2024届高考化学一轮复习教案 15 第三章 第13讲 金属材料 金属冶炼（含答案）

第13讲　金属材料　金属冶炼
[课程标准]　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性顺序。3.了解合金的概念及金属材料的重要应用。
考点一　镁、铝及其化合物
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一、镁
1．物理性质：具有银白色金属光泽的固体，密度、硬度均较小，熔点较低，有良好的导电、传热和延展性。
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：
①
②2Mg＋CO22MgO＋C
③Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑
④Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
3．从海水中提取镁的流程
(1)流程
(2)主要化学反应
①制石灰乳：CaCO3CaO＋CO2↑、CaO＋H2O===Ca(OH)2；
②沉淀Mg2＋：Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2＋Ca2＋；
③制备MgCl2：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O；
④电解MgCl2：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。
4．用途：生产合金、冶金工业上用作还原剂和脱氧剂。
二、铝及其化合物
1．铝
(1)存在和物理性质
①铝是地壳中含量最多的金属元素。自然界中的铝全部以化合态的形式存在。
②铝是银白色、具有金属光泽的固体，硬度较小，具有良好的导电性、导热性和延展性。
(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：
①
②2Al＋3Cl22AlCl3
③
④2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
⑤2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe
学生用书?第59页
(3)工业制备：化学方程式为
2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。
(4)用途：纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。
2．氧化铝
3．氢氧化铝
(1)物理性质：白色胶状固体，有较强的吸附性。
(2)电离方程式：
(3)化学性质
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：
①Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O；
②Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O；
③2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。
(4)制备
①向铝盐溶液中加入NH3·H2O，离子方程式为：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。
②向偏铝酸盐溶液中通入足量的CO2，离子方程式为：AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO。
③NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合，离子方程式为：3AlO＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓。
4．一种重要的复盐——明矾
(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)2·12H2O，其净水的原理涉及的离子方程式表示为：Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋，因Al(OH)3胶体微粒吸附杂质形成沉淀而净水。
[正误辨析]　
(1)MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂(　　)
(2)工业上制造镁粉时，可将镁蒸气在N2中冷却(　　)
(3)铝与少量NaOH溶液反应得到铝盐，与足量NaOH溶液反应生成偏铝酸盐(　　)
(4)明矾可作净水剂，起到杀菌消毒的作用(　　)
(5)下列物质的转化在给定条件下能够实现：Al2O3NaAlO2(aq)Al(OH)3(　　)
(6)铝化学性质较活泼，但铝制品通常具有很强的抗腐蚀性能，是因为铝制品表面被氧气氧化形成一层致密的氧化膜(　　)
答案：　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)√
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一、铝与酸、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：
(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________。
(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________。
(4)甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol·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
学生用书?第60页
比为V(甲)∶V(乙)＝1∶2，则加入铝粉的质量为________(填字母)。
A．5.4 g　　　　　　　 B．3.6 g
C．2.7 g D．1.8 g
解析：　(1)根据化学方程式：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，得Al与H2的关系式均为2Al～3H2，故只要参加反应的Al的量相等，所得H2的量必相等。
(2)因为在反应中Al过量，产生的H2由HCl和NaOH的量决定。根据化学反应中的关系式：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。
(3)因为铝足量且产生H2的量相等，根据关系式n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1，又因为两溶液体积相等，故物质的量浓度c(HCl)∶c(NaOH)＝n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1。
(4)其反应原理分别为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。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1∶3，而题设条件体积比为1∶2，说明此题投入的铝粉对盐酸来说是过量的，而对于NaOH来说是不足的。
2Al＋6HCl　===　2AlCl3＋3H2↑
6 mol 3 mol
3 mol·L－1×0.1 L 0.15 mol
则Al与NaOH反应生成的H2为0.15 mol×2＝0.3 mol。
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
2×27 g 3 mol
5.4 g 0.3 mol
即投入的铝粉为5.4 g。
答案：　(1)1∶1　(2)1∶3　(3)3∶1　(4)A
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。
(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<<1，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、用数形结合思想理解Al3＋、Al(OH)3、AlO之间的转化
2．向20 mL AlCl3溶液中滴入 2 mol·L－1 NaOH 溶液时，得到Al(OH)3沉淀质量与所滴加NaOH 溶液体积(mL)关系如图所示：
(1)图中A点表示的意义是________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)图中B点表示的意义是________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)上述两步用总的离子方程式可表示为____________________________________
________________________________________________________________________。
(4)假若溶液中有Al(OH)3沉淀0.39 g，则此时用去NaOH溶液的体积为________。
解析：　把NaOH溶液滴入AlCl3溶液中，先产生Al(OH)3沉淀，其质量最大值为A点，然后沉淀全部溶解(B点)。其总反应的离子方程式为Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O。当有0.39 g Al(OH)3沉淀生成时，①AlCl3过量，加入NaOH使Al3＋部分产生沉淀为0.39 g ，通过Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓可知用去NaOH溶液7.5 mL。②当NaOH过量时，Al3＋全部参加反应生成Al(OH)3沉淀后又部分溶解，用去NaOH溶液17.5 mL。
答案：　(1)表示滴入的NaOH溶液产生沉淀量的最大点
(2)表示滴入的NaOH溶液使沉淀恰好完全溶解点
(3)Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O
(4)7.5 mL 或 17.5 mL
三、从铝土矿中获取铝
3．(2021·河南郑州外国语学校检测)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______________________________
________________________________________________________________________。
(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________________________________
________________________________________________________________________。
(4)“废渣”的成分为________(填化学式)。
(5)采用喷雾干燥而不用蒸发的原因是______________________________________
________________________________________________________________________。
答案：　(1)AlN＋3H2OAl(OH)3＋NH3↑　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
(2)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
(3)2Fe2＋＋2H＋＋ClO－===2Fe3＋＋Cl－＋H2O
(4)Fe(OH)3
(5)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
　　
学生用书?第61页
考点二　铜、金属材料　金属冶炼
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一、铜
1．金属铜
(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，不能被磁铁吸引。
(2)化学性质
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，反应的化学方程式为2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3。
②写出下列化学方程式：
铜在空气中加热：2Cu＋O22CuO；
铜丝在硫蒸气中反应：2Cu＋SCu2S。
2．铜的重要化合物
(1)氧化铜和氧化亚铜
名称 氧化铜 氧化亚铜
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↑
(2)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。
(3)铜盐
①Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，是铜绿、孔雀石的主要成分，是铜在潮湿空气中被腐蚀的结果，其受热分解的化学方程式为Cu2(OH)2CO32CuO＋H2O＋CO2↑。
②CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾，其受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2OCuSO4＋5H2O，蓝色晶体受热转化为白色粉末。无水CuSO4遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)，据此可用来检验水的存在。
二、金属材料　金属冶炼
1．合金的概念及性质
2．常见的金属材料
(1)金属材料分类
(2)几种常见的合金
学生用书?第62页
3．金属矿物的开发利用
(1)金属在自然界中的存在形式
(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Mn＋＋ne－===M(写反应通式，用M表示金属)。
(3)金属冶炼的方法
例如下列金属的冶炼(用化学方程式表示)
[正误辨析]　
(1)铜锈是铜被空气中的氧气缓慢氧化生成的氧化物(　　)
(2)无水硫酸铜可用于检验酒精中是否含有水(　　)
(3)将铜片置于干燥的空气中，不易被腐蚀(　　)
(4)用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物(　　)
(5)电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时，阴极上依次析出Cu、Fe、Al(　　)
(6)人类历史上使用铝的时间比铁晚，原因是铝的冶炼成本高(　　)
(7)镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物，可作储氢材料(　　)
答案：　(1)×　(2)√　(3)√　(4)√　(5)×　
(6)×　(7)√
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一、铜及其化合物的制备
1．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________吸收(填字母)。
a．浓硫酸　　　　　　 ．稀硝酸
c．NaOH溶液 ．氨水
(2)由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为_______________________________
________________________________________________________________________。
(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________(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．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
答案：　(1)cd　(2)3Cu2O＋2AlAl2O3＋6Cu(3)bd
冶炼铜的“3方法”
1．火法炼铜(还原法炼铜)：Cu2S＋O22Cu＋SO2。
火法炼铜得到的铜为粗铜，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。
2．湿法炼铜：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。
3．生物炼铜：某些微生物能耐受铜盐的毒性，并能利用空气中的氧气氧化硫化亚铜矿石，然后把不溶性的硫化铜转化为可溶性的硫酸铜。　　
学生用书?第63页
二、金属冶炼、金属矿物的开发利用
2．下列关于金属的冶炼方法叙述不正确的是(　　)
选项 金属 存在形式 冶炼方法
A 金 游离态 金子比沙子密度大，利用水洗法直接分离
B 银 化合态 银的金属性弱，用加热Ag2O的方法冶炼
C 铁 化合态 铝的金属性比铁强，可用铝热法炼铁
D 钠 化合态 钠的金属性强，一般还原剂很难将其还原出来，所以用电解饱和NaCl溶液的方法冶炼
D　[钠一般是由电解熔融NaCl的方法来制取，而电解饱和食盐水得到的是NaOH、H2和Cl2。同时注意，此题易误选C，一般认为铁是由CO还原Fe2O3
制得，但在实际生活中，在铁轨焊接等方面时，是用铝热反应来制取的。]
3．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
D　[A项，铁用CO还原法炼制，错误；B项，是因为Al有良好的性能，才被广泛使用，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。]
真题演练　明确考向
1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”
(1)(2022·全国乙卷7C)青铜和黄铜是不同结构的单质铜(　　)
(2)(2022·浙江卷8C)氧化铝熔点高，常用于制造耐高温材料(　　)
(3)(2022·浙江卷9A)工业上通过电解六水合氯化镁制取金属镁(　　)
(4)(2022·浙江卷11B)铝热反应非常剧烈，操作时要戴上石棉手套和护目镜(　　)
(5)(2022·广东卷6D)技术人员开发高端耐腐蚀镀铝钢板，是因为铝能形成致密氧化膜(　　)
(6)(2022·广东卷12B)利用海水制取溴和镁单质，此过程中Br－可被氧化，Mg2＋可被还原(　　)
(7)(2022·海南卷6A)MgCl2溶液中滴加NaOH溶液至过量，现象为产生白色沉淀后沉淀消失(　　)
(8)(2022·江苏卷7C)青铜比纯铜熔点低、硬度大，所以古代用青铜铸剑(　　)
答案：　(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)√　(6)√　(7)×　(8)√
2．(2022·广东卷)中华文明源远流长，在世界文明中独树一帜，汉字居功至伟。随着时代发展，汉字被不断赋予新的文化内涵，其载体也发生相应变化。下列汉字载体主要由合金材料制成的是(　　)
汉字载体
选项 A.兽骨 B.青铜器 C.纸张 D.液晶显示屏
B　[A.兽骨，甲骨文的契刻载体之一，主要是牛的肩胛骨，一小部分是羊、猪、鹿的肩胛骨，还有极少部分的牛肋骨，其主要成分是碳酸钙和其它钙盐，故A不符合题意；B.青铜器是铜锡合金，属于合金材料，故B项符合题意；C.纸张的主要成分是纤维素，故C不符合题意；D.液晶显示屏是一种采用液晶为材料显示器，液晶是一类介于固态和液态间的有机化合物，故D不符合题意。]
3．(2022·海南卷)胆矾(CuSO4·5H2O)是一种重要化工原料，某研究小组以生锈的铜屑为原料[主要成分是Cu，含有少量的油污、CuO、CuCO3、Cu(OH)2]制备胆矾。流程如下：
回答问题：
(1)步骤①的目的是___________________________________________________。
(2)步骤②中，若仅用浓H2SO4溶解固体B，将生成________(填化学式)污染环境。
(3)步骤②中，在H2O2存在下Cu溶于稀H2SO4，反应的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)经步骤④得到的胆矾，不能用水洗涤的主要原因是______________________。
(5)实验证明，滤液D能将I－氧化为I2。
ⅰ.甲同学认为不可能是步骤②中过量H2O2将I－氧化为I2，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
ⅱ.乙同学通过实验证实，只能是Cu2＋将I－氧化为I2，写出乙同学的实验方案及结果
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(不要求写具体操作过程)。
解析：　由流程中的信息可知，原料经碳酸钠溶液浸洗后过滤，可以除去原料表面的油污；滤渣固体B与过量的稀硫酸、双氧水反应，其中的CuO、CuCO3、Cu(OH)2均转化为CuSO4，溶液C为硫酸铜溶液和稀硫酸的混合液，加热浓缩、冷却结晶、过滤后得到胆矾。
(4)胆矾是一种易溶于水的晶体，因此，经步骤④得到的胆矾，不能用水洗涤的主要原因是：胆矾晶体易溶于水，用水洗涤会导致胆矾的产率降低。
(5)ⅰ.H2O2常温下即能发生分解反应，在加热的条件下，其分解更快，因此，甲同学认为不可能是步骤②中过量H2O2将I－氧化为I2，理由是：溶液C经步骤③加热浓缩后H2O2已完全分解。ⅱ.I－被氧化为I2时溶液的颜色会发生变化；滤液D中含有CuSO4和H2SO4，乙同学通过实验证实，只能是Cu2＋将I－氧化为I2，较简单的方案是除去溶液中的Cu2＋，然后再向其中加入含有I－的溶液，观察溶液是否变色；除去溶液中的Cu2＋的方法有多种，可以加入适当的沉淀剂将其转化为难溶物，如加入Na2S将其转化为CuS沉淀，因此，乙同学的实验方案为取少量滤液D，向其中加入适量Na2S溶液，直至不再有沉淀生成，静置后向上层清液中加入少量KI溶液；实验结果为：上层清液不变色，证明I－不能被除去Cu2＋的溶液氧化，故只能是Cu2＋将I－氧化为I2。
答案：　(1)除油污　(2)SO2　(3)Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O　 (4)胆矾晶体易溶于水　(5)ⅰ.溶液C经步骤③加热浓缩后双氧水已完全分解　ⅱ.取滤液D，向其中加入适量硫化钠，使铜离子恰好完全沉淀，静置后向上层清液中，再加入I－，上层清液不变色，除去Cu2＋的溶液不能将I－氧化为I2
课时精练(十三)　金属材料　金属冶炼
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
1．下列说法不正确的是(　　)
A．不锈钢是含铁、铬、镍的合金
B．合金中可能含有非金属元素
C．合金一定只含有两种元素
D．合金的熔点一般比各组分金属的低
C　[A项，不锈钢的主要成分为铁、铬、镍，A正确；B项，合金的主要成分为铁和碳，B正确；C项，合金为一种金属与另一种或几种金属或非金属经过混合熔化，冷却凝固后得到的具有金属性质的固体产物，C错误；D项，合金的熔点一般比各组分金属的熔点低，D正确。]
2．下列有关金属冶炼方法的叙述，不正确的是(　　)
A．湿法炼铜的原理属于置换反应
B．1 000年前中国就能炼锌，现代炼锌主要利用热还原法
C．铝热法应用很普遍，可冶炼Mn、Mg、W等金属
D．钠、镁、铝等活泼金属的冶炼采用电解法
C　[金属冶炼方法的选择主要是根据金属的活动性强弱，活动性很强的金属采用电解法冶炼，如钾、钙、钠、镁、铝等；活动性较强的金属一般采用热还原法冶炼，如锌、铁、锡、铅、铜等；活动性较弱的金属一般采用热分解法冶炼，如银、汞等。本题C项中由于镁的活动性比铝的强，所以铝不能置换出镁。]
3．(2022·广东两阳中学高三月考)有关铝及其化合物的说法错误的是(　　)
A．氧化铝熔点较高，是一种优良的耐火材料
B．可用铝壶烧开水，不可用其长期存放食醋、碱水
C．铁易生锈，而铝在空气中较稳定，所以铁比铝活泼
D．氢氧化铝能中和胃酸，可用于制胃药
C　[A.氧化铝是离子化合物，其晶体中离子键很强，故熔点很高，可用作耐火材料，选项A正确；B.铝具有导热性，所以可用铝壶烧开水，但铝既可以与酸反应又可以与碱反应，所以不能用铝壶长期存放食醋、碱水，选项B正确；C.Al比Fe活泼，氧化铝为致密的氧化膜可保护内部的Al，则铁易生锈，而铝在空气中较稳定，选项C错误；D.氢氧化铝为两性氢氧化物，与盐酸反应，则氢氧化铝能中和胃酸，可用于制胃药，选项D正确。]
4．下列关于金属镁、铝的说法中正确的是(　　)
A．铝在地壳中的储量非常丰富，在古代常用来制造兵器
B．大量镁条燃烧引起的火灾不能用干冰灭火器灭火
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
D．依据铝热反应原理，能发生反应2Al＋3MgO3Mg＋Al2O3
B　[虽然铝在地壳中的储量非常丰富，但都是以化合态的形式存在，古代没有冶炼金属铝的技术，A错误；Mg不能溶于NaOH溶液，C错误；Mg的金属性比Al强，故Al与MgO不能发生铝热反应，D错误。]
5．(2022·珠海实验中学高三三模)下列由废铝粉、稀盐酸和氨气为原料制取Al2O3的实验原理和装置不能达到实验目的的是(　　)
A．用装置甲溶解废铝粉
B．用装置乙制取Al(OH)3固体
C．用装置丙过滤得到Al(OH)3固体
D．用装置丁灼烧Al(OH)3固体制得Al2O3
D　[A.将废铝粉加入到盐酸中，适当加热和搅拌以加快反应速率，则用装置甲溶解废铝粉能够达到实验目的，A不符合题意；B.向所得的AlCl3溶液中通入过量的氨气，来制备Al(OH)3固体，用装置乙可以制取Al(OH)3固体，倒扣的漏斗能防止倒吸，B不符合题意；C.分离固体和液体常用过滤操作，即用装置丙过滤得到Al(OH)3固体，C不符合题意；D.蒸发溶液用蒸发皿，而对固体加热则需用大试管或者坩埚，故装置丁用蒸发皿灼烧Al(OH)3固体制得Al2O3不能达到实验目的，D符合题意。]
6．根据如图所示的转化关系判断，下列说法正确的是(反应条件已略去)(　　)
A．生成等质量H2时，①和②反应消耗n(HCl)＝n(NaOH)
B．反应③中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶3
C．反应③和④消耗等量的Al时，生成的n(Cu)∶n(Fe)＝3∶2
D．反应⑤的离子方程式为Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
C　[根据得失电子守恒，生成氢气的物质的量相等，则消耗铝的物质的量相等，根据铝原子守恒，设1 mol铝参加反应，则与NaOH反应生成偏铝酸钠1 mol，需氢氧化钠1 mol，与盐酸反应生成氯化铝1 mol，需盐酸3 mol，所以生成等质量H2时，①和②反应消耗n(HCl)＝3n(NaOH), A错误。铝与硫酸铜反应，铝是还原剂，硫酸铜是氧化剂，根据得失电子守恒可知，硫酸铜与铝的物质的量之比为3∶2, B错误。反应③和④消耗等量的Al时，Al失电子的物质的量相等，设2 mol铝参加反应，由得失电子守恒可知，生成铜的物质的量为3 mol，生成铁的物质的量为2 mol，所以生成的n(Cu)∶n(Fe)＝3∶2, C正确。氨水是弱电解质，书写离子方程式用化学式，氯化铝与氨水反应生成氢氧化铝沉淀和氯化铵，正确的离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH，D错误。]
7．为探究铝及其化合物的性质，进行如下4步实验：①将铝片放入浓硫酸中；②加入足量蒸馏水；③待铝片完全溶解后逐滴加入过量NaOH溶液；④逐滴加入足量盐酸。下列说法正确的是(　　)
A．①中无化学反应发生
B．②滴入蒸馏水后立即产生H2
C．③中现象：澄清→浑浊→澄清
D．④的现象与③不同
C　[A.铝遇浓硫酸钝化，钝化属于化学变化，①中有化学反应发生，A错误；B.向浓硫酸中滴入蒸馏水，氢离子浓度不会瞬间增大，故不会立即产生氢气，当浓硫酸被稀释到一定程度时会生成氢气，B错误；C.铝片完全溶解后生成铝离子，滴加氢氧化钠溶液，先中和过量的酸，溶液澄清，氢离子反应完后氢氧化钠与铝离子反应生成氢氧化铝沉淀，溶液变浑浊，铝离子沉淀完全后，再滴加氢氧化钠溶液，沉淀溶解，溶液变澄清，故③中现象：澄清→浑浊→澄清，C正确；D.再向③中滴加盐酸，盐酸先中和过量的氢氧化钠，溶液为澄清，氢氧根反应完后再滴加盐酸，盐酸与偏铝酸根反应生成氢氧化铝沉淀，溶液变浑浊，偏铝酸根离子反应完全后，再滴加盐酸，盐酸和氢氧化铝沉淀反应，溶液变澄清，根据分析，④的现象与③相同，D错误。]
8．已知：镁的密度为1.738 g·cm－3，铝的密度为2.70 g·cm－3。镁、铝分别与足量的1.0 mol·L－1盐酸发生反应，下列说法中不正确的是(　　)
A．相同质量时，镁与盐酸反应产生的氢气少
B．相同质量时，镁与盐酸反应的速率快
C．相同体积时，铝与盐酸反应产生的氢气少
D．相同体积时，铝与盐酸反应产生氢气的体积大(相同条件下)
C　[相同质量时，设Mg、Al的质量均为1 g，依据反应：Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑、2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑可知，Mg、Al产生的氢气分别为 mol、 mol，显然Mg与盐酸反应产生的氢气少，A项正确；由于Mg比铝更活泼，与等浓度盐酸反应时，Mg的反应速率更快，B项正确；相同体积时，设Mg、Al的体积均为1 cm3，则Mg、Al的质量分别为1.738 g、2.70 g，结合上述分析结论“相同质量时，Al产生的氢气多”，则相同体积时，铝与盐酸反应产生的氢气多，在相同条件下生成气体的体积大，C项错误，D项正确。]
9．等量的铝分别与100 mL 2 mol·L－1的盐酸与NaOH溶液反应产生氢气体积比为6∶7，则反应物的量的关系为(　　)
A．均恰好反应 ．酸过量
C．碱过量 ．酸、碱均过量
C　[根据铝与盐酸反应的关系式：2Al～6HCl～3H2，铝与NaOH溶液反应的关系式：2Al～2NaOH～3H2，等量的铝分别与100 mL 2 mol·L－1的盐酸与NaOH溶液反应产生氢气体积比为6∶7，产生的氢气后者较多，说明加入到氢氧化钠溶液中的铝完全反应，而加入到盐酸溶液的铝未完全反应。]
10．部分含铜物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断错误的是(　　)
A．d的代表物质高铜酸钾(KCuO2)具有强氧化性
B．将c加入浓碱液中可制得e的胶体
C．e→a的转化可用于检验葡萄糖
D．存在b→c→e→b的转化关系
B　[A.由图可知，d的代表物质高铜酸钾(KCuO2)中铜元素具有最高价，化合价容易降低，有强氧化性，A正确；B.c为正二价铜盐，加入浓碱液，若浓碱液为浓NaOH，生成Cu(OH)2沉淀，不会形成胶体，B错误；C.葡萄糖具有还原性，在碱性环境中可以将二价铜转化为一价铜，故e→a的转化可用于检验葡萄糖，C正确；D.CuO和稀H2SO4生成CuSO4，CuSO4与NaOH生成Cu(OH)2，Cu(OH)2受热分解为CuO，存在b→c→e→b的转化关系，D正确。]
11．(2022·广东韶关二模)废易拉罐(含有Al和少量Fe、Mg杂质)制备明矾，分析流程，正确的是(　　)
A．为尽量少引入杂质，NaOH溶液应改用KOH或氨水
B．“沉淀”为Al2(CO3)3
C．上述流程中可用过量CO2代替NH4HCO3
D．滤渣的主要成分是Fe(OH)3和Mg(OH)2
C　[由题给流程可知，易拉罐中铝与氢氧化钠溶液微热反应生成偏铝酸钠和氢气，铁、镁不与氢氧化钠溶液反应，过滤得到含有铁、镁的滤渣和偏铝酸钠溶液；向偏铝酸钠溶液中加入碳酸氢铵溶液，溶液中铝离子与碳酸氢根离子发生双水解反应生成氢氧化铝沉淀，过滤得到氢氧化铝沉淀；氢氧化铝沉淀溶于稀硫酸后，加入硫酸钾，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到明矾。A.铝能与氢氧化钠溶液和氢氧化钾溶液反应，不能与弱碱氨水反应，则溶解易拉罐时不能用氨水代替氢氧化钠溶液，故A错误；B.由分析可知，沉淀为氢氧化铝，故B错误；C.二氧化碳也能与偏铝酸钠溶液反应生成氢氧化铝沉淀，则可以用过量的二氧化碳代替碳酸氢铵得到氢氧化铝沉淀，故C正确；D.由分析可知，滤渣的主要成分是铁、镁，故D错误。]
12．如图是工业利用菱镁矿MgCO3(含杂质Al2O3、FeCO3)制取镁的工艺流程。
回答有关问题：
(1)菱镁矿送入酸浸池前需要粉碎，目的是_______________________________
________________________________________________________________________。
(2)氧化池中通入氯气的目的是氧化________(填化学式)，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 ．氢气还原法
C．碳还原法 ．分解法
解析：　(1)粉碎菱镁矿，可增大固液反应物的接触面积，提高酸浸速率。(2)通入Cl2是为了将Fe2＋(或FeCl2)氧化为Fe3＋(或FeCl3)，工业上不用HNO3是因为会产生污染性气体NOx，也会引入杂质离子NO。(3)氧化池中存在Al3＋、Fe3＋、H＋，所以加入MgO后MgO与H＋反应使溶液碱性增强，Al3＋和Fe3＋转化为Al(OH)3和Fe(OH)3，故沉淀池中的沉淀为Al(OH)3和Fe(OH)3。(4)金属镁比较活泼，一般采用电解熔融MgCl2的方法进行冶炼。
答案：　(1)增大接触面积，提高酸浸速率　(2)FeCl2　会产生污染性气体NOx　会引入杂质离子NO　(3)Al(OH)3　Fe(OH)3　(4)A
13．某工业含铜废料含有Cu、CuO、CuS、CuSO4等成分，利用该含铜废料可生产硝酸铜晶体[Cu(NO3)2·3H2O]，生产的工艺流程如图所示：
回答下列问题：
(1)“焙烧”过程中除生成SO2的反应外，另外一个反应的化学方程式是________________________________________________________________________。
(2)“酸化”过程为加快反应速率，可采用的措施有______________________(写出一条即可)，“酸化”的目的是______________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)若试剂a为Zn，则“置换”的离子方程式为_____________________________
________________________________________________________________________，
滤液中溶质的化学式是________。
(4)“淘洗”的作用是___________________________________________________，
若图中淘洗液的主要溶质与滤液的溶质相同，则试剂b是________。
(5)“反应”一步中使用20% HNO3和10% H2O2，整个过程无红棕色气体产生，则发生反应的化学方程式为_______________________________________________________；
若该步骤只使用20% HNO3，随着反应的进行，温度升高，出现大量红棕色气体，则还原剂与氧化剂的物质的量之比为________。
(6)“一系列操作”是指化学实验操作，这些操作的名称是______________________。
解析：　(1)加热条件下，Cu被O2氧化为CuO。(2)将焙烧物粉碎可增大固体物质与硫酸的接触面积；升高反应温度、增大反应物浓度均能加快化学反应速率。“酸化”的目的是使CuO溶解转化为Cu2＋。(3)Zn的还原性比Cu强，故Zn与Cu2＋反应生成Cu和Zn2＋；过滤后滤渣为Cu(含有Zn)，滤液为硫酸锌溶液。(4)“淘洗”的目的是除去前面加入的过量锌，因此试剂b为稀硫酸。(5)“反应”过程中无红棕色气体产生，由此推知反应不生成NO2，则反应的化学方程式为Cu＋H2O2＋2HNO3===Cu(NO3)2＋2H2O。根据生成大量红棕色气体可知生成的是NO2，因还原剂为Cu，化合价由0升高至＋2，氧化剂为HNO3，其中N的化合价由＋5降低为＋4，由氧化还原反应中得失电子守恒可知该反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为1∶2。(6)“反应”后的溶液为Cu(NO3)2，经过蒸发、结晶、过滤可得到目标产物。
答案：　(1)2Cu＋O22CuO
(2)将焙烧物粉碎、升高酸化温度、适当提高硫酸浓度(任写一条)　将CuO转化为Cu2＋　
(3)Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu　ZnSO4
(4)除去过量的Zn　稀硫酸
(5)Cu＋H2O2＋2HNO3===Cu(NO3)2＋2H2O　1∶2
(6)蒸发、结晶、过滤(或蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤)
14．氯化镁是重要的无机材料，在常温下易吸湿，可溶于水和乙醇。某兴趣小组以海水为原料制备无水氯化镁。
实验1：制备MgCl2·6H2O晶体
以海水为原料，对其进行一系列处理，得到晶体。
(1)除去海水中不溶性杂质常用的实验操作是________(填名称)。
(2)从氯化镁溶液中析出MgCl2·6H2O晶体的结晶方法是________(填“降温结晶”或“蒸发结晶”)。
实验2：样品中MgCl2·6H2O晶体含量测定
准确称取实验1制得的MgCl2·6H2O晶体a g于锥形瓶中，加去离子水溶解，依次加入一定量三乙醇胺、NH3 NH4Cl缓冲溶液，摇匀，滴入铬黑T指示剂，用0.020 00 mol·L－1 EDTA(用H2Y2－表示)标准溶液滴定至终点，消耗EDTA溶液的体积为V mL。
已知：①0.020 00 mol·L－1 EDTA标准溶液的pH约为5，指示剂铬黑T使用的适宜pH范围为8～11，NH3 NH4Cl缓冲溶液pH约为10。
②滴定原理：Mg2＋＋H2Y2－===MgY2－＋2H＋。
(3)该实验中使用的滴定管是____(填“甲”或“乙”)。
(4)NH3 NH4Cl缓冲溶液的作用是_________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)样品中MgCl2·6H2O的质量分数为________。
实验3：制备无水氯化镁
利用如图实验装置(夹持和加热装置省略)，准确称取一定质量MgCl2·6H2O晶体在HCl气流中小心加热。
(6)A装置的作用是______________________________________________________。
(7)某同学在实验前后测得玻璃管B减重m1 g，干燥管C增重m2 g，m1>m2，其可能的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(用化学方程式表示)。
解析：　(1)除去海水中不溶性杂质常用的实验操作是过滤。(2)为降低水解程度，从氯化镁溶液中析出MgCl2·6H2O晶体的结晶方法是降温结晶。(3)EDTA标准溶液pH约为5，呈酸性，应选用酸式滴定管，故使用的滴定管是甲。(4)NH3 NH4Cl缓冲溶液的作用是控制溶液的pH为8～11。(5)根据反应Mg2＋＋H2Y2－===MgY2－＋2H＋，可计算样品中MgCl2·6H2O的质量分数。(6)抑制晶体水解，A装置的作用是干燥氯化氢气体。(7)某同学在实验前后测得玻璃管B减重m1 g，干燥管C增重m2 g，m1>m2，其可能的原因是MgCl2·6H2OMgO＋2HCl＋5H2O(或MgCl2·6H2OMg(OH)Cl＋HCl＋5H2O或MgCl2·6H2OMg(OH)2＋2HCl＋4H2O)。
答案：　(1)过滤　(2)降温结晶　(3)甲　(4)控制溶液的pH为8～11　(5)×100%　(6)干燥氯化氢气体　(7)MgCl2·6H2OMgO＋2HCl＋5H2O(或MgCl2·6H2OMg(OH)Cl＋HCl＋5H2O或MgCl2·6H2OMg(OH)2＋2HCl＋4H2O)
学生用书?第64页