高三化學(xué)總復(fù)習(xí)課件第三章金屬及其化合物3-11

第11講銅金屬材料與金屬礦物的開發(fā)利用[考綱要求]1.掌握銅及其重要化合物的性質(zhì)。2.了解合金的概念及重要應(yīng)用。3.了解常見金屬的活動(dòng)性順序及金屬冶煉的一般方法。4.了解化學(xué)科學(xué)發(fā)展對(duì)自然資源開發(fā)利用的作用。高頻考點(diǎn)一銅及其化合物(6)利用無水硫酸銅遇水變成藍(lán)色這一性質(zhì)，來檢驗(yàn)水的存在(√)(7)CuCO3是銅銹的主要成分，可用鹽酸除去銅銹(×)(8)農(nóng)業(yè)上配制波爾多液時(shí)可在鐵桶或鋁桶中進(jìn)行(×)2．把銅及其化合物的化學(xué)式與其顏色連接起來。一、單質(zhì)銅1．物理性質(zhì)紫紅色固體，具有良好的延展性、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性，不能被磁鐵吸引。2．化學(xué)性質(zhì)【注意】

(1)銅在潮濕空氣中生銹與鐵、鋁不同，并不生成氧化物，而是生成堿式碳酸銅。(2)銅為變價(jià)金屬，與Cl2反應(yīng)生成CuCl2，與S反應(yīng)生成Cu2S。二、銅的重要化合物1．氧化銅和氧化亞銅考點(diǎn)1銅及其化合物的性質(zhì)與用途1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)。(1)(2016·全國(guó)甲卷)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(×)(2)(2015·全國(guó)卷Ⅰ)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)(×)(3)(2015·廣東高考)1molCu和足量熱濃硫酸反應(yīng)可生成NA個(gè)SO3分子(×)(4)(2015·四川高考)中國(guó)古代利用明礬溶液的酸性清除銅鏡表面的銅銹(√)(5)(2015·四川高考)氣體通過無水硫酸銅，粉末變藍(lán)，證明原氣體中含有水蒸氣(√)(6)(2014·全國(guó)卷Ⅱ)H2通過灼熱的CuO粉末，反應(yīng)后固體物質(zhì)增重(×)【解析】

如果水加入反應(yīng)器中，會(huì)造成酸液飛濺，應(yīng)把反應(yīng)器中的溶液緩慢倒入盛有適量水的燒杯中，并不斷攪拌，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；Cu與氯氣反應(yīng)應(yīng)點(diǎn)燃，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；CuCl2水解，最終得到CuO，C選項(xiàng)錯(cuò)誤?！敬鸢浮?/p>

D3．(2017·成都模擬)銅是生命必需的元素，也是人類最早使用的金屬之一，銅的生產(chǎn)和使用對(duì)國(guó)計(jì)民生各個(gè)方面產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，請(qǐng)完成下列各題：(1)在西漢古籍中曾有記載：曾青得鐵則化為銅[即曾青(CuSO4)跟鐵反應(yīng)生成銅]。試寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________________________。(2)銅器表面有時(shí)會(huì)生成銅綠，請(qǐng)寫出生成銅綠的化學(xué)方程式：__________________________________________。這層銅綠可以用化學(xué)方法除去。試寫出除去銅綠而不損傷器物的化學(xué)方程式：__________________________。(3)銅錢在歷史上曾經(jīng)是一種廣泛流通的貨幣。試從物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的角度分析為什么銅常用于制造貨幣。(銅的熔點(diǎn)是1183.4℃，鐵的熔點(diǎn)是1534.8℃)__________________________________________________________________________________________________________________________?！局R(shí)歸納】Cu2＋的鑒別與鑒定(1)溶液中的Cu2＋常為藍(lán)色(濃CuCl2溶液為綠色，稀CuCl2溶液為藍(lán)色)，可作為Cu2＋的鑒別依據(jù)。如CuSO4溶液呈藍(lán)色。(2)Cu2＋與堿反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀[Cu(OH)2]，這是鑒定Cu2＋的方法之一?！窘馕觥?/p>

若誤認(rèn)為Cu不與熱的稀硝酸反應(yīng)會(huì)造成錯(cuò)選D。如果樣品部分生成了Cu2O，也會(huì)有類似現(xiàn)象發(fā)生，即這種實(shí)驗(yàn)的結(jié)果無法說明CuO分解的程度，A項(xiàng)錯(cuò)誤、C項(xiàng)正確；由于Cu能夠與熱的稀硝酸反應(yīng)，所以不論CuO是否完全分解，溶液中最終不可能有紫紅色固體出現(xiàn)，B、D項(xiàng)錯(cuò)誤。【答案】

C(2)向Cu2O、CuO中加入足量稀硫酸得到的體系A(chǔ)中溶液呈藍(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：___________________________________________________________________________________________________________________。(3)若將A中紅色物質(zhì)反應(yīng)掉，操作Ⅰ中加入的試劑最好是________(填字母序號(hào))。A．適量的NaNO3

B．適量的HNO3C．適量的H2O2高頻考點(diǎn)二金屬材料與金屬礦物的開發(fā)利用1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)。(1)鋁合金的熔點(diǎn)比純鋁的高(×)(2)合金材料中不可能含有非金屬元素(×)(3)地震災(zāi)區(qū)重建要使用大量鋼材，鋼材是合金(√)(4)鐵是人類在生產(chǎn)、生活中最早使用的金屬(×)(5)用金屬鈉能置換氯化銅溶液中的銅(×)(6)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)(√)(7)人類歷史上使用鋁的時(shí)間比鐵晚，原因是鋁的冶煉成本高(×)(8)用黃銅礦經(jīng)電解精煉得到純度99.9%的銅(×)(9)電解氯化鎂溶液制取金屬鎂(×)(10)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(√)2．(1)工業(yè)上冶煉鋁為什么用電解熔融Al2O3而不用AlCl3?冶煉鎂為什么用電解熔融MgCl2而不用MgO?(2)鋁是地殼中含量最高的金屬元素，為什么人類對(duì)鋁的使用比鐵、銅晚得多？【答案】(1)AlCl3為共價(jià)化合物，熔融時(shí)不導(dǎo)電，故不能用電解AlCl3的方法冶煉鋁。盡管MgO屬于離子化合物，但其熔點(diǎn)高，熔融時(shí)耗費(fèi)更多能源，增加生產(chǎn)成本，而MgCl2的熔點(diǎn)較低，更易熔融，故工業(yè)冶煉鎂使用電解熔融MgCl2的方法。(2)鋁的金屬活動(dòng)性比鐵、銅強(qiáng)，難于冶煉，古代人們的技術(shù)條件達(dá)不到，不能冶煉鋁，故鋁的發(fā)現(xiàn)和大量使用比鐵、銅晚得多。一、合金和常見的金屬材料1．合金【注意】

(1)常溫下，多數(shù)合金是固體，但鈉鉀合金是液體。

(2)合金的物理性質(zhì)相比于成分金屬有所改變，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。

二、金屬礦物的開發(fā)利用1．金屬在自然界中的存在2．金屬冶煉的一般步驟4．金屬冶煉的方法(用化學(xué)方程式表示)5．鋁熱反應(yīng)考點(diǎn)1合金的性質(zhì)及應(yīng)用1．(2018·山東濟(jì)寧質(zhì)檢)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)/℃883259522003000根據(jù)以上數(shù)據(jù)判斷其中不能形成合金的是(

)A．Cu和Na

B．Fe和CuC．Fe和Al D．Al和Na【解析】

兩種金屬若能夠形成合金，則熔點(diǎn)較高的金屬的熔點(diǎn)不能大于熔點(diǎn)較低的金屬的沸點(diǎn)。銅的熔點(diǎn)高于鈉的沸點(diǎn)，兩種金屬不能形成合金?！敬鸢浮?/p>

A2．(2018·德陽(yáng)一診)2017年在上海首飛的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【解析】

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?！敬鸢浮?/p>

D考點(diǎn)2金屬冶煉及其方法的選擇3．(2018·福建福州質(zhì)檢)以下方法可用于工業(yè)冶煉金屬的是(

)A．電解熔融AlCl3獲取金屬鋁B．電解MgCl2溶液獲取金屬鎂C．用CO還原鐵礦石來獲取金屬鐵D．電解飽和食鹽水來獲取金屬鈉【解析】

工業(yè)上是通過電解熔融氧化鋁獲取金屬鋁，氯化鋁是共價(jià)化合物，液態(tài)氯化鋁不電離，不導(dǎo)電，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電解熔融MgCl2可以獲取金屬鎂，電解氯化鎂溶液得到的是氫氧化鎂、氫氣和氯氣，B項(xiàng)錯(cuò)誤；用CO還原鐵礦石來獲取金屬鐵是工業(yè)煉鐵的常用方法，屬于熱還原法，C項(xiàng)正確；電解飽和食鹽水得到的是氫氧化鈉、氫氣、氯氣，電解熔融的氯化鈉可以冶煉金屬鈉，D項(xiàng)錯(cuò)誤?！敬鸢浮緾4．(2017·石家莊模擬)下列制備金屬單質(zhì)的方法或原理正確的是(

)A．在高溫條件下，用H2還原MgO制備單質(zhì)MgB．在通電條件下，電解熔融Al2O3制備單質(zhì)AlC．在通電條件下，電解飽和食鹽水制備單質(zhì)NaD．加強(qiáng)熱，使CuO在高溫條件下分解制備單質(zhì)Cu【解析】

Mg的活潑性強(qiáng)，不能用H2還原法制備Mg，而是用電解熔融MgCl2的方法制備，電解飽和食鹽水得到NaOH而不是Na；CuO強(qiáng)熱分解生成Cu2O而不是Cu?！敬鸢浮?/p>

B【方法規(guī)律】

(1)金屬冶煉方法選擇的依據(jù)選擇金屬冶煉的方法要依據(jù)金屬在自然界中的存在形態(tài)和金屬的活潑性。金屬活動(dòng)性順序表中，金屬的位置越靠后，越容易被還原；金屬的位置越靠前，越難被還原。(2)金屬的冶煉方法與金屬活動(dòng)順序表的關(guān)系金屬活動(dòng)性順序K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb(H)、CuHg、Ag冶煉方法電解法熱還原法熱分解法考點(diǎn)3鋁熱反應(yīng)5．(2015·山東高考，節(jié)選)用鋁粉和Fe2O3做鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，需要的試劑還有________。A．KCl

B．KClO3C．MnO2 D．Mg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)。6．(2017·山東聊城模擬)某同學(xué)這樣描述“鋁熱反應(yīng)”的現(xiàn)象：“反應(yīng)放出大量的熱，并發(fā)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：(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)該同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明了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___________。

(3)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．氫氧化鈉溶液難點(diǎn)專攻(九)合金組成與含量的測(cè)定A．Al、Mg、Si、Zn

B．Al、Fe、Zn、NaC．Al、Na、Cu、FeD．Al、Cu、Mg、Si、Mn【解析】

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；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。【答案】D【方法總結(jié)】

定性測(cè)定合金組成的分析方法形成合金的各種成分的特殊化學(xué)性質(zhì)仍按單一組分的性質(zhì)(例如鋁合金中的鋁既能溶于酸又能溶于堿的性質(zhì)不變，銅能溶于稀硝酸，且硝酸的還原產(chǎn)物為NO氣體等性質(zhì)不變)，一般是將合金酸溶或堿溶，根據(jù)反應(yīng)中的特殊現(xiàn)象或根據(jù)溶解后所得溶液繼續(xù)加沉淀劑產(chǎn)生的現(xiàn)象判斷其成分。此類試題常以流程的形式呈現(xiàn)，解答的關(guān)鍵是理清每一步加入的物質(zhì)和生成物質(zhì)的成分?？键c(diǎn)2合金組成的定量測(cè)定(一)定量測(cè)氣法測(cè)定合金的組成2．(2018·煙臺(tái)模擬)某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)測(cè)量mg銅銀合金樣品中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：下列說法中不正確的是(

)A．合金的熔點(diǎn)比其成分金屬低，通常比成分金屬具有更優(yōu)良的金屬特性B．收集到的VL氣體一定全為NOC．操作Ⅰ是過濾，操作Ⅱ是洗滌，操作Ⅲ是烘干D．只通過氣體體積VL和最后固體質(zhì)量Wg無法計(jì)算合金中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)【解析】

解答本題要注意以下兩點(diǎn)：①?zèng)]有告訴硝酸的濃度，合金與硝酸反應(yīng)放出的氣體中可能含有NO2；②Wg固體應(yīng)該是干燥純凈的AgCl，故D項(xiàng)不正確?！敬鸢浮緿3．碳、硫的含量影響鋼鐵性能。碳、硫含量的一種測(cè)定方法是將鋼樣中碳、硫轉(zhuǎn)化為氣體，再用測(cè)碳、測(cè)硫裝置進(jìn)行測(cè)定。(1)采用裝置A，在高溫下將x克鋼樣中碳、硫轉(zhuǎn)化為CO2、SO2。①氣體a的成分是________。②若鋼樣中硫以FeS形式存在，A中反應(yīng)：3FeS＋5O2 1________＋3________。(2)將氣體a通入測(cè)硫裝置中(如圖)，采用滴定法測(cè)定硫的含量。①H2O2氧化SO2的化學(xué)方程式：__________________________________________________________________________________________________。②用NaOH溶液滴定生成的H2SO4，消耗zmLNaOH溶液，若消耗1mLNaOH溶液相當(dāng)于硫的質(zhì)量為y克，則該鋼樣中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：________。(3)將氣體a通入測(cè)碳裝置中(如圖)，采用重量法測(cè)定碳的含量。①氣體a通過B和C的目的是___________________________________________________________________________________________________。②計(jì)算鋼樣中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，應(yīng)測(cè)量的數(shù)據(jù)是_____________________________________________________________________________________________________________________________?！痉椒偨Y(jié)】

定量測(cè)氣法是指測(cè)定合金中某種物質(zhì)反應(yīng)時(shí)所產(chǎn)生的氣體的量，應(yīng)用化學(xué)方程式或關(guān)系式來判斷合金的組成。其原理的關(guān)鍵點(diǎn)是某組分的特殊性質(zhì)(特別是與酸或堿反應(yīng)能產(chǎn)生氣體)，其操作要點(diǎn)和注意事項(xiàng)有：保證裝置的氣密性良好，若測(cè)定氣體的體積，注意收集氣體的讀數(shù)方法。(二)定量測(cè)定沉淀質(zhì)量法4．(2018·廣州模擬，節(jié)選)含鎂3%～5%的鋁鎂合金，現(xiàn)已成為輪船制造、化工生產(chǎn)、機(jī)械制造等行業(yè)的重要原材料?，F(xiàn)有一塊已知質(zhì)量的鋁鎂合金，欲測(cè)定其中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，幾位同學(xué)設(shè)計(jì)了不同實(shí)驗(yàn)方案。(1)上述實(shí)驗(yàn)方案中，各發(fā)生了哪些化學(xué)反應(yīng)？請(qǐng)嘗試寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。________________________________________________________________________(2)上述各實(shí)驗(yàn)方案能否測(cè)出合金中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？請(qǐng)說明理由。________________________________________________________________________【解析】

結(jié)合鎂、鋁的化學(xué)性質(zhì)逐步分析所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。方案①可以利用合金的總質(zhì)量與氫氣的總質(zhì)量列方程求得；方案②可用氫氣的體積求得鋁的質(zhì)量，然后求得鎂的質(zhì)量；方案③可由Mg(OH)2沉淀的質(zhì)量直接求得鎂的質(zhì)量。

(2)理論上都能測(cè)出合金中Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。①可利用合金的總質(zhì)量與氫氣的總質(zhì)量聯(lián)立方程求出鎂的質(zhì)量；②可由氫氣的體積求得鋁的質(zhì)量，然后求得鎂的質(zhì)量；③可由Mg(OH)2沉淀的質(zhì)量直接求得鎂的質(zhì)量。5．(2013·重慶理綜，14分)合金是建造航空母艦的主體材料。(1)航母升降機(jī)可由鋁合金制造。①鋁元素在周期表中的位置為________。工業(yè)煉鋁的原料由鋁土礦提取而得，提取過程中通入的氣體為________。②Al-Mg合金焊接前用NaOH溶液處理Al2O3膜，其化學(xué)方程式為________。焊接過程中使用的保護(hù)氣為________(填化學(xué)式)。(2)航母艦體材料為合金鋼。①艦體在海水中發(fā)生的電化學(xué)腐蝕主要為____________。②航母用鋼可由低硅生鐵冶煉而成，則在煉鐵過程中為降低硅含量需加入的物質(zhì)為________。(3)航母螺旋槳主要用銅合金制造。①80.0gCu-Al合金用酸完全溶解后，加入過量氨水，過濾得白色沉淀39.0g，則合金中Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________。②為分析某銅合金的成分，用酸將其完全溶解后，用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH，當(dāng)pH＝3.4時(shí)開始出現(xiàn)沉淀，分別在pH為7.0、8.0時(shí)過濾沉淀。結(jié)合題圖信息推斷該合金中除銅外一定含有________。【方法總結(jié)】

沉淀法測(cè)定物質(zhì)含量是常用的一種方法，采用沉淀法時(shí)，涉及到的基本實(shí)驗(yàn)操作和主要問題有：稱量、溶解(溶解試劑)；沉淀(重點(diǎn)是沉淀試劑的選擇)；過濾、沉淀洗滌、沉淀的干燥、稱量；數(shù)據(jù)的處理(包括測(cè)定結(jié)果的誤差分析)。1．(2017·山西陽(yáng)泉模擬)部分氧化的Fe-Cu合金樣品(氧化產(chǎn)物為Fe2O3、CuO)共5.76g，經(jīng)如下處理：下列說法正確的是(

)A．濾液A中的陽(yáng)離子為Fe2＋、Fe3＋、H＋B．樣品中鐵元素的質(zhì)量為2.2