1.了解鎂、鋁、銅單質(zhì)及其重要化合物的性質(zhì)、用途和制備方法。2.了解常見金屬的活動(dòng)性順序。3.了解合金的概念及金屬材料的重要應(yīng)用。
考點(diǎn)一　鎂、鋁及其重要化合物
考點(diǎn)三　金屬材料與金屬礦物的開發(fā)利用
微專題6　有關(guān)鎂、鋁及其化合物的化工流程題
一、鎂、鋁單質(zhì)的性質(zhì)1.鎂、鋁的結(jié)構(gòu)和存在鎂、鋁分別位于元素周期表的第____周期____族和_____族，原子結(jié)構(gòu)示意圖為________和________，它們都是活潑的金屬，在自然界中全部以_______的形式存在。____是地殼中含量最多的金屬元素。
2.鎂、鋁單質(zhì)物理性質(zhì)比較(1)相同點(diǎn)：均為_____色有金屬光澤的固體，有良好的_____性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性等，密度、硬度均較____。(2)不同點(diǎn)：鋁的熔點(diǎn)比鎂____，硬度比鎂____。
3.對(duì)比掌握鎂、鋁的化學(xué)性質(zhì)
2Al＋6H＋===2Al3＋＋
Mg＋2H＋===Mg2＋＋
4.鎂、鋁的冶煉Mg：_________________________；Al：_____________________________。
二、鎂、鋁的重要化合物1.MgO與Al2O3的比較
MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O
Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
2.Mg(OH)2與Al(OH)3的比較
Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
===Mg(OH)2↓
Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋
2NH3·H2O===Mg(OH)2↓＋
3.明礬(1)化學(xué)式為________________，它是_____晶體，_____于水。(2)明礬凈水的原理電離方程式為____________________________，其中Al3＋發(fā)生水解反應(yīng)，產(chǎn)生_____________，能吸附水中_______形成沉淀，使水澄清。
KAl(SO4)2·12H2O
Al(OH)3(膠體)
三、可溶性鋁鹽與NaOH溶液反應(yīng)的圖像與計(jì)算1.圖像
Al3＋＋3OH－===
Al(OH)3＋OH－===
2.可溶性鋁鹽與強(qiáng)堿反應(yīng)的計(jì)算規(guī)律(1)求產(chǎn)物Al(OH)3的量①當(dāng)n(OH－)≤3n(Al3＋)時(shí)，n[Al(OH)3]＝ n(OH－)；②當(dāng)3n(Al3＋)＜n(OH－)＜4n(Al3＋)時(shí)，n[Al(OH)3]＝4n(Al3＋)－n(OH－)；③當(dāng)n(OH－)≥4n(Al3＋)時(shí)，n[Al(OH)3]＝0，無沉淀。
(2)求反應(yīng)物堿的量①若堿不足(Al3＋未完全沉淀)：n(OH－)＝3n[Al(OH)3]；②若堿使生成的Al(OH)3部分溶解：n(OH－)＝4n(Al3＋)－n[Al(OH)3]。
(1)MgO與Al粉的混合物也可稱為鋁熱劑(　　)錯(cuò)因：___________________________________________________________________。(2)工業(yè)上制造鎂粉時(shí)，可將鎂蒸氣在N2中冷卻(　　)錯(cuò)因：__________________________________________。(3)Al2O3的熔點(diǎn)高，可作耐高溫材料，實(shí)驗(yàn)室可用氧化鋁坩堝熔化NaOH、Na2CO3固體等(　　)錯(cuò)因：_______________________________________________。
鋁熱反應(yīng)仍是金屬間的置換反應(yīng)，Mg更活潑，MgO與Al不能發(fā)生鋁熱反應(yīng)
Mg與N2反應(yīng)生成Mg3N2，故Mg不能在N2中冷卻
Al2O3能與堿反應(yīng)，所以不能用鋁坩堝熔化NaOH固體
(4)明礬可作凈水劑，起到殺菌消毒的作用(　　)錯(cuò)因：___________________________。
明礬能凈水，但不能殺菌消毒
錯(cuò)因：_________________________________________________。
1.中學(xué)化學(xué)學(xué)習(xí)階段接觸到許多既能與酸反應(yīng)又能與堿反應(yīng)的物質(zhì)，除了Al及其重要化合物外，你還知道哪些？
答案?、偃跛岬匿@鹽，如：(NH4)2CO3、CH3COONH4、(NH4)2S等；②弱酸的酸式鹽，如：NaHCO3、KHS、NaHSO3等；③氨基酸。
2.將相同質(zhì)量的鎂條分別在①氧氣、②氮?dú)?、③二氧化碳中完全燃燒，燃燒后所得固體產(chǎn)物的質(zhì)量由大到小的順序是___________(填序號(hào))。
3.寫出鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式，分析反應(yīng)的本質(zhì)，指出該反應(yīng)的氧化劑和還原劑，并用雙線橋法標(biāo)出該反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移的方向與數(shù)目。
答案　2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑鋁先與強(qiáng)堿溶液中的水反應(yīng)生成H2和Al(OH)3，Al(OH)3可溶于NaOH生成NaAlO2和H2O，反應(yīng)中Al為還原劑，水為氧化劑。
題組一　鎂、鋁單質(zhì)的性質(zhì)及應(yīng)用1.下列關(guān)于金屬鎂、鋁的說法中正確的是A.鋁在地殼中的儲(chǔ)量非常豐富，在古代常用來制造兵器B.大量鎂條燃燒引起的火災(zāi)不能用干冰滅火器滅火C.鎂鋁合金既可完全溶于過量鹽酸又可完全溶于過量NaOH溶液D.依據(jù)鋁熱反應(yīng)原理，能發(fā)生反應(yīng)2Al＋3MgO 3Mg＋Al2O3
解析　雖然鋁在地殼中的儲(chǔ)量非常豐富，但都是以化合態(tài)的形式存在，古代沒有冶煉金屬鋁的技術(shù)，A錯(cuò)誤；Mg不能溶于NaOH溶液，C錯(cuò)誤；Mg的金屬性比Al強(qiáng)，故Al與MgO不能發(fā)生鋁熱反應(yīng)，D錯(cuò)誤。
2.下列關(guān)于鋁單質(zhì)的敘述中正確的是A.不能用鋁制的器皿來盛放酸梅湯或堿水是因?yàn)殇X會(huì)和酸或堿反應(yīng)B.鋁制品在空氣中有很強(qiáng)的抗腐蝕性是因?yàn)殇X的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定C.鋁和NaOH溶液反應(yīng)：Al＋2OH－=== ＋2H2↑D.用坩堝鉗夾住一小塊用砂紙仔細(xì)打磨過的鋁箔在酒精燈上加熱，熔化 后的液態(tài)鋁會(huì)滴落下來，是因?yàn)榻饘黉X的熔點(diǎn)較低
解析　A項(xiàng)，無論是鋁還是其氧化物都能與酸或堿反應(yīng)，正確；B項(xiàng)，鋁表面形成致密的氧化膜，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，電荷、原子均不守恒，正確的離子方程式為2Al＋2OH－＋2H2O === ＋3H2↑，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，打磨后的鋁箔在酒精燈上灼燒表面生成Al2O3，高熔點(diǎn)的Al2O3兜住了熔融的液態(tài)鋁，不會(huì)滴落，錯(cuò)誤。
3.鋁是中學(xué)化學(xué)學(xué)習(xí)階段的唯一一種既能與酸(非氧化性酸)反應(yīng)又能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)放出H2的金屬，就鋁的這一特殊性質(zhì)回答下列問題：(1)等質(zhì)量的兩份鋁分別與足量的鹽酸、氫氧化鈉溶液反應(yīng)，所得H2的體積之比是_____。
解析　根據(jù)化學(xué)方程式：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，得Al與H2的關(guān)系式均為2Al～3H2，故只要參加反應(yīng)的Al的量相等，所得H2的量必相等。
(2)足量的兩份鋁分別投入到等體積、等物質(zhì)的量濃度的鹽酸和氫氧化鈉溶液中，產(chǎn)生H2的體積之比是______。
解析　因?yàn)樵诜磻?yīng)中Al過量，產(chǎn)生的H2由HCl和NaOH的量決定。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)中的關(guān)系式：6HCl～3H2、2NaOH～3H2，故當(dāng)HCl、NaOH物質(zhì)的量相等時(shí)，二者產(chǎn)生H2的體積比為1∶3。
(3)足量的兩份鋁分別投入到等體積、一定物質(zhì)的量濃度的HCl、NaOH溶液中，二者產(chǎn)生的H2相等，則HCl和NaOH的物質(zhì)的量濃度之比是______。
解析　因?yàn)殇X足量且產(chǎn)生H2的量相等，根據(jù)關(guān)系式n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1，又因?yàn)閮扇芤后w積相等，故物質(zhì)的量濃度c(HCl)∶c(NaOH)＝n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1。
(4)甲、乙兩燒杯中各盛有100 mL 3 ml·L－1的鹽酸和NaOH溶液，向兩燒杯中分別加入等質(zhì)量的鋁粉，反應(yīng)結(jié)束后，測(cè)得生成的氣體體積比為V(甲)∶V(乙)＝1∶2，則加入鋁粉的質(zhì)量為_____(填字母)。A.5.4 g 　　　　B.3.6 g 　　　　C.2.7 g 　　　　D.1.8 g
解析　其反應(yīng)原理分別為2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑?？梢姰?dāng)參加反應(yīng)的HCl和NaOH的物質(zhì)的量一樣多時(shí)，產(chǎn)生H2的體積比是1∶3，而題設(shè)條件體積比為1∶2，說明此題投入的鋁粉對(duì)鹽酸來說是過量的，而對(duì)于NaOH來說是不足的。
2Al＋6HCl ===　2AlCl3?。?H2↑ 6 ml 3 ml 3 ml·L－1×0.1 L 0.15 ml
則Al與NaOH反應(yīng)生成的H2為0.15 ml×2＝0.3 ml。
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑2×27 g　　　　　　　　　　　　3 ml5.4 g　　　　　　　　　　　 　 0.3 ml
即投入的鋁粉為5.4 g。
鋁與酸或堿反應(yīng)生成H2的量的關(guān)系2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑(1)等質(zhì)量的鋁與足量的鹽酸、氫氧化鈉溶液分別反應(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。(2)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。
(3)一定量的鋁分別與一定量的鹽酸、氫氧化鈉溶液反應(yīng)：
①鋁與鹽酸反應(yīng)時(shí)，鋁過量而HCl不足。 ②鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)時(shí)，鋁不足而NaOH過量。
題組二　氧化鋁、氫氧化鋁的特性及應(yīng)用4.下列除去雜質(zhì)的方法不正確的是A.鎂粉中混有少量鋁粉：加入過量燒堿溶液充分反應(yīng)，過濾、洗滌、干燥B.用過量氨水除去Fe3＋溶液中的少量Al3＋C.Al(OH)3中混有少量Mg(OH)2：加入足量燒堿溶液，充分反應(yīng)，過濾， 向?yàn)V液中通入過量CO2后過濾D.MgO中混有少量Al2O3：加入足量燒堿溶液，充分反應(yīng)，過濾、洗滌、 干燥得到MgO
解析　Al(OH)3不溶于氨水，故向含少量Al3＋的Fe3＋溶液中加入過量氨水時(shí)，F(xiàn)e3＋、Al3＋均轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀，達(dá)不到除雜的目的。
5.下列說法正確的是A.向NaAlO2溶液中滴加NaHCO3溶液，有沉淀和氣體生成B.制備Al(OH)3懸濁液：向1 ml·L－1 AlCl3溶液中加過量的6 ml·L－1 NaOH溶液C.AlCl3溶液中加入過量稀氨水：Al3＋＋4NH3·H2O=== ＋2H2OD.將AlCl3加入Ba(HCO3)2溶液中同時(shí)有氣體和沉淀產(chǎn)生
Al(OH)3是兩性氫氧化物，可以和過量氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉，故不能制備氫氧化鋁懸濁液，B錯(cuò)誤；Al(OH)3不溶于過量稀氨水，C錯(cuò)誤；Al3＋與 發(fā)生相互促進(jìn)的水解反應(yīng)，生成Al(OH)3沉淀和CO2氣體，故D正確。
6.工業(yè)上以鋁土礦(主要成分是氧化鋁，含氧化鐵雜質(zhì))為原料冶煉鋁的工藝流程如圖：
下列敘述正確的是A.反應(yīng)①中試劑X是 氫氧化鈉溶液B.試劑Y是HCl，它與 反應(yīng)生成氫氧化鋁C.圖中所示轉(zhuǎn)化反應(yīng)中包含2個(gè)氧化還原反應(yīng)D.將X與Y試劑進(jìn)行對(duì)換，最終可以達(dá)到相同結(jié)果
D項(xiàng)，試劑X為氫氧化鈉，濾渣C為氧化鐵，濾液A為偏鋁酸鈉和氫氧化鈉混合溶液，通入過量二氧化碳?xì)怏w，發(fā)生反應(yīng)：NaAlO2＋CO2＋2H2O ===Al(OH)3↓＋NaHCO3，不能對(duì)換，錯(cuò)誤。
含鋁雜質(zhì)的提純方法歸類利用Al、Al2O3、Al(OH)3可溶于強(qiáng)堿的特性，可除去許多物質(zhì)中的含鋁雜質(zhì)，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＋)：加過量NaOH溶液，過濾，再加酸充分溶解。
題組三　涉及Al(OH)3圖像的分析與計(jì)算7.(2020·寶雞高三檢測(cè))室溫下，在0.2 ml·L－1 Al2(SO4)3溶液中，逐滴加入1.0 ml·L－1 NaOH溶液，實(shí)驗(yàn)測(cè)得溶液pH隨NaOH溶液體積變化曲線如圖，下列有關(guān)說法正確的是
A.a點(diǎn)時(shí)，溶液呈酸性的原因是Al3＋水解，離子 方程式為Al3＋＋3OH－ Al(OH)3B.a～b段，溶液pH增大，Al3＋濃度不變C.b～c段，加入的OH－主要用于生成Al(OH)3沉淀D.d點(diǎn)時(shí)，Al(OH)3沉淀開始溶解
解析　A項(xiàng)，Al2(SO4)3為強(qiáng)酸弱堿鹽，Al3＋水解使溶液顯酸性，離子方程式應(yīng)為Al3＋＋3H2O Al(OH)3＋3H＋，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，a～b段，加入NaOH消耗H＋，使Al3＋＋3H2O Al(OH)3＋3H＋反應(yīng)正向進(jìn)行，Al3＋的濃度減小，錯(cuò)誤；
C項(xiàng)，b～c段，pH變化不明顯，說明OH－主要用于生成Al(OH)3沉淀，正確。
8.[H＋、Al3＋、 、Al(OH)3競(jìng)爭(zhēng)OH－能力順序]向HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl溶液中(假設(shè)各1 ml)，逐滴加入NaOH溶液，沉淀的物質(zhì)的量隨NaOH溶液體積變化的圖像如圖。(假設(shè)Mg2＋、Al3＋結(jié)合OH－能力相同)
分析圖像的變化情況，回答下列問題：(1)H＋、Al3＋、Al(OH)3、 四種微粒與OH－反應(yīng)的先后順序依次為_________________________。
(2)依次寫出各階段的離子方程式：①OA：____________________________。②AB：_______________________________________________________________。③BC：____________________________。④CD：____________________________。
H＋＋OH－===H2O
Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，
Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
1.單質(zhì)銅(1)物理性質(zhì)：_____色固體，具有良好的延展性、_____性和_____性。(2)化學(xué)性質(zhì)
寫出圖中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式：①化學(xué)方程式：__________________________________(_____固體)。②化學(xué)方程式：_________________。
2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3
③與氧化性酸a.與濃硫酸共熱的化學(xué)方程式：_________________________________________；b.與稀硝酸反應(yīng)的離子方程式：___________________________________________；c.與濃硝酸反應(yīng)的離子方程式：_________________________________________。④與FeCl3溶液反應(yīng)的離子方程式：__________________________。
＋2NO2↑＋2H2O
Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋
CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O
Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O
3.氫氧化銅(1)物理性質(zhì)：_____色____溶于水的固體。(2)化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用
反應(yīng)①的化學(xué)方程式：_______________________。反應(yīng)②的化學(xué)方程式：____________________________。
Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O
4.銅鹽(1)Cu2(OH)2CO3名稱為___________，是銅綠、孔雀石的主要成分。
(2)CuSO4·5H2O俗稱___________。
Cu2(OH)2CO3＋4H+===2Cu2+＋CO2↑＋3H2O
(3)銅鹽溶液有毒，主要是因?yàn)镃u2＋作為一種重金屬離子能與蛋白質(zhì)作用，使蛋白質(zhì)變性失去生理活性，因此可將膽礬、熟石灰、水配成波爾多液，用來殺滅植物的病毒。
(1)CuO是黑色固體，與水反應(yīng)生成Cu(OH)2(　　)錯(cuò)因：________________。(2)銅銹是銅被空氣中的氧氣緩慢氧化生成的氧化物(　　)錯(cuò)因：__________________________________________。(3)無水硫酸銅可用于檢驗(yàn)酒精中是否含有水(　　)錯(cuò)因：________________________________________________________。
銅銹主要成分為Cu2(OH)2CO3，不是銅的氧化物
(4)將銅片置于干燥的空氣中，不易被腐蝕(　　)錯(cuò)因：________________________________________________________。(5)CuSO4·5H2O失去結(jié)晶水屬于物理變化(　　)錯(cuò)因：_________________________________。
CuSO4·5H2O失去結(jié)晶水屬于化學(xué)變化
題組一　銅及其化合物的性質(zhì)和應(yīng)用1.(2019·西安調(diào)研)我國宋代沈括在《夢(mèng)溪筆談》中記載：“信州鉛山縣有苦泉，流以為澗。挹其水熬之，則成膽礬。熬膽礬鐵釜，久之亦化為銅。”下列對(duì)文中詞語的理解，正確的是A.“苦泉”中泉水屬于膠體B.“熬”表示加熱蒸餾C.“膽礬”化學(xué)式為CuSO4D.“化”表示置換轉(zhuǎn)化
解析　由題意可知，“苦泉”泉水中含有硫酸銅，屬于溶液，不屬于膠體，故A錯(cuò)誤；硫酸銅溶液蒸發(fā)得到硫酸銅晶體，從溶液中獲取晶體，屬于蒸發(fā)操作，故B錯(cuò)誤；膽礬是硫酸銅晶體，“膽礬”化學(xué)式為CuSO4·5H2O，故C錯(cuò)誤；熬膽礬鐵釜，久之亦化為銅，是發(fā)生了：Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4，硫酸銅與Fe置換反應(yīng)生成Cu，即“化”表示置換轉(zhuǎn)化，故D正確。
2.某研究小組通過實(shí)驗(yàn)探究Cu及其化合物的性質(zhì)，下列操作正確且能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖茿.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CuCl2溶液在蒸發(fā)皿中加熱蒸干，得到無水CuCl2固體D.將表面有銅綠[Cu2(OH)2CO3]的銅器放入鹽酸中浸泡，除去銅綠
解析　Cu與Cl2在常溫下不反應(yīng)，需要加熱才能發(fā)生反應(yīng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；CuCl2水解生成的HCl易揮發(fā)，加熱蒸干能促進(jìn)CuCl2的水解而得不到CuCl2固體，C項(xiàng)錯(cuò)誤。
題組二　銅及其化合物的制備3.(2020·衡陽調(diào)研)某煉鐵廢渣中含有大量CuS及少量鐵的化合物，工業(yè)上以該廢渣為原料生產(chǎn)CuCl2·2H2O晶體的工藝流程如下：
下列說法正確的是A.焙燒過程中每消耗1 ml CuS 則消耗3 ml O2B.焙燒后的廢氣能夠使酸性高錳酸鉀溶液褪色C.濾渣中主要含鐵的氧化物D.將獲得的CuCl2·2H2O晶體加熱可制得CuCl2固體
B項(xiàng)，廢氣中含有SO2，能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，正確；C項(xiàng)，調(diào)節(jié)pH至3～4時(shí)，F(xiàn)e3＋水解轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3而除去，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，將CuCl2·2H2O直接加熱脫水，Cu2＋水解，HCl揮發(fā)會(huì)產(chǎn)生Cu(OH)2，無法得到CuCl2，錯(cuò)誤。
4.(2019·西寧檢測(cè))工業(yè)上由黃銅礦(主要成分為CuFeS2)冶煉銅的主要流程如下：
(1)氣體A中的大氣污染物可選用下列試劑中的______(填字母)吸收。a.濃硫酸 b.稀硝酸c.NaOH溶液 d.氨水
解析　氣體A中的大氣污染物為SO2，可以用NaOH溶液或氨水吸收。
(2)由泡銅冶煉粗銅的化學(xué)方程式為__________________________。
解析　依據(jù)圖示，泡銅中的Cu2O與Al高溫下發(fā)生鋁熱反應(yīng)制得銅。
(3)以CuSO4溶液為電解質(zhì)溶液進(jìn)行粗銅(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等雜質(zhì))的電解精煉，下列說法正確的是_____(填字母)。a.電能全部轉(zhuǎn)化為化學(xué)能b.粗銅接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)c.溶液中Cu2＋向陽極移動(dòng)d.從陽極泥中可回收Ag、Pt、Au等金屬
解析　電解精煉銅過程中，電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的同時(shí)，部分電能也轉(zhuǎn)化為熱能，a錯(cuò)；電解精煉粗銅時(shí)，粗銅作陽極，與電源正極相連，發(fā)生氧化反應(yīng)，b對(duì)；電解過程中Cu2＋向陰極移動(dòng)，c錯(cuò)；粗銅中Ag、Pt、Au的放電能力比銅的弱，形成陽極泥，可以回收，d對(duì)。
(4)利用反應(yīng)2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制備CuSO4，若將該反應(yīng)設(shè)計(jì)為原電池，其正極電極反應(yīng)式為______________________。
4H＋＋O2＋4e－===2H2O
解析　根據(jù)總反應(yīng)，O2發(fā)生還原反應(yīng)，因此正極反應(yīng)式為O2＋4H＋＋4e－===2H2O。
銅的冶煉“兩方法”(1)濕法煉銅：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。(2)高溫?zé)掋~：工業(yè)上用高溫冶煉黃銅礦的方法獲得銅(粗銅)：
粗銅中銅的含量為99.5%～99.7%，主要含有Ag、Zn、Fe、Au等雜質(zhì)，粗銅通過電解精煉可得到純度達(dá)99.95%～99.98%的銅。電解精煉銅的原理是用粗銅作陽極，失電子變?yōu)镃u2＋，用純銅棒作陰極即可得精銅。
2.常見的金屬材料(1)金屬材料分類
3.金屬礦物的開發(fā)利用(1)金屬在自然界中的存在
(2)金屬冶煉的實(shí)質(zhì)金屬的冶煉過程就是把金屬從_____態(tài)還原為_____態(tài)的過程。即________________(寫反應(yīng)通式，用M表示金屬)。
例如下列金屬的冶煉(用化學(xué)方程式表示)
4.鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中的有關(guān)問題
(1)金屬元素的單質(zhì)只有還原性，其離子只有氧化性(　　)錯(cuò)因：_______________________________________。(2)合金材料中不可能含有非金屬元素(　　)錯(cuò)因：_________________________。(3)合金的硬度一般大于成分金屬，而熔點(diǎn)一般低于成分金屬(　　)錯(cuò)因：________________________________________________________。
金屬離子未必只有氧化性，如Fe2＋有還原性
(4)電解氯化鎂溶液制取金屬鎂(　　)錯(cuò)因：___________________________。(5)工業(yè)上電解熔融的AlCl3制取Al(　　)錯(cuò)因：_____________________________________________________________。
電解熔融的MgCl2制取金屬鎂
AlCl3是共價(jià)化合物，熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電，故不能采用該方法制
題組一　金屬材料、合金的性能及應(yīng)用1.C919大型飛機(jī)的制造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(diǎn)比鋁低D.鋁鋰合金耐酸堿腐蝕
解析　鋁鋰合金中的鋁既能與酸反應(yīng)，又能與堿反應(yīng)，鋰能與酸反應(yīng)，故鋁鋰合金不耐酸堿腐蝕。
2.(2020·石家莊質(zhì)檢)“擬晶”是一種具有凸多面體規(guī)則外形但不同于晶體的固態(tài)物質(zhì)。Al65Cu23Fe12是二十世紀(jì)發(fā)現(xiàn)的幾百種擬晶之一。具有合金的某些優(yōu)良物理性能。下列有關(guān)這種擬晶的說法正確的是A.無法確定Al65Cu23Fe12中三種金屬的化合價(jià)B.Al65Cu23Fe12的硬度小于金屬鐵C.Al65Cu23Fe12不可用作長期浸泡在海水中的材料D.1 ml Al65Cu23Fe12溶于過量的硝酸時(shí)共失去265 ml電子
解析　擬晶Al65Cu23Fe12是由三種金屬元素組成，由于金屬無負(fù)價(jià)，根據(jù)化合物代數(shù)和為0的原則，三種金屬的化合價(jià)均可視作0價(jià)，A錯(cuò)誤；擬晶具有合金的某些優(yōu)良物理性能，合金的硬度一般比各成分金屬大，B錯(cuò)誤；Al65Cu23Fe12與海水可以構(gòu)成原電池，會(huì)加速金屬的腐蝕，因此不可用作長期浸泡在海水中的材料，C正確；溶于過量的硝酸時(shí)，Al與Fe均變?yōu)椋?價(jià)，Cu變?yōu)椋?價(jià)，故1 ml Al65Cu23Fe12失電子的物質(zhì)的量＝65×3＋2×23＋12×3 ml＝277 ml，D錯(cuò)誤。
題組二　金屬冶煉、金屬礦物的開發(fā)利用3.(2020·山西省長子縣模擬)《天工開物》中記載：“若造熟鐵，則生鐵流出時(shí)，相連數(shù)尺內(nèi)，低下數(shù)寸，筑一方塘，短墻抵之。其鐵流入塘內(nèi)，數(shù)人執(zhí)持柳木棍排立墻上……眾人柳棍疾攪，即時(shí)炒成熟鐵?！币韵抡f法不正確的是A.金屬冶煉方法由金屬活動(dòng)性決定B.熟鐵比生鐵質(zhì)地更硬，延展性稍差C.炒鐵是為了降低鐵水中的碳含量D.該法與近代往生鐵水吹空氣煉鋼異曲同工
解析　活潑性不同的金屬，其冶煉方法不同，即金屬冶煉方法由金屬活動(dòng)性決定，故A正確；熟鐵比生鐵質(zhì)地更軟，且延展性好，故B錯(cuò)誤；炒鐵過程中降低了鐵水中的碳含量，從而將生鐵轉(zhuǎn)化成熟鐵，故C正確；該冶煉方法和近代往生鐵水吹空氣煉鋼，都是利用空氣中氧氣氧化C元素，其原理基本相同，故D正確。
4.不同的金屬在冶煉方法上也有所不同，下列說法正確的是A.釩、鉻、錳、鐵等難熔金屬通常采用鋁熱法煉制B.鋁及其合金是電氣、工業(yè)、家庭廣泛使用的材料，是因?yàn)殇X的冶煉方 法比較簡(jiǎn)單C.由于鈉、鎂、鋁等金屬化學(xué)性質(zhì)太活潑，人們通常采用電解熔融狀態(tài) 下的氯化物的方式來獲取它們的單質(zhì)D.煉鐵時(shí)加入的焦炭除了提供熱量外，還用來制造還原劑一氧化碳
解析　A項(xiàng)，鐵用CO還原法煉制，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，是因?yàn)锳l有良好的性能，才被廣泛使用，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，氯化鋁是共價(jià)化合物，熔融時(shí)不導(dǎo)電，工業(yè)上用電解氧化鋁的方法制取鋁，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，高爐煉鐵中焦炭的作用為與氧氣反應(yīng)產(chǎn)生熱量和制造還原劑一氧化碳，正確。
5.(2019·濰坊期中)以高硫鋁土礦(主要成分為Al2O3、Fe2O3、SiO2、少量FeS2)為原料，生產(chǎn)Fe3O4的部分工藝流程如下：
下列說法錯(cuò)誤的是A.用NaOH溶液吸收焙燒過程產(chǎn)生的SO2有利于保護(hù)環(huán)境和資源再利用B.從高硫鋁土礦中可制得Al、Fe的化合物C.向“過濾”得到的濾液中通入過量CO2，鋁元素存在的形式由 轉(zhuǎn) 化為Al3＋D.FeS2與Fe2O3混合后在無氧條件下焙燒的目的是生成Fe3O4和SO2
題組三　鋁熱反應(yīng)及應(yīng)用6.鋁熱反應(yīng)的本質(zhì)是利用鋁的還原性，將難熔金屬從其氧化物中置換出來，關(guān)于鋁熱反應(yīng)解答下列問題：(1)用鋁粉和Fe2O3做鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，需要的試劑還有_____(填字母)。A.KCl B.KClO3 C.MnO2 D.Mg
解析　做鋁熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要KClO3作助燃劑，且用鎂條引燃。
(2)用等物質(zhì)的量的MgO和Fe2O3組成的混合物在一定條件下與Al粉進(jìn)行鋁熱反應(yīng)。①引發(fā)鋁熱反應(yīng)的操作是________________________________。②產(chǎn)物中單質(zhì)是____(寫名稱)。
加少量KClO3，插上鎂條并將其點(diǎn)燃
解析　在混合物上加少量KClO3固體并插上Mg條，點(diǎn)燃Mg條后放出熱量，使KClO3固體分解放出O2，進(jìn)一步加劇Mg的燃燒，可在短時(shí)間內(nèi)使混合物溫度迅速升高，引發(fā)反應(yīng)。MgO不能與鋁發(fā)生鋁熱反應(yīng)，所以產(chǎn)物中單質(zhì)為Fe。
(3)取少量(1)中鋁熱反應(yīng)所得的固體混合物，將其溶于足量稀H2SO4，滴加KSCN溶液無明顯現(xiàn)象，______(填“能”或“不能”)說明固體混合物中無Fe2O3，理由是______________________________________________(用離子方程式說明)。
Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
解析　反應(yīng)后固體混合物中若有Fe2O3，因發(fā)生反應(yīng)：Fe2O3＋6H＋=== 2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，F(xiàn)e3＋轉(zhuǎn)化為Fe2＋，加KSCN溶液不會(huì)變紅。
解析　孔雀石、藍(lán)銅礦的主要成分均能與酸反應(yīng)，C錯(cuò)誤。
1.(2020·全國卷Ⅲ，7)宋代《千里江山圖》描繪了山清水秀的美麗景色，歷經(jīng)千年色彩依然，其中綠色來自孔雀石顏料[主要成分為Cu(OH)2·CuCO3]，青色來自藍(lán)銅礦顏料[主要成分為Cu(OH)2·2CuCO3]。下列說法錯(cuò)誤的是A.保存《千里江山圖》需控制溫度和濕度B.孔雀石、藍(lán)銅礦顏料不易被空氣氧化C.孔雀石、藍(lán)銅礦顏料耐酸耐堿D.Cu(OH)2·CuCO3中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于Cu(OH)2·2CuCO3
2.(2020·江蘇，3)下列有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)與用途具有對(duì)應(yīng)關(guān)系的是A.鋁的金屬活潑性強(qiáng)，可用于制作鋁金屬制品B.氧化鋁熔點(diǎn)高，可用作電解冶煉鋁的原料C.氫氧化鋁受熱分解，可用于中和過多的胃酸D.明礬溶于水并水解形成膠體，可用于凈水
解析　鋁的金屬活潑性強(qiáng)與可用于制作鋁金屬制品無對(duì)應(yīng)關(guān)系，A項(xiàng)錯(cuò)誤；氧化鋁熔點(diǎn)高，可用作耐高溫材料；鋁是活潑金屬，用電解法冶煉，選擇氧化鋁作原料，是因?yàn)檠趸X是離子化合物，B項(xiàng)錯(cuò)誤；氫氧化鋁具有弱堿性，可以中和過多的胃酸，C項(xiàng)錯(cuò)誤；明礬的化學(xué)式為KAl(SO4)2·12H2O，Al3＋發(fā)生水解生成Al(OH)3膠體，可以吸附水中懸浮的顆粒物，從而起到凈水的作用，D項(xiàng)正確。
3.(高考選項(xiàng)組合)下列說法或性質(zhì)對(duì)應(yīng)用途正確的是A.氫氧化鋁不可用于中和過多胃酸(2018·全國卷Ⅱ，7C改編)B.KAl(SO4)2·12H2O溶于水可形成Al(OH)3膠體(2018·江蘇，6B)C.Al2O3是兩性氧化物，可用作耐高溫材料(2018·江蘇，3C)D.給定條件轉(zhuǎn)化：
(2018·江蘇，9B)
已知Fe3＋在濃鹽酸中生成黃色配離子[FeCl4]－，該配離子在乙醚(Et2O，沸點(diǎn)34.6 ℃)中生成締合物Et2O·H＋·[FeCl4]－。下列說法錯(cuò)誤的是A.萃取振蕩時(shí)，分液漏斗下口應(yīng)傾斜向下B.分液時(shí)，應(yīng)先將下層液體由分液漏斗下口放出C.分液后水相為無色，說明已達(dá)到分離目的D.蒸餾時(shí)選用直形冷凝管
4.[2020·新高考全國卷Ⅰ(山東)，8]實(shí)驗(yàn)室分離Fe3＋和Al3＋的流程如下：
解析　萃取振蕩時(shí)，分液漏斗下口應(yīng)傾斜向上，A項(xiàng)錯(cuò)誤；分液時(shí)先將下層液體從下口放出，B項(xiàng)正確；水相為無色說明黃色配離子基本被萃取出來，C項(xiàng)正確；直形冷凝管有利于液體流出，D項(xiàng)正確。
5.[2016·海南，14(1)(2)(3)]KAl(SO4)2·12H2O(明礬)是一種復(fù)鹽，在造紙等方面應(yīng)用廣泛。實(shí)驗(yàn)室中，采用廢易拉罐(主要成分為Al，含有少量的Fe、Mg雜質(zhì))制備明礬的過程如下圖所示?；卮鹣铝袉栴}：
(1)為盡量少引入雜質(zhì)，試劑①應(yīng)選用____(填標(biāo)號(hào))。a.HCl溶液 b.H2SO4溶液c.氨水 d.NaOH溶液
(2)易拉罐溶解過程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________________。
2Al＋2NaOH＋2H2O===
2NaAlO2＋3H2↑
解析　選用NaOH溶液溶解易拉罐，主要發(fā)生的反應(yīng)為2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。
(3)沉淀B的化學(xué)式為_______；將少量明礬溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是______________________________。
Al3＋水解，使溶液中H＋濃度增大
1.(2020·全國卷Ⅱ，7)北宋沈括《夢(mèng)溪筆談》中記載：“信州鉛山有苦泉，流以為澗。挹其水熬之則成膽礬，烹膽礬則成銅。熬膽礬鐵釜，久之亦化為銅”。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是A.膽礬的化學(xué)式為CuSO4B.膽礬可作為濕法冶銅的原料C.“熬之則成膽礬”是濃縮結(jié)晶過程D.“熬膽礬鐵釜，久之亦化為銅”發(fā)生了置換反應(yīng)
解析　膽礬的化學(xué)式為CuSO4·5H2O，A錯(cuò)誤；濕法冶銅，即“膽銅法”，利用金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱，鐵與硫酸銅溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4，B正確；“熬之則成膽礬”就是加熱濃縮、溶質(zhì)結(jié)晶析出的過程，C正確；“熬膽礬鐵釡，久之亦化為銅”，即鐵置換出銅：Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4，反應(yīng)類型為置換反應(yīng)，D正確。
2.下列關(guān)于合金的說法不正確的是A.合金的熔點(diǎn)一般比它的成分金屬的熔點(diǎn)高B.合金的硬度一般比它的成分金屬大C.合金與各成分金屬相比，具有許多優(yōu)良的物理、化學(xué)或機(jī)械性能D.合金在工業(yè)上的用途比純金屬更廣
3.(2020·濟(jì)南質(zhì)檢)探究氫氧化鋁的兩性，最適宜的試劑是A.Al、NaOH溶液、稀鹽酸B.Al2O3、氨水、稀鹽酸C.Al2(SO4)3溶液、NaOH溶液、稀鹽酸D.AlCl3溶液、氨水、稀鹽酸
解析　可溶性的鋁鹽Al2(SO4)3溶液與少量NaOH溶液反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，繼續(xù)加過量的氫氧化鈉，氫氧化鋁沉淀會(huì)溶解，氫氧化鋁沉淀中加鹽酸也會(huì)溶解。
4.下列敘述正確的是A.依據(jù)鋁熱反應(yīng)原理，能發(fā)生反應(yīng)2Al＋3MgO 3Mg＋Al2O3B.存在于污水中的重金屬離子，常用加入明礬等電解質(zhì)的方法進(jìn)行處理C.鎂鋁合金既可完全溶于過量鹽酸又可完全溶于過量NaOH溶液D.氯化鋁溶液中加入過量氨水反應(yīng)實(shí)質(zhì)是：Al3＋＋3NH3·H2O=== Al(OH)3↓＋
解析　鋁熱反應(yīng)的原理：Al與活動(dòng)性比其差的金屬氧化物發(fā)生置換反應(yīng)，Mg的活動(dòng)性強(qiáng)于鋁，故Al與MgO不能反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；明礬凈水的原理是水解產(chǎn)物Al(OH)3膠體吸附水中的懸浮物，不能沉淀水中的重金屬離子，故B錯(cuò)誤；鎂鋁合金可溶于過量鹽酸，但Mg不與NaOH反應(yīng)，故不能完全溶于NaOH溶液，故C錯(cuò)誤；Al(OH)3不溶于氨水，只溶于強(qiáng)堿，故D正確。
5.(2019·九江質(zhì)檢)下列說法正確的是A.工業(yè)上通過電解氯化鈉溶液制備金屬鈉和氯氣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不涉及氧化還原反應(yīng)
解析　電解NaCl溶液生成NaOH、H2和Cl2，得不到單質(zhì)鈉，A錯(cuò)誤；電解熔融Al2O3發(fā)生的是氧化還原反應(yīng)，C錯(cuò)誤；工業(yè)上冶煉鎂是電解熔融MgCl2而不是MgO，D錯(cuò)誤。
6.(2020·石家莊二中模擬)銅在自然界多以化合態(tài)的形式存在于礦石中，常見的銅礦有：黃銅礦(CuFeS2)、斑銅礦(Cu5FeS4)、輝銅礦(Cu2S)、孔雀石[CuCO3·Cu(OH)2]。下列說法不正確的是A.可用稀鹽酸除去銅器表面的銅綠B.硫酸銅溶液可用作游泳池的消毒劑C.工業(yè)上常采用電解法制取粗銅D.在上述幾種含銅化合物中，銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高的是Cu2S
解析　CuSO4是重金屬鹽，能使蛋白質(zhì)變性，B項(xiàng)正確；工業(yè)上常用電解法精煉銅，C項(xiàng)不正確。
7.(2019·安徽江淮十校第二次聯(lián)考)實(shí)驗(yàn)探究Cu及其化合物的性質(zhì)，操作正確且能達(dá)到目的的是A.將銅粉和硫粉混合均勻并加熱以制取CuSB.向Cu與過量濃硫酸反應(yīng)后的試管中加水以觀察CuSO4溶液的顏色C.向CuSO4溶液中加入適量的NaOH，過濾洗滌并收集沉淀充分灼燒以制 取CuOD.在淀粉溶液中加入適量稀硫酸微熱水解，再加入少量新制Cu(OH)2懸 濁液并加熱，產(chǎn)生紅色沉淀
解析　硫的氧化性較弱，只能將銅氧化為＋1價(jià)，生成Cu2S，A項(xiàng)錯(cuò)誤；銅與過量濃硫酸反應(yīng)后稀釋，應(yīng)將反應(yīng)后的溶液緩慢加入水中，并不斷攪拌，B項(xiàng)錯(cuò)誤；CuSO4與NaOH溶液反應(yīng)生成Cu(OH)2沉淀，過濾、洗滌、灼燒后可得CuO，C項(xiàng)正確；淀粉水解后應(yīng)先加NaOH溶液至溶液呈堿性，然后加入新制Cu(OH)2懸濁液并加熱，才會(huì)產(chǎn)生紅色沉淀，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
8.已知MgO、MgCl2的熔點(diǎn)分別為2 800 ℃、604 ℃，將MgO、MgCl2加熱熔融后通電電解，都可得到金屬鎂。海水中含有MgCl2，工業(yè)上從海水中提取鎂正確的方法是
解析　工業(yè)上提取鎂除從理論上可行外還要考慮設(shè)備、原料、成本等問題。A項(xiàng)中使用NaOH成本高，且Mg(OH)2是一種不溶性堿，加熱熔融時(shí)會(huì)發(fā)生分解，因此不可行；B項(xiàng)中海水中加HCl得不到MgCl2；C項(xiàng)中電解MgO時(shí)，由于MgO的熔點(diǎn)很高，耗能大，經(jīng)濟(jì)效益差。
9.(2020·渭南模擬)CuSO4是一種重要的化工原料，其有關(guān)制備途徑如圖所示。下列說法正確的是
A.途徑①所用混酸中H2SO4與HNO3物質(zhì)的 量之比最好為2∶3B.利用途徑③制備16 g硫酸銅，消耗硫酸的 物質(zhì)的量為0.1 mlC.生成等量的硫酸銅，三個(gè)途徑中參加反應(yīng)的硫酸的物質(zhì)的量：①＝② ＝③D.與途徑①③相比，途徑②更好地體現(xiàn)了綠色化學(xué)思想
解析　Cu與混酸反應(yīng)，硝酸根離子由硝酸提供，氫離子由硝酸和硫酸提供，H2SO4與HNO3物質(zhì)的量之比最好為3∶2，故A錯(cuò)誤；途徑③制備16 g硫酸銅，這一過程中消耗硫酸的物質(zhì)的量為0.2 ml，故B錯(cuò)誤；
三個(gè)途徑中①②參加反應(yīng)的硫酸的物質(zhì)的量相等，而③生成SO2，消耗更多的硫酸，則①＝②Ga(OH)3
解析　鎵(Ga)與鋁同主族，均處于第ⅢA族，A項(xiàng)正確；Ga2O3與Al2O3的性質(zhì)相似，可與鹽酸反應(yīng)生成GaCl3，B項(xiàng)正確；Ga(OH)3屬于兩性氫氧化物，與Al(OH)3的性質(zhì)相似，能與NaOH溶液反應(yīng)生成NaGaO2，C項(xiàng)正確；在NaAlO2和NaGaO2的混合液中通入適量CO2，只有Al(OH)3沉淀，而沒有Ga(OH)3沉淀，根據(jù)強(qiáng)酸制弱酸的原理，Ga(OH)3的酸性強(qiáng)于碳酸，則酸性：Al(OH)3

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