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第 15 讲 金属材料 金属冶炼
复习目标 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 铝及其化合物
(一)铝的结构与性质
1．铝的结构和存在
铝位于元素周期表的第三周期第 Ⅲ A 族，原子结构示意图： ，是活泼金属，在自然
界中以化合态的形式存在，铝是地壳中含量最多的金属元素。
2．铝的物理性质
银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和导热性等，密度、硬度均较小。
3．铝的化学性质
(1)与非金属单质的反应
①与空气中的氧气形成致密的氧化膜。
②与氯气加热反应的化学方程式：2Al＋3Cl=====2AlCl 。
2 3
(2)与水的反应
金属铝与水反应很困难。
(3)与酸的反应
①与H＋反应的离子方程式：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H↑。
2
②在冷的浓硫酸、浓硝酸中钝化。
(4)与碱的反应
写出Al与NaOH溶液反应的离子方程式：2Al＋2OH－＋2HO===2AlO＋3H↑。
2 2
(5)与某些金属氧化物的反应
①写出铝与Fe O 反应的化学方程式：2Al＋Fe O=====2Fe＋Al O 。该反应称作铝热反应，
2 3 2 3 2 3
反应时放出大量的热。
②铝热反应实验中的有关问题实验
装置
实验 ①镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高
现象 温度下发生剧烈的反应；②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中
原理 ①制取熔点较高、活动性弱于 Al的金属，如铁、铬、锰、钨等；
应用 ②金属焊接，如野外焊接钢轨等
(6)铝的冶炼
2Al O(熔融)=======4Al＋3O↑。
2 3 2
(二)AlO 的性质
2 3
1．物理性质
白色粉末，不溶于水，熔点高，是优良的耐火材料。
2．化学性质
(1)与HO不反应。
2
(2)两性氧化物
分别写出Al O 与盐酸、NaOH溶液反应的离子方程式：
2 3
①与盐酸反应：Al O＋6H＋===2Al3＋＋3HO。
2 3 2
②与NaOH溶液反应：Al O＋2OH－===2AlO＋HO。
2 3 2
(三)Al(OH) 的性质
3
1．物理性质
不溶于水的白色胶状固体，具有吸附性。
2．不稳定性
加热时，氢氧化铝易分解，反应的化学方程式：2Al(OH) =====Al O＋3HO。
3 2 3 2
3．两性——溶于强酸、强碱
分别写出Al(OH) 与稀硫酸、NaOH溶液反应的离子方程式。
3
(1)与稀硫酸反应
Al(OH) ＋3H＋===Al3＋＋3HO。
3 2
(2)与NaOH溶液反应
Al(OH) ＋OH－===AlO＋2HO。
3 2
4．Al(OH) 的制备
3
写出下列反应的离子方程式
(1)Al3＋与氨水反应(不用强碱)
Al3＋＋3NH ·H O===Al(OH) ↓＋3NH。
3 2 3
(2)AlO溶液中通入过量的CO
2AlO＋CO＋2HO===Al(OH) ↓＋HCO。
2 2 3
(3)Al3＋与AlO相互促进水解反应
Al3＋＋3AlO＋6HO===4Al(OH) ↓。
2 3
(四)明矾
1．化学式为KAl(SO )·12H O，它是无色晶体，可溶于水。
4 2 2
2．明矾净水的原理
电离方程式为KAl(SO )===K＋＋Al3＋＋2SO，其中Al3＋发生水解反应，产生Al(OH) ( 胶体 ) ，
4 2 3
能吸附水中悬浮物形成沉淀，使水澄清。
(五)可溶性铝盐与NaOH溶液反应的图像分析
可溶性铝盐溶液中逐滴加入NaOH 向NaOH溶液中逐滴加入可溶性铝盐溶
操作
溶液至过量 液至过量
立即产生白色沉淀→渐多→最多→ 无沉淀(有但即溶)→出现沉淀→渐多→最
现象
渐少→消失 多→沉淀不消失
图像
反应的
AB：Al3＋＋3OH－===Al(OH) ↓ AB：Al3＋＋4OH－===AlO＋2HO
3 2
离子方
BD：Al(OH) ＋OH－===AlO＋2HO BC：Al3＋＋3AlO＋6HO===4Al(OH) ↓
3 2 2 3
程式
1．MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂( )
2．Al O 的熔点高，可作耐高温材料，实验室可用氧化铝坩埚熔化 NaOH、NaCO 固体等(
2 3 2 3
)
3．铝和酸反应时，氧化剂是酸，铝和碱反应时，氧化剂是碱( )
4．氢氧化铝可作胃酸的中和剂( )
5．在加热情况下利用H 还原Al O 的方法得到金属铝( )
2 2 3
6．明矾可作净水剂，起到杀菌消毒的作用( )
7．蒸发Al与稀盐酸反应后的溶液，制备无水AlCl ( )
3
8．将Al(OH) 沉淀转入蒸发皿中，加足量稀硫酸，加热蒸干得无水Al (SO ) 固体( )
3 2 4 3
9．(NH )CO 、CHCOONH 、(NH )S、NaHCO 、KHS、NaHSO 、氨基酸均既能与酸反应，
4 2 3 3 4 4 2 3 3
又能与碱反应( )
10．用过量氨水除去Fe3＋溶液中的少量Al3＋( )
11．除去Fe O 中的Al O，加入足量NaOH溶液，然后过滤( )
2 3 2 312．将AlCl 加入Ba(HCO ) 溶液中同时有气体和沉淀产生( )
3 3 2
答案 1.× 2.× 3.× 4.√ 5.× 6.× 7．× 8.√ 9.√ 10.× 11.√ 12.√
一、铝及其化合物与酸、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
H 的金属，就铝的这一特殊性质，回答下列问题：
2
(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H 的体积之比是________。
2
(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 H 的
2
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
H 相等，则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是____________。
2
(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
答案 (1)1∶1 (2)1∶3 (3)3∶1 (4)A
解析 (1)根据化学方程式：2Al＋6HCl===2AlCl ＋3H↑、2Al＋2NaOH＋2HO===2NaAlO
3 2 2 2
＋3H↑，得Al与H 的关系式均为2Al～3H ，故只要参加反应的Al的量相等，所得H 的
2 2 2 2
量必相等。
(2)因为在反应中Al过量，产生的H 由HCl和NaOH的量决定。根据化学反应中的关系式：
2
6HCl～3H 、2NaOH～3H ，故当HCl、NaOH物质的量相等时，二者产生H 的体积比为
2 2 2
1∶3。
(3)因为铝足量且产生H 的量相等，根据关系式n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1，又因为两溶液体
2
积相等，故物质的量浓度c(HCl)∶c(NaOH)＝n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1。
(4)可见当参加反应的HCl和NaOH的物质的量一样多时，产生H 的体积比是1∶3，而题设
2
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 === 2AlCl ＋ 3H↑
3 2
6 mol 3 mol
3 mol·L－1×0.1 L 0.15 mol
则Al与NaOH反应生成的H 为0.15 mol×2＝0.3 mol。
2
2Al＋2NaOH＋2HO===2NaAlO ＋3H↑
2 2 2
2×27 g 3 mol5.4 g 0.3 mol
即投入的铝粉为5.4 g。
铝与酸或碱反应生成H 的量的关系
2
2Al＋6HCl===2AlCl ＋3H↑
3 2
2Al＋2NaOH＋2HO===2NaAlO ＋3H↑
2 2 2
(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H 的物质的量相等。
2
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H 的物质的量之比为1∶3。
2
(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。
2．室温下，在0.2 mol·L－1Al (SO ) 溶液中，逐滴加入1.0 mol·L－1NaOH溶液，实验测得溶
2 4 3
液pH随NaOH溶液体积变化曲线如图，回答下列问题：
(1)a点时溶液呈酸性的原因是Al3＋＋3HOAl(OH) ＋3H＋(用离子方程式表示)。
2 3
(2)a～b段Al3＋浓度减小的原因是Al3＋＋3HOAl(OH) ＋3H＋，加入NaOH，中和H＋，反
2 3
应正向进行，Al3＋的浓度减小。
(3)b～c段，pH变化不明显的原因是 加入的 OH － 主要和 A l 3 ＋ 反应生成了 Al(OH ) 沉淀，致使
3
pH 变化不大 。
(4)c～d段及以后pH变化大的原因是 生成的 Al(OH ) 溶解生成 NaAlO ，致使溶液碱性增强。
3 2
d点以后，Al(OH) 完全溶解，再加入NaOH，pH再变大较快。
3
二、从铝土矿中提取铝
3．利用铝灰(主要成分为Al、Al O 、AlN、FeO等)制备铝鞣剂[主要成分为Al(OH) Cl]的一
2 3 2
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，Al O 发生反应的离子方程式为________________________________。
2 3
(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＋3HO=====Al(OH) ＋NH ↑
2 3 3
加快AlN的水解反应速率，降低NH 在水中的溶解度，促使NH 逸出
3 3
(2)AlO＋6H＋===2Al3＋＋3HO
2 3 2
(3)2Fe2＋＋2H＋＋ClO－===2Fe3＋＋Cl－＋HO
2
(4)Fe(OH)
3
(5)防止Al(OH) Cl水解生成Al(OH)
2 3
工业炼铝的流程
方案一：碱溶法
方案二：酸溶法
考点二 铜 金属材料 金属冶炼
(一)铜1．单质铜
(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。
(2)化学性质
①生成铜绿的化学方程式：2Cu＋O＋CO＋HO===Cu (OH) CO(绿色固体)。
2 2 2 2 2 3
②Cu和S反应的化学方程式：2Cu＋S=====Cu S。
2
③与浓硫酸共热的化学方程式：Cu＋2HSO (浓)=====CuSO ＋SO ↑＋2HO。
2 4 4 2 2
④与稀硝酸反应的离子方程式：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4HO。
2
⑤与浓硝酸反应的离子方程式：Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO ↑＋2HO。
2 2
⑥与FeCl 溶液反应的离子方程式：Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋。
3
2．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＋＋HO Cu O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋HO
2 2 2
与H 反应 CuO＋H=====Cu＋HO Cu O＋H=====2Cu＋HO
2 2 2 2 2 2
转化关系 4CuO=====2Cu O＋O↑
2 2
3.氢氧化铜
(1)物理性质：蓝色难溶于水的固体。
(2)化学性质及应用
反应①的化学方程式：Cu(OH) =====CuO＋HO。
2 2
反应②的化学方程式：Cu(OH) ＋2H＋===Cu2＋＋2HO。
2 2
4．铜盐
(1)Cu (OH) CO 名称为碱式碳酸铜，是铜绿、孔雀石的主要成分。
2 2 3
(2)CuSO ·5H O俗称蓝矾、胆矾。
4 2
可发生―――――→―――――→＋5HO，无水CuSO 遇水变蓝色，可用于检验水的存在。
2 4
(3)铜盐溶液有毒，主要是因为Cu2＋作为一种重金属离子能与蛋白质作用，使蛋白质变性失
去生理活性，因此可将胆矾、熟石灰、水配成波尔多液，用来杀灭植物的病毒。
(二)金属材料 金属冶炼
1．合金的概念及性能2．常见的金属材料
(1)金属材料分类
(2)几种常见的合金
①
②
③
3．金属矿物的开发利用
(1)金属在自然界中的存在
(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)1．CuO是黑色固体，与水反应生成Cu(OH) ( )
2
2．将铜片置于干燥的空气中，不易被腐蚀( )
3．CuSO ·5H O失去结晶水属于物理变化( )
4 2
4．将CuCl 溶液在蒸发皿中蒸干，得到无水CuCl 固体( )
2 2
5．将表面有铜绿的铜器放入盐酸中浸泡除去铜绿( )
6．合金材料中不可能含有非金属元素( )
7．合金的硬度一般大于成分金属，而熔点一般低于成分金属( )
8．工业上电解熔融的AlCl 制取Al( )
3
答案 1.× 2.√ 3.× 4.× 5.√ 6.× 7.√ 8.×
一、铜及其化合物的制备
1．工业上由黄铜矿(主要成分为CuFeS)冶炼铜的主要流程如下：
2
(1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的______(填字母)吸收。
a．浓硫酸 b．稀硝酸
c．NaOH溶液 d．氨水
(2)由泡铜冶炼粗铜的化学方程式为______________________________________________。
(3)以CuSO 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
4
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．从阳极泥中可回收Ag、Pt、Au等金属
(4)利用反应2Cu＋O ＋2HSO ===2CuSO ＋2HO可制备CuSO ，若将该反应设计为原电池，
2 2 4 4 2 4
其正极电极反应式为___________________________________________________。
答案 (1)cd (2)3Cu O＋2Al=====Al O＋6Cu
2 2 3
(3)bd (4)4H＋＋O＋4e－===2HO
2 2
解析 (1)气体A中的大气污染物为SO ，可以用NaOH溶液或氨水吸收。(2)依据图示，泡
2
铜中的Cu O与Al在高温下发生铝热反应制得铜。(3)电解精炼铜的过程中，电能转变为化
2
学能的同时，部分电能也转化为热能，a错；电解精炼粗铜时，粗铜作阳极，与电源正极相
连，发生氧化反应，b对；电解过程中Cu2＋向阴极移动，c错；粗铜中Ag、Pt、Au的放电
能力比铜的弱，形成阳极泥，可以回收，d对。(4)根据总反应，O 发生还原反应，因此正极
2
反应式为O＋4H＋＋4e－===2HO。
2 2
冶炼铜的“两方法”
(1)湿法炼铜：Fe＋CuSO ===FeSO ＋Cu。
4 4
(2)高温炼铜：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜)：
2CuFeS＋4O=====Cu S＋3SO ＋2FeO(炉渣)
2 2 2 2
2Cu S＋3O=======2Cu O＋2SO
2 2 2 2
2Cu O＋Cu S=======6Cu＋SO ↑
2 2 2
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。电解精炼铜的原理是用粗铜作阳极，失电子变为Cu2
＋，用纯铜棒作阴极即可得精铜。
二、金属冶炼、金属矿物的开发利用
2．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
答案 D
解析 A项，通常用CO还原法炼制铁，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。
3．以高硫铝土矿(主要成分为Al O 、Fe O 、SiO 、少量FeS)为原料，生产Fe O 的部分工
2 3 2 3 2 2 3 4
艺流程如下：下列说法错误的是( )
A．用NaOH溶液吸收焙烧过程产生的SO 有利于保护环境和资源再利用
2
B．从高硫铝土矿中可制得Al、Fe的化合物
C．向“过滤”得到的滤液中通入过量CO，铝元素存在的形式由AlO转化为Al3＋
2
D．FeS 与Fe O 混合后在无氧条件下焙烧的目的是生成Fe O 和SO
2 2 3 3 4 2
答案 C
解析 C项，通入过量的二氧化碳，滤液中的AlO只能转化为氢氧化铝沉淀。
考点三 镁 海水提镁
1．镁的存在
自然界中的镁主要以化合态的形式存在于地壳和海水中，海水中镁的总储量约为
1.8×1015t。
2．镁的性质
分别写出镁与①O 、②N 、③Cl 、④H＋、⑤NH Cl溶液反应的化学方程式，是离子反应
2 2 2 4
的写离子方程式：
①2Mg＋O=====2MgO；
2
②3Mg＋N=====MgN；
2 3 2
③Mg＋Cl=====MgCl ；
2 2
④Mg＋2H＋===Mg2＋＋H↑；
2
⑤Mg＋2NH===Mg2＋＋2NH ↑＋H↑。
3 2
3．镁的提取
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：CaCO =====CaO＋CO↑、CaO＋HO===Ca(OH) ；
3 2 2 2②沉淀Mg2＋：Mg2＋＋Ca(OH) ===Mg(OH) ＋Ca2＋；
2 2
③制备MgCl ：Mg(OH) ＋2HCl===MgCl ＋2HO、MgCl ·6H O=====MgCl ＋6HO；
2 2 2 2 2 2 2 2
④电解MgCl ：MgCl (熔融)=====Mg＋Cl↑。
2 2 2
4．镁的重要化合物
氧化镁 碱性氧化物 MgO＋2H＋===Mg2＋＋HO
2
中强碱 Mg(OH) ＋2H＋===Mg2＋＋2HO
2 2
难溶于水 Mg2＋＋2OH－===Mg(OH) ↓
2
氢氧化镁
溶解度小于碳酸镁 MgCO ＋HO=====Mg(OH) ＋CO↑
3 2 2 2
热稳定性 Mg(OH) =====MgO＋HO
2 2
氯化镁 用于冶炼金属镁 MgCl (熔融)=====Mg＋Cl↑
2 2
1．加热MgCl 溶液最终可制得MgCl 固体( )
2 2
2．工业上冶炼金属镁也可以采用电解熔融MgO的方法( )
3．镁不慎着火，可以用CO 灭火( )
2
4．在Mg(HCO ) 溶液中加入足量的Ca(OH) 溶液，最终得到的沉淀是MgCO 和CaCO (
3 2 2 3 3
)
答案 1.× 2.× 3.× 4.×
从海水中提取镁的工艺流程如图所示：
回答下列问题：
(1)海水通过结晶、过滤得到的固体物质主要是________。
答案 NaCl
(2)怎样使MgCl ·6H O失去晶体水，得到MgCl
2 2 2?
答案 将晶体置于HCl气体氛围中脱水。
(3)上述工艺流程涉及到的四大基本反应类型有：___________________________________。
答案 化合反应、分解反应、复分解反应
(4)写出电解熔融MgCl 的电极反应式。
2
答案 阳极：2Cl－－2e－===Cl↑
2
阴极：Mg2＋＋2e－===Mg1．(2020·全国卷Ⅲ，7)宋代《千里江山图》描绘了山清水秀的美丽景色，历经千年色彩依然，
其中绿色来自孔雀石颜料[主要成分为Cu(OH) ·CuCO]，青色来自蓝铜矿颜料[主要成分为
2 3
Cu(OH) ·2CuCO]。下列说法错误的是( )
2 3
A．保存《千里江山图》需控制温度和湿度
B．孔雀石、蓝铜矿颜料不易被空气氧化
C．孔雀石、蓝铜矿颜料耐酸耐碱
D．Cu(OH) ·CuCO 中铜的质量分数高于Cu(OH) ·2CuCO
2 3 2 3
答案 C
2．(2020·江苏，3)下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是( )
A．铝的金属活泼性强，可用于制作铝金属制品
B．氧化铝熔点高，可用作电解冶炼铝的原料
C．氢氧化铝受热分解，可用于中和过多的胃酸
D．明矾溶于水并水解形成胶体，可用于净水
答案 D
解析 铝的金属活泼性强与可用于制作铝金属制品无对应关系，A项错误；氧化铝熔点高，
可用作耐高温材料；铝是活泼金属，用电解法冶炼，选择氧化铝作原料，是因为氧化铝是离
子化合物，B项错误；氢氧化铝具有弱碱性，可以中和过多的胃酸，C项错误；明矾的化学
式为KAl(SO )·12H O，Al3＋发生水解生成Al(OH) 胶体，可以吸附水中悬浮的颗粒物，从
4 2 2 3
而起到净水的作用，D项正确。
3．(2020·山东，9)以菱镁矿(主要成分为MgCO ，含少量SiO 、Fe O 和Al O)为原料制备高
3 2 2 3 2 3
纯镁砂的工艺流程如下：
已知浸出时产生的废渣中有SiO、Fe(OH) 和Al(OH) 。下列说法错误的是( )
2 3 3
A．浸出镁的反应为MgO＋2NH Cl===MgCl ＋2NH ↑＋HO
4 2 3 2
B．浸出和沉镁的操作均应在较高温度下进行
C．流程中可循环使用的物质有NH 、NH Cl
3 4
D．分离Mg2＋与Al3＋、Fe3＋是利用了它们氢氧化物K 的不同
sp
答案 B
解析 氯化铵溶液显酸性，与MgO反应，相当于MgO促进了氯化铵的水解，生成氨气，A
项正确；NH ·H O易分解，故沉镁时温度不可太高，B项错误；由流程图可知氨气可循环使
3 2
用，沉镁过程中产生氯化铵，故氯化铵也可循环使用，C项正确；浸出过程中产生Fe(OH)
3和Al(OH) ，沉镁过程中加氨水调节pH产生Mg(OH) ，利用三种离子氢氧化物K 的不同，
3 2 sp
使其先后沉淀而分离，D项正确。
4．[2016·海南，14(1)(2)(3)]KAl(SO )·12H O(明矾)是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。实
4 2 2
验室中，采用废易拉罐(主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如下图所
示。回答下列问题：
――→――→――→
(1)为尽量少引入杂质，试剂①应选用______________________(填标号)。
a．HCl溶液 b．HSO 溶液
2 4
c．氨水 d．NaOH溶液
(2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为____________________________________。
(3)沉淀B的化学式为__________________________________________________________；
将少量明矾溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是_____________________________________。
答案 (1)d
(2)2Al＋2NaOH＋2HO===2NaAlO ＋3H↑
2 2 2
(3)Al(OH) Al3＋水解，使溶液中H＋浓度增大
3
解析 (3)滤液 A 中铝元素以 AlO 形式存在，与溶液中 HCO 发生反应：AlO＋HCO＋
HO===Al(OH) ↓＋CO，故沉淀B为Al(OH) ，明矾溶于水时，KAl(SO )===K＋＋Al3＋＋
2 3 3 4 2
2SO，Al3＋＋3HOAl(OH) ＋3H＋，使溶液呈弱酸性。
2 3
课时精练
1．下列所用的材料不属于合金的是( )
A．家用的铝窗 B．建筑用的钢筋
C．铸造用的黄铜 D．温度计用的水银
答案 D
解析 水银是汞，是金属单质，不是合金，故D符合。
2．C919大型飞机的主结构材料大量使用了铝锂合金，铝锂合金的优点是( )
A．高强度、导热性 B．低密度、高强度
C．低密度、导电性 D．导热性、导电性
答案 B
解析 制造飞机材料要求密度低、强度高，铝和锂都是轻金属，所以制成的铝锂合金密度低、
强度高，适合用作制造飞机的材料，与其导电和导热性无关。
3．2021年5月15日，“天问一号”探测器成功软着陆于火星。这是中国火星探测史上的历
史性事件。新型铝基碳化硅复合材料被大量应用于火星车的车身。下列关于该复合材料可能
的性质描述不正确的是( )A．密度小 B．硬度大
C．熔点低 D．抗氧化
答案 C
4．下列叙述镁的性质中，正确的是( )
A．在氮气中不能燃烧
B．与水不能反应释放出氢气
C．在氯气中燃烧会产生白烟
D．镁条可在二氧化碳气体中燃烧只生成白色固体
答案 C
解析 Mg在N 、O 、Cl 、CO 中能燃烧；在加热时，Mg与HO反应生成H ；Mg与CO
2 2 2 2 2 2 2
反应生成固体MgO和C。
5．下列说法不正确的是( )
A．通过电解熔融的无水MgCl 可以制得金属镁
2
B．镁条在空气中燃烧所得的固体物质是混合物
C．氧化镁是优质的耐火材料
D．金属镁质地柔软，不适宜制作高强度的合金材料
答案 D
解析 Mg是活泼金属，如果电解氯化镁溶液，阴极上氢离子放电而不能生成 Mg，所以工
业上采用电解熔融 MgCl 的方法冶炼 Mg，故 A 正确；Mg 在空气中燃烧生成 MgO、
2
MgN 、MgO和C，所以镁条在空气中燃烧所得的固体物质是混合物，故 B正确；MgO熔
3 2
点很高，在一般条件下不熔融，所以氧化镁是优质的耐火材料，常作耐火砖，故C正确；
虽然Mg质地柔软，但密度小，常用来制作合金材料，如镁铝合金，故D错误。
6．某同学通过系列实验探究Al及其化合物的性质，下列操作正确且能达到目的的是( )
A．将水加入浓硫酸中得到稀硫酸，将铝条置于其中探究Al的活泼性
B．将NaOH溶液缓慢滴入Al (SO ) 溶液中至过量，最终观察到有沉淀生成
2 4 3
C．将Al(OH) 浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤，洗涤并收集沉淀
3
D．将Al(OH) 沉淀转入蒸发皿中，加足量稀硫酸，加热蒸干得无水Al (SO ) 固体
3 2 4 3
答案 D
解析 A项，稀释浓硫酸时应将浓硫酸加入水中并不断搅拌；B项，将过量的NaOH溶液滴
入Al (SO ) 溶液中，最终生成NaAlO 溶液，无沉淀。
2 4 3 2
7．某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质，下列操作正确且能达到实验目的的是(
)
A．将铜丝插入浓硫酸中并加热，反应后再加入水，观察硫酸铜溶液的颜色
B．常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中，观察CuCl 的生成
2
C．将CuCl 溶液在蒸发皿中加热蒸干，得到无水CuCl 固体
2 2D．将表面有铜绿[Cu (OH) CO]的铜器放入盐酸中浸泡，除去铜绿
2 2 3
答案 D
解析 浓硫酸溶于水放热，正确的操作应该将铜丝插入浓硫酸中加热，反应后取一定量的反
应液加入盛有水的烧杯中，A错误；应该用红热的铜丝，B错误；Cu2＋水解，加热CuCl 溶
2
液不能得到CuCl 固体，C错误；铜绿溶于盐酸而铜不溶于盐酸，故可用盐酸除去铜器表面
2
的铜绿，D正确。
8．以混有SiO 的MgCO 为原料制备氧化镁的实验流程如图：
2 3
下列说法错误的是( )
A．酸浸的离子方程式为CO＋2H＋===CO↑＋HO
2 2
B．浸出渣的成分是SiO
2
C．母液的主要溶质是NH Cl
4
D．固体X是Mg(OH)
2
答案 A
解析 MgCO 是微溶物，不可拆成离子，故A错误；SiO 不溶于盐酸，滤渣为SiO ，故B
3 2 2
正确；加入氨水沉镁，MgCl ＋2NH ·H O===Mg(OH) ↓＋2NH Cl，母液主要溶质是
2 3 2 2 4
NH Cl，故C、D正确。
4
9．工业上用某种氧化铝矿石(含Fe O 杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如图所示：
2 3
下列对上述流程中的判断正确的是( )
A．试剂X可以为氨水，沉淀中含有铁的化合物
B．CO 可以用HSO 溶液或稀盐酸代替
2 2 4
C．反应Ⅱ为CO＋AlO＋2HO===Al(OH) ↓＋HCO
2 2 3
D．工业上还可采用Fe还原Al O 的方法制Al，成本更低
2 3
答案 C
解析 A项，氨水为弱碱不能溶解Al O；B项，用强酸代替CO，易造成Al(OH) 的溶解，
2 3 2 3
进而造成Al的损失；D项，Fe不能还原Al O。
2 3
10．金属材料的发展极大地促进了人类社会的文明程度。如图是两种金属及其化合物的转化
关系。下列说法不正确的是( )A．根据反应③可知氧化性：Fe3＋>H O
2 2
B．向X溶液中滴入K[Fe(CN) ]溶液，生成蓝色沉淀
3 6
C．反应③中稀硫酸仅表现酸性
D．反应①的离子方程式为Cu＋HO＋2H＋===Cu2＋＋2HO
2 2 2
答案 A
解析 由题干中两种金属及其化合物的转化关系图分析可知，M为Cu，E为Fe，X为
FeSO ，Y为Fe (SO ) ，W为Fe(SCN) ，Z为Fe(OH) 。反应③的离子方程式为2Fe2＋＋HO
4 2 4 3 3 3 2 2
＋2H＋===2Fe3＋＋2HO，可知氧化性：HO>Fe3＋，A错误；X溶液中含有Fe2＋，故向X溶
2 2 2
液中滴入K[Fe(CN) ]溶液，生成蓝色沉淀，B正确；根据反应③的离子方程式为2Fe2＋＋
3 6
HO＋
2 2
2H＋===2Fe3＋＋2HO可知反应③中稀硫酸仅表现酸性，C正确；反应①的离子方程式为Cu
2
＋HO＋2H＋===Cu2＋＋2HO，D正确。
2 2 2
11．实验室从含有少量氧化铁杂质的废铜粉制取无水硫酸铜的实验步骤如下图：
下列有关说法正确的是( )
A．溶解废铜粉“过量酸”是指稀硝酸
B．气体A是Cl，将亚铁离子氧化为铁离子
2
C．生成沉淀D的离子方程式可以为3CuO＋2Fe3＋＋3HO===2Fe(OH) ↓＋ 3Cu2＋
2 3
D．从溶液中得到的无水硫酸铜的方法是冷却结晶
答案 C
解析 过量的酸应为稀硫酸，用稀硝酸会引入硝酸根离子，A错误；向混合溶液通入气体A
的作用是将溶液中的亚铁离子氧化为铁离子，气体 A为氧气，不能使用氯气，防止引入氯
离子，B错误；加入固体B的作用是调节溶液的pH，使Fe3＋变为沉淀而除去，为了不引入
新的杂质，可选用CuO、Cu(OH) 或Cu (OH) CO ，加CuO时离子方程式为3CuO＋2Fe3＋＋
2 2 2 3
3HO===2Fe(OH) ↓＋ 3Cu2＋，C正确；从溶液中冷却结晶得到硫酸铜晶体，D错误。
2 3
12．海水中蕴藏的元素高达80多种，是人类财富的重要集散地。如图是对海水资源综合利
用的示意图。请回答下列问题：
(1)地球上99%以上的溴元素存在于海洋中，资料显示海水中溴的含量约为66 mg·L－1。如图
中制备溴涉及步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，写出步骤Ⅲ中反应的离子方程式：_____________。
(2)制备镁的工艺中，从卤水到 MgCl (aq)经历了 Mg2＋→Mg(OH) →Mg2＋的过程，生成
2 2
Mg(OH) 的过程看似多余，其实该过程的作用是____________________________________。
2
(3)电解无水氯化镁所得的镁蒸气在特定的环境里冷却后即为固体镁，下列物质中可以用作
镁蒸气的冷却剂的是__________(填字母)。
A．Ar B．CO C．O D．N
2 2 2
答案 (1)BrO＋5Br－＋6H＋===3Br ＋3HO (2)富集镁(或分离出镁) (3)A
2 2
解析 海水晒盐得到卤水，通入氯气氧化溴离子得到低浓度的Br 溶液，通入热空气吹出溴
2
单质，用纯碱溶液吸收得到含溴酸根离子、溴离子的溶液，再用硫酸酸化得到溴单质；在卤
水中加入熟石灰沉淀镁离子生成氢氧化镁沉淀，过滤后在氢氧化镁沉淀中加入盐酸溶解得到
氯化镁溶液，蒸发浓缩结晶析出氯化镁晶体，在氯化氢气流中失去结晶水得到氯化镁固体，
电解熔融氯化镁得到金属镁，以此分析解答。
13．一种以辉铜矿(主要成分为Cu S，含少量SiO)为原料制备硝酸铜的工艺流程如图所示：
2 2
(1)写出“浸取”过程中Cu S溶解时发生反应的离子方程式：_________________________。
2
(2)恒温“浸取”的过程中发现铜元素的浸取速率先增大后减少，有研究指出 CuCl 是该反应
2
的催化剂，该过程的反应原理可用化学方程式表示为
①Cu S＋2CuCl ===4CuCl＋S；
2 2
②________________________________________________________________________。
(3)“回收S”过程中温度控制在50～60 ℃之间，不宜过高的原因是___________。
(4)向滤液M中加入(或通入)________(填字母)，可得到一种可循环利用的物质。
a．铁 b．氯气
c．高锰酸钾 d．氯化氢
(5)“保温除铁”过程中，加入CuO的目的是________________；“蒸发浓缩、冷却结晶”
过程中，要用HNO 溶液调节溶液的pH，其理由是________________________________。
3(6)辉铜矿可由黄铜矿(主要成分为CuFeS)通过电化学反应转变而成，有关转化见图，转化
2
时转移0.2 mol电子，生成Cu S________mol。
2
答案 (1)Cu S＋4Fe3＋===2Cu2＋＋4Fe2＋＋S (2)CuCl＋FeCl ===CuCl ＋FeCl (3)温度高苯
2 3 2 2
容易挥发 (4)b (5)调节溶液的pH，使铁元素完全转化为Fe(OH) 沉淀 抑制Cu2＋的水解
3
(6)0.2
解析 (6)该转化中Cu被氧化成Cu S，化合价升高1价，CuFeS 被还原成Cu S，化合价降
2 2 2
低1价，根据电子守恒可知答案为0.2。
