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1、化学 课标版,第9讲 用途广泛的金属材料和开发利用金属矿物,考点一金属的冶炼合金 1.金属矿物的开发和利用 (1)金属在自然界中的存在形式,(2)金属冶炼的一般步骤,金属冶炼的过程就是使金属化合物中的金属离子得到电子被 还原为金属单质的过程,即:Mn+ne- M。 (3)金属冶炼的方法(用化学方程式表示),(4)铝热反应 1)原理:高温下铝将金属氧化物中的金属还原出来。 2)实验装置:如图所示。,3)实验现象 a.镁条剧烈燃烧,放出一定的热量,使氧化铁粉末和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应。 b.反应放出大量的热,并发出耀眼的强光。 c.纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中。,d.待熔融物冷却后
2、,除去外层熔渣,仔细观察,可以发现落下的是铁珠。 4)铝热反应的应用 a.该反应为放热反应,在冶金工业上常用这一原理制取熔点较高的金属,如用铝热反应冶炼锰的化学方程式为3MnO2+4Al 2Al2O3+3Mn。 b.该反应原理可以应用在生产上,如焊接钢轨等。,2.合金,3.常见金属材料 (1)黑色金属材料(如钢铁) a.钢是用量最大、用途最广的合金。 (2)有色金属材料(如铜和铝) a.我国使用最早的合金是青铜,常见的铜合金还有黄铜和白铜。,1.判断正误,正确的画“”,错误的画“”。 (1)铝合金的熔点比纯铝的高() (2)合金材料中不可能含有非金属元素() (3)合金中的金属元素以化合物的形
3、式存在() (4)合金中各元素的含量一定,所以合金是纯净物() (5)炼铁:用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物() (6)炼铜:用黄铜矿经电解精炼得到纯度为99.9%的铜() (7)制镁:电解氯化镁溶液制取金属镁() (8)制钛:用金属钠置换四氯化钛(TiCl4)溶液中的钛来制取单质钛( ) (9)制钠:以海水为原料制得精盐,再电解纯净的NaCl溶液(),答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9),2.【多维思考】 (1)能否用电解AlCl3、MgO的方法冶炼Al、Mg? (2)铝是地壳中含量最高的金属元素,为什么人类对铝的使用比铁、铜晚得多? (3)热还
4、原法用到的还原剂有焦炭、CO和H2,试从所得产物纯度及对环境污染的角度考虑哪种还原剂更好? (4)化学兴趣小组对某“金牌”的成分提出了猜想:一是由纯金制成,二是由黄铜(铜锌合金)制成。请用化学方法判断哪种猜想是正确的。,答案(1)不能。因为AlCl3是共价化合物,熔融时无法电离出自由移动的离子,不导电;而MgO虽是离子化合物,但其熔点太高,熔融会消耗大量的电能,成本较高。 (2)铝的金属活动性比铁、铜强,难于冶炼,古代的技术条件达不到,故铝的发现和大量使用比铁、铜晚得多。 (3)最好的还原剂是H2;原因是焦炭会使产品的纯度降低,CO会污染环境。 (4)用盐酸(或稀硝酸)溶解,若“金牌”部分溶解
5、(或全部溶解),则是由黄铜制成的;若“金牌”不溶解,则是由纯金制成的。,1.下列关于金属冶炼方法的叙述不正确的是(),题组一金属的冶炼方法,答案D钠一般是由电解熔融NaCl的方法来制取,电解饱和食盐水得到的是NaOH、H2和Cl2。,2.下列关于金属的一些说法不正确的是() A.工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al涉及氧化还原反应 B.工业上金属Mg、Cu都是用热还原法制得的 C.金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子 D.越活泼的金属越难冶炼,答案B冶炼铝的过程中,铝由化合态变为游离态,有化合价变化,属于氧化还原反应,A正确;在工业上Mg用电解法冶炼,Cu用热还原法冶炼,B错误;金
6、属冶炼的实质是Mn+ne- M,C正确;金属越活泼,则金属 离子的氧化性越弱,越难被还原,D正确。,3.(2016吉林长春模拟)下列反应原理不符合工业冶炼金属实际情况的是() A.2HgO 2Hg+O2 B.2NaCl(熔融) 2Na+Cl2 C.2MgO(熔融) 2Mg+O2 D.Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2,答案CHg为不活泼金属,可以直接用加热分解的方法冶炼,故A正确;钠是活泼金属,应采用电解法制取,故B正确;镁是活泼金属,应采用电解氯化镁的方法制取,氧化镁的熔点太高,消耗太多的能源,故C错误;Fe的冶炼通常是用还原剂(C、CO、H2、活泼金属等)将铁从其化合物中还原出来,故D正
7、确。,题组二合金的性质及应用,4.镁铝合金质优体轻,又不易锈蚀,大量用于航空工业、造船工业、日用化工等领域。下列关于镁铝合金性质的叙述中正确的是() A.此合金的熔点、硬度比镁和铝的熔点、硬度都高 B.此合金能全部溶解于稀盐酸中 C.此合金能全部溶解于氢氧化钠溶液中 D.此合金不能全部溶于过量FeCl3溶液中,答案B合金的熔点一般低于组成它的成分金属,A错误;镁铝合金具有镁、铝的化学性质,只有B正确。,5.所谓合金,就是不同种金属(也包括一些非金属)在熔融状态下形成的一种熔合物。根据下列四种金属的熔、沸点,判断其中不能形成合金的是(),A.Cu和AlB.Fe和Cu C.Fe和NaD.Al和Na
8、,答案C铁的熔点(1 535 )高于Na的沸点(883 ),无法制得铁钠合金。,考点二铜及其重要化合物 1.铜的性质 (1)物理性质,(2)化学性质 写出有关反应的化学方程式或离子方程式: a.与潮湿空气反应:2Cu+O2+CO2+H2O Cu2(OH)2CO3(绿色固体)。 b.与S反应:2Cu+S Cu2S。 c.与氧化性酸反应,与浓硫酸共热:Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2+2H2O; 与稀硝酸:3Cu+8H+2N 3Cu2+2NO+4H2O(离子方程式)。 d.与盐溶液反应 与硝酸银溶液:Cu+2Ag+ 2Ag+Cu2+; 与FeCl3溶液:Cu+2Fe3+ 2Fe2+Cu
9、2+。,2.氧化铜和氧化亚铜,3.氢氧化铜 (1)物理性质:蓝色不溶于水的固体。 (2)化学性质及应用,4.CuSO45H2O CuSO45H2O为蓝色晶体,俗称蓝矾、胆矾。无水CuSO4为白色粉末,遇水变蓝色(生成CuSO45H2O),可作为水的检验依据。,1.判断正误,正确的画“”,错误的画“”。 (1)铁锈和铜锈的成分都是金属氧化物() (2)过量的铜与浓硝酸反应一定没有一氧化氮生成() (3)检验CO2中是否含有H2O(g)可将气体通入装有无水CuSO4的干燥管 中() (4)浓H2SO4使CuSO4H2O失水是物理变化() (5)可用稀盐酸除去铜器表面的铜绿() (6)硫酸铜溶液可用
10、作游泳池的消毒剂() (7)工业上常采用电解法制取粗铜(),答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7),2.【多维思考】 由铜屑制备硫酸铜时,一般不用铜与浓硫酸反应,而是将热空气通入铜和稀硫酸的混合物中,为什么?,答案铜与浓硫酸反应生成硫酸铜、二氧化硫和水,反应方程式为Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2+2H2O;将热空气通入到铜和稀硫酸的混 合物中发生的反应为2Cu+O2 2CuO、CuO+H2SO4 CuSO4+H2O。两种方法相比较,前一种方法会产生有毒的SO2,且制取相同质量的硫酸铜,消耗的硫酸较多,故制备硫酸铜时,一般采用第二种方法。,3.【多维思考】 波尔多液是一种农
11、业上应用广泛的杀菌剂,它是由硫酸铜、生石灰和水按一定比例配成的天蓝色胶状悬浊液,思考下列问题: 波尔多液能否用铁桶盛放?为什么? 波尔多液能杀菌的可能原因是什么?,答案不能。原因是铁能置换波尔多液中的Cu2+,降低杀菌能力。 Cu2+能使蛋白质变性。,题组一铜及其化合物的性质及其应用,1.(2016河北衡水模拟)下表中,对陈述、的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是(),答案D稀盐酸可以与Cu2(OH)2CO3反应,而且稀盐酸不能与Cu反应,所以可用稀盐酸除铜器表面的铜绿,、有因果关系,A错误;铜表面不能形成致密的氧化膜,铜与浓硫酸在一定温度下能发生反应,所以不能用铜制容器盛装浓硫酸,B错误
12、;硫酸铜与氨水反应生成Cu(OH)2,Cu(OH)2受热分解生成黑色CuO,、均正确,但没有因果关系,C错误;蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末有新物质生成,属于化学变化,CuSO4可用作消毒剂,但与前者没有因果关系,D正确。,2.(2016陕西榆林模拟)下列实验的前后,铜的质量一定发生变化的是 () A.铜丝在空气中灼烧后立即插入乙醇中 B.铜片放入酸化的硝酸钠溶液中 C.铜和铁的混合物放入稀硝酸中 D.铜、锌、稀硫酸构成的原电池放电,答案BA项,灼热的氧化铜能够和乙醇反应生成乙醛、水和铜,铜变成氧化铜,氧化铜又被还原成铜,最终铜的质量没有变化,错误;B项,铜和稀硝酸反应,质量一定减少,
13、正确;C项,铁先参加反应,若铁足量,铜的质量不变化,错误;D项,铜、锌、稀硫酸构成的原电池中,铜作正极不消耗,错误。,3.某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质,操作正确且能达到实验目的的是() A.将铜丝插入浓硫酸中并加热,反应后再加入水,观察硫酸铜溶液的颜色 B.常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中,观察CuCl2的生成 C.将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干,得到无水CuCl2固体 D.将表面有铜绿Cu2(OH)2CO3的铜器放入盐酸中浸泡,除去铜绿,答案DA项,浓硫酸溶于水时放热,应该是把反应后的溶液倒入水中,故该项错误;B项,需要先加热,铜才能与氯气发生反应,故该项错误;C项,氯化
14、铜溶液中存在水解平衡,加热蒸干最终得不到CuCl2,故该项错误;D项,铜和盐酸不反应,只有铜绿Cu2(OH)2CO3与盐酸反应,故该项正确。,4.某课外研究小组,用含有较多杂质的铜粉,通过不同的化学反应精制CuO,其设计的实验过程为 (1)含杂质的铜粉经灼烧后得到的产物是氧化铜及少量铜的混合物,灼烧后含有少量铜的可能原因是(填字母序号)。 a.灼烧过程中部分氧化铜被还原 b.灼烧不充分铜未被完全氧化 c.氧化铜在加热过程中分解生成铜,题组二铜及其重要化合物的综合应用,d.该条件下铜无法被氧气氧化 (2)由粗制氧化铜通过两种途径制取硫酸铜,与途径相比,途径有明显的两个优点是。,答案(1)ab (
15、2)耗酸少;无污染性气体SO2产生,解析(1)灼烧后含有少量铜,其原因可能是灼烧不充分,铜未被完全氧化,也可能是灼烧过程中部分氧化铜被还原。 (2)途径的优点是:产生等量的CuSO4,比途径消耗硫酸少;不产生污染大气的SO2气体。,5.(2016山东潍坊模拟)铜及其化合物在生产、生活中有广泛应用,铜在化合物中的常见化合价有+1价、+2价。已知Cu2O与稀硫酸反应,溶液呈蓝色。 (1)工业上可用Cu2S+O2 2Cu+SO2反应制取粗铜,该反应中 元素被还原。 (2)将少量铜丝放入适量的稀硫酸中,温度控制在50 ,加入H2O2溶液,一段时间后,升温到60 ,再反应一段时间后可制得硫酸铜,该反应的
16、离子方程式为。温度控制在5060 的原因除了加快反应速率外,还有。在CuSO4溶液中加入一定量的Na2SO3和NaCl溶液加热,生成CuCl沉淀,写出生成CuCl的离子方程式:。,(3)现向Cu、Cu2O和CuO组成的混合物中,加入2 L 0.6 molL-1HNO3溶液恰好使混合物溶解,同时收集到4 480 mL NO气体(标准状况)。Cu2O跟稀硝酸反应的离子方程式为。 若将上述混合物用足量的H2加热还原,所得到固体的质量为g。 若混合物中含0.2 mol Cu,将该混合物与稀硫酸充分反应,消耗H2SO4的 物质的量为mol。,答案(1)Cu、O (2)Cu+H2O2+2H+ Cu2+2H2O防止H2O2分解2Cu2+2Cl-+S+H2O 2CuCl+S+2H+ (3)3Cu2O+2N+14H+ 6Cu2+2NO+7H2O320.2,解析(1)在该反应中铜、氧元素的化合价降低,得到电子,被还原。(3)Cu2O跟稀硝酸反应的离子方程式是3Cu2O+2N+14H+ 6Cu2+2NO +7H2O。硝酸发生反应后得到的产物是Cu(NO3)2和
