2024届高考化学一轮复习练习第三章金属及其化合物第13讲金属材料金属冶炼

这是一份2024届高考化学一轮复习练习第三章金属及其化合物第13讲金属材料金属冶炼，共22页。
考点一 镁、铝及其化合物
一、镁
1．物理性质：具有银白色金属光泽的固体，密度、硬度均较小，熔点较低，有良好的导电、传热和延展性。
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：
①
②2Mg＋CO2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) 2MgO＋C
③Mg＋2H2O eq \(=====,\s\up7(△)) Mg(OH)2＋H2↑
④Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
3．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：CaCO3 eq \(=====,\s\up7(高温)) CaO＋CO2↑、CaO＋H2O===Ca(OH)2；
②沉淀Mg2＋：Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2＋Ca2＋；
③制备MgCl2：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O；
④电解MgCl2：MgCl2(熔融) eq \(=====,\s\up7(电解)) Mg＋Cl2↑。
4．用途：生产合金、冶金工业上用作还原剂和脱氧剂。
二、铝及其化合物
1．铝
(1)存在和物理性质
①铝是地壳中含量最多的金属元素。自然界中的铝全部以化合态的形式存在。
②铝是银白色、具有金属光泽的固体，硬度较小，具有良好的导电性、导热性和延展性。
(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：
①
②2Al＋3Cl2 eq \(=====,\s\up7(△)) 2AlCl3
③
④2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ＋3H2↑
⑤2Al＋Fe2O3 eq \(=====,\s\up7(高温)) Al2O3＋2Fe
学生用书第59页
(3)工业制备：化学方程式为
2Al2O3(熔融) eq \(=====,\s\up7(通电),\s\d5(冰晶石)) 4Al＋3O2↑。
(4)用途：纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。
2．氧化铝
3．氢氧化铝
(1)物理性质：白色胶状固体，有较强的吸附性。
(2)电离方程式：
(3)化学性质
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：
①Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O；
②Al(OH)3＋OH－===AlO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ＋2H2O；
③2Al(OH)3 eq \(=====,\s\up7(△)) Al2O3＋3H2O。
(4)制备
①向铝盐溶液中加入NH3·H2O，离子方程式为：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) 。
②向偏铝酸盐溶液中通入足量的CO2，离子方程式为：AlO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 。
③NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合，离子方程式为：3AlO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓。
4．一种重要的复盐——明矾
(1)硫酸铝钾是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的复盐。
(2)明矾的化学式为KAl(SO4)2·12H2O，其净水的原理涉及的离子方程式表示为：Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋，因Al(OH)3胶体微粒吸附杂质形成沉淀而净水。
[正误辨析]
(1)MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂( )
(2)工业上制造镁粉时，可将镁蒸气在N2中冷却( )
(3)铝与少量NaOH溶液反应得到铝盐，与足量NaOH溶液反应生成偏铝酸盐( )
(4)明矾可作净水剂，起到杀菌消毒的作用( )
(5)下列物质的转化在给定条件下能够实现：Al2O3 eq \(――→,\s\up7(NaOH（aq）)) NaAlO2(aq) eq \(――→,\s\up7(CO2)) Al(OH)3( )
(6)铝化学性质较活泼，但铝制品通常具有很强的抗腐蚀性能，是因为铝制品表面被氧气氧化形成一层致密的氧化膜( )
答案： (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)√
一、铝与酸、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
学生用书第60页
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
解析： (1)根据化学方程式：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，得Al与H2的关系式均为2Al～3H2，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：6HCl～3H2、2NaOH～3H2，故当HCl、NaOH物质的量相等时，二者产生H2的体积比为1∶3。
(3)因为铝足量且产生H2的量相等，根据关系式n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1，又因为两溶液体积相等，故物质的量浓度c(HCl)∶c(NaOH)＝n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1。
(4)其反应原理分别为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===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1∶3，而题设条件体积比为1∶2，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。
2Al＋6HCl === 2AlCl3＋3H2↑
6 ml 3 ml
3 ml·L－1×0.1 L 0.15 ml
则Al与NaOH反应生成的H2为0.15 ml×2＝0.3 ml。
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
2×27 g 3 ml
5.4 g 0.3 ml
即投入的铝粉为5.4 g。
答案： (1)1∶1 (2)1∶3 (3)3∶1 (4)A
eq \a\vs4\al(解题指导)
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：
若产生氢气的体积比为 eq \f(1,3) < eq \f(VHCl（H2）,VNaOH（H2）) m2，其可能的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(用化学方程式表示)。
解析： (1)除去海水中不溶性杂质常用的实验操作是过滤。(2)为降低水解程度，从氯化镁溶液中析出MgCl2·6H2O晶体的结晶方法是降温结晶。(3)EDTA标准溶液pH约为5，呈酸性，应选用酸式滴定管，故使用的滴定管是甲。(4)NH3­NH4Cl缓冲溶液的作用是控制溶液的pH为8～11。(5)根据反应Mg2＋＋H2Y2－===MgY2－＋2H＋，可计算样品中MgCl2·6H2O的质量分数。(6)抑制晶体水解，A装置的作用是干燥氯化氢气体。(7)某同学在实验前后测得玻璃管B减重m1 g，干燥管C增重m2 g，m1>m2，其可能的原因是MgCl2·6H2O eq \(=====,\s\up7(△)) MgO＋2HCl＋5H2O(或MgCl2·6H2O eq \(=====,\s\up7(△)) Mg(OH)Cl＋HCl＋5H2O或MgCl2·6H2O eq \(=====,\s\up7(△)) Mg(OH)2＋2HCl＋4H2O)。
答案： (1)过滤 (2)降温结晶 (3)甲 (4)控制溶液的pH为8～11 (5) eq \f(4.06×10－3 V,a) ×100% (6)干燥氯化氢气体 (7)MgCl2·6H2O eq \(=====,\s\up7(△)) MgO＋2HCl＋5H2O(或MgCl2·6H2O eq \(=====,\s\up7(△)) Mg(OH)Cl＋HCl＋5H2O或MgCl2·6H2O eq \(=====,\s\up7(△)) Mg(OH)2＋2HCl＋4H2O)
学生用书第64页名称
氧化铜
氧化亚铜
颜色
黑色
砖红色
与酸反应(H＋)
CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O
Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O
与H2反应
CuO＋H2 eq \(=====,\s\up7(△)) Cu＋H2O
Cu2O＋H2 eq \(=====,\s\up7(△)) 2Cu＋H2O
转化关系
4CuO eq \(=====,\s\up7(高温)) 2Cu2O＋O2↑
选项
金属
存在形式
冶炼方法
A
金
游离态
金子比沙子密度大，利用水洗法直接分离
B
银
化合态
银的金属性弱，用加热Ag2O的方法冶炼
C
铁
化合态
铝的金属性比铁强，可用铝热法炼铁
D
钠
化合态
钠的金属性强，一般还原剂很难将其还原出来，所以用电解饱和NaCl溶液的方法冶炼
汉字载体
选项
A.兽骨
B.青铜器
C.纸张
D.液晶
显示屏