高三化学一轮总复习 第三章 第4讲 用途广泛的金属材料及开发利用金属矿物

证对市爱幕阳光实验学校第4讲 用途广泛的金属材料及利用金属矿物
[要求] 1.知道铜及其重要化合物的性质。

2.了解合金的概念及重要用。

3.了解常见金属的活动顺序及金属冶炼的一般方法。

4.了解化学开展对自然资
源利用的作用。

考点一 铜及其化合物 1．单质铜
(1)物理性质：紫固体，具有良好的延展性、导热性和导电性。

(2)化学性质
写出图中有关反的化学方程式或离子方程式：
①化学方程式：2Cu ＋O 2＋CO 2＋H 2O===Cu 2(OH)2CO 3(绿色固体)。

②化学方程式：2Cu ＋S=====△Cu 2S 。

③与氧化性酸
a ．与浓硫酸共热：Cu ＋2H 2SO 4(浓)=====△CuSO 4＋SO 2↑＋2H 2
O ； b ．与稀硝酸反的离子方程式：3Cu ＋8H ＋
＋2NO －
3
===3Cu 2＋
＋2NO↑＋4H 2O 。

④与盐溶液反(写离子方程式)
a ．与硝酸银溶液：Cu ＋2Ag ＋
===2Ag ＋Cu 2＋； b ．与FeCl 3溶液：Cu ＋2Fe 3＋
===2Fe 2＋
＋Cu 2＋。

2．氧化铜和氧化亚铜
名称 氧化铜 氧化亚铜 颜色 黑色
砖
与酸反(H ＋
) CuO ＋2H ＋
===Cu 2＋
＋H 2O Cu 2O ＋2H ＋
===Cu 2＋
＋Cu ＋H 2O 与H 2反 CuO ＋H 2=====△
Cu ＋H 2O
Cu 2O ＋H 2=====△
2Cu ＋H 2O
转化关系
4CuO=====高温
2Cu 2O ＋O 2↑
3.氢氧化铜
(1)物理性质：蓝色不溶于水的固体。

(2)化学性质及用 4．CuSO 4·5H 2O
CuSO 4·5H 2O 为蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾。

无水CuSO 4为白色粉末，遇水变蓝色(生成CuSO 4·5H 2O)，可作为水的检验依据。

深度思考
波尔多液是一种农业上用广泛的杀菌剂，它是由硫酸铜、生石灰和水按一比例配成的天蓝色状悬浊液，思考以下问题 (1)波尔多液能否用铁桶盛放？为什么？ (2)波尔多液能杀菌的可能原因是什么？
答案 (1)不能。

原因是铁能置换波尔多液中的Cu 2＋
，降低杀菌能力。

(2)CuSO 4是重金属盐，能使蛋白质变性。

题组一 铜及其化合物的性质
1．下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的选项是( )
解析稀盐酸可以与Cu2(OH)2CO3反，而且稀盐酸不能与Cu反，所以可用稀盐酸除铜器外表的铜绿Cu2(OH)2CO3，Ⅰ、Ⅱ有因果关系，A错误；铜外表不能形成致密的氧化膜，铜与浓硫酸在一温度下能发生反，所以不能用铜制容器盛装浓硫酸，B错误；硫酸铜与氨水生成Cu(OH)2，Cu(OH)2受热分解生成黑色CuO，Ⅰ、Ⅱ均正确，但没有因果关系，C错误；蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末有物质生成，属于化学变化，CuSO4可用作消毒剂，但与前者没有因果关系，D正确。

2．出土的锡青铜(铜锡合金)文物常有Cu2(OH)3Cl覆盖在其外表。

以下说法正确的选项是
( )
A．锡青铜的熔点比纯铜高
B．在自然环境中，锡青铜中的锡可对铜起保护作用
C．锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比枯燥环境中慢
D．生成Cu2(OH)3Cl覆盖物是电化学腐蚀过程，但不是化学反过程
答案B
解析锡青铜是合金，合金的熔点比任何一种纯金属的熔点低，一般合金的硬度比任何一种纯金属的硬度大，可判断A错；由于锡比铜活泼，故在发生电化学腐蚀时，锡失电子保护铜，B正确；潮湿的环境将会加快金属的腐蚀，C不正确；电化学腐蚀过程实质是金属失去电子生成金属阳离子，有电子的转移，属于化学反过程，D错。

3．铜是生命必需的元素，也是人类最早使用的金属之一，铜的生产和使用对国计民生各个方面都产生了深远的影响，请完成(1)～(3)题：
(1)在西汉古籍中曾有记载：曾青得铁那么化为铜[即曾青(CuSO4)跟铁反
生成铜]。

试写出该反的化学方程式：
______________________________________________________________ _______。

(2)铜器外表有时会生成铜绿，请写出生成铜绿的化学方程式：
__________________，
这层铜绿可以用化学方法除去。

试写出除去铜绿而不损伤器物的化学方程式：
_______________________________________________________________ ______。

(3)铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币。

试从物理性质和化学性质
的角度分析为什么铜常用于制造货币：
_______________________________________________
______________________________________________________________ _______
______________________________________________________________ _______。

(铜的熔点是1 183.4 ℃，铁的熔点是1 534.8 ℃)
答案(1)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu
(2)2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3
Cu2(OH)2CO3＋4HCl===2CuCl2＋CO2↑＋3H2O
(3)选择铜做货币是因为铜的熔点比拟低，容易冶炼铸造成型；铜的化学
性质比拟稳，不易被腐蚀
解析(1)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。

(2)2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3；要除去铜器外表的铜绿，考虑选择
盐酸，因盐酸不和铜反，且盐酸具有挥发性。

化学反方程式如下：
Cu2(OH)2CO3＋4HCl===2CuCl2＋CO2↑＋3H2O。

(3)根据题给信息以及做货币的实际要求，选择铜做货币是因为铜的熔点
比拟低，容易冶炼铸造成型；铜的化学性质比拟稳，不易被腐蚀。

题组二铜及其化合物的制取
4．铜在自然界存在于多种矿，如：
(1)上表所列铜化合物中，铜的质量百分含量最高的是
_______________________。

(2)工业上以黄铜矿为原料，采用火法熔炼工艺生产铜。

该工艺的中间过
程会发生反：2Cu2O＋Cu2S=====
高温6Cu＋SO
2↑，反的氧化剂是__________。

(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金属杂质，需进一步采用
电解法精制。

请简述粗铜电解得到精铜的原理：
__________________________________。

答案(1)Cu2S (2)Cu2O和Cu2S
(3)形成酸雨硫酸、硫酸铵
(4)电解池中，粗铜作阳极，纯铜作阴极，电解质为硫酸铜溶液。

阳极上
发生氧化反，Cu失去电子，使Cu单质变为Cu2＋进入溶液中，Cu－2e－===Cu2＋；阴极上发生复原反，Cu2＋得到电子在阴极上析出Cu单质，Cu2＋＋2e－===Cu，从而到达精制Cu的目的
解析(2)Cu2O 、Cu2S的Cu由＋1价被复原为0价，作氧化剂；Cu2S的S 由－2价被氧化为＋4价，作复原剂。

(3)处理SO2尾气一般为循环制备硫酸，或用氨水吸收，最后可得到
(NH4)2SO4化学品。

5．某课究小组，用含有较多杂质的铜粉，通过不同的化学反精制CuO，其设计的过程为
(1)杂铜经灼烧后得到的产物是氧化铜及少量铜的混合物，灼烧后含有少
量铜的可能原因是________。

a．灼烧过程中氧化铜被复原
b．灼烧不充分铜未被完全氧化
c．氧化铜在加热过程中分解生成铜
d．该条件下铜无法被氧气氧化(2)由粗制氧化铜通过两种途径制取纯洁CuO，与途径Ⅰ相比，途径Ⅱ有明显的两个优点是
_______________________________________________________________。

(3)有同学指出，由CuSO4溶液到生成CuO少了一个环节，即先生成Cu(OH)2沉淀，过滤洗涤后再加热分解Cu(OH)2得CuO。

以下说法不可能成为减少该环节的理由的是________。

A．CuO比Cu(OH)2颗粒粗大，更易于过滤从溶液中别离
B．Cu(OH)2分解温度较低，加热其浊液即可使其分解
C．干态下分解Cu(OH)2，温度难以控制，可能因温度过高导致CuO进一步分解生成Cu2O
D．过滤别离出的CuO不需洗涤就已非常纯洁
答案(1)ab
(2)耗酸少；无污染性气体SO2产生(3)D
解析(1)灼烧后含有少量铜，其原因可能是灼烧不充分，铜未被完全氧化，也可能是灼烧过程中氧化铜被复原。

(2)根据途径Ⅰ的反方程式Cu＋2H2SO4(浓)=====
△CuSO
4＋SO2↑＋2H2O和途径Ⅱ的反方程式2Cu＋O2＋2H2SO4=====
△2CuSO
4＋2H2O，可以看出途径Ⅱ的优
点是①产生量的CuSO 4，比途径Ⅰ消耗硫酸少；②途径Ⅱ不产生污染大气的气体SO 2。

(3)显然过滤得到的不溶物不经洗涤是不会纯洁的，故D 项一不会成为本问题理由的。

铜的冶炼
1．粗炼
(1)火法炼铜(以CuFeS 2为例)：2CuFeS 2＋O 2=====高温Cu 2S ＋2FeS ＋SO 2↑ 2Cu 2S ＋3O 2=====高温2Cu 2O ＋2SO 2↑ 2Cu 2O ＋Cu 2S=====高温6Cu ＋SO 2
↑
(2)湿法炼铜：Fe ＋CuSO 4===Cu ＋FeSO 4 2．电解精炼
电解时，以CuSO 4作电解液，粗铜为阳极，纯铜为阴极。

考点二 合金的概念及其重要用 1．合金
(1)概念：合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。

(2)性能：合金具有不同于各成分金属的物理、化学性能或机械性能。

①熔点：一般比它的各成分金属的低；
②硬度和强度：一般比它的各成分金属的大。

2．常见金属材料
金属材料—⎣
⎢⎢⎡
黑色金属材料：铁、铬、锰以及它们的合金
金属材料：除黑色金属以外的其他金属及其合金
(1)重要的黑色金属材料——钢 钢是用量最大、用途最广的合金。

钢⎩⎪⎨
⎪⎧
碳素钢⎩⎪⎨⎪
⎧
低碳钢：韧性、焊接性好，强度低中碳钢：强度高，韧性及加工性好
高碳钢：硬而脆，热处理后弹性好合金钢：具有各种不同的优良性能，用于制不锈钢 及各种特种钢
(2)几种金属材料
题组一合金的性能特点及用
1．铝镁合金因坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加工而成为型建筑装潢材料，主要用于制作窗框、卷帘门、防护栏。

以下与这些用途无关的性质是( )
A．不易生锈B．导电性好
C．密度小D．强度高
答案B
解析合金材料在日常生活中使用很广泛，铝镁合金在家居装潢中经常会用到。

铝镁合金强度高，制成的门窗、防护栏坚硬牢固；密度小，同体积时比拟轻，方便运输、搬运；不容易生锈，制成的装潢材料经久耐用；只有导电性好与这方面的用途无关。

2．钛和钛的合金被誉为“21最有开展前景的金属材料〞，它们具有很多优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、耐腐蚀，尤其是钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性〞。

根据它们的主要性能，以下用途不切合实际的是
( )
A．用来做保险丝
B．用于制造飞机
C．用来制造人造骨
D．用于家庭装修，做钛合金装饰门
答案A
解析由于钛和钛的合金密度小、可塑性好，因此可用于领域，B正确；
由于钛和钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性〞，可与人体的组织相容，不引起排异反，因此可以用来制造人造骨，C正确；由于其密度小、可塑性好、易于加工，因此可用于家庭装修，做钛合金装饰门，D正确；
只有A错误，由于其熔点高，不适合做保险丝。

题组二有关合金成分的分析
3．2021奥运会金牌直径为70 mm，厚6 mm。

某化学兴趣小组对金牌成分提出猜测：甲认为金牌是由纯金制造；乙认为金牌是由金银合金制成；丙认为金牌是由黄铜(铜锌合金)制成。

为了验证他们的猜测，请你选择一种试剂来证明甲、乙、丙猜测的正误
( )
A．硫酸铜溶液B．稀硝酸C．盐酸D．硝酸银溶液答案B
解析当金牌是纯金时遇到稀硝酸不溶解；当金牌是金银合金时遇到稀硝酸会溶解；当金牌是黄铜时遇到稀硝酸会溶解。

4．某同学设计了如下测量m g铜银合金样品中铜的质量分数：
以下说法中不正确的选项是
( )
A．合金的熔点比其成分金属低，通常比成分金属具有更优良的金属特性B．铜银都能与稀硝酸反，收集到的V L气体可能全为NO
C．操作Ⅰ是过滤，操作Ⅱ是洗涤，操作Ⅲ是烘干
D．根据反收集到的气体体积可以计算铜和银的质量分数
答案D
解析解答此题要注意以下两点：(1)没有告诉硝酸的浓度，与硝酸反放出的气体中可能含有NO2；(2)W g固体该是枯燥纯洁的AgCl，由此确三步操作。

5．某铝合金(硬铝)中含有镁、铜、硅，为了测该合铝的含量，有人设计了如下：
(1)取样品a g，称取时使用的仪器名称为____________。

(2)将样品溶于足量稀盐酸中，过滤，滤液中主要含有________；滤渣中
含有____________；在溶解过滤时使用的主要仪器有
___________________________。

(3)往滤液中参加过量NaOH溶液，过滤，写出该步操作中有关的化学方程
式
______________________________________________________________
_________。

(4)在第(3)步的滤液中通入足量CO2，过滤，将沉淀用蒸馏水洗涤数次后，
烘干并灼烧至重量不再减少为止，冷却后称量，质量为b g。

有关反的化学方程式为
______________________________________________________________ _________。

(5)计算该样品中铝的质量分数的表达式为
________________________________。

(6)假设第(3)步中参加NaOH溶液的量缺乏，会使测的结果________(填
“偏高〞、“偏低〞或“不影响〞，下同)；假设第(4)步中的沉淀灼烧不充分，会使测的结果
_______________________________________________________________ _______。

答案(1)托盘天平
(2)AlCl3、MgCl2、HCl Cu、Si 烧杯、玻璃棒、漏斗、铁架台
(3)HCl＋NaOH===NaCl＋H2O，
MgCl2＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋2NaCl，
AlCl3＋4NaOH===NaAlO2＋3NaCl＋2H2O
(4)CO2＋NaOH===NaHCO3，
NaAlO 2＋2H 2O ＋CO 2===NaHCO 3＋Al(OH)3↓， 2Al(OH)3=====高温Al 2O 3＋3H 2O
(5)9b
17a ×100%
(6)偏低 偏高
解析 由反方程式可得如下关系：2Al ～Al 2O 3
w (Al)＝
b g ×
2×27
102a g ×100%＝9b
17a
×100%。

1.性分析型
形成合金的各种成分的特殊化学性质仍按单一组分的性质(例如铝合的铝既能溶于酸又能溶于碱的性质不变，铜能溶于稀硝酸，且硝酸的复原产物为NO 气体性质不变)，一般是将合金酸溶或碱溶，根据反中的特殊现象或根据溶解后所得溶液继续加沉淀剂产生的现象判断成分。

此类试题常以流程的形式呈现，解答的关键是理清每一步参加的物质和生成物质的成分。

2．量分析型
量测合金的成分常用量气或沉淀两种方法。

(1)量集气法
量集气法是指收集合某种物质溶解时所产生的气体的量，用化学方程式或关系式来判断合金的组成。

其原理的关键点是根据某组分的特殊性质(特
别是与酸或碱反能产生气体)，其操作要点和考前须知有：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
沉淀法测物质含量是常用的一种方法，采用沉淀法时，涉及到的根本操作和主要问题有：称量、溶解(溶解试剂)；沉淀(是沉淀试剂的选择)；过滤、沉淀洗涤、沉淀的枯燥、称量；数据的处理(包括测结果的误差分析)。

考点三 金属矿物的和利用 1．金属在自然界中存在的形态
除了金、铂极少数金属外，绝大多数金属以化合物的形式存在于自然界中。

在这些金属化合物中，金属元素都显正化合价。

2．金属冶炼的实质
使金属化合物中的金属离子得电子被复原为金属单质的过程：M n ＋
＋n e
－
===M 。

3．金属冶炼的一般步骤 4．金属冶炼方法
(1)热分解法
例如：2HgO=====△2Hg ＋O 2↑，2Ag 2O=====△4Ag ＋O 2
↑。

用热分解冶炼法冶炼金属的特点：金属元素的金属性弱，金属元素的原子
不易失去电子，其金属离子容易得到电子，该金属元素所形成的化合物稳性较差。

(2)热复原法冶炼金属
①焦炭复原法。

例如：C 复原ZnO 、CuO ，其化学方程式依次为C ＋2ZnO=====△2Zn ＋CO 2↑，C ＋2CuO=====△2Cu ＋CO 2
↑。

②一氧化碳复原法。

例如：CO 复原Fe 2O 3、CuO ，其化学方程式依次为3CO ＋Fe 2O 3=====△2Fe ＋3CO 2，CO ＋CuO=====△Cu ＋CO 2。

③氢气复原法。

例如：H 2复原WO 3、Fe 3O 4，其化学方程式依次为3H 2＋WO 3=====△W ＋3H 2O,4H 2＋Fe 3O 4=====△3Fe ＋4H 2
O 。

④活泼金属复原法。

例如：Al 复原Cr 2O 3、V 2O 5，其化学方程式依次为2Al ＋Cr 2O 3=====高温Al 2O 3＋2Cr,10Al ＋3V 2O 5=====高温6V ＋5Al 2O 3。

(3)电解法冶炼金属
例如：Al 2O 3、MgCl 2、NaCl 的电解反，其化学方程式依次为2Al 2O 3(熔融)=====电解冰晶石4Al ＋3O 2↑，MgCl 2(熔融)=====电解Mg ＋Cl 2↑，2NaCl(熔融)=====电解2Na ＋Cl 2↑。

深度思考
1．能否用电解AlCl 3和MgO 的方法冶炼Al 、Mg?
答案 不能。

因为AlCl 3是共价化合物，熔融时无法电离出自由移动的
离子，不导
电；而MgO 虽是离子化合物，但其熔点太高，熔融会消耗大量电能，本
钱较高。

2．铝是地壳中含量最高的金属元素，为什么人类对铝的使用比铁、铜晚得多？
答案 铝的金属活动性比铁、铜强，难于冶炼，古代人们的技术条件达不到，不能冶炼铝，故铝的发现和大量使用比铁、铜晚得多。

3．铝热反的本质是利用铝的复原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来，关于铝热反思考以下问题：
(1)是否所有的金属氧化物都能和铝发生铝热反？
答案 否，判断铝热反能否发生，首先看金属的活动性。

例如MgO 和Al 不能发生铝热反。

(2)在铝热反中，镁条、KClO 3的作用是________。

答案 引燃作用
(3)做铝热反时，注意哪些事项？
答案 ①要保证纸漏斗重叠时四周均为四层，且内层纸漏斗一要用水润
湿，以防止高温物质从四周溅出，同时损坏纸漏斗。

②蒸发皿中的细纱要适量，既要防止蒸发皿炸裂，又要防止熔融的液体
溅出伤人。

③装置不要距人群太近，远离易燃物。

题组一 金属冶炼原理的考查
1．以下有关金属的工业制法中正确的选项是 ( )
A ．制钛：用金属钠置换氯化钛(TiCl 4)溶液中的钛
B ．炼铁：用焦炭和空气反产生的CO 在高温下复原铁矿铁的氧化物
C ．制钠：用海水为原料制得精盐，再电解纯洁的NaCl 溶液
D ．炼铜：用黄铜矿经电解精炼得到纯度为9%的铜 答案 B
解析 A 中不能用TiCl 4溶液，要用熔融态的TiCl 4；电解NaCl 溶液得到NaOH 、Cl 2和H 2；电解法精炼铜的原料是粗铜。

2．诺贝尔化学奖获得者施罗克人发现金属钼的卡宾化合物可以作为非常有效的烯烃复分解催化剂。

工业上冶炼钼的化学原理为
①2MoS 2＋7O 2=====高温2MoO 3＋4SO 2
；
②MoO 3＋2NH 3·H 2O===(NH 4)2MoO 4＋H 2O ； ③(NH 4)2MoO 4＋2HCl===H 2MoO 4↓＋2NH 4Cl ； ④H 2MoO 4=====△MoO 3＋H 2
O ； ⑤用复原剂将MoO 3复原成金属钼。

那么以下说法正确的选项是 ( )
A ．MoS 2煅烧产生的尾气可直接排入空气中
B ．MoO 3是金属氧化物，也是碱性氧化物
C ．H 2MoO 4是一种强酸
D ．利用H 2、CO 和铝分别复原量的MoO 3，所消耗复原剂的物质的量之比为
3∶3∶2 答案 D
解析 A 项，MoS 2煅烧产生的SO 2是大气污染物，不能直接排入空气，A 不正确；B 项，MoO 3和氨水反表现出酸性氧化物的性质，B 不正确；C 项，H 2MoO 4不溶于水，受热易分解，不是强酸，C 不正确；D 项，复原1 mol MoO 3需要6 mol 电子，消耗H 2、CO 、Al 的物质的量分别为62∶62∶6
3＝3∶3∶2，
D 正确。

题组二 对铝热反的性及量考查
3．粉末状试样A 是由物质的量的MgO 和Fe 2O 3组成的混合物。

进行如下：
①取适量A 进行铝热反，产物中有单质B 生成；
②另取20 g A 溶于0.15 L 6.0 mol·L －1
盐酸中，得溶液C ；
③将①中得到的单质B和溶液C反，放出1.12 L(标况)气体，同时生成
溶液D，还残留有固体物质B；
④用KSCN溶液检验时，溶液D不变色。

请填空：
(1)①中引发铝热反的操作是________，产物中的单质B是________。

(2)②中所发生的各反的化学方程式是
_________________________________
______________________________________________________________ ______。

(3)③中所发生的各反的离子方程式是
__________________________________
______________________________________________________________ ______。

(4)假设溶液D的体积仍视为0.15 L，那么该溶液中c(Mg2＋)为__________，
c(Fe2＋)为__________。

答案(1)加少量KClO3，插上镁条并将其点燃Fe
(2)Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O；
MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O
(3)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑；Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
(4)0.67 mol·L－1mol·L－1
解析此题将操作与元素化合物知识巧妙结合在一起考查，增大了试题的容量，增强了试题的测试能力。

(1)铝热反是指单质Al和某些金属氧化物发生的反，反过程中放出大量热，但该反需要较高的温度才能引发。

在混合物上加少量KClO3固体并插上Mg条，点燃Mg条后放出热量，使KClO3固体分解放出O2，进一步加剧Mg的燃烧，可在短时间内使混合物温度迅速升高，引发反。

发生的反为Fe2O3＋2Al=====
高温Al
2O3＋2Fe，所以产物中单质B为Fe。

(2)Fe2O3和MgO都是碱性氧化物，能和酸反生成盐和水。

Fe2O3＋
6HCl===2FeCl3＋3H2O；MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O。

(3)混合物中只有Fe2O3能和Al发生铝热反，生成Fe单质。

C溶液中有反生成的FeCl3，还有未反的HCl。

发生的离子反为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，那么Fe2O3的物质的量也为x，那么40 g·mol－1x＋160 g·mol－1x＝20 g，解得：x＝0.1 mol。

根据MgO～MgCl2的关系，那么溶液中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Fe 3＋，也就是溶质为FeCl 2和MgCl 2。

根据Cl －
不变的关系，可知MgCl 2和FeCl 2的总的物质的量于0.15 L×6.0 mol·L
－1
2＝
0.45 mol ，所以，FeCl 2的浓度为0.45 mol －0.1 mol 0.15 L ＝ mol·L －1。

4．某同学对“铝热反〞的现象有这样的描述：“反放出大量的热，并放出
耀眼的光辉〞、“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中〞。

查阅<化学手册>知：Al 、Al 2O 3、Fe 、Fe 2O 3的熔点、沸点数据如下：
物质 Al Al 2O 3 Fe Fe 2O 3 熔点/℃ 660 2 054 1 535 1 462 沸点/℃
2 467
2 980
2 750
(1)该同学推测，铝热反所得到的熔融物是铁铝合金。

理由是：该反放出的热量使铁熔化，而铝的熔点比铁低，此时液态的铁和铝熔合形成铁铝合金。

你认为他的解释是否合理：________(填“合理〞或“不合理〞)。

(2)设计一个简单的方案，证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝。

该所用试剂是__________，反的离子方程式为________________________________。

(3)室溶解该熔融物，以下试剂中最好的是________(填序号)。

A ．浓硫酸 B ．稀硫酸
C ．稀硝酸
D ．氢氧化钠溶液
答案 (1)合理 (2)NaOH 溶液 2Al ＋2OH －
＋2H 2O===2AlO －
2＋3H 2↑
(3)B
解析 (1)这种解释是合理的，它表达了铝热反的特点之一——放热较
多，并且结
合了表提供的熔点数据。

(2)区别某固体是不是纯铝，只要参加足量的NaOH 溶液就可以了，因为纯铝将完全溶解，假设含有铁那么有固体剩余(铁与NaOH 溶液不反)。

相的离子方程式为2Al ＋2OH －
＋2H 2O===2AlO －
2＋3H 2↑。

(3)铁铝熔融物在一条件下与浓硫酸或稀硝酸反，会产生有毒气体，而且消耗两种酸的量又多；熔融物中铁不能与氢氧化钠溶液反。

答案为B 。

5．用铝热反复原以下物质，制得金属各1 mol 时，消耗铝最少的是 ( )
A ．MnO 2
B ．Cr 2O 3
C ．V 2O 5
D ．Fe 3O 4 答案 D
1．判断正误，正确的划“√〞，错误的划“×〞
(1)将NaOH 溶液缓慢滴入MgSO 4溶液中，观察Mg(OH)2沉淀的生成
(√)
(2021·理综，10B)
(2)工业上电解熔融状态的Al 2O 3制备Al 涉及氧化复原反
(√)
(2021·理综，10B)
(3)MgCl 2(aq)――→石灰乳Mg(OH)2――→煅烧MgO ――→电解Mg (×)
(2021·，7⑤改编)
(4)相同条件下，溶液中Fe 3＋
、Cu 2＋
、Zn 2＋
的氧化性依次减弱
(√)
(2021·，8D)
(5)
Ⅳ：放置一段时间后，饱和CuSO 4溶液中出现蓝色晶体
(√) (2021·理综，22D)
解析 CaO 能吸收水蒸气且与H 2O 反，所以会析出CuSO 4晶体。

(6)灾区重建使用了大量钢材，钢材是合金
(√)
(2021·，5②)
(7)合金材料中可能含有非金属元素
(√)
(2021·理综，9A)
(8)金属材料都是导体，非金属材料都是绝缘体
(×)
(2021·理综，9A)
解析 有的非金属材料也能导电，如石墨。

2．(2021·理综，12)Al 、Fe 、Cu 都是重要的金属元素，以下说法正确的选项是( )
A ．三者对的氧化物均为碱性氧化物
B ．三者的单质放置在空气中均只生成氧化物
C ．制备AlCl 3、FeCl 3、CuCl 2均不能采用将溶液直接蒸干的方法
D ．电解AlCl 3、FeCl 3、CuCl 2的混合溶液时阴极上依次析出Cu 、Fe 、Al 答案 C
解析 A 项，Fe 、Cu 对的氧化物都是碱性氧化物，而Al 对的氧化物Al 2O 3属于氧化物，故A 错误；B 项，Al 、Fe 放置在空气中生成氧化物Al 2O 3、Fe 2O 3，而Cu 放置在空气中会生成Cu 2(OH)2CO 3(铜绿)，故B 错误；C 项，制备AlCl 3、FeCl 3、CuCl 2假设直接蒸干会由于盐水解生成氢氧化物和HCl 而失败，故C 正确；D 项，电解AlCl 3、FeCl 3、CuCl 2的混合溶液时，阴极上离子的放电顺序为Fe 3＋
＞Cu 2＋
＞H ＋
，析出的物质只有Cu 和H 2(Fe 3＋
生成Fe 2＋
)，故D 错误。

3．(2021·理综，9)信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。

某“变废为宝〞学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到含70% Cu、25% Al、4% Fe及少量Au、Pt金属的混合物，并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线：
请答复以下问题：
(1)第①步Cu与酸反的离子方程式为
____________________________________
______________________________________________________________ _______；
得到滤渣1的主要成分为____________。

(2)第②步加H2O2的作用是______________，使用H2O2的优点是
______________；调溶液pH的目的是使______________生成沉淀。

(3)用第③步所得CuSO4·5H2O制备无水CuSO4的方法是
_______________________。

(4)由滤渣2制取Al2(SO4)3·18H2O ，探究小组设计了三种方案：
上述三种方案中，________方案不可行，原因是
____________________________
_____________________________________________________________ ________；
从原子利用率角度考虑，__________方案更合理。

(5) 探究小组用滴法测CuSO4·5H2O (M r＝250)含量。

取a g试样配成100
mL溶液，每次取20.00 mL，消除干扰离子后，用c mol·L－1EDTA(H2Y2－)溶液滴至终点，平均消耗EDTA溶液b mL。

滴反如下：Cu2＋＋H2Y2－===CuY2－＋2H＋
写出计算CuSO4·5H2O质量分数的表达式w＝
______________________________；
以下操作会导致CuSO4·5H2O含量的测结果偏高的是________。

a．未枯燥锥形瓶
b．滴终点时滴管尖嘴中产生气泡
c．未除净可与EDTA反的干扰离子
答案(1)Cu＋4H＋＋2NO－3=====
△Cu2＋＋2NO
2↑＋2H2O
或3Cu＋8H＋＋2NO－3=====
△3Cu2＋＋2NO↑＋4H
2O Au、Pt
(2)将Fe2＋氧化为Fe3＋不引入杂质，对环境无污染Fe3＋、Al3＋
(3)加热脱水
(4)甲所得产品中含有较多Fe2(SO4)3杂质乙
(5)
c mol·L－1×b×10－3L×250 g·mol－1×5
a g
×100%c
解析根据制备路线可知，Cu、Al、Fe、Au、Pt的混合物中参加稀H2SO4、浓硝酸，那么可以将Cu、Al、Fe溶解，Au、Pt不溶解，所以滤渣1的主
要成分为Au 、Pt ，滤液1中含有Cu 、Fe 、Al 的离子。

根据滤液2和CuSO 4·5H 2O 可知，滤液2为CuSO 4溶液，滤渣2中含有Fe(OH)3和Al(OH)3。

(1)第①步中Cu 与酸发生的反为Cu 与浓硝酸的反：Cu ＋4H ＋
＋2NO －
3
=====
△ Cu 2＋
＋2NO 2↑＋2H 2O 或浓硝酸与稀硫酸的混合过程中硝酸变稀，发生的反
也可能为3Cu ＋8H ＋＋2NO －3=====△3Cu 2＋
＋2NO↑＋4H 2O 。

根据分析可知滤渣1
的主要成分为Pt 、Au 。

(2)第②步操作中加H 2O 2的目的是将Fe 2＋
转化为Fe 3＋
，从而将Fe 3＋
转化为沉淀除去，防止对CuSO 4晶体的制备产生干扰。

H 2O 2的优点是复原产物为H 2O ，不引入杂质，同时对环境没有污染，调节pH 的目的是将Fe 3＋
和Al
3
＋
转化为沉淀而除去。

(3)用CuSO 4·5H 2O 制备无水CuSO 4，只要除去结晶水即可。

在加热过程中CuSO 4发生水解，但是因为硫酸不挥发，所以最终得到的仍然是CuSO 4，所以只要加热脱水即可。

(4)制备的Al 2(SO 4)3晶体中含有Fe 2(SO 4)3。

乙、丙两种方案中，乙方案的原子利用率更高。

(5)根据题意可知，Cu 2＋
～ H 2Y 2－
，发生反的EDTA 的物质的量为c
mol·L －1
×
b /1 000 L ，所以20 mL 该溶液中含有的CuSO 4的物质的量为
c mol·L －
1
×b /1 000 L ，样品中含有的CuSO 4·5H 2O 的质量为(c mol·L －1
×b /1 000
L×250 g·mol －1
×5)，所以CuSO 4·5H 2O 的质量分数为
c mol·L －1×b ×10－3 L×250 g·mol －1×5
a g
×100%。

根据CuSO 4·5H 2O 的质
量分数表达式可知，未枯燥锥形瓶，对CuSO 4的物质的量的测无影响，所以a 无影响；滴终点时滴管的尖嘴产生气泡，那么实际消耗的EDTA 溶液的体积比读出来的数值大，即b 值偏小，所以CuSO 4·5H 2O 含量偏低；假
设未除净可与EDTA 反的离子，那么消耗的EDTA 溶液的体积偏大，即b 值偏大，CuSO 4·5H 2O 的含量偏高，C 项正确。

4．(2021·理综，27)氯离子插层镁铝水滑石[Mg 2Al­(OH)6Cl·x H 2O]是一种型离子交换材料，其在高温下完全分解为MgO 、Al 2O 3、HCl 和水蒸气。

现用以下图装置进行确其化学式(固装置略去)。

(1)Mg 2Al(OH)6Cl·x H 2O 热分解的化学方程式为
_____________________________
_____________________________________________________________________。

(2)假设只通过测装置C 、D 的增重来确x ，那么装置的连接顺序为__________(按气流方向，用接口字母表示)，其中C 的作用是
____________。

装置连接后，首先要进行的操作的名称是____________。