9.1.2金属的冶炼
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．下列物品的俗名、有效成分和用途都正确的是
A．漂白粉，有效成分Ca(ClO3)2，做消毒剂 B．小苏打，，做发酵粉
C．碱石灰，，做干燥剂 D．铝热剂，和Fe，冶炼金属
2．下列物质的转化在给定条件下能实现的是
A．
B．
C．
D．
3．化学与生活、社会发展息息相关，下列有关说法正确的是
A．P2O5具有良好的吸水性，可用于干燥氨气
B．汽车尾气中含有的氮氧化物是汽油不完全燃烧造成的
C．水泥、玻璃、青花瓷、水晶都属于硅酸盐工业产品
D．金属的冶炼、电镀、电解质溶液的导电过程均发生氧化还原反应
4．在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是
A．
B．
C．
D．
5．证据推理与模型认知是化学学科重要的核心素养。下列证据与推理的关系中，正确的是
选项 证据 推理
A SiO2可以和氢氟酸以及NaOH溶液反应 SiO2是两性氧化物
B 铝粉与氧化铁高温下才能发生反应 铝粉与氧化铁的反应属于吸热反应
C 向蛋白质溶液中加入几滴硝酸银溶液，有固体析出，再加水固体不溶解 蛋白质发生了变性
D CaO与H2O反应生成Ca(OH)2 碱性氧化物均能与H2O反应生成相应的碱
A．A B．B C．C D．D
6．下列关于金属冶炼的说法中正确的是
A．铝热反应可用于工业冶炼高熔点金属，如Fe、Cr、Mn等
B．电解NaCl溶液可制得金属钠
C．工业上可用含Cu2S 的矿石和氧化剂O2反应冶炼Cu
D．工业冶炼铝时，加冰晶石的主要作用是提高铝的产量
7．有一种军用烟幕弹中装有 ZnO、Al 粉和 C2Cl6，其发烟过程中的化学反应如下：
①3ZnO+2Al→Al2O3+3Zn ②3Zn+C2Cl6→3ZnCl2+2C 下列有关叙述不正确的是
A．反应①是铝热反应 B．反应②是置换反应
C．C2Cl6属于卤代烃 D．烟幕是小液滴分散在空气中形成的
8．下列说法不正确的是
A．铁粉与氧化铝发生的铝热反应可用于焊接铁轨
B．镁燃烧会发出耀眼的白光，可用于制造信号弹和焰火
C．熟石膏与水混合成糊状后能很快凝固，常用于制作模型和医疗石膏绷带
D．工业上可用氨水消除燃煤烟气中的二氧化硫
9．下列关于物质用途的说法中不正确的是
A．铁粉与氧化铝发生的铝热反应可用于焊接铁轨
B．氧化铝熔点高，常用于制造耐高温材料
C．熟石膏与水混合成糊状后能很快凝固，常用于制作模型和医疗石膏绷带
D．高压钠灯发出的黄光透雾能力强、射程远，可用于道路照明
10．下列实验设计正确的是
A．装置甲铝热反应 B．装置乙随关随停制氨
C．装置丙形成喷泉且充满烧瓶 D．装置丁比较醋酸与硼酸酸性
二、填空题
11．“铝热反应”是工业冶炼金属的重要途径之一。某同学对Al和Fe2O3发生“铝热反应”时的现象有这样的描述：“反应放出大量的热，并发出耀眼的光芒”、“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”。查阅《化学手册》知,Al、Al2O3、Fe、Fe2O3熔点、沸点数据如表：
物质 Al Al2O3 Fe Fe2O3
熔点/℃ 660 2054 1535 1462
沸点/℃ 2467 2980 2750
回答下列问题：
（1）“铝热反应”是 反应(填“吸热”或“放热”)
（2）写出该反应的化学方程式 。
（3）做实验时，将5g干燥的氧化铁粉末和2g铝粉均匀混合后放入纸漏斗中， (在横线上补充完整实验操作)，用燃着的小木头点燃镁带，观察现象。
（4）设计一个简单的实验方案，证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝。该实验所用试剂为溶液 (写化学式)，写出该试剂和铝反应的离子方程式 。
（5）用铝热法还原下列物质，制得金属各1mol，消耗铝最少的是 。
A．MnO2 B．FeO C． Cr2O3 D．V2O5
12．铝是一种重要金属：
（1）生产中曾用铝热反应焊接钢轨，则铝与氧化铁发生反应的化学方程式为： 。
（2）铝还用于冶炼熔点较高的金属如钒、铬、锰等，请配平下列用铝冶炼金属钒的化学反应方程式：
V2O5+ Al Al2O3+ V
该反应中氧化剂是 ，要得到1mol金属钒，需要纯铝的质量 g。
13．请回答：
(1)化合物 Mg5Al3(OH)19(H2O)4 可作环保型阻燃材料，受热时按如下化学方程式分解：2 Mg5Al3(OH)19(H2O)4 = 27H2O↑+10MgO+3A12O3
①写出该化合物作阻燃剂的依据
②用离子方程式表示除去固体产物中 A12O3 的原理 。
(2)镁燃烧不能用 CO2 灭火，用化学方程式表示其理由 。
(3)铝的亲氧性，可表现在铝能夺取化合物中的氧，例如 2Al+Fe2O3=Al2O3+2Fe。且反应放出大量的热，在冶金学上称为铝热反应。取少量铝热反应所得的固体混合物，将其溶于足量稀硫酸，滴加KSCN 溶液无明显现象， (填“能”或“不能”)说明固体混合物中无 Fe2O3，理由是 、 (用离子方程式说明)。
14．将和高温加热 。
15．实验室铝热反应的装置如图。
化学方程式为： 。请写出铝热反应的一种用途： 。
16．请写出下列反应的化学方程式：
(1)氨气的催化氧化 。
(2)氯化铁溶液制作铜制印刷电路板 。
(3)铜与浓硝酸反应 。
(4)铝与二氧化锰反应冶炼金属锰 。
17．请写出下列反应的化学方程式或离子方程式。
（1）焦炭与二氧化硅反应的化学方程式为： ；
（2）工业合成氨反应的化学方程式为： ；
（3）铜片与浓硫酸反应的化学方程式为： ；
（4）铝片与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为： ；
（5）铝热反应的化学方程式为： 。
18．某地区已探明蕴藏着丰富的赤铁矿(主要成分为，还含有等杂质)、煤、石灰石和黏土。现拟在该地区建设大型炼铁厂。
(1)随着铁矿的开发和炼铁厂的建立，需要在该地区相应建立焦化厂、发电厂、水泥厂等，形成一定规模的工业体系。请据此确定下图中相应工厂的名称：A 、B 、C 、D 。
(2)以赤铁矿为原料，写出高炉炼铁过程中得到生铁的化学方程式。
(3)从“三废”利用和环境保护等角度考虑，该地区的企业在生产中应采取哪些措施(写出两种措施即可)？
19．金属及其化合物在人类生活、生产中发挥着重要的作用．
（1）铁是人类应用最广的金属，工业上用铁矿石（主要成分为Fe2O3 ）、焦炭、石灰石在高炉中冶炼得到，高炉炼铁的主要化学反应方程式为 ，其中石灰石的作用是 。
（2）铝是常见的金属，铝制容器既不能存放酸性物质，也不能存放碱性物质，其原因分别用离子方程式表示： 、 。
20．已知单质A和化合物甲在一定条件发生反应可以生产单质B和化合物乙，表示为：A+甲→B+乙。
(1)若A为金属钠，甲为水，写出对应的化学方程式 ，A在空气中燃烧的产物为 (填写化学式)。
(2)若A为金属镁，B为黑色的非金属固体，写出对应的化学方程式 。
(3)若A为金属铝，甲为磁性氧化铁，则反应过程中若消耗10.8g的铝，会得到B的物质的量为 ；将产物乙溶于氢氧化钠溶液中，对应的离子方程式为 。
(4)若B可以使淀粉溶液显蓝色，则该反应的离子方程式可能是 。
(5)若A为氢气，B为铜，则在反应过程中会看到固体的颜色变化是 。
三、实验探究题
21．铝热反应是铝的一个重要性质，该性质用途十分广泛．“铝热反应”的现象有这样的描述：“反应放出大量的热，并发出耀眼的光芒”“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”．已知：Al、Al2O3、Fe、Fe2O3的熔点、沸点数据如表：
物质 Al Al2O3 Fe Fe2O3
熔点/℃ 660 2 054 1 535 1 462
沸点/℃ 2 467 2 980 2 750 -
I．（1）某同学推测，铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金．理由是：该反应放出的热量使铁熔化，而铝的熔点比铁低，此时液态的铁和铝熔合形成铁铝合金．你认为他的解释是否合理？ （填“合理”或“不合理”）．（2）设计一个简单的实验方案，证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝，反应的离子方程式为 ．
（3）实验室溶解该熔融物，在下列试剂中最适宜的试剂是 （填序号）．
A、浓硫酸 B、稀硫酸 C、稀硝酸 D、氢氧化钠溶液
Ⅱ．实验研究发现，硝酸发生氧化还原反应时，硝酸的浓度越稀，对应还原产物中氮元素的化合价越低．某同学取一定量上述的熔融物与一定量很稀的硝酸充分反应，反应过程中无气体放出．在反应结束后的溶液中，逐滴加入6mol L-1的氢氧化钠溶液，所加氢氧化钠溶液的体积（mL）与产生的沉淀的物质的量（mol）的关系如图所示．试回答下列问题：
（1）依题意，请写出熔融物中铁与该稀的硝酸反应的离子方程式：
（2）在BC段，沉淀的物质的量没有变化，则此阶段发生反应的离子方程式为 ；
（3）熔融物中铝元素的物质的量为 mol．
（4）B点对应的沉淀的物质的量为 mol，A点对应的氢氧化钠溶液的体积为 mL．
22．某教科书对“铝热反应”实验的现象有这样的描述：“反应放出大量的热，并发出耀眼的光芒”，“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”。已知：Al、Fe的熔点、沸点数据如下：
物质 Al Fe
熔点（℃） 660 1535
沸点（℃） 2467 2750
（1）某同学猜测，铝热反应所得到的熔融物是铁铝合金。理由是：该反应放热能使铁熔化，而铝的熔点比铁低，所以铁和铝能形成合金。你认为他的解释是否合理？ （填“合理”或“不合理”）。
（2）根据已有知识找出一种验证产物中有Fe的最简单方法： 。
（3）设计一个简单的实验方案，证明上述所得的熔融物中含有金属铝。请填写下列表格： 。
所用试剂
实验操作及现象
有关反应的化学方程式
23．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，该氧化物又可以经此反应的逆反应，生成颗粒很细的铁粉。某校化学小组利用下图所列装置进行铁与水反应的实验，并利用产物进一步与四氧化三铁反应制取铁粉。(装置中的铁架台、铁夹等必要的夹持仪器在图中均已略去)
(1)烧瓶A中常加入碎瓷片，其作用是 ，小试管C的作用是 。
(2)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 。
(3)反应3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2在一定条件下实际上为可逆反应,本实验中是如何实现Fe向Fe3O4的转变的 试用化学平衡移动原理加以解释 。
(4)停止反应，待B管冷却后，取其中固体加入过量稀盐酸，充分反应后过滤。简述证明滤液中含有Fe3+的实验操作及现象 。
(5)若E管中反应按以下两步进行：Fe3O4+H23FeO+H2O，FeO+H2Fe+H2O，假设实验开始时E管中的Fe3O4为23.2 g，反应一段时间后停止实验，冷却后取出其中固体干燥后称量，其质量变为20 g。通过计算分析其组成可能为 (填序号)
①Fe ②Fe和Fe3O4 ③FeO和Fe3O4④Fe和FeO ⑤Fe、FeO和Fe3O4
用此20 g固体与铝粉在一定条件下进行铝热反应，最多可消耗铝粉 g。(不考虑空气中的成分参与反应)
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】A．漂白粉的主要成分是Ca (ClO)2和CaCl2，漂白粉可生成HClO，做漂白剂或环境消毒剂，选项A错误；
B．小苏打是碳酸氢钠，化学式为，受热分解可生成二氧化碳气体，可做发酵粉，选项B正确；
C．碱石灰是氢氧化钠和氧化钙的混合物不含，可做干燥剂，选项C错误；
D．铝热剂是Al和Fe2O3，用于冶炼金属，选项D错误；
答案选B。
2．B
【详解】A．Fe在O2中燃烧生成Fe3O4，不能生成Fe2O3，故A错误；
B．CO2与足量的NaOH溶液反应生成Na2CO3，Na2CO3和稀醋酸反应生成CO2，转化在给定条件下均能实现，故B正确；
C．Fe和水蒸气在高温下反应生成Fe3O4，不能生成Fe2O3，故C错误；
D．MnO2和浓盐酸加热时反应生成Cl2，和稀盐酸不反应，故D错误；
答案选B。
3．D
【详解】A．P2O5具有良好的吸水性，P2O5是酸性干燥剂，不能用于干燥氨气，故A错误；
B．汽车尾气中含有的氮氧化物是空气中氮气和氧气在气缸高温条件下反应造成的，故B错误；
C．水泥、玻璃、青花瓷都属于硅酸盐工业产品，水晶是二氧化硅，不是硅酸盐，故C错误；
D．金属的冶炼、电镀、电解质溶液的导电过程均发生氧化还原反应，故D正确；
综上所述，答案为D。
4．D
【详解】A．铁与水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁，A错误；
B．氨气与氧气在催化剂的条件下生成NO，B错误；
C．S与氧气在点燃条件下生成二氧化硫，C错误；
D．碳酸氢钠受热分解为碳酸钠，碳酸钠与氢氧化钙反应生成碳酸钙和氢氧化钠，D正确；
答案选D。
5．C
【详解】A．二氧化硅是能与碱溶液反应生成盐和水的酸性氧化物，二氧化硅和氢氟酸反应生成的四氟化硅不是盐，故二氧化硅不是两性氧化物，故A错误；
B．铝粉与氧化铁高温条件下的反应是反应物总能量高于生成物总能量的放热反应，故B错误；
C．硝酸银是重金属盐，能使蛋白质发生变性，所以向蛋白质溶液中加入几滴硝酸银溶液，有固体析出，再加水固体不溶解是因为蛋白质发生了变性，故C正确；
D．碱性氧化物不一定都能与水反应，如不溶于水的氧化铜、氧化铁等碱性氧化物不能与水反应生成相应的碱，故D错误；
故选C。
6．C
【详解】A．铝热反应不能冶炼活泼金属，如K、Ca，铝热反应可用于冶炼高熔点金属，如Cr、Mn等，铝热反应即Fe和氧化铝反应生成氧化铁和铝，不能制取Fe，故A错误；
B．电解氯化钠溶液得到氢气和氯气和氢氧化钠，得不到钠，应电解熔融的NaCl，故B错误；
C．工业上火法炼铜可用含Cu2S的矿石和氧化剂O2反应冶炼Cu，故C正确；
D．冰晶石是电解铝的助熔剂，可降低氧化铝的熔化时所需的温度，故D错误；
故选：C。
7．D
【详解】A. 反应①利用Al的还原性及反应放热，为铝热反应可冶炼Zn，故A正确；
B. 反应②为单质与化合物反应生成新单质、化合物的反应，属于置换反应，故B正确；
C. C2Cl6为乙烷的卤代物，则属于卤代烃，故C正确；
D. 由①②反应可知，烟幕是固体小颗粒分散在空气中形成的，故D错误；
故选D。
8．A
【详解】A．铝粉与氧化铁发生铝热反应时放出大量的热，因此，生成的铁是液态的，其可以将两段铁轨焊接在一起，故其可用于焊接铁轨，但是，铁粉与氧化铝不能发生铝热反应，A说法不正确；
B．镁燃烧会发出耀眼的白光，可以照亮黑暗的夜空和地面，因此，其可用于制造信号弹和焰火，B说法正确；
C．粉末状的熟石膏与水混合成糊状后能很快凝固转化为坚固的块状生石膏，因此，其常用于制作模型和医疗石膏绷带，C说法正确；
D．二氧化硫属于酸性氧化物，其可以与碱反应生成盐和水，而氨水属于碱性的溶液，因此，工业上可用氨水吸收燃煤烟气中的二氧化硫从而削除污染，D说法正确。
综上所述，本题选A。
9．A
【详解】A．铁粉与氧化铝不能发生铝热反应，铝粉与氧化铁发生铝热反应可用于焊接铁轨，A不正确；
B．氧化铝熔点高，抗腐蚀能力强，且成本较低，常用于制造耐高温材料，B正确；
C．熟石膏与水混合成糊状后，能快速凝固，从而转化为生石膏，利用熟石膏可制作模型和医疗石膏绷带，C正确；
D．高压钠灯常用于道路照明，因为它发出的黄光能穿透云雾，且射程远，D正确；
故选A。
10．D
【详解】A．装置甲铝热反应中还缺少氯酸钾，A错误；
B．碱石灰为粉末状固体，其成分中含有氧化钙，氢氧化钠等，在图示装置中利用碱石灰和浓氨水制备氨气时，多孔塑料板上的碱石灰会落到塑料板下，使碱石灰浸泡在浓氨水中，不能达到随关随停制氨的目的，B错误；
C．二氧化氮溶于水生成硝酸和NO，因此装置丁形成喷泉但不能充满烧瓶，C错误；
D．醋酸与碳酸氢钠反应生成气体，而硼酸不能，由强酸制取弱酸的原理可知醋酸和硼酸的酸性强弱，D正确；
答案选D。
11． 放热 2Al+Fe2O32Fe+Al2O3 在表面铺一层KClO3，将镁条插入KClO3中 NaOH 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2- +3H2↑ B
【分析】（1）根据“铝热反应”的现象确定；
（2）“铝热反应”生成氧化铝和单质铁；
（3）铝热反应时，需要的活化能有镁燃烧时提供，使镁更充分快速的燃烧，并在表面铺一层氯酸钾粉末；
（4）单质铝可与NaOH反应生成氢气，而铁不与NaOH反应，可选用NaOH试剂使固体溶解，若有氢气产生，则有铝剩余；
（5）铝热反应时，铝化合价由0变为+3，生成的金属转移电子数目最小时，消耗的铝最少；
【详解】（1）“铝热反应”为反应放出大量的热，并发出耀眼的光芒，为放热反应；
（2）“铝热反应”生成氧化铝和单质铁，方程式为：2Al+Fe2O32Fe+Al2O3；
（3）铝热反应时，需要的活化能有镁燃烧时提供，使镁更充分快速的燃烧，并在表面铺一层氯酸钾粉末，答案为：在表面铺一层KClO3，将镁条插入KClO3中；
（4）单质铝可与NaOH反应生成氢气，而铁不与NaOH反应，可选用NaOH试剂使固体溶解，若有氢气产生，则有铝剩余；反应的离子方程式为：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2- +3H2↑；
（5）铝热反应时，铝化合价由0变为+3，生成的金属转移电子数目最小时，消耗的铝最少，A消耗4/3mol，B项中铁的化合价由+2变为0，消耗2/3mol的铝，C消耗1mol，D消耗5/3mol，答案为B；
12． 2Al +Fe2O3Al2O3+2Fe 3 10 5 6 V2O5 45
【分析】(1)铝与氧化铁在高温时反应生成氧化铝和单质铁；
(2)利用化合价升降法配平；根据方程式计算。
【详解】(1)铝与氧化铁在高温时反应生成氧化铝和单质铁，方程式为2Al +Fe2O3Al2O3+2Fe；
(2)铝与五氧化二钒反应，Al失电子变为+3价，V得电子由+5变为0，最小公倍数为5×2×3=30，则V2O5的系数为3，Al的系数为10，Al2O3的系数为5，V的系数为6；其中V2O5为氧化剂；根据方程式，得到1mol金属钒，需要纯铝的物质的量为mol，质量为27×=45g。
13． 反应吸热降低温度，固体氧化物隔绝空气，水蒸气稀释空气 Al2O3 + 2OH- = 2AlO2- + H2O 2Mg+CO2 == 2MgO+C 不能 Fe2O3 6H =2Fe3 3H2O 2Fe3+ + Fe = 3Fe2+
【分析】根据金属镁、铝、铁极其化合物的性质分析解答；根据离子反应方程式书写规则分析解答；
【详解】(1) ① 2Mg5Al3（OH）19（H2O）427H2O↑+10MgO+3Al2O3，分解反应是吸热反应，降低温度，生成的氧化镁和氧化铝都是熔点很高的氧化物，附着表面会阻止燃烧，故答案为分解反应是吸热反应，降低温度，固体氧化物隔绝空气，水蒸气稀释空气；
②氧化镁是碱性氧化物溶于酸，氧化铝是两性氧化物溶于酸、碱溶于，加入氢氧化钠溶于溶解后过滤除去，反应的离子方程式为：Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O，故答案为Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O；
(2) 镁燃烧时会与CO2反应，生成C和MgO，故答案为2Mg+CO2 == 2MgO+C；
(3)由于铝热反应后生成的Fe单质，未反应的Fe2O3与硫酸反应生成的Fe3+会继续与Fe发生氧化还原反应，即离子方程式为：Fe2O3 6H =2Fe3 3H2O 2Fe3+ + Fe = 3Fe2+，所以并不能说明铝热产物中不含有Fe2O3，故答案为不能，Fe2O3 6H =2Fe3 3H2O ， 2Fe3+ + Fe = 3Fe2+。
【点睛】这种以金属及其化合物的性质为线索的综合题目，往往会穿插考查氧化还原反应和离子反应，所以要求我们在解决这类题目时不要忽略氧化还原反应对反应过程的影响。
14．
【详解】将和高温加热发生铝热反应生成Al2O3和Fe，化学方程式为：。
15． 2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe 冶炼难熔金属
【详解】Al与氧化铁在高温条件下发生置换反应生成氧化铝和铁，反应方程式为：2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe，该反应过程中放出大量的热，利用此原理可用于冶炼难熔金属，故答案为：2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe；冶炼难熔金属。
16．(1)4NH3+5O24NO+6H2O
(2)2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2
(3)Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
(4)4Al+3MnO22Al2O3+3Mn
【详解】（1）NH3与O2在催化剂、加热条件下发生反应生成NO和H2O：4NH3+5O24NO+6H2O；
（2）铜与氯化铁溶液反应生成氯化亚铁和氯化铜，该反应为2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2；
（3）铜和浓硝酸反应方程式为：Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O；
（4）铝与二氧化锰反应生成氧化铝和Mn，该反应为4Al+3MnO22Al2O3+3Mn。
17． 2C+SiO2 2 CO↑+Si N2+3H2 2NH3 Cu+2H2SO4（浓）CuSO4+SO2↑+2H2O 2Al+2H2O+2OH-═2AlO2-+3H2↑ 2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe
【分析】根据物质的性质书写相关反应方程式、离子方程式，注意反应的条件。
【详解】（1）工业制硅用焦炭与二氧化硅反应生成一氧化碳和粗硅，化学方程式为：2C+SiO2 2 CO↑+Si，故答案为：2C+SiO2 2CO↑+Si；
（2）工业上用氢气和氮气合成氨气，反应的化学方程式为：N2+3H2 2NH3，故答案为：N2+3H2 2NH3；
（3）铜片与浓硫酸加热时反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，化学方程式为：Cu+2H2SO4（浓）CuSO4+SO2↑+2H2O，故答案为：Cu+2H2SO4（浓）CuSO4+SO2↑+2H2O；
（4）铝与氢氧化钠溶液反应，反应生成偏铝酸钠和氢气，该离子反应为：2Al+2H2O+2OH-═2AlO2-+3H2↑，故答案为：2Al+2H2O+2OH-═2AlO2-+3H2↑；
（5）常见的铝热反应为铝和氧化铁在高温下反应生成氧化铝和铁，化学方程式为：2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe，故答案为：2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe。
18．(1) 焦化厂 发电厂 炼铁厂 水泥厂
(2)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
(3)废气：①产生少量有毒气体的实验应在通风橱内进行，通过排风设备将少量毒气排到室外，被空气稀释；
②产生大量有毒气体的实验必须具备吸收或处理装置。如氮的氧化物、二氧化硫等酸性气体用碱液吸收。可燃性有机废液可于燃烧炉中通氧气完全燃烧。
废液：①酸性、碱性废液按其化学性质，分别进行中和后处理。使PH 达到在6～9 之间后排放；
②有机物废液，集中后进行回收、转化、燃烧等处理。
固体废弃物：①能够自然降解的有毒废物，集中深埋处理；
②不溶于水的废弃化学药品禁止丢进废水管道中，必须集中到焚化炉焚烧或用化学方法处理成无害物；
③碎玻璃和其他有棱角的锐利废料，不能丢进废纸篓内，要收集于特殊废品箱内处理。
【详解】（1）煤炭可用于焦化得到焦炭、煤燃烧可以发电，故A、B可以是焦化厂、发电厂，而A中的产品可用于B、C、D三个厂，所以A是焦化厂、B是发电厂，C中加入赤铁矿、石灰石、焦炭可以炼铁，C可以是炼铁厂，石灰石和黏土可以形成水泥，故D是水泥厂。
（2）赤铁矿的主要成分是Fe2O3，高炉炼铁中Fe2O3在高温下被CO还原，反应的化学方程式为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。
（3）“三废”一般是指工业污染源产生的废水、废气和固体废弃物，生产中可采取以下方法处理：
废气：①产生少量有毒气体的实验应在通风橱内进行，通过排风设备将少量毒气排到室外，被空气稀释；
②产生大量有毒气体的实验必须具备吸收或处理装置。如氮的氧化物、二氧化硫等酸性气体用碱液吸收。可燃性有机废液可于燃烧炉中通氧气完全燃烧。
废液：①酸性、碱性废液按其化学性质，分别进行中和后处理。使PH 达到在6～9 之间后排放；
②有机物废液，集中后进行回收、转化、燃烧等处理。
固体废弃物：①能够自然降解的有毒废物，集中深埋处理；
②不溶于水的废弃化学药品禁止丢进废水管道中，必须集中到焚化炉焚烧或用化学方法处理成无害物；
③碎玻璃和其他有棱角的锐利废料，不能丢进废纸篓内，要收集于特殊废品箱内处理。
19． Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 将矿石中的SiO2（二氧化硅）转变成炉渣除去 2Al+6H+=2Al3+ +3H2↑ 2Al+2OH- +2H2O=2AlO2- +3H2↑
【详解】（1）铁矿石炼铁是一个复杂的过程，把铁矿石、焦炭和石灰石加入高炉，加入石灰石的主要作用是将矿石中的SiO2（二氧化硅）转变成炉渣除去；炭在高温的条件下可以燃烧生成二氧化碳，而二氧化碳可以和炭进一步反应生成一氧化碳，一氧化碳和氧化铁反应生成二氧化碳和铁，所以可以写出该反应的化学方程式为：C(焦炭)+O2CO2；C(焦炭)+CO22CO ；Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。其中主要化学反应方程式Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。
答案为：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；将矿石中的SiO2（二氧化硅）转变成炉渣除去；
（2）铝是常见的金属，既可以和酸反应又可以和碱反应，原因是：2Al+6H+=2Al3+ +3H2↑；
2Al+2OH- +2H2O=2AlO2- +3H2↑
答案为：2Al+6H+=2Al3+ +3H2↑；2Al+2OH- +2H2O=2AlO2- +3H2↑
20． 2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ Na2O2 2Mg+ CO2 2MgO+C 0.45mol Al2O3＋2OH－＝＋H2O 2I－+Cl2=2Cl－+I2或2I－+Br2=2Br－+I2 黑色变为红色
【详解】(1)若A为金属钠，甲为水，两者反应生成氢氧化钠和水，其反应的化学方程式2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，A在空气中燃烧生成的产物是淡黄色的Na2O2；故答案为：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑；Na2O2。
(2)若A为金属镁，B为黑色的非金属固体，镁在二氧化碳中点燃生成氧化镁和碳，其对应的化学方程式2Mg+ CO22MgO+C；故答案为：2Mg+ CO22MgO+C。
(3)A为金属铝，甲为磁性氧化铁，发生的反应方程式为8Al+ 3Fe3O44Al2O3+9Fe，则反应过程中若消耗10.8g的铝即物质的量为0.4mol，根据题意得到B(Fe)的物质的量为，将产物乙(Al2O3)溶于氢氧化钠溶液中，因此对应的离子方程式为Al2O3＋2OH－＝＋H2O；故答案为：0.45mol；Al2O3＋2OH－＝＋H2O。
(4)若B可以使淀粉溶液显蓝色，说明生成了单质碘，则该反应的离子方程式可能是2I－+Cl2=2Cl－+I2或2I－+Br2=2Br－+I2；故答案为：2I－+Cl2=2Cl－+I2或2I－+Br2=2Br－+I2。
(5)若A为氢气，B为铜，说明是氢气和氧化铜反应生成铜和水，因此在反应过程中会看到固体的颜色变化是黑色变为红色；故答案为：黑色变为红色。
21． 合理 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑ B 8Fe+30H++3NO3-=8Fe3++3NH4++9H2O NH4++OH-=NH3 H2O 0.012 0.048 15
【详解】Ⅰ．（1）铝的熔点比铁低，生成铁和液态铝一起滴落至盛有沙子的容器中形成合金，所以铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金，故解释合理；铝与NaOH溶液反应生成气体，反应的离子方程式为2Al+2OH－+2H2O=2AlO2－+3H2↑，（3）A．浓硫酸易使铁、铝钝化，不能使合金溶解，故A错误；B．活泼金属与稀硫酸反应，熔融物可溶解于稀硫酸中，故B正确；C．稀硝酸与金属反应生成污染性气体，不是最佳选择，故C错误；D．铁不与NaOH溶液反应，不能将熔融物全部溶解，故D错误．故选B；Ⅱ．（1）熔融物与稀硝酸反应过程中气体产生，可推断出还原产物应为NH4＋，所以铁与该稀的硝酸反应的离子方程式为8Fe+30H＋+3NO3－═8 Fe3＋+3NH4＋+9 H2O；（2）BC段沉淀的质量没有发生变化，为NH4NO3和NaOH反应，离子方程式为NH4＋+OH－═NH3·H2O，；（3）CD段发生的反应是Al（OH）3 +OH－=AlO2－+2H2O，n（NaOH）=0.002L×6mol·L－1=0.012mol，则n（Al（OH）3）=0.012mol，即熔融物中铝元素的物质的量为0.012mol；（4）由8Fe+30H＋+3NO3－═8 Fe3＋+3NH4＋+9 H2O、8Al+30H＋+3NO3－═8 Al3＋+3NH4＋+9 H2O、NH4＋+OH－═NH3·H2O可得关系式8（Fe和Al）～3NH4＋～3OH－，BC段消耗的OH－的物质的量为6mol·L-1×（42-39）×10-3L=0.018mol，则Fe和Al的物质的量之和为0.018mol×8/3=0.048mol，所以B点对应的沉淀Fe（OH）3和Al（OH）3的物质的量为0.048mol，AB段消耗的氢氧化钠溶液物质的量为0.048mol×3=0.144mol，AB段消耗的氢氧化钠的体积为0.144mol/6mol·L－1=0.024L=24ml，所以A点对应的氢氧化钠溶液的体积为39-24=15．
22． 合理 用磁铁，若能吸引则可验证产物中有Fe
所用试剂 NaOH溶液
实验操作及现象 取少许熔融物，滴加氢氧化钠溶液，振荡，有气泡产生，证明熔融物中有金属铝
有关反应的化学方程式 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
【分析】（1）铝的熔点比铁低，生成铁和液态铝一起滴落至盛有沙子的容器中形成合金；
（2）可以用磁铁检验产物中是否含有铁；
（3）金属铝能和氢氧化钠反应放出氢气，而金属铁和氢氧化钠不反应，据此设计实验方案检验合金中的铝。
【详解】（1）铝的熔点比铁低，生成铁和液态铝一起滴落至盛有沙子的容器中形成合金，所以铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金，故答案为：合理；
（2）验证产物中有Fe，最简单的方法为：用磁铁，若能吸引则可验证产物中有Fe，
故答案为：用磁铁，若能吸引则可验证产物中有Fe；
（3）金属铝能和氢氧化钠反应放出氢气：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，而金属铁和氢氧化钠不反应，可以用氢氧化钠溶液证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝，所以选用的试剂为氢氧化钠溶液，操作方法及现象为：取少许熔融物，滴加氢氧化钠溶液，振荡，有气泡产生，证明熔融物中有金属铝，
故答案为：
所用试剂 NaOH溶液
实验操作及现象 取少许熔融物，滴加氢氧化钠溶液，振荡，有气泡产生，证明熔融物中有金属铝
有关反应的化学方程式 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
23． 防止液体暴沸 冷凝水蒸气 检验氢气的纯度 点燃氢气 实验中不断通入水蒸气增大反应物浓度，并移走氢气减小生成物浓度，从而使反应正向进行 取滤液少量，向其中滴加KSCN溶液，溶液变为血红色,即证明含有Fe3+ ②④⑤ 3.6
【分析】烧瓶A用于提供水蒸气，为防止暴沸现象，应加入碎瓷片。在加热条件下，B中还原铁粉与水蒸气反应生成Fe3O4和氢气，C装置用于冷却水蒸气，然后在D中进行干燥，然后用氢气与Fe3O4反应制备铁，以此解答该题。
【详解】(1)加热液体时要防止暴沸，则在烧瓶A中常加入碎瓷片，其目的是防止液体暴沸；小试管C在冰水混合物中，能冷却水蒸气，除去多余的水蒸气；
(2)在B装置中Fe与水蒸气反应产生Fe3O4和 H2，生成的氢气把装置D、E中的空气排净，为了防止氢气中混有空气加热爆炸，所以加热E前，先检验F出口处氢气的纯度，最后氢气要点燃处理，即在F出口处应点燃氢气；
(3)高温下 Fe与H2O(g)反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2，在一定条件下该反应实际上是可逆反应，如使平衡正向移动，可实验中不断通入水蒸气增大反应物浓度，并移走氢气减小生成物浓度，使平衡正向移动；
(4)B管中生成Fe3O4，若检验其中的Fe3+，应该先加盐酸溶解Fe3O4形成溶液，然后加KSCN溶液，若溶液变为血红色，即证明含有Fe3+。即证明Fe3+存在的方法是：取滤液少量，向其中滴加KSCN溶液，若溶液变为血红色，即证明含有Fe3+；
(5)Fe3O4质量为23.2 g，其物质的量为n(Fe3O4)=，其中Fe元素的物质的量n(Fe)=3n(Fe3O4)=0.3 mol，则Fe质量m(Fe)=0.3 mol×56 g/mol=16.8 g；反应一段时间后停止实验，冷却后取出其中固体干燥后称量，其质量变为20 g＞16.8 g，说明剩余固体中含有O元素，因此不可能完全是Fe单质；其中O元素的物质的量n(O)= ，n(Fe)：n(O)=0.3 mol：0.2 mol=3：2。
①固体中含有O元素，不可能完全是Fe单质，①不符合题意；
②当Fe和Fe3O4按3：1混合时，符合固体中n(Fe)：n(O)= 3：2比例关系，②符合题意；
③无论FeO和Fe3O4以任何比例混合，都不符合n(Fe)：n(O)= 3：2比例关系，③不符合题意；
④当Fe和FeO按1：2混合时，符合固体中n(Fe)：n(O)= 3：2比例关系，④符合题意；
⑤假设Fe、FeO和Fe3O4混合物中三种物质的物质的量分别是a、b、c，要符合n(Fe)：n(O)=3：2比例关系，则(a+b+3c)：(b+4c)= 3：2，整理可得2a=b+6c，就符合上述关系，⑤符合题意；
综上所述可知符合题意的物质组合为②④⑤；
用上述20g固体与Al粉发生铝热反应，产生Fe单质和Al2O3，根据上述计算可知O元素的物质的量n(O)=0.2 mol，则由化学式Al2O3可知n(Al)=n(O)=×0.2 mol=mol，其质量m(Al)=mol×27 g/mol=3.6 g。
【点睛】本题主要考查的是铁以及其化合物的相互转化。注意把握平衡移动原理的应用，在判断物质可能组合时，要结合n(Fe)：n(O)= 3：2分析，利用铝热反应中Al转化为Al2O3，根据Al、O原子个数比关系解答。
答案第1页，共2页
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