搜索
返回导航第四节用途广泛的金属材料及开发利用金属矿物[考纲展示]1．了解常见金属的活动顺序及金属冶炼的一般方法。2.了解合金的概念及重要应用。3.掌握铜及其重要化合物的性质。4.了解化学科学发展对自然资源开发利用的作用。返回导航考点一铜及其重要化合物一、铜的化学性质返回导航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与氧化性酸反应a．与浓硫酸共热的化学方程式：Cu＋2H2SO4(浓)――→△CuSO4＋SO2↑＋2H2O；返回导航b．与稀硝酸反应的离子方程式：3Cu＋8H＋＋2NO－3＝3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。④与盐溶液反应(写离子方程式)a．与硝酸银溶液：Cu＋2Ag＋＝2Ag＋Cu2＋；b．与FeCl3溶液：Cu＋2Fe3＋＝2Fe2＋＋Cu2＋。返回导航二、氧化铜和氧化亚铜名称氧化铜氧化亚铜颜色黑色砖红色与酸反应(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↑返回导航三、氢氧化铜1．物理性质：蓝色不溶于水的固体。2．化学性质及应用返回导航四、铜盐1．Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，是铜绿的成分，是铜在潮湿的空气中被锈蚀的结果，其受热分解的化学方程式为Cu2(OH)2CO3=====△2CuO＋H2O＋CO2↑。2．CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾，其受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2O=====△CuSO4＋5H2O，蓝色晶体受热转化为白色粉末。无水CuSO4遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)，可作为水的检验试剂，但不适于作干燥剂。返回导航3．铜盐溶液有毒，主要是因为Cu2＋作为一种重金属离子能与蛋白质作用，使蛋白质变性失去生理活性，因此人们利用了它的这一性质用胆矾、熟石灰、水配成了波尔多液，用来杀灭植物的病毒。返回导航题组一铜及其化合物的性质1．下列有关铜的化合物的性质的叙述中正确的是()A．CuSO4变成CuSO4·5H2O是物理变化B．一定条件下，新制的Cu(OH)2悬浊液能与乙醛反应但不能与乙酸反应C．CuO是黑色固体，与水反应可生成Cu(OH)2D．Cu2O遇硝酸可能会被氧化成Cu2＋答案：D返回导航解析：选D。CuSO4变成CuSO4·5H2O属于化学变化，A错；Cu(OH)2是碱，能与酸反应，B错；CuO不能与水反应，C错；Cu2O中铜处于低价态，能被强氧化剂硝酸氧化。返回导航2．某同学进行有关铜、硝酸、硫酸化学性质的实验，实验过程如图所示：返回导航下列说法正确的是()A．①中溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产生，稀硝酸被还原为NO2B．②中溶液存在：c(Cu2＋)＋c(H＋)＝c(NO－3)＋c(OH－)C．由上述实验得出结论：常温下，Cu既可与稀硝酸反应，也可与稀硫酸反应D．③中反应的化学方程式：3Cu＋Cu(NO3)2＋4H2SO4＝4CuSO4＋2NO↑＋4H2O答案：D返回导航解析：A、①中发生3Cu＋8HNO3＝3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，生成硝酸铜溶液为蓝色，试管口NO被氧化成红棕色的NO2，但硝酸被还原生成NO，选项A错误；B、②中溶液为硝酸和硝酸铜的混合溶液，根据电荷守恒，存在：2c(Cu2＋)＋c(H＋)＝c(NO－3)＋c(OH－)，选项B错误；C、由上述实验可得出结论：常温下，Cu即可与稀硝酸反应，选项C错误；D、实验③中反应的化学方程式为：3Cu＋Cu(NO3)2＋4H2SO4＝4CuSO4＋2NO↑＋4H2O，选项D正确。答案选D。返回导航题组二铜及其化合物的综合应用3．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()返回导航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=====点燃CuCl＋HClD．CuH＋HCl＝CuCl＋H2↑(常温)答案：C解析：选C。C项中Cl2具有强氧化性，产物应为CuCl2和HCl。返回导航4．在浓硝酸中加入铜片，回答问题。(1)开始反应的化学方程式为____________________________，实验现象为________________。(2)待反应停止后，再加入少量质量分数为25%的稀硫酸，这时铜片上又有气泡产生，其原因是(用离子方程式表示)__________________________________。(3)若将12.8g铜跟一定量的浓硝酸反应，铜耗完时，共产生气体(NO和NO2的混合气体)5.6L(标准状况)，则所消耗的硝酸的物质的量是__________，所得气体的平均相对分子质量为__________。返回导航答案：(1)Cu＋4HNO3(浓)＝Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O铜片逐渐溶解，溶液变蓝，有红棕色气体逸出(2)3Cu＋8H＋＋2NO－3＝3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O(3)0.65mol41.2返回导航解析：(1)因反应开始硝酸的浓度大，反应剧烈，反应生成硝酸铜溶液和二氧化氮，反应的化学方程式为Cu＋4HNO3(浓)＝Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O；则观察到铜片逐渐溶解，溶液变蓝，有红棕色气体逸出；(2)待反应停止后，溶液中还有NO－3，再加入少量质量分数为25%的稀硫酸，H＋跟NO－3构成硝酸，使铜继续溶解，铜片上又有气泡产生，其原因是3Cu＋8H＋＋2NO－3＝3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O；返回导航(3)从定量的角度来看，硝酸跟铜的反应表现了硝酸的酸性和强氧化性，且表现酸性的硝酸的物质的量等于铜的物质的量的2倍〔因生成了Cu(NO3)2〕，表现氧化性的硝酸的物质的量等于生成气体(NO或NO2)的物质的量，根据电子守恒，还可求出混合气体中NO和NO2的体积比及混合气体的平均相对分子质量。12.8g铜为0.2mol，则消耗的硝酸的物质的量为0.2molx2＋5.6L22.4L/mol＝0.65mol；返回导航0.2molCu反应转移电子数为0.4mol，设NO和NO2的物质的量分别为x、y，则有x＋y＝5.6L22.4L/mol和3x＋y＝0.4mol，解这两个方程组成的方程组可得：x＝0.075mol，y＝0.175mol，则所得气体的平均相对分子质量为：0.075molx30g/mol＋0.175molx46g/mol0.25mol＝41.2g/mol。返回导航5．黄铜灰渣(含有Cu、Zn、CuO、ZnO及少量的FeO、Fe2O3)生产氯化铜晶体的流程如下：返回导航(1)反应Ⅰ中所加Zn粉不能过量的原因是__________________(2)滤液Ⅱ中含有的主要金属阳离子是___________________(3)写出反应Ⅱ的化学方程式______________________________(4)“系列操作”包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、__________、__________。答案：(1)加入过量的Zn会使产品中含有杂质。(2)Zn2＋、Fe2＋(3)Cu＋H2O2＋2HCl＝CuCl2＋2H2O(4)洗涤干燥返回导航解析：黄铜灰渣加入盐酸浸取，盐酸可与Zn、CuO、ZnO及FeO、Fe2O3反应，滤渣为铜，过滤Ⅰ后进入反应Ⅰ主要含有Cu2＋、Zn2＋、Fe2＋、H＋，加Zn粉只与Cu2＋、H＋反应生成铜单质，过滤Ⅱ后铜进入反应Ⅱ与双氧水和盐酸反应，生成氯化铜。返回导航(1)溶液中的Cu2＋常为蓝色(浓CuCl2溶液为绿色，稀CuCl2溶液为蓝色)，可作为Cu2＋的鉴别依据。如CuSO4溶液呈蓝色，在推断题中，“蓝色溶液”基本可作为Cu2＋的存在依据。(2)Cu2＋与碱反应生成蓝色沉淀[Cu(OH)2]，这也是鉴定Cu2＋的原理之一。返回导航考点二金属矿物的开发及利用一、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。返回导航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。二、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合金返回导航1．重要的黑色金属材料——钢钢是用量最大、用途最广的合金。钢低碳钢：韧性、焊接性好，强度低中碳钢：强度高，韧性及加工好高碳钢：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返回导航2．几种有色金属材料返回导航三、金属在自然界中的存在形式返回导航四、金属冶炼的一般步骤五、金属冶炼的实质金属冶炼的过程就是把金属从化合态还原为游离态的过程。即：Mn＋＋ne－＝M。返回导航六、金属冶炼的方法金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系金属的活动性顺序K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb(H)、CuHg、AgPt、Au返回导航金属原子失电子能力强→弱金属离子得电子能力弱→强主要冶炼方法电解法热还原法热分解法物理方法返回导航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是：金属元素的金属性弱，金属元素的原子难失去电子，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。返回导航2．热还原法冶炼金属①焦炭还原法。例如：C还原ZnO、CuO。②一氧化碳还原法。例如：CO还原Fe2O3、CuO。③氢气还原法。返回导航例如：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。返回导航3．电解法冶炼金属例如：Al2O3、MgCl2、NaCl的电解反应。制取Mg：MgCl2(熔融)=====电解Mg＋Cl2↑。返回导航(1)选择金属冶炼的方法要依据金属在自然界中的存在形态和金属的活动性。金属活动性顺序表中，金属的位置越靠后，越容易被还原；金属的位置越靠前，越难被还原。(2)化学性质很稳定的金属如Au、Pt等，在自然界中呈游离态，用物理方法即可得到。返回导航(3)有些活动性很强的金属也可以用还原法来冶炼，如：Na＋KCl=====950℃K↑＋NaCl2RbCl＋Mg=====700～800℃MgCl2＋2Rb↑等，在此主要运用了化学平衡移动原理，利用K、Rb沸点低，汽化离开反应体系，使化学反应得以向正反应方向进行。返回导航题组一有关合金的性质考查1．所谓合金，就是不同种金属(也包括一些非金属)在熔化状态下形成的一种熔合物。下表为四种金属的熔、沸点。NaCuAlFe熔点(℃)97.510836601553沸点(℃)883259522003000返回导航根据以上数据判断其中不能形成合金的是()A．Cu和AlB．Fe和CuC．Fe和NaD．Al和Na答案：C解析：选C。两种金属若形成合金，一种金属的熔点不能超过另一种金属的沸点。返回导航2．合金与纯金属制成的金属材料相比，优点是()①合金的硬度一般比它的各成分金属的大②合金的熔点一般比它的各成分金属的更低③改变原料的配比、改变生成合金的条件，得到有不同性能的合金④合金比纯金属的导电性更强⑤合金比纯金属的应用范围更广泛A．②③④B．①②③⑤C．①②④D．①②④⑤答案：B返回导航3．下列有关金属及其合金的说法中，不正确的是()A．在普通钢中加入镍、铬等多种元素可炼成不锈钢B．硬铝、青铜、金箔都属于合金，合金的性