第3章 第4節(jié) 金屬材料和開發(fā)利用金屬礦物.doc

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：卷T13(B)2016年：卷T13(C)；卷T7(B)2015年：卷T10(B、D)2014年：卷T8(D)；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)在自然界中絕大多數(shù)金屬以化合態(tài)的形式存在。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：Mnne=M。(3)常見冶煉方法電解法KAlNa：2NaCl(熔融)2NaCl2；Mg：MgCl2(熔融)MgCl2；Al：2Al2O3(熔融)4Al3O2。熱還原法ZnCu高爐煉鐵：3COFe2O32Fe3CO2；鋁熱反應(yīng)制鉻：2AlCr2O32CrAl2O3；焦炭還原銅：C2CuO2CuCO2。熱分解法Hg、AgHg：2HgO2HgO2；Ag：2Ag2O4AgO2。高考命題點(diǎn)突破命題點(diǎn)1金屬材料與合金 1C919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)/97.51 0836601 535沸點(diǎn)/8832 5952 4602 750根據(jù)以上數(shù)據(jù)判斷其中不能形成合金的是()ACu和AlBFe和CuCFe和NaDAl和NaCFe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：Si2OHH2O=SiO2H2)()樣品AAl、Mg、Si、Zn BAl、Fe、Zn、NaCAl、Na、Cu、Fe DAl、Cu、Mg、Si、MnD通過反應(yīng)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)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)Mg(OH)2MgOMg，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，1 mol Fe3O4被CO還原成Fe，轉(zhuǎn)移9 mol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)/6602 0541 5351 462沸點(diǎn)/2 4672 9802 750(1)該同學(xué)推測，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FeAl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)Fe2O36H=2Fe33H2O和Fe2Fe3=3Fe2，使Fe3轉(zhuǎn)化為Fe2，KSCN溶液也不會(huì)變紅?！敬鸢浮?1)合理(2)加少量KClO3，插上鎂條并將其點(diǎn)燃(3)NaOH溶液2Al2OH2H2O=2AlO3H2(4)B(5)不能Fe2O36H=2Fe33H2O、Fe2Fe3=3Fe2(或只寫Fe2Fe3=3Fe2)(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NaKClKNaCl、2RbClMgMgCl22Rb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：化學(xué)方程式：2CuO2H2OCO2=Cu2(OH)2CO3。化學(xué)方程式：2CuSCu2S。與氧化性酸反應(yīng)a與濃硫酸共熱的化學(xué)方程式：Cu2H2SO4(濃)CuSO4SO22H2O；b與稀硝酸反應(yīng)的離子方程式：3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O；c與濃硝酸反應(yīng)的離子方程式：Cu4H2NO=Cu22NO22H2O。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：Cu2Ag=2AgCu2；b與FeCl3溶液反應(yīng)的離子方程式：Cu2Fe3=2Fe2Cu2。2銅的重要化合物的性質(zhì)及其應(yīng)用(1)氧化物(2)氫氧化銅藍(lán)色難溶物，是一種弱堿。(3)銅鹽Cu2(OH)2CO3Cu2(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)2CO3,2CuOH2OCO2。CuSO4aCuSO45H2O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CuSO45H2O)，可作為水或水蒸氣的檢驗(yàn)試劑。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)CuSO45H2O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2CuO2CO2H2O=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全國卷)將銅粉加入1.0 molL1 Fe2(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CuCu22Cl=2CuClD(2014全國卷)H2通過灼熱的CuO粉末，反應(yīng)后固體物質(zhì)增重CA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()ACuSO4變成CuSO45H2O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AB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=Cu2Cu。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Cu2OC一定有Cu，一定有Cu2OD一定有Cu2O，可能有CuD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HNO3C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CuH2O22H=Cu22H2O。(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2Cu2CO2H2O=Cu2(OH)2CO32H。(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Cu2O2H=Cu2CuH2O?！敬鸢浮?1)CuH2O22H=Cu22H2O(2)2Cu2CO2H2O=Cu2(OH)2CO32H(3)Cu2O2H=Cu2CuH2OC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)23H2O，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_；若該步驟只使用20% HNO3，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溫度升高，出現(xiàn)大量紅棕色氣體，則還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為_。(6)“一系列操作”是指化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作，這些操作的名稱是_?！窘馕觥?1)加熱條件下，Cu被O2氧化為CuO。(2)將焙燒物粉碎可增大固體物質(zhì)與硫酸的接觸面積；升高反應(yīng)溫度、增大反應(yīng)物濃度均能加快化學(xué)反應(yīng)速率。“酸化”的目的是使CuO溶解轉(zhuǎn)化為Cu2。(3)Zn的還原性比Cu強(qiáng)，故Zn與Cu2反應(yīng)生成Cu和Zn2；過濾后濾渣為Cu(含有Zn)，濾液為硫酸鋅溶液。(4)“淘洗”的目的是除去前面加入的過量鋅，因此試劑b為稀硫酸。(5)“反應(yīng)”過程中無紅棕色氣體產(chǎn)生，由此推知反應(yīng)不生成NO或NO2，則反應(yīng)的化學(xué)方程式為CuH2O22HNO3=Cu(NO3)22H2O。