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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 高考化学一轮复习学案人教版
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这是一份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 高考化学一轮复习学案人教版，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。
第三讲 用途广泛的金属材料和开发利用金属矿物
考点一 合金及金属材料(命题指数★★★★★)
1．合金：
2．常见金属材料：
(1)分类。
(2)常见合金材料。
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)任何金属都能形成合金。( )
提示：×。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，若一种金属的熔点大于另一种金属的沸点，则二者不能形成合金。
(2)钢与纯铁相比较，钢不易生锈。( )
提示：×。钢中含有碳等杂质容易形成原电池，腐蚀更快。
(3)不锈钢、硬铝都是合金，青铜是铜单质，不属于合金。( )
提示：×。青铜为铜锡等形成的合金。
(4)高温铝易被氧化，铝合金应在熔剂层覆盖下熔炼。( )
提示：√。高温时铝很容易被氧化。
(5)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。
(6)用稀硝酸清除铜制品上的铜锈。( )
提示：×。铜能够溶于稀硝酸，故用盐酸或稀硫酸除去铜锈。
2．(1)金属与金属或金属与非金属形成合金时是否发生化学反应？
提示：没有。合金属于混合物，金属与金属或金属与非金属形成合金时，两者没有发生化学反应，各成分的化学性质没有发生变化。
(2)合金的性质是各成分金属的性质之和吗？
提示：合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在物理性质、机械性能方面优于各成分金属，不是简单加和；但一般认为在化学性质上，合金体现的是各成分金属的化学性质。
(3)已知铜的熔点为1 083℃，钠的沸点为883℃，试问铜与钠能否形成合金？
提示：不能。当铜开始熔化时，钠已经气化，所以二者不能形成合金。
命题角度1：合金性质与金属材料的应用
【典例1】C919大型客机是我国自主研发的，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】选D。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，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，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，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，所以铝锂合金的性质与各成分金属的性质不完全相同，D错误。
命题角度2：合金成分的实验探究与测定
【典例2】(2021·郑州模拟)某同学设计了如下实验测量m g铜银合金样品中铜的质量分数：
下列说法中不正确的是( )
A．合金的熔点比其成分金属低，通常比成分金属具有更优良的金属特性
B．铜银都能与稀硝酸反应，收集到的V L气体可能全为NO
C．操作Ⅰ是过滤，操作Ⅱ是洗涤，操作Ⅲ应是烘干
D．根据反应收集到的气体体积可以计算铜和银的质量分数
【以图析题·培养关键能力】
【解析】选C。合金的熔点比其成分金属低，A正确；不论是浓HNO3还是稀HNO3，用排水法收集到的气体一定全部是NO，B正确；W g固体为AgCl，由于AgCl具有受热不稳定性，故操作Ⅲ应是低温干燥而不是烘干，C错误；根据反应收集的气体体积，利用电子守恒及质量关系列式可求得铜和Ag的质量分数，D正确。
在题干条件不变的情况下，下列说法不正确的是( )
A．收集到的V L气体为NO
B．若缺少操作Ⅱ，会导致实验结果偏小
C．被铜银合金还原的硝酸可能为 mol
D．依据m、W不能确定铜的质量分数
【解析】选D。由流程图可知，实验排水法收集，二氧化氮能与水反应生成NO，故金属与硝酸反应生成气体是NO或NO2或NO、NO2，最后收集的气体为NO，A正确；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，低温干燥之前，由于过滤后的氯化银附着一些离子，应洗涤附着的物质，防止测定的氯化银的质量增大，导致合金中银的质量增大，铜的质量偏小，测量铜的含量偏低，B正确；当为稀HNO3时，生成的气体是NO，物质的量为
mol，根据原子转移守恒可知被还原的硝酸为 mol，C正确；氯化银的质量为Wg，利用元素守恒计算合金中银的质量，合金质量减去Ag的质量为Cu的质量，可以确定Cu的质量分数，D错误。
【备选例题】
部分氧化的FeCu合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共5.76 g，经如图处理，下列说法正确的是( )
A.滤液A中的阳离子为Fe2＋、Fe3＋、H＋
B．样品中Fe元素的质量为2.14 g
C．样品中CuO的质量为4.0 g
D．V＝448
【解析】选D。A项，生成的滤渣3.2 g是铜，金属铜可以和Fe3＋反应，所以滤液A中一定不含有Fe3＋，错误；B项，灼烧后的固体为Fe2O3，其物质的量为
0.02 mol，铁元素的物质的量为0.02 mol×2＝0.04 mol，质量为0.04 mol×
56 g·mol－1＝2.24 g，错误；C项，铁元素的质量为2.24 g，而原来固体为
5.76 g，所以CuO的质量不超过5.76 g－2.24 g＝3.52 g，错误；D项，根据最后溶液中的溶质为过量H2SO4和FeSO4，而铁元素的物质的量为0.04 mol，说明参加反应的硫酸的物质的量为0.04 mol，含H＋ 0.08 mol，其中部分H＋生成氢气，另外的H＋和合金中的氧结合生成了水，由于合金中氧的物质的量为＝0.02 mol，它结合0.04 mol H＋，所以硫酸中有
0.04 mol H＋生成氢气，即生成0.02 mol氢气，标准状况下的体积为448 mL，正确。
合金组成的分析方法
1．定性分析型：
形成合金的各种成分的特殊化学性质仍按单一组分的性质(例如铝合金中的铝既能溶于酸又能溶于碱的性质不变，铜能溶于稀硝酸，且硝酸的还原产物为NO气体)，一般是将合金酸溶或碱溶，根据反应中的特殊现象或根据溶解后所得溶液继续加沉淀剂产生的现象判断其成分。此类试题常以流程的形式呈现，解答的关键是理清每一步加入的物质和生成物质的成分。
2．定量分析型：
定量测定合金的成分常用量气或沉淀两种方法。
(1)定量集气法。
定量集气法是指收集合金中某种物质溶解时所产生的气体的量，应用化学方程式或关系式来判断合金的组成。其原理的关键点是根据某组分的特殊性质(特别是与酸或碱反应能产生气体)，其操作要点和注意事项有：保证装置的气密性良好，注意收集气体的读数方法。
(2)沉淀法。
沉淀法测定物质含量是常用的一种方法，采用沉淀法时，涉及的基本实验操作和主要问题有：称量、溶解(溶解试剂)；沉淀(重点是沉淀试剂的选择)；过滤、沉淀洗涤、沉淀的干燥、称量；数据的处理(包括测定结果的误差分析)。
命题点1：合金性质与金属材料的应用(基础性考点)
1．2020年贺岁纪念币满足广大人民群众在岁末年初迎接新春、庆贺新年的需求，更好传播和弘扬中国传统文化。该套纪念币共2枚，其中银质纪念币1枚，双色铜合金纪念币1枚，均为中华人民共和国法定货币。下列关于合金的叙述不正确的是( )
A．铜合金和单质铜一样，具有良好的导电性、导热性和延展性
B．铜合金的硬度比单质铜大
C．铜合金的熔点比单质铜低
D．该纪念币能完全溶解于稀硫酸中
【解析】选D。合金有别于成分金属的特性是熔点低、硬度大，共性是具有金属的物理通性，但是化学性质没有改变，D项错误。
2．武德合金(由50%铋、25%铅、12.5%锡和12.5%镉制成，熔点为70 ℃)常用于制作电器保险丝；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。下列有关合金的说法错误的是( )
A．武德合金常用于制作电器保险丝是因为它的熔点低
B．镁铝合金能全部溶解于过量FeCl3溶液中
C．两种合金的熔点、硬度比镁和铝的熔点、硬度都高
D．商代后期铸造出工艺精湛的后(司)母戊鼎，该鼎属于铜合金制品
【解析】选C。武德合金常用于制作电器保险丝是因为它的熔点低，A正确；镁铝都能溶解于过量FeCl3溶液中，B正确；合金的熔点一般低于它的成分金属，C错误；商代后期铸造出工艺精湛的后(司)母戊鼎属于青铜器，青铜是铜锡合金，D正确。
命题点2：合金成分的实验探究与测定(综合性考点)
3．美国普度大学研究开发出一种利用铝镓合金制备氢气的新工艺(工业流程如图所示)。下列有关该工艺的说法中错误的是( )
A.该过程能量转化的形式有三种
B．铝镓合金可以循环使用
C．铝镓合金与水的反应属于化合反应
D．总反应式为2H2O===2H2↑＋O2↑
【解析】选C。该过程能量转化的形式有三种，A正确。由所给工业流程图可知B正确。铝镓合金与水反应的实质是铝把水中的H置换出来，属于置换反应，C错误。由图可知该流程的总反应为2H2O===2H2↑＋O2↑，D正确。
【加固训练——拔高】
1．下列对合金的说法正确的是( )
A．合金中至少含有两种金属元素，不含非金属元素
B．合金中的金属元素以化合物的形式存在
C．合金中各种元素的含量一定，所以合金是纯净物
D．合金的硬度一般大于成分金属，而熔点一般低于成分金属
【解析】选D。合金是由两种或两种以上金属或金属与非金属熔合而成的具有金属特性的物质，A错误；合金中的金属以单质的形式存在，属于混合物，选项B、C错误。
2．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：
K
Na
KCl
NaCl
熔点/℃
63.6
97.8
770
801
沸点/℃
774
882.9
1 500
1 413
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】选B。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。
3．某课外活动小组，收集了一种合金进行研究(已知Cu的焰色反应为绿色)。
(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．Mg c．Pb d．Fe
如果该合金中，只含两种元素，它们的质量比是______________________。
【解析】根据(2)可以判断，合金中一定含有Al和Cu。
由(3)(4)可得，能与硫酸和NaOH反应放出H2的只有Al，而不能含Mg、Pb、Fe。m(Al)＝××27 g·mol－1≈8.0 g。所以m(Cu)＝2.0 g。
其质量之比为m(Al)∶m(Cu)＝4∶1。
答案：Cu、Al a m(Al)∶m(Cu)＝4∶1
4．某铝合金中含有元素铝、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(精确到0.1 g)，称量时通常使用的主要仪器的名称是________。
(2)将样品溶解于足量的稀盐酸，过滤并洗涤滤渣。滤液中主要含有________，滤渣中含有________，溶解、过滤用到的玻璃仪器是________________。
(3)滤液中加过量的氢氧化钠溶液，过滤。有关反应的离子方程式是______________________________。
(4)步骤(3)的滤液中通入足量的二氧化碳气体，过滤。有关反应的离子方程式是________________________。
(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______________________________，原样品中铝的质量分数是__________。
(6)若步骤(3)中加入氢氧化钠的量不足，则实验结果________(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________，若滤渣灼烧不充分，则实验结果________。
【解析】(1)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，过滤。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)有关反应的离子方程式有H＋＋OH－===H2O、Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓、Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O。(4)有关反应的离子方程式是AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO、2OH－＋CO2===CO＋H2O。(5)有关反应的离子方程式是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；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。
答案：(1)托盘天平
(2)MgCl2、AlCl3、HCl Cu、Si 烧杯、玻璃棒、普通漏斗(3)H＋＋OH－===H2O、Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓、Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O
(4)AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO、2OH－＋CO2===CO＋H2O
(5)2Al(OH)3Al2O3＋3H2O ×100%
(6)偏低 偏高 偏高
考点二 镁及其化合物(命题指数★★★★★)
1．镁的物理性质：
(1)镁：镁是银白色有金属光泽的固体，密度较小，硬度较低、有延展性，是电和热的良导体。
(2)镁合金：密度较小，硬度和强度都较大。
2．镁及其化合物的化学性质：
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)氧化镁(熔点2 800 ℃)是优良的耐高温材料。( )
提示：√。氧化镁是优良的耐高温材料。
(2)2.4 g镁在足量的氧气中燃烧，转移的电子数为0.1NA。( )
提示：×。2.4 g镁的物质的量为0.1 mol，0.1 mol镁反应，转移的电子数为0.2NA。
(3)镁铝合金在冷的浓硫酸中钝化。( )
提示：×。Mg在冷的浓硫酸中不钝化。
(4)镁放入氯化铵溶液中，充分反应后可以得到一种气体。( )
提示：×。Mg＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3↑＋H2↑得到两种气体。
(5)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光。
(6)镁着火后，可以用泡沫灭火器灭火。( )
提示：×。镁能在CO2中燃烧。
2．(1)镁是活泼金属，故不具有抗腐蚀性，这句话正确吗？
提示：不正确。镁是活泼的金属，易被氧化，但镁具有抗腐蚀性能。这是因为在常温下，镁在空气中与氧气反应，生成一层致密的氧化物薄膜，这层氧化物薄膜能够阻止金属继续被氧化，故镁有抗腐蚀性能。
(2)镁在空气中燃烧，生成物为纯净物吗？
提示：镁在空气中燃烧，除了可与空气中的O2反应生成MgO外，还能与N2、CO2反应，生成Mg3N2和C，为混合物。
命题角度1：镁及其化合物的性质
【典例1】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D
D．装置E中碱石灰的作用是吸收尾气
【解析】选C。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。
(1)(宏观辨识与微观探析)如果让空气与镁直接反应，会得到几种固体产物？
提示：3种。生成Mg3N2、MgO、C。
(2)已知装置D中生成的Mg3N2容易与水反应生成白色沉淀和气体，试分析其与盐酸反应的产物是什么？
提示：MgCl2和NH4Cl。Mg3N2容易与水反应生成的白色沉淀和气体分别是Mg(OH)2和NH3，故与盐酸反应产物为MgCl2和NH4Cl。
命题角度2：镁的制备——海水提镁
【典例2】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
D．电解槽中发生反应的化学方程式为MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
【解析】选C。石灰窑中发生反应为碳酸钙的分解反应，为吸热反应，消化池中发生化合反应：CaO＋H2O===Ca(OH)2，为放热反应，A项正确；沉淀池中发生反应：MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2，过滤后所得滤液主要含CaCl2，可直接返回海洋，B项正确；中和时发生Mg(OH)2和盐酸的反应，离子方程式为Mg(OH)2 ＋2H＋===Mg2＋＋2H2O, C项错误；由图知，将得到的氯化镁溶液经浓缩、干燥制成无水氯化镁，在电解槽中电解熔融的氯化镁，化学方程式为MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑， D项正确。
在题干条件不变的情况下，下列说法正确的是( )
A．图中涉及的反应都是放热反应
B．图中的反应涉及四种基本反应类型
C．以海水为原料提取镁的过程中，有3处措施明显提高了经济效益
D．图中发生的反应均属于氧化还原反应
【解析】选C。碳酸钙分解、电解氯化镁都是吸热反应，A项错误；图中反应不涉及置换反应，B项错误； 海水提取镁的工厂设在海边，需要的碱取自海边丰富的贝壳(CaCO3)，CaCO3分解后产生的CaO再与水反应即得碱[Ca(OH)2]。电解MgCl2制镁时产生的氯气又可作为制盐酸的原料。制得的盐酸再跟Mg(OH)2反应而进入循环，提高了综合经济效益，C项正确；CaCO3→CaO 的反应不是氧化还原反应，D项错误。
【知识拓展】海水提镁的注意事项：
(1)海水提镁时，从 MgCl2溶液中得到MgCl2·6H2O的主要操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。
(2)由MgCl2·6H2O得到无水MgCl2需要在HCl气流中加热脱去结晶水，以抑制MgCl2的水解。
(3)电解熔融氯化镁所得的镁蒸气冷却后即为固体镁，镁蒸气可以在Ar氛围中冷却。
(4)工业上冶炼镁时电解熔融的MgCl2而不是电解熔融的MgO的原因是MgO的熔点高于MgCl2，耗能大。
从海水中提取镁
(1)工艺流程。
(2)基本步骤及主要反应。
制熟石灰
CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋H2O===Ca(OH)2
沉淀
Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
酸化
Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
蒸发结晶
析出MgCl2·6H2O
脱水
在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁
电解
电解熔融氯化镁制得镁：
MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
命题点1：镁及其化合物的性质(基础性考点)
1．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】选A。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。
2．下列关于镁和钠的比较，结论正确的是( )
A．铝镁合金的硬度较大，钠钾合金的硬度较小
B．因为钠的金属性比镁要强，所以钠的熔点比镁要高
C．镁能置换硫酸铜溶液中的铜，钠也能置换硫酸铜溶液中的铜
D．在空气中都能被点燃，生成的产物都是氧化物，氧在产物中的化合价都是
－2
【解析】选A。钠钾合金在常温时呈液态，故A正确；钠的熔点比镁的低，故B项错误；钠不能置换CuSO4溶液中的铜，钠先与H2O反应，故C项错误；在空气中点燃Na和Mg产物分别是Na2O2和MgO、Mg3N2，其中Na2O2为过氧化物，氧的化合价为－1，故D项错误。
命题点2：镁的制备——海水提镁(综合性考点)
3．由海水制备无水氯化镁，主要有以下步骤：
①在一定条件下脱水干燥；②加熟石灰；③加盐酸；④过滤；⑤蒸发结晶。其先后顺序正确的是( )
A．②④⑤③① B．③②④①⑤
C．③④②⑤① D．②④③⑤①
【解析】选D。
4．如图是工业利用菱镁矿MgCO3(含杂质Al2O3、FeCO3)制取镁的工艺流程。
回答有关问题：
(1)菱镁矿送入酸浸池前需要粉碎，目的是__________________________________________________________________。
(2)氧化池中通入氯气的目的是氧化________，工业上不选用硝酸作氧化剂的原因是____________________和____________________。
(3)沉淀混合物为____________和____________(填化学式)。
(4)利用熔融氯化镁制取金属镁，选用的方法是________(填字母)。
A．电解法 B．氧气还原法
C．碳还原法 D．分解法
【解析】(1)将菱镁矿粉碎可以增大与酸液的接触面积，进而提高酸浸速率和转化率。
(2)因为菱镁矿中含有FeCO3，经过酸浸之后生成Fe2＋，然后通入Cl2氧化为
Fe3＋，然后再沉淀；如果采用硝酸作氧化剂，反应会产生NO2气体，另外过量的硝酸产生杂质离子NO不易除去。
(3)经过氧化后，溶液中含有Al3＋、Fe3＋和Mg2＋，加入MgO可以促进Al3＋和Fe3＋的水解，进而生成沉淀，沉淀为Al(OH)3和Fe(OH)3。
(4)制取金属镁时，采用电解熔融MgCl2的方法，故选A项。
答案：(1)提高酸浸速率 (2)Fe2＋ 会产生污染性气体NOx 会引入杂质离子NO
(3)Al(OH)3 Fe(OH)3 (4)A
【加固训练——拔高】
1．硼及其化合物具有重要的工业用途。某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等，回收镁和其中另一种金属单质A的工艺流程如图：
部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如表：
沉淀物
Fe(OH)3
Al(OH)3
Mg(OH)2
pH
3.2
5.2
12.4
请回答下列问题：
(1)滤液Ⅰ中所含阴离子主要是________；可回收到的金属A的原子结构示意图为____________________。
(2)试剂B为________；“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有____________________________________________________________________
______________________________________________ (要求写出两条措施)。
(3)滤液Ⅱ所含金属离子为________________，调pH时需要调多次，第一次调pH主要是为了除去________。
(4)Mg(ClO3)2在农业上有广泛的用途，可用NaClO3与MgCl2制备，已知四种化合物的溶解度(S)随温度(T)的变化曲线如图所示。
①写出反应的化学方程式：____________________________________________。
②将反应物按化学反应方程式计量数之比混合制备Mg(ClO3)2，简述可制备Mg(ClO3)2的原因：___________________________________________________。
【解析】(1)MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3中氧化铝与过量氢氧化钠反应，故碱浸后的滤液Ⅰ中含有AlO和OH－，最终制得的金属A是Al，Al有3个电子层，最外层电子数为3。(2)浸出时，从化学反应速率和化学平衡的影响因素来分析判断。(3)依据表格中pH得知，最先调pH至完全析出氢氧化铁沉淀。
答案：(1)AlO、OH－
(2)盐酸 升温、搅拌或适当增大酸的浓度(任写两种即可)
(3)Mg2＋、Ca2＋、Fe3＋ Fe3＋
(4)①2NaClO3＋MgCl2===Mg(ClO3)2＋2NaCl↓
②在相同温度下，NaCl的溶解度较小，最先析出，Mg(ClO3)2留在溶液中，通过蒸发结晶可得
2．已知：Mg能在NO2中燃烧，可能产物为Mg3N2、MgO和N2。Mg3N2容易与水反应。
(1)某实验探究小组探究Mg与NO2反应的固体产物成分，对固体产物提出三种假设：
Ⅰ.假设： 固体产物为MgO；Ⅱ.假设：________；Ⅲ.假设：____________________。
(2)该小组通过如下实验装置来验证Mg在NO2中燃烧反应产物(夹持装置省略，部分仪器可重复使用)。
①实验装置连接的顺序为________(填字母序号)；
②装置B中盛装的试剂可以是________ (填字母)；
a．浓硫酸 b．碱石灰
c．无水CaCl2 D．五氧化二磷
③确定产物中有N2生成的实验现象为____________。
(3)设计实验证明： 产物中存在Mg3N2：_________________________________。
(4)已知装置C中初始加入Mg粉质量为13.2 g，在足量的NO2中充分燃烧，实验结束后，硬质玻璃管冷却至室温、称量，测得硬质玻璃管中剩余固体的质量为21.0 g，产生N2的体积为1 120 mL(标准状况)。写出玻璃管中发生反应的化学方程式：_______________________________________________________。
【解析】(1)根据已知的Mg在NO2中燃烧产物的可能性分析判断，Ⅰ.固体产物为MgO；Ⅱ.固体产物为Mg3N2；Ⅲ.固体产物为MgO和Mg3N2。
(2)①A中铜与浓硝酸反应产生二氧化氮，用B中干燥剂干燥后，通入硬质玻璃管C中与镁粉反应，用NaOH溶液除去多余的二氧化氮，最后用排水法收集氮气，为确保C中无水蒸气，在C和E之间也应连接吸水干燥装置，故装置的连接顺序为ABCBED；②二氧化氮不能使用碱性干燥剂来干燥，U形管装的是固体干燥剂，故盛放的干燥剂可以是无水氯化钙或五氧化二磷等，选c、d；③从C中导出的气体通过NaOH溶液吸收NO2后，仍有气体将D中试剂瓶中的水压入烧杯中，则确定产物中有N2生成。
(3)Mg3N2能与水反应生成氨气，氨气是具有刺激性气味的碱性气体，所以取少量反应后的固体产物，加入水中产生有刺激性气味的气体，该气体能使湿润的红色石蕊试纸变成蓝色，则证明产物中有Mg3N2。
(4)13.2 g镁的物质的量为0.55 mol，设生成Mg3N2的物质的量为x mol，MgO的物质的量为y mol，根据镁原子守恒得：3x＋y＝0.55 mol，根据固体质量得：100x＋40y＝21.0 g，解得：x＝0.05，y＝0.4；氮气的物质的量为1.12 L÷
22.4 L·mol－1＝0.05 mol，综上分析反应物为Mg和NO2，生成物为Mg3N2、
MgO和N2，且物质的量之比为1∶8∶1，所以化学方程式为11Mg＋4NO2
Mg3N2＋8MgO＋N2。
答案：(1)Ⅱ.固体产物为Mg3N2
Ⅲ.固体产物为MgO和Mg3N2
(2)①ABCBED ②cd ③D中试剂瓶中的水被气体压入烧杯中
(3)取C中少量反应产物，加入水中产生有刺激性气味的气体，该气体可使湿润的红色石蕊试纸变蓝
(4)11Mg＋4NO2Mg3N2＋8MgO＋N2
考点三 铝及其化合物的性质(命题指数★★★★★)
一、铝
1．铝的结构、存在：
铝元素位于元素周期表中的第三周期ⅢA族，原子结构示意图为。铝是地壳中含量最多的金属元素，主要以化合态形式存在。
2．铝的物理性质：
颜色
状态
密度
质地
延展性、导电
性、传热性
银白色有金
属光泽
固体
较小
柔软
良好
3.铝的化学性质：
写出图中有关反应的化学方程式：
①4Al＋3O22Al2O3
②2Al＋3Cl22AlCl3
③2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
④2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
⑤2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe(铝热反应)
4．铝的用途：
纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。
二、氧化铝、氢氧化铝
1．氧化铝：
(1)物理性质：白色固体，难溶于水，有很高的熔点。
(2)化学性质。
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：
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＋2H2O；
③2Al(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)2·12H2O，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＋3H＋，Al(OH)3胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水。
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)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。
(2)明矾用作净水剂不涉及化学变化。( )
提示：×。明矾用作净水剂是因为Al3＋水解生成Al(OH)3胶体的缘故。
(3)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。
(4)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。( )
提示：×。氯化铵溶液显酸性，与铝反应产生氢气。
(5)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：×。铝遇浓硫酸与浓硝酸钝化。
(6)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。
【加固训练—拔高】
用铁、铝的混合物进行如下实验：
(1)操作X的名称是____________。
(2)气体A是____________。
(3)加入足量NaOH溶液时发生反应的离子方程式为______________；加入稀盐酸发生反应的离子方程式为______________________________________。
(4)溶液B中阴离子除OH－外还有________，溶液D中存在的金属离子为________。
【解析】(1)进行操作X后得到溶液和固体，故操作X为过滤。(2)Al与氢氧化钠溶液反应产生氢气，故气体A为H2。(3)混合物中加入足量NaOH溶液，Al与NaOH溶液反应；固体C为铁，加入稀盐酸，Fe与稀盐酸反应。(4)溶液B中阴离子有OH－、AlO，溶液D中金属离子为Fe2＋。
答案：(1)过滤 (2)H2(或氢气)
(3)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ (4)AlO Fe2＋Ｋ
命题角度1：铝的性质及其应用
【典例1】(2021·广州模拟)化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法不正确的是( )
A．铝比铁活泼，但铝制品比铁制品在空气中耐腐蚀
B．铝热反应不仅用于焊接钢轨，而且还常用于冶炼熔点较高的金属
C．电解AlCl3饱和溶液可制得金属铝
D．Al2O3、MgO的熔点很高，可用于制作耐高温材料
【解析】选C。铝比铁活泼，但铝制品表面容易形成致密的氧化物薄膜，比铁制品在空气中耐腐蚀，故A不符合题意；铝属于活泼的金属元素，具有较强的还原性，铝热反应不仅被用于焊接钢轨，而且还常用于冶炼熔点较高的金属，B不符合题意；冶炼铝，一般电解熔融状态的氧化铝，铝属于活泼的金属元素，电解氯化铝饱和溶液，得不到铝，C符合题意；Al2O3、MgO的熔点很高，可用于制作耐高温材料，D不符合题意。
(1)(宏观辨识与微观探析)铝粉与氧化镁混合能否利用铝热反应冶炼金属镁？
提示：不能。镁的金属性强于铝。铝粉与氧化镁不能发生铝热反应。
(2)(科学探究与创新意识)欲除去铁粉中混有的少量铝粉，应选用什么试剂？
提示：氢氧化钠溶液。铁粉不能与氢氧化钠溶液反应，而铝粉能与氢氧化钠溶液反应。
命题角度2：铝化合物的性质
【典例2】KAl(SO4)2·12H2O(明矾)是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。实验室中，采用废易拉罐(主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如下图所示。回答下列问题：
(1)为尽量少引入杂质，试剂①应选用________(填标号)。
a．HCl溶液 b．H2SO4溶液
c．氨水 d．NaOH溶液
(2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为________________________________。
(3)沉淀B的化学式为________；将少量明矾溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是________________________。
【解析】(1)易拉罐(主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质)，它们都是比较活泼的金属，都可以与酸发生反应，而Al可以与强碱溶液反应变为NaAlO2进入溶液，而Fe、Mg不能与碱发生反应，所以要以含Al的易拉罐为原料制取明矾，应该用强碱NaOH溶液溶解，选项d正确；(2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑；(3)滤液A的主要成分是NaAlO2，向其水溶液中加入NH4HCO3溶液，发生HCO＋AlO＋H2O===Al(OH)3↓＋CO，所以沉淀B的化学式为Al(OH)3；将少量明矾溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是Al3＋为弱碱阳离子，发生水解反应，消耗水电离产生的OH－，当最终达到平衡时溶液中c(H＋)＞c(OH－)，所以溶液显酸性。
答案：(1)d
(2)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
(3)Al(OH)3 Al3＋水解，使溶液中H＋浓度增大
为了确定上题易拉罐的主要成分含有铝、铁、镁，某同学取几小块易拉罐碎片进行下列实验，其中实验方案与现象、结论正确的是( )
选项
实验方案
现象、结论
A
加入盐酸
产生无色气体；含铝、铁、镁三种金属
B
加入NaOH溶液
有无色气体产生；含有镁、铝两种金属
C
加入盐酸后，所得溶液中再加入少量NaOH溶液
产生白色沉淀；含有金属镁
D
用盐酸溶解并放置一会儿后，加入KSCN溶液
溶液呈红色；含有铁元素
【解析】选D。铝、铁、镁都可与盐酸反应产生无色气体，不能得出含铝、铁、镁三种金属的结论，A错误；铝、铁、镁三种金属中只有铝能与NaOH溶液反应产生无色气体，B错误；氢氧化镁与氢氧化铝均为白色沉淀，C错误；用盐酸溶解后生成的亚铁离子在空气中易被氧化成Fe3＋，加入KSCN溶液呈红色，D正确。
【规律方法】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：
(1)Mg(Al)：加足量NaOH溶液；
(2)Fe2O3(Al2O3)：加足量NaOH溶液；
(3)Mg(OH)2[Al(OH)3]：加足量NaOH溶液；
(4)Mg2＋(Al3＋)：加过量NaOH溶液，过滤，再加酸充分溶解。
命题角度3：铝的冶炼
【典例3】工业上用铝土矿(主要成分是Al2O3，还含有Fe2O3、SiO2)提取氧化铝作冶炼铝的原料。其中一种提取方法的操作过程如下：
请回答下列问题：
(1)请写出甲溶液中通入二氧化碳生成氢氧化铝的离子方程式___________________________________________________________________。
(2)沉淀乙是Fe2O3，向其中加入足量盐酸，写出反应的离子方程式________________________，充分反应后过滤，将滤液加热蒸干灼烧，最后可得到红棕色固体，用简要的文字和化学方程式说明这一变化过程________________________________。
【以图析题·培养关键能力】
【解析】(1)该反应为NaAlO2溶液与CO2的反应，离子方程式为AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO。(2)沉淀乙中只有Fe2O3与盐酸反应，该反应的离子方程式为Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O。充分反应过滤后所得滤液为FeCl3与HCl的混合溶液，加热蒸干时FeCl3发生水解反应得到Fe(OH)3，灼烧时Fe(OH)3发生分解反应得到Fe2O3。
答案：(1)AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO
(2)Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O FeCl3＋3H2OFe(OH)3＋3HCl，加热促进水解，且氯化氢挥发，使平衡右移，生成氢氧化铁，氢氧化铁受热分解，生成氧化铁，2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O
命题点1：铝的性质及其应用(基础性考点)
1．日常生活中有一些铝制炊具，它们质轻且坚固耐用，其中的原因是( )
A．铝很不活泼，不易与其他物质反应
B．铝虽然很活泼，但是在高温下才能反应
C．铝制品表面有一层致密的氧化物薄膜，起保护作用
D．铝制品表面镀有一层铜，可以保护铝
【解析】选C。铝尽管很活泼，但由于表面能形成致密的氧化物薄膜，故可用于制作铝制炊具。
命题点2：铝的冶炼及铝的化合物的制备(综合性考点)
2．用含有少量镁的铝片制取纯净的Al(OH)3，可能有的步骤为：①加盐酸溶解；②加过量苛性钠溶液；③过滤；④通入过量CO2；⑤加过量纯碱溶液，实验操作最合理的组合及顺序是( )
A．①②③④⑤ B．①⑤④③
C．②③④③ D．①⑤③
【解析】选C。根据题干提供信息，制取Al(OH)3可有两个途径：
途径(1)：
Al(OH)3，即：①②③④③
途径(2)：
即：②③④③，故C正确。
考点四 金属矿物的开发和利用(命题指数★★★★★)
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)。
2．铝热反应实验：
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)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。
(2)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。
(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。( )
提示：√。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。( )
提示：×。阴极上析出Cu后，生成的是氢气。
(5)火烧孔雀石炼铜是采用的焦炭法来冶炼金属。( )
提示：√。火烧孔雀石炼铜是热还原法。
(6)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。
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？
提示：由题意可知，倭铅是指金属锌，不是金属锌和铅的混合物。
(2)冶炼Zn的化学方程式是什么？
提示：ZnCO3＋2CZn＋3CO↑。
(3)该冶炼锌的方法属于哪种方法？
提示：热还原法。由(2)知反应中C作还原剂，属于热还原法。
命题角度1：铝热反应
【典例1】铝热反应的化学方程式为2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe。某同学对“铝热反应”的现象有这样的描述：“反应放出大量的热，并发出耀眼的光芒”“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”。查阅《化学手册》知，Al、Al2O3、Fe、Fe2O3的熔点、沸点数据如下：
物质
Al
Al2O3
Fe
Fe2O3
熔点/℃
660
2 054
1 535
1 462
沸点/℃
2 467
2 980
2 750
(1)该同学推测，铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。这种推测有一定的道理，理由是________________________________________________。
(2)设计一个简单的实验方案，证明上述所得的熔融物中含有金属铝。该实验所用试剂是___________________________________________________________，
当观察到________________________________________________的现象时，说明熔融物中含有金属铝。
(3)实验室溶解该熔融物，最好选用下列试剂中的__________(填序号)。
A．浓硫酸 B．稀硫酸
C．稀硝酸 D．氢氧化钠溶液
【解析】(1)铝热反应放出大量的热，根据表中数据可看出，金属铝熔点比金属铁低，当生成的铁熔化，金属铝也已经熔化并与液态铁形成合金。
(2)铝与NaOH溶液反应，产生H2。
(3)浓硫酸使铁、铝钝化，稀硝酸会产生NO，污染环境，NaOH溶液不能溶解铁。
答案：(1)该反应温度下铝已熔化，未反应的铝可与生成的铁熔合在一起，形成合金
(2)NaOH溶液 有气泡生成 (3)B
命题角度2：金属冶炼、金属矿物的开发利用
【典例2】不同的金属在冶炼方法上也有所不同，下列说法正确的是( )
A．钒、铬、锰、铁等难熔金属通常采用铝热法炼制
B．铝及其合金是电气、工业、家庭广泛使用的材料，是因为铝的冶炼方法比较简单
C．由于钠、镁、铝等金属化学性质太活泼，人们通常采用电解熔融状态下的氯化物的方式来获取它们的单质
D.炼铁时加入的焦炭除了提供热量外，还用来制造还原剂一氧化碳
【解析】选D。A项，铁用CO还原法炼制，错误；B项，是因为Al有良好的性能，才被广泛使用，错误；C项，氯化铝是共价化合物，熔融时不导电，工业上用电解氧化铝方法制取铝，错误；D项，高炉炼铁中焦炭的作用为与氧气反应产生热量和制造还原剂一氧化碳，正确。
1．金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系：
金属的活
动性顺序
K Ca Na
Mg Al
Zn Fe Sn
Pb(H)Cu
Hg Ag
Pt Au
原子失电
子能力
强→弱
离子得电
子能力
弱→强
主要冶炼
方法
电解法
热还原法
热分解法
物理方法
2.特殊金属的冶炼方法：
有些很活泼的金属也可以用还原法来冶炼，如
Na＋KClK↑＋NaCl、
2RbCl＋MgMgCl2＋2Rb↑等，
主要运用了化学平衡移动原理，利用K、Rb沸点低，气化离开反应体系，使化学反应得以向正反应方向进行。
命题点1：金属的冶炼方法与铝热反应(基础性考点)
1．下列常见金属的冶炼原理中不合理的是( )
选项
金属
冶炼原理
A
Fe
Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3
B
Hg
2HgO2Hg＋O2↑
C
Mg
H2＋MgOMg＋H2O
D
Cu
Cu2S＋O22Cu＋SO2
【解析】选C。镁比较活泼，不能用热还原法制取。
2．下列制备金属单质的方法或原理正确的是( )
A．在高温条件下，用H2还原MgO制备单质Mg
B．在通电条件下，电解熔融Al2O3制备单质Al
C．在通电条件下，电解饱和食盐水制备单质Na
D．加强热，使CuO在高温条件下分解制备单质Cu
【解析】选B。Mg的活泼性强，不能用H2还原法制备Mg，而是用电解熔融MgCl2的方法制备，电解饱和食盐水得到NaOH而不是Na；CuO加强热分解生成Cu2O而不是Cu。
命题点2：金属矿物的开发利用(综合性考点)
3．(2021年湖南适应性测试)以某冶金工业产生的废渣(含Cr2O3、SiO2及少量的Al2O3)为原料，根据下列流程可制备K2Cr2O7。
下列说法正确的是( )
A．煅烧时没有发生氧化还原反应
B．滤渣Ⅱ中主要成分是Al(OH)3
C．可循环使用的物质是CO2和Na2CO3
D．由Na2CrO4转化为K2Cr2O7的过程中需加入KOH
【解析】选C。A项：向废渣中加入碳酸钠和氧气并煅烧，发生如下反应，4Na2CO3＋2Cr2O3＋3O24Na2CrO4＋4CO2↑，Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，Na2CO3＋Al2O32NaAlO2＋CO2↑，煅烧时发生氧化还原反应，A错误；B项： 用水浸之后，溶液中含有Na2CrO4、Na2SiO3、NaAlO2、Na2CO3，向溶液中通入二氧化碳，会生成氢氧化铝沉淀和硅酸沉淀，B错误；C项：从上述流程图可知，CO2和Na2CO3均可循环使用，C正确；D项：由Na2CrO4转化为K2Cr2O7的过程中需加入硫酸和KCl固体，首先反应如下：2Na2CrO4＋H2SO4===Na2Cr2O7＋ Na2SO4＋H2O，再向溶液中加入KCl固体，就会有K2Cr2O7晶体析出，D错误。
【加固训练——拔高】
1．在实验室里用铁屑、氧化铜、稀硫酸为原料制备铜，有下列两种途径：
(1)FeH2Cu
(2)CuOCuSO4Cu
若用这两种方法制得的铜质量相等，则下列有关说法符合实际情况的是( )
A．消耗氧化铜的质量不同
B．消耗铁的质量相同
C．消耗硫酸的质量相同
D．生成硫酸亚铁的质量不同
【解析】选D。途径(1)中用H2还原CuO时，实验前先通H2排出装置中的空气，实验结束时要继续通H2至试管冷却，故利用途径(1)制取1 mol Cu，消耗的H2大于1 mol，即Fe和H2SO4的消耗量：(1)>(2)，生成FeSO4的质量：(1)>(2)，但两途径中消耗CuO的质量相等。
2．我国湘黔渝三省交界地区是中国电解锰企业最集中的地区，被称为中国的“锰三角”。金属锰的熔点很高，常用铝热法制得粗锰。再用电解法制得纯的金属锰。铝被用于冶炼金属锰，是因为铝具有( )
A．熔点低
B．导电性好
C．两性
D．还原性及冶炼反应中放出大量的热
【解析】选D。铝能用于冶炼难熔金属(如Mn、W等)，是因为铝是一种活泼金属，还原性强，可将较不活泼金属从其化合物中还原出来，同时反应中放出大量的热，使被还原出的金属熔融析出。
3．利用黄铜矿冶炼的主要原理为8CuFeS2＋21O28Cu＋4FeO＋2Fe2O3＋16SO2，下列有关判断合理的是( )
A．避免污染，排放的尾气用98.3%的浓硫酸吸收
B．CuFeS2中铁显＋2价，该反应中只有Cu被还原
C．检验炉渣中含＋2价铁的试剂是盐酸、KSCN溶液和氯水
D．冶炼铜的废料可以冶炼铁和制硫酸
【解析】选D。浓硫酸不能吸收SO2，A项错误；该反应中铜、氧元素化合价降低，被还原，B项错误；在＋3价铁存在下检验＋2价，应用酸性高锰酸钾溶液，C项错误；炉渣含有氧化铁和氧化亚铁，可以治炼铁；二氧化硫可以用作制硫酸的原料，D项正确。
1．(2020·江苏高考)下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是( )
A．铝的金属活泼性强，可用于制作铝金属制品
B．氧化铝熔点高，可用作电解冶炼铝的原料
C．氢氧化铝受热分解，可用于中和过多的胃酸
D．明矾溶于水并水解形成胶体，可用于净水
【解析】选D。A项，铝的表面易形成氧化膜，从而保护内部的铝不再被腐蚀，错误；B项，Al2O3有导电性，可以用于电解冶炼铝，错误；C项，Al(OH)3具有弱碱性，可以中和胃酸，错误；D项，Al3＋水解生成Al(OH)3胶体，可以用于净水，正确。
2．下列说法正确的是( )
A．(2019·海南高考)MgO和Al2O3都属于两性氧化物
B．(2018·全国卷Ⅱ)氢氧化铝可用于中和过多胃酸
C．(2018·江苏高考)Al2O3是两性氧化物，故可用作耐高温材料
D．(2018·江苏高考)给定条件转化：
Al(s)NaAlO2(aq)Al(OH)3(s)
【解析】选B。MgO是碱性氧化物，A不正确；Al2O3用作耐高温材料是因为其熔点高，C不正确；Al(OH)3溶于过量的盐酸，D不正确。
3．下列说法错误的是( )
A．(2017·海南高考)铝箔在氯气中燃烧可制备无水三氯化铝
B．(2017·天津高考)用可溶性的铝盐和铁盐处理水中的悬浮物
C．(2017·海南高考)向硫酸铝溶液中滴加碳酸钠溶液：2Al3＋＋3CO===Al2(CO3)3↓
D．(2017·北京高考改编)氨气使AlCl3溶液产生白色沉淀
【解析】选C。向硫酸铝溶液中滴加碳酸钠溶液，Al3＋和CO相互促进水解，离子方程式应为 2Al3＋＋3CO＋3H2O===2Al(OH)3↓＋3CO2↑，C不正确。选项D发生反应的离子方程式为Al3＋＋3NH3＋3H2O===Al(OH)3↓＋3NH。
4．(2020·全国Ⅲ卷)宋代《千里江山图》描绘了山清水秀的美丽景色，历经千年色彩依然，其中绿色来自孔雀石颜料(主要成分为Cu(OH)2·CuCO3)，青色来自蓝铜矿颜料
(主要成分为Cu(OH)2·2CuCO3)。下列说法错误的是( )
A．保存《千里江山图》需控制温度和湿度
B．孔雀石、蓝铜矿颜料不易被空气氧化
C．孔雀石、蓝铜矿颜料耐酸耐碱
D．Cu(OH)2·CuCO3中铜的质量分数高于Cu(OH)2·2CuCO3
【解析】选C。由于Cu(OH)2·CuCO3和Cu(OH)2·2CuCO3在一定温度下能够分解，所以，保存《千里江山图》需控制温度和湿度，A正确；孔雀石、蓝铜矿颜料中铜均为最高价，还原性很弱，所以不会被空气氧化，B正确；孔雀石、蓝铜矿主要成分均为碱式碳酸盐，一定条件下可与酸反应，C错误；由于铜的质量分数Cu(OH)2>CuCO3，所以Cu(OH)2·CuCO3中铜的质量分数高于Cu(OH)2·2CuCO3，D正确。
5．下列有关叙述错误的是( )
A．(2020·浙江7月选考) 胆矾的组成为CuSO4·5H2O
B．(2018·天津高考)商代后期铸造出工艺精湛的后(司)母戊鼎，该鼎属于铜合金制品
C．(2020·江苏高考)室温下，Cu与浓HNO3反应放出NO气体
D．(2020·浙江7月选考)工业上可采用高温冶炼黄铜矿的方法获得粗铜
【解析】选C。胆矾为五水合硫酸铜晶体，A正确；后(司)母戊鼎属于铜合金，B正确；Cu与浓HNO3反应生成NO2, C错误；黄铜矿高温煅烧生成粗铜、氧化铁和二氧化硫，D正确。
1．掌握两种两性化合物的性质：
(1)Al2O3 (2)Al(OH)3
2．必记的与铝有关的方程式：
(1)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。
(2)2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3。
(3)Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O。
3．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。
4．特殊的制法：
(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)
5．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
第三讲 用途广泛的金属材料和开发利用金属矿物
考点一 合金及金属材料(命题指数★★★★★)
1．合金：
2．常见金属材料：
(1)分类。
(2)常见合金材料。
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)任何金属都能形成合金。( )
提示：×。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，若一种金属的熔点大于另一种金属的沸点，则二者不能形成合金。
(2)钢与纯铁相比较，钢不易生锈。( )
提示：×。钢中含有碳等杂质容易形成原电池，腐蚀更快。
(3)不锈钢、硬铝都是合金，青铜是铜单质，不属于合金。( )
提示：×。青铜为铜锡等形成的合金。
(4)高温铝易被氧化，铝合金应在熔剂层覆盖下熔炼。( )
提示：√。高温时铝很容易被氧化。
(5)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。
(6)用稀硝酸清除铜制品上的铜锈。( )
提示：×。铜能够溶于稀硝酸，故用盐酸或稀硫酸除去铜锈。
2．(1)金属与金属或金属与非金属形成合金时是否发生化学反应？
提示：没有。合金属于混合物，金属与金属或金属与非金属形成合金时，两者没有发生化学反应，各成分的化学性质没有发生变化。
(2)合金的性质是各成分金属的性质之和吗？
提示：合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在物理性质、机械性能方面优于各成分金属，不是简单加和；但一般认为在化学性质上，合金体现的是各成分金属的化学性质。
(3)已知铜的熔点为1 083℃，钠的沸点为883℃，试问铜与钠能否形成合金？
提示：不能。当铜开始熔化时，钠已经气化，所以二者不能形成合金。
命题角度1：合金性质与金属材料的应用
【典例1】C919大型客机是我国自主研发的，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】选D。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，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，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，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，所以铝锂合金的性质与各成分金属的性质不完全相同，D错误。
命题角度2：合金成分的实验探究与测定
【典例2】(2021·郑州模拟)某同学设计了如下实验测量m g铜银合金样品中铜的质量分数：
下列说法中不正确的是( )
A．合金的熔点比其成分金属低，通常比成分金属具有更优良的金属特性
B．铜银都能与稀硝酸反应，收集到的V L气体可能全为NO
C．操作Ⅰ是过滤，操作Ⅱ是洗涤，操作Ⅲ应是烘干
D．根据反应收集到的气体体积可以计算铜和银的质量分数
【以图析题·培养关键能力】
【解析】选C。合金的熔点比其成分金属低，A正确；不论是浓HNO3还是稀HNO3，用排水法收集到的气体一定全部是NO，B正确；W g固体为AgCl，由于AgCl具有受热不稳定性，故操作Ⅲ应是低温干燥而不是烘干，C错误；根据反应收集的气体体积，利用电子守恒及质量关系列式可求得铜和Ag的质量分数，D正确。
在题干条件不变的情况下，下列说法不正确的是( )
A．收集到的V L气体为NO
B．若缺少操作Ⅱ，会导致实验结果偏小
C．被铜银合金还原的硝酸可能为 mol
D．依据m、W不能确定铜的质量分数
【解析】选D。由流程图可知，实验排水法收集，二氧化氮能与水反应生成NO，故金属与硝酸反应生成气体是NO或NO2或NO、NO2，最后收集的气体为NO，A正确；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，低温干燥之前，由于过滤后的氯化银附着一些离子，应洗涤附着的物质，防止测定的氯化银的质量增大，导致合金中银的质量增大，铜的质量偏小，测量铜的含量偏低，B正确；当为稀HNO3时，生成的气体是NO，物质的量为
mol，根据原子转移守恒可知被还原的硝酸为 mol，C正确；氯化银的质量为Wg，利用元素守恒计算合金中银的质量，合金质量减去Ag的质量为Cu的质量，可以确定Cu的质量分数，D错误。
【备选例题】
部分氧化的FeCu合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共5.76 g，经如图处理，下列说法正确的是( )
A.滤液A中的阳离子为Fe2＋、Fe3＋、H＋
B．样品中Fe元素的质量为2.14 g
C．样品中CuO的质量为4.0 g
D．V＝448
【解析】选D。A项，生成的滤渣3.2 g是铜，金属铜可以和Fe3＋反应，所以滤液A中一定不含有Fe3＋，错误；B项，灼烧后的固体为Fe2O3，其物质的量为
0.02 mol，铁元素的物质的量为0.02 mol×2＝0.04 mol，质量为0.04 mol×
56 g·mol－1＝2.24 g，错误；C项，铁元素的质量为2.24 g，而原来固体为
5.76 g，所以CuO的质量不超过5.76 g－2.24 g＝3.52 g，错误；D项，根据最后溶液中的溶质为过量H2SO4和FeSO4，而铁元素的物质的量为0.04 mol，说明参加反应的硫酸的物质的量为0.04 mol，含H＋ 0.08 mol，其中部分H＋生成氢气，另外的H＋和合金中的氧结合生成了水，由于合金中氧的物质的量为＝0.02 mol，它结合0.04 mol H＋，所以硫酸中有
0.04 mol H＋生成氢气，即生成0.02 mol氢气，标准状况下的体积为448 mL，正确。
合金组成的分析方法
1．定性分析型：
形成合金的各种成分的特殊化学性质仍按单一组分的性质(例如铝合金中的铝既能溶于酸又能溶于碱的性质不变，铜能溶于稀硝酸，且硝酸的还原产物为NO气体)，一般是将合金酸溶或碱溶，根据反应中的特殊现象或根据溶解后所得溶液继续加沉淀剂产生的现象判断其成分。此类试题常以流程的形式呈现，解答的关键是理清每一步加入的物质和生成物质的成分。
2．定量分析型：
定量测定合金的成分常用量气或沉淀两种方法。
(1)定量集气法。
定量集气法是指收集合金中某种物质溶解时所产生的气体的量，应用化学方程式或关系式来判断合金的组成。其原理的关键点是根据某组分的特殊性质(特别是与酸或碱反应能产生气体)，其操作要点和注意事项有：保证装置的气密性良好，注意收集气体的读数方法。
(2)沉淀法。
沉淀法测定物质含量是常用的一种方法，采用沉淀法时，涉及的基本实验操作和主要问题有：称量、溶解(溶解试剂)；沉淀(重点是沉淀试剂的选择)；过滤、沉淀洗涤、沉淀的干燥、称量；数据的处理(包括测定结果的误差分析)。
命题点1：合金性质与金属材料的应用(基础性考点)
1．2020年贺岁纪念币满足广大人民群众在岁末年初迎接新春、庆贺新年的需求，更好传播和弘扬中国传统文化。该套纪念币共2枚，其中银质纪念币1枚，双色铜合金纪念币1枚，均为中华人民共和国法定货币。下列关于合金的叙述不正确的是( )
A．铜合金和单质铜一样，具有良好的导电性、导热性和延展性
B．铜合金的硬度比单质铜大
C．铜合金的熔点比单质铜低
D．该纪念币能完全溶解于稀硫酸中
【解析】选D。合金有别于成分金属的特性是熔点低、硬度大，共性是具有金属的物理通性，但是化学性质没有改变，D项错误。
2．武德合金(由50%铋、25%铅、12.5%锡和12.5%镉制成，熔点为70 ℃)常用于制作电器保险丝；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。下列有关合金的说法错误的是( )
A．武德合金常用于制作电器保险丝是因为它的熔点低
B．镁铝合金能全部溶解于过量FeCl3溶液中
C．两种合金的熔点、硬度比镁和铝的熔点、硬度都高
D．商代后期铸造出工艺精湛的后(司)母戊鼎，该鼎属于铜合金制品
【解析】选C。武德合金常用于制作电器保险丝是因为它的熔点低，A正确；镁铝都能溶解于过量FeCl3溶液中，B正确；合金的熔点一般低于它的成分金属，C错误；商代后期铸造出工艺精湛的后(司)母戊鼎属于青铜器，青铜是铜锡合金，D正确。
命题点2：合金成分的实验探究与测定(综合性考点)
3．美国普度大学研究开发出一种利用铝镓合金制备氢气的新工艺(工业流程如图所示)。下列有关该工艺的说法中错误的是( )
A.该过程能量转化的形式有三种
B．铝镓合金可以循环使用
C．铝镓合金与水的反应属于化合反应
D．总反应式为2H2O===2H2↑＋O2↑
【解析】选C。该过程能量转化的形式有三种，A正确。由所给工业流程图可知B正确。铝镓合金与水反应的实质是铝把水中的H置换出来，属于置换反应，C错误。由图可知该流程的总反应为2H2O===2H2↑＋O2↑，D正确。
【加固训练——拔高】
1．下列对合金的说法正确的是( )
A．合金中至少含有两种金属元素，不含非金属元素
B．合金中的金属元素以化合物的形式存在
C．合金中各种元素的含量一定，所以合金是纯净物
D．合金的硬度一般大于成分金属，而熔点一般低于成分金属
【解析】选D。合金是由两种或两种以上金属或金属与非金属熔合而成的具有金属特性的物质，A错误；合金中的金属以单质的形式存在，属于混合物，选项B、C错误。
2．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：
K
Na
KCl
NaCl
熔点/℃
63.6
97.8
770
801
沸点/℃
774
882.9
1 500
1 413
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】选B。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。
3．某课外活动小组，收集了一种合金进行研究(已知Cu的焰色反应为绿色)。
(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．Mg c．Pb d．Fe
如果该合金中，只含两种元素，它们的质量比是______________________。
【解析】根据(2)可以判断，合金中一定含有Al和Cu。
由(3)(4)可得，能与硫酸和NaOH反应放出H2的只有Al，而不能含Mg、Pb、Fe。m(Al)＝××27 g·mol－1≈8.0 g。所以m(Cu)＝2.0 g。
其质量之比为m(Al)∶m(Cu)＝4∶1。
答案：Cu、Al a m(Al)∶m(Cu)＝4∶1
4．某铝合金中含有元素铝、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(精确到0.1 g)，称量时通常使用的主要仪器的名称是________。
(2)将样品溶解于足量的稀盐酸，过滤并洗涤滤渣。滤液中主要含有________，滤渣中含有________，溶解、过滤用到的玻璃仪器是________________。
(3)滤液中加过量的氢氧化钠溶液，过滤。有关反应的离子方程式是______________________________。
(4)步骤(3)的滤液中通入足量的二氧化碳气体，过滤。有关反应的离子方程式是________________________。
(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______________________________，原样品中铝的质量分数是__________。
(6)若步骤(3)中加入氢氧化钠的量不足，则实验结果________(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________，若滤渣灼烧不充分，则实验结果________。
【解析】(1)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，过滤。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)有关反应的离子方程式有H＋＋OH－===H2O、Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓、Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O。(4)有关反应的离子方程式是AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO、2OH－＋CO2===CO＋H2O。(5)有关反应的离子方程式是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；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。
答案：(1)托盘天平
(2)MgCl2、AlCl3、HCl Cu、Si 烧杯、玻璃棒、普通漏斗(3)H＋＋OH－===H2O、Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓、Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O
(4)AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO、2OH－＋CO2===CO＋H2O
(5)2Al(OH)3Al2O3＋3H2O ×100%
(6)偏低 偏高 偏高
考点二 镁及其化合物(命题指数★★★★★)
1．镁的物理性质：
(1)镁：镁是银白色有金属光泽的固体，密度较小，硬度较低、有延展性，是电和热的良导体。
(2)镁合金：密度较小，硬度和强度都较大。
2．镁及其化合物的化学性质：
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)氧化镁(熔点2 800 ℃)是优良的耐高温材料。( )
提示：√。氧化镁是优良的耐高温材料。
(2)2.4 g镁在足量的氧气中燃烧，转移的电子数为0.1NA。( )
提示：×。2.4 g镁的物质的量为0.1 mol，0.1 mol镁反应，转移的电子数为0.2NA。
(3)镁铝合金在冷的浓硫酸中钝化。( )
提示：×。Mg在冷的浓硫酸中不钝化。
(4)镁放入氯化铵溶液中，充分反应后可以得到一种气体。( )
提示：×。Mg＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3↑＋H2↑得到两种气体。
(5)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光。
(6)镁着火后，可以用泡沫灭火器灭火。( )
提示：×。镁能在CO2中燃烧。
2．(1)镁是活泼金属，故不具有抗腐蚀性，这句话正确吗？
提示：不正确。镁是活泼的金属，易被氧化，但镁具有抗腐蚀性能。这是因为在常温下，镁在空气中与氧气反应，生成一层致密的氧化物薄膜，这层氧化物薄膜能够阻止金属继续被氧化，故镁有抗腐蚀性能。
(2)镁在空气中燃烧，生成物为纯净物吗？
提示：镁在空气中燃烧，除了可与空气中的O2反应生成MgO外，还能与N2、CO2反应，生成Mg3N2和C，为混合物。
命题角度1：镁及其化合物的性质
【典例1】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D
D．装置E中碱石灰的作用是吸收尾气
【解析】选C。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。
(1)(宏观辨识与微观探析)如果让空气与镁直接反应，会得到几种固体产物？
提示：3种。生成Mg3N2、MgO、C。
(2)已知装置D中生成的Mg3N2容易与水反应生成白色沉淀和气体，试分析其与盐酸反应的产物是什么？
提示：MgCl2和NH4Cl。Mg3N2容易与水反应生成的白色沉淀和气体分别是Mg(OH)2和NH3，故与盐酸反应产物为MgCl2和NH4Cl。
命题角度2：镁的制备——海水提镁
【典例2】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
D．电解槽中发生反应的化学方程式为MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
【解析】选C。石灰窑中发生反应为碳酸钙的分解反应，为吸热反应，消化池中发生化合反应：CaO＋H2O===Ca(OH)2，为放热反应，A项正确；沉淀池中发生反应：MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2，过滤后所得滤液主要含CaCl2，可直接返回海洋，B项正确；中和时发生Mg(OH)2和盐酸的反应，离子方程式为Mg(OH)2 ＋2H＋===Mg2＋＋2H2O, C项错误；由图知，将得到的氯化镁溶液经浓缩、干燥制成无水氯化镁，在电解槽中电解熔融的氯化镁，化学方程式为MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑， D项正确。
在题干条件不变的情况下，下列说法正确的是( )
A．图中涉及的反应都是放热反应
B．图中的反应涉及四种基本反应类型
C．以海水为原料提取镁的过程中，有3处措施明显提高了经济效益
D．图中发生的反应均属于氧化还原反应
【解析】选C。碳酸钙分解、电解氯化镁都是吸热反应，A项错误；图中反应不涉及置换反应，B项错误； 海水提取镁的工厂设在海边，需要的碱取自海边丰富的贝壳(CaCO3)，CaCO3分解后产生的CaO再与水反应即得碱[Ca(OH)2]。电解MgCl2制镁时产生的氯气又可作为制盐酸的原料。制得的盐酸再跟Mg(OH)2反应而进入循环，提高了综合经济效益，C项正确；CaCO3→CaO 的反应不是氧化还原反应，D项错误。
【知识拓展】海水提镁的注意事项：
(1)海水提镁时，从 MgCl2溶液中得到MgCl2·6H2O的主要操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。
(2)由MgCl2·6H2O得到无水MgCl2需要在HCl气流中加热脱去结晶水，以抑制MgCl2的水解。
(3)电解熔融氯化镁所得的镁蒸气冷却后即为固体镁，镁蒸气可以在Ar氛围中冷却。
(4)工业上冶炼镁时电解熔融的MgCl2而不是电解熔融的MgO的原因是MgO的熔点高于MgCl2，耗能大。
从海水中提取镁
(1)工艺流程。
(2)基本步骤及主要反应。
制熟石灰
CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋H2O===Ca(OH)2
沉淀
Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
酸化
Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
蒸发结晶
析出MgCl2·6H2O
脱水
在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁
电解
电解熔融氯化镁制得镁：
MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
命题点1：镁及其化合物的性质(基础性考点)
1．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】选A。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。
2．下列关于镁和钠的比较，结论正确的是( )
A．铝镁合金的硬度较大，钠钾合金的硬度较小
B．因为钠的金属性比镁要强，所以钠的熔点比镁要高
C．镁能置换硫酸铜溶液中的铜，钠也能置换硫酸铜溶液中的铜
D．在空气中都能被点燃，生成的产物都是氧化物，氧在产物中的化合价都是
－2
【解析】选A。钠钾合金在常温时呈液态，故A正确；钠的熔点比镁的低，故B项错误；钠不能置换CuSO4溶液中的铜，钠先与H2O反应，故C项错误；在空气中点燃Na和Mg产物分别是Na2O2和MgO、Mg3N2，其中Na2O2为过氧化物，氧的化合价为－1，故D项错误。
命题点2：镁的制备——海水提镁(综合性考点)
3．由海水制备无水氯化镁，主要有以下步骤：
①在一定条件下脱水干燥；②加熟石灰；③加盐酸；④过滤；⑤蒸发结晶。其先后顺序正确的是( )
A．②④⑤③① B．③②④①⑤
C．③④②⑤① D．②④③⑤①
【解析】选D。
4．如图是工业利用菱镁矿MgCO3(含杂质Al2O3、FeCO3)制取镁的工艺流程。
回答有关问题：
(1)菱镁矿送入酸浸池前需要粉碎，目的是__________________________________________________________________。
(2)氧化池中通入氯气的目的是氧化________，工业上不选用硝酸作氧化剂的原因是____________________和____________________。
(3)沉淀混合物为____________和____________(填化学式)。
(4)利用熔融氯化镁制取金属镁，选用的方法是________(填字母)。
A．电解法 B．氧气还原法
C．碳还原法 D．分解法
【解析】(1)将菱镁矿粉碎可以增大与酸液的接触面积，进而提高酸浸速率和转化率。
(2)因为菱镁矿中含有FeCO3，经过酸浸之后生成Fe2＋，然后通入Cl2氧化为
Fe3＋，然后再沉淀；如果采用硝酸作氧化剂，反应会产生NO2气体，另外过量的硝酸产生杂质离子NO不易除去。
(3)经过氧化后，溶液中含有Al3＋、Fe3＋和Mg2＋，加入MgO可以促进Al3＋和Fe3＋的水解，进而生成沉淀，沉淀为Al(OH)3和Fe(OH)3。
(4)制取金属镁时，采用电解熔融MgCl2的方法，故选A项。
答案：(1)提高酸浸速率 (2)Fe2＋ 会产生污染性气体NOx 会引入杂质离子NO
(3)Al(OH)3 Fe(OH)3 (4)A
【加固训练——拔高】
1．硼及其化合物具有重要的工业用途。某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等，回收镁和其中另一种金属单质A的工艺流程如图：
部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如表：
沉淀物
Fe(OH)3
Al(OH)3
Mg(OH)2
pH
3.2
5.2
12.4
请回答下列问题：
(1)滤液Ⅰ中所含阴离子主要是________；可回收到的金属A的原子结构示意图为____________________。
(2)试剂B为________；“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有____________________________________________________________________
______________________________________________ (要求写出两条措施)。
(3)滤液Ⅱ所含金属离子为________________，调pH时需要调多次，第一次调pH主要是为了除去________。
(4)Mg(ClO3)2在农业上有广泛的用途，可用NaClO3与MgCl2制备，已知四种化合物的溶解度(S)随温度(T)的变化曲线如图所示。
①写出反应的化学方程式：____________________________________________。
②将反应物按化学反应方程式计量数之比混合制备Mg(ClO3)2，简述可制备Mg(ClO3)2的原因：___________________________________________________。
【解析】(1)MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3中氧化铝与过量氢氧化钠反应，故碱浸后的滤液Ⅰ中含有AlO和OH－，最终制得的金属A是Al，Al有3个电子层，最外层电子数为3。(2)浸出时，从化学反应速率和化学平衡的影响因素来分析判断。(3)依据表格中pH得知，最先调pH至完全析出氢氧化铁沉淀。
答案：(1)AlO、OH－
(2)盐酸 升温、搅拌或适当增大酸的浓度(任写两种即可)
(3)Mg2＋、Ca2＋、Fe3＋ Fe3＋
(4)①2NaClO3＋MgCl2===Mg(ClO3)2＋2NaCl↓
②在相同温度下，NaCl的溶解度较小，最先析出，Mg(ClO3)2留在溶液中，通过蒸发结晶可得
2．已知：Mg能在NO2中燃烧，可能产物为Mg3N2、MgO和N2。Mg3N2容易与水反应。
(1)某实验探究小组探究Mg与NO2反应的固体产物成分，对固体产物提出三种假设：
Ⅰ.假设： 固体产物为MgO；Ⅱ.假设：________；Ⅲ.假设：____________________。
(2)该小组通过如下实验装置来验证Mg在NO2中燃烧反应产物(夹持装置省略，部分仪器可重复使用)。
①实验装置连接的顺序为________(填字母序号)；
②装置B中盛装的试剂可以是________ (填字母)；
a．浓硫酸 b．碱石灰
c．无水CaCl2 D．五氧化二磷
③确定产物中有N2生成的实验现象为____________。
(3)设计实验证明： 产物中存在Mg3N2：_________________________________。
(4)已知装置C中初始加入Mg粉质量为13.2 g，在足量的NO2中充分燃烧，实验结束后，硬质玻璃管冷却至室温、称量，测得硬质玻璃管中剩余固体的质量为21.0 g，产生N2的体积为1 120 mL(标准状况)。写出玻璃管中发生反应的化学方程式：_______________________________________________________。
【解析】(1)根据已知的Mg在NO2中燃烧产物的可能性分析判断，Ⅰ.固体产物为MgO；Ⅱ.固体产物为Mg3N2；Ⅲ.固体产物为MgO和Mg3N2。
(2)①A中铜与浓硝酸反应产生二氧化氮，用B中干燥剂干燥后，通入硬质玻璃管C中与镁粉反应，用NaOH溶液除去多余的二氧化氮，最后用排水法收集氮气，为确保C中无水蒸气，在C和E之间也应连接吸水干燥装置，故装置的连接顺序为ABCBED；②二氧化氮不能使用碱性干燥剂来干燥，U形管装的是固体干燥剂，故盛放的干燥剂可以是无水氯化钙或五氧化二磷等，选c、d；③从C中导出的气体通过NaOH溶液吸收NO2后，仍有气体将D中试剂瓶中的水压入烧杯中，则确定产物中有N2生成。
(3)Mg3N2能与水反应生成氨气，氨气是具有刺激性气味的碱性气体，所以取少量反应后的固体产物，加入水中产生有刺激性气味的气体，该气体能使湿润的红色石蕊试纸变成蓝色，则证明产物中有Mg3N2。
(4)13.2 g镁的物质的量为0.55 mol，设生成Mg3N2的物质的量为x mol，MgO的物质的量为y mol，根据镁原子守恒得：3x＋y＝0.55 mol，根据固体质量得：100x＋40y＝21.0 g，解得：x＝0.05，y＝0.4；氮气的物质的量为1.12 L÷
22.4 L·mol－1＝0.05 mol，综上分析反应物为Mg和NO2，生成物为Mg3N2、
MgO和N2，且物质的量之比为1∶8∶1，所以化学方程式为11Mg＋4NO2
Mg3N2＋8MgO＋N2。
答案：(1)Ⅱ.固体产物为Mg3N2
Ⅲ.固体产物为MgO和Mg3N2
(2)①ABCBED ②cd ③D中试剂瓶中的水被气体压入烧杯中
(3)取C中少量反应产物，加入水中产生有刺激性气味的气体，该气体可使湿润的红色石蕊试纸变蓝
(4)11Mg＋4NO2Mg3N2＋8MgO＋N2
考点三 铝及其化合物的性质(命题指数★★★★★)
一、铝
1．铝的结构、存在：
铝元素位于元素周期表中的第三周期ⅢA族，原子结构示意图为。铝是地壳中含量最多的金属元素，主要以化合态形式存在。
2．铝的物理性质：
颜色
状态
密度
质地
延展性、导电
性、传热性
银白色有金
属光泽
固体
较小
柔软
良好
3.铝的化学性质：
写出图中有关反应的化学方程式：
①4Al＋3O22Al2O3
②2Al＋3Cl22AlCl3
③2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
④2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
⑤2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe(铝热反应)
4．铝的用途：
纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。
二、氧化铝、氢氧化铝
1．氧化铝：
(1)物理性质：白色固体，难溶于水，有很高的熔点。
(2)化学性质。
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：
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＋2H2O；
③2Al(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)2·12H2O，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＋3H＋，Al(OH)3胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水。
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)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。
(2)明矾用作净水剂不涉及化学变化。( )
提示：×。明矾用作净水剂是因为Al3＋水解生成Al(OH)3胶体的缘故。
(3)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。
(4)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。( )
提示：×。氯化铵溶液显酸性，与铝反应产生氢气。
(5)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：×。铝遇浓硫酸与浓硝酸钝化。
(6)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。
【加固训练—拔高】
用铁、铝的混合物进行如下实验：
(1)操作X的名称是____________。
(2)气体A是____________。
(3)加入足量NaOH溶液时发生反应的离子方程式为______________；加入稀盐酸发生反应的离子方程式为______________________________________。
(4)溶液B中阴离子除OH－外还有________，溶液D中存在的金属离子为________。
【解析】(1)进行操作X后得到溶液和固体，故操作X为过滤。(2)Al与氢氧化钠溶液反应产生氢气，故气体A为H2。(3)混合物中加入足量NaOH溶液，Al与NaOH溶液反应；固体C为铁，加入稀盐酸，Fe与稀盐酸反应。(4)溶液B中阴离子有OH－、AlO，溶液D中金属离子为Fe2＋。
答案：(1)过滤 (2)H2(或氢气)
(3)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ (4)AlO Fe2＋Ｋ
命题角度1：铝的性质及其应用
【典例1】(2021·广州模拟)化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法不正确的是( )
A．铝比铁活泼，但铝制品比铁制品在空气中耐腐蚀
B．铝热反应不仅用于焊接钢轨，而且还常用于冶炼熔点较高的金属
C．电解AlCl3饱和溶液可制得金属铝
D．Al2O3、MgO的熔点很高，可用于制作耐高温材料
【解析】选C。铝比铁活泼，但铝制品表面容易形成致密的氧化物薄膜，比铁制品在空气中耐腐蚀，故A不符合题意；铝属于活泼的金属元素，具有较强的还原性，铝热反应不仅被用于焊接钢轨，而且还常用于冶炼熔点较高的金属，B不符合题意；冶炼铝，一般电解熔融状态的氧化铝，铝属于活泼的金属元素，电解氯化铝饱和溶液，得不到铝，C符合题意；Al2O3、MgO的熔点很高，可用于制作耐高温材料，D不符合题意。
(1)(宏观辨识与微观探析)铝粉与氧化镁混合能否利用铝热反应冶炼金属镁？
提示：不能。镁的金属性强于铝。铝粉与氧化镁不能发生铝热反应。
(2)(科学探究与创新意识)欲除去铁粉中混有的少量铝粉，应选用什么试剂？
提示：氢氧化钠溶液。铁粉不能与氢氧化钠溶液反应，而铝粉能与氢氧化钠溶液反应。
命题角度2：铝化合物的性质
【典例2】KAl(SO4)2·12H2O(明矾)是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。实验室中，采用废易拉罐(主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如下图所示。回答下列问题：
(1)为尽量少引入杂质，试剂①应选用________(填标号)。
a．HCl溶液 b．H2SO4溶液
c．氨水 d．NaOH溶液
(2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为________________________________。
(3)沉淀B的化学式为________；将少量明矾溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是________________________。
【解析】(1)易拉罐(主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质)，它们都是比较活泼的金属，都可以与酸发生反应，而Al可以与强碱溶液反应变为NaAlO2进入溶液，而Fe、Mg不能与碱发生反应，所以要以含Al的易拉罐为原料制取明矾，应该用强碱NaOH溶液溶解，选项d正确；(2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑；(3)滤液A的主要成分是NaAlO2，向其水溶液中加入NH4HCO3溶液，发生HCO＋AlO＋H2O===Al(OH)3↓＋CO，所以沉淀B的化学式为Al(OH)3；将少量明矾溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是Al3＋为弱碱阳离子，发生水解反应，消耗水电离产生的OH－，当最终达到平衡时溶液中c(H＋)＞c(OH－)，所以溶液显酸性。
答案：(1)d
(2)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
(3)Al(OH)3 Al3＋水解，使溶液中H＋浓度增大
为了确定上题易拉罐的主要成分含有铝、铁、镁，某同学取几小块易拉罐碎片进行下列实验，其中实验方案与现象、结论正确的是( )
选项
实验方案
现象、结论
A
加入盐酸
产生无色气体；含铝、铁、镁三种金属
B
加入NaOH溶液
有无色气体产生；含有镁、铝两种金属
C
加入盐酸后，所得溶液中再加入少量NaOH溶液
产生白色沉淀；含有金属镁
D
用盐酸溶解并放置一会儿后，加入KSCN溶液
溶液呈红色；含有铁元素
【解析】选D。铝、铁、镁都可与盐酸反应产生无色气体，不能得出含铝、铁、镁三种金属的结论，A错误；铝、铁、镁三种金属中只有铝能与NaOH溶液反应产生无色气体，B错误；氢氧化镁与氢氧化铝均为白色沉淀，C错误；用盐酸溶解后生成的亚铁离子在空气中易被氧化成Fe3＋，加入KSCN溶液呈红色，D正确。
【规律方法】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：
(1)Mg(Al)：加足量NaOH溶液；
(2)Fe2O3(Al2O3)：加足量NaOH溶液；
(3)Mg(OH)2[Al(OH)3]：加足量NaOH溶液；
(4)Mg2＋(Al3＋)：加过量NaOH溶液，过滤，再加酸充分溶解。
命题角度3：铝的冶炼
【典例3】工业上用铝土矿(主要成分是Al2O3，还含有Fe2O3、SiO2)提取氧化铝作冶炼铝的原料。其中一种提取方法的操作过程如下：
请回答下列问题：
(1)请写出甲溶液中通入二氧化碳生成氢氧化铝的离子方程式___________________________________________________________________。
(2)沉淀乙是Fe2O3，向其中加入足量盐酸，写出反应的离子方程式________________________，充分反应后过滤，将滤液加热蒸干灼烧，最后可得到红棕色固体，用简要的文字和化学方程式说明这一变化过程________________________________。
【以图析题·培养关键能力】
【解析】(1)该反应为NaAlO2溶液与CO2的反应，离子方程式为AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO。(2)沉淀乙中只有Fe2O3与盐酸反应，该反应的离子方程式为Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O。充分反应过滤后所得滤液为FeCl3与HCl的混合溶液，加热蒸干时FeCl3发生水解反应得到Fe(OH)3，灼烧时Fe(OH)3发生分解反应得到Fe2O3。
答案：(1)AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO
(2)Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O FeCl3＋3H2OFe(OH)3＋3HCl，加热促进水解，且氯化氢挥发，使平衡右移，生成氢氧化铁，氢氧化铁受热分解，生成氧化铁，2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O
命题点1：铝的性质及其应用(基础性考点)
1．日常生活中有一些铝制炊具，它们质轻且坚固耐用，其中的原因是( )
A．铝很不活泼，不易与其他物质反应
B．铝虽然很活泼，但是在高温下才能反应
C．铝制品表面有一层致密的氧化物薄膜，起保护作用
D．铝制品表面镀有一层铜，可以保护铝
【解析】选C。铝尽管很活泼，但由于表面能形成致密的氧化物薄膜，故可用于制作铝制炊具。
命题点2：铝的冶炼及铝的化合物的制备(综合性考点)
2．用含有少量镁的铝片制取纯净的Al(OH)3，可能有的步骤为：①加盐酸溶解；②加过量苛性钠溶液；③过滤；④通入过量CO2；⑤加过量纯碱溶液，实验操作最合理的组合及顺序是( )
A．①②③④⑤ B．①⑤④③
C．②③④③ D．①⑤③
【解析】选C。根据题干提供信息，制取Al(OH)3可有两个途径：
途径(1)：
Al(OH)3，即：①②③④③
途径(2)：
即：②③④③，故C正确。
考点四 金属矿物的开发和利用(命题指数★★★★★)
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)。
2．铝热反应实验：
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)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。
(2)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。
(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。( )
提示：√。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。( )
提示：×。阴极上析出Cu后，生成的是氢气。
(5)火烧孔雀石炼铜是采用的焦炭法来冶炼金属。( )
提示：√。火烧孔雀石炼铜是热还原法。
(6)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。
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？
提示：由题意可知，倭铅是指金属锌，不是金属锌和铅的混合物。
(2)冶炼Zn的化学方程式是什么？
提示：ZnCO3＋2CZn＋3CO↑。
(3)该冶炼锌的方法属于哪种方法？
提示：热还原法。由(2)知反应中C作还原剂，属于热还原法。
命题角度1：铝热反应
【典例1】铝热反应的化学方程式为2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe。某同学对“铝热反应”的现象有这样的描述：“反应放出大量的热，并发出耀眼的光芒”“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”。查阅《化学手册》知，Al、Al2O3、Fe、Fe2O3的熔点、沸点数据如下：
物质
Al
Al2O3
Fe
Fe2O3
熔点/℃
660
2 054
1 535
1 462
沸点/℃
2 467
2 980
2 750
(1)该同学推测，铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。这种推测有一定的道理，理由是________________________________________________。
(2)设计一个简单的实验方案，证明上述所得的熔融物中含有金属铝。该实验所用试剂是___________________________________________________________，
当观察到________________________________________________的现象时，说明熔融物中含有金属铝。
(3)实验室溶解该熔融物，最好选用下列试剂中的__________(填序号)。
A．浓硫酸 B．稀硫酸
C．稀硝酸 D．氢氧化钠溶液
【解析】(1)铝热反应放出大量的热，根据表中数据可看出，金属铝熔点比金属铁低，当生成的铁熔化，金属铝也已经熔化并与液态铁形成合金。
(2)铝与NaOH溶液反应，产生H2。
(3)浓硫酸使铁、铝钝化，稀硝酸会产生NO，污染环境，NaOH溶液不能溶解铁。
答案：(1)该反应温度下铝已熔化，未反应的铝可与生成的铁熔合在一起，形成合金
(2)NaOH溶液 有气泡生成 (3)B
命题角度2：金属冶炼、金属矿物的开发利用
【典例2】不同的金属在冶炼方法上也有所不同，下列说法正确的是( )
A．钒、铬、锰、铁等难熔金属通常采用铝热法炼制
B．铝及其合金是电气、工业、家庭广泛使用的材料，是因为铝的冶炼方法比较简单
C．由于钠、镁、铝等金属化学性质太活泼，人们通常采用电解熔融状态下的氯化物的方式来获取它们的单质
D.炼铁时加入的焦炭除了提供热量外，还用来制造还原剂一氧化碳
【解析】选D。A项，铁用CO还原法炼制，错误；B项，是因为Al有良好的性能，才被广泛使用，错误；C项，氯化铝是共价化合物，熔融时不导电，工业上用电解氧化铝方法制取铝，错误；D项，高炉炼铁中焦炭的作用为与氧气反应产生热量和制造还原剂一氧化碳，正确。
1．金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系：
金属的活
动性顺序
K Ca Na
Mg Al
Zn Fe Sn
Pb(H)Cu
Hg Ag
Pt Au
原子失电
子能力
强→弱
离子得电
子能力
弱→强
主要冶炼
方法
电解法
热还原法
热分解法
物理方法
2.特殊金属的冶炼方法：
有些很活泼的金属也可以用还原法来冶炼，如
Na＋KClK↑＋NaCl、
2RbCl＋MgMgCl2＋2Rb↑等，
主要运用了化学平衡移动原理，利用K、Rb沸点低，气化离开反应体系，使化学反应得以向正反应方向进行。
命题点1：金属的冶炼方法与铝热反应(基础性考点)
1．下列常见金属的冶炼原理中不合理的是( )
选项
金属
冶炼原理
A
Fe
Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3
B
Hg
2HgO2Hg＋O2↑
C
Mg
H2＋MgOMg＋H2O
D
Cu
Cu2S＋O22Cu＋SO2
【解析】选C。镁比较活泼，不能用热还原法制取。
2．下列制备金属单质的方法或原理正确的是( )
A．在高温条件下，用H2还原MgO制备单质Mg
B．在通电条件下，电解熔融Al2O3制备单质Al
C．在通电条件下，电解饱和食盐水制备单质Na
D．加强热，使CuO在高温条件下分解制备单质Cu
【解析】选B。Mg的活泼性强，不能用H2还原法制备Mg，而是用电解熔融MgCl2的方法制备，电解饱和食盐水得到NaOH而不是Na；CuO加强热分解生成Cu2O而不是Cu。
命题点2：金属矿物的开发利用(综合性考点)
3．(2021年湖南适应性测试)以某冶金工业产生的废渣(含Cr2O3、SiO2及少量的Al2O3)为原料，根据下列流程可制备K2Cr2O7。
下列说法正确的是( )
A．煅烧时没有发生氧化还原反应
B．滤渣Ⅱ中主要成分是Al(OH)3
C．可循环使用的物质是CO2和Na2CO3
D．由Na2CrO4转化为K2Cr2O7的过程中需加入KOH
【解析】选C。A项：向废渣中加入碳酸钠和氧气并煅烧，发生如下反应，4Na2CO3＋2Cr2O3＋3O24Na2CrO4＋4CO2↑，Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，Na2CO3＋Al2O32NaAlO2＋CO2↑，煅烧时发生氧化还原反应，A错误；B项： 用水浸之后，溶液中含有Na2CrO4、Na2SiO3、NaAlO2、Na2CO3，向溶液中通入二氧化碳，会生成氢氧化铝沉淀和硅酸沉淀，B错误；C项：从上述流程图可知，CO2和Na2CO3均可循环使用，C正确；D项：由Na2CrO4转化为K2Cr2O7的过程中需加入硫酸和KCl固体，首先反应如下：2Na2CrO4＋H2SO4===Na2Cr2O7＋ Na2SO4＋H2O，再向溶液中加入KCl固体，就会有K2Cr2O7晶体析出，D错误。
【加固训练——拔高】
1．在实验室里用铁屑、氧化铜、稀硫酸为原料制备铜，有下列两种途径：
(1)FeH2Cu
(2)CuOCuSO4Cu
若用这两种方法制得的铜质量相等，则下列有关说法符合实际情况的是( )
A．消耗氧化铜的质量不同
B．消耗铁的质量相同
C．消耗硫酸的质量相同
D．生成硫酸亚铁的质量不同
【解析】选D。途径(1)中用H2还原CuO时，实验前先通H2排出装置中的空气，实验结束时要继续通H2至试管冷却，故利用途径(1)制取1 mol Cu，消耗的H2大于1 mol，即Fe和H2SO4的消耗量：(1)>(2)，生成FeSO4的质量：(1)>(2)，但两途径中消耗CuO的质量相等。
2．我国湘黔渝三省交界地区是中国电解锰企业最集中的地区，被称为中国的“锰三角”。金属锰的熔点很高，常用铝热法制得粗锰。再用电解法制得纯的金属锰。铝被用于冶炼金属锰，是因为铝具有( )
A．熔点低
B．导电性好
C．两性
D．还原性及冶炼反应中放出大量的热
【解析】选D。铝能用于冶炼难熔金属(如Mn、W等)，是因为铝是一种活泼金属，还原性强，可将较不活泼金属从其化合物中还原出来，同时反应中放出大量的热，使被还原出的金属熔融析出。
3．利用黄铜矿冶炼的主要原理为8CuFeS2＋21O28Cu＋4FeO＋2Fe2O3＋16SO2，下列有关判断合理的是( )
A．避免污染，排放的尾气用98.3%的浓硫酸吸收
B．CuFeS2中铁显＋2价，该反应中只有Cu被还原
C．检验炉渣中含＋2价铁的试剂是盐酸、KSCN溶液和氯水
D．冶炼铜的废料可以冶炼铁和制硫酸
【解析】选D。浓硫酸不能吸收SO2，A项错误；该反应中铜、氧元素化合价降低，被还原，B项错误；在＋3价铁存在下检验＋2价，应用酸性高锰酸钾溶液，C项错误；炉渣含有氧化铁和氧化亚铁，可以治炼铁；二氧化硫可以用作制硫酸的原料，D项正确。
1．(2020·江苏高考)下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是( )
A．铝的金属活泼性强，可用于制作铝金属制品
B．氧化铝熔点高，可用作电解冶炼铝的原料
C．氢氧化铝受热分解，可用于中和过多的胃酸
D．明矾溶于水并水解形成胶体，可用于净水
【解析】选D。A项，铝的表面易形成氧化膜，从而保护内部的铝不再被腐蚀，错误；B项，Al2O3有导电性，可以用于电解冶炼铝，错误；C项，Al(OH)3具有弱碱性，可以中和胃酸，错误；D项，Al3＋水解生成Al(OH)3胶体，可以用于净水，正确。
2．下列说法正确的是( )
A．(2019·海南高考)MgO和Al2O3都属于两性氧化物
B．(2018·全国卷Ⅱ)氢氧化铝可用于中和过多胃酸
C．(2018·江苏高考)Al2O3是两性氧化物，故可用作耐高温材料
D．(2018·江苏高考)给定条件转化：
Al(s)NaAlO2(aq)Al(OH)3(s)
【解析】选B。MgO是碱性氧化物，A不正确；Al2O3用作耐高温材料是因为其熔点高，C不正确；Al(OH)3溶于过量的盐酸，D不正确。
3．下列说法错误的是( )
A．(2017·海南高考)铝箔在氯气中燃烧可制备无水三氯化铝
B．(2017·天津高考)用可溶性的铝盐和铁盐处理水中的悬浮物
C．(2017·海南高考)向硫酸铝溶液中滴加碳酸钠溶液：2Al3＋＋3CO===Al2(CO3)3↓
D．(2017·北京高考改编)氨气使AlCl3溶液产生白色沉淀
【解析】选C。向硫酸铝溶液中滴加碳酸钠溶液，Al3＋和CO相互促进水解，离子方程式应为 2Al3＋＋3CO＋3H2O===2Al(OH)3↓＋3CO2↑，C不正确。选项D发生反应的离子方程式为Al3＋＋3NH3＋3H2O===Al(OH)3↓＋3NH。
4．(2020·全国Ⅲ卷)宋代《千里江山图》描绘了山清水秀的美丽景色，历经千年色彩依然，其中绿色来自孔雀石颜料(主要成分为Cu(OH)2·CuCO3)，青色来自蓝铜矿颜料
(主要成分为Cu(OH)2·2CuCO3)。下列说法错误的是( )
A．保存《千里江山图》需控制温度和湿度
B．孔雀石、蓝铜矿颜料不易被空气氧化
C．孔雀石、蓝铜矿颜料耐酸耐碱
D．Cu(OH)2·CuCO3中铜的质量分数高于Cu(OH)2·2CuCO3
【解析】选C。由于Cu(OH)2·CuCO3和Cu(OH)2·2CuCO3在一定温度下能够分解，所以，保存《千里江山图》需控制温度和湿度，A正确；孔雀石、蓝铜矿颜料中铜均为最高价，还原性很弱，所以不会被空气氧化，B正确；孔雀石、蓝铜矿主要成分均为碱式碳酸盐，一定条件下可与酸反应，C错误；由于铜的质量分数Cu(OH)2>CuCO3，所以Cu(OH)2·CuCO3中铜的质量分数高于Cu(OH)2·2CuCO3，D正确。
5．下列有关叙述错误的是( )
A．(2020·浙江7月选考) 胆矾的组成为CuSO4·5H2O
B．(2018·天津高考)商代后期铸造出工艺精湛的后(司)母戊鼎，该鼎属于铜合金制品
C．(2020·江苏高考)室温下，Cu与浓HNO3反应放出NO气体
D．(2020·浙江7月选考)工业上可采用高温冶炼黄铜矿的方法获得粗铜
【解析】选C。胆矾为五水合硫酸铜晶体，A正确；后(司)母戊鼎属于铜合金，B正确；Cu与浓HNO3反应生成NO2, C错误；黄铜矿高温煅烧生成粗铜、氧化铁和二氧化硫，D正确。
1．掌握两种两性化合物的性质：
(1)Al2O3 (2)Al(OH)3
2．必记的与铝有关的方程式：
(1)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。
(2)2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3。
(3)Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O。
3．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。
4．特殊的制法：
(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)
5．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
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