2019版高考化学复习材料家族中的元素第2节铝及其化合物学案鲁科版 本文关键词：高考，化合物，复习，元素，家族
2019版高考化学复习材料家族中的元素第2节铝及其化合物学案鲁科版 本文简介：第2节铝及其化合物1．了解铝及其重要化合物的制备方法。2．掌握铝的主要性质及其应用。3．掌握铝的重要化合物的主要性质及其应用。4．以上各部分知识的综合应用。铝及其化合物的性质[知识梳理]1．铝的原子结构铝位于元素周期表中第3周期ⅢA族，原子结构示意图为，最外层有3个电子，在化学反应中易失去最外层电子
2019版高考化学复习材料家族中的元素第2节铝及其化合物学案鲁科版 本文内容：
第2节
铝及其化合物
1．了解铝及其重要化合物的制备方法。
2．掌握铝的主要性质及其应用。
3．掌握铝的重要化合物的主要性质及其应用。
4．以上各部分知识的综合应用。
铝及其化合物的性质
[知识梳理]
1．铝的原子结构
铝位于元素周期表中第3周期ⅢA族，原子结构示意图为，最外层有3个电子，在化学反应中易失去最外层电子而表现为＋3价，铝在地壳中含量丰富，仅次于硅，自然界中的铝全部以化合态形式存在。
2．金属铝
(1)物理性质
状态
色泽
密度
熔点
硬度
导电、导热性
延展性
固态
银白色
2．7
g·cm－3
660．4
℃
较小
很好
良好
(2)化学性质
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：
①
②2Al＋3Cl22AlCl3
③
④2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
⑤2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3
(3)制备
电解熔融Al2O3：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。
(4)用途
①纯铝用作导线。
②铝合金制备汽车、飞机、生活用品等。
3．氧化铝
(1)物理性质：白色固体，难溶于水，有很高的熔点。
(2)化学性质——两性氧化物(填离子方程式)
Al2O3——
(3)用途：耐火材料、制作各种宝石、刚玉的成分。
4．氢氧化铝
(1)物理性质：不溶于水的白色胶状物，有较强的吸附性。
(2)化学性质
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：
Ⅰ．Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O；
Ⅱ．Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－；
Ⅲ．2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。
(3)制备
①向铝盐溶液中加入氨水，离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH__；
②向四羟基合铝酸盐溶液中通入足量CO2，离子方程式为[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO__；
③Na[Al(OH)4]溶液与AlCl3溶液混合，离子方程式为
Al3＋＋3[Al(OH)4]－===4Al(OH)3↓。
5．明矾净水原理
明矾的化学式为KAl(SO4)2·12H2O，其净水原理涉及的离子方程式为Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋。
(1)铝制品表面的氧化膜起着保护内部金属的作用，所以铝制品在空气中能稳定存在，具有很强的抗腐蚀性。
(2)用铝箔包裹的钠与水反应时，既要考虑钠与水的反应，又要考虑铝与生成的NaOH的反应。
(3)Al、Al2O3、Al(OH)3均既能与强酸反应又能与强碱溶液反应，故能与铝反应产生H2的溶液可能呈强酸性，也可能呈强碱性。
(4)在做铝的燃烧实验时，用坩埚钳夹住一小块铝箔，在酒精灯上加热至其熔化，会看到的现象是铝箔熔化，失去光泽，但熔化的铝并不滴落。原因是铝与O2反应生成了熔点很高的Al2O3薄膜，使内部熔化的铝被Al2O3包裹着。
(5)Al(OH)3胶体具有吸附性，故可用作净水剂，Al(OH)3也是一种抗胃酸药。
[自我检测]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”
(1)Mg、Al在空气中性质稳定，因而都具有很强的抗腐蚀性。(
)
(2)Mg是活泼金属，而Al是两性金属。(
)
(3)只有Al粉与Fe2O3的混合物才可称为铝热剂。(
)
(4)1
mol铝分别与含足量的盐酸或NaOH溶液充分反应，产生氢气的量相同。(
)
(5)工业上可用电解AlCl3溶液的方法冶炼铝。(
)
(6)将铝片放入到浓硝酸或浓硫酸中没有明显现象，说明铝与这两种溶液不能发生化学反应。(
)
(7)明矾溶于水产生Al(OH)3胶体：Al3＋＋3H2O===
Al(OH)3↓＋3H＋。(
)
(8)向明矾溶液中滴加Ba(OH)2溶液，恰好使SO沉淀完全：2Al3＋＋3SO＋3Ba2＋＋6OH－===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓。(
)
(9)氯离子存在时，铝表面的氧化膜易被破坏，因此含盐腌制品不宜直接存放在铝制容器中。(
)
(10)明矾的净水作用与液氯对自来水的消毒作用原理相同。(
)
答案：(1)×
(2)√
(3)×
(4)√
(5)×
(6)×
(7)×
(8)×
(9)√
(10)×
2．完成下列三角转化关系中的代表反应(填离子方程式)。
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________；
④________________________________________________________________________；
⑤________________________________________________________________________；
⑥________________________________________________________________________；
⑦________________________________________________________________________。
答案：①Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH[或Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓]
②Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
③Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－
④[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO
{或2[Al(OH)4]－＋CO2===2Al(OH)3↓＋CO＋H2O}
⑤[Al(OH)4]－＋4H＋===Al3＋＋4H2O
⑥Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－
⑦Al3＋＋3[Al(OH)4]－===4Al(OH)3↓
(2016·高考上海卷)已知NaOH＋Al(OH)3===Na[Al(OH)4]。向集满CO2的铝制易拉罐中加入过量NaOH浓溶液，立即封闭罐口，易拉罐渐渐凹瘪；再过一段时间，罐壁又重新凸起。上述实验过程中没有发生的离子反应是(
)
A．CO2＋2OH－===CO＋H2O
B．Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－
C．2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
D．Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－
[解析]
向集满CO2的铝罐中加入过量氢氧化钠浓溶液，首先CO2与氢氧化钠反应，表现为铝罐变瘪；接着过量的氢氧化钠再与铝罐反应，因铝罐表面的氧化膜Al2O3具有两性可溶解于氢氧化钠溶液；然后单质Al与氢氧化钠溶液反应生成H2，罐壁又重新凸起。
[答案]
D
(1)若加入少量的NaOH溶液，是否还会出现上述实验现象？说明理由。
(2)将Al、Al2O3、Al(OH)3投入强碱溶液中，铝元素均以什么形态存在？
答案：(1)不会。CO2＋OH－===HCO，无多余NaOH与Al反应。
(2)[Al(OH)4]－。
题组一
铝及其化合物的性质及应用
1．(2018·哈尔滨高三模拟)下列有关铝及其化合物的叙述正确的是(
)
A．铝粉与氧化镁共热可制取金属镁
B．足量铝分别与含1
mol
HCl、1
mol
NaOH的溶液反应，产生相同量的氢气
C．工业上用电解熔融Al2O3的方法冶炼铝
D．在浓硝酸中加入等体积的浓硫酸后，立即加入铝片，铝片表面发生钝化
解析：选C。镁比铝活泼，不能用铝粉制取镁，A错误；根据关系式2Al～6HCl～3H2，2Al～2NaOH～3H2，当铝足量时，等量的HCl和NaOH产生H2的体积比为1∶3，B错误；浓H2SO4可吸收浓HNO3中的水分，并放出大量热，促进HNO3挥发，使两种酸的浓度减小，铝片不再钝化，D错误。
2．(2018·长沙统考)将铝粉与某铁的氧化物FeO·2Fe2O3粉末配制成铝热剂，分成两等份，一份直接放入足量的烧碱溶液中，充分反应后放出的气体在标准状况下的体积为3．92
L；另一份在高温下恰好反应完全，反应后的混合物与足量的盐酸反应后，放出的气体在标准状况下的体积为(
)
A．2．80
L
B．3．92
L
C．5．60
L
D．7．84
L
解析：选A。一份与足量烧碱溶液反应，根据Al与NaOH溶液的反应，可得关系式：2Al～3H2，则n(Al)＝
mol×＝
mol。另一份在高温下恰好反应完全，根据3[FeO·2Fe2O3]＋14Al7Al2O3＋15Fe，得反应生成的n(Fe)＝n(Al)＝
mol×＝0．125
mol。根据Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，得n(H2)＝n(Fe)，故V(H2)＝0．125
mol×22．4
L·mol－1＝2．80
L。
铝与酸、碱反应生成H2量的关系
(1)等量的铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气体积比＝。
(2)足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比＝。
(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比＜＜，则必定是①铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；②铝与氢氧化钠反应时，铝不足而NaOH过量。
题组二
铝及其化合物之间的相互转化
3．下列各组物质，不能按(“―→”表示反应一步完成)关系转化的是(
)
选项
a
b
c
A
Al2O3
Na[Al(OH)4]
Al(OH)3
B
AlCl3
Al(OH)3
Na[Al(OH)4]
C
Al
Al(OH)3
Al2O3
D
MgCl2
Mg(OH)2
MgO
解析：选C。A项，Al2O3Na[Al(OH)4]Al(OH)3Al2O3；B项，AlCl3Al(OH)3Na[Al(OH)4]AlCl3；D项，MgCl2Mg(OH)2MgOMgCl2；C项中，Al不能一步转化成Al(OH)3。
4．(2018·保定质检)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下：
对上述流程中的判断正确的是(
)
A．试剂X可以为氨水，沉淀中含有铁的化合物
B．CO2可以用H2SO4溶液或稀盐酸代替
C．反应Ⅱ中的离子方程式为CO2＋[Al(OH)4]－===Al(OH)3↓＋HCO
D．工业上还可采用Fe还原Al2O3的方法制Al，成本更低
解析：选C。A项，试剂X应为强碱溶液，使Al2O3溶解；B项，若用强酸代替CO2，强酸过量时，Al(OH)3会溶解，不能保证生成Al(OH)3沉淀；D项，因Al比Fe活泼，不能用Fe置换Al。
从铝土矿中提取Al2O3的方法
碱溶法
酸溶法
与Al(OH)3沉淀生成有关的图像问题
[知识梳理]
1．往AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量
(1)O→A：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，
A→B：Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－。
(2)现象：开始产生白色沉淀并逐渐增多?白色沉淀开始溶解?白色沉淀全部溶解。
2．往NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液至过量
(1)O→A：Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－，
A→B：3[Al(OH)4]－＋Al3＋===4Al(OH)3↓。
(2)现象：开始无现象?出现白色沉淀，且沉淀不溶解。
3．往Na[Al(OH)4]溶液中逐滴加入HCl溶液至过量
(1)O→A：[Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O，
A→B：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。
(2)现象：开始出现白色沉淀?白色沉淀全部溶解。
4．往盐酸中逐滴加入Na[Al(OH)4]溶液至过量
(1)O→A：[Al(OH)4]－＋4H＋===Al3＋＋4H2O，
A→B：Al3＋＋3[Al(OH)4]－===4Al(OH)3↓。
(2)现象：开始无现象?出现白色沉淀，且沉淀不溶解。
5．往等物质的量的AlCl3、MgCl2混合溶液中加入NaOH溶液至过量
(1)O→A：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，
Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓；
A→B：Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－。
(2)现象：开始出现白色沉淀?沉淀量增多?沉淀部分溶解。
6．四个拓展图像
(1)向AlCl3溶液中逐滴加入氨水或Na[Al(OH)4]溶液至过量，图像如图1所示。
(2)向Na[Al(OH)4]溶液中逐滴加入AlCl3溶液或通入CO2至过量，图像如图2所示。
(3)向MgCl2、AlCl3和盐酸的混合溶液(即将Mg、Al溶于过量盐酸所得的溶液)中逐滴加入NaOH溶液至过量，图像如图3所示。
(4)向MgCl2、AlCl3、盐酸和NH4Cl的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量，图像如图4所示。
[自我检测]
1．下列各项操作中，不发生“先产生沉淀，然后沉淀又溶解”现象的是(
)
①向饱和碳酸钠溶液中通入过量的CO2
②向Na[Al(OH)4]
溶液中逐滴加入过量的稀盐酸
③向AlCl3溶液中逐滴加入过量稀氢氧化钠溶液
④向硅酸钠溶液中逐滴加入过量的盐酸
A．①②
B．①③
C．①④
D．②③
解析：选C。①Na2CO3与CO2、H2O反应生成
NaHCO3，由于Na2CO3的溶解度比NaHCO3的大，因而只会产生NaHCO3沉淀；②Na[Al(OH)4]中加入稀盐酸，开始产生白色沉淀
Al(OH)3，当盐酸过量时，Al(OH)3又溶于盐酸；③向
AlCl3溶液中加入NaOH溶液开始产生白色沉淀
Al(OH)3，当NaOH溶液过量时，Al(OH)3又溶于NaOH溶液；④只会生成H2SiO3沉淀。
2．下列图像表示Al3＋与[Al(OH)4]－物质的量变化的曲线，实线表示Al3＋，虚线表示[Al(OH)4]－，其中正确的是(
)
解析：选B。根据反应：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓和Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－中消耗OH－的量的关系可知A错误、B正确；由[Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O和Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O可知C、D错误。
某无色稀溶液X中，可能含有下表所列离子中的某几种。
阴离子
CO、SiO、[Al(OH)4]－、Cl－
阳离子
Al3＋、Fe3＋、Mg2＋、NH、Na＋
现取该溶液适量，向其中加入某试剂Y，产生沉淀的物质的量(n)与加入试剂体积(V)的关系如图所示。
(1)若Y是盐酸，则Oa段转化为沉淀的离子(指来源于X溶液的，下同)是________，ab段发生反应的离子是________，bc段发生反应的离子方程式为______________________________________。
(2)若Y是NaOH溶液，则X中一定含有的阳离子是____________，其物质的量之比为________，ab段发生反应的离子方程式为___________________________________________。
[解析]
溶液为无色，说明溶液X中不含Fe3＋；若Y为盐酸，由图像的特点判断溶液X中含有[Al(OH)4]－、SiO、CO，其中Oa段转化为沉淀的离子为[Al(OH)4]－、SiO；ab段发生反应的离子为CO；bc段发生的反应为Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。若Y为NaOH溶液，由图像特点判断溶液中含有Mg2＋、Al3＋、NH。其中Oa段发生反应为Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓；ab段发生的反应为NH＋OH－===NH3·H2O；bc段发生的反应为Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－，n(Al3＋)∶n(Mg2＋)∶n(NH)＝1∶[(4－1×3)×]∶2＝2∶1∶4。
[答案]
(1)SiO、[Al(OH)4]－
CO
Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
(2)Al3＋、Mg2＋、NH
2∶1∶4
NH＋OH－===NH3·H2O
与例题的图像类似，在某混合溶液中含有多种离子，向其中滴加氢氧化钠或盐酸，根据产生的白色沉淀与所加溶液的关系，分别得到以下两个类似图像甲和乙。请思考图像甲和乙所示的溶液中分别存在哪些常见离子？并按反应顺序写出离子方程式。
答案：图甲：H＋、Al3＋、Mg2＋、NH。按照反应的顺序，离子方程式为
(1)H＋＋OH－===H2O；
(2)Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓；
(3)NH＋OH－===NH3·H2O；
(4)Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－。
图乙：OH－、[Al(OH)4]－、CO、SiO。按照反应的顺序，离子方程式为
(1)H＋＋OH－===H2O；
(2)[Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O，SiO＋2H＋===H2SiO3↓；
(3)CO＋H＋===HCO，HCO＋H＋===H2O＋CO2↑；
(4)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。
解答图像题思维模板
[说明]
前两“看”较直观，难度较小。第三“看”难度大些，只有正确书写出变化过程中的反应方程式，并理清化学方程式中化学计量数与题目相关量的数量关系，才能顺利解题。
题组
与Al(OH)3沉淀生成有关的图像问题
1．如图表示AlCl3溶液与NaOH溶液相互滴加过程中微粒数量的关系曲线。判断下列说法是否正确。
(1)A线表示Al3＋
的物质的量的变化。(
)
(2)x表示AlCl3的物质的量。(
)
(3)C线表示Al(OH)3的物质的量的变化。(
)
(4)D线表示[Al(OH)4]－的物质的量的变化。(
)
解析：AlCl3
溶液与NaOH溶液混合有两种方式：向AlCl3
溶液中缓慢滴加NaOH溶液，开始有沉淀生成后沉淀溶解，且生成沉淀与沉淀溶解消耗的NaOH的物质的量之比为3∶1，与本题图示情况相符，则x表示NaOH的物质的量；另一种方式是向NaOH溶液中缓慢滴加AlCl3
溶液，开始没有沉淀，后有沉淀生成，与本题图示情况不符。
答案：(1)√
(2)×
(3)√
(4)√
2．(2018·遂宁诊断)某溶液中可能含有如下离子：H＋、Mg2＋、Al3＋、NH、Cl－、[Al(OH)4]－。当向该溶液中逐滴加入NaOH溶液时，产生沉淀的物质的量(n)与加入NaOH溶液的体积(V)的关系如图所示，下列说法正确的是(
)
A．原溶液中一定含有的阳离子是H＋、Mg2＋、Al3＋、NH
B．反应最后形成的溶液中的溶质含AlCl3
C．原溶液中Al3＋与NH的物质的量之比为1∶3
D．原溶液中含有的阴离子是
[Al(OH)4]－、Cl－
解析：选C。根据图像可推断出溶液中肯定含有H＋、NH、Al3＋和Cl－，肯定不存在[Al(OH)4]－和Mg2＋，A、D错误；反应到最后溶液中的溶质为NaCl和Na[Al(OH)4]，B错误；结合图像中的数量关系可得n(H＋)∶n(Al3＋)∶n(NH)＝2∶1∶3，C正确。
3．如图所示，横坐标为某溶液中加入溶质的物质的量，纵坐标为沉淀量。
从A～D中选择符合要求的选项填入下表的相应位置：
编号
溶液
加入物质
图像
序号
①
饱和石灰水
通入过量CO2
②
含少量NaOH的Na[Al(OH)4]溶液
通入过量CO2
③
含少量NaOH的Na[Al(OH)4]溶液
滴入稀盐酸
④
MgCl2、AlCl3混合溶液
滴加NaOH浓溶液至过量
⑤
NaOH溶液
滴加AlCl3溶液至过量
解析：①CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O，
CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2，
B图像符合上述变化；
②2NaOH＋CO2===Na2CO3，
CO2＋2Na[Al(OH)4]===2Al(OH)3↓＋Na2CO3＋H2O，
Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3，
C图像符合上述变化；
③NaOH＋HCl===NaCl＋H2O，
H＋＋[Al(OH)4]－===Al(OH)3↓＋H2O，
3H＋＋Al(OH)3===Al3＋＋3H2O，
D图像符合上述变化；
④Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，
Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，
Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－，
A图像符合上述变化；
⑤Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－，
Al3＋＋3[Al(OH)4]－===4Al(OH)3↓，
C图像符合上述变化。
答案：①B
②C
③D
④A
⑤C
[课后达标检测][学生用书P268(单独成册)]
一、选择题
1．下列关于铝及其化合物的说法不正确的是(
)
A．Al既可用于食品包装，也可用作建筑材料
B．Al2O3既可用来冶炼金属Al，也可用作耐火材料
C．明矾[KAl(SO4)2·12H2O]既可用作净水剂，也可用作消毒剂
D．Al(OH)3既可用作治疗胃酸过多的药物，也可用来制备一些铝盐
解析：选C。A项，金属铝具有良好的延展性，因此铝可以制成铝箔用于食品包装，金属铝也可用作建筑材料，如铝合金门窗等，正确；B项，电解熔融的Al2O3可冶炼金属Al，由于Al2O3具有耐高温的性质，也可用作耐火材料，正确；C项，明矾[KAl(SO4)2·12H2O]溶于水后，Al3＋能发生水解反应，生成的Al(OH)3胶体具有吸附作用，可用作净水剂，但Al(OH)3并不具有消毒作用，错误；D项，Al(OH)3与胃酸中的盐酸反应生成氯化铝和水，正确。
2．下列物质中既能跟稀硫酸反应，又能跟氢氧化钠溶液反应的是(
)
①NaHCO3
②(NH4)2SO3
③Al2O3
④Al(OH)3
⑤Al
A．全部
B．只有①③④⑤
C．只有③④⑤
D．只有②③④⑤
解析：选A。弱酸的酸式盐、弱酸弱碱盐、Al、Al2O3、Al(OH)3
等物质既可与强酸反应又可与强碱反应，故选A。
3．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后再过滤
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
解析：选B。Al(OH)3不溶于氨水，故向含少量Al3＋的Fe3＋溶液中加入过量氨水时，Fe3＋、Al3＋均转化为氢氧化物沉淀，达不到除杂的目的。
4．如图是铝在氧气中燃烧的实验，铝条点燃后，为维持继续燃烧，正确的操作是(
)
A．铝条应始终置于集气瓶瓶口位置
B．迅速将铝条插入集气瓶接近瓶底位置
C．将铝条从瓶口位置慢慢伸向瓶底位置
D．铝条应不断上下移动
答案：C
5．常温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是(
)
A．无色溶液中：ClO－、MnO、Al3＋、K＋
B．1．0
mol·L－1的Na[Al(OH)4]溶液中：Cl－、HCO、K＋、Ca2＋
C．在强碱性环境中：[Al(OH)4]－、SiO、Na＋、K＋
D．能使甲基橙显红色的溶液中：NH、Na＋、[Al(OH)4]－
解析：选C。A项MnO有颜色，ClO－与Al3＋可发生相互促进的水解反应；B项中HCO＋[Al(OH)4]－===Al(OH)3↓＋CO＋H2O；D项中，酸性条件下[Al(OH)4]－不能大量存在。
6．Fe、Mg、Al分别与稀盐酸充分反应得到相同质量的氢气。①Fe、Mg、Al的质量相等，盐酸足量；②Fe、Mg、Al的质量之比是56∶24∶27，盐酸足量；③Fe、Mg、Al的质量之比是28∶12∶9，盐酸足量；④Fe、Mg、Al均过量，所用盐酸的质量和溶质质量分数都相同。你认为可能的原因是(
)
A．①②
B．①③
C．②③
D．③④
解析：选D。①Fe、Mg、Al的质量相等，盐酸足量，则充分反应后放出氢气的质量Al>Mg>Fe；②盐酸足量，Fe、Mg、Al的质量之比为56∶24∶27，则充分反应后放出氢气的质量之比为∶∶＝2∶2∶3；③Fe、Mg、Al质量之比为28∶12∶9，盐酸足量，则充分反应后放出氢气的质量之比为∶∶＝1∶1∶1，即可得到相同质量的氢气；④Fe、Mg、Al均过量，所用盐酸的质量和溶质质量分数都相同时，充分反应，可得到相同质量的氢气。
7．向物质的量相等的Al2(SO4)3和(NH4)2SO4的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量。下列表示加入NaOH溶液的体积(V)与溶液中沉淀的物质的量(n)的关系正确的是(
)
解析：选A。把NaOH溶液逐滴加入物质的量相等的Al2(SO4)3和(NH4)2SO4的混合溶液中，开始生成Al(OH)3沉淀，当Al3＋沉淀完全时，OH－与NH反应生成NH3·H2O，继续滴加NaOH溶液，Al(OH)3开始溶解，直至完全消失，各步反应中消耗NaOH溶液的体积比为3∶1∶1，A项正确。
8．工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3·xH2O、Fe2O3、SiO2等)提取纯Al2O3作冶炼铝的原料，提取时操作过程如下图，指出图中操作错误的是(
)
A．④⑤
B．③④
C．②⑤
D．①②
解析：选A。由流程图可知，操作③得到的滤液为Na[Al(OH)4]溶液，加入过量盐酸后得到AlCl3而不是Al(OH)3沉淀，应通入过量CO2，操作④错误；Al(OH)3在常温干燥条件下并不发生分解，故操作⑤需要加热，⑤错误。
9．已知NH＋[Al(OH)4]－===Al(OH)3↓＋NH3·H2O，向含有等物质的量的NH、Al3＋、H＋的混合溶液中，慢慢滴加NaOH溶液直至过量，并不断搅拌，发生以下离子反应：
①H＋＋OH－===H2O
②Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－
③Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
④NH＋OH－===NH3·H2O
先后顺序正确的是(
)
A．①→②→③→④
B．①→③→②→④
C．①→③→④→②
D．①→④→②→③
解析：选C。结合OH－能力强的先反应，第一个反应为H＋＋OH－===H2O；第二个反应为Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓；[Al(OH)4]－与NH能相互促进水解而生成Al(OH)3和NH3·H2O，故第三个反应为NH＋OH－===NH3·H2O；最后一个反应为Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－。
二、非选择题
10．A、B、C、D、E五种化合物均含有某种短周期常见元素，它们的转化关系如图所示，其中A的溶液为澄清溶液，C为难溶的白色固体，E则易溶于水，取A的溶液灼烧，焰色反应为浅紫色(透过蓝色钴玻璃)。
(1)写出化学式：A________，B________，C________，
D________，E________。
(2)写出下列反应的离子方程式：
A→B：____________________________________________________________________；
A→D：_____________________________________________________________________。
解析：在短周期元素形成的化合物中，既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应的物质必为两性物质，又因为B受热时转化为C，故可知C为Al2O3，B为Al(OH)3，由此推出D是AlCl3，A与过量CO2反应生成Al(OH)3，且A的溶液的焰色反应为浅紫色，则A为K[Al(OH)4]，E为Na[Al(OH)4]。
答案：(1)K[Al(OH)4]
Al(OH)3
Al2O3
AlCl3
Na[Al(OH)4]
(2)[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO
[Al(OH)4]－＋4H＋===Al3＋＋4H2O
11．(2018·南京质检)某工厂有废合金(含有铝、铁、铜)粉末，甲同学探索工业废料的利用，用该废合金粉末制取纯净的氯化铝溶液、绿矾晶体和胆矾晶体，其实验方案如下：
试回答下列问题：
(1)所加试剂①、②分别是________、________。
(2)写出废合金与试剂①反应的离子方程式：______________________________。
(3)由滤液A制AlCl3溶液有途径Ⅰ和途径Ⅱ两种，你认为合理的是________，理由是__________________________________________________；写出A→D反应的离子方程式：__________________________。
(4)操作③的名称是_________________________________________________________。
解析：根据合金的成分及最终产物可以判断，第一步是加碱，使铝溶解，得到四羟基合铝酸盐溶液和铁、铜；再向铁、铜中加稀硫酸，将铁转化为亚铁盐，使之与铜分离。
答案：(1)NaOH溶液(或烧碱溶液)
稀硫酸
(2)2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
(3)途径Ⅱ
途径Ⅰ制得的AlCl3溶液中含有大量的NaCl，而途径Ⅱ能制得纯净的AlCl3溶液
[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO
(4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
12．铝是一种应用广泛的金属，工业上用Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)混合熔融电解制得。
①铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2等。从铝土矿中提炼Al2O3的流程如下：
②以萤石(CaF2)和纯碱为原料制备冰晶石的流程如下：
回答下列问题：
(1)写出反应1的化学方程式：______________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)滤液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是________，反应2的离子方程式为________________________________________________________________________。
(3)E可作为建筑材料，化合物C是________(填化学式)，写出由D制备冰晶石的化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)电解制铝的化学方程式是______________________________________________，
以石墨为电极，阳极产生的混合气体的成分是________。
解析：结合Al2O3、SiO2与NaOH溶液反应后产物的性质来分析流程图；根据萤石和纯碱为原料制取冰晶石来分析流程图，充分利用质量守恒定律来书写方程式。
(1)在加入NaOH溶液时，Al2O3和SiO2都能与NaOH反应，分别生成Na[Al(OH)4]和Na2SiO3。(2)加入CaO后生成Ca(OH)2，SiO与Ca2＋结合生成难溶物CaSiO3；滤液Ⅱ中主要含有[Al(OH)4]－，通入CO2后生成沉淀Al(OH)3。(3)萤石能与H2SO4反应生成CaSO4和HF气体；HF、Na2CO3、Al(OH)3三者没有发生氧化还原反应，根据质量守恒定律可写出化学方程式。(4)电解Al2O3制取金属铝，加入的冰晶石为助熔剂；阳极产生的O2能与石墨电极反应生成CO2(可能含有CO)。
答案：(1)2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O、2NaOH＋Al2O3＋3H2O===2Na[Al(OH)4]
(2)CaSiO3
2[Al(OH)4]－＋CO2===2Al(OH)3↓＋CO＋H2O{或[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO}
(3)H2SO4
12HF＋3Na2CO3＋2Al(OH)3===2Na3AlF6＋3CO2＋9H2O
(4)2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
O2、CO2(CO)
13．一位同学在复习时遇到这样一道习题：某无色溶液中可能含有H＋、OH－、Na＋、NO，加入铝粉后，只产生H2，问该无色溶液中能大量存在哪几种离子。
(1)加入铝粉产生H2，说明铝具有________(填“氧化性”或“还原性”)。
(2)该同学分析：若H＋大量存在，则NO就不能大量存在。
设计实验证实如下：
装置
现象
ⅰ．实验初始，未见明显现象
ⅱ．过一会儿，出现气泡，液面上方呈浅棕色
ⅲ．试管变热，溶液沸腾
①盐酸溶解Al2O3薄膜的离子方程式是_______________________________________
________________________________________________________________________。
②根据现象ⅱ，推测溶液中产生了NO，为进一步确认，进行如下实验：
实验
内容
现象
实验1
将湿润的淀粉-KI试纸置于空气中
未变蓝
实验2
用湿润的淀粉-KI试纸检验浅棕色气体
试纸变蓝
a．浅棕色气体是________。
b．实验1的目的是______________________________________________。
c．实验1、2说明反应生成了NO，将生成NO的离子方程式补充完整：
Al＋________NO＋________===________Al3＋＋________NO↑＋________
(3)再假设：若OH－大量存在，NO也可能不能大量存在。
重新设计实验证实如下：
装置
现象
ⅰ．实验初始，未见明显现象
ⅱ．过一会儿，出现气泡，有刺激性气味
为确认“刺激性气味”气体，进行如下实验：用湿润的淀粉-KI试纸检验，未变蓝；用湿润红色石蕊试纸检验，试纸变蓝。
①有刺激性气味的气体是__________。
②产生该气体的离子方程式是______________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)在NaOH溶液中加入铝粉，结果只检验出有H2生成，其化学方程式是________________________________________________________________________。
解析：(1)加入铝粉产生H2，Al失去电子，H得到电子，则Al为还原剂，具有还原性。
(2)①盐酸与氧化铝反应生成氯化铝和水，该离子反应为6H＋＋Al2O3===2Al3＋＋3H2O。②液面上方呈浅棕色，一定不是氢气，为氮的氧化物，由将湿润的淀粉-KI试纸置于空气中未变蓝，说明KI在空气中不能被氧化，而用湿润的淀粉-KI试纸检验浅棕色气体试纸变蓝，则KI被氧化，即二氧化氮与水反应生成硝酸，再氧化碘离子生成碘单质。a．由上述分析可知，浅棕色气体是NO2；b．实验1的目的是做对比实验；c．Al与H＋、NO发生氧化还原反应生成Al(NO3)3、NO和水，离子方程式为Al＋NO＋4H＋===Al3＋＋NO↑＋2H2O。
(3)①用湿润的淀粉-KI试纸检验，未变蓝；用湿润红色石蕊试纸检验，试纸变蓝，则该气体为NH3。②由上述分析可知，碱性条件下Al与NO发生氧化还原反应生成氨气，离子方程式为8Al＋3NO＋5OH－＋18H2O===3NH3↑＋8[Al(OH)4]－。
(4)NaOH溶液中加入铝粉，结果只检验出有H2生成，即反应生成四羟基合铝酸钠和氢气，化学方程式为2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑。
答案：(1)还原性
(2)①6H＋＋Al2O3===2Al3＋＋3H2O
②a．NO2
b．做对比实验，排除氧气使湿润的淀粉-KI试纸变蓝的可能
c．1
4H＋
1
1
2H2O
(3)①NH3
②8Al＋3NO＋5OH－＋18H2O===3NH3↑＋
8[Al(OH)4]－
(4)2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
篇2：20XX版高考化学复习金属及其重要化合物第4节金属材料及金属矿物的开发利用学案新人教版
2019版高考化学复习金属及其重要化合物第4节金属材料及金属矿物的开发利用学案新人教版 本文关键词：金属，高考，矿物，化合物，金属材料
2019版高考化学复习金属及其重要化合物第4节金属材料及金属矿物的开发利用学案新人教版 本文简介：第4节金属材料及金属矿物的开发利用【考纲要求】了解铜及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。了解合金的概念及其重要应用。了解常见金属的活动顺序。考点一铜及其化合物1．铜(1)物理性质：紫红色固体，具有导电、导热和延展性，不能被磁体吸引。(2)化学性质反应物化学方程式非金属O2①常温下潮湿的
2019版高考化学复习金属及其重要化合物第4节金属材料及金属矿物的开发利用学案新人教版 本文内容：
第4节
金属材料及金属矿物的开发利用
【考纲要求】
了解铜及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。
了解合金的概念及其重要应用。
了解常见金属的活动顺序。
考点一
铜及其化合物
1．铜
(1)物理性质：紫红色固体，具有导电、导热和延展性，不能被磁体吸引。
(2)化学性质
反应物
化学方程式
非金属
O2
①常温下潮湿的空气中：2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3(碱式碳酸铜，绿色)
②在空气中加热：2Cu＋O22CuO(黑色固体)
Cl2
Cu＋Cl2CuCl2(棕黄色烟)
氧化
性酸
浓硫酸
Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O
浓硝酸
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
稀硝酸
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
盐
AgNO3、FeCl3
Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag、Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2
2.氧化铜和氧化亚铜
名称
氧化铜(CuO)
氧化亚铜(Cu2O)
颜色
黑色
砖红色
与酸反应(H＋)
CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O
Cu2O＋2H＋===
Cu2＋＋Cu＋H2O
与H2反应
CuO＋H2Cu＋H2O
Cu2O＋H22Cu＋H2O
转化关系
4CuO2Cu2O＋O2↑
3.氢氧化铜
(1)物理性质：蓝色不溶于水的固体。
(2)化学性质及应用
反应①的化学方程式：Cu(OH)2CuO＋H2O。
反应②的离子方程式：Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O。
4．铜盐
(1)碱式碳酸铜
碱式碳酸铜的化学式为Cu2(OH)2CO3，是铜绿的成分，是铜在潮湿的空气中被锈蚀的结果，其受热分解的化学方程式为Cu2(OH)2CO32CuO＋CO2↑＋H2O。
(2)硫酸铜
①CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾或胆矾。
②无水CuSO4为白色粉末，遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)。
(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胆矾、熟石灰、水配成了波尔多液，用来杀灭植物的病毒。
1．CuO是黑色固体，与水反应生成Cu(OH)2(
)
2．Cu2(OH)2CO3是铜锈的主要成分，在干燥的空气中不易生成(
)
3．用稀硝酸清除铜制品上的铜锈(
)
4．过量铜与浓硝酸反应，产生的气体中有NO2、NO和H2(
)
5．利用无水硫酸铜遇水变成蓝色的性质检验水的存在(
)
6．将铁片置于CuSO4溶液中，铁片上有红色物质析出，说明铁比铜活泼(
)
答案：1.×
2.√
3.×
4.×
5.√
6.√
题组一
考查铜及其化合物的性质和应用
1．某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是(
)
A．将铜丝插入浓硫酸中加热，反应后把水加入反应器中，观察硫酸铜溶液的颜色
B．常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中，观察CuCl2的生成
C．将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，得到无水CuCl2固体
D．将表面有铜绿[Cu2(OH)2CO3]的铜器放入盐酸中浸泡，除去铜绿
解析：选D。
A项反应后，应将反应后液体倒入盛水的烧杯中，并不断搅拌；B项应将铜丝在空气中加热到红热后伸入盛满氯气的集气瓶中；C项CuCl2水解生成的盐酸易挥发，加热蒸干CuCl2溶液得不到无水CuCl2固体。
2．下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是(
)
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
判断
A
铜绿的主要成分是碱式碳酸铜
可用稀盐酸除铜器表面的铜绿
Ⅰ对；Ⅱ对；无
B
铜表面易形成致密的氧化膜
铜制容器可以盛放浓硫酸
Ⅰ对；Ⅱ对；有
C
向硫酸铜溶液中通入氨气，有深蓝色沉淀产生，过滤后灼烧滤渣，最后变成黑色固体
把铜丝放在酒精灯火焰上灼烧，铜丝表面变黑
Ⅰ对；Ⅱ对；有
D
蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末是物理变化
硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂
Ⅰ错；Ⅱ对；无
解析：选D。稀盐酸可以与Cu2(OH)2CO3反应，而且稀盐酸不能与Cu反应，所以可用稀盐酸除铜器表面的铜绿[Cu2(OH)2CO3]，Ⅰ、Ⅱ有因果关系，A错误；铜表面不能形成致密的氧化膜，铜与浓硫酸在一定温度下能发生反应，所以不能用铜制容器盛装浓硫酸，B错误；硫酸铜与氨水反应生成Cu(OH)2，Cu(OH)2受热分解生成黑色CuO，在加热条件下，铜与氧气反应生成黑色CuO，Ⅰ、Ⅱ均正确，但没有因果关系，C错误；蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末，有新物质生成，属于化学变化，CuSO4可用作消毒剂，但与前者没有因果关系，D正确。
题组二
考查铜的冶炼方法
3．在实验室里用铁屑、氧化铜、稀硫酸为原料制备铜，有下列两种途径：
(1)FeH2Cu；
(2)CuOCuSO4Cu。
若用这两种方法制得的铜质量相等，则下列有关说法符合实际情况的是(
)
A．消耗氧化铜的质量不同B．消耗铁的质量相同
C．消耗硫酸的质量相同D．生成硫酸亚铁的质量不同
解析：选D。途径(1)中用H2还原CuO时，实验前需先通H2排出装置中的空气，实验结束时要继续通H2至试管冷却，故利用途径(1)制取1
mol
Cu，消耗的H2大于
1
mol，即Fe和H2SO4的消耗量均为(1)>(2)，生成FeSO4的质量(1)>(2)，但两种途径中消耗CuO的质量相等。
4．孔雀石的主要成分为Cu2(OH)2CO3。某同学设计的从孔雀石中冶炼铜的方案如下(假设孔雀石中杂质不溶于水和稀硫酸)：
(1)反应①能观察到的现象是________________________________________________，
有关反应的化学方程式为__________________________________________________。
(2)反应②加入的金属可能是________，有关反应的离子方程式为_________________。
(3)操作a可能的方法是________，欲除掉的杂质为________________________；要从操作a所得到的溶液中得到溶质的晶体，需要进行的操作是________________________。
解析：(1)孔雀石中加入稀硫酸可看到孔雀石逐渐溶解，溶液由无色变为蓝色，且有气泡产生；反应的化学方程式为Cu2(OH)2CO3＋2H2SO4===2CuSO4＋CO2↑＋3H2O。(2)～(3)经过滤除去难溶于水和稀硫酸的杂质，则滤液中主要含有CuSO4，加入的金属粉末能将Cu2＋从溶液中置换出来即可，故金属可能是Fe或Zn等；要从滤液中得到CuSO4晶体，需进行加热浓缩、冷却结晶等操作。
答案：(1)固体逐渐消失，溶液由无色变为蓝色，有气泡产生
Cu2(OH)2CO3＋2H2SO4===2CuSO4＋CO2↑＋3H2O
(2)铁粉
Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu(答案合理即可)
(3)过滤
难溶于水和稀硫酸的杂质
加热浓缩、冷却结晶
考点二
合金的概念及其重要应用
1．合金
(1)概念：是指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)性能：合金具有不同于各成分金属的物理、化学性能或机械性能。
①熔点：一般比它的各成分金属都低；
②硬度和强度：一般比它的各成分金属都大。
2．常见金属材料
(1)重要的黑色金属材料——钢
钢是用量最大、用途最广的合金。
(2)几种有色金属材料
1．铁是人类在生产、生活中最早使用的金属(
)
2．铝合金的熔点比纯铝的高(
)
3．合金材料中不可能含有非金属元素(
)
4．地震灾区重建使用了大量钢材，钢材是合金(
)
5．合金中各物质保持其原有的化学性质(
)
答案：1.×
2.×
3.×
4.√
5.√
题组一
考查合金的概念理解
1．下列对合金的说法正确的是(
)
A．合金中至少含有两种金属元素，不含非金属元素
B．合金中的金属元素以化合物的形式存在
C．合金中各种元素的含量一定，所以合金是纯净物
D．合金的硬度一般大于成分金属，而熔点一般低于成分金属
解析：选D。合金是由两种或两种以上金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质，A错误；合金中的金属以单质的形式存在，属于混合物，B、C错误。
2．下列关于不锈钢和普通钢的认识中，正确的是(
)
A．它们的组成元素是相同的
B．它们的主要成分都是铁，故化学性质完全相同
C．它们的耐腐蚀性能不同
D．它们的物理性质完全相同
解析：选C。普通钢的主要成分是铁，其中还含有一定量的碳、硅、锰等，不锈钢中除含铁、碳外还加入了抗腐蚀的元素如镍、铬等。组成元素不同，物理、化学性质都有差异，耐腐蚀能力不同，故选C。
题组二
考查合金的选择及应用
3．铝镁合金因坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加工而成为新型建筑装潢材料，主要用于制作窗框、卷帘门、防护栏等。下列与这些用途无关的性质是(
)
A．不易生锈
B．导电性好
C．密度小D．强度高
解析：选B。合金材料在日常生活中使用很广泛，铝镁合金在家居装潢中经常会用到。铝镁合金强度高，制成的门窗、防护栏等坚硬牢固；密度小，同体积时比较轻，方便运输、搬运；不容易生锈，制成的装潢材料经久耐用；只有导电性好与这方面的用途无关。
4．某合金与铁的物理性质的比较如下表所示：
熔点/℃
密度(g/cm3)
硬度(金刚石为10)
导电性(银为100)
某合金
2
500
3.00
7.4
2.3
铁
1
535
7.86
4.5
17
还知该合金耐腐蚀、强度大，从以上性能看，该合金不适合作(
)
A．导线
B．门窗框
C．炉具D．飞机外壳
解析：选A。由该合金与铁的性质比较可知，其导电性比铁差很多，不适合作导线。
考点三
金属矿物的开发和利用
1．金属在自然界中的存在形态
(1)在自然界中绝大多数金属以化合态的形式存在。
(2)金、铂等少数化学性质稳定的金属以游离态的形式存在。
2．金属的冶炼
(1)实质：把金属从化合态还原为游离态。
(2)方法：根据金属的活动性不同，金属冶炼的方法分为热分解法、热还原法、电解法等。
方法名称
主要反应原理(举例)
热分解法
2HgO2Hg＋O2↑
2Ag2O4Ag＋O2↑
热还
原法
CO作还原剂
Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2(高炉炼铁)
H2作还原剂
WO3＋3H2W＋3H2O
活泼金属作还原剂
3MnO2＋4Al3Mn＋2Al2O3
电解法
2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
3.铝热反应实验中的有关问题
实验
装置
实验
现象
①镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发生耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈的反应；
②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中
实验
结论
高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热，化学方程式为Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3
原理
应用
①制取熔点较高、活动性弱于Al的金属，如铁、铬、锰、钨等；
②金属焊接，如野外焊接钢轨等
1．钢铁厂用热还原法冶炼铁(
)
2．工业上电解熔融Al2O3制备Al涉及氧化还原反应(
)
3．电解氯化镁溶液制取金属镁(
)
4．用金属钠置换四氯化钛(TiCl4)溶液中的钛来制取单质钛(
)
5．将MgO与铝粉混合发生铝热反应制备镁(
)
6．工业上利用电解AlCl3和MgO的方法冶炼Al、Mg(
)
7．人类历史上使用铝的时间比铁晚，原因是铝的冶炼成本高(
)
答案：1.√
2.√
3.×
4.×
5.×
6.×
7.×
题组一
考查金属冶炼方法的选择
1．工业上冶炼金属，常用的方法有四种：Ⅰ.热分解法，Ⅱ.热还原法，Ⅲ.电解法，Ⅳ.湿法冶金。下表中金属与常用冶炼方法相符的是(
)
选项
金属
冶炼方法
A
钾、钙
Ⅳ
B
钠、铝
Ⅲ
C
铜、铁
Ⅰ
D
银、汞
Ⅱ
解析：选B。
K、Ca、Na、Al等活泼金属使用电解法冶炼，Cu、Fe等金属使用热还原法冶炼，Ag、Hg等不活泼金属使用热分解法冶炼。
2．(2018·石家庄模拟)下列制备金属单质的方法或原理正确的是(
)
A．在高温条件下，用H2还原MgO制备单质Mg
B．在通电条件下，电解熔融Al2O3制备单质Al
C．工业上金属Mg、Cu都是用热还原法制得的
D．加强热，使CuO在高温条件下分解制备单质Cu
解析：选B。Mg的活泼性强，不能用H2还原法制备Mg，而是用电解熔融MgCl2的方法制备；CuO加强热分解生成Cu2O而不是Cu。
(1)金属活泼性与冶炼方法的关系
(2)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↑，
在此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。
题组二
考查铝热反应的原理及应用
3．用铝热法冶炼难熔的金属，其优越性在于(
)
A．铝是地壳中含量最多的金属元素
B．氧化铝熔点低，容易与难熔金属分离
C．反应放出大量热量，使还原出来的金属熔化，便于分离
D．氧化铝熔点高，容易与难熔金属一起熔化
解析：选C。铝热反应放出大量热量，用来冶炼高熔点的金属，C正确。
4．工业上由含钒、铬和锰的矿物冶炼难熔的金属钒、铬和锰，通常采用的方法是(
)
A．炭还原法
B．铝热还原法
C．直接加热法
D．盐的水溶液与活泼金属置换法
解析：选B。冶炼活泼性比Al差且熔点高的金属，通常利用铝热反应进行冶炼。
1．(2017·高考江苏卷)碱式氯化铜是重要的无机杀菌剂。碱式氯化铜有多种制备方法：
(1)方法1:
45～50
℃时，向CuCl悬浊液中持续通入空气得到Cu2
(OH)2
Cl2·3H2O,该反应的化学方程式为_________________________________________。
(2)方法2:
先制得CuCl2，再与石灰乳反应生成碱式氯化铜。Cu与稀盐酸在持续通入空气的条件下反应生成CuCl2，Fe3＋对该反应有催化作用，其催化原理如图所示。
M′的化学式为________________。
解析：(1)在H2O存在的条件下，CuCl能被空气中的O2氧化生成Cu2(OH)2Cl2·3H2O，根据得失电子守恒配平反应的化学方程式。
(2)由题图知，O2氧化M′生成M，根据题意“Fe3＋对该反应有催化作用”，则M′为Fe2＋。
答案：(1)4CuCl＋O2＋8H2O2Cu2(OH)2Cl2·3H2O
(2)Fe2＋
2．(2016·高考北京卷)以Na2SO3溶液和不同金属的硫酸盐溶液作为实验对象，探究盐的性质和盐溶液间反应的多样性。
实验
试剂
现象
滴管
试管
0.2
mol·L－1
Na2SO3溶液
饱和Ag2SO4溶液
Ⅰ.产生白色沉淀
0.2
mol·L－1CuSO4溶液
Ⅱ.溶液变绿，继续滴加产生棕黄色沉淀
0.1
mol·L－1Al2(SO4)3溶液
Ⅲ.开始无明显变化，继续滴加产生白色沉淀
(1)经检验，现象Ⅰ中的白色沉淀是Ag2SO3。用离子方程式解释现象Ⅰ：________________________________________________________________________。
(2)经检验，现象Ⅱ的棕黄色沉淀中不含SO，含有Cu＋、Cu2＋和SO。
已知：Cu＋Cu＋Cu2＋，Cu2＋CuI↓(白色)＋I2。
①用稀H2SO4证实沉淀中含有Cu＋的实验现象是_____________________________。
②通过下列实验证实，沉淀中含有Cu2＋和SO。
a．白色沉淀A是BaSO4，试剂1是________。
b．证实沉淀中含有Cu2＋和SO的理由是__________________________________。
解析：(1)现象Ⅰ中的白色沉淀是Ag2SO3，故反应的离子方程式为2Ag＋＋SO===Ag2SO3↓。
(2)①根据反应Cu＋Cu＋Cu2＋，若沉淀中含有Cu＋，加入稀H2SO4会发生歧化反应生成单质铜，实验现象是析出红色固体；
②分析实验流程知实验原理为2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2、I2＋SO＋H2O===SO＋2I－＋2H＋，SO＋Ba2＋===BaSO4↓。
a．白色沉淀A是BaSO4，为排除其他离子的干扰，所以试剂1是盐酸酸化的BaCl2溶液。
b．棕黄色沉淀与KI溶液反应生成白色沉淀(CuI)和I2，I2又与SO反应生成SO与I－。
答案：(1)2Ag＋＋SO===Ag2SO3↓
(2)①析出红色固体
②a.HCl和BaCl2溶液
b．在I－的作用下，Cu2＋转化为白色沉淀CuI，SO转化为SO
3．(2013·高考重庆卷)合金是建造航空母舰的主体材料。
(1)航母升降机可由铝合金制造。
①铝元素在周期表中的位置为_________________________________________。
工业炼铝的原料由铝土矿提取而得，提取过程中通入的气体为______________。
②Al-Mg合金焊接前用NaOH溶液处理Al2O3膜，其化学方程式为________________________________________________________________________。
焊接过程中使用的保护气为________(填化学式)。
(2)航母舰体材料为合金钢。
①舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为_________________________。
②航母用钢可由低硅生铁冶炼而成，则在炼铁过程中为降低硅含量需加入的物质为________。
解析：(1)①Al元素在周期表中位于第三周期第ⅢA族；提纯铝土矿通入CO2使AlO转化为Al(OH)3沉淀。②Al2O3与NaOH溶液发生的反应为Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O；保护气应不能与金属反应，一般用稀有气体。(2)①金属在海水中主要发生吸氧腐蚀。②炼钢过程中为降低Si的含量，常加入CaCO3或CaO，将SiO2转化为CaSiO3而除去。
答案：(1)①第三周期第ⅢA族
CO2
②Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O
Ar(其他合理答案均可)
(2)①吸氧腐蚀
②CaCO3(或CaO)
4．(2013·高考山东卷)金属冶炼与处理常涉及氧化还原反应。
(1)由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是________。
a．Fe2O3
b．NaCl
c．Cu2S
d．Al2O3
(2)辉铜矿(Cu2S)可发生反应：2Cu2S＋2H2SO4＋5O2===4CuSO4＋2H2O，该反应的还原剂是____________。当1
mol
O2发生反应时，还原剂所失电子的物质的量为________mol。向CuSO4溶液中加入镁条时有气体生成，该气体是________。
解析：(1)Na、K、Mg、Al等活泼金属的冶炼均采用电解法，Fe、Cu的冶炼采用热还原法。
(2)在辉铜矿和H2SO4、O2的反应中，O2作氧化剂，Cu2S作还原剂，所以1
mol
O2得到4
mol
e－，还原剂失去4
mol
e－。CuSO4溶液中由于Cu2＋水解而显酸性，加入镁条时，Mg与H＋反应放出H2。
答案：(1)bd
(2)Cu2S
4
H2
一、选择题
1．中国银行发行的中国航天普通纪念币，面额为10元，直径为27毫米，材质为双色铜合金。下列关于合金的叙述不正确的是(
)
A．铜合金和单质铜一样，具有良好的导电性、导热性和延展性
B．铜合金的硬度比单质铜大
C．铜合金的熔点比单质铜低
D．该纪念币能完全溶解于稀硫酸中
解析：选D。合金有别于成分金属的特性是熔点低、硬度大，共性是具有金属的物理通性，但是化学性质没有改变，故D项错误。
2．在冶金工业上，下列均不能用化学还原剂制得的一组金属是(
)
A．Na、Mg、Al
B．Na、K、Zn、Fe
C．Zn、Fe、Cu、AgD．Mg、Al、Zn、Fe
解析：选A。Na、Mg、Al的冶炼方法为电解法；Zn、Fe、Cu的冶炼方法为化学还原剂还原法；Ag的冶炼方法为热分解法，故选A项。
3．明代《天工开物》记载“火法”冶炼锌：“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…冷淀，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
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
解析：选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。
4．(2018·泉州模拟)下列几种关于金属冶炼方法的叙述中，正确的是(
)
A．蒸发海水制成饱和食盐水，将其电解可制得金属钠
B．炼铁高炉中，利用焦炭作为还原铁矿石的还原剂
C．高炉炼铁能得到纯铁
D．铝热法能够使氧化铁跟铝在高温条件下炼出铁来
解析：选D。电解食盐水得到的是NaOH，得不到Na；炼铁高炉中利用焦炭与空气反应生成的CO作为还原铁矿石的还原剂；高炉炼铁得到的是含碳等元素的生铁。
5．下列说法中正确的是(
)
A．Cu→CuO→Cu(OH)2每步转化均能通过一步反应实现
B．铝合金是一种混合物，它比纯铝的熔点高
C．金属铜放置在潮湿的空气中会被锈蚀，生成绿色的铜锈——碱式碳酸铜
D．金属铝、铁、铜都有一定的抗腐蚀性能，其抗腐蚀的原因都是表面形成氧化物薄膜，阻止反应的进一步进行
解析：选C。A选项，CuO→Cu(OH)2不能通过一步实现，错误；B选项，铝合金比纯铝的熔点低，错误；D选项，铁、铜表面不能形成致密的氧化膜，错误。
6．钓鱼岛群岛的东海海域及部分太平洋海域探明为海底热水矿床。海底热水矿床是沉积着由岩浆热气从地底喷出的金、铜、锌、稀有金属等区域。下列说法正确的是(
)
A．金不溶于任何溶液
B．铜、锌在潮湿的空气中均能被氧化成对应的氧化物
C．铜锌合金的熔点低于铜或锌的熔点
D．Cu的质子数和中子数之差为34
解析：选C。金能够溶于王水，A项错误；铜在潮湿的空气中被腐蚀生成铜绿，主要成分是Cu2(OH)2CO3，B项错误；合金的熔点一般比成分金属的都低，C项正确；Cu的质子数和中子数之差为(63－29)－29＝5，D项错误。
7．已知酸性条件下有反应：2Cu＋===Cu2＋＋Cu。氢气还原氧化铜实验由于反应温度不同，可能产生Cu或Cu2O，两者都是红色固体。某同学对某次氢气还原氧化铜的红色固体产物做了如下实验，实验操作和实验现象列表如下：
加入试剂
稀硫酸
浓硫酸并加热
稀硝酸
浓硝酸
实验现象
红色固体不反应
无色气体
无色气体、
蓝色溶液
红棕色气体、
蓝色溶液
由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物(
)
A．是Cu
B．是Cu2O
C．一定有Cu，可能有Cu2O
D．一定有Cu2O，可能有Cu
解析：选A。由题目提供的信息可知Cu2O在酸性条件下发生反应生成Cu和Cu2＋，而向该红色固体中加入稀硫酸后红色固体不反应，故该红色固体中不存在Cu2O，全部为Cu。
8．如图所示的反应均是在高温或引燃条件下进行，选项中的物质表示A和B，不合理的是(
)
A．CO2、MgB．MgO、Al
C．Fe2O3、AlD．CuO、H2
解析：选B。A项，Mg高温下与CO2反应生成C和MgO，C、Mg与足量氧气引燃分别能生成CO2与MgO，故A项正确；B项，Al的还原性比Mg弱，故不能置换出Mg，故B项错误；C项，Al与Fe2O3高温下反应生成Al2O3与Fe，Fe与氧气在高温加热条件下生成Fe2O3，故C项正确；D项，H2还原CuO生成H2O与Cu，H2、Cu与氧气引燃反应分别生成H2O和CuO，故D项正确。
9．某同学设计了如下实验测量m
g铜、银合金样品中铜的质量分数：
下列说法中不正确的是(
)
A．合金的熔点比其成分金属低，通常比成分金属具有更优良的金属特性
B．铜、银都能与硝酸反应，收集到的V
L气体全为NO
C．操作Ⅰ是过滤，操作Ⅱ是洗涤，操作Ⅲ应是烘干
D．根据反应收集到的气体体积可以计算铜和银的质量分数
解析：选D。实验中过滤、洗涤、烘干得到的W
g沉淀是AgCl，根据“银”质量守恒，可确定合金中Ag的质量分数，而合金与硝酸反应生成的气体不一定全是NO(有可能含有NO2，NO2能溶于水生成NO)，故用排水法收集的气体体积不能用于计算Cu、Ag的质量分数。
10．CuSO4是一种重要的化工原料，有关制备途径及性质如图所示。下列说法错误的是(
)
A．途径①所用混酸中H2SO4与HNO3物质的量之比最好为3∶2
B．相对于途径①、③，途径②更好地体现了绿色化学思想
C．生成等量的硫酸铜，三个途径中参加反应的硫酸的物质的量：①＝②<③
D．利用途径②制备16
g硫酸铜，被还原的硫酸的物质的量为0.1
mol
解析：选D。三种途径制得CuSO4的原理为
①3Cu＋3H2SO4＋2HNO3===3CuSO4＋2NO↑＋4H2O；
②2Cu＋O22CuO，CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O；
③Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O。
A项，根据途径①的总方程式可得n(H2SO4)∶n(HNO3)＝3∶2最好；
B项，途径①产生NO，途径③产生SO2，均有污染；
C项，生产1
mol
CuSO4消耗H2SO4的量：途径①为1
mol，途径②为1
mol，途径③为2
mol；
D项，途径②中H2SO4没有发生化合价变化，不被还原。
二、非选择题
11．冶炼金属常用以下几种方法：
①热分解法
②以活泼金属Na、Mg等作还原剂
③以C、CO或H2作还原剂
④电解法
⑤利用铝热反应原理还原
下列金属各采用哪种方法还原最佳(用序号填写下列空白)。
(1)Fe、Zn、Cu等中等活泼金属________。
(2)Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属________。
(3)Hg、Ag等不活泼金属________。
(4)V、Cr、Mn、W等高熔点金属________。
答案：(1)③
(2)④
(3)①
(4)⑤
12．铜器久置，表面会生成一层绿色固体，为了解铜在空气中的腐蚀情况，某化学兴趣小组收集家中铜器表面的绿色固体进行探究。
查阅相关资料后，猜想该绿色物质可能是铜的碳酸盐。
①对试管内的绿色固体进行加热，至完全分解，观察到A装置中绿色固体逐渐变成黑色，B装置中无水硫酸铜变成蓝色，C装置中澄清石灰水变浑浊。
②取少量加热后生成的黑色固体于试管中，加入稀硫酸，观察到黑色固体逐渐溶解，溶液变成蓝色。
③取少量上述蓝色溶液于试管中，浸入一根洁净的铁丝，观察到铁丝表面有红色物质析出。
请回答下列问题：
(1)绿色固体中含有的元素是______________(填元素符号)。
(2)加热后试管中剩余的黑色物质是________。
(3)假设该绿色物质是一种纯净物，则其化学式可能是________，加热分解的化学方程式为________________________________________________________________________。
(4)上述实验步骤③中反应的离子方程式为____________________________________。
(5)实验装置最后的干燥管的作用是_________________________________________。
(6)如果将B、C两装置对调，能否达到实验目的？________，为什么？________________________________________________________________________。
解析：无水硫酸铜变蓝，说明有H2O生成，澄清石灰水变浑浊，说明有CO2生成，所以绿色固体中含有H、C、O；由②可知黑色固体为CuO。
答案：(1)Cu、H、O、C
(2)CuO
(3)Cu2(OH)2CO3
Cu2(OH)2CO32CuO＋H2O＋CO2↑
(4)Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋
(5)防止空气中的CO2进入C装置
(6)不能
对调后无法说明反应中有水生成
13．某课外研究小组，用含有较多杂质的铜粉，通过不同的化学反应精制CuO，其设计的实验过程为
(1)杂铜经灼烧后得到的产物是氧化铜及少量铜的混合物，灼烧后含有少量铜的可能原因是________。
A．灼烧过程中部分氧化铜被还原
B．灼烧不充分铜未被完全氧化
C．氧化铜在加热过程中分解生成铜
D．该条件下铜无法被氧气氧化
(2)由粗制氧化铜通过两种途径制取纯净CuO，与途径Ⅰ相比，途径Ⅱ有明显的两个优点：
________________________________________________________________________。
(3)有同学指出，由CuSO4溶液到生成CuO少了一个环节，即应先生成Cu(OH)2沉淀，过滤洗涤后再加热分解Cu(OH)2得CuO。以下说法不可能成为减少该环节的理由的是__________。
A．CuO比Cu(OH)2颗粒粗大，更易于过滤从溶液中分离
B．Cu(OH)2分解温度较低，加热其浊液即可使其分解
C．干态下分解Cu(OH)2，温度难以控制，可能因温度过高导致CuO进一步分解生成Cu2O
D．过滤分离出的CuO不需洗涤就已非常纯净
解析：(1)灼烧后含有少量铜，其原因可能是灼烧不充分，铜未被完全氧化，也可能是灼烧过程中部分氧化铜被还原。
(2)根据途径Ⅰ的反应方程式：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O和途径Ⅱ的反应方程式：2Cu＋O2＋2H2SO42CuSO4＋2H2O，可以看出途径Ⅱ的优点是①产生等量的CuSO4，比途径Ⅰ消耗硫酸少；②途径Ⅱ不产生污染大气的SO2气体。
(3)显然过滤得到的不溶物不经洗涤是不会纯净的，故D项错误。
答案：(1)AB
(2)耗酸少；无污染性气体SO2产生
(3)D
14．(2018·潍坊模拟)铜及其化合物在生产生活中有广泛应用，铜在化合物中的常见化合价有＋1、＋2。已知Cu2O与稀硫酸反应，溶液呈蓝色。
(1)工业上可用Cu2S＋O22Cu＋SO2反应制取粗铜，该反应中________元素被还原。
(2)将少量铜丝放入适量的稀硫酸中，温度控制在
50
℃，加入H2O2溶液，一段时间后，升温到60
℃，再反应一段时间后可制得硫酸铜，该反应的离子方程式为______________。
温度控制在50～60
℃的原因除了加快反应速率外，还有___________________。
在CuSO4溶液中加入一定量的Na2SO3和NaCl溶液加热，生成CuCl沉淀，写出生成CuCl的离子方程式：_____________________________________________________________。
(3)现向Cu、Cu2O和CuO组成的混合物中，加入2
L
0.6
mol·L－1
HNO3溶液恰好使混合物溶解，同时收集到4
480
mL
NO气体(标准状况)。Cu2O跟稀硝酸反应的离子方程式为
________________________________________________________________________。
若将上述混合物用足量的H2加热还原，所得到固体的质量为__________g。若混合物中含0.2
mol
Cu，将该混合物与稀硫酸充分反应，消耗H2SO4的物质的量为________mol。
解析：(1)在该反应中铜、氧元素的化合价降低，得到电子，被还原。(3)Cu2O
跟稀硝酸反应的离子方程式为3Cu2O＋2NO＋14H＋===6Cu2＋＋2NO↑＋7H2O。硝酸发生反应后氮元素的存在形式是Cu(NO3)2和NO，由2
L×0.6
mol·L－1＝2n[Cu(NO3)2]＋
4.480
L÷22.4
L·mol－1，得n[Cu(NO3)2]＝0.5
mol，n(Cu2＋)＝0.5
mol，所以若将上述混合物用足量的H2加热还原，所得到固体的质量为0.5
mol×64
g·mol－1＝32
g。若混合物中含0.2
mol
Cu，则根据铜原子守恒可得：2n(Cu2O)＋n(CuO)＝0.3
mol；根据得失电子守恒可得：2n(Cu)＋2n(Cu2O)＝3×(4.480
L÷22.4
L·mol－1)，解得n(CuO)＝0.1
mol，n(Cu2O)＝0.1
mol，消耗H2SO4的物质的量为
0.1
mol＋0.1
mol＝0.2
mol。
答案：(1)铜、氧
(2)Cu＋H2O2＋2H＋Cu2＋＋2H2O
防止H2O2分解
2Cu2＋＋2Cl－＋SO＋H2O2CuCl↓＋SO＋2H＋
(3)3Cu2O＋2NO＋14H＋===6Cu2＋＋2NO↑＋7H2O
32
0.2