（全國通用版）2019版高考化學(xué)一輪復(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)利用金屬礦物課件.ppt

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1、第四節(jié) 用途廣泛的金屬材料 開發(fā)利用金屬礦物,考點一金屬材料與金屬礦物的開發(fā)和利用 【基礎(chǔ)回顧】 1.合金:,,,金屬與非金屬,低,大,2.常見金屬材料: (1)分類。,合金,(2)常見合金材料。,高碳,中碳,低碳,Cu、Sn、Pb,Cu、Zn,鋁合金:密度___,強度高,塑性好,易于加工。 應(yīng)用于建筑業(yè)、容器包裝業(yè)、交通運輸業(yè)等。,小,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)金屬以_______的形式存在。 少數(shù)化學(xué)性質(zhì)_______的金屬存在游離態(tài)。,化合態(tài),不活潑,(2)金屬冶煉的實質(zhì)。 使金屬化合物中的金屬離子___電子被_____為金屬 單質(zhì)的過

2、程:Mn++ne-====M。 (3)金屬冶煉的一般步驟。,得,還原,(4)金屬冶煉的方法(用化學(xué)方程式表示)。,2HgO 2Hg+O2,2Ag2O 4Ag+O2,Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2,WO3+3H2 W+3H2O,Cr2O3+2Al 2Cr+Al2O3,2NaCl(熔融) 2Na+Cl2,2Al2O3(熔融) 4Al+3O2,MgCl2(熔融) Mg+Cl2,(5)鋁熱反應(yīng)。 原理:Al作還原劑,另一種氧化物作氧化劑,用鋁將氧化物中的金屬置換出來。 反應(yīng)特點:在高溫下進(jìn)行,反應(yīng)迅速并放出大量的熱,新生成的金屬單質(zhì)呈熔融態(tài)且易與Al2O3分離。,實驗裝置。 實驗

3、現(xiàn)象: a.鎂條劇烈燃燒,放出一定量的熱,并發(fā)出耀眼的白光,氧化鐵和鋁粉在較高溫度下發(fā)生劇烈的反應(yīng); b.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(yīng),放出大量的 熱,反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________ 原理應(yīng)用: a.制取熔點較高、活潑性弱于Al的金屬(如鉻、錳、 鎢等); b.金屬焊接,如野外焊接鋼軌等。,2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3,【思維診斷】(正確的打“”,錯誤的打“”) (1)任何金屬都能形成合金。() 提示:。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(nèi)都能熔化,若一種金屬的

4、熔點大于另一種金屬的沸點,則二者不能形成合金。,(2)所有的金屬氧化物都能和鋁發(fā)生鋁熱反應(yīng)。 () 提示:?；顫娦员華l弱的難熔金屬,如釩、鉻、錳、鐵、銅的氧化物與Al可以發(fā)生鋁熱反應(yīng)。,(3)用焦炭和空氣反應(yīng)產(chǎn)生的CO在高溫下還原鐵礦 石中鐵的氧化物。() 提示:。工業(yè)制鐵即CO還原鐵礦石,3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2。,(4)電解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液時,陰極上依次析出Cu、Fe、Al。() 提示:。陰極上析出Cu后,生成的是氫氣。,【題組過關(guān)】 1.(RJ必修1P68改編題)下列有關(guān)說法中,不正確的是() A.鋼與純鐵相比較不易生銹 B.冶煉鋁和鈉都可以用電

5、解法 C.青銅、不銹鋼、硬鋁都是合金 D.缺鈣會引起骨質(zhì)疏松,缺鐵會引起貧血,【解析】選A。鋼中含有碳等雜質(zhì)容易形成原電池,腐蝕更快,A錯誤;冶煉鋁和鈉都是用電解法,B正確;青銅為銅錫等形成的合金,不銹鋼為鐵鎳等形成的合金,硬鋁為鎂鋁等形成的合金,C正確;鈣是組成骨骼的重要元素,缺鈣會使骨質(zhì)疏松,血紅蛋白中含有鐵元素,缺鐵會引起缺鐵性貧血,D正確。,2.某同學(xué)設(shè)計了如下實驗測量m g銅銀合金樣品中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù): 下列說法中不正確的是() 導(dǎo)學(xué)號79100040,A.合金的熔點比其成分金屬低,通常比成分金屬具有更優(yōu)良的金屬特性 B.銅銀都能與稀硝酸反應(yīng),收集到的V L氣體可能全為NO C.操作是

6、過濾,操作是洗滌,操作應(yīng)是烘干 D.根據(jù)反應(yīng)收集到的氣體體積可以計算銅和銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù),【解析】選C。合金的熔點比其成分金屬低,A正確;不論是濃硝酸還是稀硝酸,用排水法收集到的氣體一定全部是NO,B正確;W g固體為AgCl,由于AgCl具有熱不穩(wěn)定性,故操作應(yīng)是低溫干燥而不是烘干,C錯誤;根據(jù)反應(yīng)收集的氣體體積,利用電子守恒及質(zhì)量關(guān)系列式可求得銅和Ag的質(zhì)量分?jǐn)?shù),D正確。,3.鋁熱反應(yīng)的本質(zhì)是利用鋁的還原性,將難熔金屬從其氧化物中置換出來,關(guān)于鋁熱反應(yīng)解答下列問題: (1)用鋁粉和Fe2O3做鋁熱反應(yīng)實驗,需要的試劑還有__________。 A.KClB.KClO3 C.MnO2D.Mg,(

7、2)用等物質(zhì)的量的MgO和Fe2O3組成的混合物在一定條件下與鋁粉進(jìn)行鋁熱反應(yīng)。 引發(fā)鋁熱反應(yīng)的操作是_____________________。 產(chǎn)物中單質(zhì)是__________(寫名稱)。,【解析】(1)做鋁熱反應(yīng)的實驗時,需要KClO3作助燃劑,且用鎂條引燃。 (2)在混合物上加少量KClO3固體并插上鎂條,點燃鎂條后放出熱量,使KClO3固體分解放出O2,進(jìn)一步加劇Mg的燃燒,可在短時間內(nèi)使混合物溫度迅速升高,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。,答案:(1)BD (2)加少量KClO3,插上鎂條并將其點燃鐵,【加固訓(xùn)練】 1.下列說法中正確的是() A.氯化鋁

8、是一種電解質(zhì),可用電解氯化鋁制鋁 B.工業(yè)上通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的反應(yīng)中,Na+被還原 D.MgCl2(aq)Mg(OH)2MgOMg,在給定條件下能實現(xiàn),【解析】選C。AlCl3是共價化合物,電解AlCl3熔融物,不能生成Al,A錯誤;電解KCl溶液不能生成K,B錯誤;電解熔融氯化鈉制取金屬鈉,Na+被還原,C正確;MgO熔點很高,制Mg時不是電解MgO而是電解MgCl2,D錯誤。,2.用鋅、氧化銅、稀硫酸做原料制取銅,有下列兩種途徑:,若用這兩種方法制得相同質(zhì)量的銅時,下列敘述符合實際實驗結(jié)果的是() A.生成的硫酸鋅質(zhì)量相同 B.消耗相同質(zhì)量的

9、硫酸 C.消耗相同質(zhì)量的鋅 D.消耗相同質(zhì)量的氧化銅,【解析】選D。H2還原CuO時H2的消耗量比理論值要多,則(1)中消耗Zn、H2SO4和生成的ZnSO4的量都多,A、B、C錯誤;得相同質(zhì)量的銅時,消耗相同質(zhì)量的氧化銅,D正確。,考點二銅及其化合物的性質(zhì) 【基礎(chǔ)回顧】 1.銅: (1)物理性質(zhì)。 _____色固體,具有良好的延展性、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性。,紫紅,(2)化學(xué)性質(zhì)。,常溫下,銅在干燥的空氣中性質(zhì)穩(wěn)定,但在潮濕的 空氣里則會被銹蝕,在其表面逐漸形成一層綠色的 _____。有關(guān)化學(xué)方程式:__________________ ___________。,銅銹,2Cu+O2+CO2+H2O=

10、===,Cu2(OH)2CO3,寫出下列化學(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+O2 2CuO,2Cu+S Cu2S,Cu+Cl2 CuCl2,與氧化性酸反應(yīng)。 a.與濃硫酸共熱的化學(xué)方程式: _________________________________; b.與稀硝酸反應(yīng)的離子方程式: __________________________________; c.與濃硝酸反應(yīng)的離子方程式: ___________________________

11、_____。,Cu+2H2SO4(濃) CuSO4+SO2+2H2O,3Cu+8H++2 ====3Cu2++2NO+4H2O,Cu+4H++2 ====Cu2++2NO2+2H2O,與鹽溶液反應(yīng)。 a.與硝酸銀溶液反應(yīng)的離子方程式: ____________________ b.與FeCl3溶液反應(yīng)的離子方程式: _____________________。,Cu+2Ag+====2Ag+Cu2+;,Cu+2Fe3+====2Fe2++Cu2+,2.銅的重要化合物: (1)氧化物。 CuO:___色難溶于水的固體,與酸反應(yīng), 可以用 H2、CO、Al還原出Cu。,黑,Cu2O: a._

12、__色難溶于水的固體。 b.與酸反應(yīng)(H+)為Cu2O+2H+====Cu+Cu2++H2O 。 c.Cu2O遇到HNO3發(fā)生氧化反應(yīng)生成Cu2+。 d.與H2反應(yīng): Cu2O+H2 2Cu+H2O。 e.CuO加強熱的反應(yīng):4CuO 2Cu2O+O2。,紅,(2)氫氧化銅___色難溶物,是一種弱堿。,藍(lán),Cu(OH)2+2H+====Cu2++2H2O。,(3)銅鹽。 Cu2(OH)2CO3。 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(xué)方程 式:______________________________,可溶于稀硫

13、酸, 離子方程式:_________________________________。,堿式碳酸銅,Cu2(OH)2CO3 2CuO+CO2+H2O,Cu2(OH)2CO3+4H+====2Cu2++CO2+3H2O,CuSO4。 ___色的硫酸銅晶體受熱分解為白色的硫酸銅粉末, 化學(xué)方程式為__________________________。,藍(lán),CuSO45H2O CuSO4+5H2O,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,用來殺滅植物的病毒。,【思維診斷】(正確的打“”,錯誤的打“

14、”) (1)Cu2S+O2 2Cu+SO2制取粗銅,反應(yīng)中被氧化的 元素是Cu。() 提示:。硫元素從-2+4,被氧化的元素是S。,(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。() 提示:。鐵片從CuSO4溶液中置換出銅。,(3)利用無水硫酸銅遇水變成藍(lán)色這一性質(zhì),來檢驗水的存在。() 提示:。無水硫酸銅遇水生成藍(lán)色的CuSO45H2O。 (4)將銅絲插入濃硫酸加熱,反應(yīng)后把水加入反應(yīng)器中,觀察硫酸銅溶液的顏色。() 提示:。應(yīng)把反應(yīng)液倒入水中。,【典題探究】 【典題】CuCl是有機(jī)合成的重要催化劑,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

15、質(zhì)),生產(chǎn)CuCl的工藝流程如下:,已知:CuCl溶于NaCl的濃溶液可生成 , 的 溶液用水稀釋后可生成CuCl沉淀。 導(dǎo)學(xué)號79100041,(1)煅燒的主要目的是____________________。 (2)操作為調(diào)節(jié)溶液的pH,范圍為________,加入的物質(zhì)X可以是________(填字母)。 A.CuOB.Cu(OH)2 C.NaOH溶液D.CaCO3,(3)濾渣的主要成分是________。 (4)往濾液中加入食鹽并通入SO2可生成 , 請寫出反應(yīng)的離子方程式:___________________。,【解析】(1)銅在廢銅料中主要以銅單質(zhì)的形式存在,從流程圖知CuC

16、l需從溶液中提取,故煅燒的目的是將銅轉(zhuǎn)化為溶于酸的氧化物。 (2)調(diào)節(jié)溶液的pH時,應(yīng)保證Fe3+、Al3+完全沉淀,而Cu2+不能沉淀,溶液的pH應(yīng)在4.7pH<5.6,加入物質(zhì)X的目的是消耗H+調(diào)節(jié)溶液的pH,但不能引入新雜質(zhì)。,(3)溶液的pH在4.7pH<5.6時,Fe3+和Al3+完全轉(zhuǎn)化為 相應(yīng)的氫氧化物沉淀,濾渣的主要成分為Fe(OH)3和 Al(OH)3。 (4)根據(jù)題給的反應(yīng)物和生成物,再結(jié)合氧化還原反應(yīng) 的基本規(guī)律可寫出反應(yīng)的方程式:2H2O+2Cu2++SO2+4Cl- ====2 + +4H+。,答案:(1)使銅轉(zhuǎn)化為可溶于酸的氧化物 (2)4.7pH<5.6ABC

17、(3)Fe(OH)3和Al(OH)3 (4)2H2O+2Cu2++SO2+4Cl-====2 + +4H+,【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)的離子方程式________。 提示:Cu+H2O2+2H+====Cu2++2H2O。,(2)工業(yè)上常用CuSO4來制備CuCl,在提純后的CuSO4溶 液中加入一定量的Na2SO3和NaCl,加熱,生成CuCl沉淀, 該反應(yīng)的離子方程式是_____________。 提示:2Cu2++ +2Cl-+H2O 2CuCl+ +2H+。,(3)在鹽酸中CuCl能吸收CO,發(fā)生CuCl+CO+H2

18、O Cu(CO)ClH2OH<0,要加大CO的吸收率,適宜的條件是____________。 提示:低溫、高壓。該反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)。,【歸納提升】廢銅利用的思維模式,【題組過關(guān)】 1.(RJ必修1P68改編)下列說法中正確的是() A.CuCuOCu(OH)2每步轉(zhuǎn)化均能通過一步反應(yīng)實現(xiàn) B.鋁合金是一種混合物,它比純鋁的熔點高,C.金屬銅放置在潮濕的空氣中會被腐蝕,生成綠色的銅銹堿式碳酸銅 D.金屬鋁、鐵、銅都有一定的抗腐蝕性能,其抗腐蝕的原因都是表面形成氧化物薄膜,阻止反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行,【解析】選C。CuOCu(OH)2不能通過一步實現(xiàn),A錯誤;鋁合金比純鋁的熔點低,B錯誤;銅

19、、鐵表面不能形成致密的氧化膜,D錯誤。,2.(2018貴陽模擬)CuSO4是一種重要的化工原料,其有關(guān)制備途徑及性質(zhì)如圖所示。下列說法不正確的是 () 導(dǎo)學(xué)號79100042,A.途徑所用混酸中H2SO4與HNO3物質(zhì)的量之比最好為32 B.相對于途徑、,途徑更好地體現(xiàn)了綠色化學(xué)思想,C.CuSO4在1 100 所得的Cu2O,投入足量熱稀硝酸中,若溶液變?yōu)樗{(lán)色,同時有紫紅色固體出現(xiàn),說明樣品全部生成Cu2O D.Y可以是葡萄糖,【解析】選C。根據(jù)途徑中的離子反應(yīng)方程式: 3Cu+8H++2 ===3Cu2++2NO+4H2O,可知n( ) n(H+)=28,即n(H2SO4)n(HNO3)=

20、32,A正確;途 徑的反應(yīng)為2Cu+O2+2H2SO4 2CuSO4+2H2O,不產(chǎn)生 污染性氣體,符合綠色化學(xué)思想,B正確;Cu2O的檢驗不 能用稀硝酸,硝酸能氧化Cu2O為Cu2+,C錯誤;葡萄糖與 新制Cu(OH)2懸濁液生成Cu2O,D正確。,3.某煉鐵廢渣中含有大量CuS及少量鐵的化合物,工業(yè)上以該廢渣為原料生產(chǎn)CuCl22H2O晶體的工藝流程如下:,下列說法正確的是導(dǎo)學(xué)號79100043() A.焙燒過程中每消耗1 mol CuS則消耗3 mol O2 B.焙燒后的廢氣能夠使酸性高錳酸鉀溶液褪色 C.濾渣中主要含鐵的氧化物 D.將獲得的CuCl22H2O晶體加熱可制得CuCl2固

21、體,【解析】選B。根據(jù)2CuS+3O2 2CuO+2SO2知,1 mol CuS則消耗1.5 mol O2,A錯誤;廢氣含SO2能夠使酸性 高錳酸鉀溶液褪色,B正確;濾渣中主要是氫氧化鐵,C 錯誤;Cu2+水解,CuCl22H2O晶體加熱,不能得CuCl2固 體,D錯誤。,【加固訓(xùn)練】 1.下列生產(chǎn)、生活中的事實不能用金屬活動性順序表解釋的是() A.鋁制器皿不宜盛放酸性食物 B.電解飽和食鹽水陰極產(chǎn)生氫氣得不到鈉 C.鐵制容器盛放和運輸濃硫酸 D.鍍鋅鐵桶鍍層破損后鐵仍不易被腐蝕,【解析】選C。A項鋁和強酸反應(yīng)生成鹽和氫氣,能用金屬活動性順序解釋;B項用惰性電極電解飽和食鹽水時,陰極生成氫

22、氣而得不到鈉,說明Na的活動性大于氫,能用金屬活動性順序解釋;C項常溫下,濃硫酸和鐵發(fā)生鈍化反應(yīng),與金屬活動性順序無關(guān);D項Fe、Zn和電解質(zhì)構(gòu)成原電池,Zn易失電子作負(fù)極、Fe作正極,則Fe被保護(hù),所以能用金屬活動性順序解釋。,2.下列有關(guān)CuSO4溶液的敘述正確的是() A.該溶液中Na+、 、 、Mg2+不可以大量共存 B.通入CO2氣體產(chǎn)生藍(lán)色沉淀 C.與H2S反應(yīng)的離子方程式:Cu2++S2-====CuS D.Na2S可除去污水中的Cu2+,【解析】選D。CuSO4溶液顯酸性,Na+、 、 、 Mg2+可大量共存,A錯誤;CO2與CuSO4溶液不發(fā)生反應(yīng), B錯誤;H2S屬于弱電解質(zhì)應(yīng)寫化學(xué)式,C錯誤;Na2S電離 產(chǎn)生的S2-與污水中Cu2+發(fā)生沉淀反應(yīng),從而可降低污 水中的Cu2+濃度,故可以治理污水,D正確。,