文档文本内容
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第04 讲 金属材料及金属矿物的开发利用
目录
01
考情解码·命题预警
02 体系构建·思维可视...........................................................................................................................
03 核心突破·靶向攻坚...........................................................................................................................
考点一 金属材料与金属矿物的开发利用.......................................................................................
知识点1 合金.........................................................................................................................................................................
知识点2 常见金属材料.......................................................................................................................................................
知识点2 金属矿物的开发利用........................................................................................................................................
考向1 考查合金的性质......................................................................................................................................................
考向2 考查金属的冶炼....................................................................................................................................................
考点二 镁及其化合物.......................................................................................................................
知识点1 镁的性质和用途.................................................................................................................................................
知识点2 镁的工业制备流程.............................................................................................................................................
考向1 镁及其化合物的性质.............................................................................................................................................
考向2 以工艺流程为载体考查镁及其化合物的转化...............................................................................................
考点三 铜及其化合物.......................................................................................................................
知识点1 铜的性质...............................................................................................................................................................
知识点2 铜的化合物的性质.............................................................................................................................................
考向1 铜及其化合物的性质、用途...............................................................................................................................
考向2 以工艺流程为载体考查铜及其化合物的转化..............................................................................................
考向3 考查铜及其化合物的转化...................................................................................................................................
04 真题溯源·考向感知............................................................................................................................
1
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考点要求
考察形式
2025 年
2024 年
2023 年
2022 年
2021 年
合金、金属冶
炼
选择题
非选择题
辽宁卷
T1,3 分
辽宁卷T3,
3 分
辽宁卷T1,
3 分
铜、镁及其化
合物的性质
选择题
非选择题
辽宁卷T6,
3 分
辽
宁
卷
T13,3 分
工艺流程
选择题
非选择题
辽
宁
卷
T16,3 分
辽宁卷
T16,3 分
辽宁卷
T19,10 分
考情分析:
高频考点从近几年高考试题来看,镁、铜及其化合物的性质与应用以及合金的组成、性质和应用仍是高考
命题的热点。预计2026 年高考会以新的情境载体考查合金的性质和应用以及金属矿物的开发利用知识,题
目难度较小。在工艺流程题中综合考查镁的提成,铜及其化合物的转化、分离与提纯,题目综合性较强,
题目难度较大。
复习目标:
1.了解镁、铜单质及其重要化合物的性质、用途和制备。
2.了解常见金属的活动性顺序和金属的冶炼。
3.了解合金的概念及金属材料的重要应用。
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考点一 金属材料与金属矿物的开发利用
知识点1 合金
(1)概念:合金是指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。
①熔点:一般比它的各成分金属的低;
②硬度和强度:一般比它的各成分金属的大。
【特别提醒】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。合金一定是混合物。
②常温下,多数合金是固态,但钾、钠合金呈液态。
③合金的性质不是各成分金属的性质之和。合金具有许多良好的物理、化学和机械性能,在许多方面不同
于各成分金属,不是简单加和;但在化学性质上,一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质。
知识点2 常见金属材料
(1)黑色金属材料——钢铁
①钢是用量最大、用途最广的合金。
②钢
(2)有
色金属
材料——铜和铝
①铝及铝合金
②铜及铜合金
【特别提醒】合金的组成与性质
(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。合
金一定是混合物。
(2)常温下,多数合金是固态,但钾、钠合金呈液态。
(3)合金的性质不是各成分金属的性质之和。合金具有许多良好的物理、化学和机械性能,在许多方面不同
于各成分金属,不是简单加和;但在化学性质上,一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质。
知识点3 金属矿物的开发利用
(1)金属在自然界中的存在
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(2)金属冶炼的实质
金属的冶炼过程就是把金属从化合态还原为游离态的过程。即:Mn++ne-===M(写反应通式,用M 表示
金属)。
(3)金属冶炼的一般步骤
(4)金属冶炼的方法——金属活动顺序与金属冶炼的关系
①热分解法:适用于不活泼的金属,如Hg 和Ag。由HgO 冶炼Hg 的化学方程式:2HgO=====2Hg+
O2↑;由Ag2O 冶炼Ag 的化学方程式:2Ag2O=====4Ag+O2↑。
②热还原法:用还原剂(C、CO、H2、Al 等)还原金属氧化物,适合较活泼的金属。
a.CO 还原Fe3O4:Fe3O4+4CO=====3Fe+4CO2;
b.C 还原ZnO:ZnO+C=====Zn+CO↑;
c.H2还原WO3:WO3+3H2=====W+3H2O。
【注意】在高炉炼铁中,加入的还原剂是焦炭,但反应中真正作还原剂的是CO。
③电解法:适合冶炼金属活动性很强的金属(一般指在金属活动性顺序中排在锌前面的金属)。
工业上用电解法冶炼Na、Mg、Al 的化学方程式分别为2NaCl(熔融)=====2Na+Cl2↑、
MgCl2(熔融)=====Mg+Cl2↑、2Al2O3=====4Al+3O2↑。
考向1 考查合金的性质
例1 (24-25 高三·黑龙江省哈尔滨市五中·期末)Mg17Al12是一种新型储氢合金,该合金在一定条件下完全
吸氢的化学方程式为Mg17Al12+17H2===17MgH2+12Al,得到的混合物M(17MgH2+12Al)在4.0 mol·L-
1HCl 溶液中能完全释放出氢气。下列说法正确的是( )
A.该合金的熔点介于金属镁和金属铝的熔点之间
B.MgH2中,氢元素的化合价均为-1
C.在氮气保护下,将一定比例的Mg、Al 单质熔炼可获得该合金
D.一定条件下,17 mol MgH2和12 mol Al 与盐酸完全反应,释放氢气的总量为50 mol
【答案】B
【解析】合金的熔点比各成分的熔点都低,该合金的熔点低于金属镁、金属铝的熔点,A 错误;MgH2
中,H 的化合价为-1,Mg 的化合价为+2,B 正确;在氮气条件下,一定温度下熔炼,镁和氮气会发生反
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应:3Mg+N2=====Mg3N2,C 错误;一定条件下,17 mol MgH2与盐酸完全反应生成34 mol 氢气,12 mol Al
与盐酸完全反应生成18 mol 氢气,共放出52 mol 氢气,D 错误。
【变式训练1】(24-25 高三上·吉林·期中)下列说法不正确的是( )
A.硬铝密度小、强度高,具有较强的抗腐蚀能力,是制造飞机的理想材料
B.储氢合金的发现和应用,开辟了氢气储存、运输的新途径
C.“山东舰”上用于舰载机降落拦阻索的是一种特种钢缆,属于新型无机非金属材料
D.不锈钢是一种主要含Fe、Cr、Ni 且不易生锈的合金钢
【答案】C
【解析】硬铝具有密度小、硬度大、抗腐蚀能力强的特性,是制造飞机的理想材料,故A 正确;储氢合金
是高效、安全的储氢载体,其发现和应用开辟了氢气储存、运输的新途径,故B 正确;“山东舰”上用于
舰载机降落拦阻索的是一种特种钢缆,属于金属材料,故C 错误;不锈钢不易生锈,主要含有铁、铬、
镍,故D 正确。
【变式训练2】(2025·吉林省毓文中学·一模)JerryWoodall 教授经研究发现,含有95%的铝和5%的镓、
铟及锡组成的新型合金与水能快速反应制得氢气。由于整个反应中,只消耗铝,而反应生成的Al2O3可回
收再利用,这样不仅降低了制氢气的成本,而且方便快捷,这一发现将燃氢汽车的研发推向新的里程碑。
据此,下列说法不正确的是( )
A.铝作为原料,有资源丰富的优势
B.组成合金的几种金属元素都位于元素周期表第ⅢA 族
C.合金与水反应的总方程式为2Al+3H2O===Al2O3+3H2↑
D.合金中的镓、铟及锡对铝与水的反应起催化作用
【答案】B
【解析】铝是地壳中含量最多的金属,所以铝作为原料,有资源丰富的优势,故A 正确;铝、镓、铟是元
素周期表第ⅢA 族元素,锡是元素周期表第ⅣA 族元素,故B 错误;整个反应中,只消耗铝,而反应生成
Al2O3和H2,故反应的总方程式为2Al+3H2O===Al2O3+3H2↑,故C 正确;由镓、铟及锡组成的新型合金
与水能快速反应制得氢气,且只消耗铝,则合金中的镓、铟及锡质量不变,在铝与水的反应中起催化作
用,故D 正确。
考向2 考查金属的冶炼
例2 (24-25 高三·黑龙江省密山市一中学·期中)下列关于金属冶炼的说法中错误的是( )
A.人类历史上金属被发现的顺序与金属的活泼性有关
B.电解法获得镁时,不可在CO2或N2中降温冷却
C.热还原法常用的还原剂有CO、H2、C、Al 等
D.金属Na、Mg、Al 均能通过电解熔融氯化物的方法获得
【答案】D
【解析】性质越稳定的金属,越容易被冶炼,根据人类掌握的冶炼技术,金属的发现与金属的活泼性有
关,A 正确;Mg 在CO2或N2中能燃烧,所以电解法获得镁时,不可在CO2或N2中降温冷却,B 正确;常
用的还原剂有CO、H2、C、Al 等,可用于热还原法冶炼金属,C 正确;金属Na、Mg 均能通过电解熔融氯
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化物的方法获得,但是AlCl3为共价化合物,熔融时不导电,Al 只能电解熔融的氧化物冶炼,D 错误。
【变式训练1】(24-25 高三·黑龙江省嫩江县高级中学·期中)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Mg
B.在通电条件下,电解熔融Al2O3制备单质Al
C.工业上用热还原法制得金属Mg、Cu
D.加强热使CuO 在高温条件下分解制备单质Cu
【答案】B
【解析】Mg 的金属活动性强,不能用热还原法制备,应用电解熔融MgCl2的方法制备;CuO 加强热分解
生成Cu2O 而不是Cu。
【变式训练2】(2025·辽宁·一模)下表中金属的冶炼原理与方法错误的是( )
选项
冶炼原理
方法
A
2HgO=====2Hg+O2↑
热分解法
B
2Al2O3(熔融)=====4Al+3O2↑
电解法
C
2NaCl(溶液)=====2Na+Cl2↑
电解法
D
Fe2O3+3CO=====2Fe+3CO2
热还原法
【答案】C
【解析】Hg 是不活泼金属,冶炼原理为2HgO=====2Hg+O2↑,该方法是热分解法,A 正确;Al 是活泼金
属,通常采用电解法冶炼,为降低Al2O3的熔点,要加入助熔剂冰晶石,冶炼原理为2Al2O3(熔融)
=====4Al+3O2↑,B 正确;制取活泼金属Na 通常采用电解熔融NaCl 的方法,冶炼原理为2NaCl(熔融)
=====2Na+Cl2↑,C 错误;通常采用还原剂CO 在高温下还原Fe2O3的方法冶炼Fe,冶炼原理为Fe2O3+
3CO=====2Fe+3CO2,D 正确。
考点二 镁及其化合物
知识点1 镁及其化合物的性质和用途
1.镁的物理性质
镁是银白色固体,密度较小,硬度较低,有延展性,是电和热的良导体。
2.镁及其化合物的化学性质
物质
主要性质
反应的化学或离子方程式
镁
与O2、N2反应
2Mg+O2=====2MgO、3Mg+N2=====Mg3N2
与CO2反应
2Mg+CO2=====2MgO+C
与非氧化性强酸反应
Mg+2H+===Mg2++H2↑
与沸水反应
Mg+2H2O=====Mg(OH)2+H2↑
氧化镁
具有碱性氧化物的通性
MgO+2H+===Mg2++H2O
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氢氧
化镁
中强碱,能与酸反应
Mg(OH)2+2H+===Mg2++2H2O
难溶于水,能通过复分解反应生成
Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓
溶解度小于碳酸镁的
MgCO3+H2O=====Mg(OH)2+CO2↑
3.镁及其化合物的用途
镁单质
制造信号弹和焰火
镁合金
制造火箭、导弹和飞机的部件
氧化镁
熔点高,可用作耐高温材料
知识点2 镁的工业制备流程
工艺
流程
基本步
骤及主
要反应
制石灰乳:CaCO3=====CaO+CO2↑、CaO+H2O===Ca(OH)2
沉淀:MgCl2+Ca(OH)2===Mg(OH)2↓+CaCl2
酸化:Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O
蒸发、结晶,析出MgCl2·6H2O
脱水:MgCl2·6H2O=====MgCl2+6H2O,在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O 脱水制得无水氯化镁,
氯化氢的作用是抑制Mg2+的水解
电解:电解熔融氯化镁制得镁,化学方程式为MgCl2(熔融)=====Mg+Cl2↑
考向1 镁及其化合物的性质
例1 (2025·辽宁省庄河市高级中学·一模)下列关于镁及其化合物的说法正确的是( )
A.Mg 在CO2中的燃烧是置换反应
B.将Mg(OH)2沉淀转化为MgCl2,是镁原子失电子转化为Mg2+
C.电解得到镁的过程可以写出离子方程式,但不是氧化还原反应
D.Mg 在N2中燃烧时,N2既是氧化剂又是还原剂
【答案】A
【解析】Mg 在CO2中燃烧生成MgO 和C,属于置换反应,A 正确;将Mg(OH)2沉淀转化为MgCl2的过
程是复分解反应,无电子得失,B 错误;电解得到镁的过程有元素化合价的变化,是氧化还原反应,C 错
误;Mg 在N2中燃烧时,N2是氧化剂,Mg 是还原剂,D 错误。
【变式训练1】(24-25 高三·黑龙江省勃利县高级中学·期中)某同学通过系列实验探究Mg 及其化合物的
性质,下列操作正确且能达到目的的是( )
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A.将水加入浓硫酸中得到稀硫酸,置镁片于其中探究Mg 的活泼性
B.将NaOH 溶液缓慢滴入MgSO4溶液中,观察 Mg(OH)2沉淀的生成
C.将Mg(OH)2浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤,洗涤并收集沉淀
D.将Mg(OH)2沉淀转入蒸发皿中,加入足量稀盐酸,加热蒸干得无水MgCl2固体
【答案】B
【解析】浓硫酸溶于水放热,且密度比水的大,因此稀释浓硫酸时,应将浓硫酸加入水中,并用玻璃棒不
断搅拌,A 错误;将NaOH 溶液缓慢滴入MgSO4溶液中,镁离子与氢氧根离子反应生成氢氧化镁沉淀,B
正确;过滤时将浊液转移到漏斗中应该用玻璃棒引流,C 错误;由于氯化镁水解生成氢氧化镁和氯化氢,
氯化氢易挥发,所以加热氯化镁溶液时促进镁离子水解,加热蒸干得不到无水MgCl2固体,得到的是Mg
(OH)2固体,D 错误。
【变式训练2】(2025·内蒙古赤峰市二中·一模)实验室以空气和镁为原料制备Mg3N2的装置如图所示(夹
持和加热装置略去),已知Mg3N2遇到水蒸气会反应生成NH3,还原铁粉与N2不会反应。下列说法不正确
的是( )
A.装置A、B 中可依次加入NaOH 溶液、浓硫酸
B.若去掉装置C,对产品纯度影响很大
C.实验时应先加热C,通入一段时间空气后再加热D
D.装置E 中碱石灰的作用是吸收尾气
【答案】D
【解析】镁为活泼金属,会与空气中的氧气、二氧化碳和水蒸气反应,要制备氮化镁,需要去除空气中的
氧气、二氧化碳和水蒸气,装置A、B 中可依次加入NaOH 溶液、浓硫酸,由于混合气体通过氢氧化钠溶
液后带出水蒸气,因此浓硫酸需要放在氢氧化钠溶液后,对气体进行干燥,故A 正确;装置C 的作用是除
去氧气,若去掉装置C,镁与氧气反应生成氧化镁,对产品纯度有影响,故B 正确;氧气会与镁反应,为
保证装置内氧气全部除去,实验时应先加热C,通入一段时间空气除尽氧气,然后再加热D,故C 正确;.
根据Mg3N2遇水会发生反应生成Mg(OH)2和NH3,装置E 中碱石灰的作用是防止空气中二氧化碳和水蒸气
进入装置D 中,故D 错误。
考向2 以工艺流程为载体考查镁及其化合物的转化
例2(24-25 高三·辽宁省葫芦岛市第一高级中学·期中)一种工业制备无水氯化镁的工艺流程如下:
下列说法错误的是( )
A.物质X 常选用生石灰
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B.工业上常用电解熔融MgCl2制备金属镁
C.“氯化”过程中发生的反应为MgO+C+Cl2=====MgCl2+CO
D.“煅烧”后的产物中加稀盐酸,将所得溶液加热蒸发也可得到无水MgCl2
【答案】D
【解析】海水经一系列处理得到苦卤水,苦卤水中含较多的Mg2+,向其中加入物质X 使Mg2+转化为Mg
(OH)2,过滤除去滤液,煅烧Mg(OH)2得到MgO,MgO 和C、Cl2经“氯化”得无水MgCl2。物质X
的作用是使Mg2+转化为Mg(OH)2,工业上常选用CaO,发生的反应为CaO+H2O===Ca(OH)2,Ca
(OH)2+Mg2+===Mg(OH)2+Ca2+,A 正确;Mg 是较活泼金属,工业上常用电解熔融MgCl2制备金属
镁,B 正确;由题图可知,“氯化”过程的反应物为MgO、Cl2、C,生成物之一为MgCl2,C 在高温下被
氧化为CO,故“气体”为CO,化学方程式为MgO+C+Cl2=====MgCl2+CO,C 正确;“煅烧”后得到
MgO,MgO 和盐酸反应得到MgCl2溶液,由于MgCl2在溶液中水解为Mg(OH)2和HCl,所以将MgCl2
溶液加热蒸发时HCl 会逸出,MgCl2水解平衡正向移动,得到 Mg(OH)2,得不到无水MgCl2,D 错误。
【变式训练1】(2025·吉林省长春·二模)以水泥厂的废料(主要成分为MgO,含少量MnO、Fe2O3、FeO、
Al2O3、SiO2等杂质)为原料制备MgSO4·7H2O 的工艺流程如下:
已知:MnO+H2SO4===MnSO4+H2O,下列说法正确的是( )
A.为提高酸浸速率,可使用浓硫酸
B.试剂X 可以是MgSO4
C.滤渣为Al(OH)3、Fe(OH)3、SiO2
D.操作a 所得滤液经处理后可循环利用
【答案】D
【解析】适当升温(或粉碎或搅拌)即可提高浸取速率,不需要使用浓硫酸,A 错误;试剂X 为氧化镁或碳
酸镁,不能为MgSO4,B 错误;滤渣为Al(OH)3、Fe(OH)3、SiO2、MnO2,C 错误;操作a 是从溶液中经过
一系列过程得到晶体,过滤时溶液中含有硫酸镁,为了提高原料中镁的利用率,操作a 所得滤液的处理方
法是将操作a 所得的母液循环利用,D 正确。
【变式训练2】(2025·黑龙江省哈尔滨·一模)以菱镁矿(主要成分为MgCO3,含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3)
为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下:
已知浸出时产生的废渣中有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3。下列说法错误的是( )
A.浸出镁的反应为MgO+2NH4Cl===MgCl2+2NH3↑+H2O
B.浸出和沉镁的操作均应在较高温度下进行
C.流程中可循环使用的物质有NH3、NH4Cl
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D.分离Mg2+与Al3+、Fe3+是利用了它们氢氧化物Ksp的不同
【答案】B
【解析】菱镁矿煅烧后得到轻烧粉,MgCO3转化为MgO,加入氯化铵溶液浸取,浸出的废渣有SiO2、
Fe(OH)3、Al(OH)3,同时产生氨气,则此时浸出液中主要含有Mg2+,加入氨水得到Mg(OH)2沉淀,煅烧得到高纯
镁砂。高温煅烧后Mg 元素主要以MgO 的形式存在,MgO 可以与铵根离子水解产生的氢离子反应,促进铵根
离子的水解,所以得到氯化镁、氨气和水,化学方程式为MgO+2NH4Cl===MgCl2 +2NH3↑+H2O,故A 正确;一水
合氨受热易分解,沉镁时在较高温度下进行会造成一水合氨大量分解,挥发出氨气,降低利用率,故B 错误;浸出
过程产生的氨气可以回收制备氨水,沉镁时氯化镁与氨水反应生成的氯化铵又可以利用到浸出过程中,故C
正确;Fe(OH)3、Al(OH)3的Ksp远小于Mg(OH)2的Ksp,所以当pH 达到一定值时Fe3+、Al3+产生沉淀,而Mg2+不
沉淀,从而将其分离,故D 正确。
考点三 铜及其化合物
知识点1 铜的性质
(1)物理性质:紫红色固体,具有良好的延展性、导热性和导电性。
(2)化学性质
①生成铜绿的化学方程式:2Cu+O2+CO2+H2O===Cu2(OH)2CO3(绿色固体)。
②铜和硫反应的化学方程式:2Cu+S=====Cu2S。
③铜与浓硫酸共热的化学方程式:Cu+2H2SO4(浓)=====CuSO4+SO2↑+2H2O。
④铜与稀硝酸反应的离子方程式:3Cu
+
8H
+ +
2NO
==
=3Cu
2 + +
2NO↑
+
4H
2O。
⑤铜与浓硝酸反应的离子方程式:Cu
+
4H
+ +
2NO
==
=Cu
2 + +
2NO
2↑ +
2H
2O。
⑥铜与FeCl3溶液反应的离子方程式:Cu+2Fe3+===2Fe2++Cu2+。
a.与浓硫酸共热的化学方程式:Cu+2H2SO4(浓)=====CuSO4+SO2↑+2H2O;
b.与稀硝酸反应的离子方程式:3Cu
+
8H
+ +
2NO
==
=3Cu
2 + +
2NO↑
+
4H
2O。
④与盐溶液反应(写离子方程式)
a.与硝酸银溶液:Cu
+
2Ag
+ ==
=2Ag
+
Cu
2 + ;
b.与FeCl3溶液:Cu+2Fe3+===2Fe2++Cu2+。
知识点2 铜的化合物的性质
1.氧化铜和氧化亚铜
名称
氧化铜
氧化亚铜
颜色
黑色
砖红色
与酸反应(H+)
CuO+2H+===Cu2++H2O
Cu2O+2H+===Cu2++Cu+H2O
与H2反应
H2+CuO=====Cu+H2O
H2+Cu2O=====2Cu+H2O
转化关系
4CuO=====2Cu2O+O2↑
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【特别提醒】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Cu2O+H2SO4===CuSO4+Cu+H2O。
2.氢氧化铜
(1)物理性质:蓝色不溶于水的固体。
(2)化学性质及应用:
反应①的化学方程式:Cu(OH)2=====
CuO
+
H 2O;
反应②的离子方程式:Cu(OH)2+
2H
+ ==
=Cu
2 + +
2H
2O。
3.铜盐
(1)Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜,是铜绿的成分,是铜在潮湿的空气中被锈蚀的结果,其受热分解的
化学方程式为Cu2(OH)2CO3=====2CuO+H2O+CO2↑。
(2)CuSO4·5H2O 为蓝色晶体,俗称蓝矾、胆矾,其受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2O=====CuSO4+
5H2O,蓝色晶体受热转化为白色粉末。无水CuSO4遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O),可作为水的检验依
据。
(3)铜盐的毒性:铜盐溶液有毒,主要是因为铜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。铜盐溶液有毒,主要是因为
Cu2+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。
【特别提醒】(1)通常利用反应2Cu+O2=====2CuO 除去某些混合气体中的少量O2。
(2)铜为变价金属,与Cl2反应生成CuCl2,与S 反应生成Cu2S,由此可知氧化性:Cl2>S。
(3)Cu 与稀硫酸不反应,但在通入O2的条件下,Cu 可在稀硫酸中逐渐溶
解:2Cu+O2+2H2SO4==2CuSO4+2H2O。
(4)无水CuSO4只能作为检验水的试剂,不能作为水蒸气的吸收试剂而用于除杂。
考向1 铜及其化合物的性质、用途
例1(2025·黑龙江大庆·一模)氧化亚铜(Cu2O)主要用于制造船底防污。已知CuO 经高温灼烧生成Cu2O,
Cu2O 与H+发生反应:Cu2O+2H+===Cu+Cu2++H2O。现将经高温灼烧后的CuO 样品投入足量稀硫酸中
得到混合溶液,下列有关说法不正确的是( )
A.稳定性:Cu2O>CuO
B.样品与酸反应中Cu2O 既是氧化剂又是还原剂
C.如果溶液中出现蓝色,说明CuO 已分解
D.若有14.4 g Cu2O 参加反应,则转移电子数为0.1NA
【答案】C
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【解析】CuO 经高温灼烧生成Cu2O,则Cu2O 比CuO 稳定,A 正确;反应Cu2O+2H+===Cu+Cu2++H2O
中Cu 元素的化合价部分从+1 价升高到+2 价,部分从+1 价降低到0 价,则Cu2O 既是氧化剂又是还原
剂,B 正确;如果溶液中出现蓝色,不能说明CuO 已分解,因为CuO 与稀硫酸反应溶液也呈蓝色,C 错
误;反应Cu2O+2H+===Cu+Cu2++H2O 中,1 mol 氧化亚铜完全反应转移1 mol 电子,14.4 g Cu2O 的物质
的量为0.1 mol,0.1 mol 氧化亚铜完全反应转移0.1 mol 电子,转移电子数为0.1NA,D 正确。
【变式训练1】(24-25 高三·辽宁师范大学附属中学·期末)某研究小组通过实验探究Cu 及其重要化合物
的性质,下列操作正确且能达到目的的是( )
A.将铜丝插入浓硫酸中加热,反应完后把水加入反应器中,观察硫酸铜溶液的颜色
B.常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中,观察CuCl2的生成
C.将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干,得到无水CuCl2固体
D.将表面有铜绿的铜器放入稀盐酸中浸泡,除去铜绿
【答案】D
【解析】A 项,应将反应后的液体倒入盛水的烧杯中,并不断搅拌;B 项,应将铜丝在空气中加热到红热
后伸入盛满氯气的集气瓶中;C 项,CuCl2水解生成的盐酸易挥发,加热蒸干CuCl2溶液得不到无水CuCl2
固体。
【变式训练2】(24-25 高三·辽宁实验中学·期中)中国古代涉及的“铜”文化丰富多彩。下列说法错误的
是( )
A.“青铜器时期”早于“铁器时期”的原因之一是铜的化学性质比铁的稳定
B.诗句“庐山山南刷铜绿”中的“铜绿”借指的是 Cu2(OH)2CO3的颜色
C.铸造“铜钱儿”用的材料黄铜是单质铜
D.“石胆化铁为铜”中涉及金属键的断裂
【答案】C
【解析】“青铜器时期”早于“铁器时期”的原因之一是铜的化学性质比铁的稳定,A 正确;“铜绿”的
主要成分为Cu2(OH)2CO3,呈绿色,B 正确;单质铜呈紫红色,黄铜是铜锌合金,呈黄色,C 不正确;
“石胆化铁为铜”指铁和硫酸铜发生置换反应生成铜和硫酸铁,铁属于金属晶体,反应中涉及金属键断
裂,D 正确。
考向2 以工艺流程为载体考查铜及其化合物
例2(2025·辽宁大连·一模)某同学通过如下流程制备氧化亚铜:
已知:CuCl 难溶于水和稀硫酸,Cu2O+2H+===Cu2++Cu+H2O
下列说法不正确的是( )
A.步骤②SO2可用Na2SO3替换
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B.步骤③中为防止CuCl 被氧化,可用H2SO3溶液洗涤
C.步骤④发生反应的离子方程式为2CuCl+2OH-
=====Cu2O+2Cl-+H2O
D.如果Cu2O 试样中混有CuCl 和CuO 杂质,用足量稀硫酸与Cu2O 试样充分反应,根据反应前、后固体质
量可计算试样纯度
【答案】D
【解析】碱式碳酸铜和过量的盐酸反应,生成CuCl2,CuCl2溶液中通入SO2,可将CuCl2还原为CuCl,
CuCl 与氢氧化钠反应生成氧化亚铜、氯化钠和水,据此分析作答。步骤②中SO2的主要作用是将CuCl2还
原为CuCl,Na2SO3同样具有还原性,可以替换,A 项正确;H2SO3溶液具有还原性,可以防止CuCl 被氧
化,B 项正确;步骤④CuCl 与氢氧化钠反应生成氧化亚铜、氯化钠和水,发生反应的离子方程式为2CuCl
+2OH-
=====Cu2O+2Cl-+H2O,C 项正确;如果Cu2O 试样中混有CuCl 和CuO 杂质,用足量稀硫酸与
Cu2O 试样充分反应后,得到的固体中含有CuCl 和Cu,此时无法计算试样纯度,D 项错误。
【变式训练1】(2025·黑龙江·一模)实验室用含有少量氧化铁杂质的废铜粉制取无水硫酸铜的实验步骤如
下。
下列有关说法正确的是( )
A.溶解废铜粉的“过量酸”是指稀硝酸
B.气体A 是Cl2,将亚铁离子氧化为铁离子
C.生成沉淀D 的离子方程式可以为3CuO+2Fe3++3H2O===2Fe(OH)3+3Cu2+
D.从溶液中得到无水硫酸铜的方法是冷却结晶
【答案】C
【解析】“过量酸”应为浓硫酸,不能使用稀硝酸,会引入NO3
-杂质,A 错误;向混合溶液中通入气体A
的作用是将溶液中的亚铁离子氧化为铁离子,气体A 为氧气,不能使用氯气,否则会引入Cl-杂质,B 错
误;加入固体B 的作用是调节溶液的pH,使Fe3+转化为 Fe(OH)3 沉淀而除去,为了不引入新杂质,可
选用CuO、Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3,若加入CuO,发生反应的离子方程式为3CuO+2Fe3++
3H2O===2Fe(OH)3+3Cu2+,C 正确;从溶液中冷却结晶得到的是CuSO4·5H2O 晶体,D 错误。
【变式训练2】(2025·辽宁省沈阳·一模)碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]是一种用途广泛的化工原料。实验
室中以废铜屑为原料,制取碱式碳酸铜的流程如下。下列说法错误的是( )
A.“加热”步骤可选用水浴加热
B.“酸浸”产生的气体可用NaOH 溶液吸收
C.“滤液”中溶质的主要成分为NaNO3
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D.可用盐酸和BaCl2溶液检验“滤液”中是否含有CO3
2-
【答案】B
【解析】废铜屑与稀硝酸反应,生成一氧化氮、硝酸铜和水;“过滤”除去难溶性滤渣,滤液中含有硝酸
铜和硝酸;加入碳酸钠溶液“加热”,再加入氢氧化钠溶液调节pH,经过一系列反应得到碱式碳酸铜。
“加热”步骤的温度为70 ℃,可选用水浴加热,A 正确;“酸浸”产生的气体为NO,NO 与NaOH 溶液
不反应,不能用NaOH 溶液吸收,B 错误;由分析可知,“滤液”中溶质的主要成分为NaNO3,C 正确;
CO3
2-的检验是先加氯化钡溶液,产生白色沉淀,再向白色沉淀中加入盐酸,沉淀完全溶解,且产生无色无
味的气体,D 正确。
考向3 考查铜及其化合物的转化
例3(2025·辽宁省本溪市高级中学 ·一模)部分含铜物质的类别与相应铜元素化合价的关系如下图所示。
下列说法正确的是( )
A.a、d 均易溶于水
B.b 既有氧化性又有还原性
C.常温下,f 与单质硫反应生成e
D.向含有固体c 的溶液中通入H2S 气体生成e
【答案】B
【解析】a 为CuO,b 为Cu2O,c 为Cu(OH)2,d 为CuS,e 为Cu2S,f 为Cu。A.CuO 和CuS 均为难溶于
水的黑色粉末,A 错误;B.Cu2O 中Cu 元素的化合价为+1 价,处于中间价态,既有氧化性又有还原性,B
正确;C.Cu 在常温下不与S 反应,C 错误;D.Cu(OH)2与 H2S 反应生成CuS,D 错误。
【变式训练1】(24-25 高三·内蒙古呼和浩特市十八中学·期中)在指定条件下,下列选项所示的物质间的
转化能实现的是( )
A.Cu2S――→Cu
B.Cu――→Fe
C.Cu――→CuS
D.Cu――→SO2
【答案】A
【解析】由反应Cu2S+O2=====2Cu+SO2可知,物质之间的转化能实现;由反应Cu+Fe2(SO4)
3===CuSO4+2FeSO4可知,物质之间的转化不能实现;由反应2Cu+S=====Cu2S 可知,物质之间的转化不能
实现;常温下,Cu 和浓硫酸不反应,物质之间的转化不能实现。
【变式训练2】(2025·吉林省通化·一模)铜及含铜微粒的价荷图如下所示。下列推断不合理的是( )
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A.要使Cu 变成a 可以加入稀盐酸和过氧化氢的混合溶液
B.Cu(OH)2转化成Cu(OH)4
2-需要加碱
C.在酸性环境中,c 可以反应生成a 和Cu
D.b 具有还原性
【答案】D
【解析】根据铜及含铜微粒的价荷图判断,a 是Cu2+、b 是CuO2
-、c 是Cu2O、d 是Cu(OH)2。A.a 中Cu
元素化合价为+2 价,在酸性条件下,H2O2氧化Cu 变为Cu2+,A 正确;由题图可知,Cu(OH)2转化为
Cu(OH)4
2-需在碱性条件下,B 正确;Cu2O 中Cu 元素化合价为+1 价,在酸性条件下可以发生歧化反应
生成+2 价的铜和单质铜,C 正确;CuO2
-中铜元素化合价为+3 价,具有氧化性,D 错误。
1.(2025·辽宁卷)微粒邂逅时的色彩变化是化学馈赠的视觉浪漫。下列对颜色变化的解释错误的是
选项
颜色变化
解释
A
空气中灼烧过的铜丝伸入乙醇中,黑色铜丝恢复光亮的紫
红色
=
B
悬浊液中加入
溶液,固体由白色变为红
褐色
=
C
溶液中加入
,浅绿色溶液出现蓝
色浑浊
=
D
溶液中加入NaOH 溶液,溶液由橙色变为黄色
【答案】A
【解析】醇的催化氧化反应中,铜作催化剂,先发生2Cu+O2=====2CuO,然后乙醇与CuO 在加热条件下
,A 错误;因为溶度积常数Ksp(
)大于Ksp(
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),所以Fe3+与Mg(OH)2发生沉淀转化生成Fe(OH)3,符合溶度积规则,B 正确;Fe2+与K3[Fe(CN)6]反应生
成KFe[Fe(CN)6]沉淀,化学方程式为
=
,电荷和配平正确,
蓝色浑浊现象合理,C 正确;Cr2O7
2-在碱性条件下转化为CrO4
2-,化学方程式为
,颜色由橙变黄,D 正确;故选A。
2.(2025·辽宁卷)某工厂利用生物质(稻草)从高锰钴矿(含
和少量
)中提取金属元素,
流程如图。已知“沉钴”温度下
,下列说法错误的是
A. 硫酸用作催化剂和浸取剂
B. 使用生物质的优点是其来源广泛且可再生
C. “浸出”时,3 种金属元素均被还原
D. “沉钴”后上层清液中
【答案】C
【解析】矿石(含MnO2、Co3O4、Fe2O3)经过硫酸和稻草浸出过滤得到滤液,滤液含有Fe3+、Mn2+、Co2+,
加入Na2CO3沉铁得到FeOOH,过滤,滤液再加入Na2S 沉钴得到CoS,过滤最后得到硫酸锰溶液。根据分
析可知,加入硫酸和稻草浸出,硫酸作催化剂和浸取剂,A 正确; 生物质(稻草)是可再生的,且来源广
泛,B 正确; 根据图示可知,“浸出”时,Fe 的化合价没有变化,Fe 元素没有被还原,C 错误; “沉
钴”后的上层清液存在CoS 的沉淀溶解平衡,满足Q=Ksp=c(Co2+)·c(S2-)=10-20.4,D 正确;故选C。
3.(2024·辽宁卷)文物见证历史,化学创造文明。东北三省出土的下列文物据其主要成分不能与其他三项
归为一类的是
A. 金代六曲葵花婆金银盏
B. 北燕鸭形玻璃注
C. 汉代白玉耳杯
D. 新石器时代彩绘几何纹双腹陶罐
【答案】A
【解析】金代六曲葵花鎏金银盏是合金,属于无机金属材料;北燕鸭形玻璃注是玻璃制品,属于硅酸盐材
料;汉代白玉耳环是玉,属于含有微量元素的钙镁硅酸盐材料;新石器时代彩绘几何纹双腹陶罐是陶器,
属于硅酸盐材料;综上A 选项材质与其他三项材质不用,不能归为一类,答案选A。
4.(2024·辽宁卷)某工厂利用铜屑脱除锌浸出液中的
并制备
,流程如下“脱氯”步骤仅
元素化合
价发生改变。下列说法正确的是
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锌浸出液中相关成分(其他成分无干扰)
离子
浓度
145
0.03
1
A. “浸铜”时应加入足量
,确保铜屑溶解完全
B. “浸铜”反应:
C. “脱氯”反应:
D. 脱氯液净化后电解,可在阳极得到
【答案】C
【解析】铜屑中加入H2SO4和H2O2得到Cu2+,反应的离子方程式为:
,再加入锌浸出液进行“脱氯”,“脱氯”步骤中仅Cu 元素的化合价发生改变,得到CuCl 固体,可知
“脱氯”步骤发生反应的化学方程式为:
,过滤得到脱氯液,脱氯液净化后
电解,Zn2+可在阴极得到电子生成Zn。由分析得,“浸铜”时,铜屑不能溶解完全,Cu 在“脱氯”步骤
还需要充当还原剂,故A 错误;“浸铜”时,铜屑中加入H2SO4和H2O2得到Cu2+,反应的离子方程式为:
,故B 错误;“脱氯”步骤中仅Cu 元素的化合价发生改变,得到CuCl
固体,即Cu 的化合价升高,Cu2+ 的化合价降低,发生归中反应,化学方程式为:
,故C 正确;脱氯液净化后电解,Zn2+应在阴极得到电子变为Zn,故D 错
误;故选C。
5.(2023·辽宁卷)下列有关物质的工业制备反应错误的是( )
A. 合成氨:N2+3H2
2NH3 B. 制HCl:H2+Cl2=======2HCl
C. 制粗硅:SiO2+2C=======Si+2CO D. 冶炼镁:2MgO(熔融)=======2Mg+O2↑
【答案】D
【解析】工业合成氨是利用氮气和氢气在催化剂的条件下反应生成的,反应方程式为N2+3H2
2NH3,A 正确;工业制氯化氢是利用氢气和氯气反应生成的,反应方程式为
H2+Cl2=======2HCl,B 正确;工业制粗硅是将SiO2与C 在高温下反应生成粗硅,反应方程式为
SiO2+2C=======Si+2CO,C 正确;冶炼金属镁是电解熔融氯化镁,反应方程式为MgCl2(熔
融)=======Mg+Cl2↑,D 错误;故选D。
6.(2022·辽宁卷)北京冬奥会备受世界瞩目。下列说法错误的是
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A. 冰壶主材料花岗岩属于无机非金属材料
B. 火炬“飞扬”使用的碳纤维属于有机高分子材料
C. 冬奥会“同心”金属奖牌属于合金材料
D. 短道速滑服使用的超高分子量聚乙烯属于有机高分子材料
【答案】B
【解析】花岗岩的主要成分是石英、云母、长石等矿物,属于无机非金属材料,A 正确;碳纤维指的是含
碳量在90%以上的高强度高模量纤维,属于无机非金属材料,B 错误;金属奖牌属于合金材料,C 正确;
聚乙烯属于有机高分子材料,D 正确;故选B。
7.(2025·辽宁卷)某工厂采用如下工艺回收废渣(含有ZnS、
、FeS 和CuCl)中的Zn、Pb 元素。
已知:①“氧化浸出”时,
不发生变化,ZnS 转变为
;
②
;
③酒石酸(记作
)结构简式为
。
回答下列问题:
(1)
分子中手性碳原子数目为_______。
(2)“氧化浸出”时,过二硫酸根
转变为_______(填离子符号)。
(3)“氧化浸出”时,浸出率随温度升高先增大后减小的原因为_______。
(4)“除铜”步骤中发生反应的离子方程式为_______。
(5)滤渣2 中的金属元素为_______(填元素符号)。
(6)“浸铅”步骤,
和
反应生成PbA。PbA 产率随体系pH 升高先增大的原因为_______,
pH 过高可能生成_______(填化学式)。
(7)290℃“真空热解”生成2 种气态氧化物,该反应的化学方程式为_______。
【答案】(1)2 (2)SO4
2-
(3)温度升高,浸出速率增大,浸出率升高,温度过高时,NH3·H2O 分解生成NH3逸出,且温度高时过
二硫酸铵分解,造成浸出率减小
(4)Zn+[Cu(NH3)4]2+=[Zn(NH3)4]2++Cu (5)Fe
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(6)pH 值升高,OH-浓度增大,平衡A2-+H2O
HA-+OH-逆向移动,A2-离子浓度增大,平衡PbSO4(s)
+A2-
PbA+SO4
2-正向移动,PbA 产率增大 Pb(OH)2
(7)Pb(OOC-CHOH-CHOH-COO)======Pb+4CO↑+2H2O↑
【解析】废渣用(NH4)2S2O8和NH3·H2O 氧化浸出过滤,滤液中有[Cu(NH3)4]2+和[Zn(NH3)4]2+,滤渣1 有
PbSO4和Fe(OH)3,滤液加Zn 置换出Cu,除铜后的溶液加(NH4)2S 沉锌,得到ZnS,滤渣1 用H2A 和Na2A
浸铅后过滤,滤渣2 含Fe 元素,滤液经过结晶得到PbA,再真空热解得到纯Pb。
(1)碳原子周围连接四个不同的原子或原子团为手性碳原子,H2A 分子中手性碳原子有2 个,
;
(2)“氧化浸出”时,过二硫酸根作氧化剂,过二硫酸根转变为SO4
2-;
(3)“氧化浸出”时,温度升高,浸出速率增大,浸出率升高,温度过高时,NH3·H2O 分解生成NH3逸
出,且温度高时过二硫酸铵分解,造成浸出率减小;
(4)加入Zn 发生置换反应,从[Cu(NH3)4]2+置换出Cu 单质,离子方程式为:Zn+[Cu(NH3)4]2+=[Zn(NH3)4]2+
+Cu;
(5)根据分析,滤渣1 有Fe(OH)3和PbSO4,用H2A 和Na2A 浸铅后过滤,滤渣2 含Fe 元素的沉淀;
(6)“浸铅”步骤发生PbSO4(s)+A2-
PbA+SO4
2-,Na2A 溶液中存在A2-+H2O
HA-+OH-,pH 值升高,
OH-浓度增大,平衡A2-+H2O
HA-+OH-逆向移动,A2-离子浓度增大,平衡PbSO4(s)+A2-
PbA+SO4
2-正
向移动,PbA 产率增大;pH 过高时,OH-浓度过大,会生成Pb(OH)2沉淀,造成PbA 产率降低;
(7)290℃“真空热解”PbA 即Pb(OOC-CHOH-CHOH-COO)生成Pb 单质和2 种气态氧化物为CO 和
H2O,反应的化学方程式为:Pb(OOC-CHOH-CHOH-COO)======Pb+4CO↑+2H2O↑。
8.(2023·辽宁卷)某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液 (含)
和
)。实现镍、钴、镁元素的回收。
已知:
物质
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回答下列问题:
(1)用硫酸浸取镍钴矿时,提高浸取速率的方法为_______(答出一条即可)。
(2)“氧化”中,混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸(H2SO5),1molH2SO5中
过氧键的数目为_______。
(3 )“ 氧化” 中,用石灰乳调节pH=4 ,Mn2+ 被H2SO5 氧化为MnO2 ,该反应的离子方程式为
_______(H2SO5的电离第一步完全,第二步微弱);滤渣的成分为MnO2、_______(填化学式)。
(4)“氧化”中保持空气通入速率不变,Mn(Ⅱ)氧化率与时间的关系如下。SO2体积分数为_______时,
Mn(Ⅱ)氧化速率最大;继续增大SO2体积分数时,Mn(Ⅱ)氧化速率减小的原因是_______。
(5)“沉钻镍”中得到的Co(Ⅱ)在空气中可被氧化成
,该反应的化学方程式为_______。
(6)“沉镁”中
使
沉淀完全
,需控制pH 不低于_______(精确至0.1)。
【答案】(1)适当增大硫酸浓度或适当升高温度或将镍钴矿粉碎增大接触面积
(2)NA (3)
Fe(OH)3
(4)9.0% SO2有还原性,过多将会降低H2SO5的浓度,降低Mn(Ⅱ)氧化速率
(5)
(6)11.1
【解析】在“氧化”中,混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸(H2SO5),用石灰乳
调节pH=4,Mn2+被H2SO5氧化为MnO2,发生反应
,Fe3+水解同时生成氢
氧化铁,“沉钻镍”过程中,Co2+变为Co(OH)2,在空气中可被氧化成
。
(1)用硫酸浸取镍钴矿时,为提高浸取速率可适当增大硫酸浓度、升高温度或将镍钴矿粉碎增大接触面
积
(2)H2SO5的结构简式为
,所以1molH2SO5中过氧键的数目为NA
(3 )用石灰乳调节pH=4 ,Mn2+ 被H2SO5 氧化为MnO2 ,该反应的离子方程式为:
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;氢氧化铁的Ksp=10-37.4,当铁离子完全沉淀时,溶液中c(Fe3+)=10-
5mol/L,
,c(OH-)=10-10.8mol/L,根据Kw=10-14,pH=3.2,
此时溶液的pH=4,则铁离子完全水解,生成氢氧化铁沉淀,故滤渣还有氢氧化铁;
(4)根据图示可知SO2体积分数为0.9%时,Mn(Ⅱ)氧化速率最大;继续增大SO2体积分数时,由于SO2有
还原性,过多将会降低H2SO5的浓度,降低Mn(Ⅱ)氧化速率
(5)“沉钻镍”中得到的Co(OH)2,在空气中可被氧化成
,该反应的化学方程式为:
;
(6)氢氧化镁的Ksp=10-10.8, 当镁离子完全沉淀时,c(Mg2+)=10-5mol/L,根据Ksp 可计算c(OH-)=10-
2.9mol/L,根据Kw=10-14,c(H+)=10-11.1mol/L,所以溶液的pH=11.1;
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