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高中三年级化学

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首页 高中三年级化学知识 单质铝 单质铁 氧化铁 氧化铜 试题正文
  • 实验题
    由Fe2O3、Fe、CuO、C、Al中的几种物质组成的混合粉末，取样品进行下列实验（部分产物略去）

    (1)取少量溶液X，加入过量的NaOH溶液，有沉淀生成。取上层清液，通入CO2，无明显、变化，说明样品中不含有的物质是（填写化学式）______________。
    (2)Z为一种或两种气体：
    ①若Z只为一种气体，试剂a为饱和NaHCO3溶液，则反应I中能同时生成两种气体的化学方程式是
    ______________________________。
    ②若Z为两种气体的混合物，试剂a为适量水，则Z中两种气体的化学式是______________。
    (3)向Y中通入过量氯气，并不断搅拌，充分反应后，溶液中的阳离子是（填写离子符号）___________________________。
    (4)取Y中的溶液，调pH约为7，加入淀粉KI溶液和H2O2，溶液呈落色并有红褐色沉淀生成。当消耗2 mol
    I-时，共转移3 mol电子，该反应的离子方程式是_________________。
    (5)另取原样品，加入足量稀硫酸充分反应。若溶液中一定不会产生Y中的红色固体，则原样品中所有可能存在的物质组合是（各组合中的物质用化学式表示）______________________。
    本题信息：2008年北京高考真题化学实验题难度较难 来源:于丽娜
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本试题 “由Fe2O3、Fe、CuO、C、Al中的几种物质组成的混合粉末，取样品进行下列实验（部分产物略去）(1)取少量溶液X，加入过量的NaOH溶液，有沉淀生成。取上层清液，通...” 主要考查您对

单质铝

单质铁

氧化铁

氧化铜

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铝的主要性质：

  • 物理性质：
    铝是银白色，具有金属光泽的固体，硬度较小，具有良好的导电性、导热性和延展性。
  • 化学性质：
    活泼金属，具有较强的还原性；常温下铝在浓硫酸和浓硝酸中发生钝化；既可以与酸反应又可以与碱反应。
    (1)与氧气反应：（纯氧中发出耀眼的白光）
    (2)与Cl2 、S 、N2反应：
    (Al2S3在溶液中完全双水解)

    (AlN与水反应生成Al(OH)3和NH3↑)
    (3)与水反应：
    (4)与酸反应：
    (5)与碱的反应：
    (6)铝热反应：2Al＋Fe2O3=(高温)=Al2O3＋2Fe
  • 铝的用途
    纯铝制作导线，铝合金用于制造飞机、汽车、生活用品等。



铝的特殊性质：

铝既能与酸反应，也能与强碱反应。
铝与酸反应：铝与浓硫酸在常温下发生钝化，2Al＋6HCl==2AlCl3+3H2↑
铝与碱反应：2Al＋2NaOH＋2H2O==2NaAlO2＋3H2↑

铝热反应：

铝热法是一种利用铝的还原性获得高熔点金属单质的方法。此种反应被称为铝热反应。　
可简单认为是铝与某些金属氧化物（如Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、V2O5等）或非金属氧化物（如SiO2等）在高热条件下发生的反应。　 　　
铝热反应常用于冶炼高熔点的金属，并且它是一个放热反应， 　　
其中镁条为引燃剂，氯酸钾为助燃剂。
其装置如下图所示：


铝热反应配平技巧：

取反应物和生成物中氧化物中两边氧的最小公倍数，即可快速配平，如8Al+3Fe3O4=4Al2O3+9Fe中，可取Fe3O4和Al2O3中氧的最小公倍数12，则Fe3O4前应为3Al2O3前应为4，然后便可得到Al为8，Fe为9。


镁铝的化学性质比较：

单质 镁 铝
与非金属反应 2Mg+O2=(点燃)=2MgO
(发出耀眼白光)
Mg+Cl2=(点燃)=MgCl2
3Mg+N2=(点燃)=Mg3N2		 4Al+3O2=(加热)=2Al2O3
2Al+3Cl2=(加热)=2AlCl3
2Al+3S=(加热)=Al2S3
与沸水反应 Mg+2H2O=(加热)=Mg(OH)2+H2↑ 不反应
与酸反应 Mg+2H+==Mg2++H2↑
与稀硝酸反应生成Mg(NO3)2、NOx(或者N2、NH4NO3)、H2O		 2Al+6H+==2Al3++3H2↑
在冷的浓硝酸或浓硫酸中钝化
与氧化物反应 2Mg+CO2=(点燃)=2MgO+C
(剧烈燃烧，生成白色粉末和黑色固体)		 2Al+Fe2O3=(高温)=2Fe+Al2O3(铝热反应)
与盐溶液反应 Mg+2NH4++2H2O==Mg2++2NH3·H2O+H2↑
Mg+Cu2+==Mg2++Cu		 2Al+3Hg2+=2Al3++3Hg
与强碱反应 不反应 2Al+2OH-+2H2O==2AlO2-+3H2↑

铝热反应配平技巧：

取反应物和生成物中氧化物中两边氧的最小公倍数，即可快速配平，如8Al+3Fe3O4=4Al2O3+9Fe中，可取Fe3O4和Al2O3中氧的最小公倍数12，则Fe3O4前应为3Al2O3前应为4，底下便可得到Al为8，Fe为9。

铝与酸、碱反应的计算技巧：

铝与酸、碱反应的实质都是，，所以根据得失电子守恒可知：，利用此关系可以方便地进行有关计算。

铝与酸或碱溶液反应生成H2的量的计算：

 Al是我们中学阶段学习的唯一既与H＋反应也与OH－反应的金属，它与酸、碱反应既有相同点，也有不同点。

相同点：Al均被氧化成+3价，所以1molAl不论与H＋还是与OH－反应均生成3gH2。
不同点：1molAl与H＋反应消耗3molH＋，而与OH－反应只消耗1molOH－，所以含有等物质的量的NaOH溶液和HCl溶液分别与足量的铝反应时生成的氢气的物质的量之比为3∶1。


“铝三角”关系：


Al3+＋3OH-===Al(OH)3↓
Al(OH)3＋OH-===AlO2-＋2H2O
Al3+＋4OH-===AlO2-＋2H2O
AlO2-＋2H2O＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO3-
AlO2-+H+＋H2O===Al(OH)3↓
AlO2-+4H+===Al3+＋2H2O


钝化：

铝、铁在常温下与浓硫酸发生钝化，钝化不是不反应，而是被氧化成一层致密的氧化物薄膜，恰恰说明金属的活泼性。


铁元素：

在元素周期表中的位置：铁的原子序数26，位于周期表中第四周期，第Ⅷ族。
(1)物理性质：银白色、有金属光泽，密度较大，熔点较高，硬度较小，具有导电、导热、延展性，可被磁铁吸引。
(2)化学性质：较活泼的金属，+2、+3价两种价态
①与强氧化剂反应(如：Cl2 Br2 过量稀HNO3)生成+3价铁的化合物。如：


注：铁常温下在浓硫酸和浓硝酸中钝化，但加热可以反应，且被氧化成Fe3+
②与弱氧化剂反应(如S I2 H+ Cu2+)生成+2价铁的化合物，如：


③铁与氧气、水蒸气反应生成Fe3O4(FeO·Fe2O3)



铁的性质：

  1. 物理性质：铁是黑色金属，具有铁磁性
  2. 铁的化学性质：
     ①与强氧化剂反应(如：Cl2、 Br2 、过量稀HNO3)生成+3价铁的化合物。如：


    注：铁常温下在浓硫酸和浓硝酸中钝化，但加热可以反应，且被氧化成Fe3+
    ②与弱氧化剂反应(如S、 I2 、H+ 、Cu2+)生成+2价铁的化合物，如：


    ③铁与氧气、水蒸气反应生成Fe3O4(FeO·Fe2O3)



铁与稀硝酸的反应：

  1. 铁少量时：
  2. 铁过量时：3Fe+8HNO3==3Fe(NO3)2+2NO+4H2O

两式可通过2Fe3++Fe==3Fe2+联系起来。


注意：

  1. 铁元素性质活泼，自然界中的铁元素几乎都是以化合态存在，只有在陨石中存在游离态的铁元素。
  2. 过量的铁与氯气反应，不会生成FeCl2，因为铁还原三价铁必须在水溶液中进行。
  3. 金属与强氧化性酸反应，不会生成H2。

化学性质：

铁元素性质活泼，有较强的还原性。


铁三角关系：


氧化铁：

化学式Fe2O3，溶于盐酸，为红棕色粉末。其红棕色粉末为一种低级颜料，工业上称氧化铁红，用于油漆、油墨、橡胶等工业中，可做催化剂，玻璃、宝石、金属的抛光剂，可用作炼铁原料。
(1)色态：红色粉末，俗称铁锈(铁红)
(2)溶解性：溶于盐酸、稀硫酸生成+3价铁盐；难溶于水，不与水反应。
(3)氧化性：高温下被CO、H2、Al、C、Si等还原


氧化铁的化学性质：

  1. 铝热反应：2Al+Fe2O3=(高温)=Al2O3+2Fe
  2. 与强酸反应：Fe2O3+6H+==2Fe3++3H2O
  3. 与还原性酸（HI）反应：Fe2O3+6H++2I-==2Fe2++3H2O+I2

铁的氧化物：

化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4
俗称 —— 铁红 磁性氧化铁
色态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体
铁的价态 +2 +3 +2、+3
水溶性 不溶 不溶 不溶
与酸反应 FeO+2H+==Fe2++H2O Fe2O3+6H+==2Fe3++3H2O Fe3O4+8H+==Fe2++2Fe3++4H2O
用途 玻璃色料 油漆、颜料 做颜料和抛光剂
氧化性 高温时都能与C、CO、H2反应，被还原生成Fe单质

氧化铜：

（1）物理性质：氧化铜是不溶于水的黑色固体（粉末），能溶于烯酸中,主要用于制造人造丝、陶瓷、釉、电池、杀虫剂，也用于制氢，做催化剂使用。
（2）化学性质：①氧化铜有金属氧化物的性质，常温下能与烯酸反应：CuO+2H+Cu2++H2O  
 ②氧化铜具有氧化性，加热条件下可以与还原剂发生氧化还原反应：H2+CuOCu+H2O
 ③氧化铜在高温下可发生分解反应：4CuO2Cu2O+O2↑
（3）冶炼：一般通过加热分解Cu(OH)2的方式得到CuO,化学方程式为：Cu(OH)2CuO+H2O
注意: 溶液中的Cu2+常为蓝色（浓CuCl2溶液呈绿色，稀CuCl2溶液呈蓝色），其颜色可作为Cu2+的判断依据。Cu2+与碱发生反应生成蓝色沉淀Cu(OH)2，其溶于氨水形成蓝色溶液。


氧化铜的特性：

气味 无味
颜色 黑色或者棕黑色
外观 无定形或结晶性粉末
性状 稍有吸湿性
相对质量 79.55
溶解性（水） 不可溶
溶解度 不溶于水和乙醇，溶于酸、氯化铵及氰化钾溶液，氨溶液中缓慢溶解
稳定性 稳定
储存 密封干燥保存
用途 做有机反应的催化剂，制作人造丝和其他铜化合物等

氧化铜和氢氧化铜的性质比较:

名称 氧化铜 氢氧化铜
化学式 CuO Cu(OH)2
物理性质 不溶水的黑色固体（粉末） 不溶于水的蓝色固体
化学性质 CuO+2H+Cu2++H2O
CuO+H2Cu+H2O
CuO+COCu+CO2		 Cu(OH)2+2H+Cu2++2H2O
Cu(OH)2CuO+H2O
Cu(OH)2+4NH3·H2OCu(NH3)4(OH)2+4H2O
制法 Cu(OH)2CuO+H2O Cu2++2OH-Cu(OH)2↓


例题：铜在自然界存在于多种矿石中，如：黄铜矿（CuFeS2)、斑铜矿(Cu5FeS4)、辉铜矿(Cu2S)、孔雀石(CuCO3·Cu(OH)2
请回答下列问题：
（1）、上表所列铜化合物中，铜的质量百分含量最高的是__Cu2S
）、工业上以黄铜矿为原料。采用火法熔炼工艺生产铜。改工艺的中间过程会发生反应：
2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑，反应的氧化剂是Cu2S和Cu2O
(3)、二氧化硫尾气直接排放到大气中造成环境污染的后果是形成酸雨，会对植物和建筑物等造成严重危害；该尾气可得到有价值的化学品，写出其中1中酸和1中盐的名称硫酸、硫酸钠。
（4）黄铜矿熔炼后得到的粗铜含少量Fe、Ag、Au等金属杂质，需要进一步采用电解法精制。请简述粗铜电解得到精铜的大批量：以硫酸铜-硫酸溶液为电解质。电解时，粗铜（阳极）中的铜以及比铜活泼的金属失去电子进入溶液，不如铜活泼的金属沉入电解槽形成“阳极泥”；溶液中的Cu2+得到电子沉积在纯铜（阴极）上。


氧化铜与铜化合物之间的转换图：

需要记住这些单质、化合物的颜色和状态，可以做为实验题的切入点。


知识扩展：

溶液中的Cu2+常为蓝色（浓CuCl2溶液呈绿色，稀CuCl2溶液呈蓝色），其颜色可作为Cu2+的判断依据。Cu2+与碱发生反应生成蓝色沉淀Cu(OH)2，其溶于氨水形成蓝色溶液。
反应方程为：CuCl2+2NaOHCu(OH)2↓+2NaCl；Cu(OH)2+4NH3·H2OCu(NH3)4(OH)2+4H2O


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