镁铝铜及其化合物 金属冶炼.docx

1、镁铝铜及其化合物 金属冶炼镁、铝、铜及其化合物金属冶炼一、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。铝的熔点比镁高，硬度比镁大。3对比掌握镁、铝的化学性质铝镁与非金属反应能被Cl2、O2氧化2MgO22MgO3MgN2Mg3N2与水反应反应很困难能与沸水反应Mg2H2OMg(OH)2H2与酸(H)反应能与H反应产生H2反应速度比Al快Mg2H=Mg2H2与碱

2、反应能溶于强碱溶液产生H2不反应与某些氧化物反应能与Fe2O3、MnO2、Cr2O3等金属氧化物发生铝热反应能在CO2中燃烧：2MgCO22MgOC问题思考铝的化学性质用以下转化关系表示写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：_。_。_。_。答案4Al3O22Al2O32AlFe2O32FeAl2O32Al6H=2Al33H22Al2OH2H2O=2AlO3H24铝的制备(1)铝土矿Al2O3。(2)2Al2O3(熔融)4Al3O2。二、铝的重要化合物1氧化铝和氢氧化铝(两性)名称氧化铝(Al2O3)氢氧化铝Al(OH)3物理性质白色固体，熔点很高白色胶状物质，难溶于水化学性质与酸反应Al2

3、O36H=2Al33H2OAl(OH)33H=Al33H2O与碱反应Al2O32OH=2AlOH2OAl(OH)3OH=AlO2H2O加热不分解2Al(OH)3Al2O33H2O制备方法Al(OH)3加热分解Al3与氨水反应AlO溶液中通入CO2可溶性铝盐和偏铝酸盐混合主要用途作耐火材料冶炼铝的原料制药净水作用2.常见的铝盐明矾(1)明矾的化学式为KAl(SO4)212H2O，属于复盐。(2)明矾净水的原理明矾溶于水时发生电离，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)，其吸附能力很强，可以吸附水中的杂质并形成沉淀，使水澄清。问题思考1铝

4、与氢氧化钠溶液反应时，反应机理是怎样的？请用双线桥法标出该反应电子转移的方向与数目。答案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。2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：NH4HCO3、CH3COONH4、(NH4)2S等；弱酸的酸式盐，如：NaHCO3、KHS、NaHSO3等；氨基酸。(1)铝在自然界中有游离态和化合态两种形式()(2)MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂()(3)冶炼铝时常用焦炭作还原剂()(4)铝与少

5、量NaOH溶液反应得到铝盐，与足量NaOH溶液反应生成偏铝酸盐()(5)相同质量的镁条分别在足量的CO2和O2中完全燃烧，所得固体的质量相同()(6)工业上制造镁粉时，可将镁蒸气在N2中冷却()(7)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()(8)明矾可作净水剂，起到杀菌消毒的作用()(9)AlO、HCO在水溶液中因发生双水解反应而不能大量共存()(10)AlO与NH在水溶液中因发生双水解反应不能大量共存()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)题组一镁、铝单质的性质及应用1镁是一种活泼的金属单质，下列关于金属镁的说

6、法中正确的是()A镁能与NaOH溶液反应生成Mg(OH)2沉淀B大量镁条燃烧引起的火灾不能用干冰灭火器灭火C镁在任何条件下都不能与水反应D镁能在N2中燃烧，且生成MgN答案B解析镁不是两性金属，不能与NaOH溶液反应，故A错误；镁能在CO2中燃烧，故B正确；镁在加热条件下能与水反应生成氢氧化镁和氢气，故C错误；镁能在N2中燃烧，且生成Mg3N2，故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

7、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

8、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100 mL 3 molL1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)。A5.4 g B3.6 g C2.7 g D1.8 g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

9、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：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

10、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盐酸来说是过量的，而对于NaOH来说是不足的。2Al6HCl =2AlCl33H2 6 mol 3 mol 3 molL10.1 L 0.15 mol则Al与NaOH反应生成的H2为0.15 mol20.3 mol。2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2227 g3 mol54 g 0.3 mol即投入的铝粉为5.4 g。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、

11、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

12、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(2020内江高三月考)用含少量镁粉的铝粉制取纯净的氢氧化铝，下列操作步骤中最恰当的组合是()加盐酸溶解加烧碱溶液溶解过滤通入过量CO2生成Al(OH)3沉淀加入盐酸生成Al(OH)3沉淀加入过量烧碱溶液A BC D答案B6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

13、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，它与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，通入过量二氧化碳气体，发生反应：NaAlO2CO22H2O=Al(OH)3NaHCO3，不能对换，错误。1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)：

14、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。2Al(OH)3的三种制备方法方法一：可溶性铝盐溶液与过量氨水反应反应原理：Al33NH3H2O=Al(OH)33NH方法二：向可溶性偏铝酸盐溶液中通入过量CO2反应原理：AlO2H2OCO2=Al(OH)3HCO方法三：相互促进水解法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)化学性质常温下，铜在干燥的空气中性质稳定，但在潮湿的空气里则会被锈蚀，在其表面逐渐形成一层绿色的铜锈。有关化学方程式：_。写出下列化学方程式：铜在

15、空气中加热：_；铜丝在硫蒸气中反应：_。答案2CuO2CO2H2O=Cu2(OH)2CO32CuO22CuO2CuSCu2S2铜及其常见化合物的颜色物质颜色物质颜色Cu紫红色CuSO4白色CuO黑色CuSO45H2O蓝色Cu2O砖红色Cu2(OH)2CO3绿色Cu2S黑色Cu(OH)2蓝色问题思考铜的重要化合物转化关系如下，完成下列方程式：(1)铜的氧化物CuO高温分解得Cu2O，化学方程式为4CuO2Cu2OO2。Cu2O溶于稀硫酸产生蓝色溶液和紫红色固体，离子方程式为Cu2O2H=CuCu2H2O。(2)氢氧化铜氢氧化铜悬浊液煮沸变黑的原因，用化学方程式表示为Cu(OH)2CuOH2O。(

16、3)硫酸铜晶体受热分解为白色的硫酸铜粉末，化学方程式为CuSO45H2OCuSO45H2O。(4)Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，是铜绿、孔雀石的主要成分，受热分解可生成黑色的氧化铜，化学方程式：Cu2(OH)2CO32CuOCO2H2O，可溶于稀硫酸，离子方程式：Cu2(OH)2CO34H=2Cu2CO23H2O。(1)CuO是黑色固体，与水反应生成Cu(OH)2()(2)铜锈是铜被空气中的氧气缓慢氧化生成的氧化物()(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()答案(1)(2)(3)(4

17、)(5)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

18、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

19、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1 mol CuS则消耗3 mol O2B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，1 mol CuS消耗1.5 mol O2，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)

20、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

21、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，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的放电能力比铜的弱，形成阳极泥，可以回收，d对。(4)根据总反应，O2发生还原反应，因此正极反应式为O24H4e=2H2O。 铜的冶炼“两方法”(1)湿法炼铜：F

22、eCuSO4=FeSO4Cu。(2)高温炼铜：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜)：2CuFeS24O2Cu2S3SO22FeO(炉渣)2Cu2S3O22Cu2O2SO22Cu2OCu2S6CuSO2粗铜中铜的含量为99.5%99.7%，主要含有Ag、Zn、Fe、Au等杂质，粗铜通过电解精炼可得到纯度达99.95%99.98%的铜。电解精炼铜的原理是用粗铜作阳极，失电子变为Cu2，用纯铜棒作阴极即可得精铜。1合金的概念及性能2常见的金属材料(1)金属材料分类(2)几种常见的合金3金属矿物的开发利用(1)金属在自然界中的存在。(2)金属冶炼的实质。金属的冶炼过程就是把金属从化合态还原为游离

23、态的过程。即Mnne=M(写反应通式，用M表示金属)。(3)金属冶炼的方法(用化学方程式表示)。4铝热反应实验中的有关问题实验装置实验现象镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈的反应；纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中实验结论高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热Fe2O32Al2FeAl2O3原理应用制取熔点较高、活动性弱于Al的金属，如铁、铬、锰、钨等；金属焊接，如野外焊接钢轨等(1)金属元素的单质只有还原性，其离子只有氧化性()(2)金属元素的单质在常温下均为固体()(3)合金材料中不可能含有非金属元素()(4)铁是人类在生产、生活中最早使用的

24、金属()(5)合金的硬度一般大于成分金属，而熔点一般低于成分金属()(6)金属氧化物与铝粉的混合物都是铝热剂()(7)人类历史上使用铝的时间比铁晚，原因是铝的冶炼成本高()(8)电解氯化镁溶液制取金属镁()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)题组一金属材料、合金的性能及应用1(2019中原区校级月考)青铜的主要成分是铜和锡，锡的熔点是232 ，含锡25%的青铜熔点约为800 ，吕氏春秋别类编中有关于青铜的记载“金(铜)柔锡柔，合两柔则为刚，燔(烧)之则为淖(液体)。”下列说法正确的是()A在轮船外壳悬挂锌、锡等金属块可减慢钢铁的腐蚀B合金的熔点一定低于各组分金属的熔点C铜和锡在

25、元素周期表均位于第四周期D“合两柔则为刚”体现了合金的硬度通常大于各组分金属的特点答案D解析要保护钢铁，在和海水构成的原电池中应该让钢铁作正极才能被保护，活泼性比Fe强的金属作负极，锡金属性弱于铁，不能保护铁，故A错误；青铜的主要成分是铜和锡，锡的熔点是232 ，含锡25%的青铜熔点约为800 ，青铜的熔点高于锡，故B错误；锡位于周期表的第五周期，故C错误；“金(即铜)柔锡柔，合两柔则刚”体现了合金硬度大于成分金属硬度，故D正确。2C919大型飞机的制造采用了大量新材料铝锂合金。下列关于铝锂合金的说法不正确的是()A铝锂合金是铝与锂形成的混合物B铝锂合金的硬度比锂大C铝锂合金的熔、沸点比铝低D

26、铝锂合金耐酸碱腐蚀答案D解析铝锂合金中的铝既能与酸反应，又能与碱反应，锂能与酸反应，故铝锂合金不耐酸碱腐蚀。题组二金属冶炼、金属矿物的开发利用3(2020长子县模拟)五金铁中记载：“若造熟铁，则生铁流出时，相连数尺内，低下数寸，筑一方塘，短墙抵之。其铁流入塘内，数人执柳木排立墙上众人柳棍疾搅，即时炒成熟铁。”以下说法不正确的是()A金属冶炼方法由金属活动性决定B熟铁比生铁质地更硬，延展性稍差C炒铁是为了降低铁水中的碳含量D该法与近代往生铁水吹空气炼钢异曲同工答案B解析活泼性不同的金属，其冶炼方法不同，即金属冶炼方法由金属活动性决定，故A正确；熟铁比生铁质地更软，且延展性好，故B错误；炒铁过程中降低了铁水中的碳含量，从而将生铁转化成熟铁，故C正确；该冶炼方法和近代往生铁水吹空气炼钢，都是利用空气中氧气氧化C元素，其原理基本相同，故D正确。4(2019九江质检)下列说法正确的是()A