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第 12 讲 金属材料与金属矿物的开发利用
学习目标
1．了解镁、铝、铜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．了解合金的概念及其重要应用。
知识清单
知识点 1 镁、铝及其重要化合物
一、镁、铝单质的性质
1．镁、铝的结构和存在形态
名称 镁 铝
周期表中位置 第三周期ⅡA族 第三周期ⅢA族
原子结构示意图
自然界存在形态 化合态 化合态
2．镁、铝的物理性质
镁、铝都是银白色、有金属光泽的固体，密度较小，硬度较低，均具有良好的延展性、
导电性和导热性等。
3．铝的化学性质
[名师点拨] (1)常温下，能用铝制容器盛放浓硫酸、浓硝酸的原因是二者能使铝发生
“钝化”，而不是铝与浓硫酸、浓硝酸不反应。
(2)能与铝反应产生氢气的溶液可能呈强酸性也可能呈强碱性。
4．对比掌握镁的化学性质
铝 镁
点燃
与非金属 2Mg＋O2===== 2MgO
能被 Cl2、O2氧化
反应 点燃3Mg＋N2===== Mg3N2
能与沸水反应：
与水反应 反应很困难
△
Mg＋2H2O===== Mg(OH)2＋H2↑
＋
与酸(H ) 反应速度比 Al快：
能与 H＋反应产生 H2
Mg 2H＋反应 ＋ ===Mg2＋＋H2↑
与碱反应 能溶于强碱溶液产生 H2 不反应
与某些氧 能与 Fe O 、MnO 、Cr O 能在 CO2 3 2 2 3 2中燃烧：
化物反应 等金属氧化物发生铝热反应 点燃2Mg＋CO2===== 2MgO＋C
[名师点拨] (1)Mg 在 CO2中能够燃烧，所以活泼金属镁着火不能用干粉灭火器和泡沫
灭火器灭火。
(2)镁也可在氮气中燃烧，生成氮化镁(Mg3N2)，氮化镁能与水剧烈反应生成 Mg(OH)2
沉淀并放出氨气。
5．从海水中提取镁
(1)工艺流程
(2)基本步骤及主要反应
制熟石灰 高温CaCO3===== CaO＋CO2↑，
CaO＋H2O===Ca(OH)2
沉淀 Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
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
电解熔融氯化镁制得镁：
电解
电解
MgCl2(熔融)===== Mg＋Cl2↑
[名师点拨] (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氛围中冷却。
二、铝的重要化合物
1．氧化铝
(1)物理性质：白色固体，难溶于水，有很高的熔点。
(2)化学性质
2．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(用化学方程式表示)
Al(OH)3的电离方程式为
反应的化学方程式或离子方程式分别为
①Al(OH) ＋3＋3H ===Al3＋＋3H2O；
②Al(OH)3＋OH－===AlO
－
2 ＋2H2O；
△
③2Al(OH)3===== Al2O3＋3H2O。
(3)制备
①向铝盐溶液中加入氨水，离子方程式为
Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)
＋
3↓＋3NH4 ；
②向偏铝酸盐溶液中通入足量 CO2，离子方程式为
AlO－2 ＋CO2＋2H2O===Al(OH)
－
3↓＋HCO3 ；
③NaAlO2溶液与 AlCl3溶液混合：
3AlO－ ＋Al3＋2 ＋6H2O===4Al(OH)3↓。
3．常见的铝盐
(1)明矾(硫酸铝钾)是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的复盐。
(2)明矾的化学式为 KAl(SO4)2·12H2O，它是无色晶体，可溶于水，水溶液 pH＜ (填
“＜”“>”或“＝”)7。明矾可以净水，其净水的原理是 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。
经典例题
例 1．判断正误(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)工业上制取镁粉时，可将镁蒸气在 N2中冷却( )
(3)MgO与 Al粉的混合物也可称为铝热剂( )
(4)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( )
(5)铝与少量 NaOH溶液反应得到铝盐，与足量 NaOH溶液反应生成偏铝酸盐( )
例 2．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
例 3．下列关于钠和镁的叙述中，不正确的是( )
A．钠和镁都是银白色金属，都能与稀硫酸反应生成 H2
B．将金属钠放在石棉网上，用酒精灯加热熔化后，金属钠剧烈燃烧，产生黄色火焰，生成
淡黄色的过氧化钠
C．金属镁在空气中燃烧生成黑色的烟
D．钠的还原性比镁的还原性强
知识点 2 铜及其重要化合物
1．铜的性质
(1)物理性质：铜是紫红色金属，具有良好的导电性、导热性和延展性。
(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：
①2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3
△
②2Cu＋S===== Cu2S
2．铜的重要化合物
(1)氧化铜和氧化亚铜
名称 氧化铜(CuO) 氧化亚铜(Cu2O)
颜色 黑色 砖红色
与酸反
CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O Cu2O＋2H＋=== Cu2＋＋Cu＋H2O
应(H＋)
与 H2反应 △ △CuO＋H2===== Cu＋H2O Cu2O＋H2===== 2Cu＋H2O
转化关系 △4CuO===== 2Cu2O＋O2↑
(2)氢氧化铜
①物理性质：蓝 色不 溶于水的固体。
②化学性质及应用
△
反应 a的化学方程式：Cu(OH)2===== CuO＋H2O。
反应 b ＋ ＋的离子方程式：Cu(OH)2＋2H ===Cu2 ＋2H2O。
(3)铜盐
①Cu2(OH)2CO3
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，化学方程式为 Cu2(OH)2CO3===== 2CuO＋CO2↑＋H2O，可溶于稀硫酸，离子方
程式：Cu2(OH)2CO ＋ ＋3＋4H ===2Cu2 ＋CO2↑＋3H2O。
②CuSO4
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
△
CuSO4·5H2O===== CuSO4＋5H2O。
③铜盐的毒性
铜盐溶液有毒，主要是因为铜离子能与蛋白质作用，使蛋白质变性失去生理活性，因此
人们利用这一性质用胆矾、熟石灰、水配成了波尔多液，用来杀灭植物的病毒。
经典例题
例 1．判断正误(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)用稀硝酸清除铜制品上的铜锈( )
例 2．某研究小组通过实验探究 Cu及其化合物的性质，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[Cu2(OH)2CO3]的铜器放入盐酸中浸泡，除去铜绿
例 3．孔雀石的主要成分为 Cu2(OH)2CO3。某同学设计的从孔雀石中冶炼铜的方案如下(假设
孔雀石中杂质不溶于水和稀硫酸)：
(1)反应①能观察到的现象是_________________________________________，
有关反应的化学方程式为___________________________________________。
(2)反应②加入的金属可能是________，有关反应的离子方程式为_______________
_________________________________________________________。
(3)操作 a 可能的方法是________，欲除掉的杂质为________________________；要从
操作 a所得到的溶液中得到溶质的晶体，需要进行的操作是___________________________。
知识点 3 金属材料与金属矿物的开发利用
1．合金
(1)概念：是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。
(2)性能：合金具有不同于各成分金属的物理、化学性能或机械性能。
①熔点：一般比它的各成分金属都低 ；
②硬度和强度：一般比它的各成分金属都大 。
[名师点拨] (1)合金的物理性质相比于成分金属有所改变，但合金中各成分金属的化学
性质不变。
(2)并非所有的金属都能形成合金，若一种金属的熔点高于另一种金属的沸点，则二者
不能形成合金。
2．常见金属材料
(1)分类
(2)常见的合金材料
3．金属矿物的开发和利用
(1)金属在自然界中的存在形态
①在自然界中绝大多数金属以化合态的形式存在。
②金、铂等少数化学性质稳定的金属以游离态的形式存在。
(2)金属的冶炼
①实质：把金属从化合态还原为游离态。
②方法：根据金属的活动性不同，金属冶炼的方法分为热分解法、热还原法、电解法等。
方法名称 主要反应原理(举例)
△
2HgO===== 2Hg＋O2↑
热分解法
△
2Ag2O===== 4Ag＋O2↑
CO作
高温
Fe2O3＋3CO===== 2Fe＋3CO2(高炉炼铁)
热还 还原剂
原法 H2作
△
WO3＋3H2===== W＋3H2O
还原剂
活泼金属
高温
3MnO2＋4Al===== 3Mn＋2Al2O3
作还原剂
电解
2Al2O3(熔融)===== 4Al＋3O2↑
冰晶石
电解法 电解MgCl2(熔融)===== Mg＋Cl2↑
电解
2NaCl(熔融)===== 2Na＋Cl2↑
[名师点拨] (1)金属活动性顺序与冶炼方法的关系
(2)冶炼 Mg 时电解熔融 MgCl2而不电解 MgO，原因是 MgO 的熔点高，熔融时耗费更
多能源，增加生产成本。
(3)冶炼 Al时只能电解熔融 Al2O3而不能电解 AlCl3，原因是 AlCl3是共价化合物，熔融
态不导电；加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低 Al2O3的熔化温度。
(3)铝热反应
实验 Al和金属氧化物在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，新生成的金属单
原理 质呈熔融态且易与 Al2O3分离
实验
装置
①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
实验
温度下发生剧烈的反应；
现象
②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中
实验 高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热，化学方程式为 Fe2O3＋
结论 高温2Al===== 2Fe＋Al2O3
原理 ①制取熔点较高、活动性弱于 Al的金属，如铁、铬、锰、钨等；
应用 ②金属焊接，如野外焊接钢轨等
经典例题
例 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)合金中的金属元素都以化合态形式存在( )
(2)合金材料中不可能含有非金属元素( )
(3)铝合金的熔点比纯铝的低( )
(4)人类历史上使用铝的时间比铁晚，原因是铝的冶炼成本高( )
(5)电解氯化镁溶液制取金属镁( )
(6)工业上利用电解 AlCl3和MgO 的方法冶炼 Al、Mg( )
例 2．明代《天工开物》记载“火法”冶炼锌：“炉甘石十斤，装载入一泥罐内……然后逐
层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红……冷淀，毁罐取出……即倭铅也”(注：炉甘石的
主要成分为碳酸锌，泥罐中掺有煤炭)。下列说法不正确的是( )
A．倭铅是指金属锌和铅的混合物
B．煤炭中起作用的主要成分是 C
高温
C．冶炼 Zn 的化学方程式：ZnCO3＋2C===== Zn＋3CO↑
D．该冶炼锌的方法属于热还原法
例 3．下列说法正确的是( )
A．铝、铁、铜相比较，铜元素在自然界中的含量最低、铁元素含量最高
B．Al2O3、MgO 可用作耐高温材料，二氧化硅是生产光纤制品的基本原料
C．工业上采用电解熔融态 Al2O3、MgO 的方法冶炼 Al、Mg
D．用钨作灯丝是因为其易导电
例 4．在空气中，铝的表面自然形成的氧化膜很薄，耐磨性和抗蚀性不够强，为了使铝制品
适应于不同的用途，常采用化学方法对铝的表面进行处理，如增加膜的厚度，对氧化膜进行
着色等。以下为铝材表面处理的一种方法：
[问题探究]
(1)碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，写出反应的离子方程式。
(2)碱洗时常有气泡冒出，其原因是__________________________(用离子方程式表示)。
(3)电解氧化：以铝材为阳极，在 H2SO4溶液中电解，铝材表面形成较厚的氧化膜，则
阳极的电极反应方程式为_________________________________________________________。
(4)为了将碱洗槽液中的铝元素以沉淀的形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的
__________(填字母)，离子方程式为__________________________。
a．NH3 b．NaOH
c．HNO3 d．CO2
课堂闯关
1．(2020·山东等级考)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
2．(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
3．(2018·海南高考)铜是人类发现最早并广泛使用的一种金属。回答下列问题：
(1)实验室使用稀硫酸和H2O2溶解铜片，该反应的化学方程式为_____________________。
(2)电子工业使用 FeCl3 溶液刻蚀印刷电路板铜箔，写出该过程的离子方程式
________________________________________________________________________。
配制的 FeCl3 溶液应保持 _____(填“酸性”“碱性”或“中性”)，原因是
_____________________。
(3)溶液中 Cu2＋的浓度可采用碘量法测得：
＋ － －
①2Cu2 ＋5I ===2CuI↓＋I3 ；
②I－3 ＋2S O2
－ 2－
2 3 ===S4O6 ＋3I
－
反应①中的氧化剂为________。现取 20.00 mL 含 Cu2＋的溶液，加入足量的 KI 充分反
应后，用 0.100 0 mol·L－1的 Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗 Na2S2O3溶液 25.00 mL，此
溶液中 Cu2＋的浓度为________mol·L－1。
4．(2021·天津市第九十五中学模拟)下列有关金属元素特征的叙述正确的是( )
A．金属元素的原子只有还原性，其阳离子只有氧化性
B．金属元素的单质在常温下都为固体
C．含金属元素的离子都是阳离子
D．金属阳离子被还原不一定得到金属单质
5．(2021·福州模拟)央视栏目《国家宝藏》不仅彰显了民族自信、文化自信，还蕴含着许
多化学知识。下列说法不正确的是( )
A．宋·王希孟《千里江山图》中的绿色颜料铜绿，主要成分是碱式碳酸铜
B．宋·《莲塘乳鸭图》缂丝中使用的丝，主要成分是蛋白质
C．战国·“曾侯乙编钟”属于青铜制品，青铜是一种铜锡合金
D．清·乾隆“瓷母”是指各种釉彩大瓶，其主要成分是二氧化硅
6．(2021·沈阳模拟)《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．生铁比熟铁质地更硬，延展性稍差
C．炒铁是为了提高铁水中的碳含量
D．该法与近代往生铁水中吹空气炼钢异曲同工
7．(2021·人大附中模拟)某同学进行有关铜、硝酸、硫酸化学性质的实验，实验过程如图所
示：
实验 1 实验 2
①、③中溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体
③中溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产生
产生
下列说法正确的是( )
A．稀硝酸一定被还原为 NO2
B．实验 1 ＋②中溶液存在：c(Cu2 )＋c(H＋)＝c(NO－3 )＋c(OH
－)
C．由上述实验得出结论：常温下，Cu既可与稀硝酸反应，也可与稀硫酸反应
D．实验 1 ③、实验 2 ③中反应的离子方程式：3Cu＋2NO－3 ＋8H
＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
8．(2021·武威模拟)工业上用铝土矿(主要成分为 Al2O3，含 Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺
流程如下：
下列叙述正确的是( )
A．按上述流程，试剂 X可以是氢氧化钠溶液，也可以是盐酸
B．反应①过滤后所得沉淀为氧化铁
C．图中所有的转化反应都不是氧化还原反应
D．反应②的离子方程式为 2AlO－2 ＋CO2＋3H2O===2Al(OH)
－
3↓＋CO23
9．下列有关物质的描述及其应用均正确的是( )
A．Al、Al2O3、Al(OH)3、NaAlO2均能和 NaOH溶液发生反应
B．Na2O2中含有 O2，所以过氧化钠可为潜水艇舱提供氧气
C．FeCl3具有氧化性，用 FeCl3溶液刻蚀印刷铜电路板
D．Na、Al、Cu可以分别用电解冶炼法、热还原法和热分解法得到
10．(2021·厦门模拟)Na、Al、Fe、Cu是中学化学中重要的金属元素。它们的单质及其化合
物之间有很多转化关系。下表所列物质不能按如图(“→”表示一步完成)关系相互转化的是
( )
选项 A B C D
a Na Al Fe Cu
b NaOH Al2O3 FeCl3 CuSO4
c NaCl Al(OH)3 FeCl2 CuCl2
自我挑战
1．(2021·南宁模拟)下列生产、生活中的事实不能用金属活动性顺序表解释的是( )
A．电解饱和食盐水阴极产生氢气得不到钠
B．铁制容器盛放和运输浓硫酸
C．镀锌铁桶镀层破损后铁仍不易被腐蚀
D．铝制器皿不宜长期盛放酸性食物
2．(2021·潍坊模拟)我国古代的青铜器工艺精湛，有很高的艺术价值和历史价值。下列说法
不正确的是( )
A．我国使用青铜器的时间比使用铁器、铝器的时间均要早
B．将青铜器放在银质托盘上，青铜器容易生成铜绿
C．《本草纲目》载有名“铜青”之药物，铜青是铜器上的绿色物质，则铜青就是青铜
D．用蜂蜡做出铜器的蜡模，是古代青铜器的铸造方法之一，蜂蜡的主要成分是有机物
3．铜及其化合物在生产生活中有广泛应用，铜在化合物中的常见化合价有＋1、＋2。已知
Cu2O与稀硫酸反应，溶液呈蓝色。
△
(1)工业上可用 Cu2S＋O2===== 2Cu＋SO2反应制取粗铜，该反应中________元素被还原。
(2)将少量铜丝放入适量的稀硫酸中，温度控制在 50℃，加入 H2O2溶液，一段时间后，
升温到 60℃，再反应一段时间后可制得硫酸铜，该反应的离子方程式为______________。
温度控制在 50～60 ℃的原因除了加快反应速率外，还有___________________。在 CuSO4
溶液中加入一定量的 Na2SO3和 NaCl溶液，加热，生成 CuCl沉淀，写出生成 CuCl 的离子
方程式：__________________________________________________________________。
(3)现向 Cu、Cu2O和 CuO组成的混合物中，加入 2 L 0.6 mol·L－1 HNO3溶液恰好使混合
物溶解，同时收集到 4 480 mL NO气体(标准状况)。Cu2O跟稀硝酸反应的离子方程式为
_________________________________________________________________。
若将上述混合物用足量的 H2加热还原，所得到固体的质量为__________g。若混合物中
含 0.2 mol Cu，将该混合物与稀硫酸充分反应，消耗 H2SO4的物质的量为________mol。
4．合金是建造航空母舰的主体材料。
(1)航母升降机可由铝合金制造。
①铝元素在周期表中的位置为________。工业炼铝的原料由铝土矿提取而得，提取过程
中通入的气体为________。
② Al Mg 合 金 焊 接 前 用 NaOH 溶 液 处 理 Al2O3 膜 ， 其 化 学 方 程 式 为
________________________________________________________________________。
焊接过程中使用的保护气为____________(填化学式)。
(2)航母舰体材料为合金钢。
①舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为____________。
②航母用钢可由低硅生铁冶炼而成，则在炼铁过程中为降低硅含量，需加入的物质为
________。
(3)航母螺旋桨主要用铜合金制造。80.0 g Cu Al合金用酸完全溶解后，加入过量氨水，
过滤得白色沉淀 39.0 g，则合金中 Cu的质量分数为________。
5．(2021·泉州模拟)金属钼具有高强度、高熔点、耐磨抗腐性等优点，用于制火箭、卫星的
合金构件。钼酸钠晶体(Na2MoO4·2H2O)是一种重要的金属缓蚀剂。利用钼矿(主要成分MoS2，
还含少量钙、镁等元素)为原料冶炼金属钼和钼酸钠晶体的主要流程图如下：
(1)Na2MoO4·2H2O中钼元素的价态为________，煅烧产生的尾气引起的环境危害主要
是________________________________________________________________________。
(2)用浓氨水溶解粗产品的离子方程式是________________________，由图中信息可以
判断MoO3是________氧化物(填“酸性”“碱性”或“两性”)。
(3)操作Ⅰ是________，操作Ⅱ所得的钼酸要水洗，检验钼酸是否洗涤干净的方法是
________________________________。
(4)采用 NaClO氧化钼矿的方法将矿石中的钼浸出，该过程放热。
①请配平以下化学反应：
NaClO＋____MoS2＋____NaOH===____Na2MoO4＋____Na2SO4＋____NaCl＋____H2O。
②钼的浸出率随着温度变化如图，当温度高于 50 ℃后浸出率降低的可能原因是
________________________________(写一点)。第 12 讲 金属材料与金属矿物的开发利用
学习目标
1．了解镁、铝、铜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．了解合金的概念及其重要应用。
知识清单
知识点 1 镁、铝及其重要化合物
一、镁、铝单质的性质
1．镁、铝的结构和存在形态
名称 镁 铝
周期表中位置 第三周期ⅡA族 第三周期ⅢA族
原子结构示意图
自然界存在形态 化合态 化合态
2．镁、铝的物理性质
镁、铝都是银白色、有金属光泽的固体，密度较小，硬度较低，均具有良好的延展性、
导电性和导热性等。
3．铝的化学性质
[名师点拨] (1)常温下，能用铝制容器盛放浓硫酸、浓硝酸的原因是二者能使铝发生
“钝化”，而不是铝与浓硫酸、浓硝酸不反应。
(2)能与铝反应产生氢气的溶液可能呈强酸性也可能呈强碱性。
4．对比掌握镁的化学性质
铝 镁
点燃
与非金属 2Mg＋O2===== 2MgO
能被 Cl2、O2氧化
反应 点燃3Mg＋N2===== Mg3N2
能与沸水反应：
与水反应 反应很困难
△
Mg＋2H2O===== Mg(OH)2＋H2↑
＋
与酸(H ) 反应速度比 Al快：
能与 H＋反应产生 H2
Mg 2H＋反应 ＋ ===Mg2＋＋H2↑
与碱反应 能溶于强碱溶液产生 H2 不反应
与某些氧 能与 Fe O 、MnO 、Cr O 能在 CO2 3 2 2 3 2中燃烧：
化物反应 等金属氧化物发生铝热反应 点燃2Mg＋CO2===== 2MgO＋C
[名师点拨] (1)Mg 在 CO2中能够燃烧，所以活泼金属镁着火不能用干粉灭火器和泡沫
灭火器灭火。
(2)镁也可在氮气中燃烧，生成氮化镁(Mg3N2)，氮化镁能与水剧烈反应生成 Mg(OH)2
沉淀并放出氨气。
5．从海水中提取镁
(1)工艺流程
(2)基本步骤及主要反应
制熟石灰 高温CaCO3===== CaO＋CO2↑，
CaO＋H2O===Ca(OH)2
沉淀 Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
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
电解熔融氯化镁制得镁：
电解
电解
MgCl2(熔融)===== Mg＋Cl2↑
[名师点拨] (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氛围中冷却。
二、铝的重要化合物
1．氧化铝
(1)物理性质：白色固体，难溶于水，有很高的熔点。
(2)化学性质
2．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(用化学方程式表示)
Al(OH)3的电离方程式为
反应的化学方程式或离子方程式分别为
①Al(OH) ＋3＋3H ===Al3＋＋3H2O；
②Al(OH)3＋OH－===AlO
－
2 ＋2H2O；
△
③2Al(OH)3===== Al2O3＋3H2O。
(3)制备
①向铝盐溶液中加入氨水，离子方程式为
Al3＋ ＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH4 ；
②向偏铝酸盐溶液中通入足量 CO2，离子方程式为
AlO－ CO 2H O===Al(OH) HCO－2 ＋ 2＋ 2 3↓＋ 3 ；
③NaAlO2溶液与 AlCl3溶液混合：
3AlO－2 ＋Al3
＋
＋6H2O===4Al(OH)3↓。
3．常见的铝盐
(1)明矾(硫酸铝钾)是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的复盐。
(2)明矾的化学式为 KAl(SO4)2·12H2O，它是无色晶体，可溶于水，水溶液 pH＜ (填
“＜”“>”或“＝”)7。明矾可以净水，其净水的原理是 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。
经典例题
例 1．判断正误(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)工业上制取镁粉时，可将镁蒸气在 N2中冷却( )
(3)MgO与 Al粉的混合物也可称为铝热剂( )
(4)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( )
(5)铝与少量 NaOH溶液反应得到铝盐，与足量 NaOH溶液反应生成偏铝酸盐( )
答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)×
例 2．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。
例 3．下列关于钠和镁的叙述中，不正确的是( )
A．钠和镁都是银白色金属，都能与稀硫酸反应生成 H2
B．将金属钠放在石棉网上，用酒精灯加热熔化后，金属钠剧烈燃烧，产生黄色火焰，生成
淡黄色的过氧化钠
C．金属镁在空气中燃烧生成黑色的烟
D．钠的还原性比镁的还原性强
解析：选 C Mg 在空气中燃烧主要生成MgO，为白色的烟。
知识点 2 铜及其重要化合物
1．铜的性质
(1)物理性质：铜是紫红色金属，具有良好的导电性、导热性和延展性。
(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：
①2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3
△
②2Cu＋S===== Cu2S
2．铜的重要化合物
(1)氧化铜和氧化亚铜
名称 氧化铜(CuO) 氧化亚铜(Cu2O)
颜色 黑色 砖红色
与酸反
CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O Cu ＋ ＋2O＋2H === Cu2 ＋Cu＋H2O
应(H＋)
与 H2反应 △ △CuO＋H2===== Cu＋H2O Cu2O＋H2===== 2Cu＋H2O
转化关系 △4CuO===== 2Cu2O＋O2↑
(2)氢氧化铜
①物理性质：蓝 色不 溶于水的固体。
②化学性质及应用
△
反应 a的化学方程式：Cu(OH)2===== CuO＋H2O。
反应 b的离子方程式：Cu(OH) ＋2H＋2 ===Cu2＋＋2H2O。
(3)铜盐
①Cu2(OH)2CO3
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，化学方程式为 Cu2(OH)2CO3===== 2CuO＋CO2↑＋H2O，可溶于稀硫酸，离子方
程式：Cu2(OH) CO ＋4H＋2 3 ===2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O。
②CuSO4
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
△
CuSO4·5H2O===== CuSO4＋5H2O。
③铜盐的毒性
铜盐溶液有毒，主要是因为铜离子能与蛋白质作用，使蛋白质变性失去生理活性，因此
人们利用这一性质用胆矾、熟石灰、水配成了波尔多液，用来杀灭植物的病毒。
经典例题
例 1．判断正误(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)用稀硝酸清除铜制品上的铜锈( )
答案：(1)× (2)× (3)× (4)×
例 2．某研究小组通过实验探究 Cu及其化合物的性质，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[Cu2(OH)2CO3]的铜器放入盐酸中浸泡，除去铜绿
解析：选 D A项，反应后，应将反应后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 HCl易挥发，
加热蒸干 CuCl2溶液得不到无水 CuCl2固体。
例 3．孔雀石的主要成分为 Cu2(OH)2CO3。某同学设计的从孔雀石中冶炼铜的方案如下(假设
孔雀石中杂质不溶于水和稀硫酸)：
(1)反应①能观察到的现象是_________________________________________，
有关反应的化学方程式为___________________________________________。
(2)反应②加入的金属可能是________，有关反应的离子方程式为_______________
_________________________________________________________。
(3)操作 a 可能的方法是________，欲除掉的杂质为________________________；要从
操作 a所得到的溶液中得到溶质的晶体，需要进行的操作是___________________________。
解析：孔雀石中加入稀硫酸可看到孔雀石逐渐溶解，溶液由无色变为蓝色，且有气泡产生，
反应的化学方程式为 Cu2(OH)2CO3＋2H2SO4===2CuSO4＋CO2↑＋3H2O。经过滤除去难溶于
水和稀硫酸的杂质，则滤液中主要含有 CuSO4，加入的金属粉末能将 Cu2＋从溶液中置换出
来即可，故金属可能是 Fe 或 Zn 等；要从滤液中得到 CuSO4晶体，需进行加热浓缩、冷却
结晶等操作。
答案： (1)固体逐渐消失，溶液由无色变为蓝色，有气泡产生 Cu2(OH)2CO3＋
2H2SO4===2CuSO4＋CO2↑＋3H2O
(2)铁粉 Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu(答案合理即可)
(3)过滤 难溶于水和稀硫酸的杂质 加热浓缩、冷却结晶
知识点 3 金属材料与金属矿物的开发利用
1．合金
(1)概念：是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。
(2)性能：合金具有不同于各成分金属的物理、化学性能或机械性能。
①熔点：一般比它的各成分金属都低 ；
②硬度和强度：一般比它的各成分金属都大 。
[名师点拨] (1)合金的物理性质相比于成分金属有所改变，但合金中各成分金属的化学
性质不变。
(2)并非所有的金属都能形成合金，若一种金属的熔点高于另一种金属的沸点，则二者
不能形成合金。
2．常见金属材料
(1)分类
(2)常见的合金材料
3．金属矿物的开发和利用
(1)金属在自然界中的存在形态
①在自然界中绝大多数金属以化合态的形式存在。
②金、铂等少数化学性质稳定的金属以游离态的形式存在。
(2)金属的冶炼
①实质：把金属从化合态还原为游离态。
②方法：根据金属的活动性不同，金属冶炼的方法分为热分解法、热还原法、电解法等。
方法名称 主要反应原理(举例)
△
2HgO===== 2Hg＋O2↑
热分解法
△
2Ag2O===== 4Ag＋O2↑
CO作
高温
Fe2O3＋3CO===== 2Fe＋3CO2(高炉炼铁)
热还 还原剂
原法 H2作
△
WO3＋3H2===== W＋3H2O
还原剂
活泼金属
高温
3MnO2＋4Al===== 3Mn＋2Al2O3
作还原剂
电解
2Al2O3(熔融)===== 4Al＋3O2↑
冰晶石
电解法 电解MgCl2(熔融)===== Mg＋Cl2↑
电解
2NaCl(熔融)===== 2Na＋Cl2↑
[名师点拨] (1)金属活动性顺序与冶炼方法的关系
(2)冶炼 Mg 时电解熔融 MgCl2而不电解 MgO，原因是 MgO 的熔点高，熔融时耗费更
多能源，增加生产成本。
(3)冶炼 Al时只能电解熔融 Al2O3而不能电解 AlCl3，原因是 AlCl3是共价化合物，熔融
态不导电；加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低 Al2O3的熔化温度。
(3)铝热反应
实验 Al和金属氧化物在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，新生成的金属单
原理 质呈熔融态且易与 Al2O3分离
实验
装置
①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
实验
温度下发生剧烈的反应；
现象
②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中
实验 高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热，化学方程式为 Fe2O3＋
结论 高温2Al===== 2Fe＋Al2O3
原理 ①制取熔点较高、活动性弱于 Al的金属，如铁、铬、锰、钨等；
应用 ②金属焊接，如野外焊接钢轨等
经典例题
例 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)合金中的金属元素都以化合态形式存在( )
(2)合金材料中不可能含有非金属元素( )
(3)铝合金的熔点比纯铝的低( )
(4)人类历史上使用铝的时间比铁晚，原因是铝的冶炼成本高( )
(5)电解氯化镁溶液制取金属镁( )
(6)工业上利用电解 AlCl3和MgO 的方法冶炼 Al、Mg( )
答案：(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)×
例 2．明代《天工开物》记载“火法”冶炼锌：“炉甘石十斤，装载入一泥罐内……然后逐
层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红……冷淀，毁罐取出……即倭铅也”(注：炉甘石的
主要成分为碳酸锌，泥罐中掺有煤炭)。下列说法不正确的是( )
A．倭铅是指金属锌和铅的混合物
B．煤炭中起作用的主要成分是 C
高温
C．冶炼 Zn 的化学方程式：ZnCO3＋2C===== Zn＋3CO↑
D．该冶炼锌的方法属于热还原法
解析：选 A 由题意可知，倭铅是指金属锌，不是混合物，A错误；煤炭的主要成分是碳，
反应中碳作还原剂，B、C、D均正确。
例 3．下列说法正确的是( )
A．铝、铁、铜相比较，铜元素在自然界中的含量最低、铁元素含量最高
B．Al2O3、MgO 可用作耐高温材料，二氧化硅是生产光纤制品的基本原料
C．工业上采用电解熔融态 Al2O3、MgO 的方法冶炼 Al、Mg
D．用钨作灯丝是因为其易导电
解析：选 B A项，自然界中铝元素的含量比 Fe、Cu高；C项，冶炼Mg 不是通过电解熔
融的MgO，而是通过电解熔融的无水MgCl2；D项，钨作灯丝是因为其熔点高。
例 4．在空气中，铝的表面自然形成的氧化膜很薄，耐磨性和抗蚀性不够强，为了使铝制品
适应于不同的用途，常采用化学方法对铝的表面进行处理，如增加膜的厚度，对氧化膜进行
着色等。以下为铝材表面处理的一种方法：
[问题探究]
(1)碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，写出反应的离子方程式。
提示：Al2O
－
3＋2OH－===2AlO2 ＋H2O。
(2)碱洗时常有气泡冒出，其原因是__________________________(用离子方程式表示)。
2Al 2OH－ 2H O===2AlO－提示： ＋ ＋ 2 2 ＋3H2↑
(3)电解氧化：以铝材为阳极，在 H2SO4溶液中电解，铝材表面形成较厚的氧化膜，则
阳极的电极反应方程式为_________________________________________________________。
提示：2Al－6e－＋3H2O===Al O ＋6H＋2 3
(4)为了将碱洗槽液中的铝元素以沉淀的形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的
__________(填字母)，离子方程式为__________________________。
a．NH3 b．NaOH
c．HNO3 d．CO2
提示：槽液中铝元素的存在形式为 NaAlO2，NaAlO2可与酸反应生成 Al(OH)3沉淀，但
Al(OH)3是两性氢氧化物，可溶于强酸，若加入 HNO3，HNO3的量不易控制，HNO3的量不
足，铝元素沉淀不完全，HNO3过量则生成 Al3＋，故可向槽液中通入足量 CO2，因为 Al(OH)3
不溶于 H － －2CO3，离子方程式为 AlO2 ＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO3 。
课堂闯关
1．(2020·山东等级考)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 结合流程图分析可知浸出镁的反应为MgO＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3↑＋H2O，
A项正确；浸出可以在较高温度下进行，促进 NH4Cl水解和 NH3的逸出，但沉镁时应在低
温下进行，以减弱氨水分解，B项错误；结合流程图可知浸出得到的 NH3可转化为氨水，
用于沉镁，滤液中含有过量的 NH4Cl，可用于浸出时的反应液，故该流程中 NH3和 NH4Cl
可循环使用，C项正确；本流程中分离Mg2＋时，Al3＋、Fe3＋转化为沉淀，是利用了它们氢氧
化物 Ksp的不同，D项正确。
2．(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 铝具有很好的延展性，可以用于制作铝金属制品，与铝的活泼性无关，A项错
误；电解氧化铝冶炼铝是因为氧化铝熔融状态下能导电，与其熔点高无关，B项错误；氢氧
化铝能与胃酸的主要成分盐酸发生反应，与氢氧化铝受热分解无关，C项错误；明矾中的
Al3＋可以水解生成氢氧化铝胶体，胶体具有很强的吸附能力，可以吸附水中的悬浮物，起到
净水作用，D项正确。
3．(2018·海南高考)铜是人类发现最早并广泛使用的一种金属。回答下列问题：
(1)实验室使用稀硫酸和H2O2溶解铜片，该反应的化学方程式为_____________________。
(2)电子工业使用 FeCl3 溶液刻蚀印刷电路板铜箔，写出该过程的离子方程式
________________________________________________________________________。
配制的 FeCl3 溶液应保持 _____(填“酸性”“碱性”或“中性”)，原因是
_____________________。
(3)溶液中 Cu2＋的浓度可采用碘量法测得：
①2Cu2＋ 5I－＋ ===2CuI I－↓＋ 3 ；
②I－3 ＋2S2O2
－
3 ===S 2
－
4O6 ＋3I
－
反应①中的氧化剂为________。现取 20.00 mL 含 Cu2＋的溶液，加入足量的 KI 充分反
应后，用 0.100 0 mol·L－1的 Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗 Na2S2O3溶液 25.00 mL，此
溶液中 Cu2＋的浓度为________mol·L－1。
答案：(1)Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O
(2)Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋ 酸性 防止 Fe3＋水解生成 Fe(OH)3
(3)Cu2＋ 0.125 0
4．(2021·天津市第九十五中学模拟)下列有关金属元素特征的叙述正确的是( )
A．金属元素的原子只有还原性，其阳离子只有氧化性
B．金属元素的单质在常温下都为固体
C．含金属元素的离子都是阳离子
D．金属阳离子被还原不一定得到金属单质
解析：选 D 金属阳离子也可以具有还原性，例如亚铁离子，故 A 错误；例如金属汞常温
－
下是液态，故 B错误；例如MnO4 、AlO
－
2 等，故 C错误；例如铁离子被还原生成亚铁离
子，故 D正确。
5．(2021·福州模拟)央视栏目《国家宝藏》不仅彰显了民族自信、文化自信，还蕴含着许
多化学知识。下列说法不正确的是( )
A．宋·王希孟《千里江山图》中的绿色颜料铜绿，主要成分是碱式碳酸铜
B．宋·《莲塘乳鸭图》缂丝中使用的丝，主要成分是蛋白质
C．战国·“曾侯乙编钟”属于青铜制品，青铜是一种铜锡合金
D．清·乾隆“瓷母”是指各种釉彩大瓶，其主要成分是二氧化硅
解析：选 D 铜绿可作为绿色颜料，它的主要成分是碱式碳酸铜 Cu2(OH)2CO3，A正确；缂
丝是采用“通经断纬”的技法织成的平纹织物，显然缂丝中使用的丝，主要成分是蛋白质，
B正确；曾侯乙编钟是一种铜锡合金，属于青铜制品，C正确；“瓷母”是指各种釉彩大瓶，
其主要成分是硅酸盐，D不正确。
6．(2021·沈阳模拟)《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．生铁比熟铁质地更硬，延展性稍差
C．炒铁是为了提高铁水中的碳含量
D．该法与近代往生铁水中吹空气炼钢异曲同工
解析：选 C 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，生铁比熟铁质地更硬，延展性稍差，故 B 正
确；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错误；该冶炼方法
和近代往生铁水中吹空气炼钢，都是利用空气中的氧气氧化 C元素，其原理基本相同，故 D
正确。
7．(2021·人大附中模拟)某同学进行有关铜、硝酸、硫酸化学性质的实验，实验过程如图所
示：
实验 1 实验 2
①、③中溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体
③中溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产生
产生
下列说法正确的是( )
A．稀硝酸一定被还原为 NO2
B．实验 1 ②中溶液存在：c(Cu2＋) ＋ －＋c(H )＝c(NO3 )＋c(OH
－)
C．由上述实验得出结论：常温下，Cu既可与稀硝酸反应，也可与稀硫酸反应
D．实验 1 ③、实验 2 － ＋ ＋③中反应的离子方程式：3Cu＋2NO3 ＋8H ===3Cu2 ＋2NO↑＋4H2O
解析：选 D 稀硝酸与铜发生 3Cu＋8HNO3===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O反应，生成的硝
酸铜溶液为蓝色，试管口 NO被氧化生成红棕色的二氧化氮，但硝酸被还原生成 NO，故 A
－
错误；实验 1 ②中溶液存在的电荷守恒为 2c(Cu2＋)＋c(H＋)＝c(NO3 )＋c(OH
－)，故 B错误；
由上述实验可得出结论：Cu在常温下可以和稀硝酸反应，但不能与稀硫酸反应，故 C错误；
－
实验 1 ③、实验 2 ③中反应的离子方程式为 3Cu＋2NO3 ＋8H
＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，
故 D正确。
8．(2021·武威模拟)工业上用铝土矿(主要成分为 Al2O3，含 Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺
流程如下：
下列叙述正确的是( )
A．按上述流程，试剂 X可以是氢氧化钠溶液，也可以是盐酸
B．反应①过滤后所得沉淀为氧化铁
C．图中所有的转化反应都不是氧化还原反应
D －．反应②的离子方程式为 2AlO2 ＋CO2＋3H2O===2Al(OH)
－
3↓＋CO23
解析：选 B 由溶液乙通入过量的 Y生成氢氧化铝沉淀可知，溶液乙中含有偏铝酸根离子、
气体 Y 为二氧化碳，故试剂 X为氢氧化钠溶液，不可能为盐酸，故 A错误；Al2O3溶于氢
氧化钠溶液得到 NaAlO2溶液，Fe2O3与氢氧化钠溶液不反应，则过滤后所得沉淀为 Fe2O3，
故 B 正确；电解熔融 Al2O3冶炼金属铝属于氧化还原反应，故 C 错误；反应①过滤后所得
溶液乙为 NaAlO2溶液，向 NaAlO2溶液中通入过量 CO2生成 Al(OH)3沉淀和碳酸氢钠，反
应的化学方程式为 NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3，故 D错误。
9．下列有关物质的描述及其应用均正确的是( )
A．Al、Al2O3、Al(OH)3、NaAlO2均能和 NaOH溶液发生反应
B．Na2O2中含有 O2，所以过氧化钠可为潜水艇舱提供氧气
C．FeCl3具有氧化性，用 FeCl3溶液刻蚀印刷铜电路板
D．Na、Al、Cu可以分别用电解冶炼法、热还原法和热分解法得到
解析：选 C NaAlO2与 NaOH不反应，故 A不正确；Na2O2为离子化合物，含 O元素，不
含 O2，但过氧化钠可为潜水艇舱提供氧气，故 B不正确；Cu与氯化铁反应生成氯化铜、氯
化亚铁，利用 Fe3＋的氧化性，用 FeCl3溶液刻蚀印刷铜电路板，故 C正确；Al活泼性很强，
用电解熔融氧化铝的方法来制备铝，所以 Na、Al、Cu可以分别用电解冶炼法、电解冶炼法、
热还原法得到，故 D不正确。
10．(2021·厦门模拟)Na、Al、Fe、Cu是中学化学中重要的金属元素。它们的单质及其化合
物之间有很多转化关系。下表所列物质不能按如图(“→”表示一步完成)关系相互转化的是
( )
选项 A B C D
a Na Al Fe Cu
b NaOH Al2O3 FeCl3 CuSO4
c NaCl Al(OH)3 FeCl2 CuCl2
解析：选 B Na与水反应生成 NaOH，NaOH与盐酸反应生成 NaCl，电解熔融的 NaCl可得
金属钠，A正确；Al与氧气反应生成 Al2O3，而 Al2O3不能一步转化为 Al(OH)3，B错误；
Fe在氯气中燃烧生成 FeCl3，FeCl3溶液与 Fe反应生成 FeCl2，FeCl2溶液与 Zn反应可得 Fe，
C正确；Cu与浓硫酸加热反应生成 CuSO4，CuSO4溶液与 BaCl2溶液反应生成 CuCl2，CuCl2
溶液与 Zn反应可得 Cu，D正确。
自我挑战
1．(2021·南宁模拟)下列生产、生活中的事实不能用金属活动性顺序表解释的是( )
A．电解饱和食盐水阴极产生氢气得不到钠
B．铁制容器盛放和运输浓硫酸
C．镀锌铁桶镀层破损后铁仍不易被腐蚀
D．铝制器皿不宜长期盛放酸性食物
解析：选 B 金属活动性顺序表中钠比氢活泼，对应阳离子的氧化性：氢离子的氧化性强于
钠离子的氧化性，能用金属活动性顺序表解释，A正确；在金属活动性顺序表中铁比氢活泼，
但可用铁制容器盛放和运输浓硫酸，是因为铁在冷的浓硫酸中能发生钝化，不能用金属活动
性顺序表解释，B错误；在金属活动性顺序表中锌比铁活泼，所以破损后腐蚀的仍是锌，被
保护的是铁，能用金属活动性顺序表解释，C正确；在金属活动性顺序表中，铝排在氢的前
面，能用金属活动性顺序表解释，D正确。
2．(2021·潍坊模拟)我国古代的青铜器工艺精湛，有很高的艺术价值和历史价值。下列说法
不正确的是( )
A．我国使用青铜器的时间比使用铁器、铝器的时间均要早
B．将青铜器放在银质托盘上，青铜器容易生成铜绿
C．《本草纲目》载有名“铜青”之药物，铜青是铜器上的绿色物质，则铜青就是青铜
D．用蜂蜡做出铜器的蜡模，是古代青铜器的铸造方法之一，蜂蜡的主要成分是有机物
解析：选 C 金属大规模被使用的先后顺序跟金属的活动性关系最大，金属性越弱的金属使
用越早，所以我国使用青铜器的时间比使用铁器、铝器的时间均要早，故 A 正确；Cu 比
Ag活泼，将青铜器放在银质托盘上，构成原电池，铜为负极，青铜器容易生成铜绿，故 B
正确；铜在空气中长时间放置，会与空气中氧气、二氧化碳、水反应生成碱式碳酸铜，因此
《本草纲目》载有名“铜青”之药物，铜青就是铜锈蚀生成的碱式碳酸铜，故 C错误；蜂
蜡的主要成分是酸类、游离脂肪酸、游离脂肪醇和碳水化合物，主要成分是有机物，故 D
正确。
3．铜及其化合物在生产生活中有广泛应用，铜在化合物中的常见化合价有＋1、＋2。已知
Cu2O与稀硫酸反应，溶液呈蓝色。
△
(1)工业上可用 Cu2S＋O2===== 2Cu＋SO2反应制取粗铜，该反应中________元素被还原。
(2)将少量铜丝放入适量的稀硫酸中，温度控制在 50℃，加入 H2O2溶液，一段时间后，
升温到 60℃，再反应一段时间后可制得硫酸铜，该反应的离子方程式为______________。
温度控制在 50～60 ℃的原因除了加快反应速率外，还有___________________。在 CuSO4
溶液中加入一定量的 Na2SO3和 NaCl溶液，加热，生成 CuCl沉淀，写出生成 CuCl 的离子
方程式：__________________________________________________________________。
(3)现向 Cu、Cu2O和 CuO组成的混合物中，加入 2 L 0.6 mol·L－1 HNO3溶液恰好使混合
物溶解，同时收集到 4 480 mL NO气体(标准状况)。Cu2O跟稀硝酸反应的离子方程式为
_________________________________________________________________。
若将上述混合物用足量的 H2加热还原，所得到固体的质量为__________g。若混合物中
含 0.2 mol Cu，将该混合物与稀硫酸充分反应，消耗 H2SO4的物质的量为________mol。
解析：(1)在该反应中铜、氧元素的化合价降低，得到电子，被还原。(3)Cu2O 跟稀硝酸反
3Cu O 2NO－应的离子方程式为 2 ＋ ＋14H＋===6Cu2＋3 ＋2NO↑＋7H2O。硝酸发生反应后氮元
素的存在形式是 Cu(NO3)2和 NO，由 2 L×0.6 mol·L－1＝2n[Cu(NO3)2]＋ 4.480 L÷22.4 L·mol
－1，得 n[Cu(NO3)2]＝0.5 mol，n(Cu2＋)＝0.5 mol，所以若将上述混合物用足量的 H2加热还原，
所得到固体的质量为 0.5 mol×64 g·mol－1＝32 g。若混合物中含 0.2 mol Cu，则根据铜原子
守恒可得：2n(Cu2O)＋n(CuO)＝0.3 mol，根据得失电子守恒可得：2n(Cu)＋2n(Cu2O)＝
3×(4.480 L÷22.4 L·mol－1)，解得 n(CuO)＝0.1 mol，n(Cu2O)＝0.1 mol，消耗 H2SO4的物质
的量为 0.1 mol＋0.1 mol＝0.2 mol。
答案：(1)铜、氧
(2)Cu＋H2O2＋ 2H ＋===Cu2 ＋＋ 2H2O ＋ －
－
防止 H O 分解 2Cu2 ＋ 2Cl ＋ SO 22 2 3 ＋
H2O===2CuCl
－ ＋
↓＋SO24 ＋2H
(3)3Cu － ＋2O＋2NO3 ＋14H ===6Cu2
＋
＋2NO↑＋7H2O 32 0.2
4．合金是建造航空母舰的主体材料。
(1)航母升降机可由铝合金制造。
①铝元素在周期表中的位置为________。工业炼铝的原料由铝土矿提取而得，提取过程
中通入的气体为________。
② Al Mg 合 金 焊 接 前 用 NaOH 溶 液 处 理 Al2O3 膜 ， 其 化 学 方 程 式 为
________________________________________________________________________。
焊接过程中使用的保护气为____________(填化学式)。
(2)航母舰体材料为合金钢。
①舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为____________。
②航母用钢可由低硅生铁冶炼而成，则在炼铁过程中为降低硅含量，需加入的物质为
________。
(3)航母螺旋桨主要用铜合金制造。80.0 g Cu Al合金用酸完全溶解后，加入过量氨水，
过滤得白色沉淀 39.0 g，则合金中 Cu的质量分数为________。
解析：(1)①工业上通过电解熔融 Al2O3制得金属铝，从铝土矿中提取 Al2O3的过程：使铝土
矿与 NaOH溶液反应并过滤除去杂质得到 NaAlO2溶液，再向溶液中通入 CO2，生成 Al(OH)3
沉淀，加热使沉淀分解可得到 Al2O3。②镁能与氧气、二氧化碳、氮气等气体发生反应，所
以焊接时应使用 Ar等稀有气体作保护气。(2)①在海水中，合金钢、海水及海水中溶解的氧
气构成原电池，发生吸氧腐蚀。②在炼铁时加入氧化钙或碳酸钙，发生反应 CaO＋
高温 高温 高温
SiO2===== CaSiO3或 CaCO3===== CaO＋CO2↑、CaO＋SiO2===== CaSiO3，使 SiO2形成炉
渣，可以降低硅含量。(3)白色沉淀 Al(OH)3的质量为 39.0 g，即 0.5 mol，故合金中铝的质
量为 0.5 mol×27 g mol－1 13.5 g 66.5 g 66.5 g· ＝ ，则铜的质量为 ，质量分数为 ×100%≈83.1%。
80.0 g
答案：(1)①第三周期ⅢA族 CO2 ②Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O Ar(其他合理答案
均可) (2)①吸氧腐蚀 ②CaCO3或 CaO (3)83.1%
5．(2021·泉州模拟)金属钼具有高强度、高熔点、耐磨抗腐性等优点，用于制火箭、卫星的
合金构件。钼酸钠晶体(Na2MoO4·2H2O)是一种重要的金属缓蚀剂。利用钼矿(主要成分MoS2，
还含少量钙、镁等元素)为原料冶炼金属钼和钼酸钠晶体的主要流程图如下：
(1)Na2MoO4·2H2O中钼元素的价态为________，煅烧产生的尾气引起的环境危害主要
是________________________________________________________________________。
(2)用浓氨水溶解粗产品的离子方程式是________________________，由图中信息可以
判断MoO3是________氧化物(填“酸性”“碱性”或“两性”)。
(3)操作Ⅰ是________，操作Ⅱ所得的钼酸要水洗，检验钼酸是否洗涤干净的方法是
________________________________。
(4)采用 NaClO氧化钼矿的方法将矿石中的钼浸出，该过程放热。
①请配平以下化学反应：
NaClO＋____MoS2＋____NaOH===____Na2MoO4＋____Na2SO4＋____NaCl＋____H2O。
②钼的浸出率随着温度变化如图，当温度高于 50 ℃后浸出率降低的可能原因是
________________________________(写一点)。
解析：(1)Na2MoO4·2H2O中 Na元素的化合价为＋1价、O元素的化合价为－2价，根据化
合物中各元素化合价的代数和为 0，确定Mo元素的价态为 4×2－2×1＝＋6价；工业煅烧
钼矿的尾气为二氧化硫，二氧化硫引起的环境危害主要是酸雨。(2)用浓氨水溶解粗产品
MoO ＋ －3，反应生成钼酸铵和水，反应的离子方程式为MoO3＋2NH3·H2O===2NH4 ＋MoO24
＋H2O；MoO3可以与碱溶液反应生成MoO 2
－
4 和水，因此可以说明MoO3是酸性氧化物。(3)
操作Ⅰ是分离难溶性固体与可溶性液体混合物的方法，该分离混合物的方法为过滤；操作Ⅱ
过滤分离出固体钼酸和滤液，在滤液中含有 NH4Cl，所得的钼酸要水洗，检验钼酸是否洗涤
干净的方法就是检验洗涤液中是否含有 Cl－，操作是取少量最后一次水洗液于试管中，加入
硝酸酸化的 AgNO3溶液，若无沉淀产生即证明钼酸已洗净。(4)①在该反应中 Cl元素化合价
由反应前 NaClO中的＋1价变为反应后 NaCl中的－1价、Mo 元素化合价由反应前MoS2中
的＋2 价变为＋6 价、S 元素化合价由反应前 MoS2中的－1 价变为反应后 Na2SO4中的＋6
价，根据转移电子及原子守恒，配平方程式为 9NaClO＋MoS2＋6NaOH===Na2MoO4＋
2Na2SO4＋9NaCl＋3H2O。②如图钼的浸出率随着温度变化，当温度低于 50℃时，温度升高，
反应速率加快，更多的钼溶解，因此钼的浸出率随着温度的升高而增大；当温度高于 50℃
后浸出率降低的可能原因：第一，该反应的正反应是放热反应，随着温度升高，平衡向吸热
的逆反应方向移动；第二，随着温度升高，其他金属杂质离子浸出也增多，沉淀了MoO2－4 ，
导致浸出率降低。
答案：(1)＋6 酸雨 (2)MoO3＋2NH3·H2O===2NH
＋
4 ＋MoO2
－
4 ＋H2O 酸性 (3)过滤 取
少量最后一次水洗液于试管中，加入硝酸酸化的 AgNO3溶液，若无沉淀产生即证明钼酸已
洗净 (4)①9 1 6 1 2 9 3 ②该反应为放热反应，升温使平衡逆向移动(或随着温度
－
升高，其他金属杂质离子浸出也增多，沉淀了MoO24 )

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