2024年高考化学一轮复习　第17讲　金属冶炼　金属材料 学案（含答案）

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考点一 金属冶炼
1．金属冶炼的一般方法
(1)金属在自然界中的存在
(2)金属冶炼的实质
金属的冶炼过程就是把金属从________态还原为________态的过程。即____________(写反应通式，用M表示金属)。
(3)金属冶炼的方法
2．高温还原法的应用——铁的制取
(1)高炉炼铁
①原料：______、____和______等。
②原理：
还原剂(CO)的生成：C＋O2eq \(=====,\s\up7(点燃))CO2，________________________________________
________________；铁的生成(以赤铁矿为例)：_______________________________。
③石灰石的作用：____________________。
(2)铝热反应
①铝与Fe2O3反应的化学方程式：____________________________________________
________________________________________________________________________。
该反应称作铝热反应，反应时放出大量的热。
②铝热反应实验中的有关问题
3.海水提镁
(1)流程
(2)主要的化学反应
①制石灰乳：______________________________________________________________、
_________________________________________________________________________；
②沉淀Mg2＋：____________________________________________________________；
③制备MgCl2：___________________________________________________________、
________________________________________________________________________；
④电解MgCl2：___________________________________________________________。
4．由铝土矿冶炼铝的流程
铝土矿主要成分为Al2O3，含有少量SiO2、Fe2O3等杂质。
(1)主要反应的化学方程式：
①Al2O3与NaOH的反应：_____________________________________________________
____________________________________________________________________________。
②NaAlO2转化为Al(OH)3：____________________________________________________
____________________________________________________________________________。
③灼烧Al(OH)3：_________________________________________________________。
④电解氧化铝制铝：______________________________________________________。
(2)冰晶石(Na3AlF6)的作用：________________________________________________
________________________________________________________________________。
1．加热MgCl2溶液最终可制得MgCl2固体( )
2．工业上冶炼金属镁也可以采用电解熔融MgO的方法( )
3．MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂( )
4．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( )
一、金属的存在形式与提取
1．下列叙述正确的是( )
A．所有金属元素都只存在于地壳中
B．铁元素主要以化合态存在于自然界
C．地壳中含量最多的金属元素是铁元素
D．金属元素大多数以游离态存在于自然界
2．用铝能冶炼难熔的金属(如Cr、V、Mn等)的原因说法错误的是( )
A．铝具有还原性
B．铝具有导电性
C．铝较Cr、V、Mn等价格便宜
D．冶炼反应放出大量的热
3．工业炼铁是在高炉中进行的，该炼铁工艺中，焦炭的实际使用量要远远高于按照化学方程式计算所需，其主要原因是( )
A．CO过量
B．CO与铁矿石接触不充分
C．炼铁高炉的高度不够
D．C与CO2、CO与Fe2O3的反应均有一定限度
二、镁、铝提取工业流程的分析应用
4．从海水中提取镁的工艺流程如图所示：
回答下列问题：
(1)海水通过结晶、过滤得到的固体物质主要是________(填化学式)。
(2)怎样使MgCl2·6H2O失去晶体水，得到MgCl2?
________________________________________________________________________
(3)上述工艺流程涉及到的四大基本反应类型有
________________________________________________________________________。
(4)写出电解熔融MgCl2的电极反应式。

5．利用铝灰(主要成分为Al、Al2O3、AlN、FeO等)制备铝鞣剂[主要成分为Al(OH)2Cl]的一种工艺如下：
(1)气体A能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。铝灰在90 ℃时水解生成A的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
“水解”采用90 ℃而不在室温下进行的原因是_______________________________
________________________________________________________________________。
(2)“酸溶”时，Al2O3发生反应的离子方程式为_______________________________
________________________________________________________________________。
(3)“氧化”时，发生反应的离子方程式为____________________________________
________________________________________________________________________。
(4)“废渣”的成分为____________(填化学式)。
(5)采用喷雾干燥而不用蒸发的原因是________________________________________
________________________________________________________________________。
考点二 金属材料的性能及应用
1．金属材料的性能
(1)金属材料在使用过程中体现的力学性能包括：______、______、______等。
(2)金属材料一定温度范围内稳定工作，与金属材料的密度、________、________、________等物理性能密切相关。
(3)金属材料在使用过程中不可避免地会暴露在空气中，或接触到一些化学药品，所以具有耐酸碱性、抗氧化性等化学性能。
(4)金属原材料加工成型时必须考虑它们的可铸性、可锻性、切削加工性等工艺性能。
2．金属材料分类
3．几种常见的合金
①
②
③
4．Al单质的性质
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：
①
②________________________________________________________________________；
③
④________________________________________________________________________。
5．铜及其常见化合物的颜色
金属材料的应用
1．下列金属材料中，最适合制造飞机外壳的是( )
A．镁铝合金 B．铜合金
C．碳素钢 D．铜锡合金
2．镁铝合金质优体轻，又不易锈蚀，被大量用于航空工业、造船工业、日用化工等领域。下列关于镁铝合金性质的叙述中，正确的是( )
A．此合金的熔点比镁和铝的熔点都高
B．此合金能全部溶解于稀盐酸中
C．此合金能全部溶解于氢氧化钠溶液中
D．此合金的硬度比镁和铝的硬度都小
1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)氧化铝熔点高，常用于制造耐高温材料(2022·浙江6月选考，8C)( )
(2)工业上通过电解六水合氯化镁制取金属镁(2022·浙江6月选考，9A)( )
(3)铝热反应非常剧烈，操作时要戴上石棉手套和护目镜(2022·浙江6月选考，11B)( )
(4)技术人员开发高端耐腐蚀镀铝钢板，是因为铝能形成致密氧化膜(2022·广东，6D)( )
(5)利用海水制取溴和镁单质，此过程中Br－可被氧化，Mg2＋可被还原(2022·广东，12B)( )
(6)MgCl2溶液中滴加NaOH溶液至过量，现象为产生白色沉淀后沉淀消失
(2022·海南，6A)( )
2．(2022·广东，1)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( )
3.(2020·江苏，3)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
4．[2016·海南，14(1)(2)(3)]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：
eq \x(易拉罐)eq \(―――――→,\s\up7(试剂①),\s\d5(微热，过滤))eq \x(滤液A)eq \(――――→,\s\up7(NH4HCO3))eq \x(沉淀B)eq \(――――→,\s\up7(稀H2SO4),\s\d5(K2SO4))eq \x(产物)
(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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
第17讲 金属冶炼 金属材料
考点一
归纳整合
1．(1)正 (2)化合 游离 Mn＋＋ne－===M
2．(1)①铁矿石 焦炭 石灰石 ②C＋CO2eq \(=====,\s\up7(高温))2CO Fe2O3＋3COeq \(=====,\s\up7(高温))3CO2＋2Fe ③除去铁矿石中的SiO2等杂质 (2)①2Al＋Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3 ②弱于
3．(2)①CaCO3eq \(=====,\s\up7(高温))CaO＋CO2↑ CaO＋H2O===Ca(OH)2 ②Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2＋Ca2＋ ③Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O MgCl2·6H2Oeq \(=====,\s\up7(HCl),\s\d5(△))MgCl2＋6H2O ④MgCl2(熔融)eq \(=====,\s\up7(通电))Mg＋Cl2↑
4．(1)①Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O ②NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3 ③2Al(OH)3eq \(=====,\s\up7(△))Al2O3＋3H2O ④2Al2O3eq \(==========,\s\up7(通电),\s\d5(冰晶石，熔融))4Al＋3O2↑ (2)降低氧化铝熔融的温度，减少冶炼过程中的能量消耗
易错辨析
1．× 2.× 3.× 4.×
专项突破
1．B 2.B 3.D
4．(1)NaCl (2)将晶体置于HCl气体氛围中脱水。
(3)化合反应、分解反应、复分解反应
(4)阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极：Mg2＋＋2e－===Mg。
5．(1)AlN＋3H2Oeq \(=====,\s\up7(90 ℃))Al(OH)3＋NH3↑
加快AlN水解的反应速率，降低NH3在水中的溶解度，促使NH3逸出
(2)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
(3)2Fe2＋＋2H＋＋ClO－===2Fe3＋＋Cl－＋H2O
(4)Fe(OH)3
(5)防止Al(OH)2Cl水解生成Al(OH)3
考点二
归纳整合
1．(1)延展性 硬度 塑性 (2)熔点 导电性 导热性
2．铁 铬
3．①低碳钢 中碳钢 高碳钢 ③青铜
4．①4Al＋3O2eq \(=====,\s\up7(点燃))2Al2O3 ②2Al＋3Cl2eq \(=====,\s\up7( △))2AlCl3 ③钝化 2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑ ④2Al＋2OH－＋2H2O===2AlOeq \\al(－,2)＋3H2↑
专项突破
1．A 2.B
真题演练 明确考向
1．(1)√ (2)× (3)√ (4)√ (5)√ (6)×
2．B 3.D
4．(1)d (2)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
(3)Al(OH)3 Al3＋水解，使溶液中H＋浓度增大
解析 (3)滤液A中铝元素以AlOeq \\al(－,2)形式存在，与溶液中HCOeq \\al(－,3)发生反应：AlOeq \\al(－,2)＋HCOeq \\al(－,3)＋H2O===Al(OH)3↓＋COeq \\al(2－,3)，故沉淀B为Al(OH)3，明矾溶于水时，KAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋2SOeq \\al(2－,4)，Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋，使溶液呈弱酸性。
实验装置
实验现象
a.镁条剧烈燃烧，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；b.纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中
原理应用
a.制取熔点较高、活动性____Al的金属，如铁、铬、锰等；
b．金属焊接，如野外焊接钢轨等
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
汉字载体
选项
A.兽骨
B.青铜器
C.纸张
D.液晶显示屏