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金属及其化合物第三章第四节铜及其化合物合金金属矿物的开发利用考点2合金金属材料金属矿物的开发利用栏目导航01夯实考点03真题体验·直击高考02考点突破04配套训练夯实考点11．熟记金属活动性顺序【知识梳理】金属活动性顺序K、Ca、NaMgAl、ZnFe、Sn、Pb(H)Cu、Hg、AgPt、Au与O2反应常温下易被氧化，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与H2O反应常温下生成碱和氢气与热水反应有碱存在时与水反应与高温水蒸气反应不反应与非氧化性酸反应生成盐和氢气不反应金属活动性顺序K、Ca、NaMgAl、ZnFe、Sn、Pb(H)Cu、Hg、AgPt、Au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(Fe、Ag有游离态)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__________的物质。(2)性能：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______。金属特性低大3．常见金属材料(1)黑色金属材料——钢铁。①______是用量最大、用途最广的合金。②铁、铬、锰钢(2)有色金属材料——铜和铝。①我国使用最早的合金是________，常见的铜合金有黄铜和白铜。②铝合金：成分元素主要特性主要用途Al、Mg、Cu、Si等密度小、强度高用于汽车、飞机、火箭、船舶制造青铜4．金属矿物的开发利用(1)金属在自然界中的存在形式。金、铂等金属元素在自然界以________态存在；化学性质较活泼的金属在自然界中以________态存在。(2)金属冶炼的一般步骤。①富集：除去杂质，提高矿石中有用成分的含量；②冶炼：利用氧化还原反应，用__________把金属矿石中的金属离子还原成金属单质；③精炼：提纯金属。游离化合还原剂(3)金属冶炼方法。①热分解法(适用于Hg、Ag等不活泼金属)。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_______，金属元素的原子________失去电子，其金属离子_______得到电子，该金属元素所形成的化合物稳定性_______。弱不易容易较差②热还原法(适用于Zn～Cu等中等活泼金属)。a．焦炭还原法：如C还原ZnO、CuO，其化学方程式依次为________________________________；________________________________。b．一氧化碳还原法：如CO还原Fe2O3、CuO，其化学方程式依次为________________________________；________________________________。c．氢气还原法：如H2还原WO3、Fe3O4，其化学方程式依次为________________________________；________________________________。d．活泼金属还原法(铝热反应)：如Al还原Fe2O3、Cr2O3、V2O5，其化学方程式依次为___________________________________________；________________________________；______________________________。C＋2ZnO=====高温2Zn＋CO2↑C＋2CuO=====高温2Cu＋CO2↑3CO＋Fe2O3=====高温2Fe＋3CO2CO＋CuO=====△Cu＋CO23H2＋WO3=====△W＋3H2O4H2＋Fe3O4=====△3Fe＋4H2OFe2O3＋2Al=====高温Al2O3＋2Fe2Al＋Cr2O3=====高温Al2O3＋2Cr10Al＋3V2O5=====高温6V＋5Al2O3③电解法(适用于Al以前的活泼金属)：如电解Al2O3、MgCl2、NaCl冶炼Al、Mg、Na，其化学方程式依次为_______________________________________；_______________________________；_______________________________。2Al2O3(熔融)=====通电冰晶石4Al＋3O2↑MgCl2(熔融)=====通电Mg＋Cl2↑2NaCl(熔融)=====通电2Na＋Cl2↑(4)铝热反应。实验装置实验现象①镁带剧烈燃烧，放出热量，并发出耀眼的白光，氧化铁和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，有熔融物落入沙中实验结论高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热，反应的化学方程式为__________________________________________原理应用①制取熔点较高、活泼性弱于Al的金属，如铁、铬、锰、钨等；②金属焊接，如野外焊接钢轨等Fe2O3＋2Al=====高温2Fe＋Al2O31．判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。(1)铝合金的熔点比纯铝的高()(2)合金材料中不可能含有非金属元素()(3)铁是人类在生产、生活中最早使用的金属()(4)合金中的金属元素以化合态的形式存在()(5)合金与纯金属相比，抗腐蚀能力更强()(6)用金属钠能置换氯化钛(TiCl4)溶液中的钛()(7)工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al涉及氧化还原反应()【思维深化】(8)电解氯化镁溶液制取金属镁()(9)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()(10)用海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液制氢氧化钠()(11)用电解AlCl3和MgO的方法冶炼Al、Mg()【答案】(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√(6)×(7)√(8)×(9)√(10)√(11)×2．将下列合金与其用途连线。①青铜A．不锈钢②铬镍合金B．后母戊鼎③低碳钢C．门窗框架④铝合金D．钢丝、钢管【答案】①—B，②—A，③—D，④—C考点突破21．下列关于不锈钢和普通钢的认识中，正确的是()A．它们的组成元素是相同的B．它们的主要成分都是铁，故化学性质完全相同C．它们的耐腐蚀性能不同D．它们的物理性质完全相同【答案】C合金的组成、性质和用途★★★2．(2019·广东惠州月考)某同学设计了下图实验测量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气体全为NO合金在流程题中应用的考查★★★C．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【答案】D【解析】实验中过滤烘干得到的Wg沉淀是AgCl，根据“银”量守恒，可确定合金中Ag的质量分数，而合金与硝酸反应生成的气体不一定全是NO(有可能含有NO2)，故用排水法收集的气体不能用于计算Cu、Ag的质量分数。3．银铜合金广泛用于航空工业。从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下：[注：Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450℃和80℃](1)电解精炼银时，阴极反应式为_______________________________________；滤渣A与稀硝酸反应，产生的气体在空气中迅速变为红棕色，该气体变色的化学反应方程式为______________________。(2)固体混合物B的组成为____________________；在生成固体B的过程中，需控制NaOH的加入量；若NaOH过量，则因过量引起的反应的离子方程式为__________________________________________。(3)完成煅烧过程中一个反应的化学方程式：CuO＋____Al2O3=====高温______CuAlO2＋______↑。(4)若银铜合金中铜的质量分数为63.5%，理论上5.0kg废料中的铜可完全转化为______molCuAlO2，至少需要1.0mol·L－1的Al2(SO4)3溶液______L。(5)CuSO4溶液也可用于制备胆矾，其基本操作是________、过滤、洗涤和干燥。【答案】(1)Ag＋＋e－===Ag2NO＋O2===2NO2(2)CuO、Al(OH)3Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O(3)424O2(4)5025(5)蒸发浓缩、冷却结晶【解析】(3)该反应为氧化还原反应，根据得失电子守恒、原子守恒确定缺项物质并配平方程式。(4)生成CuAlO2的物质的量为5.0×1000×63.5%63.5＝50mol，至少需要Al2(SO4)3的物质的量为25mol，即至少需要1.0mol·L－1的Al2(SO4)3溶液25L。(5)由CuSO4溶液制备胆矾需要的操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤和干燥。4．(2017·天津卷，7改编)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．Al2O3→Al的制备方法称为电解法C．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Cu【答案】B金属的冶炼原理★★★【解析】A项，Mg的还原性强于H2的还原性；C项，制取钠应电解熔融NaCl；D项，发生的反应为4CuO=====高温2Cu2O＋O2↑，得不到单质Cu。5．(2019届云南大理模拟)下列是部分矿物资源的利用及产品流程，有关说法不正确的是()A．粗铜电解精炼时，粗铜作阳极B．生产铝、铜、高纯硅及玻璃过程中都涉及氧化还原反应C．黄铜矿冶炼铜时，副产物SO2可用于生产硫酸，FeO可用作冶炼铁的原料D．粗硅制高纯硅时，提纯四氯化硅可用多次分馏的方法【答案】B【解析】电解精炼铜时，粗铜作阳极，自身可以溶解，故A项正确；制玻璃的反应是SiO2＋Na2CO3=====高温Na2SiO3＋CO2↑和SiO2＋CaCO3=====高温CaSiO3＋CO2↑，无元素化合价发生变化，均不属于氧化还原反应，故B错误；SO2可以转化成SO3，进而生成H2SO4，FeO与CO在高温下可生成Fe，故C项正确；制备硅的过程中，利用沸点不同进行分馏，将SiCl4提纯，再与H2发生置换反应得到高纯硅，故D项正确。6．(2018·湖北孝感测试)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：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)。(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：______________________________。(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H2O2【答案】(1)＋1Cu2S＋O2=====△2Cu＋SO2(2)Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O(3)C铜的冶炼“三方法”(1)火法炼铜(还原法炼铜)：Cu2S＋O2=====高温2Cu＋SO2。粗铜中铜的质量分数为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。(2)湿法炼铜：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。(3)生物炼铜：“吃岩石的细菌”能耐受铜盐的毒性，并能利用空气中的氧气氧化硫化亚铜矿石，然后把不溶性的硫化铜转化为可溶性的硫酸铜。7．用铝热反应还原下列物质，制得金属各1mol时，消耗铝最少的是()A．MnO2B．Cr2O3C．V2O5D．Fe3O4【答案】D铝热反应★★★【解析】制得1mol金属需要得电子