(共171张PPT)
-
-
第14讲
金属材料 金属矿物的开
发和利用
1.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.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
及其转化在促进社会文明进步，自然资源综合利用和环境保护中的重
要作用。
01
考点一 镁、铝及其化合物 铝矿石提
铝
02
考点二 铜及其重要化合物
03
考点三 金属材料与金属矿物的开发
利用
04
经典真题·明考向
05
作业手册
答案速查【听】
答案速查【作】
考点一
镁、铝及其化合物 铝矿石提铝
1.镁、铝单质
（1）镁、铝的结构和存在形态
名称 镁 铝
周期表中位置 ________________ _________________
原子结构示意图 _ _________ _ _________
自然界存在形态 ________ ________
第三周期第ⅡA族
第三周期第ⅢA族
化合态
化合态
（2）金属铝的物理性质
银白色、有金属光泽的固体，具有良好的________、________和
_________等，密度较小，质地柔软。
延展性
导电性
导热性
（3）铝的主要化学性质
铝原子最外层有3个电子，在反应中易______电子，具有较强的_____
性。
失去
还原
写出图中标号反应的化学方程式或离子方程式:
①____________________；
②____________________________________；
③__________________________；
④________________________________________；
⑤_ _________________________。
［补充说明］ 对比记忆金属镁的化学性质：
1.与非金属单质反应：、 。
2.能与沸水反应： 。
3.与非氧化性酸反应： ，反应速率比 快。
4.与碱不反应。
5.与某些氧化物反应：能在中燃烧，
（金属镁着火不能用二氧化碳灭火器和泡沫灭火器灭火）。
2.铝的重要化合物
（1）铝的氧化物 两性氧化物
（2）铝的氢氧化物 两性氢氧化物
的两性表现
受热分解： 。
（3）铝盐——明矾
①化学式为__________________，为复盐。
②电离方程式为 。
③应用：净水，净水原理为明矾电离出的 在水中水解生成
_________胶体，吸附水中悬浮物而沉淀，使水净化，其离子方程式为
___________________________________。
（胶体）
（4）四羟基合铝酸盐——四羟基合铝酸钠
①向 溶液中滴加盐酸至过量，反应现象为先生成白色沉淀，
然后沉淀又逐渐溶解至消失，有关反应的离子方程式为
_____________________________________________________________。
②向溶液中通入少量 ，反应的离子方程式为
_________________________________________________。
。
3.铝矿石提铝
铝土矿的主要成分是，含有的杂质是、和，由于
具有两性，而杂质是酸性氧化物，、是碱性氧化
物，因而可设计出两种提纯的方案。
方案一：碱溶法
方案二：酸溶法
【对点自测】
判断正误（正确的打“√”,错误的打“×”）
（1）铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物，其原因
是和 都能与酸、碱反应( )
√
（2） 能与胃酸（主要成分是盐酸）反应，常用作胃酸中和剂
( )
√
（3） 与足量的硫酸或足量的氢氧化钠溶液反应转移电子数相
同( )
√
（4）对铝制品的表面进行处理，常采用化学方法，如增加膜的厚度、
对氧化膜进行着色等( )
√
（5）下列物质的转化在给定条件下能够实现：
( )
√
（6）向溶液中通入过量 的离子方程式：
( )
×
题组一 镁、铝及其化合物性质及应用
1.铝是生活中重要的金属材料，下列说法正确的是( )
A.与 混合固体可用于疏通管道
B.常温下不能与 发生反应
C.铝合金的硬度一定比纯铝小
D.可通过电解熔融 制备金属铝
√
[解析] 与、 反应生成氢气，
，可用于疏通管道，
A正确；
常温下可与 反应生成氧化铝，化学方程式为 ，
B错误；
铝合金的硬度比纯铝大，C错误；
铝是活泼性较强的金属，工业上用电解熔融 制备金属铝，D错误。
2.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.用过量氨水除去溶液中的少量
C.中混有少量 加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤，
向滤液中通入过量 后再过滤
D.中混有少量 加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤、洗涤、
干燥，得到
√
[解析] 向含有少量的溶液中加入过量氨水时，、 均
转化为氢氧化物沉淀，达不到除杂的目的，B错误。
【规律小结】
铝及其化合物性质的应用
（1）检验与鉴别
①用过量溶液检验的存在。
②用过量溶液鉴别溶液和溶液。
（2）分离与除杂
用过量溶液和相应的酸溶液分离、或分离、
等。具体来说（括号内为杂质）
加足量 溶液。
加足量 溶液。
加足量 溶液。
加过量 溶液，过滤，再加酸充分溶解。
题组二 铝土矿中提取铝的工艺流程
3.铝土矿中主要含有，还有少量、 杂质，从铝土矿中
冶炼金属铝的方法如图所示（步骤①②③中每步反应结束后经过过滤
才进行下一步反应）。下列有关说法不正确的是( )
A.电解熔融氧化铝制取金属铝时加入冰晶石的作用是降低氧化铝熔融
所需的温度
B.步骤②的作用是除去母液1中的和
C.步骤③生成沉淀的离子反应方程式为
D.将步骤①和步骤②顺序颠倒，再通入过量 也能得到氢氧化铝沉淀
√
[解析] 氧化铝熔点较高，需要加入冰晶石，降低氧化铝熔融所需的温
度，A正确；
母液1含有、、，步骤②中加入过量 溶液，作用是
除去、 ，B正确；
通入过量二氧化碳与四羟基合铝酸根离子反应生成氢氧化铝沉淀和碳
酸氢根离子，离子方程式为 ，
C正确；
将步骤①和步骤②顺序颠倒，母液1含有四羟基合铝酸钠、硅酸钠，母
液2中含有 ，再通入过量 不能得到氢氧化铝沉淀，D错误。
4.[2024·河北张家口模拟] 工业上用某种氧化铝矿石（含 杂质）为
原料冶炼铝的工艺流程如图所示。对上述流程中的判断正确的是( )
A.试剂 可以是氨水，沉淀中
含有铁的化合物
B.工业上可采用还原
的方法制 ，但成本较高
C.反应 Ⅱ 中可以用 溶液代替
D.反应 Ⅰ 中的反应为
√
[解析] 分析题中流程图可知，
试剂是氢氧化钠溶液，
溶于氢氧化钠溶液得到
溶液， 与氢氧化钠溶液不反应，所以反应Ⅰ过滤出的
沉淀为，所得溶液乙为和 的混合溶液；
向溶液乙中通入过量 ，化学方程式为 、
，所以为 溶液，
加热分解生成，电解熔融得到。
试剂 不可以是氨水，因为和 与氨水都不反应，沉淀中含有
铁的化合物，还有铝的化合物，无法分离，故A错误；
不如活泼，与 不反应，故B错误；
反应Ⅱ中 溶于水得碳酸，碳酸是弱酸，
可以用 溶液代替，故C正确；
反应Ⅰ中的离子方程式为
，
故D错误。
考点二
铜及其重要化合物
1.铜单质
（1）物理性质：______色固体，具有导电性、导热性和延展性，不
能被磁铁吸引。
紫红
（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化学方程式：____________________________________（绿色固体）。
②化学方程式：_ _______________。
③与氧化性酸
.与浓硫酸共热的化学方程式：_________________________________
_______
.与稀硝酸反应的离子方程式：_________________________________
________
.与浓硝酸反应的离子方程式：_________________________________
____________
④与 溶液反应的离子方程式：___________________________
［微点拨1］ ①铜为变价金属，与反应生成，与 反应生成
，由此可知氧化性： 。
与稀硫酸不反应，但在通入的条件下， 可在稀硫酸中逐渐溶
解： 。
2.氧化铜和氧化亚铜
名称 氧化铜 氧化亚铜
颜色 ______ ________
与酸反应 _____________________ _____________
与 反应 _ ____________________
转化关系
黑色
砖红色
［微点拨2］ 的性质及检验
价的铜有较强的还原性，易被氧化剂氧化为 价。
价铜在酸性条件下能发生歧化反应生成和 ，利用这一原
理可区别和 。向红色物质中加入稀硫酸（注意不能用硝酸检
验），若溶液由无色变成蓝色，则该红色物质为，否则为 。反
应的化学方程式为 。
3.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：______________________。
反应②的离子方程式：______________________________。
4.铜盐——硫酸铜
为蓝色晶体，俗称______或______。无水 为白色
粉末，遇水变____色（生成 ）。
蓝矾
胆矾
蓝
［微点拨3］ ①无水 能用作检验水的试剂，不能作为水蒸气的
吸收试剂以干燥气体。
②铜盐溶液有毒，具有杀菌作用，这是因为 是一种重金属离子，
能使蛋白质变性而失去生理活性。
【对点自测】
判断正误（正确的打“√”,错误的打“×”）
（1）是黑色固体,与水反应生成 ( )
×
（2）无水硫酸铜可用于检验酒精中是否含有水( )
√
（3）将铁片置于 溶液中,铁片上有红色物质析出,说明铁比铜活
泼( )
√
（4） 失去结晶水属于物理变化( )
×
（5） 是铜锈的主要成分,在干燥的空气中铜不易生锈
( )
√
（6）“曾青得铁,则化为铜”,发生的反应为置换反应( )
√
（7）除去粉中混有的 的方法是加入稀硝酸溶解、过滤、洗涤、
干燥( )
×
（8）和足量热浓硫酸反应可生成 分子( )
×
题组 铜及其化合物的性质和应用
1.[2022·海南卷] 胆矾 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,含有少量的油污、 、
、 制备胆矾。流程如下。
[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；固体B与过量的稀硫酸、双氧水反应，其中的
、、、均转化为 ，溶液C为硫酸铜和稀硫
酸的混合液，加热浓缩、冷却结晶、过滤后得到胆矾。
回答问题:
（1）步骤①的目的是________。
除油污
[解析] 原料表面含有少量的油污，
溶液呈碱性，可以除去原
料表面的油污。
（2）步骤②中，若仅用浓 溶解固体B，将生成_____（填化学式）
污染环境。
[解析] 在加热的条件下，铜可以与浓硫酸发生反应生成、
和 ，二氧化硫是一种大气污染物。
（3）步骤②中，在存在下溶于稀 ,反应的化学方程式为
___________________________________。
[解析] 步骤②中，在存在下溶于稀，生成和 ，
该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___________
_______。
胆矾晶体易溶于水
[解析] 胆矾是一种易溶于水的晶体，用水洗涤会导致胆矾的产率降低，
因此，经步骤④得到的胆矾不能用水洗涤。
（5）实验证明，滤液D能将氧化为 。
ⅰ.甲同学认为不可能是步骤②中过量将氧化为 ，理由是
_________________________________________。
溶液C经步骤③加热浓缩后已完全分解
[解析] 常温下即能发生分解反应，在加热的条件下，其分解速
率更快，溶液C经步骤③加热浓缩后 已完全分解，因此，甲同学
认为不可能是步骤②中过量将氧化为 。
ⅱ.乙同学通过实验证实，只能是将氧化为 ，写出乙同学的实
验方案及结果：______________________________________________
_______________________________________________（不要求写具
体操作过程）。
取滤液，向其中加入适量硫化钠溶液，使铜离子恰好完全沉淀，再加入，溶液不变色，不能被氧化
[解析] 被氧化为时溶液的颜色会发生变化；
滤液D中含有 和，乙同学通过实验证实，只能是将氧化
为 ，较简单的方案是除去溶液中的，然后再向其中加入含有 的溶液，
观察溶液是否变色；
除去溶液中的 的方法有多种，可以加入适当的沉淀剂将其转化为难溶物，
如加入将其转化为 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 溶液，直至不再有沉淀生成，静置后向上层清液中加入
少量 溶液；
实验结果为上层清液不变色，证明不能被除去的溶液氧化，故只能是
将 氧化为 。
2.银铜合金广泛应用于航空工业。从切割废料中回收银并制备含铜化
工产品的工艺如图所示。
［注：和开始分解的温度分别为和
（1）电解精炼银时，阴极的电极反应式为________________。滤渣A
与稀硝酸反应，产生的气体在空气中迅速变为红棕色，该气体变色的
化学方程式为__________________。
[解析] 电解精炼银时，阴极的电极反应式为 ；气体变
色是因为发生反应 。
（2）固体B的组成为_______________；在生成固体B的过程中，需要
控制的加入量。若 过量，则因过量而引起反应的离子方程
式为____________________________。
、
[解析] 结合工艺流程及和 的分解温度可知固体混合物B
中含有、。若过量，则 会转化为 。
（3）完成煅烧过程中一个反应的化学方程式：___ ___
_______ 。
4
2
4
[解析] 该反应为氧化还原反应，根据得失电子守恒、原子守恒确定缺
项物质并配平方程式。
（4）若银铜合金中铜的质量分数为，理论上 废料中的铜
可完全转化为____（结果保留整数） ，至少需要
的溶液____ 。
50
25
[解析] 由题意可知，生成 的物质的量为
，至少需要 的物质的量为
，即至少需要的溶液 。
（5） 溶液可用于制备胆矾，其基本操作是__________________
__、过滤、洗涤和干燥。
蒸发浓缩、冷却结晶
[解析] 由 溶液制备胆矾的操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、
洗涤和干燥。
考点三
金属材料与金属矿物的开发利用
1.合金
金属与非金属
低
大
［微点拨1］
①合金具有金属的大多共性。
②合金中成分元素的含量影响着合金的性能。
2.常见金属材料
（1）分类
铁
铬
（2）三种常见的合金
组织结构
小
高
、
3.金属矿物的开发利用
（1）金属在自然界中的存在形式
化合物
金、铂
（2）金属冶炼的实质
金属的冶炼过程是指将金属从其______________中还原出来，用于生
产各种金属材料的过程，即_______________________________
（写反应通式，用 表示金属）。
化合物
（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）
［微点拨2］ ①冶炼时只能电解而不能电解 ，原因是
的熔点高，熔融时耗费更多能源，增加生产成本。
②冶炼时只能电解而不能电解，原因是 是共价化合
物，熔融态不导电。加入冰晶石的目的是降低 的熔化
温度。
③用热还原法得到的铜还要经过电解精炼才能得到精铜。
【对点自测】
判断正误（正确的打“√”,错误的打“×”）
（1）合金的硬度一般大于它的成分金属,而熔点一般低于它的成分金
属( )
√
（2）合金中不可能含有非金属，各组分金属元素以化合态形式存在
( )
×
[解析] 生铁、钢中都含有非金属碳。
（3）利用 和铝粉在高温下发生铝热反应冶炼金属镁( )
×
（4）钙单质可以从熔融中置换出 ( )
√
（5）铝中添加适量锂，制得低密度、高强度的铝合金，可用于航空
工业( )
×
（6）用焦炭和空气反应产生的 在高温下还原铁矿石中铁的氧化物
( )
√
（7）用海水为原料制得精盐,再电解 溶液制取金属钠( )
×
[解析] 电解 溶液得到的是氢氧化钠溶液而不是金属钠，应电解熔
融态 。
题组一 合金与金属材料
1.很多珍贵文物都记载着中华文明的灿烂成就,具有深邃的文化寓意和
极高的学术价值。下列国宝级文物主要由合金材料制成的是( )
选项 A B C D
文物 _________________________ ____________________________ _________________________________ _____________
名称 铸客大铜鼎 河姆渡出土陶灶 兽首玛瑙杯 角形玉杯
√
[解析] 铸客大铜鼎属于铜合金,A项正确。
河姆渡出土陶灶的主要化学成分是硅酸盐,不属于合金,B项错误。
兽首玛瑙杯的主要化学成分为二氧化硅,不属于合金,C项错误。
角形玉杯的主要化学成分是硅酸盐,不属于合金,D项错误。
2.[2024·湖南雅礼中学模拟] 航空航天领域成果的取得离不开金属材料
的贡献。下列关于金属材料的说法中不正确的是( )
A.金属材料包括纯金属和它们的合金
B.合金的硬度一般比其成分金属大，但熔点一般比其成分金属低
C.铝合金应用十分广泛，因为它不仅价格合适，耐酸、碱腐蚀，而且
具有优良的机械性能
D.新型钛合金强度高、质量轻、耐高温，广泛用于航空航天领域，如
飞机发动机零件和火箭结构件
√
[解析] 金属材料包括纯金属和它们的合金，A正确；
合金的硬度一般比各成分金属大，熔点一般比各成分金属低，B正确；
铝和氧化铝易与酸、碱溶液发生反应，不耐酸、碱腐蚀，C错误；
新型钛合金强度高、质量轻、耐高温，广泛用于航空航天领域，如飞
机发动机零件和火箭结构件，D正确。
题组二 金属矿物的开发利用
3.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 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 溶液的方法冶炼
√
[解析] 钠一般是由电解熔融 的方法来制取，而电解饱和食盐水得
到的是、和 。
同时注意，此题易误选C，一般认为铁是由还原 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。
4.某矿渣的成分为、、、 ，工业上用该矿渣获取
铜和胆矾的操作流程如图所示。
已知： 。
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的 如下表所示：
沉淀物
开始沉淀 5.4 4.0 2.7 5.8
沉淀完全 6.7 5.2 3.7 8.8
适当升高温度；不断搅拌；将矿渣粉碎；适当增大硫酸的浓度等（任写两条）
（1）为了加快反应 Ⅰ 的速率，可以采取的措施是____________________
_______________________________________________________（写两条）。
[解析] 由于矿渣为固体，所以为了加快反应Ⅰ的速率，可以采取的措
施是将固体粉碎或适当升高反应的温度或增大反应物 的浓度等。
（2）固体混合物A中的成分是__________。
、
[解析] 是酸性氧化物，
不能与硫酸发生反应；
其他金属氧化物、、
与硫酸发生反应： ，
，
，
，因此发生反应Ⅰ后过滤出的固体
混合物A中的成分是和 。
（3）反应 Ⅰ 完成后，铁元素的存在形式为______（填离子符号）；
写出生成该离子的离子方程式：___________________________。
[解析] 因为在矿渣中铁元素的化合价为 价，先与酸发生复分解反
应生成，与 发生反应：
，因固体混合物中有，则 已反应
完全，铁元素的存在形式为 。
（4）操作1主要包括蒸发浓缩、冷却结晶、______。洗涤
粗产品不能用大量水洗，而应用冰水洗涤，原因是
_____________________________________________________________。
过滤
冰水既可以洗去晶体表面的杂质离子，又可以减少晶体的溶解损失
[解析] 从硫酸铜溶液中制取 粗产品的操作1主要包括蒸
发浓缩、冷却结晶、过滤；
洗涤 粗产品
不能用大量水洗，而用冰水
洗涤的原因是 溶于水，而且温度越高，溶解度越大，用
冰水既可以洗去晶体表面的杂质离子，又可以减少晶体的损失。
（5）用调 ，生成沉淀B的同时生成一种具有漂白作用的物质，
利用题中所给信息分析沉淀B为_________，该反应的离子方程式为
_______________________________________________。
[解析] 根据题中信息②可知加入调时将氧化为 ，
具有氧化性，具有还原性，用调节 时，反应生成
沉淀和具有漂白作用的 。
【方法技巧】
金属冶炼方法的选择
利用金属活泼性的差异，可以采取不同的冶炼方法冶炼金属，常见金
属的冶炼方法如下表：
金属活动 性顺序
自然界中 存在 化合态有陨铁 少量游离 态，主要化 合态 游离
态
冶炼方法 电解法 热还原法 除外 热分解法 富集
经典真题·明考向
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）[2023·湖南卷] 青铜器“四羊方尊”的主要材质为合金( )
√
（2）[2023·辽宁卷] 冶炼镁： ( )
×
[解析] 工业上采用电解熔融的方法冶炼 。
（3）[2023·浙江卷] 铝有强还原性，可用于制作门窗框架( )
×
[解析] 铝制作门窗框架与其还原性无关，与其物理性质有关。
（4）[2023·湖北卷] 用离子方程式表示 溶于烧碱溶液：
( )
√
（5）[2022·湖北卷] 与 的电荷与半径之比相近，导致两元素
性质相似。和 均可表现出弱酸性( )
√
（6）[2022·浙江卷] 工业上通过电解六水合氯化镁制取金属镁( )
×
（7）[2022·广东卷] 铝能形成致密氧化膜，故技术人员开发高端耐腐
蚀镀铝钢板( )
√
2.[2023·浙江卷节选] 某研究小组用铝土矿为原料制备絮凝剂聚合氯化
铝, ，按如下流程开展实验：
[解析] 铝土矿主要成分为，含少量和 ，向铝土矿中加
氢氧化钠溶液，得到难溶性铝硅酸盐、四羟基合铝酸钠，氧化铁不与
氢氧化钠溶液反应，过滤，滤液中主要含四羟基合铝酸钠，向滤液中
通入二氧化碳，过滤、洗涤，得到氢氧化铝沉淀，将沉淀分为两份，
一份加入盐酸得到氯化铝，再将
两份混合得到聚合氯化铝溶液，
加热得到聚合氯化铝固体。
已知：主要成分为，含少量和。用 溶
液溶解铝土矿过程中 转变为难溶性的铝硅酸盐。
的絮凝效果可用盐基度衡量，盐基度 。当盐基
度为 时，絮凝效果较好。
请回答：
（1）步骤 Ⅰ 所得滤液中主要溶质的
化学式是____________。
[解析] 根据题中信息，步骤Ⅰ所得滤液
中主要溶质的化学式是 。
（2）下列说法不正确的是_____。
A.步骤 Ⅰ，反应须在密闭耐高压容器中进行，以实现所需反应温度
B.步骤 Ⅱ，滤液浓度较大时通入过量有利于减少 沉淀中的
杂质
C.步骤 Ⅲ，为减少 吸附的杂质，
洗涤时需对漏斗中的沉淀充分搅拌
D.步骤 Ⅳ，控制和 的投料
比可控制产品的盐基度
√
√
[解析] 步骤Ⅰ在溶液中反应，反应所需温度高于 ，因此反
应须在密闭耐高压容器中进行，以实现所需反应温度，故A正确；
步骤Ⅱ，滤液浓度较大时通入过量 生成
氢氧化铝和碳酸氢钠，由于的溶解
度较低，有可能析出，则不利于减少
沉淀中的杂质，故B错误；
步骤Ⅲ，洗涤时不能对漏斗中的沉淀进行搅拌，故C错误；
中、的比例可通过控制
和 的投料比来控制，进而控制产品的盐基度，故D正确。
（3）步骤 Ⅴ 采用如图所示的蒸汽浴加热，仪器A的
名称是________；步骤 Ⅴ 不宜用酒精灯直接加热的
原因是____________________________。
蒸发皿
温度升高，聚合氯化铝会分解
[解析] 步骤Ⅴ采用如图所示的蒸汽浴加热，根据图中
信息得到仪器A的名称是蒸发皿；酒精灯直接加热温
度高，会使聚合氯化铝分解，影响产品盐基度。
3.[2024·山东卷] 以铅精矿（含、等）为主要原料提取金属
和 的工艺流程如下：
回答下列问题：
[解析] 本题以铅精矿（含、等）
为主要原料提取金属和 ，“热浸”时，
难溶的和转化为和 及单质硫，被还原为
，过滤Ⅰ除掉含硫滤渣，滤液中的 在稀释降温的过程中转
化为 沉淀，然后用饱和食盐水热溶，增大氯离子浓度，使
又转化为，电解得到 ；
过滤Ⅱ后的滤液成分主要为、、、 ，加入铅精矿
的主要目的是将还原为，过滤除去含硫滤渣，试剂将
置换为 ，得到富银铅泥，试剂为铅，尾液中含、 等。
（1）“热浸”时，难溶的和转化为和 及单质
硫。溶解等物质的量的和时，消耗 物质的量之比为_____；
溶液中盐酸浓度不宜过大，除防止“热浸”时 挥发外，另一目的是防
止产生_____（填化学式）。
[解析] “热浸”时，将和中价的硫氧化为单质硫，
被还原为，在这个过程中和 的化合价保持不变，溶解等物质
的量的和时，二者物质的量相等，所以消耗 的物质的
量相等，二者之比为 ；溶液中盐酸浓度过大，则氢离子浓度过大，
会生成 气体。
（2）将“过滤 Ⅱ ”得到的 沉淀反复用饱和食盐水热溶，电解所
得溶液可制备金属 。“电解 Ⅰ ”阳极产物用尾液吸收后在工艺中循环
使用，利用该吸收液的操作单元为______。
热浸
[解析] “过滤Ⅱ”得到的 沉淀反复用饱和食盐水热溶，会溶解为
，电解溶液制备金属， 在阴极产生，阳极上
放电产生，尾液成分中的被
氧化后转化为 ，所得含、
的溶液可以在热浸中循环使用。
（3）“还原”中加入铅精矿的目的是________________________。
将过量的还原为
[解析] “过滤Ⅱ”所得的滤液中有过量的未反应的 ，根据“还原”之
后可以得到含硫滤渣，则“还原”中加入铅精矿的目的是将过量的
还原为 。
（4）“置换”中可选用的试剂 为___（填标号）；
A. B. C. D.
“置换”反应的离子方程式为________________________________。
C
[解析] “置换”中加入试剂 可以得到富银铅泥，为了防止引入其他杂质，
则试剂应为 ，该“置换”反应为 。
（5）“电解 Ⅱ ”中将富银铅泥制成电极板，用作______（填“阴极”或
“阳极”）。
阳极
[解析] “电解Ⅱ”中将富银铅泥制成电极板，电解得到金属银和金属铅，
将银和铅分离出来，所以该电极板不可能作为阴极，应作为阳极板，
阳极放电时，银变成阳极泥而沉降
下来，铅失电子转化为 ，之后
在阴极得电子生成 ，所以将
富银铅泥制成的电极板作阳极。
1.[2024·广东部分学校联考] 下列生活中 及其化合物相关反应的离子
方程式书写不正确的是( )
A.胃舒平［主要成分为 ］治疗胃酸过多：
B.泡沫灭火器灭火原理：
C.某主要成分为苛性钠、铝粉的管道疏通剂：
D.明矾净水原理：（胶体）
√
[解析] 胃酸的主要成分为盐酸，胃舒平治疗胃酸过多的离子方程式为
，A正确；
泡沫灭火器中碳酸氢钠与硫酸铝溶液反应的离子方程式为
，B错误；
苛性钠与铝粉反应的离子方程式为
，C正确；
明矾能净水是因为水解：（胶体） ，
产生的氢氧化铝胶体能吸附水中悬浮的杂质，D正确。
2.[2024·山西忻州名校联考] 某同学通过下列实验探究 及其化合物的
性质，操作正确且能达到目的的是( )
A.实验室中将氨水滴入溶液中，制备 沉淀
B.将一块铝箔用砂纸打磨后立即在酒精灯上点燃，观察铝燃烧的火焰
C.将沉淀转入蒸发皿中加足量稀盐酸，加热蒸干得无水
固体
D.将铝置于装有浓硫酸的试管中再加水，探究 在不同浓度硫酸中的
反应
√
[解析] 氢氧化铝是两性氢氧化物，溶于强酸、强碱溶液，不溶于弱碱
溶液，实验室中将氨水滴入硫酸铝溶液中，制备氢氧化铝，A正确；
铝在空气中不能燃烧，铝被氧化生成的氧化铝熔点高，B错误；
氯化铝在溶液中水解生成氢氧化铝和氯化氢，蒸发时氯化氢挥发，得到
水解产物氢氧化铝，不能得到氯化铝，C错误；
常温下，铝在浓硫酸中发生钝化，不再继续反应，且应将浓硫酸加入水
中进行稀释，稀硫酸和铝发生反应，题述操作不能探究 在不同浓度硫
酸中的反应，D错误。
3.[2024·安徽安庆一模] 菱镁矿（主要成分为 ，还含有少量
、）制备 的流程如图所示。下列说法正确的是( )
A.步骤Ⅰ得到的滤渣主要成分为
B.步骤Ⅱ发生的反应有2个
C.步骤Ⅲ操作可在蒸发皿中进行
D.滤液 中加入足量氨水可得到白色沉淀
√
[解析] 菱镁矿中加入盐酸，不与盐酸反应，则滤渣为 ，滤液
中加入过量 溶液，生成氢氧化镁沉淀和四羟基合铝酸钠，氢氧
化镁灼烧生成氧化镁。
菱镁矿主要成分为，还含有少量 、，加入足量盐酸，
过滤，滤渣是，A正确；
滤液 中含有的阳离子主要有、、，加入过量 溶液后，
发生的反应至少有3个，B错误；
步骤Ⅲ灼烧应在坩埚中进行，C错误；
滤液 主要成分为 ，加入足量氨水无法生成白色沉淀，
D错误。
4.钒具有广泛用途。黏土钒矿中，钒以、、 价的化合物形式
存在，还包括钾、镁的铝硅酸盐，以及、 。采用如图所示
工艺流程可由黏土钒矿制备 。
该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的 如下表所示:
金属离子
开始沉淀 1.9 7.0 3.0 8.1
完全沉淀 3.2 9.0 4.7 10.1
回答下列问题：
（1）“酸浸氧化”需要加热，其原因是____________________________
____________。
加快酸浸和氧化反应速率（促进氧化完全）
[解析] 由于在常温下，酸浸、氧化反应较慢，所以可加热以加快酸浸
和氧化反应速率。
（2）“酸浸氧化”中，和被氧化成 ,同时还有______
（填离子符号）被氧化。写出转化为 反应的离子方程式：
_______________________________________。
[解析] 因中有，具有较强的还原性，易被 氧
化；转化为 反应的离子方程式为
。
（3）“中和沉淀”中，钒水解并沉淀为 ，随滤液②可除去
金属离子、、 、______，以及部分的___________。
和
[解析] 开始沉淀的，当时， 完全沉淀，
开始沉淀的，完全沉淀的，故
时，未沉淀，大部分已经沉淀， 刚开始沉淀，故可除去
，和 能除去一部分。
（4）“沉淀转溶”中， 转化为钒酸盐溶解，滤渣③的主要
成分是_________。
[解析] 滤饼②中除含有外，还含有和 ，
沉淀转溶时沉淀不会溶解，铝元素以 的形式存在，
故滤渣③的主要成分为 。
（5）“调 ”中有沉淀生成，生成沉淀反应的化学方程式是_________
____________________________________。
[解析] 因在强碱环境中沉淀转溶时，铝元素以 的形式存在，
用调节 时，发生反应
。
（6）“沉钒”中析出晶体时，需要加入过量 ，其原因是
___________________________________________。
利用同离子效应，促进尽可能析出完全
[解析] 增大，使反应 的平衡
右移，可提高的利用率（或利用同离子效应，使 尽可能析
出完全）。
Exercise
作业手册
考点一 镁、铝及其化合物 铝土矿提铝
1.下列关于镁、铝及其化合物的说法正确的是( )
A.在 中的燃烧是置换反应
B.将沉淀转化为，是镁原子失电子转化为
C.电解得到镁的过程可以写出离子方程式，但不是氧化还原反应
D.在中燃烧时， 既是氧化剂又是还原剂
√
[解析] 在中燃烧生成 和C，属于置换反应，A正确；
将沉淀转化为 的过程是复分解反应，无电子得失，B
错误；
电解得到镁的过程有元素化合价的变化，是氧化还原反应，C错误；
在中燃烧时，是氧化剂， 是还原剂，D错误。
2.通过观察化学实验现象，分析归纳出正确的结论，是学习化学科学
最基本的技能之一。下列由实验现象得出的结论正确的是( )
选项 实验现象 结论
A 把大小相同的铝和镁分别投入相同浓度的 溶液中：铝溶解有气泡放出，而镁没有 任何变化 铝的金属性
比镁强
B 取一块铝箔，用酒精灯点燃：铝箔只熔化成 液体而没有滴落 铝不易燃烧
选项 实验现象 结论
C 向氯化铵溶液中投入一铝片：铝片上产生大 量气泡 该气体是
D 向氯化铝溶液中逐滴滴加 溶液至过 量：先产生白色沉淀，后沉淀逐渐溶解，最后 沉淀完全消失 氢氧化铝能
溶于强碱溶液
续表
√
[解析] 比较金属性的强弱是比较金属单质与水或酸反应产生 的快慢程
度，A项错误；
产生该现象是由于生成了熔点很高的氧化铝，起到隔绝空气的作用，B项
错误；
，与 反应生成并放热，促进
分解产生 ，产生的气体应为和的混合气体，C项错误；
该过程先生成 白色沉淀，后转化为 ，D项正确。
3.[2024·湖南怀化质检] 铝及其部分化合物的“价—类”二维图如图所示。
下列说法错误的是( )
A.反应⑤⑥基本类型相同
B.反应①⑥所加试剂可能相同
C.完全转化为时失去 电子
D.物质类别处“ ”代表四羟基合铝酸盐
√
[解析] 根据“价—类”二维图可知，为，为，为铝盐， 为
，与、与 可以相互转化，根据含有铝元素物质之间的相
互转化可以得出 为四羟基合铝酸盐。
反应⑤是四羟基合铝酸盐转化为氢氧化铝，离子方程式为
（少量） ，属于复分解反应；
反应⑥是铝盐转化为氢氧化铝，离子
方程式为 ，
属于复分解反应，A正确。
反应①是铝转化为铝盐，加酸可以实现转化；
反应⑥是铝盐转化为氢氧化铝，通入氨气或者加少量碱可以实现转化，
B错误。
转化为时元素的化合价由0价升高到价，则完全转化为
时，失去电子，C正确。
与、与 可以相互转化，根据含
有铝元素物质之间的相互转化可以
得出 为四羟基合铝酸盐，D正确。
4.一种工业制备无水氯化镁的工艺流程如下：
下列说法错误的是( )
A.物质 常选用生石灰
B.工业上常用电解熔融 制备金属镁
C.“氯化”过程中发生的反应为
D.“煅烧”后的产物中加稀盐酸，将所得溶液加热蒸发也可得到无水
√
[解析] 苦卤水中含有大量镁离子，加入生石灰，生石灰与水反应生成
氢氧化钙，氢氧化钙再与镁离子反应生成氢氧化镁，生石灰来源丰富、
价格便宜，常用来作沉镁的沉淀剂，A说法正确；
镁为活泼金属，工业上常用电解熔融氯化镁的方法来制备金属镁，B
说法正确；
根据题给流程图可知，“煅烧”氢氧化
镁得到氧化镁，“氯化”过程中，加入
碳和氯气，与氧化镁反应生成无水氯化镁和一种气体，根据原子守恒
和得失电子守恒可得反应的化学方程式为
，C说法正确；
向“煅烧”后所得产物氧化镁中加稀盐酸，得到氯化镁溶液，由于镁离子
会发生水解反应： ，若直接蒸发
溶液，生成的 易挥发，会促进镁离子水解生成氢氧化镁，无法得到
无水氯化镁，D说法错误。
5.工业上用某种氧化铝矿石（含 杂质）为原料冶炼铝的工艺流程
如图所示：
对上述流程的判断正确的是( )
A.反应 Ⅱ 中用过量的稀硫酸或稀盐酸代替 效果更佳
B.试剂 为氨水，目的是除去矿石中的氧化铁杂质
C.反应 Ⅱ 的离子方程式为
D.和可以组成铝热剂，工业上通过铝热反应制备 ，成本更低
√
[解析] 溶液乙中通入过量二氧化碳得到氢氧化铝沉淀，故溶液乙中主
要成分为四羟基合铝酸钠，为溶液，沉淀为， 为
。
氢氧化铝与过量的稀盐酸或稀硫酸可以发生反应，故反应Ⅱ中不能用
过量的稀硫酸或稀盐酸代替，A错误；
根据分析，试剂 为 溶液，B错误；
反应Ⅱ中四羟基合铝酸钠溶液与过量的二氧化碳反应生成氢氧化铝和
碳酸氢钠，离子方程式为，C
正确；
的活泼性比 低，不能用铝热法制备，工业上常采用电解熔融氧
化铝制备 ，D错误。
考点二 铜及其重要化合物
6.将含氧化铜的矿石与焦炭混合，在高温条件下可以冶炼金属铜，该
冶炼方法属于( )
A.电解冶炼法 B.热还原法 C.热分解法 D.物理分离法
[解析] 氧化铜与焦炭在高温条件反应生成铜和二氧化碳，该冶炼方法
属于热还原法，B正确。
√
7.[2024·安徽阜阳模拟] 某同学进行如下实验：
实验 实验现象
ⅰ 将铜粉加入试管 中，再加入稀 溶液变蓝，液面上方呈浅红棕色；至不再
产生气泡时，铜粉有剩余，余液呈酸性
ⅱ 继续向ⅰ中试管加 入少量固体 又产生气泡，铜粉减少，液面上方呈浅红
棕色
ⅲ 继续向ⅰ中试管滴 加几滴浓硫酸 又产生气泡，铜粉减少，液面上方呈浅红
棕色
下列说法不正确的是( )
A.铜与硝酸反应中，硝酸氧化性与氢离子、硝酸根浓度均有关
B.、 中铜粉减少的原因能用相同的离子反应解释
C.继续向中试管加入少量硫酸铜固体，也能发生 、 ⅲ 现象
D.用一定浓度的与 溶液也能使铜粉溶解
√
[解析] .将铜粉加入试管中，再加入稀 ，稀硝酸和铜反应生成
、硝酸铜，溶液变蓝，开始产生无色气体，无色气体遇空气变为红
棕色；铜粉有剩余，溶液为酸性，则ⅰ的溶液中有、、 。
ⅱ. 继续向ⅰ中试管加入少量固体 ，由于铜粉剩余，溶液为酸性，
加入硝酸钠， 增大，等同于加入了稀硝酸，所以稀硝酸和铜反
应生成 、硝酸铜，产生无色气体，无色气体遇空气变为红棕色，同
时可推知ⅰ中余液的酸性是硝酸有剩余。
ⅲ.继续向ⅰ中试管滴加几滴浓硫酸，溶液酸性增强，硝酸根离子氧化性
增强，又和铜反应产生 气体，铜粉减少，液面上方呈浅红棕色。
由ⅰ、ⅱ分析可知ⅰ还有硝酸剩余，不能将铜全部溶解，结合ⅱ、ⅲ实验可
知，硝酸氧化性和氢离子、硝酸根离子浓度均有关，A正确；
ⅰ、ⅱ中铜粉减少的原因均为硝酸和铜发生了氧化还原反应，能用相同的
离子反应 解释，B正确；
铜离子是氧化产物，加入硫酸铜固体，增大铜离子浓度，不会发生反
应，C错误；
硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性，可以将铜氧化，故用一定浓
度的与 溶液也能使铜粉溶解，D正确。
8.[2024·河北衡水模拟] 以含有少量杂
质 的粗铜为原料，制备蓝矾
的工艺流程如图所示。
下列说法正确的是( )
A.“溶解”时，若忽略少量的杂质铁，理论上硫酸和硝酸的物质的量之比
为
B.气体A为酸性氧化物，可与适量的氧气和水反应生成硝酸，循环利用
C.物质可以使用氨水，且 过量对产物无影响
D.“操作 ”为蒸发结晶、趁热过滤
√
[解析] 粗铜（含少量杂质）加稀硫酸、稀硝酸溶解，生成 并得
到含、的溶液，往溶液中加物质沉淀 ，过滤，所得滤
液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到蓝矾。
“溶解”时，若忽略少量的杂质铁，据
可知，要使与的
物质的量比为 ，则理论上
硫酸和硝酸的物质的量之比为，
A正确；
气体A为 ，不属于酸性氧化物，B错误；
若物质为氨水，则过量氨水会沉淀生成 进而得到
，使蓝矾产量降低，C错误；
“操作 ”为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，D错误。
考点三 金属材料与金属矿物的开发利用
9.[2024·辽宁沈阳二中模拟] 合金在生产和科学研究中发挥着重要作用。
下列有关合金的性质与用途不具有对应关系的是( )
A.生铁容易被腐蚀，可用于炼钢和制造各种铸件
B.钠钾合金常温下呈液态、导热性好，可用于核反应堆的传热介质
C.镁锂合金密度小、硬度和强度大，可用于制造火箭、导弹、航天器等
D.镍铬铝铜合金具有很高的电阻率，可用于制备电路中的精密元件
√
[解析] 生铁用于炼钢和制造各种铸件，是由于生铁具有优良的铸造、
切削加工和耐磨性能，题中性质与用途不具有对应关系，A错误；
钠钾合金用于核反应堆的传热介质，是由于钠钾合金常温下呈液态、
导热性好，B正确；
镁锂合金用于制造火箭、导弹、航天器等，是由于镁锂合金具有密度
小、硬度和强度大的特点，C正确；
镍铬铝铜合金用于制备电路中的精密元件，是由于镍铬铝铜合金具有
很高的电阻率，D正确。
10.[2024·辽宁葫芦岛一模] 下列有关金属的工业制法中，正确的是
( )
A.制铜：火法炼铜，即将黄铜矿 受热分解以获得铜单质
B.制铁：以铁矿石为原料， 还原得铁
C.制镁：用海水为原料，经一系列过程制得氧化镁固体， 还原得镁
D.制铝：从铝土矿制得氯化铝固体，再电解熔融的氯化铝得到铝
√
[解析] 黄铜矿中的化合价为 价，工业上用黄铜矿冶炼铜
的反应： ，该反应
不是分解反应，A错误；
工业上常用 在高温下还原铁矿石炼铁： ，
B正确；
工业上以海水为原料，经过一系列过程获得无水氯化镁，工业制镁是
电解熔融氯化镁： ，C错误；
氯化铝是共价化合物，熔融状态下氯化铝不电离，也不导电，工业制
铝是电解熔融的氧化铝： ，D错误。
11.[2024·河北唐山模拟] 铝土矿是生产金属铝的最佳原料，其用量占
世界铝土矿总产量的以上。以铝土矿（主要成分为，含
和 等杂质）为原料制备有机合成中的重要还原剂铝氢化钠
的一种工业流程如图所示（已知二氧化硅在“碱溶”时生成硅
酸钠沉淀）。
下列说法中错误的是( )
A.为了提高“碱溶”效率，在
“碱溶”前对铝土矿进行粉碎
B.“反应 Ⅰ ”的部分化学原理
与泡沫灭火器的原理相同
C.“电解 Ⅱ ”中阳极的电极反应式为
D.“反应 Ⅲ ”的化学方程式为
√
[解析] 铝土矿（主要成分为，含和 等杂质）加氢氧化
钠溶液溶解，、与 溶液反应生成四羟基合铝酸钠和硅
酸钠沉淀，过滤出、 ，滤液中加碳酸氢钠溶液反应生成
氢氧化铝沉淀和碳酸钠，电解碳酸钠溶液，阴极生成氢气和氢氧化钠，
阳极生成氧气和碳酸氢钠，氢氧化钠、碳酸氢钠分别循环到“碱溶”和
“反应Ⅰ”利用，氢氧化铝灼烧生成氧化铝，电解氧化铝生成金属铝和氧
气，铝和氯气反应生成氯化铝，氯化
铝和反应生成 和氯化钠。
在“碱溶”前对铝土矿进行粉碎，可以增大接触面积，提高“碱溶”
效率，A正确；
“反应Ⅰ”是 、
,与泡沫灭火器的原理
不相同，B错误；
“电解Ⅱ”是电解碳酸钠溶液，阳极的电极反应式为
，C正确；
“反应Ⅲ”是氯化铝和反应生成 和氯化钠，化学方程式为
，D正确。
12.现有一种制取铜和其他产物的新工艺，原料的综合利用率较高，其
主要流程如下：
注：反应Ⅱ的离子方程式为 。
请回答下列问题：
（1）从黄铜矿冶炼粗铜的传统工艺是将精选后的富铜矿砂与空气在
高温下煅烧，这种方法的缺点是要消耗大量的热能以及____________
_____________________。
产生的会污染大气（合理即可）
[解析] 黄铜矿的主要成分是 ，与空气在高温下煅烧，反应生成
的 会污染大气。
（2）为使反应 Ⅰ 充分进行，工业上可采取的措施是__________
（写出合理的一种即可），反应 Ⅰ 的产物为___________
（填化学式）。
粉碎固体
、
[解析] 由反应Ⅱ的离子方程式及滤渣分离后物质可知，反应Ⅰ中
与反应得到和 。
（3）反应 Ⅲ 的离子方程式为_________________________________
___________。一定温度下，在反应 Ⅲ 所得的溶液中加入稀硫酸，
可以析出硫酸铜晶体，其可能的原因是__________________________
___________。
该温度下，硫酸铜的溶解度小于氯化铜
[解析] 工业上炼钢时，为了降低碳含量，可将铁红投入熔融的生铁中，
铁红是，在高温下与C反应生成和 ，化学方程式为
。
（4）工业上炼钢时，为了降低碳含量，可将铁红投入熔融的生铁
（含碳量大于 的铁碳合金）中，生成一种有毒气体，该过程中主要
反应的化学方程式是_________________________。
（5）某硫酸厂为测定反应Ⅳ所得气体中的体积分数，取
（已折算成标准状况）气体样品与足量 溶液完全反应后，用
的标准溶液滴定至终点，消耗 溶液
。
已知： （未配平）。
①将通入 溶液，发生反应的离子方程式为____________
_________________________________。
[解析] 将通入溶液中，发生氧化还原反应， 被氧化
为，则被还原为 ，离子方程式为
。
②反应Ⅳ所得气体中 的体积分数为________。
[解析] 标准溶液滴定 的反应为
，据得失电子守恒
可得关系式： ，则有
；标准状况下 气体样品的总物质的量为，故所得气体中 的体积分数
为 。
快速核答案
第14讲 金属材料 金属矿物的开发和利用
考点一 镁、铝及其化合物 铝矿石提铝
夯实必备知识
1.（1）第三周期第ⅡA族 第三周期第ⅢA族
化合态 化合态
（2）延展性 导电性 导热性
（3）失去 还原
①
②
③
④
⑤
2.（1）
（2）
（3）①
③ （胶体）
（4）①
②
【对点自测】
（1）√ （2）√ （3）√ （4）√ （5）√ （6）×
提升关键能力
题组一 镁、铝及其化合物性质及应用
1.A 2.B
题组二 铝土矿中提取铝的工艺流程
3.D 4.C
考点二 铜及其重要化合物
夯实必备知识
1.（1）紫红
（2）①
② ③
④
2.黑色 砖红色
3.
4.蓝矾 胆矾 蓝
【对点自测】
（1）× （2）√ （3）√ （4）× （5）√ （6）√ （7）×
（8）×
提升关键能力
题组 铜及其化合物的性质和应用
1.（1）除油污 （2）
（3）
（4）胆矾晶体易溶于水
（5）ⅰ.溶液C经步骤③加热浓缩后已完全分解 ⅱ.取滤液，向其
中加入适量硫化钠溶液，使铜离子恰好完全沉淀，再加入，溶液不
变色，不能被氧化
2.（1）
（2）、
（3）4 2 4
（4）50 25
（5）蒸发浓缩、冷却结晶
考点三 金属材料与金属矿物的开发利用
夯实必备知识
1.金属与非金属 低 大
2.（1）铁 铬 （2）组织结构 小 高 、
3.（1）化合物 金、铂 （2）化合物
（3）
【对点自测】
（1）√ （2）× （3）× （4）√ （5）× （6）√ （7）×
提升关键能力
题组一 合金与金属材料
1.A 2.C
题组二 金属矿物的开发利用
3.D
4.（1）适当升高温度；不断搅拌；将矿渣粉碎；适当增大硫酸的浓度
等（任写两条）
（2）、 （3）<
（4）过滤 冰水既可以洗去晶体表面的杂质离子，又可以减少晶体的
溶解损失
（5）
经典真题·明考向
1.（1）√ （2）× （3）× （4）√ （5）√ （6）× （7）√
2.（1） （2）BC
（3）蒸发皿 温度升高，聚合氯化铝会分解
3.（1） （2）热浸 （3）将过量的还原为
（4）C （5）阳极
教师备用习题
1.B 2.A 3.A
4.（1）加快酸浸和氧化反应速率（促进氧化完全）
（2）
（3） 和
（4） （5）
（6）利用同离子效应，促进尽可能析出完全
作业手册
考点一 镁、铝及其化合物 铝土矿提铝
1.A 2.D 3.B 4.D 5.C
考点二 铜及其重要化合物
6.B 7.C 8.A
考点三 金属材料与金属矿物的开发利用
9.A 10.B 11.B
12.（1）产生的会污染大气（合理即可）
（2）粉碎固体 、
（3） 该温度下，
硫酸铜的溶解度小于氯化铜
（4）
（5）① ②第14讲 金属材料 金属矿物的开发和利用
考点一
● 夯实必备知识
1.(1)第三周期第ⅡA族 第三周期第ⅢA族 化合态 化合态
(2)延展性 导电性 导热性
(3)失去 还原
①4Al+3O22Al2O3
②Al+N+4H+Al3++NO↑+2H2O
③2Al+6H+2Al3++3H2↑
④2Al+2OH-+6H2O2[Al(OH)4]-+3H2↑
⑤2Al+Fe2O32Fe+Al2O3
2.(1)Al2O3+6H+2Al3++3H2O
Al2O3+2OH-+3H2O2[Al(OH)4]-
(2)①Al(OH)3+3H+Al3++3H2O
Al(OH)3+OH-[Al(OH)4]-
(3)①KAl(SO4)2·12H2O ③Al(OH)3 Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+
(4)①[Al(OH)4 ]-+H+Al(OH)3↓+H2O,Al(OH)3+3H+Al3++3H2O
②2[Al(OH)4]-+CO22Al(OH)3↓+C+H2O
【对点自测】
(1)√ (2)√ (3)√ (4)√ (5)√ (6)×
● 提升关键能力
题组一
1.A [解析] Al与NaOH、H2O反应生成氢气,2Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4]+3H2↑,可用于疏通管道,A正确;Al常温下可与O2反应生成氧化铝,化学方程式为4Al+3O22Al2O3,B错误;铝合金的硬度比纯铝大,C错误;铝是活泼性较强的金属,工业上用电解熔融Al2O3制备金属铝,D错误。
2.B [解析] 向含有少量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,B错误。
题组二
3.D [解析] 氧化铝熔点较高,需要加入冰晶石,降低氧化铝熔融所需的温度,A正确;母液1含有AlCl3、FeCl3、HCl,步骤②中加入过量NaOH溶液,作用是除去H+、Fe3+,B正确;通入过量二氧化碳与四羟基合铝酸根离子反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢根离子,离子方程式为[Al(OH)4]-+CO2HC+Al(OH)3↓,C正确;将步骤①和步骤②顺序颠倒,母液1含有四羟基合铝酸钠、硅酸钠,母液2中含有Al3+,再通入过量CO2不能得到氢氧化铝沉淀,D错误。
4.C [解析] 分析题中流程图可知,试剂X是氢氧化钠溶液,Al2O3溶于氢氧化钠溶液得到Na[Al(OH)4]溶液,Fe2O3与氢氧化钠溶液不反应,所以反应Ⅰ过滤出的沉淀为Fe2O3,所得溶液乙为Na[Al(OH)4]和NaOH的混合溶液;向溶液乙中通入过量CO2,化学方程式为NaOH+CO2NaHCO3、Na[Al(OH)4]+CO2Al(OH)3↓+NaHCO3,所以Y为NaHCO3溶液,Al(OH)3加热分解生成Al2O3,电解熔融Al2O3得到Al。试剂X不可以是氨水,因为Al2O3和Fe2O3与氨水都不反应,沉淀中含有铁的化合物,还有铝的化合物,无法分离,故A错误;Fe不如Al活泼,与Al2O3不反应,故B错误;反应Ⅱ中CO2溶于水得碳酸,碳酸是弱酸,可以用CH3COOH溶液代替,故C正确;反应Ⅰ中的离子方程式为Al2O3+2OH-+3H2O2[Al(OH)4]-,故D错误。
考点二
● 夯实必备知识
1.(1)紫红
(2)①2Cu+O2+CO2+H2OCu2(OH)2CO3
②2Cu+SCu2S
③a.Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
b.3Cu+8H++2N3Cu2++2NO↑+4H2O
c.Cu+4H++2NCu2++2NO2↑+2H2O
④Cu+2Fe3+2Fe2++Cu2+
2.黑色 砖红色 CuO+2H+Cu2++H2O CuO+H2Cu+H2O
3.(2)Cu(OH)2CuO+H2O Cu(OH)2+2H+Cu2++2H2O
4.蓝矾 胆矾 蓝
【对点自测】
(1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)√ (6)√ (7)× (8)×
● 提升关键能力
题组
1.(1)除油污 (2)SO2 (3)Cu+H2O2+H2SO4CuSO4+2H2O (4)胆矾晶体易溶于水 (5)ⅰ.溶液C经步骤③加热浓缩后H2O2已完全分解 ⅱ.取滤液,向其中加入适量硫化钠溶液,使铜离子恰好完全沉淀,再加入I-,溶液不变色,I-不能被氧化
[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;固体B与过量的稀硫酸、双氧水反应,其中的Cu、CuO、CuCO3、Cu(OH)2均转化为CuSO4,溶液C为硫酸铜和稀硫酸的混合液,加热浓缩、冷却结晶、过滤后得到胆矾。
(1)原料表面含有少量的油污,Na2CO3溶液呈碱性,可以除去原料表面的油污。(2)在加热的条件下,铜可以与浓硫酸发生反应生成CuSO4、SO2和H2O,二氧化硫是一种大气污染物。(3)步骤②中,在H2O2存在下Cu溶于稀H2SO4,生成CuSO4和H2O,该反应的化学方程式为Cu+H2O2+H2SO4CuSO4+2H2O。(4)胆矾是一种易溶于水的晶体,用水洗涤会导致胆矾的产率降低,因此,经步骤④得到的胆矾不能用水洗涤。(5)ⅰ.H2O2常温下即能发生分解反应,在加热的条件下,其分解速率更快,溶液C经步骤③加热浓缩后H2O2已完全分解,因此,甲同学认为不可能是步骤②中过量H2O2将I-氧化为I2。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。
2.(1)Ag++e-Ag 2NO+O22NO2
(2)CuO、Al(OH)3 Al(OH)3+OH-[Al(OH)4]-
(3)4 2 4 O2
(4)50 25
(5)蒸发浓缩、冷却结晶
[解析] (1)电解精炼银时,阴极的电极反应式为Ag++e-Ag;气体变色是因为发生反应2NO+O22NO2。
(2)结合工艺流程及Al(OH)3和Cu(OH)2的分解温度可知固体混合物B中含有CuO、Al(OH)3。若NaOH过量,则Al(OH)3会转化为Na[Al(OH)4]。
(3)该反应为氧化还原反应,根据得失电子守恒、原子守恒确定缺项物质并配平方程式。
(4)由题意可知,生成CuAlO2的物质的量为≈50 mol,至少需要Al2(SO4)3的物质的量为25 mol,即至少需要1.0 mol·L-1的Al2(SO4)3溶液25 L。
(5)由CuSO4溶液制备胆矾的操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤和干燥。
考点三
● 夯实必备知识
1.金属与非金属 低 大
2.(1)铁 铬
(2)组织结构 Cr Ni 小 高 Cu、Zn
3.(1)化合物 金、铂
(2)化合物 Mn++ne-M
(3)2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑ MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑
2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑ Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 2CuO+C2Cu+CO2↑ 2HgO2Hg+O2↑
【对点自测】
(1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)√ (7)×
[解析] (2)生铁、钢中都含有非金属碳。
(7)电解NaCl溶液得到的是氢氧化钠溶液而不是金属钠,应电解熔融态NaCl。
● 提升关键能力
题组一
1.A [解析] 铸客大铜鼎属于铜合金,A项正确。河姆渡出土陶灶的主要化学成分是硅酸盐,不属于合金,B项错误。兽首玛瑙杯的主要化学成分为二氧化硅,不属于合金,C项错误。角形玉杯的主要化学成分是硅酸盐,不属于合金,D项错误。
2.C [解析] 金属材料包括纯金属和它们的合金,A正确;合金的硬度一般比各成分金属大,熔点一般比各成分金属低,B正确;铝和氧化铝易与酸、碱溶液发生反应,不耐酸、碱腐蚀,C错误;新型钛合金强度高、质量轻、耐高温,广泛用于航空航天领域,如飞机发动机零件和火箭结构件,D正确。
题组二
3.D [解析] 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。
4.(1)适当升高温度;不断搅拌;将矿渣粉碎;适当增大硫酸的浓度等(任写两条) (2)SiO2、Cu
(3)Fe2+ 2Fe3++CuCu2++2Fe2+
(4)过滤 冰水既可以洗去晶体表面的杂质离子,又可以减少晶体的溶解损失
(5)Fe(OH)3 2Fe2++5ClO-+5H2O2Fe(OH)3↓+Cl-+4HClO
[解析] (1)由于矿渣为固体,所以为了加快反应Ⅰ的速率,可以采取的措施是将固体粉碎或适当升高反应的温度或增大反应物H2SO4的浓度等。(2)SiO2是酸性氧化物,不能与硫酸发生反应;其他金属氧化物Cu2O、Al2O3、Fe2O3与硫酸发生反应:Cu2O+H2SO4Cu+CuSO4+H2O,Al2O3+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2O,Fe2O3+3H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O,Fe2(SO4)3+CuCuSO4+2FeSO4,因此发生反应Ⅰ后过滤出的固体混合物A中的成分是SiO2和Cu。(3)因为在矿渣中铁元素的化合价为+3价,先与酸发生复分解反应生成Fe2(SO4)3, Fe2(SO4)3与Cu发生反应:2Fe3++CuCu2++2Fe2+,因固体混合物中有Cu,则Fe3+已反应完全,铁元素的存在形式为Fe2+。(4)从硫酸铜溶液中制取CuSO4·5H2O粗产品的操作1主要包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤;洗涤CuSO4·5H2O粗产品不能用大量水洗,而用冰水洗涤的原因是CuSO4·5H2O溶于水,而且温度越高,溶解度越大,用冰水既可以洗去晶体表面的杂质离子,又可以减少晶体的损失。(5)根据题中信息②可知加入NaClO调pH时将Fe2+氧化为Fe3+,NaClO具有氧化性,Fe2+具有还原性,用NaClO调节pH时,反应生成Fe(OH)3沉淀和具有漂白作用的HClO。
经典真题·明考向
1.(1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)× (7)√
[解析] (2)工业上采用电解熔融MgCl2的方法冶炼Mg。
(3)铝制作门窗框架与其还原性无关,与其物理性质有关。
2.(1)Na[Al(OH)4] (2)BC
(3)蒸发皿 温度升高,聚合氯化铝会分解
[解析] 铝土矿主要成分为Al2O3,含少量Fe2O3和SiO2,向铝土矿中加氢氧化钠溶液,得到难溶性铝硅酸盐、四羟基合铝酸钠,氧化铁不与氢氧化钠溶液反应,过滤,滤液中主要含四羟基合铝酸钠,向滤液中通入二氧化碳,过滤、洗涤,得到氢氧化铝沉淀,将沉淀分为两份,一份加入盐酸得到氯化铝,再将两份混合得到聚合氯化铝溶液,加热得到聚合氯化铝固体。(1)根据题中信息,步骤Ⅰ所得滤液中主要溶质的化学式是Na[Al(OH)4]。(2)步骤Ⅰ在NaOH溶液中反应,反应所需温度高于100 ℃,因此反应须在密闭耐高压容器中进行,以实现所需反应温度,故A正确;步骤Ⅱ,滤液浓度较大时通入过量CO2生成氢氧化铝和碳酸氢钠,由于NaHCO3的溶解度较低,有可能析出,则不利于减少Al(OH)3沉淀中的杂质,故B错误;步骤Ⅲ,洗涤时不能对漏斗中的沉淀进行搅拌,故C错误;[Al2(OH)aClb]m中a、b的比例可通过控制Al(OH)3和AlCl3的投料比来控制,进而控制产品的盐基度,故D正确。(3)步骤Ⅴ采用如图所示的蒸汽浴加热,根据图中信息得到仪器A的名称是蒸发皿;酒精灯直接加热温度高,会使聚合氯化铝分解,影响产品盐基度。
3.(1)1∶1 H2S
(2)热浸 (3)将过量的Fe3+还原为Fe2+
(4)C Pb+2[AgCl2]-2Ag+[PbCl4]2-
(5)阳极
[解析] 本题以铅精矿(含PbS、Ag2S等)为主要原料提取金属Pb和Ag, “热浸”时,难溶的PbS和Ag2S转化为[PbCl4]2-和[AgCl2]-及单质硫,Fe3+被还原为Fe2+,过滤Ⅰ除掉含硫滤渣,滤液中的[PbCl4]2-在稀释降温的过程中转化为PbCl2沉淀,然后用饱和食盐水热溶,增大氯离子浓度,使PbCl2又转化为[PbCl4]2-,电解得到Pb;过滤Ⅱ后的滤液成分主要为[AgCl2]-、FeCl2、FeCl3、NaCl,加入铅精矿的主要目的是将FeCl3还原为FeCl2,过滤除去含硫滤渣,试剂X将[AgCl2]-置换为Ag,得到富银铅泥,试剂X为铅,尾液中含FeCl2、NaCl等。
(1)“热浸”时,Fe3+将PbS和Ag2S中-2价的硫氧化为单质硫,Fe3+被还原为Fe2+,在这个过程中Pb和Ag的化合价保持不变,溶解等物质的量的PbS和Ag2S时,二者S2-物质的量相等,所以消耗Fe3+的物质的量相等,二者之比为1∶1;溶液中盐酸浓度过大,则氢离子浓度过大,会生成H2S 气体。
(2)“过滤Ⅱ”得到的PbCl2沉淀反复用饱和食盐水热溶,会溶解为[PbCl4]2-,电解[PbCl4]2-溶液制备金属Pb,Pb在阴极产生,阳极上Cl-放电产生Cl2, 尾液成分中的FeCl2被Cl2氧化后转化为FeCl3,所得含FeCl3、NaCl的溶液可以在热浸中循环使用。
(3)“过滤Ⅱ”所得的滤液中有过量的未反应的Fe3+,根据“还原”之后可以得到含硫滤渣,则“还原”中加入铅精矿的目的是将过量的Fe3+还原为Fe2+。
(4)“置换”中加入试剂X可以得到富银铅泥,为了防止引入其他杂质,则试剂X应为Pb,该“置换”反应为Pb+2[AgCl2]-2Ag+[PbCl4]2-。
(5)“电解Ⅱ”中将富银铅泥制成电极板,电解得到金属银和金属铅,将银和铅分离出来,所以该电极板不可能作为阴极,应作为阳极板,阳极放电时,银变成阳极泥而沉降下来,铅失电子转化为Pb2+,之后Pb2+在阴极得电子生成Pb,所以将富银铅泥制成的电极板作阳极。第14讲 金属材料 金属矿物的开发和利用
1.A [解析] Mg在CO2中燃烧生成MgO和C,属于置换反应,A正确;将Mg(OH)2沉淀转化为MgCl2的过程是复分解反应,无电子得失,B错误;电解得到镁的过程有元素化合价的变化,是氧化还原反应,C错误;Mg在N2中燃烧时,N2是氧化剂,Mg是还原剂,D错误。
2.D [解析] 比较金属性的强弱是比较金属单质与水或酸反应产生H2的快慢程度,A项错误;产生该现象是由于生成了熔点很高的氧化铝,起到隔绝空气的作用,B项错误;N+H2ONH3·H2O+H+,Al与H+反应生成H2并放热,促进NH3·H2O分解产生NH3,产生的气体应为H2和NH3的混合气体,C项错误;该过程先生成Al(OH)3白色沉淀,后Al(OH)3转化为[Al(OH)4]-,D项正确。
3.B [解析] 根据“价—类”二维图可知,a为Al,b为Al2O3,c为铝盐,e为Al(OH)3,c与d、d与e可以相互转化,根据含有铝元素物质之间的相互转化可以得出d为四羟基合铝酸盐。反应⑤是四羟基合铝酸盐转化为氢氧化铝,离子方程式为[Al(OH)4]-+H+(少量)Al(OH)3↓+H2O,属于复分解反应;反应⑥是铝盐转化为氢氧化铝,离子方程式为Al3++3OH-Al(OH)3↓,属于复分解反应,A正确。反应①是铝转化为铝盐,加酸可以实现转化;反应⑥是铝盐转化为氢氧化铝,通入氨气或者加少量碱可以实现转化,B错误。a转化为b时Al元素的化合价由0价升高到+3价,则1 mol a完全转化为b时,失去3 mol电子,C正确。c与d、d与e可以相互转化,根据含有铝元素物质之间的相互转化可以得出d为四羟基合铝酸盐,D正确。
4.D [解析] 苦卤水中含有大量镁离子,加入生石灰,生石灰与水反应生成氢氧化钙,氢氧化钙再与镁离子反应生成氢氧化镁,生石灰来源丰富、价格便宜,常用来作沉镁的沉淀剂,A说法正确;镁为活泼金属,工业上常用电解熔融氯化镁的方法来制备金属镁,B说法正确;根据题给流程图可知,“煅烧”氢氧化镁得到氧化镁,“氯化”过程中,加入碳和氯气,与氧化镁反应生成无水氯化镁和一种气体,根据原子守恒和得失电子守恒可得反应的化学方程式为MgO+C+Cl2MgCl2+CO,C说法正确;向“煅烧”后所得产物氧化镁中加稀盐酸,得到氯化镁溶液,由于镁离子会发生水解反应:Mg2++2H2OMg(OH)2+2H+,若直接蒸发MgCl2溶液,生成的HCl易挥发,会促进镁离子水解生成氢氧化镁,无法得到无水氯化镁,D说法错误。
5.C [解析] 溶液乙中通入过量二氧化碳得到氢氧化铝沉淀,故溶液乙中主要成分为四羟基合铝酸钠,X为NaOH溶液,沉淀为Fe2O3,Y为NaHCO3。氢氧化铝与过量的稀盐酸或稀硫酸可以发生反应,故反应Ⅱ中不能用过量的稀硫酸或稀盐酸代替CO2,A错误;根据分析,试剂X为NaOH溶液,B错误;反应Ⅱ中四羟基合铝酸钠溶液与过量的二氧化碳反应生成氢氧化铝和碳酸氢钠,离子方程式为CO2+[Al(OH)4]-Al(OH)3↓+HC,C正确;Fe的活泼性比Al低,不能用铝热法制备Al,工业上常采用电解熔融氧化铝制备Al,D错误。
6.B [解析] 氧化铜与焦炭在高温条件反应生成铜和二氧化碳,该冶炼方法属于热还原法,B正确。
7.C [解析] ⅰ.将铜粉加入试管中,再加入稀HNO3,稀硝酸和铜反应生成NO、硝酸铜,溶液变蓝,开始产生无色气体,无色气体遇空气变为红棕色;铜粉有剩余,溶液为酸性,则ⅰ的溶液中有Cu2+、N、H+。ⅱ.继续向ⅰ中试管加入少量固体NaNO3,由于铜粉剩余,溶液为酸性,加入硝酸钠,c(N)增大,等同于加入了稀硝酸,所以稀硝酸和铜反应生成NO、硝酸铜,产生无色气体,无色气体遇空气变为红棕色,同时可推知ⅰ中余液的酸性是硝酸有剩余。ⅲ.继续向ⅰ中试管滴加几滴浓硫酸,溶液酸性增强,硝酸根离子氧化性增强,又和铜反应产生NO气体,铜粉减少,液面上方呈浅红棕色。由ⅰ、ⅱ分析可知ⅰ还有硝酸剩余,不能将铜全部溶解,结合ⅱ、ⅲ实验可知,硝酸氧化性和氢离子、硝酸根离子浓度均有关,A正确;ⅰ、ⅱ中铜粉减少的原因均为硝酸和铜发生了氧化还原反应,能用相同的离子反应3Cu+8H++2N3Cu2++2NO↑+4H2O解释,B正确;铜离子是氧化产物,加入硫酸铜固体,增大铜离子浓度,不会发生反应,C错误;硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性,可以将铜氧化,故用一定浓度的H2SO4与NaNO3溶液也能使铜粉溶解,D正确。
8.A [解析] 粗铜(含少量杂质Fe)加稀硫酸、稀硝酸溶解,生成NO并得到含Cu2+、Fe3+的溶液,往溶液中加物质X沉淀Fe3+,过滤,所得滤液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到蓝矾。“溶解”时,若忽略少量的杂质铁,据3Cu+8H++2N3Cu2++2NO↑+4H2O可知,要使H+与N的物质的量比为4∶1(8∶2),则理论上硫酸和硝酸的物质的量之比为3∶2,A正确;气体A为NO,不属于酸性氧化物,B错误;若物质X为氨水,则过量氨水会沉淀Cu2+生成Cu(OH)2进而得到[Cu(NH3)4]2+,使蓝矾产量降低,C错误;“操作Z”为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤,D错误。
9.A [解析] 生铁用于炼钢和制造各种铸件,是由于生铁具有优良的铸造、切削加工和耐磨性能,题中性质与用途不具有对应关系,A错误;钠钾合金用于核反应堆的传热介质,是由于钠钾合金常温下呈液态、导热性好,B正确;镁锂合金用于制造火箭、导弹、航天器等,是由于镁锂合金具有密度小、硬度和强度大的特点,C正确;镍铬铝铜合金用于制备电路中的精密元件,是由于镍铬铝铜合金具有很高的电阻率,D正确。
10.B [解析] 黄铜矿(CuFeS2)中Fe的化合价为+2价,工业上用黄铜矿冶炼铜的反应:8CuFeS2+21O28Cu+4FeO+2Fe2O3+16SO2,该反应不是分解反应,A错误;工业上常用CO在高温下还原铁矿石炼铁:3CO+Fe2O32Fe+3CO2,B正确;工业上以海水为原料,经过一系列过程获得无水氯化镁,工业制镁是电解熔融氯化镁:MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑,C错误;氯化铝是共价化合物,熔融状态下氯化铝不电离,也不导电,工业制铝是电解熔融的氧化铝:2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑,D错误。
11.B [解析] 铝土矿(主要成分为Al2O3,含SiO2和Fe2O3等杂质)加氢氧化钠溶液溶解,Al2O3、SiO2与NaOH溶液反应生成四羟基合铝酸钠和硅酸钠沉淀,过滤出Fe2O3、Na2SiO3,滤液中加碳酸氢钠溶液反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸钠,电解碳酸钠溶液,阴极生成氢气和氢氧化钠,阳极生成氧气和碳酸氢钠,氢氧化钠、碳酸氢钠分别循环到“碱溶”和“反应Ⅰ”利用,氢氧化铝灼烧生成氧化铝,电解氧化铝生成金属铝和氧气,铝和氯气反应生成氯化铝,氯化铝和NaH反应生成NaAlH4和氯化钠。在“碱溶”前对铝土矿进行粉碎,可以增大接触面积,提高“碱溶”效率,A正确;“反应Ⅰ”是OH-+HCH2O+C、[Al(OH)4]-+HCAl(OH)3↓+C+H2O,与泡沫灭火器的原理[Al3++3HCAl(OH)3↓+3CO2↑]不相同,B错误;“电解Ⅱ”是电解碳酸钠溶液,阳极的电极反应式为2H2O-4e-+4CO2↑+4HC,C正确;“反应Ⅲ”是氯化铝和NaH反应生成NaAlH4和氯化钠,化学方程式为4NaH+AlCl3NaAlH4+3NaCl,D正确。
12.(1)产生的SO2会污染大气(合理即可)
(2)粉碎固体 FeS2、CuS
(3)4[CuCl2]-+O2+4H+4Cu2++8Cl-+2H2O 该温度下,硫酸铜的溶解度小于氯化铜
(4)3C+Fe2O32Fe+3CO↑
(5)①SO2+2Fe3++2H2OS+2Fe2++ 4H+
②12.00%
[解析] (1)黄铜矿的主要成分是FeCuS2,与空气在高温下煅烧,反应生成的SO2会污染大气。(2)由反应Ⅱ的离子方程式及滤渣分离后物质可知,反应Ⅰ中FeCuS2与S反应得到FeS2和CuS。(4)工业上炼钢时,为了降低碳含量,可将铁红投入熔融的生铁中,铁红是Fe2O3,在高温下与C反应生成Fe和CO,化学方程式为3C+Fe2O32Fe+3CO↑。(5)①将SO2通入Fe2(SO4)3溶液中,发生氧化还原反应,SO2被氧化为S,Fe3+则被还原为Fe2+,离子方程式为SO2+2Fe3++2H2OS+2Fe2++4H+。②K2Cr2O7标准溶液滴定Fe2+的反应为Cr2+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O,据得失电子守恒可得关系式:3SO2~6Fe2+~Cr2,则有n(SO2)=3n(Cr2)=3×0.020 00 mol·L-1×50.00×10-3 L=0.003 000 mol;标准状况下560 mL气体样品的总物质的量为0.025 00 mol,故所得气体中SO2的体积分数为×100%=12.00%。第14讲 金属材料 金属矿物的开发和利用
1.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.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促进社会文明进步,自然资源综合利用和环境保护中的重要作用。
考点一 镁、铝及其化合物 铝矿石提铝
1.镁、铝单质
(1)镁、铝的结构和存在形态
名称 镁 铝
周期表中位置
原子结构 示意图
自然界存在形态
(2)金属铝的物理性质
银白色、有金属光泽的固体,具有良好的 、 和 等,密度较小,质地柔软。
(3)铝的主要化学性质
铝原子最外层有3个电子,在反应中易 电子,具有较强的 性。
写出图中标号反应的化学方程式或离子方程式:
;
;
;
;
。
[补充说明] 对比记忆金属镁的化学性质:
1.与非金属单质反应:2Mg+O22MgO、3Mg+N2Mg3N2。
2.能与沸水反应:Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑。
3.与非氧化性酸反应:Mg+2H+Mg2++H2↑,反应速率比Al快。
4.与碱不反应。
5.与某些氧化物反应:能在CO2中燃烧,2Mg+CO22MgO+C(金属镁着火不能用二氧化碳灭火器和泡沫灭火器灭火)。
2.铝的重要化合物
(1)铝的氧化物(Al2O3)——两性氧化物
(2)铝的氢氧化物[Al(OH)3]——两性氢氧化物
①Al(OH)3的两性表现
②Al(OH)3受热分解:2Al(OH)3Al2O3+3H2O。
(3)铝盐——明矾
①化学式为 ,为复盐。
②电离方程式为KAl(SO4)2K++Al3++2S。
③应用:净水,净水原理为明矾电离出的Al3+在水中水解生成 胶体,吸附水中悬浮物而沉淀,使水净化,其离子方程式为 。
(4)四羟基合铝酸盐——四羟基合铝酸钠
①向Na[Al(OH)4]溶液中滴加盐酸至过量,反应现象为先生成白色沉淀,然后沉淀又逐渐溶解至消失,有关反应的离子方程式为 。
②向Na[Al(OH)4]溶液中通入少量CO2,反应的离子方程式为 。
3.铝矿石提铝
铝土矿的主要成分是Al2O3,含有的杂质是Fe2O3、MgO和SiO2,由于Al2O3具有两性,而杂质SiO2是酸性氧化物,Fe2O3、MgO是碱性氧化物,因而可设计出两种提纯Al2O3的方案。
方案一:碱溶法
方案二:酸溶法
【对点自测】
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物,其原因是Al和Al2O3都能与酸、碱反应 ( )
(2)Al(OH)3能与胃酸(主要成分是盐酸)反应,常用作胃酸中和剂 ( )
(3)1 mol Al与足量的硫酸或足量的氢氧化钠溶液反应转移电子数相同 ( )
(4)对铝制品的表面进行处理,常采用化学方法,如增加膜的厚度、对氧化膜进行着色等 ( )
(5)下列物质的转化在给定条件下能够实现:Al2O3Na[Al(OH)4](aq)Al(OH)3 ( )
(6)向Na[Al(OH)4]溶液中通入过量CO2的离子方程式:2[Al(OH)4]-+CO22Al(OH)3↓+C+H2O ( )
题组一 镁、铝及其化合物性质及应用
1.铝是生活中重要的金属材料,下列说法正确的是 ( )
A.Al与NaOH混合固体可用于疏通管道
B.常温下不能与O2发生反应
C.铝合金的硬度一定比纯铝小
D.可通过电解熔融AlCl3制备金属铝
2.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Al3+
C.Al(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后再过滤
D.MgO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
规律小结
铝及其化合物性质的应用
(1)检验与鉴别
①用过量NaOH溶液检验Al3+的存在。
②用过量NaOH溶液鉴别AlCl3溶液和MgCl2溶液。
(2)分离与除杂
用过量NaOH溶液和相应的酸溶液分离Al3+、Mg2+或分离MgO、Al2O3等。具体来说(括号内为杂质):
①Mg(Al):加足量NaOH溶液。
②Fe2O3(Al2O3):加足量NaOH溶液。
③Mg(OH)2[Al(OH)3]:加足量NaOH溶液。
④Mg2+(Al3+):加过量NaOH溶液,过滤,再加酸充分溶解。
题组二 铝土矿中提取铝的工艺流程
3.铝土矿中主要含有Al2O3,还有少量Fe2O3、SiO2杂质,从铝土矿中冶炼金属铝的方法如图所示(步骤①②③中每步反应结束后经过过滤才进行下一步反应)。下列有关说法不正确的是 ( )
A.电解熔融氧化铝制取金属铝时加入冰晶石的作用是降低氧化铝熔融所需的温度
B.步骤②的作用是除去母液1中的Fe3+和H+
C.步骤③生成沉淀的离子反应方程式为 [Al(OH)4]-+CO2HC+Al(OH)3↓
D.将步骤①和步骤②顺序颠倒,再通入过量CO2也能得到氢氧化铝沉淀
4.[2024·河北张家口模拟] 工业上用某种氧化铝矿石(含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如图所示。
对上述流程中的判断正确的是 ( )
A.试剂X可以是氨水,沉淀中含有铁的化合物
B.工业上可采用Fe还原Al2O3的方法制Al,但成本较高
C.反应Ⅱ中CO2可以用CH3COOH溶液代替
D.反应Ⅰ中的反应为Al2O3+2OH-2[Al(OH)4]-
考点二 铜及其重要化合物
1.铜单质
(1)物理性质: 色固体,具有导电性、导热性和延展性,不能被磁铁吸引。
(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化学方程式: (绿色固体)。
②化学方程式: 。
③与氧化性酸
a.与浓硫酸共热的化学方程式:
b.与稀硝酸反应的离子方程式:
c.与浓硝酸反应的离子方程式:
④与FeCl3溶液反应的离子方程式:
[微点拨1] ①铜为变价金属,与Cl2反应生成CuCl2,与S反应生成Cu2S,由此可知氧化性:Cl2>S。
②Cu与稀硫酸不反应,但在通入O2的条件下,Cu可在稀硫酸中逐渐溶解:2Cu+O2+2H2SO42CuSO4+2H2O。
2.氧化铜和氧化亚铜
名称 氧化铜(CuO) 氧化亚铜(Cu2O)
颜色
与酸反应(H+) Cu2O+2H+Cu2++Cu+H2O
与H2反应 Cu2O+H22Cu+H2O
转化关系 4CuO2Cu2O+O2↑
[微点拨2] Cu+的性质及检验
①+1价的铜有较强的还原性,易被氧化剂氧化为+2价。
②+1价铜在酸性条件下能发生歧化反应生成Cu和Cu2+,利用这一原理可区别Cu和Cu2O。向红色物质中加入稀硫酸(注意不能用硝酸检验),若溶液由无色变成蓝色,则该红色物质为Cu2O,否则为Cu。反应的化学方程式为Cu2O+H2SO4CuSO4+Cu+H2O。
3.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: 。
反应②的离子方程式: 。
4.铜盐——硫酸铜
CuSO4·5H2O为蓝色晶体,俗称 或 。无水CuSO4为白色粉末,遇水变 色(生成CuSO4·5H2O)。
[微点拨3] ①无水CuSO4能用作检验水的试剂,不能作为水蒸气的吸收试剂以干燥气体。
②铜盐溶液有毒,具有杀菌作用,这是因为Cu2+是一种重金属离子,能使蛋白质变性而失去生理活性。
【对点自测】
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)CuO是黑色固体,与水反应生成Cu(OH)2 ( )
(2)无水硫酸铜可用于检验酒精中是否含有水 ( )
(3)将铁片置于CuSO4溶液中,铁片上有红色物质析出,说明铁比铜活泼 ( )
(4)CuSO4·5H2O失去结晶水属于物理变化 ( )
(5)Cu2(OH)2CO3是铜锈的主要成分,在干燥的空气中铜不易生锈 ( )
(6)“曾青得铁,则化为铜”,发生的反应为置换反应 ( )
(7)除去Cu粉中混有的CuO的方法是加入稀硝酸溶解、过滤、洗涤、干燥 ( )
(8)1 mol Cu和足量热浓硫酸反应可生成1 mol SO3分子 ( )
题组 铜及其化合物的性质和应用
1.[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)。
2.银铜合金广泛应用于航空工业。从切割废料中回收银并制备含铜化工产品的工艺如图所示。
[注:Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450 ℃和80 ℃]
(1)电解精炼银时,阴极的电极反应式为 。滤渣A与稀硝酸反应,产生的气体在空气中迅速变为红棕色,该气体变色的化学方程式为 。
(2)固体B的组成为 ;在生成固体B的过程中,需要控制NaOH的加入量。若NaOH过量,则因过量而引起反应的离子方程式为 。
(3)完成煅烧过程中一个反应的化学方程式:
CuO+ Al2O3 CuAlO2+ ↑。
(4)若银铜合金中铜的质量分数为63.5%,理论上5.0 kg废料中的铜可完全转化为 (结果保留整数) mol CuAlO2,至少需要1.0 mol·L-1的Al2(SO4)3溶液 L。
(5)CuSO4溶液可用于制备胆矾,其基本操作是 、过滤、洗涤和干燥。
考点三 金属材料与金属矿物的开发利用
1.合金
[微点拨1]
①合金具有金属的大多共性。
②合金中成分元素的含量影响着合金的性能。
2.常见金属材料
(1)分类
(2)三种常见的合金
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
金属的冶炼过程是指将金属从其 中还原出来,用于生产各种金属材料的过程,即
(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)
[微点拨2] ①冶炼Mg时只能电解MgCl2而不能电解MgO,原因是MgO的熔点高,熔融时耗费更多能源,增加生产成本。
②冶炼Al时只能电解Al2O3而不能电解AlCl3,原因是AlCl3是共价化合物,熔融态不导电。加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化温度。
③用热还原法得到的铜还要经过电解精炼才能得到精铜。
【对点自测】
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)合金的硬度一般大于它的成分金属,而熔点一般低于它的成分金属 ( )
(2)合金中不可能含有非金属,各组分金属元素以化合态形式存在 ( )
(3)利用MgO和铝粉在高温下发生铝热反应冶炼金属镁 ( )
(4)钙单质可以从熔融TiCl4中置换出Ti ( )
(5)铝中添加适量锂,制得低密度、高强度的铝合金,可用于航空工业 ( )
(6)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 ( )
(7)用海水为原料制得精盐,再电解NaCl溶液制取金属钠 ( )
题组一 合金与金属材料
1.很多珍贵文物都记载着中华文明的灿烂成就,具有深邃的文化寓意和极高的学术价值。下列国宝级文物主要由合金材料制成的是 ( )
选项 A B C D
文物
名称 铸客大铜鼎 河姆渡出 土陶灶 兽首玛瑙杯 角形玉杯
2.[2024·湖南雅礼中学模拟] 航空航天领域成果的取得离不开金属材料的贡献。下列关于金属材料的说法中不正确的是 ( )
A.金属材料包括纯金属和它们的合金
B.合金的硬度一般比其成分金属大,但熔点一般比其成分金属低
C.铝合金应用十分广泛,因为它不仅价格合适,耐酸、碱腐蚀,而且具有优良的机械性能
D.新型钛合金强度高、质量轻、耐高温,广泛用于航空航天领域,如飞机发动机零件和火箭结构件
题组二 金属矿物的开发利用
3.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
4.某矿渣的成分为Cu2O、Al2O3、Fe2O3、SiO2,工业上用该矿渣获取铜和胆矾的操作流程如图所示。
已知:①Cu2O+2H+Cu+Cu2++H2O。
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表所示:
沉淀物 Cu(OH)2 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2
开始沉淀pH 5.4 4.0 2.7 5.8
沉淀完全pH 6.7 5.2 3.7 8.8
(1)为了加快反应Ⅰ的速率,可以采取的措施是 (写两条)。
(2)固体混合物A中的成分是 。
(3)反应Ⅰ完成后,铁元素的存在形式为 (填离子符号);写出生成该离子的离子方程式: 。
(4)操作1主要包括蒸发浓缩、冷却结晶、 。
洗涤CuSO4·5H2O粗产品不能用大量水洗,而应用冰水洗涤,原因是 。
(5)用NaClO调pH,生成沉淀B的同时生成一种具有漂白作用的物质,利用题中所给信息分析沉淀B为 ,该反应的离子方程式为 。
方法技巧
金属冶炼方法的选择
利用金属活泼性的差异,可以采取不同的冶炼方法冶炼金属,常见金属的冶炼方法如下表:
金属活动 性顺序 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
自然界中存在 化合态(Fe有陨铁) 少量游离态,主要化合态 游离态
冶炼 方法 电解法 热还原法 (H除外) 热分解法 富集
经典真题·明考向
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)[2023·湖南卷] 青铜器“四羊方尊”的主要材质为合金 ( )
(2)[2023·辽宁卷] 冶炼镁:2MgO(熔融)2Mg+O2↑ ( )
(3)[2023·浙江卷] 铝有强还原性,可用于制作门窗框架 ( )
(4)[2023·湖北卷] 用离子方程式表示Al(OH)3溶于烧碱溶液:Al(OH)3+OH-[Al(OH)4]- ( )
(5)[2022·湖北卷] Be2+与Al3+的电荷与半径之比相近,导致两元素性质相似。Be(OH)2和Al(OH)3 均可表现出弱酸性 ( )
(6)[2022·浙江卷] 工业上通过电解六水合氯化镁制取金属镁 ( )
(7)[2022·广东卷] 铝能形成致密氧化膜,故技术人员开发高端耐腐蚀镀铝钢板 ( )
2.[2023·浙江卷节选] 某研究小组用铝土矿为原料制备絮凝剂聚合氯化铝([Al2(OH)aClb]m,a=1~5),按如下流程开展实验:
已知:①铝土矿主要成分为Al2O3,含少量Fe2O3和SiO2。用NaOH溶液溶解铝土矿过程中SiO2转变为难溶性的铝硅酸盐。
②[Al2(OH)aClb]m的絮凝效果可用盐基度衡量,盐基度=。当盐基度为0.60~0.85时,絮凝效果较好。
请回答:
(1)步骤Ⅰ所得滤液中主要溶质的化学式是 。
(2)下列说法不正确的是 。
A.步骤Ⅰ,反应须在密闭耐高压容器中进行,以实现所需反应温度
B.步骤Ⅱ,滤液浓度较大时通入过量CO2有利于减少Al(OH)3沉淀中的杂质
C.步骤Ⅲ,为减少Al(OH)3吸附的杂质,洗涤时需对漏斗中的沉淀充分搅拌
D.步骤Ⅳ,控制Al(OH)3和AlCl3的投料比可控制产品的盐基度
(3)步骤Ⅴ采用如图所示的蒸汽浴加热,仪器A的名称是 ;步骤Ⅴ不宜用酒精灯直接加热的原因是 。
3.[2024·山东卷] 以铅精矿(含PbS、Ag2S等)为主要原料提取金属Pb和Ag的工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)“热浸”时,难溶的PbS和Ag2S转化为[PbCl4]2-和[AgCl2]-及单质硫。溶解等物质的量的PbS和Ag2S时,消耗Fe3+物质的量之比为 ;溶液中盐酸浓度不宜过大,除防止“热浸”时HCl挥发外,另一目的是防止产生 (填化学式)。
(2)将“过滤Ⅱ”得到的PbCl2沉淀反复用饱和食盐水热溶,电解所得溶液可制备金属Pb。“电解Ⅰ”阳极产物用尾液吸收后在工艺中循环使用,利用该吸收液的操作单元为 。
(3)“还原”中加入铅精矿的目的是 。
(4)“置换”中可选用的试剂X为 (填标号);
A.Al B.Zn C.Pb D.Ag
“置换”反应的离子方程式为 。
(5)“电解Ⅱ”中将富银铅泥制成电极板,用作 (填“阴极”或“阳极”)。 第14讲 金属材料 金属矿物的开发和利用
考点一 镁、铝及其化合物 铝土矿提铝
1.下列关于镁、铝及其化合物的说法正确的是 ( )
A.Mg在CO2中的燃烧是置换反应
B.将Mg(OH)2沉淀转化为MgCl2,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方程式,但不是氧化还原反应
D.Mg在N2中燃烧时,N2既是氧化剂又是还原剂
2.通过观察化学实验现象,分析归纳出正确的结论,是学习化学科学最基本的技能之一。下列由实验现象得出的结论正确的是 ( )
选项 实验现象 结论
A 把大小相同的铝和镁分别投入相同浓度的NaOH溶液中:铝溶解有气泡放出,而镁没有任何变化 铝的金属性比镁强
B 取一块铝箔,用酒精灯点燃:铝箔只熔化成液体而没有滴落 铝不易燃烧
C 向氯化铵溶液中投入一铝片:铝片上产生大量气泡 该气体是NH3
D 向氯化铝溶液中逐滴滴加NaOH溶液至过量:先产生白色沉淀,后沉淀逐渐溶解,最后沉淀完全消失 氢氧化铝能溶于强碱溶液
3.[2024·湖南怀化质检] 铝及其部分化合物的“价—类”二维图如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.反应⑤⑥基本类型相同 B.反应①⑥所加试剂可能相同
C.1 mol a完全转化为b时失去3 mol电子 D.物质类别处“ ”代表四羟基合铝酸盐
4.一种工业制备无水氯化镁的工艺流程如下:
下列说法错误的是 ( )
A.物质X常选用生石灰
B.工业上常用电解熔融MgCl2制备金属镁
C.“氯化”过程中发生的反应为MgO+C+Cl2MgCl2+CO
D.“煅烧”后的产物中加稀盐酸,将所得溶液加热蒸发也可得到无水MgCl2
5.工业上用某种氧化铝矿石(含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如图所示:
对上述流程的判断正确的是 ( )
A.反应Ⅱ中用过量的稀硫酸或稀盐酸代替CO2效果更佳
B.试剂X为氨水,目的是除去矿石中的氧化铁杂质
C.反应Ⅱ的离子方程式为CO2+[Al(OH)4]-Al(OH)3↓+HC
D.Fe和Al2O3可以组成铝热剂,工业上通过铝热反应制备Al,成本更低
考点二 铜及其重要化合物
6.将含氧化铜的矿石与焦炭混合,在高温条件下可以冶炼金属铜,该冶炼方法属于 ( )
A.电解冶炼法 B.热还原法 C.热分解法 D.物理分离法
7.[2024·安徽阜阳模拟] 某同学进行如下实验:
实验 实验现象
ⅰ 将铜粉加入试管中,再加入稀HNO3 溶液变蓝,液面上方呈浅红棕色;至不再产生气泡时,铜粉有剩余,余液呈酸性
ⅱ 继续向ⅰ中试管加入少量固体NaNO3 又产生气泡,铜粉减少,液面上方呈浅红棕色
ⅲ 继续向ⅰ中试管滴加几滴浓硫酸 又产生气泡,铜粉减少,液面上方呈浅红棕色
下列说法不正确的是 ( )
A.铜与硝酸反应中,硝酸氧化性与氢离子、硝酸根浓度均有关
B.ⅰ、ⅱ中铜粉减少的原因能用相同的离子反应解释
C.继续向ⅰ中试管加入少量硫酸铜固体,也能发生ⅱ、ⅲ现象
D.用一定浓度的H2SO4与NaNO3溶液也能使铜粉溶解
8.[2024·河北衡水模拟] 以含有少量杂质Fe的粗铜为原料,制备蓝矾(CuSO4·5H2O)的工艺流程如图所示。
下列说法正确的是 ( )
A.“溶解”时,若忽略少量的杂质铁,理论上硫酸和硝酸的物质的量之比为3∶2
B.气体A为酸性氧化物,可与适量的氧气和水反应生成硝酸,循环利用
C.物质X可以使用氨水,且X过量对产物无影响
D.“操作Z”为蒸发结晶、趁热过滤
考点三 金属材料与金属矿物的开发利用
9.[2024·辽宁沈阳二中模拟] 合金在生产和科学研究中发挥着重要作用。下列有关合金的性质与用途不具有对应关系的是 ( )
A.生铁容易被腐蚀,可用于炼钢和制造各种铸件
B.钠钾合金常温下呈液态、导热性好,可用于核反应堆的传热介质
C.镁锂合金密度小、硬度和强度大,可用于制造火箭、导弹、航天器等
D.镍铬铝铜合金具有很高的电阻率,可用于制备电路中的精密元件
10.[2024·辽宁葫芦岛一模] 下列有关金属的工业制法中,正确的是 ( )
A.制铜:火法炼铜,即将黄铜矿CuFeS2受热分解以获得铜单质
B.制铁:以铁矿石为原料,CO还原得铁
C.制镁:用海水为原料,经一系列过程制得氧化镁固体,H2还原得镁
D.制铝:从铝土矿制得氯化铝固体,再电解熔融的氯化铝得到铝
11.[2024·河北唐山模拟] 铝土矿是生产金属铝的最佳原料,其用量占世界铝土矿总产量的90%以上。以铝土矿(主要成分为Al2O3,含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备有机合成中的重要还原剂铝氢化钠(NaAlH4)的一种工业流程如图所示(已知二氧化硅在“碱溶”时生成硅酸钠沉淀)。
下列说法中错误的是 ( )
A.为了提高“碱溶”效率,在“碱溶”前对铝土矿进行粉碎
B.“反应Ⅰ”的部分化学原理与泡沫灭火器的原理相同
C.“电解Ⅱ”中阳极的电极反应式为2H2O-4e-+4CO2↑+4HC
D.“反应Ⅲ”的化学方程式为4NaH+AlCl3NaAlH4+3NaCl
12.现有一种制取铜和其他产物的新工艺,原料的综合利用率较高,其主要流程如下:
注:反应Ⅱ的离子方程式为Cu2++CuS+4Cl-2[CuCl2]-+S。
请回答下列问题:
(1)从黄铜矿冶炼粗铜的传统工艺是将精选后的富铜矿砂与空气在高温下煅烧,这种方法的缺点是要消耗大量的热能以及 。
(2)为使反应Ⅰ充分进行,工业上可采取的措施是 (写出合理的一种即可),反应Ⅰ的产物为 (填化学式)。
(3)反应Ⅲ的离子方程式为 。一定温度下,在反应Ⅲ所得的溶液中加入稀硫酸,可以析出硫酸铜晶体,其可能的原因是 。
(4)工业上炼钢时,为了降低碳含量,可将铁红投入熔融的生铁(含碳量大于2%的铁碳合金)中,生成一种有毒气体,该过程中主要反应的化学方程式是 。
(5)某硫酸厂为测定反应Ⅳ所得气体中SO2的体积分数,取560 mL(已折算成标准状况)气体样品与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后,用0.020 00 mol·L-1的K2Cr2O7标准溶液滴定至终点,消耗K2Cr2O7溶液50.00 mL。
已知:Cr2+Fe2++H+Cr3++Fe3++H2O(未配平)。
将SO2通入Fe2(SO4)3溶液,发生反应的离子方程式为 。
反应Ⅳ所得气体中SO2的体积分数为 。
