合金复合材料完美版

第四章第三节合金复合材料

枣庄一中

课型：复习课

授课时间：2015年1月10日，

【考纲定标】

1、了解常见金属的活动顺序

2、了解金属铜及其重要化合物的主要性质及应用

3、了解合金的概念及其重要应用

【热点定位】

1.常见合金的性质及用途。

2.利用金属活动性顺序对金属单质的还原性、离子的氧化性、金属的冶炼方法

进行考查。

3.铜及其化合物的性质与制备工艺流程。

【知识点一】铜及重要化合物

一.单质铜

1、物理性质：

色固体，具有良好的延展性、导电性和导热性。不能被磁铁吸引。

2、化学性质：

（1）与非金属单质反应

①与反应：

②与CL反应一

③与S反应：

（2）,与酸反应

①一般不与非氧化性酸（如稀硫酸、盐酸）反应产生氢气

②氧化性酸：

（a）与稀HNO3反应：

（b）与浓HNO3反应：

（c）与浓硫酸共热：

（3）与盐溶液反应

①与AgNQ,溶液反应：

②与FeCL反应：

⑷锈蚀

常温下，铜与在干燥的空气中不发生反应，但潮湿的空气里，表面易形成.铜

绿。

反应方程式为：

二、、氧化铜

1、物理性质

氧化铜是色粉末状固体（区别于氧化亚铜色），难溶于水。

2、化学性质：

（1）与还原剂（乩、CO、C）反应

与乩反应：

与C反应,

⑵与酸反应（如HNO3、HCKH2soi等）

离子方程式

⑶高温分解

化学方程式

三、氢氧化铜

1、物理性质

氢氧化铜是色固体，难溶于水，但可溶于氨水。

2、化学性质：

⑴不稳定性（受热易分解）

⑵与酸反应（如HNO八HC1、H2soi等）

离子方程式

四、硫酸铜

1、物理性质

⑴无水硫酸铜是色固体，能溶于水，水溶液呈色，因此，无水硫酸铜可

用于水的检验，但不能做干燥剂。

⑵硫酸铜晶体是色，俗称、，化学式为CuSO/1・5%0

2、化学性质：

硫酸铜晶体受热易分解:

3、用途：CuS04和石灰乳的混合液即为无机农药波尔多液。

【思考应用】

1.如何除去铜器表面的铜绿而不损坏铜器？试写出反应的化学方程式。

2.如何从含O?+的废水中回收铜单质？

3.铜锌合金的颜色酷似金的颜色，用铜锌合金制成的假金元宝常被不法人

员用于欺骗行人，你如何能辨别其真伪？

4、“绿色化学”的主要内容之一是指从技术、经济上设计可行的化学反应,

使原子充分利用，不产生污染物。下列化学反应符合“绿色化学”理念的是

()

A.制CuSO.Cu+2H2soi(浓)=CuS0i+S()2f+2H2

B.制CuSOv2CU+O2=2CUO>CUO+H2SO((W)=CUSO,+H2O

C.$iJCu(N0a)2：Cu+4HN03(i^)=Cu(N03)2+2N02t+2H20

D.$IJCU(N03)2：3Cu+8HN0：,(稀)=3CU(N03)?+2N0t+4Ha

解析：选BA、C、D三项反应中均有污染性气体产生。

【特别提醒】

1、溶液中的CiT常为蓝色(浓CuCb溶液为绿色，稀CuCb溶液为蓝色，

可作为Ci?+的判定依据。如C11SO4溶液呈蓝色。)

2C/+与碱反应生成蓝色沉淀[Cu(OH)2],这是鉴定C/+的原理之一。

【知识点二】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)熔合而成的具有的物质。

(2)性能：

①多数合金的熔点比它的各成分金属的熔点；

②合金的硬度一般比它的各成分金属的硬度。

2.金属材料

金属产色金属材的铁、铭、镒以及它们的合金

材料一^£&»^^除黑色金属以外的其他金属及其合金

(1)重要的黑色金属材料一一钢

p:韧性、焊接性好,强度低

「碳素钢一一_____:强度高,韧性及加工性好

钢一|匚:硬而脆，热处理后弹性好

匚_____:具有各种不同的优良性能，用于制不锈

钢及各种特种钢

密度大于4.5g•cnT'的金属属于重金属，如Fe、Cu^Ag>Au等。

(4)钛合金：钛合金具有密度小、强度高、耐腐蚀、耐高温等优点，主要用

于飞机、火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船等领域。

(5)金属之最：熔点最高和最低的金属分别是W、Hg；人类使用最早的金属

是Cu；用途最广泛的金属是Fe；最轻的金属是Li；最活泼的金属是Cs；地壳中

含量最高的金属是A1；延展性最好的金属是Au。

【知识点三】复合材料

1.定义

将两种或两种以上的不同的材料经过特殊加工制成的材料称为复合材料。

2.组成

‘小」基体：起黏结作用。

复合材料〈

乂仪［增强体：起骨架作用。

3.常用的复合材料

名称基体增强体

玻璃钢

碳纤维增强

合成树脂碳纤维

复合材料

飞机、火箭、碳纤维、硼纤维、碳化硅

导弹壳休纤维

碳纤维、碳化硅纤维、氧

隔热陶瓷瓦陶瓷

化硅纤维

4.性能

既保持或发展了原来材料的长处，又能弥补原材料的不足。

【思考应用】

7、下列说法错误的是()

A.玻璃钢是以玻璃纤维做增强体、合成树脂做基体的复合材料

B.飞机机身的复合材料大多是以金属为增强体、纤维为基体的复合材料

C.制造网球拍用的复合材料是在合成树脂的基体中加入了碳纤维做增强体

D.航天飞机机身上使用的隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的材料制成

的

解析：选B飞机机身的复合材料大多是以纤维为增强体、金属为基体的复

合材料，而B项中将基体与增强体颠倒了。

8、把①钢铁，②Cu,③陶瓷，④光纤，⑤氮化硅陶瓷，⑥金，⑦水泥，⑧

合成纤维，⑨玻璃钢，⑩塑料等材料按分类填写在下列横线上(填写序号)：

(1)黑色金属材料。

(2)有色金属材料o

(3)传统无机非金属材料。

(4)新型无机非金属材料o

(5)复合材料o

(6)有机合成材料o

解析：钢铁属于黑色金属材料；铁、格、镭以外的金属(如铜和金)是有色金

属；陶瓷、水泥等为传统无机非金属材料；光纤、氮化硅陶瓷等为新型无机非金

属材料；玻璃钢是用玻璃纤维做增强体、合成树脂做基体的复合材料；而合成纤

维和塑料则为有机合成材料。

答案：⑴①(2)②⑥⑶③⑦⑷④⑤⑸⑨

⑹⑧⑩

【特别提醒】

(1)材料一般分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、复合材料。

(2)合金属于金属材料，不属于复合材料。

(3)钢筋混凝土是建筑行业中常见的一种复合材料，其基体是：沙子、石子、

水泥、水形成的混凝土，增强体是钢筋。

(4)航天器、飞机上应用的是以碳纤维为增强体的复合材料。

【考点一】铜及其化合物的性质

1.铜及其化合物之间的相互转化

［例1］物质A〜G有下图所示转化关系(部分反应物、生成物没有列出)。

其中A为某金属矿的主要成分，经过一系列反应可得到B和C。单质C可与E的

浓溶液发生反应，G为砖红色沉淀。

「回归一三1C「回

因焉笑

请回答下列问题：

（1）写出下列物质口勺化学式：B、E、

G<,

（2）利用电解可提纯C物质，在该电解反应中阳极物质是，阴极物

质是，电解质溶液是o

（3）反应②的化学方程式是°

解析：由G为砖红色沉淀，知G必为CuOF为铜盐，又由C（单质）+E（浓）-F

+B,可推得可能为Cu和浓H2sol或Cu和浓HNQ,的反应，又由B-D的反应需高

温、催化剂的条件，不难推出B为SO?、C为Cu、D为SO,、E为H2S0,>F为CuS0lo

答案：（DSO,H2soiCuQ

（2）粗铜精铜CuSO,溶液

⑶Cu+2HzSOq（浓）=^=CuS0i+S02f+21L0

【考点二】金属活动性顺序与金属冶炼方法

1、金属活动性顺序表及其应用

金属活动Fc、Sn

K、Ca、NaMg、Al、ZnCu、Hg、AgPt、Au

性顺序表Pb(H)

原子失

由强到弱，还原性由强到弱

电子能力

阳离子得

由弱到强，氧化性由弱到强（Fe对应Fe2+）

电子能力

常温T燥

和02常温易常温能加热时不能

空气中不

反应被氧化被氧化能被氧化被氧化

易被氧化

和H20常温置加热或与水蒸气不能置换出

反应换出氢反应置换出氢水中的氢

能置换出酸中的氢，不能置换稀

剧烈反应

Fe、Al常温下在浓酸中的氢

和酸反应并置换出

HN03、浓硫酸中与强氧化只日王

酸中的氢

钝化性酸反应水反应

和碱反应仅Al、Znt8跟强碱水溶液反应

先与水排在前面的金属能从盐溶液中置换出后边的

和盐反应

反应金属

2.金属的冶炼方法

方法名称主要反应原理

2Hg（）W-2Hg+02t

热分解法

2Ag,0-^4Ag+02t

CO做还原

Fe203+3co直遢2Fe+3c0?（高炉炼铁）

剂

热还原乩做还原

W03+3n2-^-W+3H2C'

法剂

活泼金属

3MnO2+4A1逼遢3Mn+2A12O3

做还原剂

2ALO3（熔融）+30"

电解法MgS（熔融）遵曳Mg+Cl2t

2NaCl（熔融）遮里2Na+Cl2t

【例2】X、Y、Z、M、N代表五种金属，有以下化学反应：

①水溶液中：X4-Y2+=X2++Y；

②Z+2H2。（冷）=Z（0H）2+H2t；

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可以溶于硫酸中，M不被稀硫酸氧化。则这五种金属的活泼性由弱到强的顺

序（）

A.M<N<Y<X<ZB.N>M>Y>X>Z

C.N<N1<Y<X<ZD.X<Z<N<N1<Y

［解析］由①知活泼性X>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>No由④知活泼性Y>M,五种金属的活泼性

Z>X>Y>M>No

［答案］C

【考点三】金属冶炼的工艺流程------铜的炼制

1、粗炼

①火法炼铜（以Cu2s为例）：

②湿法炼铜

2、电解精炼

电解时，以作电解液，作阴极，作阳极

3、由黄铜矿冶炼铜的工艺流程：

广|立气体

dl年整j向网嘿能丽-电解幽＞丽

【例3】（2012-山东高考节选）工业上由黄铜矿（主要成分CuFeS?）冶炼铜的

主要流程如下：

石英砂石至砂厂气体A

黄

铜卜焙烧A冰铜

焙烧一熔渣B

矿f（7,1'u?S・疝心）L

IL泡铜

空气空气（Cu,O、Cu）

行卬，电解精炼皿mAI

精铜^-----------粗铜一...

品温n

（1）气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的吸收。

a.浓IbSOb稀HNO3c.NaOH溶液d.氨水

⑵由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为

（3）以CuSO,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O

a.电能全部转化为化学能

b.粗铜接电源正吸，发生氧化反应

c.溶液中C/♦向阳极移动

d.利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属

（4）利用反应2CU+（）2+2H2S0L=2CUS0I+2Ha可制备CuSO„若将该反应设

计为原电池，其正极电极反应式为C

［解析］(1)气体A中的大气污染物为SO?,可以用NaOH溶液、氨水吸收。

(2)图示中可利用铝热反应由泡铜冶炼粗铜。(3)电解精炼铜的过程中电能转变为

化学能的同时，部分电能转化为热能，a错；电解精炼铜时，粗铜做阳极，与电

源正极相连，发生氧化反应，b对；电解过程中向阴极移动，c错；粗铜中

Ag、Pt、Au放电能力比铜弱，形成阳极泥，可以回收，d对。(4)根据总反应，

发生还原反应，因此正极反应式为0-4H'+4-=2比0。

［答案］(De、d(2)3CuQ+2Al直迪AI2O3+6C11

(3)b、d

+

(4)4H+02+4e-=2H20

【课后巩固】

1.(2013•佛山高三质检)化学与科学、技术、社会、环境密切相关。下列有关

说法中正确的是。

A.钢、青铜、硬铝和金刚石都是合金材料

B.铝合金的熔点和硬度均高于纯铝

C.铝合金的大量使用是因为人们能用焦炭等还原剂从氧化铝中获得铝

D.不锈钢和目前流通的硬币都是合金

解析：选D。金刚石是碳单质，不属于合金，A错误；铝合金的熔点低于纯铝，B

错；冶炼铝是电解A1203,C错。

2.(2011•郑州一检)下列有关金属的说法中，正确的是0

①在人类对金属材料的使用过程中，性质活泼的金属单质最早被人们冶炼和使用

②纯铁比生铁抗腐蚀性更强③单质铝在空气中比较耐腐蚀，所以铝是不活泼金

属④正常人体缺钙会引起骨质疏松症，缺铁会引起贫血等疾病⑤青铜、不锈

钢、硬铝都是合金⑥可通过焰色反应区分钾元素和钠元素

A.②④⑤⑥B.②③④⑤

C.①③④⑤D.①②⑤⑥

解析：性质活泼的金属很难以游离态存在，一般被人们发现使用的较晚；生铁中

含有杂质，会形成原电池，比纯铁较易被腐蚀；单质铝不易被腐蚀，是因为其与

氧气反应在其表面形成致密的氧化膜，保护内部金属不被腐蚀；本题答案为A。

答案：A

3.玻璃钢的制取过程是()

A.玻璃与钢熔合而成的

B.把玻璃纤维加到钢中制成的

C.SiO?和钢熔合而成的

D.玻璃纤维加到合成树脂中复合形成的

【答案】D

4.在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解，再加入下列固体粉末：①FeCL;②F&（）3；

③Zn；④KNQ,,铜粉可溶解的是（B）

A.©<5）B.②④

C.②③D①④

5、（2013•云南曲靖二模）部分氧化的Fe-Cu合金样品（氧化产物为Fe。、Cu,0）

共5.76g,经如下处理:

厂标准状况下YmL气体

画盘一滤渣3.2g

L滤液A坏含C『）足量嚏溶迤滤渣馥固体3.2g

下列说法正确的是（）。

A.滤液A中的阳离子为Fe"、Fe计、H+

B.样品中Fe元素的质量为2.24g

C.样品中CuO的质置为4.0g

D.M=896mL

解析：根据题意，3.2g滤渣一定是铜，而铜与Fe"不共存，则A项错误；最

后的3.2g固体为FeQ，，其中Fe元素的质量为2.24g,B正确；样品中

Cu元素利0元素共5.76g—2.24g=3.52g,则C项错误；2.24gFe元

素不可能全是单质，故生成的氢气的体积小于896mL,D错误。

答案B

6、氢氧化铜和碱式碳酸铜［Cu?OH2CO/均可溶于盐酸转化为氯化铜，在

高温下这两种化合物均能分解生成氧化铜。溶解25.25g的上述混合物，恰好消

耗1.0mol-盐酸500mLo灼烧等量的上述混合物，得到的氧化铜质量为

A.15gB.20g

C.30gD.35g

解析：选B利用氯元素守恒可以较快地解决，由Ci?+〜2c「可以得至IJCuO

的物质的量为0.25mol,质量为20go

7.（2012•高考上海卷改编题）火法炼铜首先要焙烧黄铜矿，其反应为

2CuFeS2+02„===Cu2S+2FeS+SO2,下列说法正确的是（）

A.Cu2s是还原产物

B.CuFeS,仅作还原剂，硫元素被氧化

C.每生成1molCu2S,有4mol硫被氧化

D.每转移1.2mol电子，有0.2mol硫被氧化

解析：选AD。本题考查氧化还原反应，意在考生考生对概念的理解和计算能力。

由反应方程式知在反应中CuFeSz中Cu化合价降低还原为CihS'CuFeSz中1/4

的S化合价升高，被氧化为S02；O2在反应后化合价降低，还原为S02,因

此可知Cu2s还原产物，A项正确；CuFeSz既是氧化剂又是还原剂，B项错误;

每生成1molCu2S,有1molS被氧化，C项错误；利用反应知转移6mol

e\W1molS被氧化，D项正确

8、已知酸性条件下有如下反应：2Cu+=O?++Cu。由于反应温度不同，用

氢气还原氧化铜时，兀能产生Cu或012,两者都是红色固体。一同学对某次用

氢气还原氧化铜实验所得的红色固体产物作了验证，实验操作和实验现象记录如

下：

浓硫酸、

加入试剂稀硫酸稀碓酸浓硝酸

加热

红色固体和红棕色气体和绿色

实验现象无色气体无色气体和蓝色溶液

蓝色溶液溶液

由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物是()

A.Cu

B.Cu2O

C.一定有Cu,可能有Cu20

D.一定有CihO,可能有Cu

【解析】Cu20不但具有在酸性条件下发生歧化反应生成C/+和Cu的性质,

且具有与Cu类似的还原性,故CuQ和Cu与浓KSOK稀HNO3、浓HNQ,反应现象

一样。关键看与稀LSD的反应，根据相关现象可知一定含Cu#,而不一定含Cu。

【答案】D

9、美国航天飞机“哥伦比亚号”爆炸，是震惊世界的航天惨案。专家推测“哥

伦比亚”航天飞机的失事原因之一是覆盖在航天飞机外层的一片微不足道

的隔热瓦脱离，引起飞机外表金属温度迅速升高而熔化解体。

(1)其中照片显示，在“哥伦比亚号”机翼下方有几片小隹片脱落，引起了科

学家的注意，这是一种覆盖在航天飞机表面的特殊的陶包片，其主要作用

是o

A.增加航天飞机的强度，防止流星和太空垃圾撞击而损坏航天飞机

B.将太阳能转化为电能供航天飞机使用

C.便于雷达跟踪，接受地面指挥中心的指令

D.在返回大气层时，陶瓷耐高温隔热，有效地保护航天飞机平安返回地面

(2)隔热瓦是一种金属陶瓷，金属陶瓷是由陶瓷和黏结金属组成的非匀质的复

合材料。陶瓷主要是Al。、ZrO?等耐高温氧化物，黏结金属主要是Cr、Mo、

W、Ti等高熔点金属。下列关于复合材料的说法不正确的是。

A.由两种或两种以上金属(或金属与非金属)熔合而成的物质叫复合材料

B.复合材料一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能，在综合

性能上超过了单一材料

,C.玻璃钢是以玻璃纤维和树脂组成的复合材粒，它可做船体、汽车车身等，

也可做印刷电路板

D.复合材料的熔、沸点一般比它的各组成成分的熔、沸点低

(3)将陶瓷和黏结金属研磨，混合均匀，成型后在不活泼气氛中烧结，就可制

得金属陶瓷。金属陶瓷兼有金属和陶瓷的优点，其密度小、硬度高、耐磨、

导热性好，不会因为骤冷或骤热而脆裂。实验室有一金属陶瓷制成的容器,

可用来盛放下列哪些物质o

A.NaOH溶液B.KNQ,溶液

C.氢氟酸D.盐酸

解析(1)从题干信息看出，特殊陶瓷片的主要作用是隔热、防止机体与空

气摩擦产生高温而熔化。故D正确。(2)复合材料是由基体和增强体组合而

成。A项叙述的物质是合金而不是复合材料。复合材料一般具有各成分的性

质，又比各成分的性能优良，弼度高.、密度小、耐高温、耐腐蚀等。故A、

D错1(3)金属陶瓷具有金属的性质和硅酸盐的性质，所以不能用来盛放酸

性或碱性物质。

答案(1)D(2)A、D(3)B

10.铜器久置，表面会生成一层绿色固体，某化学兴趣小组收集家中铜器表面的

绿色固体进行探究。查阅相关资料后，得知该绿色物质是碱式碳酸铜。该小组同

学利用如图装置进行实验，探究碱式碳酸铜的分解产物。

绿色固体

破石灰

①对试管内的绿色固体进行加热至完全分解，观察到A装置中绿色固体逐渐

变成黑色，B装置中无水硫酸铜变成蓝色，C装置中澄清石灰水变浑浊。

②取少量加热后生成的黑色固体于试管中，加入稀盐酸。观察到黑色固体逐

渐溶解，溶液变成蓝色。

③取少量上述蓝色溶液于试管中，浸入一根洁净的铁丝