2015高考化學(xué)專題二 第四單元（金屬材料與金屬礦物）一輪復(fù)習(xí)教案

1、2015金版新學(xué)案高中化學(xué)總復(fù)習(xí)講義：專題二 第四單元金屬材料與金屬礦物考點(diǎn)一合金及常見金屬材料1合金(1)概念：合金是指兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。(2)性能熔點(diǎn)：多數(shù)合金的熔點(diǎn)比它的各成分金屬的熔點(diǎn)低；硬度：合金的硬度一般比它的各成分金屬的硬度大。2常見金屬材料金屬材料(1)黑色金屬材料鋼鋼是用量最大、用途最廣的合金。鋼(2)幾種有色金屬材料下表中是四種金屬的熔、沸點(diǎn)數(shù)據(jù)：金屬NaAlCuFe熔點(diǎn)()97.816601 0381 535沸點(diǎn)()8832 4672 5672 750根據(jù)表中數(shù)據(jù)，歸納出兩種金屬不能形成合金的有哪些組合？概括出能形成合金的

2、兩種金屬應(yīng)具備的條件。提示：NaCu，NaFe要形成合金，各成分都要有共同的液態(tài)溫度范圍，即合金中一種金屬的熔點(diǎn)要高于另一種金屬的熔點(diǎn)而低于它的沸點(diǎn)。1下列物質(zhì)中，不屬于合金的是()A硬鋁B黃銅C鋼鐵 D水銀答案：D2純鐵的熔點(diǎn)為1 535 ，而高爐中煉鐵時(shí)生鐵(含碳量較高的鐵的合金)在1 200 左右就熔化了，這是因?yàn)?)A鐵的純度越高熔點(diǎn)越低B合金的熔點(diǎn)比其成分物質(zhì)的熔點(diǎn)高C因?yàn)樾纬闪髓F碳合金，所以熔點(diǎn)變低D在高爐中熔化的過程中發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)答案：C3鋁鎂合金因堅(jiān)硬、輕巧、美觀、潔凈、易于加工而成為新型建筑裝潢材料，主要用于制作窗框、卷簾門、防護(hù)欄等。下列與這些用途無關(guān)的性質(zhì)是()A不易生

3、銹 B導(dǎo)電性好C密度小 D強(qiáng)度高答案：B考點(diǎn)二金屬礦物的開發(fā)和利用1金屬在自然界中的存在形態(tài)(1)在自然界中絕大多數(shù)金屬的存在形態(tài)：化合態(tài)。(2)存在單質(zhì)的金屬的性質(zhì)特點(diǎn)：化學(xué)性質(zhì)不活潑。2金屬的冶煉(1)實(shí)質(zhì)：把金屬從化合態(tài)還原為游離態(tài)。(2)一般步驟(3)方法方法名稱主要反應(yīng)原理熱分解法2HgO2HgO22Ag2O4AgO2熱還原法CO作還原劑Fe2O33CO2Fe3CO2(高爐煉鐵)H2作還原劑WO33H2W3H2O活潑金屬作還原劑3MnO24Al3Mn2Al2O3電解法2Al2O3(熔融)4Al3O2MgCl2(熔融)MgCl22NaCl(熔融)2NaCl2(1)能否用電解AlCl3和

4、MgO的方法冶煉Al、Mg?(2)熱還原法用到的還原劑有焦炭、CO和H2，試從所得產(chǎn)物純度及對(duì)環(huán)境污染的角度考慮哪種還原劑更好？提示：(1)不能。因?yàn)锳lCl3是共價(jià)化合物，熔融時(shí)無法電離出自由移動(dòng)的離子，不導(dǎo)電；而MgO雖是離子化合物，但其熔點(diǎn)太高，熔融會(huì)消耗大量電能，成本較高。(2)最好的還原劑是H2；原因是焦炭會(huì)使產(chǎn)品的純度降低，CO會(huì)污染環(huán)境。1下列說法錯(cuò)誤的是()A有些活潑金屬如鋁可用作熱還原法的還原劑B用電解NaCl溶液的方法來冶煉金屬鈉C可用電解熔融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解析：本題主要考查金屬的冶煉方法。鋁可以作還原劑冶煉一些高熔點(diǎn)的金屬，

5、如2AlFe2O32FeAl2O3，A項(xiàng)對(duì)；電解NaCl溶液不能得到金屬鈉，金屬鈉應(yīng)該用電解熔融的NaCl方法制取，B項(xiàng)錯(cuò)；鋁是活潑金屬，很難用還原劑把它還原出來，但可用電解法制得，C項(xiàng)對(duì)；D項(xiàng)對(duì)。答案：B2金屬材料在日常生活以及生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。下列關(guān)于金屬的一些說法不正確的是()合金的性質(zhì)與其組成金屬的性質(zhì)不完全相同火燒孔雀石Cu2(OH)2CO3也屬于還原法金屬冶煉的本質(zhì)是金屬陽離子得到電子變成金屬原子工業(yè)上金屬M(fèi)g、Al都是用電解熔融氯化物制得的越活潑的金屬越難冶煉AB只有CD解析：合金的性質(zhì)與其成分金屬的性質(zhì)不完全相同，如硬度、強(qiáng)度更大、熔點(diǎn)更低等，正確；火燒孔雀石分解生成CuO

6、，CuO被焦炭還原為單質(zhì)Cu，屬于還原法制取，正確；因AlCl3為共價(jià)化合物，熔融時(shí)不導(dǎo)電，冶煉鋁應(yīng)用電解熔融Al2O3的方法，錯(cuò)誤；金屬冶煉就是把金屬陽離子還原為金屬原子，越活潑的金屬，其陽離子的氧化性越弱，越難被還原，、正確。答案：B3下列各組物質(zhì)中能發(fā)生鋁熱反應(yīng)的是()AAl粉和FeO粉末 B木炭粉和CuO粉末CAl粉和MgO粉末 DAl粉和稀鹽酸解析：鋁熱反應(yīng)是鋁與金屬氧化物間的反應(yīng)，B中無鋁粉，錯(cuò)誤；D中無金屬氧化物，錯(cuò)誤；C中雖然是鋁粉與金屬氧化物的混合物，但Al不如Mg活潑，兩者不能發(fā)生鋁熱反應(yīng)。判斷鋁熱反應(yīng)能否發(fā)生可從以下方面分析：首先看狀態(tài)：粉末或固體，再看化學(xué)成分：鋁和金屬

7、氧化物；后看金屬氧化物中的金屬活動(dòng)性，要比鋁活動(dòng)性弱。答案：A4用鋁熱反應(yīng)還原下列物質(zhì)，制得金屬各1 mol時(shí)，消耗鋁最少的是()AMnO2BCr2O3CV2O5DFe3O4解析：制得1 mol金屬需要電子最少的消耗鋁最少。AD項(xiàng)制得1 mol金屬需要電子的物質(zhì)的量依次為4 mol、3 mol、5 mol、 mol。答案：D1沿金屬活動(dòng)順序表歸納金屬的冶煉方法K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb、CuHg、AgPt、Au電解法熱還原法熱分解法物理方法2鋁熱反應(yīng)(1)原理：高溫下鋁將金屬氧化物中的金屬還原出來。(2)實(shí)驗(yàn)裝置：如圖所示。(3)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象鎂條劇烈燃燒，放出一定的熱量，使氧

8、化鐵粉末和鋁粉在較高溫度下發(fā)生劇烈的反應(yīng)。反應(yīng)放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的強(qiáng)光。紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中。待熔融物冷卻后，除去外層熔渣，仔細(xì)觀察，可以發(fā)現(xiàn)落下的是鐵珠。(4)鋁熱反應(yīng)的應(yīng)用該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，鋁在高溫下還原出了單質(zhì)鐵，在冶金工業(yè)上也常用這一原理制取熔點(diǎn)較高的金屬，如鉻、錳等，3MnO24Al2Al2O33Mn。該反應(yīng)原理可以應(yīng)用在生產(chǎn)上，如焊接鋼軌等。1判斷正誤(正確的打“”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)將NaOH溶液緩慢滴入MgSO4溶液中，觀察Mg(OH)2沉淀的生成(2011·廣東理綜，10B)()(2)工業(yè)上電解熔融狀態(tài)的Al2O3制備Al涉及氧化

9、還原反應(yīng)(2012·廣東理綜，10B)()(3)MgCl2(aq)Mg(OH)2MgOMg(2012·江蘇，7改編)()(4)相同條件下，溶液中Fe3、Cu2、Zn2的氧化性依次減弱(2010·江蘇，8D)()(5)實(shí)驗(yàn)：放置一段時(shí)間后，飽和CuSO4溶液中出現(xiàn)藍(lán)色晶體(2010·廣東理綜，22D)()答案：(1)(2)(3)×(4)(5)2(2009·廣東理綜)下列有關(guān)金屬及其合金的說法不正確的是()A目前我國流通的硬幣是由合金材料制造的B生鐵、普通鋼和不銹鋼中的碳含量依次增加C鎂在空氣中燃燒發(fā)出耀眼的白光，可用于制作照明彈D日用鋁

10、制品表面覆蓋著氧化膜，對(duì)內(nèi)部金屬起保護(hù)作用解析：生鐵、普通鋼、不銹鋼中碳含量依次減少，B項(xiàng)錯(cuò)。答案：B3(2013·上?；瘜W(xué)·26)用鋁和金屬氧化物反應(yīng)制備金屬單質(zhì)是工業(yè)上較常用的方法。如：2Al4BaO3BaBaO·Al2O3常溫下Al的金屬性比Ba的金屬性_(選填“強(qiáng)”、“弱”)。利用上述方法可制取Ba的主要原因是_。a高溫時(shí)Al的活潑性大于Bab高溫有利于BaO分解c高溫時(shí)BaO·Al2O3比Al2O3穩(wěn)定dBa的沸點(diǎn)比Al的低解析：依據(jù)元素周期律可知Al的金屬性小于Mg，Mg的金屬性小于Ba；應(yīng)從化學(xué)平衡移動(dòng)的觀點(diǎn)分析此反應(yīng)發(fā)生的原因。答案：弱d

11、4(2013·山東理綜·28)金屬冶煉與處理常涉及氧化還原反應(yīng)。(1)由下列物質(zhì)冶煉相應(yīng)金屬時(shí)采用電解法的是_。aFe2O3bNaClcCu2SdAl2O3(2)輝銅礦(Cu2S)可發(fā)生反應(yīng)：2Cu2S2H2SO45O2=4CuSO42H2O，該反應(yīng)的還原劑是_。當(dāng)1 mol O2發(fā)生反應(yīng)時(shí)，還原劑所失電子的物質(zhì)的量為_mol。向CuSO4溶液中加入鎂條時(shí)有氣體生成，該氣體是_。(3)如圖為電解精煉銀的示意圖，_(填“a”或“b”)極為含有雜質(zhì)的粗銀，若b極有少量紅棕色氣體產(chǎn)生，則生成該氣體的電極反應(yīng)式為_。(4)為處理銀器表面的黑斑(Ag2S)，將銀器浸于鋁質(zhì)容器里的食鹽

12、水中并與鋁接觸，Ag2S轉(zhuǎn)化為Ag，食鹽水的作用是_。解析：(1)Na、Al的金屬活動(dòng)性較強(qiáng)，冶煉時(shí)選擇電解法。(2)該反應(yīng)中Cu、S的化合價(jià)升高，因此還原劑為Cu2S。反應(yīng)中O2中O由0價(jià)變?yōu)?價(jià)，1 mol O2發(fā)生反應(yīng)，得4 mol電子，根據(jù)得失電子守恒，則還原劑失電子為4 mol。CuSO4溶液中由于Cu2水解顯酸性，加入鎂條，產(chǎn)生的氣體為H2。(3)電解精煉銀時(shí)，粗銀作陽極，與電源正極相連。b極產(chǎn)生的紅棕色氣體為NO2，電極反應(yīng)式為NOe2H=NO2H2O。(4)食鹽水的作用是做電解質(zhì)溶液，形成原電池。答案：(1)b、d(2)Cu2S4H2(3)aNO2He=NO2H2O(4)做電解

13、質(zhì)溶液(或?qū)щ?學(xué)科素養(yǎng)培優(yōu)(四)_H2還原CuO所得紅色物質(zhì)成分的探究銅及其化合物一般都具有特殊的顏色，如Cu呈紫紅色、Cu2O呈磚紅色、CuO呈黑色、CuSO4·5H2O、Cu(OH)2呈藍(lán)色、Cu2(OH)2CO3呈綠色等。在銅及其化合物中，Cu2O和銅綠Cu2(OH)2CO3是重點(diǎn)內(nèi)容，試題中除以信息題的形式出現(xiàn)外，還常設(shè)置探究性題。研究性學(xué)習(xí)小組為檢測實(shí)驗(yàn)室用H2還原CuO所得紅色固體中是否含有Cu2O進(jìn)行了探究：.查閱資料：Cu2O屬于堿性氧化物；高溫灼燒CuO生成Cu2O；Cu2O在酸性條件下能發(fā)生下列反應(yīng)：Cu2O2H=CuCu2H2O。.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：方案1：取該紅

14、色試樣溶于足量的稀硝酸中，觀察溶液顏色變化。方案2：取該紅色試樣溶于足量的稀硫酸中，觀察溶液是否呈藍(lán)色。方案3：稱得干燥坩堝的質(zhì)量為a g，取紅色試樣置于坩堝中稱得總質(zhì)量為b g，在空氣中高溫灼燒至質(zhì)量恒定，稱得最后總質(zhì)量為c g。(1)請你評(píng)價(jià)方案1和方案2。如果你認(rèn)為該方案合理，請簡述其化學(xué)原理；如果你認(rèn)為該方案不合理，請簡述原因。方案1：_。方案2：_。(2)方案3中，若確認(rèn)紅色粉末中含有Cu2O，則a、b、c應(yīng)符合的數(shù)學(xué)關(guān)系為_，該實(shí)驗(yàn)方案最少得進(jìn)行_次稱量。解析：(1)方案1不合理，因?yàn)橄∠跛峋哂袕?qiáng)氧化性，若紅色物質(zhì)中存在氧化亞銅，也會(huì)被氧化成Cu2，使溶液始終呈現(xiàn)藍(lán)色，無法驗(yàn)證，方

15、案2可以證明。(2)若紅色物質(zhì)都是銅，則存在反應(yīng)：2CuO22CuO,4CuO2Cu2OO2，得到關(guān)系：2Cu2CuOCu2O 128 144baca解得c(9ba)/8，而紅色物質(zhì)中存在Cu2O，則c<(9ba)/8，稱量時(shí)，要保證高溫灼燒后質(zhì)量不發(fā)生變化，則高溫灼燒后要稱量兩次，若質(zhì)量不變，則反應(yīng)完全。答案：(1)不合理，因?yàn)殂~和氧化亞銅均可與稀硝酸反應(yīng)形成藍(lán)色溶液合理，因?yàn)檠趸瘉嗐~與稀硫酸反應(yīng)生成Cu和Cu2，導(dǎo)致溶液呈藍(lán)色，而銅不與稀硫酸反應(yīng)(2)c<(9ba)/84專題講座(三)無機(jī)化工流程題專項(xiàng)突破工藝流程題就是將化工生產(chǎn)中的生產(chǎn)流程用框圖形式表示出來，并根據(jù)生產(chǎn)流程中

16、有關(guān)的化學(xué)知識(shí)步步設(shè)問，是無機(jī)框圖題的創(chuàng)新，題目常常以現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)為基礎(chǔ)，將化學(xué)工藝流程進(jìn)行簡化，與化工生產(chǎn)成本、環(huán)境保護(hù)等相融合，考查物質(zhì)的制備、檢驗(yàn)、分離等基本實(shí)驗(yàn)原理在化工生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用，是近幾年高考化學(xué)命題中的?？碱}型。一、題型結(jié)構(gòu)1化工流程線路示意圖(1)箭頭：箭頭進(jìn)入的是投料(即反應(yīng)物)、出去的是生成物(包括主產(chǎn)物和副產(chǎn)物)。(2)三線：物料進(jìn)出線，操作流程線、循環(huán)操作線。2涉及問題(1)原料的預(yù)處理。(2)反應(yīng)條件的控制(溫度、壓強(qiáng)、催化劑、原料配比、pH、溶劑等)。(3)反應(yīng)原理(化學(xué)平衡、水解平衡、化學(xué)反應(yīng)速率、反應(yīng)熱、電化學(xué)等)。(4)綠色化學(xué)問題(物質(zhì)循環(huán)利用、廢物的處

17、理、原子利用率、能量充分利用等)。(5)化工安全(防爆、防污染、防中毒等)。二、解題方法1首尾分析法：對(duì)一些線型流程工藝(從原料到產(chǎn)品為一條龍的生產(chǎn)工序)試題，首先對(duì)比分析流程圖中第一種物質(zhì)(原材料)與最后一種物質(zhì)(產(chǎn)品)，從對(duì)比分析中找出原料與產(chǎn)品之間的關(guān)系，弄清生產(chǎn)過程中原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的基本原理和除雜、分離、提純產(chǎn)品的化工工藝，然后再結(jié)合題設(shè)的問題，逐一推敲解答。2分段分析法：對(duì)于用同樣的原材料生產(chǎn)多種(兩種或兩種以上)產(chǎn)品(包括副產(chǎn)品)的工業(yè)流程題，用分段分析法更容易找到解題的切入點(diǎn)。3交叉分析法：有些化工生產(chǎn)選用多組原材料，先合成一種或幾種中間產(chǎn)品，再用這一中間產(chǎn)品與部分其他原材料生產(chǎn)

18、所需的主流產(chǎn)品，這種題適合用交叉分析法。就是將提供的工業(yè)流程示意圖結(jié)合常見化合物的制取原理劃分成幾條生產(chǎn)流水線，然后上下交叉分析。三、熱點(diǎn)分類突破1堿金屬及其礦物的開發(fā)利用(2012·廣東理綜·32)難溶性雜鹵石(K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O)屬于“呆礦”，在水中存在如下平衡：K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O(s)2Ca22KMg24SO2H2O為能充分利用鉀資源，用飽和Ca(OH)2溶液溶浸雜鹵石制備硫酸鉀，工藝流程如下：(1)濾渣主要成分有_和_以及未溶雜鹵石。(2)用化學(xué)平衡移

19、動(dòng)原理解釋Ca(OH)2溶液能溶解雜鹵石浸出K的原因：_。(3)“除雜”環(huán)節(jié)中，先加入_溶液，經(jīng)攪拌等操作后，過濾，再加入_溶液調(diào)濾液pH至中性。(4)不同溫度下，K的浸出濃度與溶浸時(shí)間的關(guān)系如圖。由下圖可得，隨著溫度升高，_，_。(5)有人以可溶性碳酸鹽為溶浸劑，則溶浸過程中會(huì)發(fā)生：CaSO4(s)COCaCO3(s)SO已知298 K時(shí)，Ksp(CaCO3)2.80×109，Ksp(CaSO4)4.90×105，求此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。答案：(1)Mg(OH)2CaSO4(二者位置互換也正確)(2)加入Ca(OH)2溶液后，生成Mg(O

20、H)2、CaSO4沉淀，溶液中Mg2濃度減小，使平衡右移(3)K2CO3H2SO4(4)溶浸達(dá)到平衡的時(shí)間縮短平衡時(shí)K的浸出濃度增大(其他合理答案也可)(5)解：CaSO4(s)Ca2(aq)SO(aq)Ksp(CaSO4)c(Ca2)·c(SO)CaCO3(s)Ca2(aq)CO(aq)Ksp(CaCO3)c(Ca2)·c(CO)K1.75×104。2鋁及其礦物的開發(fā)利用鋁是重要的金屬材料，鋁土礦(主要成分是Al2O3和少量的SiO2、Fe2O3雜質(zhì))是工業(yè)上制取鋁的原料。實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)上以鋁土礦為原料制取Al2(SO4)3和銨明礬晶體NH4Al(SO4)2·12H2O的工藝流程如圖所示：請回答下列問題：(1)固體a的化學(xué)式為_，中通入足量CO2氣體發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_。(2)由制取銨明礬溶液的化學(xué)方程式為_，從銨明礬溶液中獲得銨明礬晶體的實(shí)驗(yàn)操作依次為(填操作名稱) _、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌。(3)以1 000 kg含氧化鋁36%的鋁土礦為原料制取Al2(SO4)3，需消耗質(zhì)量分?jǐn)?shù)98%的硫酸(密度1.84 g·cm3)_L(保留一位小數(shù))。(4)若同時(shí)制取銨明礬和硫酸鋁，通過控制硫酸的用量調(diào)節(jié)兩種產(chǎn)品的產(chǎn)量。若欲使制得的銨明礬和硫酸鋁的物質(zhì)的量之比為11，則投料時(shí)鋁土礦中的Al2O3和H2