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1、專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,考情精解讀,A考點幫知識全通關,目錄CONTENTS,考綱要求,命題規(guī)律,命題分析預測,考點1鎂及其化合物考點2鋁及其化合物考點3鐵及其重要化合物考點4銅及其重要化合物考點5金屬材料與金屬礦物的開發(fā)利用合金,,知識體系構建,方法1“鋁三角”轉化關系及其應用方法2Al(OH)3的圖像和計算方法3“鐵三角”及其應用方法4Fe2+、Fe3+的檢驗方法5銅及其化合物的性質微課4從鋁土礦中提取Al2O3的流程微課5無機化學工藝流程題的解題流程,B方法幫素養(yǎng)大提升,C考法幫考向全掃描,考向1以工藝流程為載體考查鐵鹽的水解考向2遷移“氫氣還原氧

2、化銅”實驗裝置模型考查金屬元素的性質,考情精解讀,考綱要求命題規(guī)律命題分析預測知識體系構建,1.了解常見金屬的活動順序。2.了解常見金屬及其重要化合物的制備方法,掌握其主要性質及其應用。3.了解合金的概念及其重要應用。4.以上各部分知識的綜合應用,,考綱要求,,命題規(guī)律,考情分析本專題是歷年高考的考查重點,常在選擇題中重點考查常見金屬元素的基本反應、離子檢驗及用途,非選擇題中常借助工藝流程的形式,以除雜或提純等相關問題為主線綜合考查金屬元素化合物的性質。高頻考點及可能題型:金屬離子如Fe3+、Fe2+、Al3+、Cu2+等的檢驗(選擇或非選擇題,215分)、金屬及其化合物的化學方程式的書寫或正

3、誤判斷(非選擇題或選擇題,215分)、金屬化合物性質的實驗探究(實驗題,15分)、用含多種金屬元素的礦物制備某種金屬化合物(工藝流程題,15分)、有關金屬及其化合物的計算(非選擇題或選擇題,26分)、直接考查氫氧化鋁的兩性或借助Cr(OH)3、Zn(OH)2、Co(OH)2等兩性氫氧化物的性質考查氫氧化鋁的兩性,,命題分析預測,(非選擇題,26分),涉及本專題的實驗探究題較好地考查了考生的知識遷移和應用能力,以及“證據(jù)推理與模型認知”學科素養(yǎng)。命題預測預計2019年會繼續(xù)在選擇題中或非選擇題中加強對常見金屬元素的考查,以工藝流程的形式考查考生對陌生金屬元素的認知能力,考生應該在熟練掌握常見金屬

4、元素性質及應用的基礎上,強化對陌生金屬元素(如第四周期的Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Ga等)知識的遷移能力,,命題分析預測,,知識體系構建,A考點幫知識全通關,考點1鎂及其化合物考點2鋁及其化合物考點3鐵及其重要化合物考點4銅及其重要化合物考點5金屬材料與金屬礦物的開發(fā)利用合金,,,考點1鎂及其化合物,1.鎂的物理性質銀白色固體,密度較小、質軟、有延展性,是電和熱的良導體。2.鎂及其重要化合物的化學性質,續(xù)表,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,拓展延伸1.Mg著火后,不可用CO2及水滅火,應用沙土滅火。2.MgO的熔點高,常用作耐火材料。3.Mg(OH)2為難溶于水的白色沉淀,常用N

5、aOH溶液檢驗Mg2+的存在。4.Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的小,故水垢的主要成分中含有的是Mg(OH)2,而非MgCO3。,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,,考點2鋁及其化合物（重點）,1.鋁(1)物理性質較軟的銀白色金屬,熔點為660.4,沸點為2467,密度為2.70gcm-3,延展性好,是電和熱的良導體。(2)化學性質鋁原子最外層有3個電子,化學反應中易失去電子而表現(xiàn)出較強的還原性。與非金屬單質反應4Al+3O22Al2O32Al+3Cl22AlCl32Al+3SAl2S3(水溶液中不能存在),鋁與非氧化性強酸反應2Al+6H+2Al3++3H2注意1.鎂、鋁在空氣中容

6、易被氧氣氧化,表面形成一層氧化膜,該氧化膜比較致密,可以保護鎂、鋁,防止其進一步被氧化,所以鎂、鋁雖然很活潑,但不需要特殊保存。2.在進行鎂、鋁有關的實驗時,要首先用砂紙打磨鎂、鋁表面以除去金屬氧化物。3.鋁在純氧中或鋁粉在空氣中可以燃燒。將打磨過的鋁片置于空氣中加熱,會看到鋁片熔化,但并未滴落,是因為鋁片表面快速生成的氧化鋁熔點很高。4.鋁、鐵遇到冷的濃硝酸、濃硫酸表面也可形成一層致密的氧化膜(即鈍化),可防止鋁、鐵進一步與酸反應。,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,注意鋁與強堿溶液的反應中,水作氧化劑(Na

7、OH不是氧化劑):鋁熱反應實驗中的有關問題,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,續(xù)表,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,2.氧化鋁和氫氧化鋁兩性氧化物:既能與酸反應生成鹽和水,又能與堿反應生成鹽和水的氧化物。兩性氫氧化物:既能與酸反應生成鹽和水,又能與堿反應生成鹽和水的氫氧化物。,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,續(xù)表,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,3.一種重要的復鹽明礬,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,,考點3鐵及其重要化合物（重點）,1.鐵,續(xù)表,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,2.鐵的氧化物,,化學專題六鎂、鋁、鐵、

8、銅金屬的冶煉,續(xù)表,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,3.鐵的氫氧化物,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,續(xù)表,特別提醒1.Fe(OH)2與強氧化性酸(如稀硝酸、濃硫酸)反應時,要注意發(fā)生的是氧化還原反應,而不是復分解反應。2.Fe(OH)2在空氣中加熱得到的是Fe2O3:4Fe(OH)2+O22Fe2O3+4H2O。,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,4.Fe(OH)2的制備方法(1)有機覆蓋層法將吸有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CCl4),以防止空氣與Fe(OH)2接觸發(fā)生反應,如圖1所示。,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,(2)

9、還原性氣體保護法用H2將裝置內的空氣排盡后,再將亞鐵鹽與NaOH溶液混合,這樣可長時間觀察到白色沉淀,如圖2所示。(3)電解法用鐵作陽極,電解NaCl(或NaOH)溶液,并在液面上覆蓋一層苯(或煤油),如圖3所示。,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,5.重要的鐵鹽三氯化鐵(FeCl3):棕黃色固體,一種常見的氧化劑,能與多種還原劑發(fā)生氧化還原反應,能回收廢銅,其反應的離子方程式為2Fe3++CuCu2++2Fe2+。綠礬(FeSO47H2O):一種重要的還原劑,可用作補血劑及植物的補鐵劑。高鐵酸鉀(K2FeO4):深紫色晶體,具有強氧化性,可用作水處理劑或高能電池。鐵銨礬NH4Fe(SO4

10、)212H2O:無色晶體,易溶于水,常用作化學分析試劑、藥物和織物媒染劑。赤血鹽K3Fe(CN)6:紅色晶體,易溶于水,常用于檢驗Fe2+,生成藍色沉淀。,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,,考點4銅及其重要化合物（重點）,1.銅(1)物理性質純凈的銅為紫紅色,屬于有色金屬,密度較大,硬度較小,熔、沸點較高,具有良好的導電、導熱性。(2)化學性質,續(xù)表,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,2.氧化銅和氧化亞銅,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,3.氫氧化銅Cu(OH)2是一種不溶于水的藍色固體。其化學性質主要有弱堿性、不穩(wěn)定性和弱氧化性等。Cu(OH)2的化學性質,,化學專題六鎂、

11、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,4.硫酸銅CuSO4為白色粉末,吸水后生成藍色的CuSO45H2O(俗名為膽礬或藍礬),CuSO4吸水前后顏色變化很大,所以實驗室?；谠撛?用白色的無水硫酸銅檢驗水的生成,但它不能用作干燥劑。5.堿式碳酸銅(1)化學式:Cu2(OH)2CO3或CuCO3Cu(OH)2,是一種堿式鹽。(2)存在:孔雀石及銅銹(銅綠)的主要成分。(3)用途:制備金屬銅。方案一,干法:Cu2(OH)2CO32CuO+CO2+H2O,CuO+COCu+CO2;方案二,濕法:Cu2(OH)2CO3+4H+2Cu2++CO2+3H2O,Cu2++ZnCu+Zn2+。,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金

12、屬的冶煉,歸類比較銅及其化合物的顏色、狀態(tài)及溶解性,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,續(xù)表,注:反應CuSO4+H2SCuS+H2SO4可說明CuS難溶于非氧化性強酸。,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,,考點5金屬材料與金屬礦物的開發(fā)利用合金,1.金屬的結構特征(1)金屬元素在元素周期表中的位置在元素周期表中,沒有金屬元素的族是A族和0族,全為金屬元素的族是A族,全部副族(BB)和族。(2)金屬元素原子的最外層電子數(shù)比同周期非金屬元素原子的少,一般小于4。2.金屬的物理通性(1)通常情況下,除Hg外,其余金屬都是固態(tài)。(2)有金屬光澤,不透明。(3)有導熱性和導電性。(4)有延展性

13、。,歸類比較性質特殊的金屬1.有顏色的金屬:紫紅色Cu、黃色Au。2.常溫下呈液態(tài)的金屬Hg。3.密度最小的金屬Li。4.硬度最大的金屬Cr。5.熔點最高的金屬W。6.地殼中含量最高的金屬Al。,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,續(xù)表,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,(3)金屬冶煉的步驟,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,B方法幫素養(yǎng)大提升,方法1“鋁三角”轉化關系及其應用方法2Al(OH)3的圖像和計算方法3“鐵三角”及其

14、應用方法4Fe2+、Fe3+的檢驗方法5銅及其化合物的性質微課4從鋁土礦中提取Al2O3的流程微課5無機化學工藝流程題的解題流程,,,方法1“鋁三角”轉化關系及其應用,方法解讀：,1.“鋁三角”的轉化關系2.可溶性鋁鹽與強堿(如NaOH溶液)反應,鋁元素的存在形式,,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,示例1現(xiàn)有中學常見的五種純凈物M、E、F、X、Y。五種物質之間的轉化關系如圖所示,部分反應物和產物已省略。已知:298K時,0.01molL-1E的水溶液、0.01molL-1F的水溶液的pH分別為2、12。下列推

15、斷正確的是A.根據(jù)框圖中各物質的轉化關系,E一定是氯化氫,F一定是氫氧化鈉B.若X和Y的水溶液混合產生白色沉淀,則框圖中各物質之間發(fā)生的反應一定是非氧化還原反應C.若M為酸式鹽,則在常溫常壓下X可能為氣態(tài)物質D.若M為金屬單質,則X和Y中M元素的化合價一定不相同,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,,方法2Al(OH)3的圖像和計算,方法解讀：Al(OH)3可以溶解在強酸、強堿中,所以圍繞Al3+與強酸、強堿的反應存在過量問題。解決

16、過量問題常借助“一種思維”和“兩種方法”。“一種思維”極值思維模型:寫出某種物質不足或過量時的方程式找出反應物的比值,即兩個極值結合極值,分段分析“兩種方法”:一維坐標分析法:結合極值,畫出數(shù)軸,分段分析;二維坐標分析法:橫坐標代表反應物的量,縱坐標代表產物的量,結合極值,分析產物的量隨反應物的量的變化情況并畫出相應曲線。使用圖像分析,可使反應情況更加形象具體,該知識重點考查考生的“變化觀念”和“模型認知”。,1.Al(OH)3沉淀量的圖像分析,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,示例2某實驗小組對含有Al3+的一種

17、未知溶液進行了如下實驗分析:,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,實驗小組經定量分析,得出如圖所示沉淀的物質的量與滴入NaOH溶液體積的關系。下列說法錯誤的是()A.該未知溶液中至少含有三種陽離子B.滴加的NaOH溶液的物質的量濃度為5molL-1C.若溶液中只含三種陽離子且另一種離子為二價金屬陽離子,則a=10D.若將最終沉淀過濾、洗滌、灼燒,得到固體的質量一定為6g,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,思維導引,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,,化學專題六鎂、鋁

18、、鐵、銅金屬的冶煉,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,示例3將NaOH溶液逐滴加入用鹽酸酸化的AlCl3溶液中,若用y軸表示Al(OH)3沉淀的量,x軸表示NaOH溶液的體積,下列圖像正確的是,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,思維導引,解析當溶液中有H+、Al3+時,加入的OH-先與H+反應,后與Al3+反應:H++OH-H2O,Al3++3OH-Al(OH)3,故開始加入NaOH時,無沉淀產生;隨著NaOH的量增加,沉淀的量逐漸增加,當NaOH加入一定量時,沉淀量達到最大值;再加入NaOH,沉淀開始溶解:NaOH+Al(OH)3NaAlO2+2H2O。形成沉淀與溶解沉淀所需NaOH

19、的體積比為31。綜上所述,D項的圖像符合題意。答案D,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,拓展變式2向50mLbmolL-1的AlCl3溶液中加入50mLamolL-1NaOH溶液。(1)當a3b時,生成Al(OH)3沉淀的物質的量為。(2)當a、b滿足條件時,無沉淀產生。(3)當a、b滿足條件時,先有沉淀生成,后又有部分沉淀溶解,此時Al(OH)3的質量為g。,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,,,方法3“鐵三角”及其應用,方法解讀：,1.Fe只具有還原性,可以被氧化

20、劑氧化(1)與弱氧化劑反應Fe能被S、Fe3+、Cu2+、H+等弱氧化劑氧化為Fe2+,如Fe+SFeS,Fe+2Fe3+3Fe2+。,(2)與強氧化劑反應Fe能被Cl2、HNO3等強氧化劑氧化為Fe3+,如2Fe+3Cl22FeCl3。2.Fe2+既具有氧化性又具有還原性(1)與氧化劑反應當Fe2+遇到強氧化劑(如H2O2、Cl2、HNO3、酸性KMnO4溶液)時,被氧化為Fe3+,如2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O。(2)與還原劑反應當Fe2+遇到C、Al、Zn、CO等還原劑時,可以被還原為Fe,如Fe2++ZnZn2++Fe,FeO+COFe+CO2。,,化學專題六鎂、鋁

21、、鐵、銅金屬的冶煉,3.Fe3+具有較強的氧化性,可被還原為Fe2+或Fe(1)Fe3+被C、CO、Al等還原為Fe,如Fe2O3+3CO2Fe+3CO2,Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3。(2)Fe3+被Fe、Cu、I-、H2S等還原為Fe2+,如2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+,2Fe3++H2S2Fe2++S+2H+。注意1.不同價態(tài)的鐵及鐵的化合物在相互轉化時,應注意所用氧化劑和還原劑的強弱不同。2.Fe3+與S2-發(fā)生氧化還原反應2Fe3++S2-2Fe2++S,若S2-過量,發(fā)生反應2Fe3++3S2-2FeS(黑色沉淀)+S,而非相互促進的水解反應。,,化學專題六鎂、鋁、

22、鐵、銅金屬的冶煉,4.“鐵三角”的應用(1)含F(xiàn)e2+、Fe3+的除雜問題,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,示例42018安徽蕪湖考試硫酸亞鐵是一種重要的化工原料,可以用來制備一系列物質(如圖所示)。下列說法錯誤的是A.堿式硫酸鐵水解能產生Fe(OH)3膠體,可用作凈水劑B.為防止NH4HCO3分解,制備FeCO3需在較低溫度下進行C.可用KSCN溶液檢驗(NH4)2Fe(SO4)2是否被氧化D.常溫下,(NH4)2Fe(SO4)2在水中的溶解度比FeSO4的大,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,解析堿式硫酸鐵電離產生Fe3+,Fe3+能發(fā)生水解

23、反應生成Fe(OH)3膠體,Fe(OH)3膠體具有吸附性,可用作凈水劑,故A項正確;NH4HCO3不穩(wěn)定,受熱易分解,為防止NH4HCO3分解,制備FeCO3需在較低溫度下進行,故B項正確;KSCN溶液遇Fe2+溶液無現(xiàn)象,(NH4)2Fe(SO4)2中Fe2+被氧化則生成Fe3+,KSCN溶液遇Fe3+溶液變紅,故C項正確;(NH4)2Fe(SO4)2在水中的溶解度比FeSO4的小,FeSO4才能與(NH4)2SO4反應生成(NH4)2Fe(SO4)2,故D項錯誤。答案D,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,拓展變式3FeCl3具有凈水作用,但腐蝕設備

24、,而聚合氯化鐵是一種新型的絮凝劑,處理污水比FeCl3高效,且腐蝕性小。請回答下列問題:(1)檢驗FeCl3溶液中陽離子的方法是。(2)FeCl3溶液腐蝕鋼鐵設備,除溶液中的H+作用外,另一主要原因是(用離子方程式表示)。FeCl3溶液也常用于刻蝕印刷電路板,反應的離子方程式為。(3)通過控制條件,將FeCl3的水解產物聚合,生成聚合氯化鐵,反應的離子方程式為xFe3++yH2OFex(OH)y(3x-y)++yH+,欲使平衡正向移動可采用的方法是(填字母)。a.降溫b.加水稀釋c.加入NH4Cld.加入NaHCO3,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉

25、,,,,方法4Fe2+、Fe3+的檢驗,注意1.用新制氯水和KSCN溶液檢驗Fe2+時,一定要分步加入,且應先加KSCN溶液。若是溶液X無明顯現(xiàn)象變?yōu)榧t色,則溶液X中可能含F(xiàn)e3+。2.用K3Fe(CN)6溶液檢驗Fe2+時,若產生藍色沉淀,則證明溶液中存在Fe2+。,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,示例5下列離子的檢驗方法合理的是A.向某溶液中滴入KSCN溶液,溶液變紅色,說明原溶液中不含F(xiàn)e2+B.向某溶液中通入Cl2,然后再加入KSCN溶液,溶液變紅色,說明原溶液中含有

26、Fe2+C.向某溶液中加入NaOH溶液,得紅褐色沉淀,說明原溶液中含有Fe3+D.向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀,一段時間后觀察到沉淀逐漸變?yōu)榧t褐色,說明原溶液中只含有Fe2+,不含有Mg2+,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,思維導引,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,白色沉淀紅褐色沉淀,說明原溶液中含有Fe2+,但由于紅褐色的掩蓋,無法確定原溶液中是否含有Mg2+,D項錯誤。答案C,拓展變式4向某溶液中加入含F(xiàn)e2+的溶液后,無明顯變化。再滴入幾滴新制氯水,混合溶液變成紅色,則下列結論錯誤的是()A.該溶液中一定含有SCN-B.氧化性:F

27、e3+Cl2C.Fe2+與SCN-不能形成紅色物質D.Fe2+被氧化為Fe3+,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,4.B溶液中的Fe2+與加入的新制氯水發(fā)生反應:2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,氧化性:Fe3+

28、5H2OCuSO4+5H2O(藍色)(白色)注意難溶性金屬氫氧化物、碳酸鹽,受熱一般易分解;易溶性金屬氫氧化物、碳酸鹽,受熱一般難分解。如Cu(OH)2屬于難溶性金屬氫氧化物,受熱易分解。,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,2.銅的冶煉(1)濕法煉銅:Fe+CuSO4FeSO4+Cu。(2)高溫煉銅:工業(yè)上用高溫冶煉黃銅礦的方法獲得銅(粗銅):2CuFeS2+4O2Cu2S+3SO2+2FeO(爐渣)2Cu2S+3O22Cu2O+2SO22Cu2O+Cu2S6Cu+SO2粗銅中銅的含量為99.5%99.7%,主要含有Ag、Zn、Fe、Au等雜質,粗銅通過電解精煉可得到純度達99.95%99

29、.98%的銅。電解精煉銅的原理是用粗銅作陽極,失電子變?yōu)镃u2+,用純銅棒作陰極,電解即可得精銅。,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,示例6Cu2S是火法煉銅的一種重要原料,下面是由Cu2S冶煉銅及制取CuSO45H2O的流程圖:Cu2SCuCu2O、CuOAB膽礬(1)Cu2S中銅元素的化合價為,火法煉銅的反應原理是(用化學方程式表示)。(2)Cu2O、CuO加入足量稀硫酸得到的體系A中溶液呈藍色,且有紅色物質生成,寫出生成紅色物質的離子方程式。(3)若使A中單質反應,加入的試劑最好是。A.適量的NaNO3B.適量的HNO3C.適量的H2O2(4)若

30、B溶液的體積為0.2L,電解B溶液一段時間后溶液的pH由2變?yōu)?(體積變化忽略不計),此時電解過程中轉移電子的物質的量是。,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,,,微課4從鋁土礦中提取Al2O3的流程,微點解讀從鋁土礦(主要成分是Al2O3,含SiO2、Fe2O3、MgO等雜質)中提取Al2O3的兩大工藝流程:,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,示例72013大綱全國卷,29,15分鋁是一種應用廣泛的金屬,工業(yè)上用Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)混合熔融電解制得。鋁土礦的主要成分是Al2O3和SiO2等

31、。從鋁土礦中提煉Al2O3的流程如下:以螢石(CaF2)和純堿為原料制備冰晶石的流程如下:,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,回答下列問題:(1)寫出反應1的化學方程式。(2)濾液中加入CaO生成的沉淀是,反應2的離子方程式為。(3)E可作為建筑材料,化合物C是,寫出由D制備冰晶石的化學方程式。(4)電解制鋁的化學方程式是,以石墨為電極,陽極產生的混合氣體的成分是。,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,,,微課5無機化學工藝流程題的解題流程,微點解讀化學工藝流程題是將化工生產中的生產流程用框圖形式表示出來,并根據(jù)生產流程中有關的化學知識步步設問,

32、是無機框圖的創(chuàng)新。它以現(xiàn)代工業(yè)生產為基礎,與化工生產成本、產品提純、環(huán)境保護等相融合,考查物質的制備、檢驗、分離或提純等基本實驗原理在化工生產中的實際應用,要求考生依據(jù)流程圖分析原理,緊扣信息、抓住關鍵、準確答題。這類試題具有較強的實用性和綜合性,是近幾年高考化學試題的?？碱}型。,1.以物質制備為目的的化學工藝流程(1)原料處理階段的常見考查點加快反應速率溶解:通常用酸溶,如硫酸、鹽酸、濃硫酸等。灼燒、焙燒、煅燒:改變結構,使一些物質能溶解,并使一些雜質高溫下氧化、分解。(2)分離提純階段的常見考查點調pH除雜a.控制溶液的酸堿性使其中的某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。如要除去,,化學專題六鎂、

33、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,去Al3+、Mn2+溶液中含有的Fe2+,先用氧化劑把Fe2+氧化為Fe3+,再調溶液的pH,將Fe3+轉化為沉淀,過濾除去。b.用于調節(jié)溶液pH的物質一般應滿足兩點:一是能與H+反應,使溶液pH增大;二是不引入新雜質。例如,若要除去Cu2+溶液中混有的Fe3+,可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質來調節(jié)溶液的pH。加熱:加快反應速率或促進平衡向某個方向移動。如果在制備過程中出現(xiàn)一些受熱易分解的物質或產物,則要注意對溫度的控制。如侯氏制堿法中的NaHCO3;還有H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(濃)等物質。,,化學專題六

34、鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,降溫:防止某物質在高溫時溶解(或分解)或促進化學平衡向著題目要求的方向移動。(3)獲得產品階段的常見考查點洗滌(冰水或熱水):洗去晶體表面的雜質離子,并減少晶體在洗滌過程中的溶解損耗;乙醇洗滌既可洗去晶體表面的雜質,又可減少晶體溶解的損耗。蒸發(fā)時的氣體氛圍抑制水解:如從溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶質時,應在HCl的氣流中加熱,以防其水解。蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶:如NaCl和K2Cr2O7混合溶液,若將混合溶液加熱蒸發(fā)后再降溫,則析出的固體主要是K2Cr2O7,這樣就可分離出大部分的K2Cr2O7;,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,同樣原理可除去K

35、NO3中混有的少量NaCl。蒸發(fā)結晶、趁熱過濾:如NaCl和K2Cr2O7混合溶液,若將混合溶液蒸發(fā)一段時間,析出的固體主要是NaCl,同樣原理可除去NaCl中混有的少量KNO3。,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,示例82015新課標全國卷,27,14分硼及其化合物在工業(yè)上有許多用途。以鐵硼礦(主要成分為Mg2B2O5H2O和Fe3O4,還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)為原料制備硼酸(H3BO3)的工藝流程如圖所示:回答下列問題:(1)寫出Mg2B2O5H2O與硫酸反應的化學方程式。為提高浸出速率,除適當增加硫酸濃度外,還

36、可采取的措施有(寫出兩條)。,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,(2)利用的磁性,可將其從“浸渣”中分離。“浸渣”中還剩余的物質是。(寫化學式)(3)“凈化除雜”需先加H2O2溶液,作用是。然后再調節(jié)溶液的pH約為5,目的是。(4)“粗硼酸”中的主要雜質是(填名稱)。(5)以硼酸為原料可制得硼氫化鈉(NaBH4),它是有機合成中的重要還原劑,其電子式為。(6)單質硼可用于生產具有優(yōu)良抗沖擊性能的硼鋼。以硼酸和金屬鎂為原料可制備單質硼,用化學方程式表示制備過程。,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,思維導引,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,解析(1)Mg2B2O5H2O與硫酸反應得到

37、硼酸和硫酸鎂:Mg2B2O5H2O+2H2SO42H3BO3+2MgSO4。結合影響反應速率的因素,提高反應速率可以適當升高溫度、減小鐵硼礦粉粒徑或適當提高硫酸的濃度等。(2)給出的物質中只有Fe3O4有磁性,二氧化硅不溶于水,硫酸鈣屬于微溶物,所以“浸渣”中還有SiO2和CaSO4。(3)能與H2O2反應的是Fe2+,H2O2把Fe2+氧化成Fe3+。調節(jié)溶液pH約為5時,Fe3+和Al3+都形成沉淀,過濾除去。(4)“粗硼酸”中的雜質主要是硫酸鎂。(5)NaBH4的電子式為Na+,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,(6)2H3BO3B2O3+3H2O,結合鋁熱反應知識,可寫出鎂置換出B

38、的化學方程式:B2O3+3Mg2B+3MgO。答案(1)Mg2B2O5H2O+2H2SO42H3BO3+2MgSO4提高反應溫度、減小鐵硼礦粉粒徑(2)Fe3O4SiO2和CaSO4(3)將Fe2+氧化成Fe3+使Fe3+與Al3+形成氫氧化物沉淀而除去(4)(七水)硫酸鎂(5)Na+(6)2H3BO3B2O3+3H2O、B2O3+3Mg2B+3MgO,2.以分離提純?yōu)槟康牡幕瘜W工藝流程(1)物質分離提純的原則不增:不引入新的雜質。不減:不減少被提純的物質。易分離:被提純物與雜質易于分離。易復原:被提純的物質易恢復原來的組成、狀態(tài)。,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,(2)常用的提純方法,

39、,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,(3)常用的分離方法,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,示例92016全國卷,28,14分以硅藻土為載體的五氧化二釩(V2O5)是接觸法生產硫酸的催化劑。從廢釩催化劑中回收V2O5既避免污染環(huán)境又有利于資源綜合利用。廢釩催化劑的主要成分為:以下是一種廢釩催化劑回收工藝路線:,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,(5)“流出液”中陽離子最多的是。(6)“沉釩”得到偏釩酸銨(NH4VO3)沉淀,寫出“煅燒”中發(fā)生反應的化學方程式。思維導引,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,

40、化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,C考法幫考向全掃描,考向1以工藝流程為載體考查鐵鹽的水解考向2遷移“氫氣還原氧化銅”實驗裝置模型考查金屬元素的性質,,,考情揭秘,1.金屬及其化合物性質的探究及“固氣加熱”的實驗模型,是近幾年高考的考查重點,意在考查考生的化學學習能力:引導考生發(fā)現(xiàn)問題通過已有知識分析問題,獲得預測結論設計實驗檢驗預測結論獲得新知識。題型通常為實驗題,考查考生對該實驗知識的遷移應用和實驗探究能力,如2017年全國卷第10題、2017年全國卷第26題、2016年全國卷第28題。2.鐵及其化合物間的轉化以及Fe2+、Fe3+的檢驗等。,示

41、例102017全國卷,26,14分水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分為CaO、SiO2,并含有一定量的鐵、鋁和鎂等金屬的氧化物。實驗室測定水泥樣品中鈣含量的過程如圖所示:回答下列問題:(1)在分解水泥樣品過程中,以鹽酸為溶劑,氯化銨為助溶劑,還需加入幾滴硝酸。加入硝酸的目的是,還可使用代替硝酸。,,,考向1以工藝流程為載體考查鐵鹽的水解,,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,鐵鹽水解原理的應用是高考的考查重點,從實驗室中鐵鹽溶液的制備到工業(yè)中用金屬礦石(通常都會含有鐵元素)制備一些金屬化合物,都需要考慮鐵鹽

42、的水解。鐵鹽水解屬于鹽類的水解,需從平衡移動原理理解反應實質。記住兩個關鍵點:“防水解”加酸,如鐵鹽溶液的配制;“促水解”耗酸或升溫,如除Fe3+及鐵鹽溶液的蒸發(fā)。該知識重點考查考生的變化觀念與平衡思想。1.鐵鹽水解原理:Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,Fe2++2H2OFe(OH)2+2H+,所以鐵鹽溶液均為酸性溶液。,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,素養(yǎng)提升,2.鐵鹽溶液的蒸發(fā)問題(1)鹽酸鹽溶液a.反應原理:FeCl3+3H2OFe(OH)3+3HCl,2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O。氯化鐵的制備需要在無水環(huán)境中進行,也是為了防止水解。,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金

43、屬的冶煉,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,3.工藝流程中鐵元素的除雜方法Fe3+在pH3.2時即可完全水解為Fe(OH)3沉淀,所以從含多種金屬離子的溶液中除去Fe3+的常用方法是調節(jié)溶液的pH至約3.2,再過濾;若為Fe2+,則需先轉化為Fe3+,再進一步除去(因為Fe3+比Fe2+更易水解成氫氧化物沉淀)。除去固體物質中的鐵元素,一般流程如下:,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,酸溶的目的是使鐵元素轉化為離子;加入氧化劑的目的是使可能存在的Fe2+轉化為Fe3+,該步驟切忌引入雜質,所以常用的氧化劑為H2O2;調節(jié)溶液pH的目的是使Fe3+轉化為Fe(OH)3沉淀,使用的試劑不能

44、引入雜質,且可以消耗H+使pH增大,如從Cu2+中除去Fe3+,應該加入CuO、Cu(OH)2、CuCO3或Cu2(OH)2CO3。,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,,考向2遷移“氫氣還原氧化銅”實驗裝置模型考查金屬元素的性質,示例112017全國卷,10,6分實驗室用H2還原WO3制備金屬W的裝置如圖所示(Zn粒中往往含有硫等雜質,焦性沒食子酸溶液用于吸收少量氧氣)。下列說法正確的是,A.、、中依次盛裝KMnO4溶液、濃H2SO4、焦性沒食子酸溶液B.管式爐加熱前,用試管在處收集氣體并點燃,通過聲音判斷氣體純度C.結束反應時,先關閉活塞K,再停止加熱D.裝置Q(啟普發(fā)生器)也可用于二

45、氧化錳與濃鹽酸反應制備氯氣,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,酸鉀溶液吸收硫化氫,最后用濃硫酸干燥,、、中試劑盛放順序依次為焦性沒食子酸溶液、酸性高錳酸鉀溶液、濃硫酸,A項錯誤;加熱WO3之前,要確保排盡裝置內的空氣,因為H2在空氣中的濃度達到一定范圍時,加熱易發(fā)生爆炸,通過檢驗氫氣的純度判斷空氣是否排盡,B項正確。類似氫氣還原氧化銅,實驗完畢后,先停止加熱,再繼續(xù)通入氫氣一段時間,C項錯誤;裝置Q不能加熱,適合塊狀固體與液體在常溫下反應,而實驗室用二氧化錳與濃鹽酸反應制氯氣需要加熱,且二氧化錳是粉末狀固體,故不能用裝置Q制備氯氣,D項錯誤。答案B,,

46、化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,解題關鍵審題時抓住兩個關鍵、一個遷移:關鍵1鋅粒中的硫指硫元素,即鋅粒中含有少量硫化鋅(ZnS),暗示制備氫氣時會生成H2S;關鍵2焦性沒食子酸溶液用于吸收裝置內少量O2;遷移氫氣還原氧化鎢實驗類似氫氣還原氧化銅實驗。知識鏈接1.氫氣還原氧化銅的實驗裝置,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,2.裝置的作用裝置A(啟普發(fā)生器)的作用:制取H2;裝置B的作用:除去H2中混有的HCl(若采用稀硫酸制取氫氣,無需使用該裝置);裝置C的作用:除去H2中混有的水蒸氣(也可將B、C裝置用盛有堿石灰的U形干燥管代替);裝置E的作用:檢驗氫氣還原氧化銅生成的水;裝置F的作用

47、:防止外界空氣中的水蒸氣進入裝置E中,干擾產物水的檢驗。,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,3.實驗步驟,先熄滅酒精燈再停止通入氫氣的目的是使被還原生成的Cu在氫氣的氛圍中冷卻,以防止空氣進入,Cu在較高溫度下被氧化。,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,示例122017全國卷,26,14分綠礬是含有一定量結晶水的硫酸亞鐵,在工農業(yè)生產中具有重要的用途。某化學興趣小組對綠礬的一些性質進行探究。回答下列問題:(1)在試管中加入少量綠礬樣品,加水溶解,滴加KSCN溶液,溶液顏色無明顯變化。再向試管中通入空氣,溶液逐漸變紅。由此可知:、。,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,(2)為測定綠礬

48、中結晶水含量,將石英玻璃管(帶兩端開關K1和K2)(設為裝置A)稱重,記為m1g。將樣品裝入石英玻璃管中,再次將裝置A稱重,記為m2g。按如圖連接好裝置進行實驗。儀器B的名稱是。將下列實驗操作步驟正確排序(填標號);重復上述操作步驟,直至A恒重,記為m3g。a.點燃酒精燈,加熱b.熄滅酒精燈c.關閉K1和K2d.打開K1和K2,緩緩通入N2e.稱量Af.冷卻到室溫根據(jù)實驗記錄,計算綠礬化學式中結晶水數(shù)目x=(列式表示)。若實驗時按a、d次序操作,則使x(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,(3)為探究硫酸亞鐵的分解產物,將(2)中已恒重的裝置A接入下圖所示

49、的裝置中,打開K1和K2,緩緩通入N2,加熱。實驗后反應管中殘留固體為紅色粉末。C、D中的溶液依次為(填標號)。C、D中有氣泡冒出,并可觀察到的現(xiàn)象分別為。a.品紅b.NaOHc.BaCl2d.Ba(NO3)2e.濃H2SO4寫出硫酸亞鐵高溫分解反應的化學方程式。,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,解析(1)樣品溶于水后,滴加KSCN溶液,溶液顏色無明顯變化,說明樣品中不含三價鐵;再向試管中通入空氣,溶液變紅色,則說明空氣中的O2氧化了亞鐵離子,即亞鐵離子易被空氣中的氧氣氧化。(2)測定硫酸亞鐵晶體中結晶水含量,關鍵是要排盡裝置內的空氣,避免O2氧化亞鐵離子,導致結晶水含量測量不準確。儀器

50、B為干燥管;測定結晶水的過程:先打開K1和K2,緩緩通入氮氣排出裝置中的空氣,再點燃酒精燈加熱至完全反應,停止加熱(繼續(xù)通氣),冷卻至室溫,停止通氣,稱重A。該過程類似氫氣還原氧化銅的實驗步驟。故正確的操作步驟依次為dabfce。A的質量為m1g,樣品和A的總質量為m2g,硫酸亞鐵和A的總質量為m3g。則m(FeSO4)=(m3-m1)g,m(H2O)=(m2-,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,易錯警示1.易忽視SO3與水反應完全,而SO2與H2O反應可逆。2.如果忽視了硝酸鋇溶液與SO2反應生成硫酸鋇,會錯選硝酸鋇溶液檢驗SO3。3.第(2)小題中易忽視空氣中的O2氧化綠礬,實驗步驟會出現(xiàn)錯誤。4.第(2)小題中若將m3視為硫酸亞鐵的質量,會得出錯誤答案。,,化學專題六鎂、鋁、鐵、銅金屬的冶煉,