第三章金属及其化合物第三讲用途广泛的金属材料和开发利用金属矿物学案

第三讲用途广泛的金属材料和开发利用金属矿物

考点一合金及金属材料(命题指数★★★★★)

1.合金：

2.常见金属材料：

⑴分类。

(2)常见合金材料。

1.判断以下说法是否正确，正确的打“J”,错误的打“X"。

(1)任何金属都能形成合金.()

提示：X。并非所有的金属都能形成合金，两种金属形成合金，其前提是两种金属在同一温

度范围内都能熔化，假设一种金属的熔点大于另一种金属的沸点，那么二者不能形成合金。

(2)钢与纯铁相比较，钢不易生锈。()

提小：X。钢中含有碳等杂质容易形成原电池，腐蚀更快。

(3)不锈钢、硬铝都是合金，青铜是铜单质，不属于合金。()

提示：X。青铜为铜锡等形成的合金。

(4)高温铝易被氧化，铝合金应在熔剂层覆盖下熔炼。()

提示：高温时铝很容易被氧化。

(5)锢银合金能大量吸收也形成金属氢化物，可作储氢材料。()

提示：锢银合金可作储氢材料。

(6)用稀硝酸去除铜制品上的铜锈。()

提示：X。铜能够溶于稀硝酸，故用盐酸或稀硫酸除去铜锈。

2.(1)金属与金属或金属与非金属形成合金时是否发生化学反响？

提示：没有。合金属于混合物，金属与金属或金属与非金属形成合金时，两者没有发生化学

反响，各成分的化学性质没有发生变化。

(2)合金的性质是各成分金属的性质之和吗？

提示：合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在物理性质、机械性能方面优于各成分

金属，不是简单加和；但一般认为在化学性质上，合金表达的是各成分金属的化学性质。

(3)铜的熔点为1083℃,钠的沸点为883C,试问铜与钠能否形成合金？

提示：不能。当铜开始熔化时，钠已经气化，所以二者不能形成合金。

命题角度1：合金性质与金属材料的应用

【典例1]C919大型客机是我国自主研发的，C919机身局部采用第三代新型铝锂合金材料。

以下关于铝锂合金的认识不正确的选项是（）

A.铝锂合金密度较小，强度较大，硬度大于纯铝，熔点低于锂单质

B.改变原料的配比，可以制得性能不同的铝锂合金

C.铝锂合金具有金属光泽，可导电导热

【）.铝锂合金的性质与各成分金属的性质完全相同

【解析】选D。合金的熔点比它的各成分金属的熔点低，硬度大于其成分金属，A正确；合金

的性质与成分的含量有关，所以改变原料的配比，可以制得性能不同的铝锂合金，B正的；铝

锂合金具有金属材料的一些通性，有金属光泽，可导电导热，C正确；合金的熔点比它的各成

分金属的熔点低，硬度大于其成分金属，所以铝锂合金的性质与各成分金属的性质不完全相

同，D错误。

命题角度2：合金成分的实验探究与测定

【典例2】（2021•郑州模拟）某同学设计了如下实验测量/〃g铜银合金样品中铜的质量分数：

以下说法中不正确的选项是（）

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.铜银都能与稀硝酸反响，收集到的气体可能全为N0

C.操作I是过滤，操作II是洗涤，操作III应是烘干

D.根据反响收集到的气体体积可以计算铜和银的质量分数

【以图析题•培养关键能力】

【解析】选C。合金的熔点比其成分金属低，A正确；不管是浓HNQ,还是稀HNO：,,用排水法收

集到的气体一定全部是NO,B正确；Tg固体为AgCl,由于AgCl具有受热不稳定性，故操作

HI应是低温枯燥而不是烘干，C错误；根据反响收集的气体体积，利用电子守恒及质量关系列

式可求得铜和Ag的质量分数，D正确。

在题干条件不变的情况下，以下说法不正确的选项是（）

A.收集到的ML气体为N0

B.假设缺少操作H,会导致实验结果偏小

V

C.被铜银合金兔原的硝酸可能为右万mol

D.依据联/不能确定铜的质量分数

【解析】选D。由流程图可知，实验排水法收集，二氧化氮能与水反响生成NO,故金属与硝

酸反响生成气体是NO或N&或NO、最后收集的气体为NO,A正确；由流程图可知，溶液

中参加氯化钠，将银离子转化为氯化银沉淀，通过测定氯化银沉淀的质量，计算银的质量，

进而计算铜的含量，操作II是在过滤之后，低温枯燥之前，由于过滤后的氯化银附着一些离

子，应洗涤附着的物质，防止测定的氯化银的质量增大，导致合金中银的质量增大，铜的质

量偏小，测量铜的含量偏低，B正确；当为稀HW）3时，生成的气体是NO,物质的量为

击mol,根据原子转移守恒可知被攵原的硝酸为/mol,C正确；氯化银的质量为做,

利用元素守恒计算合金中银的质最，合金质最减去Ag的质最为Cu的质量，可以确定Cu的质

量分数，D错误。

【备选例题】

局部氧化的Fe-Cu合金样品（氧化产物为Fe20s>CuO）共5.76g,经如图处理，以下说法正确

的选项是（）

A.滤液A中的阳离子为Fe”、Fe3\H1

B.样品中Fe元素的质量为2.Mg

C.样品中CuO的质量为4.0g

D.r=448

【解析】选I）。A项，生成的滤渣3.2g是铜，金属铜可以和Fe"反响，所以滤液A中一定不

含有鱼3+,错误；B项，灼烧后的固体为Fez。”其物质的量为

0.02mol,铁元素的物质的量为0.02molX2=0.04mol,质量为0.04molX

56g-mol-^2.24g,错误；C项，铁元素的质量为2.24g,而原来固体为

5.76g,所以CuO的质量不超过5.76g-2.24g=3.52g,错误；D项，根据最后溶液中的

溶质为过量比SOi和FcSO”而铁元素的物质的量为0.04mol,说明参加反响的硫酸的物质的

量为0.04mol,含为0.08mol,其中局部1厂生成氢气,另外的H.和合金中的氧结合生成了

水，由于合金中氧的物质的最为=0.02mol,它结合0.04molH+,

:ibg•m"o分l旦

所以硫酸中有

0.04mol酎生成氢气，即生成0.02mol氢气，标准状况下的体积为448mL,正确。

合金组成的分析方法

1.定性分析型：

形成合金的各种成分的特殊化学性质仍按单一组分的性质（例如铝合金中的铝既能溶于酸又

能溶于碱的性质不变，铜能溶于稀硝酸，且硝酸的复原产物为N0气体），一般是将合金酸溶

或碱溶，根据反响中的特殊现象或根据溶解后所得溶液继续加沉淀剂产生的现象判断其成分。

此类试题常以流程的形式呈现，解答的关键是理清每一步参加的物质和生成物质的成分。

2.定量分析型：

定量测定合金的成分常用量气或沉淀两种方法。

（D定量集气法。

定量集气法是指收集合金口某种物质溶解时所产生的气体的量，应用化学方程式或关系式来

判断合金的组成。其原理的关键点是根据某组分的特殊性质（特别是与酸或硬反响能产生气

体），其操作要点和本卷须知有：保证装置的气密性良好，注意收集气体的读数方法。

（2）沉淀法。

沉淀法测定物质含量是常用的一种方法，采用沉淀法时，涉及的根本实验操作和主要问题有:

称量、溶解（溶解试剂）；沉淀（重点是沉淀试剂的选择）；过滤、沉淀洗涤、沉淀的枯燥、称

量：数据的处理（包括测定结果的误差分析）。

命题点1：合金性质与金属材料的应用（根底性考点）

1.2021年贺岁纪念币满足广阔人民群众在岁末年初迎接新春、庆贺新年的需求，更好传播和

弘扬中国传统文化。该套纪念币共2枚，其中银质纪念币1枚，双色铜合金纪念币1枚，均

为中华人民共和国法定货币。以下关于合金的表达不正确的选项是（）

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

I）.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，D项错误。

2.武德合金（由50与锤、25%铅、12.5%锡和12.5%镉制成，熔点为70℃）常用于制作电器保险

丝；镁铝合金质优体轻，又不易锈性，大量用丁航空工业、造船工业，日用化工等领域。以

下有关合金的说法错误的选项是（）

A.武德合金常用于制作电器保险丝是因为它的熔点低

B.镁铝合金能全部溶解于过量FeCh溶液中

C.两种合金的熔点、硬度比镁和铝的熔点、硬度都高

D.商代后期铸造出工艺精湛的后（司）母戊鼎，该鼎属于铜合金制品

【解析］选C。武德合金常用于制作电器保险丝是因为它的熔点低，A正确；镁铝都能溶解于

过量FeCL溶液中，B正确；合金的熔点一般低于它的成分金属，C错误；商代后期铸造出工

艺精湛的后（司）母戊鼎属于青铜器，青铜是铜锡合金，D正确。

命题点2：合金成分的实验探究与测定（综合性考点）

3.美国普度大学研究开发出一种利用铝铁合金制备氢气的新工艺（工业流程如下列图）。以下

有关该工艺的说法中错误的选项是（）

A.该过程能量转化的形式有三种

B.铝银合金可以循环使用

C.铝银合金与水的反响属于化合反响

D.总反响式为2H2。=2丛"+。2t

【解析】选以该过程能量转化的形式有三种，A正确。由所给工业流程图可知B正确。铝钱

合金与水反响的实质是铝把水中的H置换出来，属于置换反响，C错误。由图可知该流程的总

反响为2H,0=2H"+6t,D正确。

【加固训练一一拔高】

1.以下对合金的说法正确的选项是（）

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，所以合金是纯洁物

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，选项B、C错误。

2.金属钾和金属钠的金属性相近，但K比Na略强，当利用金属钠与KC1共熔制金属钾时，，

发现钾与钠的共熔体难以别离，如调整温度到一定程度，那么可利用钠与KC1反响制取K,下

面是四种物质的熔沸点：

KNaKC1NaCl

熔点/℃63.697.8770801

沸点/C774882.915001413

根据平衡移动原理，可推妇用Na和KC1反响制取金属钾的适宜温度是（）

A.低于770℃B.850℃

C.高于882.9℃D.1413-1500℃

【解析】选Bo在金属活动性顺序中，Na虽然排在K的后面，但从表中提供的数据可知，钾

的熔点和沸点都比钠低，当钠与KC1混合加热熔化后，温度升高到774c以上，钾变成蒸气

逸出，平衡右移，但温度不得高于882.9°C,所以B项正确。

3.某课外活动小组，收集了一种合金进行研究(Cu的焰色反响为绿色)。

(1)外观暗灰色，外表光滑；

(2)在酒精灯上灼烧，火焰呈绿色；合金片熔化，但不滴落；

(3)取刮去表皮的金属10.0g,放入足量稀硫酸溶液中，收集到标准状况下的H996L；

(4)另取刮去表皮的金属10.0g,放入足量NaOH溶液中,也收集到标准状况下的r9.96L。

试据此判断，合金中一定含有的元素是________(写元素符号)；以下元素可能含有的是

________(填选项编号)。

a.Agb.Mgc.Pbd.Fe

如果该合金中，只含两种元素，它们的质曷比是O

【解析】根据(2)可以判断，合金中一定含有A1和Cu。

由(3)(4)可得,能与硫酸和NaOH反响放出上的只有A1,而不能含Mg、Pb、Fe.MAI)=

9.96L2

994I.nr：XQX27g•mor'^8.0g。所以加(Cu)=2.0g。

4LIllO1J

其质量之比为勿(Al)：勿(CL)=4：lo

答案：Cu、Ala/z?(Al)：/z/(Cu)=4：1

4.某铝合金中含有元素铝、镁、铜、硅，为了测定该合金中铝的含量，设计了如下实验，请

答复有关问题：

(1)称取样品ag(精确到01g)，称量时通常使用的主要仪器的名称是。

(2)将样品溶解于足量的稀盐酸，过滤并洗涤滤渣。滤液中主要含有,滤渣中含有

,溶解、过滤用到的玻璃仪器是。

⑶滤液中加过量的氢氧化钠溶液，过滤。有关反响的离子方程式是

(4)步骤⑶的滤液中通入足量的二氧化碳气体，过滤。有关反响的离子方程式是

(5)步骤(4)过滤后的滤渣用蒸储水洗涤数次，烘干并灼

烧至恒重、冷却后称量，其质量为bgo有关反响的化学方程式是

,原样品中铝的质量分数是o

⑹假设步骤⑶中参加氢氧化钠的量缺乏，那么实验结果(填“偏向”"偏低”或

“不影响〃，下同)：假设步骤(5)中滤渣没有洗涤，那么实验结果_______,假设滤渣灼烧

不充分，那么实验结果。

【解析】(1)称量时应该使用的主要仪器的名称是托盘天平。(2)将样品溶解于足量的稀盐酸，

过滤。滤液中主要含有MgCh.A1CL、HC1；滤渣中含有Cu、Si,溶解、过滤用到的玻璃仪器

42+

是烧杯、玻璃棒、普通漏斗。⑶有关反响的离子方程式有H4-011'=1L0,Mg4-201F=Mg(OH)2

I、A产+40I「=A10；+240。(4)有关反响的离子方程式是A10；+CO24-2H2O=A1(0H)31

+HCO；、2()H-+C02=C0r+H20o(5)有关反响的离子方程式是2Al(OH)3步=ALOB+BH。

原样品中铝的质量分数是当X100%o

17a

(6)假设步骤(3)中参加氢氧化钠的量缺乏，那么实验结果偏低：假设步骤(5)中滤渣没有洗涤，

那么实验结果偏高：假设源渣灼烧不充分，那么实哙结果偏高。

答案：(1)托盘天平

(2)MgCk、A1C13>HC1Cu、Si烧杯、玻璃棒、普通漏斗⑶仁+0旷=乩0、Mg2++20IT

3+

==Mg(OH)21Al+40H-=A10；+2H20

-

(4)A10；+CO2+2H2O=A1(OH)31+HCO；、20H+C02=C07+HQ

⑸2Al(OH)30=ALO3+3H2O兽X100%

17a

(6)偏低偏高偏高

考点二镁及其化合物(命题指数★★★★★)

1.镁的物理性质：

(D镁：镁是银白色有金属光泽的固体,密度较小，硬度较低、有延展性，是电和热的良导体。

(2)镁合金：密度较小，硬度和强度都较大。

2.镁及其化合物的化学性质：

1.判断以下说法是否正确，正确的打“J”,错误的打“X"。

(1)氧化镁(熔点2800°C)是优良的耐高温材料。()

提示：氧化镁是优良的耐高温材料。

(2)2.4g镁在足量的氧气中燃烧，转移的电子数为0.LM。()

提示：Xo2.4g镁的物质的量为0.1mol,0.1mol镁反响，转移的电子数为0.2M。

(3)镁铝合金在冷的浓硫酸中钝化。()

提示：xoMg在冷的浓硫酸中不钝化。

(4)镁放入氯化镀溶液中，充分反响后可以得到一种气体.()

提示：X。Mg+2NHCl=MgC12+2NH31+H2t得到两种气体。

(5)镁是可以在空气中燃烧的，燃烧时火花四射，十分美丽，因此烟花中通常都掺有•定量的

镁粉，来到达美观的效果。()

提示：镁粉燃烧时发出耀眼的光。

(6)镁着火后，可以用泡沫灭火器灭火。()

提示：X。镁能在中燃烧。

2.(1)镁是活泼金属，故不具有抗腐蚀性，这句话正确吗？

提示：不正确。镁是活泼的金属，易被氧化，但镁具有抗腐蚀性能。这是因为在常温二，镁

在空气中与氧气反响，生成一层致密的氧化物薄膜，这层氧化物薄膜能够阻止金属继续被氧

化，故镁有抗腐蚀性能。

(2)镁在空气中燃烧，生成物为纯洁物吗？

提示：镁在空气中燃烧，除了可与空气中的反响生成MgO外，还能与即、⑩反响，生成Mg蛇

和C,为混合物。

命题角度1：镁及其化合物的性质

【典例1】实验室以空气和镁为原料制备■3弗的装置如下列图(夹持和加热装置略去)：

以下说法正确的选项是()

A.装置A、B中可依次参加浓硫酸、NaOH溶液

B.假设去掉装置C,对产品纯度无影响

C.实验时应先加热装置C,通入一段时间空气后再加热D

I).装置E中碱石灰的作用是吸收尾气

【解析】选C。要制备氮化镁，需要除去空气中的氧气、和水蒸气，那么装置A、B中可依

次参加NuOH溶液、浓硫酸，A错误；假设去掉装置C,镁与氧气反响生成氧化镁，对产品纯

度有影响，B错误；实验时，应先加热装置C,通入一段时间空气除去氧气，然后再加热装置

D,C正确；装置E中碱石灰的作用是吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，防止进入D中干扰实

验，D错误。

(1)(宏观辨识与微观探析)如果让空气与镁直接反响，会得到几种固体产物？

提示：3种。生成蝇蛇、返0、Co

(2)装置D中生成的Mg此容易与水反响生成白色沉淀和气体，试分析具与盐酸反响的产物是什

么？

提示：MgCLflNH.,Clo卜小他容易与水反响生成的白色沉淀和气体分别是Mg(0H”和NH3,故与

盐酸反响产物为MgCk和NH.,Clo

命题角度2：镁的制备一一海水提镁

【典例2】(双选)如图为海水制镁的工艺流程示意图。以下表达不正确的选项是

A.“石灰窑〃"消化池”发生的依次是放热反响、吸热反响

B.“过滤器”的母液中主要是CaCL溶液，可直接返回海淮

C.“中和〃时反响的离子方程式为H'+OFP_H20

D.电解槽中发生反响的化学方程式为MgCL(熔融)鲤Mg+Ckt

【解析】选A、C。石灰窑中发生反响为碳酸钙的分解反响，为吸热反响，消化池中发生化合反

响:CaO+压。一Ca(0H)2,为放热反响,A项错误;沉淀池中发生反

响：MgC12+Ca(0H)z,^~Mg(OH)2I+CaCl2,过滤后所得滤液主要含CaCh,可直接返回海洋,B项止

确；中和时发生Mg(OH)?和盐酸的反响，离子方程式为Mg(OH)2+2H*="Mg。2HoC项错误；由

图知，将得到的氯化镁溶液经浓缩、枯燥制成无水氯化镁，在电解槽中电解熔融的氯化镁，化学

方程式为MgCk(熔融)—Mg+Cl21,D项正确。

在题干条件不变的情况下，以下说法正确的选项是()

A.图中涉及的反响都是放热反响

B.图中的反响涉及四种根本反响类型

C.以海水为原料提取镁的过程中，有3处措施明显提高了经济效益

D.图中发生的反响均属于氧化复原反响

【解析】选C。碳酸钙分解、电解氯化镁都是吸热反响，A项错误；图中反响不涉及置换反响，

B项错误；海水提取镁的二厂设在海边，需要的碱取自海边丰富的贝壳(CaCOj,CaCOs分解后

产生的CaO再与水反响即得碱［Ca(OH)］。电解MgCk制镁时产生的氯气又可作为制盐酸的原料。

制得的盐酸再跟Mg(OH)?反响而进入循环，提高了综合经济效益，C项正确；CaC()3-CaO的反

响不是氧化复原反响，D项错误。

【知识拓展】海水提镁的本卷须知：

(1)海水提镁时，从UgCL溶液中得到MgC12-6H20的主要操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、

洗涤、枯燥。

(2)由MgCL-6H2O得到无水MgCk箱要在HC1气流中加热脱去结晶水，以抑制MgCb的水解。

(3)电解熔融氯化镁所得的镁蒸气冷却后即为固体镁，镁蒸气可以在Ar气氛中冷却。

(4)工业上冶炼镁时电解熔融的MgCh而不是电解熔融的MgO的原因是MgO的熔点高于MgCL,

耗能大。

从海水中提取镁

(1)工艺流程。

(2)根本步骤及主要反响。

制熟石灰CaCOs^SCaO+CO2t,CaO+H2O=Ca(OH)2

2+

沉淀Mg4-20H-=Mg(0H)21

酸化Mg(OH)2+2HC1=MgCl2+2H2O

蒸发结晶析出MgCl2-6lh0

脱水在氯化氢气流中使MgCh-6IL0脱水制得无水氯化镁

电解熔融氯化镁制得镁：

电解

MgCk(熔融)型Mg+Cl2t

命题点1：镁及其化合物的性质(根底性考点)

1.以下说法正确的选项是()

A.Mg在CO?中的燃烧是置液反响

B.将Mg(011),沉淀转化为MgCl八是镁原子失电子转化为Mg2+

C.电解得到镁的过程可以写出离子反响方程式，但不是氧化复原反响

D.Mg在此中燃烧的反响中，用既是氧化剂又是复原剂

【解析】选A。Ug在C02中燃烧为置换反响，A正确；将Mg(0H)2沉淀转化为MgCk的过程是复

分解反响，B错误；电解得到镁的过程有化合价的变化，是氧化复原反响，C错误；Mg在N2

中燃烧的反响中，冲作氧化剂，镁是亚原剂，D错误。

2.以下关于铁和钠的比较，结论正确的选项是()

A.铝镁合金的硬度较大，钠钾合金的硬度较小

B.因为钠的金属性比镁要强，所以钠的熔点比镁要高

C.镁能置换硫酸铜溶液中的铜，钠也能置换硫酸铜溶液中的铜

D.在空气中都能被点燃，生成的产物都是氧化物，氧在产物中的化合价都是

-2

【解析】选A。钠钾合金在常温时呈液态，故A正确；钠妁熔点比镁的低，故B项错误；钠不

能置换CuSOi溶液中的铜，钠先与乩()反响，故C项错误；在空气中点燃Na和Mg产物分别是

他2。2和MgO、)也岫，其中22。2为过氧化物,氯的化合价为-1,故D项错误。

命题点2：镁的制备一一海水提镁(综合性考点)

3.由海水制备无水氯化镁，主要有以卜步骤：

①在一定条件下脱水枯燥；②加熟石灰；③加盐酸；④过滤；⑤蒸发结晶。其先后顺序正确

的选项是()

A.②④⑤③0B.③©④①⑤

c.③④②@<DD.©①

【解析】选D。

4.如图是工业利用菱镁矿MgCOK含杂质ALMFeCOj制取镁的工艺流程。

答复有关问题：

⑴菱镁矿送入酸浸池前需要粉碎,目的是

⑵氧化池中通入氯气的目的是氧化,工业上不选用硝酸作氧化剂的原因是

和。

(3)沉淀混合物为和(填化学式)。

(4)利用熔融氯化镁制取金属镁，选用的方法是_____〔填字母)。

A.电解法B.氧气复原法

C.碳复原法D.分解法

【解析】(1)将菱镁矿粉碎可以增大与酸液的接触面积，进而提高酸浸速率和转化率。

(2)因为菱镁矿中含有FeCe,经过酸浸之后生成“2+,然后通入CL氧化为

%3+,然后再沉淀；如果采用硝酸作氧化剂，反响会产生NO2气体，另外过量的硝酸产生杂质

离子NO；不易除去。

(3)经过氧化后,溶液中含有A/、Fe3+WMg2+,参加MgD可以促进A/和Fe计的水解，进而

生成沉淀,沉淀为淀(00和Fe(0H)3。

(4)制取金属镁时，采用电解熔融MgCh的方法，应选A项。

答案：(1)提高酸浸速率(2)Fe?+会产生污染性气体N()r会引入杂质离子NO；

(3)Al(0H)3Fe(0H)3(4)A

【加固训练一一拔高】

1.硼及其化合物具有重要的工业用途。某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有

UgCOa、MgSiOa、CaMg(C03)2>AlAffiFeO等，回收镁和其中另一种金属单质A的工艺流程如

图：

局部阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如表：

沉淀物Fe(OH)3Al(0H)3Mg(OH)2

pH3.25.212.4

请答复以下问题：

(D滤液I中所含阴离子主要是;可回收到的金属A的原子结构示意图为

⑵试剂B为:“浸出〃步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有

_________________________________________________(要求写出两条措施)。

(3)滤液II所含金属离子为,调pH时需要调屡次，第一次调pH主要是为了

除去O

(4)Mg(C103”在农业上有广泛的用途，可用NaClQ，与MgCk制备，四种化合物的溶解度⑸随温

度(7)的变化曲线如下列图。

①写出反响的化学方程式：。

②将反响物按化学反响方程式计量数之比混合制备Mg(C103)2,简述可制备Mg(C10。2的原因：

【解析】⑴MgCG、MgSiO3、CaMg(C03)2、A1B和FeB中氧化铝与过量氢氧化钠反响,枚碱浸

后的滤液I中含有A10；和0H,最终制得的金属A是Al,AI有3个电子层，最外层电子数

为3。(2)浸出时，从化学反响速率和化学平衡的影响因素来分析判断。(3)依据表格中pH得

知，最先调pH至完全析出氢氧化铁沉淀。

答案：⑴AIO「、oirj)

(2)盐酸升温、搅拌或适当增大酸的浓度(任写两种即可)

⑶Mg2+、Ca"Fe计Fe计

⑷①2NaC10*+MgC12=Mg{Cl()3)2+2NaCl\

②在相同温度下，NaCl的溶解度较小，最先析出，Mg(CK)3)2留在溶液中，通过蒸发结晶可得

2.：Mg能在NO2中燃烧，可能产物为MgsNz、MgO和Nz。MgM容易与水反响。

(1)某实验探究小组探究施与NO,反响的固体产物成分，对固体产物提出三种假设:

I.假设：固体产物为MgO；II.假设：________；III.假设：o

(2)该小组通过如卜.实验装置来验证Mg在N0?中燃烧反响产物(夹持装置省略，局部仪器可重

复使用)。

①实验装置连接的顺序为(填字母序号)；

②装置B中盛装的试剂可以是(填字母)；

a.浓硫酸b.碱石灰

c.无水CaChD.五氧化二磷

③确定产物中有用生成的实验现象为o

⑶设计实验证明：产物中存在Mg曲:o

(4)装置C中初始参加粉质后为13.2g,在足后的NO.t•充分燃烧，实验结束后，硬质玻璃

管冷却至室温、称量，测得硬质玻璃管中剩余固体的质量为21.0g,产生岫的体积为1120mL(标

准状况)。写出玻璃管中发生反响的化学方程式：

【解析】(1)根据的Mg在NO?中燃烧产物的可能性分析判断，I.固体产物为MgO：H.固体产

物为Mg此；HL固体产物为MgO和Mg3N2o

(2)①A中铜与浓硝酸反响产生二氧化氮，用B中枯燥剂枯燥后，通入硬质玻璃管C中与铁粉

反响，用NaOH溶液除去多余的二氧化氮，最后用排水法收集氮气，为确保C中无水蒸气，在

C和E之间也应连接吸水枯燥装置，故装置的连接顺序为ABCBED；②二氧化氮不能使用碱性

枯燥剂来枯燥，U形管装的是固体枯燥剂，故盛放的枯燥剂可以是无水氯化钙或五氧化二磷等，

选c、d；③从C中导出的气体通过NaOH溶液吸收NG后，仍有气体将D中试剂瓶中的水压入

烧杯中，那么确定产物中有弗生成。

(3)Mg：岫能与水反响生成氨气，氨气是具有刺激性气味的碱性气体，所以取少量反响后的固体

产物，参加水中产生有刺激性气味的气体，该气体能使湿润的红色石蕊试纸变成蓝色，那么

证明产物中有MgN”

(4)13.2g镁的物质的量为0.55mol,设生成MgsNz的物质的量为xmol,MgO的物质的量为y

mol,根据镁原子守恒得：3x+y=().55mol,根据固体质量得：】00x+40y=21.0g,解得：

x=0.05,y=0.4：氮气的物质的量为1.12L+

22.4L•mol-，=0.Obmol,综上分析反响物为Mg和NS,生成物为Mg俱2、

MgO和Nz,且物质的量之比为1：8：1,所以化学方程式为UMg+4N02=

Mg3N2+8Mg04-N2o

答案：(1)II.固体产物为MgN

ID.固体产物为MgO和Mg3N2

(2)①ABCBED②cd③D中试剂瓶中的水被气体压入烧杯中

(3)取C中少量反响产物，参加水中产生有刺激性气味的气体，该气体可使湿润的红色石蕊试

纸变蓝

(4)llMg+4NO2^=Mg3N2-|-8MgO4-N2

考点三铝及其化合物的性质(命题指数★★★★★)

一、铝

1.铝的结构、存在：

铝元素位于元素周期表中的第三周期mu族,原子结构示意图为.铝是地壳中含量量

芟的金属元素，主要以化合态形式存在。

2.铝的物理性质：

延展性、导电

颜色状态密度质地

性、传热性

银白色有金

固体较小柔软良好

属光泽

3.铝的化学性质：

写出图中有关反响的化学方程式：

①A1—里迫形成致密的氧化膜速暨4A1+3Q^递2A1@

②2A1+3cl2^^2Ale13

③2Al+6HCI=2AlC13+3压t

④2Al+2NM)H+2Ha=2NaAl()+3H2f

⑤2A1+Fea基遢AlA+ZFe(铝热反响)

4.铝的用途:

纯铝用作导线，铝佥金用于制造汽车、飞机、生活用品等。

二、氯化铝、氢氧化铝

1.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。

2.氢氧化铝：

(1)物理性质。

白色胶状不溶于水的固体，有较强的吸附性。

(2)化学性质(用化学方程式表示)。

Al(OH)a的电离方程式：

写出图中有关反响的化学方程式或离子方程式：

①Al(OH)3+3H+=A13++3H。

②Al(OH)aI(旷一射啮I21M)；

③2Al(0H)3=^=AI2O3+3HQ。

3.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当盐。

(2)明矶的化学式为KAI(SOD-12HO它是无色晶体，亘溶于水，水溶液p%7(填”》〃

或“一”)。明矶可以净水，其净水的原理是A1"+3H「O^原H)S+3H+,Al(0H)3胶体吸

附水中杂质形成沉淀而净水。

1.判断以下说法是否正确，正确的打“J”,错误的打“X"。

(1)氢氧化铝可用于治疗胃酸过多。()

提示：氢氧化铝属于两性氢氧化物，能与酸反响，可作胃酸的中和剂。

(2)明帆用作净水剂不涉及化学变化。()

提示：X。明矶用作净水剂是因为A13+水解生成A1(OH)3胶体的缘故。

(3)铝制餐具不能长时间存放酸性、碱性食物。()

提示：VO铝能与酸、碱反响。

(4)向氯化钱溶液中投入一铝片，铝片上产生大量气泡，该气体是氨气。()

提示：X。氯化钱溶液显酸性，与铝反响产生氢气。

(5)能用铝槽车储运浓硫酸与浓硝酸，是因为铝的化学性质稳定，不与浓硫酸、浓硝酸反响。

提示：X。铝遇浓硫酸与浓硝酸钝化。

（6）投入铝片产生氢气的溶液一定呈强酸性。（）

提示：X。能与铝反响产生氢气的溶液可能呈强酸性也可能呈强碱性。

【加固训练一拔高】

用铁、铝的混合物进行如下实验：

（1）操作X的名称是。

（2）气体A是。

（3）参加足量NaOH溶液时发生反响的离子方程式为:参加稀盐酸发生反响的

离子方程式为。

（4）溶液B中阴离子除0H一外还有________,溶液D中存在的金属离子为_________o

【解析】（1）进行操作X后得到溶液和固体，故操作X为过滤。（2）A1与氢氧化钠溶液反响产

牛氧气，故气体A为也（3）混合物中参加足量NaOH溶液,A1与NaOH溶液反响：固体C为铁,

参加稀盐酸，Fe与稀盐酸反响。（4）溶液B中阴离子有01「、A10；,溶液D中金属离子为Fe?

答案：（1）过滤（2）11式或氧气）

-

（3）2A1+20H+2H2O=2A1O：+341

Fe+2H+=Fe2++H2t（4）A10；Fe2+K

命题角度1：铝的性质及其应用

【典例1】（2021•广州模拟）化学在生产和日常生活中有着重要的应用。以下说法不正询的选

项是（）

A.铝比铁活泼，但铝制品比铁制品在空气中耐腐蚀

B.铝热反响不仅用于焊接钢就，而且还常用于冶炼熔点较高的金属

C.电解A1CL饱和溶液可制得金属铝

D.AI2O3、MgO的熔点很高，可用于制作耐高温材料

【解析】选C。铝比铁活泼，但铝制品外表容易形成致密的氧化物薄膜，比铁制品在空气中耐

腐蚀，故A不符合题意；铝属于活泼的金属元素，具有较强的复原性，铝热反响不仅被用于

焊接钢轨，而且还常用于冶炼熔点较高的金属，B不符合题意；冶炼铝，一般电解熔融状态的

氧化铝，铝属于活泼的金属元素，电解氯化铝饱和溶液，得不到铝，C符合题意；A1A>MgO

的熔点很高，可用于制作耐高温材料，D不符合题怠。

⑴(宏观辨识与微观探析)铝粉与艮化镁混合能否利用铝热反响冶炼金属镁？

提示：不能。镁的金属性强于铝。铝粉与氧化镁不能发生铝热反响。

(2)(科学探究与创新意识)欲除去铁粉中混有的少量铝粉，应选用什么试剂？

提示：氢氧化钠溶液。铁粉不能与氢氧化钠溶液反响，而铝粉能与氢氧化钠溶液反响。

命题角度2：铝化合物的性质

【典例2]KA1(SO4)2・12HQ(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,含有少量的履、Mg杂质)制备明机的过程如以下列图所示。答复以下

问题：

(1)为尽量少引入杂质，试剂①应选用(填标号)。

a.HC1溶液b.MOi溶液

c.氨水d.NaOH溶液

(2)易护罐溶解过程中主要反响的化学方程式为°

⑶沉淀B的化学式为；将少量明机溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是

【解析】(1)易拉罐(主要成分为A1,含有少量的Fe、Mg杂质),它们都是比较活泼的金属，

都可以与酸发生反响，而A1可以与强碱溶液反响变为NaAlOz进入溶液，而Fe、Mg不能与碱

发生反响，所以要以含A1的易拉罐为原料制取明研,，应该用强碱NaOH溶液溶解，选项d正

确；⑵易拉罐溶解过程中主要反响的化学方程式为2Al+2NaOH+2HzO=2NaAl()2+3H1；(3)

滤液A的主要成分是NaAl。，向其水溶液中参加NH,HCOa溶液，发生HCO；4-A19；+

H2O=A1(OH)3I,所以沉淀B的化学式为Al(OH)B；将少量明矶溶于水，溶液呈弱酸性,

其原因是Al?*为弱碱阳离子，发生水解反响，消耗水电离产生的0/，当最终到达平衡时溶液

中。出+)＞。(0旷),所以溶液显酸性。

答案：⑴d

(2)2A1+2NaOH+2H?O=2NaA102+3112t

(3)AKOH)3Al"水解,使溶液中f浓度增大

为了确定上题易拉罐的主要成分含有铝、铁、镁，某同学取几小块易拉罐碎片进行以下实验,

其中实验方案与现象、结论正确的选项是()

选项实验方案现象、结论

A参加盐酸产生无色气体；含铝、铁、镁三种金属

B参加NaOH溶液有无色气体产生；含有镁、铝两种金属

参加盐酸后，所得溶液中再参加少量

C产生白色沉淀；含有金属镁

NaOH溶液

用盐酸溶解并放置一会儿后，参加KSCN

D溶液呈红色；含有铁元素

溶液

【解析】选D。铝、铁、镁都可与盐酸反响产生无色气休，不能得出含铝、铁、镁三种金属的

结论，A错误；铝、铁、镁三种金属中只有铝能与NaOH溶液反响产生无色气体，B错误；氢

氧化镁与氢氧化铝均为白色沉淀，C错误；用盐酸溶解后生成的亚铁离子在空气中易被氧化成

Fe31,参加KSCN溶液呈红色,D正确°

【规律方法】含铝杂质的提纯方法归类

利用Al、ALO,、Al(0H)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N&OII溶液;

(2)Fe203(Al203)：加足量NaOH溶液;

(3)Mg(0H)21Al(0H)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。

命题角度3：铝的冶炼

【典例3】工业上用铝土矿(主要成分是A1A,还含有FMSiO”提取氧化铝作冶炼铝的原

料。其中一种提取方法的撰作过程如下：

请答复以下问题：

⑴请写出甲溶液中通入二氧化碳生成氢氧化铝的离子方程式

(2)沉淀乙是FeA,向其中参加足量盐酸，写出反响的离子方程式,

充分反响后过滤，将滤液加热蒸干灼烧，最后可得到红粽色固体，用简要的文字和化学方程

式说明这一变化过程。

【以图析题•培养关键能力】

【解析】⑴该反响为NaAg溶液与CO?的反响，离子方程式为A10；+CO2+2H2O=A1(0H)3

+3+

I+HCO；o(2)沉淀乙中只有FeaOs与盐酸反响，该反响的离子方程式为Fe2O3+6H=2Fe

+3比0。充分反响过滤后所得滤液为FeCL与IIC1的混合溶液，加热蒸干时FeCL发生水解反

响得到Fe(OH),,灼烧时Fe(OH)3发十分解反响得到FeO“

答案：(l)A102+CO2+2H2O=A1(OH)31+HC03

f3+

(2)FeA+6H=2Fe+3H20FeCL+3H2O^Fe(OH£+3HCl,加热促进水解，且氯化氢

挥发，使平衡右移，生成氢氧化铁，氢氧化铁受热分解，生成氧化铁，2Fe(OH)3=FeA+

3IL0

命题点1：铝的性质及其应用(根底性考点)

1.日常生活中有一些铝制炊具，它们质轻且稳固耐用，其中的原因是()

A.铝很不活泼，不易与其他物质反响

B.铝虽然很活泼，但是在高温下才能反响

C.铝制品外表有一层致密的氧化物薄膜，起保护作用

D.铝制品外表镀有一层铜，可以保护铝

【解析】诜c。铝尽管很活泼，但由于外表能形成致密的氧化物薄膜，故可•用干制作铝制炊艮。

命题点2：铝的冶炼及铝的化合物的制备(综合性考点)

2.用含有少量镁的铝片制取纯洁的A1(011)3,可能有的步骤为：①加盐酸溶解；②加过量苛

性钠溶液;③过滤;④通入过量C02；⑤加过量纯碱溶液，实验操作最合理的组合及顺序是()

A.①②③④@B.①领瀚

C.②③④③D.①⑤③

【解析】选C。根据题干提供信息，制取Al(OH)s可.有两个途径：

途径⑴：

A1(OH)3,即：①®@④③

途径(2)：

即：②®④③，故C正确。

考点四金属矿物的开发和利用(命题指数★★★★★)

“备知识‘自我排查，

1.金属矿物开发利用的方法：

(1)金属在自然界中的存在。

(2)金属冶炼的一般步骤。

(3)金属冷炼的实质。

金属的冶炼过程就是把金属从化合态复原为游离态的过程。即：上土侬0(写反响通式，

用M衣示金属)o

(4)金属冶炼的方法(用化学方程式表示)。

2.铝热反响实验：

1.判断以下说法是否正确，正确的打“J”,错误的打“X"。

(1)冶炼铝和钠都可以用电解法。()

提示：Vo冶炼铝和钠都是用电解法。

(2)所有的金属氧化物都能和铝发生铝热反响。()

提示：X。活泼性比A1掂的难熔金属，如帆、铝、钵、铁、铜的氧化物与A1可以发生铝热

反响。

(3)用焦炭和空气反响产生的CO在高温下复原铁矿石中铁的氧化物。()

提示：J。CO在高温下复原铁矿石中铁的氧化物。

(4)电解AlCh、FeCL、CuCk的混合溶液时,阴极上依次析出Cu、Fe、Al。()

提示：X。阴极卜.析出Cu后，牛成的是氧气。

(5)火烧孔雀石炼铜是采用的焦炭法来冶炼金属。()

提示：火烧孔雀石炼钢是热复原法。

(6)人类历史上使用铝的时间比铁晚，原因是铝的冶炼本钱高。()

提示：X。人类历史上使用铝的时间比铁晚，是由于铝的活泼性大于铁。

2.明代?天工开物?记载“火法”冶炼锌：”炉甘石十斤，装载入〜泥罐内……然后逐层用煤

炭饼垫盛，其底铺薪，发火煨红……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)

(1)倭铅是指金属锌和铅的混合物吗？

提示：由题意可知，倭铅是指金属锌，不是金属锌和铅的混合物。

(2)冶炼Zn的化学方程式是什么？

提示：ZnCO：,+2C胆迪Zn+3C0to

(3)该冶炼锌的方法属于哪种方法？

提示：热复原法。由(2)知反响中C作复原剂，属于热复原法。

命题角度1：铝热反响

【典例1】铝热反响的化学方程式为2Al+FcQ鱼遢A1E+2F。。某同学对“铝热反响”的现

象有这样的描述：“反响放出大量的热，并发出耀眼的光芒〃“纸漏斗的卜.部被烧穿，有熔

融物落入沙中〃。查阅？化学手册？知，AKAL03,Fe、FezOs的熔点、沸点数据如下：

物质A1A12O3FeFe2（）3

熔点/℃660205415351462

沸点/℃246729802750

⑴该同学推测，铝热反响所得到的熔融物应是铁铝合金。这种推测有一定的道理，理由是

（2）设计一个简单的实验方案，证明上述所得的熔融物中含有金属铝。该实验所用试剂是

当观察到的现象时，说明熔融物中含

有金属铝。

（3）实验室溶解该熔融物，最好选用以下试剂中的（填序号）。

A.浓硫酸3.稀硫酸

C.稀硝酸I）.氢氧化钠溶液

【解析】（1）铝热反响放出大量的热，根据表中数据可看出，金属铝熔点比金属铁低，当生成

的铁熔化，金属铝也已经熔化并与液态铁形成合金。

⑵铝与NaOH溶液反响，产生乩。

（3）浓硫酸使铁、铝钝化，稀硝酸会产生NO,污染环境，NaOH溶液不能溶解铁。

答案：（1）该反响温度下铝已熔化，未反响的铝可与生成的铁熔合在一起，形成合金

（2）NaOH溶液有气泡生成（3）B

命题角度2：金属冶炼、金属矿物的开发利用

【典例2】不同的金属在冶炼方法.上也有所不同，以下说法正确的选项是（