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第四节用途广泛的金属材料全局性掌控全局性掌控本节重要知识有合金的性质，铜及其化合物的性质，主要考查合金的概念及性质，铜及其化合物的转化关系，往往结合电化学一起考查，由于金属材料、铜及其化合物知识联系生活实际，近几年高考的考查有“升温的趋势”、预测2012年高考还会继续考查．选项式诊断诊断判断正误，在诊断一栏内打“√”或“×”√1.将铜屑加入Fe3＋溶液中的离子方程式：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋(2010·全国卷ⅠT8－D)×2.CuSO4与ZnS反应的离子方程式为Cu2＋＋S2－===CuS↓(2010·北京高考T11－C)√3.目前我国流通的硬币是由合金材料制造的(2009·广东理基T23－A)×4.锡青铜的熔点比纯铜高(2009·广东高考T10－A)一、合金1．概念由或熔合而成的具有特性的物质．2．性质特点(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．两种两种以上的金属(或金属与非金属)金属低大二、常见金属材料金属材料包括和，分为材料和材料．纯金属合金黑色金属有色金属1．黑色金属材料——钢铁钢是用量最大、用途最广的合金．2．有色金属材料——铜和铝(1)我国使用最早的合金是，常见的铜合金有和．(2)铝合金青铜黄铜白铜②性质特征：密度、强度、塑性好、易于加工、成本低廉且表面易形成而具有一定的抗腐蚀能力．③主要用途建筑业容器和包装业交通运输及电子行业小高致密的氧化物保护膜1．下列关于合金性质的说法中，错误的是()A．合金的硬度一般比其各成分金属的硬度高B．合金的熔点一般比其各成分金属的熔点低C．合金的物理性质一般与其各成分金属的物理性质不同D．合金的化学性质一般与其各成分金属的化学性质不同解析：合金的化学性质一般与各成分金属的化学性质相同．答案：D2．某化学兴趣小组对2010年广州亚运会的金牌成分提出猜想：甲认为金牌是纯金制造；乙认为金牌是由金银合金制成的；丙认为金牌是由黄铜(铜锌合金)制成．为了验证它们的猜想，请你选择一种试剂来证明甲、乙、丙猜想的正误()A．硫酸铜溶液B．稀硝酸C．盐酸D．硝酸银溶液解析：Cu、Ag溶于稀HNO3，而Au不溶于稀HNO3.答案：B3．(2011·西安质检)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．分析下表数据，不能形成合金的是().NaCuAlFe熔点/℃97.810836601535沸点/℃883256724672750A．Cu和AlB．Fe和NaC．Fe的CuD．Al和Na解析：两种金属形成合金，熔合过程中要保证纯金属(或非金属)成分不能蒸发，因此高熔点物质的熔点不能高于低熔点物质的沸点，只有B项不符合条件．答案：B4．下列说法正确的是()A．所有不锈钢都只含有金属元素B．我国流行的硬币材质是金属单质C．广东正在打捞的明代沉船上存在大量铝制餐具D．镁合金的硬度和强度均高于纯镁答案：D解析：有些不锈钢含有碳、硅等非金属，A错误．硬币是合金，B错误．明代时人类还没有使用铝，C错误．5．某课外活动小组，收集了一种合金进行研究(已知Cu的焰色反应为绿色)．(1)外观暗灰色，表面光滑；(2)在酒精灯上灼烧，火焰绿色；合金片熔化，但不滴落；(3)取刮去表皮的金属10.0g，放入足量H2SO4中，收集到标准状况下的H29.96L；(4)另取刮去表皮的金属10.0g，放入足量NaOH溶液中，也收集到标准状况下的H29.96L.试据此判断，合金中一定含有的元素是________(写元素符号)；下列元素可能含有的是________(填选项编号)．a．Agb．Mgc．Nad．Fe如果该合金中，只含2种元素，它们的质量比是________．解析：该合金与碱反应产生H2，该合金中一定有铝，合金的焰色反应为绿色，一定有Cu，同质量金属与H2SO4反应产生H2的量，与NaOH溶液反应产生H2的量相等，合金中可能含Ag，若只含2种元素即只含有Cu、Al，根据产生H2的量，即可求出其质量比．答案：Cu、Alam(Cu)∶m(Al)＝1∶4金属活动性顺序KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu原子失电子能力由大到小，还原性由强到弱阳离子得电子能力由小到大，氧化性由弱到强金属活动性顺序KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu和O2反应常温易被氧化常温能被氧化常温干燥空气中不易被氧化加热时能被氧化不能被氧化和H2O反应常温置换出氢加热或与水蒸气反应置换出氢不能置换出水中的氢金属活动性顺序KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu和酸反应剧烈反应并置换出酸中的氢能置换出酸中的氢，Fe、Al常温在浓HNO3、浓硫酸中钝化不能置换稀酸中的氢与强氧化性酸反应只与王水反应和碱反应仅Al、Zn能跟强碱水溶液反应和盐反应先与水反应排在前面的金属能从盐溶液中置换出后边的金属[例1](2011·北京西城抽样测试)下列事实不能用金属活动性解释的是()A．生活中可用铝制的水壶烧水B．镀锌铁制品破损后，镀层仍能保护铁制品C．工业上常用热还原法冶炼铁，用电解法冶炼钠D．电解法精炼铜时，其含有的Ag、Au杂质沉积在电解槽的底部.[答案]A[名师精析]用铝制的水壶烧水是利用了金属的导热性，与铝的金属活动性无关，A项符合题意；B项，锌比铁活泼，铁作正极被保护；C项，活泼性不同的金属，其冶炼方法不同；D项，金属作阳极时，活泼的金属放电先溶解．金属活动性顺序在中学化学应用较多．(1)可以比较金属单质的还原性及对应阳离子的氧化性强弱；(2)判断金属与非氧化性酸和盐溶液反应的可能性；(3)判断金属的冶炼方法；(4)原电池中正负极的判断及金属的防护等．1．X、Y、Z、M、N代表五种金属，有以下化学反应：①水溶液中：X＋Y2＋===X2＋＋Y；②Z＋2H2O(冷)===Z(OH)2＋H2↑；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是()A．MNYXZB．NMXYZC．NMYXZD．XZNMY答案：C解析：由①知活泼性XY，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MN.由④知活泼性YM，五种金属的活泼性ZXYMN.2．铜、银、金是人类认识最早的三种金属，因为很早就被人们用作钱币，因而有“货币金属”之称．由于铁的金属性比铜、银、金强，相对而言，人类认识铁稍晚．某研究性学习小组为了证明铁的金属活动性比铜强，他们设计了如下方案：(1)铁片置于硫酸铜中溶液有铜析出(2)铁、铜和氯气反应分别生成FeCl3和CuCl2(3)足量的铁粉和铜粉和浓硫酸反应生成FeSO4和CuSO4(4)铜片置于FeCl3溶液中铜片逐渐溶解(5)把铁片和铜片置于盛有稀硫酸的烧杯中，并用导线连接，铁片上无气泡产生，而铜片上有气泡产生(6)把铁片和铜片置于盛有浓硝酸的烧杯中，并用导线连接，铁片上有气泡产生，而铜片上无气泡产生．以上设计合理的有()A．两种方案B．三种方案C．四种方案D．五种方案答案：A解析：本题首先要弄清实验的目的：“证明铁的金属活动性比铜强”，然后逐一分析，其中(1)、(5)两种方案可以证明，(6)是由于浓硝酸使铁钝化，不能证明．1．铜(1)物理性质：紫红色，不能被磁铁吸引．(2)化学性质反应物质化学方程式O22Cu＋O2=====△2CuO(黑色固体)非金属Cl2Cu＋Cl2=====点燃CuCl2(棕黄色烟)浓H2SO4Cu＋2H2SO4(浓)=====△CuSO4＋SO2↑＋2H2O浓HNO3Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O氧化性酸稀HNO33Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O盐AgNO3、FeCl3Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2AgCu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl22．氧化铜的重要性质(1)黑色固体，不溶于水．(2)属于碱性氧化物，能和酸(如盐酸)反应，化学方程式为：CuO＋2HCl===CuCl2＋H2O.3．氢氧化铜的重要性质(1)蓝色固体，不溶于水．(2)氢氧化铜属于二元弱碱，能和酸(如盐酸)反应，化学方程式为：Cu(OH)2＋2HCl===CuCl2＋2H2O.(3)氢氧化铜不稳定，受热易分解，其反应的化学方程式为：Cu(OH)2=====△CuO＋H2O.(4)氢氧化铜具有弱氧化性，新制Cu(OH)2悬浊液能和含有醛基的有机物反应．4．CuSO4·5H2OCuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾．(1)无水CuSO4遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)，可作为水的检验依据；(2)CuSO4和石灰乳的混合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害．5．碱式碳酸铜化学式：Cu2(OH)2CO3，铜锈的主要成分．[例2]铜是生命必需的元素，也是人类最早使用的金属之一，铜的生产和使用对国计民生各个方面都产生了深远的影响．请完成(1)～(3)题．(1)在西汉古籍中曾有记载：曾青得铁则化为铜[即：曾青(CuSO4)跟铁反应就生成铜]．试写出该反应的化学方程式：______________________________________________.(2)铜器表面有时会生成铜绿，请写出生成铜绿的化学方程式：_____________________________________________.这层铜绿可以用化学方法除去．试写出除去铜绿而不损伤器物的化学方程式：_______________________________.(3)铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币．试从物理性质和化学性质的角度分析为什么铜常用于制造货币(铜的熔点是1183.4℃，铁的熔点是1534.8℃)．____________________________________________________________________________________________________[名师精析](1)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu.(2)2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3，要除去铜器表面的铜绿，考虑酸的选择，因为强氧化性酸能和裸露的铜继续反应，所以选择盐酸，因为盐酸不和铜继续反应，并且盐酸具有挥发性．反应方程式如下：Cu2(OH)2CO3＋4HCl===2CuCl2＋CO2↑＋3H2O.(3)根据题给信息以及作货币的实际，选择铜作货币是因为铜的熔点比较低，容易冶炼铸造成型；铜的化学性质比较稳定，不易被腐蚀.[答案](1)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu.(2)2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3Cu2(OH)2CO3＋4HCl===2CuCl2＋CO2↑＋3H2O(3)选择铜作货币是因为铜的熔点比较低，容易冶炼铸造成型；铜的化学性质比较稳定，不易被腐蚀.3．(2009·广东高考)出土的锡青铜(铜锡合金)文物常有Cu2(OH)3Cl覆盖在其表面．下列说法正确的是()A．锡青铜的熔点比纯铜高B．在自然环境中，锡青铜中的锡可对铜起保护作用C．锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快D．生成Cu2(OH)3Cl覆盖物是电化学腐蚀过程，但不是化学反应过程解析：A项，合金的熔点低于各成分金属的熔点．D项，电化学腐蚀过程一定是化学反应过程．答案：BC4．某化学小组在常温下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．实验室方案Ⅱ更便于实施.解析：因铝具有两性，而铜不能与碱、无氧化性