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第8讲　钠、镁及其化合物
【课标要求】　1.掌握钠的主要性质及其应用。2.掌握钠的重要化合物的主要性质及其应用。
考点1　钠的性质及应用
1．物理性质
(1)颜色：银白色，有金属光泽。
(2)密度：ρ(H2O)>ρ(Na)>ρ(煤油)。
(3)熔点：<100
℃。
(4)硬度：质地软，可以用小刀切割。
(5)传导性：可导电、导热。
2．化学性质
(1)与非金属单质(如O2、Cl2)的反应：
O2
Cl2：2Na＋Cl22NaCl。
[提醒]　钠在氧气中燃烧现象：钠先熔化后燃烧，产物为淡黄色固体。
(2)与水的反应
①离子方程式：2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。
②钠与水(含酚酞)反应的实验现象分析
(3)与盐酸的反应
离子方程式：2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑。
[提醒]　Na先与酸反应，再与水反应——先酸后水。
(4)与盐的反应
①与熔融盐的反应
4Na＋TiCl44NaCl＋Ti
Na＋KClNaCl＋K↑
[提醒]　Na能够制取K并不能说明Na的还原性比K强，因为K的沸点比Na低，使K成为蒸气逸出。
②与盐溶液的反应(以CuSO4溶液为例)
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
CuSO4＋2NaOH===Cu(OH)2↓＋Na2SO4
总方程式为：2Na＋CuSO4＋2H2O===Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑。
[提醒]　第一步：钠与水反应生成NaOH和H2；
第二步：生成的NaOH如果能与溶质反应，则发生的是NaOH与溶质的复分解反应。
3．制取及保存
4．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。
　(1)在氧气中加热时，金属钠剧烈燃烧，生成淡黄色的固体Na2O2。(　　)
(2)金属钠着火时，可用泡沫灭火器或干燥的沙土灭火。(　　)
(3)钠表面自然形成的氧化层能够保护内层金属不被空气氧化。(　　)
(4)金属钠具有强还原性，可与TiCl4溶液反应制取金属Ti。(　　)
(5)根据反应Na＋KCl
NaCl＋K↑，知Na的金属性强于K。(　　)
(6)实验完毕后剩余的金属钠不能随意丢弃，应放回原试剂瓶。
(　　)
答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√
1．反思归纳下列问题：
(1)钠的取用方法：___________________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)钠失火的处理：________，不能______________________________________。
(3)钠与氧气反应的产物与反应温度有关，加热或点燃产物是过氧化钠。
答案：(1)用镊子夹取一小块钠，用滤纸吸干表面的煤油，用小刀切取黄豆大小的钠，剩余的钠放回试剂瓶
(2)用沙土盖灭　用水或泡沫灭火器灭火
2．金属钠露置在空气中会发生一系列变化，其过程：
银白色金属钠表面变暗出现白色固体接着表面变湿白色块状固体白色粉末状物质
请写出上述各步反应的化学方程式。
___________________________________________________________________，
___________________________________________________________________，
___________________________________________________________________，
___________________________________________________________________。
答案：①4Na＋O2===2Na2O
②Na2O＋H2O===2NaOH
③2NaOH＋CO2＋9H2O===Na2CO3·10H2O
④Na2CO3·10H2O===Na2CO3＋10H2O
题组一　钠与非金属的反应
1．取一小块金属钠，放在燃烧匙里加热，下列实验现象描述正确的是______(填序号)。
①金属先熔化　②在空气中燃烧，放出黄色火花　③燃烧后得白色固体　④燃烧时火焰为黄色　⑤燃烧后生成淡黄色固体物质
答案：①④⑤
2．倒置的坩埚盖子上放硫粉，在硫粉中央放一小块钠，按图示搭建装置，用胶头滴管向金属钠滴加一滴水，立即倒扣上大烧杯，发现坩埚盖子内火星四溅，烧杯内出现大量白烟，下列说法错误的是(　　)
A．水是钠与硫反应的催化剂
B．酚酞的水溶液可能变为红色
C．钠与硫的反应是放热反应
D．滤纸逐渐变黑
解析：钠与水反应放热，放出的热量引发钠与硫的反应，所以水不是催化剂，A错误；硫化钠为强碱弱酸盐，溶于水后，发生水解使溶液显碱性，所以酚酞的水溶液为红色，B正确；钠与硫反应引发后，不需要加热就能继续反应说明其为放热反应，C正确；硫化钠与硫酸铜反应生成硫化铜黑色固体，D正确。
答案：A
题组二　钠与水反应的拓展延伸
3．取一支大试管，加入20
mL饱和澄清石灰水(ρ＝1.6
g·cm－3)，再加入5
mL苯(ρ＝0.87
g·cm－3)，静置后缓慢加入黄豆粒大小的钠块(ρ＝0.97
g·cm－3)。下列实验现象中，能观察到的现象有(　　)
①钠在饱和澄清石灰水层反应并四处游动
②有气体产生
③澄清石灰水变浑浊
④钠在石灰水与苯的界面处反应并上下跳动
⑤钠停留在苯层不反应
⑥钠块最后消失
A．①②⑥　　　　　　　　
B．②③④⑥
C．⑤
D．①②③⑥
解析：根据题意，金属钠的密度小于水，但大于苯，故将金属钠投入盛有水和苯的大试管中，钠会处于二者的界面处；同时由于钠与水反应生成H2，H2对金属钠产生推动作用，故金属钠在界面处可能上下跳动。由于有NaOH生成，并放出热量，Ca(OH)2的溶解度减小，饱和澄清石灰水中有Ca(OH)2析出，溶液变浑浊。
答案：B
4．在隔绝空气条件下让钠与FeSO4溶液反应，实验时，往100
mL大试管中先加40
mL
煤油，取三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)。下列叙述错误的是(　　)
A．剩余的钠放回原试剂瓶
B．溶液中有气泡生成，下层溶液出现白色絮状沉淀
C．大试管内和长颈漏斗内的液面都下降
D．钠与硫酸亚铁溶液反应的化学方程式为2Na＋FeSO4＋2H2O===Fe(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑
解析：剩余的金属钠应放回原瓶，A正确；钠与水反应生成NaOH和H2，NaOH与FeSO4反应生成白色絮状沉淀，B正确；由于生成H2，反应一段时间后，大试管内液面下降，长颈漏斗中液面上升，C错误；Na与FeSO4反应生成Fe(OH)2、H2和Na2SO4，D正确。
答案：C
5．写出下列溶液中发生反应的离子方程式(用一个离子方程式表示)
(1)将Na投入到CuSO4溶液中：_______________________________________
___________________________________________________________________。
(2)将Na投入到Ca(HCO3)2溶液中，反应后生成正盐溶液：_________________________________________________________________。
(3)将Na投入到NH4HCO3溶液中，有刺激性气味气体放出：____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
答案：(1)2Na＋2H2O＋Cu2＋===Cu(OH)2↓＋2Na＋＋H2↑
(2)2Na＋Ca2＋＋2HCO===CaCO3↓＋2Na＋＋CO＋H2↑
(3)2Na＋NH＋HCO===2Na＋＋CO＋NH3↑＋H2↑
考点2　钠的氧化物——氧化钠与过氧化钠
1．氧化钠与过氧化钠的比较
氧化钠(Na2O)
过氧化钠(Na2O2)
色、态
白色固体
淡黄色固体
氧元素化合价
－2
－1
是否为碱性氧化物
是
否
电子式
___________________
阴、阳离子个数比
1∶2
1∶2
与H2O反应
Na2O＋H2O===2NaOH
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
与CO2反应
Na2O＋CO2===Na2CO3
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
与盐酸反应
Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O
2Na2O2＋4HCl===4NaCl＋O2↑＋2H2O
主要用途
可制烧碱
漂白剂、消毒剂、供氧剂
2.Na2O2的强氧化性与还原性
(1)强氧化性
(2)遇KMnO4等强氧化剂时，表现出还原性，氧化产物为O2。
(3)遇CO2、H2O、H＋则发生自身的氧化还原反应。
[提醒]　①若遇到具有还原性的物质，Na2O2通常只体现出氧化性，如Na2O2＋CO===Na2CO3，Na2O2＋2NO===2NaNO2，3Na2O2＋Fe2O3===2Na2FeO4＋Na2O(可制备Na2FeO4)。
②若遇到非还原剂，如CO2、H2O、H＋，Na2O2往往发生自身的氧化还原反应，既作氧化剂又作还原剂。
③若遇到KMnO4等强氧化剂时，Na2O2表现出还原性，氧化产物为O2。
　(1)烧碱、纯碱均属于碱，不能盛放在玻璃试剂瓶中。(　　)
(2)NaOH在空气中久置，最终变为Na2CO3。(　　)
(3)氧化钠、过氧化钠均为离子化合物。(　　)
(4)1
mol
Na2O2固体中含离子总数为4NA。(　　)
(5)H2O2和Na2O2都属于过氧化物，含有的化学键完全相同。(　　)
(6)7.8
g过氧化钠含有的共用电子对数为0.2NA。(　　)
答案：(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)×　(6)×
1．用双线桥分析Na2O2与CO2反应中电子转移的方向和数目。
____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
答案：2．Na2O2与SO3(g)的反应类似于Na2O2与CO2(g)的反应，但与SO2的反应却不能作简单类比。
写出Na2O2分别与SO3(g)、SO2反应的化学方程式：
__________________________________________________________________；
___________________________________________________________________。
答案：2Na2O2＋2SO3(g)===2Na2SO4＋O2
Na2O2＋SO2===Na2SO4
题组一　过氧化钠的性质及应用
1．(2021·安徽联考)某实验小组通过下图所示实验，探究Na2O2与水的反应：
下列说法中正确的是
(　　)
A.②中的大量气泡的主要成分是氢气
B.③中溶液变红，说明有酸性物质生成
C.④中现象可能是由于溶液中含有强氧化性物质造成的
D.⑤中MnO2的主要作用是降低了水中氧气的溶解度
解析：②中大量气泡的主要成分是氧气，A项错误；③中溶液变红，说明有碱性物质生成，B项错误；④中红色褪去，应该是由溶液中的强氧化性物质造成的，C项正确；⑤中加入MnO2产生较多气泡，说明溶液中存在H2O2，MnO2的主要作用是作催化剂，D项错误。
答案：C
2．(双选)下列说法正确的是
(　　)
A.Na2O2遇到湿润的紫色石蕊试纸后，石蕊试纸最终变成无色
B.Na2O2与CO2反应生成0.1
mol
O2时转移电子0.4
mol
C.Na2O2投入到CuCl2溶液中有蓝色沉淀及气泡产生
D.向饱和烧碱溶液中加入2
g
Na2O2，充分反应完后，溶液中c(Na＋)不变
解析：Na2O2遇到湿润的紫色石蕊试纸，它最终能氧化石蕊使其褪色，A项正确；由2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2及Na2O2中氧元素的化合价为－1价知，每生成1
mol
O2时会转移2
mol电子，B项错误；Na2O2投入到CuCl2溶液中，Na2O2先与水反应生成NaOH与O2，NaOH再与CuCl2反应生成Cu(OH)2沉淀，C项正确；Na2O2与水反应时能放出大量的热，使溶液温度升高，NaOH的溶解度增大，导致溶液中c(Na＋)增大，D项错误。
答案：AC
3．(2021·福建省福州月考)在含有Fe3＋、Fe2＋、Al3＋、NH的稀溶液中加入足量Na2O2固体，充分反应后，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＋
解析：加入过氧化钠，过氧化钠具有强氧化性且和水反应生成NaOH，Fe2＋被氧化生成Fe3＋，Al3＋→AlO，Fe3＋→Fe(OH)3，NH变成氨气放出，加入盐酸后，AlO和Fe(OH)3分别又生成Al3＋、Fe3＋，则溶液中Fe3＋增多，Fe2＋、NH减小，Al3＋不变。
答案：B
题组二　Na2O2与H2O、CO2反应的定量分析
4．在密闭容器中，加热等物质的量的NaHCO3和Na2O2的固体混合物，充分反应后，容器中的固体剩余物是(　　)
A.Na2CO3和Na2O2　　
B．Na2CO3和NaOH
C.NaOH和Na2O2
D．NaOH、Na2O2和Na2CO3
解析：设碳酸氢钠、过氧化钠的物质的量都是2
mol，则2
mol碳酸氢钠受热分解生成1
mol二氧化碳、1
mol水、1
mol碳酸钠。1
mol二氧化碳与1
mol过氧化钠反应生成1
mol碳酸钠和0.5
mol氧气，1
mol水与1
mol过氧化钠反应生成2
mol氢氧化钠和0.5
mol氧气，所以最终的固体产物是碳酸钠和氢氧化钠。
答案：B
5．200
℃时，11.6
g
CO2和H2O(g)的混合气体与足量的Na2O2充分反应后固体质量增加了3.6
g。
(1)原混合气体的物质的量为________
mol；
(2)原混合气体中CO2的质量为________
g。
解析：设CO2、H2O(g)的物质的量分别为x和y，则有44
g·mol－1x＋18
g·mol－1y＝11.6
g
①
由
2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2　Δm
2
mol
56
g
x
28x
g·mol－1
　2H2O(g)＋2Na2O2===4NaOH＋O2　Δm
　2
mol
4
g
y
2y
g·mol－1
28x
g·mol－1＋2y
g·mol－1＝3.6
g
②
①、②式联立解得：x＝0.1
mol，y＝0.4
mol
即n(混)＝0.1
mol＋0.4
mol＝0.5
mol
m(CO2)＝0.1
mol×44
g·mol－1＝4.4
g
答案：(1)0.5　(2)4.4
[归纳提升]
先后顺序关系
一定量的Na2O2与一定量的CO2和H2O(g)的混合物的反应，可看作Na2O2先与CO2反应，待CO2反应完全后，Na2O2再与H2O(g)发生反应。
　过氧化钠性质实验探究
[考能突破练]
1．比较下列四组反应，回答下列问题：
第一组：①Na2O2＋CO2　②Na2O2＋SO2
第二组：③Na2O2＋FeCl3(溶液)
④Na2O2＋FeCl2(溶液)
第三组：⑤SO2通入品红溶液中，加热
⑥Na2O2加入品红溶液中，加热
第四组：⑦NaOH溶液滴入紫色石蕊溶液中
⑧Na2O2固体加入紫色石蕊溶液中
(1)若第一组②不产生气体，用化学方程式解释原因：
___________________________________________________________________。
(2)预测第二组中③④的现象是否可能相同___________________________________________________________________。
(3)预测⑤⑥反应中可能产生的现象并分析原因。
____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(4)预测⑦⑧反应中可能产生的现象并分析原因。
____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
答案：(1)Na2O2＋SO2===Na2SO4
(2)可能相同
(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。前者是因为SO2与品红溶液生成的无色物质不稳定，受热易分解；后者是因为Na2O2具有强氧化性，将品红溶液氧化为无色
(4)⑦溶液变蓝，⑧溶液先变蓝后褪色。前者是因为NaOH溶液呈碱性，使紫色石蕊溶液变蓝；后者是因为Na2O2与H2O反应生成NaOH，溶液呈碱性，同时Na2O2又有漂白性
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)该同学无法判断反应中是否有氧气生成，拟使用如图所示装置进行实验(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________(填字母)。
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)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　(3)ABD
3．(2021·福建省福州月考)某课外活动小组模拟呼吸面具中的原理(过氧化钠与潮湿二氧化碳反应)，设计用如图所示的仪器来制取氧气并测量氧气的体积，从而计算出过氧化钠的质量分数(已知杂质不会产生氧气)。图中E为量气装置。
本实验可供选用的药品有：稀硫酸、稀盐酸、过氧化钠、碳酸钙、碳酸钠、水。
试回答：
(1)图中装置的连接顺序是(填装置的接口序号)：_________________________
___________________________________________________________________。
(2)装置C中发生反应的离子方程式为____________________________________
___________________________________________________________________。
(3)装置A的作用是____________________；装置B的作用是___________________________________________________________________。
(4)装置D中发生的化学反应方程式为___________________________________
___________________________________________________________________。
(5)为了较准确地测量氧气的体积，除了必须检查整个装置的气密性之外，在读反应前后甲管中液面的读数求其差值的过程中，应注意____________(填字母)。
a.视线与凹液面最低处相平
b.等待片刻，待乙管中液面不再上升时，立刻读数
c.读数时应上下移动乙管，使甲、乙两管液面相平
d.待冷却至室温再进行读数
(6)已知D中过氧化钠的质量为a
g，E中收集气体的体积为b
L(已换算成标准状况)，则过氧化钠的质量分数为________。
解析：(1)装置C可以用来制取二氧化碳，装置B可以用来除去CO2中的HCl，装置D中盛放过氧化钠可以用于二氧化碳与过氧化钠反应生成氧气，装置A可以用于吸收没有反应的二氧化碳，最后通过装置E测量生成氧气的体积，所以装置的连接顺序为⑤③④⑥⑦(或⑦⑥)②①⑧。
(2)C是用来制取二氧化碳的，可以用碳酸钙与稀盐酸反应制备，反应的离子方程式为2H＋＋CaCO3===Ca2＋＋CO2↑＋H2O。
(3)装置C可以用来制取二氧化碳，制得的二氧化碳中会含有少量氯化氢，须通过装置B除去氯化氢，净化后的二氧化碳通过与过氧化钠反应来制取氧气，为了除去生成的氧气中混有未反应的二氧化碳，可以使它们通过装置A。
(4)装置D中二氧化碳与过氧化钠反应生成碳酸钠和氧气，反应的化学方程式为2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2。
(5)为了较准确地测量氧气的体积，除了必须检查整个装置的气密性之外，在读取反应前后甲管中液面的读数时要注意：①读数时要调节E中甲、乙的液面使其处于同一高度，②读数时视线要与凹液面最低处相平，③恢复到室温再读取。
(6)标准状况下b
L氧气的物质的量为＝
mol，根据2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2可知，消耗的过氧化钠的物质的量为
mol，则样品中过氧化钠的质量分数为×100%＝×100%。
答案：(1)⑤③④⑥⑦(或⑦⑥)②①⑧　(2)2H＋＋CaCO3===Ca2＋＋CO2↑＋H2O　(3)除去过量的CO2　除去HCl
(4)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
(5)acd　(6)
×100%
4．现有一定量含有Na2O杂质的Na2O2试样，用如图所示实验装置测定Na2O2试样的纯度。(可供选用的反应物只有CaCO3固体、6
mol·L－1盐酸、6
mol·L－1硫酸和蒸馏水)
回答下列问题：
(1)装置A中液体试剂选用_____________________________________________。
(2)装置B的作用是___________________________________________________，
装置E中碱石灰的作用是______________________________________________。
(3)装置D中发生反应的化学方程式为____________________________________
___________________________________________________________________。
(4)若开始时测得样品的质量为2.0
g，反应结束后测得气体体积为224
mL(标准状况)，则Na2O2试样的纯度为____________。
解析：(1)A是用来制取二氧化碳的装置，碳酸钙和硫酸反应时，生成的硫酸钙微溶于水，会覆盖在碳酸钙的表面，使反应不能继续进行，所以用盐酸而不用硫酸来反应，故装置A中液体试剂选用6
mol·L－1盐酸。(2)碳酸钙和盐酸反应生成的二氧化碳中含有氯化氢气体，可用饱和碳酸氢钠溶液来除去；装置E中碱石灰的作用是吸收二氧化碳，防止二氧化碳对氧气的体积测量造成干扰。
(3)装置D中含有氧化钠和过氧化钠，CO2分别与它们发生反应。(4)根据反应2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，反应结束后测得气体体积为224
mL(标准状况)，即生成的氧气的物质的量为＝0.01
mol，则过氧化钠的物质的量为0.02
mol，故试样中过氧化钠的纯度为×100%＝78%。
答案：(1)6
mol·L－1盐酸
(2)除去气体中的HCl　吸收装置D中反应剩余的CO2
(3)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2、Na2O＋CO2===Na2CO3
(4)78%
考点3　碳酸钠与碳酸氢钠
1．物理性质
名称
碳酸钠
碳酸氢钠
俗名
纯碱或苏打
小苏打
颜色、状态
白色粉末
细小白色晶体
水溶性
易溶于水
水中易溶，但比Na2CO3的溶解度小
2.化学性质
3．Na2CO3、NaHCO3的用途
(1)Na2CO3是一种非常重要的化工原料，在玻璃、肥皂、合成洗涤剂、造纸、纺织、石油、冶金、食品等工业中有着广泛的应用。
(2)NaHCO3是焙制糕点所用的发酵粉的主要成分之一；在医疗上，它是治疗胃酸过多的一种药剂。
4．联合制碱法——侯氏制碱法
(1)制备原料
食盐、氨气、二氧化碳——合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气；其反应为C＋H2O(g)CO＋H2，CO＋H2O(g)CO2＋H2。
(2)工艺流程
(3)反应原理
①产生NaHCO3的反应：
NH3＋NaCl＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。
②产生Na2CO3的反应：
2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。
(4)绿色思想：循环使用的物质为CO2、饱和食盐水。
　(1)在酒精灯加热条件下，Na2CO3、NaHCO3固体都会分解。(　　)
(2)向Na2CO3饱和溶液中通入足量CO2，会有NaHCO3晶体析出。(　　)
(3)苏打是面包发酵粉的主要成分之一。(　　)
(4)用酚酞溶液可鉴别饱和食盐水和饱和碳酸钠溶液。(　　)
(5)将稀盐酸滴入碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液中，立即产生气泡。(　　)
(6)用热的纯碱溶液清洗炊具上的油污时，不涉及化学变化。(　　)
(7)用热的纯碱溶液洗去油污，是因为Na2CO3可直接与油污反应。(　　)
(8)相同温度下溶解度：小苏打<苏打，热稳定性：Na2CO3>NaHCO3。(　　)
答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×　(6)×　(7)×　(8)√
1．将CO2气体通入饱和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①生成NaHCO3的质量比原Na2CO3的质量大；②NaHCO3的溶解度小于Na2CO3的溶解度；③反应消耗溶剂水
2．仅用试管和胶头滴管，你能鉴别Na2CO3溶液和稀盐酸吗？
______________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
答案：能。利用滴加顺序不同，现象不同鉴别
3．请设计实验方案，用50
mL
2
mol·L－1
NaOH溶液和足量的CO2气体，制取50
mL
1
mol·L－1的Na2CO3溶液。
______________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
答案：将50
mL
NaOH溶液，等分成两份，一份通入过量的CO2，然后加热煮沸、冷却后与另一份混合即可。反应方程式可表示为
第一步：NaOH＋CO2===NaHCO3；
第二步：NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O
题组一　Na2CO3与NaHCO3性质比较
1．下列说法正确的是(　　)
A.NaHCO3的热稳定性比Na2CO3强
B.等质量的Na2CO3、NaHCO3分别与足量的盐酸反应，前者产生的CO2多
C.足量的Na2CO3和NaHCO3分别与等物质的量的盐酸反应，两者产生的CO2一样多
D.等物质的量的Na2CO3和NaHCO3分别与足量盐酸反应，前者消耗的盐酸多
解析：由于2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，故热稳定性：NaHCO3g，与足量盐酸反应，Na2CO3生成1
mol
CO2，NaHCO3生成
mol
CO2，B项错误；足量的Na2CO3溶液与盐酸发生反应Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3，而足量NaHCO3与盐酸发生反应：NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O，C项错误。
答案：D
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，如图所示：
(1)只根据图Ⅰ所示实验，不能够达到实验目的的原因是
___________________________________________________________________。
(2)图Ⅱ、Ⅲ所示实验均能鉴别这两种物质，其反应的化学方程式为___________________________________________________________________。
(3)若用实验
Ⅱ
验证碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性，则试管B中装入的固体最好是__________________(填化学式)。
解析：(3)试管B中装入碳酸氢钠，试管A中装入碳酸钠，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。
答案：(1)无论是Na2CO3还是NaHCO3均可以与盐酸反应产生CO2，两者的反应现象相同，故达不到鉴别目的
(2)2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O
(3)NaHCO3
[归纳提升]
鉴别Na2CO3与NaHCO3的4种方法
题组二　Na2CO3、NaHCO3与酸反应的定量关系
3.有甲、乙两个完全相同的装置，分别在它们的侧管中装入1.06
g
Na2CO3和0.84
g
NaHCO3，试管中各有10
mL相同浓度的盐酸(如图)，若实验时同时将两个侧管中的物质全部倒入各自的试管中，则下列叙述正确的是(　　)
A.甲装置气球的膨胀速率快
B.若最终两气球的体积相同，则一定有c(HCl)≥2
mol·L－1
C.若最终两气球的体积不同，则一定有c(HCl)≤1
mol·L－1
D.最终两装置溶液中Na＋、Cl－的物质的量均相同
解析：n(Na2CO3)＝n(NaHCO3)＝0.01
mol，将这两种固体分别加入盐酸中发生反应：Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑、NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑，乙装置气球的膨胀速率快；若最终两气球的体积不同，则应有c(HCl)<2
mol·L－1；最终两装置溶液中Na＋的物质的量不相同，甲中n(Na＋)是乙中的2倍。
答案：B
4.如图表示往Na2CO3溶液中滴入稀盐酸产生CO2的过程：
(1)写出a点前发生反应的离子反应方程式：_____________________________________________
__________________________________________。
(2)写出a点到b点发生反应的离子反应方程式：______________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
答案：(1)CO＋H＋===HCO
(2)HCO＋H＋===CO2↑＋H2O
[归纳提升]
Na2CO3与盐酸反应机理及应用
1．盐酸Na2CO3溶液
(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溶液盐酸
(1)现象：立即有无色气体放出。
(2)反应的离子方程式：CO＋2H＋===CO2↑＋H2O。
题组三　侯氏制碱法
5．(2021·深圳模拟)侯氏制碱法的反应之一是：NaCl＋H2O＋NH3＋CO2===NaHCO3↓＋NH4Cl，某学习小组先制取NH3和CO2，再模拟侯氏制碱法制碱原理制备Na2CO3，实验过程不需要的实验装置是(　　)
解析：装置A是制备氨气或二氧化碳气体的反应装置，选项A不选；产生NaHCO3发生的反应为，NH3＋CO2＋H2O＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl，需要过滤得到NaHCO3晶体，用到装置B，选项B不选；制取Na2CO3时，过滤得到NaHCO3晶体洗涤后在装置C中加热灼烧得到碳酸钠，选项C不选；实验过程中不需要蒸发结晶，不需要装置D，故答案选D。
答案：D
6．(双选)以下是在实验室模拟“侯氏制碱法”生产流程的示意图：
则下列叙述错误的是
(　　)
A.A气体是CO2，B气体是NH3
B.侯氏制碱法的工艺过程中应用了物质溶解度的差异
C.第Ⅲ步操作用到的主要玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒
D.第Ⅳ步操作是将晶体溶于水后加热、蒸发、结晶
解析：利用NH3极易溶于水，且水溶液显碱性，可以提高CO2的吸收，因此先通NH3后通CO2，A错误；NaHCO3的溶解度小于Na2CO3，利用了溶解度的差异，B正确；操作Ⅲ是过滤，因此用到玻璃仪器：烧杯、漏斗、玻璃棒，C正确；晶体是NaHCO3，利用NaHCO3的不稳定性，2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，D错误。
答案：AD
　测定碳酸钠含量的实验探究
测定碳酸钠质量分数的常用方法
1．气体法
(1)测定原理：Na2CO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋CO2↑。
依据CO2的体积确定Na2CO3的物质的量，进而确定纯碱中Na2CO3的含量。
(2)实验操作：向m
g纯碱样品中加入足量的稀硫酸，准确测量产生CO2气体的体积为V
mL(已折算为标准状况)。
(3)数据处理
纯碱样品中Na2CO3的质量为mol×106
g·mol－1＝
g，则纯碱样品中Na2CO3的质量分数为×100%＝%。
2．沉淀法
(1)测定原理：Na2CO3＋BaCl2===BaCO3↓＋2NaCl。
依据BaCO3沉淀的质量，确定Na2CO3的物质的量，进而确定纯碱中Na2CO3的含量。
(2)实验操作：先将m
g纯碱样品溶于水配成溶液，向溶液中加入过量的BaCl2溶液，经过滤、洗涤、干燥得BaCO3沉淀的质量为n
g。
(3)数据处理：纯碱样品中Na2CO3的质量为×106
g·mol－1＝
g，则纯碱样品中Na2CO3的质量分数为×100%＝×100%。
[考能突破练]
1．化学兴趣小组的同学为测定某Na2CO3和NaCl的固体混合物样品中Na2CO3的质量分数进行了以下实验。请你参与并完成对有关问题的解答：
　
(1)甲同学用图1所示装置测定CO2的质量。实验时稀硫酸是与样品中的________(填“Na2CO3”或“NaCl”)发生反应，仪器b的名称是________，洗气瓶c中盛装的是浓硫酸，此浓硫酸的作用是_________________________________
___________________________________________________________________。
(2)乙同学用图2所示装置，取一定质量的样品(m
g)和足量稀硫酸反应进行实验，完成样品中Na2CO3质量分数的测定。
①实验前，检查该装置气密性的方法是先打开活塞a，由b注入水至其下端玻璃管中形成一段水柱，再将针筒活塞向内推压，若b下端玻璃管中的________________________________________________________________________，
则装置气密性良好。
②在实验完成时，能直接测得的数据是CO2的________(填“体积”或“质量”)。
(3)丙同学用如图所示方法和步骤进行实验：
①操作Ⅰ涉及的实验名称有：________、洗涤；操作Ⅱ涉及的实验名称有干燥、________。
②丙同学测得样品中Na2CO3的质量分数为________。
答案：(1)Na2CO3　分液漏斗　除去CO2中的水蒸气
(2)①液面上升　②体积
(3)①过滤　称量　②106y/197x
2．(2021·福建省福州月考)化学兴趣小组设定以下实验方案，测定某已部分变质为Na2CO3的小苏打样品中NaHCO3的质量分数。
方案一：称取一定质量样品，置于坩埚中加热至恒重，冷却，称量剩余固体质量，计算。
(1)坩埚中发生反应的化学方程式为______________________________________
___________________________________________________________________。
(2)实验中需加热至恒重的目的是
_____________________________________
___________________________________________________________________。
方案二：称取一定质量样品，置于小烧杯中，加适量水溶解；向小烧杯中加入足量BaCl2溶液，过滤，洗涤，干燥沉淀，称量固体质量，计算。
(3)过滤操作中，除了烧杯、漏斗外，还要用到的玻璃仪器为___________________________________________________________________。
(4)该实验过程中发生的离子方程式为__________________________________。
方案三：按如图装置进行实验：
(5)B装置内所盛试剂是________；D装置的作用是________________________________________；分液漏斗中________(填“能”或“不能”)用盐酸代替稀硫酸进行实验。
(6)实验前称取17.9
g样品，实验后测得C装置增重8.8
g，则样品中NaHCO3的质量分数为________(用百分数表示，保留小数点后一位)。
(7)根据此实验测得的数据，与方案一、二测定结果相比明显偏小，因为实验装置还存在的一个明显缺陷是__________________________________________
___________________________________________________________________。
解析：方案一：(1)碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳，反应方程式为：2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑。
(2)实验原理是根据加热前后固体质量的变化来计算碳酸氢钠的质量，故应保证碳酸氢钠完全分解，加热恒重则碳酸氢钠完全分解。
方案二：(3)过滤时需用玻璃棒引流。
(4)碳酸钠和氯化钡反应生成碳酸钡沉淀和氯化钠，而碳酸氢钠与氯化钡不反应，故该过程发生的离子反应为Ba2＋＋CO===BaCO3↓。
方案三：(5)B中为浓硫酸吸收水，干燥二氧化碳，空气中的水蒸气和二氧化碳会被碱石灰吸收，故D的作用是吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，以确保C装置中质量增加量的准确性；分液漏斗中如果用盐酸代替硫酸，盐酸易挥发，这样制得二氧化碳气体中含氯化氢，浓硫酸不能吸收氯化氢，则氯化氢被碱石灰吸收，导致测得的二氧化碳质量偏高，等质量碳酸钠和碳酸氢钠，碳酸氢钠产生二氧化碳多，则会导致碳酸氢钠偏多，碳酸钠偏少。
(6)设NaHCO3和Na2CO3的物质的量分别为x、y，则
Na2CO3＋H2SO4===H2O＋CO2↑＋Na2SO4
　x　　　　　　　　　　　x
2NaHCO3＋H2SO4Na2SO4＋2H2O＋2CO2↑
　y　　　　　　　　　　　　　　　　　y
则有①106x＋84y＝17.9
g，②44x＋44y＝8.8
g，
解得x＝0.05
mol，y＝0.15
mol，则样品中NaHCO3的质量分数为
×100%≈70.4%。
(7)实验装置还存在的一个明显缺陷为装置中的二氧化碳不能被C全部吸收，则需设计一个装置将A、B中的CO2全部吹入C中吸收。
答案：(1)2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑　(2)确保NaHCO3完全分解　(3)玻璃棒　(4)Ba2＋＋CO===BaCO3↓　(5)浓硫酸　防止空气中的CO2和水蒸气进入实验装置　不能　(6)70.4%　(7)缺少一套将A、B装置内的CO2气体驱赶到C装置中的装置
考点4　碱金属元素　焰色反应
1．碱金属元素
(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碱金属一般都能保存在煤油中，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，属于元素的物理性质。
(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：蓝绿色；钙元素：砖红色；钡元素：黄绿色。
　(1)ⅠA族元素又称碱金属元素。(　　)
(2)碱金属元素Li、Na、K都可保存在煤油中。(　　)
(3)焰色反应是一种复杂的化学变化。(　　)
(4)钠、氧化钠、碳酸钠的焰色反应均显黄色。(　　)
答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)√
1．已知钾是19号元素，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．做焰色反应实验时，为什么用稀盐酸洗涤铂丝而不用稀硫酸？
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
答案：铂丝在使用前要用稀盐酸将其表面物质洗净，然后在火焰上灼烧至无色，这是因为金属氯化物在灼烧时易挥发，若用稀H2SO4洗涤铂丝，由于硫酸盐的熔、沸点较高而难以挥发，会对后面实验造成干扰
1．(2021·禅城区校级调研)天然存在的Fr(钫)极微量，它的21种同位素都有放射性，它是碱金属中最重的元素，根据它在周期表中的位置预言其性质，其中不正确的是(　　)
A．在已知碱金属中它具有最多的电子层
B．在空气中燃烧的时候，生成氧化物Fr2O
C．氧化物对应的水化物是极强的碱
D．单质的熔点不如Na的高
解析：同主族元素从上到下电子层数增加，则Fr在周期表中具有最大的原子半径，故A项正确；在碱金属元素中只有Li生成Li2O，其他元素对应的单质能生成氧化物、过氧化物、超氧化物等，故B项错误；Fr在碱金属中元素的金属性最强，对应的氧化物的水化物的碱性极强，故C项正确；碱金属元素从上到下单质的熔点逐渐降低，故Fr单质的熔点比金属钠的熔点低，故D项正确。
答案：B
2．下列关于Li、Na、K、Rb、Cs的叙述均正确的一组是
(　　)
①金属性最强的是铯
②氧化性最强的是锂离子
③在自然界中均以化合态形式存在
④Li的密度最小，熔点最高
⑤铯与水反应十分剧烈，甚至会发生爆炸
⑥它们的氧化物都只有M2O和M2O2两种形式
⑦粒子半径：Rb＋>K＋>Na＋，Cs>Cs＋
A．仅①②③④　　　　　
B．仅④⑤⑥⑦
C．仅②⑥
D．①②③④⑤⑦
答案：D
3．用光洁的铂丝蘸取某无色溶液在无色火焰上灼烧，直接观察到火焰呈黄色，下列判断正确的是
(　　)
A．只含有Na＋
B．一定含有Na＋，可能含有K＋
C．既含有Na＋，又含有K＋
D．可能含有Na＋，可能还含有K＋
解析：Na元素的焰色为黄色，K元素的焰色为紫色，但黄色会干扰紫色，所以不能判断是否含有K元素。
答案：B
考点5　镁及其化合物
授课提示：对应学生用书第48页
1．镁的提取
(1)镁的存在
自然界中的镁主要以化合态的形式存在于地壳和海水中，海水中镁的总储量约为1.8×1015
t。
(2)镁的提取过程
写出上述①、②、④、⑤的化学方程式：
①MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2；
②Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O；
④MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O；
⑤MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。
2．镁的性质
　(1)氮化镁投入过量盐酸中：Mg3N2＋6H＋===3Mg2＋＋2NH3↑。(　　)
(2)在Mg(OH)2悬浊液中滴加氯化铵溶液：Mg(OH)2＋2NH4Cl===2NH3·H2O＋MgCl2。(　　)
(3)MgCl2溶液MgCl2·6H2OMg。(　　)
(4)MgO是一种电解质，工业上常用电解MgO冶炼镁。(　　)
(5)电解氯化镁溶液产生黄绿色气体：2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－。(　　)
(6)在碳酸氢镁溶液中加入足量Ca(OH)2溶液：Mg2＋＋2HCO＋Ca2＋＋2OH－===MgCO3↓＋CaCO3↓＋2H2O。(　　)
(7)MgCl2(aq)Mg(OH)2MgO。(　　)
(8)将水加入浓硫酸中得稀硫酸，置镁片于其中探讨Mg的活动性。(　　)
(9)将NaOH溶液缓慢倒入MgSO4溶液中，观察Mg(OH)2沉淀的生成。(　　)
(10)将Mg(OH)2浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤，洗涤并收集沉淀。(　　)
(11)将Mg(OH)2沉淀转入表面皿中，加足量稀盐酸，加热蒸干得无水MgCl2固体。(　　)
答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×　(7)√　(8)×　(9)√　(10)×　(11)×
1．怎样从MgCl2溶液中最终制得MgCl2固体？
______________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
答案：采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法得到MgCl2·6H2O晶体，然后使MgCl2·6H2O在HCl气流中加热失去结晶水得到MgCl2固体
2．冶炼金属镁时为什么电解熔融的MgCl2而不是熔融的MgO?
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
答案：因为MgO的熔点高达2
800
℃，远远高于MgCl2的熔点，使之熔化需要消耗更多的能量
3．镁在空气中燃烧可能发生哪几个化学反应？
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________。
答案：2Mg＋O22MgO
3Mg＋N2Mg3N2
2Mg＋CO22MgO＋C
4．预测镁在二氧化硫中燃烧的现象：___________________________________
____________________________________________________________________；
产物除氧化镁、硫黄外还可能有________________生成。
答案：剧烈燃烧，瓶壁产生黄色固体　硫化镁(MgS)
1．(2021·福建省福州月考)以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量SiO2，Fe2O3和Al2O3)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下：
已知浸出时产生的废渣中有SiO2，Fe(OH)3和Al(OH)3。下列说法错误的是(　　)
A．浸出镁的反应为MgO＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3↑＋H2O
B．为了加快反应速率，浸出和沉镁的操作均可在较高温度下进行
C．流程中可循环使用的物质有NH3、NH4Cl
D．分离Mg2＋与Al3＋、Fe3＋是利用了它们氢氧化物Ksp的不同
解析：菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量SiO2，Fe2O3和Al2O3)煅烧后，生成MgO、SiO2、Fe2O3和Al2O3；加入氯化铵溶液后，MgO溶解生成氯化镁，Fe2O3和Al2O3转化为Fe(OH)3和Al(OH)3，SiO2不溶；浸出液中加入氨水，与氯化镁反应，生成Mg(OH)2和NH4Cl；Mg(OH)2煅烧制得高纯镁砂。A.浸出时，氧化镁与氯化铵反应，生成氯化镁、氨气等，反应的化学方程式为MgO＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3↑＋H2O，A正确；B.由于氨水受热易挥发出氨气，所以沉镁的操作不能在较高温度下进行，B不正确；C.由分析可知，反应时投入氯化铵和氨水，反应生成氨气和氯化铵，所以流程中可循环使用的物质有NH3、NH4Cl，C正确；D.分离Mg2＋与Al3＋、Fe3＋时，加入氨水调节pH，Mg2＋未生成沉淀，此时利用的是氢氧化物Ksp的不同，D正确。
答案：B
2．海洋是一个远未完全开发的巨大化学资源宝库，海洋资源的综合利用具有非常广阔的前景。工业上从海水中可提取许多种物质，广泛应用于生活、生产、科技等方面。
请回答下列问题：
从海水中可得到多种化工原料和产品。下列是海水资源利用的流程图：
(1)流程图中操作a的名称为________。
(2)工业上从海水中提取的NaCl，可用来制取纯碱，其简要过程如下：向饱和食盐水中先通入气体A，后通入气体B，充分反应后过滤得到晶体C和滤液D，将晶体C灼烧即可制得纯碱。气体A、B是CO2或NH3，则气体B应是________________________(填化学式)。
(3)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。
①若要验证所得无水MgCl2中不含NaCl，最简单的操作方法是_____________。
②操作b是在________气氛中进行，若在空气中加热，则会生成Mg(OH)Cl，写出有关反应的化学方程式：_________________________________________
___________________________________________________________________。
③在母液苦卤中含有较多的NaCl、MgCl2、KCl、MgSO4等物质。用沉淀法测定苦卤中Mg元素的含量(g·L－1)，实验过程中应测定的数据有________________。
答案：(1)蒸发结晶(或蒸发)　(2)CO2　(3)①用洁净的铂丝蘸取少量固体，置于酒精灯火焰上灼烧，若无黄色火焰产生，则证明所得无水氯化镁晶体中不含氯化钠(回答焰色反应也可)
②HCl(或氯化氢)　MgCl2·6H2OMg(OH)Cl＋HCl↑＋5H2O　③苦卤样品的体积、Mg(OH)2沉淀的质量
3．氯酸镁[Mg(ClO3)2]常用作催熟剂、除草剂等，制备少量Mg(ClO3)2·6H2O的工艺流程如下：
已知：
①卤块主要成分为MgCl2·6H2O，含有MgSO4、FeCl2等杂质。
②几种化合物的溶解度(S)随温度(T)变化的曲线如图所示。
(1)过滤所需要的主要玻璃仪器有______________________________________，
加MgO后过滤所得滤渣的主要成分为_________________________________
___________________________________________________________________。
(2)加入NaClO3饱和溶液发生的反应为MgCl2＋2NaClO3===Mg(ClO3)2＋2NaCl↓，再进一步制取Mg(ClO3)2·6H2O的实验步骤依次为①__________；②__________；③__________；④过滤、洗涤。
答案：(1)漏斗、玻璃棒、烧杯　BaSO4和Fe(OH)3
(2)蒸发浓缩　趁热过滤　冷却结晶
1．(2020·浙江7月选考)下列物质对应的组成不正确的是
(　　)
A．干冰：CO2
B．熟石灰：CaSO4·2H2O
C．胆矾：CuSO4·5H2O
D．小苏打：NaHCO3
答案：B
2．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)(2020·浙江7月选考)Na2O在空气中加热可得固体Na2O2。(　　)
(2)(2019·高考全国卷Ⅱ)Na2O2在空气中放置后由淡黄色变为白色：2Na2O2===2Na2O＋O2↑。(　　)
(3)(2018·高考全国卷Ⅱ)碳酸钠可用于除餐具的油污。(　　)
(4)(2018·高考全国卷Ⅲ)用铂丝蘸取某碱金属的盐溶液灼烧，火焰呈黄色，证明其中含有Na＋。(　　)
(5)(2017·高考全国卷Ⅱ)将金属钠在燃烧匙中点燃，迅速伸入集满CO2的集气瓶，集气瓶中产生大量白烟，瓶内有黑色颗粒产生，说明CO2具有氧化性。(　　)
(6)(2017·高考江苏卷)Na2O2吸收CO2产生O2，可用作呼吸面具供氧剂。(　　)
(7)(2016·高考天津卷)碳酸氢钠药片是抗酸药，服用时喝些醋能提高药效。(　　)
(8)(2016·高考江苏卷)MgCO3MgCl2(aq)Mg(　　)
答案：(1)√　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√　(6)√　(7)×　(8)×
3．(2019·高考全国卷Ⅱ)利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花，亦可定性鉴别某些金属盐。灼烧立德粉样品时，钡的焰色为________(填字母)。
A．黄色　　　　　　　　　
B．红色
C．紫色
D．绿色
答案：D
4．(2018·高考海南卷)下列食品添加剂，常用作防腐剂的是(　　)
A．碘酸钾
B．碳酸氢钠
C．苯甲酸钠
D．磷酸氢钠
答案：C
5．(2014·高考上海卷)如图是模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的部分装置。下列操作正确的是(　　)
A．a通入CO2，然后b通入NH3，c中放碱石灰
B．b通入NH3，然后a通入CO2，c中放碱石灰
C．a通入NH3，然后b通入CO2，c中放蘸稀硫酸的脱脂棉
D．b通入CO2，然后a通入NH3，c中放蘸稀硫酸的脱脂棉
解析：由于CO2在水中的溶解度比较小，而NH3极易溶于水，所以在实验中要先通入溶解度较大的NH3，再通入CO2，由于NH3极易溶于水，在溶于水时极易发生倒吸现象，所以通入NH3的导气管的末端不能伸入到溶液中，即a先通入NH3，然后b通入CO2，A、B、D均错误；因为NH3是碱性气体，所以过量的NH3要用稀硫酸来吸收，故答案选C。
答案：C
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-第9讲　从铝土矿到铝合金
【课标要求】　1.了解铝的制备方法，掌握其主要性质及其应用。2.了解铝的重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。
考点1　铝及其化合物
1．铝
(1)存在
铝是地壳中含量最多的金属元素。自然界中的铝以化合态的形式存在。
(2)物理性质
银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和导热性等，密度较小，质地柔软。
(3)化学性质
图中有关反应的化学方程式或离子方程式：
②2Al＋3Cl22AlCl3
④2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
⑤2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe(铝热反应)
2．氧化铝
3．氢氧化铝
(1)物理性质
白色胶状固体，有较强的吸附性。
(2)电离方程式
(3)化学性质
①Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O；
②Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O；
③2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。
(4)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↓。
4．一种重要的复盐——明矾
(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。明矾可以净水，其净水的原理是Al3＋＋3H2O?Al(OH)3(胶体)＋3H＋，Al(OH)3胶体颗粒吸附杂质形成沉淀而净水。
　(1)铝在自然界中有游离态和化合态两种形式。(　　)
(2)MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂。(　　)
(3)冶炼铝时常用焦炭作还原剂。(　　)
(4)铝与少量NaOH溶液反应得到铝盐，与足量NaOH溶液反应生成偏铝酸盐。(　　)
(5)Al2O3的熔点高，可做耐高温材料，实验室可用氧化铝坩埚熔化NaOH、Na2CO3固体等。(　　)
(6)明矾可作净水剂，起到杀菌消毒的作用。(　　)
(7)AlO、HCO在水溶液中因发生双水解反应而不能大量共存。(　　)
(8)AlO与NH在水溶液中因发生双水解反应不能大量共存。(　　)
答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×　(7)×　(8)√
1．中学化学学习阶段接触到许多既能与酸反应又能与碱反应的物质，除了Al及其重要化合物外，你还知道哪些？
______________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
答案：①弱酸的铵盐，如：NH4HCO3、CH3COONH4、(NH4)2S等；②弱酸的酸式盐，如：NaHCO3、KHS、NaHSO3等；③氨基酸
2．明矾溶液与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式：
(1)Al3＋恰好完全沉淀______________________________
____________________________________________________________________。
(2)SO恰好完全沉淀_______________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)沉淀的物质的量最大________________________________________________
____________________________________________________________________。
答案：(1)2Al3＋＋3SO＋3Ba2＋＋6OH－===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓
(2)Al3＋＋2SO＋2Ba2＋＋4OH－===AlO＋2BaSO4↓＋2H2O
(3)2Al3＋＋3SO＋3Ba2＋＋6OH－===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓
题组一　铝的性质与应用
1．除去镁粉中混有的少量铝粉，可选用的试剂是(　　)
A．盐酸　　　　　　　　
B．硝酸
C．氨水
D．氢氧化钠溶液
答案：D
2．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)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，所得H2的体积之比是________。
(2)足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸和氢氧化钠溶液中，产生H2的体积之比是________。
(3)足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的HCl、NaOH溶液中，二者产生的H2相等，则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是________。
(4)甲、乙两烧杯中各盛有100
mL
3
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______(填字母)。
A．5.4
g
B．3.6
g
C．2.7
g
D．1.8
g
解析：(1)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的量相等，所得H2的量必相等。
(2)因为在反应中Al过量，产生的H2由HCl和NaOH的量决定。根据化学反应中的关系式：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。
(3)因为铝足量且产生H2的量相等，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。
(4)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。
答案：(1)1∶1　(2)1∶3　(3)3∶1　(4)A
题组二　Al2O3和Al(OH)3的两性
3．下列有关说法不正确的是(　　)
A．Al(OH)3在用于治疗胃酸过多类疾病时表现出弱碱性
B.明矾溶于水后可得到少量的有强吸附性的Al(OH)3胶体，故明矾可作净水剂
C．Al(OH)3可用于中和馒头制作过程(如发酵阶段)中产生的酸
D．Al2O3可用于制作耐火材料而Al(OH)3不能
答案：C
4．下列除去杂质的方法不正确的是(　　)
A．镁粉中混有少量铝粉：加入过量烧碱溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥
B．用过量氨水除去Fe3＋溶液中的少量Al3＋
C．Al(OH)3中混有少量Mg(OH)2：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤，向滤液中通入过量CO2后过滤
D．MgO中混有少量Al2O3：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤、洗涤、干燥得到MgO
答案：B
题组三　制备Al(OH)3的最佳途径
5．实验室可用铝屑、氨水、氢氧化钠溶液、稀硫酸等来制备氢氧化铝，某同学设计了三种实验方案：
方案①
Al→Al3＋→Al(OH)3
方案②
Al→AlO→Al(OH)3
方案③
eq
\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(Al→Al3＋,Al→AlO))
→Al(OH)3
(1)用方案①制备Al(OH)3时使用的药品最好是铝屑、稀硫酸和氨水，不用氢氧化钠代替氨水的原因是______________________________________________
____________________________________________________________________；写出该方案中有关的离子方程式_____________________________________。
(2)用方案②来制备Al(OH)3时，必须注意________的用量，以防止生成的Al(OH)3溶解。
(3)三种方案中，你认为最好的是________(填序号)，原因是__________________
____________________________________________________________________。
解析：分析本题应从Al(OH)3的两性着手，过量的强酸、强碱均会降低Al(OH)3的产率，而Al3＋与AlO反应制取氢氧化铝，则不存在该问题，故方案③最好。
答案：(1)若用NaOH溶液沉淀Al3＋，终点不易控制，因为Al(OH)3会溶于过量的NaOH溶液，从而影响Al(OH)3的生成量　2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，Al3＋＋3NH3·H2O
===Al(OH)3↓＋3NH　(2)稀硫酸　(3)③　药品用量最少，操作最为简单
[归纳提升]
制取Al(OH)3的“3”种途径
考点2　铝热反应
1．本质
利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来：
2mAl＋3MnOmmAl2O3＋3nM。
2．反应特点
在高温下进行，反应迅速，放出大量的热。新生成的金属单质呈液态且易与Al2O3分离。
3．装置(以Fe2O3与Al反应为例)
4．现象
(1)镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发生耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈反应。
(2)纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。
5．应用
(1)在生产上，可用于焊接钢轨等。
(2)在冶金工业上用于冶炼难熔金属。
6．铝热剂
(1)在铝热反应中，反应混合物(铝粉、金属氧化物)称为铝热剂。
(2)能与Al组成铝热剂的金属氧化物常见的有Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、MnO2、V2O5等。
　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？
______________________________________________________________________
(2)在铝热反应中，镁条、KClO3的作用分别是________、____________。
(3)做铝热反应时，应注意哪些事项？
_____________________________________________________________________
答案：(1)否，判断铝热反应能否发生，应看金属的活动性。
例如MgO和Al不能发生铝热反应。
(2)引燃　助燃
(3)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蒸发皿中的细沙要适量，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，且应远离易燃物。
　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的盐酸中，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(标准状况)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。
请回答下列问题。
(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________________________________________________________
____________________________________________________________________。
解析：(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固体并插上镁条，点燃镁条后放出热量，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，均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－1×x＋160
g·mol－1×x＝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。
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
考点3　用数形结合思想理解“铝三角”
1．Al3＋、Al(OH)3、AlO之间的转化关系
写出实现上述各步转化的离子方程式。
(1)__________________________________________________________________。
(2)__________________________________________________________________。
(3)__________________________________________________________________。
(4)_________________________________________________________________。
(5)__________________________________________________________________。
(6)__________________________________________________________________。
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沉淀生成有关的图像分析
(1)可溶性铝盐溶液与NaOH溶液反应的图像(从上述1中的转化关系中选择符合图像变化的离子方程式，下同)
操作
向可溶性铝盐溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量
向NaOH溶液中逐滴加入可溶性铝盐溶液至过量
现象
立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失
无沉淀(有但即溶)→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不消失
图像
方程式序号
AB：(1)③BD：(6)
AB：(3)BC：(1)②
(2)偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图像
操作
向偏铝酸盐溶液中逐滴加入稀盐酸至过量
向稀盐酸中逐滴加入偏铝酸盐溶液至过量
现象
立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失
无沉淀→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不消失
图像
方程式序号
AB：(5)②BC：(2)
AB：(4)BC：(1)②
　按要求画出图像。
(1)向MgCl2、AlCl3溶液中(假设各1
mol)，逐滴加入NaOH溶液，画出沉淀的物质的量随NaOH溶液体积变化的图像。
答案：
(2)向HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl溶液中(假设各1
mol)，逐滴加入NaOH溶液，画出沉淀的物质的量随NaOH溶液体积变化的图像。
答案：
(3)向NaOH、NaAlO2溶液中(假设各1
mol)，逐滴加入HCl溶液，画出沉淀的物质的量随HCl溶液体积变化的图像。
答案：
(4)向NaOH、Na2CO3、NaAlO2溶液中(假设各1
mol)，逐滴加入HCl溶液，画出沉淀的物质的量随HCl溶液体积变化的图像。
答案：
(5)向NaOH、Ca(OH)2、NaAlO2溶液中(假设各1
mol)，通入CO2气体，画出沉淀的物质的量随CO2通入的变化图像。
解析：反应顺序为
Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O
　1
mol　
1
mol　　1
mol
2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O
1
mol　　0.5
mol　0.5
mol
2NaAlO2＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋Na2CO3
1
mol　　0.5
mol　　　　　1
mol　　　　0.5
mol
Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3
1
mol　　1
mol
CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2
1
mol　1
mol
答案：
题组一　由Al3＋、AlO生成Al(OH)3的图像的综合分析
1．如图表示AlCl3溶液与NaOH溶液相互滴加过程中微粒物质的量的关系曲线。下列判断错误的是(　　)
A．①线表示Al3＋的物质的量的变化
B．x表示AlCl3的物质的量
C．③线表示Al(OH)3的物质的量的变化
D．④线表示AlO的物质的量的变化
解析：AlCl3溶液与NaOH溶液混合有两种方式：向AlCl3溶液中缓慢滴加NaOH溶液，开始有沉淀生成后沉淀溶解，且生成沉淀与沉淀溶解消耗的NaOH的物质的量之比为3∶1，显然符合题意，A、C、D项正确，则x表示NaOH的物质的量，B项错误；另一种方式是向NaOH溶液中缓慢滴加AlCl3溶液，开始没有沉淀，后有沉淀生成，与本题图示情况不符。
答案：B
2.某混合溶液中可能含有HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl、Na2CO3、KCl中的一种或几种物质，往该溶液中逐滴加入NaOH溶液，产生沉淀的物质的量(n)与加入的NaOH溶液体积(V)的关系如图所示。回答下列问题：
(1)溶液中一定含有的溶质是________________(填化学式，下同),
一定不含有的溶质是__________________。
(2)溶液中可能含有的溶质是________(填名称)，判断该物质是否存在的实验方法是___________________________________________________________，
现象_______________________________________________________________。
(3)分别写出AB段、BC段发生反应的离子方程式：
①AB段为_______________________________________________________；
②BC段为________________________________________________________。
解析：首先分析图像中的拐点、斜线及水平线所表示的化学意义。OA段是NaOH溶液中和HCl；加入过量NaOH溶液，沉淀全部溶解，说明无MgCl2，所以沉淀只有Al(OH)3；BC段是NaOH溶液与NH4Cl反应，故原溶液中一定含有HCl和NH4Cl，一定无MgCl2；又因为HCl与Na2CO3不能大量共存，所以一定无Na2CO3，可能含有KCl，可用焰色反应进行确定。
答案：(1)HCl、AlCl3、NH4Cl　MgCl2、Na2CO3
(2)氯化钾　焰色反应　透过蓝色钴玻璃观察火焰颜色是否为紫色　(3)①Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
②NH＋OH－===NH3·H2O
题组二　Al3＋形成Al(OH)3的简单计算
3．(双选)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．27.5
mL
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。
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。
答案：BD
4．现有AlCl3和MgSO4的混合溶液，向其中不断加入NaOH溶液，得到沉淀的量与加入NaOH溶液的体积如图所示。原溶液中Cl－与SO的物质的量之比为(　　)
A．1∶3
B．2∶3
C．6∶1
D．3∶1
解析：OA上升的直线表示Al(OH)3和Mg(OH)2一起沉淀，AB下降的直线表示Al(OH)3沉淀溶解，B点表示Al(OH)3完全溶解。AB段完全溶解Al(OH)3消耗NaOH
0.1
L，则由Al3＋生成Al(OH)3消耗NaOH
0.3
L，沉淀Mg2＋消耗NaOH
0.1
L，因而n(AlCl3)∶n(MgSO4)＝2∶1，所以，n(Cl－)∶n(SO)＝6∶1。
答案：C
　化工生产中铝及其化合物的化工流程
[典例]　铝是地壳中含量最多的金属元素，在自然界主要以化合态的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。
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。
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)步骤③中不用盐酸(或H2SO4)酸化的理由是______________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(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：_________________________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
方案二：酸溶法
讨论回答下列问题：
(4)写出①、②中可能发生反应的离子方程式。
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(5)步骤②中不用氨水沉淀Fe3＋的原因：___________________________________
____________________________________________________________________。
[答案]　(1)①Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O，
SiO2＋2OH－===SiO＋H2O；
③AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO，
SiO＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2HCO
(2)因为AlO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；CO2廉价而且生成的副产物NaHCO3用途广泛，经济效益好
(3)SiO2　由于SiO2的熔点很高，在加热到1
000
℃左右时不会熔化，因而不影响铝的纯度
(4)①Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O，
Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O；
②Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O，
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
(5)Al(OH)3只能溶于强碱，不能溶于氨水，用氨水不能将Fe(OH)3和Al(OH)3分离
[考能突破练]
1．(2021·福建省福州月考)铝土矿的主要成分中含有氧化铝、氧化铁和二氧化硅等，工业上经过下列工艺可以冶炼金属铝。下列说法错误的是(　　)
A．①中还需要进行过滤操作，滤渣为二氧化硅
B．a、b中铝元素的存在形式不同
C．③中需要通入过量的氨气
D．④进行的操作是加热，而且d一定是氧化铝
解析：铝土矿加盐酸生成Al3＋和Fe3＋，二氧化硅不溶于盐酸，所以要过滤，分离出二氧化硅；滤液中加过量NaOH，Al3＋转化为AlO，Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀，过滤除去Fe(OH)3沉淀，向滤液中通入过量的二氧化碳，会生成Al(OH)3沉淀，Al(OH)3分解生成Al2O3，最后电解熔融的Al2O3生成Al。A.由以上分析知①、②中除加试剂外，还需要进行过滤操作，A正确；B.a中为Al3＋，b中为AlO，B正确；C.③中需要把AlO转化为Al(OH)3沉淀，要通入过量的二氧化碳，AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO，C错误；D.根据上面分析可知④是Al(OH)3受热分解生成Al2O3，D正确。
答案：C
2．(2021·福建省福清月考)工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2、Fe2O3等杂质)冶炼铝的主要流程如图：
(注：SiO2碱溶时转变为铝硅酸钠沉淀)
下列叙述错误的是(　　)
A．操作Ⅰ增大NaOH溶液用量可提高Al2O3的浸取率
B．操作Ⅱ、Ⅲ为过滤，操作Ⅳ为灼烧
C．通入过量CO2的离子方程式为2AlO＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO
D．加入的冰晶石目的是降低Al2O3的熔融温度
解析：A.增大NaOH溶液用量，可使氧化铝完全反应，提高氧化铝的浸取率，故A正确；B.操作Ⅱ、Ⅲ用于分离固体和液体，为过滤操作，操作Ⅳ可使氢氧化铝转化为氧化铝，则为灼烧，故B正确；C.通入过量CO2的离子方程式为CO2＋AlO＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO，故C错误；D.氧化铝熔点较高，加入冰晶石，可降低熔点，利于熔化，故D正确。
答案：C
授课提示：对应学生用书第55页
1．(2020·高考江苏卷)下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是
(　　)
A．铝的金属活泼性强，可用于制作铝金属制品
B．氧化铝熔点高，可用作电解冶炼铝的原料
C．氢氧化铝受热分解，可用于中和过多的胃酸
D．明矾溶于水并水解形成胶体，可用于净水
解析：铝的金属活泼性强与可用于制作铝金属制品无对应关系，A项错误。氧化铝熔点高，可用作耐高温材料；铝是活泼金属，用电解法冶炼，选择氧化铝作原料，是因为氧化铝是离子化合物，B项错误。氢氧化铝具有弱碱性，可以中和过多的胃酸，C项错误。明矾的化学式为KAl(SO4)2·12H2O，Al3＋发生水解生成Al(OH)3胶体，可以吸附水中悬浮的颗粒物，从而起到净水的作用，D项正确。
答案：D
2．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)(2019·高考全国卷Ⅱ)向Mg(OH)2悬浊液中滴加足量FeCl3溶液出现红褐色沉淀3Mg(OH)2＋2FeCl3===2Fe(OH)3＋3MgCl2。(　　)
(2)(2019·高考江苏卷)Al2O3具有两性，可用于电解冶炼铝。(　　)
(3)(2018·高考江苏卷)KAl(SO4)2·12H2O溶于水可形成Al(OH)3胶体。(　　)
(4)(2017·高考海南卷)向硫酸铝溶液中滴加碳酸钠溶液的离子方程式：2Al3＋＋3CO===Al2(CO3)3↓。(　　)
(5)(2016·高考全国卷Ⅲ)泡沫灭火器灭火是利用了Al2(SO4)3和小苏打的反应。(　　)
答案：(1)√　(2)√　(3)√　(4)×　(5)√
3．(2018·高考全国卷Ⅰ)磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池是新能源汽车的动力电池之一。采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如图：
下列叙述错误的是(　　)
A．合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用
B．从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li
C．“沉淀”反应的金属离子为Fe3＋
D．上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠
解析：合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用，LiFePO4中含有Li和Fe元素，正极片碱溶所得滤液中含有Al元素，A、B项正确；Fe2＋能被HNO3氧化为Fe3＋，Fe3＋遇到碱液后沉淀，而另一种金属离子(Li＋)遇到Na2CO3后沉淀，C项正确；Li2SO4易溶于水，用Na2SO4代替Na2CO3，不能形成含Li沉淀，D项错误。
答案：D
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-第10讲　铁、铜的获取及应用
【课标要求】　1.了解铁、铜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1　铁的单质、氧化物和氢氧化物
授课提示：对应学生用书第56页
1．铁
(1)物理性质
颜色、状态
导电、导热性、延展性
特性
地壳含量
银白色、固体
良好
被磁铁吸引
占第4位
(2)结构
(3)化学性质(写出化学方程式或离子方程式)
2．铁的氧化物
(1)物理性质
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗称
铁红
磁性氧化铁
色态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
溶解性
难溶于水
难溶于水
难溶于水
铁的价态
＋2价
＋3价
＋2价，＋3价
(2)化学性质
FeO、Fe2O3、Fe3O4分别与盐酸反应的离子方程式为
FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O，Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O，Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O。
3．铁的氢氧化物
(1)Fe(OH)2是白色絮状物，易被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3，颜色由白色变为灰绿色，最后变为红褐色，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
(2)Fe(OH)3是红褐色、难溶于水的固体，在空气中久置会部分失水生成铁锈(Fe2O3·xH2O)，受热易分解，分解的方程式为2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O；制取Fe(OH)3用可溶性铁盐与碱反应，离子方程式：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓。
[提醒]　①FeO和Fe3O4与HNO3反应时，除考虑与H＋的反应外，还考虑Fe2＋被HNO3氧化成Fe3＋。
②Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3与HI反应时，除考虑与H＋的反应外，还考虑Fe3＋被I－还原为Fe2＋。
　(1)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2。(　　)
(2)根据铁与Cl2、S反应的条件及产物中铁元素的化合价可以判断氯元素和硫元素的非金属性强弱。(　　)
(3)Fe分别与氯气和盐酸反应所得氯化物相同。(　　)
(4)水溶液中Fe2＋、H＋、CO、ClO－可以共存。(　　)
(5)将水蒸气通过灼热的铁粉，粉末变红，铁与水在高温下发生反应。(　　)
(6)铁锈的成分是氢氧化铁。(　　)
答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×
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________反应时只生成＋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(g)　④S　⑤盐酸
⑥稀硝酸(足量)　⑦稀硫酸　⑧CuSO4溶液　⑨FeCl3溶液
答案：①⑥　④⑤⑦⑧⑨　②③
2．FeCl3、FeCl2、Fe(OH)2和Fe(OH)3是否都可以通过化合反应制取？用化学方程式举例说明。
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
答案：均能通过化合反应制取。
FeCl2：2FeCl3＋Fe===3FeCl2；
FeCl3：①2Fe＋3Cl22FeCl3；
②2FeCl2＋Cl2===2FeCl3；
Fe(OH)2：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2(原电池反应)；
Fe(OH)3：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
题组一　铁及其化合物的性质及应用
1．《本草纲目》中记载“慈石治肾家诸病，而通耳明目。慈石，色轻紫，石上皲涩，可吸连针铁，俗谓之熁铁石”。“慈石”的主要成分是
(　　)
A．铁　　　　　　　　
B．氧化铜
C．氧化铁
D．四氧化三铁
答案：D
2．(2021·湖南汨罗统考)下列有关铁及其化合物的说法中不正确的是(　　)
A．工业上在高温下用CO还原含Fe2O3的铁矿石炼铁
B．铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到Fe3O4
C．工业上可用铁制容器储存、运输浓硝酸、浓硫酸
D．氯化铁溶液有较强氧化性，故可用作净水剂
解析：常温下铁在浓硫酸、浓硝酸中发生钝化现象，阻止反应进行，工业上可用铁制容器储存、运输浓硝酸、浓硫酸，故C正确；氯化铁有氧化性，但不是用作净水剂的原因，净水是利用铁离子水解生成的氢氧化铁胶体具有吸附性，能吸附悬浮的杂质净水，故D错误。
答案：D
3．如图两圆相交部分A、B、C、D分别表示两物质间的反应。下列各对应反应的离子方程式书写不正确的是(　　)
A．Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O
B．Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
C．Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
D．3Fe(OH)2＋10H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋8H2O
答案：B
题组二　氢氧化亚铁的制备
4．(2021·福建省福州月考)如图所示装置可用来制取Fe(OH)2和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时的颜色变化，实验提供的试剂：铁屑、6
mol/L硫酸溶液、NaOH溶液。下列说法错误的是(　　)
A．B中盛有一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的试剂是铁屑
B．实验开始时应先将活塞E关闭
C．生成Fe(OH)2的操作为关闭E，使A中溶液压入B瓶中
D．取下装置B中的橡皮塞，使空气进入，颜色变化为白色变成灰绿色，最终变成红褐色
解析：A.B中盛有一定量的NaOH溶液，A中生成FeSO4，故A正确；B.实验开始时应先将活塞E打开，用氢气排出装置中空气，故B错误；C.生成Fe(OH)2的操作为：关闭E，使A中溶液压入B瓶中，故C正确；D.取下装置B中的橡皮塞，使空气进入，颜色变化为白色变成灰绿色，最终变成红褐色，故D正确。
答案：B
5．下列各图示中，能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀的是________(填序号)。
解析：因为Fe(OH)2在空气中容易被氧化为红褐色的Fe(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原理相同，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的原理为铁做阳极产生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。
答案：①②③⑤
[归纳提升]
防止Fe(OH)2氧化的方法
(1)将配制溶液的蒸馏水煮沸，去除溶液中的氧气。
(2)将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入试管中的亚铁盐溶液底部，并慢慢挤出NaOH溶液。
(3)在亚铁盐溶液上面充入保护气，如H2、N2、稀有气体等。
(4)在亚铁盐溶液上面加保护层，如苯、植物油等。
(5)用Fe做阳极，石墨做阴极，电解NaOH溶液，利用新产生的Fe2＋与OH－反应制取。
题组三　用守恒思想判断物质的组成
6．(2021·武汉高三质检)铁的常见化合价有＋2价和＋3价。据研究，铁在浓HNO3中发生钝化时，可生成一种化学式为Fe8O11的化合物，它可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物。该化合物可以表示为
(　　)
A．FeO·3Fe2O3
　
B．2FeO·3Fe2O3
C．FeO·2Fe2O3
　
D．2FeO·Fe2O3
解析：化合物Fe8O11可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物，设化学式为nFeO·mFe2O3，则
解得n＝2，m＝3，该化合物可以表示为2FeO·3Fe2O3。
答案：B
7．(2021·辽宁营口联考)有一块铁的“氧化物”样品，用140
mL
5.0
mol·L－1盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.025
mol
Cl2，恰好使其中的Fe2＋全部转变为Fe3＋，则该样品可能的化学式为(　　)
A．Fe2O3　　B．Fe3O4　　C．Fe4O5　　D．Fe5O7
解析：根据2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，可知铁的“氧化物”样品用盐酸溶解后所得溶液中n(Fe2＋)＝0.025
mol×2＝0.05
mol，根据电荷守恒得2n(Fe2＋)＋3n(Fe3＋)＝n(Cl－)，则n(Fe3＋)＝0.2
mol，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.05∶0.2＝1∶4，故该氧化物可表示为FeO·2Fe2O3，即Fe5O7。
答案：D
[归纳提升]
确定铁的氧化物组成的基本方法
设铁的氧化物中铁元素与氧元素的质量比为m∶n，则氧化物中n(Fe)∶n(O)＝∶＝a∶b，
若a∶b＝1∶1，则铁的氧化物为FeO；
若a∶b＝2∶3，则铁的氧化物为Fe2O3；
若a∶b＝3∶4，则铁的氧化物是Fe3O4或FeO与Fe2O3按物质的量之比为1∶1的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3物质的量之比为1∶1，Fe3O4为任意值)。
考点2　Fe2＋与Fe3＋的性质及检验
1．亚铁盐
含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，既有氧化性，又有还原性。
(1)Fe2＋的还原性：Fe2＋Fe3＋
Fe2＋的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。
(2)Fe2＋的弱氧化性：Fe2＋Fe。
2．铁盐
含Fe3＋的溶液呈棕黄色，Fe3＋具有较强的氧化性。
Fe3＋
eq
\o(————————→,\s\up11(Fe、Cu、S2－、SO、I－),\s\do8(SO2、H2S、HI等))
Fe2＋
写出下列转化的离子方程式：
(1)Fe3＋
eq
\o(――→,\s\up7(SO))
Fe2＋：
2Fe3＋＋SO＋H2O===2Fe2＋＋SO＋2H＋。
(2)Fe3＋Fe2＋：2Fe3＋＋2I－?2Fe2＋＋I2。
3．Fe2＋、Fe3＋的检验方法
(1)用KSCN溶液和氯水
(3)含Fe2＋、Fe3＋的混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验
溶液变红色，说明含有Fe3＋
KMnO4溶液紫红色褪去，说明含有Fe2＋。
(4)Fe2＋的特征检验方法
溶液产生蓝色沉淀，说明溶液中含有Fe2＋，有关反应离子方程式为3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓。
　(1)检验Fe(NO3)2晶体是否变质，将样品溶于稀H2SO4后滴加KSCN溶液，观察溶液是否变红。(　　)
(2)中性溶液中可能大量存在Fe3＋、K＋、Cl－、SO。(　　)
(3)FeCl3溶液与KSCN溶液反应的离子方程式为Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3↓。(　　)
(4)将FeCl3溶液蒸干可得到FeCl3固体或晶体。(　　)
(5)向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，该溶液中一定含有Fe2＋。(　　)
答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√
　除去括号中的杂质，并写出反应的离子方程式。
(1)FeCl2(Fe3＋)除去方法：______________，离子方程式：___________________________________________________________________。
(2)FeCl3(FeCl2)除去方法：______________，离子方程式：___________________________________________________________________。
(3)Fe2(SO4)3(FeSO4)除去方法：____________，离子方程式：___________________________________________________________________。
(4)FeCl2(Cu2＋)除去方法：______________，离子方程式：___________________________________________________________________。
答案：(1)加入过量铁粉　2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
(2)加入氯水或通入Cl2　2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
(3)滴加H2O2　2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2H2O＋2Fe3＋
(4)加入过量铁粉，过滤　Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋
题组一　Fe2＋、Fe3＋之间的转化
1．(2021·河南平顶山统考)硫酸亚铁是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(如图所示)，下列说法错误的是(　　)
A.FeSO4与NH4HCO3反应制备FeCO3，适宜在高温条件下进行
B．碱式硫酸铁水解能产生Fe(OH)3胶体，可用作净水剂
C．可用KSCN溶液检验(NH4)2Fe(SO4)2是否被氧化
D．常温下，FeSO4比(NH4)2Fe(SO4)2易溶于水
解析：A项中，NH4HCO3高温下易分解，且生成的FeCO3可能受热分解。
答案：A
2．混合溶液中Fe3＋、Fe2＋除去的常用方法
(1)除去Mg2＋中混有的Fe3＋的方法
向混合溶液中加入________、________、________中之一，与Fe3＋水解产生的H＋反应，促进Fe3＋的水解，将Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀除去。
(2)除去Cu2＋中混有的Fe3＋的方法
向混合溶液中加入________、________、________、________中之一，与Fe3＋水解产生的H＋反应，促进Fe3＋的水解，将Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去。
(3)除去Mg2＋中混有的Fe2＋的方法
先加入氧化剂(如________)将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后再按(1)的方法除去溶液中的Fe3＋。
(4)除去Cu2＋中混有的Fe2＋的方法
先加入氧化剂(如________)将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后再按(2)的方法除去溶液中的Fe3＋。
答案：(1)MgO　MgCO3　Mg(OH)2
(2)CuO　CuCO3　Cu(OH)2　Cu2(OH)2CO3
(3)H2O2　(4)H2O2
题组二　Fe2＋和Fe3＋的检验
3．要证明某溶液中不含Fe3＋而可能含Fe2＋，进行如下实验操作时，最佳顺序是(　　)
①加足量氯水　②加足量KMnO4溶液　③加少量KSCN溶液
A．①②　　　　　　　　
B．③②
C．③①
D．①②③
答案：C
4．工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：
用稀硫酸浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈红色，说明溶液中存在________(填离子符号)，检验溶液中还存在Fe2＋的方法是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
________________________________________________(注明试剂、现象)。
解析：滴加KSCN溶液后呈红色，说明溶液中有Fe3＋；检验溶液中还存在Fe2＋时，可以利用Fe2＋的还原性，加入酸性KMnO4溶液，溶液紫色褪去。
答案：Fe3＋　取少量溶液，滴加酸性KMnO4溶液，KMnO4褪色{或取少量溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，如果有蓝色沉淀说明有Fe2＋}
　高考新热点——以Fe2＋、Fe3＋为载体的综合实验探究
授课提示：对应学生用书第59页
[考能突破练]
1．(双选)液态净水剂聚合硫酸铁(PFS)的主要成分可表示为Fea(OH)b(SO4)c·nH2O。以某硫酸厂烧渣(主要成分为Fe3O4、FeO和Fe2O3，含少量SiO2等杂质)为原料制备PFS的流程如下：
下列说法不正确的是(　　)
A．酸A为硝酸，PFS是无机高分子化合物
B．“过滤”所得的滤渣可以用于制造光导纤维
C．“氧化”过程中可能发生反应：4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O
D．废水的pH越小，PFS的净水效率越高
解析：由PFS的主要成分和工艺流程可知，酸A为硫酸，PFS是高聚物，A项错误；二氧化硅不溶于硫酸，滤渣的主要成分是二氧化硅，其可以用于制造光导纤维，B项正确；试剂B可以是O2、H2O2等，能将亚铁离子氧化成铁离子，C项正确；PFS的主要成分是碱式硫酸铁，在酸性较强的条件下，PFS会失去聚沉水中杂质的能力，净水效率降低，D项错误。
答案：AD
2．某小组在验证反应“Fe＋2Ag＋===Fe2＋＋2Ag”的实验中检测到Fe3＋，发现和探究过程如下。
向硝酸酸化的0.05
mol·L－1硝酸银溶液(pH≈2)中加入过量铁粉，搅拌后静置，烧杯底部有黑色固体，溶液呈黄色。
(1)检验产物
①取出少量黑色固体，洗涤后，____________________________________________________________________
________________________________________________________________________(填操作和现象)，
证明黑色固体中含有Ag。
②取上层清液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀，说明溶液中含有________。
(2)针对“溶液呈黄色”，甲认为溶液中有Fe3＋，乙认为铁粉过量时不可能有Fe3＋，乙依据的原理是_______________________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________(用离子方程式表示)。
针对两种观点继续实验：
①取上层清液，滴加KSCN溶液，溶液变红，证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生，且溶液颜色深浅、沉淀量多少与取样时间有关，对比实验记录如下：
序号
取样时间/min
现象
Ⅰ
3
产生大量白色沉淀；溶液呈红色
Ⅱ
30
产生白色沉淀；较3
min时量少；溶液红色较3
min时加深
Ⅲ
120
产生白色沉淀；较30
min时量少；溶液红色较30
min时变浅
(资料：Ag＋与SCN－生成白色沉淀AgSCN)
②对Fe3＋产生的原因做出如下假设：
假设a：可能是铁粉表面有氧化层，能产生Fe3＋；
假设b：空气中存在O2，由于_____________________________________________
________________________________________________________________________(用离子方程式表示)，可产生Fe3＋；
假设c：酸性溶液中NO具有氧化性，可产生Fe3＋；
假设d：根据______________________________________________________现象，
判断溶液中存在Ag＋，可产生Fe3＋。
解析：(1)①加入足量稀盐酸(或稀硫酸)酸化，固体未完全溶解。②K3[Fe(CN)6]是检验Fe2＋的试剂，所以产生蓝色沉淀说明含有Fe2＋。
(2)过量铁粉与Fe3＋反应生成Fe2＋，Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。②O2氧化Fe2＋反应为4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O。白色沉淀是AgSCN，所以实验可以说明含有Ag＋，Ag＋可能氧化Fe2＋生成Fe3＋。
答案：(1)①加入足量稀盐酸(或稀硫酸)酸化，固体未完全溶解　②Fe2＋
(2)Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋　②4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O　加入KSCN溶液后生成白色沉淀
3．从宏观现象探究微观本质是重要的化学学科素养。以FeCl3溶液为实验对象，探究其与碱性物质之间反应的复杂多样性。实验如下：
(1)①中反应的离子方程式是_________________________________________。
(2)②中逸出的无色气体是________。从物质类别的角度分析，Na2CO3与Na2SO3在化学性质方面的共性是________________________(写一条)；从化合价角度分析，Na2CO3与Na2SO3在化学性质方面的差异是_______________________________
__________________________________________________________________(写一条)。
(3)对于③中的实验现象，同学们有诸多猜测，继续进行实验：
Ⅰ.甲取③中的红棕色溶液少许，滴入盐酸酸化的BaCl2溶液，产生白色沉淀。甲得出结论：FeCl3与Na2SO3发生了氧化还原反应，离子方程式是____________________________________________________________________。
Ⅱ.乙认为甲的实验不严谨，重新设计并进行实验，证实了甲的结论是正确的。其实验方案是______________________________________________________
___________________________________________________________________。
(4)受以上实验的启发，同学们对pH≈8的1
mol/L
NaF溶液与FeCl3溶液混合时的现象产生了好奇并进行实验：
实验操作及现象
④向2
mL
0.2
mol/L
FeCl3溶液中滴入2
mL
1
mol/L
NaF溶液，溶液变无色
⑤向2
mL
0.2
mol/L
FeCl3溶液中滴入2
mL蒸馏水，溶液颜色变浅
Ⅰ.⑤的实验目的是___________________________________________________
____________________________________________________________________。
Ⅱ.为探究④中溶液变无色的原因，进行如下实验：
资料显示：FeF3溶液为无色。
用平衡移动原理解释红褐色沉淀产生的原因：_____________________________
___________________________________________________________________。
(5)根据实验，FeCl3溶液与碱性物质之间的反应的多样性与____________________有关。
解析：(1)根据图中对实验现象的描述，反应①氢氧化镁沉淀转化为氢氧化铁胶体。(2)由于碳酸钠溶液显碱性，氯化铁溶液显酸性，相互促进水解，生成CO2气体和氢氧化铁沉淀。(3)加入盐酸酸化的BaCl2溶液产生白色沉淀，说明③中溶液中有SO，亚硫酸钠与氯化铁会发生氧化还原反应，即Fe3＋将SO氧化为SO，甲中SO也可能是SO被空气氧化，所以用铁氰化钾溶液检验溶液中是否生成Fe2＋更合理。(4)FeCl3溶液中加入NaF，颜色变浅，说明反应生成了FeF3，是可溶性的难电离物质，加入氢氧化钠溶液生成红褐色沉淀，说明OH－更容易与Fe3＋结合。
答案：(1)3Mg(OH)2＋2Fe3＋?2Fe(OH)3(胶体)＋3Mg2＋
(2)CO2　两者都为强碱弱酸盐，能与强酸反应　Na2CO3中碳原子为最高正价＋4，无还原性；Na2SO3中硫原子为＋4价，处于中间价态，具有较强的还原性
(3)Ⅰ.2Fe3＋＋SO＋H2O===2Fe2＋＋SO＋2H＋
Ⅱ.取③中的红棕色溶液少许，滴加铁氰化钾溶液，出现蓝色沉淀
(4)Ⅰ.排除加水稀释对溶液颜色变化的影响
Ⅱ.无色溶液中存在平衡：Fe3＋＋3F－?FeF3，加入NaOH后，Fe3＋更易与OH－结合生成难溶的Fe(OH)3
(5)碱性物质的pH、离子的性质
考点3　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：
①写出下列化学方程式：
铜在空气中加热：2Cu＋O22CuO。
铜丝在硫蒸气中反应：2Cu＋SCu2S。
铜丝在Cl2中反应：Cu＋Cl2CuCl2。
②常温下，铜在干燥的空气中性质稳定，但在潮湿的空气中则会被锈蚀，在其表面逐渐形成一层绿色的铜锈。
有关化学方程式为2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3。
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
H2＋CuOCu＋H2O
H2＋Cu2O2Cu＋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．铜盐
(1)Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，是铜绿、孔雀石的主要成分，受热分解可生成黑色的氧化铜，化学方程式：Cu2(OH)2CO32CuO＋CO2↑＋H2O。
(2)CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾，其受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2OCuSO4＋5H2O，蓝色晶体受热转化为白色粉末。无水CuSO4遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)，据此可用来检验水的存在。
[提醒]　(1)Cu与稀H2SO4不反应，但在通入O2的条件下，Cu可在稀H2SO4中逐渐溶解：2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O。
(2)无水CuSO4只能作为检验水的试剂，不能作为水蒸气的吸收试剂而用于除杂。
　(1)CuO是黑色固体，与水反应生成Cu(OH)2。(　　)
(2)铜锈是铜被空气中的氧气缓慢氧化生成的氧化物。(　　)
(3)无水硫酸铜可用于检验酒精中是否含有水。(　　)
(4)将铜片置于干燥的空气中，不易被腐蚀。(　　)
(5)CuSO4·5H2O失去结晶水属于物理变化。(　　)
(6)用稀硝酸清除铜制品上的铜锈。(　　)
(7)过量铜与浓硝酸反应，产生的气体中有NO2、NO和H2。(　　)
(8)铜是导电性最好的金属材料。(　　)
(9)Cu2(OH)2CO3是铜锈的主要成分。(　　)
(10)将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，制得无水CuCl2固体。(　　)
答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×　(6)×　(7)×　(8)×　(9)√　(10)×
1．把铜及其化合物的化学式与其颜色连接起来。
答案：
2．某研究小组用废铜粉制取胆矾，设计了如下几个实验方案：
(1)CuCuSO4硫酸铜溶液CuSO4·5H2O
(2)CuCuO硫酸铜溶液CuSO4·5H2O
(3)Cu热空气硫酸铜溶液CuSO4·5H2O
对三个方案进行评价，你认为最好的是哪个方案？为什么？
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
方案(1)：产生污染性气体，且消耗硫酸较多。
方案(2)：消耗能量较多，且步骤复杂。
方案(3)：不产生污染性气体，原料利用率高，节约能源。
因此方案(3)更合理
题组一　铜及其化合物的转化
1．某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质，下列操作正确且能达到实验目的的是
(　　)
A．将铜丝插入浓硫酸中并加热，反应后再加入水，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
解析：铜丝与浓硫酸反应后，仍有大量浓硫酸存在，不能把水加入反应器中，否则会发生危险，A项错误，Cu与Cl2在常温下不反应，需要加热才能发生反应，B项错误；CuCl2水解生成的HCl易挥发，加热蒸干能促进CuCl2的水解而得不到CuCl2固体，C项错误。
答案：D
2．(2021·深圳质检)用CuCl2·2H2O制取无水CuCl2的实验装置如图所示，下列说法错误的是
(　　)
A．通入HCl可以抑制CuCl2的水解
B．先滴入浓硫酸，再点燃c处酒精灯
C．硬质玻璃管内部右侧会出现白雾
D．装置d中上层为苯，下层为NaOH溶液
解析：氯化铜水解：CuCl2＋2H2O?Cu(OH)2＋2HCl，生成的氯化氢易挥发，通入HCl可以抑制CuCl2的水解，A正确；CuCl2·2H2O加热失去结晶水必须在HCl的气流中进行，所以先滴入浓硫酸产生HCl气体，使硬质玻璃管中充满HCl气体后再点燃c处酒精灯，B正确；硬质玻璃管内部右侧有生成的水蒸气和通入的氯化氢，由于氯化氢极易溶于水，会产生白雾，C正确；氯化氢极易溶于水，为了防止倒吸，d中下层应为有机溶剂，可以是四氯化碳，上层为氢氧化钠溶液，D错误。
答案：D
题组二　铜及其化合物的制取
3．(双选)某学习小组以废催化剂(主要成分为SiO2、ZnO、ZnS和CuS)为原料，制备锌和铜的硫酸盐晶体。
设计的实验方案如下：
下列说法正确的是(　　)
A．步骤①中能溶于稀硫酸的是ZnO和ZnS
B．步骤①、③中发生的反应均为氧化还原反应
C．步骤③涉及的离子反应可能为CuS＋H2O2＋2H＋Cu2＋＋S＋2H2O
D．步骤②和④，采用蒸发结晶，过滤后均可获取粗晶体
解析：ZnO、ZnS可与稀硫酸反应，A正确；步骤①中发生反应：ZnO＋H2SO4===ZnSO4＋H2O、ZnS＋H2SO4===ZnSO4＋H2S↑，不是氧化还原反应，故B错误；步骤③中发生反应：CuS＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋S＋2H2O，离子方程式为CuS＋H2O2＋2H＋Cu2＋＋S＋2H2O，C正确；步骤②和④均为溶液结晶得到含结晶水的晶体，均采用蒸发浓缩、冷却结晶法，D错误。
答案：AC
4．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)。
A．适量的NaNO3
B．适量的HNO3
C．适量的H2O2
解析：(1)Cu2S中铜为＋1价，火法炼铜中Cu、O被还原，S被氧化，反应的化学方程式为Cu2S＋O22Cu＋SO2。(2)依据信息知Cu2O在酸性条件下生成Cu2＋(蓝色)和单质铜(红色)，反应的离子方程式为Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O。(3)H2O2不产生污染物，不引入杂质。
答案：(1)＋1　Cu2S＋O22Cu＋SO2
(2)Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O　(3)C
考点4　从自然界中获取铁和铜
1．铁、铜在自然界中的存在
铁和铜在自然界中主要以化合态的形式存在。常见的铁矿有磁铁矿(主要成分为Fe3O4)、赤铁矿(主要成分为Fe2O3)等；常见的铜矿有黄铜矿(主要成分为CuFeS2)、孔雀石[主要成分为CuCO3·Cu(OH)2]等。此外铁在自然界中还以游离态的形式存在于陨铁中。自然界中也存在少量的单质铜。
2．铁的冶炼
(1)原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石等。
(2)设备：炼铁高炉。
(3)反应原理：用还原剂将铁从其化合物中还原出来。
(4)工艺流程：从高炉下方鼓入空气与焦炭反应产生CO2，并放出大量的热量；CO2再与灼热的焦炭反应，生成CO；CO在高温下将氧化铁还原为铁。有关反应的化学方程式：C＋O2CO2；C＋CO22CO；3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2。
特别提醒　铁矿石中含有SiO2需除去：石灰石在高温下分解生成氧化钙和二氧化碳，氧化钙与铁矿石中的二氧化硅等反应生成炉渣，有关反应的化学方程式：CaCO3CaO＋CO2↑；CaO＋SiO2CaSiO3(炉渣)。炉渣的密度比铁水小，故浮在铁水上面，从而分离除去。
3．铜的制备与精炼
工业上主要采用高温冶炼黄铜矿(主要成分是CuFeS2)的方法获得铜。用这种方法冶炼得到的铜，含铜量为99.5%～99.7%，还含有Ag、Au、Fe、Zn等杂质。要达到电气工业生产用铜的要求，这种由黄铜矿高温冶炼得到的铜还必须经过电解精炼，电解精炼得到的铜，含铜量高达99.95%～99.98%。
　如图表示金属活动性顺序中铜、锡、铁和铝元素被人类大规模开发、利用的大致年限。
根据上图回答下列问题：
(1)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？
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)写出以NaCl、Al2O3、MgCl2、CuO、CuSO4、Ag2O为原料制备Na、Al、Mg、Cu、Ag的化学方程式，并写出它们的制备方法。
_____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
答案：(1)铝的金属活动性比铁、铜强，在自然界中以稳定的化合态存在，难冶炼，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
(2)2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑　电解法
2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑　电解法
MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑　电解法
2CuO＋C2Cu＋CO2或CuO＋H2Cu＋H2O　热还原法
CuSO4＋Fe===Cu＋FeSO4　湿法炼铜
2Ag2O4Ag＋O2↑　热分解法
题组一　铁的冶炼及应用
1．铁的氧化物有多种用途。请回答下列问题：
(1)赤铁矿的主要成分是Fe2O3，是工业炼铁的主要原料之一。写出由Fe2O3制得单质铁的化学方程式：________________________________________________
___________________________________________________________________。
某赤铁矿除了含Fe2O3之外，还含有少量的SiO2和Al2O3。将试样溶于NaOH溶液，充分反应后过滤，即可得到较纯净的Fe2O3。该过程中发生反应的离子方程式是_____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)Fe2O3可以与铝粉组成铝热剂用于焊接钢轨或定向爆破。某同学猜测，该反应所得熔融物中含有Fe2O3。他设计如下实验来验证自己的猜想：取少量试样，加入足量稀盐酸，然后滴加KSCN溶液，若出现血红色，证明含有Fe2O3。否则，不含有Fe2O3。你认为该方案合理吗？为什么？
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
解析：(1)工业冶炼铁是用CO作还原剂；SiO2、Al2O3与NaOH溶液发生反应。(2)由于2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋的干扰，该方案不合理。
答案：(1)Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2(答案合理即可)
SiO2＋2OH－===SiO＋H2O、Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O
(2)不合理。因为Fe3＋能跟铝热反应生成的Fe反应生成Fe2＋，Fe2＋与SCN－反应时不会出现血红色(答案合理即可)
题组二　铜的冶炼方法
2．在实验室里以铁屑、氧化铜、稀硫酸为原料制备单质铜，有下列两种途径：
①FeH2Cu
②CuOCuSO4Cu
若用这两种方法制得等量的铜，则下列有关说法符合实际情况的是(　　)
A．消耗氧化铜的质量相同
B．消耗铁的质量相同
C．消耗硫酸的质量相同
D．生成硫酸亚铁的质量相同
解析：制备1
mol
Cu需要1
mol
CuO，而H2还原CuO时需要先用H2排除体系内的空气，冷却时也需要继续通H2，因此需要H2的量远大于1
mol，即消耗的Fe、H2SO4及生成的FeSO4的质量均比第②种方法多。
答案：A
3．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)上表所列铜的化合物中，铜的质量百分含量最高的是__________________(填化学式)。
(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：___________________________
__________________________________________________________________。
解析：(2)Cu2O、Cu2S中的Cu由＋1价被还原为0价，为氧化剂；Cu2S中的S由－2价被氧化为＋4价，为还原剂。(3)处理SO2尾气可得到硫酸，或用氨水吸收，最后可得到(NH4)2SO4等化学品。
答案：(1)Cu2S　(2)Cu2O和Cu2S
(3)形成酸雨　硫酸、硫酸铵
(4)电解池中，粗铜为阳极，纯铜为阴极，电解质为硫酸铜溶液。阳极上发生氧化反应，Cu失去电子，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
[归纳提升]
铜的冶炼“三方法”
(1)湿法炼铜：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。
(2)高温炼铜：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜)：
2CuFeS2＋4O2Cu2S＋3SO2＋2FeO(炉渣)
2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2
2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑
粗铜中铜的含量为99.5%～99.7%，主要含有Ag、Zn、Fe、Au等杂质，粗铜通过电解精炼可得到纯度达99.95%～99.98%的铜。
(3)生物炼铜：“吃岩石的细菌”能耐受铜盐的毒性，并能利用空气中的氧气氧化硫化铜矿石，然后把不溶性的硫化铜转化为可溶性的硫酸铜。
生物炼铜的优点：a.成本低；b.污染小；c.反应条件简单；d.含量(品位)很低的矿石也可以被利用。
　定量测定合金组成的两种方法
1．定量集气法
定量集气法是指收集合金中某种物质溶于酸或碱溶液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。其原理的关键点是某组分具有特殊性质(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、称量及数据的处理(包括测定结果的误差分析)。
[考能突破练]
　有三种镁铝合金样品①、②、③(组分比例不一定相同)。三位同学各取一种样品，对合金中镁的质量分数进行下列实验探究：
(1)第一位同学取样品①m1
g和过量的氢氧化钠溶液反应，然后过滤；再往滤液中通入过量的二氧化碳气体，将所得沉淀过滤、洗涤、烘干、灼烧，得到固体质量仍为m1
g。则合金中镁的质量分数为________(小数点后保留2位)。
(2)第二位同学取样品②m2
g和足量的稀硫酸反应，发现固体完全溶解，标准状况下得到气体体积为V
L，则m2的取值范围是________(结果化为最简分数)。
(3)第三位同学取不同质量的样品③分别和30
mL同浓度的盐酸反应，所取合金质量与产生气体的体积(标准状况下测定)如下表所示：
实验序号
a
b
c
合金质量/g
0.51
0.765
0.918
气体体积/mL
560
672
672
Ⅰ.盐酸的物质的量浓度为___________________________________________________________________。
Ⅱ.合金中镁的质量分数为__________________________________________________________________。
Ⅲ.要使c组实验后剩余合金中的铝恰好完全溶解，还需向容器中加入1.0
mol·L－1的氢氧化钠溶液________
mL。
解析：(1)加入NaOH溶液，再通入二氧化碳得到Al(OH)3沉淀，灼烧得到Al2O3，合金的质量与Al2O3的质量相同，故Al2O3中O的质量分数就是合金中镁的质量分数，即×100%≈47.06%。(2)若该氢气完全由Al生成，则m(Al)＝××27
g·mol－1＝
g；若该氢气完全由Mg生成，则m(Mg)＝×24
g·mol－1＝
g。
(3)Ⅰ.c中盐酸反应完全，n(H2)＝0.03
mol，则c(HCl)＝＝2.0
mol·L－1。Ⅱ.用a组数据列方程组，计算求得n(Mg)＝n(Al)＝0.01
mol，w(Mg)＝≈47.06%。Ⅲ.由HCl～NaCl知，n(NaCl)＝n(HCl)＝0.06
mol，由关系式Al～NaAlO2可知，n(NaAlO2)＝n(Al)＝×0.01
mol＝0.018
mol。根据Na元素守恒得：n(NaOH)＝0.06
mol＋0.018
mol＝0.078
mol，所以V(NaOH)＝＝0.078
L＝78
mL。
答案：(1)47.06%　(2)(3)Ⅰ.2.0
mol·L－1　Ⅱ.47.06%　Ⅲ.78
1．(2020·高考全国卷Ⅲ)宋代《千里江山图》描绘了山清水秀的美丽景色，历经千年色彩依然，其中绿色来自孔雀石颜料[主要成分为Cu(OH)2·CuCO3]，青色来自蓝铜矿颜料[主要成分为Cu(OH)2·2CuCO3]。下列说法错误的是(　　)
A．保存《千里江山图》需控制温度和湿度
B．孔雀石、蓝铜矿颜料不易被空气氧化
C．孔雀石、蓝铜矿颜料耐酸耐碱
D．Cu(OH)2·CuCO3中铜的质量分数高于Cu(OH)2·2CuCO3
解析：孔雀石、蓝铜矿的主要成分均能与酸反应，C错误。
答案：C
2．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)(2019·高考全国卷Ⅲ)铝合金大量用于高铁建设。(　　)
(2)(2018·高考天津卷)商代后期铸造出工艺精湛的后(司)母戊鼎，该鼎属于铜合金制品。(　　)
(3)(2016·高考全国卷Ⅱ)除去Cu粉中混有的CuO的方法是加入稀硝酸溶解、过滤、洗涤、干燥。(　　)
(4)(2015·高考全国卷Ⅰ)将铜粉加入1.0
mol·L－1
Fe2(SO4)3溶液中，现象是溶液变蓝，有黑色固体出现。(　　)
答案：(1)√　(2)√　(3)×　(4)×
3．(2016·高考全国卷Ⅱ)某班同学用如下实验探究Fe2＋、Fe3＋的性质。
回答下列问题：
(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1
mol·L－1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是________________________________。
(2)甲组同学取2
mL
FeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2＋氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2
mL
FeCl2溶液中先加入0.5
mL煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是___________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(4)丙组同学取10
mL
0.1
mol·L－1
KI溶液，加入6
mL
0.1
mol·L－1
FeCl3溶液混合。分别取2
mL此溶液于3支试管中进行如下实验：
①第一支试管中加入1
mL
CCl4充分振荡、静置，CCl4层显紫色；
②第二支试管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀；
③第三支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变红。
实验②检验的离子是______(填离子符号)；实验①和③说明：在I－过量的情况下，溶液中仍含有______(填离子符号)，由此可以证明该氧化还原反应为__________________________________________________________________。
(5)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为________________________________________；
一段时间后，溶液中有气泡出现，并放热，随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是_______________________________________________________；
生成沉淀的原因是___________________________________________________
_____________________________________________________________________(用平衡移动原理解释)。
解析：(1)Fe2＋具有很强的还原性，易被空气中的O2氧化为Fe3＋，在FeCl2溶液中加入少量铁屑，可防止Fe2＋被氧化。
(2)Fe2＋被氧化为Fe3＋，Cl2被还原为Cl－，反应的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。
(3)O2难溶于煤油，加入煤油能隔绝空气，排除O2对实验的影响。
(4)KI溶液与FeCl3溶液反应的离子方程式为2I－＋2Fe3＋?I2＋2Fe2＋。K3[Fe(CN)6]是检验Fe2＋的试剂。实验③溶液变红，说明溶液中仍存在Fe3＋，由此可说明该氧化还原反应为可逆反应。
(5)酸化的FeCl2溶液与H2O2反应，Fe2＋被氧化为Fe3＋，H2O2被还原为H2O，反应的离子方程式为H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。Fe3＋对H2O2的分解起催化作用，当反应一段时间后，会发生反应：2H2O22H2O＋O2↑，故溶液中产生气泡。由于H2O2分解反应放热，促使Fe3＋＋3H2O?Fe(OH)3＋3H＋平衡右移，最终出现Fe(OH)3红褐色沉淀。
答案：(1)防止Fe2＋被氧化
(2)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
(3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响)
(4)Fe2＋　Fe3＋　可逆反应
(5)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O　Fe3＋催化H2O2分解产生O2　H2O2分解反应放热，促进Fe3＋的水解平衡正向移动
4．(2020·高考全国卷Ⅰ)为验证不同化合价铁的氧化还原能力，利用下列电池装置进行实验。
回答下列问题：
(1)由FeSO4·7H2O固体配制0.10
mol·L－1
FeSO4溶液，需要的仪器有药匙、玻璃棒、________(从下列图中选择，写出名称)。
(2)电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁移率(u∞)应尽可能地相近。根据下表数据，盐桥中应选择________作为电解质。
阳离子
u∞×108/(m2·s－1·V－1)
阴离子
u∞×108/(m2·s－1·V－1)
Li＋
4.07
HCO
4.61
Na＋
5.19
NO
7.40
Ca2＋
6.59
Cl－
7.91
K＋
7.62
SO
8.27
(3)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知，盐桥中的阳离子进入__________电极溶液中。
(4)电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中c(Fe2＋)增加了0.02
mol·L－1。石墨电极上未见Fe析出。可知，石墨电极溶液中c(Fe2＋)＝________。
(5)根据(3)、(4)实验结果，可知石墨电极的电极反应式为____________，铁电极的电极反应式为____________。因此，验证了Fe2＋氧化性小于____________，还原性小于____________。
(6)实验前需要对铁电极表面活化。在FeSO4溶液中加入几滴Fe2(SO4)3溶液，将铁电极浸泡一段时间，铁电极表面被刻蚀活化。检验活化反应完成的方法是_____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
解析：(1)根据用固体物质配制一定物质的量浓度溶液的方法可知，题图给出的仪器中还需要烧杯、量筒和托盘天平。
(2)盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生反应，两烧杯溶液中含有Fe2＋、Fe3＋和SO，Ca2＋与SO生成微溶于水的CaSO4，Fe2＋、Fe3＋均与HCO反应，酸性条件下NO与Fe2＋发生反应，故盐桥中不能含有Ca2＋、HCO和NO。盐桥中阴、阳离子的电迁移率(u∞)尽可能相近，分析表中阳离子和阴离子的电迁移率(u∞)数据，K＋和Cl－的电迁移率(u∞)相差较小，故盐桥中应选择KCl作为电解质。
(3)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极，则铁电极是负极，石墨电极是正极，盐桥中阳离子向正极移动，故阳离子进入石墨电极溶液中。
(4)假设两个烧杯中溶液体积均为V
L，铁电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，一段时间后，铁电极溶液中c(Fe2＋)增加0.02
mol·L－1，则电路中通过电子为0.02
mol·L－1×V
L×2＝0.04V
mol。石墨电极上未见Fe析出，则石墨电极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋，据得失电子守恒可知，石墨电极生成Fe2＋为0.04V
mol，故石墨电极溶液中c(Fe2＋)＝(0.05
mol·L－1×V
L＋0.04V
mol)/V
L＝0.09
mol·L－1。
(5)由(4)分析可知，石墨电极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋，据此得出Fe2＋的氧化性小于Fe3＋；铁电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，据此得出Fe2＋的还原性小于Fe。
(6)铁电极表面被刻蚀活化，Fe与Fe2(SO4)3溶液发生反应：Fe＋
Fe2(SO4)3===3FeSO4，活化反应完成后，溶液中不含Fe3＋，可向FeSO4溶液中滴加KSCN溶液，若溶液不变血红色，证明活化反应完成。
答案：(1)烧杯、量筒、托盘天平　(2)KCl　(3)石墨
(4)0.09
mol·L－1
(5)Fe3＋＋e－===Fe2＋　Fe－2e－===Fe2＋　Fe3＋　Fe　(6)取少量溶液，滴入KSCN溶液，不出现血红色
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