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高考化学一轮复习第3章金属及其化合物第4讲金属材料及金属矿物的开发利用教案
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这是一份高考化学一轮复习第3章金属及其化合物第4讲金属材料及金属矿物的开发利用教案，共13页。
1．铜的性质及冶炼
(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
分别写出Cu与稀硝酸、FeCl3溶液反应的离子方程式：
3Cu＋8H＋＋2NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O、2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。
常温下，铜在干燥的空气中性质稳定，但在潮湿的空气里则会被锈蚀，在其表面逐渐形成一层绿色的铜锈，发生反应为：2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3。
(3)冶炼方法
①火法炼铜
反应原理为Cu2(OH)2CO3 eq \(=====,\s\up7(△)) 2CuO＋CO2↑＋H2O、CO＋CuO eq \(=====,\s\up7(△)) Cu＋CO2。
②湿法炼铜
反应原理为Cu2(OH)2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋3H2O＋CO2↑、Cu2＋＋Zn===Zn2＋＋Cu。
2．氧化铜和氧化亚铜
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)2 eq \(=====,\s\up15(△)) CuO＋H2O；
反应②的离子方程式：Cu(OH)2＋2H＋ eq \(=====,\s\up15(△)) Cu2＋＋2H2O。
反应③乙醛与Cu(OH)2反应的化学方程式：CH3CHO＋2Cu(OH)2＋NaOH eq \(――→,\s\up15(△),\s\d5( )) CH3COONa＋Cu2O↓＋3H2O。
4．重要的铜盐
(1)Cu2(OH)2CO3是碱式碳酸铜，是铜绿的成分，是铜在潮湿的空气中被腐蚀的结果；受热易分解，化学方程式为Cu2(OH)2CO3 eq \(=====,\s\up15(△)) 2CuO＋H2O＋CO2↑。
(2)CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾，受热分解，蓝色晶体受热转化为白色粉末。
[通关1] (易错排查)判断正误
(1)(2020.7·浙江选考)工业上可采用高温冶炼黄铜矿的方法获得粗铜(√)
(2)(2019·全国卷Ⅱ)向CuSO4溶液中加入足量Zn粉，溶液蓝色消失：Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4(√)
(3)(2018·江苏卷)向CuSO4溶液中加入铁粉，有红色固体析出，则Fe2＋的氧化性强于Cu2＋的氧化性(×)
(4)(2017·海南卷)稀硫酸和铜粉反应可制备硫酸铜(×)
(5)(全国卷Ⅱ)除去Cu粉中混有的CuO：加入稀硝酸溶液，过滤、洗涤、干燥(×)
(6)(全国卷Ⅰ)将铜粉加入1.0 ml·L－1Fe2(SO4)3溶液中，溶液变蓝、有黑色固体出现，金属铁比铜活泼(×)
[通关2] (人教必修1·P63，10题改编)印刷电路板是由高分子材料和铜箔复合而成，刻制印刷电路时，要用FeCl3溶液作为“腐蚀液”。下列说法中不正确的是( )
A．离子方程式为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
B．该反应中，FeCl3表现氧化性
C．若将“腐蚀液”换成Fe2(SO4)3溶液，反应的实质不变
D．若将“腐蚀液”换成稀硫酸，仍可完成刻制印刷电路
D [用FeCl3溶液腐蚀铜箔，发生的反应为：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，离子方程式为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，A项正确；该反应中，Fe元素由＋3价降低到＋2价，则FeCl3作氧化剂，表现氧化性，B项正确；若将“腐蚀液”换成Fe2(SO4)3溶液，反应实质仍为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，C项正确；若将“腐蚀液”换成稀硫酸，铜与稀硫酸不发生反应，故不能完成刻制印刷电路，D项错误。]
[通关3] (2020·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
C [ 字画保存需要适宜的温度和湿度，温度过高会引起字画变色、褪色和翘曲、变形等，湿度过大时，极易滋生霉菌，A项正确；Cu(OH)2、CuCO3中Cu、H、C元素都处于最高价，无还原性，不易被O2氧化，B项正确；Cu(OH)2、CuCO3都可与酸性物质反应，C项错误；由于Cu(OH)2中铜的质量分数高于CuCO3中铜的质量分数，故Cu(OH)2·CuCO3中铜的质量分数高于Cu(OH)2·2CuCO3中铜的质量分数，D项正确。]
[通关4] (2021·辽宁实验中学检测)铜是一种紫红色金属，被称作“电器工业的主角”。铜主要是由黄铜矿炼制，焙烧时发生反应2CuFeS2＋O2 eq \(=====,\s\up7(高温),\s\d5( )) Cu2S＋2FeS＋SO2，其简单流程如图所示，下列说法正确的是( )
A．焙烧时硫元素全部转化为二氧化硫
B．在焙烧时氧化剂只有氧气
C．粗铜精炼时用粗铜作阴极
D．Cu2S可以用于火法炼制铜
D [由焙烧时的化学方程式可知，焙烧时只有部分硫元素转化为二氧化硫，A项错误；焙烧时Cu元素由＋2价降低到＋1价，S元素由－2价升高到＋4价，氧气中O元素由0价降低到－2价，则氧化剂为氧气和CuFeS2，B项错误；粗铜精炼时用粗铜作阳极，C项错误；火法炼铜的原理为Cu2S＋O2 eq \(=====,\s\up15(高温)) 2Cu＋SO2，Cu2S可用于火法炼制铜，D项正确。]
[通关5] (深度思考)铜是人类发现最早并广泛使用的一种金属。回答下列问题：
(1)实验室使用稀硫酸和H2O2溶解铜片，该反应的化学方程式为______________。
(2)电子工业使用FeCl3溶液刻蚀印刷电路板铜箔，写出该过程的离子方程式__________________________；配制的FeCl3溶液应保持______(填“酸性”“碱性”或“中性”)，原因是__________________________________。
(3)溶液中Cu2＋的浓度可采用碘量法测定：
①2Cu2＋＋5I－===2CuI↓＋I eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3))
②I eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋2S2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ===S4O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(6)) ＋3I－
反应①中的氧化剂为______；现取20.00 mL含Cu2＋的溶液，加入足量KI充分反应后，用0.100 0 ml·L－1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液25.00 mL，此溶液中Cu2＋的浓度为______ ml·L－1。
解析 (1)实验室使用稀硫酸和H2O2溶解铜片，反应中Cu被氧化为Cu2＋，则发生反应的化学方程式为：Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O。(2)电子工业使用FeCl3溶液刻蚀印刷电路板铜箔，即Fe3＋将Cu氧化为Cu2＋，自身被还原为Fe2＋，所以过程中发生的反应为：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，FeCl3溶液中Fe3＋发生水解使溶液呈酸性，需保持溶液为酸性抑制Fe3＋水解。(3)反应①中Cu2＋将I－氧化为I eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ，所以氧化剂为Cu2＋，取20.00 mL含Cu2＋的溶液，加入足量KI充分反应后，用0.100 0 ml/L Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液25.00 mL，发生反应：I eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋2S2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ===S4O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(6)) ＋3I－，则消耗n(I eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) )＝ eq \f(1,2) ×0.100 0 ml/L×25.00×10－3 L＝1.25×10－3 ml，根据I元素守恒，则20.00 mL溶液中c(Cu2＋)＝ eq \f(2×1.25×10－3,20.00×10－3) ml/L＝0.125 ml/L。
答案 (1)Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O
(2)Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋ 酸性 抑制Fe3＋水解生成Fe(OH)3 (3)Cu2＋ 0.125
知识点2 合金材料及金属矿物的开发利用
1．合金材料
(1)合金及其性质
①定义：合金是由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)高温熔合而成的具有金属特性的物质。
②成分：一种金属为主，另一种或几种是金属或非金属。
③特性：具有金属特性。
①合金是混合物，没有固定的熔、沸点；②合金中一定含有金属元素，可能含有非金属元素。
(2)合金的性质
①合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在许多方面不同于其成分金属。
②合金的硬度一般大于其各成分金属。
③合金的熔点一般低于其各成分金属。
①合金具有金属的一切共性。②合金中成分元素的含量影响着合金的性能。
2．金属冶炼
(1)实质：使金属离子得到电子，被还原成金属单质的过程。
(2)一般步骤
(3)冶炼方法(写出相应化学方程式)
“铝热法”是热还原法中的一种，以铝为还原剂，来冶炼金属活动性顺序中Al之后的金属。
(4)铝热反应
利用铝热反应只能冶炼活泼性比Al弱的金属，如Al与MgO不能发生铝热反应。
[通关1] (易错排查)判断正误
(1)(2020.1·浙江选考)钙单质可以从TiCl4中置换出Ti(√)
(2)(2020.1·浙江选考)可用H2还原MgO制备单质Mg(×)
(3)(2019·全国卷Ⅲ)铝合金大量用于高铁建设(√)
(4)(2019·天津卷)铝中添加适量锂，制得低密度、高强度的铝合金，可用于航空工业(√)
(5)(2018·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(√)
(6)(2017·上海卷)合金的熔、沸点一般比组成它们的各成分金属要高(×)
[通关2] (2020·北京卷)近年来，我国航空航天事业成果显著。下列成果所涉及的材料为金属材料的是( )
A．“天宫二号”航天器使用的质量轻强度高的材料——钛合金
B．“北斗三号”导航卫星使用的太阳能电池材料——砷化镓
C．“长征五号”运载火箭使用的高效燃料——液氢
D．“C919”飞机身使用的复合材料——碳纤维和环氧树脂
A [钛合金是合金材料，属于金属材料，A项正确；砷化镓是一种半导体材料，不是金属材料，B项错误；液氢是液态氢气单质，氢元素是非金属，不是金属材料，C项错误；D.碳纤维是碳元素组成的一种单质，是无机非金属材料，环氧树脂是有机高分子合成材料，都不是金属材料，D项错误。]
[通关3] (2021·山东日照检测)金属材料的性质在很大程度上决定了它们的用途。下列相关说法不正确的是( )
A．钛合金密度小，硬度大、熔点高，可用于飞机、火箭、导弹等领域
B．铁具有良好的导热性，可以用于制造炊具
C．不锈钢抗腐蚀性好，常用于制造医疗器械
D．高碳钢硬而脆，常用于制造钢管、钢丝
D [高碳钢硬而脆，常用于制作器械、弹簧和刀具等，低碳钢韧性好，用于制造钢管、钢丝等，D错误。]
[通关4] 下列金属的工业制法正确的是( )
A．制钛：用金属钠置换出氯化钛(TiCl4)溶液中的钛
B．炼铁：用焦炭和空气反应生成的一氧化碳在高温下还原铁矿石中的铁
C．制钠：用海水作原料制得精盐，再电解纯净氯化钠溶液得到金属钠
D．炼铜：用黄铜矿经电解精炼得到铜
B [钠与水反应，应用金属钠置换出熔融氯化钛中的钛，A项错误； CO具有较强的还原性，工业上用CO还原铁矿石得到铁，B项正确；电解熔融NaCl可得到金属钠，电解氯化钠溶液得不到钠，C项错误；利用黄铜矿与焦炭高温还原法冶炼铜，D项错误。]
[通关5] (人教必修2·P86，6题改编)工业上以铝土矿(主要成分Al2O3·3H2O)为原料生产铝，主要包括下列过程：①将粉碎、筛选后的铝土矿溶解在氢氧化钠溶液中；②通入足量二氧化碳使①所得溶液中析出氢氧化铝固体；③使氢氧化铝脱水生成氧化铝；④电解熔融氧化铝生成铝。下列说法中不正确的是( )
A．步骤①主要反应的离子方程式为Al2O3＋2OH－===2AlO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ＋H2O
B．步骤②反应的离子方程式为2AlO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3))
C．步骤③发生的反应属于分解反应
D．步骤④中生成27 g金属铝，转移电子物质的量为3 ml
B [Al2O3与NaOH溶液反应生成NaAlO2和H2O，离子方程式为Al2O3＋2OH－===2AlO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ＋H2O，A项正确；NaAlO2溶液中通入足量CO2，生成Al(OH)3和NaHCO3，离子方程式为AlO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ，B项错误；步骤③Al(OH)3受热分解生成Al2O3和H2O，C项正确；电解熔融Al2O3时，Al元素由＋3价降低到0价，则生成27 g金属铝(即1 ml)，转移电子物质的量为3 ml，D项正确。]
金属冶炼方法的选择
利用金属活泼性的差异，可以采取不同的冶炼方法冶炼金属，常见金属的冶炼方法如下表：
工业上通常利用CO还原氧化铁的方法来炼铁，采用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝，采用电解熔融氯化镁的方法冶炼镁。
训练(十五) 金属材料及金属矿物的开发利用
1．(2021·辽宁大连检测)下列关于合金的说法中正确的是( )
A．改变原料的配比、变更制造合金的工艺，可以制得具有不同性能的合金
B．合金都是由不同金属单质组成的混合物
C．古代留下大量的青铜器文物是由于青铜比纯铜柔软，容易制成各种器皿
D．飞机机身使用的是镁铝合金而不是钢材，是因为钢材价格高
A [合金可以由不同金属组成，也可以由金属和非金属组成，如生铁是铁和碳的合金，B错误；青铜是合金，其硬度大于纯铜，C错误；镁铝合金用于制造飞机利用了其硬度大、强度高、密度小等特点，D错误。]
2．(2021·山东枣庄一中检测)2019年12月17日，我国第一艘国产航空母舰“山东舰”在海南三亚某军港交付海军，它宣告了中国海军的国产航母时代正式来临。据报道，该舰艇的“超级甲板”采用了大量新型铝锂合金和铝镁合金等航天材料，真正实现了“浴千度火仍无恙”。下列关于两种合金的说法正确的是( )
A．铝锂合金是铝与锂形成的新型化合物
B．铝锂合金的硬度比铝大，熔、沸点比铝高
C．铝镁合金不能全部溶解于稀盐酸中
D．铝镁合金焊接前用NaOH溶液处理氧化铝膜
D [铝锂合金是铝与锂在高温下熔合而形成的一种混合物，并未发生化学反应，不是化合物，A错误。铝锂合金的硬度比铝大，但其熔、沸点比组分金属铝的低，B错误。铝镁合金中Mg、Al都能与稀盐酸反应，故能全部溶解于稀盐酸中，C错误。Al2O3是两性氧化物，可与NaOH溶液反应生成NaAlO2和H2O，故铝镁合金焊接前用NaOH溶液处理氧化铝膜，D正确。]
3．我国使用金属的历史可以追溯到4 500年以前。如图是两种金属及其化合物的转化关系。下列说法不正确的是( )
A．金属M、E分别是铜和铁
B．反应③的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
C．氧化性：H2O2＞Cu2＋＞Fe2＋
D．向Y溶液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液，生成特征蓝色沉淀
D [由图可知，红色金属M加入稀H2SO4、H2O2，得到MSO4蓝色溶液，则M是Cu；金属M与CuSO4溶液反应生成M(Cu)和X，X中加入稀H2SO4、H2O2得到Y，Y中加入KSCN溶液，得到红色溶液W，Y中加入氨水，得到红褐色固体Z，则Z为Fe(OH)3，从而推知X是FeSO4，Y是Fe2(SO4)3，E是Fe，A项正确。反应③中Fe2＋与H2O2发生氧化还原反应生成Fe3＋，离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，B项正确。反应①中H2O2是氧化剂，Cu2＋是氧化产物，则氧化性：H2O2＞Cu2＋；反应②为Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu，则氧化性：Cu2＋＞Fe2＋，从而可得：H2O2＞Cu2＋＞Fe2＋，C项正确。含Fe2＋的溶液中K3[Fe(CN)6]溶液，产生特征蓝色沉淀，而Y是Fe2(SO4)3，故Y溶液滴入K3[Fe(CN)6]溶液，不生成蓝色沉淀，D项错误。]
4．(2021·辽宁葫芦岛检测)液体铝钠合金(钠和铝熔合而成)可用于核反应堆的载热介质。下列有关说法不正确的是( )
A．自然界中没有游离的钠和铝
B．若铝钠合金投入水中无固体剩余，则有n(Al)≤n(Na)
C．铝钠合金投入到氯化铜溶液中，一定有氢氧化铜沉淀，也可能有铜析出
D．相同质量不同组成的铝钠合金投入足量盐酸中，若放出的H2越多，则铝的质量分数越小
D [钠和铝都是活泼金属，在自然界中均以化合态形式存在，A正确；钠与水反应生成NaOH和H2，NaOH与Al发生反应：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，若固体无剩余，则有n(Al)≤n(Na)，B正确；铝钠合金投入到氯化铜溶液中，Na与水反应生成NaOH，NaOH与CuCl2反应生成Cu(OH)2，则一定有氢氧化铜沉淀，Al可能与CuCl2发生置换反应生成Cu，C正确；生成1 ml H2时，消耗46 g Na或18 g Al，故相同质量不同组成的铝钠合金投入足量盐酸中，若放出的H2越多，则铝的质量分数越大，D错误。]
5．(2021·福建厦门检测)粗制的CuSO4·5H2O晶体中含有Fe2＋。提纯时，为了除去Fe2＋，常加入少量H2O2，然后再加入少量碱至溶液pH＝4，即可以除去Fe3＋而不损失硫酸铜。下列说法不正确的是( )
A．溶解CuSO4·5H2O晶体时要加入少量稀H2SO4
B．加入H2O2除去Fe2＋的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋4OH－===2Fe(OH)3↓
C．由于CuSO4的催化作用，会使部分H2O2分解而损失
D．调溶液pH＝4的依据是当pH＝4时Fe3＋沉淀完全，而Cu2＋还未开始沉淀
B [CuSO4·5H2O晶体溶解后Cu2＋会发生水解生成Cu(OH)2和H2SO4，所以溶解时加入少量的稀硫酸可抑制Cu2＋的水解，A项正确；因为氧化Fe2＋时，溶液为强酸性，在强酸性条件下，不可能大量存在OH－，B项错误；Cu2＋对过氧化氢的分解具有催化作用，所以使部分过氧化氢损失，C项正确；因为该操作的目的是除去Fe3＋且硫酸铜不损失，所以调节溶液的pH＝4，应是Fe3＋完全沉淀而Cu2＋还未开始沉淀，D项正确。]
6．用辉铜矿(主要成分为 Cu2S，含少量Fe2O3、SiO2等杂质)制备难溶于水的碱式碳酸铜的流程如图所示：
(1)下列措施是为了加快浸取速率，其中无法达到目的是____________(填字母)。
A．延长浸取时间 B．将辉铜矿粉碎
C．充分搅拌 D．适当增加硫酸浓度
(2)滤渣Ⅰ中的主要成分是MnO2、S、SiO2，请写出“浸取”反应中生成S的离子方程式：________________________________________________________________________。
(3)研究发现，若先除铁再浸取，浸取速率明显变慢，可能的原因是_____________。
(4)“除铁”的方法是通过调节溶液pH，使Fe3＋转化为Fe(OH)3，则加入的试剂A可以是______________(填化学式)；“赶氨”时，最适宜的操作方法是__________________。
(5)“沉锰”(除Mn2＋)过程中有关反应的离子方程式为________________。
(6)滤液Ⅱ经蒸发结晶得到的盐主要是______________(填化学式)。
解析 (1)酸浸时，通过粉碎矿石或升高温度或进行搅拌都可以提高浸取率，延长浸取时间并不能提高速率。
(2)浸取时，在酸性条件下二氧化锰氧化硫化亚铜得到硫沉淀、硫酸铜和硫酸锰，其反应的离子方程式为：2MnO2＋Cu2S＋8H＋===S↓＋2Cu2＋＋2Mn2＋＋4H2O。
(3)浸取时氧化铁和稀硫酸反应生成硫酸铁和水，若先除铁再浸取，浸取速率明显变慢，氧化铁在浸取时其媒介作用， Fe3＋可催化Cu2S被MnO2氧化。
(4)加入的试剂A应用于调节溶液的pH，促进铁离子水解，但不能引入杂质，因最后要制备碱式碳酸铜，则可以加入CuO或Cu(OH)2，因氨气容易挥发，加热可以促进挥发，则可以用加热的方法。
(5)沉锰过程中，加入碳酸氢铵和氨气，生成碳酸锰沉淀，离子方程式为：Mn2＋＋HCO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋NH3===MnCO3↓＋NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) 。
(6)滤液主要是硫酸铵溶液通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到(NH4)2SO4晶体。
答案 (1)A
(2)MnO2＋Cu2S＋8H＋===S↓＋2Cu2＋＋2Mn2＋＋4H2O
(3)Fe3＋可催化Cu2S被MnO2氧化
(4)CuO或Cu(OH)2 加热
(5)Mn2＋＋HCO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋NH3===MnCO3↓＋NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4))
(6)(NH4)2SO4
7．( 2021·山东潍坊中学检测)某课外兴趣小组为探究某种铝合金(合金元素Mg、Al)是否符合国家质量标准(国家规定其中铝含量不能低于78%)，设计如图装置进行实验。
(1)检验该装置气密性的方法是________________________。
(2)合金样品固体M与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为____________________。
(3)倾斜左边装置使氢氧化钠溶液(足量)与a g合金粉末充分反应，待反应停止后，读取量气管液面之前进行的操作是___________________________________________________。
进入量气管气体的体积为V mL(已折算成标准状况)，若量气管最大量程为50 mL，则固体M中铝的质量范围为________________。此试验所采用的氢氧化钠溶液为0.1 ml·L－1，若要配制450 mL氢氧化钠溶液，称量氢氧化钠的操作是先____________________，
_____________________________待天平平衡后，再__________________g
砝码，在左盘慢慢加入氢氧化钠固体直至天平平衡。
(4)若将装置中的氢氧化钠溶液替换为足量的盐酸，则反应停止后量气管内气体体积________(填“＞”“＜”或“＝”)V mL。
(5)若a＝38 mg，V＝44.8 mL(标准状况)，该合金______(填“符合”或“不符合”)国家标准。
解析 (1)采用“压强差法”检验装置的气密性：向水准管中注入水，向下移动水准管，静置片刻，若水准管中液面与量气管中液面维持一定的高度差，说明装置的气密性良好。
(2)铝合金中合金元素为Mg、Al，合金样品中Al与NaOH溶液反应，离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ＋3H2↑。
(3)Al与NaOH溶液反应生成H2并放出热量，故读取量气管液面前要冷却至室温，上下移动水准管，使量气管和水准管中液面相平。
(4)合金中Mg、Al均能与盐酸反应，且都产生H2，故量气管内气体的体积大于V mL。
(5)若a＝38 mg，V＝44.8 mL(标准状况)，则有n(H2)＝2×10－3 ml，结合反应可知，n(Al)＝ eq \f(4,3) ×10－3 ml，m(Al)＝ eq \f(4,3) ×10－3 ml×27 g/ml＝0.036 g＝36 mg，从而可得该铝合金中铝的含量为 eq \f(36 mg,38 mg) ×100%≈94.7%>78%，故符合国家标准。
答案 (1)连接好装置，向水准管中注水，向下移动水准管，静置片刻。若水准管中液面与量气管中液面维持一定的高度差，说明装置气密性良好
(2)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ＋3H2↑
(3)冷却至室温，量气管中与水准管中液面相平 小于等于0.04 g 在托盘天平左盘上放置一个小烧杯，称量小烧杯的质量 在托盘天平右盘上放置2
(4)＞ (5)符合
知识清单
[重要物质]①铜；②CuO和Cu2O；③Cu(OH)2；④CuSO4；⑤合金
[基本规律]①合金的组成及性质；②金属的冶炼方法与金属活动性的关系
氧化铜
氧化亚铜
颜色、状态
黑色固体
砖红色固体
与酸反
应(H＋)
CuO＋2H＋===
Cu2＋＋H2O
Cu2O＋2H＋===
Cu2＋＋Cu＋H2O
与H2反应
H2＋CuO
eq \(=====,\s\up15(△)) Cu＋H2O
H2＋Cu2O eq \(=====,\s\up15(△))
2Cu＋H2O
转化关系
4CuO eq \(=====,\s\up15(高温),\s\d5( )) 2Cu2O＋O2↑
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＋Fe2O3 eq \(=====,\s\up7(高温)) 2Fe＋Al2O3
原理
应用
①制取熔点较高、活泼性弱于Al的金属，如铬、锰、钨等；
②金属焊接，如野外焊接钢轨等
金属活动
性顺序
K Ca
Na
Mg Al
Zn Fe
Sn Pb
(H)
Cu
Hg
Ag
Pt Au
自然界
中存在
化合态(Fe有陨铁)
少量游离态，
主要化合态
游离态
冶炼
方法
电解法
热还原法
(H除外)
热分
解法
富集
1．铜的性质及冶炼
(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
分别写出Cu与稀硝酸、FeCl3溶液反应的离子方程式：
3Cu＋8H＋＋2NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O、2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。
常温下，铜在干燥的空气中性质稳定，但在潮湿的空气里则会被锈蚀，在其表面逐渐形成一层绿色的铜锈，发生反应为：2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3。
(3)冶炼方法
①火法炼铜
反应原理为Cu2(OH)2CO3 eq \(=====,\s\up7(△)) 2CuO＋CO2↑＋H2O、CO＋CuO eq \(=====,\s\up7(△)) Cu＋CO2。
②湿法炼铜
反应原理为Cu2(OH)2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋3H2O＋CO2↑、Cu2＋＋Zn===Zn2＋＋Cu。
2．氧化铜和氧化亚铜
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)2 eq \(=====,\s\up15(△)) CuO＋H2O；
反应②的离子方程式：Cu(OH)2＋2H＋ eq \(=====,\s\up15(△)) Cu2＋＋2H2O。
反应③乙醛与Cu(OH)2反应的化学方程式：CH3CHO＋2Cu(OH)2＋NaOH eq \(――→,\s\up15(△),\s\d5( )) CH3COONa＋Cu2O↓＋3H2O。
4．重要的铜盐
(1)Cu2(OH)2CO3是碱式碳酸铜，是铜绿的成分，是铜在潮湿的空气中被腐蚀的结果；受热易分解，化学方程式为Cu2(OH)2CO3 eq \(=====,\s\up15(△)) 2CuO＋H2O＋CO2↑。
(2)CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾，受热分解，蓝色晶体受热转化为白色粉末。
[通关1] (易错排查)判断正误
(1)(2020.7·浙江选考)工业上可采用高温冶炼黄铜矿的方法获得粗铜(√)
(2)(2019·全国卷Ⅱ)向CuSO4溶液中加入足量Zn粉，溶液蓝色消失：Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4(√)
(3)(2018·江苏卷)向CuSO4溶液中加入铁粉，有红色固体析出，则Fe2＋的氧化性强于Cu2＋的氧化性(×)
(4)(2017·海南卷)稀硫酸和铜粉反应可制备硫酸铜(×)
(5)(全国卷Ⅱ)除去Cu粉中混有的CuO：加入稀硝酸溶液，过滤、洗涤、干燥(×)
(6)(全国卷Ⅰ)将铜粉加入1.0 ml·L－1Fe2(SO4)3溶液中，溶液变蓝、有黑色固体出现，金属铁比铜活泼(×)
[通关2] (人教必修1·P63，10题改编)印刷电路板是由高分子材料和铜箔复合而成，刻制印刷电路时，要用FeCl3溶液作为“腐蚀液”。下列说法中不正确的是( )
A．离子方程式为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
B．该反应中，FeCl3表现氧化性
C．若将“腐蚀液”换成Fe2(SO4)3溶液，反应的实质不变
D．若将“腐蚀液”换成稀硫酸，仍可完成刻制印刷电路
D [用FeCl3溶液腐蚀铜箔，发生的反应为：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，离子方程式为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，A项正确；该反应中，Fe元素由＋3价降低到＋2价，则FeCl3作氧化剂，表现氧化性，B项正确；若将“腐蚀液”换成Fe2(SO4)3溶液，反应实质仍为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，C项正确；若将“腐蚀液”换成稀硫酸，铜与稀硫酸不发生反应，故不能完成刻制印刷电路，D项错误。]
[通关3] (2020·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
C [ 字画保存需要适宜的温度和湿度，温度过高会引起字画变色、褪色和翘曲、变形等，湿度过大时，极易滋生霉菌，A项正确；Cu(OH)2、CuCO3中Cu、H、C元素都处于最高价，无还原性，不易被O2氧化，B项正确；Cu(OH)2、CuCO3都可与酸性物质反应，C项错误；由于Cu(OH)2中铜的质量分数高于CuCO3中铜的质量分数，故Cu(OH)2·CuCO3中铜的质量分数高于Cu(OH)2·2CuCO3中铜的质量分数，D项正确。]
[通关4] (2021·辽宁实验中学检测)铜是一种紫红色金属，被称作“电器工业的主角”。铜主要是由黄铜矿炼制，焙烧时发生反应2CuFeS2＋O2 eq \(=====,\s\up7(高温),\s\d5( )) Cu2S＋2FeS＋SO2，其简单流程如图所示，下列说法正确的是( )
A．焙烧时硫元素全部转化为二氧化硫
B．在焙烧时氧化剂只有氧气
C．粗铜精炼时用粗铜作阴极
D．Cu2S可以用于火法炼制铜
D [由焙烧时的化学方程式可知，焙烧时只有部分硫元素转化为二氧化硫，A项错误；焙烧时Cu元素由＋2价降低到＋1价，S元素由－2价升高到＋4价，氧气中O元素由0价降低到－2价，则氧化剂为氧气和CuFeS2，B项错误；粗铜精炼时用粗铜作阳极，C项错误；火法炼铜的原理为Cu2S＋O2 eq \(=====,\s\up15(高温)) 2Cu＋SO2，Cu2S可用于火法炼制铜，D项正确。]
[通关5] (深度思考)铜是人类发现最早并广泛使用的一种金属。回答下列问题：
(1)实验室使用稀硫酸和H2O2溶解铜片，该反应的化学方程式为______________。
(2)电子工业使用FeCl3溶液刻蚀印刷电路板铜箔，写出该过程的离子方程式__________________________；配制的FeCl3溶液应保持______(填“酸性”“碱性”或“中性”)，原因是__________________________________。
(3)溶液中Cu2＋的浓度可采用碘量法测定：
①2Cu2＋＋5I－===2CuI↓＋I eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3))
②I eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋2S2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ===S4O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(6)) ＋3I－
反应①中的氧化剂为______；现取20.00 mL含Cu2＋的溶液，加入足量KI充分反应后，用0.100 0 ml·L－1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液25.00 mL，此溶液中Cu2＋的浓度为______ ml·L－1。
解析 (1)实验室使用稀硫酸和H2O2溶解铜片，反应中Cu被氧化为Cu2＋，则发生反应的化学方程式为：Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O。(2)电子工业使用FeCl3溶液刻蚀印刷电路板铜箔，即Fe3＋将Cu氧化为Cu2＋，自身被还原为Fe2＋，所以过程中发生的反应为：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，FeCl3溶液中Fe3＋发生水解使溶液呈酸性，需保持溶液为酸性抑制Fe3＋水解。(3)反应①中Cu2＋将I－氧化为I eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ，所以氧化剂为Cu2＋，取20.00 mL含Cu2＋的溶液，加入足量KI充分反应后，用0.100 0 ml/L Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液25.00 mL，发生反应：I eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋2S2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ===S4O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(6)) ＋3I－，则消耗n(I eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) )＝ eq \f(1,2) ×0.100 0 ml/L×25.00×10－3 L＝1.25×10－3 ml，根据I元素守恒，则20.00 mL溶液中c(Cu2＋)＝ eq \f(2×1.25×10－3,20.00×10－3) ml/L＝0.125 ml/L。
答案 (1)Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O
(2)Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋ 酸性 抑制Fe3＋水解生成Fe(OH)3 (3)Cu2＋ 0.125
知识点2 合金材料及金属矿物的开发利用
1．合金材料
(1)合金及其性质
①定义：合金是由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)高温熔合而成的具有金属特性的物质。
②成分：一种金属为主，另一种或几种是金属或非金属。
③特性：具有金属特性。
①合金是混合物，没有固定的熔、沸点；②合金中一定含有金属元素，可能含有非金属元素。
(2)合金的性质
①合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在许多方面不同于其成分金属。
②合金的硬度一般大于其各成分金属。
③合金的熔点一般低于其各成分金属。
①合金具有金属的一切共性。②合金中成分元素的含量影响着合金的性能。
2．金属冶炼
(1)实质：使金属离子得到电子，被还原成金属单质的过程。
(2)一般步骤
(3)冶炼方法(写出相应化学方程式)
“铝热法”是热还原法中的一种，以铝为还原剂，来冶炼金属活动性顺序中Al之后的金属。
(4)铝热反应
利用铝热反应只能冶炼活泼性比Al弱的金属，如Al与MgO不能发生铝热反应。
[通关1] (易错排查)判断正误
(1)(2020.1·浙江选考)钙单质可以从TiCl4中置换出Ti(√)
(2)(2020.1·浙江选考)可用H2还原MgO制备单质Mg(×)
(3)(2019·全国卷Ⅲ)铝合金大量用于高铁建设(√)
(4)(2019·天津卷)铝中添加适量锂，制得低密度、高强度的铝合金，可用于航空工业(√)
(5)(2018·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(√)
(6)(2017·上海卷)合金的熔、沸点一般比组成它们的各成分金属要高(×)
[通关2] (2020·北京卷)近年来，我国航空航天事业成果显著。下列成果所涉及的材料为金属材料的是( )
A．“天宫二号”航天器使用的质量轻强度高的材料——钛合金
B．“北斗三号”导航卫星使用的太阳能电池材料——砷化镓
C．“长征五号”运载火箭使用的高效燃料——液氢
D．“C919”飞机身使用的复合材料——碳纤维和环氧树脂
A [钛合金是合金材料，属于金属材料，A项正确；砷化镓是一种半导体材料，不是金属材料，B项错误；液氢是液态氢气单质，氢元素是非金属，不是金属材料，C项错误；D.碳纤维是碳元素组成的一种单质，是无机非金属材料，环氧树脂是有机高分子合成材料，都不是金属材料，D项错误。]
[通关3] (2021·山东日照检测)金属材料的性质在很大程度上决定了它们的用途。下列相关说法不正确的是( )
A．钛合金密度小，硬度大、熔点高，可用于飞机、火箭、导弹等领域
B．铁具有良好的导热性，可以用于制造炊具
C．不锈钢抗腐蚀性好，常用于制造医疗器械
D．高碳钢硬而脆，常用于制造钢管、钢丝
D [高碳钢硬而脆，常用于制作器械、弹簧和刀具等，低碳钢韧性好，用于制造钢管、钢丝等，D错误。]
[通关4] 下列金属的工业制法正确的是( )
A．制钛：用金属钠置换出氯化钛(TiCl4)溶液中的钛
B．炼铁：用焦炭和空气反应生成的一氧化碳在高温下还原铁矿石中的铁
C．制钠：用海水作原料制得精盐，再电解纯净氯化钠溶液得到金属钠
D．炼铜：用黄铜矿经电解精炼得到铜
B [钠与水反应，应用金属钠置换出熔融氯化钛中的钛，A项错误； CO具有较强的还原性，工业上用CO还原铁矿石得到铁，B项正确；电解熔融NaCl可得到金属钠，电解氯化钠溶液得不到钠，C项错误；利用黄铜矿与焦炭高温还原法冶炼铜，D项错误。]
[通关5] (人教必修2·P86，6题改编)工业上以铝土矿(主要成分Al2O3·3H2O)为原料生产铝，主要包括下列过程：①将粉碎、筛选后的铝土矿溶解在氢氧化钠溶液中；②通入足量二氧化碳使①所得溶液中析出氢氧化铝固体；③使氢氧化铝脱水生成氧化铝；④电解熔融氧化铝生成铝。下列说法中不正确的是( )
A．步骤①主要反应的离子方程式为Al2O3＋2OH－===2AlO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ＋H2O
B．步骤②反应的离子方程式为2AlO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3))
C．步骤③发生的反应属于分解反应
D．步骤④中生成27 g金属铝，转移电子物质的量为3 ml
B [Al2O3与NaOH溶液反应生成NaAlO2和H2O，离子方程式为Al2O3＋2OH－===2AlO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ＋H2O，A项正确；NaAlO2溶液中通入足量CO2，生成Al(OH)3和NaHCO3，离子方程式为AlO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ，B项错误；步骤③Al(OH)3受热分解生成Al2O3和H2O，C项正确；电解熔融Al2O3时，Al元素由＋3价降低到0价，则生成27 g金属铝(即1 ml)，转移电子物质的量为3 ml，D项正确。]
金属冶炼方法的选择
利用金属活泼性的差异，可以采取不同的冶炼方法冶炼金属，常见金属的冶炼方法如下表：
工业上通常利用CO还原氧化铁的方法来炼铁，采用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝，采用电解熔融氯化镁的方法冶炼镁。
训练(十五) 金属材料及金属矿物的开发利用
1．(2021·辽宁大连检测)下列关于合金的说法中正确的是( )
A．改变原料的配比、变更制造合金的工艺，可以制得具有不同性能的合金
B．合金都是由不同金属单质组成的混合物
C．古代留下大量的青铜器文物是由于青铜比纯铜柔软，容易制成各种器皿
D．飞机机身使用的是镁铝合金而不是钢材，是因为钢材价格高
A [合金可以由不同金属组成，也可以由金属和非金属组成，如生铁是铁和碳的合金，B错误；青铜是合金，其硬度大于纯铜，C错误；镁铝合金用于制造飞机利用了其硬度大、强度高、密度小等特点，D错误。]
2．(2021·山东枣庄一中检测)2019年12月17日，我国第一艘国产航空母舰“山东舰”在海南三亚某军港交付海军，它宣告了中国海军的国产航母时代正式来临。据报道，该舰艇的“超级甲板”采用了大量新型铝锂合金和铝镁合金等航天材料，真正实现了“浴千度火仍无恙”。下列关于两种合金的说法正确的是( )
A．铝锂合金是铝与锂形成的新型化合物
B．铝锂合金的硬度比铝大，熔、沸点比铝高
C．铝镁合金不能全部溶解于稀盐酸中
D．铝镁合金焊接前用NaOH溶液处理氧化铝膜
D [铝锂合金是铝与锂在高温下熔合而形成的一种混合物，并未发生化学反应，不是化合物，A错误。铝锂合金的硬度比铝大，但其熔、沸点比组分金属铝的低，B错误。铝镁合金中Mg、Al都能与稀盐酸反应，故能全部溶解于稀盐酸中，C错误。Al2O3是两性氧化物，可与NaOH溶液反应生成NaAlO2和H2O，故铝镁合金焊接前用NaOH溶液处理氧化铝膜，D正确。]
3．我国使用金属的历史可以追溯到4 500年以前。如图是两种金属及其化合物的转化关系。下列说法不正确的是( )
A．金属M、E分别是铜和铁
B．反应③的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
C．氧化性：H2O2＞Cu2＋＞Fe2＋
D．向Y溶液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液，生成特征蓝色沉淀
D [由图可知，红色金属M加入稀H2SO4、H2O2，得到MSO4蓝色溶液，则M是Cu；金属M与CuSO4溶液反应生成M(Cu)和X，X中加入稀H2SO4、H2O2得到Y，Y中加入KSCN溶液，得到红色溶液W，Y中加入氨水，得到红褐色固体Z，则Z为Fe(OH)3，从而推知X是FeSO4，Y是Fe2(SO4)3，E是Fe，A项正确。反应③中Fe2＋与H2O2发生氧化还原反应生成Fe3＋，离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，B项正确。反应①中H2O2是氧化剂，Cu2＋是氧化产物，则氧化性：H2O2＞Cu2＋；反应②为Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu，则氧化性：Cu2＋＞Fe2＋，从而可得：H2O2＞Cu2＋＞Fe2＋，C项正确。含Fe2＋的溶液中K3[Fe(CN)6]溶液，产生特征蓝色沉淀，而Y是Fe2(SO4)3，故Y溶液滴入K3[Fe(CN)6]溶液，不生成蓝色沉淀，D项错误。]
4．(2021·辽宁葫芦岛检测)液体铝钠合金(钠和铝熔合而成)可用于核反应堆的载热介质。下列有关说法不正确的是( )
A．自然界中没有游离的钠和铝
B．若铝钠合金投入水中无固体剩余，则有n(Al)≤n(Na)
C．铝钠合金投入到氯化铜溶液中，一定有氢氧化铜沉淀，也可能有铜析出
D．相同质量不同组成的铝钠合金投入足量盐酸中，若放出的H2越多，则铝的质量分数越小
D [钠和铝都是活泼金属，在自然界中均以化合态形式存在，A正确；钠与水反应生成NaOH和H2，NaOH与Al发生反应：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，若固体无剩余，则有n(Al)≤n(Na)，B正确；铝钠合金投入到氯化铜溶液中，Na与水反应生成NaOH，NaOH与CuCl2反应生成Cu(OH)2，则一定有氢氧化铜沉淀，Al可能与CuCl2发生置换反应生成Cu，C正确；生成1 ml H2时，消耗46 g Na或18 g Al，故相同质量不同组成的铝钠合金投入足量盐酸中，若放出的H2越多，则铝的质量分数越大，D错误。]
5．(2021·福建厦门检测)粗制的CuSO4·5H2O晶体中含有Fe2＋。提纯时，为了除去Fe2＋，常加入少量H2O2，然后再加入少量碱至溶液pH＝4，即可以除去Fe3＋而不损失硫酸铜。下列说法不正确的是( )
A．溶解CuSO4·5H2O晶体时要加入少量稀H2SO4
B．加入H2O2除去Fe2＋的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋4OH－===2Fe(OH)3↓
C．由于CuSO4的催化作用，会使部分H2O2分解而损失
D．调溶液pH＝4的依据是当pH＝4时Fe3＋沉淀完全，而Cu2＋还未开始沉淀
B [CuSO4·5H2O晶体溶解后Cu2＋会发生水解生成Cu(OH)2和H2SO4，所以溶解时加入少量的稀硫酸可抑制Cu2＋的水解，A项正确；因为氧化Fe2＋时，溶液为强酸性，在强酸性条件下，不可能大量存在OH－，B项错误；Cu2＋对过氧化氢的分解具有催化作用，所以使部分过氧化氢损失，C项正确；因为该操作的目的是除去Fe3＋且硫酸铜不损失，所以调节溶液的pH＝4，应是Fe3＋完全沉淀而Cu2＋还未开始沉淀，D项正确。]
6．用辉铜矿(主要成分为 Cu2S，含少量Fe2O3、SiO2等杂质)制备难溶于水的碱式碳酸铜的流程如图所示：
(1)下列措施是为了加快浸取速率，其中无法达到目的是____________(填字母)。
A．延长浸取时间 B．将辉铜矿粉碎
C．充分搅拌 D．适当增加硫酸浓度
(2)滤渣Ⅰ中的主要成分是MnO2、S、SiO2，请写出“浸取”反应中生成S的离子方程式：________________________________________________________________________。
(3)研究发现，若先除铁再浸取，浸取速率明显变慢，可能的原因是_____________。
(4)“除铁”的方法是通过调节溶液pH，使Fe3＋转化为Fe(OH)3，则加入的试剂A可以是______________(填化学式)；“赶氨”时，最适宜的操作方法是__________________。
(5)“沉锰”(除Mn2＋)过程中有关反应的离子方程式为________________。
(6)滤液Ⅱ经蒸发结晶得到的盐主要是______________(填化学式)。
解析 (1)酸浸时，通过粉碎矿石或升高温度或进行搅拌都可以提高浸取率，延长浸取时间并不能提高速率。
(2)浸取时，在酸性条件下二氧化锰氧化硫化亚铜得到硫沉淀、硫酸铜和硫酸锰，其反应的离子方程式为：2MnO2＋Cu2S＋8H＋===S↓＋2Cu2＋＋2Mn2＋＋4H2O。
(3)浸取时氧化铁和稀硫酸反应生成硫酸铁和水，若先除铁再浸取，浸取速率明显变慢，氧化铁在浸取时其媒介作用， Fe3＋可催化Cu2S被MnO2氧化。
(4)加入的试剂A应用于调节溶液的pH，促进铁离子水解，但不能引入杂质，因最后要制备碱式碳酸铜，则可以加入CuO或Cu(OH)2，因氨气容易挥发，加热可以促进挥发，则可以用加热的方法。
(5)沉锰过程中，加入碳酸氢铵和氨气，生成碳酸锰沉淀，离子方程式为：Mn2＋＋HCO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋NH3===MnCO3↓＋NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) 。
(6)滤液主要是硫酸铵溶液通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到(NH4)2SO4晶体。
答案 (1)A
(2)MnO2＋Cu2S＋8H＋===S↓＋2Cu2＋＋2Mn2＋＋4H2O
(3)Fe3＋可催化Cu2S被MnO2氧化
(4)CuO或Cu(OH)2 加热
(5)Mn2＋＋HCO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋NH3===MnCO3↓＋NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4))
(6)(NH4)2SO4
7．( 2021·山东潍坊中学检测)某课外兴趣小组为探究某种铝合金(合金元素Mg、Al)是否符合国家质量标准(国家规定其中铝含量不能低于78%)，设计如图装置进行实验。
(1)检验该装置气密性的方法是________________________。
(2)合金样品固体M与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为____________________。
(3)倾斜左边装置使氢氧化钠溶液(足量)与a g合金粉末充分反应，待反应停止后，读取量气管液面之前进行的操作是___________________________________________________。
进入量气管气体的体积为V mL(已折算成标准状况)，若量气管最大量程为50 mL，则固体M中铝的质量范围为________________。此试验所采用的氢氧化钠溶液为0.1 ml·L－1，若要配制450 mL氢氧化钠溶液，称量氢氧化钠的操作是先____________________，
_____________________________待天平平衡后，再__________________g
砝码，在左盘慢慢加入氢氧化钠固体直至天平平衡。
(4)若将装置中的氢氧化钠溶液替换为足量的盐酸，则反应停止后量气管内气体体积________(填“＞”“＜”或“＝”)V mL。
(5)若a＝38 mg，V＝44.8 mL(标准状况)，该合金______(填“符合”或“不符合”)国家标准。
解析 (1)采用“压强差法”检验装置的气密性：向水准管中注入水，向下移动水准管，静置片刻，若水准管中液面与量气管中液面维持一定的高度差，说明装置的气密性良好。
(2)铝合金中合金元素为Mg、Al，合金样品中Al与NaOH溶液反应，离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ＋3H2↑。
(3)Al与NaOH溶液反应生成H2并放出热量，故读取量气管液面前要冷却至室温，上下移动水准管，使量气管和水准管中液面相平。
(4)合金中Mg、Al均能与盐酸反应，且都产生H2，故量气管内气体的体积大于V mL。
(5)若a＝38 mg，V＝44.8 mL(标准状况)，则有n(H2)＝2×10－3 ml，结合反应可知，n(Al)＝ eq \f(4,3) ×10－3 ml，m(Al)＝ eq \f(4,3) ×10－3 ml×27 g/ml＝0.036 g＝36 mg，从而可得该铝合金中铝的含量为 eq \f(36 mg,38 mg) ×100%≈94.7%>78%，故符合国家标准。
答案 (1)连接好装置，向水准管中注水，向下移动水准管，静置片刻。若水准管中液面与量气管中液面维持一定的高度差，说明装置气密性良好
(2)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ＋3H2↑
(3)冷却至室温，量气管中与水准管中液面相平 小于等于0.04 g 在托盘天平左盘上放置一个小烧杯，称量小烧杯的质量 在托盘天平右盘上放置2
(4)＞ (5)符合
知识清单
[重要物质]①铜；②CuO和Cu2O；③Cu(OH)2；④CuSO4；⑤合金
[基本规律]①合金的组成及性质；②金属的冶炼方法与金属活动性的关系
氧化铜
氧化亚铜
颜色、状态
黑色固体
砖红色固体
与酸反
应(H＋)
CuO＋2H＋===
Cu2＋＋H2O
Cu2O＋2H＋===
Cu2＋＋Cu＋H2O
与H2反应
H2＋CuO
eq \(=====,\s\up15(△)) Cu＋H2O
H2＋Cu2O eq \(=====,\s\up15(△))
2Cu＋H2O
转化关系
4CuO eq \(=====,\s\up15(高温),\s\d5( )) 2Cu2O＋O2↑
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＋Fe2O3 eq \(=====,\s\up7(高温)) 2Fe＋Al2O3
原理
应用
①制取熔点较高、活泼性弱于Al的金属，如铬、锰、钨等；
②金属焊接，如野外焊接钢轨等
金属活动
性顺序
K Ca
Na
Mg Al
Zn Fe
Sn Pb
(H)
Cu
Hg
Ag
Pt Au
自然界
中存在
化合态(Fe有陨铁)
少量游离态，
主要化合态
游离态
冶炼
方法
电解法
热还原法
(H除外)
热分
解法
富集
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