(新高考)高考化学一轮复习讲测练第8讲金属材料（不锈钢、铝合金、合金）（讲）(2份打包，解析版+原卷版，可预览)

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第8讲 金属材料（不锈钢、铝合金、合金）
【学科核心素养】
1.宏观辨识与微观探析：认识金属材料的性能和应用，根据金属及其化合物的性质理解常见金属的冶炼原理。
2.科学态度与社会责任：根据金属的冶炼原理及方法，认识开发利用金属矿物应具有可持续性，培养绿色环保意识。
3.科学探究与创新意识：科学领悟铜、铝及其化合物的性质及探究方案并进行实验探究，得出其主要性质。
【核心素养发展目标】
1.能从合金结构与组成的角度理解合金的特殊性能反应，培养宏观辨识与微观探析的能力。
2.能列举常见合金的组成和性能，能科学、合理的选择和使用金属材料，培养学生的科学精神和社会责任感。
【知识点解读】
知识点一 铝、镁的性质及应用
1．金属铝的物理性质
银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和导热性等，密度较小，质地柔软。
2．金属铝的化学性质

①4Al＋3O22Al2O3
②2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3
③2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
④2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
3．铝热反应
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
实验结论
高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热：Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3
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，
3MnO2＋4Al3Mn＋2Al2O3；
②金属焊接，如野外焊接钢轨等
4.铝的制备和用途
(1)制备原理
电解熔融Al2O3：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。
【特别提醒】工业上冶炼Al用电解熔融Al2O3而不用AlCl3的原因是AlCl3是共价化合物，熔融态不导电。
(2)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。
【归纳总结】对比记忆铝、镁的化学性质

铝
镁
与非金属反应
能被Cl2、O2氧化
2Mg＋O22MgO
3Mg＋N2Mg3N2
与水反应
反应很困难
能与沸水反应
Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑
与碱反应
能溶于强碱溶液
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＋CO22MgO＋C
【特别提醒】铝与酸或碱反应生成H2的量的关系
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
(1)等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液分别反应：
①产生H2的物质的量相等。
②消耗H＋、OH－的物质的量之比为n(H＋)∶n(OH－)＝3∶1。
(2)足量的铝分别与等物质的量的HCl和NaOH反应：
①消耗Al的物质的量之比为1∶3。
②生成H2的物质的量之比为1∶3。
(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸、氢氧化钠溶液反应：
若产生氢气的体积比为＜＜1，则必定
①铝与盐酸反应时，铝过量而HCl不足。
②铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而NaOH过量。
知识点二 铝的重要化合物
1．氧化铝
(1)物理性质：白色固体，难溶于水，熔点很高。
(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的电离方程式为
酸式电离：Al(OH)3＋H2O [Al(OH)4]－＋H＋
碱式电离：Al(OH)3Al3＋＋3OH－

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－===[Al(OH)4]－。
③2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。
(3)制备
①向铝盐中加入氨水，离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O ===Al(OH)3↓＋3NH。
②Na[Al(OH)4]溶液中通入足量CO2，离子方程式为
[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO。
③Na[Al(OH)4]溶液与AlCl3溶液混合：3[Al(OH)4]－＋Al3＋===4Al(OH)3↓。
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＜(填“＜”“>”或“＝”)7。明矾可以净水，其净水的原理是Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋，Al(OH)3胶体吸附水中的杂质形成沉淀而净水。
【方法拓展】数形结合与“铝三角”
1．Al3＋、Al(OH)3、[Al(OH)4]－之间的转化关系

(1)①Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH
②Al3＋＋3[Al(OH)4]－===4Al(OH)3↓
③Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
(2)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
(3)Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－
(4)[Al(OH)4]－＋4H＋===Al3＋＋4H2O
(5)①[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO
②[Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O
(6)Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－
2．铝三角的应用
(1)选择制备Al(OH)3的最佳途径
①由Al3＋制备Al(OH)3，宜用Al3＋与氨水反应：
Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH
②由NaAlO2制备Al(OH)3宜用CO2与AlO反应：
2H2O＋AlO＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO
③从节约原料角度，由Al制备Al(OH)3，宜用Al制备Al3＋，Al制备AlO，然后将二者混合：
Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓
(2)有关离子共存问题
①与Al3＋不能大量共存的(阴)离子有：OH－、AlO、HS－、SiO、CO、HCO、SO等。
②与AlO不能大量共存的(阳)离子有：H＋、Al3＋、NH、Fe2＋、Fe3＋等。
③AlO与HCO因发生(相对)强酸制弱酸的反应而不能共存。
(3)分析离子反应顺序
①向含有Al3＋、NH、H＋的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，反应顺序是：Ⅰ.H＋＋OH－===H2O；Ⅱ.Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓(若先与NH反应，则生成的NH3·H2O又使Al3＋沉淀且生成NH)；Ⅲ.NH＋OH－===NH3·H2O[若先溶解Al(OH)3，则产生的AlO又与NH反应生成沉淀]；Ⅳ.Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O。
②向含有AlO、CO、OH－的混合溶液中逐滴加入盐酸，反应顺序是：Ⅰ.OH－＋H＋===H2O；Ⅱ.AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓(AlO比CO先反应)；Ⅲ.CO＋H＋===HCO；Ⅳ.HCO＋H＋===CO2↑＋H2O[HCO比Al(OH)3先反应]；Ⅴ.Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。
知识点三 铜及其化合物
1．铜
(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
反应物
化学方程式
非金属
O2
①潮湿的空气中：2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3(碱式碳酸铜，绿色)
②　2Cu＋O22CuO　(__黑色__固体)
Cl2
　Cu＋Cl2CuCl2　(__棕黄__色烟)
S
　2Cu＋SCu2S　
氧化
性酸
浓硫酸
　Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O　
浓硝酸
　Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O　
稀硝酸
　3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O　
盐
AgNO3、
FeCl3
　Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag　、　
Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2　
2.铜的氧化物和氢氧化物

氧化铜
氧化亚铜
氢氧化铜
化学式
CuO
Cu2O
Cu(OH)2
状态
不溶于水的黑色固体(粉末)
不溶于水的红色固体
不溶于水的蓝色固体
化学
性质
①CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O
②CuO＋H2Cu＋H2O
③CuO＋COCu＋CO2
①Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O
②Cu2O＋H22Cu＋H2O
①Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O
②Cu(OH)2
CuO＋H2O
3.铜盐
(1)Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，是铜绿的成分，它是铜在潮湿的空气中被锈蚀的结果，它受热易分解：Cu2(OH)2CO32CuO＋H2O＋CO2↑　。　
(2)无水CuSO4是白色粉末，遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)，可作为反应产物中是否含水的检验依据，但不适于作干燥剂。CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾或胆矾，受热易分解：CuSO4·5H2OCuSO4＋5H2O↑，蓝色晶体受热转化为白色粉末。
(3)铜盐溶液有毒，主要是因为铜离子作为一种重金属离子能与蛋白质作用，使蛋白质变性失去生理活性，因此人们利用了它的这一性质用胆矾、熟石灰、水配成了波尔多液，用来杀灭植物的害虫。
知识点四 合金　金属材料
1．合金
(1)概念：合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。
(2)性能：合金具有不同于各成分金属的物理、化学性能或机械性能。
①熔点：一般比它的各成分金属的低；
②硬度和强度：一般比它的各成分金属的大。
2．常见金属材料及应用
金属材料—
(1)重要的黑色金属材料——钢
钢是用量最大、用途最广的合金。
钢
(2)几种有色金属材料
铝及铝合金
铜及铜合金
【归纳总结】合金的组成与性质
(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。
3．金属的性质与金属冶炼
(1)应用金属活动顺序表整合金属的性质
金属活动性顺序
K、Ca、Na
Mg
Al、Zn
Fe、Sn、Pb(H)
Cu、Hg、Ag
Pt、Au
与O2反应
常温下易被氧化，点燃生成过氧化物或其他复杂氧化物
常温下一般生成致密的氧化膜(铁在潮湿的空气中生成疏松的铁锈，不能保护内部金属)
加热化合
不反应
与H2O反应
常温下生成碱和氢气
与热水反应
有碱存在与水反应
与高温水蒸气反应
不反应
与非氧化性酸反应
生成盐和氢气
生成盐和氢气
不反应
与盐溶液反应
先与水反应，生成的碱再与盐反应
排在前面的金属能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来
(2)金属活动顺序与金属冶炼的关系

①热分解法：适用于不活泼的金属，如Hg和Ag。由HgO冶炼Hg的化学方程式：2HgO2Hg＋O2↑；由Ag2O冶炼Ag的化学方程式：2Ag2O4Ag＋O2↑。
②热还原法：用还原剂(C、CO、H2、Al等)还原金属氧化物，适合较活泼的金属。
完成冶炼铁、锌、钨的化学方程式：
a．CO还原Fe3O4：Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2；
b．C还原ZnO：ZnO＋CZn＋CO↑；
c．H2还原WO3：WO3＋3H2W＋3H2O。
③电解法：适合冶炼金属活动性很强的金属(一般指在金属活动性顺序中排在锌前面的金属)。
工业上用电解法冶炼Na、Mg、Al的化学方程式分别为2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑、
MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑、2Al2O34Al＋3O2↑。
【典例剖析】
高频考点一 铝及其化合物性质
例1.（2020·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
【答案】D
【解析】铝在空气中可以与氧气反应生成致密氧化铝，致密氧化铝包覆在铝表面阻止铝进一步反应，铝具有延展性，故铝可用于制作铝金属制品，A错误；氧化铝为离子化合物，可用作电解冶炼铝的原料，B错误；氢氧化铝为两性氢氧化物，可以用于中和过多的胃酸，C错误；明矾溶于水后电离出的铝离子水解生成氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体能吸附水中的悬浮物，用于净水，D正确；故选D。
【变式探究】（高考组合题）下列说法错误的是（ ）
A. (2021·浙江卷) 常温下，铝遇浓硝酸或浓硫酸时会发生钝化
B. (2019·江苏卷) 0.1 mol·L-1 NaOH溶液：Na+、K+、CO32-、AlO2-能大量共存
C. (2020·江苏卷) 室温下，Al与4.0 mol﹒L-1NaOH溶液反应生成NaAlO2
D.(2019·江苏卷) 因为Al2O3具有两性，所以可用于电解冶炼铝
【答案】D
【解析】浓硫酸和浓硝酸具有强氧化性，铝在浓硫酸和浓硫酸中会发生钝化，阻碍反应的继续进行，A正确；碱性溶液中，Na+、K+、CO32-、AlO2-能大量共存，B正确；室温下，铝与NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，C正确；和酸、碱都反应可以体现 Al2O3具有两性，电解冶炼铝，只能说明熔融氧化铝能导电，二者没有必然联系，D 错误。
高频考点二 有关铝及其化合物的工艺流程或实验
例2.（2021·浙江6月选考）固体化合物X由3种元素组成，某学习小组开展如下探究实验。

其中，白色沉淀B能溶于NaOH溶液。请回答：
(1)白色固体C的化学式是_______，蓝色溶液D中含有的溶质是_______(用化学式表示)。
(2)化合物X的化学式是_______；化合物X的一价阴离子与CH4具有相同的空间结构，写出该阴离子的电子式_______。
(3)蓝色溶液A与作用，生成一种气体，溶液蓝色褪去，同时生成易溶于硝酸的白色沉淀。
①写出该反应的离子方程式_______。
②设计实验验证该白色沉淀的组成元素_______。
【答案】 (1) Al2O3 (2)CuAl2Cl8
(3) 将白色沉淀溶于硝酸，得到蓝色溶液，说明有Cu元素；再向溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀，说明有Cl元素
【解析】含有Cu2+的溶液显蓝色，含有[Cu(NH3)4]2+的溶液显深蓝色，化合物X溶解后得到的溶液A呈现蓝色，且加入足量氨水后得到深蓝色溶液，即可推得化合物X中含有Cu2+；向含有Al3+的溶液中加入氨水可用于制备Al(OH)3，且Al(OH)3为可溶于NaOH溶液的白色沉淀，即可推断白色沉淀B为Al(OH)3沉淀；深蓝色溶液在加入硝酸酸化的AgNO3溶液后有白色沉淀析出，可推得化合物X中含有Cl-，综上，化合物X中含有Al3+、Cu2+和Cl-。
(1)由上述分析可得，白色沉淀D为Al(OH)3，灼烧Al(OH)3得到Al2O3，故白色固体为Al2O3；溶液D中含有的阳离子有Cu2+、NH4+、Ag+、H+，阴离子有NO3-，故溶液中含有：。
(2)由图示数据并根据原子守恒可知，4.020g X中含有铝离子物质的量为：=0.02mol，含有氯离子物质的量为：=0.08mol，由化合物应显电中性可得三种离子物质的量比值为n(Cu2+)：n(Al3+)：n(Cl-)=1：2：8，则可得X的化学式为CuAl2Cl8；阴离子AlCl4-中Al原子的杂化方式为sp3，空间结构为正四面体，与CH4相同，其电子式为。
(3)①由上述分析可知，蓝色溶液A中含有Al3+、Cu2+和Cl-，与N2H5+反应时溶液蓝色褪去，即反应后溶液中不存在Cu2+，可推测铜元素以沉淀形式析出，反应得到的沉淀为白色且可溶于硝酸，可推测铜元素在其中不是蓝色且稳定的+2价，而是+1价，即反应过程中Cu元素化合价降低，N2H5+中氮元素显-2价，具有还原性，反应过程中N元素化合价升高生成N2，符合反应中有气体产生，根据化合价升降守恒、电荷守恒以及原子守恒和溶液呈酸性可知反应离子方程式为。
②Cu2+在溶液中显蓝色，CuCl中Cu元素为+1价，能被硝酸氧化为+2价，CuCl与硝酸反应过程中Cl元素以Cl-形式存在于溶液中，Cl-与AgNO3溶液反应生成不溶于硝酸的白色沉淀，故答案为将白色沉淀于硝酸，得到蓝色溶液，说明有Cu元素；再向溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀，说明有Cl元素。
【变式探究】（2018·江苏卷）以高硫铝土矿（主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金属硫酸盐）为原料，生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下：

（1）焙烧过程均会产生SO2，用NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式为______________________。
（2）添加1%CaO和不添加CaO的矿粉焙烧，其硫去除率随温度变化曲线如题16图所示。

已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于600 ℃
硫去除率=（1—）×100%
①不添加CaO的矿粉在低于500 ℃焙烧时，去除的硫元素主要来源于__________________。
②700℃焙烧时，添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低，其主要原因是______________________________________________________。
（3）向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2，铝元素存在的形式由_______________（填化学式）转化为_______________（填化学式）。
（4）“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，理论上完全反应消耗的n（FeS2）∶n（Fe2O3）=__________________。
【解析】根据流程，矿粉焙烧时FeS2与O2反应生成Fe2O3和SO2，在空气中CaO可将SO2转化为CaSO4；“碱浸”时Al2O3、SiO2转化为溶于水的NaAlO2、Na2SiO3；Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，
（1）过量SO2与NaOH反应生成NaHSO3和H2O，反应的化学方程式为SO2+NaOH=NaHSO3，离子方程式为SO2+OH-=HSO3-。
（2）①根据题给已知，多数金属硫酸盐的分解温度高于600℃，不添加CaO的矿粉低于500℃焙烧时，去除的硫元素主要来源于FeS2。
②添加CaO，CaO起固硫作用，添加CaO发生的反应为2CaO+2SO2+O2=2CaSO4，根据硫去除率的含义，700℃焙烧时，添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低的原因是：硫元素转化为CaSO4留在矿粉中。
（3）“碱浸”时Al2O3、SiO2转化为溶于水的NaAlO2、Na2SiO3，向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2，CO2与NaAlO2反应生成NaHCO3和Al（OH）3，反应的离子方程式为CO2+AlO2-+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-，即Al元素存在的形式由NaAlO2转化为Al（OH）3。
（4）Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，反应的化学方程式为FeS2+16Fe2O311Fe3O4+2SO2↑，理论上完全反应消耗的n（FeS2）：n（Fe2O3）=1:16。
【答案】
（1）SO2+OH−==HSO3−
（2）①FeS2
②硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中
（3）NaAlO2 Al(OH)3
（4）1∶16
高频考点三 铜及其化合物的性质及转化
例3. (2018·海南卷)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____________________________。
(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____________________，
配制的FeCl3溶液应保持________(填“酸性”“碱性”或“中性”)，原因是______________________________。
(3)溶液中Cu2＋的浓度可采用碘量法测得：
①2Cu2＋＋5I－===2CuI↓＋I
②I＋2S2O===S4O＋3I－
反应①中的氧化剂为________。
【解析】
（1）H2O2在酸性条件下具有强氧化性，能跟铜反应，反应的化学方程式为Cu＋H2O2＋H2SO4＝CuSO4＋2H2O。
（2）FeCl3溶液刻蚀印刷电路板铜箔，是铁离子把铜氧化成铜离子，反应的离子方程式为Cu＋2Fe3＋＝Cu2＋＋2Fe2＋。由于Fe3+易水解，因此FeCl3溶液应保持酸性，目的是防止Fe3＋水解生成Fe(OH)3。
（3）反应①中的铜的化合价由+2→+1价，化合价降低，因此，氧化剂为Cu2＋。
【答案】(1)Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O
(2)Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋　酸性　防止Fe3＋水解生成Fe(OH)3
(3)Cu2＋
【变式探究】下列实验探究Cu及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是(　　)
A．将铜粉和硫粉混合均匀并加热以制取CuS
B．向Cu与过量浓硫酸反应后的试管中加水以观察CuSO4 溶液的颜色
C．向CuSO4溶液中加入适量的NaOH，过滤、洗涤并收集沉淀充分灼烧以制取CuO
D．在淀粉溶液中加入适量稀硫酸微热水解，再加入少量新制Cu(OH)2悬浊液并加热，产生砖红色沉淀
【答案】C
【解析】硫的氧化性较弱，只能将铜氧化为＋1价生成Cu2S，A项错误；稀释铜与过量的浓硫酸反应后的溶液，应将反应后的试管中的物质缓慢加入水中，并不断搅拌，B项错误；CuSO4与NaOH溶液反应生成Cu(OH)2沉淀，过滤、洗涤、灼烧后可得CuO，C项正确；淀粉水解后应先加NaOH溶液至溶液呈碱性，然后加入新制Cu(OH)2悬浊液并加热，才会产生砖红色沉淀，D项错误。
高频考点四、铜及其化合物的制备
例4．（2021·全国甲卷）胆矾（CuSO4·5H2O）易溶于水，难溶于乙醇。某小组用工业废铜焙烧得到的CuO（杂质为氧化铁和泥沙）为原料与稀硫酸反应制备胆矾，并测定其结晶水的含量。回答下列问题：
（1）制备胆矾时，用到的实验仪器除量筒、酒精灯、玻璃棒、漏斗外，还必须使用的仪器有______（填标号）
A. 烧杯 B. 容量瓶 C. 蒸发皿 D. 移液管
（2）将CuO加入到适量的稀硫酸中，加热，其主要反应的化学方程式为_____________________，与直接用废液和浓硫酸反应相比，该方法的优点是_________________________________。
（3）待CuO完全反应后停止加热，边搅拌边加入适量H2O2，冷却后用NH3·H2O调pH为3.5~4，再煮沸10min，冷却后过滤。滤液经如下实验操作：加热蒸发、冷却结晶、_____________、乙醇洗涤、___________，得到胆矾。其中，控制溶液pH为3.5~4的目的是__________________________，煮沸10min的作用是___________________________。
（4）结晶水测定：称量干燥坩埚的质量为m1，加入胆矾后质量为m2，将坩埚加热至胆矾全部变成白色，至于干燥器中冷却至室温后称量，重复上述操作，最终总质量恒定为m3，根据实验数据，胆矾分子中的结晶水的个数为_________________（写表达式）
（5）下列操作中，会导致结晶水数目测定偏高的是____________（填标号）
①胆矾未充分干燥 ② 坩埚未置于干燥器中冷却 ③加热时有少量胆矾迸溅出来
【答案】（1）A、C（1分）
（2）CuO+H2SO4CuSO4+H2O；不产生SO2（硫酸利用率高）
（3)过滤；干燥；除尽Fe3+和抑制CuSO4水解；破坏Fe(OH)3胶体，便于过滤
(4)
(5)①③
【解析】（1）实验中需要用到烧杯溶解固体，蒸发皿用于蒸发结晶，故选AC。
（2）金属氧化物与酸反应可以生成盐和水，反应方程式为CuO+H2SO4CuSO4+H2O；废铜与浓硫酸反应会产生SO2等有害气体，该方法会污染环境，同时原子利用率较低。
（3）结晶之后经过过滤骤可以得到晶体，用乙醇洗涤之后经过蒸发干燥可以得到胆矾固体；调节pH可以使Fe3+转化为沉淀而除去，同时加热可以抑制CuSO4水解；煮沸可以破坏Fe(OH)3胶体，生成沉淀，便于过滤。
(4)由题意可得，结晶水的质量为(m2-m3)，物质的量为(m2-m3)/18；CuSO4的质量为(m3-m1)，物质的量为(m3-m1)/160：根据加热反应方程式CuO+H2SO4CuSO4+H2O，可得结晶水的个数。
（5）选项①，胆矾未充分干燥使得m3偏小，从而使得结晶水的测量值偏高，故选①；选项②，坩埚未置于干燥器中冷却使得m3偏大，从而使得结晶水的测量值偏低，故不选②；选项③，加热时有少量胆矾溅落出来使得m3偏小，从而使得结晶水的测量值偏高，故选③。故选①③。
【变式探究】用CuCl2·2H2O制取无水CuCl2的实验装置如图所示，下列说法错误的是(　　)

A．通入HCl可以抑制CuCl2的水解
B．先滴入浓硫酸，再点燃c处酒精灯
C．硬质玻璃管内部右侧会出现白雾
D．装置d中上层为苯，下层为NaOH溶液
【答案】D
【解析】A项，氯化铜水解：CuCl2＋2H2OCu(OH)2＋2HCl，生成的氯化氢易挥发，通入HCl可以抑制CuCl2的水解，正确；B项，CuCl2·2H2O加热失去结晶水必须在HCl的气流中进行，所以先滴入浓硫酸产生HCl气体，使硬质玻璃管中充满HCl气体后再点燃c处酒精灯，正确；C项，硬质玻璃管内部右侧有生成的水蒸气和通入的氯化氢，由于氯化氢极易溶于水，会产生白雾，正确；D项，氯化氢极易溶于水，为了防止倒吸，d中下层应为有机溶剂，可以是四氯化碳，上层为氢氧化钠溶液，错误。
高频考点五、金属材料的性质及其应用
例5.（高考组合题）下列说法错误的是(　　)
A．(2019·全国卷Ⅱ)制饭勺、饭盒、高压锅等的不锈钢不是合金
B．(2018·天津卷) 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．(2019·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
D．(2019·全国卷Ⅲ) 铝合金大量用于高铁建设
【答案】A
【解析】不锈钢是铁与铬、镍等形成的合金，A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，B正确；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，C正确；铝合金具有密度小、硬度大等优点，可大量用于高铁建设，D正确。
【变式探究】下列关于新型合金材料说法不正确的是(　　)
A．镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物，可作储氢材料
B．钛合金生物相容性好，强度大，可作人造骨骼
C．形状记忆合金可在使合金发生形变的作用力消失后恢复原状
D．利用合金的熔点低于成分金属这一特点可制得耐热合金
【答案】D
【解析】耐热合金的熔点很高，与合金的特征无关。
高频考点六 金属的冶炼
例6.《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．生铁比熟铁质地更硬，延展性稍差
C．炒铁是为了提高铁水中的碳含量
D．该法与近代往生铁水中吹空气炼钢异曲同工
【答案】C　
【解析】活泼性不同的金属，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，生铁比熟铁质地更硬，延展性稍差，故B正确；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错误；该冶炼方法和近代往生铁水中吹空气炼钢，都是利用空气中的氧气氧化C元素，其原理基本相同，故D正确。
【方法技巧】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，汽化离开反应体系，使化学反应得以向正反应方向进行。
【变式探究】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)Mg(OH)2MgOMg
【答案】B
【解析】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。
【举一反三】铜及其化合物在生产生活中有广泛应用，铜在化合物中的常见化合价有＋1、＋2。已知Cu2O与稀硫酸反应，溶液呈蓝色。
(1)工业上可用Cu2S＋O22Cu＋SO2反应制取粗铜，该反应中________元素被还原。
(2)将少量铜丝放入适量的稀硫酸中，温度控制在50 ℃，加入H2O2溶液，一段时间后，升温到60 ℃，再反应一段时间后可制得硫酸铜，该反应的离子方程式为______________。温度控制在50～60 ℃的原因除了加快反应速率外，还有___________________。在CuSO4溶液中加入一定量的Na2SO3和NaCl溶液，加热，生成CuCl沉淀，写出生成CuCl的离子方程式：______________________________________________。
(3)现向Cu、Cu2O和CuO组成的混合物中，加入2 L 0.6 mol·L－1 HNO3溶液恰好使混合物溶解，同时收集到4 480 mL NO气体(标准状况)。Cu2O跟稀硝酸反应的离子方程式为_________________________
______________________________________________________________________________________。
若将上述混合物用足量的H2加热还原，所得到固体的质量为__________g。若混合物中含0.2 mol Cu，将该混合物与稀硫酸充分反应，消耗H2SO4的物质的量为________mol。
【解析】(1)在该反应中铜、氧元素的化合价降低，得到电子，被还原。(3)Cu2O 跟稀硝酸反应的离子方程式为3Cu2O＋2NO＋14H＋===6Cu2＋＋2NO↑＋7H2O。硝酸发生反应后氮元素的存在形式是Cu(NO3)2和NO，由2 L×0.6 mol·L－1＝2n[Cu(NO3)2]＋ 4.480 L÷22.4 L·mol－1，得n[Cu(NO3)2]＝0.5 mol，n(Cu2＋)＝0.5 mol，所以若将上述混合物用足量的H2加热还原，所得到固体的质量为0.5 mol×64 g·mol－1＝32 g。若混合物中含0.2 mol Cu，则根据铜原子守恒可得：2n(Cu2O)＋n(CuO)＝0.3 mol，根据得失电子守恒可得：2n(Cu)＋2n(Cu2O)＝3×(4.480 L÷22.4 L·mol－1)，解得n(CuO)＝0.1 mol，n(Cu2O)＝0.1 mol，消耗H2SO4的物质的量为 0.1 mol＋0.1 mol＝0.2 mol。
【答案】(1)铜、氧
(2)Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O　防止H2O2分解　2Cu2＋＋2Cl－＋SO＋H2O===2CuCl↓＋SO＋2H＋
(3)3Cu2O＋2NO＋14H＋===6Cu2＋＋2NO↑＋7H2O　32　0.2