2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑
(3)O
解析　甲与B反应是化学反应四种基本类型中的置换反应，甲与乙是化合反应，丙与乙也是化合反应，据此三个反应推测甲是金属，根据其转化关系图，推出甲是Na，B是H2O，C是NaOH，A是Na2O2。
12．钠在空气中燃烧(如下左图所示)生成产物的固体物质中除有淡黄色粉末外，还有黑色固体物质——碳。
(1)请假设黑色固体物质产生的可能原因是
假设①__________________________________________________________；
假设②__________________________________________________________；
假设③__________________________________________________________。
(2)为确认假设的正误，某同学进行如下推断：由于金属钠与氧的结合能力比碳强，因此黑色碳可能是二氧化碳与金属钠发生置换反应而生成。该同学设计实验如下：
用打孔器钻取一段金属钠，取中间一小块钠放在充满二氧化碳气体的试管(如上右图所示)中加热，观察到钠燃烧发出黄色火焰，并有淡黄色固体和黑色固体生成，生成的淡黄色固体立即变成白色。请回答下列问题：
①用打孔器取金属钠的原因是_______________________________________；
②产生以上现象的化学反应方程式可能为_____________________________
__________________________________________________________________。
答案　(1)①金属钠上有没擦干净的煤油，不完全燃烧后生成的碳　②酒精不完全燃烧生成的碳　③酒精燃烧产生的二氧化碳(或空气中的二氧化碳)与金属钠反应生成的碳　(2)①取得较纯的钠　②2Na＋CO2C＋Na2O2,2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2(或Na2O2＋2Na===2Na2O)
解析　(1)根据反应的条件及反应环境可知生成的黑色物质只能是碳单质。产生碳单质的原因可能是含碳物质的不完全燃烧，也可能是空气中的CO2与Na发生置换反应。
(2)要想证明黑色的碳单质是CO2与钠发生置换反应而生成的，首先要排除含碳物质的不完全燃烧，所以用打孔器取金属钠，其表面不会有残留的煤油。
13．已知某纯碱试样中含有NaCl杂质，为测定试样中纯碱的质量分数，可用下图中的装置进行实验。
主要实验步骤如下：
①按图组装仪器，并检查装置的气密性
②将a g试样放入锥形瓶中，加适量蒸馏水溶解，得到试样溶液
③称量盛有碱石灰的U形管的质量，为b g
④从分液漏斗滴入6 mol·L－1的稀硫酸，直到不再产生气体时为止
⑤从导管A处缓缓鼓入一定量的空气
⑥再次称量盛有碱石灰的U形管的质量，为c g
⑦重复步骤⑤和⑥的操作，直到U形管的质量基本不变，为d g
请填空和回答问题：
(1)在用托盘天平称量样品时，如果天平的指针向左偏转，说明______________。
(2)装置中干燥管B的作用是____________。
(3)如果将分液漏斗中的硫酸换成浓度相同的盐酸，测试的结果________(填“偏高”、“偏低”或“不变”)。
(4)步骤⑤的目的是__________________。
(5)步骤⑦的目的是__________________。
(6)该试样中纯碱的质量分数的计算式为________________________________
(用含a、b、d的代数式表示)。
(7)还可以用其他实验方法测定试样中纯碱的质量分数。请简述一种不同的实验方法。
答案　(1)样品重，砝码轻
(2)防止空气中的CO2和水蒸气进入U形管
(3)偏高
(4)把反应产生的CO2全部导入U形管中
(5)判断反应产生的CO2是否全部被排出并被U形管中的碱石灰吸收
(6)×100%
(7)将a g样品溶解后加入硝酸酸化的AgNO3溶液，充分反应后过滤，将沉淀干燥后称量得b g沉淀。由NaCl～AgCl得NaCl的质量为b g，则Na2CO3的质量为(a－b) g，所以Na2CO3的质量分数为×100%。
解析　本题为定量综合实验题，主要考查常用仪器托盘天平的使用操作、干燥管的作用及实验设计能力与评价能力。
(1)托盘天平称量时，左盘放物品、右盘放砝码，若指针左偏，说明左盘较重，也就是物品质量大于砝码质量。
(2)通过称量实验开始和结束时U形管的质量，可以确定产生CO2的质量，在U形管后接一个干燥管，可以防止空气中的CO2、水蒸气等进入U形管，使实验结果更为准确。
(3)因盐酸是挥发性酸，生成的CO2中会混有HCl，它不能被浓H2SO4除去，但可以被碱石灰吸收，也就是实验结束后碱石灰的质量会偏大，测量的结果会偏高。
(4)CO2的密度较大，生成的CO2可能会残留在锥形瓶中，鼓入空气可使生成的CO2全部导入U形管中。
(5)如果两次称量U形管的结果基本不变，说明锥形瓶中所有的CO2都被碱石灰吸收了。
(6)Na2CO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋CO2↑
106 44
m(Na2CO3) (d－b) g
所以，Na2CO3的质量分数为
×100%＝×100%
(7)该实验的方法较多，比如可以称量一定质量的样品，加入足量的稀HNO3使CO2全部放出后滴加足量AgNO3，过滤、洗净沉淀，称量后通过计算也能确定样品的纯度。其他方法只要原理正确，操作可行都是可以的。
14．某化学兴趣小组的学生从网上查得如下信息：①钠能在CO2中燃烧。②常温下CO能与PdCl2溶液反应得到黑色的Pd。经过分析讨论，他们认为钠在CO2中燃烧时，还原产物可能是碳，也可能是CO，氧化产物可能是Na2CO3。为验证上述推断，他们设计如下方案进行实验，请回答下列问题。
(1)他们欲用上述装置组装一套新装置：用石灰石与盐酸反应制取CO2(能随意控制反应的进行)来证明钠能在CO2中燃烧并检验其还原产物，所用装置接口连接顺序为__________________，制取CO2反应的离子方程式为______________________。
(2)装置连接好后，首先要进行的实验操作是__________，点燃酒精灯前，应进行的操作是__________，等装置____________(填写装置字母代号及现象)时，再点燃酒精灯，这步操作的目的是_____________________________________________。
(3)若装置D的PdCl2溶液中有黑色沉淀，C中有残留固体(只有一种物质)，则C中 反应的化学方程式为________________________________________________；
若装置D的PdCl2溶液中无黑色沉淀，C中有残留固体(有两种物质)，则C中反应的化学方程式为_______________________________________________________。
(4)后来有一位同学提出，钠的氧化产物也可能是Na2O，因此要最终确定钠的氧化产物是何种物质，还需要检验C中残留的固体是否含有Na2O，为此，他认为应较长时间通入CO2以确保钠反应完，然后按照如下方案进行实验，可确定残留固体中是否含有Na2O，他的实验方案是_______________________________________。
答案　(1)jcdabefg(e与f可颠倒)　CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋H2O＋CO2↑
(2)检查装置的气密性　打开F中导管上的止水夹　D中澄清石灰水变浑浊　排尽装置内的空气
(3)2Na＋2CO2Na2CO3＋CO　4Na＋3CO22Na2CO3＋C
(4)将残留固体溶于水，在所得水溶液中加入过量BaCl2溶液，再向溶液中滴加2滴酚酞试液，若溶液变红色，则残留固体中含有Na2O，否则不含Na2O(其他合理答案也可)
解析　(1)装置F可通过关闭或打开导管上的止水夹实现对制气反应的控制，制取的CO2中含有HCl、H2O(g)，可分别用饱和NaHCO3溶液、浓硫酸除去。
(2)由于钠易与氧气反应，故点燃酒精灯前，先用CO2将装置内空气排出，当澄清石灰水变浑浊时，表明装置中空气已排尽。
(3)当C中残留固体只有一种而D中的PdCl2溶液中有黑色沉淀时，表明反应的产物是Na2CO3与CO；当C中固体有两种而D中的PdCl2溶液中没有黑色固体出现时，表明生成物是Na2CO3与单质碳，由此可写出相应的化学方程式。
(4)将C中残留固体溶于水，加过量钡盐除去CO，再检验溶液是否呈碱性，若呈碱性，则表明固体中有Na2O，否则不含Na2O。大题冲关滚动练之三——金属及其化合物的综合推断题
1．A、B、C、X均为中学常见的纯净物，它们之间有如下转化关系(副产物已略去)。
(1)若X是强氧化性气体单质，则A可能是______(填序号)。
a．C b．Al c．Na d．Mg
(2)若X是金属单质，向C的水溶液中滴加AgNO3溶液，产生不溶于稀HNO3的白色沉淀，X在A中燃烧产生棕黄色的烟。B的化学式为________；C溶液在贮存时应加入少量X，理由是(用必要的文字和离子方程式表示)________；检验此C溶液中金属元素的操作方法是________________；向C的溶液中加入氢氧化钠溶液，现象是__________；请写出此过程中属于氧化还原反应的化学方程式__________________。
(3)若A、B、C均为含有同种金属元素的化合物，X是强酸或强碱，则B的化学式为__________，反应①的离子方程式为_________________________或_____________。
答案　(1)ac
(2)FeCl3　2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，防止Fe2＋被氧化　用试管取少量C溶液，滴加KSCN溶液，无颜色变化，再滴加氯水，溶液呈血红色，证明原溶液中有Fe2＋存在　生成白色沉淀，迅速转化为灰绿色，最终转化为红褐色　4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(3)Al(OH)3　Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓　AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓
解析　(1)X是强氧化性气体单质，可联想到X是O2，则实现图示转化关系的可能为C―→CO―→CO2或Na―→Na2O―→Na2O2。(2)根据题意，可知X为Fe，A、B、C分别为Cl2、FeCl3、FeCl2。(3)当X为强碱时，可实现图示转化关系为AlCl3―→Al(OH)3―→NaAlO2；当X为强酸时，可实现图示转化关系为NaAlO2―→Al(OH)3―→AlCl3，因此B为Al(OH)3。
2．现有一份由C、Al、Fe、Fe2O3、CuO中的几种物质组成的混合物粉末，某校化学课外小组取样品进行了如下实验(其中部分产物已略去)：
(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为一种或两种气体：
①若Z只为一种气体，试剂a为饱和NaHCO3溶液，则反应Ⅰ中能同时生成两种气体的化学方程式为______________________。
②若Z为两种气体的混合物，试剂a为适量H2O，则Z中两种气体的化学式是_______。
(3)向Y中通入过量Cl2，并不断搅拌，充分反应后，溶液中的阳离子是(填写离子符号)__________。
答案　(1)Al
(2)①C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O
②NO、CO2
(3)Cu2＋、Fe3＋、H＋
解析　(1)样品与浓酸反应产生两种气体，经分析知浓酸为浓硫酸或浓硝酸，但不管是哪种浓酸，溶液X中都可能含有Fe3＋、Cu2＋及Al3＋；当加入过量的NaOH溶液后，Fe3＋和Cu2＋转化为Fe(OH)3和Cu(OH)2沉淀而析出，Al3＋转化为AlO。取上层清液通入CO2后，AlO与CO2反应能产生白色沉淀Al(OH)3，这与“取上层清液，通入CO2，无明显变化”不相符，所以样品中肯定没有Al。(2)浓酸若为浓硫酸，其与样品中的C反应生成CO2和SO2，通入NaHCO3溶液后SO2被吸收，剩余CO2；浓酸若为浓硝酸，其与样品中的C反应生成CO2和NO2，通入水中后NO2转变为NO。(3)X溶液中加过量Fe粉，得Y溶液和两种固体(其中一种固体为红色的Cu，另一种为过量的Fe粉)，这个过程发生了置换反应：Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋；再向Y溶液中通入过量Cl2，则会发生反应：Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋2Fe3＋、2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋
Cu2＋、Cl2＋H2O??HCl＋HClO。所以充分反应后，溶液中的阳离子为Cu2＋、Fe3＋、H＋。
3．某研究小组提取三处被污染的水源进行了如下分析，给出了如下实验信息：其中一处被污染的水源含有A、B两种物质，一处含有C、D两种物质，一处含有E物质，A、B、C、D、E为五种常见化合物，均由下表中的离子形成：
阳离子 K＋　Na＋　Cu2＋　Al3＋
阴离子 SO　HCO　NO　OH－
为了鉴别上述化合物，分别完成以下实验，其结果是
①将它们溶于水后，D为蓝色溶液，其他均为无色溶液；
②将E溶液滴入到C溶液中出现白色沉淀，继续滴加，沉淀溶解；
③进行焰色反应，只有B、C为紫色(透过蓝色钴玻璃)；
④在各溶液中加入硝酸钡溶液，再加入过量稀硝酸，A中放出无色气体，C、D中产生白色沉淀；
⑤将B、D两溶液混合，未见沉淀或气体生成。
根据上述实验填空：
(1)写出B、D的化学式：B________，D________。
(2)写出D、E发生反应的离子方程式：_____________________________________。
(3)将含1 mol A的溶液与含1 mol E的溶液反应后蒸干，仅得到一种化合物，该化合物为__________。
(4)C常用作净水剂，用离子方程式表示其净水原理：____________________________。
答案　(1)KNO3　CuSO4
(2)Cu2＋＋2OH－===Cu(OH)2↓
(3)Na2CO3
(4)Al3＋＋3H2O??Al(OH)3(胶体)＋3H＋
解析　根据实验①可知，D中含有Cu2＋；根据实验②可知C中含有Al3＋，E可能是KOH或NaOH；再根据③可知，只有B、C中含有K＋，故E为NaOH；根据实验④可知A中含有HCO，故A为NaHCO3，C、D中含有SO，故D为CuSO4，C为KAl(SO4)2，最后可判定B为KNO3。等物质的量的NaHCO3与NaOH反应生成Na2CO3和H2O。KAl(SO4)2溶液中的Al3＋水解生成具有吸附作用的Al(OH)3胶体而净水。
4．已知A、B、C、D、E、F六种物质在一定条件下有如图所示的相互转化关系，所有反应物和生成物均已给出。试回答下列问题：
(1)若反应①②③均为溶液中的置换反应，A、D、E为常见金属单质，则A、D、E的还原性由强到弱的顺序为________，请写出满足以上要求的离子方程式：
反应①________________________________________________________________，
反应②_______________________________________________________________。
(2)若反应①②③均为复分解反应，且A、E均为常见的碱，溶液中形成的D是白色沉淀，请写出满足要求的化学方程式：反应①__________________，反应②______________________。
(3)若B是水，C是一种具有磁性的化合物，E是一种无色无味的有毒气体，则反应①的化学方程式是____________。
答案　(1)E>A>D　Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu　Zn＋Fe2＋===Zn2＋＋Fe(或Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag　Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，其他合理答案也可)
(2)3NH3·H2O＋AlCl3===3NH4Cl＋Al(OH)3↓　NH4Cl＋NaOH===NH3·H2O＋NaCl(其他合理答案也可)
(3)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
解析　(1)根据置换反应的特点，反应①中还原性A>D，反应②中还原性E>A，反应③中还原性E>D，综上得三种金属的还原性顺序为E>A>D，因此按图示转化关系可设A、D、E分别为Fe、Cu、Zn(或Cu、Ag、Fe)。(2)根据反应①③，A、E两种碱分别与B反应，均能生成白色沉淀D，因此很容易联想到A为NH3·H2O，E为NaOH，D为Al(OH)3。(3)符合题意的A为Fe，C为Fe3O4，D为H2，E为CO，F为CO2。
5．A、B、C、D、E是中学常见的5种化合物，A、B是氧化物，元素X、Y的单质是生活中常见的金属，相关物质间的关系如下图所示。
(1)X的单质与A反应的化学方程式是_____________________________________。
(2)若试剂1是NaOH溶液，X的单质与试剂1反应的离子方程式是______________
_____________________________________________________________________。
(3)若试剂1和试剂2均是稀硫酸。
①检验物质D的溶液中金属离子的方法是__________________________________
________________________________________________________________________。
②将物质C溶于水，其溶液呈酸性，原因是(用离子方程式表示)__________________。
③某高效净水剂是由Y(OH)SO4聚合得到的。工业上以E、稀硫酸和亚硝酸钠为原料来制备Y(OH)SO4，反应中有NO生成，该反应的化学方程式是__________________。
答案　(1)Fe2O3＋2AlAl2O3＋2Fe
(2)2Al＋2H2O＋2OH－===2AlO＋3H2↑
(3)①取少量溶液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，溶液变血红色，则证明原溶液中含有Fe3＋
②Al3＋＋3H2O??Al(OH)3＋3H＋
③2FeSO4＋2NaNO2＋H2SO4===2Fe(OH)SO4＋Na2SO4＋2NO↑
解析　(1)X、Y是生活中常见的金属单质，X和A生成Y和B为金属和氧化物反应生成另一种金属和另一种氧化物，则该反应为铝热反应：Fe2O3＋2AlAl2O3＋2Fe。(2)若试剂1是NaOH溶液，则该反应为Al和NaOH溶液的反应。(3)若试剂1和试剂2均是稀硫酸，则D为Fe2(SO4)3，C为Al2(SO4)3。①检验Fe3＋利用KSCN溶液。②Al2(SO4)3溶液由于Al3＋水解呈酸性。③根据得失电子守恒和质量守恒写出并配平化学方程式。
6．富马酸亚铁(分子式为C4H2O4Fe，结构简式为)是一种限量使用的铁强化剂。
(1)下图为实验室模拟工业制取富马酸亚铁的流程图：
①根据题意，请你写出富马酸的结构简式：_________________________________。
②绿矾(FeSO4·7H2O)在保存过程中形成的杂质主要有________(填化学式)。
③操作Y包括________、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等。
④判断操作Y中“洗涤”富马酸亚铁产品表明已洗净的实验方法是_____________。
(2)设计一个实验方案，证明所得富马酸亚铁产品属于亚铁盐(可供选用的试剂有KSCN溶液、酸性KMnO4溶液、稀硫酸。已知SCN－能被MnO氧化)。填写下表相应空格：
步骤 实验操作与现象
① 取富马酸亚铁产品1.5 g，加入稀硫酸25 mL，用水稀释至50 mL，加热使其完全溶解并反应，冷却后过滤(除去生成的富马酸及可能过量的反应物)，保存滤液
②
③
④
答案　(1)①HOOCHC===CHCOOH
②Fe(OH)3和Fe2(SO4)3等(其他合理答案也可)　③蒸发浓缩　④取洗涤液，向其中加入少量盐酸酸化后再加入氯化钡溶液，无白色沉淀生成
(2)②取少量滤液，滴加KSCN溶液，不显血红色
③取少量滤液，滴加到适量酸性KMnO4溶液中至溶液褪色
④向上述褪色后的溶液中滴加KSCN溶液，显血红色
解析　(1)将题中给出的富马酸亚铁的结构简式中的铁原子换成两个氢原子，即得到富马酸的结构简式：HOOCHC===CHCOOH。绿矾中的亚铁离子在空气中容易被氧化而变质，氧化过程的化学方程式可以写成：12FeSO4＋3O2＋6H2O===4Fe(OH)3↓＋4Fe2(SO4)3，由此可得出绿矾中的杂质可能为Fe(OH)3和Fe2(SO4)3。操作Y是从富马酸亚铁溶液中获得富马酸亚铁晶体的过程，包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等。判断是否洗净的方法是检验富马酸亚铁晶体的表面是否有可溶性杂质，最好的方法是检验洗涤液中是否存在SO。
(2)检验亚铁离子所选用的试剂：稀硫酸、KSCN溶液和酸性高锰酸钾溶液。检验时要先排除Fe3＋的干扰，所以先加KSCN溶液，不变血红色，说明无Fe3＋，然后再取少量滤液，滴加到适量酸性高锰酸钾溶液中氧化亚铁离子，注意高锰酸钾不能过量，否则过量的高锰酸钾会氧化SCN－。

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