第4讲用途广泛的金属材料及开发利用金属矿物

1、第4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合金的应用。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。【考点解析】考点一铜及其化合物1单质铜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：2CuO2CO2H2O=Cu2(OH)2CO3(绿色固体)。化学方程式：2CuSCu2S。与氧化性酸a与浓硫酸共热的化学方程式：_；b与稀硝酸反应的离子方程式：_。与盐溶液反应(写离子方程式)a与硝酸银溶液：_；b与FeCl3溶液：_。2氧化铜和氧化亚铜名称氧化铜氧化亚铜颜色黑色_与酸反应(

2、H)CuO2H=Cu2H2OCu2O2H=Cu2CuH2O与H2反应CuOH2CuH2OCu2OH22CuH2O转化关系4CuO2Cu2OO23氢氧化铜蓝色不溶于水的固体。Cu(NH3)42+氨水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。【典例分析】铜有两种常见的氧化物CuO和Cu2O。某学习小组取0.98 g(用精密天平测量)Cu(OH)2固体，将其加热有铜的氧化物生成，其质量随温度变化的曲线如图1所示。 另外，某同学绘制了三条表示金属氧化物与其所含金属元素质量的关系曲线，如图2所示。

3、则下列分析正确的是()A图1中产物a、b的化学式分别为Cu2O和CuOB图1整个过程中共生成0.26 g H2OC图2三条曲线中，表示CuO和其中所含Cu元素质量的关系曲线是曲线AD图2中绘制错误的曲线共2条【典例分析】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考点二合金的概念及其重要应用1熟记金属活动性顺序金属活动性顺序K、Ca、NaMg

4、Al、ZnFe、Sn、Pb(H)Cu、Hg、AgPt、Au与O2反应常温下易氧化，点燃生成过氧化物或其他复杂氧化物常温生成氧化膜加热化合不反应与H2O反应常温下生成碱和氢气与热水反应有碱存在与水反应与高温水蒸气反应不反应与H反应生成盐和氢气不反应与盐溶液反应先与水反应，生成的碱再与盐反应排在前面的金属能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来自然界存在形态化合态游离态2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。(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。3常见

5、金属材料(1)重要的黑色金属材料钢钢是用量最大、用途最广的合金。(2)几种有色金属材料【典例分析】某同学设计了如下实验测量m g铜银合金样品中铜的质量分数：下列说法中不正确的是()A合金的熔点比其成分金属低，通常比成分金属具有更优良的金属特性B铜银都能与稀硝酸反应，收集到的V L气体可能全为NOC操作是过滤，操作是洗涤，操作应是烘干D根据反应收集到的气体体积可以计算铜和银的质量分数【应用】1现代建筑的门窗架常用电解加工成的古铜色硬铝制造。取硬铝样品进行如下实验(每一步试剂均过量)，由此可以推知硬铝的组成可能为(提示：Si2OHH2O=SiO2H2)()样品AAl、Mg、Si、Zn BAl、Fe

6、、Zn、NaCAl、Na、Cu、Fe DAl、Cu、Mg、Si、Mn2下列关于金属元素的叙述正确的是()A金属元素的单质只有还原性，其离子只有氧化性B金属元素的单质在常温下均为固体C金属元素在不同化合物中化合价均相同D大多数金属元素的单质为电的良导体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金、铂等极少数金属外，绝大多数金属以化合物的形式存在于自然界中。在这些金属化合物中，金属元素都显正化合价。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金属冶炼方法(1)热分解法例如：2HgO2HgO2，2Ag2O4AgO2。用热分解

7、冶炼法冶炼金属的特点：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。(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C2ZnO2ZnCO2，C2CuO2CuCO2。一氧化碳还原法。例如：CO还原Fe2O3、CuO，其化学方程式依次为3COFe2O32Fe3CO2，COCuOCuCO2。氢气还原法。例如：H2还原WO3、Fe3O4，其化学方程式依次为3H2WO3W3H2O,4H2Fe3O43Fe4H2O。活泼金属还原法。例如：Al还原Cr2O3、V2O5，其化学方程式依次为2AlCr2O3Al2O32C

8、r,10Al3V2O56V5Al2O3。判断铝热反应能否发生，应首先看金属的活动性。例如MgO和Al不能发生铝热反应KClO3的作用是：引燃、助燃作用(3)电解法冶炼金属例如：电解Al2O3、MgCl2、NaCl，其化学方程式依次为2Al2O3(熔融)4Al3O2，MgCl2(熔融)MgCl2，2NaCl(熔融)2NaCl2。【典例分析】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

9、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_。【应用】1下列有关金属的工业制法中正确的是()A制钛：用金属钠置换四氯化钛(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2下列金属冶炼的反应原理，错误的是()AM

10、gCl2(熔融)MgCl2BAl2O33H22Al3H2OCFe3O44CO3Fe4CO2D2HgO2HgO23下列说法错误的是()A工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al涉及氧化还原反应B四川灾区重建使用了大量钢材，钢材是合金C金属材料都是导体，非金属材料都是绝缘体D合金材料中可能含有非金属元素42013山东理综金属冶炼与处理常涉及氧化还原反应。(1)由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是_。aFe2O3 bNaCl cCu2S dAl2O3(2)辉铜矿(Cu2S)可发生反应：2Cu2S2H2SO45O2=4CuSO42H2O，该反应的还原剂是_。当1 mol O2发生反应时，还原剂所失电子

11、的物质的量为_ mol。向CuSO4溶液中加入镁条时有气体生成，该气体是_。【课后练习】1金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的应用。下列关于金属的一些说法不正确()A合金的性质与其成分金属的性质不完全相同B工业上金属Mg、Cu都是用热还原法制得的C金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子D越活泼的金属越难冶炼2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Al

12、2O3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Cu4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)5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

13、体产物做了验证，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红色固体和蓝色溶液无色气体和蓝色溶液无色气体和蓝色溶液红棕色气体和蓝色溶液由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物是()ACu BCu2O C一定有Cu，可能有Cu2O D一定有Cu2O，可能有Cu6右图是三种稀酸对FeCr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FeCr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Fe6HNO3(稀)=Fe(NO3)33NO23H2OCCr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FeCr合金的腐蚀性最强D随着C

14、r含量增加，稀硝酸对FeCr合金的腐蚀性减弱7甲、乙为单质，丙、丁为化合物，它们之间存在如图所示的转化关系。(1)若甲、乙均为非金属，丙为氧化物，则：乙为氧化产物时，乙可能是_(填化学式，下同)，按照元素周期表推测，此时反应物甲可能是_。乙为还原产物时，丁所属的物质类别是_。(2)若该转化关系为我国古代湿法冶炼金属乙的原理，写出此反应的化学方程式：_。若该转化关系为高温火法冶炼金属乙的原理，且同时生成的丁是一种有刺激性气味的气体，则丙可能为_(填化学式)。8某厂的酸性工业废水中含有一定量的Fe3、Cu2、Au3等离子。有人设计了图中的工艺流程，利用常用的酸、碱和工业生产中的废铁屑，从废水中回收

15、金，并生产一定量的铁红和氧化铜。填写下面空白：(1)图中标号处需加入的相应物质分别是_、_、_、_、_。(2)写出处发生反应的离子方程式_；写出处发生反应的化学方程式_。(3)铁红的化学式为_；分别写出铁红和氧化铜在工业上的一种主要用途：铁红_；氧化铜_。9单质铜及其化合物一般都具有特殊的颜色，如：CuCu2OCuOCu(OH)2CuSO45H2O红色(或紫红色)红色(或砖红色)黑色蓝色蓝色某学校学习小组为检测实验室用H2还原CuO所得红色固体中是否含有Cu2O，进行了认真的研究。.查阅资料得出下列信息：Cu2O属于碱性氧化物；高温灼烧CuO生成Cu2O；Cu2O在酸性条件下能发生反应：Cu2

16、O2H=CuCu2H2O。.设计实验方案：方案1：取该红色固体溶于足量的稀硝酸中，观察溶液颜色变化。方案2：取该红色固体溶于足量的稀硫酸中，观察溶液是否呈蓝色。方案3：称得干燥坩埚的质量为a g，取红色固体置于坩埚中称得总质量为b g，在空气中高温灼烧至质量恒定，称得最后总质量为c g。(1)写出Cu2O与稀硝酸反应的化学方程式：_。(2)请你评价方案1和方案2的合理性，并简述理由：方案1：_。方案2：_。(3)方案3中，若确认红色固体中含有Cu2O，则a、b、c的关系为_，在该实验方案中最少应进行_次称量。.学习小组乙设计了新的探究方案，拟根据干燥管中无水硫酸铜是否变蓝判断红色固体中是否含有Cu2O，装置如图所示。(4)该探究方案中检验气体发生装置气密性的方法为_(说明操作方法、现象和结论)。(5)为确保探究的科学、合理和安全，你认为实验中还应采取的措施有_(填序号)。A在氢气发生装置与硬质玻璃管之间增加一个干燥装置B加热前先排尽装置中的空气C在盛有无水硫酸铜的干燥管后再连接一个装有碱石灰的干燥管10 2012天津理综信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到含70% Cu、25% Al、4% Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线：请回答下列问题：(