【2014年备考】2013版化学全程复习方略课件（鲁科版）：4.3金属材料 复合材料.ppt

1、第3节 金属材料 复合材料,三年7考 高考指数: 1.了解合金的概念及其重要应用。 2.了解常见金属材料、复合材料及应用。 3.了解金属铜及其重要化合物的性质及应用。,一、合金及金属材料 1.合金 (1)合金。 形成：_熔合而成的。 性质特点：具有_。,是由两种或两种以上的金属(或金属与非金属),金属特性,(2)性能。 合金具有不同于各成分金属的物理、化学或机械性能。 熔点:一般比它的各成分金属的_； 硬度和强度:一般比它的各成分金属的_。,低,大,2.金属材料,铁、铬、锰,有色金属材料,黑色金属,(1)重要的黑色金属材料钢。,低碳钢,中碳钢,高碳钢,合金钢,(2)常见的有色金属材料。,延展,

2、导热,导电,延展,导电,导热,二、铜的化学性质 1.与非金属的反应 (1)与O2反应。 加热：_。 常温下在潮湿的空气中： _。 (2)与Cl2反应：_(_色烟)。,2Cu+O2 2CuO,2Cu+O2+H2O+CO2=Cu2(OH)2CO3,Cu+Cl2 CuCl2,棕黄,2.与酸的反应 (1)与非氧化性酸反应：_。 (2)与氧化性酸反应。 与浓硫酸的反应： _。 与浓硝酸的反应： _。 与稀硝酸的反应： _。,不反应,Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2+2H2O,Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O,3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4

3、H2O,3.与盐溶液的反应(用离子方程式表示) 与硝酸银溶液的反应：_。 与氯化铁溶液的反应：_。 三、复合材料 1.概念：将两种或两种以上性质不同的材料经特殊加工而制成的一种新型材料。 2.组成 (1)基体：在复合材料中起_作用。 (2)增强体：在复合材料中起_作用。,Cu+2Ag+=Cu2+2Ag,2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+,黏结,骨架,3.分类 合成树脂基复合材料 (1)按基体 金属基复合材料 陶瓷基复合材料 颗粒增强复合材料 (2)按增强体形状 夹层增强复合材料 纤维增强复合材料 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。,1.青铜的熔点比纯铜高。( ) 【

4、分析】青铜属于合金，合金的熔点比组成它的各成分金属的熔点要低。 2.合金材料中可能含有非金属元素。( ) 【分析】由于合金是由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质，所以合金材料中也可能含有非金属元素。,3.铜与氯化铁溶液反应，生成氯化铜和铁。( ) 【分析】由于铜的金属活动性比铁弱，铜不可能将铁从其盐溶液中置换出来，所以铜与氯化铁溶液反应，生成氯化铜和氯化亚铁。 4.工业上用电解熔融的氧化镁制取金属镁。( ) 【分析】由于氧化镁的熔点高，电解熔融氧化镁时需要大量的能量来熔化氧化镁，所以，工业上用电解熔融的氯化镁制取金属镁。,5.在合金和复合材料的概念中均提及“两种

5、或两种以上”的 字眼，由此说明合金即为复合材料。( ) 【分析】合金性能单一，它只能作复合材料的基体或增强体。,金属活动性顺序,常温下易氧化，点燃生成过氧化物或其他复杂氧化物,常温生成氧化膜,加热 化合,不 反 应,常温下生成碱和氢气,与热 水反 应,有碱存在与水反应,与高温水蒸气反应,不反应,生成盐和氢气,不反应,与水反应，不 与盐反应，生 成的碱与盐反 应,排在前面的金属能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来,化合态,游离态,【高考警示钟】 (1)在金属活动性顺序中，金属的位置越靠后，其单质的还原性越弱，简单离子的氧化性越强，如Cu2+的氧化性强于Fe2+，但Fe3+的氧化性强于Cu2+。

6、 (2)Cu之后的金属不与非氧化性酸反应；Cu、Hg、Ag能与氧化性酸反应，但不产生氢气；Pt、Au不与氧化性酸反应，但可溶解于“王水”中。,【拓展延伸】判断金属活动性的规律 (1)金属与水或酸反应的剧烈程度，反应越剧烈，该金属越活泼。 (2)金属对应的最高价氧化物的水化物的碱性强弱，碱性越强，该金属越活泼。 (3)一种金属能从另一种金属的盐溶液中将其置换出来，则该金属活泼性比另一金属强。 (4)两金属能够构成原电池时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。,(5)在电解过程中，一般先得电子的金属阳离子对应的金属单质的活泼性比后得电子的金属阳离子对应的金属单质的活泼性差。,【典例1】X、Y、Z、

7、M、N代表五种金属，有以下化学反应： 水溶液中：X+Y2+=X2+Y； Z+2H2O(冷)=Z(OH)2+H2； M、N为电极与N盐溶液组成的原电池，发生的电极反应为：M-2e-=M2+； Y可以溶于稀硫酸中，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为( ) A.MNYXZ B.NMXYZ C.NMYXZ D.XZNN；由知，Y可以溶于稀硫酸中，说明Y排在金属活动性顺序H之前，M不被稀硫酸氧化，说明M排在金属活动性顺序H之后，所以活泼性YM，综合得五种金属的活泼性为：ZXYMN，故选C项。,【互动探究】(1)五种金属的简单阳离子的氧化性由强到弱的排列顺序如何？ 提示：由于金属活动性

8、越弱，单质的还原性越弱，简单离子的氧化性越强，所以五种金属的简单阳离子的氧化性由强到弱的顺序为：NMYXZ。,(2)用两支惰性电极插入含有五种金属简单阳离子形成盐的混合水溶液中进行电解，充分电解后能有几种金属析出？ 提示：析出两种金属。由于Y排在金属活动性顺序H之前，M排在金属活动性顺序H之后，所以析出N、M两种金属，当金属M完全析出后，阴极上析出氢气。,【变式备选】实验室制取氢气时，通常用锌与稀盐酸或稀硫酸反应而不使用镁或铁与相应的酸反应来制取，对此最合理的解释是( ) A.制取等量的气体时，消耗的镁或铁比锌多 B.镁与铁可能含有较多的杂质 C.与酸反应时，镁太剧烈而铁过于缓慢 D.镁、铁与

9、酸难反应,【解析】选C。锌、镁、铁均为氢前的金属，均与酸发生置换反应，D错误；是否含有杂质及杂质含量的高低不影响它们与酸的反应，故B错误；由三种金属与酸反应的方程式不难求得生成等量的氢气时，消耗的锌最多，故A也不对；根据金属活动性顺序表知：镁在锌前而铁在锌后，故在相同条件下，镁反应比锌剧烈而铁较慢，所以答案为C。,铜及其化合物的主要性质 1.铜 (1)物理性质：紫红色，不能被磁铁吸引，有良好的导电、导热性和延展性。,(2)化学性质。,2.氧化铜 (1)物理性质：不溶于水的黑色固体。 (2)化学性质。 与酸反应：CuO+2H+=Cu2+H2O 与还原剂(如H2)反应：CuO+H2 Cu+H2O

10、3.Cu(OH)2 Cu(OH)2是不溶于水的蓝色固体，能与酸反应，受热易分解。Cu(OH)2 CuO+H2O,4.CuSO4 (1)CuSO45H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾或胆矾，受热易分解为白色粉末CuSO4和水。 (2)无水CuSO4遇水变蓝色(生成CuSO45H2O)，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。,【高考警示钟】 (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+

11、的原理之一。 (3)无水CuSO4只能用于检验水，不能作为吸收水的干燥剂。,【典例2】(2012新乡模拟)某学校化学兴趣小组为探究金属回收物的综合利用，专门设计实验用含有铝、铁、铜的合金制取纯净的氯化铝溶液和胆矾晶体(CuSO45H2O)，其实验方案如下：,请回答下列问题： (1)将合金研磨成合金粉的目的是_。 (2)分别写出步骤、中发生反应的化学方程式： ：_； ：_。 (3)在滤液B转化为沉淀E的过程中盐酸的用量不易控制，可将加入适量的盐酸改为通入一种气体，该气体的化学式为_，写出更改试剂后生成沉淀E所发生反应的离子方程式：_。,(4)该小组成员从资料中获知H2O2是一种绿色氧化剂，在滤渣

12、D中加入稀硫酸和H2O2可制得CuSO4，该反应的总化学方程式为_。 【解题指南】解答本题应注意以下两点： (1)粉状物质比块状物质接触面积大，反应速率快； (2)弄清滤渣A，滤液B及滤液C，滤渣D的主要成分。,【解析】(1)合金研磨成合金粉的主要原因是增大接触面积，加快反应速率。 (2)步骤在合金粉中加入足量NaOH溶液，只有铝粉能溶解在其中，发生反应为：2Al+2NaOH+6H2O=2NaAl(OH)4+3H2,得到的滤渣A中含铁和铜，滤液B中含NaAl(OH)4和NaOH,再向滤渣A中加入过量稀硫酸，则铁可溶于稀硫酸，Fe+H2SO4=FeSO4+H2,则滤渣D中含Cu,滤液C中含FeS

13、O4。 (3)滤液B中含NaAl(OH)4，通入过量CO2，则可生成Al(OH)3,发生反应的离子方程式为：Al(OH)4-+CO2= Al(OH)3+,(4)滤渣D中加入稀硫酸和H2O2，Cu、H2SO4和H2O2发生反应，则反应的化学方程式为： Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O。 答案：(1)增大反应物的接触面积 (2)2Al+2NaOH+6H2O=2NaAl(OH)4+3H2 Fe+H2SO4=FeSO4+H2 (3) CO2 (4)Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O,【互动探究】(1)若向滤渣D中加入浓硫酸，加热同样可以得 到CuSO4,该方法有何缺点？写

14、出该反应的化学方程式。 提示：该方法的缺点是原料利用率低且产物SO2污染环境。反 应方程式为：Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2+2H2O。 (2)由CuSO4溶液怎样制得胆矾晶体？ 提示：宜采用蒸发浓缩、冷却结晶然后过滤的操作方法，不 可采用蒸发结晶法。,【变式备选】铜是一种重要的金属元素，含铜最丰富的天然资源是黄铜矿(CuFeS2)。现有一种湿法冶炼技术，以黄铜矿为主要原料来生产铜、铁红颜料和可用于橡胶硫化的硫单质，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：,(1)反应中，还原剂是_，氧化产物是_。 (2)反应中若将Na2CO3改为NaHCO3，同样会生成FeCO3并放出一种气体，写

15、出该反应的离子方程式：_。 (3)写出反应中的离子方程式：_。 (4)反应所得溶液A中含有的溶质有_(填化学式)。,【解析】(1)反应的化学方程式为CuFeS2+3FeCl3= CuCl+4FeCl2+2S,分析化合价变化可知，还原剂是 CuFeS2，氧化产物是S。(2)经分析知放出的气体只可能是 CO2，所以反应的离子方程式为Fe2+ =FeCO3+ CO2+H2O。(3)由流程图可知，CuCl与Cl-反应生成配离子 CuCl2-。(4)反应发生了歧化反应：2NaCuCl2= 2NaCl+Cu+CuCl2,所以溶液A中含有的溶质是CuCl2、NaCl。,答案：(1)CuFeS2 S (2)F

16、e2+ =FeCO3+CO2+H2O (3)Cl-+CuCl=CuCl2- (4)CuCl2、NaCl,【解题技巧5】平均值法解决混合物的组成问题,1.优点 平均值法就是根据两组分物质的某种平均值来推断两物质范围的解题方法。 平均值法所依据的数学原理是：xAxxB ，只要知道x，便可判断xA和xB的取值范围，从而实现速解巧解。,2.解题关键 平均值法解题的范围很广，适用于二元混合物的有关计算，特别适合于缺少数据而不能直接求解的混合物判断题。其关键是通过平均值确定范围，很多考题需要先根据条件确定平均值，然后再作出判断。 3.常见类型 平均值法常用于判断混合物的组成、混合物中各组分含量的计算等。平

17、均值法最常见的是平均摩尔电子质量法、平均分子式法等。,(1)平均摩尔电子质量法。 摩尔电子质量(E)是指某物质在反应中转移1摩尔电子所引起的质量改变。通常指在反应中提供单位物质的量的电子所需要的物质的质量，单位：克/摩尔电子(gmol-1e-)。平均摩尔电子质量：某混合物在反应中共转移1摩尔电子所引起的质量改变。 计算思路：已知条件平均摩尔电子质量单一组分的摩尔电子质量得出答案。,(2)平均分子式法。 对于混合物来说，其“平均分子式”也可以通过计算1 mol该混合物中各原子的物质的量来确定。如由CH4和C2H6组成的混合气体，通过计算1 mol该混合物中碳原子的物质的量(x)和氢原子的物质的量

18、(y)来确定其平均分子式“CxHy”，且1x2、4y6。,1.(双选)有两种金属混合粉末15 g，加入足量的稀盐酸充分反应后，得到11.2 L H2(标准状况)，则下列各组金属中肯定不能构成上述混合物的是( ) A.Mg、Al B.Mg、Cu C.Cu、Zn D.Al、Fe,【解析】选A、C。n(H2)= ，生成1 mol H2转移2 mol电子，所以该金属的平均摩尔电子质量是 15 gmol-1e-；已知金属的摩尔电子质量分别为：镁 12 gmol-1e-、 铝9 gmol-1e-、锌32.5 gmol-1e-、 铁28 gmol-1e-、铜32 gmol-1e-，根据平均值的含义 不难得出

19、答案。,2.(双选)某混合烃由两种气态烃组成，取2.24 L该混合气体燃烧后，得3.36 L CO2和3.6 g水，则关于该混合烃的组成判断正确的是(气体体积均在标准状况下测定)( ) A.一定含甲烷 B.一定有乙烷 C.一定是甲烷和乙烯的混合气体 D.可能是甲烷和丙炔的混合气体,【解析】选A、D。由题意可知0.1 mol该混合烃生成0.15 mol CO2和0.2 mol H2O，则该混合烃的平均分子式为C1.5H4。 根据碳原子个数分析：其中必含碳原子数小于1.5的烃，为甲烷，另一种烃的碳原子数大于1.5。 根据氢原子个数分析：混合烃分子中平均氢原子数为4，则另一种烃中氢原子数一定为4，可

20、能为C2H4、C3H4、C4H4等。,1.金属材料在人类社会的发展史上一直发挥着重要作用。人类历史上使用最早的金属是( ) A.铜 B.铁 C.铝 D.钛 【解析】选A。人类历史上使用最早的金属是铜。,2.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 【解析】选A。由于镁铝合金的密度小，强度大，机械性能好，适合于制造飞机外壳。,3.下列关于金属元素特征的叙述正确的是( ) A.金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性 B.金属元素在化合物中一定显正价 C.金属元素在不同化合物中化合价均不同 D.金属单质在常温下均是固体,【解析】选B。A项，金

21、属元素的原子只有还原性，但Fe2+处于中间价态，既有氧化性又有还原性；B项，由于金属元素的原子只能失去电子，而不能得到电子，所以金属元素在化合物中一定显正价；C项，金属元素在不同化合物中化合价有时相同；D项，金属汞单质在常温下是液体，故选B项。,4.工业制硫酸铜不是直接用铜和浓硫酸反应，而是将粗铜(含少量银)浸入稀硫酸中，并不断从容器下部吹入细小的空气泡。有关该制备方法的叙述中，不正确的是( ) A.该方法应用了原电池工作原理 B.该方法不产生污染大气的二氧化硫 C.该方法提高了硫酸的利用率 D.该方法提高了铜的利用率,【解析】选D。该方法的原理是：2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+ 2H2O，由于铜、银和稀硫酸能构成无数微小的原电池，加快了化学反应速率，故A项正确；由该方法的原理知，B、C项均正确；由于两种方法铜的利用率相同，故D项错误。,5.乒乓球拍现已广泛使用碳素纤维复合材料，下列关于复合材料的