高考化学一轮复习 第三章 金属及其化合物 3.4 用途广泛的金属材料 开发利用金属矿物课件.ppt

第四节用途广泛的金属材料开发利用金属矿物 考点一金属材料与金属矿物的开发和利用 基础回顾 1 合金 金属与非金属 低 大 2 常见金属材料 1 分类 合金 2 常见合金材料 高碳 中碳 低碳 cu sn pb cu zn 铝合金 密度 强度高 塑性好 易于加工 应用于建筑业 容器包装业 交通运输业等 小 3 金属矿物的开发利用 1 金属在自然界中的存在形态 在自然界中绝大多数金属以 的形式存在 少数化学性质 的金属存在游离态 化合态 不活泼 2 金属冶炼的实质 使金属化合物中的金属离子 电子被 为金属单质的过程 mn ne m 3 金属冶炼的一般步骤 得 还原 4 金属冶炼的方法 用化学方程式表示 2hgo2hg o2 2ag2o4ag o2 fe2o3 3co2fe 3co2 wo3 3h2w 3h2o cr2o3 2al2cr al2o3 2nacl 熔融 2na cl2 2al2o3 熔融 4al 3o2 mgcl2 熔融 mg cl2 5 铝热反应 原理 al作还原剂 另一种氧化物作氧化剂 用铝将氧化物中的金属置换出来 反应特点 在高温下进行 反应迅速并放出大量的热 新生成的金属单质呈熔融态且易与al2o3分离 实验装置 实验现象 a 镁条剧烈燃烧 放出一定量的热 并发出耀眼的白光 氧化铁和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应 b 纸漏斗的下部被烧穿 有熔融物落入沙中 实验结论 高温下 铝与氧化铁发生反应 放出大量的热 反应的化学方程式为 原理应用 a 制取熔点较高 活泼性弱于al的金属 如铬 锰 钨等 b 金属焊接 如野外焊接钢轨等 2al fe2o32fe al2o3 思维诊断 正确的打 错误的打 1 任何金属都能形成合金 提示 并非所有的金属都能形成合金 两种金属形成合金 其前提是两种金属在同一温度范围内都能熔化 若一种金属的熔点大于另一种金属的沸点 则二者不能形成合金 2 所有的金属氧化物都能和铝发生铝热反应 提示 活泼性比al弱的难熔金属 如钒 铬 锰 铁 铜的氧化物与al可以发生铝热反应 3 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 提示 工业制铁即co还原铁矿石 3co fe2o32fe 3co2 4 电解alcl3 fecl3 cucl2的混合溶液时 阴极上依次析出cu fe al 提示 阴极上析出cu后 生成的是氢气 题组过关 1 rj必修1 p68改编题 下列有关说法中 不正确的是 a 钢与纯铁相比较不易生锈b 冶炼铝和钠都可以用电解法c 青铜 不锈钢 硬铝都是合金d 缺钙会引起骨质疏松 缺铁会引起贫血 解析 选a 钢中含有碳等杂质容易形成原电池 腐蚀更快 a错误 冶炼铝和钠都是用电解法 b正确 青铜为铜锡等形成的合金 不锈钢为铁镍等形成的合金 硬铝为镁铝等形成的合金 c正确 钙是组成骨骼的重要元素 缺钙会使骨质疏松 血红蛋白中含有铁元素 缺铁会引起缺铁性贫血 d正确 2 某同学设计了如下实验测量mg铜银合金样品中铜的质量分数 下列说法中不正确的是 导学号79100040 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 铜银都能与稀硝酸反应 收集到的vl气体可能全为noc 操作 是过滤 操作 是洗涤 操作 应是烘干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 解析 选c 合金的熔点比其成分金属低 a正确 不论是浓硝酸还是稀硝酸 用排水法收集到的气体一定全部是no b正确 wg固体为agcl 由于agcl具有热不稳定性 故操作 应是低温干燥而不是烘干 c错误 根据反应收集的气体体积 利用电子守恒及质量关系列式可求得铜和ag的质量分数 d正确 3 铝热反应的本质是利用铝的还原性 将难熔金属从其氧化物中置换出来 关于铝热反应解答下列问题 1 用铝粉和fe2o3做铝热反应实验 需要的试剂还有 a kclb kclo3c mno2d mg 2 用等物质的量的mgo和fe2o3组成的混合物在一定条件下与铝粉进行铝热反应 引发铝热反应的操作是 产物中单质是 写名称 解析 1 做铝热反应的实验时 需要kclo3作助燃剂 且用镁条引燃 2 在混合物上加少量kclo3固体并插上镁条 点燃镁条后放出热量 使kclo3固体分解放出o2 进一步加剧mg的燃烧 可在短时间内使混合物温度迅速升高 引发反应 mgo不能与铝发生铝热反应 所以产物中单质为fe 答案 1 bd 2 加少量kclo3 插上镁条并将其点燃 铁 加固训练 1 下列说法中正确的是 a 氯化铝是一种电解质 可用电解氯化铝制铝b 工业上通过电解氯化钾溶液制备金属钾和氯气c 电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中 na 被还原d mgcl2 aq mg oh 2 mgo mg 在给定条件下能实现 解析 选c alcl3是共价化合物 电解alcl3熔融物 不能生成al a错误 电解kcl溶液不能生成k b错误 电解熔融氯化钠制取金属钠 na 被还原 c正确 mgo熔点很高 制mg时不是电解mgo而是电解mgcl2 d错误 2 用锌 氧化铜 稀硫酸做原料制取铜 有下列两种途径 若用这两种方法制得相同质量的铜时 下列叙述符合实际实验结果的是 a 生成的硫酸锌质量相同b 消耗相同质量的硫酸c 消耗相同质量的锌d 消耗相同质量的氧化铜 解析 选d h2还原cuo时h2的消耗量比理论值要多 则 1 中消耗zn h2so4和生成的znso4的量都多 a b c错误 得相同质量的铜时 消耗相同质量的氧化铜 d正确 考点二铜及其化合物的性质 基础回顾 1 铜 1 物理性质 色固体 具有良好的延展性 导热性和导电性 紫红 2 化学性质 常温下 铜在干燥的空气中性质稳定 但在潮湿的空气里则会被锈蚀 在其表面逐渐形成一层绿色的 有关化学方程式 铜锈 2cu o2 co2 h2o cu2 oh 2co3 写出下列化学方程式 铜在空气中加热 铜丝在硫蒸气中反应 铜丝在cl2中反应 2cu o22cuo 2cu scu2s cu cl2cucl2 与氧化性酸反应 a 与浓硫酸共热的化学方程式 b 与稀硝酸反应的离子方程式 c 与浓硝酸反应的离子方程式 cu 2h2so4 浓 cuso4 so2 2h2o 3cu 8h 2 3cu2 2no 4h2o cu 4h 2 cu2 2no2 2h2o 与盐溶液反应 a 与硝酸银溶液反应的离子方程式 b 与fecl3溶液反应的离子方程式 cu 2ag 2ag cu2 cu 2fe3 2fe2 cu2 2 铜的重要化合物 1 氧化物 cuo 色难溶于水的固体 与酸反应 可以用h2 co al还原出cu 黑 cu2o a 色难溶于水的固体 b 与酸反应 h 为cu2o 2h cu cu2 h2o c cu2o遇到hno3发生氧化反应生成cu2 d 与h2反应 cu2o h22cu h2o e cuo加强热的反应 4cuo2cu2o o2 红 2 氢氧化铜 色难溶物 是一种弱碱 蓝 cu oh 2 2h cu2 2h2o 3 铜盐 cu2 oh 2co3 cu2 oh 2co3的名称为 是铜绿 孔雀石的主要成分 受热分解可生成黑色的氧化铜 化学方程式 可溶于稀硫酸 离子方程式 碱式碳酸铜 cu2 oh 2co32cuo co2 h2o cu2 oh 2co3 4h 2cu2 co2 3h2o cuso4 色的硫酸铜晶体受热分解为白色的硫酸铜粉末 化学方程式为 蓝 cuso4 5h2ocuso4 5h2o 铜盐的毒性 铜盐溶液有毒 主要是因为铜离子能与蛋白质作用 使蛋白质变性失去生理活性 因此人们利用这一性质用胆矾 熟石灰 水配成了波尔多液 用来杀灭植物的病毒 思维诊断 正确的打 错误的打 1 cu2s o22cu so2制取粗铜 反应中被氧化的元素是cu 提示 硫元素从 2 4 被氧化的元素是s 2 将铁片置于cuso4溶液中 铁片上有红色物质析出 说明铁比铜活泼 提示 铁片从cuso4溶液中置换出铜 3 利用无水硫酸铜遇水变成蓝色这一性质 来检验水的存在 提示 无水硫酸铜遇水生成蓝色的cuso4 5h2o 4 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 提示 应把反应液倒入水中 典题探究 典题 cucl是有机合成的重要催化剂 并用于颜料 防腐等工业 工业上由废铜料 含fe al及sio2杂质 生产cucl的工艺流程如下 已知 cucl溶于nacl的浓溶液可生成 的溶液用水稀释后可生成cucl沉淀 导学号79100041 1 煅烧的主要目的是 2 操作 为调节溶液的ph 范围为 加入的物质x可以是 填字母 a cuob cu oh 2c naoh溶液d caco3 3 滤渣 的主要成分是 4 往滤液 中加入食盐并通入so2可生成 请写出反应的离子方程式 解析 1 铜在废铜料中主要以铜单质的形式存在 从流程图知cucl需从溶液中提取 故煅烧的目的是将铜转化为溶于酸的氧化物 2 调节溶液的ph时 应保证fe3 al3 完全沉淀 而cu2 不能沉淀 溶液的ph应在4 7 ph 5 6 加入物质x的目的是消耗h 调节溶液的ph 但不能引入新杂质 3 溶液的ph在4 7 ph 5 6时 fe3 和al3 完全转化为相应的氢氧化物沉淀 滤渣 的主要成分为fe oh 3和al oh 3 4 根据题给的反应物和生成物 再结合氧化还原反应的基本规律可写出反应的方程式 2h2o 2cu2 so2 4cl 2 4h 答案 1 使铜转化为可溶于酸的氧化物 2 4 7 ph 5 6abc 3 fe oh 3和al oh 3 4 2h2o 2cu2 so2 4cl 2 4h 母题变式 1 向废铜料中直接加入稀硫酸和h2o2混合溶液 溶液很快变蓝色 试写出该反应的离子方程式 提示 cu h2o2 2h cu2 2h2o 2 工业上常用cuso4来制备cucl 在提纯后的cuso4溶液中加入一定量的na2so3和nacl 加热 生成cucl沉淀 该反应的离子方程式是 提示 2cu2 2cl h2o2cucl 2h 3 在盐酸中cucl能吸收co 发生cucl co h2ocu co cl h2o h 0 要加大co的吸收率 适宜的条件是 提示 低温 高压 该反应是气体体积减小的放热反应 归纳提升 废铜利用的思维模式 题组过关 1 rj必修1 p68改编 下列说法中正确的是 a cu cuo cu oh 2每步转化均能通过一步反应实现b 铝合金是一种混合物 它比纯铝的熔点高 c 金属铜放置在潮湿的空气中会被腐蚀 生成绿色的铜锈 碱式碳酸铜d 金属铝 铁 铜都有一定的抗腐蚀性能 其抗腐蚀的原因都是表面形成氧化物薄膜 阻止反应的进一步进行 解析 选c cuo cu oh 2不能通过一步实现 a错误 铝合金比纯铝的熔点低 b错误 铜 铁表面不能形成致密的氧化膜 d错误 2 2018 贵阳模拟 cuso4是一种重要的化工原料 其有关制备途径及性质如图所示 下列说法不正确的是 导学号79100042 a 途径 所用混酸中h2so4与hno3物质的量之比最好为3 2b 相对于途径 途径 更好地体现了绿色化学思想 c cuso4在1100 所得的cu2o 投入足量热稀硝酸中 若溶液变为蓝色 同时有紫红色固体出现 说明样品全部生成cu2od y可以是葡萄糖 解析 选c 根据途径 中的离子反应方程式 3cu 8h 2 3cu2 2no 4h2o 可知n n h 2 8 即n h2so4 n hno3 3 2 a正确 途径 的反应为2cu o2 2h2so42cuso4 2h2o 不产生污染性气体 符合绿色化学思想 b正确 cu2o的检验不能用稀硝酸 硝酸能氧化cu2o为cu2 c错误 葡萄糖与新制cu oh 2悬浊液生成cu2o d正确 3 某炼铁废渣中含有大量cus及少量铁的化合物 工业上以该废渣为原料生产cucl2 2h2o晶体的工艺流程如下 下列说法正确的是导学号79100043 a 焙烧过程中每消耗1molcus则消耗3molo2b 焙烧后的废气能够使酸性高锰酸钾溶液褪色c 滤渣中主要含铁的氧化物d 将获得的cucl2 2h2o晶体加热可制得cucl2固体 解析 选b 根据2cus 3o22cuo 2so2知 1molcus则消耗1 5molo2 a错误 废气含so2能够使酸性高锰酸钾溶液褪色 b正确 滤渣中主要是氢氧化铁 c错误 cu2 水解 cucl2 2h2o晶体加热 不能得cucl2固体 d错误 加固训练 1 下列生产 生活中的事实不能用金属活动性顺序表解释的是 a 铝制器皿不宜盛放酸性食物b 电解饱和食盐水阴极产生氢气得不到钠c 铁制容器盛放和运输浓硫酸d 镀锌铁桶镀层破损后铁仍不易被腐蚀 解析 选c a项铝和强酸反应生成盐和氢气 能用金属活动性顺序解释 b项用惰性电极电解饱和食盐水时 阴极生成氢气而得不到钠 说明na的活动性大于氢 能用金属活动性顺序解释 c项常温下 浓硫酸和铁发生钝化反应 与金属活动性顺序