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第18讲 合金及铝的性质
——划重点之高一暑假预习强化精细讲义
预习有目标，学习有方向
知识导图搭框架，轻松学习建逻辑
教材精讲精析，基础全面掌握
重点详解详析，难点提升突破
核心命题精准练，发散思维练方法
常考题型巩固练，针对训练稳提升
预习目标 1.结合生活了解合金的构成和优良性能，掌握铁合金、铝合金的性能及用途，了解新型合金和稀土元素的用途。 2.通过实验探究铝和氧化铝的性质，认识两性氧化物的性质。 3.掌握铝及其化合物的转化，熟悉铝三角转化图。
重难点 1.合金及其优良性能 2.铝、氧化铝和氢氧化铝的性质 3.铝及其化合物的转化。
知识点1：合金、新型合金
1.合金的概念
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。
①合金中一定含有金属元素，可能含有非金属元素。 ②合金的制备方法通常是熔合法，即将材料熔化后均匀混合,故合金各部位组成是相同的。
2.合金的性质
①合金的硬度一般比各成分金属的大，但熔点一般比各成分金属的低。
②合金具有各成分金属的优良性能，且合金的物理、化学或机械性能一般优于各成分金属。
④合金的导电性和导热性一般低于任一成分金属。如镍铬铝铁、镍铬铝铜等合金具有很高的电阻率，可用于制造电路中的精密元件。
⑤合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以调节。
①合金是混合物。一般来说混合物没有固定的熔点,但合金有固定的熔点，原因是合金有固定的组成。 ②合金的化学性质与组成合金的纯金属的化学性质有区别，如不锈钢的耐腐蚀性比铁强得多等。但整体上看,合金的化学性质与组成合金的各成分的化学性质相似。如锌铜合金与盐酸混合后,锌能反应而铜不能;在空气中加热，锌、铜均能反应等。
3.合金硬度大的原因
在纯金属内，所有原子的大小和形状都是相同的，原子的排列十分规整，加入或大或小的其他元素的原子后，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难，导致合金的硬度变大。
4.新型合金
5.稀土金属
稀土金属元素指物理性质和化学性质极为相似，在自然界中共生的金属元素，包括原子序数从57~71 （镧系元素）的15种元素和钪（Sc,21号）、钇（Y,39号）元素，共17种元素。它们既可单独使用，也可用于生产合金。稀土元素又被称为“冶金工业的维生素”，在合金中加入适量稀土金属，能大大改善合金的性能。
知识点2：铁合金
1.铁碳合金
种类 含碳量 性能 用途
生铁 2%~4.3% 硬度大、抗压，性脆，可以铸造成型 制造机座、管道等
钢 0.03%~2% 有良好的延展性，机械性能好，可以锻轧和铸造 制造机械和交通工具等
2.钢的分类
钢是用量最大、用途最广的合金，根据其化学成分，可以分为碳素钢和合金钢。
（1）碳素钢：碳素钢又叫碳钢、普碳钢，含有少量的碳、硅、猛、硫、磷。根据含碳量不同，碳素钢可以分为：
分类 含碳量 主要特性 主要用途
低碳钢 低于0.3% 韧性、焊接性好，但强度低 制钢板、钢丝和钢管等
中碳钢 0.3%~0.6% 强度高，韧性和加工性好 制钢轨、车轮和建材等
高碳钢 高于0.6% 硬而脆，热处理后弹性好 制器械、弹簧和刀具等
（2）合金钢：合金钢也叫特种钢，是在碳素钢里适量地加入一种或者几种合金元素，使钢的组织结构发生变化，从而使钢具有各种特殊性能。
分类 主要合金元素 主要特性 主要用途
锰钢 Mn 韧性好，硬度高 制钢轨、轴承、钢模、挖掘机铲斗、坦克装甲
不锈钢 Cr、Ni 抗腐蚀能力强 制医疗器材、容器、反应釜、厨房用具
硅钢 Si 导磁性好 制变压器、发电机和电动机中的铁芯
钨钢 W 耐高温，硬度大 制刀具
知识点3:铝、铝合金
1.铝的物理性质
颜色 状态 硬度 导电、导热性 延展性 密度 熔点 沸点
银白色，有金属光泽 固体 较小 良好 良好 2.7g/cm3 660 ℃ 2467℃
2.铝和氧化铝的化学性质
(1)铝和氧气的反应
铝是地壳中含量最多的金属元素。铝是一种活泼金属，在常温下就能与空气中的氧气发生反应，表面生成一层致密的氧化铝薄膜。反应的化学方程式为 4Al+3O2===2Al2O3
①红宝石是指颜色呈红色的刚玉，主要成分是氧化铝(Al2O3)，刚玉坩埚的主要成分也是氧化铝。 ②常温下，镁、铝在空气中易与氧气反应,表面生成一层致密氧化膜，可以保护内部的金属不会继续被氧化，因此镁、铝可在空气中保存;而铁的氧化膜疏松，不能保护内部金属。 ③铝箔在空气中加热，不燃烧，铝箔只熔化成液体但不滴落。其原因是Al2O3熔点很高，铝箔表面生成的氧化铝包裹住内部熔化的铝，使其不滴落。
(2)铝、氧化铝和盐酸的反应
实验操作
实验现象 铝片逐渐溶解，有无色气泡冒岀，将点燃的木条放在试管口，有爆鸣声
化学方程式 Al2O3 +6HCl===2AlCl3 +3H2O 2Al+6HCl===2AlCl3 +3H2↑
离子方程式 Al2O3 +6H+===2A13+ +3H2O 2Al+6H+===2A13+ +3H2↑
结论 铝表面的保护膜(氧化铝)和铝均能与盐酸发生反应
(3)铝、氧化铝和氢氧化钠溶液的反应
实验1 实验2
实验操作
实验现象 立即产生气泡，将点燃的木条放在试管口，有爆鸣声 开始没有气泡，一段时间后才产生气泡， 将点燃的木条放在试管口，有爆鸣声
化学方程式 2Al+2NaOH+6H2O=== 2Na[Al(OH)4]+3H2↑ 四羟基合铝酸钠 Al2O3+2NaOH+3H2O=== 2Na[Al(OH)4] 2Al+2NaOH+6H2O=== 2Na[Al(OH)4]+3H2↑
离子方程式 2Al+2OH-+6H2O=== 2[Al(OH)4]-+3H2↑ 四羟基合铝酸根离子 Al2O3 +2OH-+3H2O=== 2[Al(OH)4]-
结论 铝、氧化铝都能和氢氧化钠溶液发生反应
①由于Al和Al2O3均能与酸、碱反应，因此铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物。 ②由得失电子守恒可知，等量的铝分别与足量的盐酸、NaOH溶液反应，产生H2的量相等。 ③铝与NaOH溶液反应,可以认为是分两步进行的：第一步铝与水反应：2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑。第二步NaOH溶液溶解Al(OH)3：Al(OH)3+NaOH=Na[Al(OH)4]。
3.两性化合物
两性化合物是指既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的化合物，两性氧化物和两性氢氧化物均为两性化合物，如Al2O3和Al(OH)3。
氢氧化铝是一种典型的两性氢氧化物，氢氧化铝既能与强酸反应又能与强碱反应。
①与酸反应：Al(OH)3+3H+=== Al3++3H2O
②与强碱(如NaOH)反应：Al(OH)3+OH-=== [Al(OH)4]-
Al(OH)3、Al2O3不能与某些弱酸(如H2CO3)或弱碱(如NH3·H2O)反应。
4.铝合金(硬铝)
成分元素 主要特性 主要用途
Al、Cu、Mg、Mn、Si等 密度小,强度高,具有较强的抗腐蚀能力 制造飞机和宇宙飞船等
重难点1：铝三角——Al3+、[Al(OH)4]-、Al(OH)3的转化
①弱碱或适量强碱、[Al(OH)4]- Al3++3NH3·H2O=== Al(OH)3↓+3NH4+ Al3++3OH-=== Al(OH)3↓ Al3++3[Al(OH)4]-=== 4Al(OH)3↓
②强酸 Al(OH)3+3H+=== Al3++3H2O
③过量强碱 Al3++4OH-=== [Al(OH)4]-
④过量强酸 [Al(OH)4]-+4H+=== Al3++4H2O
⑤强碱 Al(OH)3+OH-=== [Al(OH)4]-
⑥弱酸或适量强酸 [Al(OH)4]-+H+=== Al(OH)3↓+H2O
⑦[Al(OH)4]-：Al3+== 3:1 3[Al(OH)4]-+Al3+=== 4Al(OH)3↓
命题点1：合金的性质
【针对训练1】铁和铁合金是生活中常见的材料，下列说法正确的是
A．纯铁的熔点低于铁合金 B．纯铁和铁合金都能导电、传热
C．纯铁的硬度和强度都高于铁合金 D．生铁是铁合金，只含金属元素
【答案】B
【详解】A．合金的熔点比其组成金属的熔点要低，故纯铁的熔点高于铁合金，故A错误；
B．纯铁和铁合金中都含有金属，故都能导电、传热，故B正确；
C．合金的强度和硬度一般比组成金属的纯金属更高，故纯铁的硬度和强度都低于铁合金，故C错误；
D．生铁是铁碳合金，还含有碳元素，碳元素为非金属元素，故D错误；
故答案选B。
【针对训练2】（25-26高一上·河北石家庄·期末）化学是一门理论与应用相结合的科学，材料的应用促进了人类社会的发展。下列说法中不正确的是
A．Ti-Fe合金是一种储氢合金，储氢合金是利用金属吸附氢气，不涉及化学反应
B．稀土元素又称“冶金工业的维生素”，是一类在科技、生产中有广泛用途的金属元素
C．我国“蛟龙”号载人潜水器最关键的部件————供人活动的耐压球壳是用钛合金制造的
D．硬铝的密度小、强度高，具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料
【答案】A
【详解】A．Ti-Fe合金是一种储氢合金，储氢合金是能够大量吸收氢气，并与氢气结合成金属氢化物，涉及化学反应，A错误；
B．稀土元素在冶金工业中被称为“维生素”，因其少量添加即可显著改善材料性能，B正确；
C．我国“蛟龙”号载人潜水器最关键的部件耐压球壳是用钛合金制造的，C正确；
D．硬铝的密度小、强度高，具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料，D正确；
故选A。
【针对训练3】下列关于合金、金属及其化合物的说法中，正确的是
A．稀土金属可以用于生产合金 B．合金的熔点一定比各成分金属的低
C．在我国使用最早的合金是钢 D．钢的含碳量比生铁的高
【答案】A
【详解】A．稀土金属常用于生产合金以改善性能，如增强强度或耐热性，A正确；
B．合金的熔点不一定比各成分金属低，例如金银合金的熔点介于纯金和纯银的熔点之间，高于纯银的熔点，B错误；
C．在我国使用最早的合金是青铜（铜合金），而非钢，钢是较晚发展的铁碳合金，C错误；
D．生铁含碳量约为2-4%，钢含碳量约为0.02-2%，因此钢的含碳量低于生铁，D错误；
答案选A。
命题点2：铝及其化合物的性质
【针对训练4】（25-26高一上·湖南益阳·期末）下列有关铝及其化合物的说法中错误的是
A．氧化铝既可以与酸反应，又可以与碱反应，它是两性氧化物
B．常温下铝不与氧气反应
C．相同质量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的量相同
D．硬铝密度小、强度高，具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料
【答案】B
【详解】A．氧化铝（）能与酸反应生成盐和水，也能与碱反应生成盐和水，属于两性氧化物，A正确；
B．铝在常温下会与氧气反应生成致密的氧化铝保护膜，该说法错误地认为铝不与氧气反应，B错误；
C．根据反应方程式（ 和 ），相同质量的铝转移相同电子数，产生氢气的量相同，C正确；
D．硬铝是铝合金，具有密度小、强度高、抗腐蚀性强的特点，广泛应用于航空和航天领域，D正确；
故选B。
【针对训练5】（25-26高一上·北京通州·期末）向两支试管中分别加入少量的NaOH溶液和盐酸，然后放入相同质量的铝片(未除去表面的氧化膜)。开始时两支试管均没有明显现象，一段时间后均产生气泡。下列说法不正确的是
A．实验表明，铝片表面的Al2O3是两性氧化物
B．铝片与NaOH溶液的反应：
C．实验中发生的反应有氧化还原反应和非氧化还原反应
D．若两支试管中与Al反应的时，生成气体的体积相等
【答案】D
【详解】A．氧化铝能与盐酸和氢氧化钠溶液均发生反应， 符合两性氧化物的定义， A 不符合题意；
B．铝片与 NaOH 溶液反应生成四羟基合铝酸根离子和氢气， 该离子方程式书写正确， B 不符合题意；
C．氧化铝与酸、碱的反应为非氧化还原反应， 铝与酸、碱的反应为氧化还原反应， 实验中存在两类反应， C 不符合题意；
D．铝与盐酸反应时， 6 mol HCl 生成 3 mol ， 铝与 NaOH 溶液反应时， 2 mol NaOH 生成 3 mol ， 当n(NaOH) = n(HCl) 时， NaOH 反应生成的氢气更多， 气体体积不相等， D 符合题意；
故选 D。
【针对训练6】（25-26高一上·四川攀枝花·期末）、、、都能与NaOH溶液反应。下列表示对应化学反应的离子方程式错误的是
A．Al溶于NaOH溶液：
B．溶于NaOH溶液：
C．溶于NaOH溶液：
D．向溶液中滴加溶液：
【答案】D
【详解】A．Al与NaOH溶液反应生成四羟基合铝酸钠及氢气，离子方程式为 ，A正确；
B．与NaOH溶液反应生成四羟基合铝酸钠，离子方程式为 ，B正确；
C．与NaOH溶液反应生成四羟基合铝酸钠，离子方程式为 ，C正确；
D．向 溶液中滴加 溶液，和的物质的量均为，因不足，二者反应生成沉淀而非，因此离子方程式应为，D错误；
故选D。
命题点3：铝及其化合物的转化
【针对训练7】下列转化不可能通过一步反应直接完成的是
A． B．
C． D．
【答案】B
【详解】A．四羟基合铝酸根离子与过量强酸反应，可直接生成铝离子和水，反应为，可以一步完成，A不符合题意；
B．氧化铝是两性氧化物，不溶于水，不能与水直接反应生成氢氧化铝；和酸反应生成铝盐、和强碱反应生成四羟基合铝酸盐，均不能一步得到氢氧化铝，不可能一步反应直接完成，B符合题意；
C．铝离子与过量强碱反应，可直接生成四羟基合铝酸根离子，反应为，可以一步完成，C不符合题意；
D．氯化铝与氨水反应，可直接生成氢氧化铝沉淀，反应为，可以一步完成，D不符合题意；
答案选B。
【针对训练8】（25-26高一上·河北石家庄·期末）物质类别和元素价态是认识元素及其化合物性质的重要视角。铝元素的价类二维图如图，下列说法正确的是
A．加入氧化剂可以实现b→a的转化
B．c只能通过与酸反应得到d
C．a→b→c→d的每一步转化均可一步实现
D．等质量的a分别与足量盐酸、NaOH溶液反应，产生氢气的物质的量相同
【答案】D
【分析】根据铝元素的价类二维图可知，a中为0价，对应单质；b为+3价铝的氧化物，为；c为+3价铝形成的碱，为；d为+3价铝形成的盐，可能为铝盐或四羟基合铝酸盐；据此回答。
【详解】A．由分析可知，b→a的转化过程中，Al由+3价变为0价，被还原，则转化过程需要加入还原剂，A错误；
B．由分析可知，c除与酸反应得到铝盐外，还可与碱反应得到四羟基合铝酸盐，B错误；
C．a→b可通过燃烧反应可一步实现转化，不溶于水也不和水反应，因此b→c不能一步转化得到Al(OH)3，c→d可通过加酸或加碱一步实现转化，C错误；
D．2 mol Al无论与盐酸反应还是与NaOH反应，都生成3 mol H2，D正确；
故答案选D。
【针对训练9】（25-26高三下·广西南宁·阶段检测）以铝土矿（主要成分为，含杂质和）为原料，制备有机合成中的重要还原剂铝氢化钠（）的一种工业流程如图。下列方程式书写错误的是
A．“碱溶”时与过量NaOH溶液反应：
B．“反应Ⅰ”：
C．“电解”：
D．“反应Ⅲ”：
【答案】B
【分析】铝土矿（含、、）加过量碱溶后，、溶解，不溶，过滤Ⅰ除去不溶杂质，滤液含；加沉淀出（反应Ⅰ），过滤Ⅱ后灼烧得到纯净，电解得到，和氯气反应得（反应Ⅱ），最后和反应得到（反应Ⅲ）。
【详解】A．由分析可得，碱溶时与过量反应生成可溶性，离子方程式书写正确，A正确；
B．由分析可得，反应Ⅰ为与碳酸氢根反应，的酸性弱于碳酸、强于碳酸氢根，发生强酸制弱酸的反应，正确反应为，不会生成，B错误；
C．由分析可得，电解步骤为电解熔融氧化铝制备金属铝，反应方程式书写正确，C正确；
D．由分析可得，反应Ⅲ为与发生反应生成和，方程式配平、书写均正确，D正确；
故答案选B。
一、单选题
1．下列说法不正确的是
A．钢是用量最大、用途最广的合金，青铜是我国使用最早的合金
B．储氢合金是一类能大量吸收，并与结合成金属氢化物的材料
C．生铁和钢是含碳量不同的两种铁碳合金，其中钢的含碳量更高
D．钛合金，形状记忆合金，耐热合金以及储氢合金都属于新型合金
【答案】C
【详解】A．钢是目前用量最大、用途最广的合金，青铜是我国使用最早的合金，符合合金的应用史实，A正确；
B．储氢合金的定义就是一类能大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料，B正确；
C．生铁和钢是含碳量不同的两种铁碳合金，生铁含碳量为2%~4.3%，钢的含碳量为0.03%~2%，则生铁的含碳量更高，C错误；
D．钛合金、形状记忆合金、耐热合金以及储氢合金都属于区别于传统合金的新型合金，D正确；
故选C。
2．（25-26高一上·贵州黔东南·期末）金属材料在人类社会的发展中起着重要的作用，下列说法错误的是
A．生铁和钢都属于铁碳合金，生铁的含碳量更高
B．储氢合金可有效解决氢能源的安全存储和运输等问题
C．硬铝的强度比纯铝小但耐腐蚀，可用于制造宇宙飞船等
D．不锈钢是在碳素钢中加入其他合金元素，改变钢的结构使其具有耐腐蚀性
【答案】C
【详解】A．生铁和钢都是含碳量不同的两种铁碳合金，生铁的含碳量为2%～4.3%，钢的含碳量为0.03%～2%，则生铁的含碳量更高，A正确；
B．氢气在一定条件下进入储氢合金，与合金产生化学作用生成金属氢化物，达到储存氢气和运输的目的，B正确；
C．硬铝属于合金，其强度比纯铝大，C错误；
D．不锈钢的合金元素主要是铬和镍，不锈钢是在碳素钢中加入铬和镍元素，改变钢的结构使其具有耐腐蚀性，D正确；
故选C。
3．实验室制取的实验原理及装置均正确的是
A．制取 B．制取
C．制取 D．分离
【答案】C
【详解】A．制取CO2时，使用稀H2SO4与CaCO3反应，因生成的CaSO4微溶于水会覆盖在CaCO3表面，阻止反应持续进行，应选用稀盐酸，A错误；
B．AlCl3与氨水反应，无论氨水是否过量，均生成Al(OH)3沉淀（氨水为弱碱，不能溶解Al(OH)3），无法得到[Al(OH)4]-，B错误；
C．CO2通入含[Al(OH)4]-的溶液中，反应会生成Al(OH)3沉淀（CO2过量也不溶解Al(OH)3），原理正确；装置中CO2通过长导管通入溶液，可充分接触反应，C正确；
D．分离Al(OH)3沉淀需过滤，过滤时必须用玻璃棒引流，装置中未用玻璃棒引流则操作错误，D错误；
答案选C。
4．（25-26高一上·云南文山·阶段检测）西昌是我国著名的航天城，金属铝在航空航天工业中广泛应用，下列关于金属铝及其化合物的说法正确的是
A．Al2O3可用于制成熔化NaOH的坩埚
B．氧化铝既能与强酸反应，也能与强碱反应，所以是一种两性氧化物
C．铝也可以制作容器，具有抗腐蚀性能，故铝制容器可以盛放酸性食物
D．氢氧化铝既能溶于NaOH溶液、氨水，又能溶于盐酸
【答案】B
【详解】A．Al2O3和氢氧化钠反应，不可用于制成熔化烧碱的坩埚，A错误；
B．两性氧化物是指既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化物，Al2O3既能与强酸反应，也能与强碱反应，故其属于两性氧化物，B正确；
C．铝常温下不容易生锈，与表面致密的氧化膜有关，但氧化膜与酸、碱均反应，铝制容器不能长时间盛放酸性食物，C错误；
D．氢氧化铝既能溶于NaOH溶液，又能溶于盐酸，反应原理分别为：Al(OH)3+NaOH=Na[Al(OH)4]、Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O，但不能溶于氨水等弱碱中，D错误；
故答案为：B。
5．（25-26高一上·浙江杭州·期中）地壳中含量最高的金属元素为铝元素。下列与铝元素有关的离子方程式书写正确的是
A．铝与稀硫酸反应：
B．氯化铝与硫酸钠溶液反应：
C．铝与硫酸铜溶液反应：
D．钠与氯化铝溶液反应：
【答案】C
【详解】A．铝与稀硫酸反应的离子方程式电荷不守恒，正确离子方程式为，A错误；
B．氯化铝与硫酸钠不发生反应，且硫酸铝可溶于水，不会生成沉淀，B错误；
C．铝比铜活泼，铝与硫酸铜溶液发生置换反应生成硫酸铝和铜，该离子方程式满足原子守恒、电荷守恒，书写正确，C正确；
D．钠投入氯化铝溶液中，钠会先与水反应生成氢氧化钠和氢气，氢氧化钠再与氯化铝反应，无法直接置换出铝，离子方程式为：，，D错误；
故选C。
6．下列有关铝及其化合物的性质与用途具有对应关系的是
A．铝的导热性强，可用作铝热剂 B．铝密度小，可制作储运浓硫酸的铝罐
C．明矾水解生成胶体，可用作净水剂 D．氢氧化铝具有弱酸性，可用于治疗胃酸过多
【答案】C
【详解】A．铝的导热性强，可做铝锅等，做铝热剂是因为其强的还原性，故A错误；
B．铝与浓硫酸发生钝化，可以制作储运浓硫酸的铝罐，故B错误；
C．明矾易水解生成胶体，可用作絮凝剂，用于自来水的净化等，故C正确；
D．氢氧化铝具有弱酸性，可用于中和碱，治疗胃酸过多是因为能与酸反应，呈碱性，故D错误；
故选C。
7．（25-26高一上·河南·期中）某管道疏通剂的主要成分为氢氧化钠和铝粉，其工作原理是利用二者与水反应放出大量热，加速腐蚀堵塞物，同时生成气体增强冲刷作用，反应的化学方程式：。下列说法错误的是
A．该反应中n为6
B．该反应不属于离子反应
C．该反应中金属铝是还原剂
D．等质量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应产生等质量的气体
【答案】B
【详解】A．通过配平氧原子数目，左边氧原子总数（2+n）等于右边氧原子数（8），解得n=6，故A正确；
B．反应在溶液中进行，NaOH电离为Na 和OH ，产物含Na 和，属于离子反应，故B错误；
C．该反应中Al的化合价升高，作为还原剂，故C正确；
D．铝与盐酸反应：，铝与氢氧化钠反应：，2个反应中2mol Al均生成3mol，故D正确；
故答案选B。
8．下列关于铝及其化合物反应的离子方程式书写正确的是
A．铝与NaOH溶液反应：
B．与NaOH溶液反应：
C．明矾净水原理：
D．与过量氨水反应：
【答案】C
【详解】A．铝与NaOH溶液反应的氧化剂是水，故其反应的离子方程式为，A错误；
B．与NaOH溶液反应的离子方程式未配平，配平后的离子方程式为，B错误；
C．明矾溶于水后电离产生的铝离子能发生水解产生氢氧化铝胶体，胶体能吸附悬浮物，起到净水作用，C正确；
D．一水合氨为弱碱，故氢氧化铝无法与一水合氨发生反应，与过量氨水反应的离子方程式为，D错误；
故选C。
9．（25-26高一下·浙江温州·阶段检测）工业利用铝土矿(主要成分为，含少量、)制备铝，其工艺流程如图所示：
下列说法正确的是
A．步骤①中与溶液反应：
B．固体1的主要成分为、
C．溶液2中可能含有大量
D．步骤④常用还原制得Al
【答案】A
【分析】铝土矿主要成分为两性氧化物，杂质为碱性氧化物、，步骤①加入溶液，发生反应，溶解生成可溶性四羟基合铝酸钠进入溶液1，、不与强碱反应，过滤后成为固体1废渣；步骤②向溶液1通入过量，发生，析出沉淀，滤液溶液2溶质为；步骤③中发生，得到高纯度；步骤④中发生反应：，阴极还原得到最终产物金属，据此分析。
【详解】A．与水溶液反应生成四羟基合铝酸钠，反应方程式，A符合题意；
B．、不与溶液反应，固体1为、，B不符合题意；
C．溶液1溶质为，通入过量发生反应，溶液2大量存在，C不符合题意；
D．金属活动性强，还原性不足以还原，步骤④为电解熔融制备铝，D不符合题意；
故选A。
10．如图是铁或铝元素的“价一类”二维图，下列说法正确的是
A．黑色粉末a与水蒸气反应生成b B．c在空气中颜色会逐渐发生变化
C．g的水溶液一定呈酸性 D．e能与NaOH溶液反应
【答案】B
【分析】铁元素存在、、三种化合价，铝只有和价，因此若该二维图对应铁元素，各物质对应为是单质，是，是，是，是，是亚铁盐，是+3价铁盐，若该二维图对应铝元素，各物质对应为是单质，是，是，是+3价铝盐，据此分析：
【详解】A．与水蒸气高温反应生成，不是，A错误；
B．为，易被空气中氧气氧化，颜色从白色逐渐变为灰绿色，最终变为红褐色，颜色会逐渐变化，B正确；
C．是+3价铁的盐或铝的盐，其水溶液不一定呈酸性，如偏铝酸钠溶液，水解使溶液显碱性，C错误；
D．为，是碱性氧化物，不能与溶液反应，D错误；
答案选B。
11．（24-25高一下·广西南宁·期中）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．试剂X可以是氢氧化钠溶液，也可以是盐酸
B．反应①过滤后所得沉淀为氢氧化铁
C．反应②的化学方程式为
D．“冶炼”步骤，工业上采用热还原法制备Al
【答案】C
【分析】溶液乙中通入过量的Y，生成NaHCO3和Al(OH)3，则Y为CO2，乙为Na[Al(OH)4]，试剂X为NaOH，沉淀为Fe2O3。Al(OH)3加热分解，生成Al2O3，Al2O3冶炼得到Al。
【详解】A．由分析可知，试剂X是氢氧化钠溶液，不可以是盐酸，A不正确；
B．反应①中，Al2O3与NaOH发生反应，而Fe2O3与NaOH不反应，所以过滤后所得沉淀为氧化铁，B不正确；
C．反应②中，通入的CO2与Na[Al(OH)4]反应，生成NaHCO3和Al(OH)3，化学方程式为，C正确；
D．“冶炼”步骤，由于Al的性质活泼，不能用热还原法制备Al，工业上采用电解法制备Al，D不正确；
故选C。
二、非选择题
12．明矾在日常生活中用途非常广泛。用废铝灰(含Al、、Fe、、等)为原料制取明矾的工艺流程如下图。回答下列问题：

已知：开始沉淀到沉淀完全时溶液的为1.9～3.7。
(1)加快“酸溶”速率的措施有___________(列举一种即可)，其中“酸溶”时，溶解的化学方程式为___________。
(2)“氧化”时，发生反应的离子方程式为___________。
(3)“步骤①”调节pH约为3.7的目的是___________；检验“过滤2”滤液中是否含可用试剂___________。
(4)“步骤②”包含的操作有___________、___________、过滤、洗涤及干燥。
【答案】(1) 搅拌、适当升温、适当增大硫酸浓度（任写一个）
(2)
(3) 使完全沉淀而不沉淀 KSCN溶液
(4) 蒸发浓缩 冷却结晶
【分析】由工艺流程图知，废铝灰经酸溶后，其中的铝元素和铁元素分别以和、形式存在，过滤取滤液加入能将氧化成，之后加入调节pH约为3.7，可使完全沉淀而不沉淀，再次过滤，所得溶液中的金属阳离子只有，加入可得溶液，溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤及干燥一系列操作后即制得明矾。
【详解】（1）加快“酸溶”速率的措施有搅拌、适当升温、适当增大硫酸浓度等，“酸溶”时，溶于硫酸生成硫酸铝和水，化学方程式为：；
（2）“氧化”是加入将氧化成，发生反应的离子方程式：；
（3）结合已知信息知，调节pH约为3.7是为了使完全沉淀而不沉淀，从而除去溶液中的铁元素；检验可用KSCN溶液，若向“过滤2”滤液中加入KSCN溶液后溶液变红，说明其中含有，反之则无；
（4）“步骤②”前是溶液，“步骤②”后得到固体产品，说明“步骤②”为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤及干燥等一系列操作。
（北京）股份有限公司第18讲 合金及铝的性质
——划重点之高一暑假预习强化精细讲义
预习有目标，学习有方向
知识导图搭框架，轻松学习建逻辑
教材精讲精析，基础全面掌握
重点详解详析，难点提升突破
核心命题精准练，发散思维练方法
常考题型巩固练，针对训练稳提升
预习目标 1.结合生活了解合金的构成和优良性能，掌握铁合金、铝合金的性能及用途，了解新型合金和稀土元素的用途。 2.通过实验探究铝和氧化铝的性质，认识两性氧化物的性质。 3.掌握铝及其化合物的转化，熟悉铝三角转化图。
重难点 1.合金及其优良性能 2.铝、氧化铝和氢氧化铝的性质 3.铝及其化合物的转化。
知识点1：合金、新型合金
1.合金的概念
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。
①合金中一定含有 元素，可能含有非金属元素。 ②合金的制备方法通常是熔合法，即将材料熔化后均匀混合,故合金各部位组成是 的。
2.合金的性质
①合金的硬度一般比各成分金属的 ，但熔点一般比各成分金属的 。
②合金具有各成分金属的优良性能，且合金的物理、化学或机械性能一般优于各成分金属。
④合金的导电性和导热性一般 于任一成分金属。如镍铬铝铁、镍铬铝铜等合金具有很高的电阻率，可用于制造电路中的精密元件。
⑤合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以调节。
①合金是 物。一般来说混合物没有固定的熔点,但合金 固定的熔点，原因是合金有固定的组成。 ②合金的化学性质与组成合金的纯金属的化学性质有区别，如不锈钢的耐腐蚀性比铁强得多等。但整体上看,合金的化学性质与组成合金的各成分的化学性质 。如锌铜合金与盐酸混合后,锌能反应而铜不能;在空气中加热，锌、铜均能反应等。
3.合金硬度大的原因
在纯金属内，所有原子的大小和形状都是相同的，原子的排列十分规整，加入或大或小的其他元素的原子后，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得 ，导致合金的硬度变 。
4.新型合金
5.稀土金属
稀土金属元素指物理性质和化学性质极为相似，在自然界中共生的金属元素，包括原子序数从57~71 （ 元素）的 元素和 （ ,21号）、 （ ,39号）元素，共17种元素。它们既可单独使用，也可用于生产合金。稀土元素又被称为“冶金工业的维生素”，在合金中加入适量稀土金属，能大大改善合金的性能。
知识点2：铁合金
1.铁碳合金
种类 含碳量 性能 用途
生铁 %~ % 硬度 、抗压，性 ，可以铸造成型 制造机座、管道等
钢 %~ % 有良好的 性，机械性能好，可以锻轧和铸造 制造机械和交通工具等
2.钢的分类
钢是用量最大、用途最广的合金，根据其化学成分，可以分为碳素钢和合金钢。
（1）碳素钢：碳素钢又叫碳钢、普碳钢，含有少量的碳、硅、猛、硫、磷。根据含碳量不同，碳素钢可以分为：
分类 含碳量 主要特性 主要用途
低碳钢 低于0.3% 韧性、焊接性 ，但强度 制钢板、钢丝和钢管等
中碳钢 0.3%~0.6% 强度 ，韧性和加工性 制钢轨、车轮和建材等
高碳钢 高于0.6% 而脆，热处理后弹性好 制器械、弹簧和刀具等
（2）合金钢：合金钢也叫特种钢，是在碳素钢里适量地加入一种或者几种合金元素，使钢的组织结构发生变化，从而使钢具有各种特殊性能。
分类 主要合金元素 主要特性 主要用途
锰钢 Mn 韧性 ，硬度 制钢轨、轴承、钢模、挖掘机铲斗、坦克装甲
不锈钢 Cr、Ni 抗腐蚀能力 制医疗器材、容器、反应釜、厨房用具
硅钢 Si 导磁性 制变压器、发电机和电动机中的铁芯
钨钢 W 耐高温，硬度 制刀具
知识点3:铝、铝合金
1.铝的物理性质
颜色 状态 硬度 导电、导热性 延展性 密度 熔点 沸点
，有金属光泽 固体 较小 2.7g/cm3 660 ℃ 2467℃
2.铝和氧化铝的化学性质
(1)铝和氧气的反应
铝是地壳中含量最 的金属元素。铝是一种活泼金属，在常温下就能与空气中的氧气发生反应，表面生成一层致密的氧化铝薄膜。反应的化学方程式为
①红宝石是指颜色呈红色的刚玉，主要成分是氧化铝(Al2O3)，刚玉坩埚的主要成分也是 。 ②常温下，镁、铝在空气中易与氧气反应,表面生成一层致密氧化膜，可以保护内部的金属不会继续被氧化，因此镁、铝可在空气中保存;而铁的氧化膜疏松，不能保护内部金属。 ③铝箔在空气中加热，不燃烧，铝箔只熔化成液体但不滴落。其原因是Al2O3熔点很 ，铝箔表面生成的氧化铝包裹住内部熔化的铝，使其不滴落。
(2)铝、氧化铝和盐酸的反应
实验操作
实验现象 铝片逐渐溶解，有无色气泡冒岀，将点燃的木条放在试管口，有爆鸣声
化学方程式
离子方程式 Al2O3 +6H+===2A13+ +3H2O 2Al+6H+===2A13+ +3H2↑
结论 铝表面的保护膜(氧化铝)和铝均能与盐酸发生反应
(3)铝、氧化铝和氢氧化钠溶液的反应
实验1 实验2
实验操作
实验现象 立即产生气泡，将点燃的木条放在试管口，有爆鸣声 开始没有气泡，一段时间后才产生气泡， 将点燃的木条放在试管口，有爆鸣声
化学方程式 四羟基合铝酸钠 2Al+2NaOH+6H2O=== 2Na[Al(OH)4]+3H2↑
离子方程式
结论 铝、氧化铝都能和氢氧化钠溶液发生反应
①由于Al和Al2O3均能与酸、碱反应，因此铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放 或 食物。 ②由得失电子守恒可知，等量的铝分别与足量的盐酸、NaOH溶液反应，产生H2的量 。 ③铝与NaOH溶液反应,可以认为是分两步进行的：第一步铝与水反应： 。第二步NaOH溶液溶解Al(OH)3： 。
3.两性化合物
两性化合物是指既能与酸反应生成 和 ，又能与碱反应生成 和 的化合物，两性氧化物和两性氢氧化物均为两性化合物，如Al2O3和Al(OH)3。
氢氧化铝是一种典型的两性氢氧化物，氢氧化铝既能与 反应又能与 反应。
①与酸反应：
②与强碱(如NaOH)反应：
Al(OH)3、Al2O3不能与某些 (如H2CO3)或 (如NH3·H2O)反应。
4.铝合金(硬铝)
成分元素 主要特性 主要用途
Al、Cu、Mg、Mn、Si等 密度 ,强度 ,具有较 的抗腐蚀能力 制造飞机和宇宙飞船等
重难点1：铝三角——Al3+、[Al(OH)4]-、Al(OH)3的转化
①弱碱或适量强碱、[Al(OH)4]- Al3++3NH3·H2O=== Al3++3OH-=== Al(OH)3↓ Al3++3[Al(OH)4]-===
②强酸
③过量强碱
④过量强酸
⑤强碱
⑥弱酸或适量强酸
⑦[Al(OH)4]-：Al3+== 3:1 3[Al(OH)4]-+Al3+=== 4Al(OH)3↓
命题点1：合金的性质
【针对训练1】铁和铁合金是生活中常见的材料，下列说法正确的是
A．纯铁的熔点低于铁合金 B．纯铁和铁合金都能导电、传热
C．纯铁的硬度和强度都高于铁合金 D．生铁是铁合金，只含金属元素
【针对训练2】（25-26高一上·河北石家庄·期末）化学是一门理论与应用相结合的科学，材料的应用促进了人类社会的发展。下列说法中不正确的是
A．Ti-Fe合金是一种储氢合金，储氢合金是利用金属吸附氢气，不涉及化学反应
B．稀土元素又称“冶金工业的维生素”，是一类在科技、生产中有广泛用途的金属元素
C．我国“蛟龙”号载人潜水器最关键的部件————供人活动的耐压球壳是用钛合金制造的
D．硬铝的密度小、强度高，具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料
【针对训练3】下列关于合金、金属及其化合物的说法中，正确的是
A．稀土金属可以用于生产合金 B．合金的熔点一定比各成分金属的低
C．在我国使用最早的合金是钢 D．钢的含碳量比生铁的高
命题点2：铝及其化合物的性质
【针对训练4】（25-26高一上·湖南益阳·期末）下列有关铝及其化合物的说法中错误的是
A．氧化铝既可以与酸反应，又可以与碱反应，它是两性氧化物
B．常温下铝不与氧气反应
C．相同质量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的量相同
D．硬铝密度小、强度高，具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料
【针对训练5】（25-26高一上·北京通州·期末）向两支试管中分别加入少量的NaOH溶液和盐酸，然后放入相同质量的铝片(未除去表面的氧化膜)。开始时两支试管均没有明显现象，一段时间后均产生气泡。下列说法不正确的是
A．实验表明，铝片表面的Al2O3是两性氧化物
B．铝片与NaOH溶液的反应：
C．实验中发生的反应有氧化还原反应和非氧化还原反应
D．若两支试管中与Al反应的时，生成气体的体积相等
【针对训练6】（25-26高一上·四川攀枝花·期末）、、、都能与NaOH溶液反应。下列表示对应化学反应的离子方程式错误的是
A．Al溶于NaOH溶液：
B．溶于NaOH溶液：
C．溶于NaOH溶液：
D．向溶液中滴加溶液：
命题点3：铝及其化合物的转化
【针对训练7】下列转化不可能通过一步反应直接完成的是
A． B．
C． D．
【针对训练8】（25-26高一上·河北石家庄·期末）物质类别和元素价态是认识元素及其化合物性质的重要视角。铝元素的价类二维图如图，下列说法正确的是
A．加入氧化剂可以实现b→a的转化
B．c只能通过与酸反应得到d
C．a→b→c→d的每一步转化均可一步实现
D．等质量的a分别与足量盐酸、NaOH溶液反应，产生氢气的物质的量相同
【针对训练9】（25-26高三下·广西南宁·阶段检测）以铝土矿（主要成分为，含杂质和）为原料，制备有机合成中的重要还原剂铝氢化钠（）的一种工业流程如图。下列方程式书写错误的是
A．“碱溶”时与过量NaOH溶液反应：
B．“反应Ⅰ”：
C．“电解”：
D．“反应Ⅲ”：
一、单选题
1．下列说法不正确的是
A．钢是用量最大、用途最广的合金，青铜是我国使用最早的合金
B．储氢合金是一类能大量吸收，并与结合成金属氢化物的材料
C．生铁和钢是含碳量不同的两种铁碳合金，其中钢的含碳量更高
D．钛合金，形状记忆合金，耐热合金以及储氢合金都属于新型合金
2．（25-26高一上·贵州黔东南·期末）金属材料在人类社会的发展中起着重要的作用，下列说法错误的是
A．生铁和钢都属于铁碳合金，生铁的含碳量更高
B．储氢合金可有效解决氢能源的安全存储和运输等问题
C．硬铝的强度比纯铝小但耐腐蚀，可用于制造宇宙飞船等
D．不锈钢是在碳素钢中加入其他合金元素，改变钢的结构使其具有耐腐蚀性
3．实验室制取的实验原理及装置均正确的是
A．制取 B．制取
C．制取 D．分离
4．（25-26高一上·云南文山·阶段检测）西昌是我国著名的航天城，金属铝在航空航天工业中广泛应用，下列关于金属铝及其化合物的说法正确的是
A．Al2O3可用于制成熔化NaOH的坩埚
B．氧化铝既能与强酸反应，也能与强碱反应，所以是一种两性氧化物
C．铝也可以制作容器，具有抗腐蚀性能，故铝制容器可以盛放酸性食物
D．氢氧化铝既能溶于NaOH溶液、氨水，又能溶于盐酸
5．（25-26高一上·浙江杭州·期中）地壳中含量最高的金属元素为铝元素。下列与铝元素有关的离子方程式书写正确的是
A．铝与稀硫酸反应：
B．氯化铝与硫酸钠溶液反应：
C．铝与硫酸铜溶液反应：
D．钠与氯化铝溶液反应：
6．下列有关铝及其化合物的性质与用途具有对应关系的是
A．铝的导热性强，可用作铝热剂 B．铝密度小，可制作储运浓硫酸的铝罐
C．明矾水解生成胶体，可用作净水剂 D．氢氧化铝具有弱酸性，可用于治疗胃酸过多
7．（25-26高一上·河南·期中）某管道疏通剂的主要成分为氢氧化钠和铝粉，其工作原理是利用二者与水反应放出大量热，加速腐蚀堵塞物，同时生成气体增强冲刷作用，反应的化学方程式：。下列说法错误的是
A．该反应中n为6
B．该反应不属于离子反应
C．该反应中金属铝是还原剂
D．等质量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应产生等质量的气体
8．下列关于铝及其化合物反应的离子方程式书写正确的是
A．铝与NaOH溶液反应：
B．与NaOH溶液反应：
C．明矾净水原理：
D．与过量氨水反应：
9．（25-26高一下·浙江温州·阶段检测）工业利用铝土矿(主要成分为，含少量、)制备铝，其工艺流程如图所示：
下列说法正确的是
A．步骤①中与溶液反应：
B．固体1的主要成分为、
C．溶液2中可能含有大量
D．步骤④常用还原制得Al
10．如图是铁或铝元素的“价一类”二维图，下列说法正确的是
A．黑色粉末a与水蒸气反应生成b B．c在空气中颜色会逐渐发生变化
C．g的水溶液一定呈酸性 D．e能与NaOH溶液反应
11．（24-25高一下·广西南宁·期中）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．试剂X可以是氢氧化钠溶液，也可以是盐酸
B．反应①过滤后所得沉淀为氢氧化铁
C．反应②的化学方程式为
D．“冶炼”步骤，工业上采用热还原法制备Al
二、非选择题
12．明矾在日常生活中用途非常广泛。用废铝灰(含Al、、Fe、、等)为原料制取明矾的工艺流程如下图。回答下列问题：

已知：开始沉淀到沉淀完全时溶液的为1.9～3.7。
(1)加快“酸溶”速率的措施有___________(列举一种即可)，其中“酸溶”时，溶解的化学方程式为___________。
(2)“氧化”时，发生反应的离子方程式为___________。
(3)“步骤①”调节pH约为3.7的目的是___________；检验“过滤2”滤液中是否含可用试剂___________。
(4)“步骤②”包含的操作有___________、___________、过滤、洗涤及干燥。
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