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1、版步步高大一轮复习讲义人教版第3章 第17讲 镁铝铜及其化合物 金属冶炼第17讲镁、铝、铜及其化合物金属冶炼复习目标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。考点一镁、铝及其重要化合物一、镁、铝单质的性质1镁、铝的结构和存在镁、铝分别位于元素周期表的第三周期A族和A族，原子结构示意图为和，它们都是活泼的金属，在自然界中全部以化合态的形式存在。铝是地壳中含量最多的金属元素。2镁、铝单质物理性质比较(1)相同点：均为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。(2)不同点：铝的熔

2、点比镁高，硬度比镁大。3对比掌握镁、铝的化学性质铝镁能与非金属单质反应与空气中的氧气形成致密的氧化膜与氯气加热反应：2Al3Cl22AlCl3在空气中燃烧发出耀眼白光与氮气反应：3MgN2Mg3N2与水反应反应很困难与沸水反应：Mg2H2OMg(OH)2H2与酸反应与H：2Al6H=2Al33H2在冷的浓硫酸、浓硝酸中钝化Mg2H=Mg2H2，相同条件下，反应速率比Al快与碱反应2Al2OH2H2O=2AlO3H2不反应与某些氧化物反应与Fe2O3的铝热反应：2AlFe2O32FeAl2O3能在CO2中燃烧：2MgCO22MgOC4.镁、铝的冶炼Mg：MgCl2(熔融)MgCl2；Al：2Al

3、2O3(熔融)4Al3O2。二、镁、铝的重要化合物1MgO与Al2O3的比较MgOAl2O3物理性质均为白色粉末，不溶于水，熔点高(MgOAl2O3)，是优良的耐火材料化学性质与热水反应MgOH2OMg(OH)2与水不反应碱性氧化物MgO2H=Mg2H2O两性氧化物Al2O36H=2Al33H2O、Al2O32OH=2AlOH2O2.Mg(OH)2与Al(OH)3的比较Mg(OH)2Al(OH)3物理性质白色固体，不溶于水不溶于水的白色胶状固体，具有吸附性化学性质不稳定性不稳定性：2Al(OH)3Al2O33H2O碱性，溶于强酸两性：溶于强酸Al(OH)33H=Al33H2O溶于强碱Al(OH

4、)3OH=AlO2H2O制备Mg2强碱：Mg22OH=Mg(OH)2Mg2弱碱：Mg22NH3H2O=Mg(OH)22NHAl3与氨水：Al33NH3H2O=Al(OH)33NH(不用强碱)AlO溶液中通入过量CO2：AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO(不用强酸)Al3与AlO互促水解：Al33AlO6H2O=4Al(OH)33.明矾(1)化学式为KAl(SO4)212H2O，它是无色晶体，可溶于水。(2)明矾净水的原理电离方程式为KAl(SO4)2=KAl32SO，其中Al3发生水解反应，产生Al(OH)3(胶体)，能吸附水中悬浮物形成沉淀，使水澄清。三、可溶性铝盐与NaOH溶液反应

5、的图像与计算1图像操作可溶性铝盐溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量向NaOH溶液中逐滴加入可溶性铝盐溶液至过量现象立即产生白色沉淀渐多最多渐少消失无沉淀(有但即溶)出现沉淀渐多最多沉淀不消失图像方程式AB：Al33OH=Al(OH)3BD：Al(OH)3OH=AlO2H2OAB：Al34OH=AlO2H2OBC：Al33AlO6H2O=4Al(OH)32可溶性铝盐与强碱反应的计算规律(1)求产物Al(OH)3的量当n(OH)3n(Al3)时，nAl(OH)3n(OH)；当3n(Al3)n(OH)4n(Al3)时，nAl(OH)34n(Al3)n(OH)；当n(OH)4n(Al3)时，nAl(OH

6、)30，无沉淀。(2)求反应物碱的量若碱不足(Al3未完全沉淀)：n(OH)3nAl(OH)3；若碱使生成的Al(OH)3部分溶解：n(OH)4n(Al3)nAl(OH)3。(1)MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂()错因：铝热反应仍是金属间的置换反应，Mg更活泼，MgO与Al不能发生铝热反应。(2)工业上制造镁粉时，可将镁蒸气在N2中冷却()错因：Mg与N2反应生成Mg3N2，故Mg不能在N2中冷却。(3)Al2O3的熔点高，可作耐高温材料，实验室可用氧化铝坩埚熔化NaOH、Na2CO3固体等()错因：Al2O3能与碱反应，所以不能用铝坩埚熔化NaOH固体。(4)明矾可作净水剂，起到杀菌消

7、毒的作用()错因：明矾能净水，但不能杀菌消毒。(5)AlO、HCO在水溶液中因发生双水解反应而不能大量共存()错因：AlO与HCO能反应不能大量共存，但不是因为双水解。1中学化学学习阶段接触到许多既能与酸反应又能与碱反应的物质，除了Al及其重要化合物外，你还知道哪些？答案弱酸的铵盐，如：(NH4)2CO3、CH3COONH4、(NH4)2S等；弱酸的酸式盐，如：NaHCO3、KHS、NaHSO3等；氨基酸。2将相同质量的镁条分别在氧气、氮气、二氧化碳中完全燃烧，燃烧后所得固体产物的质量由大到小的顺序是_(填序号)。答案解析Mg能发生反应：2MgO22MgO、3MgN2Mg3N2、2MgCO22

8、MgOC。若都是1molMg参加反应，中固体产物为1molMgO，中为molMg3N2，中为1molMgO和1molC。3写出铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式，分析反应的本质，指出该反应的氧化剂和还原剂，并用双线桥法标出该反应电子转移的方向与数目。答案2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3，Al(OH)3可溶于NaOH生成NaAlO2和H2O，反应中Al为还原剂，水为氧化剂。题组一镁、铝单质的性质及应用1下列关于金属镁、铝的说法中正确的是()A铝在地壳中的储量非常丰富，在古代常用来制造兵器B大量镁条燃烧引起的火灾不能用干冰灭火器灭火C镁铝

9、合金既可完全溶于过量盐酸又可完全溶于过量NaOH溶液D依据铝热反应原理，能发生反应2Al3MgO3MgAl2O3答案B解析虽然铝在地壳中的储量非常丰富，但都是以化合态的形式存在，古代没有冶炼金属铝的技术，A错误；Mg不能溶于NaOH溶液，C错误；Mg的金属性比Al强，故Al与MgO不能发生铝热反应，D错误。2下列关于铝单质的叙述中正确的是()A不能用铝制的器皿来盛放酸梅汤或碱水是因为铝会和酸或碱反应B铝制品在空气中有很强的抗腐蚀性是因为铝的化学性质很稳定C铝和NaOH溶液反应：Al2OH=AlO2H2D用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热，熔化后的液态铝会滴落下来，是因为金属

10、铝的熔点较低答案A解析A项，无论是铝还是其氧化物都能与酸或碱反应，正确；B项，铝表面形成致密的氧化膜，错误；C项，电荷、原子均不守恒，正确的离子方程式为2Al2OH2H2O=2AlO3H2，错误；D项，打磨后的铝箔在酒精灯上灼烧表面生成Al2O3，高熔点的Al2O3兜住了熔融的液态铝，不会滴落，错误。3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到等体积、等物质的量浓度的盐酸和氢氧化钠溶液中，产生H2的体积之比是

11、_。(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100mL3molL1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)12，则加入铝粉的质量为_(填字母)。A5.4gB3.6gC2.7gD1.8g答案(1)11(2)13(3)31(4)A解析(1)根据化学方程式：2Al6HCl=2AlCl33H2、2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，得Al与H2的关系式均为2Al3H2，故只要参加反应的Al的量相等，所得H

12、2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。根据化学反应中的关系式：6HCl3H2、2NaOH3H2，故当HCl、NaOH物质的量相等时，二者产生H2的体积比为13。(3)因为铝足量且产生H2的量相等，根据关系式n(HCl)n(NaOH)31，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)31。(4)其反应原理分别为2Al6HCl=2AlCl33H2，2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2。可见当参加反应的HCl和NaOH的物质的量一样多时，产生H2的体积比是13，而题设条件体积比为12，说明此题投入的铝粉对

13、盐酸来说是过量的，而对于NaOH来说是不足的。2Al6HCl=2AlCl33H26mol3mol3molL10.1L0.15mol则Al与NaOH反应生成的H2为0.15mol20.3mol。2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2227g3mol54g0.3mol即投入的铝粉为5.4g。铝与酸或碱反应生成H2的量的关系2Al6HCl=2AlCl33H22Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2(1)等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液分别反应：产生H2的物质的量相等。消耗H、OH的物质的量之比为n(H)n(OH)31。(2)足量的铝分别与等物质的量的HCl和NaOH反应：消耗Al的

14、物质的量之比为13。生成H2的物质的量之比为13。(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，则必定铝与盐酸反应时，铝过量而HCl不足。铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而NaOH过量。题组二氧化铝、氢氧化铝的特性及应用4下列除去杂质的方法不正确的是()A镁粉中混有少量铝粉：加入过量烧碱溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥B用过量氨水除去Fe3溶液中的少量Al3CAl(OH)3中混有少量Mg(OH)2：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤，向滤液中通入过量CO2后过滤DMgO中混有少量Al2O3：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤、洗涤、干燥得到MgO答案B解析Al(OH)3

15、不溶于氨水，故向含少量Al3的Fe3溶液中加入过量氨水时，Fe3、Al3均转化为氢氧化物沉淀，达不到除杂的目的。5下列说法正确的是()A向NaAlO2溶液中滴加NaHCO3溶液，有沉淀和气体生成B制备Al(OH)3悬浊液：向1molL1AlCl3溶液中加过量的6molL1NaOH溶液CAlCl3溶液中加入过量稀氨水：Al34NH3H2O=AlO4NH2H2OD将AlCl3加入Ba(HCO3)2溶液中同时有气体和沉淀产生答案D解析AlOHCOH2O=Al(OH)3CO，只有沉淀生成，A错误；Al(OH)3是两性氢氧化物，可以和过量氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠，故不能制备氢氧化铝悬浊液，B错误；A

16、l(OH)3不溶于过量稀氨水，C错误；Al3与HCO发生相互促进的水解反应，生成Al(OH)3沉淀和CO2气体，故D正确。6工业上以铝土矿(主要成分是氧化铝，含氧化铁杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下：下列叙述正确的是()A反应中试剂X是氢氧化钠溶液B试剂Y是HCl，它与AlO反应生成氢氧化铝C图中所示转化反应中包含2个氧化还原反应D将X与Y试剂进行对换，最终可以达到相同结果答案A解析B项，若试剂Y是HCl，过量H与AlO反应生成Al3，错误；C项，图中所示转化只有一步是氧化还原反应2Al2O34Al3O2，错误；D项，试剂X为氢氧化钠，滤渣C为氧化铁，滤液A为偏铝酸钠和氢氧化钠混合溶液，通入过

17、量二氧化碳气体，发生反应：NaAlO2CO22H2O=Al(OH)3NaHCO3，不能对换，错误。含铝杂质的提纯方法归类利用Al、Al2O3、Al(OH)3可溶于强碱的特性，可除去许多物质中的含铝杂质，如：(1)Mg(Al)：加足量NaOH溶液。(2)Fe2O3(Al2O3)：加足量NaOH溶液。(3)Mg(OH)2Al(OH)3：加足量NaOH溶液。(4)Mg2(Al3)：加过量NaOH溶液，过滤，再加酸充分溶解。题组三涉及Al(OH)3图像的分析与计算7(2020宝鸡高三检测)室温下，在0.2molL1Al2(SO4)3溶液中，逐滴加入1.0molL1NaOH溶液，实验测得溶液pH随NaO

18、H溶液体积变化曲线如下图，下列有关说法正确的是()Aa点时，溶液呈酸性的原因是Al3水解，离子方程式为Al33OH Al(OH)3Bab段，溶液pH增大，Al3浓度不变Cbc段，加入的OH主要用于生成Al(OH)3沉淀Dd点时，Al(OH)3沉淀开始溶解答案C解析A项，Al2(SO4)3为强酸弱碱盐，Al3水解使溶液显酸性，离子方程式应为Al33H2O Al(OH)33H，错误；B项，ab段，加入NaOH消耗H，使Al33H2O Al(OH)33H反应正向进行，Al3的浓度减小，错误；C项，bc段，pH变化不明显，说明OH主要用于生成Al(OH)3沉淀，正确。8H、Al3、NH、Al(OH)3

19、竞争OH能力顺序向HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl溶液中(假设各1mol)，逐滴加入NaOH溶液，沉淀的物质的量随NaOH溶液体积变化的图像如图。(假设Mg2、Al3结合OH能力相同)分析图像的变化情况，回答下列问题：(1)H、Al3、Al(OH)3、NH四种微粒与OH反应的先后顺序依次为_。(2)依次写出各阶段的离子方程式：OA：_。AB：_。BC：_。CD：_。答案(1)H、Al3、NH、Al(OH)3(2)HOH=H2OAl33OH=Al(OH)3，Mg22OH=Mg(OH)2NHOH=NH3H2OAl(OH)3OH=AlO2H2O考点二铜及其化合物1单质铜(1)物理性质：紫红

20、色固体，具有良好的延展性、导热性和导电性。(2)化学性质写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：化学方程式：2CuO2CO2H2O=Cu2(OH)2CO3(绿色固体)。化学方程式：2CuSCu2S。与氧化性酸a与浓硫酸共热的化学方程式：Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O；b与稀硝酸反应的离子方程式：3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O；c与浓硝酸反应的离子方程式：Cu4H2NO=Cu22NO22H2O。与FeCl3溶液反应的离子方程式：Cu2Fe3=2Fe2Cu2。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)CuO2H=Cu2H2OCu2O2H=Cu2Cu

21、H2O与H2反应CuOH2CuH2OCu2OH22CuH2O转化关系4CuO2Cu2OO23.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的化学方程式：Cu(OH)2CuOH2O。反应的化学方程式：Cu(OH)22H=Cu22H2O。4铜盐(1)Cu2(OH)2CO3名称为碱式碳酸铜，是铜绿、孔雀石的主要成分。(2)CuSO45H2O俗称蓝矾、胆矾。可发生5H2O，无水CuSO4遇水变蓝色，可用于检验水的存在。(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。(1)C

22、uO是黑色固体，与水反应生成Cu(OH)2()错因：CuO与H2O不反应。(2)铜锈是铜被空气中的氧气缓慢氧化生成的氧化物()错因：铜锈主要成分为Cu2(OH)2CO3，不是铜的氧化物。(3)无水硫酸铜可用于检验酒精中是否含有水()(4)将铜片置于干燥的空气中，不易被腐蚀()(5)CuSO45H2O失去结晶水属于物理变化()错因：CuSO45H2O失去结晶水属于化学变化。题组一铜及其化合物的性质和应用1(2019西安调研)我国宋代沈括在梦溪笔谈中记载：“信州铅山县有苦泉，流以为涧。挹其水熬之，则成胆矾。熬胆矾铁釜，久之亦化为铜。”下列对文中词语的理解，正确的是()A“苦泉”中泉水属于胶体B“熬

23、”表示加热蒸馏C“胆矾”化学式为CuSO4D“化”表示置换转化答案D解析由题意可知，“苦泉”泉水中含有硫酸铜，属于溶液，不属于胶体，故A错误；硫酸铜溶液蒸发得到硫酸铜晶体，从溶液中获取晶体，属于蒸发操作，故B错误；胆矾是硫酸铜晶体，“胆矾”化学式为CuSO45H2O，故C错误；熬胆矾铁釜，久之亦化为铜，是发生了：FeCuSO4=CuFeSO4，硫酸铜与Fe置换反应生成Cu，即“化”表示置换转化，故D正确。2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Cu

24、Cl2的生成C将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，得到无水CuCl2固体D将表面有铜绿Cu2(OH)2CO3的铜器放入盐酸中浸泡，除去铜绿答案D解析Cu与Cl2在常温下不反应，需要加热才能发生反应，B项错误；CuCl2水解生成的HCl易挥发，加热蒸干能促进CuCl2的水解而得不到CuCl2固体，C项错误。题组二铜及其化合物的制备3(2020衡阳调研)某炼铁废渣中含有大量CuS及少量铁的化合物，工业上以该废渣为原料生产CuCl22H2O晶体的工艺流程如下：下列说法正确的是()A焙烧过程中每消耗1molCuS则消耗3molO2B焙烧后的废气能够使酸性高锰酸钾溶液褪色C滤渣中主要含铁的氧化物D将获得

25、的CuCl22H2O晶体加热可制得CuCl2固体答案B解析A项，2CuS3O22CuO2SO2，由方程式可知，1molCuS消耗1.5molO2，错误；B项，废气中含有SO2，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，正确；C项，调节pH至34时，Fe3水解转化为Fe(OH)3而除去，错误；D项，将CuCl22H2O直接加热脱水，Cu2水解，HCl挥发会产生Cu(OH)2，无法得到CuCl2，错误。4(2019西宁检测)工业上由黄铜矿(主要成分为CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：(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cNaOH溶液 d氨水(2)由泡铜冶炼粗铜的化学方

26、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_(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2CuO22H2SO4=2CuSO42H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为_。答案(1)cd(2)3Cu2O2AlAl2O36Cu(3)bd(4)4HO24e=2H2O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，粗铜作阳极，