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第三节　金属材料及金属冶炼
第三章 金属及其化合物
课标要求 核心素养
1.能结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，理解合金的主要性质。
2.能结合真实情境中的应用实例，明确合金在生产、生活中的应用。 1.证据推理与模型认知：通过金属冶炼原理的学习和冶炼方法的归纳，理解氧化还原反应在金属矿物开发中的应用，构建金属冶炼的思维模型。
2.宏观辨识与微观探析：从多角度认识合金的组成，认识合金的形成对物理性质的影响。
[目标导航]
课标要求 核心素养
3.知道不同金属的不
同的冶炼方法，了解
金属冶炼条件和金属
活泼性之间的关系，
了解金属冶炼的原理
是氧化还原反应。 3.科学态度与社会责任：通过金属材料的正确选择，
培养化学服务于生活的意识；通过对金属材料的回收
利用，培养节约能源和保护资源的可持续发展意识。
通过对铝的冶炼成本的计算，认识合理开发和利用金
属资源的重要性和必要性。能从化学的角度分析从自
然资源到产品的转化途径，认识化学方法在实现物质
转化中的作用和贡献，感受化学科学在生产、生活中
的应用价值。
(续表)
[自主测评]
1.易错易混辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)。
(1)钢与纯铁比较，钢不易生锈。(
)
(2)不锈钢、硬铝都是合金，青铜是铜单质，不属于合金。
(
)
(3)高温时铝易被氧化，铝合金应在熔剂层覆盖下熔炼。(
)
(4)能用铝槽车储运浓硫酸与浓硝酸，是因为铝的化学性质稳
定，不与浓硫酸、浓硝酸反应。(
)
(5)氧化铝是金属氧化物，也是碱性氧化物。(
)
(6)铝抗腐蚀能力较强的主要原因是铝与氧气反应使铝表面生
成一层致密的氧化膜。(
)
(7)用热还原法冶炼金属时，可以用 H2 将 Mg 从化合物中还原
出来。(
)
(8)可以通过电解熔融的 MgO 和 AlCl3 来制备金属 Mg、Al。
(
)
(9)工业上一般用电解氯化镁溶液制取 Mg 单质。(
)
错因：钢由铁和碳熔合而成，会形成原电池加
答案：(1)×
快铁的生锈。
(2)×
(3)√
(4)×
错因：青铜是铜锡合金，属于混合物。
错因：常温下，浓硫酸与浓硝酸能够钝化铝，形成致
密的氧化物 Al2O3。
错因：氧化铝既和酸反应，又能和碱反应，属于两性
(5)×
氧化物。
(6)√
(7)×
原法冶炼。
(8)×
错因：Mg 是活泼金属，其活泼性强于 H，不能用热还
错因：MgO 熔点太高，一般不用电解熔融的 MgO 来
冶炼 Mg；AlCl3 为共价化合物，熔融时不导电。
(9)×
错因：工业上一般用电解熔融氯化镁来制取 Mg。
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及其氧化
物都会和酸或碱反应
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
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
3.(1)将两小块质量相等的金属钠，一块直接放入水中，另一
块用铝箔包住，在铝箔上刺些小孔，再投入水中，试分析两者放
出的氢气质量是否相等？为什么？_________________________。
(2)Al 既能溶于强酸，又能溶于强碱，所以说“Al既有金属性，
又有非金属性”。你认为这种说法是否恰当？为什么？_________
________________________________________________________
________________________________________________________
_______________________________________________________。
答案：(1)不相等，因为用铝箔(刺有小孔)包住的钠放入水中，
钠先与水反应，产生的 H2 与直接把钠投入水中所产生的 H2 的量
相同，但生成的氢氧化钠溶液会与铝箔反应产生 H2，故用铝箔包
着的钠产生的 H2 质量大
(2)不恰当，金属性是指元素的原子失电子的能力，非金属性
是指元素的原子得电子的能力。铝不论是与酸反应还是与碱反应，
强的金属性
都是失去3e－，化合价升高为＋3价，均是还原剂，因而铝具有较
考点一 铝及其化合物
1.从原子结构角度认识铝的化学性质
(1)位置与结构
三
ⅢA
铝在元素周期表中位于第______周期第_______族，其原子结
构示意图为_____________，原子最外层有 3 个电子，在反应中易
_____电子，表现出_______。铝在自然界中只以化合态形式存在，
铝是地壳中含量最多的金属元素。
失去
还原性
(2)铝的化学性质(写出对应序号的化学方程式)
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
4Al＋3O2
2Al2O3
④__________________________________________________
__________________________________
⑤__________________________________________________
＋6H2O
2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
2Al＋Fe2O3
2Fe＋Al2O3(铝热反应)
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑或2Al＋2NaOH
2.氧化铝
Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O
(1)化学性质(写出化学方程式)
Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2Na[Al(OH)4]
2Al2O3(熔融)
4Al＋3O2↑
(2)重要用途
①作耐火材料：Al2O3 的熔点很高，可制造耐火坩埚等。
②冶炼金属铝：作为原料，电解熔融氧化铝得到金属铝：
______________________________。
3.氢氧化铝
(1)化学性质(写出离子方程式)
①______________________________；
②__________________________________________________
__________；
③2Al(OH)3
Al2O3＋3H2O。
Al(OH)3＋3H＋===Al3+＋3H2O
(2)制备方法(写出离子方程式)
①向可溶性铝盐中加入足量氨水：
_______________________________________。
②NaAlO2溶液中通入足量CO2：
_______________________________________。
4.利用铝土矿冶炼金属铝的工艺流程
由铝土矿(主要成分是 Al2O3，含 SiO2、Fe2O3、MgO 等杂质)
提取 Al2O3，并冶炼金属铝的两大工艺流程：
化学性质 化学(或离子)方程式
与非金属反应(O2) 2Mg＋O2 　　　　　　　2MgO
与酸(H＋)反应 Mg＋2H＋===Mg2+＋H2↑
与CO2反应 2Mg＋CO2 　　　　　　　2MgO＋C
考点二 镁及其化合物
1.镁的化学性质
2.从海水中提取镁
(1)工艺流程
制石灰乳 CaCO3 　　　　　　　CaO＋CO2↑，CaO＋H2O===Ca(OH)2　
沉淀 Mg2+＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋Ca2+
酸化 Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
蒸发浓缩、
冷却结晶 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
(2)基本步骤及主要反应
考点三 铜及其化合物
1.铜的化学性质
分别写出 Cu 与稀硝酸、FeCl3 溶液反应的离子方程式：
_______________________________________________________、
______________________________。
2Fe3+＋Cu===2Fe2+＋Cu2+
3Cu＋8H＋＋2NO ===3Cu2+＋2NO↑＋4H2O
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，发生反应为
2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3。
物质 氧化铜 氧化亚铜
颜色、状态 黑色固体 砖红色固体
与酸反应(H＋) CuO＋2H＋===Cu2+＋H2O
与 H2 反应 H2＋CuO Cu＋H2O H2＋Cu2O 2Cu＋H2O
转化关系 4CuO 2Cu2O＋O2↑
2.氧化铜和氧化亚铜
Cu2O＋2H＋===Cu2+＋
Cu＋H2O
3.氢氧化铜的性质及应用
反应①的化学方程式：
__________________________________。
反应②的离子方程式：
__________________________________。
反应③乙醛与新制 Cu(OH)2 反应的化学方程式：
___________________________________________________。
Cu(OH)2＋2H＋===Cu2+＋2H2O
CH3CHO＋2Cu(OH)2＋NaOH
CH3COONa＋Cu2O↓＋3H2O
Cu(OH)2
CuO＋H2O
4.两种重要的铜盐
(1)Cu2(OH)2CO3 是碱式碳酸铜，是铜绿的主要成分，是铜
在潮湿的空气中被腐蚀的结果，受热易分解，化学方程式为
___________________________________。
(2)CuSO4·5H2O 为蓝色晶体，俗称________，受热易分解，蓝
色晶体转化为白色粉末。常用无水 CuSO4 检验气体中是否含有少
量水(白色→蓝色)。
Cu2(OH)2CO3
2CuO＋H2O＋CO2↑
胆矾
考点四 合金及金属材料
1.合金
(1)合金的概念及成分
①概念：合金是由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)
高温熔合而成的具有金属特性的物质。
②成分：一种金属为主，另一种或几种是金属或非金属。
(2)合金的性质
①合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在许多方面
不同于其成分金属。
②合金的硬度一般大于其成分金属。
③合金的熔点一般低于其成分金属。
(1)合金具有金属的大多共性；合金中成分元素的种类、含量
和生成合金的条件影响合金的性能。
(2)“蛟龙”号载人潜水器的耐压球壳用钛合金制造，利用了
钛合金的硬度大、机械强度高、耐腐蚀等性质；喷气式飞机的发
动机叶片由镍钴合金制造，利用了其熔点高、耐高温的性质。
2.金属矿物的开发利用
(1)金属冶炼的一般步骤
(2)金属冶炼的方法
①分解法：冶炼 Hg、Ag
②电解法：冶炼 K、Ca、Na、Mg、Al 等
③热还原法：冶炼金属活动性居中间位置的金属
④其他方法
考向 1 铝的化合物的性质
解析：因为Al(OH)3不溶于氨水，所以AlCl3和NH3·H2O不
答案：A
论按照何种顺序混合，都只会产生白色沉淀，用相互滴加的方法无法鉴别；由于Al(OH)3溶于NaOH溶液，所以向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液时，先产生白色沉淀，后沉淀消失。而向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液时，由于NaOH溶液过量，所以先没有沉淀产生，能够鉴别；由于Zn(OH)2溶于NaOH溶液和氨水，所以向ZnCl2溶液中滴加NaOH溶液或NH3·H2O时，先产生白色沉淀，后沉淀消失。而向NaOH溶液或NH3·H2O中滴加ZnCl2溶液时，由于NaOH溶液或NH3·H2O过量，所以先没有沉淀产生，能够鉴别。
2.用稀 H2SO4、NaOH 溶液和单质铝为原料制取 Al(OH)3，甲、
乙、丙三个学生制备的途径分别是：
)
若要得到等量的 Al(OH)3，则(
A.三者消耗原料相同
B.甲消耗的原料最少
C.乙消耗原料最少
D.丙消耗原料最少
答案：D
[归纳提升]
1.常见的两性物质归纳总结
(1)中学阶段接触到的既能与酸反应又能与碱反应的物质有：
①金属单质：Al 等；
②两性氧化物：Al2O3 等；
③两性氢氧化物：Al(OH)3 等；
④弱酸的铵盐：(NH4)2CO3、CH3COONH4、(NH4)2S 等；
⑤弱酸的酸式盐：NaHCO3、KHS、NaHSO3 等；
⑥氨基酸、肽和蛋白质等。
(2)两性物质：是指既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的
化合物，上述物质中只有 Al2O3、Al(OH)3、氨基酸、肽和蛋白质
是两性物质。
2.Al(OH)3 的三种制备方法
(1)可溶性铝盐溶液与过量氨水反应
(2)向可溶性偏铝酸盐溶液中通入过量 CO2
(3)相互促进水解法
考向 2 有关铝的工艺流程
3.明矾[KAl(SO4)2·12H2O]是一种复盐，在造纸等方面应用广
泛。采用废易拉罐制备明矾的过程如图所示。下列叙述错误的是
(
)
A.合理处理易拉罐有利于环境保护和资源再利用
B.从易拉罐中可回收的金属元素有 Al 和 Fe
C.“沉淀”中的金属离子为 Fe3+
D.上述流程中可用 NaHSO4 代替 NaHCO3
解析：易拉罐作为可再生资源，其回收再利用对提高经济效
益、社会效益、保护环境有着巨大的促进作用，A 正确；由题意
可知，易拉罐中主要含有 Al 和 Fe，因此可从易拉罐中回收的金属
元素有 Al 和 Fe，B 正确；“沉淀”的主要成分是 Fe(OH)3，C 正
确；铝离子与碳酸氢根离子发生相互促进的水解反应，可生成氢
氧化铝沉淀，硫酸氢根离子是强酸的酸式酸根，不能与铝离子反
应，D 错误。
答案：D
4.铝是一种重要的金属，在生产、生活中具有许多重要的用途，
如图是从铝土矿中制备铝的工艺流程：
(1)铝土矿中 Al2O3 与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为_____
_______________________________________________________。
已知：①铝土矿的主要成分是Al2O3，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质；②溶液中的硅酸钠与四羟基合铝酸钠反应，能生成硅铝酸盐沉淀，化学反应方程式为2Na2SiO3＋2Na[Al(OH)4]===
Na2Al2Si2O8↓＋4NaOH＋2H2O。请回答下列问题：
(2)在工艺流程中“酸化”时，加入的最佳物质 B 是________，
理由是_________________________________________________，
写出酸化过程发生反应的化学方程式：_______________________
__________________。
(3)工业上用Al2O3与C、Cl2在高温条件下反应制取 AlCl3，理
论上每消耗 6.0 g 碳单质，转移 1 mol 电子，则反应的化学方程式
为________________。
(4)某同学推测铝与氧化铁发生铝热反应得到的熔融物中还含
有 Fe2O3，设计了如下方案来验证：取一块该熔融物投入少量稀硫
酸中，反应一段时间后，向反应后的混合液中滴加物质甲的溶液，
观察溶液颜色的变化，即可证明熔融物中是否含有 Fe2O3。物质甲
是________( 填化学式) ，该同学设计的实验方案__________( 填
“合理”或“不合理”)。原因是_____________________________
_____________________________________(若合理，则不用填写)。
离子方程式为Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－。(2)由于
解析：(1)铝土矿中Al2O3与NaOH溶液反应生成 Na[Al(OH)4]，
Al(OH)3 不溶于H2CO3等弱酸，易溶于强酸，故在工艺流程中“酸
化”时，常通入过量 CO2 气体，其优点是 Al(OH)3 不会溶解，便
于控制反应，且原料的价格低廉，反应的化学方程式为 CO2＋
Na[Al(OH)4]===Al(OH)3↓＋NaHCO3。(3)理论上每消耗 6.0 g 碳单
质(即 0.5 mol)，转移1 mol 电子，则 C 元素由 0 价变为＋2 价，据
此推测反应产生 CO，结合得失电子守恒和原子守恒写出化学方程
式：Al2O3＋3C＋3Cl2
2AlCl3＋3CO。(4)检验溶液中是否含有
Fe3+，常加入 KSCN 溶液，若溶液变成红色，则含有 Fe3+，否则不
含 Fe3+。由于铝热反应所得固体中含有 Fe、Al、Al2O3，而 Fe3+具
有较强氧化性，可与 Fe、Al 反应生成 Fe2+，故不能检验出是否含
有 Fe3+。
答案：(1)Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－
(2)CO2 CO2 过量时氢氧化铝不会溶解，反应易控制，且原料
廉价 CO2＋Na[Al(OH)4]===Al(OH)3↓＋NaHCO3
(3)Al2O3＋3C＋3Cl2
2AlCl3＋3CO
不合理
Fe3+能与 Fe、Al 反应生成 Fe2+，不能检
(4)KSCN
出 Fe3+
[归纳提升]铝土矿提铝(Al2O3，含少量Fe2O3和SiO2)
(1)强酸→强碱→弱酸法
(2)强碱→强酸→弱碱法
考向 3 铜及其化合物的转化及应用
5.(2023 年湛江二模)部分含铜物质的分类与相应铜元素的化
)
合价关系如图所示。下列说法正确的是(
A.a、d 均易溶于水
B.b 既有氧化性又有还原性
C.常温下，f 与单质硫反应生成e
D.向 c 的悬浊液中通入 H2S 气体
生成 e
解析：a 为 CuO，b 为 Cu2O，c 为 Cu(OH)2，d 为 CuS，e 为
Cu2S，f 为 Cu。A 项，a 为 CuO，d 为 CuS，二者均为难溶于水的
黑色粉末，A 错误；B 项，b 为 Cu2O，Cu 的化合价为＋1 价，处
于中间价态，既有氧化性又有还原性，B 正确；C 项，Cu 在常温
下不与 S 反应，需要加热才能反应，C 错误；D 项，向 Cu(OH)2
的悬浊液中通入 H2S 气体生成 CuS，D 错误。
答案：B
)
6.用含铁废铜制备胆矾的流程如图，下列说法错误的是(
A.物质 A 可选用盐酸
B.Ⅰ中加 H2O2 的目的是溶解铜并将 Fe2+氧化为 Fe3+
C.长时间煮沸Ⅲ中悬浊液的目的是充分聚沉 Fe(OH)3
D.“系列操作”包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤
解析：用含铁废铜制备胆矾，首先将金属溶解，A 为稀硫酸，
答案：A
溶解除铜以外的其他金属，不可选用HCl，会引入杂质离子Cl－，A错误；再加入强氧化性的过氧化氢，将铜溶解，同时将存在的亚铁离子氧化为铁离子，加入Cu2(OH)2CO3，调节溶液的pH，将铁变成氢氧化铁沉淀除去，B、C正确；最后进行过滤，滤液中剩余的阳离子主要有Cu2+，阴离子有SO ，加硫酸目的是抑制Cu2+的水解，进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤，得到产品胆矾。
7.氧化亚铜(Cu2O)主要用于制造船底防污漆。已知CuO经高温灼烧生成Cu2O，Cu2O与H＋发生反应：Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2+＋H2O。现将经高温灼烧后的CuO样品投入足量稀硫酸中得到混合溶液，有关说法不正确的是(　　)
A.高温条件下，稳定性：Cu2O＞CuO
B.样品与酸反应中Cu2O既为氧化剂又是还原剂
C.如果溶液中出现蓝色，说明CuO已分解
D.若有14.4 g Cu2O参加反应，则转移电子数为0.1NA
解析：二者稳定性需要根据所处条件分析，在温度不是很高时CuO
比氧化亚铜稳定，在高温的时候，氧化亚铜比氧化铜稳定，A 正确；反
0.1 mol，0.1 mol 氧化亚铜完全反应转移了 0.1 mol 电子，转移电子数为
0.1NA，D 正确。
答案：C
应Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2+＋H2O中Cu元素的化合价从＋1价升高＋2价，部分降低到0价，则Cu2O既是氧化剂又是还原剂，B正确；如果溶液中出现蓝色，不能说明CuO已分解，因为CuO与稀硫酸反应溶液也呈蓝色，C错误；反应Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2+＋H2O中，1 mol氧化
亚铜完全反应转移1 mol电子，14.4 g Cu2O物质的量为：
[归纳提升]冶炼铜的“两方法”
(1)湿法炼铜：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。
(2)高温炼铜：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜)
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。
考向 4 镁的制备与化工流程
8.(2021 年湖南选择考)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 制备金属镁
C.“氯化”过程中发生的反应为 MgO＋C＋Cl2
MgCl2＋
CO
D.“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：海水经一系列处理后得到苦卤水，苦卤水中含 Mg2+，
苦卤水中加物质X使Mg2+转化为Mg(OH)2，过滤除去滤液，煅烧Mg(OH)2得MgO，MgO和C、Cl2经“氯化”得无水MgCl2。物质X的作用是使Mg2+转化为Mg(OH)2，工业上常采用CaO，发生CaO＋H2O===Ca(OH)2，Ca(OH)2＋Mg2+===Mg(OH)2＋Ca2+，A正确；Mg是较活泼金属，工业上常用电解熔融MgCl2制备金属镁，B正确；由图可知“氯化”过程反应物为MgO、氯气、C，生成物
之一为MgCl2，C在高温下被氧化为CO，则“气体”为CO，
反应方程式为 MgO＋C＋Cl2
MgCl2＋CO，C 正确；“煅烧”
后得到 MgO，MgO 和盐酸反应得到 MgCl2 溶液，由于 MgCl2 在
溶液中水解为氢氧化镁和 HCl，将所得溶液加热蒸发 HCl 会逸出，
MgCl2 水解平衡正向移动，得到氢氧化镁，得不到无水 MgCl2，D
错误。
答案：D
9.(2023 年西宁期中)碱式次氯酸镁[Mg2ClO(OH)n·H2O]微溶于
水，不潮解，相对稳定，是一种有开发价值的无机抗菌剂，以菱
镁矿(MgCO3，含少量 FeCO3)为主要原料，制备碱式次氯酸镁的工
艺流程如下：
(1)碱式次氯酸镁的化学式中 n＝________(填数字)。
(2)菱镁矿酸溶时，为了提高溶出率，可采取的措施有_______
________(写一条)。
(3)氧化时发生反应的离子方程式为_____________________。
(4)调 pH 时需要加入的物质最好为________，过滤 1 所得滤
渣为________。
(5)混合时发生反应的化学方程式为________________。混合
时 NaOH 溶液须最后加入且不能过量，其原因是______________。
(6)在酸性溶液中碱式次氯酸镁具有杀菌、漂白作用的原因是
____________________(用离子方程式表示)。
(7)如果以单位质量的消毒剂所得到的电子数来表示消毒效
率，碱式次氯酸镁的消毒效率约是 Cl2 的消毒效率的________。
解析：(1)碱式次氯酸镁中 Mg 和 Cl 的化合价分别是＋2 价和
＋1 价，则根据正负化合价代数和为 0 可知化学式中 n＝3。(2)菱
镁矿酸溶时，为了提高溶出率，可采取的措施有：粉碎菱镁矿、
增大盐酸浓度、加热、边加盐酸边搅拌等。(3)氧化时是将 Fe2+转
化为 Fe3+。(4)调 pH 是为了沉淀 Fe3+，需要加入的物质为 MgO
[或Mg(OH)2 或 MgCO3]，所得滤渣为 Fe(OH)3。(5)根据质量守恒
定律书写化学方程式：NaClO＋2MgCl2＋3NaOH＋H2O===
Mg2ClO(OH)3·H2O↓＋4NaCl。混合时 NaOH 溶液须最后加入且不
能过量，是为了防止生成Mg(OH)2沉淀。(6)Mg2ClO(OH)3·H2O在酸性条件下发生反应：Mg2ClO(OH)3·H2O＋4H＋===2Mg2+＋HClO＋4H2O，反应生成的次氯酸具有强氧化性，所以在酸性溶液中碱式次氯酸镁具有杀菌、漂白的作用。(7)设碱式次氯酸镁、氯气的质量均为m g。1 mol碱式次氯酸镁在反应中得到2 mol电子，1 mol氯气得到2 mol电子，则碱式次氯酸镁与氯气的消毒效率比值为
答案：(1)3
(2)粉碎菱镁矿(或增大盐酸浓度等)
(3)2Fe2+＋H2O2＋2H＋===2Fe3+＋2H2O
(4)MgO[或Mg(OH)2或MgCO3]　Fe(OH)3
(5)NaClO＋2MgCl2＋3NaOH＋H2O===Mg2ClO(OH)3·H2O↓
＋4NaCl　防止生成Mg(OH)2沉淀
(6)Mg2ClO(OH)3·H2O＋4H＋===2Mg2+＋HClO＋4H2O
(7)0.42
[归纳提升]
1.从海水中提取镁的流程
2.主要化学反应
(1)制取石灰乳：CaCO3
CaO＋CO2↑、CaO＋H2O===
Ca(OH)2。
(2)沉淀 Mg2+：Mg2+＋Ca(OH)2===Mg(OH)2＋Ca2+。
(3)提取 MgCl2：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O。
(4)制氯化镁晶体：MgCl2＋6H2O
(5)氯化镁晶体脱水：MgCl2·6H2O
MgCl2·6H2O。
MgCl2＋6H2O。
(6)制金属镁：MgCl2(熔融)
Mg＋Cl2↑。
3.重要操作
(1)从 MgCl2 溶液中获取晶体的操作。
①基本操作：加热浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥称量。
②基本仪器：酒精灯、烧杯、玻璃棒、漏斗、干燥器、天平。
(2)氯化镁晶体脱水 HCl 的作用。
①带走部分水蒸气，减少 MgCl2 的水解。
②抑制 MgCl2 的水解，得到无水 MgCl2。
(3)制金属镁加入少量 CaCl2 的作用：降低 MgCl2 的熔点，节
能。
4.原料
(1)直接原料：海水、贝壳和盐酸。
(2)间接原料：氢气。
(3)循环利用：氯气。
5.海水提镁过程中应该注意的问题
(1)制取 Mg(OH)2 沉淀时，所用的试剂是廉价的熟石灰，而不
是 NaOH。
(2)海水提镁，可以用提取食盐剩下的苦卤，因为 Mg2+得到了
富集，浓度大。
(3)由 MgCl2·6H2O 晶体脱水制无水 MgCl2 时，MgCl2·6H2O 晶
体在 HCl 气流中加热脱水，防止 MgCl2 和 H2O 反应生成 Mg(OH)2
沉淀。
(4)因为海水提镁用的是石灰乳，不是澄清石灰水，所以反应
MgCl2＋Ca(OH)2===CaCl2＋Mg(OH)2的离子方程式应该写成Mg2+
＋Ca(OH)2===Ca2+＋Mg(OH)2的形式。
(5)制备单质镁时所用的方法是电解熔融的氯化镁，而不是电
解氯化镁溶液，也不是电解熔融的氧化镁。
考向 5 金属材料
10.(2022 年江苏选择考)我国古代就掌握了青铜(铜-锡合金)的
冶炼、加工技术，制造出许多精美的青铜器；Pb、PbO2 是铅蓄电
池的电极材料，不同铅化合物一般具有不同颜色，历史上曾广泛
)
用作颜料，下列物质性质与用途具有对应关系的是(
A.石墨能导电，可用作润滑剂
B.单晶硅熔点高，可用作半导体材料
C.青铜比纯铜熔点低、硬度大，古代用青铜铸剑
D.含铅化合物颜色丰富，可用作电极材料
解析：石墨是过渡型晶体，质软，可用作润滑剂，A 错误；
单晶硅熔点高，可用作耐高温材料，用作半导体材料与熔点高无
关，B 错误；青铜是铜合金，比纯铜熔点低、硬度大，易于锻造，
古代用青铜铸剑，C 正确；含铅化合物可在正极得到电子发生还
原反应，所以可用作电极材料，与含铅化合物颜色丰富无关，D
错误。
答案：C
11.(2023 年温州模拟)下列说法不正确的是(
)
A.硬铝密度小、强度高，具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞
机的理想材料
B.贮氢合金的发现和应用，开辟了氢气贮存、运输的新途径
C.“山东舰”上用于舰载机降落拦阻索的是一种特种钢缆，
属于新型无机非金属材料
D.不锈钢是一种主要含 Fe、Cr、Ni 且不易生锈的合金钢
解析：硬铝是合金，合金的硬度比纯金属大，硬铝密度小、
硬度大，抗腐蚀能力强，是制造飞机的理想材料，A 正确；贮氢
合金是高效、安全的储氢载体，其发现和应用，开辟了氢气贮存、
运输的新途径，B 正确；“山东舰”上用于舰载机降落拦阻索的
是一种特种钢缆，属于金属材料，C 错误；不锈钢不易生锈，主
要含有铁、铬、镍和少量的碳，D 正确。
答案：C
[归纳提升]
1.合金的组成和性质
(1)成分金属与合金的物理性质相比有所改变，但合金中各成
分金属的化学性质仍然不变。
(2)金属越活泼，一般发现或使用越晚。
2.常见合金的性能与用途
(1)铁合金：随含碳量升高，碳钢的硬度增加、韧性下降。合
金钢具有一些特殊性能，如高硬度、高耐磨性、高韧性、耐腐蚀
性等。
(2)铝合金：高强度铝合金广泛应用于制造飞机、舰艇和载重
汽车等，并具有抗海水侵蚀、避磁性等特点。
(3)铜合金：锡青铜常用于制造齿轮等耐磨零部件和耐蚀配件。
铝青铜耐腐蚀性好、强度高，可作弹簧材料。
(4)锌合金：流动性和耐腐蚀性较好，适用于压铸仪表、汽车
零件外壳等。
(5)钛合金：是火箭、导弹和航天飞机不可缺少的材料。船舶、
化工、电子器件和通讯设备以及若干轻工业部门中要大量应用钛
合金。
[易错提醒]金属材料的易错点
(1)纳米金属的表面积大，反应时接触面积大，反应剧烈，但
是不能改变原金属的化学性质。
(2)镁和铝在常温下能够被空气中的氧气氧化而在其表面形成
致密的氧化膜，可阻止金属进一步被氧化，所以镁和铝具有良好
的抗腐蚀性能。
(3)合金中一定含有金属元素，可能含有非金属元素。
(4)合金的化学性质与成分金属相同，物理性质不同。
(5)合金中各元素的化合价都是 0 价。
考向 6 金属冶炼
12.(2022 年山东等级考)高压氢还原法可直接从溶液中提取金
属粉。以硫化铜精矿(含 Zn、Fe 元素的杂质)为主要原料制备 Cu
粉的工艺流程如下，可能用到的数据见下表。
物质 Fe(OH)3 Cu(OH)2 Zn(OH)2
开始沉淀 pH 1.9 4.2 6.2
沉淀完全 pH 3.2 6.7 8.2
下列说法错误的是(
)
A.固体 X 主要成分是 Fe(OH)3 和 S；金属 M 为 Zn
B.浸取时，增大 O2 压强可促进金属离子浸出
C.中和调 pH 的范围为 3.2～4.2
D.还原时，增大溶液酸度有利于 Cu 的生成
解析：CuS 精矿(含有杂质 Zn、Fe 元素)在高压O2作用下，
用硫酸溶液浸取，CuS反应生成CuSO4、S、H2O，Fe2+被氧化为Fe3+，然后加入NH3调节溶液pH，使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀，而Cu2+、Zn2+仍以离子形式存在于溶液中，过滤得到的滤渣中含有S、Fe(OH)3；滤液中含有Cu2+、Zn2+；然后向滤液中通入高压H2，根据元素活动性：Zn＞H＞Cu，Cu2+被还原为Cu单质，通过过滤分离出来；而Zn2+仍然以离子形式存在于溶液中，再经一系列处理可得到Zn单质。经过上述分析可知固体X的主要成分是S、Fe(OH)3，金属M为Zn，A正确；CuS难溶于硫酸，在溶液中存
在沉淀溶解平衡CuS(s) Cu2+(aq)＋S2-(aq)，增大O2的浓度，
答案：D
可以反应消耗S2-，使之转化为S，从而使沉淀溶解平衡正向移动，从而可促进金属离子的浸取，B正确；根据流程图可知：用NH3调节溶液pH时，要使Fe3+转化为沉淀，而Cu2+、Zn2+仍以离子形式存在于溶液中，结合离子沉淀的pH范围，可知中和时应该调节溶液pH范围为3.2～4.2，C正确；在用H2还原Cu2+变为Cu单质时，H2失去电子被氧化为H＋，与溶液中OH－结合形成H2O，若还原时增大溶液的酸度，c(H＋)增大，不利于H2失去电子还原Cu单质，因此不利于Cu的生成，D错误。
13.(2023年南京调研)铜的冶炼过程大致可分为：①富集，将硫化物矿进行浮选；②焙烧，主要反应为：2CuFeS2＋4O2===Cu2S＋3SO2＋2FeO(炉渣)；③制粗铜，在1200 ℃发生的主要反应为：2Cu2S＋3O2===2Cu2O＋2SO2；2Cu2O＋Cu2S===6Cu＋SO2↑；
④电解精炼铜。下列说法正确的是(　　)
A.冶炼过程中的尾气可用来制硫酸
B.上述过程中，由1 mol CuFeS2制取1 mol Cu时共消耗2 mol O2
C.在反应2Cu2O＋Cu2S===6Cu＋SO2↑中，只有Cu2O做氧化剂
D.电解精炼铜的过程中，每转移1 mol电子时，阳极溶解铜的质量为32 g
解析：1 mol CuFeS2反应，焙烧时需要氧气2 mol，生成的Cu2S
转化为Cu2O还需要氧气，B项不正确；C项中做氧化剂的除Cu2O
外还有Cu2S，C 项不正确；电解精炼铜时阳极除溶解铜外还溶解
其他的金属，当转移 1 mol 电子时，阳极溶解铜的质量不足32 g，
D 项不正确。
答案：A
[归纳提升]金属的冶炼方法
1.冶炼方法
(1)电解法：冶炼金属活泼性很强的金属(如 K、Ca、Na、Mg、
Al 等)
①2NaCl(熔融)
②MgCl2(熔融)
③2Al2O3(熔融)
2Na＋Cl2↑
Mg＋Cl2↑
4Al＋3O2↑
(2)热还原法：用还原剂(C、CO、H2、Al、Na 等)还原金属活
泼性介于 Zn～Cu 之间的金属化合物。
①Fe2O3＋3CO
②2CuO＋C
③WO3＋3H2
④TiCl4＋4Na
⑤Cr2O3＋2Al
2Fe＋3CO2
2Cu＋CO2↑
W＋3H2O
Ti＋4NaCl
2Cr＋Al2O3
(3)热分解法：用于冶炼不活泼金属 Hg、Ag。
①2HgO
②2Ag2O
2Hg＋O2↑
4Ag＋O2↑
2.注意问题
(1)有些活动性很强的金属也可以用还原法来冶炼，如 Na＋
KCl
K↑＋NaCl、2RbCl＋Mg
MgCl2＋2Rb↑
等，在此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。
(2)活泼金属用电解法冶炼时，不能用其化合物的水溶液进行
电解。
1.(2022 年湖南选择考)铝电解厂烟气净化的一种简单流程如
下：
下列说法错误的是(
)
A.不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料
B.采用溶液喷淋法可提高吸收塔内烟气吸收效率
C.合成槽中产物主要有 Na3AlF6 和 CO2
D.滤液可回收进入吸收塔循环利用
解析：烟气(含 HF)通入吸收塔，加入过量的碳酸钠，发生反应：
Na2CO3＋HF===NaF＋NaHCO3；向合成槽中通入 NaAlO2，发生反应：
6NaF＋NaAlO2＋4NaHCO3===Na3AlF6＋4Na2CO3＋2H2O，过滤得到
Na3AlF6 和含有Na2CO3的滤液。陶瓷的成分中含有 SiO2，SiO2 在高温下
与 Na2CO3 发生反应：Na2CO3＋SiO2
Na2SiO3＋CO2↑，因此不宜用
陶瓷作吸收塔内衬材料，A 正确；采用溶液喷淋法可增大反应物的接触
面积，提高吸收塔内烟气的吸收效率，B 正确；由上述合成槽中发生的
反应可知，合成槽内产物是 Na3AlF6 和 Na2CO3，C 错误；由上述分析可
知，滤液的主要成分为 Na2CO3，可回收进入吸收塔循环利用，D 正确。
答案：C
2.(2022 年湖北卷)武当山金殿是铜铸鎏金大殿。传统鎏金工艺
是将金溶于汞中制成“金汞漆”，涂在器物表面，然后加火除汞，
)
使金附着在器物表面。下列说法错误的是(
A.鎏金工艺利用了汞的挥发性
B.鎏金工艺中金发生了化学反应
C.鎏金工艺的原理可用于金的富集
D.用电化学方法也可实现铜上覆金
解析：加热除汞，说明汞易挥发，A 正确；将金溶于汞中制
成“金汞漆”，然后加热，汞挥发后留下金，整个过程中没有新
物质生成，属于物理变化，可用于金的富集，B 错误，C 正确；用
电解的方法，铜作阴极，电解液中含有可溶性的含金离子，则可
实现铜上镀金，D 正确。
答案：B
3.(2023 年湖北选择考)学习小组探究了铜的氧化过程及铜的
氧化物的组成。回答下列问题：
(1)铜与浓硝酸反应的装置如下图，仪器 A 的名称为_______，
装置 B 的作用为________。
(2)铜与过量 H2O2 反应的探究如下：
实验②中 Cu 溶解的离子方程式为______________________
_________________________；产生的气体为______。比较实验①
______________________。
和②，从氧化还原角度说明H＋的作用是_____________________
H2O，离子方程式为：Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2+＋2H2O；硫酸铜可
原角度说明H＋的作用是：既不是氧化剂，也不是还原剂。(3)在该
解析：(1)由图可知，仪器 A 的名称为具支试管；铜和浓硝酸
反应生成硝酸铜和二氧化氮，其中二氧化氮易溶于水，需要防倒
吸，则装置 B 的作用为防倒吸；(2)根据实验现象，铜片溶解，溶
液变蓝，可知在酸性条件下铜和过氧化氢发生反应，生成 Cu2+和
以催化过氧化氢分解生成氧气，则产生的气体为 O2；在铜和过氧
化氢的反应过程中，氢元素的化合价没有发生变化，故从氧化还
(2)Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2+＋2H2O　O2　既不是氧化剂，也
答案：(1)①具支试管　②防倒吸
不是还原剂
(3)CuO2
(4)溶液蓝色消失，且半分钟内不恢复原来的颜色　96%

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