高考化学一轮复习教案 第3章 第5讲《用途广泛的金属材料及开发利用金属矿物》

第5讲用途广泛的金属材料及开发利用金属矿物考纲解读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。考点一铜及其化合物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)化学性质反应物质化学方程式非金属O2潮湿的空气_(_固体) 在空气中加热_(_固体)Cl2S氧化性酸浓H2SO4浓HNO3稀HNO3盐AgNO3FeCl32.氧化铜和氧化亚铜名称氧化铜氧化亚铜颜色与酸反应(H)Cu2O2H=Cu2CuH2O与H2反应转化关系3氢氧化铜(1)物理性质：_色_溶于水的固体。(2)化学性质：Cu(OH)2属于_，能与_反应生成盐和水。4CuSO45H2OCuSO45H2O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。1某研究小组用废铜粉制取胆矾，设计了如下几个实验方案：(1)CuCuSO4硫酸铜溶液CuSO45H2O。(2)CuCuO硫酸铜溶液CuSO45H2O。(3)硫酸铜溶液CuSO45H2O。对三个方案进行评价，你认为最好的是哪个方案？2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(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。ACuO比Cu(OH)2颗粒粗大，更易于过滤从溶液中分离BCu(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考点二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常见金属材料金属材料包括纯金属和它们的合金，可分为黑色金属材料和有色金属材料。(1)重要的黑色金属材料黑色金属材料：通常包括_。钢钢是用量最大、用途最广的合金。性能：良好的延展性和导电性,用途：制导线钢(2)几种有色金属材料有色金属材料：除黑色金属以外的其他各种金属材料及其合金。几种有色金属材料性能：良好的导电性和导热性用途：制导线铝铝及铝合金性能：密度小、强度高、塑性好、易于成型、制造工艺简单、成本低廉用途：主要用于建筑业、容器和包装业、, 交通运输业、电子行业等铝合金性能：良好的导电性和导热性用途：主要用于电器和电子工业、建筑业铜铜及铜合金铜合金：青铜是我国使用最早的合金，常见的还 有黄铜和白铜3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4某化学兴趣小组对奥运会金牌成分提出猜想：甲认为金牌是由纯金制成；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硝酸银溶液考点三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：Mnne=M。3金属冶炼的一般步骤4金属冶炼方法(1)热分解法例如：2HgO2HgO2，2Ag2O4AgO2。用热分解冶炼法冶炼金属的特点是：金属元素的金属性_，金属元素的原子_失去电子，其金属离子_得到电子，该金属元素所形成的化合物稳定性_。(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_。一氧化碳还原法。例如：CO还原Fe2O3、CuO，其化学方程式依次为_。氢气还原法。例如：H2还原WO3、Fe3O4，其化学方程式依次为_。活泼金属还原法。例如：Al还原Cr2O3、V2O5，其化学方程式依次为_。(3)电解法冶炼金属例如：Al2O3、MgCl2、NaCl的电解反应，其化学方程式依次为_。5能否用电解AlCl3和MgO的方法冶炼Al、Mg?6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？72005年诺贝尔化学奖获得者施罗克等人发现金属钼的卡宾化合物可以作为非常有效的烯烃复分解催化剂。工业上冶炼钼的化学原理为：2MoS27O22MoO34SO2；MoO32NH3H2O=(NH4)2MoO4H2O；(NH4)2MoO42HCl=H2MoO42NH4Cl；H2MoO4MoO3H2O；用还原剂将MoO3还原成金属钼。则下列说法正确的是()AMoS2煅烧产生的尾气可直接排入空气中BMoO3是金属氧化物，也是碱性氧化物CH2MoO4是一种强酸D利用H2、CO和铝分别还原等量的MoO3，所消耗还原剂的物质的量之比为332考点四铝热反应1本质利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来：_。2实验(以Al和Fe2O3的反应为例)(1)实验步骤把两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状，套在一起使四周都有四层。把内层滤纸取出，在其底部剪一个孔，用水润湿，再套回架在铁圈上的纸漏斗上(如图所示)，下面放置一盛沙子的蒸发皿。把5 g干燥的氧化铁粉末和2 g铝粉混合均匀，放在纸漏斗上，上面加少量氯酸钾固体并在混合物中间插一根镁条。用燃着的小木条点燃镁条，观察发生的现象。(2)实验现象：当外露部分镁条刚刚燃毕时，纸漏斗内的混合物_，发出_，产生大量的烟。纸漏斗被烧破，有_落入蒸发皿内的细沙上，液珠冷却后变为_。(3)实验结论：在高温下，铝与氧化铁反应，放出_，化学方程式：_。3反应特点在高温下进行，反应迅速，放出大量的热。新生成的金属单质呈液态且易与_分离。4应用(1)在生产上，可用于_等。(2)在冶金工业上用于_。5铝热剂(1)在铝热反应中，反应混合物(铝、金属氧化物)称为_。(2)能与Al组成铝热剂的金属氧化物常见的有_、_、_、_、_等。8粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。进行如下实验：取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成；另取20 g A全部溶于0.15 L 6.0 molL1盐酸中，得溶液C；将中得到的单质B和溶液C反应，放出1.12 L(标况)气体，同时生成溶液D，还残留有固体物质B；用KSCN溶液检验时，溶液D不变色。请填空：(1)中引发铝热反应的实验操作是_，产物中的单质B是_。(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0.15 L，则该溶液中c(Mg2)为_，c(Fe2)为_。9 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：物质AlAl2O3FeFe2O3熔点/6602 0541 5351 462沸点/2 4672 9802 750(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10用铝热反应还原下列物质，制得金属各1 mol时，消耗铝最少的是 ()AMnO2 BCr2O3 CV2O5 DFe3O4金属综合性质概括1金属活动性的判断规律(1)单质与水或酸反应的难易程度：反应越剧烈，该金属越活泼。(2)最高价氧化物对应水化物的碱性强弱：碱性越强，金属越活泼。(3)金属间的置换反应：若A能置换B，则A的活动性比B的强。(4)简单阳离子氧化性的强弱：氧化性越强，该金属的活动性越弱。(5)两金属构成原电池时，作负极(或电子流出、或电流流入、或发生氧化反应等)的金属比作正极(或电子流入、或电流流出、或发生还原反应等)的金属活泼。2金属与酸反应的定量关系(1)金属与酸反应失去电子的物质的量产生氢气的物质的量2。(2)当两溶液中参加反应的金属与产生氢气的质量差相等时，则反应后两溶液增加的质量相等。(3)相同物质的量的金属与足量酸反应产生氢气的物质的量之比等于反应后对应金属离子呈现的化合价之比。(4)相同质量的金属与足量酸反应产生氢气的质量之比等于金属失去1 mol电子时质量的倒数比。(5)若产生相同量的氢气，所需金属的物质的量之比等于反应后对应金属离子呈现的化合价的倒数比。(6)若产生相同量的氢气，所需金属的质量之比等于失去1 mol电子时金属的质量之比。【例1】等量镁铝合金粉末分别与下列4种过量的溶液充分反应，放出氢气最多的是()A2 molL1 H2SO4溶液B18 molL1 H2SO4溶液C6 molL1 KOH溶液 D3 molL1 HNO3溶液【例2】有关X、Y、Z、W四种金属进行如下实验：1将X和Y用导线连接，浸入电解质溶液中，Y不易腐蚀2将片状的X、W分别投入等浓度的盐酸中都有气体产生，W比X反应剧烈3用惰性电极电解等物质的量浓度的Y和Z的硝酸盐混合溶液，在阴极上首先析出单质Z根据以上事实，下列判断或推测错误的是()AZ的阳离子氧化性最强BW的还原性强于Y的还原性CZ放入CuSO4溶液中一定有Cu析出D用X、Z和稀硫酸可构成原电池，且X作负极海水中镁的提取1流程2有关反应的化学方程式MgCl2Ca(OH)2=Mg(OH)2CaCl2Mg(OH)22HCl=MgCl22H2OMgCl26H2OMgCl26H2OMgCl2(熔融)MgCl2【例3】海水是镁的主要来源之一，从海水中提取金属镁的主要生产步骤有：浓缩结晶加熟石灰加盐酸过滤熔融电解(1)正确的生产顺序是_。(2)以上提取镁的全过程中，没有涉及的化学反应类型是_(填序号)。A分解反应 B化合反应C置换反应 D复分解反应(3)下列关于提取镁的说法中，不正确的是_(填序号)。A此法的优点之一是原料来自大海B进行步骤的目的是富集MgCl2C常用电解熔融氧化镁的方法制取镁D电解冶炼镁要消耗大量电能高考题组一金属活动性、合金、金属冶炼1Al、Fe、Cu都是重要的金属元素，下列说法正确的是()A三者对应的氧化物均为碱性氧化物B三者的单质放置在空气中均只生成氧化物C制备AlCl3、FeCl3、CuCl2均不能采用将溶液直接蒸干的方法D电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时阴极上依次析出Cu、Fe、Al2金属的使用是人类拓展自身能力的标志之一。人类利用几种常用金属的先后顺序依次为：金、铜、铁、铝，之所以有先后，主要取决于()A金属在地壳中的含量多少B金属的熔、沸点高低C金属的活泼性强弱D金属的导电性强弱3合金相对于纯金属制成的金属材料的优点是()合金的硬度一般比它的各成分金属的大一般地，合金的熔点比它的各成分金属的更低改变原料的配比、改变生成合金的条件，得到有不同性能的合金合金比纯金属的导电性更强合金比纯金属的应用范围更广泛A BC D4判断下列说法是否正确，正确的划“”，错误的划“”(1)电解熔融氯化镁制取金属镁()(2)电解饱和氯化镁溶液，可制得金属镁()(3)目前我国流通的硬币是由合金材料制造的()(4)生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次增加()(5)用嵌有一铜螺丝钉的铁板在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极反应为Cu2e=Cu2()(6)常温下Na与足量O2反应生成Na2O，随温度升高生成Na2O的速率逐渐加快()(7)用金属钠可区分乙醇和乙醚()高考题组二铜、铜合金及其化合物5自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液，向地下深层渗透，遇到难溶的ZnS或PbS，慢慢转变为铜蓝(CuS)。下列分析正确的是()ACuS的溶解度大于PbS的溶解度B原生铜的硫化物具有还原性，而铜蓝没有还原性CCuSO4与ZnS反应的离子方程式是Cu2S2=CuSD整个过程涉及的反应类型有氧化还原反应和复分解反应6出土的锡青铜(铜锡合金)文物常有Cu2(OH)3Cl覆盖在其表面。下列说法不正确的是()A锡青铜的熔点比纯铜低B在自然环境中，锡青铜中的锡可对铜起保护作用C锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快D生成Cu2(OH)3Cl覆盖物是电化学腐蚀过程，但不是化学反应过程7物质AG有下图所示转化关系(部分反应物、生成物没有列出)。其中A为某金属矿的主要成分，经过一系列反应可得到B和C。单质C可与E的浓溶液发生反应，G为砖红色沉淀。请回答下列问题：(1)写出下列物质的化学式：B_、E_、G_；(2)利用电解可提纯C物质，在该电解反应中阳极物质是_，阴极物质是_，电解质溶液是_；(3)反应的化学方程式是_。品味高考评分细则，提高答题能力考生答卷案例找错纠错规范答案(1)将气体通入品红溶液中，溶液褪色，加热恢复原色(合理即得分)(2)decb防止倒吸吸收多余的SO2(3)铁屑过滤(4)将小片pH试纸放在点滴板(或表面皿)上，用玻璃棒蘸取少量待测液点在试纸上，与标准比色卡对照低(小)答题规范点拨1.以下三种答案同样给分：(1)将气体通入品红溶液，溶液褪色；(2)将气体通入高锰酸钾溶液，溶液褪色；(3)将气体通入溴水溶液，溶液褪色。不给分的情况：品红倒入；看是否褪色；出现错字等。2.第一空大写字母不得分；第二防止回流、防倒流、防止氢氧化钠回流、安全瓶等都得分，但有错别字不得分；第三空吸收SO2、除去SO2、防止SO2污染空气、与SO2反应、中和SO2等都给分，但必须写出SO2字样，否则不得分，如吸收尾气、除尾气、防止污染等都不给分。3.只要出现Fe就有分，加入硫酸和铁不得分；“过滤”写错别字不得分。4.玻璃棒可写成胶头滴管或玻棒，润湿的pH试纸不得分，必须有“与标准比色卡对照”字眼。课时规范训练1下列说法正确的是()A所有不锈钢都只含有金属元素B我国流通的硬币材质是金属单质C广东打捞的明代沉船上存在大量铝制餐具D镁合金的硬度和强度均高于纯镁2人类历史上大量生产和使用铝、钛、铁、铜四种金属单质的时间顺序是()A铜、铁、铝、钛 B铁、铝、铜、钛C铜、铁、钛、铝 D铁、铜、铝、钛3我国古代“药金”的冶炼方法是将炉甘石(ZnCO3)和赤铜矿(Cu2O)与木炭按一定的比例混合后加热至800 ，即可炼出闪烁着金子般光泽的“药金”，则下列说法中不正确的是()A“药金”实质上是铜锌合金B冶炼炉中炉甘石直接被碳还原为锌C用王水或硝酸均可区别黄金和“药金”D用火焰灼烧法可以区别黄金和“药金”4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，电解熔融Al2O3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Cu5下列说法中不正确的是()A有些活泼金属如铝可作高温还原法的还原剂B用电解熔融NaCl的方法来冶炼金属钠C可用焦炭或一氧化碳还原氧化铝的方法来冶炼铝D回收旧金属可以重新制成金属或它们的化合物6所谓合金，就是不同种金属(也包括一些非金属)在熔化状态下形成的一种熔合物，下表为四种金属的熔、沸点：NaCuAlFe熔点()97.51 0836601 535沸点()8832 5952 2003 000根据以上数据判断其中不能形成合金的是()ACu和Al BFe和CuCFe和Na DAl和Na7某化学小组为测定一定质量的某铜铝混合物中铜的质量分数，设计了如下实验方案：方案：铜铝混合物测定生成气体的体积方案：铜铝混合物测定剩余固体的质量下列有关判断中不正确的是()A溶液A和B均可以是盐酸或NaOH溶液B溶液A和B均可以选用稀硝酸C若溶液B选用浓硝酸，则测得铜的质量分数偏小D实验方案更便于实施8氢化亚铜(CuH)是一难溶物质，用CuSO4溶液和另一种“反应物”在4050 时反应可生成它。CuH不稳定，易分解；CuH在氯气中能燃烧，跟盐酸反应能产生气体。下列有关推断中错误的是()A这里的“另一种反应物”具有还原性BCuH可作氧化剂、还原剂CCuHCl2=CuClHCl(燃烧)DCuHHCl=CuClH2(常温)9铜是生命必需的元素，也是人类最早使用的金属之一，铜的生产和使用对国计民生各个方面产生了深远的影响，请完成(1)(3)题：(1)在西汉古籍中曾有记载：曾青得铁则化为铜即曾青(CuSO4)跟铁反应生成铜。试写出该反应的化学方程式：_。(2)铜器表面有时会生成铜绿，请写出生成铜绿的化学方程式：_，这层铜绿可以用化学方法除去。试写出除去铜绿而不损伤器物的化学方程式：_。(3)铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币。试从物理性质和化学性质的角度分析为 什么铜常用于制造货币：_。(铜的熔点是1 183.4 ，铁的熔点是1 534.8 )10金属及其化合物的应用很广泛，现举几种常见金属及其化合物的用途，回答有关问题：(1)FeCl3溶液常用于腐蚀印刷电路铜板，其离子方程式为_。(2)黄铜矿熔炼后得到的粗铜中含少量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： _。(3)某科研人员发现劣质不锈钢在酸中腐蚀缓慢，但在某些盐溶液中腐蚀现象明显。请从下表提供的药品中选择两种(水可任选)，设计最佳实验，验证劣质不锈钢易被腐蚀。 浓硫酸、稀硫酸、CuO、NaOH溶液有关反应的化学方程式：_、_。劣质不锈钢腐蚀的实验现象：_。(4)合金在生活和生产上用途越来越广泛。请用相关的知识解释在航空业上铝合金比铁合金用途更广泛的原因。11. 已知某混合金属粉末中，除铝外还含有铁、铜中的一种或两种，所含金属的量都在5%以上。请设计合理实验探究该混合金属粉末中铁、铜元素的存在。仅限选择的仪器和试剂：烧杯、试管、玻璃棒、量筒、容量瓶、滴管、药匙；1 molL1硫酸、2 molL1硝酸、2 molL1 NaOH溶液、20% KSCN溶液。完成以下实验探究过程：(1)提出假设假设1：该混合金属粉末中除铝外还含有_元素；假设2：该混合金属粉末中除铝外还含有_元素；假设3：该混合金属粉末中除铝外还含有Fe、Cu元素。(2)设计实验方案基于假设3，设计出实验方案(不需在答题卡上作答)(3)实验过程根据(2)的实验方案，叙述实验操作，预期现象和结论。编号实验操作预期现象与结论12. 某学习小组用如图所示装置测定铝镁合金中铝的质量 分数和铝的相对原子质量。(1)A中试剂为。(2)实验前，先将铝镁合金在稀酸中浸泡片刻，其目的 是_。(3)检查气密性，将药品和水装入各仪器中，连接好装 置后，需进行的操作还有：记录C的液面位置；将B中剩余固体过滤，洗涤，干燥，称重；待B中不再有气体产生并恢复至室温后，记录C的液面位置；由A向B滴加足量试剂。上述操作的顺序是(填序号)；记录C的液面位置时，除视线平视外，还应。(4)B中发生反应的化学方程式为_。(5)若实验用铝镁合金的质量为a g，测得氢气体积为b mL(已换算为标准状况)，B中剩余固体的质量为c g，则铝的相对原子质量为。(6)实验过程中，若未洗涤过滤所得的不溶物，则测得铝的质量分数将_(填“偏大”、“偏小”或“不受影响”)。答案基础再现深度思考考点一1(1)紫红热电(2)2CuO2CO2H2O=Cu2(OH)2CO3绿色2CuO22CuO黑色CuCl2CuCl22CuSCu2SCu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2OCu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2OCu2AgNO3=Cu(NO3)22AgCu2FeCl3=CuCl22FeCl22(从左至右，从上至下)黑色砖红色CuO2H=Cu2H2OCuOH2CuH2OCu2OH22CuH2O4CuO2Cu2OO23(1)蓝不(2)弱碱酸考点二1(1)两种或两种以上的金属(或金属与非金属)金属特性(2)低大2(1)铁、铬、锰以及它们的合金低碳钢中碳钢高碳钢合金钢考点三1金铂化合物正2得还原4(1)弱不易容易较差(2)C2ZnO2ZnCO2，C2CuO2CuCO23COFe2O32Fe3CO2，COCuOCuCO23H2WO3W3H2O,4H2Fe3O43Fe4H2O2AlCr2O3Al2O32Cr,10Al3V2O56V5Al2O3(3)2Al2O3(熔融)4Al3O2，MgCl2(熔融)MgCl2，2NaCl(熔融)2NaCl2考点四12mAl3MnOmmAl2O33nM2(2)立即剧烈反应耀眼的光芒红热状态的液珠黑色固体(3)大量的热Fe2O32Al2FeAl2O33Al2O34(1)焊接钢轨(2)冶炼难熔金属5(1)铝热剂(2)Fe2O3Fe3O4Cr2O3MnO2V2O5深度思考1方案(1)产生污染性气体，且消耗硫酸较多。方案(2)：消耗能量较多，且步骤复杂。方案(3)：不产生污染性气体，原料利用率高，节约能源。因而方案(3)更经济合理。2(1)a、b(2)耗酸少；无污染性气体SO2产生(3)D3B4.B5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。6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。7D8(1)加少量KClO3，插上镁条并将其点燃Fe(2)Fe2O36HCl=2FeCl3