?第3講　金屬材料　開發(fā)利用金屬礦物
復(fù)習(xí)目標(biāo)
1．掌握鋁及其重要化合物的性質(zhì)、用途和制備方法。
2.了解合金的定義及特點，了解金屬材料的分類。
3.掌握銅及其化合物的性質(zhì)及用途。
4.掌握金屬冶煉的常用方法。
考點一　鋁及其重要化合物

1．鋁
(1)鋁的物理性質(zhì)
銀白色、具有金屬光澤的固體，熔、沸點高，密度小。質(zhì)地柔軟，具有良好的延展性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性。鋁是地殼中含量最多的金屬元素。
(2)鋁的化學(xué)性質(zhì)：鋁是第三周期ⅢA族元素，容易失電子，是活潑的金屬元素。
①與非金屬單質(zhì)反應(yīng)
與O2：4Al＋3O22Al2O3(常溫下在空氣中形成氧化膜)；
與Cl2：2Al＋3Cl22AlCl3。
②與稀鹽酸、稀硫酸反應(yīng)，離子方程式為2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑。
③與強氧化性酸(濃硫酸、濃硝酸、稀硝酸)反應(yīng)：
a．常溫下，在濃H2SO4、濃HNO3中發(fā)生鈍化。
b．與稀硝酸反應(yīng)：Al＋4HNO3(稀)===Al(NO3)3＋NO↑＋2H2O。
④與NaOH等強堿溶液反應(yīng)：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。
⑤與某些氧化物反應(yīng)：8Al＋3Fe3O44Al2O3＋9Fe。
(3)工業(yè)制法：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。
2．氧化鋁
(1)物理性質(zhì)及用途：俗名礬土，白色粉末狀晶體，不溶于水，熔點很高，常用作耐火材料，也是冶煉鋁的原料。
(2)化學(xué)性質(zhì)(兩性)：
與鹽酸、NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式分別為Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O、Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O。
3．氫氧化鋁
(1)物理性質(zhì)
白色膠狀固體，不溶于水，有較強的吸附性。
(2)化學(xué)性質(zhì)

②兩性：與鹽酸、NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式分別為Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O、Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O。
③受熱分解：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。
(3)制備
向可溶性鋁鹽中加入氨水：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。
(4)用途
①作胃酸中和劑。
②Al(OH)3膠體具有凈水作用。
4．偏鋁酸鈉的性質(zhì)
(1)與稀鹽酸等反應(yīng)：AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓(酸適量)、AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O(酸過量)。
(2)水解反應(yīng)：NaAlO2＋2H2OAl(OH)3＋NaOH。
(3)與碳酸氫鈉溶液反應(yīng)：AlO＋HCO＋H2O===Al(OH)3↓＋。
(4)與CO2反應(yīng)[可用于Al(OH)3的制備]：
2AlO＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO(CO2不足)、AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋(CO2過量)。
5．可溶性鋁鹽的性質(zhì)
(1)與強堿反應(yīng)：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓(堿適量)、Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O(堿過量)。
(2)水解反應(yīng)
①單水解：Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋。
②泡沫滅火器的滅火原理：Al3＋＋3HCO===Al(OH)3↓＋3CO2↑。
③與碳酸鈉溶液混合：2Al3＋＋3CO＋3H2O===2Al(OH)3↓＋3CO2↑。
④與偏鋁酸鈉溶液混合[可用于Al(OH)3的制備]：Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓。
6．明礬[KAl(SO4)2·12H2O]
(1)復(fù)鹽：由兩種不同的金屬離子(或其中一種為銨根離子)和一種酸根離子組成的化合物，叫做復(fù)鹽。復(fù)鹽溶于水時，電離出的離子，跟組成它的簡單鹽電離出的離子相同。
(2)凈水原理
KAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋2SO(電離)、Al3＋＋3H2OAl(OH)3(膠體)＋3H＋。
生成的Al(OH)3膠粒的吸附能力很強，能吸附水中的懸浮物質(zhì)，并聚集成沉淀，使水澄清，但不能殺菌、消毒。
　請指出下列各說法的錯因
(1)能用鋁槽車儲運濃硫酸和濃硝酸，是因為鋁的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不與濃硫酸、濃硝酸反應(yīng)。
錯因：常溫下，鋁與濃硫酸、濃硝酸發(fā)生鈍化，不是不反應(yīng)。
(2)1 mol Al與足量的鹽酸或NaOH 溶液反應(yīng)，所消耗的HCl和NaOH物質(zhì)的量不同，故轉(zhuǎn)移電子數(shù)不同。
錯因：1_mol_Al與足量的鹽酸或NaOH溶液反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子數(shù)均為3NA。
(3)Al2O3的熔點高，可作耐高溫材料，實驗室可用氧化鋁坩堝熔化NaOH、Na2CO3固體等。
錯因：Al2O3能與NaOH、Na2CO3等反應(yīng)。
(4)實驗室通常用可溶性鋁鹽溶液和NaOH溶液反應(yīng)制備Al(OH)3。
錯因：Al(OH)3能溶于NaOH溶液，實驗室通常用可溶性鋁鹽溶液和氨水反應(yīng)制備Al(OH)3。
(5)明礬可作凈水劑，起到殺菌消毒的作用。
錯因：明礬不能殺菌消毒。
(6)AlO、HCO在水溶液中因發(fā)生雙水解反應(yīng)而不能大量共存。
錯因：AlO與HCO在水溶液中因發(fā)生反應(yīng)AlO＋HCO＋H2O===Al(OH)3↓＋CO而不能大量共存，不是因為雙水解。

一、鋁與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)
1．該反應(yīng)的實質(zhì)是：2Al＋6H2O===2Al(OH)3＋3H2↑、Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O，故反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目應(yīng)表示為：
===2NaAlO2＋3H2↑＋4H2O。
2．鋁既能與酸(如醋酸、鹽酸、稀硫酸等)反應(yīng)，又能與強堿反應(yīng)，均能生成H2，表現(xiàn)出兩性物質(zhì)的性質(zhì)，因此能與Al反應(yīng)放出H2的溶液可能顯酸性也可能顯堿性。
二、氧化鋁、氫氧化鋁兩性的重要應(yīng)用
1．檢驗與鑒別
(1)用過量NaOH溶液檢驗Al3＋的存在。
(2)用過量NaOH溶液鑒別AlCl3溶液和MgCl2溶液。
(3)用互滴法鑒別AlCl3溶液與NaOH溶液或NaAlO2溶液與鹽酸。
2．分離與除雜
除雜時，具體操作如下(括號內(nèi)為雜質(zhì))：
(1)Mg(Al)：加足量NaOH溶液，過濾。
(2)Fe2O3(Al2O3)：加足量NaOH溶液，過濾。
(3)Mg(OH)2[Al(OH)3]：加足量NaOH溶液，過濾。
(4)Mg2＋(Al3＋)：加過量NaOH溶液，過濾，再加相應(yīng)酸充分溶解。
3．實驗室制備Al(OH)3不選用NaOH溶液，其原因是Al(OH)3呈兩性，但它只溶于酸或強堿，而不溶于弱堿(氨水)，則使用氨水容易控制產(chǎn)物。

角度一　鋁的性質(zhì)
1．鋁是一種低毒金屬元素，它并非人體需要的微量元素，不會導(dǎo)致急性中毒，但食品中鋁的含量超過國家標(biāo)準(zhǔn)就會對人體造成危害。下列關(guān)于鋁的說法正確的是(　　)
A．鋁在空氣中不易被腐蝕是因為其性質(zhì)不活潑
B．鋁既能溶于酸溶液，又能溶于強堿溶液
C．在鋁與NaOH溶液的反應(yīng)中，氧化劑是NaOH和H2O
D．鋁不能與氯氣、硫發(fā)生反應(yīng)
答案　B
2．等體積、等物質(zhì)的量濃度的硫酸、氫氧化鈉溶液分別放在甲、乙兩燒杯中，各加等質(zhì)量的鋁，生成氫氣的體積之比為5∶6，則下列關(guān)于甲、乙兩燒杯中的反應(yīng)情況描述不正確的是(　　)
A．甲、乙中參加反應(yīng)的Al的物質(zhì)的量之比為5∶6
B．甲、乙中參加反應(yīng)的硫酸和氫氧化鈉的質(zhì)量之比為49∶16
C．甲、乙中反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為5∶6
D．甲中酸過量，乙中堿過量
答案　D
鋁與酸、堿反應(yīng)的定量關(guān)系
(1)無論是與酸還是與堿反應(yīng)，Al與H2的關(guān)系都是2Al～3H2。
(2)等質(zhì)量的鋁分別與足量的鹽酸、氫氧化鈉溶液反應(yīng)：
①產(chǎn)生H2的物質(zhì)的量相等。
②消耗H＋、OH－的物質(zhì)的量之比為n(H＋)∶n(OH－)＝3∶1。
(3)足量的鋁分別與等物質(zhì)的量的HCl和NaOH反應(yīng)：
①消耗Al的物質(zhì)的量之比為1∶3。
②生成H2的物質(zhì)的量之比為1∶3。
角度二　鋁及其化合物的相互轉(zhuǎn)化
3．現(xiàn)有100 mL 3 mol/L的NaOH溶液和100 mL 1 mol/L氯化鋁溶液，①將NaOH溶液分多次加到AlCl3溶液中；②將AlCl3溶液分多次加到NaOH溶液中。比較兩種操作的結(jié)果是(　　)
A．現(xiàn)象相同，沉淀質(zhì)量也相等
B．現(xiàn)象相同，沉淀質(zhì)量不等
C．現(xiàn)象不同，沉淀質(zhì)量相等
D．現(xiàn)象不同，沉淀質(zhì)量不等
答案　C
解析　100 mL 3 mol/L的NaOH溶液中n(NaOH)＝0.3 mol，100 mL 1 mol/L的AlCl3溶液中n(AlCl3)＝0.1 mol。①將NaOH溶液分多次加到AlCl3溶液中，只發(fā)生反應(yīng)：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，且0.1 mol AlCl3最后全部轉(zhuǎn)化成0.1 mol Al(OH)3，現(xiàn)象為立即有白色沉淀生成；②將AlCl3溶液分多次加到NaOH溶液中，先發(fā)生反應(yīng)Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O，0.3 mol NaOH恰好反應(yīng)完則消耗0.075 mol Al3＋，余0.025 mol Al3＋，后發(fā)生反應(yīng)Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓，生成0.1 mol Al(OH)3，觀察到的現(xiàn)象為先沒有沉淀后出現(xiàn)沉淀。所以二者現(xiàn)象不同，最終均生成0.1 mol Al(OH)3沉淀，沉淀質(zhì)量相等。
4．現(xiàn)有Al、Cl2、Al2O3、HCl(aq)、Al(OH)3、NaOH(aq)六種物質(zhì)，它們之間有如圖所示轉(zhuǎn)化關(guān)系，圖中每條線兩端的物質(zhì)之間都可以發(fā)生反應(yīng)，下列推斷中不合理的是(　　)
A．N一定是HCl(aq)
B．X可能為Al或Cl2
C．Y一定為NaOH(aq)
D．Q、Z中的一種必定為Al2O3
答案　B
解析　在Al、Cl2、Al2O3、HCl(aq)、Al(OH)3、NaOH(aq)六種物質(zhì)中，只有NaOH(aq)能與Al、Cl2、Al2O3、HCl(aq)、Al(OH)3五種物質(zhì)反應(yīng)，對照圖示轉(zhuǎn)化關(guān)系，可知Y為NaOH(aq)。只有HCl(aq)能與除Cl2以外的Al、Al2O3、Al(OH)3、NaOH(aq)四種物質(zhì)反應(yīng)，對照圖示轉(zhuǎn)化關(guān)系可知N為HCl(aq)，X為Cl2。Al2O3、Al(OH)3、Al都既能與HCl(aq)反應(yīng)，又能與NaOH(aq)反應(yīng)，且只有Al能與Cl2反應(yīng)，則M為Al，Q、Z分別為Al2O3、Al(OH)3中的一種，故B項不合理。
“鋁三角”——Al3＋、Al(OH)3、AlO之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系

考點二　銅　金屬材料

一、銅及其化合物
1．銅
(1)物理性質(zhì)：紫紅色固體，具有良好的延展性、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性。
(2)化學(xué)性質(zhì)

①在潮濕的空氣里銅表面逐漸形成一層綠色的銅銹，化學(xué)方程式：2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3。
②銅絲在硫蒸氣中反應(yīng)：2Cu＋SCu2S。
③銅與氯化鐵溶液：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋。
2．氧化銅和氧化亞銅
(1)氧化銅是黑色固體，與鹽酸反應(yīng)的離子方程式為CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O。
(2)氧化亞銅是磚紅色固體，與鹽酸反應(yīng)Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O。
(3)轉(zhuǎn)化關(guān)系：4CuO2Cu2O＋O2↑。
3．氫氧化銅
藍(lán)色固體，受熱發(fā)生分解，可表示為Cu(OH)2CuO＋H2O，新制的Cu(OH)2與含醛基的有機物共熱可生成磚紅色Cu2O。
4．堿式碳酸銅和硫酸銅
(1)堿式碳酸銅是銅綠、孔雀石的主要成分。

(2)CuSO4·5H2O俗稱膽礬、藍(lán)礬。無水CuSO4為白色固體遇水變藍(lán)色，可用于檢驗水的存在。
二、金屬材料
1．合金

2．常見的金屬材料
(1)金屬材料分類

(2)幾種常見的合金




　請指出下列各說法的錯因
(1)銅銹是銅被空氣中的氧氣緩慢氧化生成的氧化物。
錯因：銅銹主要成分為Cu2(OH)2CO3，不是銅的氧化物。
(2)除去Cu粉中的CuO可加稀硝酸溶解。
錯因：Cu也能與稀硝酸反應(yīng)。
(3)合金的熔點一般高于成分金屬。
錯因：合金的熔點一般低于成分金屬。
(4)合金材料中不可能含有非金屬元素。
錯因：碳素鋼就含有碳元素。
(5)鐵是人類在生產(chǎn)、生活中最早使用的金屬材料。
錯因：銅是人類使用最早的金屬材料。

1．銅及其化合物的性質(zhì)
(1)Cu與稀硫酸不反應(yīng)，但在加熱條件下，將氧氣通入銅粉和稀硫酸的混合物中可發(fā)生反應(yīng)2Cu＋O2＋2H2SO42CuSO4＋2H2O。
(2)Cu＋的性質(zhì)及檢驗
①＋1的銅有較強的還原性，易被氧化劑氧化為＋2價。
②＋1價的銅在酸性條件下能發(fā)生歧化反應(yīng)生成Cu和Cu2＋，利用這一原理可區(qū)別Cu和Cu2O。
(3)無水CuSO4作為檢驗水的試劑，一般不作為水蒸氣的吸收試劑用于除雜或干燥。
2．理解合金的組成及性質(zhì)應(yīng)注意的問題
(1)并非所有的金屬都能形成合金，兩種金屬形成合金，其前提是兩種金屬在同一溫度范圍內(nèi)都能熔化，若一種金屬的熔點大于另一金屬的沸點，則二者不能形成合金。
(2)物理性質(zhì)：合金與其成分金屬的物理性質(zhì)不同。
(3)化學(xué)性質(zhì)：合金中的各成分金屬在形成合金時，并未改變物質(zhì)結(jié)構(gòu)，所以合金中各物質(zhì)保持其原有的化學(xué)性質(zhì)。

角度一　銅及其化合物
1．某研究小組通過實驗探究Cu及其化合物的性質(zhì)，操作正確且能達到實驗?zāi)康牡氖?　　)
A．將銅絲插入濃硫酸中并加熱，反應(yīng)后再加入水，觀察硫酸銅溶液的顏色
B．常溫下將銅絲伸入盛滿氯氣的集氣瓶中，觀察CuCl2的生成
C．將表面有銅綠[Cu2(OH)2CO3]的銅器放入鹽酸中浸泡，除去銅綠
D．將CuCl2溶液在蒸發(fā)皿中加熱蒸干，得到無水CuCl2固體
答案　C
2．下列關(guān)于銅的化合物的說法正確的是(　　)
A．加熱條件下將銅絲伸入硫蒸氣的硬質(zhì)試管中，可以觀察到黑色的CuS固體生成
B．藍(lán)色硫酸銅晶體受熱轉(zhuǎn)化為白色硫酸銅粉末是化學(xué)變化
C．用稀鹽酸除去銅銹的離子方程式為CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O
D．電解精煉銅時，粗銅作陰極，精銅作陽極
答案　B
解析　加熱條件下銅與硫蒸氣反應(yīng)的生成物是黑色Cu2S，A錯誤；銅銹的成分是Cu2(OH)2CO3，反應(yīng)的離子方程式為Cu2(OH)2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O，C錯誤；電解精煉銅時，粗銅作陽極，精銅作陰極，D錯誤。
銅及其重要化合物之間的轉(zhuǎn)化

角度二　金屬材料
3．我國制造C919大型飛機采用了大量新材料鋁鋰合金。下列關(guān)于鋁鋰合金的說法不正確的是(　　)
A．鋁鋰合金是鋁與鋰形成的混合物
B．鋁鋰合金的硬度比鋰大
C．鋁鋰合金的熔、沸點比鋁低
D．鋁鋰合金耐酸堿腐蝕
答案　D
4．合金是建造航空母艦的主體材料。航母升降機可由鋁合金制造，艦體材料為合金鋼，螺旋槳主要用銅合金制造。下列說法中不正確的是(　　)
A．鋁合金、合金鋼和銅合金都具有硬度大、耐腐蝕等性質(zhì)
B．Al-Mg合金焊接前可用NaOH溶液處理Al2O3膜
C．航母用鋼由低硅生鐵冶煉而成，在煉鐵過程中為降低硅含量需加入CaCO3
D．Cu-Al合金用稀硫酸或NaOH溶液處理，該合金均能完全溶解
答案　D
考點三　金屬礦物的開發(fā)和利用

1．金屬在自然界中存在的形態(tài)
除了金、鉑等極少數(shù)金屬外，絕大多數(shù)金屬以化合物的形式存在于自然界中。在這些金屬化合物中，金屬元素都顯正化合價。
2．金屬冶煉的實質(zhì)
利用氧化還原反應(yīng)將金屬從金屬化合物中還原出來：Mn＋＋ne－===M。
3．金屬的冶煉方法
(1)熱分解法
Hg：2HgO2Hg＋O2↑
Ag：2Ag2O4Ag＋O2↑
(2)熱還原法常用H2、CO、焦炭、活潑金屬作還原劑
①氫氣還原法。例如H2還原WO3：3H2＋WO3W＋3H2O。
②焦炭還原法。例如C還原CuO：C＋2CuO2Cu＋CO2↑。
③活潑金屬還原法。例如Al還原Fe3O4：
8Al＋3Fe3O44Al2O3＋9Fe。
④一氧化碳還原法。例如CO還原Fe2O3：
3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2。
(3)電解法
Na：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑；
Mg：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑；
Al：2Al2O3(熔融) 4Al＋3O2↑。
(4)其他方法
濕法煉銅：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。
火法煉銅：Cu2S＋O22Cu＋SO2。
　請指出下列各說法的錯因
(1)金屬元素的單質(zhì)只有還原性，其離子只有氧化性。
錯因：金屬離子未必只有氧化性，如Fe2＋有還原性。
(2)工業(yè)上電解熔融的AlCl3制取Al。
錯因：AlCl3是共價化合物，熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電，故不能采用該方法制取Al。
(3)工業(yè)上金屬Mg、Cu、Ag都是用熱還原法制得的。
錯因：在工業(yè)上用電解法冶煉Mg，用熱還原法冶煉Cu，用熱分解法冶煉Ag。
(4)鋁熱反應(yīng)可用于冶煉Fe、Mg、Cr等金屬。
錯因：Mg的活動性比Al強，應(yīng)用電解法冶煉。
(5)高爐煉鐵的還原劑是碳單質(zhì)。
錯因：高爐煉鐵的原理：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2，還原劑是CO。

一、金屬的冶煉
1．金屬冶煉的一般步驟

2．金屬的冶煉與金屬活動性的關(guān)系

3．工業(yè)上不能用電解熔融AlCl3的方法制取金屬Al，是因為AlCl3是共價化合物，熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電。
二、鋁熱反應(yīng)
1．鋁熱反應(yīng)的實驗
實驗裝置

實驗現(xiàn)象
①鎂帶劇烈燃燒，放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的白光，氧化鐵與鋁粉在較高溫度下發(fā)生劇烈的反應(yīng)；②紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中
實驗原理
利用鋁的還原性，在高溫下，將難熔金屬從其氧化物中置換出來
實驗結(jié)論
高溫下，鋁與氧化鐵發(fā)生反應(yīng)，放出大量的熱，化學(xué)方程式為Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3
原理應(yīng)用
①制取熔點較高、活動性弱于Al的金屬，如鐵、鉻、錳、鎢等；②金屬焊接，如野外焊接鋼軌等
2.注意事項
(1)保證紙漏斗重疊時四周均為四層，且內(nèi)層紙漏斗一定要用水潤濕，以防止高溫物質(zhì)從四周濺出，同時損壞紙漏斗。
(2)蒸發(fā)皿中的細(xì)沙要適量，既要防止蒸發(fā)皿炸裂，又要防止熔融的液體濺出傷人。
(3)實驗裝置不要距人群太近，應(yīng)遠(yuǎn)離易燃物。

角度一　金屬冶煉的原理與方法
1．下列說法不正確的是(　　)
A．工業(yè)上通過電解熔融氯化鈉制備金屬鈉和氯氣
B．金屬冶煉的本質(zhì)是金屬陽離子得到電子變成金屬原子
C．工業(yè)上電解熔融狀態(tài)的Al2O3制備Al涉及氧化還原反應(yīng)
D．MgCl2(aq)Mg(OH)2MgOMg
答案　D
2．諾貝爾化學(xué)獎獲得者施羅克等人發(fā)現(xiàn)金屬鉬的卡賓化合物可以作為非常有效的烯烴復(fù)分解催化劑。工業(yè)上冶煉金屬鉬的化學(xué)原理為：
①2MoS2＋7O22MoO3＋4SO2；②MoO3＋2NH3·H2O===(NH4)2MoO4＋H2O；③(NH4)2MoO4＋2HCl===H2MoO4↓＋2NH4Cl；④H2MoO4MoO3＋H2O；⑤用還原劑將MoO3還原成金屬鉬。則下列說法正確的是(　　)
A．煅燒MoS2的尾氣可以直接排入空氣中
B．MoO3既是金屬氧化物，也是堿性氧化物
C．H2MoO4是一種強酸
D．利用H2、CO和Al還原等質(zhì)量的MoO3，所消耗的還原劑的物質(zhì)的量之比為3∶3∶2
答案　D
解析　SO2是大氣污染物，不能直接排入空氣中，A錯誤；由反應(yīng)④知MoO3是H2MoO4的酸酐，B錯誤；由反應(yīng)③和復(fù)分解反應(yīng)制酸的原理知H2MoO4是弱酸，C錯誤；由22O，OO2， 2O3，還原等質(zhì)量的MoO3即失去電子數(shù)相等，故利用H2、CO和Al還原等質(zhì)量的MoO3，所消耗的還原劑的物質(zhì)的量之比為3∶3∶2，D正確。
角度二　鋁熱反應(yīng)
3．利用如圖所示裝置做鋁熱反應(yīng)實驗，下列說法不正確的是(　　)
A．該反應(yīng)的化學(xué)方程式是2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3
B．該反應(yīng)會產(chǎn)生高溫，發(fā)出強光
C．根據(jù)鋁熱反應(yīng)的原理，可以冶煉鉻、錳等金屬
D．若反應(yīng)中轉(zhuǎn)移3 mol電子，消耗氧化劑的物質(zhì)的量是1 mol
答案　D
4．鐵砂的主要成分是微粒狀的磁性氧化鐵、石英、石灰石的混合物。我?；瘜W(xué)小組從鐵砂中分離出磁性氧化鐵，并進行鋁熱反應(yīng)實驗。

(1)取磁性氧化鐵按圖示裝置進行鋁熱反應(yīng)，引發(fā)鋁熱反應(yīng)的實驗操作是________________，取少量生成的“鐵塊”溶于鹽酸，向其中滴加KSCN溶液，發(fā)現(xiàn)溶液變血紅色。出現(xiàn)此結(jié)果的原因，除了可能混有沒有反應(yīng)完的磁性氧化鐵外，還有一個原因是______________________________________________________。請設(shè)計一個簡單的實驗方案，證明上述所得“鐵塊”中含有金屬鋁。該實驗所用的試劑是________，反應(yīng)的離子方程式是____________________________________。
(2)此鋁熱反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________，每摩爾單質(zhì)鋁參與反應(yīng)，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為________。
(3)除磁性氧化鐵可做鋁熱反應(yīng)實驗外，下列哪些試劑也可以________。
A．Na2O2 B．CuO
C．MgO D．Cr2O3
答案　(1)點燃鎂帶　可能是生成的紅熱的鐵在掉落到蒸發(fā)皿的過程中表面被空氣中的氧氣氧化成了Fe3O4　NaOH溶液　2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
(2)3Fe3O4＋8Al9Fe＋4Al2O3　3NA
(3)BD
微專題　金屬化合物的熱重分析

1．分析方法
金屬化合物的熱重分析研究對象一般為各種金屬含氧酸鹽、金屬氫氧化物、金屬氧化物的熱分解過程，一般為先失水、再分解、后氧化。
如CoC2O4·2H2O在空氣中加熱時，受熱分解過程分為三個階段：
第一階段，失去結(jié)晶水生成鹽：CoC2O4·2H2O→CoC2O4。
第二階段，鹽受熱分解生成氧化物：CoC2O4→CoO。
第三階段，低價態(tài)氧化物與空氣中的氧氣反應(yīng)生成高價態(tài)氧化物：CoO→Co2O3(或Co3O4)。
注意：①每個階段有可能還分為不同步驟，如第一階段中可能分步失去不同的結(jié)晶水，而不是一步失去所有的結(jié)晶水。
②如果是變價金屬元素，則在空氣中加熱產(chǎn)物可能為多種價態(tài)的金屬氧化物。
2．基本方法和思路
(1)設(shè)晶體(金屬化合物)為1 mol，其質(zhì)量為m。
(2)失重一般是先失水，再失非金屬氧化物。
(3)計算每步固體剩余的質(zhì)量m(余)，則固體殘留率＝×100%。
(4)晶體中金屬質(zhì)量不會減少，仍在m(余)中。
(5)失重最后一般為金屬氧化物，由質(zhì)量守恒得m(氧元素)，由n(金屬)∶n(氧元素)，即可求出失重后物質(zhì)的化學(xué)式。

1．稱取45.7 mg Zn3(PO4)2·4H2O進行熱重分析，化合物質(zhì)量隨溫度的變化關(guān)系如圖所示，為獲得Zn3(PO4)2·2H2O和Zn3(PO4)2·H2O的混合產(chǎn)品，烘干時的溫度范圍為(　　)

A．90～145 ℃ B．145～200 ℃
C．200～273 ℃ D．＞273 ℃
答案　B
2．銅有兩種常見的氧化物CuO和Cu2O。某學(xué)習(xí)小組取0.98 g(用精密天平測量)Cu(OH)2固體，將其加熱有銅的氧化物生成，其質(zhì)量隨溫度變化的曲線如圖1所示。另外，某同學(xué)繪制了三條表示金屬氧化物與其所含金屬元素質(zhì)量的關(guān)系曲線，如圖2所示。則下列分析正確的是(　　)

A．圖1中產(chǎn)物a、b的化學(xué)式分別為Cu2O和CuO
B．圖1整個過程中共生成0.26 g H2O
C．圖2三條曲線中，表示CuO和其中所含Cu元素質(zhì)量的關(guān)系曲線是曲線A
D．圖2中繪制錯誤的曲線共2條
答案　D
解析　0.98 g Cu(OH)2的物質(zhì)的量為0.01 mol，若全部生成CuO，則質(zhì)量為0.01 mol×80 g·mol－1＝0.80 g，所以a點是CuO；若全部生成Cu2O，則質(zhì)量為0.005 mol×144 g·mol－1＝0.72 g，所以b點是Cu2O，A錯誤；從開始到a點時，發(fā)生的反應(yīng)為Cu(OH)2CuO＋H2O，a點到b點發(fā)生的反應(yīng)為4CuO2Cu2O＋O2↑，結(jié)合圖1可知，整個過程中共生成0.18 g H2O，B錯誤；CuO和其所含銅元素的質(zhì)量關(guān)系(以CuO的質(zhì)量為10 g計算)為10 g CuO中含8 g銅元素，觀察圖2知，曲線B符合，而曲線A上的任何一點都表示金屬氧化物的質(zhì)量小于其所含金屬元素的質(zhì)量，這是錯誤的，曲線C不符合Cu2O和其所含的銅元素的質(zhì)量關(guān)系，C錯誤，D正確。
3．在加熱固體NH4Al(SO4)2·12H2O時，固體質(zhì)量隨溫度的變化曲線如圖所示：已知a點物質(zhì)為NH4Al(SO4)2，b點物質(zhì)為Al2(SO4)3，下列判斷正確的是(　　)

A．0～T ℃的過程變化是物理變化
B．a(chǎn)→b反應(yīng)中生成物只有Al2(SO4)3和NH3兩種
C．c點物質(zhì)是工業(yè)上冶煉鋁的原料
D．Al2(SO4)3能夠凈水，可用離子方程式表示為Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
答案　C
解析　因為a點物質(zhì)為NH4Al(SO4)2，則0～T ℃的過程變化是失去結(jié)晶水生成NH4Al(SO4)2，是化學(xué)變化，A錯誤；a→b發(fā)生的反應(yīng)為硫酸鋁銨分解生成Al2(SO4)3、NH3、H2O和SO3，B錯誤；b點物質(zhì)為硫酸鋁，繼續(xù)加熱分解則在c點生成氧化鋁，所以c點物質(zhì)是工業(yè)上冶煉鋁的原料，C正確；硫酸鋁能夠凈水，其原理是鋁離子水解生成氫氧化鋁膠體，氫氧化鋁膠粒具有吸附性，可以吸附水中懸浮的雜質(zhì)，正確的離子方程式為Al3＋＋3H2OAl(OH)3(膠體)＋3H＋，D錯誤。
4．MnCO3在空氣中加熱易轉(zhuǎn)化為不同價態(tài)的錳的氧化物，其固體殘留率(縱坐標(biāo))隨溫度的變化如圖所示。

(1)300 ℃時，剩余固體中n(Mn)∶n(O)為________。
(2)圖中點D對應(yīng)固體的成分為________________(填化學(xué)式)。
答案　(1)1∶2　(2)Mn3O4和MnO
解析　設(shè)MnCO3的物質(zhì)的量為1 mol，即質(zhì)量為115 g。
(1)A點剩余固體質(zhì)量為115 g×75.65%≈87 g，減少的質(zhì)量為115 g－87 g＝28 g，可知MnCO3失去的物質(zhì)組成為“CO”，故剩余固體的成分為MnO2，則n(Mn)∶n(O)為1∶2。
(2)C點剩余固體質(zhì)量為115 g×61.74%≈71 g，據(jù)錳元素守恒知m(Mn)＝55 g，則m(O)＝71 g－55 g＝16 g，則n(Mn)∶n(O)＝1∶1，故剩余固體的成分為MnO，同理，B點剩余固體質(zhì)量為115 g×66.38%≈76 g，因m(Mn)＝55 g，則m(O)＝76 g－55 g＝21 g，則n(Mn)∶n(O)＝∶≈3∶4，故剩余固體的成分為Mn3O4，因D點介于B、C之間，故D點對應(yīng)固體的成分為Mn3O4與MnO的混合物。
核心素養(yǎng)　證據(jù)推理與模型認(rèn)知——可溶性鋁鹽溶液(偏鋁酸鹽溶液)與堿(酸)反應(yīng)的有關(guān)計算及圖像
[素養(yǎng)要求]　運用數(shù)形結(jié)合思想分析Al3＋與堿、AlO與酸反應(yīng)圖像特點，理解反應(yīng)的本質(zhì)與數(shù)量關(guān)系，建立認(rèn)知模型，培養(yǎng)“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的核心素養(yǎng)。

1．Al3＋與堿、AlO與酸反應(yīng)的圖像
操作
現(xiàn)象
圖像
反應(yīng)原理
可溶性鋁鹽溶液中逐滴滴加NaOH溶液至過量
立即產(chǎn)生白色沉淀→漸多→最多→漸少→消失

Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓；Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
可溶性鋁鹽溶液中逐滴滴加氨水至過量　　　
立即產(chǎn)生白色沉淀→漸多→最多→不消失　　

Al3＋＋3NH3·H2O=== Al(OH)3↓＋3NH
偏鋁酸鹽溶液中逐滴滴加鹽酸至過量
立即產(chǎn)生白色沉淀→漸多→最多→漸少→消失

AlO＋H＋＋H2O=== Al(OH)3↓；Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
偏鋁酸鹽溶液中緩慢通入CO2至過量　　　
立即產(chǎn)生白色沉淀→漸多→最多→不消失

2AlO＋CO2＋3H2O===CO＋2Al(OH)3↓；CO＋CO2＋H2O===2HCO
NaOH溶液中逐滴滴加可溶性鋁鹽溶液至過量
開始無明顯現(xiàn)象→沉淀漸多→最多→不消失

Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O；Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓
鹽酸中逐滴滴加偏鋁酸鹽溶液至過量
開始無明顯現(xiàn)象→沉淀漸多→最多→不消失

AlO＋4H＋=== Al3＋＋2H2O；Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓
2．可溶性鋁鹽與強堿反應(yīng)的計算規(guī)律
(1)求產(chǎn)物Al(OH)3的量
①當(dāng)n(OH－)≤3n(Al3＋)時，n[Al(OH)3]＝n(OH－)。
②當(dāng)3n(Al3＋)

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