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1、第3節(jié)金屬材料,考綱要求:1.了解常見金屬的活動順序。(變化觀念與平衡思想) 2.了解銅及其重要化合物的制備方法,掌握其主要性質及其應用。(證據(jù)推理與模型認知、科學探究與創(chuàng)新意識) 3.了解合金的概念及其重要應用。(宏觀辨識與微觀探析),考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,金屬礦物的開發(fā)和利用 1.合金 (1)合金的定義及性能。,金屬與非金屬,金屬特性,低,大,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,(2)常見金屬材料。,鐵,鉻,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,鋼鐵。,低碳鋼,中碳鋼,高碳鋼,青銅,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突
2、破,2.金屬材料的冶煉 (1)金屬在自然界中的存在。 (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)。,正,化合,游離,Mn++ne-==M,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,(3)金屬冶煉的方法(用化學方程式表示)。,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,自主練習 1.能否用電解熔融AlCl3和MgO的方法冶煉Al、Mg?,提示 不能。因為AlCl3是共價化合物,熔融時無法電離出自由移動的離子,不導電;而MgO雖是離子化合物,但其熔點太高,使其熔融會消耗大量的能量,成本較高。,2.鋁是地殼中含量最高的金屬元
3、素,為什么人類對鋁的使用比鐵、銅晚得多?,提示 鋁的金屬活動性比鐵、銅強,難于冶煉,古代人受技術條件限制,不能冶煉鋁,故鋁的發(fā)現(xiàn)和大量使用比鐵、銅晚得多。,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,3.下列關于金屬的一些說法不正確的是() A.工業(yè)上電解熔融狀態(tài)的Al2O3制備Al涉及氧化還原反應 B.工業(yè)上金屬Mg、Cu都是用熱還原法制得的 C.金屬冶煉的本質是金屬陽離子得到電子變成金屬原子 D.越活潑的金屬越難冶煉,解析冶煉鋁的過程中鋁由化合態(tài)變游離態(tài),有化合價變化屬于氧化還原反應,A項正確;Mg在工業(yè)上用電解法冶煉,Cu用熱還原法冶煉,B項錯誤;金屬冶煉的實質是Mn++ne-=
4、=M,C項正確;金屬越活潑,則金屬離子的氧化性越弱,越難被還原,D項正確。,B,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考向1合金的性質及應用 例1下列關于合金的說法不正確的是() A.合金的熔點一般比它的成分金屬的熔點高 B.合金的硬度一般比它的成分金屬大 C.合金與各成分金屬相比,具有許多優(yōu)良的物理、化學或機械性能 D.合金在工業(yè)上的用途比純金屬更廣,解析合金的熔點比它的成分金屬要低,故A項錯誤,B項正確;合金具有許多良好的物理、化學、機械性能,故C項正確;合金比純金屬用途更廣泛,故D項正確。,A,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,歸納總結組成合金的元素不一定
5、是兩種或兩種以上的金屬,也可以是金屬與非金屬;合金中一定含金屬元素。 并非所有的金屬都能形成合金,兩種金屬形成合金,其前提是兩種金屬在同一溫度范圍內都能熔化,若一種金屬的熔點高于另一種金屬的沸點,則二者不能形成合金。,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,對點演練 所謂合金,就是不同種金屬(也包括一些非金屬)在熔融狀態(tài)下形成的一種熔合物,根據(jù)下列四種金屬的熔、沸點判斷,其中不能形成合金的是(),A.Cu和AlB.Fe和Cu C.Fe和NaD.Al和Na,答案,解析,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考向2金屬的冶煉方法 例2(2019甘肅武威模擬)分析推理是化學
6、學習的方法之一。下列實驗推理正確的是() A.鈉的金屬性強,一般還原劑很難將其還原出來,所以用電解飽和NaCl溶液的方法冶煉 B.金屬的冶煉方法與金屬的活潑性有很大關系,銀和汞可以用熱分解的方法冶煉 C.工業(yè)上電解熔融氯化鎂可制得金屬鎂,所以電解熔融氯化鋁也可制得鋁 D.將鎂條和鋁片用導線連接再插進稀NaOH溶液中,鎂條上產生氣泡,說明鎂比鋁活潑,答案,解析,,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,歸納總結1.選擇金屬冶煉的方法要依據(jù)金屬在自然界中的存在形態(tài)和金屬的活動性。金屬活動順序中,金屬的位置越靠后,越容易被還原;金屬的位置越靠前,越難被還原。 2.化學性質很穩(wěn)定的金屬如A
7、u、Pt等,在自然界中以游離態(tài)存在,用物理方法即可得到。 3.有些活動性很強的金屬也可以用還原法來冶煉,如Na+KCl K+NaCl,2RbCl+Mg MgCl2+2Rb等。在此過程主要運用了化學平衡移動原理,利用K、Rb的沸點低,變成氣體離開反應體系,促使化學平衡向正反應方向移動。,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,對點演練 用鋁和金屬氧化物反應制備金屬單質是工業(yè)上較常用的方法。如:,常溫下Al的金屬性比Ba的金屬性(選填“強”或“弱”)。利用上述方法可制取Ba的主要原因是。 A.高溫時Al的活潑性強于Ba B.高溫有利于BaO分解 C.高溫時BaOAl2O3比Al
8、2O3穩(wěn)定 D.Ba的沸點比Al的低,答案,解析,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,銅及其重要化合物 1.單質銅 (1)銅的物理性質: 銅是一種有金屬光澤的色固體,有良好的導電、導熱性(僅次于銀,可用于制電纜),有良好的延展性。,紫紅,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,(2)銅的化學性質:,黑,Cu+4HNO3(濃)==Cu(NO3)2+2NO2+2H2O,3Cu+8HNO3(稀)==3Cu(NO3)2+2NO+4H2O,Cu+2AgNO3==Cu(NO3)2+2Ag,Cu+2FeCl3==CuCl2+2FeCl2,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力
9、考向突破,2.銅的重要化合物 (1)黑色氧化銅在高溫下分解為磚紅色的Cu2O,化學方程式為 ;磚紅色的Cu2O與稀硫酸反應,溶液變藍,同時生成紅色的單質銅,離子方程式為 。 (2)氫氧化銅是色水的固體。其化學性質及應用如下: 反應的化學方程式: 反應的離子方程式:,Cu2O+2H+==Cu+Cu2++H2O,藍,不溶于,Cu(OH)2+2H+==Cu2++2H2O,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,(3)Cu2(OH)2CO3的名稱為,是銅綠、孔雀石的主要成分,受熱分解可生成黑色的氧化銅,化學方程式為Cu2(OH)2CO3 2CuO+CO2+H2O,
10、可溶于稀硫酸,離子方程式為Cu2(OH)2CO3+4H+==2Cu2++CO2+3H2O。 (4)藍色的硫酸銅晶體受熱分解為白色的硫酸銅粉末,化學方程式為CuSO45H2O CuSO4+5H2O。,堿式碳酸銅,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,自主練習 1.由銅屑制備硫酸銅時,一般不用銅與濃硫酸反應,而是將熱空氣通入銅和稀硫酸的混合物中,為什么?,提示 銅與濃硫酸反應生成硫酸銅、二氧化硫和水,化學方程式為Cu+2H2SO4(濃) CuSO4+SO2+2H2O;將熱空氣通入到銅和稀硫酸混合物中發(fā)生的反應為2Cu+O2 2CuO,CuO+H2SO4== CuSO4+H2O。
11、兩種方法相比較,前一種方法會產生有毒的SO2氣體,且制取相同質量的硫酸銅,消耗的硫酸較多,故制備硫酸銅時,一般采用第二種方法。,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,2.波爾多液是一種農業(yè)上應用廣泛的殺菌劑,它是由硫酸銅、生石灰和水按一定比例配成的天藍色膠狀懸濁液,思考下列問題: 波爾多液能否用鐵桶盛放?為什么? 波爾多液能殺菌的可能原因是什么?,提示 不能。原因是鐵能置換波爾多液中的Cu2+,降低殺菌能力。CuSO4是重金屬鹽,能使蛋白質變性,因此能用于殺菌。,考點一,考點二,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,3.某研究小組通過實驗探究Cu及其化合物的性質,操作正確且能達到實
12、驗目的的是() A.將銅絲插入濃硫酸中并加熱,反應后再加入水,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Cu2(OH)2CO3的銅器放入鹽酸中浸泡,可除去銅綠,D,解析銅與濃硫酸反應后,硫酸的濃度仍較高,不能把水加入反應容器中,A項錯誤;Cu與Cl2常溫下不反應,需要加熱才能發(fā)生反應,B項錯誤;CuCl2水解生成的HCl易揮發(fā),加熱蒸干CuCl2溶液得不到CuCl2固體,C項錯誤;D項正確。,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點一,考點二,考向銅及其化合物的性質和應用
13、例(2019云南大理模擬)已知酸性條件下有如下反應:2Cu+==Cu2++Cu。由于反應溫度不同,用氫氣還原氧化銅時,可能產生Cu或Cu2O,兩者都是紅色固體。一同學對某次用氫氣還原氧化銅實驗所得的紅色固體產物進行驗證,實驗操作和實驗現(xiàn)象記錄如下:,由此推出本次氫氣還原氧化銅實驗的產物() A.是CuB.是Cu2O C.一定有Cu,一定有Cu2OD.一定有Cu2O,可能有Cu,答案,解析,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點一,考點二,歸納總結1.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
14、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,銅在陽極上失電子變?yōu)镃u2+,用純銅棒作陰極,Cu2+在陰極上得電子生成銅。,2.銅在通入氧氣并加熱的情況下,可在稀硫酸中逐漸溶解: 2Cu+O2+2H2SO4 2CuSO4+2H2O。,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點一,考點二,對點演練 工業(yè)上由黃銅礦(主要成分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吸收。 a.濃硫酸b.濃硝酸 c.NaOH溶液d.氨水 (2)用稀硫酸浸泡熔
15、渣B,取少量所得溶液,滴加KSCN溶液后呈紅色,說明溶液中存在(填離子符號),檢驗溶液中還存在Fe2+的方法是(注明試劑、現(xiàn)象)。,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點一,考點二,(3)由泡銅冶煉粗銅的化學反應方程式為。 (4)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 (2)利用反應2Cu+O2+2H2SO4 2CuSO4+2H2O可以制備CuSO4,若將該反應設計為原電池,正極電極反應式
16、為。,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點一,考點二,答案 (1)cd (2)Fe3+取少量待測液置于試管中,加入酸性高錳酸鉀溶液,溶液紫色褪去,說明含有Fe2+ (3)3Cu2O+2Al 6Cu+Al2O3 (4)bd(5)O2+4e-+4H+==2H2O,必備知識自主預診,關鍵能力考向突破,考點一,考點二,解析 (1)氣體A中的大氣污染物為二氧化硫,能夠被NaOH溶液或氨水吸收。濃硫酸不能吸收二氧化硫。濃硝酸與SO2反應生成一氧化氮有毒氣體。(2)熔渣B中含有鐵元素的化合物。加稀硫酸溶解,取少量所得溶液,滴加KSCN溶液后呈紅色,說明溶液中存在Fe3+。檢驗溶液中存在Fe2+可加入酸
17、性KMnO4溶液。(3)泡銅在高溫下被鋁還原:3Cu2O+2Al 6Cu+Al2O3。(4)粗銅的電解精煉:粗銅作陽極,純銅作陰極,硫酸銅溶液作電解質溶液。a.電能不會全部轉化為化學能,還可轉化為熱能,錯誤;b.粗銅接電源正極,發(fā)生氧化反應,正確;c.溶液中Cu2+向陰極移動,錯誤;d.利用陽極沒有參與反應的剩余金屬即陽極泥可回收Ag、Pt、Au等金屬,正確。(5)利用反應2Cu+O2+2H2SO4 2CuSO4+2H2O可以制備CuSO4,若將該反應設計為原電池,O2在正極被還原,電極反應式為O2+4e-+4H+==2H2O。,2,3,4,1,1,2,3,4,1.金屬材料在日常生活以及生
18、產中有著廣泛的應用。下列關于金屬的一些說法不正確的是() A.合金的性質與其組成金屬的性質不完全相同 B.火燒孔雀石Cu2(OH)2CO3制得銅也屬于還原法 C.金屬冶煉的本質是金屬陽離子得到電子變成金屬原子 D.工業(yè)上金屬Mg、Cu都是用熱還原法制得的,答案,解析,1,2,3,4,2.(2019黑龍江哈爾濱月考)下列說法中正確的是() A.純鐵易被腐蝕,可以在純鐵中混入碳元素制成“生鐵”,以提高其抗腐蝕能力 B.我們使用合金是因為它比純金屬具有更優(yōu)良的化學性質 C.我國首艘航母“遼寧艦”上用于艦載機降落的攔阻索是特種鋼纜,屬于金屬材料 D.Na、Al、Cu可以分別用電解冶煉法、熱還原法和熱分
19、解法得到,答案,解析,1,2,3,4,3.(2019廣東中山一中模擬)某化學小組為測定一定質量的某銅鋁混合物中銅的質量分數(shù),設計了如下實驗方案:,下列有關判斷中不正確的是() A.溶液A和B均可以是鹽酸或NaOH溶液 B.若溶液B選用濃硝酸,則測得銅的質量分數(shù)偏小 C.溶液A和B均可選用稀硝酸 D.實驗室中方案更便于實施,答案,解析,1,2,3,4,4.(2019湖北八市聯(lián)考)銅是一種重要的金屬元素,其單質、合金和化合物具有廣泛的用途。下面是涉及銅及其化合物的有關實驗探究?；卮鹣铝袉栴}: (1)黃銅色如黃金,成分為銅鋅合金。某學?；瘜W學習小組同學在實驗室中對黃銅與濃硫酸的反應進行了下面的探究。
20、 寫出Cu與濃硫酸反應生成SO2的化學方程式:。 黃銅與濃硫酸反應可選用下列裝置中的。,1,2,3,4,同學甲采用下列裝置驗證產生的混合氣體中含有H2。,.黃銅與濃硫酸反應生成的混合氣體中含有H2的原因是。,1,2,3,4,(2)同學乙在做完Cu與濃硫酸反應的實驗后,發(fā)現(xiàn)有Cu剩余,且銅片上附著黑色粉末。同學乙查閱資料如下: CuS為黑色粉末;25 時,Ksp(CuS)=1.2710-36(molL-1)2;CuS對熱不穩(wěn)定,加熱至220 時分解為黑色的Cu2S和硫單質;CuS在空氣中加熱時迅速被氧氣氧化生成黑色的CuO和SO2。 該同學刮下銅片上的黑色粉末,加入試管中,然后加入蒸餾水,振蕩,
21、靜置后發(fā)現(xiàn)上層清液為淺藍色,下部為黑色物質,由此確定該黑色粉末中含有。 該同學通過(填操作名稱),得到不溶于水的黑色物質。 請你幫助該同學設計實驗驗證該黑色物質為CuS:。,1,2,3,4,答案 (1)Cu+2H2SO4(濃) CuSO4+SO2+2H2O 乙、丁.除去SO2.檢驗SO2是否除盡.濃硫酸.黑色變?yōu)榧t色.變?yōu)樗{色.防止空氣中的水蒸氣對實驗結果造成影響.隨著反應的進行,濃硫酸變?yōu)橄×蛩?黃銅中的Zn與稀硫酸反應生成H2 (2)CuSO4過濾在空氣中加熱該黑色物質,用濕潤的品紅試紙檢驗生成的氣體,品紅試紙褪色,1,2,3,4,解析 (1)在加熱的條件下,Cu與濃硫酸發(fā)生氧化還原反應生成CuSO4、SO2、H2O。濃硫酸與黃銅的反應中,濃硫酸為液體,實驗室中用試管作反應器,加熱液體時,一般試管口略向上傾斜,故可采用裝置乙;也可采用裝置丁。因實驗的目的是檢驗H2的存在,故需要除去混合氣體中的SO2,故在裝置A中盛NaOH濃溶液除去SO2,用品紅溶液檢驗SO2是否除盡;裝置C中盛濃硫酸,除去H2中的水蒸氣;裝置D中干燥的H2與CuO在加熱條件下反應;用無水硫酸銅檢驗生成的水蒸氣。(2)得到淺藍色溶液說明黑色粉末中含有CuSO4。固液分離用過濾操作。加熱該黑色物質,用濕潤的品紅試紙檢驗生成的SO2即可。,
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