2021新高考化学鲁科版一轮复习学案：第3章第5讲　金属材料　复合材料


第5讲　金属材料　复合材料
【2021·备考】
最新考纲
素养落地
1.了解铜及其重要化合物的主要性质及应用。
2.了解铝及其重要化合物的主要性质及应用。
3.能列举合金材料的重要应用。
从宏观与微观相结合的视角多方面、多层次认识金属材料的多样性；以实验为手段探究金属材料的性能及组成，结合金属的性质认识金属冶炼的方法与规律。


『知识梳理』
1.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。有关化学方程式：2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3。
②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。

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
CuO＋H2Cu＋H2O
Cu2O＋H22Cu＋H2O
转化关系
4CuO2Cu2O＋O2↑
3.氢氧化铜
(1)物理性质：蓝色沉淀
(2)化学性质及应用

反应①的化学方程式：Cu(OH)2CuO＋H2O
反应②的化学方程式：Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O
4.铜盐
(1)Cu2(OH)2CO3：名称为碱式碳酸铜，是铜绿、孔雀石的主要成分。

(2)CuSO4·5H2O俗称蓝矾、胆矾。可发生
＋5H2O，无水CuSO4遇水变蓝色，可用于检验水的存在。
(3)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，因此可将胆矾、熟石灰、水配成波尔多液，用来杀灭植物的病毒。
『考向突破』
考向一　铜及其化合物的性质及应用

[题目设计]
1.判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)除去铜粉中混有的CuO，加入稀硝酸，过滤、洗涤、干燥(×)
(2)将铜丝插入浓硫酸加热，反应后把水加入反应器中，观察硫酸铜溶液的颜色(×)
(3)铜锈是铜被空气中的氧气缓慢氧化生成的氧化物(×)
(4)无水硫酸铜可用于检验酒精中是否含有水(√)
(5)CuSO4·5H2O失去结晶水属于物理变化(×)

[题目设计]
2.铜及其化合物反应过程中常伴有颜色变化，回答相关问题。
(1)向胆矾晶体中滴加一滴浓硫酸，固体颜色变化为________。
(2)将红热的铜丝伸入盛有氯气的集气瓶中，生成________的烟。
(3)将铜丝在酒精灯火焰上灼烧后伸入盛乙醇的试管中，铜丝颜色变化为________。
(4)向CuSO4溶液中滴加过量NaOH溶液，充分反应后加热煮沸，固体颜色变化为________。
提示　(1)蓝色出现白斑　(2)棕黄色　(3)红色→黑色→红色　(4)蓝色变为黑色
考向二　铜的冶炼
[命题素材]
铜的冶炼“三方法”
(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。
(3)生物炼铜：“吃岩石的细菌”能耐受铜盐的毒性，并能利用空气中的氧气氧化硫化铜矿石，然后把不溶性的硫化铜转化为可溶性的硫酸铜。
生物炼铜的优点：a.成本低；b.污染小；c.反应条件简单；d.含量(品位)很低的矿石也可以被利用。
[题目设计]
3.工业上由黄铜矿(主要成分为CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：

问题讨论：
(1)冰铜焙烧过程中变化分两步：
Cu2SCu2O
第二步变化中每生成1 mol Cu转移电子数为________。
(2)由泡铜冶炼粗铜，反应的化学方程式为_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)对粗铜进行电解精炼，粗铜连接电源的________极，电解质溶液可选用________溶液。
提示　(1)NA　(2)3Cu2O＋2AlAl2O3＋6Cu　(3)正　CuSO4
考向三　含铜化合物的制备
[命题素材]
实验方案的优劣比较一般考虑以下几个方面
(1)方案可行，能达成目的
(2)原料的利用率高，原料价格低廉
(3)产物、原料对环境无污染
(4)能耗低、步骤少
[题目设计]
4.某研究小组用废铜粉制取胆矾，设计了如下几个实验方案：
(1)Cu硫酸铜溶液CuSO4·5H2O
(2)CuCuO硫酸铜溶液CuSO4·5H2O

问题讨论：
(1)方案(1)中硫酸与硝酸的物质的量的最佳配比为________。
(2)方案(3)中常加入少量FeSO4以加快反应速率，FeSO4的作用为____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)方案(3)与方案(1)、方案(2)比较，优点为_______________________________
___________________________________________________________________。
提示　(1)3∶2　(2)催化作用　(3)原料利用率高，不产生污染性气体，耗能低(步骤少)等

『知识梳理』
1.铝的原子结构与物理性质

2.铝的化学性质

写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：
①
②2Al＋3Cl22AlCl3
③
④2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
⑤2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe(铝热反应)

(1)铝制品在空气中形成一层致密的氧化膜，保护内层金属而不生锈。
(2)铝热反应为置换反应，活泼金属置换不活泼金属，可用于焊接钢轨、冶炼难熔贵重金属。
3.铝的制备及用途
(1)制备原理
电解熔融Al2O3：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。
(2)用途
①纯铝用作导线；②铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。

工业上冶炼铝用电解熔融Al2O3而不用AlCl3，原因是AlCl3为共价化合物，液态不导电。
4.氧化铝
(1)物理性质：难溶于水，熔点高，硬度大。
(2)化学性质(用离子方程式表示)

(3)用途：①制造耐火坩埚；②冶炼铝。
5.从铝土矿(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)提取Al2O3的两大工艺流程：

6.氢氧化铝
(1)物理性质
白色胶状不溶于水的固体，有较强的吸附性。
(2)化学性质
Al(OH)3的电离方程式为


写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：
①Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O；
②Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－；
③2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。
(3)制备
①向铝盐中加入氨水，离子方程式为
Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。
②Na[Al(OH)4]溶液中通入足量CO2，离子方程式为
[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO。
③Na[Al(OH)4]溶液与AlCl3溶液混合：离子方程式为
3[Al(OH)4]－＋Al3＋===4Al(OH)3↓。
7.常见的铝盐
(1)复盐：两种不同的金属离子(或金属离子和铵根离子)和一种酸根离子组成的盐。
(2)明矾净水
①明矾的化学式：KAl(SO4)2·12H2O。
②净水原理：Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋，Al(OH)3胶体吸附水中的色素与杂质形成沉淀而净水。
『考向突破』
考向一　铝及其化合物的性质及应用

[题目设计]
1.判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)铝在空气中耐腐蚀，所以铝是不活泼金属(×)
(2)冶炼铝时常用焦炭作还原剂(×)
(3)铝制餐具不能长时间存放酸性、碱性食物(√)
(4)MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂(×)
(5)铝条用砂纸打磨后插入浓硝酸中产生红棕色气体(×)
(6)强酸性溶液中铝元素以Al3＋形式存在，强碱性溶液中铝元素以[Al(OH)4]－形式存在(√)
(7)氢氧化铝具有弱碱性，可用于制胃酸中和剂(√)
(8) Al2O3熔点高，可用作耐高温材料(√)
(9)向Al2(SO4)3溶液中加入过量氨水的离子方程式：
Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH(√)
(10)氯化铝溶液滴入浓NaOH溶液中，产生大量白色沉淀(×)

[题目设计]
2.铝是一种日常生活中应用广泛的金属，回答下列问题。
(1)铝制品在空气中具有较强的抗腐蚀性，原因是__________________________
___________________________________________________________________。
(2)铝可溶于烧碱溶液，反应的离子方程式为_____________________________
___________________________________________________________________，
反应中的氧化剂为________。
(3)Al与Fe2O3可发生铝热反应置换出Fe，但工业上却不用此法冶铁，原因是___________________________________________________________________。
提示　(1)铝在空气中形成一层致密的氧化膜，把金属铝与空气隔开，对内部金属起到保护作用
(2)2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑　H2O
(3)Al价格较贵、生产成本高
3.现有下列四种试剂：a.浓盐酸　b.浓硝酸　c.浓硫酸　d.浓氢氧化钠溶液
回答下列问题：
(1)除去铁粉中少量铝粉，可选用上述试剂中的________(填字母，下同)。
(2)除去铜粉中少量铝粉，可选用上述试剂中的________。
提示　(1)d　(2)ad
考向二　铝的化合物的性质及应用

[题目设计]
4.Al2O3、Al(OH)3为常见的两性氧化物、两性氢氧化物。
回答下列问题：
(1)探究二者的两性，可选用的试剂为________。
(2)用化学方法去除铝表面的氧化物可选用的试剂为________。
答案　(1)NaOH溶液、稀盐酸(其它合理答案也可)
(2)NaOH溶液、稀盐酸(其它合理答案也可)
5.设计实验除去下列物质中的杂质(括号内为杂质)
(1)Mg(OH)2[Al(OH)3]____________________________________________；
(2)Al(OH)3[Mg(OH)2]____________________________________________；
(3)MgSO4溶液[Al2(SO4)3]___________________________________________；
(4)Al2(SO4)3溶液(MgSO4)___________________________________________。
提示　(1)向混合物中加入过量NaOH溶液，过滤(其它答案合理也可)
(2)向混合物中加入过量NH4Cl溶液，过滤(其它答案合理也可)
(3)向溶液中加入过量MgO，过滤(向溶液中加入过量NaOH溶液后过滤，向所得沉淀中加入稀硫酸溶解即可)
(4)向溶液中加入过量NaOH溶液，过滤，向滤液中通入过量CO2，过滤，再向过滤所得沉淀中加入稀硫酸溶解即可。
考向三　铝盐性质及应用
[题目设计]
6.铝盐是工农业生产中的重要原料，回答下列相关问题：
(1)AlCl3溶液的配制方法：取AlCl3固体少许，_____________________________
____________________________________________________________________。
(2)由AlCl3溶液制取AlCl3·6H2O的方法：_______________________________
________________________________________________________________。
(3)泡沫灭火器工作时反应的离子方程式为____________________________
________________________________________________________________。
外筒(铁筒)中所盛试剂为________。
(4)[Al(OH)4]－与HCO在溶液中不能共存，二者反应的离子方程式为____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(5)明矾的净水原理为_________________________________________________
(用离子方程式表示)。如果溶液pH过低，净水效果________(填“提高”或“降低”)。
提示　(1)溶于盛有浓盐酸的烧杯中
(2)加入盐酸后蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
(3)Al3＋＋3HCO===Al(OH)3↓＋3CO2↑　NaHCO3溶液
(4)[Al(OH)4]－＋HCO===Al(OH)3↓＋CO＋H2O
(5)Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋　降低

『知识梳理』
1.合金


(1)合金的物理性质相比于成分金属有所改变，但合金中各成分金属的化学性质仍然不变。
(2)形成合金的条件：组分金属能形成共熔体。
2.金属冶炼的一般方法
(1)金属在自然界中的存在

(2)金属冶炼的一般步骤

(3)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)。
(4)金属冶炼的方法(用化学方程式表示)


(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：

3.铝热反应
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＋Fe2O3Al2O3＋2Fe
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。
[链接新教材]
(新教材RJ第二册P128 9习题变式练)
以金红石(主要成分为TiO2)为原料生产金属钛(Ti)的步骤如下：
ⅰ.高温下，向金红石与焦炭的混合物中通入Cl2，得到TiCl4和一种可燃性气体；
ⅱ.在稀有气体(如Ar)氛围中加热，用镁与TiCl4反应可得到钛。
请回答下列有关问题：
①写出上述两步反应的化学方程式______________________________________
___________________________________________________________________。
②步骤ⅱ中稀有气体氛围的作用为____________________________________。
③如步骤ⅱ中有水蒸汽进入则会生成TiOCl2，试写出该反应的化学方程式为___________________________________________________________________。
④制得钛中常含有少量镁，可加入盐酸后________(填一种分离方法)得到钛。
答案　(1)TiO2＋2Cl2＋2CTiCl4＋2CO、TiCl4＋2Mg2MgCl2＋Ti
(2)隔绝空气(保护气)
(3)TiCl4＋H2O===TiOCl2＋2HCl
(4)过滤
『考向突破』
考向一　合金的成分与性能

[题目设计]
1.判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)合金材料中不可能含有非金属元素(×)
(2)合金中各种元素的含量一定，所以合金是纯净物(×)
(3)合金的硬度一般大于成分金属，而熔点一般低于成分金属(√)
(4)镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物，可作储氢材料(√)
(5)Na(Hg)俗称钠汞剂，其中Hg元素化合价为－1价(×)

[题目设计]
2.所谓合金，就是不同种金属(也包括一些非金属)在熔化状态下形成的一种熔合物，根据下列四种金属的熔沸点：

Na
Cu
Al
Fe
熔点
97.5 ℃
1 083 ℃
660 ℃
1 535 ℃
沸点
883 ℃
2 595 ℃
2 200 ℃
3 000 ℃
其中能与Na形成合金的是________。
提示　Al
考向二　金属矿物的开发利用

[题目设计]
3.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___________________________________________________________________。
提示　(1)灼烧、加盐酸等　(2)热还原　2Cu2O＋C4Cu＋CO2↑

[题目设计]
4.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__________________________________________。
提示　弱　Ba的沸点比Al低，高温变成Ba蒸气，促进反应向右进行


素养说明：化学工艺流程题是近几年高考的热点题型。试题以工农业生产为背景，与产品提纯、环境保护、生产成本等相融合，依托生产流程，考查物质的制备、分离、提纯、检验等。通过识图联题培养学生“宏观辨识与微观探析”素养，结合流程中的初始原料与目的产物分析物质的去向及相关化工措施、化学试剂的选择，培养学生信息提取、加工、整合、运用能力，借助建模手段突破解题的关键，同时帮助学生树立绿色环保的化学理念。
1.工艺流程题过程解读

(1)读流程图
①箭头：箭头进入的是投料(反应物)、出去的是主产物或副产物(生成物)。
②三线：出线和进线均表示物料流向或操作流程，可逆线表示物质循环。
(2)解题要点
①审题要点：a.了解生产目的、原料及产品；b.了解题目提供的信息；c.分析各步的反应条件、原理及物质成分；d.理解物质分离、提纯、条件控制等操作的目的及要点。
②答题切入点：a.原料及产品的分离提纯，b.生产目的及反应原理；c.生产要求及反应条件；d.有关产率、产量及组成的计算；e.绿色化学。
2.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
3.分离提纯中的各种答题规范
判断沉淀剂过量的答题规范
沉淀剂过量的目的是使杂质离子沉淀完全。判断沉淀剂已过量的一般操作规范是把反应后的混合物静置一段时间，吸取少量上层清液，置于一洁净的试管中，再滴加少量的沉淀剂，若没有沉淀生成，则证明沉淀剂已过量。
洗涤沉淀时的答题规范
由于沉淀生成时，表面吸附一定量的离子，因此，过滤后要进行沉淀的洗涤。洗涤规范是向过滤得到的沉淀上慢慢注入适量蒸馏水至刚好浸没沉淀，然后静置，让其自然流下，重复以上操作2～3次，直至洗涤干净。为了减少沉淀的溶解，可用冰水或有机溶剂洗涤。
检验沉淀洗涤干净的答题规范
检验沉淀是否洗涤干净，主要是检验洗涤液中是否还含有在溶液中吸附的离子。一般的检验规范是取少量最后一次的洗涤液，置于一洁净的试管中，再滴加少量的检验试剂，若没有特征现象出现，则证明沉淀已洗涤干净。
溶液结晶答题规范
从溶液中得到带结晶水的晶体的操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。
除杂答题规范
在书写某一步骤是为了除杂时，应该规范回答，“是为了除去××杂质”，“除杂”等一类万能式的回答是不能得分的。
题型一　以物质制备为目的的化学工艺流程
【典例1】　(2019·课标全国Ⅰ，26)硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工业。一种以硼镁矿(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：

回答下列问题：
(1)在95 ℃“溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为____________________________________________________________________。
(2)“滤渣1”的主要成分有________。为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3＋离子，可选用的化学试剂是________。
(3)根据H3BO3的解离反应：H3BO3＋H2OH＋＋B(OH)，Ka＝5.81×10－10，可判断H3BO3是________酸；在“过滤2”前，将溶液pH调节至3.5，目的是____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(4)在“沉镁”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的离子方程式为____________________________________________________________________，
母液经加热后可返回________工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是______________________________________________________________。
解析　(1)硫酸铵溶液中存在平衡：NH＋H2ONH3·H2O＋H＋，硼酸镁能与水解出的H＋反应，促进平衡向右移动，生成的一水合氨浓度增大，因溶液中存在平衡NH3·H2ONH3＋H2O，一水合氨浓度增大，促进NH3·H2O分解产生NH3。用NH4HCO3溶液吸收氨气，发生的反应为NH4HCO3＋NH3===(NH4)2CO3。(2)二氧化硅、氧化铁、氧化铝不溶于硫酸铵溶液，滤渣1的主要成分是二氧化硅、氧化铁、氧化铝。检验Fe3＋的试剂可选用KSCN。(3)由题给硼酸的解离反应方程式知，硼酸是一元弱酸。“过滤2”之前，调节pH≈3.5目的是将硼元素转化为硼酸，促进硼酸析出。(4)“沉镁”中，碳酸铵溶液与硫酸镁溶液发生双水解反应生成碱式碳酸镁：2MgSO4＋2(NH4)2CO3＋H2O===Mg(OH)2·MgCO3↓＋2(NH4)2SO4＋CO2↑，或者反应生成碱式碳酸镁和碳酸氢盐。母液含硫酸铵，可以将母液返回“溶浸”工序循环使用，体现绿色化学理念和环境保护思想。碱式碳酸镁转化成轻质氧化镁，联系碳酸镁、氢氧化镁受热都能分解生成氧化镁，也可以联系碱式碳酸铜分解生成氧化铜、水和二氧化碳，可知采用的方法是高温焙烧法，MgCO3·Mg(OH)22MgO＋H2O＋CO2↑。
答案　(1)NH4HCO3＋NH3===(NH4)2CO3
(2)SiO2、Fe2O3、Al2O3　KSCN
(3)一元弱　将硼元素转化为H3BO3，促进析出
(4)2Mg2＋＋3CO＋2H2O===Mg(OH)2·MgCO3↓＋2HCO[或2Mg2＋＋2CO＋H2O===Mg(OH)2·MgCO3↓＋CO2↑]　溶浸　高温焙烧
题型二　以物质分离提纯为目的的化学工艺流程
【典例2】　(2016·课标全国Ⅲ，28)以硅藻土为载体的五氧化二钒(V2O5)是接触法生产硫酸的催化剂。从废矾催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为：
物质
V2O5
V2O4
K2SO4
SiO2
Fe2O3
Al2O3
质量分数/%
2.2～2.9
2.8～3.1
22～28
60～65
1～2
<1
以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：

回答下列问题：
(1)“酸浸”时V2O5转化为VO，反应的离子方程式为____________________________________________________________________
___________________________________________________________________，
同时V2O4转化成VO2＋。“废渣1”的主要成分是________。
(2)“氧化”中欲使3 mol的VO2＋变为VO，则需要氧化剂KClO3至少为________ mol。
(3)“中和”作用之一是使钒以V4O形式存在于溶液中。“废渣2”中含有________。
(4)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为：4ROH＋V4OR4V4O12＋4OH－(ROH为强碱性阴离子交换树脂)。为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈________性(填“酸”、“碱”或“中”)。
(5)“流出液”中阳离子最多的是________。
(6)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3)沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
解析　


答案　(1)V2O5＋2H＋===2VO＋H2O　SiO2
(2)0.5　(3)Fe(OH)3、Al(OH)3
(4)碱　(5)K＋
(6)2NH4VO3V2O5＋H2O↑＋2NH3↑
精准训练6　无机化学工艺流程的分析
1.(2019·课标全国Ⅲ，26)高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备，工艺如图所示。回答下列问题：

相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1 mol·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
金属离子
Mn2＋
Fe2＋
Fe3＋
Al3＋
Mg2＋
Zn2＋
Ni2＋
开始沉淀的pH
8.1
6.3
1.5
3.4
8.9
6.2
6.9
沉淀完全的pH
10.1
8.3
2.8
4.7
10.9
8.2
8.9
(1)“滤渣1”含有S和________；写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式_______________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)“氧化”中添加适量的MnO2的作用是_____________________________
________________________________________________________________。
(3)“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为________～6之间。
(4)“除杂1”的目的是除去Zn2＋和Ni2＋，“滤渣3”的主要成分是________。
(5)“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2＋。若溶液酸度过高，Mg2＋沉淀不完全，原因是_________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(6)写出“沉锰”的离子方程式__________________________________________。
(7)层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为LiNixCoyMnzO2，其中Ni、Co、Mn的化合价分别为＋2、＋3、＋4。当x＝y＝时，z＝________。
解析　(1)硫化锰矿中硅元素主要以SiO2或不溶性硅酸盐形式存在，则“滤渣1”的主要成分为S和SiO2(或不溶性硅酸盐)。结合“滤渣1”中含S，可知“溶浸”时MnO2与MnS在酸性条件下发生氧化还原反应生成MnSO4和S，根据得失电子守恒可配平该反应。(2)“溶浸”后溶液中含Fe2＋，“氧化”中加入的适量MnO2能将Fe2＋氧化为Fe3＋。(3)“调pH”除去Fe3＋和Al3＋时，结合表格中数据信息可知需控制溶液的pH在4.7～6之间。(4)“除杂1”中加入Na2S能将Zn2＋和Ni2＋分别转化为沉淀除去，故“滤渣3”的主要成分为NiS和ZnS。(5)“除杂2”中F－与Mg2＋反应生成MgF2沉淀，若溶液酸度过高，则F－与H＋结合生成弱电解质HF，导致MgF2(s)Mg2＋(aq)＋2F－(aq)平衡向右移动，Mg2＋不能完全除去。(6)“沉锰”时Mn2＋与HCO反应生成MnCO3并放出CO2，由此可写出离子方程式。(7)化合物LiNixCoyMnzO2中，当x＝y＝时，根据化合价代数和为0得1＋2×＋3×＋4z－2×2＝0，解得z＝。
答案　(1)SiO2(不溶性硅酸盐)　MnO2＋MnS＋2H2SO4===2MnSO4＋S＋2H2O　(2)将Fe2＋氧化为Fe3＋
(3)4.7　(4)NiS和ZnS　(5)F－与H＋结合形成弱电解质HF，MgF2Mg2＋＋2F－平衡向右移动
(6)Mn2＋＋2HCO===MnCO3↓＋CO2↑＋H2O
(7)
2.(2020·山东等级考试模拟，19)普通立德粉(BaSO4·ZnS)广泛用于工业生产中，可利用ZnSO4和BaS共沉淀法制备。以粗氧化锌(含Zn、CuO、FeO等杂质)和BaSO4为原料制备立德粉的流程如下：

(1)生产ZnSO4的过程中，反应器Ⅰ要保持强制通风，原因是___________________________________________________________________。
(2)加入锌粉的主要目的是__________________________________________
(用离子方程式表示)。
(3)已知KMnO4在酸性环境中被还原为Mn2＋，在弱酸性、弱碱性溶液中被还原为MnO2，在碱性环境中被还原为MnO。据流程判断，加入KMnO4时溶液的pH应调至________________；
a.2.2～2.4 b.5.2～5.4 c.12.2～12.4
滤渣Ⅲ的成分为________________。
(4)制备BaS时，按物质的量之比计算，BaSO4和碳粉的投料比要大于1∶2，目的是________________；生产过程中会有少量氧气进入反应器Ⅳ，反应器Ⅳ中产生的尾气需用碱液吸收，原因是__________________________________________。
(5)普通立德粉(BaSO4·ZnS)中ZnS含量为29.4%。高品质银印级立德粉中ZnS含量为62.5%。在ZnSO4、BaS、Na2SO4、Na2S中选取三种试剂制备银印级立德粉。所选试剂为________，反应的化学方程式为________________________________
(已知BaSO4的相对分子质量为233。ZnS的相对分子质量为97)。
解析　分析流程中的相关反应：反应器Ⅰ中粗氧化锌中所含Zn、CuO、FeO与硫酸反应，不溶性杂质以滤渣Ⅰ的形式过滤分离；反应器Ⅱ中用Zn置换溶液中Cu2＋；反应器Ⅲ中用KMnO4氧化Fe2＋，同时控制pH，在弱酸性、弱碱性环境中，产生MnO2和Fe(OH)3沉淀得到净化的ZnSO4溶液；反应器Ⅳ中BaSO4＋2C===BaS＋2CO2制备BaS；反应器Ⅴ用ZnSO4和BaS共沉淀制备立德粉。所以反应器Ⅰ中Zn与硫酸反应产生氢气，保持强制通风，避免氢气浓度过大而易发生爆炸，出现危险。反应器Ⅱ除Cu2＋，Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu。反应器Ⅲ除Fe2＋，同时在弱酸性、弱碱性环境中KMnO4还原为MnO2，以滤渣形式分离。反应器Ⅳ中BaSO4＋2C===BaS＋2CO2，BaSO4＋4C===BaS＋4CO，投料比要大于1∶2，避免产生CO等有毒气体；生产过程中会有少量氧气进入反应器Ⅳ，将BaS氧化产生SO2等有毒气体需用碱液吸收。已知BaSO4的相对分子质量为233。ZnS的相对分子质量为97，ZnS含量为29.4%，立德粉为BaSO4·ZnS；ZnS含量为62.5%，立德粉(BaSO4·4ZnS)。故反应的化学方程式为：4ZnSO4＋BaS＋3Na2S===BaSO4·4ZnS＋3Na2SO4。
答案　(1)反应中产生氢气，达一定浓度后易爆炸，出现危险，需要通风
(2)Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
(3)b　MnO2和Fe(OH)3
(4)避免产生CO等有毒气体；尾气中含有的SO2等有毒气体
(5)ZnSO4、BaS、Na2S　4ZnSO4＋BaS＋3Na2S===BaSO4·4ZnS＋3Na2SO4
3.利用水钴矿(主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO、SiO2等)可以制取多种化工试剂，以下为草酸钴晶体和氯化钴晶体的制备流程图，回答下列问题：

已知：①浸出液中含有的阳离子主要有H＋、Co2＋、Fe2＋、Mn2＋、Al3＋、Mg2＋、Ca2＋等。
②沉淀Ⅰ中只含有两种沉淀。
③流程中部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表所示：
沉淀物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Co(OH)2
Al(OH)3
Mn(OH)2
开始沉淀
2.7
7.6
7.6
4.0
7.7
完全沉淀
3.7
9.6
9.2
5.2
9.8
(1)浸出过程中Co2O3发生反应的离子方程式为____________________________
___________________________________________________________________。
(2)NaClO3在浸出液中发生反应的离子方程式为___________________________
___________________________________________________________________。
(3)加入Na2CO3调pH至5.2，目的是____________________________________
__________________________________________________________________；
萃取剂层含锰元素，则沉淀Ⅱ的主要成分为_____________________________。
(4)操作Ⅰ包括：将水层加入浓盐酸调整pH为2～3，________、________、过滤、洗涤、减压烘干等过程。
(5)为测定粗产品中CoCl2·6H2O的含量，称取一定质量的粗产品溶于水，加入足量硝酸酸化的硝酸银溶液，过滤、洗涤、干燥，测沉淀质量。通过计算发现粗产品中CoCl2·6H2O质量分数大于100%，其原因可能是______________________
______________________________________________(回答一条原因即可)。
(6)将5.49 g草酸钴晶体(CoC2O4·2H2O)置于空气中加热，受热过程中不同温度范围内分别得到一种固体物质，其质量如表。
温度范围/℃
固体质量/g
150～210
4.41
290～320
2.41
经测定，整个受热过程，只产生水蒸气和CO2气体，则290～320 ℃温度范围，剩余的固体物质化学式为________。(已知：CoC2O4·2H2O的摩尔质量为183 g·mol－1)
解析　(1)浸出过程中，Co2O3与盐酸、Na2SO3发生反应，Co2O3转化为Co2＋，Co元素化合价降低，则S元素化合价升高，SO转化为SO，根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒配平离子方程式：Co2O3＋4H＋＋SO===2Co2＋＋SO＋2H2O。(2)NaClO3加入浸出液中，将Fe2＋氧化为Fe3＋，ClO被还原为Cl－，反应的离子方程式为ClO＋6Fe2＋＋6H＋===6Fe3＋＋Cl－＋3H2O。(3)根据工艺流程图，结合表格中提供的数据可知，加Na2CO3调pH至5.2，目的是使Fe3＋和Al3＋沉淀完全。滤液Ⅰ中含有的金属阳离子为Co2＋、Mn2＋、Mg2＋、Ca2＋等，萃取剂层含锰元素，结合流程图中向滤液Ⅰ中加入了NaF溶液，知沉淀Ⅱ为MgF2、CaF2。(4)经过操作Ⅰ由溶液得到结晶水合物，故除题中已知过程外，操作Ⅰ还包括蒸发浓缩、冷却结晶。(5)根据CoCl2·6H2O的组成及测定过程分析，造成粗产品中CoCl2·6H2O的质量分数大于100%的原因可能是：含有氯化钠杂质，使氯离子含量增大或结晶水合物失去部分结晶水，导致相同质量的固体中氯离子含量变大。(6)整个受热过程中只产生水蒸气和CO2气体，5.49 g CoC2O4·2H2O为0.03 mol，固体质量变为4.41 g时，质量减少1.08 g，恰好为0.06 mol H2O的质量，因此4.41 g固体为0.03 mol CoC2O4。依据原子守恒知，生成n(CO2)＝0.06 mol，m(CO2)＝0.06 mol×44 g·mol－1＝2.64 g。而固体质量由4.41 g变为2.41 g时，质量减少2 g，说明290～320 ℃内发生的不是分解反应，参加反应的物质还有氧气。则参加反应的m(O2)＝2.64 g－2 g＝0.64 g，n(O2)＝0.02 mol；n(CoC2O4)∶n(O2)∶n(CO2)＝0.03∶0.02∶0.06＝3∶2∶6，依据原子守恒，配平化学方程式：3CoC2O4＋2O2Co3O4＋6CO2，故290～320 ℃温度范围，剩余固体物质的化学式为Co3O4(或CoO·Co2O3)。
答案　(1)Co2O3＋SO＋4H＋===2Co2＋＋SO＋2H2O
(2)ClO＋6Fe2＋＋6H＋===Cl－＋6Fe3＋＋3H2O
(3)使Fe3＋和Al3＋沉淀完全　CaF2和MgF2
(4)蒸发浓缩　冷却结晶
(5)粗产品中结晶水含量低(或粗产品中混有氯化钠杂质)
(6)Co3O4(或CoO·Co2O3)
4.(2018·课标全国Ⅱ，26)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范围如下：
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)在焙烧过程中ZnS和O2反应生成ZnO和SO2。(2)溶液中的Pb2＋与SO不能共存生成PbSO4沉淀，SiO2不溶于H2SO4，即滤渣1中含SiO2和PbSO4。氧化除杂过程中O2能将溶液中Fe2＋氧化生成Fe3＋，加入ZnO能调节溶液的pH，促进Fe3＋完全水解。由题表知Fe2＋、Zn2＋开始沉淀和沉淀完全时的pH非常接近，若不通入O2使Fe2＋氧化为Fe3＋，加入ZnO后无法除去Fe2＋，会影响Zn的纯度。(3)根据题中信息可知还原除杂工序中涉及的离子反应为Cd2＋＋Zn===Cd＋Zn2＋。(4)结合图示可知电解ZnSO4溶液时生成Zn，即电解时Zn2＋在阴极被还原，电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn。沉积Zn后的电解液中主要含有H2SO4，可返回溶浸工序中继续使用。
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

基础知识巩固
1.随着科学技术的发展，新材料层出不穷。下列属于金属材料的是(　　)
A.生物陶瓷 B.钢化玻璃
C.钛合金 D.水泥
答案　C
2.下列关于铝及其化合物的说法不正确的是(　　)
A.Al既可用于食品包装，也可用作建筑材料
B.Al2O3既可用来冶炼金属Al，也可用作耐火材料
C.明矾[KAl(SO4)2·12H2O]既可用作净水剂，也可用作消毒剂
D.Al(OH)3既可用作治疗胃酸过多的药物，也可用来制备一些铝盐
答案　C
3.镁铝合金质优体轻，又不易锈蚀，被大量用于航空工业、造船工业、日用化工等领域。下列关于镁铝合金性质的叙述中，正确的是(　　)
A.此合金的熔点比镁和铝的熔点都高
B.此合金能全部溶解于稀盐酸中
C.此合金能全部溶解于氢氧化钠溶液中
D.此合金的硬度比镁和铝的硬度都小
答案　B
4.(2019·安徽江淮十校第二次联考)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
解析　A项，铜粉与硫粉混合加热反应生成Cu2S，错误；B项，Cu与过量浓硫酸反应后的溶液稀释时应将反应后的溶液倒入盛水的烧杯中，错误；C项，CuSO4溶液Cu(OH)2CuO，正确；D项，水解后的体系中有稀硫酸，与Cu(OH)2反应，加热时不产生Cu2O，错误。
答案　C
考试能力过关
5.(2020·朝阳区模拟)某小组用打磨过的铝片进行如下实验，下列分析不合理的是(　　)

A.①中铝片发生了钝化
B.②中产生的气泡可能是氮氧化合物
C.③中沉淀溶解的离子方程式是Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－
D.②中加水稀释过程中，仅发生了氧化还原反应
解析　浓硝酸具有强氧化性，常温下铝在浓硝酸中发生钝化，故A正确；加水稀释硝酸浓度变稀，产生气泡说明铝和稀硝酸发生反应生成一氧化氮气体，②中产生的气泡可能是氮氧化合物，故B正确；③中沉淀溶解是氢氧化铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水，反应的离子方程式是Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)3]－，故C正确；②中加水稀释过程中，铝表面形成的氧化物薄膜溶于稀硝酸为复分解反应，过程中不仅发生了氧化还原反应，故D错误。
答案　D
6.(2018·浙江选考)某同学通过如下流程制备氧化亚铜：

已知：CuCl难溶于水和稀硫酸；Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O
下列说法不正确的是(　　)
A.步骤②中的SO2可用Na2SO3替换
B.步骤③中为防止CuCl被氧化，可用SO2水溶液洗涤
C.步骤④发生反应的离子方程式为2CuCl＋2OH－Cu2O＋2Cl－＋H2O
D.如果Cu2O试样中混有CuCl和CuO杂质，用足量稀硫酸与Cu2O试样充分反应，根据反应前、后固体质量可计算试样纯度
解析　步骤②中SO2的主要作用是将CuCl2还原为CuCl，Na2SO3同样具有还原性，可以替换，A项正确；SO2水溶液具有还原性，可以防止CuCl被氧化，B项正确；C项正确；如果Cu2O试样中混有CuCl和CuO杂质，用足量稀硫酸与Cu2O试样充分反应后，得到的固体中含有CuCl和Cu，此时无法计算试样纯度，D项错误。
答案　D
7.某化学兴趣小组设计从铜氨溶液中回收和制取胆矾流程简图如下：

(1)反应Ⅱ是铜氨溶液中的Cu(NH3)与有机物RH反应，写出该反应的离子方程式：_________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
操作②用到的主要仪器名称为________，其目的是(填序号)________。
a.富集铜元素
b.使铜元素与水溶液中的物质分离
c.增加Cu2＋在水中的溶解度

(2)反应Ⅲ是有机溶液中的CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和________。若操作③使用如图装置，图中存在的错误是____________________________________。
(3)操作④以石墨作电极电解CuSO4溶液。阴极析出铜，阳极产物是________。操作⑤由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是_______________________________。
解析　(1)由流程图知，铜氨溶液中的Cu(NH3)与有机物RH反应后得到CuR2和NH3、NH4Cl，所以该反应的离子方程式为：Cu(NH3)＋2RH===2NH＋2NH3↑＋CuR2；通过操作②，可以富集铜元素，同时使铜元素与水溶液中其他物质分离，故选a、b。(2)CuR2中R为－1价，再结合流程图可知反应Ⅲ是有机溶液中的CuR2与稀硫酸发生反应生成CuSO4和RH。
答案　(1)Cu(NH3)＋2RH===2NH＋2NH3↑＋CuR2　分液漏斗　ab
(2)RH　分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁、液体过多
(3)O2、H2SO4　加热浓缩、冷却结晶、过滤
8.辉铜矿石主要含有硫化亚铜(Cu2S)及少量SiO2。一种以辉铜矿石为原料制备硝酸铜的工艺流程如图所示。

(1)“浸取”时，为了提高浸取速率可采取的措施有____________________________________________________________________
______________________________________________________(任写一点)；
写出“浸取”过程中Cu2S溶解时发生反应的离子方程式：
_____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)“保温除铁”过程中，加入CuO的目的是_________________________；
“蒸发浓缩、冷却结晶”过程中，加入HNO3溶液，其目的是
___________________________________________________________________。
(3)气体NOx与氧气混合后通入水中能生成流程中可循环利用的一种物质，该反应的化学方程式为___________________________________________________；
向。“滤液M”中加入(或通入)________(填选项字母)，可得到另一种可循环利用的物质。
a.铁 b.氯气 c.高锰酸钾溶液
(4)“回收S”过程中温度控制在50～60 ℃，不宜过高或过低的原因是____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
解析　(1)“浸取”时，通过粉碎矿石、升高温度或者进行搅拌等措施都可以提高浸取速率；将“浸取”后的矿渣在50～60 ℃下用苯溶解可得到单质S，可知“浸取”过程中有单质S生成，反应的离子方程式为Cu2S＋4Fe3＋===2Cu2＋＋4Fe2＋＋S。(2)“保温除铁”过程中，加入CuO可反应掉多余的HNO3，调节溶液pH，使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去，且不引入新的杂质；“蒸发浓缩、冷却结晶”过程中，加入HNO3溶液可抑制Cu2＋的水解。(3)气体NOx与氧气混合后通入水中能生成流程中可循环利用的一种物质HNO3，反应的化学方程式为4NOx＋(5－2x)O2＋2H2O===4HNO3；“滤液M”为氯化亚铁溶液，向其中通入氯气反应后生成的氯化铁也是可循环利用的物质。(4)“回收S”过程中温度应控制在50～60 ℃，温度过高，苯易挥发；温度过低，矿渣的溶解速率小。
答案　(1)粉碎矿石(合理即可)　Cu2S＋4Fe3＋===2Cu2＋＋4Fe2＋＋S
(2)调节溶液pH，使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去 抑制Cu2＋的水解
(3)4NOx＋(5－2x)O2＋2H2O===4HNO3　b
(4)温度过高，苯易挥发；温度过低，矿渣的溶解速率小

[A级　全员必做题]
1.明代《天工开物》记载“火法”冶炼锌：“炉甘石十斤，装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红……冷定，毁罐取出……即倭铅也”(注：炉甘石的主要成分为碳酸锌，泥罐中掺有煤炭)。下列说法不正确的是(　　)
A.倭铅是指金属锌和铅的混合物
B.煤炭中起作用的主要成分是C
C.冶炼Zn的过程中有氧化还原反应发生
D.该冶炼锌的方法属于热还原法
解析　A项，由题意可知，倭铅是指金属锌，不是混合物；B项，反应中C作还原剂，则煤炭中起作用的主要成分是C；C项，碳酸锌与碳在高温下反应生成锌和一氧化碳，有氧化还原反应发生；D项，该反应是利用碳还原碳酸锌生成锌单质，属于热还原法。
答案　A
2.(2020·株洲检测)《本草图经》描述：“绿矾形似朴消(Na2SO4·10H2O)而绿色，取此物置于铁板上，聚炭，之囊袋，吹令火炽，其矾即沸，流出，色赤如融金汁者是真也。”下述说明中正确的是(　　)
①绿矾又称胆矾，化学式为CuSO4·5H2O　②绿矾的分解过程中发生了氧化还原反应　③“色赤”物质可能是铜单质　④流出的液体中可能含有硫酸
A.①③ B.②④
C.②③ D.①④
答案　B
3.(2019·福州质检)科技工作者提出用铝粉处理含亚硝酸盐废水的思路：调节亚硝酸盐废水的酸碱性，使其pH＞12，然后加入适量的铝粉、搅拌，从而达到预期目的。下列判断错误的是(　　)
A.处理废水时铝单质转化为Al3＋
B.处理废水时亚硝酸盐被还原
C.处理过程中，OH－参与了反应
D.铝粉颗粒大小影响废水处理的速率
解析　pH＞12，溶液显碱性，则处理废水时，铝单质转化为AlO，A项错误；铝是金属，具有还原性，因此处理废水时，亚硝酸盐被还原，B项正确；处理废水时铝单质转化为AlO，这说明OH－参与了反应，C项正确；固体反应物的表面积越大，反应速率越快，因此铝粉颗粒的大小影响废水处理的速率，D项正确。
答案　A
4.氢化亚铜(CuH)是一种难溶物质，用CuSO4溶液和另一种“反应物”在40～50 ℃时反应可生成它。CuH不稳定，易分解；CuH在氯气中能燃烧，跟盐酸反应能产生气体。下列有关推断中错误的是(　　)
A.这里的“另一种反应物”具有还原性
B.CuH可作氧化剂、还原剂
C.CuH＋Cl2===CuCl＋HCl(燃烧)
D.CuH＋HCl===CuCl＋H2↑(常温)
解析　CuH具有强还原性，与Cl2反应的化学方程式为2CuH＋3Cl2===2CuCl2＋2HCl，C项错误。
答案　C
5.(2020·嘉祥一中月考)某化学兴趣小组进行了有关Cu、硝酸、硫酸化学性质的实验，实验过程如图所示。下列有关说法正确的是(　　)

A.实验①中溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产生，说明稀硝酸被Cu还原为NO2
B.实验③中滴加稀硫酸，铜片继续溶解，说明稀硫酸的氧化性比稀硝酸强
C.实验③发生反应的化学方程式为3Cu＋Cu(NO3)2＋4H2SO4===4CuSO4＋2NO↑＋4H2O
D.由上述实验可得出结论：Cu在常温下既可以和稀硝酸反应，也可以和稀硫酸反应
解析　A项，稀硝酸与Cu反应的产物为NO，在试管口与O2反应生成NO2，错误；B项，实验③中滴加稀硫酸，溶液中有NO，发生3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，错误；D项，由B项知铜溶解仍然是NO在酸性条件下氧化Cu，Cu不与稀硫酸反应，错误。
答案　C
6.某同学利用下列实验探究金属铝与铜盐溶液的反应：

下列说法正确的是(双选)(　　)
A.由实验1可以得出结论：金属铝的活泼性弱于金属铜
B.实验2中生成红色物质的离子方程式为2Al＋3Cu2＋===2Al3＋＋3Cu
C.溶液中阴离子种类不同是导致实验1、2出现不同现象的原因
D.由上述实验可推知：用砂纸打磨后的铝片分别与H＋浓度均为0.2 mol·L－1的盐酸和硫酸溶液反应，后者更剧烈
解析　A项，Al比Cu活泼，错误；B项，正确；C项，比较实验1、实验2可知二者的不同之处为二者中分别含有SO、Cl－，故二者现象不同是由于二者所含阴离子种类不同，正确；D项，由C项可知SO能使反应速率变慢，故Al与盐酸反应剧烈，错误。
答案　BC
7.(2020·通州区模拟)向铜屑、稀盐酸和铁盐的混合溶液中持续通入空气可制备氯化铜。其反应过程如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A.Fe3＋对该反应有催化作用
B.该过程中的Fe3＋可由Fe(NO3)3提供
C.可用K3[Fe(CN)6]溶液区分Fe2＋与Fe3＋
D.制备CuCl2的总反应为2Cu＋O2＋4HCl===2CuCl2＋2H2O
解析　依据题图可知，Cu与Fe3＋反应生成Fe2＋和Cu2＋，Fe2＋与O2、HCl反应生成Fe3＋和H2O，所以Fe3＋作催化剂，故A正确；Fe(NO3)3溶液为强酸弱碱盐，NO酸性环境下能够氧化Cu，本身被还原为NO，NO会引起空气污染，故B错误；K3[Fe(CN)6]溶液遇到Fe2＋反应生成蓝色沉淀，所以可以用K3[Fe(CN)6]溶液区分Fe3＋与Fe2＋，故C正确；依据题图可知，Cu与Fe3＋反应生成Fe2＋和Cu2＋，Fe2＋与O2、HCl反应生成Fe3＋和H2O，将两步反应联立得2Cu＋O2＋4HCl===2CuCl2＋2H2O，故D正确。
答案　B
[B级　拔高选做题]
8.实验室模拟工业上以铝土矿(含Al2O3、Fe2O3、SiO2)为原料制铵明矾NH4Al(SO4)2晶体的工艺流程如图所示，下列说法错误的是(双选)(　　)

A.固体a的化学式为SiO2
B.固体b的化学式为Fe2O3
C.Ⅲ中通入足量CO2气体发生反应的离子方程式为2[Al(OH)4]－＋CO2===CO＋2Al(OH)3↓＋H2O
D.由Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ都要用到的分离方法是过滤
解析　B项，加烧碱与Fe3＋反应生成Fe(OH)3；C项，由于CO2足量，发生反应的离子方程式为[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO，错误。
答案　BC
9.(2020·山东潍坊期末)工业上，常用铜阳极泥(主要成分是Cu2Te，含少量的Ag、Au)回收碲，其工艺流程如下(已知TeO2微溶于水，易与浓强碱、浓强酸反应)：

下列叙述错误的是(　　)
A.合理处理阳极泥有利于保护环境和资源再利用
B.操作1、2、3均为过滤
C.可由滤渣2提取金属Ag、Au
D.上述流程中用浓硝酸代替浓盐酸可提高碲的回收率
解析　阳极泥中含有Au、Ag，Cu2Te可用于制备CuSO4、Te等，则合理处理阳极泥有利于保护环境和资源再利用，A正确；阳极泥在稀硫酸中溶解，并通入O2。得到TeO2、Au、Ag、CuSO4溶液，然后过滤，滤液1含有CuSO4等，滤渣1含有TeO2、Au、Ag，加入浓盐酸过滤，滤渣2含有Au、Ag，TeO2和加入盐酸反应得到TeCl4溶液，通入SO2气体，可将溶液中的Te4＋还原为Te，同时得到H2SO4，所以操作1、2、3均为过滤，B正确；可由滤渣2提取金属Ag、Au，C正确；由于浓硝酸可氧化Ag，使滤液2中混入杂质Ag＋，且溶液中的NO与SO2反应，使Te的回收率降低，故不能用浓硝酸代替浓盐酸，D错误。
答案　D
10.(2020·成都摸底测试)细菌冶铜过程中，当黄铜矿(主要成分CuFeS2)中伴有黄铁矿(主要成分FeS2)时可明显提高Cu2＋的浸出速率，原理如图所示。下列说法错误的是(　　)

A.黄铁矿附近pH增大
B.黄铜矿发生的反应：CuFeS2－4e－===Cu2＋＋Fe2＋＋2S
C.细菌冶铜过程中，1 mol CuFeS2溶解转移电子4 mol
D.Cu2＋浸出速率提高的原因是构成了原电池
解析　黄铁矿附近O2转化为H2O，发生的电极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，c(H＋)减小，pH增大，A项正确；由题图可知黄铜矿转化为Cu2＋、Fe2＋和S，发生的电极反应为CuFeS2－4e－===Cu2＋＋Fe2＋＋2S，B项正确；细菌冶铜过程中，发生反应：CuFeS2－4e－===Cu2＋＋Fe2＋＋2S、2SH2SO4，1 mol CuFeS2溶解，共转移(4＋6×2)mol＝16 mol电子，C项错误；Cu2＋浸出速率提高的原因是黄铜矿与黄铁矿构成了原电池，D项正确。
答案　C
11.(2020·赤峰模拟)铜及其化合物在工农业生产领域有着重要的用途，氯化铜、氯化亚铜经常用作催化剂。其中CuCl广泛应用于化工和印染等行业。
【查阅资料】ⅰ.氯化铜：从水溶液中结晶时，在15 ℃以下得到四水物，在15～25.7 ℃得到三水物，在26～42 ℃得到二水物，在42 ℃以上得到一水物，在100 ℃得到无水物。


(1)实验室用如图所示的实验仪器及药品制备纯净、干燥的氯气并与铜反应(铁架台、铁夹略)制备氯化铜。
①按气流方向连接各仪器接口的顺序是a→________、________→________、________→________、________→________。
②本套装置有两个仪器需要加热，加热的顺序为先________后________。
(2)印刷电路板是由高分子材料和铜箔复合而成，刻制印刷电路板时，要用FeCl3溶液作为“腐蚀液”，写出该反应的化学方程式：_______________________。
(3)现欲从(2)所得溶液获得纯净的CuCl2·2H2O，进行如下操作：
①首先向溶液中加入H2O2溶液然后再加试剂X用于调节pH，过滤，除去杂质，X可选用下列试剂中的________(填序号)。
a.NaOH　　b.NH3·H2O　　c.CuO　　d.CuSO4
②要获得纯净CuCl2·2H2O晶体的操作步骤：向①所得滤液中加少量盐酸，蒸发浓缩、________、________、洗涤、干燥。
(4)用CuCl2·2H2O为原料制备CuCl时，发现其中含有少量的CuCl2或CuO杂质，若杂质是CuCl2，则产生的原因是_______________________________________。
(5)设计简单的实验验证0.1 mol·L－1的CuCl2溶液中的Cu2＋对H2O2的分解具有催化作用：____________________________________________________________
__________________________________________________________________。
答案　(1)①d　e　h　i　f　g　b　②A　D
(2)2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2
(3)①c　②冷却到26～42 ℃结晶　过滤
(4)加热温度低(或加热时间不够)
(5)取两支试管，加入等体积、等浓度的过氧化氢溶液，一支加入几滴0.1 mol·L－1的CuCl2溶液，另一支加入几滴0.2 mol·L－1的NaCl溶液，滴加氯化铜溶液的试管产生气泡的速率快(其他合理答案也可)
12.(2019·安徽师大模拟)用铝土矿(含30% SiO2、40.8% Al2O3和少量Fe2O3等)制取铝硅合金材料有湿法、干法等方法，其中干法制备的工艺流程如下：

(1)若湿法处理铝土矿，用强酸浸取时，所得溶液中阳离子有________。
(2)焙烧除铁的反应为：4(NH4)2SO4＋Fe2O32NH4Fe(SO4)2＋3H2O＋6NH3↑(Al2O3部分发生类似反应)。氧化物转化为硫酸盐的转化率与温度的关系如图所示，最适宜的焙烧温度为________。

(3)操作①包括加水溶解、________。
(4)用焦炭还原SiO2、Al2O3会产生中间体SiC、Al4C3。写出高温下Al4C3与Al2O3反应生成铝单质的化学方程式：____________________________________。
(5)铝硅合金材料中若含铁，会影响其抗腐蚀性，原因是
____________________________________________________________________。
(6)不计损失，投入1 t铝土矿，当加入54 kg纯铝后，铝硅合金中m∶n＝________。
解析　铝土矿加(NH4)2SO4焙烧，Fe2O3转化为NH4Fe(SO4)2，同时生成氨气，加水溶解、过滤，滤渣为SiO2和Al2O3，用焦炭在高温条件下还原SiO2、Al2O3得到铝硅熔体，再加纯铝搅拌，得到铝硅合金。(1)铝土矿中的氧化铝和氧化铁能溶于强酸生成Al3＋、Fe3＋，另外还有剩余的H＋，所以溶液中的阳离子有Al3＋、Fe3＋、H＋。(2)焙烧除铁时尽可能使氧化铁的转化率升高，并使氧化铝的转化率降低，由题图可知在300 ℃时，氧化铁转化为硫酸盐的转化率很高，而氧化铝转化为硫酸盐的转化率最低，所以最适宜的焙烧温度为300 ℃。(3)由流程分析可知，操作①包括加水溶解、过滤。(4)在高温条件下，Al4C3与Al2O3反应生成Al和CO，其反应的化学方程式为Al4C3＋Al2O36Al＋3CO↑。(5)Al、Fe形成原电池，Al的活泼性比Fe强，作负极，被腐蚀，所以铝硅合金材料中若含铁，容易发生电化学腐蚀。(6)已知铝土矿中含30% SiO2、40.8% Al2O3，不考虑损失，投入1 t铝土矿，加入54 kg纯铝，则得到的铝硅合金中铝元素的总质量为1 000 kg×40.8%×＋54 kg＝270 kg，硅元素的总质量为1 000 kg×30%×＝140 kg，则铝硅合金中m∶n＝∶＝2∶1。
答案　(1)Al3＋、Fe3＋、H＋　(2)300 ℃　(3)过滤
(4)Al4C3＋Al2O36Al＋3CO↑
(5)铁与铝形成原电池，加快了铝的腐蚀　(6)2∶1
13.有关钴、镍和铁化合物的性质见下表：
化学式
沉淀完全
时的pH
钴镍性质
Co(OH)2
9.4
Co＋2HCl===CoCl2＋H2↑
Co2＋＋2NH3·H2O===Co(OH)2↓＋2NH
Co2＋＋2H2OCo(OH)2＋2H＋
Ni＋2HCl===NiCl2＋H2↑
Ni2＋＋6NH3·H2O===[Ni(NH3)6]2＋＋6H2O
Fe(OH)2
9.6
Fe(OH)3
3.7
氯化钴可用于化学反应催化剂、油漆催干剂、干湿指示剂、啤酒泡沫稳定剂、陶瓷着色剂、制造隐显墨水等。用金属钴板(含少量Fe、Ni)制备氯化钴的工艺流程如下：

钴与盐酸反应极慢，需加入催化剂硝酸才可能进行实际生产。
(1)“除镍”步骤中，氨水用量对反应收率的影响，见下表：
加氨水调pH
收率/%
Ni2＋含量/%
9
98.1
0.08
9.5
98
0.05
10
97.6
0.005
10.3
94
0.005
从表中可知pH＝________时，除镍效果最好。
(2)“除镍”步骤必须控制在一定的时间内完成，否则沉淀将有部分Co(OH)3生成，试写出反应的化学方程式：_____________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)“除铁”步骤中加入双氧水发生反应的离子方程式是
____________________________________________________________________。
(4)“除铁”步骤中加入的纯碱作用是___________________________________。
(5)在“调pH”步骤中，加盐酸的作用是_______________________________。
(6)已知25 ℃时，Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38，则该温度下反应Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋的平衡常数为________。
解析　(1)根据表中的数据知道，当pH等于10的时候，收率高，镍离子的含量最小，除镍效果最好。(2)Co(OH)2中的＋2价钴易被氧化到＋3价，发生反应的化学方程式为4Co(OH)2＋O2＋2H2O===4Co(OH)3。(3)加入的双氧水把Fe2＋氧化为Fe3＋，发生反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。(4)加入的纯碱和酸反应，让Fe3＋形成沉淀而除去。(5)Co2＋是弱碱阳离子，发生水解显酸性，加入盐酸可以防止Co2＋水解。 (6)Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)·c3(OH－)＝4.0×10－38，反应Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋的平衡常数K＝＝＝＝＝2.5×10－5。
答案　(1)10
(2)4Co(OH)2＋O2＋2H2O===4Co(OH)3
(3)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
(4)使得Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去
(5)防止Co2＋水解　(6)2.5×10－5