2014屆高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第三單元金屬及其化合物第4節(jié)用途廣泛的金屬材料、金屬礦物利用考綱點(diǎn)擊教學(xué)案

第4節(jié)用途廣泛的金屬材料、金屬礦物利用eq\a\vs4\al(考綱點(diǎn)擊)1．了解常見金屬的活動(dòng)性順序。2．了解合金的概念及其重要應(yīng)用。3．了解銅及其化合物的主要性質(zhì)。一、合金1．概念由____或____________________________熔合而成的具有______特性的物質(zhì)。2．性質(zhì)特點(diǎn)（1）多數(shù)合金的熔點(diǎn)比它的各成分金屬的熔點(diǎn)______。（2）合金的硬度一般比它的各成分金屬的硬度______。即時(shí)訓(xùn)練1化學(xué)與科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境密切相關(guān)。下列有關(guān)說法中正確的是（）。A．合金一定是金屬和金屬熔合而成的B．鋁合金的熔點(diǎn)和硬度均高于純鋁C．合金的物理性質(zhì)一般與其各成分金屬的物理性質(zhì)完全相同D．合金的物理性質(zhì)一般與其各成分金屬的物理性質(zhì)不同二、常見的金屬材料金屬材料包括________和______，分為__________材料和__________材料。1．黑色金屬材料——鋼鐵鋼是用量最大、用途最廣的合金。2．有色金屬材料——銅和鋁的合金（1）銅合金我國使用最早的合金是________，除此之外常見的銅合金還有________和________。（2）鋁合金①性質(zhì)特征：__________、__________、易于加工、成本低廉且表面易形成____________，從而具有一定的抗腐蝕能力。②主要用途：建筑業(yè)、容器和包裝業(yè)、交通運(yùn)輸及電子行業(yè)。即時(shí)訓(xùn)練2下列有關(guān)說法中正確的是（）。A．鋼、青銅、硬鋁和金剛石都是合金材料B．在我國使用最早的合金是生鐵C．普通鋼鐵比純鐵耐腐蝕D．不銹鋼和目前流通的硬幣都是合金三、金屬礦物的開發(fā)利用1．金屬在自然界中的存在在地殼中除了金、鉑等少數(shù)極不活潑的金屬外，絕大多數(shù)金屬元素以______形式存在。2．金屬冶煉的實(shí)質(zhì)金屬元素只有正價(jià)，沒有負(fù)價(jià)，所以金屬的冶煉過程就是把金屬________________的過程。3．金屬冶煉的方法（1）熱分解法如由HgO、Ag2O冶煉Hg、Ag：2HgOeq\o(=,\s\up7(△))2Hg＋O2↑2Ag2Oeq\o(=,\s\up7(△))4Ag＋O2↑（2）熱還原法①CO還原Fe3O4：Fe3O4＋4COeq\o(=,\s\up7(高溫))3Fe＋4CO2②H2還原WO3：WO3＋3H2eq\o(=,\s\up7(高溫))W＋3H2O③C還原ZnO：ZnO＋Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Zn＋CO↑（3）電解法工業(yè)上用電解法冶煉Na、Mg、Al的化學(xué)方程式分別為：______________________、______________________、______________________。即時(shí)訓(xùn)練3下列金屬冶煉的反應(yīng)原理，錯(cuò)誤的是（）。A．2NaCl（熔融）eq\o(=,\s\up7(通電))2Na＋Cl2↑B．2AlCl3（熔融）eq\o(=,\s\up7(通電))2Al＋3Cl2↑C．Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe＋3CO2D．2HgOeq\o(=,\s\up7(△))2Hg＋O2↑特別提示：（1）選擇金屬的冶煉方法時(shí)，要依據(jù)金屬活動(dòng)性順序：①熱分解法，冶煉的是排在金屬活動(dòng)性順序后面的一些不活潑金屬；②熱還原法，冶煉的是排在金屬活動(dòng)性順序中處于中間位置的金屬；③電解法，冶煉的是排在金屬活動(dòng)性順序前面的一些比較活潑的金屬。（2）電解法冶煉活潑金屬時(shí)，除Al是電解熔融的Al2O3外，其他（如Na、K、Mg等）金屬，一般是電解熔融的氯化物。一、金屬活動(dòng)性順序及其應(yīng)用金屬活動(dòng)性順序KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）CuHgAgPtAu原子失電子能力由大到小，還原性由強(qiáng)到弱陽離子得電子能力由小到大，氧化性由弱到強(qiáng)與O2反應(yīng)常溫易被氧化常溫能被氧化常溫干燥空氣中不易被氧化加熱時(shí)能被氧化不能被氧化與H2O反應(yīng)常溫置換出氫加熱或與水蒸氣反應(yīng)置換出氫不能置換出水中的氫與酸反應(yīng)[劇烈反應(yīng)并置換出酸中的氫能置換出酸中的氫，F(xiàn)e、Al常溫下在濃硝酸、濃硫酸中鈍化不能置換稀酸中的氫與強(qiáng)氧化性酸反應(yīng)只與王水反應(yīng)與堿反應(yīng)與堿液中的水反應(yīng)僅Al、Zn能跟強(qiáng)堿水溶液反應(yīng)與鹽反應(yīng)先與水反應(yīng)排在前面的金屬能從鹽溶液中置換出后邊的金屬冶煉方法電解法熱還原法加熱分解法物理方法【例1－1】Al、Fe、Cu都是重要的金屬元素。下列說法中正確的是（）。A．三者對應(yīng)的金屬陽離子的氧化性Cu2＋最強(qiáng)B．三者的單質(zhì)放置在空氣中均只生成氧化物C．制備AlCl3、FeCl3、CuCl2均不能采用將溶液蒸干的方法D．電解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液時(shí)陰極依次析出Cu、Fe、Al【例1－2】銅、銀、金是人類最早認(rèn)識的三種金屬，因?yàn)楹茉缇捅蝗藗冇米麇X幣，因而有“貨幣金屬”之稱。由于鐵的金屬性比銅、銀、金強(qiáng)，相對而言，人類認(rèn)識鐵稍晚。某研究性學(xué)習(xí)小組為了證明鐵的金屬活動(dòng)性比銅強(qiáng)，他們設(shè)計(jì)了如下方案：（1）鐵片置于硫酸銅溶液中有銅析出；（2）鐵、銅與氯氣反應(yīng)分別生成FeCl3和CuCl2；（3）足量的鐵粉和銅粉與濃硫酸反應(yīng)生成FeSO4和CuSO4；（4）銅片置于FeCl3溶液中銅片逐漸溶解；（5）把鐵片和銅片置于盛有稀硫酸的燒杯中，并用導(dǎo)線連接，鐵片上無氣泡產(chǎn)生，而銅片上有氣泡產(chǎn)生；（6）把鐵片和銅片置于盛有濃硝酸的燒杯中，并用導(dǎo)線連接，鐵片上有氣泡產(chǎn)生，而銅片上無氣泡產(chǎn)生。以上設(shè)計(jì)方案合理的有（）。A．兩種B．三種C．四種D．五種二、銅及其化合物的性質(zhì)1．銅（1）物理性質(zhì)紫紅色，不能被磁鐵吸引。（2）化學(xué)性質(zhì)反應(yīng)物質(zhì)化學(xué)方程式非金屬O22Cu＋O2eq\o(=,\s\up7(△))2CuO（黑色固體）Cl2Cu＋Cl2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))CuCl2（棕黃色煙）氧化性酸濃硫酸Cu＋2H2SO4（濃）eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O濃硝酸Cu＋4HNO3（濃）=Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O稀硝酸3Cu＋8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O鹽AgNO3、FeCl3Cu＋2AgNO3=Cu（NO3）2＋2AgCu＋2FeCl3=CuCl2＋2FeCl22.氧化銅和氫氧化銅物質(zhì)氧化銅氫氧化銅化學(xué)式CuOCu（OH）2狀態(tài)不溶于水的黑色固體（粉末）不溶于水的藍(lán)色固體化學(xué)性質(zhì)CuO＋2H＋=Cu2＋＋H2OCuO＋H2eq\o(=,\s\up7(△))Cu＋H2OCuO＋COeq\o(=,\s\up7(△))Cu＋CO2Cu（OH）2＋2H＋=Cu2＋＋2H2OCu（OH）2eq\o(=,\s\up7(△))CuO＋H2O3.銅鹽（1）Cu2（OH）2CO3的名稱為堿式碳酸銅，是銅綠的成分，它是銅在潮濕的空氣中被銹蝕的結(jié)果，它受熱易分解：Cu2（OH）2CO3eq\o(=,\s\up7(△))2CuO＋H2O＋CO2↑。（2）無水CuSO4遇水變藍(lán)色（生成CuSO4·5H2O），可作為水的檢驗(yàn)依據(jù)；CuSO4·5H2O受熱易分解：CuSO4·5H2Oeq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋5H2O，藍(lán)色晶體受熱轉(zhuǎn)化為白色粉末。（3）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，因此人們利用了它的這一性質(zhì)，用膽礬、熟石灰、水配成了波爾多液，用來殺滅植物的病毒。【例2】（改編組合）下表中，對陳述Ⅰ、Ⅱ的正確性及其有無因果關(guān)系的判斷都正確的是（）。選項(xiàng)陳述Ⅰ陳述Ⅱ判斷A銅綠的主要成分是堿式碳酸銅可用稀鹽酸除銅器表面的銅綠Ⅰ對；Ⅱ?qū)?；無B銅表面易形成致密的氧化膜銅容器可以盛放濃硫酸Ⅰ對；Ⅱ?qū)?；有C向硫酸銅溶液通入氨氣，有深藍(lán)色沉淀產(chǎn)生，過濾后灼燒濾渣，最后變成黑色固體把銅絲放在酒精燈火焰上灼燒，銅絲表面變黑Ⅰ對；Ⅱ?qū)?；有D藍(lán)色硫酸銅晶體受熱轉(zhuǎn)化為白色硫酸銅粉末是物理變化硫酸銅溶液可用作游泳池的消毒劑Ⅰ錯(cuò)；Ⅱ?qū)?；無三、設(shè)計(jì)從海水中提取鎂的主要工藝流程1．分析原理首先要分析Mg的冶煉原理：MgCl2（熔融）eq\o(=,\s\up7(通電))Mg＋Cl2↑，所以我們首先要獲得純凈的MgCl2。2．分析初始原料（1）海水中含有MgCl2，但濃度極低，所以要富集。方法：蒸發(fā)濃縮海水。（2）海水中除含有MgCl2外，還含有Na＋、K＋、Ca2＋、SOeq\o\al(2－,4)、Br－、I－等其他可溶性離子，所以還要分離、提純。分析離子只有Mg2＋與OH－反應(yīng)生成Mg（OH）2沉淀。我們可以用價(jià)格便宜的堿Ca（OH）2使Mg2＋轉(zhuǎn)化成Mg（OH）2沉淀，從而將Mg2＋分離出來。3．制得無水MgCl2得到的Mg（OH）2沉淀與鹽酸反應(yīng)生成MgCl2溶液，進(jìn)一步處理即可得到無水MgCl2，電解即可得到鎂單質(zhì)?！纠?】（改編自人教版必修2教材習(xí)題）鎂是一種用途很廣的金屬材料，目前世界上60%的鎂從海水中提取，海水的綜合利用可以制備金屬鎂，其流程如下圖所示：（1）若在空氣中加熱MgCl2·6H2O，生成的是Mg（OH）Cl或MgO，寫出相應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________________________________________。用電解法制取金屬鎂時(shí)，需要無水氯化鎂。在干燥的HCl氣流中加熱MgCl2·6H2O，能得到無水MgCl2，其原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________。（2）Mg（OH）2沉淀中混有的Ca（OH）2應(yīng)怎樣除去？寫出實(shí)驗(yàn)步驟：______________________________________________________________。（3）實(shí)驗(yàn)室里將粗鹽制成精鹽的過程中，在溶解、過濾、蒸發(fā)三個(gè)步驟的操作中都要用到玻璃棒，分別說明在這三種情況下使用玻璃棒的目的。溶解時(shí)：______________________________________________________________。過濾時(shí)：______________________________________________________________。蒸發(fā)時(shí)：______________________________________________________________。（4）獲得HCl的反應(yīng)為2CH4＋O2＋4Cl2=2CO＋8HCl（不考慮其他反應(yīng)）。事實(shí)上，生產(chǎn)中HCl一直在循環(huán)使用。試從理論上分析是否需要補(bǔ)充HCl，簡要說明理由。探究銅的化合物的組成近幾年高考經(jīng)常對銅的化合物的組成進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，如銅綠、紅色的含銅化合物Cu2O、黑色的氧化銅等?！緦?shí)驗(yàn)典例】堿式碳酸銅可表示為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)裝置用上面所有儀器連接而成，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____________。（2）某同學(xué)以氮?dú)獯鏆錃?，并用上述全部或部分儀器來測定堿式碳酸銅的組成，你認(rèn)為是否可行？請說明理由。1．（高考集萃）下列敘述中不正確的是（）。A．（2012天津理綜）鑭鎳合金能大量吸收H2形成金屬氫化物，可作儲氫材料B．（2012重慶理綜）鋼鐵廠用熱還原法冶煉鐵的生產(chǎn)過程中不涉及化學(xué)變化C．（2012廣東理綜）新型復(fù)合材料使手機(jī)、電腦等電子產(chǎn)品更輕巧、實(shí)用和新潮D．（2012江蘇化學(xué)）在給定條件下能實(shí)現(xiàn)MgCl2（aq）eq\o(→,\s\up7(石灰乳))Mg（OH）2eq\o(→,\s\up7(煅燒))MgO的轉(zhuǎn)化2．（2012江蘇調(diào)研）海洋中有豐富的食品、礦產(chǎn)、能源、藥物和水產(chǎn)資源等（如下圖所示）。下列有關(guān)說法中正確的是（）。A．在③和⑤中需要用到氯堿工業(yè)的產(chǎn)物B．②中MgCl2·6H2O可在空氣中受熱分解制無水MgCl2C．大量的含F(xiàn)e3＋廢水排入海洋，易引發(fā)赤潮D．①中除去粗鹽中的SOeq\o\al(2－,4)、Ca2＋、Mg2＋等雜質(zhì)，加入的藥品順序?yàn)椋篘a2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→過濾后加鹽酸3．下表各選項(xiàng)中，不能利用置換反應(yīng)通過Y得到W的一組化合物是（）。ABCDYCuOFe2O3C2H5OHFeCl3WCO2Al2O3C2H5ONaCuCl24.（2012山西晉中四校聯(lián)考）工業(yè)上冶煉金屬一般用熱分解法、熱還原法和電解法，不同的金屬應(yīng)選用不同的冶煉方法。選擇的原則主要是依據(jù)（）。A．金屬在地殼中的豐度B．金屬在自然界中的存在形式C．金屬的還原性強(qiáng)弱D．金屬的利用價(jià)值5．硫酸銅、硝酸鐵都是重要的化工原料。以下是某工廠用含鐵的廢銅為原料生產(chǎn)膽礬（CuSO4·5H2O）的生產(chǎn)流程示意圖：膽礬和石膏在不同溫度下的溶解度（g）見下表。溫度/℃20406080100石膏0.320.260.150.110.07膽礬3244.661.883.8114請回答下列問題：（1）紅褐色濾渣的主要成分是____________。（2）寫出浸出過程中生成硫酸銅的化學(xué)方程式：___________________________________________________________________________________________________________。（3）操作Ⅰ的溫度應(yīng)該控制在__________左右。（4）從溶液中分離出硫酸銅晶體的操作Ⅱ應(yīng)為：將熱溶液________、________、洗滌、干燥。

參考答案基礎(chǔ)梳理整合一、1.兩種兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)金屬2．(1)低(2)大即時(shí)訓(xùn)練1D二、純金屬合金黑色金屬有色金屬1．碳素鋼低碳鋼中碳鋼高碳鋼2．(1)青銅黃銅白銅(2)①強(qiáng)度大密度小致密而堅(jiān)固的氧化膜即時(shí)訓(xùn)練2D三、1.化合物2．從其化合物中還原出來3．2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(通電))2Na＋Cl2↑MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(通電))Mg＋Cl2↑2Al2O3eq\o(=,\s\up7(通電),\s\do5(冰晶石))4Al＋3O2↑即時(shí)訓(xùn)練3B核心歸納突破【例1－1】C解析：Fe3＋的氧化性最強(qiáng)，A錯(cuò)誤；由銅綠可知B錯(cuò)誤；C項(xiàng)中三種鹽均可水解，加熱促進(jìn)水解，且生成揮發(fā)性酸——鹽酸，所以C正確；Al、Fe排在H的前面，電解時(shí)水溶液中的H＋先得電子，D錯(cuò)誤?！纠?－2】A解析：(1)方案合理，利用金屬間的置換反應(yīng)比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱；(5)方案利用原電池原理，鐵片為負(fù)極，銅片為正極，負(fù)極金屬活動(dòng)性強(qiáng)?！纠?】D解析：稀鹽酸可以與Cu(OH)2、CuCO3反應(yīng)，而且稀鹽酸不能與Cu反應(yīng)，所以稀鹽酸可以除銅器表面的銅綠，Ⅰ、Ⅱ有因果關(guān)系，A錯(cuò)誤；銅表面不能形成致密氧化膜，銅與濃硫酸在一定溫度下能發(fā)生反應(yīng)，所以不能用銅制容器盛裝濃硫酸，B錯(cuò)誤；硫酸銅與氨水反應(yīng)生成Cu(OH)2，Cu(OH)2受熱分解生成黑色CuO，Ⅰ、Ⅱ均正確，但沒有因果關(guān)系，C錯(cuò)誤；藍(lán)色硫酸銅晶體受熱轉(zhuǎn)化為白色硫酸銅粉末有新物質(zhì)生成，屬于化學(xué)變化，CuSO4可用作消毒劑，但與前者沒有因果關(guān)系，D正確?！纠?】答案：(1)MgCl2·6H2Oeq\o(=,\s\up7(△))Mg(OH)Cl＋HCl↑＋5H2O或MgCl2·6H2Oeq\o(=,\s\up7(△))MgO＋2HCl↑＋5H2O在干燥的HCl氣流中加熱MgCl2·6H2O，抑制了MgCl2的水解，并帶走了MgCl2·6H2O受熱時(shí)產(chǎn)生的水蒸氣，故能得到無水MgCl2(2)加入MgCl2溶液，充分?jǐn)嚢瑁^濾，沉淀用水洗滌(3)攪拌，加速溶解引流，使待濾液體沿玻璃棒流入漏斗，防止外灑攪拌，防止因局部過熱引起液滴或晶體飛濺(4)不需要補(bǔ)充HCl，因?yàn)镃l2～2HCl～Mg(OH)2～MgCl2～Cl2；依氯元素守恒可以看出理論上不需要補(bǔ)充HCl。解析：(1)根據(jù)信息書寫化學(xué)方程式，首先分析反應(yīng)物、生成物的化合價(jià)可知，此反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)物是MgCl2·6H2O，如果生成物為Mg(OH)Cl，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，生成物除Mg(OH)Cl外，還有HCl和H2O，即MgCl2·6H2Oeq\o(=,\s\up7(△))Mg(OH)Cl＋HCl↑＋5H2O；同理：我們也可以寫出生成MgO的化學(xué)方程式。(2)因?yàn)镸g(OH)2的溶解度小于Ca(OH)2，可以加入氯化鎂溶液發(fā)生反應(yīng)Ca(OH)2＋MgCl2=Mg(OH)2＋CaCl2，CaCl2易溶于水而除去。(4)在工業(yè)生產(chǎn)中注重效益，HCl可以循環(huán)使用，根據(jù)氯元素守恒可知理論上不需要補(bǔ)充HCl。實(shí)驗(yàn)探究拓展答案：(1)①xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O＋(x＋y)H2eq\o(=,\s\up7(△))(x＋y)Cu＋xCO2＋(x＋2y＋z)H2O②(a)→kj→gf(或hi)→de(或ed)→hi(或gf)→bc(或cb)→(l)③1.8CuCO3·Cu(OH)2·H2O(2)可行。根據(jù)反應(yīng)xCuCO3·yCu(OH)2·zH2Oeq\o(=,\s\up7(△))(x＋y)CuO＋xCO2↑＋(y＋z)H2O，依據(jù)堿式碳酸銅、CuO、CO2和H2O質(zhì)量(或其中任意三個(gè)量)，即可計(jì)算出其組成。解析：(1)本題的堿式碳酸銅與氫氣反應(yīng)看似很難理解，其實(shí)只要把它理解為CuCO