1、专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼考情精解读A考点帮考点帮知识全通关知识全通关目录CONTENTS考纲要求命题规律命题分析预测考点1镁及其化合物考点2铝及其化合物考点3铁及其重要化合物考点4铜及其重要化合物考点5金属材料与金属矿物的开发利用合金知识体系构建方法1“铝三角”转化关系及其应用方法2 Al(OH)3的图像和计算方法3“铁三角”及其应用方法4 Fe2+、Fe3+的检验方法5 铜及其化合物的性质微课4 从铝土矿中提取Al2O3的流程微课5 无机化学工艺流程题的解题流程B B方法帮方法帮素养大提升素养大提升C考法帮考法帮考向全扫描考向
2、全扫描考向1 以工艺流程为载体考查铁盐的水解考向2 迁移“氢气还原氧化铜”实验装置模型考查金属元素的性质考情精解读考纲要求命题规律命题分析预测知识体系构建1.了解常见金属的活动顺序。2.了解常见金属及其重要化合物的制备方法,掌握其主要性质及其应用。3.了解合金的概念及其重要应用。4.以上各部分知识的综合应用考纲要求命题规律核心考点核心考点考题取样考题取样考向必究考向必究镁、铝及其化合物2017海南,T6C铁及其化合物2017全国卷,T26分析含Mg、Fe、Al等金属氧化物的水泥中Ca含量,考查铁盐的水解(考向考向1)2017全国卷,T26绿矾的性质探究(考向考向2)2016全国卷,T28实验探
3、究Fe2+、Fe3+的性质(方法方法3)铜及其化合物2017浙江4月选考,T27有关铜及其化合物的推断(方法方法5)金属元素及其化合物性质的综合考查与金属化合物的制备2017全国卷,T27用含Si、Al等杂质的铬铁矿制备重铬酸钾(微课微课5)2017海南,T17用含Mg、Fe、Ca、Al等金属氧化物的硼镁泥制备硫酸镁晶体(微课微课5)2015新课标全国卷 ,T10有关Mg、Al、Fe、Cu的性质实验考查(微微课课5)考情分析考情分析本专题是历年高考的考查重点,常在选择题中重点考查常见金属元素的基本反应、离子检验及用途,非选择题中常借助工艺流程的形式,以除杂或提纯等相关问题为主线综合考查金属元素
4、化合物的性质。高频考点及可能题型:金属离子如Fe3+、Fe2+、Al3+、Cu2+等的检验(选择或非选择题,215分)、金属及其化合物的化学方程式的书写或正误判断(非选择题或选择题,215分)、金属化合物性质的实验探究(实验题,15分)、用含多种金属元素的矿物制备某种金属化合物(工艺流程题,15分)、有关金属及其化合物的计算(非选择题或选择题,26分)、直接考查氢氧化铝的两性或借助 Cr(OH)3、Zn(OH)2、Co(OH)2等两性氢氧化物的性质考查氢氧化铝的两性命题分析预测(非选择题,26分),涉及本专题的实验探究题较好地考查了考生的知识迁移和应用能力,以及“证据推理与模型认知”学科素养。
5、命题预测命题预测预计2019年会继续在选择题中或非选择题中加强对常见金属元素的考查,以工艺流程的形式考查考生对陌生金属元素的认知能力,考生应该在熟练掌握常见金属元素性质及应用的基础上,强化对陌生金属元素(如第四周期的Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Ga等)知识的迁移能力命题分析预测知识体系构建A考点帮知识全通关考点1镁及其化合物考点2铝及其化合物考点3铁及其重要化合物考点4铜及其重要化合物考点5金属材料与金属矿物的开发利用合金考点1镁及其化合物1.1.镁的物理性质镁的物理性质银白色固体,密度较小、质软、有延展性,是电和热的良导体。2.2.镁及其重要化合物的化学性质镁及其重要化合物的化学性质物
6、质物质主要性质主要性质反应方程式反应方程式镁镁与非金属单质反应2Mg+O2 2MgO(发出耀眼白光)3Mg+N2 Mg3N2与CO2反应2Mg+CO2 2MgO+C(燃烧,生成白色粉末和黑色固体)与非氧化性强酸反应Mg+2H+Mg2+H2与沸水反应Mg+2H2O Mg(OH)2+H2物质物质主要性质主要性质反应方程式反应方程式氧化镁氧化镁碱性氧化物MgO+2H+Mg2+H2O氢氧化氢氧化镁镁中强碱Mg(OH)2+2H+Mg2+2H2O难溶于水Mg2+2OH-Mg(OH)2溶解度小于碳酸镁的MgCO3+H2O Mg(OH)2+CO2氮化镁氮化镁与水发生水解反应Mg3N2+6H2O 3Mg(OH)
7、2+2NH3续表化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼拓展延伸拓展延伸1.Mg着火后,不可用CO2及水灭火,应用沙土灭火。2.MgO的熔点高,常用作耐火材料。3.Mg(OH)2为难溶于水的白色沉淀,常用NaOH溶液检验Mg2+的存在。4.Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的小,故水垢的主要成分中含有的是 Mg(OH)2,而非MgCO3。化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼考点2铝及其化合物（重点）1.铝铝(1)物理性质较软的银白色金属,熔点为660.4,沸点为2 467,密度为 2.70 gcm-3,延展性好,是电和热的良导体。(2)化学性质铝原子最外层有 3个电子,化学反应中易失去电子而表现出较强
8、的还原性。与非金属单质反应4Al+3O2 2Al2O32Al+3Cl2 2AlCl32Al+3S Al2S3(水溶液中不能存在)铝与非氧化性强酸反应2Al+6H+2Al3+3H2 注意注意 1.镁、铝在空气中容易被氧气氧化,表面形成一层氧化膜,该氧化膜比较致密,可以保护镁、铝,防止其进一步被氧化,所以镁、铝虽然很活泼,但不需要特殊保存。2.在进行镁、铝有关的实验时,要首先用砂纸打磨镁、铝表面以除去金属氧化物。3.铝在纯氧中或铝粉在空气中可以燃烧。将打磨过的铝片置于空气中加热,会看到铝片熔化,但并未滴落,是因为铝片表面快速生成的氧化铝熔点很高。4.铝、铁遇到冷的浓硝酸、浓硫酸表面也可形成一层致密
9、的氧化膜(即钝化),可防止铝、铁进一步与酸反应。化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼注意注意 铝与强碱溶液的反应中,水作氧化剂(NaOH不是氧化剂):铝热反应实验中的有关问题实验实验装置装置实验实验现象现象镁带剧烈燃烧,放出大量的热,并发出耀眼的白光,氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈反应;纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼实验实验结论结论高温下,铝与氧化铁发生反应,放出大量的热:Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3原理原理应用应用制取熔点较高、活动性弱于Al的金属,如铁、铬、锰、钨等,3Mn
10、O2+4Al 3Mn+2Al2O3;金属焊接,如野外焊接钢轨等续表化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼2.氧化铝和氢氧化铝氧化铝和氢氧化铝两性氧化物:既能与酸反应生成盐和水,又能与碱反应生成盐和水的氧化物。两性氢氧化物:既能与酸反应生成盐和水,又能与碱反应生成盐和水的氢氧化物。名称名称氧化铝氧化铝氢氧化铝氢氧化铝化学式化学式Al2O3Al(OH)3类别类别两性氧化物两性氢氧化物物理物理性质性质高熔点,高沸点,高硬度,不溶于水的白色固体不溶于水的白色胶状固体,具有吸附性化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼续表名称名称氧化铝氧化铝氢氧化铝氢氧化铝化学化学性质性质用途用途炼铝原料、制作耐火材料可用作吸附
11、剂、媒染剂和净水剂;治疗胃酸;可作为制造瓷釉、耐火材料、防水织物的原料化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼3.一种重要的复盐一种重要的复盐明矾明矾化学式KAl(SO4)212H2O(水溶液pHCl2C.Fe2+与SCN-不能形成红色物质D.Fe2+被氧化为Fe3+化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼4.B溶液中的Fe2+与加入的新制氯水发生反应:2Fe2+Cl2 2Fe3+2Cl-,氧化性:Fe3+Cl2。能使含Fe3+的溶液变为红色,说明原溶液中一定含有SCN-。因原溶液中加入含Fe2+的溶液后,无明显变化,说明Fe2+与SCN
12、-不能形成红色物质。方法5 铜及其化合物的性质方法方法解读：解读：1.含铜物质之间的转化关系含铜物质之间的转化关系 2Cu+O2+H2O+CO2 Cu2(OH)2CO3(碱式碳酸铜)4CuO 2Cu2O+O2 (黑色)(红色)CuSO45H2O CuSO4+5H2O(蓝色)(白色)注意注意 难溶性金属氢氧化物、碳酸盐,受热一般易分解;易溶性金属氢氧化物、碳酸盐,受热一般难分解。如Cu(OH)2属于难溶性金属氢氧化物,受热易分解。化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼2.铜的冶炼铜的冶炼(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):2
13、CuFeS2+4O2 Cu2S+3SO2+2FeO(炉渣)2Cu2S+3O2 2Cu2O+2SO22Cu2O+Cu2S 6Cu+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。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,电解即可得精铜。化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼示例6 Cu2S是火法炼铜的一种重要原料,下面是由Cu2S冶炼铜及制取CuSO45H2O的流程图:Cu2S Cu Cu2O、CuO A B 胆矾(1)Cu2S中铜元素的化合价为,火
14、法炼铜的反应原理是 (用化学方程式表示)。(2)Cu2O、CuO加入足量稀硫酸得到的体系A中溶液呈蓝色,且有红色物质生成,写出生成红色物质的离子方程式。(3)若使A中单质反应,加入的试剂最好是。A.适量的NaNO3B.适量的HNO3C.适量的H2O2(4)若B溶液的体积为0.2 L,电解B溶液一段时间后溶液的pH由2变为1(体积变化忽略不计),此时电解过程中转移电子的物质的量是。化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼微课4 从铝土矿中提取Al2O3的流程微点解读微点解读从铝土矿(主要成分是Al2O3,含SiO2、Fe2O3、MgO
15、等杂质)中提取Al2O3的两大工艺流程:化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼示例7 2013大纲全国卷,29,15分铝是一种应用广泛的金属,工业上用Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)混合熔融电解制得。铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2等。从铝土矿中提炼Al2O3的流程如下:以萤石(CaF2)和纯碱为原料制备冰晶石的流程如下:化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼回答下列问题:(1)写出反应1的化学方程式 。(2)滤液中加入CaO生成的沉淀是,反应2的离子方程式为。(3)E可作为建筑材料,化合物C是,写出由D制备冰晶石的化学方程式 。(4)电解制铝的化学方程式是,以石墨为电极,阳极产生的混合气体
16、的成分是 。化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼微课5 无机化学工艺流程题的解题流程微点解读微点解读化学工艺流程题是将化工生产中的生产流程用框图形式表示出来,并根据生产流程中有关的化学知识步步设问,是无机框图的创新。它以现代工业生产为基础,与化工生产成本、产品提纯、环境保护等相融合,考查物质的制备、检验、分离或提纯等基本实验原理在化工生产中的实际应用,要求考生依据流程图分析原理,紧扣信息、抓住关键、准确答题。这类试题具有较强的实用性和综合性,是近几年高考化学试题的常考题型。1.以物质制备为目的的化学工艺流程以物质制备为目的的化学工艺流程(1)原料处理阶段的常见考
17、查点加快反应速率溶解:通常用酸溶,如硫酸、盐酸、浓硫酸等。灼烧、焙烧、煅烧:改变结构,使一些物质能溶解,并使一些杂质高温下氧化、分解。(2)分离提纯阶段的常见考查点调pH除杂a.控制溶液的酸碱性使其中的某些金属离子形成氢氧化物沉淀。如要除去化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼去Al3+、Mn2+溶液中含有的Fe2+,先用氧化剂把Fe2+氧化为Fe3+,再调溶液的pH,将Fe3+转化为沉淀,过滤除去。b.用于调节溶液pH的物质一般应满足两点:一是能与H+反应,使溶液pH增大;二是不引入新杂质。例如,若要除去Cu2+溶液中混有的Fe3+,可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3 等物质来
18、调节溶液的pH。加热:加快反应速率或促进平衡向某个方向移动。如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物,则要注意对温度的控制。如侯氏制碱法中的NaHCO3;还有H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质。化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼降温:防止某物质在高温时溶解(或分解)或促进化学平衡向着题目要求的方向移动。(3)获得产品阶段的常见考查点洗涤(冰水或热水):洗去晶体表面的杂质离子,并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗;乙醇洗涤既可洗去晶体表面的杂质,又可减少晶体溶解的损耗。蒸发时的气体氛围抑制水解:如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时,应
19、在HCl的气流中加热,以防其水解。蒸发浓缩、冷却结晶:如NaCl和K2Cr2O7混合溶液,若将混合溶液加热蒸发后再降温,则析出的固体主要是K2Cr2O7,这样就可分离出大部分的K2Cr2O7;化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼同样原理可除去KNO3中混有的少量NaCl。蒸发结晶、趁热过滤:如NaCl和K2Cr2O7混合溶液,若将混合溶液蒸发一段时间,析出的固体主要是NaCl,同样原理可除去NaCl中混有的少量KNO3。化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼示例8 2015新课标全国卷,27,14分硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5H
20、2O和Fe3O4,还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示:回答下列问题:(1)写出Mg2B2O5H2O与硫酸反应的化学方程式。为提高浸出速率,除适当增加硫酸浓度外,还可采取的措施有 (写出两条)。化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼(2)利用的磁性,可将其从“浸渣”中分离。“浸渣”中还剩余的物质是。(写化学式)(3)“净化除杂”需先加H2O2溶液,作用是。然后再调节溶液的pH约为5,目的是。(4)“粗硼酸”中的主要杂质是(填名称)。(5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH4),它是有机合成中的重要还原剂,其电子式为。(6)单质
21、硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼,用化学方程式表示制备过程。化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼思维导引思维导引化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼解析解析 (1)Mg2B2O5H2O与硫酸反应得到硼酸和硫酸镁:Mg2B2O5H2O+2H2SO4 2H3BO3+2MgSO4。结合影响反应速率的因素,提高反应速率可以适当升高温度、减小铁硼矿粉粒径或适当提高硫酸的浓度等。(2)给出的物质中只有 Fe3O4 有磁性,二氧化硅不溶于水,硫酸钙属于微溶物,所以“浸渣”中还有SiO2和CaSO4。(3)能与H2O2反应的是Fe2+,H2O2把Fe2+氧化成Fe3+。调节溶
22、液pH约为5时,Fe3+和Al3+都形成沉淀,过滤除去。(4)“粗硼酸”中的杂质主要是硫酸镁。(5)NaBH4的电子式为Na+化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼(6)2H3BO3 B2O3+3H2O,结合铝热反应知识,可写出镁置换出B的化学方程式:B2O3+3Mg 2B+3MgO。答案答案(1)Mg2B2O5H2O+2H2SO4 2H3BO3+2MgSO4提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径(2)Fe3O4SiO2和CaSO4 (3)将Fe2+氧化成Fe3+使Fe3+与Al3+形成氢氧化物沉淀而除去(4)(七水)硫酸镁(5)Na+(6)2H3BO3 B2O3+3H2O、B2O3+3Mg 2B+3Mg
23、O 2.以分离提纯为目的的化学工艺流程以分离提纯为目的的化学工艺流程(1)物质分离提纯的原则不增:不引入新的杂质。不减:不减少被提纯的物质。易分离:被提纯物与杂质易于分离。易复原:被提纯的物质易恢复原来的组成、状态。化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼(2)常用的提纯方法水溶法除去可溶性杂质酸溶法除去碱性杂质碱溶法除去酸性杂质或某些金属阳离子氧化剂或还原剂法除去还原性或氧化性杂质加热灼烧法除去受热易分解或易挥发的杂质调节溶液的pH法除去某些金属阳离子化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼(3)常用的分离方法过滤分离难溶物和易溶物,根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法萃取和分液利用溶质在互不相溶的溶
24、剂里的溶解度不同提取分离物质,如用CCl4或苯萃取溴水中的溴蒸发结晶提取溶解度随温度变化不大的溶质,如NaCl冷却结晶提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物,如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO45H2O、FeSO47H2O等蒸馏或分馏 分离沸点不同且互溶的液体混合物,如分离乙醇和甘油冷却利用气体液化的特点分离气体,如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中的氨气化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼示例9 2016全国卷,28,14分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。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又
25、有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为:以下是一种废钒催化剂回收工艺路线:物质V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3质量分数/%2.22.92.83.122286065121 化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼(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 。思维导引思维导引化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼C考法帮考向全扫描考向1 以工艺流程为载体考查铁盐的水解考向2 迁移“氢气还原氧化铜”实验装置 模
26、型考查金属元素的性质考情揭秘1.金属及其化合物性质的探究及“固气加热”的实验模型,是近几年高考的考查重点,意在考查考生的化学学习能力:引导考生发现问题通过已有知识分析问题,获得预测结论设计实验检验预测结论获得新知识。题型通常为实验题,考查考生对该实验知识的迁移应用和实验探究能力,如2017年全国卷第10题、2017年全国卷第26题、2016年全国卷第28题。2.铁及其化合物间的转化以及Fe2+、Fe3+的检验等。示例示例10 2017全国卷,26,14分水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2,并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示:
27、回答下列问题:(1)在分解水泥样品过程中,以盐酸为溶剂,氯化铵为助溶剂,还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是,还可使用代替硝酸。考向1 以工艺流程为载体考查铁盐的水解化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼铁盐水解原理的应用是高考的考查重点,从实验室中铁盐溶液的制备到工业中用金属矿石(通常都会含有铁元素)制备一些金属化合物,都需要考虑铁盐的水解。铁盐水解属于盐类的水解,需从平衡移动原理理解反应实质。记住两个关键点:“防水解”加酸,如铁盐溶液的配制;“促水解”耗酸或升温,如除Fe3+及铁盐溶液的蒸发。该知识重点考查考生的变化观念与平衡思
28、想。1.铁盐水解原理:Fe3+3H2O Fe(OH)3+3H+,Fe2+2H2O Fe(OH)2+2H+,所以铁盐溶液均为酸性溶液。化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼素养提升素养提升2.铁盐溶液的蒸发问题(1)盐酸盐溶液a.反应原理:FeCl3+3H2O Fe(OH)3+3HCl,2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O。氯化铁的制备需要在无水环境中进行,也是为了防止水解。FeCl3溶液Fe(OH)3固体Fe2O3固体化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼b.反应原理:FeCl2+2H2O Fe(OH)2+2HCl,4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3,2Fe(OH)3 Fe2O3+3
29、H2O。(2)硫酸盐溶液反应原理:FeSO47H2O FeSO4+7H2O,2FeSO4 Fe2O3+SO2+SO3。FeCl2溶液Fe(OH)3固体Fe2O3固体绿矾(FeSO47H2O)FeSO4Fe2O3、SO2、SO3化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼3.工艺流程中铁元素的除杂方法 Fe3+在pH3.2时即可完全水解为Fe(OH)3沉淀,所以从含多种金属离子的溶液中除去Fe3+的常用方法是调节溶液的pH至约3.2,再过滤;若为Fe2+,则需先转化为Fe3+,再进一步除去(因为Fe3+比Fe2+更易水解成氢氧化物沉淀)。除去固体物质中的铁元素,一般流程如下:固体酸溶加入氧化剂调节溶液pH
30、过滤滤液化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼酸溶的目的是使铁元素转化为离子;加入氧化剂的目的是使可能存在的Fe2+转化为Fe3+,该步骤切忌引入杂质,所以常用的氧化剂为H2O2;调节溶液pH的目的是使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,使用的试剂不能引入杂质,且可以消耗H+使pH增大,如从Cu2+中除去Fe3+,应该加入CuO、Cu(OH)2、CuCO3或Cu2(OH)2CO3。化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼考向2 迁移“氢气还原氧化铜”实验装置模型考查金属元素的性质示例示例11 2017全国卷,10,6分实验室用H2还原WO3制备金属W的装置如图所示(Zn粒中往往含有硫等杂质,焦性没食子酸溶
31、液用于吸收少量氧气)。下列说法正确的是A.、中依次盛装KMnO4溶液、浓H2SO4、焦性没食子酸溶液B.管式炉加热前,用试管在处收集气体并点燃,通过声音判断气体纯度C.结束反应时,先关闭活塞K,再停止加热D.装置Q(启普发生器)也可用于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼思维导引思维导引 H2还原金属氧化物的一般步骤为:解析解析装置Q是启普发生器,是氢气的发生装置,从左到右装置排列顺序是氢气发生装置安全瓶除去HCl、O2装置除去H2S装置干燥氢气装置氢气还原氧化钨装置尾气处理装置。装置Q中发生反应Zn+2HCl ZnCl2+H2、ZnS+2HCl ZnCl2+H2S,
32、用装置Q制得的氢气中混有H2S、O2、HCl、H2O等杂质,由于酸性高锰酸钾溶液氧化氯化氢生成氯气,所以,应先用焦性没食子酸溶液吸收氧气,同时除去氯化氢(易溶于水),再用酸性高锰检查装置气密性制取氢气除杂验纯加热氧化物停止加热氧化物冷却停止通入氢气化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼酸钾溶液吸收硫化氢,最后用浓硫酸干燥,、中试剂盛放顺序依次为焦性没食子酸溶液、酸性高锰酸钾溶液、浓硫酸,A项错误;加热WO3之前,要确保排尽装置内的空气,因为H2在空气中的浓度达到一定范围时,加热易发生爆炸,通过检验氢气的纯度判断空气是否排尽,B项正确。类似氢气还原氧化铜,实验完毕后,先停止加热,再继续通入氢气一段时
33、间,C项错误;装置Q不能加热,适合块状固体与液体在常温下反应,而实验室用二氧化锰与浓盐酸反应制氯气需要加热,且二氧化锰是粉末状固体,故不能用装置Q制备氯气,D项错误。答案答案B化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼解题关键解题关键 审题时抓住两个关键、一个迁移:关键1锌粒中的硫指硫元素,即锌粒中含有少量硫化锌(ZnS),暗示制备氢气时会生成H2S;关键2焦性没食子酸溶液用于吸收装置内少量O2;迁移氢气还原氧化钨实验类似氢气还原氧化铜实验。知识链接知识链接 1.氢气还原氧化铜的实验装置化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼2.装置的作用装置A(启普发生器)的作用:制取H2;装置B的作用:除去H2中混有的
34、HCl(若采用稀硫酸制取氢气,无需使用该装置);装置C的作用:除去H2中混有的水蒸气(也可将B、C装置用盛有碱石灰的U形干燥管代替);装置E的作用:检验氢气还原氧化铜生成的水;装置F的作用:防止外界空气中的水蒸气进入装置E中,干扰产物水的检验。化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼3.实验步骤检查装置气密性打开活塞K制备H2检验J处氢气纯度点燃D处酒精灯观察到D处硬质玻璃管中固体完全变红熄灭D处酒精灯冷却D处硬质玻璃管关闭活塞K先熄灭酒精灯再停止通入氢气的目的是使被还原生成的Cu在氢气的氛围中冷却,以防止空气进入,Cu在较高温度下被氧化。化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼示例示例12 2017全国
35、卷,26,14分绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁,在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题:(1)在试管中加入少量绿矾样品,加水溶解,滴加KSCN溶液,溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气,溶液逐渐变红。由此可知:、。化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼(2)为测定绿矾中结晶水含量,将石英玻璃管(带两端开关K1和K2)(设为装置A)称重,记为m1 g。将样品装入石英玻璃管中,再次将装置A称重,记为m2 g。按如图连接好装置进行实验。仪器B的名称是。将下列实验操作步骤正确排序(填标号);重复上述操作步骤,直至A恒重,记为m3 g。a.点燃酒精灯,加热b.
36、熄灭酒精灯c.关闭K1和K2d.打开K1和K2,缓缓通入N2e.称量Af.冷却到室温根据实验记录,计算绿矾化学式中结晶水数目x=(列式表示)。若实验时按a、d次序操作,则使x(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼(3)为探究硫酸亚铁的分解产物,将(2)中已恒重的装置A接入下图所示的装置中,打开K1和K2,缓缓通入N2,加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。C、D中的溶液依次为(填标号)。C、D中有气泡冒出,并可观察到的现象分别为 。a.品红b.NaOHc.BaCl2d.Ba(NO3)2e.浓H2SO4写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式。化学专题六镁、铝、铁、
37、铜金属的冶炼解析解析(1)样品溶于水后,滴加KSCN溶液,溶液颜色无明显变化,说明样品中不含三价铁;再向试管中通入空气,溶液变红色,则说明空气中的O2氧化了亚铁离子,即亚铁离子易被空气中的氧气氧化。(2)测定硫酸亚铁晶体中结晶水含量,关键是要排尽装置内的空气,避免O2氧化亚铁离子,导致结晶水含量测量不准确。仪器B为干燥管;测定结晶水的过程:先打开K1和K2,缓缓通入氮气排出装置中的空气,再点燃酒精灯加热至完全反应,停止加热(继续通气),冷却至室温,停止通气,称重A。该过程类似氢气还原氧化铜的实验步骤。故正确的操作步骤依次为dabfce。A的质量为m1 g,样品和A的总质量为m2 g,硫酸亚铁和A的总质量为m3 g。则m(FeSO4)=(m3-m1)g,m(H2O)=(m2-化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼易错警示易错警示 1.易忽视SO3与水反应完全,而SO2与H2O反应可逆。2.如果忽视了硝酸钡溶液与SO2反应生成硫酸钡,会错选硝酸钡溶液检验SO3。3.第(2)小题中易忽视空气中的O2氧化绿矾,实验步骤会出现错误。4.第(2)小题中若将m3视为硫酸亚铁的质量,会得出错误答案。化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼
