高中化学58个考点精讲36-40镁和铝

高中化学58个考点精讲36-40镁和铝

高中化学58个考点精讲 ‎36、镁和铝 ‎1．复习重点 ‎1．镁和铝单质的化学性质；‎ ‎2。镁和铝的重要化合物的化学性质。‎ ‎3．重点是Al2O3、Al(OH)3的两性。‎ ‎2．难点聚焦 ‎ ‎ 一、金属的通性 项目 ‎ 内容 ‎ 周期表中的分布 位于从硼到砹的左下方，在已知的109种元素中有87种是金属元素 原子结构的特征（最外层电子）‎ 最外层电子数一般少于4个（ⅣA～ⅥA的某些金属元素有4～5个，但核外电子层数较多，原子半径较大）‎ 组成微粒 及通常状态 金属离子和自由电子 通常情况下都是金属晶体，只有汞在常温下呈液态 分类 冶金工业 黑色金属：铁、铬、锰 有色金属：除铁、铬、锰以外的金属 密度 轻金属：密度小于‎4.5g/cm3‎ 重金属：密度大于‎4.5g/cm3‎ 从与人的接触分 常见金属：如铁、铜、铝等 稀有金属：如锆、铪、铌等 物理性质（通性）‎ 有金属光泽、不透明，热和电的良导体，有良好的延性和展性 ‎1．金属的晶体结构：‎ 金属具有一些共同性质，是由它们的原子结构和晶体结构的相似性决定的。金属的价电子较少，容易失去价电子变成金属离子，这些释出的价电子，不在属于那个或那几个指定的金属离子，而是整体金属的“集体财富”。它们在整个晶体内自由移动，人称“自由电子”。有人描述金属晶体内的实际情况是“金属离子沉浸在自由电子的海洋中”。换言之，是金属离子和自由电子之间存在着较强的电性作用，使许多金属离子和自由电子相互结合在一起形成晶体。‎ 但是金属晶体中的“金属离子和自由电子之间存在着较强的电性作用”有相对强弱之分。一般来说，价电子数越多，原子半径越小，“作用”愈强，其熔沸点相对较高，密度、硬度也相对较大。‎ 例如：同一主族金属元素的原子，价电子数目相同，从上到下随原子序数的递增，电子层数增多，原子半径增大，金属晶体中金属阳离子与自由电子的作用逐渐减弱，因此，它们的熔点逐渐降低，硬度逐渐减小。如：碱金属熔点钠比钾高，硬度钠比钾大。‎ 同一周期金属元素的原子的电子层数相同，从左到右随原子序数的递增，价电子数增多，原子半径减小，金属晶体中金属阳离子与自由电子的作用逐渐增强。因此它们的熔点逐渐升高，硬度逐渐增大。如：按钠、镁、铝的顺序熔点依次升高，硬度逐渐增大。‎ ‎2.金属的物理特性及解释 ‎（1）金属都是电的良导体，通常情况下，自由电子在金属晶体内部的自由电子在金属内部作无规则的热运动，当金属的两端存在电势差的时候，在电场力的作用下，这些自由电子便作定向的移动，酷似人的定向移动就形成“人流”一样，电子的定向移动也便成了电流。‎ ‎（2）在金属晶体内，自由电子运动时与金属离子相碰撞，引起两者的能量交换，致使整块金属达到了同样的温度，这是金属导热的原因。‎ 大多数金属有良好的导电性和导热性，是由于这两种性质都与自由电子有关，所以善于导电的金属也善于导热。常见的几种金属的导电、导热能力由大到小的顺序为：‎ Ag、Cu、Au、Al、Zn、Pt、Sn、Fe、Pb、Hg。‎ ‎（3）金属受外力作用晶体中各层之间发生相对滑动，但金属离子与自由电子间的较强的相互作用仍然存在，也就金属虽发生变形而不致破碎。‎ 金属的延性，是指金属可以抽成丝。例如：最细的白金丝直径不过1/5000mm；金属又有展性，指的是可以压成薄片，最薄的金箔，只有1/10000mm厚。延展性最好的金属是金。但也有少数金属，如锑、铋、锰等，性质较脆，没有延展性。‎ ‎3.金属晶体与其它常见晶体的比较 晶体类型 离子晶体 原子晶体 分子晶体 金属晶体 实例 NaCl晶体 金刚石 干冰 镁 构成晶体的微粒 阴、阳离子 原子 分子 金属离子、自由电子 微粒间的相互作用 离子键 共价键 范得华力 金属键 物理性质 硬度 较大 很大 很小 较小 熔沸点 较高 很高 低、很低 多数较高 导电性 晶体不导电（熔化时或水溶液中导电）‎ 一般为非导体 非导体（有的水溶液能导电）‎ 良导体 ‎4.为什么整块金属会具有金属光泽而金属粉末常呈暗灰色或黑色？‎ 由于金属原子以最紧密状态堆积排列，内部存在自由电子，所以当光线投射到它的表面时，自由电子可以吸收所有频率的光，然后很快放出各种频率的光，这就使绝大多数金属呈现钢灰色以至银白色光泽。而金显黄色，铜显赤红色，铋为淡红色，铯为淡黄色，铅为灰蓝色，是由于它们较易吸收某些频率的光。‎ 在粉末状态时，金属的晶面取向杂乱，晶格排列的不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以为黑色。‎ 二、镁和铝的性质 金属 项目 镁（Mg）‎ 铝（Al）‎ 原子结构 原子半径 ‎1.60×10－‎‎10m ‎1.43×10－‎‎10m 化合价 ‎+2‎ ‎+3‎ 晶体结构 金属晶体 金属晶体 单质 物理 性质 镁和铝都是密度较小、熔点较低、硬度较小的银白色金属，但镁和铝相比较，铝的硬度比镁的稍大，熔点和沸点都是铝比镁的高 活泼性 较活泼：Mg－2e=Mg2+‎ 较活泼：Al－3e=Al3+‎ 抗腐 蚀性 在空气中都能跟氧气反应，表面覆盖一层致密而坚硬的氧化物薄膜，都具有搞腐蚀性能 与O2反应 ‎ 点燃 ‎2Mg+O2 = 2MgO ‎ △‎ ‎4Al+3O2 = 2Al2O3‎ 与酸 反应 Mg+2H+=Mg2++H2↑‎ ‎2Al+6H+=Al3++3H2↑‎ 与碱 反应 不反应 ‎2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑‎ 与氧化物反应 点燃 ‎2Mg+CO2 = 2MgO+C ‎ △‎ ‎2Al+Fe2O3=Al2O3+2Fe 结论 镁、铝均为较活泼的金属，但镁的金属性强于铝 解释 核电荷数镁小于铝，而原子半径镁大于铝，故核对最外层的电子引力镁小于铝，即Al比Mg难失电子，金属性弱于Mg 主要 用途 镁合金汽车、飞机制造、照明弹等 铝合金汽车、船舶、飞机制造、防锈油漆、导线、电缆等 ‎1．我们要善于从镁和铝的原子结构、晶体结构的相同和相似的一面认识它们性质的相似性；从结构上不同的一面提示和把握它的性质上相异性以及递变。‎ 镁和铝都是较活泼的金属。在一定条件下，它们都可以和水反应，置换出水中的氢。镁跟冷水便缓慢地反应，加热时反应更为显著。铝和沸水也能微弱的反应，但现象不明显。这一方面是因为镁的金属活动性较铝相对较强，另一个不可忽视的原因是它们的氢氧化物虽然都难溶于水，但Mg(OH)2较Al(OH)3的溶解性相对较大，所以与水反应时生成的Mg(OH)2在镁条表面的覆盖要小，尤其是在加热的条件下（加热时水中的氢离子浓度也相对较大）。但在像在NaOH溶液的强碱性条件下，情况就不一样了。在强碱溶液中，Mg(OH)2的溶解度大为减小，水中的氢离子浓度也减小了，事实证明，镁和强碱溶液不反应，而铝则不然，由于Al(OH)3是典型的两性氢氧化物，它可溶于强碱溶液。即：Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O 由上分析可知：铝是一种较活泼的金属，它并不能直接与碱反应，而是先与水反应，2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑……①‎ 生成的Al(OH)3是典型的两性氢氧化物，它溶于强碱 Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O……②‎ 将两反应按①+②×2合并，即得总反应方程式：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑‎ 所以在上述反应中铝是还原剂，而氧化剂是H2O，不是NaOH。‎ ‎2.铝热剂、铝热反应 某些金属氧化物粉末，与铝粉混合后在较高温度下剧烈反应生成Al2O3和其它金属并放出大量的热的反应，叫铝热反应。‎ 能作铝热剂的不只是Fe2O3,还可以是V2O5、Cr2O3、MnO2等与Al粉形成铝热剂，铝热反应较多的应用于生产上，如：焊接钢轨，熔炼难熔金属V、Cr等。‎ ‎3.镁、铝在自然界中均以化合态存在，铝是地壳里存在最多的金属元素。工业上用电解熔融的MgCl2制取Mg,用电解熔融的Al2O3制取Al。‎ 三、镁和铝的重要化合物 ‎1.镁及其化合物转化关系 ‎2.铝及其化合物转化关系 ‎3.MgO与Al2O3的比较 MgO Al2O3‎ 物理 性质 均为白色粉末，不溶于水，‎ 熔点高（MgO>Al2O3），是优良的耐火材料 化 学 性 质 与热水反应 MgO+H2O=Mg(OH)2‎ 与水不反应 碱性氧化物 MgO+2H+=Mg2++H2O 两性氧化物 Al2O3+6H+=2Al3++3H2O Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O ‎4.Mg(OH)2与Al(OH)3的比较 Mg(OH)2‎ Al(OH)3‎ 物理 性质 均为白色固体，不溶于水 化 学 性 质 不稳定性 Mg(OH)2=MgO+ H2O 不稳定性 ‎2Al(OH)3=Al2O3+3H2O 碱性 Mg(OH)2+2H+=Mg2++H2O 两性Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O Al(OH)3+OH-‎=AlO2-+2H2O 制 备 Mg2++2OH-= Mg(OH)2↓‎ Mg2++2NH3·H2O =Mg(OH)2↓+2NH4+‎ Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+‎ 不用强碱 AlO2-+CO2+2H2O= Al(OH)3↓+HCO3-‎ 不用强酸 ‎ 1．在学习过程中一定要注意以下几点：‎ ‎（1）注重理论知识的指导作用，培养思维能力.如学习镁、铝性质时，可用元素周期表及周期律的理论为指导；在学习Al(OH)3两性时，可运用电离理论和化学平衡理论进行分析.这样不仅可以巩固所学的理论知识，还可以培养自己分析问题解决问题的能力.‎ ‎（2）温故知新，培养自己归纳总结的能力.如铝的一些性质在初三和高一曾学习过.要在复习有关知识的基础上学完本节后学会总结、归纳的方法，使所学的知识系统化、网络化.‎ ‎（3）充分发挥主体作用，培养自学能力.如金属的通性、合金等内容通过自学，不仅可以获得知识，更重要的是学会读书的方法，培养自学能力.‎ ‎（4）掌握图像题的解题技巧，如Al(OH)3两性的计算. ‎ ‎2.两性物质与物质的两性 两性物质指即能与酸反应，又能与碱作用生成盐和水的化合物，如Al2O3、ZnO、Zn（OH）2、Al(OH)3、氨基酸、蛋白质等。‎ 物质的两性，如强碱弱酸盐（NaHCO3、KHS、Na2HPO4等）弱酸弱碱盐（CH3COONH4、NH4HS）等，既能与强酸反应，又能与强碱作用，但只能说这种物质的性质有两性，不能将它们称为两性物质，因为这些化合物不是由本身直接电离出的H+和OH-参加反应，并且生成物不全是盐和水。‎ Al既能与酸作用，又能与强碱溶液反应，但不属于两性物质，也不能说它具有两性，因为Al与强碱溶液反应的本质是：2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑，Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O，两式相加为：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，由以上反应可知：Al不直接与NaOH溶液反应，Al仍然为金属元素。‎ Al(OH)3具有两性，是两性物质，可用电离平衡移动的原理来解释：Al(OH)3的电离方程式可表示如下：‎ AlO2-+H++H2O≒Al(OH)3≒Al3++3OH-‎ 其电离程度相当微弱，只有加入强酸（或强碱）时，大量的H+（或OH-）才能破坏Al(OH)3的电离平衡，使平衡向右（或左）移动，生成铝盐（或偏铝酸盐），所以Al(OH)3即具有碱性，又具有酸性。当加入弱酸或弱碱时，因H+（或OH-）浓度太小，不能使上述平衡移动，因此Al(OH)3只溶于强酸或强碱，而不溶于弱酸或弱碱（如碳酸、氨水）。‎ Al3+只能在酸性溶液中大量存在，如AlCl3、Al2(SO4)3溶液均是酸性溶液；铝元素在碱性溶液中能以AlO2-离子大量存在，所以AlO2-与OH-、Al3+与H+ 不能大量共存，AlO2-与Al3+也不能大量共存，其离子方程式是：Al3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3↓。‎ ‎3．试剂的滴加顺序不同产生的现象不同 ‎（1）NaOH和AlCl3‎ 向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液，先出现白色沉淀后消失： Al3++3OH-=Al(OH)3 ↓ Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O 向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液，开始无现象后出现白色沉淀： Al3++4OH-= AlO2-+2H2O Al3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3↓‎ ‎（2）NaAlO2和盐酸 向NaAlO2溶液中滴加盐酸，先出现白色沉淀后消失：‎ NaAlO2+HCl+H2O= Al(OH)3↓+NaCl Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O 向盐酸中滴加NaAlO2溶液，开始无现象后出现白色沉淀：‎ ‎4HCl+NaAlO2= NaCl+AlCl3+2H2O AlCl3+3NaAlO2+6H2O=4Al(OH)3↓+3NaCl ‎(3)Na2CO3和盐酸 向Na2CO3溶液中滴加盐酸，开始无现象，后产生气泡 Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3 NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑‎ 向盐酸中滴加Na2CO3溶液，立即产生气泡 Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑‎ 四、合金与复盐 ‎ 1．合金的组成成份，可以是不同的金属，也可以是金属和非金属，不要望文生义，把合金理解为只是金属与金属的熔合，从而使合金的外延变窄。一般来说，合金的硬度一般比它的各成份金属的大，如硬铝（含少量的Cu、Mg、Mn、Si等）；合金的熔点比它的各成份金属的熔点都低，如K～Na合金可以作原子反应堆的导热剂；又如做保险丝材料的“伍德合金”，是锡、铋、镉、铅按1：4：1：2质量比组成的合金，熔点仅为‎67℃‎，比水的沸点还低，因此，当电路上电流过大，电线发热到‎70℃‎左右，保除丝即可熔化，自动切断电路，保证电路安全。‎ 合金可以分为三种类型：‎ ‎（1）金属固熔体：这是一种金属均匀地分布在另一种金属内形成的复合体，是固态溶液。如黄铜（67％Cu、33%Zn），银与金的合金都是金属固溶体。‎ ‎（2）金属互化物：金属与金属之间形成的化合物。其组成有的是固定不变的，如铜化锌（ZnCu）、碳化铁（Fe‎3C）等，有的是可变的，如铜锡合金就有Cu5Sn、Cu31Sn8、Cu3Sn等多种不同组成。金属互化物不能用通常的化合价来解释。‎ ‎（3）机械混合物：其晶体由两种或两种以上的晶体结构混合而成的，每一小晶体中只有一种金属。同前两类合金不同，机械混合物的组成是非均一的。钢、生铁、青铜等属于这一类合金。‎ 从以上介绍可以看出笼统的说合金是混合物还是化合物都是不合适的。‎ ‎2.复盐可以看作是两种简单的盐复合而成的，但复盐属于纯净物，复盐与普通正盐或酸式盐的区别在于复盐电离时，可以电离出两种不同的金属离子（或一种是铵根离子）。‎ 例如：KAl(SO4)2=K++Al3++2SO42- (两种金属离子)‎ 明矾〖KAl(SO4)2·12H2O〗、光卤石〖KCl·MgCl2·6H2O〗等均为复盐。‎ 络盐：指含有络离子的盐类，象Na3AlF6，[Ag(NH3)2]OH等，络盐中络离子在溶液中十分稳定，很难电离。如：Na3AlF6=3Na++AlF6-,这是络盐与复盐的明显区别。‎ ‎3.明矾是一种净水剂，明矾溶于水后Al3+能与水反应：‎ Al3++3H2O≒Al(OH)3+3H+‎ 有胶状Al(OH)3沉淀生成，可以吸附水中悬浮的杂质，而不能除去溶解在水中的物质。‎ 矾是一价金属（M+）或铵根离子（NH4+）和三价金属（M3+）硫酸盐的含水复盐的总称。它的种类很多，其通式为（M2SO4·M2(SO4)3·24H2O）,例如：明矾K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O,铁铵矾（NH4）2SO4·Fe2(SO4)3·24H2O等。习惯上把某些含有结晶水的硫酸盐也称为矾，如胆矾（CuSO4·5H2O），绿矾（FeSO4·7H2O）等，它们不属于真正的矾，完全是人们的习惯称呼。‎ ‎3．例题精讲 例1 下列叙述中，正确的是：‎ A：某物质中只含有一种元素，该物质一定是纯净物。B：某晶体中含有阳离子，则必定含有阴离子。‎ C：金属晶体的自由电子属整个晶体所共有。‎ D:金属晶体发生形变时其内部金属离子与自由电子的相互作用消失了。‎ 解析：由同素异形体（如金刚石、石墨）组成的混合物中只含有一种元素，故A的叙述是错误的；在金属晶体中含有金属阳离子却不含有阴离子，故B的叙述是错误的；金属虽发生形变，只是“各层之间发生了相对的滑动”，但不致断裂，就是因为“金属离子和自由电子之间较强的相互作用仍然存在”，故B的叙述也同样是错误的，所以只有C项是正确的，应选C。‎ 例2 下列金属晶体中，金属离子和自由电子的相互作用最弱的是：‎ A:钠 B:钾 C:镁 D:铝 解析：钠、镁、铝属于同一周期，在同一周期中，从左到右，“作用”增强，故钠、镁、铝中，“钠”最弱；在同一主族中，从上到下，“作用”减弱，钠和钾同属碱金属元素，钾在钠的下方，“作用”不如钠，故选B。‎ 例3.下列各组物质中，按熔点由低到高排列正确的是 （ ）‎ A.O2、I2、Hg B.CO2、KCl、SiO‎2 C.Na、K、Rb D.SiC、NaCl、SO2‎ 解析：本题主要考查离子晶体、原子晶体、分子晶体、金属晶体四类典型晶体熔点的关系。一般的分子晶体的熔点低于金属晶体与离子晶体，这两种晶体的熔点又低于原子晶体。同一类型晶体间，其微粒之间的作用力越强，熔点越高。A组中O2、I2、Hg常温下分别是气体、固体和液体，所以熔点应为O2K>Rb，C不符合题意。D中SiC、NaCl、SO2分别属于原子晶体、离子晶体和分子晶体，它们的熔点为SiC>NaCl>SO2。‎ 故选B。‎ 例4 将相同质量的镁条分别在①氧气中②空气中③氮气中④二氧化碳中完全燃烧，燃烧后所得固体产物的质量由小到大的顺序是 （ ）‎ A.②①③④ B.④①②③ C.③②①④ D.③①②④‎ ‎[思路]: 本题考查Mg在O2、N2、CO2中燃烧的反应以及定量分析问题的能力,只要能利用质量守恒定律,逐一分析其质量关系,即可解题。‎ ‎[解析]： Mg在氧气中：2Mg+O2 = 2MgO Mg在氮气中：2Mg+O2 = 2MgO（主） 3Mg+N2 = Mg3N2（微量）‎ Mg在二氧化碳中：2Mg+CO2 = 2MgO+C 依元素守恒法，1mol Mg燃烧生成1mol MgO，质量增加‎16g；1mol Mg燃烧生成1/3mol Mg3N2，质量增加28/3g；1molMg在二氧化碳中燃烧，固体产物分别为1/2mol在C和1mol的MgO，质量增加‎6g+‎16g=‎22g。因此，相同质量的镁粉若分别在上述气体中燃烧，所得固体产物的质量的大小关系是在二氧化碳中燃烧最大，应选C。‎ ‎[注意]：Mg在二氧化碳中燃烧时，不存在2Mg+CO2 = 2MgO+C的反应，这是因为在空气中的主要成分是N2和O2，只含微量的CO2，O2的氧化性远强于CO2，所以存在过量O2的条件下，不可能发生与CO2的反应（即使假定发生了此反应，生成的C也会继续与O2反应生成CO2，最终结果也相当于没反应）。‎ 例5、如何用化学方法除去下列物质中的杂质，写出有关的化学方程式：‎ ‎（1）铝中含少量的镁 （2）镁中含少量的铝 ‎[思路]：提纯物质主要应考虑：①利用被提纯物质与杂质的不同化学性质，②所加试剂最好只与杂质作用，不改变被提纯的物质，③不要引入新杂质，④反应较快，操作方便，被提纯物质易于分离出来。‎ ‎[解析]本题所给物质为金属混合物，主要从金属活泼性来考虑。（1）中的镁比铝活泼，可利用金属与盐的转换反应除杂。（2）中的铝能与强碱溶液反应，镁不能，可选用强碱溶液作试剂。‎ 答案：（1）将混合物加入足量的氯化铝溶液中，充分反应后过滤。‎ ‎3Mg+2AlCl3=3MgCl2+3Al ‎(2) 将混合物加入足量的氢氧化钠溶液中，充分反应后过滤。‎ ‎2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑‎ 例6.若镁粉着火，请注意不要用泡沫灭火器灭火，也不要用干粉灭火器灭火。简述理由（提示：泡沫灭火器产生CO2和H2O等，干粉灭火器中含NaHCO3）。‎ ‎[思路]：本题应从Mg活泼的化学性质入手。‎ ‎[解析]:在泡沫灭火器喷射出CO2和H2O的混合物时，Mg可与CO2和H2O反应，会促进燃烧，事与愿违。‎ ‎2Mg+CO2 = 2MgO+C Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑ 2H2+O2=2H2O 干粉灭火器中：2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O,Mg仍在CO2中燃烧，所以不能使用。‎ 例7：等物质的量的钠、镁、铝分别与‎1L1mol/L的盐酸作用产生氢气，可出现下列四种情况：①Na＜Mg＜Al;②Na＜Mg=Al;③Na=Mg=Al;④Na＞Mg=Al.讨讨论上述四种情况所需金属的物质的量分别在何范围?‎ ‎[思路]：本题可用分段讨论的方法，但比较繁琐，用作图法则方便快捷.‎ ‎[解析]‎ ‎:化学反应中，反应物与生成物的量通常成线性关系，作图时可利用特殊点(如刚开始反应，恰好完全反应等)画出投入金属量与产生氢气量的关系图，各种情况一目了然.‎ ‎ ‎ 根据Na～H+～ H2 Mg～2H+～H2‎ Al～3H+～ H2‎ 对于Na:起点O(0，0)，盐酸恰好完全反应时为A点(1，1/2 )；‎ 对于Mg:起点O(0，0)，盐酸恰好完全反应时为B点( 1/2、1/2 )；‎ 对于Al：起点O(0，0)，盐酸恰好完全反应时为C点(1/3 ，1/2 )‎ 显然，当n＜1/2 时，Na＜Mg＜Al 当 1/2≤n＜1时，Na＜Mg=Al 当n=1时，Na=Mg=Al 当n＞1时，Na＞Mg=Al.‎ 参考答案：①n＜1/2 ② 1/2≤n＜1‎ ‎③n=1 ④n＞1‎ 例8下列各组离子在溶液中可以大量共存，且加入氨水后也不产生沉淀的是 （ ）‎ A.Na+ Ba2+ Cl- SO42- B.K+ AlO2- NO3- ‎OH-‎ C.H+ NH4+ Al3+ SO42- D.H+ Cl- CH3COO- NO3-‎ ‎[思路]：离子共存问题，一直是高考的“热点”。解决这类问题，只要考虑两大方面即可：（1）能否发生复分解反应，（2）能否发生氧化还原反应。若两类反应均不发生，则可共存。‎ ‎[解析]:Al3+只能存在于酸性条件下，故C可共存，但加入氨水后可生成Al(OH)3沉淀，且不溶于溶液中铵盐；AlO2-存在于碱性环境中，加入氨水后不会产生沉淀；A答案中Ba2+、SO42-不共存，而D中的H+ 和CH3COO-不能共存。故选B。‎ 例9.下列离子方程式正确的是 （ ）‎ A.稀硫酸与氢氧化钡溶液反应 H++SO42-+Ba2++OH-=BaSO4↓+H2O B.硫酸铝溶液中滴入氨水 Al3++3OH-=Al(OH)3 ↓‎ C.碳酸氢镁溶液中加入氢氧化钠溶液 Mg2++2HCO3-+4OH-=Mg(OH)2↓+CO32-+2H2O D.硝酸铝溶液中滴加少量的氢氧化钠溶液 Al3++3OH-=Al(OH)3 ↓‎ ‎[思路与解析]：A式错在若一种物质中有两种或两种以上的离子参加反应，必须维持在原物质中的微粒数比，在稀硫酸中1个SO42-离子对应两个H+离子，在氢氧化钡中1个Ba2+对应2个OH-离子，故该反应的离子方程式为：‎ ‎2H++SO42-+Ba2++2OH-=BaSO4↓+2H2O B项中氨水（NH3·H2O）为一元弱碱，是弱电解质，应该保留分子式，故该反应的离子方程式为：Al3++3 NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+‎ C项中的碳酸氢镁属易溶且易电离的物质，它与NaOH溶液反应，属酸式盐与碱的反应。变成的是正盐MgCO3，而Mg2+和OH-结合生成的Mg(OH)2因其溶解度较MgCO3低的多，根据离子反应总是向着离子减少的方向进行的规律，Mg2+变成Mg(OH)2而不会生成MgCO3，该离子方程式是正确的。‎ D项在过量的硝酸铝溶液中滴加少量的NaOH溶液，生成的Al(OH)3沉淀不会溶解，故该离子方程式是正确的。‎ 故选C、D。‎ 例10 ‎ 今有铝、稀硫酸和氢氧化钠溶液为原料，在实验室制备一定量的氢氧化铝。可分别采用如下化学方程式所表示的两种方法：‎ ‎①2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑ Al2(SO4)3+6NaOH=2Al(OH)3↓+3Na2SO4‎ ‎②2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ 2NaAlO2+2H2O+H2SO4=2Al(OH)3↓+Na2SO4‎ ‎（1）上述那一种方法比较节约试剂？（提示：试从每生产2molAl(OH)3所耗费的试剂用量给予说明）‎ ‎（2）原料相同，请设计一种更为节约试剂的方法（以方程式表示，并说明其可以最节约试剂的根据）。‎ 思路与解析：（1）Al即可以跟稀硫酸，也可跟氢氧化钠溶液反应放出氢气。反应后如果再以H2SO4或NaOH溶液处理，实际上是调控pH，使之得到Al(OH)3，达到制备的目的。先用酸，后用碱，还是先用碱，后用酸，都是可行的，但是耗用的酸、碱用量却不同。同样是制备2molAl(OH)3，前法需2molAl、3molH2SO4、6molNaOH；后法只需2molAl、1molH2SO4、2molNaOH，显然，后法较前法节约了酸、碱试剂。‎ ‎（2）仔细观察第一种方法，它第一步生成的是Al2(SO4)3，略有酸性，所以要用较多的NaOH。第二种方法生成的是NaAlO2，略有碱性，所以要用较多的硫酸。因此，设想是否能用略有酸性的Al2(SO4)3和略有碱性的NaAlO2自己中和呢？联合两法可设计出第三种方法。‎ ‎2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑ 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑‎ Al2(SO4)3+6NaAlO2+12H2O=8Al(OH)3↓+3Na2SO4‎ 相当于制备2molAl(OH)3需要的原料为2molAl、0.75molH2SO4、1.5molNaOH,确实节约了试剂。‎ 例11：某复盐的化学式AxB(ED4)y·z H2O,已知x、y、z均为正整数，且x+y+z=10，用该晶体完成下列实验：①称取晶体‎40.2g，加热至质量不再改变，质量减少了‎10.8g，②将剩余固体溶于水，配成200mL溶液，取出20mL，向其中加入过量的Ba(OH)2溶液，ED4离子和B离子完全沉淀，经测定为‎5.24g，③将沉淀物加到足量的盐酸中，固体质量又减少了‎0.580g。‎ 试通过计算和推理回答A、B是何种元素及晶体的化学式。‎ ‎[思路]：所谓复盐，即含有两种或两种以上的金属离子（含NH4+ ）和一种酸根离子的盐。题设复盐的化学式为AxB(ED4)y·z H2O，显然A、B为简单金属离子；ED4离子和B离子与过量的Ba(OH)2溶液反应得到两种沉淀物，显然是阴离子ED4离子与Ba2+ 结合得一沉淀，阳离子B离子与OH-结合得一沉淀，且可溶于盐酸的必为B离子与OH-结合得到的金属B的难溶氢氧化物，另一不溶于盐酸的必为ED4离子与Ba2+ 结合得到的难溶性钡盐，而且从阴离子的形式使我们想起了SO42-，即初步确认难溶性钡盐为BaSO4。‎ ‎[解析]：这类问题的解决，一般还要辅之于定量的计算，由题给实验数据，在‎4.02g复盐中：‎ 结晶水的物质的量为：‎10.8g÷‎18g/mol=0.600mol 初步确认的SO42-的物质的量为：｛（‎5.24g-0.580g）÷‎233g/mol｝×200mL/20mL=0.200mol 这样，该复盐中y：z=0.200：0.600=1：3‎ 这就找到了解决问题的突破口，因为有了y：z=1：3，加之题给x+y+z=10，就创造了利用数学手段，结合化学意义进行讨论进而确认的机会。讨论：‎ 当y=1时，z=3，则x=6，依该结论，则该复盐的化学式当初步确定为A6B(ED4)·3H2O，这显然与化合价法则相矛盾。原假设不能成立。‎ 当y=2时，z=6，则x=2，依该结论，则该复盐的化学式当初步确定为A2B(ED4)2·6H2O，且可能成立的情况必然为A为+1价，则B必为+2价。依上述推论推得的‎40.2g中含结晶水0.600mol，则含A为0.200mol、B为0.100mol，可知生成金属B的氢氧化物的化学式为B（OH）2,且其摩尔质量为：‎ ‎（‎0.58g×200mL/20mL）/0.100mol=‎58.0g/mol 易得金属B的相对原子质量为58.0-17.0×2=24.0，显然B元素为Mg。‎40.2g复盐中A元素的质量为：‎ ‎40.2g-10.8g-96g‎/mol×0.2mol‎-2.4g=‎‎7.80g 金属A的摩尔质量为：‎7.80g÷0.2mol=‎39.0g/mol,所以A元素为K元素。‎ 这样复盐的化学式是K2Mg(SO4)2·6H2O。‎ 例12.向已知含有Zn2+的溶液中滴加氨水，有白色沉淀Zn(OH)2生成，继续滴加氨水使其过量，沉淀溶解，生成了[Zn(NH3)4](OH)2。此外Zn(OH)2即可溶于盐酸，又可溶于NaOH溶液，生成ZnO22-,所以Zn(OH)2是一种两性氢氧化物。‎ 现有四种离子，每组有两种金属离子。请各选一种试剂，将它们两者分开。可供选择的试剂有：‎ A.硫酸 B.盐酸 C.硝酸 D.氢氧化钠溶液 E.氨水 ‎ 根据上述内容填写下表：‎ 离子组 选用试剂代号 沉淀物化学式 保留在溶液中的离子 ‎①Zn2+和Al3+‎ ‎②Zn2+和Mg2+‎ ‎③Zn2+和Ba2+‎ ‎④Mg2+和Al3+‎ ‎[思路]：本题给出的知识性信息是Zn(OH)2两性和可生成溶于水的[Zn(NH3)4](OH)2。运用它们的化学性质，选择适当的试剂加以分离。‎ ‎[解析]：①Zn2+和Al3+的分离：由于Al(OH)3和Zn(OH)2均为两性氢氧化物，不能用酸碱加以区分，但是Zn2+可与过量的氨水反应，生成Zn(NH3)42+，Al3+无此性质，可选用氨水（E）为试剂，生成沉淀Al(OH)3，留在溶液中的为Zn(NH3)42+。‎ ‎②Zn2+和Mg2+的分离：因Zn(OH)2为两性氢氧化物，Mg(OH)2无两性且为难溶于水的沉淀，可选用NaOH（D）为试剂。沉淀为Mg(OH)2，留在溶液中的离子为：ZnO22-。‎ ‎③Zn2+和Ba2+的分离：由于BaSO4难溶于水且不溶于酸，而ZnSO4则能溶于水，可选用H2SO4（A）为试剂。沉淀为BaSO4，保留在溶液中的离子为Zn2+。‎ ‎④Mg2+和Al3+的分离：Al(OH)3有两性，能溶于过量的NaOH溶液中，Mg(OH)2无两性且为难溶于水的沉淀，可选用NaOH（D）为试剂。沉淀为Mg(OH)2，留在溶液中的离子为：AlO2-。‎ ‎4．实战演练 一、选择题 ‎1.将一定质量的Mg、Zn、Al混合物与足量稀H2SO4反应，生成H2 ‎2.8 L(标准状况)，原混合物中的质量可能是 A‎.2 g B‎.14 g C‎.8 g D‎.10 g ‎2.将某物质的量的镁和铝相混合，取等质量的该混合物四份，分别加到足量的下列溶液中，充分反应后，放出氢气最多的是 A.3 mol·L－1 HClB.4 mol·L－1的HNO3C.8 mol·L－1 NaOHD.18 mol·L－1 H2SO4 ‎3.人的纯净的胃液是一种强酸性液体，pH在0.9～1.5左右，氢氧化铝是一种治疗胃液过多的胃药的主要成分，目前这种胃药已不常用，原因主要是 A.长期摄入铝元素不利于人体健康B.它不能中和胃液C.它不易溶于胃液D.它的疗效太差 ‎4.下列气体逐渐通入NaAlO2溶液中，开始时产生沉淀，继续通入气体时沉淀又溶解，该气体是 A.NO2 B.NO C.CO2 D.H2S ‎5.在硝酸铝和硝酸镁的混合溶液中，逐滴加入稀氢氧化钠溶液，直至过量。下列表示氢氧化钠加入量(ｘ)与溶液中沉淀物的量（ｙ）的关系示意图中正确的是 ‎6.在氯化镁和硫酸镁的混合液中，若Mg2＋与Cl－的物质的量浓度之比为4∶3时，下列判断正确的是 A.溶液中Mg2＋与SO的物质的量浓度相等B.溶液中Mg2＋与SO物质的量浓度之比为5∶8 C.溶液中Mg2＋与SO物质的量浓度之比为8∶5D.溶液中氯化镁和硫酸镁物质的量相等 ‎7.将AlCl3溶液和NaOH溶液等体积混合得到的沉淀物和溶液中所含铝元素的质量相等，则原AlCl3溶液和NaOH溶液物质的量浓度之比可能是 A.2∶3 B.1∶3 C.1∶4 D.2∶7 ‎8.ｍ ｇ钠、铝混合物，放入n ｇ水中，反应停止后，仍有不溶物a ｇ，则溶液中溶质为 A．NaOH B．NaAlO2C．NaOH和NaAlO2Ｄ．无法确定 ‎9.将铝粉放入烧碱溶液中，若反应过程中有1．5　mol电子发生转移，则参加反应的水为 A．9　ｇ B．18　ｇ C．0．5　mol D． mol ‎10.将物质X逐渐加入Y溶液中，生成沉淀物质的量n2与所加X的物质的量n1的关系如图所示。符合图示情况的是 A B C D X NaOH AlCl3‎ HCl NaAlO2‎ Y AlCl3‎ NaOH NaAlO2‎ HCl 二、非选择题（共50分） ‎11.(12分)在50　ｍL　b　mol·L－1 AlCl3溶液中加入50　ｍL　a　mol·L－1　NaOH溶液。‎ ‎(1)当a≤3b时，生成Al（OH）3沉淀的物质的量为 。 ‎(2)当a、b满足 条件时，先有沉淀，后又有部分沉淀溶解，此时Al（OH）3的质量为 ｇ。‎ ‎12.(12分)今用铝、稀硫酸和氢氧化钠溶液为原料，在实验室制备一定量的氢氧化铝。可分别采用如下化学方程式所表示的两种方法： ‎①2Al＋3H2SO4===Al2（SO4）3＋3H2↑ Al2（SO4）3＋6NaOH===2Al（OH）3↓＋3Na2SO4 ‎②2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ ‎2NaAlO2＋H2SO4＋2H2O===2Al（OH）3↓＋Na2SO4 ‎(1)上述哪一种方法比较节约试剂?［提示：试从每生产2　mol　Al（OH）3所耗费的试剂用量予以说明］ (2)原料相同，请设计一种更为节约试剂的方法(以方程式表示，并说明其可以最节约试剂的根据)。 ‎13.(10分)镁是一种很活泼的金属，常用作脱硫剂、脱氧剂。在电子工业中利用镁制取硅的反应为： ‎2Mg＋SiO22MgO＋Si 同时有副反应发生：2Mg＋SiMg2Si Mg2Si遇盐酸迅速反应生成SiH4(硅烷）。 SiH4在常温下是一种不稳定、易分解的气体。 ‎（1）图（甲）是进行Mg与SiO2反应的实验装置。 Ⅰ.由于O2的存在对该实验有较大影响，实验中应通入X气体作为保护气。X气体应选用①CO2、②N2、③H2中的 。‎ Ⅱ.实验开始时，必须先通入X的气体，再接通电源加热反应物，其理由是 ；当反应引发后，切断电源，反应能继续进行，其原因是 。‎ Ⅲ.反应结束时，待冷却至常温后，关闭K，从分液漏斗处加入稀盐酸，可观察到导管口a处有闪亮的火星。据此现象可推知 在空气中能自燃。 ‎（2）图（乙）所示装置进行的实验如下：先关闭K，使A中反应进行；加热玻璃管C，可观察到C管中发出耀眼白光，产生白烟，管壁上附着有淡黄色物质。实验完成后，将C管中固体全部加入盐酸中，有臭鸡蛋气味的气体生成。 Ⅰ.C中的Mg应放在不锈钢垫片上而不能直接接触管壁，这是因为 。‎ Ⅱ.停止实验时，先打开K，再停止滴加浓硫酸并熄灭酒精灯。橡胶气胆B在实验中的作用是 。‎ Ⅲ.C中全部反应产物有 、 、 。（填化学式） ‎14.(8分)有铝粉和四氧化三铁组成的铝热剂，在隔绝空气的条件下灼烧，使之充分反应。将所得混合物研细并分成两等份，分别投入过量的烧碱溶液和盐酸中。充分反应后，前者消耗ｍ　mol　NaOH，放出气体0．‎336　‎L；后者消耗n　mol　HCl，放出气体V L。若将等质量的这种铝热剂中的铝粉与足量的稀硫酸作用，可得3．‎36　‎L气体(气体体积均在标准状况下测定。)求： ‎(1)该铝热剂的质量分数。 ‎(2)ｍ、ｎ、Ｖ的值。‎ ‎15.(8分)在标准状况下进行甲、乙、丙三组实验，三组各取30　ｍL同浓度的盐酸溶液，加入同一种镁铝合金粉末，产生气体，有关数据列表如下： 实验序号 甲 乙 丙 合金质量(ｍｇ)‎ ‎255‎ ‎385‎ ‎459‎ 生成气体体积（ｍL）‎ ‎280‎ ‎336‎ ‎336‎ ‎(1)甲组实验中，盐酸 (填“过量”“适量”或“不足量”)，理由是 。乙组实验中，盐酸 (填“过量”“适量”或“不足量”)，理由是 。要算出盐酸的物质的量浓度，题中可作计算依据的数据是 ，求得的盐酸的物质的量浓度为 。‎ ‎(2)求合金中Mg、Al的物质的量之比，题中可作计算依据的数据是 ，求得的Mg、Al的物质的量之比为 。‎ ‎(3)在丙组实验之后，向容器中加入1　mol·L－1的氢氧化钠溶液，能使合金中的铝恰好溶解，不形成含铝的沉淀，并使Mg2＋刚好沉淀完全，再过滤出不溶固体，求滤液中各溶质的物质的量和所加入氢氧化钠溶液的体积(写计算过程)。‎ 附参考答案 一、1.C ‎2.解析：镁、铝不能与HNO3、浓H2SO4反应产生H2；Mg不与NaOH反应，Al能；Mg,Al都能与盐酸反应产生H2。 答案：A ‎3.A 4.A 5.C 6.C 7.AD 8.B 9.AC 10.C 二、11.（1）a mol (2)3b＜a＜4b (15.6b－‎3.9a)‎ ‎12.(1)方法②比方法①更节约试剂。 ‎(2)2Ａl＋3H2SO4===Ａl2（SO4）3＋3H2↑ ‎2Ａl＋2NaOH＋2H2O===2NaＡlO2＋3H2↑ Ａl2（SO4）3＋6NaＡlO2＋１2H2O===8Ａl（OH）3↓＋3Na2SO4 相当于制备2molＡl（OH）3所用原料为2mol　Ａl、mol　H2SO4、１．5　mol　NaOH，确实节约了试剂。‎ ‎13.（1）Ⅰ.③ Ⅱ.防止加热条件下H2与空气混合爆炸 Mg与SiO2的反应是放热反应 Ⅲ.SiH4 ‎(2)Ⅰ.同在加热条件下，Mg能与玻璃中的SiO2反应 Ⅱ.防止C管降温时因气体压强减小，而引起D中溶液倒流 Ⅲ.MgO S MgS ‎14.(1)Al:27.95% Fe3O4:72.05% ‎(2)m=0.05 mol n=0.24 mol V=‎1.344 L ‎15.(1)过量 因为乙组所用合金量比甲组多，产生H2也多，说明甲组中HCl未反应完 不足量 因为甲组255　ｇ合金生成H2　280　ｍＬ，每克合金生成H2：ｍＬ。若乙组中合金耗尽，应生成H2：×385＝423　ｍＬ，实际只生成336　ｍＬ，所以盐酸不足量 盐酸30　ｍＬ、气体336　ｍＬ １　mol·Ｌ－1 ‎(2)合金255　ｍｇ，气体280　ｍＬ １∶1 ‎(3)滤液中溶质为NaCl，NaＡlO2 设丙组中Ｍｇ、Ａl的物质的量均为ｘ 则24ｘ＋27ｘ＝0．459 ｘ＝0．009　mol 根据Cl元素守恒：ｎ（NaCl）＝ｎ（HCl）＝１×0．03＝0．03　mol 根据Ａl元素守恒：ｎ（NaＡlO2）＝ｎ（Ａl）＝0．009　mol 由Na元素守恒：ｎ（NaOH）＝ｎ（NaCl）＋ｎ（NaＡlO2）＝0．03＋0．009＝0．039　mol V（NaOH）＝＝0．039　Ｌ＝39　ｍＬ 考点37铁和铁的化合物 ‎1．复习重点 ‎1．铁单质的化学性质 ‎2．铁的重要化合物的氧化还原性；‎ ‎3．Fe(Ⅱ）、Fe(Ⅲ)的相互转化是高考的热点。‎ ‎2．难点聚焦 一、铁的结构和性质 1. 铁是26号元素，位于第四周期第Ⅷ族，属于过渡元素。‎ 原子结构示意图：‎ 主要化合价：+2，+3‎ ‎2.铁在金属的分类中属于黑色金属，重金属，常见金属。纯净的铁是光亮的银白色金属，密度为‎7.86g/㎝3,熔沸点高，有较好的导电、传热性，能被磁铁吸引，也能被磁化。还原铁粉为黑色粉末。‎ ‎3.铁是较活泼的金属元素，在金属活动性顺序表中排在氢的前面。‎ ‎①跟非金属反应： 点燃 点燃 △‎ ‎ 3Fe+2O2 == Fe3O4 2Fe+3Cl2 ==2FeCl3 Fe+S= ‎FeS ‎ Fe+I2= FeI2‎ ‎②跟水反应： 3Fe+4H2O= Fe3O4+4H2↑‎ ‎③跟酸作用：Fe+2H+=Fe2++H2↑(遇冷浓硝酸、浓硫酸钝化；与氧化性酸反应不产生H2，且氧化性酸过量时生成Fe3+)‎ ‎④与部分盐溶液反应：Fe+Cu2+=Fe2++Cu Fe+2Fe3+=3Fe2+‎ ‎3.生铁与钢的比较 铁的合金 生铁 钢 含碳量 ‎2%～4.3%‎ ‎0.03%～2%‎ 其它杂质 含硅、锰、硫、磷较多 含硅、锰少量，硫和磷几乎没有 机械性能 硬而脆、无韧性 硬而韧、有弹性 机械加工 可铸不可锻 可铸、可锻、可压延 ‎4.炼铁和炼钢的比较 炼铁 炼钢 原料 铁矿石、焦炭、石灰石、空气 生铁、空气（或纯氧、氧化铁）、生石灰、脱氧剂 化学原理 在高温下用还原剂从铁矿石里还原出来 在高温下用氧化剂把生铁里过多的碳和其它氧化为气体或炉清除去 主 要 反 应 ‎①还原剂的生成 C+O2CO2‎ CO2+C2CO ‎②铁的还原 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2‎ ‎③炉渣的生成 CaCO3CaO+CO2‎ CaO+SiO2CaSiO3‎ ‎①氧化：2Fe+O22FeO FeO氧化铁水里的Si、Mn、C等。如C+FeO Fe+CO ‎②造渣：生成的硅锰氧化物得铁水里的硫、磷跟造渣材料反应形成炉渣排出。‎ ‎③脱氧，并调整Mn、Si含量 ‎2FeO+Si2Fe+SiO2‎ 主要设备 高炉 转炉 ‎ 1.过渡元素位于周期表中中部从ⅢB～Ⅱ B族十个纵行，分属于第四周期至第七周期。过渡元素都是金属，又叫过渡金属。‎ 过渡金属的密度一般比较大，熔沸点较高，有较高的硬度、较好的延展性和机械加工性能，较好的导电、导热性能和耐腐蚀性能。‎ 过渡元素的原子最外层电子数不超过两个，在化学反应中，最外层和次外层都容易失去电子，因此过渡元素有可变化合价。所以当Fe与弱氧化剂反应时，只失去最外层上的2个电子，形成Fe2+；当Fe与强氧化剂反应时，还能进一步失去次外层上的一个电子，形成Fe3+。这就是铁在其化合物中通常显+2价或+3价的原因。则Fe发生化学反应能得到+2价还是+3价，需看参加反应的氧化剂的强弱，有时还要看反应物的量之间的关系。‎ 例如：①铁在O2中燃烧的，一定要在集气瓶低留有少量的水或一层沙子，防止瓶子被炸裂；②Fe与S反应中Fe只能失去其最外层的2个电子而变成+2价，反应开始后撤去酒精灯，反应可以继续进行，说明反应放热；③Fe在Cl2中燃烧时不但能失去最外层的2个电子，而且还可失去次外层的1个电子后成+3价，说明氧化性Cl2>S；④在高温时能与C、P、Si等化合。‎ ‎2.铁的合金 一般地说，含碳量在2%～4.3%的铁的合金叫做生铁。生铁里除含碳外，还含有硅、锰以及少量的硫、磷等，它可铸不可煅。根据碳的存在形式可分为炼钢生铁、铸造生铁和球墨铸铁等几种。‎ 一般地说，含碳量在0.03%～2%的铁的合金叫做钢。钢坚硬有韧性、弹性，可以锻打、‎ 压延，也可以铸造。‎ 钢的分类方法很多，如果按化学成分分类，钢可以分为碳素钢和合金钢两大类。碳素钢就是普通的钢。合金钢也叫特种钢，是在碳素钢是适当地加入一种或几种，如锰、铬、镍、钨、铜等合金元素而制成的。合金元素使合金钢具有各种不同的特殊性能。‎ ‎3.炼铁 ‎(1)反应原理：利用氧化——还原反应，在高温下，用还原剂(主要是CO)把铁从铁矿石里还原出来。‎ ‎(2)原料：铁矿石、焦炭、石灰石和空气 ‎(3)设备：高炉 ‎(4)生产过程 ‎①还原剂的生成 C+O2 CO2 CO2+C 2CO ‎②铁矿石还原成铁 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2↑‎ ‎③除脉石、炉渣的形成 CaCO3CaO+CO2↑‎ SiO2+CaOCaSiO3‎ ‎4.炼钢 ‎(1)设备：氧气顶吹转炉 ‎(2)主要原料：炼钢生铁、生石灰、氧气。‎ ‎(3)反应原理：利用氧化还原反应，在高温下，用氧化剂把生铁中过多的碳和其它杂质氧化为气体或炉渣除去。‎ ‎(4)炼钢时的主要反应：‎ ‎①氧化剂的生成，热能的来源 2Fe+O22FeO ‎②降低碳的含量 C+FeOCO+Fe ‎③除去S、P等杂质 ‎④加硅铁、锰铁、铝除剩余FeO——脱氧 ‎2FeO+Si2Fe+SiO2‎ 二、铁的氧化物和氢氧化物 ‎1.铁的氧化物的比较 铁的氧 化物 FeO Fe2O3‎ Fe3O4‎ 俗称 铁红 磁性氧化铁 色、态 黑色粉末 黑色晶体 红棕色粉末 铁的价态 ‎+2‎ ‎+3‎ ‎+2、+3‎ 水溶性 难溶于水 稳定性 不稳定性 ‎6FeO+O2=2Fe3O4‎ 稳定 稳定 与酸的反应 FeO+2H+=Fe2++H2O Fe2O3+6H+=2Fe3+‎ ‎+3H2O Fe3O4+8H+=2Fe3++ Fe2++4H2O 与CO的反应 FexOy+yCO=xFe+yCO2‎ 制取 高温熔融，过量的铁与氧气反应 ‎2Fe+O2=2FeO Fe(OH)3的分解 ‎2Fe(OH)3=Fe2O3‎ ‎+3H2O 铁在氧气中燃烧 ‎3Fe+2O2=Fe3O4‎ ‎2.铁的氢氧化物的比较 Fe(OH)2‎ Fe(OH)3‎ 物理性质 白色，难溶于水的固体 红褐色，难溶于水的固体 化学性质 ‎（1）与非氧化性强酸反应 Fe(OH)2+2H+=Fe2++2H2O ‎(2)与氧化性酸反应 ‎3Fe(OH)2+10HNO3=3Fe(NO3)3+NO↑+8H2O ‎（3）空气中放置被氧化 ‎4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3‎ ‎（1）与酸反应 Fe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O ‎（2）受热分解 ‎2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O 制备 ‎①煮沸蒸馏水，赶走溶解的氧气②煮沸NaOH溶液，赶走溶解的氧气③配制FeSO4溶液，加少量的还原铁粉④用长滴管将NaOH溶液送入FeSO4溶液液面以下 Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓‎ 将NaOH溶液滴入Fe2(SO4)3溶液中 Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓‎ ‎ 1. Fe3O4是复杂的化合物，经研究证明，在Fe3O4晶体中有1/3的Fe是+2价，有2/3的Fe是+3价，可看成FeO·Fe2O3，实际应写成Fe(FeO2)2,即铁酸亚铁盐，不是一般的氧化物。‎ ‎2.Fe(OH)2和Fe(OH)3从溶液中析出的现象不同，前者是白色絮状沉淀，后者是红褐色沉淀。而Fe(OH)2极不稳定，易被氧化成Fe(OH)3，反应现象是：白色→灰绿色→红褐色。‎ 若要观察到白色的Fe(OH)2沉淀，需要创造以下条件：‎ ‎（1）排除亚铁盐溶液里的Fe3+离子，以免Fe3+离子直接与OH-结合生成Fe(OH)3。‎ ‎（2）尽量排除溶液中溶解的氧气（绝对排除是办不到的），以减慢生成的Fe(OH)2被氧化成Fe(OH)3的速度。‎ 反应要用新制备的亚铁盐溶液，并放入少量的铁以防止Fe3+离子产生。亚铁盐溶液与碱溶液在混合前分别加热以排除溶有的空气，然后，把碱溶液沿着试管壁加入盛亚铁盐溶液的试管中，或把滴管尖嘴直接插入液面下再加入碱溶液，可观察到白色絮状沉淀。‎ 三、Fe、Fe2+和Fe3+之间相互转化及检验 从Fe、Fe2+和Fe3+的结构可知:Fe只有还原性，Fe3+通常只有氧化性，Fe2+既具有氧化性又具有还原性。上述微粒通过跟一定的氧化剂或还原剂发生氧化还原反应，才能实现不同价态的铁相互转化，如下图（常称为铁三角）：‎ ‎ ‎ ‎ Fe ‎ ‎ Cl2 ‎ ‎ CO Fe3+ CO O2 ‎ ‎ Zn Cu2+ H2 HNO3 ‎ ‎ I-、I2、S Al KMnO4 ‎ ‎ Cl2、O2、HNO3、KMnO4、H2O2 ‎ ‎ Fe2+ Fe、Cu、I-、S2-、H2S Fe3+ ‎ ‎ （溶液为绿色） （溶液为棕黄色） ‎ ‎1.学习铁及其化合物的性质要注意：‎ ‎(1)抓价态：从铁元素三种价态的相互转化(铁三角关系)去认识铁及其化合物间的氧化—还原反应规律.‎ ‎(2)想属类：如铁是一种比较活泼的过渡金属，氧化亚铁、氧化铁为碱性氧化物，氢氧化亚铁、氢氧化铁为不溶性弱碱，氯化铁为强酸弱碱盐，由此去分析理解它们各自所具有的性质.‎ ‎2.铁元素的原子在化学反应中，当遇弱氧化剂(如S、H+、Cu2+、I2等)时，铁只能失去最外层的两个电子，而生成+2价铁的化合物，当遇到强氧化剂(如Cl2、Br2、HNO3等)时，铁原子可以再失去次外层上的一个电子而生成+3价铁的化合物.‎ ‎ 3.具体反应有：‎ ‎ （1）Fe2+→Fe3+‎ ‎ ①2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-（在亚铁盐溶液中通入氯气，溶液由浅绿色变为棕黄色）。‎ ‎②4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O（亚铁盐溶液在空气中容易变质，如绿矾露置于空气中则是：12FeSO4+3O2=4Fe2(SO4)3+2Fe2O3）‎ ‎③3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++2H2O+NO↑‎ ‎④5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++4H2O+Mn2+‎ 如在FeCl2溶液中滴加酸性KMnO4溶液，溶液由浅绿色变棕黄色，在酸性KMnO4溶液滴加FeCl2溶液，溶液由紫红变棕黄。‎ ‎⑤2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O ‎（2）Fe3+→Fe2+‎ ‎①2Fe3++S2+=2Fe2++S,如在FeCl3溶液中滴加适量的Na2S溶液,溶液变浑浊，滤去沉淀则滤液为浅绿色；如加入过量的Na2S溶液，，则又有黑色沉淀生成（FeS），向Fe3+溶液中通入H2S气体的离子方程式为：2Fe2++H2S=2Fe3++2H++S↓。‎ ‎②2Fe3++SO32－+2H2O=2Fe2++SO42-+2H+‎ ‎③2Fe3++Fe=3Fe2+,在FeSO3溶液中往往要加铁的原因是可以防止Fe2+被氧化为Fe3+。‎ ‎④2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,电路板的制作是利用FeCl3溶液与裸露的铜反应。‎ ‎⑤2Fe3++2I－=2Fe2++I2‎ ‎4.Fe2+和Fe3+的检验 ‎（1）Fe2+的检验：‎ 方法一：滴加KSCN溶液，无明显现象，再滴加新制氯水，溶液立即变红色。‎ 方法二：滴加NaOH溶液,生成白色絮状沉淀，该沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色。‎ ‎（2）Fe3+的检验：‎ 方法一：滴加KSCN溶液或NH4SCN溶液，溶液立即变为血红色。‎ 方法二：滴加NaOH溶液,出现红褐色沉淀。‎ ‎1.Fe2+和Fe3+的相互转化 Fe2+有还原性，高锰酸钾、重铬酸钾、过氧化氢等氧化剂能把它氧化成Fe3+：‎ MnO-4+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O ‎+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O H2O2+2Fe2++2H+=‎2F3++2H2O 在酸性溶液中，空气中的氧也能把Fe2+氧化：‎ ‎4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O 在碱性溶液中，Fe2+的还原性更强，它能把NO-3和NO-2还原成NH3，能把Cu2+还原成金属铜.Fe3+具有氧化性，它能把I-氧化成I2：‎ ‎2Fe3++2I-=2Fe2++I2‎ 在无线电工业上，常利用FeCl3溶液来刻蚀铜，制造印刷线路，它们反应的化学方程式是：‎ ‎2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+‎ 因此，铜在氯化铁溶液中能作还原剂，而FeCl3是氧化剂.‎ Fe3+在酸性溶液中容易被H2S、SnCl2等还原成Fe2+：‎ ‎2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+‎ ‎2F‎3++Sn2+=2Fe2++Sn4+‎ Fe3+还能被金属铁还原：‎ ‎2Fe3++Fe=3Fe2+‎ 在亚铁盐溶液中加入铁钉可防止Fe2+被氧化为Fe3+.‎ ‎2.Fe2+和Fe3+的颜色 Fe2+在水溶液中通常以水合离子［Fe(H2O)6］2+形式存在，呈淡绿色，并存在下列平衡：‎ ‎［Fe(H2O)6］2++H2O［Fe(H2O)5OH］++H2O+‎ 这个平衡的pK=9.5，水解的程度很小，溶液近于中性.‎ Fe3+在酸性溶液中，通常以淡紫色的［Fe(H2O)6］3+形式存在.三氯化铁以及其他+3价铁盐溶于水后都发生显著的水解，实质是+3价水合铁离子的水解.只有在PH=0左右时，才有［Fe(H2O)6］3+存在(但由于有阴离子的存在，会生成其他的络离子，影响淡紫色的观察).当PH为2～3时，水解趋势很明显.它们的水解平衡如下：‎ ‎［Fe(H2O)6］3++H2O［Fe(H2O)5(OH)］2++H3O+‎ K=10-3.05‎ ‎［Fe(H2O)5(OH)］2++H2O［Fe(H2O)4(OH)2］++H3O+‎ K=10-3.26‎ 生成的碱式离子呈黄色，它可聚合成二聚体：‎ ‎2［Fe(H2O)6］3+ ［Fe2(H2O)8(OH) 2］4++2H3O+‎ K=10-2.91‎ 二聚体是借OH-为桥把2个Fe3+连结起来形成的多核络离子.溶液的PH越高，水解聚合的倾向越大，最后逐渐形成胶体，析出红综色水合氧化铁沉淀。‎ ‎3．例题精讲 例1.把铜粉和过量的铁粉加入到热的浓硝酸中，充分反应后，溶液中大量存在的金属阳离子是 （ ）‎ A.只有Fe2+ B.只有Fe3+‎ C.有Fe2+和Cu2+ D.有Fe3+和Cu2+‎ 思路与解析：浓硝酸具有强氧化性，热的浓硝酸可将Fe和Cu分别氧化成Fe3+和Cu2+，过量的铁又与Fe2+‎ 和Cu2+反应生成Fe2+和Cu，所以充分后，溶液中大量存在的金属阳离子为Fe2+，故选A。‎ 例2.将‎6g纯铁粉加入200mLFe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液中充分反应后得到200mL0.5mol/L的FeSO4溶液和‎5.2g固体，求：‎ ‎（1）反应后生成铜多少克？‎ ‎（2）加入铁粉前Fe2(SO4)3物质的量浓度。‎ ‎[思路]：在Fe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液中投入铁粉后，Fe3+和Cu2+均可与铁发生反应，但由于氧化性Fe3+>Cu2+，所以Fe应首先还原Fe3+，即首先发生反应：Fe+2Fe3+=3Fe2+，但不可以只发生此反应，原因有二：第一是若只发生此反应则说明铁粉较少，已完全反应无剩余，则不可能有‎5.2g不溶物；第二，若只发生此反应可依此反应计算出生成的FeSO4为（‎6g÷‎56g/mol）×3=0.32mol>0.1mol。通过以上分析，可以看出，Fe在把全部的Fe3+还原后，不发生了还原Cu2+的反应，此时的Fe是否有剩余呢？也就是余‎5.2g固体中肯定有Cu，是否含Fe呢？这就是此题的关键所在，需通过计算推导确定。‎ ‎[解析]：发生反应的化学方程式为：‎ ‎①Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4 ②Fe+CuSO4=Cu+FeSO4‎ 两个反应共生成FeSO4为：‎0.2L×0.5mol/L=0.1mol 观察两个反应不难发现，若生成同样的FeSO4，②式消耗的铁更多。假设0.1molFeSO4全部为②式产生，则此时消耗的铁将达最大量为a。‎ ‎ ‎ ‎ Fe ～ FeSO4‎ ‎ 1mol 1mol ‎ a 0.1mol a=0.1mol，即铁为‎5.6g，则‎5.2g固体中含Cu也含剩余的Fe，设原溶液的Fe2(SO4)3和CuSO4的物质的量分别为x和y。‎ Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4 Fe+CuSO4=Cu+FeSO4‎ X x 3x y y y y 由题意得 3x+y=0.1mol ‎ ‎6g-56g/mol×(x+y)+‎64g/mol×y=‎‎5.2g 解得：x=0.02mol y=0.04mol 则生成铜：0.04mol×‎64g/mol=‎‎2.56g 原Fe2(SO4)3和物质的量浓度为0.02mol/‎0.2L=0.1mol/L 例3.mg 铁粉与一定量的HNO3在一定条件下充分反应,将生成的气体与标准状况nL氧气混合,恰好能被水完全吸收,m和n的关系是什么?‎ ‎[思路]此题看起来,涉及的化学反应相当复杂,因HNO3的浓度和用量不同,生成Fe(NO3)3还是Fe(NO3)2不能确定,HNO3的还原产物是NO还是NO2也不能确定。所以消耗的氧气也无从下手求出.但是从始态和终态来看,HNO3的还原产物与氧气混合后,最终还是生成HNO3,这样消耗的氧气相当于把mg铁粉氧化成+2价或+3价化合物,用极端思考法很容易求出。‎ ‎ [解析]:假设HNO3为稀的,铁与HNO3反应后的价态是+2,‎ ‎ 则有: 3 Fe +8 HNO3= 3 Fe(NO3)2 + 2 NO↑+ 4 H2O (1)‎ ‎ 4NO +3O2 +2H2O=4HNO3 (2)‎ ‎(1)×2 +(2)得：2Fe + O2 +4HNO3= 2Fe(NO3)2 +2H2O ‎ 可改写为 ： 2Fe + O2 +4HNO3 = 2FeO + 4HNO3‎ ‎ 即： 2Fe + O2 =2FeO ‎ 同理可得 ： 4Fe +3O2=2Fe2O3 问题便得以解决 即 ：当铁被氧化为+2价时，由电子得失守衡得：‎ ‎ m/56×2=n/22.4×4 n=O‎.2m 当铁被氧化为=+3价时，由电子得失守衡得：‎ ‎ m/56×3=n/22.4×4 n=O‎.3m ‎ 则m与n的关系是：O‎.2m≤n≤O‎.3m ‎[小结]此题在解题过程中，巧妙得使用了始态和终态，使复杂的问题简单化。氧化还原反应中，电子得失守衡的使用，避免了繁琐的计算，在应试中赢得了时间，思维训练方面堪称是一道好题。‎ 例4.由FeO、Fe2O3和Fe3O4组成的混合物，测得其中铁元素与氧元素的质量比为21：8，，则这种混合物中FeO、Fe2O3和Fe3O4的物质的量之比是（ ）。‎ A.1：2：1 B. 2：1：‎1 C. 1：1：1 D. 1：1：3‎ ‎[思路]：可用平均组成法来求解：‎ ‎[解析]在混合物中Fe原子和氧原子物质的量之比为(21/56)：（8/16）=3：4，则混合物的平均组成为Fe3O4，在三种组合中Fe3O4则不必多考虑，应注意FeO和Fe2O3混合后也应符合Fe3O4，所以在混合物中它们的物质的量之比必需是1：1.故答案应选C、D。‎ 例5.某铁的“氧化物”样品，用5mol/L的盐酸140mL恰好完全溶解，所得溶液还能吸收标准状况下‎0.56L氯气，使其中Fe2+全部转化为Fe3+。该样品可能的化学式是 （ ）‎ A. Fe2O3 B. Fe3O‎4 C. Fe4O5 D. Fe5O7‎ ‎[思路]：利用正、负电荷相等列方程可快速解题。‎ ‎[解析]设铁的氧化物中含O2-为xmol，则其化学式为FexOy，由O2-个数守恒有：‎ ‎2yH++ FexOy = yH2O+ xFe+（2y/x）‎ ‎2ymol ymol ‎0.7mol amol ‎2y：y=0.7：a a=0.35（mol）‎ 设FexOy中含Fe2+bmol,则：‎ ‎2Fe2++ Cl2 = Fe3＋+ 2Cl- ‎ ‎2mol ‎‎22.4L bmol ‎‎0.56L ‎2：b=22.4：0.56 b=0.05（mol）‎ 设样品FexOy中含Fe3+为cmol,则由电荷守恒可得：‎ ‎（2×0.05mol）×3cmol=2×0.35mol 解之得c=0.2mol 故样品FexOy中：x：y=（0.05+0.02）：0.35=5：7‎ 即样品“氧化铁”化学式为：Fe5O7。‎ 例6：试样x由氧化亚铁和氧化铜组成.取质量相等的两份试样，按下图所示进行实验.‎ ‎(1)请写出步骤③中所发生的全部反应的离子方程式.‎ ‎(2)若全部的溶液y和全部的粉末Z充分反应后，生成的不溶物的质量是m，则每份试样x中氧化铜的质量为 (用m表示).‎ ‎[思路]：本题第一问比较简单.发生的反应为：Fe+Cu2+=Fe2++Cu，Fe+2H+=Fe2++H2↑‎ 第二问是考查思维的严密性和敏捷性.由题意，反应后溶液中不含Cu2+，所以两份试样中的铜元素全部转化为单质铜，而溶液是强酸性，则固体物中无Fe,所以m为铜的质量.故一份试样中氧化铜的质量为×MCuO=m=m.‎ ‎[解析]：(1)Fe+Cu2+=Fe2++Cu Fe+2H+=Fe2+H2↑‎ ‎(2) m 例7.在下列所指的各溶液中，分别滴加NH4SCN溶液后，溶液不呈血红色的是 （ ）。‎ A.加入足量镁粉的Fe2(SO4)3溶液 B.加入过量铁粉的稀硝酸溶液 C.铁丝在足量的氯气中燃烧后，所得产物的溶液 D.长期暴露在空气中的绿矾溶液 ‎[思路]：实验室鉴定Fe3+的方法是利用KSCN溶液，它们相遇会呈血红色，若利用NH4SCN溶液，实质是一样的：‎ Fe3++SCN-=[Fe（SCN）]2+‎ Fe3+可以结合1～6个SCN-，产物皆为血红色。‎ A.足量的镁粉可以使Fe3+转化为Fe2+或Fe，因为反应后不再有Fe3+，所以加入SCN-后，不会出现血红色。‎ B.过量的铁与稀硝酸进行如下反应：‎ Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO↑+H2O 2Fe3++Fe=3Fe2+‎ 因为反应后无Fe3+，所以加入SCN-后，也不会出现血红色。‎ C.Fe在Cl2中燃烧的产物是FeCl3，它的水溶液中存在着大量的Fe3+，所以加入SCN-后，会出现血红色。‎ D.FeSO4溶液中的Fe2+因暴露在空气中会被空气中的氧气氧化成Fe3+：‎ ‎4FeSO4+O2+2H2SO4=2Fe2(SO4)3+2H2O 所以加入SCN-后，会出现血红色。‎ ‎[解析]：选A、B。‎ 例8.将8gFe2O3投入150mL某浓度的稀硫酸中，再投入‎7g铁粉收集到1.68LH2（标准状况），同时，Fe和Fe2O3均无剩余，为了中和过量的硫酸，且使溶液中铁元素完全沉淀，共消耗4mol/L的NaOH溶液150mL。则原硫酸的物质的量浓度为 （ ）。‎ A.1.5‎mol/L B.0.5mol/L C.2mol/L D.1.2mol/L ‎[思路]：粗看题目，这是一利用关系式进行多步计算的题目，操作起来相当繁琐，但如能仔细阅读题目，挖掘出隐蔽条件，不难发现，反应后只有Na2SO4存在于溶液中，且反应过程中SO42-并无损耗，根据Na+守恒，非常易求得SO42-即原硫酸的物质的量浓度为：2mol/L，故选C。‎ 例9．金属铜能被FeCl3的浓溶液腐蚀，其化学反应是：Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2。‎ 现将有铜的印刷线路板浸入120mLFeCl3的浓溶液中，有9.6gCu被腐蚀掉。取出印刷线路板，向溶液中加入‎8.4g铁粉，经充分反应，溶液中还存在‎4.8g不溶物。则：‎ ‎（1）溶液中存在那些离子？‎ ‎（2）离子的浓度各是多少？（设溶液体积不变）‎ ‎[思路]：存在的不溶物有两种可能：一可能是铁、铜混合物，二可能只是铁。若为铁、铜混合物，则溶液中的Cu2+必然全部析出，即不溶物的质量大于‎9.6g，显然错误，故不溶物为Cu。‎ ‎[解析]：（1）溶液中存在的离子为：Fe2+、Cu2+、Cl-。‎ ‎（2）溶液中n（Cu2+）=（‎9.6g-4.8g）÷‎64g/mol=0.075mol Cu2+的物质的量浓度为：0.075mol÷‎0.12L=0.625mol/L 设被还原的Fe3+的物质的量为x：‎ 根据Fe3+得电子数与Fe、Cu失电子数相等，列式为：‎ x×1=（‎8.4g÷‎56g/mol）×2+0.075mol×2=0.45mol 溶液中n（Fe3+）=‎8.4g÷‎56g/mol+0.45mol=0.6mol Fe2+的物质的量浓度为：0.6mol÷‎1.2L=5mol/L Cl+的物质的量浓度为：0.625mol/L×2+5mol/L×2=11.25mol/L。‎ 例10：氯化铜(CuCl2·2H2O)中含FeCl2‎ 杂质.为制得纯净氯化铜晶体，首先将其制成水溶液，然后按下面所示操作步骤进行提纯.‎ ‎ ↓蒸发结晶 CuCl2·2H2O(纯) ‎ ‎(1)加入氧化剂X的目的是 ‎ ‎(2)下列氧化剂中最适合本实验的是 ‎ A.H2O2 B.KMnO‎4 ‎ C.NaClO D.K2Cr2O7‎ ‎(3)物质Y和沉淀Z的化学式分别是 和 .‎ ‎(已知完全成氢氧化物所需PH值：Fe3+为3.7，Cu2+为6.4，Fe2+为9.6.)‎ ‎[思路]：本题是对一个实验问题进行理论分析.‎ 解答本题的关键是理解题中提供的一条中学未曾接触的信息的含意.由于Fe2+沉淀为Fe(OH)2的PH值与Cu2+沉淀为Cu(OH)2的PH较大，而与Fe3+沉淀为Fe(OH)3的PH相差较大，所以可以通过先将Fe2+氧化为Fe3+，再调节溶液的PH使铁以Fe(OH)3沉淀形式而被除去.为了使加入的氧化剂不带入新的杂质，显然用H2O2最好.出于同样的考虑，加入y调节溶液PH值时，应选用能与H+反应，而溶解度较小的物质如CuO为好，CuO稍多不会带入新杂质也不会使PH值升高太多而使Cu2+沉淀.‎ ‎[解析]：(1)使溶液A中的Fe2+氧化成Fe3+； (2)A (3)Y：CuO或Cu(OH)2 Z：Fe(OH)3‎ 例11：向含有0.8mol的稀硝酸溶液中慢慢加入‎22.4g的铁粉.假设反应分为两个阶段.第一阶段为：Fe+HNO3Fe(NO3)3+NO↑+H2O ‎(1)写出这两个阶段反应的离子方程式.‎ ‎(2)求这两个阶段反应中，加入铁粉的物质的量和溶液中铁元素存在的形式.‎ ‎(3)在图中画出溶液中Fe2+、离子的物质的量随加入铁粉的物质的量变化的关系图像(纵坐标是溶液中离子的物质的量).‎ 分析：铁与稀硝酸反应规律 ‎①Fe+4HNO3 Fe(NO3)3+NO↑+2H2O ‎②3Fe+8HNO33Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O ‎(1)当≤时，按反应①进行；‎ ‎ 当≥时，按反应②进行.‎ ‎ 当≤≤时，则①②两反应都发生，且Fe、HNO3均反应完全.‎ ‎(2)上述反应可以认为先发生反应①，若Fe有剩余则发生2Fe(NO3)3+Fe3Fe(NO3)2.‎ 答案为：‎ ‎(1)Fe+4H++Fe3++NO↑+2H2O ‎ 2Fe3++Fe3Fe2+.‎ ‎(2)①加入Fe粉为0～0.2mol时，存在形式为Fe3+.‎ ‎②加入铁粉为0.2～0.3mol时，存在形式为Fe2+和Fe3+‎ ‎③加Fe粉为n(Fe)≥0.3mol时，存在形式为Fe2+.‎ ‎(3)如下图.‎ ‎4．实战演练 一、选择题 ‎1.（2002年全国高考题）铁屑溶于过量的稀硫酸，过滤后向滤液中加入适量硝酸，再加入过量的氨水，有红褐色沉淀生成。过滤，加热沉淀物至质量不再发生变化，得到红棕色的残渣。上述沉淀和残渣分别为 A.Fe(OH)3;Fe2O3 B.Fe(OH)2;FeO C.Fe(OH)2、Fe(OH)3;Fe3O4 D.Fe2O3;Fe(OH)3 ‎2.要证明某溶液中不含Fe3＋而可能含有Fe2＋进行如下实验操作时最佳顺序为 ‎①加入足量氯水 ②加入足量KMnO4溶液 ③加入少量NH4SCN溶液 A.①③ B.③② C.③① D.①②③ ‎3.在氯化铁、氯化铜和盐酸混合液中加入铁粉，待反应结束，所剩余的固体滤出后能被磁铁吸引，则反应后溶液中存在较多的阳离子是 A.Cu2＋ B.Fe3＋ C.Fe2＋ D.H＋ ‎4.在FeCl3,CuCl2,FeCl2的混合溶液中，Fe3＋,Cu2＋和Fe2＋的物质的量之比为3∶2∶1,现加入适量铁粉，使溶液中三种离子物质的量浓度之比变化为1∶2∶4,则参加反应的铁粉与原溶液Fe3＋的物质的量之比为 A.2∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.1∶4 ‎5.在浓度均为3　mol·L－1的盐酸和硫酸各100　ｍL中，分别加入等质量的铁粉，反应完毕后生成气体的质量比为3∶4，则加入铁粉的质量为 A.5．6　ｇ B．8．4　ｇ C．11．2　ｇ Ｄ．1．8　ｇ ‎6.把a g铁铝合金粉末溶于足量盐酸中，加入过量NaOH溶液。过滤出沉淀，经洗涤、干燥、灼烧，得到的红色粉末的质量仍为a g，则原合金中铁的质量分数为 A.70% B.52.4% C.47.6% D.30% ‎7.制印刷电路时常用氯化铁溶液作为“腐蚀液”，发生的反应为2FeCl3＋Cｕ===2FeCl2＋CｕCl2。向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，下列结果不可能出现的是 A.烧杯中有铜无铁 B.烧杯中有铁无铜 C.烧杯中铁、铜都有 D.烧杯中铁、铜都无 ‎8.某溶液中含有大量的Fe2＋、Fe3＋、Mg2＋和NH，其c(H＋)=10－2 mol·L－1，在该溶液中可以大量存在的阴离子是 A.SO B.NO C.SCN－ D.CO ‎9.某强酸性溶液中可能存在NO、Cl－、I－、Fe3＋中的一种或几种。向该溶液中加入溴水，单质溴被还原，由此推断溶液中 A.不含NO、也不含Fe3＋ B.含有NO、I－、Cl－ C.含I－，但不能确定是否含Cl－ D.含有Fe3＋ ‎10.用足量的稀硫酸溶解FeS和Fe（OH）3的混合物28．3　ｇ，最终得到沉淀1．6　ｇ，则原混合物中FeS的质量可能是 A．4．4　ｇ B．7．8　ｇ C．13．5　ｇ D．17．6　ｇ 二、非选择题（共50分） ‎11.(6分)在烧制砖瓦时，用粘土做成的坯经过烘烧后，铁的化合物转化成 而制得红色砖瓦。若烘烧后期从窑顶向下慢慢浇水，窑内会产生大量的 气体，它们把该红色物质还原成的黑色化合物是 ，同时还有未烧的碳颗粒，而制得了青色砖瓦。 ‎12.(6分)有关物质间有下图所示的转化关系。其中：A的浓溶液与单质B在加热时才发生反应①；A的稀溶液与足量B发生反应②。据此填写下列空白： ‎ (1)反应④的现象是 。‎ ‎(2)写出反应②的离子方程式 。‎ ‎(3)根据题示信息判断，A的浓溶液和单质B加热时能否产生G，说明理由(写出化学方程式回答)： 。‎ ‎13.（6分）室温下，单质A、B、C分别为固体、黄绿色气体、无色气体，在合适反应条件下，它们可以按下图进行反应。又知E溶液是无色的，请回答： 反应流程 ‎（1）A是 ，B是 ，‎ C是 。（请填化学式） ‎（2）反应①的化学方程式为： 。 ‎（3）反应③的化学方程式为： 。 ‎（4）反应④的化学方程式为： 。‎ ‎14.（10分）A、B、C、D、E分别是铁的单质或铁的化合物。其相互反应关系如下图所示：‎ 根据上图所示变化，要求回答： ‎（1）推断A、B、C、D、E各是什么物质 A 、B 、C 、D 、E ；‎ ‎（2）写出各步反应的化学方程式： ‎① ;‎ ‎② ; ‎③ ; ‎④ ; ‎⑤ ; ‎⑥ ; ‎⑦ ; ‎⑧ 。 ‎15.（10分）将一生锈的铁片置于稀HNO3中充分反应后，共收集到‎11.2 L（标准状况）NO气体，溶液中还剩余‎5 g固体残渣，在过滤后的滤液中通入‎35.5 g氯气，恰好使溶液中的Fe2＋全部氧化。求原带锈铁片的质量和铁锈的质量分数（铁锈成分以Fe2O3计）。‎ ‎16.（12分）（2001年全国高考卷）已知Fe2O3在高炉中有下列反应： Fe2O3＋CO2FeO＋CO2 反应形成的固体混合物（含Fe2O3和FeO）中，元素铁和氧的质量比用m（Fe）∶m（O）表示。‎ ‎（1）上述固体混合物中，m（Fe）∶m（O）不可能是 （选填a、b、c多选扣1分）。 a.21∶9 b.21∶‎7.5 ‎ c.21∶6 ‎(2)若m（Fe）∶m（O）=21∶8，计算Fe2O3被CO还原的百分率。 ‎（3）设Fe2O3被CO还原的百分率为A%，则A%和混合物中m（Fe）∶m（O）的关系式为［用含m ‎（Fe）、m（O）的代数式表示］A%= 。‎ 请在下图中画出A%和m（Fe）∶m（O）关系的图形。‎ ‎（4）如果Fe2O3和CO的反应分两步进行： ‎3Fe2O3＋CO2Fe3O4＋CO2 Fe3O4＋CO3FeO＋CO2 试分析反应形成的固体混合物可能的组成及相应的m（Fe）∶m（O）［令m（Fe）∶‎ m（O）=21∶a，写出a的取值范围］。将结果填入下表。 混合物组成（用化学式表示）‎ a的取值范围 附参考答案 一、1.解析：FeFe2＋Fe3+Fe(OH)3Fe2O3。‎ 答案：A ‎2.B 3.C ‎4.解析：根据2Fe3++Fe===3Fe2＋知，消耗1 mol Fe生成3 mol Fe2＋，还消耗2 mol Fe3+。‎ 答案：C ‎5.C 6.A 7.B 8.A 9.C 10.AD 二、11.Fe2O3 CO和H2 Fe3O4、FeO ‎12.(1)白色沉淀灰绿色红褐色沉淀 ‎（2）3Fe＋2NO＋8H＋===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O ‎(3)由反应2HNO3＋NO===3NO2＋H2O知，在浓HNO3中不可能生成NO ‎13.（1）Fe Cl2 H2 ‎(2)2Fe+3Cl22FeCl3‎ ‎(3)2HCl+Fe===FeCl2+H2↑ ‎(4)2FeCl2+Cl2===2FeCl3 ‎14.（1）Fe FeCl3 FeCl2 Fe(OH)3 Fe2O3 (2)略 ‎15.65 g‎ 20.5% ‎16.（1）ac ‎(2)设Fe2O3原有n0 mol，还原百分率为A%，则有 ‎ ‎ A%=≈33.3%‎ ‎(3)3－‎ ‎(4)Fe2O3、Fe3O4 8＜a＜9 Fe3O4、FeO 6＜a＜8 Fe2O3、Fe3O4、FeO 6＜a＜9‎ 考点38金属的冶炼 ‎1．复习重点 1． 金属冶炼的化学原理和金属冶炼的基本方法；‎ 2． 金属回收及资源保护的重要作用，‎ 3． 重点是考查金属冶炼的基本方法。‎ ‎2．难点聚焦 一、 金属在自然界中的存在形式：‎ 1. 游离态 化学性质不活泼的金属,在自然界中能以游离态的形式存在,如：Au Ag Pt Cu 2. 化合态 化学性质比较活泼的金属,在自然界中能以化合态的形式存在,如： Al Na 说明： 少数金属在自然界中能以游离态的形式存在; 而大多数的金属在自然界中能以化合态的形式存在.‎ 二、 金属的冶炼：‎ 1. 金属冶炼的实质 用还原的方法,使金属化合物中的金属阳离子得电子变成金属原子.‎ Mn+ + ne-→M 2. 金属冶炼的主要步骤：‎ ① 矿石的富集 目的：除去杂质,提高矿石右的有用成分的含量;‎ ② 冶炼 目的：得到金属单质. ‎ 原理：利用氧化还原反应原理,在一定条件下,用还原剂把金属矿石中的金属离子还原成金属单质.‎ ③ 精炼 目的：提高金属的纯度.‎ 3. 金属冶炼的一般方法：‎ 根据金属的活泼性.‎ ‎(1)热分解法：‎ ‎△‎ 适用范围：不活泼金属 Ag----Au ‎△‎ 如： 2Ag2O==4Ag + O2↑‎ ‎ 2HgO==2Hg + O2↑‎ ‎(2)还原法：‎ 高温 适用范围：较活泼的金属 Zn----Cu 高温 如： Fe2O3 + 3CO ==2Fe + 3CO2 ‎ Cr2O3+2Al ==2Cr +Al2O3 ‎ 常用的还原剂：C 、CO、 H2 和活泼金属如铝等.‎ 说明铝热反应也属于热还原法.‎ ‎[思考]对于极活泼金属的冶炼,能否用热还原法?如不能则应使用什么方法?‎ ‎3.电解法： ‎ 电解 适用范围：活泼的金属 K----- Al 电解 如： 2Al2O3 ==== 4Al + 3O2↑‎ 电解 ‎ 2NaCl===2Na +Cl2↑‎ 电解 比较： 2NaCl+2H2O===2NaOH +H2↑+Cl2↑‎ ‎ 2CuSO4+2H2O===2Cu+2H2SO4+O2↑‎ 电解法也常用于某些不活泼的金属的精炼.‎ ‎[说明]电解法的缺点是要消耗大量的电能,成本较高.‎ 一、 金属的回收与环境、资源保护 1. 金属回收的意义 ‎(1)节约矿物资源;(2)节约能源;(3)减少环境污染.‎ 2. 回收废金属的利用.‎ 大部分可以重新制成金属及化合物再用.‎ 实例：‎ 废铁屑可以铁盐或亚铁盐,如绿矾,废旧钢铁可以炼钢.‎ 从电解精炼铜的阳极泥中可以回收金银等贵重金属 从定影液中可以回收金属银.‎ 小结：金属的活动性顺序与金属的冶炼方法.‎ ‎3．例题精讲 例1 不太活泼的金属元素硝酸盐在受热分解时金属元素将转变为其氧化物或单质。在通风橱中给盛有少量硝酸汞固体的试管加热，最后试管中（ ）‎ ‎ A、留下银白色的液体 ‎ B、留下少量白色硝酸汞固体 ‎ C、留下红色氧化汞固体 ‎ D、无剩余物 例2 冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法；②水煤气（或氢气，或一氧化碳）法；③活泼金属置换法；④电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有（Ⅰ）火烧孔雀石炼铜；（Ⅱ）湿法炼铜；（Ⅲ）铝热法炼铬；（Ⅳ）从光卤石中炼镁，对它们的冶炼方法的分析不正确的是（ ）‎ A．（Ⅰ）用① B．Ⅱ用② C．Ⅲ用③ D．Ⅳ用④‎ 解析：金属冶炼的方法与金属在自然界中存在的状态、金属活动性有关。一般电解法适合冶炼金属性强的金属（金属活动顺序表Al以前）；而水煤气（H2、CO）法、焦炭法、活泼金属置换法等用还原剂还原金属法，适合于金属活动性介于Zn~Cu之间的大多数金属的冶炼。‎ 对于（Ⅰ）‎ ‎ 符合①‎ 对于（Ⅱ） Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu 符合③‎ 对于（Ⅲ） 符合③‎ 对于（Ⅳ）先从光卤石提取MgCl2,再电解MgCl2‎ ‎ 符合④‎ 故本题答案为B 例3用氧化铝、二氧化锰作为原料，如何制取金属锰？写出反应的化学方程式。‎ 电解 ‎2Al2O3====4Al+3O2↑‎ ‎ 高温 ‎3MnO2+ 4Al == 3Mn+2Al2O3‎ 例4根据下图所示实验室用一氧化碳还原氧化铁的实验装置，回答以下问题：‎ ‎ ①反应过程中发生的现象是： ‎ ‎ 玻璃管里粉末由红棕色逐渐变黑，B中溶液出现浑浊。‎ ‎；‎ ‎ ②塑料袋的作用是 收集未反应完的CO，以防中毒 ‎。‎ ‎4．实战演练 一、选择题 ‎1.冶炼金属一般有下列4种方法：①焦炭法；②水煤气法（或氢气、或一氧化碳）法；③活泼金属置换法；④电解法。4种方法在工业上均有应用。古代有（Ⅰ）火烧孔雀石炼铜；（Ⅱ）湿法炼铜。现代有（Ⅲ）铝热法炼铬；（Ⅳ）从光卤石中炼镁。对它们的冶炼方法的分析不正确的是 A.（Ⅰ）用① B.(Ⅱ)用② C.(Ⅲ)用③ D.(Ⅳ)用④ ‎2.下列物质的反应，不能置换出Fe的是 A.FeO＋C B.Fe2O3＋CO C.Al＋Fe3O4 D.Cu＋FeCl3 ‎3.在高温下，用CO还原m g Fe2O3,得n g Fe,已知氧的相对原子质量为16，则Fe的相对原子质量为 A. B.‎ C. D.‎ ‎4.有0．4　ｇ铁的氧化物，用足量的CO在高温下将其还原，把生成的全部CO2通入足量澄清石灰水中，得到0．75　ｇ固体沉淀物。这种铁的氧化物的化学式为 A．FeO B．Fe2O3 C．Fe3O4 Ｄ．FeO、Fe2O3 ‎5.在炼铁、炼钢过程中都有碳参加反应，下列有关碳参加反应的叙述错误的是 A.两个过程中碳原子都是被氧化，都只起着提供热源的作用 B.炼铁过程中碳被氧化，既起产生热量的作用，又起产生CO的作用 C.炼钢过程中碳被氧化，从而达到降低含碳量的目的 D.炼铁过程中碳参加反应，只起着产生CO的作用 ‎6.下列反应中，氧化剂与还原剂之比是1∶3的是 A.FeO＋SiFe＋SiO2 B.Fe2O3＋COFe＋CO2 C.Fe3＋＋FeFe2＋ D.Cu＋H2SO4(浓) CuSO4＋SO2↑＋H2O ‎7.合金具有许多特点，如Na－K合金为液体，而Na和K的单质均为固体。据此，试推测：生铁、纯铁、碳3种物质中，熔点最低的是 A.纯铁 B.生铁 C.碳 D.无法确定 ‎8.我国的稀土矿含量丰富，稀土元素可用RE表示。在提纯过程中可以向稀土元素的硫酸盐溶液中加入粉状Na2SO4,使稀土元素转化为沉淀，反应为： RE2(SO4)3＋Na2SO4＋xH2ORE2（SO4）3·Na2SO4·xH2O(x=1,2)下列有关叙述正确的是 A.该反应一定在强碱溶液中进行 B.产生沉淀的反应为复分解反应 C.反应生成的沉淀属于复盐 D.产生沉淀的变化属于化学变化 ‎9.下列叙述正确的是 A.含金属元素的离子不一定是阳离子 B.在氧化还原反应中，非金属单质一定是氧化剂 C.某元素从化合态变为游离态时，该元素一定被还原 D.金属阳离子被还原不一定得到金属单质 ‎10.质量相等的CaO2和CaO两份样品，前者与后者所含氯元素的质量比是 A.2∶1 B.7∶9 C.14∶9 D.9∶7 二、非选择题（50分） ‎11.（8分）制FeO常用下法： FeC2O4FeO＋CO↑＋CO2↑ 试说明不采用FeCO3加热分解制FeO而用此法制FeO的原因。 ‎12.（12分）（1996年全国高考题）在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应，可以得到铁的氧化物。该氧化物又可以经过此反应的逆反应，生成颗粒很细的铁粉。这种铁粉具有很高的反应活性，在空气中受撞击或受热时会燃烧，所以俗称“引火铁”。请分别用图中示意的两套仪器装置，制取上述铁的氧化物和“引火铁”。实验中必须使用普通铁粉和6 mol·L－1盐酸，其他试剂自选（装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去）。‎ 填写下列空白： ‎（1）实验进行时试管A中应加入的试剂是 ；‎ 烧瓶B的作用是 ；‎ 烧瓶C的作用是 ；‎ 在试管D中收集得到的是 。‎ ‎（2）实验时，U型管G中应加入的试剂是 ；长颈漏斗H中应加入 。‎ ‎（3）两套装置中，在实验时需要加热的仪器是（填该仪器对应的字母） 。‎ ‎（4）烧瓶Ⅰ中发生的反应有时要加入少量硫酸铜溶液，其目的是 。‎ ‎（5）试管E中发生反应的化学方程式是 。‎ ‎（6）为了安全，在E管中的反应发生前，在F出口处必须 ；E管中的反应开始后，在F出口处应 。‎ ‎13.（12分）下图是一个实验示意图，方框表示有关的仪器，箭头表示液体或气体的流向 图中A是液体，B、C是固体。A与B反应后产生的气体经过C，得到纯气体X。X通过灼热CuO,CuO转化为Cu。气体再通过浓H2SO4，最后得到纯气体Y，Y是对环境没有污染的气体，大量排放也没有危险。 为进行以上实验，请从下列试剂范围内选择合适的A、B和C：浓硫酸、稀硫酸、浓硝酸、稀硝酸、浓盐酸、稀盐酸、锌粒、浓NaOH溶液、大理石、碱石灰、NH4Cl固体。 ‎（1）A是 ，B是 ，C是 ，X是 。‎ ‎（2）写出A和B，X和CuO反应的化学方程式 。‎ ‎14.（8分）为测定一种复合氧化物型的磁性粉末材料的组成，称取‎12.52 g 样品，将其全部溶于过量稀硝酸后，配成100 mL溶液。取其一半，加入过量K2SO4溶液，生成白色沉淀，经过滤、洗涤、烘干后得‎4.66 g固体。在余下的50 mL溶液中加入少许KSCN溶液，显红色；如果加入过量NaOH溶液，则生成红褐色沉淀，将沉淀过滤、洗涤、灼烧后得‎3.20 g固体。‎ ‎（1）计算磁性粉末材料中氧元素的质量分数。 ‎（2）确定该材料的化学式。 ‎15.（10分）有CuO和木炭粉的混合物‎4.24 g，在高温条件下充分反应后，剩余固体混合物呈红色，质量为‎3.36 g；若反应产生的气体能全部被过量的澄清石灰水吸收，得沉淀‎2 g，试通过计算指出所得固体产物的组成及质量分数。‎ 附参考答案 一、1.B 2.D 3.D ‎4.解析：FexOy+yCOxFe+yCO2 ‎(56x+16y) g y mol ‎0.4 g‎ mol 得：x∶y=2∶3 答案：B ‎5.AD 6.B 7.B 8.CD ‎9.解析：A.如AlO B.如C+FeOCO↑+Fe C.如Br－Br2 D.如Fe3+Fe2＋‎ 答案：AD ‎10.C 二、11.FeCO3在空气中加热，因+2价铁被空气氧化而得不到FeO;而FeC2O4分解，产生的CO可作保护气，防止FeO氧化。 ‎12.（1）普通铁粉（或铁粉） 作为水蒸气发生器（或用来产生水蒸气） 防止水倒吸（或用作安全瓶） 氢气 ‎（2）固体NaOH（或碱石灰、CaO等碱性固体干燥剂） 6摩/升HCl 注：G中如填写酸性干燥剂或液体干燥剂，则此空不给分。 ‎（3）ABE （必须全对给一分，错、漏一个即不给分） ‎（4）加快氢气产生的速度 ‎（5）Fe3O4+4H23Fe+4H2O ‎(6)检验氢气的纯度 点燃氢气 ‎13.(1)A.浓NaOH溶液 B.NH4Cl固体 C.碱石灰 X：NH3 ‎（2）NaOH+NH4ClNaCl+NH3↑+H2O ‎2NH3+3CuO3Cu+N2↑+3H2O ‎14.(1)20.4% (2)BaO·Fe2O3 ‎15.Cu2O和Cu w(Cu2O)=42.9% w(Cu)=57.1%‎ 考点39原电池原理及应用 ‎1．复习重点 ‎1．原电池的电极名称及电极反应式，‎ ‎2．对几种化学电源的电极反应式的认识和书写，‎ ‎3．原电池原理的应用。‎ ‎4．其中原电池原理及有关计算是高考的命题热点。‎ ‎2．难点聚焦 ‎[复习提问]氧化还原反应的特征是什么？‎ 氧化还原反应的本质是什么？‎ ‎（答）元素化合价发生升降 ‎（答）电子的转移 复习旧知识，引入新知识。温故而知新 ‎[多媒体展示]原电池在当今生产、生活和科技发展中广泛的用途 观看屏幕 从教材中吸取信息，重视教材、阅读教材，培养学生紧扣教材的思想 ‎[讲述]尽管这些电池大小、用途、功效各有不同，但设计原理是相同的 提出课题 第四节 原电池原理及其应用 一、原电池原理 ‎[设问]Mg条在空气中燃烧现象如何？过程中发生的能量变化有哪些？‎ ‎（答）发出耀眼的强光，同时放出大量的热 ‎（答）化学能转变为光能、化学能转变为热能 帮助学生树立能量转化观点 ‎[讲述]这是一个氧化还原反应，Mg直接失电子给氧，设想如果把Mg失去的电子通过导线递给氧，在导线中不就有电流产生吗？该过程就是化学能转变成电能了。那么到底通过何种途径、何种装置来实现这种转变呢？‎ 学生思考 提出设想，激发学生学习的兴趣和求知欲 原电池装置是将化学能转变为电能的装置 原电池装置就是帮助我们来实现这种转变的装置 ‎[分组实验]‎ ‎[1]锌粒放入稀硫酸中 ‎[2]铜片放入稀硫酸中 ‎[3]锌粒放在铜片上一起浸入稀硫酸中 ‎[4]锌粒、铜片用导线连在灵敏电流计上 ‎[5]用干电池证明[4]的正负极 动手实验 描述现象 分析讨论 现象解释 培养学生的动手能力、敏锐的观察力，提高学生分析、解决问题的能力，严密的逻辑推理能力 ‎[多媒体动画模拟] 锌、铜原电池原理 学生观察、分析、填表 变微观现象为直观生动，便于学生掌握 ‎[多媒体动画模拟]原电池组成实验装置的改变：‎ a、 溶液相同，电极变化：‎ ‎ ‎ b、 电极相同，溶液变化：‎ c、 断路：‎ ‎ ‎ 思考：原电池装置构成必须具备哪些条件？‎ 培养学生类比，归纳、总结的自主学习的能力 ‎[板书]原电池组成条件：‎ ‎（-）较活泼的金属 ‎（a）电极 ‎（+）较不活泼的金属或非金属 ‎（b）电解质溶液 ‎（c）闭合回路 ‎ 培养学生分析问题的能力 从以上讨论的原电池装置中我们来总结一下：原电池原理 ‎ 原电池原理：‎ 电子 负极 正极 ‎（导线）‎ 流出电子 流入电子 发生氧化反应 发生还原反应 培养学生分析、归纳能力 ‎[设问]那么电极上的反应如何写？书写时要注意什么？‎ ‎[讲述]以Zn-Cu原电池为例 练电极反应式和电池总反应 强调注意点，作业规范化。‎ 电极反应：（-）Zn-2e=Zn2+‎ ‎（+）2H++2e=H2↑‎ 电池总反应：Zn+2H+=H2↑+Zn2+‎ 练：Zn-Ag-CuSO4‎ 训练基本功，培养学生良好的学习习惯。‎ 宏观上我们看到了两极上的变化，从微观上我们再来探讨一下 学生分析 透过现象看本质 ‎[多媒体动画模拟]原电池中的微粒运动 ‎ 微粒流向：‎ 外电路：‎ 电子：负极 导线 正极 内电路：‎ 离子：阳离子向正极移动 ‎[小结] 原电池是一种负极流出电子，发生氧化反应，正极流入电子，发生还原反应，从而实现化学能转换为电能的装置。‎ 总结本节课内容，起到突出重点，首尾呼应作用。‎ ‎[投影练习]结合原电池条件，将Fe+Cu2+=C+Fe2+设计成一个原电池 学生分析、练习 巩固和应用，培养学生的知识迁移能力和发散能力 ‎[作业] 1、课本P108（一）（1）（3）（三）1 2、练习册P113 18题 ‎[家庭实验] 1、制作一水果电池 ‎ 2、拆开一节废旧干电池，观察其构造 培养学生动手能力和解决生活中实际问题的能力 ‎[研究性学习课题]调查常用电池的种类，使用范围及电池中氧化剂和还原剂，了解回收废电池的意义和价值。‎ 培养学生综合问题能力，使学生了解社会、关心生活，关注环境，增强主人翁意识。‎ 板书设计 一、原电池原理 1、 定义：原电池装置是将化学能转变为电能的装置 2、 构成要素 ‎ （-）较活泼的金属 ‎（a）电极 ‎（+）较不活泼的金属或非金属 ‎（b）电解质溶液 ‎（c）闭合回路 ‎ ‎3、原电池原理： 电子 负极 正极 活泼的一极 （导线） 不活泼的一极 流出电子 流入电子 发生氧化反应 发生还原反应 ‎（1）电极反应Zn-2e=Zn2+ 2H++2e=H2↑‎ ‎（2）电池总反应Zn+2H+=H2↑+ Zn2+‎ ‎（3）、微粒流向：外电路：电子：负极 导线 正极 ‎ 内电路：离子：阳离子向正极移动 小结：原电池是一种负极流出电子，发生氧化反应，正极流入电子，发生还原反应，从而实现化学能转换为电能的装置。‎ ‎3．例题精讲 ‎1．确定金属活动性顺序 例1．（1993年上海高考化学题）有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线联结起来，浸入电解质溶液中，B不易被腐蚀；将A、D分别投入到等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈；将铜浸入B的盐溶液中无明显变化；将铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出。据此可推知它们的金属活动性由强到弱的顺序为 （ ）‎ A．D＞C＞A＞B B．D＞A＞B＞C ‎ C．D＞B＞A＞C D．B＞A＞D＞C ‎ 解析：根据原电池原理，较活泼金属作负极，较不活泼金属作正极，B不易被腐蚀，说明B为正极，金属活动性A＞B。另可比较出金属活动性D＞A，B＞C。故答案为B项。‎ ‎2．比较反应速率 例2．（2000年北京春季高考化学题）100mL浓度为2 mol·L-1的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是 （ ）‎ A．加入适量的6mol·L-1的盐酸 ‎ B．加入数滴氯化铜溶液 ‎ C．加入适量蒸馏水 D．加入适量的氯化钠溶液 解析：向溶液中再加入盐酸，H+的物质的量增加，生成H2的总量也增加，A错。加入氯化铜后，锌置换出的少量铜附在锌片上，形成了原电池反应，反应速率加快，又锌是过量的，生成H2的总量决定于盐酸的量，故B正确。向原溶液中加入水或氯化钠溶液都引起溶液中H+浓度的下降，反应速率变慢，故C、D都不正确。本题答案为B项。 ‎ ‎3．书写电极反应式、总反应式 例3．（2000年全国高考理综题）熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐 混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气体为阴极助燃气，制得在‎650℃‎下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：‎ 阳极反应式：2CO+2CO32--4e-== 4CO2‎ 阴极反应式：_________________，‎ 电池总反应式：_______________。‎ 解析：作为燃料电池，总的效果就是把燃料进行燃烧。本题中CO为还原剂，空气中O2为氧化剂，电池总反应式为：2CO+O2==2CO2。用总反应式减去电池负极（即题目指的阳极）反应式，就可得到电池正极（即题目指的阴极）反应式：O2+2CO2+4e-== 2CO32- 。‎ ‎4．分析电极反应 例4．（1999年全国高考化学题）氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染的铜镍电池。氢镍电池的总反应式是：‎ ‎(1/2)H2+NiO(OH) Ni(OH)2‎ 根据此反应式判断下列叙述中正确的是（ ）‎ A．电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大 　‎ B．电池放电时，镍元素被氧化 C．电池充电时，氢元素被还原　　　　　　　　　 ‎ D．电池放电时，H2是负极 解析：电池的充、放电互为相反的过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。根据氢镍电池放电时的总反应式可知，电解质溶液只能是强碱性溶液，不能是强酸性溶液，因为在强酸性溶液中NiO(OH)和Ni(OH)2都会溶解。这样可写出负极反应式：H2+2OH--2e- == 2H2O，H2为负极，附近的pH应下降。放电时镍元素由+3价变为+2价，被还原，充电时氢元素由+1价变为0价，被还原。故答案为C、D项。 ‎ 例5．（2000年全国高考理综题）钢铁 发生电化学腐蚀时,负极发生的反应（ ）‎ A．2H++2e-==H2 B．2H2O+O2+4e-== 4OH- ‎ C．Fe-2e-==Fe2+ D．4OH-+4e-==2H2O+O2‎ 解析：钢铁在潮湿的空气中发生电化学腐蚀时，负极为铁，正极为碳，电解质溶液为溶有O2或CO2等气体的水膜。当水膜呈弱酸性或中性时发生吸氧腐蚀，负极反应为：Fe-2e-==Fe2+，正极反应为：2H2O+O2+4e-== 4OH-；当水膜呈酸性时发生析氢腐蚀，负极反应为：Fe-2e-==Fe2+，正极反应为：2H++2e-==H2。钢铁的电化学腐蚀以吸氧腐蚀为主。故答案为C项。‎ ‎5．判断原电池的电极 例6．（2001年广东高考化学题）镍镉（Ni-Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行：‎ 由此可知，该电池放电时的负极材料是（ ）‎ A．Cd(OH)2 B．Ni(OH)2 ‎ C．Cd D．NiO(OH)‎ 解析：此电池放电时为原电池反应，所列反应由右向左进行，Cd元素由0价变为+2价，失去电子，被氧化，故Cd是电池的负极反应材料。本题答案为C项。 ‎ 例7．（2001年上海高考化学题）铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中，锌片是（ ）‎ A．阴极 B．正极 C．阳极 D．负极 解析：铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中形成了原电池，由于金属活动性Zn＞Cu，故Zn为负极。答案为D项。‎ ‎6．原电池原理的综合应用 例8．（2004年天津高考理综题）下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是 ( )‎ A．a电极是负极 B．b电极的电极反应为：4OH--4e-== 2H2O+O2↑‎ C．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 D．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置 解析：分析氢氧燃料电池原理示意图，可知a极为负极，其电极反应为：2H2-4e-==4H+，b极为正极，其电极反应为：O2+2H2O+4e-==4OH-，电池总反应式为：2H2+O2==2H2O。H2为还原剂，O2为氧化剂，H2、O2不需全部储藏在电池内。故答案为B项。‎ 例9．（2004年江苏高考化学题）碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为： ‎ Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l) ==‎ ‎ Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)‎ 下列说法错误的是（ ）‎ ‎ A．电池工作时，锌失去电子 ‎ B．电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)+H2O(1)+2e- == Mn2O3(s)+2OH-(aq)‎ ‎ C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 ‎ D．外电路中每通过O.2mol电子，锌的质量理论上减小‎6.5g 解析： 该电池的电解液为KOH溶液，结合总反应式可写出负极反应式：Zn(s)+2OH-(aq)-2e- == Zn(OH)2(s)，用总反应式减去负极反应式，可得到正极反应式：2MnO2(s)+H2O(1)+2e- == Mn2O3(s)+2OH-(aq)。Zn为负极，失去电子，电子由负极通过外电路流向正极。1molZn失去2mol电子，外电路中每通过O.2mol电子，Zn的质量理论上减小‎6.5g。故答案为C项。‎ ‎4．实战演练 一、选择题 ‎1.（2003年春季高考理综题）家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此变化过程中不发生的化学反应是 A.4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3↓ B.2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2↓ C.2H2O＋O2＋4e－===4OH－ D.Fe－3e－===Fe3＋ ‎2.(2000年上海高考题）随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是 A.利用电池外壳的金属材料 B.防止电池中汞、镉和铅等重金属离子污染土壤和水源 C.不使电池中渗出的电解液腐蚀其他物品 D.回收其中的石墨电极 ‎3.铁棒与石墨棒用导线连接后浸入0.01 mol·L－1的食盐溶液中，可能出现的现象是 A.铁棒附近产生OH－ B.铁棒被腐蚀 C.石墨棒上放出Cl2 D.石墨棒上放出O2 ‎4.某原电池总反应的离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，不能实现该反应的原电池组成是 A.正极为铜，负极为铁，电解质溶液为FeCl3溶液 B.正极为碳，负极为铁，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液 C.正极为铁，负极为锌，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液 D.正极为银，负极为铁，电解质溶液为CuSO4溶液 ‎5.生物体中细胞膜内的葡萄糖，细胞膜外的富氧液体及细胞膜构成微型的生物原电池，下列有关判断正确的是 A.负极发生的电极反应可能是：O2－4e－＋2H2O===4OH－ B.正极发生的电极反应可能是：O2－4e－===2O2－ C.负极反应主要是C6H12O6生成CO2或HCO D.正极反应主要是C6H12O6生成CO2或CO ‎6.以下现象与电化腐蚀无关的是 A.黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿 B.生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈 C.铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈 D.银制奖牌久置后表面变暗 ‎7.锂电池是新一代的高能电池，它以质轻、能高而受到普遍重视，目前已经研制成功了多种锂电池。某种锂电池的总反应可表示为：Li＋MnO2===LiMnO2。若该电池提供5库仑（C）电量（其他损耗忽略不计），则消耗的正极材料的质量约为（式量Li:7;MnO2:87,电子电量取1.60×10－‎19C） A.3.2‎‎×‎103 g B.7×10－‎4 g C.4.52×10－‎3 g D.4.52×10－‎‎2 g ‎8.据报道，美国正在研究的新电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池，它具有容量大等优点，其电池反应为2Zn＋O2===2ZnO，原料为锌粒、电解液和空气，则下列叙述正确的是 A.锌为正极，空气进入负极反应 B.负极反应为Zn－2e－===Zn2＋ C.正极发生氧化反应 D.电解液肯定不是强酸 ‎9.将两个铂电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，即构成CH4燃料电池。已知通入CH4的一极，其电极反应式是：CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O;通入O2的另一极，其电极反应是：O2＋2H2‎ O＋4e－===4OH－，下列叙述不正确的是 A.通入CH4的电极为负极 B.正极发生氧化反应 C.燃料电池工作时溶液中的阴离子向负极移动 D.该电池使用一段时间后应补充KOH 二、非选择题（共55分） ‎10.（10分）如右图所示的装置，在盛有水的烧杯中，铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡。小心地从烧杯中央滴入CuSO4溶液。 ‎（1）片刻后可观察到的现象是（指悬吊的金属圈） 。‎ A.铁圈和银圈左右摇摆不定 B.保持平衡状态不变 C.铁圈向下倾斜 D.银圈向下倾斜 ‎（2）产生上述现象的原因是 。‎ ‎11.（10分）（2000年全国高考理综卷）熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物做电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极燃气，制得在‎650℃‎下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式： 阳极反应式：2CO＋2CO4CO2＋4e－ 阴极反应式： ‎ 总电池反应式： ‎ ‎12.（10分）（1）今有反应2H2＋O22H2O构成了燃料电池，则负极通的应是 ，正极通的应是 。电极反应式为：负极 ，正极： 。‎ ‎（2）如把KOH改为稀H2SO4做电解质，则电极反应式为：负极 ，正极 。两电极附近溶液的pH各有何变化？ ‎（3）如把H2改为CH4、KOH做导电物质，则电极反应式为：负极 ，正极 。‎ ‎13.（12分）下表数据是在某高温下，金属镁和镍分别在氧气中进行氧化反应时，在金属表面生成氧化薄膜的实验记录： 反应时间t/h ‎1‎ ‎4‎ ‎9‎ ‎16‎ ‎25‎ MgO层厚y/nm ‎0.05a ‎0.20a ‎0.45a ‎0.80a ‎1.25a NiO层厚y′/nm B ‎2b ‎3b ‎4b ‎5b 注：a和b均为与温度有关的常数。 请填空回答： ‎（1）金属高温氧化腐蚀速率可以用金属氧化膜的生长速率来表示，其理由是 。‎ ‎（2）金属氧化膜的膜厚y跟时间t所呈现的关系是（填“直线”“抛物线”“对数”或“双曲线”）：MgO氧化膜厚y属 型，NiO氧化膜厚y′属 型。 ‎（3）Mg与Ni比较，哪一种金属更具有耐腐蚀性 ，其理由是 。‎ ‎14.（8分）电池在人们的日常生活、工农业生产、教学科研等各个方面具有广泛的应用。电池按不同的划分标准可以划分为不同的种类，应用最广泛的是电化学电池。 ‎（1）电化学电池能够把 能转化为 能。电化学电池的工作原理是 的迁移扩散和电化学反应。下列属于电化学电池的有 。‎ ‎①蓄电池 ②锌锰电池 ③充电电池 ④一次性电池 ‎（2）电化学电池的组成可以表示为：（－）负极材料‖A‖正极材料（＋）。A表示 ，离子在A中的电阻比电子在金属中的电阻 。对于不漏电的电池电子在A中的电阻为 。‎ ‎（3）1991年Sony公司首次推出商品化的锂离子电池，此后锂离子电池的厂家如雨后春笋般在全世界出现，锂离子电池的品种和数量也在逐年增加。锂离子电池的电压高，单个电池的电压是3.6 V，锂离子电池的正极材料是锂的过渡金属氧化物（例如LiCoO2)混以一定量的导电添加物（例如C）构成的混合导体，负极材料是可插入锂的碳材料。 ‎①锂在元素周期表中位于第 周期，第 主族。 ‎②锂离子电池所用的正负极材料都是不污染环境的无毒无害物质，属于绿色能源。而镉镍在生产过程中污染环境。（作为密封电池无毒无害可以放心使用）镉镍电池的有毒物质是 ，它作为电池的 极。 ‎15.（5分）关于“电解氯化铜溶液时的pH变化”问题，化学界有以下两种不同的观点：‎ pH与时间关系图 观点一是：“理论派”认为电解氯化铜溶液后溶液的pH升高。 观点二是：“实验派”经过反复、多次、精确的实验测定，证明电解氯化铜溶液时pH的变化如图曲线的关系。 请回答下列问题： ‎（1）电解前氯化铜溶液的pH处在A点位置的原因是 （用离子方程式说明）。 ‎（2）“理论派”所持观点的理论依据是 。‎ ‎（3）“实验派”的实验结论是 。他们所述“精确实验”是通过 确定的。 ‎（4）你持何种观点？你所持观点的理由是 （从化学原理加以简述）。‎ 附参考答案 一、1.D 2.B ‎3.解析：本题结合原电池原理考查实验现象。Fe作负极：Fe－2e－===Fe2＋,C作正极：2H2O＋O2+4e－===4OH－。‎ 答案：B ‎4.解析：本题要设计成原电池必须满足：①Fe作负极；②C、Pt或活动性比Fe弱的金属作正极；③电解质溶液中必须含Fe3+。‎ 答案：CD ‎5.C 6.D ‎7.解析：正极反应MnO2+e－===MnO。则n(MnO2)=n(e－)=‎5 C/(1.60×10－‎19C×6.02×1023 mol－1),m(MnO2)=4.52×10－‎3 g。‎ 答案：C ‎8.BD 9.B 二、10.（1）D （2）加CuSO4溶液后，构成Fe—Ag原电池，Fe溶解，质量减小；‎ Cu2＋在银圈上得电子，沉积在Ag上，质量增加 ‎11.2CO2+O2+4e－2CO 2CO+O22CO2‎ ‎12.(1)H2 O2 2H2+4OH－－4e－===4H2O O2+2H2O+4e－===4OH－ ‎(2)2H2－4e－===4H+ O2+4H++4e－===2H2O 前者的pH变小，后者的pH变大。 ‎（3）CH4+10OH－－8e－===CO+7H2O ‎4H2O+2O2+8e－===8OH－ ‎13.（1）反应速率可以用反应的消耗速率，也可以用产物的生成速率来表示 ‎（2）直线（y=0.05at） 抛物线(y′=bt)‎ ‎（3）Ni 它的腐蚀速率随时间增长比镁慢 ‎14.（1）化学 电 离子 ①②③④ ‎(2)电解质 大 零 ‎（3）①二 ⅠA ②镉 负 ‎15.（1）Cu2＋+2H2OCu（OH）2+2H+‎ ‎（2）因为Cu2＋+2e－===Cu，使Cu2＋水解平衡向左移动，c(H+)减少，pH上升。‎ ‎（3）pH降低 测定溶液pH ‎（4）同意实验派观点；理由是CuCl2===Cu+Cl2↑‎ Cl2+H2O===HCl+HClO，使溶液酸性增强，pH降低。‎ 考点40电解原理及应用 ‎1．复习重点 ‎1．电解原理及其应用，放电顺序，电极反应式的书写及有关计算；‎ ‎2．氯碱工业。‎ ‎2．难点聚焦 一、理解掌握电解池的构成条件和工作原理 电解池 有外接电源 两个电极；有外接电源；有电解质溶液 阴极：与电源负极相连 阳极：与电源正极相连 阴极：本身不反应，溶液中阳离子得电子发生还原反应。‎ 阳极：发生氧化反应，若是惰性中极，则是溶液中阴离子失电子；若是非惰性电极，则电极本身失电子 电源负极阴极，阳极电源正极 电能→化学能 二、掌握电解反应产物及电解时溶液pH值的变化规律及有关电化学的计算 ‎1、要判断电解产物是什么，必须理解溶液中离子放电顺序 阴极放电的总是溶液中的阳离子，与电极材料无关。放电顺序是 K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+、Zn2+、Fe2+(H+)、Cu2+、Hg2+、Ag+、Au3+ ‎ 放电由难到易 阳极：若是惰性电极作阳极，溶液中的阴离子放电，放电顺序是 S2-、I-、Br-、Cl-、OH-、含氧酸根离子(NO3-、SO42-、CO32-)、F-‎ 失电子由易到难 若是非惰性电极作阳极，则是电极本身失电子。‎ 要明确溶液中阴阳离子的放电顺序，有时还需兼顾到溶液的离子浓度。如果离子浓度相差十分悬殊的情况下，离子浓度大的有可能先放电。如理论上H+的放电能力大于Fe2+、Zn2+，但在电解浓度大的硫酸亚铁或硫酸锌溶液时，由于溶液[Fe2+]或[Zn2+]>>[H+]，则先在阴极上放电的是Fe2+或Zn2+，因此，阴极上的主要产物则为Fe和Zn。但在水溶液中，Al3+、Mg2+、Na+等是不会在阴极上放电的。‎ ‎2、电解时溶液pH值的变化规律 电解质溶液在电解过程中，有时溶液pH值会发生变化。判断电解质溶液的pH值变化，有时可以从电解产物上去看。①若电解时阴极上产生H2，阳极上无O2产生，电解后溶液pH值增大；②若阴极上无H2，阳极上产生O2，则电解后溶液pH值减小；③若阴极上有H2，阳极上有O2，且，则有三种情况：a 如果原溶液为中性溶液，则电解后pH值不变；b 如果原溶液是酸溶液，则pH值变小；c 如果原溶液为碱溶液，则pH值变大；④若阴极上无H2，阳极上无O2产生，电解后溶液的pH可能也会发生变化。如电解CuCl2溶液（CuCl2溶液由于Cu2+水解显酸性），一旦CuCl2全部电解完，pH值会变大，成中性溶液。‎ ‎3、进行有关电化学计算，如计算电极析出产物的质量或质量比，溶液pH值或推断金属原子量等时，一定要紧紧抓住阴阳极或正负极等电极反应中得失电子数相等这一规律。‎ 三、理解金属腐蚀的本质及不同情况，了解用电化学原理在实际生活生产中的应 电解原理的应用 ‎（1）制取物质：例如用电解饱和食盐水溶液可制取氢气、氯气和烧碱。‎ ‎（2）电镀：应用电解原理，在某些金属或非金属表面镀上一薄层其它金属或合金的过程。电镀时，镀件作阴极，镀层金属作阳极，选择含有镀层金属阳离子的盐溶液为电解质溶液。电镀过程中该金属阳离子浓度不变。‎ ‎（3）精炼铜：以精铜作阴极，粗铜作阳极，以硫酸铜为电解质溶液，阳极粗铜溶解，阴极析出铜，溶液中Cu2+浓度减小 ‎（4）电冶活泼金属：电解熔融状态的Al2O3、MgCl2、NaCl可得到金属单质。‎ ‎3．例题精讲 例1某学生试图用电解法根据电极上析出物质的质量来验证阿伏加德罗常数值，其实验方案的要点为：‎ ‎①用直流电电解氯化铜溶液，所用仪器如图24—1。‎ ‎②强度为I A，通电时间为t s后，精确测得某电极上析出的铜的质量为m g。‎ 图24—1‎ 试回答：‎ ‎(1)这些仪器的正确连接顺序为(用图中标注仪器接线柱的英文字母表示，下同)‎ E接____________，C接____________，____________接F。‎ 实验线路中的电流方向为________→_______→________→C→________→________‎ ‎(2)写出B电极上发生反应的离子方程式____________，G试管中淀粉KI溶液变化的现象为____________，相应的离子方程式是____________。‎ ‎(3)为精确测定电极上析出铜的质量，所必需的实验步骤的先后顺序是____________。‎ ‎①称量电解前电极质量 ②刮下电解后电极上的铜并清洗 ③用蒸馏水清洗电解后电极 ④低温烘干电极后称量 ⑤低温烘干刮下的铜后称量 ⑥再次低温烘干后称量至恒重 ‎(4)已知电子的电量为1.6×10－‎19 C。试列出阿伏加德罗常数的计算表达式：NA=____________。‎ 命题意图：考查学生对电解原理的理解及完成电解实验的能力。‎ 知识依托：电解原理。‎ 错解分析：电解CuCl2(aq)发生如下反应：‎ Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑‎ Cl2有毒，须作处理，装置中G，作用即此，如果不注意观察，忽略了或猜不透G的作用，就会得出错误的答案。不能排除②⑤干扰，也会得出错误答案。‎ 解题思路：(1)B电极上应产生Cl2：‎ ‎2Cl－－2e－====Cl2↑‎ B极上流出电子，电子进入直流电源的正极，即F极，由此可得仪器连接顺序及电流方向。‎ ‎(2)B中产生Cl2，Cl2进入G中与KI反应，有I2生成，I2使淀粉变蓝色。‎ ‎(3)镀在A电极上的Cu是没必要刮下的，也无法刮干净，还能将A电极材料刮下，故②⑤两步须排除在外。‎ ‎(4)由电学知识，可求电量Q：‎ Q=I A×t s=It C 由此可求出通过的电子个数：‎ N(e－)=‎ 其物质的量为：‎ n(e－)= ‎ 而电子个数与Cu的关系为：‎ Cu2＋＋2e－====Cu 根据生成Cu m g得：‎ ‎ =×‎ NA可求。‎ 答案：(1)D A B F B A D E ‎(2)2Cl－－2e－====Cl2↑ 变蓝色 Cl2＋2I－====2Cl－＋I2↓‎ ‎(3)①③④⑥‎ ‎(4)NA=mol－1‎ 例2.用Pt电极电解AgF(aq)，电流强度为a A，通电时间为t min，阴极增重m g，阳极上生成标准状况下的纯净气体V L，以q C表示一个电子的电量，Mr表示Ag的相对原子质量，则阿伏加德罗常数NA可表示为( )‎ A.mol－1 B.mol－1‎ C. D.以上答案都不对 ‎.解析：若认为逸出气体是F2，则会误选A；若粗心未把t min转化为60t s进行计算，则会误选B；若忽视单位则会误选C。正确答案应是：mol－1‎ 例3.用图24—2所示的装置进行电解。通电一会儿，发现湿润的淀粉KI试纸的C端变为蓝色。则：‎ 图24—2‎ ‎(1)A中发生反应的化学方程式为__________________。‎ ‎(2)在B中观察到的现象是________、________、________。‎ ‎(3)室温下，若从电解开始到时间t s，A、B装置中共收集到标准状况下的气体‎0.168 L，若电解过程中无其他副反应发生，经测定电解后A中溶液体积恰为1000 mL，则A溶液的pH为______。‎ 解析：可以认为线路中串联了3个电解池。当选定一个为研究对象时，另外的2个可看作是线路或是电阻。‎ 先选定湿润的淀粉KI试纸为研究对象。由于C端变为蓝色，可知C端有I2生成：‎ ‎2I－－2e－====I2‎ I2使淀粉变蓝色。该反应是在电解池的阳极发生的反应，由此可以断定外接电源的E端为负极，F端为正极。‎ ‎(1)(2)选A(或B)为研究对象，可忽略B(或A)和淀粉KI试纸的存在。‎ ‎(3)由题意可得如下关系式：‎ ‎4H＋~O2＋2H2‎ 根据气体的体积可求出n(H＋)、c(H＋)及pH。‎ 答案：(1)4AgNO34Ag＋O2↑＋4HNO3‎ ‎(2)石墨极有气泡产生 Cu极周围变蓝色 溶液中有蓝色沉淀生成 ‎(3)2‎ 例4.将羧酸的碱金属盐电解可得烃类化合物。例如：‎ ‎2CH3COOK＋H2OCH3—CH3↑＋2CO2↑＋H2↑＋2KOH ‎   (阳)    (阳)  (阴) (阴)‎ 据下列衍变关系回答问题：‎ 浓 H2SO4‎ ClCH2COOK(aq)A(混合物)‎ ‎(1)写出电极反应式 阳极 ，阴极 。‎ ‎(2)写出下列反应方程式 A→B： ，B→C： 。‎ ‎(3)D和B在不同条件下反应会生成三种不同的E，试写出它们的结构简式 、‎ ‎ 、 。‎ 解析：准确理解题给信息是解决问题的关键。电解CH3COOK(aq)时，阳极吸引阴离子：CH3COO－和OH－，事实上放电的是CH3COO－，2CH3COO－－2e－2CO2↑＋CH3－CH3↑，阴极吸引阳离子：H＋和K＋，放电的是H＋，2H＋＋2e－====2H2↑‎ 答案：(1)2ClCH2COO－－2e－CH2Cl－CH2Cl＋2CO2↑ 2H＋＋2e－====H2↑‎ ‎(2)CH2Cl－CH2Cl＋2KOHCH2(OH)－CH2(OH)＋2KCl ‎△‎ CH2(OH)－CH2(OH)＋O2OHC－CHO＋2H2O ‎4．实战演练 一、选择题（每小题5分，共45分） ‎1.银锌电池广泛用做各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为：2Ag＋‎ Zn(OH)2 Ag2O＋Zn＋H2O,在此电池放电时，负极上发生反应的物质是 A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.Zn ‎2.（2002年上海高考题）某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是 A.a为正极，b为负极；NaClO和NaCl B.a为负极，b为正极；NaClO和NaCl C.a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl D.a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl ‎3.下列关于实验现象的描述不正确的是 A.把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡 B.用锌片做阳极，铁片做阴极，电解氯化锌溶液，铁片表面出现一层锌 C.把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁 D.把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快 ‎4.氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍 电池的总反应式是：H2＋NｉO（OH） Nｉ（OH）2。根据此反应式判断下列叙述中正确的是 A.电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大 B.电池放电时，镍元素被氧化 C.电池充电时，氢元素被还原 D.电池放电时，H2是负极 ‎5.如下图所示两个装置中，溶液体积均为200 mL，开始时电解质溶液的浓度均为0.1 mol·L－1，工作一段时间后，测得导线上通过0.02 mol电子，若不考虑盐水解和溶液体积的变化，则下列叙述正确的是 A.产生气体的体积：①＞② B.电极上析出固体的质量：①＞② C.溶液的pH变化：①增大，②减小 D.电极反应式： ‎①阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ ‎②阴极：2H＋＋2e－===H2↑ ‎6.甲、乙两个电解池均以Pt为电极，且互相串联，甲池盛有AgNO3溶液，乙池中盛有一定量的某盐溶液，通电一段时间后，测得甲池中电极质量增加‎2.16 g，乙池中电极上析出‎0.64 g金属，则乙池中溶质可能是 A.CｕSO4 B.MgSO4 C.Al（NO3）3 D.Na2SO4 ‎7.用石墨电极电解100 mL H2SO4与CuSO4的混合溶液，通电一段时间后，两极均收集到‎2.24 L气体（标准状况），则原混合溶液中Cu2＋的物质的量浓度为 A.1 mol·L－1 B.2 mol·L－1 C.3 mol·L－1 D.4 mol·L－1‎ ‎8.用惰性电极电解V　L　ＭSO4的水溶液，当阴极上有m ｇ金属析出(阴极上无气体产生)时，阳极上产生ｘ L气体(标准状况)，同时溶液的pH由原来的6.5变为2.0(设电解前后溶液体积不变)。则M的相对原子质量的表示式为 A. B.‎ C. D.‎ ‎9.用Pt电极电解CｕCl2溶液，当电流强度为a A，通电时间为ｔ ｍｉｎ时，阴极质量增加ｍ ｇ，阳极上生成标准状况下纯净气体V　L，电极上产生的气体在水中的溶解忽略不计，且以ｑ表示1个电子的电量，Ｍ表示铜的相对原子质量，则阿伏加德罗常数可表示为 A. B.‎ C. D.不能确定 二、非选择题(共55分) ‎10.(12分)由于Fe（OH）2极易被氧化，所以实验室很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe（OH）2沉淀，应用下图电解实验可以制得白色纯净的Fe（OH）2沉淀。两电极材料分别为石墨和铁。 ‎ (1)a电极材料应为 ，电极反应式为 。‎ ‎(2)电解液c可以是 。(填编号) A.纯水 B.NaCl溶液 C.NaOH溶液 D.CｕCl2溶液 ‎(3)d为苯，其作用是 ，在加入苯之前对c应作何简单处理 。‎ ‎(4)为了在较短时间内看到白色沉淀，可采取的措施是(填编号) 。‎ A.改用稀硫酸做电解液 B.适当增大电源的电压 C.适当减小两电极间距离 D.适当降低电解液的温度 ‎(5)若c中用Na2SO4溶液，当电解一段时间看到白色Fe（OH）2沉淀后，再反接电源电解，除了电极上看到气泡外，混合物中另一明显现象为 。‎ ‎11.(8分)蓄电池使用日久后，正负极标志模糊，现根据下列两种条件，如何判断正负极：‎ ‎（1）氯化铜溶液，两根带铜导线的碳棒 。‎ ‎（2）硫酸铜溶液，两根铜导线 。‎ ‎12.（12分）氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程如下图：‎ 完成下列填空： ‎(1)在电解过程中，与电源正极相连的电极上的电极反应式为 。与电源负极相连的电极附近溶液pH (填“不变”“升高”或“下降”)。 ‎(2)工业食盐含Ca2＋、Mg2＋等杂质。精制过程发生反应的离子方程式为 、 。‎ ‎(3)如果粗盐中SO含量较高，必须添加钡试剂除去SO，该钡试剂可以是 (选填“A”“B”“C”，多选扣分)。 A.Ba(OH)2 B.Ba(NO3)‎2 ‎ C.BaCl2 ‎(4)为有效除去Ca2＋、Mg2＋、SO，加入试剂的合理顺序为 (选填“A”“B”“C”，多选扣分) A.先加NaOH，后加Na2CO3，再加钡试剂 B.先加NaOH，后加钡试剂，再加Na2CO3 C.先加钡试剂，后加NaOH，再加Na2CO3 ‎(5)脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异，通过 、冷却、 (填写操作名称)除去NaCl。 ‎(6)在隔膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极区和阴极区，防止Cl2与NaOH反应；采用无隔膜电解冷的食盐水时，Cl2与NaOH充分接触，产物仅是NaClO和H2，无隔膜电解食盐水的总的化学方程式为 。‎ ‎13.(12分)碘缺乏症遍及全球，多发生于山区，南美的安第斯山区、欧洲的阿尔卑斯山区和亚洲的喜马拉雅山区是高发病地区。我国云南、河南等十余省的山区发病率也较高，据估计我国患者大约有1000万人左右。为控制该病的发生，较为有效的方法是食用含碘食盐。我国政府以国家标准的方式规定在食盐中添加碘酸钾(KIO3）。据此回答下列问题： ‎(1)碘是合成下列哪种激素的主要原料之一 A.胰岛素 B.甲状腺激素 C.生长激素 D.雄性激素 ‎(2)长期生活在缺碘山区，又得不到碘盐供应，易患 A.甲状腺亢进 B.佝偻病 C.地方性甲状腺肿 D.糖尿病 ‎(3)可用盐酸酸化的碘化钾和淀粉检验食盐中的碘酸钾。反应的化学方程式为 ，氧化产物与还原产物的物质的量之比为 ，能观察到的明显现象是 。‎ ‎(4)已知KIO3可用电解方法制得，原理是：以石墨为阳极，以不锈钢为阴极，在一定电流强度和温度下电解KI溶液。总反应化学方程式为： KI＋3H2OKIO3＋3H2↑，则两极反应式分别为：阳极 ，阴极 。‎ ‎(5)在某温度下，若以‎12 A的电流强度电解KI溶液达10 min，理论上可得标准状况下的氢气 ‎ L。‎ ‎14.(11分)‎100.0 g无水氢氧化钾溶于‎100.0 g水。在T温度下电解该溶液，电流强度I＝‎ ‎6．‎00　‎A，电解时间ｔ＝10.00 h。电解结束温度重新调至Ｔ，分离析出KOH·2H2O固体后，测得剩余溶液的总质量为164．8 ｇ。已知不同温度下每‎100 g饱和溶液中无水氢氧化钾的质量如下表： 温度／℃‎ ‎0‎ ‎10‎ ‎20‎ ‎30‎ KOH／ｇ ‎49．2‎ ‎50．8‎ ‎52．8‎ ‎55．8‎ 通过计算先确定温度T的区间，然后求出Ｔ(最后计算结果只要求两位有效数字)。‎ 注：法拉第常数F＝9．65×104　C·mol－‎1 A—安培 h—小时 相对原子质量：H：1．01 O：16．0 K：39．1‎ 附参考答案 一、1.D ‎2.解析：Cl2被完全吸收，Cl2应在下部生成，推知b为正极，a为负极。 答案：B ‎3.C 4.CD 5.B 6.A 7.A 8.BD 9.A 二、10.(1)Fe Fe－2e－===Fe2＋ （2）ＢC ‎(3)隔离空气，防止生成的Fe（OH）2被氧化 加热c，以除去溶解的O2 ‎(4)BC ‎(5)白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色 ‎11.（1）有红色物质析出为负极 （2）铜导线变粗为负极 ‎12.(1)2Cl－－2e－===Cl2↑ 升高 ‎(2)Ca2＋+CO===CaCO3↓ Mg2＋+2OH－===Mg(OH)2↓ ‎(3)AC (4)BC (5)蒸发 过滤 ‎(6)NaCl+H2ONaClO+H2↑(或2NaCl+2H2O2NaOH＋H2↑+Cl2↑ Cl2＋2NaOH===NaCl+NaClO+H2O) ‎13.(1)B (2)C ‎(3)5KＩ＋KＩO3＋6HCl===6KCl＋3Ｉ2＋3H2O 5∶１ 溶液变蓝 ‎(4)阳极：Ｉ－＋3H2O－6e－===ＩO－3＋6H＋ 阴极：6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－ ‎(5)0．837 ‎14.T介于‎20℃‎～‎30℃‎之间 T为‎28℃‎