化學(xué)課件（通用版）第9講金屬材料金屬礦物的開發(fā)和利用

第9講金屬材料金屬礦物的開發(fā)和利用復(fù)

習(xí)

目

標(biāo)1．了解鋁、銅單質(zhì)及其重要化合物的性質(zhì)、用途和制備方法。2.了解常見金屬的活動性順序。3.了解合金的概念及金屬材料的重要應(yīng)用。考點一鋁及其化合物必備知識整理1.鋁的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(1)鋁的原子結(jié)構(gòu)和存在鋁位于元素周期表第

周期第

族，鋁是地殼中含量最多的金屬元素。(2)鋁的物理性質(zhì)鋁是

色有金屬光澤的固體，有良好的延展性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性等，密度較小，質(zhì)地

。(3)鋁的化學(xué)性質(zhì)鋁原子的結(jié)構(gòu)示意圖為

，鋁原子最外層有3個電子，在反應(yīng)中易

電子，具有較強(qiáng)的

性。三ⅢA銀白柔軟失去還原寫出圖中標(biāo)號反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式：①_______________________________________________________；②_______________________________________________________；③_______________________________________________________；④_______________________________________________________；⑤_______________________________________________________。

2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑

(4)鋁熱反應(yīng)①實驗原理：高溫下鋁將較不活潑的金屬從其氧化物中還原出來。②實驗裝置：鋁粉還原氧化鐵的實驗裝置如圖所示。③引燃劑和鋁熱劑：a．引燃劑：

。助燃劑：

。b．鋁熱劑：鋁粉和金屬氧化物(Fe2O3、Cr2O3、V2O5等)組成的

。鎂條氯酸鉀混合物2．氧化鋁(1)物理性質(zhì)：白色固體，難溶于水，熔點很高。(2)化學(xué)性質(zhì)微點撥像Al2O3這類既能與酸反應(yīng)生成鹽和水，又能與堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物，叫作兩性氧化物。（3）用途①作

材料；②作冶煉鋁的原料。Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2OAl2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O耐火

吸附性

Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O

4．明礬（1）化學(xué)式為

，它是

晶體，

于水。（2）明礬凈水的原理電離方程式為

，其中Al3＋發(fā)生水解反應(yīng)，產(chǎn)生

，能吸附水中

形成沉淀，使水澄清。KAl(SO4)2·12H2O無色可溶

Al(OH)3(膠體)懸浮物5．可溶性鋁鹽與NaOH溶液反應(yīng)的圖像分析操作可溶性鋁鹽溶液中逐滴加入NaOH溶液至過量向NaOH溶液中逐滴加入可溶性鋁鹽溶液至過量現(xiàn)象立即產(chǎn)生白色沉淀→漸多→最多→漸少→消失無沉淀（有但即溶）→出現(xiàn)沉淀→漸多→最多→沉淀不消失微點撥Na、K、Mg、Ca具有強(qiáng)還原性，不能用金屬置換的方法制取。氧化鎂的晶格能大，熔點高（常用作耐火材料），不宜用來冶煉鎂。圖像反應(yīng)的離子方程式AB：

.BD：

.AB：______________________.BC：______________________.Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓

[正誤判斷]

(1)鋁和酸反應(yīng)時，氧化劑是酸，鋁和堿反應(yīng)時，氧化劑是堿(

)(2)MgO與Al粉的混合物也可稱為鋁熱劑(

)(3)Al2O3的熔點高，可作耐高溫材料，實驗室可用氧化鋁坩堝熔化NaOH、Na2CO3固體等(

)(4)氫氧化鋁可作胃酸的中和劑(

)(5)明礬可作凈水劑，起到殺菌消毒的作用(

)(6)蒸發(fā)Al與稀鹽酸反應(yīng)后的溶液，制備無水AlCl3(

)(7)用過量氨水除去Fe3＋溶液中的少量Al3＋(

)(8)除去Fe2O3中的Al2O3，加入足量NaOH溶液，然后過濾(

)(9)將AlCl3加入Ba(HCO3)2溶液中同時有氣體和沉淀產(chǎn)生(

)×××√×××√√

答案：D解析：鋁熱反應(yīng)的原理：Al與活動性比其差的金屬氧化物發(fā)生置換反應(yīng)，Mg的活動性強(qiáng)于鋁，故Al與MgO不能反應(yīng)，故A錯誤；明礬凈水的原理是水解產(chǎn)物Al(OH)3膠體吸附水中的懸浮物，不能沉淀水中的重金屬離子，故B錯誤；鎂鋁合金可溶于過量鹽酸，但Mg不與NaOH反應(yīng)，故不能完全溶于NaOH溶液，故C錯誤；Al(OH)3不溶于氨水，只溶于強(qiáng)堿，故D正確。

答案：A

微點撥含鋁雜質(zhì)的提純方法歸類,利用Al、Al2O3、Al(OH)3可溶于強(qiáng)堿的特性，可除去許多物質(zhì)中的含鋁雜質(zhì)，如：(1)Mg(Al)：加足量NaOH溶液。(2)Fe2O3(Al2O3)：加足量NaOH溶液。(3)Mg(OH)2[Al(OH)3]：加足量NaOH溶液。(4)Mg2＋(Al3＋)：加過量NaOH溶液，過濾，再加酸充分溶解題組二與Al(OH)3圖像的分析與計算3．下列曲線圖(縱坐標(biāo)為沉淀的量，橫坐標(biāo)為加入物質(zhì)的物質(zhì)的量)與對應(yīng)的選項相符合的是(

)A．向1L濃度均為0.1mol·L－1的Ba(OH)2、NaAlO2混合液中加入0.1mol·L－1的稀H2SO4B．向1L濃度分別為0.1mol·L－1和0.3mol·L－1的AlCl3、NH4Cl的混合液中加入0.1mol·L－1的NaOH溶液C．向燒堿溶液中滴加明礬溶液D．向AlCl3溶液中滴加過量氨水答案：A

4．向HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl溶液中(假設(shè)各1mol)，逐滴加入NaOH溶液，沉淀的物質(zhì)的量隨NaOH溶液體積變化的圖像如圖。(假設(shè)Mg2＋、Al3＋結(jié)合OH－能力相同)

H＋＋OH－===H2OAl3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓

題組三鋁熱反應(yīng)及應(yīng)用5．引發(fā)鋁熱反應(yīng)的操作是：將鋁粉和Fe2O3粉末混合均勻，置于紙漏斗上，外鋪一層KClO3作氧化劑，外插一段光亮的鎂帶，然后點燃鎂帶。下列各組中能分別代替KClO3和鎂帶而引發(fā)鋁熱反應(yīng)的是(

)A．直接用酒精噴燈加熱

B．KMnO4、鋁條C．火柴頭、濃鹽酸

D．KMnO4、鞭炮引線答案：D解析：為使反應(yīng)順利進(jìn)行，加入的氯酸鉀為助燃劑，鎂為引燃劑，所以選項中必須提供代替鎂的引燃劑、代替氯酸鉀的助燃劑，據(jù)此進(jìn)行解答。A項：根據(jù)鋁熱反應(yīng)裝置可知，無法用酒精噴燈對反應(yīng)的混合物進(jìn)行加熱，故A錯誤；B項：缺少引燃劑，鋁熱反應(yīng)不會發(fā)生，故B錯誤；C項：火柴頭可以做引燃劑，但是缺少助燃劑，無法達(dá)到反應(yīng)所需溫度，故C錯誤；D項：鞭炮引線為引燃劑，高錳酸鉀為助燃劑，鋁熱反應(yīng)可以發(fā)生，故D正確。

置換比鋁不活潑的

反應(yīng)放出的大量熱將生成的金屬鐵熔化流入裂縫中將鋼軌焊接在一起NH3·H2OAlCl3＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH4Cl

新

情

境

新

高

考鋁制品的表面處理在空氣中，鋁的表面自然形成的氧化膜很薄，耐磨性和抗蝕性不夠強(qiáng)，為了使鋁制品適應(yīng)于不同的用途，常采用化學(xué)方法對鋁的表面進(jìn)行處理，如增加膜的厚度，對氧化膜進(jìn)行著色等。以下為鋁材表面處理的一種方法：[問題探究](1)堿洗的目的是除去鋁材表面的自然氧化膜，寫出反應(yīng)的離子方程式

。(2)堿洗時常有氣泡冒出，其原因是____________________________

(用離子方程式表示)。(3)電解氧化：以鋁材為陽極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面形成較厚的氧化膜，則陽極的電極反應(yīng)方程式為___________________________。(4)為了將堿洗槽液中的鋁元素以沉淀的形式回收，最好向槽液中加入下列試劑中的_______(填字母)，離子方程式為________________________________。a．NH3b．NaOHc．HNO3d．CO2

2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋c

考點二銅及其化合物必備知識整理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)①在潮濕的空氣里銅表面逐漸形成一層

色的銅銹，化學(xué)方程式：_____________________________。②銅絲在硫蒸氣中反應(yīng)：_____________。③銅與氯化鐵溶液：

。綠2Cu+O2+CO2+H2O===Cu2(OH)2CO3

Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl22．氧化銅和氧化亞銅(1)氧化銅是

色固體，與鹽酸反應(yīng)的離子方程式為______________________。(2)氧化亞銅是

色固體，與鹽酸反應(yīng)Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O。(3)轉(zhuǎn)化關(guān)系：

。3．氫氧化銅藍(lán)色固體，受熱發(fā)生分解，可表示為

，新制的Cu(OH)2與含

的有機(jī)物共熱可生成磚紅色Cu2O。黑CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O磚紅

醛基(—CHO)4．堿式碳酸銅和硫酸銅(1)堿式碳酸銅是銅綠、孔雀石的主要成分。(2)CuSO4·5H2O俗稱

。無水CuSO4為白色固體遇水變________色，可用于檢驗水的存在。

Cu2(OH)2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O藍(lán)礬、膽礬藍(lán)[正誤判斷]

(1)無水硫酸銅可用于檢驗酒精中是否含有水(

)(2)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(

)(3)銅銹是銅被空氣中的氧氣緩慢氧化生成的氧化物(

)(4)銅比鋁早被發(fā)現(xiàn)的原因是銅礦較易被還原，鋁礦很難被還原(

)(5)CuSO4·5H2O失去結(jié)晶水屬于物理變化(

)√××√×對點題組訓(xùn)練題組一銅及其化合物的性質(zhì)和應(yīng)用1．某研究小組通過實驗探究Cu及其化合物的性質(zhì)，操作正確且能達(dá)到目的的是(

)A．將銅絲插入濃硫酸中加熱，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，除去銅綠答案：D解析：A項，反應(yīng)后，應(yīng)將反應(yīng)后液體倒入盛水的燒杯中，并不斷攪拌；B項，應(yīng)將銅絲在空氣中加熱到紅熱后伸入盛滿氯氣的集氣瓶中；C項，CuCl2水解生成的HCl易揮發(fā)，加熱蒸干CuCl2溶液得不到無水CuCl2固體。2．孔雀石的主要成分為Cu2(OH)2CO3。某同學(xué)設(shè)計的從孔雀石中冶煉銅的方案如下(假設(shè)孔雀石中雜質(zhì)不溶于水和稀硫酸)：(1)反應(yīng)①能觀察到的現(xiàn)象是____________________________________，有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________________________。(2)反應(yīng)②加入的金屬可能是

，有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為

。(3)操作a可能的方法是

，欲除掉的雜質(zhì)為

；要從操作a所得到的溶液中得到溶質(zhì)的晶體，需要進(jìn)行的操作是

。固體逐漸消失，溶液由無色變?yōu)樗{(lán)色，有氣泡產(chǎn)生Cu2(OH)2CO3＋2H2SO4===2CuSO4＋CO2↑＋3H2O鐵粉Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu過濾難溶于水和稀硫酸的雜質(zhì)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶解析：孔雀石中加入稀硫酸可看到孔雀石逐漸溶解，溶液由無色變?yōu)樗{(lán)色，且有氣泡產(chǎn)生，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu2(OH)2CO3＋2H2SO4===2CuSO4＋CO2↑＋3H2O。經(jīng)過濾除去難溶于水和稀硫酸的雜質(zhì)，則濾液中主要含有CuSO4，加入的金屬粉末能將Cu2＋從溶液中置換出來即可，故金屬可能是Fe或Zn等；要從濾液中得到CuSO4晶體，需進(jìn)行加熱濃縮、冷卻結(jié)晶等操作。題組二銅及其化合物的制備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)CuCl2·2H2O晶體的工藝流程如下：下列說法正確的是(

)A.焙燒過程中每消耗1molCuS則消耗3molO2B.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CuCl2·2H2O晶體加熱可制得CuCl2固體答案：B

答案：B

考點三金屬材料與金屬礦物的開發(fā)利用必備知識整理1.合金(1)概念：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

的物質(zhì)。(2)性能：合金具有許多優(yōu)良的物理、化學(xué)性能或機(jī)械性能。①熔點：一般比它的各成分金屬都低；②硬度和強(qiáng)度：一般比它的各成分金屬都大。微點撥

(1)合金的物理性質(zhì)相比于成分金屬有所改變，但合金中各成分金屬的化學(xué)性質(zhì)不變。(2)并非所有的金屬都能形成合金，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。金屬特性2．常見金屬材料(1)分類(2)常見的合金材料低碳鋼中碳鋼高碳鋼青銅Cu、Sn、PbCu、Zn3．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)金屬以

的形式存在。②金、鉑等少數(shù)化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的金屬以

的形式存在。(2)金屬的冶煉①實質(zhì)：把金屬從

還原為

。即______________(寫反應(yīng)通式，用M表示金屬)。②方法：根據(jù)金屬的活動性不同，金屬冶煉的方法分為熱分解法、熱還原法、電解法等?；蠎B(tài)游離態(tài)化合態(tài)游離態(tài)Mn＋＋ne－===M例如下列金屬的冶煉(用化學(xué)方程式表示)方法名稱主要反應(yīng)原理(舉例)熱分解法熱還原法CO作還原劑H2作還原劑活潑金屬作還原劑2Hg＋O2↑4Ag＋O2↑2Fe＋3CO2W＋3H2O3Mn＋2Al2O3電解法2Al2O3(熔融)

.4Al＋3O2↑Mg＋Cl2↑微點撥

(1)冶煉Mg時電解熔融MgCl2而不電解MgO，原因是MgO的熔點高，熔融時耗費更多能源，增加生產(chǎn)成本。(2)冶煉Al時只能電解熔融Al2O3而不能電解AlCl3，原因是AlCl3是共價化合物，熔融態(tài)不導(dǎo)電；加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化溫度。[正誤判斷]

(1)合金中的金屬元素都以化合態(tài)形式存在(

)(2)金屬元素的單質(zhì)只有還原性，其離子只有氧化性(

)(3)鋁合金的熔點比純鋁的低(

)(4)人類歷史上使用鋁的時間比鐵晚，原因是鋁的冶煉成本高(

)×合金中的金屬大部分以單質(zhì)的形式存在×金屬離子未必只有氧化性，如Fe2＋有還原性√×鋁比鐵活潑，只能用電解法冶煉，故使用時間較晚(5)電解氯化鎂溶液制取金屬鎂(

)(6)工業(yè)上利用電解AlCl3和MgO的方法冶煉Al、Mg(

)(7)合金材料中不可能含有非金屬元素(

)(8)合金的硬度一般大于成分金屬，而熔點一般低于成分金屬(

)×電解熔融的氯化鎂制取金屬鎂×電解熔融氧化鋁制取金屬鋁×碳素鋼就含有碳元素√對點題組訓(xùn)練題組一金屬材料、合金的性能及應(yīng)用1．下列說法正確的是(

)A．鋁、鐵、銅相比較，銅元素在自然界中的含量最低、鐵元素含量最高B．Al2O3、MgO可用作耐高溫材料，二氧化硅是生產(chǎn)光纖制品的基本原料C．工業(yè)上采用電解熔融態(tài)Al2O3、MgO的方法冶煉Al、MgD．用鎢作燈絲是因為其易導(dǎo)電答案：B解析：A項，自然界中鋁元素的含量比Fe、Cu高；C項，冶煉Mg不是通過電解熔融的MgO，而是通過電解熔融的無水MgCl2；D項，鎢作燈絲是因為其熔點高。2．“擬晶”是一種具有凸多面體規(guī)則外形但不同于晶體的固態(tài)物質(zhì)。Al65Cu23Fe12是二十世紀(jì)發(fā)現(xiàn)的幾百種擬晶之一。具有合金的某些優(yōu)良物理性能。下列有關(guān)這種擬晶的說法正確的是(

)A．無法確定Al65Cu23Fe12中三種金屬的化合價B．Al65Cu23Fe12的硬度小于金屬鐵C．Al65Cu23Fe12不可用作長期浸泡在海水中的材料D．1molAl65Cu23Fe12溶于過量的硝酸時共失去265mol電子答案：C解析：擬晶Al65Cu23Fe12是由三種金屬元素組成，由于金屬無負(fù)價，根據(jù)化合價代數(shù)和為0的原則，三種金屬的化合價均可視作0價，A錯誤；擬晶具有合金的某些優(yōu)良物理性能，合金的硬度一般比各成分金屬大，B錯誤；Al65Cu23Fe12與海水可以構(gòu)成原電池，會加速金屬的腐蝕，因此不可用作長期浸泡在海水中的材料，C正確；溶于過量的硝酸時，Al與Fe均變?yōu)椋?價，Cu變?yōu)椋?價，故1molAl65Cu23Fe12失電子的物質(zhì)的量＝65×3＋2×23＋12×3mol＝277mol，D錯誤。題組二金屬冶煉、金屬礦物的開發(fā)利用3．不同的金屬在冶煉方法上也有所不同，下列說法正確的是(

)A．釩、鉻、錳、鐵等難熔金屬通常采用鋁熱法煉制B．鋁及其合金是電氣、工業(yè)、家庭廣泛使用的材料，是因為鋁的冶煉方法比較簡單C．由于鈉、鎂、鋁等金屬化學(xué)性質(zhì)太活潑，人們通常采用電解熔融狀態(tài)下的氯化物的方式來獲取它們的單質(zhì)D．煉鐵時加入的焦炭除了提供熱量外，還用來制造還原劑一氧化碳答案：D解析：A項，鐵用CO還原法煉制，錯誤；B項，是因為Al有良好的性能，才被廣泛使用，錯誤；C項，氯化鋁是共價化合物，熔融時不導(dǎo)電，工業(yè)上用電解氧化鋁的方法制取鋁，錯誤；D項，高爐煉鐵中焦炭的作用為與氧氣反應(yīng)產(chǎn)生熱量和制造還原劑一氧化碳，正確。

答案：A解析：由題意可知，倭鉛是指金屬鋅，不是混合物，A錯誤；煤炭的主要成分是碳，反應(yīng)中碳作還原劑，B、C、D均正確。本講真題研練1．[2022·廣東卷]中華文明源遠(yuǎn)流長，在世界文明中獨樹一幟，漢字居功至偉。隨著時代發(fā)展，漢字被不斷賦予新的文化內(nèi)涵，其載體也發(fā)生相應(yīng)變化。下列漢字載體主要由合金材料制成的是(

)漢字載體選項A.獸骨B.青銅器漢字載體選項C.紙張D.液晶顯示屏答案：B2.[2022·湖南卷]鋁電解廠煙氣凈化的一種簡單流程如下：下列說法錯誤的是(

)A.不宜用陶瓷作吸收塔內(nèi)襯材料B.采用溶液噴淋法可提高吸收塔內(nèi)煙氣吸收效率C.合成槽中產(chǎn)物主要有Na3AlF6和CO2D.濾液可回收進(jìn)入吸收塔循環(huán)利用答案：C解析：流程梳理陶瓷中的SiO2能與HF反應(yīng)，A項正確；噴淋法能使溶液與煙氣充分接觸，提高吸收效率，B項正確；根據(jù)流程梳理知，C項錯誤；濾液中含有Na2CO3，可用作吸收塔中的吸收劑，D項正確。3.[2022·浙江1月]下列說法不正確的是(

)A.鎂合金密度較小、強(qiáng)度較大，可用于制造飛機(jī)部件B.還原鐵粉可用作食品干燥劑C.氯氣、臭氧、二氧化氯都可用于飲用水的消毒D.油脂是熱值最高的營養(yǎng)物質(zhì)答案：B解析：還原鐵粉不能吸收水分，在食品中用作抗氧化劑，B項錯誤。4.[2021·廣東卷]化學(xué)創(chuàng)造美好生活。下列生產(chǎn)活動中，沒有運用相應(yīng)化學(xué)原理的是(

)選項生產(chǎn)活動化學(xué)原理A用聚乙烯塑料制作食品保鮮膜聚乙烯燃燒生成CO2和H2OB利用海水制取溴和鎂單質(zhì)Br－可被氧化、Mg2＋可被還原C利用氫氟酸刻蝕石英制作藝術(shù)品氫氟酸可與SiO2反應(yīng)D公園的鋼鐵護(hù)欄涂刷多彩防銹漆鋼鐵與潮濕空氣隔絕可防止腐蝕答案：A解析：用聚乙烯塑料制作食品保鮮膜與聚乙烯燃燒生成二氧化碳和水沒有關(guān)系，A符合題意；利用海水制取溴，是將Br－氧化成Br2，利用海水制取鎂單質(zhì)，是將Mg2＋還原成Mg，B不符合題意；利用氫氟酸刻蝕石英制作藝術(shù)品是因為氫氟酸可與二氧化硅反應(yīng)，C不符合題意；公園的鋼鐵護(hù)欄涂刷多彩防銹漆是設(shè)置防護(hù)涂層，使鋼鐵與潮濕空氣隔絕從而防止鋼鐵腐蝕，D不符合題意。5.[2021·河北卷]“灌鋼法”是我國古代勞動人民對鋼鐵冶煉技術(shù)的重大貢獻(xiàn)，陶弘景在其《本草經(jīng)集注》中提到“鋼鐵是雜煉生