化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第3章 金屬及其化合物 第4節(jié) 金屬材料和開發(fā)利用金屬礦物學(xué)案

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE1學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE第四節(jié)金屬材料和開發(fā)利用金屬礦物考綱定位全國卷5年考情1。了解合金的概念及其重要應(yīng)用；了解化學(xué)與金屬材料的關(guān)系。2.掌握金屬銅及其重要化合物的主要性質(zhì)及應(yīng)用。3.了解銅及其重要化合物的制備方法。4.了解常見金屬的活動(dòng)性順序和常見金屬的冶煉方法。2017年:Ⅲ卷T13(B）2016年：Ⅱ卷T13(C）；Ⅲ卷T7(B）2015年：Ⅰ卷T10（B、D）2014年：Ⅰ卷T8（D);Ⅱ卷T9(A、D)考點(diǎn)1｜合金與金屬礦物的開發(fā)利用(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第53頁)［考綱知識(shí)整合］1．合金 提醒：（1）常溫下，多數(shù)合金是固體，但鈉鉀合金是液體。（2）與成分金屬相比合金的物理性質(zhì)有所改變，但合金中各成分金屬的化學(xué)性質(zhì)仍然不變.（3)并非所有的金屬都能形成合金。因?yàn)閮煞N金屬必須熔合在一起才能形成合金.如果一種金屬還未熔化時(shí)，另一種金屬已經(jīng)汽化，則一般不能熔合在一起，如Cu與Na、Fe與Na等不能形成合金.2．常見金屬材料 (1)重要的黑色金屬材料——鋼 鋼是用量最大、用途最廣的合金。 （2）幾種有色金屬材料 3．金屬礦物的開發(fā)利用 (1)金屬在自然界中的存在形態(tài) ①在自然界中絕大多數(shù)金屬以化合態(tài)的形式存在. ②少數(shù)化學(xué)性質(zhì)不活潑的金屬存在游離態(tài)。 (2)金屬冶煉的實(shí)質(zhì) 使金屬化合物中的金屬離子得電子被還原為金屬單質(zhì)的過程：Mn＋＋ne－=M。 (3）常見冶煉方法 ①電解法——K~Al Na：2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up8(電解））2Na＋Cl2↑； Mg：MgCl2（熔融)eq\o（=,\s\up8（電解））Mg＋Cl2↑； Al:2Al2O3（熔融)eq\o（=,\s\up8(電解))4Al＋3O2↑。 ②熱還原法——Zn~Cu 高爐煉鐵：3CO＋Fe2O3eq\o(=，\s\up8（△））2Fe＋3CO2； 鋁熱反應(yīng)制鉻：2Al＋Cr2O3eq\o（=，\s\up8（高溫)）2Cr＋Al2O3; 焦炭還原銅：C＋2CuOeq\o(=,\s\up8(△))2Cu＋CO2↑。 ③熱分解法——Hg、Ag Hg：2HgOeq\o(=，\s\up8(△)）2Hg＋O2↑; Ag：2Ag2Oeq\o（=,\s\up8(△））4Ag＋O2↑。［高考命題點(diǎn)突破］命題點(diǎn)1金屬材料與合金1．C919大型飛機(jī)采用了大量新型材料鋁鋰合金。下列關(guān)于鋁鋰合金的說法不正確的是（) A．鋁鋰合金是鋁與鋰形成的混合物 B．鋁鋰合金的硬度比鋰大 C．鋁鋰合金的熔、沸點(diǎn)比鋁低 D．鋁鋰合金耐酸堿腐蝕 D［鋁鋰合金中的鋁能與酸和堿反應(yīng)，鋰能與酸反應(yīng)，故鋁鋰合金不耐酸堿腐蝕。]2．所謂合金,就是不同種金屬（也包括一些非金屬)在熔化狀態(tài)下形成的一種熔合物，下表為四種金屬的熔、沸點(diǎn):NaCuAlFe熔點(diǎn)/℃97.510836601535沸點(diǎn)/℃883259524602750 根據(jù)以上數(shù)據(jù)判斷其中不能形成合金的是（) A．Cu和Al B．Fe和Cu C．Fe和Na D．Al和Na C［Fe熔點(diǎn)比Na的沸點(diǎn)高,當(dāng)Fe熔化時(shí)，Na已汽化,不能熔合成為合金.］3．（2018·唐山調(diào)研）現(xiàn)代建筑的門窗框架常用電解加工成的古銅色硬鋁制造。取硬鋁樣品進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)(每一步試劑均過量），由此可以推知硬鋁的組成可能為（提示：Si＋2OH－＋H2O=SiOeq\o\al（2－,3)＋2H2↑)（） 樣品eq\o(→,\s\up8（稀鹽酸），\s\do15（①))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1（氣體，溶液，難溶物\o(→，\s\up8（濃NaOH溶液）,\s\do15(②））\b\lc\｛\rc\(\a\vs4\al\co1（氣體,溶液,難溶物))）) A．Al、Mg、Si、Zn B．Al、Fe、Zn、Na C．Al、Na、Cu、Fe D．Al、Cu、Mg、Si、Mn D[通過反應(yīng)①知合金中必須含有排在金屬活動(dòng)性順序中H之前的金屬和H之后的金屬或其他非金屬;由反應(yīng)②知合金中必須含有Si及排在金屬活動(dòng)性順序表H之后的金屬或其他非金屬。］命題點(diǎn)2金屬礦物的開發(fā)利用4．下列說法正確的是________（填序號(hào)）. (1）工業(yè)上電解熔融狀態(tài)的Al2O3制備Al涉及氧化還原反應(yīng) （2）電解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液時(shí)，陰極上依次析出Cu、Fe、Al (3)電解氯化鎂溶液制取金屬鎂 （4）用金屬鈉置換四氯化鈦（TiCl4）溶液中的鈦來制取單質(zhì)鈦 （5）將MgO與鋁粉混合發(fā)生鋁熱反應(yīng)制備鎂 （6)工業(yè)上通過電解氯化鈉溶液制備金屬鈉和氯氣 （7）MgCl2（aq)eq\o(→，\s\up8（石灰乳)）Mg（OH)2eq\o(→，\s\up8（煅燒）)MgOeq\o（→，\s\up8（電解)）Mg，工業(yè)上常按此流程圖進(jìn)行海水提取鎂 （8）用焦炭和空氣反應(yīng)產(chǎn)生的CO在高溫下還原鐵礦石中鐵的氧化物制備Fe (9）用磁鐵礦煉鐵的反應(yīng)中，1molFe3O4被CO還原成Fe，轉(zhuǎn)移9mol電子 （10）濕法煉銅與火法煉銅的反應(yīng)中，銅元素都發(fā)生還原反應(yīng) 【答案】(1）（8）(10）5．某同學(xué)對(duì)“鋁熱反應(yīng)”的現(xiàn)象有這樣的描述：“反應(yīng)放出大量的熱,并放出耀眼的光芒"“紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中”。查閱《化學(xué)手冊(cè)》知：Al、Al2O3、Fe、Fe2O3的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)數(shù)據(jù)如表所示：物質(zhì)AlAl2O3FeFe2O3熔點(diǎn)/℃660205415351462沸點(diǎn)/℃246729802750—— (1）該同學(xué)推測(cè)，鋁熱反應(yīng)所得到的熔融物應(yīng)是鐵鋁合金。理由是該反應(yīng)放出的熱量使鐵熔化，而鋁的熔點(diǎn)比鐵低，此時(shí)液態(tài)的鐵和鋁熔合形成鐵鋁合金。你認(rèn)為他的解釋是否合理：________（填“合理"或“不合理"）。 (2)將鋁與Fe2O3混合后放入漏斗中，然后引發(fā)鋁熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作是_______________________________________________________________。 (3)設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案，證明上述所得的塊狀熔融物中含有金屬鋁。該實(shí)驗(yàn)所用試劑是________,反應(yīng)的離子方程式為______________________。 (4）實(shí)驗(yàn)室溶解該熔融物，下列試劑中最好的是________(填字母）. A．濃硫酸 B．稀硫酸 C．稀硝酸 D．氫氧化鈉溶液 （5)取少量鋁熱反應(yīng)所得的固體混合物，將其溶于足量稀H2SO4，滴加KSCN溶液無明顯現(xiàn)象，________（填“能”或“不能”）說明固體混合物中無Fe2O3，理由是_____________________________________________________ _______________________________________________(用離子方程式說明）. 【解析】(1)在一定溫度范圍內(nèi)，F(xiàn)e和Al均為熔融狀態(tài)，可以熔合形成Fe.Al合金. (2）加助燃劑KClO3和引燃劑鎂條,點(diǎn)燃鎂條。 (3）利用Al與堿液反應(yīng)。 （4）熔融物為金屬及其金屬氧化物，用稀酸溶解. （5）即使固體混合物中有Fe2O3，因發(fā)生反應(yīng)Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O和Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，使Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe2＋，KSCN溶液也不會(huì)變紅。 【答案】(1）合理 (2)加少量KClO3，插上鎂條并將其點(diǎn)燃 (3)NaOH溶液2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－，2)＋3H2↑ （4）B （5)不能Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋（或只寫Fe＋ 2Fe3＋=3Fe2＋)eq\a\vs4\al(［題后歸納］)（1）金屬活動(dòng)性與冶煉方法的關(guān)系：(2)有些活動(dòng)性很強(qiáng)的金屬也可以用還原法來冶煉，如Na＋KCleq\o（=,\s\up8（850℃）)K↑＋NaCl、2RbCl＋Mgeq\o（=，\s\up8（700～800℃））MgCl2＋2Rb↑等，在此主要運(yùn)用了化學(xué)平衡移動(dòng)原理,利用K、Rb沸點(diǎn)低，汽化離開反應(yīng)體系，使化學(xué)反應(yīng)得以向正反應(yīng)方向進(jìn)行?？键c(diǎn)2｜銅及其化合物(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第55頁)[考綱知識(shí)整合］1．銅的主要性質(zhì) 寫出圖中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式： ①化學(xué)方程式：2Cu＋O2＋H2O＋CO2=Cu2（OH）2CO3。 ②化學(xué)方程式：2Cu＋Seq\o(=，\s\up8(△)）Cu2S。 ③與氧化性酸反應(yīng) a．與濃硫酸共熱的化學(xué)方程式：Cu＋2H2SO4（濃）eq\o(=，\s\up8（△)）CuSO4＋SO2↑＋2H2O； b．與稀硝酸反應(yīng)的離子方程式：3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al（－,3)=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O; c．與濃硝酸反應(yīng)的離子方程式:Cu＋4H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O. ④與某些鹽溶液反應(yīng) a．與硝酸銀溶液反應(yīng)的離子方程式:Cu＋2Ag＋=2Ag＋Cu2＋； b．與FeCl3溶液反應(yīng)的離子方程式:Cu＋2Fe3＋=2Fe2＋＋Cu2＋。2．銅的重要化合物的性質(zhì)及其應(yīng)用 （1)氧化物eq\b\lc\｛\rc\(\a\vs4\al\co1（CuO：黑色難溶于水的固體，與酸可以反，應(yīng),可以用H2、CO、Al還原出Cu。，Cu2O：磚紅色難溶于水的固體,與一般酸反,應(yīng)為Cu2O＋2H＋=Cu＋Cu2＋＋H2O，,遇到HNO3發(fā)生氧化反應(yīng)生成Cu2＋。）) （2)氫氧化銅——藍(lán)色難溶物,是一種弱堿。 (3）銅鹽 ①Cu2（OH）2CO3 Cu2(OH）2CO3的名稱為堿式碳酸銅，呈綠色,是銅銹的主要成分，受熱易分解的方程式為Cu2（OH）2CO3△,2CuO＋H2O＋CO2↑。 ②CuSO4 a．CuSO4·5H2O為藍(lán)色晶體，俗稱藍(lán)礬或膽礬。受熱或遇濃H2SO4,藍(lán)色晶體變?yōu)榘咨勰?b．無水CuSO4遇水變藍(lán)色(生成CuSO4·5H2O）,可作為水或水蒸氣的檢驗(yàn)試劑。 ③銅鹽的毒性 銅鹽溶液有毒,主要是因?yàn)殂~離子能與蛋白質(zhì)作用，使蛋白質(zhì)變性失去生理活性，因此人們利用這一性質(zhì)用膽礬、熟石灰、水配成了波爾多液，用來殺滅植物的病毒。［應(yīng)用體驗(yàn)]正誤判斷(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)。 (1）CuO是黑色固體，與水反應(yīng)生成Cu(OH）2。（） （2)(2014·全國Ⅰ卷）FeCl3溶液可用于銅質(zhì)印刷線路板制作的原理是FeCl3能從含Cu2＋的溶液中置換出銅。（) （3）無水硫酸銅可用于檢驗(yàn)酒精中是否含有水。() (4）將銅片置于干燥的空氣中，不易被腐蝕。() （5）CuSO4·5H2O失去結(jié)晶水屬于物理變化.() (6）用稀硝酸清除銅制品上的銅銹。（) (7)（2016·全國Ⅲ卷)鐵比銅金屬性強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用是FeCl3腐蝕Cu刻制印刷電路板.(） (8)Cu和Cu2O均為紅色，可用稀HNO3鑒別。(） （9）Cu放置于潮濕的空氣中最終生成銅銹的反應(yīng)為2Cu＋O2＋CO2＋H2O=Cu2(OH)2CO3。(） （10）葡萄糖與新制Cu(OH）2懸濁液共熱可生成磚紅色Cu2O。（） 【提示】(1)×(2）×(3)√(4)√（5）×（6）×(7)×(8）×(9）√（10)√[高考命題點(diǎn)突破］命題點(diǎn)1銅及其化合物的主要性質(zhì)和應(yīng)用1．下列有關(guān)Cu及其化合物的性質(zhì)和應(yīng)用正確的是(） A．（2016·全國Ⅱ卷）除去Cu粉中混有CuO的方法是加入稀硝酸溶解、過濾、 洗滌、干燥 B．（2015·全國Ⅰ卷）將銅粉加入1。0mol·L－1Fe2(SO4）3溶液中，現(xiàn)象是溶液變 藍(lán),有黑色固體出現(xiàn) C．(2017·全國Ⅲ卷)向含Cl－的溶液中同時(shí)加入Cu和CuSO4生成CuCl沉淀 而除去Cl－的反應(yīng)為Cu＋Cu2＋＋2Cl－=2CuCl D．(2014·全國Ⅱ卷)H2通過灼熱的CuO粉末，反應(yīng)后固體物質(zhì)增重 C［A項(xiàng)，Cu、CuO均與稀HNO3發(fā)生反應(yīng)；B項(xiàng)，不會(huì)出現(xiàn)黑色固體；D項(xiàng)，CuO固體質(zhì)量減輕.］2．下列有關(guān)銅的化合物的性質(zhì)的敘述中正確的是() A．CuSO4變成CuSO4·5H2O是化學(xué)變化 B．一定條件下，新制的Cu(OH）2懸濁液能與葡萄糖反應(yīng)但不能與乙酸反應(yīng) C．常溫下將銅絲伸入盛滿氯氣的集氣瓶中，觀察CuCl2的生成 D．將CuCl2溶液在蒸發(fā)皿中加熱蒸干,得到無水CuCl2固體 A[B項(xiàng)，Cu(OH)2與乙酸發(fā)生中和反應(yīng)；C項(xiàng)，Cu與Cl2反應(yīng)需要點(diǎn)燃或加熱；D項(xiàng)，CuCl2在蒸干過程中水解生成Cu（OH）2.]3．已知酸性條件下有如下反應(yīng)：2Cu＋=Cu2＋＋Cu↓。由于反應(yīng)溫度不同，用氫氣還原氧化銅時(shí),可能產(chǎn)生Cu或Cu2O，兩者都是紅色固體.一同學(xué)對(duì)某次用氫氣還原氧化銅實(shí)驗(yàn)所得的紅色固體產(chǎn)物作了驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄如下：加入試劑稀硫酸濃硫酸、加熱稀硝酸濃硝酸實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有紅色固體剩余和溶液變?yōu)樗{(lán)色產(chǎn)生無色氣體產(chǎn)生無色氣體和溶液變?yōu)樗{(lán)色產(chǎn)生紅棕色氣體和溶液變?yōu)樗{(lán)色 由此推出本次氫氣還原氧化銅實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物(） A．是Cu B．是Cu2O C．一定有Cu，一定有Cu2O D．一定有Cu2O，可能有Cu D［濃H2SO4(加熱)、硝酸均能氧化Cu或Cu2O；而稀H2SO4與Cu不反應(yīng)，與Cu2O反應(yīng)。］4．銅是生活中常見的金屬，請(qǐng)回答下列問題:【導(dǎo)學(xué)號(hào):97500058】 (1）Cu不活潑，通常情況下不與稀硫酸反應(yīng)，但向Cu和稀硫酸的混合物中滴入H2O2溶液后，溶液很快變藍(lán)色,試寫出該反應(yīng)的離子方程式：_________________________________________________________________ ________________________________________________________________。 (2)將硫酸銅溶液和碳酸鈉溶液混合，會(huì)析出Cu2(OH）2CO3綠色固體，試寫出該反應(yīng)的離子方程式： _________________________________________________________________ ________________________________________________________________。 (3）向Cu2O、CuO中加入足量稀硫酸得到的溶液呈藍(lán)色,且有紅色物質(zhì)生成,請(qǐng)寫出生成紅色物質(zhì)的離子方程式： ________________________________________________________________ ________________________________________________________________。 將溶液中紅色物質(zhì)反應(yīng)掉，最終得到膽礬。則加入的試劑最好是________（填字母序號(hào)）。 A．適量的NaNO3B．適量的HNO3 C．適量的H2O2 【解析】（1）金屬銅投入稀硫酸中不發(fā)生反應(yīng)，但再加入H2O2溶液后銅開始溶解，溶液逐漸變?yōu)樗{(lán)色,說明過氧化氫在酸性溶液中具有氧化性，能溶解銅，離子方程式為Cu＋H2O2＋2H＋=Cu2＋＋2H2O。 （2）將硫酸銅溶液和碳酸鈉溶液混合，會(huì)析出Cu2(OH）2CO3，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Cu2＋＋COeq\o\al（2－,3)＋2H2O=Cu2(OH)2CO3↓＋2H＋。 (3）Cu2O在酸性條件下生成Cu2＋（藍(lán)色)和單質(zhì)銅(紅色)，反應(yīng)的離子方程式為Cu2O＋2H＋=Cu2＋＋Cu＋H2O。 【答案】（1）Cu＋H2O2＋2H＋=Cu2＋＋2H2O (2)2Cu2＋＋COeq\o\al（2－,3）＋2H2O=Cu2（OH)2CO3↓＋2H＋ (3)Cu2O＋2H＋=Cu2＋＋Cu＋H2OC命題點(diǎn)2以銅的重要化合物制備為載體的試題5．某工業(yè)含銅廢料含有Cu、CuO、CuS、CuSO4等成分，利用該含銅廢料可生產(chǎn)硝酸銅晶體[Cu(NO3）2·3H2O］,生產(chǎn)的工藝流程如圖所示： 回答下列問題：【導(dǎo)學(xué)號(hào)：97500059】 (1）“焙燒”過程中除生成SO2的反應(yīng)外，另外一個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式是_________________________________________________________________ ________________________________________________________________。 (2)“酸化”過程為加快反應(yīng)速率，可采用的措施有__________________(寫出一條即可),“酸化”的目的是____________________________________ ________________________________________________________________. （3)若試劑a為Zn，則“置換"的離子方程式為________________________ ________________________________________________________________， 濾液中溶質(zhì)的化學(xué)式是________。 (4）“淘洗”的作用是_____________________________________________， 若圖中淘洗液的主要溶質(zhì)與濾液的溶質(zhì)相同，則試劑b是________。 （5)“反應(yīng)”一步中使用20％HNO3和10％H2O2，整個(gè)過程無紅棕色氣體產(chǎn)生,則發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________________ ____________________________________________________