【学考复习】2024年高中化学学业水平考试（新教材专用）第08讲 金属材料 铝及其化合物-复习讲义

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TOC \ "1-2" \h \u \l "_Tc3779" PAGEREF _Tc3779 \h 1
\l "_Tc32515" PAGEREF _Tc32515 \h 1
\l "_Tc12365" 考点一 铁合金、铝合金、新型合金 PAGEREF _Tc12365 \h 1
\l "_Tc32700" 考点二 铝和铝的化合物 PAGEREF _Tc32700 \h 3
\l "_Tc27449" PAGEREF _Tc27449 \h 5
\l "_Tc20568" PAGEREF _Tc20568 \h 7
1．了解常见铁合金的种类、性能及其在生产、生活中的应用。
2．掌握铝及其氧化物的性质，了解铝合金的性能及其在生产、生活中的应用。
3．了解一些新型合金的应用。
考点一 铁合金、铝合金、新型合金
1．合金
(1)概念：由两种或两种以上的金属与金属(或非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。
(2)性能特征：合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在许多方面不同于各成分金属。
①合金的硬度及机械性能一般大于成分金属。
②合金的熔点多数低于成分金属。
(3)影响性能的因素
由于所添加合金元素的种类、含量和形成合金的条件不同，则使合金的组成结构不同，进而使合金具有的性能不同。
2．铁合金
(1)生铁和钢的比较
(2)钢的分类
其中不锈钢是一种重要的合金钢，合金元素主要是铬和镍，在大气中比较稳定，不易生锈，抗蚀能力强，常用于制造医疗器械、厨房用具和餐具，以及地铁列车的车体等。
3.铝合金
（1）形成：铝中加入其他元素(如铜、镁、硅、锰、锌及稀土元素等)经熔合形成铝合金。
（2）性能：密度小、强度高、塑性好、易于成型、具有较强的抗腐蚀能力等。
（3）应用：是制造炊具、门窗、飞机和宇宙飞船外壳的原料。
4.新型合金
（1）储氢合金：一类能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料。如Ti­Fe合金、La­Ni合金，为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用。
（2）其他新型合金：钛合金、耐热合金和形状记忆合金等新型合金广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域。
【典例分析】
【例1】（2022年7月辽宁省普通高中学业水平合格性考试）下列图示物体的主要构成材料不属于合金的是
【答案】C
【解析】A．生铁为铁合金，故A不符合题意；
B．飞机外壳为铝合金，故B不符合题意；
C．超轻海绵属于有机物，不属于合金，故C符合题意；
D．潜水器耐压球壳为钛合金，故D不符合题意；
故选C。
【例2】（内蒙古自治区2022年普通高中学业水平考试）下列有关金属及其化合物的说法正确的是
A．青铜是我国使用最早的合金材料，目前世界上用量最大的合金材料是钢
B．过氧化钠不能作潜水艇的供氧剂
C．水蒸气通过灼热的铁粉有红棕色固体生成
D．镁比铝活泼，更易与氢氧化钠溶液反应生成氢气
【答案】A
【解析】A．青铜时我国使用最早的合金，钢铁使用广泛，是世界上使用量最大的合金材料，故A正确；
B．过氧化钠作潜水艇的供氧剂，O元素的化合价发生变化，发生氧化还原反应，故B错误；
C．高温下水蒸气与Fe反应生成四氧化三铁和氢气，四氧化三铁为黑色固体，故C错误；
D．Mg与NaOH溶液不反应，只有Al与NaOH溶液反应生成H2，故D错误；
故选A。
考点二 铝和铝的化合物
一、铝的存在、制备和性质
1．铝的存在及制备
(1)铝是地壳中含量最多的金属元素，主要是以化合态存在。
(2)工业上主要从铝土矿中获取金属铝，铝土矿主要成分是Al2O3。工业制铝的反应为：2Al2O3(熔融)eq \(=====,\s\up7(电解))4Al＋3O2↑。
2．铝的性质
(1)铝与氧气的反应为4Al＋3O2===2Al2O3。铝的性质活泼，但是铝在空气中却能稳定存在，是因为铝和氧气反应生成的致密的氧化铝薄膜，可阻止内部金属继续与氧气接触反应。
(2)铝与非氧化性强酸(如稀H2SO4)溶液反应的离子方程式为：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑。
(3)常温下，铝遇浓硫酸、浓硝酸发生钝化现象。
(4)铝与强碱溶液反应的化学方程式为：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。
离子方程式为：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlOeq \\al(－,2)＋3H2↑。
(5)铝热反应(铝与氧化铁)的化学方程式：2Al＋Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))Al2O3＋2Fe，可用于焊接铁轨。
二、重要的含铝化合物的性质
1．氧化铝
氧化铝是两性氧化物(既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水)。
(1)与盐酸溶液反应的化学方程式为：Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O。
离子方程式为：Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O。
(2)与NaOH溶液反应的化学方程式为：Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O。
离子方程式为：Al2O3＋2OH－===2AlOeq \\al(－,2)＋H2O。
2．氢氧化铝
Al(OH)3是两性氢氧化物。
(1)与盐酸溶液反应的化学方程式为：Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O。
离子方程式为：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。
(2)与NaOH溶液反应的化学方程式为：Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O。
离子方程式为：Al(OH)3＋OH－===AlOeq \\al(－,2)＋2H2O。
(3)受热分解的反应方程式为：2Al(OH)3eq \(=====,\s\up7(△))Al2O3＋3H2O。
(4)制备：实验室常用铝盐与足量氨水反应制Al(OH)3。
其化学方程式为：Al2(SO4)3＋6NH3·H2O===2Al(OH)3↓＋3(NH4)2SO4。
离子方程式为：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NHeq \\al(＋,4)。
【典例分析】
【例1】（2022年西藏自治区普通高中学业水平考试）有关铝及其化合物的说法中，正确的是
A．Al(OH)3可治疗胃酸过多B．明矾可作消毒剂
C．Al2O3不可作耐火材料D．铝锅可长时间存放酸性食物
【答案】A
【解析】A．Al(OH)3可与胃酸的主要成分盐酸反应，且其碱性较弱，故可治疗胃酸过多，A正确；
B．明矾溶于水，能够形成氢氧化铝胶体，可用作净水剂，但不可作消毒剂，B错误；
C．Al2O3的熔点很高，故可作耐火材料，C错误；
D．Al、Al2O3均能与酸反应，故铝锅不可长时间存放酸性食物，D错误；
故选A。
【例2】（2023年四川省高中学业水平考试）工业上常用电解法冶炼的金属是
A．AlB．FeC．PtD．Ag
【答案】A
【分析】根据金属的活泼性不同采用不同的方法，电解法用于冶炼活泼金属，如K、Ca、Na、Mg、Al等；热还原法：冶炼较不活泼的金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu，常用还原剂有(C、CO、H2等)；热分解法：Hg、Ag用加热分解氧化物的方法制得；物理分离法：Pt、Au用物理分离的方法制得；据此分析。
【解析】A．Al属于活泼金属，工业上采用电解熔融氧化铝的方法冶炼，故A正确；
B．Fe属于较不活泼，工业上采用热还原法冶炼，故B错误；
C．Pt的活泼性差，可用物理分离的方法制得，故C错误；
D．Ag的活泼性比较差，工业上采用热分解法冶炼，故D错误；
故选A。
【例3】（贵州省普通高中2022年7月学业水平考试）下列关于铝及其化合物的性质描述不正确的是
A．铝只与盐酸反应B．Al2O3可以与NaOH溶液反应
C．Al2O3可以与盐酸反应D．Al(OH)3可以与NaOH溶液反应
【答案】A
【解析】A．铝为两性金属，能和强酸强碱反应，A项错误；
B．Al2O3为两性氧化物，可以与NaOH溶液反应，B项正确；
C．Al2O3为两性氧化物，可以与盐酸反应，C项正确；
D．Al(OH)3为两性氢氧化物，可以与NaOH溶液反应，D项正确；
故选A。
1.（2021年辽宁省普通高中合格性考试）下列物质中既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应的是
A．铝片B．铁粉C．NaCl溶液D．溶液
【答案】A
【解析】A．2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑，2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，故A符合题意；
B．Fe只能与酸发生反应：Fe+2HCl=FeCl2+H2↑，故B不符合题意；
C．NaCl溶液与盐酸、氢氧化钠溶液都不反应，故C不符合题意；
D．AlCl3只能与碱发生反应：AlCl3+4NaOH=NaAlO2+3NaCl+2H2O，故D不符合题意；
故选A。
2．（2022年辽宁省普通高中合格性考试）工业冶炼铝的方法是
A．热分解法B．电解法C．热还原法D．物理方法
【答案】B
【解析】铝的化学性质非常活泼，工业上采用电解熔融氧化铝的方法制备，故选B。
3．（贵州省普通高中2022年7月学业水平考试）常温下，可盛放在铁制或铝制容器中的是
A．浓盐酸B．稀盐酸C．浓硫酸D．稀硫酸
【答案】C
【解析】A．铁与浓盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，铝与浓盐酸反应生成氯化铝和氢气，因此浓盐酸不能盛放在铁制或铝制容器中，A错误；
B．铁与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，铝与稀盐酸反应生成氯化铝和氢气，因此稀盐酸不能盛放在铁制或铝制容器中，B错误；
C．常温下，铁、铝遇浓硫酸都会发生钝化，因此浓硫酸可盛放在铁制或铝制容器中，C正确；
D．铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，铝与稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气，因此稀硫酸不能盛放在铁制或铝制容器中，D错误；
故选C。
4．（云南省2022年1月普通高中学业水平考试）下列反应的离子方程式中，正确的是
A．氧化亚铁与稀盐酸反应： FeO+2H+ =Fe3++H2O
B．钠与水反应： Na+2H2O= Na++OH- +H2↑
C．碳酸钙与稀盐酸反应： CaCO3+2H+ =Ca2+ +H2CO3
D．铝与氢氧化钠溶液反应： 2A1+2OH -+2H2O= 2AlO+3H2↑
【答案】D
【解析】A．氧化亚铁与稀盐酸反应生成氯化亚铁和水，反应的离子方程式为：FeO+2H+ =Fe2++H2O，A错误；
B．钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，反应的离子方程式为：2Na+2H2O=2Na++2OH- +H2↑，B错误；
C．碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，反应的离子方程式为：CaCO3+2H+ =Ca2++H2O+CO2↑，C错误；
D．铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，反应的离子方程式为：2A1+2OH-+2H2O=2AlO+3H2↑，D正确；故选D。
5．（2021年天津市普通高中学业水平考试）称取两份铝粉，第一份加足量的溶液，第二份加足量的盐酸，若放出等物质的量的气体，则两份铝粉的质量比
A．B．C．D．
【答案】D
【解析】由和可知，生成等物质的量的H2，消耗两份铝粉的质量相等，其质量比为1:1，故选D。
6．（2023年黑龙江省春季普通高中学业合格考试）工业冶炼铝的原理是，据此原理可知工业上冶炼铝的方法是
A．热还原法B．热分解法C．沉淀法D．电解法
【答案】D
【解析】由方程式可知，工业上冶炼较活泼金属铝的方法为电解法，故选D。
1．（山东省济南市2023年高一下学期学业水平合格性考试模拟）下列金属中，通常采用热还原法冶炼的是
A．NaB．CuC．HgD．Ag
【答案】B
【解析】A．Na属于非常活泼的金属，通常采用电解法冶炼，反应的原理为2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑，A项不符合题意；
B．Cu属于中等活泼的金属，通常采用热还原法冶炼，如用CO或C高温还原CuO等，B项符合题意；
C．Hg属于不活泼的金属，通常采用热分解法冶炼，如2HgO2Hg+O2↑，C项不符合题意；
D．Ag属于不活泼的金属，通常采用热分解法冶炼，如2Ag2O4Ag+O2↑，D项不符合题意；
故选B。
2．（2023年湖北省武汉市普通高中学业水平合格性考试模拟）下列关于铝及其化合物的说法中，不正确的是
A．铝是地壳中含量最多的金属元素B．铝表面容易生成一层致密的氧化铝保护膜
C．氧化铝属于两性氧化物D．氧化铝与水反应生成氢氧化铝
【答案】D
【解析】A．铝是地壳中含量最多的金属元素，故A正确；
B．铝是活泼金属，铝表面容易生成一层致密的氧化铝保护膜，故B正确；
C．氧化铝与强酸、强碱都能反应，属于两性氧化物，故C正确；
D．氧化铝与水不反应，故D错误；故选D。
3．（2023年天津市河北区普通高中学业水平合格性考试模拟）下列金属冶炼的化学反应原理不正确的是
A．
B．
C．(熔融)
D．
【答案】A
【分析】金属冶炼的方法与金属的活泼性相关，金属越是活泼，越难冶炼，其中活泼金属Na、Mg、Al要用电解法来冶炼，而Fe、Cu可用还原法来冶炼，Ag是不活泼金属，用加热分解法。
【解析】A．Mg是活泼金属，利用电解熔融的氯化镁获得金属Mg，MgCl2（熔融）Mg+Cl2↑，A错误；
B．Ag是不活泼金属，用加热分解法，直接加热氧化银分解得到金属银，2Ag2O4Ag+O2↑，B正确；
C．Al是活泼金属，利用电解熔融的氧化铝获得金属Al，2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑， C正确；
D．Fe是较活泼金属，利用热还原法来获得Fe，可以使用的还原剂CO，Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，D正确；故选A。
4．（四川省雅安市2022-2023学年高一学业水平考试模拟）下列离子方程式中正确的是
A．氢氧化钡溶液与稀硫酸反应：
B．将铜片插入硝酸银溶液中：
C．氧化铝与氢氧化钠溶液反应：
D．氯化亚铁溶液与氢氧化钠溶液反应：
【答案】D
【解析】A．二者还反应生成硫酸钡沉淀，离子方程式为Ba2+++2OH-+2H+═2H2O+BaSO4↓，故A错误；
B．电荷不守恒，离子方程式为Cu+2Ag+═Cu2++2Ag,故B错误；
C．氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水，离子方程式为：Al2O3+2OH-═2+H2O，故C错误；
D．氯化亚铁溶液与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化亚铁沉淀，离子方程式为：，故D正确；故选D。
5．（湖南省株洲市2023年高中学业水平合格考试模拟）下列物质中，既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应的是
A．MgOB．C．D．CuO
【答案】B
【解析】MgO、、CuO都为碱性氧化物，都能与盐酸反应，不与氢氧化钠反应，是两性氧化物，既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应，故B符合题意。
综上所述，故选B。
6．（河北省衡水市2023年高中学业水平合格考试模拟）北京冬奥会火炬“飞扬”以铝合金为点火段材料。有关铝合金说法错误的是
A．密度小B．硬度比纯铝大C．耐腐蚀D．熔点比纯铝高
【答案】D
【解析】合金具有许多优良性能,如合金密度小，硬度大，熔沸点低，抗腐蚀能力强，各组分仍然保持原有的化学性质。故铝合金熔点比纯铝高是错误的，故选D。
7．（广东省汕头市2023年普通高中学业水平考试模拟）物质的性质与用途说法正确，且有因果关系的是
【答案】D
【解析】A．A1与浓硫酸发生钝化，在铝表面形成致密的氧化膜，钝化是化学反应，A不符题意；
B．SiO2与NaOH溶液能反应，反应的化学方程式为：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，反应生成的硅酸钠有粘性，能粘住磨砂玻璃瓶口，不能长期存放NaOH 溶液，B不符题意；
C．FeCl3溶液可作为铜电路刻蚀液，发生反应为；2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，FeCl3溶液可作为铜电路刻蚀液与FeCl3在沸水中能形成胶体无关，C不符题意；
D．过氧化钠与二氧化碳反应生成氧气，反应的化学方程式为：2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2，可作为防毒面具供氧剂，D符合题意。故选D。
8．（广东省2023年普通高中学业水平考试模拟）关于铝的性质和用途的下列叙述，错误的是（ ）
A．铝可作导线和电缆
B．铝箔可以作食品、饮料的包装
C．铝制容器可用来盛装冷的浓硫酸
D．铝的硬度很大，可用作制造汽车、船舶、飞机等
【答案】D
【解析】A．铝有良好的导电性，可以作导线和电缆，故A正确；
B．金属铝具有良好的延展性，可用作食品、饮料的包装，故B正确；
C．常温下铝在浓硫酸中钝化，可用于盛装浓硫酸，故C正确；
D．铝的硬度不大，故D错误；故选D。
9．（上海市长宁区2022-2023学年学业水平合格性考试模拟）常温下能用铁罐或铝罐贮存的是
A．浓H2SO4B．浓HClC．稀H2SO4D．稀HCl
【答案】A
【解析】A．常温下，铁、铝遇浓H2SO4发生钝化，则可用铁罐或铝罐贮存浓H2SO4，A正确；
B．常温下，铁与浓HCl反应生成氯化亚铁和氢气，铝与浓HCl反应生成氯化铝和氢气，不能用铁罐或铝罐贮存浓HCl，B错误；
C．常温下，铁与稀H2SO4反应生成硫酸亚铁和氢气，铝与稀H2SO4反应生成硫酸铝和氢气，不能用铁罐或铝罐贮存稀H2SO4，C错误；
D．常温下，铁与稀HCl反应生成氯化亚铁和氢气，铝与稀HCl反应生成氯化铝和氢气，不能用铁罐或铝罐贮存稀HCl，D错误；
故选A。
10．（2023年黑龙江省普通高中学业水平合格性考试模拟）下列叙述正确的是
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．常温下，铁片不能与浓硝酸发生反应
C．氯水久置后，漂白性和酸性均减弱
D．高炉炼铁的主要原理是与在高温下反应制备金属铁
【答案】A
【解析】A．铝及其氧化物都能与酸或碱反应，因此不能用铝制器皿长期存放酸性或碱性物质，故A项正确；
B．常温下，铁片与浓硝酸发生钝化生成致密的氧化膜，钝化属于化学变化，故B项错误；
C．新制氯水久置后变为盐酸，所以氯水久置后漂白性减弱、酸性增强，故C项错误；
D．高炉炼铁的主要原理是与CO在高温下反应制备金属铁，故D项错误。
故选A。
11．（四川省成都2022-2023学年学业水平合格性考试模拟）铝热剂可用于焊接铁轨，在高温下发生反应2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe，该反应属于
A．化合反应B．吸热反应C．分解反应D．氧化还原反应
【答案】D
【解析】2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe属于单质和化合物反应生成新的单质和化合物，属于置换反应，有化合价的变化，属于氧化还原反应，该反应也属于放热反应，故D符合题意；故选D。
12．（广东省东莞市2022-2023学年高一学业水平合格性考试模拟）下列关于合金的说法中，正确的是
A．合金的熔点一定比各成分金属的低
B．在我国使用最早的合金是钢
C．生铁的含碳量为0.03%-2%
D．稀土金属可用于生产合金
【答案】D
【解析】A．合金的熔点一般比各成分金属的低，有些合金没有固定熔点，故A错误；
B．在我国使用最早的合金是青铜，故B错误；
C．含碳量在2%~4.3%之间的铁合金属于生铁，含碳量在0.03%~2%之间的铁合金属于钢，故C错误；
D．稀土金属可用于生产合金，如Nd-Fe合金、稀土铝合金，故D正确；
故选D。
13.（广东省江门市2022-2023学年普通高中学业水平合格性考试模拟）2022年10月，长征五号B运载火箭成功将“梦天”实验舱送入预定轨道。该火箭用到大量铝合金材料，下列性质与铝合金材料的航天应用无关的是
A．低密度B．耐酸蚀C．耐磨损D．强韧性
【答案】B
【解析】A．铝合金材料的密度比较小，用于航天应用可以减少能源的使用，因此与其低密度的性质有关，A不符合题意；
B．铝合金与空气及酸接触时，会在金属表面产生一层致密的氧化物保护膜，阻止金属的进一步氧化，因此具有一定的抗腐蚀能力，其用于制航天器与其耐酸蚀的性质无关，B符合题意；
C．铝合金材料比其成分金属具有强的抗腐蚀能力，因此该耐磨损的性质可用于航天事业，C不符合题意；
D．铝合金材料具有一定的韧性，抗应变能力强，其强韧性可应用于作航天器，D不符合题意；
故选B。
生铁
钢
含碳量
2%～4.3%
0.03%～2%
性能特征
硬度大、抗压、性脆、可铸造成型
有良好的延展性、机械性能好、可以锻轧和铸造
主要应用
制造机座、管道等
制造机械和交通工具等
A
B
C
D
生铁铸造的井盖
飞机外壳
超轻海绵
潜水器耐压球壳
选项
性质
用途
A
Al与浓硫酸不反应
用铝槽盛放浓硫酸
B
SiO2与NaOH溶液不反应
用磨砂玻璃瓶长期存放NaOH溶液
C
FeCl3在沸水中能形成胶体
用FeCl3溶液作为铜电路板刻蚀液
D
Na2O2与CO2反应生成O2
用Na2O2作防毒面具供氧剂