高三化学一轮复习讲义 16　第一篇　第二部分　第三章　第12讲　金属材料与铝-镁-铜(基础课)

第12讲金属材料与铝—镁—铜(基础课)1．了解合金及其常见金属材料的应用。2．了解铝、镁、铜及其重要化合物的主要性质与应用。3．了解常见金属的冶炼方法和海水提镁。金属材料与金属矿物的开发利用1．合金(1)概念：合金是指两种或两种以上的金属(或____________)熔合而成的具有________的物质。(2)性能：合金具有许多优良的物理、化学或机械性能。①熔点：一般比它的各成分金属的__。②硬度和强度：一般比它的各成分金属的__。①合金是混合物，合金的物理性质相比于成分金属有所改变，但合金中各成分金属的化学性质不变。②并非所有的金属都能相互熔合形成合金，若一种金属的熔点高于另一种金属的沸点，则二者不能形成合金。如Na、Fe不能形成合金。2．常见金属材料——黑色金属材料与有色金属材料合金钢也叫特种钢，是在碳素钢里适量地加入一种或几种合金元素，使钢的组织结构发生变化，从而使钢具有各种特殊性能。如超级钢就是含Mn10%、C0.47%、Al2%、V0.7%的合金钢，强度很大。(2)铝合金：密度小，强度高，塑性好，易于加工，具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。(3)新型合金①储氢合金概念：吸收大量②其他：钛合金、耐热合金、形状记忆合金等。3．金属矿物的开发利用(1)金属在自然界中的存在形式(2)金属冶炼的实质Mn＋＋ne－=M①使金属化合物中的金属离子_____电子还原为金属单质。②化合态转化为游离态。(3)金属的常见冶炼方法①电解法Na：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑Mg：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑Al：________________________。②热还原法：常用还原剂有________________等；高炉炼铁：3CO＋Fe2O3高温2Fe＋铝热反应制铬：____________________；焦炭还原氧化铜：_________________。③热分解法Hg：2HgO△2Hg＋OAg：2Ag2O△4Ag＋O(4)合理开发利用金属矿物的主要途径①提高金属矿物的利用率；②开发环保高效的金属冶炼方法；③防止金属的腐蚀；④加强废旧金属的回收和再利用；⑤使用其他材料代替金属材料，等等。①金属冶炼与金属活动性的关系：②冶炼Mg时电解熔融MgCl2而不电解熔融MgO，原因是MgO的熔点高，熔融时会耗费更多能源，增加生产成本。③冶炼Al时只能电解熔融Al2O3而不能电解熔融AlCl3，原因是AlCl3是共价化合物，熔融态不导电；加入冰晶石Na3[AlF6]的目的是降低Al2O3的熔化温度。1．(2025·广州模拟)我国在材料的开发和应用方面取得了举世瞩目的成就。下列属于金属材料的是()A．C919使用的碳纤维复合材料B．盾构机钻头刀刃的硬质钨合金C．科学家用冰制作出的“冰光纤”D．卫星芯片使用的高纯硅2．(2025年1月·云南高考适应性考试)云南传统工艺是各民族的智慧结晶。下列说法错误的是()A．“乌铜走银”中的铜合金硬度比纯铜的大B．“银胎掐丝珐琅”用到的硅酸盐珐琅化学性质稳定C．“手工造纸”中加入草木灰(含K2CO3)可以降低纸浆的pHD．“户撒刀”锻制中将红热铁制刀具浸入水中，表面有Fe3O4生成3．金属的冶炼与生产、生活及国防军事等领域均密切相关。下列有关金属冶炼的原理错误的是()A．用电解法制取金属钠：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2B．用Mg等活泼金属为还原剂冶炼Ti：2Mg＋TiCl4(熔融)高温氩气C．用Al作还原剂冶炼金属V：3V2O5＋10Al高温6V＋5AlD．用H2作还原剂冶炼金属Ag：Ag2O＋H2高温2Ag＋铝及其化合物铝土矿提铝1．铝的存在与主要性质(1)铝的结构和存在铝位于元素周期表_______________，原子结构示意图为。铝元素在地壳中含量丰富，仅次于______。自然界中的铝全部以____态存在。(2)铝的主要化学性质(写化学方程式)③Al与强碱溶液(NaOH)：___________________。④Al与CuSO4溶液：_____________。⑤铝热反应a．原理：利用Al的____性较强，高温下把金属氧化物中的金属置换出来。b．应用：冶炼难熔金属，如Cr、Mn、V、W、Cu、Fe等；金属焊接，如野外焊接钢轨等。2．铝的重要化合物(1)铝的氧化物(Al2O3)——两性氧化物(写离子方程式)(2)铝的氢氧化物[Al(OH)3]——两性氢氧化物①Al(OH)3的两性表现(写离子方程式)②Al(OH)3受热分解：2Al(OH)3△Al2O3＋3H(3)铝盐——明矾①化学式为__________________，为复盐。②电离方程式为KAl(SO4)2=K+③应用：净水，净水原理为明矾电离出的Al3+在水中水解生成_____________，吸附水中悬浮物而沉淀，使水净化，其离子方程式为______________。(4)四羟基合铝酸盐——四羟基合铝酸钠①向Na[Al(OH)4]溶液中滴加盐酸至过量，反应现象为先生成白色沉淀，然后沉淀又逐渐溶解至消失，反应的有关离子方程式为___________________________。②向Na[Al(OH)4]溶液中通入少量CO2，反应的离子方程式为____________。3．铝土矿提铝铝土矿的主要成分是Al2O3，含有的杂质是Fe2O3、MgO和SiO2，由于Al2O3具有两性，而杂质SiO2是酸性氧化物，Fe2O3、MgO是碱性氧化物，因而可设计出两种提纯Al2O3的方案。方案一：碱溶法方案二：酸溶法1．铝热反应常用于冶炼高熔点金属，某小组探究Al粉与Fe3O4发生反应所得黑色固体的成分，实验过程及现象如下：下列说法不正确的是()A．反应①产生的气体是H2B．反应②为Al2O3＋2OH－＋3H2O=2C．反应③为[Al(OH)4]－＋CO2＋H2O=AlOH3↓+HCOD．黑色固体中不含Al和Fe3O42．铝土矿的主要成分为氧化铝、氧化铁和二氧化硅，工业上经过下列工艺可以冶炼金属铝。下列说法中不正确的是()A．①②中除加试剂外，还需要进行过滤操作B．a、b中铝元素的化合价相同C．③中需要通入过量的CO2D．④进行的操作是过滤、加热，而且d一定是氢氧化铝镁及其化合物海水提镁1．镁的性质(1)物理性质：银白色，金属光泽，密度、硬度均较小，熔点较低，有良好的导电、传热和延展性。(2)化学性质(写出有关反应的化学方程式或离子方程式)①②_______________________③_______________________④Mg＋2H＋=Mg2+＋H2↑2．MgO与Mg(OH)2(1)MgO为碱性氧化物，难溶于水，溶于盐酸的离子方程式为_____________________。(2)Mg(OH)2为难溶于水的中强碱，溶于盐酸的离子方程式为____________________________。氢氧化镁的溶解度小于碳酸镁，能发生反应MgCO3＋H2O△Mg(OH)2＋CO2↑，镁元素在水垢中的存在形式是3．从海水中提取镁的流程主要化学反应：(1)制石灰乳：CaCO3高温CaO＋CO2↑、CaO＋H2O=(2)沉淀Mg2+：Mg2+＋Ca(OH)2=MgOH2＋Ca(3)制备MgCl2：Mg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2O。(4)电解MgCl2：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)Mg在空气中燃烧只生成MgO。 ()(2)镁着火可以用N2、CO2灭火。 ()(3)MgCl2·6H2O可通过直接加热制备MgCl2。 ()(4)冶炼镁时可以用铝热反应制备。 ()(5)工业上从海水提镁时可以用澄清石灰水沉淀海水中的Mg2+。 ()(6)冶炼镁时可以电解熔融的MgO。 ()1．(2025·邯郸模拟)部分含钠或含镁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断合理的是()A．c能与水反应生成dB．电解熔融的g可生成aC．e能与d发生化学反应D．固体b中一定含有共价键2．(苏教版必修第一册内容改编)以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下：已知浸出时产生的废渣中有SiO2、Fe(OH)3和AlOH3。下列说法错误的是(A．浸出镁的反应为MgO＋2NH4Cl=MgCl2＋2NH3↑＋H2OB．浸出和沉镁的操作均应在较高温度下进行C．流程中可循环使用的物质有NH3、NH4ClD．分离Mg2+与Al3+、Fe3+是利用了它们氢氧化物Ksp的不同铜及其化合物1．铜的主要性质(写出有关反应的化学方程式或离子方程式)①________________________________(填化学方程式，下同)②2Cu＋S△③与氧化性酸反应a．与浓硫酸共热：_____________________________；b．与稀硝酸反应：_____________________(填离子方程式，下同)；c．与浓硝酸反应：_____________________。④与某些盐溶液反应a．与硝酸银溶液反应：_____________________；b．与FeCl3溶液反应：_________________________。2．铜的重要化合物的性质及应用(1)氧化物①CuO：__色难溶于水的固体，可以与酸反应，可以用H2、CO、Al还原出Cu。②Cu2O：____色难溶于水的固体，与非氧化性酸反应为Cu2O＋2H＋=Cu＋Cu2+＋H2O，遇到HNO3发生氧化反应生成Cu2+。(2)氢氧化铜——__色难溶固体，是一种弱碱(3)铜盐①Cu2(OH)2CO3a．Cu2(OH)2CO3为碱式盐，绿色，是铜锈的主要成分；b．铜锈的形成：________________________________(填化学方程式)；c．受热易分解：Cu2(OH)2CO3△2CuO＋CO2↑＋H②CuSO4a．CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称__________，受热或遇浓硫酸蓝色晶体变为白色粉末；b．无水CuSO4遇水变__色(生成CuSO4·5H2O)，可作为__或______的检验试剂。③铜盐的毒性铜盐溶液有毒，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，因此人们利用这一性质用________________配成了波尔多液，用来杀灭植物的病菌。判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)铁、铜在潮湿的空气中均易形成金属氧化物。 ()(2)无水CuSO4既可检验水蒸气的存在又可作干燥剂。 ()(3)Cu2O在高温下比CuO稳定的主要原因是Cu2O中Cu＋的3d轨道电子全充满。 ()(4)Cu2O在非氧化性酸中可发生自身氧化还原反应。 ()(5)Cu与Fe3+反应说明Cu的还原性比Fe的强。 ()(6)Cu(OH)2溶于氨水生成[Cu(NH3)4]2+。 ()1．(苏教版必修第二册内容改编)部分含铜物质的价类关系如图所示。下列说法正确的是()A．a能与FeCl3溶液反应：Cu＋Fe3+=Cu2+＋Fe2+B．b在酸性环境中可以转化为a和eC．c经一步反应可转化为dD．d与盐酸反应的离子方程式为H＋＋OH－=H2O2．工业上以黄铜矿(主要成分是CuFeS2，含有少量SiO2)为主要原料制备CuCl的主要流程如下：已知：CuCl难溶于水，难溶于乙醇，在空气中易被氧化，在盐酸中存在平衡：CuCl(白色固体)＋2Cl－⥬[CuCl3]2-(无色溶液)。回答下列问题：(1)溶液A中含有硫酸铜、硫酸铁，沉淀D为白色，则在一定条件下黄铜矿与稀硫酸、氧气发生反应的化学方程式为_________________________________________________________________________________________________________。(2)沉淀D为______________(填化学式)。(3)加过量CuO调pH的目的是______________________________________________________________________________________________________________。(4)若“①”处不加浓盐酸，此处的反应会较快停止，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)“②”中的系列操作是_____________________________________________，过滤，用________洗涤，真空干燥。(6)向溶液B中加入NaCl、NaHSO3，加热，也可生成CuCl，则该反应的离子方程式是___________________________________________________________________________________________________________________________________。1．(2024·甘肃卷，T1)下列成语涉及金属材料的是()A．洛阳纸贵 B．聚沙成塔C．金戈铁马 D．甘之若饴常见的材料有哪些？举例说明？2．(2024·山东卷，T14改编)钧瓷是宋代五大名瓷之一，其中红色钧瓷的发色剂为Cu2O。为探究Cu2O的性质，取等量少许Cu2O分别加入甲、乙两支试管，进行如下实验。下列说法错误的是()实验操作及现象试管甲滴加过量0.3mol·L-1HNO3溶液并充分振荡，砖红色沉淀转化为另一颜色沉淀，溶液显浅蓝色；倾掉溶液，滴加浓硝酸，沉淀逐渐消失试管乙滴加过量6mol·L-1氨水并充分振荡，沉淀逐渐溶解，溶液颜色为无色；静置一段时间后，溶液颜色变为深蓝色A．试管甲中新生成的沉淀为金属CuB．试管甲中砖红色沉淀的变化体现了浓硝酸的氧化性和酸性C．试管乙实验可证明Cu(Ⅰ)与NH3形成无色配合物D．上述两个实验表明Cu2O为两性氧化物(1)试管甲发生反应的离子方程式为__________________________________________________________________________________________________________，____________________________________________________________________。(2)试管乙中发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________________________________________，____________________________________________________________________。(3)如何检验Cu中含有Cu2O？______________________________________________________________________________________________________________。3．(2024·广东卷，T18节选)镓(Ga)在半导体、记忆合金等高精尖材料领域有重要应用。一种从电解铝的副产品炭渣(含C、Na、Al、F和少量的Ga、F