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第四章　金属及其化合物
第5讲　镁、铝、铜及其化合物　金属材料和金属的冶炼
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．了解合金的概念及金属材料的重要应用。
关联教材·夯基固本
考点1　铝及其化合物
1．铝元素的存在
铝是地壳中含量最多的金属元素。
2．铝单质
(1)物理性质
铝单质是银白色、有金属光泽的固体，硬度较小，具有良好的导电、导热和延展性。
(2)化学性质
[关系图谱]
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：
①Al在空气中易形成致密的氧化膜(Al2O3)。
②与H＋反应：2Al＋6H＋===2Al3+＋3H2↑。
③与OH－反应：__________________________________________。
④与Fe2O3发生的铝热反应：________________________________。
⑤常温下，铝遇浓硫酸、浓硝酸发生钝化。
2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe
3．氧化铝
(1)两性氧化物
与盐酸反应：Al2O3＋6H＋===2Al3+＋3H2O；与NaOH溶液反应：____________________________________(离子方程式)。
(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冶炼金属铝的原料。
Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－
4．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——两性氢氧化物
①与强酸(H＋)反应：Al(OH)3＋3H＋===Al3+＋3H2O。
②与强碱(OH－)反应：______________________________。
③可溶性铝盐溶液与Na[Al(OH)4]溶液混合：____________________
__________________。
Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－
Al3+＋3[Al(OH)4]－
===4Al(OH)3↓
5．明矾
(1)明矾的化学式为______________________________。
(2)明矾净水的原理：明矾溶于水时发生电离：，其中Al3+发生水解反应，产生Al(OH)3胶体，胶体粒子吸附水中的悬浮杂质形成沉淀，加速水变澄清。
KAl(SO4)2·12H2O
探究　氢氧化铝为什么会显两性？
提示：
[备考提醒]既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应的物质有Al、Al2O3、Al(OH)3，多元弱酸的酸式盐(如NaHCO3、NaHSO3、NaH2PO4等)，弱酸的铵盐(如CH3COONH4等)。
铝及其化合物的性质
1．(人教必修第一册习题改编)易拉罐的主要成分以铝铁合金和铝镁合金较为常见。现取几小块易拉罐碎片进行下列实验，其中实验方案与现象、结论正确的是(　　)
选项 实验方案 现象、结论
A 加入盐酸 产生无色气体；含铝、铁、镁三种金属
√
选项 实验方案 现象、结论
B 加入NaOH溶液 有无色气体产生；含有镁、铝两种金属
C 加入盐酸后，所得溶液中再加入少量NaOH溶液 产生白色沉淀；含有金属镁
D 用盐酸溶解并放置一会儿后，加入KSCN溶液 溶液呈红色；含有铁元素
D　[铝、铁、镁都可与盐酸反应产生无色气体，不能得出含铝、铁、镁三种金属的结论，A错误；铝、铁、镁三种金属中只有铝能与NaOH溶液反应产生无色气体，B错误；氢氧化镁与氢氧化铝均为白色沉淀，C错误；用盐酸溶解后生成的亚铁离子，在空气中易被氧化成Fe3+，加入KSCN溶液呈红色，D正确。]
√
2．(苏教必修第二册“观察思考”改编)铝热反应的实验装置如图所示，下列有关说法错误的是(　　)
A．X物质为KClO3
B．镁条燃烧提供引发反应所需的热量
C．若转移0.3 mol电子，被还原的Fe2O3为16 g
D．可利用铝热反应冶炼铁
C　[A项，KClO3受热分解产生氧气，助燃，题图装置中X物质为助燃剂KClO3，正确；B项，镁条燃烧放出大量的热，可为铝热反应提供引发反应所需的热量，正确；C项，反应2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe中，Fe元素化合价从＋3价变为0价，还原1 mol Fe2O3转移6 mol电子，则转移0.3 mol电子还原Fe2O3的物质的量为＝0.05 mol，其质量为160 g·mol-1×0.05 mol＝8 g，错误；D项，Fe的活泼性小于Al，可利用铝热反应冶炼铁，正确。]
从铝土矿中提取铝的工艺流程
3．(苏教必修第二册“拓展视野”改编)铝土矿的主要成分是Al2O3，还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质。
(1)氧化铝是__________氧化物，资料表明，SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀，除此外，滤渣中还含有____________(化学式)。写出“碱溶”时生成Na[Al(OH)4]的离子方程式：_________________________________________________________。
(2)采用电解熔融Al2O3制备铝而不用氯化铝的原因是_________________________________________________________。
两性
Fe2O3
Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－
氯化铝是共价化合物，熔融氯化铝以分子的形式存在
(3)冰晶石的化学式为________，电解时加入冰晶石的目的是_________________________________________________________。
(4)写出Al(OH)3Al2O3Al转化的化学方程式：_________________________________________________________、
_________________________________________________________。
Na3AlF6
降低Al2O3熔融的温度
2Al(OH)3Al2O3＋3H2O
2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
(5)电解熔融Al2O3时作阳极的石墨易消耗，原因是_______________
_________________________________________________________，
应该采取的措施是_________________________________________。
石墨电极被
定期补充石墨
阳极上产生的O2氧化
[思维模型]由铝土矿提取铝的工艺流程
铝土矿(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)
(1)酸溶法工艺流程
(2)碱溶法工艺流程
考点2　镁及其化合物　海水提镁
1．镁及其重要化合物
(1)镁的存在
在自然界中，镁主要以______的形式存在于地壳和海水中。
镁是____色有金属光泽的固体，密度较__，硬度较__，有延展性，是电和热的良导体。
化合态
银白
小
小
(2)镁的化学性质
[关系图谱]
①与非金属反应
a．镁条在O2中燃烧，发出__________，生成__色固体物质，反应的化学方程式为2Mg＋O22MgO。
b．镁条能与N2反应，化学方程式为______________________。
②与CO2反应：2Mg＋CO22MgO＋C
③与H2O反应：Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑
④与H＋反应：Mg＋2H＋===Mg2+＋H2↑
耀眼的白光
白
3Mg＋N2Mg3N2
(3)氧化镁：白色粉末状固体，__溶于水，属于__________，与盐酸反应的离子方程式为MgO＋2H＋===Mg2+＋H2O。
(4)氢氧化镁：白色固体，__溶于水，中强碱，与盐酸反应的离子方程式为＋2H＋===Mg2+＋2H2O。
难
碱性氧化物
难
2．从海水中提取镁的流程
主要化学反应为
(1)制石灰乳：_____________________________________________；
(2)沉淀Mg2+：____________________________________________；
(3)制备MgCl2：_____________________________________________________________________________________________；
(4)电解MgCl2：________________________________。
CaCO3CaO＋CO2↑、CaO＋H2O===Ca(OH)2
Mg2+＋Ca(OH)2===Mg(OH)2＋Ca2+
Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O、
MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O
探究　为什么镁与水反应时需要加热，而钠与水反应时不需要？
提示：镁的活泼性弱。
[备考提醒]氢氧化镁的溶解度小于碳酸镁，能发生反应MgCO3＋H2OMg(OH)2＋CO2↑，镁元素在水垢中的存在形式是。
镁及其化合物的性质
1．已知MgCl2·6H2O在空气中加热时，失去部分结晶水，同时生成Mg(OH)Cl或MgO。实验室用MgCl2·6H2O制取无水MgCl2的部分装置(铁架台、酒精灯已略)如图所示：
下列有关说法错误的是(　　)
A．循环物质甲为盐酸
B．装置b填充的可能是P2O5或CaCl2
C．装置a的分液漏斗中装有的试剂为浓硫酸，其作用为催化剂
D．装置d中与装置c直接相连的装置为干燥装置
√
C　[MgCl2·6H2O晶体在空气中加热时，释放出部分结晶水，同时生成Mg(OH)Cl或MgO，实验室以MgCl2·6H2O制取无水MgCl2，应该是在HCl气氛中加热MgCl2·6H2O，所以a中液体为盐酸，盐酸受热挥发出HCl，通过酸性干燥剂或中性干燥剂干燥，HCl进入装置c，加热c，在HCl气氛中MgCl2·6H2O分解生成无水MgCl2，装置d为干燥装置，用于吸收分解生成的水蒸气，同时防止循环物质甲中水蒸气进入c。循环的物质甲是盐酸，故A正确；装置b填充的是酸性干燥剂或中性干燥剂，用于干燥HCl，则可能是P2O5或CaCl2，故B正确；装置a中起始装有的试剂为盐酸，故C错误；装置d中与装置c直接相连的装置为干燥装置，故D正确。]
√
2．某同学通过系列实验探究Mg及其化合物的性质，下列操作正确且能达到目的的是(　　)
A．将水加入浓硫酸中得到稀硫酸，置镁片于其中探究Mg的活泼性
B．将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中，观察Mg(OH)2沉淀的生成
C．将Mg(OH)2浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤，洗涤并收集沉淀
D．将Mg(OH)2沉淀转入蒸发皿中，加入足量稀盐酸，加热蒸干得无水MgCl2固体
B　[浓硫酸溶于水放热，且密度比水的大，因此稀释浓硫酸时，应将浓硫酸加入水中，并用玻璃棒不断搅拌，A错误；将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中，镁离子与氢氧根离子反应生成氢氧化镁沉淀，B正确；过滤时将浊液转移到漏斗中应该用玻璃棒引流，C错误；由于氯化镁水解生成氢氧化镁和氯化氢，氯化氢易挥发，所以加热氯化镁溶液时促进镁离子水解，加热蒸干得不到无水MgCl2固体，得到的是Mg(OH)2固体，D错误。]
√
镁的无机化工流程
3．利用菱镁矿MgCO3(含杂质Al2O3、FeCO3)制取镁的工艺流程如图，下列说法正确的是(　　)
A．“酸浸”时溶液中有电子转移
B．“氧化”时用稀硝酸代替更好
C．沉淀混合物为Al(OH)3和Fe(OH)3
D．电解MgCl2溶液可得到金属镁
C　[“酸浸”时MgCO3、Al2O3、FeCO3与盐酸反应，所得产物有金属氯化物、水和二氧化碳，元素化合价不变，无电子转移，A错误；过氧化氢是绿色氧化剂，若“氧化”时用稀硝酸，则易产生NO气体污染环境，B错误；“沉淀”环节，加入MgO调节pH使Al3+、Fe3+生成Al(OH)3和Fe(OH)3沉淀，过滤除去，C正确；电解MgCl2溶液得到氢氧化镁沉淀、氢气和氯气，电解熔融氯化镁可得到金属镁，D错误。]
4．(人教必修第一册习题改编)从海水中提取镁的工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)海水通过结晶、过滤得到的固体物质主要是________。
NaCl
(2)怎样使MgCl2·6H2O失去结晶水得到MgCl2
_________________________________________________________。
(3)上述工艺流程中涉及的基本反应类型有______________________
_________________________________________________________。
(4)写出电解熔融MgCl2的两极反应式：________________________
_________________________________________________________。
将MgCl2·6H2O置于HCl气体氛围中加热脱水
化合反应、分解反应、
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，
阴极：Mg2+＋2e－===Mg
复分解反应
[误区警示]MgCl2·6H2O加热水解，也可能生成Mg(OH)Cl，这是Mg2+的第一步水解。
考点3　铜及其化合物
1．铜单质
(1)物理性质：____色固体，具有导电性、导热性和延展性，不能被磁铁吸引。
紫红
(2)化学性质
[关系图谱]
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：
①化学方程式：_________________________________(绿色固体)。
②化学方程式：_____________________。
2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3
2Cu＋SCu2S
③与氧化性酸
a．与浓硫酸共热的化学方程式：____________________________________________；
b．与稀硝酸反应的离子方程式：______________________________________________；
c．与浓硝酸反应的离子方程式：_______________________________________________。
④与FeCl3溶液反应的离子方程式：__________________________。
Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋
===3Cu2+＋
===Cu2+＋
Cu＋2Fe3+===2Fe2+＋Cu2+
2NO2↑＋2H2O
SO2↑＋2H2O
2NO↑＋4H2O
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+＋Cu＋H2O
与H2反应 ________________________ Cu2O＋H22Cu＋H2O
转化关系 4CuO2Cu2O＋O2↑
黑色
砖红色
CuO＋2H＋===Cu2+＋H2O
CuO＋H2Cu＋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：_____________________________________。
Cu(OH)2CuO＋H2O
Cu(OH)2＋2H＋===Cu2+＋2H2O
4．铜盐——硫酸铜
CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称____或____。无水CuSO4为白色粉末，遇水变__色(生成CuSO4·5H2O)。
探究　为什么铜与氯气反应生成氯化铜，而与硫反应生成硫化亚铜？
提示：氯气的氧化性强于硫。
蓝矾
胆矾
蓝
[备考提醒]Cu与稀硫酸不反应，但在通入O2的条件下，Cu可在稀硫酸中逐渐溶解：2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O。
铜及其化合物的性质和应用
√
1．(人教必修第一册习题改编)某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质，操作正确且能达到实验目的的是(　　)
A．将表面有铜绿[Cu2(OH)2CO3]的铜器放入盐酸中浸泡，除去铜绿
B．将铜丝插入浓硫酸中并加热，观察到实验现象后，终止反应，再加入水，观察硫酸铜溶液的颜色
C．将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，得到无水CuCl2固体
D．常温下，将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中，观察CuCl2的生成
A　[Cu2(OH)2CO3能与盐酸反应，Cu不能，所以可以用盐酸除去铜绿，A正确；铜丝与浓硫酸反应后有浓硫酸剩余，浓硫酸稀释放热，将水加入浓硫酸中会发生危险，B错误；氯化铜溶液中存在铜离子的水解，加热促进水解，也促进HCl的挥发，最终会彻底水解，无法得到CuCl2固体，C错误；常温下，铜丝与氯气不反应，D错误。]
2．部分含铜物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是(　　)
A．a可与硫单质反应生成f
B．c可与水反应得到d
C．可将葡萄糖与新制的d混合后加热制得b
D．可存在a→c→e→a的循环转化关系
√
B　[铜能与硫单质在加热的条件下反应得到硫化亚铜，A正确；CuO不能与H2O反应，B错误；新制的Cu(OH)2与葡萄糖溶液混合后加热可得Cu2O，C正确；Cu可以在O2中加热得到CuO，CuO溶于酸可得到Cu2+，Cu2+可被铁单质置换生成Cu，D正确。]
[思维模型]Cu＋的性质及检验
(1)＋1价的铜有较强的还原性，易被氧化剂氧化为＋2价。
(2)＋1价铜在酸性条件下能发生歧化反应生成Cu和Cu2+，利用这一原理可区别Cu和Cu2O。向红色物质中加入稀硫酸(注意不能用硝酸检验)，若溶液由无色变成蓝色，则该红色物质为Cu2O，否则为Cu。反应的化学方程式为Cu2O＋H2SO4===CuSO4＋Cu＋H2O。
铜的重要化合物的制备
3．氯化亚铜(CuCl)常用作有机合成工业中的催化剂，CuCl是一种白色粉末，微溶于水，不溶于乙醇，溶于浓盐酸，在潮湿空气中易水解和被氧化。某学习小组用工业废渣(主要成分为Cu2S和Fe2O3)制取氯化亚铜并同时生成电路板蚀刻液。其流程如下：
回答下列问题：
(1)固体A的成分为____________；为提高固体A在盐酸中的溶解速率，可采取的措施有_________________________________________
(写出1条即可)。
(2)向混合液中加入氧化铜的作用是____________________________
_________________________________________________________；
用蚀刻液腐蚀铜制电路板的化学方程式为______________________
_________________________________________________________。
Fe2O3、CuO
将固体A粉碎(或升高温度或增大盐酸浓度等)
调节溶液pH，使Fe3+形成
Fe(OH)3沉淀而除去
(3)在Na2SO3溶液中逐滴加入CuCl2溶液，再加入少量浓盐酸混合均匀，得到CuCl沉淀。该反应的离子方程式为____________________
_________________________________________________________。
(4)CuCl沉淀的洗涤需要经过酸洗、水洗和醇洗。其中醇洗的作用是_______________________________________________________。
有利于加快除去CuCl表面的水分，防止其水解氧化
＋2H＋
[解析]　用工业废渣(主要成分为Cu2S和Fe2O3)制取CuCl并同时生成电路板蚀刻液，焙烧废渣，Cu2S生成CuO、SO2，SO2通入NaOH溶液得到Na2SO3溶液，固体A主要为CuO和Fe2O3。加入稀盐酸溶解得到FeCl3、CuCl2混合溶液，加入CuO调节溶液pH使Fe3+全部沉淀，过滤得到CuCl2溶液和Fe(OH)3沉淀，Na2SO3溶液和CuCl2溶液加入浓盐酸，抽滤得到CuCl沉淀，洗涤、干燥得到固体粉末，沉淀B是Fe(OH)3，溶于浓盐酸得到蚀刻液FeCl3溶液。
[思维模型]干法炼铜
在高温下，利用黄铜矿与O2反应冶炼铜的反应原理如下：
①2CuFeS2＋4O2Cu2S＋3SO2＋2FeO(炉渣)；
②2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2；
③2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑。
考点4　金属材料和金属冶炼
1．常见金属材料
金属材料包括__________________。日常使用的金属材料，大多数属于____。
纯金属和它们的合金
合金
2．合金
低
大
[图解教材]人教必修第一册
纯金属与合金的结构比较
(1)金属晶体的组成微粒：金属阳离子和自由电子
(2)微粒间的作用力：静电作用
(3)金属晶体的性质：导热性、导电性、延展性和金属光泽
3．金属矿物的开发利用
金属冶炼的方法：根据金属活泼性的不同，可分为热分解法、热还原法、电解法等。
方法 主要反应原理(举例)
热分解法 2HgO2Hg＋O2↑
热还原法 CO作为 还原剂 _______________________________(高炉炼铁)
H2作为 还原剂 WO3＋3H2W＋3H2O
铝热反应 ____________________________________
Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3
方法 主要反应原理(举例)
电解法 2Al2O3(熔融)________________
MgCl2(熔融)______________
2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
4Al＋3O2↑
Mg＋Cl2↑
探究　金属晶体的熔、沸点有何规律？
提示：熔、沸点：金属键越强，熔、沸点越高。
①同周期金属单质，从左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸点升高。
②同主族金属单质，从上到下(如碱金属)熔、沸点降低。
③合金的熔、沸点一般比其各成分金属的熔、沸点低。
④金属晶体熔点差别很大，如汞常温下为液体，熔点很低；而铁常温下为固体，熔点很高。
[备考提醒]
(1)合金具有金属的大多共性。
(2)合金中成分元素的含量影响着合金的性能。
1．(苏教必修第二册习题改编)下列关于合金的说法错误的是(　　)
A．合金是由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
B．镁铝合金的硬度比镁和铝都小
C．在合金中加入适量的稀土金属能大大改善合金的性能
D．青铜、硬铝、钢都是合金
合金的性质
√
B　[合金是由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，A正确；镁铝合金的硬度比镁和铝都大，B错误；在合金中加入适量稀土金属，能大大改善合金的性能，C正确；青铜是铜合金、硬铝是铝合金、钢是铁碳合金，D正确。]
√
2．(人教必修第二册习题改编)下列说法不正确的是(　　)
A．硬铝密度小、硬度大，具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机的理想材料
B．储氢合金的发现和应用，开辟了氢气储存、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
C　[硬铝具有密度小、硬度大、抗腐蚀能力强的特性，是制造飞机的理想材料，故A正确；储氢合金是高效、安全的储氢载体，其发现和应用开辟了氢气储存、运输的新途径，故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，故C错误；不锈钢不易生锈，主要含有铁、铬、镍，故D正确。]
[思维模型]
(1)与纯金属材料相比，合金具有优良的物理、化学或机械性能。
(2)合金中一定含有金属元素，也可能含有非金属元素。
(3)铁的熔点是1 538 ℃，钠的沸点是882.9 ℃。铁、钠不能形成合金，原因是铁开始熔化时，钠已经气化，故两者不能形成合金。
3．(苏教必修第二册“交流研讨”改编)从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。下列有关金属冶炼的说法正确的是(　　)
金属冶炼方法的选择
A．工业炼铁的还原剂是CO
B．纯铁的硬度比生铁高
C．工业上金属Mg、Al都是用电解熔融的氯化物制得的
D．金属被人类开发利用的时间先后顺序主要取决于金属在地壳中的含量
√
A　[工业炼铁的还原剂是CO，CO和氧化铁高温反应生成铁和二氧化碳，故A正确；生铁是合金，合金的硬度比纯铁的硬度高，故B错误；工业上金属Mg是用电解熔融的氯化镁制得的，金属Al是用电解熔融的氧化铝制得的，故C错误；金属被人类开发利用的时间先后顺序主要取决于金属的活动性，活动性越弱的金属越先开发利用，故D错误。]
4．(人教必修第二册习题改编)金属的冶炼与生产、生活及国防军事等领域均密切相关。下列有关金属冶炼的原理错误的是(　　)
A．用电解法制取金属钠：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
B．用Mg等活泼金属为还原剂冶炼Ti：2Mg＋TiCl4(熔融)Ti＋2MgCl2
C．用Al作还原剂冶炼金属V：3V2O5＋10Al6V＋5Al2O3
D．用H2作还原剂冶炼金属Ag：Ag2O＋H22Ag＋H2O
√
D　[电解熔融氯化钠制取金属钠，反应的化学方程式是2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑，故A正确；Mg的活动性大于Ti，可用Mg等活泼金属为还原剂冶炼Ti，反应的化学方程式是2Mg＋TiCl4(熔融)Ti＋2MgCl2，故B正确；铝的还原性大于钒，用Al作还原剂可以冶炼金属V，反应的化学方程式是3V2O5＋10Al6V＋5Al2O3，故C正确；银是不活泼金属，一般采用加热Ag2O的方法冶炼Ag，故D错误。]
[误区警示]
(1)冶炼Mg时只能电解MgCl2而不能电解MgO，原因是MgO的熔点高，熔融时耗费更多能源，增加生产成本。
(2)冶炼Al时只能电解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。
关联高考·探究考向
×
1．判断正误：正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)铝热反应可用于冶炼高熔点金属，如Ca、Mg、Mn等。 (　　)
(2)人类历史上使用铝的时间比铁晚，原因是铝的冶炼成本高。 (　　)
(3)氧化镁是优质的耐高温材料。 (　　)
(4)向Mg(HCO3)2溶液中加入足量的溶液，最终得到的沉淀是MgCO3和CaCO3。 (　　)
√
×
×
(5)铜锈是铜被空气中的氧气缓慢氧化生成的氧化物。 (　　)
(6)将铜片置于干燥的空气中，不易被腐蚀。 (　　)
(7)金属钠的冶炼用电解熔融的NaCl，则金属铝的冶炼也用电解熔融的AlCl3。 (　　)
(8)热还原法制取汞、银。 (　　)
×
√
×
×
2．下列说法中正确的是(　　)
A．(2024·浙江6月卷)Al(OH)3呈两性，不能用于治疗胃酸过多
B．(2024·河北卷)Mg(OH)2和Al(OH)3中均分别加入NaOH溶液和盐酸
只溶于盐酸，Al(OH)3都能溶，则Mg(OH)2比Al(OH)3碱性强
C．(2024·江苏卷)金属Mg制备：MgCl2溶液Mg
D．(2023·重庆卷)Mg分别与空气和氧气反应，生成的产物相同
√
√
下列说法中正确的是(　　)
A．饱和CuSO4溶液可析出无水蓝色晶体
B．用石灰沉淀富镁海水中的Mg2+，生成碳酸镁
C．胆矾表面出现白色粉末：CuSO4·5H2O===CuSO4＋5H2O
D．铝有强还原性，故可用于制作门窗框架
√
3．(2025·广东卷)能满足下列物质间直接转化关系，且推理成立的是(　　)
单质X氧化物1氧化物2酸(或碱)盐
A．X可为铝，盐的水溶液一定显酸性
B．X可为硫，氧化物1可使品红溶液褪色
C．X可为钠，氧化物2可与水反应生成H2
D．X可为碳，盐的热稳定性：NaHCO3>Na2CO3
B　[若X为铝，则Al与O2反应生成Al2O3，Al2O3不能与O2反应，不满足该转化关系，A错误；X为S时，能满足该转化关系：SSO2SO3H2SO4Na2SO4，则氧化物1为SO2，SO2具有漂白性，可使品红溶液褪色，B正确；X为钠时，能满足该转化关系：NaNa2ONa2O2NaOHNaCl，则氧化物2为过氧化钠，过氧化钠与水反应生成氧气，C错误；X可为C，碳酸氢钠受热易分解为碳酸钠、二氧化碳和水，故热稳定性：NaHCO34．(2025·湖北卷)某小组在探究Cu2+的还原产物组成及其形态过程中，观察到的实验现象与理论预测有差异。根据实验描述，回答下列问题：
(1)向试管中加入2 mL 10% NaOH溶液，再加入5滴5% CuSO4溶液，振荡后加入2 mL 10%葡萄糖溶液，加热。
①反应产生的砖红色沉淀为________(写化学式)，葡萄糖表现出________(填“氧化”或“还原”)性。
Cu2O
还原
②操作时，没有加入葡萄糖溶液就加热，有黑色沉淀生成。用化学方程式说明该沉淀产生的原因：____________________________。
Cu(OH)2CuO＋H2O
(2)向20 mL 0.5 mol·L-1 CuSO4溶液中加入Zn粉使蓝色完全褪去，再加入盐酸并加热至溶液中无气泡产生为止。过滤得固体，洗涤并真空干燥。
①加入盐酸的目的是_______________________________________。
②同学甲一次性加入1.18 g Zn粉，得到0.78 g 红棕色固体，其组成是________(填标号)。
a．Cu　　　　　　　 b．Cu包裹Zn
c．CuO d．Cu和Cu2O
除去过量的锌粉
b
③同学乙搅拌下分批加入1.18 g Zn粉，得到黑色粉末X。分析结果表明，X中不含Zn和Cu(Ⅰ)。关于X组成提出了三种可能性：Ⅰ CuO ；Ⅱ CuO和Cu；Ⅲ Cu，开展了下面两个探究实验：
由实验结果可知，X的组成是________(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。从物质形态角度分析，X为黑色的原因是_______________________
_________________________________________________________。
Ⅲ
金属固体Cu呈粉末状时，
光线进入后被多次反射吸收，所以呈黑色
解析：(1)①向试管中加入2 mL 10% NaOH溶液，再加入5滴5% CuSO4溶液制得新制氢氧化铜悬浊液，振荡后加入2 mL 10%葡萄糖溶液，加热，新制氢氧化铜悬浊液与葡萄糖中的醛基反应产生的砖红色沉淀为Cu2O，Cu元素化合价从＋2价被葡萄糖还原为＋1价，葡萄糖表现出还原性。②操作时，没有加入葡萄糖溶液就加热，有黑色沉淀生成，该黑色沉淀为CuO：Cu(OH)2CuO＋H2O。(2)①由题干加入盐酸并加热至溶液中无气泡产生为止可知加入盐酸的目的是除去过量的锌粉；②先加Zn粉、后加盐酸，得到的固体为红
棕色，则一定有Cu(Cu2O和HCl发生歧化反应生成Cu)，20 mL 0.5 mol·L-1 CuSO4溶液中n(Cu2+)＝0.5 mol·L-1×20×10-3 L＝0.01 mol，Cu的最大物质的量为0.01 mol，质量为0.64 g，生成Cu2O的最大质量为0.72 g，实际固体质量为0.78 g：a．若只有Cu，则固体质量应≤0.64 g，a不符题意；b．若是Cu包裹Zn，则0.64 g＜固体质量＜1.18 g，b符合题意；c．若是CuO，则不可能为红棕色，c不符题意；d．若是Cu和Cu2O，则0.64 g<固体质量<
0.72 g，d不符题意；选b。③实验1得到的溶液呈无色，说明一定无CuO，那么X的组成只能是Cu，选Ⅲ；从物质形态角度分析，X为黑色的原因是金属固体Cu呈粉末状时，光线进入后被多次反射吸收，所以呈黑色。
课时数智作业(十四)　镁、铝、铜及其化合物　金属材料和金属的冶炼
题号
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(建议用时：30分钟　分值：40分)
说明：选择题每小题3分
『夯基补弱』
1．(2025·邢台模拟)我国古代涉及的“铜”文化丰富多彩。下列说法错误的是(　　)
A．“青铜器时期”早于“铁器时期”的原因之一是铜的化学性质比铁的稳定
B．诗句“庐山山南刷铜绿”中的“铜绿”借指的是的颜色
C．铸造“铜钱儿”用的材料黄铜是单质铜
D．“石胆化铁为铜”中涉及金属键的断裂
√
题号
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题号
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C　[“青铜器时期”早于“铁器时期”的原因之一是铜的化学性质比铁的稳定，A正确；“铜绿”的主要成分为Cu2(OH)2CO3，呈绿色，B正确；单质铜呈紫红色，黄铜是铜锌合金，呈黄色，C不正确；“石胆化铁为铜”指铁和硫酸铜发生置换反应生成铜和硫酸亚铁，铁属于金属晶体，反应中涉及金属键的断裂，D正确。]
√
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2．(2026·岳阳模拟)“乌铜走银”是我国非物质文化遗产之一。该工艺将部分氧化的银丝镶嵌于铜器表面，艺人用手边捂边揉搓铜器，铜表面逐渐变黑，银丝变得银光闪闪。下列叙述错误的是
(　　)
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．镶嵌于铜器表面的银丝可长时间保持光亮
D．用铝丝代替银丝，铜也会变黑
题号
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D　[根据金属活动性顺序表，铜的金属活动性大于银，A项正确；通过揉搓，手上的汗水可提供电解质溶液(氯化钠溶液等)，B项正确；镶嵌于铜器表面的银丝，单质银活动性比铜弱，作正极被保护，可长时间保持光亮，C项正确；铜的活动性比铝弱，氧化铝不能被铜还原为单质铝，因此铜不会变黑，D项错误。]
√
题号
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3．实验室以空气和镁为原料制备Mg3N2的装置如下(夹持和加热装置略去)。下列说法正确的是(　　)
A．装置A、B中可依次加入浓硫酸、NaOH溶液
B．若去掉装置C，则对产品纯度无影响
C．实验时应先加热装置C，通入一段时间空气后再加热装置D
D．装置E中碱石灰的作用是吸收尾气
题号
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C　[要制备氮化镁，需要除去空气中的氧气、CO2和水蒸气，故装置A、B中可依次加入NaOH溶液、浓硫酸，A错误；若去掉装置C，则镁与氧气反应生成氧化镁，对产品纯度有影响，B错误；实验时，应先加热装置C，通入一段时间空气除去其中的氧气，再加热装置D，C正确；装置E中碱石灰的作用是吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，避免进入装置D中干扰实验，D错误。]
√
题号
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4．(2026·临沂模拟)海水中含有MgCl2，是镁的重要来源之一。从海水中提取镁，可以按照如下步骤：①把贝壳制成石灰乳；②在引入的海水中加入石灰乳，沉降、过滤、洗涤沉淀物；③将沉淀物与盐酸反应，结晶、过滤、干燥产物；④将所得产物熔融后电解。关于提取镁，下列说法不正确的是(　　)
A．此法的优点之一是原料来源丰富
B．进行①②③步操作的目的是从海水中提取MgCl2
C．第④步电解会产生Cl2
D．以上提取镁的过程中涉及的反应有分解反应、化合反应和置换反应
题号
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D　[利用海水和贝壳制取镁，原料来源丰富。第①步用于生成Ca(OH)2，包括分解和化合两个反应，第②步用于生成Mg(OH)2，为复分解反应，第③步用于制备MgCl2，也是复分解反应，第④步为电解熔融MgCl2得到镁，为分解反应，没有涉及置换反应。]
题号
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5．从铝土矿(主要成分为Al2O3)中提取铝的工艺流程如图。下列说法不正确的是(　　)
A．从Na[Al(OH)4]―→Al(OH)3―→Al2O3的转化过程中涉及的反应均为非氧化还原反应
B．Al2O3与NaOH溶液反应的化学方程式：Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2Na[Al(OH)4]
C．Na[Al(OH)4]生成Al(OH)3的离子方程式：
D．电解熔融Al2O3阳极的电极反应式：Al3+＋3e－===Al
√
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题号
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D　[向Na[Al(OH)4]溶液中通入CO2气体，发生反应生成Al(OH)3，Al(OH)3不稳定，受热分解产生Al2O3，在上述转化过程中无元素化合价的变化，因此涉及的反应均为非氧化还原反应，A正确；Al2O3是两性氧化物，与NaOH溶液反应产生Na[Al(OH)4]，B正确；酸性：H2CO3＞Al(OH)3，向Na[Al(OH)4]溶液中通入过量CO2气体，反应产生、NaHCO3，该反应的离子方程式为，C正确；电解熔融Al2O3时，阳极上O2-失去电子变为O2，电极反应式为2O2-－4e－===O2↑，D错误。]
题号
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『培优提能』
6．(2026·威海模拟)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。下列说法正确的是(　　)
A．浸出镁的反应为MgO＋2HCl===MgCl2＋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只有NH3
D．分离Mg2+与Al3+、Fe3+是利用了它们氢氧化物Ksp的不同
√
√
题号
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题号
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D　[氯化铵溶液呈酸性，与MgO反应，相当于MgO促进了氯化铵的水解，生成氨，A错误；NH3·H2O易分解，故沉镁时温度不可太高，B错误；由流程图可知氨可循环使用，沉镁过程中产生氯化铵，故氯化铵也可循环使用，C错误；浸出过程中产生和Al(OH)3，沉镁过程中加氨水调节pH产生Mg(OH)2，利用三种离子氢氧化物Ksp的不同，使其先后沉淀而分离，D正确。]
√
题号
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7．镓(Ga)与铝同主族，曾被称为“类铝”，其氧化物和氢氧化物均为两性化合物。工业制备镓的流程如图所示：
下列判断不合理的是(　　)
A．Al、Ga均位于第ⅢA族
B．Ga2O3可与盐酸反应生成GaCl3
C．Ga(OH)3可与NaOH反应生成Na[Ga(OH)4]
D．酸性：Al(OH)3>Ga(OH)3
题号
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D　[镓(Ga)与铝同主族，均位于第ⅢA族，A项正确；Ga2O3与Al2O3的性质相似，可与盐酸反应生成GaCl3，B项正确；Ga(OH)3属于两性氢氧化物，与Al(OH)3的性质相似，能与NaOH溶液反应生成Na[Ga(OH)4]，C项正确；在Na[Al(OH)4]和Na[Ga(OH)4]的混合液中通入适量CO2，只有沉淀，而没有Ga(OH)3沉淀，根据强酸制弱酸的原理，Ga(OH)3的酸性强于碳酸，则酸性：，D项错误。]
题号
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8．(8分)KAl(SO4)2·12H2O(明矾)是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。实验室中，采用废易拉罐(主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如下图所示。回答下列问题：
(1)为尽量少引入杂质，试剂①应选用________(填标号)。(2分)
A．稀盐酸 B．稀硫酸
C．氨水 D．NaOH溶液
D
题号
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(2)易拉罐在溶解过程中主要反应的化学方程式为
____________________________________________________。(2分)
(3)沉淀B的化学式为________；将少量明矾溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是________________________________________。(4分)
2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
Al(OH)3
Al3+水解，使溶液中H＋浓度增大
题号
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9．(11分)胆矾(CuSO4·5H2O)是一种重要的化工原料。某研究小组以生锈的铜屑为原料[主要成分是Cu，含有少量的油污、CuO、CuCO3、Cu(OH)2]制备胆矾，流程如下。回答下列问题：
题号
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(1)步骤①的目的是____________________________________。(1分)
(2)步骤②中，若仅用浓硫酸溶解固体B，将生成________(填化学式)污染环境。(1分)
(3)步骤②中，在H2O2存在下Cu溶于稀硫酸，反应的化学方程式为____________________________________________________。(2分)
除去生锈的铜屑表面的油污
SO2
Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O
题号
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(4)经步骤④得到的胆矾，不能用水洗涤的主要原因是____________________________________________________。(2分)
(5)实验证明，滤液D能将I－氧化为I2。
ⅰ．甲同学认为不可能是步骤②中过量H2O2将I－氧化为I2，理由是____________________________________________________。(2分)
胆矾晶体易溶于水
溶液C经步骤③加热浓缩后H2O2已完全分解
题号
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ⅱ．乙同学通过实验证实，只能是Cu2+将I－氧化为I2，写出乙同学的实验方案及结果：_________________________________________________
__________________________________________________________(不要求写具体操作过程)。(3分)
取滤液D，向其中加入适量Na2S溶液，使Cu2+恰好完全沉淀，过滤，向滤液中加入淀粉-KI溶液，溶液颜色不变蓝色
[解析]　(1)生锈的铜屑表面含有少量的油污，Na2CO3溶液呈碱性，可以除去生锈的铜屑表面的油污。(2)在加热条件下，铜与浓硫酸发生反应生成CuSO4、SO2和H2O，其中SO2是一种大气污染物。(3)步骤②中，在H2O2存在下Cu溶于稀硫酸，生成CuSO4和H2O，化学方程式为Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O。(4)胆矾晶体易溶于水，用水洗涤会导致胆矾的产率降低。(5)ⅰ．H2O2受热易分解，因此甲同学认为不可能是步骤②中过量H2O2将I－氧化为I2，理由是溶
题号
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液C经步骤③加热浓缩后H2O2已完全分解。ⅱ．要证明滤液D中Cu2+将I－氧化为I2，较简单的方案是除去滤液中的Cu2+，证明剩余的滤液不能将I－氧化为I2，故操作为取少量滤液D，向其中加入适量Na2S溶液，使Cu2+恰好完全沉淀，过滤，向滤液中加入淀粉-KI溶液，溶液颜色不变蓝色，证明I－不能被除去Cu2+的溶液氧化，故只能是Cu2+将I－氧化为I2。
题号
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谢 谢 ！

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