高中化学全程学习方略课件：422 铝 金属材料（鲁科版必修1）

(共71张PPT)
【例】某厂的酸性工业废水中含有一定量的Fe3+、Cu2+、Au3+等离子。有人设计了图中的工艺流程，利
用常用的酸、碱和工业生产中的废铁屑，从废水中回
收金，并生产一定量的铁红和氧化铜。
填写下面空白。
（1）图中标号处需加入的相应物质分别是①____、②____、③____、④____、⑤____；
（2）写出①处发生反应的离子方程式________；写出③处发生反应的化学方程式____________________；
（3）铁红的化学式为______；分别写出铁红和氧化铜在工业上的一种主要用途：铁红____；氧化铜_____。
【规范解答】由工艺流程图示知，E为含铁元素的溶液，而A为铁、铜、金的混合物，通过过滤将E、A分
离开，因此①处加入的物质为铁屑，发生的反应为Fe+2H+====Fe2++H2↑，2Fe3++Fe====3Fe2+， Cu2++Fe
====Cu+Fe2+，2Au3++3Fe====2Au+3Fe2+；②处加入稀
硫酸以除去铜、金中过量的铁屑，并将过滤后的硫酸
亚铁溶液与含Fe2+的E溶液相混合；③处利用金不溶于
硝酸的性质将铜与金分离开； ④处将得到的铜离子用氢氧化钠转化为氢氧化铜沉淀，从而再受热分解为氧
化铜；⑤处加入氢氧化钠将亚铁离子转化为氢氧化亚铁沉淀，再利用空气将其转化为氢氧化铁沉淀，最终受热分解为铁红（氧化铁）。
答案：(1)①铁屑 ②稀硫酸 ③稀硝酸
④氢氧化钠 ⑤氢氧化钠
(2)Fe+2H+====Fe2++H2↑，2Fe3++Fe====3Fe2+，
Cu2++Fe====Cu+Fe2+，2Au3++3Fe====2Au+3Fe2+
3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
(3)Fe2O3 用作红色涂料 用作制造铜盐的原料
【变式训练】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）根据题给信息以及作货币的实际，选择铜作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)选择铜作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.成语是我国文化的宝贵遗产。下列有关金属的成语中，不符合科学原理的是 （ ）
A.百炼成钢 B.火树银花
C.点石成金 D.沙里淘金
【解析】选C。“百炼成钢”是铁经过冶炼，改变其成分的含量，从而提高它的性能；“火树银花”是形容美丽的烟火，烟火中含有一定量金属，在燃烧时发出不同颜色的光；“沙里淘金”指在沙子里通过物理分离的方法获取单质金，所以A、B、D三项符合科学原理。C项中“石”和“金”不可能发生相互转化。
2.下列关于合金的叙述中正确的是 （ ）
A.合金是由两种或多种金属熔合而成的
B.日常生活中用到的五角硬币属于铜合金
C.合金的熔点一定比其成分金属的熔点高
D.商代的司母戊鼎是纯铜打造而成的
【解析】选B。合金可由金属与非金属组成，A错。合
金的熔点比其成分金属均低，C错。商代的鼎均为铜合金，D错。
3.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 浓硝酸 硝酸铜
B.铜 稀硝酸 硝酸铜
C.铜 氯气 氯化铜 硝酸 硝酸铜
D.铜 空气 氧化铜 硝酸 硝酸铜
【解析】选D。用Cu与HNO3(浓或稀)反应制取Cu(NO3)2，同时产生氮的氧化物污染环境。C选项中CuCl2与硝酸不反应，无法制得。只有D选项制取等量的Cu(NO3)2时用的HNO3的量最少且无氮的氧化物产生。
4.普通铜器时间稍久便容易出现铜绿［主要成分为Cu2(OH)2CO3］。而圆明园两件1760年铜铸的鼠首和兔
首在今天看上去仍然熠熠生辉不生锈。下列对其原因
的分析，最可能的是 （ ）
A.它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金
B.环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去
C.铜的金属活动性比氢小，因此不易被氧化
D.它们是含一定比例金、银、锡、锌的铜合金
【解析】选D。利用原题给出的信息，结合所学金属的一些性质，对选项具体分析。在1760年不会有电镀技术，这两件国宝若被酸雨冲淋，不会再熠熠生辉。铜在空气中也能被氧化腐蚀，故可能就是由金、银、铜等制成的合金，从而有了抗腐蚀能力。
5.在一位收藏家的家中，陈列了很多古代金属货币。
（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______________________________________，
若想溶解不能被硝酸溶解的钱币，则选用_________。
【解析】金、银、铜都属于不活泼金属，易加工，因此，在历史上都曾经用做货币。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；银比金活泼一些，可与硝酸反应；相对来说，
铜稳定性略微差一些，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 红
(2)金 金不活泼，不易被氧化
（3）铜币、银币 金币
3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O，3Ag+4HNO3(稀)====3AgNO3+NO↑+2H2O 王水
A 组
（30分钟 50分）
一、选择题（本题包括4小题，每小题6分，共24分）
1.铝合金在日常生活、建筑装潢、航空航天和汽车制造等方面均有着广泛的用途。下列关于铝合金具有广泛用途的分析不正确的是 （ ）
A.铝元素在地壳中的含量高，储量丰富
B.铝容易形成致密的氧化膜，抗腐蚀性能好
C.铝化学性质稳定，常温下不与任何酸、碱反应
D.铝的冶炼技术基本成熟，可以大量生产
【解析】选C。铝合金具有广泛用途的前提条件是:铝的含量高及冶炼技术比较成熟，可以大规模生成；而内在条件是铝具有抗腐蚀性。铝是活泼金属，在常温下，容易和强酸、强碱溶液反应。
2.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，离子只有氧化性
B.金属元素在化合物中一般显正价
C.金属元素在不同化合物中化合价均不同
D.金属元素的单质在常温下为固态
【解析】选B。A项，低价态的金属阳离子也有还原性，如Fe2+；B项正确；C项，Na、Mg、Al等金属都无变价，在不同化合物中化合价相同；D项，汞在常温下为液态。
3.在硝酸铝和硝酸镁的混合溶液中，逐滴加入稀氢氧化钠溶液，直至过量。下列表示氢氧化钠加入量（x）与溶液中沉淀的物质的量（y）的关系示意图，正确的是
（ ）
【解析】选C。
Al(NO3)3+3NaOH====Al(OH)3↓+3NaNO3
Mg(NO3)2+2NaOH====Mg(OH)2↓+2NaNO3
Al(OH)3+NaOH====Na［Al（OH）4］
所以开始沉淀逐渐增多，达最大值后Al(OH)3溶解，沉淀又逐渐减少，因Mg(OH)2不溶于NaOH溶液，所以最后沉淀量不变。
4.在FeCl3、CuCl2混合溶液中，加入一定量的铁屑，反应完全后将固体滤出，下列说法中正确的是 （ ）
A.若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2+，一定不含Cu2+
B.若滤出的固体中含有铁和铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2+，一定不含Cu2+和Fe3+
C.若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2+，可能含有Cu2+和Fe3+
D.若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe3+和Fe2+，一定不含Cu2+
【解析】选B。向FeCl3、CuCl2混合溶液中加入一定量
的铁屑，对应的反应为2FeCl3+Fe====3FeCl2,CuCl2+Fe
====FeCl2+Cu,若剩余的固体为铜，则反应后的溶液中含有的阳离子一定有Fe2+，一定不含有Fe3+，但不一定含有Cu2+；若剩余的固体为铁和铜的混合物，则反应后的溶液中的阳离子只有Fe2+。
二、非选择题（本题包括2小题，共26分）
5.（15分）氧化铜是一种黑色固体，可溶于稀硫酸。某同学想知道是稀硫酸中的哪种粒子（H2O、H+、SO42-）能使氧化铜溶解。请你和他一起通过图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个实验完成这次探究活动。
(1)你提出的假设是____________________________。
（2）通过实验Ⅰ可以证明______________________。
（3）要证明另外两种粒子能否溶解氧化铜，还需要进行实验Ⅱ和Ⅲ，在Ⅲ中应该加入______。
（4）探究结果为______________________________。
你认为除实验Ⅱ和Ⅲ所用试剂外，还能够溶解氧化铜的一种常见物质是______。
【解析】（1）可假设是溶液中的H+使CuO溶解（或H2O或SO42-）。
（2）Ⅰ中加入水,CuO不溶解，可证明H2O不能使CuO溶解。
（3）在Ⅱ中加入稀H2SO4,使CuO溶解，在Ⅲ中可加入一种只含SO42-而不含H+的物质的溶液（即加入一种可溶性硫酸盐溶液），看CuO是否溶解，以验证SO42-能否使CuO溶解。
（4）能使CuO溶解的除稀H2SO4外，还有稀盐酸、稀HNO3等。
答案：（1）溶液中的H+（或H2O或SO42-）使CuO溶解
（2）H2O不能使CuO溶解
（3）硫酸钠溶液
（4）溶液中的H+可以使CuO溶解，H2O、SO42-不能使CuO溶解 稀硝酸（或稀盐酸）
6.（11分）向20 mL某物质的量浓度的AlCl3溶液中滴入2 mol·L-1NaOH 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）若溶液中有0.39 g Al(OH)3沉淀，则此时用去NaOH溶液的体积为______。
【解析】由图可知,随着NaOH溶液的加入，AlCl3溶液中
发生Al3+ Al(OH)3 ［Al(OH)4］-的转化。故A
点表示得到Al(OH)3沉淀的最大值，B点表示Al(OH)3完全
溶解，涉及的离子反应为：
Al3++3OH-====Al(OH)3↓
Al(OH)3+OH-====［Al(OH)4］-
总的离子方程式为：Al3++4OH-====［Al(OH)4］-
要生成0.39 g Al(OH)3沉淀时有两种情况：
①AlCl3过量，此时
即
解得V=7.5 mL。
②当NaOH相对过量时，NaOH使Al3+全部生成Al(OH)3
后，又溶解部分沉淀，此时n［Al(OH)3］=4n(Al3+)-n(OH-)，即
V′×10-3 L·mL-1，
解得V′=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溶液成为Na［Al(OH)4］溶液
（3）Al3++4OH-====［Al(OH)4］-
（4）7.5 mL或17.5 mL
B 组
1.（2010·兰州高一检测）把a g铁铝合金粉末溶于足量盐酸中，加入过量NaOH溶液。过滤出沉淀，经洗涤、干燥、灼烧，得到红色粉末的质量仍为a g，则原合金中铁的质量分数为 （ ）
A.70% B.52.4% C.47.6% D.30%
【解析】选A。经过程分析可知：a g（Fe、Al）经一系列变化后生成a g(Fe2O3)。可知，当Fe为112 g时，对应的铝的质量为48 g。可求铁的质量分数。
2.某铝合金中含有合金元素镁、铜、硅，为了测定该合金中铝的含量，设计如下实验方案，请回答有关问题：
（1）称取样品a g,称量时应该使用的仪器名称是______。
（2）将样品溶于足量的稀盐酸，过滤，溶液中主要含有______，滤渣中含有______。
（3）滤液中加入过量的NaOH溶液，过滤。所得滤渣的化学式为______。
（4）往步骤（3）的滤液中通入足量的CO2气体，过滤。反应的离子方程式为____________________。
（5）步骤（4）过滤所得的滤渣用蒸馏水洗涤3次，
烘干后高温灼烧至质量不再减轻为止，称得其质量
为b g，则原样品中铝的质量分数为_____（用a、b
表示）。
【解析】由题意可知，用托盘天平称取的a g样品在实验操作中完成了如下转换关系：
所以样品中Al的质量分数为:
答案:（1）托盘天平
（2）MgCl2、AlCl3 Cu、Si
(3)Mg(OH)2
(4)［Al（OH）4］-+CO2====Al(OH)3↓+HCO3-
(5)
某化学研究性学习小组为了解Cu的常见化合物性质，运用类比的思想提出如下问题，并进行探究。
【提出问题】①通常情况下，+2价Fe不如+3价Fe稳定，+1价Cu也不如+2价Cu稳定吗？
②CuO能被H2、CO等还原，也能被NH3还原吗？
【实验方案】（1）解决问题①的实验步骤和现象如下：取98 g Cu(OH)2固体，加热至80 ℃～100 ℃时，得到黑色固体粉末，继续加热到1 000 ℃以上，黑色
粉末全部变成红色粉末A。冷却后称量，A的质量为
72 g。向A中加入适量的稀硫酸，得到蓝色溶液，同
时观察到容器内还有红色固体存在。据此可推得A的
化学式为___________。
（2）如图所示为常见气体的制备、干燥和性质验证
的部分仪器装置（部分夹持装置及尾气处理装置未画出），请从中选择合适的药品和仪器装置解决问题②。
①制取干燥的NH3并还原CuO，所选仪器装置的正确连
接顺序是_______。
②制取NH3可选用下列药品中的______。
A.NH4Cl和Ca(OH)2 B.NH4HCO3
C.浓氨水和生石灰 D.浓氨水和固体烧碱
③若CuO能被NH3还原，实验中观察到的现象是_____
______，该反应的化学方程式为_________________。
【实验结论】
根据“实验方案（1）”，得出的+1价Cu和+2价Cu稳定性大小的结论是_______________________________。
【解析】【实验方案】(1)红色粉末A的成分有3种可能：Cu或Cu2O或Cu和Cu2O,因98 g Cu(OH)2分解完全生
成Cu时，得固体64 g，完全生成Cu2O时，得固体72 g，故A为Cu2O。
（2）①不考虑尾气吸收装置，可用A作NH3发生器，D
做NH3干燥装置，C作NH3与CuO的反应器，E作产物H2O
的验证装置，其正确连接顺序应是:A→D→C→E。
②鉴别装置特点：固-液反应，且不需要加热，故可
选用制NH3的药品为浓氨水和生石灰、浓氨水和固体烧碱。
③CuO与NH3的反应产物为Cu和H2O等，应看到黑色粉末
变为紫红色，且E内无水CuSO4白色固体也将变蓝。
【实验结论】不同温度和介质中+1价Cu和+2价Cu稳定
性不同。
答案:【实验方案】（1）Cu2O
(2)①A、D、C、E ②C、D ③C中黑色粉末变为紫红色，E中白色固体变为蓝色 3CuO+2NH3 3Cu+
N2+3H2O
【实验结论】在高于1 000 ℃时，+1价Cu比+2价Cu稳定，在溶液中+2价Cu比+1价Cu稳定
△
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1.下列对金、银、铜的描述错误的是 （ ）
A.金在电子工业中的用量占金的工业用量的90%以上
B.金在自然界中主要以游离态形式存在，可用物理方法提取
C.银在有机合成、能源开发、材料制造等方面有广泛的应用前景
D.因为铜的导电、导热性不如金和银，故制造电线、电缆的材料绝大部分换成了金或银
【解析】选D。铜的导电性次于银，比金强，常用来制造电线、电缆，金、银做电线、电缆造价较高，故不合算。
2.要验证Mg、Fe、Cu三种金属的活动性顺序，可选用下列哪组物质进行实验 （ ）
A.Cu、FeCl2溶液、MgCl2溶液
B.Fe、Cu、MgCl2溶液
C.Mg、CuO、FeSO4溶液
D.Fe、CuSO4溶液、MgCl2溶液
【解析】选D。A项中Cu不与FeCl2溶液、MgCl2溶液反应，无法实现题中要求；B项Fe、Cu都不与MgCl2溶液
反应；C项中Mg与FeSO4溶液反应，置换出Fe,证明Mg比Fe活泼，因氧化铜不溶于水故无法证明Fe比Cu活泼；D项Fe与CuSO4溶液反应置换出Cu，证明Fe比Cu活泼，Fe和Cu不与MgCl2溶液反应证明Fe和Cu不如Mg活泼。
3.把表面有少量氧化物的相同大小的铜片和铁片一起放入盐酸中充分反应，所得溶液中的金属离子是 （ ）
A.Fe3+、Cu2+ B.Fe2+、Cu2+
C.Fe2+、Fe3+ D.只有Fe2+
【解析】选D。CuO与盐酸反应生成Cu2+，Fe又把它置换成Cu单质，Fe2O3与盐酸反应生成Fe3+，Fe又把它还原成Fe2+，所以溶液中只有Fe2+。
4.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
【解析】选B。本题考查金属元素的性质。（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H2SO4钝化的为Fe、Al
两种元素，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。