14 第二部分 第3章 第14讲 金属材料与金属矿物的开发利用(基础课)-【名师导航】2026年高考化学一轮总复习课件（鲁科版）

第3章　物质的性质与转化(1)——金属及其化合物 第14讲　金属材料与金属矿物的开发利用(基础课) 第二部分　元素及其化合物 1.了解合金及常见金属材料的应用。　2.了解铝、镁、铜及其重要化合物的主要性质与应用。　3.了解常见金属的冶炼方法和海水提镁。 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 2 知识点一 01 知识点二 02 微点突破5 03 高考真题演练 05 课时分层作业 06 知识点三 04 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 3 知识点一　金属材料与金属矿物的开发利用 1．合金 (1)概念：合金是指两种或两种以上的金属(或_____________)熔合而成的具有_________的物质。 (2)性能：合金具有许多优良的物理、化学或机械性能。 ①熔点：一般比它的各成分金属的___； ②硬度和强度：一般比它的各成分金属的___。 金属与非金属 金属特性 低 大 命题角度1 命题角度2 多维训练 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 4 　　　　　①合金是混合物，合金的物理性质相比于成分金属有所改变，但合金中各成分金属的化学性质不变。 ②并非所有的金属都能相互熔合形成合金，若一种金属的熔点高于另一种金属的沸点，则二者不能形成合金。 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 2．常见金属材料——黑色金属材料与有色金属材料 (1) (2)铝合金：密度小，强度高，塑性好，易于加工，具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。 低碳 Cr、Ni 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 　　　　　合金钢也叫特种钢，是在碳素钢里适量地加入一种或几种合金元素，使钢的组织结构发生变化，从而使钢具有各种特殊性能。如超级钢就是含Mn 10%、C 0.47%、Al 2%、V 0.7%的合金钢，强度很大。 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 3．金属矿物的开发利用 (1)金属在自然界中的存在形式 (2)金属冶炼的实质 Mn＋＋ne－===M ①使金属化合物中的金属离子___电子还原为金属单质。 ②化合态转化为游离态。 化合 物 得 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 (3)金属的常见冶炼方法 ①电解法 Al：_____________________________________。 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 铝热反应制铬：_________________________________________； 焦炭还原铜：___________________________________________。 焦炭、CO、H2、Al 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 (4)合理开发利用金属矿物的主要途径 ①提高金属矿物的利用率，②开发环保高效的金属冶炼方法，③防止金属的腐蚀，④加强废旧金属的回收和再利用，⑤使用其他材料代替金属材料，等等。 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 　　　　　①金属冶炼与金属活动性的关系： ②冶炼Mg时电解熔融MgCl2而不电解熔融MgO，原因是MgO的熔点高，熔融时会耗费更多能源，增加生产成本。 ③冶炼Al时只能电解熔融Al2O3而不能电解熔融AlCl3，原因是AlCl3是共价化合物，熔融态不导电；加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化温度。 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 1．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反应法炼制 B．铝及其合金是生产、生活中广泛使用的材料，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，还用来制还原剂一氧化碳 √ 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 D　[A项，铁通常用CO还原法炼制，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还原剂一氧化碳，正确。] 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 2．明代《天工开物》记载“火法”冶炼锌：“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……即倭铅也。”(注：炉甘石的主要成分为碳酸锌，泥罐中掺有煤炭)下列说法不正确的是(　　) A．倭铅是指金属锌和铅的混合物 B．煤炭中起作用的主要成分是C √ 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 A　[由题意可知，倭铅是指金属锌，不是混合物，故A错误；煤炭的主要成分是碳，反应中碳作还原剂，故B、C、D均正确。] 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 3．(2025·济南模拟)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，然使釜、鬵(xín，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．明代使用的釜、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 √ 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 C　[明代使用的釜、鬵一类的炊具都属于铁合金，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、水同时接触，容易发生电化学腐蚀，容易生锈，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；生铁的腐蚀主要是析氢腐蚀和吸氧腐蚀，属于电化学腐蚀，故D错误。] 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 知识点二　铝、镁及其化合物 一、铝及其化合物 1．铝的存在与主要性质 (1)铝的结构和存在 铝位于元素周期表______________________，原子结构示意图为 ____________。铝元素在地壳中含量丰富，仅次于_________。自然界中的铝全部以______态存在。 第3周期第ⅢA族 氧、硅 化合 命题角度1 命题角度2 多维训练 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 21 (2)铝的主要化学性质 ① ② ③Al与碱液(NaOH)：________________________________________　________________。 2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 ④Al与CuSO4溶液：____________________________________。 ⑤铝热反应 a．原理：利用Al的______性较强，高温下把金属氧化物中的金属置换出来。 b．应用：冶炼难熔金属，如Cr、Mn、V、W、Cu、Fe等；金属焊接，如野外焊接钢轨等。 2Al＋3CuSO4===3Cu＋Al2(SO4)3 还原 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 2．铝的重要化合物 (1)铝的氧化物(Al2O3)——两性氧化物 ①两性氧化物：既能与酸反应，又能与碱反应的氧化物。 ②Al2O3的两性表现 Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O Al2O3＋2OH－＋3H2O=== 2[Al(OH)4]－ 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 (2)铝的氢氧化物[Al(OH)3]——两性氢氧化物 ①两性氢氧化物：与酸和强碱均能反应的氢氧化物。 ②Al(OH)3的两性表现 Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－ 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 KAl(SO4)2·12H2O Al(OH)3胶体 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 (4)四羟基合铝酸钠(配合物) ①向Na[Al(OH)4]溶液中滴加盐酸至过量，反应现象为先生成白色沉淀，然后沉淀又逐渐溶解直至消失，反应的有关离子方程式为_________________________________________________________________________。 ②向Na[Al(OH)4]溶液中通入少量CO2，反应的离子方程式为______________________________________________________。 [Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O，Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 二、镁及其化合物 1．镁的性质 (1)物理性质：具有银白色金属光泽的固体，密度、硬度均较小，熔点较低，有良好的导电、传热和延展性。 (2)化学性质(写出有关反应的化学方程式或离子方程式) 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 2．镁的重要化合物[MgO和Mg(OH)2] MgO和Mg(OH)2均难溶于水，不与水反应，均与H＋反应，常用于除去含Mg2＋溶液中的杂质Fe3＋。 3MgO＋3H2O＋2Fe3＋===2Fe(OH)3＋3Mg2＋ 3Mg(OH)2＋2Fe3＋===2Fe(OH)3＋3Mg2＋ 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 1．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 √ 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 B　[Al(OH)3不溶于氨水，故向含少量Al3＋的Fe3＋溶液中加过量氨水，Fe3＋、Al3＋均转化为氢氧化物沉淀，达不到除杂的目的，B项不正确。] 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 2．某矿石的主要成分为MgCO3，还含有CaO、SiO2、Fe3O4、Al2O3及少量其他杂质。某工厂采用该矿石为主要原料生产碱式碳酸镁，流程如下(已知：温度低于700 ℃时，SiO2不会与CaO等反应)。下列有关说法不正确的是(　　) 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 B．滤渣1的成分是CaSO4和SiO2 C．氧化步骤发生反应的离子方程式可以是2Fe2＋＋2H＋＋H2O2=== 2Fe3＋＋2H2O D．加X调pH的X是氢氧化钠 √ D　[矿石煅烧过程中碳酸镁分解生成氧化镁和二氧化碳，加入硫酸进行溶解，其中二氧化硅不与硫酸反应，氧化钙与硫酸反应生成微溶性物质硫酸钙，过滤除去；将滤液中亚铁离子氧化为铁离子，加入氧化镁或碳酸镁调节pH，将铝离子和铁离子形成沉淀，过滤除去；将滤液中的镁离子形成沉淀分离，经过系列操作获得碱式碳酸镁。 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 煅烧的主要目的是使碳酸镁分解，同时除去一些可燃性杂质，A正确；已知温度低于700 ℃时，SiO2不会与CaO等反应，所以煅烧后CaO、SiO2、Fe3O4、Al2O3都没有反应，加入硫酸后二氧化硅不反应，氧化钙和硫酸反应生成硫酸钙沉淀，所以滤渣1的成分是CaSO4和SiO2，B正确；氧化是为了把Fe2＋转化成Fe3＋，用H2O2可以达到目的，C正确；调pH的目的是通过形成Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀，而除去Fe3＋和Al3＋，不能引入新的杂质，一般是用氧化镁或碳酸镁，用氢氧化钠不但引入Na＋，且氢氧化铝会溶于氢氧化钠溶液中，所以X不能用氢氧化钠，D错误。] 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 3．明矾[KAl(SO4)2·12H2O]是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。采用废易拉罐制备明矾的过程如图所示。下列叙述错误的是(　　) A．合理处理易拉罐有利于环境保护和资源再利用 B．从易拉罐中可回收的金属元素有Al、Fe C．“沉淀”反应的金属离子为Fe3＋ D．上述流程中可用NaHSO4代替NaHCO3 √ 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 D　[NaHSO4电离出的H＋能溶解Al(OH)3，不能得到Al(OH)3，D错误。] 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 4．以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下： 已知浸出时产生的废渣中有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3。下列说法错误的是(　　) A．浸出镁的反应为MgO＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3↑＋H2O B．浸出和沉镁的操作均应在较高温度下进行 C．流程中可循环使用的物质有NH3、NH4Cl D．分离Mg2＋与Al3＋、Fe3＋是利用了它们氢氧化物Ksp的不同 √ 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 B　[一水合氨受热易分解，沉镁时在较高温度下进行会造成一水合氨大量分解，挥发出氨气，降低利用率，故B错误。] 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 微点突破5　铝矿石提铝与海水提镁 1．铝矿石提铝的化工流程 铝土矿的主要成分是Al2O3，含有的杂质是Fe2O3、MgO和SiO2，由于Al2O3具有两性，而杂质SiO2是酸性氧化物，Fe2O3、MgO是碱性氧化物，因而可设计出两种提纯Al2O3的方案。 命题角度1 命题角度2 多维训练 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 40 主要化学反应： ①Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－； ②Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O； 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 2．从海水中提取镁的流程 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 对上述流程中的判断正确的是(　　) A．试剂X可以是氨水，沉淀中含有铁的化合物 B．工业上可采用Fe还原Al2O3的方法制Al，但成本较高 C．反应Ⅱ中CO2可以用CH3COOH溶液代替 1．工业上用某种氧化铝矿石(含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如图： √ 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 C　[分析流程图可知，试剂X是氢氧化钠溶液，Al2O3溶于氢氧化钠溶液得到Na[Al(OH)4]溶液，Fe2O3与氢氧化钠溶液不反应，所以反应Ⅰ过滤出的沉淀为Fe2O3，所得溶液乙为Na[Al(OH)4]溶液；向Na[Al(OH)4]溶液中通入过量CO2，化学方程式为Na[Al(OH)4]＋CO2===Al(OH)3↓＋NaHCO3，所以Y为NaHCO3溶液，Al(OH)3加热分解生成Al2O3，电解熔融Al2O3得到Al。试剂X不可以是氨水，因为沉淀中含有铁的化合物，还有铝的化合物，无法分离，故A错误；Fe不如Al活泼，与Al2O3不反应，故B错误；反应Ⅱ中CO2溶于水得碳酸，碳酸是弱酸，可以用CH3COOH溶液代替，故C正确；反应Ⅰ为Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－，故D错误。] 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 2．从海水中提取镁的工艺流程如图所示： 下列说法错误的是(　　) A．用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富 B．步骤⑥电解熔融MgCl2时阴极产生氯气 C．步骤⑤可将晶体置于HCl气体氛围中脱水 D．上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应 B　[电解MgCl2(熔融)时阳极产生Cl2，B错误。] √ 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 知识点三　铜及其化合物 1．铜的主要性质(写出有关反应的化学方程式或离子方程式) 命题角度1 命题角度2 多维训练 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 47 a．与浓硫酸共热：_________________________________________； b．与稀硝酸反应：_________________________________________； c．与浓硝酸反应：_________________________________________。 2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 ④与某些盐溶液反应 a．与硝酸银溶液反应：____________________________； b．与FeCl3溶液反应：_____________________________。 Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋ Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋ 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 2．铜的重要化合物的性质及应用 (1)氧化物 ①CuO：____色、难溶于水的固体，可以与酸反应，可以用H2、CO、Al还原出Cu。 ②Cu2O：_______色、难溶于水的固体，与一般酸反应为Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O，遇到HNO3发生氧化反应生成Cu2＋。 黑 砖红 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 (2)氢氧化铜——___色难溶物，是一种弱碱。 蓝 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 (3)铜盐 ①Cu2(OH)2CO3 Cu2(OH)2CO3的名称为_______________，呈___色，是铜锈的主要 成分，受热易分解，分解的化学方程式为______________________ _______________________。 ②CuSO4 a．CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称______________。 受热或遇浓硫酸，蓝色晶体变为白色粉末。 碱式碳酸铜 绿 2CuO＋H2O＋CO2↑ 蓝矾(或胆矾) 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 b．无水CuSO4遇水变____色(生成CuSO4·5H2O)，可作为____或_________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______________________配成了波尔多液，用来杀灭植物的病菌。 蓝 水 水蒸气 胆矾、熟石灰、水 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)铁、铜在潮湿的空气中均易形成金属氧化物。(　　) (2)无水CuSO4既可检验水蒸气的存在又可作干燥剂。(　　) (3)Cu2O在高温下比CuO稳定的原因是Cu2O中Cu＋的3d轨道电子全充满。(　　) (4)Cu2O在一般酸中可发生自身氧化还原反应。(　　) (5)Cu与Fe3＋反应说明Cu的还原性比Fe的强。(　　) × × √ √ × 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 √ √ √ 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 　　　　　——探究铜及其化合物的性质 1．某同学对Cu的常见化合物的性质进行实验探究，探究的问题和过程如下： (1)为探究不同价态铜的稳定性，进行如下实验： ①将CuO粉末加热至1 000 ℃以上完全分解成砖红色的Cu2O粉末，该实验说明：在高温条件下，＋1价Cu比＋2价Cu更________(填“稳定”或“不稳定”)。 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 ②向Cu2O中加适量稀硫酸，得到蓝色溶液和一种红色固体，该反应的离子方程式为____________________________________________　__________________________________________________________， 由此可知，在酸性溶液中，＋1价Cu比＋2价Cu更______(填“稳定”或“不稳定”)。 ③向Cu2O中加适量稀硝酸，反应的离子方程式为________________ _________________________________________________________。 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 (2)为了探究氨气能否和氢气一样还原CuO，他根据所提供的下列装置进行实验(夹持装置未画)，装置A产生氨气，按气流方向连接各仪器接口，顺序为a→______→_________→________→_____→_____　→_____→h。 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 ①实验结束后，装置B中固体由黑色变为红色，装置E中收集到无色、无味的气体，在空气中无颜色变化，点燃的镁条可以在其中燃烧，则B装置中发生反应的化学方程式为___________________________　_________________________________________________________。 ②装置C中的球形装置的作用是_______________________________ _________________________________________________________。 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 　　　　　——涉及铜及其化合物的化工流程 2．工业上用含有少量氧化铁杂质的废铜粉为原料，制取硫酸铜的主要过程如图所示： 下列有关说法不正确的是(　　) A．“过量酸”不适合用硝酸或浓硫酸，固体B可以用CuO、Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3 B．通入的气体A可以是O2或Cl2 C．通入气体A之前的混合溶液中存在的阳离子是Fe2＋、Cu2＋、H＋ D．将从溶液中得到的硫酸铜晶体在空气中加热，可制得无水硫酸铜 B　[通入的气体A不可以是Cl2，否则引入Cl－杂质，B错误。] √ 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 3．工业上以黄铜矿(主要成分是CuFeS2，含有少量SiO2)为主要原料制备CuCl的主要流程如下： 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 回答下列问题： (1)溶液A中含有硫酸铜、硫酸铁，则在一定条件下黄铜矿与稀硫酸、氧气发生反应的化学方程式为________________________________。 (2)沉淀D为_____________________________________(填化学式)。 (3)加过量CuO调pH的目的是_________________________________。 (4)若“①”处不加浓盐酸，此处的反应会较快停止，原因是______ __________________________________________________________。 (5)“②”中的系列操作是____________________________________， 过滤，用________洗涤，真空干燥。 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 (6)向溶液B中加入NaCl、NaHSO3，加热，也可生成CuCl，则该反应的离子方程式是__________________________________________。 解析： 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 废铜利用的一般流程模板 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 高考真题演练 1．(2024·重庆卷)单质M的相关转化如下所示。下列说法错误的是(　　) A．a可使灼热的铜变黑 B．b可与红热的铁产生气体 C．c可使燃烧的镁条熄灭 D．d可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 √ 命题角度1 命题角度2 多维训练 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 67 C　[碱溶液与单质d反应生成漂白液，故单质d为Cl2，碱溶液是NaOH溶液；NaOH溶液与氧化物c(适量)反应得纯碱溶液，故氧化物c为CO2；单质M与氧化物b反应得NaOH溶液，故单质M为Na，氧化物b为H2O；Na与单质a反应得氧化物，因此单质a为O2。O2可与灼热的铜反应生成黑色的氧化铜，A正确；水蒸气可与红热的铁在高温下反应生成四氧化三铁和氢气，B正确；镁条在CO2中燃烧生成氧化镁和碳，燃烧的镁条不熄灭，C错误；Cl2可与碘化钾反应生成碘单质，碘单质能使湿润的淀粉试纸变蓝，D正确。] 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 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 √ 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 3．(2024·甘肃卷节选)我国科研人员以高炉渣(主要成分为CaO、MgO、Al2O3和SiO2等)为原料，对炼钢烟气(CO2和水蒸气)进行回收利用，有效减少了环境污染，主要流程如图所示： 已知：Ksp(CaSO4)＝4.9×10－5， Ksp(CaCO3)＝3.4×10－9。 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 (1)高炉渣与(NH4)2SO4经焙烧产生的“气体”是____________。 (2)“滤渣”的主要成分是CaSO4和____________。 (3)“水浸2”时主要反应的化学方程式为_______________________ __________________________________________________________， 该反应能进行的原因是_______________________________________ __________________________________________________________。 (4)铝产品NH4Al(SO4)2·12H2O可用于________。 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 解析：(1)高炉渣与(NH4)2SO4经焙烧产生的“气体”是NH3。(2) “滤渣”的主要成分是CaSO4和未反应的SiO2。(3)“水浸2”的主要反应为硫酸钙与碳酸铵生成更难溶的碳酸钙，反应的化学方程式为CaSO4＋(NH4)2CO3===CaCO3＋(NH4)2SO4，该反应之所以能发生，是由于Ksp(CaSO4)＝4.9×10－5，Ksp(CaCO3)＝3.4×10－9，Ksp(CaSO4)＞Ksp(CaCO3)，微溶的硫酸钙可转化为更难溶的碳酸钙。(4)铝产品NH4Al(SO4)2·12H2O溶于水后，会产生Al3＋，Al3＋水解生成Al(OH)3胶体，可用于净水。 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 答案：(1)NH3　(2)SiO2 (3)CaSO4＋(NH4)2CO3===CaCO3＋(NH4)2SO4　Ksp(CaSO4)＞Ksp(CaCO3)，微溶的硫酸钙转化为更难溶的碳酸钙 (4)净水 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 4．(2024·北京卷)利用黄铜矿(主要成分为CuFeS2，含有 SiO2等杂质)生产纯铜，流程示意图如下。 (1)矿石在焙烧前需粉碎，其作用是____________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________。 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 (2)(NH4)2SO4的作用是利用其分解产生的SO3使矿石中的铜元素转化为CuSO4。(NH4)2SO4发生热分解的化学方程式是_______________ __________________________________________________________。 (3)矿石和过量(NH4)2SO4按一定比例混合， 取相同质量，在不同温度下焙烧相同时间， 测得：ⅰ.“吸收”过程氨吸收率和“浸铜” 过程铜浸出率变化如图；ⅱ.400 ℃和500 ℃ 时，固体B中所含铜、铁的主要物质如表。 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 ①温度低于425 ℃，随焙烧温度升高，铜浸出率显著增大的原因是____________________________________________________________________________________________________________________。 ②温度高于425 ℃，根据焙烧时可能发生的反应，解释铜浸出率随焙烧温度升高而降低的原因是________________________________ __________________________________________________________。 温度/℃ B中所含铜、铁的主要物质 400 Fe2O3、CuSO4、CuFeS2 500 Fe2(SO4)3、CuSO4、CuO 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 (4)用离子方程式表示置换过程中加入Fe的目的：________________ _________________________________________________________。 (5)粗铜经酸浸处理，再进行电解精炼；电解时用酸化的CuSO4溶液作电解液，并维持一定的c(H＋)和c(Cu2＋)。粗铜若未经酸浸处理，消耗相同电量时，会降低得到纯铜的量，原因是________________　_____________________________________________________________________________________________________________________。 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 解析：黄铜矿(主要成分为CuFeS2，含有SiO2等杂质)粉碎后加入硫酸铵，通入空气焙烧，黄铜矿在硫酸铵生成的SO3作用下，转化成CuSO4，得到的混合气体中主要含NH3，用硫酸吸收，得到硫酸铵，是溶液A的主要溶质，可以循环利用，固体B为SiO2、CuSO4及含铁的化合物，加水分离，主要形成含硫酸铜的滤液和含SiO2的滤渣，分别为滤液C和滤渣D，向滤液C中加入过量的铁，置换得到粗铜和FeSO4，粗铜再精炼可以得到纯铜。(1)黄铜矿的矿石在焙烧前需粉碎，是为了增大反应物的接触面积，增大反应速率，使反应更充分。(2)铵盐不稳定，易分解，(NH4)2SO4的分解为非氧化还原反应，产 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 (3)新型合金 ①储氢合金 ②其他：钛合金、耐热合金、形状记忆合金等。 Na：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑； Mg：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑； 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ ②热还原法：常用还原剂有_________________________等。 高炉炼铁：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2； ③热分解法 Hg：2HgO2Hg＋O2↑； Ag：2Ag2O4Ag＋O2↑。 2Al＋Cr2O32Cr＋Al2O3 C＋2CuO2Cu＋CO2↑ C．冶炼Zn的化学方程式：ZnCO3＋2CZn＋3CO↑ D．该冶炼锌的方法属于热还原法 有些活动性很强的金属也可以用还原法来冶炼，如Na＋KClK↑＋NaCl、2RbCl＋MgMgCl2＋2Rb↑等，主要运用了化学平衡移动原理，利用K、Rb沸点低，汽化离开反应体系，使化学反应得以向正反应方向进行。 ③Al(OH)3受热分解：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。 (3)铝盐——明矾 ①化学式为_______________________，为复盐。 ②电离方程式为KAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋2SO。 ③应用：净水，净水原理为明矾电离出的Al3＋在水中水解生成________________，吸附水中悬浮物而沉淀，使水净化，其离子方程式为__________________________________________。 Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋ 2[Al(OH)4]－＋CO2===2Al(OH)3↓＋CO＋H2O ① ②________________________________________ ③__________________________________________ ④Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑ 2Mg＋CO22MgO＋C Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑ A．煅烧过程所发生的主要化学方程式为MgCO3MgO＋CO2↑ ③[Al(OH)4]－＋CO2(过量)===Al(OH)3↓＋HCO； ④Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH； ⑤2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。 主要化学反应： ①制石灰乳：CaCO3CaO＋CO2↑、CaO＋H2O===Ca(OH)2； ②沉淀Mg2＋：Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2＋Ca2＋； ③制备MgCl2：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O； ④电解MgCl2：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。 D．反应Ⅰ为CO2＋2[Al(OH)4]－＋H2O===2Al(OH)3↓＋CO＋2H2O ①____________________________________。 ②2Cu＋SCu2S。 ③与氧化性酸反应 Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O 3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O ③转化：4CuO2Cu2O＋O2↑，高温条件下Cu2O稳定。 Cu2(OH)2CO3 (6)Cu2O溶于稀硝酸的反应为3Cu2O＋2NO＋14H＋===6Cu2＋＋2NO↑＋7H2O。( ) (7)Cu(OH)2溶于氨水生成 [Cu(NH3)4]2＋。( ) (8)CuSO4·5H2O呈蓝色是因为存在 [Cu(H2O)4]2＋。( ) 答案：(1)①稳定　②Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O　不稳定 ③3Cu2O＋14H＋＋2NO===6Cu2＋＋2NO↑＋7H2O (2)g　f　b　c　d　e(b、c可互换) ①3CuO＋2NH33Cu＋N2＋3H2O　②防倒吸 已知CuCl难溶于水，难溶于乙醇，在空气中易被氧化，在水溶液中存在平衡：CuCl(白色固体)＋2Cl－[CuCl3]2－(无色溶液)。 答案：(1)4CuFeS2＋2H2SO4＋17O24CuSO4＋2Fe2(SO4)3＋2H2O (2)SiO2 (3)使Fe3＋完全转化为Fe(OH)3沉淀除去 (4)生成的CuCl难溶于水会附着在Cu的表面，阻碍反应进一步发生 (5)向溶液C中加入大量的水　无水乙醇 (6)2Cu2＋＋2Cl－＋HSO＋H2O2CuCl↓＋SO＋3H＋ 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　[物质X的作用是使Mg2＋转化为Mg(OH)2，工业上常采用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制备金属镁，B正确；由图可知“氯化”过程反应物为MgO、Cl2、C，生成物之一为MgCl2，C在高温下能将CO2还原为CO，则“气体”为CO，反应方程式为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。] 物中有NH3和SO3，故化学方程式为(NH4)2SO42NH3↑＋SO3↑＋H2O。(3)①由题图可知，温度低于 425 ℃时，随焙烧温度升高，铜浸出率显著增大，这是因为温度低于 425 ℃，随焙烧温度升高，(NH4)2SO4分解产生的SO3增多，可溶物CuSO4含量增大，故铜浸出率显著增大。②温度高于 425 ℃，随焙烧温度升高，CuFeS2和CuSO4转化成难溶于水的CuO，发生反应4CuFeS2＋17O2＋2CuSO46CuO＋2Fe2(SO4)3＋4SO3，铜浸出率降低。(4)加入Fe置换滤液C中的铜，反应的离子方程式为Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋。(5)粗铜中含有Fe杂质，加酸可以除Fe，但粗铜若未经酸浸处理，其中杂质Fe会参与放电，则消耗相同电量时，会降低得到纯铜的量。 答案：(1)增大接触面积，增大反应速率，使反应更充分 (2)(NH4)2SO42NH3↑＋SO3↑＋H2O (3)①温度低于425 ℃，随焙烧温度升高，(NH4)2SO4分解产生的SO3增多，可溶物CuSO4含量增加，故铜浸出率显著增大　②温度高于 425 ℃，随焙烧温度的升高，发生反应4CuFeS2＋17O2＋2CuSO4 6CuO＋2Fe2(SO4)3＋4SO3，CuFeS2和CuSO4转化成难溶于水的CuO，铜浸出率降低 (4)Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋ (5)其中的杂质Fe会参与放电 $$