2014届新人教课标Ⅰ高三化学一轮总复习：第三章_金属及其化合物_第4讲_用途广泛的金属材料及开发利用金属矿.ppt

第4讲用途广泛的金属材料及开发利用金属矿物 1 知道铜及其重要化合物的性质 2 了解合金的概念及重要应用 3 了解常见金属的活动顺序及金属冶炼的一般方法 4 了解化学科学发展对自然资源开发利用的作用 重难点 铜及其重要化合物的主要性质 考纲要求 知识梳理 题型构建 知识梳理 题型构建 铜及其化合物 1 单质铜 1 物理性质 色固体 具有良好的延展性 导性和导性 2 化学性质 紫红 热 电 知识梳理 题型构建 铜及其化合物 绿色 知识梳理 题型构建 铜及其化合物 2 氧化铜和氧化亚铜 知识梳理 题型构建 铜及其化合物 3 氢氧化铜 1 物理性质 色溶于水的固体 2 化学性质及应用 4 CuSO4 5H2O CuSO4 5H2O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CuSO4 5H2O 可作为水的检验依据 蓝 不 知识梳理 题型构建 波尔多液是一种农业上应用广泛的杀菌剂 它是由硫酸铜 生石灰和水按一定比例配成的天蓝色胶状悬浊液 思考下列问题 1 波尔多液能否用铁桶盛放 为什么 2 波尔多液能杀菌的可能原因是什么 答案不能 原因是铁能置换波尔多液中的Cu2 降低杀菌能力 答案CuSO4是重金属盐 能使蛋白质变性 递进题组 题组一 题组二 知识梳理 题型构建 1 2 3 4 5 1 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 知识梳理 题型构建 题组一铜及其化合物的性质 题组一 题组二 1 2 3 4 5 知识梳理 题型构建 题组一铜及其化合物的性质 题组一 题组二 1 2 3 4 5 答案D 知识梳理 题型构建 B 题组一铜及其化合物的性质 电化学腐蚀过程实质是金属失去电子生成金属阳离子 有电子的转移 属于化学反应过程 D错 解析锡青铜是合金 合金的熔点比任何一种纯金属的熔点低 一般合金的硬度比任何一种纯金属的硬度大 可判断A错 由于锡比铜活泼 故在发生电化学腐蚀时 锡失电子保护铜 B正确 潮湿的环境将会加快金属的腐蚀 C不正确 题组一 题组二 1 2 3 4 5 知识梳理 题型构建 选择铜做货币是因为铜的熔点比较低 容易冶炼铸造成型 铜的化学性质比较稳定 不易被腐蚀 题组一 题组二 1 2 3 4 5 题组一铜及其化合物的性质 知识梳理 题型构建 题组一 题组二 1 2 3 4 5 题组一铜及其化合物的性质 知识梳理 题型构建 题组二铜及其化合物的制取 硫酸 硫酸铵 Cu2S Cu2O和Cu2S 形成酸雨 题组一 题组二 1 2 3 4 5 知识梳理 题型构建 题组二铜及其化合物的制取 4 黄铜矿熔炼后得到的粗铜含少量Fe Ag Au等金属杂质 需进一步采用电解法精制 请简述粗铜电解得到精铜的原理 粗铜作阳极 纯铜作阴极 电解质为硫酸铜溶液 阳极上发生氧化反应 Cu失去电子 使Cu单质变为Cu2 进入溶液中 Cu 2e Cu2 阴极上发生还原反应 Cu2 得到电子在阴极上析出Cu单质 Cu2 2e Cu 从而达到精制Cu的目的 解析 2 Cu2O Cu2S的Cu由 1价被还原为0价 作氧化剂 Cu2S的S由 2价被氧化为 4价 作还原剂 3 处理SO2尾气一般为循环制备硫酸 或用氨水吸收 最后可得到 NH4 2SO4等化学品 电解池中 题组一 题组二 1 2 3 4 5 知识梳理 题型构建 题组二铜及其化合物的制取 5 某课外研究小组 用含有较多杂质的铜粉 通过不同的化学反应精制CuO 其设计的实验过程为 1 杂铜经灼烧后得到的产物是氧化铜及少量铜的混合物 灼烧后含有少量铜的可能原因是 a 灼烧过程中部分氧化铜被还原b 灼烧不充分铜未被完全氧化c 氧化铜在加热过程中分解生成铜d 该条件下铜无法被氧气氧化 ab 解析 1 灼烧后含有少量铜 其原因可能是灼烧不充分 铜未被完全氧化 也可能是灼烧过程中部分氧化铜被还原 题组一 题组二 1 2 3 4 5 2 由粗制氧化铜通过两种途径制取纯净CuO 与途径 相比 途径 有明显的两个优点是 3 有同学指出 由CuSO4溶液到生成CuO少了一个环节 即应先生成Cu OH 2沉淀 过滤洗涤后再加热分解Cu OH 2得CuO 以下说法不可能成为减少该环节的理由的是 A CuO比Cu OH 2颗粒粗大 更易于过滤从溶液中分离B Cu OH 2分解温度较低 加热其浊液即可使其分解C 干态下分解Cu OH 2 温度难以控制 可能因温度过高导致CuO进一步分解生成Cu2OD 过滤分离出的CuO不需洗涤就已非常纯净 知识梳理 题型构建 题组二铜及其化合物的制取 耗酸少 无污染性气体SO2产生 D 题组一 题组二 1 2 3 4 5 知识梳理 题型构建 铜的冶炼 1 粗炼 2 电解精炼 电解时 以CuSO4作电解液 粗铜为阳极 纯铜为阴极 知识梳理 题型构建 合金的概念及其重要应用 1 合金 1 概念 合金是指熔合而成的具有的物质 2 性能 合金具有不同于各成分金属的物理 化学性能或机械性能 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 2 常见金属材料 两种或两种以上的金属 或金属与非金属 金属特性 低 大 知识梳理 题型构建 合金的概念及其重要应用 1 重要的黑色金属材料 钢 钢是用量最大 用途最广的合金 低碳钢 中碳钢 高碳钢 合金钢 知识梳理 题型构建 合金的概念及其重要应用 2 几种有色金属材料 知识梳理 题型构建 递进题组 题组一 题组二 1 2 3 4 5 1 铝镁合金因坚硬 轻巧 美观 洁净易于加工而成为新型建筑装潢材料 主要用于制作窗框 卷帘门 防护栏等 下列与这些用途无关的性质是 A 不易生锈B 导电性好C 密度小D 强度高 知识梳理 题型构建 B 题组一合金的性能特点及应用 解析合金材料在日常生活中使用很广泛 铝镁合金在家居装潢中经常会用到 铝镁合金强度高 制成的门窗 防护栏等坚硬牢固 密度小 同体积时比较轻 方便运输 搬运 不容易生锈 制成的装潢材料经久耐用 只有导电性好与这方面的用途无关 题组一 题组二 1 2 3 4 5 2 钛和钛的合金被誉为 21世纪最有发展前景的金属材料 它们具有很多优良的性能 如熔点高 密度小 可塑性好 易于加工 耐腐蚀等 尤其是钛合金与人体器官具有很好的 生物相容性 根据它们的主要性能 下列用途不切合实际的是 A 用来做保险丝B 用于制造航天飞机C 用来制造人造骨D 用于家庭装修 做钛合金装饰门 知识梳理 题型构建 A 题组一合金的性能特点及应用 由于其密度小 可塑性好 易于加工 因此可用于家庭装修 做钛合金装饰门 D正确 解析由于钛和钛的合金密度小 可塑性好 因此可用于航天领域 B正确 由于钛和钛合金与人体器官具有很好的 生物相容性 可与人体的组织相容 不引起排异反应 因此可用来制造人造骨 C正确 题组一 题组二 1 2 3 4 5 只有A错误 由于其熔点高 不适合做保险丝 知识梳理 题型构建 B 题组二有关合金成分的分析 3 北京2008奥运会金牌直径为70mm 厚6mm 某化学兴趣小组对金牌成分提出猜想 甲认为金牌是由纯金制造 乙认为金牌是由金银合金制成 丙认为金牌是由黄铜 铜锌合金 制成 为了验证他们的猜想 请你选择一种试剂来证明甲 乙 丙猜想的正误 A 硫酸铜溶液B 稀硝酸C 盐酸D 硝酸银溶液 解析当金牌是纯金时遇到稀硝酸不溶解 当金牌是金银合金时遇到稀硝酸会部分溶解 当金牌是黄铜时遇到稀硝酸会全部溶解 题组一 题组二 1 2 3 4 5 知识梳理 题型构建 题组二有关合金成分的分析 4 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 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 解析解答本题要注意以下两点 1 没有告诉硝酸的浓度 与硝酸反应放出的气体中可能含有NO2 2 Wg固体应该是干燥纯净的AgCl 由此确定三步操作 D 题组一 题组二 1 2 3 4 5 知识梳理 题型构建 题组二有关合金成分的分析 5 某铝合金 硬铝 中含有镁 铜 硅 为了测定该合金中铝的含量 有人设计了如下实验 1 取样品ag 称取时使用的仪器名称为 2 将样品溶于足量稀盐酸中 过滤 滤液中主要含有 滤渣中含有 在溶解过滤时使用的主要仪器有 3 往滤液中加入过量NaOH溶液 过滤 写出该步操作中有关的化学方程式 托盘天平 题组一 题组二 1 2 3 4 5 烧杯 玻璃棒 漏斗 铁架台 知识梳理 题型构建 题组二有关合金成分的分析 4 在第 3 步的滤液中通入足量CO2 过滤 将沉淀用蒸馏水洗涤数次后 烘干并灼烧至重量不再减少为止 冷却后称量 质量为bg 有关反应的化学方程式为 5 计算该样品中铝的质量分数的表达式为 6 若第 3 步中加入NaOH溶液的量不足 会使测定的结果 填 偏高 偏低 或 不影响 下同 若第 4 步中的沉淀灼烧不充分 会使测定的结果 偏低 偏高 题组一 题组二 1 2 3 4 5 知识梳理 题型构建 1 定性分析型 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成分 此类试题常以流程的形式呈现 解答的关键是理清每一步加入的物质和生成物质的成分 知识梳理 题型构建 2 定量分析型 定量测定合金的成分常用量气或沉淀两种方法 1 定量集气法 定量集气法是指收集合金中某种物质溶解时所产生的气体的量 应用化学方程式或关系式来判断合金的组成 其原理的关键点是根据某组分的特殊性质 特别是与酸或碱反应能产生气体 其操作要点和注意事项有 保证装置的气密性良好 注意收集气体的读数方法 2 沉淀法 沉淀法测定物质含量是常用的一种方法 采用沉淀法时 涉及到的基本实验操作和主要问题有 称量 溶解 溶解试剂 沉淀 重点是沉淀试剂的选择 过滤 沉淀洗涤 沉淀的干燥 称量 数据的处理 包括测定结果的误差分析 知识梳理 题型构建 金属矿物的开发和利用 1 金属在自然界中存在的形态 除了 等极少数金属外 绝大多数金属以的形式存在于自然界中 在这些金属化合物中 金属元素都显化合价 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 金 铂 化合物 正 得 还原 知识梳理 题型构建 金属矿物的开发和利用 弱 不易 容易 较差 C 知识梳理 题型构建 金属矿物的开发和利用 知识梳理 题型构建 1 能否用电解AlCl3和MgO的方法冶炼Al Mg 答案不能 因为AlCl3是共价化合物 熔融时无法电离出自由移动的离子 不导电 而MgO虽是离子化合物 但其熔点太高 熔融会消耗大量电能 成本较高 2 铝是地壳中含量最高的金属元素 为什么人类对铝的使用比铁 铜晚得多 答案铝的金属活动性比铁 铜强 难于冶炼 古代人们的技术条件达不到 不能冶炼铝 故铝的发现和大量使用比铁 铜晚得多 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 关于铝热反应思考下列问题 1 是否所有的金属氧化物都能和铝发生铝热反应 答案否 判断铝热反应能否发生 应首先看金属的活动性 例如MgO和Al不能发生铝热反应 知识梳理 题型构建 2 在铝热反应中 镁条 KClO3的作用是 引燃作用 3 做铝热反应时 应注意哪些事项 答案 要保证纸漏斗重叠时四周均为四层 且内层纸漏斗一定要用水润湿 以防止高温物质从四周溅出 同时损坏纸漏斗 蒸发皿中的细纱要适量 既要防止蒸发皿炸裂 又要防止熔融的液体溅出伤人 实验装置不要距人群太近 应远离易燃物 递进题组 题组一 1 2 3 4 5 知识梳理 题型构建 题组二 知识梳理 题型构建 题组一金属冶炼原理的考查 1 下列有关金属的工业制法中正确的 A 制钛 用金属钠置换氯化钛 TiCl4 溶液中的钛B 炼铁 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C 制钠 用海水为原料制得精盐 再电解纯净的NaCl溶液D 炼铜 用黄铜矿经电解精炼得到纯度为99 9 的铜 解析A中不能用TiCl4溶液 要用熔融态的TiCl4 B 题组一 1 2 3 4 5 题组二 电解NaCl溶液得到NaOH Cl2和H2 电解法精炼铜的原料是粗铜 知识梳理 题型构建 题组一 1 2 3 4 5 题组二 题组一金属冶炼原理的考查 知识梳理 题型构建 题组一 1 2 3 4 5 题组二 题组一金属冶炼原理的考查 答案D 知识梳理 题型构建 题组二对铝热反应的定性及定量考查 加少量KClO3 插上镁条并将其点燃 Fe 题组一 1 2 3 4 5 题组二 知识梳理 题型构建 题组二对铝热反应的定性及定量考查 2 中所发生的各反应的化学方程式是 3 中所发生的各反应的离子方程式是 4 若溶液D的体积仍视为0 15L 则该溶液中c Mg2 为 c Fe2 为 Fe 2H Fe2 H2 Fe 2Fe3 3Fe2 0 67mol L 1 2 3mol L 1 Fe2O3 6HCl 2FeCl3 3H2O MgO 2HCl MgCl2 H2O 题组一 1 2 3 4 5 题组二 知识梳理 题型构建 题组二对铝热反应的定性及定量考查 题组一 1 2 3 4 5 题组二 知识梳理 题型构建 题组二对铝热反应的定性及定量考查 题组一 1 2 3 4 5 题组二 知识梳理 题型构建 题组二对铝热反应的定性及定量考查 4 某同学对 铝热反应 的现象有这样的描述 反应放出大量的热 并放出耀眼的光芒 纸漏斗的下部被烧穿 有熔融物落入沙中 查阅 化学手册 知 Al Al2O3 Fe Fe2O3的熔点 沸点数据如下 1 该同学推测 铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金 理由是 该反应放出的热量使铁熔化 而铝的熔点比铁低 此时液态的铁和铝熔合形成铁铝合金 你认为他的解释是否合理 填 合理 或 不合理 2 设计一个简单的实验方案 证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝 该实验所用试剂是 反应的离子方程式为 3 实验室溶解该熔融物 下列试剂中最好的是 填序号 A 浓硫酸B 稀硫酸C 稀硝酸D 氢氧化钠溶液 合理 NaOH溶液 B 题组一 1 2 3 4 5 题组二 知识梳理 题型构建 题组二对铝热反应的定性及定量考查 解析 1 这种解释是合理的 它体现了铝热反应的特点之一 放热较多 并且结合了表格中提供的熔点数据 3 铁铝熔融物在一定条件下与浓硫酸或稀硝酸反应 会产生有毒气体 而且消耗两种酸的量又多 熔融物中铁不能与氢氧化钠溶液反应 答案为B 题组一 1 2 3 4 5 题组二 知识梳理 题型构建 题组二对铝热反应的定性及定量考查 5 用铝热反应还原下列物质 制得金属各1mol时 消耗铝最少的是 A MnO2B Cr2O3C V2O5D Fe3O4 D 题组一 1 2 3 4 5 题组二 探究高考 明确考向 1 2 考题训练 3 4 探究高考 明确考向 解析CaO能吸收水蒸气且与H2O反应 所以会析出CuSO4晶体 1 2 3 4 探究高考 明确考向 1 2 3 4 解析有的非金属材料也能导电 如石墨 探究高考 明确考向 C 1 2 3 4 探究高考 明确考向 Au Pt 1 2 3 4 探究高考 明确考向 将Fe2 氧化为Fe3 加热脱水 不引入杂质 对环境无污染 Fe3 Al3 1 2 3 4 探究高考 明确考向 所得产品中含有较多Fe2 SO4 3杂质 甲 乙 C 1 2 3 4 探究高考 明确考向 1 2 3 4 探究高考 明确考向 1 2 3 4 探究高考 明确考向 吸收HCl气体 a e d b 检查气密性 1 2 3 4 探究高考 明确考向 装置C的增重及样品质量 样品质量及样品分解后残余物质量或装置C的增重及样品分解后残余物质量 将分解产生的气体全部带入装置C D中完全吸收 防止产生倒吸 3 偏低 1 2 3 4 探究高考 明确考向 1 2 3 4 探究高考 明确考向 1 2 3 4 本讲内容结束请完成练出高分 练出高分 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 练出高分 B 解析钢是铁碳合金 其硬度大于纯铁 但熔点低于纯铁 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 练出高分 C 解析碱金属从上到下熔沸点逐渐降低 第三周期的金属元素从左到右硬度逐渐增大 明矾净水是除去水中的悬浮颗粒和杂质 使水澄清 但不能杀菌消毒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 练出高分 D 解析A项不锈钢都含有C等非金属元素 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 流通硬币材质是合金 明代还没有铝制品 B C错 D项一般来说合金熔点比其成分金属低 硬度 强度比其成分金属大 练出高分 B 解析制备单质Mg应该用电解熔融MgCl2的方法 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 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 练出高分 C 解析C项中Cl2具有强氧化性 产物应为CuCl2和HCl 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 练出高分 D C项CuCl2水解生成的盐酸易挥发 加热蒸干CuCl2溶液得不到无水CuCl2固体 解析A项反应后应将反应后液体倒入盛水的烧杯中 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 B项应将铜丝在空气中加热到红热后伸入盛装氯气的集气瓶中 方案 需收集气体 并需要将其转化为标准状况 不如方案 称固体质量方便 D正确 练出高分 B 解析铜铝混合物与盐酸或NaOH溶液反应时 均只有Al参加反应 因此A正确 若A B均选用稀HNO3 则两种金属均可反应 方案 中无固体剩余 B错误 当B选用浓HNO3时 铝钝化生成氧化膜 所测铝的质量偏大 则铜的质量分数偏小 C正确 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 右下图是三种稀酸对Fe Cr合金随Cr含量变化的腐蚀性实验结果 下列有关说法正确的是 A 稀硝酸对Fe Cr合金的腐蚀性比稀硫酸和稀盐酸的弱B 稀硝酸和铁反应的化学方程式是Fe 6HNO3 稀 Fe NO3 3 3NO2 3H2OC Cr含量大于13 时 因为三种酸中硫酸的氢离子浓度最大 所以对Fe Cr合金的腐蚀性最强D 随着Cr含量增加 稀硝酸对Fe Cr合金的腐蚀性减弱 练出高分 D 8 2010 安徽理综 12 解析根据图可知 Cr的含量不同 三种酸对Fe Cr合金的腐蚀性不同 当w Cr 较小时 稀硝酸对其腐蚀性最强 A不正确 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 铁与稀硝酸反应生成的是NO而不是NO2 B错 三种酸的质量分数相同 盐酸中的氢离子浓度最大 C错 根据图中稀HNO3的曲线变化 可知D正确 练出高分 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 练出高分 A 图1中产物a b的化学式分别为Cu2O和CuOB 图1整个过程中共生成0 26gH2OC 图2三条曲线中 表示CuO和其中所含Cu元素质量的关系曲线是曲线AD 图2中绘制错误的曲线共2条 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案D 练出高分 C 解析两种金属若形成合金 一种金属的熔点不能超过另一种金属的沸点 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 练出高分 a kj gf 或hi de 或ed hi 或gf bc 或cb l 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 练出高分 称取23 9g某碱式碳酸铜样品 充分反应后得到12 7g残留物 生成4 4g二氧化碳和7 2g水 该样品的结晶水质量为 g 化学式为 铜的相对原子质量按63 5计算 2 某同学以氮气代替氢气 并用上述全部或部分仪器来测定碱式碳酸铜的组成 你认为是否可行并请说明理由 CuCO3 Cu OH 2 H2O 1 8 可行 根据反应 即可计算出其组成 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 练出高分 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 练出高分 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 练出高分 2Fe3 Fe 3Fe2 Cu2 Fe Cu Fe2 2Au3 3Fe 2Au 3Fe2 铁屑 稀硫酸 稀硝酸 氢氧化钠 氢氧化钠 Fe 2H Fe2 H2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 练出高分 写出 处发生反应的化学方程式 3 铁红的化学式为 分别写出铁红和氧化铜在工业上的一种主要用途 铁红 氧化铜 3Cu 8HNO3 稀 3Cu NO3 2 2NO 4H2O 用作红色颜料 用作制造铜盐的原料 Fe