適用于新高考新教材廣西專版2025屆高考化學(xué)一輪總復(fù)習(xí)第3章金屬及其化合物第3講鋁鎂銅金屬材料及金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用課件

第3講鋁、鎂、銅、金屬材料及

金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用第三章【課程標(biāo)準(zhǔn)】1.了解常見(jiàn)金屬的冶煉方法。2.能說(shuō)明常見(jiàn)金屬元素及其化合物的應(yīng)用(如金屬的冶煉等)對(duì)社會(huì)發(fā)展的價(jià)值,以及對(duì)環(huán)境的影響。3.結(jié)合實(shí)例認(rèn)識(shí)金屬及其化合物的多樣性,了解通過(guò)化學(xué)反應(yīng)可以探索物質(zhì)的性質(zhì)、實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化,認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化在自然資源綜合利用和環(huán)境保護(hù)中的重要價(jià)值。強(qiáng)基礎(chǔ)增分策略一、鋁及其化合物1.從原子結(jié)構(gòu)角度認(rèn)識(shí)鋁的化學(xué)性質(zhì)鋁在元素周期表中處于第

三

周期、第

ⅢA族,其原子結(jié)構(gòu)示意圖為

,原子最外層有3個(gè)電子,在反應(yīng)中易

失去

電子,表現(xiàn)出

還原

性。

寫(xiě)出圖中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式:2.氧化鋁的性質(zhì)及用途(1)化學(xué)性質(zhì)(寫(xiě)出化學(xué)方程式)(2)重要用途①作耐火材料:Al2O3的熔點(diǎn)很高,可制造耐火坩堝等。②冶煉金屬鋁:通過(guò)電解熔融氧化鋁得到金屬鋁:3.氫氧化鋁(1)化學(xué)性質(zhì)(寫(xiě)出離子方程式)(2)制備方法(寫(xiě)離子方程式)①向可溶性鋁鹽溶液中加入足量氨水:②向Na[Al(OH)4]溶液中通入足量CO2:。

4.利用鋁土礦冶煉金屬鋁的工藝流程由鋁土礦(主要成分是Al2O3,含SiO2、Fe2O3、MgO等雜質(zhì))提取Al2O3,并冶煉金屬鋁的兩種工藝流程:應(yīng)用提升

(1)對(duì)兩性氧化物的理解①像Al2O3這樣既能與酸反應(yīng)生成鹽和水,又能與堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物,叫做兩性氧化物。②“兩性”是指既具有酸性氧化物的性質(zhì)(能與堿反應(yīng)生成鹽和水),又具有堿性氧化物的性質(zhì)(能與酸反應(yīng)生成鹽和水)。(2)認(rèn)識(shí)兩性氫氧化物①像Al(OH)3這樣既能與酸反應(yīng)生成鹽和水,又能與堿反應(yīng)生成鹽和水的氫氧化物,叫做兩性氫氧化物。②從電離角度認(rèn)識(shí)Al(OH)3的兩性,有兩種電離方式:Al(OH)3Al3++3OH-(堿式電離)、Al(OH)3+H2O[Al(OH)4]-+H+(酸式電離)。易錯(cuò)辨析

判斷正誤:正確的畫(huà)“√”,錯(cuò)誤的畫(huà)“×”。(1)鋁制餐具不宜用來(lái)蒸煮或長(zhǎng)時(shí)間存放酸性或堿性食物,其原因是Al和Al2O3均能與一些酸、堿反應(yīng)。(

√

)(2)氧化鋁的硬度大,故常用于制造耐火材料。(

×

)(3)氫氧化鋁能與鹽酸反應(yīng),故可用于中和過(guò)多胃酸。(

√

)二、鎂及其化合物1.鎂的化學(xué)性質(zhì)2.MgO和Mg(OH)2的化學(xué)性質(zhì)(1)MgO是堿性氧化物,能與酸(H+)反應(yīng)生成Mg2+和H2O,離子方程式為

MgO+2H+===Mg2++H2O

。

(2)Mg(OH)2是一種中強(qiáng)堿,能與酸(H+)反應(yīng)生成Mg2+和H2O,離子方程式為

Mg(OH)2+2H+===Mg2++2H2O

。

微點(diǎn)撥氫氧化鎂溶解度小于碳酸鎂,能發(fā)生反應(yīng)MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2↑,鎂元素在水垢中的存在形式是Mg(OH)2。3.從海水中提取鎂(1)工藝流程(2)基本步驟及主要反應(yīng)

微點(diǎn)撥(1)由MgCl2·6H2O得到無(wú)水MgCl2,必須在HCl氣流中加熱,以防MgCl2水解。(2)因鎂在高溫下能與O2、N2、CO2等氣體發(fā)生反應(yīng),故工業(yè)電解MgCl2得到的鎂,應(yīng)在H2氛圍中冷卻。三、銅及其化合物1.銅及其冶煉方法(1)銅的化學(xué)性質(zhì)微點(diǎn)撥常溫下,銅在干燥的空氣中性質(zhì)穩(wěn)定,但在潮濕的空氣里則會(huì)被銹蝕,在其表面逐漸形成一層綠色的銅銹,發(fā)生的反應(yīng)為2Cu+O2+CO2+H2O===Cu2(OH)2CO3。(2)冶煉方法

2.氧化銅和氧化亞銅

3.氫氧化銅(1)化學(xué)性質(zhì)

(2)應(yīng)用利用新制的Cu(OH)2檢驗(yàn)有機(jī)化合物中含有的—CHO,乙醛與新制的Cu(OH)2反應(yīng)的化學(xué)方程式:4.兩種重要的銅鹽(1)Cu2(OH)2CO3的名稱是堿式碳酸銅,是銅綠的成分,是銅在潮濕的空氣中被腐蝕的結(jié)果;受熱易分解,化學(xué)方程式為Cu2(OH)2CO32CuO+H2O+CO2↑。(2)CuSO4·5H2O為藍(lán)色晶體,俗稱

膽礬

,受熱分解,藍(lán)色晶體受熱轉(zhuǎn)化為白色粉末。

易錯(cuò)辨析

判斷正誤:正確的畫(huà)“√”,錯(cuò)誤的畫(huà)“×”。(1)實(shí)驗(yàn)室中常用無(wú)水硫酸銅檢驗(yàn)酒精中是否含有少量水。(

√

)(2)“銅綠”是銅被空氣中的氧氣緩慢氧化生成的氧化物。(

×

)(3)向CuSO4溶液中加入鐵粉,有紅色固體析出,則Fe2+的氧化性強(qiáng)于Cu2+的氧化性。(

×

)(4)除去銅粉中混有的CuO,可加入足量稀硝酸,充分反應(yīng)后,過(guò)濾、洗滌、干燥。(

×

)四、金屬材料與金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用1.合金

合金是混合物,沒(méi)有固定的熔、沸點(diǎn)(1)合金的定義及成分①定義:合金是由兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)高溫熔合而成的具有

金屬

特性的物質(zhì)。

②成分:一種金屬為主,另含一種或幾種金屬或非金屬。(2)合金的性質(zhì)及性能

應(yīng)用提升

(1)合金具有許多優(yōu)良的物理、化學(xué)或機(jī)械性能,在許多方面不同于其成分金屬。(2)合金具有金屬的大多共性,合金中成分元素的含量影響著合金的性能。(3)新型合金及其重要應(yīng)用①“蛟龍”號(hào)載人潛水器的耐壓球殼用鈦合金制造,利用了鈦合金的硬度大、機(jī)械強(qiáng)度高、耐腐蝕等性質(zhì)。②噴氣式飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)葉片由鎳鈷合金制造,利用了其熔點(diǎn)高、耐高溫的性質(zhì)。2.常見(jiàn)的金屬材料(1)金屬材料的分類(2)幾種常見(jiàn)的合金①②③

3.金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用(1)金屬在自然界中的存在形態(tài)(2)金屬冶煉的實(shí)質(zhì)金屬的冶煉過(guò)程就是把金屬?gòu)?/p>

化合

態(tài)還原為

游離

態(tài)的過(guò)程,即Mn++ne-===M(M表示金屬)。

(3)金屬冶煉的一般步驟

(4)金屬冶煉的方法(寫(xiě)出相應(yīng)的化學(xué)方程式)應(yīng)用提升

“鋁熱法”是熱還原法中的一種,以鋁為還原劑,來(lái)冶煉熔點(diǎn)較高的金屬,一般情況下,該金屬的活潑性比鋁弱。易錯(cuò)辨析

判斷正誤:正確的畫(huà)“√”,錯(cuò)誤的畫(huà)“×”。(1)合金是由兩種或兩種以上的金屬熔合而成,不含非金屬元素。(

×

)(2)鋁中添加適量鋰,制得低密度、高強(qiáng)度的鋁合金,可用于航空工業(yè)。(

√

)(3)工業(yè)上采用電解熔融AlCl3和MgO的方法來(lái)冶煉鋁和鎂。(

×

)(4)商代后期鑄造出工藝精湛的后(司)母戊鼎,該鼎屬于青銅器。(

√

)增素能精準(zhǔn)突破考點(diǎn)一鋁、鎂、銅及其化合物的性質(zhì)考向1.鋁、鎂及其化合物的性質(zhì)與應(yīng)用典例突破用含少量鎂粉的鋁粉制取純凈的氫氧化鋁,下列操作步驟中最恰當(dāng)?shù)慕M合是(

)①加鹽酸溶解②加燒堿溶液溶解③過(guò)濾④通入過(guò)量CO2生成Al(OH)3沉淀⑤加入鹽酸生成Al(OH)3沉淀⑥加入過(guò)量燒堿溶液A.①⑥⑤③ B.②③④③

C.②③⑤③ D.①③⑤③答案

B解析

若先加鹽酸,Mg、Al均溶解,制取Al(OH)3的步驟較多;從Na[Al(OH)4]制備Al(OH)3,加鹽酸不容易控制量的多少,故B項(xiàng)操作步驟為最佳順序。針對(duì)訓(xùn)練1.下列關(guān)于鋁及其化合物的說(shuō)法不正確的是(

)A.Al既可用于食品包裝,也可用作建筑材料B.Al2O3既可用來(lái)冶煉金屬Al,也可用作耐火材料C.明礬[KAl(SO4)2·12H2O]既可用作凈水劑,也可用作消毒劑D.Al(OH)3既可用作治療胃酸過(guò)多的藥物,也可用來(lái)制備一些鋁鹽答案

C解析

A項(xiàng),金屬鋁具有良好的延展性,因此鋁可以制成鋁箔用于食品包裝,金屬鋁也可用作建筑材料,如鋁合金門窗等,正確;B項(xiàng),電解熔融的Al2O3可冶煉金屬Al,由于Al2O3具有耐高溫的性質(zhì),也可用作耐火材料,正確;C項(xiàng),明礬[KAl(SO4)2·12H2O]溶于水后,Al3+能發(fā)生水解反應(yīng),生成的Al(OH)3膠體具有吸附作用,可用作凈水劑,但Al(OH)3并不具有消毒作用,錯(cuò)誤;D項(xiàng),Al(OH)3能與胃酸中的鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁和水,正確。2.下列除去雜質(zhì)的方法不正確的是(

)A.鎂粉中混有少量鋁粉:加入過(guò)量燒堿溶液充分反應(yīng),過(guò)濾、洗滌、干燥B.用過(guò)量氨水除去Fe3+溶液中的少量Al3+C.Al(OH)3中混有少量Mg(OH)2:加入足量燒堿溶液,充分反應(yīng),過(guò)濾,向?yàn)V液中通入過(guò)量CO2后過(guò)濾D.MgO中混有少量Al2O3:加入足量燒堿溶液,充分反應(yīng),過(guò)濾、洗滌、干燥得到MgO答案

B解析

Al(OH)3不溶于氨水,故向Al3+和Fe3+的混合溶液中加入過(guò)量氨水時(shí),Fe3+、Al3+均轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀,達(dá)不到除雜的目的。歸納總結(jié)基于鋁及其化合物的“兩性”,分離提純含鋁物質(zhì)利用Al、Al2O3、Al(OH)3可溶于強(qiáng)堿的特性,可除去許多物質(zhì)中的含鋁雜質(zhì)(括號(hào)內(nèi)為雜質(zhì)):(1)Mg(Al):加足量NaOH溶液。(2)Fe2O3(Al2O3):加足量NaOH溶液。(3)Mg(OH)2[Al(OH)3]:加足量NaOH溶液。(4)Mg2+(Al3+):加過(guò)量NaOH溶液,過(guò)濾,再加合適的酸充分溶解?？枷?.銅及其化合物的性質(zhì)典例突破(2023廣西賀州模擬)表格中,對(duì)陳述Ⅰ、Ⅱ的正確性及其有無(wú)因果關(guān)系的判斷都正確的是(

)選項(xiàng)陳述Ⅰ陳述Ⅱ判斷A銅綠的主要成分是堿式碳酸銅可用稀鹽酸除去銅器表面的銅綠Ⅰ對(duì);Ⅱ?qū)?無(wú)因果關(guān)系B銅表面易形成致密的氧化膜銅制容器可以盛放濃硫酸Ⅰ對(duì);Ⅱ?qū)?有因果關(guān)系C向硫酸銅溶液中通入少量氨氣,有藍(lán)色沉淀產(chǎn)生,過(guò)濾后灼燒濾渣,最后變成黑色固體把銅絲放在酒精燈火焰上灼燒,銅絲表面變黑Ⅰ對(duì);Ⅱ?qū)?有因果關(guān)系D藍(lán)色硫酸銅晶體受熱轉(zhuǎn)化為白色硫酸銅粉末是物理變化硫酸銅溶液可用作游泳池的消毒劑Ⅰ錯(cuò);Ⅱ?qū)?無(wú)因果關(guān)系答案

D解析

稀鹽酸可以與Cu2(OH)2CO3反應(yīng),但稀鹽酸不能與Cu反應(yīng),Ⅰ、Ⅱ有因果關(guān)系,A錯(cuò)誤;銅表面不能形成致密的氧化膜,B錯(cuò)誤;Ⅰ、Ⅱ均正確,但沒(méi)有因果關(guān)系,C錯(cuò)誤;藍(lán)色硫酸銅晶體受熱轉(zhuǎn)化為白色硫酸銅粉末有新物質(zhì)生成,屬于化學(xué)變化,CuSO4可用作消毒劑,但與前者沒(méi)有因果關(guān)系,D正確。針對(duì)訓(xùn)練1.某研究小組通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究Cu及其化合物的性質(zhì),下列操作不正確且不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?

)A.將銅絲插入濃硫酸中并加熱,反應(yīng)后再加入水,觀察硫酸銅溶液的顏色B.將紅熱的銅絲伸入盛滿氯氣的集氣瓶中,觀察CuCl2的生成C.將少量葡萄糖加入新制的Cu(OH)2中,加熱至沸騰,檢驗(yàn)葡萄糖分子中是否含有醛基D.將表面有銅綠[Cu2(OH)2CO3]的銅器放入鹽酸中浸泡,除去銅綠答案

A解析

銅與濃硫酸反應(yīng)后的溶液中可能剩余濃硫酸,不能加水,A錯(cuò)誤。2.

某煉鐵廢渣中含有大量CuS及少量鐵的化合物,工業(yè)上以該廢渣為原料生產(chǎn)CuCl2·2H2O晶體的工藝流程如下:下列說(shuō)法正確的是(

)A.焙燒過(guò)程中每1molCuS參與反應(yīng)需消耗2molO2B.焙燒后的廢氣能使酸性高錳酸鉀溶液褪色C.濾渣中主要為鐵的氧化物D.將獲得的CuCl2·2H2O晶體加熱可制得CuCl2固體答案

B解析

焙燒CuS時(shí)發(fā)生反應(yīng)2CuS+3O22CuO+2SO2,由化學(xué)方程式可知,1

mol

CuS消耗1.5

mol

O2,A錯(cuò)誤;廢氣中含有SO2,能使酸性高錳酸鉀溶液褪色,B正確;調(diào)節(jié)pH至3~4時(shí),Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀而除去,C錯(cuò)誤;將CuCl2·2H2O直接加熱脫水,Cu2+發(fā)生水解反應(yīng),水解生成的HCl揮發(fā),最終得到Cu(OH)2,無(wú)法得到CuCl2,D錯(cuò)誤。歸納總結(jié)Cu(OH)2·2CuCO3、Cu(OH)2·CuCO3屬于堿式碳酸鹽,其化學(xué)性質(zhì)類似于Cu(OH)2、CuCO3。(1)受熱易分解生成CuO、CO2和H2O,如Cu(OH)2·2CuCO33CuO+2CO2↑+H2O;(2)能與酸反應(yīng)生成Cu2+、CO2和H2O,如Cu(OH)2·CuCO3+4H+===2Cu2++CO2↑+3H2O考點(diǎn)二合金的組成及性質(zhì)典例突破世界冬奧會(huì)和冬殘奧會(huì)中短道速滑項(xiàng)目隊(duì)員所穿的速滑冰刀可用不銹鋼制成。下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.不銹鋼是常見(jiàn)的一種合金鋼B.不銹鋼中常添加鎳(Ni)和鉻(Cr)元素,從而使其具有特殊性能C.不銹鋼中只含有金屬元素,不含有非金屬元素D.不銹鋼是通過(guò)增加原子層之間的相對(duì)滑動(dòng)難度,導(dǎo)致合金的硬度變大答案

C解析

不銹鋼一般認(rèn)為在普通鋼中添加了金屬元素鎳、鉻等,不銹鋼是常見(jiàn)的一種合金鋼,A正確;不銹鋼中除含有Fe、Ni、Cr等金屬元素外,還含碳元素,使其具有特殊性能,B正確,C錯(cuò)誤;不銹鋼是一種合金,通過(guò)增加原子層之間的相對(duì)滑動(dòng)難度,可提高合金的硬度,D正確。針對(duì)訓(xùn)練1.(2023上海寶山二模)關(guān)于生鐵和鋼的區(qū)別正確的是(

)A.生鐵屬于純凈物,鋼屬于混合物B.生鐵比鋼的含碳量更高C.生鐵比鋼彈性更好D.生鐵屬于鐵碳合金,鋼也是合金但不含碳答案

B解析

生鐵也是混合物,且含碳量更高。2.青銅的主要成分是銅和錫,錫的熔點(diǎn)是232℃,含錫25%的青銅熔點(diǎn)約為800℃,《呂氏春秋·別類編》中有關(guān)于青銅的記載“金(銅)柔錫柔,合兩柔則為剛,燔(燒)之則為淖(液體)”。下列說(shuō)法正確的是(

)A.在輪船外殼懸掛鋅、錫等金屬塊可減慢鋼鐵的腐蝕B.合金的熔點(diǎn)一定低于各組分金屬的熔點(diǎn)C.銅和錫在元素周期表中均位于第四周期D.“合兩柔則為剛”體現(xiàn)了合金的硬度通常大于各成分金屬的特點(diǎn)答案

D解析

要保護(hù)鋼鐵,在和海水構(gòu)成的原電池中應(yīng)該讓鋼鐵作正極,金屬性比Fe強(qiáng)的金屬作負(fù)極,但錫的金屬性弱于鐵的,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;由題給信息可知青銅的熔點(diǎn)高于錫的,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;錫位于元素周期表的第五周期,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;通常合金硬度大于各成分金屬硬度,故D項(xiàng)正確。歸納總結(jié)(1)并非所有的金屬都能形成合金,兩種金屬形成合金,其熔點(diǎn)不能相差太大,若一種金屬的熔點(diǎn)高于另一種金屬的沸點(diǎn),則這兩種金屬不能形成合金。(2)金屬與金屬(或金屬與非金屬)形成合金時(shí),要經(jīng)高溫熔合過(guò)程,但并未發(fā)生化學(xué)反應(yīng),故合金是混合物,不是化合物?？键c(diǎn)三金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用典例突破冶煉金屬一般有下列四種方法:①焦炭法;②水煤氣法;③活潑金屬置換法;④電解法。四種方法在工業(yè)上均有應(yīng)用,古代有:(Ⅰ)火燒孔雀石煉銅;(Ⅱ)濕法煉銅。現(xiàn)代有:(Ⅲ)鋁熱法煉鉻;(Ⅳ)從光鹵石中煉鎂。下列對(duì)應(yīng)關(guān)系不正確的是(

)A.(Ⅰ)—① B.(Ⅱ)—②C.(Ⅲ)—③ D.(Ⅳ)—④答案

B解析

(Ⅰ)火燒孔雀石煉銅是采用焦炭法冶煉金屬銅,對(duì)應(yīng)方法①,故A正確;(Ⅱ)濕法煉銅是采用活潑金屬置換法冶煉金屬銅,對(duì)應(yīng)方法③,故B錯(cuò)誤;(Ⅲ)鋁熱反應(yīng)是采用活潑金屬置換法冶煉金屬,對(duì)應(yīng)方法③,故C正確;(Ⅳ)從光鹵石中冶煉金屬鎂是采用電解熔融氯化鎂的方法,對(duì)應(yīng)方法④,故D正確。思路指導(dǎo)依據(jù)金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱選擇合適的金屬冶煉方法。

針對(duì)訓(xùn)練1.《天工開(kāi)物》中記載:“若造熟鐵,則生鐵流出時(shí),相連數(shù)尺內(nèi),低下數(shù)寸,筑一方塘,短墻抵之。其鐵流入塘內(nèi),數(shù)人執(zhí)持柳木棍排立墻上……眾人柳棍疾攪,即時(shí)炒成熟鐵?！币韵抡f(shuō)法不正確的是(

)A.金屬冶煉方法由金屬活動(dòng)性決定B.熟鐵比生鐵質(zhì)地更硬,延展性稍差C.炒鐵是為了降低鐵水中的碳含量D.該法與近代往生鐵水吹空氣煉鋼異曲同工答案

B解析

活動(dòng)性不同的金屬,其冶煉方法不同,即金屬冶煉方法由金屬活動(dòng)性決定,故A項(xiàng)正確;熟鐵比生鐵質(zhì)地軟,且延展性好,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;炒鐵過(guò)程中降低了鐵水中的碳含量,從而將生鐵轉(zhuǎn)化成熟鐵,故C項(xiàng)正確;該冶煉方法和近代向鐵水中吹空氣煉鋼一樣,都是利用空氣中氧氣氧化C元素,其原理基本相同,故D項(xiàng)正確。2.工業(yè)上以鋁土礦(主要成分Al2O3·3H2O)為原料生產(chǎn)鋁,主要包括下列過(guò)程:①將粉碎、篩選后的鋁土礦溶解在氫氧化鈉溶液中;②通入足量二氧化碳,在①所得溶液中析出氫氧化鋁固體;③高溫下使氫氧化鋁生成氧化鋁;④電解熔融氧化鋁生成鋁。下列說(shuō)法不正確的是(

)A.步驟①主要反應(yīng)的離子方程式為Al2O3+2OH-+3H2O===2[Al(OH)4]-B.步驟②反應(yīng)的離子方程式為2[Al(OH)4]-+CO2===2Al(OH)3↓++H2OC.步驟③發(fā)生的反應(yīng)屬于分解反應(yīng)D.步驟④中生成27g金屬鋁時(shí)轉(zhuǎn)移3mol電子答案

B解析

Al2O3與NaOH溶液反應(yīng)生成Na[Al(OH)4],離子方程式為Al2O3+2OH-+3H2O===2[Al(OH)4]-,A正確;向Na[Al(OH)4]溶液中通入足量CO2,反應(yīng)的離子方程式為[Al(OH)4]-+CO2===Al(OH)3↓+,B錯(cuò)誤;步驟③Al(OH)3受熱分解生成Al2O3和H2O,C正確;電解熔融Al2O3時(shí),鋁元素由+3價(jià)降低到0價(jià),則生成27

g(即1

mol)金屬鋁時(shí)轉(zhuǎn)移3

mol電子,D正確。

研專項(xiàng)前沿命題金屬及其化合物的簡(jiǎn)單制備流程

題型考查內(nèi)容選擇題考查知識(shí)以金屬及其化合物的制備流程為載體,考查金屬及其化合物的性質(zhì)與轉(zhuǎn)化、實(shí)驗(yàn)操作、氧化還原反應(yīng)核心素養(yǎng)變化觀念、科學(xué)探究例1.(2023湖南卷)處理某銅冶金污水(含Cu2+、Fe3+、Zn2+、Al3+)的部分流程如下。已知:①溶液中金屬離子開(kāi)始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示。

物質(zhì)Fe(OH)3Cu(OH)2Zn(OH)2Al(OH)3開(kāi)始沉淀pH1.94.26.23.5完全沉淀pH3.26.78.24.6②Ksp(CuS)=6.4×10-36,Ksp(ZnS)=1.6×10-24。

下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A.“沉渣Ⅰ”中含有Fe(OH)3和Al(OH)3D.“出水”經(jīng)陰離子交換樹(shù)脂軟化處理后,可用作工業(yè)冷卻循環(huán)用水

思路指導(dǎo)污水中含有Cu2+、Fe3+、Zn2+、Al3+,首先加入石灰乳除掉Fe3+和部分Al3+,過(guò)濾后,加入Na2S溶液除去其中的Cu2+和Zn2+,再次過(guò)濾后得到“出水”。解析整個(gè)流程中要把Cu2+、Fe3+、Zn2+、Al3+等除去。在“混合槽Ⅰ”中,將污水與石灰乳混合且調(diào)pH=4,根據(jù)表格中各金屬離子沉淀的pH可知,Fe3+完全沉淀,Al3+部分沉淀,“沉渣Ⅰ”為Fe(OH)3和Al(OH)3,A項(xiàng)正確;S2-為弱酸根離子,水解產(chǎn)生OH-,因此Na2S溶液顯堿性,B項(xiàng)正確;“沉淀池Ⅱ”中,當(dāng)Cu2+

C項(xiàng)正確;“出水”經(jīng)陰離子交換樹(shù)脂處理后還含有大量的Na+、Ca2+等,溫度升高時(shí)易產(chǎn)生大量水垢,因此不可用作工業(yè)冷卻循環(huán)水,D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案

D例2.一種工業(yè)制備無(wú)水氯化鎂的工藝流程如下:下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A.物質(zhì)X常選用生石灰B.工業(yè)上常用電解熔融MgCl2制備金屬鎂C.“氯化”過(guò)程中發(fā)生的反應(yīng)為MgO+C+Cl2MgCl2+COD.“煅燒”后的產(chǎn)物中加稀鹽酸,將所得溶液加熱蒸發(fā)也可得到無(wú)水MgCl2思路指導(dǎo)

解析

“沉鎂”是使Mg2+變成氫氧化鎂,物質(zhì)X通常選用生石灰(氧化鈣),A項(xiàng)正確;工業(yè)上通常用電解熔融氯化鎂的方法制備金屬鎂,B項(xiàng)正確;根據(jù)流程圖中步驟“氯化”可知,反應(yīng)物為碳單質(zhì)、氯氣和氧化鎂,產(chǎn)物為氯化鎂和一氧化碳,C項(xiàng)正確;“煅燒”后的產(chǎn)物是氧化鎂,氧化鎂與鹽酸反應(yīng)生成氯化鎂,由于鎂離子能發(fā)生水解生成Mg(OH)2和HCl,且產(chǎn)生的鹽酸易揮發(fā),蒸發(fā)氯化鎂溶液最終得到氫氧化鎂固體,不能得到無(wú)水氯化鎂,D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案

D突破方法

“三步法”突破金屬及其化合物的簡(jiǎn)單制備流程題針對(duì)訓(xùn)練1.以菱鎂礦(主要成分為MgCO3,含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3)為原料制備高純鎂砂的工藝流程如下:已知浸出時(shí)產(chǎn)生的廢渣中有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A.浸出鎂的反應(yīng)為MgO+2NH4Cl===MgCl2+2NH3↑+H2OB.浸出和沉鎂的操作均應(yīng)在較高溫度下進(jìn)行C.流程中可循環(huán)使用的物質(zhì)有NH3、NH4ClD.分離Mg2+與Al3+、Fe3+是利用了它們氫氧化物Ksp的不同答案

B解析

從流程可知,煅燒MgCO3可生成MgO,加入NH4Cl溶液,由于NH4Cl水解使溶液顯酸性,因此會(huì)發(fā)生反應(yīng)MgO+2NH4Cl===MgCl2+2NH3↑+H2O,A項(xiàng)正確;在沉鎂過(guò)程中加入氨水,由于NH3·H2O易分解,因此該過(guò)程不能在較高溫度下進(jìn)行,B項(xiàng)錯(cuò)誤;從整個(gè)流程可知,沉鎂后的濾液中含有NH4Cl,則可循環(huán)利用的物質(zhì)是NH4Cl和NH3,故C項(xiàng)正確;Mg2+、Al3+、Fe3+的分離是利用了它們氫氧化物的Ksp不同,D項(xiàng)正確。2.(2022山東卷)高壓氫還原法可直接從溶液中提取金屬粉。以硫化銅精礦(含Zn、Fe元素的雜質(zhì))為主要原料制備Cu粉的工藝流程如下,可能用到的數(shù)據(jù)見(jiàn)下表。物質(zhì)Fe(OH)3Cu(OH)2Zn(OH)2開(kāi)始沉淀pH1.94.26.2沉淀完全pH3.26.78.2下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A.固體X主要成分是Fe(OH)3和S;金屬M(fèi)為ZnB.浸取時(shí),增大O2壓強(qiáng)可促進(jìn)金屬離子浸出C.中和調(diào)pH的范圍為3.2~4.2D.還原時(shí),增大溶液酸度有利于Cu的生成答案

D解析

根據(jù)流程可知,CuS精礦(含Zn、Fe元素的雜質(zhì))在高壓O2作用下,用硫酸溶液浸取過(guò)程中發(fā)生氧化還原反應(yīng),所得反應(yīng)產(chǎn)物為Cu2+、Zn2+、Fe3+、S、H2O,然后通入NH3調(diào)節(jié)溶液pH,使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀,而Cu2+、Zn2+仍以離子形式存在于溶液中,因此過(guò)濾得到的固體X中含有S、Fe(OH)3,濾液中含有Cu2+、Zn2+;然后向?yàn)V液中通入高壓H2,因?yàn)檫€原性Zn>H2>Cu,因此Cu2+可被高壓H2還原為金屬Cu,金屬Cu可通過(guò)過(guò)濾分離出來(lái),而Zn2+仍然以離子形式存在于溶液中,再經(jīng)一系列處理可得到金屬Zn。根據(jù)上述分析可知,A項(xiàng)正確;CuS難溶于硫酸溶液,在溶液中存在沉淀溶解平衡CuS(s)Cu2+(aq)+S2-(aq),增大O2的壓強(qiáng),可以增大O2氧化S2-的速率,使之更快地轉(zhuǎn)化為S,從而加快沉淀溶解平衡正向移動(dòng),促進(jìn)金屬離子的浸出,B項(xiàng)正確;要使Fe3+轉(zhuǎn)化為沉淀,而Cu2+、Zn2+仍以離子形式存在于溶液中,結(jié)合離子沉淀的pH范圍,可知中和時(shí)應(yīng)該調(diào)節(jié)溶液pH范圍為3.2~4.2,C項(xiàng)正確;在溶液中用高壓H2還原Cu2+變?yōu)榻饘貱u所發(fā)生的反應(yīng)為H2+Cu2+2H++Cu,若還原時(shí)增大溶液的酸度,c(H+)增大,反應(yīng)向左進(jìn)行,不利于Cu的生成,D項(xiàng)錯(cuò)誤。明考向

真題演練1.(2022廣東卷)中華文明源遠(yuǎn)流長(zhǎng),在世界文明中獨(dú)樹(shù)一幟,漢字居功至偉。隨著時(shí)代發(fā)展,漢字被不斷賦予新的文化內(nèi)涵,其載體也發(fā)生相應(yīng)變化。下列漢字載體主要由合金材料制成的是(

)答案

B解析

獸骨的主要成分為無(wú)機(jī)礦物和有機(jī)質(zhì),A項(xiàng)錯(cuò)誤;青銅器中含有銅、錫、鉛等金屬,是合金材料,B項(xiàng)正確;紙張的主要成分為纖維素,C項(xiàng)錯(cuò)誤;液晶顯示屏的材料比較復(fù)雜,但一定不是合金,D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.(2022湖北卷)武當(dāng)山金殿是銅鑄鎏金大殿。傳統(tǒng)鎏金工藝是將金溶于汞中制成“金汞漆”,涂在器物表面,然后加火除汞,使金附著在器物表面。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A.鎏金工藝?yán)昧斯膿]發(fā)性B.鎏金工藝中金發(fā)生