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Word文件下载.docx

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与Fe2O3的铝热反应：

2Al＋Fe2O3

2Fe＋Al2O3

能在CO2中燃烧：

2Mg＋CO2

2MgO＋C

4.镁、铝的冶炼

Mg：

MgCl2（熔融）

Mg＋Cl2↑；

Al：

2Al2O3（熔融）

4Al＋3O2↑。

二、镁、铝的重要化合物

1．MgO与Al2O3的比较

MgO

Al2O3

物理性质

均为白色粉末，不溶于水，熔点高（MgO>

Al2O3），是优良的耐火材料

化学性质

与热水反应

MgO＋H2O

Mg（OH）2

与水不反应

碱性氧化物

MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O

两性氧化物

Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O、

Al2O3＋2OH－===2AlO

＋H2O

2.Mg（OH）2与Al（OH）3的比较

Al（OH）3

白色固体，不溶于水

不溶于水的白色胶状固体，具有吸附性

不稳定性

不稳定性：

2Al（OH）3

Al2O3＋3H2O

碱性，溶于强酸

两性：

①溶于强酸Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O

②溶于强碱Al（OH）3＋OH－===AlO

＋2H2O

制备

Mg2＋＋强碱：

Mg2＋＋2OH－===Mg（OH）2↓

Mg2＋＋弱碱：

Mg2＋＋2NH3·

H2O===Mg（OH）2↓＋2NH

①Al3＋与氨水：

Al3＋＋3NH3·

H2O===Al（OH）3↓＋3NH

（不用强碱）

②AlO

溶液中通入过量CO2：

AlO

＋CO2＋2H2O===Al（OH）3↓＋HCO

（不用强酸）

③Al3＋与AlO

互促水解：

Al3＋＋3AlO

＋6H2O===4Al（OH）3↓

3.明矾

（1）化学式为KAl（SO4）2·

12H2O，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===K＋＋Al3＋＋2SO

，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：

Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓

BD：

Al（OH）3＋OH－===AlO

Al3＋＋4OH－===AlO

BC：

2．可溶性铝盐与强碱反应的计算规律

（1）求产物Al（OH）3的量

①当n（OH－）≤3n（Al3＋）时，n[Al（OH）3]＝

n（OH－）；

②当3n（Al3＋）＜n（OH－）＜4n（Al3＋）时，

n[Al（OH）3]＝4n（Al3＋）－n（OH－）；

③当n（OH－）≥4n（Al3＋）时，n[Al（OH）3]＝0，无沉淀。

（2）求反应物碱的量

①若碱不足（Al3＋未完全沉淀）：

n（OH－）＝3n[Al（OH）3]；

②若碱使生成的Al（OH）3部分溶解：

n（OH－）＝4n（Al3＋）－n[Al（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（×

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（×

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，起到杀菌消毒的作用（×

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（×

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　①弱酸的铵盐，如：

（NH4）2CO3、CH3COONH4、（NH4）2S等；

②弱酸的酸式盐，如：

NaHCO3、KHS、NaHSO3等；

③氨基酸。

2．将相同质量的镁条分别在①氧气、②氮气、③二氧化碳中完全燃烧，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　③>

①>

②

解析　Mg能发生反应：

2Mg＋O2

2MgO、3Mg＋N2

Mg3N2、2Mg＋CO2

2MgO＋C。

若都是1molMg参加反应，①中固体产物为1molMgO，②中为

molMg3N2，③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　2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑

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2Al＋3MgO

3Mg＋Al2O3

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：

Al＋2OH－===AlO

＋2H2↑

D．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2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO

＋3H2↑，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__________________________________________________________________。

（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100mL3mol·

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．5.4gB．3.6gC．2.7gD．1.8g

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===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，得Al与H2的关系式均为2Al～3H2，故只要参加反应的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。

根据化学反应中的关系式：

6HCl～3H2、2NaOH～3H2，故当HCl、NaOH物质的量相等时，二者产生H2的体积比为1∶3。

（3）因为铝足量且产生H2的量相等，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）其反应原理分别为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。

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1∶3，而题设条件体积比为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===　2AlCl3　＋　3H2↑

6mol3mol

3mol·

L－1×

0.1L0.15mol

则Al与NaOH反应生成的H2为0.15mol×

2＝0.3mol。

2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑

2×

27g　　　　　　　　　　　　3mol

5．4g　　　　　　　　　　　　0.3mol

即投入的铝粉为5.4g。

铝与酸或碱反应生成H2的量的关系

2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑

（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H2的物质的量相等。

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H2的物质的量之比为1∶3。

（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。

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Al3＋

C．Al（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

D．MgO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

解析　Al（OH）3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1mol·

L－1AlCl3溶液中加过量的6mol·

L－1NaOH溶液

C．AlCl3溶液中加入过量稀氨水：

Al3＋＋4NH3·

H2O===AlO

＋4NH

D．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　AlO

＋HCO

＋H2O===Al（OH）3↓＋CO

，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；

Al（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①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

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2Al2O3

4Al＋3O2↑，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，通入过量二氧化碳气体，发生反应：

NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al（OH）3↓＋NaHCO3，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）：

（3）Mg（OH）2[Al（OH）3]：

（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0.2mol·

L－1Al2（SO4）3溶液中，逐滴加入1.0mol·

L－1NaOH溶液，实验测得溶液pH随NaOH溶液体积变化曲线如下图，下列有关说法正确的是（　　）

A．a点时，溶液呈酸性的原因是Al3＋水解，离子方程式为Al3＋＋3OH－Al（OH）3

B．a～b段，溶液pH增大，Al3＋浓度不变

C．b～c段，加入的OH－主要用于生成Al（OH）3沉淀

D．d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Al3＋＋3H2OAl（OH）3＋3H＋，错误；

B项，a～b段，加入NaOH消耗H＋，使Al3＋＋3H2OAl（OH）3＋3H＋反应正向进行，Al3＋的浓度减小，错误；

C项，b～c段，pH变化不明显，说明OH－主要用于生成Al（OH）3沉淀，正确。

8．[H＋、Al3＋、NH

、Al（OH）3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：

①OA：

________________________________________________________________________。

②AB：

③BC：

④CD：

答案　

（1）H＋、Al3＋、NH

、Al（OH）3

（2）①H＋＋OH－===H2O

②Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓，

③NH

＋OH－===NH3·

H2O

④Al（OH）3＋OH－===AlO

考点二　铜及其化合物

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

写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：

①化学方程式：

2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2（OH）2CO3（绿色固体）。

②化学方程式：

2Cu＋S

Cu2S。

③与氧化性酸

a．与浓硫酸共热的化学方程式：

Cu＋2H2SO4（浓）

CuSO4＋SO2↑＋2H2O；

b．与稀硝酸反应的离子方程式：

3Cu＋8H＋＋2NO

===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O；

c．与浓硝酸反应的离子方程式：

Cu＋4H＋＋2NO

===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O。

④与FeCl3溶液反应的离子方程式：

Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋。

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＋＋H2O

Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O

与H2反应

CuO＋H2

Cu＋H2O

Cu2O＋H2

2Cu＋H2O

转化关系

4CuO

2Cu2O＋O2↑

3.氢氧化铜

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）2

CuO＋H2O。

反应②的化学方程式：

Cu（OH）2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O。

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）CuSO4·

5H2O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）CuO是黑色固体，与水反应生成Cu（OH）2（×

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（×

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）CuSO4·

5H2O失去结晶水属于物理变化（×

CuSO4·

5H2O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”表示加热蒸馏

C．“胆矾”化学式为CuSO4

D．“化”表示置换转化

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CuSO4·

5H2O，故C错误；

熬胆矾铁釜，久之亦化为铜，是发生了：

Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4，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CuCl2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

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CuCl2·

2H2O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3molO2

B．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．将获得的CuCl2·

2H2O晶体加热可制得CuCl2固体

解析　A项，2CuS＋3O2

2CuO＋2SO2，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3～4时，Fe3＋水解转化为Fe（OH）3而除去，错误；

D项，将CuCl2·

2H2O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

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__________________________________________________________（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＋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____________________________________________________________。

答案　

（1）cd　

（2）3Cu2O＋2Al

Al2O3＋6Cu

（3）bd　（4）4H＋＋O2＋4e－===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