第09講鋁及其化合物金屬材料

目錄

明晰學考要求...................................................................1

基礎知識梳理...................................................................1

考點精講精練...................................................................1

考點一鋁的性質及用途.................................................................6

考點二氧化鋁氫氧化鋁及鋁鹽..........................................................7

考點三常見的金屬材料.................................................................8

考點四金屬礦物的開發(fā)利用.............................................................9

實戰(zhàn)能力訓練...........................................................................................................................................................10

1、能書寫鋁與氧氣、酸、堿等物質反應的方程式。

2、了解氧化鋁與氫氧化鋁的兩性，能書寫其與酸、堿反應的方程式。

3、知道鋁、氧化鋁及氫氧化鋁的用途。

4、知道合金的概念、合金的特性，了解常用的合金的性能和用途。

一．鋁的性質及應用

1．鋁的性質及用途

（1）存在：鋁是地殼中含量的金屬元素，僅次于氧、硅，自然界中的鋁全部以(鋁土礦中)

存在。

（2）鋁的物理性質：銀白色、具有金屬光澤的固體，熔、沸點高，密度小。質地柔軟，具有良好的延展性、

導電性、導熱性。

（3）鋁的化學性質：鋁是元素，，容易，是活潑的金屬元素。

①與非金屬單質反應

與O2：（常溫下在空氣中形成氧化膜）。

【注意】鋁是活潑金屬，但抗腐蝕性能強，原因是常溫下Al與O2反應生成一層致密的氧化物薄膜而防止

內部金屬進一步被氧化。

③與稀鹽酸、稀硫酸等非氧化性酸反應，離子方程式為。

與濃H2SO4、濃HNO3發(fā)生（化學變化，用鋁制容器盛放濃硫酸、濃硝酸）。

④與NaOH等強堿溶液反應：

－－

或2Al＋2OH＋2H2O===2AlO2＋3H2↑。

－－

（或2Al＋2OH＋6H2O===2Al(OH)4＋3H2↑）

⑤與某些氧化物（Fe2O3等）反應（鋁熱反應）：

（用途：焊接鋼軌）

電解

（4）工業(yè)制法：2Al2O3(熔融)冰==晶==石=4Al＋3O2↑。(冰晶石的作用是作為助熔劑，降低氧化鋁的熔點)

（5）鋁的用途：純鋁用作導線，鋁合金用于制造汽車、飛機、生活用品等。

二．氧化鋁

氧化鋁（兩性氧化物）：既能與酸反應生成鹽和水，又能與堿反應生成鹽和水的氧化物。

（1）物理性質：俗名，白色固體，難溶于水，熔點很高，常用作耐火材料，也是冶煉鋁的原

料。

（2）化學性質(典性的兩性氧化物)：

與鹽酸反應：

與NaOH溶液反應：。

（3）Al2O3的制備：

（4）主要用途：制造耐火、耐高溫器材、工業(yè)冶煉鋁、可以制作各種寶石。

三．氫氧化鋁（兩性氫氧化物）

（1）物理性質：白色膠狀水的固體，有較強的。

（2）化學性質：Al(OH)3是氫氧化物。

。

。

（3）制備方法：。

（4）用途

①Al(OH)3有較強的吸附性，能凝聚水中懸浮物，又能吸附色素，可以用作；

②Al(OH)3堿性不強，不至于對胃壁產生強烈的刺激作用或腐蝕作用，卻可以與酸反應，起到中和胃酸

的作用，可以用作；

四．可溶性鋁鹽的性質

（1）與強堿反應：

(堿適量)、

(堿過量)。

（3）一種重要的鹽——明礬[KAl(SO4)2·12H2O]

＋3＋2－3＋＋

KAl(SO4)2===K＋Al＋2SO4(電離)，Al＋3H2OAl(OH)3(膠體)＋3H，

凈水原理

生成的Al(OH)3膠粒的吸附能力很強，能吸附水中的懸浮物質，并聚集成沉淀，

使水澄清，但不能殺菌、消毒。

（3）分離與除雜

Mg(Al)：加足量溶液。

Fe2O3(Al2O3)：加足量溶液。

Mg(OH)2[Al(OH)3]：加足量溶液。

Mg2＋(Al3＋)：加過量NaOH溶液，過濾，再加相應酸充分溶解。

五．工業(yè)煉鋁的流程

方案一：堿溶法

①中可能發(fā)生反應的離子方程式：，。

方案二：酸溶法

①、②中可能發(fā)生反應的離子方程式：

＋3＋＋3＋

①Al2O3＋6H===2Al＋3H2O，Fe2O3＋6H===2Fe＋3H2O。

3＋－－3＋－

②Al＋4OH===AlO2＋2H2O，Fe＋3OH===Fe(OH)3↓。

六．金屬材料

1．合金的概念及性能

【注意】：

(1)常溫下，多數合金是固體，但鈉鉀合金是液體。

(2)合金的物理性質相比于成分金屬有所改變，但合金中各成分金屬的化學性質仍然不變。

(3)并非所有的金屬都能形成合金，兩種金屬形成合金，其前提是兩種金屬在同一溫度范圍內都能熔化，若

一種金屬的熔點大于另一種金屬的沸點，則二者不能形成合金。

(4)合金一定是混合物，沒有固定的熔點

2．常見的金屬材料

（1）金屬材料分類

（2）幾種常見的合金

①鐵合金：鋼是用量最大，用途最廣的合金。

②鋁合金

③銅合金

（3）新型合金

①儲氫合金：一類能夠大量吸收H2，并與H2結合成金屬氫化物的材料。如Ti－Fe合金、La－Ni合金，

為氫氣作為能源的實際應用起到重要的推動作用。

②其他新型合金：鈦合金、耐熱合金和形狀記憶合金等新型合金廣泛應用于航空航天、生物工程和電

子工業(yè)等領域。

七．金屬礦物的開發(fā)利用

（1）金屬在自然界中的存在形態(tài)

①游離態(tài)：化學性質的金屬，在自然界中能以游離態(tài)的形式存在，如：Au、Ag、Pt、Cu

②化合態(tài)：化學性質的金屬，在自然界中能以化合態(tài)的形式存在，如：Al、Na

（2）金屬冶煉的一般步驟

（3）金屬冶煉的實質

金屬的冶煉過程就是把金屬從還原為的過程。即Mn＋＋ne－===M(寫反應通式，用M

表示金屬)。

（4）金屬冶煉的方法

根據金屬的活動性不同，金屬冶煉的方法分為、、等。

例如下列金屬的冶煉：

方法名稱主要反應原理(舉例)

物理提取法Au、Pt在自然界中主要以游離態(tài)存在。

適于冶煉金屬活動性順序表中位置靠后的不活潑的金屬。

熱分解法

2HgO2Hg＋O2↑、2Ag2O4Ag＋O2↑

CO作還原劑高溫

Fe2O3＋3CO=====2Fe＋3CO2(高爐煉鐵)

熱還原法H2作還原劑

WO3＋3H2W＋3H2O

鋁熱反應高溫

2Al＋Cr2O3=====Al2O3＋2Cr

高溫

10Al＋3V2O5=====6V＋5Al2O3

高溫

2PbO＋C=====2Pb＋CO2↑

焦炭作還原劑

高溫

C＋2ZnO=====2Zn＋CO2↑

電解

2Al2O3(熔融)冰==晶==石=4Al＋3O2↑

電解法電解

MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑

電解

2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl2↑

【注意】

①冶煉Al時只能電解Al2O3不能電解AlCl3，原因是AlCl3是共價化合物，熔融態(tài)難導電。加入冰晶石(Na3AlF6)

的目的是降低Al2O3的熔化溫度。

②冶煉鎂用電解熔融的MgCl2而不用電解熔融MgO，是因為MgO熔點高，熔融時耗費更多能源，增加生

產成本，而MgCl2的熔點較低，更易熔融。

③用熱還原法得到的銅還要經過電解精煉才能得到精銅。

考點一鋁的性質及用途

【典型例題】

【例1】（2023高一上·陜西·學業(yè)考試）下列說法錯誤的是

A．NaHCO3可作食品膨松劑B．鋁槽車不能裝運濃硫酸

C．ClO2可作自來水消毒劑D．Na2O2可作潛水艇供氧劑

【例2】（2024高一上·黑龍江·學業(yè)考試）已知1mol任何粒子集合體都約含有6.02×1023個粒子，那么2molAl

含有的鋁原子數目約為

A．3.01×1023個B．6.02×1023個C．1.204×2024個D．6.02×1024個

【例3】（2021高一·天津·學業(yè)考試）下列說法中，正確的是

A．鋁是地殼中含量最多的元素

B．氧化鋁既不溶于強酸，也不溶于強堿

C．在AlCl3溶液中加入過量的氨水可制得Al(OH)3沉淀

D．鋁在空氣中能穩(wěn)定存在，所以鋁是不活潑金屬

【即時演練】

1．（2023高一下·黑龍江哈爾濱·學業(yè)考試）鎵(Ga)與鋁同主族，曾被稱為“類鋁”，其氧化物和氫氧化物均為

兩性化合物。工業(yè)制備鎵的流程如圖所示。下列推斷不合理的是

A．Al和Ga的最外層電子數相同

B．向GaCl3溶液中逐滴加入足量稀氨水，先生成沉淀，后沉淀溶解

C．金屬鎵(Ga)可以與NaOH溶液反應生成NaGaO2和H2

D．NaAlO2和少量CO2反應的化學方程式為2NaAlO2CO23H2O2Al(OH)3Na2CO3

2．（2022高一下·天津和平·學業(yè)考試）對下列事實的解釋正確的是

A．濃硝酸在光照下顏色變黃，說明濃硝酸具有強氧化性

B．常溫下，濃硝酸和濃硫酸均可以用鋁罐貯存，說明鋁與它們不反應

C．將紅熱的Pt絲伸入盛有濃氨水的錐形瓶中，瓶口出現少量紅棕色氣體，說明氨氣的直接氧化產物為

NO2

D．將膽礬晶體放入濃硫酸中，藍色固體變白，說明濃硫酸具有吸水性

3．（2022高一下·湖南長沙·學業(yè)考試）下列反應的離子方程式書寫不正確的是

??

A．新制氯水和溴化鉀溶液反應：Cl2+2Br=2Cl+Br2

+2+

B．碳酸鈣和稀鹽酸反應：CaCO3+2H=Ca+H2O+CO2↑

+?

C．鹽酸和氫氧化鈉溶液反應：H+OH=H2O

?

D．鋁和氫氧化鈉溶液反應：Al+2H2O+OH=AlO2+2H2↑

考點二氧化鋁、氫氧化鋁及鋁鹽

【典型例題】

【例1】（2019高二·廣東·學業(yè)考試）下列關于金屬冶煉的敘述中,不正確的是（）

A．電解鋁時,以氧化鋁—冰晶石熔融液為電解質,也常加入少量CaF2幫助降低熔點

B．電解鋁時陰極碳塊需定期更換

C．可利用鋁熱反應從V2O5中冶煉金屬V

D．可用加熱法從HgO中冶煉Hg

【例2】（2017高二下·江蘇揚州·學業(yè)考試）下列有關物質的性質與應用的說法中，均正確的是

A．Fe3＋具有氧化性，可溶解印刷電路板上的金屬銅

B．碳酸鋇、硫酸鋇均難溶于水，均可用作鋇餐

C．氧化鋁具有很高的熔點，可用于制造熔融燒堿的坩堝

D．二氧化硅具有半導體性能，可以制成光電池

【例3】（2021高二·江蘇·學業(yè)考試）下列反應的離子方程式書寫正確的是

2+

A．碳酸鋇溶液鹽酸：CO3+2H=H2O+CO2↑

Δ

+-2+

B．二氧化錳制氯氣：MnO2+4H+2ClMn+Cl2↑+2H2O

+2+

C．銅片插入稀硝酸：Cu+4H+NO3=Cu+2NO2↑+2H2O

-

D．氫氧化鋁溶于氫氧化鈉溶液：Al(OH)3+2OH=2AlO2+2H2O

【即時演練】

1．（2019高二·廣東·學業(yè)考試）下列關于含氮化合物的性質敘述正確的是()

A．可用鐵制容器儲存稀硝酸

B．實驗室用排空氣集氣法收集NO氣體

C．實驗室可用氨水與硫酸鋁溶液反應制取氫氧化鋁

D．NO2與水發(fā)生化合反應生成硝酸

2．（2019高二·安徽淮北·學業(yè)考試）下列關于藥物的說法不正確的是

A．OTC表示非處方藥

B．氫氧化鋁是抗酸藥的主要成分

C．麻黃堿可用于治療支氣管哮喘

D．青霉素是重要的抗生素，可以放心大量使用

3．（2017高二·江蘇南京·學業(yè)考試）下列物質的制備正確的是

A．蛋白質水解可得葡萄糖

B．二氧化錳和稀鹽酸混合加熱可得氯氣

C．硅酸鈉溶液中滴加鹽酸可得硅酸

D．硫酸鋁溶液與過量的氫氧化鈉溶液反應可得氫氧化鋁

考點三常見的金屬材料

【典型例題】

【例1】（2024高二下·北京·學業(yè)考試）我國的材料技術發(fā)展迅速，新材料得到了廣泛應用。下列材料的主

要成分屬于合金的是

A．碳海綿——石墨烯和碳納米管

B．“福建艦”航母的甲板——貝氏體耐磨鋼

C．“天和”核心艙電推進系統(tǒng)推力器的腔體——氮化硼陶瓷

D．第19屆亞運會棒(壘)球體育文化中心罩棚的覆膜——聚四氟乙烯膜

【例2】（2022高一上·江西撫州·學業(yè)考試）金屬材料包括純金屬和它們形成的合金，合金在生產生活中有

著廣泛的應用，生鐵和鋼是含碳量不同的兩種鐵碳合金，下列有關生鐵和鋼的敘述不正確的是

A．生鐵中碳的含量比鋼中碳的含量高B．用生鐵煉鋼的過程中發(fā)生了氧化還原反應

C．生鐵和鋼的硬度都比純鐵的硬度大D．鋼的化學性質和生鐵的化學性質完全不同

【例3】（2023高一下·湖南郴州·學業(yè)考試）鋼是用量最大、用途最廣的合金，其主要成分為鐵。其中鐵的

56

一種核素為26Fe，下列有關該核素的說法正確的是

A．質子數26B．中子數56C．質量數82D．電子數30

【即時演練】

1．（2018高一·貴州畢節(jié)·學業(yè)考試）關于金屬材料的銹蝕說法不一，其中沒有科學道理的是()

A．金屬接觸水和空氣銹蝕最快

B．改變金屬的內部結構形成合金能抵御金屬銹蝕

C．金屬表面刷油漆可以抵御金屬銹蝕

D．不斷擦去鋁表面的銹能抵御鋁的繼續(xù)銹蝕

2．（2018高二下·廣東·學業(yè)考試）合金在生活與生產中具有廣泛的應用，屬于合金的是

A．水泥B．氧化鋁

C．石墨D．不銹鋼

3．（2021高一·廣東肇慶·學業(yè)考試）下列物質中屬于合金的是

A．黃金B(yǎng)．紫銅C．生鐵D．水銀

考點四金屬礦物的開發(fā)利用

【典型例題】

【例1】（2024高一下·湖南·學業(yè)考試）鎳的活潑性介于金屬活動順序表中銅和鐵之間，工業(yè)冶煉鎳的方法

是

A．物理方法B．電解法C．熱還原法D．熱分解法

【例2】（2023高一·湖南·學業(yè)考試）下列金屬的冶煉方法中，屬于電解法的是

Δ電解

A．2HgO2Hg+O2B．2NaCl(熔融)2Na+Cl2

高溫

FeO+2Al2Fe+AlO

C．2323D．FeCuSO4CuFeSO4

【例3】（2023高一·天津河北·學業(yè)考試）下列金屬冶煉的化學反應原理不．正．確．的是

A．MgCl2MgCl2

B．2Ag2O4AgO2

電解

C．2AlO(熔融)4Al3O

23冰晶石2

高溫

D．Fe2O33CO2Fe3CO2

【即時演練】

1．（2023高二·四川·學業(yè)考試）工業(yè)上常用電解法冶煉的金屬是

A．AlB．FeC．PtD．Ag

2．（2021高二·江蘇·學業(yè)考試）下列過程不涉及化學變化的是

A．海帶提取碘單質B．沙金礦淘取黃金

C．海水提取金屬鎂D．赤鐵礦冶煉金屬鐵

3．（2020高一上·云南昆明·學業(yè)考試）下列說法正確的是

A．金屬鐵遇稀硝酸發(fā)生鈍化B．金屬鋁的冶煉常用熱還原法

C．二氧化硫可使品紅溶液褪色D．碳酸氫鈉、碳酸鈉固體受熱都易分解

1．（2020高一上·黑龍江·學業(yè)考試）下列有關濃硫酸的性質敘述正確的是

A．濃硫酸具有吸水性，因而能使蔗糖炭化

B．濃硫酸在常溫下能使鐵鋁等金屬鈍化

C．濃硫酸具有脫水性，能干燥氫氣、氧氣等氣體

D．濃硫酸在常溫下可迅速與鋼片反應，放出二氧化硫氣體

2．（2021高二上·江蘇徐州·學業(yè)考試）下列說法不正確的是

A．雷電時，空氣中的N2與O2反應生成NO屬于氮的固定

B．盧瑟福根據α粒子散射現象提出了帶核的原子結構模型

C．工業(yè)上可用氨水消除燃煤煙氣中的二氧化硫

D．鋁的化學性質不活潑，因此鋁合金在生產生活中應用非常廣泛

3．（2021高三·四川·學業(yè)考試）下列有關鋁及其化合物的敘述正確的是

A．氧化鋁熔點高

B．鋁是地殼中含量最多的元素

C．氫氧化鋁能溶于任何酸或堿溶液

D．鋁與氫氧化鈉溶液反應生成氫氧化鋁

4．（2020高一下·寧夏吳忠·學業(yè)考試）下列說法正確的是（）

A．硅是制造太陽能電池的材料

B．SO2具有氧化性，可用于漂白紙漿

C．AlCl3可用作冶煉金屬鋁

D．醫(yī)學上常用碳酸鋇作為內服造影劑“鋇餐”

5．（2023高一·天津河北·學業(yè)考試）下列關于鋁及其化合物的說法中，不．正．確．的是

A．鋁是地殼中含量最多的金屬元素B．鋁表面容易生成一層致密的氧化鋁保護膜

C．氧化鋁屬于兩性氧化物D．氧化鋁與水反應生成氫氧化鋁

6．（2023高一下·四川雅安·學業(yè)考試）下列離子方程式中正確的是

A．氫氧化鋇溶液與稀硫酸反應：OHHH2O

B．將銅片插入硝酸銀溶液中：CuAgCu2Ag

C．氧化鋁與氫氧化鈉溶液反應：Al2O32OH2AlO22H2O

．氯化亞鐵溶液與氫氧化鈉溶液反應：2

DFe2OHFeOH2

7．（2021高二·內蒙古·學業(yè)考試）下列有關鋁及其化合物的說法正確的是

A．在常溫下，鋁不能與氧氣反應

B．氧化鋁只能與酸反應，不能與堿反應

C．鋁既能溶于鹽酸，又能溶于氫氧化鈉溶液

D．向氯化鋁溶液中加入過量的氫氧化鈉溶液可制得氫氧化鋁

8．（2023高一上·遼寧·學業(yè)考試）下列操作所發(fā)生反應的離子方程式正確的是

選項操作離子方程式

2

A將稀硫酸滴在銅片上Cu2HCuH2

2

B將稀鹽酸滴在石灰石上CaCO32HCaH2OCO2

C將鐵片插入硝酸銀溶液FeAgFe2Ag

D將氫氧化鋁投入稀硫酸中HOHH2O

A．AB．BC．C