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1、专题专题9金属与人类金属与人类文明文明专题整合专题整合知识网络系统构建知识网络系统构建核心归纳素养整合核心归纳素养整合一、金属冶炼方法(宏观辨识与微观探析)1.金属冶炼方法与金属活动性的关系。金属冶炼方法与金属活动性的关系。金属的活动性顺序金属的活动性顺序KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金属原子失电子能力金属原子失电子能力强强弱弱金属阳离子得电子能力金属阳离子得电子能力 弱弱强强自然界中的存在形态自然界中的存在形态化合态化合态多数是化合态多数是化合态,极少极少数是游离态数是游离态游离态游离态主要冶炼方法主要冶炼方法电解法电解法高温高温还还原原法法热热分分解法解法物理
2、物理方法方法2.几种常用金属冶炼方法的比较几种常用金属冶炼方法的比较。3.关于金属冶炼方法选择的步骤关于金属冶炼方法选择的步骤。【例题【例题1】汞汞(熔点熔点-39,沸点沸点356)是制造电池、电极及温度计是制造电池、电极及温度计等的重要原料等的重要原料,工业上制粗汞的流程见下图工业上制粗汞的流程见下图,下列分析正确的是下列分析正确的是()。A.采用辰砂、采用辰砂、生石灰生石灰混合混合焙烧生成焙烧生成,而而不用不用在在空气中直接灼烧空气中直接灼烧,因为因为辰砂在空气辰砂在空气中中加热加热不反应不反应B.辰砂与氧化钙加热辰砂与氧化钙加热,反应的化学方程式可能为反应的化学方程式可能为4HgS+4C
3、aO4Hg+3CaS+CaSO4C.洗涤粗汞可用洗涤粗汞可用5%的盐酸代替的盐酸代替5%的硝酸的硝酸D.在北极考察一定能使用水银温度计在北极考察一定能使用水银温度计答案答案:B解析解析:辰砂在空气辰砂在空气中中加热加热的的反应为反应为HgS+O2Hg+SO2,SO2会污染环境会污染环境,故故A项错误项错误;盐酸不能与铜反应盐酸不能与铜反应,因此不能用盐酸因此不能用盐酸代替硝酸代替硝酸,故故C项错误项错误;北极温度可能低于汞的熔点北极温度可能低于汞的熔点,汞可能凝汞可能凝固成固体固成固体,故故D项错误。项错误。二、“铁三角”、Fe2+和Fe3+的检验方法(证据推理与模型认知)1.“铁三角铁三角”
4、的转化关系。的转化关系。典型典型Fe2+与与Fe3+的离子的离子方程式方程式。(1)将将H2S气体通入气体通入FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀溶液中产生淡黄色沉淀:H2S+2Fe3+S+2Fe2+2H+。(2)将将FeCl3溶液滴入溶液滴入KI淀粉溶液淀粉溶液,溶液变蓝溶液变蓝:2I-+2Fe3+I2+2Fe2+。(3)FeCl3可溶解铁片可溶解铁片:2Fe3+Fe3Fe2+。(4)FeSO4可使酸性可使酸性KMnO4溶液褪色溶液褪色:(5)将将FeCl2溶液滴入稀硝酸中溶液滴入稀硝酸中,有无色气体放出有无色气体放出:2.Fe2+、Fe3+的检验方法。的检验方法。(1)用用KSCN溶液和氯水。溶
5、液和氯水。(2)用用NaOH溶液溶液。(3)含含Fe2+、Fe3+的混合溶液中的混合溶液中Fe3+、Fe2+的检验的检验,溶液中不含溶液中不含Cl-等还原性离子。等还原性离子。【例题【例题2】在一定量的稀硝酸中慢慢加入铁粉在一定量的稀硝酸中慢慢加入铁粉,得到的得到的Fe2+的物质的量的物质的量(纵坐标纵坐标)与所加铁粉的物质的量与所加铁粉的物质的量(横坐标横坐标)的关系的关系如图所示。请将正确如图所示。请将正确答案答案的的序号填在相应的横线上。序号填在相应的横线上。Fe3+Fe2+Fe、Fe2+Fe2+、Fe3+(1)AB段铁元素以段铁元素以形式存在。形式存在。(2)BC段铁元素以段铁元素以形
6、式存在。形式存在。(3)CD段铁元素以段铁元素以形式存在。形式存在。答案答案:(1)(2)(3)解析解析:向稀硝酸中加入铁粉向稀硝酸中加入铁粉,开始时稀硝酸过量应生成开始时稀硝酸过量应生成Fe3+,随加入铁粉量的增加随加入铁粉量的增加,HNO3反应完全后反应完全后,发生反应发生反应2Fe3+Fe3Fe2+,最后全部转化为最后全部转化为Fe2+。三、常见的合金及其重要应用(证据推理与模型认知)1.铜合金。铜合金。2.铁合金铁合金。铁合金铁合金主要元素成分主要元素成分主要特性主要特性主要用途主要用途生铁生铁Fe、C(2%4.3%)及及Si、Mn、S、P硬而脆硬而脆,强度大强度大,可铸不可锻可铸不可
7、锻炼钢炼钢,制各制各种铸件种铸件钢钢碳碳素素钢钢低碳钢低碳钢 Fe、C(低于低于0.3%)韧性、焊接性韧性、焊接性好好,强度低强度低制钢板、钢制钢板、钢丝、钢管丝、钢管中碳钢中碳钢Fe、C(0.3%0.6%)强度高、韧性强度高、韧性及加工性好及加工性好制钢轨、车制钢轨、车轮和建材轮和建材高碳钢高碳钢 Fe、C(高于高于0.6%)硬而脆硬而脆,弹性好弹性好制器械、弹制器械、弹簧、刀具等簧、刀具等铁合金铁合金主要元素成分主要元素成分 主要特性主要特性主要用途主要用途钢钢合合金金钢钢锰钢锰钢Fe、Mn韧性好韧性好,强度大强度大钢轨、轴承、钢磨、钢轨、轴承、钢磨、坦克装甲坦克装甲硅钢硅钢Fe、Si导磁
8、性好导磁性好变压器、发电机和变压器、发电机和电动机中的铁芯电动机中的铁芯不锈钢不锈钢 Fe、Cr、Ni抗腐蚀性好抗腐蚀性好医疗器械、炊具、医疗器械、炊具、反应釜、容器反应釜、容器3.铝合金铝合金。4.钛合金。钛合金。钛合金具有强度高、密度小、耐腐蚀、耐高温等优点钛合金具有强度高、密度小、耐腐蚀、耐高温等优点,主要主要用于飞机、火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船等尖端领域。用于飞机、火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船等尖端领域。元素成分元素成分主要特性主要特性主要用途主要用途Al、Mg、Cu、Si等等密度小密度小,强度大强度大用于汽车、飞机、用于汽车、飞机、火箭、船舶制造火箭、船舶制造【例题【例题3】某合金与铁的物理性质比较某合金与铁的物理性质比较如下如下。从以上性能看从以上性能看,该合金不适合制成该合金不适合制成()。A.导线导线B.门窗框门窗框C.炉具炉具D.飞机外壳飞机外壳答案答案:A解析解析:分析表格数据可知分析表格数据可知,该合金具有密度小、硬度大的特该合金具有密度小、硬度大的特点点,所以适合制作飞机外壳、门窗框。由于熔点较高所以适合制作飞机外壳、门窗框。由于熔点较高,所以适所以适合制作炉具。但是导电性不好合制作炉具。但是导电性不好,所以不适宜制作导线所以不适宜制作导线,故选故选A。
