2020版新高考化学一轮复习第2章元素与物质世界第6节金属材料复合材料教学案鲁科版.docx

第6节金属材料复合材料课标解读要点网络1.了解合金的概念及其重要应用；了解化学与金属材料的关系。2.掌握金属铜及其重要化合物的主要性质及应用。3.了解铜及其重要化合物的制备方法。4.了解常见金属的活动性顺序和常见金属的冶炼方法。 合金与金属矿物的开发利用复合材料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，属于混合物。(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低；硬度和强度：一般比它的各成分金属的大。注意：并非所有的金属都能形成合金，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。如Cu与Na，Fe与Na等不能形成合金。2常见的金属材料(1)金属材料的工业分类黑色金属材料有色金属材料铁、铬、锰以及它们的合金除黑色金属以外的其他金属及其合金(2)常见合金材料 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化合态的形式存在。少数化学性质不活泼的金属存在游离态。(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)常见冶炼方法(对于金属活动顺序表中金属)电解法KAlNa：2NaCl(熔融)2NaCl2；Mg：MgCl2(熔融)MgCl2；Al：2Al2O3(熔融)4Al3O2。热还原法ZnCu高炉炼铁：3COFe2O32Fe3CO2；铝热反应制铬：2AlCr2O32CrAl2O3；焦炭还原铜：C2CuO2CuCO2。热分解法Hg、AgHg：2HgO2HgO2；Ag：2Ag2O4AgO2。4复合材料补短板(1)绝大部分金属在常温是固体，但汞为液体。(2)常温下，多数合金是固体，但钠钾合金是液体。(3)成分金属与合金的物理性质相比有所改变，但合金中各成分金属的化学性质仍然不变。(4)金属越活泼，一般发现或使用的越晚。(5)金属只有正价，反应时只表现还原性。(6)有些活动性很强的金属也可以用还原法来冶炼，如NaKClKNaCl、2RbClMgMgCl22Rb等，在此主要运用了化学平衡移动原理，利用K、Rb沸点低，汽化离开反应体系，使化学反应得以向正反应方向进行。(7)活泼金属用电解法冶炼时，不能用其化合物的水溶液进行电解。1工业上冶炼铝为什么用电解熔融Al2O3而不用电解熔融AlCl3？冶炼镁为什么用电解熔融MgCl2而不用电解熔融MgO?答案AlCl3为共价化合物，熔融时不导电，故不能用电解AlCl3的方法冶炼铝。尽管MgO属于离子化合物，但其熔点高，熔融时耗费更多能源，增加生产成本，而MgCl2的熔点较低，更易熔融，故工业冶炼镁使用电解熔融MgCl2的方法。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热还原法用到的还原剂有焦炭、CO和H2，试从所得产物纯度及对环境污染的角度考虑哪种还原剂更好？答案最好的还原剂是H2；原因是焦炭会使产品的纯度降低，CO会污染环境。命题点1金属材料的性能及其应用1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答案C2镁铝合金质优体轻，又不易锈蚀，被大量用于航空工业、造船工业、日用化工等领域。下列关于镁铝合金性质的叙述中，正确的是 ()A此合金的熔点比镁和铝的熔点都高B此合金能全部溶解于稀盐酸中C此合金能全部溶解于氢氧化钠溶液中D此合金的硬度比镁和铝的硬度都小B镁和铝都可以与盐酸反应，故镁铝合金能全部溶解于稀盐酸中。3金属、金属材料的性质在很大程度上决定了它们的用途。下列相关说法中不正确的是()A钛合金与人体具有很好的“相容性”，可以用来制造人造骨骼B铁具有良好的导热性，可以用于制造炊具C不锈钢的抗腐蚀性好，常用于制造医疗器械D钛及其合金熔点高，可用作保险丝D熔点低可以作保险丝，熔点高不可作保险丝。命题点2金属矿物的开发利用4铅的冶炼大致过程如下：富集：将方铅矿(PbS)进行浮选；焙烧：2PbS3O22PbO2SO2；制粗铅：PbOCPbCO；PbOCOPbCO2。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DA项，浮选法富集方铅矿为物理变化；B项，O2被还原为PbO和SO2，二者均为还原产物；C项，制取1 mol Pb共转移8 mol e。5氧化还原反应广泛应用于金属冶炼，下列说法不正确的是()A电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中，Na被还原B冶炼镁、铝采用电解法C用磁铁矿炼铁的反应中，1 mol Fe3O4被CO还原成Fe，转移9 mol电子D铝热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化C1 mol Fe3O4被还原成Fe，转移电子13(0)8 mol。6(双选)由黄铜矿(CuFeS2)制取铜的简单流程如图：下列说法正确的是 ()A由CuFeS2生成Cu2S、SO2和铁的氧化物反应中硫元素被还原B熔炼过程中的主要反应为Cu2SO22CuSO2C铜的电解精炼过程中粗铜作阳极D上述冶炼过程产生大量SO2，通常用饱和NaHSO3溶液吸收BCA项，由CuFeS2生成Cu2S、SO2和铁的氧化物，反应中硫元素的化合价由2价变成4价，被氧化，错误；B项，根据流程图，熔炼过程中的主要反应为Cu2SO22CuSO2，正确；C项，铜的电解精炼过程中纯铜作阴极，粗铜作阳极，正确；D项，SO2与饱和NaHSO3溶液不反应，应该选用Na2SO3溶液，错误。 铜及其化合物1铜的主要性质写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：化学方程式：2CuO2H2OCO2=Cu2(OH)2CO3。化学方程式：2CuSCu2S。与氧化性酸反应a与浓硫酸共热的化学方程式：Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O；b与稀硝酸反应的离子方程式：3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O；c与浓硝酸反应的离子方程式：Cu4H2NO=Cu22NO22H2O。与某些盐溶液反应a与硝酸银溶液反应的离子方程式：Cu2Ag=2AgCu2；b与FeCl3溶液反应的离子方程式：Cu2Fe3=2Fe2Cu2。2铜的重要化合物的性质及应用(1)氧化物(2)氢氧化铜蓝色难溶物，是一种弱碱。(3)铜盐Cu2(OH)2CO3Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，呈绿色，是铜锈的主要成分，受热易分解的方程式为Cu2(OH)2CO32CuOH2OCO2。CuSO4aCuSO45H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾或胆矾。受热或遇浓硫酸，蓝色晶体变为白色粉末。b无水CuSO4遇水变蓝色(生成CuSO45H2O)，可作为水或水蒸气的检验试剂。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，用来杀灭植物的病菌。补短板(1)Cu与稀H2SO4不反应，但在通入O2的条件下，Cu可在稀H2SO4中逐渐溶解：2CuO22H2SO4=2CuSO42H2O。(2)无水CuSO4只能作为检验水的试剂，不能作为水蒸气的吸收试剂而用于除杂。(3)1价铜在酸性条件下能发生歧化反应生成Cu和Cu2，利用这一原理可区别Cu和Cu2O。向红色物质中加入稀硫酸(但注意不能用硝酸检验)，若溶液由无色变成蓝色，则该红色物质为Cu2O，否则为Cu。反应的化学方程式为Cu2OH2SO4=CuSO4CuH2O。(4)含醛基(CHO)有机物与新制的Cu(OH)2悬浊液共热可生成砖红色Cu2O沉淀。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)对三个方案进行评价，你认为最好的是哪个方案？为什么？答案方案(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。因此方案(3)更经济合理。命题点1铜及其化合物的性质及实验探究1下列关于铜的化合物的说法正确的是()A蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末是化学变化B一定条件下，新制的Cu(OH)2悬浊液能与葡萄糖反应但不能与乙酸反应C用稀盐酸除去铜锈的离子方程式为CuO2H=Cu2H2OD将用H2还原CuO所得的红色固体投入稀硫酸中充分反应后有红色固体剩余且溶液呈蓝色，可说明原红色固体中一定含有Cu和Cu2OAB项，Cu(OH)2与乙酸发生中和反应；C项，铜锈的成分不是CuO而是Cu2(OH)2CO3；D项，实验结论不能说明一定含Cu。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 ()选项陈述陈述判断A铜绿的主要成分是碱式碳酸铜可用稀盐酸除铜器表面的铜绿对；对；无B铜表面易形成致密的氧化膜铜制容器可以盛放浓硫酸对；对；有C向硫酸铜溶液中通入氨气，有蓝色沉淀产生，过滤后灼烧滤渣，最后变成黑色固体把铜丝放在酒精灯火焰上灼烧，铜丝表面变黑对；对；有D蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末是物理变化硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂错；对；无DA项，、有因果关系，错误；B项，错，、无因果关系，错误；C项，、无因果关系，错误；D项，陈述涉及的变化为化学变化，、无因果关系，正确。3向Cu2O、CuO中加入足量稀硫酸得到的溶液呈蓝色，且有红色物质生成，请写出生成红色物质的离子方程式为_。将溶液中红色物质反应掉，最终得到胆矾。则加入的试剂最好是_(填字母序号)。A适量的NaNO3B适量的HNO3C适量的H2O2解析Cu2O在酸性条件下生成Cu2(蓝色)和单质铜(红色)，反应的离子方程式为Cu2O2H=Cu2CuH2O。Cu在酸性条件下，NO被还原为有毒气体的NO，污染环境。答案Cu2O2H=Cu2CuH2OC命题点2涉及铜及其化合物的基本化工流程4(2019唐山模拟)某研究小组在实验室以含铁的铜屑为原料制备Cu(NO3)23H2O，并进一步探究用SOCl2制备少量无水Cu(NO3)2，设计的实验流程如下：已知：SOCl2熔点105 、沸点78 ，遇水剧烈水解生成两种酸性气体。 请依据实验流程图回答下列问题：(1)第步适合调pH的物质是_(填一种物质的化学式)。(2)第步包括_、冷却结晶、抽滤等步骤，为得到较大颗粒的Cu(NO3)23H2O，可采用的方法是_(填一种)。(3)第步中发生反应的化学方程式是_。若不用SOCl2，而直接加热Cu(NO3)23H2O脱水，能否得到纯净的无水Cu(NO3)2？_(填“能”或“否”)。(4)某同学将制得的无水Cu(NO3)2固体放在试管中加热，发现试管中生成黑色粉末并产生红棕色气体，写出对应的化学方程式_。该同学将带火星的木条伸入试管中，发现木条燃烧，他得出的结论是红棕色气体支持木条燃烧，你认为他的结论是否正确？_(填“是”或“否”)。解析(1)第步调节pH的目的是促进铁离子转化成Fe(OH)3沉淀，为了不引入新杂质，可选用CuO或Cu(OH)2或CuCO3或Cu2(OH)2CO3等来调节溶液的pH。(2)为得到Cu(NO3)23H2O，可采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法，为得到较大颗粒晶体，可减慢冷却结晶的速度。(3)第步中Cu(NO3)23H2O和SOCl2发生反应生成硝酸铜、二氧化硫和氯化氢，其化学方程式为Cu(NO3)23H2O3SOCl2Cu(NO3)23SO26HCl。若直接加热Cu(NO3)23H2O脱水，Cu2发生水解反应且HNO3易挥发，会生成Cu(OH)2，不能得到纯净的无水Cu(NO3)2。(4)由题意知Cu(NO3)2受热分解，生成物中含氧化铜和二氧化氮气体，其化学方程式为2Cu(NO3)22CuO4NO2O2。纯氧能使带火星的木条复燃，但空气中含有大量不能助燃的N2，氧气含量较少，所以空气不能使带火星的木条复燃，产物中NO2与O2的体积比与空气中N2、O2体积比均为41，将带火星的木条放入Cu(NO3)2受热分解得到的混合气体中，木条复燃，若NO2不能助燃，则混合气体同样会因为O2含量少而不能使木条复燃，所以NO2能助燃。答案(1)CuO或Cu(OH)2或CuCO3或Cu2(OH)2CO3(2)加热(蒸发)浓缩减慢冷却结晶的速度(其他合理答案亦可)(3)Cu(NO3)23H2O3SOCl2Cu(NO3)23SO26HCl否(4)2Cu(NO3)22CuO4NO2O2是5工业上以废铜为原料经一系列化学反应可生产氯化亚铜(CuCl)，其工艺流程如图所示：试依据如图转化回答下列问题：(1)还原过程中的产物为NaCuCl2，试写出该反应的化学方程式：_。制备中当氯化过程完成后必须经还原过程再制得CuCl，为什么不用一步法制得CuCl？(已知Cu2Cu2Cl= 2CuCl) _。(2)还原过程中加入少量盐酸的作用是_，加入NaCl且过量的原因是_。(3)合成结束后所得产品用酒精淋洗的目的是_。(4)实验室中在CuCl2热溶液中通入SO2气体也可制备白色的CuCl沉淀，试写出该反应的离子方程式：_。答案(1)CuCl22NaClCu=2NaCuCl2 CuCl沉淀沉积在Cu表面阻碍反应的进行(2)防止Cu2水解增大NaCl的浓度有利于生成更多的NaCuCl2，提高产率(3)使CuCl尽快干燥，防止被空气氧化(4)2Cu22ClSO22H2O2CuCl4HSO废铜利用的一般化工流程 铝及其重要化合物1铝单质的性质及制备(1)铝的主要性质铝是银白色固体，有金属光泽，易导电导热，有延展性。与O2的反应与强碱溶液反应2Al2OH6H2O=2Al(OH)43H2(写离子方程式)。铝热反应铝热剂为Al和Fe2O3，反应的化学方程式为2AlFe2O3Al2O32Fe，此反应体现了铝的较强还原性。补短板(1)铝热反应的实验装置及试剂作用(2)铝热反应的原理应用制取熔点较高、活泼性弱于Al的金属铬、锰、钨等；金属焊接，如野外焊接钢轨等。与某些盐(CuSO4)溶液反应的离子方程式：2Al3Cu2=3Cu2Al3。(2)铝单质的工业制备电解熔融Al2O3电极反应总反应方程式2Al2O3(熔融)4Al3O2注电解Al2O3时Na3AlF6的作用是作助熔剂。2铝的重要化合物的性质及应用(1)铝的氧化物(Al2O3)两性氧化物(2)铝的氢氧化物Al(OH)3两性氢氧化物主要性质白色胶状固体，难溶于水，有较强的吸附性。写出上图标号中有关反应的化学方程式或离子方程式：aAl(OH)33H=Al33H2O；bAl(OH)3OH=Al(OH)4；c2Al(OH)3Al2O33H2O。制备Al(OH)3的两种方法及原理a向铝盐中加入足量氨水，离子方程式为Al33NH3H2O=Al(OH)33NH；b向四羟基合铝酸盐中通入足量CO2，离子方程式为Al(OH)4CO2=Al(OH)3HCO。(3)两种盐铝盐和四羟基合铝酸盐铝盐明矾a化学式为KAl(SO4)212H2O，为复盐。b电离方程式为KAl(SO4)2=KAl32SO。c应用：净水，净水原理为明矾电离出的Al3在水中水解生成Al(OH)3胶体，吸附水中悬浮物而沉淀，使水净化，其离子方程式为Al33H2OAl(OH)3(胶体)3H。四羟基合铝酸盐四羟基合铝酸钠a向NaAl(OH)4溶液中滴加盐酸至过量，反应现象为先生成白色沉淀，然后沉淀又逐渐溶解至消失，反应的有关离子方程式为Al(OH)4H=Al(OH)3H2O，Al(OH)33H=Al33H2O。b向NaAl(OH)4溶液中通入少量CO2，反应的离子方程式为2Al(OH)4CO2=2Al(OH)3COH2O。命题点1Al及其化合物的基本性质及应用1下列说法正确的是()AAl、盐酸、NaOH溶液三者之间两两均能发生反应B铝与Fe2O3发生铝热反应后固体物质增重C常温下，相同的铝片中分别加入足量的浓、稀硝酸，浓硝酸中铝片先溶解完D工业制备Al可以用电解熔融Al2O3或AlCl3AA项，Al和盐酸，Al和NaOH溶液，盐酸和NaOH溶液，三组均反应；B项，铝热反应，固体质量不变；C项，常温下，Al与浓硝酸发生钝化；D项，熔融AlCl3不导电。2.现有Al、Cl2、Al2O3、HCl(aq)、Al(OH)3、NaOH(aq)6种物质，它们之间有如图所示转化关系，图中每条线两端的物质之间都可以发生反应，下列推断不合理的是()AN一定是HCl(aq)BX可能为Al或Cl2CY一定为NaOH(aq)DQ、Z中的一种必定为Al2O3B由题图可知Y为NaOH(aq)，N一定是HCl(aq)，M为Al。3用稀硫酸、NaOH溶液和金属铝为原料制取Al(OH)3。甲、乙、丙三位学生的制备途径分别是甲：AlAl2(SO4)3Al(OH)3乙：AlNaAl(OH)4Al(OH)3丙：若要得到等量的Al(OH)3，则()A三者消耗的原料相同B甲消耗的原料的总物质的量最多C乙消耗的原料的总物质的量最少D丙消耗的原料的总物质的量最多B要制备1 mol Al(OH)3，三方案所需物质的量关系甲：AlAl2(SO4)3Al(OH)3；乙：AlNaAl(OH)4Al(OH)3；丙：4(2019合肥调研)在给定条件下，下列物质的转化不能实现的是()A明矾Al(OH)3NaAl(OH)4BNaAl(OH)4溶液Al(OH)3 Al2O3CAl2O3NaAl(OH)4溶液Al(OH)3DMgOMgCl2溶液MgCl2DMgCl2溶液蒸干不能得到MgCl2，加热过程中MgCl2水解生成Mg(OH)2。命题点2涉及Al及其化合物的流程题5工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3xH2O、Fe2O3、SiO2等)提取纯Al2O3作冶炼铝的原料，提取时操作过程如图所示，图中操作错误的是()ABC DA由流程图可知，反应得到的滤液为NaAl(OH)4溶液，加入过量盐酸后得到AlCl3而不是Al(OH)3沉淀，应通入过量CO2，操作错误；Al(OH)3在常温干燥条件下并不发生分解，故操作需要加热，错误。6(2017全国卷，T26(1)(2)(3)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示：回答下列问题：(1)在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是_，还可使用_代替硝酸。(2)沉淀A的主要成分是_，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为_。(3)加氨水过程中加热的目的是_。沉淀B的主要成分为_、_(写化学式)。(4)水泥样品中若加NaOH溶液，发生反应的离子方程式有_。解析(1)由题意知，水泥样品中含有铁、铝和镁等金属的氧化物，后面操作有加入氨水调节pH45，目的是除去Al元素和Fe元素，而在此pH范围内，Fe元素只有转化为Fe3才能完全生成沉淀，因此加入硝酸的目的是将样品中可能存在的Fe2氧化为Fe3；还可以使用双氧水等其他氧化剂代替硝酸。(2)水泥样品中的SiO2、CaO及铁、铝、镁等金属的氧化物，只有SiO2(或反应生成的H2SiO3)不溶于盐酸，所以沉淀A的主要成分是SiO2(或H2SiO3)。SiO2(或H2SiO3)不与强酸反应，但可溶于氢氟酸中，反应的化学方程式为SiO24HF=SiF42H2O(或H2SiO34HF=SiF43H2O)。(3)盐类水解是吸热反应，升高温度，可防止生成胶体，同时促进溶液中的Al3、Fe3水解程度增大而生成沉淀易于除去，加热的同时还可以加快反应速率；生成的沉淀主要为Al(OH)3、Fe(OH)3。答案(1)将样品中可能存在的Fe2氧化为Fe3H2O2(2)SiO2SiO24HF=SiF42H2O(3)防止胶体生成，易沉淀分离Al(OH)3Fe(OH)3(4)Al2O32OH3H2O=2Al(OH)4、SiO22OH=SiOH2O(1)铝土矿中提纯Al的基本流程(2)Al、酸、碱为原料制Al(OH)3的最佳方案 一题串知，落实考法某工业含铜废料含有Cu、CuO、CuS、CuSO4等成分，利用该含铜废料可生产硝酸铜晶体Cu(NO3)23H2O，生产的工艺流程如图所示：回答下列问题：(1)“焙烧”过程发生反应的化学方程式为_。考查Cu及化合物的性质(2)“酸化”过程中的离子方程式为_。考查CuO的性质(3)若试剂a为Zn，则“置换”的离子方程式为_，滤液中溶质的化学式是_。考查Cu的制备(4)“反应”一步中使用20% HNO3和10% H2O2，整个过程无红棕色气体产生，则发生反应的化学方程式为_。考查Cu制备Cu(NO3)2的方法答案(1)2CuS3O22CuO2SO2,2CuO22CuO(2)CuO2H=Cu2H2O(3)ZnCu2=CuZn2ZnSO4(4)CuH2O22HNO3=Cu(NO3)22H2O真题体验，感悟考向1正误判断(对的打“”，错误的打“”)(1)(2019全国卷)向CuSO4溶液中加入足量Zn粉，溶液蓝色消失ZnCuSO4=CuZnSO4。()(2)(2015全国卷)将铜粉加入1.0 molL1 Fe2(SO4)3溶液中，现象是溶液变蓝、有黑色固体出现，说明金属铁比铜活泼。()(3)(2017全国卷)向含Cl的溶液中同时加入Cu和CuSO4，生成CuCl沉淀而除去Cl的反应为CuCu22Cl=2CuCl。()(4)(2016全国卷)FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板，说明铁比铜金属性强。()(5)(2018全国卷)氢氧化铝可用于中和过多胃酸。()(6)(2016全国卷)泡沫灭火器灭火是利用了Al2(SO4)3和小苏打的反应。()(7)(2015全国卷)浓硝酸滴入用砂纸打磨过的铝条上，产生红棕色气体。()(8)(2015全国卷)氯化铝溶液滴入浓氢氧化钠溶液中，产生大量白色沉淀。()(9)(2014全国卷)