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1、第3节 金属材料,考纲要求:1.了解常见金属的活动顺序。(变化观念与平衡思想) 2.了解铜及其重要化合物的制备方法,掌握其主要性质及其应用。(证据推理与模型认知、科学探究与创新意识) 3.了解合金的概念及其重要应用。(宏观辨识与微观探析),-3-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,金属矿物的开发和利用 1.合金 (1)合金的定义及性能。,金属与非金属,金属特性,低,大,-4-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,(2)常见金属材料。,铁,铬,-5-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,钢铁。,低碳钢,中碳钢,高碳钢,青铜,-6-,考点一,考点二
2、,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,2.金属材料的冶炼 (1)金属在自然界中的存在。 (2)金属冶炼的实质。 金属的冶炼过程就是把金属从 态还原为 态的过程。即 (写反应通式,用M表示金属)。,正,化合,游离,Mn+ne-=M,-7-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,(3)金属冶炼的方法(用化学方程式表示)。,-8-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,自主练习 1.能否用电解熔融AlCl3和MgO的方法冶炼Al、Mg?,提示 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,使其熔融会消耗大量
3、的能量,成本较高。,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?,提示 铝的金属活动性比铁、铜强,难于冶炼,古代人受技术条件限制,不能冶炼铝,故铝的发现和大量使用比铁、铜晚得多。,-9-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,3.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,解析 冶炼铝的过程中铝由化合态变游离态,有化合价变化属于氧化还原反应,A项正确;Mg在工业上用电解法冶炼,
4、Cu用热还原法冶炼,B项错误;金属冶炼的实质是Mn+ne-=M,C项正确;金属越活泼,则金属离子的氧化性越弱,越难被还原,D项正确。,B,-10-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考向1 合金的性质及应用 例1下列关于合金的说法不正确的是( ) A.合金的熔点一般比它的成分金属的熔点高 B.合金的硬度一般比它的成分金属大 C.合金与各成分金属相比,具有许多优良的物理、化学或机械性能 D.合金在工业上的用途比纯金属更广,解析 合金的熔点比它的成分金属要低,故A项错误,B项正确;合金具有许多良好的物理、化学、机械性能,故C项正确;合金比纯金属用途更广泛,故D项正确。,A,-11
5、-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,归纳总结组成合金的元素不一定是两种或两种以上的金属,也可以是金属与非金属;合金中一定含金属元素。 并非所有的金属都能形成合金,两种金属形成合金,其前提是两种金属在同一温度范围内都能熔化,若一种金属的熔点高于另一种金属的沸点,则二者不能形成合金。,-12-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,对点演练 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Al B.Fe和Cu C.Fe和Na D.Al和Na,答案,解析,-13-,考点一
6、,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考向2 金属的冶炼方法 例2(2019甘肃武威模拟)分析推理是化学学习的方法之一。下列实验推理正确的是( ) A.钠的金属性强,一般还原剂很难将其还原出来,所以用电解饱和NaCl溶液的方法冶炼 B.金属的冶炼方法与金属的活泼性有很大关系,银和汞可以用热分解的方法冶炼 C.工业上电解熔融氯化镁可制得金属镁,所以电解熔融氯化铝也可制得铝 D.将镁条和铝片用导线连接再插进稀NaOH溶液中,镁条上产生气泡,说明镁比铝活泼,答案,解析,-14-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,归纳总结1.选择金属冶炼的方法要依据金属在自然界中的存在形态和
7、金属的活动性。金属活动顺序中,金属的位置越靠后,越容易被还原;金属的位置越靠前,越难被还原。 2.化学性质很稳定的金属如Au、Pt等,在自然界中以游离态存在,用物理方法即可得到。 3.有些活动性很强的金属也可以用还原法来冶炼,如Na+KCl K+NaCl,2RbCl+Mg MgCl2+2Rb等。在此过程主要运用了化学平衡移动原理,利用K、Rb的沸点低,变成气体离开反应体系,促使化学平衡向正反应方向移动。,-15-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,对点演练 用铝和金属氧化物反应制备金属单质是工业上较常用的方法。如:,常温下Al的金属性比Ba的金属性 (选填“强”或“弱”)。利
8、用上述方法可制取Ba的主要原因是 。 A.高温时Al的活泼性强于Ba B.高温有利于BaO分解 C.高温时BaOAl2O3比Al2O3稳定 D.Ba的沸点比Al的低,答案,解析,-16-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,铜及其重要化合物 1.单质铜 (1)铜的物理性质: 铜是一种有金属光泽的 色固体,有良好的导电、导热性(仅次于银,可用于制电缆),有良好的延展性。,紫红,-17-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,(2)铜的化学性质:,黑,Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O,3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4
9、H2O,Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag,Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2,-18-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,2.铜的重要化合物 (1)黑色氧化铜在高温下分解为砖红色的Cu2O,化学方程式为 ;砖红色的Cu2O与稀硫酸反应,溶液变蓝,同时生成红色的单质铜,离子方程式为 。 (2)氢氧化铜是 色 水的固体。其化学性质及应用如下: 反应的化学方程式: 反应的离子方程式:,Cu2O+2H+=Cu+Cu2+H2O,蓝,不溶于,Cu(OH)2+2H+=Cu2+2H2O,-19-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,(3)Cu2(OH)2
10、CO3的名称为 ,是铜绿、孔雀石的主要成分,受热分解可生成黑色的氧化铜,化学方程式为Cu2(OH)2CO3 2CuO+CO2+H2O,可溶于稀硫酸,离子方程式为Cu2(OH)2CO3+4H+=2Cu2+CO2+3H2O。 (4)蓝色的硫酸铜晶体受热分解为白色的硫酸铜粉末,化学方程式为CuSO45H2O CuSO4+5H2O。,碱式碳酸铜,-20-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,自主练习 1.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?,提示 铜与浓硫酸反应生成硫酸铜、二氧化硫和水,化学方程式为Cu+2H2SO4(浓) CuSO
11、4+SO2+2H2O;将热空气通入到铜和稀硫酸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气体,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。,-21-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,2.波尔多液是一种农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?,提示 不能。原因是铁能置换波尔多液中的Cu2+,降低杀菌能力。CuSO4是重金属盐,能使蛋白质
12、变性,因此能用于杀菌。,-22-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,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,可除去铜绿,D,解析 铜与浓硫酸反应后,硫酸的浓度仍较高,不能把水加入反应容器中,A项错误;Cu与Cl2常温下不反应,需要加热才能发生反应,B项错误;CuCl2水解生成的HCl
13、易挥发,加热蒸干CuCl2溶液得不到CuCl2固体,C项错误;D项正确。,-23-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考向 铜及其化合物的性质和应用 例(2019云南大理模拟)已知酸性条件下有如下反应:2Cu+=Cu2+Cu。由于反应温度不同,用氢气还原氧化铜时,可能产生Cu或Cu2O,两者都是红色固体。一同学对某次用氢气还原氧化铜实验所得的红色固体产物进行验证,实验操作和实验现象记录如下:,由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物( ) A.是Cu B.是Cu2O C.一定有Cu,一定有Cu2O D.一定有Cu2O,可能有Cu,答案,解析,-24-,必备知识自主预诊,关键能力考
14、向突破,考点一,考点二,归纳总结1.铜的冶炼“两方法” (1)湿法炼铜:Fe+CuSO4=FeSO4+Cu。 (2)高温炼铜:工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜):,粗铜中铜的含量为99.5%99.7%,主要含有Ag、Zn、Fe、Au等杂质,粗铜通过电解精炼可得到纯度达99.95%99.98%的铜。 电解精炼铜的原理是用粗铜作阳极,铜在阳极上失电子变为Cu2+,用纯铜棒作阴极,Cu2+在阴极上得电子生成铜。,2.铜在通入氧气并加热的情况下,可在稀硫酸中逐渐溶解: 2Cu+O2+2H2SO4 2CuSO4+2H2O。,-25-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,对点演练
15、工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下: (1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的 吸收。 a.浓硫酸 b.浓硝酸 c.NaOH溶液 d.氨水 (2)用稀硫酸浸泡熔渣B,取少量所得溶液,滴加KSCN溶液后呈红色,说明溶液中存在 (填离子符号),检验溶液中还存在Fe2+的方法是 (注明试剂、现象)。,-26-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,(3)由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为 。 (4)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼,下列说法正确的是 。 a.电能全部转化为化学能 b.粗铜接电源正极,发生氧化
16、反应 c.溶液中Cu2+向阳极移动 d.从阳极泥中可回收Ag、Pt、Au等金属 (2)利用反应2Cu+O2+2H2SO4 2CuSO4+2H2O可以制备CuSO4,若将该反应设计为原电池,正极电极反应式为 。,-27-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,答案 (1)cd (2)Fe3+ 取少量待测液置于试管中,加入酸性高锰酸钾溶液,溶液紫色褪去,说明含有Fe2+ (3)3Cu2O+2Al 6Cu+Al2O3 (4)bd (5)O2+4e-+4H+=2H2O,-28-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,解析 (1)气体A中的大气污染物为二氧化硫,能够被NaOH溶液或氨水吸收。浓硫酸不