2023屆新高考新教材化學(xué)人教版一輪學(xué)案-第三章第3講　金屬材料(鐵合金、鋁合金)

第3講金屬材料(鐵合金、鋁合金)復(fù)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)1.能列舉、描述、辨識鋁及其化合物重要的物理和化學(xué)性質(zhì)及實驗現(xiàn)象。2．了解合金的組成及其重要應(yīng)用，能根據(jù)合金的性質(zhì)分析生產(chǎn)、生活及環(huán)境中的某些常見問題。3．能根據(jù)金屬活動性順序分析化學(xué)問題。1.宏觀辨識與微觀探析：能從不同層次認識金屬材料的多樣性，并對物質(zhì)進行分類；能從宏觀和微觀相結(jié)合的視角分析與解決實際問題。2．變化觀念與平衡思想：認識金屬冶煉的方法，金屬冶煉遵循一定規(guī)律?？键c一合金及金屬材料1．合金2．常見的金屬材料(1)金屬材料的分類(2)幾種常見的合金(1)金屬元素的單質(zhì)在常溫下均為固體。(×)(2)合金材料中不可能含有非金屬元素。(×)(3)鐵是人類在生產(chǎn)、生活中最早使用的金屬。(×)(4)合金的硬度一般大于成分金屬，而熔點一般低于成分金屬。(√)題點一合金性質(zhì)與金屬材料的應(yīng)用青銅的主要成分是銅和錫，錫的熔點是232℃，含錫25%的青銅熔點約為800℃，《呂氏春秋·別類編》中有關(guān)于青銅的記載“金(銅)柔錫柔，合兩柔則為剛，燔(燒)之則為淖(液體)。”下列說法正確的是()A．在輪船外殼懸掛鋅、錫等金屬塊可減慢鋼鐵的腐蝕B．合金的熔點一定低于各組分金屬的熔點C．銅和錫在元素周期表均位于第四周期D．“合兩柔則為剛”體現(xiàn)了合金的硬度通常大于各組分金屬的特點【解析】要保護鋼鐵，在和海水構(gòu)成的原電池中應(yīng)該讓鋼鐵作正極才能被保護，活潑性比Fe強的金屬作負極，錫金屬性弱于鐵，不能保護鐵，故A錯誤；青銅的主要成分是銅和錫，錫的熔點是232℃，含錫25%的青銅熔點約為800℃，青銅的熔點高于錫，故B錯誤；錫位于周期表的第五周期，故C錯誤；“金(即銅)柔錫柔，合兩柔則剛”體現(xiàn)了合金硬度大于成分金屬硬度，故D正確?！敬鸢浮緿[對點訓(xùn)練1]近年來，我國航空航天事業(yè)成果顯著。下列成果所涉及的材料為金屬材料的是()A，“天宮二號”航天器使用的質(zhì)量輕強度高的材料——鈦合金B(yǎng)．“北斗三號”導(dǎo)航衛(wèi)星使用的太陽能電池材料——砷化鎵C．“長征五號”運載火箭使用的高效燃料——液氫D．“C919”飛機身使用的復(fù)合材料——碳纖維和環(huán)氧樹脂解析：A鈦合金是合金材料，屬于金屬材料，故A符合題意；砷化鎵是一種半導(dǎo)體材料，不是金屬材料，故B不符合題意；液氫是液態(tài)氫氣單質(zhì)，氫元素是非金屬，不是金屬材料，故C不符合題意；碳纖維是碳元素組成的一種單質(zhì)，是無機非金屬材料，環(huán)氧樹脂是有機高分子合成材料，都不是金屬材料，故D不符合題意。題點二合金成分的實驗探究(2021·鄭州模擬)某同學(xué)設(shè)計了如下實驗測量mg銅銀合金樣品中銅的質(zhì)量分數(shù)：下列說法中不正確的是()A．合金的熔點比其成分金屬低，通常比成分金屬具有更優(yōu)良的金屬特性B．銅銀都能與稀硝酸反應(yīng)，收集到的VL氣體可能全為NOC．操作Ⅰ是過濾，操作Ⅱ是洗滌，操作Ⅲ應(yīng)是烘干D．根據(jù)反應(yīng)收集到的氣體體積可以計算銅和銀的質(zhì)量分數(shù)【解析】合金的熔點比其成分金屬低，A正確；不論是濃HNO3還是稀HNO3，用排水法收集到的氣體一定全部是NO，B正確；Wg固體為AgCl，由于AgCl具有受熱不穩(wěn)定性，故操作Ⅲ應(yīng)是低溫干燥而不是烘干，C錯誤；根據(jù)反應(yīng)收集的氣體體積，利用電子守恒及質(zhì)量關(guān)系列式可求得銅和Ag的質(zhì)量分數(shù)，D正確?！敬鸢浮緾[母題變式]在上題題干條件不變的情況下，下列說法不正確的是()A．收集到的VL氣體為NOB．若缺少操作Ⅱ，會導(dǎo)致實驗結(jié)果偏小C．被銅銀合金還原的硝酸可能為eq\f(V,22.4)molD．依據(jù)m、W不能確定銅的質(zhì)量分數(shù)解析：D由流程圖可知，實驗用排水法收集，二氧化氮能與水反應(yīng)生成NO，故金屬與硝酸反應(yīng)生成氣體是NO或NO2或NO、NO2，最后收集的氣體為NO，A正確；由流程圖可知，溶液中加入氯化鈉，將銀離子轉(zhuǎn)化為氯化銀沉淀，通過測定氯化銀沉淀的質(zhì)量，計算銀的質(zhì)量，進而計算銅的含量，操作Ⅱ是在過濾之后，低溫干燥之前，由于過濾后的氯化銀附著一些離子，應(yīng)洗滌附著的物質(zhì)，防止測定的氯化銀的質(zhì)量增大，導(dǎo)致合金中銀的質(zhì)量增大，銅的質(zhì)量偏小，測量銅的含量偏低，B正確；當(dāng)為稀HNO3時生成的氣體是NO，物質(zhì)的量為eq\f(V,22.4)mol，根據(jù)原子轉(zhuǎn)移守恒可知被還原的硝酸為eq\f(V,22.4)mol，C正確；氯化銀的質(zhì)量為Wg，利用元素守恒計算合金中銀的質(zhì)量，合金質(zhì)量減去銀的質(zhì)量為Cu的質(zhì)量，可以確定Cu的質(zhì)量分數(shù)，D錯誤。[對點訓(xùn)練2]以銅銀合金(含少量鐵)廢料為原料回收銀和銅的工藝流程如下：下列說法正確的是()A．粗銅溶于過量稀硝酸，過濾、低溫干燥得純銅B．電解時用粗銀作陰極，硝酸銀溶液為電解質(zhì)溶液C．用稀硫酸處理渣料時主要發(fā)生了氧化還原反應(yīng)D．從濾液B中可以提取綠礬(FeSO4·7H2O)解析：D粗銅中含有少量鐵，鐵和銅都能溶于過量稀硝酸，過濾后得不到純銅，A錯誤；電解時，粗銀作陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，純銀作陰極，B錯誤；渣料的主要成分為氧化銅，還含有少量的氧化鐵，兩種金屬氧化物均能與稀硫酸反應(yīng)，反應(yīng)過程中元素化合價均沒有發(fā)生變化，沒有發(fā)生氧化還原反應(yīng)，C錯誤；濾液B中的溶質(zhì)主要是硫酸亞鐵，蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥可得到綠礬，D正確?？键c二鋁及其化合物的性質(zhì)1．鋁(1)原子結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)(2)化學(xué)性質(zhì)寫出圖中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式：②2Al＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(點燃))2AlCl3④2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑⑤2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高溫))Al2O3＋2Fe(鋁熱反應(yīng))(3)制備鋁土礦eq\o(→,\s\up7(提純),\s\do5())Al2O3eq\o(→,\s\up7(電解))Al，反應(yīng)原理：2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解),\s\do5(冰晶石))4Al＋3O2↑。2．氧化鋁和氫氧化鋁名稱氧化鋁氫氧化鋁物理性質(zhì)白色固體，熔點很高白色膠狀物質(zhì)，難溶于水化學(xué)性質(zhì)與酸反應(yīng)Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O與堿反應(yīng)Al2O3＋2OH－=2AlOeq\o\al(－,2)＋H2OAl(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O加熱不分解2Al(OH)3eq\o(=,\s\up7(△))Al2O3＋3H2O制備方法Al(OH)3加熱分解①Al3＋與氨水反應(yīng)②AlOeq\o\al(－,2)溶液中通入CO2③可溶性鋁鹽和偏鋁酸鹽水溶液中混合主要用途①作耐火材料②冶煉鋁的原料①制藥②凈水作用3.常見的鋁鹽——明礬(1)明礬的化學(xué)式為KAl(SO4)2·12H2O，屬于復(fù)鹽。(2)明礬凈水的原理明礬溶于水時發(fā)生電離，電離方程式為KAl(SO4)2=K＋＋Al3＋＋2SOeq\o\al(2－,4)，其中Al3＋發(fā)生水解反應(yīng)，產(chǎn)生Al(OH)3膠體，其吸附能力很強，可以吸附水中的雜質(zhì)并形成沉淀，使水澄清。(1)Al2O3的熔點高，可作耐高溫材料，實驗室可用氧化鋁坩堝熔化NaOH、Na2CO3固體等。(×)(2)氫氧化鋁具有弱堿性，可用于制胃酸中和劑。(√)(3)將氯化鋁溶液滴入濃NaOH溶液中，產(chǎn)生大量白色沉淀。(×)(4)明礬可作凈水劑，起到殺菌消毒的作用。(×)(5)強酸性溶液中鋁元素以Al3＋形式存在，強堿性溶液中鋁元素以AlOeq\o\al(－,2)形式存在。(√)(6)AlOeq\o\al(－,2)、HCOeq\o\al(－,3)在水溶液中因發(fā)生相互促進水解反應(yīng)而不能大量共存。(×)(7)AlOeq\o\al(－,2)與NHeq\o\al(＋,4)在水溶液中因發(fā)生相互促進水解反應(yīng)不能大量共存。(√)題點一鋁的性質(zhì)及其應(yīng)用鋁是一種既能與酸(非氧化性酸)反應(yīng)又能與強堿溶液反應(yīng)放出H2的金屬，就鋁的這一特殊性質(zhì)回答下列問題：(1)等質(zhì)量的兩份鋁分別與足量的鹽酸、氫氧化鈉溶液反應(yīng)，所得H2的體積之比是________。(2)甲、乙兩燒杯中各盛有100mL3mol·L－1的鹽酸和NaOH溶液，向兩燒杯中分別加入等質(zhì)量的鋁粉，反應(yīng)結(jié)束后，測得生成的氣體體積比為V(甲)∶V(乙)＝1∶2，則加入鋁粉的質(zhì)量為________(填字母)。A．5.4g B．3.6gC．2.7g D．1.8g【解析】(1)根據(jù)化學(xué)方程式：2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑，得Al與H2的關(guān)系式均為2Al～3H2，故只要參加反應(yīng)的Al的量相等，所得H2的量必相等。(2)其反應(yīng)原理分別為2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑?？梢姰?dāng)參加反應(yīng)的HCl和NaOH的物質(zhì)的量相等時，產(chǎn)生H2的體積比是1∶3，而題設(shè)條件體積比為1∶2，說明投入的鋁粉對鹽酸來說是過量的，而對于NaOH來說是不足的。2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑6mol3mol3mol·L－1×0.1L0.15mol則Al與NaOH反應(yīng)生成的H2為0.15mol×2＝0.3mol。2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑2×27g3mol5.4g0.3mol即投入的鋁粉為5.4g。【答案】(1)1∶1(2)A[母題變式](1)足量的兩份鋁分別投入到等體積、等物質(zhì)的量濃度的鹽酸和氫氧化鈉溶液中，產(chǎn)生H2的體積之比是________。(2)足量的兩份鋁分別投入到等體積、一定物質(zhì)的量濃度的HCl、NaOH溶液中，二者產(chǎn)生的H2相等，則HCl和NaOH的物質(zhì)的量濃度之比是________。解析：(1)因為在反應(yīng)中Al過量，產(chǎn)生的H2由HCl和NaOH的量決定。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)中的關(guān)系式：6HCl～3H2、2NaOH～3H2，故當(dāng)HCl、NaOH物質(zhì)的量相等時，二者產(chǎn)生H2的體積比為1∶3。(2)因為鋁足量且產(chǎn)生H2的量相等，根據(jù)關(guān)系式n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1，又因為兩溶液體積相等，故物質(zhì)的量濃度c(HCl)∶c(NaOH)＝n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1。答案：(1)1∶3(2)3∶1[對點訓(xùn)練1]將等物質(zhì)的量的Na2O2和Al同時放入足量的水中，充分反應(yīng)后收集到混合氣體4.48L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，再向反應(yīng)后的溶液中緩慢滴入1mol/L鹽酸至沉淀恰好溶解。下列說法錯誤的是()A．標(biāo)準(zhǔn)狀況下，混合氣體中氫氣與氧氣的體積比為3∶1B．加入的固體過氧化鈉為7.8gC．當(dāng)?shù)渭?00mL鹽酸時，沉淀的質(zhì)量達到最大值D．最終消耗的鹽酸為400mL解析：D將等物質(zhì)的量的Na2O2和Al同時放入足量的水中，發(fā)生反應(yīng)：2Na2O2＋2Al＋4H2O=2NaAlO2＋2NaOH＋O2↑＋3H2↑。根據(jù)方程式可知，A項正確；混合氣體中氫氣與氧氣的體積比為3∶1，所以氫氣為0.15mol，氧氣為0.05mol，則過氧化鈉為0.1mol，質(zhì)量為7.8g，B項正確；沉淀的質(zhì)量達到最大值時，AlOeq\o\al(－,2)恰好完全轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀，溶液中只有一種溶質(zhì)NaCl，其中Na元素完全來自加入的0.1mol過氧化鈉，所以NaCl是0.2mol，則加入的HCl為0.2mol，即滴加200mL鹽酸時，沉淀的質(zhì)量達到最大值，C項正確；最終沉淀恰好完全溶解時，溶液中的溶質(zhì)只有NaCl和AlCl3，因為初始加入的過氧化鈉和單質(zhì)鋁的物質(zhì)的量都是0.1mol，所以NaCl和AlCl3的物質(zhì)的量分別為0.2mol、0.1mol，則加入的HCl為0.5mol，需要的鹽酸體積為500mL，D項錯誤。題點二氧化鋁性質(zhì)及應(yīng)用工業(yè)上用鋁土礦(主要成分是Al2O3，還含有Fe2O3、SiO2)提取氧化鋁作冶煉鋁的原料。其中一種提取方法的操作過程如下：請回答下列問題：(1)請寫出甲溶液中通入過量二氧化碳生成氫氧化鋁的離子方程式_______________。(2)沉淀乙是Fe2O3，向其中加入足量鹽酸，寫出反應(yīng)的離子方程式_______________，充分反應(yīng)后過濾，將濾液加熱蒸干灼燒，最后可得到紅棕色固體，用簡要的文字和化學(xué)方程式說明這一變化過程_________________________________?！窘馕觥?1)該反應(yīng)為NaAlO2溶液與CO2的反應(yīng)，離子方程式為AlOeq\o\al(－,2)＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－,3)。(2)沉淀乙中只有Fe2O3與鹽酸反應(yīng)，該反應(yīng)的離子方程式為Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O。充分反應(yīng)過濾后所得濾液為FeCl3與HCl的混合溶液，加熱蒸干時FeCl3發(fā)生水解反應(yīng)得到Fe(OH)3，灼燒時Fe(OH)3發(fā)生分解反應(yīng)得到Fe2O3?！敬鸢浮?1)AlOeq\o\al(－,2)＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－,3)(2)Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2OFeCl3＋3H2OFe(OH)3＋3HCl，加熱促進水解，且氯化氫揮發(fā)，使平衡右移，生成氫氧化鐵，氫氧化鐵受熱分解，生成氧化鐵，2Fe(OH)3eq\o(=,\s\up7(△))Fe2O3＋3H2O[技法點撥]從鋁土礦中提純Al2O3的方法鋁土礦的主要成分是Al2O3，含有的雜質(zhì)是Fe2O3、MgO和SiO2，由于Al2O3具有兩性，而雜質(zhì)SiO2是酸性氧化物，F(xiàn)e2O3、MgO是堿性氧化物，因而可設(shè)計出兩種提純Al2O3的方案。題點三氫氧化鋁的性質(zhì)及應(yīng)用對某溶液中部分離子的定性檢測流程如圖。相關(guān)分析正確的是()A．步驟①所加試劑可以是濃KOH溶液B．步驟①發(fā)生反應(yīng)Al3＋＋4NH3·H2O=AlOeq\o\al(－,2)＋4NHeq\o\al(＋,4)+2H2OC．可以用濕潤的藍色石蕊試紙檢驗生成的無色氣體D．步驟②發(fā)生反應(yīng)Al3＋＋3HCOeq\o\al(－,3)=Al(OH)3↓＋3CO2↑【解析】根據(jù)分析可知，步驟①所加試劑應(yīng)為強堿溶液，可以是濃KOH溶液，A正確；步驟①中加入的是強堿，與鋁離子發(fā)生的反應(yīng)為Al3＋＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O，B錯誤；無色氣體為氨氣，氨氣應(yīng)用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗，C錯誤；步驟②，離子方程式為AlOeq\o\al(－,2)＋H2O＋HCOeq\o\al(－,3)=Al(OH)3↓＋COeq\o\al(2－,3)，D錯誤。【答案】A[對點訓(xùn)練2](2021·青島月考)向HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl溶液中(假設(shè)各1mol)，逐滴加入NaOH溶液，沉淀的物質(zhì)的量隨NaOH溶液體積變化的圖像如圖。(假設(shè)Mg2＋、Al3＋結(jié)合OH－能力相同)分析圖像的變化情況，回答下列問題：(1)H＋、Al3＋、Al(OH)3、NHeq\o\al(＋,4)四種微粒與OH－反應(yīng)的先后順序依次為_______________。(2)依次寫出各階段的離子方程式：①OA：____________________________________________________________。②AB：____________________________________________________________。③BC：_____________________________________________________________。④CD：_____________________________________________________________。答案：(1)H＋、Al3＋、NHeq\o\al(＋,4)、Al(OH)3(2)①H＋＋OH－=H2O②Al3＋＋3OH－=Al(OH)3↓，Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓③NHeq\o\al(＋,4)＋OH－=NH3·H2O④Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O[方法點撥]含Al3＋的混合溶液與堿反應(yīng)的先后順序當(dāng)溶液中有多種離子時，要考慮離子之間的反應(yīng)順序，如向含有H＋、NHeq\o\al(＋,4)、Mg2＋、Al3＋的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，NaOH先與H＋反應(yīng)，再與Al3＋、Mg2＋反應(yīng)生成沉淀，再與NHeq\o\al(＋,4)反應(yīng)，最后才溶解Al(OH)3沉淀?？键c三金屬礦物的開發(fā)利用1．(1)金屬在自然界中的存在(2)金屬冶煉的實質(zhì)金屬的冶煉過程就是把金屬從化合態(tài)還原為游離態(tài)的過程。即Mn＋＋ne－=M(寫反應(yīng)通式，用M表示金屬)。(3)金屬冶煉的方法例如下列金屬的冶煉(用化學(xué)方程式表示)①冶煉Mg時只能電解MgCl2不能電解MgO，原因是MgO的熔點高，熔融時耗費更多能源，增加生產(chǎn)成本。②冶煉Al時只能電解Al2O3不能電解AlCl3，原因是AlCl3是共價化合物，熔融態(tài)不導(dǎo)電。加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化溫度。③用熱還原法得到的銅還要經(jīng)過電解精煉才能得到精銅。2．鋁熱反應(yīng)實驗中的有關(guān)問題實驗裝置實驗現(xiàn)象①鎂帶劇烈燃燒，放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的白光，氧化鐵與鋁粉在較高溫度下發(fā)生劇烈的反應(yīng)；②紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中實驗結(jié)論高溫下，鋁與氧化鐵發(fā)生反應(yīng)，放出大量的熱：Fe2O3＋2Aleq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe＋Al2O3原理應(yīng)用①制取熔點較高、活動性弱于Al的金屬，如鐵、鉻、錳、鎢等；②金屬焊接，如野外焊接鋼軌等(1)冶煉鋁和鈉都可以用電解法。(√)(2)所有的金屬氧化物都能和鋁發(fā)生鋁熱反應(yīng)。(×)(3)用焦炭和空氣反應(yīng)產(chǎn)生的CO在高溫下還原鐵礦石中鐵的氧化物。(√)(4)電解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液時，陰極上依次析出Cu、Fe、Al。(×)(5)火燒孔雀石煉銅是采用的焦炭法來冶煉金屬。(√)(6)人類歷史上使用鋁的時間比鐵晚，原因是鋁的冶煉成本高。(×)題點一金屬冶煉的方法及選擇不同的金屬在冶煉方法上也有所不同，下列說法正確的是()A．釩、鉻、錳、鐵等難熔金屬通常采用鋁熱法煉制B．鋁及其合金是電氣、工業(yè)、家庭廣泛使用的材料，是因為鋁的冶煉方法比較簡單C．由于鈉、鎂、鋁等金屬化學(xué)性質(zhì)太活潑，人們通常采用電解熔融狀態(tài)下的氯化物的方式來獲取它們的單質(zhì)D．煉鐵時加入的焦炭除了提供熱量外，還用來制造還原劑一氧化碳【解析】A項，鐵用CO還原法煉制，錯誤；B項，是因為Al有良好的性能，才被廣泛使用，錯誤；C項，氯化鋁是共價化合物，熔融時不導(dǎo)電，工業(yè)上用電解氧化鋁方法制取鋁，錯誤；D項，高爐煉鐵中焦炭的作用為與氧氣反應(yīng)產(chǎn)生熱量和制造還原劑一氧化碳，正確?！敬鸢浮緿[對點訓(xùn)練1]氧化還原反應(yīng)廣泛應(yīng)用于金屬冶煉，下列說法不正確的是()A．電解熔融氯化鈉制取金屬鈉的反應(yīng)中，Na＋被還原B．冶煉鎂、鋁采用電解法C．用磁鐵礦煉鐵的反應(yīng)中，1molFe3O4被CO還原成Fe，轉(zhuǎn)移9mol電子D．鋁熱法還原鐵的反應(yīng)中，放出的熱量能使鐵熔化答案：C題點二鋁熱反應(yīng)鋁熱反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高溫))Al2O3＋2Fe。某同學(xué)對“鋁熱反應(yīng)”的現(xiàn)象有這樣的描述：“反應(yīng)放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的光芒”“紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中”。查閱《化學(xué)手冊》知，Al、Al2O3、Fe、Fe2O3的熔點、沸點數(shù)據(jù)如下：物質(zhì)AlAl2O3FeFe2O3熔點/℃660205415351462沸點/℃246729802750(1)該同學(xué)推測，鋁熱反應(yīng)所得到的熔融物應(yīng)是鐵鋁合金。這種推測有一定的道理，理由是_________________________。(2)設(shè)計一個簡單的實驗方案，證明上述所得的熔融物中含有金屬鋁。該實驗所用試劑是_________________________________________，當(dāng)觀察到_______________________________________________的現(xiàn)象時，說明熔融物中含有金屬鋁。(3)實驗室溶解該熔融物，最好選用下列試劑中的________(填序號)。A．濃硫酸 B．稀硫酸C．稀硝酸 D．氫氧化鈉溶液【解析】(1)鋁熱反應(yīng)放出大量的熱，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可看出，金屬鋁熔點比金屬鐵低，當(dāng)生成的鐵熔化，金屬鋁也已經(jīng)熔化并與液態(tài)鐵形成合金。(2)鋁與NaOH溶液反應(yīng)，產(chǎn)生H2。(3)濃硫酸使鐵、鋁鈍化，稀硝酸會產(chǎn)生NO，污染環(huán)境，NaOH溶液不能溶解鐵?！敬鸢浮?1)該反應(yīng)溫度下鋁已熔化，未反應(yīng)的鋁可與生成的鐵熔合在一起，形成合金(2)NaOH溶液有氣泡生成(3)B[母題延伸]鋁熱反應(yīng)中(1)鎂帶的作用________。(2)氯酸鉀的作用________。(3)鐵與氧化鋁能否反應(yīng)？提示：(1)鎂帶：為鋁熱反應(yīng)提供高溫條件(2)氯酸鉀：產(chǎn)生氧氣，引發(fā)反應(yīng)。(3)不能[對點訓(xùn)練2]利用如圖裝置做鋁熱反應(yīng)實驗，下列說法不正確的是()A．該反應(yīng)的化學(xué)方程式是2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe＋Al2O3B．該反應(yīng)會產(chǎn)生高溫，發(fā)出強光C．根據(jù)鋁熱反應(yīng)的原理，可以冶煉某些金屬D．若反應(yīng)中轉(zhuǎn)移3mol電子，消耗氧化劑的物質(zhì)的量是1mol解析：DA項，鋁是活潑金屬，高溫條件下可置換出氧化鐵中的鐵，正確；B項，鋁熱反應(yīng)放出大量的熱，產(chǎn)生高溫、發(fā)出強光，正確；C項，高熔點的金屬可采用鋁熱法冶煉，正確；D項，鐵元素的化合價從＋3價降低到0價，因此1molFe2O3在反應(yīng)中得到6mol電子，則若反應(yīng)中轉(zhuǎn)移3mol電子，消耗氧化劑的物質(zhì)的量是0.5mol，錯誤?！久}分析】近年來“熱重曲線”試題在高考中主要以圖像的形式考查，綜合考查學(xué)生獲取信息的能力、處理數(shù)據(jù)的能力和元素守恒的化學(xué)思想等，促使學(xué)生對中學(xué)化學(xué)知識內(nèi)涵的再次理解和體會，題型旨在考查學(xué)生“接受、吸收、整合化學(xué)信息的能力”從而培養(yǎng)學(xué)生分析、變形、轉(zhuǎn)換的能力?？疾楹暧^辨識與微觀探析、證據(jù)推理與模型認知、變化觀念與平衡思想的學(xué)科素養(yǎng)。1．熱重曲線試題分類熱重曲線試題可分為兩類：第一類，試樣發(fā)生分解反應(yīng)，以脫水、分解等方式失重，氣氛物質(zhì)不參加反應(yīng)；第二類，試樣發(fā)生氧化、還原等反應(yīng)，以氧化、還原等方式失重。當(dāng)然也有試題形式上是兩者的結(jié)合，但本質(zhì)上可以分步處理，故仍屬于上述類型。2．解題的方法思路(1)設(shè)晶體為1mol，其質(zhì)量為m。(2)失重一般是先失水，再失非金屬氧化物。(3)計算每步固體剩余的質(zhì)量(m余)eq\f(m余,m)×100%＝固體殘留率。(4)晶體中金屬質(zhì)量不再減少，仍在m余中。(5)失重最后一般為金屬氧化物，由質(zhì)量守恒得m氧，由n金屬∶n氧，即可求出失重后物質(zhì)的化學(xué)式。1．將Ce(SO4)2·4H2O(摩爾質(zhì)量為404g·mol－1)在空氣中加熱，樣品的固體殘留率隨溫度的變化如圖所示。當(dāng)固體殘留率為70.3%時，所得固體可能為________(填字母)。A．Ce(SO4)2B．Ce2(SO4)3C．CeOSO4解析：B404×70.3%≈284，A的相對分子質(zhì)量為332，B的相對分子質(zhì)量為568，C的相對分子質(zhì)量為252，根據(jù)質(zhì)量守恒808×70.3%≈568，應(yīng)選B。2．稱取3.60g草酸亞鐵晶體(FeC2O4·2H2O，相對分子質(zhì)量是180)用熱重法對其進行熱分解，得到剩余固體的質(zhì)量隨溫度變化的曲線如圖所示，請分析圖并回答下列問題：(1)過程Ⅰ發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________。(2)300℃時剩余固體只有一種且是鐵的氧化物，試通過計算確定該氧化物的化學(xué)式_____________________________________________。解析：(1)通過剩余固體的質(zhì)量可知，過程Ⅰ發(fā)生的反應(yīng)是草酸亞鐵晶體受熱失去結(jié)晶水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為FeC2O4·2H2Oeq\o(=,\s\up7(△))FeC2O4＋2H2O↑。(2)草酸亞鐵晶體中的鐵元素質(zhì)量為3.6g×eq\f(56,180)×100%＝1.12g，草酸亞鐵晶體中的鐵元素完全轉(zhuǎn)化到氧化物中，氧化物中氧元素的質(zhì)量為1.60g－1.12g＝0.48g，鐵元素和氧元素的質(zhì)量比為1.12g∶0.48g＝7∶3，設(shè)鐵的氧化物的化學(xué)式為FexOy，則有56x∶16y＝7∶3，x∶y＝2∶3，鐵的氧化物的化學(xué)式為Fe2O3。答案：(1)FeC2O4·2H2Oeq\o(=,\s\up7(△))FeC2O4＋2H2O↑(2)Fe2O33．在焙燒NH4VO3的過程中，固體殘留率(縱坐標(biāo))隨溫度變化的曲線如圖所示，210℃時，剩余固體物質(zhì)的化學(xué)式為________。解析：NH4VO3分解的過程中生成氨氣和HVO3，HVO3進一步分解生成V2O5，210℃時若分解生成酸和氨氣，則剩余固體占起始固體百分含量為eq\f(100,117)×100%≈85.47%，所以210℃時，剩余固體物質(zhì)的化學(xué)式為HVO3。答案：HVO34．為研究一水草酸鈣(CaC2O4·H2O)的熱分解性質(zhì)，進行如實驗：準(zhǔn)確稱取36.50g樣品加熱，樣品的固體殘留率(eq\f(固體樣品的剩余質(zhì)量,固體樣品的起始質(zhì)量)×100%)隨溫度的變化如圖所示。(1)300℃時殘留固體的成分為________；(2)900℃時殘留固體的成分為________解析：n(CaC2O4·H2O)＝eq\f(36.50g,146g·mol－1)＝0.25mol，含有m(H2O)＝0.25mol×18g·mol－1＝4.50g，在300℃時，eq\f(m（剩余）,m（起始）)×100%＝87.67%，m(剩余)＝36.50g×87.67%≈32g，減少的質(zhì)量為36.50g－32g＝4.50g，故此時失去全部的結(jié)晶水，殘留固體為CaC2O4；在900℃時，eq\f(m（剩余）,m（起始）)×100%＝38.36%，m(剩余)＝36.50g×38.36%≈14g，其中Ca的質(zhì)量沒有損失，含m(Ca)＝0.25mol×40g·mol－1＝10g，另外還含有m(O)＝14g－10g＝4g，n(O)＝eq\f(4g,16g·mol－1)＝0.25mol，則n(Ca)∶n(O)＝1∶1，化學(xué)式為CaO。答案：(1)CaC2O4(2)CaO1．(2020·浙江1月選考，12)下列關(guān)于鋁及其化合物說法，不正確的是()A．明礬可用作凈水劑和消毒劑B．利用鋁熱反應(yīng)可冶煉高熔點金屬C．鋁可用作包裝材料和建筑材料D．氫氧化鋁可用作治療胃酸過多的藥物解析：AA．明礬不能使蛋白質(zhì)變性，所以不能用于水的消毒、殺菌，明礬中的鋁離子能水解生成氫氧化鋁膠體，能吸附水中的懸浮顆粒，所以明礬能凈水，故A項錯誤；B.鋁熱反應(yīng)在高溫下進行，放出大量的熱，可用于冶煉熔點高的金屬，故B項正確；C.鋁具有良好的延展性，因此鋁可制成鋁箔用于食品包裝，鋁也可用于做建筑材料，如鋁合金門窗，故C項正確；D.氫氧化鋁能中和胃酸，對人體無腐蝕作用，所以氫氧化鋁可作治療胃酸過多的藥物，故D項正確。2．(高考選項組合)(雙選)下列說法或性質(zhì)對應(yīng)用途正確的是()A．室溫下，Al與4.0mol·L－1NaOH溶液反應(yīng)生成NaAlO2B．鋁中添加適量鋰，制得低密度、高強度的鋁合金，可用于航空工業(yè)C．Mg加入到過量FeCl3溶液中可得FeD．Mg(OH)2(s)eq\o(→,\s\up7(HCl（aq）))MgCl2(aq)eq\o(→,\s\up7(電解))Mg(s)解析：AB室溫下，鋁與NaOH溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，故A正確；鋰和鋁都是密度小的金屬，鋁中添加適量鋰，制得低密度、高強度的鋁合金，可用于航空工業(yè)，B正確；Mg加入過量的FeCl3溶液中只發(fā)生反應(yīng)Mg＋2Fe3＋=Mg2＋＋2Fe2＋，得不到Fe，C錯誤；電解氯化鎂溶液無法得到鎂單質(zhì)，陽極氯離子放電生成氯氣，陰極水電離出的氫離子放電產(chǎn)生氫氣，