高中化學(xué)【金屬材料及金屬礦物的開發(fā)利用】

金屬材料及金屬礦物的開發(fā)利用

【目標(biāo)要求】1.結(jié)合真實情景中的應(yīng)用實例或通過實驗探究，了解金屬材料及其重要化合物的

主要性質(zhì)，了解其在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。2.結(jié)合實例認(rèn)識金屬性質(zhì)的多樣性，了解通過化

學(xué)反應(yīng)可以探索物質(zhì)性質(zhì)、實現(xiàn)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，認(rèn)識物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化在自然資源綜合利用和環(huán)境

保護中的重要作用。

考點一鎂、鋁及其重要化合物

墾空心知史梳理

一、鎂、鋁單質(zhì)的性質(zhì)

1.鎂、鋁的結(jié)構(gòu)和存在

(+12)282邂283

鎂、鋁分別位于元素周期表的第3周期IIA族和IIIA族,原子結(jié)構(gòu)示意圖為〃和,

它們都是活潑的金屬，在自然界中全部以化合態(tài)的形式存在。鋁是地殼中含量最多的金屬元

素。

2.金屬鋁的物理性質(zhì)

銀白色有金屬光澤的固體，有良好的延展性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性等，密度較小，質(zhì)地柔軟。鋁

的熔點比鎂高，硬度比鎂大。

3.對比掌握鎂、鋁的化學(xué)性質(zhì)

鋁鎂

占燃

與非金2Mg+O2-^-2MgO

能被C12、。2氧化

屬反應(yīng)占燃

3Mg+N2^^Mg3N2

能與沸水反應(yīng)

與水反應(yīng)反應(yīng)很困難

Mg+2H2。----Mg(OH)2+H2t

與酸(H+)反應(yīng)速度比Al快

能與H+反應(yīng)產(chǎn)生H

2+2+

反應(yīng)Mg+2H=Mg+H2t

與堿反應(yīng)能溶于強堿溶液產(chǎn)生H2不反應(yīng)

與某些氧能與Fe2O3、MnO2、CnCh等金能在C02中燃燒：

化物反應(yīng)屬氧化物發(fā)生鋁熱反應(yīng)點燃

2Mg+CO2=^=2MgO+C

【問題思考】

鋁的化學(xué)性質(zhì)用以下轉(zhuǎn)化關(guān)系表示

|囚(0.廠+%|

,_______④NaOH氧化性酸戶甌

兇葉立非金屬*酸L|AF“+氧化物|

②Fe2O,⑶-------------

|Fe+AIQ|

寫出圖中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式：

?_______________________________________________________________________________

②__________________________________________________________________________________________

③_______________________________________________________________________________

④_______________________________________________________________________________

答案4A1+3C)2-2AI2O3

2A1+Fe2O3=^2Fe+AI2O3

+3+

2A1+6H=2Al+3H2t

2A1+2OH-+6H2O=2[AI(OH)4「+3H2t

4.鋁的制備

⑴鋁土礦工A12O3。

,通申

⑵2Al2。3(熔融)君定

休日日方

二、鋁的重要化合物

1.氧化鋁和氫氧化鋁(兩性)

名稱氧化鋁(A12O3)氫氧化鋁[AI(OH)3]

物理性質(zhì)白色固體，熔點很高白色膠狀物質(zhì)，難溶于水

與酸

+3++3+

A12O3+6H=2A1+3H2OA1(OH)3+3H=A1+3H2。

反應(yīng)

化學(xué)

與堿AI2O3+2OH+3H2O=

--

性質(zhì)A1(OH)3+OH=[AI(OH)4]

反應(yīng)2[AI(OH)4]"

加熱不分解

2A1(OH)3-------AI2O3+3H2O

①AF+與氨水反應(yīng)

制備方法A1(OH)3加熱分解②[AI(OH)4「溶液中通入co2

③可溶性鋁鹽和四羥基合鋁酸鹽混合

主要用途①作耐火材料①制藥

②冶煉鋁的原料②凈水作用

氫氧化鋁的電離：

酸式電離：A1(OH)3+H2O-AI(0H)4「+H+；

堿式電離：A1(OH)3A13++3OHo

2.常見的鋁鹽——明州

(1)明磯的化學(xué)式為KA1(SO4)2J2H2O,屬于復(fù)鹽。

(2)明帆凈水的原理

明磯溶于水時發(fā)生電離，電離方程式為KAl(SO4)2=K++AF++2SOr，其中A-+發(fā)生水解

反應(yīng)，產(chǎn)生A1(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。

【問題思考】

(1)鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)時，反應(yīng)機理是怎樣的？請用雙線橋法標(biāo)出該反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移的方向

與數(shù)目。

答案鋁先與強堿溶液中的水反應(yīng)生成H2和A1(OH)3,A1(OH)3可溶于NaOH生成Na[AI(OH)4]

和H2O,反應(yīng)中Al為還原劑，水為氧化劑。

失去3e-x2

J；

2A1+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH),]+3H2t

得到e-x6

(2)中學(xué)化學(xué)學(xué)習(xí)階段接觸到許多既能與酸反應(yīng)又能與堿反應(yīng)的物質(zhì)，除了A1及其重要化合

物外，你還知道哪些？

答案①弱酸的鏤鹽，如：NH4HCO3、CH3coONH4、(NH4)2S等；②弱酸的酸式鹽，如：

NaHCCh、KHS、NaHSCh等；③氨基酸。

|■辨析易錯易混?正誤判斷」

(1)鋁在自然界中有游離態(tài)和化合態(tài)兩種形式()

(2)MgO與A1粉的混合物也可稱為鋁熱劑()

(3)冶煉鋁時常用焦炭作還原劑()

(4)鋁與少量NaOH溶液反應(yīng)得到鋁鹽，與足量NaOH溶液反應(yīng)生成四羥基合鋁酸鹽()

⑸相同質(zhì)量的鎂條分別在足量的C02和。2中完全燃燒，所得固體的質(zhì)量相同()

(6)工業(yè)上制造鎂粉時，可將鎂蒸氣在N2中冷卻()

⑺AbCh的熔點高,可作耐高溫材料,實驗室可用氧化鋁用竭熔化NaOH、Na2CO3固體等()

(8)明磯可作凈水劑，起到殺菌消毒的作用()

(9)[AI(OH)4「、HCO9在水溶液中因發(fā)生雙水解反應(yīng)而不能大量共存()

(10)[AI(OH)4「與NH：在水溶液中因發(fā)生雙水解反應(yīng)不能大量共存()

答案(1)X(2)X(3)X(4)X(5)X(6)X(7)X(8)X(9)X(10)V

解題能力提升

題組一鎂、鋁單質(zhì)的性質(zhì)及應(yīng)用

1.鎂是一種活潑的金屬單質(zhì)，下列關(guān)于金屬鎂的說法中正確的是()

A.鎂能與NaOH溶液反應(yīng)生成Mg(OH)2沉淀

B.大量鎂條燃燒引起的火災(zāi)不能用干冰滅火器滅火

C.鎂在任何條件下都不能與水反應(yīng)

D.鎂能在N2中燃燒，且生成MgN

答案B

解析鎂不是兩性金屬，不能與NaOH溶液反應(yīng)，故A錯誤；鎂能在C02中燃燒，故B正

確；鎂在加熱條件下能與水反應(yīng)生成氫氧化鎂和氫氣，故C錯誤；鎂能在N2中燃燒，且生

成Mg3N2,故D錯誤。

2.下列關(guān)于鋁單質(zhì)的敘述中，正確的是()

A.不能用鋁制的器皿來盛放酸梅湯或堿水是因為鋁會和酸或堿反應(yīng)

B.鋁制品在空氣中有很強的抗腐蝕性是因為鋁的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定

C.鋁和NaOH溶液反應(yīng)：A1+2OIT+2H2O=[AI(OH)4「+H2t

D.用用竭鉗夾住一小塊用砂紙仔細(xì)打磨過的鋁箔在酒精燈上加熱，熔化后的液態(tài)鋁會滴落

下來，是因為金屬鋁的熔點較低

答案A

解析A項，無論是鋁還是其氧化物都能與酸或堿反應(yīng)，正確；B項，鋁表面形成致密的氧

化膜，錯誤；C項，電荷、原子均不守恒，正確的離子方程式為2A1+2OFT+6H2O===2[AI(OH)4「

+3H2t,錯誤；D項，打磨后的鋁箔在酒精燈上灼燒表面生成AhCh,高熔點的AbCh兜住

了熔融的液態(tài)鋁，不會滴落，錯誤。

題組二氧化鋁、氫氧化鋁的特性及應(yīng)用

3.下列除去雜質(zhì)的方法不正確的是()

A.鎂粉中混有少量鋁粉：加入過量燒堿溶液充分反應(yīng)，過濾、洗滌、干燥

B.用過量氨水除去Fe3+溶液中的少量AF+

C.A1(OH)3中混有少量Mg(OH)2：加入足量燒堿溶液，充分反應(yīng)，過濾，向濾液中通入過量

CO2后過濾

D.MgO中混有少量AbCh：加入足量燒堿溶液，充分反應(yīng)，過濾、洗滌、干燥得到MgO

答案B

解析A1(OH)3不溶于氨水，故向含少量AF+的Fe3+溶液中加入過量氨水時，F(xiàn)e3+,A^+均

轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀，達(dá)不到除雜的目的。

4.用含少量鎂粉的鋁粉制取純凈的氫氧化鋁，下列操作步驟中最恰當(dāng)?shù)慕M合是()

①加鹽酸溶解②加燒堿溶液溶解③過濾④通入過量C02生成A1(OH)3沉淀⑤加入鹽

酸生成A1(OH)3沉淀⑥加入過量燒堿溶液

A.①⑥⑤③B.②③④③C.②③⑤③D.①③⑤③

答案B

5.工業(yè)上以鋁土礦(主要成分是氧化鋁，含氧化鐵雜質(zhì))為原料冶煉鋁的工藝流程如下：

H濾渣c|

塞試劑X

TA1(OH%警IAIQ償叫同

2反應(yīng)①、

口過濾通入過量Y

T濾液

AI反應(yīng)②、

過濾T濾液B|

下列敘述正確的是()

A.反應(yīng)①中試劑X是氫氧化鈉溶液

B.試劑Y是HC1,它與［AI(0H)4「反應(yīng)生成氫氧化鋁

C.圖中所示轉(zhuǎn)化反應(yīng)中包含2個氧化還原反應(yīng)

D.將X與Y試劑進(jìn)行對換，最終可以達(dá)到相同結(jié)果

答案A

解析B項，若試劑Y是HC1,它與網(wǎng)(0H)4「反應(yīng)生成AF+,錯誤；C項，圖中所示轉(zhuǎn)化

通電

只有一步是氧化還原反應(yīng)2Al2C)3^=4A1+3O2t,錯誤；D項，試劑X為氫氧化鈉，濾渣

C為氧化鐵，濾液A為四羥基合鋁酸鈉和氫氧化鈉混合溶液，通入過量二氧化碳?xì)怏w，發(fā)生

反應(yīng)：Na[AI(OH)4]+CO2==Al(OH)3I+NaHCO3,不能對換，錯誤。

■歸納總結(jié)

含鋁雜質(zhì)的提純方法歸類

利用Al、A12O3>A1(OH)3可溶于強堿的特性，可除去許多物質(zhì)中的含鋁雜質(zhì)，如:

(l)Mg(Al)：加足量NaOH溶液。

(2)Fe2O3(Al2O3):加足量NaOH溶液。

(3)Mg(OH)2［AI(OH)3］：加足量NaOH溶液。

(4)Mg2+(Al3+)：加過量NaOH溶液，過濾，再加酸充分溶解。

考點二銅及其化合物

r核心知識梳理

1.單質(zhì)銅

(1)物理性質(zhì)：紫紅色固體，具有良好的延展性、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性。

(2)化學(xué)性質(zhì)

非氧化性酸

CU2(OH)2CQ3型竿不反應(yīng)

酸

CuO*輒化性酸、Cl>2++非金

非金屬

硝酸、濃H2sO,屬氧化物

單質(zhì)

CuCl2

某些鹽9

Cu2s3溶液

①常溫下，銅在干燥的空氣中性質(zhì)穩(wěn)定，但在潮濕的空氣里則會被銹蝕，在其表面逐漸形成

一層綠色的銅銹。有關(guān)化學(xué)方程式：_________________________________________________

②寫出下列化學(xué)方程式：

銅在空氣中加熱：_____________________________________________________________

銅絲在硫蒸氣中反應(yīng)：_________________________________________________________

答案?2CU+O2+CO2+H2O=CU2(OH)2CO3

②2Cu+O2=^=2CUO2CU+S^^Cu2s

2.銅及其常見化合物的顏色

物質(zhì)顏色物質(zhì)顏色

紫紅色白色

CuCuSO4

黑色

CuOCUSO4-5H2O藍(lán)色

磚紅色綠色

Cu2OCU2(OH)2CO3

黑色藍(lán)色

Cu2SCU(OH)2

【問題思考】

銅的重要化合物轉(zhuǎn)化關(guān)系如下，

?I

Cu(OH)CO—*CuO—*CuSC)4^=^CuS()4，5HO

22■3I72

CU2O^CU(OH)2

完成下列方程式：

(1)銅的氧化物

①CuO高溫分解得Cu?O,化學(xué)方程式為4CuO更厘2CU2O+O2t。

+2+

②CU2。溶于稀硫酸產(chǎn)生藍(lán)色溶液和紫紅色固體，離子方程式為CU2O+2H=CU+CU+

H2OO

(2)氫氧化銅

氫氧化銅懸濁液煮沸變黑的原因，用化學(xué)方程式表示為CU(OH)2=^=CUO+H2OO

⑶硫酸銅晶體受熱分解為白色的硫酸銅粉末，化學(xué)方程式為CUSO4-5H2O^^CUSO4+

5H20O

(4)CU2(OH)2cO3的名稱為堿式碳酸銅，是銅綠、孔雀石的主要成分，受熱分解可生成黑色的

氧化銅，化學(xué)方程式：CU2(OH)2CO3==2CUO+CO2t+H2O,可溶于稀硫酸，離子方程式:

+2+

CU2(OH)2CO3+4H=2CU+C02t+3H2O?

I■辨析易錯易混?正誤判斷」

⑴CuO是黑色固體，與水反應(yīng)生成CU(OH)2()

(2)銅銹是銅被空氣中的氧氣緩慢氧化生成的氧化物()

(3)無水硫酸銅可用于檢驗酒精中是否含有水()

(4)將銅片置于干燥的空氣中，不易被腐蝕()

(5)CUSO4-5H2O失去結(jié)晶水屬于物理變化()

答案(1)X(2)X(3)V(4)7(5)X

■8解題能力提升

題組一銅及其化合物的性質(zhì)和應(yīng)用

i.我國宋代沈括在《夢溪筆談》中記載：“信州鉛山縣有苦泉，流以為澗。挹其水熬之，則

成膽磯。熬膽帆鐵釜，久之亦化為銅。”下列對文中詞語的理解，正確的是()

A.“苦泉”中泉水屬于膠體

B.“熬”表示加熱蒸儲

C.“膽研”化學(xué)式為CuSCU

D.“化”表示置換轉(zhuǎn)化

答案D

解析由題意可知，“苦泉”泉水中含有硫酸銅，屬于溶液，不屬于膠體，故A錯誤；硫酸

銅溶液蒸發(fā)得到硫酸銅晶體，從溶液中獲取晶體，屬于蒸發(fā)操作，故B錯誤；膽磯是硫酸銅

晶體，“膽磯”化學(xué)式為CUSO#5H2O,故C錯誤；熬膽磯鐵釜，久之亦化為銅，是發(fā)生了：

Fe+CuSO4=Cu+FeSO4,硫酸銅與Fe置換反應(yīng)生成Cu,即“化”表示置換轉(zhuǎn)化，故D正

確。

2.某研究小組通過實驗探究Cu及其化合物的性質(zhì)，下列操作正確且能達(dá)到實驗?zāi)康牡氖?/p>

()

A.將銅絲插入濃硫酸中并加熱，反應(yīng)后再加入水，觀察硫酸銅溶液的顏色

B.常溫下將銅絲伸入盛滿氯氣的集氣瓶中，觀察CuCb的生成

C.將CuCb溶液在蒸發(fā)皿中加熱蒸干，得到無水CuCk固體

D.將表面有銅綠［CU2(OH)2CO3］的銅器放入鹽酸中浸泡，除去銅綠

答案D

解析Cu與C12在常溫下不反應(yīng)，需要加熱才能發(fā)生反應(yīng)，B項錯誤；CuCb水解生成的HC1

易揮發(fā)，加熱蒸干能促進(jìn)CuCL的水解而得不到CuCL固體，C項錯誤。

題組二銅及其化合物的制備

3.某煉鐵廢渣中含有大量CuS及少量鐵的化合物，工業(yè)上以該廢渣為原料生產(chǎn)CuCb2H2。

晶體的工藝流程如下：

空氣鹽酸

1dLi杏__

廢一焙一酸+調(diào)節(jié)pH_過___,c

渣燒浸至濾9H。

午3~4十CuCb2H2

廢氣濾渣

下列說法正確的是()

A.焙燒過程中每消耗1molCuS則消耗3molO2

B.焙燒后的廢氣能夠使酸性高鋸酸鉀溶液退色

C.濾渣中主要含鐵的氧化物

D.將獲得的CUC12-2H2O晶體加熱可制得CuCl2固體

答案B

解析A項，2CuS+3O2=^=2CUO+2SO2,由方程式可知，1molCuS消耗1.5mol。2,錯

3+

誤；B項，廢氣中含有SO2,能使酸性高鎰酸鉀溶液退色，正確；C項，調(diào)節(jié)pH時，F(xiàn)e

水解轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3而除去，錯誤；D項，將CuCb2H2。直接加熱脫水，水解，HC1揮

發(fā)會產(chǎn)生CU(OH)2,無法得到CUCL,錯誤。

4.工業(yè)上由黃銅礦(主要成分為CuFeSz)冶煉銅的主要流程如下：

石英砂石英砂體A

tI焙燒.冰水I焙燒■泡銅Al粗電解一精

*?t(znCu2s"FeS)t■(Cu2()、Cu)高溫銅精煉銅

L熔渣B

空氣空氣

(1)氣體A中的大氣污染物可選用下列試劑中的(填字母)吸收。

a.濃硫酸b.稀硝酸

c.NaOH溶液d.氨水

(2)由泡銅冶煉粗銅的化學(xué)方程式為______________________________________________

(3)以CuSCU溶液為電解質(zhì)溶液進(jìn)行粗銅(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等雜質(zhì))的電解精煉，下列

說法正確的是(填字母)。

a.電能全部轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

b.粗銅接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)

C.溶液中Cu2+向陽極移動

d.從陽極泥中可回收Ag、Pt、Au等金屬

(4)利用反應(yīng)2Cu+O2+2H2SO4=2CUSO4+2H2O可制備CuSO4,若將該反應(yīng)設(shè)計為原電池,

其正極電極反應(yīng)式為。

+

答案(l)cd(2)3CU2O+2A1=^=A12O3+6Cu(3)bd(4)4H+O2+4e-=2H2O

解析(1)氣體A中的大氣污染物為SO2,可以用NaOH溶液或氨水吸收。(2)依據(jù)圖示，泡

銅中的Cu2。與A1高溫下發(fā)生鋁熱反應(yīng)制得銅。(3)電解精煉銅過程中，電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的

同時，部分電能也轉(zhuǎn)化為熱能，a錯；電解精煉粗銅時，粗銅作陽極，與電源正極相連，發(fā)

生氧化反應(yīng)，b對；電解過程中Cu?+向陰極移動，c錯；粗銅中Ag、Pt、Au的放電能力比銅

的弱，形成陽極泥，可以回收，d對。(4)根據(jù)總反應(yīng)，Ch發(fā)生還原反應(yīng)，因此正極反應(yīng)式為

Ch+4H++4屋=2H2O。

■練后反思

銅的冶煉“兩方法”

(1)濕法煉銅：Fe+CuSO4=FeSO4+Cuo

(2)高溫?zé)掋~：工業(yè)上用高溫冶煉黃銅礦的方法獲得銅(粗銅)：

800℃

2CuFeS2+4O2^=CU2S+3SO2+2FeO(爐渣)

i200℃

2CU2S+3O2^=2CU2O+2SO2

1200℃

2CU2O+CU2S=6C11+SO2t

粗銅中銅的含量為99.5%?99.7%,主要含有Ag、Zn、Fe、Au等雜質(zhì)，粗銅通過電解精煉可

得到純度達(dá)99.95%?99.98%的銅。電解精煉銅的原理是用粗銅作陽極，失電子變?yōu)?/p>

用純銅棒作陰極即可得精銅。

考點三金屬材料與金屬礦物的開發(fā)利用

r核心知識梳理

i.合金的概念及性能

—1由兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)

嵋義J一熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)

「具有金屬特性

-一熔點：多數(shù)合金的熔點比它的各成分金屬的熔點低

一硬度：合金的硬度一般比它的各成分金屬的硬度大

2.常見的金屬材料

(1)金屬材料分類

金黑色金屬材料

屬鐵、鎰、矍以及它們的合金

材

料有色金屈材料

除黑色金屬以外的其他各種金屬及其合金

(2)幾種常見的合金

①鋼鐵

低碳鋼:韌性、焊接性好，強度低

I碳率鋼一中碳鋼:強度高，韌性及加工性好

1-高碳鋼:硬而脆，熱處理后彈性好

I加「具有各種不同的優(yōu)良性能，用于制不銹鋼

3隹理L及各種特種鋼

廠種類:硅鋁合金、鎂鋁合金、硬鋁等

|鋁合金卜卜特性：密度小、強度高、塑（造）性好、易于加工

②匚用途：建筑業(yè)、容器包裝業(yè)、交通運輸業(yè)等

青銅（主要含Cu、Sn、Pb）我國最早使用

黃銅（主要含Cu、Zn等）

白銅（主要含Cu、Ni、Zn等）

3.金屬礦物的開發(fā)利用

⑴金屬在自然界中的存在。

在金屬化合物中，金屬元素都顯正價

金、鉗等極少數(shù)金屬

（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M#+枇一=M（寫反應(yīng)通式,

用M表示金屬）。

⑶金屬冶煉的方法（用化學(xué)方程式表示）。

一通申

Na：2NaCl（熔融）^=2Na+Clt

電2

通電

解

Mg：MgCl2（熔融）Mg+Cl2f

法

Al：2Al熔融）^^.4A1+3O/

工冰晶石

熱

還高爐煉鐵：Fe2O3+3CO=^=^2Fe+3CO2

原

法焦炭還原制銅:2CuO+C0=2Cu+CO2f

熱

分Hg：2HgO—2Hg+O2t

解Ag：2AgO^=4Ag+O1

法22

.

4.鋁熱反應(yīng)實驗中的有關(guān)問題

為鋁熱反應(yīng)提供高溫條件

實驗

氯酸鉀：產(chǎn)生氧氣，引發(fā)反應(yīng)

裝置氧化鐵和鋁粉的混合物

實驗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

現(xiàn)象溫度下發(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

高溫下，鋁與氧化鐵發(fā)生反應(yīng)，放出大量的熱Fe2O3+2Al望=2Fe+A12O3

結(jié)論

原理①制取熔點較高、活動性弱于Al的金屬，如鐵、銘、錦、鴇等；

應(yīng)用②金屬焊接，如野外焊接鋼軌等

I■辨析易錯易混?正誤判斷」

(1)金屬元素的單質(zhì)只有還原性，其離子只有氧化性()

(2)金屬元素的單質(zhì)在常溫下均為固體()

(3)合金材料中不可能含有非金屬元素()

(4)鐵是人類在生產(chǎn)、生活中最早使用的金屬()

(5)合金的硬度一般大于成分金屬，而熔點一般低于成分金屬()

(6)金屬氧化物與鋁粉的混合物都是鋁熱劑()

(7)人類歷史上使用鋁的時間比鐵晚，原因是鋁的冶煉成本高()

(8)電解氯化鎂溶液制取金屬鎂()

答案(1)X(2)X(3)X(4)X(5)V(6)X(7)X(8)X

r解題能力提升

------------------------------------------------------------------------------------------N-----------------

題組一金屬材料、合金的性能及應(yīng)用

1.青銅的主要成分是銅和錫，錫的熔點是232°C,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)?！?/p>

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4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

答案D

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(fù)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°C,含錫25%的青銅熔點約為800°C,青銅的熔點高于錫，故B錯誤；錫位于

周期表的第5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。

2.C919大型飛機的制造采用了大量新材料鋁鋰合金。下列關(guān)于鋁鋰合金的說法不正確的是

A.鋁鋰合金是鋁與鋰形成的混合物

B.鋁鋰合金的硬度比鋰大

C.鋁鋰合金的熔、沸點比鋁低

D.鋁鋰合金耐酸堿腐蝕

答案D

解析鋁鋰合金中的鋁既能與酸反應(yīng)，又能與堿反應(yīng)，鋰能與酸反應(yīng)，故鋁鋰合金不耐酸堿

腐蝕。

題組二金屬冶煉、金屬礦物的開發(fā)利用（不定項選擇題）

3.《五金?鐵》中記載：“若造熟鐵，則生鐵流出時，相連數(shù)尺內(nèi)，低下數(shù)寸，筑一方塘，短

墻抵之。其鐵流入塘內(nèi)，數(shù)人執(zhí)柳木排立墻上……眾人柳棍疾攪，即時炒成熟鐵。”以下說

法不正確的是（）

A.金屬冶煉方法由金屬活動性決定

B.熟鐵比生鐵質(zhì)地更硬，延展性稍差

C.炒鐵是為了降低鐵水中的碳含量

D.該法與近代往生鐵水吹空氣煉鋼異曲同工

答案B

解析活潑性不同的金屬，其冶煉方法不同，即金屬冶煉方法由金屬活動性決定，故A正確；

熟鐵比生鐵質(zhì)地更軟，且延展性好，故B錯誤；炒鐵過程中降低了鐵水中的碳含量，從而將

生鐵轉(zhuǎn)化成熟鐵，故C正確；該冶煉方法和近代往生鐵水吹空氣煉鋼，都是利用空氣中氧氣

氧化C元素，其原理基本相同，故D正確。

4.下列說法正確的是（）

A.工業(yè)上通過電解氯化鈉溶液制備金屬鈉和氯氣

B.金屬冶煉的本質(zhì)是金屬陽離子得到電子變成金屬原子

C.工業(yè)上電解熔融狀態(tài)的A12O3制備A1涉及氧化還原反應(yīng)

_...、石灰乳、”燃燒小電解

D.MgCb（aq）-------Mg（0H）2-------MgO-------Mg

答案BC

解析電解NaCl溶液生成NaOH、H2和CL,得不到單質(zhì)鈉，A錯誤；電解熔融AbCh發(fā)生

的是氧化還原反應(yīng)，C正確；工業(yè)上冶煉鎂是電解熔融MgCL而不是MgO,D錯誤。

5.以高硫鋁土礦（主要成分為AI2O3、Fe2O3,SiCh、少量FeS?）為原料，生產(chǎn)FesCU的部分工

藝流程如下：

空氣NaOH溶液FeS?

1TT

礦粉T焙燒卜干而一I過濾H焙燒H磁選1Fe-O"

濾液

SO2so2

下列說法錯誤的是（）

A.用NaOH溶液吸收焙燒過程產(chǎn)生的SO2有利于保護環(huán)境和資源再利用

B.從高硫鋁土礦中可制得Al、Fe的化合物

C.向“過濾”得到的濾液中通入過量CO2,鋁元素存在的形式由[AI(OH)4「轉(zhuǎn)化為AF+

D.FeS2與Fe2O3混合后在無氧條件下焙燒的目的是生成FesCU和SO2

答案C

解析C項，通入過量的二氧化碳，濾液中的[AI(OH)4「只能轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁沉淀。

題組三鋁熱反應(yīng)及應(yīng)用

6.鋁熱反應(yīng)的本質(zhì)是利用鋁的還原性，將難熔金屬從其氧化物中置換出來，關(guān)于鋁熱反應(yīng)解

答下列問題：

(1)用鋁粉和FezCh做鋁熱反應(yīng)實驗，需要的試劑還有(填字母)。

A.KC1B.KC1O3

C.MnO2D.Mg

(2)用等物質(zhì)的量的MgO和Fe2O3組成的混合物在一定條件下與A1粉進(jìn)行鋁熱反應(yīng)。

①引發(fā)鋁熱反應(yīng)的操作是。

②產(chǎn)物中單質(zhì)是(寫名稱)。

(3)取少量(1)中鋁熱反應(yīng)所得的固體混合物，將其溶于足量稀H2s。4,滴加KSCN溶液無明顯

現(xiàn)象，(填“能”或“不能”)說明固體混合物中無FezCh，理由是

________________________________________________________________(用離子方程式說明)。

答案(DBD

(2)①加少量KC1O3,插上鎂條并將其點燃②鐵

+3+3+2+

⑶不能Fe2O3+6H=2Fe+3H2O>Fe+2Fe=3Fe

解析(1)做鋁熱反應(yīng)的實驗時，需要KC1O3作助燃劑，且用鎂條引燃。(2)在混合物上加少量

KC1O3固體并插上Mg條，點燃Mg條后放出熱量，使KC1O3固體分解放出。2,進(jìn)一步加劇

Mg的燃燒，可在短時間內(nèi)使混合物溫度迅速升高，引發(fā)反應(yīng)。MgO不能與鋁發(fā)生鋁熱反應(yīng)，

+3+

所以產(chǎn)物中單質(zhì)為Feo(3)反應(yīng)后固體混合物中若有FezCh,因發(fā)生反應(yīng)：Fe2O3+6H===2Fe

3+2+

+3H2O>Fe+2Fe=3Fe,Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe?+,加KSCN溶液不會變紅。

真題演練明確考向知己知彼百戰(zhàn)不殆

1.(高考選項組合)下列說法或性質(zhì)對應(yīng)用途正確的是()

A.氫氧化鋁不可用于中和過多胃酸(2018?全國卷H,7c改編)

B.KA1(SO4)2-12H2O溶于水可形成A1(OH)3膠體(2018?江蘇，6B)

C.AbCh是兩性氧化物，可用作耐高溫材料(2018?江蘇，3C)

D.給定條件轉(zhuǎn)化：Al(s)21幽Na[Al(OH)4](aq)工陋咽、A1(OH)3(S)(2018?江蘇，9B)

答案B

2.磷酸亞鐵鋰(LiFePO。電池是新能源汽車的動力電池之一。采用濕法冶金工藝回收廢舊磷

酸亞鐵鋰電池正極片中的金屬，其流程如下：

/堿溶rNa[Al(OH)J濾液.p取笠濾滿

普氣含磷酸亞鐵鋰濾渣WHNQ匯;等伸J慮勺

廣沖堿液

沉淀]|

含Li沉淀濾液」

下列敘述錯誤的是()

A.合理處理廢舊電池有利于保護環(huán)境和資源再利用

B.從“正極片”中可回收的金屬元素有Al、Fe、Li

C.“沉淀”反應(yīng)的金屬離子為Fe3+

D.上述流程中可用硫酸鈉代替碳酸鈉

答案D

解析Li2s04易溶于水，用硫酸鈉代替碳酸鈉，不能形成含Li沉淀，D項錯誤；合理處理廢

舊電池有利于保護環(huán)境和資源再利用，A項正確；LiFeP04中含有Li和Fe元素，正極片堿

溶所得濾液中含有A1元素，B項正確；Fe?+能被HNO3氧化為Fe3+,Fe3+遇到堿液后沉淀，

而另一種金屬離子——鋰離子遇到碳酸鈉后沉淀，C項正確。

3.KA1(SC)4)2/2H2O(明磯)是一種復(fù)鹽，在造紙等方面應(yīng)用廣泛。實驗室中，采用廢易拉罐

(主要成分為A1,含有少量的Fe、Mg雜質(zhì))制備明磯的過程如下圖所示?；卮鹣铝袉栴}：

[￥5^1徼粵塔瀘隔西]曲吟的麗等普仔惻

----------1微熱，過濾1-------------------1K2s。4-------

(1)為盡量少引入雜質(zhì)，試劑①應(yīng)選用(填標(biāo)號)。

a.HC1溶液b.H2sO4溶液

c.氨水d.NaOH溶液

(2)易拉罐溶解過程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為

(3)沉淀B的化學(xué)式為；

將少量明磯溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是

答案(l)d

(2)2A1+2NaOH+6H2O=2Na[AI(OH)4]+3H2t

(3)A1(OH)3AF+水解，使溶液中H+濃度增大

解析(2)選用NaOH溶液溶解易拉罐，主要發(fā)生反應(yīng)為2Al+2NaOH+6H2O=2Na[AI(OH)4]

+3H2to(3)濾液A中鋁元素以[AI(0H)4「形式存在,與溶液中HCOa"發(fā)生反應(yīng)：[AI(0H)4「

+

+HCC方===A1(OH)3I+COr+H2O,故沉淀B為A1(OH)3,明磯溶于水時，KA1(SO4)2===K

3+3++

+A1+2SOF,A1+3H2OA1(OH)3+3H,使溶液呈弱酸性。

4.硼酸(H3BO3)是一種重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于玻璃、醫(yī)藥、肥料等工業(yè)。一種以硼鎂

礦(含Mg2B2O5-H2。、SiC)2及少量FezCh、AI2O3)為原料生產(chǎn)硼酸及輕質(zhì)氧化鎂的工藝流程如

下：

(NH4)2SO4

溶液濾渣1

硼鎂1溶*IT過濾1|調(diào)過手H3BO3

礦粉一

［調(diào)pH==6.5籌

氣體一|吸收|---------［沉￥卜Mg(OH)，MgCO戶,

NH'HCQ、溶液母液鎂

回答下列問題:

⑴在95℃“溶浸”硼鎂礦粉，產(chǎn)生的氣體在“吸收”中反應(yīng)的化學(xué)方程式為

(2)“濾渣1”的主要成分有0

為檢驗“過濾1”后的濾液中是否含有Fe3+離子，可選用的化學(xué)試劑是=

⑶在“沉鎂”中生成Mg(OH)2?MgCC)3沉淀的離子方程式為，

母液經(jīng)加熱后可返回________工序循環(huán)使用。由堿式碳酸鎂制備輕質(zhì)氧化鎂的方法是

答案(1)NH4HCO3+NH3=(NH4)2CO3

(2)SiO2>Fe2O3>A12O3KSCN

24

(3)2Mg++3C0F+2H2O=Mg(OH)2MgCO3l+2HC05［或2Mg++2C0F+

H2O=Mg(OH)2MgCO3I+C02t］溶浸高溫焙燒

解析(1)由流程圖加入物質(zhì)可知，“溶浸”時產(chǎn)生的氣體只能是NH3,NH3與NH4HCO3反

應(yīng)生成用于“沉鎂”的物質(zhì)只能是(NH4)2CC)3。(2)由流程圖可知，在過濾獲取H3BO3之前沒

有除Fe3+、Al3+的步驟，推知氧化鐵、氧化鋁在“溶浸”時沒有溶解，而二氧化硅不溶于硫

酸鎂溶液，因而濾渣1的主要成分是二氧化硅、氧化鐵、氧化鋁。檢驗Fe3+的試劑可選用

KSCNo(3)“沉鎂”中，結(jié)合反應(yīng)物有Mg2+、COF,生成物為Mg(OH)2-MgCC>3,依據(jù)離子

方程式書寫要求，即可寫出方程式。母液含硫酸鎂，可以將母液返回“溶浸”工序循環(huán)使用，

體現(xiàn)綠色化學(xué)理念和環(huán)境保護思想。堿式碳酸鎂轉(zhuǎn)化成輕質(zhì)氧化鎂，聯(lián)系碳酸鎂、氫氧化鎂

受熱都能分解生成氧化鎂。

課時精練

基礎(chǔ)知識訓(xùn)練

一、選擇題：每小題只有一個選項符合題意。

1.下列關(guān)于金屬的說法正確的是（）

A.人類使用金屬鋁的年代早于銅、鐵

B.“真金不怕火煉”表明金（Au）在高溫條件下也很難與氧氣反應(yīng)

C.通過高爐煉得的鐵為純鐵

D.武德合金的熔點高，可用于制造保險絲

答案B

2.下列有關(guān)金屬的說法錯誤的是（）

A.氧化膜使得性質(zhì)活潑的金屬鋁成為一種應(yīng)用廣泛的金屬材料

B.鈦被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬，也有人說“21世紀(jì)將是鈦的世紀(jì)”

C.在合金中加入適量稀土金屬，能大大改善合金的性能。因此，稀土元素又稱為冶金工業(yè)

的維生素

D.出土的古代銅制品往往覆蓋著一層銅綠，銅綠的主要成分是CuCCh

答案D

3.下列關(guān)于合金的說法不正確的是（）

A.合金的熔點一般比它的成分金屬的熔點高

B.合金的硬度一般比它的成分金屬大

C.合金與各成分金屬相比，具有許多優(yōu)良的物理、化學(xué)或機械性能

D.合金在工業(yè)上的用途比純金屬更廣

答案A

4.探究氫氧化鋁的兩性，最適宜的試劑是（）

A.Al、NaOH溶液、稀鹽酸

B.A12O3＞氨水、稀鹽酸

C.A12（SC）4）3溶液、NaOH溶液、稀鹽酸

D.AlCb溶液、氨水、稀鹽酸

答案C

解析可溶性的鋁鹽A12（SO4）3溶液與少量NaOH溶液反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，繼續(xù)加過量的

氫氧化鈉，氫氧化鋁沉淀會溶解，氫氧化鋁沉淀中加鹽酸也會溶解。

5.下列敘述正確的是（）

A.依據(jù)鋁熱反應(yīng)原理，能發(fā)生反應(yīng)

2A1+3MgO^^3Mg+A12O3

B.存在于污水中的重金屬離子，常用加入明研等電解質(zhì)的方法進(jìn)行處理

C.鎂鋁合金既可完全溶于過量鹽酸又可完全溶于過量NaOH溶液

3+

D.氯化鋁溶液中加入過量氨水反應(yīng)實質(zhì)是：Al+3NH3-H2O=A1（OH）31+3NH：

答案D

解析鋁熱反應(yīng)的原理：A1與活動性比其差的金屬氧化物發(fā)生置換反應(yīng)，Mg的活動性強于

鋁，故A1與MgO不能反應(yīng)，故A錯誤；明磯凈水的原理是水解產(chǎn)物A1（OH）3膠體吸附水中

的懸浮物，不能沉淀水中的重金屬離子，故B錯誤；鎂鋁合金可溶于過量鹽酸，但