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第二节　铝　金属材料　复合材料
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1．了解铝及其重要化合物的主要性质和应用。
2．铝及其重要化合物与其他常见无机物知识的综合应用。
3．了解金属铜及其重要化合物的主要性质及其应用。
4．了解合金的概念及重要应用。
5．了解金属材料和复合材料。
一、铝
1．铝的结构和存在
铝位于元素周期表__________族，原子结构示意图为__________。铝元素在地壳中含量丰富，仅次于____。自然界中的铝全部以____态存在。
2．金属铝的物理性质
色有金属光泽的固体，有良好的______、______和传热性等，密度较小，质地柔软。
3．金属铝的化学性质
(1)与非金属反应
现象 化学方程式
与O2 常温 表面形成致密的氧化膜(保护铝)，失去光泽，铝具有抗腐蚀性 4Al＋3O22Al2O3　ΔH＜0
加热
与Cl2 剧烈反应，冒____ 2Al＋3Cl22AlCl3
与S 加热反应，生成白色固体 2Al＋3SAl2S3
(2)与某些金属氧化物反应：金属铝在高温下可与Fe2O3反应____________________________，现象是有耀眼的白光，并有______生成(典型的置换反应，铝热反应)。
(3)与酸反应：与盐酸反应的离子方程式：____________________。铝在冷的浓硫酸、浓硝酸中发生____(发生化学反应)，不是不反应，因生成了致密的氧化膜。但在加热条件下，则能继续反应。
(4)与某些盐溶液反应：与Hg(NO3)2溶液反应的化学方程式为2Al＋3Hg(NO3)2===2Al(NO3)3＋3Hg。
(5)与强碱溶液反应：离子方程式为______________________________。
特别提示：(1)铝箔在空气中用酒精灯加热，熔化但不燃烧，是因为铝箔在空气中加热表面被氧化为一层致密的氧化物薄膜，从而阻止了铝与氧气的反应。将铝粉撒向酒精灯火焰，铝粉燃烧，发出耀眼的火星，是因为铝粉与空气的接触面增大，使反应更加剧烈。铝箔能在纯氧中剧烈燃烧，是因氧气浓度大，反应速率快。
(2)铝与酸、碱反应的化学方程式分别为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑。从化学方程式可以看出Al与酸、碱反应时生成H2的实质都是AlAl3＋，所以无论与酸还是与碱反应，Al与H2的关系都是2Al～3H2。
①等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气体积比为＝1∶1。
②足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠反应，产生氢气的体积比为＝1∶3。
③一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠反应，产生氢气的体积比为≤≤，则必定是铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；铝与氢氧化钠反应时，铝不足而氢氧化钠过量。解题时应充分利用上述过量关系。
(3)加入铝能产生氢气的溶液，说明此溶液含有大量的H＋或OH－，酸溶液中不能含有NO、[Al(OH)4]－，溶液中如果有NO，溶液中的H＋、NO与铝反应不产生氢气；碱溶液中不能含有Al3＋、NH，但可含有[Al(OH)4]－。
即时训练1(1)同量的Al分别与足量的盐酸和NaOH溶液反应放出H2的物质的量之比为______。
(2)同浓度同体积的盐酸和NaOH溶液与足量的Al充分反应，放出H2的质量之比为______。
二、铝的重要化合物
1．氧化铝
(1)物理性质：通常为____固体，____溶于水，有很高的____(作耐火坩埚、耐火管和耐高温的实验仪器等)，宝石的主要成分是氧化铝。
(2)化学性质
特别提示：两性氧化物是既能与强酸反应又能与强碱反应生成盐和水的氧化物。
(3)用途：①耐火材料(Al2O3熔点高)
②冶炼金属铝[工业制备铝：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑]
2．氢氧化铝
(1)物理性质：白色絮状不溶于水的固体，有较强的吸附性。
(2)化学性质：
特别提示：两性氢氧化物是既能与强酸又能与强碱反应生成盐和水的氢氧化物。因它是中学化学中唯一学过的两性氢氧化物，特别是与碱的反应，更应引起重视。
Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O，Al(OH)3＋NaOH===Na[Al(OH)4]
(3)氢氧化铝的两性电离：
酸式电离：Al(OH)3＋H2OH＋＋[Al(OH)4]－
碱式电离：Al(OH)3Al3＋＋3OH－
(4)实验室制取Al(OH)3
①用可溶性________和过量____反应
Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH
②四羟基合铝酸盐溶液中通足量CO2
[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO
③用可溶性铝盐溶液与四羟基合铝酸盐溶液反应
Al3＋＋3[Al(OH)4]－===4Al(OH)3↓
(5)治疗胃酸过多：因其碱性不强，不会对胃壁产生强刺激作用，但可与胃酸(盐酸)反应，不能用强碱如NaOH。
(6)①明矾净水原理：因溶液中的铝离子发生水解，生成Al(OH)3胶体，吸附水中的杂质，它可以和水中悬浮物形成不溶物沉降下来，故明矾可用作净水剂。
②明矾：化学式KAl(SO4)2·12H2O(十二水合硫酸铝钾)，无色晶体，易溶于水。
3．离子共存问题
Al3＋与HS－、S2－、[Al(OH)4]－、HCO、CO因水解程度很大而不能大量共存；[Al(OH)4]－与NH、Al3＋、Fe3＋等也不能大量共存。
4．鉴别(利用滴加顺序不同，现象不同)
(1)AlCl3溶液中滴加NaOH溶液的现象为：先产生白色沉淀，后沉淀溶解。
(2) NaOH溶液中滴加AlCl3溶液的现象为：开始无明显现象，后产生白色沉淀，沉淀不溶解。
5．分离提纯
(1)利用Al能溶于强碱溶液，分离Al与其他金属的混合物。
(2)利用Al2O3能与强碱溶液反应，分离Al2O3与其他金属氧化物。
(3)利用Al(OH)3能与强碱溶液反应，分离Al3＋与其他金属阳离子。
特别提示：两性物质：两性物质指既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的化合物，包括Al2O3、ZnO、Al(OH)3、Zn(OH)2、氨基酸、蛋白质等。多元弱酸的酸式盐(如NaHCO3、KHS、KHSO3、NaH2PO4等)及弱碱弱酸盐(如CH3COONH4、NH4HS等)也既能与强酸反应又能与强碱反应，但生成物不完全是盐和水，故它们不属于两性物质。
即时训练2将含氧化膜的铝条放入足量的NaOH溶液中，依次发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
三、铜及其化合物
1．铜
(1)物理性质：____色金属，具有良好的____性、____性和延展性。
(2)化学性质
反应物质 化学方程式
非金属 O2 ①潮湿的空气____________________________________②在空气中加热______________________(黑色固体)
Cl2
S
氧化性酸 浓硫酸
浓硝酸
稀硝酸
盐 AgNO3
FeCl3
(3)铜绿的形成：2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3，为了避免青铜器生成铜绿，采用的方法是：①将青铜器保存在干燥的环境中，②不能将青铜器与银质(金属活性差的金属)接触，避免发生电化学腐蚀。
(4)波尔多液消毒：主要应用在农业植物杀菌和公共场合的消毒。其主要成分CuSO4溶液、石灰水，原理是重金属盐能使蛋白质变性。重金属还有Ba、Pb、Hg、Cd、Ag、Au等。
2．氧化铜和氧化亚铜
名称 氧化铜 氧化亚铜
颜色
与酸反应(H＋) Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O
与H2反应
转化关系
3．氢氧化铜
(1)物理性质：____色____溶于水的固体。
(2)化学性质：Cu(OH)2属于____，能与____反应生成盐和水。
4．CuSO4·5H2O
CuSO4·5H2O为____色晶体，俗称____、____。受热易分解转化为白色粉末(无水CuSO4)：CuSO4·5H2OCuSO4＋5H2O；无水硫酸铜吸水后变蓝：CuSO4＋5H2O===CuSO4·5H2O，常用该反应检验水的存在。
5．铜与浓硫酸反应：铜与浓硫酸在加热的条件下发生反应，不加热不反应；铜与稀硫酸在加热条件下也不反应，但在有氧化剂存在的条件下发生反应，如通入O2(加热)或加入H2O2，对应的化学方程式为：2Cu＋O2＋2H2SO42CuSO4＋2H2O，Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O。
6．制备CuSO4方案的选择：方法如下：一是Cu→CuO→CuSO4，二是用铜和浓硫酸的反应。方案的选择主要从绿色化学概念角度进行：一是原料利用率高，节约成本；二是不产生有毒气体，不造成大气污染。与之相同的还有Cu(NO3)2的制备。
7．Cu2＋水解：与Fe3＋结合考查实验除杂；CuCl2溶液的蒸干和含有结晶水时除去结晶水，分别对应的操作是加入盐酸，在HCl气氛中加热。
特别提示：(1)金属活动性顺序中铜属于不能与H＋反应置换出H2的第一种金属。
(2)所谓金属活动性，就是金属单质在溶液中反应时所表现出来的还原性。根据金属单质活动性不同，可将单质分为活泼金属(K、Ca、Na)、中等活泼金属(Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb)、不活泼金属(Cu、Hg、Ag)和稳定金属(Pt、Au)。金属的活泼性不同，决定了在自然界中的存在形态以及与O2、H2O、酸、盐溶液反应的不同。
即时训练3某研究小组用废铜粉制取胆矾，设计了如下几个实验方案：
(1)CuCuSO4硫酸铜溶液CuSO4·5H2O；
(2)CuCuO硫酸铜溶液CuSO4·5H2O；
(3)硫酸铜溶液CuSO4·5H2O。
对三个方案进行评价，你认为最好的是哪个方案？
即时训练4若将铜币、银币和金币分别放到稀硝酸中浸泡，能溶解的是______，不溶解的是______，写出溶解时的化学方程式____________________________________________。
四、合金的概念及其重要应用
1．合金
(1)概念：合金是指______________________熔合而成的具有________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的____；
②硬度和强度：一般比它的各成分金属的____。
2．常见金属材料
金属材料包括纯金属和它们的合金，可分为黑色金属材料和有色金属材料。
(1)重要的黑色金属材料
①黑色金属材料：通常包括______________________。
②钢
钢是用量最大、用途最广的合金。
钢
③不锈钢：普通钢中，加入____、____等多种元素。
(2)几种有色金属材料
①有色金属材料：除黑色金属(Fe、Cr、Mn)以外的其他各种金属材料及其合金。
②几种有色金属材料
3．复合材料
(1)概念：复合材料是将两种或两种以上____不同的材料经特殊加工而制成的一种新型材料。它由两部分组成，一部分称为____，在复合材料中起____作用，另一部分称为______，在复合材料中起骨架作用。
(2)玻璃钢是一种以________做增强体，________做基体的复合材料。碳纤维复合材料是在________的基体中加入了________做增强体，具有______、______且____的特点。
(3)分类
①按基体
②按增强体形状
(4)性能：既保持或发展了原来材料的长处，又能弥补原材料的不足。
即时训练5下列叙述正确的是(　　)。
A．碳纤维增强复合材料可用于人体组织中韧带的制作
B．钢化玻璃是新型无机非金属材料
C．银、铜、铁都是有色金属材料
D．碳化硅陶瓷具有压电效应
五、金属矿物的开发和利用
1．金属在自然界中存在的形态
除了____、____等极少数金属外，绝大多数金属以______的形式存在于自然界中。在这些金属化合物中，金属元素都显____化合价。
2．金属冶炼的实质
使金属化合物中的金属离子____电子被____为金属单质的过程：Mn＋＋ne－===M。
3．金属冶炼方法
(1)热分解法
适用于冶炼金属活动性较差的金属，如汞和银：
2HgO2Hg＋O2↑，2Ag2O4Ag＋O2↑。
用热分解冶炼法冶炼金属的特点是：金属元素的金属性____，金属元素的原子____失去电子，其金属离子____得到电子，该金属元素所形成的化合物稳定性较____。
(2)热还原法冶炼金属
用还原剂(C、CO、H2、Al等)还原金属氧化物，适用于金属活动性介于____～Cu之间的大多数金属的冶炼。
①焦炭还原法。例如：C还原ZnO、CuO，其化学方程式依次为____________________，______________________。
②一氧化碳还原法。例如：CO还原Fe2O3、CuO，其化学方程式依次为____________，___________。
③氢气还原法。例如：H2还原WO3、Fe3O4，其化学方程式依次为_____________________，___________________。
④活泼金属还原法。例如：Al还原Cr2O3、V2O5，其化学方程式依次为_______________，_________________________。
(3)电解法冶炼金属
适合冶炼金属活动性很强的金属(一般是在金属活动性顺序中排在铝前边的金属)。
例如：Al2O3、MgCl2、NaCl的电解反应，其化学方程式依次为_______________________，______________，________________________。
即时训练6下列金属冶炼的反应原理中，错误的是(　　)。
A．2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
B．MgO＋H2Mg＋H2O
C．Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2
D．2HgO2Hg＋O2↑
六、铝热反应
1．本质
利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来：
________________________________________________________________________。
2．实验(以Al和Fe2O3的反应为例)
如图：
铝热反应装置图
引燃剂：镁条、氯酸钾
铝热剂：铝粉和金属氧化物组成的混合物。
实验现象：剧烈反应，发出耀眼的光芒，放出________，有大量的熔化物落下来。
化学方程式：____________________________。
3．反应特点
在高温下进行，反应迅速，放出大量的热。新生成的金属单质呈液态且易与______分离。
4．应用
(1)在生产上，可用于________等。
(2)在冶金工业上用于____________。
5．铝热剂
(1)在铝热反应中，反应混合物(铝、金属氧化物)称为______。
(2)能与Al组成铝热剂的金属氧化物常见的有Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、MnO2、V2O5等。
即时训练7粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。进行如下实验：
①取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成；
②另取20 g A全部溶于0.15 L 6.0 mol·L－1盐酸中，得溶液C；
③将①中得到的单质B和溶液C反应，放出1.12 L(标准状况)气体，同时生成溶液D，还残留有固体物质B；
④用KSCN溶液检验时，溶液D不变色。
请填空：
(1)①中引发铝热反应的实验操作是______________________________，产物中的单质B是______。
(2)②中所发生的各反应的化学方程式是________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)③中所发生的各反应的离子方程式是_______________________________________
________________________________________________________________________。
(4)若溶液D的体积仍视为0.15 L，则该溶液中c(Mg2＋)为______，c(Fe2＋)为______。
一、铝及其化合物的转化
1．“铝三角”转化关系
2．可溶性铝盐与强碱(如NaOH溶液)反应
(1)Al元素存在形态分析
(2)可溶性铝盐与强碱(如NaOH溶液)反应的图像
操作 可溶性铝盐溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量 NaOH溶液中逐滴加入可溶性铝盐溶液至过量
现象 立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失 无沉淀(有但即溶)→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不变
图像
离子方程式 Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－ Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－3[Al(OH)4]－＋Al3＋===4Al(OH)3↓
说明：Al(OH)3溶解所需的n(OH－)＝n[Al(OH)3]。
3．四羟基合铝酸盐与稀盐酸反应
(1)铝元素的存在形态分析
(2)四羟基合铝酸盐溶液与盐酸反应的图像
操作 四羟基合铝酸盐溶液中逐滴加入稀盐酸至过量 盐酸中逐滴加入四羟基合铝酸盐溶液至过量
现象 立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失 无沉淀(有但即溶)→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不变
图像
离子方程式 [Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2OAl(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O [Al(OH)4]－＋4H＋===Al3＋＋4H2OAl3＋＋3[Al(OH)4]－===4Al(OH)3↓
说明：Al(OH)3溶解所需的n(H＋)＝3n[Al(OH)3]。
4．向含Mg2＋与Al3＋的酸性溶液中逐渐加入强碱溶液
现象 无明显现象→出现沉淀→沉淀最多→部分溶解→不变
图像
离子方程式 H＋＋OH－===H2OAl3＋＋3OH－===Al(OH)3↓Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－
5．几类图像[以Al(OH)3的量为纵坐标，以滴加的物质的量的比值为横坐标]
(1)　　　　　　　　　(2)
特别提示：(1)向X溶液中滴加Y溶液时，将X定为1 mol，Y是变量，如图像(1)，将Al3＋定为1 mol，NaOH的量为变量。
(2)实验室制备Al(OH)3时用氨水而不用NaOH或用通CO2的方法而不用滴加盐酸的方法。
【例1－1】如图所示，横坐标为某溶液中加入溶质的物质的量，纵坐标为生成的沉淀。
从A～D中选择符合要求的选项填入下表的相应位置：
编号 溶液 加入物质 图像序号
① 饱和石灰水 通入过量CO2
② 含少量NaOH的Na[Al(OH)4]溶液 通入过量CO2
③ 含少量NaOH的Na[Al(OH)4]溶液 滴入稀盐酸
④ MgCl2、AlCl3混合溶液 滴加NaOH浓溶液至过量
⑤ NaOH溶液 滴加AlCl3溶液至过量
【例1－2】(2012山东聊城质检)某课外兴趣小组为探究某种铝合金(合金元素为Mg、Al)是否符合国家质量标准(国家规定其中铝含量不能低于78%)，设计如图装置进行实验。
(1)如何检验该装置的气密性_________________________________________________。
(2)合金样品固体M与氢氧化钠溶液反应的离子方程式________________________________________________________________________。
(3)倾斜左边装置使氢氧化钠溶液(足量)与a g合金粉末充分反应，待反应停止后，进入量气管气体的体积为V mL(已折算成标准状况)。若量气管最大量程为50 mL，则合金中铝的质量[m(Al)]范围为__________________________________________________________。
(4)若将装置中的氢氧化钠溶液替换为足量的盐酸，则反应停止后量气管内气体体积______(填“＞”“＜”或“＝”)V mL。
(5)若a＝38 mg，V＝44.8 mL(标准状况)，请通过计算说明该合金是否符合国家标准(不写计算过程)______(填“符合”或“不符合”)。
二、金属综合性质概括
1．金属元素概述
(1)结构特点：金属原子的最外层电子排布特点是金属原子最外层电子数较少，易失去最外层电子。
(2)物理性质：常温下除汞外均为晶体，有金属光泽，是热、电的良导体，大多有良好的延展性。
2．金属活动性的判断规律
(1)单质与水或酸反应的难易程度：反应越剧烈，该金属越活泼。
(2)最高价氧化物对应水化物的碱性强弱：碱性越强，金属越活泼。
(3)金属间的置换反应：若A能置换B，则A的活动性比B的强。
(4)简单阳离子氧化性的强弱：氧化性越强，该金属的活动性越弱。
(5)两金属构成原电池时，作负极(或电子流出、或电流流入、或发生氧化反应等)的金属比作正极(或电子流入、或电流流出、或发生还原反应等)的金属活泼。
3．金属与酸反应的定量关系
(1)金属与酸反应失去电子的物质的量＝产生氢气的物质的量×2。
(2)当两溶液中参加反应的金属与产生氢气的质量差相等时，则反应后两溶液增加的质量相等。
(3)相同物质的量的金属与足量酸反应产生氢气的物质的量之比等于反应后对应金属离子呈现的化合价之比。
(4)相同质量的金属与足量酸反应产生氢气的质量之比等于金属失去1 mol电子时质量的倒数比。
(5)若产生相同量的氢气，所需金属的物质的量之比等于反应后对应金属离子呈现的化合价的倒数比。
(6)若产生相同量的氢气，所需金属的质量之比等于失去1 mol电子时金属的质量之比。
与某些盐反应：如Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4，Fe＋2FeCl3===3FeCl2等。
4．金属活动性顺序表及性质比较
金属活动性顺序 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu、Hg、Ag Pt、Au
原子失电子能力 由易到难，还原性由强到弱
阳离子得电子能力 由难到易，氧化性由弱到强
与O2反应 常温下易被氧化 常温下能被氧化(生成氧化膜) 常温下在干燥空气中不易被氧化 加热时能被氧化 不能被氧化
与H2O反应 常温下置换出氢 加热或与H2O(g)反应置换出氢 不能置换出水中的氢
与酸反应 剧烈反应置换出酸中的氢 能置换出酸中的氢，Fe、Al常温下在浓硝酸、浓硫酸中被“钝化” 不能置换稀酸中的氢
与氧化性酸反应 只与王水反应
与碱反应 仅Al、Zn能跟强碱溶液反应生成H2
与盐反应 先与水反应 前边的金属从盐溶液中置换出后边的金属
碱的热分解 受热不分解 受热分解 常温分解
5．金属活动性顺序表的应用
金属活动性顺序表的使用贯穿于整个中学阶段的学习，掌握以下有关规律，会使同学们在有关金属性质的学习中得心应手。
(1)判断金属与酸反应的产物
①氢以前的金属能置换非氧化性酸中的氢：2Al＋3H2SO4(稀)===Al2(SO4)3＋3H2↑
②氢以后的金属不能跟非氧化性酸反应，只能与强氧化性酸反应：
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
③金属活动性位于氢元素以前的金属和氧化性酸反应的产物与金属的活动性、酸的浓度、温度等多种因素有关。如：
4Zn＋10HNO3(稀)===4Zn(NO3)2＋N2O↑＋5H2O
4Zn＋10HNO3(极稀)===4Zn(NO3)2＋NH4NO3＋3H2O
④Fe、Al在冷、浓的H2SO4、HNO3中钝化
(2)判断金属与盐溶液反应的产物
①除活泼金属(K、Ca、Na、Mg、Ba等)外，前面金属能将后面的金属从其盐溶液中置换出来：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu
②后面的金属可与前面高价金属的盐发生非置换反应：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2
③其他情况：3Zn＋2FeCl3＋6H2O===2Fe(OH)3↓＋3ZnCl2＋3H2↑
Mg＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3↑＋H2↑
(3)判断金属与水反应的产物
①K、Ca、Na与冷水剧烈反应放出H2
②Mg在冷水中反应缓慢，在沸水中反应较快
③Al在冷水中不反应，在沸水中微弱反应
④Zn、Fe、Sn、Pb能在红热条件下与水蒸气反应产生H2
3Fe＋4H2O(水蒸气)Fe3O4＋4H2
⑤氢以后的金属不与水反应
(4)判断原电池的电极和电极反应式：相对活泼的金属作负极，发生氧化反应：如Cu棒、Zn棒和稀硫酸组成原电池时，Zn棒为负极，Cu棒为正极；但也有特殊情况，Mg棒、Al棒和氢氧化钠溶液组成原电池时，由于Mg在氢氧化钠溶液中不发生氧化还原反应，而2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，所以Al棒为负极，Mg棒为正极。
(5)判断电解时的阳离子放电顺序：
Ag＋＞Fe3＋＞Hg2＋＞Cu2＋＞(H＋)酸＞Pb2＋＞Sn2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞(H＋)水＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋
(6)判断金属原子还原性和金属离子氧化性的强弱：金属原子还原性：K→Au依次减弱；金属离子氧化性：K＋→Ag＋依次增强。
(7)判断金属冶炼方法：K→Al熔融电解；Zn→Cu用还原剂C、CO、H2；Hg→Ag加热等；Pt→Au物理方法
(8)判断不溶性碱热稳定性的强弱：金属越活泼，其氢氧化物越不易分解
(9)判断可溶性碱的强弱：金属越活泼(金属性越强)，其氢氧化物碱性就越强
(10)判断可溶性强酸盐的水解情况：K＋→Na＋不水解，溶液显中性；Mg2＋→Hg2＋水解，溶液显酸性。
(11)判断单质能否与O2反应及其产物：K→Na：常温易氧化，Li与O2反应生成氧化锂，Na与O2反应生成氧化钠，加热生成过氧化钠，K与O2反应生成氧化钾、过氧化钾、超氧化钾；Mg→Fe常温可氧化，加热易氧化；Sn→Ag高温下氧化；Pt→Au不被氧化。
(12)判断金属元素在自然界中的存在：K→Pb化合态；Cu、Hg、Ag化合态和游离态；Pt→Au游离态。
(13)金属与酸反应的规律
按金属活动性顺序分为以下五种情况：
①K→Pb的金属和非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸等)发生置换反应，置换出酸中的氢。如：Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
②K→Pb的金属和氧化性酸(如浓硝酸、浓硫酸等)发生氧化还原反应。
如：4Zn＋10HNO3(稀)===4Zn(NO3)2＋NH4NO3＋3H2O
③Al、Fe遇冷的强氧化性酸(如浓硫酸、浓硝酸)发生钝化，生成一层致密的氧化物保护膜，阻止金属与浓酸再继续反应。
④Cu→Ag的金属和强氧化性酸(如浓硫酸、浓硝酸)发生氧化还原反应。
如：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
⑤Pt→Au的金属和强氧化剂混酸(王水)发生氧化还原反应。
如：Au＋HNO3＋4HCl===H[AuCl4]＋2H2O＋NO↑
【例2－1】Al、Fe、Cu都是重要的金属元素，下列说法正确的是(　　)。
A．三者对应的氧化物均为碱性氧化物
B．三者的单质放置在空气中均只生成氧化物
C．制备AlCl3、FeCl3、CuCl2均不能采用将溶液直接蒸干的方法
D．电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时阴极上依次析出Cu、Fe、Al
【例2－2】(2012安徽理综)已知室温下，Al(OH)3的Ksp或溶解度远大于Fe(OH)3。向浓度均为0.1 mol·L－1的Fe(NO3)3和Al(NO3)3混合溶液中，逐滴加入NaOH溶液。下列示意图表示生成Al(OH)3的物质的量与加入NaOH溶液的体积的关系，合理的是(　　)。
测定镁铝合金中各成分的质量分数
【实验目的】通过实验加深对镁、铝及化合物性质的理解和应用。
【实验典例】铝镁合金已成为轮船制造、化工生产等行业的重要材料。某研究性学习小组的三位同学，为测定某含镁3%～5%的铝镁合金(不含其他元素)中镁的质量分数，设计下列三种不同的实验方案进行探究。填写下列空白：
探究一
实验方案：铝镁合金测定剩余固体质量
实验中发生反应的化学方程式是_____________________________________________。
实验步骤：
(1)称取5.4 g铝镁合金粉末样品，投入V mL 2.0 mol·L－1 NaOH溶液中，充分反应。NaOH溶液的体积V≥______。
(2)过滤、洗涤、干燥、称量固体。该步骤中若未洗涤固体，测得镁的质量分数将______(填“偏高”或“偏低”)。
探究二
实验方案：铝镁合金测定生成气体的体积(实验装置如下图所示)
问题讨论：
(1)某同学提出该实验装置不够完善，应在A、B之间添加一个干燥、除酸雾的装置。你的意见是______(填“需要”或“不需要”)。
(2)为使测定结果尽可能精确，实验中应注意的问题是(写出两点)：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________。
探究三
实验方案：称量x g铝镁合金粉末，放在如下图所示装置的惰性电热板上，通电使其充分灼烧。
问题讨论：
(1)欲计算Mg的质量分数，该实验中还需测定的数据是__________________。
(2)若用空气代替O2进行实验，对测定结果是否有影响？______(填“是”或“否”)。
1．(高考组合)下列说法错误的是(　　)。
A．(2012广东理综)新型复合材料使手机、电脑等电子产品更轻巧、实用和新潮
B．(2012广东理综)工业上电解熔融状态Al2O3制备Al
C．(2012全国理综)硫酸铝溶液中加入过量氨水Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
D．(2012海南化学)新制的氧化铝溶于氢氧化钠溶液的离子方程式：Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－
2．下列说法是否正确？(填“√”或“×”)
(1)Cu单质放置在空气中生成氧化物，且其氧化物为碱性氧化物(　　)
(2)制备CuCl2可采用将CuCl2溶液蒸干的方法(　　)
(3)FeCl3能利用置换反应得到CuCl2(　　)
(4)Cu的金属活泼性比铁的弱，可在海轮外壳上装若干铜块以减缓其腐蚀(　　)
(5)FeCl3溶液与Cu反应的离子方程式为Cu＋Fe3＋===Cu2＋＋Fe2＋(　　)
(6)目前我国流通的硬币是由合金材料制造的(　　)
(7)生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次增加(　　)
3．(2012江苏化学)下列有关物质的性质与应用不相对应的是(　　)。
A．明矾能水解生成Al(OH)3胶体，可用作净水剂
B．FeCl3溶液能与Cu反应，可用于蚀刻印刷电路
C．SO2具有氧化性，可用于漂白纸浆
D．Zn具有还原性和导电性，可用作锌锰干电池的负极材料
4．(2012浙江联考)某同学研究铝及其化合物的性质时设计了如下两个实验方案。
方案①：2.7 g AlX溶液Al(OH)3沉淀
方案②：2.7 g AlY溶液Al(OH)3沉淀
NaOH溶液和稀盐酸的浓度均是3 mol·L－1，如下图是向X溶液和Y溶液中分别加入NaOH溶液和稀盐酸时产生沉淀的物质的量与加入盐酸和氢氧化钠溶液体积之间的关系，下列说法正确的是(　　)。
A．X溶液中溶质为AlCl3，Y溶液中溶质为Na[Al(OH)4]
B．b曲线表示的是向X溶液中加入NaOH溶液
C．在M点时两方案中所得溶液浓度相等
D．a、b曲线表示的反应都是氧化还原反应
5．(2013山东济南质量检测)300 mL 2 mol·L－1硝酸与一定量的铝镁铁合金反应生成3.36 L NO(标准状况)和铁盐、铝盐、镁盐等，再向反应后的溶液中加入3 mol·L－1的NaOH溶液，使铝、镁、铁元素恰好全部转化为沉淀，则所加NaOH溶液的体积是(　　)。
A．150 mL B．200 mL
C．450 mL D．无法计算
6．铜是重要金属，Cu的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途，如CuSO4溶液常用作电解液、电镀液等。请回答以下问题：
(1)CuSO4可由金属铜与浓硫酸反应制备，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________；
(2)CuSO4粉末常用来检验一些有机物中的微量水分，其原因是________________________________________________________________________。
7．某混合溶液中可能含有HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl、Na2CO3、KCl中的几种物质，往该溶液中逐滴加入NaOH溶液，产生沉淀的物质的量(n)与加入的NaOH溶液体积(V)的关系如图所示。回答下列问题：
(1)溶液中一定含有的溶质是______(填化学式)。
(2)溶液中一定不含有的溶质是______(填化学式)。
(3)溶液中可能含有的溶质是______(填名称)，判断该物质是否存在的实验方法是______________________，现象是__________________。
(4)分别写出AB段、BC段发生反应的离子方程式：
①AB段为_________________________________________________________________；
②BC段为__________________________________________________________________。
8．(2012海南化学)在FeCl3溶液蚀刻铜箔制造电路板的工艺中，废液处理和资源回收的过程简述如下：
Ⅰ：向废液中投入过量铁屑，充分反应后分离出固体和滤液。
Ⅱ：向滤液中加入一定量石灰水，调节溶液pH，同时鼓入足量的空气。
已知：Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38。
回答下列问题：
(1)FeCl3蚀刻铜箔反应的离子方程式为______________________________；
(2)过程Ⅰ加入铁屑的主要作用是____________，分离得到固体的主要成分是______，从固体中分离出铜需采用的方法是____________________；
(3)过程Ⅱ中发生反应的化学方程式为__________________________；
(4)过程Ⅱ中调节溶液的pH为5，金属离子浓度为__________________。
参考答案
基础梳理整合
一、1．第三周期ⅢA　　氧和硅　化合
2．银白　延展性　导电性
3．(1)剧烈反应、发光发热　白烟　(2)2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3　熔融物　(3)2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑　钝化　(5)2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
即时训练1　答案：(1)1∶1　(2)1∶3
二、1．(1)白色　难　熔点　(2)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O　Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－
2．(4)①铝盐溶液　氨水
即时训练2　答案：Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－
2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
三、1．(1)紫红　导电　导热
(2)2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3(绿色固体)　2Cu＋O22CuO　Cu＋Cl2CuCl2　2Cu＋SCu2S　Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O　Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O　3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O　Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag　Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2
2．黑色　砖红色　CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O　CuO＋H2Cu＋H2O　Cu2O＋H22Cu＋H2O　4CuO2Cu2O＋O2↑
3．(1)蓝　不　(2)弱碱　酸
4．蓝　蓝矾　胆矾
即时训练3　答案：方案(1)产生污染性气体，且消耗硫酸较多；
方案(2)：消耗能量较多，且步骤复杂；
方案(3)：不产生污染性气体，原料利用率高，节约能源。
因而方案(3)更经济合理。
即时训练4　答案：铜币、银币　金币
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，
3Ag＋4HNO3(稀)===3AgNO3＋NO↑＋2H2O
四、1．(1)两种或两种以上的金属(或金属与非金属)　金属特性
(2)低　大
2．(1)铁、铬、锰以及它们的合金　低碳钢　中碳钢　高碳钢　合金钢　Ni　Cr
3．(1)性质　基体　黏结　增强体　(2)玻璃纤维　合成树脂　合成树脂　碳纤维　韧性好　强度高　质轻
即时训练5　A
五、1．金　铂　化合物　正
2．得　还原
3．(1)弱　不易　容易　差
(2)Zn　C＋2ZnO2Zn＋CO2↑　C＋2CuO2Cu＋CO2↑
3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2　CO＋CuOCu＋CO2
3H2＋WO3W＋3H2O　4H2＋Fe3O43Fe＋4H2O
2Al＋Cr2O3Al2O3＋2Cr　10Al＋3V2O56V＋5Al2O3
(3)2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑　MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑　2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
即时训练6　B
六、1．2mAl＋3MnOmmAl2O3＋3nM
2．大量的热　Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3
3．Al2O3
4．(1)焊接钢轨　(2)冶炼难熔金属
5．(1)铝热剂
即时训练7　答案：(1)加少量KClO3，插上镁条并将其点燃　Fe
(2)Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O；
MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O
(3)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑；Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
(4)0.67 mol·L－1　2.3 mol·L－1
核心归纳突破
【例1－1】答案：①B　②C　③D　④A　⑤C
解析：①CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O
CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2
显然B图像符合以上变化。
②NaOH＋CO2===NaHCO3
CO2＋2Na[Al(OH)4]===2Al(OH)3↓＋Na2CO3＋H2O
Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3
显然C图像符合以上变化。
③NaOH＋HCl===NaCl＋H2O；
H＋＋[Al(OH)4]－===Al(OH)3↓＋H2O
3H＋＋Al(OH)3===Al3＋＋3H2O
显然D图像符合上述变化。
④Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
显然A图像符合上述变化。
⑤Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－
Al3＋＋3[Al(OH)4]－===4Al(OH)3↓
显然C图像符合上述变化。
【例1－2】答案：(1)安装好装置并在量气管内加入水，向下移动水准管，静置片刻，若水准管中液面与量气管液面维持一定的高度差，说明装置气密性良好(合理即可)
(2)2OH－＋2Al＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
(3)0＜m(Al)＜0.04 g[或m(Al)＜0.04 g]　(4)＞　(5)符合
解析：(3)m(Al)＜××27 g· mol－1≈0.04 g；
(4)因为盐酸与Mg、Al均反应，所以生成的氢气体积大于V mL；
(5)m(Al)＝××27 g· mol－1＝0.036 g，铝含量＝×100%＝95%。
【例2－1】C　解析：A项中，Al2O3为两性氧化物；B项中Cu表面易生成铜绿Cu2(OH)2CO3；D项中阴极上不会析出Fe和Al。
【例2－2】C　解析：因Ksp[Al(OH)3] Ksp[Fe(OH)3]，因此向混合溶液中滴加NaOH溶液时，首先应生成Fe(OH)3沉淀，当Fe3＋沉淀完全后，再生成Al(OH)3沉淀，继续滴加NaOH溶液，则Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－，故C项图像符合实际情况。
实验探究拓展
实验典例
答案：探究一：2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
(1)97 mL　(2)偏高
探究二：(1)不需要
(2)①检查装置的气密性　②合金完全溶解(或加入足量盐酸，或调整量气管C的高度，使C中液面与B中液面相平等合理答案均可)
探究三：(1)灼烧后固体的质量　(2)是
解析：探究一：NaOH与Al反应，余下的固体为Mg。合金质量5.4 g，Al的最小质量为5.4×95% g，Al与NaOH按1∶1反应，V(NaOH)＝＝＝0.095 L，即95 mL，Al的最大质量为5.4 g×97%可推知V(NaOH)＝97 mL。
所以V(NaOH)≥97 mL。
若不洗涤沉淀，杂质附着在Mg上，使结果偏高。
探究二：酸雾可溶于水，不需要加除杂装置。注意量气装置的使用：①要检查气密性；②读数时一定要保证B、C装置中液面相平。
探究三：利用合金与O2充分反应后增加的质量和合金反应前的质量可以推算出Mg、Al各自的质量。如果用空气代替O2，空气中N2、CO2会与Mg反应：N2＋3MgMg3N2，CO2＋2Mg2MgO＋C，对实验造成影响。
演练巩固提升
1．C　解析：A项新型复合材料具有质量轻、硬度大、耐腐蚀等优点，被广泛应用于手机、电脑等电子产品，A正确；B项工业电解Al2O3而不用AlCl3是因为AlCl3为共价化合物，加热易升华，B正确；C中NH3·H2O是弱电解质，应写成分子式，C错；D中的产物、元素、电荷都守恒，正确。
2．答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√　(7)×
解析：(1)Cu放置在空气中生成Cu2(OH)2CO3；(2)蒸干得到的是Cu(OH)2不是CuCl2；(3)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋不是置换反应；(4)海轮外壳的铜块作正极，促进铁外壳的腐蚀；(5)电荷不守恒；(7)碳含量生铁最高。
3．C　解析：本题考查物质的性质与应用。A项，Al(OH)3胶体具有净水作用，正确；B项，Fe3＋具有强氧化性，可以氧化Cu，即可腐蚀铜，正确；C项，漂白纸浆，体现出SO2的漂白性，错；D项，Zn较活泼，易失去电子而作原电池的负极材料，正确。
4．C　解析：分析两方案及加入物质量的关系，Al的物质的量为0.1 mol，HCl和NaOH的物质的量为0.3 mol，方案①中金属与酸恰好反应，X溶液为AlCl3溶液，方案②中NaOH剩余，Y溶液中的溶质为Na[Al(OH)4]和NaOH，A错误；分析图像，b曲线开始没有产生沉淀，应该是向Y溶液中加入HCl，B错误；a、b曲线发生的都是复分解反应，D错误。
5．A　解析：根据质量守恒以及反应后溶液成分为NaNO3进行计算。
硝酸的物质的量为：0.3 L×2 mol·L－1＝0.6 mol，生成NO的物质的量为：＝0.15 mol，所以反应后溶液中NO的物质的量为0.6 mol－0.15 mol＝0.45 mol，再向反应后的溶液中加入3 mol·L－1的NaOH溶液，使铝镁铁元素恰好全部转化为沉淀，则反应后溶质为NaNO3，所以n(NaOH)＝n(NO)＝0.45 mol，则所加NaOH溶液的体积是V＝n/c＝0.45 mol/(3 mol·L－1)＝0.15 L，即150 mL。
6．答案：(1)Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O
(2)CuSO4粉末遇水生成蓝色晶体
解析：(2)CuSO4易与水结合生成蓝色的CuSO4·5H2O晶体，白色粉末变成蓝色晶体，反应现象明显。
7．答案：(1)HCl、AlCl3、NH4Cl　(2)MgCl2、Na2CO3
(3)氯化钾　焰色反应　透过蓝色钴玻璃观察，焰色反应为紫色
(4)①Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
②NH＋OH－===NH3·H2O
解析：首先分析图像，找出图像中的转折点、斜线及水平线，结合题意可知OA段是NaOH溶液与HCl中和，加入过量NaOH溶液，沉淀全部溶解，说明无MgCl2，所以沉淀只有Al(OH)3，BC段是NaOH溶液与NH4Cl反应，所以溶液中一定含有HCl、AlCl3、NH4Cl，一定无MgCl2；又因为AlCl3与Na2CO3不能大量共存，所以一定无Na2CO3；可能含KCl，鉴定钾元素可利用焰色反应。
8．答案：(1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
(2)回收铜　Cu和Fe　加入过量的盐酸，充分反应后过滤
(3)FeCl2＋Ca(OH)2===CaCl2＋Fe(OH)2↓　4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3　(4)4.0×10－11 mol·L－1
解析：(1)Fe3＋具有强氧化性，能将Cu氧化，其离子方程式为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋；
(2)废液中含有Fe2＋和Cu2＋，加入过量的铁屑发生的反应为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，故铁屑的作用是回收铜，分离得到的固体为Cu和Fe的混合物，从中得到铜的方法是先加入过量的盐酸，充分反应后再过滤。
(3)向滤液中加入一定量石灰水发生的反应为FeCl2＋Ca(OH)2===CaCl2＋Fe(OH)2↓；鼓入足量的空气发生的反应为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
(4)据Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)·[c(OH－)]3＝4.0×10－38，pH＝5则c(OH－)＝10－9 mol·L－1，可知c(Fe3＋)＝4.0×10－11 mol·L－1。
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