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第3讲金属材料复合材料考纲要求1.了解合金的概念及其重要应用。2.了解常见金属的活泼性顺序。3.了解铜及其重要化合物的性质及其应用。4.了解复合材料的有关知识。考点一金属材料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。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2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硝酸银溶液考点二复合材料1复合材料复合材料是指将两种或两种以上不同性质的材料经特殊加工而制成的材料，其中一种材料作为_，另一种材料作为_。2生产生活中常用的复合材料玻璃钢：以_做增强体、_做基体的复合材料。碳纤维增强复合材料：在_的基体中加入了_做增强体，具有韧性好、强度高而质轻的特点。3航空、航天领域中的复合材料飞机、火箭的机翼，导弹的壳体、尾翼中的复合材料。基体：_等密度小的金属。增强体：_等耐热性能好的纤维。航天飞机身上使用的隔热陶瓷瓦。基体：_。增强体：_。3某复合材料是以碳纤维为增强体、金属钛为基体复合而成的。估计这种材料()耐高温不耐热导电、导热不导电、不导热可用于飞机机翼可用于导弹的壳体A BC D4宇航员在升空、返回或遇到紧急情况时，必须穿上10千克重的舱内航天服，“神七”宇航员所穿舱内航天服是由我国科学家近年来研制的新型“连续纤维增韧”航空材料做成的，其主要成分是由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成的，下列相关叙述错误的是()A它耐高温、抗氧化B它比钢铁轻、硬，但质地较脆C它没有固定熔点D它是一种新型无机非金属材料考点三铜及其化合物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。5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？6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四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_。7能否用电解AlCl3和MgO的方法冶炼Al、Mg?8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？92005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作负极铜及化合物综合实验探究【例3】铜器久置，表面会生成一层绿色固体，某化学兴趣小组收集家中铜器表面的绿色固体进行探究。查阅相关资料后，得知该绿色物质是碱式碳酸铜。该小组同学利用如图装置进行实验，探究碱式碳酸铜的分解产物。对试管内的绿色固体进行加热至完全分解，观察到A装置中绿色固体逐渐变成黑色，B装置中无水硫酸铜变成蓝色，C装置中澄清石灰水变浑浊。取少量加热后生成的黑色固体于试管中，加入稀盐酸。观察到黑色固体逐渐溶解，溶液变成蓝色。取少量上述蓝色溶液于试管中，浸入一根洁净的铁丝。观察到铁丝表面有红色物质析出。请回答下列问题：(1)加热后试管中剩余的黑色物质是_。(2)写出该绿色物质受热分解的化学方程式：_。(3)上述实验步骤中反应的离子方程式为_。(4)实验装置最后的干燥管的作用是_。(5)已知：物质开始沉淀时的pH完全沉淀时的pHFe(OH)31.93.2Fe(OH)27.09.0Cu(OH)24.76.7若提供的药品有：Cl2、浓硫酸、NaOH溶液、CuO、Cu，试结合题给表格，简述除去步骤溶液中Fe2的实验步骤：_。互动探究(1)如果将B、C两装置对调，能否达到实验目的？(2)能否直接加CuO调节溶液的pH，除去步骤溶液中的Fe2？高考题组一金属活动性、合金、金属冶炼1(2011山东理综，12)Al、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(2011上海春季，17)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()(2010上海，8A)(2)电解饱和氯化镁溶液，可制得金属镁()(2009上海，5D)(3)目前我国流通的硬币是由合金材料制造的()(2009广东理基，23A)(4)生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次增加()(2009广东理基，23B)(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()(2011浙江理综，10D改编)(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()(2011北京理综，10C)(7)用金属钠可区分乙醇和乙醚 ()(2011大纲全国卷，7A)高考题组二铜、铜合金及其化合物5(2010北京理综，11)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(2010课标全国卷，26)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2下列叙述正确的是()A碳纤维增强复合材料可用于人体组织中韧带的制作B钢化玻璃是新型无机非金属材料C银、铜、铁都是有色金属材料D碳化硅陶瓷具有压电效应3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4a、b、c、d、e分别是Cu、Ag、Fe、Al、Mg五种金属中的一种。已知：a、c、e均能与稀硫酸反应放出气体；b与d的硝酸盐反应，置换出单质d；c与强碱反应放出气体；c、e在冷浓硫酸中发生钝化。由此可判断a、b、c、d、e依次为()AFe、Cu、Al、Ag、Mg BAl、Cu、Mg、Ag、FeCMg、Cu、Al、Ag、Fe DMg、Ag、Al、Cu、Fe5已知酸性条件下有如下反应：2Cu=Cu2Cu。由于反应温度不同，用氢气还原氧化铜时，可能产生Cu或Cu2O，两者都是红色固体。一同学对某次用氢气还原氧化铜实验所得的红色固体产物作了验证，实验操作和实验现象记录如下：加入试剂稀硫酸浓硫酸、加热稀硝酸浓硝酸实验现象有红色固体剩余和溶液变为蓝色产生无色气体产生无色气体和溶液变为蓝色产生红棕色气体和溶液变为绿色由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物是()ACu BCu2OC一定有Cu，可能有Cu2O D一定有Cu2O，可能有Cu6下列有关金属的说法中，不正确的是()A青铜、不锈钢、硬铝都是合金B铜表面易形成致密的氧化膜C工业上用电解熔融MgCl2的方法制取金属镁D铝是活泼金属，但在空气中耐腐蚀7某复合材料是由碳纤维为增强体、金属钛为基体复合而成的。估计这种材料()耐高温不耐热导电、导热不导电、不导热可用于飞机机翼可用于导弹的壳体A BC D8合金比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 D9氢化亚铜(CuH)是一种难溶物质，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，以下有关它的推断中错误的是()A“另一种反应物”一定只具有氧化性B“另一种反应物”一定具有还原性C2CuH3Cl22CuCl22HClDCuH既可做氧化剂也可做还原剂10“耐高温长寿命抗氧化陶瓷复合材料应用技术”获2004年度国家技术发明一等奖。该复合材料的强度比钢还大，在航空航天器中用来替代金属材料，可节约20%30%的燃料。下列关于该材料的叙述中不正确的是()A该材料属于新型无机非金属材料B该材料的化学性质非常稳定C与金属一样有较好的传热性能D可以替代金属作耐高温结构材料11某合金(仅含铜、铁)中铜和铁的物质的量之和为y mol，其中Cu的物质的量分数为a，将其全部投入50 mL b molL1的硝酸溶液中，加热使其充分反应(假设NO是惟一的还原产物)。下列说法正确的是()A若金属有剩余，在溶液中再滴入硫酸后，金属又开始溶解B若金属全部溶解，则溶液中一定含有Fe3C若金属全部溶解，且产生336 mL气体(标准状况)，则b0.3D当溶液中金属离子只有Fe3、Cu2时，则a与b的关系为：b80y(1)122009年5月12日汶川大地震一周年祭奠大会上，胡锦涛主席就灾后重建等相关问题发表了重要讲话。灾后重建需要大量钢材和金属合金材料，下列说法正确的是()A铁和钢材的主要化学成分相同，性质也相同B硬铝(AlCuMgMnSi合金)可用于制造耐高温门窗C黄铜矿(CuFeS2)可冶炼出Cu、Fe，同时可制取硫酸D铁矿石是一种可再生资源，没有必要进行开采限制13.三氧化二铁和氧化亚铜都是红色粉末，常用作颜料。某校一化学实验小组通过实验分析，确定一红色粉末为Fe2O3和Cu2O的混合物。Cu2O是一种碱性氧化物，溶于稀硫酸生成Cu和CuSO4在空气中加热生成CuO。(1)实验小组欲用加热法测定Cu2O的质量分数。取a g固体粉末在空气中充分加热，待质量不再变化时，称其质量为b g(ba)，则混合物中Cu2O的质量分数为_。(2)实验小组欲利用该红色粉末制取较纯净的胆矾(CuSO45H2O)。经查阅资料得知，在溶液中通过调节溶液的酸碱性而使Cu2、Fe2、Fe3分别生成沉淀的pH如下：物质Cu(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3开始沉淀pH6.07.51.4沉淀完全pH13143.7实验室有下列试剂可供选择：A氯水，B.H2O2，C.NaOH，D.Cu2(OH)2CO3。实验小组设计如下实验方案：试回答：用试剂编号表示：试剂1为_，试剂2为_。固体X的化学式为_。操作为_。14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)，其工艺流程如下图所示：试根据上图转化回答下列问题：(1)工业生产Cl2时，尾气常用石灰乳吸收，而不用烧碱溶液吸收的原因是_。(2)还原过程中的产物为NaCuCl2，试写出反应的化学方程式_。制备中当氯化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)_。(3)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_。(4)合成结束后所得产品用酒精淋洗的目的是_。(5)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_。15埋藏在地下的青铜器锈蚀过程可以表示为：CuCuClCu2OX，X由两种物质X1和X2组成，且都由四种元素构成，定性实验表明：X1热分解的产物能使澄清石灰水变浑浊，而X2热分解的产物不能使澄清石灰水变浑浊，但两者均有水珠产生。为了定量测定X1和X2组成，某兴趣小组用如图实验装置对X1和X2分别做热分解实验(夹持装置已省去)，实验结束后，硬质玻璃管内均残留黑色固体，分别称重，装置B和C中的质量均增加。试回答下列问题：(1)青铜器出土后防止青铜器继续锈蚀的关键是_。(2)利用上述装置进行热分解实验时，对判断A装置中反应是否完全进行带来困难，为解决此问题，要对B装置进行改装。B应改为内装有_(填试剂名称)的洗气瓶，判断反应完全的现象为_。用经改装的装置，某同学进行正确操作，最终得出的测定结果仍有误差，原因是_(回答一点即可)。(3)在实验装置和实验操作正确的前提下，重做X1的热分解实验，测得装置B和C中质量增重之比m(B)m(C)911，_(填“能”或“否”)求出X1的化学式，若能求出X1的化学式，则化学式为_(若不能求出X1的化学式，此空不填)。(4)若测得X2中铜元素的质量分数为59.5%(铜元素的相对原子质量为63.5)，则X2的化学式为_。X2热分解的化学方程式为_。16铜合金是人类使用最早的金属材料，铜在化合物中的常见化合价为1、2。已知Cu2O与稀硫酸反应，溶液呈蓝色。现向Cu、Cu2O和CuO组成的混合物中，加入1 L 0.6 molL1 HNO3溶液恰好使混合物溶解，同时收集到2 240 mL NO气体(标准状况)。请回答下列问题：(1)写出Cu2O跟稀硝酸反应的离子方程式_。(2)若将上述混合物用足量的H2加热还原，所得到固体的质量为_。(3)若混合物中含0.1 mol Cu，将该混合物与稀硫酸充分反应，至少消耗H2SO4的物质的量为_。答案基础再现深度思考考点一1(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二1基体增强体2玻璃纤维合成树脂合成树脂碳纤维3Ti、Al碳纤维、硼纤维、SiC纤维、Al2O3纤维陶瓷碳纤维、SiC纤维或Al2O3纤维考点三1(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)弱碱酸考点四1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)4Al