高考化学一轮复习 第3章 金属及其化合物 第4节 用途广泛的金属材料和开发利用金属矿物教师用书 新人教版

第四节用途广泛的金属材料和开发利用金属矿物考纲定位考情播报1.了解合金的概念及其重要应用。2.掌握金属铜及其重要化合物的主要性质及应用。3.了解铜及其重要化合物的制备方法。4.了解常见金属的活动性顺序和常见金属的冶炼方法。2016全国甲卷T13(C)/全国丙卷T7(B)2015全国卷T10(B、D)2014全国卷T8(D)/全国卷T9(A、D)考点1| 合金与金属矿物的开发利用基础知识自查1常见金属材料(1)分类(3)常见合金材料2金属矿物的开发利用(1)金属在自然界中的存在形态在自然界中绝大多数金属以化合态的形式存在。少数化学性质不活泼的金属存在游离态。(2)金属冶炼的实质使金属化合物中的金属离子得电子被还原为金属单质的过程：Mnne=M。(3)常见冶炼方法电解法KAlNa：2NaCl(熔融)2NaCl2；Mg：MgCl2(熔融)MgCl2；Al：2Al2O3(熔融)4Al3O2。热还原法ZnCu高炉炼铁：3COFe2O32Fe3CO2；铝热反应制铬：2AlCr2O32CrAl2O3；焦炭还原铜：C2CuO2CuCO2。热分解法Hg、AgHg：2HgO2HgO2；Ag：2Ag2O4AgO2。应用体验1任何金属都能形成合金吗？请具体说明。提示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，若一种金属的熔点大于另一种金属的沸点，则二者不能形成合金。2铝热反应的本质是利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来，关于铝热反应思考下列问题：(1)是否所有的金属氧化物都能和铝发生铝热反应？哪些金属氧化物与Al可发生铝热反应？(2)在铝热反应中，镁条、KClO3的作用是什么？提示(1)不是。活泼性比Al弱的难熔金属，如钒、铬、锰、铁、铜的氧化物与Al可以发生铝热反应。(2)镁条为引燃剂、KClO3为助燃剂。考点多维探究角度1合金的形成与性能1所谓合金，就是不同种金属(也包括一些非金属)在熔化状态下形成的一种熔合物，下表为四种金属的熔、沸点：NaCuAlFe熔点()97.51 0836601 535沸点()8832 5952 2003 000根据以上数据判断其中不能形成合金的是()ACu和AlBFe和CuCFe和Na DAl和NaCFe熔点比Na的沸点高，当Fe熔化时，Na已汽化，不能熔合成为合金。22015年底在上海首飞的C919大型飞机采用了大量新型材料铝锂合金。下列关于铝锂合金的说法不正确的是() 【导学号：95812053】A铝锂合金是铝与锂形成的混合物B铝锂合金的硬度比锂大 C铝锂合金的熔沸点比铝低 D铝锂合金耐酸碱腐蚀 D铝、锂均是活泼金属，与酸均易反应。3铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币。从物理性质和化学性质的角度分析，铜常用于制造货币的说法正确的是 ()A铜来源广泛，易于从自然界冶炼得到B铜的化学性质比较稳定，不易被腐蚀，铜的熔点比较低，容易冶炼铸造成型C铜的外观为紫红色，大方美观，易于被人们接受D铜的化学性质不稳定，在空气中易转化为铜绿，铜绿具有抗腐蚀能力，易于流通B制造货币的金属应具备性质稳定，不易被腐蚀，易成型。合金的认识(1)常温下，多数合金是固态，但钠钾合金呈液态。(2)合金的物理性质相比于成分金属有所改变，但合金中各成分金属的化学性质仍然不变。(3)并非所有的金属都能形成合金。因为两种金属必须熔合在一起才能形成合金。如果一种金属还未熔化时，另一种金属已经汽化，则一般不能熔合在一起，如Cu与Na、Fe与Na等不能形成合金。角度2金属矿物的开发利用4下列有关金属的工业制法中正确的是()A制钛：用金属钠置换氯化钛(TiCl4)溶液中的钛B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C制钠：用海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液D制镁：用Al和MgO在高温下发生铝热反应制MgBA项，Na与TiCl4溶液中的H2O反应，不能置换出Ti；C项，电解纯净NaCl溶液得不到Na；D项，铝热反应不能制取Mg，Mg比Al活泼。5(2017日照模拟)下列说法中正确的是()A氯化铝是一种电解质，可用电解法制铝B工业上通过电解氯化钾溶液制备金属钾和氯气C工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al涉及氧化还原反应DMgCl2(aq)Mg(OH)2MgOMg，在给定条件下能实现CA项，AlCl3熔化不电离，电解AlCl3熔融物不导电，不能生成Al；B项，电解KCl溶液不能生成K；D项，MgO熔点很高，制Mg时不是电解MgO而是电解MgCl2。6(2017柳州模拟)氧化还原反应广泛应用于金属冶炼，下列说法不正确的是 () 【导学号：95812054】A电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中，Na被还原B湿法炼铜与火法炼铜的反应中，铜元素都发生还原反应C用磁铁矿炼铁的反应中，1 mol Fe3O4被CO还原成Fe，转移9 mol电子D铝热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化CC项，1 mol Fe3O4被还原为Fe，转移电子13 mol8 mol。金属冶炼与金属活动性顺序表的关系角度3铝热反应的实验问题分析7(2014山东高考改编)用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验，需要的试剂还有_(填字母)，其作用是_。aKClBKClO3cMnO2 DMg取少量铝热反应所得的固体混合物，将其溶于足量稀H2SO4，滴加KSCN溶液无明显现象，_(填“能”或“不能”)说明固体混合物中无Fe2O3，理由是_(用离子方程式说明)。解析做铝热反应的实验时，需要KClO3作助燃剂，且用镁条引燃；即使固体混合物中有Fe2O3，因发生反应Fe2O36H=2Fe33H2O和Fe2Fe3=3Fe2，使Fe3转化为Fe2，KSCN溶液也不会变红。答案bdKClO3作助燃剂，Mg作引燃剂不能Fe2O36H=2Fe33H2O、Fe2Fe3=3Fe2(或只写Fe2Fe3=3Fe2)8某同学对“铝热反应”的现象有这样的描述：“反应放出大量的热，并放出耀眼的光芒”、“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”。查阅化学手册知：Al、Al2O3、Fe、Fe2O3的熔点、沸点数据如表所示： 【导学号：95812055】物质AlAl2O3FeFe2O3熔点/6602 0541 5351 462沸点/2 4672 9802 750(1)该同学推测，铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。理由是该反应放出的热量使铁熔化，而铝的熔点比铁低，此时液态的铁和铝熔合形成铁铝合金。你认为他的解释是否合理：_(填“合理”或“不合理”)。(2)将铝与Fe2O3混合后放入漏斗中，然后引发铝热反应的实验操作是_。(3)设计一个简单的实验方案，证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝。该实验所用试剂是_，反应的离子方程式为_。(4)实验室溶解该熔融物，下列试剂中最好的是_(填序号)。A浓硫酸B稀硫酸C稀硝酸 D氢氧化钠溶液解析(1)在一定温度范围内，Fe和Al均为熔融状态，可以熔合形成FeAl合金。(2)加助燃剂KClO3和引燃剂镁条，点燃镁条。(3)利用Al与碱液反应。(4)熔融物为金属及其金属氧化物，用稀酸溶解。答案(1)合理(2)加少量KClO3，插上镁条并将其点燃(3)NaOH溶液2Al2OH2H2O=2AlO3H2(4)B考点2| 铜及其化合物的性质及其应用基础知识自查1铜的主要性质写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：化学方程式：2CuO2H2OCO2=Cu2(OH)2CO3。化学方程式：2CuSCu2S。与氧化性酸反应a与浓硫酸共热的化学方程式：Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O；b与稀硝酸反应的离子方程式：3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O；c与浓硝酸反应的离子方程式：Cu4H2NO=Cu22NO22H2O。与盐溶液反应a与硝酸银溶液反应的离子方程式：Cu2Ag=2AgCu2；b与FeCl3溶液反应的离子方程式：Cu2Fe3=2Fe2Cu2。2铜的重要化合物的性质及其应用(1)氧化物(2)氢氧化铜蓝色难溶物，是一种弱碱。 (3)铜盐Cu2(OH)2CO3Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，呈绿色，是铜锈的主要成分，受热易分解的方程式为Cu2(OH)2CO32CuOH2OCO2。CuSO4aCuSO45H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾或胆矾。受热或遇浓H2SO4，蓝色晶体变为白色粉末。b无水CuSO4遇水变蓝色(生成CuSO45H2O)，可作为水或水蒸气的检验试剂。铜盐的毒性铜盐溶液有毒，主要是因为铜离子能与蛋白质作用，使蛋白质变性失去生理活性，因此人们利用这一性质用胆矾、熟石灰、水配成了波尔多液，用来杀灭植物的病毒。应用体验1铜和Cu2O的颜色相近，如何证明Cu中含有Cu2O?提示取样品少许于试管中，加入稀H2SO4，若溶液呈蓝色则说明含有Cu2O。2向含有2 mol H2SO4的浓H2SO4中加入足量的Cu共热，充分反应可生成1 mol SO2吗？为什么？提示不能生成1 mol SO2。因为浓H2SO4变成稀H2SO4后不再反应。考点多维探究角度1铜及其化合物的性质与应用1(2016成都诊断)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()选项陈述陈述判断A铜绿的主要成分是碱式碳酸铜可用稀盐酸除铜器表面的铜绿对；对；无B铜表面易形成致密的氧化膜铜制容器可以盛放浓硫酸对；对；有C向硫酸铜溶液中通入少量氨气，有蓝色沉淀产生，过滤后灼烧滤渣，最后变成黑色固体把铜丝放在酒精灯火焰上灼烧，铜丝表面变黑对；对；有D蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末是物理变化硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂错；对；无DA项，陈述、有因果关系；B项，铜与浓H2SO4作用不能形成致密的氧化膜；C项，陈述、无因果关系；D项，陈述为化学变化。2下列有关铜的化合物的性质的叙述中正确的是()ACuSO4变成CuSO45H2O是化学变化B一定条件下，新制的Cu(OH)2悬浊液能与葡萄糖反应但不能与乙酸反应C常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中，观察CuCl2的生成D将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，得到无水CuCl2固体AB项，Cu(OH)2与乙酸发生中和反应；C项，Cu与Cl2反应需要点燃或加热；D项，CuCl2在蒸干过程中水解生成Cu(OH)2。3已知CuO经高温灼烧生成Cu2O，Cu2O与H发生反应：Cu2O2H=CuCu2H2O。将经高温灼烧后的CuO样品投入足量的热的稀硝酸溶液中，下列有关说法中正确的是() 【导学号：95812056】A如果溶液变为蓝色，同时有紫红色固体出现，说明样品全部生成Cu2OB溶液中最终可能有紫红色固体出现C这种实验的结果无法说明CuO分解的程度D如果溶液中出现蓝色，最终没有紫红色固体出现，说明CuO没有分解CCu2O的检验不能用稀HNO3，HNO3能氧化Cu2O为Cu2。铜及其化合物的颜色Cu紫红色CuSO4白色CuO黑色CuSO45H2O蓝色Cu2O砖红色Cu2(OH)2CO3绿色Cu2S黑色Cu(OH)2蓝色角度2以铜的重要化合物制备为载体的综合试题4(2017重庆模拟)CuSO4是一种重要的化工原料，其有关制备途径及性质如图所示。下列说法正确的是()A相对于途径，途径更好地体现了绿色化学思想B途径发生的反应可能是3Cu2HNO33H2SO4=3CuSO42NO4H2OC将CuSO4溶液蒸发，利用余热蒸干，可制得胆矾晶体D1 mol CuSO4在1 100 所得混合气体X为SO3和O2，其中O2可能为0.75 molBA项，途径有污染气体NO生成，不能更好地体现绿色化学思想；C项，胆矾晶体不能通过蒸干得到，应冷却结晶，过滤得到；D项，1 mol CuSO4被还原成Cu2O转移1 mol电子，应得氧气0.25 mol，错误。5(2016全国名校联盟百校联考)某实验小组利用Fe2O3、Cu2O的混合物制取较纯净的胆矾(CuSO45H2O)，实验方案如图所示： 【导学号：95812057】(1)稀硫酸溶解混合物时发生反应的离子方程式为Cu2O2H=CuCu2H2O、_。(2)加H2O2的目的是_，其反应的离子方程式为_。(3)溶液乙中加入适量CuO时发生反应的离子方程式为_。(4)操作主要包括_、_、过滤、洗涤、晾干等步骤。解析(1)Fe2O3、Cu2O中加入过量酸，Fe2O3生成Fe3，Cu2O生成Cu和Cu2，Fe3又氧化Cu为Cu2；(2)溶液甲中含有Fe2，加H2O2的目的就是氧化Fe2为Fe3；(3)加入CuO的目的是调节pH，使Fe3水解成Fe(OH)3而除去。答案(1)Fe2O36H=2Fe33H2OCu2Fe3=Cu22Fe2(2)氧化Fe2为Fe3H2O22H2Fe2=2Fe32H2O(3)3CuO2Fe33H2O=2Fe(OH)33Cu2(4)蒸发浓缩冷却结晶废铜利用的思维模式课堂小结反馈达标11 全新理念探究高考明确考向1一组判断，展示高考易误点(1)(2016全国甲卷)除去Cu粉中混有CuO的操作是加入稀HNO3溶解，过滤、洗涤、干燥。()(2)(2016全国丙卷)铁比铜金属性强的实际应用是FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板。()(3)(2015全国卷)将铜粉加入1.0 molL1Fe2(SO4)3溶液中，现象是溶液变蓝、有黑色固体出现。()(4)(2014全国卷)铝与Fe2O3发生铝热反应后固体物质增重。()(5)(2014全国卷)H2通过灼热的CuO粉末，反应后固体物质增重。()(6)(2014全国卷)FeCl3溶液可用于铜质印刷线路板制作的原理是FeCl3能从含Cu2的溶液中置换出铜。()(7)(2015四川高考)CuSO4溶液中通入CO2气体产生蓝色沉淀。()(8)(2015四川高考)CuSO4溶液与H2S反应的离子方程式为Cu2S2=CuS。()(9)(2015天津高考)气体通过无水CuSO4粉末变蓝，证明原气体中含有水蒸气。()(10)浓HNO3中加入过量的Cu，反应生成的气体有NO2和NO。()(11)用稀盐酸除去铜锈的离子方程式为CuO2H=Cu2H2O。()(12)镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物，可作储氢材料。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)2一题串知，覆盖高考考什么(2017郑州模拟)某化学兴趣小组用只含有铝、铁、铜的工业合金制取纯净的氯化铝溶液、绿矾晶体(FeSO47H2O)和胆矾晶体，其实验方案如图所示：(1)合金属于_(填“纯净物”或“混合物”)，与足量稀H2SO4、NaOH溶液反应的离子方程式为_。考查合金的组成与性质(2)方案中途径的离子方程式_，D中加入适量盐酸的离子方程式为_。考查铝及其化合物的性质(3)滤渣F为_，途径、的化学方程式分别为_，途径相比，途径_更好，理由是_。考查Cu及其化合物的性质(4)CuSO4溶液中获得胆矾的操作为_，洗涤、自然干燥。考查溶液的结晶方法(5)写出CuO与Al、H2反应的化学方程式为_。考查Cu的冶炼(6)Cu在潮湿的空气中放置较长时间，最后得到绿色的铜锈，其化学式为_。考查Cu的性质答案(1)混合物2Al6H=2Al33H2、Fe2H=Fe2H2、2Al2OH2H2O=2AlO3H2(2)AlOCO22H2O=Al(OH)3HCOAl(OH)33H=Al33H2O(3)CuCu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O2CuO22H2SO42CuSO42H2O相对来说H2SO4的利用率高且无污染(4)蒸发浓缩，冷却结晶、过滤(5)3CuO2Al3CuAl2O3CuOH2CuH2O(6)Cu2(OH)2CO3