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核心素养测评
第13讲　金属材料与金属冶炼
1.(3分)中华文明源远流长,在世界文明中独树一帜,汉字厥功至伟。随着时代发展,汉字被不断赋予新的文化内涵,其载体也发生相应变化。下列汉字载体主要由合金材料制成的是(　　)
汉字 载体
选项 A.兽骨 B.青铜器 C.纸张 D.液晶 显示屏
【解析】选B。兽骨主要成分是碳酸钙和其他钙盐,A不符合题意;青铜器是铜与锡等的合金,属于合金材料,B项符合题意;纸张的主要成分是纤维素,C不符合题意;液晶显示屏是一种采用液晶为材料的显示器,液晶是一类介于固态和液态间的有机化合物,D不符合题意。
2.(3分)不同的金属在冶炼方法上也有所不同,下列说法正确的是
(　　)
A.钒、铬、锰、铁等难熔金属通常采用铝热法炼制
B.铝及其合金是电气、工业、家庭广泛使用的材料,是因为铝的冶炼方法比较简单
C.由于钠、镁、铝等金属化学性质太活泼,人们通常采用电解熔融状态下的氯化物的方式来获取它们的单质
D.炼铁时加入的焦炭除了提供热量外,还用来生成还原剂一氧化碳
【解析】选D。A项,铁用CO还原法炼制,错误;B项,是因为Al有良好的性能才被广泛使用,错误;C项,氯化铝是共价化合物,熔融时不导电,工业上用电解氧化铝的方法制取铝,错误;D项,高炉炼铁中焦炭的作用为与氧气反应产生热量和生成还原剂一氧化碳,正确。
3.(3分)(2026·汕头模拟)部分含Mg或含Al物质的类别与化合价关系如图所示。下列推断不合理的是(　　)
A.a不能与H2O反应生成d或g
B.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
【解析】选A。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;由于镁离子和铝离子均会发生水解,直接加热蒸干MgCl2或AlCl3溶液无法得到无水氯化物,D正确。
4.(3分)海水提镁的主要流程如图所示,下列说法正确的是(　　)
①试剂M是盐酸
②流程中的反应全部都是非氧化还原反应
③操作b只是过滤
④用海水晒盐后的饱和溶液加石灰乳制Mg(OH)2
⑤采用电解法冶炼镁是因为镁很活泼
A.①②③④⑤　　　　　 B.②③
C.④⑤ D.①④⑤
【解析】选D。生石灰与水反应生成氢氧化钙,加入沉淀池沉淀镁离子生成氢氧化镁,过滤后得到氢氧化镁沉淀,加入试剂M为盐酸,氢氧化镁溶解得到氯化镁溶液,通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤得到氯化镁晶体,在氯化氢气流中加热失去结晶水得到固体氯化镁,通电电解熔融MgCl2生成镁。①M是盐酸,用来溶解氢氧化镁沉淀,①正确;②电解熔融氯化镁生成镁和氯气的反应是氧化还原反应,②错误;③操作b是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤得到氯化镁晶体的过程,③错误;④海水晒盐后的饱和溶液中溶质主要是氯化镁,加石灰乳可以制Mg(OH)2,④正确;⑤镁很活泼,故采用电解法冶炼镁,⑤正确。
5.(15分)氯化铍(BeCl2)可用作有机反应催化剂,吸湿性特别强,300 ℃时能在真空中升华。某实验小组利用氯气、碳和氧化铍在高温条件下反应生成氯化铍和一氧化碳制备BeCl2,装置如图所示。请回答下列问题:
已知:铍和铝在元素周期表中处于对角线位置,其单质及化合物的结构与性质具有相似性。
(1)铍在周期表中的位置是__________________________。(2分)
(2)盛装高锰酸钾的仪器名称是________,制备氯气时浓盐酸表现的性质是________________________________________。(3分)
(3)试剂X、Y依次是________、_____________________。(2分)
(4)制备BeCl2的化学方程式为_____________________________
______________________________________________________,
连接硬质玻璃管与收集器的导管较粗的原因是________________
________________________________________________________
_________________________________________________。(4分)
(5)碱石灰的作用是________________________________________
_________________________________________________。(2分)
(6)判断工业上制取金属铍是否可直接电解熔融BeCl2,并说明理由:____________________________________________________
_________________________________________________。(2分)
【解析】浓盐酸和高锰酸钾反应生成氯化钾、氯化锰、氯气和水,用饱和食盐水除掉氯化氢,用浓硫酸干燥氯气,干燥氯气、碳和氧化铍在高温条件下反应生成氯化铍和一氧化碳,将氯化铍冷却收集,用碱石灰吸收未反应的氯气和装置中的水蒸气,再用排水法收集CO。(1)铍是4号元素,则铍在周期表中的位置是第二周期第ⅡA族。(2)根据图中信息得到盛装高锰酸钾的仪器名称是圆底烧瓶,制备氯气时反应的化学方程式为16HCl+2KMnO4===5Cl2↑+2MnCl2+ 2KCl+8H2O,HCl中部分氯化合价升高,则浓盐酸表现的性质是酸性、还原性。(3)氯化铍吸湿性特别强,制备时要得到纯净干燥的氯气,因此要除掉HCl和水蒸气,先用饱和食盐水除掉HCl,再用浓硫酸干燥氯气,因此试剂X、Y依次是饱和食盐水、浓硫酸。(4)根据氯气、碳和氧化铍在高温条件下反应生成氯化铍和一氧化碳制备BeCl2,则制备BeCl2的化学方程式为BeO+Cl2+CBeCl2+CO;收集器放在冰水中,连接硬质玻璃管与收集器的导管较粗的原因是防止BeCl2遇冷凝华,堵塞导管。(5)尾气中含有氯气和CO,最后利用排水法收集CO,因此碱石灰的作用是除掉未反应的氯气。(6)由已知信息可知,氯化铍(BeCl2)与AlCl3的结构、性质相似,为共价化合物,熔融时没有阴阳离子存在,因此工业上制取金属铍不能直接电解熔融BeCl2。
答案:(1)第二周期第ⅡA族
(2)圆底烧瓶　酸性、还原性
(3)饱和食盐水　浓硫酸
(4)BeO+Cl2+CBeCl2+CO　防止BeCl2遇冷凝华,堵塞导管
(5)除掉未反应的氯气和装置中的水蒸气
(6)否,由已知信息可知,氯化铍(BeCl2)与AlCl3的结构、性质相似,为共价化合物,熔融时没有阴阳离子存在
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第13讲　金属材料与金属冶炼
复习任务一:合金　金属矿物的开发利用
复习任务二:铝及其化合物
复习任务三:铜及其化合物
体验高考·淬炼考能
复习任务四:镁与海水提镁
【课标引领】
1.了解合金性质和金属的冶炼方法。
2.镁、铝、铜及其化合物的主要性质以及在生产、生活中的应用。
3.能根据镁、铝、铜及其化合物的转化关系,分析制备铝、镁的工业流程。
复习任务一:合金　金属矿物的开发利用
【要点梳理　夯基固本】
一、合金
1.合金 属于混合物
2.常见金属材料
(1)常见的合金
(2)新型合金:新型储氢材料Ti Fe合金和La Ni合金。钛合金、耐热合金和形状记忆合金等新型合金广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域。
二、金属矿物的开发利用
1.金属在自然界中的存在
2.金属冶炼的一般步骤
3.金属冶炼的实质
金属的冶炼就是把金属从_____态还原为_____态的过程。即:Mn++ne ===M(M表示金属)。
化合
游离
4.金属冶炼的方法(用化学方程式表示)
5.铝热反应
(1)反应原理:_____________________________
(2)原理应用:
①制取熔点较高、活泼性弱于Al的金属,如铁、铬、锰、钨等;
②金属焊接,如野外焊接钢轨等。
===
高温
2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe
【考向探究　考法洞察】
考向一:金属材料的使用
1.化学材料为我国的科技发展助力,下列说法错误的是(　　)
A.铝合金材料广泛应用于新能源汽车车身,相对于纯铝,其具有强度高、
熔点低的特点
B.钠钾合金熔点低且熔沸点差距大,可用作核反应堆的传热介质
C.Ti Fe合金和La Ni合金可用作储氢材料
D.我国的超级钢研究已居于世界领先地位,超级钢中含碳量越高,
韧性越好
√
【解析】选D。铝合金属于合金,熔点低于纯铝且强度更高,A正确;钠钾合金熔点低,且在液态范围内(熔沸点差距大)能稳定导热,适合作核反应堆传热介质,B正确;Ti Fe合金和La Ni合金因能可逆吸收/释放氢气,被广泛用作储氢材料,C正确;钢的韧性随含碳量升高而降低,超级钢通过工艺优化性能,但含碳量高会降低韧性,D错误。
考向二:金属的冶炼
2.下列有关金属的工业制法正确的是(　　)
A.制铜:火法炼铜,即将黄铜矿CuFeS2加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
√
【解析】选B。黄铜矿(CuFeS2)中Fe的化合价为+2,工业上用黄铜矿冶
炼铜的反应:8CuFeS2+21O2 8Cu+4FeO+2Fe2O3+16SO2,该反应不
是分解反应,故A错误;工业上常用CO在高温下还原铁矿石炼铁:3CO+
Fe2O3 2Fe+3CO2,故B正确;工业上以海水为原料,经过一系列过程
获得无水氯化镁,工业制镁是电解熔融氯化镁:MgCl2(熔融) Mg+
Cl2↑,故C错误;因为氯化铝是共价化合物,熔融状态下氯化铝不电离,
也不导电,工业制铝是电解熔融的氧化铝:2Al2O3(熔融)
4Al+3O2↑,故D错误。
复习任务二:铝及其化合物
【要点梳理　夯基固本】
1.铝单质
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式:
① ;
②2Al+3Cl2 2AlCl3;


③
④2Al+2OH +6H2O===2[Al(OH)4] +3H2↑;
⑤2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3(铝热反应)。
铝热反应 装置图
反应现象 剧烈反应,放出大量热,有熔融物落入沙子
应用 a.冶炼Mn、V等难熔金属,如___Al+__V2O5
__Al2O3+__V
b.焊接铁轨
注意 不能利用铝热反应冶炼活动性比铝强的金属,如铝与
氧化镁高温下不反应
10
3
5
6
2.氧化铝和氢氧化铝的两性
名称 氧化铝(Al2O3) 氢氧化铝[Al(OH)3]
物理性质 白色固体,熔点很高 白色胶状物质,难溶于水
化学 性质 与酸 反应 _____________________ ______(填离子方程式, 后同) __________________
___________
与碱 反应 ____________________ ________________ __________________
___________
加热 — _________________________
______(填化学方程式)
主要用途 ①用作耐火材料; ②冶炼铝的原料 ①制药;
②Al(OH)3胶体用于净水
Al2O3+6H+===2Al3++
3H2O
Al(OH)3+3H+===
Al3++3H2O
Al2O3+2OH +3H2O
===2[Al(OH)4]
Al(OH)3+OH ===
[Al(OH)4]
2Al(OH)3 Al2O3+
3H2O
===
△
3.Al(OH)3的制备
(1)Al3+与氨水反应(不用强碱):
Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3N。
(2)向含[Al(OH)4] 的溶液中通入过量的CO2:[Al(OH)4] +CO2 ===Al(OH)3↓+HC。
(3)Al3+与[Al(OH)4] 发生相互促进的水解反应:Al3++3[Al(OH)4] ===4Al(OH)3↓。
4.常见的铝盐——明矾
(1)明矾的化学式为__________________,属于复盐。
(2)明矾净水的原理:电离方程式为______________________________,
其中Al3+发生_________,产生_____________,可以吸附水中的悬浮杂
质并聚沉,使水变得澄清。注意:明矾只能净水不能消毒。
KAl(SO4)2·12H2O
KAl(SO4)2===K++Al3++2S
水解反应
Al(OH)3胶体
5.铍、锌及其化合物性质的相似性
项目 与酸反应 与碱反应
单 质 Be Be+2H+===Be2++H2↑ Be+2NaOH+2H2O===
Na2[Be(OH)4]+H2↑
Zn Zn+2H+===Zn2++H2↑ Zn+2NaOH+2H2O===
Na2[Zn(OH)4]+H2↑
项目 与酸反应 与碱反应
氧 化 物 BeO BeO+2H+===Be2++H2O BeO+2NaOH+H2O===
Na2[Be(OH)4]
ZnO ZnO+2H+===Zn2++H2O ZnO+2NaOH+H2O===
Na2[Zn(OH)4]
氢 氧 化 物 Be(OH)2 Be(OH)2+2H+===Be2++ 2H2O Be(OH)2+2NaOH===
Na2[Be(OH)4]
Zn(OH)2 Zn(OH)2+2H+===Zn2++ 2H2O Zn(OH)2+2NaOH===
Na2[Zn(OH)4]
【考向探究　考法洞察】
考向一:铝及其化合物的性质
1.劳动最光荣。下列劳动项目与所述的化学知识没有关联的是(　　)
选项 劳动项目 化学知识
A 技术人员:开发高端耐腐蚀镀铝钢板 铝能形成致密氧化膜
B 药物研发员:研发抗酸药复方氢氧化铝片 氢氧化铝能与酸反应
C 清洁工人:用管道疏通剂(含烧碱和铝粒)疏通管道 铝和氢氧化钠溶液反应生成大量氢气
D 水质检测员:用明矾净水 Al(OH)3是两性氢氧化物
√
【解析】选D。铝可与氧气反应生成致密的氧化膜,能保护内部的铝不被氧化,因此具有很好的抗腐蚀性,A不符合题意;氢氧化铝与胃酸(HCl)反应中和酸性,符合抗酸药的作用原理,B不符合题意;铝与强碱(如NaOH)溶液反应生成氢气,同时放热,产生的气体可疏通管道,C不符合题意;明矾为十二水合硫酸铝钾,溶于水后发生化学变化,生成氧氧化铝胶体,吸附水中的杂质再沉淀下去,与Al(OH)3是两性氧氧化物没有关系,D符合题意。
2.(苏教版必修第二册P97“拓展视野”改编)铝土矿主要成分为Al2O3,含有少量SiO2、Fe2O3等杂质。由铝土矿冶炼铝有两种方案。
方案一:碱溶法
(1)写出步骤①③中相关反应的离子方程式为
步骤①:_________________________________________________,
_______________________________________________________。
步骤③:Si+2H+===H2SiO3↓,
______________________________________________________,
______________________________________________________。
(实际生产中,硅元素转化为硅铝酸钠沉淀)
Al2O3+2OH +3H2O===2[Al(OH)4]
SiO2+2OH ===Si+H2O
[Al(OH)4] +4H+===Al3++4H2O
OH +H+===H2O
方案二:酸溶法
(2)写出步骤①②中相关反应的离子方程式为
步骤①:________________________________________________,
______________________________________________________。
步骤②:________________________________________________,
______________________________________________________,
______________________________________________________。
OH +H+===H2O
Al2O3+6H+===2Al3++3H2O
Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O
Al3++4OH ===[Al(OH)4]
Fe3++3OH ===Fe(OH)3↓
考向二:锌和铍的化合物的性质
3.铝、铍(Be)及其化合物具有相似的化学性质。已知反应:
BeCl2+Na2[Be(OH)4]===2NaCl+2Be(OH)2↓能完全进行,则下列推断
正确的是(　　)
A.Be(OH)2既能溶于盐酸,又能溶于NaOH溶液
B.BeCl2水溶液的导电性强,故BeCl2是离子化合物
C.Na2[Be(OH)4]溶液的 pH>7,将其蒸干并灼烧后得到的残留物为BeO
D.BeCl2溶液的 pH>7,将其蒸干并灼烧后得到的残留物可能是BeCl2
√
【解析】选A。Be、Al及其化合物化学性质相似。A.Be(OH)2既能溶于盐酸,又能溶于NaOH溶液,A正确;B.BeCl2和AlCl3均是共价化合物,B不正确;C.Na2[Be(OH)4]溶液的pH>7,将其蒸干并灼烧得到的残留物应含Na元素,C不正确;D.BeCl2是强酸弱碱盐,其溶液的pH<7,蒸干并灼烧得到的残留物是BeO,D不正确。
4.锌和铝都是活泼金属,其氢氧化物既能溶于强酸溶液,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+。
(1)单质铝溶于NaOH溶液后,溶液中铝元素的存在形式为____________
(用化学式表示)。
(2)写出锌和NaOH溶液反应的离子方程式:
__________________________________________。
[Al(OH)4]
Zn+2OH +2H2O===[Zn(OH)4]2 +H2↑
(3)写出可溶性铝盐和氨水反应的离子方程式:
______________________________________________________。
实验室不宜用可溶性锌盐与氨水反应制取氢氧化锌的原因:
_______________________________________________________
(用离子方程式表示)。
Zn(OH)2+4NH3·H2O===[Zn(NH3)4]2++2OH +4H2O
Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3N
复习任务三:铜及其化合物
【要点梳理　夯基固本】
1.铜单质
(1)物理性质:_____色固体,具有导电性、导热性和延展性,不能被磁体
吸引。
紫红
(2)化学性质
反应物 化学方程式
非金 属单 质 O2 ①常温下潮湿的空气中:2Cu+O2+CO2+H2O
===Cu2(OH)2CO3(碱式碳酸铜,绿色)
②在空气中加热:2Cu+O2 2CuO(黑色固体)
Cl2 Cu+Cl2 CuCl2(棕黄色烟)
氧化 性酸 浓硫酸 Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O
浓硝酸 Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
稀硝酸 3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
反应物 化学方程式
盐 AgNO3 溶液 Cu+2AgNO3===Cu(NO3)2+2Ag
FeCl3 溶液 Cu+2FeCl3===CuCl2+2FeCl2
(3)冶炼铜的“两方法”
①湿法炼铜:_________________________。
②高温炼铜:工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜):
2CuFeS2+4O2 Cu2S+3SO2+2FeO(炉渣)
2Cu2S+3O2 2Cu2O+2SO2
2Cu2O+Cu2S 6Cu+SO2↑
Fe+CuSO4===FeSO4+Cu
2.氧化铜和氧化亚铜
名称 氧化铜(CuO) 氧化亚铜(Cu2O)
颜色 _____ _______
与酸反应 (H+) ______________________ Cu2O+2H+===Cu2++H2O+Cu
与H2 反应 ______________________ Cu2O+H2 2Cu+H2O
转化关系 4CuO 2Cu2O+O2↑
黑色
砖红色
CuO+2H+===Cu2++H2O
CuO+H2 Cu+H2O
===
△
3.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①的化学方程式:_________________________。
反应②的离子方程式:_____________________________。
反应③的化学方程式:_______________________________
_________________________。
===
△
△
Cu(OH)2 CuO+H2O
Cu(OH)2+2H+===Cu2++2H2O
RCHO+2Cu(OH)2+NaOH
RCOONa+ Cu2O↓+3H2O
【考向探究　考法洞察】
1.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.将铜粉和硫粉混合均匀并加热以制取CuS
B.向Cu与过量浓硫酸反应后的试管中加水以观察CuSO4溶液的颜色
C.向CuSO4溶液中加入适量的NaOH溶液,过滤、洗涤并收集沉淀,充分
灼烧以制取CuO
D.在淀粉溶液中加入适量稀硫酸微热,再加入少量新制Cu(OH)2并加热,
产生砖红色沉淀
√
【解析】选C。硫的氧化性较弱,只能将铜氧化为+1价,生成Cu2S,A项错误;铜与过量浓硫酸反应后稀释,应将反应后的溶液缓慢加入水中,并不断搅拌,B项错误;CuSO4与NaOH溶液反应生成Cu(OH)2沉淀,过滤、洗涤、灼烧后可得CuO,C项正确;淀粉水解后应先加NaOH溶液至溶液呈碱性,然后加入新制Cu(OH)2并加热,才会产生砖红色沉淀,D项错误。
2.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
步骤如图所示:
下列有关说法正确的是(　　)
A.溶解废铜粉的“过量酸”是指稀硝酸
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。过量的酸应为稀硫酸,用稀硝酸会引入硝酸根离子,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,还能同时氧化Cu,发生反应2Cu+O2+ 2H2SO4=== 2CuSO4+2H2O,不能使用氯气,防止引入氯离子,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;溶液冷却结晶得到硫酸铜晶体,D错误。
复习任务四:镁与海水提镁
【要点梳理　夯基固本】
1.镁及其化合物的化学性质
物质 主要性质 反应的化学或
离子方程式
镁 (制造 信号 弹和 焰火) 与O2、N2反应 _____________________、
3Mg+N2 Mg3N2
与CO2反应 ________________________
与非氧化性强酸反应 ______________________
与沸水反应 Mg+2H2O Mg(OH)2+H2↑
===
点燃
===
点燃
2Mg+O2 2MgO
2Mg+CO2 2MgO+C
Mg+2H+===Mg2++H2↑
物质 主要性质 反应的化学或
离子方程式
氧化镁(熔点 高、可用作耐高温材料) 具有碱性氧化物的 通性 MgO+2H+===Mg2++H2O
氢氧 化镁 中强碱,能与酸反应 Mg(OH)2+2H+===Mg2++2H2O
难溶于水,能通过 复分解反应生成 Mg2++2OH ===Mg(OH)2↓
溶解度小于碳酸镁 MgCO3+H2O
Mg(OH)2+CO2↑
2.镁的工业制备——海水提镁
工艺 流程
基本步 骤及主 要反应 制石灰乳:CaCO3 CaO+CO2↑、
_______________________(填化学方程式,下同)
沉淀:_____________________________________
酸化:________________________________
蒸发、结晶,析出MgCl2·6H2O
脱水:MgCl2·6H2O MgCl2+6H2O,在_______气流中
使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁,氯化氢的作用是抑
制Mg2+的水解
电解:电解熔融氯化镁制得镁,化学方程式:
______________________________
===
电解
CaO+H2O===Ca(OH)2
MgCl2+Ca(OH)2===Mg(OH)2↓+CaCl2
Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O
氯化氢
MgCl2(熔融) Mg+Cl2↑
【考向探究　考法洞察】
考向一:镁及其化合物的性质
1.Mg能与空气中的O2、N2和CO2反应。
(1)Mg与CO2反应的化学方程式为___________________________,
该反应属于四种基本反应类型中的_________________________。
2Mg+CO2 2MgO+C
===
点燃
置换反应
(2)Mg与N2反应生成Mg3N2。
①Mg3N2的电子式:_______________________________,
Mg2+与N3 的半径大小为___________________。
②Mg3N2与水反应的化学方程式:
______________________________________________________。
③Mg3N2与过量盐酸反应的化学方程式:
______________________________________________________。
Mg3N2+8HCl===3MgCl2+2NH4Cl
Mg2+Mg2+Mg2+Mg2+
Mg3N2+6H2O===3Mg(OH)2+2NH3↑
考向二:海水提镁
2.一种工业制备无水氯化镁的工艺流程:
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】选D。海水经一系列处理得到苦卤水,苦卤水中含较多的Mg2+,
向其中加入物质X使Mg2+转化为Mg(OH)2,过滤除去滤液,煅烧Mg(OH)2
得到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,工业上常选用CaO,发生的反应为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;由题图可知,“氯化”过程
的反应物为MgO、Cl2、C,生成物之一为MgCl2,C在高温下被氧化为CO,
故“气体”为CO,化学方程式为MgO+C+Cl2 MgCl2+CO,C正确;
“煅烧”后得到MgO,MgO和稀盐酸反应得到MgCl2溶液,由于MgCl2在溶液中水解为Mg(OH)2和HCl,所以将MgCl2溶液加热蒸发时HCl会逸出,MgCl2水解平衡正向移动,得到Mg(OH)2,得不到无水MgCl2,D错误。
体验高考·淬炼考能
1.(2025·广东选择考)中华传统技艺,凸显人民智慧。下列选项所涉及材料的主要成分属于合金的是(　　)
A.纸哪吒 B.石印章 C.木活字 D.不锈钢针
√
【解析】选D。纸的主要成分是纤维素(有机化合物),不属于合金,A不符合题意;石印章的材料通常是天然矿物(如寿山石、大理石等),主要成分为硅酸盐或碳酸盐,不属于合金,B不符合题意;木活字的材料是木材,主要成分为纤维素(有机化合物),不属于合金,C不符合题意;不锈钢是铁(Fe)与铬(Cr)、镍(Ni)等金属形成的合金,D符合题意。
2.(2024·广东选择考)部分含Mg或Al或Fe物质的分类与相应化合价关系
如图。下列推断合理的是(　　)
A.若a在沸水中可生成e,则a→f的反应一定是化合反应
B.在g→f→e→d转化过程中,一定存在物质颜色的变化
C.加热c的饱和溶液,一定会形成能产生丁达尔效应的红棕色分散系
D.若b和d均能与同一物质反应生成c,则组成a的元素一定位于周期表p区
√
【解析】选B。若a在沸水中可生成e,此时a为Mg,e为Mg(OH)2,f为镁
盐,a→f的反应有多种,可能为Mg+2HCl===MgCl2+H2↑,该反应属于置
换反应,可能为Mg+Cl2 MgCl2,该反应属于化合反应,综上所述,
a→f的反应不一定是化合反应,故A错误;e能转化为d,此时e为白色沉淀
Fe(OH)2,d为红褐色沉淀Fe(OH)3,说明在g→f→e→d转化过程中,一定存
在物质颜色的变化,故B正确;由题意得,此时能产生丁达尔效应的红棕色
分散系为Fe(OH)3胶体,c应为铁盐,加热铁盐的饱和溶液,也有可能直接
得到Fe(OH)3红褐色沉淀,故C错误;
假设b为Al2O3,即d为Al(OH)3,c为铝盐,Al2O3、Al(OH)3与稀盐酸反应均生成铝盐,此时组成a的元素为Al,位于周期表p区,假设b为Fe2O3,即d为Fe(OH)3,c为铁盐,Fe2O3、Fe(OH)3与稀盐酸反应均生成铁盐,此时组成a的元素为Fe,位于周期表d区,故D错误。(共15张PPT)
核心素养测评
第13讲　金属材料与金属冶炼
1.(3分)中华文明源远流长,在世界文明中独树一帜,汉字厥功至伟。随着时代发展,汉字被不断赋予新的文化内涵,其载体也发生相应变化。下列汉字载体主要由合金材料制成的是(　　)
汉字 载体
选项 A.兽骨 B.青铜器 C.纸张 D.液晶
显示屏
√
【解析】选B。兽骨主要成分是碳酸钙和其他钙盐,A不符合题意;青铜器是铜与锡等的合金,属于合金材料,B项符合题意;纸张的主要成分是纤维素,C不符合题意;液晶显示屏是一种采用液晶为材料的显示器,液晶是一类介于固态和液态间的有机化合物,D不符合题意。
2.(3分)不同的金属在冶炼方法上也有所不同,下列说法正确的是(　　)
A.钒、铬、锰、铁等难熔金属通常采用铝热法炼制
B.铝及其合金是电气、工业、家庭广泛使用的材料,是因为铝的冶炼方
法比较简单
C.由于钠、镁、铝等金属化学性质太活泼,人们通常采用电解熔融状态
下的氯化物的方式来获取它们的单质
D.炼铁时加入的焦炭除了提供热量外,还用来生成还原剂一氧化碳
√
【解析】选D。A项,铁用CO还原法炼制,错误;B项,是因为Al有良好的性能才被广泛使用,错误;C项,氯化铝是共价化合物,熔融时不导电,工业上用电解氧化铝的方法制取铝,错误;D项,高炉炼铁中焦炭的作用为与氧气反应产生热量和生成还原剂一氧化碳,正确。
3.(3分)(2026·汕头模拟)部分含Mg或含Al物质的类别与化合价关系
如图所示。下列推断不合理的是(　　)
A.a不能与H2O反应生成d或g
B.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
√
【解析】选A。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;由于镁离子和铝离子均会发生水解,直接加热蒸干MgCl2或AlCl3溶液无法得到无水氯化物,D正确。
4.(3分)海水提镁的主要流程如图所示,下列说法正确的是(　　)
①试剂M是盐酸
②流程中的反应全部都是非氧化
还原反应
③操作b只是过滤
④用海水晒盐后的饱和溶液加石灰乳制Mg(OH)2
⑤采用电解法冶炼镁是因为镁很活泼
A.①②③④⑤　　　　　 B.②③
C.④⑤ D.①④⑤
√
【解析】选D。生石灰与水反应生成氢氧化钙,加入沉淀池沉淀镁离子生成氢氧化镁,过滤后得到氢氧化镁沉淀,加入试剂M为盐酸,氢氧化镁溶解得到氯化镁溶液,通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤得到氯化镁晶体,在氯化氢气流中加热失去结晶水得到固体氯化镁,通电电解熔融MgCl2生成镁。①M是盐酸,用来溶解氢氧化镁沉淀,①正确;②电解熔融氯化镁生成镁和氯气的反应是氧化还原反应,②错误;③操作b是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤得到氯化镁晶体的过程,③错误;④海水晒盐后的饱和溶液中溶质主要是氯化镁,加石灰乳可以制Mg(OH)2,④正确;⑤镁很活泼,故采用电解法冶炼镁,⑤正确。
5.(15分)氯化铍(BeCl2)可用作有机反应催化剂,吸湿性特别强,300 ℃时能在真空中升华。某实验小组利用氯气、碳和氧化铍在高温条件下反应生成氯化铍和一氧化碳制备BeCl2,装置如图所示。请回答下列问题:
已知:铍和铝在元素周期表中处于对角线位置,其单质及化合物的结构与性质具有相似性。
(1)铍在周期表中的位置是__________________________。(2分)
(2)盛装高锰酸钾的仪器名称是___________,制备氯气时浓盐酸表现
的性质是________________________________________。(3分)
(3)试剂X、Y依次是_______________、_____________。(2分)
(4)制备BeCl2的化学方程式为_____________________________,
连接硬质玻璃管与收集器的导管较粗的原因是________________
_________________________。(4分)
第二周期第ⅡA族
圆底烧瓶
酸性、还原性
饱和食盐水
浓硫酸
BeO+Cl2+C BeCl2+CO
===
高温
防止BeCl2遇冷
凝华,堵塞导管
(5)碱石灰的作用是________________________________。(2分)
(6)判断工业上制取金属铍是否可直接电解熔融BeCl2,并说明理由:
________________________________________________________
_________________________________________________。(2分)
否,由已知信息可知,氯化铍(BeCl2)与AlCl3的结构、性质相似,为共价化合物,熔融时没有阴阳离子存在
除掉未反应的氯气和装置中的水蒸气
【解析】浓盐酸和高锰酸钾反应生成氯化钾、氯化锰、氯气和水,用饱和食盐水除掉氯化氢,用浓硫酸干燥氯气,干燥氯气、碳和氧化铍在高温条件下反应生成氯化铍和一氧化碳,将氯化铍冷却收集,用碱石灰吸收未反应的氯气和装置中的水蒸气,再用排水法收集CO。(1)铍是4号元素,则铍在周期表中的位置是第二周期第ⅡA族。(2)根据图中信息得到盛装高锰酸钾的仪器名称是圆底烧瓶,制备氯气时反应的化学方程式为16HCl+2KMnO4===5Cl2↑+2MnCl2+ 2KCl+8H2O,HCl中部分氯化合价升高,则浓盐酸表现的性质是酸性、还原性。
(3)氯化铍吸湿性特别强,制备时要得到纯净干燥的氯气,因此要除掉HCl
和水蒸气,先用饱和食盐水除掉HCl,再用浓硫酸干燥氯气,因此试剂X、
Y依次是饱和食盐水、浓硫酸。(4)根据氯气、碳和氧化铍在高温条件
下反应生成氯化铍和一氧化碳制备BeCl2,则制备BeCl2的化学方程式为
BeO+Cl2+C BeCl2+CO;收集器放在冰水中,连接硬质玻璃管与收集
器的导管较粗的原因是防止BeCl2遇冷凝华,堵塞导管。(5)尾气中含有
氯气和CO,最后利用排水法收集CO,因此碱石灰的作用是除掉未反应的
氯气。
(6)由已知信息可知,氯化铍(BeCl2)与AlCl3的结构、性质相似,为共价化合物,熔融时没有阴阳离子存在,因此工业上制取金属铍不能直接电解熔融BeCl2。第13讲　金属材料与金属冶炼
【课标引领】
1.了解合金性质和金属的冶炼方法。
2.镁、铝、铜及其化合物的主要性质以及在生产、生活中的应用。
3.能根据镁、铝、铜及其化合物的转化关系,分析制备铝、镁的工业流程。
复习任务一:合金　金属矿物的开发利用
【要点梳理　夯基固本】
一、合金
1.合金属于混合物
2.常见金属材料
(1)常见的合金
(2)新型合金:新型储氢材料Ti Fe合金和La Ni合金。钛合金、耐热合金和形状记忆合金等新型合金广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域。
二、金属矿物的开发利用
1.金属在自然界中的存在
2.金属冶炼的一般步骤
3.金属冶炼的实质
金属的冶炼就是把金属从化合态还原为游离态的过程。即:Mn++ne ===M(M表示金属)。
4.金属冶炼的方法(用化学方程式表示)
5.铝热反应
(1)反应原理:2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe
(2)原理应用:
①制取熔点较高、活泼性弱于Al的金属,如铁、铬、锰、钨等;
②金属焊接,如野外焊接钢轨等。
【考向探究　考法洞察】
考向一:金属材料的使用
1.化学材料为我国的科技发展助力,下列说法错误的是(　　)
A.铝合金材料广泛应用于新能源汽车车身,相对于纯铝,其具有强度高、熔点低的特点
B.钠钾合金熔点低且熔沸点差距大,可用作核反应堆的传热介质
C.Ti Fe合金和La Ni合金可用作储氢材料
D.我国的超级钢研究已居于世界领先地位,超级钢中含碳量越高,韧性越好
【解析】选D。铝合金属于合金,熔点低于纯铝且强度更高,A正确;钠钾合金熔点低,且在液态范围内(熔沸点差距大)能稳定导热,适合作核反应堆传热介质,B正确;Ti Fe合金和La Ni合金因能可逆吸收/释放氢气,被广泛用作储氢材料,C正确;钢的韧性随含碳量升高而降低,超级钢通过工艺优化性能,但含碳量高会降低韧性,D错误。
考向二:金属的冶炼
2.下列有关金属的工业制法正确的是(　　)
A.制铜:火法炼铜,即将黄铜矿CuFeS2加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
【解析】选B。黄铜矿(CuFeS2)中Fe的化合价为+2,工业上用黄铜矿冶炼铜的反应:8CuFeS2+21O28Cu+4FeO+2Fe2O3+16SO2,该反应不是分解反应,故A错误;工业上常用CO在高温下还原铁矿石炼铁:3CO+Fe2O32Fe+3CO2,故B正确;工业上以海水为原料,经过一系列过程获得无水氯化镁,工业制镁是电解熔融氯化镁:MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑,故C错误;因为氯化铝是共价化合物,熔融状态下氯化铝不电离,也不导电,工业制铝是电解熔融的氧化铝:2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑,故D错误。
复习任务二:铝及其化合物
【要点梳理　夯基固本】
1.铝单质
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式:
①;
②2Al+3Cl22AlCl3;
③
④2Al+2OH +6H2O===2[Al(OH)4] +3H2↑;
⑤2Al+Fe2O32Fe+Al2O3(铝热反应)。
铝热反应 装置图
反应现象 剧烈反应,放出大量热,有熔融物落入沙子
应用 a.冶炼Mn、V等难熔金属,如10Al+3V2O55Al2O3+6V b.焊接铁轨
注意 不能利用铝热反应冶炼活动性比铝强的金属,如铝与氧化镁高温下不反应
2.氧化铝和氢氧化铝的两性
名称 氧化铝 (Al2O3) 氢氧化铝 [Al(OH)3]
物理性质 白色固体,熔点很高 白色胶状物质,难溶于水
化学 性质 与酸 反应 Al2O3+6H+===2Al3++ 3H2O(填离子方程式,后同) Al(OH)3+3H+===Al3++ 3H2O
与碱 反应 Al2O3+2OH +3H2O=== 2[Al(OH)4] Al(OH)3+OH === [Al(OH)4]
加热 — 2Al(OH)3Al2O3+ 3H2O(填化学方程式)
主要用途 ①用作耐火材料; ②冶炼铝的原料 ①制药; ②Al(OH)3胶体用于净水
3.Al(OH)3的制备
(1)Al3+与氨水反应(不用强碱):
Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3N。
(2)向含[Al(OH)4] 的溶液中通入过量的CO2:[Al(OH)4] +CO2 ===Al(OH)3↓+HC。
(3)Al3+与[Al(OH)4] 发生相互促进的水解反应:Al3++3[Al(OH)4] ===4Al(OH)3↓。
4.常见的铝盐——明矾
(1)明矾的化学式为KAl(SO4)2·12H2O,属于复盐。
(2)明矾净水的原理:电离方程式为KAl(SO4)2===K++Al3++2S,其中Al3+发生水解反应,产生Al(OH)3胶体,可以吸附水中的悬浮杂质并聚沉,使水变得澄清。注意:明矾只能净水不能消毒。
5.铍、锌及其化合物性质的相似性
项目 与酸反应 与碱反应
单 质 Be Be+2H+===Be2++H2↑ Be+2NaOH+2H2O=== Na2[Be(OH)4]+H2↑
Zn Zn+2H+===Zn2++H2↑ Zn+2NaOH+2H2O=== Na2[Zn(OH)4]+H2↑
氧 化 物 BeO BeO+2H+===Be2++H2O BeO+2NaOH+H2O=== Na2[Be(OH)4]
ZnO ZnO+2H+===Zn2++H2O ZnO+2NaOH+H2O=== Na2[Zn(OH)4]
氢 氧 化 物 Be(OH)2 Be(OH)2+2H+===Be2++2H2O Be(OH)2+2NaOH=== Na2[Be(OH)4]
Zn(OH)2 Zn(OH)2+2H+===Zn2++2H2O Zn(OH)2+2NaOH=== Na2[Zn(OH)4]
【考向探究　考法洞察】
考向一:铝及其化合物的性质
1.劳动最光荣。下列劳动项目与所述的化学知识没有关联的是
(　　)
选项 劳动项目 化学知识
A 技术人员:开发高端耐腐蚀镀铝钢板 铝能形成致密氧化膜
B 药物研发员:研发抗酸药复方氢氧化铝片 氢氧化铝能与酸反应
C 清洁工人:用管道疏通剂(含烧碱和铝粒)疏通管道 铝和氢氧化钠溶液反应生成大量氢气
D 水质检测员:用明矾净水 Al(OH)3是两性氢氧化物
【解析】选D。铝可与氧气反应生成致密的氧化膜,能保护内部的铝不被氧化,因此具有很好的抗腐蚀性,A不符合题意;氢氧化铝与胃酸(HCl)反应中和酸性,符合抗酸药的作用原理,B不符合题意;铝与强碱(如NaOH)溶液反应生成氢气,同时放热,产生的气体可疏通管道,C不符合题意;明矾为十二水合硫酸铝钾,溶于水后发生化学变化,生成氧氧化铝胶体,吸附水中的杂质再沉淀下去,与Al(OH)3是两性氧氧化物没有关系,D符合题意。
2.(苏教版必修第二册P97“拓展视野”改编)铝土矿主要成分为Al2O3,含有少量SiO2、Fe2O3等杂质。由铝土矿冶炼铝有两种方案。
方案一:碱溶法
(1)写出步骤①③中相关反应的离子方程式为
步骤①:_________________________________________________
_______________________________________________________,
_______________________________________________________________________________________________________________。
步骤③:Si+2H+===H2SiO3↓,
______________________________________________________,
______________________________________________________。
(实际生产中,硅元素转化为硅铝酸钠沉淀)
方案二:酸溶法
(2)写出步骤①②中相关反应的离子方程式为
步骤①:_ _______________________________________________,
______________________________________________________。
步骤②: _________________________________________________
_______________________________________________________,
_______________________________________________________
______________________________________________________,
______________________________________________________。
答案:(1)Al2O3+2OH +3H2O===2[Al(OH)4]
SiO2+2OH ===Si+H2O
[Al(OH)4] +4H+===Al3++4H2O
OH +H+===H2O
(2)Al2O3+6H+===2Al3++3H2O
Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O
Al3++4OH ===[Al(OH)4]
Fe3++3OH ===Fe(OH)3↓
OH +H+===H2O
考向二:锌和铍的化合物的性质
3.铝、铍(Be)及其化合物具有相似的化学性质。已知反应:BeCl2+Na2[Be(OH)4]===2NaCl+2Be(OH)2↓能完全进行,则下列推断正确的是(　　)
A.Be(OH)2既能溶于盐酸,又能溶于NaOH溶液
B.BeCl2水溶液的导电性强,故BeCl2是离子化合物
C.Na2[Be(OH)4]溶液的 pH>7,将其蒸干并灼烧后得到的残留物为BeO
D.BeCl2溶液的 pH>7,将其蒸干并灼烧后得到的残留物可能是BeCl2
【解析】选A。Be、Al及其化合物化学性质相似。A.Be(OH)2既能溶于盐酸,又能溶于NaOH溶液,A正确;B.BeCl2和AlCl3均是共价化合物,B不正确;C.Na2[Be(OH)4]溶液的pH>7,将其蒸干并灼烧得到的残留物应含Na元素,C不正确;D.BeCl2是强酸弱碱盐,其溶液的pH<7,蒸干并灼烧得到的残留物是BeO,D不正确。
4.锌和铝都是活泼金属,其氢氧化物既能溶于强酸溶液,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+。
(1)单质铝溶于NaOH溶液后,溶液中铝元素的存在形式为____________(用化学式表示)。
(2)写出锌和NaOH溶液反应的离子方程式: __________________
__________________________________________________________________________________________________________。
(3)写出可溶性铝盐和氨水反应的离子方程式: _______________
______________________________________________________。
实验室不宜用可溶性锌盐与氨水反应制取氢氧化锌的原因:
_______________________________________________ (用离子方程式表示)。
答案:(1)[Al(OH)4]
(2)Zn+2OH +2H2O===[Zn(OH)4]2 +H2↑
(3)Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3N
Zn(OH)2+4NH3·H2O===[Zn(NH3)4]2++2OH +4H2O
复习任务三:铜及其化合物
【要点梳理　夯基固本】
1.铜单质
(1)物理性质:紫红色固体,具有导电性、导热性和延展性,不能被磁体吸引。
(2)化学性质
反应物 化学方程式
非金 属单 质 O2 ①常温下潮湿的空气中:2Cu+O2+CO2+H2O ===Cu2(OH)2CO3(碱式碳酸铜,绿色)
②在空气中加热:2Cu+O22CuO(黑色固体)
Cl2 Cu+Cl2CuCl2(棕黄色烟)
氧化 性酸 浓硫酸 Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
浓硝酸 Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
稀硝酸 3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
盐 AgNO3 溶液 Cu+2AgNO3===Cu(NO3)2+2Ag
FeCl3 溶液 Cu+2FeCl3===CuCl2+2FeCl2
(3)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):
2CuFeS2+4O2Cu2S+3SO2+2FeO(炉渣)
2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2
2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑
2.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
与酸反应 (H+) CuO+2H+===Cu2++H2O Cu2O+2H+===Cu2++H2O+Cu
与H2 反应 CuO+H2Cu+H2O Cu2O+H22Cu+H2O
转化关系 4CuO2Cu2O+O2↑
3.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①的化学方程式:Cu(OH)2CuO+H2O。
反应②的离子方程式:Cu(OH)2+2H+===Cu2++2H2O。
反应③的化学方程式:RCHO+2Cu(OH)2+NaOHRCOONa+ Cu2O↓+3H2O。
【考向探究　考法洞察】
1.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.将铜粉和硫粉混合均匀并加热以制取CuS
B.向Cu与过量浓硫酸反应后的试管中加水以观察CuSO4溶液的颜色
C.向CuSO4溶液中加入适量的NaOH溶液,过滤、洗涤并收集沉淀,充分灼烧以制取CuO
D.在淀粉溶液中加入适量稀硫酸微热,再加入少量新制Cu(OH)2并加热,产生砖红色沉淀
【解析】选C。硫的氧化性较弱,只能将铜氧化为+1价,生成Cu2S,A项错误;铜与过量浓硫酸反应后稀释,应将反应后的溶液缓慢加入水中,并不断搅拌,B项错误;CuSO4与NaOH溶液反应生成Cu(OH)2沉淀,过滤、洗涤、灼烧后可得CuO,C项正确;淀粉水解后应先加NaOH溶液至溶液呈碱性,然后加入新制Cu(OH)2并加热,才会产生砖红色沉淀,D项错误。
2.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所示:
下列有关说法正确的是(　　)
A.溶解废铜粉的“过量酸”是指稀硝酸
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。过量的酸应为稀硫酸,用稀硝酸会引入硝酸根离子,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,还能同时氧化Cu,发生反应2Cu+O2+ 2H2SO4===2CuSO4+2H2O,不能使用氯气,防止引入氯离子,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;溶液冷却结晶得到硫酸铜晶体,D错误。
复习任务四:镁与海水提镁
【要点梳理　夯基固本】
1.镁及其化合物的化学性质
物质 主要性质 反应的化学或 离子方程式
镁 (制造 信号 弹和 焰火) 与O2、N2反应 2Mg+O22MgO、 3Mg+N2Mg3N2
与CO2反应 2Mg+CO22MgO+C
与非氧化性强酸反应 Mg+2H+===Mg2++H2↑
与沸水反应 Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑
氧化镁 (熔点 高、可用 作耐高 温材料) 具有碱性氧化物的通性 MgO+2H+===Mg2++H2O
氢氧 化镁 中强碱,能与 酸反应 Mg(OH)2+2H+===Mg2++2H2O
难溶于水,能通过 复分解反应生成 Mg2++2OH ===Mg(OH)2↓
溶解度小于 碳酸镁 MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2↑
2.镁的工业制备——海水提镁
工艺 流程
基本步 骤及主 要反应 制石灰乳:CaCO3CaO+CO2↑、 CaO+H2O===Ca(OH)2(填化学方程式,下同)
沉淀:MgCl2+Ca(OH)2===Mg(OH)2↓+CaCl2
酸化:Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O
蒸发、结晶,析出MgCl2·6H2O
脱水:MgCl2·6H2OMgCl2+6H2O,在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁,氯化氢的作用是抑制Mg2+的水解
电解:电解熔融氯化镁制得镁,化学方程式: MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑
【考向探究　考法洞察】
考向一:镁及其化合物的性质
1.Mg能与空气中的O2、N2和CO2反应。
(1)Mg与CO2反应的化学方程式为___________________________
_______________________________________________________,
该反应属于四种基本反应类型中的_________________________。
(2)Mg与N2反应生成Mg3N2。
①Mg3N2的电子式:_________________________,
Mg2+与N3 的半径大小为___________________。
②Mg3N2与水反应的化学方程式:__________________________
______________________________________________________。
③Mg3N2与过量盐酸反应的化学方程式:____________________
______________________________________________________。
答案:(1)2Mg+CO2 2MgO+C　置换反应
(2)①Mg2+Mg2+Mg2+　Mg2+②Mg3N2+6H2O===3Mg(OH)2+2NH3↑
③Mg3N2+8HCl===3MgCl2+2NH4Cl
考向二:海水提镁
2.一种工业制备无水氯化镁的工艺流程:
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+Cl2MgCl2+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】选D。海水经一系列处理得到苦卤水,苦卤水中含较多的Mg2+,向其中加入物质X使Mg2+转化为Mg(OH)2,过滤除去滤液,煅烧Mg(OH)2得到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,工业上常选用CaO,发生的反应为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;由题图可知,“氯化”过程的反应物为MgO、Cl2、C,生成物之一为MgCl2,C在高温下被氧化为CO,故“气体”为CO,化学方程式为MgO+C+Cl2MgCl2+CO,C正确;“煅烧”后得到MgO,MgO和稀盐酸反应得到MgCl2溶液,由于MgCl2在溶液中水解为Mg(OH)2和HCl,所以将MgCl2溶液加热蒸发时HCl会逸出,MgCl2水解平衡正向移动,得到Mg(OH)2,得不到无水MgCl2,D错误。
【体验高考·淬炼考能】
1.(2025·广东选择考)中华传统技艺,凸显人民智慧。下列选项所涉及材料的主要成分属于合金的是(　　)
A.纸哪吒 B.石印章 C.木活字 D.不锈钢针
【解析】选D。纸的主要成分是纤维素(有机化合物),不属于合金,A不符合题意;石印章的材料通常是天然矿物(如寿山石、大理石等),主要成分为硅酸盐或碳酸盐,不属于合金,B不符合题意;木活字的材料是木材,主要成分为纤维素(有机化合物),不属于合金,C不符合题意;不锈钢是铁(Fe)与铬(Cr)、镍(Ni)等金属形成的合金,D符合题意。
2.(2024·广东选择考)部分含Mg或Al或Fe物质的分类与相应化合价关系如图。下列推断合理的是(　　)
A.若a在沸水中可生成e,则a→f的反应一定是化合反应
B.在g→f→e→d转化过程中,一定存在物质颜色的变化
C.加热c的饱和溶液,一定会形成能产生丁达尔效应的红棕色分散系
D.若b和d均能与同一物质反应生成c,则组成a的元素一定位于周期表p区
【解析】选B。若a在沸水中可生成e,此时a为Mg,e为Mg(OH)2,f为镁盐,a→f的反应有多种,可能为Mg+2HCl===MgCl2+H2↑,该反应属于置换反应,可能为Mg+Cl2MgCl2,该反应属于化合反应,综上所述,a→f的反应不一定是化合反应,故A错误;e能转化为d,此时e为白色沉淀Fe(OH)2,d为红褐色沉淀Fe(OH)3,说明在g→f→e→d转化过程中,一定存在物质颜色的变化,故B正确;由题意得,此时能产生丁达尔效应的红棕色分散系为Fe(OH)3胶体,c应为铁盐,加热铁盐的饱和溶液,也有可能直接得到Fe(OH)3红褐色沉淀,故C错误;假设b为Al2O3,即d为Al(OH)3,c为铝盐,Al2O3、Al(OH)3与稀盐酸反应均生成铝盐,此时组成a的元素为Al,位于周期表p区,假设b为Fe2O3,即d为Fe(OH)3,c为铁盐,Fe2O3、Fe(OH)3与稀盐酸反应均生成铁盐,此时组成a的元素为Fe,位于周期表d区,故D错误。
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