2025版高考化学一轮总复习第3章金属及其化合物第10讲金属材料与金属的冶炼课件

这是一份2025版高考化学一轮总复习第3章金属及其化合物第10讲金属材料与金属的冶炼课件，共60页。PPT课件主要包含了考点1铝及其化合物，2化学性质，耐火坩埚，Al2O3熔融，胶头滴管，氢氧化钠溶液，生成的HF会腐蚀玻璃，AlOH3，趁热过滤，×10－3等内容，欢迎下载使用。
知识梳理1．铝的性质与应用(1)结构及存在形式
写出上图中反应③～⑤的化学(或离子)方程式：③ ④离子方程式：________________________________________。⑤化学方程式：__________________________________________。
2．氧化铝的性质与应用(1)化学性质(写出化学方程式)
(2)重要用途①作耐火材料：Al2O3的熔点很高，可制造____________等。②冶炼金属铝：通过电解熔融氧化铝得到金属铝：_____________ ______________________。
3．氢氧化铝的性质与制备(1)化学性质(写出离子方程式)①_______________________________。②________________________________。
Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
(2)制备方法(写出离子方程式)①向可溶性铝盐溶液中加入足量氨水：______________________ _________________________。②向NaAlO2溶液中通入足量CO2：____________________________ _____________________。
自主小练1．易错辨析：正确的打“√”，错误的打“×”。(1)铝制餐具不能长时间存放酸性、碱性食物。(　　 )[提示]　铝能与酸、碱反应。(2)向氯化铵溶液中投入一个铝片，铝片上产生大量气泡，该气体是氨气。(　　 )[提示]　氯化铵溶液显酸性，与铝反应产生氢气。(3)能用铝槽车储运浓硫酸与浓硝酸，是因为铝的化学性质稳定。不与浓硫酸、浓硝酸反应。(　　 )[提示]　铝遇浓硫酸、浓硝酸会发生钝化。
(4)投入铝片产生氢气的溶液一定呈强酸性。(　　 )[提示]　能与铝反应产生氢气的溶液可能呈强酸性，也可能呈强碱性。(5)氢氧化铝可用于治疗胃酸过多。(　　 )[提示]　氢氧化铝属于两性氢氧化物，能与酸反应，可作胃酸的中和剂。(6)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。(　　 )[提示]　Al2O3能与碱反应，所以不能用氧化铝坩埚熔化NaOH固体。
(7)明矾可作净水剂，起到杀菌消毒的作用。(　　 )[提示]　明矾用作净水剂是因为Al3＋水解生成Al(OH)3胶体，明矾不能杀菌消毒。(8)除去含Fe3＋溶液中的Al3＋，可加入过量氨水，过滤。(　　 )(9)除去Fe2O3中混有的Al2O3，可加入足量NaOH溶液，充分反应后过滤。(　　 )(10)除去氧化膜的铝箔在空气中加热，铝箔熔化但不滴落，说明铝易氧化形成氧化膜保护铝。(　　 )
2．某化学兴趣小组要在“校园科艺节活动”中使用氢气球表演节目。经过测量，每个氢气球的体积约为1.12 L(已折成标准状况)。已知兴趣小组采用Al和氢氧化钠溶液反应制取氢气。(1)若实验需要1 L 2.5 ml·L－1的NaOH溶液，则要用托盘天平称取NaOH固体_________g。配制溶液过程中所需仪器除托盘天平、钥匙、烧杯、玻璃棒外，还需要____________________、____________(填仪器名称)。
1 000 mL容量瓶
(2)该化学兴趣小组为了营造气氛，做了惊艳全场的铝热反应(如下图)，写出该反应的化学方程式：________________________________。兴趣小组同学取反应后的“铁块”溶于盐酸，向其中滴加KSCN溶液，发现溶液变红色。出现这种现象的原因可能是__________________ __________________________________________。
固体中有没反应完的磁性氧化铁或熔融的铁被空气中的氧气氧化
(3)若要除去上述所得“铁块”中含有的氧化铝，可选择________________(填试剂名称)，所发生反应的化学方程式为_________________________________________。
Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O
1．(2024·山东济南高三检测)下列关于铝及其化合物的说法，不正确的是(　　 )A．明矾可用作净水剂和消毒剂B．利用铝热反应可冶炼高熔点金属C．铝可用作包装材料和建筑材料D．氢氧化铝可用作治疗胃酸过多的药物
微考点1　铝及其化合物的性质与应用
[解析]　明矾溶于水电离产生Al3＋，发生水解反应生成Al(OH)3胶体，可吸附水中悬浮杂质，起到净水作用，但不能杀菌、消毒，A错误；铝热反应放出大量的热，可用于冶炼活动性比铝弱且熔点高的金属，B正确；铝具有良好的延展性，可用作包装材料，铝合金(如硬铝)的硬度大，可作建筑材料，C正确；Al(OH)3是两性氢氧化物，可与胃酸(HCl)反应，故可用作胃酸中和剂，D正确。
2．探究氢氧化铝的两性，最适宜的试剂是(　　 )A．Al、NaOH溶液、稀盐酸B．Al2O3、氨水、稀盐酸C．Al2(SO4)3溶液、NaOH溶液、稀盐酸D．AlCl3溶液、氨水、稀盐酸[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。
【对点训练】1．(2024·辽宁名校联盟联考)新型陶瓷钻头(氮化硅与金属氧化物烧结而成)加工铝件后，常因附着Al2O3而致钝，使用后需用饱和NaCl溶液进行超声清洗。下列关于该现象的产生及处理方法分析错误的是(　　 )A．钻头摩擦铝件产生的高温促进了Al2O3的生成B．不利用强酸、强碱溶液洗涤附着的Al2O3是防止钻头被腐蚀C．与光照、加热相同，超声波也是为反应提供能量的一种方式D．清洗过程的原理可表示为Al2O3＋8Cl－＋6H＋===2[AlCl4]－＋3H2O[解析]　用饱和NaCl溶液清洗，溶液呈中性，反应物不应该有H＋，D错误。
2．(2024·河北衡水高三检测)分别向盛有等物质的量浓度的稀硫酸和氢氧化钠溶液的烧杯中加入足量的铝，反应后放出的气体体积比在标准状况下为1∶2，则所取稀硫酸和氢氧化钠溶液的体积比为(　　 )A．1∶2B.3∶4C．3∶2D.6∶1
[解析]　令生成的氢气的物质的量分别为3 ml和6 ml，设消耗的H2SO4的物质的量为x，消耗氢氧化钠的物质的量为y，则2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑3 3x 3 ml
3．既能跟稀盐酸反应，又能跟氢氧化钠溶液反应的化合物是(　　 )①NaHCO3　②Al2O3　③Al(OH)3　④AlA．①②③　　　　　　　B.①④C．②③④D.①②③④[解析]　题给4种物质均既能与稀盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应，但铝是单质，不属于化合物。
中学化学中常见的既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应的物质：①Al、②Al2O3、③Al(OH)3、④多元弱酸的酸式盐(如NaHCO3)、⑤弱酸的铵盐[如(NH4)2CO3]、⑥氨基酸。
1．(2024·山东青岛高三检测)粉煤灰含有50.19%的Al2O3、37.29%的SiO2，其余为Fe2O3、CaO等。粉煤灰“一步酸溶法”生产氧化铝的工艺流程如图所示。下列叙述不正确的是(　　 )A．“滤渣”的主要成分是二氧化硅B．“树脂净化”的目的是将Al3＋与Fe3＋、Ca2＋分离C．“蒸发结晶”前应向氯化铝溶液中加入盐酸D．循环使用X既降低成本，又防止污染环境
微考点2　含铝化合物的制备与转化
[思路点拨]　结合粉煤灰的主要成分、各步骤加入试剂及反应等分析如下：
[解析]　由流程可知，加入盐酸，过滤分离出的滤渣为SiO2，酸浸液中含Al3＋、Fe3＋、Ca2＋，“树脂净化”分离出Fe3＋、Ca2＋，AlCl3的酸性溶液可抑制Al3＋水解，蒸发结晶分离出的X为HCl，焙烧生成Al2O3和Y。只有二氧化硅不反应，“滤渣”的主要成分是SiO2，A正确；由制备的最终产物Al2O3及流程可知，“树脂净化”的目的是将Al3＋与 Fe3＋、Ca2＋分离，B正确；酸浸时盐酸过量，“蒸发结晶”前溶液显酸性，为AlCl3的酸性溶液，不需要加盐酸，C错误；X为HCl，可在酸浸时循环使用，循环使用X既降低成本，又防止污染环境，D正确。
2．(2024·山西晋城高三检测)“铝渣”是铝工业的副产品，主要成分为Al、AlF3、LiF、CaO。利用“铝渣”制备Li2CO3的流程如图所示：
已知：LiHCO3易溶于水；Li2CO3在不同温度下的溶解度如下表。
回答下列问题。(1)“酸浸”过程不能在玻璃反应釜中进行，其主要原因是________________________。(2)“沉淀”反应得到沉淀中，其成分有CaCO3、________________ ______________。
(3)“转化”步骤的目的是__________________________________ _________________________________。(4)“除钙”时温度不能太高，否则会影响Li2CO3的产率，其原因是_______________________________________(用化学方程式表示)。(5)从“热分解”后的溶液中获得Li2CO3晶体的操作是蒸发结晶、____________、洗涤、干燥。(6)利用表中数据计算100 ℃时Li2CO3的Ksp近似值为____________。
将CaCO3、Li2CO3转化为易溶于水的碳酸氢盐，便于与Al(OH)3分离
(7)以Li2CO3为原料采用固相法可制备锂离子电池的正极材料LiMn2O4，其制备过程：将MnO2和Li2CO3按一定物质的量之比配料，球磨后，高温加热，反应过程会产生两种气体，则两种气体的物质的量之比为__________(要求：密度大的气体与密度小的气体作比)。
[解析]　“铝渣”主要成分为Al、AlF3、LiF、CaO，经浓硫酸酸浸后，氟化物转化为HF气体逸出，部分氧化钙转化为微溶的硫酸钙以滤渣形式除去，得到的滤液中含铝离子、锂离子和少量钙离子，再加入碳酸钠溶液后，会生成CaCO3、Li2CO3、Al(OH)3沉淀，过滤后的滤液分离除去，滤渣中再通入二氧化碳和水，使其中的碳酸盐转化为可溶于水的碳酸氢盐，从而过滤除去Al(OH)3沉淀，再加入磷酸锂稀溶液使钙离子转化为磷酸钙沉淀，达到“除钙”目的，碳酸氢锂溶液经过热分解和一系列操作生成碳酸锂、二氧化碳和水。(1)“酸浸”过程会产生HF，因为HF会腐蚀玻璃，所以不能在玻璃反应釜中进行。
(2)依据上述分析可知，“沉淀”反应得到沉淀中有CaCO3、Li2CO3、Al(OH)3。(3)沉淀过程有CaCO3、Li2CO3、Al(OH)3生成，所以通入二氧化碳和水，会使CaCO3、Li2CO3分别转化为可溶于水的Ca(HCO3)2、LiHCO3，再经过滤可除去Al(OH)3沉淀。
(5)根据Li2CO3在不同温度下的溶解度数据可知，随着温度的升高，Li2CO3的溶解度不断减小，所以从“热分解”后的溶液中获得Li2CO3晶体的操作是蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥。
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： Mg(Al)：加足量NaOH溶液； Fe2O3(Al2O3)：加足量NaOH溶液； Mg(OH)2[Al(OH)3]：加足量NaOH溶液； Mg2＋(Al3＋)：加过量NaOH溶液，过滤，再加酸充分溶解。
【对点训练】1．(2022·湖南卷，7)铝电解厂烟气净化的一种简单流程如下：下列说法错误的是(　　 )A．不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料B．采用溶液喷淋法可提高吸收塔内烟气吸收效率C．合成槽中产物主要有Na3AlF6和CO2D．滤液可回收进入吸收塔循环利用
2．(2024·辽宁百校联盟质检)粉煤灰是火力发电厂的废渣，高铝粉煤灰成分为51% Al2O3、33% SiO2、8% CaO、3% Fe2O3和5%的C。实验室模拟工业从高铝粉煤灰提取Al2O3的流程如图。
查阅资料：粉煤灰中加入活化剂，在700 ℃煅烧2 h，随后酸浸，能显著提高其中氧化铝和氧化钙的溶出率。回答下列问题：(1)粉煤灰粉碎过筛的目的是________________________________，流程中制得的粗氧化铝中含有的主要杂质有________(填化学式)。(2)酸浸时________(填“能”或“不能”)用稀硫酸代替盐酸，原因为____________________________________________________。
增大反应物接触面积，加快反应速率
若加入稀硫酸，生成的硫酸铝加热灼烧不能得到氧化铝
(3)不同活化剂对酸浸时溶出率影响如表，酸浸时，为使氧化铝的溶出率最高，则选择的活化剂为__________________；与温度的关系如图，则应选择的温度为__________℃。
(4)加入NaF的目的是沉淀钙离子，若使钙离子完全沉淀[c(Ca2＋)< 10－4 ml·L－1]，则要确保溶液中c(F－)不低于______________ml·L－1 [Ksp(CaF2)＝1.44×10－10]。(5)工业上采用电解氧化铝制铝，若用100 t上述高铝粉煤灰，不计损失，理论上可得金属铝________t。
[解析]　高铝粉煤灰成分为51% Al2O3、33% SiO2、8% CaO、3% Fe2O3和5%的C，活化焙烧后，C与O2反应生成CO2逸出，剩余Al2O3、SiO2、CaO和Fe2O3，加入盐酸酸浸过滤，残渣为SiO2，滤液中含Al3＋、Ca2＋、Fe3＋、H＋、Cl－，再加入NaF沉淀Ca2＋，过滤后得到CaF2，滤液加热、蒸干灼烧得到粗氧化铝，混有Fe2O3。(1)粉煤灰粉碎过筛的目的是增大反应物接触面积，加快反应速率，提高浸取速率和浸出率；分析流程可知，制得的粗氧化铝中含有的主要杂质有Fe2O3。
(2)由于采用的是直接加热、蒸干灼烧的方法获取氧化铝，因此先得到氢氧化铝，再进一步分解生成氧化铝，若加入稀硫酸，生成的硫酸铝加热蒸干不可能得到氢氧化铝，所以酸浸时不能用稀硫酸代替盐酸。(3)由表中数据可知，选用CH3COONa时，Al溶出率最高，Ca溶出率最低，则选择的活化剂为CH3COONa；由图可知酸浸时氧化铝的溶出率与温度的关系，则选择的温度为170 ℃时，氧化铝的溶出率较大，且温度更高时氧化铝的溶出率变化不大。
基于“两性”类比推测Be、Zn及其化合物的性质(1)Be、Zn都能溶于强酸、强碱溶液①与NaOH溶液反应：Be＋2NaOH===Na2BeO2＋H2↑、Zn＋2NaOH===Na2ZnO2＋H2↑。②与稀盐酸反应：Be＋2HCl===BeCl2＋H2↑、Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑。(2)BeO、ZnO都能与强酸、强碱溶液反应①与NaOH溶液反应：BeO＋2NaOH===Na2BeO2＋H2O、ZnO＋2NaOH===Na2ZnO2＋H2O。②与稀盐酸反应：BeO＋2HCl===BeCl2＋H2O、ZnO＋2HCl=== ZnCl2＋H2O。
(3)Be(OH)2、Zn(OH)2都能与强酸、强碱溶液反应①与NaOH溶液反应：Be(OH)2＋2NaOH===Na2BeO2＋2H2O、Zn(OH)2＋2NaOH===Na2ZnO2＋2H2O。②与稀盐酸反应：Be(OH)2＋2HCl===BeCl2＋2H2O、Zn(OH)2＋2HCl===ZnCl2＋2H2O。
考点2　金属材料　金属的冶炼
[微点归纳]　(1)常温下，多数合金是固体，但钠钾合金是液体。(2)合金是混合物，合金的物理性质相比于成分金属有所改变，但合金中各成分金属的化学性质不变。(3)并非所有的金属都能相互形成合金，若一种金属的熔点高于另一种金属的沸点，则二者不能形成合金。
2．常见金属材料(1)分类
3．金属矿物的开发利用(1)金属在自然界中的存在
(2)金属冶炼的一般步骤
(3)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
(4)金属冶炼的方法(用化学方程式表示)由于金属的化学活动性不同，金属离子得电子还原成金属原子的能力不同，必须采用不同的冶炼方法。常用方法如下：
[微点归纳]　(1)金属冶炼的方法与金属活动性的关系(2)冶炼Mg时电解熔融MgCl2而不电解熔融MgO，原因是MgO的熔点高，熔融时会耗费更多能源，增加生产成本。(3)冶炼Al时只能电解熔融Al2O3而不能电解熔融AlCl3，原因是AlCl3是共价化合物，熔融态不导电；加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化温度。(4)用热还原法得到的铜，还要经过电解精炼才能得到精铜。
[微点归纳]　铝热反应的三个注意事项(1)铝热反应是在高温干态下进行的置换反应，铝只能与金属活动性顺序中排在铝之后的金属的氧化物反应。(2)铝热反应会放出大量的热(这一特性常出现在推断题中)。Mg条、KClO3的作用是产生高温，引发铝热反应。(3)铝热反应不能用来冶炼大量的金属铁、铜等(要考虑冶炼成本)。
自主小练1．易错辨析：正确的打“√”，错误的打“×”。(1)合金材料中不可能含有非金属元素。(　　 )[提示]　碳素钢就含有碳元素。(2)合金的物理性质和化学性质相比于成分金属均发生改变。(　　 )[提示]　合金的物理性质相比于成分金属有所改变，但合金中各成分金属的化学性质不变。(3)并非所有的金属都能形成合金。(　　 )[提示]　若一种金属的熔点高于另一种金属的沸点，则二者不能形成合金。
(4)冶炼铝和钠都可以用电解法。(　　 )[提示]　冶炼铝和钠都是用电解法。(5)所有的金属氧化物都能和铝发生铝热反应。(　　 )[提示]　活泼性比Al弱的难熔金属，如钒、铬、锰、铁、铜的氧化物与Al可以发生铝热反应。(6)用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物。(　　 )[提示]　工业上用CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物。
(7)人类历史上使用铝的时间比铁晚，原因是铝的冶炼成本高。(　　 )[提示]　人类历史上使用铝的时间比铁晚，是由于铝的活泼性大于铁。(8)合金中的各组分金属元素都是以化合态形式存在。(　　 )(9)铝合金的熔点比纯铝的高，硬度比纯铝的大。(　　 )(10)利用MgO和铝粉在高温下发生铝热反应冶炼金属镁。(　　 )(11)工业上可采用电解熔融AlCl3的方法来冶炼金属铝。(　　 )
(12)镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物，可作储氢材料。(　　 )[提示]　镧镍合金可作储氢材料。(13)合金的硬度一般大于成分金属，而熔点一般低于成分金属。(　　 )
2．冶炼金属常用以下几种方法：①热分解法　②以活泼金属Na、Mg等作为还原剂③以C、CO或H2作为还原剂　④电解法　⑤利用铝热反应原理还原下列金属各采用哪种方法冶炼最佳(用上述方法的序号填空)。(1)Fe、Zn、Cu等中等活泼金属______。(2)Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属______。(3)Hg、Ag等不活泼金属______。(4)V、Cr、Mn、W等高熔点金属______。
3．(1)下表中是四种金属的熔、沸点数据：
①根据表中数据，归纳两种金属不能形成合金的有哪些组合？②概括出能形成合金的两种金属应具备的条件。
[提示]　①Na—Cu，Na—Fe②要形成合金，各成分都要有共同的液态温度范围，即合金中一种金属的熔点要高于另一种金属的熔点而低于它的沸点。
(2)明代《天工开物》记载“火法”冶炼锌：“炉甘石十斤，装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红……冷淀，毁罐取出……即倭铅也”(注：炉甘石的主要成分为碳酸锌，泥罐中掺有煤炭)①倭铅是指金属锌和铅的混合物吗？②冶炼Zn的化学方程式是什么？③该冶炼锌的方法属于哪种方法？
1．(2024·重庆第三次诊断)合金在生产和科学研究中发挥着重要作用。下列有关合金的性质与用途不具有对应关系的是(　　 )A．生铁容易被腐蚀，可用于炼钢和制造各种铸件B．钠钾合金常温下呈液态、导热性好，可用于快中子反应堆的热交换剂C．镁锂合金密度小、硬度和强度大，可用于制造火箭、导弹、航天器等D．镍铬铝铜合金具有很高的电阻率，可用于制备电路中的精密元件
微考点1　合金的组成及性能
[解析]　生铁用于炼钢和制造各种铸件，是由于生铁具有优良的铸造、切削加工和耐磨性能，题中性质与用途不具有对应关系，A错误；钠钾合金用于快中子反应堆的热交换剂，是由于钠钾合金导热性好，B正确；镁锂合金用于制造火箭、导弹、航天器等，是由于镁锂合金具有密度小、硬度和强度大的特点，C正确；镍铬铝铜合金用于制备电路中的精密元件，是由于镍铬铝铜合金具有很高的电阻率，D正确。
2．(2024·河南郑州高三检测)金属钾和金属钠的金属性相近，但K比Na略强，当利用金属钠与KCl共熔制金属钾时，发现钾与钠的共熔体难以分离，如调整温度到一定程度，则可利用钠与KCl反应制取K，下面是四种物质的熔沸点：
根据平衡移动原理，可推知用Na和KCl反应制取金属钾的适宜温度是(　　 )A．低于770 ℃B.850 ℃C．高于882.9 ℃D.1 413～1 500 ℃
[解析]　在金属活动性顺序中，Na虽然排在K的后面，但从表中提供的数据可知，钾的熔点和沸点都比钠低，当钠与KCl混合加热熔化后，温度升高到774 ℃以上，钾变成蒸气逸出，平衡右移，但温度不得高于882.9 ℃，所以B项正确。
【对点训练】1．(2024·河北衡水检测)钢铁是铁碳合金的总称，其强度高、价格便宜、应用广泛。在以下关于不锈钢和普通钢的认识中，正确的是(　　 )A．它们的组成元素是相同的B．耐腐蚀的性能不同C．它们都属于钢，因此物理性质相同D．构成普通钢和不锈钢的主要元素都是铁，因此它们的化学性质相同
[解析]　普通钢主要含有铁和C，不锈钢由普通钢、镍、铬、钼等熔合而成，故A错误；不锈钢耐腐蚀性强于普通钢，故B正确；两者都属于钢，但所含有的元素不同，物理、机械性能存在较大差异，故C错误；不锈钢中含有的镍、铬、钼等元素使得不锈钢的化学性质有别于普通钢，故D错误。
2．国产大型客机C919机身部分采用第三代新型铝锂合金材料。下列关于铝锂合金的认识不正确的是(　　 )A．铝锂合金密度较小，强度较大，硬度大于纯铝，熔点低于锂单质B．改变原料的配比，可以制得性能不同的铝锂合金C．铝锂合金具有金属光泽，可导电导热D．铝锂合金的性质与各成分金属的性质完全相同
[解析]　合金的熔点比它的各成分金属的熔点低，硬度大于其成分金属，故A正确；合金的性质与成分的含量有关，所以改变原料的配比，可以制得性能不同的铝锂合金，故B正确；铝锂合金具有金属材料的一些通性，有金属光泽，可导电导热，故C正确；合金的熔点比它的各成分金属的熔点低，硬度大于其成分金属，所以铝锂合金的物理性质与各成分金属的物理性质不完全相同，故D错误。
3．(2024·山东滨州高三检测)某课外活动小组，收集了一种合金进行研究(已知Cu的焰色试验为绿色)。①外观暗灰色，表面光滑；②在酒精灯上灼烧，火焰呈绿色；合金片熔化，但不滴落；③取刮去表皮的金属10.0 g，放入足量稀硫酸溶液中，收集到标准状况下的H2 9.96 L；④另取刮去表皮的金属10.0 g，放入足量NaOH溶液中，也收集到标准状况下的H2 9.96 L。试据此判断，合金中一定含有的元素是______________(写元素符号)；下列元素可能含有的是______(填选项编号)。a．Ag b.Mgc.Pb d.Fe如果该合金中，只含两种元素，它们的质量比是______________ __________。
m(Al)∶m(Cu)
1．(2024·河北衡水高三检测)明代宋应星的《天工开物》中有关于“火法”冶炼锌的工艺记载：“每炉甘石十斤，装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红……冷定毁罐取出……即倭铅也。”下列说法不正确的是(注：炉甘石的主要成分为碳酸锌)(　　 )A．该冶炼锌的反应属于置换反应B．“煤炭”中起作用的主要成分是炭D．“倭铅”是指金属锌和铅的混合物
微考点2　金属活动性与冶炼方法的关系
2．下列关于金属冶炼的说法错误的是(　　 )A．活泼金属钠的冶炼是通过电解其盐溶液制得B．对废旧金属的最好处理方法是回收、再利用C．提炼金属要经过矿石的富集、冶炼、精炼三步D．热还原法中还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气或活泼金属等
[解析]　活泼金属钠的冶炼是通过电解熔融的NaCl制得，若电解钠的盐溶液，由于H＋放电能力比Na＋强，不能得到Na，A错误；废旧金属进行回收、再利用，可以节约大量矿产资源，同时也可以节省大量能量，也会减少对环境的污染，故对废旧金属的最好处理方法是回收、再利用，B正确；根据金属提炼步骤分析，先要富集提高金属元素的含量，然后冶炼得到粗产品，最后再进行精炼，C正确；焦炭、一氧化碳、氢气或活泼金属等常用作金属冶炼时的还原剂，D正确。
【对点训练】1．(2024·山东青岛高三检测)《秋浦歌》中的一首“炉火照天地，红星乱紫烟。赧郎明月夜，歌曲动寒川。”描写的是我国古代劳动人民“冶炼金属”的热烈场面。下列有关金属冶炼的说法错误的是(　　 )A．热还原法可以冶炼铁B．铝热法可以冶炼镁C．电解法可以冶炼铝D．热分解法可以冶炼汞[解析]　Mg的还原性强于铝，不能采用铝热法冶炼Mg，要采用电解熔融MgCl2的方法。
2．(2024·河南郑州检测)下列关于金属冶炼的说法正确的是(　　 )B．金属的冶炼都是把金属单质从其矿物中分离出来C．工业上可用电解熔融态的MgCl2、AlCl3来制备Mg、AlD．古代火烧孔雀石炼铜的方法属于热分解法中的焦炭法
知识梳理1．镁的存在及性质(1)镁的存在在自然界中，镁主要以__________的形式存在于地壳和海水中。镁是________色有金属光泽的固体，密度较______，硬度较______，有延展性，是电和热的良导体。
2.从海水中提取镁(1)工艺流程
(2)主要反应(分别写出流程中①～③的化学或离子方程式)①____________________________________；②___________________________________；③________________________________。
Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2＋Ca2＋
Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O
自主小练1．易错辨析：正确的打“√”，错误的打“×”。(1)氧化镁(熔点2 800 ℃)是优质的耐高温材料。(　　 )[提示]　氧化镁的熔点高，密度小，所以是优质的耐高温材料。(2)镁在冷的浓硫酸中钝化。(　　 )[提示]　Mg在冷的浓硫酸中不钝化。(3)镁是可以在空气中燃烧的，燃烧时火花四射，十分美丽，因此烟花中通常都掺有一定量的镁粉，来达到美观的效果。(　　 )[提示]　镁粉燃烧时发出耀眼的白光。
(4)镁着火后，可以用泡沫灭火器灭火。(　　 )[提示]　泡沫灭火器会产生二氧化碳，而镁也可以在二氧化碳中燃烧，所以起不到灭火的作用。(5)加热脱水MgCl2·6H2O晶体可获得无水MgCl2。(　　 )(6)工业上采用电解熔融MgO的方法冶炼金属镁。(　　 )(7)在Mg(HCO3)2溶液中加入过量Ca(OH)2溶液，产生Mg(OH)2和CaCO3两种沉淀。(　　 )(8)将镁条点燃后迅速伸入集满CO2的集气瓶，集气瓶中产生浓烟并有黑色颗粒产生。(　　 )
2．某同学通过系列实验探究Mg及其化合物的性质，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，置镁片于其中探究Mg的活泼性B．将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中，观察Mg(OH)2沉淀的生成C．将Mg(OH)2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Mg(OH)2沉淀转入蒸发皿中，加足量稀盐酸，加热蒸干得无水MgCl2固体
[提示]　稀释浓硫酸应将浓硫酸加到水中，而不能将水加入浓硫酸中得到稀硫酸，A错误；过滤时应该用玻璃棒引流，C错误；由于氯化镁水解生成氢氧化镁和氯化氢，水解吸热，且氯化氢易挥发，所以加热时促进镁离子水解，蒸干得不到无水MgCl2固体，为氢氧化镁固体，D错误。
1．(2024·河北衡水高三检测)室温下，取质量和表面积相同的镁条各一片(已用砂纸打磨)，探究不同条件下与水的反应(装置图如下)，实验2的镁条放在尖嘴玻璃导管内并浸于蒸馏水中，实验3产生的浑浊物主要为碱式碳酸镁[mMg(OH)2·nMgCO3]。下列说法不正确的是(　　)
微考点1　镁的化学性质及实验探究
A．实验1现象不明显，可能与Mg表面生成了难溶的Mg(OH)2有关B．实验2比实验1现象更明显，可能是由于玻璃管空间狭小热量不易散失D．由实验1和实验3可得出“碱性增强有利于加快镁与水的反应速率”的结论
2．(2024·湖南湘潭模拟)实验室以空气和镁为原料制备Mg3N2的装置如图所示(夹持和加热装置略去)：下列说法正确的是(　　 )A．装置A、B中可依次加入浓硫酸、NaOH溶液B．若去掉装置C，对产品纯度无影响C．实验时应先加热装置C，通入一段时间空气后再加热DD．装置E中碱石灰的作用是吸收尾气
[解析]　要制备氮化镁，需要除去空气中的氧气、CO2和水蒸气，则装置A、B中可依次加入NaOH溶液、浓硫酸，A错误；若去掉装置C，镁与氧气反应生成氧化镁，对产品纯度有影响，B错误；实验时，应先加热装置C，通入一段时间空气除去氧气，然后再加热装置D，C正确；装置E中碱石灰的作用是吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，避免进入D中干扰实验，D错误。
【对点训练】1．(2024·湖南高三检测)一种工业制备无水氯化镁的工艺流程如下：下列说法错误的是(　　 )A．物质X常选用生石灰B．工业上常用电解熔融MgCl2制备金属镁
2．(2024·山东青岛高三检测)以下说法正确的是(　　 )A．Mg在CO2中的燃烧是置换反应B．将Mg(OH)2沉淀转化为MgCl2，是镁原子失电子转化为Mg2＋C．电解得到镁的过程可以写出离子反应方程式，但不是氧化还原反应D．Mg在N2中燃烧的反应中，N2既是氧化剂又是还原剂[解析]　Mg在CO2中燃烧为置换反应，A正确；将Mg(OH)2沉淀转化为MgCl2的过程是复分解反应，B错误；电解得到镁的过程有化合价的变化，是氧化还原反应，C错误；Mg在N2中燃烧的反应中，N2作氧化剂，镁是还原剂，D错误。
(2024·河北衡水高三检测)如图为海水制镁的工艺流程示意图。下列叙述不正确的是(　　 )A．“石灰窑”“消化池”发生的依次是吸热反应、放热反应B．“过滤器”的母液中主要是CaCl2溶液，可直接返回海洋C．“中和”时反应的离子方程式为H＋＋OH－===H2O
微考点2　海水提镁的工艺流程及分析
【对点训练】从海水中提取镁的工艺流程如图所示：下列说法错误的是(　　 )A．用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富B．步骤⑥电解MgCl2时阴极产生氯气C．步骤⑤可将晶体置于HCl气体氛围中脱水D．上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应
[解析]　电解MgCl2时，阳极产生Cl2；加热脱水过程中Mg2＋能水解生成Mg(OH)2，为防止Mg2＋水解，应在HCl气体氛围中脱水；①③⑥分别为化合反应、复分解反应、分解反应。
考点4　金属及其化合物的综合应用
知识梳理1．金属及其化合物的制备(1)抓住“六个”关键，突破金属及其化合物的制备“微流程”
(2)“四步法”突破金属及其化合物的制备微实验
(2)热重分析的一般方法和规律①设晶体为1 ml，其质量为m。②失重一般是先失______，再失__________氧化物。③计算每步固体剩余的质量(m余)：④晶体中金属质量不再减少，仍在m余中。⑤失重最后一般为________氧化物，由质量守恒得m氧，由n金属∶　n氧即可求出失重后物质的化学式。
自主小练1．易错辨析：正确的打“√”，错误的打“×”。(1)冬奥会“同心”金属奖牌属于合金材料。(　　 )(2)镁合金密度较小、强度较大，可用于制造飞机部件。(　　 )(3)青铜和黄铜是不同结构的单质铜。(　　 )(4)“奋斗者”号潜水器载人舱外壳使用了钛合金，钛合金属于无机非金属材料。(　　 )(5)生物炼铜中通常利用某些细菌把不溶性的硫化铜转化为可溶性铜盐。(　　 )(6)把表面有氧化物的相同大小的铜片和铁片一起放入盐酸中充分反应，Fe片有剩余，所得溶液中的金属离子有Fe2＋、Cu2＋。(　　 )
[提示]　先发生：Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O和CuO＋2HCl===　CuCl2＋H2O，这时溶液中有Fe3＋和Cu2＋。但铁片表面的氧化物除净后，铁单质与溶液接触，发生Fe＋2FeCl3===3FeCl2、Fe＋CuCl2===Cu＋FeCl2和Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，因此充分反应后溶液中只有Fe2＋。
2．(2022·河北卷，8)LiBr溶液可作为替代氟利昂的绿色制冷剂。合成LiBr工艺流程如下：下列说法错误的是(　　 )A．还原工序逸出的Br2用NaOH溶液吸收，吸收液直接返回还原工序B．除杂工序中产生的滤渣可用煤油进行组分分离C．中和工序中的化学反应为Li2CO3＋2HBr===2LiBr＋CO2↑＋H2OD．参与反应的n(Br2)∶n(BaS)∶n(H2SO4)为1∶1∶1
[提示]　Br2与NaOH溶液反应可生成NaBr，如果吸收液直接返回还原工序，Na＋在后续工序无法除去，会导致LiBr纯度降低，A不正确；滤渣中含有S和BaSO4，S溶于煤油，BaSO4不溶于煤油，B正确；“还原”“除杂”“中和”依次发生反应：Br2＋BaS===BaBr2＋S↓、BaBr2＋H2SO4===BaSO4↓＋2HBr、2HBr＋Li2CO3===2LiBr＋H2O＋CO2↑，C、D正确。
3．孔雀石的主要成分为Cu2(OH)2CO3。某同学设计从孔雀石中冶炼铜的方案如下(假设孔雀石中杂质不溶于水和稀硫酸)：
(1)反应①能观察到的现象是________________________________　________________，有关反应的化学方程式为_____________________　_________________________________________________________。
固体逐渐消失，溶液由无色变为蓝色，有气泡产生
Cu2(OH)2CO3＋2H2SO4===2CuSO4＋CO2↑＋3H2O
(2)反应②加入的金属可能是______，有关反应的离子方程式为______________________________________________________。(3)操作a可能的方法是________，欲除掉的杂质为______________　____________；要从操作a所得到的溶液中得到溶质的晶体，需要进行的操作是______________________。
Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu(答案合理即可)
难溶于水和稀硫酸的杂质
1．(2024·河北衡水高三检测)国家速滑馆又称“冰丝带”，用的碲化镉(CdTe)发电玻璃被誉为“挂在墙上的油田”。一种以镉废渣(含CdO及少量ZnO、CuO、MnO、FeO杂质)为原料制备镉的工艺流程如图：
微考点1　金属及其化合物的制备微流程
已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如表：
下列说法错误的是(　　 )A．调节pH＝5的目的是除去Fe和Cu等杂质元素B．“滤渣2”的主要成分为MnO2、Fe(OH)3C．“置换”后滤液溶质的主要成分是ZnSO4D．“熔炼”过程中利用Cd与Na2ZnO2的密度差异可以将二者分离
[解析]　向镉废渣(含CdO及少量ZnO、CuO、MnO、FeO杂质)中加入硫酸溶解生成多种硫酸盐，加入石灰乳调节pH＝5，沉淀除去Cu(OH)2和CaSO4；在滤液中加入KMnO4，把Fe2＋氧化为Fe(OH)3沉淀、把Mn2＋氧化为MnO2；向滤液中加入锌置换出Cd，得到海绵镉，海绵镉用氢氧化钠溶解过量的锌，得到Cd和Na2ZnO2。调节pH＝5，沉淀除去Cu(OH)2和CaSO4，没有除去Fe元素，A错误；向滤液中加入KMnO4，将Fe2＋氧化为Fe(OH)3沉淀，将Mn2＋氧化为MnO2，则“滤渣2”的主要成分为MnO2、Fe(OH)3，B正确；向滤液中加入锌置换出Cd，“置换”后滤液溶质的主要成分是ZnSO4，C正确；海绵镉用氢氧化钠溶解过量锌，“熔炼”过程中利用Cd与Na2ZnO2的密度差异可以将二者分离，D正确。
2．(2022·山东卷，12)高压氢还原法可直接从溶液中提取金属粉。以硫化铜精矿(含Zn、Fe元素的杂质)为主要原料制备Cu粉的工艺流程如下，可能用到的数据见下表。
下列说法错误的是(　　 )A．固体X主要成分是Fe(OH)3和S；金属M为ZnB．浸取时，增大O2压强可促进金属离子浸出C．中和调pH的范围为3.2～4.2D．还原时，增大溶液酸度有利于Cu的生成
【对点训练】1．(2024·山东德州模拟)利用锌灰(主要成分为ZnO，含有CuO、PbO、SiO2、FeO、Fe2O3等杂质)制备高纯ZnO的工艺流程如下，下列说法错误的是(　　 )
2．(2023·河北邢台高三期末)下列是部分矿物资源铝土矿(主含有氧化铝、氧化铁)和黄铜矿(主要成分为CuFeS2)的利用及产品生产流程。下列有关说法不正确的是(　　 )
A．除杂过程中铝元素的存在形式的变化可以如下：Al2O3→AlO→　Al(OH)3→Al2O3B．Al和Cu(精)均在电解槽的阴极获得D．若电解法分别制铝和铜的过程中转移电子数相等，理论上获得的铝和铜的物质的量之比为3∶2
[解析]　制铝过程中存在关系Al～3e－，制铜过程中存在关系Cu～2e－，当转移电子数相等时，铝和铜的物质的量之比为2∶3。
(2024·河北衡水高三检测)溴化亚铁(FeBr2)是一种常用的催化剂，易潮解变质，800 ℃以上可升华，高温时溴化铁(FeBr3)迅速分解成溴化亚铁。如图所示制备溴化亚铁(部分夹持仪器未画出)，下列说法正确的是(　　 )
微考点2　金属及其化合物的制备微实验
A．若用浓硫酸代替浓磷酸，对产品的纯度产生影响C．碱石灰的作用是阻止空气中水蒸气进入，故可用无水氯化钙代替D．实验结束时，通入一段时间N2，排出残留的HBr，避免造成污染
【对点训练】(2021·江苏卷，3)下列由废铜屑制取CuSO4·5H2O的实验原理与装置不能达到实验目的的是(　　 )
A．用装置甲除去废铜屑表面的油污B．用装置乙在加热的条件下溶解废铜屑C．用装置丙过滤得到CuSO4溶液D．用装置丁蒸干溶液获得CuSO4·5H2O
[解析]　碳酸钠溶液显碱性，在加热的条件下可以除去铜屑表面的油污，A正确；在酸性条件下，铜与双氧水发生氧化还原反应得到硫酸铜，B正确；装置丙为过滤装置，过滤可以除去难溶杂质，得到硫酸铜溶液，C正确；用装置丁蒸干溶液得到硫酸铜固体，而不是CuSO4·5H2O，D错误。
(2023·山东潍坊高三检测)8.34 g绿矾晶体(FeSO4·7H2O)样品受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如图所示，下列说法正确的是(　　 )
微考点3　热重曲线及分析
A．温度为78 ℃时固体物质M的化学式为FeSO4·5H2OB．温度为159 ℃时固体物质N的化学式为FeSO4·2H2OD．取适量380 ℃时所得的样品P，隔绝空气加热至650 ℃得到一种固体物质Q，同时有两种无色气体生成，Q的化学式为Fe2O3
【对点训练】1．(2024·江西九江七校联考)将5.00 g胆矾(无其他杂质)置于氮气气氛中，然后对其进行加热，逐渐升高温度使其分解，分解过程中的热重曲线如图所示。下列说法错误的是(　　 )
A．a点对应的物质中，氧元素的质量分数约为52.3%B．c点对应的固体物质只有CuSO4C．将c→d产生的气体全部通入BaCl2溶液中，无沉淀产生D．d→e的过程中，生成的某种物质可使带火星的小木条复燃
2．(2022·全国乙卷，11)化合物(YW4X5Z8·4W2Z)可用于电讯器材、高级玻璃的制造。W、X、Y、Z为短周期元素，原子序数依次增加，且加和为21。YZ2分子的总电子数为奇数，常温下为气体。该化合物的热重曲线如图所示，在200 ℃以下热分解时无刺激性气体逸出。下列叙述正确的是(　　 )
A．W、X、Y、Z的单质常温下均为气体B．最高价氧化物的水化物的酸性：Y”或“Si，则Si—Cl极性比C—Cl大，极性大易发生水解(取代)反应，a项正确：Si的原子半径大，Si—Cl易断裂，b项正确、c项错误；Si位于第三周期，含有3d轨道，形成化学键的“机会”更多，d项正确。
1．合金的两个特点：熔点较低，硬度较大。2．金属的制法(1)电解法(K、Ca、Na、Mg、Al等活泼金属)。(2)热还原法(Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等较活泼金属)。(3)热分解法(Hg、Ag等不活泼金属)。
4．必记的与铝有关的两个化学方程式(1)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑(2)Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O5．镁的两种重要化合物
6.镁及其化合物的难点释疑(1)Mg在空气中燃烧得到的固体物质主要为MgO和少量Mg3N2及C的混合物。(2)Mg(OH)2为难溶于水的白色沉淀，故常用NaOH溶液检验Mg2＋的存在。(3)由于Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的小，故水垢的主要成分中含有Mg(OH)2，而非MgCO3。