第08講金屬材料鋁及其化合物

目錄

學業(yè)要求

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考點一鐵合金、鋁合金、新型合金.........................................................1

考點二鋁和鋁的化合物....................................................................3

學業(yè)要求

1.了解常見鐵合金的種類、性能及其在生產、生活中的應用。

2.掌握鋁及其氧化物的性質，了解鋁合金的性能及其在生產、生活中的應用。

3.了解一些新型合金的應用。

考點輸理

考點一鐵合金'鋁合金、新型合金

1.合金

(1)概念：由兩種或兩種以上的金屬與金屬(或非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質。

(2)性能特征：合金具有許多優(yōu)良的物理、化學或機械性能，在許多方面不同于各成分金屬。

①合金的硬度及機械性能一般大上成分金屬。

②合金的熔.點多數低于成分金屬。

⑶影響性能的因素

由于所添加合金元素的獨類、含量和形成合金的條件不同,則使合金的組成結構不同,進而使合金具有的

性能不同。

2.鐵合金

⑴生鐵和鋼的比較

生鐵鋼

含碳量2%?4.3%0.03%?2%

有良好的延展性、機械性能好、可以鍛

性能特征硬度大、抗壓、性脆、可鑄造成型

軋和鑄造

主要應用制造機座、管道等制造機械和交通工具等

(2)鋼的分類

-生鐵化學成分錢、碳(含碳量2%~4.3%)

鐵「低碳鋼一韌性好，強度低

廠碳素鋼釜-中碳鋼—器馨企性及

t化學u"燈

L鋼畦1高碳鋼-鸚蹙熱處理后

彈性好

在碳素鋼中加入鋁、鎰、鴇、銀、鋁、

「合金鋼一鉆、硅等合金元素(種類多，性能

差別大)

其中不銹鋼是一種重要的合金鋼，合金元素主要是錯和鍥，在大氣中比較穩(wěn)定，不易生銹，抗蝕能力強，

常用于制造醫(yī)療器械、廚房用具和餐具，以及地鐵列車的車體等。

3.鋁合金

(1)形成：鋁中加入其他元素(如銅、鎂、硅、銃、鋅及稀土元素等)經熔合形成鋁合金。

(2)性能：密度小、強度高、塑性好、易于成型、具有較強的抗腐蝕能力等。

(3)應用：是制造炊具、門窗、飛機和宇宙飛船外殼的原料。

4.新型合金

(1)儲氫合金：一類能夠大量吸收H2,并與H?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。

【典例分析】

【例1】(2022年7月遼寧省普通高中學業(yè)水平合格性考試)下列圖示物體的主要構成材料不屬于合金的是

ABc

閂

生鐵鑄造的井蓋飛機外殼超輕海綿潛水器耐壓球殼

【答案】c

【解析】A.生鐵為鐵合金，故A不符合題意；

B.飛機外殼為鋁合金，故B不符合題意；

C.超輕海綿屬于有機物，不屬于合金，故C符合題意；

D.潛水器耐壓球殼為鈦合金，故D不符合題意；

故選Co

【例2】(內蒙古自治區(qū)2022年普通高中學業(yè)水平考試)下列有關金屬及其化合物的說法正確的是

A.青銅是我國使用最早的合金材料，目前世界上用量最大的合金材料是鋼

B.過氧化鈉不能作潛水艇的供氧劑

C.水蒸氣通過灼熱的鐵粉有紅棕色固體生成

D.鎂比鋁活潑，更易與氫氧化鈉溶液反應生成氫氣

【答案】A

【解析】A.青銅時我國使用最早的合金，鋼鐵使用廣泛，是世界上使用量最大的合金材料，故A正確；

B.過氧化鈉作潛水艇的供氧劑，O元素的化合價發(fā)生變化，發(fā)生氧化還原反應，故B錯誤；

C.高溫下水蒸氣與Fe反應生成四氧化三鐵和氫氣，四氧化三鐵為黑色固體，故C錯誤；

D.Mg與NaOH溶液不反應，只有A1與NaOH溶液反應生成H2,故D錯誤；

故選Ao

考點二鋁和鋁的化合物

一、鋁的存在、制備和性質

1.鋁的存在及制備

(1)鋁是地殼中食量最多的金屬元素，主要是以化合態(tài)存在。

(2)工業(yè)上主要從鋁土礦中獲取金屬鋁,鋁土礦主要成分是A12O3O工業(yè)制鋁的反應為：2Abe)3(熔融)4Al

+3021。

2.鋁的性質

⑴鋁與氧氣的反應為4Al+3O2=2AbO3。鋁的性質活潑，但是鋁在空氣中卻能穩(wěn)定存在，是因為鋁和氧氣

反應生成的致密的氧化鋁薄膜,可阻止內部金屬繼續(xù)與氧氣接觸反應。

(2)鋁與非氧化性強酸(如稀H2SO4)溶液反應的離子方程式為：2A1+6H+=2AF++3H2T。

(3)常溫下，鋁遇濃硫酸、濃硝酸發(fā)生鈍化現象。

(4)鋁與強堿溶液反應的化學方程式為：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAQ+3H2T。

離子方程式為：2A1+2OIT+2H2O=2A1O丁+3也3

(5)鋁熱反應(鋁與氧化鐵)的化學方程式：2Al+Fe2O3^^AbO3+2Fe,可用于焊接鐵軌。

二、重要的含鋁化合物的性質

1.氧化鋁

氧化鋁是兩性氧化物(既能與酸反應生成鹽和水，又能與堿反應生成鹽和水)。

⑴與鹽酸溶液反應的化學方程式為：A12O3+6HC1=2A1C13+3H2OO

離子方程式為：A12<)3+6H+=2A13++3理0。

⑵與NaOH溶液反應的化學方程式為：AI2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O0

離子方程式為：AI2O3+2OH=2A10亍+丹0。

2.氫氧化鋁

A1(OH)3是兩性氫氧化物。

⑴與鹽酸溶液反應的化學方程式為：A1(OH)3+3HC1=A1C13+3H2OO

離子方程式為：A1(OH)3+3H+=A13++3H2。。

⑵與NaOH溶液反應的化學方程式為：A1(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O0

離子方程式為：AKOHb+OlT=AlO0+2H2O。

(3)受熱分解的反應方程式為：2A1(OH)3^^A12O3+3H2OO

(4)制備：實驗室常用鋁鹽與足量氨水反應制A1(OH)3O

其化學方程式為：A12(SO4)3+6NH3-H2O=2A1(OH)31+3(NH4)2SO4。

離子方程式為：AF++3NHhH2O=Al(OH)31+3NH丸

【典例分析】

【例1】(2022年西藏自治區(qū)普通高中學業(yè)水平考試)有關鋁及其化合物的說法中，正確的是

A.A1(OH)3可治療胃酸過多B.明研可作消毒劑

C.AbCh不可作耐火材料D.鋁鍋可長時間存放酸性食物

【答案】A

【解析】A.A1(OH)3可與胃酸的主要成分鹽酸反應，且其堿性較弱，故可治療胃酸過多，A正確;

B.明研溶于水，能夠形成氫氧化鋁膠體，可用作凈水劑，但不可作消毒劑，B錯誤；

c.AI2O3的熔點很高，故可作耐火材料，C錯誤；

D.Al、AI2O3均能與酸反應，故鋁鍋不可長時間存放酸性食物，D錯誤；

故選A?

【例2】（2023年四川省高中學業(yè)水平考試）工業(yè)上常用電解法冶煉的金屬是

A.AlB.FeC.PtD.Ag

【答案】A

【分析】根據金屬的活潑性不同采用不同的方法，電解法用于冶煉活潑金屬，如K、Ca、Na、Mg、Al等;

熱還原法：冶煉較不活潑的金屬Zn、Fe、Sn,Pb、Cu,常用還原劑有（C、CO、H2等）；熱分解法：Hg、

Ag用加熱分解氧化物的方法制得；物理分離法：Pt、Au用物理分離的方法制得；據此分析。

【解析】A.A1屬于活潑金屬，工業(yè)上采用電解熔融氧化鋁的方法冶煉，故A正確；

B.Fe屬于較不活潑，工業(yè)上采用熱還原法冶煉，故B錯誤；

C.Pt的活潑性差，可用物理分離的方法制得，故C錯誤；

D.Ag的活潑性比較差，工業(yè)上采用熱分解法冶煉，故D錯誤；

故選A?

【例3】（貴州省普通高中2022年7月學業(yè)水平考試）下列關于鋁及其化合物的性質描述不無理的是

A.鋁只與鹽酸反應B.AbCh可以與NaOH溶液反應

C.AbCh可以與鹽酸反應D.A1（OH）3可以與NaOH溶液反應

【答案】A

【解析】A.鋁為兩性金屬，能和強酸強堿反應，A項錯誤；

B.AI2O3為兩性氧化物，可以與NaOH溶液反應，B項正確；

C.ALCh為兩性氧化物，可以與鹽酸反應，C項正確；

D.A1（OH）3為兩性氫氧化物，可以與NaOH溶液反應，D項正確；

故選Ao

1.（2021年遼寧省普通高中合格性考試）下列物質中既能與鹽酸反應，又能與氫氧化鈉溶液反應的是

A.鋁片B.鐵粉C.NaCl溶液D.AIC^溶液

【答案】A

【解析】A.2A1+6HC1=2A1C13+3H2T,2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2T,故A符合題意；

B.Fe只能與酸發(fā)生反應：Fe+2HCl=FeCl2+H2T，故B不符合題意；

C.NaCl溶液與鹽酸、氫氧化鈉溶液都不反應，故C不符合題意；

D.AlCb只能與堿發(fā)生反應：AlCl3+4NaOH=NaAlO2+3NaCl+2H2O,故D不符合題意；

故選A?

2.（2022年遼寧省普通高中合格性考試）工業(yè)冶煉鋁的方法是

A.熱分解法B.電解法C.熱還原法D.物理方法

【答案】B

【解析】鋁的化學性質非常活潑，工業(yè)上采用電解熔融氧化鋁的方法制備，故選B。

3.（貴州省普通高中2022年7月學業(yè)水平考試）常溫下，可盛放在鐵制或鋁制容器中的是

A.濃鹽酸B,稀鹽酸C.濃硫酸D.稀硫酸

【答案】C

【解析】A.鐵與濃鹽酸反應生成氯化亞鐵和氫氣，鋁與濃鹽酸反應生成氯化鋁和氫氣，因此濃鹽酸不能盛

放在鐵制或鋁制容器中，A錯誤；

B.鐵與稀鹽酸反應生成氯化亞鐵和氫氣，鋁與稀鹽酸反應生成氯化鋁和氫氣，因此稀鹽酸不能盛放在鐵制

或鋁制容器中，B錯誤；

C.常溫下，鐵、鋁遇濃硫酸都會發(fā)生鈍化，因此濃硫酸可盛放在鐵制或鋁制容器中，C正確；

D.鐵與稀硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，鋁與稀硫酸反應生成硫酸鋁和氫氣，因此稀硫酸不能盛放在鐵制

或鋁制容器中，D錯誤；

故選C。

4.（云南省2022年1月普通高中學業(yè)水平考試）下列反應的離子方程式中，正確的是

+3+

A.氧化亞鐵與稀鹽酸反應：FeO+2H=Fe+H2O

B.鈉與水反應：Na+2H2。=Na++OH-+H2T

+2+

C.碳酸鈣與稀鹽酸反應：CaCO3+2H=Ca+H2CO3

D.鋁與氫氧化鈉溶液反應：2A1+2OH+2H2O=2A1O；+3H2?

【答案】D

【解析】A.氧化亞鐵與稀鹽酸反應生成氯化亞鐵和水，反應的離子方程式為：FeO+2H+=Fe2++H?O,A錯

誤；

B.鈉與水反應生成氫氧化鈉和氫氣，反應的離子方程式為：2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2f,B錯誤；

+2+

C.碳酸鈣與稀鹽酸反應生成氯化鈣、水和二氧化碳，反應的離子方程式為：CaCO3+2H=Ca+H2O+CO2t，

C錯誤；

D.鋁與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，反應的離子方程式為：2A1+2OH+2H2O=2AK）2+3H2T，D

正確；故選D。

5.（2021年天津市普通高中學業(yè)水平考試）稱取兩份鋁粉，第一份加足量的NaOH溶液，第二份加足量的

鹽酸，若放出等物質的量的氣體，則兩份鋁粉的質量比

A.1:2B.1:3C.2:3D.1:1

【答案】D

【解析】由2A/+2M+2H2。=2乂74/。2+3112個和24/+6/767=24/。3+31^1可知，生成等物質的量的

七，消耗兩份鋁粉的質量相等，其質量比為1:1,故選D。

6.（2023年黑龍江省春季普通高中學業(yè)合格考試）工業(yè)冶煉鋁的原理是2A1,C（3（熔融）、器4A1+3O,T,

冰晶石

據此原理可知工業(yè)上冶煉鋁的方法是

A.熱還原法B.熱分解法C.沉淀法D.電解法

【答案】D

【解析】由方程式可知，工業(yè)上冶煉較活潑金屬鋁的方法為電解法，故選D。

過關檢測

1.（山東省濟南市2023年高一下學期學業(yè)水平合格性考試模擬）下列金屬中，通常采用熱還原法冶煉的是

A.NaB.CuC.HgD.Ag

【答案】B

【解析】A.Na屬于非?；顫姷慕饘伲ǔ２捎秒娊夥ㄒ睙?，反應的原理為2NaCl（熔融）典2Na+CLT，A

項不符合題意；

B.Cu屬于中等活潑的金屬，通常采用熱還原法冶煉，如用CO或C高溫還原CuO等，B項符合題意；

A

C.Hg屬于不活潑的金屬，通常采用熱分解法冶煉，如2HgO=2Hg+O2f,C項不符合題意；

一A

D.Ag屬于不活潑的金屬，通常采用熱分解法冶煉，如2Ag2O=4Ag+O2f,D項不符合題意；

故選B。

2.（2023年湖北省武漢市普通高中學業(yè)水平合格性考試模擬）下列關于鋁及其化合物的說法中，不正麗的

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

【答案】D

【解析】A.鋁是地殼中含量最多的金屬元素，故A正確；

B.鋁是活潑金屬，鋁表面容易生成一層致密的氧化鋁保護膜，故B正確；

C.氧化鋁與強酸、強堿都能反應，屬于兩性氧化物，故C正確；

D.氧化鋁與水不反應，故D錯誤；故選D。

3.（2023年天津市河北區(qū)普通高中學業(yè)水平合格性考試模擬）下列金屬冶煉的化學反應原理不口理的是

A小

A.MgCl2=Mg+Cl2T

A人

B.2Ag2O=4Ag+O2T

C.2Aia（熔融）、甲4加+3。2個

冰晶石

高溫

D.Fe2O3+3CO-----2Fe+3CO2

【答案】A

【分析】金屬冶煉的方法與金屬的活潑性相關，金屬越是活潑，越難冶煉，其中活潑金屬Na、Mg、Al要

用電解法來冶煉，而Fe、Cu可用還原法來冶煉，Ag是不活潑金屬，用加熱分解法。

【解析】A.Mg是活潑金屬，利用電解熔融的氯化鎂獲得金屬Mg,MgCb（熔融）通電Mg+CbT,A錯誤；

A

B.Ag是不活潑金屬，用加熱分解法，直接加熱氧化銀分解得到金屬銀，2Ag2O=4Ag+O2f,B正確；

電解

C.Al是活潑金屬，利用電解熔融的氧化鋁獲得金屬AL2Al2。3（熔融）、胃4A1+3O2T，C正確；

冰晶石

D.Fe是較活潑金屬，利用熱還原法來獲得Fe,可以使用的還原劑CO,Fe2O3+3CO2Fe+3CO2,D正

確；故選A。

4.（四川省雅安市2022-2023學年高一學業(yè)水平考試模擬）下列離子方程式中正確的是

A.氫氧化鋼溶液與稀硫酸反應：OIT+H+=H2。

B.將銅片插入硝酸銀溶液中：Cu+Ag+=Cu2++Ag

C.氧化鋁與氫氧化鈉溶液反應：A12O3+2OH-=2A1O-+2H2O

2+

D.氯化亞鐵溶液與氫氧化鈉溶液反應：Fe+2OH=Fe（OH）2^

【答案】D

【解析】A.二者還反應生成硫酸/沉淀，離子方程式為Ba2++SO：+2OH-+2H+=2H2O+BaSO41，故A錯誤；

B.電荷不守恒，離子方程式為Cu+2Ag+=Cu2++2Ag,故B錯誤；

C.氧化鋁與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉和水，離子方程式為：A12O3+2OH=2A1O2+H2O,故C錯誤;

D.氯化亞鐵溶液與氫氧化鈉溶液反應生成氫氧化亞鐵沉淀，離子方程式為：Fe"+2OJT=Fe（OH）2故

D正確；故選D。

5.（湖南省株洲市2023年高中學業(yè)水平合格考試模擬）下列物質中，既能與鹽酸反應，又能與氫氧化鈉溶

液反應的是

A.MgOB.A12O3C.Fe203D.CuO

【答案】B

【解析】MgO、Fe203,CuO都為堿性氧化物，都能與鹽酸反應，不與氫氧化鈉反應，ALO3是兩性氧化物，

既能與鹽酸反應，又能與氫氧化鈉溶液反應，故B符合題意。

綜上所述，故選B。

6.（河北省衡水市2023年高中學業(yè)水平合格考試模擬）北京冬奧會火炬“飛揚”以鋁合金為點火段材料。有

關鋁合金說法第送的是

A,密度小B,硬度比純鋁大C.耐腐蝕D.熔點比純鋁高

【答案】D

【解析】合金具有許多優(yōu)良性能，如合金密度小，硬度大，熔沸點低，抗腐蝕能力強，各組分仍然保持原有

的化學性質。故鋁合金熔點比純鋁高是錯誤的，故選D。

7.（廣東省汕頭市2023年普通高中學業(yè)水平考試模擬）物質的性質與用途說法正確，且有因果關系的是

選項性質用途

AA1與濃硫酸不反應用鋁槽盛放濃硫酸

BSiO2與NaOH溶液不反應用磨砂玻璃瓶長期存放NaOH溶液

CFeCb在沸水中能形成膠體用FeCb溶液作為銅電路板刻蝕液

DNazOz與CO2反應生成。2用Na2C>2作防毒面具供氧劑

【答案】D

【解析】A.Al與濃硫酸發(fā)生鈍化，在鋁表面形成致密的氧化膜，鈍化是化學反應，A不符題意；

B.SiCh與NaOH溶液能反應，反應的化學方程式為：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,反應生成的硅酸鈉有粘

性，能粘住磨砂玻璃瓶口，不能長期存放NaOH溶液，B不符題意；

C.FeCb溶液可作為銅電路刻蝕液，發(fā)生反應為；2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,FeCb溶液可作為銅電路刻蝕液與

FeCb在沸水中能形成膠體無關，C不符題意；

D.過氧化鈉與二氧化碳反應生成氧氣，反應的化學方程式為：2Na2Ch+2CO2=2Na2co3+O2,可作為防毒面

具供氧劑，D符合題意。故選D。

8.（廣東省2023年普通高中學業(yè)水平考試模擬）關于鋁的性質和用途的下列敘述，錯誤的是（）

A.鋁可作導線和電纜

B.鋁箔可以作食品、飲料的包裝

C.鋁制容器可用來盛裝冷的濃硫酸

D.鋁的硬度很大，可用作制造汽車、船舶、飛機等

【答案】D

【解析】A.鋁有良好的導電性，可以作導線和電纜，故A正確；

B.金屬鋁具有良好的延展性，可用作食品、飲料的包裝，故B正確；

C.常溫下鋁在濃硫酸中鈍化，可用于盛裝濃硫酸，故C正確；

D.鋁的硬度不大，故D錯誤；故選D。

9.（上海市長寧區(qū)2022-2023學年學業(yè)水平合格性考試模擬）常溫下能用鐵罐或鋁罐貯存的是

A.濃H2SO4B.濃HC1C.稀H2s。4D.稀HC1

【答案】A

【解析】A.常溫下，鐵、鋁遇濃H2s04發(fā)生鈍化，則可用鐵罐或鋁罐貯存濃H2sCU,A正確；

B.常溫下，鐵與濃HC1反應生成氯化亞鐵和氫氣，鋁與濃HC1反應生成氯化鋁和氫氣，不能用鐵罐或鋁

罐貯存濃HC1,B錯誤；

C.常溫下，鐵與稀H2s04反應生成硫酸亞鐵和氫氣，鋁與稀H2s04反應生成硫酸鋁和氫氣，不能用鐵罐或

鋁罐貯存稀H2so4,C錯誤；

D.常溫下，鐵與稀HC1反應生成氯化亞鐵和氫氣，鋁與稀HC1反應生成氯化鋁和氫氣，不能用鐵罐或鋁

罐貯存稀HCLD錯誤；

故選A。

10.（2023年黑龍江省普通高中學業(yè)水平合格性考試模擬）下列敘述正確的是

A.不能用鋁制的器皿來盛放酸梅湯或堿水是因為鋁會和酸或堿反應

B.常溫下，鐵片不能與濃硝酸發(fā)生反應

C.氯水久置后，漂白性和酸性均減弱

D.高爐煉鐵的主要原理是Fe2O3與H2在高溫下反應制備金屬鐵

【答案】A

【解析】A.鋁及其氧化物都能與酸或堿反應，因此不能用鋁制器皿長期存放酸性或堿性物質，故A項正

確；

B.常溫下，鐵片與濃硝酸發(fā)生鈍化生成致密的氧化膜，鈍化屬于化學變化，故B