高考化學一輪復習鎂鋁銅金屬材料【核心素養(yǎng)提升+備課精講精研】金屬冶煉課件_第1頁
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文檔簡介

2023年高考一輪復習化學第三章

金屬及其化合物§3-5

鎂鋁銅金屬材料

金屬冶煉1.了解鎂、鋁、銅單質及其重要化合物的性質、用途和制備方法。2.了解常見金屬的活動順序。3.了解合金的概念及金屬材料的重要應用。考綱要求考點內容考點二銅

金屬材料

金屬冶煉考點一鋁及其化合物考點三

海水提鎂<一>鋁的結構和性質1.鋁的結構和存在

鋁位于元素周期表

,原子結構示意圖為

。鋁元素在地殼中含量豐富,僅次于

。

自然界中的鋁全部以化合態(tài)存在。2.金屬鋁的物理性質第三周期ⅢA族硅

銀白色有金屬光澤的固體,有良好的延展性、導電性和傳熱性等,密度較小,質地柔軟??键c一鋁及其化合物3.鋁的化學性質(1)與非金屬單質反應②Al在Cl2中燃燒:③Al與S固體共熱:雙水解Al2S3+6H2O===2Al(OH)3+3H2S↑(3)與堿的反應(2)與酸的反應Al+4H++NO3-===Al3++2H2O+NO↑2Al+2NaOH+2H2O

=

2NaAlO2+3H2↑2Al+2OH-+2H2O

=

2AlO2-+3H2↑(4)與某些氧化物的反應鋁熱反應鋁熱劑:鋁粉和難熔金屬氧化物(活潑性弱于鋁)①鎂帶劇烈燃燒,放出大量的熱,并發(fā)出耀眼的白光,反應劇烈;②紙漏斗的下部被燒穿,有熔融物落入沙中。①制取熔點較高、活動性弱于Al的金屬,如鐵、鉻、錳、鎢等;②金屬焊接,如野外焊接鋼軌等。4.對比掌握鎂、鋁的化學性質

鋁鎂與非金屬反應與水反應與酸(H+)反應與堿反應與某些氧化物反應能被Cl2、O2氧化反應很困難能與H+反應產生H2能溶于強堿溶液產生H2能與Fe2O3、MnO2、Cr2O3等金屬氧化物發(fā)生鋁熱反應反應速度比Al快Mg+2H+==Mg2++H2↑不反應Mg+2H2O==Mg(OH)2+H2↑△5.鋁的制備鋁土礦

Al2O3(熔融)AlNa3AlF61.氧化鋁(1)物理性質:(2)化學性質:白色固體,難溶于水,有很高的熔點。(3)用途①作耐火材料;②冶煉鋁的原料。2050℃天然產物叫做剛玉<二>鋁的重要化合物2.氫氧化鋁(1)物理性質:白色膠狀不溶于水的固體,有較強的

性吸附

(2)化學性質(用化學方程式表示)②受熱分解:

。Al(OH)3的電離方程式為:弱堿鹽弱酸鹽(3)制備方法①向鋁鹽中加入氨水,離子方程式為:

。②NaAlO2溶液中通入足量CO2,離子方程式為:

。③NaAlO2溶液與AlCl3溶液混合:離子方程式為:

。Al3++3NH3·H2O==Al(OH)3↓+3NH4+AlO2-+CO2+2H2O==Al(OH)3↓+HCO3-3AlO2-+Al3++6H2O==4Al(OH)3↓(4)用途:①制藥②凈水作用強堿制弱堿強酸制弱酸雙水解3.鋁鹽——明礬(1)明礬的化學式為

,屬于復鹽。(2)明礬凈水的原理明礬為無色晶體,可溶于水,溶于水時發(fā)生電離,電離方程式為

,溶液pH

7(填“>”、“<”或“=”),其中凈水的原理為:

。KAl(SO4)2·12H2O<Al3++3H2O===Al(OH)3(膠體)+3H+,Al(OH)3膠體吸附能力很強,可以吸附水中的懸浮的顆粒并形成沉淀,使水澄清?!?3)明礬溶液與Ba(OH)2溶液反應的離子方程式:①Al3+恰好完全沉淀

。②SO42-恰好完全沉淀

。思考與表達中學化學學習階段接觸到許多既能與酸反應又能與堿反應的物質,除了Al及其重要化合物外,你還知道哪些?①弱酸的銨鹽,如:(NH4)2CO3、CH3COONH4、(NH4)2S等;②弱酸的酸式鹽,如:NaHCO3、KHS、NaHSO3等;③氨基酸。1.MgO與Al粉的混合物也可稱為鋁熱劑(

)2.Al2O3的熔點高,可作耐高溫材料,實驗室可用氧化鋁坩堝熔化NaOH、Na2CO3固體等(

)3.鋁和酸反應時,氧化劑是酸,鋁和堿反應時,氧化劑是堿(

)4.氫氧化鋁可作胃酸的中和劑(

)5.在加熱情況下利用H2還原Al2O3的方法得到金屬鋁(

)6.明礬可作凈水劑,起到殺菌消毒的作用(

)7.蒸發(fā)Al與稀鹽酸反應后的溶液,制備無水AlCl3(

)8.將Al(OH)3沉淀轉入蒸發(fā)皿中,加足量稀硫酸,加熱蒸干得無水Al2(SO4)3固體(

)×××√×××√9.(NH4)2CO3、CH3COONH4、(NH4)2S、NaHCO3、KHS、

NaHSO3、氨基酸均既能與酸反應,又能與堿反應(

)10.用過量氨水除去Fe3+溶液中的少量Al3+(

)11.除去Fe2O3中的Al2O3,加入足量NaOH溶液,然后過濾(

)12.將AlCl3加入Ba(HCO3)2溶液中同時有氣體和沉淀產生(

)13.相同質量的鎂條分別在足量的CO2和O2中完全燃燒,所得固體的質量相同(

)14.工業(yè)上制造鎂粉時,可將鎂蒸氣在N2中冷卻(

)15.AlO2-、HCO3-在水溶液中因發(fā)生雙水解反應而不能大量共存

(

)16.AlO2-與NH4+在水溶液中因發(fā)生雙水解反應不能大量共存(

)×√√√×××√1.鋁是中學化學學習階段的唯一一種既能與酸(非氧化性酸)反應又能與強堿溶液反應放出H2的金屬,就鋁的這一特殊性質回答下列問題:(1)等質量的兩份鋁分別與足量的鹽酸、氫氧化鈉溶液反應,所得H2的體積之比是______。解析:2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑

關系式:2Al~3H2,

故只要參加反應的Al的量相等,所得H2的量必相等。1∶1一、鋁及其化合物與酸、堿反應的定量關系1.鋁是中學化學學習階段的唯一一種既能與酸(非氧化性酸)反應又能與強堿溶液反應放出H2的金屬,就鋁的這一特殊性質回答下列問題:(2)足量的兩份鋁分別投入到等體積、等物質的量濃度的鹽酸和氫氧化鈉溶液中,產生H2的體積之比是______。解析:2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑

關系式:6HCl~3H2、2NaOH~3H2,

故當HCl、NaOH物質的量相等時,

二者產生H2的體積比為1∶3。1∶3一、鋁及其化合物與酸、堿反應的定量關系1.鋁是中學化學學習階段的唯一一種既能與酸(非氧化性酸)反應又能與強堿溶液反應放出H2的金屬,就鋁的這一特殊性質回答下列問題:(3)足量的兩份鋁分別投入到等體積、一定物質的量濃度的HCl、NaOH溶液中,二者產生的H2相等,則HCl和NaOH的物質的量濃度之比是______。解析:2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑

關系式:6HCl~3H2、2NaOH~3H2,

故當二者產生H2的量相等時,

HCl、NaOH的物質的量濃度之比為3∶1。3∶1一、鋁及其化合物與酸、堿反應的定量關系1.鋁是中學化學學習階段的唯一一種既能與酸(非氧化性酸)反應又能與強堿溶液反應放出H2的金屬,就鋁的這一特殊性質回答下列問題:(4)甲、乙兩燒杯中各盛有100mL3mol·L-1的鹽酸和NaOH溶液,向兩燒杯中分別加入等質量的鋁粉,反應結束后,測得生成的氣體體積比為V(甲)∶V(乙)=1∶2,則加入鋁粉的質量為____(填字母)。A.5.4gB.3.6gC.2.7gD.1.8g一、鋁及其化合物與酸、堿反應的定量關系A解析:2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑此題鋁粉對鹽酸來說是過量的,而對于NaOH來說是不足的。鋁與酸或堿反應生成H2的量的關系

2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑(1)等質量的鋁與足量的鹽酸、氫氧化鈉溶液分別反應:①產生H2的物質的量相等,即1:1。②消耗H+、OH-的物質的量之比為n(H+):n(OH-)=3:1(2)足量的鋁分別與等物質的量的HCl和NaOH反應:①消耗Al的物質的量之比為1∶3;②生成H2的物質的量之比為1∶3(3)一定量的鋁分別與一定量的鹽酸、氫氧化鈉溶液反應:若產生氫氣的體積比為

,則必定:①鋁與鹽酸反應時,鋁過量而HCl不足。

②鋁與氫氧化鈉溶液反應時,鋁不足而NaOH過量。二、“鋁三角”——Al3+、Al(OH)3、AlO2-之間的轉化關系弱堿鹽弱酸鹽弱堿弱酸答案:(1)①Al3++3NH3·H2O==Al(OH)3↓+3NH4+②Al3++3AlO2-+6H2O==4Al(OH)3↓③Al3++3OH-===Al(OH)3↓(2)Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O(3)Al3++4OH-===AlO2-+2H2O(4)AlO2-+4H+===Al3++2H2O(5)①AlO2-+CO2+2H2O==Al(OH)3↓+HCO3-②AlO2-+H++H2O==Al(OH)3↓(6)Al(OH)3+OH-===AlO2-+2H2O可溶性鋁鹽與NaOH溶液反應的圖像分析操作可溶性鋁鹽溶液中逐滴加入NaOH溶液至過量向NaOH溶液中逐滴加入可溶性鋁鹽溶液至過量現象立即產生白色沉淀→漸多→最多→漸少→消失無沉淀(有但即溶)→出現沉淀→漸多→最多→沉淀不消失圖像

離子方程式AB:_____________________BD_______________________AB_______________________BC_______________________Al3++3OH-=Al(OH)3↓Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2OAl3++4OH-=AlO2-+2H2OAl3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3↓可溶性偏鋁酸鹽與鹽酸溶液反應的圖像分析操作可溶性偏鋁酸鹽溶液中逐滴加入HCl溶液至過量向HCl溶液中逐滴加入可溶性偏鋁酸鹽溶液至過量現象立即產生白色沉淀→漸多→最多→漸少→消失無沉淀(有但即溶)→出現沉淀→漸多→最多→沉淀不消失圖像

離子方程式__________________________________________________________________________________________H++AlO2-+H2O==Al(OH)3↓Al(OH)3+3H+==Al3++3H2O

4H++AlO2-==Al3++2H2O3AlO2-+Al3++6H2O=4Al(OH)3↓2(1)H+、Al3+、Al(OH)3、NH4+四種微粒與OH-反應的先后順序依次為_________________________

。(2)依次寫出各階段的離子方程式:①OA:

。②AB:______________________。③BC:

。④CD:______________________。H+、Al3+、NH4+、Al(OH)3H+Mg2+、Al3+NH4+Al(OH)3H++OH-=H2OAl3++3OH-===Al(OH)3↓Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓3.向NaOH、Na2CO3、NaAlO2溶液中(假設各1mol),逐滴加入HCl溶液,產生沉淀的物質的量隨HCl溶液體積變化的圖像如圖:分析圖像的變化情況,回答下列問題:(1)OH-、CO32-、HCO3-、AlO2-、Al(OH)3這五種微粒與H+反應的先后順序依次為:_________________________

。(2)依次寫出各階段的離子方程式:①OA:_________________

。②AB:

。③BC:______________________。④CD:______________________

。OH-、AlO2-、CO32-、HCO3-、Al(OH)3OH-+H+===H2OAl(OH)3+3H+=Al3++3H2OCO32-+H+=HCO3-HCO3-+H+=CO2↑+H2O2.室溫下,在0.2mol·L-1Al2(SO4)3溶液中,逐滴加入1.0mol·L-1NaOH溶液,實驗測得溶液pH隨NaOH溶液體積變化曲線如圖,回答下列問題:(1)a點時溶液呈酸性的原因是

(用離子方程式表示)。(2)a~b段Al3+濃度減小的原因是________________________________________________________________________________。(3)b~c段,pH變化不明顯的原因是___________________________________________

。(4)c~d段及以后pH變化大的原因是_________________________________________

。d點以后,Al(OH)3完全溶解,再加入NaOH,pH再變大較快。

加入的OH-主要和Al3+反應生成了Al(OH)3沉淀,致使pH變化不大

生成的Al(OH)3溶解為NaAlO2,致使溶液堿性增強加入NaOH,中和H+,反應正向進行,Al3+的濃度減小練習:室溫下,在0.2mol·L-1Al2(SO4)3溶液中,逐滴加入1.0mol·L-1NaOH溶液,實驗測得溶液pH隨NaOH溶液體積變化曲線如下圖,有關說法正確的是()A.a點時,溶液呈酸性的原因是Al3+水解,離子方程式為:Al3++3OH-

Al(OH)3B.a~b段,溶液pH增大,Al3+濃度不變C.b~c段,加入的OH-主要用于生成Al(OH)3D.d點時,Al(OH)3沉淀開始溶解C2.某溶液中可能含有H+、NH4+、Mg2+、Al3+、Fe3+、CO32-、SO42-、NO3-中的幾種。①若加入鋅粒,產生無色無味的氣體;②若加入NaOH溶液,產生白色沉淀,且產生的沉淀量與加入NaOH的物質的量之間的關系如圖所示。則下列說法正確的是()A.溶液中的陽離子只有

H+、Mg2+、Al3+B.溶液中n(NH4+)=0.2molC.溶液中一定不含CO32-,

可能含有SO42-和NO3-D.n(H+)∶n(Al3+)∶n(Mg2+)=1∶1∶1B14.某學習興趣小組向50mLBa(NO3)2和Al(NO3)3的混合物溶液M中逐滴加入K2SO4和KOH的混合液N,產生的沉淀的物質的量隨加入溶液N的體積變化的關系如圖。則下列說法錯誤的是()A.溶液N中K2SO4和KOH的物質的量濃度均為1mol/LB.X點沉淀的組成為0.09molBaSO4和0.03molAl(OH)3C.溶液M中含有0.011molBa(NO3)2和0.03molAl(NO3)3D.Y點到Z點之間發(fā)生的化學方程式為:Al(OH)3+KOH==KAlO2+2H2OA2mol/L1.用含少量鎂粉的鋁粉制取純凈的氫氧化鋁,下列操作步驟中最恰當的組合是()①加鹽酸溶解②加燒堿溶液溶解③過濾④通入過量CO2生成Al(OH)3沉淀⑤加入鹽酸生成Al(OH)3沉淀⑥加入過量燒堿溶液A.①⑥⑤③ B.②③④③C.②③⑤③ D.①③⑤③三、從鋁土礦中提取鋁B3.利用鋁灰(主要成分為Al、Al2O3、AlN、FeO等)制備鋁鞣劑[主要成分為Al(OH)2Cl]的一種工藝如下:(1)氣體A能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍。鋁灰在90℃時水解生成A的化學方程式為______________________________,“水解”采用90℃而不在室溫下進行的原因是______________________________________________________________。加快AlN的水解反應速率,降低NH3在水中的溶解度,促使NH3逸出3.利用鋁灰(主要成分為Al、Al2O3、AlN、FeO等)制備鋁鞣劑[主要成分為Al(OH)2Cl]的一種工藝如下:(2)“酸溶”時,Al2O3發(fā)生反應的離子方程式為

____________________________。(3)“氧化”時,發(fā)生反應的離子方程式為

______________________________________。Al2O3+6H+===2Al3++3H2O2Fe2++2H++ClO-===2Fe3++Cl-+H2O(4)“廢渣”的成分為________(填化學式)。(5)用噴霧干燥而不用蒸發(fā)的原因

___________________________。Fe(OH)3防止Al(OH)2Cl水解生成Al(OH)3工業(yè)煉鋁的流程方案一:堿溶法方案二:酸溶法工業(yè)煉鋁的流程4.若甲、乙、丙三位同學用規(guī)定的藥品制備Al(OH)3。規(guī)定必用的藥品如下:350g70%H2SO4溶液,NaOH固體240g,足量鋁屑、水(不能用其他藥品)。三種實驗方案如下:甲:鋁→加NaOH溶液→加H2SO4溶液→W1gAl(OH)3乙:鋁→加H2SO4溶液→加NaOH溶液→W2gAl(OH)3丙:W3gAl(OH)3(1)從充分利用原料、降低成本和提高產率等因素分析,實驗方案最合理的是____。(2)三位學生制得的Al(OH)3,W1、W2、W3其質量由大到小的順序是___________。(3)制得Al(OH)3的最大質量是______。丙520g

W3>W1>W2<一>銅單質的性質1.物理性質:

色固體,具有良好的延展性、

性和

性。2.化學性質:考點二銅及其化合物紫紅導熱導電①銅在潮濕的空氣里形成一層綠色的銅銹。有關化學方程式:

。銅在空氣中加熱:

;銅在氯氣中加熱:

;銅絲在硫蒸氣中反應:

。②與稀硝酸、濃硝酸、濃硫酸反應:

;

;③與鹽溶液的反應:

2Cu+O2+CO2+H2O=Cu2(OH)2CO32Cu+O2===2CuO△Cu+Cl2===CuCl2點燃2Cu+S===Cu2S△3Cu+8H++2NO3-==3Cu2++4H2O+2NO↑Cu+2H2SO4(濃)==Cu2++2H2O+SO2↑△Cu+2Ag+==Cu2++2AgCu+4H++2NO3-==Cu2++2NO2↑+2H2O<二>銅的重要化合物物質顏色物質顏色Cu紫紅色CuSO4_____CuO黑色CuSO4·5H2O_____Cu2O_______Cu2(OH)2CO3綠色Cu2S_____Cu(OH)2_____白色藍色磚紅色黑色藍色1.常見化合物及其顏色2.銅的重要化合物間轉化關系(1)銅的氧化物①CuO高溫分解得Cu2O,化學方程式為

。②Cu2O溶于稀硫酸產生藍色溶液和紫紅色固體,離子方程式為___________

。Cu2O+2H+===Cu+Cu2++H2O+1的Cu2O在高溫穩(wěn)定,酸性溶液中不穩(wěn)定會發(fā)生歧化反應。2、銅的重要化合物間轉化關系(2)氫氧化銅氫氧化銅懸濁液煮沸變黑的原因,用化學方程式表示為

。(3)硫酸銅晶體受熱分解為白色的硫酸銅粉末,化學方程式為_______________

。CuSO4?5H2O===CuSO4+5H2O△4Cu(OH)2====2Cu2O+4H2O+O2↑高溫可檢驗醛基可檢驗水的存在膽礬、熟石灰、水配成波爾多液。2、銅的重要化合物間轉化關系(4)Cu2(OH)2CO3的名稱為堿式碳酸銅,是銅綠、孔雀石的主要成分,受熱分解可生成黑色的氧化銅,化學方程式:

,溶于稀硫酸離子方式:

。Cu2(OH)2CO3+4H+=2Cu2++CO2↑+3H2O1.合金的概念及性能金屬與非金屬金屬特性低大<三>金屬材料

金屬冶煉2.常見的金屬材料鐵鉻(1)金屬材料分類(2)幾種常見的合金①低碳中碳高碳②③青銅3.金屬礦物的開發(fā)利用(1)金屬在自然界中的存在正(2)金屬冶煉的實質金屬的冶煉過程就是把金屬從

態(tài)還原為

態(tài)的過程。即

(寫反應通式,用M表示金屬)。Mn++ne-==M化合游離例如下列金屬的冶煉(用化學方程式表示)(3)金屬冶煉的方法1.CuO是黑色固體,與水反應生成Cu(OH)2(

)2.將銅片置于干燥的空氣中,不易被腐蝕(

)3.CuSO4·5H2O失去結晶水屬于物理變化(

)4.將CuCl2溶液在蒸發(fā)皿中蒸干,得到無水CuCl2固體(

)5.將表面有銅綠的銅器放入鹽酸中浸泡除去銅綠(

)6.合金材料中不可能含有非金屬元素(

)7.合金的硬度一般大于成分金屬,而熔點一般低于成分金屬(

)8.工業(yè)上電解熔融的AlCl3制取Al(

)√×××√×√×2.已知CuO經高溫灼燒生成Cu2O,Cu2O與H+發(fā)生反應:Cu2O+2H+===Cu+Cu2++H2O。將經高溫灼燒后的CuO樣品投入足量的熱的稀硝酸溶液中,下列有關說法中正確的是()A.如果溶液變?yōu)樗{色,同時有紫紅色固體出現,說明樣品全部生成Cu2OB.溶液中最終可能有紫紅色固體出現C.該實驗的結果無法說明CuO分解的程度D.如果溶液中出現藍色,最終沒有紫紅色固體出現,說明CuO沒有分解C2.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法煉制B.鋁及其合金是電氣、工業(yè)、家庭廣泛使用的材料,

是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D1.工業(yè)上由黃銅礦(主要成分為CuFeS2)冶煉銅的主要流程如下:(1)氣體A中的大氣污染物可選用下列試劑中的____(填字母)吸收。a.濃硫酸

b.稀硝酸c.NaOH溶液

d.氨水(2)由泡銅冶煉粗銅的化學方程式為:___

_________

______。cd1.工業(yè)上由黃銅礦(主要成分為CuFeS2)冶煉銅的主要流程如下:(3)以CuSO4溶液為電解質溶液進行粗銅(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等雜質)的電解精煉,下列說法正確的是_____a.電能全部轉化為化學能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.從陽極泥中可回收Ag、Pt、Au等金屬(4)利用反應2Cu+O2+2H2SO4===2CuSO4+2H2O可制備CuSO4,若將該反應設計為原電池,其正極電極反應式為

_______________________。bd4H++O2+4e-===2H2O銅的冶煉“兩方法”(1)濕法煉銅:Fe+CuSO4===FeSO4+Cu。(2)高溫煉銅:工業(yè)上用高溫冶煉黃銅礦的方法獲得銅(粗銅):粗銅中銅的含量為99.5%~99.7%,主要含有Ag、Zn、Fe、Au等雜質,粗銅通過電解精煉可得到純度達99.95%~99.98%的銅。電解精煉銅的原理是用粗銅作陽極,失電子變?yōu)镃u2+,用純銅棒作陰極即可得精銅。2CuFeS2+4O2Cu2S+3SO2+2FeO(爐渣)2Cu2S+3O22Cu2O+2SO22Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑Cu2S+O22Cu+SO21.從海水中提取鎂的流程①制石灰乳:②沉淀Mg2+:③制備MgCl2:④電解MgCl2:CaCO3CaO+CO2↑、CaO+H2O=Ca(OH)2;Mg2++Ca(OH)2===Mg(OH)2↓+Ca2+;Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+

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