专题3 第4单元 金属材料和金属的冶炼方法（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（苏教版）

第四单元　金属材料和金属的冶炼方法 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。 考点一　铝及其化合物 [对应学生用书P64] 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，表面生成致密氧化膜，保护内层铝。 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－＋2H2O===2AlO＋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。 ②Al2O3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－===AlO＋2H2O； 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NaAlO2溶液中通入足量CO2：AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO。 (1)铝质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)对铝质品的表面进行处理，常采用化学方法，如增加膜的厚度、对氧化膜进行着色等(　　√　　) (4)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】 (2020·浙江1月选考卷)下列关于铝及其化合物的说法不正确的是(　　) A．明矾可用作净水剂和消毒剂 B．利用铝热反应可冶炼高熔点金属 C．铝可用作包装材料和建筑材料 D．氢氧化铝可用作治疗胃酸过多的药物 A　解析：明矾溶于水电离产生Al3+，发生水解反应生成Al(OH)3胶体，吸附水中悬浮杂质，起到净水作用，但不能杀菌、消毒，A错误；铝热反应放出大量的热，可用于冶炼活泼性比铝弱且高熔点的金属，B正确；铝具有良好的延展性，可用作包装材料，铝合金(如硬铝)的硬度大，可作建筑材料，C正确；Al(OH)3是两性氢氧化物，可与胃酸(HCl)反应，故可用作胃酸中和剂，D正确。 考向2　含铝化合物的制备及转化关系 【例2】 工业上以铝土矿(主要成分为Al2O3·nH2O)为原料冶炼金属铝，主要步骤包括：①将粉碎后的铝土矿溶解在氢氧化钠溶液中；②向①所得溶液中通入过量二氧化碳，获得氢氧化铝固体：③使氢氧化铝脱水生成氧化铝；④…… (1)步骤①所涉及的反应________(填“是”或“不是”)氧化还原反应。 (2)步骤②中生成氢氧化铝的化学方程式为__________________________________。 (3)步骤④为冶炼金属铝的过程，应选择的方法是________(填标号)。 A．利用铝热反应原理还原 B．电解法 C．热分解法 答案：(1)不是　(2) NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3　(3)B 解析：(1)步骤①将铝土矿粉碎后溶解在氢氧化钠溶液中，发生反应的化学方程式为Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O，反应中元素的化合价没有变化，因此不是氧化还原反应。 (2)向所得溶液中通入过量二氧化碳，二氧化碳和偏铝酸钠反应，化学方程式为NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3。 (3)工业上冶炼金属铝，通常选用电解熔融氧化铝的方法，对于比较活泼的金属采用热还原法，对于不活泼的金属采用热分解法，Al是活泼金属，工业上常采用电解法，通过铝热反应可以置换铁、铬、锰等金属，因此B正确。 (1)Al3+、Al(OH)3和AlO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===Na2BeO2＋H2↑、Zn＋2NaOH===Na2ZnO2＋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===Na2BeO2＋H2O、ZnO＋2NaOH===Na2ZnO2＋H2O。 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===Na2BeO2＋2H2O、Zn(OH)2＋2NaOH===Na2ZnO2＋2H2O。 b．与稀盐酸反应：Be(OH)2＋2HCl===BeCl2＋2H2O、Zn(OH)2＋2HCl===ZnCl2＋2H2O。 1．(2022·湖北卷)Be2+和Al3+的电荷与半径之比相近，导致两元素性质相似。下列说法错误的是　(　　) A．Be2+与Al3+都能在水中与氨形成配合物 B．BeCl2和AlCl3的熔点都比MgCl2的低 C.Be(OH)2和Al(OH)3均可表现出弱酸性 D．Be和Al的氢化物都不能在酸中稳定存在 A　解析：Al3+与过量氨水反应只能生成Al(OH)3，不能形成配合物，由此推测，Be2+也不能在水中与氨形成配合物，A错误；BeCl2和AlCl3属于分子晶体，而MgCl2属于离子晶体，则BeCl2和AlCl3的熔点都比MgCl2的低，B正确；Be(OH)2和Al(OH)3均为两性氢氧化物，则均可表现出弱酸性，C正确；Be和Al的氢化物与酸反应，生成对应的盐和氢气，则都不能在酸中稳定存在，D正确。 2．铬(Cr)与铝的性质相似，Cr(OH)3＋OH－===CrO＋2H2O，下列推断正确的是(　　) A．往CrCl3溶液加入过量NaOH溶液可制得Cr(OH)3 B．对CrCl3·6H2O加热脱水可得CrCl3 C．Cr2O3既能溶于盐酸，又能溶于NaOH溶液 D．CrO水解使溶液显酸性 C　解析：铬(Cr)与铝的性质相似，Cr(OH)3＋OH－===CrO＋2H2O，说明氢氧化铬是两性氢氧化物，溶于过量氢氧化钠溶液中生成CrO，故A错误；CrCl3·6H2O中Cr3+水解，加热脱水得到Cr(OH)3，故B错误；铬(Cr) 与铝的性质相似，氧化物为两性氧化物，所以Cr2O3既能溶于盐酸，又能溶于NaOH溶液，故C正确；CrO水解：CrO＋2H2O⥫⥬Cr(OH)3＋OH－，使溶液显碱性，故D错误。 考点二　金属材料和金属的冶炼方法 [对应学生用书P66] 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 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、Mn等元素 硬铝 成本低、性能优异、密度小、强度大、塑性好，具有优良的导电性，导热性，抗腐蚀能力强，是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)新型合金 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无论原料是开采的矿石，还是从海水中获取的物质，利用化学反应使金属元素从化合态变为游离态的过程，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，如钒、铬、锰等； 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，各组分金属元素以化合物的形式存在(　　×　　) (2)铝合金的熔点比纯铝的低，但其硬度比纯铝的大(　　√　　) (3)钠钾合金在常温下为液态，可用于原子反应堆的导热剂(　　√　　) (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】 借助北京冬奥会的冰雪运动热潮，我国冰雪产业迅猛发展。冰雪装备市场需求明显增长，其中短道速滑活动中人们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．不锈钢中只常添加镍(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：不锈钢一般认为在普通钢中添加了合金元素镍、铬等，故不锈钢中除含有铁、Ni、Cr等金属元素外，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．应用高温还原法可以冶炼铁 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动性的关系 1．合金在生产和科学研究中发挥着重要作用。下列有关合金的性质与用途不具有对应关系的是(　　) A．生铁容易被腐蚀，可用于炼钢和制造各种铸件 B．钠钾合金常温下呈液态、导热性好，可用作快中子反应堆的热交换剂 C．镁锂合金密度小、硬度和强度大，可用于制造火箭、导弹、航天器等 D．镍铬铝铜合金具有很高的电阻率，可用于制备电路中的精密元件 A　解析：生铁用于炼钢和制造各种铸件，是由于生铁具有优良的铸造、切削加工和耐磨性能，题中性质与用途不具有对应关系，A错误；钠钾合金用作快中子反应堆的热交换剂，是由于钠钾合金导热性好，B正确；镁锂合金用于制造火箭、导弹、航天器等，是由于镁锂合金具有密度小、硬度和强度大的特点，C正确；镍铬铝铜合金用于制备电路中的精密元件，是由于镍铬铝铜合金具有很高的电阻率，D正确。 2．在明代宋应星所著《天工开物》中，有关于火法炼锌的工艺记载：“每炉甘石(主要成分是碳酸锌)十斤，装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火锻红，罐中炉甘石熔化成团。冷定毁罐取出……即倭铅也……。以其似铅而性猛，故名之一‘倭云’。”下列说法不正确的是(　　) A．火法炼锌过程中锌元素被还原 B．火法炼锌原理是碳酸锌受热发生分解反应 C．泥罐热稳定性好，高温不易熔化，因此火法炼锌过程中可使用 D．“性猛”指的是锌单质有较强的还原性 B　解析：火法炼锌原理是碳酸锌与碳反应生成锌单质，反应中锌元素被还原，故A正确；火法炼锌原理是碳酸锌与碳反应生成锌单质，故B错误；泥罐热稳定性好，高温不易熔化，因此火法炼锌过程中可使用，故C正确；锌单质有较强的还原性，故D正确。 考点三　镁及海水提镁 [对应学生用书P68] 1．镁的存在及性质 (1)镁的存在 在自然界中，镁主要以化合态的形式存在于地壳和海水中。 (2)化学性质 主要性质 反应的化学方程式 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.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：MgCl2Mg＋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】 某项目式学习小组在探究镁的性质时，设计实验并用手持探测器测得溶液中某气体的含量变化曲线如下表所示： 装置图 序号 试剂A 实验现象 某气体含量变化曲线 ① pH＝10.8 NaOH溶液 无明显现象 － ② pH＝10.8 NaHCO3溶液 有大量气体生成，生成白色沉淀 已知：NaHCO3溶液中存在自耦电离HCO＋HCO⥫⥬CO＋H2CO3，且温度高于48 ℃时开始分解。经测定，实验序号②中白色沉淀成分为MgCO3·nH2O。下列说法错误的是(　　) A．镁与冷水、氢氧化钠溶液不反应 B．实验序号②曲线表示CO2气体在溶液中含量的变化 C．实验序号②气体成分：CO2和H2 D．生成MgCO3·H2O的反应为：Mg(OH)2＋2HCO＋(n－2) H2O===MgCO3·nH2O＋CO A　解析：镁与冷水可缓慢反应，在氢氧化钠溶液中也能与水发生反应，只是速率较慢，故A错误；NaHCO3溶液中由于HCO自耦电离与空气中CO2溶解的缘故，故在开始时溶液中CO2浓度较大，随着反应的进行，生成的H2驱赶出溶液中的CO2，使CO2浓度降低，随着温度升高，HCO自耦电离正向进行，生成更多的CO2，使CO2浓度升高，故B正确；镁与水反应生成H2，HCO自耦电离产生CO2，故气体成分为CO2和H2，故C正确；Mg与H2O反应生成Mg(OH)2(s)，由于溶液中存在HCO，使生成的Mg(OH)2(s)转化为更疏松的MgCO3·nH2O，增大了Mg与H2O的接触面积，促使反应继续进行，生成MgCO3·nH2O的反应为Mg(OH)2＋2HCO＋(n－2)H2O===MgCO3·nH2O＋CO，故D正确。 考向2　从海水中提取镁 【例2】 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MgCl2Mg＋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MgCl2Mg＋Cl2↑，D正确。 (1)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↑ (2)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．(双选)如图是工业利用菱镁矿MgCO3(含杂质Al2O3、FeCO3)制取镁的工艺流程。 下列说法不正确的是(　　) A.菱镁矿送入“酸浸池”前需要粉碎，其目的是提高酸浸速率 B．“氧化池”中通入的Cl2不能用H2O2溶液代替 C．沉淀混合物的主要成分是Fe(OH)3和Al(OH)3 D．工业上采用电解MgCl2溶液的方法制取金属镁 BD　解析：菱镁矿粉碎，可增大固液接触面积，加快酸浸速率，A正确；通入Cl2是为了将Fe2+(或FeCl2)氧化为Fe3+(或FeCl3)，用H2O2溶液代替Cl2，不引入杂质，可以代替，B错误；“氧化池”中存在Al3+、Fe3+、H＋，加入MgO后与H＋反应使溶液碱性增强，Al3+和Fe3+转化为Al(OH)3和Fe(OH)3，故“沉淀池”中的沉淀为Al(OH)3和Fe(OH)3，C正确；金属镁比较活泼，一般采用电解熔融MgCl2的方法冶炼，电解MgCl2溶液时阴极上析出H2，D错误。 2．(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 D　解析：物质X的作用是使Mg2+转化为Mg(OH)2，工业上常选用CaO，发生反应CaO＋H2O===Ca(OH)2，Ca(OH)2＋Mg2+===Mg(OH)2＋Ca2+，A正确；Mg是较活泼金属，工业上常用电解熔融MgCl2来制备金属镁，B正确；“氯化”过程中反应物为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；“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。 考点四　铜及其化合物 [对应学生用书P70] 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。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。 考向1　铜及其化合物的性质 【例1】 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】 铜是一种紫红色金属，被称作“电器工业的主角”。铜主要是由黄铜矿炼制，焙烧时发生反应2CuFeS2＋O2Cu2S＋2FeS＋SO2，其简单流程如图所示，下列说法正确的是(　　) A．焙烧时硫元素全部转化为二氧化硫 B．在焙烧时氧化剂只有氧气 C．粗铜精炼时用粗铜作阴极 D．Cu2S可以用于火法炼铜 D　解析：由焙烧时的化学方程式可知，焙烧时只有部分硫元素转化为二氧化硫，A错误；焙烧时Cu元素由＋2价降低到＋1价，S元素由－2价升高到＋4价，氧气中O元素由0价降低到－2价，则氧化剂为氧气和CuFeS2，B错误；粗铜精炼时用粗铜作阳极，C错误；火法炼铜的原理为Cu2S＋O22Cu＋SO2，Cu2S可用于火法炼制铜，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．某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质，下列操作正确且能达到实验目的的是(　　) A．将铜丝插入浓硫酸中并加热，反应后再加入水，观察硫酸铜溶液的颜色 B．常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中，观察CuCl2的生成 C．将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，得到无水CuCl2固体 D．将表面有铜绿[Cu2(OH)2CO3]的铜器放入盐酸中浸泡，除去铜绿 D　解析：铜丝与浓硫酸反应后的混合物中仍有大量浓硫酸存在，不能把水加入反应器中，否则会发生危险，A错误；Cu与Cl2在常温下不反应，需要加热才能发生反应，B错误；CuCl2水解生成Cu(OH)2和HCl，HCl易挥发，加热蒸干能促进CuCl2的水解，得不到CuCl2固体，C错误。 2．白色粉末氯化亚铜(CuCl)微溶于水。热解CuCl2·2H2O并进行相关物质转化，图示如图(已知：酸性条件下Cu＋不稳定)。下列说法不正确的是(　　) A．X是HCl，可抑制Cu2+水解 B．途径1中产生的Cl2可用NaOH溶液吸收处理 C．途径2中200 ℃反应的化学方程式为Cu2(OH)2Cl22CuO＋2HCl↑ D．CuCl与稀硫酸反应的离子方程式为2Cu＋＋4H＋＋SO===2Cu2+＋SO2↑＋2H2O D　解析：CuCl2水解方程式为CuCl2＋2H2O⥫⥬Cu(OH)2＋2HCl，因此X是HCl，可抑制Cu2+水解，故A正确；Cl2可与NaOH反应，因此途径1中产生的Cl2可用NaOH溶液吸收处理，故B正确；Cu2(OH)2Cl2加热到200 ℃会生成CuO，根据原子守恒可知还生成HCl，因此途径2中200 ℃反应的化学方程式为Cu2(OH)2Cl22CuO＋2HCl↑，故C正确；CuCl微溶于水，不能写成离子形式，且酸性条件下Cu＋不稳定，生成Cu和Cu2+，该反应的离子方程式为2CuCl===Cu2+＋Cu＋2Cl－，故D错误。 [对应学生用书P71] 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)(2021·北京卷)铝溶于氢氧化钠溶液，有无色气体产生：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑(　　√　　) 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)(2021·天津卷)奋斗者号潜水器载人舱外壳使用了钛合金，钛合金属于无机非金属材料(　　×　　) 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)经步骤④得到的胆矾，不能用水洗涤的主要原因是___________________。 (4)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)胆矾晶体易溶于水 (4)ⅰ.溶液 C 经步骤③加热浓缩后H2O2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－，不能被氧化 (2023·山东卷)(双选)一种制备Cu2O的工艺路线如图所示。反应Ⅱ所得溶液pH在3～4之间，反应Ⅲ需及时补加NaOH以保持反应在pH＝5条件下进行。常温下，H2SO3的电离平衡常数Ka1＝1.3×10-2，Ka2＝6.3×10-8。下列说法正确的是(　　) A.反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均为氧化还原反应 B．低温真空蒸发主要目的是防止NaHSO3被氧化 C．溶液Y可循环用于反应Ⅱ所在操作单元中吸收气体Ⅰ D．若Cu2O产量不变，参与反应Ⅲ的X与CuSO4物质的量之比增大时，需补加NaOH的量减少 CD　解析：反应Ⅰ是铜和浓硫酸反应，生成二氧化硫，是氧化还原反应，反应Ⅱ是SO2和碳酸钠溶液反应，生成NaHSO3、水和二氧化碳，是非氧化还原反应，反应Ⅲ是Na2SO3和CuSO4反应生成Cu2O，是氧化还原反应，故A错误；低温真空蒸发主要目的是防止Na2SO3被氧化，而不是NaHSO3，故B错误；经分析溶液Y的成分是Na2SO3溶液，可循环用于反应Ⅱ的操作单元吸收SO2气体(气体Ⅰ)，故C正确；制取Cu2O总反应方程式是2CuSO4＋3Na2SO3===Cu2O＋2SO2↑＋3Na2SO4，化合物X是指Na2SO3，若Cu2O产量不变，增大比，多的Na2SO3会消耗氢离子，用于控制pH，可减少NaOH的量，故D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$