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第三章 金属及其化合物 金属及其化合物 第15讲 金属材料 金属冶炼
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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。
铝位于元素周期表的第 周期第 族，原子结构示意图：__________ ，是活泼金属，在自然界中以 的形式存在，铝是地壳中含量最多的金属元素。
2.铝的物理性质 有金属光泽的固体，有良好的 、 和导热性等，密度、硬度均较 。
(一)铝的结构与性质1.铝的结构和存在
3.铝的化学性质(1)与非金属单质的反应①与空气中的氧气形成致密的氧化膜。②与氯气加热反应的化学方程式： 。(2)与水的反应金属铝与水反应很困难。(3)与酸的反应①与H＋反应的离子方程式： 。②在冷的浓硫酸、浓硝酸中 。
2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
(4)与碱的反应写出Al与NaOH溶液反应的离子方程式： 。(5)与某些金属氧化物的反应①写出铝与Fe2O3反应的化学方程式： 。该反应称作铝热反应，反应时放出大量的热。
②铝热反应实验中的有关问题
(二)Al2O3的性质1.物理性质白色粉末，不溶于水，熔点高，是优良的 。2.化学性质(1)与H2O不反应。(2)两性氧化物分别写出Al2O3与盐酸、NaOH溶液反应的离子方程式：①与盐酸反应： 。②与NaOH溶液反应： 。
Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
(三)Al(OH)3的性质1.物理性质不溶于水的白色胶状固体，具有 。2.不稳定性加热时，氢氧化铝易分解，反应的化学方程式： 。3.两性——溶于强酸、强碱分别写出Al(OH)3与稀硫酸、NaOH溶液反应的离子方程式。(1)与稀硫酸反应 。(2)与NaOH溶液反应
Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
4.Al(OH)3的制备写出下列反应的离子方程式(1)Al3＋与氨水反应(不用强碱) 。 。 。
(四)明矾1.化学式为 ，它是 晶体， 于水。2.明矾净水的原理电离方程式为 ，其中Al3＋发生水解反应，产生 ，能吸附水中 形成沉淀，使水澄清。
KAl(SO4)2·12H2O
Al(OH)3(胶体)
(五)可溶性铝盐与NaOH溶液反应的图像分析
Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
1.MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂( )2.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( )3.铝和酸反应时，氧化剂是酸，铝和碱反应时，氧化剂是碱( )4.氢氧化铝可作胃酸的中和剂( )5.在加热情况下利用H2还原Al2O3的方法得到金属铝( )6.明矾可作净水剂，起到杀菌消毒的作用( )7.蒸发Al与稀盐酸反应后的溶液，制备无水AlCl3( )8.将Al(OH)3沉淀转入蒸发皿中，加足量稀硫酸，加热蒸干得无水Al2(SO4)3固体( )
9.(NH4)2CO3、CH3COONH4、(NH4)2S、NaHCO3、KHS、NaHSO3、氨基酸均既能与酸反应，又能与碱反应( )10.用过量氨水除去Fe3＋溶液中的少量Al3＋( )11.除去Fe2O3中的Al2O3，加入足量NaOH溶液，然后过滤( )12.将AlCl3加入Ba(HCO3)2溶液中同时有气体和沉淀产生( )
一、铝及其化合物与酸、碱反应的定量关系
1.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，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 ml·L－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)＝1∶2，则加入铝粉的质量为____(填字母)。A.5.4 g B.3.6 g C.2.7 g D.1.8 g
铝与酸或碱反应生成H2的量的关系
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑(1)等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液分别反应：①产生H2的物质的量相等。②消耗H＋、OH－的物质的量之比为n(H＋)∶n(OH－)＝3∶1。
(2)足量的铝分别与等物质的量的HCl和NaOH反应：①消耗Al的物质的量之比为1∶3。②生成H2的物质的量之比为1∶3。
(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸、氢氧化钠溶液反应：
①铝与盐酸反应时，铝过量而HCl不足。 ②铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而NaOH过量。
2.室温下，在0.2 ml·L－1Al2(SO4)3溶液中，逐滴加入1.0 ml·L－1NaOH溶液，实验测得溶液pH随NaOH溶液体积变化曲线如图，回答下列问题：
(1)a点时溶液呈酸性的原因是 (用离子方程式表示)。(2)a～b段Al3＋浓度减小的原因是________________________________________________________________________________。(3)b～c段，pH变化不明显的原因是___________________________________________ 。(4)c～d段及以后pH变化大的原因是___________________________________________ 。d点以后，Al(OH)3完全溶解，再加入NaOH，pH再变大较快。
H＋，反应正向进行，Al3＋的浓度减小
加入的OH－主要和Al3＋反应生成了Al(OH)3沉淀，
生成的Al(OH)3溶解生成NaAlO2，致使溶液碱性
3.利用铝灰(主要成分为Al、Al2O3、AlN、FeO等)制备铝鞣剂[主要成分为Al(OH)2Cl]的一种工艺如下：
(1)气体A能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。铝灰在90 ℃时水解生成A的化学方程式为_______________________________，“水解”采用90 ℃而不在室温下进行的原因是______________________________________________________________。
加快AlN的水解反应速率，降低NH3在水中的溶解度，促使NH3逸出
(2)“酸溶”时，Al2O3发生反应的离子方程式为____________________________。(3)“氧化”时，发生反应的离子方程式为______________________________________。
(4)“废渣”的成分为________(填化学式)。(5)采用喷雾干燥而不用蒸发的原因是______________________________。
2Fe2＋＋2H＋＋ClO－===2Fe3＋＋Cl－＋H2O
防止Al(OH)2Cl水解生成Al(OH)3
铜 金属材料 金属冶炼
1.单质铜(1)物理性质： 色固体，具有良好的延展性、 性和 性。(2)化学性质①生成铜绿的化学方程式： ( 固体)。②Cu和S反应的化学方程式： 。③与浓硫酸共热的化学方程式： 。④与稀硝酸反应的离子方程式： 。⑤与浓硝酸反应的离子方程式： 。⑥与FeCl3溶液反应的离子方程式： 。
2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3
Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋
CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O
Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O
3.氢氧化铜(1)物理性质： 色 溶于水的固体。(2)化学性质及应用
反应①的化学方程式： 。反应②的化学方程式： 。
Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O
4.铜盐(1)Cu2(OH)2CO3名称为 ，是铜绿、孔雀石的主要成分。
Cu2(OH)2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O
(2)CuSO4·5H2O俗称 。
(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，用来杀灭植物的病毒。
可发生____________ __________________________＋5H2O，
(蓝色晶体) (白色粉末)
无水CuSO4遇水变蓝色，可用于检验水的存在。
(二)金属材料 金属冶炼1.合金的概念及性能
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 态还原为 态的过程。即 (写反应通式，用M表示金属)。
Mn＋＋ne－===M
例如下列金属的冶炼(用化学方程式表示)
1.CuO是黑色固体，与水反应生成Cu(OH)2( )2.将铜片置于干燥的空气中，不易被腐蚀( )3.CuSO4·5H2O失去结晶水属于物理变化( )4.将CuCl2溶液在蒸发皿中蒸干，得到无水CuCl2固体( )5.将表面有铜绿的铜器放入盐酸中浸泡除去铜绿( )6.合金材料中不可能含有非金属元素( )7.合金的硬度一般大于成分金属，而熔点一般低于成分金属( )8.工业上电解熔融的AlCl3制取Al( )
一、铜及其化合物的制备
1.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c.NaOH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2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋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___________________________。
4H＋＋O2＋4e－===2H2O
(1)湿法炼铜：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。(2)高温炼铜：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜)：
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＋，用纯铜棒作阴极即可得精铜。
二、金属冶炼、金属矿物的开发利用
2.不同的金属在冶炼方法上也有所不同，下列说法正确的是A.钒、铬、锰、铁等难熔金属通常采用铝热法炼制B.铝及其合金是电气、工业、家庭广泛使用的材料，是因为铝的冶炼方法比较简单C.由于钠、镁、铝等金属化学性质太活泼，人们通常采用电解熔融状态下的氯化物 的方式来获取它们的单质D.炼铁时加入的焦炭除了提供热量外，还用来制造还原剂一氧化碳
3.以高硫铝土矿(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
D.FeS2与Fe2O3混合后在无氧条件下焙烧的目的是生成Fe3O4和SO2
1.镁的存在自然界中的镁主要以 的形式存在于地壳和海水中，海水中镁的总储量约为1.8×1015 t。2.镁的性质分别写出镁与①O2、②N2、③Cl2、④H＋、⑤NH4Cl溶液反应的化学方程式，是离子反应的写离子方程式：① ；② ；③ ；
④ ；⑤ 。
Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
3.镁的提取从海水中提取镁的流程(1)流程
(2)主要化学反应①制石灰乳： 、 ；②沉淀Mg2＋： ；③制备MgCl2： 、 ；④电解MgCl2： 。
CaO＋H2O===Ca(OH)2
Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2＋Ca2＋
Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
1.加热MgCl2溶液最终可制得MgCl2固体( )2.工业上冶炼金属镁也可以采用电解熔融MgO的方法( )3.镁不慎着火，可以用CO2灭火( )4.在Mg(HCO3)2溶液中加入足量的Ca(OH)2溶液，最终得到的沉淀是MgCO3和CaCO3( )
从海水中提取镁的工艺流程如图所示：
回答下列问题：(1)海水通过结晶、过滤得到的固体物质主要是_____。
(2)怎样使MgCl2·6H2O失去晶体水，得到MgCl2?
答案 将晶体置于HCl气体氛围中脱水。
(3)上述工艺流程涉及到的四大基本反应类型有：______________________________。
化合反应、分解反应、复分解反应
(4)写出电解熔融MgCl2的电极反应式。
答案 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑阴极：Mg2＋＋2e－===Mg
1.(2020·全国卷Ⅲ，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，其中绿色来自孔雀石颜料[主要成分为Cu(OH)2·CuCO3]，青色来自蓝铜矿颜料[主要成分为Cu(OH)2·2CuCO3]。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D.Cu(OH)2·CuCO3中铜的质量分数高于Cu(OH)2·2CuCO3
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
3.(2020·山东，9)以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下：
已知浸出时产生的废渣中有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3。下列说法错误的是A.浸出镁的反应为MgO＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3↑＋H2OB.浸出和沉镁的操作均应在较高温度下进行C.流程中可循环使用的物质有NH3、NH4ClD.分离Mg2＋与Al3＋、Fe3＋是利用了它们氢氧化物Ksp的不同
4.[2016·海南，14(1)(2)(3)]KAl(SO4)2·12H2O(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：
(1)为尽量少引入杂质，试剂①应选用____(填标号)。a.HCl溶液 b.H2SO4溶液c.氨水 d.NaOH溶液(2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为________________________________________。
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2
(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______________________________。
Al3＋水解，使溶液中H＋浓度增大
一、选择题：每小题只有一个选项符合题目要求。1.下列所用的材料不属于合金的是 A.家用的铝窗 B.建筑用的钢筋C.铸造用的黄铜 D.温度计用的水银
2.C919大型飞机的主结构材料大量使用了铝锂合金，铝锂合金的优点是A.高强度、导热性 B.低密度、高强度C.低密度、导电性 D.导热性、导电性
3.2021年5月15日，“天问一号”探测器成功软着陆于火星。这是中国火星探测史上的历史性事件。新型铝基碳化硅复合材料被大量应用于火星车的车身。下列关于该复合材料可能的性质描述不正确的是A.密度小 B.硬度大C.熔点低 D.抗氧化
4.下列叙述镁的性质中，正确的是A.在氮气中不能燃烧B.与水不能反应释放出氢气C.在氯气中燃烧会产生白烟D.镁条可在二氧化碳气体中燃烧只生成白色固体
5.下列说法不正确的是A.通过电解熔融的无水MgCl2可以制得金属镁B.镁条在空气中燃烧所得的固体物质是混合物C.氧化镁是优质的耐火材料D.金属镁质地柔软，不适宜制作高强度的合金材料
6.某同学通过系列实验探究Al及其化合物的性质，下列操作正确且能达到目的的是A.将水加入浓硫酸中得到稀硫酸，将铝条置于其中探究Al的活泼性B.将NaOH溶液缓慢滴入Al2(SO4)3溶液中至过量，最终观察到有沉淀生成C.将Al(OH)3浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤，洗涤并收集沉淀D.将Al(OH)3沉淀转入蒸发皿中，加足量稀硫酸，加热蒸干得无水Al2(SO4)3固体
7.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
8.以混有SiO2的MgCO3为原料制备氧化镁的实验流程如图：
下列说法错误的是A.酸浸的离子方程式为 ＋2H＋===CO2↑＋H2OB.浸出渣的成分是SiO2C.母液的主要溶质是NH4ClD.固体X是Mg(OH)2
9.工业上用某种氧化铝矿石(含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如图所示：
下列对上述流程中的判断正确的是A.试剂X可以为氨水，沉淀中含有铁的化合物B.CO2可以用H2SO4溶液或稀盐酸代替
D.工业上还可采用Fe还原Al2O3的方法制Al，成本更低
二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题目要求。
10.金属材料的发展极大地促进了人类社会的文明程度。如图是两种金属及其化合物的转化关系。下列说法不正确的是
A.根据反应③可知氧化性：Fe3＋>H2O2B.向X溶液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀C.反应③中稀硫酸表现酸性、氧化性D.反应①的离子方程式为Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O
11.实验室从含有少量氧化铁杂质的废铜粉制取无水硫酸铜的实验步骤如下图：
下列有关说法正确的是A.溶解废铜粉“过量酸”是指稀硝酸B.气体A是O2，将亚铁离子氧化为铁离子C.生成沉淀D的离子方程式可以为3CuO＋2Fe3＋＋3H2O===2Fe(OH)3↓＋ 3Cu2＋D.从溶液中得到的无水硫酸铜的方法是冷却结晶
12.海水中蕴藏的元素高达80多种，是人类财富的重要集散地。如图是对海水资源综合利用的示意图。
请回答下列问题：(1)地球上99%以上的溴元素存在于海洋中，资料显示海水中溴的含量约为66 mg·L－1。如图中制备溴涉及步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，写出步骤Ⅲ中反应的离子方程式：_________________________________。
(2)制备镁的工艺中，从卤水到MgCl2(aq)经历了Mg2＋→Mg(OH)2→Mg2＋的过程，生成Mg(OH)2的过程看似多余，其实该过程的作用是___________________。
(3)电解无水氯化镁所得的镁蒸气在特定的环境里冷却后即为固体镁，下列物质中可以用作镁蒸气的冷却剂的是_____(填字母)。A.Ar B.CO2 C.O2 D.N2
13.一种以辉铜矿(主要成分为Cu2S，含少量SiO2)为原料制备硝酸铜的工艺流程如图所示：
(1)写出“浸取”过程中Cu2S溶解时发生反应的离子方程式：________________________________。(2)恒温“浸取”的过程中发现铜元素的浸取速率先增大后减少，有研究指出CuCl2是该反应的催化剂，该过程的反应原理可用化学方程式表示为①Cu2S＋2CuCl2===4CuCl＋S；②____________________________。
Cu2S＋4Fe3＋===2Cu2＋＋4Fe2＋＋S
CuCl＋FeCl3===CuCl2＋FeCl2
(3)“回收S”过程中温度控制在50～60 ℃之间，不宜过高的原因是__________________。(4)向滤液M中加入(或通入)____(填字母)，可得到一种可循环利用的物质。a.铁 b.氯气 c.高锰酸钾 d.氯化氢(5)“保温除铁”过程中，加入CuO的目的是_______________________________________________；“蒸发浓缩、冷却结晶”过程中，要用HNO3溶液调节溶液的pH，其理由是________________。
调节溶液的pH，使铁元素完全转化为
(6)辉铜矿可由黄铜矿(主要成分为CuFeS2)通过电化学反应转变而成，有关转化见图，转化时转移0.2 ml电子，生成Cu2S_____ml。
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。
铝位于元素周期表的第 周期第 族，原子结构示意图：__________ ，是活泼金属，在自然界中以 的形式存在，铝是地壳中含量最多的金属元素。
2.铝的物理性质 有金属光泽的固体，有良好的 、 和导热性等，密度、硬度均较 。
(一)铝的结构与性质1.铝的结构和存在
3.铝的化学性质(1)与非金属单质的反应①与空气中的氧气形成致密的氧化膜。②与氯气加热反应的化学方程式： 。(2)与水的反应金属铝与水反应很困难。(3)与酸的反应①与H＋反应的离子方程式： 。②在冷的浓硫酸、浓硝酸中 。
2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
(4)与碱的反应写出Al与NaOH溶液反应的离子方程式： 。(5)与某些金属氧化物的反应①写出铝与Fe2O3反应的化学方程式： 。该反应称作铝热反应，反应时放出大量的热。
②铝热反应实验中的有关问题
(二)Al2O3的性质1.物理性质白色粉末，不溶于水，熔点高，是优良的 。2.化学性质(1)与H2O不反应。(2)两性氧化物分别写出Al2O3与盐酸、NaOH溶液反应的离子方程式：①与盐酸反应： 。②与NaOH溶液反应： 。
Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
(三)Al(OH)3的性质1.物理性质不溶于水的白色胶状固体，具有 。2.不稳定性加热时，氢氧化铝易分解，反应的化学方程式： 。3.两性——溶于强酸、强碱分别写出Al(OH)3与稀硫酸、NaOH溶液反应的离子方程式。(1)与稀硫酸反应 。(2)与NaOH溶液反应
Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
4.Al(OH)3的制备写出下列反应的离子方程式(1)Al3＋与氨水反应(不用强碱) 。 。 。
(四)明矾1.化学式为 ，它是 晶体， 于水。2.明矾净水的原理电离方程式为 ，其中Al3＋发生水解反应，产生 ，能吸附水中 形成沉淀，使水澄清。
KAl(SO4)2·12H2O
Al(OH)3(胶体)
(五)可溶性铝盐与NaOH溶液反应的图像分析
Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
1.MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂( )2.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( )3.铝和酸反应时，氧化剂是酸，铝和碱反应时，氧化剂是碱( )4.氢氧化铝可作胃酸的中和剂( )5.在加热情况下利用H2还原Al2O3的方法得到金属铝( )6.明矾可作净水剂，起到杀菌消毒的作用( )7.蒸发Al与稀盐酸反应后的溶液，制备无水AlCl3( )8.将Al(OH)3沉淀转入蒸发皿中，加足量稀硫酸，加热蒸干得无水Al2(SO4)3固体( )
9.(NH4)2CO3、CH3COONH4、(NH4)2S、NaHCO3、KHS、NaHSO3、氨基酸均既能与酸反应，又能与碱反应( )10.用过量氨水除去Fe3＋溶液中的少量Al3＋( )11.除去Fe2O3中的Al2O3，加入足量NaOH溶液，然后过滤( )12.将AlCl3加入Ba(HCO3)2溶液中同时有气体和沉淀产生( )
一、铝及其化合物与酸、碱反应的定量关系
1.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，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 ml·L－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)＝1∶2，则加入铝粉的质量为____(填字母)。A.5.4 g B.3.6 g C.2.7 g D.1.8 g
铝与酸或碱反应生成H2的量的关系
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑(1)等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液分别反应：①产生H2的物质的量相等。②消耗H＋、OH－的物质的量之比为n(H＋)∶n(OH－)＝3∶1。
(2)足量的铝分别与等物质的量的HCl和NaOH反应：①消耗Al的物质的量之比为1∶3。②生成H2的物质的量之比为1∶3。
(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸、氢氧化钠溶液反应：
①铝与盐酸反应时，铝过量而HCl不足。 ②铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而NaOH过量。
2.室温下，在0.2 ml·L－1Al2(SO4)3溶液中，逐滴加入1.0 ml·L－1NaOH溶液，实验测得溶液pH随NaOH溶液体积变化曲线如图，回答下列问题：
(1)a点时溶液呈酸性的原因是 (用离子方程式表示)。(2)a～b段Al3＋浓度减小的原因是________________________________________________________________________________。(3)b～c段，pH变化不明显的原因是___________________________________________ 。(4)c～d段及以后pH变化大的原因是___________________________________________ 。d点以后，Al(OH)3完全溶解，再加入NaOH，pH再变大较快。
H＋，反应正向进行，Al3＋的浓度减小
加入的OH－主要和Al3＋反应生成了Al(OH)3沉淀，
生成的Al(OH)3溶解生成NaAlO2，致使溶液碱性
3.利用铝灰(主要成分为Al、Al2O3、AlN、FeO等)制备铝鞣剂[主要成分为Al(OH)2Cl]的一种工艺如下：
(1)气体A能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。铝灰在90 ℃时水解生成A的化学方程式为_______________________________，“水解”采用90 ℃而不在室温下进行的原因是______________________________________________________________。
加快AlN的水解反应速率，降低NH3在水中的溶解度，促使NH3逸出
(2)“酸溶”时，Al2O3发生反应的离子方程式为____________________________。(3)“氧化”时，发生反应的离子方程式为______________________________________。
(4)“废渣”的成分为________(填化学式)。(5)采用喷雾干燥而不用蒸发的原因是______________________________。
2Fe2＋＋2H＋＋ClO－===2Fe3＋＋Cl－＋H2O
防止Al(OH)2Cl水解生成Al(OH)3
铜 金属材料 金属冶炼
1.单质铜(1)物理性质： 色固体，具有良好的延展性、 性和 性。(2)化学性质①生成铜绿的化学方程式： ( 固体)。②Cu和S反应的化学方程式： 。③与浓硫酸共热的化学方程式： 。④与稀硝酸反应的离子方程式： 。⑤与浓硝酸反应的离子方程式： 。⑥与FeCl3溶液反应的离子方程式： 。
2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3
Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋
CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O
Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O
3.氢氧化铜(1)物理性质： 色 溶于水的固体。(2)化学性质及应用
反应①的化学方程式： 。反应②的化学方程式： 。
Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O
4.铜盐(1)Cu2(OH)2CO3名称为 ，是铜绿、孔雀石的主要成分。
Cu2(OH)2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O
(2)CuSO4·5H2O俗称 。
(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，用来杀灭植物的病毒。
可发生____________ __________________________＋5H2O，
(蓝色晶体) (白色粉末)
无水CuSO4遇水变蓝色，可用于检验水的存在。
(二)金属材料 金属冶炼1.合金的概念及性能
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 态还原为 态的过程。即 (写反应通式，用M表示金属)。
Mn＋＋ne－===M
例如下列金属的冶炼(用化学方程式表示)
1.CuO是黑色固体，与水反应生成Cu(OH)2( )2.将铜片置于干燥的空气中，不易被腐蚀( )3.CuSO4·5H2O失去结晶水属于物理变化( )4.将CuCl2溶液在蒸发皿中蒸干，得到无水CuCl2固体( )5.将表面有铜绿的铜器放入盐酸中浸泡除去铜绿( )6.合金材料中不可能含有非金属元素( )7.合金的硬度一般大于成分金属，而熔点一般低于成分金属( )8.工业上电解熔融的AlCl3制取Al( )
一、铜及其化合物的制备
1.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c.NaOH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2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋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___________________________。
4H＋＋O2＋4e－===2H2O
(1)湿法炼铜：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。(2)高温炼铜：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜)：
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＋，用纯铜棒作阴极即可得精铜。
二、金属冶炼、金属矿物的开发利用
2.不同的金属在冶炼方法上也有所不同，下列说法正确的是A.钒、铬、锰、铁等难熔金属通常采用铝热法炼制B.铝及其合金是电气、工业、家庭广泛使用的材料，是因为铝的冶炼方法比较简单C.由于钠、镁、铝等金属化学性质太活泼，人们通常采用电解熔融状态下的氯化物 的方式来获取它们的单质D.炼铁时加入的焦炭除了提供热量外，还用来制造还原剂一氧化碳
3.以高硫铝土矿(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
D.FeS2与Fe2O3混合后在无氧条件下焙烧的目的是生成Fe3O4和SO2
1.镁的存在自然界中的镁主要以 的形式存在于地壳和海水中，海水中镁的总储量约为1.8×1015 t。2.镁的性质分别写出镁与①O2、②N2、③Cl2、④H＋、⑤NH4Cl溶液反应的化学方程式，是离子反应的写离子方程式：① ；② ；③ ；
④ ；⑤ 。
Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
3.镁的提取从海水中提取镁的流程(1)流程
(2)主要化学反应①制石灰乳： 、 ；②沉淀Mg2＋： ；③制备MgCl2： 、 ；④电解MgCl2： 。
CaO＋H2O===Ca(OH)2
Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2＋Ca2＋
Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
1.加热MgCl2溶液最终可制得MgCl2固体( )2.工业上冶炼金属镁也可以采用电解熔融MgO的方法( )3.镁不慎着火，可以用CO2灭火( )4.在Mg(HCO3)2溶液中加入足量的Ca(OH)2溶液，最终得到的沉淀是MgCO3和CaCO3( )
从海水中提取镁的工艺流程如图所示：
回答下列问题：(1)海水通过结晶、过滤得到的固体物质主要是_____。
(2)怎样使MgCl2·6H2O失去晶体水，得到MgCl2?
答案 将晶体置于HCl气体氛围中脱水。
(3)上述工艺流程涉及到的四大基本反应类型有：______________________________。
化合反应、分解反应、复分解反应
(4)写出电解熔融MgCl2的电极反应式。
答案 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑阴极：Mg2＋＋2e－===Mg
1.(2020·全国卷Ⅲ，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，其中绿色来自孔雀石颜料[主要成分为Cu(OH)2·CuCO3]，青色来自蓝铜矿颜料[主要成分为Cu(OH)2·2CuCO3]。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D.Cu(OH)2·CuCO3中铜的质量分数高于Cu(OH)2·2CuCO3
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
3.(2020·山东，9)以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下：
已知浸出时产生的废渣中有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3。下列说法错误的是A.浸出镁的反应为MgO＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3↑＋H2OB.浸出和沉镁的操作均应在较高温度下进行C.流程中可循环使用的物质有NH3、NH4ClD.分离Mg2＋与Al3＋、Fe3＋是利用了它们氢氧化物Ksp的不同
4.[2016·海南，14(1)(2)(3)]KAl(SO4)2·12H2O(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：
(1)为尽量少引入杂质，试剂①应选用____(填标号)。a.HCl溶液 b.H2SO4溶液c.氨水 d.NaOH溶液(2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为________________________________________。
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2
(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______________________________。
Al3＋水解，使溶液中H＋浓度增大
一、选择题：每小题只有一个选项符合题目要求。1.下列所用的材料不属于合金的是 A.家用的铝窗 B.建筑用的钢筋C.铸造用的黄铜 D.温度计用的水银
2.C919大型飞机的主结构材料大量使用了铝锂合金，铝锂合金的优点是A.高强度、导热性 B.低密度、高强度C.低密度、导电性 D.导热性、导电性
3.2021年5月15日，“天问一号”探测器成功软着陆于火星。这是中国火星探测史上的历史性事件。新型铝基碳化硅复合材料被大量应用于火星车的车身。下列关于该复合材料可能的性质描述不正确的是A.密度小 B.硬度大C.熔点低 D.抗氧化
4.下列叙述镁的性质中，正确的是A.在氮气中不能燃烧B.与水不能反应释放出氢气C.在氯气中燃烧会产生白烟D.镁条可在二氧化碳气体中燃烧只生成白色固体
5.下列说法不正确的是A.通过电解熔融的无水MgCl2可以制得金属镁B.镁条在空气中燃烧所得的固体物质是混合物C.氧化镁是优质的耐火材料D.金属镁质地柔软，不适宜制作高强度的合金材料
6.某同学通过系列实验探究Al及其化合物的性质，下列操作正确且能达到目的的是A.将水加入浓硫酸中得到稀硫酸，将铝条置于其中探究Al的活泼性B.将NaOH溶液缓慢滴入Al2(SO4)3溶液中至过量，最终观察到有沉淀生成C.将Al(OH)3浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤，洗涤并收集沉淀D.将Al(OH)3沉淀转入蒸发皿中，加足量稀硫酸，加热蒸干得无水Al2(SO4)3固体
7.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
8.以混有SiO2的MgCO3为原料制备氧化镁的实验流程如图：
下列说法错误的是A.酸浸的离子方程式为 ＋2H＋===CO2↑＋H2OB.浸出渣的成分是SiO2C.母液的主要溶质是NH4ClD.固体X是Mg(OH)2
9.工业上用某种氧化铝矿石(含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如图所示：
下列对上述流程中的判断正确的是A.试剂X可以为氨水，沉淀中含有铁的化合物B.CO2可以用H2SO4溶液或稀盐酸代替
D.工业上还可采用Fe还原Al2O3的方法制Al，成本更低
二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题目要求。
10.金属材料的发展极大地促进了人类社会的文明程度。如图是两种金属及其化合物的转化关系。下列说法不正确的是
A.根据反应③可知氧化性：Fe3＋>H2O2B.向X溶液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀C.反应③中稀硫酸表现酸性、氧化性D.反应①的离子方程式为Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O
11.实验室从含有少量氧化铁杂质的废铜粉制取无水硫酸铜的实验步骤如下图：
下列有关说法正确的是A.溶解废铜粉“过量酸”是指稀硝酸B.气体A是O2，将亚铁离子氧化为铁离子C.生成沉淀D的离子方程式可以为3CuO＋2Fe3＋＋3H2O===2Fe(OH)3↓＋ 3Cu2＋D.从溶液中得到的无水硫酸铜的方法是冷却结晶
12.海水中蕴藏的元素高达80多种，是人类财富的重要集散地。如图是对海水资源综合利用的示意图。
请回答下列问题：(1)地球上99%以上的溴元素存在于海洋中，资料显示海水中溴的含量约为66 mg·L－1。如图中制备溴涉及步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，写出步骤Ⅲ中反应的离子方程式：_________________________________。
(2)制备镁的工艺中，从卤水到MgCl2(aq)经历了Mg2＋→Mg(OH)2→Mg2＋的过程，生成Mg(OH)2的过程看似多余，其实该过程的作用是___________________。
(3)电解无水氯化镁所得的镁蒸气在特定的环境里冷却后即为固体镁，下列物质中可以用作镁蒸气的冷却剂的是_____(填字母)。A.Ar B.CO2 C.O2 D.N2
13.一种以辉铜矿(主要成分为Cu2S，含少量SiO2)为原料制备硝酸铜的工艺流程如图所示：
(1)写出“浸取”过程中Cu2S溶解时发生反应的离子方程式：________________________________。(2)恒温“浸取”的过程中发现铜元素的浸取速率先增大后减少，有研究指出CuCl2是该反应的催化剂，该过程的反应原理可用化学方程式表示为①Cu2S＋2CuCl2===4CuCl＋S；②____________________________。
Cu2S＋4Fe3＋===2Cu2＋＋4Fe2＋＋S
CuCl＋FeCl3===CuCl2＋FeCl2
(3)“回收S”过程中温度控制在50～60 ℃之间，不宜过高的原因是__________________。(4)向滤液M中加入(或通入)____(填字母)，可得到一种可循环利用的物质。a.铁 b.氯气 c.高锰酸钾 d.氯化氢(5)“保温除铁”过程中，加入CuO的目的是_______________________________________________；“蒸发浓缩、冷却结晶”过程中，要用HNO3溶液调节溶液的pH，其理由是________________。
调节溶液的pH，使铁元素完全转化为
(6)辉铜矿可由黄铜矿(主要成分为CuFeS2)通过电化学反应转变而成，有关转化见图，转化时转移0.2 ml电子，生成Cu2S_____ml。
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