专题9金属与人类文明-2023-2024学年高一化学单元速记巧练（2019）（原卷版）

专题9金属与人类文明必背知识清单01金属的冶炼方法一、金属的存在形式1．金属的存在(1)在自然界中，只有少量金属以_________形式存在于地壳中，地球中的大多数金属以_________形式存在。(2)金属的存在形式与金属的_________有关。_________较强的金属，以各种化合态存在；_________较弱的金属，有可能以_________形式存在。2．常见金属的存在(1)铁的单质主要存在于_________中，铁的化合态有赤铁矿（主要成分_________）、黄铁矿（主要成分_________）等。(2)铝元素存在于铝土矿（主要成分_________）中。(3)银元素有自然银、辉银矿（_________）、碲银矿（_________）。二、金属的冶炼1．金属的冶炼（1）概念：利用____________使金属元素从_________态变为_________态的过程称为金属的冶炼。（2）工业上常用的金属冶炼方法有_______________、______________、____________等。2．金属冶炼的一般方法(1)电解熔融法：适合冶炼金属活动性________的金属(一般为金属活动性顺序表中铝及铝前面的金属)。活泼金属如Na、Mg、Al等一般通过电解法冶炼。工业上冶炼金属钠的方程式为________________________________。工业上冶炼金属镁的方程式为________________________________。(2)高温还原剂法：用还原剂(________________等)还原金属氧化物，适合冶炼金属活动性顺序表中Zn到Cu之间的大多数金属。CuO与CO反应的化学方程式为________________________________。ZnO与焦炭反应的化学方程式为________________________________。(3)热分解法：适合于冶炼金属活动性________的金属。热分解Ag2O制取Ag：________________________________。热分解HgO制取Hg：________________________________。(4)在工业上还有一种冶炼方法叫做湿法冶炼。它是利用在溶液中发生的化学反应提取和分离金属的过程。例如：CuSO4＋Fe=________________三、铁的冶炼——高炉炼铁1．原料和设备(1)工业上冶炼铁的原料有________________________________。(2)设备：________________。2．工艺流程(1)反应原理：用________将铁从其化合物中还原出来。(2)工艺流程：从高炉下方鼓入空气与C反应产生CO2并________大量的热量；CO2再与灼热的C反应，生成CO；CO在高温下将氧化铁还原为________。(3)铁矿石中含有SiO2需除去：石灰石在高温下分解生成________________________，________与铁矿石中的二氧化硅等反应生成炉渣，炉渣的密度比铁水_____，故______在铁水上面，从而分离得到铁水。(4)炼铁的主要化学反应还原剂的形成：________________________________，________________________________。铁的还原：________________________________________。炉渣的形成：________________________________，________________________________。4．主要产品用这种方法炼出来的铁是含碳_____________的生铁。将生铁进一步炼制，就可以得用途更广泛的钢(含碳____________)。四、铝热反应1．铝热反应(1)铝热反应：铝粉与某些金属氧化物混合，在________条件下发生反应，放出______________，该反应叫铝热反应。(2)铝热剂：铝粉与________________以一定比例形成的混合物叫铝热剂。能与Al组成铝热剂的金属氧化物常见的有Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、MnO2、V2O5等。2．铝与Fe2O3的反应(1)反应条件：________，反应通过点燃镁条，镁条与________反应产生高温引发。镁条、KClO3的作用是________、________作用。(3)反应方程式：________________________________。3．其他铝热反应某些金属氧化物如V2O5、Cr2O3、MnO2等也能发生铝热反应。Al与V2O5反应的化学方程式：________________________________。4．应用(1)在生产上，可用于焊接________等。(2)在冶金工业上用于冶炼________________。五、工业上提取铝1．从铝土矿中提取铝的工艺流程（1）碱溶：________________________________________。（2）酸化：________________________________________。（3）灼烧：________________________________________。（4）电解：________________________________。2．电解铝电解氧化铝时需要加入________________，其作用是________________________________。必背知识清单02铁及其化合物的转化一、铁及其化合物的相互转化1．Fe只具有还原性，可以被氧化剂氧化为Fe2＋、Fe3＋(1)Fe―→Fe2＋：Fe能被I2、S、Fe3＋、Cu2＋、H＋等较弱氧化剂氧化为________。Fe与S反应的方程式为：________________________；Fe与Fe3+反应的离子方程式为：________________________________。(2)Fe―→Fe3＋：Fe能被Cl2、Br2、足量稀HNO3、酸性KMnO4溶液等强氧化剂氧化为Fe3＋。Fe与Cl2反应的化学方程式为：________________________________________Fe与稀硝酸反应的化学方程式为：________________________________________2．Fe2＋既具有氧化性又具有还原性，可以被氧化为Fe3＋，也可以被还原为FeFe2＋eq\o(―————————————————―→,\s\up7(Br2、Cl2、O2、浓H2SO4、HNO3、),\s\do5(MnOeq\o\al(－,4)（H＋）、H2O2、ClO－等))Fe3＋Fe2+与O2在酸性条件下反应的离子方程式为：______________________________Fe2＋与Cl2反应的离子方程式为：______________________________Fe2+与H2O2在酸性条件下反应的离子方程式为：________________________________________Fe2＋可使酸性KMnO4溶液________，离子方程式为：________________________________________3．Fe3＋具有较强氧化性，可被还原为Fe2＋或FeFe3＋具有较强的氧化性，能与H2S、S2－、I－、SOeq\o\al(2－,3)等发生氧化还原反应。在铁盐溶液中加入Fe，Fe溶解，离子方程式为：________________________，配制含Fe2+的溶液时，为防止Fe2+被氧化，应采取的措施是________________________。用FeCl3溶液腐蚀铜，制作________________，离子方程式为：________________________Fe3＋能使淀粉KI试纸________，离子方程式为：________________________________Fe3＋与H2S反应的离子方程式为：________________________________二、Fe2＋、Fe3＋的检验1．观察法：________色溶液中含有Fe2＋；________色溶液中含有Fe3＋。2．用NaOH溶液检验：Fe2＋的检验：向试样中加入NaOH溶液，若产生________沉淀迅速变为________色，最后变为________色，则为Fe2＋。Fe3＋的检验：向试样中加入NaOH溶液，若直接产生________色沉淀，则为为Fe3＋。3．用KSCN溶液检验：Fe2＋的检验：向试样中滴加KSCN溶液，________现象，再加新制氯水溶液变________色，则为Fe2＋。Fe3＋的检验：向试样中加KSCN溶液，若溶液变________色，则为Fe3＋。三、铁的氢氧化物及Fe(OH)2的制备方法1．铁的氢氧化物（1）Fe(OH)2：_______色絮状物，易被空气中的氧气氧化生成________，颜色由______色变为______色，最后变为________色，化学方程式为________________________________。（2）Fe(OH)3：________色、______溶于水的固体，在空气中久置会部分失水生成铁锈(Fe2O3·xH2O)，受热易分解，化学方程式为________________________________；制取Fe(OH)3用可溶性铁盐与碱反应，离子方程式：________________________________。2．制备Fe(OH)2的实验探究（1）向新制的FeSO4溶液中滴加NaOH溶液。实验现象是________________________________________________________________。解释产生该现象的原因：_______________________________________________，Fe(OH)2转化为Fe(OH)3的化学方程式为________________________________。（2）用长胶头滴管吸取几滴经煮沸并冷却的的NaOH溶液，将胶头滴管末端伸入FeSO4溶液液面下，慢慢挤出NaOH溶液。实验现象是：________________________。3．Fe(OH)2的制备在制备的过程中，要防止Fe(OH)2氧化，常用的方法有：（1）将配制溶液的蒸馏水煮沸，驱除溶液中的________。（2）将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入盛有亚铁盐溶液的________，并_________NaOH溶液。（3）在亚铁盐溶液上面充入________，如H2、N2、稀有气体等。（4）在亚铁盐溶液上面加________，如苯、植物油等。必背知识清单03金属材料的性能及应用一、合金及其应用1．合金的概念合金是将两种或两种以上的________（或________________）共熔，制备出的金属材料。2．合金的组成及性能(1)合金中________含有金属元素，________含有非金属元素。(2)合金是________，不是化合物。(3)合金具有________特性，如导电、导热等。(4)合金形成后会影响各成分金属的物理性质，如合金的熔点一般比各成分金属________，而硬度、机械强度一般比各成分金属________，导电性和导热性一般________组分金属。但一般来说各成分金属均保持了其原有的化学性质。3．常见的合金名称主要组成元素用途或性能硬铝Al(Cu、Mg、Mn)制________________武德合金Sn、Bi、Cd、Pb熔点______，作____________铝锂合金Al、Li制________________不锈钢Fe(Cr)抗________、耐________钛合金Ti与其他元素强度_____、密度______、耐热性好、易于加工、___________性强二、常见的无机非金属材料1．传统无机非金属材料又称硅酸盐材料，包括________、________、________。2．新型无机非金属材料(1)半导体材料——硅：工业上利用____________制得高纯度硅。硅广泛应用于___________，如制造集成电路和太阳能电池板。(2)光导纤维：主要成分是____________，用来制造____________。(3)新型陶瓷材料新型陶瓷分为____________和____________两大类。结构陶瓷具有机械功能、热功能和部分化学功能，如高温结构陶瓷等，高温结构陶瓷主要有高温氧化物(如氧化铝陶瓷)和高温非氧化物(如氮化硅陶瓷)两大类。功能陶瓷具有光、电、磁、化学和生物等方面的特殊功能，如压电陶瓷等，压电陶瓷主要成分是钛酸钡和钛酸铅。通过本专题的学习，结合真实情境中的应用实例和通过实验探究，知道铁及其重要化合物的主要性质，了解它们在生产、生活中的应用。能从物质分类、化合价的角度归纳铁、铁盐、亚铁盐的相互转化关系。能依据金属及其化合物的性质提出物质间的转化思路；能从多个方面对可能的转化路径进行优选；能运用变量控制方法设计转化的实验方案，根据实验现象进行推理。能联系合金的组成解释合金性质，认识合金对人类社会的贡献，能用简单实验控制反应的条件，制备Fe(OH)2，能设计简单实验检验Fe2＋、Fe3＋。【典例1】化学是一门以实验为基础的自然科学，许多实验有丰富的颜色变化，有关实验的颜色变化有错误的是()A．向FeSO4和KSCN的混合溶液中滴加少量的新制氯水，溶液由浅绿色变为红色B．向FeSO4中滴加NaOH溶液，沉淀的颜色由白色迅速变为灰绿色，最后变为红褐色C．向Fe(NO3)2溶液中滴加稀硫酸，能使溶液由浅绿色变为棕黄色D．向FeSO4中滴加少量酸性高锰酸钾溶液，能使溶液由浅绿色变为浅紫红色【典例2】为了探究铁及其化合物的氧化性和还原性，某同学设计如下实验方案，其中符合实验要求且正确的是()选项实验操作实验现象离子反应实验结论A在氯化亚铁溶液中滴加新制氯水浅绿色溶液变成棕黄色溶液2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－Fe2＋具有氧化性B在氯化亚铁溶液中加入锌片浅绿色溶液变成无色溶液Fe2＋＋Zn=Fe＋Zn2＋Fe2＋具有氧化性C在氯化铁溶液中加入铁粉棕黄色溶液变成浅绿色溶液Fe3＋＋Fe=2Fe2＋铁单质具有还原性D在氯化铁溶液中加入铜粉棕黄色溶液变成蓝色溶液2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋Fe3＋具有还原性【典例3】实验小组研究二价铁的氧化反应，设计如下实验。实验序号试剂及操作现象Ⅰ现象a：生成白色沉淀，最终转变为红褐色沉淀现象b：……Ⅱ现象c：溶液略呈黄色现象d：溶液呈红色(1)实验所用的Fe(NO3)2溶液由Fe(NO3)3溶液和足量铁粉反应制得，离子方程式是___________________________。(2)实验Ⅰ中白色沉淀转变为红褐色沉淀的化学方程式是_______________________________。(3)现象b是____________________________________。(4)实验小组对实验Ⅱ中何种物质氧化Fe2＋进行研究，提出两种假设：ⅰ.酸性条件下，O2氧化了Fe2＋；ⅱ.酸性条件下，___________________________。①将假设ⅱ补充完整。②设计实验，证实了假设ⅰ不是实验Ⅱ中氧化Fe2＋的主要原因。将实验方案和现象补充完整。步骤1：向1.0mL________溶液中滴加1.5mL1.0mol·L－1H2SO4溶液；步骤2：向上述所得溶液中滴加KSCN溶液，观察到________________________。③向步骤2所得溶液中滴加NaOH溶液至pH约为5，检测到有Fe3＋产生。(5)综合上述实验，说明二价铁的氧化反应与________因素有关。【典例4】绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁，在工农业生产中具有重要的用途。某化