第二节 金属铁、铜及金属材料和矿石（考点考法剖析）-【高考引领教学】高考化学一轮针对性复习方案（全国通用）

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第二节　金属铁、铜及金属材料和矿石
【必备知识要求】
1.了解铁、铜及其重要化合物的物理性质及应用
2.了解铁、铜及其重要化合物的氧化还原反应和非氧化还原反应
3.掌握金属铁、铜及化合物的制备和检验、金属材料与矿物
【关键能力要求】
关键能力要求：实验和探究能力、理解辨析能力、知识的应用能力。
高考要求：在近几年的高考中，主要以钠及化合物为知识载体考查学生的思维能力、实验能力、计算能力。从分值来看，铁所占的比重最大，除铁是重要的金属元素外，还取决于铁元素与生产生活的紧密联系，Fe、Fe2＋、Fe3＋之间的转化，以及所承载的氧化还原反应等重要知识点。考查内容主要集中在“铁三角”，Fe与酸的反应，铁的变价、Fe(OH)2和Fe(OH)3的性质等。
考查内容能在多种题型中出现，选择、简答、实验、推断、计算都有。
以金属及其化合物的性质、合金的性质、金属的冶炼、提纯以及在日常生活、生产中的应用为主。以金属及其化合物化工生产为背景的工艺流程题和综合实验题是考查的热点。
【学科核心素养解析】
1.宏观辨识与微观探析：认识钠及其化合物的性质和应用。能从钠的原子结构及其重要化合物的微观结构理解其性质，领悟结构决定性质。从微观的角度认识铝、镁的原子结构理解其性质，从宏观辨识铝、镁及其化合物的性质和应用，领悟结构决定性质。认识铁及其化合物的性质及应用，能以“铁三角”转化关系理解变价元素的转化条件。
2.科学探究与创新意识：了解钠及其化合物的性质探究方案，并积极参与实验探究过程，得出相关结论。通过观察铝、镁及其化合物的反应和反应事实，了解研究事物从个别带一般的思想方法，体验研究问题寻找规律的方法，领悟可持续发展意识和绿色化学理念。利用铁及其化合物的性质，科学认识铁及其化合物的提纯和制备工艺流程，形成严谨求实的科学态度和崇尚真理的意识。
3.科学探究与创新意识：通过比较、分析铝、镁及其化合物的性质和应用，培养归纳总结能力、分析问题能力、解决问题的能力，知道两性氧化物和两性氢氧化物的特征反应。
能提出有价值的氢氧化亚铁及其他铁的化合物的制备方案，并进行实验探究。
必备知识点1 铁及其重要化合物
一 、 铁
1.位置：铁位于元素周期表中第4周期Ⅷ族，与钴、镍是同族。是一种应用最广泛的过渡金属元素；铁元素是一种典型的变价金属元素。
2.结构

3.铁的物理性质
银白色固体，熔点较高，具有良好的导热、导电、延展性，能被磁铁吸引。
4.铁的化学性质
铁元素性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为＋2价和＋3价。

（1）与非金属单质的反应
①与O2的反应：
常温：铁被腐蚀生成铁锈，其主要成分为Fe2O3。
点燃：3Fe＋2O2Fe3O4。
②与Cl2的反应：2Fe＋3Cl22FeCl3。
③与S的反应：Fe＋SFeS。
④与I2的反应：Fe＋I2FeI2
（2）与水的反应
常温下铁与水不反应，加热也不反应，在高温条件下与水蒸气反应：
3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。
（3）与酸的反应
酸
化学方程式或现象
稀H2SO4
Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑
稀HNO3
Fe不足
Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O
Fe过量
3Fe＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
Fe过量
4Fe＋10HNO3（极稀）===4Fe(NO3)2＋NH4NO3＋3H2O
浓HNO3、浓H2SO4
常温下钝化
（4）与某些盐溶液反应
①与CuSO4溶液反应的离子方程式：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。
②与FeCl3溶液反应的离子方程式：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。
5.铁的冶炼
（1）原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石。
（2）设备：高炉。
（3）主要反应：
①还原剂的生成：C＋O2CO2，CO2＋C2CO；
②铁的生成：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。
二、 铁的重要化合物
1．铁的氧化物
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗名

铁红
磁性氧化铁
颜色状态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体(有磁性)
溶解性
难溶于水
难溶于水
难溶于水
铁的化合价
＋2
＋3
＋2，＋3
稳定性
不稳定
稳定
稳定
与H＋反应的离子方程式
FeO＋2H＋=Fe2＋＋H2O
Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O
Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
2.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，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，方程式为2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O；
(2)制法
①可溶性亚铁盐与强碱或氨水反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓或Fe2＋＋2NH3·H2O===Fe(OH)2↓+2NH4+。
②可溶性铁盐与强碱或氨水反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓或Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓+3NH4+。
3．亚铁盐
(1)Fe2＋的氧化性和还原性
含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，Fe2＋处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性，其中以还原性为主，如：遇Br2、Cl2、H2O2、NO(H＋)等均表现为还原性。
Fe2＋的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。
(2)可水解
Fe(OH)2是弱碱，含Fe2＋的盐(如硫酸亚铁)溶液呈酸性。配制硫酸亚铁溶液时常加少量硫酸抑制Fe2＋的水解，加少量铁屑防止Fe2＋被氧化。
4．铁盐的性质及应用
(1)氧化性：含有Fe3＋的溶液呈棕黄色，Fe3＋处于铁的高价态，遇Fe、Cu、HI、H2S、SO32-等均表现为氧化性。
①Fe3＋与S2－、I－、HS－、SO等具有较强还原性的离子不能大量共存。
②Fe3＋可腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋。
(2)易水解：Fe(OH)3是很弱的碱，且溶度积很小，因而Fe3＋极易水解，只能存在于酸性较强的溶液中。
①利用Fe3＋易水解的性质，实验室可用FeCl3滴入沸水中制取氢氧化铁胶体，反应的化学方程式：FeCl3＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3HCl。
②利用Fe3＋易水解的性质，工业上常用调节pH方法除去溶液中的铁离子。
③利用Fe3＋易水解的性质，实验室配制氯化铁溶液，通常将氯化铁固体先溶于较浓的盐酸中，然后再稀释至所需浓度。
④Fe3＋与HCO、[Al(OH)4]－、CO、ClO－等水解呈碱性的离子不能大量共存。
三 、 Fe2＋和Fe3＋的检验
1．亚铁盐
(1)Fe2＋的氧化性和还原性
①含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，Fe2＋处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性，其中以还原性为主，如遇Br2、Cl2、H2O2、NO(H＋)、MnO(H＋)等均表现为还原性。
②Fe2＋的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O
③向FeSO4溶液中滴加酸性KMnO4溶液，溶液褪色。反应的离子方程式：MnO＋5Fe2＋＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。
(2)可水解
Fe2＋的盐(如硫酸亚铁)溶液因水解呈酸性。
2．铁盐
(1)氧化性：含有Fe3＋的溶液呈黄色，Fe3＋处于铁的高价态，遇Fe、Cu、HI、H2S、SO2等均表现为氧化性。
①Fe3＋与Cu反应的离子方程式：2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋。
②Fe3＋与SO2反应的离子方程式：2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SO42-+4H+。
(2)易水解：Fe3＋极易水解，只能存在于酸性较强的溶液中。
3.高铁酸盐：高铁酸钠是钠的六价铁酸盐，化学式为Na2FeO4，Fe的化合价+6价，具有很强的氧化性，溶于水中能释放大量的氧原子，从而非常有效地杀灭水中的病菌和病毒。与此同时，自身被还原成新生态的Fe(OH)3，更为重要的是它在整个对水的消毒和净化过程中，不会产生任何对人体有害的物质，因此高铁酸盐被科学家们公认为绿色消毒剂。
4．Fe2＋、Fe3＋的检验方法
(1)Fe2＋的检验
方法1
无现象溶液变红色，证明含有Fe2＋
方法2
产生白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，证明含有Fe2＋
方法3
生成蓝色沉淀，证明含有Fe2＋
(2)Fe3＋的检验
方法1
溶液变红色，证明含有Fe3＋
方法2
产生红褐色沉淀，证明含有Fe3＋
(3)混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验
①Fe3＋的检验
a.溶液变血红色，说明含有Fe3＋
b.试纸变蓝色，说明含有Fe3＋
②Fe2＋的检验
a.KMnO4溶液褪色，说明含有Fe2＋（仅限于溶液中无其它的还原剂）
b.生成蓝色沉淀，说明含有Fe2＋
四、 “铁三角”的转化关系及其应用
(1)“铁三角”的转化

用离子方程式表现转化
①2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋
②2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋4H＋＋SO
③3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋2H2O＋NO↑
④5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O
⑤2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
(2)判断离子共存
Fe2＋与NO(H＋)、ClO－、MnO(H＋)发生氧化还原反应，不能大量共存；
Fe3＋与S2－、I－、SO发生氧化还原反应，不能大量共存；
Fe2＋、Fe3＋与HCO、CO等水解相互促进生成沉淀，不能大量共存。
(3)除杂
溶液
杂质
除杂方法
FeCl2
FeCl3
加过量铁粉后过滤
FeCl3
FeCl2
加氯水或H2O2
FeCl2
CuCl2
加过量铁粉后过滤
(4)盐溶液的配制与保存

(5)物质的制备

【知识理解提点】
1.Fe与Cl2反应无论用量多少都生成FeCl3，而Fe与盐酸反应生成FeCl2。
2.铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe2O3，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。
3.铁与一般氧化剂(如S、HCl、FeCl3、CuSO4、I2等)反应时被氧化为Fe2＋，铁与强氧化剂(如Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4等)反应时被氧化为Fe3＋。
4.在电化学中铁作负极时电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋。
5.Fe(OH)2与硝酸反应不是发生中和反应生成盐和水，而是发生氧化还原反应3Fe(OH)2＋10HNO3=3Fe(NO3)3＋NO↑＋8H2O。
6.Fe(OH)3与氢碘酸(HI)反应不是发生中和反应生成盐和水，而是发生氧化还原反应2Fe(OH)3＋6HI=2FeI2＋I2＋6H2O。
7.空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，防止Fe(OH)2氧化的方法：
A.将配制溶液的蒸馏水煮沸，驱除溶液中的氧气。
B.将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入盛有亚铁盐溶液的试管底部，并慢慢挤出NaOH溶液。
C.在亚铁盐溶液上面充入保护气，如H2、N2、稀有气体等。
D.在亚铁盐溶液上面加保护层，如苯、植物油等。
8.检验Fe2＋和Fe3＋时的注意事项
(1)检验Fe2＋时不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能将加KSCN后的混合溶液加入足量的新制氯水中(新制氯水能氧化SCN－)。
(2)Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋(Cl－能还原酸性KMnO4，有干扰)。
【惑点辨析】
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
1.Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3,在少量Cl2中燃烧生成FeCl2。(　　)
2.Fe溶于稀硝酸,溶液变黄,即3Fe+8H++2NO3-3Fe2++2NO↑+4H2O。(　　)
3.Fe和水蒸气在高温下反应生成Fe2O3和H2。(　　)
4.Fe3O4、Fe(OH)3和FeCl2均可通过化合反应制得。(　　)
5.向某溶液中滴加KSCN溶液,溶液不变色,滴加H2O2溶液后显红色,该溶液中一定含有Fe2+。(　　)
6.在中性溶液中,Cl-、SO42−、Na+、Fe3+可以大量共存。(　　)
7.Fe(NO3)2溶于稀硫酸后,滴加KSCN溶液,溶液变红,说明Fe(NO3)2晶体已氧化变质。(　　)
答案:1.×　2.×　3.×　4.√ 5.√　6.×　7.×
【夯基例析·跟踪演练】
【基础例析】铁及其化合物的性质与应用
例1．（2022·上海浦东新区·高三二模）在铁粉与水蒸气反应后的残留固体X中，加入足量的稀硫酸，充分反应后得到溶液Y。下列说法正确的是
A．若X中含有铁，则反应时一定有气泡
B．若向Y中滴入KSCN溶液显红色，则X中无铁
C．Y一定能使高锰酸钾溶液褪色
D．Y中滴入NaOH溶液，一定有沉淀产生
【答案】C
【解析】铁和水蒸气反应生成Fe3O4和氢气，残留固体为Fe3O4或Fe3O4和Fe的混合物。加入足量的稀硫酸，Fe3O4和硫酸反应：Fe3O4+4H2SO4=FeSO4+Fe2(SO4)3+4H2O，若有铁剩余，由于氧化性：Fe3+＞H+，所以还会依次发生反应：Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4，Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑。
A项：若X中含有铁，但铁可能全部和Fe2(SO4)3反应，则没有气泡，故A错误；
B项：若向Y中滴入KSCN溶液显红色，说明Y中含Fe3+，可能X中无铁，也可能X中铁不足以将Fe2(SO4)3全部转化为FeSO4，故B错误；
C项：不论X是Fe3O4，还是Fe3O4和Fe的混合物，和硫酸反应后都有Fe2+，所以一定能使高锰酸钾溶液褪色，故C正确；D．若硫酸过量，则向Y中滴入NaOH溶液，硫酸消耗了NaOH，则没有沉淀产生，故D错误；故选C。
【跟踪演练】
1.（2022·上海青浦区·高三二模）春秋初年，我国已掌握了冶铁技术。下列有关铁的化学反应的叙述正确的是
A．室温下，过量Fe与浓硫酸反应生成FeSO4
B．加热时，过量Fe与氯气反应生成FeCl2
C．高温下，铁与水蒸气反应有Fe3O4生成
D．高温下，铁粉与氧化铝粉末反应生成单质铝
【答案】C
【解析】A项：室温下，Fe在浓硫酸中钝化，无法持续反应，A错误；
B项：氯气氧化性较强，无论Fe是否过量与氯气加热反应都只生成FeCl3，B错误；
C项：高温条件下，Fe与水蒸气反应得到Fe3O4和氢气，C正确；
D项：Fe的活动性不如Al，不能从氧化铝中置换出Al单质，D错误；综上所述答案为C。
【基础例析】Fe2＋、Fe3＋ 的性质及其检验
例2．（2022·武汉新洲区·高三一模）欲证明某稀溶液中含有Fe2+而无Fe3+，必要的实验操作及最佳顺序为
①滴加少量氯水②滴加足量碘水③滴加少量硫氰化钾溶液
A．①→③ B．③→② C．③→① D．①→②→③
【答案】C
【解析】Fe3+遇硫氰化钾溶液会变红色，欲证明某稀溶液中含有Fe2+而无Fe3+，可先滴加少量硫氰化钾溶液，同时，Fe2+易被氧化为Fe3+，氧化剂可以为：氯水，而碘水不能氧化Fe2+，故最佳顺序为③→①，答案选C。
【跟踪演练】
2.（2022·上海奉贤区·高三二模）要证明某久置的溶液中是否还含有，以下最适合的试剂是
A．KSCN溶液 B．溶液 C．酸性溶液 D．溶液
【答案】C
【解析】A项：三价铁离子遇到溶液或是KSCN溶液显红色，常用溶液或是KSCN溶液来检验三价铁离子，无法检验Fe2+，故A错误；
B项：加入氯化钡，都生成白色沉淀，不能证明含有亚铁离子，故B错误；
C项：加入酸性溶液，可氧化亚铁离子，能证明含有亚铁离子，故C正确；
D项：加入KI，Fe3+与I-反应，Fe2+与I-不反应，不能证明含有亚铁离子，故D错误；故选C。
【基础例析】氢氧化亚铁的制备
例3.(2022·河北唐山市区县联考)下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是(　　)

A．①②③④ B．①②③⑤
C．①③④⑤ D．②③④⑤
【答案】B
【解析】①铁与稀硫酸反应产生H2，排出了装置中的空气，烧杯中的水，隔绝空气中的氧气进入试管中，然后滴加NaOH溶液，生成的Fe(OH)2能长时间存在，故①符合题意；
②首先打开止水夹a，铁粉与稀硫酸反应生成H2，排出装置中的空气，以及NaOH溶液中的氧气，让装置处于H2氛围中，关闭止水夹，利用压强，将FeSO4压入NaOH溶液中，生成氢氧化亚铁，Fe(OH)2能长时间观察，故②符合题意；
③该装置为电解装置，铁作阳极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，C为阴极，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－汽油隔绝空气中氧气的进入，能长时间观察到氢氧化亚铁，故③符合题意；
④该装置，没有隔绝空气的进入，生成氢氧化亚铁迅速转化成氢氧化铁，不能长时间观察到氢氧化亚铁，故④不符合题意；
⑤苯能隔绝空气的进入，能够长时间观察到氢氧化亚铁白色沉淀，故⑤符合题意；综上所述，选项B正确。
【跟踪演练】
3.（2022·山东淄博一中模拟）如图所示，此装置可用来制取和观察Fe（OH）2在空气中被氧化的颜色变化。实验时必须使用铁屑和6mol·L－1的硫酸，其他试剂任选。填写下列空白：

（1）B中盛有一定量的NaOH溶液，A中烧瓶内应预先加入的药品是　　　　。A中反应的离子方程式是_______________________________________________________________________________。
（2）实验开始时先将止水夹a　　　　（填“打开”或“关闭”）。
（3）简述生成Fe（OH）2的操作过程：___________________________________________________。
（4）实验完毕，打开b处止水夹，放入一部分空气，此时B中发生反应的化学方程式为__________________。
【解析】Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，产生的H2将Fe2＋压入B中，发生反应：Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓；Fe（OH）2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe（OH）3，即发生反应：4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3。
【答案】（1）铁屑　Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
（2）打开
（3）待A装置反应一段时间后关闭止水夹a，产生的H2将FeSO4溶液压入B中进行反应
（4）4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3
【基础例析】有关铁及其化合物的计算
例4．(2022·郑州质检)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
【答案】D
【解析】n(O)＝n(H2O)＝n(HCl)＝××5 mol＝0.35 mol，n(Fe)＝n(FeCl3)＝n(Cl－)＝[n(HCl)＋2n(Cl2)]＝(×5＋0.05) mol＝0.25 mol，n(Fe)∶n(O)＝0.25∶0.35＝5∶7，即氧化物为Fe5O7。
【跟踪演练】
4.(2022·河北唐山市区县)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．FeO·2Fe2O3
C．2FeO·3Fe2O3 D．2FeO·Fe2O3
【答案】C
【解析】A项：一般拆写成氧化物时，低价在前，高价在后，同时符合原子守恒； FeO·3Fe2O3中铁原子和氧原子个数比为7∶10，不符合8∶11，故A不符合题意；
B项： FeO·2Fe2O3中铁原子和氧原子个数比为5∶7，不符合8∶11，故B不符合题意；
C项： 2FeO·3Fe2O3中铁原子和氧原子个数比为8∶11，符合8∶11，故C符合题意；
D项： 2FeO·Fe2O3中铁原子和氧原子个数比为4∶5，不符合8∶11，故D不符合题意。
【基础例析】铁及其化合物性质的实验探究
例5．（2022·江苏常州市·高三二模）利用如下实验研究与的反应。
步骤1：向烧杯中加入10mL 0.1的KI溶液，再滴加2mL 0.1的溶液，振荡，把溶液分为四等份于编号为①②③④的四支试管中。
步骤2：向试管①中加入淀粉溶液，观察到溶液变蓝。
步骤3：向试管②中滴加15% KSCN溶液5～6滴，观察到溶液变红。
步骤4：向试管③、试管④中分别加入1mL 2.0的溶液和1mL的蒸馏水，振荡，观察到试管③中溶液颜色比试管④中溶液颜色浅。
下列说法不正确的是
A．试管①中的现象说明此条件下的氧化性大于
B．试管②中的现象说明与的反应为可逆反应
C．试管②中红色物质的组成为，此微粒中心离子的配位数为
D．步骤4的现象不能说明此条件下能将氧化成
【答案】D
【解析】A项：向试管①中加入淀粉溶液，观察到溶液变蓝，则有碘单质生成，即此条件下的氧化性大于，故A不选；
B项：由10mL 0.1的KI溶液，再滴加2mL 0.1的溶液可知，KI溶液过量；所以向试管②中滴加15% KSCN溶液5～6滴，观察到溶液变红，则溶液中含有铁离子，则说明该反应为可逆反应，故B不选；
C项：中心离子的配位数为n+(6-n)=6，故C不选；
D项：向试管③、试管④中分别加入1mL 2.0的溶液和1mL的蒸馏水，振荡，观察到试管③中溶液颜色比试管④中溶液颜色浅，则③中亚铁离子浓度小于④中亚铁离子浓度，说明亚铁离子与碘单质发生反应，则能说明能将氧化成，故选D；答案选D。
【跟踪演练】
5.（2021·四川成都市·高三三模）将铁棒插入95%的浓硫酸中(如图所示)，探究铁与浓硫酸的反应。观察到立即产生大量的细腻气泡聚集在液体表面，犹如白色泡沫，由快变慢直至停止，酸液中出现白色不溶物，静置后分层。下列说法错误的是

A．产生的气体可能是SO2和少量的H2
B．取上层清液滴加少量饱和FeSO4溶液，有白色固体X析出，推测固体X可能是FeSO4
C．反应过程中FeSO4的生成也可能使反应由快变慢
D．取反应后铁棒直接放入盛有KSCN溶液的烧杯中，可检验反应时是否有Fe3+生成
【答案】D
【解析】A项：Fe和浓硫酸发生氧化还原反应：2Fe+6H2SO4(浓)=Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O，铁与稀硫酸会发生置换反应：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，所用浓硫酸的质量分数为95%，两个反应都可能发生，所以产生的气体可能为SO2和少量的H2，故A正确；
B项：上层清液滴加少量饱和FeSO4溶液，有白色固体X析出，说明此时溶液中原有溶质已经过饱和，则固体X可能是FeSO4，故B正确；
C项：铁和浓硫酸生成硫酸铁，硫酸铁和铁单质反应生成FeSO4：Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4，反应生成的FeSO4浓度过大，已经过饱和，会阻碍反应继续进行，可能使反应由快变慢，故C正确；
D项：反应后的铁棒上沾有浓硫酸，直接放入KSCN溶液的烧杯中，会发生铁和稀硫酸的置换反应，同时铁和硫酸铁会发生反应：Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4，所以用此方法不能检验反应时是否有Fe3+生成，故D错误；故选D。
必备知识点2 金属材料及金属矿物的开发利用
一、　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

写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：
①化学方程式：2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3（铜绿的生成）。
②化学方程式：2Cu＋SCu2S。
③与氧化性酸反应
a．与浓硫酸共热的化学方程式：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O；
b．与稀硝酸反应的离子方程式：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。
④与盐溶液反应(写离子方程式)
a．与硝酸银溶液：Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋；
b．与FeCl3溶液：Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋。
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：

反应①的化学方程式：Cu(OH)2CuO＋H2O；
反应②的离子方程式：Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O。
4．铜盐
(1)Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，是铜绿的成分，是铜在潮湿的空气中被锈蚀的结果，其受热分解的化学方程式为Cu2(OH)2CO32CuO＋H2O＋CO2↑。
(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)，可作为水的检验依据。
(3)铜盐的毒性：铜盐溶液有毒，主要是因为铜离子能与蛋白质作用，使蛋白质变性失去_生理活性__，因此人们利用这一性质用胆矾、熟石灰、水配成了波尔多液，用来杀灭植物的病毒。铜盐溶液有毒，主要是因为Cu2＋作为一种重金属离子能与蛋白质作用，使蛋白质变性失去生理活性，因此人们利用了它的这一性质用胆矾、熟石灰、水配成了波尔多液，用来杀灭植物的病毒。
5.亚铜盐：CuCl：氯化亚铜的化学式CuCl，为白色立方结晶或白色粉末，难溶于水，溶于浓盐酸生成氯亚铜酸，溶于氨水生成氯化二氨合亚铜，不溶于乙醇。用作催化剂、杀菌剂、媒染剂、脱色剂；冶金工业；在气体分析中用于一氧化碳和乙炔的测定。
CuI：碘化亚铜，也写作碘化铜（由于Cu2+的氧化电位大于I-，因此不存在CuI2），化学式为CuI，白色或棕白色立方结晶或稠密粉末，见光易分解变成棕黄色。不溶于水和乙醇，溶于浓硫酸和盐酸，亦溶于液氨、碘化钾、氰化钾溶液中。与氢氧化钠作用生成氧化亚铜、碘化钠和水。密度5.63g/mL，熔点605℃，沸点1336℃。 自然界中以碘铜矿形式存在
6．铜的冶炼
(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↑
(3)电解精炼铜：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。电解精炼铜的原理是用粗铜作阳极，铜在阳极上失电子变为Cu2＋，用纯铜棒作阴极，Cu2＋在阴极上得电子生成铜。
二、　金属材料与金属矿物的开发利用
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
(1)黑色金属材料——钢铁
①钢是用量最大、用途最广的合金。
②钢
(2)有色金属材料——铜和铝
①铝及铝合金
②铜及铜合金
3．金属矿物的开发利用
(1)金属在自然界中的存在

(2)金属冶炼的实质
金属的冶炼过程就是把金属从化合态还原为游离态的过程。即：Mn＋＋ne－===M(写反应通式，用M表示金属)。
(3)金属冶炼的方法——金属活动顺序与金属冶炼的关系

①热分解法：适用于不活泼的金属，如Hg和Ag。由HgO冶炼Hg的化学方程式：2HgO2Hg＋O2↑；由Ag2O冶炼Ag的化学方程式：2Ag2O4Ag＋O2↑。
②热还原法：用还原剂(C、CO、H2、Al等)还原金属氧化物，适合较活泼的金属。
完成冶炼铁、锌、钨的化学方程式：
a．CO还原Fe3O4：Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2；
b．C还原ZnO：ZnO＋CZn＋CO↑；
c．H2还原WO3：WO3＋3H2W＋3H2O。
③电解法：适合冶炼金属活动性很强的金属(一般指在金属活动性顺序中排在锌前面的金属)。
工业上用电解法冶炼Na、Mg、Al的化学方程式分别为2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑、
MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑、2Al2O34Al＋3O2↑。
(4)铝热反应
实验原理
Al和某些金属氧化物在高温下进行,反应迅速并放出大量的热,新生成的金属单质呈熔融态且易与Al2O3分离
实验
装置

实验
现象
①镁带剧烈燃烧，放出一定的热，并发出耀眼的白光，氧化铁和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应；②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中
实验
结论
高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热，反应的化学方程式为2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3
原理
应用
①制取熔点较高、活泼性弱于Al的金属铬、锰、钨等；②金属焊接，如野外焊接钢轨等
【知识理解提点】
1.区别红色物质Cu和Cu2O的方法：向红色物质中加入稀硫酸，若溶液由无色变成蓝色，则该红色物质为Cu2O，否则为Cu。反应的化学方程式为Cu2O＋H2SO4===CuSO4＋Cu＋H2O。
2.通常利用反应2Cu+O22CuO除去某些混合气体中的少量O2。
3.铜为变价金属,与Cl2反应生成CuCl2,与S反应生成Cu2S,由此可知氧化性:Cl2>S。
4.Cu与稀硫酸不反应,但在通入O2的条件下,Cu可在稀硫酸中逐渐溶解:2Cu+O2+2H2SO4==2CuSO4+2H2O。
5.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。
6.构成合金的成分不一定是两种或两种以上的金属，也可以是金属与非金属，合金中一定含金属元素。合金一定是混合物。
7.常温下，多数合金是固态，但钾、钠合金呈液态。
8.合金的性质不是各成分金属的性质之和。合金具有许多良好的物理、化学和机械性能，在许多方面不同于各成分金属，不是简单加和；但在化学性质上，一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质。
9.合金的组成与性质
(1)构成合金的成分不一定是两种或两种以上的金属，也可以是金属与非金属，合金中一定含金属元素。合金一定是混合物。
(2)常温下，多数合金是固态，但钾、钠合金呈液态。
(3)合金的性质不是各成分金属的性质之和。合金具有许多良好的物理、化学和机械性能，在许多方面不同于各成分金属，不是简单加和；但在化学性质上，一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质。
10.铝热反应的三个注意事项
①铝热反应是在高温干态下进行的置换反应，铝只能与金属活动性顺序中排在铝之后的金属的氧化物反应。
②铝热反应会放出大量的热(这一特性常出现在推断题中)。Mg条、KClO3的作用是产生高温，引发铝热反应。
③铝热反应不能用来冶炼大量的金属铁、铜等(要考虑冶炼成本)。
【惑点辨析】
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
1.CuSO4·5H2O失去结晶水是物理变化。(　　)
2.一定条件下新制的Cu(OH)2能与乙醛反应,但不能与乙酸反应。(　　)
3.过量铜与浓硝酸反应,产生的气体中有NO2、NO和H2。(　　)
4.不锈钢、硬铝都是合金,青铜是铜单质,不属于合金。(　　)
5.港珠澳大桥的建设使用了大量钢材,钢材是合金。(　　)
6.镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物,可作储氢材料。(　　)
7.金属冶炼的实质是金属离子失去电子被还原的过程。(　　)
8.冶炼银和镁分别采用热分解法和电解法。(　　)
9.所有的金属氧化物都能和铝发生铝热反应。(　　)
答案:1.×　2.×　3.× 4.×　5.√　6.√ 7.×　8.√　9.×
【夯基例析·跟踪演练】
【基础例析】铜及其化合物的性质和应用
例1 (2022黑龙江牡丹江第一高级中学期末)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。下列说法错误的是(　　)

A.高温加热装置中发生的反应为3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g)
B.虚线框处宜选择的装置是甲
C.实验时将螺旋状铜丝加热变黑后再趁热迅速伸入试管中,可观察到铜丝由黑色变为红色
D.实验后,可用铝粉在高温下还原玻璃管中的固体获得铁单质
【答案】B　
【解析】A项：高温加热装置中铁粉与水蒸气反应生成四氧化三铁与氢气,化学方程式为3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g),故A正确;
B项：生成氢气的密度比空气的密度小,所以用向下排空气法收集H2,应选择装置乙,故B错误;
C项：氧化铜与氢气在加热时反应生成铜和水,该反应的化学方程式为CuO+H2Cu+H2O,所以铜丝由黑色变为红色,故C正确;
D项：玻璃管中的固体含有Fe3O4,铝粉与Fe3O4发生铝热反应生成氧化铝和铁单质,故D正确。
【跟踪演练】
1.(2022·彬州十校第二次联考)下列实验探究Cu及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是(　　)
A．将铜粉和硫粉混合均匀并加热以制取CuS
B．向Cu与过量浓硫酸反应后的试管中加水以观察CuSO4 溶液的颜色
C．向CuSO4溶液中加入适量的NaOH，过滤、洗涤并收集沉淀充分灼烧以制取CuO
D．在淀粉溶液中加入适量稀硫酸微热水解，再加入少量新制Cu(OH)2悬浊液并加热，产生砖红色沉淀
【答案】C
【解析】A项：硫的氧化性较弱，只能将铜氧化为＋1价生成Cu2S，A项错误；
B项：稀释铜与过量的浓硫酸反应后的溶液，应将反应后的试管中的物质缓慢加入水中，并不断搅拌，B项错误；
C项：CuSO4与NaOH溶液反应生成Cu(OH)2沉淀，过滤、洗涤、灼烧后可得CuO，C项正确；
D项：淀粉水解后应先加NaOH溶液至溶液呈碱性，然后加入新制Cu(OH)2悬浊液并加热，才会产生砖红色沉淀，D项错误。
【基础例析】铜及其化合物的制备
例2.(2020江西抚州南城一中期末)CuSO4是一种重要的化工原料,其制备途径及性质如图所示(假设恰好完全反应)。下列说法正确的是(　　)

A.途径①所用混酸中,H2SO4与HNO3的物质的量之比最好为2∶3
B.1 mol CuSO4在1100 ℃反应所得混合气体中O2为0.75 mol
C.Z只能是葡萄糖
D.相对于途径①③,途径②更好地体现了绿色化学思想
【答案】D　
【解析】A项：途径①的反应为铜与稀硝酸、稀硫酸反应生成硫酸铜、一氧化氮和水,该反应的化学方程式为3Cu+2HNO3+3H2SO4==3CuSO4+2NO↑+4H2O,由方程式可知混酸中H2SO4与HNO3的物质的量之比为3∶2,故A错误。
B项：CuSO4在1100℃时分解生成氧化亚铜,铜元素化合价降低被还原,硫酸铜中硫元素为最高价态,只能表现氧化性,则只能是氧元素被氧化,则X可能是O2和SO3或O2和SO2或O2、SO2和SO3的混合气体。若X为O2和SO3的混合气体,由得失电子数目守恒可知1 mol CuSO4在1100 ℃所得混合气体中O2为0.25 mol;若X为O2和SO2的混合气体,由得失电子数目守恒可知1 mol CuSO4在1100 ℃所得混合气体中O2为0.75 mol;若X为O2、SO2和SO3的混合气体,由得失电子数目守恒可知1 mol CuSO4在1100 ℃所得混合气体中O2介于0.25 mol和0.75 mol之间,故B错误。
C项：含有醛基的有机化合物都能与新制的氢氧化铜共热反应生成氧化亚铜,故C错误。
D项：途径①中会生成有害气体一氧化氮,途径③中会生成有害气体二氧化硫,相对于途径①③,途径②生成等量硫酸铜需要的硫酸少,且无有害气体产生,更好地体现了绿色化学思想,故D正确。
【跟踪演练】
2.(2022·湖南师大附中中学一模)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
【答案】D
【解析】A项：氯化铜水解：CuCl2＋2H2OCu(OH)2＋2HCl，生成的氯化氢易挥发，通入HCl可以抑制CuCl2的水解，正确；
B项：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，正确；
C项：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，正确；
D项：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，错误。
【基础例析】合金的性质及应用
例3. (2022福建莆田第七中学期中)明末科学家宋应星出版的《天工开物》中记载了有关“五金”的内容:“……黄金美者,其值去黑铁(生铁)一万六千倍,然使釜、鬵(xín,一种炊具)、斤(这里指菜刀、镰刀、锄头等)、斧不呈效于日用之间……贸迁有无,……”下列解释正确的是(　　)
A.明代使用的釜、鬵一类的炊具都属于青铜合金
B.添加了铬、镍的不锈钢菜刀和农具使用后即使不保养,也不会生锈
C.金属的另一个用途就是铸成钱币作为贸易交往中的流通手段
D.黑铁在空气中发生的腐蚀主要是化学腐蚀
【答案】 C　
【解析】A项：明代使用的釜、鬵都属于铁合金,故A错误;
B项：不锈钢制作就是在普通钢中添加铬、镍等元素改变了钢铁内部结构,不锈钢不容易生锈;家里用的农具是铁合金,如果没及时洗干净后晾干,铁能与氧气、水分同时接触,容易发生电化学腐蚀而生锈,故B错误;
C项：金属可以用来铸成钱币作为贸易交往中的流通手段,故C正确;
D项：生铁的腐蚀主要是电化学腐蚀,故D错误。
【跟踪演练】
3.（2022·湖北省黄冈中学调研）国产大型客机C919首飞成功，即将量产。C919机身部分采用第三代新型铝锂合金材料。下列关于铝锂合金的认识不正确的是( )
A. 铝锂合金密度较小，强度较大，硬度大于纯铝，熔点低于锂单质
B. 改变原料的配比，可以制得性能不同的铝锂合金
C. 铝锂合金具有金属光泽，可导电导热
D. 铝锂合金的性质与各成分金属的性质完全相同
【答案】 D
【解析】A项：合金的熔点比它的各成分金属的熔点低，硬度大于其成分金属，故A正确；
B项：合金的性质与成分的含量有关，所以改变原料的配比，可以制得性能不同的铝锂合金，故B正确；
C项：铝锂合金具有金属材料的一些通性，有金属光泽，可导电导热，故C正确．
D项：合金的熔点比它的各成分金属的熔点低，硬度大于其成分金属，所以铝锂合金的性质与各成分金属的性质不完全相同，故D错误。
【基础例析】金属矿物的开发与利用
例4.(2022河北邢台月考)古代炼丹的五金通常是指金、银、铜、铁、锡。下列说法错误的是(　　)
A.用焦炭热还原SnO2可得到Sn
B.用H2还原Fe2O3可得到Fe
C.Cu2S与过量O2共热产物中只含Cu
D.Ag2O直接热分解可得到Ag
【答案】C　
【解析】A项：根据金属活泼性顺序可知,可以用热还原法冶炼Sn,因此可以用焦炭热还原SnO2得到Sn,故A正确;
B项：根据金属活泼性顺序可知,也可以用热还原法冶炼Fe,因此可以用H2还原Fe2O3得到Fe,故B正确;
C项：铜能够与氧气反应,Cu2S与过量O2共热产物中含有CuO等,故C错误;
D项：银的活泼性较差,工业上将Ag2O直接加热分解可得到Ag,故D正确。
【跟踪演练】
4.(2022·江西省九江质检)下列说法正确的是(　　)
A．工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气
B．钢铁厂用热还原法冶炼铁
C．工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al不涉及氧化还原反应
D．MgCl2(aq)Mg(OH)2MgOMg
【答案】B
【解析】A项：电解NaCl溶液生成NaOH、H2和Cl2，得不到单质钠，A错误；
B项：钢铁厂用热还原法冶炼铁,B项正确；
C项：电解熔融Al2O3发生的是氧化还原反应，C错误；
D项：工业上冶炼镁是电解熔融MgCl2而不是MgO，D错误。
【高考应用】
高频考点1以金属及其化合物化工生产为背景的工艺流程分析
工艺流程题常见答题方向
工艺操作(结果)
目的评价(或操作名称)
方法措施
研磨(粉碎)
增大接触面积，加快反应(溶解)速率
煅烧(焙烧)
矿物分解、燃烧，转化为易溶于酸、碱的物质
水浸
利用水溶性把物质进行分离
酸浸(碱浸)
利用物质与酸(碱)反应除掉杂质或把目标物质转化为可溶性离子
控制条件
调节溶液pH
某些金属离子的沉淀，控制物质的溶解
控制温度
加快反应速率，促进平衡移动；物质的溶解、析出、挥发等
增大某反应
物用量
增大另一反应物的转化率(产率)
某种试剂的选择
是否带入杂质、是否影响产品的纯度
分离提纯
不相溶液体
分液
相溶性液体
蒸馏
难溶性固体
过滤
易溶性固体
蒸发浓缩、冷却结晶
趁热过滤
防止温度降低，某物质析出
冰水洗涤
减少晶体的溶解损失
乙醇、有机
溶剂洗涤
减少晶体的水溶性损失
【高考实例】
例：(2020·课标全国Ⅲ，26)某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物，还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O)：

溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：
金属离子
Ni2+
Al3+
Fe3+
Fe2+
开始沉淀时(c=0.01 mol·L−1)的pH
沉淀完全时(c=1.0×10−5 mol·L−1)的pH
7.2
8.7
3.7
4.7
2.2
3.2
7.5
9.0
回答下列问题：
(1)“碱浸”中NaOH的两个作用分别是______________。为回收金属，用稀硫酸将“滤液①”调为中性，生成沉淀。写出该反应的离子方程式______________。
(2)“滤液②”中含有的金属离子是______________。
(3)“转化”中可替代H2O2的物质是______________。若工艺流程改为先“调pH”后“转化”，即

“滤液③”中可能含有的杂质离子为______________。
(4)利用上述表格数据，计算Ni(OH)2的Ksp=______________(列出计算式)。如果“转化”后的溶液中Ni2+浓度为1.0 mol·L−1，则“调pH”应控制的pH范围是______________。
(5)硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化，可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。写出该反应的离子方程式______________。
(6)将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用，其意义是______________。
【答案】(1)除去油脂、溶解铝及其氧化物 +H++H2O=Al(OH)3↓或+H+=Al(OH)3↓+H2O
(2)Ni2+、Fe2+、Fe3+
(3)O2或空气 Fe3+ (4) 3.2~6.2
(5)2Ni2++ClOˉ+4OHˉ=2NiOOH↓+Clˉ+H2O
(6)提高镍回收率
【解析】由工艺流程分析可得，向废镍催化剂中加入NaOH溶液进行碱浸，可除去油脂，并发生反应2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑、2Al2O3+4NaOH=4NaAlO2+2H2O将Al及其氧化物溶解，得到的滤液①含有NaAlO2，滤饼①为Ni、Fe及其氧化物和少量其他不溶性杂质，加稀H2SO4酸浸后得到含有Ni2+、Fe2+、Fe3+的滤液②，Fe2+经H2O2氧化为Fe3+后，加入NaOH调节pH使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去，再控制pH浓缩结晶得到硫酸镍的晶体。
(1)根据分析可知，向废镍催化剂中加入NaOH溶液进行碱浸，可除去油脂，并将Al及其氧化物溶解，滤液①中含有NaAlO2(或Na[Al(OH)4])，加入稀硫酸可发生反应+H++H2O=Al(OH)3↓或+H+=Al(OH)3↓+H2O，故答案为：除去油脂、溶解铝及其氧化物；+H++H2O=Al(OH)3↓或+H+=Al(OH)3↓+H2O；
(2)加入稀硫酸酸浸，Ni、Fe及其氧化物溶解，所以“滤液②”中含有的金属离子是Ni2+、Fe2+、Fe3+，故答案为：Ni2+、Fe2+、Fe3+；
(3)“转化”在H2O2的作用是将Fe2+氧化为Fe3+，可用O2或空气替代；若将工艺流程改为先“调pH”后“转化”，会使调pH过滤后的溶液中含有Fe2+，则滤液③中可能含有转化生成的Fe3+，故答案为：O2或空气；Fe3+；
(4)由上述表格可知，Ni2+完全沉淀时的pH=8.7，此时c(Ni2+)=1.0×10-5mol·L-1，c(H+)=1.0×10-8.7mol·L-1，则c(OH-)=，则Ni(OH)2的；或者当Ni2+开始沉淀时pH=7.2，此时c(Ni2+)=0.01mol·L-1，c(H+)=1.0×10-7.2mol·L-1，则c(OH-)=，则Ni(OH)2的；如果“转化”后的溶液中Ni2+浓度为1.0mol·L-1，为避免镍离子沉淀，此时，则，即pH=6.2；Fe3+完全沉淀的pH为3.2，因此“调节pH”应控制的pH范围是3.2~6.2，故答案为：；3.2~6.2；
(5)由题干信息，硫酸镍在强碱中被NaClO氧化得到NiOOH沉淀，即反应中Ni2+被氧化为NiOOH沉淀，ClOˉ被还原为Clˉ，则根据氧化还原得失电子守恒可得离子方程式为2Ni2++ClOˉ+4OHˉ=2NiOOH↓+Clˉ+H2O，故答案为：2Ni2++ClOˉ+4OHˉ=2NiOOH↓+Clˉ+H2O；
(6)分离出硫酸镍晶体后的母液中还含有Ni2+，可将其收集、循环使用，从而提高镍的回收率，故答案为：提高镍的回收率。
【考点演练】
1.(2022·四川成都摸底测试)硫酸锌是制造锌钡白和锌盐的主要原料，也可用作木材的防腐剂等。用氧化锌烟尘(主要成分为ZnO，还含有少量PbO、CuO、Fe2O3、FeO等)生产ZnSO4·7H2O的流程如下：

有关金属离子[c(Mn＋)＝0.1 mol·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
金属离子
Fe3＋
Fe2＋
Zn2＋
Cu2＋
开始沉淀的pH
1.5
6.3
6.2
4.7
沉淀完全的pH
2.8
8.3
8.2
6.7
(1)“酸浸”时用的稀酸是________；滤渣1的主要成分是________。
(2)“氧化”时的离子方程式为____________________________；
加入ZnO除杂时溶液的pH控制范围是________～5.0。
(3)滤渣3含有锌和________；由滤液得到ZnSO4·7H2O的操作是_________________________、洗涤、干燥。
(4)取14.35 g ZnSO4·7H2O加热至不同温度，剩余固体的质量如下表：
温度/℃
100
250
680
930
质量/g
8.95
8.05
6.72
4.05
则680 ℃时剩余固体的化学式为________(填序号)。
A．ZnO B．Zn3O(SO4)2
C．ZnSO4 D．ZnSO4·H2O
【答案】(1)稀硫酸(或H2SO4)　PbSO4
(2)2Fe2＋＋ClO－＋2H＋===2Fe3＋＋Cl－＋H2O　2.8
(3)铜(或Cu)　蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
(4)B
【解析】流程分析如下：

(1)因制备的是ZnSO4·7H2O，“酸浸”时为不引入杂质，应用稀硫酸；由于PbSO4不溶于稀硫酸，故滤渣1的主要成分是PbSO4。
(2)加入NaClO可将溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋，故“氧化”时的离子方程式为2Fe2＋＋ClO－＋2H＋===2Fe3＋＋Cl－＋H2O；由表中数据可知，Fe3＋完全转化为Fe(OH)3沉淀时的pH为2.8，故加入ZnO除杂时pH最小为2.8。
(3)由于Cu2＋完全转化为Cu(OH)2沉淀时的pH为6.7，故加入ZnO调pH除杂后溶液中还有Cu2＋，当加入过量锌粉时发生置换反应：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，则滤渣3含有过量的锌和生成的铜；从滤液中得到ZnSO4·7H2O的操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。
(4)根据Zn原子守恒计算14.35 g ZnSO4·7H2O的物质的量为0.05 mol，若加热得到ZnSO4·H2O，则剩余固体质量为8.95 g，此时温度为100 ℃；若加热得到ZnSO4，则剩余固体质量为8.05 g，此时温度为250 ℃；若加热得到ZnO，则剩余固体质量为4.05 g，此时温度为930 ℃，若加热得到Zn3O(SO4)2，则剩余固体质量为6.72 g，此时温度为680 ℃，故680 ℃时剩余固体的化学式为Zn3O(SO4)2。
2.（2022·广州六中·一模）黄钠铁矾［Na3Fe3(SO4)3(OH)6]被用于作净水剂。以高品质的硫铁矿(主要成分为FeS2，含少量SiO2)为原料制取黄钠铁矾，工艺流程如图：

（1）“盐浸”时的反应为FeS2+Fe2(SO4)3→FeSO4+S↓(未配平)，其中氧化剂和还原剂的物质的量之比为_______；滤渣的主要成分为SiO2和_______。
（2）“氧化”时发生反应的离子方程式为_______；用空气代替NaClO进行该反应具有成本低等优点，但存在_______的缺点。
（3）“沉铁”过程，控制不同条件可以得到不同的沉淀，所得沉淀与温度、pH的关系如图所示(图中阴影部分表示黄钠铁矾稳定产生的区域)。

①80℃时，加入碳酸钠偏多时得到的黄钠铁矾中含有的杂质是_______。
②生成黄钠铁矾的离子反应方程式_______。
③由图在pH=2时，温度过高或过低，不易制得黄钠铁矾。试解释其原因_______。
（4）测定黄钠铁矾样品中铁的质量分数：称取样品2.000g置于锥形瓶中，加入足量稀H2SO4溶解，滴入稍过量的KI溶液，待充分反应后，调节溶液近中性，滴入几滴淀粉溶液，用0.1500mol•L-1Na2S2O3溶液平行滴定，平均消耗20.00mL。(已知：I2+2S2O=2I-+S4O)
①滴定终点的实验现象是_______。
②样品中铁的质量分数为_______。
【答案】（1） 1:1 S
（2） 2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O 空气氧化速率小
（3） FeOOH 3Fe3++3Na++3SO+3CO+3H2O=Na3Fe3(SO4)3(OH)6↓+3CO2↑ 温度过高，Fe3+水解程度增大并分解为Fe2O3导致产率低；温度过低，Fe3+水解程度小，不易生成黄钠铁矾
（4） 滴入最后一滴Na2S2O3溶液，溶液由蓝色变为无色，且30s内颜色不复原 8.400%
【解析】
由题干工艺流程图可知，“盐浸”是FeS2和Fe2(SO4)3反应生成FeSO4和S，进行氧化还原反应配平可得反应原理为：FeS2+Fe2(SO4)3=3FeSO4+2S，过滤I得到滤渣成分为SiO2和S，向滤液中加入NaClO和H2SO4，将Fe2+氧化为Fe3+，反应原理为：2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O，“沉铁”中是将Fe2(SO4)3与Na2CO3、Na2SO4反应生成黄钠铁矾沉淀，反应离子方程式为：3Fe3++3Na++3SO+3CO+3H2O=Na3Fe3(SO4)3(OH)6↓+3CO2↑，过滤、洗涤、干燥得到纯净的黄钠铁矾［Na3Fe3(SO4)3(OH)6]，据此分析解题。
（1）由分析可知，“盐浸”时的反应为：FeS2+Fe2(SO4)3→3FeSO4+2S↓，其中FeS2还原剂，Fe2(SO4)3是氧化剂，则氧化剂和还原剂的物质的量之比为：1:1，滤渣的主要成分为SiO2和S，故答案为：1:1；S；
（2）由分析可知，“氧化”时发生反应的离子方程式为：2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O，由于空气中氧气含量低，O2本身氧化Fe2+的速率较慢，则用空气代替NaClO进行该反应具有成本低等优点，但存在空气氧化速率小的缺点，故答案为：2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O；空气氧化速率小；
（3）①80℃时，加入碳酸钠偏多时则溶液中的碱性较强，由题干信息图中可知，此条件下得到的黄钠铁矾中含有的杂质是FeOOH，故答案为：FeOOH；
②由分析可知，生成黄钠铁矾的离子反应方程式为：3Fe3++3Na++3SO+3CO+3H2O=Na3Fe3(SO4)3(OH)6↓+3CO2↑，故答案为：3Fe3++3Na++3SO+3CO+3H2O=Na3Fe3(SO4)3(OH)6↓+3CO2↑；
③由图在pH=2时，温度过高或过低，不易制得黄钠铁矾，这是由于Fe3+水解是一个吸热反应，温度过高，Fe3+的水解程度增大，生成的Fe(OH)3易分解为Fe2O3导致产率低；温度过低，Fe3+水解程度小，不易生成黄钠铁矾，故答案为：温度过高，Fe3+水解程度增大并分解为Fe2O3导致产率低；温度过低，Fe3+水解程度小，不易生成黄钠铁矾；
（4）①本实验使用淀粉溶液作指示剂，I2遇到淀粉溶液显蓝色，原溶液中含有I2，反应后没有I2，故滴定终点的实验现象是滴入最后一滴Na2S2O3溶液，溶液由蓝色变为无色，且30s内颜色不复原，故答案为：滴入最后一滴Na2S2O3溶液，溶液由蓝色变为无色，且30s内颜色不复原；
②已知黄钠铁矾[Na3Fe3(SO4)3(OH)6]中铁为+3价，则有：2I-+2Fe3+=2Fe2++I2，I2+2S2O=2I-+S4O，可知：2Fe3+~~I2~~2 S2O，则有：n(Fe3+)=n(S2O)=0.1500mol•L-1 ×20.00×10-3L=3×10-3mol，则黄钠铁矾中Fe的质量分数为：=8.400%，故答案为：8.400%。