第2节 铝 金属材料
课时1 铝与铝合金
目标与素养：1.掌握Al的金属通性，与强碱溶液的反应。(宏观辨识)2.掌握Al2O3、Al(OH)3的两性。(变化观念)3.了解铝合金的性质及应用。(社会责任)
一、铝与铝合金
1．存在：铝在地壳中的含量仅次于氧和硅，居第三位。
2．物理性质：银白色固体，质软，密度小，导电性仅次于金、银和铜。
3．化学性质
微点拨：(1)单质铝只有还原性，其还原性与其失电子数目多少无关。
(2)铝热剂指Al与比铝不活泼金属的氧化物形成的混合物。
4．铝合金及其制品
(1)形成：在铝中加入其他元素(如铜、镁、硅、锌、锂等)熔合而形成铝合金。
(2)性能：密度小、强度高、塑性好、易于成型、制造工艺简单、成本低廉等。
(3)用途：建筑、包装、交通运输及电子行业。
微点拨：(1)合金比成分金属的硬度大，熔点低。
(2)合金属于混合物，一定含有金属可能含有非金属。
二、铝的重要化合物
1．氧化铝
(1)物理性质
氧化铝是不溶于水的白色固体。
(2)化学性质
为什么铝制炊具不宜长时间盛放酸、碱性食物？
【提示】 因为铝制品表面有一层致密的氧化膜，该氧化膜为两性氧化物，既能与酸反应，又能与碱反应，用铝制炊具盛放酸或碱性食物，会破坏该氧化膜，使铝具受到进一步腐蚀。
2．氢氧化铝
(1)物理性质
氢氧化铝是不溶于水的白色胶状固体。
(2)化学性质
(3)制备
可以通过铝盐溶液与碱反应制得，如AlCl3溶液与氨水反应的离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。
(4)用途
Al(OH)3胶体既能够凝聚水中的悬浮物，又能吸附色素，可用于水的净化。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)铝在自然界中只以化合态形式存在。 ( )
(2)合金比成分金属具有优良的性能。 ( )
(3)铝热反应常用于焊接钢轨。 ( )
(4)氧化铝能与氢氧化钠反应生成氢氧化铝。 ( )
(5)氢氧化铝能与所有的碱溶液反应。 ( )
[答案] (1)√ (2)√ (3)√ (4)× (5)×
2．除去镁粉中的少量铝粉，可选用的试剂是( )
A．稀盐酸 B．稀硝酸
C．NaOH溶液 D．氯化钠溶液
[答案] C
3．既能与盐酸反应，又能和氢氧化钾溶液反应且属于两性化合物的是( )
A．MgO B．Al2O3
C．Mg(HCO3)2 D．KAl(SO4)2
[答案] B
铝的化学性质
1.铝的特性
(1)铝是较活泼的金属，常温下可与空气中的氧气形成致密的氧化膜，因而具有较好的耐腐蚀性。
(2)铝在常温下，遇到浓硫酸、浓硝酸会发生钝化。
(3)铝与某些金属氧化物在高温下发生铝热反应放出大量的热，会使生成的金属熔化。
(4)铝可以与强碱溶液反应生成氢气，反应的实质是铝置换水中的氢。
2．金属铝与酸、碱反应生成H2的量的关系
(1)反应原理
2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑；
2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑。
(2)量的关系
定量关系
①等量的铝分别与足量的盐酸和NaOH溶液反应，产生H2的量相等，此时消耗HCl与NaOH的物质的量之比为3∶1。
②足量的铝与等物质的量的盐酸和NaOH溶液反应，产生H2的物质的量之比为1∶3，此时消耗铝的物质的量之比也为1∶3。
③等量的铝分别和等量的盐酸和NaOH溶液反应，若<<1，则必定：a.铝与盐酸反应时，铝过量，而盐酸不足；b.铝与NaOH溶液反应时，铝不足，而NaOH过量。
(3)灵活利用数轴正确分析“量”的关系
【典例1】 将5.4 g Al投入200.0 mL 2.0 mol·L－1的某溶液中有氢气产生，充分反应后有金属剩余。该溶液可能为( )
A．HNO3溶液 B．Ba(OH)2溶液
C．H2SO4溶液 D．HCl溶液
D [Al与HNO3反应不产生H2，A项被排除。n(Al)＝＝0.2 mol，B项中n(OH－)＝0.2 L×2.0 mol·L－1×2＝0.8 mol，C项中n(H＋)＝0.8 mol，D项中n(H＋)＝0.4 mol，由2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑，2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，可知0.2 mol Al与0.2 mol OH－或0.6 mol H＋恰好完全反应，则B中OH－过量，C中H＋过量，D中Al过量。]
(1)将5.4 g Al投入200.0 mL 2.0 mol·L－1的Ba(OH)2溶液中，标准状况下产生H2的体积为________。
(2)将5.4 g Al投入200.0 mL 2.0 mol·L－1盐酸中，转移电子数为________。
[解析] (1)Ba(OH)2过量，以Al为准进行计算：
2Al ～ 3H2↑
2 3
n(H2)
n(H2)＝0.3 mol，
V(H2)＝6.72 L。
(2)Al过量，以HCl为准进行计算：
HCl ～ e－
1 1
0．2 L×2.0 mol·L－1 n(e－)
n(e－)＝0.4 mol，
N(e－)＝0.4NA。
[答案] (1)6.72 L (2)0.4NA
1．镁、铝都是较活泼的金属，下列描述中正确的是( )
A．高温下，镁、铝在空气中都有抗腐蚀性
B．镁、铝都能跟稀盐酸、稀硫酸、强碱反应
C．镁在点燃条件下可以跟二氧化碳起反应，铝在一定条件下可以跟氧化铁发生氧化还原反应
D．铝热剂是镁条、铝粉和金属氧化物的混合物
C [镁和铝在常温下不容易被腐蚀，高温下很容易与氧气结合发生反应，A错误。镁能跟酸反应，不能跟碱反应，B错误。铝热剂是铝粉和不活泼金属氧化物组成的混合物，D错误。]
2．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
A [NaOH溶液、稀硫酸、盐酸与金属铝反应时，存在关系：2Al～2NaOH，2Al～3H2SO4，2Al～6HCl，因此等物质的量的Al与上述物质反应时，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。]
“铝三角”的转化关系及应用
1．Al3＋―→Al(OH)3或[Al(OH)4]－。
①与弱碱或少量强碱反应生成Al(OH)3
Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH
Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
②与过量强碱反应生成[Al(OH)4]－
Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－
2．Al(OH)3―→Al3＋或[Al(OH)4]－。
③与强酸反应生成Al3＋
Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
④与强碱反应生成[Al(OH)4]－
Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－
3．[Al(OH)4]－―→Al(OH)3或Al3＋。
⑤与弱酸或少量强酸反应生成Al(OH)3
[Al(OH)4]－＋CO2(过量)===Al(OH)3↓＋HCO或2[Al(OH)4]－＋CO2(少量)===2Al(OH)3↓＋CO＋H2O
[Al(OH)4]－＋H＋(少量)===Al(OH)3↓＋H2O
⑥与过量强酸反应生成Al3＋
[Al(OH)4]－＋4H＋===Al3＋＋4H2O
【典例2】 向20 mL某物质的量浓度的AlCl3溶液中滴入2 mol·L－1 NaOH溶液时，得到的Al(OH)3沉淀质量与所滴加NaOH溶液的体积(mL)关系如图所示，试回答下列问题：
(1)图中A点表示的意义是______________________________
____________________________________________________。
(2)图中B点表示的意义是______________________________
____________________________________________________。
(3)上述两步反应用总的离子方程式可表示为______________
____________________________________________________。
(4)假如溶液中有Al(OH)3沉淀0.39 g，则此时用去NaOH溶液的体积为____________。
[解析] (1)～(3)由图像可知，随着NaOH溶液的滴入，AlCl3溶液中发生由Al3＋→Al(OH)3→[Al(OH)4]－的转化，故A点表示Al(OH)3沉淀量最多，而B点表示Al(OH)3完全溶解，涉及的离子方程式为Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓、Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－。
(4)当NaOH不足时，V(NaOH)＝(0.39 g÷78 g·mol－1)×3÷2 mol·L－1×103 mL·L－1＝7.5 mL；当NaOH相对过量时，Al3＋全部生成Al(OH)3后，又部分溶解。据A点，n[Al(OH)3]＝0.01 mol，溶解0.005 mol Al(OH)3需加入NaOH溶液的体积为(0.01 mol×3＋0.005 mol)÷2 mol·L－1×103 mL·L－1＝17.5 mL。
[答案] (1)生成Al(OH)3沉淀的最大值
(2)Al(OH)3沉淀完全溶解于NaOH溶液生成Na[Al(OH)4]
(3)Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－
(4)7.5 mL或17.5 mL
上述例题中：
(1)所用AlCl3溶液的物质的量浓度为________。
(2)若用“氨水”代替“NaOH溶液”，则Al(OH)3沉淀质量与所滴加氨水的体积(mL)关系图像是怎样的？
[解析] (1)由A点Al(OH)3质量最大，可知n(AlCl3)＝n[Al(OH)3]＝0.01 mol，c(AlCl3)＝＝0.5 mol·L－1。
[答案] (1)0.5 mol·L－1
(2)
1．把Ba(OH)2溶液滴入明矾溶液中，若恰好使SO全部转化成BaSO4沉淀，此时铝元素的主要存在形式是( )
A．Al3＋ B．Al(OH)3
C．[Al(OH)4]－ D．Al3＋和Al(OH)3
C [2Ba(OH)2＋KAl(SO4)2===2BaSO4↓＋K[Al(OH)4]。]
2．下列各组试剂，不论以何种方式混合均无法得到Al(OH)3固体的是( )
A．Na[Al(OH)4]溶液与盐酸
B．NaOH溶液与AlCl3溶液
C．铝与NaOH溶液
D．氨水与明矾[KAl(SO4)2]溶液
C [A项，Na[Al(OH)4]溶液与适量的盐酸反应可得到Al(OH)3；B项，AlCl3溶液与少量的NaOH溶液反应可得到Al(OH)3；C项，只能得到[Al(OH)4]－；D项，能得到Al(OH)3。]
1．镁铝合金因坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加工而成为被广泛应用的新型建筑装潢材料。主要用于制作窗框、卷帘门、防护栏等。下列与这些用途无关的性质是( )
A．不易生锈 B．导电性好
C．密度较小 D．强度较高
B [题目中已指出镁铝合金坚硬(强度较高)、轻巧(密度较小)、洁净(不易生锈)等性质，即可分析判断“导电性好”与上述用途无关。]
2．有关铝及其化合物的说法错误的是( )
A．用于熔化烧碱的坩埚，可用Al2O3这种材料制成
B．铝能在空气中稳定存在是因为其表面覆盖着一层氧化铝薄膜
C．氧化铝是一种难熔物质，是一种较好的耐火材料
D．氢氧化铝能中和胃酸，可用于制胃药
A [Al2O3可与NaOH发生化学反应，故熔化烧碱不能用Al2O3坩埚。]
3．下列有关Al与NaOH溶液反应的说法正确的是( )
A．铝是还原剂，其氧化产物是Na[Al(OH)4]
B．NaOH是氧化剂，其还原产物是H2
C．Al是还原剂，H2O和NaOH都是氧化剂
D．水是氧化剂，铝被还原
A [Al与NaOH溶液反应的实质是金属铝和水先反应生成Al(OH)3和H2，再是Al(OH)3和NaOH发生反应生成Na[Al(OH)4]。铝是还原剂，水是氧化剂，NaOH既不是氧化剂，也不是还原剂。]
4．下列反应的离子方程式书写不正确的是( )
A．Al(OH)3沉淀中滴加盐酸：
Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
B．铝粉投入到NaOH溶液中：
2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
C．AlCl3溶液中加入足量的氨水：
Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
D．氧化铝与盐酸反应：Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
C [AlCl3和氨水的反应为：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。]
5．分析下图中各物质的转化关系。
已知E是地壳中含量最高的金属元素单质。
(1)写出B、D的化学式：B________；D________。
(2)写出离子方程式：
C→D_______________________________________________；
B＋CO2(足)→D_____________________________________。
(3)写出化学方程式E→A：____________________________，
该反应又叫________反应。
[解析] 地壳中含量前4位元素依次为O、Si、Al、Fe，故铝元素是地壳中含量最高的金属元素，则E为Al，进而推知A为Al2O3、B为Na[Al(OH)4]、C为AlCl3、D为Al(OH)3。
[答案] (1)Na[Al(OH)4] Al(OH)3
(2)Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH
[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO
(3)2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe 铝热
课件50张PPT。第4章 材料家族中的元素第2节 铝 金属材料
课时1 铝与铝合金铜氧硅银白软小金银高小白 白色胶状 净化 铝的化学性质 “铝三角”的转化关系及应用 点击右图进入…Thank you for watching !课时2 金属与金属材料
目标与素养：1.了解金属材料及金属的通性。(宏观辨识)2.掌握铜及其重要化合物的性质。(变化观念)
一、金属与金属材料
1．金属分类
冶金工业上将金属分为黑色金属——铁、铬、锰以及它们的合金；有色金属——除黑色金属以外的其他金属及其合金。
2．金属的通性
(1)物理性质。
①状态：常温下，除了汞是液体外，其余金属都是固体。
②颜色：除金、铜外，大多数金属呈银白色。
③大多数金属有良好的延展性，是电和热的良导体。
(2)化学性质。
①主要化合价为＋1价、＋2价、＋3价。
②反应中的性质：金属单质只有还原性，没有氧化性。
3．重要的黑色金属材料——钢铁
(1)铁合金——钢铁。
钢铁是铁的合金的总称，通过降低合金中碳元素的含量，并增加硅、锰等元素，可以把生铁转化成钢，改善铁的性能。
(2)不锈钢：在普通钢的基础上，加入铬、镍等多种元素炼成的钢材，它具有不生锈的特性。
二、几种有色金属材料——金、银、铜
1．金、银、铜的重要物理性质
金
银
铜
颜色
黄色
银白色
紫红色
硬度
软
软
较小
导电、导热和延展性
金、银、铜均具有良好的导电性、导热性和延展性。导电、导热性最好的是银，延展性最好的是金
铝、铁等金属在地壳中的含量远大于铜。为什么人们使用铜器的历史更长久？
【提示】 铝、铁等均为较活泼的金属，难以冶炼，所以使用历史较短。而铜的熔点较低，冶炼方便，所以成为人类在生产、生活中最早使用的金属。
2．铜单质及其化合物
(1)铜与非金属单质的反应。
(2)铜的化合物。
①氧化铜在高温条件下分解。
a．化学方程式为4CuO2Cu2O＋O2↑；
b．现象：黑色物质变成红色。
②硫酸铜晶体(CuSO4·5H2O)。
a．俗名胆矾或蓝矾；
b．受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2OCuSO4＋5H2O；
c．现象：蓝色物质变成白色。
微点拨：(1)CuSO4不能用作干燥剂。
(2)铜盐溶液的蓝色常用于鉴别Cu2＋的存在。
3．几种新型金属材料
(1)铀(U)用作核电厂反应堆的核燃料。
(2)镅(Am)在烟雾探测器中用作烟雾监测材料。
(3)钛(Ti)被誉为“21世纪的金属”，是一种“亲生物金属”。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)黑色金属通常都为黑色。 ( )
(2)生铁比钢的含碳量高。 ( )
(3)因为Cl2比S的氧化性强，所以Cu与之反应，前者生成CuCl2，后者生成Cu2S。 ( )
(4)可以用浓HNO3除去铜表面的铜绿。 ( )
[答案] (1)× (2)√ (3)√ (4)×
2．下列金属属于黑色金属的是( )
A．Al B．Fe
C．Pb D．Cu
[答案] B
3．Cu及其化合物之间相互转化常伴随着颜色的变化，下列符合黑色→红色变化的是( )
A．Cu(OH)2―→CuO
B．Cu―→Cu2S
C．Cu2(OH)2CO3―→CuO
D．CuO―→Cu2O
[答案] D
常见金属与酸反应规律
1.定性规律
按金属活动性顺序可分为以下四种情况：
(1)K→Pb
和非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸等)发生置换反应，生成H2，和氧化性酸(如硝酸、浓硫酸等)发生氧化还原反应，不能生成H2。
(2)Al、Fe
遇强氧化性酸，如浓硝酸、浓硫酸，在常温下发生钝化，形成致密的氧化膜，阻止金属与酸继续反应。
(3)Cu→Ag
和强氧化性酸发生氧化还原反应，如Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2H2O＋2NO2↑。
(4)Pt→Au
只和强氧化性混合酸(浓硝酸、浓盐酸按体积比1∶3混合后称为王水)发生氧化还原反应。
2．定量规律
金属与酸反应生成H2实质：M＋nH＋===Mn＋＋H2↑。
【典例1】 由锌、铁、铝、铜四种金属中的两种组成的混合物10 g，与足量盐酸反应产生的氢气在标准状况下为11.2 L，则混合物可能是( )
A．锌、铁 B．铁、铝
C．铁、铜 D．铜、锌
B [由题意知两种金属组成的混合物失去1 mol电子所需金属的质量为10 g，铜与盐酸不反应，而其他三种金属与足量盐酸反应失去1 mol电子，消耗的质量分别为Zn～32.5 g，Fe～28 g，Al～9 g，其中只有Al的质量小于10 g，故一定含铝。]
上述例题中：
(1)等物质的量的四种金属分别投入足量盐酸，产生H2的量最多的是________。
(2)四种金属分别投入足量盐酸，产生等量的H2时，耗损质量最少的是________。
[答案] (1)铝 (2)铝
1．等量的铁分别与足量的盐酸、水蒸气在一定的条件下充分反应，则在相同的条件下，产生氢气的体积比是( )
A．1∶1 B．3∶4
C．2∶3 D．4∶3
B [由化学方程式：Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，可知B项正确。]
2．甲、乙、丙、丁、戊分别是Cu、Ag、Fe、Al、Mg五种金属中的一种，
(1)甲、丙均能与稀硫酸反应放出气体
(2)乙与丁的硝酸盐反应置换出单质丁
(3)丙与强碱反应放出气体
(4)丙、戊能被浓硫酸钝化
由此判断甲、乙、丙、丁、戊依次为( )
A．Al、Cu、Mg、Ag、Fe
B．Mg、Cu、Al、Ag、Fe
C．Mg、Ag、Al、Cu、Fe
D．Fe、Cu、Al、Ag、Mg
B [(1)能与稀硫酸反应放出气体，为金属活动性顺序表排在氢前面的金属，甲、丙为Fe、Al、Mg三者之中的两种；(2)可得出乙比丁活泼的结论；(3)只有Al与强碱反应能放出气体，所以丙为Al；(4)能被浓硫酸钝化的为Fe、Al，由此可推断出戊为Fe；则由(3)(4)可知(1)中Fe、Al已排除，即甲为Mg，则(2)中乙为Cu，丁为Ag。]
铜及其化合物的性质
1.铜的化学性质
与非金属反应
O2
O2＋2Cu2CuO(黑色)
S
S＋2CuCu2S(黑色)
Cl2
Cl2＋CuCuCl2(棕色烟)
与金属阳离子反应
Ag＋
2Ag＋＋Cu===Cu2＋＋2Ag
Fe3＋
2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋
与强氧化性酸反应
稀硝酸
8HNO3(稀)＋3Cu===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
浓硫酸
2H2SO4(浓)＋CuCuSO4＋SO2↑＋2H2O
在潮湿空气中生锈
2Cu＋CO2＋H2O＋O2=== Cu2(OH)2CO3(铜绿)
2.氧化铜和氧化亚铜
名称
氧化铜
氧化亚铜
颜色
黑色
红色
与酸反应
CuO＋2H＋=== Cu2＋＋H2O
Cu2O＋2H＋=== Cu2＋＋Cu＋H2O
与H2反应
CuO＋H2 Cu＋H2O
Cu2O＋H22Cu＋H2O
转化关系
4CuO2Cu2O＋O2↑
3.铜盐的性质
(1)物理性质。
铜盐溶液呈蓝色。常见的铜盐为硫酸铜，白色粉末状，溶于水或形成蓝矾(或胆矾)晶体后呈蓝色，利用此性质来检验H2O。
(2)化学性质。
①与碱反应：Cu2＋＋2OH－===Cu(OH)2↓(蓝色絮状沉淀)。
②与H2S(或S2－)反应：
Cu2＋＋H2S===CuS↓＋2H＋(CuS为不溶于酸的黑色固体)。
【典例2】 铜是生命必需的元素，也是人类最早使用的金属之一，铜的生产和使用对国计民生各个方面产生了深远的影响。请完成(1)～(3)题。
(1)在西汉古籍中曾有记载：曾青得铁则化为铜[即：曾青(CuSO4)跟铁反应就生成铜]。试写出该反应的化学方程式：________________。
(2)铜器表面有时会生成铜绿，请写出生成铜绿的化学方程式：____________________________________________________。
这层铜绿可以用化学方法除去。试写出除去铜绿而不损伤器物的化学方程式：________________________。
(3)铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币。试从物理性质和化学性质的角度分析为什么铜常用于制造货币(铜的熔点是1 183.4 ℃，铁的熔点是1 534.8 ℃)：______________________________________________________
____________________________________________________。
[解析] (1)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。
(2)2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3；要除去铜器表面的铜绿，考虑选择酸，强氧化性酸能和裸露的铜继续反应，而盐酸不和铜继续反应，并且盐酸具有挥发性。有关方程式如下：Cu2(OH)2CO3＋4HCl===2CuCl2＋CO2↑＋3H2O。
(3)根据题给信息以及制造货币的实际需要，选择铜制造货币是因为铜的熔点比较低，容易冶炼铸造成型；铜的化学性质比较稳定，不易被腐蚀
[答案] (1)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu
(2)2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3
Cu2(OH)2CO3＋4HCl===2CuCl2＋CO2↑＋3H2O
(3)选择铜制造货币是因为铜的熔点比较低，容易冶炼铸造成型；铜的化学性质比较稳定，不易被腐蚀
1．在化学反应中，有时存在“一种物质过量，另一种物质仍不能完全反应”的情况，下列反应不属于这种情况的是( )
A．过量的铜与浓硝酸反应
B．过量的铜与浓硫酸在加热条件下反应
C．过量的二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应
D．过量的氢气与氮气在工业生产条件下反应
A [A项，铜与浓硝酸反应生成NO2，铜过量，随着反应的进行，浓硝酸逐渐变为稀硝酸，铜与稀硝酸反应生成NO，最后硝酸能完全反应。]
2．已知酸性条件下有反应：2Cu＋===Cu2＋＋Cu。氢气还原氧化铜实验由于反应温度不同，可能产生Cu或Cu2O，两者都是红色固体。某同学对某次氢气还原氧化铜的红色固体产物做了如下实验，实验操作和实验现象如下表所示：
加入试剂
稀硫酸
浓硫酸并加热
稀硝酸
浓硝酸
实验现象
红色固体不反应
无色气体
无色气体、蓝色溶液
红棕色气体、蓝色溶液
由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物( )
A．是Cu
B．是Cu2O
C．一定有Cu和Cu2O
D．一定有Cu2O，可能有Cu
A [由题目提供的信息可知：Cu2O在酸性条件下发生反应生成Cu和Cu2＋，而向该红色固体中加入稀硫酸后红色固体不反应，故该红色固体中不存在Cu2O，全部为Cu。]
1．以下四种金属中属于有色金属的是( )
A．铁 B．铬
C．锰 D．铜
D [铁、铬、锰属于黑色金属。]
[教师备选] 人类利用几种金属的先后顺序依次为铜、铁、铝，之所以有先后，主要取决于( )
A．金属在地壳中的含量多少
B．金属的熔沸点高低
C．金属的活泼性强弱
D．金属的导电性强弱
C [铝是地壳中含量最多的金属元素，但在给出的金属中使用时间最晚，A项错误；金属的熔点高低顺序为Fe>Cu>Al，B项错误；金属使用的先后与导电性无关，D项错误。]
2．除去铁制品表面镀层金属铜最好选用的试剂是( )
A．稀硫酸 B．稀硝酸
C．浓硝酸 D．烧碱溶液
C [除去Cu且使Fe不参与反应，故选用浓硝酸，原因是常温下Fe遇浓硝酸发生钝化。]
3．下列有关金属元素特征的叙述正确的是( )
A．金属元素的原子只有还原性，其阳离子只有氧化性
B．金属元素的单质在常温下都为固体
C．含金属元素的离子都是阳离子
D．金属阳离子被还原不一定得到金属单质
D [Fe2＋具有还原性，A错；汞在常温下为液体，B错；MnO为阴离子，C错；Fe3＋可还原为Fe2＋，D对。]
4．火法炼铜首先要焙烧黄铜矿，其反应为2CuFeS2＋O2Cu2S＋2FeS＋SO2，下列说法正确的是( )
A．SO2既是氧化产物又是还原产物
B．CuFeS2仅作还原剂，硫元素被氧化
C．每生成1 mol Cu2S，有4 mol硫被氧化
D．每有1 mol O2反应，反应共有2 mol电子转移
A [CuFeS2中Cu、Fe都为＋2价，S为－2价，Cu被还原为Cu2S，部分硫元素化合价升高，被氧化为SO2；O2在反应后化合价降低，被还原为SO2，因此可知SO2既是氧化产物又是还原产物，A项正确；CuFeS2既是氧化剂又是还原剂，B项错误；每生成1 mol Cu2S，有1 mol S被氧化，C项错误；O2中O为0价，SO2中O为－2价，1 mol O2反应需得到4 mol电子；同时有2 mol Cu2＋→Cu＋，也需得到2 mol e－，故共需转移6 mol e－，D项错误。]
5．请写出实现下列转化的化学方程式，属于离子反应的写出离子方程式。
①____________________________________________________。
②____________________________________________________。
③____________________________________________________。
④____________________________________________________。
⑤____________________________________________________。
⑥____________________________________________________。
⑦____________________________________________________。
⑧____________________________________________________。
[答案] ①2Cu＋O22CuO
②CuO＋H2Cu＋H2O
③CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O
CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O
④CuSO4＋2NaOH===Cu(OH)2↓＋Na2SO4
Cu2＋＋2OH－===Cu(OH)2↓
⑤Cu(OH)2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O
Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O
⑥Cu(OH)2CuO＋H2O
⑦Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O
⑧Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4
Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
课件48张PPT。第4章 材料家族中的元素第2节 铝 金属材料
课时2 金属与金属材料锰铁铬氧化汞银白＋1价、＋2价、＋3价还原不生锈铁的合金碳硅、锰铬、镍金黄色银白色紫红色银黑红胆矾蓝矾蓝白钛(Ti)铀(U)镅(Am)常见金属与酸反应规律 铜及其化合物的性质 点击右图进入…Thank you for watching !课时分层作业(二十五)
(建议用时：25分钟)
[合格基础练]
1．下列说法正确的是( )
A．Al2O3难溶于水，不跟水反应，所以它不是Al(OH)3对应的氧化物
B．因为Al2O3是金属氧化物，所以它是碱性氧化物
C．Al2O3能跟所有的酸碱溶液反应
D．Al2O3能跟强的酸碱溶液反应
[答案] D
2．下列关于Al(OH)3的性质叙述错误的是( )
A．Al(OH)3是两性氢氧化物，加热易分解
B．Al(OH)3是难溶于水的白色胶状物质
C．Al(OH)3能凝聚水中的悬浮物，也能吸附色素
D．Al(OH)3既能溶于NaOH溶液、氨水，又能溶于盐酸
D [Al(OH)3是两性氢氧化物，能溶于酸，也能溶于NaOH、KOH等强碱，但Al(OH)3不能溶于氨水等弱碱，Al(OH)3加热易分解。]
3．下列离子方程式中正确的是( )
A．稀硫酸滴在铝片上Al＋2H＋===Al3＋＋H2↑
B．铝粉投入到NaOH溶液中
2Al＋2OH－===2[Al(OH)4]－＋H2↑
C．氯气与水反应Cl2＋H2O===2H＋＋Cl－＋ClO－
D．氢氧化铝与NaOH溶液反应Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－
D [A项，电荷不守恒；B项，得失电子不守恒，原子不守恒；C项，HClO为弱酸，不应拆成离子符号。]
4．用铝箔包装0.1 mol金属钠，用针扎出一些小孔，放入水中，完全反应后，用排水集气法收集产生的气体，则收集到的气体为(标准状况)( )
A．O2和H2的混合气体 B．1.12 L H2
C．大于1.12 L H2 D．小于1.12 L气体
C [Na与H2O可发生反应2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，0.1 mol Na反应可产生0.05 mol H2。铝箔可与反应产生的NaOH溶液反应：2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，因此该实验产生的H2多于0.05 mol，体积大于1.12 L。]
5．下列物质①NaHCO3 ②Al ③Al2O3 ④Al(OH)3中，既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应的是( )
A．③④ B．①③④
C．③ D．全部
D [NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O、NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O；2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑；Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O、Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2Na[Al(OH)4]；Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O、Al(OH)3＋NaOH===Na[Al(OH)4]。]
6．向一个铝制易拉罐中充满CO2，然后往罐中注入足量的NaOH溶液，立即用胶布严封罐口，不多会儿听到罐内“咔、咔”作响，发现易拉罐变瘪，再过一会儿易拉罐又鼓起来。
(1)易拉罐变瘪的原因__________________________________
____________________________________________________，
反应的离子方程式为__________________________________。
(2)易拉罐又鼓起来的原因_______________________________
_____________________________________________________，
反应的离子方程式为___________________________________。
[解析] 开始CO2与NaOH溶液发生反应，罐内气压减小，外界气压将易拉罐压瘪。之后铝制的易拉罐与NaOH溶液反应，产生H2，罐内压强又增大，易拉罐又重新鼓起。
[答案] (1)NaOH溶液吸收CO2，罐内压强减小，外界气压将易拉罐压瘪 CO2＋2OH－===CO＋H2O
(2)Al表面氧化膜溶解后，Al与NaOH溶液反应产生H2 2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
7．某无色透明溶液，跟金属铝反应放出H2，试判断下列离子：Mg2＋、Ba2＋、Cu2＋、H＋、Ag＋、SO、SO、OH－、HCO、NO，何种离子能大量存在于此溶液中。
(1)当生成Al3＋时，可能存在_____________________________
____________________________________________________。
(2)当生成[Al(OH)4]－时，可能存在_______________________
____________________________________________________。
[解析] 铝既能跟酸反应放出H2，又能跟碱反应放出H2。当生成Al3＋时，说明溶液呈酸性，含有大量H＋，则OH－、SO、HCO不能大量存在，NO也不能大量存在，因为H＋、NO与Al反应不放出氢气；必须含有SO，保持溶液呈电中性；含SO，则不能含有Ba2＋、Ag＋；Cu2＋为蓝色，不能大量存在，可能含有Mg2＋。当生成[Al(OH)4]－时，说明溶液呈碱性，含有OH－，不能大量存在H＋、Mg2＋、Ag＋、Cu2＋、HCO，阳离子只能是含有Ba2＋，则不含有SO、SO，可能含有NO。
[答案] (1)H＋、Mg2＋、SO
(2)OH－、Ba2＋、NO
8．把5.1 g镁铝合金的粉末放入过量的盐酸中，得到5.6 L H2(标准状况下)。试计算：
(1)该合金中铝的质量分数；
(2)该合金中铝和镁的物质的量之比。
[解析] 设Mg、Al的物质的量分别为x、y，则
Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑
1 1
x x
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
2 3
y y
解得：x＝0.1 mol y＝0.1 mol
则m(Al)＝0.1 mol×27 g·mol－1＝2.7 g
合金中铝的质量分数为×100%≈52.9%
n(Al)∶n(Mg)＝1∶1。
[答案] (1)52.9% (2)1∶1
[等级过关练]
9．铝分别与足量的稀硫酸和氢氧化钠溶液反应，当两个反应放出的气体在相同状况下体积相等时，反应中消耗H2SO4和NaOH的物质的量之比为 ( )
A．1∶4 B．2∶3
C．3∶2 D．4∶1
C [由化学反应方程式2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，生成等量H2建立关系式：3H2SO4～3H2～2NaOH。]
10．A、B、C、D、E五种化合物，均含有某种常见金属元素，A中又含有钾元素，它们的转化关系如图所示，其中A为澄清溶液，C为难溶的具有两性的白色固体，E则易溶于水。
(1)写出化学式：
A________________，C________________，
D________________，E________________。
(2)写出下列反应的离子方程式。
A→B_________________________________________________；
F→E______________________________________________。
(3)写出下列化学方程式：
F→C_______________________________________________________；
B→E____________________________________________________。
[解析] 本题的“题眼”是“C为难溶的具有两性的白色固体”，并且C是由B经加热得到的，可推测C为Al2O3，则B为Al(OH)3，进而得E为Na[Al(OH)4]。D为AlCl3，则A为K[Al(OH)4]，F与Fe2O3高温得到C，此反应为铝热反应，F为Al。
[答案] (1)K[Al(OH)4] Al2O3 AlCl3 Na[Al(OH)4]
(2)[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO
2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
(3)2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3
Al(OH)3＋NaOH===Na[Al(OH)4]
课时分层作业(二十六)
(建议用时：25分钟)
[合格基础练]
1．不锈钢是在普通钢中加入了( )
A．碳、硫 B．硅、锰
C．镍、铬 D．硅、铬
C [不锈钢是在普通钢中加入镍、铬以增强其化学稳定性和抗腐蚀性。]
2．金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的应用。下列关于金属的一些说法正确的是( )
A．铜是人类在生产、生活中最早使用的金属
B．金、银、铜是应用最广泛的金属材料
C．铜被誉为“21世纪的金属”，应用前景很广阔
D．铜是导电性、导热性最好的有色金属
A [黑色金属材料及其合金是应用最广泛的金属材料，B项错误；被誉为“21世纪的金属”的为钛，C项错误；导电、导热性最好的金属是银，D项错误。]
3．下列关于合金的叙述中正确的是( )
A．所有不锈钢都只含有金属元素
B．我国流通的硬币材质属于合金
C．从广东打捞的明代沉船上存在铝合金餐具
D．镁合金的硬度和强度均低于纯镁
B [A项，不锈钢是在普通钢中加入Ni、Cr等元素，普通钢中含有碳元素，则不锈钢中也含有碳元素；C项，明代沉船上不可能存在铝合金餐具，原因是明代还未掌握铝的冶炼技术，且铝合金在海水中易被腐蚀。]
4．除去铜粉中混有的少量氧化铜，其主要操作过程是( )
A．在空气中燃烧
B．加适量稀硫酸、微热、过滤
C．加适量水、微热、过滤
D．加适量稀硫酸、微热、蒸发
B [向混合物中加入适量稀H2SO4时，CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O，过滤所得滤渣为铜粉。]
5．用金属铜制取硝酸铜，从节约原料和防止环境污染方面考虑，最好的方法是( )
A．铜硝酸铜
B．铜硝酸铜
C．铜氯化铜硝酸铜
D．铜氧化铜硝酸铜
D [从环境污染方面考虑，A、B、C三项均有污染性气体产生。]
6．下列反应的离子方程式中正确的是( )
A．CuO与稀硫酸反应：CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O
B．Cu2O与稀硝酸反应：Cu2O＋2H＋===2Cu＋＋H2O
C．Cu(OH)2与盐酸反应：OH－＋H＋===H2O
D．CuSO4溶液与Ba(OH)2溶液混合：Cu2＋＋2OH－===Cu(OH)2↓
A [B项，应为3Cu2O＋14H＋＋2NO===6Cu2＋＋2NO↑＋7H2O；C项，应为Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O；D项，应为Cu2＋＋SO＋Ba2＋＋2OH－===BaSO4↓＋Cu(OH)2↓。]
[教师备选] 在c(Cu2＋)＝0.5 mol·L－1的溶液中，下列离子组可能大量存在的是( )
A．Na＋、Fe3＋、SO、OH－
B．H＋、Fe2＋、SO、S2－
C．Al3＋、Mg2＋、Cl－、NO
D．H＋、Fe2＋、NO、CO
C [A项，OH－与Cu2＋、Fe3＋不共存；B项，S2－与H＋、Fe2＋、Cu2＋不共存；D项，CO与H＋、Cu2＋不共存，H＋、Fe2＋、NO三者不共存。]
7．金币、银币、铜币等货币在我国历史上曾发挥过重要的作用。在一位收藏家的家中，陈列了很多金属货币。
(1)其中有些货币表面是黑色，且有少量的绿色锈状物，则这肯定是________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______________________。要除去这些物质应选用________，发生反应的离子方程式为_______________________________________________________
________________________，充分反应后，这枚金属币的真面目为________色。
(2)其中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)若将金币、银币、铜币分别放到稀硝酸中浸泡，能溶解的是________，不溶解的是________，写出溶解时的化学方程式：_______________________________________________________
____________________________________________________。
[解析] 金、银、铜都属于不活泼金属，很稳定，因此，在历史上都曾经用作货币。其中，金的化学性质最不活泼，不与硝酸等强氧化性酸反应，在空气中更稳定；银较金活泼，可与硝酸反应；铜较银活泼，不仅能和硝酸反应，在空气中也容易与氧气等物质反应而“生锈”。
[答案] (1)铜 氧化铜 2Cu＋O2===2CuO
Cu2(OH)2CO3 2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3 稀盐酸 CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O、
Cu2(OH)2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O 紫红
(2)金 金单质很稳定，不易发生化学反应
(3)铜币、银币 金币
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，3Ag＋4HNO3(稀)===3AgNO3＋NO↑＋2H2O
8．化学实验室产生的废液中含有大量会污染环境的物质，为了保护环境，化学实验室产生的废液必须经处理后才能排放。某化学实验室产生的废液中含有Fe3＋、Cu2＋、Ag＋三种金属离子，实验室设计了下列方案对废液进行处理，以回收金属，保护环境。
(1)废液经操作①得到的沉淀中含有的金属单质是
____________________________________________________。
(2)在操作②中观察到的实验现象是______________________。
(3)操作③中发生反应的离子方程式为____________________。
(4)若废液中含有Fe3＋、Cu2＋、Ba2＋三种金属离子，试设计处理该废液的实验方案。
[答案] (1)Ag、Cu、Fe (2)溶液由浅绿色变成棕黄色
(3)Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
(4)
[等级过关练]
9．把a g铁铝合金粉末溶于足量盐酸中，加入过量的NaOH溶液。过滤出沉淀，经洗涤、干燥、灼烧，得到红棕色粉末的质量仍为a g，则原合金中铁与铝的物质的量之比为 ( )
A．9∶8 B．8∶9
C．1∶1 D．7∶3
A [反应前a g固体成分是铁、铝混合物，反应后a g固体成分为Fe2O3，可见Fe2O3中铁的质量就是原合金中铁的质量，氧的质量就是原合金中铝的质量。
n(Fe)∶n(Al)＝2∶＝9∶8。]
10．中学化学中有很多物质可以实现下图中物质之间的转化，其中反应条件和部分反应的产物已略去。液体B和C可能是单一溶质的溶液，也可能是纯净物。
(1)若A是一种紫红色金属，气体D能使品红溶液退色，加热时又恢复原色。写出反应①的化学方程式________________。该气体D与另一种气体H混合后生成一种淡黄色固体W，写出该反应的化学方程式________________________。
(2)若A是一种金属单质，D是密度最小的气体，B能否是水________(填“能”或“否”)。
(3)若A是金属单质，D是一种无色气体，遇到空气变为红棕色，液体C呈蓝色。
写出反应①的离子方程式_______________________________________
____________________________________________________。
写出反应②的任意一个离子方程式________________________________
____________________________________________________。
[解析] (1)A为紫红色金属，是Cu，D能使品红溶液退色，加热时又恢复原色，D为SO2。
(2)D是密度最小的气体，为H2，B若是水，则A是很活泼金属的碱金属，以钠为例，则液体C为NaOH溶液，NaOH不能再转化为单质钠，因此B不能是水。
(3)D是无色气体，遇空气变为红棕色，D为NO，液体C呈蓝色，含有Cu2＋，则反应①是Cu与稀硝酸的反应。
[答案] (1)Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O (2)否 (3)3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu(其他合理答案也可)
