3.2 金属材料（9大题型，举一反三题型专练，黑吉辽蒙专用）化学人教版必修第一册

第二节 金属材料（题型突破·举一反三） 题型01 铝的重要性质 题型02 氧化铝的两性 题型03 氢氧化铝的性质及制备 题型04 铝及其重要化合物之间的转化 题型05 合金、铁合金、铝合金及新型合金 题型06 物质的量在方程式计算中的应用 题型07 化学计算中的常用方法 题型08 可溶性铝盐溶液中加碱的图像分析 题型09 基于金属元素的工艺流程 ▌题型01 铝的重要性质 铝与盐酸、NaOH溶液的反应： (1)反应原理 (2)量的关系 ①定量关系 ②铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应产生氢气的体积关系： 反应物的量 产生H2的体积关系(同温同压下) 等量的铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应 足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应 一定量的铝分别与不足量的盐酸和过量的氢氧化钠溶液反应 【典例1】（24-25高一上·吉林长春·阶段检测）将13.5 g金属铝与足量的NaOH溶液充分反应，生成的气体在标准状况下的体积为 A．11.2L B．16.8L C．33.6L D．44.8L 【答案】B 【详解】Al和NaOH溶液反应的化学方程式为，13.5 g金属铝的物质的量为，则生成H2的物质的量为0.75 mol，标准状况下体积为0.75 mol × 22.4 L∙mol-1 = 16.8 L，故答案选B。 【变式1-1】（24-25高一上·辽宁沈阳·期末）在加入铝粉能放出氢气的无色溶液中，下列各组离子可能大量共存的是 A．、、、 B．、、、 C．、、、 D．、、、 【答案】A 【分析】铝是两性金属，既能和酸溶液反应，又可以与碱溶液反应，且两种情况下均放出氢气，所以题述“无色溶液”中，应大量存在或离子，只要在其中一种情况下可与某组离子大量共存，该组离子即为符合题意的选项。 【详解】A．该组离子均为无色，若溶液为碱性，各离子与均不发生反应，可大量共存，符合“可能大量共存”的要求，A符合题意； B．为蓝色，不符合题干无色溶液的要求，B不符合题意； C．既可以与反应生成和，又可以与反应生成和，且、均可与反应生成沉淀，无论溶液为酸性还是碱性都不能大量共存，C不符合题意； D．与会反应生成沉淀，不能大量共存，D不符合题意； 故选A。 【变式1-2】在稀硫酸和氢氧化钠溶液中分别加入足量铝片，产生气体的物质的量相同，下列有关说法正确的是 A．产生气体成分不相同 B．反应的离子方程式相同 C．加入的铝片的质量相同 D．消耗的硫酸和氢氧化钠的物质的量不相同 【答案】D 【分析】铝片和硫酸溶液反应为，和氢氧化钠溶液反应为2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑. 【详解】A．铝片和硫酸溶液、氢氧化钠溶液反应，产生气体均为氢气，A错误； B．铝片和硫酸溶液反应离子方程式为2Al+6H+=2Al3++3H2↑，和氢氧化钠溶液反应离子方程式为2Al+2OH-+6H2O=2[Al(OH)4 ]-+3H2↑，B错误； C．根据方程式，产生气体的物质的量相同，参加反应的铝片的质量相同，但是加入的铝片的质量不一定相同，C错误； D．根据方程式，消耗与NaOH的物质的量之比为3:2，D正确； 故选D。 【变式1-3】铝既能与酸反应，又能与强碱溶液反应。回答下列问题。 (1)在铝分别与盐酸、氢氧化钠溶液的反应中，铝元素化合价的变化都是__________________，还原剂都是________。 (2)1 mol的铝分别与足量的稀盐酸、氢氧化钠溶液反应，生成氢气的体积在相同状况下比值为________，消耗氯化氢和氢氧化钠的物质的量之比为________。 【答案】(1)由0价变为＋3价　铝　(2)1∶1　3∶1 【详解】由2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑可知1 mol铝消耗3 mol氯化氢，生成 mol氢气；1 mol铝消耗1 mol氢氧化钠，生成 mol氢气。 ▌题型02 氧化铝的两性 1.氧化铝 (1)氧化铝的两性 Al2O3与强酸、强碱反应生成的盐不一样，与酸反应生成铝盐电离出Al3＋的盐为铝盐，与碱反应则生成四羟基合铝酸盐。电离出[Al(OH)4]－的盐为四羟基合铝酸盐。　 (2)氧化铝的用途 Al2O3的熔点很高，可用作耐火材料，但氧化铝坩埚不能用于熔融NaOH固体。 【典例2】下列关于氧化铝的叙述正确的是 A．氧化铝能与酸反应，不能与碱反应 B．氧化铝既不是碱性氧化物也不是酸性氧化物 C．氧化铝既是碱性氧化物又是酸性氧化物 D．氧化铝溶于水可得到氢氧化铝 【答案】B 【详解】A．为两性氧化物，既能与酸反应生成铝盐和水，也能与强碱反应生成偏铝酸盐和水，A错误； B．碱性氧化物定义为仅能与酸反应生成盐和水的氧化物，酸性氧化物定义为仅能与碱反应生成盐和水的氧化物，属于两性氧化物，既不属于碱性氧化物也不属于酸性氧化物，B正确； C．是两性氧化物，不属于酸性氧化物或者碱性氧化物的范畴，并非同时属于两类氧化物，C错误； D．难溶于水，不能与水发生反应生成，D错误； 故选B。 【变式2-1】铝制品表面有一层致密的氧化铝薄膜，下列关于该薄膜的说法中，不正确的是 A．该薄膜可以保护内部的铝不被进一步氧化 B．该薄膜能溶于盐酸 C．该薄膜能溶于NaOH溶液 D．该薄膜能溶于氨水 【答案】D 【详解】A．铝表面的薄膜结构致密，可隔绝空气与内部铝接触，阻止铝进一步被氧化，A正确； B．属于两性氧化物，可与强酸盐酸反应生成氯化铝和水，因此能溶于盐酸，B正确； C．可与强碱溶液反应生成四羟基合铝酸钠，因此能溶于溶液，C正确； D．只能与强碱性物质发生反应，氨水是弱碱，无法和反应，因此该薄膜不能溶于氨水，D错误； 故选D。 【变式2-2】向两支试管中分别加入少量的NaOH溶液和盐酸，然后放入相同质量的铝片(未除去表面的氧化膜)。开始时两支试管均没有明显现象，一段时间后均产生气泡。下列说法不正确的是 A．实验表明，铝片表面的Al2O3是两性氧化物 B．铝片与NaOH溶液的反应： C．实验中发生的反应有氧化还原反应和非氧化还原反应 D．若两支试管中与Al反应的时，生成气体的体积相等 【答案】D 【详解】A．氧化铝能与盐酸和氢氧化钠溶液均发生反应， 符合两性氧化物的定义， A 不符合题意； B．铝片与 NaOH 溶液反应生成四羟基合铝酸根离子和氢气， 该离子方程式书写正确， B 不符合题意； C．氧化铝与酸、碱的反应为非氧化还原反应， 铝与酸、碱的反应为氧化还原反应， 实验中存在两类反应， C 不符合题意； D．铝与盐酸反应时， 6 mol HCl 生成 3 mol ， 铝与 NaOH 溶液反应时， 2 mol NaOH 生成 3 mol ， 当n(NaOH) = n(HCl) 时， NaOH 反应生成的氢气更多， 气体体积不相等， D 符合题意； 故选 D。 【变式2-3】中国科学家研制出“祖冲之三号”量子计算机，计算速度打破世界纪录。“祖冲之三号”使用了，下列化学反应组合起来能表明是两性氧化物(同时具有酸性氧化物和碱性氧化物的性质)的是 ① ② ③ ④ A．①② B．②③ C．②④ D．①③ 【答案】B 【详解】反应①是，未体现的酸碱性，不符合题意； 反应②中与硝酸反应生成盐和水，体现碱性氧化物性质； 反应③中与NaOH反应生成盐，体现酸性氧化物性质； 反应④发生的是氧化还原反应，与酸碱性无关，不符合题意； 反应②、反应③组合起来能表明是两性氧化物，故选B。 ▌题型03 氢氧化铝的性质及制备 (1)化学性质 ①Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O ②Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－ ③2Al(OH)3Al2O3＋3H2O 【典例3】胃酸过多会引起胃部不适，常用含氢氧化铝的胃药(如胃舒平)治疗，其反应原理是氢氧化铝与胃酸中的盐酸发生反应。某胃药说明书中标注每片含的质量为0.39g，下列说法正确的是 A．氢氧化铝与盐酸反应不属于离子反应 B．的摩尔质量为78g C．每片该胃药的中含有的数目约为 D．每片该胃药可中和HCl的物质的量为0.01mol 【答案】C 【详解】A．氢氧化铝与盐酸在水溶液中发生反应，属于离子反应，A错误； B．的摩尔质量是 78 g/mol，单位不对，B错误； C．已知每片胃药含质量为0.39g，的摩尔质量为78 g/mol，因此物质的量n = 0.39 / 78 = 0.005 mol，由于每个含有一个，因此 = 0.005 × 6.022 × 1023 ≈ 3.011 × 1021 ≈ 3.01 × 1021，C正确； D．根据反应可知1mol 可以中和3mol HCl，即，D错误； 故选C。 【变式3-1】下列关于铝及其化合物的叙述正确的是 A．氧化铝为碱性氧化物，氢氧化铝为两性氢氧化物 B．铝是地壳中含量最高的金属元素 C．铝制容器可以长时间盛放酸性或碱性食物 D．氢氧化铝不可以用于中和胃酸，因为其碱性过强 【答案】B 【详解】A．既能与酸反应也能与碱反应，是两性氧化物；同样是两性氢氧化物，故A错误； B．铝在地壳中含量约为8%，是金属元素中含量最高的金属元素，故B正确； C．铝制容器表面的氧化膜会被酸性或碱性食物腐蚀，导致铝离子溶出，不适合长时间盛放；故C错误； D．氢氧化铝是弱碱，常用于中和胃酸（盐酸），且碱性适中，不会过强，故D错误； 故选B。 【变式3-3】下列两瓶没有标签的无色透明溶液，不用任何试剂，只需互滴就能鉴别出来的是 A．明矾溶液和烧碱溶液 B．明矾溶液和盐酸 C．Na[Al(OH)4]溶液和烧碱溶液 D．盐酸与烧碱溶液 【答案】A 【详解】明矾溶液滴加到氢氧化钠溶液中，开始没有现象，后生成沉淀，而氢氧化钠滴加到明矾溶液中，开始生成沉淀，后沉淀溶解，现象不同，可鉴别，选项A符合；明矾溶液和盐酸不反应，无论互滴的顺序如何，均无明显现象，不可鉴别，选项B不符合；Na[Al(OH)4]溶液和烧碱溶液不反应，无论互滴的顺序如何，均无明显现象，不可鉴别，选项C不符合；盐酸与烧碱溶液，无论如何滴加，均无明显现象，不可鉴别，选项D不符合。 【变式3-3】氢氧化铝受热易分解，产生水并吸收热量，故可用作阻燃剂；能溶解于盐酸或NaOH溶液中，是药物“复方胃舒平”的主要成分之一。实验室制备方法为Al2(SO4)3＋6NH3·H2O===2Al(OH)3↓＋3(NH4)2SO4通常不选用NaOH。下列判断不正确的是 A．氢氧化铝化学性质不稳定 B．“复方胃舒平”可用于治疗胃酸过多症 C．氢氧化铝可灭火的原因之一是降低了可燃物的着火点 D．实验室一般不用NaOH制备Al(OH)3，因为NaOH会与Al(OH)3反应 【答案】C 【详解】氢氧化铝受热易分解，化学性质不稳定，A正确；可以与HCl反应，因此可用于治疗胃酸过多，B正确；氢氧化铝可灭火的原因之一是受热分解吸收热量，将温度降到了可燃物的着火点以下，C错误；NaOH会与Al(OH)3反应，因此实验室一般不用NaOH制备Al(OH)3，D正确。 ▌题型04 铝及其重要化合物之间的转化 【典例4】利用废铝箔（主要成分为，含少量等）制明矾的一种工艺流程如图： 下列说法错误的是 A．该工艺步骤①与步骤②顺序互换会更节约生产成本 B．②中发生的反应有： C．③中稀酸化的目的是将转化成 D．由④可知，室温下明矾的溶解度小于和的溶解度 【答案】C 【分析】废铝箔（主要成分为，含少量等）与稀硫酸反应，生成Al3+、Mg2+、Fe2+，过滤除去不溶于酸的杂质，再用NaOH溶液调节pH值，将Mg2+、Fe2+转化为沉淀析出，Al3+转化为，过滤固体，继续向滤液中加入适量稀硫酸得到Al2(SO4)3溶液，最后加饱和K2SO4溶液结晶得到溶解度更小的明矾。 【详解】A．由于不与氢氧化钠溶液反应，步骤①与步骤②顺序互换后，通过操作a（过滤）即可得到溶液，再加稀硫酸可得到硫酸铝溶液，调换顺序后，酸碱的浪费更少，可节约生产成本，故A正确； B．②中Al3+转化为，发生的反应方程式为：，，故B正确； C．③中稀酸化的目的是将转化为Al3+，故C错误； D．④是根据溶解度差异来制取明矾，即室温下明矾的溶解度小于和的溶解度，故D正确； 故选C。 【变式4-1】下列各组物质的转化中，不是通过一步反应实现的是 A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A．可通过铁与稀盐酸反应一步实现；可通过与氢氧化钠溶液反应一步实现；可在空气中氧化一步实现，A不符合题意； B．可通过氯气与氢气反应一步实现；可通过与氢氧化钠反应一步实现；可通过与硝酸银反应一步实现（复分解反应），B不符合题意； C．可通过钠与水反应一步实现；可通过与二氧化碳反应一步实现；可通过与盐酸反应一步实现，C不符合题意； D．可通过铝在氧气中燃烧一步实现；不能一步实现，因为不溶于水且不与水直接反应；可通过与盐酸反应一步实现，D符合题意； 故选D。 【变式4-2】化学要研究如何合理、高效地开发利用金属矿物。下列有关如图所示流程的判断正确的是 A．流程中涉及的反应均为非氧化还原反应 B．反应①的主要反应的离子方程式为 C．实验室中完成反应③应在蒸发皿中进行 D．反应②产生的阴离子主要为 【答案】B 【分析】氢氧化钠溶液与铝土矿中的氧化铝反应后得到偏铝酸钠溶液，通入过量二氧化碳后，与偏铝酸钠转化为氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，氢氧化铝受热分解得到氧化铝，电解熔融氧化铝得到金属铝。 【详解】A．根据分析，电解熔融氧化铝得到金属铝的反应为氧化还原反应，A错误； B．根据分析，反应①的主要反应的离子方程式为，B正确； C．氢氧化铝受热分解得到氧化铝，实验室中完成反应③应在坩埚中进行，C错误； D．反应②中有碳酸氢钠生成，故产生的阴离子主要为，D错误； 故选B。 【变式4-3】下列各组物质中，能一步实现如图所示转化的是 选项 a b c A Fe B CO C NaOH D Al A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．FeCl3和Fe反应生成FeCl2，FeCl2和Cl2反应生成FeCl3，FeCl2和Zn反应生成Fe，Fe和氯气反应生成FeCl3，能一步实现，故A选； B．CO2和C反应生成CO，CO和O2反应生成CO2，CO不能生成Na2CO3，Na2CO3与酸反应生成CO2，故B不选； C．Na2O和O2反应生成Na2O2，但Na2O2不能转化为Na2O，故C不选； D．Al2O3和H2反应生成Al，Al和O2反应生成Al2O3，Al不能一步转化为Al(OH)3，故D不选； 故选A。 ▌题型05 合金、铁合金、铝合金及新型合金 1．合金 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．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。 4．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5】“嫦娥五号”中使用了大量合金。下列有关金属或合金的说法中不正确的是 A．生铁属于合金 B．一般合金的熔点比各成分金属的低 C．合金的化学性质与其成分金属的化学性质不同 D．改变原料的配比、生成合金的条件，可以得到具有不同性能的合金 【答案】C 【详解】A．生铁由铁和碳等元素组成，属于合金，故A正确； B．形成合金后，结构发生了改变，一般合金的熔点比各成分金属的低，故B正确； C．合金的化学性质与其成分金属的化学性质相同，故C错误； D．改变原料的配比、生成合金的条件，组成合金的成分、结构不同，对合金的性质产生不同的影响，可以得到具有不同性能的合金，故D正确； 故答案选C。 【变式5-1】下列材料不属于合金的是 A．铸造下水井盖的生铁 B．储氢用的合金 C．可用于机器人“皮肤”的橡胶 D．可用于军用车辆的超级钢 【答案】C 【详解】A．生铁是Fe和C的合金，A不符合题意； B．La-Ni合金是La和Ni的合金，B不符合题意； C．橡胶是有机高分子材料，不是合金，C符合题意； D．超级钢是铁合金，D不符合题意； 答案选C。 【变式5-2】下列关于新型合金材料说法不正确的是 A．镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物，可作储氢材料 B．钛合金生物相容性好，强度大，可作人造骨骼 C．生铁和钢是含碳量不同的两种铁碳合金，生铁的含碳量比钢的含碳量高 D．合金的熔点比其成分金属的熔点高 【答案】D 【详解】A．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，故A正确； B．钛合金生物相容性好，强度大，常用作人造骨骼，故B正确； C．生铁是含碳量大于2%的铁碳合金，钢是对含碳量在0.02%～2%之间的铁碳合金的统称，生铁的含碳量比钢高，故C正确； D．合金的熔点比其成分金属的熔点低，故D错误； 答案为D。 【变式5-3】下列说法正确的是 A．常温下，铝制品耐腐蚀是因为铝不活泼 B．铝合金密度小、强度高，广泛应用于航空领域 C．不锈钢中不含碳元素，它的合金元素主要是铬和镍 D．合金一般由多种元素组成，属于化合物 【答案】B 【详解】A．常温下，铝制品耐腐蚀是因为铝与氧气生成一层致密的氧化膜保护了内部金属，A错误； B．铝合金密度小、强度高，广泛应用于航空领域，B正确； C．不锈钢中含铁、碳元素，它的合金元素含有铬和镍，C错误； D．合金一般由多种物质熔合而成的，属于混合物，D错误； 故选B。 ▌题型06 物质的量在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6】（25-26高一上·吉林长春·期末）一定质量的铁的氧化物与90 mL 4 mol/L的盐酸恰好完全反应，所得溶液中的Fe2+恰好能被标准状况下672 mL Cl2氧化，则该固体中铁原子和氧原子的个数之比为 A．7：9 B．5：6 C．3：4 D．2：3 【答案】A 【详解】一定质量的铁的氧化物与90 mL 4 mol/L的盐酸恰好完全反应，氧化物中的O原子与盐酸中的H+完全反应转化为H2O，盐酸中，则；所得溶液中的Fe2+恰好能被标准状况下672 mL Cl2氧化，发生反应的方程式为，氯气的物质的量为，则，即铁氧化物中二价铁物质的量为0.06 mol，根据化合价代数和为0，铁氧化物中三价铁的物质的量为，则总铁的物质的量为，因此该铁氧化物固体中铁原子和氧原子的物质的量之比为，个数之比为7：9，故答案选A。 【变式6-1】（23-24高一上·辽宁鞍山·期末）将镁、铝合金溶于的稀硫酸，向得到的溶液中加入的氢氧化钠溶液并使沉淀达到最大值，则该氢氧化钠溶液的体积为 A． B． C． D． 【答案】A 【分析】加入4mol/L的氢氧化钠溶液，要使产生的沉淀的质量最大，则沉淀为氢氧化镁与氢氧化铝，此时溶液为硫酸钠溶液，根据钠离子与硫酸根离子守恒计算氢氧化钠的物质的量，进而计算所需体积。 【详解】要使产生的沉淀的质量最大，则沉淀为氢氧化镁与氢氧化铝，此时溶液为硫酸钠溶液，根据钠离子与硫酸根离子守恒可知：n(NaOH)=2n(Na2SO4)=2n(H2SO4)=2×0.8L×3mol/L=4.8mol，所以需氢氧化钠溶液的体积为4.84L =1.2L。 故选A。 【变式6-2】（24-25高一上·吉林通化·阶段检测）向200 mL 0.4 mol/L的溶液中加入足量NaOH溶液，使恰好完全沉淀，过滤，小心加热沉淀，直到水分蒸干，再灼烧到质量不再变化，此时固体的质量为 A．4.8 g B．5.4 g C．6.4 g D．4.32 g 【答案】C 【详解】根据铁元素守恒，，沉淀灼烧后最终转化为，可得，质量为，故选C。 【变式6-3】（22-23高一上·内蒙古兴安·阶段检测）将一定质量的铁、氧化铁、氧化铜的混合物粉末放入100mL 4.4mol•L-1盐酸中，充分反应后产生896mLH2(标准状况)，残留固体1.28g，过滤、滤液中的金属离子只有Fe2+。将滤液加水稀释到200mL，测得其中c(H+)为0.4mol•L-1。则此时溶液中c(Fe2+)为 A．2mol•L-1 B．1.8mol•L-1 C．0.9mol•L-1 D．0.3mol•L-1 【答案】C 【详解】完全反应后滤液中的金属离子只有Fe2+，说明溶液中没有Cu2+、Fe3+，则溶液中阳离子有Fe2+和H+，溶质为FeCl2和HCl，根据电荷守恒得：2c(Fe2+)+c(H+)=c(Cl-)，稀释后溶液中氯离子浓度为2.2mol/L，则c(Fe2+)=×[c(Cl-)-c(H+)]=×[2.2mol/L-0.4mol/L]=0.9mol/L。 故选C。 ▌题型07 化学计算中的常用方法 1．关系式法 当已知物和未知物之间是靠多个反应来联系时，只需直接确定已知量和未知量之间的比例关系即“关系式”即可求解未知量。 例：把CO还原Fe2O3生成的CO2通入澄清的石灰水中，求生成沉淀的量。 发生反应的化学方程式：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2，CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O。 则关系式为3CO～3CO2～3CaCO3，即CO～CaCO3。 2．守恒法 化学反应中的守恒关系有：质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒。 1中例子也可直接根据碳原子守恒得出CO～CaCO3。 3．差量法 根据化学反应前后物质的有关物理量发生的变化，找出所谓的“理论差量”，如反应前后的质量差、物质的量差、气体体积差等。该差量的大小与反应物的有关量成正比。 例：对化学反应CuO＋H2Cu＋H2O中的固体物质作定量研究会发现，每80 g CuO发生反应，同时有64 g Cu生成，反应前后固体的质量差为16 g，此质量关系可表示为： CuO＋H2Cu＋H2O　固体质量差(Δm) 80 g 64 g 16 g 这个固体质量差(Δm)我们称之为“差量”。若取任意量的CuO与H2发生化学反应，参加反应的固体与生成的固体在质量上有定量关系：＝＝。 4．方程组法 当反应中出现多个未知量时，可列方程组求解未知量。 【典例7】把足量的铁粉投入硫酸和硫酸铜的混合溶液中，充分反应后，剩余金属粉末的质量与原加入铁粉的质量相等，则原溶液中H＋与SO的物质的量浓度之比为 A．1∶4 B．2∶7 C．1∶2 D．3∶8 答案：A 解析：设原溶液中H2SO4和CuSO4的物质的量分别为x mol、y mol，则 Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑　 Δm（固体减少的质量） 1 mol 56 g x mol 56x g Fe ＋ CuSO4===FeSO4＋Cu Δm（固体增加的质量） 56 g 1 mol 64 g 8 g y mol 8y g 充分反应后，剩余金属粉末的质量与原加入铁粉的质量相等，即Δm(减)＝Δm(增)，则56x＝8y，＝＝＝，则＝＝。 【变式7-1】将5．0 g CaCO3加入足量盐酸中，并将生成的气体全部通入足量的红热的炭中充分反应，得到气体的体积(标准状况下)为 A．1．12 L B．2．24 L C．11．2 L D．22．4 L 答案：B 解析：设生成的气体体积为V，则根据化学方程式CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑，C＋CO22CO可知： CaCO3～CO2～2CO 100 g 2×22．4 L 5．0 g V 故V＝2×22．4 L×＝2．24 L。 【变式7-2】将20 g CO2和CO的混合气体，通过装有足量过氧化钠的干燥管，反应后干燥管的总质量增加了11．2 g，则原混合气体中CO2的质量分数为 A．32% B．44% C．56% D．88% 答案：D 解析：反应前后固体质量差源自CO2与Na2O2的反应，所以本题宜用“差量法”求解。设其中CO2的质量为x，则 2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2　Δm 88 56 x 11．2 g ＝ 解得x＝17．6 g 则w(CO2)＝×100%＝88%。 【变式7-3】已知：①碳酸钠高温下不分解；②碳酸氢钠受热发生分解反应：2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑。充分加热碳酸钠和碳酸氢钠的混合物19 g，完全反应后固体质量减轻了3．1 g，求： (1)原混合物中碳酸钠的质量是多少？ (2)在剩余固体中，加入过量盐酸，反应后放出二氧化碳的体积(标准状况)是多少？ 答案：解：(1)设混合物中碳酸氢钠的质量为m，则： 2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑　质量减少Δm 168 106 62 m 3．1 g 故m＝×168＝8．4 g， 则碳酸钠的质量为19 g－8．4 g＝10．6 g。 (2)剩余固体为碳酸钠，质量为19 g－3．1 g＝15．9 g， n(Na2CO3)＝＝0．15 mol， 根据碳原子守恒可知，生成二氧化碳的物质的量为0．15 mol，标准状况下的体积为0．15 mol×22．4 L·mol－1＝3．36 L。 ▌题型08 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8】（24-25高一上·辽宁沈阳·阶段检测）下列有关的图象错误的是 A．图A是向氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液 B．图B是向溶液中通入二氧化碳 C．图C是向氯化铝溶液中滴加氨水 D．图D是向、和盐酸的混合溶液中滴加氢氧化钠溶液 【答案】B 【详解】A．向氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液过程，先发生，再发生，生成过程与其溶解过程消耗物质的量之比为3:1，A项正确； B．向溶液中通入二氧化碳，发生、，生成的不能溶解减少，图像为，B项错误； C．向氯化铝溶液中滴加氨水发生，生成的不能溶解在过量氨水中，C项正确； D．向、和盐酸的混合溶液中滴加氢氧化钠溶液过程，先发生、再发生及，后发生，沉淀的物质的量变化为刚开始无沉淀，然后沉淀增加，达最大值后沉淀减少，完全溶解后沉淀不变，此时沉淀为，D项正确； 答案选B。 【变式8-1】（22-23高一上·辽宁朝阳·期末）现有的混合溶液250mL，向其中逐滴加入NaOH溶液，生成沉淀的物质的量随加入NaOH的物质的量的变化如图所示。则混合液中的物质的量浓度为 A． B． C． D． 【答案】D 【详解】由图像知，用于溶解氢氧化铝的氢氧化钠物质的量为，由铝元素守恒知，原溶液中含，由知，全部转化为时，消耗1.8molNaOH，故用于生成氢氧化铁的氢氧化钠的物质的量为，由，知原溶液中氯化铁的物质的量为0.4mol，故原溶液中氯化铁的物质的量浓度为，D项正确。 答案选D。 【变式8-2】和混合，加适量水溶解，再加入溶液，析出的沉淀量与溶液体积的关系如图，则和的物质的量之比是 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】和混合，加适量水溶解，再加入溶液，首先发生反应、，然后发生反应 ，由图可知，溶解消耗氢氧化钾溶液的体积为，根据离子方程式可知，沉淀消耗的氢氧化钾溶液的体积为，沉淀、总共消耗氢氧化钾溶液，计算沉淀消耗的氢氧化钾溶液的体积为，则，故原来混合溶液中和的物质的量之比为，故选B。 【变式8-3】将18 g镁铝合金溶于250 mL 4 mol/L硫酸溶液中充分反应，共产生V L(标准状况)气体，向反应后的溶液中逐滴滴加某浓度的氢氧化钠溶液至过量，产生沉淀的物质的量与加入氢氧化钠溶液体积关系如下图所示。下列说法错误的是 A．BC段反应为： B．氢氧化钠溶液的浓度为 C．反应至B点时，所得溶液中溶质仅有一种 D．原合金中Mg的质量为7.2 g 【答案】B 【分析】镁铝合金中镁和铝都可以与反应，化学方程式为，，加入NaOH后，会与之反应生成，但是根据图，OA段加入NaOH并没有沉淀生成，说明过量，OA段的反应为，AB段为和的沉淀反应，化学方程式分别为，，根据方程式，可知B点溶液中只存在一种溶质，即，BC段，与NaOH反应使得氢氧化铝沉淀溶解生成四羟基合铝酸钠，方程式为， B点的溶液中只有一种溶质，根据物料守恒，，则0.5 L×c(NaOH)=2×0.25 L×4 mol/L，则c(NaOH)=4 mol/L，BC段溶解，消耗了100 mLNaOH溶液，即氢氧化钠的物质的量为0.1 L×4 mol/L=0.4 mol，根据方程式可知的物质的量为0.4 mol，则合金中含有0.4 molAl，其质量为0.4 mol×27 g/mol=10.8 g，则Mg的质量为18 g-10.8 g=7.2 g，合金中含有0.4 molAl，Mg的质量为7.2 g，物质的量是0.3 mol，共计能产生0.9 mol氢气，标况下的体积是20.16 L； 【详解】A．由分析，BC段反应为：，A不符合题意； B．氢氧化钠溶液的浓度为4mol/L，B符合题意； C．根据分析，B点的溶液中只有一种溶质，C不符合题意； D．根据分析，Mg的质量为7.2g，D不符合题意； 故选B。 ▌题型09 基于金属元素的工艺流程 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9】（25-26高一上·内蒙古赤峰·期末）某工厂的废金属屑中主要成分为、和，此外还含有少量和，为探索工业废料的再利用，某化学兴趣小组设计了如下实验流程，用该工厂的合金废料制取氯化铝、绿矾晶体和胆矾晶体。 请回答。 (1)步骤Ⅰ中涉及的分离操作是__________。 (2)步骤Ⅱ中离子反应方程式为、__________________。溶液中阴离子主要是_____________。 (3)检验溶液中的阳离子加入没有现象，加入出现蓝色沉淀，说明铁元素在溶液中呈现的化合价为：_____________。 (4)取少量溶液，滴加几滴溶液，观察到的现象为_____________。 (5)往少量溶液中不断滴加一定浓度的溶液，现象为__________________。 【答案】(1)过滤 (2) (3)+2 (4)产生白色絮状沉淀，迅速变灰绿色，最后变红褐色 (5)先产生白色沉淀，然后沉淀消失 【分析】废金属屑中主要成分为Cu、Fe和Al，此外还含有少量和，加入过量NaOH时，Al和溶于NaOH溶液，生成Na[Al(OH)4]溶液，过滤，得到溶液A（Na[Al(OH)4]和NaOH的混合溶液）和固体B（Cu、Fe和），向溶液A中通入足量CO2，可以生成Al(OH)3沉淀和碳酸氢钠溶液，再次过滤，向固体C[Al(OH)3]中加入盐酸反应生成氯化铝溶液，经一系列操作得到氯化铝，向Cu、Fe和的混合物中加入足量稀硫酸，生成硫酸铁和硫酸亚铁的混合溶液，进一步得到硫酸亚铁溶液，之后得到绿矾，再向铜中加入浓硫酸，生成硫酸铜，最后得到胆矾晶体，据此解答。 【详解】（1）步骤Ⅰ中涉及固液分离，操作是过滤； （2）步骤Ⅱ向溶液A中通入足量CO2，可以生成Al(OH)3沉淀和碳酸氢钠溶液，离子反应方程式为、；两个反应都生成了，溶液中阴离子主要是； （3）铁离子能与KSCN溶液反应，使溶液显红色，亚铁离子能与反应生成蓝色沉淀，检验溶液中的阳离子加入没有现象，加入出现蓝色沉淀，说明铁元素在溶液中呈现的化合价为+2； （4）溶液E中含有亚铁离子，取少量溶液，滴加几滴溶液，观察到的现象为产生白色絮状沉淀，迅速变灰绿色，最后变红褐色； （5）往少量溶液中不断滴加一定浓度的溶液，先生成氢氧化铝沉淀，之后沉淀逐渐溶解为，现象为先产生白色沉淀，然后沉淀消失。 【变式9-1】（24-25高一上·辽宁鞍山·期末）实验室利用废旧镀锌铁皮制备磁性纳米级及的流程图如下，已知Zn及其化合物的性质与Al及其化合物的性质类似。 请回答下列问题： (1)将废旧镀锌铁皮粉碎后再浸入NaOH溶液，粉碎的优点是______________________。 (2)步骤Ⅰ使用的玻璃仪器有_____________。 (3)已知步骤Ⅱ中稀过量，请写出步骤Ⅲ反应的离子方程式_______________________。 (4)溶液C中需控制和的物质的量之比大于1：2，这样做的好处是____________________________________。 (5)若用C中溶液腐蚀覆铜板上的铜箔，制造印刷电路板，反应的离子方程式为：__________________。 (6)步骤V中所加试剂可以是__________。 a．适量NaOH溶液        b．适量HCl溶液            c．适量气体 (7)步骤Ⅵ中，在适当的温度下加热可得，该反应的化学方程式为：__________________。 【答案】(1)增大反应物的接触面积，加快反应的进行，提高浸取率 (2)烧杯、漏斗、玻璃棒 (3) (4)避免因被氧化而减少影响产品纯度 (5) (6)bc (7) 【分析】废旧镀锌铁皮加入NaOH溶液中反应，已知Zn的化合物性质和Al类似，因此Zn溶解生成盐和氢气，Fe不溶解，过滤得到滤液A为溶液，不溶物为Fe；调节溶液pH生成沉淀，步骤Ⅵ中，在适当的温度下加热可得；不溶物Fe加稀硫酸生成FeSO4，然后加入适量H2O2溶液，部分氧化为，得到含、的C溶液，加NaOH溶液加热促进生成胶体粒子。 【详解】（1）粉碎后增大了固体与溶液的接触面积，加快反应的进行，也能让镀锌铁皮表面的Zn更充分地和NaOH反应，提高浸取率和原料利用率。 （2）步骤Ⅰ是用NaOH溶解Zn后，分离出不溶物Fe，该操作是过滤，用到的玻璃仪器为烧杯、玻璃棒、漏斗。 （3）步骤Ⅱ中过量稀硫酸和Fe反应生成FeSO4 ​，溶液呈强酸性，步骤Ⅲ加入H2O2的作用是将部分氧化为，酸性环境下H2O2作为氧化剂被还原为H2O，配平得到离子方程式。 （4）​中与的理论物质的量比为1:2，由于具有较强还原性，容易被体系内的氧气氧化损耗，因此控制过量，可避免因被氧化而减少影响产品纯度，保障产物组成符合要求。 （5）溶液C中含有，具有强氧化性，可和Cu发生氧化还原反应，将Cu氧化为，自身被还原为，根据电荷守恒配平，得离子方程式。 （6）由分析知，溶液A为，类比，加NaOH无法得到​沉淀；加适量HCl可生成​；通入适量CO2可以和反应析出沉淀；故选bc。 （7）加热​发生部分脱水反应，失去(1−x)个结晶水后得到带结晶水的，根据原子守恒配平，反应的化学方程式为。 【变式9-2】（25-26高一上·吉林长春·期末）工业上以铝土矿[主要成分为，含有少量和(不溶于水和盐酸)]为原料冶炼金属铝，可经过如下过程，其工艺流程示意图如下： 回答下列问题： (1)沉淀A的化学式是___________，溶液A中的阳离子有___________(填离子符号)，写出通入氯气后所发生反应的离子方程式：___________。 (2)NaOH溶液不能换为氨水的原因是___________，往溶液B中通入过量发生反应的离子方程式：___________。 (3)写出灼烧沉淀B发生的化学方程式：___________。 (4)溶液C中的溶质主要有___________。 (5)已知在熔融状态下，可被电解(通电分解)得到金属铝，若100.00 kg铝土矿最终得到产品金属铝为43.20 kg，不考虑制备过程中铝元素的损失，则在铝土矿中的质量分数为___________(保留小数点后两位)。 【答案】(1) SiO2 Al3+、Fe3+、Fe2+、H+ (2) Al(OH)3不溶于氨水，若将NaOH溶液换为氨水，则无法将Al和Fe元素分离开 ， (3) (4)NaCl、NaHCO3 (5)81.60 【分析】铝土矿(主要成分为Al2O3，含有少量Fe3O4和SiO2)中加入过量盐酸，SiO2不与盐酸反应，Al2O3、Fe3O4与盐酸反应分别得到AlCl3、FeCl2、FeCl3，过滤后，所得沉淀A为SiO2，溶液A中含有AlCl3、FeCl2、FeCl3和过量的HCl；往溶液A中通入适量Cl2，将Fe2+氧化为Fe3+，再加入过量的NaOH溶液，FeCl3转化为Fe(OH)3沉淀，AlCl3转化为，过滤后所得沉淀B为Fe(OH)3，所得溶液B中含有NaCl、NaOH和；往溶液B中通入过量CO2，CO2与反应生成Al(OH)3沉淀和NaHCO3，NaOH和过量CO2反应生成NaHCO3，过滤后所得溶液C中溶质含NaHCO3；将生成的氢氧化铝加热分解的固体D(Al2O3)，电解Al2O3得金属Al；据此解答。 【详解】（1）SiO2；由上述分析可知，溶液A含有AlCl3、FeCl2、FeCl3和过量的HCl，阳离子为Al3+、Fe3+、Fe2+、H+；溶液A中通入适量Cl2，将Fe2+氧化为Fe3+，反应的离子方程式为； （2）Al(OH)3不溶于氨水，若将NaOH溶液换为氨水，则无法将Al和Fe元素分离开；由上述分析可知，CO2与反应生成Al(OH)3沉淀和NaHCO3，反应的离子方程式为，； （3）沉淀B为Fe(OH)3，灼烧Fe(OH)3时，Fe(OH)3会分解生成氧化铁和水，反应方程式为； （4）由上述分析可知，溶液C的溶质为NaCl、NaHCO3； （5）根据铝元素守恒可知，在铝土矿中Al2O3的质量百分数为。 【变式9-3】（25-26高一上·黑龙江牡丹江·阶段检测）为实现工业含铝、铁、铜合金（假定其余杂质与酸碱都不反应）废料的再利用，某化学兴趣小组设计了如下回收利用方案： 回答下列问题： (1)合金与溶液反应的化学方程式为___________。 (2)操作①为___________。 (3)若试剂Z是溶液，④中发生反应的化学反应方程式为___________。 (4)为配制的溶液，需称量绿矾晶体质量为___________，配制该溶液用到的玻璃仪器除量筒、烧杯、玻璃棒外，还需要___________。下列操作会导致所配溶液浓度偏高的是___________(填字母)。 A．所称取的晶体失去了部分结晶水    B．转移溶液前容量瓶中存在少量蒸馏水 C．定容前未洗涤烧杯和玻璃棒        D．定容时仰视容量瓶刻度线 【答案】(1) (2)过滤 (3) (4) 13.9 250 mL容量瓶、胶头滴管 A 【分析】合金中含有Al、Fe、Cu，加入足量NaOH溶液，Al能与NaOH溶液反应，Fe、Cu不与NaOH溶液反应，滤液A中含有、过量的NaOH，滤渣B中有Fe、Cu，根据流程图，制备硫酸亚铁晶体，因此滤渣B中加入过量的稀硫酸，滤液D中含有FeSO4和H2SO4，滤渣E含有Cu，Cu与稀硫酸和试剂Z反应得到CuSO4溶液，试剂Z应是氧化剂，据此作答。 【详解】（1）根据分析可知，只有Al单质能与NaOH溶液反应，其反应方程式为； （2）根据流程，操作①得到滤液和滤渣，即该操作步骤为过滤； （3）Z若是H2O2，金属Cu溶解，H2O2作氧化剂，其反应方程式为； （4）配制250 mL 0.2 mol/L的FeSO4溶液，需要称量绿矾（FeSO4∙7H2O）的质量为0.25 L×0.2 mol/L×278 g/mol=13.9 g；配制该溶液用到的玻璃仪器除量筒、烧杯、玻璃棒外，还需要250 mL容量瓶、胶头滴管； A．所称取的晶体失去了部分结晶水，则这部分固体溶于水得到的FeSO4质量增多，配制溶液中溶质的物质的量增大，浓度偏高，A符合题意； B．转移溶液前容量瓶中存在少量的蒸馏水，对实验无影响，浓度不变，B不符合题意； C．定容前未洗涤烧杯和玻璃棒，所配溶液中溶质物质的量减少，浓度偏低，C不符合题意； D．定容时仰视容量瓶的刻度线，加水的量过多，浓度偏小，D不符合题意； 故选A。 / 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 铝的重要性质 铝与盐酸、NaOH溶液的反应： (1)反应原理 (2)量的关系 ①定量关系 ②铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应产生氢气的体积关系： 反应物的量 产生H2的体积关系(同温同压下) 等量的铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应 足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应 一定量的铝分别与不足量的盐酸和过量的氢氧化钠溶液反应 【典例1】B 【变式1-1】A 【变式1-2】D 【变式1-3】 【答案】(1)由0价变为＋3价　铝　(2)1∶1　3∶1 ▌题型02 氧化铝的两性 1.氧化铝 (1)氧化铝的两性 Al2O3与强酸、强碱反应生成的盐不一样，与酸反应生成铝盐电离出Al3＋的盐为铝盐，与碱反应则生成四羟基合铝酸盐。电离出[Al(OH)4]－的盐为四羟基合铝酸盐。　 (2)氧化铝的用途 Al2O3的熔点很高，可用作耐火材料，但氧化铝坩埚不能用于熔融NaOH固体。 【典例2】B 【变式2-1】D 【变式2-2】D 【变式2-3】B ▌题型03 氢氧化铝的性质及制备 (1)化学性质 ①Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O ②Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－ ③2Al(OH)3Al2O3＋3H2O 【典例3】C 【变式3-1】B 【变式3-3】A 【变式3-3】C ▌题型04 铝及其重要化合物之间的转化 【典例4】C 【变式4-1】D 【变式4-2】B 【变式4-3】A ▌题型05 合金、铁合金、铝合金及新型合金 1．合金 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．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。 4．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5】C 【变式5-1】C 【变式5-2】D 【变式5-3】B ▌题型06 物质的量在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6】A 【变式6-1】A 【变式6-2】C 【变式6-3】C ▌题型07 化学计算中的常用方法 1．关系式法 当已知物和未知物之间是靠多个反应来联系时，只需直接确定已知量和未知量之间的比例关系即“关系式”即可求解未知量。 例：把CO还原Fe2O3生成的CO2通入澄清的石灰水中，求生成沉淀的量。 发生反应的化学方程式：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2，CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O。 则关系式为3CO～3CO2～3CaCO3，即CO～CaCO3。 2．守恒法 化学反应中的守恒关系有：质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒。 1中例子也可直接根据碳原子守恒得出CO～CaCO3。 3．差量法 根据化学反应前后物质的有关物理量发生的变化，找出所谓的“理论差量”，如反应前后的质量差、物质的量差、气体体积差等。该差量的大小与反应物的有关量成正比。 例：对化学反应CuO＋H2Cu＋H2O中的固体物质作定量研究会发现，每80 g CuO发生反应，同时有64 g Cu生成，反应前后固体的质量差为16 g，此质量关系可表示为： CuO＋H2Cu＋H2O　固体质量差(Δm) 80 g 64 g 16 g 这个固体质量差(Δm)我们称之为“差量”。若取任意量的CuO与H2发生化学反应，参加反应的固体与生成的固体在质量上有定量关系：＝＝。 4．方程组法 当反应中出现多个未知量时，可列方程组求解未知量。 【典例7】A 【变式7-1】B 【变式7-2】D 【变式7-3】 答案：(1)设混合物中碳酸氢钠的质量为m，则： 2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑　质量减少Δm 168 106 62 m 3．1 g 故m＝×168＝8．4 g， 则碳酸钠的质量为19 g－8．4 g＝10．6 g。 (2)剩余固体为碳酸钠，质量为19 g－3．1 g＝15．9 g， n(Na2CO3)＝＝0．15 mol， 根据碳原子守恒可知，生成二氧化碳的物质的量为0．15 mol，标准状况下的体积为0．15 mol×22．4 L·mol－1＝3．36 L。 ▌题型08 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8】B 【变式8-1】D 【变式8-2】B 【变式8-3】B ▌题型09 基于金属元素的工艺流程 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9】【答案】(1)过滤 (2) (3)+2 (4)产生白色絮状沉淀，迅速变灰绿色，最后变红褐色 (5)先产生白色沉淀，然后沉淀消失 【变式9-1】 【答案】(1)增大反应物的接触面积，加快反应的进行，提高浸取率 (2)烧杯、漏斗、玻璃棒 (3) (4)避免因被氧化而减少影响产品纯度 (5) (6)bc (7) 【变式9-2】【答案】(1) SiO2 Al3+、Fe3+、Fe2+、H+ (2) Al(OH)3不溶于氨水，若将NaOH溶液换为氨水，则无法将Al和Fe元素分离开 ， (3) (4)NaCl、NaHCO3 (5)81.60 【变式9-3】【答案】(1) (2)过滤 (3) (4) 13.9 250 mL容量瓶、胶头滴管 A / 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 铝的重要性质 题型02 氧化铝的两性 题型03 氢氧化铝的性质及制备 题型04 铝及其重要化合物之间的转化 题型05 合金、铁合金、铝合金及新型合金 题型06 物质的量在方程式计算中的应用 题型07 化学计算中的常用方法 题型08 可溶性铝盐溶液中加碱的图像分析 题型09 基于金属元素的工艺流程 ▌题型01 铝的重要性质 铝与盐酸、NaOH溶液的反应： (1)反应原理 (2)量的关系 ①定量关系 ②铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应产生氢气的体积关系： 反应物的量 产生H2的体积关系(同温同压下) 等量的铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应 足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应 一定量的铝分别与不足量的盐酸和过量的氢氧化钠溶液反应 【典例1】（24-25高一上·吉林长春·阶段检测）将13.5 g金属铝与足量的NaOH溶液充分反应，生成的气体在标准状况下的体积为 A．11.2L B．16.8L C．33.6L D．44.8L 【变式1-1】（24-25高一上·辽宁沈阳·期末）在加入铝粉能放出氢气的无色溶液中，下列各组离子可能大量共存的是 A．、、、 B．、、、 C．、、、 D．、、、 【变式1-2】在稀硫酸和氢氧化钠溶液中分别加入足量铝片，产生气体的物质的量相同，下列有关说法正确的是 A．产生气体成分不相同 B．反应的离子方程式相同 C．加入的铝片的质量相同 D．消耗的硫酸和氢氧化钠的物质的量不相同 【变式1-3】铝既能与酸反应，又能与强碱溶液反应。回答下列问题。 (1)在铝分别与盐酸、氢氧化钠溶液的反应中，铝元素化合价的变化都是__________________，还原剂都是________。 (2)1 mol的铝分别与足量的稀盐酸、氢氧化钠溶液反应，生成氢气的体积在相同状况下比值为________，消耗氯化氢和氢氧化钠的物质的量之比为________。 ▌题型02 氧化铝的两性 1.氧化铝 (1)氧化铝的两性 Al2O3与强酸、强碱反应生成的盐不一样，与酸反应生成铝盐电离出Al3＋的盐为铝盐，与碱反应则生成四羟基合铝酸盐。电离出[Al(OH)4]－的盐为四羟基合铝酸盐。　 (2)氧化铝的用途 Al2O3的熔点很高，可用作耐火材料，但氧化铝坩埚不能用于熔融NaOH固体。 【典例2】下列关于氧化铝的叙述正确的是 A．氧化铝能与酸反应，不能与碱反应 B．氧化铝既不是碱性氧化物也不是酸性氧化物 C．氧化铝既是碱性氧化物又是酸性氧化物 D．氧化铝溶于水可得到氢氧化铝 【变式2-1】铝制品表面有一层致密的氧化铝薄膜，下列关于该薄膜的说法中，不正确的是 A．该薄膜可以保护内部的铝不被进一步氧化 B．该薄膜能溶于盐酸 C．该薄膜能溶于NaOH溶液 D．该薄膜能溶于氨水 【变式2-2】向两支试管中分别加入少量的NaOH溶液和盐酸，然后放入相同质量的铝片(未除去表面的氧化膜)。开始时两支试管均没有明显现象，一段时间后均产生气泡。下列说法不正确的是 A．实验表明，铝片表面的Al2O3是两性氧化物 B．铝片与NaOH溶液的反应： C．实验中发生的反应有氧化还原反应和非氧化还原反应 D．若两支试管中与Al反应的时，生成气体的体积相等 【变式2-3】中国科学家研制出“祖冲之三号”量子计算机，计算速度打破世界纪录。“祖冲之三号”使用了，下列化学反应组合起来能表明是两性氧化物(同时具有酸性氧化物和碱性氧化物的性质)的是 ① ② ③ ④ A．①② B．②③ C．②④ D．①③ ▌题型03 氢氧化铝的性质及制备 (1)化学性质 ①Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O ②Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－ ③2Al(OH)3Al2O3＋3H2O 【典例3】胃酸过多会引起胃部不适，常用含氢氧化铝的胃药(如胃舒平)治疗，其反应原理是氢氧化铝与胃酸中的盐酸发生反应。某胃药说明书中标注每片含的质量为0.39g，下列说法正确的是 A．氢氧化铝与盐酸反应不属于离子反应 B．的摩尔质量为78g C．每片该胃药的中含有的数目约为 D．每片该胃药可中和HCl的物质的量为0.01mol 【变式3-1】下列关于铝及其化合物的叙述正确的是 A．氧化铝为碱性氧化物，氢氧化铝为两性氢氧化物 B．铝是地壳中含量最高的金属元素 C．铝制容器可以长时间盛放酸性或碱性食物 D．氢氧化铝不可以用于中和胃酸，因为其碱性过强 【变式3-3】下列两瓶没有标签的无色透明溶液，不用任何试剂，只需互滴就能鉴别出来的是 A．明矾溶液和烧碱溶液 B．明矾溶液和盐酸 C．Na[Al(OH)4]溶液和烧碱溶液 D．盐酸与烧碱溶液 【变式3-3】氢氧化铝受热易分解，产生水并吸收热量，故可用作阻燃剂；能溶解于盐酸或NaOH溶液中，是药物“复方胃舒平”的主要成分之一。实验室制备方法为Al2(SO4)3＋6NH3·H2O===2Al(OH)3↓＋3(NH4)2SO4通常不选用NaOH。下列判断不正确的是 A．氢氧化铝化学性质不稳定 B．“复方胃舒平”可用于治疗胃酸过多症 C．氢氧化铝可灭火的原因之一是降低了可燃物的着火点 D．实验室一般不用NaOH制备Al(OH)3，因为NaOH会与Al(OH)3反应 ▌题型04 铝及其重要化合物之间的转化 【典例4】利用废铝箔（主要成分为，含少量等）制明矾的一种工艺流程如图： 下列说法错误的是 A．该工艺步骤①与步骤②顺序互换会更节约生产成本 B．②中发生的反应有： C．③中稀酸化的目的是将转化成 D．由④可知，室温下明矾的溶解度小于和的溶解度 【变式4-1】下列各组物质的转化中，不是通过一步反应实现的是 A． B． C． D． 【变式4-2】化学要研究如何合理、高效地开发利用金属矿物。下列有关如图所示流程的判断正确的是 A．流程中涉及的反应均为非氧化还原反应 B．反应①的主要反应的离子方程式为 C．实验室中完成反应③应在蒸发皿中进行 D．反应②产生的阴离子主要为 【变式4-3】下列各组物质中，能一步实现如图所示转化的是 选项 a b c A Fe B CO C NaOH D Al A．A B．B C．C D．D ▌题型05 合金、铁合金、铝合金及新型合金 1．合金 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．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。 4．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5】“嫦娥五号”中使用了大量合金。下列有关金属或合金的说法中不正确的是 A．生铁属于合金 B．一般合金的熔点比各成分金属的低 C．合金的化学性质与其成分金属的化学性质不同 D．改变原料的配比、生成合金的条件，可以得到具有不同性能的合金 【变式5-1】下列材料不属于合金的是 A．铸造下水井盖的生铁 B．储氢用的合金 C．可用于机器人“皮肤”的橡胶 D．可用于军用车辆的超级钢 【变式5-2】下列关于新型合金材料说法不正确的是 A．镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物，可作储氢材料 B．钛合金生物相容性好，强度大，可作人造骨骼 C．生铁和钢是含碳量不同的两种铁碳合金，生铁的含碳量比钢的含碳量高 D．合金的熔点比其成分金属的熔点高 【变式5-3】下列说法正确的是 A．常温下，铝制品耐腐蚀是因为铝不活泼 B．铝合金密度小、强度高，广泛应用于航空领域 C．不锈钢中不含碳元素，它的合金元素主要是铬和镍 D．合金一般由多种元素组成，属于化合物 ▌题型06 物质的量在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6】（25-26高一上·吉林长春·期末）一定质量的铁的氧化物与90 mL 4 mol/L的盐酸恰好完全反应，所得溶液中的Fe2+恰好能被标准状况下672 mL Cl2氧化，则该固体中铁原子和氧原子的个数之比为 A．7：9 B．5：6 C．3：4 D．2：3 【变式6-1】（23-24高一上·辽宁鞍山·期末）将镁、铝合金溶于的稀硫酸，向得到的溶液中加入的氢氧化钠溶液并使沉淀达到最大值，则该氢氧化钠溶液的体积为 A． B． C． D． 【变式6-2】（24-25高一上·吉林通化·阶段检测）向200 mL 0.4 mol/L的溶液中加入足量NaOH溶液，使恰好完全沉淀，过滤，小心加热沉淀，直到水分蒸干，再灼烧到质量不再变化，此时固体的质量为 A．4.8 g B．5.4 g C．6.4 g D．4.32 g ▌题型07 化学计算中的常用方法 1．关系式法 当已知物和未知物之间是靠多个反应来联系时，只需直接确定已知量和未知量之间的比例关系即“关系式”即可求解未知量。 例：把CO还原Fe2O3生成的CO2通入澄清的石灰水中，求生成沉淀的量。 发生反应的化学方程式：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2，CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O。 则关系式为3CO～3CO2～3CaCO3，即CO～CaCO3。 2．守恒法 化学反应中的守恒关系有：质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒。 1中例子也可直接根据碳原子守恒得出CO～CaCO3。 3．差量法 根据化学反应前后物质的有关物理量发生的变化，找出所谓的“理论差量”，如反应前后的质量差、物质的量差、气体体积差等。该差量的大小与反应物的有关量成正比。 例：对化学反应CuO＋H2Cu＋H2O中的固体物质作定量研究会发现，每80 g CuO发生反应，同时有64 g Cu生成，反应前后固体的质量差为16 g，此质量关系可表示为： CuO＋H2Cu＋H2O　固体质量差(Δm) 80 g 64 g 16 g 这个固体质量差(Δm)我们称之为“差量”。若取任意量的CuO与H2发生化学反应，参加反应的固体与生成的固体在质量上有定量关系：＝＝。 4．方程组法 当反应中出现多个未知量时，可列方程组求解未知量。 【典例7】把足量的铁粉投入硫酸和硫酸铜的混合溶液中，充分反应后，剩余金属粉末的质量与原加入铁粉的质量相等，则原溶液中H＋与SO的物质的量浓度之比为 A．1∶4 B．2∶7 C．1∶2 D．3∶8 【变式7-1】将5．0 g CaCO3加入足量盐酸中，并将生成的气体全部通入足量的红热的炭中充分反应，得到气体的体积(标准状况下)为 A．1．12 L B．2．24 L C．11．2 L D．22．4 L 【变式7-2】将20 g CO2和CO的混合气体，通过装有足量过氧化钠的干燥管，反应后干燥管的总质量增加了11．2 g，则原混合气体中CO2的质量分数为 A．32% B．44% C．56% D．88% 【变式7-3】已知：①碳酸钠高温下不分解；②碳酸氢钠受热发生分解反应：2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑。充分加热碳酸钠和碳酸氢钠的混合物19 g，完全反应后固体质量减轻了3．1 g，求： (1)原混合物中碳酸钠的质量是多少？ (2)在剩余固体中，加入过量盐酸，反应后放出二氧化碳的体积(标准状况)是多少？ ▌题型08 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8】（24-25高一上·辽宁沈阳·阶段检测）下列有关的图象错误的是 A．图A是向氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液 B．图B是向溶液中通入二氧化碳 C．图C是向氯化铝溶液中滴加氨水 D．图D是向、和盐酸的混合溶液中滴加氢氧化钠溶液 【变式8-1】（22-23高一上·辽宁朝阳·期末）现有的混合溶液250mL，向其中逐滴加入NaOH溶液，生成沉淀的物质的量随加入NaOH的物质的量的变化如图所示。则混合液中的物质的量浓度为 A． B． C． D． 【变式8-2】和混合，加适量水溶解，再加入溶液，析出的沉淀量与溶液体积的关系如图，则和的物质的量之比是 A． B． C． D． 【变式8-3】将18 g镁铝合金溶于250 mL 4 mol/L硫酸溶液中充分反应，共产生V L(标准状况)气体，向反应后的溶液中逐滴滴加某浓度的氢氧化钠溶液至过量，产生沉淀的物质的量与加入氢氧化钠溶液体积关系如下图所示。下列说法错误的是 A．BC段反应为： B．氢氧化钠溶液的浓度为 C．反应至B点时，所得溶液中溶质仅有一种 D．原合金中Mg的质量为7.2 g ▌题型09 基于金属元素的工艺流程 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9】（25-26高一上·内蒙古赤峰·期末）某工厂的废金属屑中主要成分为、和，此外还含有少量和，为探索工业废料的再利用，某化学兴趣小组设计了如下实验流程，用该工厂的合金废料制取氯化铝、绿矾晶体和胆矾晶体。 请回答。 (1)步骤Ⅰ中涉及的分离操作是__________。 (2)步骤Ⅱ中离子反应方程式为、__________________。溶液中阴离子主要是_____________。 (3)检验溶液中的阳离子加入没有现象，加入出现蓝色沉淀，说明铁元素在溶液中呈现的化合价为：_____________。 (4)取少量溶液，滴加几滴溶液，观察到的现象为_____________。 (5)往少量溶液中不断滴加一定浓度的溶液，现象为__________________。 【变式9-1】（24-25高一上·辽宁鞍山·期末）实验室利用废旧镀锌铁皮制备磁性纳米级及的流程图如下，已知Zn及其化合物的性质与Al及其化合物的性质类似。 请回答下列问题： (1)将废旧镀锌铁皮粉碎后再浸入NaOH溶液，粉碎的优点是______________________。 (2)步骤Ⅰ使用的玻璃仪器有_____________。 (3)已知步骤Ⅱ中稀过量，请写出步骤Ⅲ反应的离子方程式_______________________。 (4)溶液C中需控制和的物质的量之比大于1：2，这样做的好处是____________________________________。 (5)若用C中溶液腐蚀覆铜板上的铜箔，制造印刷电路板，反应的离子方程式为：__________________。 (6)步骤V中所加试剂可以是__________。 a．适量NaOH溶液        b．适量HCl溶液            c．适量气体 (7)步骤Ⅵ中，在适当的温度下加热可得，该反应的化学方程式为：__________________。 【变式9-2】（25-26高一上·吉林长春·期末）工业上以铝土矿[主要成分为，含有少量和(不溶于水和盐酸)]为原料冶炼金属铝，可经过如下过程，其工艺流程示意图如下： 回答下列问题： (1)沉淀A的化学式是___________，溶液A中的阳离子有___________(填离子符号)，写出通入氯气后所发生反应的离子方程式：___________。 (2)NaOH溶液不能换为氨水的原因是___________，往溶液B中通入过量发生反应的离子方程式：___________。 (3)写出灼烧沉淀B发生的化学方程式：___________。 (4)溶液C中的溶质主要有___________。 (5)已知在熔融状态下，可被电解(通电分解)得到金属铝，若100.00 kg铝土矿最终得到产品金属铝为43.20 kg，不考虑制备过程中铝元素的损失，则在铝土矿中的质量分数为___________(保留小数点后两位)。 【变式9-3】（25-26高一上·黑龙江牡丹江·阶段检测）为实现工业含铝、铁、铜合金（假定其余杂质与酸碱都不反应）废料的再利用，某化学兴趣小组设计了如下回收利用方案： 回答下列问题： (1)合金与溶液反应的化学方程式为___________。 (2)操作①为___________。 (3)若试剂Z是溶液，④中发生反应的化学反应方程式为___________。 (4)为配制的溶液，需称量绿矾晶体质量为___________，配制该溶液用到的玻璃仪器除量筒、烧杯、玻璃棒外，还需要___________。下列操作会导致所配溶液浓度偏高的是___________(填字母)。 A．所称取的晶体失去了部分结晶水    B．转移溶液前容量瓶中存在少量蒸馏水 C．定容前未洗涤烧杯和玻璃棒        D．定容时仰视容量瓶刻度线 / 学科网（北京）股份有限公司 $