20202021学年高三化学一轮复习知识点第12讲镁、铝、铜及其化合物金属冶炼.pdf

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1、 第 1 页 共 21 页 2020-2021 学年高三化学一轮复习 第 12 讲 镁、铝、铜及其化合物 金属冶炼【考情分析】1.掌握镁、铝、铜的主要性质及其应用。2.掌握镁、铝、铜的重要化合物的主要性质及其应用。3.了解镁、铝、铜及其重要化合物的制备方法。【核心素养分析】1.宏观辨识与微观探析：认识金属材料的性能和应用，根据金属及其化合物的性质理解常见金属的冶炼原理。2.科学态度与社会责任：根据金属的冶炼原理及方法，认识开发利用金属矿物应具有可持续性，培养绿色环保意识。3.科学探究与创新意识：科学领悟铜、铝及其化合物的性质及探究方案并进行实验探究，得出其主要性质。【重点知识梳理】知识点一 铝

2、、镁的性质及应用 1铝的结构和存在 铝位于元素周期表第 3 周期A 族，原子结构示意图为。铝是地壳中含量最多的金属元素。自然界中的铝全部以化合态的形式存在。2金属铝的物理性质 银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和导热性等，密度较小，质地柔软。3金属铝的化学性质 第 2 页 共 21 页 4Al3O2=2Al2O3 2AlFe2O3=高温2FeAl2O3 2Al6H=2Al33H2 2Al2OH6H2O=2Al(OH)43H2 4铝热反应 实验装置 实验现象 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温度下发生剧烈的反应；纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中 实

3、验结论 高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热：Fe2O32Al=高温2FeAl2O3 原理应用 制取熔点较高、活动性弱于 Al 的金属，如铁、铬、锰、钨等，3MnO24Al=高温3Mn2Al2O3；金属焊接，如野外焊接钢轨等 5.铝的制备和用途(1)制备原理 电解熔融 Al2O3：2Al2O3(熔融)=电解 4Al3O2。【特别提醒】工业上冶炼 Al 用电解熔融 Al2O3而不用 AlCl3的原因是 AlCl3是共价化合物，熔融态不导电。第 3 页 共 21 页 (2)铝的用途 纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。【归纳总结】对比记忆铝、镁的化学性质 铝 镁 与非金属反应

4、能被 Cl2、O2氧化 2MgO2=点燃2MgO 3MgN2=点燃Mg3N2 与水反应 反应很困难 能与沸水反应 Mg2H2O=Mg(OH)2H2 与碱反应 能溶于强碱溶液 不反应 与某些氧化物反应 能与 Fe2O3、MnO2、Cr2O3等金属氧化物发生铝热反应 能在 CO2中燃烧：2MgCO2=点燃2MgOC【特别提醒】铝与酸或碱反应生成 H2的量的关系 2Al6HCl=2AlCl33H2 2Al2NaOH6H2O=2NaAl(OH)43H2(1)等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液分别反应：产生 H2的物质的量相等。消耗 H、OH的物质的量之比为 n(H)n(OH)31。(2)足量的铝分别

5、与等物质的量的 HCl 和 NaOH 反应：消耗 Al 的物质的量之比为 13。生成 H2的物质的量之比为 13。(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸、氢氧化钠溶液反应：若产生氢气的体积比为13VHClH2VNaOHH21，则必定 铝与盐酸反应时，铝过量而 HCl 不足。铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而 NaOH 过量。知识点二 铝的重要化合物 1氧化铝 第 4 页 共 21 页 (1)物理性质：白色固体，难溶于水，熔点很高。(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 酸式电离：Al(OH)3H

6、2O Al(OH)4H 碱式电离：Al(OH)3Al33OH 写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：Al(OH)33H=Al33H2O。Al(OH)3OH=Al(OH)4。2Al(OH)3=Al2O33H2O。(3)制备 向铝盐中加入氨水，离子方程式为 Al33NH3H2O=Al(OH)33NH4。NaAl(OH)4溶液中通入足量 CO2，离子方程式为 Al(OH)4CO2=Al(OH)3HCO3。NaAl(OH)4溶液与 AlCl3溶液混合：3Al(OH)4Al3=4Al(OH)3。3常见的铝盐(1)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(S

7、O4)212H2O，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 Al33H2OAl(OH)3(胶体)3H，Al(OH)3胶体吸附水中的杂质形成沉淀而净水。【方法拓展】数形结合与“铝三角”第 5 页 共 21 页 1Al3、Al(OH)3、Al(OH)4之间的转化关系 (1)Al33NH3H2O=Al(OH)33NH4 Al33Al(OH)4=4Al(OH)3 Al33OH=Al(OH)3(2)Al(OH)33H=Al33H2O(3)Al34OH=Al(OH)4(4)Al(OH)44H=Al34H2O(5)Al(OH)4CO2=Al(OH)3HCO3

8、 Al(OH)4H=Al(OH)3H2O(6)Al(OH)3OH=Al(OH)4 2铝三角的应用(1)选择制备 Al(OH)3的最佳途径 由 Al3制备 Al(OH)3，宜用 Al3与氨水反应：Al33NH3H2O=Al(OH)33NH4 由 NaAlO2制备 Al(OH)3宜用 CO2与 AlO2反应：2H2OAlO2CO2=Al(OH)3HCO3 从节约原料角度，由 Al 制备 Al(OH)3，宜用14Al 制备 Al3，34Al 制备 AlO2，然后将二者混合：Al33AlO26H2O=4Al(OH)3(2)有关离子共存问题 与 Al3不能大量共存的(阴)离子有：OH、AlO2、HS、S

9、iO23、CO23、HCO3、SO23等。与 AlO2不能大量共存的(阳)离子有：H、Al3、NH4、Fe2、Fe3等。AlO2与 HCO3因发生(相对)强酸制弱酸的反应而不能共存。(3)分析离子反应顺序 第 6 页 共 21 页 向含有 Al3、NH4、H的混合溶液中逐滴加入 NaOH 溶液，反应顺序是：.HOH=H2O；.Al33OH=Al(OH)3(若先与 NH4反应，则生成的 NH3H2O 又使 Al3沉淀且生成 NH4)；.NH4OH=NH3H2O若先溶解 Al(OH)3，则产生的 AlO2又与 NH4反应生成沉淀；.Al(OH)3OH=AlO22H2O。向含有 AlO2、CO23、

10、OH的混合溶液中逐滴加入盐酸，反应顺序是：.OHH=H2O；.AlO2HH2O=Al(OH)3(AlO2比 CO23先反应)；.CO23H=HCO3；.HCO3H=CO2H2OHCO3比 Al(OH)3先反应；.Al(OH)33H=Al33H2O。知识点三 铜及其化合物 1铜(1)物理性质：紫红色固体，具有良好的延展性、导热性和导电性。(2)化学性质 反应物 化学方程式 非金属 O2 潮湿的空气中：2CuO2CO2H2O=Cu2(OH)2CO3(碱式碳酸铜，绿色)2CuO2=2CuO(_黑色_固体)Cl2 CuCl2=点燃CuCl2(_棕黄_色烟)S 2CuS=Cu2S 氧化 性酸 浓硫酸 C

11、u2H2SO4(浓)=CuSO4SO22H2O 浓硝酸 Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O 稀硝酸 3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O 盐 AgNO3、FeCl3 Cu2AgNO3=Cu(NO3)22Ag、Cu2FeCl3=CuCl22FeCl2 2.铜的氧化物和氢氧化物 氧化铜 氧化亚铜 氢氧化铜 化学式 CuO Cu2O Cu(OH)2 状态 不溶于水的黑色固体(粉末)不溶于水的红色固体 不溶于水的蓝色固体 化学 CuO2H=Cu2H2O Cu2O2HCu(OH)22H 第 7 页 共 21 页 性质 CuOH2=CuH2O CuOCO=CuCO2

12、=Cu2CuH2O Cu2OH2=2CuH2O=Cu22H2O Cu(OH)2=CuOH2O 3.铜盐(1)Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，是铜绿的成分，它是铜在潮湿的空气中被锈蚀的结果，它受热易分解：Cu2(OH)2CO3=2CuOH2OCO2。(2)无水 CuSO4是白色粉末，遇水变蓝色(生成 CuSO45H2O)，可作为反应产物中是否含水的检验依据，但不适于作干燥剂。CuSO45H2O 为蓝色晶体，俗称蓝矾或胆矾，受热易分解：CuSO45H2O=CuSO45H2O，蓝色晶体受热转化为白色粉末。(3)铜盐溶液有毒，主要是因为铜离子作为一种重金属离子能与蛋白质作用，使蛋白质变性失去

13、生理活性，因此人们利用了它的这一性质用胆矾、熟石灰、水配成了波尔多液，用来杀灭植物的害虫。知识点四 合金 金属材料 1合金(1)概念：合金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。熔点：一般比它的各成分金属的低；硬度和强度：一般比它的各成分金属的大。2常见金属材料及应用 金属材料 黑色金属材料：铁、铬、锰以及它们的合金有色金属材料：除黑色金属以外的其他金属及其合金(1)重要的黑色金属材料钢 钢是用量最大、用途最广的合金。钢 碳素钢 低碳钢：韧性、焊接性好，强度低中碳钢：强度高，韧性及加工性好高碳钢：硬

14、而脆，热处理后弹性好合金钢：具有各种不同的优良性能，用于制不锈钢 及各种特种钢 第 8 页 共 21 页 (2)几种有色金属材料 铝及铝合金 铝 性能：良好的延展性和导电性用途：制导线铝合金 性能：密度小、强度高、塑性好、易于成型、制造工艺简单、成本低廉用途：主要用于建筑业、容器和包装业、交通运输业、电子行业等 铜及铜合金 铜 性能：良好的导电性和导热性用途：主要用于电器和电子工业、建筑业铜合金：青铜是我国使用最早的合金，常见的 还有黄铜和白铜【归纳总结】合金的组成与性质(1)构成合金的成分不一定是两种或两种以上的金属，也可以是金属与非金属，合金中一定含金属元素。合金一定是混合物。(2)常温下

15、，多数合金是固态，但钾、钠合金呈液态。(3)合金的性质不是各成分金属的性质之和。合金具有许多良好的物理、化学和机械性能，在许多方面不同于各成分金属，不是简单加和；但在化学性质上，一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质。3金属的性质与金属冶炼(1)应用金属活动顺序表整合金属的性质 金属活动性顺序 K、Ca、Na Mg Al、Zn Fe、Sn、Pb(H)Cu、Hg、Ag Pt、Au 与 O2反应 常温下易被氧化，点燃生成过氧化物或其他复杂氧化物 常温下一般生成致密的氧化膜(铁在潮湿的空气中生成疏松的铁锈，不能保护内部金属)加热化合 不反应 与 H2O 反应 常温下生成碱和氢气 与热水反应 有碱存

16、在与水反应 与高温水蒸气反应 不反应 第 9 页 共 21 页 与非氧化性酸反应 生成盐和氢气 生成盐和氢气 不反应 与盐溶液反应 先与水反应，生成的碱再与盐反应 排在前面的金属能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来 (2)金属活动顺序与金属冶炼的关系 热分解法：适用于不活泼的金属，如 Hg 和 Ag。由 HgO 冶炼 Hg 的化学方程式：2HgO=2HgO2；由 Ag2O 冶炼 Ag 的化学方程式：2Ag2O=4AgO2。热还原法：用还原剂(C、CO、H2、Al 等)还原金属氧化物，适合较活泼的金属。完成冶炼铁、锌、钨的化学方程式：aCO 还原 Fe3O4：Fe3O44CO=高温3Fe4CO

17、2；bC 还原 ZnO：ZnOC=高温ZnCO；cH2还原 WO3：WO33H2=高温W3H2O。电解法：适合冶炼金属活动性很强的金属(一般指在金属活动性顺序中排在锌前面的金属)。工业上用电解法冶炼 Na、Mg、Al 的化学方程式分别为 2NaCl(熔融)=通电2NaCl2、MgCl2(熔融)=通电MgCl2、2Al2O3=通电冰晶石4Al3O2。【典型题分析】高频考点一 铝及其化合物性质 例 1.（2020江苏卷）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 第 1

18、0 页 共 21 页 D.明矾溶于水并水解形成胶体，可用于净水【答案】D【解析】铝在空气中可以与氧气反应生成致密氧化铝，致密氧化铝包覆在铝表面阻止铝进一步反应，铝具有延展性，故铝可用于制作铝金属制品，A 错误；氧化铝为离子化合物，可用作电解冶炼铝的原料，B错误；氢氧化铝为两性氢氧化物，可以用于中和过多的胃酸，C 错误；明矾溶于水后电离出的铝离子水解生成氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体能吸附水中的悬浮物，用于净水，D 正确；故选 D。【变式探究】（高考组合题）下列说法错误的是（）A.(2018江苏卷)KAl(SO4)212H2O 溶于水可形成 Al(OH)3胶体 B.(2019江苏卷)0.1 molL

19、-1 NaOH 溶液:Na+、K+、CO32-、AlO2-能大量共存 C.(2020江苏卷)室温下，Al 与 4.0 molL-1NaOH 溶液反应生成 NaAlO2 D.(2019江苏卷)因为 Al2O3具有两性，所以可用于电解冶炼铝【答案】D【解析】KAl(SO4)212H2O 溶于水电离出的 Al3+水解形成 Al(OH)3胶体，离子方程式为 Al3+3H2O Al(OH)3(胶体)+3H+，A 正确；碱性溶液中，Na+、K+、CO32-、AlO2-能大量共存，B 正确；室温下，铝与NaOH 溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，C 正确；和酸、碱都反应可以体现 Al2O3具有两性，电解冶炼铝，只

20、能说明熔融氧化铝能导电，二者没有必然联系，D 错误。【变式探究】(2018全国卷)磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池是新能源汽车的动力电池之一。采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如下：下列叙述错误的是 ()A合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用 B从“正极片”中可回收的金属元素有 Al、Fe、Li C“沉淀”反应的金属离子为 Fe3 D上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠 第 11 页 共 21 页 【答案】D【解析】废旧电池中含有的金属元素、电解质溶液等会对水体和土壤等造成污染，处理废旧电池有利于资源再利用，同时能够降低环境污染，保护环境，A 项正确；从流程图看出，正

21、极材料涉及了铝、铁、锂等金属，B 项正确；因流程中加入的有 HNO3，HNO3具有氧化性，故在含 Li、P、Fe 等滤液中加碱液，发生“沉淀”反应的金属离子为 Fe3，C 项正确；因为锂及其化合物的性质与镁相似，由硫酸镁易溶于水推知，硫酸锂易溶于水，由碳酸镁微溶于水推知，碳酸锂微溶于水，所以不能用硫酸钠代替碳酸钠，D 项错误。高频考点二 与 Al(OH)3有关的图像 例 2.（2020河南郑州实验中学模拟）向含 Al2(SO4)3和 AlCl3的混合溶液中逐滴加入 1 molL1 Ba(OH)2溶液至过量，加入 Ba(OH)2溶液的体积和所得沉淀的物质的量的关系如图，下列说法不正确的是()A图

22、中 C 点铝元素存在形式是 AlO2 B向 D 点溶液中通入 CO2气体，立即产生白色沉淀 C原混合溶液中 cAl2(SO4)3c(AlCl3)12 DOA 段反应的离子方程式为 2Al33SO243Ba28OH=2AlO23BaSO44H2O【解析】C 点生成 BaSO4(3 mol)沉淀和 Ba(AlO2)2，此时铝元素以 AlO2的形式存在，A 正确；D 点溶液溶质为 Ba(AlO2)2和 Ba(OH)2，通入 CO2气体，立即产生 BaCO3和 Al(OH)3沉淀，B 正确；B 点为 Al(OH)3和 BaSO4沉淀，此时 Al(OH)3的物质的量为 7 mol3 mol4 mol，故

23、原混合液中有 1 mol Al2(SO4)3，AlCl3物质的量为 4 mol1 mol22 mol，即 cAl2(SO4)3c(AlCl3)12，C 正确；OA 段反应的离子方程式为2Al33SO243Ba26OH=3BaSO42Al(OH)3，D 错误。【答案】D【方法技巧】与 Al(OH)3沉淀生成有关的图像分析(1)可溶性铝盐溶液与 NaOH 溶液反应的图像(从上述转化关系中选择符合图像变化的离子方程式，下同)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 第 12 页 共 21 页 现象 立即产生白色沉淀渐多最多渐少消失 无沉淀(有但

24、即溶)出现沉淀渐多最多沉淀不消失 图像 方程式序号 AB：(1)AB：(3)BD：(6)BC：(1)(2)偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图像 操作 偏铝酸盐溶液中逐滴加入稀盐酸至过量 稀盐酸中逐滴加入偏铝酸盐溶液至过量 现象 立即产生白色沉淀渐多最多渐少消失 无沉淀出现沉淀渐多最多沉淀不消失 图像 方程式序号 AB：(5)AB：(4)BC：(2)BC：(1)【变式探究】（2020江苏盐城一中模拟）向 0.1 L 浓度均为 0.1 molL1的 NaOH 和 NaAlO2混合溶液中逐滴加入同浓度的盐酸。下列图象正确的是 ()第 13 页 共 21 页 【答案】B【解析】往混合液中滴加盐酸，NaOH 首

25、先反应，然后 NaAlO2与 HCl 反应产生 Al(OH)3，最后 Al(OH)3溶解变为 AlCl3，有关化学方程式为 NaOHHCl=NaClH2O，NaAlO2HClH2O=Al(OH)3NaCl，Al(OH)33HCl=AlCl33H2O，结合数值关系，可知 B 正确。高频考点三 有关铝及其化合物的工艺流程题 例 3.（2018江苏卷）以高硫铝土矿（主要成分为 Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量 FeS2和金属硫酸盐）为原料，生产氧化铝并获得 Fe3O4的部分工艺流程如下：（1）焙烧过程均会产生 SO2，用 NaOH 溶液吸收过量 SO2的离子方程式为_。（2）添加 1%CaO

26、和不添加 CaO 的矿粉焙烧，其硫去除率随温度变化曲线如题 16 图所示。第 14 页 共 21 页 已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于 600 硫去除率=（1）100%不添加 CaO 的矿粉在低于 500 焙烧时，去除的硫元素主要来源于_。700焙烧时，添加 1%CaO 的矿粉硫去除率比不添加 CaO 的矿粉硫去除率低，其主要原因是_。（3）向“过滤”得到的滤液中通入过量 CO2，铝元素存在的形式由_（填化学式）转化为_（填化学式）。（4）“过滤”得到的滤渣中含大量的 Fe2O3。Fe2O3与 FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成 Fe3O4和 SO2，理论上完全反应消耗的 n（FeS2）n

27、（Fe2O3）=_。【解析】根据流程，矿粉焙烧时FeS2与O2反应生成Fe2O3和SO2，在空气中CaO可将SO2转化为CaSO4；“碱浸”时 Al2O3、SiO2转化为溶于水的 NaAlO2、Na2SiO3；Fe2O3与 FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成 Fe3O4和 SO2，（1）过量 SO2与 NaOH 反应生成 NaHSO3和 H2O，反应的化学方程式为 SO2+NaOH=NaHSO3，离子方程式为 SO2+OH-=HSO3-。（2）根据题给已知，多数金属硫酸盐的分解温度高于 600，不添加 CaO 的矿粉低于 500焙烧时，去除的硫元素主要来源于 FeS2。添加 CaO，CaO 起

28、固硫作用，添加 CaO 发生的反应为 2CaO+2SO2+O2=2CaSO4，根据硫去除率的含义，700焙烧时，添加 1%CaO 的矿粉硫去除率比不添加 CaO 的矿粉硫去除率低的原因是：硫元素转化为CaSO4留在矿粉中。（3）“碱浸”时 Al2O3、SiO2转化为溶于水的 NaAlO2、Na2SiO3，向“过滤”得到的滤液中通入过量 CO2，CO2与 NaAlO2反应生成 NaHCO3和 Al（OH）3，反应的离子方程式为 CO2+AlO2-+2H2O=Al（OH）3+HCO3-，第 15 页 共 21 页 即 Al 元素存在的形式由 NaAlO2转化为 Al（OH）3。（4）Fe2O3与

29、FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成 Fe3O4和 SO2，反应的化学方程式为 FeS2+16Fe2O311Fe3O4+2SO2，理论上完全反应消耗的 n（FeS2）：n（Fe2O3）=1:16。【答案】（1）SO2+OH=HSO3（2）FeS2 硫元素转化为 CaSO4而留在矿粉中（3）NaAlO2 Al(OH)3（4）116【变式探究】（2017江苏卷）铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为 Al2O3，含 SiO2和 Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下：注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。（1）“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为_。（2）向“过滤”所得滤液中加入

30、NaHCO3溶液，溶液的 pH_(填“增大”、“不变”或“减小”)。（3）“电解”是电解熔融 Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是_。（4）铝粉在 1000时可与 N2反应制备 AlN。在铝粉中添加少量 NH4Cl 固体并充分混合，有利于 AlN的制备，其主要原因是_。【解析】结合流程及题中信息可知，铝土矿在碱溶时，其中的氧化铝和二氧化硅可溶于强碱溶液，过滤后，滤液中偏铝酸钠与碳酸氢钠反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸钠，氢氧化铝经灼烧后分解为氧化铝，最后电解熔融的氧化铝得到铝。（1）氧化铝为两性氧化物，可溶于强碱溶液生成偏铝酸钠和水，离子方程式为Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O

31、。第 16 页 共 21 页 (2 为了提高铝土矿的浸取率，氢氧化钠溶液必须过量，所以过滤 I 所得滤液中含有氢氧化钠，加入碳酸氢钠溶液后，氢氧化钠与碳酸氢钠发生反应生成碳酸钠和水，所以溶液的 pH 减小。（3）电解 I 过程中，石墨阳极上氧离子被氧化为氧气，在高温下，氧气与石墨发生反应生成气体，所以，石墨电极易消耗的原因是被阳极上产生的氧气氧化。（4）铝在常温下就容易与空气中的氧气反应生成一层致密的氧化膜。氯化铵受热分解产生的氯化氢能够破坏铝表面的氧化铝薄膜，所以加入少量的氯化铵有利于 AlN 的制备。【答案】（1）Al2O3+2OH=2AlO2+H2O （2）减小（3）石墨电极被阳极上产生

32、的 O2氧化（4）NH4Cl 分解产生的 HCl 能够破坏 Al 表面的 Al2O3薄膜 高频考点四 铜及其化合物的性质及转化 例 4.(2018海南卷)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：2Cu25I=2CuII3 I32S2O23=S4O263I 反应中的氧化剂为_。【解析】（1）H2O2在酸性条件下具有强氧化性

33、，能跟铜反应，反应的化学方程式为 CuH2O2H2SO4CuSO42H2O。（2）FeCl3溶液刻蚀印刷电路板铜箔，是铁离子把铜氧化成铜离子，反应的离子方程式为 Cu2Fe3Cu22Fe2。由于 Fe3+易水解，因此 FeCl3溶液应保持酸性，目的是防止 Fe3水解生成 Fe(OH)3。（3）反应中的铜的化合价由+2+1 价，化合价降低，因此，氧化剂为 Cu2。【答案】(1)CuH2O2H2SO4=CuSO42H2O(2)Cu2Fe3=Cu22Fe2 酸性 防止 Fe3水解生成 Fe(OH)3(3)Cu2【变式探究】(2020江淮十校第二次联考)下列实验探究 Cu 及其化合物的性质，操作正确且

34、能达到目的的是()第 17 页 共 21 页 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，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水解，再加入少量新制 Cu(OH)2悬浊液并加热，产生砖红色沉淀【答案】C【解析】硫的氧化性较弱，只能将铜氧化为1 价生成 Cu2S，A 项错误；稀释铜与过量的浓硫酸反应后的溶液，应将反应后的试管中的物质缓慢加入水中，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

35、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悬浊液并加热，才会产生砖红色沉淀，D 项错误。高频考点五、铜及其化合物的制备 例 5(2020广东深圳中学一模)用 CuCl22H2O 制取无水 CuCl2的实验装置如图所示，下列说法错误的是()A通入 HCl 可以抑制 CuCl2的水解 B先滴入浓硫酸，再点燃 c 处酒精灯 C硬质玻璃管内部右侧会出现白雾 D装置 d 中上层为苯，下层为 NaOH 溶液【答案】D【解析】A 项，氯化铜水解：CuCl22H2OCu(OH)22HCl，生成的氯化氢易挥发，通入 HCl 可以抑制 CuCl2的水解，

36、正确；B 项，CuCl22H2O 加热失去结晶水必须在 HCl 的气流中进行，所以先滴入浓硫酸产生 HCl 气体，使硬质玻璃管中充满 HCl 气体后再点燃 c 处酒精灯，正确；C 项，硬质玻璃管内部右侧 第 18 页 共 21 页 有生成的水蒸气和通入的氯化氢，由于氯化氢极易溶于水，会产生白雾，正确；D 项，氯化氢极易溶于水，为了防止倒吸，d 中下层应为有机溶剂，可以是四氯化碳，上层为氢氧化钠溶液，错误。【变式探究】(2020青海西宁质检)工业上由黄铜矿(主要成分为 CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：请回答下列问题：(1)气体 A 中的大气污染物可选用下列试剂中的_吸收。a浓 H2SO4 b

37、稀 HNO3 cNaOH 溶液 d氨水(2)由泡铜冶炼粗铜的化学方程式为_。(3)以 CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含 Al、Zn、Ag、Pt、Au 等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是_。a电能全部转化为化学能 b粗铜接电源正极，发生氧化反应 c溶液中 Cu2向阳极移动 d从阳极泥中可回收 Ag、Pt、Au 等金属(4)利用反应 2CuO22H2SO4=2CuSO42H2O 可制备 CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为_。【解析】(1)气体 A 中的大气污染物为 SO2，可以用 NaOH 溶液或氨水吸收。(2)依据图示，泡铜中的Cu2O 与 Al 高温下发生铝热反应制

38、得铜。(3)电解精炼铜过程中，电能转变为化学能的同时，部分电能也转化为热能，a 错；电解精炼粗铜时，粗铜做阳极，与电源正极相连，发生氧化反应，b 对；电解过程中 Cu2向阴极移动，c 错；粗铜中 Ag、Pt、Au 的放电能力比铜弱，形成阳极泥，可以回收，d 对。(4)根据总反应，O2发生还原反应，因此正极电极反应式为 O24H4e=2H2O。第 19 页 共 21 页 【答案】(1)cd(2)3Cu2O2Al=高温Al2O36Cu(3)bd(4)4HO24e=2H2O 高频考点六、金属材料的性质及其应用 例 6.（高考组合题）下列说法错误的是()A(2019全国卷)制饭勺、饭盒、高压锅等的不锈

39、钢不是合金 B(2018天津卷)商代后期铸造出工艺精湛的后(司)母戊鼎，该鼎属于铜合金制品 C(2019天津卷)铝中添加适量锂，制得低密度、高强度的铝合金，可用于航空工业 D(2019全国卷)铝合金大量用于高铁建设【答案】A【解析】不锈钢是铁与铬、镍等形成的合金，A 错误；商代后期铸造出工艺精湛的后(司)母戊鼎属于青铜器，青铜是铜锡合金，B 正确；铝中添加适量锂，制得低密度、高强度的铝合金，可用于航空工业，C 正确；铝合金具有密度小、硬度大等优点，可大量用于高铁建设，D 正确。【变式探究】（2020河北省衡水中学调研）国产大型客机 C919 首飞成功，即将量产。C919 机身部分采用第三代新型

40、铝锂合金材料。下列关于铝锂合金的认识不正确的是()A.铝锂合金密度较小，强度较大，硬度大于纯铝，熔点低于锂单质 B.改变原料的配比，可以制得性能不同的铝锂合金 C.铝锂合金具有金属光泽，可导电导热 D.铝锂合金的性质与各成分金属的性质完全相同【答案】D【解析】合金的熔点比它的各成分金属的熔点低，硬度大于其成分金属，故 A 正确；合金的性质与成分的含量有关，所以改变原料的配比，可以制得性能不同的铝锂合金，故 B 正确；铝锂合金具有金属材料的一些通性，有金属光泽，可导电导热，故 C 正确合金的熔点比它的各成分金属的熔点低，硬度大于其成分金属，所以铝锂合金的性质与各成分金属的性质不完全相同，故 D

41、错误。高频考点七 金属的冶炼 例 7.（2020江苏扬州中学模拟）金属铝质轻且有良好的防腐蚀性，在国防工业中有非常重要的应用。完成下列填空：(1)镓(Ga)与铝同主族，镓的氯化物与氨水反应的化学方程式：_。第 20 页 共 21 页 (2)用铝和金属氧化物反应制备金属单质是工业上较常用的方法。如：2Al4BaO=高温3BaBaOAl2O3 常温下 Al 的金属性比 Ba 的金属性_(填“强”或“弱”)。利用上述方法可制取 Ba 的主要原因是_。a高温时 Al 的活泼性大于 Ba b高温有利于 BaO 分解 c高温时 BaOAl2O3比 Al2O3稳定 dBa 的沸点比 Al 的低【解析】(1)

42、由 AlCl3与 NH3H2O 的反应可推出化学方程式。(2)依据元素周期律可知 Al 的金属性弱于Mg，Mg 的金属性弱于 Ba。应从化学平衡移动的观点分析此反应发生的原因。【答案】(1)GaCl33NH3H2O=Ga(OH)33NH4Cl(2)弱 d【方法技巧】有些很活泼的金属也可以用还原法来冶炼，如 NaKCl=850 KNaCl 2RbClMg=700800 MgCl22Rb等，主要运用了化学平衡移动原理，利用 K、Rb 沸点低，汽化离开反应体系，使化学反应得以向正反应方向进行。【变式探究】(2020江西省九江质检)下列说法正确的是()A工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气 B钢铁厂用热还原法冶炼铁 C工业上电解熔融状态的 Al2O3制备 Al 不涉及氧化还原反应 DMgCl2(aq)石灰乳Mg(OH)2煅烧MgO电解Mg【答案】B【解析】电解 NaCl 溶液生成 NaOH、H2和 Cl2，得不到单质钠，A 错误；电解熔融 Al2O3发生的是氧化还原反应，C 错误；工业上冶炼镁是电解熔融 MgCl2而不是 MgO，D 错误。第 21 页 共 21 页