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第13讲　镁、铝、铜及其化合物
【备考目标】　1.了解镁、铝、铜及其重要化合物的存在、性质和用途。2.掌握工业提取铝、镁的一般方法。3.理解含铜重要化合物的制备原理及过程。
考点1　镁及其化合物　海水提镁
1．镁的性质与用途
(1)物理性质：具有银白色金属光泽的固体。
(2)化学性质(写化学方程式)
①与O2反应：2Mg＋O22MgO (产生强烈白光)。
②与N2反应：3Mg＋N2Mg3N2 。
③与CO2反应：2Mg＋CO22MgO＋C 。
④与沸水反应：Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑ 。
⑤与非氧化性强酸反应：Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑。
【提醒】　Mg3N2能与水剧烈反应生成Mg(OH)2沉淀并放出氨气，所以只能在干燥状态下制取。
(3)用途：生产合金，冶金工业上用作还原剂和脱氧剂。
2．镁的重要化合物
(1)氧化镁：白色粉末状固体，难 溶于水，属于碱性 氧化物，与盐酸反应的离子方程式为MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O 。
(2)氢氧化镁：白色固体，难 溶于水，中强碱，与盐酸反应的离子方程式为Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O 。
【提醒】　氢氧化镁的溶解度小于碳酸镁，能发生反应MgCO3＋H2OMg(OH)2＋CO2↑，镁元素在水垢中的存在形式是Mg(OH)2。
【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)镁在空气中燃烧，产物为纯净的氧化镁(× )
(2)工业上通过电解六水合氯化镁制取金属镁 (× )
(3)利用海水制取溴和镁单质，此过程中Br－被氧化，Mg2＋被还原 (√ )
(4)向MgCl2溶液中滴加NaOH溶液至过量，现象为先产生白色沉淀，后沉淀消失(× )
题组练习
从海水中提取镁
写出上述流程中的基本步骤涉及的主要反应
制熟石灰 CaCO3CaO＋CO2↑ ，CaO＋H2O===Ca(OH)2
沉淀 Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2＋Ca2＋
酸化 Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
蒸发结晶 析出MgCl2·6H2O
脱水 在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁
电解 电解熔融氯化镁制得镁：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
【方法指导】　(1)由MgCl2·6H2O得到无水MgCl2，必须在HCl气流中加热，以防MgCl2水解。(2)因镁在高温下能与O2、N2、CO2等气体发生反应，故工业电解MgCl2得到的镁，应在H2或Ar氛围中冷却。
考点2　铝及其化合物
1．铝的性质及用途
(1)存在
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 态存在。
(2)化学性质
写出图中有关反应的化学方程式：
①
②2Al＋3Cl22AlCl3 。
③2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ 。
④2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ 。
⑤2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe (铝热反应)。
【提醒】　铝是活泼金属，但抗腐蚀性能强，原因是常温下Al能与O2反应生成一层致密的氧化物薄膜，从而防止内部金属进一步被氧化。
2．氧化铝
(1)物理性质：白色固体，难溶于水，熔点很高。
(2)化学性质
3．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
①Al(OH)3的电离
酸式电离：Al(OH)3＋H2O [Al(OH)4]－＋H＋ 。
碱式电离：Al(OH)3 Al3＋＋3OH－ 。
②写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：
ⅰ.Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O ；
ⅱ.Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－ ；
ⅲ.2Al(OH)3Al2O3＋3H2O 。
(3)制备方法
向可溶性铝盐中加入足量氨水：Al3＋＋3NH3·H2O ===Al(OH)3↓＋3NH。
4．一种重要的复盐——明矾
化学式 KAl(SO4)2·12H2O (水溶液pH<7)
净水原理 Al3＋＋3H2O Al(OH)3(胶体)＋3H＋，Al(OH)3胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水
与Ba(OH)2溶液的反应 Al3＋恰好完全沉淀的离子方程式：2Al3＋＋3SO＋3Ba2＋＋6OH－===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓ ；SO恰好完全沉淀的离子方程式：Al3＋＋2SO＋2Ba2＋＋4OH－===[Al(OH)4]－＋2BaSO4↓
【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)铝制品在空气中能稳定存在是因为铝不活泼(× )
(2)氧化铝熔点高，常用于制造耐高温材料(√ )
(3)可以利用明矾溶液清除铜镜表面的铜锈(√ )
(4)铝与少量NaOH溶液反应得到铝盐，与足量NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4] (× )
(5)在给定条件下，可发生转化：Al(s)Na[Al(OH)4](aq)Al(OH)3(s)(× )
题组练习
一、铝及其化合物的性质与用途
1．下列关于铝及其化合物的说法不正确的是(　　 )
A．Al既可用于食品包装，也可用作建筑材料
B．Al2O3既可用来冶炼金属Al，也可用作耐火材料
C．明矾[KAl(SO4)2·12H2O]既可用作净水剂，也可用作消毒剂
D．Al(OH)3既可用作治疗胃酸过多的药物，也可用来制备一些铝盐
解析：选C。A项，金属铝具有良好的延展性，因此铝可以制成铝箔用于食品包装，金属铝也可用作建筑材料，如铝合金门窗等，正确；B项，电解熔融的Al2O3可冶炼金属Al，由于Al2O3具有耐高温的性质，也可用作耐火材料，正确；C项，明矾[KAl(SO4)2·12H2O]溶于水后，Al3＋能发生水解反应，生成的Al(OH)3胶体具有吸附作用，可用作净水剂，但Al(OH)3并不具有消毒作用，错误；D项，Al(OH)3能与胃酸中的盐酸反应生成氯化铝和水，正确。
2．下列由废铝粉、稀盐酸和氨气为原料制取Al2O3的实验原理和装置不能达到实验目的的是(　　 )
A．用装置甲溶解废铝粉 B．用装置乙制取Al(OH)3固体
C．用装置丙过滤得到Al(OH)3固体 D．用装置丁灼烧Al(OH)3固体制得Al2O3
解析：选D。将废铝粉加入盐酸中，适当加热和搅拌以加快反应速率，则用装置甲溶解废铝粉能够达到实验目的，A不符合题意；向所得的AlCl3溶液中通入过量的氨气，来制备Al(OH)3固体，用装置乙可以制取Al(OH)3固体，倒扣的漏斗能防止倒吸，B不符合题意；分离固体和液体常用过滤操作，即用装置丙过滤得到Al(OH)3固体，C不符合题意；蒸发溶液用蒸发皿，灼烧固体需用坩埚，故用装置丁灼烧Al(OH)3固体制备Al2O3不能达到实验目的，D符合题意。
二、以铝及其化合物为载体的工艺流程题
3．酸溶法提纯Al2O3的过程如下，铝土矿中含有杂质Fe2O3和SiO2。
讨论回答下列问题：
(1)写出①②中可能发生反应的离子方程式①________________________________________；
②________________________________________________________________________。
(2)步骤②中不用氨水沉淀Fe3＋的原因：___________________________________________。
答案：(1)①Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O，Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
②Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－，Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
(2)Al(OH)3只能溶于强碱，不能溶于氨水，用氨水不能将Fe(OH)3和Al(OH)3分离
4．利用铝灰(主要成分为Al、Al2O3、AlN、FeO等)制备铝鞣剂[主要成分为Al(OH)2Cl]的一种工艺如下：
(1)气体A能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。铝灰在90 ℃时水解生成A的化学方程式为______________________________________，“水解”采用90 ℃而不在室温下进行的原因是
________________________________________________________________________。
(2)“酸溶”时，Al2O3发生反应的离子方程式为_______________________________________。
(3)“氧化”时，发生反应的离子方程式为________________________________________。
(4)“废渣”的成分为__________________(填化学式)。
(5)采用喷雾干燥而不用蒸发的原因是_______________________________________________。
答案：(1)AlN＋3H2OAl(OH)3＋NH3↑；加快AlN的水解反应速率，降低NH3在水中溶解度，促使NH3逸出
(2)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O(3)2Fe2＋＋2H＋＋ClO－===2Fe3＋＋Cl－＋H2O
(4)Fe(OH)3　(5)防止Al(OH)2Cl水解生成Al(OH)3
考点3　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
①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。有关化学方程式为2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3 。
②写出下列化学方程式：
铜在空气中加热：2Cu＋O22CuO ；
铜丝在硫蒸气中反应：2Cu＋SCu2S 。
2．铜的重要化合物
(1)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)2CO32CuO＋CO2↑＋H2O ，可溶于稀硫酸，离子方程式：Cu2(OH)2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O 。
(2)黑色的氧化铜在高温下分解为砖红色的Cu2O，化学方程式为4CuO2Cu2O＋O2↑ 。
(3)蓝色的硫酸铜晶体受热分解为白色的硫酸铜粉末，化学方程式为CuSO4·5H2OCuSO4＋5H2O 。
(4)砖红色的Cu2O与稀硫酸反应，溶液变蓝，同时生成红色的单质铜，离子方程式为Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O 。
【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)铜锈是铜被空气中的氧气缓慢氧化生成的氧化物(× )
(2)过量铜与浓硝酸反应，产生的气体中有NO2、NO和H2(× )
(3)CuO是黑色固体，与水反应生成Cu(OH)2(× )
(4)CuSO4·5H2O失去结晶水属于化学变化(√ )
(5)除去铜粉中混有的CuO，加入稀硝酸溶解、过滤、洗涤、干燥(× )
题组练习
一、铜及其化合物的性质
1．某研究小组通过实验探究Cu及其重要化合物的性质，下列操作正确且能达到目的的是(　　 )
A．将铜丝插入浓硫酸中加热，反应完后把水加入反应器中，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．将表面有铜绿的铜器放入稀盐酸中浸泡，除去铜绿
解析：选D。A项，应将反应后的液体倒入盛水的烧杯中，并不断搅拌；B项，应将铜丝在空气中加热到红热后伸入盛满氯气的集气瓶中；C项，CuCl2水解生成的盐酸易挥发，加热蒸干CuCl2溶液得不到无水CuCl2固体。
2．据《本草纲目》记载：“生熟铜皆有青，即是铜之精华，大者即空绿，以次空青也，铜青则是铜器上绿色者，淘洗用之。”下列说法错误的是(　　 )
A．“铜青”的主要成分是Cu2(OH)2CO3 B．“铜青”生成过程中涉及氧化还原反应
C．铜在潮湿空气中易发生吸氧腐蚀 D．用稀硝酸可以清洗铜器表面的铜绿
解析：选D。铜在潮湿空气中发生吸氧腐蚀生成铜绿，即Cu2(OH)2CO3，过程中铜元素化合价发生变化，涉及氧化还原反应，A、B、C正确；由于稀硝酸在常温下也能腐蚀铜单质，故不能用稀硝酸清洗铜器表面的铜绿，可用稀硫酸来清洗铜器表面的铜绿，D错误。
二、铜及其化合物的制备
3．实验室用含有少量氧化铁杂质的废铜粉制取无水硫酸铜的实验步骤如图：
下列有关说法正确的是(　　 )
A．溶解废铜粉的“过量酸”是指过量稀硝酸 B．气体A是Cl2，将亚铁离子氧化为铁离子
C．生成沉淀D的离子方程式可以为3CuO＋2Fe3＋＋3H2O===2Fe(OH)3＋3Cu2＋
D．从溶液中得到无水硫酸铜的方法是冷却结晶
解析：选C。过量的酸应为浓硫酸，不适合用稀硝酸，原因是引入NO杂质，A错误；向混合溶液中通入气体A的作用是将溶液中的亚铁离子氧化为铁离子，气体A为氧气，不能使用氯气，防止引入氯化铜杂质，B错误；加入固体B的作用是调节溶液的pH，使Fe3＋变为沉淀而除去，为了不引入新的杂质，可选用CuO、Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3，加CuO时离子方程式为3CuO＋2Fe3＋＋3H2O===2Fe(OH)3＋3Cu2＋，C正确；从溶液中冷却结晶得到硫酸铜晶体，D错误。
4．纳米氧化亚铜(Cu2O，颗粒直径1～100 nm)具有特殊的光学、光电和催化性能，采用化学沉淀法制备晶型结构完整、粒度分布均匀的纳米Cu2O(在潮湿空气中会慢慢氧化生成CuO)的合成路线如图所示。下列说法正确的是(　　 )
A．反应Ⅰ为化合反应 B．操作X为过滤
C．反应Ⅱ中，每生成22.4 L(标准状况)N2，转移4 mol电子 D．“洗涤”时，无水乙醇可用蒸馏水代替
解析：选C。由流程可知，反应Ⅰ为CuSO4＋2NaOH===Cu(OH)2↓＋Na2SO4，反应Ⅱ为4Cu(OH)2＋N2H4·H2O===N2↑＋2Cu2O＋7H2O，然后得到纳米Cu2O浊液，离心分离并用乙醇除去表面的杂质，干燥即可得到纳米Cu2O。由分析可知，反应Ⅰ为CuSO4＋2NaOH===Cu(OH)2↓＋Na2SO4，属于复分解反应，A错误；由分析可知，操作X为干燥，B错误；由分析可知，反应Ⅱ为4Cu(OH)2＋N2H4·H2O===N2↑＋2Cu2O＋7H2O，每生成22.4 L(标准状况)即＝1 mol N2，转移4 mol电子，C正确；由题干信息可知，纳米Cu2O在潮湿空气中会慢慢氧化生成CuO，故“洗涤”时，无水乙醇不可用蒸馏水代替，D错误。
高考真题
1．(2020·江苏高考)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
解析：选D。A项，铝具有良好的延展性，且表面易形成氧化膜，从而保护内部的铝不再被腐蚀，因此可用于制作铝金属制品，不符合题意；B项，AlCl3是共价化合物，在熔融状态下不导电，故使用Al2O3冶炼铝，不符合题意；C项，Al(OH)3具有弱碱性，可以中和胃酸，不符合题意；D项，Al3＋水解生成Al(OH)3胶体，可以用于净水，符合题意。
2．(2020·全国卷Ⅲ)宋代《千里江山图》描绘了山清水秀的美丽景色，历经千年色彩依然，其中绿色来自孔雀石颜料[主要成分为Cu(OH)2·CuCO3]，青色来自蓝铜矿颜料[主要成分为Cu(OH)2·2CuCO3]。下列说法错误的是(　　)
A．保存《千里江山图》需控制温度和湿度 B．孔雀石、蓝铜矿颜料不易被空气氧化
C．孔雀石、蓝铜矿颜料耐酸耐碱 D．Cu(OH)2·CuCO3中铜的质量分数高于Cu(OH)2·2CuCO3
解析：选C。孔雀石颜料和蓝铜矿颜料的主要成分中均含有Cu(OH)2和CuCO3，Cu(OH)2和CuCO3受热易分解，用颜料描绘的图案受潮容易变模糊，所以需控制温度和湿度，A正确；孔雀石和蓝铜矿中含有的Cu(OH)2和CuCO3都不易被空气氧化，B正确；Cu(OH)2、CuCO3都能与酸反应，所以不耐酸，C错误；Cu(OH)2·CuCO3中铜的质量分数为×100%≈57.7%，Cu(OH)2·2CuCO3中铜的质量分数为×100%≈55.5%<57.7%，D正确。
3．(2023·湖南高考)处理某铜冶金污水(含Cu2＋、Fe3＋、Zn2＋、Al3＋)的部分流程如下：
已知：①溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：
物质 Fe(OH)3 Cu(OH)2 Zn(OH)2 Al(OH)3
开始沉淀pH 1.9 4.2 6.2 3.5
完全沉淀pH 3.2 6.7 8.2 4.6
②Ksp(CuS)＝6.4×10－36，Ksp(ZnS)＝1.6×10－24。下列说法错误的是(　　)
A．“沉渣Ⅰ”中含有Fe(OH)3和Al(OH)3
B．Na2S溶液呈碱性，其主要原因是S2－＋H2O HS－＋OH－
C．“沉淀池Ⅱ”中，当Cu2＋和Zn2＋完全沉淀时，溶液中＝4.0×10－12
D．“出水”经阴离子交换树脂软化处理后，可用作工业冷却循环用水
解析：选D。结合已知①表中数据可知，调pH＝4后，Fe3＋完全沉淀，Al3＋部分沉淀，“沉渣Ⅰ”中含有Fe(OH)3和Al(OH)3，A项正确；Na2S溶液因S2－水解而呈碱性，B项正确；“沉淀池Ⅱ”中，当Cu2＋和Zn2＋完全沉淀时，溶液中＝＝＝＝4.0×10－12，C项正确；“出水”中除含有阴离子外，还含有大量的Na＋、Ca2＋等阳离子，故只经阴离子交换树脂软化处理后，不可用作工业冷却循环用水，D项错误。
4．(2020·山东高考)以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下：
已知浸出时产生的废渣中有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3。下列说法错误的是(　　)
A．浸出镁的反应为MgO＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3↑＋H2O
B．浸出和沉镁的操作均应在较高温度下进行
C．流程中可循环使用的物质有NH3、NH4Cl
D．分离Mg2＋与Al3＋、Fe3＋是利用了它们氢氧化物Ksp的不同
解析：选B。菱镁矿煅烧后得到轻烧粉，MgCO3转化为MgO，加入氯化铵溶液浸取，浸出的废渣有SiO2、Fe(OH)3、Al(OH)3，同时产生氨气，则此时浸出液中主要含有Mg2＋和过量的NH4Cl，加入氨水得到Mg(OH)2沉淀，煅烧得到高纯镁砂。高温煅烧后Mg元素主要以MgO的形式存在，MgO可以与铵根水解产生的氢离子反应，促进铵根的水解，所以得到氯化镁、氨气和水，化学方程式为MgO＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3↑＋H2O，故A正确；一水合氨受热易分解，沉镁时在较高温度下进行会造成一水合氨大量分解，挥发出氨气，降低NH3·H2O利用率，故B错误；浸出过程产生的氨气可以回收制备氨水，沉镁时氯化镁与氨水反应生成的氯化铵又可以利用到浸出过程中，故C正确；Fe(OH)3、Al(OH)3的Ksp远小于Mg(OH)2的Ksp，所以当pH达到一定值时Fe3＋、Al3＋产生沉淀，而Mg2＋不沉淀，从而将其分离，故D正确。
巩固练习
一、选择题(每题5分，共10题，共50分)
1．镁是一种活泼的金属单质，下列关于金属镁的说法中正确的是(　　 )
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
解析：选B。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：Al＋2OH－＋2H2O===[Al(OH)4]－＋H2↑
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
解析：选A。无论是铝还是其氧化物都能与酸或碱反应，A正确；铝化学性质活泼，铝制品具有很强的抗腐蚀性是因为铝表面形成致密的氧化膜，B错误；电荷、得失电子均不守恒，正确的离子方程式为2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑，C错误；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，D错误。
3．下列铜及其化合物的性质与用途具有对应关系的是(　　 )
A．铜单质具有延展性，可用于传输电流 B．Cu2O的熔、沸点较高，可用作催化剂
C．Cu(OH)2具有氧化性，可用于检验醛基 D．CuSO4能使蛋白质变性，可用于饮用水消毒
解析：选C。铜单质具有导电性，可用于传输电流，A不符合题意；Cu2O的熔、沸点较高与其作催化剂无因果关系，B不符合题意；已知反应RCHO＋2Cu(OH)2＋NaOHCu2O↓＋RCOONa＋3H2O，反应中Cu(OH)2作氧化剂，具有氧化性，可用于检验醛基，C符合题意；CuSO4能使蛋白质变性，但CuSO4不可用于饮用水消毒，只能用于环境消毒，D不符合题意。
4．某同学通过系列实验探究Mg及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是(　　 )
A．将水加入浓硫酸中得到稀硫酸，置镁片于其中探究Mg的活泼性
B．将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中，观察Mg(OH)2沉淀的生成
C．将Mg(OH)2浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤，洗涤并收集沉淀
D．将Mg(OH)2沉淀转入蒸发皿中，加足量稀盐酸，加热蒸干得无水MgCl2固体
解析：选B。稀释浓硫酸应将浓硫酸加到水中，而不能将水加入浓硫酸中得到稀硫酸，A错误；过滤时应该用玻璃棒引流，C错误；由于氯化镁水解生成氢氧化镁和氯化氢，水解吸热，且氯化氢易挥发，所以加热时促进镁离子水解，蒸干得不到无水MgCl2固体，为氢氧化镁固体，D错误。
5．向CuSO4溶液中加入H2O2溶液，很快有大量气体逸出，同时放热，一段时间后，蓝色溶液变为红色浑浊(Cu2O)，继续加入H2O2溶液，红色浑浊又变为蓝色溶液，这个反应可以反复多次。下列关于上述过程的说法不正确的是(　　 )
A．Cu2＋将H2O2还原为O2 B．H2O2既表现氧化性又表现还原性
C．Cu2＋是H2O2分解反应的催化剂 D．发生了反应：Cu2O＋H2O2＋4H＋===2Cu2＋＋3H2O
解析：选A。硫酸铜与H2O2溶液首先发生反应产生氧化亚铜，铜元素的化合价降低，硫酸铜作氧化剂，则H2O2作还原剂被氧化成氧气，故A错误；开始过氧化氢被氧化成氧气表现还原性，继续滴加过氧化氢溶液后氧化亚铜转变成铜离子，则过氧化氢又表现氧化性，故B正确；整个过程中反应开始有铜离子，反应结束时还有铜离子，铜离子的量没有变化，符合催化剂的特点，故C正确；反应的第二阶段是过氧化氢与氧化亚铜反应产生铜离子的过程，根据价态变化，可知过氧化氢应被还原成水，根据化合价升降总数相等可得离子方程式：Cu2O＋H2O2＋4H＋===2Cu2＋＋3H2O，故D正确。
6．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：选B。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。
7．(2023·福建福州联考)实验室以空气和镁为原料制备Mg3N2的装置如图所示(夹持和加热装置略去)，已知Mg3N2遇到水蒸气会反应生成NH3，还原铁粉与N2不会反应。下列说法不正确的是(　　 )
A．装置A、B中可依次加入NaOH溶液、浓硫酸 B．若去掉装置C，对产品纯度影响很大
C．实验时应先加热C，通入一段时间空气后再加热D D．装置E中碱石灰的作用是吸收尾气
解析：选D。镁为活泼金属，会与空气中的氧气、二氧化碳和水蒸气反应，要制备氮化镁，需要去除空气中的氧气、二氧化碳和水蒸气，装置A、B中可依次加入NaOH溶液、浓硫酸，由于混合气体通过氢氧化钠溶液后带出水蒸气，因此浓硫酸需要放在氢氧化钠溶液后，对气体进行干燥，A正确；装置C的作用是除去氧气，若去掉装置C，镁与氧气反应生成氧化镁，对产品纯度有影响，B正确；氧气会与镁反应，为保证装置内氧气全部除去，实验时应先加热C，通入一段时间空气除尽氧气，然后再加热D，C正确；根据Mg3N2遇水会发生反应生成Mg(OH)2和NH3，装置E中碱石灰的作用是防止空气中二氧化碳和水蒸气进入到装置D中，D错误。
8．一种工业制备无水氯化镁的工艺流程如下：
下列说法错误的是(　　 )
A．物质X常选用生石灰 B．工业上常用电解熔融MgCl2的方法制备金属镁
C．“氯化”过程中发生的反应为MgO＋C＋Cl2MgCl2＋CO
D．向“煅烧”后的产物中加稀盐酸，将所得溶液加热蒸发也可得到无水MgCl2
解析：选D。苦卤水中含有大量镁离子，加入生石灰，生石灰与水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙再与镁离子反应生成氢氧化镁，生石灰来源丰富、价格便宜，常用来做沉镁的沉淀剂，A正确；镁为活泼金属，工业上常用电解熔融氯化镁的方法来制备金属镁，B正确；根据题给流程图可知，“煅烧”氢氧化镁得到氧化镁，“氯化”过程中，加入碳和氯气与氧化镁反应，生成无水氯化镁和一种气体，根据原子守恒和得失电子守恒可得反应的化学方程式为MgO＋C＋Cl2MgCl2＋CO，C正确；向“煅烧”后所得的氧化镁中加稀盐酸，得到氯化镁溶液，由于镁离子会发生水解反应Mg2＋＋2H2O Mg(OH)2＋2H＋，直接蒸发MgCl2溶液，生成的HCl挥发，最终得到的是氢氧化镁，而不是无水氯化镁，D错误。
9．CuSO4在电镀、印染、颜料、农药等方面应用广泛。某实验小组用28.8 g红色固体a(只含Cu或Cu2O中的一种)制备胆矾的路线如下：
下列推断正确的是(　　 )
A．红色固体a可能是Cu B．反应Ⅰ中参与反应的H2SO4的物质的量为0.2 mol
C.试剂X一般选择稀盐酸和稀硝酸的混合物 D．步骤Ⅲ一般在坩埚中加热并灼烧
解析：选B。某实验小组用28.8 g红色固体a(只含Cu或Cu2O中的一种)制备胆矾，该红色固体和足量稀硫酸反应后得到蓝色溶液和红色固体，则该固体为Cu2O。若红色固体a是铜，铜不与稀硫酸反应，步骤Ⅰ不能得到蓝色溶液，A项错误；Cu2O的物质的量为＝0.2 mol，反应Ⅰ为Cu2O＋H2SO4===Cu＋CuSO4＋H2O，则参与反应的H2SO4的物质的量为0.2 mol，B项正确；如果用稀硝酸和稀盐酸的混合物溶解铜，会引入杂质，C项错误；在坩埚中加热并灼烧，会失去结晶水，得不到胆矾，D项错误。
10．(2023·河北沧州二中三模)由铝土矿(含Al2O3和少量Fe2O3、BaO、SiO2)冶炼铝的简单流程如图所示(假定每步转化均完全)。下列说法正确的是(　　 )
A．“溶渣”和“烧渣”的主要成分均属于电解质
B．“酸溶”时用盐酸和用硫酸得到的“溶渣”的主要成分一样
C．铝土矿中铝元素的质量分数为%
D．“电解”时，阳极为石墨，一段时间后需补充阳极材料
解析：选D。“酸溶”所得溶渣的主要成分为SiO2，属于非电解质，A错误；用硫酸“酸溶”时，“溶渣”中还会有硫酸钡，B错误；铝土矿中铝元素的质量分数为×100%＝%，C错误；“电解”时，氧离子在阳极上失电子生成氧气，氧气与石墨反应生成CO2，过一段时间需要补充阳极材料，D正确。
二、非选择题(共2题，共35分)
11．(17分)某工业含铜废料含有Cu、CuO、CuS、CuSO4等成分，利用该含铜废料可生产硝酸铜晶体[Cu(NO3)2·3H2O]，生产的工艺流程如图所示：
回答下列问题：
(1)“焙烧”过程中除生成SO2的反应外，另外一个反应的化学方程式是
________________________________________________________________________。(2分)
(2)“酸化”过程为加快反应速率，可采用的措施有__________________(写出一条即可)，“酸化”的目的是
________________________________________________________________________。(3分)
(3)若试剂a为Zn，则“置换”的离子方程式为______________________________，滤液中溶质的化学式是________。 (3分)
(4)“淘洗”的作用是______________________________________________________，
若图中淘洗液的主要溶质与滤液的溶质相同，则试剂b是________。(3分)
(5)“反应”一步中使用20% HNO3和10% H2O2，整个过程无红棕色气体产生，则发生反应的化学方程式为
________________________________________________________________________；
若该步骤只使用20% HNO3，随着反应的进行，温度升高，出现大量红棕色气体，则还原剂与氧化剂的物质的量之比为________。 (4分)
(6)“一系列操作”是指化学实验操作，这些操作的名称是______________________________________。(2分)
解析：(1)加热条件下，Cu被O2氧化为CuO。(2)将焙烧产物粉碎可增大固体物质与硫酸的接触面积；升高反应温度、增大反应物浓度均能加快化学反应速率。“酸化”的目的是使CuO溶解转化为Cu2＋。(3)Zn的还原性比Cu强，故Zn与Cu2＋反应生成Cu和Zn2＋；过滤后滤渣为Cu(含有Zn)，滤液为硫酸锌溶液。(4)“淘洗”的目的是除去前面加入的过量锌，因此试剂b为稀硫酸。(5)“反应”过程中无红棕色气体产生，由此推知反应不生成NO或NO2，则反应的化学方程式为Cu＋H2O2＋2HNO3===Cu(NO3)2＋2H2O。根据生成大量红棕色气体可知生成的是NO2，因还原剂为Cu，化合价由0价升高至＋2价，氧化剂为HNO3，其中N的化合价由＋5价降低为＋4价，由得失电子守恒可知该反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为1∶2。(6)“反应”后的溶液为Cu(NO3)2，经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤可得到目标产物。
答案：(1)2Cu＋O22CuO
(2)将焙烧产物粉碎、升高酸化温度、适当提高硫酸浓度(任写一条)　将CuO转化为Cu2＋
(3)Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu　ZnSO4(4)除去过量的Zn　稀硫酸
(5)Cu＋H2O2＋2HNO3===Cu(NO3)2＋2H2O　1∶2(6)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤
12．(18分)(2023·北京名校联考)某研究小组探究镁、铝与Na2CO3溶液的反应。
实验Ⅰ：将过量镁条、铝条(除去表面氧化膜)分别放入60 ℃的温水中，观察到开始时镁条表面有气泡，5分钟后气泡迅速减少直至反应停止；铝条表面无明显现象。
实验Ⅱ：将过量镁条、铝条(除去表面氧化膜)分别放入饱和Na2CO3溶液(pH＝12)中，观察到镁条表面有气泡，且持续时间较长，溶液中产生白色浑浊，铝条表面持续产生气泡。
(1)实验Ⅰ中镁条表面产生气泡的反应为________________________________________。(2分)
(2)实验Ⅱ中饱和Na2CO3溶液pH＝12的原因____________________________(写离子方程式)。(2分)
(3)探究实验Ⅰ和Ⅱ现象不同的原因，设计实验Ⅲ。
实验Ⅲ
现象 电流计指针向右偏转，镁条上无明显现象；随后电流计指针迅速归零继而向左偏转，镁条上有少量气泡产生，铝条上持续有气泡产生 电流计指针持续向右偏转，示数逐渐减小，溶液中有白色浑浊物，铝条上持续有气泡产生
①实验a是b的对照组，所用NaOH溶液的浓度为__________________。(2分)
②实验a中开始时Mg是原电池的______极。(1分)
③用化学用语表示实验a中铝条上持续产生气泡的原因
______________________________________________________。(2分)
④查阅资料，实验b中沉淀成分为Mg2(OH)2CO3·aH2O，实验证实了沉淀中含有CO、OH－，将白色浑浊物过滤、洗涤，加入0.1 mol/L盐酸y mL恰好完全反应，产生标准状况下的CO2气体x mL，x、y之间的关系为__________________(用含x、y的表达式表示)。(3分)
⑤实验a中电流计指针出现反向偏转，而实验b中电流计指针未发生反向偏转的原因_________________________________________________。(3分)
(4)结合铝元素的分布系数解释实验Ⅱ中铝与饱和Na2CO3溶液反应持续产生细小气泡的原因________________________________________________________________________，
已知：Al3＋、Al(OH)3、[Al(OH)4]－的分布分数与溶液pH的关系如图所示。(3分)
解析：由题意可知，该实验的实验目的是探究镁、铝与碳酸钠溶液的反应，由实验可知，镁能与碳酸钠溶液中的水反应生成氢氧化镁和氢气，氢氧化镁覆盖在镁条表面阻碍反应的继续进行，而铝与碳酸钠溶液反应生成[Al(OH)4]－。
(1)由分析可知，实验Ⅰ中镁条表面产生气泡的反应为镁与水反应生成氢氧化镁和氢气，反应的化学方程式为Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑。
(2)实验Ⅱ中饱和碳酸钠溶液pH为12的原因是碳酸钠是强碱弱酸盐，碳酸根离子在溶液中水解使溶液呈碱性，反应的离子方程式为CO＋H2O HCO＋OH－。
(3)①实验a是b的对照组，由探究实验变量唯一化原则可知，实验a中氢氧化钠溶液的pH为12，浓度为0.01 mol/L。②由实验现象可知，实验a中开始时，镁和铝在NaOH溶液中构成原电池，金属性强于铝的镁做原电池的负极，失去电子发生氧化反应生成氢氧化镁。③由实验现象可知，实验a中开始时，镁和铝在NaOH溶液中构成原电池，金属性强于铝的镁做原电池的负极，铝做正极，水在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子和氢气，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，放电生成的氢氧化镁覆盖在镁条表面使镁的还原性降低，导致铝做原电池的负极，碱性条件下铝失去电子发生氧化反应生成[Al(OH)4]－，电极反应式为Al－3e－＋4OH－===[Al(OH)4]－，同时铝与饱和碳酸钠溶液中的氢氧根离子反应生成[Al(OH)4]－和氢气，反应的离子方程式为2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑，所以实验a中铝条上持续产生气泡。④若沉淀中只含MgCO3，碳酸镁与盐酸反应生成氯化镁、二氧化碳和水，反应的化学方程式为MgCO3＋2HCl===MgCl2＋CO2↑＋H2O，由化学方程式可得：×2＝0.1 mol/L×10－3y L，解得x＝1.12y，但沉淀中含有OH－，实际消耗的盐酸的量要多于和碳酸镁反应用去的盐酸的量。
(4)铝与pH为12的饱和碳酸钠溶液反应生成[Al(OH)4]－，没有生成氢氧化铝沉淀覆盖在铝条表面阻碍反应的继续进行，使得反应可以持续进行。
答案：(1)Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑(2)CO＋H2O HCO＋OH－
(3)①0.01 mol·L－1　②负　③2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－、2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑　④x<1.12y　⑤Mg还原性强于Al，实验a中首先Mg失去电子结合OH－生成致密的Mg(OH)2覆盖在镁条表面，阻碍Mg继续反应，镁条作正极，使电流计指针反向偏转；实验b中由于CO浓度较高，Mg2＋结合OH－和CO生成Mg2(OH)2CO3·aH2O，从镁条表面脱落，镁条因未被充分覆盖一直作负极，电流计指针不反向偏转
(4)饱和Na2CO3溶液的pH＝12，反应时铝元素主要以[Al(OH)4]－形式存在，没有生成氢氧化铝沉淀覆盖在铝条表面阻碍反应的继续进行
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第13讲　镁、铝、铜及其化合物
【备考目标】　1.了解镁、铝、铜及其重要化合物的存在、性质和用途。2.掌握工业提取铝、镁的一般方法。3.理解含铜重要化合物的制备原理及过程。
考点1　镁及其化合物　海水提镁
1．镁的性质与用途
(1)物理性质：具有银白色金属光泽的固体。
(2)化学性质(写化学方程式)
①与O2反应： (产生强烈白光)。
②与N2反应： 。
③与CO2反应： 。
④与沸水反应： 。
⑤与非氧化性强酸反应：Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑。
【提醒】　Mg3N2能与水剧烈反应生成Mg(OH)2沉淀并放出氨气，所以只能在干燥状态下制取。
(3)用途：生产合金，冶金工业上用作还原剂和脱氧剂。
2．镁的重要化合物
(1)氧化镁：白色粉末状固体， 溶于水，属于 氧化物，与盐酸反应的离子方程式为 。
(2)氢氧化镁：白色固体， 溶于水，中强碱，与盐酸反应的离子方程式为 。
【提醒】　氢氧化镁的溶解度小于碳酸镁，能发生反应MgCO3＋H2OMg(OH)2＋CO2↑，镁元素在水垢中的存在形式是Mg(OH)2。
【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)镁在空气中燃烧，产物为纯净的氧化镁( )
(2)工业上通过电解六水合氯化镁制取金属镁 ( )
(3)利用海水制取溴和镁单质，此过程中Br－被氧化，Mg2＋被还原 ( )
(4)向MgCl2溶液中滴加NaOH溶液至过量，现象为先产生白色沉淀，后沉淀消失( )
题组练习
从海水中提取镁
写出上述流程中的基本步骤涉及的主要反应
制熟石灰 ，CaO＋H2O===Ca(OH)2
沉淀 Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2＋Ca2＋
酸化 ；
蒸发结晶 析出MgCl2·6H2O
脱水 在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁
电解 电解熔融氯化镁制得镁： ；
【方法指导】　(1)由MgCl2·6H2O得到无水MgCl2，必须在HCl气流中加热，以防MgCl2水解。(2)因镁在高温下能与O2、N2、CO2等气体发生反应，故工业电解MgCl2得到的镁，应在H2或Ar氛围中冷却。
考点2　铝及其化合物
1．铝的性质及用途
(1)存在
铝是地壳中含量最多的金属元素。自然界中的铝全部以 态存在。
(2)化学性质
写出图中有关反应的化学方程式：
①
② 。
③ 。
④ 。
⑤ (铝热反应)。
【提醒】　铝是活泼金属，但抗腐蚀性能强，原因是常温下Al能与O2反应生成一层致密的氧化物薄膜，从而防止内部金属进一步被氧化。
2．氧化铝
(1)物理性质：白色固体，难溶于水，熔点很高。
(2)化学性质
3．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
①Al(OH)3的电离
酸式电离： 。
碱式电离： 。
②写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：
ⅰ. ；
ⅱ. ；
ⅲ. 。
(3)制备方法
向可溶性铝盐中加入足量氨水：Al3＋＋3NH3·H2O ===Al(OH)3↓＋3NH。
4．一种重要的复盐——明矾
化学式 (水溶液pH<7)
净水原理 Al3＋＋3H2O Al(OH)3(胶体)＋3H＋，Al(OH)3胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水
与Ba(OH)2溶液的反应 Al3＋恰好完全沉淀的离子方程式： ；SO恰好完全沉淀的离子方程式： ；
【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)铝制品在空气中能稳定存在是因为铝不活泼( )
(2)氧化铝熔点高，常用于制造耐高温材料( )
(3)可以利用明矾溶液清除铜镜表面的铜锈( )
(4)铝与少量NaOH溶液反应得到铝盐，与足量NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4] ( )
(5)在给定条件下，可发生转化：Al(s)Na[Al(OH)4](aq)Al(OH)3(s)( )
题组练习
一、铝及其化合物的性质与用途
1．下列关于铝及其化合物的说法不正确的是(　　 )
A．Al既可用于食品包装，也可用作建筑材料
B．Al2O3既可用来冶炼金属Al，也可用作耐火材料
C．明矾[KAl(SO4)2·12H2O]既可用作净水剂，也可用作消毒剂
D．Al(OH)3既可用作治疗胃酸过多的药物，也可用来制备一些铝盐
2．下列由废铝粉、稀盐酸和氨气为原料制取Al2O3的实验原理和装置不能达到实验目的的是(　　 )
A．用装置甲溶解废铝粉 B．用装置乙制取Al(OH)3固体
C．用装置丙过滤得到Al(OH)3固体 D．用装置丁灼烧Al(OH)3固体制得Al2O3
二、以铝及其化合物为载体的工艺流程题
3．酸溶法提纯Al2O3的过程如下，铝土矿中含有杂质Fe2O3和SiO2。
讨论回答下列问题：
(1)写出①②中可能发生反应的离子方程式①________________________________________；
②________________________________________________________________________。
(2)步骤②中不用氨水沉淀Fe3＋的原因：_____________________________________________。
4．利用铝灰(主要成分为Al、Al2O3、AlN、FeO等)制备铝鞣剂[主要成分为Al(OH)2Cl]的一种工艺如下：
(1)气体A能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。铝灰在90 ℃时水解生成A的化学方程式为______________________________________，“水解”采用90 ℃而不在室温下进行的原因是
________________________________________________________________________。
(2)“酸溶”时，Al2O3发生反应的离子方程式为______________________________________。
(3)“氧化”时，发生反应的离子方程式为________________________________________。
(4)“废渣”的成分为__________________(填化学式)。
(5)采用喷雾干燥而不用蒸发的原因是_______________________________________________。
考点3　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
①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。有关化学方程式为 。
②写出下列化学方程式：
铜在空气中加热： ；
铜丝在硫蒸气中反应： 。
2．铜的重要化合物
(1)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： ，可溶于稀硫酸，离子方程式： 。
(2)黑色的氧化铜在高温下分解为砖红色的Cu2O，化学方程式为 。
(3)蓝色的硫酸铜晶体受热分解为白色的硫酸铜粉末，化学方程式为 。
(4)砖红色的Cu2O与稀硫酸反应，溶液变蓝，同时生成红色的单质铜，离子方程式为 。
【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)铜锈是铜被空气中的氧气缓慢氧化生成的氧化物( )
(2)过量铜与浓硝酸反应，产生的气体中有NO2、NO和H2( )
(3)CuO是黑色固体，与水反应生成Cu(OH)2( )
(4)CuSO4·5H2O失去结晶水属于化学变化( )
(5)除去铜粉中混有的CuO，加入稀硝酸溶解、过滤、洗涤、干燥( )
题组练习
一、铜及其化合物的性质
1．某研究小组通过实验探究Cu及其重要化合物的性质，下列操作正确且能达到目的的是(　　 )
A．将铜丝插入浓硫酸中加热，反应完后把水加入反应器中，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．将表面有铜绿的铜器放入稀盐酸中浸泡，除去铜绿
2．据《本草纲目》记载：“生熟铜皆有青，即是铜之精华，大者即空绿，以次空青也，铜青则是铜器上绿色者，淘洗用之。”下列说法错误的是(　　 )
A．“铜青”的主要成分是Cu2(OH)2CO3 B．“铜青”生成过程中涉及氧化还原反应
C．铜在潮湿空气中易发生吸氧腐蚀 D．用稀硝酸可以清洗铜器表面的铜绿
二、铜及其化合物的制备
3．实验室用含有少量氧化铁杂质的废铜粉制取无水硫酸铜的实验步骤如图：
下列有关说法正确的是(　　 )
A．溶解废铜粉的“过量酸”是指过量稀硝酸 B．气体A是Cl2，将亚铁离子氧化为铁离子
C．生成沉淀D的离子方程式可以为3CuO＋2Fe3＋＋3H2O===2Fe(OH)3＋3Cu2＋
D．从溶液中得到无水硫酸铜的方法是冷却结晶
4．纳米氧化亚铜(Cu2O，颗粒直径1～100 nm)具有特殊的光学、光电和催化性能，采用化学沉淀法制备晶型结构完整、粒度分布均匀的纳米Cu2O(在潮湿空气中会慢慢氧化生成CuO)的合成路线如图所示。下列说法正确的是(　　 )
A．反应Ⅰ为化合反应 B．操作X为过滤
C．反应Ⅱ中，每生成22.4 L(标准状况)N2，转移4 mol电子 D．“洗涤”时，无水乙醇可用蒸馏水代替
高考真题
1．(2020·江苏高考)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
2．(2020·全国卷Ⅲ)宋代《千里江山图》描绘了山清水秀的美丽景色，历经千年色彩依然，其中绿色来自孔雀石颜料[主要成分为Cu(OH)2·CuCO3]，青色来自蓝铜矿颜料[主要成分为Cu(OH)2·2CuCO3]。下列说法错误的是(　　)
A．保存《千里江山图》需控制温度和湿度 B．孔雀石、蓝铜矿颜料不易被空气氧化
C．孔雀石、蓝铜矿颜料耐酸耐碱 D．Cu(OH)2·CuCO3中铜的质量分数高于Cu(OH)2·2CuCO3
3．(2023·湖南高考)处理某铜冶金污水(含Cu2＋、Fe3＋、Zn2＋、Al3＋)的部分流程如下：
已知：①溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：
物质 Fe(OH)3 Cu(OH)2 Zn(OH)2 Al(OH)3
开始沉淀pH 1.9 4.2 6.2 3.5
完全沉淀pH 3.2 6.7 8.2 4.6
②Ksp(CuS)＝6.4×10－36，Ksp(ZnS)＝1.6×10－24。下列说法错误的是(　　)
A．“沉渣Ⅰ”中含有Fe(OH)3和Al(OH)3
B．Na2S溶液呈碱性，其主要原因是S2－＋H2O HS－＋OH－
C．“沉淀池Ⅱ”中，当Cu2＋和Zn2＋完全沉淀时，溶液中＝4.0×10－12
D．“出水”经阴离子交换树脂软化处理后，可用作工业冷却循环用水
4．(2020·山东高考)以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下：
已知浸出时产生的废渣中有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3。下列说法错误的是(　　)
A．浸出镁的反应为MgO＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3↑＋H2O
B．浸出和沉镁的操作均应在较高温度下进行
C．流程中可循环使用的物质有NH3、NH4Cl
D．分离Mg2＋与Al3＋、Fe3＋是利用了它们氢氧化物Ksp的不同
巩固练习
一、选择题(每题5分，共10题，共50分)
1．镁是一种活泼的金属单质，下列关于金属镁的说法中正确的是(　　 )
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
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－＋2H2O===[Al(OH)4]－＋H2↑
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
3．下列铜及其化合物的性质与用途具有对应关系的是(　　 )
A．铜单质具有延展性，可用于传输电流 B．Cu2O的熔、沸点较高，可用作催化剂
C．Cu(OH)2具有氧化性，可用于检验醛基 D．CuSO4能使蛋白质变性，可用于饮用水消毒
4．某同学通过系列实验探究Mg及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是(　　 )
A．将水加入浓硫酸中得到稀硫酸，置镁片于其中探究Mg的活泼性
B．将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中，观察Mg(OH)2沉淀的生成
C．将Mg(OH)2浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤，洗涤并收集沉淀
D．将Mg(OH)2沉淀转入蒸发皿中，加足量稀盐酸，加热蒸干得无水MgCl2固体
5．向CuSO4溶液中加入H2O2溶液，很快有大量气体逸出，同时放热，一段时间后，蓝色溶液变为红色浑浊(Cu2O)，继续加入H2O2溶液，红色浑浊又变为蓝色溶液，这个反应可以反复多次。下列关于上述过程的说法不正确的是(　　 )
A．Cu2＋将H2O2还原为O2 B．H2O2既表现氧化性又表现还原性
C．Cu2＋是H2O2分解反应的催化剂 D．发生了反应：Cu2O＋H2O2＋4H＋===2Cu2＋＋3H2O
6．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
7．(2023·福建福州联考)实验室以空气和镁为原料制备Mg3N2的装置如图所示(夹持和加热装置略去)，已知Mg3N2遇到水蒸气会反应生成NH3，还原铁粉与N2不会反应。下列说法不正确的是(　　 )
A．装置A、B中可依次加入NaOH溶液、浓硫酸 B．若去掉装置C，对产品纯度影响很大
C．实验时应先加热C，通入一段时间空气后再加热D D．装置E中碱石灰的作用是吸收尾气
8．一种工业制备无水氯化镁的工艺流程如下：
下列说法错误的是(　　 )
A．物质X常选用生石灰 B．工业上常用电解熔融MgCl2的方法制备金属镁
C．“氯化”过程中发生的反应为MgO＋C＋Cl2MgCl2＋CO
D．向“煅烧”后的产物中加稀盐酸，将所得溶液加热蒸发也可得到无水MgCl2
9．CuSO4在电镀、印染、颜料、农药等方面应用广泛。某实验小组用28.8 g红色固体a(只含Cu或Cu2O中的一种)制备胆矾的路线如下：
下列推断正确的是(　　 )
A．红色固体a可能是Cu B．反应Ⅰ中参与反应的H2SO4的物质的量为0.2 mol
C.试剂X一般选择稀盐酸和稀硝酸的混合物 D．步骤Ⅲ一般在坩埚中加热并灼烧
10．(2023·河北沧州二中三模)由铝土矿(含Al2O3和少量Fe2O3、BaO、SiO2)冶炼铝的简单流程如图所示(假定每步转化均完全)。下列说法正确的是(　　 )
A．“溶渣”和“烧渣”的主要成分均属于电解质
B．“酸溶”时用盐酸和用硫酸得到的“溶渣”的主要成分一样
C．铝土矿中铝元素的质量分数为%
D．“电解”时，阳极为石墨，一段时间后需补充阳极材料
二、非选择题(共2题，共35分)
11．(17分)某工业含铜废料含有Cu、CuO、CuS、CuSO4等成分，利用该含铜废料可生产硝酸铜晶体[Cu(NO3)2·3H2O]，生产的工艺流程如图所示：
回答下列问题：
(1)“焙烧”过程中除生成SO2的反应外，另外一个反应的化学方程式是
________________________________________________________________________。(2分)
(2)“酸化”过程为加快反应速率，可采用的措施有__________________(写出一条即可)，“酸化”的目的是
________________________________________________________________________。(3分)
(3)若试剂a为Zn，则“置换”的离子方程式为______________________________，滤液中溶质的化学式是________。 (3分)
(4)“淘洗”的作用是______________________________________________________，
若图中淘洗液的主要溶质与滤液的溶质相同，则试剂b是________。(3分)
(5)“反应”一步中使用20% HNO3和10% H2O2，整个过程无红棕色气体产生，则发生反应的化学方程式为_________________________________________________________________；
若该步骤只使用20% HNO3，随着反应的进行，温度升高，出现大量红棕色气体，则还原剂与氧化剂的物质的量之比为________。 (4分)
(6)“一系列操作”是指化学实验操作，这些操作的名称是______________________________________。(2分)
12．(18分)(2023·北京名校联考)某研究小组探究镁、铝与Na2CO3溶液的反应。
实验Ⅰ：将过量镁条、铝条(除去表面氧化膜)分别放入60 ℃的温水中，观察到开始时镁条表面有气泡，5分钟后气泡迅速减少直至反应停止；铝条表面无明显现象。
实验Ⅱ：将过量镁条、铝条(除去表面氧化膜)分别放入饱和Na2CO3溶液(pH＝12)中，观察到镁条表面有气泡，且持续时间较长，溶液中产生白色浑浊，铝条表面持续产生气泡。
(1)实验Ⅰ中镁条表面产生气泡的反应为________________________________________。(2分)
(2)实验Ⅱ中饱和Na2CO3溶液pH＝12的原因____________________________(写离子方程式)。(2分)
(3)探究实验Ⅰ和Ⅱ现象不同的原因，设计实验Ⅲ。
实验Ⅲ
现象 电流计指针向右偏转，镁条上无明显现象；随后电流计指针迅速归零继而向左偏转，镁条上有少量气泡产生，铝条上持续有气泡产生 电流计指针持续向右偏转，示数逐渐减小，溶液中有白色浑浊物，铝条上持续有气泡产生
①实验a是b的对照组，所用NaOH溶液的浓度为__________________。(2分)
②实验a中开始时Mg是原电池的______极。(1分)
③用化学用语表示实验a中铝条上持续产生气泡的原因
______________________________________________________。(2分)
④查阅资料，实验b中沉淀成分为Mg2(OH)2CO3·aH2O，实验证实了沉淀中含有CO、OH－，将白色浑浊物过滤、洗涤，加入0.1 mol/L盐酸y mL恰好完全反应，产生标准状况下的CO2气体x mL，x、y之间的关系为__________________(用含x、y的表达式表示)。(3分)
⑤实验a中电流计指针出现反向偏转，而实验b中电流计指针未发生反向偏转的原因_________________________________________________。(3分)
(4)结合铝元素的分布系数解释实验Ⅱ中铝与饱和Na2CO3溶液反应持续产生细小气泡的原因________________________________________________________________________，
已知：Al3＋、Al(OH)3、[Al(OH)4]－的分布分数与溶液pH的关系如图所示。(3分)
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