高考化学 第三章 第四节 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 合金及常见的金属材料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 2 常见的金属材料 1 钢铁 低 大 低 低碳钢 中碳钢 高碳钢 合金钢 2 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 二 金属矿物的开发利用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 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 稳定 化合态还原为游离态 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 电解法 化合态 三 金属铜及其重要化合物的主要性质及应用1 单质铜的化学性质 1 与非金属的反应 写出化学方程式 与o2反应加热 常温下在潮湿的空气中 2cu o2 h2o co2 cu2 oh 2co3 与cl2反应 色烟 cu cl2cucl2 2cu o22cuo 棕黄 cu 4hno3 浓 cu no3 2 2no2 2h2o 3cu 8hno3 稀 3cu no3 2 2no 4h2o 2 与氧化性酸的反应 写出相应的化学方程式 与非氧化性酸 不反应 与氧化性酸反应与浓硫酸的反应 与浓硝酸的反应 与稀硝酸的反应 cu 2h2so4 浓 cuso4 so2 2h2o 3 与盐溶液的反应 用离子方程式表示 与硝酸银溶液的反应 与氯化铁溶液的反应 cu 2ag cu2 2ag 2fe3 cu 2fe2 cu2 2 铜的化合物的主要性质 1 氧化铜和氢氧化铜 黑 蓝 cu oh 2 2h cu2 2h2ocu oh 2 2 硫酸铜 cuso4 5h2o为蓝色晶体 俗称 受热易分解为白色粉末cuso4和水 无水cuso4遇水变蓝色 生成cuso4 5h2o 可作为水的检验试剂 cuso4与石灰乳的混合溶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虫害 蓝矾或胆矾 思考辨析 1 2012 重庆高考 钢铁厂用热还原法冶炼铁 分析 铁为较活泼金属 工业上用co还原fe2o3的方法冶炼铁 2 2011 上海高考 铝合金的熔点比纯铝高 分析 合金的熔点比各成分金属的熔点低 3 2011 山东高考 al fe cu三者的单质放置在空气中均只生成氧化物 分析 铜在空气中生锈 生成碱式碳酸铜而不是氧化铜 4 2012 上海高考 电解熔融氯化镁制取金属镁 分析 mg为活泼金属 用电解的方法冶炼 5 合金材料中不可能含有非金属元素 分析 由于合金是由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 所以合金材料中也可能含有非金属元素 考点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 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 3co24 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 钠 镁的冶炼是电解熔融的nacl mgcl2 铝的冶炼是电解加了冰晶石的熔融al2o3 而不是电解alcl3 原因是alcl3是共价化合物 熔融状态不导电 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 典例 2013 淄博模拟 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 变式训练 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形式制得 a项正确 1 下列金属材料中 最适合制造飞机外壳的是 a 镁铝合金b 铜合金c 碳素钢d 铅锡合金 解析 选a 由于镁铝合金的密度小 强度大 机械性能好 适合于制造飞机外壳 故选a项 2 从石器 青铜器到铁器时代 金属的冶炼体现了人类文明的发展水平 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 a 金属的化合价高低b 金属的活动性大小c 金属的导电性强弱d 金属在地壳中的含量多少 解析 选b 因技术的不成熟 越活泼的金属越难冶炼 相反越不活泼的金属越易冶炼得到 金属利用的先后取决于金属的活动性大小 3 下列反应原理中 不符合工业冶炼金属实际情况的是 a 2hgo 2hg o2 b 4al 3mno2 2al2o3 3mnc 2mgo 2mg o2 d 4co fe3o4 3fe 4co2 高温 电解 高温 解析 选c 工业冶炼金属镁是通过电解熔融mgcl2 而不是电解mgo 因为mgo的熔点高于mgcl2 电解需消耗大量的能源 4 2013 大庆模拟 下列有关金属的工业制法中 正确的是 a 制钠 用海水为原料制得精盐 再电解纯净的nacl溶液b 制铁 以铁矿石为原料 co还原得到铁c 制镁 用海水为原料 经一系列过程制得氧化镁固体 h2还原得到镁d 制铝 从铝土矿中获得氧化铝再得到氯化铝固体 电解熔融的氯化铝得到铝 解析 选b 电解nacl溶液得不到单质钠 a错误 工业上冶炼镁是用电解熔融mgcl2的方法 c错误 工业上冶炼al是用电解熔融al2o3的方法 d错误 工业炼铁的反应原理为3co fe2o32fe 3co2 5 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 工业上以黄铜矿为原料 采用火法熔炼工艺生产铜 该工艺的中间过程会发生反应 2cu2o cu2s6cu so2 该反应的氧化剂是 3 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 cu2s和cu2o中 1价的铜化合价降低 所以二者都是氧化剂 3 a项 铜绿的主要成分是cu2 oh 2co3 可视为cu oh 2 cuco3 所以铜绿能和盐酸反应 a项正确 b项 铜表面生锈生成的是铜绿 不是致密的氧化物 铜和浓硫酸在温度较高时能反应 不能 用铜容器盛放浓硫酸 b项错误 c项陈述 正确 陈述 中铁铜在潮湿的空气中能组成原电池 发生电化学腐蚀 c项错误 d项 cuso4 5h2o受热失水是化学变化 因为cu2 是重金属离子 可使蛋白质变性 有杀菌能力 故能作游泳池的消毒剂 d项正确 答案 1 cu2s 2 cu2s和cu2o 3 a d 1 双选 2012 上海高考 研究表明26al可以衰变为26mg 可以比较这两种元素金属性强弱的方法是 a 比较这两种元素的单质的硬度和熔点b 在氯化铝和氯化镁的溶液中分别滴加过量的氢氧化钠溶液c 将打磨过的镁带和铝片分别和热水作用 并滴入酚酞试液d 将空气中放置已久的这两种元素的单质分别和热水作用 解析 选b c 在alcl3和mgcl2的溶液中分别滴加过量的naoh溶液 alcl3先生成al oh 3沉淀后逐渐溶解 而mgcl2生成的mg oh 2沉淀不溶解 说明mg oh 2的碱性大于al oh 3 即mg的金属性大于al 将打磨过的镁带和铝片分别与热水作用 并滴入酚酞 可以看到加入镁带的溶液呈红色 而加入铝片的溶液不变色 说明mg与热水反应而al与热水不反应 即金属性mg al 2 2011 山东高考 al fe cu都是重要的金属元素 下列说法正确的是 a 三种金属单质在常温下均可溶于浓硫酸b 三种金属单质放置在空气中均只能生成氧化物c 电解alcl3 fecl3 cucl2的混合溶液时阴极上依次析出cu fe ald 制备alcl3 fecl3 cucl2三种固体物质 均不能采用将溶液直接蒸干的方法 解析 选d a项 常温下 al fe均能被浓硫酸钝化 cu在常温下不与浓硫酸发生反应 b项 al和fe放置在空气中会生成氧化物 而cu放置在空气中会生成cu2 oh 2co3 c项 由于氧化性 h al3 所以电解alcl3 fecl3 cucl2的混合溶液时 阴极上依次析出cu h2 不会析出al和fe d项 由于alcl3 fecl3 cucl2水解产生的hcl具有挥发性 当将溶液直接蒸干时会产生al oh 3 fe oh 3 cu oh 2 故选d项 3 2010 安徽高考 如图是三种稀酸对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 解析 选d a项 铬的含量在大于13 时 稀硝酸对合金的腐蚀速率比盐酸 硫酸都弱 a项错 b项 铁与稀硝酸反应生成no b项错 c项 根据三种酸中 盐酸的氢离子浓度最大 c项错 4 2012 江苏高考节选 镁铝合金 mg17al12 是一种潜在的贮氢材料 可在氩气保护下 将一定化学计量比的mg al单质在一定温度下熔炼获得 该合金在一定条件下完全吸氢的反应方程式为mg17al12 17h2 17mgh2 12al 得到的混合物y 17mgh2 12al 在一定条件下可释放出氢气 1 熔炼制备镁铝合金 mg17al12 时通入氩气的目的是 2 在6 0mol l 1hcl溶液中 混合物y能完全释放出h2 1molmg17al12完全吸氢后得到的混合物y与上述盐酸完全反应 释放出h2的物质的量为 3 在0 5mol l 1naoh和1 0mol l 1mgcl2溶液中 混合物y均只能部分放出氢气 反应后残留固体物质的x 射线衍射谱图如图所示 x 射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在 不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同 在上述naoh溶液中 混合物y中产生氢气的主要物质是 填化学式 解析 1 镁 铝性质活泼 通入氩气防止镁 铝与空气反应 2 与盐酸反应后将释放出吸收的17mol氢气 另外 镁与盐酸反应生成17m