新高考化学一轮复习讲义课件第3章 第8讲 用途广泛的金属材料　铝、铜及其重要化合物

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第8讲　用途广泛的金属材料铝、铜及其重要化合物
考点一　金属材料与金属矿物的开发和利用
①合金是混合物，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相互形成合金，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铝合金：密度______，强度高，塑性好、易于加工。具有较强的抗腐蚀能力，应用于建筑业、容器、包装业、交通运输业等。
3．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________态还原为________态的过程。即___________________(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)由于金属的化学活动性不同，金属离子得电子还原成金属原子的能力不同。必须采用不同的冶炼方法。常用方法如下：
①金属冶炼与金属活动性的关系：②冶炼Mg时电解熔融MgCl2而不电解熔融MgO，原因是MgO的熔点高，熔融时会耗费更多能源，增加生产成本。③冶炼Al时只能电解熔融Al2O3而不能电解熔融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。
铝热反应的三个注意事项①铝热反应是在高温干态下进行的置换反应，铝只能与金属活动性顺序中排在铝之后的金属的氧化物反应。②铝热反应会放出大量的热(这一特性常出现在推断题中)。Mg条、KClO3的作用是产生高温，引发铝热反应。③铝热反应不能用来冶炼大量的金属铁、铜等(要考虑冶炼成本)。
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)任何金属之间都能形成合金。(　　)(2)钢与纯铁比较，钢不易生锈。(　　)(3)不锈钢、硬铝都是合金，青铜是铜单质，不属于合金。(　　)(4)高温铝易被氧化，铝合金应在熔剂层覆盖下熔炼。(　　)(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)合金的硬度一般大于成分金属，而熔点一般低于成分金属。(　　)(7)冶炼铝和钠都可以用电解法。(　　)(8)所有的金属氧化物都能和铝发生铝热反应。(　　)(9)工业上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。(　　)(10)电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时，阴极上依次析出Cu、Fe、Al。(　　)
(11)火烧孔雀石炼铜是采用的焦炭法来冶炼金属。(　　)(12)可以用金属钠置换四氯化钛(TiCl4)溶液中的钛来制取单质钛。(　　)(13)金属在自然界中都以化合态存在，故金属的冶炼就是将金属从其化合物中置换出来。(　　)(14)湿法炼铜和火法炼铜的反应中，铜元素都发生了还原反应。(　　)
(15)工业上金属Al是用电解熔融的氯化物制得的。(　　)(16)金属不论是否活泼都比较难冶炼，铝热反应可以冶炼难熔金属。(　　)(17)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．冶炼金属常用以下几种方法：①热分解法　②以活泼金属Na、Mg等作为还原剂　③以C、CO或H2作为还原剂　④电解法　⑤利用铝热反应原理还原下列金属各采用哪种方法冶炼最佳(用上述方法的序号填空)。(1)Fe、Zn、Cu等中等活泼金属______。(2)Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属______。(3)Hg、Ag等不活泼金属______。(4)V、Cr、Mn、W等高熔点金属______。
3．深度思考：(1)下表中是四种金属的熔、沸点数据：
①根据表中数据，归纳两种金属不能形成合金的有哪些组合？②概括出能形成合金的两种金属应具备的条件。
[提示]　①Na—Cu，Na—Fe②要形成合金，各成分都要有共同的液态温度范围，即合金中一种金属的熔点要高于另一种金属的熔点而低于它的沸点。
(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？②冶炼Zn的化学方程式是什么？③该冶炼锌的方法属于哪种方法？
微考点1　合金及金属材料(1)(2022·山东滨州高三检测)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]　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)(2022·河南郑州高三检测)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：
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]　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)(双选)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只有两种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]　该过程能量转化的形式有三种，A错误；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。
〔对点集训1〕　(1)(2022·福建莆田第七中学期中)明末科学家宋应星出版的《天工开物》中记载了有关“五金”的内容：“……黄金美者，其值去黑铁(生铁)一万六千倍，然使釜、鬵(xín，一种炊具)、斤(这里指菜刀、镰刀、锄头等)、斧不呈效于日用之间……贸迁有无，……”下列解释正确的是(　　)A．明代使用的釜、鬵一类的炊具都属于青铜合金B．添加了铬、镍的不锈钢菜刀和农具使用后即使不保养，也不会生锈C．金属的另一个用途就是铸成钱币作为贸易交往中的流通手段D．黑铁在空气中发生的腐蚀主要是化学腐蚀
[解析]　明代使用的釜、鬵都属于铁合金，故A错误；不锈钢制作就是在普通钢中添加铬、镍等元素改变了钢铁内部结构，不锈钢不容易生锈；家里用的农具是铁合金，如果没及时洗干净后晾干，铁能与氧气、水分同时接触，容易发生电化学腐蚀而生锈，故B错误；金属可以用来铸成钱币作为贸易交往中的流通手段，故C正确；生铁的腐蚀主要是电化学腐蚀，故D错误。
(2)(2021·广东，1，2分)今年五一假期，人文考古游持续成为热点。很多珍贵文物都记载着中华文明的灿烂成就，具有深邃的文化寓意和极高的学术价值。下列国宝级文物主要由合金材料制成的是(　　)
[解析]　A项，铜鼎是由铜合金制成的，正确；B项，陶灶的主要成分是硅酸盐和二氧化硅，不正确；C项，玛瑙的主要成分是二氧化硅，不正确；D项，玉的主要成分有的是二氧化硅、有的是三氧化二铝等，不正确。
(3)(2022·山东滨州高三检测)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．Agb．Mgc．Pbd．Fe如果该合金中，只含两种元素，它们的质量比是________________ ______。
m(Al)∶m(Cu)＝4∶1
合金的性能、组成小结
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。
定量测定合金组成的方法
微考点2　金属矿物的开发与利用(1)(2022·河北邢台月考)古代炼丹的五金通常是指金、银、铜、铁、锡。下列说法错误的是(　　)A．用焦炭热还原SnO2可得到SnB．用H2还原Fe2O3可得到FeC．Cu2S与过量O2共热产物中只含CuD．Ag2O直接热分解可得到Ag
[解析]　根据金属活泼性顺序可知，可以用热还原法冶炼Sn，因此可以用焦炭热还原SnO2得到Sn，故A正确；根据金属活泼性顺序可知，也可以用热还原法冶炼Fe，因此可以用H2还原Fe2O3得到Fe，故B正确；铜能够与氧气反应，Cu2S与过量O2共热产物中含有CuO等，故C错误；银的活泼性较差，工业上将Ag2O直接加热分解可得到Ag，故D正确。
(2)(2022·经典习题汇编)下列关于金属冶炼方法的叙述不正确的(　　)
[解析]　铁的金属性比铜强，可将铁与CuSO4溶液反应冶炼铜，故A项正确，不符合题意；银可以通过加热分解氧化银的方法制得，故B项正确，不符合题意；铝的金属性比铁强，可用铝热法炼铁，故C项正确，不符合题意；一般用电解熔融NaCl的方法来制取钠，而电解饱和食盐水得到的是NaOH、H2和Cl2，故D项错误，符合题意。[微点拨]　1．电解法冶炼活泼金属使用的是熔融的金属盐或金属氧化物，而不是盐溶液。2．铜除了用热还原法冶炼外，还可以用湿法炼铜或电解法进行冶炼。
〔对点集训2〕　(1)(2022·河北衡水高三检测)《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泼性决定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含碳量D．该法与近代往生铁水中吹空气炼钢异曲同工
[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泼性决定，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含碳量，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，都是利用空气中的氧气氧化碳元素，其原理基本相同，故D正确。
(2)(2022·山东潍坊高三检测)工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：①由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为___________________________。
②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．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属③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_____________________。
4H＋＋O2＋4e－══2H2O
[解析]　图示中可利用铝热反应由泡铜冶炼粗铜。②电解精炼铜的过程中电能转变为化学能的同时，部分电能转化为热能，a错；电解精炼铜时，粗铜作阳极，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放电能力比铜弱，形成阳极泥，可以回收，d对。③根据总反应，O2发生还原反应，因此正极反应为O2＋4H＋＋4e－══2H2O。
微考点3　铝热反应实验的关键点、注意事项及延伸拓展(1)(2022·北京模拟)铝热反应常用于冶炼高熔点金属，某小组探究Al粉与Fe3O4反应后所得黑色固体的成分，实验过程及现象如下：
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
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
[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。
(2)(2022·山东济宁调研)将铝粉与Fe3O4粉末配制成铝热剂，分成三等份。①一份直接放入足量的烧碱溶液中，充分反应后放出的气体在标准状况下的体积为V1；②一份在高温下恰好反应完全，反应后的混合物与足量的盐酸反应后，放出的气体在标准状况下的体积为V2；③一份直接放入足量的盐酸中，充分反应后放出的气体在标准状况下的体积为V3。下列说法正确的是(　　)A．V1＝V3>V2B．V2>V1＝V3C．V1＝V2>V3D．V1>V3>V2
1．铝的原子结构和在自然界中的存在铝位于元素周期表______________，原子结构示意图为________。铝是地壳中含量最多的金属元素。自然界中的铝全部以__________的形式存在。
2．铝的性质与制法(1)物理性质铝是________色有金属光泽的固体，硬度________有良好的_______性、_______性和_______性等，密度较_____，质地_______。
(3)工业制法：工业上电解熔融Al2O3制备Al________________________________
(1)镁、铝的特殊化学性质①铝是活泼金属，但抗腐蚀性能强，原因是常温下Al与O2反应生成一层致密的氧化物薄膜而防止内部金属进一步被氧化。铝能与酸(H＋)反应，是属于活泼金属的通性；铝能与碱溶液反应，是铝表现出来的特殊性。②铝与某些金属氧化物可发生铝热反应，铝热反应可用于焊接金属、冶炼高熔点的贵重金属，但Al与MgO不能发生铝热反应，原因是Mg的活泼性强于Al。
③镁在空气中燃烧除了与O2反应产生MgO外，还与N2反应产生Mg3N2，与CO2反应生成C和MgO。④由于Mg能够在CO2中燃烧，所以镁着火时不能用干冰灭火器和泡沫灭火器灭火。(2)铝与酸、碱反应生成氢气的定量的关系①等物质的量的Al分别与足量的非氧化性酸(H＋)和碱(OH－)反应，生成H2的物质的量之比为1∶1，消耗H＋和OH－的物质的量之比为3∶1。
3．铝的重要化合物(1)氧化铝①物理性质：白色固体，难溶于水，有很高的熔点。常用作耐火材料及冶炼金属铝的原料。②化学性质
注意：Al2O3与强酸强碱反应生成的盐不一样，与酸反应生成铝盐，与碱反应则生成偏铝酸盐。(2)氢氧化铝①物理性质______色胶状不溶于水的固体，有较强的________性。②化学性质(用化学方程式表示)Al(OH)3的电离方程式为
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：a．________________________________；b．_________________________________；c．_________________________。
Al(OH)3＋3H＋══Al3＋＋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____________________，它是______色晶体，_____溶于水，水溶液pH______7(填“”或“＝”)。明矾可以净水，其净水的原理是___________________________________，Al(OH)3胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水。
KAl(SO4)2·12H2O
Al3＋＋3OH－══Al(OH)3↓
②________________________________；③_______________________________；④______________________________。⑤a.___________________________________________；b．_________________________________。⑥_________________________________。
(1)Al(OH)3具有两性，能溶于强酸(如盐酸)、强碱溶液(如NaOH溶液)，但不溶于弱酸溶液(如H2CO3溶液)、弱碱溶液(如氨水)。(2)既能与盐酸反应又能与NaOH溶液反应的物质有Al、Al2O3、Al(OH)3、多元弱酸的酸式盐(如NaHCO3、KHS、KHSO3、NaH2PO4等)及弱碱弱酸盐(如CH3COONH4等)。(3)用铝盐与碱液反应制取Al(OH)3时，采用弱碱溶液氨水而不用强碱溶液。(4)用偏铝酸盐与酸反应制取Al(OH)3时，一般是向偏铝酸盐溶液中通入CO2，而不使用强酸。
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)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。(　　)(2)铝粉与氧化镁共热可制取金属镁。(　　)(3)铝制餐具不能长时间存放酸性、碱性或咸的食物。(　　)(4)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。(　　)
(9)用可溶性铝盐制取Al(OH)3最好选用NaOH溶液而不选用氨水。(　　)(10)AlO与HCO可能大量共存。(　　)(11)氢氧化铝、NaHCO3、Na2CO3均可作胃酸的中和剂。(　　)(12)氧化铝是金属氧化物，也是碱性氧化物。(　　)(13)铝抗腐蚀能力较强的主要原因是铝与氧气反应使表面生成一层致密的氧化膜。(　　)(14)用氢氧化钠溶液可以除去铝片表面的氧化膜。(　　)(15)Al(OH)3既溶于酸溶液又溶于碱溶液。(　　)
2．(2022·江西新余第四中学检测)某化学兴趣小组要在“校园科艺节活动”中使用氢气球表演节目。经过测量，每个氢气球的体积约为1.12 L(已折成标准状况)。已知兴趣小组采用Al和氢氧化钠溶液反应制取氢气。(1)若实验需要1 L 2.5 ml·L－1的NaOH溶液，则要用拖盘天平称取NaOH固体_______g。配制溶液过程中所需仪器除托盘天平、钥匙、烧杯、玻璃棒外，还需要____________________、____________(填仪器名称)。
1 000 mL容量瓶
(2)该化学兴趣小组为了营造气氛，做了惊艳全场的铝热反应(如下图)，写出该反应的化学方程式：____________________________。兴趣小组同学取反应后的“铁块”溶于盐酸，向其中滴加KSCN溶液，发现溶液变红色。出现这种现象的原因可能是_________________________ ___________________________________。
固体中有没反应完的磁性氧化铁或熔融的铁被空气中的氧气氧化
(3)若要除去上述所得“铁块”中含有的氧化铝，可选择________________(填试剂名称)，所发生反应的化学方程式为__________________________________。
Al2O3＋2NaOH══2NaAlO2＋H2O
3．深度思考：(1)铝的化学性质活泼，为什么日常生活中广泛使用的铝制品通常具有较强的抗腐蚀性能？常温下为什么能用铝制槽车来储运浓H2SO4或浓HNO3?(2)①在做铝的燃烧实验时，用坩埚钳夹住一小块铝箔，在酒精灯上加热至其熔化，会看到的现象是铝箔熔化，失去光泽，但熔化的铝并不滴落。原因是什么？②铝与NaOH溶液反应的机理是什么？(3)制备Al(OH)3时为什么不用NaOH溶液，而使用氨水？
(4)明矾的净水作用与液氯对自来水的消毒作用是否相同？(5)中学化学学习阶段接触到许多既能与酸反应又能与碱反应的物质，除了Al及其重要化合物外，你还知道哪些？[提示]　(1)铝在常温下迅速被氧气氧化，形成一层致密的氧化膜，保护铝不再被氧化，因而铝制品通常具有较强的抗腐蚀性能。常温时，浓H2SO4和浓HNO3能使铝钝化，因此可用铝制槽车储运浓H2SO4或浓HNO3。
微考点1　铝的性质及用途(1)(2022·广东广州高三检测)如表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及两者间因果关系的判断，完全正确的是(　　)
[解析]　因为Al和Al2O3既可以与强酸反应，又可以与强碱反应，故最好不要盛放酸性或碱性较强的液体食物，两者有因果关系，A正确；铝与氧气反应生成氧化铝，其熔点高，铝箔在酒精灯火焰上加热熔化但不滴落，Ⅱ错，B错误；明矾中铝离子水解生成氢氧化铝胶体，胶体吸附水中的悬浮物而净化水，不能杀菌消毒，C错误；铁和铝与浓硫酸或浓硝酸发生钝化反应，D错误。[答案]　A
(2)铝是中学化学学习阶段的一种既能与酸(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到等体积、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到等体积、一定物质的量浓度的HCl、NaOH溶液中，二者产生的H2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比为V(甲)∶V(乙)＝1∶2，则加入铝粉的质量为_____(填字母)。A．5.4 gB．3.6 gC．2.7 gD．1.8 g[解析]　①根据化学方程式：2Al＋6HCl══2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O══2NaAlO2＋3H2↑可知，Al与H2的关系式均为2Al～3H2，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过量，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，故当HCl、NaOH物质的量相等时，二者产生H2的物质的量之比是1∶3，即产生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↑。可见当参加反应的HCl和NaOH的物质的量相同时，产生H2的体积比是1∶3，而题设条件体积比为1∶2，说明此题投入的铝粉对盐酸来说是过量的，而对于NaOH来说是不足的。
[易错警示]　①能与铝反应生成H2的溶液，可能是酸性溶液，也可能是碱性溶液。②等质量的铝与足量的酸或碱溶液反应，生成H2的量相同。③等物质的量的酸和碱与足量的铝反应，生成H2的量由酸和碱的物质的量决定。
(2)(2022·山东滨州高三检测)将等物质的量的金属Na、Mg、Al分别与100 mL 2 ml·L－1的盐酸反应，实验测得生成气体的体积V(已折合为标准状况)与时间t的关系如图所示，则下列说法错误的是(　　)A．x＝2.24B．钠的物质的量为0.2 mlC．反应时，Na、Mg、Al均过量D．曲线b为Mg与盐酸反应的图像
[解析]　由图像可以看出，生成气体的体积相等，则盐酸完全反应，x＝2.24，A正确；根据生成的H2为2.24 L，可知Na失去0.2 ml电子，则钠的物质的量为0.2 ml，B正确；反应时如果钠过量，则钠会与水反应，生成的气体必多于2.24 L，C错误；根据反应速率可知曲线a、b、c依次是Na、Mg、Al与盐酸反应的图像，D正确。
微考点2　铝的重要化合物的性质及用途(1)(2022·甘肃武威第十八中学诊断考试)工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下：下列叙述正确的是(　　)A．试剂X可以是氢氧化钠溶液，也可以是盐酸B．反应①过滤后所得沉淀为氢氧化铁C．图中所示转化反应都不是氧化还原反应D．反应②的化学方程式为NaAlO2＋CO2＋2H2O══Al(OH)3↓＋NaHCO3
[解析]　由溶液乙通入过量的Y生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠可知，溶液乙中含有偏铝酸根、气体Y为二氧化碳，故试剂X可以是氢氧化钠溶液，不可能为盐酸，故A错误；氧化铁与氢氧化钠不反应，反应①后过滤所得沉淀为氧化铁，故B错误；电解熔融氧化铝生成铝，属于氧化还原反应，故C错误；反应②为过量的二氧化碳与偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀与碳酸氢钠，该反应的化学方程式为NaAlO2＋CO2＋2H2O══Al(OH)3↓＋NaHCO3，故D正确。
(2)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：(ⅰ)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__________________________________________。(ⅱ)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________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________。
Fe2O3＋6H＋══2Fe3＋＋3H2O
〔对点集训2〕　(1)(2020·四川遂宁二中质检改编)(双选)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．MgO的熔点很高，可用于制作耐高温材料，氧化铝也可作耐火材料B．明矾水解形成的Al(OH)3胶体能吸附水中的悬浮物，可用于水的净化，Fe3＋有同样的功效C．电解MgCl2饱和溶液，因Mg2＋的浓度足够大，可制得金属镁D．把镁条与适量的稀盐酸完全反应，将所得溶液蒸干、灼烧，得到MgCl2固体
[解析]　氧化镁和氧化铝的熔点都较高，均能制作耐高温材料，故A正确；明矾中含有铝离子，铝离子能水解生成氢氧化铝胶体，胶体具有吸附性，可吸附水中的悬浮物，用于水的净化，铁离子有同样的效果，故B正确；镁是活泼金属，电解MgCl2饱和溶液时，阴极上氢离子得电子而不是镁离子得电子，所以得不到金属镁，应采用电解熔融MgCl2的方法冶炼，故C错误；氯化镁是强酸弱碱盐，易水解生成氢氧化镁和氯化氢，将所得溶液蒸于、灼烧，因盐酸具有挥发性，可促进氯化镁水解，所以最后得到的固体不是氯化镁，而是氢氧化镁受热分解生成的氧化镁，故D错误。
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________________________________。
2H2O══2NaAlO2＋3H2↑
Al3＋水解，使溶液中H＋浓度增大
含铝元素杂质的除杂方法归类利用Al、Al2O3、Al(OH)3可溶于强碱溶液的特性，可除去多物质中的含铝杂质，如下列除杂过程(括号中物质为杂质)： Mg(Al)：加足量NaOH溶液，过滤、洗涤、干燥； Fe2O3(Al2O3)：加足量NaOH溶液，过滤、洗涤、干燥； ③Mg(OH)2[Al(OH)3]：加足量NaOH溶液，过滤、洗涤、干燥； ④Mg2＋(Al3＋)：加过量NaOH溶液，过滤、洗涤，再加酸充分溶解得到的沉淀。
1．铜的性质(1)物理性质：铜是一种有金属光泽的________色固体，具有良好的________性、________性和延展性。
考点三　铜及其重要化合物
(2)化学性质写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：①______________________________________②___________________
2Cu＋O2＋CO2＋H2O══Cu2(OH)2CO3
2．铜的重要化合物(1)氧化物①CuO：______色难溶于水的固体，与酸反应，可以用H2、CO、Al还原出Cu。
(2)氢氧化铜——______色难溶物，是一种弱碱。
(3)铜盐①Cu2(OH)2CO3Cu2(OH)2CO3的名称为______________，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：______________________________________，可溶于稀硫酸，离子方程式：____________________________________________。
Cu2(OH)2CO3＋4H＋══2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O
②CuSO4·5H2O______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______________________________。③铜盐的毒性铜盐溶液有毒，主要是因为铜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，用来杀灭植物的病毒。
[提示]　S元素从－2→＋4，被氧化的元素是S。(2)CuSO4变成CuSO4·5H2O是物理变化。(　　)[提示]　CuSO4＋5H2O══CuSO4·5H2O是化学变化。
(3)利用无水硫酸铜遇水变成蓝色这一性质，来检验水的存在。(　　)[提示]　无水硫酸铜遇水生成蓝色的五水硫酸铜。(4)把表面有氧化物的相同大小的铜片和铁片一起放入盐酸中充分反应，Fe片有剩余，所得溶液中的金属离子有Fe2＋、Cu2＋。(　　)[提示]　先发生：Fe2O3＋6HCl══2FeCl3＋3H2O和CuO＋2HCl══ CuCl2＋H2O，这时溶液中有Fe3＋和Cu2＋。但铁片表面的氧化物除净后，铁单质与溶液接触，发生Fe＋2FeCl3══3FeCl2、Fe＋CuCl2══Cu＋FeCl2和Fe＋2HCl══FeCl2＋H2↑，因此充分反应后溶液中只有Fe2＋。
(5)铜比铝先获得成功冶炼的原因是铜矿较易被还原，铝矿很难被还原。(　　)[提示]　铝活泼，难冶炼。(6)将气体通过无水硫酸铜粉末变蓝，证明原气体中含有水蒸气。(　　)(7)CuSO4·5H2O失去结晶水属于物理变化。(　　)(8)Cu2(OH)2CO3是铜锈的主要成分，在干燥的空气中铜不易生锈。(　　)(9)1 ml Cu和足量热浓硫酸反应可生成NA个SO3分子。(　　)
(10)中国古代利用明矾溶液的酸性清除铜镜表面的铜锈。(　　)(11)将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，得到无水CuCl2固体。(　　)[提示]　CuCl2水解，加热蒸干得到Cu(OH)2，灼烧后得到CuO。(12)将铜丝在空气中加热至红热后迅速伸入装有乙醇的试管中，可闻到刺激性气味。(　　)[提示]　铜丝在空气中加热生成CuO，CuO与乙醇生成有刺激性气味的乙醛。
2．孔雀石的主要成分为Cu2(OH)2CO3。某同学设计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_________________________ _______________________。
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
(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______________________。3．深度思考：(1)Cu和Cu2O都是红色固体，如何采用化学方法鉴别？[提示]　将红色固体投入稀硫酸中，生成蓝色溶液的为Cu2O，无明显现象的是Cu。原因：Cu2O＋2H＋══Cu＋Cu2＋＋H2O。
Fe＋Cu2＋══Fe2＋＋Cu(答案合理即可)
难溶于水和稀硫酸的杂质
对三个方案进行评价，你认为最好的是哪个方案？[提示]　方案③。方案①：产生污染性气体，且消耗硫酸较多。方案②：消耗能量较多，且步骤复杂。方案③：不产生污染性气体，原料利用率高，节约能源。因而方案③更经济合理。
微考点1　铜及其化合物的性质和应用(1)(2022·黑龙江牡丹江第一高级中学期末)(双选)为了探究铁、铜及其化合物的性质，某同学设计并进行了下列实验。下列说法错误的是(　　)
(2)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__________________________。
Cu＋H2O2＋H2SO4══CuSO4＋2H2O
2Fe3＋＋Cu══2Fe2＋＋Cu2＋
酸性条件下抑制Fe3＋水解
[解析]　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Cu＋H2O2＋H2SO4══CuSO4＋2H2O。②FeCl3与Cu反应生成FeCl2与CuCl2，离子方程式为2Fe3＋＋Cu══2Fe2＋＋Cu2＋。配制FeCl3溶液时，为了抑制Fe3＋的水解，将FeCl3固体先溶于浓盐酸，再加水稀释至所需浓度。
〔对点集训1〕　(1)(2020·全国3，7)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]　字画保存需要控制适宜的温度和湿度，温度、湿度过高或过低，均对字画的保存造成危害，A项正确；Cu(OH)2、CuCO3中Cu、H、C元素都处于最高价，无还原性，不易被O2氧化，B项正确；Cu(OH)2、CuCO3都可与酸性物质反应，C项错误；由于Cu(OH)2中铜的质量分数高于CuCO3中铜的质量分数，故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)下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系判断都正确的是(　　)
[解析]　稀盐酸可以与Cu2(OH)2CO3反应，而且稀盐酸不能与Cu反应，所以可用稀盐酸除铜器表面的铜绿[Cu2(OH)2CO3]，Ⅰ、Ⅱ有因果关系，A正确；铜表面不能形成致密的氧化膜，铜与浓硫酸在一定温度下能发生反应，所以不能用铜制容器盛装浓硫酸，B错误；硫酸铜与氨水反应生成Cu(OH)2，Cu(OH)2受热分解生成黑色CuO，在加热条件下，铜与氧气反应生成黑色CuO，Ⅰ、Ⅱ均正确，但没有因果关系，C错误；蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末，有新物质生成，属于化学变化，CuSO4可用作消毒剂，但与前者没有因果关系，D错误。
铜及其化合物的颜色、状态及溶解性
提醒：反应CuSO4＋H2S══CuS↓＋H2SO4可说明CuS难溶于非氧化性强酸。
微考点2　铜及其化合物的制备(1)(2022·山东滨州高三检测)CuSO4是一种重要的化工原料，其有关制备途径及性质如图所示。下列说法不正确的是(　　)A．途径①所用混酸中H2SO4与HNO3物质的量之比最好为3∶2B．相对于途径①、③，途径②更好地体现了绿色化学思想C．CuSO4在1 100 ℃所得Cu2O，投入足量热稀硝酸中，若溶液变为蓝色，同时有紫红色固体出现，说明样品全部生成Cu2OD．Y可以是葡萄糖
(2)(双选)某科学兴趣小组查阅资料得知，反应温度不同，氢气还原氧化铜的产物就不同，可能是Cu或Cu2O，Cu和Cu2O均为不溶于水的红色固体，但Cu2O能与稀硫酸发生反应：Cu2O＋H2SO4══CuSO4＋Cu＋H2O。为探究反应后的红色固体的成分，他们提出了以下假设：假设一：红色固体只有Cu假设二：红色固体只有Cu2O假设三：红色固体中有Cu和Cu2O
下列判断正确的是(　　)A．取少量红色固体，加入足量的稀硫酸，若溶液无明显现象，则假设一成立B．少量红色固体与足量稀硫酸反应，若溶液呈蓝色且仍有红色固体，则只有假设三成立C．若将7.2 g红色固体通入足量的H2还原，最后得到固体6.4 g，则假设二成立D．实验室可用向稍过量的CuSO4溶液中加入NaOH溶液后再加入葡萄糖后加热，来制取Cu2O
[解析]　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价铁，应用酸性高锰酸钾溶液，C项错误；炉渣中含有氧化铁和氧化亚铁，可以冶炼铁；二氧化硫可以用作制硫酸的原料，D项正确。
1．合金的两个特点：熔点较低，硬度较大。2．金属的制法(1)电解法(K、Ca、Na、Mg、Al等活泼金属)。(2)热还原法(Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等较活泼金属)。(3)热分解法(Hg、Ag等不活泼金属)。
5．必记的与铝有关的两个化学方程式(1)2Al＋2NaOH＋2H2O══2NaAlO2＋3H2↑(2)Al2O3＋2NaOH══2NaAlO2＋H2O6．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。