高考化学 考点一遍过 专题17 用途广泛的金属材料 开发利用金属矿物.doc

考点17 用途广泛的金属材料 开发利用金属矿物一、铜及其重要化合物 1铜（1）物理性质纯净的铜为紫红色，属于有色金属，密度较大，硬度较小，熔、沸点较高，具有良好的导电、导热性。（2）化学性质与非金属单质反应cl2cu +cl2cucl2o22cu+o22cuos2cu +scu2s与酸反应非氧化性酸不反应氧化性酸cu+2h2so4(浓)cuso4+so2+2h2ocu+4hno3(浓)cu(no3)2+2no2+ 2h2o3cu+8hno3 (稀)3cu(no3)2+2no+ 4h2o与盐溶液反应cu+2fe3+2fe2+cu2+潮湿空气中形成铜锈2cu+o2+h2o+co2cu2(oh)2co32氧化铜和氧化亚铜名称氧化铜氧化亚铜与酸反应(h+)cuo+2h+cu2+h2ocu2o+2h+cu2+cu+h2o与h2反应cuo+h2cu+h2ocu2o+h22cu+h2o转化关系4cuo2cu2o+o23氢氧化铜cu(oh)2是一种不溶于水的蓝色固体。其化学性质主要有弱碱性，不稳定性和弱氧化性等。cu(oh)2的化学性质（1）弱碱性：cu(oh)2+2h+cu2+2h2o（2）不稳定性：cu(oh)2cuo+h2o（3）弱氧化性：能氧化醛基。4五水硫酸铜cuso45h2o为蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾。无水cuso4为白色粉末，遇水变蓝色(生成cuso45h2o)，可作为水的检验依据。二、合金及金属材料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、化学或机械性能。熔点：一般比它的各成分金属的低；学、硬度和强度：一般比它的各成分金属的大。2常见的金属材料（3）几种有色金属材料铝及铝合金铜及铜合金三、金属矿物的开发利用1金属在自然界中存在的形态除了金、铂等极少数金属外，绝大多数金属元素以化合态的形式存在于自然界中。在这些金属化合物中，金属元素都显正化合价。2金属冶炼的实质使金属化合物中的金属离子得电子被还原为金属单质的过程：mnne=m。3金属冶炼的一般步骤4金属冶炼方法（1）热分解法冶炼金属例如：2hgo2hgo2，2ag2o4ago2。用热分解法冶炼金属的特点：金属元素的金属性弱，金属元素的原子不易失去电子，其金属离子容易得到电子，该金属元素所形成的化合物稳定性较差。（2）热还原法冶炼金属焦炭还原法。例如：c还原zno、cuo，其化学方程式依次为c2zno2znco2，c2cuo2cuco2。一氧化碳还原法。例如：co还原fe2o3、cuo，其化学方程式依次为3cofe2o32fe3co2，cocuocuco2。氢气还原法。例如：h2还原wo3、fe3o4，其化学方程式依次为3h2wo3w3h2o，4h2fe3o43fe4h2o。活泼金属还原法。例如：al还原cr2o3、v2o5，其化学方程式依次为2alcr2o3al2o32cr，10al3v2o56v5al2o3。（3）电解法冶炼金属例如：电解al2o3、mgcl2、nacl，其化学方程式依次为2al2o3(熔融)4al3o2，mgcl2(熔融)mgcl2，2nacl(熔融)2nacl2。金属活动性顺序表中隐含的重要信息比较金属活动性顺序k、ca、namgalznfe、sn、pb(h)cuhg、agpt、au自然界存在形态化合态多数是化合态，极少数是游离态游离态主要冶炼方法电解法热还原法热分解法物理方法与o2反应常温下易反应常温下生成氧化膜加热化合不反应与h2o反应常温下生成碱和氢气与热水反应有碱存在与水反应与高温水蒸气反应不反应与h+反应从酸中把氢置换出来，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考向一 合金的性质及其应用典例1 “蛟龙”号载人潜水器的外壳是耐超高压的钛合金。下列有关合金的说法中正确的是a钛合金是一种新型的金属单质b钛合金的熔点比成分金属的低，硬度小c钛合金的化学性质与钛单质相同d青铜、碳素钢、合金钢和硬铝均是合金【答案】d1下列说法中正确的是a铁是人类在生产、生活中最早使用的金属材料b金、银、铜是应用最广泛的金属材料c钛被誉为“21世纪的金属”，应用前景很广阔d铜是导电性、导热性最好的有色金属考向二 合金成分的检验与测定典例1 某同学设计了如下实验测量m g铜银合金样品中铜的质量分数：下列说法中不正确的是a合金的熔点比其成分金属低，通常比成分金属具有更优良的金属特性b铜和银都能与稀硝酸反应，收集到的v l气体可能全为noc操作是过滤，操作是洗涤，操作应是低温干燥d根据反应收集到的气体体积可以计算铜和银的质量分数【答案】d2现代建筑的门窗框架常用电解加工成的古铜色硬铝制造。取硬铝样品进行如下实验(每一步试剂均过量)，由此可以推知硬铝的组成可能为aal、mg、si、znbal、fe、zn、nacal、na、cu、fedal、cu、mg、si、mn合金成分的定性分析形成合金的各种成分的特殊化学性质仍按单一组分的性质(例如铝合金中的铝既能溶于酸又能溶于碱的性质不变，铜能溶于稀硝酸，且硝酸的还原产物为no气体等性质不变)，一般是将合金酸溶或碱溶，根据反应中的特殊现象或根据溶解后所得溶液继续加沉淀剂产生的现象判断其成分。此类试题常以流程图的形式呈现，解答的关键是理清每一步加入的物质和生成物质的成分。考向三 铜及其化合物的性质典例1 某研究小组通过实验探究cu及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是a将铜丝插入浓硫酸加热，反应后把水加入反应器中，观察硫酸铜溶液的颜色b常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中，观察cucl2的生成c将cucl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，得到无水cucl2固体d将表面有铜绿的铜器放入盐酸中浸泡，除去铜绿【答案】d3已知酸性条件下有如下反应：2cu+cu2+cu。由于反应温度不同，用氢气还原氧化铜时，可能产生cu或cu2o，两者都是红色固体。一同学对某次用氢气还原氧化铜实验所得的红色固体产物作了验证，实验操作和实验现象记录如下：加入试剂稀硫酸浓硫酸、加热稀硝酸浓硝酸实验现象红色固体和蓝色溶液无色气体无色气体和蓝色溶液红棕色气体和绿色溶液由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物是acubcu2oc一定有cu，可能有cu2od一定有cu2o，可能有cu考向四 铜及其化合物转化关系综合考查典例1 cuso4是一种重要的化工原料，其制备途径及性质如图所示。下列说法不正确的是a途径所用混酸中h2so4与hno3物质的量之比最好为32b相对于途径、，途径更好地体现了绿色化学思想c1 mol cuso4在1 100 所得混合气体x中o2一定为0.75 moldy可以是葡萄糖【答案】c4铜是生活中常见的金属，请回答下列问题：（1）cu不活泼，通常情况下不与稀硫酸反应，但向cu和稀硫酸的混合物中滴入h2o2溶液后，溶液很快变蓝。试写出该反应的离子方程式_。（2）将硫酸铜溶液和碳酸钠溶液混合，会析出cu2(oh)2co3绿色固体，试写出该反应的离子方程式_。（3）火法炼铜的原理：cu2so22cuso2，在该反应中每生成1 mol cu，转移_mol电子。（4）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_(填字母)。a粗铜接电源正极，发生氧化反应b溶液中cu2向阴极移动c电解过程中，阳极和阴极的质量变化相等d利用阳极泥可回收al、zn等金属（5）据报道，有一种叫thibacillus ferroxidans的细菌在有氧气存在的酸性溶液中，可将黄铜矿cufes2氧化成硫酸盐：4cufes22h2so417o2=4cuso42fe2(so4)32h2o。利用反应后的溶液，按如下流程可制备胆矾(cuso45h2o)：检验溶液b中fe3是否被除尽的实验方法是_。在实验室中，设计两个原理不同的方案，从溶液b中提炼金属铜(要求：一种方案只用一个反应来完成)。写出两种方案中涉及的化学方程式。方案一：_；方案二：_。考向五 金属冶炼原理典例1 下列关于金属冶炼方法的叙述不正确的是选项金属存在形式冶炼方法a金游离态金子比沙子密度大，利用水洗法直接分离b银化合态银的金属性弱，用加热ag2o的方法冶炼c铁化合态用焦炭和空气反应产生的co在高温下还原铁矿石中铁的氧化物d钠化合态钠的金属性强，一般还原剂很难将其还原出来，所以用电解饱和nacl溶液的方法冶炼【答案】d5下列金属冶炼的反应原理中错误的是amgcl2(熔融)mg+cl2bal2o3+3h22al+3h2occ+2zno2zn+co2d2hgo2hg+o21下列实验前后，铜的质量一定发生变化的是a铜丝在空气中灼烧后立即插入乙醇b铜片放入酸化的硝酸钠溶液c铜和铁的混合物放入稀硝酸d铜、锌、稀硫酸构成的原电池放电2现代飞机采用了大量新型材料铝锂合金。下列关于铝锂合金的说法不正确的是a铝锂合金是铝与锂形成的混合物b铝锂合金的硬度比锂大c铝锂合金的熔沸点比铝低d铝锂合金耐酸碱腐蚀3下列制备金属单质的方法或原理正确的是a在高温条件下，用h2还原mgo制备单质mgb在通电条件下，电解al2o3和na3alf6的熔融体制备单质alc在通电条件下，电解饱和食盐水制备单质nad加强热，使cuo在高温条件下分解制备单质cu4铅的冶炼大致过程如下：富集：将方铅矿(pbs)进行浮选；焙烧：2pbs+3o22pbo+2so2；制粗铅：pbo+cpb+co；pbo+copb+co2。下列说法正确的是a浮选法富集方铅矿的过程属于化学变化b方铅矿焙烧反应中，pbs是还原剂，还原产物只有pboc整个冶炼过程中，制取1 mol pb共转移2 mol电子d将1 mol pbs完全冶炼成pb理论上至少需要6 g碳5向27.2 g cu和cu2o的混合物中加入某浓度的稀硝酸0.5 l，固体物质完全反应，生成no和cu(no3)2，在所得溶液中加入1.0 moll1的naoh溶液1.0 l，此时溶液呈中性，金属离子已完全沉淀，沉淀质量为39.2 g。下列有关说法不正确的是acu与cu2o 的物质的量之比为21b硝酸的物质的量浓度为2.6 moll1c产生的no在标准状况下的体积为4.48 ldcu、cu2o与硝酸反应后剩余hno3为0.2 mol6将一定质量的镁、铜合金加入到稀硝酸中，两者恰好完全反应，假设反应过程中还原产物全是no，向所得溶液中加入物质的量浓度为3 moll1 naoh溶液至沉淀完全，测得生成沉淀的质量比原合金的质量增加5.1 g。则下列有关叙述中不正确的是a当金属全部溶解时，失去电子的物质的量为0.2 molb当金属全部溶解时收集no气体体积为2.24 lc当生成的沉淀量达最大时，消耗naoh溶液的体积v100 mld参加反应的金属总质量为9.6 gm3.6 g7从某含有fecl2、fecl3、cucl2的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体的流程如下：则下列说法正确的是a试剂a是铁、试剂b是稀硫酸b操作、操作、操作所用仪器相同c试剂c是氯气，相应的反应为2fe2cl2=2cl2fe3d用酸性kmno4溶液可检验溶液w中是否还有fe28取一定质量含cu、cu2o、cuo的固体混合物，将其分成两等份并进行下列转化：则转化过程中所加稀hno3的物质的量浓度为a4.4 moll1b3.6 moll1c4.0 moll1d3.2 moll19氯化铜、氯化亚铜是重要的化工原料，广泛地用作有机合成催化剂。已知：氯化铜容易潮解。.实验室用如图所示装置，用铜粉和氯气来制备氯化铜。（1）石棉绒的作用是_；b装置中的试剂是_ 。e和f装置及试剂可用_替换(填装置及所装试剂)。（2）当cl2排尽空气后，加热d。则d中发生反应的化学方程式为_。（3）若实验测得cucl2质量分数为90.0%，则其中可能含有的杂质是_(一种即可)。.另取纯净cucl2固体用于制备cucl。学、（4）溶解时加入hcl溶液的目的主要是_(结合离子方程式回答)。（5）若按上述操作用10. 0 moll1的hcl代替0.2 moll1 hcl，通人so2后，200.00 ml黄绿色溶液颜色褪去，但无白色沉淀。对此现象：甲同学提出假设：c(h)过大。为验证此假设，可取75.00 g cucl2固体与100 ml 0.2 moll 1hcl及_ml 9.8 moll1 h2so4配制成200.00 ml溶液再按上述操作进行实验。乙同学查阅资料：体系中存在平衡2cl (aq)cucl(s)=cucl (aq)。则出现此现象另一可能的原因是_。12015四川下列有关cuso4溶液的叙述正确的是a该溶液中na+、mg2+可以大量共存b通入co2气体产生蓝色沉淀c与h2s反应的离子方程式：cu2+ s2=cusd与过量浓氨水反应的离子方程式：cu2+2nh3h2o=cu(oh)2+222017江苏碱式氯化铜是重要的无机杀菌剂。 （1）碱式氯化铜有多种制备方法方法1： 45 50时，向cucl悬浊液中持续通入空气得到cu2(oh)2cl23h2o，该反应的化学方程式为_。方法2： 先制得cucl2，再与石灰乳反应生成碱式氯化铜。cu与稀盐酸在持续通入空气的条件下反应生成cucl2，fe3+对该反应有催化作用，其催化原理如图所示。m的化学式为_。（2）碱式氯化铜有多种组成，可表示为cua(oh)bclcxh2o。为测定某碱式氯化铜的组成，进行下列实验：称取样品1.1160 g，用少量稀hno3溶解后配成100.00 ml溶液a；取25.00 ml溶液a，加入足量agno3溶液，得agcl 0.1722 g；另取25.00 ml溶液a，调节ph 4 5，用浓度为0.08000 moll1的edta(na2h2y2h2o)标准溶液滴定cu2+ (离子方程式为cu2+ h2y2cuy2+2h+)，滴定至终点，消耗标准溶液30.00 ml。通过计算确定该样品的化学式(写出计算过程)。 答案1【答案】c【解析】铜是人类最早使用的金属材料，a错；铁、铝及其合金是应用最广泛的金属材料，b错；银的导电性和导热性都比铜好，d错。2【答案】d【解析】硬铝中一定含有al，样品加入足量稀盐酸后有难溶物存在，说明有金属活动性在h之后的金属或非金属存在，再加入浓naoh溶液后有气体生成和难溶物存在，根据题目信息可知硬铝样品中含有si，最终的难溶物为cu。3【答案】d【解析】cu和cu2o都有还原性，与浓硫酸、硝酸反应都有相同现象，上述实验只有加稀h2so4的设计是合理和必要的。加入稀h2so4变蓝和得到红色固体，可证明原固体中含cu2o，由题目已知反应2cu+ cu2+cu，则不能证明还原产物中有无cu。4【答案】（1）cuh2o22h=cu22h2o（2）2cu22coh2o=cu2(oh)2co3co2（3）3（4）ab（5）取少量溶液b于试管中，加入几滴kscn溶液，若溶液无明显现象，则说明fe3已被除尽cuso4fe=cufeso42cuso42h2o2cu2h2so4o2(合理答案均可)【解析】（1）酸性条件下h2o2将cu氧化：cuh2o22h=cu22h2o。（2）由题给信息可知反应的离子方程式为2cu22coh2o=cu2(oh)2co3co2。（3）根据题给方程式可知，生成2 mol cu时，转移6 mol电子，则生成1 mol cu时，转移3 mol电子。（4）粗铜接电源的正极，作阳极，发生氧化反应，a正确；溶液中阳离子向阴极移动，b正确；电解过程中，阳极是铝、锌、铜放电，ag、pt、au等形成阳极泥，而阴极始终是cu2得电子生成单质铜，所以阴极和阳极质量变化不一定相等，c错误；阳极泥是比铜活动性差的ag、pt、au沉积在阳极形成的，d错误。（5）验证fe3最好用kscn溶液。由硫酸铜得到铜，可以通过置换反应，也可以通过电解。5【答案】b【解析】al活动性比h2强，不能用h2还原法进行冶炼，应用电解法进行冶炼。答案1【答案】b【解析】a中由于氧化铜能够和乙醇反应生成乙醛和铜，铜变成氧化铜，氧化铜又被还原成铜，最终铜质量没有变化；b中铜和稀硝酸反应生成硝酸铜，质量一定减少；铁还原性大于铜，铁先参加反应，若是铁足量，铜的质量不变；铜、锌构成的原电池，锌是负极，铜是正极，质量不变。2【答案】d【解析】铝锂合金中的铝能与酸和碱反应，锂能与酸反应，故铝锂合金不耐酸碱腐蚀。3【答案】b【解析】制备单质mg应用电解熔融mgcl2的方法；制备单质na采用电解熔融nacl的方法；制备单质cu用热还原法。4【答案】d【解析】富集方铅矿的过程属于物理变化，a错误；方铅矿焙烧反应中还原产物除pbo外还有so2，b错误；整个冶炼过程中，制取1 mol pb共转移8 mol电子，c错误。5【答案】b l4.48 l，c正确；剩余硝酸的物质的量 mol0.2 mol，d正确。6【答案】ab【解析】本题考查混合物反应的计算，难度中等。mgmg2mg(oh)2、cucu2cu(oh)2，由上述反应过程，可得m(oh)5.1 g，n(oh)n(e)2n(mg、cu)0.3 mol。合金的物质的量为0.15 mol，当金属全部溶解时，失去电子的物质的量为0.3 mol，a错误；根据电子转移守恒，生成的no物质的量为0.3 mol/30.1 mol，没有说明是标况，不能使用标况下的气体摩尔体积计算生成气体的体积，b错误；生成0.15 mol沉淀，需oh 0.3 mol，需要氢氧化钠溶液的体积0.3 mol/3 moll1 0.1 l100 ml，消耗naoh溶液的体积v100 ml，c正确；镁和铜的总的物质的量为0.15 mol，运用“极端假设法”，可得出9.6 gm3.6 g，d正确。7【答案】c 8【答案】d【解析】设其中一份中n(cu)=x，n(cu2o)=y，n(cuo)=z，依得失电子守恒和氧元素守恒，有2x+2y=4.48 l22.4 l/mol3y+z=6.4 g16 g/mol即x+2y+z=0.7 mol亦即反应后生成的硝酸铜的物质的量为0.7 mol，则500 ml稀硝酸中，n(hno3)=0.7 mol2+0.2 mol=1.6 mol，故有c(hno3)=1.6mol0.5 l=3.2 moll1。9【答案】（1）增大铜粉与氯气的接触面积nacl溶液装有碱石灰(或生石灰)的干燥管 （2）cucl2cucl2（3）cu(或cucl)（4）cu22h2ocu(oh)22h，加酸抑制cu2的水解（5）50c(cl) 过大【解析】.（1）石棉绒的作用是增大铜粉与氯气反应的接触面积；氯气有毒，所以b装置是吸收尾气，而剩余氯气用氢氧化钠溶液吸收。（2）当cl2排尽空气后，加热d，铜与氯气反应生成氯化铜，化学反应方程式为cucl2cucl2。（3）若实验测得cucl2质量分数为90.0%，可能含有的杂质是氯化亚铜或单质铜中的一种或两种。.（4）因为氯化铜是强酸弱碱盐，溶液中存在cu22h2ocu(oh)22h，所以溶解时加入hcl溶液，抑制氯化铜的水解。（5）设9.8 moll1 h2so4的体积为v ml，则0.20.1v9.82100.1，解之得v50，体系中存在平衡2cl (aq)cucl(s)cucl (aq)，是氯离子的浓度过大平衡正向移动。答案1【答案】a【解析】b、无现象；c、h2s不拆；d、过量浓氨水反应产生2+。选a。2【答案】（1）4cucl + o2+ 8h2o2cu2(oh)2cl23h2o fe2+ （2）n(cl)=n(agcl)=4.800103mol n(cu2+)=n(edta)=0.08000 moll130.00 ml103 lml1=9.600103 moln(oh)=2n(cu2+)n(cl)