2104高考化学一轮复习 3.4 用途广泛的金属材料 开发利用金属矿物课件 新人教版.ppt

第四节用途广泛的金属材料开发利用金属矿物 一 合金及常见金属材料由铜锌合金制成的 假金 常常能欺骗善良的人们 原因是铜锌合金的外观和黄金相似 鉴别铜锌合金和真金的物理方法是测其密度 密度小的是 化学方法是用稀硝酸溶解 不溶解的是 能溶解的是 铜锌合金 真金 铜锌合金 1 合金 1 合金 形成 是由两种或两种以上的金属 或金属与非金属 熔合而成的 性质特点 具有 金属特性 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 硬度和强度 一般比它的各成分金属的 如生铁的熔点比纯铁的熔点 低 大 低 2 常见的金属材料 1 钢铁 低碳钢 中碳钢 高碳钢 合金钢 2 铝合金 3 铜合金 我国使用最早的铜合金是 常见的铜合金还有黄铜和白铜 青铜 1 构成合金的成分不一定是两种或两种以上的金属 也可以是金属与非金属 合金中一定含金属元素 2 合金的性质不是各成分金属的性质之和 合金具有许多良好的物理 化学和机械性能 在许多方面不同于各成分金属 不是简单加合 但在化学性质上 一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质 3 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 4 合金一定是混合物 二 金属矿物的开发利用 1 如图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限 之所以有先后 主要取决于 金属的活动性大小 2 古代采用木炭和孔雀石 cu2 oh 2co3 灼烧炼铜 该过程所发生的化学反应主要有 cu2 oh 2co32cuo co2 h2o c cuocu co 1 金属在自然界中的存在形态 1 在自然界中绝大多数金属以 的形式存在 2 少数化学性质 的金属存在游离态 化合态 稳定 2 金属的冶炼 1 实质 把金属从 2 方法 根据金属的活动性不同 金属冶炼的方法分为 和富集法等 写出下列几种金属的冶炼方法 钠 铁 锌 银 铝 化合态还原为游离态 电解 法 热还原法 热分解法 电解法 热还原法 热还原法 热分解法 电解法 1 金属活动性顺序中 金属的位置越靠后 其阳离子越容易被还原 金属的位置越靠前 其阳离子越难被还原 2 冶炼mg时只能电解mgcl2不能电解mgo 熔点太高 3 冶炼al时只能电解al2o3不能电解alcl3 共价化合物 熔融时不导电 加入冰晶石 na3alf6 的目的是降低al2o3的熔化温度 考点一金属的冶炼方法由于金属的化学活动性不同 金属离子得到电子还原成金属原子的能力也就不同 因此需采用不同的冶炼方法 深化剖析 1 热分解法 对活泼性较弱的金属 用加热分解其氧化物的方法冶炼 如2hgo2hg o2 2ag2o4ag o2 2 电解法 对一些非常活泼的金属 用电解法冶炼 如电解熔融mgcl2 mgcl2 熔融 mg cl2 电解熔融al2o3 2al2o3 熔融 4al 3o2 3 热还原法 对于大多数活泼性较强的金属 采用还原剂还原的方法冶炼 如h2还原wo3 wo3 3h2w 3h2oal还原cr2o3 cr2o3 2al2cr al2o3co还原fe2o3 fe2o3 3co2fe 3co2 4 铝热反应 1 原理 高温下铝将金属氧化物中的金属还原出来 2 实验装置 如图所示 3 实验现象 镁条剧烈燃烧 放出一定的热量 使氧化铁粉末和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应 反应放出大量的热 并发出耀眼的强光 纸漏斗的下部被烧穿 有熔融物落入沙中 待熔融物冷却后 除去外层熔渣 仔细观察 可以发现落下的是铁珠 4 铝热反应的应用 该反应为放热反应 铝在高温下还原出了单质铁 在冶金工业上也常用这一原理制取熔点较高的金属 如铬 锰等 3mno2 4al2al2o3 3mn 该反应原理可以应用在生产上 如焊接钢轨等 高考警示 1 电解法冶炼活泼金属使用的是熔融的金属盐或金属氧化物 而不是盐溶液 2 铜除了用热还原法冶炼外 还可以用湿法炼铜或用电解法进行冶炼 典题通关1 下列金属的冶炼方法与钠相同的是 a 银b 铝c 铁d 铜 解题指南 解答本题要注意金属在活动性顺序表中的位置和金属冶炼方法的关系 解析 选b 冶炼金属有以下几种方法 1 用c和h2作还原剂 一般金属都可以 如铁 铜 2 电解法 活泼金属 如钠 镁 铝 3 热分解法 较不活泼金属 如汞 银 4 铝热反应 不如铝活泼的金属 如铁 锰 互动探究 能否利用铝热反应来冶炼金属镁 提示 不能 原因是mg的活泼性比al强 而铝热反应只能冶炼比al活泼性差的难熔金属 加固训练 1 2013 哈尔滨模拟 下列关于金属冶炼的说法中正确的是 a 金属银 汞可用热分解法冶炼b 将金属钠加入ticl4溶液中制得金属钛c 金属mg al都可以用电解熔融氯化物的方法制得d 电解法是冶炼活泼金属 如钾 钠 镁 铝等 的唯一方法 解析 选a 钠与熔融ticl4反应制得金属钛 而不是na与ticl4溶液反应 原因是na能与溶液中的水发生反应 b项错误 alcl3为共价化合物 工业上制备金属al是用电解熔融al2o3的方法 c项错误 工业上冶炼钾可以用钠还原法 na kclnacl k 蒸气 反应制得的钾蒸气遇冷即得到金属钾 d项错误 银 汞为不活泼金属 工业上可用热分解其氧化物的方法制得 a项正确 2 下列冶炼金属的原理正确的是 a 2al2o3 3c4al 3co2 b fe2o3 3co2fe 3co2c mgo h2mg h2od 2hgo2hg o2 解析 选b mg al等非常活泼的金属用电解法冶炼 选项a c错误 hg等不活泼金属用热分解法冶炼 选项d错误 考点二铜及其化合物的性质1 铜的化学性质 深化剖析 2 铜的氧化物和氢氧化物 3 cuso4 5h2o 蓝色晶体 俗称蓝矾 胆矾 1 无水cuso4遇水变蓝色 生成cuso4 5h2o 可作为水的检验依据 2 cuso4和石灰乳的混合液即为无机农药波尔多液 是一种良好的杀菌剂 可以用来防治多种作物的病害 方法指南 cu2 的鉴别与鉴定 1 溶液中的cu2 常为蓝色 浓cucl2溶液为绿色 稀cucl2溶液为蓝色 可作为cu2 的鉴别依据 如cuso4溶液呈蓝色 2 cu2 与碱反应生成蓝色沉淀 cu oh 2 这是鉴定cu2 的原理之一 典题通关2 2014 天水模拟 铜是人类最早使用的金属 被广泛应用于电气 轻工 机械制造和国防工业等 cu2o与h2so4能发生反应 cu2o h2so4 cu cuso4 h2o 1 用实验法确定某温度下cu oh 2固体的分解产物 实验时称取9 8gcu oh 2样品 将该样品在坩埚中加热分解 冷却至室温后 测得剩余固体质量为7 6g 该固体的成分及质量为 若将所得固体溶于足量稀硫酸 所得固体质量为 g 2 冰铜 主要含cu2s和fes等 是冶炼铜的理想原料 高温下利用冰铜冶炼金属铜的反应主要有 2cu2s 3o22cu2o 2so2和 2cu2o cu2s6cu so2 若得到1mol单质铜 反应中转移电子的物质的量为 反应 中氧化剂为 3 cu可以溶于稀硝酸 该反应的离子方程式为 解题指南 解答本题要明确以下3点 1 利用极端假设法确定7 6g固体的成分 2 正确判断cu2o cu2s中铜元素和硫元素的价态 3 掌握cu与稀硝酸的反应原理 解析 1 n cu oh 2 0 1mol若cu oh 2加热完全分解只生成cuo 其质量为0 1mol 80g mol 1 8g若cu oh 2加热完全分解只生成cu2o 其质量为0 05mol 144g mol 1 7 2g因7 2 7 6 8 0 故该固体为cuo和cu2o的混合物 设cuo为xmol cu2o为ymol 即解得 x 0 05y 0 025即m cuo 0 05mol 80g mol 1 4 0gm cu2o 0 025mol 144g mol 1 3 6g据反应 cu2o h2so4 cu cuso4 h2o可知生成cu的质量为0 025mol 64g mol 1 1 6g 2 由冰铜冶炼铜的反应为 2cu2s 3o22cu2o 2so2 2cu2o cu2s6cu so2 两式合并得 3cu2s 3o26cu 3so2即cu2s o22cu so2生成2molcu时转移6mol电子 反应 的氧化剂为cu2o和cu2s 答案 1 cuo和cu2o分别为4 0g和3 6g1 6 2 3molcu2o和cu2s 3 3cu 8h 2 3cu2 2no 4h2o 互动探究 如何设计实验证明铜中混有红色的cu2o 提示 cu与稀硫酸不反应 而cu2o与稀硫酸反应生成cuso4和cu 故将红色固体中加入稀硫酸 若溶液变成蓝色 即证明cu中混有cu2o 加固训练 1 2013 宜宾模拟 将cu与cuo的混合物20 8g加入到50ml18 4mol l 1浓硫酸中 加热充分反应至固体物质完全溶解 产生气体全部逸出 冷却后将溶液稀释至1000ml 测得c h 0 84mol l 1 若要使稀释后溶液中的cu2 沉淀完全 应加入6 0mol l 1的naoh溶液的体积为 a 100mlb 160mlc 240mld 307ml 解析 选c 设20 8g混合物中含cuxmol 含cuoymol 则64x 80y 20 8 2x y 0 05 18 4 0 84 2 1 0 5 得x 0 2 y 0 1 若cu2 沉淀完全 则v naoh 0 24l 240ml 2 2013 兰州模拟 铜在自然界存在于多种矿石中 如请回答下列问题 1 上表所列铜化合物中 铜的质量百分含量最高的是 填化学式 2 下表中 对陈述 的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是 填字母 解析 1 根据四种矿石主要成分的化学式及元素的相对原子质量进行估算能快速选出cu2s中铜的质量百分含量最高 2 a项 铜绿的主要成分是cu2 oh