高考化学复习第三章金属及其化合物3.4用途广泛的金属材料开发利用金属矿物市赛课公开课一等奖省名师课件

第四节用途广泛金属材料开发利用金属矿物1/722/72考点一金属材料与金属矿物开发和利用【基础回顾】1.合金:

金属与非金属低大3/722.常见金属材料:(1)分类。合金4/72(2)常见合金材料。高碳中碳低碳Cu、Sn、PbCu、Zn5/72③铝合金:密度___,强度高,塑性好,易于加工。应用于建筑业、容器包装业、交通运输业等。小6/723.金属矿物开发利用:(1)金属在自然界中存在形态。①在自然界中绝大多数金属以_______形式存在。②少数化学性质_______金属存在游离态。化合态不活泼7/72(2)金属冶炼实质。使金属化合物中金属离子___电子被_____为金属单质过程:Mn++ne-====M。(3)金属冶炼普通步骤。得还原8/72(4)金属冶炼方法(用化学方程式表示)。2HgO2Hg+O2↑2Ag2O4Ag+O2↑△====△====Fe2O3+3CO2Fe+3CO2WO3+3H2W+3H2OCr2O3+2Al2Cr+Al2O3高温====△====高温====2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑电解====2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑电解====电解====冰晶石9/72(5)铝热反应。①原理:Al作还原剂,另一个氧化物作氧化剂,用铝将氧化物中金属置换出来。②反应特点:在高温下进行,反应快速并放出大量热,新生成金属单质呈熔融态且易与Al2O3分离。10/72③试验装置。④试验现象:a.镁条猛烈燃烧,放出一定量热,并发出刺眼白光,氧化铁和铝粉在较高温度下发生猛烈反应;b.纸漏斗下部被烧穿,有熔融物落入沙中。11/72试验结论:高温下,铝与氧化铁发生反应,放出大量热,反应化学方程式为______________________⑤原理应用:a.制取熔点较高、活泼性弱于Al金属(如铬、锰、钨等);b.金属焊接,如野外焊接钢轨等。

高温====2Al+Fe2O32Fe+Al2O312/72【思维诊疗】(正确打“√”,错误打“×”)(1)任何金属都能形成合金。 (

)提醒:×。并非全部金属都能形成合金,两种金属形成合金,其前提是两种金属在同一温度范围内都能熔化,若一个金属熔点大于另一个金属沸点,则二者不能形成合金。13/72(2)全部金属氧化物都能和铝发生铝热反应。

(

)提醒:×。活泼性比Al弱难熔金属,如钒、铬、锰、铁、铜氧化物与Al能够发生铝热反应。14/72(3)用焦炭和空气反应产生CO在高温下还原铁矿石中铁氧化物。 (

)提醒:√。工业制铁即CO还原铁矿石,3CO+Fe2O32Fe+3CO2。

高温====15/72(4)电解AlCl3、FeCl3、CuCl2混合溶液时,阴极上依次析出Cu、Fe、Al。 (

)提醒:×。阴极上析出Cu后,生成是氢气。16/72【题组过关】1.(RJ必修1·P68改编题)以下相关说法中,不正确是 (

)A.钢与纯铁相比较不易生锈B.冶炼铝和钠都能够用电解法C.青铜、不锈钢、硬铝都是合金D.缺钙会引发骨质疏松,缺铁会引发贫血17/72【解析】选A。钢中含有碳等杂质轻易形成原电池,腐蚀更加快,A错误;冶炼铝和钠都是用电解法,B正确;青铜为铜锡等形成合金,不锈钢为铁镍等形成合金,硬铝为镁铝等形成合金,C正确;钙是组成骨骼主要元素,缺钙会使骨质疏松,血红蛋白中含有铁元素,缺铁会引发缺铁性贫血,D正确。18/722.某同学设计了以下试验测量mg铜银合金样品中铜质量分数:以下说法中不正确是(

)导学号7910004019/72A.合金熔点比其成份金属低,通常比成份金属含有更优良金属特征B.铜银都能与稀硝酸反应,搜集到VL气体可能全为NOC.操作Ⅰ是过滤,操作Ⅱ是洗涤,操作Ⅲ应是烘干D.依据反应搜集到气体体积能够计算铜和银质量分数20/72【解析】选C。合金熔点比其成份金属低,A正确;不论是浓硝酸还是稀硝酸,用排水法搜集到气体一定全部是NO,B正确;Wg固体为AgCl,因为AgCl含有热不稳定性,故操作Ⅲ应是低温干燥而不是烘干,C错误;依据反应搜集气体体积,利用电子守恒及质量关系列式可求得铜和Ag质量分数,D正确。21/723.铝热反应本质是利用铝还原性,将难熔金属从其氧化物中置换出来,关于铝热反应解答以下问题:(1)用铝粉和Fe2O3做铝热反应试验,需要试剂还有__________。

A.KCl

B.KClO3C.MnO2 D.Mg22/72(2)用等物质量MgO和Fe2O3组成混合物在一定条件下与铝粉进行铝热反应。①引发铝热反应操作是_____________________。

②产物中单质是__________(写名称)。

23/72【解析】(1)做铝热反应试验时,需要KClO3作助燃剂,且用镁条引燃。(2)在混合物上加少许KClO3固体并插上镁条,点燃镁条后放出热量,使KClO3固体分解放出O2,深入加剧Mg燃烧,可在短时间内使混合物温度快速升高,引发反应。MgO不能与铝发生铝热反应,所以产物中单质为Fe。24/72答案:(1)BD(2)①加少许KClO3,插上镁条并将其点燃②铁25/72【加固训练】1.以下说法中正确是 (

)A.氯化铝是一个电解质,可用电解氯化铝制铝B.工业上经过电解氯化钾溶液制备金属钾和氯气C.电解熔融氯化钠制取金属钠反应中,Na+被还原D.MgCl2(aq)→Mg(OH)2→MgO→Mg,在给定条件下能实现26/72【解析】选C。AlCl3是共价化合物,电解AlCl3熔融物,不能生成Al,A错误;电解KCl溶液不能生成K,B错误;电解熔融氯化钠制取金属钠,Na+被还原,C正确;MgO熔点很高,制Mg时不是电解MgO而是电解MgCl2,D错误。27/722.用锌、氧化铜、稀硫酸做原料制取铜,有以下两种路径:28/72若用这两种方法制得相同质量铜时,以下叙述符合实际试验结果是 ()A.生成硫酸锌质量相同B.消耗相同质量硫酸C.消耗相同质量锌D.消耗相同质量氧化铜29/72【解析】选D。H2还原CuO时H2消耗量比理论值要多,则(1)中消耗Zn、H2SO4和生成ZnSO4量都多,A、B、C错误;得相同质量铜时,消耗相同质量氧化铜,D正确。30/72考点二铜及其化合物性质

【基础回顾】1.铜:(1)物理性质。_____色固体,含有良好延展性、导热性和导电性。紫红31/72(2)化学性质。32/72①常温下,铜在干燥空气中性质稳定,但在潮湿空气里则会被锈蚀,在其表面逐步形成一层绿色_____。相关化学方程式:_____________________________。铜锈2Cu+O2+CO2+H2O====Cu2(OH)2CO333/72写出以下化学方程式。铜在空气中加热:_______________。铜丝在硫蒸气中反应:______________。铜丝在Cl2中反应:________________。△====△====△====2Cu+O22CuO2Cu+SCu2SCu+Cl2CuCl234/72②与氧化性酸反应。a.与浓硫酸共热化学方程式:_________________________________;b.与稀硝酸反应离子方程式:__________________________________;c.与浓硝酸反应离子方程式:________________________________。△====Cu+2H2SO4(浓)

CuSO4+SO2↑+2H2O3Cu+8H++2====3Cu2++2NO↑+4H2OCu+4H++2====Cu2++2NO2↑+2H2O35/72③与盐溶液反应。a.与硝酸银溶液反应离子方程式:____________________b.与FeCl3溶液反应离子方程式:_____________________。Cu+2Ag+====2Ag+Cu2+;Cu+2Fe3+====2Fe2++Cu2+36/722.铜主要化合物:

(1)氧化物。①CuO:___色难溶于水固体,与酸反应,能够用H2、CO、Al还原出Cu。黑37/72②Cu2O:a.___色难溶于水固体。b.与酸反应(H+)为Cu2O+2H+====Cu+Cu2++H2O。c.Cu2O碰到HNO3发生氧化反应生成Cu2+。d.与H2反应:Cu2O+H22Cu+H2O。e.CuO加强热反应:4CuO2Cu2O+O2↑。红△====高温====38/72(2)氢氧化铜——___色难溶物,是一个弱碱。蓝Cu(OH)2+2H+====Cu2++2H2O。39/72(3)铜盐。①Cu2(OH)2CO3。Cu2(OH)2CO3名称为___________,是铜绿、孔雀石主要成份,受热分解可生成黑色氧化铜,化学方程式:______________________________,可溶于稀硫酸,离子方程式:_________________________________。碱式碳酸铜△====Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2OCu2(OH)2CO3+4H+====2Cu2++CO2↑+3H2O40/72②CuSO4。___色硫酸铜晶体受热分解为白色硫酸铜粉末,化学方程式为__________________________。蓝△====CuSO4·5H2OCuSO4+5H2O41/72③铜盐毒性。铜盐溶液有毒,主要是因为铜离子能与蛋白质作用,使蛋白质变性失去生理活性,所以人们利用这一性质用胆矾、熟石灰、水配成了波尔多液,用来杀灭植物病毒。42/72【思维诊疗】(正确打“√”,错误打“×”)(1)Cu2S+O22Cu+SO2制取粗铜,反应中被氧化元素是Cu。 (

)提醒:×。硫元素从-2→+4,被氧化元素是S。△====43/72(2)将铁片置于CuSO4溶液中,铁片上有红色物质析出,说明铁比铜活泼。 (

)提醒:√。铁片从CuSO4溶液中置换出铜。44/72(3)利用无水硫酸铜遇水变成蓝色这一性质,来检验水存在。 (

)提醒:√。无水硫酸铜遇水生成蓝色CuSO4·5H2O。(4)将铜丝插入浓硫酸加热,反应后把水加入反应器中,观察硫酸铜溶液颜色。 (

)提醒:×。应把反应液倒入水中。45/72【典题探究】【典题】CuCl是有机合成主要催化剂,并用于颜料、防腐等工业。工业上由废铜料(含Fe、Al及SiO2杂质),生产CuCl工艺流程以下:46/7247/72已知:CuCl溶于NaCl浓溶液可生成,溶液用水稀释后可生成CuCl沉淀。导学号7910004148/72(1)煅烧主要目标是____________________。

(2)操作Ⅰ为调整溶液pH,范围为________,加入物质X能够是________(填字母)。

A.CuO

B.Cu(OH)2C.NaOH溶液 D.CaCO349/72(3)滤渣Ⅱ主要成份是________。

(4)往滤液Ⅱ中加入食盐并通入SO2可生成,请写出反应离子方程式:___________________。

50/72【解析】(1)铜在废铜料中主要以铜单质形式存在,从流程图知CuCl需从溶液中提取,故煅烧目标是将铜转化为溶于酸氧化物。(2)调整溶液pH时,应确保Fe3+、Al3+完全沉淀,而Cu2+不能沉淀,溶液pH应在4.7≤pH<5.6,加入物质X目标是消耗H+调整溶液pH,但不能引入新杂质。51/72(3)溶液pH在4.7≤pH<5.6时,Fe3+和Al3+完全转化为对应氢氧化物沉淀,滤渣Ⅱ主要成份为Fe(OH)3和Al(OH)3。(4)依据题给反应物和生成物,再结合氧化还原反应基本规律可写出反应方程式:2H2O+2Cu2++SO2+4Cl-====2++4H+。52/72答案:(1)使铜转化为可溶于酸氧化物(2)4.7≤pH<5.6

ABC(3)Fe(OH)3和Al(OH)3(4)2H2O+2Cu2++SO2+4Cl-====2++4H+53/72【母题变式】(1)向废铜料中直接加入稀硫酸和H2O2混合溶液,溶液很快变蓝色,试写出该反应离子方程式________。

提醒:Cu+H2O2+2H+====Cu2++2H2O。54/72(2)工业上惯用CuSO4来制备CuCl,在提纯后CuSO4溶液中加入一定量Na2SO3和NaCl,加热,生成CuCl沉淀,该反应离子方程式是_____________。

提醒:2Cu2+++2Cl-+H2O2CuCl↓++2H+。△====55/72(3)在盐酸中CuCl能吸收CO,发生CuCl+CO+H2OCu(CO)Cl·H2O

ΔH<0,要加大CO吸收率,适宜条件是____________。

提醒:低温、高压。该反应是气体体积减小放热反应。56/72【归纳提升】废铜利用思维模式57/72【题组过关】1.(RJ必修1·P68改编)以下说法中正确是 (

)A.Cu→CuO→Cu(OH)2每步转化均能经过一步反应实现B.铝合金是一个混合物,它比纯铝熔点高58/72C.金属铜放置在潮湿空气中会被腐蚀,生成绿色铜锈——碱式碳酸铜D.金属铝、铁、铜都有一定抗腐蚀性能,其抗腐蚀原因都是表面形成氧化物薄膜,阻止反应深入进行59/72【解析】选C。CuO→Cu(OH)2不能经过一步实现,A错误;铝合金比纯铝熔点低,B错误;铜、铁表面不能形成致密氧化膜,D错误。60/722.(·贵阳模拟)CuSO4是一个主要化工原料,其相关制备路径及性质如图所表示。以下说法不正确是

(

)导学号7910004261/72A.路径①所用混酸中H2SO4与HNO3物质量之比最好为3∶2B.相对于路径①、③,路径②更加好地表达了绿色化学思想62/72C.CuSO4在1100℃所得Cu2O,投入足量热稀硝酸中,若溶液变为蓝色,同时有紫红色固体出现,说明样品全部生成Cu2OD.Y能够是葡萄糖63/72【解析】选C。依据路径①中离子反应方程式:3Cu+8H++2===3Cu2++2NO↑+4H2O,可知n()∶n(H+)=2∶8,即n(H2SO4)∶n(HNO3)=3∶2,A正确;途径②反应为2Cu+O2+2H2SO42CuSO4+2H2O,不产生污染性气体,符合绿色化学思想,B正确;Cu2O检验不能用稀硝酸,硝酸能氧化Cu2O为Cu2+,C错误;葡萄糖与新制Cu(OH)2悬浊液生成Cu2O,D正确。△====64/723.某炼铁废渣中含有大量CuS及少许铁化合物,工业上以该废渣为原料生产CuCl2·2H2O晶体工艺流程以下:65/72以下说法正确是 导学号79100043(

)A.焙烧过程中每消耗1molCuS则消耗3molO2B.焙烧后废气能够使酸性高锰酸钾溶液褪色C.滤渣中主要含铁氧化物D.将取得CuCl2·2H2O晶体加热可制得CuCl2固体66/72【解析】选B。依据2CuS+3O2