高三2.4金属材料与金属矿物

1、 专题二 第四单元金属材料与金属矿物考点一合金及常见金属材料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。(2)性能熔点：多数合金的熔点比它的各成分金属的熔点低；硬度：合金的硬度一般比它的各成分金属的硬度大。2常见金属材料金属材料(1)黑色金属材料钢钢是用量最大、用途最广的合金。钢(2)几种有色金属材料下表中是四种金属的熔、沸点数据：金属NaAlCuFe熔点()97.816601 0381 535沸点()8832 4672 5672 750根据表中数据，归纳出两种金属不能形成合金的有哪些组合？概括出能形成合金的两种金属应具备的条件。提示：NaCu

2、，NaFe要形成合金，各成分都要有共同的液态温度范围，即合金中一种金属的熔点要高于另一种金属的熔点而低于它的沸点。1下列物质中，不属于合金的是()A硬铝B黄铜C钢铁 D水银2纯铁的熔点为1 535 ，而高炉中炼铁时生铁(含碳量较高的铁的合金)在1 200 左右就熔化了，这是因为()A铁的纯度越高熔点越低B合金的熔点比其成分物质的熔点高C因为形成了铁碳合金，所以熔点变低D在高炉中熔化的过程中发生了化学反应3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强度高考点二金属矿物的开发

3、和利用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的存在形态：化合态。(2)存在单质的金属的性质特点：化学性质不活泼。2金属的冶炼(1)实质：把金属从化合态还原为游离态。(2)一般步骤(3)方法方法名称主要反应原理热分解法2HgO2HgO22Ag2O4AgO2热还原法CO作还原剂Fe2O33CO2Fe3CO2(高炉炼铁)H2作还原剂WO33H2W3H2O活泼金属作还原剂3MnO24Al3Mn2Al2O3电解法2Al2O3(熔融)4Al3O2MgCl2(熔融)MgCl22NaCl(熔融)2NaCl2(1)能否用电解AlCl3和MgO的方法冶炼Al、Mg?(2)热还原法用到的还原剂有焦炭

4、、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？提示：(1)不能。因为AlCl3是共价化合物，熔融时无法电离出自由移动的离子，不导电；而MgO虽是离子化合物，但其熔点太高，熔融会消耗大量电能，成本较高。(2)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。1下列说法错误的是()A有些活泼金属如铝可用作热还原法的还原剂B用电解NaCl溶液的方法来冶炼金属钠C可用电解熔融氧化铝的方法来冶炼铝D回收旧金属可以重新制成金属或它们的化合物2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的是()合金的性质与其组成金属的性质不完全相同火烧孔雀石

5、Cu2(OH)2CO3也属于还原法金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子工业上金属Mg、Al都是用电解熔融氯化物制得的越活泼的金属越难冶炼AB只有C D3下列各组物质中能发生铝热反应的是()AAl粉和FeO粉末 B木炭粉和CuO粉末CAl粉和MgO粉末 DAl粉和稀盐酸4用铝热反应还原下列物质，制得金属各1 mol时，消耗铝最少的是()AMnO2 BCr2O3CV2O5 DFe3O41沿金属活动顺序表归纳金属的冶炼方法K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb、CuHg、AgPt、Au电解法热还原法热分解法物理方法2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)

6、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，3MnO24Al2Al2O33Mn。该反应原理可以应用在生产上，如焊接钢轨等。1判断正误(正确的打“”，错误的打“×”)(1)将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中，观察Mg(OH)2沉淀的生成 ()(2)工业上电解熔融状

7、态的Al2O3制备Al涉及氧化还原反应 ()(3)MgCl2(aq)Mg(OH)2MgOMg ()(4)相同条件下，溶液中Fe3、Cu2、Zn2的氧化性依次减弱 ()(5)实验：放置一段时间后，饱和CuSO4溶液中出现蓝色晶体 ()2下列有关金属及其合金的说法不正确的是()A目前我国流通的硬币是由合金材料制造的B生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次增加C镁在空气中燃烧发出耀眼的白光，可用于制作照明弹D日用铝制品表面覆盖着氧化膜，对内部金属起保护作用3用铝和金属氧化物反应制备金属单质是工业上较常用的方法。如：2Al4BaO3BaBaO·Al2O3常温下Al的金属性比Ba的金属性_(选填“

8、强”、“弱”)。利用上述方法可制取Ba的主要原因是_。a高温时Al的活泼性大于Bab高温有利于BaO分解c高温时BaO·Al2O3比Al2O3稳定dBa的沸点比Al的低4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_。aFe2O3bNaClcCu2SdAl2O3(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_。(3)如图为电解精炼银的示意图，_(填“a”或“b”)极为含有杂质的

9、粗银，若b极有少量红棕色气体产生，则生成该气体的电极反应式为_。(4)为处理银器表面的黑斑(Ag2S)，将银器浸于铝质容器里的食盐水中并与铝接触，Ag2S转化为Ag，食盐水的作用是_。学科素养培优(四)_H2还原CuO所得红色物质成分的探究铜及其化合物一般都具有特殊的颜色，如Cu呈紫红色、Cu2O呈砖红色、CuO呈黑色、CuSO4·5H2O、Cu(OH)2呈蓝色、Cu2(OH)2CO3呈绿色等。在铜及其化合物中，Cu2O和铜绿Cu2(OH)2CO3是重点内容，试题中除以信息题的形式出现外，还常设置探究性题。研究性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

10、探究：.查阅资料：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下列反应：Cu2O2H=CuCu2H2O。.设计实验方案：方案1：取该红色试样溶于足量的稀硝酸中，观察溶液颜色变化。方案2：取该红色试样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，取红色试样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)请你评价方案1和方案2。如果你认为该方案合理，请简述其化学原理；如果你认为该方案不合理，请简述原因。方案1：_。方案2：_。(2)方案3中，若确认红色粉末中含有Cu2O，则a、b、c应符合的数学

11、关系为_，该实验方案最少得进行_次称量。解析：(1)方案1不合理，因为稀硝酸具有强氧化性，若红色物质中存在氧化亚铜，也会被氧化成Cu2，使溶液始终呈现蓝色，无法验证，方案2可以证明。(2)若红色物质都是铜，则存在反应：2CuO22CuO,4CuO2Cu2OO2，得到关系：2Cu2CuOCu2O 128 144 ba ca解得c(9ba)/8，而红色物质中存在Cu2O，则c<(9ba)/8，称量时，要保证高温灼烧后质量不发生变化，则高温灼烧后要称量两次，若质量不变，则反应完全。答案：(1)不合理，因为铜和氧化亚铜均可与稀硝酸反应形成蓝色溶液合理，因为氧化亚铜与稀硫酸反应生成Cu和Cu2，导

12、致溶液呈蓝色，而铜不与稀硫酸反应(2)c<(9ba)/84专题讲座(三)无机化工流程题专项突破工艺流程题就是将化工生产中的生产流程用框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，是无机框图题的创新，题目常常以现代工业生产为基础，将化学工艺流程进行简化，与化工生产成本、环境保护等相融合，考查物质的制备、检验、分离等基本实验原理在化工生产中的实际应用，是近几年高考化学命题中的常考题型。一、题型结构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：物料进出线，操作流程线、循环操作线。2涉及问题(1)原料的预处理。(2)反

13、应条件的控制(温度、压强、催化剂、原料配比、pH、溶剂等)。(3)反应原理(化学平衡、水解平衡、化学反应速率、反应热、电化学等)。(4)绿色化学问题(物质循环利用、废物的处理、原子利用率、能量充分利用等)。(5)化工安全(防爆、防污染、防中毒等)。二、解题方法1首尾分析法：对一些线型流程工艺(从原料到产品为一条龙的生产工序)试题，首先对比分析流程图中第一种物质(原材料)与最后一种物质(产品)，从对比分析中找出原料与产品之间的关系，弄清生产过程中原料转化为产品的基本原理和除杂、分离、提纯产品的化工工艺，然后再结合题设的问题，逐一推敲解答。2分段分析法：对于用同样的原材料生产多种(两种或两种以上)

14、产品(包括副产品)的工业流程题，用分段分析法更容易找到解题的切入点。3交叉分析法：有些化工生产选用多组原材料，先合成一种或几种中间产品，再用这一中间产品与部分其他原材料生产所需的主流产品，这种题适合用交叉分析法。就是将提供的工业流程示意图结合常见化合物的制取原理划分成几条生产流水线，然后上下交叉分析。三、热点分类突破1碱金属及其矿物的开发利用难溶性杂卤石(K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O)属于“呆矿”，在水中存在如下平衡：K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O(s) 2Ca22KMg24SO2H2O为能充分利用钾

15、资源，用饱和Ca(OH)2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾，工艺流程如下：(1)滤渣主要成分有_和_以及未溶杂卤石。(2)用化学平衡移动原理解释Ca(OH)2溶液能溶解杂卤石浸出K的原因：_。(3)“除杂”环节中，先加入_溶液，经搅拌等操作后，过滤，再加入_溶液调滤液pH至中性。(4)不同温度下，K的浸出浓度与溶浸时间的关系如图。由下图可得，随着温度升高，_，_。(5)有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂，则溶浸过程中会发生：CaSO4(s)COCaCO3(s)SO已知298 K时，Ksp(CaCO3)2.80×109，Ksp(CaSO4)4.90×105，求此温度下该反应的平衡常数K(计算

16、结果保留三位有效数字)。答案：(1)Mg(OH)2CaSO4(二者位置互换也正确)(2)加入Ca(OH)2溶液后，生成Mg(OH)2、CaSO4沉淀，溶液中Mg2浓度减小，使平衡右移(3)K2CO3H2SO4(4)溶浸达到平衡的时间缩短平衡时K的浸出浓度增大(其他合理答案也可)(5)解：CaSO4(s) Ca2(aq)SO(aq)Ksp(CaSO4)c(Ca2)·c(SO)CaCO3(s) Ca2(aq)CO(aq)Ksp(CaCO3)c(Ca2)·c(CO)K1.75×104。2铝及其矿物的开发利用铝是重要的金属材料，铝土矿(主要成分是Al2O3和少量的SiO2

17、、Fe2O3杂质)是工业上制取铝的原料。实验室模拟工业上以铝土矿为原料制取Al2(SO4)3和铵明矾晶体NH4Al(SO4)2·12H2O的工艺流程如图所示：请回答下列问题：(1)固体a的化学式为_，中通入足量CO2气体发生反应的离子方程式为_。(2)由制取铵明矾溶液的化学方程式为_，从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的实验操作依次为(填操作名称) _、冷却结晶、过滤洗涤。(3)以1 000 kg含氧化铝36%的铝土矿为原料制取Al2(SO4)3，需消耗质量分数98%的硫酸(密度1.84 g·cm3)_L(保留一位小数)。(4)若同时制取铵明矾和硫酸铝，通过控制硫酸的用量调节两种

18、产品的产量。若欲使制得的铵明矾和硫酸铝的物质的量之比为11，则投料时铝土矿中的Al2O3和H2SO4的物质的量之比为_。答案：(1)SiO2AlOCO22H2O=HCOAl(OH)3(2)Al2O34H2SO42NH3=2NH4Al(SO4)23H2O蒸发浓缩(3)575.4(4)3103铁、铜及其矿物的开发利用酸浸法制取硫酸铜的流程示意图如下：(1)步骤()中Cu2(OH)2CO3发生反应的化学方程式为_。(2)步骤()所加试剂起调节pH作用的离子是_(填离子符号)。(3)在步骤()发生的反应中，1 mol MnO2转移2 mol电子，该反应的离子方程式为_。(4)步骤()除去杂质的化学方程式可表示为3Fe3NH2SO6H2O=NH4Fe3(SO4)2(OH)66H过滤后母液的pH2.0，c(Fe3)a mol·L1，c(NH)b mol·L1，c(SO)d mol·L1，该反应的平衡常数K_(用含a、b、d的代数式表示)。解析：(1)Cu2(OH)2CO3溶于H2SO4的反应为