2022高考化学一轮专题复习 第11讲　镁、铜及其化合物　金属冶炼

这是一份2022高考化学一轮专题复习 第11讲　镁、铜及其化合物　金属冶炼，共32页。


第11讲　镁、铜及其化合物　金属冶炼

目标要求
核心素养
1.了解常见金属的活动性顺序。
2.理解镁、铜及其重要化合物的主要性质及其应用，了解镁、铜及其重要化合物的制备方法。
3.了解合金的概念及其重要应用。
1.宏观辨识与微观探析：通过对镁、铜及其合金性质的了解，理解金属材料在工业中的应用。
2.科学精神与社会责任：了解金属材料的性质，激发学生对金属矿物的开发利用的热情与积极性。

考点1　镁及其化合物的性质及用途

授课提示：对应学生用书第63页


1．镁
(1)物理性质：具有银白色金属光泽的固体。
(2)化学性质(写化学方程式)：
①与O2反应：2Mg＋O22MgO(发出耀眼白光)；
②与N2反应：3Mg＋N2Mg3N2；
③与CO2反应：2Mg＋CO22MgO＋C；
④与沸水反应：Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑。
(3)用途：生产合金，冶金工业上用作还原剂和脱氧剂。
2．氧化镁
(1)物理性质：白色不溶于水的固体，熔点高。
(2)化学性质：MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O。
(3)用途：耐火材料。
3．氢氧化镁
(1)物理性质：白色不溶于水的固体。
(2)化学性质：

4．海水提镁
(1)流程：海水Mg(OH)2MgCl2(溶液)MgCl2·6H2OMgCl2Mg。
(2)涉及的部分化学反应：
MgCl2→Mg(OH)2：MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2；
Mg(OH)2→MgCl2：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O；
MgCl2→Mg：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。

结合教材必修1 P46图3－2“镁条燃烧”，写出燃烧过程中可能发生反应的化学方程式。


提示：2Mg＋O22MgO，
3Mg＋N2Mg3N2，
2Mg＋CO22MgO＋C。

(1)Mg在空气中燃烧，产物只是MgO。(×)
(2)镁着火不可以用CO2灭火，钠着火也不可以用CO2灭火。(√)
(3)镁、铝、硫酸构成原电池，镁作负极。(√)
(4)镁、铝、NaOH溶液构成原电池，镁作负极。(×)
(5)下列转化关系均可通过一步反应实现：Mg―→MgO―→Mg(OH)2―→MgCl2。(×)
(6)1 mol Mg与足量盐酸反应时，转移2NA个电子。(√)

题组一　镁及其化合物的性质与应用
1．镁粉是焰火、闪光粉、鞭炮中不可缺少的原料。工业上制造镁粉是将镁蒸气在某种气体中冷却，有下列气体：①空气、②CO2、③Ar、④H2、⑤N2，其中可作为冷却气体的是 (　　)
A．①和②　 B．②和③
C．③和④ D．②和④
解析：与镁蒸气不发生反应的Ar、H2均可作为冷却气体。
答案：C
2．甲、乙为单质，丙、丁为氧化物，它们存在如图反应(反应条件省略)。下列各组的甲、乙一定不符合的是(　　)

A．铝和铁 B．氟和氧
C．碳和硅 D．镁和碳
解析：甲为氟，乙为氧，氟气和水反应生成氢氟酸和氧气，氢氟酸不属于氧化物，B不符合。
答案：B
题组二　海水提镁
3．如图为利用海水制备部分物质的过程。下列有关说法正确的是(　　)

A．制取NaHCO3的反应是利用其溶解度小于NaCl的溶解度
B．用澄清石灰水可鉴别NaHCO3溶液和Na2CO3溶液
C．在第③、④、⑤步骤中，溴元素均被氧化
D．加热MgCl2溶液制取无水氯化镁
解析：分别向碳酸钠和碳酸氢钠溶液中加入澄清石灰水，均有白色沉淀产生，现象相同，不能鉴别，B错误；第④步中，SO2＋2H2O＋Br2===H2SO4＋2HBr中S元素的化合价升高，则二氧化硫被氧化，溴元素被还原，C错误；需要在氯化氢气流中加热才能得到无水氯化镁，D错误。
答案：A
4．海水中蕴藏着丰富的资源。除从海水中可制得食盐外，还可以制取镁、钾、溴及其化工产品。从海水中制取金属镁、溴的化工流程如图：

已知：MgO的熔点为2 800 ℃，MgCl2的熔点为712 ℃。
回答下列问题：
(1)操作2的方法是________，操作3具体指____________________。
(2)操作1粗盐精制主要是要除去粗盐中的Ca2＋、Mg2＋、SO，以下试剂顺序合理的组合是________(填字母)。
①稀盐酸　②NaOH　③Na2CO3　④BaCl2
a．②③④① b．③②④①
c．④②③① d．④③①②
(3)SO2水溶液可以起到富集溴的目的，该溶液吸收溴的离子反应方程式是________
________________________________________________________________________。
(4)写出电解MgCl2制取Mg的化学方程式：__________________________________
________________________________________________________________________。
(5)有同学认为上述流程过于复杂，可直接加热Mg(OH)2得到MgO，再电解熔融的MgO制取金属镁，这样可简化实验步骤，体现实验的简约性原则。你同意该同学的想法吗？________(填“同意”或“不同意”)，请说出你同意或不同意的理由：_______________
________________________________________________________________________。
解析：(2)操作1粗盐精制主要是要除去粗盐中的Ca2＋、Mg2＋、SO，镁离子利用氢氧根离子沉淀，加入过量的氢氧化钠可以将镁离子沉淀，硫酸根离子利用钡离子沉淀，加入过量的氯化钡可以将硫酸根离子沉淀，钙离子用碳酸根离子沉淀，除钙离子加入碳酸钠转化为沉淀，但是加入碳酸钠要放在加入氯化钡之后，这样碳酸钠会除去反应剩余的氯化钡，离子都沉淀后，再进行过滤，最后再加入盐酸除去反应剩余的氢氧根离子和碳酸根离子，故正确的顺序为BaCl2、NaOH、Na2CO3、稀盐酸，c正确。(3)SO2水溶液可以起到富集溴的目的，溴将SO2氧化，该溶液吸收溴的离子方程式是Br2＋SO2＋2H2O===2Br－＋SO＋4H＋。(4)电解MgCl2制取Mg的化学方程式为MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。
答案：(1)过滤　蒸发浓缩、降温结晶　(2)c
(3)Br2＋SO2＋2H2O===2Br－＋SO＋4H＋
(4)MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑　(5)不同意　MgO的熔点太高，电解熔融MgO耗费大量的能量

考点2　铜及其化合物

授课提示：对应学生用书第64页


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。

1．结合教材必修1 P62资料卡片，回答下列问题：
(1)古人很早就掌握了冶铜技术的原因是什么？
(2)铜属于重金属，为什么日常生活中可以使用铜器皿加工食物？


提示：(1)铜的化学性质不活泼，铜的化合物易被还原为铜单质。
(2)铜化学性质不活泼，铜不易形成含铜的化合物，故使用铜器皿比较安全。
2．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，试写出反应的化学方程式。


提示：2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O

(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。(×)

科学态度：选择制取胆矾的最佳方案。
用废铜粉制取胆矾，设计了如下三个实验方案：
(1)CuCuSO4硫酸铜溶液CuSO4·5H2O。
(2)CuCuO硫酸铜溶液CuSO4·5H2O。
(3)
对三个方案进行评价，你认为最好的是哪个方案？
答案：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　铜及其化合物的性质及应用
1．我国宋代沈括在《梦溪笔谈》中记载：“信州铅山县有苦泉，流以为涧。挹其水熬之，则成胆矾。熬胆矾铁釜，久之亦化为铜。”下列对文中词语的理解，正确的是(　　)
A．“苦泉”中泉水属于胶体
B．“熬”表示加热蒸馏
C．“胆矾”化学式为CuSO4
D．“化”表示置换转化
答案：D
2．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
题组二　铜及其化合物的制取
3．工业上由黄铜矿(主要成分为CuFeS2)冶炼铜的主要流程如图：

(1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的________(填字母)吸收。
a．浓硫酸　　　　　　 b．稀硝酸
c．NaOH溶液 d．氨水
(2)由泡铜冶炼粗铜的化学方程式为_________________________________________
_______________________________________________________________________。
(3)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是________(填字母)。
a．电能全部转化为化学能
b．粗铜接电源正极，发生氧化反应
c．溶液中Cu2＋向阳极移动
d．从阳极泥中可回收Ag、Pt、Au等金属
(4)利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为____________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)cd　(2)3Cu2O＋2AlAl2O3＋6Cu
(3)bd　(4)4H＋＋O2＋4e－===2H2O

铜的冶炼“两方法”
(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。电解精炼铜的原理是用粗铜作阳极，失电子变为Cu2＋，用纯铜棒作阴极即可得精铜。

考点3　金属材料与金属矿物的开发利用

授课提示：对应学生用书第66页


1．合金的概念及性能


2．常见的金属材料
(1)金属材料分类：

(2)几种常见的合金：
①
②
③
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(用化学方程式表示)：


结合教材必修2 P89实验4－1，多角度认识铝热反应，并填空：
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________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______________________________
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
提示：熔融物　2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3

(1)金属元素的单质只有还原性，其离子只有氧化性。(×)
(2)金属元素的单质在常温下均为固体。(×)
(3)合金材料中不可能含有非金属元素。(×)
(4)铁是人类在生产、生活中最早使用的金属。(×)
(5)合金的硬度一般大于成分金属，而熔点一般低于成分金属。(√)
(6)金属氧化物与铝粉的混合物都是铝热剂。(×)
(7)人类历史上使用铝的时间比铁晚，原因是铝的冶炼成本高。(×)
(8)电解氯化镁溶液制取金属镁。(×)

(1)用H2还原法冶炼得到的金属，纯度高，但成本也高；用CO和C还原法冶炼得到的金属，纯度低，冶炼成本也低。
(2)用热还原法制得的铜须用电解精炼法进行提纯。
(3)金属冶炼与金属活动性的关系：


题组一　合金的形成条件
1．表中是四种金属的熔、沸点数据：
金属
Na
Al
Cu
Fe
熔点/ ℃
97.81
660
1 038
1 535
沸点/ ℃
883
2 467
2 567
2 750
(1)根据表中数据，归纳出两种金属不能形成合金的有哪些组合？
________________________________________________________________________。
(2)概括出能形成合金的两种金属应具备的条件。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)Na­Cu，Na­Fe
(2)要形成合金，各成分都要有共同的液态温度范围，即合金中一种金属的熔点要高于另一种金属的熔点而低于它的沸点
题组二　金属冶炼方法
2．黄铜(铜、锌合金)因外观与黄金相似又俗称“药金”。
回答相关问题。
(1)鉴别黄金与“药金”可采用____________方法。
(2)古代“药金”冶炼方法如下：将碳酸锌、赤铜(Cu2O)，木炭混合加热至800 ℃，得到金光闪闪的“药金”。该冶炼方法属于________法，冶炼过程中Cu2O反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
答案：(1)灼烧、加盐酸等　(2)热还原　2Cu2O＋C4Cu＋CO2↑
3．用铝和金属氧化物反应制备金属单质是工业上较常用的方法。例如：
2Al＋4BaO3Ba↑＋BaO·Al2O3。
常温下Al的金属性比Ba的金属性______(填“强”或“弱”)。利用上述方法可制取Ba的主要原因是________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：弱　Ba的沸点比Al低，高温变成Ba蒸气，促进反应向右进行
题组三　铝热反应及应用
4．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)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________。
答案：(1)Fe　(2)Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O，
MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O
(3)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
(4)0.67 mol·L－1　2.33 mol·L－1
题组四　新素材命题
5．武德合金是用50%铋(Bi)、25%铅(Pb)、12.5%锡(Sn)和12.5%镉(Cd)制成的。它的熔点是70 ℃，比所有标准条件下为固态的金属熔点都低。把武德合金制成的保险丝安装在电闸盒中，如果电路中发生短路或超载，电流过大，导线便会发热，当温度升高到70 ℃时，保险丝熔断，保护电器设备，防止火灾发生。西班牙人乌罗阿和武德分别于1935年和1941年发现了铂主要以游离态和合金形式存在。因此，为了纪念武德，人们将这种特殊的合金命名为武德合金。钢中加入微量铋，可改善钢的加工性能，可锻铸铁加入微量铋，能使可锻铸铁具备类似不锈钢的性能。
结合上述材料，回答下列问题：
问题1.铋的还原熔炼：原理是Bi2O3与还原剂煤粉在高温下发生反应，写出发生反应的化学方程式。(素养角度——宏观辨识与微观探析)
问题2.铋的置换熔炼：原理是Bi2S3加置换剂铁屑在高温下置换，写出发生反应的化学方程式。(素养角度——证据推理与模型认知)
问题3.含＋4价的铅元素的化合物具有强氧化性，PbO2的氧化性比Cl2的氧化性还强，在实验室中也可用PbO2和浓盐酸反应制取Cl2，写出发生反应的化学方程式。(素养角度——变化观念与平衡思想)
答案：问题1　提示：2Bi2O3＋3C4Bi＋3CO2↑
问题2　提示：Bi2S3＋3Fe2Bi＋3FeS
问题3　提示：PbO2＋4HCl===PbCl2＋Cl2↑＋2H2O




1.镁的特殊反应
(1)镁在空气中燃烧除生成氧化镁外，还有少量的氮化镁。
(2)镁能在二氧化碳中燃烧，生成氧化镁和碳。
2.特殊的颜色
Cu、Cu2O—红色，CuO—黑色，
Cu(OH)2—蓝色，CuSO4—白色，
CuSO4·5H2O—蓝色，Cu2(OH)2CO3—绿色。
3.必记五反应
(1)工业上冶炼Mg：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。
(2)工业上冶炼Al：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。
(3)工业上冶炼Fe：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2。
(4)铝热反应：Fe2O3＋2AlAl2O3＋2Fe。
(5)铜绿的生成：2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3。



授课提示：对应学生用书第68页

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·高考江苏卷)MgCO3MgCl2(aq)Mg。(×)
(4)(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。(×)
(5)(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。(×)
3．(2018·高考全国卷Ⅱ)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示：

相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1 mol·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如表所示：
金属离子
Fe3＋
Fe2＋
Zn2＋
Cd2＋
开始沉淀的pH
1.5
6.3
6.2
7.4
沉淀完全的pH
2.8
8.3
8.2
9.4
回答下列问题：
(1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为______________________________________
________________________________________________________________________。
(2)滤渣1的主要成分除SiO2外还有________；氧化除杂工序中ZnO的作用是________________，若不通入氧气，其后果是____________________________________。
(3)溶液中的Cd2＋可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为___________。
(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为____________________；沉积锌后的电解液可返回________工序继续使用。
解析：(1)闪锌矿的主要成分是ZnS，所以高温焙烧过程中主要反应的化学方程式为2ZnS＋3O22ZnO＋2SO2。
(2)闪锌矿焙烧后的主要成分变为ZnO，还存在少量SiO2、Fe2O3、CdO、PbO，加稀H2SO4后，发生一系列化学反应：ZnO＋H2SO4===ZnSO4＋H2O、Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O、CdO＋H2SO4===CdSO4＋H2O、PbO＋H2SO4===PbSO4＋H2O。其中SiO2和PbSO4不溶于水，以沉淀的形式沉降下来，所以滤渣1的主要成分是SiO2和PbSO4。氧化除杂工序中ZnO的作用是调节溶液的pH在2.8～6.2，使Fe3＋完全转变为Fe(OH)3沉淀；通入O2的目的是使溶液中的Fe2＋转化为Fe3＋，有利于除杂，若不通入O2，无法除去溶液中的杂质Fe2＋。
(3)溶液中的Cd2＋与加入的Zn粉反应而被除去，反应的离子方程式为Zn＋Cd2＋===
Zn2＋＋Cd。
(4)电解ZnSO4溶液制备单质Zn时，阴极放电的是Zn2＋和H＋。因为溶液中的Zn2＋浓度较大，所以阴极电极反应式应该是Zn2＋＋2e－===Zn，阳极放电的是OH－，电极反应式是
4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。沉积锌后的溶液应该是ZnSO4和稀H2SO4，可返回到溶浸工序循环使用。
答案：(1)2ZnS＋3O22ZnO＋2SO2
(2)PbSO4　调节溶液的pH　无法除去杂质Fe2＋
(3)Cd2＋＋Zn===Cd＋Zn2＋
(4)Zn2＋＋2e－===Zn　溶浸


课时作业　单独成册　对应学生用书第325页

[A组　基础题组]
1．(2021·河南洛阳调研)据《本草纲目》记载：“生熟铜皆有青，即是铜之精华，大者即空绿，以次空青也，铜青则是铜器上绿色者，淘洗用之。”这里的“铜青”是指 (　　)
A．CuO　　　 B．Cu2O
C．Cu D．Cu2(OH)2CO3
答案：D
2．下列有关金属的说法正确的是(　　)
A．生铁比纯铁抗腐蚀能力更强
B．青铜、不锈钢、硬铝都是合金
C．性质越活泼的金属越早被人类冶炼和使用
D．单质铝在空气中比较耐腐蚀，所以铝是不活泼金属
解析：生铁容易被腐蚀，比纯铁抗腐蚀能力弱，A项错误；青铜、不锈钢、硬铝都是合金，B项正确；性质越不活泼的金属越早被人类冶炼和使用，C项错误；单质铝在空气中比较耐腐蚀，是因为其表面有一层致密的氧化膜，铝是活泼金属，D项错误。
答案：B
3．某合金与铁的物理性质的比较如表所示：

熔点/ ℃
密度/(g/cm3)
硬度(金刚石为10)
导电性(银为100)
某合金
2 500
3.00
7.4
2.3
铁
1 535
7.86
4.5
17
还知该合金耐腐蚀、强度大，从以上性能看，该合金不适合做(　　)
A．导线　　　 B．门窗框
C．炉具 D．飞机外壳
解析：该合金与铁的性质比较可知，其导电性比Fe差很多，不适合做导线。
答案：A
4．下列有关金属的工业制法正确的是(　　)
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：用黄铜矿经电解精炼得到纯度为99.95%的铜
解析：钠与水反应，不能从溶液中置换出钛，A错；电解NaCl溶液得不到Na，C错；用粗铜电解精炼可得到纯度为99.95%的铜，而不是用黄铜矿，D错。
答案：B
5．用铝热反应还原下列物质，制得金属各1 mol时，消耗铝最少的是(　　)
A．MnO2　　 B．Cr2O3
C．V2O5 D．Fe3O4
解析：制得1 mol金属需要电子最少的消耗铝最少。A～D 项制得1 mol金属需要电子的物质的量依次为4 mol、3 mol、5 mol、 mol。
答案：D
6．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是(　　)
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
判断
A
铜绿的主要成分是碱式碳酸铜
可用稀盐酸除去铜器表面的铜绿
Ⅰ对；Ⅱ对；无
B
铜表面易形成致密的氧化膜
铜制容器可以盛放浓硫酸
Ⅰ对；Ⅱ对；有
C
向硫酸铜溶液中通入少量氨气，有蓝色沉淀产生，过滤后灼烧滤渣，最后变成黑色固体
把铜丝放在酒精灯火焰上灼烧，铜丝表面变黑
Ⅰ对；Ⅱ对；有
D
蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末是物理变化
硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂
Ⅰ错；Ⅱ对；无
答案：D
7．新制氢氧化铜存在平衡：Cu(OH)2＋2OH－[Cu(OH)4]2－(深蓝色)。某同学进行如图所示实验：

下列说法不正确的是(　　)
A．①中出现蓝色沉淀
B．③中现象是Cu(OH)2＋2OH－[Cu(OH)4]2－正向移动的结果
C．④中现象证明葡萄糖具有还原性
D．对比②和④可知Cu(OH)2氧化性强于[Cu(OH)4]2－
解析：CuSO4溶液与NaOH溶液反应可生成蓝色沉淀Cu(OH)2，A正确；新制Cu(OH)2存在平衡：Cu(OH)2＋2OH－[Cu(OH)4]2－，加入NaOH溶液，氢氧根离子的浓度增大，平衡正向移动，B正确；③中加入葡萄糖溶液有砖红色的沉淀生成，说明葡萄糖中含有醛基，所以葡萄糖具有还原性，C正确；④中氧化葡萄糖的是[Cu(OH)4]2－，而②中未生成砖红色沉淀，可知氧化性：Cu(OH)2<[Cu(OH)4]2－，D错误。
答案：D
8．某炼铁废渣中含有大量CuS及少量铁的化合物，工业上以该废渣为原料生产 CuCl2·2H2O晶体的工艺流程如图：

下列说法正确的是(　　)
A．焙烧过程中每消耗1 mol CuS则消耗3 mol O2
B．焙烧后的废气能够使酸性高锰酸钾溶液褪色
C．滤渣中主要含铁的氧化物
D．将获得的CuCl2·2H2O晶体加热可制得CuCl2固体
解析：2CuS＋3O22CuO＋2SO2，由方程式可知，1 mol CuS消耗1.5 mol O2，A错误；废气中含有SO2，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，B正确；调节pH时，Fe3＋水解转化为Fe(OH)3沉淀而除去，因而C项错误；将CuCl2·2H2O直接加热脱水，Cu2＋水解，HCl挥发会产生Cu(OH)2，加热得到CuO，无法得到CuCl2，因而D项错误。
答案：B
9．(2021·四川成都调研)用自然资源生产部分材料，其流程示意图如图所示：

下列有关说法正确的是 (　　)
A．制取铝也可用电解熔融AlCl3的方法
B．由赤铁矿冶炼生铁时，发生的反应既有吸热反应又有放热反应
C．粗铜精炼时往往以粗铜作电解池的阴极
D．将MgCl2溶液加热蒸发结晶，即可得到MgCl2
答案：B
10．CuSO4是一种重要的化工原料，其有关制备途径及性质如图所示。

请回答下列问题：
(1)对比途径①②，________更好地体现了绿色化学思想。
(2)将CuSO4溶液________________可得胆矾。
(3)Y中可能含有______________。
答案：(1)①　(2)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤
(3)醛基(—CHO)
11．CuSO4用途广泛，以Cu为原料制CuSO4有多种方法。
(1)实验室可用Cu与浓硫酸反应制CuSO4。
①Cu与浓硫酸反应的化学方程式是__________________________________________
________________________________________________________________________。
②该方法制CuSO4存在的不足是____________________________________________
__________________________________________________________(写出任意一条)。
(2)实验小组采取如下方法制CuSO4。

实验表明，Fe3＋能加快生成CuSO4的反应速率，加快原理可表述为
ⅰ.2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
ⅱ.……
ⅱ的离子方程式是__________________________________________。
解析：(1)①Cu与浓硫酸反应的化学方程式为Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O；②该方法反应产生SO2，对环境有污染，浓硫酸浓度减小后，反应停止，浓硫酸利用率不高。(2)生成的Fe2＋被氧气氧化，4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O。
答案：(1)①Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O　②反应产生SO2，对环境有污染(或氧化剂浓硫酸利用率不高或其他合理答案均可)
(2)4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O
12．镁在工业、医疗等领域均有重要用途。某小组利用工厂废弃物(主要含MgCO3、MgSiO3、Al2O3和Fe2O3等)设计回收镁的工艺流程如图：

各种阳离子开始沉淀(浓度均为0.1 mol·L－1)和结束沉淀时的pH：
金属阳离子
Fe3＋
Al3＋
Mg2＋
开始沉淀pH
1.1
3.0
8.4
完全沉淀pH
3.0
4.7
10.8
(1)酸浸前将“废料”粉碎，酸浸过程中采用“加热、适当提高稀硫酸的浓度等”措施的目的是________，为达到此目的，还可以采取的措施是________(任写一条)。
(2)滤渣1的名称是____________。
(3)第一次调节pH的目的是________________________________________________。
为了提高产品的纯度，试剂X不可能是________(填字母)。
A．氨水 B．MgO
C．MgCO3 D．CuO
设计简单方案分离滤渣2中的成分，简述实验过程：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)生成滤渣3的离子方程式为______________________________________________
________________________________________________________________________。
工业上由滤渣3得到镁锭发生的最后一步化学方程式为________________________。
解析：(1)增大固体的表面积、升高温度、搅拌、增大硫酸的浓度等均可加快反应速率。(2)MgSiO3与硫酸生成硫酸镁和硅酸。(3)第一次调节溶液的pH目的是除去Fe3＋和Al3＋，得到Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀。加入CuO虽能调节pH，但是引入了Cu2＋杂质。分离Fe(OH)3和Al(OH)3，利用Al(OH)3的两性，先将滤渣2溶于NaOH溶液中，过滤；向滤液中通入CO2，过滤。(4)生成滤渣3的反应是加入的氨水与Mg2＋反应生成Mg(OH)2，同时生成硫酸铵。将Mg(OH)2变为Mg的步骤，两步即可：先与盐酸反应生成氯化镁，再电解熔融的氯化镁。
答案：(1)提高酸浸速率　搅拌
(2)硅酸(或原硅酸)
(3)使Fe3＋、Al3＋沉淀　D
溶于适量氢氧化钠溶液，过滤得Fe(OH)3；向滤液中通入适量CO2，过滤得Al(OH)3
(4)Mg2＋＋2NH3·H2O===Mg(OH)2↓＋2NH
MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
[B组　提升题组]
13．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
14．已知：①冰铜也叫铜锍，属于高纯Cu2S，密度较大，可以从熔炼炉的下口流出来；②高温下Cu＋比Cu2＋更稳定。如图是辉铜矿粉(图中简称矿粉，主要成分为Cu2S、FeS)→冰铜→粗铜→精铜的简单流程图，下列说法正确的是(　　)

A．原料中的焦炭是为了将辉铜矿粉中的Cu还原为Cu单质
B．1 250 ℃时，纯氧吹炼液态冰铜的化学方程式为Cu2S＋O22Cu＋SO2
C．在电解精炼铜时，将粗铜称作“阴极铜”，精铜称作“阳极铜”
D．纯氧吹炼过程中必定有部分Cu被氧化成CuO，使粗铜表面有少许黑色斑纹
解析：原料中的焦炭是为了和高浓度的O2反应放出大量的热，提高熔炼炉的温度，另外从图中可以看出，从熔炼炉中出来的产物中也没有Cu单质，故A错误；纯氧吹炼冰铜的原料是O2和Cu2S，产物除了题图中给出的粗铜，还有SO2，反应的化学方程式为Cu2S＋O22Cu＋SO2，故B正确；粗铜被称作“阳极铜”，是因为精炼时作阳极，被氧化为Cu2＋，Cu2＋在阴极被还原成精铜(即阴极铜)，故C错误；理论上讲，纯氧吹炼过程中可能有部分Cu被氧气氧化成CuO，但由已知②知，即使有CuO产生，在1 250 ℃高温下也会分解成暗红色的Cu2O，反应的化学方程式为4CuO2Cu2O＋O2↑，即粗铜表面不会出现黑色斑纹，仍然是“红”色的，故D错误。
答案：B
15．某研究性学习小组为测定某含镁 3%～5% 的铝镁合金(不含其他元素)中镁的质量分数，设计了下列两种不同实验方案进行探究，请根据他们的设计回答有关问题。
[探究一]　实验方案：铝镁合金测定剩余固体质量。
问题讨论：
(1)实验中发生反应的化学方程式是_________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)若实验中称取5.4 g铝镁合金粉末样品，投入V mL 2.0 mol/L NaOH溶液中，充分反应。则NaOH溶液的体积V≥________ mL。
(3)实验中，当铝镁合金充分反应后，在称量剩余固体质量前，还需进行的实验操作按顺序依次为____________________________________________________________________
________________________________________________________________________
[探究二]　实验方案：称量x g的铝镁合金粉末，放在如图所示装置的惰性电热板上，通电使其充分灼烧。

问题讨论：
(4)欲计算Mg的质量分数，该实验中还需测定的数据是________________________。
(5)假设实验中测出该数据为y g，则原铝镁合金粉末中镁的质量分数为________(用含x、y的代数式表示)。
解析：(1)注意镁与NaOH溶液不反应。(2)5.4 g铝镁合金中铝的最大质量为5.4 g×97%，根据2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，可求出需要NaOH的物质的量的最大值为5.4 g×97%÷27 g/mol＝0.194 mol，体积为0.194 mol÷2.0 mol/L＝0.097 L，即97 mL。(5)设x g铝镁合金中镁、铝的物质的量分别是a mol、b mol，则燃烧生成a mol MgO、 mol Al2O3，则24a＋27b＝x,40a＋51b＝y，解得a＝，镁的质量为 g，镁的质量分数为。
答案：(1)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
(2)97　(3)过滤、洗涤、干燥固体
(4)灼烧后固体的质量　(5)



核心素养　专项提能

核心素养提升(三)　热重分析判断物质成分

授课提示：对应学生用书第69页


一　 热重曲线试题的类型

这类试题大多依据结晶水合盐试样热重法实验图像而编制。一般认为加热结晶水合盐反应可分三步进行：第一步是脱去部分水，第二步是生成羟基盐或含水盐，第三步是生成金属氧化物；如果热重实验的气氛为空气，则加热过程中可能被氧化，反应将变得更复杂一些。热重曲线试题可分为两类：第一类，试样发生分解反应，以脱水、分解等方式失重，气氛物质不参加反应；第二类，试样发生氧化、还原等反应，以氧化、还原等方式失重，气氛物质可参加反应，如氧气氧化等。当然也有试题形式上是两者的结合，但本质上可以分步处理，故仍属于上述类型。


二　 热重曲线试题的解题模型

(一)加热的物质都有固定的化学式
1．固体试样以脱水、分解等方式失重
[典例1]　随着材料科学的发展，金属钒及其化合物得到了越来越广泛的应用，并被誉为“合金的维生素”。经过热重分析测得：NH4VO3在焙烧过程中，固体质量的减少值(纵坐标)随温度变化的曲线如图所示。则NH4VO3在分解过程中(　　)

A．先分解失去H2O，再分解失去NH3
B．先分解失去NH3，再分解失去H2O
C．同时分解失去H2O和NH3
D．同时分解失去H2、N2和H2O
[解析]　 NH4VO3的摩尔质量为117 g/mol，设NH4VO3物质的量为1 mol，则210 ℃时失重的质量为1 mol×117 g/mol×(1－85.47%)≈17 g。
NH3的摩尔质量为17 g/mol，所以先分解失去NH3。根据质量守恒定律，化学方程式为NH4VO3HVO3＋NH3↑。
380 ℃时失重的质量为1 mol×117 g/mol×(1－77.78%)≈26 g。
在第一次失重的基础上，第二次又失去的质量为26 g－17 g＝9 g。
H2O的摩尔质量为18 g/mol，所以再分解失去0.5 mol H2O。根据质量定律守恒，化学方程式为2HVO3V2O5＋H2O↑。确定B选项正确。
[答案]　B
2．固体试样以氧化、还原等方式失重
[典例2]　正极材料为LiCoO2的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。但钴的资源匮乏限制了其进一步发展。Co(OH)2在空气中加热时，固体残留率随温度的变化曲线如图所示。已知钴的氢氧化物加热至290 ℃时已完全脱水，则1 000 ℃时，剩余固体成分为________(填化学式，下同)；在350～400 ℃范围内，剩余固体成分为________________。

[解析]　Co(OH)2的摩尔质量为93 g/mol，设Co(OH)2的物质的量为1 mol，则C点1 000 ℃时失重的质量为1 mol×93 g/mol×(1－80.65%)≈18 g，即1 mol H2O，根据质量守恒定律，化学反应方程式为Co(OH)2CoO＋H2O。1 000 ℃时剩余固体的成分为CoO。B点500 ℃时失重的质量为1 mol×93 g/mol×(1－86.38%)≈12.7 g。已知290 ℃时，Co(OH)2已完全脱水，1 mol Co(OH)2脱水成CoO时应失重的质量为18 g，因为500 ℃时失重的质量不到18 g，所以一定有氧气进入，使钴元素的化合价发生了变化。进入氧元素的物质的量为n(O)＝＝ mol，即可表述为，整理得化学式为Co3O4。
同理，A点290 ℃时失重的质量为1 mol×93 g/mol×(1－89.25%)≈10 g，进入氧元素的物质的量为n(O)＝＝0.5 mol，即可表述为CoO·O0.5，整理得化学式为Co2O3。
所以在350～400 ℃范围剩余固体是Co3O4和Co2O3的混合物。
[答案]　CoO　Co3O4和Co2O3
3．固体试样先后以两种不同的方式失重
[典例3]　MnCO3在空气中加热易转化为不同价态的锰的氧化物，其固体残留率随温度的变化如图所示。则

(1)300 ℃时，剩余固体中n(Mn)∶n(O)为__________。
(2)图中点D对应固体的成分为________(填化学式)。
[解析]　设MnCO3的物质的量为1 mol，即质量为115 g。(1)A点剩余固体质量为115 g×75.65%≈87 g。减少的质量为115 g－87 g＝28 g，可知MnCO3失去的组成为“CO”，故剩余固体的成分为MnO2。(2)C点剩余固体质量为115 g×61.74%≈71 g，据锰元素守恒知m(Mn)＝55 g，则m(O)＝71 g－55 g＝16 g，则n(Mn)∶n(O)＝∶＝1∶1，故剩余固体的成分为MnO，同理，B点剩余固体质量为115 g×66.38%≈76 g，因m(Mn)＝55 g，则m(O)＝76 g－55 g＝21 g，则n(Mn)∶n(O)＝∶≈3∶4，故剩余固体的成分为Mn3O4，因D点介于B、C之间，故D点对应固体的成分为Mn3O4与MnO的混合物。
[答案]　(1)1∶2　(2)Mn3O4和MnO
(二)加热的物质没有固定的化学式
[典例4]　碱式碳酸铝镁[MgaAlb(OH)c(CO3)d·xH2O]常用作塑料阻燃剂。为确定碱式碳酸铝镁的组成，进行如下实验：
①准确称取3.390 g样品与足量稀盐酸充分反应，生成0.560 L CO2(已换算成标准状况下)。
②另取一定量样品在空气中加热，样品的固体残留率(×100%)随温度的变化如图所示(样品在270 ℃时已完全失去结晶水，600 ℃以上残留固体为金属氧化物的混合物)。

根据以上实验数据计算碱式碳酸铝镁样品中的n(OH－)∶n(CO)＝__________。
[解析]　碱式碳酸铝镁的化学式不确定，题中只表示为MgaAlb(OH)c(CO3)d·xH2O，无法求得摩尔质量。试题中以3.390 g样品为研究对象，不妨暂定3.390 g 样品为1 mol。3.390 g样品与足量的稀盐酸充分反应，生成CO2体积为0.560 L(标准状况)。
n(CO2)＝＝0.025 mol，根据C守恒，即可确定为d为0.025。
270 ℃时已完全失去结晶水，失去结晶水的质量为3.390 g×(1－73.45%)≈0.9 g,600 ℃以上残留固体为金属氧化物的混合物，说明又失去了除结晶水外的氢元素。失去的氢元素只能再结合样品中的氧元素生成水。600 ℃时失重的质量为3.390 g×(1－37.02%)≈2.135 g，失去氢元素再生成水的质量为2.135 g－(0.025 mol×44 g/mol)－0.9 g＝0.135 g。
n(H)＝＝0.015 mol，根据氢元素守恒，c＝0.015。故碱式碳酸铝镁样品中的n(OH－)∶n(CO)＝0.015∶0.025＝3∶5。
通过上述例题分析发现，解决热重曲线问题，应以1 mol 物质为研究对象，抓住失重时减少的质量，结合摩尔质量，即可快速求解，化繁为简。
[答案]　3∶5
[素养专项练]
1．PbO2受热会随温度升高逐步分解。称取23.9 g PbO2，将其加热分解，受热分解过程中固体质量随温度的变化如图所示。

A点与C点对应物质的化学式分别为____________、____________。
解析：n(PbO2)＝＝0.1 mol，其中n(O)＝0.2 mol。A点，减少的固体质量为23.9 g－23.1 g＝0.8 g，即减少的n(O)＝＝0.05(mol)，则剩余的n(O)＝0.2－0.05＝0.15(mol)，则剩余的n(Pb)∶n(O)＝0.1∶0.15＝2∶3。则A点的物质是Pb2O3，同理可得C点物质是PbO。
答案：Pb2O3　PbO
2．将Ce(SO4)2·4H2O(摩尔质量为404 g·mol－1)在空气中加热，样品的固体残留率(×100%)随温度的变化如图所示。

当固体残留率为70.3%时，所得固体可能为________(填字母)。
A．Ce(SO4)2 B．Ce2(SO4)3　　 C．CeOSO4
解析：404×70.3%≈284，A的相对分子质量为332，B的相对分子质量为568，C的相对分子质量为252，根据质量守恒808×70.3%≈568，应选B。
答案：B
3．为研究一水草酸钙的热分解性质，进行如下实验：准确称取36.50 g样品加热，样品的固体残留率(×100%)随温度的变化如图所示。

(1)300 ℃时残留固体的成分为________，900 ℃时残留固体的成分为________。
(2)通过计算求出500 ℃时固体的成分及质量(写出计算过程)。
答案：(1)CaC2O4　CaO
(2)500 ℃时残留固体的成分为CaC2O4和CaCO3的混合物，样品中CaC2O4·H2O的物质的量n(CaC2O4·H2O)＝＝0.25 mol，设混合物中CaC2O4和CaCO3的物质的量分别为x mol和 y mol，根据500 ℃时固体总质量可得128x＋100y＝36.50 g×76.16%，根据钙元素守恒可得x＋y＝0.25，解得x＝0.1，y＝0.15，m(CaC2O4)＝0.1 mol×128 g·mol－1＝12.8 g，m(CaCO3)＝0.15 mol×100 g·mol－1＝15.0 g，500 ℃时固体的成分为12.8 g CaC2O4和15.0 g CaCO3。
4．CoC2O4是制备钴的氧化物的重要原料。如图为二水合草酸钴(CoC2O4·2H2O)在空气中受热的质量变化曲线，曲线中300 ℃及以上所得固体均为钴的氧化物。

通过计算确定C点剩余固体的化学成分为________(填化学式)。写出B点对应的物质与O2在225～300 ℃发生反应的化学方程式：_______________________________________
________________________________________________________________________。
解析：CoC2O4·2H2O―→CoC2O4―→CoxOy，C点应为钴的氧化物，18.3 g 晶体中钴的物质的量为0.1 mol，质量为5.9 g,8.03 g CoxOy 中氧的物质的量为≈0.133 mol，所以＝≈，其化学式为Co3O4。
答案：Co3O4(写成CoO·Co2O3亦可)　3CoC2O4＋2O2Co3O4＋6CO2

网络构建与新素材命题(三)
授课提示：对应学生用书第70页

01
知识体系及重要化学方程式再书写
1.钠及其重要化合物
(1)知识网络构建

(2)重要反应必练
写出下列反应的化学方程式，是离子反应的写出离子方程式。
①Na和H2O的反应：
________________________________________________________________________；
②Na在空气中燃烧：
________________________________________________________________________；
③Na2O2和H2O的反应：
________________________________________________________________________；
④Na2O2和CO2的反应：
________________________________________________________________________；
⑤向NaOH溶液中通入过量CO2：
________________________________________________________________________；
⑥将Na2CO3溶液与石灰乳混合：
________________________________________________________________________；
⑦向Na2CO3稀溶液中通入过量CO2：
________________________________________________________________________；
⑧将NaHCO3溶液和NaOH溶液等物质的量混合：
________________________________________________________________________；
⑨将NaHCO3溶液与澄清石灰水等物质的量混合：
________________________________________________________________________；
⑩将NaHCO3溶液与少量澄清石灰水混合：
________________________________________________________________________。
答案：(2)①2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑
②2Na＋O2Na2O2
③2Na2O2＋2H2O===4Na＋＋4OH－＋O2↑
④2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
⑤OH－＋CO2===HCO
⑥CO＋Ca(OH)2===CaCO3＋2OH－
⑦CO＋CO2＋H2O===2HCO
⑧HCO＋OH－===CO＋H2O
⑨HCO＋Ca2＋＋OH－===CaCO3↓＋H2O
⑩2HCO＋Ca2＋＋2OH－===CaCO3↓＋CO＋2H2O
2．铝及其重要化合物
(1)知识网络构建

(2)重要反应必练
写出下列反应的离子方程式。
①Al和NaOH溶液的反应：
________________________________________________________________________；
②Al(OH)3和NaOH溶液的反应：
________________________________________________________________________；
③Al(OH)3和盐酸的反应：
________________________________________________________________________；
④Al2O3和NaOH的反应：
________________________________________________________________________；
⑤Al2O3和盐酸的反应：
________________________________________________________________________；
⑥NaAlO2和过量盐酸的反应：
________________________________________________________________________；
⑦向NaAlO2溶液中通入过量CO2气体：
________________________________________________________________________；
⑧将NaAlO2溶液与NaHCO3溶液混合：
________________________________________________________________________；
⑨将NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合：
________________________________________________________________________；
⑩将AlCl3溶液与NaHCO3溶液混合：
________________________________________________________________________。
答案：(2)①2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
②Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
③Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
④Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O
⑤Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
⑥AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O
⑦AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO
⑧AlO＋HCO＋H2O===Al(OH)3↓＋CO
⑨3AlO＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓
⑩Al3＋＋3HCO===Al(OH)3↓＋3CO2↑
3．铁及其化合物
(1)知识网络构建

(2)重要反应必练
写出下列反应的化学方程式，是离子反应的写离子方程式。
①Fe和过量稀HNO3的反应：
________________________________________________________________________；
②Fe高温下和水蒸气的反应：
________________________________________________________________________；
③铝与氧化铁的铝热反应：
________________________________________________________________________；
④用赤铁矿冶炼铁的原理：
________________________________________________________________________；
⑤Fe(OH)2长时间露置于空气中：
________________________________________________________________________；
⑥FeO和稀HNO3的反应：
________________________________________________________________________；
⑦Fe(OH)3和HI的反应：
________________________________________________________________________；
⑧FeBr2溶液和少量Cl2的反应：
________________________________________________________________________；
⑨FeBr2溶液和等物质的量的Cl2反应：
________________________________________________________________________；
⑩FeBr2溶液和过量Cl2的反应：
________________________________________________________________________。
答案：(2)①Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O
②3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
③Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3
④Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
⑤4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
⑥3FeO＋10H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋5H2O
⑦2Fe(OH)3＋6H＋＋2I－===2Fe2＋＋I2＋6H2O
⑧2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
⑨2Fe2＋＋2Br－＋2Cl2===2Fe3＋＋Br2＋4Cl－
⑩2Fe2＋＋4Br－＋3Cl2===2Fe3＋＋2Br2＋6Cl－
4．铜及其重要化合物
写出下列反应的化学方程式，是离子反应的写离子方程式。
①Cu在硫蒸气中燃烧：
________________________________________________________________________；
②铜在空气中生成铜绿：
________________________________________________________________________；
③Cu和浓HNO3的反应：
________________________________________________________________________；
④Cu和稀HNO3的反应：
________________________________________________________________________；
⑤Cu和浓H2SO4的反应：
________________________________________________________________________；
⑥胆矾受热分解：
________________________________________________________________________。
答案：①2Cu＋SCu2S
②2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3
③Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O
④3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
⑤Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O
⑥CuSO4·5H2OCuSO4＋5H2O

02
新素材命题
　“二十一世纪金属”——第四代金属钛
钛是一种过渡金属，具有熔点高、强度大、可塑性强、密度小、耐腐蚀性强等优点。应用广泛，有“二十一世纪金属”之称。钛是制造现代飞机、潜艇的主要原料，是一种“亲生物金属”，用于制造“人造骨骼”，钛粉可作火箭燃料，钛铌合金是一种理想的超导材料，钛镍合金(记忆合金)应用于人造卫星、宇宙飞船，钛合金是四大储氢材料之一；二氧化钛(钛白)是一种优质颜料，四氯化钛可作人造烟雾剂，钛酸钡晶体应用于潜艇中声呐技术，使我国潜艇噪音技术飞速提高。
钛及其化合物应用广泛，如图是用金红石(主要成分为TiO2)制备金属钛和钛酸钡的流程图。

(1)写出氯化过程中反应的化学方程式为______________________________________
________________________________________________________________________。
(2)还原过程必须在1 070 K的温度下进行，该过程还应控制的反应条件是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)所得金属钛中混有少量杂质，可加入________溶解后过滤除去。
答案：(1)TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO
(2)氩气氛围(或隔绝空气等)
(3)盐酸(或稀硫酸等)