17第11讲　金属材料和金属的冶炼-【优化指导】2026年化学一轮复习高中总复习·第1轮（云南专版）

高考总复习 化学 第三章　金属及其化合物 第11讲　金属材料和金属的冶炼 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。 1．金属铝的性质及应用 (1)结构和存在 考点一 铝及其化合物 (2)化学性质 考点一 铝及其化合物 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_____________________。 铝在空气中被氧气氧化，表面生成致密氧化膜，保护内层的铝。 考点一 铝及其化合物 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_______________________________________。 考点一 铝及其化合物 ④与某些金属氧化物的反应 铝与Fe2O3反应的化学方程式为____________________________。该反应又称________，反应时放出大量的热量，常用于冶炼难熔金属。 铝热反应 考点一 铝及其化合物 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) 考点一 铝及其化合物 (2)重要用途 ①作耐火材料：Al2O3的熔点很高，可制造________等。 ②冶炼金属铝：通过电解熔融氧化铝得到金属铝，化学方程式为 _____________________________。 耐火坩埚 考点一 铝及其化合物 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，叫做两性氧化物。 ②Al2O3只能溶于强碱溶液(如NaOH溶液)，不能溶于弱碱溶液(如氨水)。 [微点归纳] 考点一 铝及其化合物 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) Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－ 考点一 铝及其化合物 (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：_____________________________________。 ②向Na[Al(OH)4]溶液中通入足量CO2：_________________________________________。 考点一 铝及其化合物 对的画“√”，错的画“×”。 (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(　　 　　) √ [易错辨析] √ 考点一 铝及其化合物 (3)对铝制品的表面进行处理，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(　　 　　) √ √ 考点一 铝及其化合物 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 考点一 铝及其化合物 解析：明矾溶于水电离产生Al3+，Al3+发生水解反应生成Al(OH)3胶体，可吸附水中悬浮杂质，起到净水作用，但不能杀菌、消毒；铝热反应放出大量的热，可用于冶炼活动性比铝弱且熔点高的金属；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；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。 考点一 铝及其化合物 考向2　含铝化合物的制备及转化关系 【例2】 粉煤灰含有50.19%的Al2O3、37.29%的SiO2，其余为Fe2O3、CaO等。用粉煤灰通过“一步酸溶法”生产氧化铝的工艺流程如下图所示。下列叙述不正确的是(　　) C 考点一 铝及其化合物 A．滤渣的主要成分是二氧化硅 B．“树脂净化”的目的是将Al3+与Fe3+、Ca2+分离 C．“蒸发结晶”前应向氯化铝溶液中加入盐酸 D．循环使用X既降低成本，又防止污染环境 考点一 铝及其化合物 [思路剖析] ①“酸浸” 加入过量盐酸，Al2O3、Fe2O3、CaO转化为AlCl3、FeCl3和CaCl2进入滤液，SiO2形成滤渣 ②“树脂 净化” “树脂净化”得到AlCl3的酸性溶液，该过程分离除去了Fe3＋、Ca2＋ ③“蒸发 结晶” 用AlCl3的酸性溶液进行“蒸发结晶”，抑制了Al3＋水解，不需再加入盐酸 考点一 铝及其化合物 考点一 铝及其化合物 (1)Al3＋、Al(OH)3和[Al(OH)4]－之间的转化关系 考点一 铝及其化合物 (2)学会用类比法推测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↑。 考点一 铝及其化合物 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。 考点一 铝及其化合物 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。 考点一 铝及其化合物 1．(2022·湖北卷)Be2+和Al3+的电荷与半径之比相近，使得两元素的性质相似。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 考点一 铝及其化合物 解析：Al3+半径小，不能容纳6个氮原子与其配位，则不能在水中与氨形成配合物；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；Be(OH)2和Al(OH)3均为两性氢氧化物，则均可表现出弱酸性；Be和Al的氢化物都可与酸反应，生成对应的盐和氢气，故都不能在酸中稳定存在。 考点一 铝及其化合物 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(见下图)。下列说法不正确的是(　　) C 考点一 铝及其化合物 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 考点一 铝及其化合物 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。刚打磨过的铝片放入NaOH溶液中，发生反应2Al＋2NaOH＋6H2O===2[Al(OH)4]＋3H2↑；放置一段时间后再放入等浓度等体积的NaOH溶液中，整个过程依次发生反应：4Al＋3O2===2Al2O3、Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2Na[Al(OH)4]、2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑。两个实验中均有氧化还原反应发生；根据铝原子守恒可知，最初铝片质量相等，且NaOH过量，最终均生成Na[Al(OH)4]，则生成的Na[Al(OH)4]的质量相等，消耗NaOH的物质的量相同；两片铝片与NaOH溶液反应均有H2生成，但产生的H2的体积不同。 考点一 铝及其化合物 1．合金的定义及性能 考点二 金属材料和金属的冶炼 2．常见的金属材料 (1)金属材料的分类 考点二 金属材料和金属的冶炼 (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________和性能，如不锈钢中的合金元素是____和____ 铝合金 向铝中加入少量合金元素，如Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素可制成铝合金。硬铝的密度__、强度__、抗腐蚀性强，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料 组织结构 Cr Ni 小 大 考点二 金属材料和金属的冶炼 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________等元素 Cu、Zn 考点二 金属材料和金属的冶炼 (3)新型合金 考点二 金属材料和金属的冶炼 3．金属矿物的开发利用 (1)金属在自然界中的存在形态 考点二 金属材料和金属的冶炼 (2)金属冶炼的实质 金属的冶炼过程是指将金属从其______中还原出来，用于生产各种金属材料的过程，即_______________(写反应通式，用R表示金属)。 化合物 Rn＋＋ne－===R 考点二 金属材料和金属的冶炼 (3)金属冶炼的方法(用化学方程式表示) 考点二 金属材料和金属的冶炼 4．铝热反应 实验 装置 考点二 金属材料和金属的冶炼 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____________________________ 原理 应用 ①用于制取熔点较高、活泼性弱于铝的金属，如铬、锰、钨等； ②用于金属焊接，如在野外焊接钢轨等 考点二 金属材料和金属的冶炼 对的画“√”，错的画“×”。 (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态存在(　　 　　) (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)在铝中添加适量锂，制得低密度、高强度的铝合金，可用于航空工业(　　 　　) × √ [易错辨析] × × √ 考点二 金属材料和金属的冶炼 考向1　合金的组成及性能 【例1】 借助北京冬奥会带来的冰雪运动热潮，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(　　) C 考点二 金属材料和金属的冶炼 A．不锈钢是最常见的一种合金钢 B．不锈钢中常添加镍(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，使合金的硬度变大 考点二 金属材料和金属的冶炼 解析：一般认为，不锈钢是在普通钢中添加了合金元素，如镍、铬等，故不锈钢中除含有铁、镍、铬等金属元素外，还含非金属元素碳元素。 考点二 金属材料和金属的冶炼 考向2　金属的冶炼与金属活动性的关系 【例2】 《秋浦歌》中的“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 考点二 金属材料和金属的冶炼 解析：Mg的还原性强于铝，不能采用铝热法冶炼Mg，而应采用电解熔融MgCl2的方法来冶炼。 考点二 金属材料和金属的冶炼 [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。 考点二 金属材料和金属的冶炼 (1)合金的性质及两个易错点 考点二 金属材料和金属的冶炼 考点二 金属材料和金属的冶炼 (2)金属冶炼的步骤和方法 ①工业上冶炼金属的步骤 考点二 金属材料和金属的冶炼 ②金属冶炼的方法与金属活动性的关系 考点二 金属材料和金属的冶炼 1．合金在生产和科学研究中发挥着重要作用。下列合金的性质与用途不对应的是 (　　) 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，可用作核反应堆的传热介质 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 考点二 金属材料和金属的冶炼 解析：生铁可用于炼钢和制造各种铸件，是因为生铁具有优良的铸造、切削加工和耐磨性能；钠钾合金用作核反应堆的传热介质，是因为钠钾合金的导热性好；镁锂合金可用于制造火箭、导弹和航天器等，是因为镁锂合金具有密度小、硬度和强度大的特点；镍铬铝铜合金可用于制备电路中的精密元件，是因为镍铬铝铜合金具有很高的电阻率。 考点二 金属材料和金属的冶炼 2．(2024·广西钦州高三摸底)从石器时代到青铜器时代，再到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展历程和水平。下列关于金属冶炼的说法正确的是 (　　) A．制铝：将Al(OH)3溶于盐酸中，电解AlCl3溶液可得铝 B．制铜：“曾青(CuSO4)得铁，则化为铜”的过程中发生了复分解反应 C．炼铁：用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物 D．制钠：高温分解NaCl制备Na C 考点二 金属材料和金属的冶炼 解析：电解熔融Al2O3来冶炼金属铝；“曾青(CuSO4)得铁，则化为铜”发生的反应为Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，属于置换反应；用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物可得到铁；电解熔融NaCl来冶炼金属钠。 考点二 金属材料和金属的冶炼 1．镁的存在及性质 (1)镁的存在形态 在自然界中，镁主要以______的形式存在于地壳和海水中。 化合物 考点三 镁及海水提镁 (2)化学性质 考点三 镁及海水提镁 考点三 镁及海水提镁 2.从海水中提取镁 (1)工艺流程 考点三 镁及海水提镁 (2)主要化学反应(写化学方程式) ①制石灰乳：_________________________。 ②沉镁：_____________________________________。 ③制备MgCl2：__________________________________。 ④电解MgCl2：__________________________。 CaO＋H2O===Ca(OH)2 MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2 Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O 考点三 镁及海水提镁 对的画“√”，错的画“×”。 (1)实验室中金属镁着火，不能用干粉灭火器(CO2)来灭火(　　 　　) (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，生成沉淀再过滤(　　 　　) (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(　　 　　) [易错辨析] √ × √ √ 考点三 镁及海水提镁 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(装置如图所示)。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(　　) D 考点三 镁及海水提镁 实验1 镁条表面有微小气泡产生，且溶液较长时间内无明显变化 实验2 镁条表面有较多气泡且产生气泡的速率逐渐增大，溶液中无明显现象 实验3 镁条表面有大量气泡产生，溶液逐渐变为浑浊 考点三 镁及海水提镁 考点三 镁及海水提镁 [思路剖析] 考点三 镁及海水提镁 考点三 镁及海水提镁 考向2　从海水中提取镁 【例2】 下图为海水制镁的工艺流程示意图。下列叙述不正确的是(　　) C 考点三 镁及海水提镁 A.“石灰窑”“消化池”发生的反应依次是吸热反应、放热反应 B.“过滤器”中的母液主要是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 考点三 镁及海水提镁 考点三 镁及海水提镁 (1)氧化镁和氢氧化镁的比较 考点三 镁及海水提镁 (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因Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的小，故水垢的主要成分是Mg(OH)2，而非MgCO3。 考点三 镁及海水提镁 1．(2024·广西名校高三上学期联考)为测定含镁3%～5%的铝镁合金中镁的质量分数，设计了如下两种实验方案，下列说法不正确的是(　　) 方案一：将镁铝合金加入足量的氢氧化钠溶液中，充分反应后过滤，测定剩余固体质量； 方案二：称量m g铝镁合金粉末，放在下图所示惰性电热板上，通电使其充分灼烧。 A 考点三 镁及海水提镁 A.方案一中若称取5.4 g合金粉末样品，投入V mL 2.0 mol/L NaOH溶液中反应，则V≥100 B.方案一中测定剩余固体质量时，过滤后未洗涤固体就干燥、称量，则镁的质量分数偏高 C.方案二中欲计算镁的质量分数，实验中还需测定灼烧后固体的质量 D.方案二中若用空气代替O2进行实验，对测定结果有影响 考点三 镁及海水提镁 考点三 镁及海水提镁 考点三 镁及海水提镁 2．(2021·湖南卷)一种工业制备无水氯化镁的工艺流程如下图所示。 考点三 镁及海水提镁 D 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来制备金属镁 考点三 镁及海水提镁 考点三 镁及海水提镁 1．单质铜 (1)物理性质 ____色固体，具有良好的延展性、导热性和______。 紫红 导电性 考点四 铜及其化合物 (2)化学性质 考点四 铜及其化合物 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____，反应的化学方程式为_____________________________________。 ②写出下列反应的化学方程式： 铜在空气中加热：_____________________； 铜丝在硫蒸气中反应：___________________。 铜锈 2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3 考点四 铜及其化合物 2．氧化铜和氧化亚铜的比较 黑色 砖红色 CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O 考点四 铜及其化合物 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：_________________________(写化学方程式)。 反应②：____________________________(写离子方程式)。 Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O 考点四 铜及其化合物 4．铜盐 (1)Cu2(OH)2CO3的名称为__________，是铜绿的成分，其受热分解的化学方程式为____________________________________。 (2)CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾或____，其受热分解的化学方程式为________________________________，由蓝色晶体转化为白色粉末。无水CuSO4遇水变__色(生成CuSO4·5H2O)，可作为检验水的依据。 碱式碳酸铜 胆矾 蓝 考点四 铜及其化合物 (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____而失去生理活性，故可将胆矾、熟石灰、水配成________，用来杀灭植物的病毒。 变性 波尔多液 考点四 铜及其化合物 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 考点四 铜及其化合物 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；常温下铜与氯气不反应，需在点燃条件下才能发生反应；铜锈的成分是Cu2(OH)2CO3，而不是CuO；向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受热分解，过滤后滤纸上留下的应是黑色物质CuO。 考点四 铜及其化合物 D 考点四 铜及其化合物 A．焙烧时硫元素全部转化为二氧化硫 B．焙烧时的氧化剂只有氧气 C．粗铜精炼时用粗铜作阴极 D．Cu2S可以用于火法炼铜 考点四 铜及其化合物 考点四 铜及其化合物 考点四 铜及其化合物 所炼得的粗铜中铜的含量为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，用纯铜棒作阴极，用含铜离子的溶液作电解质溶液，铜从阳极溶解，在阴极析出，即可得到精铜。 考点四 铜及其化合物 (2)铜及其化合物的两个易错点 ①用FeCl3溶液蚀刻铜质印刷电路板主要是利用了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。 考点四 铜及其化合物 1．(2023·浙江1月选考卷，改编)硫酸铜应用广泛，下列说法不正确的是(　　) A．Cu位于周期表的第 Ⅰ A族 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 A 考点四 铜及其化合物 解析：Cu为29号元素，位于第 Ⅰ B族；硫酸铜属于盐类，在水溶液中能完全电离，属于强电解质；硫酸铜为强酸弱碱盐，铜离子水解使溶液呈酸性；铜离子为重金属离子，能使蛋白质变性。 考点四 铜及其化合物 2．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晶体的工艺流程如图所示。 考点四 铜及其化合物 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．滤渣中的主要成分为含铁的氧化物 D．将获得的CuCl2·2H2O晶体加热可制得CuCl2固体 B 考点四 铜及其化合物 考点四 铜及其化合物 角度 铝及其化合物的性质与应用 1.(2020·江苏卷)下列物质的性质与用途对应的是(　　) A．铝的金属活动性强，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 考点四 铜及其化合物 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，与其金属活动性无关；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；Al(OH)3用于中和过多的胃酸，是利用了其可与盐酸反应的性质，与其受热分解无关；明矾溶于水电离产生的Al3+水解生成Al(OH)3胶体，可以吸附水中的悬浮杂质，起到净水作用。 考点四 铜及其化合物 (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，故技术人员利用该性质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，故可用于制作门窗框架(　　 　　) × √ 判断下列说法的正误，对的画“√”，错的画“×”。 √ √ 考点四 铜及其化合物 角度 金属材料和合金 2.(2021·广东卷)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 考点四 铜及其化合物 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；陶灶是以黏土为原料经高温烧制而成的，属于硅酸盐产品；玛瑙的主要成分是SiO2，属于无机非金属材料；角形玉杯的主要成分为硅酸盐，不属于合金。 考点四 铜及其化合物 (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”号潜水器的载人舱外壳使用了钛合金，钛合金属于无机非金属材料(　　 　　) × √ 判断下列说法的正误，对的画“√”，错的画“×”。 √ √ × 考点四 铜及其化合物 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“钢铁是杂炼生镖作刀镰者”。灌钢法主要是先将生铁和熟铁(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 考点四 铜及其化合物 解析：钢是含碳量低的铁合金；钢的硬度和脆性与含碳量有关，随着含碳量的增大而增大；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；赤铁矿的主要成分是Fe2O3，可用于冶炼铁。 考点四 铜及其化合物 判断下列说法的正误，对的画“√”，错的画“×”。 (1)(2022·广东卷)利用海水制取溴和镁单质时，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(　　 　　) √ × × 考点四 铜及其化合物 √ × 考点四 铜及其化合物 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，某研究小组的同学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。流程如下图所示。 考点四 铜及其化合物 回答问题： (1)步骤①的目的是____________________________________。 (2)步骤②中，若仅用浓硫酸溶解固体B，将生成______________(填化学式)污染环境。 (3)步骤②中，在H2O2存在下将Cu溶于稀硫酸，反应的化学方程式为________________________________________。 考点四 铜及其化合物 (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中过量的H2O2将I－氧化为I2，理由是 ________________________________________________________________________________________________________________________________。 考点四 铜及其化合物 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)。 考点四 铜及其化合物 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＋恰好完全反应生成Cu2S沉淀，再加入I－，I－不能被氧化 考点四 铜及其化合物 (2024·湖南卷)某学生按图示方法进行实验，观察到以下实验现象： 考点四 铜及其化合物 ①铜丝表面缓慢放出气泡，锥形瓶内气体呈红棕色； ②铜丝表面气泡释放速度逐渐加快，气体颜色逐渐变深； ③一段时间后气体颜色逐渐变浅，至几乎无色； ④锥形瓶中液面下降，长颈漏斗中液面上升，最终铜丝与液面脱离接触，反应停止。 考点四 铜及其化合物 下列说法正确的是 (　　) A．开始阶段铜丝表面气泡释放速度缓慢，原因是铜丝在稀硝酸中表面钝化 B．锥形瓶内出现了红棕色气体，表明铜和稀硝酸反应生成了NO2 C．红棕色逐渐变浅的主要原因是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO D．铜丝与液面脱离接触，反应停止，原因是硝酸消耗完全 C 考点四 铜及其化合物 解析：金属铜与稀硝酸不会产生钝化。开始反应速率较慢，可能的原因是铜表面有氧化铜，A错误；由于装置内有空气，铜和稀硝酸反应生成的NO迅速被氧气氧化为红棕色的NO2，产生的NO2浓度逐渐增加，气体颜色逐渐变深，B错误；装置内氧气逐渐被消耗，生成的NO2量逐渐达到最大值，同时装置内的NO2能与溶液中的H2O反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，气体颜色变浅，C正确；由于该装置为密闭体系，生成的NO无法排出，逐渐将锥形瓶内液体压入长颈漏斗，铜丝与液面脱离接触，反应停止，D错误。 考点四 铜及其化合物 请完成：跟踪练（11） 温馨提示 谢谢观看！ 2Al＋3Cl22AlCl3 2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑ 2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ ①____________________________________。 ②_________________________________。 ③2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。 Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH [Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO 解析：由流程图可知，加入盐酸后过滤分离出的滤渣为SiO2；酸浸后溶液含Al3＋、Fe3＋、Ca2＋，用“树脂净化”可分离出Fe3＋、Ca2＋；AlCl3的酸性溶液可抑制Al3＋水解，“蒸发结晶”分离出的X为HCl；“焙烧”剩余物质生成Al2O3和X(HCl)。只有二氧化硅不与HCl反应，故滤渣的主要成分是SiO2；由最终产物Al2O3及流程可知，“树脂净化”的目的是将Al3＋与Fe3＋、Ca2＋分离；“酸浸”时盐酸过量，“蒸发结晶”前溶液显酸性，为AlCl3的酸性溶液，不需要加盐酸；X为HCl，可在“酸浸” 时循环使用，故循环使用X既降低成本，又防止污染环境。 2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3 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 ___________________________ (燃烧，生成白色粉末和黑色固体) 2Mg＋CO22MgO＋C 主要性质 反应的化学方程式 与H＋的反应 _________________________________ 与沸水反应 _________________________________ Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2 ↑ Mg＋2H2OMg(OH)2↓＋H2↑ MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 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，可能是由于导管内空间狭小，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“碱性增强有利于增大镁与水的反应速率”的结论 实验1和实验2对照 实验1是敞开体系，实验2是相对封闭体系，再结合镁与水反应放出热量进行分析 实验1和实验3对照 结合HCO能电离出H＋，可与Mg(OH)2反应，对照实验1和实验3，推出HCO的存在能加快镁与水的反应 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；实验2比实验1现象更明显，可能是由于导管空间狭小，热量不易散失，导致温度升高，Mg(OH)2的溶解度增大，覆盖在镁条表面的Mg(OH)2溶解，不再阻止反应的进行；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；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得出“碱性增强有利于增大镁与水反应速率”的结论。 D.“电解槽”中发生反应的化学方程式为MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 解析：“石灰窑”中CaCO3在高温下分解生成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；“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；“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；“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↑。 物质 分类与性质 相关反应 氧化镁 碱性氧化物 与酸反应：MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O 氢氧 化镁 中强碱 与酸反应：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↑ 解析：镁的质量分数越小，反应需要的NaOH溶液体积越大，故消耗NaOH溶液体积最大时，镁的质量分数为3%，5.4 g×(1－3%)＝5.238 g，根据关系式：2Al～2NaOH，故有V×10－3 L×2.0 mol/L＝，解得V＝97，因此若称取5.4 g合金粉末样品，投入V mL 2.0 mol/L NaOH溶液中反应，则V≥97；方案一中金属铝与氢氧化钠溶液反应，过滤后剩余固体镁，测定剩余固体质量时，过滤后未洗涤固体就干燥、称量，相当于镁的质量偏大，则镁的质量分数偏高；Mg、Al均与氧气反应，生成金属 氧化物，故还需测定生成物的质量，根据镁、铝的元素守恒，列方程可以求出金属镁的质量，进而求出镁的质量分数；若用空气代替O2进行实验，还会发生反应3Mg＋N2===Mg3N2，2Mg＋CO2 ===2MgO＋C，对测定结果会有影响。 C．“氯化”过程中发生的反应为MgO＋C＋Cl2MgCl2＋CO D．向煅烧后的产物中加稀盐酸，再将所得溶液加热蒸发，也可得到无水MgCl2 解析：物质X的作用是使Mg2+转化为Mg(OH)2，工业上常选用CaO作物质X，发生的反应为CaO＋H2O===Ca(OH)2，Ca(OH)2＋Mg2+===Mg(OH)2＋Ca2+；Mg是较活泼金属，工业上常用电解熔融MgCl2来制备金属镁；“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；“煅烧”后得到MgO，MgO和盐酸反应得到MgCl2溶液，由于MgCl2会在溶液中水解为 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。 2Cu＋O22CuO 2Cu＋SCu2S 物质 氧化铜 氧化亚铜 颜色 ____ ______ 与酸(H＋)反应 ________________________ Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O 与H2反应 H2＋CuOCu＋H2O __________________________ 转化关系 ____________________________________ H2＋Cu2O2Cu＋H2O 4CuO2Cu2O＋O2↑ Cu(OH)2CuO＋H2O Cu2(OH)2CO32CuO＋H2O＋CO2↑ CuSO4·5H2OCuSO4＋5H2O 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，其简单流程如下图所示，下列说法正确的是 (　　) 解析：由焙烧时反应的化学方程式可知，只有部分硫元素转化为二氧化硫；焙烧时Cu由＋2价降低到＋1价，S由－2价升高到＋4价，O由0价降低到－2价，则氧化剂为O2和CuFeS2；粗铜精炼时用粗铜作阳极；火法炼铜的原理为Cu2S＋O22Cu＋SO2，故Cu2S可用于火法炼铜。 (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↑。 解析：根据2CuS＋3O22CuO＋2SO2可知，1 mol CuS消耗1.5 mol O2；废气中含有SO2，能使酸性高锰酸钾溶液褪色；调节pH时，Fe3＋水解转化为Fe(OH)3而除去，滤渣中不含铁的氧化物；将CuCl2·2H2O直接加热脱水，Cu2＋水解产生Cu(OH)2，且因HCl挥发而无法得到CuCl2。 (4)(2024·浙江6月选考卷)部分金属可在高温下用焦炭、一氧化碳、氢气等还原金属矿物得到(　　 　　) (5)(2023·辽宁卷)冶炼镁：2MgO2Mg＋O2↑(　　 　　) $$