新课标2018高考化学一轮复习专题二金属元素及其化合物第9讲用途广泛的金属材料和开发利用金属矿物讲解课件

1、化学课标版第9讲 用途广泛的金属材料和开发利用金属矿物考点一金属的冶炼合金考点一金属的冶炼合金1.金属矿物的开发和利用金属矿物的开发和利用(1)金属在自然界中的存在形式(2)金属冶炼的一般步骤金属冶炼的过程就是使金属化合物中的金属离子得到 电子被 还原 为金属单质的过程,即:Mn+ne- M。(3)金属冶炼的方法(用化学方程式表示)(4)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a.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。b.反应放出大量的热,并发出耀眼的强光。c.纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中。d.待

2、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a.该反应为放热反应,在冶金工业上常用这一原理制取熔点较高的金属,如用铝热反应冶炼锰的化学方程式为3MnO2+4Al 2Al2O3+3Mn 。b.该反应原理可以应用在生产上,如焊接钢轨等。2.合金合金3.常见金属材料常见金属材料(1)黑色金属材料(如钢铁)a.钢 是用量最大、用途最广的合金。(2)有色金属材料(如铜和铝)a.我国使用最早的合金是青铜 ,常见的铜合金还有黄铜和白铜。1.判断正误判断正误,正确的画正确的画“”,错误的画错误的画“”。(1)铝合金的熔点比纯铝的高()(2)合金材料中不可能含有非金属元素()(

3、3)合金中的金属元素以化合物的形式存在()(4)合金中各元素的含量一定,所以合金是纯净物()(5)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()(6)炼铜:用黄铜矿经电解精炼得到纯度为99.9%的铜()(7)制镁:电解氯化镁溶液制取金属镁()(8)制钛:用金属钠置换四氯化钛(TiCl4)溶液中的钛来制取单质钛( )(9)制钠:以海水为原料制得精盐,再电解纯净的NaCl溶液 ()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)2.【多维思考】(1)能否用电解AlCl3、MgO的方法冶炼Al、Mg?(2)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

4、?(3)热还原法用到的还原剂有焦炭、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?(4)化学兴趣小组对某“金牌”的成分提出了猜想:一是由纯金制成,二是由黄铜(铜锌合金)制成。请用化学方法判断哪种猜想是正确的。答案(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,熔融会消耗大量的电能,成本较高。(2)铝的金属活动性比铁、铜强,难于冶炼,古代的技术条件达不到,故铝的发现和大量使用比铁、铜晚得多。(3)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。(4)用盐酸(或稀硝酸)溶解,若“金牌”部分溶

5、解(或全部溶解),则是由黄铜制成的;若“金牌”不溶解,则是由纯金制成的。1.下列关于金属冶炼方法的叙述不正确的是() 金属存在形式冶炼方法A金游离态金子比沙子密度大,利用水洗法直接分离B银化合态银的金属性弱,用加热Ag2O的方法冶炼C铁化合态用CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物D钠化合态钠的金属性强,一般还原剂很难将其还原出来,所以用电解饱和NaCl溶液的方法冶炼题组一金属的冶炼方法答案 D钠一般是由电解熔融NaCl的方法来制取,电解饱和食盐水得到的是NaOH、H2和Cl2。2.下列关于金属的一些说法不正确的是()A.工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al涉及氧化还原反应B.工业上金属Mg、C

6、u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答案 B冶炼铝的过程中,铝由化合态变为游离态,有化合价变化,属于氧化还原反应,A正确;在工业上Mg用电解法冶炼,Cu用热还原法冶炼,B错误;金属冶炼的实质是Mn+ne- M,C正确;金属越活泼,则金属离子的氧化性越弱,越难被还原,D正确。3.(2016吉林长春模拟)下列反应原理不符合工业冶炼金属实际情况的是()A.2HgO 2Hg+O2B.2NaCl(熔融) 2Na+Cl2C.2MgO(熔融) 2Mg+O2D.Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 答案 CHg为不活泼金属,可以直接用加热分解的方法冶

7、炼,故A正确;钠是活泼金属,应采用电解法制取,故B正确;镁是活泼金属,应采用电解氯化镁的方法制取,氧化镁的熔点太高,消耗太多的能源,故C错误;Fe的冶炼通常是用还原剂(C、CO、H2、活泼金属等)将铁从其化合物中还原出来,故D正确。题组二合金的性质及应用4.镁铝合金质优体轻,又不易锈蚀,大量用于航空工业、造船工业、日用化工等领域。下列关于镁铝合金性质的叙述中正确的是()A.此合金的熔点、硬度比镁和铝的熔点、硬度都高B.此合金能全部溶解于稀盐酸中C.此合金能全部溶解于氢氧化钠溶液中D.此合金不能全部溶于过量FeCl3溶液中答案 B合金的熔点一般低于组成它的成分金属,A错误;镁铝合金具有镁、铝的化

8、学性质,只有B正确。5.所谓合金,就是不同种金属(也包括一些非金属)在熔融状态下形成的一种熔合物。根据下列四种金属的熔、沸点,判断其中不能形成合金的是() NaCuAlFe熔点()97.51 0836601 535沸点()8832 5952 2003 000A.Cu和AlB.Fe和CuC.Fe和NaD.Al和Na答案 C铁的熔点(1 535 )高于Na的沸点(883 ),无法制得铁钠合金。考点二铜及其重要化合物考点二铜及其重要化合物1.铜的性质铜的性质(1)物理性质 (2)化学性质写出有关反应的化学方程式或离子方程式:a.与潮湿空气反应:2Cu+O2+CO2+H2O Cu2(OH)2CO3 (

9、绿色固体)。b.与S反应:2Cu+S Cu2S 。c.与氧化性酸反应与浓硫酸共热:Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2+2H2O ;与稀硝酸:3Cu+8H+2N 3Cu2+2NO+4H2O (离子方程式)。d.与盐溶液反应与硝酸银溶液:Cu+2Ag+ 2Ag+Cu2+ ;与FeCl3溶液:Cu+2Fe3+ 2Fe2+Cu2+ 。3O2.氧化铜和氧化亚铜氧化铜和氧化亚铜3.氢氧化铜氢氧化铜(1)物理性质:蓝色不溶于水的固体。(2)化学性质及应用4.CuSO45H2OCuSO45H2O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

10、验依据。1.判断正误判断正误,正确的画正确的画“”,错误的画错误的画“”。(1)铁锈和铜锈的成分都是金属氧化物()(2)过量的铜与浓硝酸反应一定没有一氧化氮生成()(3)检验CO2中是否含有H2O(g)可将气体通入装有无水CuSO4的干燥管中()(4)浓H2SO4使CuSO4H2O失水是物理变化()(5)可用稀盐酸除去铜器表面的铜绿()(6)硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂()(7)工业上常采用电解法制取粗铜()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)2.【多维思考】由铜屑制备硫酸铜时,一般不用铜与浓硫酸反应,而是将热空气通入铜和稀硫酸的混合物中,为什么?答案铜与浓硫酸反应生成硫酸铜、二氧

11、化硫和水,反应方程式为Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2+2H2O;将热空气通入到铜和稀硫酸的混合物中发生的反应为2Cu+O2 2CuO、CuO+H2SO4 CuSO4+H2O。两种方法相比较,前一种方法会产生有毒的SO2,且制取相同质量的硫酸铜,消耗的硫酸较多,故制备硫酸铜时,一般采用第二种方法。3.【多维思考】波尔多液是一种农业上应用广泛的杀菌剂,它是由硫酸铜、生石灰和水按一定比例配成的天蓝色胶状悬浊液,思考下列问题:波尔多液能否用铁桶盛放?为什么?波尔多液能杀菌的可能原因是什么?答案不能。原因是铁能置换波尔多液中的Cu2+,降低杀菌能力。Cu2+能使蛋白质变性。题组一铜及其化合

12、物的性质及其应用1.(2016河北衡水模拟)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()选项陈述陈述判断A铜绿的主要成分是碱式碳酸铜可用稀盐酸除铜器表面的铜绿对;对;无B铜表面易形成致密的氧化膜铜制容器可以盛放浓硫酸对;对;有C向硫酸铜溶液中通入氨气,有深蓝色沉淀产生,过滤后灼烧滤渣,最后变成黑色固体把铜丝放在酒精灯火焰上灼烧,铜丝表面变黑对;对;有D蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末是物理变化硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂错;对;无答案 D稀盐酸可以与Cu2(OH)2CO3反应,而且稀盐酸不能与Cu反应,所以可用稀盐酸除铜器表面的铜绿,、有因果关系,A错误;铜表面不能形成

13、致密的氧化膜,铜与浓硫酸在一定温度下能发生反应,所以不能用铜制容器盛装浓硫酸,B错误;硫酸铜与氨水反应生成Cu(OH)2,Cu(OH)2受热分解生成黑色CuO,、均正确,但没有因果关系,C错误;蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末有新物质生成,属于化学变化,CuSO4可用作消毒剂,但与前者没有因果关系,D正确。2.(2016陕西榆林模拟)下列实验的前后,铜的质量一定发生变化的是()A.铜丝在空气中灼烧后立即插入乙醇中B.铜片放入酸化的硝酸钠溶液中C.铜和铁的混合物放入稀硝酸中D.铜、锌、稀硫酸构成的原电池放电答案 BA项,灼热的氧化铜能够和乙醇反应生成乙醛、水和铜,铜变成氧化铜,氧化铜又被还

14、原成铜,最终铜的质量没有变化,错误;B项,铜和稀硝酸反应,质量一定减少,正确;C项,铁先参加反应,若铁足量,铜的质量不变化,错误;D项,铜、锌、稀硫酸构成的原电池中,铜作正极不消耗,错误。3.某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质,操作正确且能达到实验目的的是()A.将铜丝插入浓硫酸中并加热,反应后再加入水,观察硫酸铜溶液的颜色B.常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中,观察CuCl2的生成C.将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干,得到无水CuCl2固体D.将表面有铜绿Cu2(OH)2CO3的铜器放入盐酸中浸泡,除去铜绿答案 DA项,浓硫酸溶于水时放热,应该是把反应后的溶液倒入水中,故该项错误;

15、B项,需要先加热,铜才能与氯气发生反应,故该项错误;C项,氯化铜溶液中存在水解平衡,加热蒸干最终得不到CuCl2,故该项错误;D项,铜和盐酸不反应,只有铜绿Cu2(OH)2CO3与盐酸反应,故该项正确。4.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)含杂质的铜粉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 (填字母序号)。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题组二铜及其重要化合物的综合应用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硫酸铜,与途径相

16、比,途径有明显的两个优点是 。答案(1)ab(2)耗酸少;无污染性气体SO2产生解析(1)灼烧后含有少量铜,其原因可能是灼烧不充分,铜未被完全氧化,也可能是灼烧过程中部分氧化铜被还原。(2)途径的优点是:产生等量的CuSO4,比途径消耗硫酸少;不产生污染大气的SO2气体。5.(2016山东潍坊模拟)铜及其化合物在生产、生活中有广泛应用,铜在化合物中的常见化合价有+1价、+2价。已知Cu2O与稀硫酸反应,溶液呈蓝色。(1)工业上可用Cu2S+O2 2Cu+SO2反应制取粗铜,该反应中 元素被还原。(2)将少量铜丝放入适量的稀硫酸中,温度控制在50 ,加入H2O2溶液,一段时间后,升温到60 ,再

17、反应一段时间后可制得硫酸铜,该反应的离子方程式为 。温度控制在5060 的原因除了加快反应速率外,还有 。在CuSO4溶液中加入一定量的Na2SO3和NaCl溶液加热,生成CuCl沉淀,写出生成CuCl的离子方程式: 。(3)现向Cu、Cu2O和CuO组成的混合物中,加入2 L 0.6 molL-1HNO3溶液恰好使混合物溶解,同时收集到4 480 mL NO气体(标准状况)。Cu2O跟稀硝酸反应的离子方程式为 。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 g。若混合物中含0.2 mol Cu,将该混合物与稀硫酸充分反应,消耗H2SO4的物质的量为 mol。答案(1)Cu、O(2)Cu+H2O2+2H+ Cu2+2H2O防止H2O2分解2Cu2+2Cl-+S+H2O 2CuCl+S+2H+(3)3Cu2O+2N+14H+ 6Cu2+2NO+7H2O320.223O24O3O解析(1)在该反应中铜、氧元素的化合价降低,得到电子,被还原。(3)Cu2O跟稀硝酸反应的离子方程式是3Cu2O+2N+14H+ 6Cu2+2NO+7H2O。硝酸发生反应后得到的产物是Cu(NO3)2和NO,由2 L0.6 molL-1=2nCu(NO3