2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)知識(shí)梳理與訓(xùn)練 第3章 第4講 金屬材料及金屬礦物的開發(fā)利用（含解析）.doc

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2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)知識(shí)梳理與訓(xùn)練 第3章 第4講 金屬材料及金屬礦物的開發(fā)利用（含解析） [考綱要求]　1.知道銅及其重要化合物的性質(zhì)。2.了解合金的概念及重要應(yīng)用。3.了解常見金屬的活動(dòng)順序及金屬冶煉的一般方法。4.了解化學(xué)科學(xué)發(fā)展對(duì)自然資源開發(fā)利用的作用。 考點(diǎn)一　銅及其化合物 1．單質(zhì)銅 (1)物理性質(zhì)：紫紅色固體，具有良好的延展性、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性。 (2)化學(xué)性質(zhì) 寫出圖中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式： ①化學(xué)方程式：2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3(綠色固體)。 ②化學(xué)方程式：2Cu＋SCu2S。 ③與氧化性酸反應(yīng) a．與濃硫酸共熱的化學(xué)方程式：Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O； b．與稀硝酸反應(yīng)的離子方程式：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。 ④與鹽溶液反應(yīng)(寫離子方程式) a．與硝酸銀溶液：Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋； b．與FeCl3溶液：Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋。 2．氧化銅和氧化亞銅 名稱 氧化銅 氧化亞銅 顏色 黑色 磚紅色 與酸反應(yīng)(H＋) CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O 與H2反應(yīng) CuO＋H2Cu＋H2O Cu2O＋H22Cu＋H2O 轉(zhuǎn)化關(guān)系 4CuO2Cu2O＋O2↑ 3.氫氧化銅 (1)物理性質(zhì)：藍(lán)色不溶于水的固體。 (2)化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用 4．CuSO4·5H2O CuSO4·5H2O為藍(lán)色晶體，俗稱藍(lán)礬、膽礬。無水CuSO4為白色粉末，遇水變藍(lán)色(生成CuSO4·5H2O)，可作為水的檢驗(yàn)依據(jù)。 題組一　銅及其化合物的性質(zhì) 1．下列有關(guān)銅的化合物的性質(zhì)的敘述中正確的是(　　) A．CuSO4變成CuSO4·5H2O是物理變化 B．一定條件下，新制的Cu(OH)2懸濁液能與乙醛反應(yīng)但不能與乙酸反應(yīng) C．CuO是黑色固體，與水反應(yīng)可生成Cu(OH)2 D．Cu2O遇硝酸可能會(huì)被氧化成Cu2＋ 答案　D 解析　CuSO4變成CuSO4·5H2O屬于化學(xué)變化，A錯(cuò)；Cu(OH)2是堿，能與酸反應(yīng)，B錯(cuò)；CuO不能與水反應(yīng)，C錯(cuò)；Cu2O中銅處于低價(jià)態(tài)，能被強(qiáng)氧化劑硝酸氧化。 2．下表中，對(duì)陳述Ⅰ、Ⅱ的正確性及其有無因果關(guān)系的判斷都正確的是(　　) 選項(xiàng) 陳述Ⅰ 陳述Ⅱ 判斷 A 銅綠的主要成分是堿式碳酸銅 可用稀鹽酸除銅器表面的銅綠 Ⅰ對(duì)；Ⅱ?qū)?；無 B 銅表面易形成致密的氧化膜 銅制容器可以盛放濃硫酸 Ⅰ對(duì)；Ⅱ?qū)?；? C 向硫酸銅溶液中通入氨氣，有深藍(lán)色沉淀產(chǎn)生，過濾后灼燒濾渣，最后變成黑色固體 把銅絲放在酒精燈火焰上灼燒，銅絲表面變黑 Ⅰ對(duì)；Ⅱ?qū)?；? D 藍(lán)色硫酸銅晶體受熱轉(zhuǎn)化為白色硫酸銅粉末是物理變化 硫酸銅溶液可用作游泳池的消毒劑 Ⅰ錯(cuò)；Ⅱ?qū)?；無 答案　D 解析　稀鹽酸可以與Cu2(OH)2CO3反應(yīng)，而且稀鹽酸不能與Cu反應(yīng)，所以可用稀鹽酸除銅器表面的銅綠Cu2(OH)2CO3，Ⅰ、Ⅱ有因果關(guān)系，A錯(cuò)誤；銅表面不能形成致密的氧化膜，銅與濃硫酸在一定溫度下能發(fā)生反應(yīng)，所以不能用銅制容器盛裝濃硫酸，B錯(cuò)誤；硫酸銅與氨水生成Cu(OH)2，Cu(OH)2受熱分解生成黑色CuO，Ⅰ、Ⅱ均正確，但沒有因果關(guān)系，C錯(cuò)誤；藍(lán)色硫酸銅晶體受熱轉(zhuǎn)化為白色硫酸銅粉末有新物質(zhì)生成，屬于化學(xué)變化，CuSO4可用作消毒劑，但與前者沒有因果關(guān)系，D正確。 3．某研究小組通過實(shí)驗(yàn)探究Cu及其化合物的性質(zhì)，操作正確且能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?　　) A．將銅絲插入濃硫酸中并加熱，把反應(yīng)后的溶液倒入水中，觀察硫酸銅溶液的顏色 B．常溫下將銅絲伸入盛滿氯氣的集氣瓶中，觀察CuCl2的生成 C．將CuCl2溶液在蒸發(fā)皿中加熱蒸干，得到無水CuCl2固體 D．將表面有銅綠[Cu2(OH)2CO3]的銅器放入鹽酸中浸泡，除去銅綠 答案　AD 解析　B項(xiàng)需要先加熱銅才能與氯氣發(fā)生反應(yīng)，故該項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)氯化銅溶液中存在水解平衡，加熱蒸干最終得到的是氫氧化銅，故該項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)銅和鹽酸不反應(yīng)，只有銅綠[Cu2(OH)2CO3]與鹽酸反應(yīng)，故該項(xiàng)正確。 熟記銅及其化合物的顏色 物質(zhì) 顏色 物質(zhì) 顏色 Cu 紫紅色 CuSO4 白色 CuO 黑色 CuSO4·5H2O 藍(lán)色 Cu2O 磚紅色 Cu2(OH)2CO3 綠色 Cu2S 黑色 Cu(OH)2 藍(lán)色 題組二　銅及其化合物轉(zhuǎn)化關(guān)系的應(yīng)用 4．某課外研究小組用含有較多雜質(zhì)的銅粉，通過不同的化學(xué)反應(yīng)精制CuO，其設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)過程為 (1)雜銅經(jīng)灼燒后得到的產(chǎn)物是氧化銅及少量銅的混合物，灼燒后含有少量銅的可能原因是________(填字母)。 a．灼燒過程中部分氧化銅被還原 b．灼燒不充分銅未被完全氧化 c．氧化銅在加熱過程中分解生成銅 d．該條件下銅無法被氧氣氧化 (2)由粗制氧化銅通過兩種途徑制取純凈CuO，與途徑Ⅰ相比，途徑Ⅱ有明顯的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)是________________________________________________________________________。 答案　(1)ab (2)耗酸少；無污染性氣體SO2產(chǎn)生 解析　(1)灼燒后含有少量銅，其原因可能是灼燒不充分，銅未被完全氧化，也可能是灼燒過程中部分氧化銅被還原。 (2)根據(jù)途徑Ⅰ的反應(yīng)方程式Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O和途徑Ⅱ的反應(yīng)方程式2Cu＋O2＋2H2SO42CuSO4＋2H2O，可以看出途徑Ⅱ的優(yōu)點(diǎn)是①產(chǎn)生等量的CuSO4，比途徑Ⅰ消耗硫酸少；②途徑Ⅱ不產(chǎn)生污染大氣的氣體SO2。 廢銅綜合利用的常見流程框圖模式 考點(diǎn)二　金屬材料及合金概述 1．熟記金屬活動(dòng)性順序 金屬活動(dòng)性順序 K、Ca、Na Mg Al、Zn Fe、Sn、Pb(H) Cu、Hg、Ag Pt、Au 與O2反應(yīng) 常溫下易被氧化，點(diǎn)燃生成過氧化物或其他復(fù)雜氧化物 常溫生成氧化膜 加熱化合 不反應(yīng) 與H2O反應(yīng) 常溫下生成堿和氫氣 與熱水反應(yīng) 有堿存在與水反應(yīng) 與高溫水蒸氣反應(yīng) 不反應(yīng) 與非氧化性酸反應(yīng) 生成鹽和氫氣 不反應(yīng) 與鹽溶液反應(yīng) 先與水反應(yīng)，生成的堿再與鹽反應(yīng) 排在前面的金屬能把排在后面的金屬?gòu)钠潲}溶液中置換出來 自然界存在形態(tài) 化合態(tài)(Fe有游離態(tài)) 游離態(tài) 2．合金 (1)概念：合金是指兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。 (2)性能：合金具有不同于各成分金屬的物理、化學(xué)性能或機(jī)械性能。 ①熔點(diǎn)：一般比它的各成分金屬的低； ②硬度和強(qiáng)度：一般比它的各成分金屬的大。 3．常見金屬材料 金屬材料— (1)重要的黑色金屬材料——鋼 鋼是用量最大、用途最廣的合金。 鋼 (2)幾種有色金屬材料 題組一　金屬的性質(zhì)和應(yīng)用 1．下列關(guān)于金屬元素的敘述正確的是(　　) A．金屬元素的單質(zhì)只有還原性，其離子只有氧化性 B．金屬元素的單質(zhì)在常溫下均為固體 C．金屬元素在不同化合物中化合價(jià)均相同 D．大多數(shù)金屬元素的單質(zhì)為電的良導(dǎo)體 答案　D 解析　金屬離子中的中間價(jià)態(tài)離子，比如Fe2＋，既有氧化性又有還原性，A錯(cuò)；常溫下金屬汞呈液態(tài)，B錯(cuò)；有的金屬元素存在變價(jià)，比如Fe、Cu等，C錯(cuò)。 2．下列說法中正確的是(　　) A．鐵是人類在生產(chǎn)、生活中最早使用的金屬材料 B．金、銀、銅是應(yīng)用最廣泛的金屬材料 C．鈦被譽(yù)為“21世紀(jì)的金屬”，應(yīng)用前景很廣闊 D．銅是導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性最好的有色金屬 答案　C 解析　銅是人類使用最早的金屬材料，A錯(cuò)；鐵、鋁及鋁合金是應(yīng)用最廣泛的金屬材料，B錯(cuò)；銀的導(dǎo)電性比銅好，D錯(cuò)。 題組二　合金的性能特點(diǎn)及應(yīng)用 3．xx年底將在上海首飛的C919大型飛機(jī)采用了大量新型材料鋁鋰合金。下列關(guān)于鋁鋰合金的說法不正確的是(　　) A．鋁鋰合金是鋁與鋰形成的混合物 B．鋁鋰合金的硬度比鋰大 C．鋁鋰合金的熔沸點(diǎn)比鋁高 D．鋁鋰合金耐酸堿腐蝕 答案　CD 解析　鋁鋰合金中的鋁能與酸和堿反應(yīng)，鋰能與酸反應(yīng)，故鋁鋰合金不耐酸堿腐蝕。 4．合金與純金屬制成的金屬材料相比，優(yōu)點(diǎn)是(　　) ①合金的硬度一般比它的各成分金屬的大 ②一般地，合金的熔點(diǎn)比它的各成分金屬的更低 ③改變?cè)系呐浔?、改變生成合金的條件，得到有不同性能的合金 ④合金比純金屬的導(dǎo)電性更強(qiáng) ⑤合金比純金屬的應(yīng)用范圍更廣泛 A．②③④ B．①②③⑤ C．①②④ D．①②④⑤ 答案　B 題組三　合金組成的分析 5．現(xiàn)代建筑的門窗架常用電解加工成的古銅色硬鋁制造。取硬鋁樣品進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)(每一步試劑均過量)，由此可以推知硬鋁的組成可能為(提示：Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑)(　　) 樣品 A．Al、Mg、Si、Zn B．Al、Fe、Zn、Na C．Al、Na、Cu、Fe D．Al、Cu、Mg、Si、Mn 答案　D 解析　通過反應(yīng)①知合金中必須含有排在金屬活動(dòng)性順序中H之前的金屬和H之后的金屬；由反應(yīng)②知合金中必須含有Si及排在金屬活動(dòng)性順序表H之后的金屬或其他非金屬。 6．某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)測(cè)量mg銅銀合金樣品中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)： 下列說法中不正確的是(　　) A．合金的熔點(diǎn)比其成分金屬低，通常比成分金屬具有更優(yōu)良的金屬特性 B．銅銀都能與稀硝酸反應(yīng)，收集到的VL氣體一定全為NO C．操作Ⅰ是過濾，操作Ⅱ是洗滌，操作Ⅲ是烘干 D．根據(jù)反應(yīng)收集到的氣體體積可以計(jì)算銅和銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 答案　D 解析　解答本題要注意以下兩點(diǎn)：①?zèng)]有告訴硝酸的濃度，合金與硝酸反應(yīng)放出的氣體中可能含有NO2；②Wg固體應(yīng)該是干燥純凈的AgCl，由此確定三步操作。 1.定性分析型 形成合金的各種成分的特殊化學(xué)性質(zhì)仍按單一組分的性質(zhì)(例如鋁合金中的鋁既能溶于酸又能溶于堿的性質(zhì)不變，銅能溶于稀硝酸，且硝酸的還原產(chǎn)物為NO氣體等性質(zhì)不變)，一般是將合金酸溶或堿溶，根據(jù)反應(yīng)中的特殊現(xiàn)象或根據(jù)溶解后所得溶液繼續(xù)加沉淀劑產(chǎn)生的現(xiàn)象判斷其成分。此類試題常以流程的形式呈現(xiàn)，解答的關(guān)鍵是理清每一步加入的物質(zhì)和生成物質(zhì)的成分。 2．定量分析型 定量測(cè)定合金的成分常用量氣或沉淀兩種方法。 (1)定量集氣法 定量集氣法是指收集合金中某種物質(zhì)溶解時(shí)所產(chǎn)生的氣體的量，應(yīng)用化學(xué)方程式或關(guān)系式來判斷合金的組成。其原理的關(guān)鍵點(diǎn)是根據(jù)某組分的特殊性質(zhì)(特別是與酸或堿反應(yīng)能產(chǎn)生氣體)，其操作要點(diǎn)和注意事項(xiàng)有：保證裝置的氣密性良好，注意收集氣體的讀數(shù)方法。 (2)沉淀法 沉淀法測(cè)定物質(zhì)含量是常用的一種方法，采用沉淀法時(shí)，涉及到的基本實(shí)驗(yàn)操作和主要問題有：稱量、溶解(溶解試劑)；沉淀(重點(diǎn)是沉淀試劑的選擇)；過濾、沉淀洗滌、沉淀的干燥、稱量；數(shù)據(jù)的處理(包括測(cè)定結(jié)果的誤差分析)。 考點(diǎn)三　金屬礦物的開發(fā)和利用 1．金屬在自然界中存在的形態(tài) 除了金、鉑等極少數(shù)金屬外，絕大多數(shù)金屬以化合物的形式存在于自然界中。在這些金屬化合物中，金屬元素都顯正化合價(jià)。 2．金屬冶煉的實(shí)質(zhì) 使金屬化合物中的金屬離子得電子被還原為金屬單質(zhì)的過程：Mn＋＋ne－===M。 3．金屬冶煉的一般步驟 4．金屬冶煉方法 (1)熱分解法 例如：2HgO2Hg＋O2↑，2Ag2O4Ag＋O2↑。 用熱分解冶煉法冶煉金屬的特點(diǎn)：金屬元素的金屬性弱，金屬元素的原子不易失去電子，其金屬離子容易得到電子，該金屬元素所形成的化合物穩(wěn)定性較差。 (2)熱還原法冶煉金屬 ①焦炭還原法。例如：C還原ZnO、CuO，其化學(xué)方程式依次為C＋2ZnO2Zn＋CO2↑，C＋2CuO2Cu＋CO2↑。 ②一氧化碳還原法。例如：CO還原Fe2O3、CuO，其化學(xué)方程式依次為3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2，CO＋CuOCu＋CO2。 ③氫氣還原法。例如：H2還原WO3、Fe3O4，其化學(xué)方程式依次為3H2＋WO3W＋3H2O,4H2＋Fe3O43Fe＋4H2O。 ④活潑金屬還原法。例如：Al還原Cr2O3、V2O5，其化學(xué)方程式依次為2Al＋Cr2O3Al2O3＋2Cr,10Al＋3V2O56V＋5Al2O3。 (3)電解法冶煉金屬 例如：電解Al2O3、MgCl2、NaCl，其化學(xué)方程式依次為2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑，MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑，2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。 深度思考 1．能否用電解AlCl3和MgO的方法冶煉Al、Mg? 答案　不能。因?yàn)锳lCl3是共價(jià)化合物，熔融時(shí)無法電離出自由移動(dòng)的離子，不導(dǎo)電；而MgO雖是離子化合物，但其熔點(diǎn)太高，熔融會(huì)消耗大量的電能，成本較高。 2．鋁是地殼中含量最高的金屬元素，為什么人類對(duì)鋁的使用比鐵、銅晚得多？ 答案　鋁的金屬活動(dòng)性比鐵、銅強(qiáng)，難于冶煉，古代人們的技術(shù)條件達(dá)不到，不能冶煉鋁，故鋁的發(fā)現(xiàn)和大量使用比鐵、銅晚得多。 3．鋁熱反應(yīng)的本質(zhì)是利用鋁的還原性，將難熔金屬?gòu)钠溲趸镏兄脫Q出來，關(guān)于鋁熱反應(yīng)思考下列問題： (1)是否所有的金屬氧化物都能和鋁發(fā)生鋁熱反應(yīng)？ 答案　否，判斷鋁熱反應(yīng)能否發(fā)生，應(yīng)首先看金屬的活動(dòng)性。例如MgO和Al不能發(fā)生鋁熱反應(yīng)。 (2)在鋁熱反應(yīng)中，鎂條、KClO3的作用是________。 答案　引燃、助燃作用 (3)做鋁熱反應(yīng)時(shí)，應(yīng)注意哪些事項(xiàng)？ 答案?、僖ＷC紙漏斗重疊時(shí)四周均為四層，且內(nèi)層紙漏斗一定要用水潤(rùn)濕，以防止高溫物質(zhì)從四周濺出，同時(shí)損壞紙漏斗。 ②蒸發(fā)皿中的細(xì)沙要適量，既要防止蒸發(fā)皿炸裂，又要防止熔融的液體濺出傷人。 ③實(shí)驗(yàn)裝置不要距人群太近，應(yīng)遠(yuǎn)離易燃物。 題組一　金屬冶煉原理的考查 1．下列有關(guān)金屬的工業(yè)制法中正確的是(　　) A．制鈦：用金屬鈉置換四氯化鈦(TiCl4)溶液中的鈦 B．煉鐵：用焦炭和空氣反應(yīng)產(chǎn)生的CO在高溫下還原鐵礦石中鐵的氧化物 C．制鈉：用海水為原料制得精鹽，再電解純凈的NaCl溶液 D．煉銅：用黃銅礦經(jīng)電解精煉得到純度為99.9%的銅 答案　B 解析　A中不能用TiCl4溶液，要用熔融態(tài)的TiCl4；電解NaCl溶液得到NaOH、Cl2和H2；電解法精煉銅的原料是粗銅。 2．下列金屬冶煉的反應(yīng)原理中錯(cuò)誤的是(　　) A．MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ B．Al2O3＋3H22Al＋3H2O C．Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2 D．2HgO2Hg＋O2↑ 答案　B 解析　金屬冶煉的方法很多，由于金屬離子得電子的能力不同，因此必須采取不同的冶煉方法。在金屬活動(dòng)性順序表中，位于氫后面的金屬(Hg、Ag等)的氧化物受熱就能分解得到單質(zhì)；位于前面的幾種金屬(如K、Na、Ca、Al等)的還原性太強(qiáng)，這些金屬都很容易失去電子，只能用通電電解其熔融鹽或氧化物的方法冶煉。 1．選擇金屬冶煉的方法要依據(jù)金屬在自然界中的存在形態(tài)和金屬的活動(dòng)性。金屬活動(dòng)性順序表中，金屬的位置越靠后，越容易被還原；金屬的位置越靠前，越難被還原。 2．化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定的金屬如Au、Pt等，在自然界中呈游離態(tài)，用物理方法即可得到。 3．有些活動(dòng)性很強(qiáng)的金屬也可以用還原法來冶煉，如 Na＋KClK↑＋NaCl 2RbCl＋MgMgCl2＋2Rb↑等， 在此主要運(yùn)用了化學(xué)平衡移動(dòng)原理，利用K、Rb沸點(diǎn)低，汽化離開反應(yīng)體系，使化學(xué)反應(yīng)得以向正反應(yīng)方向進(jìn)行。 題組二　對(duì)鋁熱反應(yīng)的定性及定量考查 3．粉末狀試樣A是由等物質(zhì)的量的MgO和Fe2O3組成的混合物。進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)： ①取適量A進(jìn)行鋁熱反應(yīng)，產(chǎn)物中有單質(zhì)B生成； ②另取20gA全部溶于0.15L6.0mol·L－1鹽酸中，得溶液C； ③將①中得到的單質(zhì)B和溶液C反應(yīng)，放出1.12L(標(biāo)況)氣體，同時(shí)生成溶液D，還殘留有固體物質(zhì)B； ④用KSCN溶液檢驗(yàn)時(shí)，溶液D不變色。 請(qǐng)?zhí)羁眨? (1)①中引發(fā)鋁熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作是________，產(chǎn)物中的單質(zhì)B是________。 (2)②中所發(fā)生的各反應(yīng)的化學(xué)方程式是__________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)③中所發(fā)生的各反應(yīng)的離子方程式是____________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)若溶液D的體積仍視為0.15L，則該溶液中c(Mg2＋)為__________，c(Fe2＋)為__________。 答案　(1)加少量KClO3，插上鎂條并將其點(diǎn)燃　Fe (2)Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O、 MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O (3)Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋、Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ (4)0.67mol·L－1　2.3mol·L－1 解析　此題將實(shí)驗(yàn)操作與元素化合物知識(shí)巧妙結(jié)合在一起考查，增大了試題的容量，增強(qiáng)了試題的測(cè)試能力。 (1)鋁熱反應(yīng)是指單質(zhì)Al和某些金屬氧化物發(fā)生的反應(yīng)，反應(yīng)過程中放出大量熱，但該反應(yīng)需要較高的溫度才能引發(fā)。在混合物上加少量KClO3固體并插上Mg條，點(diǎn)燃Mg條后放出熱量，使KClO3固體分解放出O2，進(jìn)一步加劇Mg的燃燒，可在短時(shí)間內(nèi)使混合物溫度迅速升高，引發(fā)反應(yīng)。發(fā)生的反應(yīng)為Fe2O3＋2AlAl2O3＋2Fe，所以產(chǎn)物中單質(zhì)B為Fe。 (2)Fe2O3和MgO都是堿性氧化物，能和酸反應(yīng)生成鹽和水：Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O、MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O。 (3)混合物中只有Fe2O3能和Al發(fā)生鋁熱反應(yīng)，生成Fe單質(zhì)。C溶液中有反應(yīng)生成的FeCl3，還有未反應(yīng)的HCl。發(fā) 生的離子反應(yīng)為Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。 (4)假設(shè)步驟②用去的20g固體中，MgO的物質(zhì)的量為x，則Fe2O3的物質(zhì)的量也為x，則40g·mol－1×x＋160g·mol－1×x＝20g，解得：x＝0.1mol。 根據(jù)MgO～MgCl2的關(guān)系，則溶液中MgCl2的濃度為0.1mol÷0.15L≈0.67mol·L－1。 步驟④說明溶液中沒有Fe3＋，也就是溶質(zhì)為FeCl2和MgCl2。根據(jù)Cl－守恒的關(guān)系，可知MgCl2和FeCl2的總的物質(zhì)的量等于＝0.45mol，所以，F(xiàn)eCl2的濃度為≈2.3mol·L－1。 探究高考　明確考向 江蘇五年高考 1．判斷正誤，正確的劃“√”，錯(cuò)誤的劃“×” (1)Zn具有還原性和導(dǎo)電性，可用作鋅錳干電池的負(fù)極材料(√) (xx·江蘇，5D) (2)MgCl2(aq)Mg(OH)2MgOMg(×) (xx·江蘇，7⑤改編) 解析　電解MgCl2得到Mg，而不是MgO。 (3)銅的金屬活潑性比鐵的弱，可在海輪外殼上裝若干銅塊以減緩其腐蝕(×) (2011·江蘇，3D) 解析　此時(shí)鐵仍作負(fù)極，加快腐蝕。 (4)相同條件下，溶液中Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋的氧化性依次減弱(√) (xx·江蘇，8D) 2．[2011·江蘇，18(1)(2)]Ag2O2是銀鋅堿性電池的正極活性物質(zhì)，可通過下列方法制備：在KOH溶液中加入適量AgNO3溶液，生成Ag2O沉淀，保持反應(yīng)溫度為80℃，邊攪拌邊將一定量K2S2O8溶液緩慢加到上述混合物中，反應(yīng)完全后，過濾、洗滌、真空干燥得固體樣品。反應(yīng)方程式為2AgNO3＋4KOH＋K2S2O8Ag2O2↓＋2KNO3＋2K2SO4＋2H2O 回答下列問題： (1)上述制備過程中，檢驗(yàn)洗滌是否完全的方法是______________________。 (2)銀鋅堿性電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，電池放電時(shí)正極的Ag2O2轉(zhuǎn)化為Ag，負(fù)極的Zn轉(zhuǎn)化為K2Zn(OH)4，寫出該電池反應(yīng)方程式：_______________________________________。 答案　(1)取少許最后一次洗滌濾液，滴入1～2滴Ba(NO3)2溶液，若不出現(xiàn)白色渾濁，表示已洗滌完全(或取少許最后一次洗滌濾液，滴入1～2滴酚酞溶液，若溶液不顯紅色，表示已洗滌完全) (2)Ag2O2＋2Zn＋4KOH＋2H2O===2K2Zn(OH)4＋2Ag 解析　(1)解題出發(fā)點(diǎn)有二：其一從沉淀表面附著硫酸鉀，可用硝酸鋇溶液檢驗(yàn)；其二沉淀表面附著(過量的)氫氧化鉀，可用酚酞溶液檢驗(yàn)。 (2)根據(jù)原電池反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，初步確定氧化劑是過氧化銀，還原產(chǎn)物是銀；還原劑是金屬鋅，氧化產(chǎn)物是四羥基合鋅酸鉀；同時(shí)注意所用的介質(zhì)是氫氧化鉀溶液。 3．[xx·江蘇，20(2)(3)(4)]以水氯鎂石(主要成分為MgCl2·6H2O)為原料生產(chǎn)堿式碳酸鎂的主要流程如下： 　　　H2O　　NH3　NH3、NH4HCO3　　　濾液 ↓　　　↓　　　　↓　　　　　　　↑ 水氯鎂石→→→→→→堿式碳酸鎂 (2)上述流程中的濾液濃縮結(jié)晶，所得主要固體物質(zhì)的化學(xué)式為________。 (3)高溫煅燒堿式碳酸鎂得到MgO。取堿式碳酸鎂4.66g，高溫煅燒至恒重，得到固體2.00g和標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO20.896L，通過計(jì)算確定堿式碳酸鎂的化學(xué)式。 (4)若熱水解不完全，所得堿式碳酸鎂中將混有MgCO3，則產(chǎn)品中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)________(填“升高”、“降低”或“不變”)。 答案　(2)NH4Cl (3)n(CO2)＝＝4.00×10－2mol n(MgO)＝＝5.00×10－2mol n(H2O)＝ ＝5.00×10－2mol n(MgO)∶n(CO2)∶n(H2O)＝5.00×10－2∶4.00×10－2∶5.00×10－2＝5∶4∶5 堿式碳酸鎂的化學(xué)式為Mg(OH)2·4MgCO3·4H2O (4)升高 解析　(2)主要流程中加NH3、NH4HCO3進(jìn)行沉淀鎂得到主要物質(zhì)為MgCO3和NH4Cl，濾液的主要成分為NH4Cl。 (3)設(shè)該堿式碳酸鎂的化學(xué)式為Mgx(OH)y(CO3)z，高溫煅燒后產(chǎn)物為MgO、CO2和H2O，其物質(zhì)的量之比為n(MgO)∶n(CO2)∶n(H2O)＝x∶z∶，由題中數(shù)據(jù)知生成氣體CO2的物質(zhì)的量n(CO2)＝＝4.00×10－2mol，得到的固體為MgO，其物質(zhì)的量 n(MgO)＝＝5.00×10－2mol， n(H2O)＝ ＝5.00×10－2mol，n(MgO)∶n(CO2)∶n(H2O)＝x∶z∶＝5.00×10－2∶4.00×10－2∶5.00×10－2＝5∶4∶5，所以求得該堿式碳酸鎂的化學(xué)式為Mg5(OH)10(CO3)4，但該化學(xué)式化合價(jià)不守恒，推測(cè)可能含結(jié)晶水，故化學(xué)式應(yīng)為Mg5(OH)2(CO3)4·4H2O，也可寫為Mg(OH)2·4MgCO3·4H2O。 (4)將堿式碳酸鎂的化學(xué)式分為兩部分，分別是4MgCO3和Mg(OH)2·4H2O。MgCO3中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為24/84×100%≈28.6%，Mg(OH)2·4H2O中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為24/(24＋17×2＋18×4)×100%≈18.5%，MgCO3增多，鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高。 各省市兩年高考 1．(xx·上海，26)用鋁和金屬氧化物反應(yīng)制備金屬單質(zhì)是工業(yè)上較常用的方法。如： 2Al＋4BaO3Ba↑＋BaO·Al2O3 常溫下Al的金屬性比Ba的金屬性______(選填“強(qiáng)”、“弱”)。利用上述方法可制取Ba的主要原因是______。 A．高溫時(shí)Al的活潑性大于Ba B．高溫有利于BaO分解 C．高溫時(shí)BaO·Al2O3比Al2O3穩(wěn)定 D．Ba的沸點(diǎn)比Al的低 答案　弱　D 2．[xx·山東理綜，28(1)(2)]金屬冶煉與處理常涉及氧化還原反應(yīng)。 (1)由下列物質(zhì)冶煉相應(yīng)金屬時(shí)采用電解法的是______________________________。 a．Fe2O3b．NaClc．Cu2Sd．Al2O3 (2)輝銅礦(Cu2S)可發(fā)生反應(yīng)：2Cu2S＋2H2SO4＋5O2===4CuSO4＋2H2O，該反應(yīng)的還原劑是____________。當(dāng)1molO2發(fā)生反應(yīng)時(shí)，還原劑所失電子的物質(zhì)的量為________mol。向CuSO4溶液中加入鎂條時(shí)有氣體生成，該氣體是_____________________________________。 答案　(1)bd　(2)Cu2S　4　H2 解析　(1)Na、K、Mg、Al等活潑金屬的冶煉均采用電解法，F(xiàn)e、Cu的冶煉采用熱還原法。 (2)在輝銅礦和H2SO4、O2的反應(yīng)中，O2作氧化劑，所以1molO2得到4mole－，還原劑失去4mole－，Cu2＋＋2H2O===Cu(OH)2＋2H＋，Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，所以放出的氣體應(yīng)為H2。 3．(xx·廣東理綜，32)銀銅合金廣泛用于航空工業(yè)，從切割廢料中回收銀并制備銅化工產(chǎn)品的工藝如下： (1)電解精煉銀時(shí)，陰極反應(yīng)式為___________________________________________________； 濾渣A與稀HNO3反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體在空氣中迅速變?yōu)榧t棕色，該氣體變色的化學(xué)反應(yīng)方程式為____________。 (2)固體混合物B的組成為__________；在生成固體B的過程中，需控制NaOH的加入量，若NaOH過量，則因過量引起的反應(yīng)的離子方程式為____________。 (3)完成煅燒過程中一個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式：____CuO＋____Al2O3____CuAlO2＋________↑。 (4)若銀銅合金中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為63.5%，理論上5.0kg廢料中的銅可完全轉(zhuǎn)化為________molCuAlO2，至少需要1.0mol·L－1的Al2(SO4)3溶液________L。 (5)CuSO4溶液也可用于制備膽礬，其基本操作是________、過濾、洗滌和干燥。 答案　(1)Ag＋＋e－===Ag　2NO＋O2===2NO2 (2)Al(OH)3、Cu(OH)2　Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O (3)4　2　4　O2 (4)50　25 (5)蒸發(fā)結(jié)晶 解析　根據(jù)電解原理、物質(zhì)的性質(zhì)及工藝流程、氧化還原反應(yīng)、守恒計(jì)算等分析。 (1)電解精煉銀時(shí)，陰極反應(yīng)式為Ag＋＋e－===Ag。氣體變色發(fā)生的反應(yīng)為2NO＋O2===2NO2。(2)固體B含有Cu(OH)2、Al(OH)3。若NaOH過量，則Al(OH)3會(huì)轉(zhuǎn)化為NaAlO2。(3)該反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)，根據(jù)得失電子守恒、原子守恒確定缺項(xiàng)物質(zhì)，然后配平化學(xué)方程式。(4)生成CuAlO2的物質(zhì)的量為＝50mol，據(jù)Al元素守恒可知，至少需要Al2(SO4)3的物質(zhì)的量為25mol，則需溶液體積為25L。(5)CuSO4從飽和溶液中結(jié)晶生成CuSO4·5H2O(膽礬)，由CuSO4溶液制備膽礬需要的操作為蒸發(fā)結(jié)晶、過濾、洗滌和干燥。 練出高分 一、單項(xiàng)選擇題 1．金屬材料在日常生活以及生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。下列關(guān)于金屬的一些說法不正確的是(　　) A．合金的性質(zhì)與其成分金屬的性質(zhì)不完全相同 B．工業(yè)上金屬M(fèi)g、Cu都是用熱還原法制得的 C．金屬冶煉的本質(zhì)是金屬陽離子得到電子變成金屬原子 D．越活潑的金屬越難冶煉 答案　B 解析　合金的化學(xué)性質(zhì)與成分金屬的化學(xué)性質(zhì)相似，物理性質(zhì)略有不同，A正確；Mg在工業(yè)上用電解法冶煉，Cu用熱還原法冶煉，B錯(cuò)誤；金屬冶煉的實(shí)質(zhì)是Mn＋＋ne－===M，C正確；金屬越活潑，則金屬離子的氧化性越弱，越難被還原，D正確。 2．釣魚島群島的東海海域及部分太平洋海域探明為海底熱水礦床。海底熱水礦床是沉積著由巖漿熱氣從地底噴出的金、銅、鋅、稀有金屬等區(qū)域。下列說法正確的是(　　) A．金不溶于任何溶液 B．銅、鋅在空氣中均能被氧化成對(duì)應(yīng)的氧化物 C．銅鋅合金的熔點(diǎn)低于銅或鋅的熔點(diǎn) D.Cu的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之差為34 答案　C 解析　金能夠溶于王水，A項(xiàng)錯(cuò)誤；銅在空氣中被腐蝕生成銅綠，主要成分是Cu2(OH)2CO3，B項(xiàng)錯(cuò)誤；合金的熔點(diǎn)一般比成分金屬的都低，C項(xiàng)正確，Cu的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之差為(63－29)－29＝5，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 3．下列制備金屬單質(zhì)的方法或原理正確的是(　　) A．在高溫條件下，用H2還原MgO制備單質(zhì)Mg B．在通電條件下，電解熔融Al2O3制備單質(zhì)Al C．在通電條件下，電解飽和食鹽水制備單質(zhì)Na D．加強(qiáng)熱，使CuO在高溫條件下分解制備單質(zhì)Cu 答案　B 解析　制備單質(zhì)Mg應(yīng)該用電解熔融MgCl2的方法；制備單質(zhì)Na采用電解熔融NaCl的方法；制備單質(zhì)Cu用熱還原法。 4．氧化還原反應(yīng)廣泛應(yīng)用于金屬的冶煉。下列說法不正確的是(　　) A．冶煉鐵的主要原料有鐵礦石、焦炭、空氣、石灰石等，其中石灰石的作用是除去鐵礦石中的脈石(二氧化硅) B．濕法煉銅與火法煉銅的反應(yīng)中，銅元素都發(fā)生還原反應(yīng) C．工業(yè)上Mg可由電解熔融的MgO制取，Na也可由電解熔融的NaCl制取 D．鋁熱法還原鐵的反應(yīng)中，放出的熱量能使鐵熔化 答案　C 解析　工業(yè)上用電解熔融MgCl2的方法冶煉金屬鎂。 5．所謂合金，就是不同種金屬(也包括一些非金屬)在熔化狀態(tài)下形成的一種熔合物，下表為四種金屬的熔、沸點(diǎn)： Na Cu Al Fe 熔點(diǎn)(℃) 97.5 1083 660 1535 沸點(diǎn)(℃) 883 2595 2200 3000 根據(jù)以上數(shù)據(jù)判斷其中不能形成合金的是(　　) A．Cu和Al B．Fe和Cu C．Fe和Na D．Al和Na 答案　C 解析　兩種金屬若形成合金，一種金屬的熔點(diǎn)不能超過另一種金屬的沸點(diǎn)。 6．已知酸性條件下有如下反應(yīng)：2Cu＋===Cu2＋＋Cu。由于反應(yīng)溫度不同，用氫氣還原氧化銅時(shí)，可能產(chǎn)生Cu或Cu2O，兩者都是紅色固體。一同學(xué)對(duì)某次用氫氣還原氧化銅實(shí)驗(yàn)所得的紅色固體產(chǎn)物做了驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄如下： 加入試劑 稀硫酸 濃硫酸、加熱 稀硝酸 濃硝酸 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 紅色固體和藍(lán)色溶液 無色氣體和藍(lán)色溶液 無色氣體和藍(lán)色溶液 紅棕色氣體和藍(lán)色溶液 由此推出本次氫氣還原氧化銅實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物是(　　) A．Cu B．Cu2O C．一定有Cu，可能有Cu2O D．一定有Cu2O，可能有Cu 答案　D 解析　H2還原CuO生成紅色固體，可能是Cu和Cu2O中的一種或兩種，產(chǎn)物中加入稀H2SO4溶液變藍(lán)和得到紅色固體，證明產(chǎn)物中含Cu2O，在酸性條件下2Cu＋===Cu2＋＋Cu，故不能證明產(chǎn)物中是否含有Cu。 7．某化學(xué)小組為測(cè)定一定質(zhì)量的某銅鋁混合物中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案： 方案Ⅰ：銅鋁混合物測(cè)定生成氣體的體積 方案Ⅱ：銅鋁混合物測(cè)定剩余固體的質(zhì)量 下列有關(guān)判斷中不正確的是(　　) A．溶液A和B均可以是鹽酸或NaOH溶液 B．溶液A和B均可以選用稀硝酸 C．若溶液B選用濃硝酸，則測(cè)得銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小 D．實(shí)驗(yàn)方案Ⅱ更便于實(shí)施 答案　B 解析　銅鋁混合物與鹽酸或NaOH溶液反應(yīng)時(shí)，均只有Al參加反應(yīng)，因此A正確；若A、B均選用稀HNO3，則兩種金屬均可反應(yīng)，方案Ⅱ中無固體剩余，B錯(cuò)誤；當(dāng)B選用濃HNO3時(shí)，鋁鈍化生成氧化膜，所測(cè)鋁的質(zhì)量偏大，則銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小，C正確；方案Ⅰ需收集氣體，并需要將其轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)狀況，不如方案Ⅱ稱固體質(zhì)量方便，D正確。 二、不定項(xiàng)選擇題 8．氫化亞銅(CuH)是一難溶物質(zhì)，用CuSO4溶液和另一種“反應(yīng)物”在40～50℃時(shí)反應(yīng)可生成它。CuH不穩(wěn)定，易分解；CuH在氯氣中能燃燒，跟鹽酸反應(yīng)能產(chǎn)生氣體。下列有關(guān)推斷中錯(cuò)誤的是(　　) A．這里的“另一種反應(yīng)物”具有還原性 B．CuH可作氧化劑、還原劑 C．CuH＋Cl2CuCl＋HCl D．CuH＋HCl===CuCl＋H2↑(常溫) 答案　C 解析　C項(xiàng)中Cl2具有強(qiáng)氧化性，產(chǎn)物應(yīng)為CuCl2和HCl。 9.如圖是三種稀酸對(duì)Fe-Cr合金隨Cr含量變化的腐蝕性實(shí)驗(yàn)結(jié)果，下列有關(guān)說法正確的是(　　) A．稀硝酸對(duì)Fe-Cr合金的腐蝕性比稀硫酸和稀鹽酸的弱 B．稀硝酸和鐵反應(yīng)的化學(xué)方程式是Fe＋6HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋3NO2↑＋3H2O C．Cr含量大于13%時(shí)，因?yàn)槿N酸中鹽酸的氫離子濃度最大，所以對(duì)Fe-Cr合金的腐蝕性最強(qiáng) D．隨著Cr含量增加，稀硝酸對(duì)Fe-Cr合金的腐蝕性減弱 答案　CD 解析　根據(jù)圖可知，Cr的含量不同，三種酸對(duì)Fe-Cr合金的腐蝕性不同，當(dāng)w(Cr)較小時(shí)，稀硝酸對(duì)其腐蝕性最強(qiáng)，A不正確；鐵與稀硝酸反應(yīng)生成的是NO而不是NO2，B錯(cuò)；三種酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同，鹽酸中的氫離子濃度最大，C正確；根據(jù)圖中稀HNO3的曲線變化，可知D正確。 10．銅有兩種常見的氧化物CuO和Cu2O。某學(xué)習(xí)小組取0.98g(用精密天平測(cè)量)Cu(OH)2固體，將其加熱有銅的氧化物生成，其質(zhì)量隨溫度變化的曲線如圖1所示。 另外，某同學(xué)繪制了三條表示金屬氧化物與其所含金屬元素質(zhì)量的關(guān)系曲線，如圖2所示。則下列分析正確的是(　　) A．圖1中產(chǎn)物a、b的化學(xué)式分別為CuO和Cu2O B．圖1整個(gè)過程中共生成0.26gH2O C．圖2三條曲線中，表示CuO和其中所含Cu元素質(zhì)量的關(guān)系曲線是曲線A D．圖2中繪制錯(cuò)誤的曲線共2條 答案　AD 解析　0.98gCu(OH)2的物質(zhì)的量為0.01mol，若全部生成CuO，則質(zhì)量為0.01mol×80g·mol－1＝0.80g，所以a點(diǎn)是CuO；若全部生成Cu2O，則質(zhì)量為0.005mol×144g·mol－1＝0.72g，所以b點(diǎn)是Cu2O，A正確；根據(jù)化學(xué)方程式4CuO2Cu2O＋O2↑，該過程中有氧氣產(chǎn)生，B錯(cuò)誤；CuO和其所含銅元素的質(zhì)量關(guān)系(以CuO的質(zhì)量為10g計(jì)算)為10gCuO中含8g銅元素，觀察圖2知，曲線B符合上述質(zhì)量關(guān)系(表示的是CuO)。而曲線A上的任何一點(diǎn)都表示金屬氧化物的質(zhì)量小于其所含金屬元素的質(zhì)量，這是錯(cuò)誤的，曲線C不符合Cu2O和其所含的銅元素的質(zhì)量關(guān)系，所以C錯(cuò)誤、D正確。 三、非選擇題 11．銅是生命必需的元素，也是人類最早使用的金屬之一，銅的生產(chǎn)和使用對(duì)國(guó)計(jì)民生各個(gè)方面都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，請(qǐng)完成下列問題： (1)在西漢古籍中曾有記載：曾青得鐵則化為銅[即曾青(CuSO4)跟鐵反應(yīng)生成銅]。試寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：___________________________________________________。 (2)銅器表面有時(shí)會(huì)生成銅綠，請(qǐng)寫出生成銅綠的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________， 這層銅綠可以用化學(xué)方法除去。試寫出除去銅綠而不損傷器物的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________。 (3)銅錢在歷史上曾經(jīng)是一種廣泛流通的貨幣。試從物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的角度分析為什么銅常用于制造貨幣：_______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (銅的熔點(diǎn)是1183.4℃，鐵的熔點(diǎn)是1534.8℃) 答案　(1)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu (2)2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3 Cu2(OH)2CO3＋4HCl===2CuCl2＋CO2↑＋3H2O (3)選擇銅做貨幣是因?yàn)殂~的熔點(diǎn)比較低，容易冶煉鑄造成型；銅的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，不易被腐蝕 解析　(2)2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3；要除去銅器表面的銅綠，考慮選擇鹽酸，因鹽酸不和銅反應(yīng)，且鹽酸具有揮發(fā)性?；瘜W(xué)反應(yīng)方程式如下： Cu2(OH)2CO3＋4HCl===2CuCl2＋CO2↑＋3H2O。 (3)根據(jù)題給信息以及做貨幣的實(shí)際要求，選擇銅做貨幣是因?yàn)殂~的熔點(diǎn)比較低，容易冶煉鑄造成型；銅的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，不易被腐蝕。 12．[xx·天津理綜，9(1)(2)(3)(4)]信息時(shí)代產(chǎn)生的大量電子垃圾對(duì)環(huán)境構(gòu)成了極大的威脅。某“變廢為寶”學(xué)生探究小組將一批廢棄的線路板簡(jiǎn)單處理后，得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金屬的混合物，并設(shè)計(jì)出如下制備硫酸銅和硫酸鋁晶體的路線： 請(qǐng)回答下列問題： (1)第①步Cu與酸反應(yīng)的離子方程式為____________________________________________ ________________________________________________________________________； 得到濾渣1的主要成分為____________。 (2)第②步加H2O2的作用是______________，使用H2O2的優(yōu)點(diǎn)是______________；調(diào)溶液pH的目的是使______________生成沉淀。 (3)用第③步所得CuSO4·5H2O制備無水CuSO4的方法是___________________________。 (4)由濾渣2制取Al2(SO4)3·18H2O，探究小組設(shè)計(jì)了三種方案： 甲：,蒸發(fā)、冷卻、結(jié)晶、過濾 Al2(SO4)3·18H2O 乙： ,蒸發(fā)、冷卻、結(jié)晶、過濾Al2(SO4)3·18H2O 丙： ,蒸發(fā)、冷卻、結(jié)晶、過濾Al2(SO4)3·18H2O 上述三種方案中，________方案不可行，原因是________________________________ ________________________________________________________________________； 從原子利用率角度考慮，__________方案更合理。 答案　(1)Cu＋4H＋＋2NOCu2＋＋2NO2↑＋2H2O或3Cu＋8H＋＋2NO3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O　Au、Pt (2)將Fe2＋氧化為Fe3＋　不引入雜質(zhì)，對(duì)環(huán)境無污染　Fe3＋、Al3＋　(3)加熱脫水 (4)甲　所得產(chǎn)品中含有較多Fe2(SO4)3雜質(zhì)　乙 解析　根據(jù)制備路線可知，Cu、Al、Fe、Au、Pt的混合物中加入稀H2SO4、濃硝酸，則可以將Cu、Al、Fe溶解，Au、Pt不溶解，所以濾渣1的主要成分為Au、Pt，濾液1中含有Cu、Fe、Al的離子。根據(jù)濾液2和CuSO4·5H2O可知，濾液2為CuSO4溶液，濾渣2中含有Fe(OH)3和Al(OH)3。 (1)第①步中Cu與酸發(fā)生的反應(yīng)為Cu與濃硝酸的反應(yīng)：Cu＋4H＋＋2NOCu2＋＋2NO2↑＋2H2O或濃硝酸與稀硫酸的混合過程中硝酸變稀，發(fā)生的反應(yīng)也可能為3Cu＋8H＋＋2NO3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。根據(jù)分析可知濾渣1的主要成分為Pt、Au。 (2)第②步操作中加H2O2的目的是將Fe2＋轉(zhuǎn)化為Fe3＋，從而將Fe3＋轉(zhuǎn)化為沉淀除去，防止對(duì)CuSO4晶體的制備產(chǎn)生干擾。H2O2的優(yōu)點(diǎn)是還原產(chǎn)物為H2O，不引入新雜質(zhì)，同時(shí)對(duì)環(huán)境沒有污染，調(diào)節(jié)pH的目的是將Fe3＋和Al3＋轉(zhuǎn)化為沉淀而除去。 (3)用CuSO4·5H2O制備無水CuSO4，只要除去結(jié)晶水即可。在加熱過程中CuSO4發(fā)生水解，但是因?yàn)榱蛩岵粨]發(fā)，所以最終得到的仍然是CuSO4，所以只要加熱脫水即可。 (4)甲中制備的Al2(SO4)3晶體中含有Fe2(SO4)3。乙、丙兩種方案中，乙方案的原子利用率更高。 13．某廠的酸性工業(yè)廢水中含有一定量的Fe3＋、Cu2＋、Au3＋等離子。有人設(shè)計(jì)了圖中的工藝流程，利用常用的酸、堿和工業(yè)生產(chǎn)中的廢鐵屑，從廢水中回收金，并生產(chǎn)一定量的鐵紅和氧化銅。 填寫下面空白： (1)圖中標(biāo)號(hào)處需加入的相應(yīng)物質(zhì)分別是 ①____________、②____________、③____________、 ④____________、⑤____________。 (2)寫出①處發(fā)生反應(yīng)的離子方程式________________________________________ ________________________________________________________________________； 寫出③處發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式__________________________________________。 (3)鐵紅的化學(xué)式為________；分別寫出鐵紅和氧化銅在工業(yè)上的一種主要用途：鐵紅________________________________________________________________________； 氧化銅________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)①鐵屑?、谙×蛩帷、巯∠跛帷、軞溲趸c ⑤氫氧化鈉 (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　用作紅色顏料　用作制造銅鹽的原料 解析　(1)本實(shí)驗(yàn)的目的是用廢鐵屑、常用的酸和堿從廢水中回收金，并生產(chǎn)一定量的鐵紅和氧化銅。而廢水中含有Fe3＋、Cu2＋、Au3＋，因此加入廢鐵屑首先將Cu和Au都置換出來。Cu和Au的分離可以利用Cu與稀硝酸能反應(yīng)而Au不能將其分離，Cu2＋和Fe2＋分別加入堿使其轉(zhuǎn)化為沉淀，灼燒分別生成它們的氧化物。 (2)由于廢水顯酸性，又含有Cu2＋、Au3＋、Fe3＋，因此加入鐵屑發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 Fe＋2H＋===H2↑＋Fe2＋ Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋ 3Fe＋2Au3＋===2Au＋3Fe2＋ 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。 (3)鐵紅的化學(xué)式為Fe2O3，鐵紅常用作紅色顏料，氧化銅常用作制銅鹽的原料。 14．銅器久置，表面會(huì)生成一層綠色固體，為了解銅在空氣中的腐蝕情況，某化學(xué)興趣小組收集家中銅器表面的綠色固體進(jìn)行探究。查閱相關(guān)資料后，猜想該綠色物質(zhì)可能是銅的碳酸鹽。 該小組同學(xué)利用下圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(部分夾持儀器略)。 ①對(duì)試管內(nèi)的綠色固體進(jìn)行加熱，至完全分解，觀察到A裝置中綠色固體逐漸變成黑色，B裝置中無水硫酸銅變成藍(lán)色，C裝置中澄清石灰水變渾濁。 ②取少量加熱后生成的黑色固體于試管中，加入稀硫酸，觀察到黑色固體逐漸溶解，溶液變成藍(lán)色。 ③取少量上述藍(lán)色溶液于試管中，浸入一根潔凈的鐵絲。觀察到鐵絲表面有紅色物質(zhì)析出。 請(qǐng)回答下列問題： (1)綠色固體中含有的元素是_______________________________________________。 (2)加熱后試管中剩余的黑色物質(zhì)是___________________________________________。 (3)假設(shè)該綠色物質(zhì)是一種純凈物，則其化學(xué)式可能是________________________，加熱分解的化學(xué)方程式為 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)上述實(shí)驗(yàn)步驟③中的反應(yīng)的離子方程式為_______________________________ ________________________________________________________________________。 (5)實(shí)驗(yàn)裝置最后的干燥管的作用是__________________________________。 (6)如果將B、C兩裝置對(duì)調(diào)，能否達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康腳_____(填“能”或“不能”)，為什么？________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)Cu、H、O、C　(2)CuO (3)Cu2(OH)2CO3　Cu2(OH)2CO32CuO＋H2O＋CO2↑ (4)Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋ (5)防止空氣中的CO2進(jìn)入廣口瓶 (6)不能　因?yàn)閷?duì)調(diào)后無法說明反應(yīng)中有水生成 解析　根據(jù)無水硫酸銅變藍(lán)，可知反應(yīng)中有水生成，根據(jù)澄清石灰水變渾濁，可知有CO2生成，根據(jù)黑色固體溶于稀H2SO4，插入鐵絲后有紅色物質(zhì)析出，知黑色物質(zhì)應(yīng)是CuO。若該綠色固體是純凈物，根據(jù)組成元素和各元素的化合價(jià)分析該物質(zhì)應(yīng)是堿式鹽，化學(xué)式可能是Cu2(OH)2CO3。 (5)該實(shí)驗(yàn)裝置中最后的干燥管中裝有堿石灰，目的是防止空氣中的CO2進(jìn)入廣口瓶，干擾實(shí)驗(yàn)。 (6)若將B、C對(duì)調(diào)，氣體先通過石灰水，則無法證明綠色物質(zhì)分解時(shí)是否有水生成。