2023版高三一輪總復習化學魯科版教案：第3章 第13講 金屬材料與金屬礦物的開發(fā)利用(基礎(chǔ)課)

1、PAGE PAGE 16第13講金屬材料與金屬礦物的開發(fā)利用(基礎(chǔ)課)1.了解合金的概念及其重要應用。2.了解鋁、銅及其化合物的主要性質(zhì)和應用。3.了解常見金屬的冶煉方法。金屬材料與金屬礦物的開發(fā)利用1合金(1)概念：合金是指兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。(2)性能：合金具有許多優(yōu)良的物理、化學或機械性能。熔點：一般比它的各成分金屬的低；硬度和強度：一般比它的各成分金屬的大。(1)合金是混合物，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性質(zhì)不變。(2)并非所有的金屬都能相互形成合金，若一種金屬的熔點高于另一種金屬的沸點，則二者不能形成合

2、金。2常見的金屬材料(1)金屬材料的工業(yè)分類黑色金屬材料有色金屬材料鐵、鉻、錳以及它們的合金除黑色金屬以外的其他金屬及其合金(2)常見合金材料鋁合金：密度小、強度高，塑性好，易于加工，具有較強的抗腐蝕能力，是制造飛機和宇宙飛船的理想材料。新型合金a儲氫合金eq blcrc (avs4alco1(概念：吸收大量H2，并與H2結(jié)合成金屬氫化, 物的材料,特點：儲氫量大，金屬氫化物既易形成，稍稍, 加熱又易分解，室溫下吸、放氫的速率快,示例：TiFe合金和LaNi合金)b其他：鈦合金、耐熱合金、形狀記憶合金等。合金鋼也叫特種鋼，是在碳素鋼里適量地加入一種或幾種合金元素，鋼的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而使鋼

3、具有各種特殊性能。如超級鋼就是含Mn 10%、C 0.47%、Al 2%、V 0.7%的合金鋼，強度很大。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)金屬元素以化合物的形式存在。少數(shù)化學性質(zhì)不活潑的金屬存在游離態(tài)。(2)金屬冶煉的實質(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)金屬的常見冶煉方法電解法Na：2NaCl(熔融)eq o(=,sup9(通電)2NaCl2；Mg：MgCl2(熔融)eq o(=,sup9(通電)MgCl2；Al：2Al2O3(熔融)eq o(=,sup9(通電),sdo9(冰晶石)4Al3O2。熱還原法：常用還原劑

4、有焦炭、CO、H2、Al等高爐煉鐵：3COFe2O3eq o(=,sup9()2Fe3CO2；鋁熱反應制鉻：2AlCr2O3eq o(=,sup9(高溫)2CrAl2O3；焦炭還原銅：C2CuOeq o(=,sup9(高溫)2CuCO2。熱分解法Hg：2HgOeq o(=,sup9()2HgO2；Ag：2Ag2Oeq o(=,sup9()4AgO2。鋁熱反應實驗中的有關(guān)問題實驗裝置實驗現(xiàn)象鎂帶劇烈燃燒，放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的白光，氧化鐵與鋁粉在較高溫度下發(fā)生劇烈的反應；紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中實驗結(jié)論高溫下，鋁與氧化鐵發(fā)生反應，放出大量的熱：2AlFe2O3eq o(=,sup

5、9(高溫)2FeAl2O3原理應用制取熔點較高、活動性弱于Al的金屬，如鐵、鉻、錳、鎢等；金屬焊接，如野外焊接鋼軌等(4)合理開發(fā)利用金屬礦物的主要途徑提高金屬礦物的利用率，開發(fā)環(huán)保高效的金屬冶煉方法，防止金屬的腐蝕，加強廢舊金屬的回收和再利用，使用其他材料代替金屬材料，等等。(1)金屬冶煉與金屬活動性的關(guān)系：(2)冶煉Mg時電解熔融MgCl2而不電解熔融MgO，原因是MgO的熔點高，熔融時會耗費更多能源，增加生產(chǎn)成本。(3)冶煉Al時只能電解熔融Al2O3而不能電解熔融AlCl3，原因是AlCl3是共價化合物，熔融態(tài)不導電；加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化溫度。合金與

6、金屬材料1我國古代的青銅器工藝精湛，有很高的藝術(shù)價值和歷史價值。下列說法不正確的是()A我國使用青銅器的時間比使用鐵器、鋁器的時間均要早B將青銅器放在銀質(zhì)托盤上，青銅器容易生成銅綠C本草綱目中載有一藥物，名“銅青”，銅青是銅器上的綠色物質(zhì)，則銅青就是青銅D用蜂蠟做出銅器的蠟模，是古代青銅器的鑄造方法之一，蜂蠟的主要成分是有機化合物C銅青是銅器上的綠色物質(zhì)，為銅銹蝕生成的堿式碳酸銅Cu2(OH)2CO3，C錯誤。2C919大型客機是我國自主研發(fā)的，C919機身部分采用第三代新型鋁鋰合金材料。下列關(guān)于鋁鋰合金的認識不正確的是()A鋁鋰合金密度較小，強度較大，硬度大于純鋁，熔點低于鋰單質(zhì)B改變原料的

7、配比，可以制得性能不同的鋁鋰合金C鋁鋰合金具有金屬光澤，可導電導熱D鋁鋰合金的性質(zhì)與各成分金屬的性質(zhì)完全相同D合金的熔點比它的各成分金屬的熔點低，硬度大于其成分金屬，A正確；合金的性質(zhì)與成分的含量有關(guān)，所以改變原料的配比，可以制得性能不同的鋁鋰合金，B正確；鋁鋰合金具有金屬材料的一些通性，有金屬光澤，可導電導熱，C正確；合金的熔點比它的各成分金屬的熔點低，硬度大于其成分金屬，所以鋁鋰合金的性質(zhì)與各成分金屬的性質(zhì)不完全相同，D錯誤。金屬礦物的開發(fā)利用3不同的金屬在冶煉方法上也有所不同，下列說法正確的是()A釩、鉻、錳、鐵等難熔金屬通常采用鋁熱反應法煉制B鋁及其合金是生產(chǎn)、生活中廣泛使用的材料，是

8、因為鋁的冶煉方法比較簡單C由于鈉、鎂、鋁等金屬化學性質(zhì)太活潑，人們通常采用電解熔融狀態(tài)下的氯化物的方式來獲取它們的單質(zhì)D煉鐵時加入的焦炭除了提供熱量外，還用來制造還原劑一氧化碳 DA項，鐵通常用CO還原法煉制，錯誤；B項，是因為Al有良好的性能，才被廣泛使用，錯誤；C項，氯化鋁是共價化合物，熔融時不導電，工業(yè)上用電解氧化鋁方法制取鋁，錯誤；D項，高爐煉鐵中焦炭的作用為與氧氣反應產(chǎn)生熱量和制造還原劑一氧化碳，正確。4工業(yè)上由黃銅礦(主要成分CuFeS2)冶煉銅的主要流程如下：(1)由泡銅冶煉粗銅的化學反應方程式為_。(2)以CuSO4溶液為電解質(zhì)溶液進行粗銅(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等雜質(zhì)

9、)的電解精煉。下列說法正確的是_(填字母)。a電能全部轉(zhuǎn)化為化學能b粗銅接電源正極，發(fā)生氧化反應c溶液中Cu2向陽極移動d利用陽極泥可回收Ag、Pt、Au等金屬解析(1)圖示中可利用鋁熱反應由泡銅冶煉粗銅。(2)電解精煉銅的過程中電能轉(zhuǎn)化為化學能的同時，部分電能轉(zhuǎn)化為熱能，a錯；電解精煉銅時，粗銅作陽極，與電源正極相連，發(fā)生氧化反應，b對；電解過程中Cu2向陰極移動，c錯；粗銅中Ag、Pt、Au放電能力比銅弱，形成陽極泥，可以回收，d對。答案(1)3Cu2O2Aleq o(=,sup9(高溫)Al2O36Cu(2)bd(1)成分金屬與合金的物理性質(zhì)相比有所改變，但合金中各成分金屬的化學性質(zhì)仍然

10、不變。(2)金屬越活潑，一般發(fā)現(xiàn)或使用的越晚。(3)有些活動性很強的金屬也可以用還原法來冶煉，如NaKCleq o(=,sup9(850 )KNaCl、2RbClMgeq o(=,sup9(700800 )MgCl22Rb等，在此主要運用了化學平衡移動原理，利用K、Rb沸點低，汽化離開反應體系，使化學反應得以向正反應方向進行。(4)活潑金屬用電解法冶煉時，不能用其化合物的水溶液進行電解。鋁及其重要化合物1鋁的存在與主要性質(zhì)(1)鋁的結(jié)構(gòu)和存在鋁位于元素周期表第3周期A族，原子結(jié)構(gòu)示意圖為。鋁元素在地殼中含量豐富，僅次于氧、硅。自然界中的鋁全部以化合態(tài)存在。(2)鋁的主要化學性質(zhì)Al與堿液(Na

11、OH)：2Al2NaOH6H2O=2NaAl(OH)43H2。Al與CuSO4溶液：2Al3CuSO4=3CuAl2(SO4)3。鋁熱反應a原理：利用Al的還原性較強，高溫下把金屬氧化物中的金屬置換出來。b應用：冶煉難熔金屬，如Cr、Mn、V、W、Cu、Fe等；金屬焊接，如野外焊接鋼軌等。2鋁的重要化合物(1)鋁的氧化物(Al2O3)兩性氧化物兩性氧化物：既能與酸反應生成鹽和水，又能與堿反應生成鹽和水的氧化物。Al2O3的兩性表現(xiàn)(2)鋁的氫氧化物Al(OH)3兩性氫氧化物兩性氫氧化物：與酸或強堿均能反應生成鹽和水的氫氧化物。Al(OH)3的兩性表現(xiàn)Al(OH)3受熱分解：2Al(OH)3eq

12、 o(=,sup9()Al2O33H2O。(3)鋁鹽明礬化學式為KAl(SO4)212H2O，為復鹽。電離方程式為KAl(SO4)2=KAl32SOeq oal(2,4)。應用：凈水，凈水原理為明礬電離出的Al3在水中水解生成Al(OH)3膠體，吸附水中懸浮物而沉淀，使水凈化，其離子方程式為Al33H2OAl(OH)3(膠體)3H。(4)四羥基合鋁酸鹽四羥基合鋁酸鈉向NaAl(OH)4溶液中滴加鹽酸至過量，反應現(xiàn)象為先生成白色沉淀，然后沉淀又逐漸溶解至消失，反應的有關(guān)離子方程式為Al(OH)4H=Al(OH)3H2O，Al(OH)33H=Al33H2O。向NaAl(OH)4溶液中通入少量CO2

13、，反應的離子方程式為2Al(OH)4CO2=2Al(OH)3COeq oal(2,3)H2O。鋁的三角轉(zhuǎn)化關(guān)系鋁及其化合物的性質(zhì)及應用1下列除去雜質(zhì)的方法不正確的是 ()A鎂粉中混有少量鋁粉：加入過量燒堿溶液充分反應，過濾、洗滌、干燥B用過量氨水除去Fe3溶液中的少量Al3CAl(OH)3中混有少量Mg(OH)2：加入足量燒堿溶液，充分反應，過濾，向濾液中通入過量CO2后過濾DMgO中混有少量Al2O3：加入足量燒堿溶液，充分反應，過濾、洗滌、干燥得到MgOBAl(OH)3不溶于氨水，故向含少量Al3的Fe3溶液中加過量氨水，F(xiàn)e3、Al3均轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀達不到除雜的目的，B項不正確。2K

14、Al(SO4)212H2O(明礬)是一種復鹽，在造紙等方面應用廣泛。實驗室中，采用廢易拉罐(主要成分為Al，含有少量的Fe、Mg雜質(zhì))制備明礬的過程如圖所示。回答下列問題：(1)為盡量少引入雜質(zhì)，試劑應選用_(填標號)。aHCl溶液bH2SO4溶液c氨水 dNaOH溶液(2)易拉罐溶解過程中主要反應的化學方程式為_。(3)沉淀B的化學式為_；將少量明礬溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是_。解析(1)易拉罐的主要成分為Al，含有少量的Fe、Mg雜質(zhì)，試劑的作用是將Al溶解并除去Fe、Mg雜質(zhì)，HCl溶液和H2SO4溶液可溶解Al及Fe、Mg雜質(zhì)，會引入Fe2、Mg2，氨水不溶解Al；NaOH溶液可溶

15、解Al，但不溶解Fe、Mg雜質(zhì)，故d項符合。(2)易拉罐溶解過程中主要反應的化學方程式為2Al2NaOH6H2O=2NaAl(OH)43H2。(3)濾液A的主要成分是NaAl(OH)4，向其水溶液中加入NH4HCO3溶液，發(fā)生反應：HCOeq oal(,3) Al(OH)4=Al(OH)3COeq oal(2,3)H2O，所以沉淀B的化學式為Al(OH)3；將少量明礬溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是Al3為弱堿陽離子，發(fā)生水解反應，消耗水電離產(chǎn)生的OH，當最終達到平衡時溶液中c(H)c(OH)，所以溶液呈弱酸性。答案(1)d(2)2Al2NaOH6H2O=2NaAl(OH)43H2(3)Al(O

16、H)3Al3水解，使溶液中H濃度增大鋁土礦中提鋁3工業(yè)上用鋁土礦(主要成分是Al2O3，還含有Fe2O3、SiO2)提取氧化鋁作冶煉鋁的原料。其中一種提取方法的操作過程如下：請回答下列問題：(1)鋁土礦中加NaOH溶液，反應的離子方程式有_。(2)沉淀乙是_。(3)甲溶液中通入CO2得到的沉淀是否只有Al(OH)3？_(填“是”或“否”)，若否，從甲溶液中如何得到純凈Al(OH)3？寫出流程圖：_。(4)請寫出甲溶液中通入過量CO2的離子方程式：_。答案(1)Al2O32OH3H2O=2Al(OH)4、SiO22OH=SiOeq oal(2,3)H2O(2)Fe2O3(3)否(4)Al(OH)

17、4CO2=Al(OH)3HCOeq oal(,3)、SiOeq oal(2,3)2CO22H2O=H2SiO32HCOeq oal(,3)銅及其化合物1銅的主要性質(zhì)寫出圖中有關(guān)反應的化學方程式或離子方程式：化學方程式：2CuO2H2OCO2=Cu2(OH)2CO3?；瘜W方程式：2CuSeq o(=,sup9()Cu2S。與氧化性酸反應a與濃硫酸共熱的化學方程式：Cu2H2SO4(濃)eq o(=,sup9()CuSO4SO22H2O；b與稀硝酸反應的離子方程式：3Cu8H2NOeq oal(,3)=3Cu22NO4H2O；c與濃硝酸反應的離子方程式：Cu4H2NOeq oal(,3)=Cu22

18、NO22H2O。與某些鹽溶液反應a與硝酸銀溶液反應的離子方程式：Cu2Ag=2AgCu2；b與FeCl3溶液反應的離子方程式：Cu2Fe3=2Fe2Cu2。2銅的重要化合物的性質(zhì)及應用(1)氧化物CuO：黑色難溶于水的固體，可以與酸反應，可以用H2、CO、Al還原出Cu。Cu2O：磚紅色難溶于水的固體，與一般酸反應為Cu2O2H=CuCu2H2O，遇到HNO3發(fā)生氧化反應生成Cu2。轉(zhuǎn)化：4CuOeq o(=,sup9(高溫)2Cu2OO2，高溫條件下Cu2O穩(wěn)定。(2)氫氧化銅藍色難溶物，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

19、要成分，受熱易分解的方程式為Cu2(OH)2CO3eq o(=,sup9()2CuOH2OCO2。CuSO4aCuSO45H2O為藍色晶體，俗稱藍礬或膽礬。受熱或遇濃硫酸，藍色晶體變?yōu)榘咨勰?。b無水CuSO4遇水變藍色(生成CuSO45H2O)，可作為水或水蒸氣的檢驗試劑。銅鹽的毒性銅鹽溶液有毒，主要是因為銅離子能與蛋白質(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，用來殺滅植物的病菌。銅及其化合物的性質(zhì)與應用1判一判(正確的打“”，錯誤的打“”)。(1)鐵、銅在潮濕的空氣中均易形成金屬氧化物。()(2)無水CuSO4既可檢驗水蒸氣的存在又可作干燥劑。

20、()(3)Cu2O和CuO在稀硫酸中反應原理相同。()(4)銅鹽和84消毒液的殺菌消毒原理相同。()(5)Cu與少量濃硝酸反應只生成NO2。()(6)葡萄糖與新制Cu(OH)2共熱生成磚紅色的Cu2O。()(7)從CuSO4溶液中得到CuSO45H2O的操作為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶和過濾。()(8)足量Cu與含1 mol H2SO4的濃硫酸共熱可以生成0.5 mol SO2氣體。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)2(2021哈爾濱模擬)下列有關(guān)銅的化合物的說法正確的是 ()A根據(jù)鐵比銅金屬性強，在實際應用中可用FeCl3腐蝕Cu刻制印刷電路板BCuSO4溶液與H2S溶液反應的

21、離子方程式為Cu2S2=CuSC用稀鹽酸除去銅銹的離子方程式為CuO2H=Cu2H2OD化學反應：CuOCOeq o(=,sup9()CuCO2的實驗現(xiàn)象為黑色固體變成紅色固體答案D銅及其化合物的性質(zhì)實驗探究3某同學對Cu的常見化合物的性質(zhì)進行實驗探究，探究的問題和過程如下：(1)為探究不同價態(tài)銅的穩(wěn)定性，進行如下實驗：將CuO粉末加熱至1 000 以上完全分解成磚紅色的Cu2O粉末，該實驗說明：在高溫條件下，1價Cu比2價Cu更_(填“穩(wěn)定”或“不穩(wěn)定”)。向Cu2O中加適量稀硫酸，得到藍色溶液和一種紅色固體，該反應的離子方程式為_，由此可知，在酸性溶液中，1價Cu比2價Cu更_(填“穩(wěn)定”

22、或“不穩(wěn)定”)。 向Cu2O中加適量稀硝酸，反應的離子方程式為_。(2)為了探究氨氣能否和氫氣一樣還原CuO，他根據(jù)所提供的下列裝置進行實驗(夾持裝置未畫)，裝置A產(chǎn)生氨氣，按氣流方向連接各儀器接口，順序為a_h。實驗結(jié)束后，裝置B中固體由黑色變?yōu)榧t色，裝置E中收集到無色無味的氣體，在空氣中無顏色變化，點燃的鎂條可以在其中燃燒，則B裝置中發(fā)生反應的化學方程式為_。裝置C中的球形裝置的作用是_。答案(1)穩(wěn)定Cu2O2H=Cu2CuH2O不穩(wěn)定3Cu2O14H2NOeq oal(,3)=6Cu22NO7H2O(2)gfbcde(bc可互換)3CuO2NH3eq o(=,sup9()3CuN23H

23、2O防倒吸1(2021河北選擇性考試，T1)“灌鋼法”是我國古代勞動人民對鋼鐵冶煉技術(shù)的重大貢獻，陶弘景在其本草經(jīng)集注中提到“鋼鐵是雜煉生鍒作刀鐮者”。“灌鋼法”主要是將生鐵和熟鐵(含碳量約0.1%)混合加熱，生鐵熔化灌入熟鐵，再鍛打成鋼。下列說法錯誤的是()A鋼是以鐵為主的含碳合金B(yǎng)鋼的含碳量越高，硬度和脆性越大C生鐵由于含碳量高，熔點比熟鐵高 D冶煉鐵的原料之一赤鐵礦的主要成分為Fe2O3CA.鋼是含碳量低的鐵合金，正確；B.鋼的硬度和脆性與含碳量有關(guān)，隨著含碳量的增大而增大，正確；C.由題意可知，生鐵熔化灌入熟鐵，再鍛打成鋼，說明生鐵的熔點低于熟鐵，錯誤；D.赤鐵礦的主要成分是Fe2O3

24、，可用于冶煉鐵，正確。2(2021全國甲卷，T27)膽礬(CuSO45H2O)易溶于水，難溶于乙醇。某小組用工業(yè)廢銅焙燒得到的CuO(雜質(zhì)為氧化鐵及泥沙)為原料與稀硫酸反應制備膽礬，并測定其結(jié)晶水的含量?；卮鹣铝袉栴}：(1)制備膽礬時，用到的實驗儀器除量筒、酒精燈、玻璃棒、漏斗外，還必須使用的儀器有_(填標號)。A燒杯B容量瓶C蒸發(fā)皿D移液管(2)將CuO加入適量的稀硫酸中，加熱，其主要反應的化學方程式為_，與直接用廢銅和濃硫酸反應相比，該方法的優(yōu)點是_。(3)待CuO完全反應后停止加熱，邊攪拌邊加入適量H2O2，冷卻后用NH3H2O調(diào)pH為3.54，再煮沸10 min，冷卻后過濾。濾液經(jīng)如下

25、實驗操作：加熱蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶、_、乙醇洗滌、_，得到膽礬。其中，控制溶液pH為3.54的目的是_，煮沸10 min的作用是_。(4)結(jié)晶水測定：稱量干燥坩堝的質(zhì)量為m1，加入膽礬后總質(zhì)量為m2，將坩堝加熱至膽礬全部變?yōu)榘咨?，置于干燥器中冷至室溫后稱量，重復上述操作，最終總質(zhì)量恒定為m3。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，膽礬分子中結(jié)晶水的個數(shù)為_(寫表達式)。(5)下列操作中，會導致結(jié)晶水數(shù)目測定值偏高的是_(填標號)。膽礬未充分干燥坩堝未置于干燥器中冷卻加熱時有少量膽礬迸濺出來解析(4)稱量干燥坩堝的質(zhì)量為m1，加入膽礬后總質(zhì)量為m2，將坩堝加熱至膽礬全部變?yōu)榘咨?，置于干燥器中冷至室溫后稱量，重復上述操作，最終總質(zhì)量恒定為m3