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第12 讲 金属材料 金属冶炼
1．化学与科学、技术、社会、环境密切相关。下列说法不正确的是 ( )
A．常温下浓硝酸与铝发生钝化，可用铝制容器存放浓硝酸
B．MgCl2、AlCl3溶液中分别加入过量的氨水来比较镁、铝的金属性强弱
C．铝合金的大量使用归功于人们能使用电解法从氧化铝中获得铝
D．明矾在水中能形成Al(OH)3胶体，可用作净水剂
【答案】B
【解析】 MgCl2和AlCl3分别加入过量氨水，均会产生白色沉淀，故无法用氨水比较Mg、Al 金属性的强
弱。
2．两份铝屑，第一份与过量的盐酸反应，第二份与过量的NaOH 溶液反应，产生氢气的体积比为1∶3，
则第一份铝屑与第二份铝屑的质量比为 ( )
A．1∶1
B．1∶3
C．1∶2
D．2∶1
【答案】B
【解析】根据2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑可知，Al 无论是与盐
酸反应还是与NaOH 溶液反应，相同质量的铝屑完全反应生成的氢气的量相同。若产生氢气的体积比为
1∶3，说明两份铝的质量比为1∶3，B 正确。
3．某校化学兴趣小组用如图所示过程除去AlCl3溶液中含有的Mg2＋、K＋杂质离子并尽可能减少AlCl3的损
失。
下列说法正确的是 ( )
A．NaOH 溶液可以用氨水来代替
B．溶液a 中含有Al3＋、K＋、Cl－、Na＋、OH－
C．溶液b 中只含有NaCl
D．向溶液a 中滴加盐酸需控制溶液的pH
【答案】D
【解析】 A 项用氨水将会使Al3＋、Mg2＋均沉淀下来，达不到分离的目的；B 项溶液a 中，Al3＋已转化为
AlO 不再含有Al3＋；C 项b 中含有KCl、NaCl、HCl 等物质；D 项若不控制pH，沉淀a[Al(OH)3]将不能分
离出来。
4．下列各组物质相互反应后，最终没有白色沉淀生成的是( )
A．过量Ba(OH)2溶液加入明矾溶液
B．过氧化钠投入FeCl2溶液中
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C．向NaAlO2溶液中通入过量CO2
D．向饱和Na2CO3溶液中通入过量CO2
【答案】B
【解析】A 中最终只有白色BaSO4沉淀；B 中Na2O2投入FeCl2溶液中最终生成红褐色的Fe(OH)3沉淀；C
中生成白色 Al(OH)3 沉淀；D 中向饱和Na2CO3 溶液中通入过量CO2 ，发生反应Na2CO3 ＋H2O ＋
CO2===2NaHCO3，有NaHCO3析出。
5．镁和铝分别与等浓度、等
体积的过量稀硫酸反应，产生气体的体积(V)与时间(t)关系如图。反应中镁和铝的( )
A．物质的量之比为3∶2
B．质量之比为3∶2
C．摩尔质量之比为2∶3
D．反应速率之比为2∶3
【答案】A
【解析】由关系式：Mg～H2,2Al～3H2，可知产生等量H2时，消耗Mg、Al 的物质的量之比为3∶2，A 正
确；两者质量之比为4∶3，摩尔质量之比为24∶27＝8∶9，反应速率之比为 3∶2。
6．取一定质量含Cu、Cu2O、CuO 的固体混合物，将其分成两等份并进行下列转化：
则转化过程中所加稀HNO3的物质的量浓度为( )
A．4.4 mol·L－1
B．3.6 mol·L－1
C．4.0 mol·L－1
D．3.2 mol·L－1
【答案】D
【解析】设其中一份中n(Cu)＝x，n(Cu2O)＝y，n(CuO)＝z，依得失电子守恒和氧元素守恒，
有
即x＋2y＋z＝0.7 mol
亦即反应后生成的硝酸铜的物质的量为0.7 mol，
则500 mL 稀硝酸中，n(HNO3)＝0.7 mol×2＋0.2 mol＝1.6 mol，故有c(HNO3)＝＝3.2 mol/L。
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7．下列说法不正确的是( )
A．通过电解熔融的无水MgCl2可以制得金属镁
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】 工业上采用电解熔融MgCl2的方法冶炼Mg，故A 正确；Mg 在空气中燃烧生成MgO、Mg3N2和
C，所得的固体物质是混合物，故B 正确；MgO 熔点很高，在一般条件下不熔融，所以氧化镁是优质的耐
火材料，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。
8．下列有关叙述正确的是 ( )
A．氢氧化铝、碳酸氢钠、碳酸钠都是常见的胃酸中和剂
B．常温下，由于HCO 只水解，不电离，所以饱和NaHCO3溶液显碱性
C．泡沫灭火器是利用Al2(SO4)3溶液与饱和NaHCO3溶液反应产生气体
D．配制氯化铝溶液时，先将氯化铝溶于浓盐酸，再加水稀释并加入少量Al2O3
【答案】C
【解析】碳酸钠的腐蚀性较强，对胃的刺激性较大，不能用于治疗胃酸过多，A 项错误；NaHCO3溶液显
碱性，是由于HCO 水解程度大于其电离程度，B 项错误；Al3＋与HCO 相互促进水解，生成阻燃性气体
CO2，通过隔绝空气，达到灭火的目的，C 项正确；配制氯化铝溶液应将氯化铝溶于浓盐酸，再加水稀
释，D 项错误。
9．“绿色化学”要求从经济、环保和技术上设计可行的化学反应。据此，由单质镁制硝酸镁的下列四个
方案中，你认为可行而且符合“绿色化学”要求的方案是 ( )
A．Mg――→Mg(NO3)2
B．Mg――→MgCl2――→Mg(OH)2――→Mg(NO3)2
C．Mg――→MgO――→Mg(NO3)2
D．Mg――→MgSO4――→Mg(NO3)2
【答案】C
【解析】据题意，“绿色化学”要求从经济、环保和技术三个方面设计可行的化学反应。从经济角度考
虑，B 项最不合算，除Mg 外还用了三种试剂；D 项不合算，用了两种较贵的试剂浓硫酸和Ba(NO3)2。从
环保角度考虑，A、D 两项分别产生了污染环境的氮氧化物和SO2，B 项也使用了会对环境造成污染的
Cl2。从技术角度看，D 项中Ba(NO3)2溶液的加入量较难控制。综上所述，可知只有C 项符合“绿色化学”
的要求。
10．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等体积、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液中，产生H2 的体积之比是
________。
3
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(3)足量的两份铝分别投入等体积、一定物质的量浓度的HCl、NaOH 溶液中，两者产生的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比为V(甲)∶V(乙)＝1∶2，则加入铝粉的质量为____________。
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)铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应的化学方程式分别为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH
＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。HCl、NaOH 足量时，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。则6HCl～3H2、2NaOH～3H2，故当HCl、
NaOH 物质的量相等时，两者产生H2的体积比为1∶3。
(3)因为Al 足量且产生H2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)由上述化学方程式知，当n(HCl)＝n(NaOH)＝3 mol·L－1×0.1 L＝0.3 mol 时，产生H2的体积比是1∶3，而
题设条件体积比为1∶2，则说明Al 与盐酸反应时铝粉过量，故Al 与盐酸反应生成H2 0.3 mol×＝0.15
mol，所以Al 与NaOH 溶液反应生成H2：0.3 mol，即m(Al)＝0.3 mol××27 g·mol－1＝5.4 g。
1．如表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及两者间因果关系的判断，完全正确的是 ( )
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
判断
A
铝制炊具最好不要盛放酸性或
碱性较强的液体食物
因为Al 和Al2O3既可以与酸反
应、也可以与碱反应
Ⅰ对，Ⅱ对；有
B
铝箔在酒精灯火焰上加热熔化
但不滴落
铝箔对熔化的铝有较强的吸附
作用
Ⅰ对，Ⅱ对；有
C
海啸使水源发生污染可用明矾
进行消毒或净化
因为明矾水解生成Al(OH)3胶
体，具有吸附性
Ⅰ对，Ⅱ错；无
D
铁或铝制成的槽车可以密封贮
运浓硫酸或浓硝酸
因为铁和铝不能与浓硫酸或浓
硝酸反应
Ⅰ错，Ⅱ对；无
【答案】A
【解析】因为Al 和Al2O3既可以与酸反应，又可以与碱反应，故最好不要盛放酸性或碱性较强的液体食
物，两者有因果关系，A 正确；铝与氧气反应生成氧化铝，其熔点高，铝箔在酒精灯火焰上加热熔化但不
滴落，Ⅱ错，B 错误；明矾中铝离子水解生成氢氧化铝胶体，胶体吸附水中的悬浮物而净化水，不能杀菌
消毒，C 错误；铁和铝与浓硫酸或浓硝酸发生钝化反应。D 错误。
2．将NaOH 溶液逐滴加入用盐酸酸化过的AlCl3溶液中，若用y 轴表示Al(OH)3沉淀的量，x 轴表示NaOH
溶液的体积，下列图像正确的是 ( )
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【答案】D
【解析】当溶液中有H＋、Al3＋时，加入的OH－先与H＋反应，后与Al3＋反应：H＋＋OH－===H2O、Al3＋＋
3OH－===Al(OH)3↓，故开始加入NaOH 时，无沉淀产生；随着NaOH 的量增加，沉淀的量逐渐增加，当
NaOH 加入一定量时，沉淀量达到最大值；再加入NaOH，沉淀开始溶解：NaOH＋Al(OH)3===NaAlO2＋
2H2O，形成沉淀与溶解沉淀所需NaOH 溶液的体积比为3∶1。综上所述，D 项的图像符合题意。
3．根据如图海水综合利用的工业流程图，判断下列说法正确的是 ( )
海水—
已知：MgCl2·6H2O 受热生成Mg(OH)Cl 和HCl 气体等。
A．过程①的提纯是物理过程，过程②通过氧化还原反应可产生2 种单质
B．在过程③中将MgCl2·6H2O 灼烧即可制得无水MgCl2
C．在过程④、⑥反应中每氧化0.2 mol Br－需消耗2.24 L Cl2
D．过程⑤反应后溶液呈强酸性，生产中需解决其对设备的腐蚀问题
【答案】D
【解析】①中除过滤外，还要加入Na2CO3、BaCl2、NaOH 除去杂质离子，涉及化学反应，过程②电解饱
和食盐水：2NaCl ＋2H2O=====2NaOH ＋H2↑＋Cl2↑，A 项错误；根据信息，MgCl2·6H2O 受热产生
Mg(OH)Cl 和HCl，因此应在HCl 氛围中加热灼烧MgCl·6H2O 得到无水MgCl2，B 项错误；没有指明条
件，无法判断所需Cl2的体积，C 项错误；⑤发生的反应是Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4，氢溴酸和硫
酸都是强酸，反应后溶液呈强酸性，会腐蚀设备，D 项正确。
4． CuSO4是一种重要的化工原料，其中有关制备途径及性质如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A．与途径①相比，途径②更好地体现了绿色化学思想
B．Y 可以是葡萄糖溶液
C．CuSO4在1100 ℃分解所得气体X 可能是SO2和SO3的混合气体
D．将CuSO4溶液蒸发浓缩、冷却结晶可制得胆矾晶体
【答案】C
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【解析】途径①中铜和浓硫酸反应生成二氧化硫气体，会污染气体，通过途径②制取等质量CuSO4需要的
硫酸少且无污染性气体产生，更好地体现了绿色化学思想，故A 正确；葡萄糖溶液与新制氢氧化铜反应可
生成Cu2O，所以Y 可为葡萄糖溶液，故B 正确；若X 是二氧化硫和三氧化硫的混合气体，则只有铜元
素、硫元素化合价降低，无元素化合价升高，故C 错误；将CuSO4溶液蒸发浓缩、冷却结晶可制得胆矾晶
体，故D 正确。
5．世界上60%的镁是从海水中提取的，其提取步骤如下：①把贝壳制成生石灰；②向海水中加入生石
灰，过滤，洗涤沉淀物；③将沉淀物与盐酸反应，结晶、过滤；④在氯化氢热气流中加热晶体；⑤电解上
述所得盐(熔融条件下)。下列说法正确的是 ( )
A．向洗涤液中滴加碳酸钠溶液可检验沉淀是否洗涤干净
B．上述变化过程中包括了分解、化合、复分解、置换四种反应类型
C．在氯化氢热气流中干燥晶体是为了加快干燥速度
D．步骤⑤也可以采用电解该盐水溶液的方法
【答案】A
【解析】洗涤液中如果含有Ca2＋，滴加碳酸钠溶液会生成白色沉淀，所以可检验沉淀是否洗涤干净，A 正
确。提取镁的过程中涉及的反应主要有：CaCO3=====CaO＋CO2↑、CaO＋H2O===Ca(OH)2、Ca(OH)2＋
MgCl2===CaCl2 ＋Mg(OH)2↓、Mg(OH)2 ＋2HCl===MgCl2 ＋2H2O 、MgCl2·6H2O=====MgCl2 ＋6H2O↑、
MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑。上述反应中没有置换反应，故B 错误。在氯化氢热气流中干燥晶体是为了抑
制MgCl2水解，故C 错误。电解MgCl2溶液将得到氢氧化镁，故D 错误。
6．下列方程式不能准确解释相应实验现象的是( )
A．酚酞滴入醋酸钠溶液中变为浅红色：CH3COO－＋H2OCH3COOH＋OH－
B．金属钠在空气中点燃生成淡黄色固体：2Na＋O2=====Na2O2
C．铝溶于氢氧化钠溶液，有无色气体产生：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
D．氯化铁溶液与硫氰化钾溶液混合变红色：Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3↓
【答案】D
【解析】酚酞滴入醋酸钠溶液中变为浅红色，醋酸根离子水解使溶液呈碱性，离子方程式为CH3COO－＋
H2OCH3COOH＋OH－，故A 不符合题意；钠与氧气加热生成淡黄色的过氧化钠，化学方程式为2Na＋
O2=====Na2O2，故B 不符合题意；铝溶于氢氧化钠溶液，反应生成偏铝酸钠和氢气，离子方程式为2Al＋
2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑，故C 不符合题意；氯化铁溶液与硫氰化钾溶液混合变红色：Fe3＋＋3SCN－
Fe(SCN)3，生成物不是沉淀，故D 符合题意。
7．从铝土矿(主要成分为Al2O3)中提取铝的工艺流程如图。下列说法不正确的是( )
A．从NaAlO2→Al(OH)3→Al2O3的转化过程中涉及的反应均为非氧化还原反应
B．Al2O3与NaOH 溶液反应的化学方程式：Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O
C．NaAlO2生成Al(OH)3的离子方程式：AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO
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D．电解熔融Al2O3阳极的电极反应式：Al3＋＋3e－===Al
【答案】D
【解析】向NaAlO2溶液中通入CO2气体，发生反应生成Al(OH)3，Al(OH)3不稳定，受热分解产生Al2O3，
在上述转化过程中无元素化合价的变化，因此涉及的反应均为非氧化还原反应，A 正确；Al2O3是两性氧化
物，与NaOH 溶液反应产生NaAlO2 和水，B 正确；酸性：H2CO3＞Al(OH)3，向NaAlO2 溶液中通入过量
CO2气体，反应产生Al(OH)3、NaHCO3，该反应的离子方程式为AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO，C
正确；电解熔融Al2O3时，阳极上O2－失去电子变为O2，电极反应式为2O2－－4e－===O2↑，D 错误。
8．以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下：
已知浸出时产生的废渣中有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3。下列说法错误的是( )
A．浸出镁的反应为MgO＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3↑＋H2O
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NH3、NH4Cl
D．分离Mg2＋与Al3＋、Fe3＋是利用了它们氢氧化物Ksp的不同
【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；
NH3·H2O 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)3，沉镁过程中加氨水调节
pH 产生Mg(OH)2，利用三种离子氢氧化物Ksp的不同，使其先后沉淀而分离，D 项正确。
9．由工业废渣(主要含Fe、Si、Al 等的氧化物)制取聚合硫酸铁铝净水剂的流程如下：
下列有关说法不正确的是( )
A．“浸取”时先将废渣粉碎并不断搅拌，有利于提高铁、铝元素的浸取率
B．Al2O3与稀硫酸反应的离子方程式为Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
C．“过滤”前用K3[Fe6]检验浸取液中是否存在Fe2＋的反应是氧化还原反应
D．聚合硫酸铁铝水解形成的胶体具有吸附作用
【答案】C
【解析】 将废渣粉碎并不断搅拌，可以增大接触面积、加快反应速率，充分反应，有利于提高铁、铝元
素的浸取率，A 正确；Al2O3与稀硫酸反应生成硫酸铝和水，离子方程式为Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O，
B 正确；用K3[Fe(CN)6]检验浸取液中是否存在Fe2＋，K3[Fe(CN)6]与Fe2＋发生反应产生蓝色沉淀：K＋＋Fe2＋
＋[Fe(CN)6]3－===KFe[Fe(CN)6]↓，反应中无元素化合价的变化，不是氧化还原反应，C 错误；聚合硫酸铁
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铝水解可以生成氢氧化铝和氢氧化铁胶体，胶体表面积较大，具有吸附作用，D 正确。
10．把NaOH、MgCl2、AlCl3三种固体组成的混合物溶于足量水后有1.16 g 白色沉淀，在所得的浊液中逐滴
加入1 mol/L HCl 溶液，加入HCl 溶液的体积与生成沉淀的质量关系如图所示，试回答：
(1)A 点的沉淀物的化学式为__ __；B 点的沉淀物的化学式为__ __。
(2)原混合物中MgCl2的质量是___g，AlCl3的质量是___g，NaOH 的质量是____g。
(3)Q 点HCl 溶液加入量是____mL。
【答案】(1) Mg(OH)2 Mg(OH)2和Al(OH)3 (2) _1.90 _2.67 5.20 (3) 130
【解析】 (1)因为在浊液中加入HCl 溶液至10 mL，沉淀质量一直为1.16 g，说明浊液显碱性，Al 元素以
AlO 形式存在，继续加入HCl 溶液，AlO 转变为Al(OH)3沉淀，加至30 mL 时，AlO 全部转变为Al(OH)3，
所以在A 点的沉淀物为Mg(OH)2，在A 点至B 点间，沉淀物为Mg(OH)2和Al(OH)3的混合物。当加入HCl
溶液超过30 mL 时，Mg(OH)2和Al(OH)3同时溶解。
(2)原混合物中：m(MgCl2)＝×95 g/mol＝1.90 g，
又AlCl3～AlO～HCl
n(AlCl3)＝1 mol/L×(30－10)×10－3 L＝0.02 mol
m(AlCl3)＝0.02 mol×133.5 g/mol＝2.67 g。
①浊液中存在的NaOH 的物质的量为：
NaOH ＋ HCl===NaCl＋H2O
0．01 mol 1×0.01 mol
②MgCl2消耗的NaOH 的物质的量为：
MgCl2～2NaOH
×2＝0.04 mol
③AlCl3消耗的NaOH 的物质的量为：
Al3＋～4NaOH～AlO
0.02 mol×4＝0.08 mol
NaOH 的总质量为：(0.01 mol＋0.04 mol＋0.08 mol)×40 g/mol＝5.20 g
(3)从B 点开始，Al(OH)3―→AlCl3消耗的HCl 的物质的量为：0.02 mol×3＝0.06 mol
Mg(OH)2―→NgCl2消耗的HCl 的物质的量为：
0.02 mol×2＝0.04 mol
所消耗HCl 溶液的体积为：×1000 mL/L＝100 mL
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