高考化学总复习 第四单元 第4节 金属材料与金属矿物利用配套课件.ppt

第4节 金属材料与金属矿物利用 1 了解合金的概念及重要应用 2 了解常见金属的活动顺序及金属冶炼的一般方法 3 了解化学科学发展对自然资源开发利用的作用 回归教材 一 合金 两种 两种以上的金属 或金属与非金属 1 定义 由 或 熔合而成的具有 特性的物质 金属 2 性能 合金具有许多良好的 或 性能 硬度一般比它的各成分金属的 熔点一般比它的各成分金属的 物理 化学 机械加工 大 低 二 金属矿物的开发和利用 1 金属冶炼的实质 得 还原 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 2 金属冶炼的一般步骤 3 金属的冶炼方法 4ag o2 2fe 3co2 w 3h2o 2cr al2o3 2al2o3 4 金属的回收和资源的保护 废旧金属作为一种资源 加以回收再利用 这样做 既减少了垃圾量 防止污染环境 又解决了资源短缺的矛盾 1 不同冶炼方法有不同的特点 如用气态物质还原时 气体与矿石充分接触 反应速率快 无残留 得到的金属纯度高 电解冶炼需消耗大量的电能 铝热反应适用于高熔点金属的冶炼 2 当一种金属可用多种方法冶炼时 工业上一般采用经济效率高的方法 即热分解法优于焦炭还原法 焦炭还原法优于铝热还原法 铝热还原法优于电解法 从环保角度考虑 h2还原法又优于c co还原法 3 用还原剂还原法制得的金属一般含有较多的有害杂质 如含其他金属或非金属 为了满足金属的多种用途 除去金属中的有害杂质是必要的 低沸点金属 如锌和汞 可以用蒸馏法与较不易挥发的有害杂质分离而达到提纯 电解法精炼金属是使用最广泛的金属精炼法 铜 银 金 铅等都可以用这种方法精炼 下列与这些用途无关的性质是 自主测评 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 b 导电性好d 强度高 a 不易生锈c 密度小答案 b 2 伦敦奥运会金牌直径为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 答案 b 3 下列化工生产原理错误的是 可以电解熔融的氯化钠来制取金属钠 可以将钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁 用电解法冶炼铝时 原料是氯化铝 炼铁时高炉中所发生的反应都是放热的 故无需加热 a b c d 解析 活泼金属 k al 的阳离子氧化性很弱 这时采用电解法还原为金属 钠可以与水反应 氯化铝是共价化合物 熔融状态下以分子状态存在 其中缺少自由移动的离子 基本不导电 故不能用电解熔融氯化铝的方法制铝 电解法冶炼铝时 原料是氧化铝 放热反应也需要起始反应温度 金属的冶炼与多种因素有关 在实际应用中需要综合考虑 答案 d 的是 a 电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中 钠离子被还原 氯离子被氧化b 湿法炼铜与火法炼铜的反应中 铜元素都发生还原反应c 用磁铁矿炼铁的反应中 1molfe3o4被co还原成fe 转移9mole d 铝热法还原铁的反应中 放出的热量能使铁熔化 解析 由2nacl 熔融 2na cl2 可知钠离子得电子 被还原 cl 失电子被氧化 a项正确 无论是湿法炼铜还是火法 热还原法 炼铜 都是正二价的铜离子得到电子生成铜原子c项错误 铝热反应放出大量的热 使铁成为液态从而与al2o3分离 d项正确 答案 c 被还原 b项正确 1molfe3o4被还原为fe时 应转移8mole 5 从海水中提取镁的工艺流程图可表示如下 a 用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富b 步骤 电解mgcl2时阴极产生氯气c 步骤 可将晶体置于hcl气体氛围中脱水d 上述工艺流程中涉及到化合 分解和复分解反应 解析 海水中含有大量的镁元素 从海水中提取镁的优点之一是原料来源丰富 a正确 电解熔融mgcl2时 阳极产生cl2 阴极产生金属镁 b错误 因mgcl2能水解 mgcl2 2h2omg oh 2 2hcl 为此将mgcl2 6h2o晶体置于hcl气体氛围中加热脱水 其目的是防止mgcl2水解生成mg oh 2 c正确 步骤 涉及caco3的分解反应得到cao cao与h2o发生化合反应得到ca oh 2 步骤 是电解涉及分解反应 步骤 涉及mgcl2与ca oh 2发生复分解反应得到mg oh 2和cacl2 d正确 答案 b 重点一 金属冶炼方法 1 热分解法用热分解冶炼法冶炼金属的特点是 金属元素的金属性弱 金属元素的原子不易失去电子 其金属离子容易得到电子 该 金属元素所形成的化合物稳定性较差 例如 2hgo 2hg o2 2ag2o 4ag o2 2 热还原法冶炼金属 1 焦炭还原法 例如 c还原zno cuo 其化学方程式 依次为 c 2zno 2zn co2 c 2cuo 2cu co2 2 一氧化碳还原法 例如 co还原fe2o3 cuo 其化学 2fe 3co2 co cuo cu 方程式依次为 3co fe2o3 co2 3 氢气还原法 例如 h2还原wo3 fe3o4 其化学方程 式依次为 3h2 wo3 w 3h2o 4h2 fe3o4 3fe 4h2o 4 活泼金属还原法 例如 al还原cr2o3 v2o5 其化学 方程式依次为 2al cr2o3 al2o3 2cr 10al 3v2o5 6v 5al2o3 例1 下列有关金属的工业制法中正确的是 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 电解nacl溶液得到naoh cl2和h2 无法得到钠 c错误 电解法精炼铜的原料是粗铜 d错误 答案 b 重点二 金属性质归纳 1 金属性的判断规律 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 在金属活动性顺序中只有排在前面的金属才能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来 而与h的位置无关 但k ca na等金属例外 由于它们过于活泼 与盐溶液不发生置换反应 而是先与溶液中的水发生反应 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 与酸反应的规律 1 定性规律 按金属活动性顺序表可分为下列几种情况 k pb和弱氧化性酸 如盐酸 稀硫酸等 发生置换反应 k pb和强氧化性酸 如硝酸 浓硫酸等 发生氧化还原反应 不能生成h2 al fe遇浓硝酸 浓硫酸 在常温下发生钝化 cu ag和强氧化性酸发生氧化还原反应 pt au和强氧化性混酸 王水 发生氧化还原反应 2 定量规律 金属与酸反应失去电子的物质的量 产生氢原子的物质的 量 当参加反应的金属与产生氢气的质量差相等时 反应后的溶 液质量增加相等 相同物质的量的金属与足量的酸反应产生氢气的物质的量 之比等于反应后对应金属呈现的化合价之比 相同质量的金属与足量的酸反应产生氢气的量之比等于其 金属失去1mol电子时质量的倒数比 若产生相同量的氢气 所需金属的物质的量之比等于反应 后对应金属呈现的化合价的倒数比 若产生相同量的氢气 所需金属的质量比等于失去1mol 电子时金属的质量比 3 快慢规律 金属的活泼性越强 越容易与酸发生置换反 应 生成氢气的速率越大 例2 双选 在下列叙述中 可以说明金属甲的活动性比 金属乙的活动性强的是 a 在氧化还原反应中 甲原子失去的电子比乙原子失去的电子多b 同价态的阳离子 甲比乙的氧化性强c 甲能跟稀盐酸反应放出氢气而乙不能d 将甲 乙作电极组成原电池时 甲是负极 解析 金属活动性越强 其原子的失电子能力越强 但失电子能力与失电子数目无关 a错误 金属单质的活动性越强 其离子的氧化性越弱 b错误 能与稀盐酸反应置换出h2的金属 在金属活动顺序表中应排在氢的前面 即活动性较强 c正确 两种不同金属做电极组成原电池时 较活动的金属作负极 d正确 答案 cd 化学工艺流程图题的构成与设问 1 化工流程线路示意图 1 箭头 箭头进入的是投料 即反应物 出去的是生成物 包括主产物和副产物 2 三线 出线和进线均表示物料流向或操作流程 可逆线 表示物质循环使用 2 化工流程涉及的问题 1 解决将原料转化为产品的生产原理 2 除去所有杂质并分离提纯产品 3 提高产量与产率 4 减少污染 实施 绿色化学 生产 5 原料的来源既要丰富 还要考虑成本问题 6 生产设备简单 生产工艺简便可行等工艺生产问题 3 设问关键词 1 酸 溶解 去氧化物 膜 调节ph 抑制水解 2 碱 去油污 去铝片氧化膜 溶解铝 调节ph 抑制水 解 3 氧化剂 氧化某物质 转化为易于被除去 沉淀 的离子 如除去fe2 通常加入氧化剂 如h2o2 将其氧化成fe3 再调节ph使之沉淀 4 氧化物 调节溶液ph 促进水解 如在酸性溶液中可加 入cuo 使ph上升 5 调节溶液的ph 促进某离子水解 使其沉淀 利于过滤 分离 6 煮沸 促进水解 胶体聚沉后利于过滤分离 除去溶解 在溶液中的气体 如氧气 二氧化碳等 7 趁热过滤 减少结晶损失 提高纯度 注意物质是在滤液 中还是滤渣中 8 调控温度 原料的浸出率 溶解速率 反应速率 溶解度 平衡移动 水解平衡的移动 物质的分解和挥发 催化剂的活性等 9 水浴加热 便于控制温度 10 结晶 蒸发结晶 降温结晶 稀溶液要先蒸发浓缩再 蒸发或降温结晶 11 产品洗涤 滤液淋洗 减少沉淀的溶解 冰水洗涤 减少沉淀的溶解 酒精洗涤 减少晶体溶解 得到较干燥的沉淀 12 产品干燥 真空干燥 防止产品被氧化或与空气中 co2及h2o等反应 控温干燥 防止产品分解 13 数据 溶解度 ksp 根据溶解度数据 选择合适的结晶和分离方法 根据ksp的大小 选择合适沉淀剂和判断沉淀的先后顺序 例3 2013年广东实验中学质检 利用废铁丝 硫酸铜废液 含硫酸亚铁 和被有机物污染的废铜粉制备硫酸铜晶体 生产过程如下 试回答下列问题 1 铁丝在投入硫酸铜废液前需用稀硫酸进行处理 可能发生反应的离子方程式有 2 废铜粉与还原所得铜粉混合灼烧 检验发现灼烧后得到的是cuo和少量cu的混合物 原因可能是 灼烧不充分cu未被完全氧化 cuo被还原 还原剂可能是 该反应的化学方程式是 3 为了使灼烧后的氧化铜混合物充分酸溶 在加入稀硫酸的同时 还通入o2 通入o2的目的是 用化学反应方程式表示 4 直接向氧化铜混合物中加入浓硫酸并加热进行酸溶 也可达到充分酸溶的目的 但实际操作中较少使用 原因可能是 解析 废铁丝中含有铁锈 fe2o3 xh2o 所以在用稀硫酸处理时可能发生的反应有fe2o3 6h 2fe3 3h2o 2fe3 fe 3fe2 fe 2h fe2 h2 废铜粉在灼烧后得到的产物中含有单质铜 可能是原来杂质中含有c等还原性杂质导致 cu在不断通入氧气和加热的条件下 可溶解于稀硫酸中 发生反应2cu o2 2h2so4 2cuso4 2h2o 若用浓硫酸 来溶解 发生反应cu 2h2so4 浓 cuso4 so2 2h2o 其缺点是生成等量硫酸铜晶体所消耗的硫酸更多 且会产生污染大气的气体so2 2cuo c 2cu co2 或cuo co cu co2 答案 1 fe2o3 6h 2fe3 3h2o 2fe3 fe 3fe2 fe 2h fe2 h2 高温 2 c 或co 高温 3 2cu o2 2h2so4 2cuso4 2h2o 4 生成等量cuso4晶体所消耗的h2so4更多 且会产生污染大气的气体 1 下列关于合金性质的说法中 错误的是 考点一 金属材料与合金 a 合金的硬度一般比其各成分金属的硬度高b 合金的熔点一般比其各成分金属的熔点低c 合金的物理性质一般与其各成分金属的物理性质不同d 合金的化学性质一般与其各成分金属的化学性质不同解析 合金是两种或两种以上的金属 或金属与非金属 熔合而成的物质 熔合过程中不发生化学变化 合金与各成分金属的物理性质不同 但化学性质不变 答案 d 行列 下面关于铝合金的说法中 错误的是 2 神七 飞天 标志着中国的航空铝材处于世界领先的 a 铝合金是一种混合物 它比纯铝的熔点低b 高温下铝液易被氧化 铝合金应在熔剂层覆盖下熔炼c 镁铝合金在冷的浓硫酸中钝化d 镁铝合金耐腐蚀 但能被烧碱溶液腐蚀解析 合金的熔点一般比它的成分金属熔点低 a正确 高温下铝液易被氧化 铝合金应在熔剂层覆盖下熔炼 b正确 镁在冷的浓硫酸中不发生钝化 c错误 镁铝合金在烧碱 naoh 溶液作电解质溶液下 形成原电池 镁铝合金能被烧碱溶液腐蚀 d正确 答案 c 考点二 金属的冶炼 3 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