第15講 金屬材料 金屬冶煉【精講精研+拓展延伸】高考化學一輪復習高頻考點精講（新教材新高考）

第15講金屬材料金屬冶煉2024高考化學一輪復習高頻考點精講課標要求核心素養(yǎng)1.能結合真實情境中的應用實例或通過實驗探究，理解合金的主要性質(zhì)。2.能結合真實情境中的應用實例，明確合金在生產(chǎn)、生活中的應用。1.宏觀辨識與微觀探析：從多角度認識合金的組成，認識合金的形成對物理性質(zhì)的影響。2.科學態(tài)度與社會責任：通過金屬材料的正確選擇，培養(yǎng)化學服務于生活的意識；通過金屬材料的回收利用，培養(yǎng)節(jié)約能源和保護資源的可持續(xù)發(fā)展意識。目標導航銅及其化合物考點一1.熟記銅及其常見化合物的顏色物質(zhì)顏色

物質(zhì)顏色Cu紫紅色CuSO4白色CuO黑色CuSO4·5H2O藍色Cu2O磚紅色Cu2(OH)2CO3綠色Cu2S黑色Cu(OH)2藍色必備知識導電

紫紅

2.銅及其重要化合物的性質(zhì)及應用膽礬

2.銅及其重要化合物的性質(zhì)及應用(1)銅在潮濕的空氣中生成銅銹[Cu2(OH)2CO3]：____________________________________。(2)常用灼熱的銅粉除去N2中的O2，用灼熱的CuO除去CO2中的CO。(3)新制的Cu(OH)2常用來檢驗______。(4)CuSO4遇水蒸氣變?yōu)樗{色晶體(CuSO4·5H2O)，可用于檢驗______。(5)過量的Cu和濃HNO3反應，得到NO2和NO的混合氣體，再加入稀H2SO4，Cu__________。(6)Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O，此反應中當Cu過量時，H2SO4也不能完全反應。此反應不適用于制備CuSO4，因為_______________________________________。2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3醛基H2O繼續(xù)溶解會產(chǎn)生污染性氣體SO2且H2SO4的利用率低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.常溫下Cu和濃H2SO4反應生成CuSO4(

)5.過量的銅與濃硝酸反應一定沒有一氧化氮生成(

)×√×××易錯辨析1.某研究小組通過實驗探究Cu及其重要化合物的性質(zhì)，下列操作正確且能達到目的的是A.將銅絲插入濃硫酸中加熱，反應完后把水加入反應器中，觀察硫酸銅溶液的顏色B.常溫下將銅絲伸入盛滿氯氣的集氣瓶中，觀察CuCl2的生成C.將CuCl2溶液在蒸發(fā)皿中加熱蒸干，得到無水CuCl2固體D.將表面有銅綠的銅器放入稀鹽酸中浸泡，除去銅綠一、銅及其化合物的性質(zhì)和應用√專項突破解析A項，應將反應后的液體倒入盛水的燒杯中，并不斷攪拌；B項，應將銅絲在空氣中加熱到紅熱后伸入盛滿氯氣的集氣瓶中；C項，CuCl2水解生成的鹽酸易揮發(fā)，加熱蒸干CuCl2溶液得不到無水CuCl2固體。2.堿式碳酸銅又名孔雀石，主要成分為Cu2(OH)2CO3，呈綠色，是一種具有廣泛用途的化工產(chǎn)品。某化學小組探究制備堿式碳酸銅的反應條件并制備少量堿式碳酸銅。試劑：0.25mol·L－1Na2CO3溶液、0.5mol·L－1NaOH溶液、0.5mol·L－1Cu(NO3)2溶液各100mL。實驗1：探究Cu(NO3)2與NaOH和Na2CO3溶液配比取三種反應溶液，以表中的比例混合，在60℃條件下進行實驗，并觀察現(xiàn)象。二、銅及其化合物的制備注：“＋”越多表示沉淀的相對量越多。編號V[Cu(NO3)2]/mLV(NaOH)/mLV(Na2CO3)/mL沉淀數(shù)量沉淀顏色1222.8＋

＋

＋藍色2222.4＋

＋

＋藍色3222＋

＋淺綠色4221.6＋淺綠色實驗2：探究反應溫度按上述實驗得到的合適反應液用量，在不同溫度下進行實驗，并觀察現(xiàn)象。反應溫度/℃沉淀數(shù)量沉淀顏色室溫＋＋＋＋藍色40＋＋＋＋藍色60＋淺綠色75＋＋綠色80＋＋＋綠色(少量黑色)實驗3：制備堿式碳酸銅按最佳物料比取50mL0.5mol·L－1Cu(NO3)2溶液、50mL0.5mol·L－1NaOH溶液和相應體積的0.25mol·L－1Na2CO3溶液，在最佳反應溫度下進行實驗，待反應完全后，靜置、過濾、洗滌、干燥后，得到2.5g產(chǎn)品。請回答下列問題：(1)本實驗配制溶液時用到的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒以外還有____________________________。(2)制備堿式碳酸銅時，Cu(NO3)2、NaOH和Na2CO3溶液的最佳物質(zhì)的量之比為__________，最佳反應溫度為_______，本實驗的加熱方式為___________。100mL容量瓶、膠頭滴管2∶2∶175℃水浴加熱由實驗1表格數(shù)據(jù)可知，當Cu(NO3)2、NaOH和Na2CO3溶液的體積均為2mL時，生成的堿式碳酸銅最多，Cu(NO3)2、NaOH和Na2CO3溶液的濃度分別為0.5mol·L－1、0.5mol·L－1、0.25mol·L－1，則制備堿式碳酸銅時，Cu(NO3)2、NaOH和Na2CO3溶液的最佳物質(zhì)的量之比為2∶2∶1；由實驗2表格數(shù)據(jù)可知，當溫度為75℃時，生成的堿式碳酸銅最多，則最佳反應溫度為75℃，故本實驗的加熱方式為水浴加熱。編號V[Cu(NO3)2]/mLV(NaOH)/mLV(Na2CO3)/mL沉淀數(shù)量沉淀顏色1222.8＋

＋

＋藍色2222.4＋

＋

＋藍色3222＋

＋淺綠色4221.6＋淺綠色解析(3)請寫出本實驗制備堿式碳酸銅的化學方程式：

______________________________________________________。(4)實驗2中在80℃反應生成的沉淀中有少量黑色的物質(zhì)，產(chǎn)生該物質(zhì)的原因可能是____________________________________。2NaOH＋Na2CO3＋2Cu(NO3)2===Cu2(OH)2CO3＋4NaNO3堿式碳酸銅受熱分解生成黑色的氧化銅反應溫度/℃沉淀數(shù)量沉淀顏色室溫＋＋＋＋藍色40＋＋＋＋藍色60＋淺綠色75＋＋綠色80＋＋＋綠色(少量黑色)(5)簡述實驗3中洗滌沉淀的操作：

______________________________________________________________________。向過濾器中加入蒸餾水沒過沉淀，待蒸餾水自然流下后，重復操作2～3次(6)計算本實驗的產(chǎn)率為_____%(保留三位有效數(shù)字)。90.1解析金屬冶煉及金屬材料考點二金屬特性

低

大

必備知識2.常見的金屬材料(1)金屬材料分類鐵鉻(2)幾種常見的合金①中碳鋼低碳鋼高碳鋼②青銅③3.金屬冶煉的一般方法及應用(1)金屬在自然界中的存在正(2)金屬冶煉的實質(zhì)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)。(3)金屬冶煉的方法化合游離Mn＋＋ne－===M方法名稱主要反應原理(舉例)熱分解法2HgO____________2Ag2O___________熱還原法CO作還原劑Fe2O3＋3CO

(高爐煉鐵)H2作還原劑WO3＋3H2_______________鋁熱反應Fe2O3＋2Al____________電解法2Al2O3(熔融)____________MgCl2(熔融)__________2NaCl(熔融)___________2Hg＋O2↑4Ag＋O2↑2Fe＋3CO2W＋3H2O2Fe＋Al2O34Al＋3O2↑Mg＋Cl2↑2Na＋Cl2↑1.金屬鈉的冶煉用電解熔融的NaCl，則金屬鋁的冶煉也用電解熔融的AlCl3(

)2.電解飽和食鹽水制取鈉(

)3.熱還原法制取汞、銀(

)4.鋁熱反應可用于冶煉高熔點金屬，如K、Ca、Cr、Mn等(

)5.工業(yè)電解熔融態(tài)的Al2O3制Al時，加冰晶石的主要作用是提高Al的產(chǎn)量(

)6.將六水合氯化鎂晶體在一定條件下加熱得到無水氯化鎂，電解熔融氯化鎂，可以得到金屬鎂(

)×××××√易錯辨析1.根據(jù)已掌握的知識分析K、Na、Ca、Mg、Sn、Pb、Hg、Ag等金屬單質(zhì)的冶煉方法。金屬冶煉方法的選擇答案

K、Na、Ca、Mg屬于活潑金屬，一般使用電解法冶煉；Sn、Pb屬于較活潑金屬，一般使用熱還原法冶煉；Hg、Ag屬于不活潑金屬，一般使用熱分解法冶煉。專項突破2.冶煉金屬一般有下列四種方法：①焦炭法；②水煤氣法；③活潑金屬置換法；④電解法。四種方法在工業(yè)上均有應用，古代有：(Ⅰ)火燒孔雀石煉銅；(Ⅱ)濕法煉銅?，F(xiàn)代有：(Ⅲ)鋁熱法煉鉻；(Ⅳ)從光鹵石中煉鎂。對它們的冶煉對應方法的分析不正確的是A.(Ⅰ)—① B.(Ⅱ)—②C.(Ⅲ)—③ D.(Ⅳ)—④√(Ⅰ)火燒孔雀石煉銅是采用焦炭法冶煉金屬銅，對應方法①，故A正確；(Ⅱ)濕法煉銅是采用活潑金屬置換法冶煉金屬銅，對應方法③，故B錯誤；(Ⅲ)鋁熱反應是采用活潑金屬置換法冶煉金屬，對應方法③，故C正確；(Ⅳ)從光鹵石中冶煉金屬鎂是采用電解熔融氯化鎂的方法，對應方法④，故D正確。解析3.金屬的冶煉一般用熱分解法、熱還原法和電解法，選用冶煉方法的依據(jù)主要是A.金屬在自然界里存在的形式B.金屬元素在地殼中的含量C.金屬陽離子得電子的能力D.金屬熔點的高低√解析不同的金屬有不同的冶煉方法，金屬的冶煉方法是根據(jù)金屬的活動性強弱確定，即根據(jù)金屬陽離子得電子的能力確定，與其在自然界中的含量多少、熔點高低以及存在形式?jīng)]有太大的關系，故C項正確。真題演練1.正誤判斷，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)青銅和黃銅是不同結構的單質(zhì)銅(2022·全國乙卷，7C)(

)(2)青銅比純銅熔點低、硬度大，所以古代用青銅鑄劍(2022·江蘇，7C)(

)×√2.(2022·廣東，1)中華文明源遠流長，在世界文明中獨樹一幟，漢字居功至偉。隨著時代發(fā)展，漢字被不斷賦予新的文化內(nèi)涵，其載體也發(fā)生相應變化。下列漢字載體主要由合金材料制成的是漢字載體

選項A.獸骨B.青銅器C.紙張D.液晶顯示屏√獸骨其主要成分是碳酸鈣和其他鈣鹽，故A不符合題意；青銅器是銅與錫、鉛等的合金，屬于合金材料，故B符合題意；紙張的主要成分是纖維素，故C不符合題意；液晶顯示屏是一種采用液晶為材料的顯示器，液晶是一類介于固態(tài)和液態(tài)間的有機化合物，故D不符合題意。解析3.(2020·全國卷Ⅲ,7)宋代《千里江山圖》描繪了山清水秀的美麗景色，歷經(jīng)千年色彩依然，其中綠色來自孔雀石顏料[主要成分為Cu(OH)2·CuCO3]，青色來自藍銅礦顏料[主要成分為Cu(OH)2·2CuCO3]。下列說法錯誤的是A.保存《千里江山圖》需控制溫度和濕度B.孔雀石、藍銅礦顏料不易被空氣氧化C.孔雀石、藍銅礦顏料耐酸耐堿D.Cu(OH)2·CuCO3中銅的質(zhì)量分數(shù)高于Cu(OH)2·2CuCO3√4.(2022·海南，15)膽礬(CuSO4·5H2O)是一種重要化工原料，某研究小組以生銹的銅屑為原料[主要成分是Cu，含有少量的油污、CuO、CuCO3、Cu(OH)2]制備膽礬。流程如右?；卮饐栴}：(1)步驟①的目的是___________________。除去原料表面的油污解析原料表面含有少量的油污，Na2CO3溶液呈堿性，可以除去原料表面的油污。(2)步驟②中，若僅用濃H2SO4溶解固體B，將生成__________(填化學式)污染環(huán)境。SO2在加熱的條件下，銅可以與濃硫酸發(fā)生反應生成CuSO4、SO2和H2O，二氧化硫是一種大氣污染物，步驟②中，若僅用濃H2SO4溶解固體B，將生成SO2污染環(huán)境。(3)步驟②中，在H2O2存在下Cu溶于稀H2SO4，反應的化學方程式為__________________________。Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O步驟②中，在H2O2存在下Cu溶于稀H2SO4，生成CuSO4和H2O，該反應的化學方程式為Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O。解析(4)經(jīng)步驟④得到的膽