高考化学一轮复习镁铝铜金属材料【核心素养提升+备课精讲精研】金属冶炼课件

2023年高考一轮复习化学第三章

金属及其化合物§3-5

镁铝铜金属材料

金属冶炼1.了解镁、铝、铜单质及其重要化合物的性质、用途和制备方法。2.了解常见金属的活动顺序。3.了解合金的概念及金属材料的重要应用。考纲要求考点内容考点二铜

金属材料

金属冶炼考点一铝及其化合物考点三

镁

海水提镁<一>铝的结构和性质1．铝的结构和存在

铝位于元素周期表

，原子结构示意图为

。铝元素在地壳中含量丰富，仅次于

。

自然界中的铝全部以化合态存在。2．金属铝的物理性质第三周期ⅢA族硅

银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和传热性等，密度较小，质地柔软。考点一铝及其化合物3.铝的化学性质(1)与非金属单质反应②Al在Cl2中燃烧：③Al与S固体共热：双水解Al2S3＋6H2O===2Al(OH)3＋3H2S↑(3)与碱的反应(2)与酸的反应Al＋4H＋+NO3-===Al3＋＋2H2O＋NO↑2Al＋2NaOH＋2H2O

=

2NaAlO2＋3H2↑2Al＋2OH-＋2H2O

=

2AlO2-＋3H2↑(4)与某些氧化物的反应铝热反应铝热剂：铝粉和难熔金属氧化物（活泼性弱于铝）①镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，反应剧烈；②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。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。4.对比掌握镁、铝的化学性质

铝镁与非金属反应与水反应与酸(H＋)反应与碱反应与某些氧化物反应能被Cl2、O2氧化反应很困难能与H＋反应产生H2能溶于强碱溶液产生H2能与Fe2O3、MnO2、Cr2O3等金属氧化物发生铝热反应反应速度比Al快Mg＋2H＋==Mg2＋＋H2↑不反应Mg＋2H2O==Mg(OH)2＋H2↑△5.铝的制备铝土矿

Al2O3(熔融)AlNa3AlF61.氧化铝(1)物理性质：(2)化学性质：白色固体，难溶于水，有很高的熔点。(3)用途①作耐火材料;②冶炼铝的原料。2050℃天然产物叫做刚玉<二>铝的重要化合物2.氢氧化铝(1)物理性质：白色胶状不溶于水的固体，有较强的

性吸附

(2)化学性质(用化学方程式表示)②受热分解：

。Al(OH)3的电离方程式为：弱碱盐弱酸盐(3)制备方法①向铝盐中加入氨水，离子方程式为：

。②NaAlO2溶液中通入足量CO2，离子方程式为：

。③NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合：离子方程式为：

。Al3＋＋3NH3·H2O==Al(OH)3↓+3NH4+AlO2-＋CO2+2H2O==Al(OH)3↓+HCO3-3AlO2-＋Al3++6H2O==4Al(OH)3↓(4)用途：①制药②净水作用强碱制弱碱强酸制弱酸双水解3.铝盐——明矾(1)明矾的化学式为

，属于复盐。(2)明矾净水的原理明矾为无色晶体，可溶于水，溶于水时发生电离，电离方程式为

，溶液pH

7(填“＞”、“＜”或“＝”)，其中净水的原理为：

。KAl(SO4)2·12H2O＜Al3+＋3H2O===Al(OH)3(胶体)＋3H＋，Al(OH)3胶体吸附能力很强，可以吸附水中的悬浮的颗粒并形成沉淀，使水澄清。△(3)明矾溶液与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式：①Al3＋恰好完全沉淀

。②SO42－恰好完全沉淀

。思考与表达中学化学学习阶段接触到许多既能与酸反应又能与碱反应的物质，除了Al及其重要化合物外，你还知道哪些？①弱酸的铵盐，如：(NH4)2CO3、CH3COONH4、(NH4)2S等；②弱酸的酸式盐，如：NaHCO3、KHS、NaHSO3等；③氨基酸。1.MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂(

)2.Al2O3的熔点高，可作耐高温材料，实验室可用氧化铝坩埚熔化NaOH、Na2CO3固体等(

)3.铝和酸反应时，氧化剂是酸，铝和碱反应时，氧化剂是碱(

)4.氢氧化铝可作胃酸的中和剂(

)5.在加热情况下利用H2还原Al2O3的方法得到金属铝(

)6.明矾可作净水剂，起到杀菌消毒的作用(

)7.蒸发Al与稀盐酸反应后的溶液，制备无水AlCl3(

)8.将Al(OH)3沉淀转入蒸发皿中，加足量稀硫酸，加热蒸干得无水Al2(SO4)3固体(

)×××√×××√9.(NH4)2CO3、CH3COONH4、(NH4)2S、NaHCO3、KHS、

NaHSO3、氨基酸均既能与酸反应，又能与碱反应(

)10.用过量氨水除去Fe3＋溶液中的少量Al3＋(

)11.除去Fe2O3中的Al2O3，加入足量NaOH溶液，然后过滤(

)12.将AlCl3加入Ba(HCO3)2溶液中同时有气体和沉淀产生(

)13.相同质量的镁条分别在足量的CO2和O2中完全燃烧，所得固体的质量相同(

)14.工业上制造镁粉时，可将镁蒸气在N2中冷却(

)15.AlO2-、HCO3-在水溶液中因发生双水解反应而不能大量共存

(

)16.AlO2-与NH4+在水溶液中因发生双水解反应不能大量共存(

)×√√√×××√1.铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出H2的金属，就铝的这一特殊性质回答下列问题：(1)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，所得H2的体积之比是______。解析：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑

关系式：2Al～3H2，

故只要参加反应的Al的量相等，所得H2的量必相等。1∶1一、铝及其化合物与酸、碱反应的定量关系1.铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出H2的金属，就铝的这一特殊性质回答下列问题：(2)足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸和氢氧化钠溶液中，产生H2的体积之比是______。解析：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑

关系式：6HCl～3H2、2NaOH～3H2，

故当HCl、NaOH物质的量相等时，

二者产生H2的体积比为1∶3。1∶3一、铝及其化合物与酸、碱反应的定量关系1.铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出H2的金属，就铝的这一特殊性质回答下列问题：(3)足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的HCl、NaOH溶液中，二者产生的H2相等，则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是______。解析：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑

关系式：6HCl～3H2、2NaOH～3H2，

故当二者产生H2的量相等时，

HCl、NaOH的物质的量浓度之比为3∶1。3∶1一、铝及其化合物与酸、碱反应的定量关系1.铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出H2的金属，就铝的这一特殊性质回答下列问题：(4)甲、乙两烧杯中各盛有100mL3mol·L－1的盐酸和NaOH溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后，测得生成的气体体积比为V(甲)∶V(乙)＝1∶2，则加入铝粉的质量为____(填字母)。A.5.4gB.3.6gC.2.7gD.1.8g一、铝及其化合物与酸、碱反应的定量关系A解析：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑此题铝粉对盐酸来说是过量的，而对于NaOH来说是不足的。铝与酸或碱反应生成H2的量的关系

2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑(1)等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液分别反应：①产生H2的物质的量相等,即1:1。②消耗H＋、OH－的物质的量之比为n(H＋):n(OH－)＝3:1(2)足量的铝分别与等物质的量的HCl和NaOH反应：①消耗Al的物质的量之比为1∶3;②生成H2的物质的量之比为1∶3(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸、氢氧化钠溶液反应：若产生氢气的体积比为

，则必定:①铝与盐酸反应时，铝过量而HCl不足。

②铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而NaOH过量。二、“铝三角”——Al3+、Al(OH)3、AlO2-之间的转化关系弱碱盐弱酸盐弱碱弱酸答案：(1)①Al3＋＋3NH3·H2O==Al(OH)3↓＋3NH4＋②Al3＋＋3AlO2－＋6H2O==4Al(OH)3↓③Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓(2)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O(3)Al3＋＋4OH－===AlO2－＋2H2O(4)AlO2－＋4H＋===Al3＋＋2H2O(5)①AlO2－＋CO2＋2H2O==Al(OH)3↓＋HCO3－②AlO2－＋H＋＋H2O==Al(OH)3↓(6)Al(OH)3＋OH－===AlO2－＋2H2O可溶性铝盐与NaOH溶液反应的图像分析操作可溶性铝盐溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量向NaOH溶液中逐滴加入可溶性铝盐溶液至过量现象立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失无沉淀(有但即溶)→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不消失图像

离子方程式AB：_____________________BD_______________________AB_______________________BC_______________________Al3＋＋3OH－=Al(OH)3↓Al(OH)3+OH－=AlO2-+2H2OAl3＋+4OH-=AlO2-+2H2OAl3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3↓可溶性偏铝酸盐与盐酸溶液反应的图像分析操作可溶性偏铝酸盐溶液中逐滴加入HCl溶液至过量向HCl溶液中逐滴加入可溶性偏铝酸盐溶液至过量现象立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失无沉淀(有但即溶)→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不消失图像

离子方程式__________________________________________________________________________________________H++AlO2-+H2O==Al(OH)3↓Al(OH)3+3H+==Al3++3H2O

4H++AlO2-==Al3++2H2O3AlO2-+Al3++6H2O=4Al(OH)3↓2(1)H＋、Al3＋、Al(OH)3、NH4+四种微粒与OH－反应的先后顺序依次为_________________________

。(2)依次写出各阶段的离子方程式：①OA：

。②AB：______________________。③BC：

。④CD：______________________。H＋、Al3＋、NH4+、Al(OH)3H＋Mg2＋、Al3＋NH4+Al(OH)3H＋＋OH－=H2OAl3＋＋3OH－===Al(OH)3↓Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓3.向NaOH、Na2CO3、NaAlO2溶液中(假设各1mol)，逐滴加入HCl溶液，产生沉淀的物质的量随HCl溶液体积变化的图像如图：分析图像的变化情况，回答下列问题：(1)OH－、CO32-、HCO3-、AlO2-、Al(OH)3这五种微粒与H＋反应的先后顺序依次为:_________________________

。(2)依次写出各阶段的离子方程式：①OA：_________________

。②AB：

。③BC：______________________。④CD：______________________

。OH－、AlO2-、CO32-、HCO3-、Al(OH)3OH－＋H＋===H2OAl(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2OCO32-＋H＋=HCO3-HCO3-＋H＋=CO2↑＋H2O2.室温下，在0.2mol·L－1Al2(SO4)3溶液中，逐滴加入1.0mol·L－1NaOH溶液，实验测得溶液pH随NaOH溶液体积变化曲线如图，回答下列问题：(1)a点时溶液呈酸性的原因是

(用离子方程式表示)。(2)a～b段Al3＋浓度减小的原因是________________________________________________________________________________。(3)b～c段，pH变化不明显的原因是___________________________________________

。(4)c～d段及以后pH变化大的原因是_________________________________________

。d点以后，Al(OH)3完全溶解，再加入NaOH，pH再变大较快。

加入的OH－主要和Al3＋反应生成了Al(OH)3沉淀，致使pH变化不大

生成的Al(OH)3溶解为NaAlO2，致使溶液碱性增强加入NaOH，中和H＋，反应正向进行，Al3＋的浓度减小练习：室温下，在0.2mol·L－1Al2(SO4)3溶液中，逐滴加入1.0mol·L－1NaOH溶液，实验测得溶液pH随NaOH溶液体积变化曲线如下图，有关说法正确的是()A.a点时，溶液呈酸性的原因是Al3＋水解，离子方程式为:Al3＋＋3OH－

Al(OH)3B.a～b段，溶液pH增大，Al3＋浓度不变C.b～c段，加入的OH－主要用于生成Al(OH)3D.d点时，Al(OH)3沉淀开始溶解C2.某溶液中可能含有H＋、NH4＋、Mg2＋、Al3＋、Fe3＋、CO32－、SO42－、NO3－中的几种。①若加入锌粒，产生无色无味的气体；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。则下列说法正确的是()A.溶液中的阳离子只有

H＋、Mg2＋、Al3＋B.溶液中n(NH4＋)＝0.2molC.溶液中一定不含CO32－，

可能含有SO42－和NO3－D.n(H＋)∶n(Al3＋)∶n(Mg2＋)＝1∶1∶1B14.某学习兴趣小组向50mLBa(NO3)2和Al(NO3)3的混合物溶液M中逐滴加入K2SO4和KOH的混合液N，产生的沉淀的物质的量随加入溶液N的体积变化的关系如图。则下列说法错误的是()A.溶液N中K2SO4和KOH的物质的量浓度均为1mol/LB.X点沉淀的组成为0.09molBaSO4和0.03molAl(OH)3C.溶液M中含有0.011molBa(NO3)2和0.03molAl(NO3)3D.Y点到Z点之间发生的化学方程式为：Al(OH)3+KOH==KAlO2+2H2OA2mol/L1.用含少量镁粉的铝粉制取纯净的氢氧化铝，下列操作步骤中最恰当的组合是（）①加盐酸溶解②加烧碱溶液溶解③过滤④通入过量CO2生成Al(OH)3沉淀⑤加入盐酸生成Al(OH)3沉淀⑥加入过量烧碱溶液A.①⑥⑤③ B.②③④③C.②③⑤③ D.①③⑤③三、从铝土矿中提取铝B3.利用铝灰(主要成分为Al、Al2O3、AlN、FeO等)制备铝鞣剂[主要成分为Al(OH)2Cl]的一种工艺如下：(1)气体A能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。铝灰在90℃时水解生成A的化学方程式为______________________________，“水解”采用90℃而不在室温下进行的原因是______________________________________________________________。加快AlN的水解反应速率，降低NH3在水中的溶解度，促使NH3逸出3.利用铝灰(主要成分为Al、Al2O3、AlN、FeO等)制备铝鞣剂[主要成分为Al(OH)2Cl]的一种工艺如下：(2)“酸溶”时，Al2O3发生反应的离子方程式为

____________________________。(3)“氧化”时，发生反应的离子方程式为

______________________________________。Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O2Fe2＋＋2H＋＋ClO－===2Fe3＋＋Cl－＋H2O(4)“废渣”的成分为________(填化学式)。(5)用喷雾干燥而不用蒸发的原因

___________________________。Fe(OH)3防止Al(OH)2Cl水解生成Al(OH)3工业炼铝的流程方案一：碱溶法方案二：酸溶法工业炼铝的流程4．若甲、乙、丙三位同学用规定的药品制备Al(OH)3。规定必用的药品如下：350g70%H2SO4溶液，NaOH固体240g，足量铝屑、水(不能用其他药品)。三种实验方案如下：甲：铝→加NaOH溶液→加H2SO4溶液→W1gAl(OH)3乙：铝→加H2SO4溶液→加NaOH溶液→W2gAl(OH)3丙：W3gAl(OH)3(1)从充分利用原料、降低成本和提高产率等因素分析，实验方案最合理的是____。(2)三位学生制得的Al(OH)3，W1、W2、W3其质量由大到小的顺序是___________。(3)制得Al(OH)3的最大质量是______。丙520g

W3>W1>W2<一>铜单质的性质1.物理性质：

色固体，具有良好的延展性、

性和

性。2.化学性质：考点二铜及其化合物紫红导热导电①铜在潮湿的空气里形成一层绿色的铜锈。有关化学方程式:

。铜在空气中加热：

；铜在氯气中加热：

；铜丝在硫蒸气中反应：

。②与稀硝酸、浓硝酸、浓硫酸反应：

；

；

；③与盐溶液的反应：

。

2Cu＋O2＋CO2＋H2O=Cu2(OH)2CO32Cu＋O2===2CuO△Cu＋Cl2===CuCl2点燃2Cu＋S===Cu2S△3Cu＋8H＋+2NO3-==3Cu2＋＋4H2O＋2NO↑Cu＋2H2SO4(浓)==Cu2＋＋2H2O＋SO2↑△Cu＋2Ag＋==Cu2＋＋2AgCu＋4H＋＋2NO3－==Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O<二>铜的重要化合物物质颜色物质颜色Cu紫红色CuSO4_____CuO黑色CuSO4·5H2O_____Cu2O_______Cu2(OH)2CO3绿色Cu2S_____Cu(OH)2_____白色蓝色砖红色黑色蓝色1.常见化合物及其颜色2.铜的重要化合物间转化关系(1)铜的氧化物①CuO高温分解得Cu2O，化学方程式为

。②Cu2O溶于稀硫酸产生蓝色溶液和紫红色固体，离子方程式为___________

。Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O+1的Cu2O在高温稳定，酸性溶液中不稳定会发生歧化反应。2、铜的重要化合物间转化关系(2)氢氧化铜氢氧化铜悬浊液煮沸变黑的原因，用化学方程式表示为

。(3)硫酸铜晶体受热分解为白色的硫酸铜粉末，化学方程式为_______________

。CuSO4•5H2O===CuSO4＋5H2O△4Cu(OH)2====2Cu2O＋4H2O+O2↑高温可检验醛基可检验水的存在胆矾、熟石灰、水配成波尔多液。2、铜的重要化合物间转化关系(4)Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，是铜绿、孔雀石的主要成分，受热分解可生成黑色的氧化铜，化学方程式：

，溶于稀硫酸离子方式：

。Cu2(OH)2CO3＋4H＋=2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O1.合金的概念及性能金属与非金属金属特性低大<三>金属材料

金属冶炼2.常见的金属材料铁铬(1)金属材料分类(2)几种常见的合金①低碳中碳高碳②③青铜3.金属矿物的开发利用(1)金属在自然界中的存在正(2)金属冶炼的实质金属的冶炼过程就是把金属从

态还原为

态的过程。即

(写反应通式，用M表示金属)。Mn＋＋ne－==M化合游离例如下列金属的冶炼(用化学方程式表示)(3)金属冶炼的方法1.CuO是黑色固体，与水反应生成Cu(OH)2(

)2.将铜片置于干燥的空气中，不易被腐蚀(

)3.CuSO4·5H2O失去结晶水属于物理变化(

)4.将CuCl2溶液在蒸发皿中蒸干，得到无水CuCl2固体(

)5.将表面有铜绿的铜器放入盐酸中浸泡除去铜绿(

)6.合金材料中不可能含有非金属元素(

)7.合金的硬度一般大于成分金属，而熔点一般低于成分金属(

)8.工业上电解熔融的AlCl3制取Al(

)√×××√×√×2.已知CuO经高温灼烧生成Cu2O，Cu2O与H＋发生反应：Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。将经高温灼烧后的CuO样品投入足量的热的稀硝酸溶液中，下列有关说法中正确的是()A.如果溶液变为蓝色，同时有紫红色固体出现，说明样品全部生成Cu2OB.溶液中最终可能有紫红色固体出现C.该实验的结果无法说明CuO分解的程度D.如果溶液中出现蓝色，最终没有紫红色固体出现，说明CuO没有分解C2.不同的金属在冶炼方法上也有所不同，下列说法正确的是A.钒、铬、锰、铁等难熔金属通常采用铝热法炼制B.铝及其合金是电气、工业、家庭广泛使用的材料，

是因为铝的冶炼方法比较简单C.由于钠、镁、铝等金属化学性质太活泼，人们通常采用

电解熔融状态下的氯化物的方式来获取它们的单质D.炼铁时加入的焦炭除了提供热量外，

还用来制造还原剂一氧化碳D1.工业上由黄铜矿(主要成分为CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：(1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的____(填字母)吸收。a.浓硫酸

b.稀硝酸c.NaOH溶液

d.氨水(2)由泡铜冶炼粗铜的化学方程式为：___

_________

______。cd1.工业上由黄铜矿(主要成分为CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：(3)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是_____a.电能全部转化为化学能b.粗铜接电源正极，发生氧化反应c.溶液中Cu2＋向阳极移动d.从阳极泥中可回收Ag、Pt、Au等金属(4)利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为

_______________________。bd4H＋＋O2＋4e－===2H2O铜的冶炼“两方法”(1)湿法炼铜：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。(2)高温炼铜：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜)：粗铜中铜的含量为99.5%～99.7%，主要含有Ag、Zn、Fe、Au等杂质，粗铜通过电解精炼可得到纯度达99.95%～99.98%的铜。电解精炼铜的原理是用粗铜作阳极，失电子变为Cu2＋，用纯铜棒作阴极即可得精铜。2CuFeS2＋4O2Cu2S＋3SO2＋2FeO(炉渣)2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO22Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑Cu2S＋O22Cu＋SO21.从海水中提取镁的流程①制石灰乳：②沉淀Mg2＋：③制备MgCl2：④电解MgCl2：CaCO3CaO＋CO2↑、CaO＋H2O=Ca(OH)2；Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋Ca2＋；Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋