常见金属元素及其化合物专题

常见金属元素及其化合物专题常见金属元素及其化合物专题/NUMPAGES45常见金属元素及其化合物专题常见金属元素及其化合物专题专题复习常见金属元素及其化合物[高考关键词]单质——氧化物(碱性氧化物)——氢氧化物(碱)——盐(阳离子)。1.钠：活泼、还原性(保存)；过氧化钠：结构特点、与水及CO2反应特点；烧碱。2.铝：还原性、与强碱反应、合金；氧化铝、氢氧化铝：两性；Al3＋：水解、净水、离子共存、铝三角转化。3.铁：腐蚀、变价；Fe2＋：还原性、离子共存、保存、检验；Fe3＋：氧化性、水解、离子共存、检验；Fe2＋、Fe3＋的相互转化。4.铜：不活泼、冶炼；氧化物、Cu2＋：颜色。1．熟记几种物质的颜色Na2O2是________；Fe2O3是________；Al(OH)3、Fe(OH)2均是__________________；Fe(OH)3是________；CuSO4是________；FeCl3________。答案淡黄色红棕色白色红褐色白色棕黄色2．熟悉4类特殊反应(1)Fe在Cl2中燃烧，无论Cl2是否过量，产物均为________。(2)Na在氧气中燃烧，无论O2是否过量，产物均为________。(3)与水接触产生气体单质的物质有________。(4)与水接触产生气体化合物的物质有________。答案(1)FeCl3(2)Na2O2(3)Na、K、Na2O2等(4)Al2S3、Mg3N2、CaC23．典型元素及其化合物的特征性质(1)Na、Al、Fe、Cu四种元素的单质中：①能与水剧烈反应的是____________，反应的离子方程式：_______________________；②能与NaOH溶液反应的是________，反应的离子方程式：_________________________，其中作氧化剂的是________________________________________________________；③Cu在潮湿的空气中被腐蚀的化学方程式：__________________________________________________________________________________________；④与氧气反应条件不同，反应产物不同的是_________________________________。(2)上述四种金属的氧化物中：①能用作供氧剂的是________，写出一个化学方程式：________________________________________________________________________；②既能溶于酸溶液又能溶于强碱溶液的是_________________________，离子方程式分别为__________________________________________________，________________________________________________________________________；③常温下为黑色固体的是_____________________________________。(3)上述四种金属的氢氧化物中：①易在空气中被氧化的是__________，现象____________________________________________________________________________________________________，反应的化学方程式为__________________________________；②具有两性的是________________。(4)上述四种金属形成的阳离子共有________种，其中既能表现还原性，又能表现氧化性的是________，检验Fe2＋的方法是________________________________；其中氧化性最强的是________，它腐蚀金属铜的离子方程式为______________________________。答案(1)①Na2Na＋2H2O=2Na＋＋2OH－＋H2↑②Al2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑H2O③2Cu＋CO2＋H2O＋O2=Cu2(OH)2CO3④Na、Fe(2)①Na2O22Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2(或2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑)②Al2O3Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2OAl2O3＋2OH－=2AlOeq\o\al(－,2)＋H2O③FeO、Fe3O4、CuO(3)①Fe(OH)2白色沉淀迅速变为灰绿色最后变为红褐色4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3②Al(OH)3(4)6Fe2＋、Cu＋先加KSCN溶液不显红色，再加H2O2溶液变为红色Fe3＋2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋高考题型1典型物质的性质及应用1．(2016高考选项组合题)化学在生活中有着广泛的应用，下列对应关系错误的是()A．利用Al2(SO4)3和小苏打反应，制造泡沫灭火器灭火(2016·全国卷Ⅲ，7A)B．Fe3＋的氧化性比Cu2＋的强，可用FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板(2016·全国卷Ⅲ，7B)C．Fe2(SO4)3易溶于水，可用作净水剂(2016·江苏，3C)D．Al2O3熔点高，可用作耐高温材料(2016·江苏，3D)答案C解析A项，Al2(SO4)3和小苏打反应生成氢氧化铝和二氧化碳，能灭火；B项，能说明Fe3＋的氧化性比Cu2＋的强；C项，利用Fe3＋水解生成氢氧化铁胶体的吸附作用，不是Fe2(SO4)3的溶解性；D项，Al2O3熔点高，可用作耐高温材料。2．(2016·上海，12)下列各组混合物，使用氢氧化钠溶液和盐酸两种试剂不能分离的是()A．氧化镁中混有氧化铝B．氯化铝溶液中混有氯化铁C．氧化铁中混有二氧化硅D．氯化亚铁溶液中混有氯化铜答案D解析A项，MgO是碱性氧化物，与NaOH不能反应，而Al2O3是两性氧化物，可以与NaOH发生反应产生NaAlO2，过滤后洗涤，就得到纯净的MgO，不符合题意；B项，向溶液中加入过量的NaOH溶液，氯化铁变为Fe(OH)3沉淀，氯化铝变为NaAlO2，过滤，然后向溶液中加入适量的盐酸，当沉淀达到最大值，过滤，得到Al(OH)3，再向沉淀中加入适量的盐酸溶解，就得到氯化铝溶液，除去了杂质，不符合题意；C项，二氧化硅是酸性氧化物，可以与NaOH溶液发生反应，而氧化铁与NaOH溶液不能发生反应，加入过量的NaOH溶液，然后过滤洗涤，就得到纯净的氧化铁，不符合题意；D项，两者都可以与NaOH溶液发生反应，当再向得到的沉淀中加入盐酸时，两者都溶解，不能分离、提纯两者，符合题意。3．(2016·高考选项组合题)下列叙述不正确的是()A．钾、钠、镁等活泼金属着火时，不能用泡沫灭火器灭火(2016·浙江理综，8A)B．Fe与Cl2反应生成FeCl3，推测Fe与I2反应生成FeI3(2016·上海，21C)C．Ba2＋浓度较高时危害健康，但BaSO4可服入体内，作为造影剂用于X射线检查肠胃道疾病(2016·浙江理综，7C)D．钠米铁粉可以高效地去除被污染水体中的Pb2＋、Cu2＋、Cd2＋、Hg2＋等重金属离子，其本质是铁的还原性(2016·浙江理综，7D改编)答案B解析B项，铁离子具有强氧化性，能氧化I－。1．钠及其重要化合物(1)钠与酸反应比与纯水反应剧烈，钠与盐溶液反应，先考虑与水反应，再考虑生成的NaOH能否与盐进一步发生复分解反应。(2)Na2O2为淡黄色固体，Na＋与Oeq\o\al(2－,2)之比为2∶1。(3)Na2O2的强氧化性常表现为①加入FeCl2溶液，将Fe2＋氧化，同时生成Fe(OH)3沉淀。②可将H2S氧化生成单质硫。③加入Na2SO3溶液中，将SOeq\o\al(2－,3)氧化成SOeq\o\al(2－,4)。(4)Na2O2与H2O、CO2的反应，属于Oeq\o\al(2－,2)的歧化反应，CO2、H2O既不是氧化剂也不是还原剂。2．铝及其重要化合物(1)Al、Al2O3、Al(OH)3与H＋、OH－都反应，其量的关系如图：(2)由于Al(OH)3具有两性，决定了它的制备方法：①Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)；②AlOeq\o\al(－,2)＋CO2(过量)＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－,3)。(3)离子共存问题：①Al3＋与OH－、COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)、SOeq\o\al(2－,3)、S2－、AlOeq\o\al(－,2)不能大量共存，其中OH－是因为直接反应，其余均是“相互促进水解”；②AlOeq\o\al(－,2)与H＋、HCOeq\o\al(－,3)、NHeq\o\al(＋,4)、Al3＋、Mg2＋、Cu2＋不能大量共存，其中AlOeq\o\al(－,2)和H＋、HCOeq\o\al(－,3)是因为直接反应[如AlOeq\o\al(－,2)＋HCOeq\o\al(－,3)＋H2O=Al(OH)3↓＋COeq\o\al(2－,3)]，其余均是“相互促进水解”。(4)鉴别(利用滴加顺序不同，现象不同)：①AlCl3溶液中滴加NaOH溶液现象：先产生白色沉淀，后沉淀溶解；②NaOH溶液中滴加AlCl3溶液现象：开始无明显现象，后产生白色沉淀，沉淀不溶解。3．铁及其重要化合物(1)Fe2＋的还原性常表现为遇HNO3、H2O2、Cl2、MnOeq\o\al(－,4)(H＋)时转化为＋3价。(2)Fe3＋的氧化性常表现为可氧化Fe、Cu、I－、S2－、SOeq\o\al(2－,3)。(3)证明溶液中既有Fe2＋又有Fe3＋的方法①证明Fe3＋用KSCN溶液，溶液变红；②证明Fe2＋用酸性KMnO4溶液，溶液紫色褪去。③证明Fe2＋也可以用K3[Fe(CN)6]，生成蓝色沉淀。4．铜及其重要化合物的几个重要反应分析(1)Cu在潮湿空气中生成铜锈(绿色)2Cu＋O2＋CO2＋H2O=Cu2(OH)2CO3(2)CuSO4遇水蒸气变为蓝色晶体(CuSO4·5H2O)，可用于检验H2O的存在。(3)Cu＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O此反应当Cu足量时，H2SO4不能完全反应。同时此反应也不适合用于制备CuSO4，因为有SO2的污染且H2SO4的利用率低。考向1重要反应方程式的书写1．钠及其化合物间的转化关系①离子方程式：2Na＋2H2O=2Na＋＋2OH－＋H2↑；②化学方程式：2Na＋O2eq\o(=,\s\up7(△))Na2O2；③离子方程式：2Na2O2＋2H2O=4Na＋＋4OH－＋O2↑；④化学方程式：2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2；⑤化学方程式：2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O；⑥离子方程式：2OH－＋CO2=COeq\o\al(2－,3)＋H2O；⑦离子方程式：CO2＋OH－=HCOeq\o\al(－,3)；⑧化学方程式：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。2．铝及其化合物间的转化关系①离子方程式：2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑；②离子方程式：Al2O3＋2OH－=2AlOeq\o\al(－,2)＋H2O；③离子方程式：AlOeq\o\al(－,2)＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－,3)；④离子方程式：Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)；⑤化学方程式：2Al(OH)3eq\o(=,\s\up7(△))Al2O3＋3H2O；⑥离子方程式：Al3＋＋3AlOeq\o\al(－,2)＋6H2O=4Al(OH)3↓。3．铁及其化合物间的转化关系①化学方程式：Fe＋Seq\o(=,\s\up7(△))FeS；②化学方程式：2Fe＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(点燃))2FeCl3；③化学方程式：Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2或Fe2O3＋2Aleq\o(=,\s\up7(高温))Al2O3＋2Fe；④离子方程式：2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－或2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O；⑤离子方程式：2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋或2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋；⑥化学方程式：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3。考向2金属及其化合物的性质和用途4．判断下列关于金属及其化合物的说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)在酒精灯加热条件下，Na2CO3、NaHCO3固体都能发生分解(×)解析Na2CO3很稳定，一般加热不会分解。(2)溶解度：小苏打<苏打(√)(3)Al2O3和MgO均可与NaOH溶液反应(×)解析Al2O3属于两性氧化物，能与氢氧化钠溶液反应，MgO属于碱性氧化物，不与NaOH溶液反应，错误。(4)制备Al(OH)3悬浊液：向1mol·L－1AlCl3溶液中加过量的6mol·L－1NaOH溶液(×)解析Al(OH)3是两性氢氧化物，可以和过量氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠。(5)将水蒸气通过灼热的铁粉，出现的现象是粉末变红，说明铁与水在高温下发生反应(×)解析铁与水蒸气在高温下反应生成黑色的Fe3O4和H2。(6)中国古代利用明矾溶液的酸性清除铜镜表面的铜锈(√)解析明矾溶液中的Al3＋水解呈酸性，能溶解铜锈[Cu2(OH)2CO3]。(7)明矾净化水和纯碱去油污均利用了它们的氧化性(×)解析明矾净水是利用Al3＋水解生成Al(OH)3胶体的吸附作用，纯碱去油污是利用COeq\o\al(2－,3)水解的碱性，均与氧化性无关。5．下列物质的性质与应用均正确且二者具有对应关系的是()A．钠钾合金的导热性强，可用作快中子反应堆的热交换剂B．氧化铁能与酸反应，可用于制作红色涂料C．Na2CO3溶液显碱性，可用于除去锅垢中的硫酸钙D．常温下铝与浓硝酸不反应，常用铝罐车运输浓硝酸答案A解析A项，钠和钾的合金在常温下呈液态，导热性好，可用作快中子反应堆的热交换剂，正确；B项，氧化铁可与酸反应，也可用于制作红色涂料，但二者之间无直接对应关系，错误；C项，因为CaCO3的Ksp比CaSO4的Ksp小，所以CaSO4可转化为CaCO3，与Na2CO3溶液显碱性无关，错误；D项，铝遇浓硝酸反应形成一层致密的氧化膜，错误。6．化学知识在生产和生活中有着重要的应用。下列说法中正确的是()A．Na2O、Na2O2组成元素相同，与CO2反应产物也相同B．BaCO3、BaSO4都难溶于水，均可用作钡餐C．Al与Fe2O3能发生铝热反应，曾用于焊接钢轨D．Na2CO3可以与胃酸反应，可用Na2CO3治疗胃酸过多答案C解析A项，Na2O与CO2反应只生成Na2CO3，Na2O2与CO2反应生成Na2CO3和氧气；B项，BaCO3不能用作钡餐，BaSO4可用作钡餐；D项，碳酸钠溶液的碱性较强，具有腐蚀性，可用碳酸氢钠、Al(OH)3等治疗胃酸过多。考向3金属及其化合物的性质实验7．下列实验中，对应的现象以及结论都正确且二者具有因果关系的是()选项实验现象结论①将Cu片放入浓硫酸中无明显变化Cu与浓硫酸不反应②向FeSO4溶液中加入KSCN溶液溶液变红Fe2＋全部被氧化成Fe3＋③向Al(OH)3中分别加入盐酸和氨水Al(OH)3都溶解Al(OH)3具有两性④加热NaHCO3溶液无明显变化NaHCO3的热稳定性较强A．①② B．③④C．②③④ D．全部错误答案D解析①中Cu与浓硫酸在常温下不反应，在加热条件下反应，因此不能根据无明显变化得出Cu与浓硫酸不反应的结论；②中溶液变红，说明溶液中存在Fe3＋，但不能确定是否全部被氧化；③中Al(OH)3能溶于盐酸，但不溶于氨水，现象错误；④中热稳定性是指纯物质的热稳定性，结论错误。考向4以金属为载体的简单计算8．拟晶Al65Cu23Fe12具有合金的某些优良物理性能，将相同质量的此拟晶分别与足量的盐酸、烧碱和稀硝酸反应，产生的气体物质的量按由小到大的顺序排列正确的是()A．盐酸、稀硝酸、烧碱 B．烧碱、盐酸、稀硝酸C．烧碱、稀硝酸、盐酸 D．稀硝酸、烧碱、盐酸答案D解析将Al65Cu23Fe12看作是由65mol铝、23mol铜、12mol铁组成的混合物，只有铝与烧碱反应放出氢气，氢气的物质的量是65mol×eq\f(3,2)＝97.5mol；与盐酸反应时，铝与铁都反应，放出氢气的物质的量是65mol×eq\f(3,2)＋12mol＝109.5mol；与稀硝酸反应时，三种金属都溶解放出NO气体，放出NO的物质的量是65mol＋23mol×eq\f(2,3)＋12mol≈92.3mol。所以产生的气体物质的量由小到大的顺序为稀硝酸、烧碱、盐酸，D项正确。9．(2016·上海，17)某铁的氧化物(FexO)1.52g溶于足量盐酸中，向所得溶液中通入标准状况下112mLCl2，恰好将Fe2＋完全氧化。x值为()A．0.80B．0.85C．0.90D．0.93答案A解析根据电子守恒可知，FexO被氧化为Fe3＋转移的电子数和Cl2被还原为Cl－转移的电子数相等。标准状况下112mLCl2转移电子数为0.01mol。则有eq\f(1.52,56x＋16)×(3－eq\f(2,x))×x＝0.01，解得x＝0.80。故选A。10．向含Na2CO3、NaAlO2的混合溶液中逐滴加入150mL1mol·L－1HCl溶液，测得溶液中的某几种离子物质的量的变化如图所示。则下列说法不正确的是()A．a曲线表示的离子方程式为AlOeq\o\al(－,2)＋H＋＋H2O=Al(OH)3↓B．b和c曲线表示的离子反应是相同的C．M点时，溶液中沉淀的质量为3.9gD．原混合溶液中的COeq\o\al(2－,3)与AlOeq\o\al(－,2)的物质的量之比为1∶2答案D解析向Na2CO3、NaAlO2的混合溶液中逐滴加入1mol·L－1的盐酸，首先发生反应AlOeq\o\al(－,2)＋H＋＋H2O=Al(OH)3↓，a曲线表示AlOeq\o\al(－,2)的减少，第二个阶段，COeq\o\al(2－,3)和盐酸反应生成HCOeq\o\al(－,3)，第三阶段，COeq\o\al(2－,3)反应完毕，发生反应HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=CO2↑＋H2O，此阶段Al(OH)3不参与反应，d曲线表示HCOeq\o\al(－,3)减少，故A正确；b曲线表示碳酸钠和盐酸的反应，c曲线也表示碳酸钠和盐酸的反应，只是b曲线表示碳酸钠的物质的量，c曲线表示碳酸氢钠的物质的量，所以b和c曲线表示的离子反应是相同的，故B正确；加入的盐酸为50mL时，NaAlO2中铝元素全部转化为氢氧化铝沉淀，再加入100mL盐酸时，氢氧化铝沉淀不溶解，则M点沉淀的质量和加入50mL盐酸时沉淀的质量相同，由NaAlO2＋HCl＋H2O=NaCl＋Al(OH)3↓知，n[Al(OH)3]＝n(NaAlO2)＝n(HCl)＝0.05mol，m[Al(OH)3]＝0.05mol×78g·mol－1＝3.9g，故C正确；由图像知，Na2CO3、NaAlO2的物质的量相等，都是0.05mol，故D错误。高考题型2以金属及其化合物为载体的综合考查1．[2016·海南，14(1)(2)(3)]KAl(SO4)2·12H2O(明矾)是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。实验室中，采用废易拉罐(主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如下图所示。回答下列问题：eq\x(易拉罐)eq\o(→,\s\up7(试剂①),\s\do5(微热，过滤))eq\x(滤液A)eq\o(→,\s\up7(NH4HCO3))eq\x(沉淀B)eq\o(→,\s\up7(稀H2SO4),\s\do5(K2SO4))eq\x(产物)(1)为尽量少引入杂质，试剂①应选用______________(填标号)。a．HCl溶液 b．H2SO4溶液c．氨水 d．NaOH溶液(2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为______________________________________________________________________________________________________。(3)沉淀B的化学式为_______________________________________________；将少量明矾溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是_________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)d(2)2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑(3)Al(OH)3Al3＋水解，使溶液中H＋浓度增大解析(1)易拉罐的主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质，试剂①的作用是将Al溶解并除去Fe、Mg杂质，HCl溶液和H2SO4溶液可溶解Al及Fe、Mg杂质，会引入Fe2＋、Mg2＋，氨水不溶解Al；NaOH溶液可溶解Al，但不溶解Fe、Mg杂质，故d项符合。(2)选用NaOH溶液溶解易拉罐，主要发生反应2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑。(3)滤液A中铝元素以AlOeq\o\al(－,2)形式存在，与溶液中HCOeq\o\al(－,3)发生复分解反应：AlOeq\o\al(－,2)＋HCOeq\o\al(－,3)＋H2O=Al(OH)3↓＋COeq\o\al(2－,3)，故沉淀B为Al(OH)3，明矾溶于水时，KAl(SO4)2=K＋＋Al3＋＋2SOeq\o\al(2－,4)，Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋，使溶液呈弱酸性。2．(2016·全国卷Ⅱ，28)某班同学用如下实验探究Fe2＋、Fe3＋的性质。回答下列问题：(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1mol·L－1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是________________________________________________。(2)甲组同学取2mLFeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2＋氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为_____________________________________________________________________________________________________。(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2mLFeCl2溶液中先加入0.5mL煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是________________________________________________________________________。(4)丙组同学取10mL0.1mol·L－1KI溶液，加入6mL0.1mol·L－1FeCl3溶液混合。分别取2mL此溶液于3支试管中进行如下实验：①第一支试管中加入1mLCCl4充分振荡、静置，CCl4层显紫色；②第二支试管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀；③第三支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变红。实验②检验的离子是________(填离子符号)；实验①和③说明：在I－过量的情况下，溶液中仍含有________(填离子符号)，由此可以证明该氧化还原反应为________。(5)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________；一段时间后，溶液中有气泡出现，并放热，随后有红色沉淀生成。产生气泡的原因是________________________________________________________________________，生成沉淀的原因是______________________________________________(用平衡移动原理解释)。答案(1)防止Fe2＋被氧化(2)2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－(3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响)(4)Fe2＋Fe3＋可逆反应(5)H2O2＋2Fe2＋＋2H＋=2Fe3＋＋2H2OFe3＋催化H2O2分解产生O2H2O2分解反应放热，促进Fe3＋的水解平衡正向移动解析(1)亚铁离子具有还原性，能被空气中的氧气氧化，所以在配制FeCl2溶液中加入少量铁屑的目的是防止Fe2＋被空气氧化。(2)Cl2可将Fe2＋氧化成Fe3＋，自身得电子生成Cl－，反应的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－。(3)煤油的作用是隔绝空气，防止空气中的氧气将Fe2＋氧化，产生干扰。(4)根据Fe2＋的检验方法，向溶液中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀，一定含有Fe2＋，则实验②检验的离子是Fe2＋；碘易溶于CCl4，在CCl4中呈紫色，Fe3＋遇KSCN溶液显红色，实验①和③说明，在I－过量的情况下，溶液中仍含有Fe3＋，由此可以证明该氧化还原反应为可逆反应，反应为2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2。(5)H2O2溶液中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，发生的离子方程式为H2O2＋2Fe2＋＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O，铁离子的溶液呈棕黄色；一段时间后，溶液中有气泡出现，并放热，随后有红褐色沉淀生成，产生气泡的原因是反应产生的Fe3＋是H2O2分解的催化剂，促使H2O2分解生成O2，同时H2O2分解反应是放热反应，并促进了Fe3＋水解平衡Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋向正向移动，产生较多Fe(OH)3，聚集形成沉淀。1．金属单质冶炼方法归纳其中电解法是指电解熔融盐或氧化物；热还原法中常用还原剂有H2、CO、C、Al等。2．金属及其化合物制备的答题策略从资源中获取无机物，往往需要富集、除杂、物质间的转化等多步反应才能完成。(1)这类试题一般是解析已知的生产过程，重点是分析每一步加入的物质是什么、出来的物质是什么、发生了什么样的变化。(2)涉及铁元素的除去步骤一般为溶液(含Fe2＋、Fe3＋)eq\o(→,\s\up7(氧化))Fe3＋eq\o(→,\s\up7(调pH))使铁元素转化为氢氧化铁沉淀，氧化剂可选择H2O2、Cl2等，沉淀剂的选择要考虑不引入新的杂质。(3)涉及铝元素的分离，需要应用：(4)从溶液中获取晶体时，要充分考虑水解、氧化等因素的影响。考向1金属冶炼与氧化还原反应的综合1．下列制备金属单质的方法或原理正确的是()A．在高温条件下，用H2还原MgO制备单质MgB．在通电条件下，电解熔融Al2O3制备单质AlC．在通电条件下，电解饱和食盐水制备单质NaD．加强热，使CuO在高温条件下分解制备单质Cu答案B2．工业上用黄铜矿冶炼铜并对炉渣进行综合利用的一种工艺流程如图所示：(1)冶炼过程中得到的Cu2O和Cu的混合物称为“泡铜”，Cu2O与金属Al在高温条件下混合反应可得粗铜，反应的化学方程式为_____________________________________________。粗铜精炼时应将粗铜连接在直流电源的________极，可在________极得到纯度较高的精铜。(2)传统炼铜的方法主要是火法炼铜，主要反应如下所示：①2CuFeS2＋4O2eq\o(=,\s\up7(高温))Cu2S＋3SO2＋2FeO②2Cu2S＋3O2eq\o(=,\s\up7(高温))2Cu2O＋2SO2③2Cu2O＋Cu2Seq\o(=,\s\up7(高温))6Cu＋SO2↑每生成1molCu，共消耗________molO2。反应③中的氧化剂是________。(3)用炼铜产生的炉渣(含Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3)可制备Fe2O3。根据流程回答下列问题：①加入适量NaClO溶液的目的是_________________________________________________(用离子方程式表示)。②除去Al3＋发生反应的离子方程式是_____________________________________________________________________________________________________________。③选用提供的试剂，设计实验验证炉渣中含有FeO。提供的试剂有：稀盐酸、稀硫酸、KSCN溶液、高锰酸钾溶液、NaOH溶液、碘水。所选试剂是___________________________________________________。实验方案：___________________________________________________。答案(1)3Cu2O＋2Aleq\o(=,\s\up7(高温))Al2O3＋6Cu正阴(2)2.5Cu2O、Cu2S(3)①2Fe2＋＋ClO－＋2H＋=2Fe3＋＋Cl－＋H2O②Al3＋＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O③稀硫酸、高锰酸钾溶液取少量高锰酸钾溶液于试管中，滴加用稀硫酸溶解炉渣得到的溶液，高锰酸钾溶液的紫色褪去，证明溶液中含有Fe2＋，从而证明炉渣中含有FeO解析(1)Cu2O与Al发生氧化还原反应生成Al2O3与Cu：3Cu2O＋2Aleq\o(=,\s\up7(高温))Al2O3＋6Cu；粗铜精炼的目的是使粗铜溶解，精铜析出，所以粗铜作阳极，精铜在阴极产生。(2)根据反应①②③可知，利用火法炼铜，CuFeS2中的铜元素、铁元素、硫元素最终分别转化为Cu、FeO、SO2，由此可写出总反应方程式：2CuFeS2＋5O2eq\o(=,\s\up7(高温))2Cu＋2FeO＋4SO2，则由总反应式可以看出每生成1molCu，共消耗2.5molO2。反应③的反应物Cu2O、Cu2S中铜元素的化合价都降低，二者均为氧化剂。(3)①NaClO溶液具有强氧化性，将Fe2＋氧化成Fe3＋；2Fe2＋＋ClO－＋2H＋=2Fe3＋＋Cl－＋H2O。②除去Al3＋发生反应的离子方程式为Al3＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O。③检验FeO，需要将FeO溶解，再利用Fe2＋的还原性检验Fe2＋，选的试剂是稀硫酸、高锰酸钾溶液。考向2以金属及化合物制备为载体考查反应原理3．钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三大金属，我国四川攀枝花和西昌地区的钒钛磁铁矿储量十分丰富。如图所示，将钛厂、氯碱厂和甲醇厂组成产业链可以大大提高资源利用率，减少环境污染。请回答下列问题：(1)电解饱和食盐水时，总反应的离子方程式是_______________________________________________________________________________________________。(2)写出钒钛磁铁矿经氯化法得到四氯化钛的化学方程式：______________________________________________________________________________________。(3)已知：①Mg(s)＋Cl2(g)=MgCl2(s)ΔH＝－641kJ·mol－1②Ti(s)＋2Cl2(g)=TiCl4(s)ΔH＝－770kJ·mol－1下列说法正确的是________(填字母)。a．Mg的燃烧热为641kJ·mol－1b．Ti的能量一定比TiCl4的高c．等质量的Mg(s)、Ti(s)与足量的氯气反应，前者放出的热量多d．Mg还原TiCl4的热化学方程式2Mg(s)＋TiCl4(s)=2MgCl2(s)＋Ti(s)ΔH＝－512kJ·mol－1(4)在上述产业链中，合成192t甲醇理论上需额外补充H2________t(不考虑生产过程中物质的任何损失)。(5)以甲醇、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池。该电池中负极上的电极反应式是__________________________________________________。答案(1)2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))Cl2↑＋H2↑＋2OH－(2)2FeTiO3＋6C＋7Cl2=2FeCl3＋2TiCl4＋6CO(3)cd(4)10(5)CH3OH＋8OH－－6e－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2O解析(1)电解饱和食盐水的化学方程式是2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))Cl2↑＋H2↑＋2NaOH，其离子方程式为2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))Cl2↑＋H2↑＋2OH－。(2)根据题中工艺流程图可以看出反应物有FeTiO3、C和Cl2，生成物有FeCl3，TiCl4和CO，然后通过观察法配平方程式。(3)燃烧热是指1mol纯物质完全燃烧生成稳定化合物所放出的热量，a错误；Ti与Cl2的反应是放热反应，1molTi(s)和2molCl2(g)的总能量大于1molTiCl4(s)的能量，无法直接比较Ti和TiCl4的能量大小，b错误；1gMg(s)和1gTi(s)与Cl2(g)反应放出的热量分别是eq\f(641,24)kJ、eq\f(770,48)kJ，c正确；将①×2－②可得到2Mg(s)＋TiCl4(s)=2MgCl2(s)＋Ti(s)ΔH＝－512kJ·mol－1，d正确。(4)CO＋2H2=CH3OHCO～eq\f(7,6)Cl2～eq\f(7,6)H2得出CH3OH～eq\f(5,6)H2(额外补充)32eq\f(5,3)192t10t(5)碱性介质环境中，燃料电池总的反应式为CH3OH＋eq\f(3,2)O2＋2OH－=COeq\o\al(2－,3)＋3H2O，正极反应式为eq\f(3,2)O2＋6e－＋3H2O=6OH－，两者相减得到CH3OH＋8OH－－6e－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2O。4．菱锰矿的主要成分是MnCO3(含有少量FeS2、Al2O3)，以菱锰矿为原料制备锰单质的流程如下所示：eq\x(菱锰矿粉)eq\o(→,\s\up7(硫酸铵))浆化eq\o(→,\s\up7(稀硫酸))溶液1eq\o(→,\s\up7(MnO2))溶液2eq\o(→,\s\up7(氨水))精制→电解→Mn请回答下列问题：(1)菱锰矿在浸取前需要粉碎，其目的是___________________________________________________________________________________________________________________。(2)用稀硫酸浸取时，主要反应的离子方程式为________________________________________________________________________________________________________；加入二氧化锰时被氧化的物质是________(填化学式)。(3)已知Fe、Al、Mn的氢氧化物开始沉淀及沉淀完全时的pH如表所示，则加氨水沉淀时应控制溶液的pH范围为______________。此时得到的沉淀是____________、__________(填化学式)。氢氧化物Fe(OH)3Al(OH)3Mn(OH)2开始沉淀pH1.84.18.3完全沉淀pH3.25.09.8(4)电解硫酸锰溶液时，阴极的电极反应式为________________________________________________________________________________________________________________。用酸性高锰酸钾溶液检验Mn2＋，产生黑色沉淀，该反应的离子方程式为________________________________________________________________________________。答案(1)增大接触面积，便于浆化，提高浸出率(2)MnCO3＋2H＋=Mn2＋＋CO2↑＋H2OFeS2(3)5.0≤pH<8.3Al(OH)3Fe(OH)3(4)Mn2＋＋2e－=Mn2MnOeq\o\al(－,4)＋3Mn2＋＋2H2O=5MnO2↓＋4H＋解析(1)矿石粉碎可增大固体与液体、固体与气体的接触面积，可从影响化学反应速率因素的角度进行分析。(2)FeS2中的＋2价铁及－1价硫都具有还原性，均可被MnO2氧化。(3)根据几种离子沉淀的pH，控制溶液的酸碱性使氢氧化铝完全沉淀(氢氧化铁已完全沉淀)，氢氧化锰没有开始沉淀。(4)电解硫酸锰溶液时，阴极上锰离子发生还原反应生成锰单质。高锰酸钾将锰离子氧化成二氧化锰。考向3金属及其化合物的制备与实验的综合5．铁、铜单质及其化合物应用范围很广。现有含氯化亚铁杂质的氯化铜晶体(CuCl2·2H2O)，为制取纯净的CuCl2·2H2O，首先将其制成水溶液，然后按如图步骤进行提纯：已知Cu2＋、Fe3＋和Fe2＋的氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH，见下表：Fe3＋Fe2＋Cu2＋氢氧化物开始沉淀时的pH1.97.04.7氢氧化物完全沉淀时的pH3.29.06.7请回答下列问题：(1)最适合作氧化剂X的是________(填序号，下同)。A．K2Cr2O7 B．NaClOC．H2O2 D．KMnO4(2)加入的物质Y是________。A．CuO