2024版新教材高考化学全程一轮总复习9金属材料金属矿物的开发和利用（课件+课时作业+学生用书）（3份）

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复 习 目 标1．了解铝、铜单质及其重要化合物的性质、用途和制备方法。2.了解常见金属的活动性顺序。3.了解合金的概念及金属材料的重要应用。
考点一　铝及其化合物必备知识整理1.铝的结构与性质(1)铝的原子结构和存在铝位于元素周期表第　　　　周期第　　　　族，铝是地壳中含量最多的金属元素。(2)铝的物理性质铝是　　　　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　　　　。(3)铝的化学性质铝原子的结构示意图为　　　　，铝原子最外层有3个电子，在反应中易　　　　电子，具有较强的　　　　性。
写出图中标号反应的化学方程式或离子方程式：①_______________________________________________________；②_______________________________________________________；③_______________________________________________________；④_______________________________________________________；⑤_______________________________________________________。
2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
(4)铝热反应①实验原理：高温下铝将较不活泼的金属从其氧化物中还原出来。②实验装置：铝粉还原氧化铁的实验装置如图所示。③引燃剂和铝热剂：a．引燃剂：　　　　。助燃剂：　　　　。b．铝热剂：铝粉和金属氧化物(Fe2O3、Cr2O3、V2O5等)组成的　　　　。
2．氧化铝(1)物理性质：白色固体，难溶于水，熔点很高。(2)化学性质微点拨像Al2O3这类既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化物，叫作两性氧化物。（3）用途①作　　　　材料；②作冶炼铝的原料。
Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O
Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O
Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
4．明矾（1）化学式为　　　　　　　，它是　　　　晶体，　　　　于水。（2）明矾净水的原理电离方程式为　　　　　　　　　　　　，其中Al3＋发生水解反应，产生　　 　　，能吸附水中　　　　形成沉淀，使水澄清。
KAl(SO4)2·12H2O
Al(OH)3(胶体)
5．可溶性铝盐与NaOH溶液反应的图像分析
微点拨Na、K、Mg、Ca具有强还原性，不能用金属置换的方法制取。氧化镁的晶格能大，熔点高（常用作耐火材料），不宜用来冶炼镁。
Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
[正误判断]　(1)铝和酸反应时，氧化剂是酸，铝和碱反应时，氧化剂是碱(　　)(2)MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂(　　)(3)Al2O3的熔点高，可作耐高温材料，实验室可用氧化铝坩埚熔化NaOH、Na2CO3固体等(　　)(4)氢氧化铝可作胃酸的中和剂(　　)(5)明矾可作净水剂，起到杀菌消毒的作用(　　)(6)蒸发Al与稀盐酸反应后的溶液，制备无水AlCl3(　　)(7)用过量氨水除去Fe3＋溶液中的少量Al3＋(　　)(8)除去Fe2O3中的Al2O3，加入足量NaOH溶液，然后过滤(　　)(9)将AlCl3加入Ba(HCO3)2溶液中同时有气体和沉淀产生(　　)
解析：铝热反应的原理：Al与活动性比其差的金属氧化物发生置换反应，Mg的活动性强于铝，故Al与MgO不能反应，故A错误；明矾净水的原理是水解产物Al(OH)3胶体吸附水中的悬浮物，不能沉淀水中的重金属离子，故B错误；镁铝合金可溶于过量盐酸，但Mg不与NaOH反应，故不能完全溶于NaOH溶液，故C错误；Al(OH)3不溶于氨水，只溶于强碱，故D正确。
微点拨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
题组二　与Al(OH)3图像的分析与计算3．下列曲线图(纵坐标为沉淀的量，横坐标为加入物质的物质的量)
与对应的选项相符合的是(　　)A．向1 L浓度均为0.1 ml·L－1的Ba(OH)2、NaAlO2混合液中加入0.1 ml·L－1的稀H2SO4B．向1 L浓度分别为0.1 ml·L－1和0.3 ml·L－1的AlCl3、NH4Cl的混合液中加入0.1 ml·L－1的NaOH溶液C．向烧碱溶液中滴加明矾溶液D．向AlCl3溶液中滴加过量氨水
4．向HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl溶液中(假设各1 ml)，逐滴加入NaOH溶液，沉淀的物质的量随NaOH溶液体积变化的图像如图。(假设Mg2＋、Al3＋结合OH－能力相同)
H＋＋OH－===H2O
Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
题组三　铝热反应及应用5．引发铝热反应的操作是：将铝粉和Fe2O3粉末混合均匀，置于纸漏斗上，外铺一层KClO3作氧化剂，外插一段光亮的镁带，然后点燃镁带。下列各组中能分别代替KClO3和镁带而引发铝热反应的是(　　)A．直接用酒精喷灯加热B．KMnO4、铝条C．火柴头、浓盐酸D．KMnO4、鞭炮引线
解析：为使反应顺利进行，加入的氯酸钾为助燃剂，镁为引燃剂，所以选项中必须提供代替镁的引燃剂、代替氯酸钾的助燃剂，据此进行解答。A项：根据铝热反应装置可知，无法用酒精喷灯对反应的混合物进行加热，故A错误；B项：缺少引燃剂，铝热反应不会发生，故B错误；C项：火柴头可以做引燃剂，但是缺少助燃剂，无法达到反应所需温度，故C错误；D项：鞭炮引线为引燃剂，高锰酸钾为助燃剂，铝热反应可以发生，故D正确。
反应放出的大量热将生成的金属铁熔化流入裂缝中将钢轨焊接在一起
AlCl3＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH4Cl
新 情 境 新 高 考铝制品的表面处理在空气中，铝的表面自然形成的氧化膜很薄，耐磨性和抗蚀性不够强，为了使铝制品适应于不同的用途，常采用化学方法对铝的表面进行处理，如增加膜的厚度，对氧化膜进行着色等。以下为铝材表面处理的一种方法：
[问题探究](1)碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，写出反应的离子方程式　　　　 　　　　。(2)碱洗时常有气泡冒出，其原因是____________________________ (用离子方程式表示)。(3)电解氧化：以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成较厚的氧化膜，则阳极的电极反应方程式为___________________________。(4)为了将碱洗槽液中的铝元素以沉淀的形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的_______ (填字母)，离子方程式为________________________________。a．NH3 b．NaOH c．HNO3 d．CO2
2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋
考点二　铜及其化合物必备知识整理1.铜(1)物理性质：　　　　色固体，具有良好的延展性、导热性和导电性。
(2)化学性质①在潮湿的空气里铜表面逐渐形成一层　　　　色的铜锈，化学方程式：_____________________________。②铜丝在硫蒸气中反应：_____________。③铜与氯化铁溶液：　　　　　　　　　　　　。
2Cu+O2+CO2+H2O===Cu2(OH)2CO3
Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2
2．氧化铜和氧化亚铜(1)氧化铜是　　　　色固体，与盐酸反应的离子方程式为______________________。(2)氧化亚铜是　　　　色固体，与盐酸反应Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O。(3)转化关系：　　　　　　　　　。3．氢氧化铜蓝色固体，受热发生分解，可表示为　　　　　　　　　，新制的Cu(OH)2与含　　　 　的有机物共热可生成砖红色Cu2O。
CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O
4．碱式碳酸铜和硫酸铜(1)碱式碳酸铜是铜绿、孔雀石的主要成分。(2)CuSO4·5H2O俗称　　　　。无水CuSO4为白色固体遇水变________色，可用于检验水的存在。
Cu2(OH)2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O
[正误判断]　(1)无水硫酸铜可用于检验酒精中是否含有水(　　)(2)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(　　)(3)铜锈是铜被空气中的氧气缓慢氧化生成的氧化物(　　)(4)铜比铝早被发现的原因是铜矿较易被还原，铝矿很难被还原(　　)(5)CuSO4·5H2O失去结晶水属于物理变化(　　)
对点题组训练题组一　铜及其化合物的性质和应用1．某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是(　　)A．将铜丝插入浓硫酸中加热，反应后把水加入反应器中，观察硫酸铜溶液的颜色B．常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中，观察CuCl2的生成C．将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，得到无水CuCl2固体D．将表面有铜绿[Cu2(OH)2CO3]的铜器放入盐酸中浸泡，除去铜绿
解析：A项，反应后，应将反应后液体倒入盛水的烧杯中，并不断搅拌；B项，应将铜丝在空气中加热到红热后伸入盛满氯气的集气瓶中；C项，CuCl2水解生成的HCl易挥发，加热蒸干CuCl2溶液得不到无水CuCl2固体。
2．孔雀石的主要成分为Cu2(OH)2CO3。某同学设计的从孔雀石中冶炼铜的方案如下(假设孔雀石中杂质不溶于水和稀硫酸)：(1)反应①能观察到的现象是____________________________________，有关反应的化学方程式为______________________________________。(2)反应②加入的金属可能是　　　　，有关反应的离子方程式为　　　　　　　 　。(3)操作a可能的方法是　　　　，欲除掉的杂质为　　　　　　　　　　；要从操作a所得到的溶液中得到溶质的晶体，需要进行的操作是　　　　　　　　　。
固体逐渐消失，溶液由无色变为蓝色，有气泡产生
Cu2(OH)2CO3＋2H2SO4===2CuSO4＋CO2↑＋3H2O
Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
难溶于水和稀硫酸的杂质
解析：孔雀石中加入稀硫酸可看到孔雀石逐渐溶解，溶液由无色变为蓝色，且有气泡产生，反应的化学方程式为Cu2(OH)2CO3＋2H2SO4===2CuSO4＋CO2↑＋3H2O。经过滤除去难溶于水和稀硫酸的杂质，则滤液中主要含有CuSO4，加入的金属粉末能将Cu2＋从溶液中置换出来即可，故金属可能是Fe或Zn等；要从滤液中得到CuSO4晶体，需进行加热浓缩、冷却结晶等操作。
题组二　铜及其化合物的制备3．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.焙烧过程中每消耗1 ml CuS则消耗3 ml O2B.焙烧后的废气能够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晶体加热可制得CuCl2固体
考点三　金属材料与金属矿物的开发利用必备知识整理1.合金(1)概念：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　　　　的物质。(2)性能：合金具有许多优良的物理、化学性能或机械性能。①熔点：一般比它的各成分金属都低；②硬度和强度：一般比它的各成分金属都大。微点拨　(1)合金的物理性质相比于成分金属有所改变，但合金中各成分金属的化学性质不变。(2)并非所有的金属都能形成合金，若一种金属的熔点高于另一种金属的沸点，则二者不能形成合金。
2．常见金属材料(1)分类
3．金属矿物的开发和利用(1)金属在自然界中的存在形态①在自然界中绝大多数金属以　　　　的形式存在。②金、铂等少数化学性质稳定的金属以　　　　的形式存在。(2)金属的冶炼①实质：把金属从　　　　还原为　　　　　。即______________ (写反应通式，用M表示金属)。②方法：根据金属的活动性不同，金属冶炼的方法分为热分解法、热还原法、电解法等。
Mn＋＋ne－===M
例如下列金属的冶炼(用化学方程式表示)
微点拨　(1)冶炼Mg时电解熔融MgCl2而不电解MgO，原因是MgO的熔点高，熔融时耗费更多能源，增加生产成本。(2)冶炼Al时只能电解熔融Al2O3而不能电解AlCl3，原因是AlCl3是共价化合物，熔融态不导电；加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化温度。
[正误判断]　(1)合金中的金属元素都以化合态形式存在(　　)(2)金属元素的单质只有还原性，其离子只有氧化性(　　)(3)铝合金的熔点比纯铝的低(　　)(4)人类历史上使用铝的时间比铁晚，原因是铝的冶炼成本高(　　)
×　合金中的金属大部分以单质的形式存在
×　金属离子未必只有氧化性，如Fe2＋有还原性
×　铝比铁活泼，只能用电解法冶炼，故使用时间较晚
(5)电解氯化镁溶液制取金属镁(　　)(6)工业上利用电解AlCl3和MgO的方法冶炼Al、Mg(　　)(7)合金材料中不可能含有非金属元素(　　)(8)合金的硬度一般大于成分金属，而熔点一般低于成分金属(　　)
×　电解熔融的氯化镁制取金属镁
×　电解熔融氧化铝制取金属铝
×　碳素钢就含有碳元素
对点题组训练题组一　金属材料、合金的性能及应用1．下列说法正确的是(　　)A．铝、铁、铜相比较，铜元素在自然界中的含量最低、铁元素含量最高B．Al2O3、MgO可用作耐高温材料，二氧化硅是生产光纤制品的基本原料C．工业上采用电解熔融态Al2O3、MgO的方法冶炼Al、MgD．用钨作灯丝是因为其易导电
解析：A项，自然界中铝元素的含量比Fe、Cu高；C项，冶炼Mg不是通过电解熔融的MgO，而是通过电解熔融的无水MgCl2；D项，钨作灯丝是因为其熔点高。
2．“拟晶”是一种具有凸多面体规则外形但不同于晶体的固态物质。Al65Cu23Fe12是二十世纪发现的几百种拟晶之一。具有合金的某些优良物理性能。下列有关这种拟晶的说法正确的是(　　)A．无法确定Al65Cu23Fe12中三种金属的化合价B．Al65Cu23Fe12的硬度小于金属铁C．Al65Cu23Fe12不可用作长期浸泡在海水中的材料D．1 ml Al65Cu23Fe12溶于过量的硝酸时共失去265 ml电子
解析：拟晶Al65Cu23Fe12是由三种金属元素组成，由于金属无负价，根据化合价代数和为0的原则，三种金属的化合价均可视作0价，A错误；拟晶具有合金的某些优良物理性能，合金的硬度一般比各成分金属大，B错误；Al65Cu23Fe12与海水可以构成原电池，会加速金属的腐蚀，因此不可用作长期浸泡在海水中的材料，C正确；溶于过量的硝酸时，Al与Fe均变为＋3价，Cu变为＋2价，故1 ml Al65Cu23Fe12失电子的物质的量＝65×3＋2×23＋12×3 ml＝277 ml，D错误。
题组二　金属冶炼、金属矿物的开发利用3．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：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的方法制取铝，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。
解析：由题意可知，倭铅是指金属锌，不是混合物，A错误；煤炭的主要成分是碳，反应中碳作还原剂，B、C、D均正确。
本讲真题研练1．[2022·广东卷]中华文明源远流长，在世界文明中独树一帜，汉字居功至伟。随着时代发展，汉字被不断赋予新的文化内涵，其载体也发生相应变化。下列汉字载体主要由合金材料制成的是(　　)
解析：兽骨，甲骨文的契刻载体之一，主要是牛的肩胛骨，一小部分是羊、猪、鹿的肩胛骨，还有极少部分的牛肋骨，其主要成分是碳酸钙和其它钙盐，故A不符合题意；青铜器是红铜与其他化学元素锡、铅等的合金，属于合金材料，故B项符合题意；纸张的主要成分是纤维素，故C不符合题意；液晶显示器是一种采用液晶为材料的显示器，液晶是一类介于固态和液态间的有机化合物，故D不符合题意。
2.[2022·湖南卷]铝电解厂烟气净化的一种简单流程如下：下列说法错误的是(　　)A.不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料B.采用溶液喷淋法可提高吸收塔内烟气吸收效率C.合成槽中产物主要有Na3AlF6和CO2D.滤液可回收进入吸收塔循环利用
解析：流程梳理陶瓷中的SiO2能与HF反应，A项正确；喷淋法能使溶液与烟气充分接触，提高吸收效率，B项正确；根据流程梳理知，C项错误；滤液中含有Na2CO3，可用作吸收塔中的吸收剂，D项正确。
3.[2022·浙江1月]下列说法不正确的是(　　)A.镁合金密度较小、强度较大，可用于制造飞机部件B.还原铁粉可用作食品干燥剂C.氯气、臭氧、二氧化氯都可用于饮用水的消毒D.油脂是热值最高的营养物质
解析：还原铁粉不能吸收水分，在食品中用作抗氧化剂，B项错误。
4.[2021·广东卷]化学创造美好生活。下列生产活动中，没有运用相应化学原理的是(　　)
解析：用聚乙烯塑料制作食品保鲜膜与聚乙烯燃烧生成二氧化碳和水没有关系，A符合题意；利用海水制取溴，是将Br－氧化成Br2，利用海水制取镁单质，是将Mg2＋还原成Mg，B不符合题意；利用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品是因为氢氟酸可与二氧化硅反应，C不符合题意；公园的钢铁护栏涂刷多彩防锈漆是设置防护涂层，使钢铁与潮湿空气隔绝从而防止钢铁腐蚀，D不符合题意。
5.[2021·河北卷]“灌钢法”是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献，陶弘景在其《本草经集注》中提到“钢铁是杂炼生 作刀镰者”。“灌钢法”主要是将生铁和熟铁(含碳量约0.1%)混合加热，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢。下列说法错误的是(　　)A.钢是以铁为主的含碳合金B.钢的含碳量越高，硬度和脆性越大C.生铁由于含碳量高，熔点比熟铁高D.冶炼铁的原料之一赤铁矿的主要成分为Fe2O3
解析：钢是以铁为主的含碳合金，A说法正确；钢的含碳量越高，硬度和脆性越大，B说法正确；合金的熔点比其组分的熔点低，生铁含碳量(2%～4.3%)大于熟铁的含碳量(约0.1%)，故生铁熔点比熟铁低，C说法错误；赤铁矿的主要成分是Fe2O3，D说法正确。
7.[2021·河北卷]BiOCl是一种具有珍珠光泽的材料，利用金属Bi制备BiOCl的工艺流程如图：下列说法错误的是(　　)A.酸浸工序中分次加入稀HNO3可降低反应剧烈程度B.转化工序中加入稀HCl可抑制生成BiONO3C.水解工序中加入少量CH3COONa(s)可提高Bi3＋水解程度D.水解工序中加入少量NH4NO3(s)有利于BiOCl的生成
解析：酸浸工序中分次加入稀HNO3可控制反应物浓度，降低反应剧烈程度，A说法正确；转化工序中加入NaCl可生成BiCl3，Bi3＋会水解生成BiOCl和BiONO3，加入稀HCl可抑制BiONO3的生成，提高BiOCl的产率，B说法正确；水解工序中加入少量CH3COONa(s)可使水解平衡Bi3＋＋Cl－＋H2O⇌BiOCl＋2H＋正向移动，有利于Bi3＋水解生成BiOCl，C说法正确；水解工序中加入少量NH4NO3(s)可使C选项中的水解平衡逆向移动，不利于BiOCl的生成，D说法错误。