资源简介 (共114张PPT)第三章 金属及其化合物第9讲 金属材料 金属矿物的开发和利用复习要点 1.了解铝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作用。第*页考点1 第ⅡA族元素——Mg、Mg3N2、Ca、CaO2A基础知识重点疑难1. 镁及其化合物(1)镁的性质易失去最外层的两个电子,具有强还原性。(OH)2+H2↑ 注意:Na、K、Mg、Ca具有强还原性,不能用金属置换的方法制取。氧化镁的熔点较高(常作耐火材料),不宜用来冶炼Mg④。(2)镁的重要化合物笔记:(2024甘肃)氯化镁溶液中滴入氢氧化钠溶液,生成沉淀,说明氢氧化钠的碱性比氢氧化镁强(×)难 碱性氧化物 难 (3)从海水中提炼镁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氛围中冷却。2. 钙及其化合物(1)Ca①金属单质(2)CaO2①①金属过氧化物(4)CaCl2:粗盐易潮解,常作干燥剂,但不能干燥氨气(形成配合物);酯化反应中用饱和CaCl2溶液除去酯层中的乙醇(形成配合物)。(5)CaF2:极难溶于水,与热浓硫酸作用可得到HF 。注意:工艺流程中通常用F-除去Ca2+和Mg2+(形成CaF2和MgF2沉淀)。B题组集训提升能力题组 镁、钙及其化合物1. (2025·南通调研)室温下,取四根打磨后形状大小相同的镁条,通过下列实验探究镁在溶液中的反应。实验1 将镁条放入滴有酚酞的蒸馏水中,无明显现象,加热溶液,镁条表面产生气泡,溶液逐渐变红。实验2 将镁条放入滴有酚酞的1 mol·L-1 NH4Cl溶液中,产生气泡,溶液逐渐变红。实验3 将镁条放入滴有酚酞的1 mol·L-1 CH3COONH4溶液(pH≈7),产生气泡,溶液逐渐变红。实验4 将镁条放入滴有酚酞的1 mol·L-1 NaCl溶液中,产生气泡,溶液逐渐变红。C. 实验3产生的气体中可能含NH3D. 实验1和实验4表明Cl-对Mg与H2O反应有催化作用DA. 12 g镁在空气中完全燃烧所得产物的质量大于20 gB. 要制备氮化镁,可将镁带在氮气中燃烧制成C. 氮化镁需要真空密封保存,防水、防潮D. 未经政府许可不能将Mg3N2排入周围环境AA. ①中煮沸的主要目的是除去溶液中的HCl和CO2B. ②中氨水用来调节溶液的pHC. ②中结晶的颗粒较小,过滤时可用玻璃棒轻轻搅动以加快过滤速度D. ③中醇洗的主要目的是减少晶体的损失,使产品快速干燥C4. (2025·河北唐山模拟)海水中提取镁的工艺流程如图所示:3 抑制MgCl2的水解反应8×105 是 4MgCl2(5)某实验小组对MgCl2·6H2O进行热重曲线分析,结果如图所示。MgCl2·2H2OMgCl2·H2O第*页考点2 铝及其化合物A基础知识重点疑难1. 铝笔记:①铝在生产、生活中应用与STSE结合,如(2022广东)技术人员开发高端耐腐蚀镀铝钢板,原因是铝能形成致密氧化膜(√); (2024海南)自热米饭附带的热源包(主要成分为CaO,少许Na2CO3、Al粉)加水后,未产生气体,说明Al粉已经变质(√)②以实验探究、装置考查,如(2022浙江6月)铝热反应非常剧烈,操作时要戴上石棉手套和护目镜(√)③反应符合置换反应规律:金属性强的置换金属性弱的2. Al2O3、Al(OH)3(1)Al2O3、Al(OH)3均为两性化合物①笔记:①(2024浙江6月)Al(OH)3呈两性,不能用于治疗胃酸过多(×)②不与弱酸反应;拓展与盐反应,如(2021全国乙卷)Al2O3与(NH4)2SO4生成NH4Al(SO4)2的化学方程式 。[提示:Al2O3+4(NH4)2SO4 2NH4Al(SO4)2+6NH3↑+3H2O]Al3++3H2O 2[Al(OH)4]- [Al(OH)4]- (2)两性氢氧化物高考常考的两性氢氧化物还有Zn(OH)2、Cr(OH)3、Be(OH)2等,类比Al(OH)3可知:3. 重要的铝盐(1)含Al3+的盐笔记:①探究思路:盐类的性质,如与NaOH反应;水解、双水解探究②离子共存判断、离子方程式正误判断、流程中含铝物质转化(2)含[Al(OH)4]-的盐(3)LiAlH4①(氢化铝锂)[提醒]B与Al同主族,B具有不同于其他非金属元素的性质,如:(1)硼酸(H3BO3)②不慎将NaOH溶液沾到皮肤上时,应立即用大量水冲洗,然后涂上一定浓度的硼酸溶液。(2)硼氢化钠(NaBH4)结构式为Na+ ,NaBH4中的H为-1价,具有还原性,可用作醛类、酮类和酰氯类的还原剂。B题组集训提升能力题组一 硼、铝及其化合物的性质及应用A. 可用X射线衍射仪测定硼砂晶体的结构B. B—O配位键中B原子提供空轨道C. 硼砂可与HCl按物质的量之比1∶4恰好完全反应D. 调节pH可实现H3BO3和[B(OH)4]-的相互转化C①技术人员开发高端耐腐蚀镀铝钢板,是由于铝能形成致密氧化膜(2022·广东化学)④常温下,铝遇浓硝酸或浓硫酸时会发生钝化③ ②③ ①用明矾[KAl(SO4)2·12H2O]处理污水,利用了氧化还原反应②实验室配制AlCl3溶液时加入适量稀盐酸(2023·山东化学)③向某无色溶液中加入NaOH溶液后,出现白色沉淀,继续滴加后,沉淀消失,说明该无色溶液中一定含有Al3+④取一定体积浓度均为0.1 mol·L-1的NaOH溶液和Al2(SO4)3溶液进行反应,改变两种试剂的滴加顺序,反应现象没有明显差别(2023·湖南化学)题组三 铝及其化合物与H+、OH-反应计算4. 铝是一种既能与酸(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∶1 解析:(2)因为在反应中Al足量,产生H2的体积由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的体积之比为1∶3。1∶3 解析:(3)因为铝足量且产生H2相等,根据关系式可知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。3∶1 A. 5.4 g B. 3.6 g C. 2.7 g D. 1.8 gA 5. 向含有HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl的混合溶液中(假设各1 mol),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:H+、Al3+、解题感悟利用Al、Al2O3、Al(OH)3的“两性”进行物质提纯利用Al、Al2O3、Al(OH)3可溶于强碱的特性,可除去物质中的含铝杂质:A. Be2+与Al3+都能在水中与氨形成配合物B. BeCl2和AlCl3的熔点都比MgCl2的低C. Be(OH)2和Al(OH)3均可表现出弱酸性D. Be和Al的氢化物都不能在酸中稳定存在A解析:Al3+在水中与氨形成Al(OH)3沉淀,不能在水中与氨形成配合物,A项错误;BeCl2和AlCl3属于分子晶体,而MgCl2属于离子晶体,则BeCl2和AlCl3的熔点都比MgCl2的低,B项正确;Be(OH)2和Al(OH)3均为两性氢氧化物,则均可表现出弱酸性,C项正确;Be和Al的氢化物均能与酸反应生成对应的盐和氢气,则都不能在酸中稳定存在,D项正确。7. 锌和铝都是活泼金属,其氢氧化物均既能溶于强酸溶液,又能溶于强碱溶液,但是Al(OH)3不溶于氨水,而Zn(OH)2能溶于氨水,生成[Zn(NH3)4]2+。回答下列问题:Na[Al(OH)4] ①Al2(SO4)3和NaOH ②Al2(SO4)3和氨水③ZnSO4和NaOH ④ZnSO4和氨水+H2↑ ①③④ 可溶性锌盐与氨水反应产生的Zn(OH)2可溶于过量氨水中,生成[Zn(NH3)4]2+,氨水的用量不易控制C题组五 铝的工业制备8. (2022·湖南化学)铝电解厂烟气净化的一种简单流程如下: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CO2D. 滤液可回收进入吸收塔循环利用9. (2024·湖北化学)铍用于宇航器件的构筑。一种从其铝硅酸盐[Be3Al2(SiO3)6]中提取铍的路径为回答下列问题:(1)基态Be2+的轨道表示式为 。解析:(1)基态Be2+的电子排布式为1s2,其轨道表示式为 。解析:(2)熔融态物质冷却凝固时,缓慢冷却会形成晶体,快速冷却会形成非晶态,即玻璃态,所以从“热熔、冷却”中得到玻璃态,其冷却过程的特点为快速冷却。解析:(3)“滤液1”中有Be2+和Al3+,加入含HA的煤油将Be2+萃取到有机相中,则水相1中含有Al3+,则向过量烧碱溶液中逐滴加入少量水相1的溶液,可观察到的现象为无明显现象。快速冷却无明显现象BeA2(HA)2+反萃取分液 解析:(5)氯化铍的共价性较强,电解熔融氯化铍制备金属铍时,加入氯化钠的主要作用为增强熔融氯化铍的导电性。增强熔融氯化铍的导电性解析:(6)由题意可知,该配合物中有四个铍位于四面体的四个顶点上,四面体中心只有一个O,Be与Be之间总共有六个CH3COO-,则其化学式为Be4O(CH3COO)6。Be4O(CH3COO)6第*页考点3 金属材料与金属矿物的开发和利用A基础知识重点疑难1. 合金笔记:(2024广东)机械表中由钼钴镍铬等元素组成的发条,其材质属于合金(√)金属特性 (2)性能:合金具有不同于各成分金属的物理性能、化学性能或机械性能。①熔点:一般比它的各成分金属都低①。②硬度和强度②:一般比它的各成分金属都大。笔记:①(2022江苏)青铜比纯铜熔点低,硬度大,古代用青铜铸剑(√)②高考考向启示:结合合金特点以新材料、科技为素材,如(2022浙江1月)镁合金密度较小,强度较大,可用于制造飞机部件(√)2. 常见金属材料(1)分类(2)常见合金材料①①铁合金②铜合金③小 ④新型合金笔记:①结合传统文化、STSE等考查合金材料,如(2022辽宁)冬奥会“同心”金属奖牌属于合金材料(√)②(2024浙江1月)生铁中减少含碳量,其延展性增强(√)③(2023湖南)青铜器“四羊方尊”的主要材质为合金(√)④(2023天津)铝合金是一种金属材料(√)3. 金属冶炼的方法例如,下列金属的冶炼(用化学方程式表示)方法名称 主要反应原理(举例)热分解法热还原法① CO作还原剂H2作还原剂活泼金属作还原剂2Hg+O2↑ 4Ag+O2↑ 2Fe+3CO2 W+3H2O 3Mn+2Al2O3 方法名称 主要反应原理(举例)电解法4Al+3O2↑ Mg+Cl2↑ B题组集训提升能力题组一 金属材料a.科技成果、文化传统中的金属材料A. 洛阳纸贵 B. 聚沙成塔C. 金戈铁马 D. 甘之若饴解析:纸的主要成分是纤维素,不是金属材料,A错误;沙的主要成分是硅酸盐,不是金属材料,B错误;金和铁都是金属,C正确;甘之若饴意思是把它看成像糖那样甜,糖类是有机化合物,不是金属材料,D错误。CA. 重组蛋白 B. 高性能铜箔C. 氮化镓半导体 D. 聚氨酯树脂B解析:重组蛋白为有机化合物,A不符合题意;合金、纯金属均为金属材料,铜为金属材料,B符合题意;氮化镓半导体为新型无机非金属材料,C不符合题意;聚氨酯树脂为有机合成材料,D不符合题意。b.合金在生产、生活中的应用①铝合金大量用于高铁建设②奋斗者号潜水器载人舱外壳使用了钛合金,钛合金属于无机非金属材料③“中国天眼”的钢铁结构圈梁属于纯金属材料④铝中添加适量锂,制得低密度、高强度的铝合金,可用于航空工业⑤钠钾合金的密度小,因此可用作快中子反应堆的热交换剂⑥青铜比纯铜熔点低、硬度大,古代用青铜铸剑(2022·江苏化学)⑦铁钛合金能大量吸收H2形成金属氢化物,可作储氢材料⑧镁合金密度较小、强度较大,可用于制造飞机部件(2022·浙江1月选考)②③⑤ 解析:铝合金强度高、塑性好、耐腐蚀,可大量用于高铁建设,故①正确。钛合金为合金,属于金属材料,故②错误。钢铁属于铁合金,所以“中国天眼”的钢铁结构圈梁属于合金材料,故③错误。铝、锂均为轻金属,铝中添加适量锂可以制得低密度、高强度的铝合金,可用于航空工业,故④正确。钠钾合金导热性好,则可用作快中子反应堆的热交换剂,与钠钾合金的密度小无关,故⑤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,故⑥正确。铁钛合金是金属和金属形成的合金材料,能大量吸收H2形成金属氢化物,目前可用于解决氢气的储存和运输问题,故⑦正确。镁合金的密度较小、强度较大、机械性能好,是制造汽车、飞机、火箭的重要材料,故⑧正确。A. (Ⅰ)—① B. (Ⅱ)—②C. (Ⅲ)—③ D. (Ⅳ)—④B题组二 金属的冶炼方法A. 铜的金属活动性大于银B. 通过揉搓可提供电解质溶液C. 银丝可长时间保持光亮D. 用铝丝代替银丝,铜也会变黑D第*页限时跟踪检测A. 铝锂合金密度较小,强度较大,硬度大于纯铝,熔点低于锂单质B. 改变原料的配比,可以制得性能不同的铝锂合金C. 铝锂合金具有金属光泽,可导电导热D. 铝锂合金的性质与各成分金属的性质完全相同解析:合金的熔点比它的各成分金属的熔点低,硬度大于其成分金属,故A正确;合金的性质与各成分金属的含量有关,所以改变原料的配比,可以制得性能不同的铝锂合金,故B正确;铝锂合金具有金属材料的一些通性,有金属光泽,可导电导热,故C正确;合金的熔点比它的各成分金属的熔点低,硬度大于其成分金属,所以铝锂合金的性质与各成分金属的性质不完全相同,故D错误。D123456789101112A. 制铜:火法炼铜,即将黄铜矿(CuFeS2)受热分解以获得铜单质B. 制铁:以铁矿石、焦炭、石灰石为原料,CO还原得铁C. 制镁:用海水为原料,经一系列过程制得氧化镁固体,H2还原得镁D. 制铝:从铝土矿制得氯化铝固体,再电解熔融的氯化铝得到铝B123456789101112123456789101112A. 将MgO与Al粉混合,再加入助燃剂可制成铝热剂B. 等质量的铝分别与足量的HCl、NaOH溶液反应,所得H2物质的量一定相等C. 将AlCl3加入Ca(HCO3)2溶液中,因相互促进水解而生成CO2气体和CaCO3沉淀D. 金属镁性质活泼,制取镁粉时可将镁蒸气在保护气N2中冷却B123456789101112A. Al2O3为两性氧化物B. Al(OH)3脱水发生氧化还原反应C. 生产中若改用通入HCl替代CO2,会降低产率D. Al(OH)3既能与强酸反应又能与强碱反应B解析:Al2O3既可以和酸反应生成盐和水,也可以和碱反应生成盐和水,为两性氧化物,A正确;Al(OH)3脱水过程没有元素化合价发生变化,不属于氧化还原反应,B错误;HCl为强酸,会将生成的氢氧化铝沉淀溶解,降低产率,C正确;Al(OH)3与强酸如HCl反应可以生成氯化铝和水,也可以与强碱如NaOH反应生成四羟基合铝酸钠,D正确。123456789101112123456789101112A. 步骤Ⅰ所得滤液中主要溶质的化学式是Na[Al(OH)4]、NaOH和Na2SiO3B. 步骤Ⅱ,可以用HCl代替CO2C. 步骤Ⅲ,为减少Al(OH)3吸附的杂质,洗涤时需对漏斗中的沉淀充分搅拌D. 步骤Ⅴ采用蒸汽浴加热,若用酒精灯直接加热受热不均匀,会导致产品盐基度不均匀D123456789101112解析:铝土矿主要成分为Al2O3,含少量Fe2O3和SiO2,向铝土矿中加氢氧化钠溶液,得到难溶性铝硅酸盐、四羟基合铝酸钠,氧化铁不与氢氧化钠溶液反应,过滤,滤液中主要含四羟基合铝酸钠、氢氧化钠,向滤液中通入二氧化碳,过滤,得到氢氧化铝沉淀,分为两份,一份加入盐酸得到氯化铝,将两份混合得到聚合氯化铝溶液,加热得到聚合氯化铝固体。用NaOH溶液溶解铝土矿过程中SiO2转变为难溶性的铝硅酸盐,步骤Ⅰ所得滤液中主要溶质的化学式是Na[Al(OH)4]和NaOH,A错误;步骤Ⅱ中向滤液中通入过量二氧化碳的目的是将四羟基合铝酸钠转化为氢氧化铝沉淀,若用HCl代替CO2,由于HCl酸性较强,HCl过量会导致氢氧化铝沉淀溶解,不可以用HCl代替CO2,B错误;步骤Ⅲ,洗涤时不能对漏斗中的沉淀进行搅拌,C错误;步骤Ⅴ中酒精灯直接加热受热不均匀,会导致产品盐基度不均匀,而用蒸汽浴加热,受热均匀,得到的产品盐基度均匀,D正确。1234567891011126. (2025·赣州摸底)某化学实验小组设计了铝与相同浓度的不同铜盐溶液反应的实验方案,具体实验操作与现象如表。实验序号 实验操作 实验现象① 将铝片插入CuSO4溶液中 长时间未观察到红色物质析出② 15 min后,铝片表面析出少量的红色物质,溶液颜色变化不明显③ Ⅰ.将铝片插入CuCl2溶液中 反应迅速、剧烈,溶液呈酱油色样(含[CuCl2]-)Ⅱ.将酱油色样溶液倒入大量水中 产生白色沉淀(主要成分为CuCl)Ⅲ.取步骤Ⅱ反应后的上层清液,再插入铝 先产生大量无色气体,反应结束后生成大量红色海绵绒状物质,溶液变成无色123456789101112A. 可在实验①中加入NaCl固体,使铝片溶解C. 实验③的步骤Ⅲ中,无色气体为H2,Cl-在实验Ⅲ中起催化与破坏保护膜的作用D123456789101112123456789101112A. a不能与H2O反应生成d或gB. b和e均可用于制造耐高温材料C. 可存在a→f→g→e→a的循环转化关系D. 直接加热蒸干c或f溶液无法得到无水氯化物A解析:由题图知,a为Al或Mg,b为MgO,e为Al2O3,c为MgCl2,f为AlCl3,d为Mg(OH)2,g为Al(OH)3,据此回答。Mg能与H2O在加热条件下反应生成Mg(OH)2,A错误;MgO和Al2O3均可用于制造耐高温材料,B正确;存在Al→AlCl3→Al(OH)3→Al2O3→Al的循环转化关系,C正确;由于MgCl2或AlCl3均会水解,生成的氯化氢易挥发,直接加热蒸干MgCl2或AlCl3溶液无法得到无水氯化物,D正确。1234567891011128. (2025·北京一模)某学生探究0.25 mol·L-1 Al2(SO4)3溶液与0.5 mol·L-1 Na2CO3溶液的反应,实验如下。实验1实验2123456789101112A. 实验1中,白色沉淀a是Al2(CO3)3B. 实验2中,白色沉淀b一定是Al2(OH)2(CO3)2C. 检验白色沉淀a、b是否洗涤干净,均可用盐酸酸化的BaCl2溶液D. 实验1、2中,白色沉淀成分不同的原因与混合后溶液的pH无关C1234567891011129. (2025·温州模拟)以混有SiO2的MgCO3为原料制备氧化镁的实验流程如图:B. 浸出渣的成分是SiO2C. 母液的主要溶质是NH4ClD. 固体X是Mg(OH)2A123456789101112123456789101112CA. 该工艺步骤①与步骤②顺序互换会更节约生产成本C. 步骤③中稀H2SO4酸化的目的是将Al(OH)3转化成Al3+12345678910111212345678910111211. (2025·湖北名校三月联合)Mg与冷水反应时,Mg表面会附着Mg(OH)2固体导致反应较缓慢。某兴趣小组为了探究部分离子对Mg与水反应的影响,进行了如下的实验。实验序号 a b c d盐溶液(均为0.1 mol·L-1) NH4Cl NaHCO3 NaCl NH4HCO330 min时产生气体体积/mL 1.5 0.7 <0.1 1.4气体的主要成分 H230 min时镁条表面情况 大量固体附着(固体可溶于盐酸)12345678910111230 min时实验a产生的气体体积远大于实验c 123456789101112同123456789101112Ⅱ.探究Cl-对Mg与水反应的促进作用该小组用Mg与NaCl溶液反应,实验发现Cl-浓度过低或过高对反应速率没有影响,当Cl-浓度为2 mol·L-1时,Mg与水反应较快,产生大量的气泡,同时生成白色固体X,经检验白色固体X中含碱式氯化镁{用[Mg(OH)2-xClx]表示},反应过程中溶液pH的变化曲线如图所示。123456789101112 取适量白色固体X灼烧,将产生的气体通入AgNO3溶液中,溶液变浑浊12345678910111210.48 值12345678910111212345678910111212. (2025·山东济南一模)工业上常用软锰矿(主要成分为MnO2,含少量Fe2O3、Al2O3、SiO2)和Li2CO3合成电极材料LiMn2O4并回收净水剂明矾,其工艺流程如图所示。已知:①Mn2+在酸性条件下比较稳定,pH高于5.5时易被O2氧化。123456789101112②常温下,几种氢氧化物沉淀的Ksp如表所示。氢氧化物 Fe(OH)3 Al(OH)3 Mn(OH)2 Fe(OH)2Ksp 1.0×10-39 1.0×10-33 5.0×10-12 5.0×10-17回答下列问题:123456789101112c(H2SO4)/(mol·L-1) 1.0 5.0 10.0 16.0 18.0Mn浸出率/% 25 78 95 85 55Al浸出率/% 35 90 83 5 0将MnO2全部转化为Mn2+,且将Fe3+还原为Fe2+,防止在滤渣Ⅱ中引入Fe(OH)3 10.0 123456789101112解析:(1)由题意可知,该工艺流程的目的是合成电极材料LiMn2O4,并回收净水剂明矾,则要求Mn和Al的浸出率都尽可能高,由表格数据可知,“酸浸”时,选择10.0 mol·L-1的硫酸溶液最佳。1234567891011124.67≤pH≤5.5 O2+123456789101112123456789101112123456789101112解析:(3)由上述流程分析可知,“电解”过程产生H2SO4,可返回“酸浸”过程循环利用;“焙烧”过程中产生O2,可用于“氧化”过程,故整个流程中,可以循环使用的物质有H2SO4、O2。+2CO2↑+O2↑ O2、H2SO4 123456789101112解析:(4)加入稀硫酸、K2SO4溶液溶解Al(OH)3,经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥后得到明矾。蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥 123456789101112 展开更多...... 收起↑ 资源预览