第三章 金属及其化合物
第 1 节 钠及其化合物 碱金属
5%#
２Na２CO３＋O２、２Na２O２＋２H２O
反应中
一、钠及其化合物 ４NaOH＋O２↑, ２Na２O２~O２~２e － .
注意 在加热条件下可生成 ,发生氧元素
1.钠
Na２O Na２O２
物理性质及保存方式 质软 银白色 有金属 间的氧化还原反应, ５７３~６７３K .
(１) : 、 、 ２Na２O＋O２２Na２O２
3.Na CO 与 NaHCO
光泽 导电性 导热性良好 密度 ρ煤油 ρ钠 2 3 3
, 、 , ＜ ＜
熔点较低 通 常 保 存 在 煤 油 或 石 蜡 俗名纯碱 苏打 俗名小
ρ水 , ; (１)Na２CO３ 、 ;NaHCO３
油中 苏打
. .
化学性质及制备 物理性质 为白色粉末
(２) (２) :Na２CO３ ,NaHCO３
为细小的白色晶体 易溶于水 溶解度
. ,
溶于水时 放
Na２CO３＞NaHCO３. Na２CO３
热 吸热
、NaHCO３ .
化学性质
(３)
水溶液均显碱性 同浓度时碱性
① , :Na２CO３＞
用途 冶炼金属 高压钠灯 钠钾合金
(３) :① ;② ;③ NaHCO３.
用作原子反应堆的导热剂
热稳定性
.
② :Na２CO３＞NaHCO３.
2.钠的氧化物
△
氧化钠 白色固体 碱性氧化物 ２NaHCO３ Na２CO３＋CO２↑＋H２O.
(１) (Na２O): , .
与盐酸反应
与水反应
:Na２O＋H２O２NaOH. ③ :Na２CO３＋２HCl H２O＋
与 反应
CO２ :Na２O＋CO２ Na２CO３. CO２↑＋２NaCl,NaHCO３＋HCl NaCl＋
过氧化钠 淡黄色固体 常用作漂 盐酸逐滴加入时 先
(２) (Na２O２): , H２O＋CO２↑( NaHCO３
白剂 消毒剂 供氧剂 产生气泡
、 、 . ).
电子式 相互转化
:Na
＋
[
×O
O
×]
２－
Na
＋
.
(４)
和水 或少量
强氧化性的五个表现 CO２ ( H ＋ )
① Na２CO３或 NaHCO３
4040)40 40
△( NaOH)
用途 用于纺织 制皂 造纸 制玻璃
)44)4 4 (５) :Na２CO３ 、 、 、
/B0 等 用于制药 焙制糕点等
'F 'F 0) ;NaHCO３ 、 .
碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别方法
3#" >7 (６)
利用热稳定性不同
FF#" 3U >7
①
+/B$0
遇 等强氧化剂时 表现出还原性 氧
② KMnO４ , , &
化产物为 7 +6$#-%! ""
O２.
+!+/B)$0
遇 发生歧化反应
③ CO２、H２O :２Na２O２＋２CO２
第三章 金属及其化合物 ２５
利用和酸反应生成气体的速率不同 相同条 反应原理
② ( (２)
件下 产生 的反应
) ① NaHCO３ :NH３＋NaCl＋CO２＋
E( *!"E(+/B)$0 H２O NaHCO３↓＋NH４Cl.
U *!"E(+/B$0
+F 产生 的反应 △
# $ $+F/*!"+/B)$0 ② Na２CO３ :２NaHCO３ Na２CO３＋
" +F
U $+F*!"+/B$0 CO２↑＋H２O.
绿色化学思想 循环使用的物质为
(３) : CO２、
利用溶液的酸碱性不同
③
NaCl.
Q) - +/B$0
# ", " 优点 与索尔维法制纯碱相比 提高了食盐
" #"+Q)
(４) ( ):
Q) - +/B)$0
的利用率 副产物 可作氮肥
, NH４Cl .
注意 溶液在一定温度下会分解产生 注意 氨气溶解度大,先向饱和食盐水中通入氨气,
①NaHCO３
气体. 一定浓度的 溶液与 溶液 使溶液呈碱性后再通入二氧化碳.
CO２ ② NaHCO３ CaCl２
混合会发生反应:
２＋ － 二、碱金属
Ca ＋２HCO３ CaCO３↓ ＋
.
CO２↑＋H２O 1.碱金属的相似性和递变性
4.焰色试验
相似性 递变性 由
本质 电子的跃迁 物理变化 ( Li→Cs)
(１) : , .
核电荷数逐渐增大
用盐酸 灼烧至火焰呈原色 最外层均有 个 ,
实验步骤 铂丝 原子结构 １ 电子层数逐渐增多
(２) : 洗涤→ → 电子 ,
原子半径逐渐增大
蘸取 灼烧 用盐酸
无色 观察火焰颜色
都具有较强的金
待测物→ → 洗涤→
元素性质 属性 最高正价 金属性逐渐增强
灼烧至火焰呈原色 ,
铂丝 无色 均为
→ . ＋１
注意 试验中也可用洁净无锈的铁丝代替铂丝. 除 外 都呈
物理 ( Cs ) 密度逐渐增大 钾反
一些金属的焰色 银白色 密度较 (
(３) 性质 , 常 熔点逐渐降低
小 熔点较低 ),
单质 ,
金属元素 焰色 金属元素 焰色
性质
锂 紫红色 钙 砖红色 还原性逐渐增强
化学 都具有较强的还 ,
与 反应越来越剧
钠 黄色 锶 洋红色 性质 原性 O２
烈 产物越来越复杂
,
钾 紫色 钡 黄绿色
铷 紫色 铜 绿色 2.碱金属的特性
碱金属的密度一般随核电荷数的增大而增
注意 观察钾元素的焰色,要透过蓝色钴玻璃. (１)
大 但钾的密度比钠的密度小
5.侯氏制碱法 , .
碱金属一般都保存在煤油中 但锂的密度小
工艺流程 (２) ,
(１)
于煤油的密度 通常将锂密封在石蜡中
! , .
- & 试剂瓶中的药品取出后 一般不能放回原
# " -F!I 3- (３) ,
&
N /B$M D 瓶 , 但 Na、K 等必须放回原瓶 .
! ! N / /B ) ) $ $ M 0 $ " /B $ M > N+1 (４) 无论是常温还是加热 ,Li 与 O２ 反应只生成
+
注意 并不是说 不存在
! /) )$0 /) $M !! Li２O( : Li２O２ ).
碱金属单质一般为银白色 但 略带金色
K# D$
(５) , Cs
" /B$M !J 光泽
.
２６ 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
气体 是
即练即清
学生用书 P25 A． X NH３
吸收 反应的化学方程式为
１如表中 对陈述 的正确性及两者间是否 B．“ ②” NH３＋NaCl＋
． , Ⅰ、Ⅱ
具有因果关系的判断都正确的是 CO２＋H２O NaHCO３↓＋NH４Cl
( )
滤液中溶质只含有
选项 陈述 陈述 判断 C． NH４Cl
Ⅰ Ⅱ 该流程中可以循环利用的物质为
碳酸钠溶液可 D． CO２
可 与 对
用于治疗胃酸 Na２CO３ Ⅰ ,Ⅱ 答案 C
A 盐酸反应 对 有
过多 , ３某同学为测定 固体 含少量 的
． Na２CO３ ( NaCl)
石蕊试液中加入 与水反
Na２O２ 对 纯度 设计如下装置 含试剂 进行实验
足 量 粉 应 生 成 氢 氧 Ⅰ ,Ⅱ , ( ) .
B Na２O２ 错 无
末 溶液最终变蓝 化钠 ,
,
可用于 能 和
Na２O２ Na２O２ 对
航 天 员 的 供 和 反 Ⅰ ,Ⅱ
C CO２ H２O 对 有
氧剂 应生成 ,
O２
金属钠具有强 高压钠灯发出透 对
Ⅰ ,Ⅱ
D 还原性 雾性强的黄光 对 有
,
答案 C
下列说法不正确的是
２
．
碳酸钠是一种重要的化工原料
,
具有广泛的 ( )
必须在 间添加吸收 的装置
用途 侯氏制碱法 又称联合制碱法 生产纯
. ( ) A． ②③ HCl
的作用是防止空气中的气体影响实验数
碱的主要流程如图所示
: B．④
据的精确度
!9 !:
通入空气可保证 中产生的气体完全转移
N /B$M C． ②
D$ && 3-
#" 到 中
③
$" /)$M 称取样品和 中产生的沉淀的质量即可求
D． ③
算 固体的纯度
已知 常温常压下 体积水大约可溶解
: ,１ ７００ Na２CO３
体积 答案 A
NH３.
下列叙述不正确的是
( )
第三章 金属及其化合物 ２７
第 2 节 铁及其化合物
5%#
1.铁
位于元素周期表第四周期第 族 原子结
(１)Fe Ⅷ ;
构示意图 常见价态 和
: ; :＋２ ＋３.
物理性质 导热性 延展性良好 有导电性 铁遇冷的浓硝酸 浓硫酸发生钝化
(２) : 、 , , ① 、 .
易被磁铁吸引 与过量稀 的反应
. Fe HNO３ :
化学性质
(３)
Fe＋NO３
－
＋４H
＋
Fe
３＋
＋NO↑＋２H２O
与少量稀 的反应
Fe HNO３ :
续表
－ ＋ ２＋
３Fe＋２NO３ ＋８H ３Fe ＋２NO↑＋
４H２O FeO Fe２O３ Fe３O４
注意 氧化性酸会把 氧化为 ,但当 过量 能 与 稀 盐 酸 和 稀 硫 酸
３＋
Fe Fe Fe
时,发生反应 . 反应 —
３＋ ２＋
２Fe ＋Fe３Fe 化学性质
与铁反应的非金属单质的氧化性强弱决定产 具有氧化性 能被
②
, CO、H２
等还原 —
物中铁元素为 价还是 价 如
＋２ ＋３ , :
不稳定 在空气中受热迅速生成
FeO ,
△
化学性质
２Fe＋３Cl２２FeCl３ Fe３O４
△ 与铝粉在高温下反应 铝热反应
Fe＋SFeS Fe２O３ ( )
铁与水蒸气的反应 可作 色 素 用作油漆 涂 磁性材料 如
(４) , 、 (
如用于瓷器 料 油墨和橡 激光打印机
EI1 用途 、
# 7
制作中使釉 胶 的 红 色 的墨粉中含
呈绿色 颜料
5+" Fe３O４)
3.铁的氢氧化物
&,+%
和
(１)Fe(OH)２ Fe(OH)３
组装仪器 检查气密性 装入药品 先点燃
① , , ;② ( ) ( )
湿棉花处酒精灯 待有水蒸气生成时 再点燃铁 FeOH ２ FeOH ３
, ,
色 态 白色固体 红褐色固体
实验 粉处酒精灯 一段时间后用火柴点燃肥皂泡 、
;③ ;
步骤 实验结束时 先从肥皂液中撤出导管 然后熄灭 溶解性 都难溶于水
④ , ,
铁粉处酒精灯 最后熄灭湿棉花处酒精灯 防止倒
, ( 与盐酸 ＋ ＋
吸 等待装置冷却后 用铁钉靠近固体产物 Fe(OH)２＋２H Fe(OH)３＋３H
);⑤ , 反应
２＋ ３＋
加热时铁粉红热 用火柴点燃肥皂泡时 发出 Fe ＋２H２O Fe ＋３H２O
实验 . ,
爆鸣声 反应后试管内固体仍为黑色 且能被 受热
△
现象 . , ２Fe(OH)３Fe２O３＋
铁钉吸引 分解 —
３H２O
铁与水蒸气反应生成 和
实验 Fe３O４ H２:３Fe＋ 可溶性亚铁盐与碱溶 可溶性铁盐与碱溶液
结论 高温 制法 液反应 反 应
２＋ － ３＋ －
４H２O(g)Fe３O４＋４H２ :Fe ＋２OH :Fe ＋３OH
命题 化学方程式的书写 湿棉花的作用 实验步骤及 Fe(OH)２↓ Fe(OH)３↓
, ,
方向 物质性质等 迅速被氧气氧化成 由白
Fe(OH)２ Fe(OH)３,
转化 色絮状沉淀迅速变成灰绿色 最后变成红
注意 只有红热的铁粉才能与水蒸气反应,实验中注 ,
褐色
意控制温度.
2.铁的氧化物 的制备
(２)Fe(OH)２
/B0)
FeO Fe２O３ Fe３O４ #"
俗名 铁红 磁性氧化铁
—
'F40
色 态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体
、 #"
水溶性 均不溶于水 均不与水反应
, 在试 管 中 加 入 溶 液 然 后 滴 入
实验步骤 FeSO４ ,
的价态
溶液
Fe ＋２ ＋３ ＋２、＋３
NaOH
氧化物类别 碱性氧化物 碱性氧化物 产生白色沉淀 白色沉淀迅速变为灰绿色
— 实验现象 , ,
最后变成红褐色
２８ 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
续表 特征试剂法
(６)
在溶液中 与 反应生成 苯酚
FeSO４ NaOH Fe(OH)２ 溶液 溶液呈紫色 ３＋
沉淀和 白色的 被空气中的 → →Fe
Na２SO４, Fe(OH)２ [ ( )]
实验原理 迅速氧化成红褐色的 ２＋ 溶液 K３ FeCN６ 蓝色沉淀 ２＋
O２ Fe(OH)３.Fe ＋ (铁氰化钾)→ →Fe
－
２OH Fe(OH)２↓、４Fe(OH)２＋O２＋ 5.含 Fe3+ 、Fe2+ 的混合溶液中Fe3+ 、Fe2+ 的检验
２H２O４Fe(OH)３
滴加 溶液
/B0) /B0) 方法 １: 混合溶液 KSCN → 溶液
#" E #" 变红色 说明含有
３＋
=4 , Fe
8 ３＋ 的检验
'F40 'F40 Fe 淀粉 试纸
#" #" 方法 ２: 混合溶液 －KI → 试纸变
=4 蓝色 说明含有
E , Fe ３＋
改进装置 E
=4
=4 滴加酸性
方法 混合溶液 酸性
/-F /B0) C １: 溶液→
#" B KMnO４
8 溶液颜色褪去 说明含有
'F40 " 8 #DF KMnO４ , Fe ２＋
#" ! /-F /B0)
滴加溴水
I1 I1 #" 方法 混合溶液 溴水褪色
２＋ 的检验 ２: → ,
Fe 说明含有
２＋
Fe
在选择题中考查 的制备装置及装
命题方向 Fe(OH)２ 滴加 溶液
置的改进以及开关的闭合及原因 方法 混合溶液 K３[Fe(CN)６]
３: →
生成蓝色沉淀 说明含有
２＋
注意 溶液必须是新制的,且配制 , Fe
①FeSO４ FeSO４
溶液所用的蒸馏水及 溶液都要煮沸; 吸有
注意 检验 时不能先加氯水后加 溶
NaOH ② ２＋
① Fe KSCN
溶液的胶头滴管必须伸入 溶液的液面下
液,也不能将加 后的混合溶液加入足量氯水中(氯
NaOH FeSO４
后再挤出 溶液; 在盛有 溶液的试管中加 KSCN
水可能会氧化 ). 、 、 同时存在时不
NaOH ③ FeSO４ － ３＋ ２＋ －
入少量的煤油、苯等密度小于水而不溶于水的有机化合 SCN ②Fe Fe Cl
能用酸性 溶液检验 ( 能还原 ,有
２＋ －
物,以隔绝空气. KMnO４ Fe Cl KMnO４
干扰).
4.铁盐及亚铁盐的检验与鉴别
6.铁及其化合物的“三角”转化关系
观察法 含 的溶液呈浅绿色 含 的
２＋ ３＋
(１) : Fe , Fe E
溶液呈棕黄色
.
'F
用 和氯水检验 * $M !
(２) KSCN D! 4 )/0
加氯水 溶液 ) "M)40 "
溶 加 → 无明显现象 → 变红色 →Fe ２＋ $V ;O $00
液 溶 KS 液 CN "M 0
溶液变红色 0
→ →Fe ３＋ 0 E
'F;O$V)4,*0
加碱法
(３) 'F 'F
$M0)/0)40 "
白色
溶加 沉淀 灰绿色沉淀 红褐色沉淀 ２＋ ,.O0 ) 0
→ → → →Fe
液 溶 Na 液 OH 红褐色沉淀 ! ! 7 !
→ →Fe ３＋ E
淀粉 试纸法
(４) －KI
即练即清
变蓝 学生用书 P27
溶 淀粉 试纸 ３＋
→Fe
液 －KI 不 变蓝 １下列物质不能由化合反应制得的是
→Fe ２＋ ． ( )
加溴水或 溶液 A．FeCl２ B．Fe(OH)３
(５) KMnO４
无变化
溶 溴水或 溶液 → →Fe ３＋ C．NaOH D．Al(OH)３
液 KMnO４
褪色 答案 D
２＋
→ →Fe
第三章 金属及其化合物 ２９
２电子工业中 人们常用 溶液腐蚀覆铜板 答案 D
． , FeCl３
来制作印刷电路板 并回收 和综合利用 ３ 在工业上可用于制备 实验室模
, Cu ．FeSO４ FeCO３,
溶液 实验室模拟流程如图所示 下列 拟工业流程如图所示 下列说法正确的是
FeCl３ , . .
说法错误的是
( )
( )
/))$0#"
E BF;
$" 'F40#" !" D$ "" 'F$0
JJ DF9
'F$M " $"
#" *C D$ DF: $"
$#
D$
FJ 可用 溶液检验 溶液中 ２＋
A． KSCN FeSO４ Fe
废液中 ２＋ 和 ２＋ 的物质的量之比为 是否全部被氧化成 ３＋
A． Fe Cu Fe
用 代替 可能有
２∶１ B． Na２CO３ NH４HCO３, Fe(OH)２
是铁粉 是盐酸 沉淀产生
B．X ,Y
流程图中所有的反应都是氧化还原反应 沉淀的同时有 产生
C． C． NH３
验证滤液 中金属离子的方法是加入酸性 检验沉淀是否洗涤干净 可用盐酸检验
D． ２ D． ,
高锰酸钾溶液 答案 B
３０ 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
第 3 节 金属资源的开发利用
5%# 水 溶解度小于碳酸镁 是一种中强碱
, , .
从海水中提取金属镁的流程
一、金属冶炼 (４)
冶炼方法适用金属 示例
电解
熔融
２NaCl( )２Na＋Cl２↑
电解 注意 脱水时,为防止 水解,应在 气氛
电解法 活泼金属 熔融
MgCl２( ) Mg＋Cl２↑ 中进行; 应 ① 电解熔融 M 制 gC 得 l２ . HCl
电解
熔融 ② MgCl２ Mg
２Al２O３( )冰晶石４Al＋３O２↑ 2.铝及其化合物
铝
高温 (１) (Al)
较活泼
热还原法 Fe２O３＋３CO２Fe＋３CO２ 物理性质 银白色 有金属光泽的固体 密度
金属 高温 ① : 、 , 、
２Al＋Cr２O３２Cr＋Al２O３ 硬度较小 导电 导热 延展性好
, 、 、 .
化学性质
不活泼 △ ②
热分解法 ２HgO２Hg＋O２↑
<"M 0) > )
金属
△
２Ag２O４Ag＋O２↑
-
7 # L!F "M )
0
注意 钾的沸点低于钠,据此可冶炼金属钾: !6 "M
KCl＋ !F
"M0 "M LF
高温
. P# 'F0 !'
NaK↑＋NaCl
二、镁、铝、铜及其化合物
"M0 'F
1.镁及其化合物
注意 铝遇冷的浓硝酸、浓硫酸发生钝化.
镁
(１) (Mg) 用途 制作导线 铝合金用于制造汽车 飞机
③ : ; 、 、
物理性质 银白色 有金属光泽的固体 密度
① : 、 , 、 生活用品等
.
硬度较小 导电性 导热性 延展性良好
, 、 、 . 氧化铝
(２) (Al２O３)
化学性质
物理性质及用途 白色固体 难溶于水 熔 沸
②
① : , , 、
.H/
点高 可作耐火材料和冶炼铝的原料
; .
/ %&
化学性质
$0 0
.H0 $ .H .H0 ②
%& %& 两性氧化物
＋ ３＋
a． :Al２O３＋６H ２Al ＋３H２O、
) !!
－ －
.H ) .H 0) ) Al２O３＋２OH ＋３H２O２[Al(OH)４] .
电解
发生分解 熔融
用途 用于信号弹和焰火 镁合金用于制造航 b． :２Al２O３( )冰晶石４Al＋３O２↑.
③ : ,
天部件 氢氧化铝
. (３) [Al(OH)３]
氧化镁 白色粉末 熔点高 可作耐 物理性质及用途 白色不溶于水的固体 可用
(２) (MgO): , , ① : ,
高温 耐火材料 是一种碱性氧化物 于制药 治疗胃酸过多
、 , . ( ).
氢氧化镁 白色固体 难溶于 两性氢氧化物
＋ ３＋
(３) [Mg(OH)２]: , ② :Al(OH)３＋３H Al ＋
第三章 金属及其化合物 ３１
组成 两种或两种以上的金属 或金属与非金
－ －
３H２O、Al(OH)３＋OH [Al(OH)４] . (１) : (
铝土矿 主要成分为 含有 属 加热熔合生成的具有金属特性的物质
(４) ( Al２O３, Fe２O３、 ) .
等杂质 提取 的两流程 性能 熔点一般比各成分金属低 硬度和强
MgO、SiO２ ) Al (２) : ,
度一般比各成分金属大
.
合金是混合物 在合金中组成元素的化合价
(３) ,
均为
０.
2.铁合金
合金元素 主要是 和
(１) : Fe C.
铁合金的分类 根据含碳量不同
(２) ———
生铁 含碳量为 硬度大 抗压 性
① : ２％~４．３％, 、 、
脆 可铸造成型
、 .
钢 含碳量为 延展性 机械性能
② : ０．０３％~２％, 、
好 可锻轧和铸造
, .
注意 制备 ( )时,一般不用强酸或强碱溶液,
AlOH ３ 钢 用量最大 用途最广的合金
因为强酸、强碱溶液均能溶解生成的 ( ),一般使 (３) ——— 、
AlOH ３
用 或稀氨水. 碳素钢
CO２ ①
3.铜及其化合物 -I -I P-I
-F
铜
(１) (Cu)
低碳钢 韧性 焊接性好 但强度低 用于制造
物理性质 紫红色固体 导热 导电 延展性好 : 、 , ,
① : , 、 、 . 钢板 钢丝和钢管等
化学性质 、 .
② 中碳钢 强度高 韧性及加工性好 用于制造
: , ,
钢轨 车轮和建材等
、 .
高碳钢 硬而脆 热处理后弹性好 用于制造
: , ,
器械 弹簧和刀具等
、 .
合金钢 特种钢
② ( )
形成 在碳素钢里适量地加入一种或几种合
注意 铜与氧化性强的 、 反应生成 价铜的
:
Cl２ O２ ＋２
化合物,与氧化性弱的 反应生成 价铜的化合物. 金元素 使钢的组织结构发生变化
S ＋１ , .
铜的化合物及转化 性能 强度 硬度大 可塑性 韧性好 耐磨 耐
(２) : 、 , 、 , ,
腐蚀等
.
不锈钢 最常见的一种合金钢 合金元素主要
: ,
是铬 和镍
(Cr) (Ni).
氧化亚铜 砖红色固体 难溶于水
3.铝合金——用途最广泛的合金之一
(Cu２O): , ,
在稀硫酸中发生歧化反应
＋ 向铝中加入少量合金元素 如
:Cu２O＋２H
(１) , Cu、Mg、Si、
２＋ 及稀土元素等 可制成铝合金
Cu ＋Cu＋H２O. Mn、Zn , .
无水 遇水变蓝色 生成 硬铝 含 密度小 强度
CuSO４: ( CuSO４ (２) ——— Cu、Mg、Si、Mn, ,
可用于检验水 高 具有较强的抗腐蚀能力 是制造飞机和
５H２O), . , ,
三、金属材料 宇宙飞船的理想材料
.
1.合金 4.新型合金
３２ 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
储氢合金 能够大量吸收 并与 结合 所示 下列推断不合理的是
(１) : H２, H２ . ( )
成金属氢化物的材料
.
D E F
要求 储氢量大 金属氢化物既容易形成 稍稍
① : , ,
加热又容易分解 室温下吸 放氢的速率快 C G
, 、 .
代表 合金 合金等
② :Ti－Fe 、La－Ni . B
其他新型合金 钛合金 耐热合金和形状记
(２) : 、
忆合金等 B !' - + 'B1
.
知识拓展 稀土金属 可与硫单质反应生成
A．a f
元素周期表中原子序数从 (从镧到镥,称为镧
可与水反应得到
５７~７１
系元素)的 种元素以及钪和钇,共 种金属元素, B．c d
１５ １７ 可将葡萄糖与新制的 混合后加热制得
它们性质相似,并在自然界中共生,它们就是稀土元 C． d b
可存在 的循环转化关系
素.稀土金属既可以单独使用,也可以用于生产合金.
D． a→c→e→a
它们又被称为“冶金工业的维生素”. 答案 B
３工业上用某种氧化铝矿石 含 杂质 为
即练即清 ． ( Fe２O３ )
学生用书 P30
原料冶炼铝的工艺流程如下
:
１金属的冶炼与生产 生活及国防军事等领域
． 、 !"
均密切相关 下列有关金属冶炼的原理错误 !
DF9
. J- *
"M 0) "M0 "M
的是 - # DF$0 & ?
( ) D$
"
电解 :
用电解法制取金属钠 熔融 D$
A． :２NaCl( )
对上述流程的判断正确的是
２Na＋Cl２↑ ( )
用 等活泼金属作还原剂冶炼 试剂 可以为氨水 沉淀中含有铁的化
B． Na、Mg Ti: A． X ,
高温 合物
熔融
２Mg＋TiCl４( )氩气 Ti＋２MgCl２
可以用 溶液或稀盐酸代替
B．CO２ H２SO４
用 作还原剂冶炼金属
C． Al V:３V２O５＋１０Al 反应 中的离子方程式为 －
C． Ⅱ CO２＋[Al(OH)４]
高温
－
６V＋５Al２O３ Al(OH)３↓＋HCO３
用 作还原剂冶炼金属 工业上还可采用 还原 的方法制
D． H２ Ag:Ag２O＋H２ D． Fe Al２O３
高温 成本更低
Al,
２Ag＋H２O
答案 C
答案 D
２部分含铜物质的分类与相应化合价关系如图
．
第三章 金属及其化合物 ３３
微专题 1 化工流程题解题策略
一、化工流程图的结构特点 续表
M) A 预处理操作 说明
K .3
碱浸 使原料中的酸性物质
③ : 、
+ '+ 两性物质 部分金属或 等溶
) 、 Si
'B(* 解进入溶液 也可除去原料中的
;
油污
解题技巧
类型
读题时可先对比原料与产品的成分,初步分析生产过程
盐浸 利用盐类的水解调节溶
① ④ :
中保留了哪些元素或物质,除去了哪些元素或物质,引入了 液 相当于酸浸或碱浸 或
浸取
pH( ),
哪些成分,结合流程图分析杂质元素在哪些工序中被除去. 与原料中的成分发生氧化还原
比较原料与产品中主要元素的化合价是否一致,若 反应
②
升高或降低,要结合流程图找出生产过程中可能用到
适当升温 适当增大酸 或碱 的
的氧化剂或还原剂;若不变,中间过程中加入的氧化剂 、 ( )
提高浸出 浓度 将矿石粉碎 减小矿粉的
、 (
或还原剂一般是为了除去杂质等.
率的方法 粒径 搅拌 超声 延长浸取时
)、 、 、
间等
二、化工流程中的操作
作用
1.原料的预处理 :
使热稳定性差的物质发生分解 便于后
① ,
续提取
焙烧 煅烧
、 、 除去原料中的可燃性杂质 木炭 有机
灼烧 ② ( 、
物等
)
将低价元素氧化为高价元素 例如将金属
③ (
硫化物中的硫元素转化为 而除去
SO２ )
2.反应条件的控制
预处理操作 说明
改变温度
粉碎
、
研磨
、
作用
:
增大反应物接触面积
,
加快反应速 (１)
球磨 乳化 率 使反应更充分 提高原料利用率 改变反应速率
、 , , ① .
作用 使原料转化为离子进入溶液中 改变物质的溶解度 注意气体溶解度随温度
② (
水浸 溶解 过滤 分离溶解性 升高而减小
① : 、 , ).
不同的物质
防止物质分解或挥发 铵盐
③ (H２O２、NH３H２O、 、
酸浸 使原料中的碱性物质 硝酸等易分解 有机溶剂 气体等易挥发
② : 、 , 、 ).
两性物质 活泼金属等进入溶
、 促进或抑制平衡移动 例如水解平衡
液 注意酸的性质以及对后续 ④ ( ).
.
催化剂的活性在某温度下达到最高
操作的影响 如用硫酸浸取 若
, , ⑤ .
浸取
体系中存在 ２＋ ２＋ ２＋ 等 防止副反应发生
类型 Ba 、Ca 、Pb ⑥ .
会形成相应的硫酸盐沉淀 过滤
,
可除去 但因 微溶 可能
, CaSO４ ,
会进行二次除杂 除尽
２＋
( Ca );
如用盐酸浸取 需要控制反应温
,
度防止 大量挥发 后续若
HCl ,
加入 等氧化剂时
－ －
ClO 、MnO４
会与 反应产生
－
Cl Cl２
３４ 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
方法技巧 回答温度过低、过高时的思路 如下表所示
.
E(#?E(DU*(
物质 开始沉淀 沉淀完全
pH pH
&U=E /U
#
'D( *( *'( Fe(OH)３ １．５ ３．７
D
K
Fe(OH)２ ７．６ ９．６
F 'B+#?K Mn(OH)２ ８．３ ９．８
6E'B+?
若要除去 溶液中含有的 可先用
２＋ ２＋
Mn Fe ,
&U=E /U
氧化剂把 氧化为 再调节溶液的
２＋ ３＋
'D( *( *' Fe Fe ,
(K 为
pH ３．７≤pH＜８．３.
# "K
注意 、 、 中常用 或 等作沉
２＋ ＋ ２＋
DP ①Cu Ag Pb H２S Na２S
* 淀剂; 、 常用 或 等作沉淀剂; 在调
２＋ ２＋
②Mg Ca HF NaF ③
'B#?K 节溶液 的过程中常涉及关于K 的计算.
pH sp
765! 3.物质转化过程中分离、提纯的常用方法
6# @+>!
分离难溶物和可溶物 根据特殊需要采
过滤 ,
用趁热过滤 抽滤等方法
改变压强 、
(２)
抽滤(减压过滤)过滤速度快 并可缩短干燥时间
控制反应速率 ,
① . 利用物质在互不相溶的溶剂里的溶解
促进或抑制平衡移动 萃取和分液
② . 度不同来分离 、 提纯物质
改变气体溶解度
提取溶解度随温度升高变化不大的物
③ . 蒸发结晶
真空防氧化 也可充入氩气 氮气等保护气 质 如
④ ( 、 ). , NaCl
提取溶解度随温度升高明显增大的物
减压蒸馏可降低蒸馏温度 防止物质分解
蒸发浓缩、
⑤ , . 质 易水解的物质或结晶水合物 如
减压可降低对设备的要求 冷却结晶 、 ,
⑥ . KNO３、FeCl３、CuSO４５H２O
调节溶液的
蒸馏和分馏 分离沸点不同且互溶的液体的混合物
(３) pH
减压蒸馏 减小压强 使液体沸点降低 防止物质
, ,
,+
(减压蒸发) 受热分解或挥发
利用某些气体易液化的特点来分离气体
冷却法 ,
如合成氨工业中采用冷却法分离氨气
被萃取物萃入有机相后 一般需要使其重
,
新返回水相 此时把负载有机相与反萃剂
,
Q) 反萃取 一般为无机酸或碱的水溶液 接触 使被
( ) ,
"
萃取物转入水相 这一过程相当于萃取的
,
逆过程 故称为反萃取
,
注意 趁热过滤时,如果目标产物在滤渣中,则目的
Q)D7 .!"
D7. 是避免杂质降温析出造成产品纯度下降;如果目标产物
Q)D 67!"+. 在滤液中,则目的是避免产物降温析出造成产率降低.
"
#?U"M U
4.获得产品阶段的常用操作
Q)DD 6.*
U7$S 冷水 热水 饱和溶液或有机溶剂洗涤
、 、 ,
+U. Q) U 洗涤 减少产品溶解损失 有机溶剂洗涤还能
;
缩短干燥时间
例 下列物质开始沉淀和沉淀完全时的
: pH
第三章 金属及其化合物 ３５
续表 沉淀工序中发生反应的离子方程式为
２＋
D． Mn ＋
在气体氛 如从溶液中析出 等溶质
FeCl３、AlCl３ －
围中蒸发 时 应在 气流中加热 以防水解 ２HCO３ MnCO３ ＋CO２ ＋H２O
, HCl , 解题导引
蒸发浓缩、 如除去 中的少量 获得
KNO３ NaCl,
JJII+!'"+F*
冷却结晶 晶体
KNO３ +U.O0"+F*.O )0 $M
蒸发结晶、 如除去 中的少量 获得
NaCl KNO３, "+F !! /B'#" /))$0
趁热过滤 晶体
NaCl Q)8 #"
重结晶 提纯晶体
_
J P3
5.循环物质的确定 F" K K !" .O$0
$# $# !
L O+*' $0
/B0)#"
L O+'
K"M'FU K$B >U
( "/ ,U0 $M ! ! *"M 0) .HU* .O )$0
' 'F 0) $B' .O$0
.
B .H' $0 )0
+ "/ " 'B
- "/+'B 4 O*U 答案 C
(* $#$"
典例 2 ( 新课标, , 分)钴及其化合物在
E (*+'B ２０２４ ２７１４
制造合金 磁性材料 催化剂及陶瓷釉等方面有
、 、
即练即清
学生用书 P33 着广泛应用 一种从湿法炼锌产生的废渣 主
. (
典例 1 ( 河北, , 分)一种以锰尘 主要成 要含 的单质或氧化物 中富集回
２０２３ １０３ ( Co、Zn、Pb、Fe )
分为 杂质为铝 镁 钙 铁的氧化物 为 收得到含锰高钴成品的工艺如下
Mn３O４, 、 、 、 ) :
原料制备高纯 的清洁生产新工艺流程 )40 .O0 ;O0 ,.O0
MnCO３
AQ)
如下 !!I $P 0)
: # F" D$ D$ Q) .O0
"+F !! /B'#" /))$0
Q)8 #" $# $# KI"
*
_
J P3
F" K K !" .O$0 已知溶液中相关离子开始沉淀和沉淀完全c
(≤
$# $# ! 时的
－５ －１
１．０×１０ molL ) pH:
/B0)#"
３＋ ２＋ ３＋ ２＋ ２＋
! ! Fe Fe Co Co Zn
开始沉淀的
pH １．５ ６．９ — ７．４ ６．２
已知 室温下相关物质的K 如下表
: sp . 沉淀完全的
pH ２．８ ８．４ １．１ ９．４ ８．２
( ) ( ) ( ) ( )
AlOH ３ MgOH ２ CaOH ２ FeOH ２ 回答下列问题
:
１０ －３２．９ １０ －１１．３ １０ －５．３ １０ －１６．３ 酸浸 前废渣需粉碎处理 目的是
(１)“ ” ,
( ) ( )
滤渣 中金属元素主要为
FeOH ３ MnOH ２ MgF２ CaF２
;“ １” .
－３８．６ －１２．７ －１０．３ －８．３ 过滤 后的溶液中加入 的作用是
１０ １０ １０ １０
(２)“ １” MnO２
下列说法错误的是 取少量反应后的溶液 加入
( ) , ,
酸浸工序中产生的气体 为氯气 化学试剂 检验 若出现蓝色
A． ① ,
滤渣 主要成分为 和 沉淀 需补加
B． ① Al(OH)３ Fe(OH)３ , MnO２.
除杂 工序中逐渐加入 溶液时 若 氧化沉钴 中氧化还原反应的离子方程式
C． ② NaF , (３)“ ”
浓度接近 则 先析出 为
２＋ ２＋
Ca 、Mg , CaF２ 、
３６ 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
＋ ＋
. ４NH３H２O２[Cu(NH３)４] ＋４NH４ ＋
除钴液 中主要的盐有 写化学式
２－
(４)“ ” ( ), CO３ ＋２H２O、
残留的 浓度为
３＋ －１
Co molL . .
解题导引 沉锰 中 若产生a 沉淀
(２)“ ” , molMn(OH)２ .
'F ! ) $"U$P ;O $P ! 现用 一定浓度的 溶液将其全部转
'F U A7 .O ) 400 $P U ５L Na２CO３
Q) 化为 需 溶液的浓度至少为
.O .O * MnCO３, Na２CO３
) 40 .O0 ; A O0 Q) ,.O0 molL －１ ( 用含a的代数式表示 ).
# F" D$ D$ ! Q ) ! I $ . P O 0 0 ) 已 知 : K sp (MnCO３ ) ＝ １．１ × １０ －１１ ,
> $P $# $# K －１３
+ ;O B 1C ! 'F 1C40 <'F 0) > , K I ; " O * sp 上 [M 述 n( 过 O 程 H 中 )２] 可 ＝ 循 １．１ 环 × 的 １０ 物质 . 是
'
40
0 (３)
填化学式
$"U$P ;O 'F .O ) 40 0 ( ).
沉锰 得到的 在空气中煅烧可制
答案 加快浸取速率 提高浸取效率 答案 (４)“ ” MnCO３
(１) 、 (
得脱硫剂
合理即可 Mn x O y.
) Pb
测得煅烧过程中固体残留率 固体残留率
将 ２＋ 氧化成 ３＋ 溶液 ① ( ＝
(２) Fe Fe K３[Fe(CN)６]
剩余固体的质量
随温度变化的曲
２＋
Fe 起始 的质量×１００％)
MnCO３
－ ２＋
(３)MnO４ ＋３Co ＋７H２O MnO２↓＋３Co 线如图所示 时 煅烧 后得到的
.９７５K , MnCO３
(OH)３↓＋５H ＋ ２MnO４ － ＋３Mn ２＋ ＋２H２O 固体产物为 填化学式
( ).
５MnO２↓＋４H ＋
(
(４)K２SO４、ZnSO４ １０ －１６．７ *
变式 同考法，变综合模块：涉及电极反应式的书
写 ( 长沙市一中第七次月考, 节选)以大
２０２４ １６
洋锰结核 主要由锰 铁的氧化物组成 还含有
( 、 ,
等元素 为原料 制备脱硫剂 可用
Cu ) , Mn x O y,
#,
于脱除煤气中的 脱硫剂的制备 硫化 再
H２S. 、 、
工业上可以用石墨为电极电解硫酸锰和稀硫
生过程可表示如图 ②
:
酸的混合液制备二氧化锰 其阳极的电极反应
/)e)0 ,
式为
$0 /)
40
/)
$0
.
"J 答案
＋ ＋
4 !" "J !J (１)MnO２＋２[Cu(NH３)４] ＋４NH４ ＋
1 ２－ ２＋
"" /) "# $" CO３ ＋２H２O２[Cu(NH３)４] ＋MnCO３
)4 0 ＋４NH３H２O
a２ a
.O Y 0 Z - * (２) ８０ ＋
6-
５
氨浸 时 在浸出的 ２＋ 催化下 (３)NH３、Mn x O y、(NH４)２SO４
(１)“ ” , [Cu(NH３)４] ,
将结核中的 转化为 发生 (４)①Mn２O３
CO MnO２ MnCO３.
反应的离子方程式为 ２＋ － ＋
２＋ ②Mn －２e ＋２H２O MnO２＋４H
CO＋２[Cu(NH３)４] ＋
第三章 金属及其化合物 ３７
