2020-2021学年高三化学一轮复习知识点第12讲 镁、铝、铜及其化合物 金属冶炼

2020-2021学年高三化学一轮复习
第12讲镁、铝、铜及其化合物金属冶炼【考情分析】
1.掌握镁、铝、铜的主要性质及其应用。

2.掌握镁、铝、铜的重要化合物的主要性质及其应用。

3.了解镁、铝、铜及其重要化合物的制备方法。

【核心素养分析】
1.宏观辨识与微观探析：认识金属材料的性能和应用，根据金属及其化合物的性质理解常见金属的冶炼原理。

2.科学态度与社会责任：根据金属的冶炼原理及方法，认识开发利用金属矿物应具有可持续性，培养绿色环保意识。

3.科学探究与创新意识：科学领悟铜、铝及其化合物的性质及探究方案并进行实验探究，得出其主要性质。

【重点知识梳理】
知识点一铝、镁的性质及应用
1．铝的结构和存在
铝位于元素周期表第3周期ⅢA族，原子结构示意图为。

铝是地壳中含量最多的金属元素。

自然界中的铝全部以化合态的形式存在。

2．金属铝的物理性质
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，密度较小，质地柔软。

3．金属铝的化学性质
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①4Al ＋3O 2=====△
2Al 2O 3 ②2Al ＋Fe 2O 3=====高温
2Fe ＋Al 2O 3 ③2Al ＋6H ＋
===2Al 3＋
＋3H 2↑
④2Al ＋2OH －
＋6H 2O===2[Al(OH)4]－
＋3H 2↑ 4．铝热反应
5.铝的制备和用途 (1)制备原理
电解熔融Al 2O 3：2Al 2O 3(熔融)=====电解
4Al ＋3O 2↑。

【特别提醒】工业上冶炼Al 用电解熔融Al 2O 3而不用AlCl 3的原因是AlCl 3是共价化合物，熔融态不导电。

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(2)铝的用途
纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。

【归纳总结】对比记忆铝、镁的化学性质
【特别提醒】铝与酸或碱反应生成H 2的量的关系 2Al ＋6HCl===2AlCl 3＋3H 2↑
2Al ＋2NaOH ＋6H 2O===2Na[Al(OH)4]＋3H 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 2的物质的量相等。

①消耗H ＋
、OH －
的物质的量之比为n (H ＋
)①n (OH －
)＝3①1。

(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1①3。

①生成H 2的物质的量之比为1①3。

(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13＜V HCl (H 2)
V NaOH (H 2)＜1，则必定
①铝与盐酸反应时，铝过量而HCl 不足。

①铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而NaOH 过量。

知识点二 铝的重要化合物 1．氧化铝
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(1)物理性质：白色固体，难溶于水，熔点很高。

(2)化学性质
2．氢氧化铝
(1)物理性质：白色胶状不溶于水的固体，有较强的吸附性。

(2)化学性质(用化学方程式表示) Al(OH)3的电离方程式为 酸式电离：Al(OH)3＋H 2O [Al(OH)4]－＋H ＋
碱式电离：Al(OH)3
Al 3＋
＋3OH －
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式： ①Al(OH)3＋3H ＋
===Al 3＋
＋3H 2O 。

①Al(OH)3＋OH －
===[Al(OH)4]－。

①2Al(OH)3=====①
Al 2O 3＋3H 2O 。

(3)制备
①向铝盐中加入氨水，离子方程式为Al 3＋
＋3NH 3·H 2O ===Al(OH)3↓＋3NH ＋
4。

①Na[Al(OH)4]溶液中通入足量CO 2，离子方程式为 [Al(OH)4]－
＋CO 2===Al(OH)3↓＋HCO －
3。

①Na[Al(OH)4]溶液与AlCl 3溶液混合：3[Al(OH)4]－
＋Al 3＋
===4Al(OH)3↓。

3．常见的铝盐
(1)硫酸铝钾是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的复盐。

(2)明矾的化学式为KAl(SO 4)2·12H 2O ，它是无色晶体，可溶于水，水溶液pH ＜(填“＜”“>”或“＝”)7。

明矾可以净水，其净水的原理是Al 3＋
＋3H 2O Al(OH)3(胶体)＋3H ＋
，Al(OH)3胶体吸附水中的杂质形成沉
淀而净水。

【方法拓展】数形结合与“铝三角”
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1．Al 3＋、Al(OH)3、[Al(OH)4]－
之间的转化关系
(1)①Al 3＋
＋3NH 3·H 2O===Al(OH)3↓＋3NH ＋
4 ①Al 3＋
＋3[Al(OH)4]－
===4Al(OH)3↓ ①Al 3＋
＋3OH －
===Al(OH)3↓ (2)Al(OH)3＋3H ＋
===Al 3＋
＋3H 2O (3)Al 3＋
＋4OH －
===[Al(OH)4]－
(4)[Al(OH)4]－
＋4H ＋
===Al 3＋
＋4H 2O (5)①[Al(OH)4]－
＋CO 2===Al(OH)3↓＋HCO －
3 ①[Al(OH)4]－
＋H ＋===Al(OH)3↓＋H 2O (6)Al(OH)3＋OH －
===[Al(OH)4]－
2．铝三角的应用
(1)选择制备Al(OH)3的最佳途径
①由Al 3＋
制备Al(OH)3，宜用Al 3＋
与氨水反应： Al 3＋
＋3NH 3·H 2O===Al(OH)3↓＋3NH ＋
4
①由NaAlO 2制备Al(OH)3宜用CO 2与AlO －
2反应： 2H 2O ＋AlO －
2＋CO 2===Al(OH)3↓＋HCO －
3
①从节约原料角度，由Al 制备Al(OH)3，宜用14Al 制备Al 3＋，34Al 制备AlO －
2，然后将二者混合：
Al 3＋
＋3AlO －2＋6H 2O===4Al(OH)3↓ (2)有关离子共存问题
①与Al 3＋
不能大量共存的(阴)离子有：OH －
、AlO －
2、HS －
、SiO 2－
3、CO 2－
3、HCO －
3、SO 2
－
3等。

①与AlO －2不能大量共存的(阳)离子有：H ＋、Al 3＋、NH ＋4、Fe 2＋、Fe 3＋
等。

①AlO －
2与HCO －
3因发生(相对)强酸制弱酸的反应而不能共存。

(3)分析离子反应顺序
①向含有Al3＋、NH＋4、H＋的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，反应顺序是：①.H＋＋OH－===H2O；①.Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓(若先与NH＋4反应，则生成的NH3·H2O又使Al3＋沉淀且生成NH＋4)；①.NH＋4＋OH－
===NH3·H2O[若先溶解Al(OH)3，则产生的AlO－2又与NH＋4反应生成沉淀]；①.Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O。

①向含有AlO－2、CO2－3、OH－的混合溶液中逐滴加入盐酸，反应顺序是：①.OH－＋H＋===H2O；①.AlO－2＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓(AlO－2比CO2－3先反应)；①.CO2－3＋H＋===HCO－3；①.HCO－3＋H＋===CO2↑＋H2O[HCO－3比Al(OH)3先反应]；①.Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。

知识点三铜及其化合物
1．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
2.铜的氧化物和氢氧化物
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3.铜盐
(1)Cu 2(OH)2CO 3的名称为碱式碳酸铜，是铜绿的成分，它是铜在潮湿的空气中被锈蚀的结果，它受热易分解：Cu 2(OH)2CO 3=====△
2CuO ＋H 2O ＋CO 2↑ 。

(2)无水CuSO 4是白色粉末，遇水变蓝色(生成CuSO 4·5H 2O)，可作为反应产物中是否含水的检验依据，但不适于作干燥剂。

CuSO 4·5H 2O 为蓝色晶体，俗称蓝矾或胆矾，受热易分解：CuSO 4·5H 2O=====△
CuSO 4＋5H 2O↑，蓝色晶体受热转化为白色粉末。

(3)铜盐溶液有毒，主要是因为铜离子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，因此人们利用了它的这一性质用胆矾、熟石灰、水配成了波尔多液，用来杀灭植物的害虫。

知识点四 合金 金属材料 1．合金
(1)概念：合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。

(2)性能：合金具有不同于各成分金属的物理、化学性能或机械性能。

①熔点：一般比它的各成分金属的低； ②硬度和强度：一般比它的各成分金属的大。

2．常见金属材料及应用
金属材料—⎣⎢⎡
黑色金属材料：铁、铬、锰以及它们的合金
有色金属材料：除黑色金属以外的其他金属及其合金
(1)重要的黑色金属材料——钢 钢是用量最大、用途最广的合金。

钢
⎩⎪⎨
⎪⎧
碳素钢⎩⎪⎨⎪
⎧
低碳钢：韧性、焊接性好，强度低中碳钢：强度高，韧性及加工性好
高碳钢：硬而脆，热处理后弹性好合金钢：具有各种不同的优良性能，用于制不锈钢 及各种特种钢
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(2)几种有色金属材料
铝及铝合金⎩⎪⎨⎪⎧
铝⎩⎪⎨⎪⎧ 性能：良好的延展性和导电性用途：制导线
铝合金⎩⎪⎨
⎪⎧
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
用途：主要用于建筑业、容器和包装业、 交通运输业、电子行业等
铜及铜合金⎩⎪⎨
⎪⎧
铜⎩⎪⎨⎪⎧
性能：良好的导电性和导热性用途：主要用于电器和电子工业、建筑业
铜合金：青铜是我国使用最早的合金，常见的 还有黄铜和白铜
【归纳总结】合金的组成与性质
(1)构成合金的成分不一定是两种或两种以上的金属，也可以是金属与非金属，合金中一定含金属元素。

合金一定是混合物。

(2)常温下，多数合金是固态，但钾、钠合金呈液态。

(3)合金的性质不是各成分金属的性质之和。

合金具有许多良好的物理、化学和机械性能，在许多方面不同于各成分金属，不是简单加和；但在化学性质上，一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质。

3．金属的性质与金属冶炼
(1)应用金属活动顺序表整合金属的性质
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(2)金属活动顺序与金属冶炼的关系
①热分解法：适用于不活泼的金属，如Hg 和Ag 。

由HgO 冶炼Hg 的化学方程式：2HgO=====△
2Hg ＋O 2↑；由Ag 2O 冶炼Ag 的化学方程式：2Ag 2O=====△
4Ag ＋O 2↑。

②热还原法：用还原剂(C 、CO 、H 2、Al 等)还原金属氧化物，适合较活泼的金属。

完成冶炼铁、锌、钨的化学方程式：
a ．CO 还原Fe 3O 4：Fe 3O 4＋4CO=====高温
3Fe ＋4CO 2； b ．C 还原ZnO ：ZnO ＋C=====高温
Zn ＋CO↑； c ．H 2还原WO 3：WO 3＋3H 2=====高温
W ＋3H 2O 。

③电解法：适合冶炼金属活动性很强的金属(一般指在金属活动性顺序中排在锌前面的金属)。

工业上用电解法冶炼Na 、Mg 、Al 的化学方程式分别为2NaCl(熔融)=====通电
2Na
＋Cl 2↑、 MgCl 2(熔融)=====通电Mg ＋Cl 2↑、2Al 2O 3=====通电
冰晶石4Al ＋3O 2↑。

【典型题分析】
高频考点一 铝及其化合物性质
例1.（2020·江苏卷）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】铝在空气中可以与氧气反应生成致密氧化铝，致密氧化铝包覆在铝表面阻止铝进一步反应，铝具有延展性，故铝可用于制作铝金属制品，A错误；氧化铝为离子化合物，可用作电解冶炼铝的原料，B 错误；氢氧化铝为两性氢氧化物，可以用于中和过多的胃酸，C错误；明矾溶于水后电离出的铝离子水解生成氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体能吸附水中的悬浮物，用于净水，D正确；故选D。

【变式探究】（高考组合题）下列说法错误的是（）
A. (2018·江苏卷) KAl(SO4) 2·12H2O溶于水可形成Al(OH)3胶体
B. (2019·江苏卷) 0.1 mol·L-1 NaOH溶液:Na+、K+、CO32-、AlO2-能大量共存
C. (2020·江苏卷) 室温下，Al与4.0 mol﹒L-1NaOH溶液反应生成NaAlO2
D.(2019·江苏卷) 因为Al2O3具有两性，所以可用于电解冶炼铝
【答案】D
【解析】KAl(SO4) 2·12H2O溶于水电离出的Al3+水解形成Al(OH) 3胶体，离子方程式为Al3++3H2O
Al(OH) 3(胶体) +3H+，A正确；碱性溶液中，Na+、K+、CO32-、AlO2-能大量共存，B正确；室温下，铝与NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，C正确；和酸、碱都反应可以体现Al2O3具有两性，电解冶炼铝，只能说明熔融氧化铝能导电，二者没有必然联系，D 错误。

【变式探究】(2018·全国卷Ⅰ)磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池是新能源汽车的动力电池之一。

采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如下：
下列叙述错误的是()
A．合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用
B．从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li
C．“沉淀”反应的金属离子为Fe3＋
D．上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠
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【答案】D
【解析】废旧电池中含有的金属元素、电解质溶液等会对水体和土壤等造成污染，处理废旧电池有利于资源再利用，同时能够降低环境污染，保护环境，A项正确；从流程图看出，正极材料涉及了铝、铁、锂等金属，B项正确；因流程中加入的有HNO3，HNO3具有氧化性，故在含Li、P、Fe等滤液中加碱液，发生“沉淀”反应的金属离子为Fe3＋，C项正确；因为锂及其化合物的性质与镁相似，由硫酸镁易溶于水推知，硫酸锂易溶于水，由碳酸镁微溶于水推知，碳酸锂微溶于水，所以不能用硫酸钠代替碳酸钠，D项错误。

高频考点二与Al(OH)3有关的图像
例2.（2020·河南郑州实验中学模拟）向含Al2(SO4)3和AlCl3的混合溶液中逐滴加入1 mol·L－1 Ba(OH)2溶液至过量，加入Ba(OH)2溶液的体积和所得沉淀的物质的量的关系如图，下列说法不正确的是()
A．图中C点铝元素存在形式是AlO－2
B．向D点溶液中通入CO2气体，立即产生白色沉淀
C．原混合溶液中c[Al2(SO4)3]①c(AlCl3)＝1①2
D．OA段反应的离子方程式为2Al3＋＋3SO2－4＋3Ba2＋＋8OH－===2AlO－2＋3BaSO4↓＋4H2O
【解析】C点生成BaSO4(3 mol)沉淀和Ba(AlO2)2，此时铝元素以AlO－2的形式存在，A正确；D点溶液溶质为Ba(AlO2)2和Ba(OH)2，通入CO2气体，立即产生BaCO3和Al(OH)3沉淀，B正确；B点为Al(OH)3和BaSO4沉淀，此时Al(OH)3的物质的量为7 mol－3 mol＝4 mol，故原混合液中有1 mol Al2(SO4)3，AlCl3物质的量为4 mol－1 mol×2＝2 mol，即c[Al2(SO4)3]①c(AlCl3)＝1①2，C正确；OA段反应的离子方程式为2Al3＋＋3SO2－4＋3Ba2＋＋6OH－===3BaSO4↓＋2Al(OH)3↓，D错误。

【答案】D
【方法技巧】与Al(OH)3沉淀生成有关的图像分析
(1)可溶性铝盐溶液与NaOH溶液反应的图像(从上述转化关系中选择符合图像变化的离子方程式，下同)
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(2)偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图像
【变式探究】（2020·江苏盐城一中模拟）向0.1 L浓度均为0.1 mol·L－1的NaOH和NaAlO2混合溶液中逐滴加入同浓度的盐酸。

下列图象正确的是()
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【答案】B
【解析】往混合液中滴加盐酸，NaOH首先反应，然后NaAlO2与HCl反应产生Al(OH)3，最后Al(OH)3溶解变为AlCl3，有关化学方程式为NaOH＋HCl===NaCl＋H2O，NaAlO2＋HCl＋H2O===Al(OH)3↓＋NaCl，Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O，结合数值关系，可知B正确。

高频考点三有关铝及其化合物的工艺流程题
例3.（2018·江苏卷）以高硫铝土矿（主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金属硫酸盐）为原料，生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下：
（1）焙烧过程均会产生SO2，用NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式为______________________。

（2）添加1%CaO和不添加CaO的矿粉焙烧，其硫去除率随温度变化曲线如题16图所示。

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已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于600 ①
硫去除率=（1—）×100%
①不添加CaO 的矿粉在低于500 ①焙烧时，去除的硫元素主要来源于__________________。

①700①焙烧时，添加1%CaO 的矿粉硫去除率比不添加CaO 的矿粉硫去除率低，其主要原因是
______________________________________________________。

（3）向“过滤”得到的滤液中通入过量CO 2，铝元素存在的形式由_______________（填化学式）转化为_______________（填化学式）。

（4）“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe 2O 3。

Fe 2O 3与FeS 2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe 3O 4和SO 2，理论上完全反应消耗的n （FeS 2）①n （Fe 2O 3）=__________________。

【解析】根据流程，矿粉焙烧时FeS 2与O 2反应生成Fe 2O 3和SO 2，在空气中CaO 可将SO 2转化为CaSO 4；“碱浸”时Al 2O 3、SiO 2转化为溶于水的NaAlO 2、Na 2SiO 3；Fe 2O 3与FeS 2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe 3O 4和SO 2，
（1）过量SO 2与NaOH 反应生成NaHSO 3和H 2O ，反应的化学方程式为SO 2+NaOH=NaHSO 3，离子方程式为SO 2+OH -=HSO 3-。

（2）①根据题给已知，多数金属硫酸盐的分解温度高于600①，不添加CaO 的矿粉低于500①焙烧时，去除的硫元素主要来源于FeS 2。

①添加CaO ，CaO 起固硫作用，添加CaO 发生的反应为2CaO+2SO 2+O 2=2CaSO 4，根据硫去除率的含义，700①焙烧时，添加1%CaO 的矿粉硫去除率比不添加CaO 的矿粉硫去除率低的原因是：硫元素转化为CaSO 4留在矿粉中。

（3）“碱浸”时Al 2O 3、SiO 2转化为溶于水的NaAlO 2、Na 2SiO 3，向“过滤”得到的滤液中通入过量CO 2，
CO 2与NaAlO 2反应生成NaHCO 3和Al （OH ）3，反应的离子方程式为CO 2+AlO 2-+2H 2O=Al （OH ）3↓+HCO 3-
，
即Al元素存在的形式由NaAlO2转化为Al（OH）3。

（4）Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，反应的化学方程式为FeS2+16Fe2O3
11Fe3O4+2SO2↑，理论上完全反应消耗的n（FeS2）：n（Fe2O3）=1:16。

【答案】
（1）SO2+OH−==HSO3−
（2）①FeS2
①硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中
（3）NaAlO2 Al(OH)3
（4）1①16
【变式探究】（2017·江苏卷）铝是应用广泛的金属。

以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下：
注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。

（1）“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为_____________________。

（2）向“过滤①”所得滤液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH_________ (填“增大”、“不变”或“减小”)。

（3）“电解①”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是___________。

（4）铝粉在1000①时可与N2反应制备AlN。

在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN 的制备，其主要原因是_____________________。

【解析】结合流程及题中信息可知，铝土矿在碱溶时，其中的氧化铝和二氧化硅可溶于强碱溶液，过滤后，滤液中偏铝酸钠与碳酸氢钠反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸钠，氢氧化铝经灼烧后分解为氧化铝，最后电解熔融的氧化铝得到铝。

（1）氧化铝为两性氧化物，可溶于强碱溶液生成偏铝酸钠和水，离子方程式为
Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O 。

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(2为了提高铝土矿的浸取率，氢氧化钠溶液必须过量，所以过滤I所得滤液中含有氢氧化钠，加入碳酸氢钠溶液后，氢氧化钠与碳酸氢钠发生反应生成碳酸钠和水，所以溶液的pH减小。

（3）电解I过程中，石墨阳极上氧离子被氧化为氧气，在高温下，氧气与石墨发生反应生成气体，所以，石墨电极易消耗的原因是被阳极上产生的氧气氧化。

（4）铝在常温下就容易与空气中的氧气反应生成一层致密的氧化膜。

氯化铵受热分解产生的氯化氢能够破坏铝表面的氧化铝薄膜，所以加入少量的氯化铵有利于AlN的制备。

【答案】（1）Al2O3+2OH−=2AlO2－+H2O （2）减小（3）石墨电极被阳极上产生的O2氧化
（4）NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜
高频考点四铜及其化合物的性质及转化
例4. (2018·海南卷)铜是人类发现最早并广泛使用的一种金属。

回答下列问题：
(1)实验室使用稀硫酸和H2O2溶解铜片，该反应的化学方程式为____________________________。

(2)电子工业使用FeCl3溶液刻蚀印刷电路板铜箔，写出该过程的离子方程式____________________，配制的FeCl3溶液应保持________(填“酸性”“碱性”或“中性”)，原因是______________________________。

(3)溶液中Cu2＋的浓度可采用碘量法测得：
①2Cu2＋＋5I－===2CuI↓＋I－3
②I－3＋2S2O2－3===S4O2－6＋3I－
反应①中的氧化剂为________。

【解析】
（1）H2O2在酸性条件下具有强氧化性，能跟铜反应，反应的化学方程式为Cu＋H2O2＋H2SO4＝CuSO4＋2H2O。

（2）FeCl3溶液刻蚀印刷电路板铜箔，是铁离子把铜氧化成铜离子，反应的离子方程式为Cu＋2Fe3＋＝Cu2＋＋2Fe2＋。

由于Fe3+易水解，因此FeCl3溶液应保持酸性，目的是防止Fe3＋水解生成Fe(OH)3。

（3）反应①中的铜的化合价由+2→+1价，化合价降低，因此，氧化剂为Cu2＋。

【答案】(1)Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O
(2)Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋酸性防止Fe3＋水解生成Fe(OH)3
(3)Cu2＋
【变式探究】(2020·江淮十校第二次联考)下列实验探究Cu及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是()
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A．将铜粉和硫粉混合均匀并加热以制取CuS
B．向Cu与过量浓硫酸反应后的试管中加水以观察CuSO4溶液的颜色
C．向CuSO4溶液中加入适量的NaOH
，过滤、洗涤并收集沉淀充分灼烧以制取CuO
D．在淀粉溶液中加入适量稀硫酸微热水解，再加入少量新制Cu(OH)2悬浊液并加热，产生砖红色沉淀
【答案】C
【解析】硫的氧化性较弱，只能将铜氧化为＋1价生成Cu2S，A项错误；稀释铜与过量的浓硫酸反应后的溶液，应将反应后的试管中的物质缓慢加入水中，并不断搅拌，B项错误；CuSO4与NaOH溶液反应生成Cu(OH)2沉淀，过滤、洗涤、灼烧后可得CuO，C项正确；淀粉水解后应先加NaOH溶液至溶液呈碱性，然后加入新制Cu(OH)2悬浊液并加热，才会产生砖红色沉淀，D项错误。

高频考点五、铜及其化合物的制备
例5．(2020·广东深圳中学一模)用CuCl2·2H2O制取无水CuCl2的实验装置如图所示，下列说法错误的是()
A．通入HCl可以抑制CuCl2的水解
B．先滴入浓硫酸，再点燃c处酒精灯
C．硬质玻璃管内部右侧会出现白雾
D．装置d中上层为苯，下层为NaOH溶液
【答案】D
【解析】A项，氯化铜水解：CuCl2＋2H2O Cu(OH)2＋2HCl，生成的氯化氢易挥发，通入HCl可以抑制CuCl2的水解，正确；B项，CuCl2·2H2O加热失去结晶水必须在HCl的气流中进行，所以先滴入浓硫酸产生HCl气体，使硬质玻璃管中充满HCl气体后再点燃c处酒精灯，正确；C项，硬质玻璃管内部右侧
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有生成的水蒸气和通入的氯化氢，由于氯化氢极易溶于水，会产生白雾，正确；D项，氯化氢极易溶于水，为了防止倒吸，d中下层应为有机溶剂，可以是四氯化碳，上层为氢氧化钠溶液，错误。

【变式探究】(2020·青海西宁质检)工业上由黄铜矿(主要成分为CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：
请回答下列问题：
(1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的_____________吸收。

a．浓H2SO4b．稀HNO3
c．NaOH溶液d．氨水
(2)由泡铜冶炼粗铜的化学方程式为______________________________________。

(3)以CuSO4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，下列说法正确的是________。

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＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为___________________________________。

【解析】(1)气体A中的大气污染物为SO2，可以用NaOH溶液或氨水吸收。

(2)依据图示，泡铜中的Cu2O与Al高温下发生铝热反应制得铜。

(3)电解精炼铜过程中，电能转变为化学能的同时，部分电能也转化为热能，a错；电解精炼粗铜时，粗铜做阳极，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的放电能力比铜弱，形成阳极泥，可以回收，d对。

(4)根据总反应，O2发生还原反应，因此正极电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。

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【答案】(1)cd (2)3Cu 2O ＋2Al=====高温Al 2O 3＋6Cu
(3)bd (4)4H ＋＋O 2＋4e －
===2H 2O
高频考点六、金属材料的性质及其应用
例6.（高考组合题）下列说法错误的是( )
A ．(2019·全国卷Ⅱ)制饭勺、饭盒、高压锅等的不锈钢不是合金
B ．(2018·天津卷) 商代后期铸造出工艺精湛的后(司)母戊鼎，该鼎属于铜合金制品
C ．(2019·天津卷)铝中添加适量锂，制得低密度、高强度的铝合金，可用于航空工业
D ．(2019·全国卷Ⅲ) 铝合金大量用于高铁建设
【答案】A
【解析】不锈钢是铁与铬、镍等形成的合金，A 错误；商代后期铸造出工艺精湛的后(司)母戊鼎属于青铜器，青铜是铜锡合金，B 正确；铝中添加适量锂，制得低密度、高强度的铝合金，可用于航空工业，C 正确；铝合金具有密度小、硬度大等优点，可大量用于高铁建设，D 正确。

【变式探究】（2020·河北省衡水中学调研）国产大型客机C919首飞成功，即将量产。

C919机身部分采用第三代新型铝锂合金材料。

下列关于铝锂合金的认识不正确的是( )
A. 铝锂合金密度较小，强度较大，硬度大于纯铝，熔点低于锂单质
B. 改变原料的配比，可以制得性能不同的铝锂合金
C. 铝锂合金具有金属光泽，可导电导热
D. 铝锂合金的性质与各成分金属的性质完全相同
【答案】 D
【解析】合金的熔点比它的各成分金属的熔点低，硬度大于其成分金属，故A 正确；合金的性质与成分的含量有关，所以改变原料的配比，可以制得性能不同的铝锂合金，故B 正确；铝锂合金具有金属材料的一些通性，有金属光泽，可导电导热，故C 正确．合金的熔点比它的各成分金属的熔点低，硬度大于其成分金属，所以铝锂合金的性质与各成分金属的性质不完全相同，故D 错误。

高频考点七 金属的冶炼
例7.（2020·江苏扬州中学模拟）金属铝质轻且有良好的防腐蚀性，在国防工业中有非常重要的应用。

完成下列填空：
(1)镓(Ga)与铝同主族，镓的氯化物与氨水反应的化学方程式：____________________________。

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(2)用铝和金属氧化物反应制备金属单质是工业上较常用的方法。

如：
2Al ＋4BaO=====高温3Ba↑＋BaO·Al 2O 3
常温下Al 的金属性比Ba 的金属性________(填“强”或“弱”)。

利用上述方法可制取Ba 的主要原因是______________________________________________________。

a ．高温时Al 的活泼性大于Ba
b ．高温有利于BaO 分解
c ．高温时BaO·Al 2O 3比Al 2O 3稳定
d ．Ba 的沸点比Al 的低
【解析】(1)由AlCl 3与NH 3·H 2O 的反应可推出化学方程式。

(2)依据元素周期律可知Al 的金属性弱于Mg ，Mg 的金属性弱于Ba 。

应从化学平衡移动的观点分析此反应发生的原因。

【答案】 (1)GaCl 3＋3NH 3·H 2O===Ga(OH)3↓＋3NH 4Cl (2)弱 d
【方法技巧】有些很活泼的金属也可以用还原法来冶炼，如
Na ＋KCl=====850 ℃K↑＋NaCl
2RbCl ＋Mg ========700～800 ℃MgCl 2＋2Rb↑等，
主要运用了化学平衡移动原理，利用K 、Rb 沸点低，汽化离开反应体系，使化学反应得以向正反应方向进行。

【变式探究】 (2020·江西省九江质检)下列说法正确的是( )
A ．工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气
B ．钢铁厂用热还原法冶炼铁
C ．工业上电解熔融状态的Al 2O 3制备Al 不涉及氧化还原反应
D ．MgCl 2(aq)――→石灰乳Mg(OH)2――→煅烧MgO――→电解Mg
【答案】B
【解析】电解NaCl 溶液生成NaOH 、H 2和Cl 2，得不到单质钠，A 错误；电解熔融Al 2O 3发生的是氧化还原反应，C 错误；工业上冶炼镁是电解熔融MgCl 2而不是MgO ，D 错误。

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