高考化学总复习-第3章-第4节-用途广泛的金属材料课件

高考化学总复习-第3章-第4节-用途广泛的金属材料课件第一页，共55页。考纲展示核心要点1.了解合金的概念及其重要应用。2.了解铜及其化合物的主要性质及应用。1.合金的物理性质(熔点、硬度)与各成分金属比较。2.常见铁、铜、铝合金的应用。3.由金属活动性判断金属冶炼方法。第一页第二页，共55页。第二页第三页，共55页。一、合金(1)合金材料中一定没有非金属吗？(2)青铜的熔点与纯铜相比谁高？[提示](1)不一定，如生铁。(2)纯铜高。第三页第四页，共55页。1．概念合金是指两种或两种以上的

熔合而成的具有

的物质。2．性能(1)熔点：多数合金的熔点比它的各成分金属的熔点

；(2)硬度：合金的硬度一般比它的各成分金属的硬度

。金属(或金属与非金属)金属特性低大第四页第五页，共55页。二、常见的金属材料第五页第六页，共55页。1．重要的黑色金属材料——钢第六页第七页，共55页。2．常见的有色金属材料——铜、铝及其合金(1)铜合金：我国使用最早的合金是

，常见的铜合金还有

和

。(2)铝合金：青铜黄铜白铜密度小

强度高

塑性好

致密的氧化物保护膜

第七页第八页，共55页。1．下列关于合金性质的说法中，错误的是(

)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：合金的化学性质与其各成分金属的化学性质是相同的。答案：D第八页第九页，共55页。2．人类历史上大量生产和使用铝、钛、铁、铜四种金属单质的时间顺序是(

)A．铜、铁、铝、钛 B．铁、铝、钛、铜C．铜、铁、钛、铝 D．铁、铜、铝、钛解析：金属活泼性越强，越难以冶炼，生产和使用的时间越晚。答案：A第九页第十页，共55页。3．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．铅锡合金答案：A第十页第十一页，共55页。4．铜是生命必需的元素，也是人类最早使用的金属之一，铜的生产和使用对国计民生各个方面产生了深远的影响，请完成(1)～(3)题：(1)在西汉古籍中曾有记载：曾青得铁则化为铜[即曾青(CuSO4)跟铁反应生成铜]。试写出该反应的化学方程式：_________________________________________________。第十一页第十二页，共55页。(2)铜器表面有时会生成铜绿，请写出生成铜绿的化学方程式：_________________________________________________。这层铜绿可以用化学方法除去。试写出除去铜绿而不损伤器物的化学方程式：________________________________。(3)铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币。试从物理性质和化学性质的角度分析为什么铜常用于制造货币。(铜的熔点是1183.4℃，铁的熔点是1534.8℃)第十二页第十三页，共55页。解析：(1)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。(2)2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3；要除去铜器表面的铜绿，考虑选择酸，强氧化性酸能和裸露的铜继续反应，而盐酸不和铜继续反应，并且盐酸具有挥发性。有关方程式如下：Cu2(OH)2CO3＋4HCl===2CuCl2＋CO2↑＋3H2O。第十三页第十四页，共55页。(3)根据题给信息以及作货币的实际，选择铜作货币是因为铜的熔点比较低，容易冶炼铸造成型；铜的化学性质比较稳定，不易被腐蚀。答案：(1)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu(2)2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3Cu2(OH)2CO3＋4HCl===2CuCl2＋CO2↑＋3H2O(3)选择铜作货币是因为铜的熔点比较低，容易冶炼铸造成型；铜的化学性质比较稳定，不易被腐蚀。第十四页第十五页，共55页。第十五页第十六页，共55页。金属活动性顺序KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu原子失电子能力由大到小，还原性由强到弱阳离子得电子能力由小到大，氧化性由弱到强和O2反应常温易被氧化常温能被氧化常温干燥空气中不易被氧化加热时能被氧化不能被氧化和H2O反应常温置换出氢加热或与水蒸气反应置换出氢不能置换出水中的氢第十六页第十七页，共55页。金属活动性顺序KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu和酸反应剧烈反应并置换出酸中的氢能置换出酸中的氢，常温下Fe、Al在浓HNO3、浓硫酸中钝化不能置换稀酸中的氢与强氧化性酸反应只与王水反应和碱反应仅Al、Zn能跟强碱水溶液反应和盐反应先与水反应排在前面的金属能从盐溶液中置换出后边的金属冶炼方法电解法热还原法加热分解法物理方法第十七页第十八页，共55页。(1)Fe、Al遇冷浓硝酸、浓硫酸钝化，该反应依然属于氧化还原反应。(2)金属与硝酸反应时，不产生H2。(3)Pt、Au只能溶于王水(浓HNO3、浓盐酸的混合物)。第十八页第十九页，共55页。X、Y、Z、M、N代表五种金属。有以下化学反应：①水溶液中：X＋Y2＋===X2＋＋Y②Z＋2H2O(冷)===Z(OH)2＋H2↑③M、N为电极与N盐溶液组成原电池，发生的电极反应为：M－2e－===M2＋④Y可以溶于稀H2SO4中，M不被稀H2SO4氧化。则这五种金属的活泼性由弱到强的顺序是A．M＜N＜Y＜X＜Z

B．N＜M＜X＜Y＜ZC．N＜M＜Y＜X＜Z

D．X＜Z＜N＜M＜Y第十九页第二十页，共55页。解析：由①知X活泼性大于Y，且X、Y都不与水反应。由②知Z为很活泼的金属，由③及原电池原理知活泼性M＞N。由④知活泼性Y＞M，综合上述结论可知活泼性Z＞X＞Y＞M＞N，故选C。答案：C第二十页第二十一页，共55页。【迁移应用】1.在含有Cu(NO3)2、Mg(NO3)2和AgNO3的溶液中加入适量锌粉，首先置换出的是(

)A．Mg

B．CuC．Ag

D．H2解析：金属越活泼，还原性越强，其阳离子的氧化性越弱，所以氧化性强弱顺序为：Ag＋＞Cu2＋＞Zn2＋＞Mg2＋；同一种还原剂与不同氧化剂反应时，氧化性强的先反应，锌与Mg2＋不反应，先与Ag＋反应，所以首先置换出的是Ag。答案：C第二十一页第二十二页，共55页。1.铜(1)物理性质：紫红色，不能被磁铁吸引。(2)化学性质：第二十二页第二十三页，共55页。第二十三页第二十四页，共55页。第二十四页第二十五页，共55页。2.氧化铜和氧化亚铜第二十五页第二十六页，共55页。3.氢氧化铜(1)物理性质：蓝色不溶于水的固体。(2)化学性质：Cu(OH)2属于弱碱，能与酸反应生成盐和水。4．硫酸铜(1)CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾和胆矾，受热易分解为白色粉末CuSO4和水。第二十六页第二十七页，共55页。(2)无水CuSO4遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)，可作为水的检验试剂。(3)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。第二十七页第二十八页，共55页。(1)溶液中的Cu2＋常为蓝色(浓CuCl2溶液为蓝绿色，稀CuCl2溶液为蓝色)，可作为Cu2＋的判断依据。(2)Cu2＋与碱反应生成蓝色沉淀[Cu(OH)2]，这是鉴定Cu2＋的原理之一。(3)无水CuSO4一般用于检验水，而不作为吸收水的干燥剂。第二十八页第二十九页，共55页。(2012·山东高考)工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：第二十九页第三十页，共55页。(1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的________吸收。a．浓H2SO4

B．稀HNO3c．NaOH溶液 D．氨水(2)用稀H2SO4浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈红色，说明溶液中存在________(填离子符号)，检验溶液中还存在Fe2＋的方法是________________________________________________________________________________(注明试剂、现象)。第三十页第三十一页，共55页。(3)由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为__________________________________________________________________。(4)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是________。a．电能全部转化为化学能b．粗铜接电源正极，发生氧化反应c．溶液中Cu2＋向阳极移动d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属第三十一页第三十二页，共55页。(5)利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为_____________________________________________________________________________________________。第三十二页第三十三页，共55页。解析：(1)焙烧时冰铜中的硫元素转化为SO2，所以气体A为SO2，应用碱液吸收SO2。(2)滴加KSCN溶液变红色说明溶液中含有Fe3＋，用KMnO4溶液检验Fe3＋的溶液中的Fe2＋。(3)高温下泡铜中的Cu2O与Al发生置换反应。

第三十三页第三十四页，共55页。(4)电解精炼粗铜，粗铜接电源的正极，作阳极，发生氧化反应，b对；电解时电解质溶液中的阳离子(Cu2＋)向阴极移动，c错；阳极上比Cu活泼的Al、Zn优先失电子变成离子进入电解质溶液，而比Cu不活泼的Ag、Pt、Au则不能参与电极反应，以单质的形式沉积在阳极下方形成阳极泥，d对；电解时有一小部分电能转化为热能，a错。第三十四页第三十五页，共55页。(5)电池反应的总方程式为2Cu＋O2＋4H＋===2Cu2＋＋2H2O，负极电极反应式为2Cu－4e－===2Cu2＋，将电池反应的总方程式与负极电极反应式相减得正极电极反应式：4H＋＋O2＋4e－===2H2O。第三十五页第三十六页，共55页。(2)中易忽略重新取少量溶液，而直接在前面的溶液中继续加KMnO4溶液，而使现象不明显。(5)中易错写成O2＋4e－===2O2－而忽略了酸性环境。第三十六页第三十七页，共55页。【迁移应用】2.(2011·新课标全国高考)0.80gCuSO4·5H2O样品受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲化)如下图所示。第三十七页第三十八页，共55页。请回答下列问题：(1)试确定200℃时固体物质的化学式____________________________________________________________________________________________________(要求写出推断过程)；第三十八页第三十九页，共55页。(2)取270℃所得样品，于570℃灼烧得到的主要产物是黑色粉末和一种氧化性气体，该反应的化学方程式为__________________________________________________________________；把该黑色粉末溶解于稀硫酸中，经浓缩、冷却，有晶体析出，该晶体的化学式为________，其存在的最高温度是____________；第三十九页第四十页，共55页。(3)上述氧化性气体与水反应生成一种化合物，该化合物的浓溶液与Cu在加热时发生反应的化学方程式为____________________________________________________________________________________________________；第四十页第四十一页，共55页。(4)在0.10mol·L－1硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌，有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成，当溶液的pH＝8时，c(Cu2＋)＝________mol·L－1(Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20)。若在0.1mol·L－1硫酸铜溶液中通入过量H2S气体，使Cu2＋完全沉淀为CuS，此时溶液中的H＋浓度是________mol·L－1。第四十一页第四十二页，共55页。第四十二页第四十三页，共55页。第四十三页第四十四页，共55页。第四十四页第四十五页，共55页。第四十五页第四十六页，共55页。第四十六页第四十七页，共55页。实验探究——对氢气还原氧化铜所得红色物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。第四十七页第四十八页，共55页。

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进行了探究：Ⅰ.查阅资料：①Cu2O属于碱性氧化物；②高温灼烧CuO生成Cu2O；③Cu2O在酸性条件下能发生下列反应：Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。第四十八页第四十九页，共55页。 Ⅱ.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ag，取红色试样置于坩埚中称得总质量为bg，在空气中高温灼烧至质量恒定，称得最后总质量为cg。第四十九页第五十页，共55页。(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：________________