3.2 金属材料（5大题型，举一反三题型专练，江苏专用）化学人教版必修第一册

**基本信息** 以题型为纲整合金属材料核心知识，通过“概念-性质-图像-计算-工艺”逻辑链，提炼分段反应分析、元素守恒等方法，典例精选江苏考题，强化科学思维与实践应用。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |合金及其性能、用途|1典例+3变式|对比合金与纯金属性能差异|从概念（熔合特性）到应用（硬铝、不锈钢等）| |铝及其重要化合物|1典例+3变式|两性物质（Al₂O₃、Al(OH)₃）反应规律|基于Al活泼性推导与酸/碱反应原理| |铝盐加碱图像分析|1典例+3变式|分段反应离子方程式与图像对应|按反应阶段（沉淀生成-溶解）构建定量关系模型| |物质的量计算|1典例+3变式|化学方程式中物质的量比例应用|以守恒思想串联反应物与产物量关系| |金属工艺流程|1典例+3变式|元素转化与循环利用分析|结合工业实际（铝土矿冶炼等）迁移教材反应原理|

第二节 金属材料（题型突破·举一反三） 题型01 合金及其性能、用途 题型02 铝及其重要化合物 题型03 可溶性铝盐溶液中加碱的图像分析 题型04 物质的量在化学方程式计算中的应用 题型05 基于金属元素的工艺流程题 ▌题型01 合金及其性能、用途 1.合金及其性能 概念 由两种或两种以上的金属(或金属和非金属)熔合而成的具有金属特性的物质 性能 硬度 硬度一般大于它的成分金属 熔点 熔点一般低于它的成分金属 与纯金属材料相比，合金具有优良的物理、化学或机械性能 2.铁合金的两大类型——生铁和钢 用量最大、用途最广的铁合金是钢。 3.钢的分类 不锈钢是最常见的一种合金钢，它的合金元素主要是铬和镍，不易生锈，抗腐蚀能力强。 4.铝合金 向铝中加入少量的合金元素，如Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素等，可制成铝合金。铝合金是目前用途广泛的合金之一。例如，硬铝的密度小、强度高，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。 5.新型合金 用于贮氢的新型合金Ti­Fe合金和La­Ni合金；钛合金、耐热合金和形状记忆合金等新型合金广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域。 【典例1】（25-26高一上·江苏·期末）合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，广泛应用于交通工具、航空航天等领域。下列有关合金的说法不正确的是 A．硬铝可用于制造飞机的外壳 B．钛合金可用于制造“蛟龙”号的耐压球壳 C．不锈钢可用于制造地铁列车的车体 D．钠钾合金可用于制造飞机的发动机叶片 【答案】D 【解析】A．硬铝为铝合金，密度小，硬度大，可用于制造飞机的外壳，A正确；B．钛合金硬度大，我国“蛟龙”号载人潜水器的耐压球壳是用钛合金制造的，B正确；C．不锈钢硬度大，耐腐蚀，可用于制造地铁列车的车体，C正确；D．钠钾合金常温下液体，不能用于制造飞机的发动机叶片，D错误；综上所述答案为D。 【变式1-1】（25-26高一下·江苏南通·期末）我国运力最大的火箭在6月1日首飞成功。火箭外壳使用了铝锂合金，主要是因为铝锂合金 A．具有较低的熔点 B．具有良好的导电性 C．密度小、机械强度高 D．化学性质较活泼 【答案】C 【解析】A．火箭发射过程中会产生大量热量，若外壳熔点较低易受热熔化损坏，不是选用铝锂合金的原因，A错误；B．火箭外壳无需利用导电性，良好导电性不是选择该材料的主要原因，B错误；C．铝锂合金密度小可降低火箭自身重量、减少燃料消耗，机械强度高可承受发射过程中的强大作用力，符合火箭外壳的材料要求，C正确；D．化学性质活泼易发生化学反应，不利于外壳稳定使用，不是选用铝锂合金的原因，D错误；故选C。 【变式1-2】（25-26高一上·江苏无锡·期末）无锡是我国古代吴文化的中心区域。下列无锡出土的文物中，主要材质属于合金的是 A．红陶斧 B．瓷甬钟 C．玉飞凤 D．青铜剑 【答案】D 【分析】合金需满足两个条件：①含金属元素；②由两种或以上元素（至少一种为金属）熔合而成。 【解析】A．陶器以黏土烧制，成分为硅酸盐，属无机非金属材料，A错误；B．瓷器以瓷土高温烧结，成分为硅酸盐，属无机非金属材料，B错误；C．玉石成分为透闪石等硅酸盐矿物，属无机非金属材料，C错误；D．青铜是铜与锡（或铅）的合金，符合合金定义，D正确；故答案为：D。 【变式1-3】（25-26高一上·江苏南京·期末）2025年全运会火炬“绽放”的主体部分以高强度3D打印不锈钢和铝合金为材料，下列有关不锈钢性质的描述不正确的是 A．硬度小 B．熔点高 C．抗氧化 D．抗腐蚀 【答案】A 【解析】A．不锈钢是一种合金，通常具有较高的硬度（如通过添加铬等元素增强），而非硬度小，A错误；B．火炬的火焰温度高，故不锈钢的熔点较高，B正确；C．不锈钢中的铬元素能形成致密氧化层，有效防止氧化，C正确；D．不锈钢因氧化层的保护作用而具有良好的抗腐蚀性，D正确；故选A。 ▌题型02 铝及其重要化合物 1．金属铝 (1)铝是地壳中含量最多的金属元素。 (2)铝是一种活泼金属，在常温下就能与空气中的氧气发生反应，表面生成一层致密的氧化铝薄膜，其作用是保护内部金属不受腐蚀。 2．铝、氧化铝的性质 (1)铝、氧化铝与稀盐酸反应 化学方程式:Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O、2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ (2)铝、氧化铝与NaOH溶液反应 化学方程式:Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2Na[Al(OH)4]、2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ (3)两性氧化物 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，如：Al2O3。 3．氢氧化铝 Al(OH)3是不溶于水的两性氢氧化物(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叫做两性氢氧化物)，既能与强酸反应：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O，又能与强碱反应：Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－。 (1)氢氧化铝是白色胶状沉淀，有吸附作用。 (2)Al(OH)3的实验室制法：用可溶性铝盐和氨水反应制取。 化学方程式：AlCl3＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH4Cl。 【典例2】（2026高一下·江苏·学业考试）铝是一种低毒金属元素，它并非人体需要的微量元素，不会导致急性中毒，但食品中铝的含量超过国家标准就会对人体造成危害。下列关于铝元素的说法正确的是 A．铝在空气中不易被氧化是因为铝的性质不活泼 B．氢氧化铝可与胃酸反应，常用作中和胃酸的药物 C．明矾可用于饮用水的杀菌消毒 D．硫酸铝铵不溶于水 【答案】B 【解析】A．铝在空气中会迅速形成致密氧化膜（）阻止进一步氧化，但铝本身性质活泼（易与酸、碱反应），A错误；B．氢氧化铝是弱碱，可与胃酸（）发生中和反应：，故常用作抗酸药，B正确；C．明矾[]溶于水后生成胶状吸附悬浮物，仅用于净水（除杂质），无杀菌消毒作用（需用氯气、臭氧等），C错误；D．硫酸铝铵[]属于铵盐，易溶于水，D错误；故选B。 【变式2-1】（25-26高一下·江苏苏州·阶段检测）下列实验操作的现象与对应结论均正确的是 选项 操作 现象 结论 A 向溶液中滴入溶液 有白色沉淀生成 结合的能力比强 B 常温下将Al片放入浓硝酸中 无明显现象 Al与浓硝酸不反应 C 用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热 熔化后的液态铝滴落下来 金属铝的熔点较低 D 将溶液蒸发结晶 得到白色固体 该固体的化学式为 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【解析】A．反应离子方程式为，夺取了电离出的，说明结合的能力比强，A正确；B．常温下Al遇浓硝酸发生钝化，生成致密氧化膜阻止反应继续进行，并非Al和浓硝酸不反应，B错误；C．打磨过的铝箔加热时，表面会迅速重新生成熔点远高于的薄膜，包裹住熔化的液态铝，因此液态铝不会滴落，现象错误，C错误；D．是难挥发性酸，蒸发溶液时，水解时硫酸不会挥发脱离体系，蒸发结晶最终得到的固体仍为，D错误；故选A。 【变式2-2】（2026高一下·江苏·学业考试）铝在人体中积累可使人慢性中毒，铝在下列使用场合须加以控制的是：①制炊具 ②制易拉罐 ③制电线电缆 ④煎制油条时使用明矾 ⑤用明矾净水 A．①②④⑤ B．仅②⑤ C．仅②④⑤ D．③④⑤ 【答案】A 【解析】铝炊具直接接触食物，尤其酸性食物时铝可能溶出被摄入；易拉罐接触饮料，铝可能溶出被饮用；明矾用于油条和净水时铝化合物可能残留被摄入；因此①②④⑤均需控制，A正确；故选A。 【变式2-3】（2024高一上·江苏连云港·学业考试）下列关于铝的说法中，错误的是 A．Al是地壳中含量最多的元素 B．在常温下能与反应 C．Al能与强酸或强碱发生反应 D．电解熔融的可制得金属 【答案】A 【解析】A．地壳中含量最多的元素是氧，其次是硅，铝居第三位。因此，Al不是地壳中含量最多的元素，A错误；B．铝在常温下能与氧气反应生成致密的氧化铝保护膜，阻止进一步反应，B正确；C．铝具有两性，可与强酸反应生成和，也可与强碱反应生成和，C正确；D．工业上通过电解熔融的(加入冰晶石降低熔点)制取金属铝，D正确；故选A。 ▌题型03 可溶性铝盐溶液中加碱的图像分析 1．向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量 发生反应的离子方程式为OA段：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓， AB段：Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－。 从图中不难看出，向氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液，若达不到最大沉淀量时，对应的氢氧化钠溶液的体积有两种情况：一是加入的氢氧化钠不足；二是加入的过量的氢氧化钠将生成的氢氧化铝溶解了一部分。 2．向铝盐溶液中滴入氨水 一水合氨是一种弱碱，氢氧化铝不会溶解在氨水中，向铝盐溶液中滴入氨水或向氨水中滴加铝盐溶液，反应现象是相同的。 若向铝盐溶液中滴加氨水，离子方程式为 3NH3·H2O＋Al3＋===Al(OH)3↓＋3NH。 当n(Al3＋)∶n(NH3·H2O)＝1∶3时，产生最大沉淀量。 3．向AlCl3、MgCl2的酸性溶液中滴加NaOH溶液 反应的离子方程式依次为 OA段：H＋＋OH－===H2O， AB段：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓， Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓， BC段：Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－。 现象是开始滴加NaOH溶液时无沉淀生成，随着NaOH溶液的量增2加，沉淀的量也逐渐增加，直到沉淀量达到最大值，继续滴加NaOH溶液，氢氧化铝沉淀开始溶解，最后剩余的为氢氧化镁沉淀。 【典例3】（24-25高一上·江苏·月考）向MgSO4和Al2(SO4)3的混合溶液中，逐滴加入NaOH溶液。下列图像中能正确表示上述反应的是(横坐标表示加入NaOH溶液的体积，纵坐标表示反应生成沉淀的质量)（） A． B． C． D． 【答案】D 【解析】硫酸镁和氢氧化钠反应生成硫酸钠和氢氧化镁沉淀，硫酸铝和氢氧化钠反应生成硫酸钠和氢氧化铝沉淀，所以刚开始随着氢氧化钠的加入，沉淀逐渐增大，在图像中就是一条过“0”点并呈上升趋势的斜线。氢氧化铝和过量的氢氧化钠生成偏铝酸钠和水，所以当氢氧化钠过量时，沉淀会溶解一部分，在图像中就是沉淀的质量会下降，但是最后是一条平行于横坐标的直线(氢氧化镁沉淀的质量保持不变)，故D正确。故选D。 【变式3-1】（24-25高一上·江苏无锡·期末）某同学研究铝及其化合物的性质时设计了如下两个实验方案。 方案①：2.7gAlX溶液 Al(OH)3沉淀 方案②：2.7gAlY溶液Al(OH)3沉淀 NaOH和HCl的浓度均是3 mol/L，如图是向X溶液和Y溶液中分别加入NaOH和HCl时产生沉淀的物质的量与加入盐酸和氢氧化钠溶液体积之间的关系，下列说法不正确的是 A．b曲线表示的是向X溶液中加入NaOH溶液 B．在O点时两方案中所得溶液浓度相等 C．a、b曲线表示的反应都是非氧化还原反应 D．X溶液是AlCl3溶液，Y溶液显碱性 【答案】A 【解析】n（HCl）=3mol/L×0.1L=0.3mol，n（NaOH）=3mol/L×0.1L=0.3mol，n（Al）=2.7g÷27g/mol=0.1mol，2Al++6H+=2Al3++3H2↑、2Al+2OH-+2H2O=2AlO+3H2↑，根据方程式知，Al和HCl完全反应需要n（HCl）=3n（Al）=0.3mol，所以Al和HCl恰好完全反应生成氯化铝；根据方程式知，Al和NaOH完全反应需要n（NaOH）=n（Al）=0.1mol＜0.3mol，所以NaOH有剩余。A．加入溶液后先没有生成沉淀，则溶液中还发生其它反应，则该溶液应该是Y溶液，先发生酸碱中和反应，所以b曲线表示的是向Y溶液中加入HCl溶液，故A错误；B．在O点时沉淀的物质的量相等，溶液中的溶质都是NaCl，根据最初的钠原子和Cl原子守恒知，两方案中所得溶液浓度相等，故B正确；C．a、b曲线中没有电子转移，不属于氧化还原反应，故C正确；D．根据以上分析知，X溶液中溶质是AlCl3，Y溶液溶质为NaAlO2、NaOH，溶液显碱性，故D正确；故选A。 【变式3-2】（24-25高一下·江苏·月考）某溶液中可能含有H+、NH、Mg2+、Al3+、Fe2+、CO、SO中的几种。①若加入锌粒，用排空气法收集到无色无味气体；②若加入NaOH溶液，产生白色沉淀，且产生的沉淀量与加入NaOH的物质的量之间的关系如图所示。则下列说法不正确的是 A．溶液中的阳离子有H+、Mg2+、Al3+、NH B．n(NH)：n(Al3+)：n(Mg2+)=4：2：1 C．溶液中一定不含CO、Fe2+ D．溶液中n(Mg2+)=0.1mol 【答案】D 【分析】加入锌粒，用排空气法收集到无色无味气体，说明溶液中含有H+，生成的气体为H2，则原溶液中一定不含CO，则阴离子只能是SO；若加入NaOH溶液，产生白色沉淀，说明不存在Fe2+；加入NaOH溶液时，开始没有沉淀产生，则应是发生H++OH-=H2O，消耗氢氧化钠为0.1mol，则n(H+)=0.1mol；之后产生沉淀，当沉淀达到最大值后，继续滴加NaOH溶液，沉淀的量不变化，说明溶液中含有NH，该段发生NH+OH-=NH3•H2O，消耗氢氧化钠为0.7mol-0.5mol=0.2mol，则n(NH)=0.2mol；后续沉淀部分消失，则该阶段的反应应为Al(OH)3+OH-=Al+2H2O，消耗氢氧化钠0.8mol-0.7mol=0.1mol，则n[Al(OH)3]=0.1mol，根据铝原子守恒可知n(Al3+)=0.1mol；同时也说明说明含有Al3+、Mg2+，产生沉淀时发生Al3++3OH-=Al(OH)3↓、Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓，共消耗氢氧化钠为0.5mol-0.1mol=0.4mol，则n(Mg2+)=(0.4mol-0.1mol×3)÷2=0.05mol。 【解析】A．根据分析可知溶液中的阳离子有H+、Mg2+、Al3+、NH，A正确；B．根据分析可知溶液中n(NH):n(Al3+):n(Mg2+)=0.2mol:0.1mol:0.05mol=4:2:1，B正确；C．根据分析可知溶液中一定不含CO、Fe2+，C正确；D．根据分析可知溶液中n(Mg2+)=0.05mol，D错误；答案为D。 【变式3-3】（24-25高一上·江苏·月考）将一定质量的Mg-Al合金投入200mL稀H2SO4溶液中，充分反应，向反应后的溶液中逐滴加入一定物质的量浓度的NaOH溶液，生成沉淀的质量与所加NaOH溶液的体积关系如图所示。下列说法正确的是 A．140ml时溶液中溶质的物质的量为0.1mol B．当沉淀的物质的量为0.1mol时，加入NaOH溶液溶液体积一定为140 mL C．合金充分反应后，剩余硫酸的物质的量为0.1mol D．题中试剂浓度分别是 c(H2SO4)=1.5mol/L、c(NaOH)=5 mol/L 【答案】D 【分析】OA段没有生成沉淀，发生反应；AB段发生反应 、；B到140mL沉淀减少发生反应。根据图中数据可知，氢氧化铝、氢氧化镁的物质的量分别是0.1mol，Mg-Al合金中Mg、Al的物质的量分别是0.1mol；溶解0.1mol氢氧化铝消耗20mL氢氧化钠，所以氢氧化钠的浓度为。 【解析】A．加入120mL时沉淀量最大，溶质只有Na2SO4，根据钠元素守恒，Na2SO4的物质的量是，120mL到140ml时生成反应，氢氧化铝的物质的量为0.1mol，生成偏铝酸钠的物质的量是0.1mol，所以溶液中溶质的物质的量为0.4mol，故A错误；B．根据图象，当沉淀的物质的量为0.1mol时，加入NaOH溶液溶液体积有2个，故B错误；C．AB段发生反应 、，氢氧化铝、氢氧化镁的物质的量分别是0.1mol，所以生成沉淀消耗0.5mol氢氧化钠；OA段发生反应；OA段消耗氢氧化钠的物质的量是，合金充分反应后，剩余硫酸的物质的量为0.05mol，故C错误；D．加入120mL时沉淀量最大，溶质只有Na2SO4，根据S元素守恒，硫酸的物质的量是， c(H2SO4)=1.5mol/L、c(NaOH)=5 mol/L，故D正确；选D。 ▌题型04 物质的量在化学方程式计算中的应用 物质的量在化学方程式计算中六个基本步骤： 【典例4】（25-26高一上·江苏·期末）孔雀石和石青是自然界存在的两种碳酸盐类铜矿，它们的化学组成均可表示为：(x、y为正整数且，) 实验一：取一定量孔雀石和石青分别与过量盐酸反应，测得孔雀石消耗的物质的量与生成的的物质的量之比为4：1，石青为3：1。 实验二：现有孔雀石和石青混合样品，取两份等质量的样品，在一份中加入过量浓盐酸，将所得气体干燥后用碱石灰吸收，碱石灰增重。灼烧另一份样品使其完全分解，残留固体的质量为。 下列说法正确的是 A．孔雀石的化学式为 B．石青与足量稀盐酸反应生成的与的物质的量之比为1：2 C．根据实验二中相关数据可得混合样品中孔雀石和石青的物质的量均为 D．与足量的盐酸反应，消耗的物质的量为 【答案】B 【解析】A．孔雀石与盐酸反应的化学方程式为：，已知消耗与生成的物质的量之比为，即，解得，因为正整数且，故孔雀石的化学式为，A不符合题意；B．石青与盐酸反应时，消耗与生成的物质的量之比为，即，解得，因为正整数且，故石青的化学式为，生成与的物质的量之比为，B符合题意；C．设的物质的量为a，的物质的量为b，由铜原子守恒得；另一份与盐酸反应，生成的被碱石灰吸收，总质量为，即，联立方程解得、，C不符合题意；D．由反应方程式可知，与足量盐酸反应，消耗的物质的量为，D不符合题意；故选B。 【变式4-1】（25-26高一上·江苏扬州·月考）把10.2 g镁铝合金的粉末放入过量的烧碱溶液中，得到6.72 L(标准状况下)下面说法错误的是(已知 A．该合金中铝的质量分数为52.9% B．参加反应的氢氧化钠为0.1 mol C．该合金中镁与铝的物质的量之比为1：1 D．该合金溶于足量的盐酸中。产生的体积(标准状况下)为11.2 L 【答案】B 【解析】A．镁铝合金的粉末放入过量的烧碱中，镁不反应，只有Al能与NaOH反应，，生成氢气，则消耗铝=0.2 mol，m(Al)==5.4g，铝的质量分数为= 52.9%，A正确；B．由方程式可知，，则参加反应的氢氧化钠为0.2 mol，B错误；C．铝质量为5.4g，则m(Mg)=10.2g-5.4g=4.8g，n(Mg)==0.2mol，该合金中镁与铝的物质的量之比为0.2 mol∶0.2 mol=1∶1，C正确；D．，，相同质量的铝和盐酸或氢氧化钠反应生成相同量的氢气，则铝和盐酸生成标准状况下的 6.72 L，，0.2mol镁生成氢气0.2mol，标准状况下体积，共产生氢气4.48 L+6.72 L=11.2 L，D正确；故选B。 【变式4-2】（25-26高一上·江苏·期末）将、、的混合气体(已折算成标准状况)，在催化剂作用下完全反应，最终变成、和水蒸气，生成的混合气体通过碱石灰，碱石灰增重。则原混合气体中的物质的量为 A． B． C． D． 【答案】B 【解析】标准状况下，气体摩尔体积为22.4 L/mol，总体积为17.92 L，故总物质的量。反应后，生成的混合气体通过碱石灰，碱石灰吸收CO2和水蒸气，增重16.0 g即为CO2和水蒸气的总质量。设CH4的物质的量为 mol，则反应生成CO2mol（质量44 g）和 mol（质量36 g），总质量 = 44+36=80 g = 16.0 g，解得 mol。因此，CH4为0.2 mol。剩余NO和NO2的总物质的量=总物质的量-CH4物质的量=0.8-0.2=0.6 mol，即 （其中为NO物质的量，为NO2物质的量）。根据电子守恒：CH4氧化（C从-4价升至+4价，失8电子）失电子数为8；NO被还原（N从+2价降至0价，得2电子）得电子数为2；NO2被还原（N从+4价降至0价，得4电子）得电子数为4c。得失电子守恒：8a=2b+4c。代入 a=0.2，得 1.6 = 2b+4c，即 b+2c=0.8。联立方程： b+c=0.6、b+2c=0.8解得 c=0.2 mol，b=0.4 mol。因此，NO2的物质的量为0.2 mol。故答案选B。 【变式4-3】（25-26高一下·江苏常州·期中）发蓝工艺是将钢铁浸入热的碱性溶液中，在其表面形成一层四氧化三铁薄膜，其中铁经历了如下转化(假设的还原产物均为，表示阿伏加德罗常数。) 下列说法中，正确的是 A．反应①②③均为氧化还原反应 B．当反应②生成时，该反应需要消耗 C．反应③中与的物质的量之比为2：1 D．上述工艺过程中，生成69.6 g四氧化三铁薄膜的同时产生(标准状况下) 【答案】D 【解析】A．反应③是和反应生成，中Fe为+2价，中Fe为+3价，可表示为，Fe化合价仍为+2、+3，没有化合价变化，反应③不是氧化还原反应，A错误；B．反应②中，Fe从+2价→+3价，每个Fe失，中N从+3价→中-3价，每个N得，生成共含Fe，总失电子，根据电子守恒，需要的物质的量为，B错误；C．含1个+2价Fe、2个+3价Fe，提供+2价Fe，提供+3价Fe，恰好生成，因此二者物质的量之比为，不是，C错误；D．摩尔质量为，的物质的量为，总反应中，生成，3mol Fe从0价变为1mol+2价、2mol+3价，总共失，生成得，根据电子守恒，代入，得，标况下体积为，D正确；答案选D。 ▌题型05 基于金属元素的工艺流程题 (1)要灵活应用元素守恒和物料转化思想 原料中的“核心元素”经多步转化最终“留存”于目标产物中，因此解题时要注意金属元素的变化过程。 (2)要做好知识和生产实际的密切联系 一是工艺流程中的大部分反应都源于教材，部分陌生反应的反应原理也是源于教材； 二是涉及实际工艺，因此要注意环境保护和资源的利用，最终废弃物尽可能少且无害，部分物质需要循环利用等。 (3)掌握工艺流程中常见的术语 如研磨、粉碎、浸出、酸溶、碱洗、燃烧等。 【典例5】（25-26高一下·江苏宿迁·期末）工业上用铝土矿(主要成分为，含杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下： 下列说法正确的是 A．过滤操作所用玻璃仪器只需漏斗、烧杯 B．反应①发生反应的离子方程式为 C．反应②试剂Y为HCl D．“电解”时加入冰晶石，用作催化剂 【答案】B 【分析】流程图显示，反应①后过滤得到沉淀和溶液Z，说明铝土矿中的氧化铝被强碱溶出，而氧化铁留在沉淀中；反应②向溶液Z通入过量Y后，生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠。由此可知，试剂X应为强碱，试剂Y应为过量二氧化碳，再据此判断各选项。 【解析】A．过滤时除漏斗、烧杯外，还需要玻璃棒引流，A错误；B．由流程图可知，反应①是氧化铝与强碱溶液反应生成，其离子方程式为，B正确；C．流程图显示，反应②向溶液乙通入过量Y后生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，说明Y应为过量二氧化碳，而不是盐酸，C错误；D．电解氧化铝时加入冰晶石，是为了降低熔点并增强导电性，不是作催化剂，D错误；故选B。 【变式5-1】（25-26高一上·江苏南通·期中）一种利用废旧镀锌铁皮制备磁性纳米胶体粒子的工艺流程如图。 已知：“碱洗”滤液中主要离子有、、；也可写成。下列有关说法不正确的是 A．“碱洗”主要目的是去除废旧镀锌铁皮表面的锌 B．“加热沉铁”时通入目的是排除对产品的影响 C．用激光笔照射“分离”过程中所得分散系，会产生丁达尔效应 D．“分离”所得溶液中主要含有的离子有、、、 【答案】D 【解析】A．由已知信息可知，Zn可与NaOH溶液反应生成进入滤液，Fe不与NaOH溶液反应，故碱洗可除去镀锌层，A正确；B．中含有+2价Fe，易被氧化，通入可排尽装置中，避免被氧化影响产品纯度，B正确；C．分离得到的分散系含纳米胶体粒子，属于胶体，胶体具有丁达尔效应，用激光笔照射会产生光亮通路，C正确；D．氧化步骤中作为氧化剂，将部分氧化为，自身被还原为；为保证产物中存在+2价Fe以得到，应完全反应无剩余，溶液中不存在大量，D错误；故选D。 【变式5-2】（25-26高一上·江苏南通·期中）实验室用等原料制取少量的实验流程如下。下列说法正确的是 A．“熔融”时，应先将和混合加热一段时间后再加入 B．“过滤”时，可采用减压过滤并用玻璃棒搅拌加快分离速率 C．可通过对滤液蒸发结晶获得粗品 D．制得的粗品可能会含有，可向粗品中滴加硫酸观察是否有气泡来检验是否含 【答案】D 【分析】本实验以、、为原料制备，流程核心分为三步：①熔融氧化：强碱性熔融条件下，作氧化剂将氧化为（Mn为+6价）；②歧化反应：向溶解后的锰酸钾溶液中通入调节pH，使发生歧化反应，生成（Mn为+7价）和沉淀及碳酸钾；③分离提纯：过滤除去固体，滤液经蒸发浓缩、冷却结晶得到粗品，粗品中可能混有反应生成的。 【解析】A．熔融反应需要在强碱性环境中进行，应先将与混合加热至熔融状态，再加入；若先将和混合加热，会催化分解产生氧气和氯化钾，再加入，其与氯化钾不反应，不能生成锰酸钾，A错误；B．减压过滤（抽滤）时不能用玻璃棒搅拌，否则易戳破滤纸导致沉淀透滤，无法加快分离速率，B错误；C．受热易分解，不能直接通过蒸发结晶获得粗品，需采用蒸发浓缩、冷却结晶的方式析出晶体，C错误；D．歧化步骤中通入会生成，因此粗品中可能混有；向粗品中滴加硫酸，与硫酸反应会产生气泡，与硫酸不反应，D正确；故答案选D。 【变式5-3】（25-26高一下·江苏南京·期末）是一种压电材料。以为原料，采用下列路线可制备粉状。 “焙烧”后固体产物有、易溶于水的BaS和微溶于水的CaS；“沉淀”生成。下列说法正确的是 A．焙烧后的产物可以直接用酸浸取 B．“焙烧”步骤中碳粉的主要作用是作还原剂，将还原 C．“酸化”步骤选用的酸可以是稀硫酸 D．“热分解”生成粉状钛酸钡，产生的 【答案】B 【分析】由流程和题中信息可知，与过量的碳粉及过量的氯化钙在高温下焙烧得到、、易溶于水的和微溶于水的；烧渣经水浸取后过滤，滤渣中有碳粉和，滤液中有和；滤液经酸化除去后浓缩结晶得到晶体；晶体溶于水后，加入和将充分沉淀得到；经热分解得到。 【解析】A．焙烧产物中、均为杂质离子，需要进行除杂和分离提纯，将大部分、除去，若直接酸浸，会与盐酸反应生成而无法除去，A错误；B．“焙烧”步骤中与过量的碳粉及过量的氯化钙在高温下焙烧得到、、易溶于水的和微溶于水的，的化合价从价到价，即碳粉的主要作用是作还原剂，B正确；C．“浸取”步骤中的滤渣为和碳粉；滤液中含有和；“酸化”步骤中的酸用于除去溶液中的，可用盐酸，若用稀硫酸，会使沉淀且引入杂质离子，C错误；D．经热分解得到，对应的化学方程式为：，和的物质的量之比为，D错误；故选B。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二节 金属材料（题型突破·举一反三） 题型01 合金及其性能、用途 题型02 铝及其重要化合物 题型03 可溶性铝盐溶液中加碱的图像分析 题型04 物质的量在化学方程式计算中的应用 题型05 基于金属元素的工艺流程题 ▌题型01 合金及其性能、用途 1.合金及其性能 概念 由两种或两种以上的金属(或金属和非金属)熔合而成的具有金属特性的物质 性能 硬度 硬度一般大于它的成分金属 熔点 熔点一般低于它的成分金属 与纯金属材料相比，合金具有优良的物理、化学或机械性能 2.铁合金的两大类型——生铁和钢 用量最大、用途最广的铁合金是钢。 3.钢的分类 不锈钢是最常见的一种合金钢，它的合金元素主要是铬和镍，不易生锈，抗腐蚀能力强。 4.铝合金 向铝中加入少量的合金元素，如Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素等，可制成铝合金。铝合金是目前用途广泛的合金之一。例如，硬铝的密度小、强度高，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。 5.新型合金 用于贮氢的新型合金Ti­Fe合金和La­Ni合金；钛合金、耐热合金和形状记忆合金等新型合金广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域。 【典例1】（25-26高一上·江苏·期末）合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，广泛应用于交通工具、航空航天等领域。下列有关合金的说法不正确的是 A．硬铝可用于制造飞机的外壳 B．钛合金可用于制造“蛟龙”号的耐压球壳 C．不锈钢可用于制造地铁列车的车体 D．钠钾合金可用于制造飞机的发动机叶片 【变式1-1】（25-26高一下·江苏南通·期末）我国运力最大的火箭在6月1日首飞成功。火箭外壳使用了铝锂合金，主要是因为铝锂合金 A．具有较低的熔点 B．具有良好的导电性 C．密度小、机械强度高 D．化学性质较活泼 【变式1-2】（25-26高一上·江苏无锡·期末）无锡是我国古代吴文化的中心区域。下列无锡出土的文物中，主要材质属于合金的是 A．红陶斧 B．瓷甬钟 C．玉飞凤 D．青铜剑 【变式1-3】（25-26高一上·江苏南京·期末）2025年全运会火炬“绽放”的主体部分以高强度3D打印不锈钢和铝合金为材料，下列有关不锈钢性质的描述不正确的是 A．硬度小 B．熔点高 C．抗氧化 D．抗腐蚀 ▌题型02 铝及其重要化合物 1．金属铝 (1)铝是地壳中含量最多的金属元素。 (2)铝是一种活泼金属，在常温下就能与空气中的氧气发生反应，表面生成一层致密的氧化铝薄膜，其作用是保护内部金属不受腐蚀。 2．铝、氧化铝的性质 (1)铝、氧化铝与稀盐酸反应 化学方程式:Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O、2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ (2)铝、氧化铝与NaOH溶液反应 化学方程式:Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2Na[Al(OH)4]、2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ (3)两性氧化物 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，如：Al2O3。 3．氢氧化铝 Al(OH)3是不溶于水的两性氢氧化物(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叫做两性氢氧化物)，既能与强酸反应：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O，又能与强碱反应：Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－。 (1)氢氧化铝是白色胶状沉淀，有吸附作用。 (2)Al(OH)3的实验室制法：用可溶性铝盐和氨水反应制取。 化学方程式：AlCl3＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH4Cl。 【典例2】（2026高一下·江苏·学业考试）铝是一种低毒金属元素，它并非人体需要的微量元素，不会导致急性中毒，但食品中铝的含量超过国家标准就会对人体造成危害。下列关于铝元素的说法正确的是 A．铝在空气中不易被氧化是因为铝的性质不活泼 B．氢氧化铝可与胃酸反应，常用作中和胃酸的药物 C．明矾可用于饮用水的杀菌消毒 D．硫酸铝铵不溶于水 【变式2-1】（25-26高一下·江苏苏州·阶段检测）下列实验操作的现象与对应结论均正确的是 选项 操作 现象 结论 A 向溶液中滴入溶液 有白色沉淀生成 结合的能力比强 B 常温下将Al片放入浓硝酸中 无明显现象 Al与浓硝酸不反应 C 用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热 熔化后的液态铝滴落下来 金属铝的熔点较低 D 将溶液蒸发结晶 得到白色固体 该固体的化学式为 A．A B．B C．C D．D 【变式2-2】（2026高一下·江苏·学业考试）铝在人体中积累可使人慢性中毒，铝在下列使用场合须加以控制的是：①制炊具 ②制易拉罐 ③制电线电缆 ④煎制油条时使用明矾 ⑤用明矾净水 A．①②④⑤ B．仅②⑤ C．仅②④⑤ D．③④⑤ 【变式2-3】（2024高一上·江苏连云港·学业考试）下列关于铝的说法中，错误的是 A．Al是地壳中含量最多的元素 B．在常温下能与反应 C．Al能与强酸或强碱发生反应 D．电解熔融的可制得金属 ▌题型03 可溶性铝盐溶液中加碱的图像分析 1．向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量 发生反应的离子方程式为OA段：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓， AB段：Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－。 从图中不难看出，向氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液，若达不到最大沉淀量时，对应的氢氧化钠溶液的体积有两种情况：一是加入的氢氧化钠不足；二是加入的过量的氢氧化钠将生成的氢氧化铝溶解了一部分。 2．向铝盐溶液中滴入氨水 一水合氨是一种弱碱，氢氧化铝不会溶解在氨水中，向铝盐溶液中滴入氨水或向氨水中滴加铝盐溶液，反应现象是相同的。 若向铝盐溶液中滴加氨水，离子方程式为 3NH3·H2O＋Al3＋===Al(OH)3↓＋3NH。 当n(Al3＋)∶n(NH3·H2O)＝1∶3时，产生最大沉淀量。 3．向AlCl3、MgCl2的酸性溶液中滴加NaOH溶液 反应的离子方程式依次为 OA段：H＋＋OH－===H2O， AB段：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓， Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓， BC段：Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－。 现象是开始滴加NaOH溶液时无沉淀生成，随着NaOH溶液的量增2加，沉淀的量也逐渐增加，直到沉淀量达到最大值，继续滴加NaOH溶液，氢氧化铝沉淀开始溶解，最后剩余的为氢氧化镁沉淀。 【典例3】（24-25高一上·江苏·月考）向MgSO4和Al2(SO4)3的混合溶液中，逐滴加入NaOH溶液。下列图像中能正确表示上述反应的是(横坐标表示加入NaOH溶液的体积，纵坐标表示反应生成沉淀的质量)（） A． B． C． D． 【变式3-1】（24-25高一上·江苏无锡·期末）某同学研究铝及其化合物的性质时设计了如下两个实验方案。 方案①：2.7gAlX溶液 Al(OH)3沉淀 方案②：2.7gAlY溶液Al(OH)3沉淀 NaOH和HCl的浓度均是3 mol/L，如图是向X溶液和Y溶液中分别加入NaOH和HCl时产生沉淀的物质的量与加入盐酸和氢氧化钠溶液体积之间的关系，下列说法不正确的是 A．b曲线表示的是向X溶液中加入NaOH溶液 B．在O点时两方案中所得溶液浓度相等 C．a、b曲线表示的反应都是非氧化还原反应 D．X溶液是AlCl3溶液，Y溶液显碱性 【变式3-2】（24-25高一下·江苏·月考）某溶液中可能含有H+、NH、Mg2+、Al3+、Fe2+、CO、SO中的几种。①若加入锌粒，用排空气法收集到无色无味气体；②若加入NaOH溶液，产生白色沉淀，且产生的沉淀量与加入NaOH的物质的量之间的关系如图所示。则下列说法不正确的是 A．溶液中的阳离子有H+、Mg2+、Al3+、NH B．n(NH)：n(Al3+)：n(Mg2+)=4：2：1 C．溶液中一定不含CO、Fe2+ D．溶液中n(Mg2+)=0.1mol 【变式3-3】（24-25高一上·江苏·月考）将一定质量的Mg-Al合金投入200mL稀H2SO4溶液中，充分反应，向反应后的溶液中逐滴加入一定物质的量浓度的NaOH溶液，生成沉淀的质量与所加NaOH溶液的体积关系如图所示。下列说法正确的是 A．140ml时溶液中溶质的物质的量为0.1mol B．当沉淀的物质的量为0.1mol时，加入NaOH溶液溶液体积一定为140 mL C．合金充分反应后，剩余硫酸的物质的量为0.1mol D．题中试剂浓度分别是 c(H2SO4)=1.5mol/L、c(NaOH)=5 mol/L ▌题型04 物质的量在化学方程式计算中的应用 物质的量在化学方程式计算中六个基本步骤： 【典例4】（25-26高一上·江苏·期末）孔雀石和石青是自然界存在的两种碳酸盐类铜矿，它们的化学组成均可表示为：(x、y为正整数且，) 实验一：取一定量孔雀石和石青分别与过量盐酸反应，测得孔雀石消耗的物质的量与生成的的物质的量之比为4：1，石青为3：1。 实验二：现有孔雀石和石青混合样品，取两份等质量的样品，在一份中加入过量浓盐酸，将所得气体干燥后用碱石灰吸收，碱石灰增重。灼烧另一份样品使其完全分解，残留固体的质量为。 下列说法正确的是 A．孔雀石的化学式为 B．石青与足量稀盐酸反应生成的与的物质的量之比为1：2 C．根据实验二中相关数据可得混合样品中孔雀石和石青的物质的量均为 D．与足量的盐酸反应，消耗的物质的量为 【变式4-1】（25-26高一上·江苏扬州·月考）把10.2 g镁铝合金的粉末放入过量的烧碱溶液中，得到6.72 L(标准状况下)下面说法错误的是(已知 A．该合金中铝的质量分数为52.9% B．参加反应的氢氧化钠为0.1 mol C．该合金中镁与铝的物质的量之比为1：1 D．该合金溶于足量的盐酸中。产生的体积(标准状况下)为11.2 L 【变式4-2】（25-26高一上·江苏·期末）将、、的混合气体(已折算成标准状况)，在催化剂作用下完全反应，最终变成、和水蒸气，生成的混合气体通过碱石灰，碱石灰增重。则原混合气体中的物质的量为 A． B． C． D． 【变式4-3】（25-26高一下·江苏常州·期中）发蓝工艺是将钢铁浸入热的碱性溶液中，在其表面形成一层四氧化三铁薄膜，其中铁经历了如下转化(假设的还原产物均为，表示阿伏加德罗常数。) 下列说法中，正确的是 A．反应①②③均为氧化还原反应 B．当反应②生成时，该反应需要消耗 C．反应③中与的物质的量之比为2：1 D．上述工艺过程中，生成69.6 g四氧化三铁薄膜的同时产生(标准状况下) ▌题型05 基于金属元素的工艺流程题 (1)要灵活应用元素守恒和物料转化思想 原料中的“核心元素”经多步转化最终“留存”于目标产物中，因此解题时要注意金属元素的变化过程。 (2)要做好知识和生产实际的密切联系 一是工艺流程中的大部分反应都源于教材，部分陌生反应的反应原理也是源于教材； 二是涉及实际工艺，因此要注意环境保护和资源的利用，最终废弃物尽可能少且无害，部分物质需要循环利用等。 (3)掌握工艺流程中常见的术语 如研磨、粉碎、浸出、酸溶、碱洗、燃烧等。 【典例5】（25-26高一下·江苏宿迁·期末）工业上用铝土矿(主要成分为，含杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下： 下列说法正确的是 A．过滤操作所用玻璃仪器只需漏斗、烧杯 B．反应①发生反应的离子方程式为 C．反应②试剂Y为HCl D．“电解”时加入冰晶石，用作催化剂 【变式5-1】（25-26高一上·江苏南通·期中）一种利用废旧镀锌铁皮制备磁性纳米胶体粒子的工艺流程如图。 已知：“碱洗”滤液中主要离子有、、；也可写成。下列有关说法不正确的是 A．“碱洗”主要目的是去除废旧镀锌铁皮表面的锌 B．“加热沉铁”时通入目的是排除对产品的影响 C．用激光笔照射“分离”过程中所得分散系，会产生丁达尔效应 D．“分离”所得溶液中主要含有的离子有、、、 【变式5-2】（25-26高一上·江苏南通·期中）实验室用等原料制取少量的实验流程如下。下列说法正确的是 A．“熔融”时，应先将和混合加热一段时间后再加入 B．“过滤”时，可采用减压过滤并用玻璃棒搅拌加快分离速率 C．可通过对滤液蒸发结晶获得粗品 D．制得的粗品可能会含有，可向粗品中滴加硫酸观察是否有气泡来检验是否含 【变式5-3】（25-26高一下·江苏南京·期末）是一种压电材料。以为原料，采用下列路线可制备粉状。 “焙烧”后固体产物有、易溶于水的BaS和微溶于水的CaS；“沉淀”生成。下列说法正确的是 A．焙烧后的产物可以直接用酸浸取 B．“焙烧”步骤中碳粉的主要作用是作还原剂，将还原 C．“酸化”步骤选用的酸可以是稀硫酸 D．“热分解”生成粉状钛酸钡，产生的 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $可学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 第二节 金属材料（题型突破·举一反三） 题型01合金及其性能、用途 典例精析 【典例1)D 举一反目 【变式1-1】c 【变式1-2】D 【变式1-3】A 题型02铝及其重要化合物 典例精析 【典例2】B E举一反目 【变式2-1】A 【变式22】A 【变式2-3】A 题型03可溶性铝盐溶液中加感的图像分板 典例精析 【典例3】D 举一反 【变式31】A 【变式32】D 【变式3-3】D 题型04物质的量在化学方程式计算中的应用 1/2 可学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 典例精析 【典例4】B 举一反三 【变式41】B 【变式42】B 【变式43】D 题型05基于金属元素的工艺流程题 典例精析 【典例5】B 举一反三 【变式51】D 【变式52】D 【变式53】B 2/2