第四節(jié)金屬材料開發(fā)利用金屬礦物第四節(jié)金屬材料開發(fā)利用金屬礦物 考綱要求 1.了解常見金屬的活動性順序。2.了解合金的概念及其重要應(yīng)用。3.了解銅及其重要化合物的主要性質(zhì)及其應(yīng)用。 一、金屬材料 1合金 (1)概念： 合金是指兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有 的物質(zhì)。 (2)性能： 多數(shù)合金的熔點比它的各成分金屬的熔點 。 合金的硬度一般比它的各成分金屬的硬度 。 如生鐵的熔點比純鐵的熔點 ，硬度比純鐵的大?？键c一金屬材料、銅及化合物考點一金屬材料、銅及化合物金屬特性金屬特性低低大大低低 2常見金屬材料 (1)重要的黑色金屬材料鋼鐵： 是用量最大，用途最廣的合金。 鋼的分類：鋼鋼 (2)有色金屬材料銅和鋁： 我國使用最早的合金是 ，常見的銅合金還有 和_。 鋁合金：青銅青銅黃銅黃銅白銅白銅點撥生鐵和鋼都屬于鐵碳合金。含碳量點撥生鐵和鋼都屬于鐵碳合金。含碳量0.03%2%的鐵碳合金的鐵碳合金是鋼，含碳量在是鋼，含碳量在2%4.3%的鐵碳合金是生鐵。的鐵碳合金是生鐵。 二、銅及化合物 1單質(zhì)銅 (1)物理性質(zhì)： 色固體，具有良好的延展性、導(dǎo)熱性和_性。 (2)化學(xué)性質(zhì)：紫紅紫紅導(dǎo)電導(dǎo)電綠色綠色 黑色黑色 2氧化銅和氧化亞銅 3.氫氧化銅 (1)物理性質(zhì)：藍(lán)色不溶于水的固體。 (2)化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用 4CuSO45H2O (1)CuSO45H2O為藍(lán)色晶體，俗稱藍(lán)礬、膽礬。無水CuSO4為白色粉末，遇水變藍(lán)色(生成CuSO45H2O)，可作為水的檢驗依據(jù)。 (2)銅鹽溶液有毒，主要是因為Cu2作為一種重金屬離子能與蛋白質(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。 1波爾多液是一種殺菌劑，它是由硫酸銅、生石灰和水按一定比例配制而成的天藍(lán)色膠狀懸濁液，思考下列問題： (1)波爾多液能否用鐵桶盛放？為什么？ (2)波爾多液能殺菌的可能原因是什么？ 提示：(1)不能。原因是Fe能和波爾多液中的Cu2發(fā)生反應(yīng)，使鐵桶被腐蝕，同時降低波爾多液的殺菌能力。 (2)CuSO4是重金屬鹽，能使蛋白質(zhì)變性。 2判斷正誤，正確的畫“”，錯誤的畫“” (1)鋁合金的熔點比純鋁高。() (2)Al、Fe、Cu三者的單質(zhì)放置在空氣中均只生成氧化物。() (3)合金材料中可能含有非金屬元素。() (4)可用稀硝酸清洗銅器上的銅綠() 答案：(1)(2)(3)(4) 1下列對合金的說法正確的是() A合金中至少含有兩種金屬元素，不含非金屬元素 B合金中的金屬元素以化合物的形式存在 C合金中各種元素的含量一定，所以合金是純凈物 D合金的硬度一般大于成分金屬，而熔點一般低于成分金屬 答案：D合金的性能特點及應(yīng)用合金的性能特點及應(yīng)用 2下列金屬材料中，最適合制造飛機(jī)外殼的是() A鎂鋁合金B(yǎng)銅合金 C碳素鋼 D鉛錫合金 解析：鎂鋁合金密度小，強(qiáng)度大。 答案：A 3所謂合金，就是不同種金屬(也包括一些非金屬)在熔融狀態(tài)下形成的一種熔合物，根據(jù)下列四種金屬的熔、沸點判斷： 下列不能形成合金的是() ACu和Al BFe和Cu CFe和Na DAl和Na 解析：合金是兩種金屬(或金屬與一些非金屬)在熔融狀態(tài)下熔合后，再冷卻形成的，分析表中熔、沸點數(shù)據(jù)可得出：當(dāng)Na熔化時，F(xiàn)e還沒有熔化；當(dāng)Fe熔化時，Na已氣化，所以無法熔合在一起，即C項不能形成合金。 答案：C 4已知酸性條件下有如下反應(yīng)：2Cu=Cu2Cu。由于反應(yīng)溫度不同，用氫氣還原氧化銅時，可能產(chǎn)生Cu或Cu2O，兩者都是紅色固體。一同學(xué)對某次用氫氣還原氧化銅實驗所得的紅色固體產(chǎn)物做了驗證，實驗操作和實驗現(xiàn)象記錄如下：銅及其化合物銅及其化合物 由此推出，本次氫氣還原氧化銅實驗的產(chǎn)物是() ACu BCu2O C一定有Cu，可能有Cu2O D一定有Cu2O，可能有Cu 解析：H2還原CuO生成紅色的固體，可能是Cu和Cu2O中的一種或兩種，加入稀H2SO4變藍(lán)和得到紅色固體，證明原固體中含Cu2O，而Cu不能證明其有無。 答案：D 5(2014年濟(jì)寧模擬)氫化亞銅(CuH)是一種難溶物，能在Cl2中燃燒生成CuCl2和HCl，與鹽酸反應(yīng)生成CuCl和H2。下列關(guān)于氫化亞銅的推斷正確的是() ACuH與鹽酸的反應(yīng)屬于置換反應(yīng) BKsp(CuH)隨濃度和溫度的變化而變化 CCuH在Cl2中燃燒時銅元素和氫元素均被氧化 DCuH與鹽酸反應(yīng)的離子方程式：HH=H2 解析：A項反應(yīng)物中沒有單質(zhì)，不屬于置換反應(yīng)，A錯誤；Ksp只隨溫度的變化而變化，B錯誤；CuH在氯氣中燃燒時，銅元素與氫元素的化合價都升高，故都被氧化，C正確；CuH與CuCl難溶或微溶于水，不能寫成離子形式，D錯誤。 答案：C 1金屬在自然界中的存在形式 2金屬冶煉的一般步驟考點二金屬礦物的開發(fā)利用考點二金屬礦物的開發(fā)利用 3金屬冶煉的實質(zhì) 金屬冶煉的過程就是把金屬從 還原為 的過程。即：Mnne=M。 4金屬冶煉的方法(用化學(xué)方程式表示)化合態(tài)化合態(tài)游離態(tài)游離態(tài) 5鋁熱反應(yīng) (1)原理：高溫下鋁將金屬氧化物中的金屬還原出來。 (2)實驗裝置：如圖所示。 (1)電解法冶煉活潑金屬使用的是熔融的金屬鹽或金屬氧化物，而不是鹽溶液。 (2)銅除了用熱還原法冶煉，還可以用濕法煉銅或用電解法進(jìn)行冶煉。 1回答下列兩個問題 (1)冶煉Mg時只能電解MgCl2，為什么不電解MgO? (2)冶煉Al時只能電解Al2O3，為什么不電解AlCl3？加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是什么？ 提示：(1)MgO熔點太高，難熔化。 (2)AlCl3是共價化合物，熔融時不導(dǎo)電，加入冰晶石的目的是降低Al2O3的熔化溫度。 答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6) 1下列有關(guān)金屬的工業(yè)制法中正確的是() A制鈦：用金屬鈉置換氯化鈦(TiCl4)溶液中的鈦 B煉鐵：用焦炭和空氣反應(yīng)產(chǎn)生的CO在高溫下還原鐵礦石中鐵的氧化物 C制鈉：用海水為原料制得精鹽，再電解純凈的NaCl溶液 D煉銅：用黃銅礦經(jīng)電解精煉得到純度為99.9%的銅 解析：鈉與水反應(yīng)，不能從溶液中置換出鈦，A錯；電解NaCl溶液得不到Na，C錯；用粗銅電解精煉，而不是用黃銅礦，D錯。 答案：B金屬的冶煉原理金屬的冶煉原理 2(2015年石家莊質(zhì)檢)下列有關(guān)金屬冶煉的方法敘述正確的是() A電解氯化鎂水溶液制備金屬鎂 B利用鋁熱反應(yīng)制備金屬鋁 C加熱分解Fe2O3的方法制備金屬鐵 D用火法或濕法均可制備金屬銅 答案：D 3(雙選)下列制備單質(zhì)的方法中，需要加入還原劑才能實現(xiàn)的是() A高爐煉鐵 B電解法制金屬鎂 C加熱氧化汞制金屬汞 D從海帶灰浸取液中(含I)提取碘單質(zhì) 答案：AD (1)選擇金屬冶煉的方法要依據(jù)金屬在自然界中的存在形態(tài)和金屬的活潑性。金屬活動性順序表中，金屬的位置越靠后，越容易被還原；金屬的位置越靠前，越難被還原，因此需采用不同的冶煉方法。 4下列敘述錯誤的是() A高溫下鋁粉和二氧化錳粉末的混合物能發(fā)生鋁熱反應(yīng) B高溫下鋁粉和氧化鎂粉末的混合物能發(fā)生鋁熱反應(yīng) C鎂能在二氧化碳?xì)怏w中燃燒置換出碳 D惰性電極電解氯化鎂溶液能生成Mg(OH)2、H2和Cl2 答案：B對鋁熱反應(yīng)的考查對鋁熱反應(yīng)的考查 5(2014年合肥模擬)粉末狀試樣A是由等物質(zhì)的量的MgO和Fe2O3組成的混合物。進(jìn)行如下實驗： 取適量A進(jìn)行鋁熱反應(yīng)，產(chǎn)物中有單質(zhì)B生成； 另取20 g A全部溶于0.15 L 6.0 mol/L鹽酸中，得溶液C； 將中得到的單質(zhì)B和溶液C反應(yīng)，放出1.12 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體，同時生成溶液D，還殘留有固體物質(zhì)B； 用KSCN溶液檢驗時，溶液D不變色。 請回答下列問題： (1)中引發(fā)鋁熱反應(yīng)的實驗操作是_， 產(chǎn)物中的單質(zhì)B是_。 (2)中所發(fā)生的各反應(yīng)的化學(xué)方程式是：_。 (3)中所發(fā)生的各反應(yīng)的離子方程式是：_。 (4)若溶液D的體積仍視為0.15 L，則該溶液中c(Mg2)為_，c(Fe2)為_。 1鋁熱反應(yīng)中鎂條和KClO3的作用是：鎂條燃燒放出大量熱，使KClO3分解放出O2，二者共同作用引發(fā)反應(yīng)。 金屬與酸的反應(yīng)計算題的解題策略 一、酸堿抵消法在計算中的應(yīng)用 1一般格式 典例1Al和Al2O3的混合物15 g，加入稀H2SO4 150 mL，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下放出氫氣1.68 L，Al和Al2O3均不剩余，為中和過量的硫酸，并使溶液中的Al3恰好完全轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀，需要消耗3 molL1的NaOH溶液200 mL，則該稀硫酸的物質(zhì)的量濃度為() A2.25 molL1B2 molL1 C0.3 molL1 D0.6 molL1 解析答案答案B 即時訓(xùn)練 1將Mg、Cu組成的2.64 g混合物投入適量稀硝酸中恰好反應(yīng)，固體完全溶解時收集到的還原產(chǎn)物NO氣體0.896 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，向反應(yīng)后的溶液中加入2 mol/L的NaOH溶液60 mL時金屬離子恰好沉淀完全。則形成沉淀質(zhì)量為() A4.32 g B4.68 g C5.36 g D6.38 g答案：答案：B 特別提示金屬與一定量的酸溶液反應(yīng)，要先判斷金屬和H誰過量，按不足量計算生成H2的量！ 典例2物質(zhì)的量均為0.3 mol的鈉、鎂、鋁，分別與100 mL 1.0 mol/L鹽酸反應(yīng)，則生成的H2在同溫同壓下的體積比為() A1 1 1 B1 2 3 C3 1 1 D6 3 2答案答案C 即時訓(xùn)練 2(2013年高考四川卷)1.52 g銅鎂合金完全溶解于50 mL密度為1.40 g/mL、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為63%的濃硝酸中，得到NO2和N2O4的混合氣體1 120 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，向反應(yīng)后的溶液中加入1.0 mol/L NaOH溶液，當(dāng)金屬離子全部沉淀時，得到2.54 g沉淀。下列說法不正確的是() A該合金中銅與鎂的物質(zhì)的量之比是2 1 B該濃硝酸中HNO3的物質(zhì)的量濃度是14.0 mol/L CNO2和N2O4的混合氣體中，NO2的體積分?jǐn)?shù)是80% D得到2.54 g沉淀時，加入NaOH溶液的體積是600 mL答案：答案：D 3(2015年哈爾濱質(zhì)檢)將某份鐵鋁合金樣品均分為兩份，一份加入足量鹽酸，另一份加入足量NaOH溶液，同溫同壓下產(chǎn)生的氣體體積比為3 2，則樣品中鐵、鋁物質(zhì)的量之比為() A3 2 B3 4 C2 1 D4 3答案：答案：B 答案：答案：C 52.4 mol金屬M與1.8 L 2 molL1的HnA酸溶液恰好完全反應(yīng)生成H2，M和HnA均無剩余，則M是_價金屬，HnA中n_。 答案：32