第11講金屬材料的性能及應(yīng)用金屬的

冶煉方法(基礎(chǔ)課)

再復(fù)習(xí)目標(biāo)

1.了解合金的概念及其重要應(yīng)用。

2.了解鋁、銅及其化合物的主要性質(zhì)和應(yīng)用。

3.了解常見金屬的冶煉方法。

知識(shí)點(diǎn)一金屬材料與金屬礦物的開發(fā)利用

國鵬知惘

1-合金

(1)概念：合金是指兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)共熔,可制備出

特殊的金屬材料。

(2)性能：合金具有許多優(yōu)良的物理、化學(xué)或機(jī)械性能。

①熔點(diǎn)：一般比它的各成分金屬的低；

②硬度和強(qiáng)度：一般比它的各成分金屬的大。

(@@@)(1)合金是混合物，合金的物理性質(zhì)相比于成分金屬有所改變，但

合金中各成分金屬的化學(xué)性質(zhì)不變。

(2)并非所有的金屬都能相互形成合金，若一種金屬的爆點(diǎn)高于另一種金屬

的沸點(diǎn)，則二者不能形成合金。

2.常見的金屬材料

(1)金屬材料的工業(yè)分類

黑色金屬材料有色金屬材料

鐵、珞、鎰以及它們的合金除黑色金屬以外的其他金屬及其合金

(2)常見合金材料

屬于黑色金屬材料

廠高碳鋼

一生鐵廠碳素鋼株一中碳鋼

①

'—鋼------T氐碳鋼

L合金鋼，如不銹鋼:其合金元

素主要含Cr、Ni

一是用量最大、用途新拓合金

②鋁合金：密度小、強(qiáng)度高，塑性好，易于加工，具有較強(qiáng)的抗腐蝕能力,

是制造飛機(jī)和宇宙飛船的理想材料。

③新型合金

概念:吸收大量H”并與總結(jié)合成金屬氫化物的

儲(chǔ)

氫材料

合特點(diǎn):儲(chǔ)氫量大,金屬氫化物既易形成，稍稍加熱

金

又易分解，室溫下吸、放氫的速率快

示例:Ti-Fe合金和La-Ni合金

b.其他:鈦合金、耐熱合金、形狀記憶合金等。

(@@@)合金鋼也叫特種鋼，是在碳素鋼里適量地加入一種或幾種合金元

素，鋼的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而使鋼具有各種特殊性能。如超級(jí)鋼就是含Mn

10%、C0.47%、A12%、V0.7%的合金鋼，強(qiáng)度很大。

3.金屬礦物的開發(fā)利用

(1)金屬在自然界中的存在形態(tài)

①在自然界中絕大多數(shù)金屬元素以化食物的形式存在。

②少數(shù)化學(xué)性質(zhì)不活潑的金屬存在游離態(tài)。

(2)金屬冶煉的實(shí)質(zhì)

使金屬化合物中的金屬離子僵電子被還原為金屬單質(zhì)的過程：M"++〃e-

=Mo

(3)金屬的常見冶煉方法

①電解法

通電

Na：2NaCI（熔融）=2Na+CLt;

通電

Mg：MgCL（熔融）=Mg+Cht;

通電

Al：2Al2。3（熔融）^=.4A1+3O2f。

2

②熱還原法：常用還原劑有焦炭、CO、H2、Al等

高爐煉鐵：3CO+Fe2O3=^=2Fe+3CO2；

高溫

鋁熱反應(yīng)制銘：2Al+Cr2O3==2Cr+AI2O3;

高［日

焦炭還原銅：C+2CUO=^^^=2CU+C()23

③熱分解法

Hg：2HgO==2Hg+O2f；

△

Ag：2Ag20=4Ag+Chto

④鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中的有關(guān)問題

夢(mèng)帶:為鋁熱反應(yīng)提供高溫條件

實(shí)驗(yàn)—'電以家酸鉀:產(chǎn)生氧氣，引發(fā)反應(yīng)

▼一氧化鐵和鋁粉的混合物

裝置

、*

1__-------------------\__1

①鎂帶劇烈燃燒，放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的白光，氧化鐵與鋁粉在

實(shí)驗(yàn)

較高溫度下發(fā)生劇烈的反應(yīng)；②紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙

現(xiàn)象

中

實(shí)驗(yàn)高溫下，鋁與氧化鐵發(fā)生反應(yīng)，放出大量的熱：2Al+Fe2O3^^2Fe+

結(jié)論

A12O3

原理①制取熔點(diǎn)較高、活動(dòng)性弱于A1的金屬,如鐵、珞、鎰、鴇等；

應(yīng)用②金屬焊接，如野外焊接鋼軌等

(4)合理開發(fā)利用金屬礦物的主要途徑

①提高金屬礦物的利用率，②開發(fā)環(huán)保高效的金屬冶煉方法，③防止金屬

的腐蝕，④加強(qiáng)廢舊金屬的回收和再利用，⑤使用其他材料代替金屬材料，等

(@@0)(1)金屬冶煉與金屬活動(dòng)性的關(guān)系:

—A?g—H?g■-r-C?-u(?H―)PbS―nFeZn―AlM?gN?a--C?a-

熱分解法然還原法電解法

⑵冶煉Mg時(shí)電解熔融MgCL而不電解熔融MgO,原因是MgO的熔點(diǎn)高,

熔融時(shí)會(huì)耗費(fèi)更多能源，增加生產(chǎn)成本。

3

（3）冶煉Al時(shí)只能電解熔融AI2O3而不能電解熔融AlCb,原因是AIC13是共

價(jià)化合物，熔融態(tài)不導(dǎo)電；加入冰晶石（Na3AlF6）的目的是降低ALO3的熔化溫

度。

訓(xùn)練笆紅________________

【題點(diǎn)

1.我國古代的青銅器工藝精湛，有很高的藝術(shù)價(jià)值和歷史價(jià)值。下列說法

不正確的是（）

A.我國使用青銅器的時(shí)間比使用鐵器、鋁器的時(shí)間均要早

B.將青銅器放在銀質(zhì)托盤上，青銅器容易生成銅綠

C.《本草綱目》中載有一藥物，名“銅青”，銅青是銅器上的綠色物質(zhì)，

則銅青就是青銅

D.用蜂蠟做出銅器的蠟?zāi)?，是古代青銅器的鑄造方法之一，蜂蠟的主要成

分是有機(jī)化合物

C［銅青是銅器上的綠色物質(zhì)，為銅銹蝕生成的堿式碳酸銅

［CU2（OH）2CO3］,C錯(cuò)誤。］

2.C919大型客機(jī)是我國自主研發(fā)的，C919機(jī)身部分采用第三代新型鋁鋰

合金材料。下列關(guān)于鋁鋰合金的認(rèn)識(shí)不正確的是（）

A.鋁鋰合金密度較小，強(qiáng)度較大，硬度大于純鋁，熔點(diǎn)低于鋰單質(zhì)

B.改變?cè)系呐浔龋梢灾频眯阅懿煌匿X鋰合金

C.鋁鋰合金具有金屬光澤，可導(dǎo)電導(dǎo)熱

D.鋁鋰合金的性質(zhì)與各成分金屬的性質(zhì)完全相同

D［合金的熔點(diǎn)比它的各成分金屬的熔點(diǎn)低，硬度大于其成分金屬，A正

確；合金的性質(zhì)與成分的含量有關(guān)，所以改變?cè)系呐浔?，可以制得性能不?/p>

的鋁鋰合金，B正確；鋁鋰合金具有金屬材料的一些通性，有金屬光澤，可導(dǎo)電

導(dǎo)熱，C正確；合金的熔點(diǎn)比它的各成分金屬的熔點(diǎn)低，硬度大于其成分金屬，

所以鋁鋰合金的性質(zhì)與各成分金屬的性質(zhì)不完全相同，D錯(cuò)誤。］

【題點(diǎn)?

3.不同的金屬在冶煉方法上也有所不同，下列說法正確的是（）

A.鈾、銘、鎰、鐵等難熔金屬通常采用鋁熱反應(yīng)法煉制

4

B.鋁及其合金是生產(chǎn)、生活中廣泛使用的材料，是因?yàn)殇X的冶煉方法比較

簡(jiǎn)單

C.由于鈉、鎂、鋁等金屬化學(xué)性質(zhì)太活潑，人們通常采用電解熔融狀態(tài)下

的氯化物的方式來獲取它們的單質(zhì)

D.煉鐵時(shí)加入的焦炭除了提供熱量外，還用來制造還原劑一氧化碳

D［A項(xiàng)，鐵通常用CO還原法煉制，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，是因?yàn)锳1有良好的性

能，才被廣泛使用，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，氯化鋁是共價(jià)化合物，熔融時(shí)不導(dǎo)電，工業(yè)上

用電解氧化鋁方法制取鋁，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，高爐煉鐵中焦炭的作用為與氧氣反應(yīng)產(chǎn)

生熱量和制造還原劑一氧化碳，正確。］

4.工業(yè)上由黃銅礦（主要成分CuFeS2）冶煉銅的主要流程如下:

石英砂石英砂

一氣體A

麟FeS）-H

-熔渣B

泡銅

空氣空氣J（CuzO、Cu）-

精銅?屯解精煉粗銅

⑴由泡銅冶煉粗銅的化學(xué)反應(yīng)方程式為

⑵以C11SO4溶液為電解質(zhì)溶液進(jìn)行粗銅（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等雜質(zhì)）

的電解精煉。下列說法正確的是（填字母）。

a.電能全部轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

b.粗銅接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)

c.溶液中CM+向陽極移動(dòng)

d.利用陽極泥可回收Ag、Pt、Au等金屬

［解析］（1）圖示中可利用鋁熱反應(yīng)由泡銅冶煉粗銅。（2）電解精煉銅的過程

中電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的同時(shí)，部分電能轉(zhuǎn)化為熱能，a錯(cuò)；電解精煉銅時(shí)，粗銅

作陽極，與電源正極相連，發(fā)生氧化反應(yīng)，b對(duì)；電解過程中CM+向陰極移動(dòng)，

c錯(cuò)；粗銅中Ag、Pt、Au放電能力比銅弱，形成陽極泥，可以回收，d對(duì)。

高溫

［答案］（1）3CU2O+2AI^=A12O3+6CU（2）bd

I題后歸納I

（1）成分金屬與合金的物理性質(zhì)相比有所改變，但合金中各成分金屬的化學(xué)

性質(zhì)仍然不變。

5

(2)金屬越活潑，一般發(fā)現(xiàn)或使用的越晚。

(3)有些活動(dòng)性很強(qiáng)的金屬也可以用還原法來冶煉，如

,850℃…,700~800℃

Na+KCI—Kf+NaCk2RbCl+Mg====MgCh+2Rbt等,

在此主要運(yùn)用了化學(xué)平衡移動(dòng)原理，利用K、Rb沸點(diǎn)低，汽化離開反應(yīng)體系,

使化學(xué)反應(yīng)得以向正反應(yīng)方向進(jìn)行。

(4)活潑金屬用電解法冶煉時(shí)，不能用其化合物的水溶液進(jìn)行電解。

知識(shí)點(diǎn)二鋁及其重要化合物

腰部0快梳理

1.鋁的存在與主要性質(zhì)

(1)鋁的結(jié)構(gòu)和存在

鋁位于元素周期表第三周期mA族,原子結(jié)構(gòu)示意圖為@心仁鋁元素在

地殼中含量豐富，僅次于氧、硅。自然界中的鋁全部以化合態(tài)存在。

(2)鋁的主要化學(xué)性質(zhì)

常溫形成致密的氧化鋁薄膜(保存時(shí)

(DAl^T不密封)

1加熱△

―嗎4Al+30,=2A1,O3

氧化性酸遇冷的濃硫酸或濃硝酸鈍化

加熱時(shí)可反應(yīng)，但不產(chǎn)生H2

非氧化性酸3+2口f

2A1+6H^=2A1+3H,T

③Al與堿液(NaOH)：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAIO2+3H2f。

@A1與CuSO4溶液：2AI+3CUSO4=3CU+A3SO4)3。

⑤鋁熱反應(yīng)

a.原理：利用Al的還原性較強(qiáng)，高溫下把金屬氧化物中的金屬置換出來。

b.應(yīng)用：冶煉難熔金屬，如Cr、Mn^V、W、Cu、Fe等；金屬焊接，如

野外焊接鋼軌等。

2.鋁的重要化合物

(1)鋁的氧化物(A12O3)——兩性氧化物

①兩性氧化物：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。

6

②ALCh的兩性表現(xiàn)

兩件1~>A1,O,+6H*^2A15++3H,0

A]Q1-^-!=_---------------------------------------

23

-^Al,o3+20H-^2A10；+H,0

(2)鋁的氫氧化物[A1(OH)3]——兩性氫氧化物

①兩性氫氧化物：與酸或強(qiáng)堿均能反應(yīng)生成鹽和水的氫氧化物。

②AI(OH)3的兩性表現(xiàn)

(3)A1(OH)3受熱分解：2Al(OH)3q=A12O3+3H2O。

(3)鋁鹽一明磯

①化學(xué)式為KA1(SO4)2?12H2O,為復(fù)鹽。

②電離方程式為KA1(SO4)2=K++Al3++2SOfo

③應(yīng)用：凈水，凈水原理為明磯電離出的AP+在水中水解生成A1(OH)3膠

位，吸附水中懸浮物而沉淀，使水凈化，其離子方程式為A13++

3H201A1(OH)3(膠體)+3H+。

(4)偏鋁酸鹽—偏鋁酸鈉

①向NaAKh溶液中滴加鹽酸至過量，反應(yīng)現(xiàn)象為先生成白色沉淀，然后沉

淀又逐漸溶解至消失，反應(yīng)的有關(guān)離子方程式為A1OM+H++H2O=AI(OH)3

I,AI(OH)3+3H+=A13++3H2。。

②向NaA102溶液中通入少量CO2,反應(yīng)的離子方程式為2A1O3+CO2+

3H2O=2AI(OH)3I+CO

(@@@)鋁的三角轉(zhuǎn)化關(guān)系

鋁及其化合物的性質(zhì)及應(yīng)用

1.下列除去雜質(zhì)的方法不正確的是()

7

A.鎂粉中混有少量鋁粉：加入過量燒堿溶液充分反應(yīng)，過濾、洗滌、干燥

B.用過量氨水除去Fe3+溶液中的少量AF+

C.A1(OH)3中混有少量Mg(OH)2：加入足量燒堿溶液，充分反應(yīng)，過濾，

向?yàn)V液中通入過量CO2后過濾

D.MgO中混有少量AI2O3：加入足量燒堿溶液，充分反應(yīng)，過濾、洗滌、

干燥得到MgO

B［A1(OH)3不溶于氨水，故向含少量AF+的Fe3+溶液中加過量氨水，F(xiàn)e3

+、A13+均轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀達(dá)不到除雜的目的，B項(xiàng)不正確。］

2.KA1(SO4)2?12出0(明磯)是一種復(fù)鹽，在造紙等方面應(yīng)用廣泛。實(shí)驗(yàn)室

中，采用廢易拉罐(主要成分為AL含有少量的Fe、Mg雜質(zhì))制備明磯的過程如

圖所示。

回答下列問題:

(1)為盡量少引入雜質(zhì)，試劑①應(yīng)選用(填標(biāo)號(hào))。

a.HC1溶液b.H2s04溶液

c.氨水d.NaOH溶液

(2)易拉罐溶解過程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為o

(3)沉淀B的化學(xué)式為；將少量明帆溶于水，溶液呈弱酸性，其原

因是_________________________________________________________________

［解析］(1)易拉罐的主要成分為A1,含有少量的Fe、Mg雜質(zhì)，試劑①的

作用是將A1溶解并除去Fe、Mg雜質(zhì)，HC1溶液和H2s。4溶液可溶解A1及Fe、

Mg雜質(zhì)，會(huì)引入Fe2+、Mg2+,氨水不溶解Al;NaOH溶液可溶解Al,但不溶

解Fe、Mg雜質(zhì)，故d項(xiàng)符合。(2)易拉罐溶解過程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為

2Al+2NaOH+2H2O=2NaA1O2+3H2f。(3)濾液A的主要成分是NaAKh,

向其水溶液中加入NH4HCO3溶液，發(fā)生反應(yīng)：HCO；+A1O7+H2O=AI(OH)3

I+cor，所以沉淀B的化學(xué)式為A1(OH)3；將少量明磯溶于水，溶液呈弱酸

性，其原因是AF+為弱堿陽離子，發(fā)生水解反應(yīng)，消耗水電離產(chǎn)生的OH,當(dāng)

8

最終達(dá)到平衡時(shí)溶液中c(H+)>c(OH-),所以溶液呈弱酸性。

［答案］(l)d(2)2A1+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2t(3)A1(OH)3

AF+水解，使溶液中H+濃度增大

題點(diǎn)?鋁土礦中提鋁

3.工業(yè)上用鋁土礦(主要成分是AI2O3,還含有Fe2O3、SiO2)提取氧化鋁作

冶煉鋁的原料。其中一種提取方法的操作過程如下：

請(qǐng)回答下列問題：

(1)鋁土礦中加NaOH溶液，反應(yīng)的離子方程式有o

(2)沉淀乙是o

(3)甲溶液中通入CO2得到的沉淀是否只有A1(OH)3?(填“是”或

“否”)，若否，從甲溶液中如何得到純凈A1(OH)3?寫出流程圖：

(4)請(qǐng)寫出甲溶液中通入過量CO2的離子方程式:

［答案］(1)A12O3+2OH-=2A1O；+H2O>

SiO2+2OH==SiOr+H2O

(2)Fe2O3

足量鹽酸

IT沉淀

⑶否氨水

T乙溶液V*AI(OH)

行;虎33

(4)A1O；+CO2+2H2O=A1(OH)3I+HCO；>

SiOf+2CO2+2H2O=H2SiO3I+2HCO；

矢D識(shí)點(diǎn)三銅及其化合物

9

梳理

1.銅的主要性質(zhì)

—紫紅色金屬

潮濕空氣型照不反應(yīng)

Cll2(0H)2cO3一①酸

Cu()q1氧化性酸-C/+非

非金屬

0)③金屬輒化物

C11C12必單質(zhì)

L^^cu-

溶液

寫出圖中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式:

①化學(xué)方程式：2Cu+6+H2O+CO2=Cu2(OH)2cCh。

②化學(xué)方程式：2CU+S=^=CU2S。

③與氧化性酸反應(yīng)

a.與濃硫酸共熱的化學(xué)方程式：Cu+2H2so4(濃)=A=CuSO4+SO2t+

2H2Q；

b.與稀硝酸反應(yīng)的離子方程式：3CU+8H++2NO3=3CU2+4-2NOt+

4H2O：

+2+

c.與濃硝酸反應(yīng)的離子方程式：Cu+4H+2NOf=Cu+2NQ2t+

2H2O。

④與某些鹽溶液反應(yīng)

a.與硝酸銀溶液反應(yīng)的離子方程式：Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+；

b.與FeC13溶液反應(yīng)的離子方程式：Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+。

2.銅的重要化合物的性質(zhì)及應(yīng)用

(1)氧化物

①CuO：黑色難溶于水的固體，可以與酸反應(yīng)，可以用H2、CO、Al還原

出Cuo

+2

②C112O：枝紅色難溶于水的固體，與一般酸反應(yīng)為CU2O+2H=CU+CU

++H2O,遇到HNO3發(fā)生氧化反應(yīng)生成Cu2+。

高潮

③轉(zhuǎn)化：4CuO—2CU2O+O2t,高溫條件下C112O穩(wěn)定。

(2)氫氧化銅—藍(lán)色難溶物，是一種弱堿。

1()

△z△

一Cu(0H)2=CuO+H2o

H-CU(OH)2+2H，^=CU"+2H,0

CU(OH)2f(填離子方程式)

弱氧化性Cu?O(磚紅色沉淀)(檢驗(yàn)

一CH°'—CHO或葡萄糖)

(3)銅鹽

①CU2(OH)2c03

CU2(OH)2CO3的名稱為堿式碳酸銅,呈綠色，是銅銹的主要成分，受熱易

分解的方程式為Cin(OH)2cO3=A=2CUO+H2O+CO2f。

②CuSO4

a.CuSO4?5H2O為藍(lán)色晶體，俗稱藍(lán)帆或膽磯。

受熱或遇濃硫酸，藍(lán)色晶體變?yōu)榘咨勰?/p>

b.無水CuSO4遇水變藍(lán)色(生成CuSO4?5H2O),可作為水或水蒸氣的檢

驗(yàn)試劑。

③銅鹽的毒性

銅鹽溶液有毒，主要是因?yàn)殂~離子能與蛋白質(zhì)作用，使蛋白質(zhì)變性失去生

理活性，因此人們利用這一性質(zhì)用膽肌、熟石灰、水配成了波爾多液,用來殺

滅植物的病菌。

訓(xùn)|練工_______________

題點(diǎn)?銅及其化合物的性質(zhì)與應(yīng)用

1.判一判(正確的打“，錯(cuò)誤的打“X”).

(1)鐵、銅在潮濕的空氣中均易形成金屬氧化物。()

(2)無水CuSO4既可檢驗(yàn)水蒸氣的存在又可作干燥劑。()

(3)Cu2O和CuO在稀硫酸中反應(yīng)原理相同。()

(4)銅鹽和“84”消毒液的殺菌消毒原理相同。()

(5)Cu與少量濃硝酸反應(yīng)只生成NO2。()

(6)葡萄糖與新制Cu(OH)2共熱生成磚紅色的Cm。。()

(7)從CuSO4溶液中得到CuSO4?5H2O的操作為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶和過

濾。()

(8)足量Cu與含1molH2s(h的濃硫酸共熱可以生成0.5molSO2氣體。()

11

［答案］(1)X(2)X(3)X(4)X(5)X(6)V(7)V(8)X

2.(2021?哈爾濱模擬)下列有關(guān)銅的化合物的說法正確的是()

A.根據(jù)鐵比銅金屬性強(qiáng)，在實(shí)際應(yīng)用中可用FeCb腐蝕Cu刻制印刷電路

板

B.CuSCh溶液與H2s溶液反應(yīng)的離子方程式為Cu2++S2-=CuSI

+2+

C.用稀鹽酸除去銅銹的離子方程式為CUO+2H==CU+H2O

D.化學(xué)反應(yīng)：CuO+CO=^=Cu+CO2的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為黑色固體變成紅色

固體

［答案］D

【題點(diǎn)?

3.某同學(xué)對(duì)Cu的常見化合物的性質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，探究的問題和過程如

下：

(1)為探究不同價(jià)態(tài)銅的穩(wěn)定性，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：

①將CuO粉末加熱至1000℃以上完全分解成磚紅色的Cu2O粉末，該實(shí)

驗(yàn)說明：在高溫條件下，+1價(jià)Cu比+2價(jià)Cu更(填“穩(wěn)定”或“不

穩(wěn)定”)。

②向Cu2O中加適量稀硫酸，得到藍(lán)色溶液和一種紅色固體，該反應(yīng)的離子

方程式為_____________________________________________________________

由此可知，在酸性溶液中，+1價(jià)Cu比+2價(jià)Cu更(填“穩(wěn)定”或

“不穩(wěn)定”)。

③向Cu2O中加適量稀硝酸，反應(yīng)的離子方程式為o

(2)為了探究氨氣能否和氫氣一樣還原CuO,他根據(jù)所提供的下列裝置進(jìn)行

實(shí)驗(yàn)(夾持裝置未畫),裝置A產(chǎn)生氨氣，按氣流方向連接各儀器接口，順序?yàn)閍-

________fh。

ABC

12

①實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，裝置B中固體由黑色變?yōu)榧t色，裝置E中收集到無色無味

的氣體，在空氣中無顏色變化，點(diǎn)燃的鎂條可以在其中燃燒，則B裝置中發(fā)生

反應(yīng)的化學(xué)方程式為?

②裝置C中的球形裝置的作用是o

［答案］⑴①穩(wěn)定②CU2O+2H+=CU2++CU+H2O不穩(wěn)定

③3CU2O+14H++2NO［=6CU2++2NOt+7H2O

（2）gfbcde（bc可互換）

①3CUO+2NH3屋=3CU+N2+3H2O②防倒吸

［真題驗(yàn)收■新題預(yù)測(cè)挪合口

真題。驗(yàn)收

1.（2021?河北選擇性考試，「）“灌鋼法”是我國古代勞動(dòng)人民對(duì)鋼鐵冶煉

技術(shù)的重大貢獻(xiàn)，陶弘景在其《本草經(jīng)集注》中提到“鋼鐵是雜煉生^作刀鐮

者”?！肮噤摲ā敝饕菍⑸F和熟鐵（含碳量約0.1%）混合加熱，生鐵熔化灌入

熟鐵，再鍛打成鋼。下列說法錯(cuò)誤的是（）

A.鋼是以鐵為主的含碳合金

B.鋼的含碳量越高，硬度和脆性越大

C.生鐵由于含碳量高，熔點(diǎn)比熟鐵高

D.冶煉鐵的原料之一赤鐵礦的主要成分為Fe2O3

C［A.鋼是含碳量低的鐵合金，正確；B.鋼的硬度和脆性與含碳量有關(guān)，隨

著含碳量的增大而增大，正確；C.由題意可知，生鐵熔化灌入熟鐵，再鍛打成鋼，

說明生鐵的熔點(diǎn)低于熟鐵，錯(cuò)誤；D.赤鐵礦的主栗成分是Fe2O3,可用于冶煉鐵，

正確。］

2.（2021?全國甲卷，T27）膽機(jī)（CuSO4?5H2O）易溶于水，難溶于乙醇。某小

組用工業(yè)廢銅焙燒得到的CuO（雜質(zhì)為氧化鐵及泥沙）為原料與稀硫酸反應(yīng)制備

膽帆，并測(cè)定其結(jié)晶水的含量?；卮鹣铝袉栴}：

13

(1)制備膽帆時(shí)，用到的實(shí)驗(yàn)儀器除量筒、酒精燈、玻璃棒、漏斗外，還必

須使用的儀器有(填標(biāo)號(hào))。

A.燒杯B.容量瓶

C.蒸發(fā)皿D.移液管

(2)將CuO加入適量的稀硫酸中，加熱，其主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為

與直接用廢銅和濃硫酸反應(yīng)相比，該方法的優(yōu)點(diǎn)是

(3)待CuO完全反應(yīng)后停止加熱，邊攪拌邊加入適量H2O2,冷卻后用

NH3?H2O調(diào)pH為3.5-4,再煮沸10min,冷卻后過濾。濾液經(jīng)如下實(shí)驗(yàn)操作：

加熱蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶、、乙醇洗滌、,得到膽肌。其中，控制

溶液pH為3.5?4的目的是,煮沸10min的作用

是o

(4)結(jié)晶水測(cè)定：稱量干燥用煙的質(zhì)量為如，加入膽研后總質(zhì)量為加2,將用

埸加熱至膽砒全部變?yōu)榘咨?，置于干燥器中冷至室溫后稱量，重復(fù)上述操作，

最終總質(zhì)量恒定為布3。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，膽磯分子中結(jié)晶水的個(gè)數(shù)為

(寫表達(dá)式)。

(5)下列操作中，會(huì)導(dǎo)致結(jié)晶水?dāng)?shù)目測(cè)定值偏高的是(填標(biāo)號(hào))。

①膽磯未充分干燥②生期未置于干燥器中冷卻

③加熱時(shí)有少量膽研迸濺出來

［解析］(4)稱量干燥增蝸的質(zhì)量為如，加入膽研后總質(zhì)量為山2,將增蝸加

熱至膽磯全部變?yōu)榘咨?，置于干燥器中冷至室溫后稱量，重復(fù)上述操作，最終

總質(zhì)量恒定為機(jī)3。則結(jié)晶水的質(zhì)量是(/M2一機(jī)3)g,所以膽磯(C11SO4?〃H2。)中n

(m2—m3).80加2一磔)

值的表達(dá)式為^^8~-160~=1,解得〃=

［答案］(1)AC(2)CuO+H2SO4=^=CuSO4+H2O不會(huì)產(chǎn)生二氧化硫

且產(chǎn)生等量膽研消耗硫酸少(硫酸利用率高)(3)過濾干燥除盡鐵，抑制硫酸

80(7/12—7/13)

銅水解破壞氫氧化鐵膠體，易于過濾(4)9Q〃3—/〃1)⑸①③

14

新題。預(yù)測(cè)

某廢催化劑含48.6%的SiO2、16.2%的ZnO、19.4%的ZnS、12.8%的CuS

及少量的Fe2O3。某同學(xué)以10.0g該廢催化劑為原料制備硫酸鋅和硫酸銅，采用

的實(shí)驗(yàn)方案如下。

灌

液

濃縮?

一

結(jié)晶4

廢1

0.5mol-L-*

催H,SO,溶液A

化

slii濾

劑

渣1.0mol?1「%80溶液

一4

縮

濃

—6%比0?溶液加熱浸出

晶

A結(jié)粗CUS()4?5H,O

已知：①ZnS與稀硫酸反應(yīng)，且化合價(jià)不變；CuS既不溶解于稀硫酸，也

不與稀硫酸反應(yīng)。②酸性條件下，H2O2具有強(qiáng)氧化性。

下列說法正確的是()

A.檢驗(yàn)濾液1中的雜質(zhì)金屬陽離子的試劑為KSCN溶液

B.濾渣1的成分為SiO2、CuS,濾渣2的成分為SiO2

C.粗五水硫酸銅純化時(shí)洗滌劑選擇酒精或蒸儲(chǔ)水，產(chǎn)率不受影響

D.粗ZnSO4?7出0純化后，得到5.74gZnSO4?7出0,則鋅的回收率為

50.0%

D[A項(xiàng)，濾液1中雜質(zhì)金屬陽離子為Fe2+,不存在Fe3+,因?yàn)閺U催化劑

中的S2-會(huì)還原Fe3+,而檢驗(yàn)Fe2+的試劑為KMnCh或K>[Fe(CN)6]溶液，錯(cuò)誤;

B項(xiàng)，濾渣1的成分為SiO2、CuS、S,濾渣2的成分為SiO2,錯(cuò)誤；C項(xiàng)，為

了防止CuSO4?5H2O的溶解損失，應(yīng)用酒精洗滌，錯(cuò)誤；ZnSO4?7H2O的物

5742

質(zhì)的量為287；.mo[i=0.°2mo^其中含有鋅元素的質(zhì)量為0.02molX65g-mol-

i=L3g,原10.0g廢催化劑中鋅的質(zhì)量為10.0gX16.2%X65；16+10.0

gX19.4%X,_^--=2.6g,鋅的回收率為黑‘義100%=50.0%,D項(xiàng)正確。

65+322.og

15

第12講鐵、銅化合物制備及化工流程(能

力課)

再復(fù)習(xí)目標(biāo)

1.實(shí)驗(yàn)探究鐵、銅重要化合物的制備。

2.以化工流程為載體掌握鐵、銅及其化合物的制備與分離。

考點(diǎn)—鐵、銅化合物制備實(shí)驗(yàn)探究

^串船1c廁

1.Fe(OH)2的制備

Fe(OH)2在空氣中很容易被02氧化為Fe(OH)3,在制備Fe(OH”時(shí)要避免

02的存在或進(jìn)入。

(1)有機(jī)覆蓋層法

將吸有NaOH溶液的膠頭滴管插到液面以下，并在液面上覆蓋一層苯或煤

油(不能用CC14),以防止空氣與Fe(OH)2接觸發(fā)生反應(yīng)，如圖1所示。

(2)還原性氣體保護(hù)法

用H2將裝置內(nèi)的空氣排盡后，再將亞鐵鹽與NaOH溶液混合，這樣可長(zhǎng)時(shí)

間觀察到白色沉淀，如圖2所示。

(3)電解法

用鐵作陽極，電解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆蓋苯(或煤油)，如圖

3所示。

2.CuCl的制備

氯化亞銅(CuCl)可用作催化劑、殺菌劑、媒染劑、脫色劑等?？捎萌鐖D裝置

(夾持儀器略)通過熱分解CuCh?2H20(易水解)制備氯化亞銅。

16

⑴反應(yīng)：2(CuCh?2H2O)=^=2CUCH-C12t+4出0。

(2)反應(yīng)開始時(shí)先通入HC1氣體，再加熱，防止CuCb水解，結(jié)束時(shí)，再通

入N2將裝置中殘留的HC1排出。

訓(xùn)練

1.已知檸檬酸易溶于水和乙醇，有酸性和還原性。用圖示裝置(夾持和加熱

儀器已省略)制備補(bǔ)血?jiǎng)└拾彼醽嗚F［(H2NCH2COO)2Fe］(易溶于水，難溶于乙

醇)。下列說法錯(cuò)誤的是()

A

彈簧夾檸檬酸溶液

甲乙丙

A.裝置甲中所盛放的藥品可以是石灰石和稀鹽酸

B.加入檸檬酸溶液可調(diào)節(jié)溶液的pH,并防止Fe2+被氧化

C.丙中反應(yīng)的化學(xué)方程式為FeCO3+2H2NCH2COOH-f

(H2NCH2COO)2Fe+CO2t+H2O

D.洗滌得到的甘氨酸亞鐵所用的最佳試劑是檸檬酸溶液

D［為了防止Fe2+被氧化，本實(shí)驗(yàn)利用CO2排出裝置中的空氣，因此可以

用石灰石和稀鹽酸來制取CO2,并在裝置甲中進(jìn)行，A項(xiàng)正確；加入檸檬酸可

以調(diào)節(jié)溶液的pH以促進(jìn)FeCO3的溶解，同時(shí)利用檸檬酸的還原性可以防止Fe2

+被氧化，B項(xiàng)正確；利用丙中的物質(zhì)制備甘氨酸亞鐵，反應(yīng)的化學(xué)方程式為

FeCO3+2H2NCH2COOH―?(H2NCH2COO)2Fe+CO2f+H2O,C項(xiàng)正確；甘

氨酸亞鐵易溶于水，難溶于乙醇，故洗滌得到的甘氨酸亞鐵所用的最佳試劑為

乙醇，D項(xiàng)錯(cuò)誤。］

2.某同學(xué)通過如下流程制備氧化亞銅：

17

④⑤

+2+

已知：CuCl難溶于水和稀硫酸；CU2O+2H=CU+CU+H2OO

下列說法不正確的是()

A.步驟②中的SO2可用Na2s03替換

B.步驟③中為防止CuCl被氧化，可用SO2水溶液洗滌

C.步驟④發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2CUC1+2OH-=&CU2O+2C廠+

H2O

D.如果Cu20試樣中混有CuCl和CuO雜質(zhì)，用足量稀硫酸與Cu2O試樣

充分反應(yīng)，根據(jù)反應(yīng)前、后固體質(zhì)量可計(jì)算試樣純度

D[CuCl不溶于稀硫酸，CU2O與稀硫酸反應(yīng)生成Cu,故反應(yīng)后的固體為

CuCl與Cu的混合物，無法確定Cu的量，無法計(jì)算試樣純度，D錯(cuò)誤。]

3.由于Fe(OH)2具有很強(qiáng)的還原性，易被氧化為Fe(OH)3,在實(shí)驗(yàn)室中制

備Fe(OH)2,并使Fe(OH)2長(zhǎng)時(shí)間保持白色沉淀狀態(tài)，成為物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)探究的

熱點(diǎn)。

⑴下列各圖示中能較長(zhǎng)時(shí)間看到Fe(OH)2白色沉淀的是(填序號(hào))。

⑵利用⑴中②裝置制備Fe(OH)2的操作步驟為

18

［答案］⑴①②③⑤（2）先打開止水夾a,反應(yīng)一段時(shí)間檢驗(yàn)B中出來的

%純凈時(shí)，再關(guān)閉止水夾a,讓A中溶液進(jìn)入B中

考點(diǎn)二涉及鐵、銅化合物的化工流程

突破瑞?Tuw_________________

1.綠磯的制備

（1）用廢鐵屑（含少量SiO2和氧化鐵）制取綠帆

酸

-

加

入

廢

鐵

酸

浸

n過

屑fi

屑

鐵

一、蒸發(fā)濃縮,

FeSOd濾FeS04

過?1綠機(jī)）

FMSOJ溶液冷卻結(jié)品'

⑵用燒渣（主要含F(xiàn)eO、Fe2O3,還有一定量的SiCh）制備綠磯

過量稀硫酸

Fe

FeSO4

燒一酸FeSO,

7r

渣浸r"FMSO)、?[W

2.銅化合物的制備

廢銅利用的一般流程模板

廢銅屑［含CU2（OH）2c。3、CuS.鐵的氧化物等］

廢銅，2

廢電路板（含有機(jī)高分子材料）

「氣體

加CuO或

一輒化劑Cu(OH>調(diào)pH

*溶液（Hz。?）'溶液

酸溶解除Fe3+等

?不溶固體

蒸發(fā)濃縮過

冷卻結(jié)晶

銅鹽晶體濾

堿」溶液

CuO*△-CU（OH）2

純銅加壁■粗銅還原

3.廢物中鐵與銅的利用

___r?__

廢品足量其量時(shí)叵?1■「國

（FqO,、H,so；IxtaS_l|FeSO"液I蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)餐FeSO?7H,0I

CuO.koT-re、.冷;Bq過冰洗海、干操iresu,/HW1

----------*T°Co/cf0H>N濾渣【Fe（OH）J簪曬同

（?@@）CuCk溶液中Fe2+的除雜

（1）若直接調(diào)節(jié)溶液的pH,待Fe2+沉淀完全，CM卡也已沉淀完全，不能除

去Fe2+,不可行。

⑵先將Fe2+氧化成Fe3+,再調(diào)溶液的pH為3.7WpH<4.4,此時(shí)Fe3+沉淀

19

完全，Cu2+未沉淀，過濾除去Fe(0H)3沉淀。

(3)加入的氧化劑可以是雙氧水或氯氣等，注意不能引入新的雜質(zhì)。

(4)調(diào)節(jié)溶液pH的物質(zhì)，要消耗氫離子，但不能引入新雜質(zhì)，可為CuO、

CU(OH)2>C11CO3、CU2(OH)2CO3O

UANJIAN

訓(xùn)練ENGLIXUNLIAN

1.高鐵酸鉀(KzFeOQ是新型的綠色環(huán)保水處理劑。一種制備K2FeO4的流

程如下：

①HzSO,

過Na/eOj飽和KOH―叫.ep"洗滌嶙陽一

ji溶液?1粗品?~1?品

下列說法錯(cuò)誤的是()

A.步驟i中反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O

B.步驟ii說明堿性條件下，氧化性：NaClO>Na2FeO4

C.步驟道的反應(yīng)為復(fù)分解反應(yīng)，說明溶解度：Na2FeO4<K2FeO4

D.K2FeO4作為性能優(yōu)良的水處理劑，主要是利用了其強(qiáng)氧化性和還原后

產(chǎn)生的具有絮凝作用的Fe3+

C［步驟i為FeSO4溶液在酸性條件下被H2O2氧化為Fe2(SO4)3,則H2O2

被還原為H2O,離子方程式為2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,A項(xiàng)正確；

步躲ii為NaClO在堿性溶液中將Fe2(SO4)3氧化成Na2FeO4,則NaClO為氧化

劑，Na2FeO4為氧化產(chǎn)物，故氧化性：NaClO>Na2FeO4,B項(xiàng)正確；步驟iii為

NazFeCh與飽和KOH溶液反應(yīng)得到K2Fe€>4粗品，反應(yīng)類型為復(fù)分解反應(yīng)，溶

解度大的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為溶解度小的物質(zhì)，故溶解度：Na2FeO4>K2FeO4,C項(xiàng)錯(cuò)誤；

K2FeO4作為性能優(yōu)良的水處理劑是因?yàn)槠渚哂袕?qiáng)氧化性，能殺菌消毒，消毒過

程中自身被還原為Fe3+,Fe3+水解生成的Fe(OH)3膠體具有絮凝的作用，D項(xiàng)

正確。］

2.工業(yè)上用含有少量氧化鐵雜質(zhì)的廢銅粉為原料，制取硫酸銅的主要過程

如圖所示：

廢銅粉啊,___闞__麗,___產(chǎn)_____麗_固體匚Brd山濾液砌c―無水硫酸銅|

氣體A

下列有關(guān)說法不正確的是()

20

A.“過量酸”不適合用硝酸或濃硫酸，固體B可以用CuO、CU(OH)2或

CU2（OH）2CO3

B.通入的氣體A可以是O2或CL

C.通入氣體A之前的混合溶液中存在的陽離子是Fe2+、Cu2\H+

D.將從溶液中得到的硫酸銅晶體在空氣中加熱，可制得無水硫酸銅

B［通入的氣體A不可以是CL,否則引入C「雜質(zhì)，B錯(cuò)誤。］

3.某同學(xué)采用硫鐵礦焙燒取硫后的燒渣(主要成分為Fe2O3、SiO2、AI2O3,

不考慮其他雜質(zhì))制取七水合硫酸亞鐵(FeSO4-7H2O),設(shè)計(jì)了如下流程:

川固體1|

一^^試劑XNaOH溶液控制pl2固體2|,---------

下列說法不正確的是()

A.溶液1中的陽離子可與NH；、HCO：、「、SO「在同一溶液中大量共存

B.向溶液2中加入3~5滴K3［Fe(CN)6］(鐵氟化鉀)溶液，有藍(lán)色沉淀生成

C.向固體2中加入足量NaOH溶液，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為A1(OH)3

+OH==A1O2+2H2O

D.從溶液2得到FeSO4?7H2O產(chǎn)品的過程中，須控制條件防止其氧化和

分解

A［根據(jù)燒渣的主要成分，F(xiàn)e2O3屬于堿性氧化物，加入足量的酸后，與酸

反應(yīng)生成Fe3+,AI2O3屬于兩性氧化物，與酸反應(yīng)后生成AF+,SiO2屬于酸性氧

化物，不與酸反應(yīng)，即溶液1中含有陽離子H+、Fe3+和A13+,這三種離子不能

與HCO］大量共存，F(xiàn)e3+和「能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，因此不能大量共存，A項(xiàng)

錯(cuò)誤：根據(jù)流程，溶液2中含有Fe2+,因此加入K3［Fe(CN)6］產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，B

項(xiàng)正確；固體2應(yīng)是A1(OH)3,氫氧化鋁表現(xiàn)兩性，能與強(qiáng)堿反應(yīng)：A1(OH)3+

OH-=A1O；+2H2O,C項(xiàng)正確；Fe2+具有還原性，容易被氧氣氧化，同時(shí)

FeSO4?7H2。容易失去結(jié)晶水，因此制備FeSO4?7出0時(shí)，應(yīng)注意防止其氧化

和分解，D項(xiàng)正確。］

4.CuCl是有機(jī)合成的重要催化劑，并用于顏料、防腐等工業(yè)。工業(yè)上由

廢銅料(含F(xiàn)e、Al及SiO2雜質(zhì))，生產(chǎn)CuCl的工藝流程如下：

21

物質(zhì)開始沉淀時(shí)的pH沉淀完全時(shí)的pH

Fe(OH)32.73.7

CU(OH)25.66.7

A1(OH)33.84.7

已知：CuCl溶于NaCl的濃溶液可生成CuCl；,C11CI2■的溶液用水稀釋后

可生成CuCl沉淀。

⑴煨燒的主要目的是o

(2)操作I為調(diào)節(jié)溶液的pH,范圍為,

加入的物質(zhì)X可以是(填字母)。

A.CuOB.CU(OH)2

C.NaOH溶液D.CaCOa

(3)濾渣II的主要成分是o

(4)往濾液n中加入食鹽并通入SO2可生成CUC12,請(qǐng)寫出反應(yīng)I的離子方

程式：_______________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

(5)工業(yè)上常用CuSO4來制備CuCl,在提純后的CuSO4溶液中加入一定量

的Na2s03和NaCl,加熱生成CuCl沉淀，該反應(yīng)的離子方程式是

____________________________________________________________