还剩23页未读，
继续阅读
2022届高考化学（人教版）一轮总复习学案：第8讲 用途广泛的金属材料和开发利用金属矿物 Word版含解析
展开
这是一份2022届高考化学（人教版）一轮总复习学案：第8讲 用途广泛的金属材料和开发利用金属矿物 Word版含解析，共26页。
www.ks5u.com
第8讲 用途广泛的金属材料和开发利用金属矿物
高考备考导航
考试要求：1.了解合金的概念及其重要应用。2.了解Cu及其重要化合物的性质及制备方法。3.能说明常见金属元素及其化合物的应用(如金属冶炼等)对社会发展的价值、对环境的影响。了解常见金属的活动性顺序和常见金属的冶炼方法。4.了解铝、氧化铝、氢氧化铝的主要性质及其应用。
名师点拨：高考对本节内容的考查以金属及其化合物的性质、合金的性质、金属的冶炼、提纯以及在日常生活、生产中的应用为主。以金属及其化合物化工生产为背景的工艺流程题和综合实验题是考查的热点。
考点一 合金及金属材料、铜及其化合物
核心知识梳理
1．合金
2．常见金属材料
(1)分类。
(2)常见合金材料。
②铜合金
③铝合金：密度_小__，强度高，塑性好、易于加工。应用于建筑业、容器包装业、交通运输业等。
3．铜的性质
(1)物理性质：铜是_紫红__色金属，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_2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3__
②_2Cu＋SCu2S__
4．铜的重要化合物
(1)氢氧化铜——_蓝__色难溶物，是一种弱碱。
(2)铜盐。
①Cu2(OH)2CO3。
Cu2(OH)2CO3的名称为_碱式碳酸铜__，是铜绿、孔雀石的主要成分，受热分解可生成黑色的氧化铜，化学方程式：
_Cu2(OH)2CO32CuO＋CO2↑＋H2O__，可溶于稀硫酸，离子方程式：_Cu2(OH)2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O__。
②CuSO4。
_蓝__色的硫酸铜晶体受热分解为白色的硫酸铜粉末，化学方程式为_CuSO4·5H2OCuSO4＋5H2O__。
③铜盐的毒性。
铜盐溶液有毒，主要是因为铜离子能与蛋白质作用，使蛋白质变性失去_生理活性__，因此人们利用这一性质用胆矾、熟石灰、水配成了波尔多液，用来杀灭植物的病毒。
特别提醒
(1)通常利用反应2Cu＋O22CuO除去混合气体中的少量O2。
(2)铜为变价金属，与Cl2反应生成CuCl2，与S反应生成Cu2S，由此可知氧化性：Cl2>S。
(3)Cu与稀硫酸不反应，但在通入O2的条件下，Cu可在稀硫酸中逐渐溶解：2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O。
(4)无水CuSO4只能作为检验水的试剂，不能作为水蒸气的吸收试剂而用于除杂。
5．铜的冶炼
(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)：
2CuFeS2＋4O2Cu2S＋3SO2＋2FeO(炉渣)
2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2
2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑
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，铜在阳极上失电子变为Cu2＋，用纯铜棒作阴极，Cu2＋在阴极上得电子生成铜。
6．废铜综合利用常见化工流程
基础小题自测
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)任何金属都能形成合金。( × )
(2)钢与纯铁比较，钢不易生锈。( × )
(3)不锈钢、硬铝都是合金，青铜是铜单质，不属于合金。( × )
(4)高温铝易被氧化，铝合金应在熔剂层覆盖下熔炼。( √ )
(5)利用反应Cu2S＋O22Cu＋SO2制取粗铜，反应中被氧化的元素是Cu。( × )
(6)CuSO4变成CuSO4·5H2O是物理变化。( × )
(7)将铁片和铜片用导线连接后置于稀H2SO4中，铜片上有气泡产生，说明铜比铁活泼。( × )
(8)铜比铝先获得成功冶炼的原因是铜矿较易被还原，铝矿很难被还原。( √ )
(9)利用无水硫酸铜遇水变成蓝色这一性质，来检验水的存在。( √ )
(10)CuCO3是铜锈的主要成分，可用盐酸除去铜锈。( × )
(11)Cu2(OH)2CO3是铜锈的主要成分，在干燥的空气中不易生成。( √ )
(12)过量的铜与浓硝酸反应一定没有一氧化氮生成。( × )
(13)将铁片置于CuSO4溶液中，铁片上有红色物质析出，说明铁比铜活泼。( √ )
(14)将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，得到无水CuCl2固体。( × )
[提示] CuCl2水解，加热蒸干得到Cu(OH)2，灼烧后得到CuO。
(15)将铜丝在空气中加热至红热后迅速伸入装有乙醇的试管中，可闻到刺激性气味。( √ )
[提示] 铜丝在空气中加热生成CuO，CuO与乙醇生成有刺激性气味的乙醛。
(16)将铜丝插入浓硫酸加热，反应后把水加入反应器中，观察硫酸铜溶液的颜色。( × )
(17)将铜粉加入1.0 mol·L－1 Fe2(SO4)3溶液中，现象是溶液变蓝，有黑色固体出现。( × )
2．某研究小组用废铜粉制取胆矾，设计了如下几个实验方案：
(1)CuCuSO4硫酸铜溶液CuSO4·5H2O。
(2)CuCuO硫酸铜溶液CuSO4·5H2O。
(3)硫酸铜溶液CuSO4·5H2O。
对三个方案进行评价，你认为最好的是哪个方案？
[提示] 方案(1)：产生污染性气体，且消耗硫酸较多。方案(2)：消耗能量较多，且步骤复杂。方案(3)：不产生污染性气体，原料利用率高，节约能源。因而方案(3)更经济合理。
3．深度思考：
(1)下表中是四种金属的熔、沸点数据：
金属
Na
Al
Cu
Fe
熔点/℃
97.81
660
1 038
1 535
沸点/℃
883
2 467
2 567
2 750
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。
(2)黄铜和金的颜色均为黄色，如何鉴别？
(3)波尔多液是一种杀菌剂，它是由CuSO4、生石灰和水按一定比例配制而成的天蓝色胶状悬浊液，其杀菌的可能原因是什么？
(4)由铜屑制备硫酸铜时，一般不用铜与浓硫酸反应，而是将热空气通入铜和稀硫酸的混合物中，为什么？
[提示] (1)①Na—Cu，Na—Fe
②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)①测密度 ②是否溶于稀硝酸 ③测硬度
(3)CuSO4是重金属盐，能使蛋白质变性。
(4)铜与浓硫酸反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，化学方程式为Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O；将热空气通入到铜和稀硫酸的混合物中发生反应2Cu＋O22CuO，CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O。(或2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O)两种方法相比较，前一种方法会产生有毒的SO2气体，且制取相同质量的硫酸铜，消耗的硫酸较多，故制备硫酸铜时，一般采用第二种方法。
考点突破提升
微考点1 合金及金属材料
典例1 (2021·广西南宁模拟)已知Cu、Ag都能溶解在硝酸中，某同学设计如下实验测量m g铜银合金样品中铜的质量分数。
下列说法中正确的是( D )
A．被还原的硝酸为 mol
B．操作Ⅰ所用到的玻璃仪器是烧杯、蒸发皿、玻璃棒
C．操作Ⅱ为蒸发
D．铜的质量分数为×100%
[解析] 用排水法收集气体，NO2能与水反应生成NO，故不能判断金属与硝酸反应生成的是NO还是NO2或NO与NO2的混合气体，则被还原的硝酸不一定为 mol，故A项错误；操作Ⅰ为过滤，过滤操作用到的主要玻璃仪器为烧杯、漏斗、玻璃棒，不需要蒸发皿，故B项错误；由流程图可知，溶液中加入氯化钠，将银离子转化为氯化银沉淀，通过测定氯化银沉淀的质量，计算银的质量，进而计算铜的含量，操作Ⅱ是在过滤之后，烘干之前，由于过滤后的氯化银附着一些离子，应洗涤干净，防止影响氯化银的质量测定，所以操作Ⅱ应为洗涤，故C项错误；氯化银的质量为ω g，所以合金中银的质量为ω g×＝ g，所以合金中铜的质量分数为×100%＝×100%，故D项正确。
〔对点集训1〕(2021·山东滨州高三检测)某铝合金中含有元素镁、铜、硅，为了测定该合金中铝的含量，设计了如下实验，请回答有关问题：
(1)称取样品a g，称量时应该使用的主要仪器的名称是_托盘天平__。
(2)将样品溶解于足量的稀盐酸中，过滤并洗涤。滤液中主要含有_MgCl2、AlCl3、HCl__，滤渣中含有_Cu、Si__，溶解、过滤用到的玻璃仪器是_烧杯、玻璃棒、普通漏斗__。
(3)滤液中加过量氢氧化钠溶液、过滤。有关反应的离子方程式是_Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓、Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O__。
(4)步骤(3)的滤液中通入足量二氧化碳气体，过滤。有关反应的离子方程式是_AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO__。
(5)步骤(4)过滤后的滤渣用蒸馏水洗涤数次，烘干并灼烧至恒重，冷却后称量，其质量为b g。有关反应的化学方程式是_2Al(OH)3Al2O3＋3H2O__。原样品中铝的质量分数是_×100%__。
(6)若步骤(3)中加入氢氧化钠的量不足，则实验结果_偏低__(填“偏高”“偏低”或“不影响”，下同)；若步骤(5)中滤渣没有洗涤，则实验结果_偏高__；若滤渣灼烧不充分，则实验结果_偏高__。
萃取精华：
合金的性能、组成小结
①构成合金的成分不一定是两种或两种以上的金属，也可以是金属与非金属，合金中一定含金属元素。合金一定是混合物。
②常温下，多数合金是固态，但钾、钠合金呈液态。
③合金的性质不是各成分金属的性质之和。合金具有许多良好的物理、化学和机械性能，在许多方面不同于各成分金属，不是简单加和；但在化学性质上，一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质。
定量测定合金组成的方法
微考点2 铜及其化合物的性质和应用
典例2 (1)(2021·云南大理模拟)已知酸性条件下有如下反应：2Cu＋===Cu2＋＋Cu。由于反应温度不同，用氢气还原氧化铜时，可能产生Cu或Cu2O，两者都是红色固体。一同学对某次用氢气还原氧化铜实验所得的红色固体产物作了验证，实验操作和实验现象记录如下：
加入试剂
稀硫酸
浓硫酸、加热
稀硝酸
浓硝酸
实验
现象
有红色固体
剩余和溶液
变为蓝色
产生无色
气体
产生无色气
体和溶液变
为蓝色
产生红棕色
气体和溶液
变为绿色
由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物( D )
A．是Cu
B．是Cu2O
C．一定有Cu，一定有Cu2O
D．一定有Cu2O，可能有Cu
[解析] 浓硫酸(加热)、硝酸均能氧化Cu或Cu2O；而稀硫酸与Cu不反应，与Cu2O反应，根据实验现象分析，一定有Cu2O，可能有Cu，D项正确。
(2)(2021·山东潍坊高三检测)各物质之间的转换关系如图所示，部分生成物省略。C、D是由X、Y、Z中两种元素组成的化合物，X、Y、Z的原子序数依次增大，在周期表中X的原子半径最小，Y、Z原子最外层电子数之和为10。D为无色非可燃性气体，G为黄绿色单质气体，J、M为金属，I有漂白作用，反应i常用于制作印刷电路板。
请回答下列问题：
①写出A的化学式_Cu2(OH)2CO3[Cu(OH)2·CuCO3]或CuCO3__，C的电子式_H︰︰H__。
②比较Y与Z的原子半径大小_C__>_O__(填写元素符号)。
③已知F溶于稀硝酸，溶液变成蓝色，并放出无色气体。请写出该反应的化学方程式_3Cu2O＋14HNO3===6Cu(NO3)2＋2NO↑＋7H2O__。
[解析] ①X在周期表中的原子半径最小，X为H，“C、D是由X、Y、Z中两种元素组成的化合物，Y、Z原子最外层电子数之和为10，X、Y、Z的原子序数依次增大，D为无色非可燃性气体”可以确定Z为氧，Y为碳，C为H2O，D为CO2，C(H2O)与G(黄绿色单质气体——氯气)反应生成H和I，I有漂白作用应该是次氯酸，因此H为HCl，从A＋H(HCl)―→B(CuCl2)＋C(H2O)＋D(CO2)可知，A是含Cu2＋的碳酸盐或是碱式碳酸盐，所以A是Cu2(OH)2CO3[Cu(OH)2·CuCO3]或CuCO3，C为H2O，H2O的电子式为H︰︰H。
②Y与Z分别是C、O，依据同周期元素原子半径从左到右依次减小判断，原子半径：C>O。
③F(Cu2O)＋HNO3―→Cu(NO3)2(从蓝色可确定为Cu2＋)＋NO(从无色气体确定)，然后根据化合价升降法配平即可，化学方程式为3Cu2O＋14HNO3===6Cu(NO3)2＋2NO↑＋7H2O。
萃取精华：
区别红色物质Cu和Cu2O的方法
向红色物质中加入稀硫酸，若溶液由无色变成蓝色，则该红色物质为Cu2O，否则为Cu。反应的化学方程式为Cu2O＋H2SO4===CuSO4＋Cu＋H2O。
铜与不同氧化剂反应的产物小结
〔对点集训2〕(1)(2021·江西南昌调研)将一定量的铜粉加入到0.5 L 0.3 mol·L－1 Fe2(SO4)3和0.1 mol·L－1 H2SO4的混合溶液中，铜粉完全溶解后，得到溶液X。下列说法正确的是( C )
A．溶液X中Cu2＋与Fe2＋的物质的量之比为2︰1
B．向溶液X中滴加KSCN溶液，未变红色，则加入铜粉质量为12.8 g
C．向溶液X中加入足量铁粉，充分反应后，铁粉质量减少11.2 g
D．向溶液X中加入0.18 L 5 mol·L－1 NaOH溶液可使溶液中的金属离子完全沉淀
[解析] 由于发生反应Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，所得溶液中Cu2＋和Fe2＋的物质的量之比为1︰2，故A错误；向溶液X中滴加KSCN溶液，未变红色，说明Fe3＋已完全反应，n(Fe3＋)＝0.5 L×0.3 mol·L－1×2＝0.3 mol，根据Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋可知消耗Cu的物质的量为0.15 mol，m(Cu)＝0.15 mol×64 g·mol－1＝9.6 g，故B错误；向溶液X中加入足量铁粉，由于Fe3＋的氧化性最强，所以Fe先与Fe3＋反应，再置换出Cu，最后和酸反应，因为铁粉足量，相当于铁和原来的Fe3＋、H＋反应，与加入的Cu的量无关，n(Fe3＋)＝0.5 L×0.3 mol·L－1×2＝0.3 mol，n(H＋)＝0.1 mol·L－1×0.5 L×2＝0.1 mol，发生反应Fe＋2Fe3＋===2Fe2＋，消耗Fe的物质的量为0.15 mol，发生Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，消耗Fe 0.05 mol，共消耗Fe的物质的量为0.15 mol＋0.05 mol＝0.20 mol，充分反应后，Fe粉减少0.2 mol×56 g·mol－1＝11.2 g，故C正确；铜完全溶解时，溶液中可能存在的Fe2＋、Cu2＋、H＋三种离子，或者是可能存在Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋、H＋，沉淀完全后，溶液的溶质为硫酸钠，n(SO)＝0.5 L×0.3 mol·L－1×3＋0.5 L×0.1 mol·L－1＝0.5 mol，即n(Na＋)＝1 mol，所以需要NaOH 1 mol，若加入0.18 L 5 mol·L－1 NaOH溶液，NaOH的物质的量为0.18 L×5 mol·L－1＝0.9 mol，所以NaOH的量不足，故D错误。
(2)(2021·经典习题选萃)CuSO4是一种重要的化工原料，其有关制备途径及性质如图所示，其中混合气体X中的一种组分为空气质量报告中的重要指标。下列说法不正确的是( B )
A．对于途径①、②、③，途径②更好地体现了绿色化学思想
B．途径①所用混酸中H2SO4与HNO3的物质的量之比最好为2︰3
C．Y具有还原性
D．1 mol CuSO4在1 100 ℃完全反应所得混合气体X中SO3可为0.5 mol
[解析] 途径①涉及的反应为3Cu＋2NO＋8H＋===3Cu2＋＋4H2O＋2NO↑；途径②涉及反应为2Cu＋2H2SO4＋O22CuSO4＋2H2O；途径③涉及反应Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O；相对于途径①、③，途径②无污染性气体产生，途径①有NO产生，途径③有SO2产生，所以途径②更好地体现了绿色化学思想，故A项正确，不符合题意；途径①涉及反应3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，NO由硝酸提供，H＋由硝酸和硫酸共同提供，所以若硝酸为2 mol，则硫酸为＝3 mol，所以混酸中H2SO4与HNO3物质的量之比最好为3︰2，故B项错误，符合题意；Y与氢氧化铜的悬浊液反应生成氧化亚铜，铜元素由＋2价降低到＋1价；被还原，则Y具有还原性，故C项正确，不符合题意；据图可知，CuSO4在1 100 ℃分解产生Cu2O和混合气体X，Cu2O为化合价降低的产物，则混合气体X中一定有化合价升高的产物，则一定含有O2，混合气体X中的一种组分为空气质量报告中的重要指标，可知混合气体中有SO2，根据原子守恒，CuSO4在1 100 ℃分解的方程式可能为2CuSO4Cu2O＋SO2↑＋SO3↑＋O2↑，则1 mol CuSO4在1 100 ℃完全分解，所得混合气体X中SO3为0.5 mol，故D项正确，不符合题意。
(3)(2021·经典习题选萃)铜是人类发现最早并广泛使用的一种金属。回答下列问题：
①实验室使用稀硫酸和H2O2溶解铜片，该反应的化学方程式为_Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O__。
②电子工业使用FeCl3溶液刻蚀印刷电路板铜箔，写出该过程的离子方程式_Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋__。配制的FeCl3溶液应保持_酸性__(填“酸性”“碱性”或“中性”)，原因是_抑制Fe3＋水解生成Fe(OH)3__。
③溶液中Cu2＋的浓度可采用碘量法测得：
A．2Cu2＋＋5I－===2CuI↓＋I；
B．I＋2S2O===S4O＋3I－
反应A中的氧化剂为_Cu2＋__。现取20.00 mL含Cu2＋的溶液，加入足量的KI充分反应后，用0.100 0 mol·L－1的Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液25.00 mL，此溶液中Cu2＋的浓度为_0.125__mol·L－1。
[解析] ①实验室使用稀硫酸和H2O2溶解铜片，反应中Cu被氧化为CuSO4，则发生反应的化学方程式为Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O。
②电子工业使用FeCl3溶液刻蚀印刷电路板铜箔，即Fe3＋将Cu氧化为Cu2＋，自身被还原为Fe2＋，所以该过程中发生的反应为Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，FeCl3溶液中存在水解平衡：Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，因此配制的FeCl3溶液应保持溶液酸性，抑制Fe3＋水解。
③根据反应A.2Cu2＋＋5I－===2CuI↓＋I，Cu的化合价由＋2价降低到＋1价，可知氧化剂为Cu2＋。取20.00 mL含Cu2＋的溶液，加入足量KI充分反应后，用0.100 0 mol·L－1Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液25.00 mL，发生反应：I＋2S2O===S4O＋3I－，则消耗n(I)＝×0.100 0 mol·L－1×25.00×10－3L＝1.25×10－3mol，根据碘元素守恒和化学计量关系，则20.00 mL溶液中c(Cu2＋)＝ mol·L－1＝0.125 mol·L－1。
萃取精华：
铜及其化合物的颜色及转化关系
考点二 铝及其化合物的主要性质
核心知识梳理
1．铝
(1)铝的结构和存在
铝位于元素周期表_第3周期ⅢA族__，原子结构示意图为___。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)铝的物理性质
_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__。
(3)铝的化学性质
(4)工业上电解熔融Al2O3制备Al：___
特别提醒
(1)镁、铝的特殊化学性质
①铝是活泼金属，但抗腐蚀性能强，原因是常温下Al与O2反应生成一层致密的氧化物薄膜而防止内部金属进一步被氧化。铝能与酸(H＋)反应，是属于活泼金属的通性；铝能与碱溶液反应，是铝表现出来的特殊性。
②铝与某些金属氧化物可发生铝热反应，铝热反应可用于焊接金属、冶炼高熔点的贵重金属，但Al与MgO不能发生铝热反应，原因是Mg的活泼性强于Al。
③镁在空气中燃烧除了与O2反应产生MgO外，还与N2反应产生Mg3N2，与CO2反应生成C和MgO。
④由于Mg能够在CO2中燃烧，所以镁着火时不能用干冰灭火器和泡沫灭火器灭火。
(2)铝与酸、碱反应生成氢气的量的关系
①等物质的量的Al分别与足量的非氧化性酸(H＋)和碱(OH－)反应，生成H2的物质的量之比为1︰1，消耗H＋和OH－的物质的量之比为3︰1。
②足量的Al分别与含等物质的量的H＋和OH－的溶液反应，生成H2的物质的量之比为1︰3。
③等质量的铝分别与等物质的量的强酸和强碱溶液反应，若两种反应产生H2的体积之比为<<1，则说明与酸反应时，Al过量、H＋不足；而与碱反应时，Al不足、OH－过量。
2．铝的重要化合物
(1)氧化铝
①物理性质：白色固体，难溶于水，有很高的熔点。常用作耐火材料及冶炼金属铝的原料。
②化学性质
注意：Al2O3与强酸强碱反应生成的盐不一样，与酸反应生成铝盐，与碱反应则生成偏铝酸盐。
(2)氢氧化铝
①物理性质
_白__色胶状不溶于水的固体，有较强的_吸附__性。
②化学性质(用化学方程式表示)
Al(OH)3的电离方程式为
___
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：
a．_Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O__；
b．_Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O__；
c．_2Al(OH)3Al2O3＋3H2O__。
(3)常见的铝盐
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)3·12H2O__，它是_无__色晶体，_可__溶于水，水溶液pH_<__7(填“<”“>”或“＝”)。明矾可以净水，其净水的原理是_Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋__，Al(OH)3胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水。
特别提醒
(1)Al(OH)3具有两性，能溶于强酸(如盐酸)、强碱溶液(如NaOH溶液)，但不溶于弱酸溶液(如H2CO3溶液)、弱碱溶液(如氨水)。
(2)既能与盐酸反应又能与NaOH溶液反应的物质有Al、Al2O3、Al(OH)3，多元弱酸的酸式盐(如NaHCO3、KHS、KHSO3、NaH2PO4等)及弱碱弱酸盐(如CH3COONH4等)。
(3)用铝盐与碱液反应制取Al(OH)3时，采用弱碱溶液氨水而不用强碱溶液。
(4)用偏铝酸盐与酸反应制取Al(OH)3时，一般是向偏铝酸盐溶液中通入CO2，而不使用强酸。
基础小题自测
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)铝中添加适量锂，制得低密度、高强度的铝合金，可用于航空工业。( √ )
(2)铝粉与氧化镁共热可制取金属镁。( × )
(3)铝制餐具不能长时间存放酸性、碱性或咸的食物。( √ )
(4)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。( × )
(5)MgO、Al2O3的熔点很高，可制作耐高温材料，工业上也用其电解冶炼对应的金属。( × )
(6)AlCl3溶液中加入过量稀氨水：Al3＋＋4NH3·H2O===AlO＋4NH＋2H2O。( × )
(7)下列物质的转化在给定条件下能够实现：
Al2O3NaAlO2(aq)Al(OH)3。( √ )
(8)向NaAlO2溶液中通入过量CO2的离子方程式：2AlO＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO。( × )
(9)用可溶性铝盐制取Al(OH)3最好选用NaOH溶液而不选用氨水。( × )
(10)AlO与HCO可能大量共存。( × )
(11)氢氧化铝、NaHCO3、Na2CO3均可作胃酸的中和剂。( × )
(12)氧化铝是金属氧化物，也是碱性氧化物。( × )
(13)铝抗腐蚀能力较强的主要原因是铝与氧气反应使表面生成一层致密的氧化膜。( √ )
(14)用氢氧化钠溶液可以除去铝片表面的氧化膜。( √ )
(15)Al(OH)3既溶于酸溶液又溶于碱溶液。( × )
(16)强酸性溶液中铝元素以Al3＋形式存在，强碱性溶液中铝元素以AlO形式存在。( √ )
(17)Al2(SO4)3和小苏打反应是泡沫灭火器的原理。( √ )
(18)将氯化铝溶液滴入浓氢氧化钠溶液中，会产生大量白色沉淀。( × )
(19)明矾用作净水剂不涉及化学变化。( × )
(20)明矾溶液中滴入Ba(OH)2溶液使SO恰好完全沉淀的离子方程式：2Ba2＋＋3OH－＋Al3＋＋2SO===2BaSO4↓＋Al(OH)3↓。( × )
2．深度思考：
(1)铝的化学性质活泼，为什么日常生活中广泛使用的铝制品通常具有较强的抗腐蚀性能？常温下为什么能用铝制槽车来储运浓H2SO4或浓HNO3?
(2)①在做铝的燃烧实验时，用坩埚钳夹住一小块铝箔，在酒精灯上加热至其熔化，会看到的现象是铝箔熔化，失去光泽，但熔化的铝并不滴落。原因是什么？②铝与NaOH溶液反应的机理是什么？
(3)制备Al(OH)3时为什么不用NaOH溶液，而使用氨水？
(4)明矾的净水作用与液氯对自来水的消毒作用是否相同？
(5)中学化学学习阶段接触到许多既能与酸反应又能与碱反应的物质，除了Al及其重要化合物外，你还知道哪些？
[提示] (1)铝在常温下迅速被氧气氧化，形成一层致密的氧化膜，保护铝不再被氧化，因而铝制品通常具有较强的抗腐蚀性能。常温时，浓H2SO4和浓HNO3能使铝钝化，因此可用铝制槽车储运浓H2SO4或浓HNO3。
(2)①铝箔加热时与O2发生反应生成熔点很高的Al2O3薄膜，使内部的铝被Al2O3包裹着，所以熔化的铝不会滴落。②2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。反应中铝作还原剂，水作氧化剂。
(3)NaOH溶液可以溶解Al(OH)3，而氨水不能溶解Al(OH)3。
(4)不同。明矾净水只是除去水中的悬浮杂质，不能杀菌消毒，而液氯只能杀菌消毒，不能沉淀悬浮的杂质。
(5)①弱酸的铵盐，如 NH4HCO3、CH3COONH4、(NH4)2S等；②弱酸的酸式盐，如NaHCO3、KHS、NaHSO3等；③氨基酸等。
考点突破提升
微考点1 铝的性质及用途
典例1 (2021·山东滨州高三检测)下列有关铝的实验现象、用途解释正确的是( D )
选项
实验现象
解释
A
铝制成的槽车可以密封贮运浓硫酸或浓硝酸
铝不能与浓硫酸或浓硝酸反应
B
取一块铝箔，用酒精灯加热，铝箔只熔化成液体而没有脱落
铝不易被氧化
C
向氯化铵溶液中投入一铝片，铝片上产生大量气泡
该气体是氨气
D
铝制炊具最好不要盛放酸性或碱性较强的液体食物
Al和Al2O3既可以与强酸反应又可以与强碱反应
[解析] 常温下，铝遇浓硫酸、浓硝酸被钝化，并不是不反应，A项错误；铝箔用酒精灯加热，铝箔只熔化成液体而没有脱落，是因为铝箔表面被氧化产生一层致密的Al2O3薄膜，由于Al2O3熔点高，将熔化的Al包裹在里面没有脱落，故B项错误；氯化铵水溶液显酸性，加入铝发生反应产生H2，C项错误；铝制炊具表面有一层氧化膜Al2O3，Al和Al2O3既可以与强酸反应又可以与强碱反应，故不能盛放酸性或碱性较强的液体食物，D项正确。
[易错警示] (1)能与铝反应生成H2的溶液，可能是酸性溶液，也可能是碱性溶液。
(2)等质量的铝与足量的酸或碱溶液反应，生成H2的量相同。
(3)等物质的量的酸和碱与足量的铝反应，生成H2的量由酸和碱的物质的量决定。
〔对点集训1〕(2021·经典习题汇编)Al是常见的活泼金属，下列关于Al的说法不正确的是_②③④⑤⑥__(填序号)。
①Al表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化
②用铝粉和NaOH溶液反应制取少量H2：Al＋2OH－===AlO＋H2↑
③铝罐可久盛食醋
④与Al反应能产生H2的溶液中一定能大量共存：Fe2＋、K＋、NO、SO
⑤常温下，相同的铝片分别加入足量的浓、稀硝酸，浓硝酸中铝片先溶解完
⑥铝与Fe2O3发生铝热反应后固体物质增重
[解析] Al表面能形成致密的Al2O3保护层，保护内层金属不被氧化，故①正确，不符合题意；铝粉能与NaOH溶液反应制取H2，离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑，故②错误，符合题意；铝及其表面的Al2O3都能与CH3COOH反应，所以铝罐不能久盛食醋，故③错误，符合题意；与Al反应能产生H2的溶液中可能含有大量H＋，也可能含有大量OH－，Fe2＋在酸性条件下能被NO氧化，在碱性条件下能与OH－生成沉淀，故④错误，符合题意；常温下Al在浓硝酸中钝化，不会溶解，故⑤错误，符合题意；铝与Fe2O3发生铝热反应，化学方程式为2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe，反应前后各物质均为固体，所以根据质量守恒定律可知反应后固体质量不变，故⑥错误，符合题意。
微考点2 铝的重要化合物的性质及用途
典例2 (1)(2021·河北衡水调研)下列有关铝的化合物的说法正确且存在因果关系的是( A )
A．Al2O3的熔点很高，可用作耐火材料
B．Al2O3具有两性，可用于电解冶炼铝
C．明矾是净水剂，可用于饮用水的杀菌消毒
D．Al(OH)3具有两性，可用于中和馒头制作过程(如发酵阶段)中产生的酸
[解析] 氧化铝熔点很高，所以可以作耐火材料，A项正确；电解冶炼铝，只能说明熔融氧化铝能导电，是离子晶体，但与Al2O3的两性无关，B项错误；明矾溶于水后，铝离子水解形成氢氧化铝胶体，可用于净水，以除去水中的悬浮物，明矾并不能杀死水中的细菌和病毒，C项错误；Al(OH)3具有两性，但不能中和太弱的酸，D项错误。
(2)(2021·经典习题选萃)铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下：
注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。
①“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为：
_Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O__。
②向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH_减小__(填“增大”“不变”或“减小”)，发生反应的化学方程式是_H2O＋NaAlO2＋NaHCO3===Al(OH)3↓＋Na2CO3__。
③“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是_石墨电极被阳极上产生的O2氧化__，应该采取的措施是_定期补充石墨__。
④电解熔融Al2O3制备铝不用氯化铝的原因是_氯化铝是共价化合物，熔融氯化铝以分子的形式存在__。
⑤铝粉在1 000 ℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN的制备，其主要原因是_NH4Cl水解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜__。
[解析] ①Al2O3为两性氢氧化物，在NaOH溶液中会溶解生成NaAlO2。
②加入的NaHCO3与过量的NaOH反应，导致溶液的pH减小。酸性HCO>Al(OH)3，根据强酸制取弱酸的原理得H2O＋NaAlO2＋NaHCO3===Al(OH)3↓＋Na2CO3。
③电解Al2O3时生成O2，O2会氧化石墨。应定期补充石墨。
④氯化铝是共价化合物，熔融氯化铝以分子的形式存在。
⑤NH4Cl水解显酸性，H＋可以去除铝表面的氧化膜，使得Al更易与N2反应。
〔对点集训2〕(1)(2021·经典习题汇编，6分)下列有关Al2O3和Al(OH)3的说法不正确的是( D )
A．可以用过量氢氧化钠溶液除去MgO中的少量Al2O3
B．实验室加热熔融固体氢氧化钠时，不能使用氧化铝坩埚
C．氢氧化铝可用于中和过多胃酸
D．氯化铝溶液滴入浓氢氧化钠溶液中，可产生大量白色沉淀
[解析] MgO不与氢氧化钠反应，而Al2O3是两性氧化物，能溶于强碱，所以可以用过量氢氧化钠溶液除去MgO中的少量Al2O3，故A项正确，不符合题意；Al2O3能和强碱反应，所以不能用氧化铝坩埚熔融固体氢氧化钠，故B项正确，不符合题意；氢氧化铝是两性氢氧化物，可以与胃酸中的盐酸反应，并且本身不会对消化道造成伤害，因此在医学上常用于治疗胃酸过多，故C项正确，不符合题意；氯化铝溶液滴入浓氢氧化钠溶液中，相当于氢氧化钠溶液开始是过量的，能溶解Al(OH)3，因此不会产生白色沉淀，故D项错误，符合题意。
(2)(2021·荆门模拟)将表面有氧化膜的铝片伸入足量的NaOH溶液中，有关离子方程式正确的是( C )
A．Al2O3＋OH－===AlO＋H2O
B．2Al3＋＋6OH－===2Al(OH)3↓
C．2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
D．2Al＋6H2O===2Al3＋＋6OH－＋3H2↑
[解析] 首先是氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，当氧化铝反应完毕后，铝再与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，离子方程式分别为Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O和2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑，故C项正确。
(3)(2020·浙江7月选考，28)Ⅰ.化合物X由四种短周期元素组成，加热X，可产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体Y，Y为纯净物；取3.01 g X，用含HCl 0.060 0 mol的盐酸完全溶解得溶液A，将溶液A分成A1和A2两等份，完成如下实验(白色沉淀C可溶于NaOH溶液)：
请回答：
①组成X的四种元素是N、H和_Al、Cl__(填元素符号)，X的化学式是_AlCl3NH3__。
②溶液B通入过量CO2得到白色沉淀C的离子方程式是_AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO__。
③写出一个化合反应(用化学方程式或离子方程式表示)
_AlCl3＋Cl－===AlCl或AlCl3＋NH3===AlCl3NH3__。
要求同时满足：
A．其中一种反应物的组成元素必须是X中除N、H外的两种元素；
B．反应原理与“HCl＋NH3===NH4Cl”相同。
Ⅱ.某兴趣小组为验证浓硫酸的性质进行实验，如图。实验中观察到的现象有：烧瓶内有白雾，烧杯中出现白色沉淀。请回答：
①将浓硫酸和浓盐酸混合可产生HCl气体的原因是_浓硫酸吸水或放热导致HCl挥发__。
②烧杯中出现白色沉淀的原因是_HCl气体会将H2SO4带出，与Ba(NO3)2作用生成BaSO4__。
[解析] Ⅰ.由加热X可产生使红色石蕊试纸变蓝的气体Y，可知Y为氨气；取3.01 g X用含有HCl 0.060 0 mol的盐酸完全溶解得到溶液A，将溶液A分成A1、A2两等份进行实验，且白色沉淀C可溶于NaOH溶液，结合溶液A1＋NaOH溶液→Y(NH3)＋溶液B，CO2＋溶液B→白色沉淀C，可知白色沉淀C为Al(OH)3，白色固体D为Al2O3，且n(Al2O3)＝＝0.005 mol，则溶液A1中n(Al3＋)＝0.01 mol，n(NH3)＝＝0.01 mol；由溶液A2＋AgNO3溶液→白色沉淀E，可知E为AgCl，且溶液A2中n(Cl－)＝n(AgCl)＝＝0.06 mol，则溶液A中含0.12 mol Cl－，除去加入的盐酸中所含的0.06 mol Cl－，X中含有0.06 mol Cl－；综上所述及X的质量可知X中含有0.02 mol Al3＋、0.06 mol Cl－和0.02 mol NH3，则n(Al3＋)︰n(Cl－)︰n(NH3)＝1︰3︰1，可知X的化学式为AlCl3NH3。
①据上述分析，X中含有N、H、Al、Cl四种元素，X的化学式为AlCl3NH3。
②溶液B中通入过量CO2的离子方程式为AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO或Al(OH)＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO。
③根据题意，一种反应物的组成元素为X中除去N、H之外的两种元素，只能为AlCl3，由于Al3＋有空轨道，可与含有孤电子对的离子或分子结合形成配位键，故化学方程式为AlCl3＋NH3===AlCl3NH3，离子方程式为AlCl3＋Cl－===AlCl。
Ⅱ.①盐酸具有挥发性，与浓硫酸混合以后，浓硫酸吸水并放出大量的热，促进HCl的逸出。
②HCl挥发带出的H2SO4会进入烧杯与Ba(NO3)2溶液反应生成硫酸钡沉淀。
(4)(2021·河北衡水检测)将一定质量的镁、铝合金投入100 mL一定物质的量浓度的HCl溶液中，合金全部溶解，向所得溶液中滴加5 mol·L－1NaOH溶液到过量，生成沉淀的质量与加入的NaOH体积关系如图：
①原合金中镁、铝质量各多少？
②HCl的浓度为多少？
[答案] ①镁、铝的质量分别为4.8 g、2.7 g ②8 mol·L－1
[解析] ①BC段发生反应Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O，B点时n[Al(OH)3]＝(180－160)×10－3L×5 mol·L－1＝0.1 mol。AB段发生反应：a.Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓、b.Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓其中反应a消耗n(NaOH)＝3n[Al(OH)3]＝3×0.1 mol＝0.3 mol，而AB段共消耗n(NaOH)＝(160－20)×10－3 L×5 mol·L－1＝0.7 mol，故A点n(Mg2＋)＝(0.7 mol－0.3 mol)＝0.2 mol，所以合金中Mg、Al的物质的量分别为0.2 mol、0.1 mol，m(Mg)＝0.2 mol×24 g·mol－1＝4.8 g，m(Al)＝0.1 mol×27 g·mol－1＝2.7 g。
②OA段发生反应：H＋＋OH－===H2O，O点溶液中n(HCl)＝20×10－3L×5 mol·L－1＝0.1 mol,100 mL盐酸中，n(HCl)＝0.1 mol＋2n(Mg)＋3n(Al)＝0.1 mol＋2×0.2 mol＋3×0.1 mol＝0.8 mol，c(HCl)＝＝8 mol·L－1。
萃取精华：
突破Al(OH)3沉淀图像的三个秘诀
明晰横、纵坐标含义，然后通过曲线变化特点分析反应原理。
掌握Al3＋、Al(OH)3、AlO三者之间的转化关系。
明晰Al3＋溶液中加碱(OH－)的几种常见变形图像，如：
图A中，n(H＋)︰n(Al3＋)＝2︰1。
图B中，若已知原溶液中含有Mg2＋，则可推出：
n(Mg2＋)︰n(Al3＋)＝1︰1。
图C中，若已知原溶液中含有H＋和Mg2＋，则可推导出：n(H＋)︰n(Al3＋)︰n(Mg2＋)＝2︰1︰1。
考点三 金属矿物的开发和利用
核心知识梳理
1．金属矿物开发利用的方法
(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_化合__态还原为_游离__态的过程。即_Mn＋＋ne－===M__(写反应通式，用M表示金属)。
(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：
2．铝热反应实验
实验
装置
实验
现象
①剧烈反应，放出大量的热，并发出耀眼的光芒；
②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中
实验
结论
高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热，放出大量的热，反应的化学方程式为：_Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3__
原理
应用
①制取熔点较高、活泼性_弱__于Al的金属，如铁、铬、锰、钨等。②金属焊接，如野外焊接_钢轨__等
特别提醒
(1)金属冶炼与金属活动性的关系：
(2)热还原法中使用的还原剂通常是碳单质、一氧化碳和氢气等。在高炉炼铁中，加入的还原剂是焦炭，但反应中真正作还原剂的是CO。
(3)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)。
基础小题自测
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)冶炼铝和钠都可以用电解法。( √ )
(2)所有的金属氧化物都能和铝发生铝热反应。( × )
(3)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。( √ )
(4)电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时，阴极上依次析出Cu、Fe、Al。( × )
(5)火烧孔雀石炼铜是采用的焦炭法来冶炼金属。( √ )
(6)可以用金属钠置换四氯化钛(TiCl4)溶液中的钛来制取单质钛。( × )
(7)金属在自然界中都以化合态存在，故金属的冶炼就是将金属从其化合物中置换出来。( × )
(8)湿法炼铜和火法炼铜的反应中，铜元素都发生了还原反应。( √ )
(9)工业上金属Al是用电解熔融的氯化物制得的。( × )
(10)金属不论是否活泼都比较难冶炼，铝热反应可以冶炼难熔金属。( × )
2．深度思考：
(1)工业生产中是否可用电解AlCl3和MgO的方法冶炼Al、Mg?
(2)铝是地壳中含量最高的金属元素，为什么人类对铝的使用比铁、铜晚得多？
[提示] (1)不是。因为AlCl3是共价化合物，熔融时不能电离出自由移动的离子，不导电；而MgO虽是离子化合物，但其熔点太高，使其熔融会消耗大量的热能，成本较高。
(2)铝的金属活动性比铁、铜强，难于冶炼，古代人受技术条件限制，不能冶炼铝，故铝的发现和大量使用比铁、铜晚得多。
考点突破提升
微考点1 根据金属的活泼性选择金属的冶炼方法
典例1 (2021·经典习题汇编)下列关于金属冶炼方法的叙述不正确的( D )
选项
金属
存在形式
冶炼方法
A
铜
化合态
铁的金属性比铜强，可将铁与CuSO4溶液反应冶炼铜
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，一般的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
[解析] 铁的金属性比铜强，可将铁与CuSO4溶液反应冶炼铜，故A项正确，不符合题意；银可以通过加热分解氧化银的方法制得，故B项正确，不符合题意；铝的金属性比铁强，可用铝热法炼铁，故C项正确，不符合题意；一般用电解熔融NaCl的方法来制取钠，而电解饱和食盐水得到的是NaOH、H2和Cl2，故D项错误，符合题意。
萃取精华：
电解法冶炼活泼金属使用的是熔融的金属盐或金属氧化物，而不是盐溶液。
铜除了用热还原法冶炼外，还可以用湿法炼铜或电解法进行冶炼。
冶炼Mg时一般是电解熔融的MgCl2，不能电解MgO(熔点太高)。
冶炼Al时一般是电解熔融的Al2O3，不能电解熔融的AlCl3(共价化合物，熔融时不导电)。加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化温度。
〔对点集训1〕(2021·经典习题汇编)工业上由含钒、铬和锰的矿物冶炼难熔的金属钒、铬和锰，通常采用的方法是( B )
A．碳还原法
B．铝热法还原
C．直接加热法
D．盐的水溶液与活泼金属置换法
[解析] 工业上用铝热法冶炼活泼性比Al差、熔点较高的金属，如钒、铬、锰等，用铝热剂冶炼难熔金属，与Al的还原性及放出大量的热有关，主要是因为铝被氧化时放出大量的热，故B项正确。
微考点2 金属矿物的开发与利用
典例2 (2021·江苏南京调研)氧化还原反应广泛应用于金属冶炼，下列说法不正确的是( C )
A．电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中，Na＋被还原
B．湿法炼铜与火法炼铜的反应中，铜元素都发生还原反应
C．用磁铁矿炼铁的反应中，1 mol Fe3O4被CO还原成Fe，转移9 mol电子
D．铝热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化
[解析] 用磁铁矿炼铁时，Fe3O4被还原为Fe，当有1 mol Fe3O4被CO还原成Fe时，转移8 mol电子，C项不正确，A、B、D项正确。
〔对点集训2〕分析推理是化学学习的方法之一。下列实验推理中，正确的是( B )
A．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
B．金属的冶炼方法与金属的活泼性有很大关系，银和汞可以用热分解的方法冶炼
C．工业上电解熔融氯化镁可制得金属镁，所以工业上电解熔融氯化铝可制得铝
D．将镁条和铝片用导线连接再插进稀NaOH溶液中，镁条上产生气泡，说明镁比铝活泼
[解析] 电解饱和食盐水得到的是NaOH、H2和Cl2，工业上通过电解熔融NaCl来制取金属钠，A项不正确；银和汞活泼性弱，可以用热分解的方法冶炼，B项正确；熔融氯化铝不导电，不能用电解熔融氯化铝的方法来制取铝，C项不正确；由于铝片能够与NaOH溶液反应，而镁条与NaOH溶液不反应，所以将镁条和铝片用导线连接再插进稀NaOH溶液中，镁条上产生气泡，但不能说明镁比铝活泼，D项不正确。
微考点3 铝热反应实验的关键点、注意事项及延伸拓展
典例3 (2021·经典习题汇编)利用如图装置做铝热反应实验，下列说法不正确的是( D )
A．该反应的化学方程式是2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3
B．该反应会产生高温，发出强光
C．根据铝热反应的原理，可以冶炼某些金属
D．若反应中转移3 mol电子，消耗氧化剂的物质的量是1 mol
[解析] 铝是活泼金属，高温条件下可置换出氧化铁中的铁，化学方程式为2Al＋Fe2O33Fe＋Al2O3，故A项正确，不符合题意；铝热反应放出大量的热，产生高温、发出强光，故B项正确，不符合题意；高熔点的金属可采用铝热法冶炼，故C项正确，不符合题意；氧化铁在铝热反应中作氧化剂，反应过程中铁元素的化合价从＋3价降低到0价，因此1 mol Fe2O3在反应中得到6 mol电子，则若反应中转移3 mol电子，消耗氧化剂的物质的量是0.5 mol，故D项错误，符合题意。
〔对点集训3〕(2021·北京模拟)铝热反应常用于冶炼高熔点金属，某小组探究Al粉与Fe3O4反应后所得黑色固体的成分，实验过程及现象如下：
下列说法不正确的是( D )
A．反应①产生的气体是H2
B．反应②为Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O
C．反应③的白色沉淀是Al(OH)3
D．黑色固体中不含Al和Fe3O4
[解析] 由实验可知，黑色固体与稀硫酸反应生成气体，且溶液b中加入KSCN溶液不变色，可知溶液b中不含铁离子；黑色固体与NaOH反应无气体，则一定不含Al，溶液a与二氧化碳反应生成白色沉淀为氢氧化铝，则黑色固体中一定含氧化铝。由上述分析可知，黑色固体一定含氧化铝、Fe，一定不含Al，可能含Fe3O4。反应①产生的气体是H2，为金属Fe与稀硫酸反应生成，故A项正确，不符合题意；固体中含氧化铝，则反应②为Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O，故B项正确，不符合题意；反应③中AlO与二氧化碳反应，可知白色沉淀是Al(OH)3，故C项正确，不符合题意；黑色固体中不含Al，可能含Fe3O4，故D项错误，符合题意。
本讲要点速记：
1．合金的两个特点：熔点较低，硬度较大。
2．特殊的颜色
Cu、Cu2O—红色，CuO—黑色，Cu(OH)2—蓝色，CuSO4—白色，CuSO4·5H2O—蓝色，Cu2(OH)2CO3—绿色。
3．掌握3种制备氢氧化铝的方法
(1)向铝盐中加入氨水，离子方程式为：
Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。
(2)NaAlO2溶液中通入足量CO2，离子方程式为：
AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO。
(3)NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合：
3AlO＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓。
4．必记的与铝有关的2个化学方程式
(1)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
(2)Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O
5．金属冶炼的三种方法
(1)电解法(K、Ca、Na、Mg、Al等活泼金属)
(2)热还原法(Zn～Cu之间较活泼金属)
(3)热分解法(Hg、Ag等不活泼金属)
6．必记五反应
(1)工业上冶炼Mg：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
(2)工业上冶炼Al：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
(3)工业上冶炼Fe：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2
(4)铝热反应：Fe2O3＋2AlAl2O3＋2Fe
(5)铜绿的生成：2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3
www.ks5u.com
第8讲 用途广泛的金属材料和开发利用金属矿物
高考备考导航
考试要求：1.了解合金的概念及其重要应用。2.了解Cu及其重要化合物的性质及制备方法。3.能说明常见金属元素及其化合物的应用(如金属冶炼等)对社会发展的价值、对环境的影响。了解常见金属的活动性顺序和常见金属的冶炼方法。4.了解铝、氧化铝、氢氧化铝的主要性质及其应用。
名师点拨：高考对本节内容的考查以金属及其化合物的性质、合金的性质、金属的冶炼、提纯以及在日常生活、生产中的应用为主。以金属及其化合物化工生产为背景的工艺流程题和综合实验题是考查的热点。
考点一 合金及金属材料、铜及其化合物
核心知识梳理
1．合金
2．常见金属材料
(1)分类。
(2)常见合金材料。
②铜合金
③铝合金：密度_小__，强度高，塑性好、易于加工。应用于建筑业、容器包装业、交通运输业等。
3．铜的性质
(1)物理性质：铜是_紫红__色金属，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_2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3__
②_2Cu＋SCu2S__
4．铜的重要化合物
(1)氢氧化铜——_蓝__色难溶物，是一种弱碱。
(2)铜盐。
①Cu2(OH)2CO3。
Cu2(OH)2CO3的名称为_碱式碳酸铜__，是铜绿、孔雀石的主要成分，受热分解可生成黑色的氧化铜，化学方程式：
_Cu2(OH)2CO32CuO＋CO2↑＋H2O__，可溶于稀硫酸，离子方程式：_Cu2(OH)2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O__。
②CuSO4。
_蓝__色的硫酸铜晶体受热分解为白色的硫酸铜粉末，化学方程式为_CuSO4·5H2OCuSO4＋5H2O__。
③铜盐的毒性。
铜盐溶液有毒，主要是因为铜离子能与蛋白质作用，使蛋白质变性失去_生理活性__，因此人们利用这一性质用胆矾、熟石灰、水配成了波尔多液，用来杀灭植物的病毒。
特别提醒
(1)通常利用反应2Cu＋O22CuO除去混合气体中的少量O2。
(2)铜为变价金属，与Cl2反应生成CuCl2，与S反应生成Cu2S，由此可知氧化性：Cl2>S。
(3)Cu与稀硫酸不反应，但在通入O2的条件下，Cu可在稀硫酸中逐渐溶解：2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O。
(4)无水CuSO4只能作为检验水的试剂，不能作为水蒸气的吸收试剂而用于除杂。
5．铜的冶炼
(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)：
2CuFeS2＋4O2Cu2S＋3SO2＋2FeO(炉渣)
2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2
2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑
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，铜在阳极上失电子变为Cu2＋，用纯铜棒作阴极，Cu2＋在阴极上得电子生成铜。
6．废铜综合利用常见化工流程
基础小题自测
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)任何金属都能形成合金。( × )
(2)钢与纯铁比较，钢不易生锈。( × )
(3)不锈钢、硬铝都是合金，青铜是铜单质，不属于合金。( × )
(4)高温铝易被氧化，铝合金应在熔剂层覆盖下熔炼。( √ )
(5)利用反应Cu2S＋O22Cu＋SO2制取粗铜，反应中被氧化的元素是Cu。( × )
(6)CuSO4变成CuSO4·5H2O是物理变化。( × )
(7)将铁片和铜片用导线连接后置于稀H2SO4中，铜片上有气泡产生，说明铜比铁活泼。( × )
(8)铜比铝先获得成功冶炼的原因是铜矿较易被还原，铝矿很难被还原。( √ )
(9)利用无水硫酸铜遇水变成蓝色这一性质，来检验水的存在。( √ )
(10)CuCO3是铜锈的主要成分，可用盐酸除去铜锈。( × )
(11)Cu2(OH)2CO3是铜锈的主要成分，在干燥的空气中不易生成。( √ )
(12)过量的铜与浓硝酸反应一定没有一氧化氮生成。( × )
(13)将铁片置于CuSO4溶液中，铁片上有红色物质析出，说明铁比铜活泼。( √ )
(14)将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，得到无水CuCl2固体。( × )
[提示] CuCl2水解，加热蒸干得到Cu(OH)2，灼烧后得到CuO。
(15)将铜丝在空气中加热至红热后迅速伸入装有乙醇的试管中，可闻到刺激性气味。( √ )
[提示] 铜丝在空气中加热生成CuO，CuO与乙醇生成有刺激性气味的乙醛。
(16)将铜丝插入浓硫酸加热，反应后把水加入反应器中，观察硫酸铜溶液的颜色。( × )
(17)将铜粉加入1.0 mol·L－1 Fe2(SO4)3溶液中，现象是溶液变蓝，有黑色固体出现。( × )
2．某研究小组用废铜粉制取胆矾，设计了如下几个实验方案：
(1)CuCuSO4硫酸铜溶液CuSO4·5H2O。
(2)CuCuO硫酸铜溶液CuSO4·5H2O。
(3)硫酸铜溶液CuSO4·5H2O。
对三个方案进行评价，你认为最好的是哪个方案？
[提示] 方案(1)：产生污染性气体，且消耗硫酸较多。方案(2)：消耗能量较多，且步骤复杂。方案(3)：不产生污染性气体，原料利用率高，节约能源。因而方案(3)更经济合理。
3．深度思考：
(1)下表中是四种金属的熔、沸点数据：
金属
Na
Al
Cu
Fe
熔点/℃
97.81
660
1 038
1 535
沸点/℃
883
2 467
2 567
2 750
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。
(2)黄铜和金的颜色均为黄色，如何鉴别？
(3)波尔多液是一种杀菌剂，它是由CuSO4、生石灰和水按一定比例配制而成的天蓝色胶状悬浊液，其杀菌的可能原因是什么？
(4)由铜屑制备硫酸铜时，一般不用铜与浓硫酸反应，而是将热空气通入铜和稀硫酸的混合物中，为什么？
[提示] (1)①Na—Cu，Na—Fe
②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)①测密度 ②是否溶于稀硝酸 ③测硬度
(3)CuSO4是重金属盐，能使蛋白质变性。
(4)铜与浓硫酸反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，化学方程式为Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O；将热空气通入到铜和稀硫酸的混合物中发生反应2Cu＋O22CuO，CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O。(或2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O)两种方法相比较，前一种方法会产生有毒的SO2气体，且制取相同质量的硫酸铜，消耗的硫酸较多，故制备硫酸铜时，一般采用第二种方法。
考点突破提升
微考点1 合金及金属材料
典例1 (2021·广西南宁模拟)已知Cu、Ag都能溶解在硝酸中，某同学设计如下实验测量m g铜银合金样品中铜的质量分数。
下列说法中正确的是( D )
A．被还原的硝酸为 mol
B．操作Ⅰ所用到的玻璃仪器是烧杯、蒸发皿、玻璃棒
C．操作Ⅱ为蒸发
D．铜的质量分数为×100%
[解析] 用排水法收集气体，NO2能与水反应生成NO，故不能判断金属与硝酸反应生成的是NO还是NO2或NO与NO2的混合气体，则被还原的硝酸不一定为 mol，故A项错误；操作Ⅰ为过滤，过滤操作用到的主要玻璃仪器为烧杯、漏斗、玻璃棒，不需要蒸发皿，故B项错误；由流程图可知，溶液中加入氯化钠，将银离子转化为氯化银沉淀，通过测定氯化银沉淀的质量，计算银的质量，进而计算铜的含量，操作Ⅱ是在过滤之后，烘干之前，由于过滤后的氯化银附着一些离子，应洗涤干净，防止影响氯化银的质量测定，所以操作Ⅱ应为洗涤，故C项错误；氯化银的质量为ω g，所以合金中银的质量为ω g×＝ g，所以合金中铜的质量分数为×100%＝×100%，故D项正确。
〔对点集训1〕(2021·山东滨州高三检测)某铝合金中含有元素镁、铜、硅，为了测定该合金中铝的含量，设计了如下实验，请回答有关问题：
(1)称取样品a g，称量时应该使用的主要仪器的名称是_托盘天平__。
(2)将样品溶解于足量的稀盐酸中，过滤并洗涤。滤液中主要含有_MgCl2、AlCl3、HCl__，滤渣中含有_Cu、Si__，溶解、过滤用到的玻璃仪器是_烧杯、玻璃棒、普通漏斗__。
(3)滤液中加过量氢氧化钠溶液、过滤。有关反应的离子方程式是_Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓、Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O__。
(4)步骤(3)的滤液中通入足量二氧化碳气体，过滤。有关反应的离子方程式是_AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO__。
(5)步骤(4)过滤后的滤渣用蒸馏水洗涤数次，烘干并灼烧至恒重，冷却后称量，其质量为b g。有关反应的化学方程式是_2Al(OH)3Al2O3＋3H2O__。原样品中铝的质量分数是_×100%__。
(6)若步骤(3)中加入氢氧化钠的量不足，则实验结果_偏低__(填“偏高”“偏低”或“不影响”，下同)；若步骤(5)中滤渣没有洗涤，则实验结果_偏高__；若滤渣灼烧不充分，则实验结果_偏高__。
萃取精华：
合金的性能、组成小结
①构成合金的成分不一定是两种或两种以上的金属，也可以是金属与非金属，合金中一定含金属元素。合金一定是混合物。
②常温下，多数合金是固态，但钾、钠合金呈液态。
③合金的性质不是各成分金属的性质之和。合金具有许多良好的物理、化学和机械性能，在许多方面不同于各成分金属，不是简单加和；但在化学性质上，一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质。
定量测定合金组成的方法
微考点2 铜及其化合物的性质和应用
典例2 (1)(2021·云南大理模拟)已知酸性条件下有如下反应：2Cu＋===Cu2＋＋Cu。由于反应温度不同，用氢气还原氧化铜时，可能产生Cu或Cu2O，两者都是红色固体。一同学对某次用氢气还原氧化铜实验所得的红色固体产物作了验证，实验操作和实验现象记录如下：
加入试剂
稀硫酸
浓硫酸、加热
稀硝酸
浓硝酸
实验
现象
有红色固体
剩余和溶液
变为蓝色
产生无色
气体
产生无色气
体和溶液变
为蓝色
产生红棕色
气体和溶液
变为绿色
由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物( D )
A．是Cu
B．是Cu2O
C．一定有Cu，一定有Cu2O
D．一定有Cu2O，可能有Cu
[解析] 浓硫酸(加热)、硝酸均能氧化Cu或Cu2O；而稀硫酸与Cu不反应，与Cu2O反应，根据实验现象分析，一定有Cu2O，可能有Cu，D项正确。
(2)(2021·山东潍坊高三检测)各物质之间的转换关系如图所示，部分生成物省略。C、D是由X、Y、Z中两种元素组成的化合物，X、Y、Z的原子序数依次增大，在周期表中X的原子半径最小，Y、Z原子最外层电子数之和为10。D为无色非可燃性气体，G为黄绿色单质气体，J、M为金属，I有漂白作用，反应i常用于制作印刷电路板。
请回答下列问题：
①写出A的化学式_Cu2(OH)2CO3[Cu(OH)2·CuCO3]或CuCO3__，C的电子式_H︰︰H__。
②比较Y与Z的原子半径大小_C__>_O__(填写元素符号)。
③已知F溶于稀硝酸，溶液变成蓝色，并放出无色气体。请写出该反应的化学方程式_3Cu2O＋14HNO3===6Cu(NO3)2＋2NO↑＋7H2O__。
[解析] ①X在周期表中的原子半径最小，X为H，“C、D是由X、Y、Z中两种元素组成的化合物，Y、Z原子最外层电子数之和为10，X、Y、Z的原子序数依次增大，D为无色非可燃性气体”可以确定Z为氧，Y为碳，C为H2O，D为CO2，C(H2O)与G(黄绿色单质气体——氯气)反应生成H和I，I有漂白作用应该是次氯酸，因此H为HCl，从A＋H(HCl)―→B(CuCl2)＋C(H2O)＋D(CO2)可知，A是含Cu2＋的碳酸盐或是碱式碳酸盐，所以A是Cu2(OH)2CO3[Cu(OH)2·CuCO3]或CuCO3，C为H2O，H2O的电子式为H︰︰H。
②Y与Z分别是C、O，依据同周期元素原子半径从左到右依次减小判断，原子半径：C>O。
③F(Cu2O)＋HNO3―→Cu(NO3)2(从蓝色可确定为Cu2＋)＋NO(从无色气体确定)，然后根据化合价升降法配平即可，化学方程式为3Cu2O＋14HNO3===6Cu(NO3)2＋2NO↑＋7H2O。
萃取精华：
区别红色物质Cu和Cu2O的方法
向红色物质中加入稀硫酸，若溶液由无色变成蓝色，则该红色物质为Cu2O，否则为Cu。反应的化学方程式为Cu2O＋H2SO4===CuSO4＋Cu＋H2O。
铜与不同氧化剂反应的产物小结
〔对点集训2〕(1)(2021·江西南昌调研)将一定量的铜粉加入到0.5 L 0.3 mol·L－1 Fe2(SO4)3和0.1 mol·L－1 H2SO4的混合溶液中，铜粉完全溶解后，得到溶液X。下列说法正确的是( C )
A．溶液X中Cu2＋与Fe2＋的物质的量之比为2︰1
B．向溶液X中滴加KSCN溶液，未变红色，则加入铜粉质量为12.8 g
C．向溶液X中加入足量铁粉，充分反应后，铁粉质量减少11.2 g
D．向溶液X中加入0.18 L 5 mol·L－1 NaOH溶液可使溶液中的金属离子完全沉淀
[解析] 由于发生反应Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，所得溶液中Cu2＋和Fe2＋的物质的量之比为1︰2，故A错误；向溶液X中滴加KSCN溶液，未变红色，说明Fe3＋已完全反应，n(Fe3＋)＝0.5 L×0.3 mol·L－1×2＝0.3 mol，根据Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋可知消耗Cu的物质的量为0.15 mol，m(Cu)＝0.15 mol×64 g·mol－1＝9.6 g，故B错误；向溶液X中加入足量铁粉，由于Fe3＋的氧化性最强，所以Fe先与Fe3＋反应，再置换出Cu，最后和酸反应，因为铁粉足量，相当于铁和原来的Fe3＋、H＋反应，与加入的Cu的量无关，n(Fe3＋)＝0.5 L×0.3 mol·L－1×2＝0.3 mol，n(H＋)＝0.1 mol·L－1×0.5 L×2＝0.1 mol，发生反应Fe＋2Fe3＋===2Fe2＋，消耗Fe的物质的量为0.15 mol，发生Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，消耗Fe 0.05 mol，共消耗Fe的物质的量为0.15 mol＋0.05 mol＝0.20 mol，充分反应后，Fe粉减少0.2 mol×56 g·mol－1＝11.2 g，故C正确；铜完全溶解时，溶液中可能存在的Fe2＋、Cu2＋、H＋三种离子，或者是可能存在Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋、H＋，沉淀完全后，溶液的溶质为硫酸钠，n(SO)＝0.5 L×0.3 mol·L－1×3＋0.5 L×0.1 mol·L－1＝0.5 mol，即n(Na＋)＝1 mol，所以需要NaOH 1 mol，若加入0.18 L 5 mol·L－1 NaOH溶液，NaOH的物质的量为0.18 L×5 mol·L－1＝0.9 mol，所以NaOH的量不足，故D错误。
(2)(2021·经典习题选萃)CuSO4是一种重要的化工原料，其有关制备途径及性质如图所示，其中混合气体X中的一种组分为空气质量报告中的重要指标。下列说法不正确的是( B )
A．对于途径①、②、③，途径②更好地体现了绿色化学思想
B．途径①所用混酸中H2SO4与HNO3的物质的量之比最好为2︰3
C．Y具有还原性
D．1 mol CuSO4在1 100 ℃完全反应所得混合气体X中SO3可为0.5 mol
[解析] 途径①涉及的反应为3Cu＋2NO＋8H＋===3Cu2＋＋4H2O＋2NO↑；途径②涉及反应为2Cu＋2H2SO4＋O22CuSO4＋2H2O；途径③涉及反应Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O；相对于途径①、③，途径②无污染性气体产生，途径①有NO产生，途径③有SO2产生，所以途径②更好地体现了绿色化学思想，故A项正确，不符合题意；途径①涉及反应3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，NO由硝酸提供，H＋由硝酸和硫酸共同提供，所以若硝酸为2 mol，则硫酸为＝3 mol，所以混酸中H2SO4与HNO3物质的量之比最好为3︰2，故B项错误，符合题意；Y与氢氧化铜的悬浊液反应生成氧化亚铜，铜元素由＋2价降低到＋1价；被还原，则Y具有还原性，故C项正确，不符合题意；据图可知，CuSO4在1 100 ℃分解产生Cu2O和混合气体X，Cu2O为化合价降低的产物，则混合气体X中一定有化合价升高的产物，则一定含有O2，混合气体X中的一种组分为空气质量报告中的重要指标，可知混合气体中有SO2，根据原子守恒，CuSO4在1 100 ℃分解的方程式可能为2CuSO4Cu2O＋SO2↑＋SO3↑＋O2↑，则1 mol CuSO4在1 100 ℃完全分解，所得混合气体X中SO3为0.5 mol，故D项正确，不符合题意。
(3)(2021·经典习题选萃)铜是人类发现最早并广泛使用的一种金属。回答下列问题：
①实验室使用稀硫酸和H2O2溶解铜片，该反应的化学方程式为_Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O__。
②电子工业使用FeCl3溶液刻蚀印刷电路板铜箔，写出该过程的离子方程式_Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋__。配制的FeCl3溶液应保持_酸性__(填“酸性”“碱性”或“中性”)，原因是_抑制Fe3＋水解生成Fe(OH)3__。
③溶液中Cu2＋的浓度可采用碘量法测得：
A．2Cu2＋＋5I－===2CuI↓＋I；
B．I＋2S2O===S4O＋3I－
反应A中的氧化剂为_Cu2＋__。现取20.00 mL含Cu2＋的溶液，加入足量的KI充分反应后，用0.100 0 mol·L－1的Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液25.00 mL，此溶液中Cu2＋的浓度为_0.125__mol·L－1。
[解析] ①实验室使用稀硫酸和H2O2溶解铜片，反应中Cu被氧化为CuSO4，则发生反应的化学方程式为Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O。
②电子工业使用FeCl3溶液刻蚀印刷电路板铜箔，即Fe3＋将Cu氧化为Cu2＋，自身被还原为Fe2＋，所以该过程中发生的反应为Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，FeCl3溶液中存在水解平衡：Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，因此配制的FeCl3溶液应保持溶液酸性，抑制Fe3＋水解。
③根据反应A.2Cu2＋＋5I－===2CuI↓＋I，Cu的化合价由＋2价降低到＋1价，可知氧化剂为Cu2＋。取20.00 mL含Cu2＋的溶液，加入足量KI充分反应后，用0.100 0 mol·L－1Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液25.00 mL，发生反应：I＋2S2O===S4O＋3I－，则消耗n(I)＝×0.100 0 mol·L－1×25.00×10－3L＝1.25×10－3mol，根据碘元素守恒和化学计量关系，则20.00 mL溶液中c(Cu2＋)＝ mol·L－1＝0.125 mol·L－1。
萃取精华：
铜及其化合物的颜色及转化关系
考点二 铝及其化合物的主要性质
核心知识梳理
1．铝
(1)铝的结构和存在
铝位于元素周期表_第3周期ⅢA族__，原子结构示意图为___。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)铝的物理性质
_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__。
(3)铝的化学性质
(4)工业上电解熔融Al2O3制备Al：___
特别提醒
(1)镁、铝的特殊化学性质
①铝是活泼金属，但抗腐蚀性能强，原因是常温下Al与O2反应生成一层致密的氧化物薄膜而防止内部金属进一步被氧化。铝能与酸(H＋)反应，是属于活泼金属的通性；铝能与碱溶液反应，是铝表现出来的特殊性。
②铝与某些金属氧化物可发生铝热反应，铝热反应可用于焊接金属、冶炼高熔点的贵重金属，但Al与MgO不能发生铝热反应，原因是Mg的活泼性强于Al。
③镁在空气中燃烧除了与O2反应产生MgO外，还与N2反应产生Mg3N2，与CO2反应生成C和MgO。
④由于Mg能够在CO2中燃烧，所以镁着火时不能用干冰灭火器和泡沫灭火器灭火。
(2)铝与酸、碱反应生成氢气的量的关系
①等物质的量的Al分别与足量的非氧化性酸(H＋)和碱(OH－)反应，生成H2的物质的量之比为1︰1，消耗H＋和OH－的物质的量之比为3︰1。
②足量的Al分别与含等物质的量的H＋和OH－的溶液反应，生成H2的物质的量之比为1︰3。
③等质量的铝分别与等物质的量的强酸和强碱溶液反应，若两种反应产生H2的体积之比为<<1，则说明与酸反应时，Al过量、H＋不足；而与碱反应时，Al不足、OH－过量。
2．铝的重要化合物
(1)氧化铝
①物理性质：白色固体，难溶于水，有很高的熔点。常用作耐火材料及冶炼金属铝的原料。
②化学性质
注意：Al2O3与强酸强碱反应生成的盐不一样，与酸反应生成铝盐，与碱反应则生成偏铝酸盐。
(2)氢氧化铝
①物理性质
_白__色胶状不溶于水的固体，有较强的_吸附__性。
②化学性质(用化学方程式表示)
Al(OH)3的电离方程式为
___
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：
a．_Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O__；
b．_Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O__；
c．_2Al(OH)3Al2O3＋3H2O__。
(3)常见的铝盐
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)3·12H2O__，它是_无__色晶体，_可__溶于水，水溶液pH_<__7(填“<”“>”或“＝”)。明矾可以净水，其净水的原理是_Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋__，Al(OH)3胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水。
特别提醒
(1)Al(OH)3具有两性，能溶于强酸(如盐酸)、强碱溶液(如NaOH溶液)，但不溶于弱酸溶液(如H2CO3溶液)、弱碱溶液(如氨水)。
(2)既能与盐酸反应又能与NaOH溶液反应的物质有Al、Al2O3、Al(OH)3，多元弱酸的酸式盐(如NaHCO3、KHS、KHSO3、NaH2PO4等)及弱碱弱酸盐(如CH3COONH4等)。
(3)用铝盐与碱液反应制取Al(OH)3时，采用弱碱溶液氨水而不用强碱溶液。
(4)用偏铝酸盐与酸反应制取Al(OH)3时，一般是向偏铝酸盐溶液中通入CO2，而不使用强酸。
基础小题自测
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)铝中添加适量锂，制得低密度、高强度的铝合金，可用于航空工业。( √ )
(2)铝粉与氧化镁共热可制取金属镁。( × )
(3)铝制餐具不能长时间存放酸性、碱性或咸的食物。( √ )
(4)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。( × )
(5)MgO、Al2O3的熔点很高，可制作耐高温材料，工业上也用其电解冶炼对应的金属。( × )
(6)AlCl3溶液中加入过量稀氨水：Al3＋＋4NH3·H2O===AlO＋4NH＋2H2O。( × )
(7)下列物质的转化在给定条件下能够实现：
Al2O3NaAlO2(aq)Al(OH)3。( √ )
(8)向NaAlO2溶液中通入过量CO2的离子方程式：2AlO＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO。( × )
(9)用可溶性铝盐制取Al(OH)3最好选用NaOH溶液而不选用氨水。( × )
(10)AlO与HCO可能大量共存。( × )
(11)氢氧化铝、NaHCO3、Na2CO3均可作胃酸的中和剂。( × )
(12)氧化铝是金属氧化物，也是碱性氧化物。( × )
(13)铝抗腐蚀能力较强的主要原因是铝与氧气反应使表面生成一层致密的氧化膜。( √ )
(14)用氢氧化钠溶液可以除去铝片表面的氧化膜。( √ )
(15)Al(OH)3既溶于酸溶液又溶于碱溶液。( × )
(16)强酸性溶液中铝元素以Al3＋形式存在，强碱性溶液中铝元素以AlO形式存在。( √ )
(17)Al2(SO4)3和小苏打反应是泡沫灭火器的原理。( √ )
(18)将氯化铝溶液滴入浓氢氧化钠溶液中，会产生大量白色沉淀。( × )
(19)明矾用作净水剂不涉及化学变化。( × )
(20)明矾溶液中滴入Ba(OH)2溶液使SO恰好完全沉淀的离子方程式：2Ba2＋＋3OH－＋Al3＋＋2SO===2BaSO4↓＋Al(OH)3↓。( × )
2．深度思考：
(1)铝的化学性质活泼，为什么日常生活中广泛使用的铝制品通常具有较强的抗腐蚀性能？常温下为什么能用铝制槽车来储运浓H2SO4或浓HNO3?
(2)①在做铝的燃烧实验时，用坩埚钳夹住一小块铝箔，在酒精灯上加热至其熔化，会看到的现象是铝箔熔化，失去光泽，但熔化的铝并不滴落。原因是什么？②铝与NaOH溶液反应的机理是什么？
(3)制备Al(OH)3时为什么不用NaOH溶液，而使用氨水？
(4)明矾的净水作用与液氯对自来水的消毒作用是否相同？
(5)中学化学学习阶段接触到许多既能与酸反应又能与碱反应的物质，除了Al及其重要化合物外，你还知道哪些？
[提示] (1)铝在常温下迅速被氧气氧化，形成一层致密的氧化膜，保护铝不再被氧化，因而铝制品通常具有较强的抗腐蚀性能。常温时，浓H2SO4和浓HNO3能使铝钝化，因此可用铝制槽车储运浓H2SO4或浓HNO3。
(2)①铝箔加热时与O2发生反应生成熔点很高的Al2O3薄膜，使内部的铝被Al2O3包裹着，所以熔化的铝不会滴落。②2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。反应中铝作还原剂，水作氧化剂。
(3)NaOH溶液可以溶解Al(OH)3，而氨水不能溶解Al(OH)3。
(4)不同。明矾净水只是除去水中的悬浮杂质，不能杀菌消毒，而液氯只能杀菌消毒，不能沉淀悬浮的杂质。
(5)①弱酸的铵盐，如 NH4HCO3、CH3COONH4、(NH4)2S等；②弱酸的酸式盐，如NaHCO3、KHS、NaHSO3等；③氨基酸等。
考点突破提升
微考点1 铝的性质及用途
典例1 (2021·山东滨州高三检测)下列有关铝的实验现象、用途解释正确的是( D )
选项
实验现象
解释
A
铝制成的槽车可以密封贮运浓硫酸或浓硝酸
铝不能与浓硫酸或浓硝酸反应
B
取一块铝箔，用酒精灯加热，铝箔只熔化成液体而没有脱落
铝不易被氧化
C
向氯化铵溶液中投入一铝片，铝片上产生大量气泡
该气体是氨气
D
铝制炊具最好不要盛放酸性或碱性较强的液体食物
Al和Al2O3既可以与强酸反应又可以与强碱反应
[解析] 常温下，铝遇浓硫酸、浓硝酸被钝化，并不是不反应，A项错误；铝箔用酒精灯加热，铝箔只熔化成液体而没有脱落，是因为铝箔表面被氧化产生一层致密的Al2O3薄膜，由于Al2O3熔点高，将熔化的Al包裹在里面没有脱落，故B项错误；氯化铵水溶液显酸性，加入铝发生反应产生H2，C项错误；铝制炊具表面有一层氧化膜Al2O3，Al和Al2O3既可以与强酸反应又可以与强碱反应，故不能盛放酸性或碱性较强的液体食物，D项正确。
[易错警示] (1)能与铝反应生成H2的溶液，可能是酸性溶液，也可能是碱性溶液。
(2)等质量的铝与足量的酸或碱溶液反应，生成H2的量相同。
(3)等物质的量的酸和碱与足量的铝反应，生成H2的量由酸和碱的物质的量决定。
〔对点集训1〕(2021·经典习题汇编)Al是常见的活泼金属，下列关于Al的说法不正确的是_②③④⑤⑥__(填序号)。
①Al表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化
②用铝粉和NaOH溶液反应制取少量H2：Al＋2OH－===AlO＋H2↑
③铝罐可久盛食醋
④与Al反应能产生H2的溶液中一定能大量共存：Fe2＋、K＋、NO、SO
⑤常温下，相同的铝片分别加入足量的浓、稀硝酸，浓硝酸中铝片先溶解完
⑥铝与Fe2O3发生铝热反应后固体物质增重
[解析] Al表面能形成致密的Al2O3保护层，保护内层金属不被氧化，故①正确，不符合题意；铝粉能与NaOH溶液反应制取H2，离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑，故②错误，符合题意；铝及其表面的Al2O3都能与CH3COOH反应，所以铝罐不能久盛食醋，故③错误，符合题意；与Al反应能产生H2的溶液中可能含有大量H＋，也可能含有大量OH－，Fe2＋在酸性条件下能被NO氧化，在碱性条件下能与OH－生成沉淀，故④错误，符合题意；常温下Al在浓硝酸中钝化，不会溶解，故⑤错误，符合题意；铝与Fe2O3发生铝热反应，化学方程式为2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe，反应前后各物质均为固体，所以根据质量守恒定律可知反应后固体质量不变，故⑥错误，符合题意。
微考点2 铝的重要化合物的性质及用途
典例2 (1)(2021·河北衡水调研)下列有关铝的化合物的说法正确且存在因果关系的是( A )
A．Al2O3的熔点很高，可用作耐火材料
B．Al2O3具有两性，可用于电解冶炼铝
C．明矾是净水剂，可用于饮用水的杀菌消毒
D．Al(OH)3具有两性，可用于中和馒头制作过程(如发酵阶段)中产生的酸
[解析] 氧化铝熔点很高，所以可以作耐火材料，A项正确；电解冶炼铝，只能说明熔融氧化铝能导电，是离子晶体，但与Al2O3的两性无关，B项错误；明矾溶于水后，铝离子水解形成氢氧化铝胶体，可用于净水，以除去水中的悬浮物，明矾并不能杀死水中的细菌和病毒，C项错误；Al(OH)3具有两性，但不能中和太弱的酸，D项错误。
(2)(2021·经典习题选萃)铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下：
注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。
①“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为：
_Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O__。
②向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH_减小__(填“增大”“不变”或“减小”)，发生反应的化学方程式是_H2O＋NaAlO2＋NaHCO3===Al(OH)3↓＋Na2CO3__。
③“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是_石墨电极被阳极上产生的O2氧化__，应该采取的措施是_定期补充石墨__。
④电解熔融Al2O3制备铝不用氯化铝的原因是_氯化铝是共价化合物，熔融氯化铝以分子的形式存在__。
⑤铝粉在1 000 ℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN的制备，其主要原因是_NH4Cl水解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜__。
[解析] ①Al2O3为两性氢氧化物，在NaOH溶液中会溶解生成NaAlO2。
②加入的NaHCO3与过量的NaOH反应，导致溶液的pH减小。酸性HCO>Al(OH)3，根据强酸制取弱酸的原理得H2O＋NaAlO2＋NaHCO3===Al(OH)3↓＋Na2CO3。
③电解Al2O3时生成O2，O2会氧化石墨。应定期补充石墨。
④氯化铝是共价化合物，熔融氯化铝以分子的形式存在。
⑤NH4Cl水解显酸性，H＋可以去除铝表面的氧化膜，使得Al更易与N2反应。
〔对点集训2〕(1)(2021·经典习题汇编，6分)下列有关Al2O3和Al(OH)3的说法不正确的是( D )
A．可以用过量氢氧化钠溶液除去MgO中的少量Al2O3
B．实验室加热熔融固体氢氧化钠时，不能使用氧化铝坩埚
C．氢氧化铝可用于中和过多胃酸
D．氯化铝溶液滴入浓氢氧化钠溶液中，可产生大量白色沉淀
[解析] MgO不与氢氧化钠反应，而Al2O3是两性氧化物，能溶于强碱，所以可以用过量氢氧化钠溶液除去MgO中的少量Al2O3，故A项正确，不符合题意；Al2O3能和强碱反应，所以不能用氧化铝坩埚熔融固体氢氧化钠，故B项正确，不符合题意；氢氧化铝是两性氢氧化物，可以与胃酸中的盐酸反应，并且本身不会对消化道造成伤害，因此在医学上常用于治疗胃酸过多，故C项正确，不符合题意；氯化铝溶液滴入浓氢氧化钠溶液中，相当于氢氧化钠溶液开始是过量的，能溶解Al(OH)3，因此不会产生白色沉淀，故D项错误，符合题意。
(2)(2021·荆门模拟)将表面有氧化膜的铝片伸入足量的NaOH溶液中，有关离子方程式正确的是( C )
A．Al2O3＋OH－===AlO＋H2O
B．2Al3＋＋6OH－===2Al(OH)3↓
C．2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
D．2Al＋6H2O===2Al3＋＋6OH－＋3H2↑
[解析] 首先是氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，当氧化铝反应完毕后，铝再与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，离子方程式分别为Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O和2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑，故C项正确。
(3)(2020·浙江7月选考，28)Ⅰ.化合物X由四种短周期元素组成，加热X，可产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体Y，Y为纯净物；取3.01 g X，用含HCl 0.060 0 mol的盐酸完全溶解得溶液A，将溶液A分成A1和A2两等份，完成如下实验(白色沉淀C可溶于NaOH溶液)：
请回答：
①组成X的四种元素是N、H和_Al、Cl__(填元素符号)，X的化学式是_AlCl3NH3__。
②溶液B通入过量CO2得到白色沉淀C的离子方程式是_AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO__。
③写出一个化合反应(用化学方程式或离子方程式表示)
_AlCl3＋Cl－===AlCl或AlCl3＋NH3===AlCl3NH3__。
要求同时满足：
A．其中一种反应物的组成元素必须是X中除N、H外的两种元素；
B．反应原理与“HCl＋NH3===NH4Cl”相同。
Ⅱ.某兴趣小组为验证浓硫酸的性质进行实验，如图。实验中观察到的现象有：烧瓶内有白雾，烧杯中出现白色沉淀。请回答：
①将浓硫酸和浓盐酸混合可产生HCl气体的原因是_浓硫酸吸水或放热导致HCl挥发__。
②烧杯中出现白色沉淀的原因是_HCl气体会将H2SO4带出，与Ba(NO3)2作用生成BaSO4__。
[解析] Ⅰ.由加热X可产生使红色石蕊试纸变蓝的气体Y，可知Y为氨气；取3.01 g X用含有HCl 0.060 0 mol的盐酸完全溶解得到溶液A，将溶液A分成A1、A2两等份进行实验，且白色沉淀C可溶于NaOH溶液，结合溶液A1＋NaOH溶液→Y(NH3)＋溶液B，CO2＋溶液B→白色沉淀C，可知白色沉淀C为Al(OH)3，白色固体D为Al2O3，且n(Al2O3)＝＝0.005 mol，则溶液A1中n(Al3＋)＝0.01 mol，n(NH3)＝＝0.01 mol；由溶液A2＋AgNO3溶液→白色沉淀E，可知E为AgCl，且溶液A2中n(Cl－)＝n(AgCl)＝＝0.06 mol，则溶液A中含0.12 mol Cl－，除去加入的盐酸中所含的0.06 mol Cl－，X中含有0.06 mol Cl－；综上所述及X的质量可知X中含有0.02 mol Al3＋、0.06 mol Cl－和0.02 mol NH3，则n(Al3＋)︰n(Cl－)︰n(NH3)＝1︰3︰1，可知X的化学式为AlCl3NH3。
①据上述分析，X中含有N、H、Al、Cl四种元素，X的化学式为AlCl3NH3。
②溶液B中通入过量CO2的离子方程式为AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO或Al(OH)＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO。
③根据题意，一种反应物的组成元素为X中除去N、H之外的两种元素，只能为AlCl3，由于Al3＋有空轨道，可与含有孤电子对的离子或分子结合形成配位键，故化学方程式为AlCl3＋NH3===AlCl3NH3，离子方程式为AlCl3＋Cl－===AlCl。
Ⅱ.①盐酸具有挥发性，与浓硫酸混合以后，浓硫酸吸水并放出大量的热，促进HCl的逸出。
②HCl挥发带出的H2SO4会进入烧杯与Ba(NO3)2溶液反应生成硫酸钡沉淀。
(4)(2021·河北衡水检测)将一定质量的镁、铝合金投入100 mL一定物质的量浓度的HCl溶液中，合金全部溶解，向所得溶液中滴加5 mol·L－1NaOH溶液到过量，生成沉淀的质量与加入的NaOH体积关系如图：
①原合金中镁、铝质量各多少？
②HCl的浓度为多少？
[答案] ①镁、铝的质量分别为4.8 g、2.7 g ②8 mol·L－1
[解析] ①BC段发生反应Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O，B点时n[Al(OH)3]＝(180－160)×10－3L×5 mol·L－1＝0.1 mol。AB段发生反应：a.Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓、b.Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓其中反应a消耗n(NaOH)＝3n[Al(OH)3]＝3×0.1 mol＝0.3 mol，而AB段共消耗n(NaOH)＝(160－20)×10－3 L×5 mol·L－1＝0.7 mol，故A点n(Mg2＋)＝(0.7 mol－0.3 mol)＝0.2 mol，所以合金中Mg、Al的物质的量分别为0.2 mol、0.1 mol，m(Mg)＝0.2 mol×24 g·mol－1＝4.8 g，m(Al)＝0.1 mol×27 g·mol－1＝2.7 g。
②OA段发生反应：H＋＋OH－===H2O，O点溶液中n(HCl)＝20×10－3L×5 mol·L－1＝0.1 mol,100 mL盐酸中，n(HCl)＝0.1 mol＋2n(Mg)＋3n(Al)＝0.1 mol＋2×0.2 mol＋3×0.1 mol＝0.8 mol，c(HCl)＝＝8 mol·L－1。
萃取精华：
突破Al(OH)3沉淀图像的三个秘诀
明晰横、纵坐标含义，然后通过曲线变化特点分析反应原理。
掌握Al3＋、Al(OH)3、AlO三者之间的转化关系。
明晰Al3＋溶液中加碱(OH－)的几种常见变形图像，如：
图A中，n(H＋)︰n(Al3＋)＝2︰1。
图B中，若已知原溶液中含有Mg2＋，则可推出：
n(Mg2＋)︰n(Al3＋)＝1︰1。
图C中，若已知原溶液中含有H＋和Mg2＋，则可推导出：n(H＋)︰n(Al3＋)︰n(Mg2＋)＝2︰1︰1。
考点三 金属矿物的开发和利用
核心知识梳理
1．金属矿物开发利用的方法
(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_化合__态还原为_游离__态的过程。即_Mn＋＋ne－===M__(写反应通式，用M表示金属)。
(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：
2．铝热反应实验
实验
装置
实验
现象
①剧烈反应，放出大量的热，并发出耀眼的光芒；
②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中
实验
结论
高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热，放出大量的热，反应的化学方程式为：_Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3__
原理
应用
①制取熔点较高、活泼性_弱__于Al的金属，如铁、铬、锰、钨等。②金属焊接，如野外焊接_钢轨__等
特别提醒
(1)金属冶炼与金属活动性的关系：
(2)热还原法中使用的还原剂通常是碳单质、一氧化碳和氢气等。在高炉炼铁中，加入的还原剂是焦炭，但反应中真正作还原剂的是CO。
(3)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)。
基础小题自测
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)冶炼铝和钠都可以用电解法。( √ )
(2)所有的金属氧化物都能和铝发生铝热反应。( × )
(3)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。( √ )
(4)电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时，阴极上依次析出Cu、Fe、Al。( × )
(5)火烧孔雀石炼铜是采用的焦炭法来冶炼金属。( √ )
(6)可以用金属钠置换四氯化钛(TiCl4)溶液中的钛来制取单质钛。( × )
(7)金属在自然界中都以化合态存在，故金属的冶炼就是将金属从其化合物中置换出来。( × )
(8)湿法炼铜和火法炼铜的反应中，铜元素都发生了还原反应。( √ )
(9)工业上金属Al是用电解熔融的氯化物制得的。( × )
(10)金属不论是否活泼都比较难冶炼，铝热反应可以冶炼难熔金属。( × )
2．深度思考：
(1)工业生产中是否可用电解AlCl3和MgO的方法冶炼Al、Mg?
(2)铝是地壳中含量最高的金属元素，为什么人类对铝的使用比铁、铜晚得多？
[提示] (1)不是。因为AlCl3是共价化合物，熔融时不能电离出自由移动的离子，不导电；而MgO虽是离子化合物，但其熔点太高，使其熔融会消耗大量的热能，成本较高。
(2)铝的金属活动性比铁、铜强，难于冶炼，古代人受技术条件限制，不能冶炼铝，故铝的发现和大量使用比铁、铜晚得多。
考点突破提升
微考点1 根据金属的活泼性选择金属的冶炼方法
典例1 (2021·经典习题汇编)下列关于金属冶炼方法的叙述不正确的( D )
选项
金属
存在形式
冶炼方法
A
铜
化合态
铁的金属性比铜强，可将铁与CuSO4溶液反应冶炼铜
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，一般的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
[解析] 铁的金属性比铜强，可将铁与CuSO4溶液反应冶炼铜，故A项正确，不符合题意；银可以通过加热分解氧化银的方法制得，故B项正确，不符合题意；铝的金属性比铁强，可用铝热法炼铁，故C项正确，不符合题意；一般用电解熔融NaCl的方法来制取钠，而电解饱和食盐水得到的是NaOH、H2和Cl2，故D项错误，符合题意。
萃取精华：
电解法冶炼活泼金属使用的是熔融的金属盐或金属氧化物，而不是盐溶液。
铜除了用热还原法冶炼外，还可以用湿法炼铜或电解法进行冶炼。
冶炼Mg时一般是电解熔融的MgCl2，不能电解MgO(熔点太高)。
冶炼Al时一般是电解熔融的Al2O3，不能电解熔融的AlCl3(共价化合物，熔融时不导电)。加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化温度。
〔对点集训1〕(2021·经典习题汇编)工业上由含钒、铬和锰的矿物冶炼难熔的金属钒、铬和锰，通常采用的方法是( B )
A．碳还原法
B．铝热法还原
C．直接加热法
D．盐的水溶液与活泼金属置换法
[解析] 工业上用铝热法冶炼活泼性比Al差、熔点较高的金属，如钒、铬、锰等，用铝热剂冶炼难熔金属，与Al的还原性及放出大量的热有关，主要是因为铝被氧化时放出大量的热，故B项正确。
微考点2 金属矿物的开发与利用
典例2 (2021·江苏南京调研)氧化还原反应广泛应用于金属冶炼，下列说法不正确的是( C )
A．电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中，Na＋被还原
B．湿法炼铜与火法炼铜的反应中，铜元素都发生还原反应
C．用磁铁矿炼铁的反应中，1 mol Fe3O4被CO还原成Fe，转移9 mol电子
D．铝热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化
[解析] 用磁铁矿炼铁时，Fe3O4被还原为Fe，当有1 mol Fe3O4被CO还原成Fe时，转移8 mol电子，C项不正确，A、B、D项正确。
〔对点集训2〕分析推理是化学学习的方法之一。下列实验推理中，正确的是( B )
A．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
B．金属的冶炼方法与金属的活泼性有很大关系，银和汞可以用热分解的方法冶炼
C．工业上电解熔融氯化镁可制得金属镁，所以工业上电解熔融氯化铝可制得铝
D．将镁条和铝片用导线连接再插进稀NaOH溶液中，镁条上产生气泡，说明镁比铝活泼
[解析] 电解饱和食盐水得到的是NaOH、H2和Cl2，工业上通过电解熔融NaCl来制取金属钠，A项不正确；银和汞活泼性弱，可以用热分解的方法冶炼，B项正确；熔融氯化铝不导电，不能用电解熔融氯化铝的方法来制取铝，C项不正确；由于铝片能够与NaOH溶液反应，而镁条与NaOH溶液不反应，所以将镁条和铝片用导线连接再插进稀NaOH溶液中，镁条上产生气泡，但不能说明镁比铝活泼，D项不正确。
微考点3 铝热反应实验的关键点、注意事项及延伸拓展
典例3 (2021·经典习题汇编)利用如图装置做铝热反应实验，下列说法不正确的是( D )
A．该反应的化学方程式是2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3
B．该反应会产生高温，发出强光
C．根据铝热反应的原理，可以冶炼某些金属
D．若反应中转移3 mol电子，消耗氧化剂的物质的量是1 mol
[解析] 铝是活泼金属，高温条件下可置换出氧化铁中的铁，化学方程式为2Al＋Fe2O33Fe＋Al2O3，故A项正确，不符合题意；铝热反应放出大量的热，产生高温、发出强光，故B项正确，不符合题意；高熔点的金属可采用铝热法冶炼，故C项正确，不符合题意；氧化铁在铝热反应中作氧化剂，反应过程中铁元素的化合价从＋3价降低到0价，因此1 mol Fe2O3在反应中得到6 mol电子，则若反应中转移3 mol电子，消耗氧化剂的物质的量是0.5 mol，故D项错误，符合题意。
〔对点集训3〕(2021·北京模拟)铝热反应常用于冶炼高熔点金属，某小组探究Al粉与Fe3O4反应后所得黑色固体的成分，实验过程及现象如下：
下列说法不正确的是( D )
A．反应①产生的气体是H2
B．反应②为Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O
C．反应③的白色沉淀是Al(OH)3
D．黑色固体中不含Al和Fe3O4
[解析] 由实验可知，黑色固体与稀硫酸反应生成气体，且溶液b中加入KSCN溶液不变色，可知溶液b中不含铁离子；黑色固体与NaOH反应无气体，则一定不含Al，溶液a与二氧化碳反应生成白色沉淀为氢氧化铝，则黑色固体中一定含氧化铝。由上述分析可知，黑色固体一定含氧化铝、Fe，一定不含Al，可能含Fe3O4。反应①产生的气体是H2，为金属Fe与稀硫酸反应生成，故A项正确，不符合题意；固体中含氧化铝，则反应②为Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O，故B项正确，不符合题意；反应③中AlO与二氧化碳反应，可知白色沉淀是Al(OH)3，故C项正确，不符合题意；黑色固体中不含Al，可能含Fe3O4，故D项错误，符合题意。
本讲要点速记：
1．合金的两个特点：熔点较低，硬度较大。
2．特殊的颜色
Cu、Cu2O—红色，CuO—黑色，Cu(OH)2—蓝色，CuSO4—白色，CuSO4·5H2O—蓝色，Cu2(OH)2CO3—绿色。
3．掌握3种制备氢氧化铝的方法
(1)向铝盐中加入氨水，离子方程式为：
Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。
(2)NaAlO2溶液中通入足量CO2，离子方程式为：
AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO。
(3)NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合：
3AlO＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓。
4．必记的与铝有关的2个化学方程式
(1)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
(2)Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O
5．金属冶炼的三种方法
(1)电解法(K、Ca、Na、Mg、Al等活泼金属)
(2)热还原法(Zn～Cu之间较活泼金属)
(3)热分解法(Hg、Ag等不活泼金属)
6．必记五反应
(1)工业上冶炼Mg：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
(2)工业上冶炼Al：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
(3)工业上冶炼Fe：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2
(4)铝热反应：Fe2O3＋2AlAl2O3＋2Fe
(5)铜绿的生成：2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3
相关学案
高考化学一轮复习第三章金属及其化合物第三讲用途广泛的金属材料和开发利用金属矿物学案新人教版： 这是一份高考化学一轮复习第三章金属及其化合物第三讲用途广泛的金属材料和开发利用金属矿物学案新人教版，共34页。学案主要包含了备选例题，加固训练——拔高，知识拓展，加固训练—拔高，规律方法等内容，欢迎下载使用。
高考化学一轮复习第三章金属及其化合物第三讲用途广泛的金属材料和开发利用金属矿物学案： 这是一份高考化学一轮复习第三章金属及其化合物第三讲用途广泛的金属材料和开发利用金属矿物学案，文件包含湖南师大附中数学附中3次pdf、湖南师大附中数学答案附中3次pdf等2份试卷配套教学资源，其中试卷共14页， 欢迎下载使用。
高考化学 考点17 用途广泛的金属材料 开发利用金属矿物（含解析）： 这是一份高考化学 考点17 用途广泛的金属材料 开发利用金属矿物（含解析），共13页。学案主要包含了铜及其重要化合物，合金及金属材料，金属矿物的开发利用等内容，欢迎下载使用。
