高考化學(xué)總復(fù)習(xí)第三單元金屬及其重要化合物 第3講 金屬材料 開發(fā)利用金屬礦物

第3講金屬材料開發(fā)利用金屬礦物

復(fù)習(xí)目標(biāo)

1.掌握鋁及其重要化合物的性質(zhì)、用途和制備方法。2.了解合金的定義及特

點(diǎn)，了解金屬材料的分類。3.掌握銅及其化合物的性質(zhì)及用途。4.掌握金屬冶煉的

常用方法。

考點(diǎn)一鋁及其重要化合物

基礎(chǔ)自主夯實(shí)

1.鋁

(1)鋁的物理性質(zhì)

銀白色、具有金屬光澤的固體，熔、沸點(diǎn)高，密度回小。質(zhì)地柔軟，具有

良好的延展性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性。鋁是地殼中含量國最多的金屬元素。

(2)鋁的化學(xué)性質(zhì)：鋁是第國三周期畫嶼族元素，容易失電子，是活潑的

金屬兀素O

①與非金屬單質(zhì)反應(yīng)

與。2：畫4A1+302應(yīng)整2AbCh(2湍下在空氣中形成氧化膜)；

與CL：國2A1+3Cb電蜷2A1CL。

②與稀鹽酸、稀硫酸反應(yīng)，離子方程式為@12Al+6H+=2AF++3H23

③與強(qiáng)氧化性酸(濃硫酸、濃硝酸、稀硝酸)反應(yīng)：

a.常溫下，在濃H2SO4、濃HNo3中發(fā)生畫鈍化。

b.與稀硝酸反應(yīng)：Al+4HNCH稀)一畫Al(NO3)3+NeM+2氏0。

④與NaOH等強(qiáng)堿溶液反應(yīng)：［?A1+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3七↑。

⑤與某些氧化物反應(yīng)：8A1+3Fe3θ4???！?4Al2O3+9Feo

—電解

(3)工業(yè)制法：02Ahθ3U容融)冰品公4A1+3O2↑。

2.氧化鋁

(1)物理性質(zhì)及用途：俗名帆土，白色粉末狀晶體，不溶于水，熔點(diǎn)很高，常

用作耐火材料，也是冶煉鋁的原料。

⑵化學(xué)性質(zhì)(兩性)：

與鹽酸、NaOH溶液反應(yīng)的離干方程式分別為回］ALO3+6H+=2A13++

3H2QS同AI2O3+2OH=2A1O?+H2O。

3.氫氧化鋁

(。物理性質(zhì)

叵1白色膠狀固體,不溶于水，有較強(qiáng)的質(zhì)吸附性。

(2)化學(xué)性質(zhì)

①電離：圓H++A1()「+H2。一AI(OH)3一硒A13++3OH-

'---------------------------Y----------------------------'--------------------V---------------------

酸式電離堿式電離

②兩性：與鹽酸、NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式分別為廚AI(OH)3+3H*

3+

=Al+3H20S麗Al(OH)3+OH-=AIoF+2比0。

③受熱分解：M2A1(OH)3出=AbCh+3氏0。

(3)制備

向可溶性鋁鹽中加入氨水：網(wǎng)Al+3NH3?H2O=Al(OH)3I+3NH親。

(4)用途

①作胃酸中和劑。

②Al(OH)3膠體具有凈水作用。

4.偏鋁酸鈉的性質(zhì)

⑴與稀鹽酸等反應(yīng)：+H++H2O=AKOH)31(酸i舌量)、［02］AlOf+

4H+=A13++2比0(酸過量)。

(2)水解反應(yīng)：的NaAlo2+2H2OAl(OH)3+NaOH。

(3)與碳酸氫鈉溶液反應(yīng):［04］AlOf+HCo吳+H2O=Al(OH)3J+C?°

(4)與CO2反應(yīng)［可用于Al(OH)3的制備］:

鬧2A1(?+Co2+3H2O=2A1(OH)3)+CoRCo不足)、R^AlOiCCh

+2H2O=A1(OH)31+HCoKCCh過量)。

5.可溶性鋁鹽的性質(zhì)

(1)與強(qiáng)堿反應(yīng)：回IAF++30H-=Al(OH)31(堿話量)、［02］A13++40H-

=AIe^+2丘0(堿過量)o

(2)水解反應(yīng)

①單水解：畫AF++3H2θAl(OH)3+3H+。

②泡沫滅火器的滅火原理：畫AL+3HCOF=A1(OH)3J+3CO2↑。

③與碳酸鈉溶液混合：畫ZAP++3C0牡+3H2O=2A1(OH)3J+3CCh↑。

④與偏鋁酸鈉溶液混合［可用于Al(OH)3的制備］：［06］Al3÷+3A10÷+

6H2O=4A1(OH)3JLo

6.明硼KAI(So4)2?12H2O］

(1)復(fù)鹽：由兩種不同的金屬離子(或其中一種為錢根離子)和一種酸根離子組

成的化合物，叫做復(fù)鹽。復(fù)鹽溶于水時，電離出的離子，跟組成它的簡單鹽電離

出的離子相同。

(2)凈水原理

+3+3+

KAl(SO4)2=K+Al+2S0t(電離)、Al+3H2OAl(OH)3(膠體)+3H

生成的Al(OH)3膠粒的吸附能力很強(qiáng)，能吸附水中的懸浮物質(zhì)，并聚集成沉

淀，使水澄清，但不能殺菌、消毒。

誤點(diǎn)查正請指出下列各說法的錯因

(1)能用鋁槽車儲運(yùn)濃硫酸和濃硝酸，是因?yàn)殇X的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不與濃硫酸、

濃硝酸反應(yīng)。

錯因：常溫下，鋁與濃硫酸、濃硝酸發(fā)生鈍化，不是不反應(yīng)。

(2)1molAI與足量的鹽酸或NaoH溶液反應(yīng)，所消耗的HCI和NaOH物質(zhì)

的量不同，故轉(zhuǎn)移電子數(shù)不同。

錯因：1molAI與足量的鹽酸或NaOH溶液反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子數(shù)均為3NA。

(3)ALO3的熔點(diǎn)高，可作耐高溫材料，實(shí)驗(yàn)室可用氧化鋁均堪熔化NaOH、

Na2CO3固體等。

錯因：AbCh能與NaoH、Na2CO3等反應(yīng)。

(4)實(shí)驗(yàn)室通常用可溶性鋁鹽溶液和NaOH溶液反應(yīng)制備Al(OH)3o

錯因：Al(OH)3能溶于NaoH溶液，實(shí)驗(yàn)室通常用可溶性鋁鹽溶液和氨水反

應(yīng)制備Al(OH)3。

(5)明研可作凈水劑，起到殺菌消毒的作用。

錯因：明帆不能殺菌消毒。

(6)A10f、HC(X在水溶液中因發(fā)生雙水解反應(yīng)而不能大量共存。

錯因：AIOf與HCO亍在水溶液中因發(fā)生反應(yīng)AIO十+HCO亍+H2O=Al(OH)3

1+Cg而不能大量共存，不是因?yàn)殡p水解。

課堂精講答疑

一、鋁與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)

1,該反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是：2A1+6H2O=2A1(OH)3+3氏↑、Al(OH)3+

NaOH=NaAlO2+2H2O,故反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目應(yīng)表示為:

2忘F/°=2NaA102÷3H2↑÷4?Oo

2.鋁既能與酸(如醋酸、鹽酸、稀硫酸等)反應(yīng)，又能與強(qiáng)堿反應(yīng)，均能生成

H2,表現(xiàn)出兩性物質(zhì)的性質(zhì)，因此能與AI反應(yīng)放出H2的溶液可能顯酸性也可能

顯堿性。

二、氧化鋁、氫氧化鋁兩性的重要應(yīng)用

I.檢驗(yàn)與鑒別

(1)用過量NaOH溶液檢驗(yàn)AU+的存在。

(2)用過量NaOH溶液鑒別AlCl3溶液和MgCl2溶液。

(3)用互滴法鑒別AlCl3溶液與NaOH溶液或NaAlO2溶液與鹽酸。

2.分離與除雜

除雜時，具體操作如下(括號內(nèi)為雜質(zhì)):

(I)Mg(Al):加足量NaoH溶液，過濾。

⑵Fe2O3(Al2O3):加足量NaoH溶液，過濾。

(3)Mg(OH)2[Al(OH)3]：加足量NaOH溶液，過濾。

(4)Mg2+(Al3+):加過量NaoH溶液，過濾，再加相應(yīng)酸充分溶解。

3.實(shí)驗(yàn)室制備AI(OH)3不選用NaoH溶液，其原因是Al(OH)3呈兩性，但它

只溶于酸或強(qiáng)堿，而不溶于弱堿(氨水)，則使用氨水容易控制產(chǎn)物。

題組鞏固提升

角度一鋁的性質(zhì)

1.鋁是一種低毒金屬元素，它并非人體需要的微量元素，不會導(dǎo)致急性中毒,

但食品中鋁的含量超過國家標(biāo)準(zhǔn)就會對人體造成危害。下列關(guān)于鋁的說法正確的

是()

A.鋁在空氣中不易被腐蝕是因?yàn)槠湫再|(zhì)不活潑

B.鋁既能溶于酸溶液，又能溶于強(qiáng)堿溶液

C.在鋁與NaOH溶液的反應(yīng)中，氧化劑是NaoH和H2。

D.鋁不能與氯氣、硫發(fā)生反應(yīng)

答案B

2.等體積、等物質(zhì)的量濃度的硫酸、氫氧化鈉溶液分別放在甲、乙兩燒杯中,

各加等質(zhì)量的鋁，生成氫氣的體積之比為5:6,則下列關(guān)于甲、乙兩燒杯中的反

應(yīng)情況描述不正確的是()

A.甲、乙中參加反應(yīng)的AI的物質(zhì)的量之比為5:6

B.甲、乙中參加反應(yīng)的硫酸和氫氧化鈉的質(zhì)量之比為49:16

C.甲、乙中反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為5:6

D.甲中酸過量，乙中堿過量

答案D

E規(guī)律小結(jié)鋁與酸、堿反應(yīng)的定量關(guān)系

(1)無論是與酸還是與堿反應(yīng)，Al與H2的關(guān)系都是2A1?3H2。

(2)等質(zhì)量的鋁分別與足量的鹽酸、氫氧化鈉溶液反應(yīng)：

①產(chǎn)生H2的物質(zhì)的量相等。

②消耗H+、OH-的物質(zhì)的量之比為〃(H+):〃(OH-)=3:1。

(3)足量的鋁分別與等物質(zhì)的量的HCl和NaOH反應(yīng)：

①消耗AI的物質(zhì)的量之比為1:3o

②生成H2的物質(zhì)的量之比為1：3o

角度二鋁及其化合物的相互轉(zhuǎn)化

3.現(xiàn)有100mL3mol/L的NaOH溶液和100mL1mol/L氯化鋁溶液，①將

NaOH溶液分多次加到AlCl3溶液中；②將AlCh溶液分多次加到NaOH溶液中。

比較兩種操作的結(jié)果是()

A.現(xiàn)象相同,沉淀質(zhì)量也相等

B.現(xiàn)象相同,沉淀質(zhì)量不等

C.現(xiàn)象不同，沉淀質(zhì)量相等

D.現(xiàn)象不同，沉淀質(zhì)量不等

答案C

解析100mL3mol/L的NaOH溶液中//(NaOH)=0.3mol,IOOmL1mol/L

的AlCl3溶液中H(AlCl3)=0.1molo①將NaOH溶液分多次加到AlCh溶液中，只

3+

發(fā)生反應(yīng)：Al+SOH-=Al(OH)3;,且(MmoIAlCh最后全部轉(zhuǎn)化成01mol

Al(OH)3,現(xiàn)象為立即有白色沉淀生成；②將AlCl3溶液分多次加到NaOH溶液中，

3+

先發(fā)生反應(yīng)Al+40H-=AlOf+2H2O,0.3molNaOH恰好反應(yīng)完則消耗0.075

3+3+3+

molAl,余0.025molAl,后發(fā)生反應(yīng)Al+3AlOf+6H2O=4A1(OH)31,

生成0.1molAl(OH)3,觀察到的現(xiàn)象為先沒有沉淀后出現(xiàn)沉淀。所以二者現(xiàn)象不

同，最終均生成0?lmolAl(OH)3沉淀，沉淀質(zhì)量相等。

4.現(xiàn)有Al、CI2、AlOSHCl(aq)sAl(OH)3、NaOH(aq)六種物

23M—N—Q

I?X

質(zhì)，它們之間有如圖所示轉(zhuǎn)化關(guān)系，圖中每條線兩端的物質(zhì)之間都X—γ<→.

可以發(fā)生反應(yīng)，下列推斷中不合理的是()

A.N一定是HCKaq)

B.X可能為Al或Ck

C.Y一定為NaOH(叫)

D.QsZ中的一種必定為AbCh

答案B

解析在AkCl2、Al2O3SHCl(aq)sAl(OH)3、NaoH(aq)六種物質(zhì)中，只有

NaOH(aq)能與Al、CI2、Al2O3sHCl(aq)、Al(OH)3五種物質(zhì)反應(yīng)，對照圖示轉(zhuǎn)化

關(guān)系，可知Y為Na0H(aq)o只有HCl(aq)能與除Cb以外的AkAl2O3sAI(OH)3、

NaoH(aq)四種物質(zhì)反應(yīng)，對照圖示轉(zhuǎn)化關(guān)系可知N為HCl(aq),X為CL。Al2O3S

Al(OH)3、AI都既能與HCl(aq)反應(yīng)，又能與NaOH(aq)反應(yīng)，且只有AI能與Cb

反應(yīng)，則M為A1,QsZ分別為AI2O3、Al(OH)3中的一種，故B項(xiàng)不合理。

3+

E思維建模"鋁三角”——AlsAl(OH)3SAloi"之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系

AlO21,,Al(()Hb

考點(diǎn)二銅金屬材料

基礎(chǔ)自主夯實(shí)

一、銅及其化合物

1.銅

⑴物理性質(zhì)：畫紫紅色固體,具有良好的延展性、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性。

(2)化學(xué)性質(zhì)

Cu2(OH)2(X)3.潮濕空氣

CUO^~~—噸些鹽溶液

CiiCl2_■?—

Cu2S-----------

①在潮濕的空氣里銅表面逐漸形成一層畫綠色的銅銹，化學(xué)方程式：畫

2Cu+Ch+Cc)2+H2O=CU2(OH)2CC)3。

②銅絲在硫蒸氣中反應(yīng)：[04]2CU+S^≡CU2SO

③銅與氯化鐵溶液：畫Cu+2Fe3+=CU2++2Fe2+。

2.氧化銅和氧化亞銅

(1)氧化銅是畫黑色固體，與鹽酸反應(yīng)的離子方程式為國CUO+2H+-CU2

+

+H2Oo

+2+

(2)氧化亞銅是畫磚紅色固體,??BMJSCu2O+2H=Cu+Cu+H2Oo

(3)轉(zhuǎn)化關(guān)系：畫4CuQ??Cu2θ+Oj。

3.氫氧化銅

藍(lán)色固體，受熱發(fā)生分解，可表示為回ICU(OH)20=010+H2θ,新制的

Cu(OH)2與含畫醛基的有機(jī)物共熱可生成磚紅色Cu2Oo

4.堿式碳酸銅和硫酸銅

(1)堿式碳酸銅是銅綠、孔雀石的主要成分。

ΛI(xiàn)S]C∏2(()H)2C(?-2Cu()-∣-

H2O+CO2;

+

CU2(OH)2C(?-β2jCu2(()H)2C(?+4H

稀H2SO1

離子方程式’2

2CU÷+CO2f+

3H2O

（）

2CUSO4?5H2O俗稱麗膽帆、藍(lán)帆。無水CUSO4為白色固體遇水變畫藍(lán)

色，可用于檢驗(yàn)水的存在。

二、金屬材料

1?合金

兩種或兩種以上的匝］金屬（或物金屬甘非金屬）

熔合而成

性質(zhì)卜具有金屬特性

?iΓ合金的熔點(diǎn)一般比它的各成分金屬的熔點(diǎn)雕

性能-

——L合金的硬度一般比它的各成分金屬的硬度區(qū)大

2.常見的金屬材料

（1）金屬材料分類

黑色金屬材料

鐵、鎰.餡以及它們的合金

金屬一

材料花色金屬材料

除黑色金屬以外的其他各種金屬及其合金

（2）幾種常見的合金

L低碳鋼

根據(jù)含碳Irt高低

r碳素鋼-中碳鋼

一高碳鋼

①鋼

l合金鋼具有各種不同的優(yōu)良性能,

用于制不銹鋼

種類：硅鋁合金、鎂鋁合金、硬鋁等

特性：密度皿小.強(qiáng)度酶、陽（造）性

好、易于加工

用途：建筑業(yè)、容器包裝業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等

廠㈣青銅（主要含Cu、Sn、Pb）我國最早使用

③I銅合金I--黃銅（主要含Cu、Zn等）

L白銅（主要含Cu、Ni,Zn等）

儲氫合金F?斗網(wǎng)Ti-Fe合金和EaLa-Ni合春

鈦合金——

航空

航天

工

物

程

④生

匚

廣

耐熱合金一業(yè)

電

形狀卅憶合金

誤點(diǎn)查正請指出下列各說法的錯因

(1)銅銹是銅被空氣中的氧氣緩慢氧化生成的氧化物。

錯因：銅銹主要成分為CU2(OH)2CO3,不是銅的氧化物。

(2)除去Cu粉中的CuO可加稀硝酸溶解。

錯因：CU也能與稀硝酸反應(yīng)。

(3)合金的熔點(diǎn)一般高于成分金屬。

錯因：合金的熔點(diǎn)一般低于成分金屬。

(4)合金材料中不可能含有非金屬元素。

錯因：碳素鋼就含有碳元素。

(5)鐵是人類在生產(chǎn)、生活中最早使用的金屬材料。

錯因：銅是人類使用最早的金屬材料。

課堂

1.銅及其化合物的性質(zhì)

(I)Cu與稀硫酸不反應(yīng)，但在加熱條件下，將氧氣通入銅粉和稀硫酸的混合

物中可發(fā)生反應(yīng)2Cu+02+2H2SO4=^=2CuSO4+2H2OO

(2)Cu+的性質(zhì)及檢驗(yàn)

①+1的銅有較強(qiáng)的還原性，易被氧化劑氧化為+2價。

②+1價的銅在酸性條件下能發(fā)生歧化反應(yīng)生成Cu和Cu2+,利用這一原理

可區(qū)別Cu和Cu2Oo

(3)無水CuSO4作為檢驗(yàn)水的試劑，一般不作為水蒸氣的吸收試劑用于除雜或

干燥。

2.理解合金的組成及性質(zhì)應(yīng)注意的問題

(1)并非所有的金屬都能形成合金，兩種金屬形成合金，其前提是兩種金屬在

同一溫度范圍內(nèi)都能熔化，若一種金屬的熔點(diǎn)大于另一金屬的沸點(diǎn)，則二者不能

形成合金。

(2)物理性質(zhì)：合金與其成分金屬的物理性質(zhì)不同。

(3)化學(xué)性質(zhì)：合金中的各成分金屬在形成合金時，并未改變物質(zhì)結(jié)構(gòu)，所以

合金中各物質(zhì)保持其原有的化學(xué)性質(zhì)。

題組鞏固提升

角度一銅及其化合物

?.某研究小組通過實(shí)驗(yàn)探究CU及其化合物的性質(zhì)，操作正確且能達(dá)到實(shí)驗(yàn)

目的的是()

A.將銅絲插入濃硫酸中并加熱，反應(yīng)后再加入水，觀察硫酸銅溶液的顏色

B.常溫下將銅絲伸入盛滿氯氣的集氣瓶中，觀察CuCl2的生成

C.將表面有銅綠［Cu2(OH)2CO3］的銅器放入鹽酸中浸泡，除去銅綠

D.將CUCI2溶液在蒸發(fā)皿中加熱蒸干，得到無水CuCl2固體

答案C

2.下列關(guān)于銅的化合物的說法正確的是()

A.加熱條件下將銅絲伸入硫蒸氣的硬質(zhì)試管中，可以觀察到黑色的CuS固

體生成

B.藍(lán)色硫酸銅晶體受熱轉(zhuǎn)化為白色硫酸銅粉末是化學(xué)變化

+2+

C.用稀鹽酸除去銅銹的離子方程式為CUO+2H=CU+H2O

D.電解精煉銅時，粗銅作陰極，精銅作陽極

答案B

解析加熱條件下銅與硫蒸氣反應(yīng)的生成物是黑色CU2S,A錯誤；銅銹的成

+2+

分是Cu2（OH）2CO3,反應(yīng)的離子方程式為Cu2（OH）2CO3+4H=2Cu+CO2↑

+3?0,C錯誤；電解精煉銅時，粗銅作陽極，精銅作陰極，D錯誤。

三思維建模銅及其重要化合物之間的轉(zhuǎn)化

Cu2+（jfi）

FeHNO1

CgOHbCOi-Cu（紅）=‰:CUO（黑）Cy）（磚紅）

CUO+CO2+H2OCU2S（M）CUS（Maq.董）也"（MOH）式藍(lán)）

角度二金屬材料

3.我國制造C919大型飛機(jī)采用了大量新材料鋁鋰合金。下列關(guān)于鋁鋰合金

的說法不正確的是（）

A.鋁鋰合金是鋁與鋰形成的混合物

B.鋁鋰合金的硬度比鋰大

C.鋁鋰合金的熔、沸點(diǎn)比鋁低

D.鋁鋰合金耐酸堿腐蝕

答案D

4.合金是建造航空母艦的主體材料。航母升降機(jī)可由鋁合金制造，艦體材料

為合金鋼，螺旋槳主要用銅合金制造。下列說法中不正確的是（）

A.鋁合金、合金鋼和銅合金都具有硬度大、耐腐蝕等性質(zhì)

B.Al-Mg合金焊接前可用NaOH溶液處理Al2O3膜

C?航母用鋼由低硅生鐵冶煉而成，在煉鐵過程中為降低硅含量需加入CaCO3

D.CU-AI合金用稀硫酸或NaOH溶液處理，該合金均能完全溶解

答案D

考點(diǎn)三金屬礦物的開發(fā)和利用

基礎(chǔ)自主夯實(shí)

1.金屬在自然界中存在的形態(tài)

除了畫金、粕等極少數(shù)金屬外,絕大多數(shù)金屬以國化合物的形式存在于自

然界中。在這些金屬化合物中，金屬元素都顯畫正化合價。

2.金屬冶煉的實(shí)質(zhì)

+

利用氧化還原反應(yīng)將金屬從金屬化合物中還原出來：M"+ne-=Mo

3.金屬的冶煉方法

(1)熱分解法

Hg:回^∣2HgOq^2Hg+Ch↑

Ag:畫2Ag2θ^^4Ag+Chf

(2)熱還原法常用H2、CO、焦炭、活潑金屬作還原劑

①氫氣還原法。例如H2還原W03：畫3H2+Wo3^^W+3出0。

②焦炭還原法。例如C還原CU0:畫C+2CuO^?Cu+CO2f。

③活潑金屬還原法。例如Al還原Fe3O4:

畫8Al+3Fe3O4^?AbO3+9Fe°

④一氧化碳還原法。例如Co還原Fe2O3:

國3C0+Fe2O3魚遺2Fe+3CO2。

(3)電解法

Na:時2NaCl(熔融)里?Na+CbJ；

Mg:畫乂8。2(熔融)理筵1儂+。21；

電解

Al:畫2Abθ3(熔融)冰晶石4Al+3θ2∕t。

(4)其他方法

濕法煉銅：IIOlFe+CUSO4=FeSO4+Cu。

火法煉銅：Γ∏lCu2S+O2=??Cu+SO2。

誤點(diǎn)查正請指出下列各說法的錯因

(1)金屬元素的單質(zhì)只有還原性，其離子只有氧化性。

錯因：金屬離子未必只有氧化性，如Fe?+有還原性。

(2)工業(yè)上電解熔融的AlCl3制取A1。

錯因：AICb是共價化合物，熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電，故不能采用該方法制取A1。

⑶工業(yè)上金屬M(fèi)g、Cu、Ag都是用熱還原法制得的。

錯因：在工業(yè)上用電解法冶煉Mg,用熱還原法冶煉Cu,用熱分解法冶煉

⑷鋁熱反應(yīng)可用于冶煉Fe、MgsCr等金屬。

錯因：Mg的活動性比AI強(qiáng)，應(yīng)用電解法冶煉。

(5)高爐煉鐵的還原劑是碳單質(zhì)。

錯因：高爐煉鐵的原理：Fe2Ch+3CO魚遺2Fe+3CCh,還原劑是C0。

課堂精講答疑

一、金屬的冶煉

1.金屬冶煉的一般步驟

富集?冶煉?精煉

II

除去雜質(zhì),提利用氧化還原反應(yīng),用提純

高礦石中有用還原劑將礦石中的金屬金屬

成分的含量離子還原成單質(zhì)

2.金屬的冶煉與金屬活動性的關(guān)系

金屬單質(zhì)的還原性減弱.金網(wǎng)離子的氧化性增強(qiáng)

KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu

電解法熱還原法熱分物理方法

解法

3.工業(yè)上不能用電解熔融AlCI3的方法制取金屬Al,是因?yàn)锳lCI3是共價化

合物，熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電。

二、鋁熱反應(yīng)

1.鋁熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)

鎂帶：為鋁熱反應(yīng)提供高溫條件（引燃）

Uuy≠7

實(shí)驗(yàn)裝置FLw-氯酸鉀:產(chǎn)生氧氣，弓I發(fā)反應(yīng)（助燃）

▽—領(lǐng)化鐵和鋁粉的混合物

J—細(xì)沙

①鎂帶劇烈燃燒，放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的白光，氧化鐵與鋁

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象粉在較高溫度下發(fā)生劇烈的反應(yīng)；②紙漏斗的下部被燒穿，有熔融

物落入沙中

實(shí)驗(yàn)原理利用鋁的還原性，在高溫下，將難熔金屬從其氧化物中置換出來

高溫下，鋁與氧化鐵發(fā)生反應(yīng)，放出大量的熱，化學(xué)方程式為Fe2O3

實(shí)驗(yàn)結(jié)論

+2Al=??Fe+Al2O3

①制取熔點(diǎn)較高、活動性弱于AI的金屬，如鐵、銘、鎰、鋸等；②

原理應(yīng)用

金屬焊接，如野外焊接鋼軌等

2.注意事項(xiàng)

(1)保證紙漏斗重疊時四周均為四層，且內(nèi)層紙漏斗一定要用水潤濕，以防止

高溫物質(zhì)從四周濺出，同時損壞紙漏斗。

(2)蒸發(fā)皿中的細(xì)沙要適量，既要防止蒸發(fā)皿炸裂，又要防止熔融的液體濺出

傷人。

(3)實(shí)驗(yàn)裝置不要距人群太近，應(yīng)遠(yuǎn)離易燃物。

題組鞏固提升

角度一金屬冶煉的原理與方法

1.下列說法不正確的是()

A.工業(yè)上通過電解熔融氯化鈉制備金屬鈉和氯氣

B.金屬冶煉的本質(zhì)是金屬陽離子得到電子變成金屬原子

C.工業(yè)上電解熔融狀態(tài)的AhO3制備Al涉及氧化還原反應(yīng)

nc/、石灰乳./c口、作殳燒,C電解?,

D.MgCl2(aq)------------->Mg(0H)?--------->MλgO-------->Mg

答案D

2.諾貝爾化學(xué)獎獲得者施羅克等人發(fā)現(xiàn)金屬鋁的卡賓化合物可以作為非常有

效的烯燃復(fù)分解催化劑。工業(yè)上冶煉金屬鋁的化學(xué)原理為：

①2MOS2+7O2=?^2MOO3+4SO2；②MoO3+2NH3?H2O=(NH4)2MoO4

+H2O;③(NH4)2MoO4+2HCI=H2MoO4J+2NH4CI；④H2MoO4=?^=MoO3+

H2O;⑤用還原劑將Moo3還原成金屬鋁。則下列說法正確的是()

A.燃燒M0S2的尾氣可以直接排入空氣中

B.MOO3既是金屬氧化物，也是堿性氧化物

C.H2MoO4是一種強(qiáng)酸

D.利用H2、CO和Al還原等質(zhì)量的MoO3,所消耗的還原劑的物質(zhì)的量之

比為3：3：2

答案D

解析SCh是大氣污染物，不能直接排入空氣中，A錯誤；由反應(yīng)④知MOo3

是H2M0CU的酸酊，B錯誤；由反應(yīng)③和復(fù)分解反應(yīng)制酸的原理知HzMoCU是弱

0-2×e-÷∣÷2-2e-+40-3e~+3

酸，C錯誤；由H2------------>H20,CO--------------->C02,Al-------------->A12O3,還

原等質(zhì)量的MoO3即失去電子數(shù)相等，故利用H2、CO和Al還原等質(zhì)量的MoO3,

所消耗的還原劑的物質(zhì)的量之比為3:3:2,D正確。

角度二鋁熱反應(yīng)

3.利用如圖所示裝置做鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，下列說法不正

鎂帶

確的是（）

膏一氯酸鉀

氧化鐵和鋁

粉的混合物

A.該反應(yīng)的化學(xué)方程式是2A1+Fe2O3=?^2Fe+

Ag終蒸發(fā)皿

Al2O3

B.該反應(yīng)會產(chǎn)生高溫，發(fā)出強(qiáng)光

C.根據(jù)鋁熱反應(yīng)的原理，可以冶煉銘、鎰等金屬

D.若反應(yīng)中轉(zhuǎn)移3mol電子，消耗氧化劑的物質(zhì)的量是ImOl

答案D

4.鐵砂的主要成分是微粒狀的磁性氧化鐵、石英、石灰石的混合物。我?；?/p>

學(xué)小組從鐵砂中分離出磁性氧化鐵，并進(jìn)行鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)。

鎂帶

τ≠7

—氯酸鉀

▼—磁性輒化鐵和鋁

粉的混合物

⑴取磁性氧化鐵按圖示裝置進(jìn)行鋁熱反應(yīng)，引發(fā)鋁熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作是

,取少量生成的“鐵塊”溶于鹽酸，向其中滴加KSCN溶液，發(fā)

現(xiàn)溶液變血紅色。出現(xiàn)此結(jié)果的原因，除了可能混有沒有反應(yīng)完的磁性氧化鐵外,

還有一個原因是o

請設(shè)計一個簡單的實(shí)驗(yàn)方案，證明上述所得“鐵塊”中含有金屬鋁。該實(shí)驗(yàn)所用的

試劑是________,反應(yīng)的離子方程式是o

(2)此鋁熱反應(yīng)的化學(xué)方程式為,每摩爾

單質(zhì)鋁參與反應(yīng)，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為o

(3)除磁性氧化鐵可做鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)外，下列哪些試劑也可以o

A.Na2O2B.CuO

C.MgOD.Cr2O3

答案(1)點(diǎn)燃鎂帶可能是生成的紅熱的鐵在掉落到蒸發(fā)皿的過程中表面

被空氣中的氧氣氧化成了Fe3O4NaOH溶液2A1+20H^+2H20=2A10f+

3H2↑

(2)3Fe3O4+8Al=?^9Fe+4A12O33NA

(3)BD

微專題金屬化合物的熱重分析

3重點(diǎn)講解

1.分析方法

金屬化合物的熱重分析研究對象一般為各種金屬含氧酸鹽、金屬氫氧化物、

金屬氧化物的熱分解過程，一般為先失水、再分解、后氧化。

如CoC2O4?2H2O在空氣中加熱時，受熱分解過程分為三個階段：

第一階段，失去結(jié)晶水生成鹽：CoC2O4?2H20→COC204O

第二階段，鹽受熱分解生成氧化物：CθC204→CθOo

第三階段，低價態(tài)氧化物與空氣中的氧氣反應(yīng)生成高價態(tài)氧化物：

COoTCO2。3(或CO3。4)。

注意：①每個階段有可能還分為不同步驟，如第一階段中可能分步失去不同

的結(jié)晶水，而不是一步失去所有的結(jié)晶水。

②如果是變價金屬元素,則在空氣中加熱產(chǎn)物可能為多種價態(tài)的金屬氧化物。

2.基本方法和思路

(1)設(shè)晶體(金屬化合物)為1mol,其質(zhì)量為根。

(2)失重一般是先失水，再失非金屬氧化物。

m(余)

(3)計算每步固體剩余的質(zhì)量皿余)，則固體殘留率=-^~×100%o

(4)晶體中金屬質(zhì)量不會減少，仍在〃?(余)中。

(5)失重最后一般為金屬氧化物，由質(zhì)量守恒得，”(氧元素)，由〃(金屬)：〃(氧

元素)，即可求出失重后物質(zhì)的化學(xué)式。

O專題精練

1.稱取45?7mgZm(Pθ4)2?4H2θ進(jìn)行熱重分析，化合物質(zhì)量隨溫度的變化

關(guān)系如圖所示，為獲得Zn3(PO4)2?2H2O和Zn3(PO4)2?H2O的混合產(chǎn)品，烘干時

的溫度范圍為()

46ι----------------------------------------1

790.45.7)

化

44

合42

物

4()(145.42.1)

質(zhì)38

量

@10.40.3)

呷

?,(273,38.5)

I(X)2(M)3004(X)

溫度

A.90?145℃B.145~200℃

C.200~273℃D.>273℃

答案B

2.銅有兩種常見的氧化物CuO和Cu2Oo某學(xué)習(xí)小組取0.98g(用精密天平測

量)Cu(0H)2固體，將其加熱有銅的氧化物生成，其質(zhì)量隨溫度變化的曲線如圖1

所示。另外，某同學(xué)繪制了三條表示金屬氧化物與其所含金屬元素質(zhì)量的關(guān)系曲

線，如圖2所示。則下列分析正確的是()

A.圖1中產(chǎn)物a、b的化學(xué)式分別為Cu2O和CuO

B.圖1整個過程中共生成0?26gH2。

C.圖2三條曲線中，表示CUO和其中所含CU元素質(zhì)量的關(guān)系曲線是曲線

A

D.圖2中繪制錯誤的曲線共2條

答案D

解析0.98gCu(0H)2的物質(zhì)的量為0.01mol,若全部生成CU0,則質(zhì)量為

0.01mol×80g?mol-'=0.80g,所以a點(diǎn)是CuO;若全部生成Cu2O1則質(zhì)量為0.005

mol×144g?mol-1=0.72g,所以b點(diǎn)是Cu2O,A錯誤；從開始到a點(diǎn)時，發(fā)生的

反應(yīng)為Cu(OH)2=^=CuO+H2O1a點(diǎn)到b點(diǎn)發(fā)生的反應(yīng)為4CuO=^=2Cu2θ+

O2↑,結(jié)合圖1可知，整個過程中共生成0?18gH2θ,B錯誤；CUo和其所含銅

元素的質(zhì)量關(guān)系(以CuO的質(zhì)量為10g計算)為10gCuO中含8g銅元素，觀察圖

2知，曲線B符合，而曲線A上的任何一點(diǎn)都表示金屬氧化物的質(zhì)量小于其所含

金屬元素的質(zhì)量，這是錯誤的，曲線C不符合Cu2θ和其所含的銅元素的質(zhì)量關(guān)

系，C錯誤，D正確。

3.在加熱固體NH4Al(SO4)2?12H2。時，固體質(zhì)量隨溫度的變化曲線如圖所

示：已知a點(diǎn)物質(zhì)為NH4Al(SO4)2,b點(diǎn)物質(zhì)為Al2(SO4)3,下列判斷正確的是()

200T400600800IOOO溫度/t

A.0?T℃的過程變化是物理變化

B.a—b反應(yīng)中生成物只有Al2(SO4)3和NH3兩種

C.C點(diǎn)物質(zhì)是工業(yè)上冶煉鋁的原料

D.Ab(SO)能夠凈水，可用離子方程式表示為A13++3OH-=A1(OH)3∣

答案C

解析因?yàn)閍點(diǎn)物質(zhì)為NH4Al(SO4)2,則0?T℃的過程變化是失去結(jié)晶水生

成NH4Al(SO4)2,是化學(xué)變化，A錯誤；a-b發(fā)生的反應(yīng)為硫酸鋁鐵分解生成

Al2(SO4)3SNH3、H2O?SO3,B錯誤；b點(diǎn)物質(zhì)為硫酸鋁，繼續(xù)加熱分解則在C

點(diǎn)生成氧化鋁，所以C點(diǎn)物質(zhì)是工業(yè)上冶煉鋁的原料，C正確；硫酸鋁能夠凈水,

其原理是鋁離子水解生成氫氧化鋁膠體，氫氧化鋁膠粒具有吸附性，可以吸附水

中懸浮的雜質(zhì)，正確的離子方程式為A13++3H2θAl(OH)3(膠體)+3H+,D錯

誤。

4.MnCO3在空氣中加熱易轉(zhuǎn)化為不同價態(tài)的鎰的氧化物，其固體殘留率(縱

坐標(biāo))隨溫度的變化如圖所示。

固

體

殘COO

留

率

僅

An

?-(

(1)300℃時，剩余固體中H(Mn):〃(O)為o

(2)圖中點(diǎn)D對應(yīng)固體的成分為(填化學(xué)式)。

答案(1)1:2(2)Mn3。4和MnO

解析設(shè)MnCO3的物質(zhì)的量為1mol,即質(zhì)量為115g。

(I)A點(diǎn)剩余固體質(zhì)量為115gx75?65%u87g,減少的質(zhì)量為115g-87g=28

g,可知MnCo3失去的物質(zhì)組成為“CO”，故剩余固體的成分為Mno2,則"(Mn):

”(O)為1：2o

(2)C點(diǎn)剩余固體質(zhì)量為115g×61.74%≈71g,據(jù)鎰元素守恒知皿Mn)=55g,

則皿0)=71g-55g=16g,貝∣J"(Mn):〃(O)=I:1,故剩余固體的成分為Mn0,

同理，B點(diǎn)剩余固體質(zhì)量為115g×66.38%≈76g,因///(Mn)=55g,則機(jī)(O)=76g

5521

-55g=21g,貝IJ//(Mn):“(0)=而：y^≈3：4,故剩余固體的成分為Mn3θ4,因

D點(diǎn)介于B、C之間，故D點(diǎn)對應(yīng)固體的成分為Mmθ4與Mno的混合物。

核心素養(yǎng)證據(jù)推理與模型認(rèn)知——可溶性鋁鹽溶液(偏鋁酸鹽溶液)與堿(酸)

反應(yīng)的有關(guān)計算及圖像

［素養(yǎng)要求］運(yùn)用數(shù)形結(jié)合思想分析AF+與堿、AIO5與酸反應(yīng)圖像特點(diǎn)，理

解反應(yīng)的本質(zhì)與數(shù)量關(guān)系，建立認(rèn)知模型，培養(yǎng)“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的核心素

養(yǎng)。

□素養(yǎng)提升

1.AF+與堿、AlO5與酸反應(yīng)的圖像

操作現(xiàn)象圖像反應(yīng)原理

Al3++30H^

μ∣Λl(()Hhl

可溶性鋁鹽溶液立即產(chǎn)生白色沉淀l

L

=Al(OH)31；

中逐滴滴加NaOHT漸多f最多f漸

Al(OH)3+0H^

)I234

溶液至過量少f消失(NHoHy∏(ΛI(xiàn)Λ*)

=AlOf+2H2O

Al3++

可溶性鋁鹽溶液立即產(chǎn)生白色沉淀∣n(Al(()F

3NH3?H2O=

中逐滴滴加氨水-?漸多f最多-??不

-I~~I__?Al(OH)31+

012245

))∕n(A∣u)

至過量消失n(NH3?ll2(

3NH/

AlOf+H++

偏鋁酸鹽溶液中立即產(chǎn)生白色沉淀川Al(OH)J

H2O=Al(OH)3

逐滴滴加鹽酸至→漸多T?最多T?漸

+

1;Al(OH)3+3H

(234

過量少→消失什*)∕n(ΛI(xiàn)0;)

3+

=Al+3H2O

2A10f+CO2+

n[AlιOH)J

偏鋁酸鹽溶液中立即產(chǎn)生白色沉淀3H2O=COΓ+

/

緩慢通入Co2至T1漸多f最多-?不2A1(OH)3；；CθΓ

―I_I_?

6L21

Xn(AlOJ)

過量消失π(C02+CO2+

H2O=2HCOi

Al3++40H^

/!(Al(OH)J

NaOH溶液中逐滴開始無明顯現(xiàn)象一3

=AlOf+2H2O;

滴加可溶性鋁鹽沉淀漸多f最多TAl3++3A10f+

O1/4Γ1/3

”(AlR(NaOH)

溶液至過量不消失6H2O=4A1(OH)3

工

AlOf+4H