还剩12页未读，
继续阅读
所属成套资源：新人教版高考化学一轮复习成套课时学案
成套系列资料，整套一键下载
新人教版高考化学一轮复习第3章金属及其重要化合物第11讲镁铝铜及其重要化合物金属冶炼学案
展开
这是一份新人教版高考化学一轮复习第3章金属及其重要化合物第11讲镁铝铜及其重要化合物金属冶炼学案，共15页。学案主要包含了铝的重要化合物，镁的重要化合物等内容，欢迎下载使用。
考点一 镁、铝及其重要化合物
一、镁、铝单质的性质
1．镁、铝的结构和存在形式
镁、铝元素分别位于元素周期表的第三周期ⅡA族和ⅢA族，原子结构示意图分别为和，它们都是活泼金属，在自然界中全部以化合态的形式存在。铝是地壳中含量最多的金属元素。
2．金属铝的物理性质
铝是银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和导热性等，密度较小，质地柔软。铝的熔点比镁高，硬度比镁大。
3．对比掌握镁、铝的化学性质
4.铝的制备
(1)铝土矿eq \(――→,\s\up7(提纯))Al2O3。
(2)电解熔融Al2O3：2Al2O3(熔融)eq \(=====,\s\up8(电解),\s\d8(冰晶石))4Al＋3O2↑(填化学方程式)。
二、铝的重要化合物
1．氧化铝和氢氧化铝(两性)
2.常见的铝盐——明矾
(1)明矾的化学式为KAl(SO4)2·12H2O，属于复盐。
(2)明矾净水的原理
明矾溶于水时发生电离，电离方程式为KAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋2SOeq \\al(2－,4)_，其中Al3＋发生水解反应，产生Al(OH)3(胶体)，其吸附能力很强，可以吸附水中的悬浮杂质并形成沉淀，使水变得澄清。
三、镁的重要化合物
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)(2020·浙江7月选考)Mg加入过量FeCl3溶液中可得Fe。( )
(2)(2019·高考全国卷Ⅱ，10B)将镁条点燃后迅速伸入集满CO2的集气瓶，集气瓶中产生浓烟并有黑色颗粒产生。( )
(3)(2019·高考天津卷)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。( )
(4)将MgCl2溶液加热蒸干可制备无水MgCl2。( )
(5)MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂。( )
(6)冶炼铝时常用焦炭做还原剂。( )
(7)相同质量的镁条分别在足量的CO2和O2中完全燃烧，所得固体的质量相同。( )
(8)工业上制造镁粉时，可将镁蒸气在N2中冷却。( )
(9)Al2O3的熔点高，可做耐高温材料，实验室可用氧化铝坩埚熔化NaOH、Na2CO3固体等。( )
(10)明矾可做净水剂，起到杀菌消毒的作用。( )
(11)AlOeq \\al(－,2)、HCOeq \\al(－,3)在水溶液中因发生相互促进的水解反应而不能大量共存。( )
答案：(1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)× (6)× (7)× (8)× (9)× (10)× (11)×
2．铝的化学性质可用以下转化关系表示：
写出图中有关反应的方程式(能写离子方程式的写离子方程式)：
①4Al＋3O2eq \(=====,\s\up7(△))2Al2O3；
②2Al＋Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3；
③2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑；
④2Al＋2OH－＋2H2O===2AlOeq \\al(－,2)＋3H2↑。
演练一 镁、铝单质的性质及应用
1．镁是一种活泼的金属单质，下列关于金属镁的说法中正确的是( )
A．镁能与NaOH溶液反应生成Mg(OH)2沉淀
B．大量镁条燃烧引起的火灾不能用干冰灭火器灭火
C．镁在任何条件下都不能与水反应
D．镁能在N2中燃烧，且生成MgN
解析：选B。镁不是两性金属，不能与NaOH溶液反应，故A错误；镁能在CO2中燃烧，故B正确；镁在加热条件下能与水反应生成氢氧化镁和氢气，故C错误；镁能在N2中燃烧，且生成Mg3N2，故D错误。
2．(教材改编题)下列关于铝单质的叙述中，正确的是( )
A．不能用铝制器皿来盛放酸梅汤或碱水是因为铝会和酸或碱反应
B．铝制品在空气中有很强的抗腐蚀性是因为铝的化学性质很稳定
C．铝和NaOH溶液反应：Al＋2OH－===AlOeq \\al(－,2)＋2H2↑
D．用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热，由于金属铝的熔点较低，熔化后的液态铝会滴落下来
解析：选A。A项，无论是铝还是其氧化物都能与酸或碱反应，正确；B项，铝在空气中表面形成致密的氧化膜，因此有很强的抗腐蚀性，错误；C项，原子、电荷、得失电子均不守恒，正确的离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlOeq \\al(－,2)＋3H2↑，错误；D项，打磨后的铝箔在酒精灯上灼烧，表面生成Al2O3，高熔点的Al2O3兜住了熔融的液态铝，不会滴落下来，错误。
3．铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出H2的金属，就铝的这一特殊性质回答下列问题：
(1)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，所得H2的体积之比是________。
(2)足量的两份铝分别投入等体积、等物质的量浓度的盐酸和氢氧化钠溶液中，产生H2的体积之比是_________________________。
(3)足量的两份铝分别投入等体积、一定物质的量浓度的HCl、NaOH溶液中，二者产生的H2体积相等，则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是________。
(4)甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 ml·L－1的盐酸和NaOH溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后，测得生成的气体体积之比为V(甲)∶V(乙)＝1∶2，则加入铝粉的质量为________(填字母)。
A．5.4 g B．3.6 g
C．2.7 g D．1.8 g
解析：(1)根据化学方程式2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑和2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，得Al与H2的关系式均为2Al～3H2，酸、碱均足量，故只要参加反应的Al的量相等，所得H2的量必相等。
(2)因为在反应中Al足量，产生的H2由HCl和NaOH的量决定。根据化学反应中的关系式：6HCl～3H2、2NaOH～3H2可知，当HCl、NaOH的物质的量相等时，二者产生H2的体积之比为1∶3。
(3)因为铝足量且产生H2的量相等，根据关系式可得n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1，又因为两溶液体积相等，故物质的量浓度c(HCl)∶c(NaOH)＝n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1。
(4)其反应原理分别为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。由此可见，当参加反应的HCl和NaOH的物质的量相同时，产生H2的体积之比是1∶3，而题设条件体积之比为1∶2，说明加入的铝粉对盐酸来说是过量的，而对NaOH来说是不足的。
2Al＋6HCl=== 2AlCl3 ＋ 3H2↑
6 ml 3 ml
3 ml·L－1×0.1 L 0.15 ml
则Al与NaOH反应生成的H2为0.15 ml×2＝0.3 ml。
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
2×27 g 3 ml
5.4 g 0.3 ml
即加入的铝粉为5.4 g。
答案：(1)1∶1 (2)1∶3 (3)3∶1 (4)A
eq \a\vs4\al()
铝与酸、碱反应生成H2的定量关系
铝分别与盐酸、NaOH溶液反应的原理：
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑；
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。
(1)等量的铝分别与足量盐酸和足量氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积之比为eq \f(VHCl（H2）,VNaOH（H2）)＝eq \f(1,1)。
(2)足量的铝分别与等体积、等物质的量浓度的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积之比为eq \f(VHCl（H2）,VNaOH（H2）)＝eq \f(1,3)。
(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸和NaOH溶液反应，若产生H2的体积之比满足eq \f(1,3)演练二 氧化铝、氢氧化铝的特性及应用
4．中学化学学习阶段接触到许多既能与强酸反应又能与强碱反应的物质，有_________________________________________________________________。
答案：Al、Al2O3、Al(OH)3、弱酸的铵盐[如NH4HCO3、CH3COONH4、(NH4)2S等]、弱酸的酸式盐(如NaHCO3、KHS、NaHSO3等)、氨基酸等
5．(除杂问题)下列除去杂质的方法不正确的是( )
A．镁粉中混有少量铝粉：加入过量烧碱溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥得到镁粉
B．用过量氨水除去Fe3＋溶液中的少量Al3＋
C．Al(OH)3中混有少量Mg(OH)2：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤，向滤液中通入过量CO2后再过滤、洗涤、干燥得到Al(OH)3
D．MgO中混有少量Al2O3：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤、洗涤、干燥得到MgO
解析：选B。Al(OH)3不溶于氨水，故向含少量Al3＋的Fe3＋溶液中加入过量氨水时，Fe3＋、Al3＋均转化为氢氧化物沉淀，达不到除杂的目的。
6．(2020·高考江苏卷)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。铝具有很好的延展性，可以用于制作铝金属制品，与铝的活泼性无关，A项错误；电解氧化铝冶炼铝是因为氧化铝熔融状态下能导电，与熔点高无关，B项错误；氢氧化铝能与胃酸的主要成分盐酸发生反应，与氢氧化铝受热分解无关，C项错误；明矾中的Al3＋可以水解生成氢氧化铝胶体，胶体具有很强的吸附能力，可以吸附水中的悬浮物，起到净水作用，D项正确。
7．用含少量镁粉的铝粉制取纯净的氢氧化铝，下列操作步骤中最佳组合是( )
①加入过量盐酸溶解 ②加入过量烧碱溶液溶解 ③过滤 ④通入过量CO2生成Al(OH)3沉淀 ⑤加入适量盐酸生成Al(OH)3沉淀 ⑥加入过量烧碱溶液生成 Mg(OH)2沉淀
A．①⑥③⑤③ B．②③④③
C．②③⑤③ D．①⑥③④③
解析：选B。用含少量镁粉的铝粉制取纯净 Al(OH)3的最佳方案如下：
eq \a\vs4\al()
1．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。例如：
(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。
2．Al(OH)3的三种制备方法
方法一：可溶性铝盐溶液与过量氨水反应
反应原理：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NHeq \\al(＋,4)
方法二：向可溶性偏铝酸盐溶液中通入过量CO2
反应原理：AlOeq \\al(－,2)＋2H2O＋CO2===Al(OH)3↓＋HCOeq \\al(－,3)
方法三：相互促进水解法
考点二 铜及其重要化合物
一、铜单质
1．物理性质：紫红色固体，具有良好的延展性、导热性和导电性。
2．化学性质
(1)常温下，铜在干燥的空气中性质稳定，但在潮湿的空气里会被锈蚀，在其表面逐渐形成一层绿色的铜锈。化学方程式为2Cu＋O2＋CO2＋H2O=== Cu2(OH)2CO3。
(2)写出下列反应的化学方程式。
铜在空气中加热：2Cu＋O2 eq \(=====,\s\up8(△))2CuO；
铜丝在硫蒸气中反应：2Cu＋S eq \(=====,\s\up8(△))Cu2S。
二、铜的重要化合物
1．铜及其常见化合物的颜色
2.铜的重要化合物的转化关系
完成下列方程式：
(1)铜的氧化物
①CuO高温分解得到Cu2O，化学方程式为4CuO eq \(=====,\s\up8(高温))Cu2O＋O2↑。
②Cu2O溶于稀硫酸产生蓝色溶液和紫红色固体，离子方程式为Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。
(2)氢氧化铜
氢氧化铜悬浊液煮沸变黑的原因，用化学方程式表示为Cu（OH）2 eq \(=====,\s\up8(△)) CuO＋H2O。
(3)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，化学方程式为Cu2（OH）2CO3 eq \(=====,\s\up8(△)) 2CuO＋CO2↑＋H2O；可溶于稀硫酸，离子方程式为Cu2（OH）2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O。
(4)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CuSO4·5H2O eq \(=====,\s\up7(△)) CuSO4＋5H2O。
①CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾。
②无水CuSO4为白色粉末，遇水变蓝色（生成CuSO4·5H2O），可作为水的检验依据，但无水CuSO4不能做干燥剂。
铜盐的毒性
铜盐溶液有毒，是因为铜离子能使蛋白质变性从而使其失去生理活性，故可利用胆矾、熟石灰、水配成波尔多液，用来杀灭植物的病毒。
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)(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。( )
(2)(2018·高考全国卷Ⅲ，10A)用稀硫酸和锌粒制取H2时，加几滴CuSO4溶液以加快反应速率。( )
(3)向含较高浓度Cl－的溶液中加入Cu和CuSO4，生成CuCl沉淀而除去Cl－的反应为Cu＋Cu2＋＋2Cl－===2CuCl。( )
(4)加入稀硝酸溶解，过滤、洗涤、干燥，可除去Cu粉中混有的CuO。( )
(5)将铜丝插入稀硝酸中，反应的离子方程式为Cu＋4H＋＋2NOeq \\al(－,3)===Cu2＋＋2NO2↑＋H2O。( )
答案：(1)√ (2)√ (3)√ (4)× (5)×
演练一 铜及其重要化合物的性质与应用
1．(2020·高考全国卷Ⅲ，7，6分)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。Cu(OH)2和CuCO3在高温时均易分解，在潮湿的空气中会有微量溶解，因此保存《千里江山图》需控制温度和湿度，A项正确；孔雀石和蓝铜矿颜料中的Cu元素均为＋2价，处于Cu元素的最高价态，因此孔雀石、蓝铜矿颜料不易被空气氧化，B项正确；Cu(OH)2和CuCO3均能与强酸发生反应，C项错误；Cu(OH)2中Cu的质量分数为65.3%，CuCO3中Cu的质量分数为 51.6%，因此Cu(OH)2·CuCO3中铜的质量分数高于Cu(OH)2·2CuCO3中铜的质量分数，D项正确。
2．(2021·山东省实验中学高三诊断)氯化亚铜(CuCl)是白色粉末，微溶于水，酸性条件下不稳定，易生成金属Cu和Cu2＋。某小组拟热分解CuCl2·2H2O制备CuCl，并进行相关探究。下列说法正确的是( )
A．制备CuCl时产生的Cl2可以回收循环利用，也可以通入饱和NaCl溶液中除去
B．Cu2(OH)2Cl2 在200 ℃时反应的化学方程式为Cu2(OH)2Cl2eq \(=====,\s\up8(200 ℃))2CuO＋2HCl↑
C．X气体可以是N2，目的是做保护气，抑制CuCl2·2H2O在加热过程中发生水解
D．CuCl与稀硫酸反应的离子方程式：2CuCl＋4H＋＋SOeq \\al(2－,4)===2Cu2＋＋2Cl－＋SO2↑＋2H2O
解析：选B。制备CuCl时产生的Cl2可以转化为HCl，回收循环利用，Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度小，不能被吸收除去，A错误；Cu2(OH)2Cl2加热至200 ℃时生成CuO，结合原子守恒可知，还生成HCl，则化学方程式为Cu2(OH)2Cl2eq \(=====,\s\up8(200 ℃))2CuO＋2HCl↑，B正确；CuCl2水解生成氢氧化铜和HCl，X气体是用于抑制CuCl2水解，则X为HCl，不是N2，C错误；由题意可知，CuCl在酸性条件下不稳定，易生成金属铜和Cu2＋，D错误。
演练二 铜及其重要化合物的制备
3．(2021·衡阳调研)某炼铁废渣中含有大量CuS及少量铁的化合物，工业上以该废渣为原料生产CuCl2·2H2O晶体的工艺流程如下：
下列说法正确的是( )
A．焙烧过程中每有1 ml CuS参加反应，则消耗3 ml O2
B．焙烧后的废气能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C．滤渣中主要含铁的氧化物
D．将获得的CuCl2·2H2O晶体直接加热可制得CuCl2固体
解析：选B。A项，2CuS＋3O2eq \(=====,\s\up8(高温))2CuO＋2SO2，由化学方程式可知，1 ml CuS消耗1.5 ml O2，错误；B项，废气中含有SO2，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，正确；C项，调节pH时，Fe3＋水解转化为Fe(OH)3而除去，错误；D项，将CuCl2·2H2O直接加热脱水，Cu2＋水解，HCl挥发促进水解平衡正向移动，产生Cu(OH)2，无法得到CuCl2固体，错误。
4．(2021·西宁检测)工业上由黄铜矿(主要成分为CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：
请回答下列问题：
(1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的___________吸收。
a．浓硫酸 b．稀硝酸
c．NaOH溶液 d．氨水
(2)由泡铜冶炼粗铜的化学方程式为_______________________________。
(3)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是________。
a．电能全部转化为化学能
b．粗铜接电源正极，发生氧化反应
c．溶液中Cu2＋向阳极移动
d．从阳极泥中可回收Ag、Pt、Au等金属
(4)利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为________________________________。
解析：(1)气体A中的大气污染物为SO2，可以用NaOH溶液或氨水吸收。(2)依据图示，泡铜中的Cu2O与Al高温下发生铝热反应制得粗铜。(3)电解精炼铜过程中，电能转变为化学能的同时，部分电能也转化为热能，a错；电解精炼铜时，粗铜做阳极，与电源正极相连，发生氧化反应，b对；电解过程中Cu2＋向阴极移动，c错；粗铜中Ag、Pt、Au的放电能力比铜弱，形成阳极泥，可以回收，d对。(4)根据总反应，O2发生还原反应，因此正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。
答案：(1)cd
(2)3Cu2O＋2Aleq \(=====,\s\up8(高温))Al2O3＋6Cu
(3)bd
(4)4H＋＋O2＋4e－===2H2O
考点三 金属材料与金属矿物的开发利用
1．合金的概念及性能
2．常见的金属材料
(1)金属材料分类
(2)几种常见的合金
①
②
③
3．金属矿物的开发利用
(1)金属在自然界中的存在形式
(2)金属的冶炼
①实质：把金属从化合态还原为游离态。
②方法：根据金属的活动性顺序不同，金属冶炼的方法分为热分解法、热还原法、电解法等。
4.铝热反应
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)(2019·高考全国卷Ⅲ，7B)铝合金大量用于高铁建设。( )
(2)金属元素的单质在常温下均为固体。( )
(3)金属元素在不同化合物中化合价均相同。( )
(4)合金材料中不可能含有非金属元素，合金中的金属元素都以化合态形式存在。( )
(5)港珠澳大桥的建设使用了大量钢材，钢材是合金。( )
(6)金属元素的单质只有还原性，其离子只有氧化性。( )
(7)合金的硬度一般大于其成分金属，而熔点一般低于其成分金属。( )
(8)金属氧化物与铝粉的混合物都是铝热剂。( )
(9)用金属钠在高温下还原TiCl4可制取金属钛。( )
(10)人类历史上使用铝的时间比铁晚，原因是铝的冶炼成本高。( )
(11)电解氯化镁溶液制取金属镁。( )
答案：(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)√ (8)× (9)√ (10)× (11)×
演练一 金属材料、合金的性能与应用
1．下列生活用品中主要由黑色金属材料制造的是( )
A．塑钢门窗B．不锈钢刀
C．纯铜导线 D．18K金首饰
解析：选B。冶金工业上习惯把铁、铬、锰以及它们的合金(主要指合金钢及钢铁)叫作黑色金属材料。塑钢门窗是以聚氯乙烯树脂为主要原料制造的，A项错误；不锈钢刀为铁的合金，主要由黑色金属材料制造而成，B项正确；纯铜导线为铜单质，属于有色金属材料，C项错误；18K 金首饰为金的合金，属于有色金属材料，D项错误。
2．C919大型飞机的制造采用了大量新材料铝锂合金。下列关于铝锂合金的说法不正确的是( )
A．铝锂合金是铝与锂形成的混合物
B．铝锂合金的硬度比锂大
C．铝锂合金的熔点比铝低
D．铝锂合金耐酸碱腐蚀
解析：选D。铝锂合金中的铝既能与酸反应，又能与碱反应，锂能与酸反应，故铝锂合金不耐酸碱腐蚀。
演练二 金属冶炼、金属矿物的开发利用
3．(2021·长子高三模拟)《五金·铁》中记载：“若造熟铁，则生铁流出时，相连数尺内，低下数寸，筑一方塘，短墙抵之。其铁流入塘内，数人执柳木排立墙上……众人柳棍疾搅，即时炒成熟铁。”以下说法不正确的是( )
A．金属冶炼方法由金属活动性决定
B．熟铁比生铁质地更硬，延展性稍差
C．炒铁是为了降低铁水中的碳含量
D．该法与近代往生铁水中吹空气炼钢异曲同工
解析：选B。活动性不同的金属，其冶炼方法不同，即金属冶炼方法由金属活动性决定，故A正确；熟铁比生铁质地更软，且延展性好，故B错误；炒铁过程中降低了铁水中的碳含量，从而将生铁转化成熟铁，故C正确；该冶炼方法和近代往生铁水中吹空气炼钢，都是利用空气中氧气氧化C元素，其原理基本相同，故D正确。
4．(2021·九江质检)下列说法正确的是( )
A．工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气
B．钢铁厂用热还原法冶炼铁
C．工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al不涉及氧化还原反应
D．MgCl2(aq)eq \(――→,\s\up8(石灰乳))Mg(OH)2eq \(――→,\s\up8(煅烧))MgOeq \(――→,\s\up8(电解))Mg
解析：选B。电解NaCl溶液生成NaOH、H2和Cl2，得不到单质钠，A错误；电解熔融Al2O3发生的是氧化还原反应，C错误；工业上冶炼镁是电解熔融MgCl2而不是MgO，D错误。
5．铝热反应的本质是利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来，关于铝热反应回答下列问题：
(1)用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验，需要的试剂还有________(填字母)。
A．KCl B．KClO3
C．MnO2 D．Mg
(2)用等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物在一定条件下与Al粉进行铝热反应。
①引发铝热反应的操作是__________________________________。
②产物中单质是________(填名称)。
(3)取少量(1)中铝热反应所得的固体混合物，将其溶于足量稀硫酸，滴加KSCN溶液无明显现象，________(填“能”或“不能”)说明固体混合物中无Fe2O3，理由是____________________________________(用离子方程式说明)。
解析：(1)做铝热反应的实验时，需要KClO3做助燃剂，且用镁条引燃。(2)①在混合物上加少量KClO3固体并插上Mg条，点燃Mg条后放出热量，使KClO3固体分解放出O2，进一步加剧Mg的燃烧，可在短时间内使混合物温度迅速升高，引发反应。②MgO不能与铝发生铝热反应，所以产物中单质为铁。(3)反应后固体混合物中若有Fe2O3，因发生反应：Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Fe3＋转化为Fe2＋，加KSCN溶液不会变红。
答案：(1)BD
(2)①加少量KClO3，插上镁条并将其点燃 ②铁
(3)不能 Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋铝
镁
与非金属
单质反应
能被Cl2、O2氧化
2Mg＋O2eq \(=====,\s\up7(点燃))2MgO
3Mg＋N2eq \(=====,\s\up7(点燃))Mg3N2
与水反应
反应很困难
能与沸水反应：
Mg＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(△))Mg(OH)2＋H2↑
与酸(H＋)反应
能与H＋反应产生H2
反应速率比Al快：
Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
与碱反应
能溶于强碱溶液产生H2
不反应
与某些氧
化物反应
能与Fe2O3、MnO2、Cr2O3等金属氧化物发生铝热反应
能在CO2中燃烧：
2Mg＋CO2eq \(=====,\s\up7(点燃))2MgO＋C
名称
氧化铝(Al2O3)
氢氧化铝[Al(OH)3]
物理性质
白色固体，熔点很高
白色胶状物质，难溶于水
化学
性质
与酸反应
Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
与碱反应
Al2O3＋2OH－===2AlOeq \\al(－,2)＋H2O
Al(OH)3＋OH－===AlOeq \\al(－,2)＋2H2O
加热
不分解
2Al(OH)3eq \(=====,\s\up7(△))Al2O3＋3H2O
制备方法
Al(OH)3加热分解
①Al3＋与足量氨水反应
②AlOeq \\al(－,2)溶液中通入足量CO2
③可溶性铝盐和偏铝酸盐混合
主要用途
①做耐火材料
②冶炼铝的原料
①制药
②净水作用
物质
主要性质及反应方程式
氧化镁
碱性氧化物
MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O
氢氧
化镁
中强碱
Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O
溶解度小于碳酸镁
MgCO3＋H2Oeq \(=====,\s\up7(△))Mg(OH)2＋CO2↑
氮化镁
盐
Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2＋2NH3↑
物质
颜色
物质
颜色
Cu
紫红色
CuSO4
白色
CuO
黑色
CuSO4·5H2O
蓝色
Cu2O
砖红色
Cu2(OH)2CO3
绿色
Cu2S
黑色
Cu(OH)2
蓝色
冶炼方法
主要反应原理(举例)
热分解法
2HgOeq \(=====,\s\up8(△))2Hg＋O2↑
2Ag2Oeq \(=====,\s\up8(△))4Ag＋O2↑
热还原法
CO做还原剂
Fe2O3＋3COeq \(=====,\s\up8(高温))2Fe＋3CO2(高炉炼铁)
H2做还原剂
WO3＋3H2eq \(=====,\s\up8(高温))W＋3H2O
活泼金属做还原剂
3MnO2＋4Aleq \(=====,\s\up8(高温))3Mn＋2Al2O3
电解法
2Al2O3(熔融)eq \(=====,\s\up8(电解),\s\d8(冰晶石))4Al＋3O2↑
MgCl2(熔融)eq \(=====,\s\up8(电解))Mg＋Cl2↑
2NaCl(熔融)eq \(=====,\s\up8(电解))2Na＋Cl2↑
实验
原理
高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热，生成的铁呈熔融态，易与Al2O3分离。化学方程式为Fe2O3＋2Aleq \(=====,\s\up8(高温))2Fe＋Al2O3
实验
装置
实验
现象
(1)镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈的反应。
(2)纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中
原理
应用
(1)制取熔点较高、活动性弱于Al的金属，如铁、铬、锰、钨等。
(2)金属焊接，如野外焊接钢轨等
考点一 镁、铝及其重要化合物
一、镁、铝单质的性质
1．镁、铝的结构和存在形式
镁、铝元素分别位于元素周期表的第三周期ⅡA族和ⅢA族，原子结构示意图分别为和，它们都是活泼金属，在自然界中全部以化合态的形式存在。铝是地壳中含量最多的金属元素。
2．金属铝的物理性质
铝是银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和导热性等，密度较小，质地柔软。铝的熔点比镁高，硬度比镁大。
3．对比掌握镁、铝的化学性质
4.铝的制备
(1)铝土矿eq \(――→,\s\up7(提纯))Al2O3。
(2)电解熔融Al2O3：2Al2O3(熔融)eq \(=====,\s\up8(电解),\s\d8(冰晶石))4Al＋3O2↑(填化学方程式)。
二、铝的重要化合物
1．氧化铝和氢氧化铝(两性)
2.常见的铝盐——明矾
(1)明矾的化学式为KAl(SO4)2·12H2O，属于复盐。
(2)明矾净水的原理
明矾溶于水时发生电离，电离方程式为KAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋2SOeq \\al(2－,4)_，其中Al3＋发生水解反应，产生Al(OH)3(胶体)，其吸附能力很强，可以吸附水中的悬浮杂质并形成沉淀，使水变得澄清。
三、镁的重要化合物
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)(2020·浙江7月选考)Mg加入过量FeCl3溶液中可得Fe。( )
(2)(2019·高考全国卷Ⅱ，10B)将镁条点燃后迅速伸入集满CO2的集气瓶，集气瓶中产生浓烟并有黑色颗粒产生。( )
(3)(2019·高考天津卷)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。( )
(4)将MgCl2溶液加热蒸干可制备无水MgCl2。( )
(5)MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂。( )
(6)冶炼铝时常用焦炭做还原剂。( )
(7)相同质量的镁条分别在足量的CO2和O2中完全燃烧，所得固体的质量相同。( )
(8)工业上制造镁粉时，可将镁蒸气在N2中冷却。( )
(9)Al2O3的熔点高，可做耐高温材料，实验室可用氧化铝坩埚熔化NaOH、Na2CO3固体等。( )
(10)明矾可做净水剂，起到杀菌消毒的作用。( )
(11)AlOeq \\al(－,2)、HCOeq \\al(－,3)在水溶液中因发生相互促进的水解反应而不能大量共存。( )
答案：(1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)× (6)× (7)× (8)× (9)× (10)× (11)×
2．铝的化学性质可用以下转化关系表示：
写出图中有关反应的方程式(能写离子方程式的写离子方程式)：
①4Al＋3O2eq \(=====,\s\up7(△))2Al2O3；
②2Al＋Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3；
③2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑；
④2Al＋2OH－＋2H2O===2AlOeq \\al(－,2)＋3H2↑。
演练一 镁、铝单质的性质及应用
1．镁是一种活泼的金属单质，下列关于金属镁的说法中正确的是( )
A．镁能与NaOH溶液反应生成Mg(OH)2沉淀
B．大量镁条燃烧引起的火灾不能用干冰灭火器灭火
C．镁在任何条件下都不能与水反应
D．镁能在N2中燃烧，且生成MgN
解析：选B。镁不是两性金属，不能与NaOH溶液反应，故A错误；镁能在CO2中燃烧，故B正确；镁在加热条件下能与水反应生成氢氧化镁和氢气，故C错误；镁能在N2中燃烧，且生成Mg3N2，故D错误。
2．(教材改编题)下列关于铝单质的叙述中，正确的是( )
A．不能用铝制器皿来盛放酸梅汤或碱水是因为铝会和酸或碱反应
B．铝制品在空气中有很强的抗腐蚀性是因为铝的化学性质很稳定
C．铝和NaOH溶液反应：Al＋2OH－===AlOeq \\al(－,2)＋2H2↑
D．用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热，由于金属铝的熔点较低，熔化后的液态铝会滴落下来
解析：选A。A项，无论是铝还是其氧化物都能与酸或碱反应，正确；B项，铝在空气中表面形成致密的氧化膜，因此有很强的抗腐蚀性，错误；C项，原子、电荷、得失电子均不守恒，正确的离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlOeq \\al(－,2)＋3H2↑，错误；D项，打磨后的铝箔在酒精灯上灼烧，表面生成Al2O3，高熔点的Al2O3兜住了熔融的液态铝，不会滴落下来，错误。
3．铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出H2的金属，就铝的这一特殊性质回答下列问题：
(1)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，所得H2的体积之比是________。
(2)足量的两份铝分别投入等体积、等物质的量浓度的盐酸和氢氧化钠溶液中，产生H2的体积之比是_________________________。
(3)足量的两份铝分别投入等体积、一定物质的量浓度的HCl、NaOH溶液中，二者产生的H2体积相等，则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是________。
(4)甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 ml·L－1的盐酸和NaOH溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后，测得生成的气体体积之比为V(甲)∶V(乙)＝1∶2，则加入铝粉的质量为________(填字母)。
A．5.4 g B．3.6 g
C．2.7 g D．1.8 g
解析：(1)根据化学方程式2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑和2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，得Al与H2的关系式均为2Al～3H2，酸、碱均足量，故只要参加反应的Al的量相等，所得H2的量必相等。
(2)因为在反应中Al足量，产生的H2由HCl和NaOH的量决定。根据化学反应中的关系式：6HCl～3H2、2NaOH～3H2可知，当HCl、NaOH的物质的量相等时，二者产生H2的体积之比为1∶3。
(3)因为铝足量且产生H2的量相等，根据关系式可得n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1，又因为两溶液体积相等，故物质的量浓度c(HCl)∶c(NaOH)＝n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1。
(4)其反应原理分别为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。由此可见，当参加反应的HCl和NaOH的物质的量相同时，产生H2的体积之比是1∶3，而题设条件体积之比为1∶2，说明加入的铝粉对盐酸来说是过量的，而对NaOH来说是不足的。
2Al＋6HCl=== 2AlCl3 ＋ 3H2↑
6 ml 3 ml
3 ml·L－1×0.1 L 0.15 ml
则Al与NaOH反应生成的H2为0.15 ml×2＝0.3 ml。
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
2×27 g 3 ml
5.4 g 0.3 ml
即加入的铝粉为5.4 g。
答案：(1)1∶1 (2)1∶3 (3)3∶1 (4)A
eq \a\vs4\al()
铝与酸、碱反应生成H2的定量关系
铝分别与盐酸、NaOH溶液反应的原理：
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑；
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。
(1)等量的铝分别与足量盐酸和足量氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积之比为eq \f(VHCl（H2）,VNaOH（H2）)＝eq \f(1,1)。
(2)足量的铝分别与等体积、等物质的量浓度的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积之比为eq \f(VHCl（H2）,VNaOH（H2）)＝eq \f(1,3)。
(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸和NaOH溶液反应，若产生H2的体积之比满足eq \f(1,3)
4．中学化学学习阶段接触到许多既能与强酸反应又能与强碱反应的物质，有_________________________________________________________________。
答案：Al、Al2O3、Al(OH)3、弱酸的铵盐[如NH4HCO3、CH3COONH4、(NH4)2S等]、弱酸的酸式盐(如NaHCO3、KHS、NaHSO3等)、氨基酸等
5．(除杂问题)下列除去杂质的方法不正确的是( )
A．镁粉中混有少量铝粉：加入过量烧碱溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥得到镁粉
B．用过量氨水除去Fe3＋溶液中的少量Al3＋
C．Al(OH)3中混有少量Mg(OH)2：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤，向滤液中通入过量CO2后再过滤、洗涤、干燥得到Al(OH)3
D．MgO中混有少量Al2O3：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤、洗涤、干燥得到MgO
解析：选B。Al(OH)3不溶于氨水，故向含少量Al3＋的Fe3＋溶液中加入过量氨水时，Fe3＋、Al3＋均转化为氢氧化物沉淀，达不到除杂的目的。
6．(2020·高考江苏卷)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。铝具有很好的延展性，可以用于制作铝金属制品，与铝的活泼性无关，A项错误；电解氧化铝冶炼铝是因为氧化铝熔融状态下能导电，与熔点高无关，B项错误；氢氧化铝能与胃酸的主要成分盐酸发生反应，与氢氧化铝受热分解无关，C项错误；明矾中的Al3＋可以水解生成氢氧化铝胶体，胶体具有很强的吸附能力，可以吸附水中的悬浮物，起到净水作用，D项正确。
7．用含少量镁粉的铝粉制取纯净的氢氧化铝，下列操作步骤中最佳组合是( )
①加入过量盐酸溶解 ②加入过量烧碱溶液溶解 ③过滤 ④通入过量CO2生成Al(OH)3沉淀 ⑤加入适量盐酸生成Al(OH)3沉淀 ⑥加入过量烧碱溶液生成 Mg(OH)2沉淀
A．①⑥③⑤③ B．②③④③
C．②③⑤③ D．①⑥③④③
解析：选B。用含少量镁粉的铝粉制取纯净 Al(OH)3的最佳方案如下：
eq \a\vs4\al()
1．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。例如：
(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。
2．Al(OH)3的三种制备方法
方法一：可溶性铝盐溶液与过量氨水反应
反应原理：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NHeq \\al(＋,4)
方法二：向可溶性偏铝酸盐溶液中通入过量CO2
反应原理：AlOeq \\al(－,2)＋2H2O＋CO2===Al(OH)3↓＋HCOeq \\al(－,3)
方法三：相互促进水解法
考点二 铜及其重要化合物
一、铜单质
1．物理性质：紫红色固体，具有良好的延展性、导热性和导电性。
2．化学性质
(1)常温下，铜在干燥的空气中性质稳定，但在潮湿的空气里会被锈蚀，在其表面逐渐形成一层绿色的铜锈。化学方程式为2Cu＋O2＋CO2＋H2O=== Cu2(OH)2CO3。
(2)写出下列反应的化学方程式。
铜在空气中加热：2Cu＋O2 eq \(=====,\s\up8(△))2CuO；
铜丝在硫蒸气中反应：2Cu＋S eq \(=====,\s\up8(△))Cu2S。
二、铜的重要化合物
1．铜及其常见化合物的颜色
2.铜的重要化合物的转化关系
完成下列方程式：
(1)铜的氧化物
①CuO高温分解得到Cu2O，化学方程式为4CuO eq \(=====,\s\up8(高温))Cu2O＋O2↑。
②Cu2O溶于稀硫酸产生蓝色溶液和紫红色固体，离子方程式为Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。
(2)氢氧化铜
氢氧化铜悬浊液煮沸变黑的原因，用化学方程式表示为Cu（OH）2 eq \(=====,\s\up8(△)) CuO＋H2O。
(3)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，化学方程式为Cu2（OH）2CO3 eq \(=====,\s\up8(△)) 2CuO＋CO2↑＋H2O；可溶于稀硫酸，离子方程式为Cu2（OH）2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O。
(4)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CuSO4·5H2O eq \(=====,\s\up7(△)) CuSO4＋5H2O。
①CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾。
②无水CuSO4为白色粉末，遇水变蓝色（生成CuSO4·5H2O），可作为水的检验依据，但无水CuSO4不能做干燥剂。
铜盐的毒性
铜盐溶液有毒，是因为铜离子能使蛋白质变性从而使其失去生理活性，故可利用胆矾、熟石灰、水配成波尔多液，用来杀灭植物的病毒。
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)(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。( )
(2)(2018·高考全国卷Ⅲ，10A)用稀硫酸和锌粒制取H2时，加几滴CuSO4溶液以加快反应速率。( )
(3)向含较高浓度Cl－的溶液中加入Cu和CuSO4，生成CuCl沉淀而除去Cl－的反应为Cu＋Cu2＋＋2Cl－===2CuCl。( )
(4)加入稀硝酸溶解，过滤、洗涤、干燥，可除去Cu粉中混有的CuO。( )
(5)将铜丝插入稀硝酸中，反应的离子方程式为Cu＋4H＋＋2NOeq \\al(－,3)===Cu2＋＋2NO2↑＋H2O。( )
答案：(1)√ (2)√ (3)√ (4)× (5)×
演练一 铜及其重要化合物的性质与应用
1．(2020·高考全国卷Ⅲ，7，6分)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。Cu(OH)2和CuCO3在高温时均易分解，在潮湿的空气中会有微量溶解，因此保存《千里江山图》需控制温度和湿度，A项正确；孔雀石和蓝铜矿颜料中的Cu元素均为＋2价，处于Cu元素的最高价态，因此孔雀石、蓝铜矿颜料不易被空气氧化，B项正确；Cu(OH)2和CuCO3均能与强酸发生反应，C项错误；Cu(OH)2中Cu的质量分数为65.3%，CuCO3中Cu的质量分数为 51.6%，因此Cu(OH)2·CuCO3中铜的质量分数高于Cu(OH)2·2CuCO3中铜的质量分数，D项正确。
2．(2021·山东省实验中学高三诊断)氯化亚铜(CuCl)是白色粉末，微溶于水，酸性条件下不稳定，易生成金属Cu和Cu2＋。某小组拟热分解CuCl2·2H2O制备CuCl，并进行相关探究。下列说法正确的是( )
A．制备CuCl时产生的Cl2可以回收循环利用，也可以通入饱和NaCl溶液中除去
B．Cu2(OH)2Cl2 在200 ℃时反应的化学方程式为Cu2(OH)2Cl2eq \(=====,\s\up8(200 ℃))2CuO＋2HCl↑
C．X气体可以是N2，目的是做保护气，抑制CuCl2·2H2O在加热过程中发生水解
D．CuCl与稀硫酸反应的离子方程式：2CuCl＋4H＋＋SOeq \\al(2－,4)===2Cu2＋＋2Cl－＋SO2↑＋2H2O
解析：选B。制备CuCl时产生的Cl2可以转化为HCl，回收循环利用，Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度小，不能被吸收除去，A错误；Cu2(OH)2Cl2加热至200 ℃时生成CuO，结合原子守恒可知，还生成HCl，则化学方程式为Cu2(OH)2Cl2eq \(=====,\s\up8(200 ℃))2CuO＋2HCl↑，B正确；CuCl2水解生成氢氧化铜和HCl，X气体是用于抑制CuCl2水解，则X为HCl，不是N2，C错误；由题意可知，CuCl在酸性条件下不稳定，易生成金属铜和Cu2＋，D错误。
演练二 铜及其重要化合物的制备
3．(2021·衡阳调研)某炼铁废渣中含有大量CuS及少量铁的化合物，工业上以该废渣为原料生产CuCl2·2H2O晶体的工艺流程如下：
下列说法正确的是( )
A．焙烧过程中每有1 ml CuS参加反应，则消耗3 ml O2
B．焙烧后的废气能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C．滤渣中主要含铁的氧化物
D．将获得的CuCl2·2H2O晶体直接加热可制得CuCl2固体
解析：选B。A项，2CuS＋3O2eq \(=====,\s\up8(高温))2CuO＋2SO2，由化学方程式可知，1 ml CuS消耗1.5 ml O2，错误；B项，废气中含有SO2，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，正确；C项，调节pH时，Fe3＋水解转化为Fe(OH)3而除去，错误；D项，将CuCl2·2H2O直接加热脱水，Cu2＋水解，HCl挥发促进水解平衡正向移动，产生Cu(OH)2，无法得到CuCl2固体，错误。
4．(2021·西宁检测)工业上由黄铜矿(主要成分为CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：
请回答下列问题：
(1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的___________吸收。
a．浓硫酸 b．稀硝酸
c．NaOH溶液 d．氨水
(2)由泡铜冶炼粗铜的化学方程式为_______________________________。
(3)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是________。
a．电能全部转化为化学能
b．粗铜接电源正极，发生氧化反应
c．溶液中Cu2＋向阳极移动
d．从阳极泥中可回收Ag、Pt、Au等金属
(4)利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为________________________________。
解析：(1)气体A中的大气污染物为SO2，可以用NaOH溶液或氨水吸收。(2)依据图示，泡铜中的Cu2O与Al高温下发生铝热反应制得粗铜。(3)电解精炼铜过程中，电能转变为化学能的同时，部分电能也转化为热能，a错；电解精炼铜时，粗铜做阳极，与电源正极相连，发生氧化反应，b对；电解过程中Cu2＋向阴极移动，c错；粗铜中Ag、Pt、Au的放电能力比铜弱，形成阳极泥，可以回收，d对。(4)根据总反应，O2发生还原反应，因此正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。
答案：(1)cd
(2)3Cu2O＋2Aleq \(=====,\s\up8(高温))Al2O3＋6Cu
(3)bd
(4)4H＋＋O2＋4e－===2H2O
考点三 金属材料与金属矿物的开发利用
1．合金的概念及性能
2．常见的金属材料
(1)金属材料分类
(2)几种常见的合金
①
②
③
3．金属矿物的开发利用
(1)金属在自然界中的存在形式
(2)金属的冶炼
①实质：把金属从化合态还原为游离态。
②方法：根据金属的活动性顺序不同，金属冶炼的方法分为热分解法、热还原法、电解法等。
4.铝热反应
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)(2019·高考全国卷Ⅲ，7B)铝合金大量用于高铁建设。( )
(2)金属元素的单质在常温下均为固体。( )
(3)金属元素在不同化合物中化合价均相同。( )
(4)合金材料中不可能含有非金属元素，合金中的金属元素都以化合态形式存在。( )
(5)港珠澳大桥的建设使用了大量钢材，钢材是合金。( )
(6)金属元素的单质只有还原性，其离子只有氧化性。( )
(7)合金的硬度一般大于其成分金属，而熔点一般低于其成分金属。( )
(8)金属氧化物与铝粉的混合物都是铝热剂。( )
(9)用金属钠在高温下还原TiCl4可制取金属钛。( )
(10)人类历史上使用铝的时间比铁晚，原因是铝的冶炼成本高。( )
(11)电解氯化镁溶液制取金属镁。( )
答案：(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)√ (8)× (9)√ (10)× (11)×
演练一 金属材料、合金的性能与应用
1．下列生活用品中主要由黑色金属材料制造的是( )
A．塑钢门窗B．不锈钢刀
C．纯铜导线 D．18K金首饰
解析：选B。冶金工业上习惯把铁、铬、锰以及它们的合金(主要指合金钢及钢铁)叫作黑色金属材料。塑钢门窗是以聚氯乙烯树脂为主要原料制造的，A项错误；不锈钢刀为铁的合金，主要由黑色金属材料制造而成，B项正确；纯铜导线为铜单质，属于有色金属材料，C项错误；18K 金首饰为金的合金，属于有色金属材料，D项错误。
2．C919大型飞机的制造采用了大量新材料铝锂合金。下列关于铝锂合金的说法不正确的是( )
A．铝锂合金是铝与锂形成的混合物
B．铝锂合金的硬度比锂大
C．铝锂合金的熔点比铝低
D．铝锂合金耐酸碱腐蚀
解析：选D。铝锂合金中的铝既能与酸反应，又能与碱反应，锂能与酸反应，故铝锂合金不耐酸碱腐蚀。
演练二 金属冶炼、金属矿物的开发利用
3．(2021·长子高三模拟)《五金·铁》中记载：“若造熟铁，则生铁流出时，相连数尺内，低下数寸，筑一方塘，短墙抵之。其铁流入塘内，数人执柳木排立墙上……众人柳棍疾搅，即时炒成熟铁。”以下说法不正确的是( )
A．金属冶炼方法由金属活动性决定
B．熟铁比生铁质地更硬，延展性稍差
C．炒铁是为了降低铁水中的碳含量
D．该法与近代往生铁水中吹空气炼钢异曲同工
解析：选B。活动性不同的金属，其冶炼方法不同，即金属冶炼方法由金属活动性决定，故A正确；熟铁比生铁质地更软，且延展性好，故B错误；炒铁过程中降低了铁水中的碳含量，从而将生铁转化成熟铁，故C正确；该冶炼方法和近代往生铁水中吹空气炼钢，都是利用空气中氧气氧化C元素，其原理基本相同，故D正确。
4．(2021·九江质检)下列说法正确的是( )
A．工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气
B．钢铁厂用热还原法冶炼铁
C．工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al不涉及氧化还原反应
D．MgCl2(aq)eq \(――→,\s\up8(石灰乳))Mg(OH)2eq \(――→,\s\up8(煅烧))MgOeq \(――→,\s\up8(电解))Mg
解析：选B。电解NaCl溶液生成NaOH、H2和Cl2，得不到单质钠，A错误；电解熔融Al2O3发生的是氧化还原反应，C错误；工业上冶炼镁是电解熔融MgCl2而不是MgO，D错误。
5．铝热反应的本质是利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来，关于铝热反应回答下列问题：
(1)用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验，需要的试剂还有________(填字母)。
A．KCl B．KClO3
C．MnO2 D．Mg
(2)用等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物在一定条件下与Al粉进行铝热反应。
①引发铝热反应的操作是__________________________________。
②产物中单质是________(填名称)。
(3)取少量(1)中铝热反应所得的固体混合物，将其溶于足量稀硫酸，滴加KSCN溶液无明显现象，________(填“能”或“不能”)说明固体混合物中无Fe2O3，理由是____________________________________(用离子方程式说明)。
解析：(1)做铝热反应的实验时，需要KClO3做助燃剂，且用镁条引燃。(2)①在混合物上加少量KClO3固体并插上Mg条，点燃Mg条后放出热量，使KClO3固体分解放出O2，进一步加剧Mg的燃烧，可在短时间内使混合物温度迅速升高，引发反应。②MgO不能与铝发生铝热反应，所以产物中单质为铁。(3)反应后固体混合物中若有Fe2O3，因发生反应：Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Fe3＋转化为Fe2＋，加KSCN溶液不会变红。
答案：(1)BD
(2)①加少量KClO3，插上镁条并将其点燃 ②铁
(3)不能 Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋铝
镁
与非金属
单质反应
能被Cl2、O2氧化
2Mg＋O2eq \(=====,\s\up7(点燃))2MgO
3Mg＋N2eq \(=====,\s\up7(点燃))Mg3N2
与水反应
反应很困难
能与沸水反应：
Mg＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(△))Mg(OH)2＋H2↑
与酸(H＋)反应
能与H＋反应产生H2
反应速率比Al快：
Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
与碱反应
能溶于强碱溶液产生H2
不反应
与某些氧
化物反应
能与Fe2O3、MnO2、Cr2O3等金属氧化物发生铝热反应
能在CO2中燃烧：
2Mg＋CO2eq \(=====,\s\up7(点燃))2MgO＋C
名称
氧化铝(Al2O3)
氢氧化铝[Al(OH)3]
物理性质
白色固体，熔点很高
白色胶状物质，难溶于水
化学
性质
与酸反应
Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
与碱反应
Al2O3＋2OH－===2AlOeq \\al(－,2)＋H2O
Al(OH)3＋OH－===AlOeq \\al(－,2)＋2H2O
加热
不分解
2Al(OH)3eq \(=====,\s\up7(△))Al2O3＋3H2O
制备方法
Al(OH)3加热分解
①Al3＋与足量氨水反应
②AlOeq \\al(－,2)溶液中通入足量CO2
③可溶性铝盐和偏铝酸盐混合
主要用途
①做耐火材料
②冶炼铝的原料
①制药
②净水作用
物质
主要性质及反应方程式
氧化镁
碱性氧化物
MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O
氢氧
化镁
中强碱
Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O
溶解度小于碳酸镁
MgCO3＋H2Oeq \(=====,\s\up7(△))Mg(OH)2＋CO2↑
氮化镁
盐
Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2＋2NH3↑
物质
颜色
物质
颜色
Cu
紫红色
CuSO4
白色
CuO
黑色
CuSO4·5H2O
蓝色
Cu2O
砖红色
Cu2(OH)2CO3
绿色
Cu2S
黑色
Cu(OH)2
蓝色
冶炼方法
主要反应原理(举例)
热分解法
2HgOeq \(=====,\s\up8(△))2Hg＋O2↑
2Ag2Oeq \(=====,\s\up8(△))4Ag＋O2↑
热还原法
CO做还原剂
Fe2O3＋3COeq \(=====,\s\up8(高温))2Fe＋3CO2(高炉炼铁)
H2做还原剂
WO3＋3H2eq \(=====,\s\up8(高温))W＋3H2O
活泼金属做还原剂
3MnO2＋4Aleq \(=====,\s\up8(高温))3Mn＋2Al2O3
电解法
2Al2O3(熔融)eq \(=====,\s\up8(电解),\s\d8(冰晶石))4Al＋3O2↑
MgCl2(熔融)eq \(=====,\s\up8(电解))Mg＋Cl2↑
2NaCl(熔融)eq \(=====,\s\up8(电解))2Na＋Cl2↑
实验
原理
高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热，生成的铁呈熔融态，易与Al2O3分离。化学方程式为Fe2O3＋2Aleq \(=====,\s\up8(高温))2Fe＋Al2O3
实验
装置
实验
现象
(1)镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈的反应。
(2)纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中
原理
应用
(1)制取熔点较高、活动性弱于Al的金属，如铁、铬、锰、钨等。
(2)金属焊接，如野外焊接钢轨等
相关学案
新人教版高考化学一轮复习第3章金属及其重要化合物第10讲铁及其重要化合物学案： 这是一份新人教版高考化学一轮复习第3章金属及其重要化合物第10讲铁及其重要化合物学案，共14页。学案主要包含了铁元素及其原子结构，铁单质，铁的氧化物，铁的氢氧化物等内容，欢迎下载使用。
新人教版高考化学一轮复习第3章金属及其重要化合物第9讲钠及其重要化合物学案： 这是一份新人教版高考化学一轮复习第3章金属及其重要化合物第9讲钠及其重要化合物学案，共15页。学案主要包含了物理性质，制取及保存，用途等内容，欢迎下载使用。
高考化学一轮复习第4章非金属及其重要化合物第3讲氮及其重要化合物学案： 这是一份高考化学一轮复习第4章非金属及其重要化合物第3讲氮及其重要化合物学案，共17页。
