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化學(xué) 課標(biāo)版,第9講 用途廣泛的金屬材料和開發(fā)利用金屬礦物,考點(diǎn)一 金屬的冶煉 合金 1.金屬礦物的開發(fā)和利用 (1)金屬在自然界中的存在形式,(2)金屬冶煉的一般步驟,金屬冶煉的過程就是使金屬化合物中的金屬離子② 得到 電子被 ③ 還原 為金屬單質(zhì)的過程,即:Mn++ne- M。 (3)金屬冶煉的方法(用化學(xué)方程式表示),(4)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(shí)驗(yàn)裝置:如圖所示。,3)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 a.鎂條劇烈燃燒,放出一定的熱量,使氧化鐵粉末和鋁粉在較高溫度下發(fā) 生劇烈的反應(yīng)。 b.反應(yīng)放出大量的熱,并發(fā)出耀眼的強(qiáng)光。 c.紙漏斗的下部被燒穿,有熔融物落入沙中。,d.待熔融物冷卻后,除去外層熔渣,仔細(xì)觀察,可以發(fā)現(xiàn)落下的是鐵珠。 4)鋁熱反應(yīng)的應(yīng)用 a.該反應(yīng)為放熱反應(yīng),在冶金工業(yè)上常用這一原理制取熔點(diǎn)較高的金屬,如用鋁熱反應(yīng)冶煉錳的化學(xué)方程式為 3MnO2+4Al 2Al2O3+3Mn 。 b.該反應(yīng)原理可以應(yīng)用在生產(chǎn)上,如焊接鋼軌等。,2.合金,3.常見金屬材料 (1)黑色金屬材料(如鋼鐵) a. 鋼 是用量最大、用途最廣的合金。 (2)有色金屬材料(如銅和鋁) a.我國使用最早的合金是 青銅 ,常見的銅合金還有黃銅和白銅。,1.判斷正誤,正確的畫“√”,錯誤的畫“?”。 (1)鋁合金的熔點(diǎn)比純鋁的高 ( ) (2)合金材料中不可能含有非金屬元素 ( ) (3)合金中的金屬元素以化合物的形式存在 ( ) (4)合金中各元素的含量一定,所以合金是純凈物 ( ) (5)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( ) (6)煉銅:用黃銅礦經(jīng)電解精煉得到純度為99.9%的銅 ( ) (7)制鎂:電解氯化鎂溶液制取金屬鎂 ( ) (8)制鈦:用金屬鈉置換四氯化鈦(TiCl4)溶液中的鈦來制取單質(zhì)鈦 ( ) (9)制鈉:以海水為原料制得精鹽,再電解純凈的NaCl溶液 ( ),答案 (1)? (2)? (3)? (4)? (5)? (6)? (7)? (8)? (9)?,,2.【多維思考】 (1)能否用電解AlCl3、MgO的方法冶煉Al、Mg? (2)鋁是地殼中含量最高的金屬元素,為什么人類對鋁的使用比鐵、銅 晚得多? (3)熱還原法用到的還原劑有焦炭、CO和H2,試從所得產(chǎn)物純度及對環(huán) 境污染的角度考慮哪種還原劑更好? (4)化學(xué)興趣小組對某“金牌”的成分提出了猜想:一是由純金制成,二 是由黃銅(銅鋅合金)制成。請用化學(xué)方法判斷哪種猜想是正確的。,答案 (1)不能。因?yàn)锳lCl3是共價(jià)化合物,熔融時無法電離出自由移動 的離子,不導(dǎo)電;而MgO雖是離子化合物,但其熔點(diǎn)太高,熔融會消耗大量 的電能,成本較高。 (2)鋁的金屬活動性比鐵、銅強(qiáng),難于冶煉,古代的技術(shù)條件達(dá)不到,故鋁 的發(fā)現(xiàn)和大量使用比鐵、銅晚得多。 (3)最好的還原劑是H2;原因是焦炭會使產(chǎn)品的純度降低,CO會污染環(huán)境。 (4)用鹽酸(或稀硝酸)溶解,若“金牌”部分溶解(或全部溶解),則是由黃 銅制成的;若“金牌”不溶解,則是由純金制成的。,,1.下列關(guān)于金屬冶煉方法的敘述不正確的是 ( ),題組一 金屬的冶煉方法,答案 D 鈉一般是由電解熔融NaCl的方法來制取,電解飽和食鹽水得 到的是NaOH、H2和Cl2。,,2.下列關(guān)于金屬的一些說法不正確的是 ( ) A.工業(yè)上電解熔融狀態(tài)的Al2O3制備Al涉及氧化還原反應(yīng) B.工業(yè)上金屬M(fèi)g、Cu都是用熱還原法制得的 C.金屬冶煉的本質(zhì)是金屬陽離子得到電子變成金屬原子 D.越活潑的金屬越難冶煉,答案 B 冶煉鋁的過程中,鋁由化合態(tài)變?yōu)橛坞x態(tài),有化合價(jià)變化,屬 于氧化還原反應(yīng),A正確;在工業(yè)上Mg用電解法冶煉,Cu用熱還原法冶 煉,B錯誤;金屬冶煉的實(shí)質(zhì)是Mn++ne- M,C正確;金屬越活潑,則金屬 離子的氧化性越弱,越難被還原,D正確。,,3.(2016吉林長春模擬)下列反應(yīng)原理不符合工業(yè)冶煉金屬實(shí)際情況的 是 ( ) A.2HgO 2Hg+O2↑ B.2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑ C.2MgO(熔融) 2Mg+O2↑ D.Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2,答案 C Hg為不活潑金屬,可以直接用加熱分解的方法冶煉,故A正 確;鈉是活潑金屬,應(yīng)采用電解法制取,故B正確;鎂是活潑金屬,應(yīng)采用電 解氯化鎂的方法制取,氧化鎂的熔點(diǎn)太高,消耗太多的能源,故C錯誤;Fe 的冶煉通常是用還原劑(C、CO、H2、活潑金屬等)將鐵從其化合物中 還原出來,故D正確。,,題組二 合金的性質(zhì)及應(yīng)用,4.鎂鋁合金質(zhì)優(yōu)體輕,又不易銹蝕,大量用于航空工業(yè)、造船工業(yè)、日用 化工等領(lǐng)域。下列關(guān)于鎂鋁合金性質(zhì)的敘述中正確的是 ( ) A.此合金的熔點(diǎn)、硬度比鎂和鋁的熔點(diǎn)、硬度都高 B.此合金能全部溶解于稀鹽酸中 C.此合金能全部溶解于氫氧化鈉溶液中 D.此合金不能全部溶于過量FeCl3溶液中,答案 B 合金的熔點(diǎn)一般低于組成它的成分金屬,A錯誤;鎂鋁合金具 有鎂、鋁的化學(xué)性質(zhì),只有B正確。,,5.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(diǎn),判斷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 C 鐵的熔點(diǎn)(1 535 ℃)高于Na的沸點(diǎn)(883 ℃),無法制得鐵鈉合金。,,考點(diǎn)二 銅及其重要化合物 1.銅的性質(zhì) (1)物理性質(zhì),(2)化學(xué)性質(zhì) 寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式: a.與潮濕空氣反應(yīng):② 2Cu+O2+CO2+H2O Cu2(OH)2CO3 (綠色固體)。 b.與S反應(yīng):③ 2Cu+S Cu2S 。 c.與氧化性酸反應(yīng),與濃硫酸共熱:④ Cu+2H2SO4(濃) CuSO4+SO2↑+2H2O ; 與稀硝酸:⑤ 3Cu+8H++2N 3Cu2++2NO↑+4H2O (離子方程式)。 d.與鹽溶液反應(yīng) 與硝酸銀溶液:⑥ Cu+2Ag+ 2Ag+Cu2+ ; 與FeCl3溶液:⑦ Cu+2Fe3+ 2Fe2++Cu2+ 。,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,4.CuSO45H2O 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(yàn)依據(jù)。,1.判斷正誤,正確的畫“√”,錯誤的畫“?”。 (1)鐵銹和銅銹的成分都是金屬氧化物 ( ) (2)過量的銅與濃硝酸反應(yīng)一定沒有一氧化氮生成 ( ) (3)檢驗(yàn)CO2中是否含有H2O(g)可將氣體通入裝有無水CuSO4的干燥管 中 ( ) (4)濃H2SO4使CuSO4H2O失水是物理變化 ( ) (5)可用稀鹽酸除去銅器表面的銅綠 ( ) (6)硫酸銅溶液可用作游泳池的消毒劑 ( ) (7)工業(yè)上常采用電解法制取粗銅 ( ),答案 (1)? (2)? (3)√ (4)? (5)√ (6)√ (7)?,,2.【多維思考】 由銅屑制備硫酸銅時,一般不用銅與濃硫酸反應(yīng),而是將熱空氣通入銅 和稀硫酸的混合物中,為什么?,答案 銅與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水,反應(yīng)方程式為Cu+ 2H2SO4(濃) CuSO4+SO2↑+2H2O;將熱空氣通入到銅和稀硫酸的混 合物中發(fā)生的反應(yīng)為2Cu+O2 2CuO、CuO+H2SO4 CuSO4+H2O。兩種方法相比較,前一種方法會產(chǎn)生有毒的SO2,且制取相同質(zhì)量的 硫酸銅,消耗的硫酸較多,故制備硫酸銅時,一般采用第二種方法。,,3.【多維思考】 波爾多液是一種農(nóng)業(yè)上應(yīng)用廣泛的殺菌劑,它是由硫酸銅、生石灰和水 按一定比例配成的天藍(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?,答案 ①不能。原因是鐵能置換波爾多液中的Cu2+,降低殺菌能力。 ②Cu2+能使蛋白質(zhì)變性。,,題組一 銅及其化合物的性質(zhì)及其應(yīng)用,1.(2016河北衡水模擬)下表中,對陳述Ⅰ、Ⅱ的正確性及其有無因果關(guān) 系的判斷都正確的是 ( ),答案 D 稀鹽酸可以與Cu2(OH)2CO3反應(yīng),而且稀鹽酸不能與Cu反應(yīng), 所以可用稀鹽酸除銅器表面的銅綠,Ⅰ、Ⅱ有因果關(guān)系,A錯誤;銅表面 不能形成致密的氧化膜,銅與濃硫酸在一定溫度下能發(fā)生反應(yīng),所以不 能用銅制容器盛裝濃硫酸,B錯誤;硫酸銅與氨水反應(yīng)生成Cu(OH)2,Cu (OH)2受熱分解生成黑色CuO,Ⅰ、Ⅱ均正確,但沒有因果關(guān)系,C錯誤;藍(lán) 色硫酸銅晶體受熱轉(zhuǎn)化為白色硫酸銅粉末有新物質(zhì)生成,屬于化學(xué)變 化,CuSO4可用作消毒劑,但與前者沒有因果關(guān)系,D正確。,,2.(2016陜西榆林模擬)下列實(shí)驗(yàn)的前后,銅的質(zhì)量一定發(fā)生變化的是 ( ) A.銅絲在空氣中灼燒后立即插入乙醇中 B.銅片放入酸化的硝酸鈉溶液中 C.銅和鐵的混合物放入稀硝酸中 D.銅、鋅、稀硫酸構(gòu)成的原電池放電,答案 B A項(xiàng),灼熱的氧化銅能夠和乙醇反應(yīng)生成乙醛、水和銅,銅變 成氧化銅,氧化銅又被還原成銅,最終銅的質(zhì)量沒有變化,錯誤;B項(xiàng),銅和 稀硝酸反應(yīng),質(zhì)量一定減少,正確;C項(xiàng),鐵先參加反應(yīng),若鐵足量,銅的質(zhì)量 不變化,錯誤;D項(xiàng),銅、鋅、稀硫酸構(gòu)成的原電池中,銅作正極不消耗,錯 誤。,,3.某研究小組通過實(shí)驗(yàn)探究Cu及其化合物的性質(zhì),操作正確且能達(dá)到實(shí) 驗(yàn)?zāi)康牡氖?( ) A.將銅絲插入濃硫酸中并加熱,反應(yīng)后再加入水,觀察硫酸銅溶液的顏色 B.常溫下將銅絲伸入盛滿氯氣的集氣瓶中,觀察CuCl2的生成 C.將CuCl2溶液在蒸發(fā)皿中加熱蒸干,得到無水CuCl2固體 D.將表面有銅綠[Cu2(OH)2CO3]的銅器放入鹽酸中浸泡,除去銅綠,答案 D A項(xiàng),濃硫酸溶于水時放熱,應(yīng)該是把反應(yīng)后的溶液倒入水中, 故該項(xiàng)錯誤;B項(xiàng),需要先加熱,銅才能與氯氣發(fā)生反應(yīng),故該項(xiàng)錯誤;C項(xiàng), 氯化銅溶液中存在水解平衡,加熱蒸干最終得不到CuCl2,故該項(xiàng)錯誤;D 項(xiàng),銅和鹽酸不反應(yīng),只有銅綠[Cu2(OH)2CO3]與鹽酸反應(yīng),故該項(xiàng)正確。,,4.某課外研究小組,用含有較多雜質(zhì)的銅粉,通過不同的化學(xué)反應(yīng)精制 CuO,其設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)過程為 (1)含雜質(zhì)的銅粉經(jīng)灼燒后得到的產(chǎn)物是氧化銅及少量銅的混合物,灼 燒后含有少量銅的可能原因是 (填字母序號)。 a.灼燒過程中部分氧化銅被還原 b.灼燒不充分銅未被完全氧化 c.氧化銅在加熱過程中分解生成銅,題組二 銅及其重要化合物的綜合應(yīng)用,d.該條件下銅無法被氧氣氧化 (2)由粗制氧化銅通過兩種途徑制取硫酸銅,與途徑Ⅰ相比,途徑Ⅱ有明 顯的兩個優(yōu)點(diǎn)是 。,答案 (1)ab (2)耗酸少;無污染性氣體SO2產(chǎn)生,解析 (1)灼燒后含有少量銅,其原因可能是灼燒不充分,銅未被完全氧 化,也可能是灼燒過程中部分氧化銅被還原。 (2)途徑Ⅱ的優(yōu)點(diǎn)是:①產(chǎn)生等量的CuSO4,比途徑Ⅰ消耗硫酸少;②不產(chǎn) 生污染大氣的SO2氣體。,,5.(2016山東濰坊模擬)銅及其化合物在生產(chǎn)、生活中有廣泛應(yīng)用,銅在 化合物中的常見化合價(jià)有+1價(jià)、+2價(jià)。已知Cu2O與稀硫酸反應(yīng),溶液 呈藍(lán)色。 (1)工業(yè)上可用Cu2S+O2 2Cu+SO2反應(yīng)制取粗銅,該反應(yīng)中 元素被還原。 (2)將少量銅絲放入適量的稀硫酸中,溫度控制在50 ℃,加入H2O2溶液,一 段時間后,升溫到60 ℃,再反應(yīng)一段時間后可制得硫酸銅,該反應(yīng)的離子 方程式為 。溫度控制在50~60 ℃的原因 除了加快反應(yīng)速率外,還有 。在 CuSO4溶液中加入一定量的Na2SO3和NaCl溶液加熱,生成CuCl沉淀,寫 出生成CuCl的離子方程式: 。,(3)現(xiàn)向Cu、Cu2O和CuO組成的混合物中,加入2 L 0.6 molL-1HNO3溶液 恰好使混合物溶解,同時收集到4 480 mL NO氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。Cu2O跟 稀硝酸反應(yīng)的離子方程式為 。 若將上述混合物用足量的H2加熱還原,所得到固體的質(zhì)量為 g。 若混合物中含0.2 mol Cu,將該混合物與稀硫酸充分反應(yīng),消耗H2SO4的 物質(zhì)的量為 mol。,答案 (1)Cu、O (2)Cu+H2O2+2H+ Cu2++2H2O 防止H2O2分解 2Cu2++2Cl-+S +H2O 2CuCl↓+S +2H+ (3)3Cu2O+2N +14H+ 6Cu2++2NO↑+7H2O 32 0.2,,解析 (1)在該反應(yīng)中銅、氧元素的化合價(jià)降低,得到電子,被還原。(3) Cu2O跟稀硝酸反應(yīng)的離子方程式是3Cu2O+2N +14H+ 6Cu2++2NO↑ +7H2O。硝酸發(fā)生反應(yīng)后得到的產(chǎn)物是Cu(NO3)2和NO,由2 L0.6 mol L-1=2n[Cu(NO3)2]+4.480 L22.4 Lmol-1得n[Cu(NO3)2]=0.5 mol,n(Cu2+)= 0.5 mol,所以若將上述混合物用足量的H2加熱還原,所得到固體的質(zhì)量 為0.5 mol64 gmol-1=32 g。若混合物中含0.2 mol Cu,則根據(jù)銅原子守 恒可得:2n(Cu2O)+n(CuO)=0.3 mol;根據(jù)得失電子守恒可得:2n(Cu)+ 2n(Cu2O)=3(4.480 L22.4 Lmol-1),解得n(CuO)=0.1 mol,n(Cu2O)=0.1 mol, 消耗H2SO4的物質(zhì)的量為0.1 mol+0.1 mol=0.2 mol。,,