1、第二单元金属材料学习任务1金属材料与金属矿物的开发利用一、合金1概念：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。二、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。钢2几种有色金属材料三、金属矿物的开发利用1金属在自然界中的存在在地壳中除了金、铂等少数极不活泼的金属外，绝大多数金属元素以化合物形式存在。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：根据金属的活动性顺序不同，金属冶炼的方法分为热分解
2、法、热还原法、电解法等。冶炼方法主要反应原理(举例)热分解法2HgO2HgO22Ag2O4AgO2热还原法CO做还原剂Fe2O33CO2Fe3CO2(高炉炼铁)H2做还原剂WO33H2W3H2O活泼金属做还原剂3MnO24Al3Mn2Al2O3电解法2Al2O3(熔融)4Al3O2MgCl2(熔融)MgCl22NaCl(熔融)2NaCl23.铝热反应实验原理高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热，生成的铁呈熔融态，易与Al2O3分离。化学方程式为Fe2O32Al2FeAl2O3实验装置实验现象(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温度下发生剧烈的反应；(2)纸
3、漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中原理应用(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，如野外焊接钢轨等判断正误，正确的打“”，错误的打“”。(1)(2019高考全国卷)铝合金大量用于高铁建设。()(2)金属元素的单质在常温下均为固体。()(3)金属元素在不同化合物中化合价均相同。()(4)合金材料中不可能含有非金属元素。()(5)港珠澳大桥的建设使用了大量钢材，钢材是合金。()(6)铁是人类在生产、生活中最早使用的金属。()(7)合金中的金属元素都是以化合态形式存在。()(8)合金的硬度一般大于其成分金属，而熔点一般低于其成分金属。()(9)金属氧化物与铝粉的
4、混合物都是铝热剂。()(10)用金属钠在高温下还原TiCl4可制取金属钛。()(11)人类历史上使用铝的时间比铁晚，原因是铝的冶炼成本高。()(12)电解氯化镁溶液制取金属镁。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)提升一金属材料与合金1下列生活用品中主要由黑色金属材料制造的是()A塑钢门窗B不锈钢刀C纯铜导线D18K金首饰解析：选B。冶金工业上习惯把铁、铬、锰以及它们的合金(主要指合金钢及钢铁)叫作黑色金属材料。塑钢门窗是以聚氯乙烯树脂为主要原料制造的，A项错误；不锈钢刀为铁的合金，主要由黑色金属材料制造而成，B项正确；纯铜导线为铜单质，铜属于
5、有色金属，C项错误；18K 金首饰为金的合金，属于有色金属材料，D项错误。2C919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铝锂合金的熔点比铝低D铝锂合金耐酸碱腐蚀解析：选D。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。提升二金属的冶炼3(2020九江质检)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钢铁厂用热还原法冶炼铁C工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al不涉及氧化还原反应DMgCl2(aq)Mg(OH)2MgOMg解析：选B。电解NaCl溶液
6、生成NaOH、H2和Cl2，得不到单质钠，A错误；电解熔融Al2O3发生的是氧化还原反应，C错误；工业上冶炼镁是电解熔融MgCl2而不是MgO，D错误。4金属铝质轻且有良好的防腐蚀性，在国防工业中有非常重要的应用。完成下列填空：(1)镓(Ga)与铝同主族。写出镓的氯化物与氨水反应的化学方程式：_。(2)用铝和金属氧化物反应制备金属单质是工业上较常用的方法。例如：2Al4BaO3BaBaOAl2O3常温下Al的金属性比Ba的金属性_(填“强”或“弱”)。利用上述方法可制取Ba的主要原因是_。a高温时Al的活泼性大于Bab高温有利于BaO分解c高温时BaOAl2O3比Al2O3稳定dBa的沸点比A
7、l的低解析：(1)由AlCl3与NH3H2O的反应可推出化学方程式。(2)依据元素周期律可知，Al的金属性弱于Mg，Mg的金属性弱于Ba，所以Al的金属性弱于Ba。应从化学平衡移动的观点分析此反应发生的原因。答案：(1)GaCl33NH3H2O=Ga(OH)33NH4Cl(2)弱d有些很活泼的金属也可以用还原法来冶炼，如NaKClKNaCl、2RbClMgMgCl22Rb等，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。 提升三铝热反应及其应用5(教材改编题)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，关于铝热反应回答下列
8、问题：(1)用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验，需要的试剂还有_。AKClBKClO3CMnO2DMg(2)用等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物在一定条件下与Al粉进行铝热反应。引发铝热反应的操作是_。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H2SO4，滴加KSCN溶液无明显现象，_(填“能”或“不能”)说明固体混合物中无Fe2O3，理由是_(用离子方程式说明)。解析：(1)做铝热反应的实验时，需要KClO3做助燃剂，且用镁条引燃。(2)在混合物上加少量KClO3固体并插上Mg条，点燃Mg条后放出热量，使KClO3固体分解放出O2，进一步加剧
9、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，所以产物中单质为Fe。(3)反应后固体混合物中若有Fe2O3，因发生反应：Fe2O36H=2Fe33H2O、Fe2Fe3=3Fe2，Fe3转化为Fe2，加KSCN溶液不会变红。答案：(1)BD(2)加少量KClO3，插上镁条并将其点燃铁(3)不能Fe2O36H=2Fe33H2O、Fe2Fe3=3Fe2学习任务2铝的性质与应用一、铝的结构和存在形式铝位于元素周期表第3周期A族，原子结构示意图为。铝元素在地壳中含量丰富，仅次于硅。自然界中的铝全部以化合态存在。二、铝的物理性质及用途物理性质状态色泽密度熔点沸点硬度导
10、电、导热性延展性固态银白色2.7 gcm3660.42 467较软很好良好用途纯铝用作导线，铝合金用于制备汽车、飞机、生活用品等三、铝的化学性质2Al2OH2H2O=2AlO3H2(用离子方程式表示)；2AlFe2O3Al2O32Fe(铝热反应)。四、从铝土矿中提取铝图中步骤的反应原理：Al2O32NaOH=2NaAlO2H2O(用化学方程式表示)；NaAlO2CO22H2O=Al(OH)3NaHCO3；2Al(OH)3Al2O33H2O；2Al2O34Al3O2。1(教材改编题)日常生活中有一些铝制炊具，它质轻且坚固耐用，其中的原因是()A铝很不活泼，不易与其他物质反应B铝虽然很活泼，但是在
11、高温下才能反应C铝制品表面有一层致密的氧化物薄膜，起保护作用D铝制品表面镀有一层铜，可以保护铝解析：选C。铝尽管很活泼，但由于表面能形成致密的氧化物薄膜，故可用于制作铝制炊具。2判断正误，正确的打“”，错误的打“”。(1)铝与Fe2O3发生铝热反应后固体物质增重。()(2)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。()(3)工业上用电解熔融Al2O3的方法冶炼铝。()解析：(1)固体质量不变；(2)铝与HCl、NaOH分别发生反应：2Al6HCl=2AlCl33H2、2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，所以产生氢气的物质的量之比为13。答案
12、：(1)(2)(3)(1)Mg、Al在常温下均易在其表面形成致密的氧化膜。(2)常温下，能用铝制容器盛放浓硫酸、浓硝酸的原因是二者能使铝发生“钝化”，而不是铝与浓硫酸、浓硝酸不反应。(3)铝与稀硝酸反应时生成的气体是NO而不是H2。(4)用铝箔包裹的钠与H2O反应时既考虑Na与H2O的反应，又考虑Al与NaOH溶液的反应。(5)铝热剂(发生铝热反应)铝热剂是铝与金属氧化物的混合物，铝热反应本质上是金属之间的置换反应，所以要遵循金属活动性顺序。例如：CuO与Al能发生铝热反应，而Al与MgO的混合物不能发生铝热反应。 提升一铝的性质与应用1下列关于铝的叙述中正确的是()A铝还原性强且亲氧性强，所
13、以可通过铝热反应冶炼高熔点金属B铝在空气中极易锈蚀，所以铝制品的使用时间很短C铝能耐稀硫酸腐蚀，所以运送稀硫酸可用铝制槽车D铝的导电性比铜、银更强，所以常用以制造电线、电缆解析：选A。铝在空气中形成致密的氧化膜，保护内层铝不被氧化，B错；铝能被稀硫酸腐蚀，C错；铝的导电性不如铜、银，D错。2某同学对“铝热反应”的现象有这样的描述：“反应放出大量的热，并放出耀眼的光芒”“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”。查阅化学手册知：Al、Al2O3、Fe、Fe2O3的熔、沸点数据如下：物质AlAl2O3FeFe2O3熔点/6602 0541 5351 462沸点/2 4672 9802 750(1)该
14、同学推测，铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。理由是该反应放出的热量使铁熔化，而铝的熔点比铁低，此时液态的铁和铝熔合形成铁铝合金。你认为他的解释是否合理：_(填“合理”或“不合理”)。(2)设计一个简单的实验方案，证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝。该实验所用试剂是_，反应的离子方程式为_。(3)实验室溶解该熔融物，下列试剂中最好的是_(填序号)。A浓硫酸B稀硫酸C稀硝酸 D氢氧化钠溶液解析：(1)这种解释是合理的，它体现了铝热反应的特点之一放热较多，并且结合了表格中提供的熔点数据。(2)若证明所得块状熔融物中含有金属铝，只要加入NaOH溶液即可，因为金属铝与NaOH溶液反应放出氢气，而铁不
15、与NaOH溶液反应，相应的离子方程式为2Al2OH2H2O=2AlO3H2。(3)铁铝熔融物在一定条件下能与浓硫酸或稀硝酸反应，但会产生有毒气体，而且消耗酸的量多；熔融物中铁不能与氢氧化钠溶液反应。铁和铝均与稀硫酸反应且产物无污染。答案：(1)合理(2)NaOH溶液2Al2OH2H2O=2AlO3H2(3)B提升二铝与酸、碱反应的定量关系3足量下列物质与相同质量的铝反应，放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是()A氢氧化钠溶液B稀硫酸 C盐酸D稀硝酸解析：选A。NaOH溶液、稀硫酸、盐酸与金属铝反应时，存在关系：2Al2NaOH，2Al3H2SO4，2Al6HCl，因此等物质的量的Al与上述物质反
16、应时，消耗NaOH的物质的量最少。Al与稀硝酸反应，生成硝酸铝、NO和H2O，得不到H2。4根据铝的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_。(2)足量的两份铝分别投入等体积、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_。(3)甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 molL1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)12，则加入铝粉的质量为_。A5.4 gB3.6 gC2.7 gD1.8 g解析：(1)根据化学方程式
17、：2Al6HCl=2AlCl33H2、2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2得Al与H2的关系式均为2Al3H2，故只要参加反应的Al的量相等，所得H2的量必相等。(2)因为铝足量且产生的H2相等，根据关系式n(HCl)n(NaOH)31，又因为两溶液体积相等，故物质的量浓度之比c(HCl)c(NaOH)n(HCl)n(NaOH)31。(3)其反应原理分别为2Al6HCl=2AlCl33H2，2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2。可见当参加反应的HCl和NaOH的物质的量一样多时，产生H2的体积比是13，而题设条件体积比为12，说明此题投入的铝粉对盐酸来说是过量的，而对于Na
18、OH来说是不足的。2Al6HCl=2AlCl33H2 6 mol 3 mol 0.3 mol 0.15 molAl与HCl反应生成的H2为0.15 mol，则Al与NaOH反应生成的H2为0.15 mol20.3 mol。2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2227 g 3 mol54 g 0.3 mol即投入的铝粉为5.4 g。答案：(1)11(2)31(3)A铝与酸、碱反应的定量关系铝分别与盐酸、氢氧化钠溶液反应的原理：2Al6HCl=2AlCl33H2，2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2。从化学方程式可以看出Al与酸、碱反应时生成H2的实质都是AlAl3，所以无论与酸
19、还是与碱反应，Al与H2的关系都是2Al3H2。若遇到铝与一定量的酸和碱反应的问题时可参考以下思路解决。(1)等量的铝分别与足量盐酸和足量氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积比为。 (2)足量铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积比为。(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，若产生H2的体积比为，则必定是铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而氢氧化钠溶液过量。提升三铝的冶炼工艺流程分析5工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含Fe2O3等杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下：下列叙述正确的是()A试剂X可以是氢氧化钠溶液，也可以是盐酸B反应
20、过滤后所得沉淀为氢氧化铁C图中所有转化反应都不是氧化还原反应D反应的化学方程式为NaAlO2CO22H2O=Al(OH)3NaHCO3解析：选D。从工艺流程图上看出，加入的试剂X能将铝土矿中的Al2O3转化为溶液，且向该溶液中通入过量Y，可得到Al(OH)3沉淀和NaHCO3，故X为NaOH溶液，Y为CO2。反应为Al2O32NaOH=2NaAlO2H2O，故反应过滤后得到的沉淀为Fe2O3，A、B错误；图中转化关系中由Al2O3冶炼铝属于氧化还原反应，C错误。6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。铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2等。从铝
21、土矿中提炼Al2O3的流程如下：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_，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1，根据萤石和纯碱为原料制取冰晶石来分析流程图2，充分利用质量守恒等来书写方程式。(1)在加入NaOH溶液时，Al2O3和SiO2都能与NaOH反应，分别生成NaAlO2和Na2SiO
22、3。(2)加入CaO后，SiO与Ca2结合生成难溶物CaSiO3；滤液中主要含有AlO，通入CO2后生成沉淀Al(OH)3，煅烧后生成Al2O3。(3)萤石能与浓硫酸反应生成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)2NaOHSiO2=Na2SiO3H2O、2NaOHAl2O3=2NaAlO2H2O(2)CaSiO32AlOCO23H2O=2Al(OH)3CO或AlOCO22H2O=Al(OH)3H
23、CO(3)浓H2SO412HF3Na2CO32Al(OH)3=2Na3AlF63CO29H2O(4)2Al2O34Al3O2O2、CO2(CO)两种提纯氧化铝的方案,铝土矿的主要成分是Al2O3，含有的杂质是Fe2O3和SiO2，由于Al2O3具有两性，而杂质SiO2是酸性氧化物，Fe2O3是碱性氧化物。因而可设计出两种提纯氧化铝的方案。 碱溶法酸溶法 学习任务3铝的重要化合物一、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(填化学方程式)二、氢氧化铝1物理性质：白色胶状不溶于水的固体，有较强的吸附性。2化学性质(1)写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式.Al(OH)33
24、H=Al33H2O；.Al(OH)3OH=AlO2H2O；.2Al(OH)3Al2O33H2O。(2)Al(OH)3的电离3制备(1)向铝盐中加入氨水，离子方程式为Al33NH3H2O=Al(OH)33NH。(2)NaAlO2溶液中通入足量CO2，离子方程式为AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO。(3)NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合，离子方程式为3AlOAl36H2O=4Al(OH)3。三、常见的铝盐1硫酸铝钾是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的复盐。2明矾的化学式为KAl(SO4)212H2O，它是无色晶体，可溶于水，水溶液pH7(填“”或“”)。明矾可以净水，其净水的原理
25、是Al33H2OAl(OH)3(胶体)3H，Al(OH)3胶体能吸附水中悬浮杂质形成沉淀而净水。1判断正误，正确的打“”，错误的打“”。(1)(2018高考江苏卷)Al2O3是两性氧化物，故可用作耐高温材料。()(2)(2018高考江苏卷)KAl(SO4)212H2O溶于水可形成Al(OH)3胶体。()(3)(2017高考海南卷)铝箔在氯气中燃烧可制备无水三氯化铝。()(4)(2017高考天津卷)用可溶性的铝盐和铁盐处理水中的悬浮物。()(5)(2017高考海南卷)向硫酸铝溶液中滴加碳酸钠溶液：2Al33CO=Al2(CO3)3。()(6)(2017高考北京卷)氨使AlCl3溶液产生白色沉淀，
26、氨被还原。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)2下列说法或离子方程式正确的是()A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，说明金属铝的熔点较低BAlCl3溶液中加入过量稀氨水：Al34NH3H2O=AlO4NH2H2OC0.10 molL1的氨水与AlCl3溶液发生反应的离子方程式为Al33OH=Al(OH)3D新制的氧化铝可溶于氢氧化钠溶液：Al2O32OH=2AlOH2O解析：选D。用砂纸仔细打磨过的铝箔在空气中很快生成致密氧化膜，熔化后的液态铝被一层氧化膜包着，并不会滴落下来，A不正确；氢氧化铝不溶于氨水，B不正确；NH3H2O是弱电解质
27、，不能拆成离子形式，C不正确，B、C项正确的写法为Al33NH3H2O=Al(OH)33NH。提升一Al2O3和Al(OH)3的两性1将表面已完全钝化的铝条，插入下列溶液中，不会发生反应的是()A稀硝酸B稀盐酸C硝酸铜D氢氧化钠 解析：选C。钝化的实质是Fe、Al在冷的浓H2SO4或冷的浓HNO3作用下其表面被氧化成一层致密的氧化膜。由于铝的氧化物(Al2O3)是一种两性氧化物，既可与强酸反应，又可与强碱反应，故A、B、D三项皆不符合题意，只有C选项中的Cu(NO3)2不与Al2O3反应，故不可能与钝化的铝条发生反应。2下列各组混合物，使用氢氧化钠溶液和盐酸两种试剂不能分离的是()A氧化镁中混
28、有氧化铝B氯化铝溶液中混有氯化铁C氧化铁中混有二氧化硅D氯化亚铁溶液中混有氯化铜解析：选D。A.MgO是碱性氧化物与NaOH不反应，而Al2O3是两性氧化物，可以与NaOH发生反应生成NaAlO2和H2O，过滤后洗涤，就得到纯净的MgO，可用氢氧化钠溶液分离；B.向溶液中加入过量的NaOH溶液，氯化铁变为Fe(OH)3沉淀，氯化铝变为NaAlO2，过滤，然后向溶液中加入适量的盐酸，当沉淀量达到最大值时，过滤，得到Al(OH)3，再分别向两种沉淀中加入适量的盐酸溶解，就得到氯化铝溶液，除去了杂质，可用氢氧化钠溶液和盐酸两种试剂分离；C.二氧化硅是酸性氧化物，可以与NaOH发生反应，而氧化铁与Na
29、OH不能发生反应，加入过量的NaOH，然后过滤洗涤，就得到纯净的氧化铁，可用氢氧化钠溶液分离；D.二者都可以与NaOH发生反应，当再向得到的沉淀中加入盐酸时，二者都溶解，不能达到分离、提纯的目的，不可用氢氧化钠溶液和盐酸两种试剂分离。3下列说法正确的是()AAl2O3和MgO均可与NaOH溶液反应B只滴加氨水鉴别NaCl、AlCl3、MgCl2、Na2SO4四种溶液C氢氧化铝可做胃酸的中和剂 D向NaAlO2溶液中通入少量 CO2制Al(OH)3的离子方程式：CO2AlO2H2O=Al(OH)3HCO解析：选C。A项，MgO不与NaOH溶液反应，错误；B项，滴加氨水，NaCl与Na2SO4溶液
30、均无明显现象，AlCl3与MgCl2溶液均有白色沉淀，无法鉴别，错误；D项，向NaAlO2溶液中通入少量CO2制Al(OH)3的离子方程式应为CO22AlO3H2O=2Al(OH)3CO，错误。含铝杂质的提纯方法归类利用Al、Al2O3、Al(OH)3可溶于强碱的特性，可除去许多物质中的含铝杂质，如(括号内为杂质)(1)Mg(Al)：加足量NaOH溶液；(2)Fe2O3(Al2O3)：加足量NaOH溶液；(3)Mg(OH)2Al(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。 提升二制备Al(OH)3的最佳途径4用含有少量Mg的Al片制取纯净的
31、Al(OH)3，下列操作中最恰当的组合是()加盐酸溶解加NaOH溶液过滤通入过量CO2生成Al(OH)3加盐酸生成Al(OH)3加过量氨水生成Al(OH)3ABCD解析：选C。2Al2OH2H2O=2AlO3H2，Mg和NaOH溶液不反应，过滤后向NaAlO2溶液中通入过量CO2生成Al(OH)3沉淀，再过滤就可得到Al(OH)3。5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：70%H2SO4溶液350 g，NaOH固体240 g，足量铝屑，水(不能用其他药品)。甲、乙、丙用各自设计的方案制得Al(OH)3的质量分别是W1、W2、W3。三种实验方案如下：甲：铝加Na
32、OH溶液加H2SO4溶液W1 g Al(OH)3乙：铝加H2SO4溶液加NaOH溶液W2 g Al(OH)3丙：W3 g Al(OH)3试回答：(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)三位同学制得的Al(OH)3的质量由大到小的顺序是_(用W1、W2、W3表示)。解析：n(NaOH)6 mol，n(H2SO4)2.5 mol，n(H)5 mol。甲方案：2Al2OH2H2O=2AlO3H2 6 mol6 molAlOHH2O=Al(OH)3过量 5 mol 5 mol因此，甲方案最多制得5 mol Al(OH)3。乙方案：2Al6H=2Al33H2 5
33、mol molAl33OH=Al(OH)3 mol过量 mol因此，乙方案最多制得 mol Al(OH)3。丙方案：2Al6H=2Al33H2 5 mol mol2Al2OH2H2O=2AlO3H2 6 mol6 molAl33AlO6H2O=4Al(OH)3 mol过量 mol因此，丙方案最多制得 mol Al(OH)3。故W3W1W2。答案：(1)丙方案(2)W3W1W2提升三有关Al3、AlO的离子反应6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、KB1.0 molL1的NaAlO2溶液中：Cl、HCO、K、Ca2C在强碱性环境中：AlO、Si
34、O、Na、KD能使甲基橙显红色的溶液中：NH、AlO、Na、Cl解析：选C。A项中MnO为紫红色，ClO与Al3可发生相互促进的水解反应；B项中HCOAlOH2O=Al(OH)3CO、COCa2=CaCO3；D项中酸性条件下AlO不能大量存在。7(双选)下列离子方程式书写正确的是()A向硝酸铝溶液中通入过量氨：4NH3Al32H2O=AlO4NHB将铝片打磨后置于NaOH溶液中：2Al2OH2H2O=2AlO3H2C向明矾溶液中加入过量的Ba(OH)2溶液：Al32SO2Ba24OH=2BaSO4AlO2H2OD向NaAlO2溶液中通入足量CO2：2AlOCO23H2O=2Al(OH)3CO解
35、析：选BC。A项，氨水不能溶解Al(OH)3；D项，通入足量CO2时，应生成HCO。1两性物质的概念辨析两性物质是指既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的化合物，如Al2O3、Al(OH)3、氨基酸等。但既能与酸反应又能与碱反应的物质不一定是两性物质，如NaHCO3是酸式盐。2Al(OH)3与Al2O3两性的重要应用(1)用过量NaOH溶液检验Al3的存在。(2)用过量NaOH溶液鉴别Al3和Mg2。(3)用互滴法鉴别Al3与OH、AlO与H。(4)用过量NaOH溶液和相应酸溶液分离Al3与Mg2、Fe3等离子或分离MgO、Al2O3。3Al(OH)3的三种制备方法制取Al(OH)3时，一般不用
36、强酸或强碱溶液，因为强酸、强碱能溶解生成的Al(OH)3，而又无法控制酸碱的用量，一般使用氨水或CO2制取。 1(2017高考江苏卷)铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下： 注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为_。 (2)向“过滤”所得滤液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH_ (填“增大”“不变”或“减小”)。(3)“电解”是电解熔融 Al2O3，电解过程中做阳极的石墨易消耗，原因是_。 (4)铝粉在1 000 时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并
37、充分混合，有利于AlN的制备，其主要原因是_。解析：(1)Al2O3为两性氧化物，在NaOH溶液中会溶解生成NaAlO2。(2)加入的NaHCO3与过量的NaOH反应，导致溶液的pH减小。(3)电解Al2O3时阳极上生成O2，O2会氧化石墨。答案：(1)Al2O32OH=2AlOH2O(2)减小(3)石墨电极被阳极上产生的O2氧化(4)NH4Cl分解产生的 HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜2(2018高考全国卷)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示：相关金属离子c0(Mn)0.1 mol
38、L1形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：金属离子Fe3Fe2Zn2Cd2开始沉淀的pH1.56.36.27.4沉淀完全的pH2.88.38.29.4回答下列问题：(1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为_。(2)滤渣1的主要成分除SiO2外还有_；氧化除杂工序中ZnO的作用是_，若不通入氧气，其后果是_。(3)溶液中的Cd2可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为_。(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为_；沉积锌后的电解液可返回_工序继续使用。解析：(1)在焙烧过程中ZnS和O2反应生成ZnO和SO2。(2)溶液中的Pb2与SO不能共存生成PbSO4沉淀，SiO2不溶于H2SO
39、4，即滤渣1中含SiO2和PbSO4。氧化除杂过程中O2能将溶液中Fe2氧化生成Fe3，加入ZnO能调节溶液的pH，促进Fe3完全水解。由题表知Fe2、Zn2开始沉淀和沉淀完全时的pH非常接近，若不通入O2将Fe2氧化为Fe3，加入ZnO后无法除去Fe2，会影响Zn的纯度。(3)根据题中信息可知还原除杂工序中涉及的离子反应为Cd2Zn=CdZn2。(4)结合图示可知电解ZnSO4溶液时生成Zn，即电解时Zn2在阴极被还原，电极反应式为Zn22e=Zn。沉积Zn后的电解液中主要含有H2SO4，可返回溶浸工序中继续使用。答案：(1)2ZnS3O22ZnO2SO2(2)PbSO4调节溶液的pH无法除
40、去杂质Fe2(3)Cd2Zn=CdZn2(4)Zn22e=Zn溶浸一、单项选择题1化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法中错误的是()AMgO、Al2O3的熔点很高，可制作耐高温材料，工业上也用其电解冶炼对应的金属B明矾水解形成的胶体能吸附水中悬浮物，可用于水的净化C燃放烟花是利用了某些金属元素的焰色反应D铝比铁活泼，但铝制品比铁制品在空气中耐腐蚀解析：选A。MgO的熔点很高，通常电解熔点较低的MgCl2制备Mg，A错误；Al3水解生成的Al(OH)3胶体具有吸附性，能吸附水中的悬浮物，因而可用于水的净化，B正确；在空气中，Al的表面形成致密的氧化膜，可以保护Al不被进一步腐蚀，D正确
41、。2下列关于铝及其化合物的说法不正确的是()AAl既可用于食品包装，也可用作建筑材料BAl2O3既可用来冶炼金属Al，也可用作耐火材料C明矾KAl(SO4)212H2O既可用作净水剂，也可用作消毒剂DAl(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)212H2O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
42、，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。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Al3CAl(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DMgO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(2020泰州模拟)实验室用铝
43、土矿制铝，需经过NaOH溶液溶解、过滤、通入CO2气体、过滤、灼烧、电解等步骤，下列图示能达到实验目的的是()解析：选B。A.用分液漏斗盛稀盐酸，而不能用长颈漏斗，A错误；B.用过滤的方法可以除去不溶性杂质，装置图正确，B正确；C.应该在坩埚中灼烧Al(OH)3固体，C错误；D.电解熔融Al2O3，阳极应该用惰性电极材料，而不能用活性电极材料铁，D错误。5(2020邢台高三检测)相同质量的下列物质分别与等浓度的NaOH溶液反应，至体系中均无固体物质，消耗碱的量最多的是()AAlBAl(OH)3CAlCl3DAl2O3解析：选A。体系中均无固体物质时，发生的反应分别为2Al2NaOH2H2O=2
44、NaAlO23H2、Al(OH)3NaOH=NaAlO22H2O、AlCl34NaOH=NaAlO22H2O3NaCl、Al2O32NaOH=2NaAlO2H2O，四种物质都得到NaAlO2溶液。从化学方程式可以看出，当它们的质量相同时，铝单质消耗碱的量最多。6将镁、铝、锌、铁四种金属分别与足量的稀硫酸反应，如图中各直线表示的是消耗金属的质量m(X)与产生氢气的质量m(H2)之间的关系，其中能代表Al与H2质量关系的是()AaBbCcDd解析：选A。产生1 g H2所需金属的质量分别为m(镁)12 g，m(铝)9 g，m(锌)32.5 g，m(铁)28 g，所以产生相同质量的H2，Al的用量最
45、少，对应直线斜率最大。7(2020常州高三检测)天工开物中记载“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”指金属锌和铅的混合物B煤炭中起作用的主要成分是CC冶炼Zn的化学方程式：ZnCO32CZn3COD该冶炼锌的方法属于热还原法解析：选A。由题意可知，“倭铅”指金属锌，不是锌和铅的混合物，故A错误；煤炭的主要成分是碳，反应中碳做还原剂，故B、C、D均正确。二、不定项选择题8.(2020宿迁高三质检)利用如图装置做铝热反应实验。下列说法不正确的是()
46、A该反应的化学方程式是2AlFe2O32FeAl2O3B该反应会产生高温，发出强光C根据铝热反应的原理，可以冶炼某些金属D若反应中转移3 mol电子，消耗氧化剂的物质的量是1 mol解析：选D。反应中转移3 mol电子，即1 mol Al参加反应，则消耗氧化剂Fe2O3的物质的量为0.5 mol。9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用来制造还原剂
47、一氧化碳外，还提供热量解析：选D。A项，铁用CO还原法炼制，错误；B项，铝及其合金被广泛使用是因为铝及其合金有良好的性能，错误；C项，氯化铝是共价化合物，熔融时不导电，工业上用电解氧化铝的方法制取铝，错误；D项，高炉炼铁中焦炭的作用为与氧气反应产生热量和制造还原剂一氧化碳，正确。10某溶液中可能含有H、NH、Mg2、Al3、Fe3、CO、SO、NO中的几种。若加入锌粒，产生无色无味的气体；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、Al3B溶液中n(NH)0.2 molC溶液中一定不含CO，可
48、能含有SO和NODn(H)n(Al3)n(Mg2)221解析：选BD。由知溶液中一定含有H，一定没有CO、NO，由知溶液中一定含有Mg2、Al3，由图像可知溶液中还一定含有NH，且n(NH)0.7 mol0.5 mol0.2 mol，n(H)0.1 mol，n(Al3)0.8 mol0.7 mol0.1 mol，沉淀Al3、Mg2共消耗0.4 mol OH，其中沉淀Al3消耗 0.3 mol OH，沉淀Mg2消耗 0.1 mol OH，根据Mg22OH，可得n(Mg2)0.05 mol，选项B、D正确。三、非选择题11历史上金、银、铜主要作为货币或装饰品被应用。(1)金、银、铜常被作为钱币流通
49、，从化学角度来看，主要是利用它的_(填字母)。A硬度适中B密度适中C在自然界都可得到纯净的单质D不活泼性(2)一位收藏者有一枚表面是黑色，且有少量绿色锈状物的货币，这肯定是_币，黑色物质是_，形成这种物质的化学方程式为_，绿色物质是_，形成这种物质的化学方程式为_，这枚金属币的真面目为_色。另外一枚是闪闪发光的黄色金属币，它肯定是_币，表面一直未被氧化的原因是_。(3)不法分子有时用铜锌合金制成假金币行骗。下列方法中能有效鉴别其真假的是_(填字母)。A观察颜色B查看图案C用手掂量轻重D滴一滴硝酸在币的表面，观察现象解析：(1)金、银、铜都属于不活泼金属，易加工，因此，在历史上都曾经用作货币。(
50、2)铜稳定性略差一些，容易与氧气等物质反应而“生锈”。金的化学性质最不活泼，在空气中很稳定。(3)有些假金币外形逼真，看上去也是“金光闪闪”，密度和真金币差不太多，手不太容易掂出来。假金币中有Zn、Cu，均可与硝酸反应产生大量气泡，而Au不与硝酸反应。答案：(1)D(2)铜氧化铜2CuO2=2CuOCu2(OH)2CO32CuO2CO2H2O=Cu2(OH)2CO3紫红金金不活泼，不易被氧化(3)D12A、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)
51、写出化学式：A_，B_，C_，D_，E_。(2)写出下列反应的离子方程式：AB_；AD_。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KAlO2，E为NaAlO2。答案：(1)KAlO2Al(OH)3Al2O3AlCl3NaAlO2(2)AlOCO22H2O=Al(OH)3HCOAlO4H=Al32H2O13KAl(SO4)212H2O(明矾)是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。实验室中
52、，采用废易拉罐(主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如下图所示。回答下列问题：(1)为尽量少引入杂质，试剂应选用_(填标号)。aHCl溶液BH2SO4溶液c氨水DNaOH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_；将少量明矾溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是_。解析：(1)易拉罐的主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质，试剂的作用是将Al溶解并除去Fe、Mg杂质，HCl溶液和H2SO4溶液可溶解Al及Fe、Mg杂质，会引入Fe2、Mg2，氨水不溶解Al；NaOH溶液可溶解Al，但不溶解Fe、Mg杂质，故d项符合。(2)选用NaOH溶液溶解易拉
53、罐，主要发生反应2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2。(3)滤液A中铝元素以AlO形式存在，与溶液中HCO发生复分解反应：AlOHCOH2O=Al(OH)3CO，故沉淀B为Al(OH)3；明矾溶于水时，KAl(SO4)2=KAl32SO，Al33H2OAl(OH)33H，使溶液呈弱酸性。答案：(1)d(2)2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2(3)Al(OH)3Al3水解，使溶液中H浓度增大14无水AlCl3易升华，可用作有机合成的催化剂等。工业上以铝土矿(Al2O3、Fe2O3)为原料制备无水AlCl3的工艺流程如下：(1)氯化炉中Al2O3、Cl2和C反应的化学方程式为
54、_。(2)用Na2SO3溶液可除去冷却器排出的尾气中的Cl2，此反应的离子方程式为_。(3)升华器中主要含有AlCl3和FeCl3，需加入少量Al，其作用是_。(4)为测定制得的无水AlCl3产品(含杂质FeCl3)的纯度，称取16.25 g无水AlCl3样品，溶于过量的NaOH溶液中，过滤出沉淀物，沉淀物经洗涤、灼烧、冷却、称重，得其质量为0.32 g。写出上述除杂过程中涉及的离子方程式：_、_。AlCl3产品的纯度为_。(5)工业上另一种以铝灰为原料制备无水AlCl3的工艺中，最后一步是由AlCl36H2O脱水制备无水AlCl3，实现这一步的方法是_。解析：(1)由经冷却器出来的气体有CO
55、和Cl2可知，CO是氯化炉中的生成物，且Cl2是过量的，故氯化炉中发生反应的化学方程式为Al2O33Cl23C2AlCl33CO。(2)亚硫酸钠是还原剂，氯气是氧化剂，则离子方程式为SOCl2H2O=SO2Cl2H。(4)除杂过程中涉及的离子方程式为Fe33OH=Fe(OH)3，Al34OH=AlO2H2O。沉淀物经洗涤、灼烧、冷却、称重，得到的0.32 g固体物质是氧化铁，即其物质的量为0.002 mol，则氯化铁的物质的量为0.004 mol，即其质量为0.65 g，得出AlCl3的质量为16.25 g0.65 g15.6 g，则AlCl3的纯度为100%96%。(5)由于氯化铝易水解，水解后生成的氯化氢气体挥发后，使水解平衡正向移动，生成大量的氢氧化铝，故为了抑制其水解，必须在氯化氢的气流中加热脱去结晶水。答案：(1)Al2O33Cl23C2AlCl33CO(2)SOCl2H2O=SO2Cl2H(3)除去FeCl3(4)Fe33OH=Fe(OH)3Al34OH=AlO2H2O96%(5)在HCl气流中加热脱去结晶水