金属材料及金属矿物的开发利用

第13讲金属材料及金属矿物的开发利用第三章金属及其化合物[考纲要求]1.了解常见金属活动顺序。2.了解合金的概念及重要应用。3.了解铜及其重要化合物的主要性质及其应用。考点二金属材料与金属矿物的开发利用探究高考明确考向内容索引考点一铜及其化合物课时作业铜及其化合物考点一知识梳理1.单质铜(1)物理性质：紫红色固体，具有良好的延展性、导热性和导电性。(2)化学性质①常温下，铜在干燥的空气中性质稳定，但在潮湿的空气里则会被锈蚀，在其表面逐渐形成一层绿色的______。有关化学方程式_____________________________________。铜锈2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3②写出下列化学方程式：铜在空气中加热：___________________；铜丝在硫蒸气中反应：_________________。2Cu＋O2=====△2CuO2Cu＋S=====△Cu2S2.铜的重要化合物(1)Cu2(OH)2CO3的名称为，是铜绿、孔雀石的主要成分，受热分解可生成黑色的氧化铜，化学方程式：___________________________________，可溶于稀硫酸，离子方程式：___________________________________________。碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3=====△2CuO＋CO2↑＋H2OCu2(OH)2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O(2)黑色氧化铜在高温下分解为红色的Cu2O，化学方程式为_________________________。(3)蓝色的硫酸铜晶体受热分解为白色的硫酸铜粉末，化学方程式为_____________________________。(4)红色的Cu2O与稀硫酸反应，溶液变蓝，同时生成红色的单质铜，离子方程式为。4CuO=====高温2Cu2O＋O2↑CuSO4·5H2O=====△CuSO4＋5H2OCu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O正误判断·辨析易错易混铜及其化合物的性质、应用(1)CuO是黑色固体，与水反应生成Cu(OH)2()(2)铜锈是铜被空气中的氧气缓慢氧化生成的氧化物()(3)无水硫酸铜可用于检验酒精中是否含有水()(4)将铜片置于干燥的空气中，不易被腐蚀()(5)CuSO4·5H2O失去结晶水属于物理变化()(6)用稀硝酸清除铜制品上的铜锈()答案××√√××(7)过量铜与浓硝酸反应，产生的气体中有NO2、NO和H2()(8)铜是导电性最好的金属材料()(9)Cu2(OH)2CO3是铜锈的主要成分，在干燥的空气中铜不易生锈()(10)将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，制得无水CuCl2固体()答案××√×把铜及其化合物的化学式与其颜色连接起来背诵强记·这些空常考易错答案解题探究题组一铜及其化合物的转化1.已知CuO经高温灼烧生成Cu2O，Cu2O与H＋发生反应：Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。将经高温灼烧后的CuO样品投入足量的热的稀硝酸溶液中，下列有关说法中正确的是A.如果溶液变为蓝色，同时有紫红色固体出现，说明样品全部生成Cu2OB.溶液中最终可能有紫红色固体出现C.该实验的结果无法说明CuO分解的程度D.如果溶液中出现蓝色，最终没有紫红色固体出现，说明CuO没有分解√答案解析2.(2017·邯郸调研)某炼铁废渣中含有大量CuS及少量铁的化合物，工业上以该废渣为原料生产CuCl2·2H2O晶体的工艺流程如下：答案解析下列说法正确的是A.焙烧过程中每消耗1molCuS则消耗3molO2B.焙烧后的废气能够使酸性高锰酸钾溶液褪色C.滤渣中主要含铁的氧化物D.将获得的CuCl2·2H2O晶体加热可制得CuCl2固体√题组二铜及其化合物的制取3.Cu2S是火法炼铜的重要原料之一，下面是由Cu2S冶炼铜及制取CuSO4·5H2O的流程图：答案解析Cu2S――→O2△Cu――→焙烧Cu2O、CuO――――――→足量稀硫酸A――――→操作ⅠB――――――――――→蒸发、结晶、过滤胆矾(1)Cu2S中铜元素的化合价为_____，火法炼铜的反应原理是__________________________(用化学方程式表示)。＋1Cu2S＋O2=====△2Cu＋SO2解析Cu2S中铜为＋1价，火法炼铜中Cu、O被还原，S被氧化，反应的化学方程式为Cu2S＋O2=====△2Cu＋SO2。答案解析(2)向Cu2O、CuO中加入足量稀硫酸得到的体系A中溶液呈蓝色，且有红色物质生成，请写出生成红色物质的离子方程式：_______________________________。Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O解析依据信息知Cu2O在酸性条件下生成Cu2＋(蓝色)和单质铜(红色)，反应的离子方程式为Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O。(3)H2O2不产生污染物，不引入杂质。答案(3)若将A中红色物质反应掉，操作Ⅰ中加入的试剂最好是____(填字母)。A.适量的NaNO3B.适量的HNO3C.适量的H2O2C答案解析4.(2018·安顺检测)工业上由黄铜矿(主要成分为CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：(1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的___吸收。a.浓硫酸b.稀硝酸c.NaOH溶液d.氨水cd解析气体A中的大气污染物为SO2，可以用NaOH溶液或氨水吸收。答案解析(2)由泡铜冶炼粗铜的化学方程式为___________________________。解析依据图示，泡铜中的Cu2O与Al高温下发生铝热反应制得铜。3Cu2O＋2Al=====高温Al2O3＋6Cu答案解析(3)以CuSO4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_____。a.电能全部转化为化学能b.粗铜接电源正极，发生氧化反应c.溶液中Cu2＋向阳极移动d.从阳极泥中可回收Ag、Pt、Au等金属bd答案解析(4)利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为_________________________。4H＋＋O2＋4e－===2H2O解析根据总反应，O2发生还原反应，因此正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。练后反思铜的冶炼“两方法”(1)湿法炼铜：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。(2)高温炼铜：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜)：2CuFeS2＋4O2=====800℃Cu2S＋3SO2＋2FeO(炉渣)2Cu2S＋3O2=======1200℃2Cu2O＋2SO22Cu2O＋Cu2S=======1200℃6Cu＋SO2↑粗铜中铜的含量为99.5%～99.7%，主要含有Ag、Zn、Fe、Au等杂质，粗铜通过电解精炼可得到纯度达99.95%～99.98%的铜。电解精炼铜的原理是用粗铜作阳极，失电子变为Cu2＋，用纯铜棒作阴极即可得精铜。金属材料与金属矿物的开发利用考点二知识梳理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：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；②硬度和强度：一般比它的各成分金属的。金属特性低大2.常见金属材料金属材料—黑色金属材料：铁、铬、锰以及它们的合金有色金属材料：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——钢钢是用量最大、用途最广的合金。钢碳素钢低碳钢：韧性、焊接性好，强度低中碳钢：强度高，韧性及加工性好高碳钢：硬而脆，热处理后弹性好合金钢：具有各种不同的优良性能，用于制不锈钢及各种特种钢(2)几种有色金属材料铝及铝合金铝性能：良好的延展性和导电性用途：制导线铝合金性能：密度小、强度高、塑性好、易于成型、制造工艺简单、成本低廉用途：主要用于建筑业、容器和包装业、交通运输业、电子行业等铜及铜合金铜性能：良好的导电性和导热性用途：主要用于电器和电子工业、建筑业铜合金：青铜是我国使用最早的合金，常见的还有黄铜和白铜3.金属矿物的开发利用(1)金属在自然界中的存在在地壳中除了金、铂等少数极不活泼的金属外，绝大多数金属元素以______形式存在。(2)金属冶炼的实质金属元素只有正价，没有负价，所以金属的冶炼过程就是把金属从其化合物中_____出来的过程。化合物还原(3)金属冶炼的方法①热分解法。如由HgO、Ag2O冶炼Hg、Ag：____________________、______________________。②热还原法。a.CO还原Fe3O4：___________________________；b.H2还原WO3：_________________________；2HgO=====△2Hg＋O2↑2Ag2O=====△4Ag＋O2↑c.C还原ZnO：ZnO＋C=====高温Zn＋CO↑。Fe3O4＋4CO=====高温3Fe＋4CO2WO3＋3H2=====高温W＋3H2O③电解法。工业上用电解法冶炼Na、Mg、Al的化学方程式分别为___________________________、___________________________、_____________________。2Na＋Cl2↑2NaCl(熔融)=====电解MgCl2(熔融)=====电解Mg＋Cl2↑2Al2O3=====电解冰晶石4Al＋3O2↑实验装置实验现象①镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈的反应；②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中4.铝热反应实验中的有关问题实验结论高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3原理应用①制取熔点较高、活动性弱于Al的金属，如铁、铬、锰、钨等。②金属焊接，如野外焊接钢轨等=====高温正误判断·辨析易错易混1.金属与合金的性质和应用(1)金属元素的单质只有还原性，其离子只有氧化性()(2)金属元素的单质在常温下均为固体()(3)金属元素在不同化合物中化合价均相同()(4)大多数金属元素的单质为电的良导体()(5)铝合金的熔点比纯铝的高()(6)合金材料中不可能含有非金属元素()答案×××√××(7)地震灾区重建要使用大量钢材，钢材是合金()(8)铁是人类在生产、生活中最早使用的金属()(9)合金中的金属元素都是以化合态形式存在()(10)合金的硬度一般大于成分金属，而熔点一般低于成分金属()答案√××√2.金属矿物的开发利用(1)金属氧化物与铝粉的混合物都是铝热剂()(2)用金属钠在高温下还原TiCl4可制取金属钛()(3)人类历史上使用铝的时间比铁晚，原因是铝的冶炼成本高()(4)用黄铜矿经电解精炼得到纯度为99.9%的铜()(5)电解氯化镁溶液制取金属镁()(6)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()答案×√×××√D.MgCl2(aq)―――→石灰乳Mg(OH)2――→煅烧MgO――→电解Mg解题探究答案解析题组一金属冶炼方法的选择1.(2018·芜湖质检)下列说法正确的是A.工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气B.钢铁厂用热还原法冶炼铁C.工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al不涉及氧化还原反应√解析电解NaCl溶液生成NaOH、H2和Cl2，得不到单质钠，A错误；电解熔融Al2O3发生的是氧化还原反应，C错误；工业上冶炼镁是电解熔融MgCl2而不是MgO，D错误。答案解析2.金属铝质轻且有良好的防腐蚀性，在国防工业中有非常重要的应用。完成下列填空：(1)镓(Ga)与铝同主族。写出镓的氯化物与氨水反应的化学方程式：________________________________________。解析由AlCl3与