2012-2013化學(xué)一輪復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案學(xué)案15 用途廣泛的金屬材料

1、學(xué)案15 用途廣泛的金屬材料 考綱要求1.了解金屬的通性及冶煉方法。2.了解合金的概念及重要應(yīng)用。知識點一金屬的性質(zhì)1金屬的物理性質(zhì)金屬具有共同的物理性質(zhì)(金屬光澤、導(dǎo)電性、傳熱性、延展性等)。大多數(shù)金屬單質(zhì)呈_色，但_等少數(shù)金屬有特殊顏色。除_外，常溫下金屬都是固體。不同的金屬，密度相差較大，其中密度最小的金屬是_(0.534 g·cm3)，常見金屬中密度最大的是_(Pt，俗稱白金，21.45 g·cm3)。金屬中硬度最大是_(Cr)。金屬的熔、沸點相差也很大，_的熔點都低于水的沸點(100)，而熔點最高的_達(dá)到3 410 。金屬可分成重金屬和輕金屬(以單質(zhì)密度_g

2、83;cm3為界)、有色金屬和黑色金屬(冶金工業(yè)中常用，鐵、鉻、錳是黑色金屬)、常見金屬和稀有金屬(根據(jù)含量)等。2金屬的化學(xué)性質(zhì)金屬原子的最外層電子數(shù)一般_個，在化學(xué)反應(yīng)中易失電子，因而常做_，表現(xiàn)出較強(qiáng)的還原性，其主要表現(xiàn)為：(1)易與O2、Cl2、Br2等非金屬反應(yīng)；(2)大多數(shù)能與H2O反應(yīng)；(3)大多數(shù)能與酸反應(yīng)；(4)一般能與鹽溶液發(fā)生反應(yīng)。問題思考1怎樣判斷金屬活動順序？金屬性與電子得失的多少有關(guān)嗎？ 2金屬的冶煉與其單質(zhì)的使用早晚與什么有關(guān)？ 知識點二合金1合金的定義合金是指兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有_特性的物質(zhì)。2合金的性能合金具有許多優(yōu)良的物理、化

3、學(xué)和機(jī)械性能，在許多方面不同于它的各成分金屬。(1)多數(shù)合金的熔點比它的各成分金屬的熔點_。(2)合金的硬度一般比它的各成分金屬的硬度_。問題思考3合金是混合物，還是化合物？能否用實驗來驗證？ 3常見的合金(1)我國最早使用的合金是_，銅合金的種類很多，除青銅外，常見的還有_(含Zn及少量Sn、Pb、Al等)和_(含Ni、Zn、Mn)。(2)鐵的合金有生鐵和鋼，其中_是用量最大、用途最廣泛的合金。根據(jù)化學(xué)成分，可以把鋼分為兩大類：_和_。其中碳素鋼又可分為低碳鋼(含碳量低于0.3%)、中碳鋼(含碳量為0.3%0.6%)和高碳鋼(含碳量高于0.6%)，合金鋼可用于制不銹鋼及各種特種鋼。(3)鎂鋁

4、合金的強(qiáng)度大、硬度大，密度小，常用于飛機(jī)、火箭、輪船等制造業(yè)。4正確選用金屬材料在進(jìn)行金屬材料的選擇時，常常要考慮以下幾個方面：(1)主要用途、外觀(即實用美觀)。(2)價格、加工難度、日常維修、環(huán)境保護(hù)、物盡其用等。(3)物理性質(zhì)，如密度、硬度、強(qiáng)度、導(dǎo)熱性等；化學(xué)性質(zhì)，如對水的作用，耐腐蝕性等。一、金屬的活動順序表的應(yīng)用常見金屬的活動順序為：金屬在_中失去電子生成陽離子的能力依次_，對應(yīng)陽離子得電子能力依次增強(qiáng)。該規(guī)律有多種應(yīng)用，歸納如下：1判斷金屬與酸能否發(fā)生置換反應(yīng)排在_前邊的金屬可與非氧化性酸發(fā)生置換氫的反應(yīng)。2判斷金屬與鹽溶液能否發(fā)生置換反應(yīng)排在前邊的較活潑的金屬能把排在后邊的金屬

5、從其_溶液中置換出來，生成_和_。3判斷金屬與水能否發(fā)生置換反應(yīng)(1)極活潑金屬(K、Ca、Na)可與_水發(fā)生置換氫的反應(yīng)；(2)活潑金屬(Mg、Al)可與_水發(fā)生置換氫的反應(yīng)；(3)較活潑金屬(Zn、Fe)與水蒸氣在高溫下反應(yīng)，可置換水中的氫生成氫氣，但生成的氫氧化物受熱分解，最后得到金屬氧化物；(4)排在氫后邊的金屬與水不反應(yīng)。4判斷原電池正、負(fù)極及電極反應(yīng)由兩種金屬構(gòu)成的原電池電極，位于金屬活動順序表前面的金屬為_極。(1)負(fù)極反應(yīng)：電極金屬_電子被_，形成金屬陽離子進(jìn)入溶液。(2)正極反應(yīng)：溶液中微粒(酸性條件下為H，中性條件下為H2O和O2)在_極上得到電子被還原。5判斷金屬在自然界

6、的存在狀態(tài)6判斷金屬氫氧化物的熱穩(wěn)定性強(qiáng)弱金屬活動順序表中越位于前面的金屬，其氫氧化物越_，越_分解，越后面的金屬氫氧化物越易分解，極不活潑的金屬Pt、Au甚至無氫氧化物。7判斷金屬的冶煉方法金屬冶煉是金屬離子得到電子，被還原成金屬原子的過程。金屬活動順序表中的不同金屬，因金屬離子結(jié)合電子能力不等，所以冶煉方法不同。二、金屬的冶煉1冶煉原理金屬的冶煉是利用_反應(yīng)原理，在一定條件下，用_法把金屬離子_成金屬單質(zhì)。2金屬冶煉的步驟大多數(shù)金屬礦石里含有雜質(zhì)，其冶煉過程一般可分為三個步驟：第一步是_，除去雜質(zhì)，提高礦石中有用成分的含量；第二步是_，利用_反應(yīng)原理，在一定條件下，用還原劑把金屬礦石中的金

7、屬離子還成金屬單質(zhì)；第三步是_，采用一定的方法，提煉純金屬。3金屬的冶煉方法4.金屬的回收和資源保護(hù)一方面礦產(chǎn)資源日漸減少，另一方面廢舊金屬作為一種固體廢棄物，會污染環(huán)境，應(yīng)把廢舊金屬回收利用，其中大部分可以重新制成金屬或其化合物再用。典例導(dǎo)悟1冶煉金屬一般有下列方法：焦炭法 水煤氣(或氫氣，或一氧化碳)法活潑金屬置換法 電解法。四種方法在工業(yè)上均有應(yīng)用。(1)請對下表中的金屬冶煉方法進(jìn)行分析，從上述四種方法中選擇相應(yīng)的序號填入下表中空格。火燒孔雀石煉銅濕法煉銅鋁熱法煉鉻從光鹵石中煉鎂火燒孔雀石煉銅所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式(寫主要的兩個)：_、_。(2)請再舉出使用上述方法冶煉金屬的例子各一個(

8、用化學(xué)方程式表示)：_；_；_；_。三、鋁熱反應(yīng)1本質(zhì)利用鋁的還原性，將難熔金屬從其氧化物中置換出來：_。2實驗(以Al和Fe2O3的反應(yīng)為例)(1)實驗步驟把兩張圓形濾紙分別折疊成漏斗狀，套在一起使四周都有四層。把內(nèi)層濾紙取出，在其底部剪一個孔，用水潤濕，再套回架在鐵圈上的玻璃漏斗上(如圖所示)，下面放置一盛沙子的蒸發(fā)皿。把5 g干燥的氧化鐵粉末和2 g鋁粉混合均勻，放在紙漏斗上，上面加少量氯酸鉀固體并在混合物中間插一根鎂條。用燃著的小木條點燃鎂條，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。(2)實驗現(xiàn)象：當(dāng)外露部分鎂條剛剛?cè)籍厱r，紙漏斗內(nèi)的混合物_，發(fā)出_，產(chǎn)生大量的煙。紙漏斗被燒破，有_落入蒸發(fā)皿內(nèi)的細(xì)沙上，液珠

9、冷卻后變?yōu)開。(3)實驗結(jié)論：在高溫下，鋁與氧化鐵反應(yīng)，放出_，化學(xué)方程式：_。3反應(yīng)特點在高溫下進(jìn)行，反應(yīng)迅速，放出大量的熱。新生成的金屬單質(zhì)呈液態(tài)且易與_分離。4應(yīng)用(1)在生產(chǎn)上，可用于_等。(2)在冶金工業(yè)上用于_。5鋁熱劑(1)在鋁熱反應(yīng)中，反應(yīng)混合物(鋁、金屬氧化物)稱為_。(2)能與Al組成鋁熱劑的金屬氧化物常見的有_、_、_、_、_等。典例導(dǎo)悟2粉末狀試樣A是由等物質(zhì)的量的MgO和Fe2O3組成的混合物。進(jìn)行如下實驗：取適量A進(jìn)行鋁熱反應(yīng)，產(chǎn)物中有單質(zhì)B生成；另取20 g A全部溶于0.15 L 6.0 mol·L1鹽酸中，得溶液C；將中得到的單質(zhì)B和溶液C反應(yīng)，放出

10、1.12 L(標(biāo)況)氣體，同時生成溶液D，還殘留有固體物質(zhì)B；用KSCN溶液檢驗時，溶液D不變色。請?zhí)羁眨?1)中引發(fā)鋁熱反應(yīng)的實驗操作是_，產(chǎn)物中的單質(zhì)B是_。(2)中所發(fā)生的各反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。(3)中所發(fā)生的各反應(yīng)的離子方程式是_。(4)若溶液D的體積仍視為0.15 L，則該溶液中c(Mg2)為_，c(Fe2)為_。1判斷正誤(1)電解熔融氯化鎂制取金屬鎂()(2010·上海8A)(2)電解飽和氯化鎂溶液，可制得金屬鎂()(2009·上海5D)(3)目前我國流通的硬幣是由合金材料制造的()(2009·廣東理基23A)(4)生鐵、普通鋼和不銹鋼中的碳含量依

11、次增加()(2009·廣東理基23B)2(2008·重慶理綜，27)某學(xué)習(xí)小組用如圖所示裝置測定鋁鎂合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和鋁的相對原子質(zhì)量。 (1)A中試劑為_。(2)實驗前，先將鋁鎂合金在稀酸中浸泡片刻，其目的是_ _。(3)檢查氣密性，將藥品和水裝入各儀器中，連接好裝置后，需進(jìn)行的操作還有：記錄C的液面位置；將B中剩余固體過濾，洗滌，干燥，稱重；待B中不再有氣體產(chǎn)生并恢復(fù)至室溫后，記錄C的液面位置；由A向B滴加足量試劑；檢查氣密性。上述操作的順序是_(填序號)；記錄C的液面位置時，除視線平視外，還應(yīng)_。(4)B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(5)若實驗用鋁鎂合金的質(zhì)量為a

12、g，測得氫氣體積為b mL(已換算為標(biāo)準(zhǔn)狀況)，B中剩余固體的質(zhì)量為c g，則鋁的相對原子質(zhì)量為_。(6)實驗過程中，若未洗滌過濾所得的不溶物，則測得鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將_(填“偏大”、“偏小”或“不受影響”)。題組一金屬與合金1(2011·哈爾濱調(diào)研)下列說法正確的是()A所有不銹鋼都只含有金屬元素B我國流通的硬幣材質(zhì)是金屬單質(zhì)C廣東打撈的明代沉船上存在大量鋁制餐具D鎂合金的硬度和強(qiáng)度均高于純鎂2合金比純金屬制成的金屬材料的優(yōu)點是（雙選）()A.一般地，合金的熔點比它的各成分金屬的更低B.改變原料的配比、改變生成合金的條件，得到有相同性能的合金C.合金比純金屬的導(dǎo)電性更強(qiáng)D.合金比純金屬

13、的應(yīng)用范圍更廣泛3金屬材料在日常生活以及生產(chǎn)中有著廣泛的運用。下列關(guān)于金屬的一些說法不正確的是()A合金的性質(zhì)與其成分金屬的性質(zhì)完全相同B工業(yè)上金屬Mg、Al都是用電解熔融的氯化物制得的C金屬冶煉的本質(zhì)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4(2011·沈陽統(tǒng)考)“隱形衣”被評為2008年十大科學(xué)發(fā)現(xiàn)，隱形衣的核心材料是“元材料”，“元材料”一般是將聚合材料和微小的錫卷或金屬絲混合制成，從而使電磁輻射的路徑彎曲。下列說法不正確的是()A聚合材料屬于高分子材料B合金也是重要的材料，其組成中只有金屬(兩種或幾種金屬)C金屬能夠拉成金屬絲說明金屬具有延展性D利用金屬氧化物冶

14、煉金屬必須利用氧化還原反應(yīng)5(2010.揚州高三期末)近年來，科技人員又研究得到一種新型材料泡沫鋁。它是由發(fā)泡劑加到熔融或固體粉末的鋁合金(合金是指金屬跟其他金屬或非金屬所組成的具有金屬特性的物質(zhì))中而制成的，其優(yōu)點是硬度高，密度小(約為0.160.5 g·cm3)，比木材還輕，可浮于水面，又有很大剛性，且隔音、保溫，是一種良好的建筑材料和輕質(zhì)材料，近幾年就可大批量投放市場。下列關(guān)于泡沫鋁的說法錯誤的是()A泡沫鋁是純凈物B泡沫鋁是一種合金C泡沫鋁是一種優(yōu)質(zhì)的建筑材料和輕質(zhì)材料D泡沫鋁可用于飛機(jī)制造題組二金屬的冶煉6下列金屬冶煉的反應(yīng)原理，錯誤的是()A2NaCl(熔融)2NaCl2

15、BMgOH2MgH2OCFe3O44CO3Fe4CO2D2HgO2HgO27(2011·鹽城聯(lián)考)下列說法中不正確的是()A有些活潑金屬如鋁可作高溫還原法的還原劑B用電解熔融NaCl的方法來冶煉金屬鈉C可用焦炭或一氧化碳還原氧化鋁的方法來冶煉鋁D回收舊金屬可以重新制成金屬或它們的化合物8下列制備金屬單質(zhì)的方法或原理正確的是()A在高溫條件下，用H2還原MgO制備單質(zhì)MgB在通電條件下，電解熔融Al2O3制備單質(zhì)AlC在通電條件下，電解飽和食鹽水制備單質(zhì)NaD加強(qiáng)熱，使CuO在高溫條件下分解制備單質(zhì)Cu9.在一定條件下可實現(xiàn)如下圖所示物質(zhì)之間的變化：請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?1)孔雀石的主要成

16、分是CuCO3·Cu(OH)2(堿式碳酸銅)，受熱易分解。圖中的F是_。(2)寫出明礬與過量NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式_。(3)圖中所得G和D都為固體，混合后，在高溫下可發(fā)生反應(yīng)，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式_。(4)每生成1 mol D同時生成_ mol E。題組三實驗探究10某興趣活動小組對金屬及其化合物作如下研究：(1)下表為“鋁與氯化銅溶液反應(yīng)”實驗報告的一部分：實驗步驟實驗現(xiàn)象將打磨過的鋁片(過量)放入一定濃度的CuCl2溶液中產(chǎn)生氣泡，析出疏松的紅色固體，溶液逐漸變?yōu)闊o色反應(yīng)結(jié)束后分離出溶液備用紅色固體用蒸餾水洗滌后，置于潮濕空氣中一段時間后固體由紅色變?yōu)榫G色視其主要成分為C

17、u2(OH)2CO3按反應(yīng)類型寫出實驗中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式各一個(是離子反應(yīng)的只寫離子方程式)置換反應(yīng)：_；化合反應(yīng)：_。(2)用石墨作電極，電解上述實驗分離出的溶液，兩極產(chǎn)生氣泡。持續(xù)電解，在陰極附近的溶液中還可以觀察到的現(xiàn)象是_。解釋此現(xiàn)象的離子方程式是_。(3)工業(yè)上可用鋁與軟錳礦(主要成分為MnO2)反應(yīng)來冶煉金屬錳。 用鋁與軟錳礦冶煉錳的原理是(用化學(xué)方程式表示)_。MnO2在H2O2分解反應(yīng)中作催化劑。若將適量MnO2加入到酸化后的H2O2溶液中，MnO2溶解產(chǎn)生Mn2，該反應(yīng)的離子方程式是_。答案【課前準(zhǔn)備區(qū)】知識點一1銀白金、銅汞鋰鉑鉻鈉、鉀、銣、銫鎢452小于4還原劑知識點

18、二1金屬2(1)低(2)大3(1)青銅黃銅白銅(2)鋼碳素鋼合金鋼問題思考1(1)金屬與水或酸的反應(yīng)越劇烈，該金屬越活潑；(2)金屬對應(yīng)的最高價氫氧化物的堿性越強(qiáng)，該金屬越活潑；(3)一種金屬能從另一種金屬的鹽溶液中將其置換出來，則該金屬活潑性比另一種金屬強(qiáng)；(4)兩金屬能構(gòu)成原電池時，一般作負(fù)極的金屬比作正極的金屬更活潑；(5)在電解過程中，一般來說，先得電子的金屬陽離子對應(yīng)的金屬單質(zhì)的活潑性比后得電子的金屬陽離子對應(yīng)的金屬單質(zhì)的活潑性弱。與得失電子多少無關(guān)。2與金屬活潑性有關(guān)，金屬越活潑被發(fā)現(xiàn)的越晚，越難冶煉。3合金屬于混合物，金屬與金屬或金屬與非金屬形成合金時，一般認(rèn)為沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，

19、各成分的化學(xué)性質(zhì)沒有發(fā)生改變。如鋼的電化學(xué)腐蝕中，鎂作負(fù)極被氧化，而其中的碳作正極?！菊n堂活動區(qū)】一、化學(xué)反應(yīng)減弱1H2鹽新鹽新金屬3(1)冷(2)熱4負(fù)(1)失氧化(2)正5化合態(tài)游離態(tài)化合態(tài)6穩(wěn)定不易二、1.氧化還原還原還原2礦石的富集冶煉氧化還原精煉三、1.2mAl3MnOmmAl2O33nM2(2)立即劇烈反應(yīng)耀眼的光芒紅熱狀態(tài)的液珠落黑色固體(3)大量的熱Fe2O32Al2FeAl2O33Al2O34(1)焊接鋼軌(2)冶煉難熔金屬5(1)鋁熱劑(2)Fe2O3Fe3O4Cr2O3MnO2V2O5典例導(dǎo)悟1(1)Cu2(OH)2CO32CuOCO2H2OC2CuO2CuCO2(2)F

20、e2O33CO2Fe3CO23H2WO3W3H2O3MnO24Al3Mn2Al2O32NaCl(熔融)2NaCl2解析選擇金屬的冶煉方法，要依據(jù)金屬的活動性及金屬在自然界中的存在狀態(tài)?？兹甘闹饕煞质荂u2(OH)2CO3，火燒時易分解，木柴或煤中有碳，能還原出Cu。2(1)加少量KClO3，插上鎂條并將其點燃Fe(2)Fe2O36HCl=2FeCl33H2O；MgO2HCl=MgCl2H2O(3)Fe2H=Fe2H2；Fe2Fe3=3Fe2(4)0.67 mol·L12.3 mol·L1解析此題將實驗操作與元素化合物知識巧妙結(jié)合在一起考查，增大了試題的容量，增強(qiáng)了試題的

21、測試能力。(1)鋁熱反應(yīng)是指單質(zhì)Al和某些金屬氧化物發(fā)生的反應(yīng)，反應(yīng)過程中放出大量熱，但該反應(yīng)需要較高的溫度才能引發(fā)。在混合物上加少量KClO3并插上Mg條，點燃Mg條后放出熱量，使KClO3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)。發(fā)生的反應(yīng)為Fe2O32AlAl2O32Fe，所以產(chǎn)物中單質(zhì)B為Fe。(2)Fe2O3和MgO都是堿性氧化物，能和酸反應(yīng)生成鹽和水。Fe2O36HCl=2FeCl33H2O；MgO2HCl=MgCl2H2O。(3)混合物中只有Fe2O3能和Al發(fā)生鋁熱反應(yīng)，生成Fe單質(zhì)。C溶液中有反應(yīng)的FeCl3，還有未反應(yīng)的HCl。發(fā)生的離

22、子反應(yīng)為：Fe2H=Fe2H2；Fe2Fe3=3Fe2。(4)假設(shè)步驟用去的20 g固體中，MgO的物質(zhì)的量為x，F(xiàn)e2O3的物質(zhì)的量為y，則40x160y20。發(fā)生的反應(yīng)有：MgO2HCl=MgCl2H2O；Fe2O36HCl=2FeCl33H2O。因為步驟中Fe有剩余，說明經(jīng)此步驟HCl全部消耗了。步驟剩余HCl的物質(zhì)的量可根據(jù)步驟中產(chǎn)生的氣體確定為0.1 mol，所以又有：2x6y0.10.9，解得：x0.1 mol，y0.1 mol。根據(jù)MgOMgCl2的關(guān)系，溶液中MgCl2的濃度為：01 mol÷0.15 L0.67 mol·L1。步驟說明溶液中沒有Fe3，也就

23、是溶質(zhì)為FeCl2和MgCl2。根據(jù)Cl不變的關(guān)系，可知MgCl2和FeCl2的總的物質(zhì)的量等于0.45 mol，所以，F(xiàn)eCl2的濃度為：2.3 mol·L1。【課后練習(xí)區(qū)】高考集訓(xùn)1(1)(2)×(3)(4)2(1)NaOH溶液(2)除去鋁鎂合金表面的氧化膜(3)使D和C的液面相平(4)2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2(5)(6)偏小解析(1)觀察實驗裝置圖可知是用量氣法完成實驗?zāi)康?，故A中應(yīng)盛NaOH溶液，在B中發(fā)生2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2的反應(yīng)。(2)目的是除去鋁鎂合金表面的氧化膜。(3)正確順序應(yīng)為；為使C中氣體的壓強(qiáng)與外界大氣

24、壓相等，還應(yīng)使D與C的液面相平。(5)據(jù)2Al3H2 2 mol 3 mol 得M(Al)(6)據(jù)w(Al)×100%的計算公式可知未洗滌不溶物會造成鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小。考點集訓(xùn)1DA項不銹鋼都含有C等非金屬元素；流通硬幣材質(zhì)是合金，明代還沒有鋁制品，B、C錯；D項一般來說合金熔點比成分金屬低，硬度、強(qiáng)度比成分金屬大。2AD根據(jù)教材知識，B不正確；合金的電阻率比純金屬要大，故C是錯誤的；合金由于性能好而應(yīng)用更廣泛，D是正確的。3AB4B合金是兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的材料，其中可能含有非金屬，如鋼鐵中含有碳、硅等非金屬。5A由題意可知，泡沫鋁是一種合金，屬于混合物，故A錯誤。6B鈉、鎂等活潑金屬不能用普通還原劑還原出來，只能用電解熔融物的方法制取，故A正確，B錯誤；而鐵為中等活潑