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2020届化学高考二轮复习（浙江）金属及其化合物学案
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第1讲 金属及其化合物
[考试说明]
知识内容
考试要求
(1)化学理论的建立和发展与人类认识世界的关系
a
(2)化学科学的研究内容和发展前景
a
(3)化学在合成新物质、提高人类生活质量方面的重要作用
a
(4)金属活动性与金属冶炼方法的关系
a
(5)钠、镁的物理性质及用途
a
(6)钠、镁的化学性质(跟非金属、酸、某些氧化物的反应)
c
(7)钠、镁的生产原理
b
(8)碳酸钠、碳酸氢钠的性质及检验方法
c
(9)碳酸钠、碳酸氢钠的用途
a
(10)有关化学方程式过量问题的计算
b
(11)过氧化钠的主要性质
c
(12)地壳中铝的含量及存在形式，铝合金
a
(13)从铝土矿中获得铝的方法
b
(14)铝的重要性质(跟酸、碱反应，铝热反应，钝化现象)
b
(15)两性氧化物、两性氢氧化物的概念，Al2O3、Al(OH)3的重要性质
c
(16)明矾的组成及净水原理
b
(17)自然界铁、铜的存在形式，铁、铜的物理性质
a
(18)工业炼铁的反应原理
b
(19)铁、铜的化学性质(跟某些非金属、酸、盐的反应)
b
(20)Fe2＋、Fe3＋的性质
c
(21)检验Fe2＋、Fe3＋的常用方法
c
(22)不锈钢的主要组成元素及其用途
a
常见金属元素的存在与制备原理[学生用书P25]
1．金属单质活动性及冶炼方法
2．常见的金属元素的存在形式及单质的制备
元素
存在形式
单质的制备原理
钠
在自然界以化合态形式存在，单质密封保存在煤油中
从海水中分离出食盐精制后，电解熔融的NaCl：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
镁
在自然界以化合态形式存在
从海水中提取镁的生产流程：
贝壳生石灰石灰乳Mg(OH)2沉淀MgCl2溶液MgCl2·6H2OMgCl2(熔融)Mg
铝
是地壳中含量最多的金属元素，以化合态存在，主要以铝土矿的形式存在
(1)从铝土矿制备铝的工艺流程
(2)有关化学反应
①Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O
②NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3
③2Al(OH)3Al2O3＋3H2O
④2Al2O34Al＋3O2↑
铁
在自然界中主要以化合态存在，常见的矿石有磁铁矿、赤铁矿、硫铁矿等
(1)原理：在高温下用还原剂从铁矿石里还原出铁；
(2)原料：铁矿石、焦炭、石灰石和空气；
(3)设备：炼铁高炉；
(4)生产过程
①还原剂的产生：C＋O2CO2；CO2＋C2CO
②铁矿石还原成铁：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
③炉渣的形成：CaCO3CaO＋CO2↑；SiO2＋CaOCaSiO3
铜
在自然界中以游离态和化合态存在，常见的矿石有黄铜矿(CuFeS2)、孔雀石(碱式碳酸铜)等
(1)高温冶炼黄铜矿(CuFeS2)，得粗铜(99.5%～99.7%)；
(2)电解精炼，得纯度较高的铜(99.95%～99.98%)；
(3)生物炼铜，污染小、成本低，流程为硫化铜矿石硫酸铜铜
1．下列关于金属冶炼的说法中正确的是( )
A．金属银、汞可用热分解法冶炼
B．可用热分解法冶炼金、铂
C．金属Mg、Al都可以用电解熔融氯化物的方法制得
D．电解法是冶炼活泼金属(如钾、钠、镁、铝等)的唯一方法
解析：选A。银、汞为不活泼金属，工业上可用热分解其氧化物的形式制得，A项正确；金、铂极不活泼，应用富集法(物理方法)冶炼，B项错误；AlCl3为共价化合物，工业上制备金属Al是用电解熔融Al2O3的方法，C项错误；工业上冶炼钾可以用钠还原法：Na＋KClNaCl＋K↑，反应制得的钾蒸气遇冷即得到金属钾，D项错误。
2．(2019·慈溪高一期中)下列有关金属的工业制法中，正确的是 ( )
A．制钛：用金属钠置换氯化钛(TiCl4)溶液中的钛
B．炼铁：用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物
C．制钠：用海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液
D．炼铜：用黄铜矿(主要成分为CuFeS2)直接电解精炼得到纯度为99.9%的铜
解析：选B。将金属钠投入到氯化钛溶液中，钠先与水反应，应用金属钠与熔融的氯化钛反应来制取金属钛，故A错误；工业炼铁是CO还原铁矿石：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2，故B正确；工业制钠是电解熔融NaCl：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑，而电解纯净的NaCl溶液：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，得不到钠，故C错误；黄铜矿(主要成分为CuFeS2)经过冶炼后得到粗铜，粗铜进行电解精炼得到99.9%的铜，故D错误。
3．铝热反应的化学方程式为2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe。某同学对“铝热反应”的现象有这样的描述：“反应放出大量的热，并发出耀眼的光芒”“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”。查阅《化学手册》知，Al、Al2O3、Fe、Fe2O3的熔、沸点数据如下：
物质
Al
Al2O3
Fe
Fe2O3
熔点/℃
660
2 054
1 535
1 462
沸点/℃
2 467
2 980
2 750
—
(1)该同学推测，铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。这种推测有一定的道理，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)设计一个简单的实验方案，证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝。该实验所用试剂是________，当观察到________________的现象时，说明熔融物中含有金属铝。
(3)实验室溶解该熔融物，最好选用下列试剂中的________(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)该反应温度下铝已熔化，未反应的铝可与生成的铁熔合在一起，形成合金 (2)NaOH溶液 有气泡生成 (3)B
钠、镁及其化合物[学生用书P26]
一、钠及其重要化合物的主干知识
1．树立物质转化思想
(1)理清知识主线
Na→Na2O→Na2O2→NaOH→Na2CO3→NaHCO3
(2)形成网络构建
2．扫除易忘知识盲点
(1)钠和盐溶液反应，不能置换出盐中的金属，与熔融的盐反应才能置换出盐中的金属。
(2)无论Na与O2反应生成Na2O还是Na2O2，只要参与反应的Na的质量相等，则转移电子的物质的量一定相等，但得到Na2O2的质量大于Na2O的。
(3)Na分别与H2O和乙醇发生的反应均属于置换反应，二者现象明显不同，前者剧烈，后者缓慢。
(4)1 mol Na2O2参与反应转移电子的物质的量不一定为1 mol，如1 mol Na2O2与SO2的反应转移电子应为2 mol。
(5)不能用Ca(OH)2鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液，应选用CaCl2或BaCl2溶液。
(6)除去CO2中的HCl气体，应选用饱和的NaHCO3溶液。
(7)向饱和的Na2CO3溶液中通入过量CO2，有NaHCO3晶体析出。
(8)焰色反应是元素的性质，无论游离态还是化合态，均具有相同的焰色反应，它不是化学变化，在观察钾元素的焰色反应时，应透过蓝色的钴玻璃片。
(9)NaK合金常温下呈液态，是原子反应堆的导热剂。
(10)碱金属的密度呈现增大的趋势，但K反常。
(11)Li和O2反应只生成Li2O；NaH是离子化合物，是一种强还原剂。Na2O、Na2O2中阴、阳离子个数比均为1∶2。
二、镁及其重要化合物的主干知识
1．树立物质转化思想
(1)理清知识主线
(2)形成网络构建
2．扫除易忘知识盲点
(1)Mg是较活泼的金属，常温下能被空气中的O2氧化，表面生成一层致密的氧化膜。
(2)镁在纯氧中剧烈燃烧，发出耀眼的白光。
(3)镁不易和冷水反应，但能与沸水反应。
(4)MgO是很轻的白色粉末，属碱性氧化物，它能与水缓慢反应生成Mg(OH)2；它具有很高的熔点，可做耐高温材料。
(5)MgCl2是一种无色、味苦、易溶于水的固体，易潮解，可作干燥剂。
(6)工业上用电解熔融MgCl2的方法制取金属镁。
题组一 钠、镁的性质及应用
1．下列有关钠及其化合物的说法不正确的是( )
A．电解饱和食盐水可制取金属钠
B．钠与氧气反应的产物与反应条件有关
C．氧化钠与水反应生成氢氧化钠
D．钠可以从四氯化钛中置换出钛
答案：A
2．镁粉在焰火、闪光粉、鞭炮中是不可缺少的原料，工业制造镁粉是将镁蒸气在某冷却剂中冷却，下列可作为冷却剂的是( )
①CO2 ②O2 ③Ar ④H2 ⑤N2 ⑥Cl2
A．①② B．③④
C．③⑥ D．③⑤
解析：选B。镁蒸气可与CO2、O2、Cl2、N2等发生反应，故不能作为冷却剂使用。
题组二 钠的重要化合物的性质及应用
3．(2018·浙江11月选考，T5)可用于治疗胃酸过多的物质是( )
A．碳酸氢钠 B．氯化钠
C．氯化钾 D．氢氧化钠
解析：选A。胃酸的主要成分是盐酸，治疗胃酸过多就是用盐或碱去反应掉胃中过多的盐酸。碳酸氢钠可以和盐酸反应，生成对人体无害的氯化钠、水和二氧化碳。氢氧化钠的碱性太强，与盐酸反应剧烈，且具有强腐蚀性，会对人体造成伤害。所以一般选用碳酸氢钠治疗胃酸过多。
4．化学知识在生产和生活中有着重要的应用。下列说法中正确的是( )
①钠的还原性很强，可以用来冶炼金属钛、钽、铌、锆等
②KNa合金可作原子反应堆的导热剂
③发酵粉中主要含有碳酸氢钠，能使焙制出的糕点疏松多孔
④Na2O2既可作呼吸面具中O2的来源，又可漂白织物、麦秆、羽毛等
⑤碳酸钠在医疗上是治疗胃酸过多的一种药剂
⑥明矾常作为消毒剂
A．①②③④ B．①②③④⑤
C．①②③④⑥ D．①②③④⑤⑥
解析：选A。①金属钠的还原性强于金属钛等，可以将金属钛、钽、铌、锆等从其熔融态的盐中置换出来，所以可以
用来冶炼金属钛、钽、铌、锆等，故正确；②KNa合金熔点低，可作原子反应堆的导热剂，故正确；③碳酸氢钠和酸反应生成二氧化碳，所以发酵粉中主要含有碳酸氢钠，能使焙制出的糕点疏松多孔，故正确；④Na2O2和二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，且又有强氧化性，有漂白性，所以Na2O2既可作呼吸面具中O2的来源，又可漂白织物、麦秆、羽毛等，故正确；⑤碳酸钠碱性较强，所以不能用来治疗胃酸过多，碳酸氢钠在医疗上是治疗胃酸过多的一种药剂，故错误；⑥明矾是强酸弱碱盐，能水解生成氢氧化铝胶体，胶体具有吸附性，所以可作净水剂，不能作消毒剂，故错误。
5．下列有关Na2CO3和NaHCO3的叙述中正确的是( )
A．NaHCO3比Na2CO3的热稳定性强
B．与同浓度盐酸反应的剧烈程度：NaHCO3＜Na2CO3
C．Na2CO3和NaHCO3均可与NaOH溶液反应
D．向饱和Na2CO3溶液中通入CO2，有NaHCO3晶体析出
解析：选D。Na2CO3受热不分解，而NaHCO3受热分解，A错；与同浓度盐酸反应的剧烈程度：Na2CO3
A．NaOH B．Na2CO3
C．NaCl D．NH3
答案：C
4种方法突破Na2CO3、NaHCO3的鉴别
[注意] (1)当Na2CO3、NaHCO3溶液的浓度不同时，一般不用测pH法鉴别。
(2)Na2CO3溶液与盐酸可用互滴法鉴别，NaHCO3溶液与盐酸不能用互滴法鉴别。
从铝土矿到铝合金[学生用书P27]
1．树立物质转化思想
(1)理清知识主线
Al→Al2O3←Al(OH)3→
(2)形成网络构建
2．扫除易混知识盲点
(1)铝是活泼金属，但铝抗腐蚀性相当强，因为铝表面生成一层致密的氧化物薄膜。由于Al2O3的熔点高于Al的熔点，故在酒精灯上加热铝箔直至熔化，发现熔化的铝并不滴落。
(2)铝热反应不仅仅是单质铝与Fe2O3反应，还包括制取其他难熔金属的反应，由于铝热剂是混合物，故铝热反应不能用于工业上冶炼铁。注意铝热反应是中学化学中唯一一类金属单质与金属氧化物在高温条件下的置换反应。
(3)引发铝热反应的操作是高考实验考查的热点，具体操作是先铺一层KClO3，然后插上镁条，最后点燃镁条。
(4)并不是Al与所有金属氧化物均能组成铝热剂，该金属氧化物对应的金属活泼性应比铝弱。
(5)Al2O3、Al(OH)3与NaOH溶液的反应常用于物质的分离提纯。Al(OH)3不溶于氨水，所以实验室常用铝盐和氨水来制备Al(OH)3。
(6)利用偏铝酸盐制备Al(OH)3，一般不用强酸，因为强酸的量控制不当会使制得的Al(OH)3溶解。若向偏铝酸盐溶液中通入CO2，生成的Al(OH)3不溶于碳酸，CO2过量时生成HCO，不过量时生成CO，书写离子反应方程式时要特别注意。
(7)Al(OH)3可用作抗酸药；明矾常用于净水。
(8)泡沫灭火器所用试剂为Al2(SO4)3溶液和NaHCO3溶液。
题组一 铝及其化合物性质的定性分析
1．下列有关铝及其化合物的叙述正确的是( )
A．铝粉与氧化镁共热可制取金属镁
B．足量铝分别与含1 mol HCl、1 mol NaOH的溶液反应，产生相同量的氢气
C．工业上用电解熔融Al2O3的方法冶炼铝
D．在浓硝酸中加入等体积的浓硫酸后，立即加入铝片，铝片表面发生钝化
解析：选C。镁比铝活泼，不能用铝粉与氧化镁共热制取镁，A错误；根据关系式2Al～6HCl～3H2，2Al～2NaOH～3H2，当铝足量时，等量的HCl和NaOH产生H2的体积比为1∶3，B错误；浓H2SO4可吸收浓HNO3中的水分，并放出大量热，促进HNO3挥发，使两种酸的浓度减小，铝片不钝化，D错误。
2．下列说法不正确的是( )
A．Al箔插入稀HNO3中，无现象，说明Al箔表面被HNO3氧化，形成致密的氧化膜
B．如图所示，①中为AlCl3溶液，②中为浓氨水，①中有白色沉淀生成
C．Al2O3NaAlO2(aq)Al(OH)3
D．AlCl3溶液中滴加NaOH溶液后铝的存在形式：
解析：选A。铝能溶于稀HNO3，在浓HNO3中钝化，A错；浓氨水会挥发出NH3，NH3与AlCl3溶液反应生成Al(OH)3沉淀，B正确；Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O，AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO，C正确；根据Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O，①<3时，铝元素存在形式为Al(OH)3、Al3＋；②3<<4时，铝元素存在形式为Al(OH)3、AlO；③>4时，铝元素存在形式为AlO，D正确。
题组二 铝及其化合物性质的定量计算
3.
将一定质量的Mg和Al的混合物投入500 mL稀硫酸中，固体全部溶解并产生气体。待反应完全后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液的体积关系如图所示。则下列说法正确的是( )
A．Mg和Al的总质量为8 g
B．硫酸的物质的量浓度为5 mol/L
C．NaOH溶液的物质的量浓度为5 mol/L
D．生成的H2在标准状况下的体积为11.2 L
解析：选C。由图像可知，加入NaOH溶液0～20 mL时发生酸碱中和反应，20～200 mL时发生Mg2＋、Al3＋与碱生成沉淀的反应，200～240 mL时发生Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O。200 mL时生成沉淀最多，溶液中的溶质为硫酸钠。由图像可知，n(Mg)＝0.15 mol，n(Al)＝0.2 mol，则Mg和Al的总质量为0.15 mol×24 g/mol＋0.2 mol×27 g/mol＝9 g，A错误；由200～240 mL时发生Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O可知，c(NaOH)＝＝5 mol/L，200 mL时生成沉淀最多，溶液中的溶质为硫酸钠，则c(H2SO4)＝＝1 mol/L，B错误、C正确；与硫酸反应生成的氢气的体积应为(0.15 mol＋0.3 mol)×22.4 L·mol－1＝10.08 L，D错误。
4.
向一定量的NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液，生成沉淀Al(OH)3的量随AlCl3加入量的变化关系如图所示。则下列离子组在对应的溶液中一定能大量共存的是( )
A．a点对应溶液中：K＋、Fe3＋、SO、Cl－
B．b点对应溶液中：Na＋、S2－、NO、Cl－
C．c点对应溶液中：K＋、Ag＋、NO、SO
D．d点对应溶液中：K＋、Mg2＋、I－、CO
解析：选B。向NaOH溶液中逐渐加入AlCl3溶液时发生反应：Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O，3AlO＋6H2O＋Al3＋===4Al(OH)3↓。a点时溶液中有大量OH－，故Fe3＋不能大量存在；c点时溶质为NaCl，故Ag＋不能大量存在；d点对应溶液中溶质为NaCl和AlCl3，CO与Mg2＋、Al3＋不能大量共存。
铁、铜的获取及应用[学生用书P28]
一、铁及其重要化合物的主干知识
1．树立物质转化思想
(1)理清知识主线
Fe→→→
(2)形成网络构建
2．扫除易忘知识盲点
(1)Fe与O2、H2O(g)反应的产物都是Fe3O4而不是Fe2O3。Fe与Cl2反应时生成FeCl3，与S反应时生成FeS，说明Cl2的氧化性大于S的。常温下，Fe、Al在冷的浓硫酸和浓硝酸中发生钝化，但加热后继续反应。Fe在Cl2中燃烧，无论Cl2过量还是不足均生成FeCl3。
(2)向含Fe2＋的溶液中加入硝酸、KMnO4溶液、氯水等具有氧化性的物质时，溶液会出现浅绿色―→棕黄色的颜色变化，该现象可用于Fe2＋的检验。
(3)Fe3＋的检验方法较多，如观察溶液颜色法(棕黄色)、NaOH溶液法(生成红褐色沉淀)、KSCN溶液法(生成红色溶液)，前面两种方法需溶液中Fe3＋浓度较大时才适用，最灵敏的方法是KSCN溶液法。Fe2＋的检验可采用先加入KSCN溶液后再加入氧化剂的方法；也可用铁氰化钾检验Fe2＋，现象是生成蓝色沉淀。
(4)生成FeCl2除了用Fe和HCl的置换反应外，还可用化合反应：2FeCl3＋Fe===3FeCl2；生成Fe(OH)3除了用Fe3＋与碱的复分解反应外，还可用化合反应：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
(5)配制FeCl2溶液既要防氧化(加入Fe粉)，又要防水解(加入盐酸)；配制FeCl3溶液要加入浓盐酸防止水解。
(6)Fe3＋必须在酸性条件下才能大量存在，当pH＝7时，Fe3＋几乎完全水解生成Fe(OH)3沉淀。
(7)除去酸性溶液ZnCl2中的FeCl2，应先通入Cl2或加入H2O2，再加入ZnO，使Fe3＋水解生成沉淀过滤除去。
(8)制备Fe(OH)2的方法很多，原则有两点：一是溶液中的溶解氧必须提前除去；二是反应过程中必须与O2隔绝。同时要牢记Fe(OH)2转化为Fe(OH)3时沉淀颜色的变化(白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色)。
(9)Fe(OH)3胶体的制备方法是将饱和FeCl3溶液滴加到沸水中，加热至呈红褐色后立即停止加热。胶体不带电，带电的是胶粒。
(10)自然界中有少量游离态的铁(陨石中)，纯净的铁块是银白色的，而铁粉是黑色的。
二、铜及其重要化合物的主干知识
1．树立物质转化思想
(1)理清知识主线
Cu→←Cu(OH)2→
(2)形成网络构建
2．扫除易忘知识盲点
(1)铜在潮湿的空气中最终不是生成CuO，而是生成铜绿[Cu2(OH)2CO3]。
(2)常用灼热的铜粉除去N2中的O2，灼热的CuO除去CO2中的CO。
(3)新制Cu(OH)2悬浊液常用来检验醛基。
(4)Cu和一定量的浓HNO3反应，产生的是NO2和NO的混合气体，当Cu有剩余，再加入稀H2SO4，Cu继续溶解。
(5)Cu：紫红色；CuO：黑色；Cu2S：黑色；CuS：黑色；Cu2O：砖红色。
(6)铜的焰色反应为绿色。
(7)冶炼铜的方法有①热还原法；②湿法炼铜；③电解精炼铜。
(8)铜合金有①青铜(Cu、Sn、Pb等)；②黄铜(Zn、Sn、Pb、Al等)；③白铜(Ni、Zn、Mn)。
题组一 铁、铜及其化合物的性质
1．(2017·浙江4月选考，T24)由硫铁矿烧渣(主要成分：Fe3O4、Fe2O3和FeO)得到绿矾(FeSO4·7H2O)，再通过绿矾制备铁黄[FeO(OH)]的流程如下：
烧渣 溶液绿矾铁黄
已知：FeS2和铁黄均难溶于水
下列说法不正确的是( )
A．步骤①，最好用硫酸来溶解烧渣
B．步骤②，涉及的离子方程式为FeS2＋14Fe3＋＋8H2O===15Fe2＋＋2SO＋16H＋
C．步骤③，将溶液加热到有较多固体析出，再用余热将液体蒸干，可得纯净绿矾
D．步骤④，反应条件控制不当会使铁黄中混有Fe(OH)3
答案：C
2．(2017·浙江11月选考，T28)为了探究铁、铜及其化合物的性质，某同学设计并进行了下列实验。
已知：3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)
请回答：
(1)虚线框处宜选择的装置是________(填“甲”或“乙”)；实验时应先将螺旋状铜丝加热，变黑后再趁热迅速伸入所制得的纯净氢气中，观察到的实验现象是______________________________________________。
(2)实验后，取硬质玻璃管中适量的固体，用一定浓度的盐酸溶解，滴加KSCN溶液，没有出现血红色，说明该固体中没有＋3价的铁。判断结论是否正确并说明理由：________________________________________________________________________。
解析：(1)高温下铁与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，H2密度比空气小，故虚线框处宜选择装置乙收集H2；铜丝加热生成黑色的CuO，H2将CuO还原生成红色的Cu。(2)固体中的Fe3O4溶于盐酸得到Fe3＋、Fe2＋，铁过量时发生反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，则溶液中不含Fe3＋，故滴入KSCN溶液后不变血红色，所以结论不正确。
答案：(1)乙 铜丝由黑变红
(2)不正确，因为铁过量时：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
3．(2019·浙江4月选考，T28)某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。
请回答：
(1)仪器1的名称为______。装置5的作用是________。
(2)实验开始时，关闭K2，打开K1，反应一段时间后，再打开K2，关闭K1，发现3中溶液不能进入4中。请为装置做一处改进，使溶液能进入4中：________________________________________________________________________。
(3)装置改进后，将3中反应后溶液压入4中，在4中析出了灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因：________________________________________。
答案：(1)滴液漏斗(或分液漏斗) 液封，防止空气进入装置4
(2)在装置2、3之间添加控制开关
(3)装置4内的空气没有排尽
题组二 铁、铜及其重要化合物的综合应用
4．(2018·浙江11月选考，T29)某红色固体粉末可能是Fe2O3、Cu2O或二者混合物，为探究其组成，称取m g该固体粉末样品，用足量的稀H2SO4充分反应后，称得固体质量为a g。
已知：Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O
(1)若a＝________(用含m的最简式表示)，则红色固体粉末为纯净物。
(2)若a＝m，则红色固体粉末中Fe2O3的物质的量为________mol(用含m的最简式表示)。
解析：固体粉末样品加入足量的稀H2SO4充分反应后，有固体剩余，所以该固体粉末中一定有Cu2O，不一定有Fe2O3。
(1)若红色固体粉末为纯净物，则该固体粉末中只有Cu2O。m g Cu2O的物质的量为 mol，根据离子方程式：Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O，产生Cu的物质的量是 mol，则其质量为g。
(2)固体粉末样品加入足量的稀H2SO4充分反应后，称得固体质量为a g。设原样品中Fe2O3为x mol，Cu2O为y mol，则
Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O
y mol y mol
Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
x mol 2x mol
2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
2x mol x mol
反应后剩余的a g固体是Cu，则160x＋144y＝m①
64(y－x)＝m②
联立①②解得x＝，y＝。
答案：(1) (2)
5．(2017·浙江4月选考，T27)为探究黑色固体X(仅含两种元素)的组成和性质，设计并完成如下实验：
请回答：
(1)X的化学式是________。
(2)固体甲与稀硫酸反应的离子方程式是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)加热条件下氨气被固体X氧化成一种气体单质，写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________。
解析：由X隔绝空气高温加热产生的气体能使带火星的木条复燃可知X中一定含有氧元素，再由固体甲(28.8 g)＋稀硫酸溶液(蓝色)＋固体乙(12.8 g，紫红色)可知X中一定含有铜元素，甲中也含有铜和氧两种元素，最后通过给出的质量关系可推出X为CuO，甲为Cu2O。
答案：(1)CuO (2)Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O
(3)3CuO＋2NH33Cu＋N2＋3H2O
6．(2018·浙江4月选考，T29)称取4.00 g氧化铜和氧化铁固体混合物，加入50.0 mL 2.00 mol·L－1的硫酸充分溶解，往所得溶液中加入5.60 g铁粉，充分反应后，得固体的质量为3.04 g。请计算：
(1)加入铁粉充分反应后，溶液中溶质的物质的量：________。
(2)固体混合物中氧化铜的质量：________。
答案：(1)0.100 mol (2)2.40 g
第1讲 金属及其化合物
[考试说明]
知识内容
考试要求
(1)化学理论的建立和发展与人类认识世界的关系
a
(2)化学科学的研究内容和发展前景
a
(3)化学在合成新物质、提高人类生活质量方面的重要作用
a
(4)金属活动性与金属冶炼方法的关系
a
(5)钠、镁的物理性质及用途
a
(6)钠、镁的化学性质(跟非金属、酸、某些氧化物的反应)
c
(7)钠、镁的生产原理
b
(8)碳酸钠、碳酸氢钠的性质及检验方法
c
(9)碳酸钠、碳酸氢钠的用途
a
(10)有关化学方程式过量问题的计算
b
(11)过氧化钠的主要性质
c
(12)地壳中铝的含量及存在形式，铝合金
a
(13)从铝土矿中获得铝的方法
b
(14)铝的重要性质(跟酸、碱反应，铝热反应，钝化现象)
b
(15)两性氧化物、两性氢氧化物的概念，Al2O3、Al(OH)3的重要性质
c
(16)明矾的组成及净水原理
b
(17)自然界铁、铜的存在形式，铁、铜的物理性质
a
(18)工业炼铁的反应原理
b
(19)铁、铜的化学性质(跟某些非金属、酸、盐的反应)
b
(20)Fe2＋、Fe3＋的性质
c
(21)检验Fe2＋、Fe3＋的常用方法
c
(22)不锈钢的主要组成元素及其用途
a
常见金属元素的存在与制备原理[学生用书P25]
1．金属单质活动性及冶炼方法
2．常见的金属元素的存在形式及单质的制备
元素
存在形式
单质的制备原理
钠
在自然界以化合态形式存在，单质密封保存在煤油中
从海水中分离出食盐精制后，电解熔融的NaCl：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
镁
在自然界以化合态形式存在
从海水中提取镁的生产流程：
贝壳生石灰石灰乳Mg(OH)2沉淀MgCl2溶液MgCl2·6H2OMgCl2(熔融)Mg
铝
是地壳中含量最多的金属元素，以化合态存在，主要以铝土矿的形式存在
(1)从铝土矿制备铝的工艺流程
(2)有关化学反应
①Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O
②NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3
③2Al(OH)3Al2O3＋3H2O
④2Al2O34Al＋3O2↑
铁
在自然界中主要以化合态存在，常见的矿石有磁铁矿、赤铁矿、硫铁矿等
(1)原理：在高温下用还原剂从铁矿石里还原出铁；
(2)原料：铁矿石、焦炭、石灰石和空气；
(3)设备：炼铁高炉；
(4)生产过程
①还原剂的产生：C＋O2CO2；CO2＋C2CO
②铁矿石还原成铁：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
③炉渣的形成：CaCO3CaO＋CO2↑；SiO2＋CaOCaSiO3
铜
在自然界中以游离态和化合态存在，常见的矿石有黄铜矿(CuFeS2)、孔雀石(碱式碳酸铜)等
(1)高温冶炼黄铜矿(CuFeS2)，得粗铜(99.5%～99.7%)；
(2)电解精炼，得纯度较高的铜(99.95%～99.98%)；
(3)生物炼铜，污染小、成本低，流程为硫化铜矿石硫酸铜铜
1．下列关于金属冶炼的说法中正确的是( )
A．金属银、汞可用热分解法冶炼
B．可用热分解法冶炼金、铂
C．金属Mg、Al都可以用电解熔融氯化物的方法制得
D．电解法是冶炼活泼金属(如钾、钠、镁、铝等)的唯一方法
解析：选A。银、汞为不活泼金属，工业上可用热分解其氧化物的形式制得，A项正确；金、铂极不活泼，应用富集法(物理方法)冶炼，B项错误；AlCl3为共价化合物，工业上制备金属Al是用电解熔融Al2O3的方法，C项错误；工业上冶炼钾可以用钠还原法：Na＋KClNaCl＋K↑，反应制得的钾蒸气遇冷即得到金属钾，D项错误。
2．(2019·慈溪高一期中)下列有关金属的工业制法中，正确的是 ( )
A．制钛：用金属钠置换氯化钛(TiCl4)溶液中的钛
B．炼铁：用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物
C．制钠：用海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液
D．炼铜：用黄铜矿(主要成分为CuFeS2)直接电解精炼得到纯度为99.9%的铜
解析：选B。将金属钠投入到氯化钛溶液中，钠先与水反应，应用金属钠与熔融的氯化钛反应来制取金属钛，故A错误；工业炼铁是CO还原铁矿石：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2，故B正确；工业制钠是电解熔融NaCl：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑，而电解纯净的NaCl溶液：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，得不到钠，故C错误；黄铜矿(主要成分为CuFeS2)经过冶炼后得到粗铜，粗铜进行电解精炼得到99.9%的铜，故D错误。
3．铝热反应的化学方程式为2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe。某同学对“铝热反应”的现象有这样的描述：“反应放出大量的热，并发出耀眼的光芒”“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”。查阅《化学手册》知，Al、Al2O3、Fe、Fe2O3的熔、沸点数据如下：
物质
Al
Al2O3
Fe
Fe2O3
熔点/℃
660
2 054
1 535
1 462
沸点/℃
2 467
2 980
2 750
—
(1)该同学推测，铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。这种推测有一定的道理，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)设计一个简单的实验方案，证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝。该实验所用试剂是________，当观察到________________的现象时，说明熔融物中含有金属铝。
(3)实验室溶解该熔融物，最好选用下列试剂中的________(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)该反应温度下铝已熔化，未反应的铝可与生成的铁熔合在一起，形成合金 (2)NaOH溶液 有气泡生成 (3)B
钠、镁及其化合物[学生用书P26]
一、钠及其重要化合物的主干知识
1．树立物质转化思想
(1)理清知识主线
Na→Na2O→Na2O2→NaOH→Na2CO3→NaHCO3
(2)形成网络构建
2．扫除易忘知识盲点
(1)钠和盐溶液反应，不能置换出盐中的金属，与熔融的盐反应才能置换出盐中的金属。
(2)无论Na与O2反应生成Na2O还是Na2O2，只要参与反应的Na的质量相等，则转移电子的物质的量一定相等，但得到Na2O2的质量大于Na2O的。
(3)Na分别与H2O和乙醇发生的反应均属于置换反应，二者现象明显不同，前者剧烈，后者缓慢。
(4)1 mol Na2O2参与反应转移电子的物质的量不一定为1 mol，如1 mol Na2O2与SO2的反应转移电子应为2 mol。
(5)不能用Ca(OH)2鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液，应选用CaCl2或BaCl2溶液。
(6)除去CO2中的HCl气体，应选用饱和的NaHCO3溶液。
(7)向饱和的Na2CO3溶液中通入过量CO2，有NaHCO3晶体析出。
(8)焰色反应是元素的性质，无论游离态还是化合态，均具有相同的焰色反应，它不是化学变化，在观察钾元素的焰色反应时，应透过蓝色的钴玻璃片。
(9)NaK合金常温下呈液态，是原子反应堆的导热剂。
(10)碱金属的密度呈现增大的趋势，但K反常。
(11)Li和O2反应只生成Li2O；NaH是离子化合物，是一种强还原剂。Na2O、Na2O2中阴、阳离子个数比均为1∶2。
二、镁及其重要化合物的主干知识
1．树立物质转化思想
(1)理清知识主线
(2)形成网络构建
2．扫除易忘知识盲点
(1)Mg是较活泼的金属，常温下能被空气中的O2氧化，表面生成一层致密的氧化膜。
(2)镁在纯氧中剧烈燃烧，发出耀眼的白光。
(3)镁不易和冷水反应，但能与沸水反应。
(4)MgO是很轻的白色粉末，属碱性氧化物，它能与水缓慢反应生成Mg(OH)2；它具有很高的熔点，可做耐高温材料。
(5)MgCl2是一种无色、味苦、易溶于水的固体，易潮解，可作干燥剂。
(6)工业上用电解熔融MgCl2的方法制取金属镁。
题组一 钠、镁的性质及应用
1．下列有关钠及其化合物的说法不正确的是( )
A．电解饱和食盐水可制取金属钠
B．钠与氧气反应的产物与反应条件有关
C．氧化钠与水反应生成氢氧化钠
D．钠可以从四氯化钛中置换出钛
答案：A
2．镁粉在焰火、闪光粉、鞭炮中是不可缺少的原料，工业制造镁粉是将镁蒸气在某冷却剂中冷却，下列可作为冷却剂的是( )
①CO2 ②O2 ③Ar ④H2 ⑤N2 ⑥Cl2
A．①② B．③④
C．③⑥ D．③⑤
解析：选B。镁蒸气可与CO2、O2、Cl2、N2等发生反应，故不能作为冷却剂使用。
题组二 钠的重要化合物的性质及应用
3．(2018·浙江11月选考，T5)可用于治疗胃酸过多的物质是( )
A．碳酸氢钠 B．氯化钠
C．氯化钾 D．氢氧化钠
解析：选A。胃酸的主要成分是盐酸，治疗胃酸过多就是用盐或碱去反应掉胃中过多的盐酸。碳酸氢钠可以和盐酸反应，生成对人体无害的氯化钠、水和二氧化碳。氢氧化钠的碱性太强，与盐酸反应剧烈，且具有强腐蚀性，会对人体造成伤害。所以一般选用碳酸氢钠治疗胃酸过多。
4．化学知识在生产和生活中有着重要的应用。下列说法中正确的是( )
①钠的还原性很强，可以用来冶炼金属钛、钽、铌、锆等
②KNa合金可作原子反应堆的导热剂
③发酵粉中主要含有碳酸氢钠，能使焙制出的糕点疏松多孔
④Na2O2既可作呼吸面具中O2的来源，又可漂白织物、麦秆、羽毛等
⑤碳酸钠在医疗上是治疗胃酸过多的一种药剂
⑥明矾常作为消毒剂
A．①②③④ B．①②③④⑤
C．①②③④⑥ D．①②③④⑤⑥
解析：选A。①金属钠的还原性强于金属钛等，可以将金属钛、钽、铌、锆等从其熔融态的盐中置换出来，所以可以
用来冶炼金属钛、钽、铌、锆等，故正确；②KNa合金熔点低，可作原子反应堆的导热剂，故正确；③碳酸氢钠和酸反应生成二氧化碳，所以发酵粉中主要含有碳酸氢钠，能使焙制出的糕点疏松多孔，故正确；④Na2O2和二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，且又有强氧化性，有漂白性，所以Na2O2既可作呼吸面具中O2的来源，又可漂白织物、麦秆、羽毛等，故正确；⑤碳酸钠碱性较强，所以不能用来治疗胃酸过多，碳酸氢钠在医疗上是治疗胃酸过多的一种药剂，故错误；⑥明矾是强酸弱碱盐，能水解生成氢氧化铝胶体，胶体具有吸附性，所以可作净水剂，不能作消毒剂，故错误。
5．下列有关Na2CO3和NaHCO3的叙述中正确的是( )
A．NaHCO3比Na2CO3的热稳定性强
B．与同浓度盐酸反应的剧烈程度：NaHCO3＜Na2CO3
C．Na2CO3和NaHCO3均可与NaOH溶液反应
D．向饱和Na2CO3溶液中通入CO2，有NaHCO3晶体析出
解析：选D。Na2CO3受热不分解，而NaHCO3受热分解，A错；与同浓度盐酸反应的剧烈程度：Na2CO3
A．NaOH B．Na2CO3
C．NaCl D．NH3
答案：C
4种方法突破Na2CO3、NaHCO3的鉴别
[注意] (1)当Na2CO3、NaHCO3溶液的浓度不同时，一般不用测pH法鉴别。
(2)Na2CO3溶液与盐酸可用互滴法鉴别，NaHCO3溶液与盐酸不能用互滴法鉴别。
从铝土矿到铝合金[学生用书P27]
1．树立物质转化思想
(1)理清知识主线
Al→Al2O3←Al(OH)3→
(2)形成网络构建
2．扫除易混知识盲点
(1)铝是活泼金属，但铝抗腐蚀性相当强，因为铝表面生成一层致密的氧化物薄膜。由于Al2O3的熔点高于Al的熔点，故在酒精灯上加热铝箔直至熔化，发现熔化的铝并不滴落。
(2)铝热反应不仅仅是单质铝与Fe2O3反应，还包括制取其他难熔金属的反应，由于铝热剂是混合物，故铝热反应不能用于工业上冶炼铁。注意铝热反应是中学化学中唯一一类金属单质与金属氧化物在高温条件下的置换反应。
(3)引发铝热反应的操作是高考实验考查的热点，具体操作是先铺一层KClO3，然后插上镁条，最后点燃镁条。
(4)并不是Al与所有金属氧化物均能组成铝热剂，该金属氧化物对应的金属活泼性应比铝弱。
(5)Al2O3、Al(OH)3与NaOH溶液的反应常用于物质的分离提纯。Al(OH)3不溶于氨水，所以实验室常用铝盐和氨水来制备Al(OH)3。
(6)利用偏铝酸盐制备Al(OH)3，一般不用强酸，因为强酸的量控制不当会使制得的Al(OH)3溶解。若向偏铝酸盐溶液中通入CO2，生成的Al(OH)3不溶于碳酸，CO2过量时生成HCO，不过量时生成CO，书写离子反应方程式时要特别注意。
(7)Al(OH)3可用作抗酸药；明矾常用于净水。
(8)泡沫灭火器所用试剂为Al2(SO4)3溶液和NaHCO3溶液。
题组一 铝及其化合物性质的定性分析
1．下列有关铝及其化合物的叙述正确的是( )
A．铝粉与氧化镁共热可制取金属镁
B．足量铝分别与含1 mol HCl、1 mol NaOH的溶液反应，产生相同量的氢气
C．工业上用电解熔融Al2O3的方法冶炼铝
D．在浓硝酸中加入等体积的浓硫酸后，立即加入铝片，铝片表面发生钝化
解析：选C。镁比铝活泼，不能用铝粉与氧化镁共热制取镁，A错误；根据关系式2Al～6HCl～3H2，2Al～2NaOH～3H2，当铝足量时，等量的HCl和NaOH产生H2的体积比为1∶3，B错误；浓H2SO4可吸收浓HNO3中的水分，并放出大量热，促进HNO3挥发，使两种酸的浓度减小，铝片不钝化，D错误。
2．下列说法不正确的是( )
A．Al箔插入稀HNO3中，无现象，说明Al箔表面被HNO3氧化，形成致密的氧化膜
B．如图所示，①中为AlCl3溶液，②中为浓氨水，①中有白色沉淀生成
C．Al2O3NaAlO2(aq)Al(OH)3
D．AlCl3溶液中滴加NaOH溶液后铝的存在形式：
解析：选A。铝能溶于稀HNO3，在浓HNO3中钝化，A错；浓氨水会挥发出NH3，NH3与AlCl3溶液反应生成Al(OH)3沉淀，B正确；Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O，AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO，C正确；根据Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O，①<3时，铝元素存在形式为Al(OH)3、Al3＋；②3<<4时，铝元素存在形式为Al(OH)3、AlO；③>4时，铝元素存在形式为AlO，D正确。
题组二 铝及其化合物性质的定量计算
3.
将一定质量的Mg和Al的混合物投入500 mL稀硫酸中，固体全部溶解并产生气体。待反应完全后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液的体积关系如图所示。则下列说法正确的是( )
A．Mg和Al的总质量为8 g
B．硫酸的物质的量浓度为5 mol/L
C．NaOH溶液的物质的量浓度为5 mol/L
D．生成的H2在标准状况下的体积为11.2 L
解析：选C。由图像可知，加入NaOH溶液0～20 mL时发生酸碱中和反应，20～200 mL时发生Mg2＋、Al3＋与碱生成沉淀的反应，200～240 mL时发生Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O。200 mL时生成沉淀最多，溶液中的溶质为硫酸钠。由图像可知，n(Mg)＝0.15 mol，n(Al)＝0.2 mol，则Mg和Al的总质量为0.15 mol×24 g/mol＋0.2 mol×27 g/mol＝9 g，A错误；由200～240 mL时发生Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O可知，c(NaOH)＝＝5 mol/L，200 mL时生成沉淀最多，溶液中的溶质为硫酸钠，则c(H2SO4)＝＝1 mol/L，B错误、C正确；与硫酸反应生成的氢气的体积应为(0.15 mol＋0.3 mol)×22.4 L·mol－1＝10.08 L，D错误。
4.
向一定量的NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液，生成沉淀Al(OH)3的量随AlCl3加入量的变化关系如图所示。则下列离子组在对应的溶液中一定能大量共存的是( )
A．a点对应溶液中：K＋、Fe3＋、SO、Cl－
B．b点对应溶液中：Na＋、S2－、NO、Cl－
C．c点对应溶液中：K＋、Ag＋、NO、SO
D．d点对应溶液中：K＋、Mg2＋、I－、CO
解析：选B。向NaOH溶液中逐渐加入AlCl3溶液时发生反应：Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O，3AlO＋6H2O＋Al3＋===4Al(OH)3↓。a点时溶液中有大量OH－，故Fe3＋不能大量存在；c点时溶质为NaCl，故Ag＋不能大量存在；d点对应溶液中溶质为NaCl和AlCl3，CO与Mg2＋、Al3＋不能大量共存。
铁、铜的获取及应用[学生用书P28]
一、铁及其重要化合物的主干知识
1．树立物质转化思想
(1)理清知识主线
Fe→→→
(2)形成网络构建
2．扫除易忘知识盲点
(1)Fe与O2、H2O(g)反应的产物都是Fe3O4而不是Fe2O3。Fe与Cl2反应时生成FeCl3，与S反应时生成FeS，说明Cl2的氧化性大于S的。常温下，Fe、Al在冷的浓硫酸和浓硝酸中发生钝化，但加热后继续反应。Fe在Cl2中燃烧，无论Cl2过量还是不足均生成FeCl3。
(2)向含Fe2＋的溶液中加入硝酸、KMnO4溶液、氯水等具有氧化性的物质时，溶液会出现浅绿色―→棕黄色的颜色变化，该现象可用于Fe2＋的检验。
(3)Fe3＋的检验方法较多，如观察溶液颜色法(棕黄色)、NaOH溶液法(生成红褐色沉淀)、KSCN溶液法(生成红色溶液)，前面两种方法需溶液中Fe3＋浓度较大时才适用，最灵敏的方法是KSCN溶液法。Fe2＋的检验可采用先加入KSCN溶液后再加入氧化剂的方法；也可用铁氰化钾检验Fe2＋，现象是生成蓝色沉淀。
(4)生成FeCl2除了用Fe和HCl的置换反应外，还可用化合反应：2FeCl3＋Fe===3FeCl2；生成Fe(OH)3除了用Fe3＋与碱的复分解反应外，还可用化合反应：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
(5)配制FeCl2溶液既要防氧化(加入Fe粉)，又要防水解(加入盐酸)；配制FeCl3溶液要加入浓盐酸防止水解。
(6)Fe3＋必须在酸性条件下才能大量存在，当pH＝7时，Fe3＋几乎完全水解生成Fe(OH)3沉淀。
(7)除去酸性溶液ZnCl2中的FeCl2，应先通入Cl2或加入H2O2，再加入ZnO，使Fe3＋水解生成沉淀过滤除去。
(8)制备Fe(OH)2的方法很多，原则有两点：一是溶液中的溶解氧必须提前除去；二是反应过程中必须与O2隔绝。同时要牢记Fe(OH)2转化为Fe(OH)3时沉淀颜色的变化(白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色)。
(9)Fe(OH)3胶体的制备方法是将饱和FeCl3溶液滴加到沸水中，加热至呈红褐色后立即停止加热。胶体不带电，带电的是胶粒。
(10)自然界中有少量游离态的铁(陨石中)，纯净的铁块是银白色的，而铁粉是黑色的。
二、铜及其重要化合物的主干知识
1．树立物质转化思想
(1)理清知识主线
Cu→←Cu(OH)2→
(2)形成网络构建
2．扫除易忘知识盲点
(1)铜在潮湿的空气中最终不是生成CuO，而是生成铜绿[Cu2(OH)2CO3]。
(2)常用灼热的铜粉除去N2中的O2，灼热的CuO除去CO2中的CO。
(3)新制Cu(OH)2悬浊液常用来检验醛基。
(4)Cu和一定量的浓HNO3反应，产生的是NO2和NO的混合气体，当Cu有剩余，再加入稀H2SO4，Cu继续溶解。
(5)Cu：紫红色；CuO：黑色；Cu2S：黑色；CuS：黑色；Cu2O：砖红色。
(6)铜的焰色反应为绿色。
(7)冶炼铜的方法有①热还原法；②湿法炼铜；③电解精炼铜。
(8)铜合金有①青铜(Cu、Sn、Pb等)；②黄铜(Zn、Sn、Pb、Al等)；③白铜(Ni、Zn、Mn)。
题组一 铁、铜及其化合物的性质
1．(2017·浙江4月选考，T24)由硫铁矿烧渣(主要成分：Fe3O4、Fe2O3和FeO)得到绿矾(FeSO4·7H2O)，再通过绿矾制备铁黄[FeO(OH)]的流程如下：
烧渣 溶液绿矾铁黄
已知：FeS2和铁黄均难溶于水
下列说法不正确的是( )
A．步骤①，最好用硫酸来溶解烧渣
B．步骤②，涉及的离子方程式为FeS2＋14Fe3＋＋8H2O===15Fe2＋＋2SO＋16H＋
C．步骤③，将溶液加热到有较多固体析出，再用余热将液体蒸干，可得纯净绿矾
D．步骤④，反应条件控制不当会使铁黄中混有Fe(OH)3
答案：C
2．(2017·浙江11月选考，T28)为了探究铁、铜及其化合物的性质，某同学设计并进行了下列实验。
已知：3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)
请回答：
(1)虚线框处宜选择的装置是________(填“甲”或“乙”)；实验时应先将螺旋状铜丝加热，变黑后再趁热迅速伸入所制得的纯净氢气中，观察到的实验现象是______________________________________________。
(2)实验后，取硬质玻璃管中适量的固体，用一定浓度的盐酸溶解，滴加KSCN溶液，没有出现血红色，说明该固体中没有＋3价的铁。判断结论是否正确并说明理由：________________________________________________________________________。
解析：(1)高温下铁与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，H2密度比空气小，故虚线框处宜选择装置乙收集H2；铜丝加热生成黑色的CuO，H2将CuO还原生成红色的Cu。(2)固体中的Fe3O4溶于盐酸得到Fe3＋、Fe2＋，铁过量时发生反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，则溶液中不含Fe3＋，故滴入KSCN溶液后不变血红色，所以结论不正确。
答案：(1)乙 铜丝由黑变红
(2)不正确，因为铁过量时：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
3．(2019·浙江4月选考，T28)某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。
请回答：
(1)仪器1的名称为______。装置5的作用是________。
(2)实验开始时，关闭K2，打开K1，反应一段时间后，再打开K2，关闭K1，发现3中溶液不能进入4中。请为装置做一处改进，使溶液能进入4中：________________________________________________________________________。
(3)装置改进后，将3中反应后溶液压入4中，在4中析出了灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因：________________________________________。
答案：(1)滴液漏斗(或分液漏斗) 液封，防止空气进入装置4
(2)在装置2、3之间添加控制开关
(3)装置4内的空气没有排尽
题组二 铁、铜及其重要化合物的综合应用
4．(2018·浙江11月选考，T29)某红色固体粉末可能是Fe2O3、Cu2O或二者混合物，为探究其组成，称取m g该固体粉末样品，用足量的稀H2SO4充分反应后，称得固体质量为a g。
已知：Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O
(1)若a＝________(用含m的最简式表示)，则红色固体粉末为纯净物。
(2)若a＝m，则红色固体粉末中Fe2O3的物质的量为________mol(用含m的最简式表示)。
解析：固体粉末样品加入足量的稀H2SO4充分反应后，有固体剩余，所以该固体粉末中一定有Cu2O，不一定有Fe2O3。
(1)若红色固体粉末为纯净物，则该固体粉末中只有Cu2O。m g Cu2O的物质的量为 mol，根据离子方程式：Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O，产生Cu的物质的量是 mol，则其质量为g。
(2)固体粉末样品加入足量的稀H2SO4充分反应后，称得固体质量为a g。设原样品中Fe2O3为x mol，Cu2O为y mol，则
Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O
y mol y mol
Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
x mol 2x mol
2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
2x mol x mol
反应后剩余的a g固体是Cu，则160x＋144y＝m①
64(y－x)＝m②
联立①②解得x＝，y＝。
答案：(1) (2)
5．(2017·浙江4月选考，T27)为探究黑色固体X(仅含两种元素)的组成和性质，设计并完成如下实验：
请回答：
(1)X的化学式是________。
(2)固体甲与稀硫酸反应的离子方程式是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)加热条件下氨气被固体X氧化成一种气体单质，写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________。
解析：由X隔绝空气高温加热产生的气体能使带火星的木条复燃可知X中一定含有氧元素，再由固体甲(28.8 g)＋稀硫酸溶液(蓝色)＋固体乙(12.8 g，紫红色)可知X中一定含有铜元素，甲中也含有铜和氧两种元素，最后通过给出的质量关系可推出X为CuO，甲为Cu2O。
答案：(1)CuO (2)Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O
(3)3CuO＋2NH33Cu＋N2＋3H2O
6．(2018·浙江4月选考，T29)称取4.00 g氧化铜和氧化铁固体混合物，加入50.0 mL 2.00 mol·L－1的硫酸充分溶解，往所得溶液中加入5.60 g铁粉，充分反应后，得固体的质量为3.04 g。请计算：
(1)加入铁粉充分反应后，溶液中溶质的物质的量：________。
(2)固体混合物中氧化铜的质量：________。
答案：(1)0.100 mol (2)2.40 g
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