1、第第 17 讲讲镁、铝、铜及其化合物镁、铝、铜及其化合物金属冶炼金属冶炼 复习目标1.了解镁、铝、铜单质及其重要化合物的性质、用途和制备方法。2.了解常见金 属的活动性顺序。3.了解合金的概念及金属材料的重要应用。 考点一考点一镁、铝及其重要化合物镁、铝及其重要化合物 一、镁、铝单质的性质 1镁、铝的结构和存在 镁、 铝分别位于元素周期表的第三周期A 族和A 族， 原子结构示意图为和， 它们都是活泼的金属，在自然界中全部以化合态的形式存在。铝是地壳中含量最多的金属元 素。 2镁、铝单质物理性质比较 (1)相同点：均为银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和导热性等，密度、硬 度均较小。
2、 (2)不同点：铝的熔点比镁高，硬度比镁大。 3对比掌握镁、铝的化学性质 铝镁 能与非金属 单质反应 与空气中的氧气形成致密的氧化膜 与氯气加热反应：2Al 3Cl2= 2AlCl3 在空气中燃烧发出耀眼白光 与氮气反应：3Mg N2= 点燃 Mg3N2 与水反应反应很困难 与沸水反应：Mg 2H2O= Mg(OH)2H2 与酸反应 与 H ：2Al6H=2Al33H2 在冷的浓硫酸、浓硝酸中钝化 Mg2H =Mg2H2， 相同 条件下，反应速率比 Al 快 与碱反应2Al2OH 2H2O=2AlO 23H2不反应 与某些氧化 物反应 与 Fe2O3的铝热反应：2Al Fe2O3= 高温 2F
3、eAl2O3 能在 CO2中燃烧：2Mg CO2= 点燃 2MgOC 4.镁、铝的冶炼 Mg：MgCl2(熔融)= 电解 MgCl2； Al：2Al2O3(熔融)= 电解 冰晶石 4Al3O2。 二、镁、铝的重要化合物 1MgO 与 Al2O3的比较 MgOAl2O3 物理性质均为白色粉末，不溶于水，熔点高(MgOAl2O3)，是优良的耐火材料 化学性质 与热水反应 MgOH2O= Mg(OH)2 与水不反应 碱性氧化物 MgO2H =Mg2H2O 两性氧化物 Al2O36H =2Al33H2O、 Al2O32OH =2AlO 2H2O 2.Mg(OH)2与 Al(OH)3的比较 Mg(OH)
4、2Al(OH)3 物理性质白色固体，不溶于水不溶于水的白色胶状固体，具有吸附性 化学性质 不稳定性 不稳定性：2Al(OH)3= Al2O33H2O 碱性，溶于强酸 两性： 溶于强酸 Al(OH)33H =Al33H2O 溶于强碱 Al(OH)3OH =AlO 22H2O 制备 Mg2 强碱：Mg22OH =Mg(OH)2 Mg2 弱碱：Mg2 2NH3H2O= Mg(OH)2 2NH 4 Al3 与氨水： Al33NH3H2O=Al(OH)3 3NH 4(不用强碱) AlO 2溶液中通入过量 CO2：AlO 2CO2 2H2O=Al(OH)3HCO 3(不用强酸) Al3 与 AlO 2互促
5、水解：Al3 3AlO 2 6H2O=4Al(OH)3 3.明矾 (1)化学式为 KAl(SO4)212H2O，它是无色晶体，可溶于水。 (2)明矾净水的原理 电离方程式为 KAl(SO4)2=K Al32SO2 4， 其中 Al3 发生水解反应， 产生 Al(OH)3(胶体)， 能吸附水中悬浮物形成沉淀，使水澄清。 三、可溶性铝盐与 NaOH 溶液反应的图像与计算 1图像 操作 可溶性铝盐溶液中逐滴加入 NaOH 溶液至过量 向 NaOH 溶液中逐滴加入可溶性铝盐溶 液至过量 现象 立即产生白色沉淀渐多最多 渐少消失 无沉淀(有但即溶)出现沉淀渐多 最多沉淀不消失 图像 方程式 AB：Al3
6、 3OH=Al(OH)3 BD：Al(OH)3OH =AlO 22H2O AB：Al3 4OH=AlO 22H2O BC： Al3 3AlO 26H2O=4Al(OH)3 2可溶性铝盐与强碱反应的计算规律 (1)求产物 Al(OH)3的量 当 n(OH )3n(Al3)时，nAl(OH)31 3n(OH )； 当 3n(Al3 )n(OH)4n(Al3)时， nAl(OH)34n(Al3 )n(OH)； 当 n(OH )4n(Al3)时，nAl(OH)30，无沉淀。 (2)求反应物碱的量 若碱不足(Al3 未完全沉淀)： n(OH )3nAl(OH)3； 若碱使生成的 Al(OH)3部分溶解：
7、 n(OH )4n(Al3)nAl(OH)3。 (1)MgO 与 Al 粉的混合物也可称为铝热剂() 错因：铝热反应仍是金属间的置换反应，Mg 更活泼，MgO 与 Al 不能发生铝热反应。 (2)工业上制造镁粉时，可将镁蒸气在 N2中冷却() 错因：Mg 与 N2反应生成 Mg3N2，故 Mg 不能在 N2中冷却。 (3)Al2O3的熔点高，可作耐高温材料，实验室可用氧化铝坩埚熔化 NaOH、Na2CO3固体等() 错因：Al2O3能与碱反应，所以不能用铝坩埚熔化 NaOH 固体。 (4)明矾可作净水剂，起到杀菌消毒的作用() 错因：明矾能净水，但不能杀菌消毒。 (5)AlO 2、HCO 3在
8、水溶液中因发生双水解反应而不能大量共存() 错因：AlO 2与 HCO 3能反应不能大量共存，但不是因为双水解。 1中学化学学习阶段接触到许多既能与酸反应又能与碱反应的物质，除了 Al 及其重要化合 物外，你还知道哪些？ 答案弱酸的铵盐，如：(NH4)2CO3、CH3COONH4、(NH4)2S 等；弱酸的酸式盐，如： NaHCO3、KHS、NaHSO3等；氨基酸。 2将相同质量的镁条分别在氧气、氮气、二氧化碳中完全燃烧，燃烧后所得固体产物 的质量由大到小的顺序是_(填序号)。 答案 解析Mg 能发生反应： 2MgO2= 点燃 2MgO、 3MgN2= 点燃 Mg3N2、 2MgCO2= 点燃
9、 2MgO C。若都是 1 mol Mg 参加反应，中固体产物为 1 mol MgO，中为 1 3mol Mg 3N2，中为 1 mol MgO 和 1 mol C。 3写出铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式，分析反应的本质，指出该反应的氧化剂和还原 剂，并用双线桥法标出该反应电子转移的方向与数目。 答案2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2 铝先与强碱溶液中的水反应生成 H2和 Al(OH)3，Al(OH)3可溶于 NaOH 生成 NaAlO2和 H2O， 反应中 Al 为还原剂，水为氧化剂。 题组一镁、铝单质的性质及应用 1下列关于金属镁、铝的说法中正确的是() A铝在地壳中的储量非
10、常丰富，在古代常用来制造兵器 B大量镁条燃烧引起的火灾不能用干冰灭火器灭火 C镁铝合金既可完全溶于过量盐酸又可完全溶于过量 NaOH 溶液 D依据铝热反应原理，能发生反应 2Al3MgO= 高温 3MgAl2O3 答案B 解析虽然铝在地壳中的储量非常丰富，但都是以化合态的形式存在，古代没有冶炼金属铝 的技术，A 错误；Mg 不能溶于 NaOH 溶液，C 错误；Mg 的金属性比 Al 强，故 Al 与 MgO 不能发生铝热反应，D 错误。 2下列关于铝单质的叙述中正确的是() A不能用铝制的器皿来盛放酸梅汤或碱水是因为铝会和酸或碱反应 B铝制品在空气中有很强的抗腐蚀性是因为铝的化学性质很稳定 C
11、铝和 NaOH 溶液反应：Al2OH =AlO 22H2 D用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热，熔化后的液态铝会滴落 下来，是因为金属铝的熔点较低 答案A 解析A 项，无论是铝还是其氧化物都能与酸或碱反应，正确；B 项，铝表面形成致密的氧 化膜，错误；C 项，电荷、原子均不守恒，正确的离子方程式为 2Al2OH 2H2O=2AlO 2 3H2，错误；D 项，打磨后的铝箔在酒精灯上灼烧表面生成 Al2O3，高熔点的 Al2O3兜住 了熔融的液态铝，不会滴落，错误。 3铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出 H2的金属，就铝的这一特殊性质
12、回答下列问题： (1)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，所得 H2的体积之比是_。 (2)足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸和氢氧化钠溶液中，产生 H2的 体积之比是_。 (3)足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的 HCl、NaOH 溶液中，二者产生的 H2相等，则 HCl 和 NaOH 的物质的量浓度之比是_。 (4)甲、乙两烧杯中各盛有 100 mL 3 molL 1的盐酸和 NaOH 溶液，向两烧杯中分别加入等质 量的铝粉，反应结束后，测得生成的气体体积比为 V(甲)V(乙)12，则加入铝粉的质量 为_(填字母)。 A5.4 gB3.6 gC2
13、.7 gD1.8 g 答案(1)11(2)13(3)31(4)A 解析(1)根据化学方程式：2Al6HCl=2AlCl33H2、2Al2NaOH2H2O=2NaAlO2 3H2，得 Al 与 H2的关系式均为 2Al3H2，故只要参加反应的 Al 的量相等，所得 H2的 量必相等。 (2)因为在反应中 Al 过量，产生的 H2由 HCl 和 NaOH 的量决定。根据化学反应中的关系式： 6HCl3H2、 2NaOH3H2， 故当 HCl、 NaOH 物质的量相等时， 二者产生 H2的体积比为 13。 (3)因为铝足量且产生 H2的量相等， 根据关系式 n(HCl)n(NaOH)31， 又因为两
14、溶液体积 相等，故物质的量浓度 c(HCl)c(NaOH)n(HCl)n(NaOH)31。 (4)其反应原理分别为 2Al6HCl=2AlCl33H2，2Al2NaOH2H2O=2NaAlO2 3H2。可见当参加反应的 HCl 和 NaOH 的物质的量一样多时，产生 H2的体积比是 13， 而题设条件体积比为 12，说明此题投入的铝粉对盐酸来说是过量的，而对于 NaOH 来说是 不足的。 2Al6HCl=2AlCl33H2 6 mol3 mol 3 molL 10.1 L 0.15 mol 则 Al 与 NaOH 反应生成的 H2为 0.15 mol20.3 mol。 2Al2NaOH2H2O
15、=2NaAlO23H2 227 g3 mol 54 g0.3 mol 即投入的铝粉为 5.4 g。 铝与酸或碱反应生成 H2的量的关系 2Al6HCl=2AlCl33H2 2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2 (1)等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液分别反应： 产生 H2的物质的量相等。 消耗 H 、OH的物质的量之比为 n(H)n(OH)31。 (2)足量的铝分别与等物质的量的 HCl 和 NaOH 反应： 消耗 Al 的物质的量之比为 13。 生成 H2的物质的量之比为 13。 (3)一定量的铝分别与一定量的盐酸、氢氧化钠溶液反应： 若产生氢气的体积比为1 3 VHClH2 V
16、NaOHH21，则必定 铝与盐酸反应时，铝过量而 HCl 不足。 铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而 NaOH 过量。 题组二氧化铝、氢氧化铝的特性及应用 4下列除去杂质的方法不正确的是() A镁粉中混有少量铝粉：加入过量烧碱溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥 B用过量氨水除去 Fe3 溶液中的少量 Al3 CAl(OH)3中混有少量 Mg(OH)2：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤，向滤液中通入过量 CO2后过滤 DMgO 中混有少量 Al2O3：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤、洗涤、干燥得到 MgO 答案B 解析Al(OH)3不溶于氨水，故向含少量 Al3 的 Fe3溶液中加入过量氨水时，Fe
17、3、Al3均转 化为氢氧化物沉淀，达不到除杂的目的。 5下列说法正确的是() A向 NaAlO2溶液中滴加 NaHCO3溶液，有沉淀和气体生成 B制备 Al(OH)3悬浊液：向 1 molL 1 AlCl3溶液中加过量的 6 molL 1 NaOH 溶液 CAlCl3溶液中加入过量稀氨水：Al3 4NH3H2O=AlO 24NH 42H2O D将 AlCl3加入 Ba(HCO3)2溶液中同时有气体和沉淀产生 答案D 解析AlO 2HCO 3H2O=Al(OH)3CO2 3，只有沉淀生成，A 错误；Al(OH)3是两性氢 氧化物，可以和过量氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠，故不能制备氢氧化铝悬浊液，
18、B 错误； Al(OH)3不溶于过量稀氨水，C 错误；Al3 与 HCO 3发生相互促进的水解反应，生成 Al(OH)3 沉淀和 CO2气体，故 D 正确。 6工业上以铝土矿(主要成分是氧化铝，含氧化铁杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下： 下列叙述正确的是() A反应中试剂 X 是氢氧化钠溶液 B试剂 Y 是 HCl，它与 AlO 2反应生成氢氧化铝 C图中所示转化反应中包含 2 个氧化还原反应 D将 X 与 Y 试剂进行对换，最终可以达到相同结果 答案A 解析B 项，若试剂 Y 是 HCl，过量 H 与 AlO 2反应生成 Al3 ，错误；C 项，图中所示转化 只有一步是氧化还原反应 2Al2
19、O3= 电解 4Al3O2，错误；D 项，试剂 X 为氢氧化钠，滤渣 C 为氧化铁，滤液 A 为偏铝酸钠和氢氧化钠混合溶液，通入过量二氧化碳气体，发生反应： NaAlO2CO22H2O=Al(OH)3NaHCO3，不能对换，错误。 含铝杂质的提纯方法归类 利用 Al、Al2O3、Al(OH)3可溶于强碱的特性，可除去许多物质中的含铝杂质，如： (1)Mg(Al)：加足量 NaOH 溶液。 (2)Fe2O3(Al2O3)：加足量 NaOH 溶液。 (3)Mg(OH)2Al(OH)3：加足量 NaOH 溶液。 (4)Mg2 (Al3)：加过量 NaOH 溶液，过滤，再加酸充分溶解。 题组三涉及 A
20、l(OH)3图像的分析与计算 7 (2020宝鸡高三检测)室温下， 在 0.2 molL 1 Al2(SO4)3溶液中， 逐滴加入 1.0 molL 1 NaOH 溶液，实验测得溶液 pH 随 NaOH 溶液体积变化曲线如下图，下列有关说法正确的是() Aa 点时，溶液呈酸性的原因是 Al3 水解，离子方程式为 Al33OH Al(OH)3 Bab 段，溶液 pH 增大，Al3 浓度不变 Cbc 段，加入的 OH 主要用于生成 Al(OH)3沉淀 Dd 点时，Al(OH)3沉淀开始溶解 答案C 解析A 项，Al2(SO4)3为强酸弱碱盐，Al3 水解使溶液显酸性，离子方程式应为 Al3 3H2
21、OAl(OH)33H ， 错误； B项， ab 段， 加入NaOH消耗H， 使Al33H2O Al(OH)3 3H 反应正向进行，Al3的浓度减小，错误；C 项，bc 段，pH 变化不明显，说明 OH 主要用于生成 Al(OH)3沉淀，正确。 8H 、Al3、NH 4、Al(OH)3竞争 OH 能力顺序向 HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl 溶液中(假 设各 1 mol)，逐滴加入 NaOH 溶液，沉淀的物质的量随 NaOH 溶液体积变化的图像如图。(假 设 Mg2 、Al3结合 OH能力相同) 分析图像的变化情况，回答下列问题： (1)H 、 Al3 、 Al(OH)3、 NH 4四
22、 种 微 粒 与 OH 反 应 的 先 后 顺 序 依 次 为 _。 (2)依次写出各阶段的离子方程式： OA：_。 AB：_。 BC：_。 CD：_。 答案(1)H 、Al3、NH 4、Al(OH)3 (2)H OH=H2O Al3 3OH=Al(OH)3， Mg2 2OH=Mg(OH)2 NH 4OH =NH3H2O Al(OH)3OH =AlO 22H2O 考点二考点二铜及其化合物铜及其化合物 1单质铜 (1)物理性质：紫红色固体，具有良好的延展性、导热性和导电性。 (2)化学性质 写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式： 化学方程式：2CuO2CO2H2O=Cu2(OH)2CO3(绿
23、色固体)。 化学方程式：2CuS= Cu2S。 与氧化性酸 a与浓硫酸共热的化学方程式：Cu2H2SO4(浓)= CuSO4SO22H2O； b与稀硝酸反应的离子方程式：3Cu8H 2NO 3=3Cu2 2NO4H2O； c与浓硝酸反应的离子方程式：Cu4H 2NO 3=Cu2 2NO22H2O。 与 FeCl3溶液反应的离子方程式：Cu2Fe3 =2Fe2Cu2。 2氧化铜和氧化亚铜 名称氧化铜氧化亚铜 颜色黑色砖红色 与酸反应(H ) CuO2H =Cu2H2O Cu2O2H =Cu2CuH2O 与 H2反应 CuOH2= CuH2OCu2OH2= 2CuH2O 转化关系 4CuO= 高温
24、 2Cu2OO2 3.氢氧化铜 (1)物理性质：蓝色难溶于水的固体。 (2)化学性质及应用 反应的化学方程式：Cu(OH)2= CuOH2O。 反应的化学方程式：Cu(OH)22H =Cu22H2O。 4铜盐 (1)Cu2(OH)2CO3名称为碱式碳酸铜，是铜绿、孔雀石的主要成分。 (2)CuSO45H2O 俗称蓝矾、胆矾。 可发生CuSO45H2O 蓝色晶体 CuSO4 白色粉末5H 2O， 无水 CuSO4遇水变蓝色， 可用于检验水的存 在。 (3)铜盐溶液有毒，主要是因为 Cu2 作为一种重金属离子能与蛋白质作用， 使蛋白质变性失去 生理活性，因此可将胆矾、熟石灰、水配成波尔多液，用来杀
25、灭植物的病毒。 (1)CuO 是黑色固体，与水反应生成 Cu(OH)2() 错因：CuO 与 H2O 不反应。 (2)铜锈是铜被空气中的氧气缓慢氧化生成的氧化物() 错因：铜锈主要成分为 Cu2(OH)2CO3，不是铜的氧化物。 (3)无水硫酸铜可用于检验酒精中是否含有水() (4)将铜片置于干燥的空气中，不易被腐蚀() (5)CuSO45H2O 失去结晶水属于物理变化() 错因：CuSO45H2O 失去结晶水属于化学变化。 题组一铜及其化合物的性质和应用 1(2019西安调研)我国宋代沈括在梦溪笔谈中记载：“信州铅山县有苦泉，流以为涧。 挹其水熬之，则成胆矾。熬胆矾铁釜，久之亦化为铜。”下列
26、对文中词语的理解，正确的是 () A“苦泉”中泉水属于胶体 B“熬”表示加热蒸馏 C“胆矾”化学式为 CuSO4 D“化”表示置换转化 答案D 解析由题意可知，“苦泉”泉水中含有硫酸铜，属于溶液，不属于胶体，故 A 错误；硫酸 铜溶液蒸发得到硫酸铜晶体，从溶液中获取晶体，属于蒸发操作，故 B 错误；胆矾是硫酸铜 晶体，“胆矾”化学式为 CuSO45H2O，故 C 错误；熬胆矾铁釜，久之亦化为铜，是发生了： FeCuSO4=CuFeSO4，硫酸铜与 Fe 置换反应生成 Cu，即“化”表示置换转化，故 D 正 确。 2某研究小组通过实验探究 Cu 及其化合物的性质，下列操作正确且能达到实验目的的是
27、 () A将铜丝插入浓硫酸中并加热，反应后再加入水，观察硫酸铜溶液的颜色 B常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中，观察 CuCl2的生成 C将 CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，得到无水 CuCl2固体 D将表面有铜绿Cu2(OH)2CO3的铜器放入盐酸中浸泡，除去铜绿 答案D 解析Cu 与 Cl2在常温下不反应，需要加热才能发生反应，B 项错误；CuCl2水解生成的 HCl 易挥发，加热蒸干能促进 CuCl2的水解而得不到 CuCl2固体，C 项错误。 题组二铜及其化合物的制备 3(2020衡阳调研)某炼铁废渣中含有大量 CuS 及少量铁的化合物，工业上以该废渣为原料 生产 CuCl22H2O
28、 晶体的工艺流程如下： 下列说法正确的是() A焙烧过程中每消耗 1 mol CuS 则消耗 3 mol O2 B焙烧后的废气能够使酸性高锰酸钾溶液褪色 C滤渣中主要含铁的氧化物 D将获得的 CuCl22H2O 晶体加热可制得 CuCl2固体 答案B 解析A 项，2CuS3O2= 高温 2CuO2SO2，由方程式可知，1 mol CuS 消耗 1.5 mol O2，错 误；B 项，废气中含有 SO2，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，正确；C 项，调节 pH 至 34 时， Fe3 水解转化为 Fe(OH)3而除去，错误；D 项，将 CuCl22H2O 直接加热脱水，Cu2水解，HCl 挥发会产生 C
29、u(OH)2，无法得到 CuCl2，错误。 4(2019西宁检测)工业上由黄铜矿(主要成分为 CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下： (1)气体 A 中的大气污染物可选用下列试剂中的_(填字母)吸收。 a浓硫酸b稀硝酸 cNaOH 溶液d氨水 (2)由泡铜冶炼粗铜的化学方程式为_。 (3)以 CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含 Al、Zn、Ag、Pt、Au 等杂质)的电解精炼，下列 说法正确的是_(填字母)。 a电能全部转化为化学能 b粗铜接电源正极，发生氧化反应 c溶液中 Cu2 向阳极移动 d从阳极泥中可回收 Ag、Pt、Au 等金属 (4)利用反应 2CuO22H2SO4=2CuSO4
30、2H2O 可制备 CuSO4，若将该反应设计为原电池， 其正极电极反应式为_。 答案(1)cd(2)3Cu2O2Al= 高温 Al2O36Cu (3)bd(4)4H O24e=2H2O 解析(1)气体 A 中的大气污染物为 SO2，可以用 NaOH 溶液或氨水吸收。(2)依据图示，泡 铜中的 Cu2O 与 Al 高温下发生铝热反应制得铜。(3)电解精炼铜过程中，电能转变为化学能的 同时，部分电能也转化为热能，a 错；电解精炼粗铜时，粗铜作阳极，与电源正极相连，发 生氧化反应，b 对；电解过程中 Cu2 向阴极移动，c 错；粗铜中 Ag、Pt、Au 的放电能力比铜 的弱，形成阳极泥，可以回收，d
31、 对。(4)根据总反应，O2发生还原反应，因此正极反应式为 O24H 4e=2H2O。 铜的冶炼“两方法” (1)湿法炼铜：FeCuSO4=FeSO4Cu。 (2)高温炼铜：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜)： 2CuFeS24O2= 800 Cu2S3SO22FeO(炉渣) 2Cu2S3O2= 1 200 2Cu 2O2SO2 2Cu2OCu2S= 1 200 6CuSO 2 粗铜中铜的含量为 99.5%99.7%，主要含有 Ag、Zn、Fe、Au 等杂质，粗铜通过电解精炼可 得到纯度达 99.95%99.98%的铜。电解精炼铜的原理是用粗铜作阳极，失电子变为 Cu2 ， 用纯铜棒作
32、阴极即可得精铜。 考点三考点三金属材料与金属矿物的开发利用金属材料与金属矿物的开发利用 1合金的概念及性能 2常见的金属材料 (1)金属材料分类 (2)几种常见的合金 3金属矿物的开发利用 (1)金属在自然界中的存在 (2)金属冶炼的实质 金属的冶炼过程就是把金属从化合态还原为游离态的过程。即 Mn ne=M(写反应通式， 用 M 表示金属)。 (3)金属冶炼的方法 例如下列金属的冶炼(用化学方程式表示) 4铝热反应实验中的有关问题 实验装置 实验现象 镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较 高温度下发生剧烈的反应；纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中 实验结论 高温下
33、， 铝与氧化铁发生反应， 放出大量的热： Fe2O32Al= 高温 2FeAl2O3 原理应用 制取熔点较高、活动性弱于 Al 的金属，如铁、铬、锰、钨等； 金属焊接，如野外焊接钢轨等 (1)金属元素的单质只有还原性，其离子只有氧化性() 错因：金属离子未必只有氧化性，如 Fe2 有还原性。 (2)合金材料中不可能含有非金属元素() 错因：碳素钢就含有碳元素。 (3)合金的硬度一般大于成分金属，而熔点一般低于成分金属() (4)电解氯化镁溶液制取金属镁() 错因：电解熔融的 MgCl2制取金属镁。 (5)工业上电解熔融的 AlCl3制取 Al() 错因：AlCl3是共价化合物，熔融状态下不导电
34、，故不能采用该方法制取 Al。 题组一金属材料、合金的性能及应用 1C919 大型飞机的制造采用了大量新材料铝锂合金。下列关于铝锂合金的说法不正确的是 () A铝锂合金是铝与锂形成的混合物 B铝锂合金的硬度比锂大 C铝锂合金的熔、沸点比铝低 D铝锂合金耐酸碱腐蚀 答案D 解析铝锂合金中的铝既能与酸反应，又能与碱反应，锂能与酸反应，故铝锂合金不耐酸碱 腐蚀。 2(2020石家庄质检)“拟晶”是一种具有凸多面体规则外形但不同于晶体的固态物质。 Al65Cu23Fe12是二十世纪发现的几百种拟晶之一。具有合金的某些优良物理性能。下列有关这 种拟晶的说法正确的是() A无法确定 Al65Cu23Fe1
35、2中三种金属的化合价 BAl65Cu23Fe12的硬度小于金属铁 CAl65Cu23Fe12不可用作长期浸泡在海水中的材料 D1 mol Al65Cu23Fe12溶于过量的硝酸时共失去 265 mol 电子 答案C 解析拟晶 Al65Cu23Fe12是由三种金属元素组成，由于金属无负价，根据化合物代数和为 0 的原则，三种金属的化合价均可视作 0 价，A 错误；拟晶具有合金的某些优良物理性能，合 金的硬度一般比各成分金属大，B 错误；Al65Cu23Fe12与海水可以构成原电池，会加速金属的 腐蚀，因此不可用作长期浸泡在海水中的材料，C 正确；溶于过量的硝酸时，Al 与 Fe 均变 为3 价，
36、 Cu 变为2 价， 故 1 mol Al65Cu23Fe12失电子的物质的量653223123 mol 277 mol，D 错误。 题组二金属冶炼、金属矿物的开发利用 3(2021云南省云天化中学、下关一中高三联合质量检测)下列冶炼金属的方法错误的是 () A电解 NaCl 溶液制钠 B高温加热 HgO 制汞 C高温下用 CO 还原 Fe2O3制铁 D高温下用 H2还原 CuO 制铜 答案A 解析根据电解原理，电解 NaCl 溶液，阳极生成氯气，阴极生成氢气，同时生成氢氧化钠 溶液，故不可以用来制钠，选项 A 错误；Hg、Ag 等不活泼金属通常采用热分解法冶炼，汞 可以利用加热 HgO 制备
37、，选项 B 正确；Fe、Zn、Cu 等中等活泼金属通常用热还原法，高温 下用 CO 还原 Fe2O3制铁，选项 C 正确；为得到高纯度的铜，可在高温下用 H2还原 CuO 制 铜，但成本较高，选项 D 正确。 4(2021贵州省思南中学高三上学期期中)下列关于金属冶炼的说法正确的是() A由于 Al 的活泼性强，故工业上采用电解熔融 AlCl3的方法生产 Al B可以用钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁 C炼铁高炉中所发生的反应都是放热的，故无需加热 D金属冶炼的本质是将化合态金属还原为游离态，冶炼方法由金属的活泼性决定 答案D 解析由于 Al 的活泼性强， 工业上采用电解 Al2O3与冰晶石熔融混
38、合物的方法生产铝， AlCl3 是共价化合物，熔融状态下不导电，所以不用电解 AlCl3的方法生产铝，故 A 错误；钠是活 泼金属，将 Na 加入氯化镁溶液中，Na 先和水反应生成 NaOH，NaOH 再和氯化镁发生复分 解反应，所以得不到单质 Mg，可以采用电解熔融氯化镁的方法冶炼 Mg，故 B 错误；炼铁高 炉中所发生的反应有的放热有的吸热，有些放热反应需要在加热条件下发生，故 C 错误；金 属冶炼的本质是将化合态金属还原为游离态，活泼金属采用电解法冶炼，不活泼的金属采用 直接加热法冶炼，大部分金属的冶炼都是在高温下采用氧化还原反应法冶炼，故 D 正确。 5(2019潍坊期中)以高硫铝土矿
39、(主要成分为 Al2O3、Fe2O3、SiO2、少量 FeS2)为原料，生产 Fe3O4的部分工艺流程如下： 下列说法错误的是() A用 NaOH 溶液吸收焙烧过程产生的 SO2有利于保护环境和资源再利用 B从高硫铝土矿中可制得 Al、Fe 的化合物 C向“过滤”得到的滤液中通入过量 CO2，铝元素存在的形式由 AlO 2转化为 Al3 DFeS2与 Fe2O3混合后在无氧条件下焙烧的目的是生成 Fe3O4和 SO2 答案C 解析C 项，通入过量的二氧化碳，滤液中的 AlO 2只能转化为氢氧化铝沉淀。 题组三铝热反应及应用 6铝热反应的本质是利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来，关于
40、铝热反应解 答下列问题： (1)用铝粉和 Fe2O3做铝热反应实验，需要的试剂还有_(填字母)。 AKClBKClO3 CMnO2DMg (2)用等物质的量的 MgO 和 Fe2O3组成的混合物在一定条件下与 Al 粉进行铝热反应。 引发铝热反应的操作是_。 产物中单质是_(写名称)。 (3)取少量(1)中铝热反应所得的固体混合物，将其溶于足量稀 H2SO4，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)。 答案(1)BD (2)加少量 KClO3，插上镁条并将其点燃铁 (3)不能Fe2O36H =2Fe33H2O、F
41、e2Fe3=3Fe2 解析(1)做铝热反应的实验时，需要 KClO3作助燃剂，且用镁条引燃。(2)在混合物上加少量 KClO3固体并插上 Mg 条，点燃 Mg 条后放出热量，使 KClO3固体分解放出 O2，进一步加剧 Mg 的燃烧，可在短时间内使混合物温度迅速升高，引发反应。MgO 不能与铝发生铝热反应， 所以产物中单质为 Fe。(3)反应后固体混合物中若有 Fe2O3，因发生反应：Fe2O36H =2Fe3 3H2O、Fe2Fe3 =3Fe2，Fe3转化为 Fe2，加 KSCN 溶液不会变红。 1(2020全国卷，7)宋代千里江山图描绘了山清水秀的美丽景色，历经千年色彩依然， 其中绿色来自
42、孔雀石颜料主要成分为 Cu(OH)2CuCO3，青色来自蓝铜矿颜料主要成分为 Cu(OH)22CuCO3。下列说法错误的是() A保存千里江山图需控制温度和湿度 B孔雀石、蓝铜矿颜料不易被空气氧化 C孔雀石、蓝铜矿颜料耐酸耐碱 DCu(OH)2CuCO3中铜的质量分数高于 Cu(OH)22CuCO3 答案C 解析孔雀石、蓝铜矿的主要成分均能与酸反应，C 错误。 2(2020江苏，3)下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是() A铝的金属活泼性强，可用于制作铝金属制品 B氧化铝熔点高，可用作电解冶炼铝的原料 C氢氧化铝受热分解，可用于中和过多的胃酸 D明矾溶于水并水解形成胶体，可用于净水 答案
43、D 解析铝的金属活泼性强与可用于制作铝金属制品无对应关系，A 项错误；氧化铝熔点高， 可用作耐高温材料；铝是活泼金属，用电解法冶炼，选择氧化铝作原料，是因为氧化铝是离 子化合物，B 项错误；氢氧化铝具有弱碱性，可以中和过多的胃酸，C 项错误；明矾的化学 式为 KAl(SO4)212H2O，Al3 发生水解生成 Al(OH)3胶体，可以吸附水中悬浮的颗粒物，从而 起到净水的作用，D 项正确。 3(高考选项组合)下列说法或性质对应用途正确的是() A氢氧化铝不可用于中和过多胃酸(2018全国卷，7C 改编) BKAl(SO4)212H2O 溶于水可形成 Al(OH)3胶体(2018江苏，6B) C
44、Al2O3是两性氧化物，可用作耐高温材料(2018江苏，3C) D给定条件转化： Al(s) NaOHaq NaAlO2(aq) 过量 HClaq Al(OH)3(s)(2018江苏，9B) 答案B 42020新高考全国卷(山东)，8实验室分离 Fe3 和 Al3的流程如下： 已知 Fe3 在浓盐酸中生成黄色配离子FeCl4，该配离子在乙醚(Et2O，沸点 34.6 )中生成缔 合物 Et2OH FeCl4。下列说法错误的是( ) A萃取振荡时，分液漏斗下口应倾斜向下 B分液时，应先将下层液体由分液漏斗下口放出 C分液后水相为无色，说明已达到分离目的 D蒸馏时选用直形冷凝管 答案A 解析萃取振
45、荡时，分液漏斗下口应倾斜向上，A 项错误；分液时先将下层液体从下口放出， B 项正确；水相为无色说明黄色配离子基本被萃取出来，C 项正确；直形冷凝管有利于液体 流出，D 项正确。 52016海南，14(1)(2)(3)KAl(SO4)212H2O(明矾)是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。实 验室中，采用废易拉罐(主要成分为 Al，含有少量的 Fe、Mg 杂质)制备明矾的过程如下图所 示。回答下列问题： 易拉罐 试剂 微热，过滤 滤液 A NH4HCO3 沉淀 B 稀 H2SO4 K2SO4 产物 (1)为尽量少引入杂质，试剂应选用_(填标号)。 aHCl 溶液bH2SO4溶液 c氨水dNaOH
46、 溶液 (2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为_。 (3)沉淀 B 的化学式为_； 将少量明矾溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是_。 答案(1)d (2)2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2 (3)Al(OH)3Al3 水解，使溶液中 H浓度增大 解析(2)选用 NaOH 溶液溶解易拉罐，主要发生的反应为 2Al2NaOH2H2O=2NaAlO2 3H2。(3)滤液 A 中铝元素以 AlO 2形式存在，与溶液中 HCO 3发生反应：AlO 2HCO 3 H2O=Al(OH)3CO2 3，故沉淀 B 为 Al(OH)3，明矾溶于水时，KAl(SO4)2=K Al3 2SO2 4，Al
47、3 3H2O Al(OH)33H ，使溶液呈弱酸性。 1(2020全国卷，7)北宋沈括梦溪笔谈中记载：“信州铅山有苦泉，流以为涧。挹其 水熬之则成胆矾，烹胆矾则成铜。熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”。下列有关叙述错误的是 () A胆矾的化学式为 CuSO4 B胆矾可作为湿法冶铜的原料 C“熬之则成胆矾”是浓缩结晶过程 D“熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”发生了置换反应 答案A 解析胆矾的化学式为 CuSO45H2O，A 错误；湿法冶铜，即“胆铜法”，利用金属的活动 性强弱，铁与硫酸铜溶液反应的化学方程式为 FeCuSO4=CuFeSO4，B 正确；“熬之则 成胆矾”就是加热浓缩、溶质结晶析出的过程，C 正
48、确；“熬胆矾铁釡，久之亦化为铜”， 即铁置换出铜：FeCuSO4=CuFeSO4，反应类型为置换反应，D 正确。 2(2021成都附属实验中学高三月考)唐代刘禹锡撰于 818 年的传信方中有这样一段描述 “治气痢巴石丸，取白矾一大斤，以炭火净地烧令汁尽，则其色如雪，谓之巴石”。据此推 测，用于治气痢的巴石丸，其主要原料的化学成分为() ACuSO4BFeSO47H2O CKAl(SO4)212H2ODFe2(SO4)39H2O 答案C 解析CuSO4是白色或灰白色粉末，铜离子有毒，故 A 错误；FeSO47H2O 是一种浅绿色晶 体，故 B 错误；KAl(SO4)212H2O 是白色晶体，无毒
49、，故 C 正确；Fe2(SO4)39H2O 是棕黄色 晶体，故 D 错误。 3(2020济南质检)探究氢氧化铝的两性，最适宜的试剂是() AAl、NaOH 溶液、稀盐酸 BAl2O3、氨水、稀盐酸 CAl2(SO4)3溶液、NaOH 溶液、稀盐酸 DAlCl3溶液、氨水、稀盐酸 答案C 解析可溶性的铝盐 Al2(SO4)3溶液与少量 NaOH 溶液反应生成氢氧化铝沉淀， 继续加过量的 氢氧化钠，氢氧化铝沉淀会溶解，氢氧化铝沉淀中加盐酸也会溶解。 4下列叙述正确的是() A依据铝热反应原理，能发生反应 2Al3MgO= 高温 3MgAl2O3 B存在于污水中的重金属离子，常用加入明矾等电解质的方
50、法进行处理 C镁铝合金既可完全溶于过量盐酸又可完全溶于过量 NaOH 溶液 D氯化铝溶液中加入过量氨水反应实质是：Al3 3NH3H2O=Al(OH)33NH 4 答案D 解析铝热反应的原理：Al 与活动性比其差的金属氧化物发生置换反应，Mg 的活动性强于 铝，故 Al 与 MgO 不能反应，故 A 错误；明矾净水的原理是水解产物 Al(OH)3胶体吸附水中 的悬浮物，不能沉淀水中的重金属离子，故 B 错误；镁铝合金可溶于过量盐酸，但 Mg 不与 NaOH 反应，故不能完全溶于 NaOH 溶液，故 C 错误；Al(OH)3不溶于氨水，只溶于强碱， 故 D 正确。 5(2019九江质检)下列说法
