高中化学人教版 (2019)必修 第一册第二节 金属材料优质学案设计

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第一册第二节 金属材料优质学案设计，文件包含第21讲33金属材料教师版-2024年高中化学同步精品讲义必修一docx、第21讲33金属材料学生版-2024年高中化学同步精品讲义必修一docx等2份学案配套教学资源，其中学案共28页， 欢迎下载使用。

02
预习导学
自主梳理
一、合金和铁合金
1．合金
（1）组成：合金是指由两种或两种以上的_______(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。
（2）特性及原因
①硬度：合金的硬度一般比其成分金属的硬度_____。
②熔点：合金的熔点一般比其成分金属的熔点_____。
（3）原因：
纯金属内所有原子的大小和形状相同，原子排列十分规整；加入或大或小的其他元素的原子后，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对________变得困难，导致合金的硬度变大。
2．铁合金
（1）铁和碳形成的合金，因含碳量不同分为_______(含碳量为2%～4.3%)和_____(含碳量为0.03%～2%)。钢是用量最大、用途最广的合金。
（2）不锈钢是最常见的一种合金钢，合金元素主要是_____和_____，在大气中比较稳定，不易生锈，抗腐蚀能力强。
二、铝和铝合金
1．铝合金
铝合金是目前用途广泛的合金之一，硬铝是在铝中添加了一定比例的Cu、Mg、Mn、Si，它的密度_____，强度_____，具有较强抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。
2．铝、氧化铝与氢氧化铝
铝、氧化铝与稀盐酸的反应
铝、氧化铝与NaOH溶液的反应
铝盐与强碱、弱碱的反应
（1）铝是地壳中含量最多的金属元素，常温下就能与空气中的__________发生反应，表面生成一层致密的__________薄膜，保护内部金属。其化学方程式为：________________________。
（2）两性氧化物
既能与_____反应生成盐和水，又能与_____反应生成盐和水的氧化物，如Al2O3等，其与强酸、强碱反应的离子方程式为：Al2O3＋6H＋＝2Al3＋＋3H2O、______________________________。
（3）氢氧化铝
实验室用铝盐溶液与氨水反应制备氢氧化铝，反应的离子方程式为______________________________。
三、新型合金
1．储氢合金：一类能够大量吸收H2，并与H2结合成____________的材料。如Ti－Fe合金、La－Ni合金等，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：________、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。
一、1．金属 大 低 滑动 2．生铁 钢 铬 镍
二、1小 高 2．（1）氧气 氧化铝 4Al＋3O2＝2Al2O3 （2）酸 碱 Al2O3＋2OH－＝2AlOeq \\al(－,2)＋H2O （3）Al3＋＋3NH3·H2O＝Al(OH)3↓＋3NHeq \\al(＋,4)
三、1．金属氢化物 2．钛合金
预习检测
1．（2022年辽宁辽阳高一月考）下列材料不属于合金的是
A．铸造下水井盖的生铁B．储氢用的La－Ni合金
C．可用于机器人“皮肤”的橡胶D．可用于军用车辆的超级钢
【答案】C
【解析】A项，生铁是Fe和C的合金，不符合题意；B项，储氢用的La－Ni是La和Ni的合金，不符合题意；C项，橡胶不是合金，符合题意；D项，超级钢是铁合金，不符合题意。
2．（2023年北京市西城区期末）合金的应用促进了人类社会的发展。下列不属于合金的是
【答案】D
【解析】青铜属于铜锡合金，不锈钢属于铁碳合金，则青铜面具、铝合金滑雪杖和不锈钢锅均属于合金，塑料管材属于有机合成高分子材料，不属于合金，故选D项。
3．（2023年天津市河北区期末）下列物质属于两性氧化物的是
A．H2OB．CO2C．Al2O3D．Fe2O3
【答案】C
【解析】两性氧化物是能与酸和碱反应，均生成盐和水的氧化物。
A项，H2O不是两性氧化物，错误；B项，CO2可以与碱反应生成盐和水，是酸性氧化物，错误；C项，Al2O3能与酸和碱反应，均生成盐和水，属于两性氧化物，正确；D项，Fe2O3可以与酸反应生成盐和水，是碱性氧化物，错误。
4．（2023年北京市延庆区期末）下列关于金属铝的描述中，不正确的是
A．有银白色金属光泽B．具有较强的还原性
C．硬度高于硬铝D．常温下能与空气中的氧气反应
【答案】C
【解析】A项，金属铝也具有金属的通性，故金属铝有银白色金属光泽，正确；B项，金属铝最外层有3个电子，容易失去电子，故具有较强的还原性，正确；C项，硬铝是合金，一般合金的硬度都大于纯金属，故硬铝硬度高于铝，错误；D项，铝单质非常活泼，在常温下能与空气中的氧气反应生成氧化铝，正确。
5．（2023年北京市通州区期末）我国铝材工业水平处于世界领先行列。下列说法中，不正确的是
A．常温下，铝制品耐腐蚀是因为铝不活泼
B．铝制餐具不宜长时间盛放酸性食物
C．铝合金密度小、强度高，广泛应用于航空领域
D．工业上可以用盐酸去除铝表面的氧化膜
【答案】A
【解析】A项，常温下，铝表面容易与氧气形成一层致密的氧化物薄膜，保护铝不被腐蚀，错误；B项，铝及其表面的氧化膜氧化铝均能与酸发生反应，所以铝制餐具不宜长时间盛放酸性食物，正确；C项，铝合金密度小、强度高，具有较强的抗腐蚀能力，广泛应用于航空领域，正确；D项，铝表面的氧化膜成分为氧化铝，氧化铝可与盐酸反应生成可溶性的氯化铝与水，正确。
6．（2022年江苏省南通市通州区期末）我国自主研制的C919大型客机即将商业飞行。飞机外壳大量使用铝锂合金，主要是因为铝锂合金
A．具有良好的导电性B．熔点比纯铝低
C．能与强酸、强碱反应D．密度小、机械强度高
【答案】D
【解析】机外壳大量使用铝锂合金，因为铝锂合金密度小、机械强度高，与导电性、熔点、与酸碱反应无关，故选D项。
►环节一 铁合金 铝合金 新型合金
情境材料
合金的应用
狗头兽首铜像
高铁车厢铝合金
潜水器外壳(钛、铝等)
速滑冰刀(不锈钢)
储氢合金
如2020年11月24日4时30分，我国在中国文昌航天发射场，用长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程“嫦娥五号”探测器，开启我国首次地外天体采样返回之旅。“嫦娥五号”中使用了大量合金。
问题探究
1．下列有关金属或合金的说法中不正确的是
A．生铁属于合金
B．一般合金的熔点比各成分金属的低
C．合金的化学性质与其成分金属的化学性质不同
D．改变原料的配比、生成合金的条件，可以得到具有不同性能的合金
2．高铁车厢大部分采用铝合金材料制造，这是因为铝合金
A．质地轻，强度大，抗腐蚀能力比较强
B．具有比较活泼的化学性质
C．各种成分在自然界中含量丰富，容易获取
D．比纯铝熔点高，耐高温
3．2022年世界冬奥会和冬残奥会在北京和张家口举行，其中短道速滑项目队员所穿的速滑冰刀可用不锈钢制成。下列叙述错误的是
A．不锈钢是最常见的一种合金钢
B．不锈钢中常添加镍(Ni)和铬(Cr)元素，从而使其具有特殊性能
C．不锈钢中只含有金属元素，不含有非金属元素
D．不锈钢是通过增加原子层之间的相对滑动难度，导致合金的硬度变大
1．C 【解析】A项，生铁由铁和碳等元素组成，属于合金，正确；B项，形成合金后，结构发生了改变，一般合金的熔点比各成分金属的低，正确；C项，合金的化学性质与其成分金属的化学性质相同，错误；D项，改变原料的配比、生成合金的条件，组成合金的成分、结构不同，对合金的性质产生不同的影响，可以得到具有不同性能的合金，正确。
2．A 【解析】高铁车厢要求质量轻，强度大、抗腐蚀能力强等优点，铝合金符合，所以选A项。
3．C 【解析】A项，不锈钢属于合金，是铁、铬、镍熔合而成具有金属特性的合金，正确；B项，不锈钢中常添加镍(Ni)和铬(Cr)元素，使其具有抗腐蚀的性能，正确；C项，钢是铁和碳的合金，不锈钢中含有金属元素，还含有非金属元素碳，错误；D项，合金的硬度大于纯金属的硬度，不锈钢是通过增加原子层之间的相对滑动难度，导致合金的硬度变大，正确。
要点归纳
一、合金
1．概念
由两种或两种以上的金属（或金属和非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。
2．特性
3．结构
纯金属内原子的排列十分规整合金内原子层之间的相对滑动变得困难
合金的形成改变了金属的内部结构，使合金的性能和纯金属有很大的差异。
4．合金中的“四最”
（1）使用“最早”的合金是青铜；
（2）用量“最大”、用途“最广”的合金是钢；
（3）航空、航天“最理想”的材料是铝合金；
（4）未来能源“最前沿”的材料是储氢合金。
并非所有的金属都能形成合金，两种金属形成合金，其前提是两种金属在同一温度范围内都能熔化，若一种金属的熔点高于另一金属的沸点，则二者不能形成合金。
二、三大合金
1．铁合金
（1）分类
（2）钢

2．铝合金
3．新型合金
典例精讲
【例1】（2023年广东省东莞市期末）2022年5月18日，“大唐宝藏——法门寺地宫文物精粹特展”在东莞市博物馆拉开帷幕。下列大唐宝藏主要由合金材料制成的是
【答案】C
【解析】A项，八棱净水秘色瓷瓶，主要成分是硅酸盐，不是合金，错误；B项，素面淡黄琉璃茶盏，主要成分是硅酸盐，不是合金，错误；C项，由“鎏金”可知，鎏金铜浮屠是铜合金制品，正确；D项，汉白玉就是纯白色的大理石，主要成分是CaCO3，不是合金，错误。
【例2】（2023年河南省洛阳市期末）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项，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，错误；B项，在我国使用最早的合金是青铜，错误；C项，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，错误；D项，稀土金属可用于生产合金，如Nd－Fe合金、稀土铝合金，正确。
►环节二 铝、氧化铝和氢氧化铝
情境材料
铝的冶炼
资料
铝土矿：主要成分Al2O3，含有的杂质为Fe2O3、SiO2。
铝土矿中加入NaOH溶液，SiO2完全形成硅铝酸钠沉淀(Na2O·3Al2O3·5SiO2·5H2O)。
工业上从铝土矿中提取出纯净的氧化铝并电解氧化铝制铝的生产流程如下图：
问题探究
1．铝土矿与NaOH溶液反应生成NaAlO2的化学方程式为____________________________________。
2．氢氧化铝生成氧化铝的化学方程式为_______________________________。
3．氧化铝通电得到铝和氧气，其反应的化学方程式为_______________________________。
1．Al2O3＋2NaOH＝2NaAlO2＋2H2O
2．2Al(OH)3eq \(====,\s\up6(Δ))Al2O3＋3H2O
3．2Al2O3eq \(=====,\s\up7(通电))4Al＋3O2↑
要点归纳
三、铝、氧化铝和氢氧化铝
1．铝
1．在常温下形成致密保护膜的金属，如铝、镁等金属。铁在高温下形成致密保护膜，俗称“烤蓝”，铁或铝遇到浓H2SO4或浓HNO3时，迅速反应生成致密氧化膜，称为钝化。
2．铝与氢氧化钠溶液反应的实质是铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再与NaOH反应生成H2O和NaAlO2，反应中铝做还原剂，水做氧化剂，NaOH无电子得失。
用双线桥法和单线桥法分别表示

2．氧化铝
3．氢氧化铝
典例精讲
【例3】）（2023年湖北省武汉市江岸区期末节选）若加入铝粉能放出氢气的溶液中分别加入下列各组离子，可能共存的是
A．NHeq \\al(＋,4)、NO3－、CO32－、Na＋B．Na＋、Ba2＋、Mg2＋、HCO3－
C．SO42－、Mg2＋、K＋、Cl－D．Fe2＋、K＋、AlO2－、NO3－
【答案】C
【解析】若加入铝粉能放出氢气的溶液为酸性或碱性溶液。
A项，NHeq \\al(＋,4)在碱性条件下不能存在，CO32－在酸性条件下不能存在，不符合题意；B项，HCO3－在酸性或碱性条件下都不能存在，不符合题意；C项，Mg2＋在碱性条件下不能共存，但在酸性条件下可以大量共存，符合题意；D项，Fe2＋在碱性条件下不能共存，AlO2－在酸性条件下不能共存，符合题意。
【例4】（2023年天津市河北区期末）相同质量的两份铝，分别放入足量的盐酸和氢氧化钠溶液中，放出的氢气在同温同压下体积之比为
A．1∶1B．1∶2C．1∶3D．2∶1
【答案】A
【解析】由反应2Al＋2NaOH＋2H2O＝2NaAlO2＋3H2↑和2Al＋6HCl＝2/AlCl3＋3H2↑知，相同质量的铝即铝的物质的量相同，所以与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应放出的氢气物质的量相同，则在同温同压下体积相同，即1∶1；故选A项。
【例5】（2023年北京市西城区期末）利用废铝箔(主要成分为Al，含少量Mg、Fe等)制明矾[KAl(SO4)2·12H2O]的一种工艺流程如下：
铝箔甲溶液Al(OH)3乙溶液明矾
下列说法中，不正确的是
A．①中加NaOH溶液，发生反应的离子方程式是2Al＋2OH－＋2H2O＝2AlO2－＋3H2↑
B．操作a是过滤
C．乙溶液中含有的离子是Al3＋、SO42－
D．由④可推测，室温下明矾的溶解度小于Al2(SO4)3和K2SO4的溶解度
【答案】C
【解析】Al有两性，能与NaOH溶液反应生成NaAlO2溶于水，而Mg、Fe不反应，以单质固体形式除去，则操作a是过滤，再加稀硫酸调节pH析出Al(OH)3沉淀，过滤固体，继续向纯固体中加入过量稀硫酸得到Al2(SO4)3和硫酸的混合溶液，最后加饱和K2SO4溶液结晶得到溶解度更小的明矾。
A项，Al能与强碱反应，离子方程式是2Al＋2OH－＋2H2O＝2AlO2－＋3H2↑，正确；B项，Mg、Fe不与NaOH反应，则操作a是过滤，以除去难溶于NaOH溶液的杂质，正确；C项，乙溶液中含有的离子是H＋、Al3＋、SO42－，错误；D项，④是根据溶解度差异来制取明矾，即室温下明矾的溶解度小于Al2(SO4)3和K2SO4的溶解度，正确。
04
课堂总结
铝及其化合物转化关系

0503
强化训练
1．（2023年北京市通州区期末）中华文明源远流长，在世界文明中独树一帜，汉字居功至伟。随着时代发展，汉字被不断赋予新的文化内涵，其载体也发生相应变化。下列汉字载体主要由合金材料制成的是
【答案】B
【解析】A项，兽骨，甲骨文的契刻载体之一，主要是牛的肩胛骨，一小部分是羊、猪、鹿的肩胛骨，还有极少部分的牛肋骨，其主要成分是碳酸钙和其它钙盐，不符合题意；B项，青铜器是红铜与其他化学元素锡、铅等的合金，属于合金材料，符合题意；C项，竹片的主要成分是纤维素，不符合题意；D项，纸张的主要成分是纤维素，不符合题意。
2．（2023年天津市河北区期末）合金具有许多优良的性能．下列物质属于合金的是
A．氧化铜B．生铁C．汞D．钠
【答案】B
【解析】A项，氧化铜是纯净物，不属于合金，错误；B项，生铁是铁和碳的合金，正确；C项，汞是金属单质，属于纯净物，不属于合金，错误；D项，钠是金属单质，属于纯净物，不属于合金，错误。
3．（2023年广东省茂名市电白区期末）铝合金大量用于飞机制造，是因为
A．Al的活泼性弱B．Al的还原性弱
C．Al合金密度小，强度大D．常温下Al不与O2反应
【答案】C
【解析】由于铝合金具有密度小，强度大等优异性质，可大量用于飞机制造，故选C项。
4．（2023年湖北省襄阳市期末）向Al2(SO4)3溶液中投入一小块金属钠(如图所示)，反应完全后，过滤并洗涤，所得沉淀干燥后在空气中完全灼烧。下列说法正确的是
A．所得沉淀为Al
B．Al2(SO4)3溶液可以导电，故Al2(SO4)3溶液是电解质
C．可以用手代替镊子直接取用金属钠进行该实验操作
D．灼烧后所得产物既能与稀的强酸溶液反应，也能与稀的强碱溶液反应
【答案】D
【解析】少量钠和水生成氢氧化钠和氢气，氢氧化钠和过量硫酸铝生成氢氧化铝沉淀。
A项，由分析可知，所得沉淀为氢氧化铝，错误；B项，电解质是溶于水或在熔融状态下能够导电的化合物；溶液或熔融电解质导电的原因是存在自由移动的离子，Al2(SO4)3溶液是混合物，不是电解质，错误；C项，金属钠化学性质活泼，不能用手触摸，错误；D项，灼烧后所得产物为氢氧化铝分解生成的氧化铝，氧化铝既能与稀的强酸溶液反应，也能与稀的强碱溶液反应，正确。
5．（2023年甘肃省庆阳市期末）镁铝合金质优体轻，又不易锈蚀，大量用于航空工业、造船工业、日用化工等领域。下列关于镁铝合金性质的叙述中，不正确的是
A．此合金熔点比镁和铝的熔点都低
B．此合金能全部溶解于足量稀盐酸中
C．此合金能全部溶解于足量氢氧化钠溶液中
D．此合金的硬度比镁和铝的硬度都大
【答案】C
【解析】根据合金是指一种或几种金属或金属与非金属加热熔合而成的具有金属特性的物质。合金的硬度比组成它的纯金属的硬度大，合金的熔点比组成它的纯金属的熔点低，结合金属的化学性质，进行分析判断。
A项，合金的熔点比各成分金属的低，正确；B项，此合金的主要成分是镁和铝，均能与稀盐酸反应，能全部溶解于稀盐酸中，正确；C项，此合金属于镁和铝的混合物，铝能与氢氧化钠反应，但镁不能与氢氧化钠反应，此合金不能全部溶解于氢氧化钠溶液中，错误；D项，根据合金的特点：合金的硬度比组成它的纯金属的硬度大，可知此合金的硬度比镁和铝的硬度都大，正确。
6．（2023年北京市延庆区期末）取等质量的镁粉和铝粉分别放入过量的盐酸和氢氧化钠溶液中，充分反应后产生相同状况下氢气的体积
A．镁粉多B．铝粉多C．一样多D．无法判断
【答案】B
【解析】根据题意得到关系式Mg～H2，2Al～3H2，等质量的镁粉和铝粉，设质量为m g，则产生氢气物质的量分别为 EQ \f(m,24) ml、 EQ \f(3,2)× EQ \f(m,27) ml= EQ \f(m,18) ml，则铝反应放出的氢气多，故B项符合题意。
7．（2023年天津市河北区期末）下列说法中，正确的是
A．常温下，铝不与氧气反应
B．铝是地壳中含量最多的元素
C．氧化铝与水反应可制得氢氧化铝
D．在AlCl3溶液中加入过量的氨水可制得Al(OH)3沉淀
【答案】D
【解析】A项，常温下铝与氧气反应生成氧化铝，错误；B项，铝是地壳中含量最多的金属元素，错误；C项，氧化铝与水不反应，错误；D项，弱碱不能溶解氢氧化铝，正确。
8．（2023年湖北省襄阳市期末）向一铝质易拉罐中充满CO2，然后往罐中注入足量的NaOH浓溶液，立即用胶布封严罐口。一会儿听到罐内发出“咔、咔”的响声，且易拉罐变瘪；再过一会儿又鼓起来恢复原样。下列说法正确的是
A．易拉罐先变瘪原因为CO2与NaOH溶液反应生成了NaHCO3
B．CO2属于酸性氧化物且其相对分子质量为44
C．再过一会儿又鼓起来的原因是生成的NaHCO3分解重新生成了CO2
D．上述反应中，每消耗0.2 ml NaOH，同时消耗CO2体积为2.24 L
【答案】B
【解析】铝质易拉罐中充满CO2，然后往罐中注入足量的NaOH浓溶液，立即用胶布封严罐口，氢氧化钠吸收二氧化碳，气体减小、压强减小，易拉罐变瘪；氢氧化钠和铝反应生成偏铝酸钠和氢气，气体增多、压强变大，易拉罐又鼓起来。
A项，氢氧化钠过量，易拉罐先变瘪的原因为CO2与NaOH溶液反应生成了Na2CO3，错误；B项，CO2与碱生成盐和水属于酸性氧化物，且其相对分子质量为44，正确；C项，再过一会儿又鼓起来的原因是氢氧化钠和铝反应生成偏铝酸钠和氢气，错误；D项，没有标况，不能计算消耗二氧化碳的体积，错误。
9．（2023年江苏省南通市如皋市期末）某废液中主要含有MgSO4、Al2(SO4)3和CuSO4三种溶质，为分离三种金属元素，现进行如下流程所示的实验：
下列说法正确的是
A．滤渣1中含和Al
B．滤渣1能完全溶解于稀硫酸中
C．滤液2中的溶质为Al2(SO4)3和(NH4)2SO4
D．反应3的离子方程式为Al(OH)3＋OH－＝AlO2－＋2H2O
【答案】D
【解析】含有MgSO4、Al2(SO4)3和CuSO4三种溶质的废液中加入过量Al粉，置换出铜单质，过滤除去铜单质和过量的铝单质，滤液中加入过量氨水，使MgSO4、Al2(SO4)3生成氢氧化镁沉淀和氢氧化铝沉淀，加入过量氢氧化钠溶液，氢氧化铝生成偏铝酸钠溶液，过滤得到氢氧化镁沉淀。
A项，根据分析可知，滤渣1中含有Cu和Al，错误；B项，滤渣1中的Cu不溶于稀硫酸，错误；C项，滤液2中不含有Al2(SO4)3，错误；D项，反应3为氢氧化铝和氢氧化钠溶液生成偏铝酸钠和水，故离子方程式为Al(OH)3＋OH－＝AlO2－＋2H2O，正确。
10．（2023年江苏省南京市期末）工业上以铝土矿(主要成分为Al2O3，含少量Fe2O3、FeO、SiO2等杂质)为主要原料制备氧化铝，流程如下。
（1）酸浸：用H2SO4溶液浸取铝土矿中的铝元素和铁元素，H2SO4溶液的用量不宜过量太多，其原因是________________________________________________________________。
（2）氧化：用H2O2溶液将Fe2＋氧化为Fe3＋，反应的离子方程式为____________________________。
（3）沉淀：用Na2CO3溶液调节pH，将Al3＋、Fe3＋转化为沉淀。溶液终点pH对铝、铁沉淀率的影响如图所示。
①为获得较高的铝、铁沉淀率，应控制溶液pH为_______。
②检验Fe3＋沉淀完全的操作为_____________________________________________________________。
（4）碱溶：用NaOH溶液溶解沉淀，分离出Fe(OH)3．下列措施中能提高单位时间内铝元素浸出率的有_______(填序号)。
A．适当增大NaOH溶液浓度 B．适当加快搅拌速率 C．适当降低温度
（5）碳分：向“碱溶”后的溶液中通入足量CO2气体，生成Al(OH)3沉淀和NaHCO3，该反应的离子方程式为_______________________________________。
【答案】（1）防止增大后续步骤中Na2CO3和NaOH溶液的消耗，造成浪费 （2）2Fe2＋＋H2O2＋2H＋＝2Fe3＋＋2H2O （3）①5.0左右 ②静置，取上层清液于一试管，向其中滴加几滴KSCN溶液，若溶液不变红，则说明Fe3＋沉淀完全 （4）AB （5）AlO2－＋CO2＋2H2O＝Al(OH)3↓＋HCO3－
【解析】由题干工艺流程图可知，向铝土矿中加入硫酸，将Al2O3、Fe2O3、FeO分别转化为Al3＋、Fe3＋和Fe2＋，过滤出SiO2，向滤液中加入H2O2溶液将Fe2＋转化为Fe3＋，便以沉淀步骤中转化为Al(OH)3和Fe(OH)3沉淀，过滤后得到沉淀，向沉淀中加入NaOH溶液，将Al(OH)3沉淀溶解转化为NaAlO2溶液，过滤得到Fe(OH)3，向NaAlO2溶液中通入过量的CO2，生成Al(OH)3沉淀和NaHCO3溶液，过滤洗涤沉淀，并进行灼烧得到Al2O3，据此分析解题。
（1）由于后续步骤中加入的Na2CO3和NaOH均能与H2SO4反应，故若“酸浸”步骤中H2SO4溶液的用量过量太多，则将增大后续步骤中Na2CO3和NaOH溶液的消耗，造成浪费，故答案为：防止增大后续步骤中Na2CO3和NaOH溶液的消耗，造成浪费；（2）由题干流程图信息可知，在酸性环境中用H2O2溶液将Fe2＋氧化为Fe3＋，该反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋＝2Fe3＋＋2H2O，故答案为：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋＝2Fe3＋＋2H2O；（3）①由题干图示信息可知，pH＝5.0左右时铝铁的沉淀率均比较高了，接近100%，再提高pH沉淀率增大不显著，且消耗更多的Na2CO3，故为获得较高的铝、铁沉淀率，应控制溶液pH为5.0左右，故答案为：5.0左右；②检验Fe3＋沉淀完全的操作为：静置，取上层清液于一试管，向其中滴加几滴KSCN溶液，若溶液不变红，则说明Fe3＋沉淀完全，故答案为：静置，取上层清液于一试管，向其中滴加几滴KSCN溶液，若溶液不变红，则说明Fe3＋沉淀完全；（4）A项，适当增大NaOH溶液浓度，增大反应物浓度，反应速率加快，能提高单位时间内铝元素浸出率，符合题意；B项，适当加快搅拌速率，以试剂充分接触增大接触面积，反应速率加快，能提高单位时间内铝元素浸出率，符合题意；C项，适当降低温度，反应速率减慢，不能提高单位时间内铝元素浸出率，不合题意；故答案为：AB；（5）向“碱溶”后的溶液中通入足量CO2气体，生成Al(OH)3沉淀和NaHCO3，该反应化学方程式为：NaAlO2＋2H2O＋CO2＝Al(OH)3↓＋NaHCO3，该反应的离子方程式为：AlO2－＋CO2＋2H2O＝Al(OH)3↓＋HCO3－，故答案为：AlO2－＋CO2＋2H2O＝Al(OH)3↓＋HCO3－。1．知道金属材料的常见类型——纯金属及其合金。
2．认识三大合金——铁合金、铝合金及新型合金的组成、性能与应用。
3．会书写铝、氧化铝及氢氧化铝与酸、碱反应的方程式。
实验操作
实验现象
铝片逐渐溶解，有无色气泡冒出，将点燃的木条放在试管口有爆鸣声
化学方程式
Al2O3＋6HCl＝2AlCl3＋3H2O、2Al＋6HCl＝2AlCl3＋3H2↑
离子方程式
Al2O3＋6H＋＝2Al3＋＋3H2O、2Al＋6H＋＝2Al3＋＋3H2↑
实验操作
实验现象
试管①中一开始无气泡产生，一段时间后，铝片溶解，有无色气泡冒出，试管②中铝片溶解，立即产生无色气泡，将点燃的木条放在试管口，都有爆鸣声
化学方程式
Al2O3＋2NaOH＝2NaAlO2＋H2O、2Al＋2NaOH＋2H2O＝2NaAlO2＋3H2↑
离子方程式
Al2O3＋2OH－＝2AlOeq \\al(－,2)＋H2O、2Al＋2OH－＋2H2O＝2AlOeq \\al(－,2)＋3H2↑
氯化铝溶液中滴加氨水产生沉淀，
再加过量氨水沉淀不溶解
氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液产生沉淀，
再加过量氢氧化钠溶液沉淀溶解
A．青铜面具
B．铝合金滑雪杖
C．不锈钢锅
D．塑料管材
制取
向铝中加入少量的Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素等
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
用途
制造炊具、门窗、飞机和宇宙飞船外壳的原料
钛合金
钛合金强度高、耐蚀性好、耐热性高。主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。
储氢合金
是能大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料。如Ti－Fe合金、La－Ni合金。
形状记忆合金
是通过热弹性与马氏体相变及其逆变而具有形状记忆效应的由两种以上金属元素所构成的材料。形状记忆合金是形状记忆材料中形状记忆性能最好的材料。
耐热合金
是在高温使用环境条件下，具有组织稳定和优良力学、物理、化学性能的合金。包括耐热钢、耐热铝合金、耐热钛合金、高温合金、难熔合金等。耐热合金在高温下具有一定拉伸、蠕变、疲劳性能、物理、化学性能和工艺性能。
A．八棱净水秘色瓷瓶
B．素面淡黄琉璃茶盏
C．鎏金铜浮屠
D．汉白玉菩萨像
结构
铝的原子结构示意图为
存在
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存在
物理性质
银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和传热性等，密度较小，质地柔软
化学性质
通性
非金属单质反应
4Al＋3O2eq \(====,\s\up7(点燃))2Al2O3(致密氧化铝薄膜，可保护内部金属)
非氧化性酸反应
2Al＋6H＋＝2Al3＋＋3H2↑
盐反应
2Al＋3Cu2＋＝2Al3＋＋3Cu
水反应
2Al＋6H2Oeq \(====,\s\up6(Δ))2Al(OH)3＋3H2↑
特性
钝化
室温下，铝在浓硫酸、浓硝酸中，表面形成一层致密的氧化物膜，保护内部的金属不再与酸反应
与碱反应
2Al＋2H2O＋2NaOH＝2NaAlO2＋3H2↑
2Al＋2OH－＋2H2O＝2AlOeq \\al(－,2)＋3H2↑
物理性质
白色固体，难溶于水，硬度大，熔点很高，是优良耐火材料
化学性质
与酸反应
Al2O3＋6HCl＝2AlCl3＋3H2O Al2O3＋6H＋＝2Al3＋＋3H2O
与碱反应
Al2O3＋2NaOH＝2NaAlO2＋H2O Al2O3＋2OH－＝2AlO2－ QUOTE AlO2- ＋H2O
用途
制造耐火、耐高温器材、工业冶炼铝、可以制作各种宝石
物理性质
白色胶状不溶于水的固体，有较强的吸附性
化学性质
与酸反应
Al(OH)3＋3HCl＝AlCl3＋3H2O Al(OH)3＋3H＋＝Al3＋＋3H2O
与碱反应
Al(OH)3＋NaOH＝NaAlO2＋2H2O
Al(OH)3＋OH－＝AlO2－＋2H2O
不稳定性
2Al(OH)3eq \(====,\s\up6(Δ))Al2O3＋3H2O
制备
铝盐与足量氨水
Al3＋＋3NH3·H2O＝Al(OH)3↓＋3NHeq \\al(＋,4)
偏铝酸盐与足量CO2
AlO2－ QUOTE AlO2- ＋CO2＋2H2O＝Al(OH)3↓＋HCO3－
用途
氢氧化铝胶体有较强的吸附性，可用于净水；氢氧化铝碱性不强，可以用作胃酸中和剂
汉字载体
选项
A．兽骨
B．青铜器
C．竹片
D．纸张