第4讲用途广泛的金属材料及开发利用金属矿物

望子成龙学校2015化学（高三）杨善学乃长，积小流以成长江勤奋！博学！笃志！感恩！1第4讲用途广泛的金属材料及开发利用金属矿物【考纲解读】1.知道铜及其重要化合物的性质。2.了解合金的概念及重要合金的应用。3.了解常见金属的活动顺序及金属冶炼的一般方法。4.了解化学科学发展对自然资源开发利用的作用。【考点解析】考点一铜及其化合物1．单质铜写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：①化学方程式：2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3(绿色固体)。②化学方程式：2Cu＋S=====△Cu2S。③与氧化性酸a．与浓硫酸共热的化学方程式：__________________________________________；b．与稀硝酸反应的离子方程式：_________________________________________。④与盐溶液反应(写离子方程式)a．与硝酸银溶液：___________________________________；b．与FeCl3溶液：___________________________________。2．氧化铜和氧化亚铜名称氧化铜氧化亚铜颜色黑色___________与酸反应(H＋)CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2OCu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O与H2反应CuO＋H2=====△Cu＋H2OCu2O＋H2=====△2Cu＋H2O转化关系4CuO=====高温2Cu2O＋O2↑3．氢氧化铜蓝色不溶于水的固体。氨水[Cu(NH3)4]2+望子成龙学校2015化学（高三）杨善学乃长，积小流以成长江勤奋！博学！笃志！感恩！24．CuSO4·5H2OCuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾。无水CuSO4为白色粉末，遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)，可作为水的检验依据。【典例分析】铜有两种常见的氧化物CuO和Cu2O。某学习小组取0.98g(用精密天平测量)Cu(OH)2固体，将其加热有铜的氧化物生成，其质量随温度变化的曲线如图1所示。另外，某同学绘制了三条表示金属氧化物与其所含金属元素质量的关系曲线，如图2所示。则下列分析正确的是()A．图1中产物a、b的化学式分别为Cu2O和CuOB．图1整个过程中共生成0.26gH2OC．图2三条曲线中，表示CuO和其中所含Cu元素质量的关系曲线是曲线AD．图2中绘制错误的曲线共2条【典例分析】某化学小组为测定一定质量的某铜铝混合物中铜的质量分数，设计了如下实验方案：方案Ⅰ：铜铝混合物――→足量溶液A充分反应测定生成气体的体积方案Ⅱ：铜铝混合物――→足量溶液B充分反应测定剩余固体的质量下列有关判断中不正确的是()A．溶液A和B均可以是盐酸或NaOH溶液B．溶液A和B均可以选用稀硝酸C．若溶液B选用浓硝酸，则测得铜的质量分数偏小D．实验方案Ⅱ更便于实施考点二合金的概念及其重要应用1．熟记金属活动性顺序金属活动性顺序K、Ca、NaMgAl、ZnFe、Sn、Pb(H)Cu、Hg、AgPt、Au与O2反应常温下易氧化，点燃生常温生成氧化膜加热化合不反应望子成龙学校2015化学（高三）杨善学乃长，积小流以成长江勤奋！博学！笃志！感恩！3成过氧化物或其他复杂氧化物与H2O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与H＋反应生成盐和氢气不反应与盐溶液反应先与水反应，生成的碱再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自然界存在形态化合态游离态2．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)熔合而成的具有金属特性的物质。(2)性能：合金具有不同于各成分金属的物理、化学性能或机械性能。①熔点：一般比它的各成分金属的低；②硬度和强度：一般比它的各成分金属的大。3．常见金属材料(1)重要的黑色金属材料——钢钢是用量最大、用途最广的合金。(2)几种有色金属材料望子成龙学校2015化学（高三）杨善学乃长，积小流以成长江勤奋！博学！笃志！感恩！4【典例分析】某同学设计了如下实验测量mg铜银合金样品中铜的质量分数：下列说法中不正确的是()A．合金的熔点比其成分金属低，通常比成分金属具有更优良的金属特性B．铜银都能与稀硝酸反应，收集到的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．根据反应收集到的气体体积可以计算铜和银的质量分数【应用】1．现代建筑的门窗架常用电解加工成的古铜色硬铝制造。取硬铝样品进行如下实验(每一步试剂均过量)，由此可以推知硬铝的组成可能为(提示：Si＋2OH－＋H2O===SiO2－3＋2H2↑)()样品――→稀盐酸①气体溶液难溶物――→浓NaOH溶液②气体溶液难溶物A．Al、Mg、Si、ZnB．Al、Fe、Zn、NaC．Al、Na、Cu、FeD．Al、Cu、Mg、Si、Mn2．下列关于金属元素的叙述正确的是()A．金属元素的单质只有还原性，其离子只有氧化性B．金属元素的单质在常温下均为固体C．金属元素在不同化合物中化合价均相同D．大多数金属元素的单质为电的良导体考点三金属矿物的开发和利用1．金属在自然界中存在的形态除了金、铂等极少数金属外，绝大多数金属以化合物的形式存在于自然界中。在这些金望子成龙学校2015化学（高三）杨善学乃长，积小流以成长江勤奋！博学！笃志！感恩！5属化合物中，金属元素都显正化合价。2．金属冶炼的实质使金属化合物中的金属离子得电子被还原为金属单质的过程：Mn＋＋ne－===M。3．金属冶炼的一般步骤4．金属冶炼方法(1)热分解法例如：2HgO=====△2Hg＋O2↑，2Ag2O=====△4Ag＋O2↑。用热分解冶炼法冶炼金属的特点：金属元素的金属性弱，金属元素的原子不易失去电子，其金属离子容易得到电子，该金属元素所形成的化合物稳定性较差。(2)热还原法冶炼金属①焦炭还原法。例如：C还原ZnO、CuO，其化学方程式依次为C＋2ZnO=====△2Zn＋CO2↑，C＋2CuO=====△2Cu＋CO2↑。②一氧化碳还原法。例如：CO还原Fe2O3、CuO，其化学方程式依次为3CO＋Fe2O3=====△2Fe＋3CO2，CO＋CuO=====△Cu＋CO2。③氢气还原法。例如：H2还原WO3、Fe3O4，其化学方程式依次为3H2＋WO3=====△W＋3H2O,4H2＋Fe3O4=====△3Fe＋4H2O。④活泼金属还原法。例如：Al还原Cr2O3、V2O5，其化学方程式依次为2Al＋Cr2O3=====高温Al2O3＋2Cr,10Al＋3V2O5=====高温6V＋5Al2O3。判断铝热反应能否发生，应首先看金属的活动性。例如MgO和Al不能发生铝热反应KClO3的作用是：引燃、助燃作用(3)电解法冶炼金属例如：电解Al2O3、MgCl2、NaCl，其化学方程式依次为2Al2O3(熔融)=====电解冰晶石4Al＋3O2↑，MgCl2(熔融)=====电解Mg＋Cl2↑，2NaCl(熔融)=====电解2Na＋Cl2↑。【典例分析】粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。进行如下实验：①取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成；②另取20gA全部溶于0.15L6.0mol·L－1盐酸中，得溶液C；③将①中得到的单质B和溶液C反应，放出1.12L(标况)气体，同时生成溶液D，还残望子成龙学校2015化学（高三）杨善学乃长，积小流以成长江勤奋！博学！笃志！感恩！6留有固体物质B；④用KSCN溶液检验时，溶液D不变色。请填空：(1)①中引发铝热反应的实验操作是________，产物中的单质B是________。(2)②中所发生的各反应的化学方程式是_______________________________________________________________________________________________________________。(3)③中所发生的各反应的离子方程式是______________________________________________________________________________________________________________。(4)若溶液D的体积仍视为0.15L，则该溶液中c(Mg2＋)为__________，c(Fe2＋)为__________。【应用】1．下列有关金属的工业制法中正确的是()A．制钛：用金属钠置换四氯化钛(TiCl4)溶液中的钛B．炼铁：用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物C．制钠：用海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液D．炼铜：用黄铜矿经电解精炼得到纯度为99.9%的铜2．下列金属冶炼的反应原理，错误的是()A．MgCl2(熔融)=====电解Mg＋Cl2↑B．Al2O3＋3H2=====△2Al＋3H2OC．Fe3O4＋4CO=====高温3Fe＋4CO2D．2HgO=====△2Hg＋O2↑3．下列说法错误的是()A．工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al涉及氧化还原反应B．四川灾区重建使用了大量钢材，钢材是合金C．金属材料都是导体，非金属材料都是绝缘体D．合金材料中可能含有非金属元素4．[2013·山东理综]金属冶炼与处理常涉及氧化还原反应。(1)由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是________。a．Fe2O3b．NaClc．Cu2Sd．Al2O3(2)辉铜矿(Cu2S)可发生反应：2Cu2S＋2H2SO4＋5O2===4CuSO4＋2H2O，该反应的还原剂是________。当1molO2发生反应时，还原剂所失电子的物质的量为________mol。向CuSO4溶液中加入镁条时有气体生成，该气体是_________________________________。【课后练习】望子成龙学校2015化学（高三）杨善学乃长，积小流以成长江勤奋！博学！笃志！感恩！71．金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的应用。下列关于金属的一些说法不正确()A．合金的性质与其成分金属的性质不完全相同B．工业上金属Mg、Cu都是用热还原法制得的C．金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子D．越活泼的金属越难冶炼2．下列有关金属的说法中，不正确的是()A．青铜、不锈钢、硬铝都是合金B．铜表面易形成致密的氧化膜C．工业上用电解熔融MgCl2的方法制取金属镁D．铝是活泼金属，但在空气中耐腐蚀3．下列制备金属单质的方法或原理正确的是()A．在高温条件下，用H2还原MgO制备单质MgB．在通电条件下，电解熔融Al2O3制备单质AlC．在通电条件下，电解饱和食盐水制备单质NaD．加强热，使CuO在高温条件下分解制备单质Cu4．氢化亚铜(CuH)是一难溶物质，用CuSO4溶液和另一种“反应物”在40～50℃时反应可生成它。CuH不稳定，易分解；CuH在氯气中能燃烧，跟盐酸反应能产生气体。下列有关推断中错误的是()A．这里的“另一种反应物”具有还原性B．CuH可作氧化剂、还原剂C．CuH＋Cl2===CuCl＋HCl(燃烧)D．CuH＋HCl===CuCl＋H2↑(常温)5．已知酸性条件下有如下反应：2Cu＋===Cu2＋＋Cu。由于反应温度不同，用氢气还原氧化铜时，可能产生Cu或Cu2O，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做了验证，实验操作和实验现象记录如下：加入试剂稀硫酸浓硫酸、加热稀硝酸浓硝酸实验现象红色固体和蓝色溶液无色气体和蓝色溶液无色气体和蓝色溶液红棕色气体和蓝色溶液由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物是()A．CuB．Cu2OC．一定有Cu，可能有Cu2OD．一定有Cu2O，可能有Cu6．右图是三种稀酸对Fe­Cr合金随Cr含量变化的腐蚀性实验结果，下列有关说法正确的是()望子成龙学校2015化学（高三）杨善学乃长，积小流以成长江勤奋！博学！笃志！感恩！8A．稀硝酸对Fe­Cr合金的腐蚀性