專題九 金屬材料、金屬礦物的開(kāi)發(fā)與利用（精講）（原卷版）

專題九金屬材料、金屬礦物的開(kāi)發(fā)與利用【核心素養(yǎng)】課標(biāo)要求核心素養(yǎng)了解常見(jiàn)金屬的活動(dòng)順序。（宏觀辨識(shí)與微觀探析）結(jié)合真實(shí)情境中的應(yīng)用實(shí)例或通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，了解金屬材料及其重要化合物的主要性質(zhì)，了解其在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。結(jié)合實(shí)例認(rèn)識(shí)金屬性質(zhì)的多樣性，了解通過(guò)化學(xué)反應(yīng)可以探索物質(zhì)性質(zhì)、實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化在促進(jìn)社會(huì)文明進(jìn)步，自然資源綜合利用和環(huán)境保護(hù)中的重要作用。宏觀辨識(shí)與微觀探析科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)證據(jù)推理與模型認(rèn)知【思維導(dǎo)圖】銅及其化合物金屬材料金屬礦物的開(kāi)發(fā)及利用【知識(shí)點(diǎn)精準(zhǔn)記憶】一、銅及其化合物1、銅的主要性質(zhì)(1)．寫(xiě)出圖中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式：①化學(xué)方程式：2Cu＋O2＋H2O＋CO2=Cu2(OH)2CO3。②化學(xué)方程式：2Cu＋Seq\o(=,\s\up7(△))Cu2S。(2)．與氧化性酸反應(yīng)①與濃硫酸共熱的化學(xué)方程式：Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O。②與稀硝酸反應(yīng)的離子方程式：3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。③與濃硝酸反應(yīng)的離子方程式：Cu＋4H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O。(3)．與某些鹽溶液反應(yīng)①與硝酸銀溶液反應(yīng)的離子方程式：Cu＋2Ag＋=2Ag＋Cu2＋。②與FeCl3溶液反應(yīng)的離子方程式：Cu＋2Fe3＋=2Fe2＋＋Cu2＋。[微點(diǎn)撥]Cu與稀H2SO4不反應(yīng)，但在通入O2的條件下，Cu可在稀H2SO4中逐漸溶解：2Cu＋O2＋2H2SO4=2CuSO4＋2H2O。2、銅的重要化合物的性質(zhì)及應(yīng)用(1)、氧化物——氧化亞銅(Cu2O)與氧化銅(CuO)名稱氧化銅氧化亞銅顏色黑色磚紅色與酸反應(yīng)(H＋)CuO＋2H＋=Cu2＋＋H2OCu2O＋2H＋=Cu2＋＋Cu＋H2O與H2反應(yīng)H2＋CuOeq\o(=,\s\up7(△))Cu＋H2OH2＋Cu2Oeq\o(=,\s\up7(△))2Cu＋H2O轉(zhuǎn)化關(guān)系4CuOeq\o(=,\s\up7(高溫))2Cu2O＋O2↑[微點(diǎn)撥]Cu＋的性質(zhì)及檢驗(yàn)①＋1價(jià)的銅有較強(qiáng)的還原性，易被氧化劑氧化為＋2價(jià)。②＋1價(jià)銅在酸性條件下能發(fā)生歧化反應(yīng)生成Cu和Cu2＋，利用這一原理可區(qū)別Cu和Cu2O。向紅色物質(zhì)中加入稀硫酸(但注意不能用硝酸檢驗(yàn))，若溶液由無(wú)色變成藍(lán)色，則該紅色物質(zhì)為Cu2O，否則為Cu。反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu2O＋H2SO4=CuSO4＋Cu＋H2O。(2)、氫氧化銅——藍(lán)色難溶物，是一種弱堿(3)、銅鹽①Cu2(OH)2CO3Cu2(OH)2CO3的名稱為堿式碳酸銅，呈綠色，是銅銹的主要成分，受熱易分解的方程式為Cu2(OH)2CO3eq\o(=,\s\up7(△))2CuO＋H2O＋CO2↑。②CuSO4CuSO4·5H2O為藍(lán)色晶體，俗稱藍(lán)礬或膽礬。受熱或遇濃硫酸，藍(lán)色晶體變?yōu)榘咨勰?。無(wú)水CuSO4遇水變藍(lán)色(生成CuSO4·5H2O)，可作為水或水蒸氣的檢驗(yàn)試劑，不能作為干燥劑。③銅鹽的毒性銅鹽溶液有毒，主要是因?yàn)殂~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(lái)殺滅植物的病毒。[微點(diǎn)撥]反應(yīng)CuSO4＋H2S=CuS↓＋H2SO4可說(shuō)明CuS難溶于非氧化性強(qiáng)酸，但不能說(shuō)明酸性H2S>H2SO4。eq\a\vs4\al([思維建模])用含銅廢料制取純凈含銅物質(zhì)的一般流程金屬材料1.合金2.常見(jiàn)的金屬材料①鋼鐵②鋁合金③銅合金三、金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用1．金屬在自然界中的存在形式2．金屬冶煉的實(shí)質(zhì)金屬冶煉的過(guò)程就是把金屬?gòu)幕蠎B(tài)還原為游離態(tài)的過(guò)程，即：Mn＋＋ne－=M。3．金屬冶煉的方法(用化學(xué)方程式表示)(1)電解法Na：2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))2Na＋Cl2↑；Mg：MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))Mg＋Cl2↑；Al：2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up12(電解),\s\do4(冰晶石))4Al＋3O2↑。(2)熱還原法高爐煉鐵：Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe＋3CO2；鋁熱反應(yīng)制鉻：2Al＋Cr2O3eq\o(=,\s\up7(高溫))Al2O3＋2Cr；焦炭還原銅：C＋2CuOeq\o(=,\s\up7(高溫))2Cu＋CO2↑。(3)熱分解法Hg：2HgOeq\o(=,\s\up7(△))2Hg＋O2↑；Ag：2Ag2Oeq\o(=,\s\up7(△))4Ag＋O2↑。金屬活動(dòng)性與冶煉方法的關(guān)系：[微點(diǎn)撥]①冶煉Mg時(shí)只能電解MgCl2不能電解MgO，原因是MgO的熔點(diǎn)高，熔融時(shí)耗費(fèi)更多能源，增加生產(chǎn)成本。②冶煉Al時(shí)只能電解Al2O3不能電解AlCl3，原因是AlCl3是共價(jià)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。③用熱還原法得到的銅還要經(jīng)過(guò)電解精煉才能得到精銅。4．鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象①鎂帶劇烈燃燒，放出一定的熱，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)；②紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中實(shí)驗(yàn)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2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe＋Al2O3原理應(yīng)用①制取熔點(diǎn)較高、活潑性弱于Al的金屬鉻、錳、鎢等；②金屬焊接，如野外焊接鋼軌等【典例剖析】考點(diǎn)一、銅及其重要化合物1、北宋沈括《夢(mèng)溪筆談》中記載：“信州鉛山有苦泉，流以為澗。挹其水熬之則成膽礬，烹膽礬則成銅。熬膽礬鐵釜，久之亦化為銅”。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A.膽礬的化學(xué)式為B.膽礬可作為濕法冶銅的原料C.“熬之則成膽礬”是濃縮結(jié)晶過(guò)程D.“熬膽礬鐵釜，久之亦化為銅”是發(fā)生了置換反應(yīng)2、在CuO和鐵粉的混合物中,加入一定量的稀硫酸并微熱。當(dāng)反應(yīng)停止后,濾出不溶物,并向?yàn)V液中插入一枚鐵釘,發(fā)現(xiàn)鐵釘并無(wú)任何變化。根據(jù)上述現(xiàn)象,確定下列結(jié)論中正確的是()A.不溶物一定是CuB.不溶物一定含銅,但不一定含鐵

C.不溶物一定是FeD.溶液中一定含有,但不一定含有3、若將銅絲插入熱濃硫酸中進(jìn)行如圖（a~d均為浸有相應(yīng)試液的棉花）所示的探究實(shí)驗(yàn)，下列分析正確的是()A.Cu與濃硫酸反應(yīng)，只體現(xiàn)的酸性

B.a處變紅，說(shuō)明是酸性氧化物

C.b或c處褪色，均說(shuō)明具有漂白性

D.試管底部出現(xiàn)白色固體，說(shuō)明反應(yīng)中無(wú)生成

4、某興趣小組將過(guò)量Cu與溶液充分反應(yīng)，靜置后取上層清液于試管中，將KSCN溶液滴加到清液中，觀察到瞬間產(chǎn)生白色沉淀，局部出現(xiàn)紅色；振蕩試管，紅色又迅速褪去。已知：①——該反應(yīng)速率很慢②——該反應(yīng)速率很快③是擬鹵素，化學(xué)性質(zhì)和氯氣相似下列說(shuō)法正確的是()A.用KSCN溶液檢驗(yàn)時(shí)，的存在不會(huì)對(duì)檢驗(yàn)產(chǎn)生干擾B.局部出現(xiàn)紅色主要是因?yàn)槿芤褐械谋豢諝庵械难趸?，與KSCN反應(yīng)生成C.白色沉淀是CuCl，是溶液中與Cu反應(yīng)生成的D.紅色迅速褪去的原因是振蕩試管時(shí)與發(fā)生反應(yīng)，從而使平衡逆移5、已知CuO經(jīng)高溫灼燒生成，與發(fā)生反應(yīng)：。將經(jīng)高溫灼燒后的CuO樣品投入足量的熱的稀硝酸中，下列有關(guān)說(shuō)法中正確的是()A.如果溶液變?yōu)樗{(lán)色，同時(shí)有紫紅色固體出現(xiàn)，說(shuō)明樣品全部生成B.溶液中最終可能有紫紅色固體出現(xiàn)C.該實(shí)驗(yàn)的結(jié)果無(wú)法說(shuō)明CuO分解的程度D.如果溶液中出現(xiàn)藍(lán)色，最終沒(méi)有紫紅色固體出現(xiàn)，說(shuō)明CuO沒(méi)有分解6、硝酸銅是制備系催化劑的重要原料，現(xiàn)用以下三種途徑來(lái)制取相同質(zhì)量的硝酸銅：①銅與濃硝酸反應(yīng)；②銅與稀硝酸反應(yīng)；③銅與氧氣反應(yīng)生成，再與稀硝酸反應(yīng)下列有關(guān)敘述正確的是()A.消耗硝酸的量：③>①>②B.③對(duì)環(huán)境造成的危害最小，符合綠色化學(xué)的理念C.因?yàn)殂~與濃硝酸反應(yīng)的速度最快，故制取硝酸銅的最佳方案是①D.三種途徑所消耗的銅的質(zhì)量不相等7、部分含銅物質(zhì)的分類與相應(yīng)化合價(jià)關(guān)系如圖所示。下列推斷不合理的是()A.a可與某些酸反應(yīng)生成f B.c既可被氧化，也可被還原C.d可通過(guò)一步反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化為e D.e可通過(guò)一步反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化為b8、硫鐵礦燒渣是一種重要的化工生產(chǎn)中間產(chǎn)物，主要成分是，還有少量的。下面是以硫鐵礦燒渣為原料制備并回收Cu的流程:（1）“酸溶”時(shí)為提高硫鐵礦燒渣的溶解速率，可采取的措施有_________________（填寫(xiě)一種）?！八崛堋边^(guò)程中溶解的離子方程式為_(kāi)________________。

（2）“濾液Ⅰ”中含有金屬陽(yáng)離子有、_________________。（3）由“濾渣Ⅱ”回收Cu時(shí)應(yīng)選擇的試劑X是_________________（填字母符號(hào)）。

A.鹽酸B.硝酸C.稀硫酸（4）流程中的“操作”依次為蒸發(fā)濃縮、_________________、過(guò)濾和洗滌（填操作名稱）；洗滌的目的是_________________。（5）補(bǔ)血?jiǎng)┧幤挠行С煞质橇蛩醽嗚F晶體（），用酸性溶液（濃度為）測(cè)定補(bǔ)血?jiǎng)┧幤需F元素含量的原理是：（未配平且藥片中其他成分跟不反應(yīng)）。實(shí)驗(yàn)測(cè)得10片的補(bǔ)血?jiǎng)┧幤蚕娜芤?，則每片補(bǔ)血?jiǎng)┧幤泻械馁|(zhì)量為（用含a的代數(shù)式表示）_________________?？键c(diǎn)二、金屬材料1．青銅的主要成分是銅和錫，錫的熔點(diǎn)是232℃，含錫25%的青銅熔點(diǎn)約為800℃，《呂氏春秋·別類編》中有關(guān)于青銅的記載“金(銅)柔錫柔，合兩柔則為剛，燔(燒)之則為淖(液體)?！毕铝姓f(shuō)法正確的是()A．在輪船外殼懸掛鋅、錫等金屬塊可減慢鋼鐵的腐蝕B．合金的熔點(diǎn)一定低于各組分金屬的熔點(diǎn)C．銅和錫在元素周期表均位于第四周期D．“合兩柔則為剛”體現(xiàn)了合金的硬度通常大于各組分金屬的特點(diǎn)2．C919大型飛機(jī)的制造采用了大量新材料鋁鋰合金。下列關(guān)于鋁鋰合金的說(shuō)法不正確的是()A．鋁鋰合金是鋁與鋰形成的混合物B．鋁鋰合金的硬度比鋰大C．鋁鋰合金的熔、沸點(diǎn)比鋁低D．鋁鋰合金耐酸堿腐蝕3．明代《天工開(kāi)物》記載“火法”冶煉鋅：“爐甘石十斤，裝載入一泥罐內(nèi)……然后逐層用煤炭餅墊盛，其底鋪薪，發(fā)火煅紅……冷定，毀罐取出……即倭鉛也”(注：爐甘石的主要成分為碳酸鋅，泥罐中摻有煤炭)。下列說(shuō)法不正確的是()A．倭鉛是指金屬鋅和鉛的混合物B．煤炭中起作用的主要成分是CC．冶煉Zn的過(guò)程中有氧化還原反應(yīng)發(fā)生D．該冶煉鋅的方法屬于熱還原法4．下列有關(guān)金屬的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．氧化膜使得性質(zhì)活潑的金屬鋁成為一種應(yīng)用廣泛的金屬材料B．鈦被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬，也有人說(shuō)“21世紀(jì)是鈦的世紀(jì)”C．在合金中加入適量稀土金屬，能大大改善合金的性能，因此，稀土元素又被稱為冶金工業(yè)的維生素D．出土的古代銅制品往往覆蓋著一層銅綠，主要成分是CuCO35.柳州市被稱為“橋梁博物館”，剛建成的鳳凰嶺大橋成為“橋梁博物館”的新成員，大橋的橋體使用了大量的金屬材料。下列對(duì)橋梁中使用的金屬材料保護(hù)措施不正確的是()A.經(jīng)常用濃鹽酸清洗金屬材料 B.在金屬材料表面刷油漆C.在金屬材料表面鍍保護(hù)層D.改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)制成防腐合金考點(diǎn)三、金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用1、下列有關(guān)金屬的工業(yè)制法中,正確的是(

)A.以海水為原料制得精鹽,再電解精鹽的水溶液制取鈉

B.用海水、石灰乳等為原料,經(jīng)一系列過(guò)程制得氧化鎂,用H2還原氧化鎂制得鎂

C.以鐵礦石、焦炭、空氣、石灰石等為原料,通過(guò)反應(yīng)產(chǎn)生的CO在高溫下還原鐵礦石制得鐵

D.從鋁土礦中獲得氧化鋁再制得氯化鋁固體,電解熔融的氯化鋁得到鋁2、工業(yè)煉鐵,用到的原料有鐵礦石、焦炭、空氣、石灰石,下列敘述不正確的是()A.工業(yè)煉鐵過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的基本類型包括置換反應(yīng)

B.空氣與焦炭的反應(yīng)為煉鐵提供能量

C.石灰石的作用是使礦石中雜質(zhì)形成爐渣

D.固體原料需粉碎,目的是增大原料與氣體的接觸面3、工業(yè)上利用無(wú)機(jī)礦物資源生產(chǎn)部分材料的流程圖如下。已知鋁土礦中含有。下列說(shuō)法正確的是()A.在鋁土礦制備較高純度Al的過(guò)程中只用到NaOH溶液、氣體、冰晶石B.石灰石、純堿、石英、玻璃都屬于鹽，都能與鹽酸反應(yīng)C.在制粗硅時(shí)，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1:2D.黃銅礦與反應(yīng)產(chǎn)生的均是還原產(chǎn)物

4、工業(yè)