3.2金属材料 同步讲义2025-2026学年高一上学期化学人教版必修一

本讲义聚焦金属材料核心知识点，系统梳理金属物理与化学通性、合金概念及应用、铝及其化合物性质与转化、工业制铝、铝热反应、新型合金、稀土金属及化学计算，构建从基础性质到具体物质再到应用的递进式学习支架。 该资料以题型分类为特色，结合青铜文物、铝合金等生活实例渗透化学观念，通过铝热反应等实验探究培养科学探究能力，典例与变式题强化科学思维。课中辅助教师系统授课，课后助力学生查漏补缺，提升综合应用能力。

第三章 第二节 金属材料 内 容 导 航 题型1 金属物理性质的通性 题型2 金属化学性质的通性 题型3 合金的概念及其重要应用 题型4 金属与合金在性能上的主要差异 题型5 生活中常见合金的组成 题型6 铝的性质 题型7 氧化铝的性质与用途 题型8 铝金属及其化合物的性质实验 题型9 铝与酸或碱反应的相关计算 题型10 氢氧化铝的性质与用途 题型11 铝三角的转化 题型12 工业制金属铝 题型13 探究铝热反应 题型14 新型合金 题型15 稀土金属及材料 题型16 化学方程式的有关计算 题型17 物质的量的相关计算 考 点 演 练 题型1 金属物理性质的通性 解｜题｜知｜识 金属的通性（物理性质）： ①绝大多数金属都是固体（除汞外）； ②绝大多数金属具有银白色金属光泽（Cu红色、Au 金黄色）； ③绝大多数金属具有良好的导电导热性； ④绝大多数金属具有良好的延展性。 【典例1】A．金属材料都是导体，非金属材料都是绝缘体 B．棉、麻、丝、毛及合成纤维完全燃烧都只生成CO2和H2O C．向煮沸的1 mol/L NaOH溶液中滴加FeCl3饱和溶液制备Fe（OH）3胶体 D．用激光笔检验淀粉溶液的丁达尔现象 【变式1】下列说法错误的是（　　） A．等离子体由于具有能自由运动的带电粒子，故具有良好的导电性和流动性 B．缺角的氯化钠晶体在饱和NaCl溶液中慢慢变为完美的立方体块 C．具有各向异性的固体可能是晶体 D．物质的聚集状态只有三种：气态、液态和固态 【变式2】结构决定性质，下列有关物质结构叙述不正确的是（　　） A．质子数相同的微粒不一定属于同一种元素 B．杂化轨道只能用于形成g键或容纳未参与成键的孤电子对 C．晶体与非晶体的本质差异在于其是否具有自范性 D．金属材料良好的延展性和导电性都可以用电子气理论来解释 题型2 金属化学性质的通性 解｜题｜知｜识 金属的通性（化学性质）： ①与非金属反应； ②与酸反应； ③与水反应（K、Na等）。 【典例1】下列关于金属的叙述中，正确的是（　　） A．金属单质的熔、沸点均较低 B．金属原子的价电子数均不超过4 C．金属阳离子均可得电子被还原 D．金属元素均位于元素周期表中的d区 题型3 合金的概念及其重要应用 解｜题｜知｜识 1、合金的概念：由两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质． 2、合金的特性： 合金与各成分金属相比，具有许多优良的物理、化学和机械性能． （1）合金的硬度一般比它的成分金属的大． （2）合金的熔点一般比它的成分金属的低． 原因：在纯金属内，所有的原子大小相同，排列十分规整．而合金内原子的大小不一，排列没有纯金属那样整齐，使得原子之间的相互作用力减小．所以，多数合金的熔点一般比各组分金属的低． 3、钢： （1）钢和生铁同属于铁的合金．将铁矿石冶炼成生铁，生铁进一步冶炼可成为钢． （2）钢是用量最大、用途最广的合金，按其化学成分可分为两大类：碳素钢和合金钢． （3）碳素钢俗称普通钢．根据含碳量的多少，碳素钢又可以分为三类，见下表： 合金名称 含碳 主要性质 低碳钢 ＜0.3% 韧性、焊接性好，但强度低 中碳钢 0.3%～0.6% 强度高，韧性及加工性好 高碳钢 ＞0.6% 硬而脆，热处理后弹性好 （4）合金钢是在碳素钢中适量地加入一种或几种其他元素而形成的具有特殊性能的钢．下表是几种常见合金钢的主要特性和用途． 名称 其他主要合金元素 主要特性 主要用途 锰钢 锰 韧性好，硬度大 钢轨、轴承、钢磨、挖掘机铲斗、坦克装甲 不锈钢 铬、镍 抗腐蚀性好 医疗器械、容器、炊具等 硅钢 硅 导磁性好 变压器、发电机和电动机的铁芯 钨钢 钨 耐高温，硬度大 刀具 【典例1】国宝文物见证中华马魂。下列与马有关的文物中，主要成分属于合金的是（　　） A．汉代木马 B．朱红地联珠对马纹锦 C．铜奔马 D．饮马图 【变式1】下列成语涉及金属材料的是（　　） A．钻木取火 B．沙里淘金 C．水滴石穿 D．积土成山 【变式2】“国之重器”是我国科技综合实力的结晶。下述材料属于金属材料的是（　　） A．“C919”大飞机用的氮化硅涂层 B．“梦想”号钻探船钻头用的合金 C．“望宇”登月服用的聚酰亚胺隔热层 D．“雪龙2”号破冰船制淡水用的反渗透膜 【变式3】电影《哪吒之魔童闹海》中有许多有趣的情境与化学知识密切相关，下列叙述错误（　　） A．结界兽的设计灵感来源于商周青铜器，青铜是一种铜、锡、铅合金 B．石矶娘娘头戴的红色玛瑙簪子是一种硅酸盐 C．敖丙制造的冰晶具有规则的几何外形，是因为晶体具有自范性 D．海底炼狱中困住妖兽的铁链有可能会发生吸氧腐蚀而断裂 题型4 金属与合金在性能上的主要差异 解｜题｜知｜识 1、合金的概念：由两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质． ①合金可以是金属与金属或金属与非金属的混合物，不一定全部由金属组成． ②合金具有金属特性，如导电性、导热性、延展性等． ③合金是几种成分熔合在一起形成的，发生的是物理变化，不是化学变化；合金不是几种成分简单地混合而成的． ④合金中各成分仍保持自己的性质． 2、合金与组成它们的金属的性质比较： 金属熔合了其他金属或非金属后，不仅组成上发生了变化，其内部结构也发生了改变，从而引起性质的变化．因而合金比纯金属具有更广泛的用途．纯金属与合金性质的比较： ①合金一般比其组分金属的颜色更鲜艳． ②合金的硬度一般大于组成它的金属． ③合金的熔点一般低于成它的金属． ④合金的抗腐蚀能力一般强于组成它的金属． ⑤合金的导电性、导热性能一般差于组成它的金属． 3、生铁和钢的比较 生铁 钢 含碳量 2%﹣4% 0.03%﹣2% 其他元素 Si、Mn、S、P（少量） Si、Mn等 机械性能 硬而脆，无韧性 坚硬，韧性大，塑性好，有弹性 机械加工性质 可铸不可锻 可铸，可锻，可压延 分类 白口铁，灰口铁，球墨铸铁 碳素钢，合金钢 知识点拨： ①生铁和熟铁：生铁是指含碳量在2%～4.3%之间的铁合金，熟铁是用生铁精炼而成的较纯的铁，含碳量低于0.02%． ②生铁与铸铁：铸铁是生铁中的一种，是指可用来铸造的生铁，通常指球墨铸铁． ③碳素钢的性能与含碳量有关，含碳量越高，硬度越大，但韧性越差；含碳量越低，韧性越好，但硬度越小． ④纯铁与日常生活中铁的颜色差异日常生活，我们接触的铁一般不是纯铁，而是一些铁的氧化物或含铁的混合物，故我们常见的铁的颜色是黑色的，但它并不是纯铁的颜色，纯铁的颜色是银白色的． 【典例1】天津博物馆馆藏的西周太保鼎是珍贵的青铜器。青铜是铜锡合金，暴露在潮湿环境中表面会生成铜锈。下列说法错误的是（　　） A．X射线衍射实验可以对青铜器微观结构进行分析 B．青铜是铜、锡等金属的合金，合金硬度会增强 C．铜像表面的铜绿[Cu2（OH）2CO3]，能用盐酸洗除 D．青铜性质稳定，可以用强酸强碱清洁 【变式1】下列有关金属和合金的说法错误的是（　　） A．铁粉可用作食品包装袋中的干燥剂 B．硬铝合金密度小强度大，可用于制造飞机部件 C．合金与纯金属相比，结构发生变化 D．镧镍合金能吸收氢气，实现氢气的安全存储与运输 【变式2】我国科技事业成果显著，大飞机C919机身材料采用了航空工业中最先进的复合材料和铝锂合金。下列有关合金的说法正确的是（　　） A．我国使用最早的合金是钢 B．稀土金属可用于生产合金 C．生铁的含碳量为0.03%～2% D．合金的熔点一定比各成分金属的低 【变式3】我国自主研发的新一代动车组在京沪高铁上跑出过486.1公里的世界列车最高时速，这得益于全路铺设优质无缝平滑的超长钢轨。下列有关说法错误的是（　　） A．制造钢轨的材料是钢，钢是用量最大、用途最广的合金 B．在我国使用最早的合金是钢 C．不锈钢是一种合金钢，经常用来制造医疗器材、厨房用具和餐具等 D．合金的强度、硬度一般比组成合金各成分金属的大 题型5 生活中常见合金的组成 解｜题｜知｜识 生铁和钢的比较 生铁 钢 含碳量 2%﹣4% 0.03%﹣2% 其他元素 Si、Mn、S、P（少量） Si、Mn等 机械性能 硬而脆，无韧性 坚硬，韧性大，塑性好，有弹性 机械加工性质 可铸不可锻 可铸，可锻，可压延 分类 白口铁，灰口铁，球墨铸铁 碳素钢，合金钢 知识点拨： ①生铁和熟铁：生铁是指含碳量在2%～4.3%之间的铁合金，熟铁是用生铁精炼而成的较纯的铁，含碳量低于0.02%． ②生铁与铸铁：铸铁是生铁中的一种，是指可用来铸造的生铁，通常指球墨铸铁． ③碳素钢的性能与含碳址有关，含碳量越高，硬度越大，但韧性越差；含碳量越低，韧性越好，但硬度越小． ④纯铁与日常生活中铁的颜色差异日常生活，我们接触的铁一般不是纯铁，而是一些铁的氧化物或含铁的混合物，故我们常见的铁的颜色是黑色的，但它并不是纯铁的颜色，纯铁的颜色是银白色的． 【典例1】我国古代文物呈现了瑰丽的历史文化、下列文物主要成分属于合金的是（　　） A．颜真卿祭侄文稿 B．三星堆青铜面具 C．唐兽首玛瑙杯 D．西汉素纱禅衣 【变式1】下列成语或谚语中蕴含着一定的知识或原理，下列说法错误的是（　　） A．百炼成钢﹣通过反复锤炼，除去铁中部分杂质，使其转化为钢 B．水滴石穿﹣CO2+H2O+CaCO3═Ca（HCO3）2（以大理石为例） C．恨铁不成钢﹣钢的性能远优于铁 D．真金不怕火炼﹣单质金的熔点很高 题型6 铝的性质 解｜题｜知｜识 一、铝 1．铝的结构、存在： 铝元素位于元素周期表中的第三周期ⅢA族，原子结构示意图为。铝是地壳中含量最多的金属元素，主要以化合态形式存在。 2．铝的物理性质： 颜色 状态 密度 质地 延展性、导电性、传热性 银白色有金属光泽 固体 较小 柔软 良好 3.铝的化学性质： 写出图中有关反应的化学方程式： ①常温点燃4Al+3O22Al2O3 ②2Al+3Cl22AlCl3 ③2Al+6HCl＝2AlCl3+3H2↑ ④2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑ ⑤2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe（铝热反应） 4．铝的用途： 纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。 【典例1】甲、乙两个烧杯中分别盛有100mL 4.0mol/L的盐酸和100mL 4.0mol/L NaOH溶液，向两个烧杯中均加入5.4g铝粉，在相同状况下产生气体的体积比为（　　） A．1：1 B．2：3 C．3：2 D．3：1 【变式1】液体铝钠合金（钠和铝熔合而成）可用于核反应堆的载热介质。下列有关说法不正确的是（　　） A．自然界中没有游离的钠和铝 B．若铝钠合金投入水中无固体剩余，则n（Al）≤n（Na） C．铝钠合金投入到氯化铜溶液中，一定有氢氧化铜沉淀，也可能有铜析出 D．相同质量不同组成的铝钠合金投入足量盐酸中，若放出的H2越多，则铝的质量分数越小 【变式2】下列说法不正确的是（　　） A．铝制品不宜长时间盛放酸性或碱性食物 B．合金相对其组分金属具有硬度大、熔点低的性质 C．铝制品耐腐蚀是因为表面生成了致密的氧化膜 D．铝与盐酸、NaOH溶液反应的产物相同 【变式3】铝及其化合物对促进生产发展、改善人类生活发挥了巨大作用。下列有关说法错误的是（　　） A．铝表面易形成致密的氧化铝保护膜 B．向氯化铝溶液中加入过量的氨水会生成NH4[Al（OH）4] C．氧化铝属于两性氧化物，既能与盐酸反应，又能与烧碱溶液反应 D．纯铝的硬度和强度较小，但其合金硬铝可用于制造飞机的外壳 题型7 氧化铝的性质与用途 解｜题｜知｜识 （1）物理性质：白色固体，难溶于水，熔点高，很坚固 （2）化学性质：两性氧化物 ①与酸反应：Al2O3+6HCl＝2AlCl3+3H2O ②与碱反应：Al2O3+2NaOH＝2NaAlO2+H2O 结论：氧化铝既能跟酸反应生成盐和水，又能跟碱反应生成盐和水，所以氧化铝是两性氧化物。 （3）用途： ①冶炼铝（电解熔融氧化铝可制得铝单质） ②耐火材料 ③人造宝石（红宝石、蓝宝石的主要成分） 【典例1】如下四个图中，横坐标为某溶液中加入某物质的物质的量，纵坐标为生成沉淀的物质的量，将图中的字母代号填入下表。对应关系正确的是（　　） 字母代号 溶液 加入的物质 A 含少量HCl的AlCl3溶液 逐滴加NaOH溶液至过量 B 饱和石灰水 通过量CO2 C MgCl2、AlCl3混合溶液 逐滴加NaOH溶液至过量 D AlCl3溶液 逐滴加NaOH溶液至过量 A．A B．B C．C D．D 【变式1】下列物质组合中，既能和酸反应又能和碱反应的物质是（　　） ①Al ②Al2O3 ③Al（OH）3 ④NaHCO3⑤（NH4）CO3 ⑥AlCl3． A．①②④ B．②③④⑥ C．①③④⑥ D．①②③④⑤ 【变式2】有五种化合物：①NaHCO3，②Al（OH）3，③Al，④（NH4）2CO3，⑤Al2O3，跟盐酸和NaOH溶液都能反应的物质有（　　） A．五种 B．四种 C．三种 D．二种 题型8 铝金属及其化合物的性质实验 解｜题｜知｜识 一、铝的燃烧实验探究 实验原理：4Al+3O22Al2O3 实验步骤：将铝片剪成长5～8 cm、宽0.2～0.3 cm的铝条，绕成螺旋状，一端绕紧一根火柴。实验时，用坩埚钳夹紧铝条的另一端，点燃铝条上的火柴，待火柴快要燃烧完时，将铝条伸入盛有氧气的集气瓶（瓶底盛有少量水）中，观察到的现象是发出耀眼的白光，有少量白烟。 二、铝热反应实验探究 1、实验原理： 铝热法是一种利用铝的还原性获得高熔点金属单质的方法。可简单认为是铝与某些金属氧化物（如Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、V2O5等）在高热条件下发生的反应。铝热反应常用于冶炼高熔点的金属，并且它是一个放热反应其中镁条为引燃剂，氯酸钾为助燃剂。镁条在空气中可以燃烧，氧气是氧化剂。但插入混合物中的部分镁条燃烧时，氯酸钾则是氧化剂，以保证镁条的继续燃烧，同时放出足够的热量引发金属氧化物和铝粉的反应。 2、实验步骤： ①把少量氧化铁和少量铝粉充分混合。 ②少许的铝热剂与少量完全粉碎的氯酸钾充分混合。将它撒在铝热剂上面。 ③在铝热剂上插上一根镁条，以使镁带燃烧时产生足够的热量点燃铝热剂。点燃镁条后，戴好墨镜，以防闪光伤眼。 ④在铝热剂下放一些废铁，可以被铝热剂燃烧时产生大量的热量熔化，变成炙热、亮黄色的铁水，非常壮观。注意安全。 ⑤实验现象：铝条剧烈燃烧，放出大量热能，使氧化铁粉末和铝粉在高温下发生剧烈的氧化还原反应。最终生成液态的铁和氧化铝。 三、氢氧化铝的制备和性质探究 实验操作 实验现象 化学方程式 试管中产生白色絮状沉淀 Al2（SO4）3+6NH3•H2O═2Al（OH）3↓+3（NH4）2SO4 试管中白色沉淀溶解 Al（OH）3+3HCl═AlCl3+3H2O 试管中白色沉淀溶解 Al（OH）3+NaOH═NaAlO2+2H2O 小结： 1）Al（OH）3是两性氢氧化物。两性氢氧化物：既能和酸反应生成盐和水，又能和碱反应生成盐和水的氢氧化物。 2）Al（OH）3既能溶于强酸，又能溶于强碱。 【典例1】向明矾[KA l（SO4）2•12H2O]溶液里滴入Ba （OH）2溶液，当SO42﹣完全沉淀时铝元素的存在形式是（　　） A．Al （OH）3沉淀 B．一分部以Al （OH）3形式存在，一分部以Al3+形式存在 C．[Al （OH）4]﹣ D．一分部以Al （OH）3形式存在，一分部以[Al （OH）4]﹣形式存在 【变式1】双羟基铝碳酸钠[NaAl（OH）2CO3]是医疗上常用的一种抑酸剂，与奥美拉唑、胃舒平等药物具有同等药效．关于该物质的说法正确的是（　　） A．该物质属于两性氢氧化物 B．该物质是Al（OH）3和Na2CO3的混合物 C．1 mol NaAl（OH）2CO3最多可消耗4 mol H+ D．该药剂适合于胃溃疡患者服用 题型9 铝与酸或碱反应的相关计算 解｜题｜知｜识 铝有两性，能与酸、碱反应，相关反应的化学方程式为： 2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑（2Al+6H+=2Al3++3H2↑） 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑（2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑） 题型10 氢氧化铝的性质与用途 解｜题｜知｜识 （1）物理性质：白色胶状物质，不溶于水，有强的吸附性，能凝聚水中的悬浮物，并能吸附色素。 （2）化学性质：两性氢氧化物 ①与酸反应：AI（OH）3+3HCI＝AlCl3+3H2O ②与碱反应：AI（OH）3+NaOH＝NaAlO2+2H2O 结论：氢氧化铝既能跟酸反应生成盐和水，又能跟碱反应生成盐和水，所以氢氧化铝属于两性氢氧化物。氢氧化铝不溶于弱酸、弱碱，而溶解在强酸、强碱中。 ③不稳定性：氢氧化铝不稳定，受热会分解生成氧化铝和水。 （3）氢氧化铝的制备 ①仪器：试管、胶头滴管 ②试剂：AlCl3、NaOH、氨水 结论：向AI（OH）3中滴加NaOH溶液白色沉淀消失（氢氧化铝溶于强碱），滴加氨水沉淀不溶解（氢氧化铝不溶于弱碱）。 （4）用途： ①中和胃酸 ②作净水剂（氢氧化铝胶体能吸附水中的杂质） 【典例1】已知铝在空气中会生成一层致密的氧化膜（Al2O3），该氧化膜可与稀盐酸发生反应：Al2O3+6HCl＝2AlCl3+3H2O。实验小组将未打磨的铝片和稀盐酸放入密闭容器中，用传感器探究反应过程中温度和压强的变化，结果如图，下列说法不正确的是（　　） A．反应过程中有热量放出 B．0～50s，发生稀盐酸与Al2O3的反应 C．50s时，溶液中溶质为Al2O3 D．100s∼140s，压强减小是因为温度降低 【变式1】下列图中，能表示将Ba（OH）2溶液逐滴加入到Al2（SO4）3溶液中，产生沉淀的质量W与加入Ba（OH）2溶液的体积V关系的是（　　） A． B． C． D． 题型11 铝三角的转化 解｜题｜知｜识 Al3+、Al（OH）3、之间的转化关系 实现上述各步转化的离子方程式： （1）①Al3++3NH3•H2O＝Al（OH）3↓+3 ②Al3++36H2O＝4Al（OH）3↓ ③Al3++3OH﹣＝Al（OH）3↓ （2）Al（OH）3+3H+＝Al3++3H2O （3）Al3++4OH﹣2H2O （4）4H+＝Al3++2H2O （5）①CO2过量：CO2+2H2O＝Al（OH）3↓ CO2少量：2CO2+3H2O＝2Al（OH）3↓ ②H++H2O＝Al（OH）3↓ （6）Al（OH）3+OH﹣2H2O 【典例1】一定条件下，下列各组物质的转化关系能通过一步化学反应实现的是（　　） 选项 X Y Z W A Na[Al（OH）4] Al（OH）3 AlCl3 Al B N2O5 HNO3 NO NO2 C H2S S SO2 SO3 D Si SiO2 H2SiO3 Na2SiO3 A．A B．B C．C D．D 【变式1】下表各组物质通过一步反应不能实现如图所示转化关系的是（　　） 选项 X Y Z 转化关系 A CO2 Na2CO3 CaCO3 B CuSO4 Cu CuO C HCl Cl2 HClO D H2SO4 Al2（SO4）3 Al（OH）3 A．A B．B C．C D．D 题型12 工业制金属铝 解｜题｜知｜识 1、自然界中铝元素的存在： 在自然界中，铝以化合态的形式存在于各种岩石或矿石里，如长石、云母、高岭石、铝土矿、明矾时，等等．由铝的氧化物与冰晶石（Na3AlF6）共熔电解可制得铝，其工艺流程如下： 2、从铝土矿中提取铝的两种方法： （1）酸处理： ①溶解：将铝土矿溶于HCl（aq） Al2O3+6HCl═2AlCl3+3H2O Fe2O3+6HCl═2FeCl3+3H2O ②过滤：除去残渣SiO2等 ③加碱：向滤液中通入过量烧碱 AlCl3+3NaOH═Al（OH）3↓+3NaCl Al（OH）3↓+NaOH═NaAlO2+2H2O FeCl3+3NaOH═Fe（OH）3↓+3NaCl ④酸化：NaAlO2+CO2+2H2O═Al（OH）3↓+NaHCO3 ⑤过滤：过滤出Al（OH）3 ⑥灼烧：Al（OH）3：2Al（OH）3Al2O3+3H2O ⑦电解：Al2O3（l）4Al+3O2↑ （2）碱处理： ①将铝土矿溶于NaOH（aq） Al2O3+2NaOH═2NaAlO2+H2O SiO2+2NaOH═2NaSiO3+H2O ②过滤：除去残渣氧化亚铁（FeO）等 ③酸化： NaAlO2+CO2+2H2O═Al（OH）3↓+NaHCO3 NaSiO3+CO2+H2O═H2SiO3↓+NaHCO3 ④过滤Al（OH）3 ⑤灼烧2Al（OH）3Al2O3+3H2O ⑥电解：Al2O34Al+3O2↑ 注意：电解时为使氧化铝熔融温度降低，在Al2O3中添加冰晶石（Na3AlF6），以降低氧化铝的熔点．不能电解熔融AlCl3炼Al，因为AlCl3是共价化合物，其熔融态导电性极差． 【典例1】铝有多重优良性能，因而有极为广泛的用途。以铝土矿（主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3，等杂质）为原料制备铝的一种工艺流程如图所示：下列说法不正确的是（　　） A．“电解I”的电解过程中作阳极的石墨易消耗 B．“电解II”阴极区溶液pH变大 C．理论上每生成1molAl，会有0.75molO2产生 D．“电解II”阳极的电极反应式为4CO32﹣+H2O﹣4e﹣＝4HCO3﹣+O2↑ 题型13 探究铝热反应 解｜题｜知｜识 （1）铝热法概述： 铝热法一种利用铝的还原性获得高熔点金属单质的方法．可简单认为是铝与某些金属氧化物（如Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、V2O5等）在高热条件下发生的反应．铝热反应常用于冶炼高熔点的金属，并且它是一个放热反应．其中镁条为引燃剂，氯酸钾为助燃剂． （2）实验原理： 镁条在空气中可以燃烧，氧气是氧化剂．但插入混合物中的部分镁条燃烧时，氯酸钾则是氧化剂，以保证镁条的继续燃烧，同时放出足够的热量引发氧化铁和铝粉的反应．由于该反应放出大量的热，只要反应已经引发，就可剧烈进行，放出的热使生成的铁熔化为液态．但是，氯酸钾不能用高锰酸钾代替，因为高锰酸钾为强氧化剂，高温会和强还原剂镁反应爆炸． 反应方程式： 氧化铁： 2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe 四氧化三铁： 8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe 二氧化锰： 4Al+3MnO22Al2O3+3Mn 五氧化二钒： 10Al+3V2O56V+5Al2O3 （铝热反应配平技巧：取反应物和生成物中氧化物中两边氧的最小公倍数，即可快速配平，如8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe 中，可取Fe3O4和Al2O3中氧的最小公倍数12，则Fe3O4前应为3Al2O3前应为4，底下便可得到Al为4，Fe为9） （3）实验步骤： 1）取一张圆形滤纸，倒入5克炒干的氧化铁粉末，再倒入2克铝粉． 2）将两者混合均匀．用两张圆形滤纸，分别折叠成漏斗状，将其中一个取出，在底部剪一个孔，用水润湿，再跟另一个漏斗套在一起，使四周都有四层． 3）架在铁圈上，下面放置盛沙的蒸发皿，把混合均匀的氧化铁粉末和铝粉放在纸漏斗中，上面加少量氯酸钾，并在混合物中间插一根镁条，点燃镁条，观察发生的现象． 4）可以看到镁条剧烈燃烧，放出一定的热量，使氧化铁粉沫和铝粉在较高的温度下发生剧烈的反应，放出大量的热，同时纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中，待熔融物冷却后，除去外层熔渣，仔细观察，可以看到，落下的是铁珠，这个反应叫铝热反应．反应生成铁和氧化铝． 利用铝的强还原性和铝转化为氧化铝时能放出大量热的性质，工业上常用铝粉来还原一些难熔性氧化物，这类反应被称为铝热反应． 例如，在焊接铁轨时，人们常将铝粉与氧化铁的混合物点燃，由于反应放出大量的热，置换出的铁以熔融态形式流出．让熔融的铁流入铁轨的裂缝，冷却后就将铁轨牢牢的黏结在一起．此外，铝热反应还可以表示铝元素置换其他金属元素（如锰等）的氧化物置换出该金属元素． 【典例1】铝热反应的实验装置如图。下列有关铝热反应的说法中，不正确的是（　　） A．工业上可以利用铝热反应的方法冶炼金属镁 B．铝热反应可用于冶炼某些高熔点金属 C．铝热反应体现了铝的还原性 D．实验现象为火星四溅，漏斗下方有红热熔融物流出 【变式1】下列说法不正确的是（　　） A．干冰升华时，二氧化碳分子中的共价键不发生断裂 B．形成生成物化学键释放的能量大于破坏反应物化学键所吸收的能量时，该反应为放热反应 C．发生铝热反应时，铝粉与Fe2O3需要在高温下反应，所以该反应是吸热反应 D．灼热的木炭与CO2反应，反应物总能量低于生成物总能量 【变式2】铝热反应是铝的一个重要性质。某校化学兴趣小组同学为了克服传统铝热反应纸滑斗易燃烧，火星四射等缺点，将实验改成以下装置，取磁性氧化铁在如图实验进行铝热反应，冷却后得到“铁块”混合物。 （1）实验中可以用蔗糖和浓硫酸代替镁条作引火剂，其原因是 　 　 。 （2）该铝热反应的化学方程式为 　 　 。 题型14 新型合金 解｜题｜知｜识 （1）合金的定义：由两种或两种以上的金属或非金属经过混合熔化、冷却凝固后所合成的具有金属特性的物质。 （2）注意： ①合金中至少含有一种金属，但不一定全部是金属； ②合金的硬度一般比组成它的纯金属都大，熔点一般比组成它的纯金属都低，抗腐蚀性更好。 （3）常见的新型合金：储氢合金、钛合金、镍钴合金、耐热合金等。 题型15 稀土金属及材料 解｜题｜知｜识 1、概念： 稀土金属又称稀土元素，是元素周期表ⅢB族中钪、钇、镧系17种元素的总称，常用R或RE表示．从1794年发现第一个稀土元素钇，到1972年发现自然界的稀土元素钷，历经178年，人们才把17种稀土元索全部在自然界中找到．稀土金属的光泽介于银和铁之间．稀土金属的化学活性很强． 2、稀土金属材料的用途： 稀土金属具有极为重要的用途，是当代高科技新材料的重要组成部分．由稀散金属与有色金属组成的一系列化合物半导体、电子光学材料、特殊合金、新型功能材料及有机金属化合物等，均需使用独特性能的稀散金属．用量虽说不大，但至关重要，缺它不可．因而广泛用于当代通讯技术、电子计算机、宇航开发、医药卫生、感光材料、光电材料、能源材料和催化剂材料等．中国稀散金属矿产丰富，为发展稀散金属工业提供了较好的资源条件． 【典例1】下列说法正确的是（　　） A．稀土是全球民用和国防科技发展的可再生性资源 B．稀土金属被称为冶金工业的维生素，80%分布在南非等非洲国家 C．金属钛是一种稀土金属，广泛应用于航空航天工业 D．稀土金属元素性质相似，在矿石中总是共生在一起，冶炼提纯难度较大 【变式1】稀土铈（Ce）元素主要存在于独居石中，金属铈在空气中易氧化变暗，受热时燃烧，遇水很快反应并产生气体。已知：铈常见的化合价为+3和+4，且Ce4++Fe2+＝Ce3++Fe3+。下列说法正确的是（　　） A．用Pt作阴极，Fe作阳极，电解熔融CeO2，可在阳极获得铈 B．将少量的碘化亚铁溶液滴加到Ce（SO4）2溶液中，其离子方程式为：Ce4++Fe2+＝Ce3++Fe3+ C．金属铈着火，可采用普通的泡沫灭火器灭火 D．金属铈可浸于煤油中保存，储存在阴凉、通风的地方，要远离火种和热源 【变式2】2020年，我国航空航天事业和载人潜水事业成果显著。下列成果所涉及的材料为金属材料的是（　　） A．“蛟龙”号载人潜水器关键部件供人活动的耐压球壳材料﹣﹣钛合金 B．“长征五号”运载火箭使用高效无污染燃料﹣﹣液氢 C．“天问一号”火星探测器增加强度、减轻重量的材料﹣﹣石墨纤维 D．火箭发射平台防护板耐高温材料﹣﹣邻苯二甲腈 题型16 化学方程式的有关计算 解｜题｜知｜识 化学常用计算方法： 主要有：差量法、十字交叉法、平均法、守恒法、极值法、关系式法等． 一、差量法 在一定量溶剂的饱和溶液中，由于温度改变（升高或降低），使溶质的溶解度发生变化，从而造成溶质（或饱和溶液）质量的差量；每个物质均有固定的化学组成，任意两个物质的物理量之间均存在差量；同样，在一个封闭体系中进行的化学反应，尽管反应前后质量守恒，但物质的量、固液气各态物质质量、气体体积等会发生变化，形成差量．差量法就是根据这些差量值，列出比例式来求解的一种化学计算方法．常见的类型有：溶解度差、组成差、质量差、体积差、物质的量差等．在运用时要注意物质的状态相相同，差量物质的物理量单位要一致． 二、十字交叉法 凡能列出一个二元一次方程组来求解的命题，即二组分的平均值，均可用十字交叉法，此法把乘除运算转化为加减运算，给计算带来很大的方便． 十字交叉法的表达式推导如下：设A、B表示十字交叉法的两个分量，表示两个分量合成的平均量，xA、xB分别表示A和B占平均量的百分数，且xA+xB＝1，则有：A•xA+B•xB（xA+xB），化简得 三、平均法 对于含有平均含义的定量或半定量习题，利用平均原理这一技巧性方法，可省去复杂的计算，迅速地作出判断，巧妙地得出答案，对提高解题能力大有益处．平均法实际上是对十字交叉所含原理的进一步运用．解题时，常与十字交叉结合使用，达到速解之目的．原理如下： 若A＞B，且符合A•xA%+B•xB%，则必有AB，其中是A、B的相应平均值或式，xA、xB分别是A、B的份数． 四、守恒法 学反应中存在一系列守恒现象，如：质量守恒（含原子守恒、元素守恒）、电荷守恒、电子得失守恒、能量守恒等，利用这些守恒关系解题的方法叫做守恒法．电荷守恒即对任一电中性的体系，如化合物、混和物、溶液、胶体等，电荷的代数和为零，即正电荷总数和负电荷总数相等．电子得失守恒是指在发生氧化﹣还原反应时，氧化剂得到的电子数一定等于还原剂失去的电子数，无论是自发进行的氧化﹣还原反应还是以后将要学习的原电池或电解池均如此． 1、质量守恒 2、电荷守恒 3、得失电子守恒 五、极值法 “极值法”即“极端假设法”，是用数学方法解决化学问题的常用方法，一般解答有关混合物计算时采用．可分别假设原混合物是某一纯净物，进行计算，确定最大值、最小值，再进行分析、讨论、得出结论． 六、关系式法 化工生产中以及化学工作者进行科学研究时，往往涉及到多步反应：从原料到产品可能要经过若干步反应；测定某一物质的含量可能要经过若干步中间过程．对于多步反应体系，依据若干化学反应方程式，找出起始物质与最终物质的量的关系，并据此列比例式进行计算求解方法，称为“关系式”法．利用关系式法可以节省不必要的中间运算步骤，避免计算错误，并能迅速准确地获得结果．用关系式解题的关键是建立关系式，建立关系式的方法主要有：1、利用微粒守恒关系建立关系式，2、利用方程式中的化学计量数间的关系建立关系式，3、利用方程式的加合建立关系式． 【典例1】在1L浓度为0.2mol•L﹣1Fe（NO3）3和1.5mol•L﹣1H2SO4组成的混合溶液中加入39.2g铁粉使其充分反应．下列有关说法正确的是（　　） A．由于氧化性Fe3+＞H+，故反应先不产生气体后产生气体 B．反应后产生13.44LH2（标准状况） C．反应后溶液中Fe2+和Fe3+物质的量之和为0.9mol D．反应后溶液中Fe3+物质的量为0.8mol 【变式1】Na、Mg、Al三种金属各2mol分别跟1L 1mol∙L﹣1的盐酸反应时，相同条件下放出氢气体积最大的是（　　） A．Al B．Mg C．Na D．三者产生的氢气一样多 【变式2】三容器内分别装有相同压强下的NO、NO2、O2，设三容器容积依次为V1、V2、V3，若将三气体混合于一个容积为V1+V2+V3的容积中后，倒立于水槽中，最终容器内充满水。则V1、V2、V3之比不可能是（　　） A．3：7：4 B．5：7：6 C．7：3：6 D．1：1：1 【变式3】某温度下，mg某物质在足量氧气中充分燃烧，其燃烧产物立即与过量的Na2O2反应，固体质量增加mg。下列物质中，符合题意的有（　　） ①H2 ②CO ③CH4 ④乙醇（C2H6O） ⑤CO和H2的混合物 A．①②③ B．①②⑤ C．②③④ D．③④⑤ 题型17 物质的量的相关计算 解｜题｜知｜识 一、概念归纳 1、物质的量：表示物质所含微观粒子数目多少的物理量．符号：n；单位：mol． 2、摩尔：物质的量的单位．每1mol物质含有阿伏伽德罗常数个微观粒子．符号：mol． 3、阿伏伽德罗常数：实验测定12g12C中所含C原子的个数．符号：NA；单位：mol﹣1． 4、摩尔质量：1mol物质所具有的质量．符号：M；单位：g/mol． 5、气体摩尔体积：1mol气体所占有的体积．符号：Vm；单位：L/mol． 6、物质的量浓度：以单位体积溶液里所含溶质B的物质的量来表示溶液组成的物理量．符号：c；单位：mol/L． 二、物理量之间的关系 【典例1】假设R元素无同位素，元素R原子的质量数为A，Rm﹣的核外电子数为x，则WgRm﹣所含中子的物质的量为（　　） A．（A﹣x+m）mol B．（A﹣x﹣m）mol C． （A﹣x+m）mol D．（A﹣x﹣m）mol 【变式1】下列各组物质中，所含分子数一定相同的是（　　） A．2g H2和16 g O2 B．0.1molHCl和2.24LAr C．150℃、1.01×105 Pa时，1L CO2和1LH2O D．28g CO和6.02×1022个O3 【变式2】下列说法正确的是（　　） A．同温同压下，O2和CO2的密度相同 B．质量相同的H2O和D2O（重水）所含的原子数相同 C．物质的量相同的CH3CH2OH和CH3OCH3所含共价键数相同 D．室温下，pH相同的盐酸和硫酸中，溶质的物质的量浓度相同 【变式3】下列叙述正确的是（　　） A．1.806×1024个O2的质量是64g B．8 g CH4的物质的量是0.5mol C．1 mol乙醇（酒精）在标准状况下的体积约为22.4L D．标准状况下，1 mol任何物质体积约为22.4L 过 关 验 收 1．下列文物的主要材质为金属材料的是（　　） 选项 A B C D 物质 名称 错金杜虎符 元青花釉里红瓷盖罐 东汉玉环 石犀 A．A B．B C．C D．D 2．根据如图的转化关系判断，下列说法正确的是（反应条件已略去）（　　） A．生成等质量H2时，①和②反应消耗n （HCl）＝n （NaOH） B．反应③中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2：3 C．反应③和④消耗等量的Al时，生成的n （Cu）：n （Fe）＝3：2 D．反应⑤的离子方程式为Al3++3OH﹣═Al（OH）3↓ 3．将2.8g CO和0.2g H2在足量的氧气中充分燃烧，使生成的CO2和水蒸气通过过量的过氧化钠，完全反应后固体的质量变化量是（　　） A．增加了3.0g B．减少了3.0g C．增加了2.6g D．减少了2.6g 4．将0.4gNaOH和1.06gNa2CO3混合并配成溶液，向溶液中滴加0.1mol•L ﹣1稀盐酸。下列图象能正确表示加入盐酸的体积和生成CO2的物质的量的关系的是（　　） A． B． C． D． 5．一定条件下等量的铁分别与足量的盐酸、水蒸气充分反应，则在相同的条件下产生氢气的体积比是（　　） A．1：1 B．3：4 C．2：3 D．4：3 6．将38.4gCu和一定量浓HNO3反应，随着Cu的不断减少，反应生成气体的颜色逐渐变浅，当Cu完全被消耗时，共收集到NO2和NO的混合气体22.4L（标况），则： （1）反应中消耗HNO3的物质的量为　　 mol。 （2）若将上述混合气体与一定量的O2混合通入水中，所有气体完全被水吸收生成HNO3，则消耗O2的物质的量为　　 mol。 7．等物质的量的SO2和SO3相比较，下列结论不正确的是（　　） A．分子数目之比为1：1 B．氧原子数目之比为2：3 C．质量之比为1：1 D．同温同压下体积之比为1：1 8．下列说法中，正确的是（　　） A．Cu的摩尔质量是64g•mol﹣1 B．常温常压下，1molH2O的体积是22.4L C．1molSO2中含有的原子数约为6.02×1023 D．0.1mol•L﹣1KCl溶液中含有K+的物质的量是0.1mol 9．下列叙述正确的是（　　） ①若1mol气体的体积为22.4L，则它一定处于标准状况下 ②标准状况下，0.2mol任何物质的体积均为4.48L ③标准状况下，22gCO和22gN2的原子数相同 ④标准状况下，18gH2O的体积约为22.4L ⑤标准状况下，1LCH4和1LHe的物质的量之比为1：1 A．①⑤ B．④⑤ C．②③ D．③⑤ 10．在两个密闭容器中，分别充有64gSO2和48gO3，若两容器的温度和压强均相同。下列说法正确的是（　　） A．两种气体的体积之和为44.8L B．SO2和O3的气体密度比为4：3 C．SO2和O3分子数之比为4：3 D．SO2和O3的氧原子数目比为1：1 11．下列有关叙述正确的是（　　） A．现有CO、CO2、O3三种气体，它们都含有1 mol O，则三种气体的物质的量之比为3：2：1 B．同体积、同密度的C2H4和N2，两种气体的分子数一定相等 C．28 g CO和22.4 L CO2中含有的碳原子数一定相等 D．配制450 mL 0.1 mol•L﹣1的NaOH溶液，用托盘天平称取NaOH固体1.8 g 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三章 第二节 金属材料 内 容 导 航 题型1 金属物理性质的通性 题型2 金属化学性质的通性 题型3 合金的概念及其重要应用 题型4 金属与合金在性能上的主要差异 题型5 生活中常见合金的组成 题型6 铝的性质 题型7 氧化铝的性质与用途 题型8 铝金属及其化合物的性质实验 题型9 铝与酸或碱反应的相关计算 题型10 氢氧化铝的性质与用途 题型11 铝三角的转化 题型12 工业制金属铝 题型13 探究铝热反应 题型14 新型合金 题型15 稀土金属及材料 题型16 化学方程式的有关计算 题型17 物质的量的相关计算 考 点 演 练 题型1 金属物理性质的通性 解｜题｜知｜识 金属的通性（物理性质）： ①绝大多数金属都是固体（除汞外）； ②绝大多数金属具有银白色金属光泽（Cu红色、Au 金黄色）； ③绝大多数金属具有良好的导电导热性； ④绝大多数金属具有良好的延展性。 【典例1】A．金属材料都是导体，非金属材料都是绝缘体 B．棉、麻、丝、毛及合成纤维完全燃烧都只生成CO2和H2O C．向煮沸的1 mol/L NaOH溶液中滴加FeCl3饱和溶液制备Fe（OH）3胶体 D．用激光笔检验淀粉溶液的丁达尔现象 【答案】D 【解答】解：A．非金属材料不都是绝缘体，例如：石墨，故A错误； B．丝、毛属于蛋白质含有C，H，O，N，S五种元素，燃烧产物不只是CO2和H2O，故B错误； C．向煮沸的1mol/L NaOH溶液中滴加FeCl3饱和溶液，得不到胶体，故C错误； D．淀粉溶液属于胶体，用激光笔检验淀粉溶液会产生丁达尔现象，故D正确； 故选：D。 【变式1】下列说法错误的是（　　） A．等离子体由于具有能自由运动的带电粒子，故具有良好的导电性和流动性 B．缺角的氯化钠晶体在饱和NaCl溶液中慢慢变为完美的立方体块 C．具有各向异性的固体可能是晶体 D．物质的聚集状态只有三种：气态、液态和固态 【答案】D 【解答】解：A．等离子体中的微粒带有电荷且能自由运动，使等离子体具有很好的导电性，也具有很高的温度和流动性，应用比较广泛，故A正确； B．由于晶体具有自范性，缺角的氯化钠晶体在饱和NaCl溶液中慢慢变为完美的立方体块，故B正确； C．晶体具有各向异性和自范性，具有各向异性的固体可能是晶体，故C正确； D．物质的聚集状态除了气态、液态和固态外，还有一些特殊的状态，比如液晶是介于液态和固态之间的一种特殊状态，故D错误； 故选：D。 【变式2】结构决定性质，下列有关物质结构叙述不正确的是（　　） A．质子数相同的微粒不一定属于同一种元素 B．杂化轨道只能用于形成g键或容纳未参与成键的孤电子对 C．晶体与非晶体的本质差异在于其是否具有自范性 D．金属材料良好的延展性和导电性都可以用电子气理论来解释 【答案】C 【解答】解：A．NH3与Ne质子数相同，不属于同种元素，故A正确； B．杂化轨道只能用于形成g键或容纳未参与成键的孤电子对，不能形成π键，故B正确； C．晶体与非晶体的根本区别在于其内部粒子在空间上是否按一定规律做周期性重复排列，故C错误； D．电子气理论指出金属阳离子“浸泡”在电子气中，可以解释铁的导电性，导热性和延展性，故D正确； 故选：C。 题型2 金属化学性质的通性 解｜题｜知｜识 金属的通性（化学性质）： ①与非金属反应； ②与酸反应； ③与水反应（K、Na等）。 【典例1】下列关于金属的叙述中，正确的是（　　） A．金属单质的熔、沸点均较低 B．金属原子的价电子数均不超过4 C．金属阳离子均可得电子被还原 D．金属元素均位于元素周期表中的d区 【答案】C 【解答】解：A．金属单质的熔、沸点有的很高，例如钨，有的很低，例如汞，故A错误； B．主族元素的金属原子的价电子数不超过4，而过渡金属有的价电子数超过4，故B错误； C．金属阳离子得到电子被还原，得到金属单质，故C正确； D．主族中的金属元素位于周期表中的s、p区，故D错误； 故选：C。 题型3 合金的概念及其重要应用 解｜题｜知｜识 1、合金的概念：由两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质． 2、合金的特性： 合金与各成分金属相比，具有许多优良的物理、化学和机械性能． （1）合金的硬度一般比它的成分金属的大． （2）合金的熔点一般比它的成分金属的低． 原因：在纯金属内，所有的原子大小相同，排列十分规整．而合金内原子的大小不一，排列没有纯金属那样整齐，使得原子之间的相互作用力减小．所以，多数合金的熔点一般比各组分金属的低． 3、钢： （1）钢和生铁同属于铁的合金．将铁矿石冶炼成生铁，生铁进一步冶炼可成为钢． （2）钢是用量最大、用途最广的合金，按其化学成分可分为两大类：碳素钢和合金钢． （3）碳素钢俗称普通钢．根据含碳量的多少，碳素钢又可以分为三类，见下表： 合金名称 含碳 主要性质 低碳钢 ＜0.3% 韧性、焊接性好，但强度低 中碳钢 0.3%～0.6% 强度高，韧性及加工性好 高碳钢 ＞0.6% 硬而脆，热处理后弹性好 （4）合金钢是在碳素钢中适量地加入一种或几种其他元素而形成的具有特殊性能的钢．下表是几种常见合金钢的主要特性和用途． 名称 其他主要合金元素 主要特性 主要用途 锰钢 锰 韧性好，硬度大 钢轨、轴承、钢磨、挖掘机铲斗、坦克装甲 不锈钢 铬、镍 抗腐蚀性好 医疗器械、容器、炊具等 硅钢 硅 导磁性好 变压器、发电机和电动机的铁芯 钨钢 钨 耐高温，硬度大 刀具 【典例1】国宝文物见证中华马魂。下列与马有关的文物中，主要成分属于合金的是（　　） A．汉代木马 B．朱红地联珠对马纹锦 C．铜奔马 D．饮马图 【答案】C 【解答】解：A．汉代木马，其主要成分是木材，属于天然有机材料，不是合金，故A错误； B．朱红地联珠对马纹锦，锦是丝织品，丝的主要成分是蛋白质，属于有机物，不是合金，故B错误； C．青铜是在纯铜（紫铜）中加入锡或铅等形成的合金，所以铜奔马主要成分属于合金，故C正确； D．饮马图，主要成分是纸张等，主要含纤维素，不是合金，故D错误； 故选：C。 【变式1】下列成语涉及金属材料的是（　　） A．钻木取火 B．沙里淘金 C．水滴石穿 D．积土成山 【答案】B 【解答】解：A．木材属于有机非金属材料，不涉及金属材料，故A错误； B．沙里淘金中淘出的金是金属单质，金属于金属材料，故B正确； C．水滴石穿中的石头主要成分为碳酸钙等金属化合物，不涉及金属材料，故C错误； D．积土成山中的土壤主要成分为硅酸盐、腐殖质等非金属类物质，不涉及金属材料，故D错误； 故选：B。 【变式2】“国之重器”是我国科技综合实力的结晶。下述材料属于金属材料的是（　　） A．“C919”大飞机用的氮化硅涂层 B．“梦想”号钻探船钻头用的合金 C．“望宇”登月服用的聚酰亚胺隔热层 D．“雪龙2”号破冰船制淡水用的反渗透膜 【答案】B 【解答】解：A．“C919”大飞机用的氮化硅涂层，属于无机非金属材料，故A错误； B．“梦想”号钻探船钻头用的合金，属于金属材料，故B正确； C．“望宇”登月服用的聚酰亚胺隔热层，属于有机高分子材料，故C错误； D．“雪龙2”号破冰船制淡水用的反渗透膜，属于有机高分子材料，故D错误； 故选：B。 【变式3】电影《哪吒之魔童闹海》中有许多有趣的情境与化学知识密切相关，下列叙述错误（　　） A．结界兽的设计灵感来源于商周青铜器，青铜是一种铜、锡、铅合金 B．石矶娘娘头戴的红色玛瑙簪子是一种硅酸盐 C．敖丙制造的冰晶具有规则的几何外形，是因为晶体具有自范性 D．海底炼狱中困住妖兽的铁链有可能会发生吸氧腐蚀而断裂 【答案】B 【解答】解：A．青铜是一种铜、锡、铅合金，故A正确； B．玛瑙的组成是二氧化硅，不是一种硅酸盐，故B错误； C．晶体具有自范性使晶体具有规则的几何外形，故C正确； D．铁链在海水中会发生吸氧腐蚀，故D正确； 故选：B。 题型4 金属与合金在性能上的主要差异 解｜题｜知｜识 1、合金的概念：由两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质． ①合金可以是金属与金属或金属与非金属的混合物，不一定全部由金属组成． ②合金具有金属特性，如导电性、导热性、延展性等． ③合金是几种成分熔合在一起形成的，发生的是物理变化，不是化学变化；合金不是几种成分简单地混合而成的． ④合金中各成分仍保持自己的性质． 2、合金与组成它们的金属的性质比较： 金属熔合了其他金属或非金属后，不仅组成上发生了变化，其内部结构也发生了改变，从而引起性质的变化．因而合金比纯金属具有更广泛的用途．纯金属与合金性质的比较： ①合金一般比其组分金属的颜色更鲜艳． ②合金的硬度一般大于组成它的金属． ③合金的熔点一般低于成它的金属． ④合金的抗腐蚀能力一般强于组成它的金属． ⑤合金的导电性、导热性能一般差于组成它的金属． 3、生铁和钢的比较 生铁 钢 含碳量 2%﹣4% 0.03%﹣2% 其他元素 Si、Mn、S、P（少量） Si、Mn等 机械性能 硬而脆，无韧性 坚硬，韧性大，塑性好，有弹性 机械加工性质 可铸不可锻 可铸，可锻，可压延 分类 白口铁，灰口铁，球墨铸铁 碳素钢，合金钢 知识点拨： ①生铁和熟铁：生铁是指含碳量在2%～4.3%之间的铁合金，熟铁是用生铁精炼而成的较纯的铁，含碳量低于0.02%． ②生铁与铸铁：铸铁是生铁中的一种，是指可用来铸造的生铁，通常指球墨铸铁． ③碳素钢的性能与含碳量有关，含碳量越高，硬度越大，但韧性越差；含碳量越低，韧性越好，但硬度越小． ④纯铁与日常生活中铁的颜色差异日常生活，我们接触的铁一般不是纯铁，而是一些铁的氧化物或含铁的混合物，故我们常见的铁的颜色是黑色的，但它并不是纯铁的颜色，纯铁的颜色是银白色的． 【典例1】天津博物馆馆藏的西周太保鼎是珍贵的青铜器。青铜是铜锡合金，暴露在潮湿环境中表面会生成铜锈。下列说法错误的是（　　） A．X射线衍射实验可以对青铜器微观结构进行分析 B．青铜是铜、锡等金属的合金，合金硬度会增强 C．铜像表面的铜绿[Cu2（OH）2CO3]，能用盐酸洗除 D．青铜性质稳定，可以用强酸强碱清洁 【答案】D 【解答】解：A．X射线衍射实验用于分析晶体结构，青铜属于合金，可用X射线衍射实验分析微观结构，故A正确； B．合金通常比纯金属硬度大，青铜作为铜锡合金硬度更高，故B正确； C．铜绿（碱式碳酸铜）与盐酸反应生成可溶物，可用盐酸清洗，故C正确； D．青铜虽较稳定，但强酸强碱会腐蚀铜或锡，导致损坏，故强酸强碱不可用于清洁青铜，故D错误； 故选：D。 【变式1】下列有关金属和合金的说法错误的是（　　） A．铁粉可用作食品包装袋中的干燥剂 B．硬铝合金密度小强度大，可用于制造飞机部件 C．合金与纯金属相比，结构发生变化 D．镧镍合金能吸收氢气，实现氢气的安全存储与运输 【答案】A 【解答】解：A．铁粉能吸收氧气，可用作食品脱氧剂，故A错误； B．硬铝合金的密度较小，强度大、机械性能好，是制造汽车、飞机、火箭的重要材料，故B正确； C．合金与纯金属相比，结构发生变化，故C正确； D．镧镍合金能大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物，金属氢化物稍稍加热又容易分解，所以可用作储氢材料，实现氢气的安全存储与运输，故D正确； 故选：A。 【变式2】我国科技事业成果显著，大飞机C919机身材料采用了航空工业中最先进的复合材料和铝锂合金。下列有关合金的说法正确的是（　　） A．我国使用最早的合金是钢 B．稀土金属可用于生产合金 C．生铁的含碳量为0.03%～2% D．合金的熔点一定比各成分金属的低 【答案】B 【解答】解：A．我国最早使用的合金是青铜，不是钢，故A错误； B．稀土一般是以氧化物状态分离出来的，虽然在地球上储量非常巨大，但冶炼提纯难度较大，显得较为稀少，得名稀土，在合金中加入适量稀土金属，就能大大改善合金的性能，所以稀土元素被称为冶金工业的维生素，故B正确； C．生铁的含碳量为2%～4%，钢的含碳量为0.03%～0.2%，故C错误； D．合金的熔点一般比各成分金属的低，但是汞与其它金属形成合金时，合金的熔点大于汞，故D错误； 故选：B。 【变式3】我国自主研发的新一代动车组在京沪高铁上跑出过486.1公里的世界列车最高时速，这得益于全路铺设优质无缝平滑的超长钢轨。下列有关说法错误的是（　　） A．制造钢轨的材料是钢，钢是用量最大、用途最广的合金 B．在我国使用最早的合金是钢 C．不锈钢是一种合金钢，经常用来制造医疗器材、厨房用具和餐具等 D．合金的强度、硬度一般比组成合金各成分金属的大 【答案】B 【解答】解：A．钢是用量最大、用途最广的合金，故A正确； B．铜性质较不活泼，能用热还原法冶炼，导致铜是我国使用最早的合金，故B错误； C．不锈钢为铁合金，具有良好的耐腐蚀性，经常用来制造医疗器材、厨房用具和餐具等，故C正确； D．一般合金硬度较大，大于成分金属硬度，故D正确。 故选：B。 题型5 生活中常见合金的组成 解｜题｜知｜识 生铁和钢的比较 生铁 钢 含碳量 2%﹣4% 0.03%﹣2% 其他元素 Si、Mn、S、P（少量） Si、Mn等 机械性能 硬而脆，无韧性 坚硬，韧性大，塑性好，有弹性 机械加工性质 可铸不可锻 可铸，可锻，可压延 分类 白口铁，灰口铁，球墨铸铁 碳素钢，合金钢 知识点拨： ①生铁和熟铁：生铁是指含碳量在2%～4.3%之间的铁合金，熟铁是用生铁精炼而成的较纯的铁，含碳量低于0.02%． ②生铁与铸铁：铸铁是生铁中的一种，是指可用来铸造的生铁，通常指球墨铸铁． ③碳素钢的性能与含碳址有关，含碳量越高，硬度越大，但韧性越差；含碳量越低，韧性越好，但硬度越小． ④纯铁与日常生活中铁的颜色差异日常生活，我们接触的铁一般不是纯铁，而是一些铁的氧化物或含铁的混合物，故我们常见的铁的颜色是黑色的，但它并不是纯铁的颜色，纯铁的颜色是银白色的． 【典例1】我国古代文物呈现了瑰丽的历史文化、下列文物主要成分属于合金的是（　　） A．颜真卿祭侄文稿 B．三星堆青铜面具 C．唐兽首玛瑙杯 D．西汉素纱禅衣 【答案】B 【解答】解：A．文稿为材料为纸，主要成分为纤维素，属于有机物，故A不选； B．青铜属于铜与锌等组成的合金，故B选； C．唐兽首玛瑙杯主要成分为二氧化硅，属于无机非金属材料，故C不选； D．西汉素纱禅衣，主要成分为蛋白质，属于有机物，故D不选； 故选：B。 【变式1】下列成语或谚语中蕴含着一定的知识或原理，下列说法错误的是（　　） A．百炼成钢﹣通过反复锤炼，除去铁中部分杂质，使其转化为钢 B．水滴石穿﹣CO2+H2O+CaCO3═Ca（HCO3）2（以大理石为例） C．恨铁不成钢﹣钢的性能远优于铁 D．真金不怕火炼﹣单质金的熔点很高 【答案】D 【解答】解：A．生铁冶炼成钢的过程是在高温下用氧化剂将生铁中过多的碳除去，降低碳的含量，调节硅锰等的含量、除去硫磷，故A正确； B．水滴石穿原理：碳酸钙与二氧化碳和水反应生成易溶于水的碳酸氢钙，即CaCO3+CO2+H2O═Ca（HCO3 ） 2，故B正确； C．钢是铁的合金，合金很多性质优于成分金属，故C正确； D．真金不怕火炼说明金即使在高温时也不与氧气反应，金单质稳定性好，不活泼，故D错误； 故选：D。 题型6 铝的性质 解｜题｜知｜识 一、铝 1．铝的结构、存在： 铝元素位于元素周期表中的第三周期ⅢA族，原子结构示意图为。铝是地壳中含量最多的金属元素，主要以化合态形式存在。 2．铝的物理性质： 颜色 状态 密度 质地 延展性、导电性、传热性 银白色有金属光泽 固体 较小 柔软 良好 3.铝的化学性质： 写出图中有关反应的化学方程式： ①常温点燃4Al+3O22Al2O3 ②2Al+3Cl22AlCl3 ③2Al+6HCl＝2AlCl3+3H2↑ ④2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑ ⑤2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe（铝热反应） 4．铝的用途： 纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。 【典例1】甲、乙两个烧杯中分别盛有100mL 4.0mol/L的盐酸和100mL 4.0mol/L NaOH溶液，向两个烧杯中均加入5.4g铝粉，在相同状况下产生气体的体积比为（　　） A．1：1 B．2：3 C．3：2 D．3：1 【答案】B 【解答】解：n（Al）0.2mol，n（HCl）＝n（NaOH）＝0.1L×4.0mol/L＝0.4mol，Al与盐酸反应时，盐酸不足，与NaOH反应时Al不足，则 2Al+6HCl═2AlCl3+3H2↑ 0.4mol 0.2mol 2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑ 0.2mol 0.3mol 生成气体的体积之比等于物质的量之比，为0.2mol：0.3mol＝2：3， 故选：B。 【变式1】液体铝钠合金（钠和铝熔合而成）可用于核反应堆的载热介质。下列有关说法不正确的是（　　） A．自然界中没有游离的钠和铝 B．若铝钠合金投入水中无固体剩余，则n（Al）≤n（Na） C．铝钠合金投入到氯化铜溶液中，一定有氢氧化铜沉淀，也可能有铜析出 D．相同质量不同组成的铝钠合金投入足量盐酸中，若放出的H2越多，则铝的质量分数越小 【答案】D 【解答】解：A．钠很活泼，极易和氧气反应生成氧化钠，和水反应生成氢氧化钠，铝属于亲氧元素，极易和氧气反应生成氧化铝，所以自然界中没有游离的钠和铝，故A正确； B．铝钠合金若投入一定的水中发生2Na+2H2O＝2NaOH+H2↑，2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑，根据方程式知，当氢氧化钠的物质的量大于铝时，得到无色澄清溶液，根据原子守恒得当n（Al）≤n（Na）时，得到无色溶液，故B正确； C．铝钠合金投入到足量氯化铜溶液中，钠和水反应生成的氢氧化钠可以和氯化铜反应生成氢氧化铜沉淀，根据B知，若n（Al）＞n（Na），金属铝也可能会置换出金属铜，故C正确； D．根据金属钠和金属铝和酸反应生成氢气量的关系：2Al～3H2↑，2Na～H2↑，等质量的金属钠和金属铝，则金属Al产生的氢气量多，所以放出的H2越多，则铝的质量分数越大，故D错误； 故选：D。 【变式2】下列说法不正确的是（　　） A．铝制品不宜长时间盛放酸性或碱性食物 B．合金相对其组分金属具有硬度大、熔点低的性质 C．铝制品耐腐蚀是因为表面生成了致密的氧化膜 D．铝与盐酸、NaOH溶液反应的产物相同 【答案】D 【解答】解：A．铝在酸性或碱性环境中均会反应，故不宜长时间盛放，故A正确； B．通常合金的硬度高于组分金属，熔点低于组分金属，故B正确； C．铝暴露在空气中形成致密Al2O3薄膜，阻止内部铝被进一步腐蚀，故C正确； D．铝与NaOH反应生成Na[Al（OH）4]和H2，与盐酸反应生成AlCl3和H2，产物不同，故D错误； 故选：D。 【变式3】铝及其化合物对促进生产发展、改善人类生活发挥了巨大作用。下列有关说法错误的是（　　） A．铝表面易形成致密的氧化铝保护膜 B．向氯化铝溶液中加入过量的氨水会生成NH4[Al（OH）4] C．氧化铝属于两性氧化物，既能与盐酸反应，又能与烧碱溶液反应 D．纯铝的硬度和强度较小，但其合金硬铝可用于制造飞机的外壳 【答案】B 【解答】解：A．铝在空气中易与O2反应，表面形成致密的Al2O3保护膜，阻止内部铝继续被氧化，故A正确； B．Al（OH）3不溶于弱碱，NH3•H2O是弱碱，与AlCl3反应生成Al（OH）3沉淀，不会生成NH4[Al（OH）4]，故B错误； C．Al2O3既能与盐酸反应（Al2O3+6HCl＝2AlCl3+3H2O），又能与烧碱溶液反应（Al2O3+2NaOH+3H2O＝2Na[Al（OH）4]），属于两性氧化物，故C正确； D．纯铝硬度、强度小，但硬铝（铝的合金）硬度和强度显著提高，可用于制造飞机外壳，故D正确； 故选：B。 题型7 氧化铝的性质与用途 解｜题｜知｜识 （1）物理性质：白色固体，难溶于水，熔点高，很坚固 （2）化学性质：两性氧化物 ①与酸反应：Al2O3+6HCl＝2AlCl3+3H2O ②与碱反应：Al2O3+2NaOH＝2NaAlO2+H2O 结论：氧化铝既能跟酸反应生成盐和水，又能跟碱反应生成盐和水，所以氧化铝是两性氧化物。 （3）用途： ①冶炼铝（电解熔融氧化铝可制得铝单质） ②耐火材料 ③人造宝石（红宝石、蓝宝石的主要成分） 【典例1】如下四个图中，横坐标为某溶液中加入某物质的物质的量，纵坐标为生成沉淀的物质的量，将图中的字母代号填入下表。对应关系正确的是（　　） 字母代号 溶液 加入的物质 A 含少量HCl的AlCl3溶液 逐滴加NaOH溶液至过量 B 饱和石灰水 通过量CO2 C MgCl2、AlCl3混合溶液 逐滴加NaOH溶液至过量 D AlCl3溶液 逐滴加NaOH溶液至过量 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【解答】解：A．含少量HCl的氯化铝溶液，加入氢氧化钠，先是和盐酸之间发生中和反应生成氯化钠和水，没有沉淀，HCl+NaOH＝NaCl+H2O，然后氢氧化钠和氯化铝之间反应逐渐产生沉淀直到沉淀量最大，AlCl3+3NaOH═Al（OH）3↓+3NaCl，后是氢氧化铝溶解，Al（OH）3+NaOH═NaAlO2+2H2O，对照图象不符合，故A错误； B．饱和石灰水通过量CO2气体，应先有沉淀：Ca（OH）2+CO2＝CaCO3↓+H2O，后通与前一步等量的CO2气体，沉淀溶解：CaCO3+CO2+H2O＝Ca（HCO3）2，对照图象应为D，故B错误； C．MgCl2、AlCl3的混合液，逐滴加入NaOH溶液至过量，先是生成氢氧化镁和氢氧化铝沉淀，MgCl2+2NaOH═Mg（OH）2↓+2NaCl；AlCl3+3NaOH═Al（OH）3↓+3NaCl，后是氢氧化铝溶解，Al（OH）3+NaOH═NaAlO2+2H2O，对照图象应为C，故C正确； D．氯化铝溶液，加入氢氧化钠，氢氧化钠和氯化铝之间反应逐渐产生沉淀直到沉淀量最大，AlCl3+3NaOH═Al（OH）3↓+3NaCl，后是氢氧化铝溶解，Al（OH）3+NaOH═NaAlO2+2H2O，对照图象应为B，故D错误； 故选：C。 【变式1】下列物质组合中，既能和酸反应又能和碱反应的物质是（　　） ①Al ②Al2O3 ③Al（OH）3 ④NaHCO3⑤（NH4）CO3 ⑥AlCl3． A．①②④ B．②③④⑥ C．①③④⑥ D．①②③④⑤ 【答案】D 【解答】解：①金属铝与盐酸反应生成铝盐（Al3+）和氢气，与氢氧化钠反应生成偏铝酸盐（AlO2﹣）和氢气，故①正确； ②Al2O3属于两性氧化物，既能与酸反应，生成铝盐（Al3+），又能与碱反应生成偏铝酸盐（AlO2﹣），故②正确； ③Al（OH）3 属于两性氢氧化物，既能与酸反应，生成铝盐（Al3+），又能与碱反应生偏铝酸盐（AlO2﹣），故③正确； ④NaHCO3属于弱酸弱碱盐，既能与盐酸反应，生成CO2气体，又能与氢氧化钠反应，生成盐，故④正确； ⑤（NH4）2CO3与盐酸反应生成二氧化碳，与氢氧化钠反应生成氨水，故⑤正确； ⑥Na2CO3与盐酸反应生成二氧化碳，不与氢氧化钠反应，故⑥错误； 故选：D。 【变式2】有五种化合物：①NaHCO3，②Al（OH）3，③Al，④（NH4）2CO3，⑤Al2O3，跟盐酸和NaOH溶液都能反应的物质有（　　） A．五种 B．四种 C．三种 D．二种 【答案】A 【解答】解：①NaHCO3属于弱酸酸式盐，能跟盐酸反应又能跟NaOH溶液反应，故选； ②Al（OH）3属于两性氢氧化物，能跟盐酸反应又能跟NaOH溶液反应，故选； ③Al能与盐酸反应生成氯化铝与氢气，与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠与氢气，故选； ④（NH4）2CO3于弱酸的铵盐盐，能跟盐酸反应又能跟NaOH溶液反应，故选； ⑤Al2O3属于两性氧化物，能跟盐酸反应又能跟NaOH溶液反应，故选， 故选：A。 题型8 铝金属及其化合物的性质实验 解｜题｜知｜识 一、铝的燃烧实验探究 实验原理：4Al+3O22Al2O3 实验步骤：将铝片剪成长5～8 cm、宽0.2～0.3 cm的铝条，绕成螺旋状，一端绕紧一根火柴。实验时，用坩埚钳夹紧铝条的另一端，点燃铝条上的火柴，待火柴快要燃烧完时，将铝条伸入盛有氧气的集气瓶（瓶底盛有少量水）中，观察到的现象是发出耀眼的白光，有少量白烟。 二、铝热反应实验探究 1、实验原理： 铝热法是一种利用铝的还原性获得高熔点金属单质的方法。可简单认为是铝与某些金属氧化物（如Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、V2O5等）在高热条件下发生的反应。铝热反应常用于冶炼高熔点的金属，并且它是一个放热反应其中镁条为引燃剂，氯酸钾为助燃剂。镁条在空气中可以燃烧，氧气是氧化剂。但插入混合物中的部分镁条燃烧时，氯酸钾则是氧化剂，以保证镁条的继续燃烧，同时放出足够的热量引发金属氧化物和铝粉的反应。 2、实验步骤： ①把少量氧化铁和少量铝粉充分混合。 ②少许的铝热剂与少量完全粉碎的氯酸钾充分混合。将它撒在铝热剂上面。 ③在铝热剂上插上一根镁条，以使镁带燃烧时产生足够的热量点燃铝热剂。点燃镁条后，戴好墨镜，以防闪光伤眼。 ④在铝热剂下放一些废铁，可以被铝热剂燃烧时产生大量的热量熔化，变成炙热、亮黄色的铁水，非常壮观。注意安全。 ⑤实验现象：铝条剧烈燃烧，放出大量热能，使氧化铁粉末和铝粉在高温下发生剧烈的氧化还原反应。最终生成液态的铁和氧化铝。 三、氢氧化铝的制备和性质探究 实验操作 实验现象 化学方程式 试管中产生白色絮状沉淀 Al2（SO4）3+6NH3•H2O═2Al（OH）3↓+3（NH4）2SO4 试管中白色沉淀溶解 Al（OH）3+3HCl═AlCl3+3H2O 试管中白色沉淀溶解 Al（OH）3+NaOH═NaAlO2+2H2O 小结： 1）Al（OH）3是两性氢氧化物。两性氢氧化物：既能和酸反应生成盐和水，又能和碱反应生成盐和水的氢氧化物。 2）Al（OH）3既能溶于强酸，又能溶于强碱。 【典例1】向明矾[KA l（SO4）2•12H2O]溶液里滴入Ba （OH）2溶液，当SO42﹣完全沉淀时铝元素的存在形式是（　　） A．Al （OH）3沉淀 B．一分部以Al （OH）3形式存在，一分部以Al3+形式存在 C．[Al （OH）4]﹣ D．一分部以Al （OH）3形式存在，一分部以[Al （OH）4]﹣形式存在 【答案】C 【解答】解：设明矾KAl（SO4）2•12H2O为1mol，则溶液中含有1molK+、1molAl3+、2molSO42﹣，根据反应：SO42﹣+Ba2+═BaSO4↓，当溶液中的SO42﹣完全沉淀时，需要2molBa2+，即2molBa（OH）2，2molBa（OH）2中含有4molOH﹣，1molAl3+和4molOH﹣发生反应：Al3++4OH﹣═[Al （OH）4]﹣，铝元素的存在形式为：[Al （OH）4]﹣。 故选：C。 【变式1】双羟基铝碳酸钠[NaAl（OH）2CO3]是医疗上常用的一种抑酸剂，与奥美拉唑、胃舒平等药物具有同等药效．关于该物质的说法正确的是（　　） A．该物质属于两性氢氧化物 B．该物质是Al（OH）3和Na2CO3的混合物 C．1 mol NaAl（OH）2CO3最多可消耗4 mol H+ D．该药剂适合于胃溃疡患者服用 【答案】C 【解答】解：A．双羟基铝碳酸钠是碱式盐，不是两性氢氧化物，故A错误； B．双羟基铝碳酸钠是一种盐，属于纯净物，故B错误； C．NaAl（OH）2CO3与盐酸发生反应NaAl（OH）2CO3+4HCl＝NaCl+AlCl3+3H2O+CO2↑，由方程式可知1mol该物质最多可消耗4molHCl，即消耗4mol H+，故C正确； D．NaAl（OH）2CO3能与盐酸反应，所以能治疗胃酸过多的胃病患者，但胃溃疡患者不能服用此物，因为产生的CO2对胃有刺激作用，胃溃疡患者会加重，故D错误； 故选：C。 题型9 铝与酸或碱反应的相关计算 解｜题｜知｜识 铝有两性，能与酸、碱反应，相关反应的化学方程式为： 2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑（2Al+6H+=2Al3++3H2↑） 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑（2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑） 题型10 氢氧化铝的性质与用途 解｜题｜知｜识 （1）物理性质：白色胶状物质，不溶于水，有强的吸附性，能凝聚水中的悬浮物，并能吸附色素。 （2）化学性质：两性氢氧化物 ①与酸反应：AI（OH）3+3HCI＝AlCl3+3H2O ②与碱反应：AI（OH）3+NaOH＝NaAlO2+2H2O 结论：氢氧化铝既能跟酸反应生成盐和水，又能跟碱反应生成盐和水，所以氢氧化铝属于两性氢氧化物。氢氧化铝不溶于弱酸、弱碱，而溶解在强酸、强碱中。 ③不稳定性：氢氧化铝不稳定，受热会分解生成氧化铝和水。 （3）氢氧化铝的制备 ①仪器：试管、胶头滴管 ②试剂：AlCl3、NaOH、氨水 结论：向AI（OH）3中滴加NaOH溶液白色沉淀消失（氢氧化铝溶于强碱），滴加氨水沉淀不溶解（氢氧化铝不溶于弱碱）。 （4）用途： ①中和胃酸 ②作净水剂（氢氧化铝胶体能吸附水中的杂质） 【典例1】已知铝在空气中会生成一层致密的氧化膜（Al2O3），该氧化膜可与稀盐酸发生反应：Al2O3+6HCl＝2AlCl3+3H2O。实验小组将未打磨的铝片和稀盐酸放入密闭容器中，用传感器探究反应过程中温度和压强的变化，结果如图，下列说法不正确的是（　　） A．反应过程中有热量放出 B．0～50s，发生稀盐酸与Al2O3的反应 C．50s时，溶液中溶质为Al2O3 D．100s∼140s，压强减小是因为温度降低 【答案】C 【解答】解：A．反应的过程中温度升高，反应过程中有热量放出，故A正确； B．氧化铝覆盖在铝的表面，0～50s，发生稀盐酸与Al2O3的反应，故B正确； C．0～50s，发生稀盐酸与氧化铝的反应，盐酸未反应完，溶液中溶质为AlCl3、HCl，故C错误； D．100s～140s，反应停止了，压强减小是因为温度降低，故D正确； 故选：C。 【变式1】下列图中，能表示将Ba（OH）2溶液逐滴加入到Al2（SO4）3溶液中，产生沉淀的质量W与加入Ba（OH）2溶液的体积V关系的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【解答】解：将Ba（OH）2溶液逐滴加入到Al2（SO4）3溶液中，开始随着Ba（OH）2溶液的滴入反应为Al2（SO4）3+3Ba（OH）2＝2Al（OH）3↓+3BaSO4↓，沉淀完全，继续滴加Ba（OH）2反应又为2Al（OH）3+Ba（OH）2＝Ba（AlO2）2+4H2O，氢氧化铝沉淀会溶解，故先沉淀达最大量，后有部分溶解， 故选：C。 题型11 铝三角的转化 解｜题｜知｜识 Al3+、Al（OH）3、之间的转化关系 实现上述各步转化的离子方程式： （1）①Al3++3NH3•H2O＝Al（OH）3↓+3 ②Al3++36H2O＝4Al（OH）3↓ ③Al3++3OH﹣＝Al（OH）3↓ （2）Al（OH）3+3H+＝Al3++3H2O （3）Al3++4OH﹣2H2O （4）4H+＝Al3++2H2O （5）①CO2过量：CO2+2H2O＝Al（OH）3↓ CO2少量：2CO2+3H2O＝2Al（OH）3↓ ②H++H2O＝Al（OH）3↓ （6）Al（OH）3+OH﹣2H2O 【典例1】一定条件下，下列各组物质的转化关系能通过一步化学反应实现的是（　　） 选项 X Y Z W A Na[Al（OH）4] Al（OH）3 AlCl3 Al B N2O5 HNO3 NO NO2 C H2S S SO2 SO3 D Si SiO2 H2SiO3 Na2SiO3 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【解答】解：A．Na[Al（OH）4]中加入盐酸，会逐渐生成Al（OH）3，盐酸过量可以溶解为AlCl3，但是电解AlCl3不能得到单质铝，故A错误； B．N2O5和水生成硝酸，稀硝酸和铜生成NO、浓硝酸和铜生成二氧化氮，NO和氧气生成二氧化氮，二氧化氮和水生成NO，浓硝酸受热分解产生NO2，故B正确； C．硫化氢被氧气氧化为硫单质，S单质被氧气氧化为SO2，但是SO2需要再催化剂的作用下生成SO3，但是硫单质不能一步直接被氧化为三氧化硫，故C错误； D．Si与氧气氧化为SiO2，但SiO2不能直接溶于水中生成硅酸，故D错误； 故选：B。 【变式1】下表各组物质通过一步反应不能实现如图所示转化关系的是（　　） 选项 X Y Z 转化关系 A CO2 Na2CO3 CaCO3 B CuSO4 Cu CuO C HCl Cl2 HClO D H2SO4 Al2（SO4）3 Al（OH）3 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【解答】解：A．二氧化碳和氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠，碳酸钠和氢氧化钙反应生成碳酸钙，碳酸钙和盐酸反应生成二氧化碳，物质通过一步反应能实现如图所示转化关系，故A正确； B．硫酸铜电解生成铜，铜和氧气反应生成氧化铜，氧化铜和硫酸反应生成硫酸铜，物质通过一步反应能实现如图所示转化关系，故B正确； C．浓HCl和 MnO2反应生成氯气，氯气和水反应生成HClO，HClO见光分解生成HCl和氧气，物质通过一步反应能实现如图所示转化关系，故B正确； D．硫酸和铝反应生成硫酸铝，硫酸铝和氢氧化钠溶液反应生成氢氧化铝，氢氧化铝不能反应生成硫酸，物质通过一步反应不能实现如图所示转化关系，故D错误； 故选：D。 题型12 工业制金属铝 解｜题｜知｜识 1、自然界中铝元素的存在： 在自然界中，铝以化合态的形式存在于各种岩石或矿石里，如长石、云母、高岭石、铝土矿、明矾时，等等．由铝的氧化物与冰晶石（Na3AlF6）共熔电解可制得铝，其工艺流程如下： 2、从铝土矿中提取铝的两种方法： （1）酸处理： ①溶解：将铝土矿溶于HCl（aq） Al2O3+6HCl═2AlCl3+3H2O Fe2O3+6HCl═2FeCl3+3H2O ②过滤：除去残渣SiO2等 ③加碱：向滤液中通入过量烧碱 AlCl3+3NaOH═Al（OH）3↓+3NaCl Al（OH）3↓+NaOH═NaAlO2+2H2O FeCl3+3NaOH═Fe（OH）3↓+3NaCl ④酸化：NaAlO2+CO2+2H2O═Al（OH）3↓+NaHCO3 ⑤过滤：过滤出Al（OH）3 ⑥灼烧：Al（OH）3：2Al（OH）3Al2O3+3H2O ⑦电解：Al2O3（l）4Al+3O2↑ （2）碱处理： ①将铝土矿溶于NaOH（aq） Al2O3+2NaOH═2NaAlO2+H2O SiO2+2NaOH═2NaSiO3+H2O ②过滤：除去残渣氧化亚铁（FeO）等 ③酸化： NaAlO2+CO2+2H2O═Al（OH）3↓+NaHCO3 NaSiO3+CO2+H2O═H2SiO3↓+NaHCO3 ④过滤Al（OH）3 ⑤灼烧2Al（OH）3Al2O3+3H2O ⑥电解：Al2O34Al+3O2↑ 注意：电解时为使氧化铝熔融温度降低，在Al2O3中添加冰晶石（Na3AlF6），以降低氧化铝的熔点．不能电解熔融AlCl3炼Al，因为AlCl3是共价化合物，其熔融态导电性极差． 【典例1】铝有多重优良性能，因而有极为广泛的用途。以铝土矿（主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3，等杂质）为原料制备铝的一种工艺流程如图所示：下列说法不正确的是（　　） A．“电解I”的电解过程中作阳极的石墨易消耗 B．“电解II”阴极区溶液pH变大 C．理论上每生成1molAl，会有0.75molO2产生 D．“电解II”阳极的电极反应式为4CO32﹣+H2O﹣4e﹣＝4HCO3﹣+O2↑ 【答案】D 【解答】解：A．“电解Ⅰ”是电解熔融 Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，因石墨电极被阳极上产生的O2氧化，故A正确； B．电解II为电解Na2CO3溶液，阴极区氢离子得到电子生成氢气，电极反应式为2H2O+2e﹣＝H2↑+2OH﹣，阴极区溶液pH增大，故B正确； C．电解氧化铝每生成1molAl，根据电子守恒，4Al～3O2～12e﹣，同时生成O2的物质的量为1mol＝0.75mol，故C正确； D．电解II为电解Na2CO3溶液，阳极上发生氧化反应，电极反应为4CO32﹣+2H2O﹣4e﹣═4HCO3﹣+O2↑，故D错误； 故选：D。 题型13 探究铝热反应 解｜题｜知｜识 （1）铝热法概述： 铝热法一种利用铝的还原性获得高熔点金属单质的方法．可简单认为是铝与某些金属氧化物（如Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、V2O5等）在高热条件下发生的反应．铝热反应常用于冶炼高熔点的金属，并且它是一个放热反应．其中镁条为引燃剂，氯酸钾为助燃剂． （2）实验原理： 镁条在空气中可以燃烧，氧气是氧化剂．但插入混合物中的部分镁条燃烧时，氯酸钾则是氧化剂，以保证镁条的继续燃烧，同时放出足够的热量引发氧化铁和铝粉的反应．由于该反应放出大量的热，只要反应已经引发，就可剧烈进行，放出的热使生成的铁熔化为液态．但是，氯酸钾不能用高锰酸钾代替，因为高锰酸钾为强氧化剂，高温会和强还原剂镁反应爆炸． 反应方程式： 氧化铁： 2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe 四氧化三铁： 8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe 二氧化锰： 4Al+3MnO22Al2O3+3Mn 五氧化二钒： 10Al+3V2O56V+5Al2O3 （铝热反应配平技巧：取反应物和生成物中氧化物中两边氧的最小公倍数，即可快速配平，如8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe 中，可取Fe3O4和Al2O3中氧的最小公倍数12，则Fe3O4前应为3Al2O3前应为4，底下便可得到Al为4，Fe为9） （3）实验步骤： 1）取一张圆形滤纸，倒入5克炒干的氧化铁粉末，再倒入2克铝粉． 2）将两者混合均匀．用两张圆形滤纸，分别折叠成漏斗状，将其中一个取出，在底部剪一个孔，用水润湿，再跟另一个漏斗套在一起，使四周都有四层． 3）架在铁圈上，下面放置盛沙的蒸发皿，把混合均匀的氧化铁粉末和铝粉放在纸漏斗中，上面加少量氯酸钾，并在混合物中间插一根镁条，点燃镁条，观察发生的现象． 4）可以看到镁条剧烈燃烧，放出一定的热量，使氧化铁粉沫和铝粉在较高的温度下发生剧烈的反应，放出大量的热，同时纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中，待熔融物冷却后，除去外层熔渣，仔细观察，可以看到，落下的是铁珠，这个反应叫铝热反应．反应生成铁和氧化铝． 利用铝的强还原性和铝转化为氧化铝时能放出大量热的性质，工业上常用铝粉来还原一些难熔性氧化物，这类反应被称为铝热反应． 例如，在焊接铁轨时，人们常将铝粉与氧化铁的混合物点燃，由于反应放出大量的热，置换出的铁以熔融态形式流出．让熔融的铁流入铁轨的裂缝，冷却后就将铁轨牢牢的黏结在一起．此外，铝热反应还可以表示铝元素置换其他金属元素（如锰等）的氧化物置换出该金属元素． 【典例1】铝热反应的实验装置如图。下列有关铝热反应的说法中，不正确的是（　　） A．工业上可以利用铝热反应的方法冶炼金属镁 B．铝热反应可用于冶炼某些高熔点金属 C．铝热反应体现了铝的还原性 D．实验现象为火星四溅，漏斗下方有红热熔融物流出 【答案】A 【解答】解：A．铝热反应还原出的金属活泼性小于Al，而金属Mg的活泼性大于Al，无法利用铝热反应冶炼，故A错误； B．铝具有强还原性，高温下可以通过铝热反应冶炼某些高熔点金属，故B正确； C．铝热反应中Al元素化合价从0变为+3，Al被氧化，表现了还原性，故C正确； D．铝热反应为放热反应，反应剧烈、火星四溅，放出的热量使铁熔化，所以漏斗下方有红热熔融物流出，故D正确； 故选：A。 【变式1】下列说法不正确的是（　　） A．干冰升华时，二氧化碳分子中的共价键不发生断裂 B．形成生成物化学键释放的能量大于破坏反应物化学键所吸收的能量时，该反应为放热反应 C．发生铝热反应时，铝粉与Fe2O3需要在高温下反应，所以该反应是吸热反应 D．灼热的木炭与CO2反应，反应物总能量低于生成物总能量 【答案】C 【解答】解：A．干冰升华时，破坏的是分子间作用力，二氧化碳分子中的共价键不发生断裂，故A正确； B．反应的焓变＝断裂化学键吸收的热能量﹣形成化学键放出的能量，若形成化学键释放的能量大于断裂化学键所吸收的能量，△H＜0，则反应是放热反应，故B正确； C．发生铝热反应时，铝粉与Fe2O3需要在高温下反应，该反应是放热反应，吸热反应、放热反应与反应条件无关，故C错误； D．灼热的木炭与CO2反应，属于吸热反应，反应物总能量低于生成物总能量，故D正确； 故选：C。 【变式2】铝热反应是铝的一个重要性质。某校化学兴趣小组同学为了克服传统铝热反应纸滑斗易燃烧，火星四射等缺点，将实验改成以下装置，取磁性氧化铁在如图实验进行铝热反应，冷却后得到“铁块”混合物。 （1）实验中可以用蔗糖和浓硫酸代替镁条作引火剂，其原因是 　 　 。 （2）该铝热反应的化学方程式为 　 　 。 【答案】（1）蔗糖在浓硫酸中脱水并放出大量的热； （2）8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe。 【解答】解：（1）因为把浓硫酸加入到蔗糖中发生脱水并放出大量的热，所以可用蔗糖和浓硫酸代替镁条作引火剂， 故答案为：蔗糖在浓硫酸中脱水并放出大量的热； （2）Al还原Fe3O4生成Fe和Al2O3，由质量守恒定律可得该反应的化学方程式为：8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe， 故答案为：8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe。 题型14 新型合金 解｜题｜知｜识 （1）合金的定义：由两种或两种以上的金属或非金属经过混合熔化、冷却凝固后所合成的具有金属特性的物质。 （2）注意： ①合金中至少含有一种金属，但不一定全部是金属； ②合金的硬度一般比组成它的纯金属都大，熔点一般比组成它的纯金属都低，抗腐蚀性更好。 （3）常见的新型合金：储氢合金、钛合金、镍钴合金、耐热合金等。 题型15 稀土金属及材料 解｜题｜知｜识 1、概念： 稀土金属又称稀土元素，是元素周期表ⅢB族中钪、钇、镧系17种元素的总称，常用R或RE表示．从1794年发现第一个稀土元素钇，到1972年发现自然界的稀土元素钷，历经178年，人们才把17种稀土元索全部在自然界中找到．稀土金属的光泽介于银和铁之间．稀土金属的化学活性很强． 2、稀土金属材料的用途： 稀土金属具有极为重要的用途，是当代高科技新材料的重要组成部分．由稀散金属与有色金属组成的一系列化合物半导体、电子光学材料、特殊合金、新型功能材料及有机金属化合物等，均需使用独特性能的稀散金属．用量虽说不大，但至关重要，缺它不可．因而广泛用于当代通讯技术、电子计算机、宇航开发、医药卫生、感光材料、光电材料、能源材料和催化剂材料等．中国稀散金属矿产丰富，为发展稀散金属工业提供了较好的资源条件． 【典例1】下列说法正确的是（　　） A．稀土是全球民用和国防科技发展的可再生性资源 B．稀土金属被称为冶金工业的维生素，80%分布在南非等非洲国家 C．金属钛是一种稀土金属，广泛应用于航空航天工业 D．稀土金属元素性质相似，在矿石中总是共生在一起，冶炼提纯难度较大 【答案】D 【解答】解：A．稀土在自然界中共生在一起含量比较少，是不可再生性资源，故A错误； B．稀土一般是以氧化物状态分离出来的，虽然在地球上储量非常巨大，但冶炼提纯难度较大，显得较为稀少，得名稀土，在合金中加入适量稀土金属，就能大大改善合金的性能，所以稀土元素被称为冶金工业的维生素，世界稀土矿产资源分布不均衡，主要集中在中国、俄罗斯、美国、澳大利亚、巴西、加拿大和印度，中国稀土储量为3600万吨，占全球储量的36%；俄罗斯稀土储量为1900万吨，占全球19%；美国稀土储量为1300万吨，占全球13%，故B错误； C．钛是ⅣB中的元素不是稀土金属，故C错误； D．稀土元素是指镧系的15种元素，加上钪和钇共 17 种元素，它们性质相似，它们在自然界中共生在一起含量比较少，冶炼提纯难度较大，故D正确； 故选：D。 【变式1】稀土铈（Ce）元素主要存在于独居石中，金属铈在空气中易氧化变暗，受热时燃烧，遇水很快反应并产生气体。已知：铈常见的化合价为+3和+4，且Ce4++Fe2+＝Ce3++Fe3+。下列说法正确的是（　　） A．用Pt作阴极，Fe作阳极，电解熔融CeO2，可在阳极获得铈 B．将少量的碘化亚铁溶液滴加到Ce（SO4）2溶液中，其离子方程式为：Ce4++Fe2+＝Ce3++Fe3+ C．金属铈着火，可采用普通的泡沫灭火器灭火 D．金属铈可浸于煤油中保存，储存在阴凉、通风的地方，要远离火种和热源 【答案】D 【解答】解：A．电解时活性电极做阳极，阳极本身失电子发生氧化反应，熔融的CeO2中的四价铈离子不放电，故A错误； B．将少量的碘化亚铁溶液滴加到Ce（SO4）2溶液中，先氧化碘离子再氧化亚铁离子，其离子方程式为：2Ce4++2I﹣＝2Ce3++I2，故B错误； C．普通的泡沫灭火器灭火是利用二氧化碳来灭火，由于铈是活泼金属会和二氧化碳反应，所以不能用泡沫灭火器灭火，故C错误； D．金属铈是活泼金属易与水、氧气反应，所以保存时放在煤油中隔离空气，储存在阴凉、通风的地方，要远离火种和热源，故D正确； 故选：D。 【变式2】2020年，我国航空航天事业和载人潜水事业成果显著。下列成果所涉及的材料为金属材料的是（　　） A．“蛟龙”号载人潜水器关键部件供人活动的耐压球壳材料﹣﹣钛合金 B．“长征五号”运载火箭使用高效无污染燃料﹣﹣液氢 C．“天问一号”火星探测器增加强度、减轻重量的材料﹣﹣石墨纤维 D．火箭发射平台防护板耐高温材料﹣﹣邻苯二甲腈 【答案】A 【解答】解：A．钛合金属于金属材料，故A正确； B．液氢是液态氢气单质，氢元素是非金属，不是金属材料，故B错误； C．石墨纤维是碳元素组成的一种单质，是无机非金属材料，不是金属材料，故C错误； D．邻苯二甲腈属于有机物，不是金属材料，故D错误； 故选：A。 题型16 化学方程式的有关计算 解｜题｜知｜识 化学常用计算方法： 主要有：差量法、十字交叉法、平均法、守恒法、极值法、关系式法等． 一、差量法 在一定量溶剂的饱和溶液中，由于温度改变（升高或降低），使溶质的溶解度发生变化，从而造成溶质（或饱和溶液）质量的差量；每个物质均有固定的化学组成，任意两个物质的物理量之间均存在差量；同样，在一个封闭体系中进行的化学反应，尽管反应前后质量守恒，但物质的量、固液气各态物质质量、气体体积等会发生变化，形成差量．差量法就是根据这些差量值，列出比例式来求解的一种化学计算方法．常见的类型有：溶解度差、组成差、质量差、体积差、物质的量差等．在运用时要注意物质的状态相相同，差量物质的物理量单位要一致． 二、十字交叉法 凡能列出一个二元一次方程组来求解的命题，即二组分的平均值，均可用十字交叉法，此法把乘除运算转化为加减运算，给计算带来很大的方便． 十字交叉法的表达式推导如下：设A、B表示十字交叉法的两个分量，表示两个分量合成的平均量，xA、xB分别表示A和B占平均量的百分数，且xA+xB＝1，则有：A•xA+B•xB（xA+xB），化简得 三、平均法 对于含有平均含义的定量或半定量习题，利用平均原理这一技巧性方法，可省去复杂的计算，迅速地作出判断，巧妙地得出答案，对提高解题能力大有益处．平均法实际上是对十字交叉所含原理的进一步运用．解题时，常与十字交叉结合使用，达到速解之目的．原理如下： 若A＞B，且符合A•xA%+B•xB%，则必有AB，其中是A、B的相应平均值或式，xA、xB分别是A、B的份数． 四、守恒法 学反应中存在一系列守恒现象，如：质量守恒（含原子守恒、元素守恒）、电荷守恒、电子得失守恒、能量守恒等，利用这些守恒关系解题的方法叫做守恒法．电荷守恒即对任一电中性的体系，如化合物、混和物、溶液、胶体等，电荷的代数和为零，即正电荷总数和负电荷总数相等．电子得失守恒是指在发生氧化﹣还原反应时，氧化剂得到的电子数一定等于还原剂失去的电子数，无论是自发进行的氧化﹣还原反应还是以后将要学习的原电池或电解池均如此． 1、质量守恒 2、电荷守恒 3、得失电子守恒 五、极值法 “极值法”即“极端假设法”，是用数学方法解决化学问题的常用方法，一般解答有关混合物计算时采用．可分别假设原混合物是某一纯净物，进行计算，确定最大值、最小值，再进行分析、讨论、得出结论． 六、关系式法 化工生产中以及化学工作者进行科学研究时，往往涉及到多步反应：从原料到产品可能要经过若干步反应；测定某一物质的含量可能要经过若干步中间过程．对于多步反应体系，依据若干化学反应方程式，找出起始物质与最终物质的量的关系，并据此列比例式进行计算求解方法，称为“关系式”法．利用关系式法可以节省不必要的中间运算步骤，避免计算错误，并能迅速准确地获得结果．用关系式解题的关键是建立关系式，建立关系式的方法主要有：1、利用微粒守恒关系建立关系式，2、利用方程式中的化学计量数间的关系建立关系式，3、利用方程式的加合建立关系式． 【典例1】在1L浓度为0.2mol•L﹣1Fe（NO3）3和1.5mol•L﹣1H2SO4组成的混合溶液中加入39.2g铁粉使其充分反应．下列有关说法正确的是（　　） A．由于氧化性Fe3+＞H+，故反应先不产生气体后产生气体 B．反应后产生13.44LH2（标准状况） C．反应后溶液中Fe2+和Fe3+物质的量之和为0.9mol D．反应后溶液中Fe3+物质的量为0.8mol 【答案】C 【解答】解：溶液中n（Fe3+）＝0.2mol，n（）＝0.6mol，n（H+）＝3mol，n（Fe）0.7mol，由于氧化性为氧化性为HNO3＞Fe3+＞H+，先发生：Fe+4H+═Fe3++NO↑+2H2O，0.6mol 完全反应消耗0.6mol Fe，消耗2.4mol H+，生成0.6mol Fe3+、0.6mol NO，反应后剩余0.1mol Fe、0.6mol H+，此时溶液中共有0.8mol Fe3+，再发生：Fe+2Fe3+═3Fe2+，0.1mol Fe反应消耗0.2mol Fe3+，生成0.3mol Fe2+，剩余0.6mol Fe3+，没有Fe剩余，不发生反应：Fe+2H+═Fe2++H2↑。 A．由于氧化性为氧化性为HNO3＞Fe3+＞H+，先发生：Fe+4H+═Fe3++NO↑+2H2O，开始有气体生成，故A错误； B．由上述分析可知，不发生反应：Fe+2H+═Fe2++H2↑．没有氢气生成，标况下生成的NO为0.6mol×22.4L/mol＝13.44L，故B错误； C．反应后溶液中存在0.6mol Fe3+、0.3mol Fe2+，反应后溶液中Fe2+和Fe3+物质的量之和为0.9mol，故C正确； D．反应后溶液中Fe3+物质的量为0.6mol，故D错误， 故选：C。 【变式1】Na、Mg、Al三种金属各2mol分别跟1L 1mol∙L﹣1的盐酸反应时，相同条件下放出氢气体积最大的是（　　） A．Al B．Mg C．Na D．三者产生的氢气一样多 【答案】C 【解答】解：若将三种金属各2mol分别投入1L 1mol/L的盐酸中，反应定量关系为：2Na～2HCl～H2，2Mg～4HCl～2H2，2Al～6HCl～3H2，可知三种金属都过量，但金属钠活泼，能与水反应生成氢气，则生成氢气最多的是钠，镁和铝生成氢气的体积一样多，生成氢气体积大小为，Na＞Mg＝Al。 故选：C。 【变式2】三容器内分别装有相同压强下的NO、NO2、O2，设三容器容积依次为V1、V2、V3，若将三气体混合于一个容积为V1+V2+V3的容积中后，倒立于水槽中，最终容器内充满水。则V1、V2、V3之比不可能是（　　） A．3：7：4 B．5：7：6 C．7：3：6 D．1：1：1 【答案】B 【解答】解：由4NO2+O2+2H2O＝4HNO3、4NO+3O2+2H2O＝4HNO3 可知，满足n（NO2）n（NO）＝n（O2）即可，即满足n（NO2）+3n（NO）＝4n（O2）即可，而相同条件下气体的体积之比等于其物质的量之比，满足3V1+V2＝4V3。 A.3×3+7＝16＝4×4，符合题意，故A正确； B.5×3+7＝22≠4×4，不符合题意，故B错误； C.7×3+3＝24＝6×4，符合题意，故C正确； D.1×3+1＝4＝1×4，符合题意，故D正确。 故选：B。 【变式3】某温度下，mg某物质在足量氧气中充分燃烧，其燃烧产物立即与过量的Na2O2反应，固体质量增加mg。下列物质中，符合题意的有（　　） ①H2 ②CO ③CH4 ④乙醇（C2H6O） ⑤CO和H2的混合物 A．①②③ B．①②⑤ C．②③④ D．③④⑤ 【答案】B 【解答】解：H2、CO在该体系中反应的化学方程式为2H2+O22H2O，2Na2O2+2H2O＝4NaOH+O2↑；2CO+O22CO2，2Na2O2+2CO2＝4NaOH+O2，则固体增加的质量为H2、CO的质量；mg分子组成符合（CO）m（H3）n的物质在O2中完全燃烧，将其产物（CO2和水蒸气）通过足量Na2O2后，固体增重必为mg， 故选：B。 题型17 物质的量的相关计算 解｜题｜知｜识 一、概念归纳 1、物质的量：表示物质所含微观粒子数目多少的物理量．符号：n；单位：mol． 2、摩尔：物质的量的单位．每1mol物质含有阿伏伽德罗常数个微观粒子．符号：mol． 3、阿伏伽德罗常数：实验测定12g12C中所含C原子的个数．符号：NA；单位：mol﹣1． 4、摩尔质量：1mol物质所具有的质量．符号：M；单位：g/mol． 5、气体摩尔体积：1mol气体所占有的体积．符号：Vm；单位：L/mol． 6、物质的量浓度：以单位体积溶液里所含溶质B的物质的量来表示溶液组成的物理量．符号：c；单位：mol/L． 二、物理量之间的关系 【典例1】假设R元素无同位素，元素R原子的质量数为A，Rm﹣的核外电子数为x，则WgRm﹣所含中子的物质的量为（　　） A．（A﹣x+m）mol B．（A﹣x﹣m）mol C． （A﹣x+m）mol D．（A﹣x﹣m）mol 【答案】C 【解答】解：R原子的质子数为x﹣m，中子数为A﹣x+m，Wg Rm﹣的物质的量n，Wg Rm﹣所含中子的物质的量为mol， 故选：C。 【变式1】下列各组物质中，所含分子数一定相同的是（　　） A．2g H2和16 g O2 B．0.1molHCl和2.24LAr C．150℃、1.01×105 Pa时，1L CO2和1LH2O D．28g CO和6.02×1022个O3 【答案】C 【解答】解：A．n（H2）＝1mol，n（O2）0.5mol，物质的量不同，则分子数不同，故A错误； B．温度、压强未知，不能利用体积计算物质的量，则物质的量的关系不确定，故B错误； C.150℃、1.01×105 Pa时，水为气体，气体摩尔体积相同，体积相同，则物质的量相同，分子数相同，故C正确； D．n（CO）1mol，n（O3）0.1mol，物质的量不同，分子数不同，故D错误。 故选：C。 【变式2】下列说法正确的是（　　） A．同温同压下，O2和CO2的密度相同 B．质量相同的H2O和D2O（重水）所含的原子数相同 C．物质的量相同的CH3CH2OH和CH3OCH3所含共价键数相同 D．室温下，pH相同的盐酸和硫酸中，溶质的物质的量浓度相同 【答案】C 【解答】解：A．同温同压下，O2和CO2的体积相同时，其质量之比为32：44，则密度之比为32：44，不相同，故A错误； B．质量相同的H2O和D2O（重水）的物质的量之比为20：18，分子中均含有3个原子，则所含的原子数之比为20：18，不相同，故B错误； C．每个CH3CH2OH和CH3OCH3中含共价键数均为8条，则物质的量相同的CH3CH2OH和CH3OCH3所含共价键数相同，故C正确； D．室温下，pH相同的盐酸和硫酸中，氢离子的浓度相等，硫酸能电离出2个氢离子，而盐酸只能电离出一个，故pH相同的盐酸和硫酸的物质的量浓度不相同，故D错误； 故选：C。 【变式3】下列叙述正确的是（　　） A．1.806×1024个O2的质量是64g B．8 g CH4的物质的量是0.5mol C．1 mol乙醇（酒精）在标准状况下的体积约为22.4L D．标准状况下，1 mol任何物质体积约为22.4L 【答案】B 【解答】解：A.1.806×1024个O2的质量是32g/mol96g，故A错误； B.8g CH4的物质的量是0.5mol，故B正确； C.标况下乙醇不是气体，不能使用标况下的气体摩尔体积计算1mol乙醇（酒精）在标准状况下的体积，故C错误； D.标准状况下，1 mol任何气体的体积约为22.4L，但标况下1mol非气体物质所占体积小于22.4L，故D错误； 故选：B。 过 关 验 收 1．下列文物的主要材质为金属材料的是（　　） 选项 A B C D 物质 名称 错金杜虎符 元青花釉里红瓷盖罐 东汉玉环 石犀 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【解答】解：A．错金杜虎符的主要材质为金属材料，故A正确； B．青花釉里红瓷盖罐是陶瓷，陶瓷的主要成分是硅酸盐，不是金属材料，故B错误； C．东汉玉环的主要成分是硅酸盐，不是金属材料，故C错误； D．石犀主要成分是碳酸钙，不是金属材料，故D错误； 故选：A。 2．根据如图的转化关系判断，下列说法正确的是（反应条件已略去）（　　） A．生成等质量H2时，①和②反应消耗n （HCl）＝n （NaOH） B．反应③中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2：3 C．反应③和④消耗等量的Al时，生成的n （Cu）：n （Fe）＝3：2 D．反应⑤的离子方程式为Al3++3OH﹣═Al（OH）3↓ 【答案】C 【解答】解：A、根据得失电子守恒，生成氢气的物质的量相等则消耗铝的物质的量相等，根据铝守恒，设1mol铝参加反应，则生成偏铝酸钠1mol，则需氢氧化钠为1mol，铝与盐酸反应生成氯化铝为1mol，则需盐酸为3mol，所以①和②反应消耗n （HCl）＝3n （NaOH），故A错误； B、铝与硫酸铜反应，铝是还原剂，硫酸铜是氧化剂，根据得失电子守恒，可知：硫酸铜与铝的物质的量之比为：3：2，故B错误； C、反应③和④消耗等量的Al时，所以失电子的物质的量相等，设2mol的铝参加反应，由得失电子守恒可知：生成铜的物质的量为3mol，生成铁的物质的量为2mol，所以生成的n （Cu）：n （Fe）＝3：2，故C正确； D、一水合氨是弱电解质，书写离子方程式用化学式，氯化铝与氨水反应生成氢氧化铝沉淀和氯化铵，正确的离子方程式为：Al3++3NH3•H2O＝Al（OH）3↓+3，故D错误； 故选：C。 3．将2.8g CO和0.2g H2在足量的氧气中充分燃烧，使生成的CO2和水蒸气通过过量的过氧化钠，完全反应后固体的质量变化量是（　　） A．增加了3.0g B．减少了3.0g C．增加了2.6g D．减少了2.6g 【答案】A 【解答】解：氢气燃烧生成水，水再与过氧化钠反应，反应方式为：2H2+O22H2O、2Na2O2+2H2O＝4NaOH+O2↑，总反应方程式为：H2+Na2O2＝2NaOH，固体增重为氢气质量； CO燃烧生成二氧化碳，二氧化碳再与过氧化钠反应，反应方程式为：2CO+O22CO2、2Na2O2+2CO2＝2Na2CO3+O2，总反应方程式为：CO+Na2O2＝Na2CO3，固体增重为CO的质量。 综上分析可知，最终固体增重为H2、CO的质量，即最终固体增重为2.8g+0.2g＝3g， 故选：A。 4．将0.4gNaOH和1.06gNa2CO3混合并配成溶液，向溶液中滴加0.1mol•L ﹣1稀盐酸。下列图象能正确表示加入盐酸的体积和生成CO2的物质的量的关系的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【解答】解：0.4gNaOH的物质的量为0.01mol，1.06gNa2CO3的物质的量也为0.01mol，对NaOH和Na2CO3混合配成的溶液，当滴加盐酸时，先发生NaOH+HCl＝NaCl+H2O，再发生Na2CO3+HCl＝NaCl+NaHCO3，最后发生NaHCO3+HCl＝NaCl+CO2↑+H2O，此时才有二氧化碳气体生成。 A．0.01molHCl与氢氧化钠反应没有气体生成，再滴加含有0.01molHCl的盐酸时，与碳酸钠反应生成碳酸氢钠时也没有气体生成，则图象与反应不符，故A错误； B．图象中开始反应即有气体生成，与反应不符，故B错误； C．向NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加盐酸时，首先和NaOH反应生成水和氯化钠，当滴入0.1L时，两者恰好反应完全；继续滴加时，盐酸和Na2CO3开始反应，首先发生HCl+Na2CO3＝NaHCO3+NaCl，不放出气体，当再加入0.1L时，此步反应进行完全；继续滴加时，发生反应：NaHCO3+HCl＝NaCl+H2O+CO2↑；此时开始放出气体，正好与图象相符，故C正确； D．因碳酸钠与盐酸的反应分步完成，则碳酸钠与盐酸先反应生成碳酸氢钠和氯化钠，此时没有气体生成，则图象与反应不符，故D错误； 故选：C。 5．一定条件下等量的铁分别与足量的盐酸、水蒸气充分反应，则在相同的条件下产生氢气的体积比是（　　） A．1：1 B．3：4 C．2：3 D．4：3 【答案】B 【解答】解：相同条件下体积之比等于物质的量之比，反应的方程式为Fe+2H+═Fe2++H2↑，3Fe+4H2OFe3O4+4H2↑，令Fe的物质的量为1mol，则两反应中生成氢气的体积比为1mol：（1mol）＝3：4， 故选：B。 6．将38.4gCu和一定量浓HNO3反应，随着Cu的不断减少，反应生成气体的颜色逐渐变浅，当Cu完全被消耗时，共收集到NO2和NO的混合气体22.4L（标况），则： （1）反应中消耗HNO3的物质的量为　　 mol。 （2）若将上述混合气体与一定量的O2混合通入水中，所有气体完全被水吸收生成HNO3，则消耗O2的物质的量为　　 mol。 【答案】（1）2.2； （2）0.3。 【解答】解：（1）m（Cu）＝38.4g，，，反应中，硝酸的转化分为两部分：一部分转化为Cu（NO3）2，表现酸性；另一部分转化为NO2和NO，表现氧化性。根据N原子守恒：n（HNO3）总＝n（HNO3）酸性+n（HNO3）氧化性；n（HNO3）酸性＝2×n（Cu）＝2×0.6mol＝1.2mol；n（HNO3）氧化性＝n（NO2+NO）＝1mol；因此，n（HNO3）＝1.2mol+1mol＝2.2mol， 故答案为：2.2； （2）混合气体与氧气、水完全反应生成硝酸，整个过程中，Cu失去的电子最终被O2获得，Cu失去的电子数：n（e﹣）失＝n（Cu）×2＝0.6mol×2＝1.2mol；O2得到的电子数：O2被还原为H2O，每个O2分子得4个电子，即n（e﹣）得＝4×n（O2）；根据电子守恒：；1.2mol＝4×n（O2）；解得：， 故答案为：0.3。 7．等物质的量的SO2和SO3相比较，下列结论不正确的是（　　） A．分子数目之比为1：1 B．氧原子数目之比为2：3 C．质量之比为1：1 D．同温同压下体积之比为1：1 【答案】C 【解答】解：A．根据N＝nNA可知，等物质的量的SO2和SO3含有的分子数目相等，故A正确； B．等物质的量的SO2和SO3含有的分子数目相等，SO2分子含有2个氧原子，而SO3分子含有3个氧原子，而二者含有的氧原子数目之比为2：3，故B正确； C．根据m＝nM可知，等物质的量的SO2和SO3的质量之比为64g/mol：80g/mol＝4：5，故C错误； D．根据V＝nVm可知，同温同压下等物质的量的SO2和SO3的体积之比为1：1，故D正确； 故选：C。 8．下列说法中，正确的是（　　） A．Cu的摩尔质量是64g•mol﹣1 B．常温常压下，1molH2O的体积是22.4L C．1molSO2中含有的原子数约为6.02×1023 D．0.1mol•L﹣1KCl溶液中含有K+的物质的量是0.1mol 【答案】A 【解答】解：A.一种物质的摩尔质量在数值上等于该物质的相对分子质量或相对原子质量，单位为g/mol，故铜的摩尔质量为64g/mol，故A正确； B.常温常压下气体摩尔体积不是22.4L/mol，且水不是气体，故B错误； C.SO2为三原子分子，故1molSO2中含3NA个原子，故C错误； D.溶液体积不明确，故溶液中钾离子的个数无法计算，故D错误， 故选：A。 9．下列叙述正确的是（　　） ①若1mol气体的体积为22.4L，则它一定处于标准状况下 ②标准状况下，0.2mol任何物质的体积均为4.48L ③标准状况下，22gCO和22gN2的原子数相同 ④标准状况下，18gH2O的体积约为22.4L ⑤标准状况下，1LCH4和1LHe的物质的量之比为1：1 A．①⑤ B．④⑤ C．②③ D．③⑤ 【答案】D 【解答】解：①气体摩尔体积受温度和压强影响，则气体摩尔体积为22.4L/mol时不一定处于标况下，故错误； ②标准状况下，0.2mol任何气体的体积均为4.48L，不是物质，故错误； ③CO和N2摩尔质量相等，都是三原子分子，依据n可知，标准状况下，22gCO和22 gN2物质的量相等，含原子个数相等，故正确； ④标况下水是液态，18 gH2O物质的量为1mol，不能使用气体摩尔体积计算其体积，故错误； ⑤同温同压条件下，同体积的气体具有相同的物质的量，所以标准状况下，1LCH4和1LHe的物质的量之比为1：1，故正确； 故选：D。 10．在两个密闭容器中，分别充有64gSO2和48gO3，若两容器的温度和压强均相同。下列说法正确的是（　　） A．两种气体的体积之和为44.8L B．SO2和O3的气体密度比为4：3 C．SO2和O3分子数之比为4：3 D．SO2和O3的氧原子数目比为1：1 【答案】B 【解答】解：A．未告知气体的状态，故无法计算两种气体的体积，故A错误； B．在同温同压下，气体的密度之比等于其摩尔质量之比，故SO2和O3的气体密度比为64：48＝4：3，故B正确； C．SO2和O3分子数之比为1：1，故C错误； D．SO2和O3的氧原子数目比为2：3，故D错误； 故选：B。 11．下列有关叙述正确的是（　　） A．现有CO、CO2、O3三种气体，它们都含有1 mol O，则三种气体的物质的量之比为3：2：1 B．同体积、同密度的C2H4和N2，两种气体的分子数一定相等 C．28 g CO和22.4 L CO2中含有的碳原子数一定相等 D．配制450 mL 0.1 mol•L﹣1的NaOH溶液，用托盘天平称取NaOH固体1.8 g 【答案】B 【解答】解：A．CO、CO2、O3三种气体，它们含有的氧原子个数之比为1：2：3，则氧原子的物质的量相同，设都为1mol，则n（CO）＝1mol，n（CO2）mol，n（O3）mol，则这三种气体的物质的量之比为1：：6：3：2，故A错误； B．同体积、同密度的C2H4和N2，依据m＝ρV可知二者具有相同质量，二者摩尔质量相等，则依据可知二者含有分子数相等，故B正确； C．气体状况未知，无法计算二氧化碳物质的量，故C错误； D．配制450 mL 0.1 mol•L﹣1的NaOH溶液，应选择500mL容量瓶，需要氢氧化钠质量为0.5L×0.1mol/L×40g/mol＝2.0g，故D错误； 故选：B。 学科网（北京）股份有限公司 $