高三一輪化學(xué)復(fù)習(xí)4.3.2

第三節(jié)金屬材料復(fù)合材料一、合金及金屬材料1．合金(1)概念由兩種或兩種以上的

(或

)熔合而成的具有

特性的物質(zhì)。(2)性能①熔點(diǎn)：多數(shù)合金的熔點(diǎn)比它的各成分金屬的熔點(diǎn)

；②硬度：合金的硬度一般比它的各成分金屬的硬度

。金屬金屬與非金屬金屬低大[點(diǎn)撥]生鐵和鋼都屬于鐵碳合金。含碳量0.03%～2%的鐵碳合金是鋼，含碳量在2%～4.3%……的生鐵。二、金屬礦物的開發(fā)利用1．金屬在自然界的存在金、鉑等化學(xué)性質(zhì)不活潑的金屬，在自然界中以

態(tài)存在，化學(xué)性質(zhì)較活潑的金屬在自然界中以

態(tài)存在。2．金屬冶煉的一般步驟(1)富集：除去雜質(zhì)，提高礦石中有用成分的含量。(2)冶煉：利用氧化還原反應(yīng)，用

把金屬礦石中的金屬離子

成金屬單質(zhì)。(3)精煉：提純金屬。3．金屬冶煉的方法由于金屬的化學(xué)活動性不同，金屬離子得到電子還原成金屬原子的能力也就不同，因此需采用不同的冶煉方法。游離化合還原劑還原(1)熱分解法對活潑性較弱的金屬，用加熱分解其氧化物的方法冶煉，如：(2)電解法對一些非?；顫姷慕饘?，用電解法冶煉，如：電解熔融MgCl2：

(填化學(xué)方程式，下同)；電解熔融Al2O3：

。2Hg＋O2

4Ag＋O2↑

(3)熱還原法對于大多數(shù)活潑性較強(qiáng)的金屬，采用還原劑還原的方法冶煉，如：H2還原WO3：

(填化學(xué)方程式，下同)；Al還原Cr2O3：

；CO還原Fe2O3：

。工業(yè)上冶煉Mg、Al時分別電解熔融的MgCl2和Al2O3，為什么不用MgO和AlCl3進(jìn)行熔融電解？提示：(1)因MgO熔點(diǎn)高達(dá)2800℃以上，難熔化，若熔化會消耗大量能量，所以不電解熔融MgO煉鎂；因AlCl3是共價化合物，熔融時不導(dǎo)電，在冰晶石存在條件下Al2O3在1000℃左右可熔化，所以工業(yè)上電解熔融Al2O3煉鋁。三、復(fù)合材料1．概念將

性質(zhì)不同的材料經(jīng)特殊加工而制成的一種新型材料。2．組成(1)基體：在復(fù)合材料中起

作用。(2)增強(qiáng)體：在復(fù)合材料中起

作用。兩種或兩種以上黏結(jié)骨架[點(diǎn)撥]復(fù)合材料既保持或發(fā)展了原材料的長處，又能彌補(bǔ)原材料的不足；具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、耐高溫、耐腐蝕的特點(diǎn)。1．合金中不可能含有非金屬元素。()2．用量最大，用途最廣的合金是鋼。(

)3．青銅的熔點(diǎn)比純銅低。(

)4．工業(yè)上電解氯化鎂溶液制取鎂。(

)5．鋁粉和MgO可發(fā)生鋁熱反應(yīng)。(

)6．不能用H2還原MgO制取鎂。()×××√√√熱點(diǎn)一金屬活動性順序、鋁熱反應(yīng)1．金屬活動性順序表及其應(yīng)用[特別提醒](1)在金屬活動性順序表中，金屬的位置越靠后，其單質(zhì)的還原性越弱，簡單離子的氧化性越強(qiáng)，如Cu2＋的氧化性強(qiáng)于Fe2＋，但Fe3＋的氧化性強(qiáng)于Cu2＋。(2)Cu之后的金屬不與非氧化性酸反應(yīng)；Cu、Hg、Ag能與氧化性酸反應(yīng)，但不產(chǎn)生氫氣；Pt、Au不與氧化性酸反應(yīng)，但可溶解于“王水”中。2．鋁熱反應(yīng)(1)鋁熱劑：是指鋁粉與某些金屬氧化物(如Fe3O4、Cr2O3、V2O5等)組成的混合物。(2)原理：鋁是還原劑，另一種氧化物是氧化劑，高溫下鋁將氧化物中的金屬置換出來。(3)實(shí)驗(yàn)裝置：如圖：反應(yīng)物為鋁熱劑，常用鎂條引燃，氯酸鉀或過氧化鋇為助燃劑。(4)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象①鎂條劇烈燃燒，放出一定的熱量，使氧化鐵粉末和鋁粉在較高溫度下發(fā)生劇烈的反應(yīng)。②反應(yīng)放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的強(qiáng)光。③濾紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中。④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。[特別提醒](1)鋁熱劑不僅指鋁和Fe2O3，也可以是Al和MnO2、Al和Cr2O3等。(2)鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的最外層濾紙要用水濕潤，并要求觀察者遠(yuǎn)離，以免燙傷。[例1]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(

)①合金的性質(zhì)與其組成金屬的性質(zhì)不完全相同②火燒孔雀石[Cu2(OH)2CO3]也屬還原法③金屬冶煉的本質(zhì)是金屬陽離子得到電子變成金屬原子④工業(yè)上金屬M(fèi)g、Al都是用電解熔融氯化物制得的⑤越活潑的金屬越難冶煉A．①②③

B．只有④C．④⑤

D．②③④[精講精析]

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，①正確；火燒孔雀石分解生成CuO，CuO被焦炭還原為單質(zhì)Cu，屬于還原法制取，②正確；因AlCl3為共價化合物，熔融時不導(dǎo)電，冶煉鋁應(yīng)用電解熔融Al2O3的方法，④錯誤；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，③、⑤正確。[答案]

B1．用鋁熱法還原下列氧化物制得金屬各1mol，消耗鋁最少的是(

)A．MnO2

B．WO3C．Cr2O3 D．Co3O4答案：D

熱點(diǎn)二銅及其化合物的主要性質(zhì)1．銅的化學(xué)性質(zhì)[特別提醒](1)常溫下銅在空氣中變質(zhì)生成的是Cu2(OH)2CO3而不是CuO。(2)溶液中的Cu2＋常為藍(lán)色(濃CuCl2溶液為藍(lán)綠色，稀CuCl2溶液為藍(lán)色)，可作為Cu2＋的判斷依據(jù)。(3)Cu2＋與堿反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀[Cu(OH)2]，這是鑒定Cu2＋的方法之一。(4)無水CuSO4一般用于檢驗(yàn)水，而不作為吸收水的干燥劑。[例2]

(2012年高考江蘇卷)廢棄物的綜合利用既有利于節(jié)約資源，又有利于保護(hù)環(huán)境。實(shí)驗(yàn)室利用廢舊電池的銅帽(Cu、Zn總含量約為99%)回收Cu并制備ZnO的部分實(shí)驗(yàn)過程如下：(1)①銅帽溶解時加入H2O2的目的是

(用化學(xué)方程式表示)。②銅帽溶解完全后，需將溶液中過量的H2O2除去。除去H2O2的簡便方法是

。(2)為確定加入鋅灰(主要成分為Zn、ZnO，雜質(zhì)為鐵及其氧化物)的量，實(shí)驗(yàn)中需測定除去H2O2后溶液中Cu2＋的含量。實(shí)驗(yàn)操作為：準(zhǔn)確量取一定體積的含有Cu2＋的溶液于帶塞錐形瓶中，加適量水稀釋，調(diào)節(jié)溶液pH＝3～4，加入過量的KI，用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)。上述過程中反應(yīng)的離子方程式如下：①滴定選用的指示劑為

，滴定終點(diǎn)觀察到的現(xiàn)象為

。②若滴定前溶液中的H2O2沒有除盡，所測定的Cu2＋含量將會

(填“偏高”“偏低”或“不變”)。(3)已知pH>11時Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2－。下表列出了幾種離子生成氫氧化物沉淀的pH(開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0mol·L－1計(jì)算)。實(shí)驗(yàn)中可選用的試劑：30%H2O2、1.0mol·L－1HNO3、1.0mol·L－1NaOH。由除去銅的濾液制備ZnO的實(shí)驗(yàn)步驟依次為：①_______________________________________________________

_________________；②_______________________________________________________

_________________；③過濾；④_______________________________________________________

___________；⑤過濾、洗滌、干燥；⑥900℃

煅燒。[精講精析]

(1)①Cu與稀H2SO4不發(fā)生反應(yīng)，加入H2O2的目的是溶解銅，化學(xué)方程式為Cu＋H2SO4＋H2O2===CuSO4＋2H2O。②H2O2具有不穩(wěn)定性，受熱易分解生成H2O和O2，可通過加熱的方法除去溶液中過量的H2O2。(2)①淀粉溶液遇I2顯藍(lán)色，用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定生成的I2，可用淀粉溶液作滴定中的指示劑，達(dá)到終點(diǎn)時，溶液由藍(lán)色變成無色，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)原來顏色。②若滴定前H2O2未除盡，則可將I－氧化生成I2，滴定中消耗Na2S2O3溶液的體積增大，導(dǎo)致測定的Cu2＋含量偏高。(3)除去Cu的濾液中含有Fe3＋、Fe2＋、Zn2＋等，若制備ZnO應(yīng)除去Fe3＋和Fe2＋。由表中信息可知，

Fe2＋和Zn2＋開始沉淀和沉淀完全的pH均相差較小，但Fe3＋與Zn2＋開始沉淀和沉淀完全的pH均相差較大，故可加入30%H2O2將Fe2＋氧化成Fe3＋，再滴加NaOH溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH(3.2≤pH<5.9)，使Fe3＋沉淀完全，此時Zn2＋不產(chǎn)生沉淀，充分反應(yīng)后過濾，向?yàn)V液中滴加NaOH溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH(8.9≤pH<11)，使Zn2＋產(chǎn)生Zn(OH)2沉淀，并對Zn(OH)2沉淀進(jìn)行洗滌、干燥、煅燒，即可得到ZnO。[答案]

(1)①Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O

②加熱(至沸)(2)①淀粉溶液藍(lán)色退去②偏高(3)①向?yàn)V液中加入適量30%H2O2，使其充分反應(yīng)②滴加1.0mol·L－1NaOH溶液，調(diào)節(jié)溶液pH約為5(或3.2≤pH<5.9)，使Fe3＋沉淀完全④向?yàn)V液中滴加1.0mol·L－1NaOH，調(diào)節(jié)溶液pH約為10(或8.9≤pH≤11)，使Zn2＋沉淀完全2．工業(yè)制硫酸銅不是直接用銅和濃硫酸反應(yīng)，而是將粗銅(含少量銀)浸入稀硫酸中，并不斷從容器下部吹入細(xì)小的空氣泡。有關(guān)該制備方法的敘述中，不正確的是(

)A．該方法應(yīng)用了原電池工作原理B．該方法不產(chǎn)生污染大氣的二氧化硫C．該方法提高了硫酸的利用率D．該方法提高了銅的利用率解析：兩種方法銅的利用率相同，H2SO4的利用率不同。答案：D探究銅的化合物的組成和性質(zhì)近幾年高考經(jīng)常出現(xiàn)對銅的化合物的組成和性質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的題型，如銅綠、紅色的含銅化合物Cu2O、黑色的氧化銅等。這類題型通常以含銅的化合物或礦物為材料，通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行定性或定量探究，已成為考查的熱點(diǎn)之一?！镜淅繅A式碳酸銅可表示為xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O，測定堿式碳酸銅組成的方法有多種[已知M(Cu)＝63.5g·mol－1]。(1)現(xiàn)采用氫氣還原法，請回答如下問題：①寫出xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O與氫氣反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________；②實(shí)驗(yàn)裝置用下列所有儀器連接而成，按氫氣流方向的連接順序是(填入儀器接口字母編號)：(a)→(

)(

)→(

)(

)→(

)(

)→(

)(

)→(

)(

)→(l)③稱取23.9g某堿式碳酸銅樣品，充分反應(yīng)后得到12.7g殘留物，生成4.4g二氧化碳和7.2g水。該樣品的結(jié)晶水質(zhì)量為

g，化學(xué)式為__________________________________________