第3章 第11讲 镁、铝、铜及其化合物 金属材料（Word教参）-【优化指导】2025年高考化学一轮复习高中总复习·第1轮（鲁科版）

第11讲　镁、铝、铜及其化合物　金属材料 复习目标 1.了解铝、氧化铝和氢氧化铝的性质、转化关系及应用。 2.了解镁、铜及其化合物的性质及作用。 3.了解合金的组成、性能及用途的关系，了解金属的冶炼方法及原理。 　铝及其化合物 [对应学生用书P65] 1.金属铝的性质及应用 (1)结构和存在 (2)化学性质 ①与非金属单质的反应 加热时，Al与Cl2反应生成AlCl3，反应的化学方程式为2Al＋3Cl22AlCl3。 铝在空气中被氧气氧化，表面生成致密的氧化铝薄膜，保护内部金属。 ②与酸的反应 ③与碱的反应：Al与NaOH溶液反应的离子方程式为2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑。 ④与某些金属氧化物的反应 铝与Fe2O3反应的化学方程式为2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe。该反应又称铝热反应，反应时放出大量的热量，常用于冶炼难熔金属。 2.氧化铝的性质及用途 (1)化学性质(写出反应的化学方程式) (2)重要用途 ①作耐火材料：Al2O3的熔点很高，可制造耐火坩埚等。 ②冶炼金属铝：通过电解熔融氧化铝得到金属铝：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。 (1)像Al2O3这类既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化物，叫作两性氧化物。 (2)Al2O3只能溶于强碱溶液(如NaOH溶液)，不能溶于弱碱溶液(如氨水)。 3.氢氧化铝的性质及制备 (1)化学性质(写出反应的离子方程式) ①Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O ②Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－ ③2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。 (2)制备方法(写出反应的离子方程式) ①向可溶性铝盐溶液中加入足量氨水：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。 ②向Na[Al(OH)4]溶液中通入足量CO2：[Al(OH4)]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO。 (1)铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物，其原因是Al和Al2O3都能与酸、碱反应(　　√　　) (2)Al(OH)3能与胃酸(主要成分是盐酸)反应，常用作胃酸中和剂(　　√　　) (3)除去Fe2O3中混有的Al2O3，可加入足量NaOH溶液，充分反应后过滤(　　√　　) 考向1　铝及其化合物的性质与应用 【例1】 实验室制备硝酸铝[Al(NO3)3·9H2O]可使用下列方法： 反映上述有关反应的离子方程式错误的是(　　) A.2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑ B.HCO＋[Al(OH)4]－===CO2↑＋Al(OH)3↓＋H2O C.NH＋[Al(OH)4]－===NH3·H2O＋Al(OH)3↓ D.3H＋＋Al(OH)3===Al3＋＋3H2O B　解析：铝与过量NaOH溶液反应生成四羟基合铝酸钠和氢气，离子方程式为2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑，A正确；反应不符合电荷守恒原理，正确的离子方程式为 HCO＋[Al(OH)4]－===CO＋Al(OH)3↓＋H2O，B错误；Na[Al(OH)4]溶液显碱性，与铵根离子反应生成一水合氨和氢氧化铝，离子方程式为NH＋[Al(OH)4]－===NH3·H2O＋Al(OH)3↓，C正确；氢氧化铝与强酸反应的产物是铝离子和水，离子方程式为3H＋＋Al(OH)3===Al3＋＋3H2O，D正确。 考向2　含铝化合物的制备及转化关系 【例2】 (2024·辽宁铁岭联考)从铝土矿(主要成分为Al2O3)中提取铝的工艺流程如图所示。下列说法错误的是(　　) A.对于一些非常活泼的金属，工业上常用电解法冶炼 B.“熔融电解”时发生反应的化学方程式为2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ C.地壳中的铝元素含量丰富，大部分以游离态的形式存在 D.铝合金表面覆盖着致密的氧化铝薄膜导致其具有较强的耐腐蚀性能 C　解析：铝土矿和氢氧化钠溶液反应得到四羟基合铝酸钠，加入过量二氧化碳得到氢氧化铝沉淀，灼烧得到氧化铝，电解得到铝。对于一些非常活泼的金属，工业上常用电解法进行冶炼，A正确；“熔融电解”氧化铝生成铝和氧气，反应的化学方程式为2Al2O3(熔融) 4Al＋3O2↑，B正确；铝化学性质活泼，地壳中的铝元素含量丰富，大部分以化合态的形式存在，C错误；铝合金表面覆盖着致密的氧化铝薄膜，可以隔绝氧气和水，导致其具有较强的耐腐蚀性能，D正确。 (1)Al3＋、Al(OH)3和[Al(OH)4]－之间的转化关系 (2)学会类比推测Be、Zn及其化合物的性质 Al、Be、Zn的单质、氧化物及氢氧化物的化学性质相似，可根据铝及其化合物的性质推测Be、Zn及其化合物的性质。 ①Be、Zn都能溶于强酸、强碱溶液 a.与NaOH溶液反应：Be＋2NaOH＋2H2O===Na2[Be(OH)4]＋H2↑、Zn＋2NaOH＋2H2O ===Na2[Zn(OH)4]＋H2↑。 b.与稀盐酸反应：Be＋2HCl===BeCl2＋H2↑、Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑。 ②BeO、ZnO都能与强酸、强碱溶液反应 a.与NaOH溶液反应：BeO＋2NaOH＋H2O===Na2[Be(OH)4]、ZnO＋2NaOH＋H2O=== Na2[Zn(OH)4]。 b.与稀盐酸反应：BeO＋2HCl===BeCl2＋H2O、ZnO＋2HCl===ZnCl2＋H2O。 ③Be(OH)2、Zn(OH)2都能与强酸、强碱溶液反应 a.与NaOH溶液反应：Be(OH)2＋2NaOH===Na2[Be(OH)4]、Zn(OH)2＋2NaOH=== Na2[Zn(OH)4]。 b.与稀盐酸反应：Be(OH)2＋2HCl===BeCl2＋2H2O、Zn(OH)2＋2HCl===ZnCl2＋2H2O。 1.(2024·山东德州联考)铍主要用于宇航工程材料。现代工业常用绿柱石(主要成分为2BeO·Al2O3·6SiO2，含有铁杂质)生产BeO，其简化的工艺流程如图所示： 已知：Be(OH)2与Al(OH)3的性质相似。下列说法错误的是(　　) A.步骤②中还可以适当增大硫酸浓度来提高反应速率 B.步骤③中加入H2O2的作用是将Fe2＋氧化为Fe3＋，且产物无污染 C.步骤④不宜用NaOH溶液来代替氨水，原因是Be(OH)2＋2OH－===[Be(OH)4]2－ D.实验室完成步骤⑤用到的主要仪器有酒精灯、蒸发皿和玻璃棒 D　解析：绿柱石中加入石灰石发生CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑、CaCO3＋Al2O3Ca(AlO2)2＋CO2↑、CaCO3＋BeOCaBeO2＋CO2↑，粉碎后，加硫酸酸浸，发生CaSiO3＋H2SO4===CaSO4＋H2SiO3、Ca(AlO2)2＋4H2SO4===CaSO4＋Al2(SO4)3＋4H2O、CaBeO2＋2H2SO4===CaSO4＋BeSO4＋2H2O，铁杂质生成FeSO4，过滤，向滤液中加入过氧化氢，将Fe2＋氧化成Fe3＋，加入氨水调节pH，使Fe3＋、Al3＋以Fe(OH)3、Al(OH)3形式沉淀出来，滤液2中继续加入氨水，得到Be(OH)2沉淀，加热使之分解为BeO，据此分析。步骤②中适当增大硫酸浓度、适当提高温度、搅拌等方法都能提高反应速率，A正确；根据上述分析，滤液1中铁元素以＋2价形式存在，加入过氧化氢，利用其氧化性，将Fe2＋氧化成Fe3＋，过氧化氢被还原成水，水对环境无污染，B正确；Be(OH)2与氢氧化铝性质相似，Be(OH)2表现两性，步骤④中不宜加入NaOH溶液，如果所加NaOH溶液过量，会发生Be(OH)2＋2OH－===[Be(OH)4]2－，C正确；步骤⑤灼烧Be(OH)2，需要用到仪器坩埚，不需要蒸发皿，D错误。 2.用砂纸仔细打磨铝片后，称取质量均为2.7 g的两块铝片，将其中一铝片迅速放入120 mL 2 mol/L NaOH溶液中，另一铝片在空气中放置一段时间后，再放入等浓度等体积的NaOH溶液中。下列说法不正确的是(　　) A.均有氧化还原反应发生 B.消耗NaOH的物质的量相同 C.均有气体生成，且体积相同 D.均有Na[Al(OH)4]生成，且质量相同 C　解析：2.7 g铝的物质的量为0.1 mol，120 mL 2 mol/L NaOH溶液中含NaOH为0.12 L×2 mol/L＝0.24 mol，二者发生反应：2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑。铝片在空气中放置一段时间，表面被氧化生成Al2O3，放入NaOH溶液中，表面的Al2O3先发生反应，随后Al与NaOH溶液反应，A正确；无论Al还是Al2O3，与NaOH溶液反应均生成Na[Al(OH)4]，据Na、Al原子守恒可知，消耗NaOH的物质的量相等，且生成Na[Al(OH)4]的质量相等，B、D正确；两片铝片与NaOH溶液反应均有H2生成，放置在空气中一段时间的铝片，表面覆有Al2O3，与NaOH溶液反应均生成Na[Al(OH)4]，则内层铝与NaOH反应放出H2减少，故两片铝与NaOH溶液反应产生氢气的体积不同，C错误。 　镁及海水提镁 [对应学生用书P67] 1.镁的存在及性质 (1)镁的存在 在自然界中，镁主要以化合物的形式存在于地壳和海水中。 (2)化学性质 主要性质 反应方程式 与O2、N2反应 2Mg＋O22MgO(发出耀眼白光) 3Mg＋N2Mg3N2(淡黄色固体) 与CO2反应 2Mg＋CO22MgO＋C (燃烧，生成白色粉末和黑色固体) 与H＋的反应 Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2_↑ 与沸水反应 Mg＋2H2OMg(OH)2↓＋H2↑ 2.氧化镁和氢氧化镁 氧化镁 碱性氧化物 MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O 氢氧化镁 中强碱 Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O 难溶于水 Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓ 溶解度小于碳酸镁 MgCO3＋H2OMg(OH)2＋CO2↑ 3.从海水中提取镁 (1)工艺流程 (2)主要化学反应(写出反应的化学方程式) ①制石灰乳：CaO＋H2O===Ca(OH)2； ②沉镁：MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2； ③制备MgCl2：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O； ④电解MgCl2：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。 (1)实验室中金属镁着火，不能用干粉灭火器(CO2)灭火(　　√　　) (2)加热脱水MgCl2·6H2O晶体可获得无水MgCl2(　　×　　) (3)除去MgCl2溶液中的FeCl3，可加入MgO调节pH，沉淀、过滤(　　√　　) (4)在Mg(HCO3)2溶液中加入过量Ca(OH)2溶液，产生Mg(OH)2和CaCO3两种沉淀 (　　√　　) 考向1　镁及其化合物的性质 【例1】 室温下，用质量和表面积相同的镁条各一片(已用砂纸打磨)，分别探究不同条件下镁条与水反应的实验(装置图如下)，实验2的镁条放在尖嘴玻璃导管内并浸于蒸馏水中，实验3产生的浑浊物主要为碱式碳酸镁[mMg(OH)2·nMgCO3]。下列说法不正确的是(　　) 实验1 镁条表面有微小气泡，且溶液较长时间无明显变化 实验2 镁条表面有较多气泡且产生气泡速率逐渐加快，溶液中无明显现象 实验3 镁条表面有大量气泡，溶液逐渐变为浑浊 A.实验1现象不明显，可能与Mg表面生成了难溶的Mg(OH)2有关 B.实验2比实验1现象更明显，可能是由于玻璃管空间狭小热量不易散失 C.实验3中HCO破坏了Mg(OH)2在镁条表面的沉积，增大了镁与水的接触面积 D.由实验1和实验3可得出“碱性增强有利于加快镁与水反应速率”的结论 [思路剖析] 1和2对照 1是敞开体系，2是相对封闭体系，再结合镁与水反应放出热量进行分析 1和3对照 结合HCO能电离出H＋，可与Mg(OH)2反应，对照实验1和3HCO的存在能加快镁与水的反应 D　解析：金属镁与水反应生成Mg(OH)2，Mg(OH)2会覆盖在镁条的表面阻止反应的继续进行，故实验1现象不明显，A正确；实验2比实验1现象更明显，可能是由于玻璃管空间狭小热量不易散失，导致温度升高，Mg(OH)2的溶解度增大，覆盖在镁条的表面的Mg(OH)2溶解，不再阻止反应的进行，B正确；由于HCO可电离产生H＋，从而破坏Mg(OH)2的生成，故实验3中HCO破坏了Mg(OH)2在镁条表面的沉积，增大了镁与水的接触面积，C正确；实验1和实验3所得到的产物不同，故变量不唯一，不能由实验1和实验3可得出“碱性增强有利于加快镁与水反应速率”的结论， D错误。 考向2　从海水中提取镁 【例2】 (2023·河南信阳模拟)如图为海水制镁的工艺流程示意图。下列叙述不正确的是(　　) A.“石灰窑”“消化池”发生的依次是吸热反应、放热反应 B.“过滤器”的母液中主要是CaCl2溶液，可直接返回海洋 C.“中和”时反应的离子方程式为H＋＋OH－===H2O D.“电解槽”中发生反应的化学方程式为MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ C　解析：“石灰窑”中CaCO3高温下分解生成CaO和CO2，该反应为吸热反应；“消化池”中CaO与水反应生成Ca(OH)2，该反应为放热反应，A正确；“沉淀池”中MgCl2与Ca(OH)2悬浊液反应生成Mg(OH)2和CaCl2，海水中含有CaCl2，则母液可直接返回海洋，B正确；“中和”时发生的反应为Mg(OH)2与盐酸反应生成氯化镁和水，反应的离子方程式为2H＋＋Mg(OH)2===Mg2＋＋2H2O，C错误；“电解槽”中发生的反应为电解熔融氯化镁生成镁和氯气，反应的化学方程式为MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑，D正确。 镁及其化合物的三个易错点 ①Mg在空气中燃烧得到的固体物质主要为MgO和少量Mg3N2及C的混合物。 ②Mg(OH)2为难溶于水的白色沉淀，故常用NaOH溶液检验Mg2＋的存在。 ③由于Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的小，故水垢的主要成分中含有的是Mg(OH)2，而非MgCO3。 1.(2024·福建福州联考)实验室以空气和镁为原料制备Mg3N2的装置如图所示(夹持和加热装置略去)，已知Mg3N2遇到水蒸气会反应生成NH3，还原铁粉与N2不会反应。下列说法不正确的是(　　) A.装置A、B中可依次加入NaOH溶液、浓硫酸 B.若去掉装置C，对产品纯度影响很大 C.实验时应先加热C，通入一段时间空气后再加热D D.装置E中碱石灰的作用是吸收尾气 D　解析：镁为活泼金属，会与空气中的氧气、二氧化碳和水蒸气反应，要制备氮化镁，需要除去空气中的氧气、二氧化碳和水蒸气 ，装置A、B中可依次加入NaOH溶液、浓硫酸，由于混合气体通过氢氧化钠溶液后带出水蒸气，因此浓硫酸需要放在氢氧化钠溶液后，对气体进行干燥，A正确；装置C的作用是除去氧气，若去掉装置C，镁与氧气反应生成氧化镁，对产品纯度有影响，B正确；氧气会与镁反应，为保证装置内氧气全部除去，实验时应先加热C，通入一段时间空气除尽氧气，然后再加热D，C正确；根据Mg3N2遇水会发生反应生成Mg(OH)2和NH3，装置E中碱石灰的作用是防止空气中二氧化碳和水蒸气进入到装置D中，D错误。 2.(2024·山东潍坊模拟)以水泥厂的废料(主要成分为MgO，含少量MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质)为原料制备MgSO4·7H2O的工艺流程如下： 已知：MnO＋H2SO4===MnSO4＋H2O。下列说法正确的是(　　) A.为提高酸浸速率，可使用浓硫酸 B.试剂X可以是MgSO4 C.滤渣为Al(OH)3、Fe(OH)3、SiO2 D.操作a所得滤液经处理后可循环利用 D　解析：水泥厂的废料(主要成分为MgO，含少量MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质)制取MgSO4·7H2O，废料加入足量稀硫酸，MgO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3都与硫酸反应，转化为对应的硫酸盐，SiO2不与硫酸反应，向反应后溶液中加入次氯酸钠溶液氧化亚铁离子为铁离子，同时使锰离子转化为MnO2沉淀，再加入氧化镁等物质调节溶液的pH，除去锰离子、铁离子、铝离子，过滤，将滤液进行一系列操作得到MgSO4·7H2O，据此分析解题。使用浓硫酸可能产生SO2，造成浪费和环境污染，A错误；试剂X为氧化镁或碳酸镁，不能为MgSO4，B错误；滤渣为Al(OH)3、Fe(OH)3、SiO2、MnO2，C错误；操作a是从溶液中经过一系列过程得到晶体，过滤时溶液中含有硫酸镁，为了提高原料中镁的利用率，操作a后滤液的处理方法是将操作a后的母液循环利用，D正确。 　铜及其化合物 [对应学生用书P69] 1.单质铜 (1)物理性质 紫红色固体，具有良好的延展性、导热性和导电性。 (2)化学性质 ①常温下，铜在干燥的空气中性质稳定，但在潮湿的空气里则会被锈蚀，在其表面逐渐形成一层绿色的铜锈，反应的化学方程式为2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3。 ②写出下列反应的化学方程式： 铜在空气中加热：2Cu＋O22CuO； 铜丝在硫蒸气中反应：2Cu＋SCu2S。 2.氧化铜和氧化亚铜 物质 氧化铜 氧化亚铜 颜色 黑色 砖红色 与酸(H＋)反应 CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O 与H2反应 H2＋CuO Cu＋H2O H2＋Cu2O2Cu＋H2O 转化关系 4CuO2Cu2O＋O2↑ 3.氢氧化铜 (1)物理性质：蓝色不溶于水的固体。 (2)化学性质及应用 反应①：Cu(OH)2CuO＋H2O (写反应的化学方程式)； 反应②：Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O(写反应的离子方程式)。 4.铜盐 (1)Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，是铜绿的成分。 其受热分解反应的化学方程式为Cu2(OH)2CO32CuO＋H2O＋CO2↑。 (2)CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾或胆矾，其受热分解反应的化学方程式为CuSO4·5H2OCuSO4＋5H2O，蓝色晶体受热转化为白色粉末。 无水CuSO4遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)，可作为检验水的依据。 (3)铜盐溶液有毒，主要是因为Cu2＋作为一种重金属离子能与蛋白质作用，使蛋白质变性失去生理活性，故可将胆矾、熟石灰、水配成波尔多液，用来杀灭植物的病毒。 (1)CuO是黑色固体，与水反应生成Cu(OH)2(　　×　　) (2)CuSO4·5H2O失去结晶水属于物理变化(　　×　　) (3)铜单质不活泼，与酸不发生反应 (　　×　　) (4)铁的活泼性大于铜，铜与铁盐不反应(　　×　　) (5)铜可以用热还原法和湿法冶炼(　　√　　) (6)氧化铜的热稳定性大于氧化亚铜(　　×　　) 考向1　铜及其化合物的性质 【例1】 (2023·江苏七市联合调研)下列关于铜的化合物的说法正确的是(　　) A.蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末是化学变化 B.常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中，有棕黄色的烟生成 C.用稀盐酸除去铜锈的离子方程式为CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O D.向CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后，将混合物倒入蒸发皿加热煮沸一会儿，然后冷却、过滤，滤纸上的物质为“蓝色固体” A　解析：蓝色CuSO4·5H2O受热失去结晶水转化为白色CuSO4粉末是化学变化，A正确；常温下铜与氯气不反应，需在点燃条件下才能反应，观察到有棕黄色的烟生成，B错误；铜锈的成分是Cu2(OH)2CO3，不是CuO，C错误；CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后生成Cu(OH)2沉淀，Cu(OH)2加热分解，故加热后过滤，滤纸上留下的是黑色物质CuO，D错误。 考向2　含铜化合物的制备流程及分析 【例2】 (2024·江苏淮安模拟)一种利用废铜渣(主要成分为CuO，含少量Fe2O3、SiO2等杂质)制备超细铜粉的流程如图所示： 下列说法正确的是(　　) A.“酸浸”所得滤渣的主要成分为H2SiO3 B.若向“沉铁”后所得滤液中加入乙醇，析出的深蓝色晶体为Cu(OH)2 C.“沉铜”发生的反应为复分解反应 D.“转化”后所得滤液中含有的主要阳离子： NH、H＋、Cu2＋ D　解析：废铜渣(主要成分为CuO，含少量Fe2O3、SiO2等杂质)“酸浸”时CuO、少量Fe2O3与H2SO4反应生成硫酸铜、硫酸铁，SiO2不溶于H2SO4，所以滤渣的成分是SiO2，滤液中加过量氨水沉铁除去Fe3＋，铜离子转化为[Cu(NH3)4]2＋，所得滤液通二氧化硫“沉铜”，过滤出产生的Cu(NH4)SO3沉淀，加稀硫酸“转化”，＋1价铜发生歧化反应，得到铜离子和Cu。 据分析，“酸浸”所得滤渣的主要成分为SiO2，A错误； 若向“沉铁”后所得滤液中加入乙醇，析出的深蓝色晶体为Cu(NH3)4SO4，B错误；“沉铜”时含有[Cu(NH3)4]2＋和过量氨水的混合溶液中通入二氧化硫生成Cu(NH4)SO3沉淀，铜元素化合价降低，则发生氧化还原反应，不为复分解反应，C错误；“转化”时，Cu(NH4)SO3在稀硫酸中发生歧化反应，得到铜离子和Cu，结合元素守恒可知， “转化”后所得滤液中含有的主要阳离子为NH、H＋、Cu2＋，D正确。 (1)冶炼金属铜的两种方法 ①湿法炼铜：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。 ②火法炼铜：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜)： 2CuFeS2＋4O2Cu2S＋3SO2＋2FeO(炉渣)；2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2；2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑。 粗铜中铜的含量为99.5%～99.7%，主要含有Ag、Zn、Fe、Au等杂质，粗铜通过电解精炼可得到纯度达99.95%～99.98%的铜。电解精炼铜的原理是用粗铜作阳极，失电子变为Cu2＋，用纯铜棒作阴极即可得精铜。 (2)铜及其化合物的两个易错点 ①FeCl3溶液蚀刻印制铜质线路板是利用了Fe3＋的氧化性强于Cu2＋，与FeCl3溶液呈酸性，及Fe比Cu活泼等无关。 ②Cu(OH)2不能溶于强碱(如NaOH)溶液，但能溶于氨水，形成配合物：Cu(OH)2＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O。 1.铜制品加工过程中常常需要抛光液浸泡，不仅可以除去表面的氧化膜，还可以溶解细微凸起的金属(有研究表明金属的凸起部分优先与溶液反应)，形成平整、光洁如新的表面。抛光液的主要成分是稀硫酸、硝酸。下列不正确的是(　　) A.抛光液不能长时间浸泡铜制品 B.抛光液使用时需严格控制温度，目的是防止硝酸分解 C.铜制品的凸起部分主要是与稀硫酸发生氧化还原反应 D.加入稀硫酸的目的是增强硝酸的氧化性 C　解析：抛光液中含有硝酸，硝酸能与铜反应，因此抛光液不能长时间浸泡铜制品，A正确；硝酸受热易分解，因此抛光液使用时需要严格控制温度，防止硝酸分解，B正确；稀硫酸不能与Cu单质反应，细微凸起的金属只能与硝酸发生氧化还原反应，硫酸只能与铜的氧化物反应且不是氧化还原反应，C错误；NO在酸性条件下氧化性更强，因此加入硫酸的目的是增强硝酸的氧化性，D正确。 2.(2023·山西大同调研)某炼铁废渣中含有大量CuS及少量铁的化合物，工业上以该废渣为原料生产CuCl2·2H2O晶体的工艺流程如下： 下列说法正确的是(　　) A.焙烧过程中每消耗1 mol CuS则消耗3 mol O2 B.焙烧后的废气能够使酸性高锰酸钾溶液褪色 C.滤渣中主要含铁的氧化物 D.将获得的CuCl2·2H2O晶体加热可制得CuCl2固体 B　解析：据2CuS＋3O22CuO＋2SO2可知，1 mol CuS消耗1.5 mol O2，A错误；废气中含有SO2，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，B正确；调节pH时，Fe3＋水解转化为Fe(OH)3而除去，C错误；将CuCl2·2H2O直接加热脱水，Cu2＋水解，HCl挥发会产生Cu(OH)2，无法得到CuCl2，D错误。 　金属材料和金属的冶炼 [对应学生用书P71] 1.合金的概念及性能 2.常见的金属材料 (1)金属材料的分类 (2)三种常见的合金 钢铁 碳素钢 分为低碳钢、中碳钢和高碳钢 合金钢 也叫特种钢，加入合金元素，改变钢的组织结构和性能，如不锈钢中合金元素是Cr和Ni 铝合金 成分 向铝中加入少量合金元素，如Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素 硬铝 密度小、强度高、抗腐蚀性强，制造飞机和宇宙飞船的理想材料 铜合金 青铜 我国使用最早的合金，含有Cu、Sn、Pb等元素 黄铜 黄铜主要含Cu、Zn等元素 3.金属矿物的开发利用 (1)金属在自然界中的存在 (2)金属冶炼的实质 金属的冶炼过程是指将金属从其化合物中还原出来，用于生产各种金属材料的过程，即Rn＋＋ne－===R(写反应通式，用R表示金属)。 (3)金属冶炼的方法(用化学方程式表示) 4.铝热反应 实验装置 实验现象 ①镁带剧烈燃烧，放出一定的热，并发出耀眼的白光，氧化铁和铝粉在较高温度下发生剧烈反应； ②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中 实验结论 高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热，化学方程式为2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3 原理应用 ①制取熔点较高、活泼性弱于Al的金属，如铬、锰、钨等； ②金属焊接，如野外焊接钢轨等 (1)合金中不可能含有非金属，各成分金属元素以化合物形式存在(　　×　　) (2)铝合金的熔点比纯铝的低，但其硬度比纯铝的大(　　√　　) (3)利用MgO和铝粉在高温下发生铝热反应冶炼金属镁(　　×　　) (4)工业上可采用电解熔融MgO的方法来冶炼金属镁(　　×　　) (5)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(　　√　　) 考向1　合金的组成及性能 【例1】 2022年世界冬奥会和冬残奥会在北京举行，其中短道速滑项目队员所穿的速滑冰刀可用不锈钢制成。下列叙述错误的是(　　) A.不锈钢是最常见的一种合金钢 B.不锈钢中通常添加镍(Ni)和铬(Cr)元素，从而使其具有特殊性能 C.不锈钢中只含有金属元素，不含有非金属元素 D.不锈钢是通过增加原子层之间的相对滑动难度，导致合金的硬度变大 C　解析：不锈钢是在普通钢中添加了合金元素镍、铬等，故还含碳元素，C错误。 考向2　金属的冶炼与金属活泼性的关系 【例2】 《秋浦歌》中的一首“炉火照天地，红星乱紫烟。赧郎明月夜，歌曲动寒川”描写的是我国古代劳动人民“冶炼金属”的热烈场面。下列有关金属冶炼的说法错误的是(　　) A.应用热还原法可以冶炼铁 B.应用铝热法可以冶炼镁 C.应用电解法可以冶炼铝 D.应用热分解法可以冶炼汞 B　解析：Mg的还原性强于铝，不能采用铝热法冶炼Mg，要采用电解熔融MgCl2的方法冶炼。 [深度思考]工业上不采用电解熔融MgO和AlCl3的方法冶炼金属镁、铝，其原因是什么？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 答案：MgO的熔点高，熔化MgO耗能大；AlCl3是共价化合物，熔融时不导电。 (1)合金的性质及两个易错点 (2)金属冶炼的步骤和方法 ①工业上冶炼金属的步骤 ②金属冶炼的方法与金属活泼性的关系 1.金属材料的使用见证了人类文明发展过程，历史上人类冶炼部分金属的大致年代如图所示，下列正确的是(　　) A.由图可知最早冶炼的金属为Au B.人类最早使用的合金为铁合金 C.冶炼金属历史：电解氯化物比电解氧化物早 D.铁、铁合金、铁的氧化物都为金属材料 C　解析：由图可知，Cu是最早冶炼的金属，A错误；由图可知，人类最早使用的合金为青铜器，B错误；电解熔融MgCl2可制得Mg，电解Al2O3可制得Al，结合图中时间信息可知，电解氯化物比电解氧化物早，C正确；铁的氧化物不属于金属材料，D错误。 2.(2023·辽宁沈阳二中模拟)明代宋应星的《天工开物》中有关于“火法”冶炼锌的工艺记载：“每炉甘石十斤，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……冷定毁罐取出。每十耗去其二，即倭铅也。”下列说法不正确的是(注：炉甘石的主要成分为碳酸锌)(　　) A.该冶炼锌的反应属于置换反应 B.“煤炭”中起作用的主要成分是C(碳) C.冶炼Zn的总反应的化学方程式为ZnCO3＋2CZn＋3CO↑ D.“倭铅”是指金属锌和铅的混合物 D　解析：炉甘石的主要成分为ZnCO3，煤的主要组成元素为C，该工艺中描述的反应为ZnCO3＋2CZn＋3CO↑。该冶炼锌的反应为置换反应，A正确；根据反应，“煤炭”中起作用的主要成分是C，在反应中C作还原剂，B正确；冶炼Zn反应的化学方程式为ZnCO3＋2CZn＋3CO↑，C正确；根据题意和反应的化学方程式推知，“倭铅”指金属锌，D错误。 [对应学生用书P73] 角度 铝及其化合物的性质与应用 1.(2020·江苏卷)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 D　解析：铝用于制作铝金属制品，如铝锅、铝壶等，是利用了铝的导热性等性质，与其金属活泼性无关，A错误；Al2O3用作电解冶炼铝的原料，是利用了Al2O3熔融时能导电的性质，与其熔点高低无关，B错误；Al(OH)3用于中和过多的胃酸，是利用了其与盐酸反应的性质，与其受热分解无关，C错误；明矾溶于水电离产生的Al3＋水解生成Al(OH)3胶体，可以吸附水中悬浮杂质，起到净水作用，D正确。 (判断下列说法的正误) (1)(2022·浙江6月选考卷)氧化铝熔点高，常用于制造耐高温材料(　　√　　) (2)(2022·广东卷)铝能形成致密氧化膜，技术人员开发高端耐腐蚀镀铝钢板(　　√　　) (3)(2021·浙江6月选考卷)常温下，铝遇到浓硝酸或浓硫酸时会发生钝化(　　√　　) (4)(2023·浙江6月选考卷)铝有强还原性，所以可用于制作门窗框架(　　×　　) 角度 金属材料和合金 2.(2021·广东卷)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(　　) A　解析：金属材料包括纯金属及其合金，铸客大铜鼎的材料是青铜，属于铜合金，A正确；陶灶是以黏土为原料经高温烧制而成，属于硅酸盐产品，B错误；玛瑙的主要成分是SiO2，属于无机非金属材料，C错误；角形玉杯主要成分为硅酸盐，不属于合金，D错误。 (判断下列说法的正误) (1)(2022·辽宁卷)冬奥会“同心”金属奖牌属于合金材料(　　√　　) (2)(2022·江苏卷)青铜比纯铜熔点低、硬度大，故古代用青铜铸剑(　　√　　) (3)(2022·浙江1月选考卷)镁合金密度较小、强度较大，可用于制造飞机部件(　　√　　) (4)(2022·全国乙卷)青铜和黄铜是不同结构的单质铜(　　×　　) (5)(2023·湖南卷)青铜器“四羊方尊”的主要材质为合金(　　√　　) 角度 金属的冶炼方法和原理 3.(2021·河北卷)“灌钢法”是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献，陶弘景在其《本草经集注》中提到“钢铁是杂炼生鍒作刀镰者”。“灌钢法”主要是将生铁和熟铁(含碳量约0.1%)混合加热，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢。下列说法错误的是(　　) A.钢是以铁为主的含碳合金 B.钢的含碳量越高，硬度和脆性越大 C.生铁由于含碳量高，熔点比熟铁高 D.冶炼铁的原料之一赤铁矿的主要成分为Fe2O3 C　解析：钢是含碳量低的铁合金，A正确；钢的硬度和脆性与含碳量有关，随着含碳量的增大而增大，B正确；由题意可知，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢，说明生铁的熔点低于熟铁，C错误；赤铁矿的主要成分是Fe2O3，可用于冶炼铁，D正确。 (判断下列说法的正误) (1)(2022·广东卷)利用海水制取溴和镁单质，Br－被氧化，Mg2＋被还原(　　√　　) (2)(2022·浙江1月选考卷)电解ZnSO4溶液可以得到Zn(　　×　　) (3)(2022·浙江6月选考卷)工业上通过电解六水合氯化镁制取金属镁(　　×　　) (4)(2022·浙江6月选考卷)铝热反应非常剧烈，操作时要戴上石棉手套和护目镜 (　　√　　) (5)(2021·浙江1月选考卷)生物炼铜中通常利用某些细菌把不溶性的硫化铜转化为可溶性铜盐(　　√　　) 角度 铜及其化合物的制备流程 4.(2022·海南卷)胆矾(CuSO4·5H2O)是一种重要化工原料，某研究小组以生锈的铜屑为原料[主要成分是Cu，含有少量的油污、CuO、CuCO3、Cu(OH)2]制备胆矾。流程如下。 回答问题： (1)步骤①的目的是_________________________________________________________。 (2)步骤②中，若仅用浓H2SO4溶解固体B，将生成______________(填化学式)污染环境。 (3)步骤②中，在H2O2存在下Cu溶于稀H2SO4，反应的化学方程式为________________ ________________________________________。 (4)经步骤④得到的胆矾，不能用水洗涤的主要原因是________________________。 (5)实验证明，滤液D能将I－氧化为I2。 ⅰ.甲同学认为不可能是步骤②中过量H2O2将I－氧化为I2，理由是________________________________________________________________________。 ⅱ.乙同学通过实验证实，只能是Cu2＋将I－氧化为I2，写出乙同学的实验方案及结果______________________________________________________________________________ (不要求写具体操作过程)。 答案：(1)除油污　(2)SO2　(3)Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O (4)胆矾晶体易溶于水 (5)ⅰ.溶液 C 经步骤③加热浓缩后过氧化氢已完全分解 ⅱ.取滤液，向其中加入适量Na2S溶液，使Cu2＋恰好完全生成Cu2S沉淀，再加入I－，没有I2生成 (2022·江苏南京模拟)用废铜屑(含Cu、CuO、Fe2O3等)制备胆矾的流程如下： 下列说法不正确的是(　　) A.“溶解”时，铜发生反应的离子方程式为Cu＋4H＋＋O===Cu2＋＋2H2O B.“调pH”时，可用Cu2(OH)2CO3代替CuO C.“滤液”中c(Cu2＋)·c2(OH－)≤Ksp[Cu(OH)2] D.“酸化”时，加入稀硫酸的目的是抑制Cu2＋的水解 A　解析：H2O2在离子方程式中不能拆开，A错误；加入CuO的目的是将Fe3＋沉淀，加入Cu2(OH)2CO3能起到相同的作用，B正确；滤液中没有析出Cu(OH)2，故c(Cu2＋)·c2(OH－) ≤Ksp[Cu(OH)2]，C正确；由于Cu2＋会水解，故加入稀硫酸的目的是抑制Cu2＋的水解，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$