2020高考化学一轮复习 第3章 金属及其化合物 第4节 用途广泛的金属材料 开发利用金属矿物学案

用途广泛的金属材料开发利用金属矿物明考纲1知道铜及其重要化合物的性质。2了解合金的概念及重要应用。3了解常见金属的活动性顺序及金属冶炼的一般方法。4了解化学科学发展对自然资源开发利用的作用。析考情高考对本节内容的考查以金属及其化合物的性质、合金的性质、金属的冶炼、提纯在日常生活、生产中的应用为主，题型以选择题、综合推断题、实验题为主，尤其是以金属及其化合物在实际生产中的应用为载体的综合实验题的趋势较大。考点铜及其化合物1铜(1)物理性质铜是紫红色金属，具有良好的导热性、导电性和延展性。(2)化学性质反应物化学方程式非金属O2(1) 潮湿的空气中：2CuO2CO2H2O=Cu2(OH)2CO3(碱式碳酸铜，绿色)(2)2CuO22CuO(黑色固体)Cl2CuCl2CuCl2(棕黄色烟)S2CuSCu2S氧化性酸浓硫酸Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O浓硝酸Cu4HNO3=Cu(NO3)22NO22H2O稀硝酸3Cu8HNO3=3Cu(NO3)22NO4H2O盐AgNO3、FeCl3Cu2AgNO3=Cu(NO3)22Ag、Cu2FeCl3=CuCl22FeCl22.铜的氧化物和氢氧化物氧化铜氧化亚铜氢氧化铜化学式CuOCu2OCu(OH)2状态不溶于水的黑色固体(粉末)不溶于水的红色固体不溶于水的蓝色固体续表氧化铜氧化亚铜氢氧化铜化学性质CuO2H=Cu2H2OCuOH2CuH2O CuOCOCuCO2Cu2O2H=Cu2CuH2O Cu2OH22CuH2OCu(OH)22H=Cu22H2O Cu(OH)2CuOH2O3.铜盐(1)Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，是铜绿的成分，它是铜在潮湿的空气中被锈蚀的结果，它受热易分解：Cu2(OH)2CO32CuOH2OCO2。(2)无水CuSO4是白色粉末，遇水变蓝色(生成CuSO45H2O)可作为水的检验依据，但不适于作干燥剂。CuSO45H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾或胆矾，受热易分解：CuSO45H2OCuSO45H2O，蓝色晶体受热转化为白色粉末。(3)铜盐溶液有毒，主要是因为铜离子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。易错警示区别红色物质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Cu2OH2SO4=CuSO4CuH2O。判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)无水CuSO4白色粉末遇水变蓝色，发生物理变化。()(2)CuSO45H2O加热失去结晶水发生物理变化。()(3)铜锈的主要成分是Cu2(OH)2CO3，在干燥的空气中不易生成。()(4)过量的铜与浓硝酸反应一定没有NO生成。()(5)清除铜制品表面的铜绿用稀HNO3。()提示(1)(2)(3)(4)(5)题组一 铜及其化合物的性质1.在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶，再加入下列物质，铜粉溶解的是()FeCl3Fe2O3Cu(NO3)2KNO3A只有或 B只有或C只有或或 D中任意一种答案D解析Cu与Fe3作用：2Fe3Cu=2Fe2Cu2，Fe2O3与稀H2SO4反应生成Fe3，H、NO具有强氧化性，能使铜粉溶解。故能使铜粉溶解。2已知CuO经高温灼烧生成Cu2O，Cu2O与H发生：Cu2O2H=CuCu2H2O。将经高温灼烧后的CuO样品投入足量的热的稀硝酸溶液中，下列有关说法中正确的是 ()A如果溶液变为蓝色、同时有紫红色固体出现，说明样品全部生成了Cu2OB溶液中最终可能有紫红色固体出现C这种实验的结果无法说明CuO分解的程度D如果溶液中出现蓝色，最终没有紫红色固体出现，说明CuO没有分解答案C解析由于Cu能够与热的稀硝酸反应，所以不论CuO是否完全分解，溶液中最终不可能有紫红色固体出现，故A、B、D项错误。总结提升熟记铜及其化合物的颜色物质颜色物质颜色Cu紫红色CuSO4白色CuO黑色CuSO45H2O蓝色Cu2O砖红色Cu2(OH)2CO3绿色Cu2S黑色Cu(OH)2蓝色题组二 铜及其化合物转化关系的应用3.2020株洲质检铜是生活中常见的金属，请回答下列问题：(1) Cu不活泼，通常情况下不与稀硫酸反应，但向Cu和稀硫酸的混合物中滴入H2O2溶液后，溶液很快变蓝色。试写出该反应的离子方程式_。(2)将硫酸铜溶液和碳酸钠溶液混合，会析出Cu2(OH)2CO3绿色固体，试写出该反应的离子方程式_。(3)火法炼铜的原理：Cu2SO22CuSO2，在该反应中每生成1mol Cu，转移_mol e。(4)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_(填选项字母)。a粗铜接电源正极，发生氧化反应b溶液中Cu2向阴极移动c电解过程中，阳极和阴极的质量变化相等d利用阳极泥可回收Al、Zn等金属(5)据报道，有一种叫Thibacillus Ferroxidans的细菌在有氧气存在的酸性溶液中，可将黄铜矿CuFeS2氧化成硫酸盐：4CuFeS22H2SO417O2=4CuSO42Fe2(SO4)32H2O。利用反应后的溶液，按如下流程可制备胆矾(CuSO45H2O)： 检验溶液B中Fe3是否被除尽的实验方法是_。在实验室中，设计两个原理不同的方案，从溶液B中提炼金属铜(要求：一种方案只用一个反应来完成)。写出两种方案中涉及的化学方程式：方案一：_；方案二：_。答案(1)CuH2O22H=Cu22H2O(2)2Cu22COH2O=Cu2(OH)2CO3CO2(3)3(4)ab(5)取少量溶液B于试管中，加入几滴KSCN溶液，若溶液无明显现象，则说明Fe3已被除尽CuSO4Fe=CuFeSO42CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2(其他合理答案均可)解析(1)溶液变蓝说明有Cu2生成，则H2O2作氧化剂，离子反应方程式为：CuH2O22H=Cu22H2O。(2)由题给信息可知反应的离子方程式为：2Cu22COH2O=Cu2(OH)2CO3CO2。(3)根据题给方程式可知，生成2 mol Cu时，转移6 mol电子，则生成1 mol Cu时，转移3 mol电子。(4)粗铜接电源的正极，作阳极，发生氧化反应，a正确；溶液中阳离子向阴极移动，b正确；电解过程中，阳极是铝、锌、铜放电，Ag、Pt、Au形成阳极泥，而阴极始终是Cu2得电子生成单质铜，所以阴极和阳极质量变化不一定相等，c错误；阳极泥是比铜活泼性差的Ag、Pt、Au沉积在阳极形成的，d错误。(5)验证Fe3最好用KSCN溶液。由硫酸铜得到铜，可以通过置换反应，也可以通过电解。42020苏州五中期中各物质之间的转化关系如图，部分生成物省略。C、D是由X、Y、Z中两种元素组成的化合物，X、Y、Z的原子序数依次增大，在周期表中X的原子半径最小，Y、Z原子最外层电子数之和为10。D为无色非可燃性气体，G为黄绿色单质气体，J、M为金属，I有漂白作用，反应常用于制作印刷电路板。据此回答下列各题：(1)写出纯净物A的化学式：_，C的电子式：_，用来检验L中阳离子的试剂是_(该试剂焰色为紫色)。(2)沉淀E可溶于过量_(填试剂名称)得到深蓝色的透明溶液，呈现该颜色是因为溶液中存在配离子：_(填化学式)。(3)写出反应的离子方程式：_，写出反应的化学方程式：_(有机物用结构简式表示)。(4)已知F溶于稀硝酸，溶液变成蓝色，放出无色气体，请写出该反应的化学方程式：_。答案(1)CuCO3或Cu2(OH)2CO3或Cu(OH)2CuCO3 硫氰化钾(2)氨水Cu(NH3)42(3)Cu2Fe3=Cu22Fe2CH3CHO2Cu(OH)2NaOHCH3COONaCu2O3H2O写成CH3CHO2Cu(OH)2CH3COOHCu2O2H2O也可(4)3Cu2O14HNO3=6Cu(NO3)22NO7H2O解析周期表中原子半径最小的是H(X)、G为Cl2、L为FeCl3、B为CuCl2、E为Cu(OH)2、M为Cu、K为FeCl2、J为Fe、H为HCl、C为H2O、I为HClO，由Y、Z原子序数依次增大且Y、Z最外层电子数之和为10可推知Y为C、Z为O，所以D为CO2，A为CuCO3或Cu2(OH)2CO3。(1)A为CuCO3或Cu2(OH)2CO3，C的电子式为H：O, ：H，检验Fe3常用KSCN溶液或苯酚溶液，题中指明该试剂焰色为紫色可知为KSCN。(2)Cu(OH)2能溶于过量氨水得到深蓝色溶液，反应方程式为Cu(OH)24NH3H2O=Cu(NH3)4(OH)24H2O，溶液呈蓝色的原因是含有络合离子Cu(NH3)42。(3)反应的离子方程式为Cu2Fe3=Cu22Fe2，反应的化学方程式为CH3CHO2Cu(OH)2CH3COOHCu2O2H2O。(4)F溶于稀硝酸，溶液呈蓝色，说明F为Cu2O，Cu2O与稀硝酸反应化学方程式为3Cu2O14HNO3=6Cu(NO3)22NO7H2O。总结提升铜的冶炼“三方法”(1)湿法炼铜：FeCuSO4=FeSO4Cu。(2)高温炼铜：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜)：2CuFeS24O2Cu2S3SO22FeO(炉渣)2Cu2S3O22Cu2O2SO22Cu2OCu2S6CuSO2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。(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亚铜矿石，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。考点合金的概念及其重要应用1合金(1)概念：合金是指由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。熔点：一般比它的各成分金属的低；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)重要的黑色金属材料钢钢铁是用量最大、用途最广的合金。钢(2)几种有色金属材料易错警示(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。(2)合金的性质不是各成分金属的性质之和。(3)并非所有的金属都能形成合金，两种金属形成合金，其前提是两种金属在同一温度范围内都能熔化，若一种金属的熔点大于另一种金属的沸点，则二者不能形成合金。(4)常温下，多数合金是固态，但钾、钠合金呈液态。判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)合金中至少含有两种金属元素，不含非金属元素。()(2)合金中的金属元素以化合物的形式存在。()(3)合金的硬度低于成分金属，合金的熔点一般高于其成分金属。()(4)下列物质或材料都属于合金：钢、青铜、铝镁合金、水银、硅钢。()提示(1)(2)(3)(4)题组一 合金的性能特点及应用1.2020宁波模拟美国“海狼”潜艇上的核反应堆内使用了液体铝钠合金(单质钠和单质铝熔合而成)作载热介质，下列有关说法不正确的是 ()A该铝钠合金的熔点低于金属钠B铝钠合金若投入一定量的水中可得无色溶液，则n(Al)n(Na)C铝钠合金投入足量氯化铜溶液中，会有氢氧化铜沉淀生成，也可能有铜析出D若m g不同组成的铝钠合金投入足量盐酸中，放出的H2越多，则铝的质量分数越小答案D解析合金的熔点低于其组分金属，A正确；铝钠合金投入水中，发生2Na2H2O=2NaOHH2，2Al2NaOH2H2O= 2NaAlO23H2，当n(Na)n(Al)时，金属全部溶解，得到无色溶液，B正确；铝钠合金投入到足量氯化铜溶液中，钠和水反应生成的NaOH可以和CuCl2反应生成Cu(OH)2沉淀，若n(Al)n(Na)，金属铝也会置换出金属铜，C正确；2Al3H2，2NaH2，等质量的金属钠和金属铝比较，Al产生的氢气量多，所以放出的H2越多，铝的质量分数越大，D错误。22020长安模拟合金与纯金属制成的金属材料相比，优点是()合金的硬度一般比它的各成分金属的大一般地，合金的熔点比它的各成分金属的更低改变原料的配比、改变生成合金的条件，得到有不同性能的合金合金比纯金属的导电性更强合金比纯金属的应用范围更广泛A BC D答案B解析合金的导电性比纯金属的弱。题组二 有关合金成分的分析与计算3.2020大连模拟部分氧化的铁铜合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共5.76 g，经如下处理：下列说法正确的是()A滤液A中的阳离子为Fe3、Fe2、HB样品中Fe元素的质量为2.24 gC样品中CuO的质量为4.0 gDV896答案B解析根据题意，3.2 g滤渣一定是铜，而铜与Fe3不共存，则A项错误；最后的3.2 g固体为Fe2O3，其中Fe元素的质量为2.24 g，B正确；样品中Cu元素和O元素共5.76 g2.24 g3.52 g，则C项错误；因2.24 g Fe元素已部分氧化，且Fe还与Fe3、Cu2发生反应，故生成的氢气的体积应小于896 mL，D错误。42020重庆高考合金是建造航空母舰的主体材料。(1)航母升降机可由铝合金制造。铝元素在周期表中的位置为_。工业炼铝的原料由铝土矿提取而得，提取过程中通入的气体为_。AlMg合金焊接前用NaOH溶液处理Al2O3膜，其化学方程式为_。焊接过程中使用的保护气为_(填化学式)。(2)航母舰体材料为合金钢。舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为_。航母用钢可由低硅生铁冶炼而成，则在炼铁过程中为降低硅含量需加入的物质为_。(3)航母螺旋桨主要用铜合金制造。80.0 g CuAl合金用酸完全溶解后，加入过量氨水，过滤得白色沉淀39.0 g，则合金中Cu的质量分数为_。为分析某铜合金的成分，用酸将其完全溶解后，用NaOH溶液调节pH，当pH3.4时开始出现沉淀。分别在pH为7.0、8.0时过滤沉淀。结合如图信息推断该合金中除铜外一定含有_。答案(1)第三周期第A族CO2Al2O32NaOH=2NaAlO2H2OAr(其他合理答案均可)(2)吸氧腐蚀CaCO3(或CaO)(3)83.1%Al、Ni解析(1)工业炼铝需将铝土矿与强碱溶液反应转化成偏铝酸盐，然后在偏铝酸盐溶液中通入过量的CO2，发生反应：AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO，故提取过程中需通入CO2气体。保护气需性质稳定，高温条件下不与AlMg合金反应，N2高温条件下可与Mg反应，可用氩气作保护气。(2)海水接近中性，金属在其中以吸氧腐蚀为主。铁矿石中硅元素多以SiO2形式存在，加入CaCO3或CaO，SiO2可与之反应生成CaSiO3从而降低生铁中硅的含量。(3)白色沉淀为Al(OH)3,39.0 g Al(OH)3中铝元素为0.5 mol，合金中铝的质量为0.5 mol27 gmol113.5 g，则铜的质量为66.5 g，质量分数为83.1%。由于要将Cu溶解，所选用的酸为氧化性酸，若合金中有铁存在，则Fe将被氧化成Fe3，pH3.4时开始出现沉淀，利用图给信息可知溶液中无Fe3，一定有Al3，则合金中一定有Al；由题意可知pH在7.08.0之间一定有沉淀生成，由图给信息可知溶液中一定有Ni2，则合金中一定有Ni。考点金属矿物的开发利用1金属在自然界中存在的形态除了金、铂等极少数金属外，绝大多数金属以化合物的形式存在于自然界中。在这些金属化合物中，金属元素都显正化合价。2金属冶炼的实质使金属化合物中的金属离子得电子被还原为金属单质的过程：Mnne=M。3金属冶炼的一般步骤(1)富集：除去杂质，提高矿石中有用成分的含量。(2)冶炼：利用氧化还原反应，用还原剂把金属矿石中的金属离子还原成金属单质。 (3)精炼：提纯金属。4金属冶炼方法(1)热分解法(适用于Hg、Ag等不活泼金属)例如：2HgO2HgO2，2Ag2O4AgO2。用热分解冶炼法冶炼金属的特点：金属元素的金属性弱，金属元素的原子不易失去电子，其金属离子容易得到电子，该金属元素所形成的化合物稳定性较差。(2)热还原法(适用于ZnCu等中等活泼金属)焦炭还原法。例如：C还原ZnO、CuO，其化学方程式依次为C2ZnO2ZnCO2，C2CuO2CuCO2。一氧化碳还原法。例如：CO还原Fe2O3、CuO，其化学方程式依次为3COFe2O32Fe3CO2，COCuOCuCO2。氢气还原法。例如：H2还原WO3、Fe3O4，其化学方程式依次为3H2WO3W3H2O,4H2Fe3O43Fe4H2O。活泼金属还原法。例如：Al还原Cr2O3、V2O5，其化学方程式依次为2AlCr2O3Al2O32Cr,10Al3V2O56V5Al2O3。(3)电解法(适用于Al以前的活泼金属)例如：Al2O3、MgCl2、NaCl的电解反应，其化学方程式依次为 2Al2O3(熔融)4Al3O2，MgCl2(熔融)MgCl2，2NaCl(熔融)2NaCl2。判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)制钛：用金属钠置换氯化钛(TiCl4)溶液中的钛。()(2)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。()(3)制钠：用海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液。()(4)炼铜：用黄铜矿经电解精炼得到纯度为99.9%的铜。()(5)铝是地壳中含量最高的金属元素。()(6)能用电解AlCl3和MgO的方法冶炼Al、Mg。()(7)在铝热反应中，镁条、KClO3的作用是引燃助燃作用。()提示(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)题组一 金属冶炼原理的考查1.下列有关金属冶炼的方法叙述正确的是()A电解氯化镁水溶液制备金属镁B利用铝热反应制备金属铝C加热分解Fe2O3的方法制备金属铁D用火法或湿法均可制备金属铜答案D解析电解氯化镁溶液得到Mg(OH)2，冶炼金属镁应电解熔融MgCl2，A错；利用铝热反应可冶炼钒、铬、锰、铁等高熔点金属，B错；用热还原法用CO、H2或Al还原Fe2O3制备金属铁，C错；可用热还原法或活泼金属置换法制备Cu，D正确。22020山东高考金属冶炼和处理常涉及氧化还原反应。(1)由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是_。aFe2O3 BNaClcCu2S DAl2O3(2)辉铜矿(Cu2S)可发生反应2Cu2S2H2SO45O2=4CuSO42H2O，该反应的还原剂是_。当1 mol O2发生反应时，还原剂所失电子的物质的量为_mol。向CuSO4溶液中加入镁条时有气体生成，该气体是_。答案(1)bd (2)Cu2S 4 H2解析(1)金属冶炼时，金属活动性顺序表中铝及其前面的金属一般采用电解法，故选bd；(2)分析题给方程式：2Cu2S2H2SO45O2=4CuSO42H2O，Cu元素和S元素的化合价均升高，O元素的化合价降低，故还原剂是Cu2S；当1 mol O2发生反应时，氧化剂氧气得到4 mol电子，则同时还原剂所失电子也为4 mol；CuSO4溶液由于Cu2水解呈酸性，故加入镁条放出氢气。总结提升1金属活动性顺序及其应用2.根据金属活动性判断金属的冶炼方法(1)表中汞以后金属一般用热分解法或淘洗等物理方法。(2)表中锌到铜之间的金属一般用热还原法，常用的还原剂有C、CO、H2、Al等。(3)表中铝以前的金属一般用电解其熔融化合物的方法。(4)某些金属如Cu，可用湿法冶金，即CuSO4Fe=CuFeSO4。题组二 铝热反应及其应用3.2020山东高考用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验，需要的试剂还有_。aKCl BKClO3cMnO2 DMg取少量铝热反应所得的固体混合物，将其溶于足量稀H2SO4，滴加KSCN溶液无明显现象，_(填“能”或“不能”)说明固体混合物中无Fe2O3，理由是_(用离子方程式说明)。答案bd不能Fe2O36H=2Fe33H2O、Fe2Fe3=3Fe2(或只写Fe2Fe3=3Fe2)解析铝热反应需要加热，故选bd，提供铝热反应所需的热量；铝热反应得到大量的Fe，将固体混合物溶于足量的稀硫酸，Fe将Fe3还原为Fe2，故滴加KSCN溶液无明显变化，不能证明固体混合物中无Fe2O3。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：取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成；另取20 g A全部溶于0.15 L 6.0 molL1盐酸中，得溶液C；将中得到的单质B和溶液C反应，放出1.12 L(标准状况)气体，同时生成溶液D，还残留有固体物质B；用KSCN溶液检验时，溶液D不变色。请回答下列问题：(1)中引发铝热反应的实验操作是_，产物中的单质B是_。(2)中所发生的反应的化学方程式是_。(3)中所发生的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)加少量KClO3，插上镁条并将其点燃Fe(2)Fe2O36HCl=2FeCl33H2O；MgO2HCl=MgCl2H2O(3)Fe2H=Fe2H2；Fe2Fe3=3Fe2(4)0.67 molL12.3 molL1解析(4)假设步骤用去的20 g固体中，MgO和Fe2O3的物质的量均为x，则有40 gmol1x160 gmol1x20 g。解得x0.1 mol。根据MgOMgCl2的关系，溶液中MgCl2的浓度为0.1 mol0.15 L0.67 molL1。步骤说明溶液中没有Fe3，也就是溶质为FeCl2和MgCl2。根据Cl守恒，可知MgCl2和FeCl2的总的物质的量等于0.45 mol，所以，FeCl2的浓度为2.3 molL1。总结提升有金属参加或生成的置换反应小结(1)活泼金属与水或酸反应置换出H2。如：2Na2H2O=2NaOHH2，2Al3H2SO4=Al2(SO4)33H2。(2)铁与水蒸气反应置换出H2：3Fe4H2O(g)Fe3O44H2。(3)水溶液中，金属活动性顺序表中排在前面的金属置换出排在后面的金属。如：Cu2AgNO3=Cu(NO3)22Ag。(4)镁置换出碳：2MgCO22MgOC。(5)铝热反应：Al置换出难熔的金属Fe、Cr、Mn等。如：8Al3Fe3O44Al2O39Fe。(6)非水溶液中，非金属单质C、H2等可还原出Cu、Fe、W等金属。如：C2CuO2CuCO2，3H2WO3W3H2O。特色专题的归纳整合：金属的冶炼工艺流程 化学工艺题就是将工业生产过程以框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，近几年工艺流程题已成为新课改后的高考新亮点和主流题型。其以工艺流程作为知识载体，考查元素化合物、化学反应原理、实验相关知识等，是典型的在陌生环境下考查熟悉内容的一种新题型。专题归纳一、中学阶段涉及的金属的常见流程1从铝土矿中冶炼铝的工艺流程2从海水中提取镁的工艺流程海水浓溶液Mg(OH)2MgCl2溶液MgCl26H2OMgCl2Mg3黄铜矿冶炼铜的工艺流程4废铁屑制绿矾的工艺流程二、解题关键解工艺流程题的关键是：一切反应或操作都是为了获得产品而服务，要善于从题目或问题中获取信息来帮助自己解题，平时在学习中要注意熟记一些基本的实验操作，如沉淀的洗涤、沉淀是否完全的检验方法、离子的沉淀试剂的选取，常见离子的检验方法，特别要注意文字表达的规范、准确，只要善于归纳总结，进行积累就一定可以突破这个难关。典例2020盐城调研某工厂的废金属屑中主要成分为Cu、Fe和Al，此外还含有少量Al2O3和Fe2O3，为探索工业废料的再利用，某化学兴趣小组设计了如下实验流程，用该工厂的合金废料制取氯化铝、绿矾晶体(FeSO47H2O)和胆矾晶体。请回答：(1)写出步骤反应的离子方程式：_。(2)试剂X是_。溶液D是_。(3)在步骤时，用如图装置制取CO2并通入溶液A中。一段时间后，观察到烧杯中产生的白色沉淀会逐渐减少。为避免固体C减少，可采取的改进措施是_。(4)溶液E中加入KSCN溶液无明显现象，表明滤液中不存在Fe3，用离子方程式解释其可能的原因：_。(5)将固体F加入热的稀H2SO4，同时不断鼓入空气，固体溶解得CuSO4溶液，写出反应的化学方程式：_。(6)工业上常用溶液E制得净水剂Na2FeO4，流程如下： 测得溶液E中c(Fe2)为0.2 molL1，若要处理1 m3溶液E，理论上需要消耗25%的H2O2溶液_kg。写出由Fe(OH)3制取Na2FeO4的离子方程式_。答案(1)2Al2H2O2OH=2AlO3H2、Al2O32OH=2AlOH2O(2)稀硫酸NaHCO3溶液(3)在a和b间加一个盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶，除去HCl(4)2Fe3Fe=3Fe2、2Fe3Cu=2Fe2Cu2(5)2CuO22H2SO42CuSO42H2O(6)13.62Fe(OH)33ClO4OH=2FeO3Cl5H2O解析(1)废金属屑中含有Cu、Fe、Al、Al2O3，Fe2O3，当加入过量NaOH溶液时只有Al、Al2O3可以发生反应，所以步骤反应的离子方程式是2Al2H2O2OH=2AlO3H2、Al2O32OH=2AlOH2O。(2)过滤后得到的固体B中含有Cu、Fe、Fe2O3，向其中加入过量的稀硫酸，发生反应：Fe2O33H2SO4=Fe2(SO4)33H2O、Fe2(SO4)3Fe=3FeSO4、Fe2(SO4)3Cu=2FeSO4CuSO4、Fe H2SO4=FeSO4H2；试剂X是稀H2SO4；过滤得到的滤液E中含有FeSO4、CuSO4(少量)；固体F中含有Cu，用热的浓硫酸溶解得到CuSO4溶液，也可以向固体F中加入热的稀H2SO4，同时不断鼓入空气，固体溶解得CuSO4溶液。溶液A中含有NaOH、NaAlO2，向其中通入过量CO2，发生反应产生Al(OH)3沉淀和可溶性物质NaHCO3，溶液D是NaHCO3溶液，固体C是Al(OH)3沉淀，用盐酸溶解得到AlCl3，然后在HCl的气氛中加热蒸干得到无水AlCl3。(3)在步骤时，用题图装置制取CO2并通入溶液A中。一段时间后，观察到烧杯中产生的白色沉淀会逐渐减少，这是由于浓盐酸有挥发性，在制取的CO2气体中含有杂质HCl。可采取的改进措施是在a和b间加一个盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶，除去HCl。(4)溶液E中加入KSCN溶液无明显现象，表明滤液中不存在Fe3，是因为Fe3有氧化性，发生了反应2Fe3Fe=3Fe2、2Fe3Cu=2Fe2Cu2，Fe3转化为Fe2。(5)将固体F加入热的稀H2SO4，同时不断鼓入空气，固体溶解得CuSO4溶液，反应的离子方程式是2CuO22H2SO42CuSO42H2O。(6)Fe2与H2O2反应的离子方程式是2Fe2H2O22H=2Fe32H2O，由于n(Fe2)0.2 molL11103 L200 mol，根据方程式可知需要H2O2的物质的量为100 mol，所以理论上需要消耗的H2O2溶液的质量为(100 mol34 g/mol)25%13600 g13.6 kg；根据图示可知由Fe(OH)3 制取Na2FeO4的离子方程式是2Fe(OH)33ClO4OH=2FeO3Cl5H2O。考题集训2020江西联考锰及其化合物在现代工业、国防建设中有着无可取代的位置。(1)高锰钢指含锰量在10%以上的合金钢，可以制造钢盔、坦克钢甲、穿甲弹的弹头等。工业炼钢的设备名称是_，生铁炼钢过程中加入氧化剂的目的是_，实际生产过程中用纯氧而不用空气的原因是_。(2)由粗MnO2矿石(含有较多的MnO、MnCO3)获得高纯度MnO2的生产流程如下图所示。为提高酸浸效率，可采取的措施有(答出一条即可)_ _，酸浸过程中溶解的主要物质是_。滤液a中加入NaClO3溶液反应的离子方程式为_。该流程中可以循环利用的物质是H2SO4和_。若粗MnO2矿石的质量为1.269 t，在酸浸时收集到22.4 m3 CO2(标准状况下)，从滤液a中获得0.435 t MnO2，则粗MnO2矿石中MnO2的质量分数约为_(结果保留一位小数，假设整个过程中锰元素无损失)。(3)工业上可用惰性材料作电极，通过电解酸性MnSO4溶液的方法制取MnO2，请写出电解时生成MnO2的电极反应式_。答案(1)炼钢转炉将过多的碳和其他杂质氧化成气体或炉渣除去促使反应更加剧烈，并获得更多的热量(2)将矿石粉碎(或搅拌、加热等)MnO和MnCO35Mn22ClO4H2O=8H5MnO2Cl2NaClO368.6%(3)Mn22e2H2O=4HMnO2解析(1)工业炼钢的设备是炼钢转炉，加入纯氧作氧化剂的目的是将过多的碳和其他杂质氧化成气体或炉渣除去；工业炼钢需要高温，用纯氧促使反应更加剧烈，并获得更多的热量。(2)将矿石粉碎、搅拌、适当加热、适当增大稀硫酸浓度均可提高酸浸效率。由流程图知加入稀硫酸后MnO2没有反应，MnO和MnCO3均与稀硫酸发生了反应。由流程图可先写出Mn2ClOMnO2Cl2，依得失电子守恒配平得5Mn22ClO5MnO2Cl2，再结合电荷守恒和质量守恒知还应有H2O参加反应，同时生成H。由流程图可以看出，可以循环利用的物质是H2SO4和NaClO3。22.4 m3 CO2的物质的量为1000 mol，则MnCO3的物质的量也为1000 mol，质量为0.115 t；由MnCO3转化得到的MnO2也是1000 mol，质量为0.087 t，由MnO转化得到的MnO2的质量为0.435 t0.087 t0.348 t，物质的量为4000 mol，则矿石中MnO的质量为0.284 t。故粗MnO2矿石中MnO2的质量为1.269 t0.284 t0.115 t0.87 t，质量分数为68.6%。(3)Mn2在阳极上失去电子生成MnO2：Mn22eMnO2，再根据介质呈酸性及质量守恒定律可写出：Mn22e 2H2O=4HMnO2。1.高考集萃判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)2020广东高考制饭勺、饭盒、高压锅等的不锈钢是合金。()(2)2020安徽高考工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠。()(3)2020重庆高考钢铁厂用热还原法冶炼铁的生产过程中不涉及化学变化。()(4)2020山东高考合金材料中可能含有非金属元素。()答案(1)(2)(3)(4)22020课标全国卷下列实验中，对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是()选项实验现象结论A将稀硝酸加入过量铁粉中，充分反应后滴加KSCN溶液有气体生成，溶液呈血红色稀硝酸将Fe氧化为Fe3B将铜粉加入1.0 molL1Fe2(SO4)3溶液中溶液变蓝、有黑色固体出现金属铁比铜活泼续表选项实验现象结论C用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热熔化后的液态铝滴落下来金属铝的熔点较低D将0.1 molL1 MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀产生，再滴加0.1 molL1 CuSO4溶液先有白色沉淀生成，后变为浅蓝色沉淀Cu(OH)2的溶度积比Mg(OH)2 的小答案D解析稀硝酸中加入过量的铁粉，生成硝酸亚铁，溶液中没有三价铁离子，加入硫氰化钾溶液，溶液不变红，A项错误；铜的活泼性弱于铁，只能发生反应2Fe3Cu=2Fe2Cu2，B项错误；铝和氧气反应生成了氧化铝，又因氧化铝的熔点远高于铝的熔点，而氧化铝在铝的表面，所以加热铝箔的时候铝熔化了但是不会滴落，C项错误；对于组成类似(阴、阳离子个数比相同)的难溶电解质，溶度积大的易转化为溶度积小的，D项正确。32020四川高考下列有关CuSO4溶液的叙述正确的是()A该溶液中Na、NH、NO、Mg2可以大量共存B通入CO2气体产生蓝色沉淀C与H2S反应的离子方程式：Cu2S2=CuSD与过量浓氨水反应的离子方程式：Cu22NH3H2O=Cu(OH)22NH答案A解析硫酸铜溶液显酸性，选项A给出的四种离子在酸性条件下能共存，且不与Cu2或SO反应，A项正确；CO2与CuSO4不反应，B项错误；H2S为弱电解质，在离子方程式中用化学式表示，C项错误；硫酸铜与过量氨水反应生成Cu(NH3)4SO4，D项错误。42020重庆高考我国古代青铜器工艺精湛，有很高的艺术价值和历史价值。但出土的青铜器大多受到环境腐蚀，故对其进行修复和防护具有重要意义。(1)原子序数为29的铜元素位于元素周期表中第_周期。(2)某青铜器中Sn、Pb的质量分别为119 g、20.7 g，则该青铜器中Sn和Pb原子的数目之比为_。(3)研究发现，腐蚀严重的青铜器表面大都存在CuCl。关于CuCl在青铜器腐蚀过程中的催化作用，下列叙述正确的是_。A降低了反应的活化能 B增大了反应的速率C降低了反应的焓变 D增大了反应的平衡常数(4)采用“局部封闭法”可以防止青铜器进一步被腐蚀。如将糊状Ag2O涂在被腐蚀部位，Ag2O与有害组分CuCl发生复分解反应，该化学方程式为_。(5)如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。腐蚀过程中，负极是_(填图中字母“a”或“b”或“c”)；环境中的Cl扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为