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第3节　铁及其化合物
了解铁及其重要化合物的主要性质及其应用。
一、铁
1．与非金属反应
（1）与O2：常温下Fe易生锈，铁锈的主要成分为______；点燃条件下反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
（2）与S反应的化学方程式为____________________。
（3）与Cl2反应的化学方程式为__________________________________________。
2．与H2O反应
3Fe＋4H2O（g）__________________。
3．与酸反应
（1）非氧化性酸
反应的化学方程式为（如稀硫酸）____________________________________。
（2）氧化性酸
与过量稀硝酸反应的化学方程式：______________________________________。
与少量稀硝酸反应的化学方程式：3Fe＋8HNO3（稀）===3Fe（NO3）2＋4H2O＋2NO↑。
常温下遇浓硫酸、浓硝酸发生________。
4．与盐溶液反应
（1）与CuSO4溶液反应的化学方程式：___________________________________。
（2）与FeCl3溶液反应的化学方程式：________________________。
即时训练1 铁有＋2、＋3价两种价态，单质铁与__________（填下列编号，下同）反应时只生成＋3价铁；与________________反应时生成＋2价铁；与____________反应时既生成＋2价铁也生成＋3价铁。
所选试剂：①Cl2　②O2　③H2O　④S　⑤盐酸　⑥稀硝酸（足量）　⑦稀硫酸　⑧CuSO4溶液　⑨FeCl3溶液
特别提示：铁是中学阶段唯一系统学习的变价金属元素，也是目前使用最广泛的金属，在自然界中含量仅次于铝，所以是常考的知识点。我们在复习时，不仅要抓住铁的价态，而且还要注意铁的特殊性，如钝化。
二、铁的化合物
1．铁的氧化物
氧化亚铁 氧化铁 四氧化三铁
俗称 — 铁红 磁性氧化铁
色态 黑色固体 红棕色固体 黑色晶体
铁的价态 ＋2 ＋3 ＋2、＋3
水溶性 不溶 不溶 不溶
与盐酸反应 Fe3O4＋8HCl===2FeCl3＋FeCl2＋4H2O
与CO反应
2．铁的氢氧化物
名称 氢氧化亚铁 氢氧化铁
化学式
颜色状态
受热分解 —
制备离子方程式
与盐酸反应的离子方程式
二者的关系 空气中，______沉淀Fe（OH）2迅速转变为______色，最后变成____色，发生反应的化学方程式为________________
3．Fe2＋和Fe3＋的相互转化
Fe2＋Fe3＋
写出上述转化的离子方程式：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________。
即时训练2氧化亚铁溶于过量稀硫酸，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，上述白色沉淀和残渣分别是（　　）。
A．Fe（OH）3　Fe2O3
B．Fe（OH）2　Fe2O3
C．Fe（OH）2　Fe（OH）3
D．Fe（OH）2　Fe3O4
三、Fe3＋的鉴别
向含有Fe3＋的盐溶液中滴加________溶液，溶液显______色。
即时训练3下列物质充分反应后，滴入KSCN溶液，显红色的是（　　）。
A．FeO＋HCl（溶液）　　　B．过量铁＋稀硫酸
C．FeCl2（溶液）＋Cl2 D．Fe＋CuSO4（溶液）
一、“铁三角”的转化关系及应用
1．转化关系
2．在除杂方面的应用
主要成分 杂质 除杂方法
FeCl3 FeCl2 加氯水或H2O2
FeCl2 FeCl3 加过量铁粉后过滤
FeCl2 CuCl2 加过量铁粉后过滤
3.在离子共存方面的应用
（1）Fe2＋与NO（H＋）、ClO－、MnO不能大量共存。
（2）Fe与S2－、I－、SO不能大量共存。
4．在盐溶液的配制、保存方面的应用
（1）含Fe2＋的盐溶液：
①加少量铁粉，防止Fe2＋被氧化。
②加少量相应的酸，抑制Fe2＋水解。
（2）含Fe3＋的盐溶液：
加少量相应的酸，抑制Fe3＋水解。
【例1－1】 某厂的酸性工业废水中含有一定量的Fe3＋、Cu2＋、Au3＋等离子。有人设计了下图的工艺流程，利用常见的稀硫酸、稀硝酸、烧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______________________。
【例1－2】 下列物质反应后一定有＋3价铁生成的是________。
①铁与过量的硫加热时反应　②过量的铁与氯气加热时发生反应　③铁与过量稀硫酸反应后，再加入KNO3　④Fe（NO3）2溶液中加入少量盐酸　⑤过量铁与稀硝酸反应
⑥Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中　⑦铁丝在纯氧中燃烧
二、Fe2＋、Fe3＋的鉴别方法
1．直接观察颜色
含Fe3＋的溶液呈黄色，含Fe2＋的溶液呈浅绿色。
2．利用显色反应
3．利用铁化合物沉淀的颜色
有关反应离子方程式：Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓
4Fe（OH）2＋2H2O＋O2===4Fe（OH）3
Fe3＋＋3OH－===Fe（OH）3↓
4．利用Fe3＋的氧化性
（1）
有关离子反应方程式：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
（2）
有关离子反应方程式：2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2
5．利用Fe2＋的还原性
（1）
有关离子反应方程式：5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O
（2）
有关离子反应方程式：2Fe2＋＋Br2===2Fe3＋＋2Br－
注意：①Fe3＋的检验方法很多，但在没有特殊要求的条件下，最好选择KSCN溶液，因为此法最灵敏。
②检验Fe2＋的最好方法：加KSCN溶液（无明显现象），然后加氯水（溶液变红色）。
③检验Fe3＋中是否还有Fe2＋的最好方法：加高锰酸钾酸性溶液（溶液是否褪色）。
【例2－1】 某种催化剂为铁的氧化物。化学兴趣小组在实验室对该催化剂中铁元素的价态进行探究：将适量稀硝酸加入少许样品中，加热溶解；取少许溶液，滴加KSCN溶液后出现红色，一位同学由此得出该催化剂中铁元素价态为＋3价的结论。
（1）请指出该结论是否合理并说明理由______________________________________。
（2）请完成对铁元素价态的探究。限选实验仪器与试剂：烧杯、试管、玻璃棒、药匙、滴管、酒精灯、试管夹；3 mol·L－1 H2SO4、3% H2O2、6 mol·L－1 HNO3、0.01 mol·L－1 KMnO4、NaOH稀溶液、0.1 mol·L－1 KI、20% KSCN、蒸馏水。
①提出合理假设
假设1：催化剂中铁元素的价态为＋3价；
假设2：催化剂中铁元素的价态为＋2价；
假设3：_______________________________________________________________。
②设计实验方案证明你的假设（此题不作答）
③实验过程
根据②的实验方案，进行实验。按下表格式写出实验操作步骤、预期现象与结论。
实验操作 预期现象与结论
步骤1：
步骤2：
步骤3：
……
【例2－2】（2012上海静安一模）某溶液中可能存在Fe3＋、Fe2＋、I―、HCO、Cl－、NO六种离子中的几种。现进行下列实验：
①取少量溶液滴加KSCN溶液，溶液呈红色；
②另取少量原溶液滴加盐酸，溶液的棕黄色加深。
据此可以推断，该溶液中肯定不存在的离子是（　　）。
A．I―、HCO B．Fe2＋、HCO、NO
C．I－、HCO、Cl－ D．Fe3＋、I－、HCO
Fe（OH）2的制备
因Fe（OH）2在空气中易被氧化，4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3，故Fe（OH）2在水中稳定存在的寿命只有几秒钟。在实验室制取Fe（OH）2时，一定要用新制的亚铁盐和先加热驱赶掉O2的NaOH溶液，且滴管末端要插入试管内的液面以下，再滴加NaOH溶液，也可以在反应液面上滴加植物油或苯等物质进行液封，以减少Fe（OH）2与O2的接触。
关于Fe（OH）2制备的方法很多，核心问题有两点：一是溶液中的溶解氧必须除去；二是反应过程必须与O2隔绝。
【实验典例】
如图所示，此装置可用来制取和观察Fe（OH）2在空气中被氧化的颜色变化。实验时必须使用铁屑和6 mol·L－1的硫酸，其他试剂任选。填写下列空白：
（1）B中盛有一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的药品是________。A中反应的离子方程式是____________________________________。
（2）实验开始时先将活塞a______（填“打开”或“关闭”）。
（3）简述生成Fe（OH）2的操作过程________________________________________。
（4）实验完毕，打开b处活塞，放入一部分空气，此时B瓶中发生的反应为________________________________________________________________________。
（5）下列各图示中____________能较长时间看到Fe（OH）2白色沉淀。
1．（高考集萃）下列叙述中不正确的是________。
A．（2012天津理综）Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3
B．（2012重庆理综）Fe与S混合加热生成FeS2
C．（2012浙江理综）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
D．（2012江苏化学）FeCl3溶液能与Cu反应，可用于蚀刻印刷电路
E．（2012广东理综）1 mol Fe与过量的稀硝酸反应，转移2NA个电子
F．（2012广东理综）Fe3＋有氧化性，所以FeCl3溶液可用于回收旧电路板中的铜
2．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＋的氧化性强于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＋
3．（2012湖南四市联考）含有1 mol HNO3的稀硝酸分别与不同质量的铁粉反应，所得氧化产物a、b与铁粉物质的量关系如图所示。下列有关判断正确的是（　　）。
A．a是Fe（NO3）2曲线
B．n1＝0.375
C．p＝0.20
D．n2＝0.30
4．下列说法中正确的是（　　）。
A．硫酸亚铁溶液和氢氧化钠溶液在空气中久置后均会变质
B．用适量铜粉除去CuCl2溶液中少量的FeCl3
C．Al与S直接化合可以得到Al2S3，Fe与S直接化合也可以得到Fe2S3
D．Fe2O3分别与浓硝酸和稀硝酸反应，二者产物不同
5．（1）（2012课标全国理综）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；
（2）（2012海南化学）在FeCl3溶液蚀刻铜箔制造电路板的工艺中，废液处理和资源回收的过程简述如下：
ⅰ.向废液中投入过量铁屑，充分反应后分离出固体和滤液；
ⅱ.向滤液中加入一定量石灰水，调节溶液pH，同时鼓入足量的空气。
已知：Ksp[Fe（OH）3]＝4.0×10－38
回答下列问题：
①FeCl3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）
参考答案
基础梳理整合
一、1.(1)Fe2O3　3Fe＋2O2Fe3O4
(2)Fe＋S△,FeS
(3)2Fe＋3Cl22FeCl3
2．Fe3O4＋4H2
3．(1)Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑
(2)Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋2H2O＋NO↑　钝化
4．(1)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu　(2)2FeCl3＋Fe===3FeCl2
即时训练1
答案：①⑥　④⑤⑦⑧⑨　②③
二、1.FeO＋2HCl===FeCl2＋H2O　Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O　FeO＋COFe＋CO2　Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2　Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2
2．Fe(OH)2　Fe(OH)3　白色絮状　红褐色固体　2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O↑　Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓　Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O　Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O　白色　灰绿　红褐　4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3
3．①2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－　②Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋　③Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋
即时训练2
B
三、KSCN　红
即时训练3
C
核心归纳突破
【例1－1】 答案：(1)铁屑　稀硫酸　稀硝酸　氢氧化钠　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　用作红色涂料　用作制造铜盐的原料
解析：由氧化铜可知D为Cu(OH)2，所以④为氢氧化钠；同理，由铁红可知⑤为氢氧化钠；C含Cu2＋、E含Fe2＋，②是稀硫酸，除去沉淀A中过量的Fe；①是铁屑，可还原废水中的Cu2＋、Au3＋。B为Cu、Au混合物，加入③稀硝酸溶解铜。
【例1－2】 答案：②③④⑦
解析：①生成FeS；②不论铁粉是否过量，与氯气反应均生成FeCl3；③铁与稀硫酸生成Fe2＋，硫酸过量溶液显酸性，NO把Fe2＋氧化为Fe3＋；⑤铁与稀硝酸生成Fe3＋，但过量的铁最终把Fe3＋全部还原成Fe2＋；⑥当Fe过量时，最终溶液中只含Fe2＋；⑦生成Fe3O4。
【例2－1】 答案：(1)该结论不合理。稀硝酸有强氧化性，若该铁元素的价态为＋2价，则被氧化为＋3价，同样使溶液变红色　(2)①催化剂中铁元素的价态既有＋3价，也有＋2价
③
实验操作 预期现象与结论
步骤1：用滴管取一定量3 mol·L－1 H2SO4放入试管中，加热煮沸数分钟以除去溶于其中的氧气 —
步骤2：用药匙取少量样品于试管中，用滴管加入适量除氧后的3 mol·L－1 H2SO4并加热，充分反应后得A溶液 固体溶解，溶液颜色有变化
步骤3：取少许A溶液于试管中，滴加1～2滴20%KSCN溶液，振荡 (1)若溶液不呈红色，则假设2成立(2)若溶液呈红色，则假设1或假设3成立
步骤4：另取少许A溶液于试管中，滴加1～2滴0.01 mol·L－1 KMnO4溶液，振荡 结合步骤3中的(2)：(1)若溶液呈紫红色，则假设1成立(2)若溶液紫红色褪去，则假设3成立
解析：根据HNO3具有强氧化性，能将Fe2＋氧化为Fe3＋，对铁的氧化物中铁元素价态提出全为＋2价或全为＋3价或＋2价和＋3价共存三种假设。
实验过程：可用稀硫酸溶解铁的氧化物(要除去稀硫酸中溶解的O2)，根据溶液颜色变化，推测铁元素可能的化合价，然后取少量上述溶液，滴加KMnO4溶液，根据KMnO4溶液是否褪色，确定是否存在＋2价铁元素；另取少量溶液，滴加KSCN溶液，根据溶液是否变红色，确定是否存在＋3价铁元素。
【例2－2】 A　解析：由①可知溶液中一定含有Fe3＋，有Fe3＋一定无I―和HCO；由②棕黄色加深可知溶液中Fe2＋被氧化为Fe3＋，所以一定含有NO，可能含有Cl－。
实验探究拓展
实验典例
答案：(1)铁屑　Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑　(2)打开
(3)关闭活塞a，使FeSO4溶液压入B中进行反应
(4)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(5)①②③⑤
解析：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，产生的H2将Fe2＋压入B中，Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓；Fe(OH)2在空气中很容易被氧化，即4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。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，并使整个装置与空气或氧气隔绝。
演练巩固提升
1．ABCE　解析：A选项，只能生成FeCl3，错误；B选项，生成FeS，错误；C选项，在加热过程中Fe2＋易被空气中的氧气氧化，且硫酸亚铁铵可能分解等，应该用冷却结晶的方法，错误；E选项，由于硝酸过量，1 mol Fe转移3 mol电子，错误。
2．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，发生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恰好完全发生反应：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。
3．D　解析：一开始硝酸过量发生的反应为Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，所以q＝n1＝0.25、a是生成Fe(NO3)3曲线，n1时生成n(Fe3＋)＝0.25 mol，然后发生2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，b为生成Fe(NO3)2曲线，p点Fe3＋、Fe2＋物质的量相等，设n2时与Fe3＋反应的n(Fe)为x，
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
2x　　 x　 　3x
0．25 mol－2x＝3x，x＝0.05 mol，所以p＝0.15、n2＝0.25＋0.05＝0.30，D选项正确。
4．A　解析：A选项，硫酸亚铁会被空气中的氧气氧化，氢氧化钠会与空气中的CO2反应，正确；B选项，FeCl3与Cu反应生成杂质FeCl2，错误；C选项，Fe与S反应生成FeS，错误；D选项，均生成Fe(NO3)3和H2O，错误。
5．答案：(1)盐酸　Cl2
(2)①2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
②回收铜　Cu和Fe　加足量盐酸反应后过滤
③FeCl2＋Ca(OH)2===Fe(OH)2↓＋CaCl2
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
④c(Fe3＋)＝ mol·L－1＝4.0×10－11 mol·L－1
解析：(2)先置换出铜，铁过量，固体为铁与铜的混合物，再分离铜应加入足量盐酸后过滤；③步骤ⅱ是亚铁离子生成Fe(OH)2，鼓入空气转化成Fe(OH)3；(4)由Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)·[c(OH－)]3，c(OH－)＝KW/c(H＋)，可求c(Fe3＋)。
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第三单元　金属及其化合物
第1节　钠及其化合物
了解钠及其重要化合物的主要性质和应用。
一、钠的性质
1．物理性质
（1）钠、水、煤油三者密度关系：______________；
（2）熔点：______100 ℃；
（3）硬度：________。
2．化学性质
（1）与非金属单质（如O2、Cl2）的反应
（2）与水反应
①离子方程式：______________________________。
②与含有酚酞的水反应的实验现象及解释：
3．钠的制取及安全
（1）制取金属钠的化学方程式：________________________________________。
（2）钠着火一般用沙子扑灭，而不能用水、泡沫灭火器或干粉灭火器来扑灭。
即时训练1下列说法中正确的是________。
①钠与煤油、CCl4均不反应，所以可以保存在煤油或CCl4中　②钠可以保存在酒精中　③在自然界中，没有游离态的钠　④1 mol钠分别与足量水、氧气、氯气充分反应时，均转移1 mol电子　⑤钠与水反应可能产生O2　⑥Na可以把Cu从其盐溶液中置换出来　⑦钠在常温下与空气充分接触，因为氧气过量，所以会生成Na2O2
特别提示：（1）Na与氧气反应因条件不同，产物也不相同；（2）Na的性质很简单，用一句话[钠与酸、水、氯、氧、硫（均反应），安全保存在煤油]或一段话记忆：银白轻低软，传导热和电，遇氧产物变，遇氯生白烟，遇水记五点，浮熔游响红，遇酸酸优先，遇盐水在前。
二、钠的重要化合物
1．Na2O和Na2O2的比较
氧化物 Na2O Na2O2
色态
属性 ________性氧化物 过氧化物
电子式
氧元素的化合价
所含离子 存在__________离子 存在______________离子
与H2O反应的化学方程式
与CO2反应的化学方程式
用途 — 供氧剂、漂白、杀菌等
保存 隔绝空气 隔绝空气
2．Na2CO3和NaHCO3的比较
Na2CO3俗名________，也叫________，溶液呈________性；NaHCO3俗名__________，溶液也呈________性，相同条件下其溶解度比Na2CO3的________。
完成下列（1）、（2）中反应的离子方程式：
（1）加入过量盐酸
Na2CO3：______________________________________________________________，
NaHCO3：______________________________________________________________；
（2）加入过量澄清石灰水
Na2CO3：_______________________________________________________________，
NaHCO3：______________________________________________________________；
（3）向Na2CO3溶液中通入CO2气体，离子方程式是________________________；
（4）加热Na2CO3和NaHCO3固体混合物，发生反应的化学方程式_____________。
即时训练2（1）怎样鉴别Na2O、Na2O2
答：_________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________。
（2）利用澄清石灰水能否鉴别Na2CO3、NaHCO3溶液？用盐酸呢？
答：_______________________________________________________________________；
________________________________________________________________________。
三、焰色反应
1．概念
很多金属或它们的化合物在灼烧时，都会使火焰呈现特殊的颜色，这在化学上叫做焰色反应。
2．常见元素的焰色
钠元素：______；钾元素：______（透过____________）。
即时训练3 下列说法中正确的是________。
①焰色反应是化学变化　②不论灼烧Na2CO3、NaCl、Na2SO4还是钠单质燃烧，均发出黄色火焰　③用焰色反应检验钾时，可直接观察火焰的颜色　④用焰色反应可以鉴别NaCl和KCl
一、钠与盐反应
1．与盐溶液的反应
将钠投入CuSO4溶液中，反应方程式为2Na＋2H2O＋CuSO4===Cu（OH）2↓＋Na2SO4＋H2↑；现象：钠浮在水面上，发生剧烈反应并熔化成一个闪亮的小球，小球四处游动发出嘶嘶的声音，小球逐渐减小，最后消失，溶液中生成蓝色沉淀。
2．与熔融盐反应
4Na＋TiCl44NaCl＋Ti
【例1】 把小块金属钠分别投入到盛有饱和NaCl溶液、饱和NH4Cl溶液、FeCl3溶液的烧杯中，填写下表：
现象 化学方程式
饱和NaCl溶液
饱和NH4Cl溶液
FeCl3溶液
方法归纳
钠与盐的水溶液反应时，实质上是钠先与水反应生成H2和NaOH，然后再分析生成的NaOH是否与盐发生复分解反应，不能理解为一个简单的置换反应。
二、Na2O2的化学性质
1．Na2O2与H2O、CO2反应
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
复习Na2O2的化学性质时，要从以下四个角度探究：
（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H2O还是与CO2反应均生成1 mol O2，转移2 mol电子。
（2）从物质的量的角度
①2 mol Na2O2不论与水还是与CO2反应均生成1 mol O2，消耗2 mol H2O或2 mol 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。
2．Na2O2的强氧化性
Na2O2具有强氧化性，可氧化还原性物质，如：
（1）Na2O2能氧化还原性气体SO2：Na2O2＋SO2===Na2SO4。
（2）Na2O2投入FeCl2的溶液中，可将Fe2＋氧化成Fe3＋，同时生成Fe（OH）3沉淀。
（3）Na2O2投入Na2SO3溶液中，可将SO氧化成SO。
（4）Na2O2因有较强的氧化性，所以有漂白性，能使品红溶液褪色。
【例2】 下列关于Na2O2的说法中正确的是________。
A．与SO2反应生成Na2SO3与O2
B．Na2O2投入到紫色石蕊溶液中，溶液先变蓝色，后褪色
C．Na2O2能与酸反应生成盐和水，所以Na2O2是碱性氧化物
D．Na2O2与水反应，Na2O2是氧化剂，水是还原剂
E．3.9 g Na2O2吸收足量的CO2时转移的电子数约是6.02×1022
F．在密闭容器中充分加热等物质的量的Na2O2和NaHCO3固体混合物，残留的固体物质是NaOH、Na2CO3
G．在密闭容器中充分加热1 mol Na2O2和2 mol NaHCO3固体混合物，残留的固体物质是NaOH、Na2CO3
I．Na2O2能与CO2反应产生O2，可用作高空飞行或潜水的供氧剂
三、关于Na2CO3、NaHCO3主要性质的比较及鉴别
1．鉴别方法
2．转化
NaHCO3Na2CO3
3．与足量盐酸反应的比较
（1）反应速率
由于Na2CO3需逐步结合两个H＋（H＋＋CO===HCO、H＋＋HCO===CO2↑＋H2O）才放出CO2，故NaHCO3与盐酸反应放出CO2的速率快。
（2）耗酸量
①等物质的量的Na2CO3与NaHCO3，前者耗酸量是后者的2倍；②等质量的Na2CO3与NaHCO3，前者耗酸量多。
（3）CO2的生成量
等物质的量时产生的CO2相等；等质量时NaHCO3产生的CO2多。
【例3－1】下列叙述中正确的是________。
A．向含有CaCO3沉淀的水中通入CO2至沉淀恰好溶解，再向溶液中加入NaHCO3溶液，又有CaCO3沉淀生成
B．向Na2CO3溶液中逐滴加入等物质的量的稀盐酸，生成的CO2与原Na2CO3的物质的量之比为1∶2
C．等质量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量盐酸反应，在同温同压下，生成的CO2体积相同
D．向Na2CO3饱和溶液中通入CO2，有NaHCO3结晶析出
E．将试样加水溶解后，再加入足量Ca（OH）2溶液，有白色沉淀生成，以检验NaHCO3固体中是否含Na2CO3
F．NaOH固体中混有NH4HCO3，可直接加热除去NH4HCO3
G．碳酸钠、碳酸氢钠溶液都显碱性，且都可作为食用碱
误区警示
在解决这种类型的题时，一定要注意是等质量还是等物质的量，盐酸的量是足量、少量，还是具体数值；还应注意，在相同条件下，碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠。
【例3－2】 （2012北京朝阳期末）常温下，向物质的量浓度均为0.1 mol·L－1的盐酸和氯化钙的混合溶液中不断滴入0.1 mol·L－1碳酸钠溶液，下图中关系正确的是（　　）。
Na2CO3与NaHCO3的鉴别及性质比较
Na2CO3与NaHCO3是日常生活中常接触到的两种钠盐，高考经常将二者的鉴别、用途、推断、计算等作为热点来考查，解题时要注意分析仪器的特点及注意排除杂质的干扰，对实验进行正确地设计和评价。
【实验典例】
某校四个化学课外小组为了鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种白色固体，分别用不同方法做了以下实验，如图Ⅰ～Ⅳ所示。
（1）一、二两小组分别用图Ⅰ、Ⅱ所示装置进行实验，其中能够达到实验目的的是______（填实验装置序号）。
（2）接着三、四小组用图Ⅲ、Ⅳ所示装置实验，均能鉴别这两种物质，但与实验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可以做到用同一套装置在同一条件下进行对比实验，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中应装入的固体最好是____________（填化学式）。
（4）某同学将质量为m1 g的NaHCO3固体放在试管中加热片刻，冷却后测得剩余固体的质量为m2 g。试管中发生反应的化学方程式是______________________；生成的Na2CO3的质量为______。
（5）将碳酸氢钠溶液与澄清石灰水混合并充分反应。
①当澄清石灰水过量时，其离子方程式为____________________。
②当碳酸氢钠与氢氧化钙物质的量之比为2∶1时，所得溶液中溶质的化学式为______，请设计实验检验所得溶液中溶质的阴离子：___________________________________。
1．（高考集萃）下列叙述中正确的是________。
A．（2012北京理综）切开的金属Na暴露在空气中，光亮表面逐渐变暗原因：2Na＋O2===Na2O2
B．（2012北京理综）Na2O2在潮湿的空气中放置一段时间，变成白色黏稠物原因：2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
C．（2012重庆理综）NaHCO3的热稳定性大于Na2CO3
D．（2012福建理综）金属钠着火时，用细沙覆盖灭火
E．（2012海南化学）小苏打的主要成分是碳酸钠
2．（2012河北衡水中学调研）将一定量的NaOH和NaHCO3的混合物X放在密闭容器中加热，充分反应后生成V1L气体Z（V1≠0）。反应后的固体残渣Y与过量的稀盐酸反应，又生成V2L气体Z（V1、V2均为标准状况下气体的体积）。下列判断错误的是（　　）。
A．Y的成分为Na2CO3
B．Z的成分为CO2
C．V1＞V2
D．X中n（Na＋）＝ mol
3．（2012上海松江一模）把一定量金属钠投入Ca（HCO3）2溶液中，有多个反应发生，下列有关的离子方程式错误的是（　　）。
A．2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑
B．Ca2＋＋HCO＋OH－===CaCO3↓＋H2O
C．Ca2＋＋3HCO＋3OH－===CaCO3↓＋2CO＋3H2O
D．Ca2＋＋2HCOCaCO3↓＋CO2↑＋H2O
4．在一定条件下，将钠与氧气反应的生成物1.5 g溶于水，所得溶液恰好能被80 mL浓度为0.50 mol·L－1盐酸中和，则该生成物的成分是（　　）。
A．Na2O B．Na2O2
C．Na2O和Na2O2 D．Na2O2和NaO2
5．（2012陕西西安质检）烧碱、纯碱等都是重要的化工原料。
（1）利用下图装置可以证明二氧化碳与烧碱溶液发生了反应。
①若将A与B连接，打开止水夹，将胶头滴管中的液体挤入烧瓶，此时的实验现象是__________________________________________________________________________，开始反应时的离子方程式是_____________________________________________。
②若其他操作不变，将A与C连接，可观察到的现象是___________________________ _____________________________________________。
（2）向100 mL 1 mol·L－1烧碱溶液中不断通入一定量CO2充分反应后，将溶液在低温下蒸干得到白色固体X，X的组成可能有四种情况，按出现的先后顺序分别是：Ⅰ.NaOH、Na2CO3，Ⅱ.________，Ⅲ.Na2CO3、NaHCO3，Ⅳ.________。
①常温下，将得到的固体X重新溶于水，在所得溶液中加入盐酸；使溶液的pH＝7，再将溶液蒸干，得到固体的质量为________g，在蒸干的实验中，用到的玻璃仪器有________种。
②若要验证白色固体X是第Ⅰ种组成，依次加入的试剂为________（填序号字母）。
A．盐酸　　　　　　　 B．MgCl2溶液
C．BaCl2溶液 D．Ba（OH）2溶液
E．酚酞溶液
③若白色固体X为第Ⅲ种组成，下列实验方案中不能测定其中NaHCO3质量分数的是________。
A．取m g X与足量Ba（OH）2溶液充分反应，过滤，洗涤，烘干得n g固体
B．取m g X与足量盐酸充分反应，加热，蒸干，灼烧得n g固体
C．取m g X充分加热，减重n g
D．取m g X与足量稀硫酸充分反应，逸出的气体被足量碱石灰吸收，增重n g
④若白色固体X的质量为7.0 g，则X的组成为________（填“Ⅰ”“Ⅱ”“Ⅲ”或“Ⅳ”）。
差量法
差量法是依据化学反应前后的某些“差量”（固体质量差、溶液质量差、气体体积差、气体物质的量差等）与反应物或生成物的变化量成比例而建立的一种解题法，此法也就是有关化学方程式计算的变形。
1．基本思路：将“差量”看做化学方程式右端的一项，将已知差量（实际差量）与化学方程式中的对应差量（理论差量）列成比例。用差量法解题的关键是正确找出理论差量。
2．适用条件：
（1）反应不完全或有残留物。
在这种情况下，差量反映了实际发生的反应，消除了未反应物质对计算的影响，使计算得以顺利进行。
（2）反应前后存在差量，且此差量易求出。这是使用差量法的前提。只有在差量易求得时，使用差量法才显得快捷，否则，应考虑用其他方法来解。
3．原理：在化学反应前后，物质的质量差和参加该反应的反应物或生成物的质量成正比例关系，这就是根据质量差进行化学计算的原理。
4．基本步骤及形式：
（1）审清题意，分析产生差量的原因。
（2）将差量写在化学反应方程式的右边，并以此作为关系量。
（3）写出比例式，求出未知数，如：m g NaHCO3与Na2CO3固体混合物加热分解后，恢复到原温度质量变为n g，可用差量法计算出原NaHCO3的物质的量，格式如下：
2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O　 Δm
2 mol 62 g
x （m－n）g
列比例式＝，即可求出。
5．差量法的分类及示例
（1）质量差法
【示例1】 在1 L 2 mol·L－1的稀硝酸中加入一定量的铜粉，充分反应后溶液的质量增加了13.2 g，问：（1）加入的铜粉是多少克？（2）理论上可产生NO气体多少升？（标准状况下）
解析：硝酸是过量的，不能用硝酸的量来求解。设加入的铜粉物质的量为x，生成的NO物质的量为y。
3Cu＋8HNO3===3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O　Δm
3 mol 2 mol （192－60）g
x y 13.2 g
x＝0.3 mol　y＝0.2 mol
即加入的铜粉是0.3 mol×64 g· mol－1＝19.2 g，产生NO的体积为0.2 mol×22.4 L· mol－1＝4.48 L。
答案：（1）19.2 g　（2）4.48 L
（2）气体物质的量或体积差法
【示例2】 在一定条件下，向一体积可变的密闭容器中，充入2 L N2和3 L H2，发生如下反应N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）后，恢复到原来状况，测得气体体积变为4 L，则N2的转化率为______。
解析：设参加反应的N2的体积为x。
N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　 ΔV
1 3 2 2
x （5－4）L
x＝0.5 L
即可求出N2的转化率为25%。
答案：25%
1．为了检验某含有NaHCO3杂质的Na2CO3样品的纯度，现将w1 g样品加热，其质量变为w2 g，则该样品的纯度（质量分数）是（　　）。
A. B.
C. D.
2．向100 g NaCl和Na2O2的混合固体中通入过量CO2，使其充分反应，最后称量得固体114 g，则原固体中含有的Na2O2的物质的量为（　　）。
A．1 mol B．1.5 mol
C．0.5 mol D．2 mol
3．向50 g FeCl3溶液中放入一小块Na，待反应完全后，过滤，得到仍有棕黄色的溶液45.9 g，则投入的Na的质量为（　　）。
A．4.6 g B．4.1 g
C．6.9 g D．9.2 g
4．标准状态下，将1 000 mL CO2与一定量的Na2O2充分反应，恢复到原状态，气体体积变为776 mL，则Na2O2的质量为多少克？
5．把质量为10 g的铁片放在50 g硫酸铜溶液中，充分反应后取出，洗净、干燥、称重，铁片的质量增加到10.6 g，问析出多少克铜？原硫酸铜溶液中溶质的质量分数是多少？
参考答案
基础梳理整合
一、1.(1)水＞钠＞煤油　(2)小于　(3)较小
2．(1)4Na＋O2===2Na2O　2Na＋O2Na2O2　2Na＋Cl22NaCl
(2)①2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑
②密度比水小　反应放热，钠的熔点低　有气体生成　反应剧烈　生成了碱(NaOH)
3．(1)2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
即时训练1
答案：③④
二、1.白色粉末　淡黄色粉末　碱　Na＋[∶∶]2－Na＋
Na＋[∶∶∶]2－Na＋　－2　－1　Na＋、O2－　Na＋、O　Na2O＋H2O===2NaOH　2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑　Na2O＋CO2===Na2CO3　2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
2．纯碱　苏打　碱　小苏打　碱　小
(1)2H＋＋CO===CO2↑＋H2O
H＋＋HCO===CO2↑＋H2O
(2)CO＋Ca2＋===CaCO3↓　HCO＋OH－＋Ca2＋===CaCO3↓＋H2O
(3)CO＋CO2＋H2O===2HCO
(4)2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑
即时训练2
(1)①通过物理性质：白色粉末为Na2O，淡黄色粉末为Na2O2；②分别加到盛有水的试管中，把带火星木条放在试管口，木条复燃的为Na2O2
(2)不能；因为澄清石灰水与二者反应均有白色沉淀生成　用盐酸可以；盐酸与NaHCO3反应生成气体的速率快
三、2.黄色　紫色　蓝色钴玻璃
即时训练3
答案：②④
核心归纳突破
【例1】 答案：
现象 化学方程式
钠浮在水面上，熔化成一个闪亮的小球，小球四处游动，并发出嘶嘶的声音，小球逐渐减小，最后消失，放出无色无味气体，析出晶体 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
钠浮在水面上，熔化成一个闪亮的小球，小球四处游动，并发出嘶嘶的声音，小球逐渐减小，最后消失，有刺激性气味气体放出 2Na＋2NH4Cl===2NaCl＋H2↑＋2NH3↑
钠浮在水面上，熔化成一个闪亮的小球，小球四处游动，并发出嘶嘶的声音，小球逐渐减小，最后消失，放出无色无味气体，有红褐色沉淀生成 6Na＋6H2O＋2FeCl3===6NaCl＋3H2↑＋2Fe(OH)3↓
解析：Na与水溶液反应，一定有Na与水反应时的现象，然后Na与水反应生成的NaOH再与盐反应。(1)中会有NaCl晶体析出；(2)NaOH与NH4Cl反应生成氨气；(3)NaOH与FeCl3反应生成Fe(OH)3沉淀。
【例2】 BFI　解析：A选项，Na2O2有强氧化性，SO2有还原性，应生成Na2SO4；B选项，Na2O2与H2O反应生成NaOH，而使石蕊变蓝，但Na2O2又具有强氧化性，又使溶液褪色，正确；C选项，能和酸发生复分解反应，生成盐和水的氧化物叫碱性氧化物，而Na2O2和酸的反应是氧化还原反应，除生成盐和水外，还有氧气生成，错误；D选项，Na2O2与水的反应，Na2O2既作氧化剂，又作还原剂，H2O既不是氧化剂，也不是还原剂，错误；E选项，1 mol Na2O2与CO2反应转移1 mol电子，所以3.9 g(0.05 mol)Na2O2转移0.05 mol电子，错误；F选项，假设NaHCO3为2 mol，首先发生2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O生成1 mol CO2、1 mol H2O，首先考虑Na2O2与CO2发生反应，1 mol CO2与1 mol Na2O2发生反应生成1 mol Na2CO3、1 mol H2O再与余下的1 mol Na2O2发生反应生成2 mol NaOH，正确；结合F选项可知G选项错误。
【例3－1】 DG　解析：CaCO3与CO2反应生成Ca(HCO3)2，再加入NaHCO3溶液无现象，A错误；向Na2CO3溶液中逐滴加入等物质的量的稀盐酸，仅生成NaHCO3，无CO2气体放出，B错误；等质量的NaHCO3和Na2CO3，其中NaHCO3的物质的量多，与足量HCl反应时，放出的CO2多，C错误；D项发生的反应为：Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3↓，由于Na2CO3溶液饱和，且NaHCO3的溶解度较小，故有结晶析出，正确；NaHCO3、Na2CO3均与Ca(OH)2反应生成白色沉淀，E错误；F选项，加热可生成Na2CO3，错误；G选项，碳酸钠、碳酸氢钠均水解，正确。
【例3－2】 B　解析：一开始盐酸过量，首先发生Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑，盐酸反应完后再发生Na2CO3＋CaCl2===2NaCl＋CaCO3↓，A、D错误；反应过程中HCl→NaCl、CaCl2→2NaCl，但溶液的体积增大，所以导电能力逐渐减弱，加入碳酸钠溶液一定量后，离子的浓度几乎不变，导电能力不变，B正确；随着碳酸钠溶液的加入，最后溶液呈碱性，C错误。
实验探究拓展
实验典例
答案：(1)Ⅱ　(2)D　(3)NaHCO3
(4)2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑　
(5)①HCO＋Ca2＋＋OH－===CaCO3↓＋H2O　②Na2CO3　取适量溶液，加入BaCl2溶液看是否生成白色沉淀
解析：
(4)2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O　Δm
2×84 106 44 18 62
x m1－m2
所以＝，解得x＝。
(5)①当澄清石灰水过量时，碳酸氢钠全部参与反应，书写离子方程式时以NaHCO3为准，设NaHCO3化学计量数为1，消耗OH－化学计量数为1，生成CO化学计量数为1，最后生成的CaCO3化学计量数为1；②2NaHCO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，这样可知所得溶液中的溶质为Na2CO3；向溶液中加入BaCl2溶液，看是否生成白色沉淀来检验溶液中的CO。
演练巩固提升
1．D　解析：A选项，是生成白色氧化钠的缘故，错误；B选项，NaOH容易吸水形成黏稠物，Na2CO3不易吸水，所以结合信息“潮湿的空气”应该是水与过氧化钠反应生成氢氧化钠的原因，错误；C选项，NaHCO3的热稳定性小于Na2CO3，错误；E选项，小苏打是碳酸氢钠，错误。
2．C　解析：X加热后有CO2生成，所以反应后固体残渣Y中一定无NaOH，只有Na2CO3，依据Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑可知，残渣Y(Na2CO3)的物质的量为 mol，依据Na守恒可知X中n(Na＋)＝×2 mol，A、B、D均正确；C选项无法确定V1、V2的大小。
3．C　解析：Na与水反应生成NaOH，并放出大量的热，A、D正确；若NaOH少量，发生B选项反应，若NaOH过量，Ca2＋、HCO的化学计量数之比为1∶2，C选项错误。
4．C　解析：根据题给条件n(Na)＝n(NaOH)＝n(HCl)＝80×10－3 L×0.50 mol·L－1＝0.04 mol，若生成物为Na2O，其质量为×0.04 mol×62 g·mol－1＝1.24 g，若生成物为Na2O2，其质量为×0.04 mol×78 g·mol－1＝1.56 g，而实际生成物的质量是1.5 g，故是Na2O和Na2O2的混合物，应选C。
5．答案：(1)①水沿导管由广口瓶进入烧瓶
CO2＋2OH－===CO＋H2O
②广口瓶中的长导管口有气泡产生
(2)Na2CO3　NaHCO3
①5.85　2
②CB(或CE)
③D
④Ⅲ
解析：(1)CO2与NaOH反应，使烧瓶中气压减小；(2)①依据Na守恒最终得到0.1 mol NaCl，质量为5.85 g，蒸发用到的玻璃仪器有玻璃棒、酒精灯；②先加过量BaCl2溶液，除去且证明含有Na2CO3，过滤后再加MgCl2溶液或酚酞溶液证明含有OH－；③碱石灰不仅可以吸收CO2，还可以吸收水蒸气，所以D选项无法确定CO2的量；④假设全部生成Na2CO3、NaHCO3，其物质的量分别为0.05 mol、0.1 mol，质量分别为5.3 g、8.4 g，所以X的组成为Na2CO3、NaHCO3的混合物。
化学思想与方法
即时练习
1．A　解析：设样品中含NaHCO3的质量为x，
2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O　　Δm
2×84　　　　　106　　　　　　　　　 62
x　　　　　　　　　　　　　　　　(w1－w2)g
x＝g，
则Na2CO3的质量分数为：＝。
2．C　解析：依据2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2可知2 mol 的Na2O2完全反应固体质量增加(88－32)g，由题意可知固体质量增加(114－100)g，所以参加反应的Na2O2为0.5 mol。
3．C　解析：由信息可知溶液中FeCl3有剩余，Na与水生成的NaOH全部与FeCl3反应，依据差量法：
6Na＋2FeCl3＋6H2O===6NaCl＋2Fe(OH)3↓＋3H2↑　Δm
6 mol　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　82 g
0．3 mol　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　4.1 g
参加反应的Na应为0.3 mol，质量应为6.9 g。
4．答案：1.56 g
解析：依据差量法求解：
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2　ΔV
2 mol　　　　　　　　　　　　22.4 L
x　　　　　　　　　　　(1－0.776)L
x＝0.02 mol，Na2O2的质量为1.56 g。
5．答案：4.8 g　24%
解析：依据差量法求解：
Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu　　　Δm
1 mol　　　　　　1 mol　　8 g
x　　　　　　　　 x　　　0.6 g
x＝ mol＝0.075 mol，析出铜的质量＝0.075 mol×64 g·mol－1＝4.8 g；硫酸铜的质量为0.075 mol×160 g·mol－1＝12 g，质量分数为24%。
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第2节　铝及其化合物
了解铝及其重要化合物的主要性质和应用。
一、铝的重要性质
铝的化学性质 化学方程式
暴露在空气中（与O2反应）
燃烧（与O2反应）
铝热反应（与Fe2O3反应）
与Cl2反应
与HCl反应
与NaOH溶液反应
即时训练1 下列说法中正确的是（　　）。
A．铝合金门窗及餐具坚固耐用，所以铝不活泼，不易与其他物质反应
B．铝不能与Fe3O4发生置换反应
C．铝片放入氢氧化钠溶液中的离子方程式Al＋2OH－===AlO＋H2↑
D．可以用氢氧化钠溶液来除去铁粉中的铝粉
二、铝的重要化合物
1．三氧化二铝
（1）物理性质：Al2O3是高熔点的氧化物，常作为____材料及冶炼金属铝的原料。
（2）化学性质（用离子方程式表示）：
两性
2．氢氧化铝
（1）吸附性：Al（OH）3是难溶于水的白色胶状沉淀物质，它能________水中的悬浮物，常用于水的净化，并能______色素。
（2）两性
（3）受热分解：化学方程式为____________________________________________。
（4）制备：
①向铝盐溶液中加入氨水：Al3＋＋3NH3·H2O??Al（OH）3↓＋3NH。
②向偏铝酸盐溶液中通入过量CO2：___________________________________________ _________________________________________________________________________。
3．明矾[KAl（SO4）2·12H2O]
明矾净水原理：明矾溶于水时，Al3＋发生水解形成________胶体，其吸附能力强，可以吸附水中的杂质形成沉淀，使水澄清，其水解反应的离子方程式为____________________。
即时训练2 下列说法中正确的是________。
A．熔化固体NaOH的坩埚不能选用Al2O3坩埚
B．用盐酸、氢氧化钠溶液均可除去铝表面的氧化膜
C．向AlCl3溶液中加入过量NaOH溶液，离子方程式为：Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓
D．AlCl3溶液中滴入过量的氨水，离子方程式为：Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH
E．向一定量的AlCl3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
F．实验室中我们通常用氨水与Al2（SO4）3溶液反应来制取Al（OH）3，一般不用NaOH溶液
G．除去氧化铁中氧化铝的方法：向混合物中加入过量的氢氧化钠溶液，充分反应后过滤、洗涤、干燥
特别提示：（1）Al2O3、Al（OH）3是中学阶段接触的唯一与碱反应的金属氧化物及氢氧化物，经常应用到除杂、计算，特别是推断题中，所以一定要熟记这两个反应的离子方程式。（2）Al2O3、Al（OH）3只与强碱反应，不与弱碱（如氨水）反应。（3）明矾净水只能除去水中的悬浮杂质，不能杀菌消毒，与氯气净水原理不同。
一、复习Al、Al2O3、Al（OH）3的注意点
1．注意在推断题中的应用
（1）Al与Fe2O3、Fe3O4等发生的置换反应经常出现在推断题中，如一种金属单质在高温下与一种氧化物反应生成另一种金属和氧化物。
（2）既能与酸反应又能与碱反应的物质除Al、Al2O3、Al（OH）3外，还有弱酸酸式盐（如NaHCO3、KHS、KHSO3等）、弱酸铵盐[如（NH4）2CO3、NH4HCO3、CH3COONH4、（NH4）2S等]等。
2．注意在计算题中的应用
Al是我们中学阶段学习的唯一既与H＋反应也与OH－反应的金属，它与酸、碱反应既有相同点，也有不同点。
相同点：Al均被氧化成＋3价，所以1 mol Al不论与H＋反应还是与OH－反应均生成3 g（ mol）H2。
不同点：1 mol Al与H＋反应消耗3 mol H＋，而与OH－反应只消耗1 mol OH－，所以含有等物质的量溶质的NaOH溶液和HCl溶液分别与足量的铝反应时生成的氢气的物质的量之比为3∶1。
3．Al、Al2O3、Al（OH）3与酸碱反应的共同点
Al3＋AlO
Al、Al2O3、Al（OH）3既溶于酸又溶于强碱溶液，与酸反应均生成Al3＋，且每生成1 mol Al3＋均耗3 mol H＋；与碱反应均生成AlO，且每生成1 mol AlO均耗1 mol OH－，记住上述关系，书写有关离子方程式就比较容易。
4．注意酸碱性强弱
Al2O3、Al（OH）3与强酸或强碱反应，但不溶于CO2水溶液或氨水。
【例1－1】 将5.4 g Al投入200.0 mL 2.0 mol·L－1的某溶液中有氢气产生，充分反应后有金属剩余。该溶液可能为（　　）。
A．HNO3溶液　　　　　 B．Ba（OH）2溶液
C．H2SO4溶液 D．HCl溶液
【例1－2】 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
二、“铝三角”及其应用
1．“铝三角”的转化关系
2．与铝及其化合物有关的图像
（1）向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液直至过量，如下图所示：
0～3n：Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓
3n～4n：Al（OH）3＋OH－===AlO＋2H2O
现象：白色沉淀逐渐增多达一定值（A点），继续加NaOH溶液沉淀逐渐溶解，直至完全消失。
（2）向NaOH溶液中逐滴滴加AlCl3溶液直至过量，如下图所示：
0→3n：Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O
3n→4n：3AlO＋Al3＋＋6H2O===4Al（OH）3↓
现象：先无沉淀，后有白色沉淀生成。
（3）向AlCl3溶液中滴加氨水直至过量，如下图所示：
Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH
现象：白色沉淀逐渐增多直至达到一定值（A点），继续加氨水，沉淀量不变。
其他与铝有关的图像还有很多，熟练掌握反应物的定量关系，在分析图像时要从起始点、拐点等入手，以图像的变化联系反应，理清反应先后顺序，再进行量的计算。
3．可溶性铝盐与强碱（如NaOH溶液）反应，铝元素存在形态分析
4．应用
（1）判断离子共存：Al3＋只能存在于酸性溶液中，不能在显碱性的溶液里大量存在，AlO只能存在于强碱性溶液中，不能在显酸性的溶液里大量存在，所以Al3＋与AlO不能大量共存。
（2）实验室中制备Al（OH）3一般用氨水（不用强碱）与Al3＋反应。
（3）提纯、分离Al、Al2O3、Al（OH）3与其他物质的混合物时，常利用加碱法先进行第一步分离。
【例2－1】 （2012河北沧州质检）下列图像表示Al3＋与AlO物质的量变化的曲线，实线表示Al3＋，虚线表示AlO，其中正确的是（　　）。
【例2－2】 下列各组物质，不能按（“―→”表示反应一步完成）关系转化的是（　　）。
选项 a b c
A Al2O3 NaAlO2 Al（OH）3
B AlCl3 Al（OH）3 NaAlO2
C Al Al（OH）3 Al2O3
D MgCl2 Mg（OH）2 MgO
三、铝热反应
1．原理
铝将金属氧化物中化合态的金属还原为金属单质，如Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3、Cr2O3＋2Al2Cr＋Al2O3、3Co3O4＋8Al9Co＋4Al2O3等。
2．实验装置
3．反应现象及结论
剧烈燃烧，放出大量的热，导致混合物剧烈反应过后，纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中；待熔融物冷却后，除去外层熔渣，可以发现落下的是铁珠。
4．应用
（1）野外焊接钢轨；
（2）冶炼高熔点金属。
5．注意事项
（1）铝热反应是在高温干态下进行的置换反应，铝只能与排在金属活动顺序其后的金属氧化物反应。
（2）铝热反应常出现在推断题中。
（3）铝热反应不能用来冶炼大量的金属铁、铜等（要考虑冶炼成本）。
【例3】 下列说法中错误的是________。
A．利用铝热反应制备金属铝
B．铝可用于冶炼某些熔点较高的金属
C．铁轨焊接时常用到铝热反应，铝热反应中放出大量的热足以使铁熔化
D．铝热反应是炼铁最常用的方法
E．Al和MgO组成铝热剂，反应后生成单质镁
从铝土矿中制备铝
近几年高考经常围绕Al2O3、Al（OH）3的两性，结合物质的分离、提纯及化工工艺考查实验设计、实验评价及反应原理，解决此类问题注意抓住Al2O3、Al（OH）3的两性和实验分离、提纯的操作，选择试剂时要考虑过量试剂对实验的影响。
【实验典例】
（2013浙江测试）工业上通常以铝土矿（主要成分为Al2O3，含有少量Fe2O3、SiO2等杂质）为原料制备无水氯化铝：2Al2O3＋6Cl24AlCl3＋3O2。
回答以下问题：
（1）画出Al的原子结构示意图_______；氯元素在元素周期表第_______周期_______族。
（2）为促进反应的进行，实际生产中需加入焦炭，其原因是_______________________。
（3）加入焦炭后的化学反应可表示为Al2O3＋C＋Cl2AlCl3＋X↑，设计实验确定气体X的成分：______________________________________________________________。
（4）在提纯AlCl3粗产品时，需加入少量铝粉，可使熔点较低的FeCl3转化为熔点较高的FeCl2，从而避免在AlCl3中混入铁的氯化物。该反应的化学方程式为_______________。
（5）以铝土矿为原料可以通过以下途径提纯氧化铝：
Al2O3
①写出滤液甲中溶质的化学式_____________________________________________。
②写出滤液乙中加入过量氨水得到Al（OH）3的离子方程式____________________。
1．（高考集萃）下列叙述中不正确的是________。
A．（2011山东理综）Al、Fe、Cu三者对应的氧化物均为碱性氧化物
B．（2011天津理综）加入铝粉能产生H2的溶液中，可能存在大量的Na＋、Ba2＋、AlO、NO
C．（2011江苏化学）常温下浓硫酸能使铝发生钝化，可在常温下用铝制容器贮藏贮运浓硫酸
D．（2011江苏化学）向NaAlO2溶液中通入过量CO2：2AlO＋CO2＋3H2O===2Al（OH）3↓＋CO
E．（2011北京理综）向污水中投放明矾，生成能凝聚悬浮物的胶体：Al3＋＋3H2O??Al（OH）3（胶体）＋3H＋
F．（2011安徽理综）Al箔插入稀硝酸中无现象，所以Al箔表面被HNO3氧化，形成致密的氧化膜
2．下列物质中既能与稀硫酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应的是（　　）。
①NaHCO3　②（NH4）2SO3　③Al2O3　④Al（OH）3　⑤Al　⑥NaHSO4　⑦AlCl3　⑧Na2SiO3
A．①②③④⑤⑥⑦⑧ B．①②③④⑤
C．③④⑤⑥⑦ D．②⑧
3．甲、乙两烧杯中分别盛有10 mL 1 mol·L－1AlCl3溶液，在甲烧杯中加入一定量NaOH溶液；乙烧杯中加入与上述NaOH溶液等体积、等pH的氨水。下列有关两个烧杯的说法中正确的是（　　）。
A．甲中产生的沉淀一定比乙中多
B．乙中产生的沉淀一定比甲中多
C．甲和乙产生的沉淀一定一样多
D．甲和乙产生的沉淀可能一样多
4．下列叙述中错误的是（　　）。
A．Al（OH）3能与NaOH溶液反应，则Al（OH）3也能与氨水反应
B．Al、Al2O3、Al（OH）3都可溶于NaOH溶液和盐酸中
C．向AlCl3溶液中滴加氨水，产生白色沉淀；再加过量NaHSO4溶液，沉淀消失
D．能用同一个离子方程式表示：氨水滴入Al2（SO4）3溶液和Al2（SO4）3溶液滴入浓氨水的反应
5．某Na2CO3、NaAlO2的混合溶液中逐滴加入1 mol·L－1的盐酸，测得溶液中的CO、HCO、AlO、Al3＋的物质的量与加入盐酸的体积变化关系如图所示，则下列说法正确的是（　　）。
A．原混合溶液中的CO与AlO的物质的量之比为1∶2
B．V1∶V2＝1∶5
C．M点时生成的CO2为0.05 mol
D．a曲线表示的离子方程式为：AlO＋H＋＋H2O===Al（OH）3↓
6．某化学兴趣小组欲研究一种镁铝合金，以下是部分实验。请完成填空。
[实验一]从镁铝合金片上剪下一小块，先称重，然后投到盛有10 mL 10 mol·L－1NaOH溶液（足量）的锥形瓶里。
（1）从反应开始至反应结束，依次可观察到的现象有：①切口断面处先产生气泡，反应由慢到快；②小块合金在溶液中上下翻腾；③溶液升温；④反应后，溶液中残留黑色固体。
（2）开始时产生气泡速率慢，其主要原因（除温度、电化学因素外）是___________。
（3）欲利用此反应测定合金中铝的含量，请仿照方法①写出另一种不同方法所需数据。
方法 需测定的数据
① 产生的H2的体积
②
[实验二]向实验一的锥形瓶里滴加1 mol·L－1HCl，使镁、铝两种元素恰好只以氯化物的形式存在。
[实验三]请设计合理实验检验实验二所得溶液中的Mg2＋、Al3＋。
限选实验用品与试剂：烧杯、试管、滴管、1 mol·L－1 NaOH溶液、1 mol·L－1HCl溶液、蒸馏水。
根据你设计的实验方案，叙述实验操作、预期现象和结论。（可填满、也可不填满）
实验操作 预期现象和结论
步骤1：
步骤2：
……
[实验四]粉末状试样A是由MgO和Fe2O3组成的混合物。取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成。产物中的单质B是______________（填化学式）。
参考答案
基础梳理整合
一、4Al＋3O2===2Al2O3　4Al＋3O22Al2O3　2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe　2Al＋3Cl22AlCl3　2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑　2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
即时训练1
D
二、1.(1)耐火
(2)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O　Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O
2．(1)吸附　吸附
(2)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
(3)2Al(OH)3Al2O3＋3H2O
(4)②AlO＋2H2O＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO
3．Al(OH)3　Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋
即时训练2
答案：ABDEFG
核心归纳突破
【例1－1】 D　解析：首先换算成物质的量，Al为0.2 mol，溶液中的溶质为0.4 mol。A选项中硝酸与铝反应不生成氢气；B选项中n(OH－)＝0.8 mol，与铝反应剩余OH－；C、D选项中n(H＋)分别为0.8 mol、0.4 mol，2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，所以C选项中H＋有剩余，D选项中铝有剩余。
【例1－2】 A　解析：Al、Al2O3、Al(OH)3与碱反应均生成AlO，且每生成1 mol AlO均耗1 mol OH－，消耗1 mol NaOH，需27 g Al、78 g Al(OH)3、＝51 g Al2O3；1 mol Al3＋耗4 mol OH－生成AlO，AlCl3消耗1 mol NaOH，需≈33.4 g，所以等质量的Al、Al2O3、Al(OH)3、AlCl3与碱反应均生成AlO，消耗碱量最多的是Al。
【例2－1】 B　解析：A、B发生的反应Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓、Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O，氢氧化钠的物质的量之比为3∶1，B选项正确；C、D发生的反应AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓、Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O，盐酸的物质的量之比为1∶3，C、D选项均错误。
【例2－2】 C　解析：Al2O3与过量NaOH反应生成NaAlO2，NaAlO2与AlCl3反应生成Al(OH)3，Al(OH)3受热分解得Al2O3，A符合；AlCl3与少量NaOH反应生成Al(OH)3，Al(OH)3与NaOH反应生成NaAlO2，NaAlO2和过量盐酸反应生成AlCl3，B符合；Al不能一步生成Al(OH)3，C不符合；MgCl2与NaOH反应生成Mg(OH)2，Mg(OH)2受热分解得MgO，MgO和盐酸反应生成MgCl2，D符合。
【例3】 ADE　解析：A选项，铝热反应是铝单质与金属氧化物反应生成Al2O3，错误；D选项，铝的价格比铁高得多，错误；E选项，Al的活泼性小于Mg，错误。
实验探究拓展
实验典例
答案：(1) 　三　ⅦA　(2)C与O2反应，有利于反应正向进行
(3)气体X可能为CO、CO2或两者的混合物。将生成气体依次通过澄清石灰水、浓硫酸、灼热的CuO粉末，如溶液变浑浊，则X中存在CO2，如黑色CuO粉末变成红色粉末，则X中存在CO。
(4)Al＋3FeCl3AlCl3＋3FeCl2
(5)①NaAlO2、Na2SiO3、NaOH(写出NaAlO2、Na2SiO3即可)
②Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH
解析：(2)2Al2O3＋6Cl24AlCl3＋3O2则加入焦炭与氧气反应使平衡右移；(3)依据原子守恒可知X可能是CO、CO2或两者的混合物；(5)由于铝土矿含Al2O3、Fe2O3、SiO2，所以滤液甲中溶质为NaAlO2、Na2SiO3、NaOH。
演练巩固提升
1．ADF　解析：A选项，Al2O3属于两性氧化物，错误；B选项，溶液可能显酸性或碱性，在碱性条件下符合题意，正确；D选项，通入过量CO2应该生成HCO，错误；F选项，Al箔与稀硝酸反应，错误。
2．B　解析：①中的HCO既能与H＋反应，又能与OH－反应；②中的NH可以与OH－反应，SO可以与H＋反应；两性物质Al2O3和Al(OH)3既能与稀硫酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应，金属Al既能溶于稀硫酸，又能溶于NaOH溶液，③④⑤三项符合题意；⑥⑦只与氢氧化钠溶液反应；⑧只与稀硫酸反应。
3．D　解析：依据方程式可知生成1 mol的Al(OH)3消耗的NaOH、NH3·H2O均为3 mol，因为过量的NaOH溶液会与Al(OH)3反应，且NH3·H2O的物质的量远远大于NaOH的物质的量，所以甲中产生的沉淀不会大于乙中的；当AlCl3与NaOH的物质的量为1∶3时，生成的沉淀一样多。
4．A　解析：NH3·H2O是弱碱不能与Al(OH)3反应，A错、D正确；NaHSO4溶液显强酸性，C正确。
5．D　解析：与H＋发生反应的先后顺序为：AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓、CO＋H＋===HCO、HCO＋H＋===H2O＋CO2↑、Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O，D选项正确；原混合溶液中的CO与AlO的物质的量之比为1∶1，A选项错误；M点时生成的是HCO，无CO2生成，C选项错误；V1时，CO正好有一半生成HCO，V1＝75 mL，V2＝150 mL＋150 mL＝300 mL，B选项错误。
6．答案：[实验一](2)合金表面有氧化膜　(3)“残留固体镁的质量”或“反应消耗或剩余的NaOH的量”或“生成的NaAlO2的量”
[实验三]
实验操作 预期现象和结论
步骤1：取少量实验二所得溶液于试管A中，向试管A中滴加过量1 mol·L－1NaOH溶液，充分振荡，静置 有白色沉淀产生，说明溶液中含Mg2＋
步骤2：用滴管将试管A中上层清液转移至试管B，向试管B中逐滴滴加1 mol·L－1HCl至过量，边滴边振荡 有白色沉淀产生然后沉淀又溶解，说明溶液中含Al3＋
[实验四]Fe
解析：(2)由现象①切口断面处先产生气泡，可推知金属表面有氧化膜；(3)从剩余物(Mg)、其他生成物NaAlO2、反应物(Al、NaOH)的量考虑；[实验四]中Mg的活动性大于Al的，且镁结合氧气的能力更强，所以Al只能置换出Fe。
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第4节　用途广泛的金属材料、金属矿物利用
1．了解常见金属的活动性顺序。
2．了解合金的概念及其重要应用。
3．了解铜及其化合物的主要性质。　　　
一、合金
1．概念
由____或____________________________熔合而成的具有______特性的物质。
2．性质特点
（1）多数合金的熔点比它的各成分金属的熔点______。
（2）合金的硬度一般比它的各成分金属的硬度______。
即时训练1 化学与科学、技术、社会、环境密切相关。下列有关说法中正确的是（　　）。
A．合金一定是金属和金属熔合而成的
B．铝合金的熔点和硬度均高于纯铝
C．合金的物理性质一般与其各成分金属的物理性质完全相同
D．合金的物理性质一般与其各成分金属的物理性质不同
二、常见的金属材料
金属材料包括________和______，分为__________材料和__________材料。
1．黑色金属材料——钢铁
钢是用量最大、用途最广的合金。
2．有色金属材料——铜和铝的合金
（1）铜合金
我国使用最早的合金是________，除此之外常见的铜合金还有________和________。
（2）铝合金
①性质特征：__________、__________、易于加工、成本低廉且表面易形成____________，从而具有一定的抗腐蚀能力。
②主要用途：建筑业、容器和包装业、交通运输及电子行业。
即时训练2 下列有关说法中正确的是（　　）。
A．钢、青铜、硬铝和金刚石都是合金材料
B．在我国使用最早的合金是生铁
C．普通钢铁比纯铁耐腐蚀
D．不锈钢和目前流通的硬币都是合金
三、金属矿物的开发利用
1．金属在自然界中的存在
在地壳中除了金、铂等少数极不活泼的金属外，绝大多数金属元素以______形式存在。
2．金属冶炼的实质
金属元素只有正价，没有负价，所以金属的冶炼过程就是把金属________________的过程。
3．金属冶炼的方法
（1）热分解法
如由HgO、Ag2O冶炼Hg、Ag：
2HgO2Hg＋O2↑
2Ag2O4Ag＋O2↑
（2）热还原法
①CO还原Fe3O4：
Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2
②H2还原WO3：
WO3＋3H2W＋3H2O
③C还原ZnO：
ZnO＋CZn＋CO↑
（3）电解法
工业上用电解法冶炼Na、Mg、Al的化学方程式分别为：
______________________、______________________、______________________。
即时训练3下列金属冶炼的反应原理，错误的是（　　）。
A．2NaCl（熔融）2Na＋Cl2↑
B．2AlCl3（熔融）2Al＋3Cl2↑
C．Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
D．2HgO2Hg＋O2↑
特别提示：（1）选择金属的冶炼方法时，要依据金属活动性顺序：①热分解法，冶炼的是排在金属活动性顺序后面的一些不活泼金属；②热还原法，冶炼的是排在金属活动性顺序中处于中间位置的金属；③电解法，冶炼的是排在金属活动性顺序前面的一些比较活泼的金属。
（2）电解法冶炼活泼金属时，除Al是电解熔融的Al2O3外，其他（如Na、K、Mg等）金属，一般是电解熔融的氯化物。
一、金属活动性顺序及其应用
金属活动性顺序 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H） Cu Hg Ag Pt Au
原子失电子能力 由大到小，还原性由强到弱
阳离子得电子能力 由小到大，氧化性由弱到强
与O2反应 常温易被氧化 常温能被氧化 常温干燥空气中不易被氧化 加热时能被氧化 不能被氧化
与H2O反应 常温置换出氢 加热或与水蒸气反应置换出氢 不能置换出水中的氢
与酸反应 剧烈反应并置换出酸中的氢 能置换出酸中的氢，Fe、Al常温下在浓硝酸、浓硫酸中钝化 不能置换稀酸中的氢
与强氧化性酸反应 只与王水反应
与碱反应 与碱液中的水反应 仅Al、Zn能跟强碱水溶液反应
与盐反应 先与水反应 排在前面的金属能从盐溶液中置换出后边的金属
冶炼方法 电解法 热还原法 加热分解法 物理方法
【例1－1】 Al、Fe、Cu都是重要的金属元素。下列说法中正确的是（　　）。
A．三者对应的金属阳离子的氧化性Cu2＋最强
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均不能采用将溶液蒸干的方法
D．电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时阴极依次析出Cu、Fe、Al
【例1－2】 铜、银、金是人类最早认识的三种金属，因为很早就被人们用作钱币，因而有“货币金属”之称。由于铁的金属性比铜、银、金强，相对而言，人类认识铁稍晚。某研究性学习小组为了证明铁的金属活动性比铜强，他们设计了如下方案：
（1）铁片置于硫酸铜溶液中有铜析出；
（2）铁、铜与氯气反应分别生成FeCl3和CuCl2；
（3）足量的铁粉和铜粉与浓硫酸反应生成FeSO4和CuSO4；
（4）铜片置于FeCl3溶液中铜片逐渐溶解；
（5）把铁片和铜片置于盛有稀硫酸的烧杯中，并用导线连接，铁片上无气泡产生，而铜片上有气泡产生；
（6）把铁片和铜片置于盛有浓硝酸的烧杯中，并用导线连接，铁片上有气泡产生，而铜片上无气泡产生。
以上设计方案合理的有（　　）。
A．两种　 　B．三种　　 C．四种　　 D．五种
二、铜及其化合物的性质
1．铜
（1）物理性质
紫红色，不能被磁铁吸引。
（2）化学性质
反应物质 化学方程式
非金属 O2 2Cu＋O22CuO（黑色固体）
Cl2 Cu＋Cl2CuCl2（棕黄色烟）
氧化性酸 浓硫酸 Cu＋2H2SO4（浓）CuSO4＋SO2↑＋2H2O
浓硝酸 Cu＋4HNO3（浓）===Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O
稀硝酸 3Cu＋8HNO3（稀）===3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O
盐 AgNO3、FeCl3 Cu＋2AgNO3===Cu（NO3）2＋2AgCu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2
　　2.氧化铜和氢氧化铜
物质 氧化铜 氢氧化铜
化学式 CuO Cu（OH）2
状态 不溶于水的黑色固体（粉末） 不溶于水的蓝色固体
化学性质 CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2OCuO＋H2Cu＋H2OCuO＋COCu＋CO2 Cu（OH）2＋2H＋===Cu2＋＋2H2OCu（OH）2CuO＋H2O
3.铜盐
（1）Cu2（OH）2CO3的名称为碱式碳酸铜，是铜绿的成分，它是铜在潮湿的空气中被锈蚀的结果，它受热易分解：Cu2（OH）2CO32CuO＋H2O＋CO2↑。
（2）无水CuSO4遇水变蓝色（生成CuSO4·5H2O），可作为水的检验依据；CuSO4·5H2O受热易分解：CuSO4·5H2OCuSO4＋5H2O，蓝色晶体受热转化为白色粉末。
（3）铜盐溶液有毒，主要是因为铜离子能与蛋白质作用，使蛋白质变性失去生理活性，因此人们利用了它的这一性质，用胆矾、熟石灰、水配成了波尔多液，用来杀灭植物的病毒。
【例2】 （改编组合）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
三、设计从海水中提取镁的主要工艺流程
1．分析原理
首先要分析Mg的冶炼原理：MgCl2（熔融）Mg＋Cl2↑，所以我们首先要获得纯净的MgCl2。
2．分析初始原料
（1）海水中含有MgCl2，但浓度极低，所以要富集。方法：蒸发浓缩海水。
（2）海水中除含有MgCl2外，还含有Na＋、K＋、Ca2＋、SO、Br－、I－等其他可溶性离子，所以还要分离、提纯。分析离子只有Mg2＋与OH－反应生成Mg（OH）2沉淀。我们可以用价格便宜的碱Ca（OH）2使Mg2＋转化成Mg（OH）2沉淀，从而将Mg2＋分离出来。
3．制得无水MgCl2
得到的Mg（OH）2沉淀与盐酸反应生成MgCl2溶液，进一步处理即可得到无水MgCl2，电解即可得到镁单质。
【例3】 （改编自人教版必修2教材习题）镁是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁从海水中提取，海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如下图所示：
（1）若在空气中加热MgCl2·6H2O，生成的是Mg（OH）Cl或MgO，写出相应反应的化学方程式：________________________________________________________。
用电解法制取金属镁时，需要无水氯化镁。在干燥的HCl气流中加热MgCl2·6H2O，能得到无水MgCl2，其原因是_______________________________________________________ ________________________________________________________________________。
（2）Mg（OH）2沉淀中混有的Ca（OH）2应怎样除去？写出实验步骤：_______________ _______________________________________________。
（3）实验室里将粗盐制成精盐的过程中，在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃棒，分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的。
溶解时：______________________________________________________________。
过滤时：______________________________________________________________。
蒸发时：______________________________________________________________。
（4）获得HCl的反应为2CH4＋O2＋4Cl2===2CO＋8HCl（不考虑其他反应）。事实上，生产中HCl一直在循环使用。试从理论上分析是否需要补充HCl，简要说明理由。
探究铜的化合物的组成
近几年高考经常对铜的化合物的组成进行实验探究，如铜绿、红色的含铜化合物Cu2O、黑色的氧化铜等。
【实验典例】
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[已知M（Cu）＝63.5 g·mol－1]。
（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实验装置用上面所有仪器连接而成，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____________。
（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？请说明理由。
1．（高考集萃）下列叙述中不正确的是（　　）。
A．（2012天津理综）镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物，可作储氢材料
B．（2012重庆理综）钢铁厂用热还原法冶炼铁的生产过程中不涉及化学变化
C．（2012广东理综）新型复合材料使手机、电脑等电子产品更轻巧、实用和新潮
D．（2012江苏化学）在给定条件下能实现MgCl2（aq）Mg（OH）2MgO的转化
2．（2012江苏调研）海洋中有丰富的食品、矿产、能源、药物和水产资源等（如下图所示）。
下列有关说法中正确的是（　　）。
A．在③和⑤中需要用到氯碱工业的产物
B．②中MgCl2·6H2O可在空气中受热分解制无水MgCl2
C．大量的含Fe3＋废水排入海洋，易引发赤潮
D．①中除去粗盐中的SO、Ca2＋、Mg2＋等杂质，加入的药品顺序为：Na2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→过滤后加盐酸
3．下表各选项中，不能利用置换反应通过Y得到W的一组化合物是（　　）。
A B C D
Y CuO Fe2O3 C2H5OH FeCl3
W CO2 Al2O3 C2H5ONa CuCl2
4.（2012山西晋中四校联考）工业上冶炼金属一般用热分解法、热还原法和电解法，不同的金属应选用不同的冶炼方法。选择的原则主要是依据（　　）。
A．金属在地壳中的丰度
B．金属在自然界中的存在形式
C．金属的还原性强弱
D．金属的利用价值
5．硫酸铜、硝酸铁都是重要的化工原料。
以下是某工厂用含铁的废铜为原料生产胆矾（CuSO4·5H2O）的生产流程示意图：
胆矾和石膏在不同温度下的溶解度（g）见下表。
温度/℃ 20 40 60 80 100
石膏 0.32 0.26 0.15 0.11 0.07
胆矾 32 44.6 61.8 83.8 114
请回答下列问题：
（1）红褐色滤渣的主要成分是____________。
（2）写出浸出过程中生成硫酸铜的化学方程式：_________________________________ __________________________________________________________________________。
（3）操作Ⅰ的温度应该控制在__________左右。
（4）从溶液中分离出硫酸铜晶体的操作Ⅱ应为：将热溶液________、________、洗涤、干燥。
参考答案
基础梳理整合
一、1.两种　两种以上的金属(或金属与非金属)　金属
2．(1)低　(2)大
即时训练1
D
二、纯金属　合金　黑色金属　有色金属
1．碳素钢　低碳钢　中碳钢　高碳钢
2．(1)青铜　黄铜　白铜
(2)①强度大　密度小　致密而坚固的氧化膜
即时训练2
D
三、1.化合物
2．从其化合物中还原出来
3．2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑　MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑　2Al2O34Al＋3O2↑
即时训练3
B
核心归纳突破
【例1－1】 C　解析：Fe3＋的氧化性最强，A错误；由铜绿可知B错误；C项中三种盐均可水解，加热促进水解，且生成挥发性酸——盐酸，所以C正确；Al、Fe排在H的前面，电解时水溶液中的H＋先得电子，D错误。
【例1－2】 A　解析：(1)方案合理，利用金属间的置换反应比较金属的活动性强弱；(5)方案利用原电池原理，铁片为负极，铜片为正极，负极金属活动性强。
【例2】 D　解析：稀盐酸可以与Cu(OH)2、CuCO3反应，而且稀盐酸不能与Cu反应，所以稀盐酸可以除铜器表面的铜绿，Ⅰ、Ⅱ有因果关系，A错误；铜表面不能形成致密氧化膜，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；硫酸铜与氨水反应生成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。
【例3】 答案：(1)MgCl2·6H2OMg(OH)Cl＋HCl↑＋5H2O或MgCl2·6H2OMgO＋2HCl↑＋5H2O　在干燥的HCl气流中加热MgCl2·6H2O，抑制了MgCl2的水解，并带走了MgCl2·6H2O受热时产生的水蒸气，故能得到无水MgCl2
(2)加入MgCl2溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用水洗涤
(3)搅拌，加速溶解
引流，使待滤液体沿玻璃棒流入漏斗，防止外洒
搅拌，防止因局部过热引起液滴或晶体飞溅
(4)不需要补充HCl，因为Cl2～2HCl～Mg(OH)2～MgCl2～Cl2；依氯元素守恒可以看出理论上不需要补充HCl。
解析：(1)根据信息书写化学方程式，首先分析反应物、生成物的化合价可知，此反应不是氧化还原反应，反应物是MgCl2·6H2O，如果生成物为Mg(OH)Cl，根据质量守恒定律，生成物除Mg(OH)Cl外，还有HCl和H2O，即MgCl2·6H2OMg(OH)Cl＋HCl↑＋5H2O；同理：我们也可以写出生成MgO的化学方程式。(2)因为Mg(OH)2的溶解度小于Ca(OH)2，可以加入氯化镁溶液发生反应Ca(OH)2＋MgCl2===Mg(OH)2＋CaCl2，CaCl2易溶于水而除去。(4)在工业生产中注重效益，HCl可以循环使用，根据氯元素守恒可知理论上不需要补充HCl。
实验探究拓展
答案：(1)①xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O＋(x＋y)H2(x＋y)Cu＋xCO2＋(x＋2y＋z)H2O
②(a)→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，依据碱式碳酸铜、CuO、CO2和H2O质量(或其中任意三个量)，即可计算出其组成。
解析：(1)本题的碱式碳酸铜与氢气反应看似很难理解，其实只要把它理解为CuCO3和Cu(OH)2受热分解后产物CuO再与氢气反应，第①问便可以解决。对于②要能分析出测定反应后CO2和H2O的质量，由反应物可知氢气中还有氯化氢和水蒸气，因此氢气发生器后仪器的选择是除氯化氢和水蒸气；氢气与氧化铜反应后，首先用浓硫酸吸收水，然后用碱石灰吸收CO2，为防止空气干扰，所以最后接l。③n(CO2)＝0.1 mol、n(Cu)＝0.2 mol、n(H2O)＝0.4 mol，所以结晶水质量为23.9 g－m(CuCO3)－m〔Cu(OH)2〕＝23.9 g－0.1 mol×123.5 g·mol－1－(0.2 mol－0.1 mol)×97.5 g·mol－1＝1.8 g。
演练巩固提升
1．B　解析：B选项，冶铁过程中发生的是氧化还原反应，错误。
2．A　解析：A选项，③和⑤中均需要Cl2作氧化剂，把Br－氧化为Br2，正确；B选项，MgCl2·6H2O水解生成Mg(OH)2，最终生成MgO，错误；C选项，赤潮是因为水体富营养化而引起的，与Fe3＋无关，错误；D选项，Na2CO3溶液的作用是除去过量的Ba2＋及溶液中的Ca2＋，错误。
3．D　解析：A项中是CuO与C反应，B项中Al与Fe2O3发生铝热反应，C项中是金属Na与C2H5OH反应，这三个反应都是置换反应，D项中是发生Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2，不是置换反应。
4．C　解析：金属的还原性越强冶炼难度越大，C选项正确。
5．答案：(1)Fe(OH)3
(2)3Cu＋2HNO3＋3H2SO4===3CuSO4＋2NO↑＋4H2O
(3)100 ℃
(4)冷却结晶　过滤
解析：(2)由信息写出反应物(Cu、HNO3、H2SO4)及生成物(CuSO4)，分析可知Cu被氧化，化合价升高，N的化合价降低，稀硝酸被还原成NO，加上水配平此方程式即可；
(3)因为石膏的溶解度随着温度的升高而降低，而胆矾溶解度随温度的升高而升高，温度越高得到的胆矾越纯净，温度达到水的沸点最好。
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