第33课时 金属的通性及冶炼.doc

第33课时 金属的通性及冶炼（A卷）考测点导航1金属概论(1)金属元素在周期表中的位置：周期表中除22种非金属元素外，其余皆为金属。分布27的前半周期，从族来看，分布在A、A、A的所有元素(除H、B外)，A至A的部分元素以及所有的过渡元素。(2)原子结构特征：原子最外层电子数较少，一般少于4个，与同周期非金属元素原子半径相比，金属元素原子半径较大，在反应中容易失去电子形成阳离子，表现还原性。(3)存在形态：少数化学性质不活泼的金属，在自然界中以游离态存在，如Au、Pt及少量Ag、Cu。化学性质活泼的金属在自然界中总是以化合态存在。(4)金属的物理性质：金属单质形成的晶体都是金属晶体(Hg常温下为液态)。在晶体中存在金属阳离子和自由电子，这一共同结构使金属有很多共同的物理性质，如金属光泽、导电性、导热性、延展性。而金属阳离子与自由电子的作用强弱，又决定了金属的硬度和熔、沸点高低，表现在同周期或同主族的金属元素所呈现的递变规律。(5)合金：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。合金的硬度一般比它的各成分金属大，熔点一般比它的各成分金属低。2根据金属活动顺序表分析金属知识的规律3金属的冶炼(1)冶炼原理：Mn+ne-M(2)冶炼步骤：富集、冶炼、精炼(3)冶炼方法：a电解法 化学性质很活泼的金属采用此法，金属活动顺序表中A1之前的金属。但要注意不能电解它们盐的水溶液，只能电解熔融盐。K一般不能电解熔融盐法，因钾易溶于熔融KCl，而一般用Na与KCl通过控制反应温度而得到。b还原法 化学性质较活泼的金属一般用还原剂还原法冶炼。常见的还原剂有碳、一氧化碳、氢气、铝粉、活泼金属等。用H2作还原剂一般制取纯度较高的金属；用铝作还原剂，常用于冶炼难熔的金属；用活泼金属如Na、Mg、Ca等作还原剂，主要冶炼某些稀有金属。c热分解法 金属活动顺序表中位于氢后面的金属因它们的氧化物受热易分解，常采用此法冶炼。典型题点击1下列关于金属元素特征的叙述正确的是（ ）金属性越强的元素相应的离子氧化性越弱；金属元素只有金属性，没有非金属性；价电子越多的金属原子金属性越强；离子化合物中一定含金属元素；晶体中可能只含阳离子，而不含阴离子A B C D全部 （本题考查学生对金属的通性理解和掌握情况。答题时要从金属元素原子及所形成的晶体结构特征方面考虑。）2（1993年全国高考题）a、b、c、d、e分别是Cu、Ag、Fe、Al、Mg5种金属中的一种。已知：(1)a、c均能与稀硫酸反应放出气体；(2)b与d的硝酸盐反应，置换出单质d；(3)c与强碱反应放出气体；(4)c、e在冷浓硫酸中发生钝化。由此可判断a、b、c、d、e依次为（ ）AFe Cu Al Ag MgBAl Cu Mg Ag FeCMg Cu Al Ag FeDMg Ag Al Cu Fe （此题考查学生对金属活动顺序表的理解及对Al、Fe金属的特殊性质的记忆和理解。答题时按照题干要求，对照选项逐个分析筛选。）3（2001年上海高考题）下列物质中，不属于合金的是（ ）A 硬铝 B黄铜 C钢铁 D水银（该题考查学生对合金概念的掌握情况。答题时注意单质不属于合金范畴。）4冶炼金属一般有下列方法：焦炭法 水煤气(或氢气，或一氧化碳)法 活泼金属置换法 电解法；四种方法在工业上均有运用(1)请对下表中的金属冶炼方法进行分析，从上述四种方法中选择相应的序号填入表中空格：火烧孔雀石炼铜湿法炼铜铝热法炼铬从光卤石中炼镁火烧孔雀石炼铜所发生反应的化学方程式(写主要的两个： ； 。(2)请再举出使用上述方法冶炼金属的例子各一个（用化学方程式表示）： 、 、 。（本题考查学生对金属冶炼方法的掌握情况及灵活运用知识的能力。答题时依据金属知识规律、注意反应条件和适用范围。）新活题网站1下列固体的性质描述适合于金属的是（ ）A熔点1070，固态不导电，水溶液能导电B熔点10.31，液态不导电，水溶液能导电C熔点3550，固态不导电，不溶于常见的溶剂D熔点97.8，质软，固态能导电，密度0.97gcm-3（本题考查学生对金属单质的一些物理性质掌握情况。答题时抓住金属单质不论是固态还是液态都能导电这一特点。）2下列有关金属元素特征的叙述正确的是（ ）A金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性B金属元素在化合物中一定显正价C金属元素在不同化合物中化合价均不同D金属元素的单质在常温下均为金属晶体（该题考查学生对金属的通性和特性的理解程度。答题时既要利用一般规律，又要注意特例。） 3人体内所必需的下列元素中，因摄入量不足而导致骨质疏松的是（ ） AK BCa CNa DFe（此题考查学生对金属元素用途的了解情况，考查层次要求为识记。）4X、Y、Z、M、N代表五种金属。有以下化学反应：水溶液中：X+Y2+=X2+YZ+2H2O(冷)=Z(OH)2+H2M、N为电极与N盐溶液组成原电池，发生的电极反应为：M2e- =M2+Y可以溶于稀H2SO4中，M不被稀H2SO4氧化，则这五种金属的活动性由弱到强的顺序是（ ）AMNYXZ BNMXYZCNMYXZ DXZNMY，且均不是A1以前的金属；与冷水反应放出H2，为活泼金属；原电池中负极活泼，MN；Y可与稀H2SO4反应，M不能，则：YM。故答案为C。讲析：5首先明确要比较的三种物质的晶体类型，铝、铝硅合金为金属晶体，而硅是原子晶体，熔点最高，又因合金的熔点比各成分熔点都低，从而选出答案 D。讲析：60.02mol甲放入1L0.01mol/L的盐酸中，盐酸不足，放出H2取决于酸的量，但过量的Na、K能与水反应放出H2。放出H2量：A=B=DC。再加入0.01mol乙，Mg与碱不反应，0.01molAl与碱（NaOH过量）反应产生0.15molH2，0.01molNa、0.01molK与水反应只产生0.005molH2。故B选项产生H2最多。注意Al与NaOH溶液反应要放出H2。8A：K；B：Cu；C：Ag；D：Zn；E：Fe；F：Pt；G：Sn 9(1)旧金属的收集；与其他废物的分离；回收和提炼金属的费用；金属本身的价值；人们的环境意识薄弱。 (2)金属本身的价值；金属的活动性。 =(3)Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2ONaAlO2+CO2+2H2O= A1(OH)3+NaHCO3 2A1(OH)3 Al2O3+ 3H2O (4)W=QU=6 =1.81011J=1.8108kJ(5)每产生1molAl，则产生0.75molO2，换算为非标况下有：V(O2)=第33课时 （A卷）典型题点击1C 2C 3D =讲析：1在元素周期表中，金属与非金属元素分界线附近的金属元素往往表现一定的非金属性，错；价电子数多少与失电子难易不一致，故错；铵盐中不含金属元素，故错。金属晶体中只含阳离子，而不含阴离子。3硬铝是Al、Cu、Mg、Mn、Si的合金，黄铜是Cu、Zn的合金，钢铁主要是Fe、C合金。水银是金属单质。 4（1）； =高温Cu2(OH)2CO3 2CuO+H2O+CO2 =高温C+2CuO 2Cu+CO2 =高温（2）Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2， =高温WO3+3H2 W+3H2O； =电解3MnO2+4Al 3Mn+2 Al2O32NaCl 2Na + C12讲析： 4种方法有一个共同点，都是从金属化合物 =里把金属还原出来。焦炭、氢气、一氧化碳是常使用的还原剂，方法、一般冶炼不活泼或较活泼的金属，如铜、铁等。活泼金属置换法，一般在水溶液中进行，也可以是粉末状。在工业上利用铝热反应，用铝作还原剂冶炼难溶的金属，如钒、铬、锰等。活泼的金属一般采用电解的方法，电解熔融的氯化钠、氯化镁、氧化铝制取钠、镁、铝。()孔雀石的主要成分是Cu2(OH)2CO3，加热分解： Cu2(OH)2CO3 2CuO+H2O+CO2 =高温火烧时，使用的树木变为木炭，CuO再与木炭反应，产生铜，属于焦炭法。C+2CuO 2Cu+CO2 符合()湿法炼铜是我国西汉时期用铁从某些含铜化合物的溶液中置换出铜，属活泼金属置换法。 Fe+CuSO4=Fe SO4+Cu 适合于()是使铝粉和Cr2O3的混合物在高温下反应，置换出铬，反应产生的热量使铬熔化而分离。 =高温 2Al+ Cr2O3 Al2O3 +2Cr 适合于 =电解()从光卤石(KClMgCl26H2O)中可得到六水合氯化镁晶体，再采用通电分解熔融的氯化镁的方法制取镁。 MgCl2 Mg + C12 符合新活题网站1D 2B 3B 4C 5D 6B 7A讲析：2 A不正确，对于变价金属离子较低价态（如Fe2+）的既有氧比性又有还原性。少数金属在常温下为非晶体，如Hg。 3只要了解Ca是人体骨骼的组成元素，而Fe是人体血红蛋白的组成元素之一。不要将二者混淆。 4根据金属活泼性强弱的判断规律：能在水溶液中发生置换反应。一定XY，且均不是A1以前的金属；与冷水反应放出H2，为活泼金属；原电池中负极活泼，MN；Y可与稀H2SO4反应，M不能，则：YM。故答案为C。 5首先明确要比较的三种物质的晶体类型，铝、铝硅合金为金属晶体，而硅是原子晶体，熔点最高，又因合金的熔点比各成分熔点都低，从而选出答案 D。 60.02mol甲放入1L0.01mol/L的盐酸中，盐酸不足，放出H2取决于酸的量，但过量的Na、K能与水反应放出H2。放出H2量：A=B=DC。再加入0.01mol乙，Mg与碱不反应，0.01molAl与碱（NaOH过量）反应产生0.15molH2，0.01molNa、0.01molK与水反应只产生0.005molH2。故B选项产生H2最多。(注意Al与NaOH溶液反应要放出H2。)8A：K；B：Cu；C：Ag；D：Zn；E：Fe；F：Pt；G：Sn 9(1)旧金属的收集；与其他废物的分离；回收和提炼金属的费用；金属本身的价值；人们的环境意识薄弱。 (2)金属本身的价值；金属的活动性。 =(3)Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2ONaAlO2+CO2+2H2O= A1(OH)3+NaHCO3 2A1(OH)3 Al2O3+ 3H2O (4)W=QU=6 =1.81011J=1.8108kJ(5)每产生1molAl，则产生0.75molO2，换算为非标况下有：V(O2)=第33课时 （B卷）纠错训练1AB 2A 3D讲析：2题干告知，硬铝是“古铜色”，则肯定含有红色物质，由样品分析实验所表现的现象，遍观各备选项，呈红色的只有金属铜，因而选A。3依据金属性强的金属可以从盐溶液中置换出金属性弱的金属这一事实，可知选项A中的金属强弱顺序为：B，C，A。而判断金属性强弱的根本依据是失电子能力的大小，与失电子数目的多少无关，如钠原子只失一个电子，而铝可失三个，而钠的金属性强于铝，故B错。一般情况下，非变价金属元素的阳离子氧化性越强，其金属性越弱，但对变价金属，这一规律例外，如：Fe3+的氧化性强于Cu2+，但金属性Cu弱于Fe，故C错。答案：D4(1)CuSO4+FeCu+FeSO4 Cu2(OH)2CO3+4HCl2CuCl2+CO2+3H2O 或 Cu2(OH)2CO3+2H2SO42CuSO4+CO2+3H2O CH2(OH)(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2 CH2(OH)(CHOH)4COOH+Cu2O+2H2O(2)铜的化学性质比较稳定，不易被腐蚀，铜的熔点比较低，容易冶炼铸造成型。5(1)负极4Au+8CN4e- =4Au(CN)2- 正极O2+2H2O+4e-4 OH-(2)Zn+2Au(CN)2- =Zn(CN)42- +2Au讲析：这道题目看起来比较生疏，但认真审清题意，不难发现，用氰化钠溶液，通入空气溶解金的原理，与钢铁的电化腐蚀原理完全相似。写出锌和NaAu(CN)2发生置换反应的离子方程式，主要是根据题目给出的信息得出NaAu(CN)2是强电解质。检测提高1C 2A 3A 4C 5B 6C 7AD 讲析：3铜未被腐蚀，被保护起来。4不同种金属（包括一些非金属）在熔化状态下形成的熔合物或冷却后的固体，它们的熔点要接近，最高者且与其他相差较大的是W. 5由Mg生成MgO，质量增加的倍数小于1，则另一金属变为氧化物后质量增加的倍数应大于1。6(b-a)g即为SO42-离子的质量，n(H2) =n(H2SO4) =n(SO42-)=(b-a)g/96，则m(H2)= (b-a) /48 g。7溶液中含溶质H2SO4的物质的量为：0.1 L4molL-1=0.4mol。当硫酸溶液浓度降低一半时即消耗了0.2mol H2SO4，放出0.2molH2，得到0.4mol电子，而失去0.4mol电子的金属的质量应小于5g，从而可以推出失去1 mol电子的金属的质量应小于5/0.4=12.5(s)。四种金属失去1 mol电子时相应的质量分别为： Al：27 g/3=9 g Zn：65 g/2=32.5 s Fe：56/2=28g Mg：24g/2=12g 8 (1)A1、Fe、Cu；Ag；Mg。 (2)2K+2H2O=2KOH+H2 2A1+2KOH+2H2O=2KAlO2+3H2 KOH+HCl= KCl+ H2O，KAlO2+HCl+ H2O=KCl+A1(OH)3 A1(OH)3+3HClA1C13+3H2O Fe+2HClFeCl2+H23Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO+4 H2O3FeCl2+4 HNO3=2FeCl3+Fe(NO3)3+NO+2H2O9MgCl2和MgO在熔化状态下都能电离，但MgO的熔点太高。 AlCl3是共价化合物（由熔点和沸点都较低可知），在电解条件下不能电离出自由离子。讲析：电解法冶炼金属的首要条件是电解熔融的对应金属的电解质要能电离。其次是要求电解质熔点较低，耗能少。10(1)B、C =高温(2)加水是降低酸度，和加热一样均是为了促进Ti(SO4)2的水解，以便得到更多的TiO(OH)2沉淀。 =高温(3)TiO2+4HCl TiCl4+2H2O (4) TiCl4+4Na 4NaCl+Ti，若用TiCl4的水溶液和Na混合，Na会与水反应，最终生成Ti(OH)4的沉淀，无法制得Ti。11（1）K2O2UO3V2O5