高考化學(xué)復(fù)習(xí)第三章金屬及其化合物3.4用途廣泛的金屬材料開發(fā)利用金屬礦物市賽課公開課一等獎(jiǎng)省名師課件

第四節(jié)用途廣泛金屬材料開發(fā)利用金屬礦物1/722/72考點(diǎn)一金屬材料與金屬礦物開發(fā)和利用【基礎(chǔ)回顧】1.合金:

金屬與非金屬低大3/722.常見金屬材料:(1)分類。合金4/72(2)常見合金材料。高碳中碳低碳Cu、Sn、PbCu、Zn5/72③鋁合金:密度___,強(qiáng)度高,塑性好,易于加工。應(yīng)用于建筑業(yè)、容器包裝業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等。小6/723.金屬礦物開發(fā)利用:(1)金屬在自然界中存在形態(tài)。①在自然界中絕大多數(shù)金屬以_______形式存在。②少數(shù)化學(xué)性質(zhì)_______金屬存在游離態(tài)?；蠎B(tài)不活潑7/72(2)金屬冶煉實(shí)質(zhì)。使金屬化合物中金屬離子___電子被_____為金屬單質(zhì)過程:Mn++ne-====M。(3)金屬冶煉普通步驟。得還原8/72(4)金屬冶煉方法(用化學(xué)方程式表示)。2HgO2Hg+O2↑2Ag2O4Ag+O2↑△====△====Fe2O3+3CO2Fe+3CO2WO3+3H2W+3H2OCr2O3+2Al2Cr+Al2O3高溫====△====高溫====2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑電解====2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑電解====電解====冰晶石9/72(5)鋁熱反應(yīng)。①原理:Al作還原劑,另一個(gè)氧化物作氧化劑,用鋁將氧化物中金屬置換出來。②反應(yīng)特點(diǎn):在高溫下進(jìn)行,反應(yīng)快速并放出大量熱,新生成金屬單質(zhì)呈熔融態(tài)且易與Al2O3分離。10/72③試驗(yàn)裝置。④試驗(yàn)現(xiàn)象:a.鎂條猛烈燃燒,放出一定量熱,并發(fā)出刺眼白光,氧化鐵和鋁粉在較高溫度下發(fā)生猛烈反應(yīng);b.紙漏斗下部被燒穿,有熔融物落入沙中。11/72試驗(yàn)結(jié)論:高溫下,鋁與氧化鐵發(fā)生反應(yīng),放出大量熱,反應(yīng)化學(xué)方程式為______________________⑤原理應(yīng)用:a.制取熔點(diǎn)較高、活潑性弱于Al金屬(如鉻、錳、鎢等);b.金屬焊接,如野外焊接鋼軌等。

高溫====2Al+Fe2O32Fe+Al2O312/72【思維診療】(正確打“√”,錯(cuò)誤打“×”)(1)任何金屬都能形成合金。 (

)提醒:×。并非全部金屬都能形成合金,兩種金屬形成合金,其前提是兩種金屬在同一溫度范圍內(nèi)都能熔化,若一個(gè)金屬熔點(diǎn)大于另一個(gè)金屬沸點(diǎn),則二者不能形成合金。13/72(2)全部金屬氧化物都能和鋁發(fā)生鋁熱反應(yīng)。

(

)提醒:×?；顫娦员華l弱難熔金屬,如釩、鉻、錳、鐵、銅氧化物與Al能夠發(fā)生鋁熱反應(yīng)。14/72(3)用焦炭和空氣反應(yīng)產(chǎn)生CO在高溫下還原鐵礦石中鐵氧化物。 (

)提醒:√。工業(yè)制鐵即CO還原鐵礦石,3CO+Fe2O32Fe+3CO2。

高溫====15/72(4)電解AlCl3、FeCl3、CuCl2混合溶液時(shí),陰極上依次析出Cu、Fe、Al。 (

)提醒:×。陰極上析出Cu后,生成是氫氣。16/72【題組過關(guān)】1.(RJ必修1·P68改編題)以下相關(guān)說法中,不正確是 (

)A.鋼與純鐵相比較不易生銹B.冶煉鋁和鈉都能夠用電解法C.青銅、不銹鋼、硬鋁都是合金D.缺鈣會(huì)引發(fā)骨質(zhì)疏松,缺鐵會(huì)引發(fā)貧血17/72【解析】選A。鋼中含有碳等雜質(zhì)輕易形成原電池,腐蝕更加快,A錯(cuò)誤;冶煉鋁和鈉都是用電解法,B正確;青銅為銅錫等形成合金,不銹鋼為鐵鎳等形成合金,硬鋁為鎂鋁等形成合金,C正確;鈣是組成骨骼主要元素,缺鈣會(huì)使骨質(zhì)疏松,血紅蛋白中含有鐵元素,缺鐵會(huì)引發(fā)缺鐵性貧血,D正確。18/722.某同學(xué)設(shè)計(jì)了以下試驗(yàn)測(cè)量mg銅銀合金樣品中銅質(zhì)量分?jǐn)?shù):以下說法中不正確是(

)導(dǎo)學(xué)號(hào)7910004019/72A.合金熔點(diǎn)比其成份金屬低,通常比成份金屬含有更優(yōu)良金屬特征B.銅銀都能與稀硝酸反應(yīng),搜集到VL氣體可能全為NOC.操作Ⅰ是過濾,操作Ⅱ是洗滌,操作Ⅲ應(yīng)是烘干D.依據(jù)反應(yīng)搜集到氣體體積能夠計(jì)算銅和銀質(zhì)量分?jǐn)?shù)20/72【解析】選C。合金熔點(diǎn)比其成份金屬低,A正確;不論是濃硝酸還是稀硝酸,用排水法搜集到氣體一定全部是NO,B正確;Wg固體為AgCl,因?yàn)锳gCl含有熱不穩(wěn)定性,故操作Ⅲ應(yīng)是低溫干燥而不是烘干,C錯(cuò)誤;依據(jù)反應(yīng)搜集氣體體積,利用電子守恒及質(zhì)量關(guān)系列式可求得銅和Ag質(zhì)量分?jǐn)?shù),D正確。21/723.鋁熱反應(yīng)本質(zhì)是利用鋁還原性,將難熔金屬?gòu)钠溲趸镏兄脫Q出來,關(guān)于鋁熱反應(yīng)解答以下問題:(1)用鋁粉和Fe2O3做鋁熱反應(yīng)試驗(yàn),需要試劑還有__________。

A.KCl

B.KClO3C.MnO2 D.Mg22/72(2)用等物質(zhì)量MgO和Fe2O3組成混合物在一定條件下與鋁粉進(jìn)行鋁熱反應(yīng)。①引發(fā)鋁熱反應(yīng)操作是_____________________。

②產(chǎn)物中單質(zhì)是__________(寫名稱)。

23/72【解析】(1)做鋁熱反應(yīng)試驗(yàn)時(shí),需要KClO3作助燃劑,且用鎂條引燃。(2)在混合物上加少許KClO3固體并插上鎂條,點(diǎn)燃鎂條后放出熱量,使KClO3固體分解放出O2,深入加劇Mg燃燒,可在短時(shí)間內(nèi)使混合物溫度快速升高,引發(fā)反應(yīng)。MgO不能與鋁發(fā)生鋁熱反應(yīng),所以產(chǎn)物中單質(zhì)為Fe。24/72答案:(1)BD(2)①加少許KClO3,插上鎂條并將其點(diǎn)燃②鐵25/72【加固訓(xùn)練】1.以下說法中正確是 (

)A.氯化鋁是一個(gè)電解質(zhì),可用電解氯化鋁制鋁B.工業(yè)上經(jīng)過電解氯化鉀溶液制備金屬鉀和氯氣C.電解熔融氯化鈉制取金屬鈉反應(yīng)中,Na+被還原D.MgCl2(aq)→Mg(OH)2→MgO→Mg,在給定條件下能實(shí)現(xiàn)26/72【解析】選C。AlCl3是共價(jià)化合物,電解AlCl3熔融物,不能生成Al,A錯(cuò)誤;電解KCl溶液不能生成K,B錯(cuò)誤;電解熔融氯化鈉制取金屬鈉,Na+被還原,C正確;MgO熔點(diǎn)很高,制Mg時(shí)不是電解MgO而是電解MgCl2,D錯(cuò)誤。27/722.用鋅、氧化銅、稀硫酸做原料制取銅,有以下兩種路徑:28/72若用這兩種方法制得相同質(zhì)量銅時(shí),以下敘述符合實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果是 ()A.生成硫酸鋅質(zhì)量相同B.消耗相同質(zhì)量硫酸C.消耗相同質(zhì)量鋅D.消耗相同質(zhì)量氧化銅29/72【解析】選D。H2還原CuO時(shí)H2消耗量比理論值要多,則(1)中消耗Zn、H2SO4和生成ZnSO4量都多,A、B、C錯(cuò)誤;得相同質(zhì)量銅時(shí),消耗相同質(zhì)量氧化銅,D正確。30/72考點(diǎn)二銅及其化合物性質(zhì)

【基礎(chǔ)回顧】1.銅:(1)物理性質(zhì)。_____色固體,含有良好延展性、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性。紫紅31/72(2)化學(xué)性質(zhì)。32/72①常溫下,銅在干燥空氣中性質(zhì)穩(wěn)定,但在潮濕空氣里則會(huì)被銹蝕,在其表面逐步形成一層綠色_____。相關(guān)化學(xué)方程式:_____________________________。銅銹2Cu+O2+CO2+H2O====Cu2(OH)2CO333/72寫出以下化學(xué)方程式。銅在空氣中加熱:_______________。銅絲在硫蒸氣中反應(yīng):______________。銅絲在Cl2中反應(yīng):________________?！?===△====△====2Cu+O22CuO2Cu+SCu2SCu+Cl2CuCl234/72②與氧化性酸反應(yīng)。a.與濃硫酸共熱化學(xué)方程式:_________________________________;b.與稀硝酸反應(yīng)離子方程式:__________________________________;c.與濃硝酸反應(yīng)離子方程式:________________________________。△====Cu+2H2SO4(濃)

CuSO4+SO2↑+2H2O3Cu+8H++2====3Cu2++2NO↑+4H2OCu+4H++2====Cu2++2NO2↑+2H2O35/72③與鹽溶液反應(yīng)。a.與硝酸銀溶液反應(yīng)離子方程式:____________________b.與FeCl3溶液反應(yīng)離子方程式:_____________________。Cu+2Ag+====2Ag+Cu2+;Cu+2Fe3+====2Fe2++Cu2+36/722.銅主要化合物:

(1)氧化物。①CuO:___色難溶于水固體,與酸反應(yīng),能夠用H2、CO、Al還原出Cu。黑37/72②Cu2O:a.___色難溶于水固體。b.與酸反應(yīng)(H+)為Cu2O+2H+====Cu+Cu2++H2O。c.Cu2O碰到HNO3發(fā)生氧化反應(yīng)生成Cu2+。d.與H2反應(yīng):Cu2O+H22Cu+H2O。e.CuO加強(qiáng)熱反應(yīng):4CuO2Cu2O+O2↑。紅△====高溫====38/72(2)氫氧化銅——___色難溶物,是一個(gè)弱堿。藍(lán)Cu(OH)2+2H+====Cu2++2H2O。39/72(3)銅鹽。①Cu2(OH)2CO3。Cu2(OH)2CO3名稱為___________,是銅綠、孔雀石主要成份,受熱分解可生成黑色氧化銅,化學(xué)方程式:______________________________,可溶于稀硫酸,離子方程式:_________________________________。堿式碳酸銅△====Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2OCu2(OH)2CO3+4H+====2Cu2++CO2↑+3H2O40/72②CuSO4。___色硫酸銅晶體受熱分解為白色硫酸銅粉末,化學(xué)方程式為__________________________。藍(lán)△====CuSO4·5H2OCuSO4+5H2O41/72③銅鹽毒性。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,所以人們利用這一性質(zhì)用膽礬、熟石灰、水配成了波爾多液,用來殺滅植物病毒。42/72【思維診療】(正確打“√”,錯(cuò)誤打“×”)(1)Cu2S+O22Cu+SO2制取粗銅,反應(yīng)中被氧化元素是Cu。 (

)提醒:×。硫元素從-2→+4,被氧化元素是S?！?===43/72(2)將鐵片置于CuSO4溶液中,鐵片上有紅色物質(zhì)析出,說明鐵比銅活潑。 (

)提醒:√。鐵片從CuSO4溶液中置換出銅。44/72(3)利用無水硫酸銅遇水變成藍(lán)色這一性質(zhì),來檢驗(yàn)水存在。 (

)提醒:√。無水硫酸銅遇水生成藍(lán)色CuSO4·5H2O。(4)將銅絲插入濃硫酸加熱,反應(yīng)后把水加入反應(yīng)器中,觀察硫酸銅溶液顏色。 (

)提醒:×。應(yīng)把反應(yīng)液倒入水中。45/72【典題探究】【典題】CuCl是有機(jī)合成主要催化劑,并用于顏料、防腐等工業(yè)。工業(yè)上由廢銅料(含F(xiàn)e、Al及SiO2雜質(zhì)),生產(chǎn)CuCl工藝流程以下:46/7247/72已知:CuCl溶于NaCl濃溶液可生成,溶液用水稀釋后可生成CuCl沉淀。導(dǎo)學(xué)號(hào)7910004148/72(1)煅燒主要目標(biāo)是____________________。

(2)操作Ⅰ為調(diào)整溶液pH,范圍為________,加入物質(zhì)X能夠是________(填字母)。

A.CuO

B.Cu(OH)2C.NaOH溶液 D.CaCO349/72(3)濾渣Ⅱ主要成份是________。

(4)往濾液Ⅱ中加入食鹽并通入SO2可生成,請(qǐng)寫出反應(yīng)離子方程式:___________________。

50/72【解析】(1)銅在廢銅料中主要以銅單質(zhì)形式存在,從流程圖知CuCl需從溶液中提取,故煅燒目標(biāo)是將銅轉(zhuǎn)化為溶于酸氧化物。(2)調(diào)整溶液pH時(shí),應(yīng)確保Fe3+、Al3+完全沉淀,而Cu2+不能沉淀,溶液pH應(yīng)在4.7≤pH<5.6,加入物質(zhì)X目標(biāo)是消耗H+調(diào)整溶液pH,但不能引入新雜質(zhì)。51/72(3)溶液pH在4.7≤pH<5.6時(shí),Fe3+和Al3+完全轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)氫氧化物沉淀,濾渣Ⅱ主要成份為Fe(OH)3和Al(OH)3。(4)依據(jù)題給反應(yīng)物和生成物,再結(jié)合氧化還原反應(yīng)基本規(guī)律可寫出反應(yīng)方程式:2H2O+2Cu2++SO2+4Cl-====2++4H+。52/72答案:(1)使銅轉(zhuǎn)化為可溶于酸氧化物(2)4.7≤pH<5.6

ABC(3)Fe(OH)3和Al(OH)3(4)2H2O+2Cu2++SO2+4Cl-====2++4H+53/72【母題變式】(1)向廢銅料中直接加入稀硫酸和H2O2混合溶液,溶液很快變藍(lán)色,試寫出該反應(yīng)離子方程式________。

提醒:Cu+H2O2+2H+====Cu2++2H2O。54/72(2)工業(yè)上慣用CuSO4來制備CuCl,在提純后CuSO4溶液中加入一定量Na2SO3和NaCl,加熱,生成CuCl沉淀,該反應(yīng)離子方程式是_____________。

提醒:2Cu2+++2Cl-+H2O2CuCl↓++2H+?！?===55/72(3)在鹽酸中CuCl能吸收CO,發(fā)生CuCl+CO+H2OCu(CO)Cl·H2O

ΔH<0,要加大CO吸收率,適宜條件是____________。

提醒:低溫、高壓。該反應(yīng)是氣體體積減小放熱反應(yīng)。56/72【歸納提升】廢銅利用思維模式57/72【題組過關(guān)】1.(RJ必修1·P68改編)以下說法中正確是 (

)A.Cu→CuO→Cu(OH)2每步轉(zhuǎn)化均能經(jīng)過一步反應(yīng)實(shí)現(xiàn)B.鋁合金是一個(gè)混合物,它比純鋁熔點(diǎn)高58/72C.金屬銅放置在潮濕空氣中會(huì)被腐蝕,生成綠色銅銹——堿式碳酸銅D.金屬鋁、鐵、銅都有一定抗腐蝕性能,其抗腐蝕原因都是表面形成氧化物薄膜,阻止反應(yīng)深入進(jìn)行59/72【解析】選C。CuO→Cu(OH)2不能經(jīng)過一步實(shí)現(xiàn),A錯(cuò)誤;鋁合金比純鋁熔點(diǎn)低,B錯(cuò)誤;銅、鐵表面不能形成致密氧化膜,D錯(cuò)誤。60/722.(·貴陽(yáng)模擬)CuSO4是一個(gè)主要化工原料,其相關(guān)制備路徑及性質(zhì)如圖所表示。以下說法不正確是

(

)導(dǎo)學(xué)號(hào)7910004261/72A.路徑①所用混酸中H2SO4與HNO3物質(zhì)量之比最好為3∶2B.相對(duì)于路徑①、③,路徑②更加好地表達(dá)了綠色化學(xué)思想62/72C.CuSO4在1100℃所得Cu2O,投入足量熱稀硝酸中,若溶液變?yōu)樗{(lán)色,同時(shí)有紫紅色固體出現(xiàn),說明樣品全部生成Cu2OD.Y能夠是葡萄糖63/72【解析】選C。依據(jù)路徑①中離子反應(yīng)方程式:3Cu+8H++2===3Cu2++2NO↑+4H2O,可知n()∶n(H+)=2∶8,即n(H2SO4)∶n(HNO3)=3∶2,A正確;途徑②反應(yīng)為2Cu+O2+2H2SO42CuSO4+2H2O,不產(chǎn)生污染性氣體,符合綠色化學(xué)思想,B正確;Cu2O檢驗(yàn)不能用稀硝酸,硝酸能氧化Cu2O為Cu2+,C錯(cuò)誤;葡萄糖與新制Cu(OH)2懸濁液生成Cu2O,D正確?！?===64/723.某煉鐵廢渣中含有大量CuS及少許鐵化合物,工業(yè)上以該廢渣為原料生產(chǎn)CuCl2·2H2O晶體工藝流程以下:65/72以下說法正確是 導(dǎo)學(xué)號(hào)79100043(

)A.焙燒過程中每消耗1molCuS則消耗3molO2B.焙燒后廢氣能夠使酸性高錳酸鉀溶液褪色C.濾渣中主要含鐵氧化物D.將取得CuCl2·2H2O晶體加熱可制得CuCl2固體66/72【解析】選B。依據(jù)2CuS+3O2