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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： ①多數(shù)合金的熔點比它的各成分金屬的熔點 。 ②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。,考點一 金屬材料、銅及化合物,金屬特性,低,大,低,2．常見金屬材料 (1)重要的黑色金屬材料——鋼鐵： ① 是用量最大，用途最廣的合金。 ②鋼的分類：,鋼,(2)有色金屬材料——銅和鋁： ①我國使用最早的合金是 ，常見的銅合金還有 和_____。 ②鋁合金：,青銅,黃銅,白銅,點撥 生鐵和鋼都屬于鐵碳合金。含碳量0.03%～2%的鐵碳合金是鋼，含碳量在2%～4.3%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,導(dǎo)電,,綠色,黑色,2．氧化銅和氧化亞銅,3.氫氧化銅 (1)物理性質(zhì)：藍色不溶于水的固體。 (2)化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用,,4．CuSO45H2O (1)CuSO45H2O為藍色晶體，俗稱藍礬、膽礬。無水CuSO4為白色粉末，遇水變藍色(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,2．下列金屬材料中，最適合制造飛機外殼的是( ) A．鎂鋁合金 B．銅合金 C．碳素鋼 D．鉛錫合金 解析：鎂鋁合金密度小，強度大。 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( ) A．Cu和Al B．Fe和Cu C．Fe和Na D．Al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＋===Cu2＋＋Cu。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,由此推出，本次氫氣還原氧化銅實驗的產(chǎn)物是( ) A．Cu B．Cu2O 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( ) A．CuH與鹽酸的反應(yīng)屬于置換反應(yīng) B．Ksp(CuH)隨濃度和溫度的變化而變化 C．CuH在Cl2中燃燒時銅元素和氫元素均被氧化 D．CuH與鹽酸反應(yīng)的離子方程式：H－＋H＋===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,,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：Mn＋＋ne－===M。 4．金屬冶煉的方法(用化學(xué)方程式表示),化合態(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,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．鎂能在二氧化碳氣體中燃燒置換出碳 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,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。進行如下實驗： ①取適量A進行鋁熱反應(yīng)，產(chǎn)物中有單質(zhì)B生成； ②另取20 g A全部溶于0.15 L 6.0 mol/L鹽酸中，得溶液C； ③將①中得到的單質(zhì)B和溶液C反應(yīng)，放出1.12 L(標準狀況)氣體，同時生成溶液D，還殘留有固體物質(zhì)B； ④用KSCN溶液檢驗時，溶液D不變色。 請回答下列問題： (1)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)②中所發(fā)生的各反應(yīng)的化學(xué)方程式是：_________________。 (3)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1 Al和Al2O3的混合物15 g，加入稀H2SO4 150 mL，在標準狀況下放出氫氣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 molL－1的NaOH溶液200 mL，則該稀硫酸的物質(zhì)的量濃度為( ) A．2.25 molL－1 B．2 molL－1 C．0.3 molL－1 D．0.6 molL－1 解析,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(標準狀況)，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( ) A．4.32 g B．4.68 g C．5.36 g D．6.38 g,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( ) A．1∶1∶1 B．1∶2∶3 C．3∶1∶1 D．6∶3∶2,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)量分數(shù)為63%的濃硝酸中，得到NO2和N2O4的混合氣體1 120 mL(標準狀況)，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 C．NO2和N2O4的混合氣體中，NO2的體積分數(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：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( ) A．3∶2 B．3∶4 C．2∶1 D．4∶3,答案：B,答案：C,5．2.4 mol金屬M與1.8 L 2 molL－1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：＋3 2,