第3章 第2节 金属材料-【创新教程】2025年高考化学总复习大一轮教师用书word（人教单选版）

第二节　金属材料 课程标准 核心素养(教师用书独具) 1.能说明常见金属元素及其化合物的应用(如金属冶炼等)对社会发展的价值、对环境的影响 2．了解常见金属的活动性顺序和常见金属的冶炼方法 3．了解铝、氧化铝、氢氧化铝的主要性质及其应用 1.宏观辨识与微观探析：认识金属材料的性能和应用，根据金属及其化合物的性质理解常见金属的冶炼原理 2．科学态度与社会责任：根据金属的冶炼原理及方法，认识开发利用金属矿物应具有可持续性，培养绿色环保意识 3．科学探究与创新意识：科学领悟铜、铝及其化合物的性质及探究方案并进行实验探究，得出其主要性质 考点一　铜及其重要化合物 一、铜的性质 1．物理性质：铜是　紫红　色金属，具有良好的　导电　性、　导热　性和延展性。 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化学方程式：　2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3　(　绿色　固体)。 ②化学方程式：　2Cu＋SCu2S　。 ③与氧化性酸 a．与浓硫酸共热：　Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O　， b．与稀硝酸反应的离子方程式：　3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O　， c．与浓硝酸反应的离子方程式：　Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O　。 二、铜的重要化合物的性质及应用 1．氧化铜和氧化亚铜 名称 氧化铜 氧化亚铜 颜色 黑色 砖红色 与酸反应(H＋) 　CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O　 　Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O　 与H2反应 CuO＋H2Cu＋H2O 　Cu2O＋H22Cu＋H2O　 转化关系 4CuO2Cu2O＋O2↑ 2.氢氧化铜——　蓝　色难溶物，是一种弱碱 3．铜盐 (1)Cu2(OH)2CO3 Cu2(OH)2CO3的俗名为　铜绿　，呈　绿　色，是铜锈的主要成分，受热易分解反应的化学方程式为 Cu2(OH)2CO32CuO＋H2O＋CO2↑。 (2)CuSO4 ①CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称　胆矾　。受热或遇浓硫酸，蓝色晶体变为白色粉末。 ②无水CuSO4遇水变　蓝　色(生成CuSO4·5H2O)，可作为　H2O　的检验试剂。 (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、水配成波尔多液，用来杀灭植物的病毒。 (1)Cu与稀H2SO4不反应，但在通入O2的条件下，Cu可在稀H2SO4中逐渐溶解：2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O。 (2)无水CuSO4只能作为检验水的试剂，不能作为水蒸气的吸收试剂而用于除杂。 1．易错辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)CuO是黑色固体，与水反应可生成Cu(OH)2( × ) (2)铜锈是铜被空气中的氧气缓慢氧化生成的氧化物( × ) (3)无水硫酸铜可用于检验酒精中是否含有水( √ ) (4)CuSO4·5H2O失去结晶水属于物理变化( × ) (5)用稀硝酸清除铜制品上的铜锈( × ) (6)铜与氯气、氧气、硫分别反应，得到的产物中铜的化合价均为＋2价( × ) (7)CuSO4溶液与过量浓氨水反应的离子方程式：Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2NH( × ) (8)将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，制得无水CuCl2固体( × ) 2．思考回答： (1)有一种红色粉末状物质，可能是Cu，也可能是Cu2O，请设计实验证明红色粉末是Cu还是Cu2O。 答案：向红色物质中加入稀硫酸，若溶液由无色变成蓝色，则该红色物质为Cu2O，反应的化学方程式为Cu2O＋H2SO4===CuSO4＋Cu＋H2O。 (2)某研究小组用废铜粉制取胆矾，设计了如下几个实验方案： ①CuCuSO4硫酸铜溶液 CuSO4·5H2O ②CuCuO 硫酸铜溶液 CuSO4·5H2O ③ 对三个方案进行评价，你认为最好的是哪个方案？为什么？ 答案：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。因此方案③更经济合理。 ◆[题组1]　铜及其化合物的性质及应用　 1．(2024·湛江市高三二模)部分含铜物质的分类与相应铜元素的化合价关系如图所示。下列说法正确的是(　　) A．a、d均易溶于水 B．b既有氧化性又有还原性 C．常温下，f与单质硫反应生成e D．向固体c中通入H2S生成e 解析：B　[a为CuO，b为Cu2O，c为Cu(OH)2，d为CuS，e为Cu2S，f为Cu。A项，a为CuO，d为CuS，二者均为难溶于水的黑色粉末，A错误；B项，b为Cu2O，Cu的化合价为＋1价，处于中间价态，既有氧化性又有还原性，B正确；C项，Cu在常温下不与S反应，需要加热才能反应，C错误；D项，向固体Cu(OH)2中通入H2S生成CuS，D错误。] 2．(双选)(2023·青岛十九中高三期中)某化学小组为测定一定质量的某铜铝混合物中铜的质量分数，设计了如下实验方案： 方案一：铜铝混合物测定生成气体的体积 方案二：铜铝混合物测定剩余固体的质量 下列有关判断中不正确的是(　　) A．溶液A和溶液B均可以是NaOH溶液或稀硝酸 B．若溶液B选用浓硝酸，测得铜的质量分数偏大 C．方案一可能产生氢气，方案二可能剩余铜 D．实验室中方案二更便于实施 解析：AB　[A.如果选用稀硝酸，稀硝酸与铜和铝都能反应，A错误；B.如果选用浓硝酸，铝在浓硝酸中会钝化，表面生成氧化铝，使铜的质量分数偏小，B错误；C.溶液A、B可以是盐酸、氢氧化钠，方案一可能产生氢气，方案二可能剩余铜，故C正确；D.测固体质量比测气体体积便于实施且误差更小，D正确。] ◆[题组2]　铜及其化合物的综合应用　 3．(2024·潍坊市高三期中)碱式碳酸铜是一种用途广泛的化工原料。实验室中以废铜屑为原料，制取碱式碳酸铜的流程如下。下列说法错误的是(　　) A．酸浸产生的气体可用NaOH溶液吸收 B．加热时，可选用水浴加热 C．可用盐酸和Ba(OH)2溶液检验滤液中是否有CO D．温度和pH是影响产品纯度的主要因素 解析：C　[废铜屑与浓硝酸反应，产生的气体为氮氧化物，可用NaOH溶液吸收；过滤除去难溶性滤渣，滤液中含硝酸铜和硝酸，加入碳酸钠溶液加热，加氢氧化钠溶液调节pH，经过一系列反应得到碱式碳酸铜。A.酸浸产生的气体为氮氧化物，可用 NaOH 溶液吸收，A正确；B.加热的温度为70 ℃，可选用水浴加热，B正确；C.若溶液中含碳酸氢根，与酸反应能产生气体，且气体能使氢氧化钡溶液产生沉淀，C错误；D.温度过高，pH过高，得到氢氧化铜沉淀，影响产品纯度，故温度和pH是影响产品纯度的主要因素，D正确。] 4．CuCl广泛应用于化工和印染等行业。某研究性学习小组拟热分解CuCl2·2H2O制备CuCl，并验证其他分解产物。 ①CuCl2·2H2OCuCl2CuCl＋Cl2 ②CuCl是一种白色难溶固体，潮湿CuCl在空气中缓慢被氧化 (1)配平潮湿CuCl在空气中被氧化反应的化学方程式： CuCl＋____O2＋________ ===3CuO·CuCl2·3H2O＋____HCl 该小组选用如图装置进行实验(夹持加热仪器略)。 (2)装置A用于制取HCl：NaCl＋H2SO4===NaHSO4＋HCl↑，浓硫酸在该反应中体现强酸性和________性； (3)按实验要求选择上图装置，连接顺序为：a________(按气流方向，用小写字母表示)； (4)根据完整的实验装置进行实验，实验步骤如下： ①连接装置，____________；②装入药品；③打开分液漏斗活塞；④控制温度加热硬质玻璃管一段时间；⑤停止通HCl，升温继续加热；步骤④通HCl的目的是 ________________________________________________________________________； (5)装置E中发生反应的离子方程式是____________________________________。 (6)装置B中试纸先变蓝后又褪色，经查资料获知过量的Cl2能将I2氧化。甲同学认为可将湿润的碘化钾淀粉试纸改成足量的碘化钾淀粉溶液以克服Cl2过量的问题，但小组分析后认为该方案存在一个明显安全问题： __________________________________________。 (7)反应结束后，CuCl产品中可能含有少量未分解的CuCl2，乙同学认为只用一种日常生活常见的液体即可检验。该实验方案为：取少量固体放入小试管中， ________________________________________________________________________。 解析：(1)潮湿CuCl在空气中被氧化，说明有水参加反应，结合氧化还原反应的得失电子守恒和原子守恒，此反应的化学方程式经配平后为4CuCl＋O2＋4H2O===3CuO·CuCl2·3H2O＋2HCl；(2)实验室通过利用浓硫酸的强酸性和难挥发性的性质，通过反应NaCl＋H2SO4===NaHSO4＋HCl↑来制取HCl；(3)由A装置制备的HCl通入C装置，经过D装置无水硫酸铜检验生成的水和B装置检验是否有氯气生成，最后用E装置进行尾气处理，减少环境污染，则装置的连接顺序为adegfcbh或aedgfcbh；(4)装置连接后，首先要检查装置气密性，再进行后续实验；因CuCl2在水溶液中易水解，可通入HCl抑制CuCl2水解；(5)装置E是用NaOH溶液吸收含有HCl和Cl2的尾气，发生反应的离子方程式是H＋＋OH－===H2O和Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O； (6)如果将湿润的淀粉­KI试纸改成足量的淀粉­KI溶液，因HCl易溶解于水，容易产生倒吸现象，存在安全隐患；(7)CuCl2能溶解于水，且其水溶液显蓝色，同时考虑到CuCl在潮湿环境中易氧化，则检验时需避免空气中氧气的干扰，具体操作是加少量水后用胶塞盖紧，迅速振荡，若溶液显蓝色则产品中含CuCl2，若不显蓝色则不含CuCl2。 答案：(1)4　1　4H2O　2 (2)难挥发 (3)degfcbh或edgfcbh (4)检查装置气密性　抑制CuCl2水解 (5)H＋＋OH－===H2O、Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O (6)HCl易溶于水，易发生倒吸 (7)加少量水后用胶塞盖紧，迅速振荡，若溶液显蓝色则产品中含CuCl2，若不显蓝色则不含CuCl2 5．工业上由黄铜矿(主要成分为CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下： (1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的______(填字母)吸收。 a．浓硫酸　　　 b．稀硝酸 c．NaOH溶液 d．氨水 (2)由泡铜冶炼粗铜反应的化学方程式为_____________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)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________(填字母)。 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．从阳极泥中可回收Ag、Pt、Au等金属 (4)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_____________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)气体A中的大气污染物为SO2，可以用NaOH溶液或氨水吸收。(2)依据图示，泡铜中的Cu2O与Al在高温下发生铝热反应制得铜。(3)电解精炼铜的过程中，电能转变为化学能的同时，部分电能也转化为热能，a错；电解精炼粗铜时，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的放电能力比铜的弱，形成阳极泥，可以回收，d对。(4)根据总反应，O2发生还原反应，因此正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 答案：(1)cd　(2)3Cu2O＋2AlAl2O3＋6Cu (3)bd　(4)4H＋＋O2＋4e－===2H2O 考点二　铝及其化合物的主要性质和应用 一、铝的原子结构、存在和物理性质 1．铝的原子结构和存在 铝位于元素周期表　第三周期ⅢA族　，原子结构示意图为　　。铝元素在地壳中含量丰富，仅次于　氧和硅　，自然界中的铝全部以　化合　态存在。 2．金属铝的物理性质 　银白　色金属，有良好的　延展性　、　导电性　和导热性等，密度较小，质地柔软。 二、铝的化学性质 写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式： ①　 ②　2Al＋3Cl22AlCl3　， ③ ④　2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑　， ⑤　2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe　(铝热反应)。 三、铝的重要化合物及应用 1．氧化铝 2．氢氧化铝 (1)物理性质：白色胶状不溶于水的固体，有较强的　吸附　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： ①　Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O　。 ②　Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－　。 ③　2Al(OH)3Al2O3＋3H2O　。 (3)制备 ①向铝盐中加入氨水，反应的离子方程式为　Al3＋＋3NH3·H2O ===Al(OH)3↓＋3NH　。 ②Na[Al(OH)4]溶液中通入足量CO2，反应的离子方程式为　[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO　。 ③Na[Al(OH)4]溶液与AlCl3溶液混合： 　3[Al(OH)4]－＋Al3＋===4Al(OH)3↓　。 3．一种重要的复盐——明矾 (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　KAl(SO4)2·12H2O　，它是无色晶体，可溶于水，水溶液pH　＜　(填“＜”“>”或“＝”)7。明矾可以净水，其净水的原理是Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋，Al(OH)3胶体吸附水中的杂质形成沉淀而净水。 4．利用铝土矿冶炼金属铝的工艺流程 由铝土矿(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)提取Al2O3，并冶炼金属铝的两大工艺流程： 1．易错辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)铝在自然界中有游离态和化合态两种形式。( × ) (2)MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂。( × ) (3)铝能在空气中稳定存在是因为其表面覆盖着一层氧化铝薄膜( √ ) (4)铝箔在空气中用酒精灯加热可以观察到铝熔化了但并不滴落( √ ) (5)常温下，铝与稀硝酸反应可以制取氢气( × ) (6)由于铝具有强还原性，所以常用铝来冶炼某些高熔点金属( √ ) (7)常温下，铝被浓硫酸钝化，所以可用浓硫酸除去铝表面的铜镀层( × ) (8)因为铝不和浓H2SO4反应，所以可用铝槽车运输浓H2SO4( × ) 2．思考回答： (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)Al既能溶于强酸，又能溶于强碱，有人说“Al既有金属性，又有非金属性”，你认为这种说法是否恰当？为什么？ (3)铝与氢氧化钠溶液反应时，反应机理是怎样的？请用双线桥法标出该反应电子转移的方向与数目。 答案：(1)铝箔在酒精灯上灼烧表面生成Al2O3，高熔点的Al2O3兜住了熔融的液态铝，不会滴落。 (2)不恰当。金属性是指元素原子的失电子能力，非金属性是指元素原子的得电子能力。铝无论是溶于强酸，还是强碱溶液，都是Al失去3e－，化合价升高(为＋3价)，均作还原剂，因而铝具有较强的金属性。 (3)铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3，Al(OH)3可溶于NaOH生成Na[Al(OH)4]，反应中Al为还原剂，水为氧化剂。 ◆[题组1]　铝的相关计算　 1．将15.6 g Na2O2和5.4 g Al同时放入一定量的水中，充分反应后得到200 mL 溶液，再向该溶液中缓慢通入标准状况下的HCl气体6.72 L，若反应过程中溶液的体积保持不变，则下列说法正确的是(　　) A．标准状况下，反应过程中得到7.84 L气体 B．最终得到的溶液中c(Na＋)＝c(Cl－)＋c(OH－) C．最终得到7.8 g的沉淀 D．最终得到的溶液中c(Na＋)＝1.5 mol·L－1 解析：C　[n(Na2O2)＝＝0.2 mol，n(Al)＝＝0.2 mol。投入水中，首先发生反应2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，生成的NaOH的物质的量为0.4 mol；再发生反应的化学方程式2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，由反应的化学方程式可知Al完全反应，生成Na[Al(OH)4]的物质的量为0.2 mol，剩余NaOH的物质的量为0.4 mol－0.2 mol＝0.2 mol。n(HCl)＝＝0.3 mol，通入HCl气体首先发生反应NaOH＋HCl===NaCl＋H2O，剩余HCl的物质的量为0.3 mol－0.2 mol＝0.1 mol，再发生反应Na[Al(OH)4]＋HCl===Al(OH)3↓＋NaCl＋H2O，Na[Al(OH)4]有剩余，HCl完全反应，生成的Al(OH)3的物质的量为0.1 mol，最终溶液中溶质为Na[Al(OH)4]、NaCl。过氧化钠与水反应生成的氧气为0.2 mol×＝0.1 mol，铝与氢氧化钠溶液反应生成的氢气为0.2 mol×＝0.3 mol，故反应中生成气体的体积为(0.1 mol＋0.3 mol)×22.4 L·mol－1＝8.96 L，A错误；反应后溶液的溶质成分是0.3 mol NaCl和0.1 mol Na[Al(OH)4]，B错误；最终生成Al(OH)3的物质的量为0.1 mol，质量为0.1 mol×78 g·mol－1＝7.8 g，C正确；根据原子守恒n(Na＋)＝2n(Na2O2)＝2×0.2 mol＝0.4 mol，最终得到的溶液中c(Na＋)＝＝2 mol·L－1，D错误。] 2．铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(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 mol·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　________　(填标号)。 A．5.4 g　 B．3.6 g C．2.7 g　 D．1.8 g 答案：(1)1∶1　(2)1∶3　(3)3∶1　(4)A 　铝与酸、碱反应的定量关系 (1)等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液分别反应： ①产生H2的物质的量相等。 ②消耗H＋、OH－的物质的量之比为n(H＋)∶n(OH－)＝3∶1。 (2)足量的铝分别与等物质的量的HCl和NaOH反应： ①消耗Al的物质的量之比为1∶3。 ②生成H2的物质的量之比为1∶3。 (3)一定量的铝分别与一定量的盐酸、氢氧化钠溶液反应： 若产生氢气的体积比为＜＜1，则必定为： ①铝与盐酸反应时，铝过量而HCl不足。 ②铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而NaOH过量。 ◆[题组2]　含铝化合物的性质和用途　 3．下列除去杂质的方法不正确的是(　　) A．镁粉中混有少量铝粉：加入过量烧碱溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥 B．用过量氨水除去Fe3＋溶液中的少量Al3＋ C．Al(OH)3中混有少量Mg(OH)2：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤，向滤液中通入过量CO2后过滤 D．MgO中混有少量Al2O3：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤、洗涤、干燥得到MgO 解析：B　[Al(OH)3不溶于氨水，故向含少量Al3＋的Fe3＋溶液中加入过量氨水时，Fe3＋、Al3＋均转化为氢氧化物沉淀，达不到除杂的目的。] 4．下列叙述正确的是(　　) ①含有大量[Al(OH)4]－的溶液中：NH、NO、H＋、Cl－可以大量共存 ②0.1 mol·L－1的AlCl3溶液中：Na＋、K＋、SO、HCO可以大量共存 ③向AlCl3溶液中加入过量的稀氨水，发生反应Al3＋＋4NH3·H2O===[Al(OH)4]－＋4NH ④加入铝粉能放出H2的溶液中：Ca2＋、Fe2＋、Cl－、NO一定能够大量共存 ⑤用NaOH溶液除去铝条表面的氧化膜：Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－ ⑥依据铝热反应原理，可以发生反应2Al＋3MgO3Mg＋Al2O3 ⑦向明矾溶液中加入过量Ba(OH)2溶液，发生反应2SO＋2Ba2＋＋Al3＋＋4OH－===2BaSO4↓＋[Al(OH)4]－ ⑧常温下，铝可溶于过量浓硝酸，也可溶于过量NaOH溶液 A．⑤⑦ B．①③⑤ C．②④⑥ D．⑦⑧ 解析：A　[[Al(OH)4]－和H＋反应生成Al(OH)3沉淀，不能大量存在，①错误；Al3＋与HCO发生水解相互促进反应，不能大量共存，②错误；Al(OH)3不溶于氨水，③错误；加入铝粉放出H2的溶液，可能呈酸性，也可能呈碱性，若呈酸性，H＋、NO将Fe2＋氧化，若呈碱性，Ca2＋、Fe2＋不能大量共存，④错误；金属性：Mg>Al，铝不能置换出Mg，⑥错误；常温下，铝在浓硝酸中钝化，⑧错误。] 考点三　合金与金属矿物的开发利用 一、合金 1．合金的概念及成分 (1)定义：合金是由两种或两种以上的　金属　(或金属与非金属)高温熔合而成的具有　金属　特性的物质。 [特别提醒]　合金是混合物，没有固定的熔、沸点。 (2)成分：一种金属为主，另一种或几种是金属或非金属。 [特别提醒]　合金中一定含金属元素，可能含非金属元素(如钢中含碳)。 2．性能：合金具有许多良好的物理、化学和机械性能。 (1)熔点：一般比其各成分金属的　低　； (2)硬度和强度：一般比其各成分金属的　大　。 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。 二、常见的金属材料 1．金属材料分类 2．几种常见的合金 (1) (2) (3) 三、镁的提取 1．镁的化学性质 化学性质 化学(或离子)方程式 与非金属反应(O2) 2Mg＋O22MgO 与酸(H＋)反应 　Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑　 与CO2反应 2Mg＋CO22MgO＋C [特别提醒]　镁着火时，不能用干粉灭火器灭火。 2．从海水中提取镁 (1)工艺流程 (2)基本步骤及主要反应 制石灰乳 CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋H2O===Ca(OH)2 沉淀 Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2＋Ca2＋ 酸化 Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O 蒸发浓缩、冷却结晶 析出MgCl2·6H2O 脱水 在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁① 电解 电解熔融氯化镁制得镁 [特别提醒]　①抑制Mg2＋的水解。 四、金属矿物的开发利用 1．金属冶炼的一般步骤 2．金属冶炼的方法(写出相应化学方程式) [微点拨]　“铝热法”是热还原法中的一种，以铝为还原剂，来冶炼熔点较高的金属，一般情况下，该金属的活动性比铝弱。 1．易错辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)合金是混合物，合金中的成分金属保持各自的化学性质( √ ) (2)合金材料中不可能含有非金属元素( × ) (3)地震灾区重建要使用大量钢材，钢材是合金( √ ) (4)工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al涉及氧化还原反应( √ ) (5)合金的硬度一般大于成分金属，而熔点一般低于成分金属( √ ) (6)工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气( × ) (7)钠、镁、铝等活泼金属的冶炼采用电解法( √ ) 2．下表中是四种金属的熔、沸点数据： 金属 Na Al Cu Fe 熔点/℃ 97.81 660 1 038 1 535 沸点/℃ 883 2 467 2 567 2 750 (1)根据表中数据，归纳出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。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)Na­Cu、Na­Fe (2)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 ◆[题组1]　金属材料及合金　 1．(2024·保定市高三开学考)Robert O．Ritchie团队在Science杂志发表论文，报道了一种由铬、钴和镍组成的三元高熵合金(Cr­Co­Ni)，这种金属材料不但具有极高的延展性和强度，而且其低温(20K)断裂韧性更打破了迄今为止的记录。下列叙述正确的是(　　) A．Cr­Co­Ni的熔点高于Ni的熔点 B．上述三种金属元素都位于元素周期表d区 C．上述合金的机械强度低于组成合金的金属 D．上述金属的基态原子中，未成对电子数最多的是Ni 解析：B　[A.合金的熔点低于合金中各成分金属的熔点，选项A错误；B.上述三种金属元素Cr、Co、Ni都位于元素周期表d区，选项B正确；C.合金的机械强度高于组成合金的金属，选项C错误；D.基态Cr、Co、Ni原子的未成对电子数依次为6、3、2，选项D错误。] 2．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：D　[A项，通常用CO还原法炼制铁，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。] 3．铝热反应的化学方程式为2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe。某同学对“铝热反应”的现象有这样的描述：“反应放出大量的热，并发出耀眼的光芒”“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”。查阅《化学手册》知，Al、Al2O3、Fe、Fe2O3的熔点、沸点数据如下： 物质 Al Al2O3 Fe Fe2O3 熔点/℃ 660 2 054 1 535 1 462 沸点/℃ 2 467 2 980 2 750 (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，证明上述所得的块状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 解析：(1)铝热反应放出大量的热，使生成的铁熔化，与未反应完的铝可以形成合金。 (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。 答案：(1)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 (2)NaOH溶液　熔融物部分溶解且有气泡生成　(3)B ◆[题组2]　合金组成与含量的测定　 4．为测试一铁片中铁元素的含量，某课外活动小组提出下面两种方案并进行了实验(以下数据为多次重复实验测定结果的平均值)： 方案一：将a g铁片完全溶解于过量稀硫酸中，测得生成氢气的体积为580 mL(标准状况)； 方案二：将 g铁片完全溶解于过量稀硫酸中，将反应后得到的溶液用0.20 00 mol·L－1的KMnO4溶液滴定，达到终点时消耗了25.00 mL KMnO4溶液。 请回答下列问题： (1)配平下面的化学方程式： (2)在滴定实验中不能选择________式滴定管，理由是_________________________ ________________________________________________________________________。 (3)根据方案一和方案二测定的结果计算，铁片中铁的质量分数依次为________和________。 (4)若排除实验仪器和操作的影响，试对上述两种方案测定结果的准确性做出判断和分析。 ①方案一________(填“准确”“不准确”或“不一定准确”)，理由是___________ ________________________________________________________________________。 ②方案二________(填“准确”“不准确”或“不一定准确”)，理由是___________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)在反应中MnO中Mn的化合价由＋7价降至＋2价，Fe2＋被氧化为Fe3＋，依据化合价升降相等可知KMnO4与FeSO4的化学计量数之比应为1∶5，考虑到Fe2(SO4)3的化学计量数为整数，将KMnO4与FeSO4的化学计量数分别配成2、10，依据原子守恒再配出其他物质的化学计量数即可。(2)因KMnO4是强氧化剂，它会腐蚀碱式滴定管的乳胶管，因此不能用碱式滴定管盛装KMnO4溶液。(3)方案一：依据铁与硫酸反应的化学方程式可知产生580 mL H2(标准状况)所需m(Fe)＝×56 g·mol－1＝1.45 g，故铁的质量分数为；方案二：利用(1)中配平反应的化学方程式可知， g铁片中含有m(Fe)＝0.020 00 mol·L－1×0.025 0 L×5×56 g·mol－1＝0.140 g，故铁的质量分数为＝。 答案：(1)2　10　8　5　2　1　8 (2)碱　KMnO4是强氧化剂，会腐蚀乳胶管 (3)　 (4)①不一定准确　如果铁片中存在与稀硫酸反应并能生成氢气的其他金属，会导致结果偏高；如果铁片中存在与稀硫酸反应而溶解、但不产生氢气的铁的氧化物，会导致结果偏低；如果上述情况均不存在，则结果准确 ②不一定准确　如果铁片中存在与稀硫酸反应而溶解的其他金属，生成的金属离子在酸性溶液中能被酸性高锰酸钾溶液氧化，会导致结果偏高；如果铁片中存在与稀硫酸反应而溶解的铁的氧化物，生成的Fe3＋在酸性溶液中不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，会导致结果偏低；如果上述情况均不存在，则结果准确(答案合理即可) [例]　(2022·湖南卷，7)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CO2 D．滤液可回收进入吸收塔循环利用 元素化合物的性质和用途是解题关键： (1)陶瓷的成分中含有SiO2，SiO2能与烟气中的HF发生反应 (2)Na2CO3是过量的，碱性条件不会生成气体，注意反应物量的问题。 解析：C　[A.陶瓷的成分中含有SiO2，SiO2在高温下与Na2CO3发生反应Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，因此不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料，故A正确；B.采用溶液喷淋法可增大反应物的接触面积，提高吸收塔内烟气吸收效率，故B正确；C.由上述分析可知，合成槽内发生反应6NaF＋Na[Al(OH)4]＋2CO2===Na3AlF6＋2Na2CO3＋2H2O，产物是Na3AlF6、Na2CO3和H2O，故C错误；D.由上述分析可知，滤液的主要成分为Na2CO3，可进入吸收塔循环利用，故D正确。] 1．(2023·浙江1月)硫酸铜应用广泛，下列说法不正确　的是(　　) A．Cu元素位于周期表p区 B．硫酸铜属于强电解质 C．硫酸铜溶液呈酸性 D．硫酸铜能使蛋白质变性 解析：A　[A项，Cu为29号元素，位于ⅠB族，属于ds区元素，故A错误；B项，硫酸铜属于盐类，在水溶液中能完全电离，属于强电解质，故B正确；C项，硫酸铜为强酸弱碱盐，铜离子水解使溶液呈酸性，故C正确；D项，铜离子为重金属离子，能使蛋白质变性，故D正确。] 2．(2023·浙江6月)物质的性质决定用途，下列两者对应关系不正确的是(　　) A．铝有强还原性，可用于制作门窗框架 B．氧化钙易吸水，可用作干燥剂 C．维生素C具有还原性，可用作食品抗氧化剂 D．过氧化钠能与二氧化碳反应生成氧气，可作潜水艇中的供氧剂 解析：A　[A.铝用于制作门窗框架，利用了铝的硬度大、密度小、抗腐蚀等性质，而不是利用它的还原性，A不正确；B.氧化钙易吸水，并与水反应生成氢氧化钙，可吸收气体中或密闭环境中的水分，所以可用作干燥剂，B正确；C.食品中含有的Fe2＋等易被空气中的氧气氧化，维生素C具有还原性，且对人体无害，可用作食品抗氧化剂，C正确；D.过氧化钠能与二氧化碳和水反应生成氧气，能吸收人体呼出的二氧化碳和水蒸气，可作潜水艇中的供氧剂，D正确。] 3．(2021·湖南卷)一种工业制备无水氯化镁的工艺流程如下： 下列说法错误的是(　　) A．物质X常选用生石灰 B．工业上常用电解熔融MgCl2制备金属镁 C．“氯化”过程中发生的反应为MgO＋C＋Cl2MgCl2＋CO D．“煅烧”后的产物中加稀盐酸，将所得溶液加热蒸发也可得到无水MgCl2 解析：D　[A项，物质X的作用是使Mg2＋转化为Mg(OH)2沉淀，工业上常采用CaO，发生CaO＋H2O===Ca(OH)2，Ca(OH)2＋Mg2＋===Mg(OH)2＋Ca2＋，A正确；B项，Mg是较活泼金属，工业上常用电解熔融MgCl2制备金属镁，B正确；C项，由图可知“氯化”过程反应物为MgO、氯气、C，生成物之一为MgCl2，C在高温下能将二氧化碳还原为CO，则“气体”为CO，反应的化学方程式为MgO＋C＋Cl2MgCl2＋CO，C正确；D项，“煅烧”后得到MgO，MgO和盐酸反应得到MgCl2溶液，由于MgCl2在溶液中水解为氢氧化镁和HCl，将所得溶液加热蒸发HCl会逸出，MgCl2水解平衡正向移动，得到氢氧化镁，得不到无水MgCl2，D错误。] 4．(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BiONO3 C．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：D　[A项，酸浸工序中分次加入稀HNO3相当于减小了酸的浓度，也就减小了金属与酸的反应速率，即降低反应剧烈程度，正确；B项，转化工序中，Bi(NO3)3＋H2OBiONO3＋2HNO3，加入稀HCl能够抑制该水解平衡正向移动，也就抑制生成BiONO3，正确；C项，水解工序中，BiCl3＋H2OBiOCl＋2HCl，加入少量CH3COONa(s)与HCl反应，有利于水解平衡正向移动，提高了Bi3＋水解程度，正确；D项，NH4NO3水解显酸性，BiCl3＋H2OBiOCl＋2HCl，不利于水解平衡正向移动，不利于BiOCl的生成，错误。] 5．(2024·青岛四区县高三期中)钪的价格昂贵，在地壳里的含量只有0.000 5%。研究发现，可从金属提取工艺中的固体废料“赤泥”(含有Fe2O3、SiO2、Sc2O3、TiO2等)里回收钪，流程如下： 已知：①Sc2O3和TiO2性质较稳定，不易被还原，且TiO2难溶于盐酸； ②“熔炼”过程中，单质硅和大部分单质铁转化为“熔融物”分离出来； ③草酸可与多种金属离子形成可溶性络合物。 回答下列问题： (1)“熔炼”时，酸性氧化物发生反应的化学方程式___________________________。 (2)“酸浸”时，滤渣的主要成分除C等单质外还有__________________(填化学式)。 (3)草酸“沉钪”时，钪的沉淀率随的变化情况如图，＞1.5，曲线开始下降的原因是__________________。 (4)氧化钪(Sc2O3)可用作半导体镀层的蒸镀材料。草酸钪晶体Sc2(C2O4)3在足量空气中加热到550 ℃以上可得到氧化钪，反应的化学方程式为__________________。 (5)常温下，三价Sc的部分存在形式与氟离子浓度的对数[lgc(F－)]、pH的关系如图所示。若溶液中c(F－)＝2×10－5 mol·L－1，“调pH”过程中若调节至pH＝6，则此时三价Sc的存在形式为____________(填化学式)；若氨水过量，pH由6升至9，写出该过程发生转化的离子方程式__________________。(已知lg 2＝0.3) 解析：本工艺流程题是从固体废料“赤泥”里回收Sc2O3，由题干流程图结合题干已知信息可知，“熔炼”时主要是将Fe2O3、SiO2分别还原为Fe和Si，并将大部分Fe和Si转化为熔融物分离出来，则固体为Sc2O3、TiO2和少量的Fe、Si等，加入盐酸后将Fe转化为Fe2＋、Sc2O3转化为Sc3＋、过滤的滤渣主要成分为TiO2、Si和C，滤液中加入H2O2将Fe2＋氧化为Fe3＋便于后续调节pH来除去Fe3＋，过滤得固体沉淀物为Fe(OH)3沉淀，向滤液中加入草酸，得到草酸钪晶体，过滤洗涤干燥后，在空气中加热可得Sc2O3固体，据此分析解题。 (1)Fe2O3、SiO2分别还原为Fe和Si，酸性氧化物为SiO2，发生反应的化学方程式为2C＋SiO2Si＋2CO↑； (2)由分析可知，“酸浸”时，滤渣的主要成分除C外还有TiO2； (3)由题干信息可知，草酸可与多种金属离子形成可溶性络合物，草酸用量过多时，草酸钪沉淀会转化为可溶性络合物，故钪的沉淀率下降； (4)Sc2(C2O4)3在足量空气中加热到550 ℃以上可得到Sc2O3，根据原子守恒可知，还生成CO2，所以化学反应方程式为2Sc2(C2O4)3＋3O22Sc2O3＋12CO2； (5)若溶液中c(F－)＝2×10－5 mol·L－1，则lg c(F－)＝lg(2×10－5)＝－4.7，“调节pH”过程中控制pH＝6，三价Sc元素的存在形式为ScF；氨水过量，pH由6升至9，ScF转化Sc(OH)3，反应的离子方程式为ScF＋3NH3·H2O===Sc(OH)3＋3NH＋2F－。 答案：(1)2C＋SiO2Si＋2CO↑ (2)TiO2　(3)草酸用量过多时，草酸钪沉淀会转化为可溶性络合物，故钪的沉淀率下降　(4)2Sc2(C2O4)3＋3O22Sc2O3＋12CO2　(5)ScF　ScF＋3NH3·H2O===Sc(OH)3＋3NH＋2F－ 6．(化学与传统文化)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，然使釡、鬵(xin，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．明代使用的釡、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：C　[明代使用的釡、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。] 7．(双选)(化学与实际应用)国家速滑馆又称为“冰丝带”，所用的碲化镉(CdTe)发电玻璃被誉为“挂在墙上的油田”。一种以镉废渣(含CdO及少量ZnO、CuO、MnO、FeO杂质)为原料制备镉的工艺流程如图： 已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如表所示。 Fe3＋ Fe2＋ Cu2＋ 开始沉淀 2.7 6.3 3.8 完全沉淀 3.2 8.3 5.0 下列说法错误的是(　　) A．调节pH＝5目的是除去Fe和Cu等杂质元素． B．“滤渣2”主要成分为MnO2 C．“置换”后滤液溶质主要成分是ZnSO4 D．“熔炼”过程利用Cd与Na2ZnO2的密度差异可以将二者分离 解析：AB　[根据流程图，镉废渣(含CdO及少量ZnO、CuO、MnO、FeO)，加入硫酸溶解生成多种硫酸盐，加入石灰乳调节pH＝5，沉淀除去Cu(OH)2和CaSO4；在滤液中加入KMnO4，把Fe2＋氧化为Fe(OH)3沉淀、把Mn2＋氧化为MnO2；滤液中加入锌置换出Cd，得到海绵镉，海绵镉用氢氧化钠溶解过量的锌，得到Cd和Na2ZnO2。A.调节pH＝5，沉淀除去Cu(OH)2和CaSO4，没除去Fe元素，故A错误；B.滤液中加入KMnO4，把Fe2＋氧化为Fe(OH)3沉淀，把Mn2＋氧化为MnO2；“滤渣2”主要成分为MnO2、Fe(OH)3，故B错误；C.滤液中加入锌置换出Cd，“置换”后滤液溶质主要成分是ZnSO4，故C正确；D.海绵镉用氢氧化钠溶解过量的锌，“熔炼”过程利用Cd与Na2ZnO2的密度差异可以将二者分离，故D正确。] [归纳提升] 体系构建 核心巧记 1.Al2O3是两性氧化物，有关反应的离子方程式Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O、Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－。 2．Al2O3是冶炼铝的原料，也是较好的耐火材料；Al(OH)3可用作胃酸中和剂；明矾[KAl(SO4)2·12H2O]常用作净水剂。 3．AlCl3溶液中加氨水反应的离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH； Na[Al(OH)4]溶液中通入足量CO2反应的离子方程式为[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO。 4．金属冶炼的三种方法 (1)电解法(K、Ca、Na、Mg、Al等活泼金属)； (2)热还原法(Zn～Cu之间较活泼金属)； (3)热分解法(Hg、Ag等不活泼金属)。 学科网（北京）股份有限公司 $$