高中化学【金属材料及金属矿物的开发利用】

金属材料及金属矿物的开发利用

【目标要求】1.结合真实情景中的应用实例或通过实验探究，了解金属材料及其重要化合物的

主要性质，了解其在生产、生活中的应用。2.结合实例认识金属性质的多样性，了解通过化

学反应可以探索物质性质、实现物质的转化，认识物质及其转化在自然资源综合利用和环境

保护中的重要作用。

考点一镁、铝及其重要化合物

垦空心知史梳理

一、镁、铝单质的性质

1.镁、铝的结构和存在

(+12)282邂283

镁、铝分别位于元素周期表的第3周期IIA族和IIIA族,原子结构示意图为〃和,

它们都是活泼的金属，在自然界中全部以化合态的形式存在。铝是地壳中含量最多的金属元

素。

2.金属铝的物理性质

银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和导热性等，密度较小，质地柔软。铝

的熔点比镁高，硬度比镁大。

3.对比掌握镁、铝的化学性质

铝镁

占燃

与非金2Mg+O2-^-2MgO

能被C12、。2氧化

属反应占燃

3Mg+N2^^Mg3N2

能与沸水反应

与水反应反应很困难

Mg+2H2。----Mg(OH)2+H2t

与酸(H+)反应速度比Al快

能与H+反应产生H

2+2+

反应Mg+2H=Mg+H2t

与碱反应能溶于强碱溶液产生H2不反应

与某些氧能与Fe2O3、MnO2、CnCh等金能在C02中燃烧：

化物反应属氧化物发生铝热反应点燃

2Mg+CO2=^=2MgO+C

【问题思考】

铝的化学性质用以下转化关系表示

|囚(0.厂+%|

,_______④NaOH氧化性酸户瓯

凶叶立非金属*酸L|AF“+氧化物|

②Fe2O,⑶-------------

|Fe+AIQ|

写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：

©_______________________________________________________________________________

②__________________________________________________________________________________________

③_______________________________________________________________________________

④_______________________________________________________________________________

答案4A1+3C)2-2AI2O3

2A1+Fe2O3=^2Fe+AI2O3

+3+

2A1+6H=2Al+3H2t

2A1+2OH-+6H2O=2[AI(OH)4「+3H2t

4.铝的制备

⑴铝土矿工A12O3。

,通申

⑵2Al2。3(熔融)君定

休日日方

二、铝的重要化合物

1.氧化铝和氢氧化铝(两性)

名称氧化铝(A12O3)氢氧化铝[AI(OH)3]

物理性质白色固体，熔点很高白色胶状物质，难溶于水

与酸

+3++3+

A12O3+6H=2A1+3H2OA1(OH)3+3H=A1+3H2。

反应

化学

与碱AI2O3+2OH+3H2O=

--

性质A1(OH)3+OH=[AI(OH)4]

反应2[AI(OH)4]"

加热不分解

2A1(OH)3-------AI2O3+3H2O

①AF+与氨水反应

制备方法A1(OH)3加热分解②[AI(OH)4「溶液中通入co2

③可溶性铝盐和四羟基合铝酸盐混合

主要用途①作耐火材料①制药

②冶炼铝的原料②净水作用

氢氧化铝的电离：

酸式电离：A1(OH)3+H2O-AI(0H)4「+H+；

碱式电离：A1(OH)3A13++3OHo

2.常见的铝盐——明州

(1)明矶的化学式为KA1(SO4)2J2H2O,属于复盐。

(2)明帆净水的原理

明矶溶于水时发生电离，电离方程式为KAl(SO4)2=K++AF++2SOr，其中A-+发生水解

反应，产生A1(OH)3(胶体),其吸附能力很强，可以吸附水中的杂质并形成沉淀，使水澄清。

【问题思考】

(1)铝与氢氧化钠溶液反应时，反应机理是怎样的？请用双线桥法标出该反应电子转移的方向

与数目。

答案铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和A1(OH)3,A1(OH)3可溶于NaOH生成Na[AI(OH)4]

和H2O,反应中Al为还原剂，水为氧化剂。

失去3e-x2

J；

2A1+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH),]+3H2t

得到e-x6

(2)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A1及其重要化合

物外，你还知道哪些？

答案①弱酸的镂盐，如：NH4HCO3、CH3coONH4、(NH4)2S等；②弱酸的酸式盐，如：

NaHCCh、KHS、NaHSCh等；③氨基酸。

|■辨析易错易混•正误判断」

(1)铝在自然界中有游离态和化合态两种形式()

(2)MgO与A1粉的混合物也可称为铝热剂()

(3)冶炼铝时常用焦炭作还原剂()

(4)铝与少量NaOH溶液反应得到铝盐，与足量NaOH溶液反应生成四羟基合铝酸盐()

⑸相同质量的镁条分别在足量的C02和。2中完全燃烧，所得固体的质量相同()

(6)工业上制造镁粉时，可将镁蒸气在N2中冷却()

⑺AbCh的熔点高,可作耐高温材料,实验室可用氧化铝用竭熔化NaOH、Na2CO3固体等()

(8)明矶可作净水剂，起到杀菌消毒的作用()

(9)[AI(OH)4「、HCO9在水溶液中因发生双水解反应而不能大量共存()

(10)[AI(OH)4「与NH：在水溶液中因发生双水解反应不能大量共存()

答案(1)X(2)X(3)X(4)X(5)X(6)X(7)X(8)X(9)X(10)V

解题能力提升

题组一镁、铝单质的性质及应用

1.镁是一种活泼的金属单质，下列关于金属镁的说法中正确的是()

A.镁能与NaOH溶液反应生成Mg(OH)2沉淀

B.大量镁条燃烧引起的火灾不能用干冰灭火器灭火

C.镁在任何条件下都不能与水反应

D.镁能在N2中燃烧，且生成MgN

答案B

解析镁不是两性金属，不能与NaOH溶液反应，故A错误；镁能在C02中燃烧，故B正

确；镁在加热条件下能与水反应生成氢氧化镁和氢气，故C错误；镁能在N2中燃烧，且生

成Mg3N2,故D错误。

2.下列关于铝单质的叙述中，正确的是()

A.不能用铝制的器皿来盛放酸梅汤或碱水是因为铝会和酸或碱反应

B.铝制品在空气中有很强的抗腐蚀性是因为铝的化学性质很稳定

C.铝和NaOH溶液反应：A1+2OIT+2H2O=[AI(OH)4「+H2t

D.用用竭钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热，熔化后的液态铝会滴落

下来，是因为金属铝的熔点较低

答案A

解析A项，无论是铝还是其氧化物都能与酸或碱反应，正确；B项，铝表面形成致密的氧

化膜，错误；C项，电荷、原子均不守恒，正确的离子方程式为2A1+2OFT+6H2O===2[AI(OH)4「

+3H2t,错误；D项，打磨后的铝箔在酒精灯上灼烧表面生成AhCh,高熔点的AbCh兜住

了熔融的液态铝，不会滴落，错误。

题组二氧化铝、氢氧化铝的特性及应用

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AF+

C.A1(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后过滤

D.MgO中混有少量AbCh：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤、洗涤、干燥得到MgO

答案B

解析A1(OH)3不溶于氨水，故向含少量AF+的Fe3+溶液中加入过量氨水时，Fe3+,A^+均

转化为氢氧化物沉淀，达不到除杂的目的。

4.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C02生成A1(OH)3沉淀⑤加入盐

酸生成A1(OH)3沉淀⑥加入过量烧碱溶液

A.①⑥⑤③B.②③④③C.②③⑤③D.①③⑤③

答案B

5.工业上以铝土矿(主要成分是氧化铝，含氧化铁杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下：

H滤渣c|

塞试剂X

TA1(OH%警IAIQ偿叫同

2反应①、

口过滤通入过量Y

T滤液

AI反应②、

过滤T滤液B|

下列叙述正确的是()

A.反应①中试剂X是氢氧化钠溶液

B.试剂Y是HC1,它与［AI(0H)4「反应生成氢氧化铝

C.图中所示转化反应中包含2个氧化还原反应

D.将X与Y试剂进行对换，最终可以达到相同结果

答案A

解析B项，若试剂Y是HC1,它与网(0H)4「反应生成AF+,错误；C项，图中所示转化

通电

只有一步是氧化还原反应2Al2C)3^=4A1+3O2t,错误；D项，试剂X为氢氧化钠，滤渣

C为氧化铁，滤液A为四羟基合铝酸钠和氢氧化钠混合溶液，通入过量二氧化碳气体，发生

反应：Na[AI(OH)4]+CO2==Al(OH)3I+NaHCO3,不能对换，错误。

■归纳总结

含铝杂质的提纯方法归类

利用Al、A12O3>A1(OH)3可溶于强碱的特性，可除去许多物质中的含铝杂质，如:

(l)Mg(Al)：加足量NaOH溶液。

(2)Fe2O3(Al2O3):加足量NaOH溶液。

(3)Mg(OH)2［AI(OH)3］：加足量NaOH溶液。

(4)Mg2+(Al3+)：加过量NaOH溶液，过滤，再加酸充分溶解。

考点二铜及其化合物

r核心知识梳理

1.单质铜

(1)物理性质：紫红色固体，具有良好的延展性、导热性和导电性。

(2)化学性质

非氧化性酸

CU2(OH)2CQ3型竿不反应

酸

CuO*辄化性酸、Cl>2++非金

非金属

硝酸、浓H2sO,属氧化物

单质

CuCl2

某些盐9

Cu2s3溶液

①常温下，铜在干燥的空气中性质稳定，但在潮湿的空气里则会被锈蚀，在其表面逐渐形成

一层绿色的铜锈。有关化学方程式：_________________________________________________

②写出下列化学方程式：

铜在空气中加热：_____________________________________________________________

铜丝在硫蒸气中反应：_________________________________________________________

答案®2CU+O2+CO2+H2O=CU2(OH)2CO3

②2Cu+O2=^=2CUO2CU+S^^Cu2s

2.铜及其常见化合物的颜色

物质颜色物质颜色

紫红色白色

CuCuSO4

黑色

CuOCUSO4-5H2O蓝色

砖红色绿色

Cu2OCU2(OH)2CO3

黑色蓝色

Cu2SCU(OH)2

【问题思考】

铜的重要化合物转化关系如下，

।I

Cu(OH)CO—*CuO—*CuSC)4^=^CuS()4，5HO

22■3I72

CU2O^CU(OH)2

完成下列方程式：

(1)铜的氧化物

①CuO高温分解得Cu?O,化学方程式为4CuO更厘2CU2O+O2t。

+2+

②CU2。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+CU+

H2OO

(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CU(OH)2=^=CUO+H2OO

⑶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+

5H20O

(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：CU2(OH)2CO3==2CUO+CO2t+H2O,可溶于稀硫酸，离子方程式:

+2+

CU2(OH)2CO3+4H=2CU+C02t+3H2O«

I■辨析易错易混•正误判断」

⑴CuO是黑色固体，与水反应生成CU(OH)2()

(2)铜锈是铜被空气中的氧气缓慢氧化生成的氧化物()

(3)无水硫酸铜可用于检验酒精中是否含有水()

(4)将铜片置于干燥的空气中，不易被腐蚀()

(5)CUSO4-5H2O失去结晶水属于物理变化()

答案(1)X(2)X(3)V(4)7(5)X

■8解题能力提升

题组一铜及其化合物的性质和应用

i.我国宋代沈括在《梦溪笔谈》中记载：“信州铅山县有苦泉，流以为涧。挹其水熬之，则

成胆矶。熬胆帆铁釜，久之亦化为铜。”下列对文中词语的理解，正确的是()

A.“苦泉”中泉水属于胶体

B.“熬”表示加热蒸储

C.“胆研”化学式为CuSCU

D.“化”表示置换转化

答案D

解析由题意可知，“苦泉”泉水中含有硫酸铜，属于溶液，不属于胶体，故A错误；硫酸

铜溶液蒸发得到硫酸铜晶体，从溶液中获取晶体，属于蒸发操作，故B错误；胆矶是硫酸铜

晶体，“胆矶”化学式为CUSO#5H2O,故C错误；熬胆矶铁釜，久之亦化为铜，是发生了：

Fe+CuSO4=Cu+FeSO4,硫酸铜与Fe置换反应生成Cu,即“化”表示置换转化，故D正

确。

2.某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质，下列操作正确且能达到实验目的的是

()

A.将铜丝插入浓硫酸中并加热，反应后再加入水，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CuCb的生成

C.将CuCb溶液在蒸发皿中加热蒸干，得到无水CuCk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

答案D

解析Cu与C12在常温下不反应，需要加热才能发生反应，B项错误；CuCb水解生成的HC1

易挥发，加热蒸干能促进CuCL的水解而得不到CuCL固体，C项错误。

题组二铜及其化合物的制备

3.某炼铁废渣中含有大量CuS及少量铁的化合物，工业上以该废渣为原料生产CuCb2H2。

晶体的工艺流程如下：

空气盐酸

1dLi杏__

废一焙一酸+调节pH_过___,c

渣烧浸至滤9H。

午3~4十CuCb2H2

废气滤渣

下列说法正确的是()

A.焙烧过程中每消耗1molCuS则消耗3molO2

B.焙烧后的废气能够使酸性高锯酸钾溶液退色

C.滤渣中主要含铁的氧化物

D.将获得的CUC12-2H2O晶体加热可制得CuCl2固体

答案B

解析A项，2CuS+3O2=^=2CUO+2SO2,由方程式可知，1molCuS消耗1.5mol。2,错

3+

误；B项，废气中含有SO2,能使酸性高镒酸钾溶液退色，正确；C项，调节pH时，Fe

水解转化为Fe(OH)3而除去，错误；D项，将CuCb2H2。直接加热脱水，水解，HC1挥

发会产生CU(OH)2,无法得到CUCL,错误。

4.工业上由黄铜矿(主要成分为CuFeSz)冶炼铜的主要流程如下：

石英砂石英砂体A

tI焙烧.冰水I焙烧■泡铜Al粗电解一精

*•t(znCu2s"FeS)t■(Cu2()、Cu)高温铜精炼铜

L熔渣B

空气空气

(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______________________________________________

(3)以CuSCU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(填字母)。

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。

+

答案(l)cd(2)3CU2O+2A1=^=A12O3+6Cu(3)bd(4)4H+O2+4e-=2H2O

解析(1)气体A中的大气污染物为SO2,可以用NaOH溶液或氨水吸收。(2)依据图示，泡

铜中的Cu2。与A1高温下发生铝热反应制得铜。(3)电解精炼铜过程中，电能转变为化学能的

同时，部分电能也转化为热能，a错；电解精炼粗铜时，粗铜作阳极，与电源正极相连，发

生氧化反应，b对；电解过程中Cu?+向阴极移动，c错；粗铜中Ag、Pt、Au的放电能力比铜

的弱，形成阳极泥，可以回收，d对。(4)根据总反应，Ch发生还原反应，因此正极反应式为

Ch+4H++4屋=2H2O。

■练后反思

铜的冶炼“两方法”

(1)湿法炼铜：Fe+CuSO4=FeSO4+Cuo

(2)高温炼铜：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜)：

800℃

2CuFeS2+4O2^=CU2S+3SO2+2FeO(炉渣)

i200℃

2CU2S+3O2^=2CU2O+2SO2

1200℃

2CU2O+CU2S=6C11+SO2t

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

用纯铜棒作阴极即可得精铜。

考点三金属材料与金属矿物的开发利用

r核心知识梳理

i.合金的概念及性能

—1由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)

嵋义J一熔合而成的具有金属特性的物质

「具有金属特性

-一熔点：多数合金的熔点比它的各成分金属的熔点低

一硬度：合金的硬度一般比它的各成分金属的硬度大

2.常见的金属材料

(1)金属材料分类

金黑色金属材料

属铁、镒、矍以及它们的合金

材

料有色金屈材料

除黑色金属以外的其他各种金属及其合金

(2)几种常见的合金

①钢铁

低碳钢:韧性、焊接性好，强度低

I碳率钢一中碳钢:强度高，韧性及加工性好

1-高碳钢:硬而脆，热处理后弹性好

I加「具有各种不同的优良性能，用于制不锈钢

3隹理L及各种特种钢

厂种类:硅铝合金、镁铝合金、硬铝等

|铝合金卜卜特性：密度小、强度高、塑（造）性好、易于加工

②匚用途：建筑业、容器包装业、交通运输业等

青铜（主要含Cu、Sn、Pb）我国最早使用

黄铜（主要含Cu、Zn等）

白铜（主要含Cu、Ni、Zn等）

3.金属矿物的开发利用

⑴金属在自然界中的存在。

在金属化合物中，金属元素都显正价

金、钳等极少数金属

（2）金属冶炼的实质。

金属的冶炼过程就是把金属从化合态还原为游离态的过程。即M#+枇一=M（写反应通式,

用M表示金属）。

⑶金属冶炼的方法（用化学方程式表示）。

一通申

Na：2NaCl（熔融）^=2Na+Clt

电2

通电

解

Mg：MgCl2（熔融）Mg+Cl2f

法

Al：2Al熔融）^^.4A1+3O/

工冰晶石

热

还高炉炼铁：Fe2O3+3CO=^=^2Fe+3CO2

原

法焦炭还原制铜:2CuO+C0=2Cu+CO2f

热

分Hg：2HgO—2Hg+O2t

解Ag：2AgO^=4Ag+O1

法22

.

4.铝热反应实验中的有关问题

为铝热反应提供高温条件

实验

氯酸钾：产生氧气，引发反应

装置氧化铁和铝粉的混合物

实验①镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高

现象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

高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热Fe2O3+2Al望=2Fe+A12O3

结论

原理①制取熔点较高、活动性弱于Al的金属，如铁、铭、锦、鸨等；

应用②金属焊接，如野外焊接钢轨等

I■辨析易错易混•正误判断」

(1)金属元素的单质只有还原性，其离子只有氧化性()

(2)金属元素的单质在常温下均为固体()

(3)合金材料中不可能含有非金属元素()

(4)铁是人类在生产、生活中最早使用的金属()

(5)合金的硬度一般大于成分金属，而熔点一般低于成分金属()

(6)金属氧化物与铝粉的混合物都是铝热剂()

(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()

(8)电解氯化镁溶液制取金属镁()

答案(1)X(2)X(3)X(4)X(5)V(6)X(7)X(8)X

r解题能力提升

------------------------------------------------------------------------------------------N-----------------

题组一金属材料、合金的性能及应用

1.青铜的主要成分是铜和锡，锡的熔点是232°C,含锡25%的青铜熔点约为800℃,《吕氏

春秋•别类编》中有关于青铜的记载“金(铜)柔锡柔，合两柔则为刚，燔(烧)之则为淖(液体)。”

下列说法正确的是()

A.在轮船外壳悬挂锌、锡等金属块可减慢钢铁的腐蚀

B.合金的熔点一定低于各组分金属的熔点

C.铜和锡在元素周期表均位于第4周期

D.“合两柔则为刚”体现了合金的硬度通常大于各组分金属的特点

答案D

解析要保护钢铁，在和海水构成的原电池中应该让钢铁作正极才能被保护，活泼性比Fe

强的金属作负极，锡金属性弱于铁，不能保护铁，故A错误；青铜的主要成分是铜和锡，锡

的熔点是232°C,含锡25%的青铜熔点约为800°C,青铜的熔点高于锡，故B错误；锡位于

周期表的第5周期，故C错误；“金(即铜)柔锡柔，合两柔则刚”体现了合金硬度大于成分

金属硬度，故D正确。

2.C919大型飞机的制造采用了大量新材料铝锂合金。下列关于铝锂合金的说法不正确的是

A.铝锂合金是铝与锂形成的混合物

B.铝锂合金的硬度比锂大

C.铝锂合金的熔、沸点比铝低

D.铝锂合金耐酸碱腐蚀

答案D

解析铝锂合金中的铝既能与酸反应，又能与碱反应，锂能与酸反应，故铝锂合金不耐酸碱

腐蚀。

题组二金属冶炼、金属矿物的开发利用（不定项选择题）

3.《五金•铁》中记载：“若造熟铁，则生铁流出时，相连数尺内，低下数寸，筑一方塘，短

墙抵之。其铁流入塘内，数人执柳木排立墙上……众人柳棍疾搅，即时炒成熟铁。”以下说

法不正确的是（）

A.金属冶炼方法由金属活动性决定

B.熟铁比生铁质地更硬，延展性稍差

C.炒铁是为了降低铁水中的碳含量

D.该法与近代往生铁水吹空气炼钢异曲同工

答案B

解析活泼性不同的金属，其冶炼方法不同，即金属冶炼方法由金属活动性决定，故A正确；

熟铁比生铁质地更软，且延展性好，故B错误；炒铁过程中降低了铁水中的碳含量，从而将

生铁转化成熟铁，故C正确；该冶炼方法和近代往生铁水吹空气炼钢，都是利用空气中氧气

氧化C元素，其原理基本相同，故D正确。

4.下列说法正确的是（）

A.工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气

B.金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子

C.工业上电解熔融状态的A12O3制备A1涉及氧化还原反应

_...、石灰乳、”燃烧小电解

D.MgCb（aq）-------Mg（0H）2-------MgO-------Mg

答案BC

解析电解NaCl溶液生成NaOH、H2和CL,得不到单质钠，A错误；电解熔融AbCh发生

的是氧化还原反应，C正确；工业上冶炼镁是电解熔融MgCL而不是MgO,D错误。

5.以高硫铝土矿（主要成分为AI2O3、Fe2O3,SiCh、少量FeS?）为原料，生产FesCU的部分工

艺流程如下：

空气NaOH溶液FeS?

1TT

矿粉T焙烧卜干而一I过滤H焙烧H磁选1Fe-O"

滤液

SO2so2

下列说法错误的是（）

A.用NaOH溶液吸收焙烧过程产生的SO2有利于保护环境和资源再利用

B.从高硫铝土矿中可制得Al、Fe的化合物

C.向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2,铝元素存在的形式由[AI(OH)4「转化为AF+

D.FeS2与Fe2O3混合后在无氧条件下焙烧的目的是生成FesCU和SO2

答案C

解析C项，通入过量的二氧化碳，滤液中的[AI(OH)4「只能转化为氢氧化铝沉淀。

题组三铝热反应及应用

6.铝热反应的本质是利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来，关于铝热反应解

答下列问题：

(1)用铝粉和FezCh做铝热反应实验，需要的试剂还有(填字母)。

A.KC1B.KC1O3

C.MnO2D.Mg

(2)用等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物在一定条件下与A1粉进行铝热反应。

①引发铝热反应的操作是。

②产物中单质是(写名称)。

(3)取少量(1)中铝热反应所得的固体混合物，将其溶于足量稀H2s。4,滴加KSCN溶液无明显

现象，(填“能”或“不能”)说明固体混合物中无FezCh，理由是

________________________________________________________________(用离子方程式说明)。

答案(DBD

(2)①加少量KC1O3,插上镁条并将其点燃②铁

+3+3+2+

⑶不能Fe2O3+6H=2Fe+3H2O>Fe+2Fe=3Fe

解析(1)做铝热反应的实验时，需要KC1O3作助燃剂，且用镁条引燃。(2)在混合物上加少量

KC1O3固体并插上Mg条，点燃Mg条后放出热量，使KC1O3固体分解放出。2,进一步加剧

Mg的燃烧，可在短时间内使混合物温度迅速升高，引发反应。MgO不能与铝发生铝热反应，

+3+

所以产物中单质为Feo(3)反应后固体混合物中若有FezCh,因发生反应：Fe2O3+6H===2Fe

3+2+

+3H2O>Fe+2Fe=3Fe,Fe3+转化为Fe?+,加KSCN溶液不会变红。

真题演练明确考向知己知彼百战不殆

1.(高考选项组合)下列说法或性质对应用途正确的是()

A.氢氧化铝不可用于中和过多胃酸(2018•全国卷H,7c改编)

B.KA1(SO4)2-12H2O溶于水可形成A1(OH)3胶体(2018•江苏，6B)

C.AbCh是两性氧化物，可用作耐高温材料(2018・江苏，3C)

D.给定条件转化：Al(s)21幽Na[Al(OH)4](aq)工陋咽、A1(OH)3(S)(2018・江苏，9B)

答案B

2.磷酸亚铁锂(LiFePO。电池是新能源汽车的动力电池之一。采用湿法冶金工艺回收废旧磷

酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如下：

/碱溶rNa[Al(OH)J滤液.p取笠滤满

普气含磷酸亚铁锂滤渣WHNQ汇;等伸J虑勺

广冲碱液

沉淀]|

含Li沉淀滤液」

下列叙述错误的是()

A.合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用

B.从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li

C.“沉淀”反应的金属离子为Fe3+

D.上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠

答案D

解析Li2s04易溶于水，用硫酸钠代替碳酸钠，不能形成含Li沉淀，D项错误；合理处理废

旧电池有利于保护环境和资源再利用，A项正确；LiFeP04中含有Li和Fe元素，正极片碱

溶所得滤液中含有A1元素，B项正确；Fe?+能被HNO3氧化为Fe3+,Fe3+遇到碱液后沉淀，

而另一种金属离子——锂离子遇到碳酸钠后沉淀，C项正确。

3.KA1(SC)4)2/2H2O(明矶)是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。实验室中，采用废易拉罐

(主要成分为A1,含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矶的过程如下图所示。回答下列问题：

[¥5^1徼粤塔泸隔西]曲吟的丽等普仔恻

----------1微热，过滤1-------------------1K2s。4-------

(1)为尽量少引入杂质，试剂①应选用(填标号)。

a.HC1溶液b.H2sO4溶液

c.氨水d.NaOH溶液

(2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为

(3)沉淀B的化学式为；

将少量明矶溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是

答案(l)d

(2)2A1+2NaOH+6H2O=2Na[AI(OH)4]+3H2t

(3)A1(OH)3AF+水解，使溶液中H+浓度增大

解析(2)选用NaOH溶液溶解易拉罐，主要发生反应为2Al+2NaOH+6H2O=2Na[AI(OH)4]

+3H2to(3)滤液A中铝元素以[AI(0H)4「形式存在,与溶液中HCOa"发生反应：[AI(0H)4「

+

+HCC方===A1(OH)3I+COr+H2O,故沉淀B为A1(OH)3,明矶溶于水时，KA1(SO4)2===K

3+3++

+A1+2SOF,A1+3H2OA1(OH)3+3H,使溶液呈弱酸性。

4.硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工业。一种以硼镁

矿(含Mg2B2O5-H2。、SiC)2及少量FezCh、AI2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如

下：

(NH4)2SO4

溶液滤渣1

硼镁1溶*IT过滤1|调过手H3BO3

矿粉一

［调pH==6.5筹

气体一|吸收|---------［沉¥卜Mg(OH)，MgCO户,

NH'HCQ、溶液母液镁

回答下列问题:

⑴在95℃“溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为

(2)“滤渣1”的主要成分有0

为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3+离子，可选用的化学试剂是=

⑶在“沉镁”中生成Mg(OH)2・MgCC)3沉淀的离子方程式为，

母液经加热后可返回________工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是

答案(1)NH4HCO3+NH3=(NH4)2CO3

(2)SiO2>Fe2O3>A12O3KSCN

24

(3)2Mg++3C0F+2H2O=Mg(OH)2MgCO3l+2HC05［或2Mg++2C0F+

H2O=Mg(OH)2MgCO3I+C02t］溶浸高温焙烧

解析(1)由流程图加入物质可知，“溶浸”时产生的气体只能是NH3,NH3与NH4HCO3反

应生成用于“沉镁”的物质只能是(NH4)2CC)3。(2)由流程图可知，在过滤获取H3BO3之前没

有除Fe3+、Al3+的步骤，推知氧化铁、氧化铝在“溶浸”时没有溶解，而二氧化硅不溶于硫

酸镁溶液，因而滤渣1的主要成分是二氧化硅、氧化铁、氧化铝。检验Fe3+的试剂可选用

KSCNo(3)“沉镁”中，结合反应物有Mg2+、COF,生成物为Mg(OH)2-MgCC>3,依据离子

方程式书写要求，即可写出方程式。母液含硫酸镁，可以将母液返回“溶浸”工序循环使用，

体现绿色化学理念和环境保护思想。碱式碳酸镁转化成轻质氧化镁，联系碳酸镁、氢氧化镁

受热都能分解生成氧化镁。

课时精练

基础知识训练

一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。

1.下列关于金属的说法正确的是（）

A.人类使用金属铝的年代早于铜、铁

B.“真金不怕火炼”表明金（Au）在高温条件下也很难与氧气反应

C.通过高炉炼得的铁为纯铁

D.武德合金的熔点高，可用于制造保险丝

答案B

2.下列有关金属的说法错误的是（）

A.氧化膜使得性质活泼的金属铝成为一种应用广泛的金属材料

B.钛被称为继铁、铝之后的第三金属，也有人说“21世纪将是钛的世纪”

C.在合金中加入适量稀土金属，能大大改善合金的性能。因此，稀土元素又称为冶金工业

的维生素

D.出土的古代铜制品往往覆盖着一层铜绿，铜绿的主要成分是CuCCh

答案D

3.下列关于合金的说法不正确的是（）

A.合金的熔点一般比它的成分金属的熔点高

B.合金的硬度一般比它的成分金属大

C.合金与各成分金属相比，具有许多优良的物理、化学或机械性能

D.合金在工业上的用途比纯金属更广

答案A

4.探究氢氧化铝的两性，最适宜的试剂是（）

A.Al、NaOH溶液、稀盐酸

B.A12O3＞氨水、稀盐酸

C.A12（SC）4）3溶液、NaOH溶液、稀盐酸

D.AlCb溶液、氨水、稀盐酸

答案C

解析可溶性的铝盐A12（SO4）3溶液与少量NaOH溶液反应生成氢氧化铝沉淀，继续加过量的

氢氧化钠，氢氧化铝沉淀会溶解，氢氧化铝沉淀中加盐酸也会溶解。

5.下列叙述正确的是（）

A.依据铝热反应原理，能发生反应

2A1+3MgO^^3Mg+A12O3

B.存在于污水中的重金属离子，常用加入明研等电解质的方法进行处理

C.镁铝合金既可完全溶于过量盐酸又可完全溶于过量NaOH溶液

3+

D.氯化铝溶液中加入过量氨水反应实质是：Al+3NH3-H2O=A1（OH）31+3NH：

答案D

解析铝热反应的原理：A1与活动性比其差的金属氧化物发生置换反应，Mg的活动性强于

铝，故A1与MgO不能反应，故A错误；明矶净水的原理是水解产物A1（OH）3胶体吸附水中

的悬浮物，不能沉淀水中的重金属离子，故B错误；镁铝合金可溶于过量盐酸，但