届一轮复习人教版 用途广泛的金属材料 开发利用金属矿物 学案Word文档格式.docx

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2．常见金属材料

（1）重要的黑色金属材料——钢

钢铁是用量最大、用途最广的合金。

钢

（2）几种有色金属材料

（1）构成合金的成分不一定是两种或两种以上的金属，也可以是金属与非金属，合金中一定含金属元素。

（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）黑色金属材料和有色金属材料不是从材料的颜色上分的，铁、铬、锰及其合金材料不是黑色的，仍为银白色，而有色金属中除金为黄色，铜为红色外，其他的也都是银白色的。

【基础辨析】

判断正误，正确的画“√”，错误的画“×

”。

（1）下列物质或材料都属于合金：

钢、青铜、铝镁合金、水银、硅钢。

（×

）

（2）合金中的金属元素以化合物的形式存在。

（3）合金的硬度低于成分金属，合金的熔点一般高于其成分金属。

（4）合金比纯金属的导电性更强。

（5）合金比纯金属的应用范围更广。

（√）

（6）不锈钢中铁的含量比生铁中铁的含量高。

1．中国自主研发的C919大型飞机采用了大量新材料铝锂合金。

下列关于铝锂合金的说法不正确的是（　　）

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．铝锂合金的熔点比铝低

D．铝锂合金耐酸碱腐蚀

答案　D

解析　铝锂合金是铝与锂形成的混合物，A正确；

合金的硬度比组成金属的硬度大，熔沸点比组成金属的熔沸点低，B、C正确；

铝和锂都能与酸反应，铝还能与碱反应，D错误。

2．某合金与铁的物理性质的比较如下表所示：

还知该合金耐腐蚀、强度大，从以上性能看，该合金不适合做（　　）

A．导线B．门窗框

C．炉具D．飞机外壳

答案　A

解析　该合金与铁的性质比较可知，其导电性比Fe差很多，不适合做导线。

考点2　金属矿物的开发利用

1．金属在自然界中存在的形态

除了金、铂等极少数金属外，绝大多数金属以化合物的形式存在于自然界中。

在这些金属化合物中，金属元素都显正化合价。

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：

Mn＋＋ne－===M。

3．金属冶炼的一般步骤

（1）富集：

除去杂质，提高矿石中有用成分的含量。

（2）冶炼：

利用氧化还原反应，用还原剂把金属矿石中的金属离子还原成金属单质。

（3）精炼：

提纯金属。

4．金属冶炼方法

（1）热分解法（适用于Hg、Ag等不活泼金属）

例如：

2HgO2Hg＋O2↑，2Ag2O4Ag＋O2↑。

用热分解冶炼法冶炼金属的特点：

金属元素的金属性弱，金属元素的原子不易失去电子，其金属离子容易得到电子，该金属元素所形成的化合物稳定性较差。

（2）热还原法

①焦炭还原法。

C还原CuO，其化学方程式为C＋2CuO2Cu＋CO2↑。

②一氧化碳还原法。

CO还原Fe2O3，其化学方程式为3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2。

③氢气还原法。

H2还原WO3，其化学方程式为3H2＋WO3W＋3H2O。

④活泼金属还原法。

Al还原Cr2O3，其化学方程式为2Al＋Cr2O3Al2O3＋2Cr。

（3）电解法（适用于Al以前的活泼金属）

Al2O3的电解，其化学方程式为2Al2O3（熔融）4Al＋3O2↑。

（1）冶炼Mg时只能电解MgCl2，不能电解MgO，原因是MgO的熔点高，熔融时耗费更多能源，增加生产成本。

（2）冶炼Al时只能电解Al2O3，不能电解AlCl3（原因是AlCl3是共价化合物，熔融态不导电）。

加入冰晶石（Na3AlF6）的目的是降低Al2O3的熔化温度。

（3）有些活动性很强的金属也可以用还原法来冶炼，如Na＋KCl850℃,K↑＋NaCl　2RbCl＋MgMgCl2＋2Rb↑等，在此主要运用了化学平衡移动原理，利用K、Rb沸点低，汽化离开反应体系，使化学平衡得以向正反应方向移动。

（1）用金属钠置换氯化钛（TiCl4）溶液中的钛。

（2）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。

（3）制钠：

用海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液。

（4）用黄铜矿经电解精炼得到纯度为99.9%的铜。

（5）将MgO与铝粉混合发生铝热反应制备镁。

（6）MgCl2（aq）Mg（OH）2MgOMg，在给定条件下制取金属镁。

1．下列金属冶炼的反应原理中错误的是（　　）

A．MgCl2（熔融）Mg＋Cl2↑

B．Al2O3＋3H22Al＋3H2O

C．Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2

D．2Ag2O4Ag＋O2↑

答案　B

解析　Al活动性比H2强，不能用H2还原法进行冶炼，而应用电解法进行冶炼。

2．下列关于金属冶炼的说法中正确的是（　　）

A．金属银、汞可用热分解法冶炼

B．将金属钠加入TiCl4溶液中制得金属钛

C．金属Mg、Al都可以用电解熔融氯化物的方法制得

D．电解法是冶炼活泼金属（如钾、钠、镁、铝等）的唯一方法

解析　银、汞为不活泼金属，工业上可用热分解其氧化物的形式制得，A正确；

Na能与溶液中的水发生反应，B错误；

AlCl3为共价化合物，工业上制备金属Al是用电解熔融Al2O3的方法，C错误；

工业上冶炼钾可以用钠还原法：

Na＋KCl850℃以上,NaCl＋K（蒸气），反应制得的钾蒸气遇冷即得到金属钾，D错误。

1.[2015·

福建高考]下列制作铅笔的材料与相应工业不对应的是（　　）

A．橡皮擦——橡胶工业

B．铝合金片——冶金工业

C．铅笔芯——电镀工业

D．铅笔漆——涂料工业

答案　C

解析　制作铅笔芯的材料是石墨与黏土的混合物，与电镀工业没有关系。

2．[2017·

江苏高考]铝是应用广泛的金属。

以铝土矿（主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质）为原料制备铝的一种工艺流程如下：

注：

SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。

（1）“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为________________

______________________________。

（2）向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH________（填“增大”“不变”或“减小”）。

（3）“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是________________。

（4）铝粉在1000℃时可与N2反应制备AlN。

在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN的制备，其主要原因是________________。

答案　

（1）Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O　

（2）减小

（3）石墨电极被阳极上产生的O2氧化

（4）NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜

解析　

（1）强碱条件下，Al2O3与OH－发生反应的离子方程式为Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O。

（2）“过滤Ⅰ”所得滤液的主要成分是NaAlO2，显强碱性，加入NaHCO3后，NaAlO2可与NaHCO3发生反应：

AlO＋HCO＋H2O===Al（OH）3↓＋CO，溶液碱性减弱，pH减小。

（3）石墨具有还原性，电解熔融Al2O3，阳极O2－被氧化为O2，阳极上产生的O2会氧化电极石墨。

（4）Al表面容易形成致密的氧化铝薄膜，NH4Cl受热易分解产生HCl，生成的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜，有利于AlN的制备。

3．[2015·

天津高考]废旧印刷电路板是一种电子废弃物，其中铜的含量达到矿石中的几十倍。

湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。

某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾，流程简图如下：

回答下列问题：

（1）反应Ⅰ是将Cu转化为Cu（NH3），反应中H2O2的作用是________。

写出操作①的名称：

________。

（2）反应Ⅱ是铜氨溶液中的Cu（NH3）与有机物RH反应，写出该反应的离子方程式：

_______________________________。

操作②用到的主要仪器名称为________，其目的是________（填序号）。

a．富集铜元素

b．使铜元素与水溶液中的物质分离

c．增加Cu2＋在水中的溶解度

（3）反应Ⅲ是有机溶液中的CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和________。

若操作③使用如图装置，图中存在的错误是__________________________________。

答案　

（1）作氧化剂　过滤

（2）Cu（NH3）＋2RH===2NH＋2NH3＋CuR2　分液漏斗　ab

（3）RH　分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁、液体过多

解析　

（1）反应Ⅰ中Cu元素被氧化，是还原剂，则H2O2是氧化剂。

由于操作①得到溶液和残渣（难溶物），所以操作①是过滤。

（2）反应Ⅱ得到CuR2，则Cu（NH3）中2个NH3与RH中的H＋结合为NH，另外2个则仍以NH3的形式存在，据此即可写出反应的离子方程式。

操作②得到水层和有机层，所以操作②是分液，主要仪器是分液漏斗。

该操作的主要目的是将铜氨溶液中的铜元素转化为有机物CuR2，并通过萃取得以富集。

（3）CuR2与稀硫酸发生复分解反应，生成CuSO4和有机物RH。

萃取时，分液漏斗尖端要紧靠烧杯内壁以防止液体溅出，并且所盛液体不能过多，否则无法进行振荡、放气等操作。

4．[2015·

重庆高考]我国古代青铜器工艺精湛，有很高的艺术价值和历史价值。

但出土的青铜器大多受到环境腐蚀，故对其进行修复和防护具有重要意义。

（1）原子序数为29的铜元素位于元素周期表中第________周期。

（2）某青铜器中Sn、Pb的质量分别为119g、20.7g，则该青铜器中Sn和Pb原子的数目之比为________。

（3）采用“局部封闭法”可以防止青铜器进一步被腐蚀。

如将糊状Ag2O涂在被腐蚀部位，Ag2O与有害组分CuCl发生复分解反应，该化学方程式为____________________。

答案　

（1）四

（2）10∶1

（3）Ag2O＋2CuCl===2AgCl＋Cu2O

解析　

（1）Cu的核电荷数为29，大于18，小于36，所以位于第四周期。

（2）119gSn的物质的量＝＝1mol,20.7gPb的物质的量＝＝0.1mol，则该青铜器中Sn、Pb原子数目之比为10∶1。

（3）根据复分解反应的概念，CuCl与Ag2O反应时生成AgCl、Cu2O:

Ag2O＋2CuCl===2AgCl＋Cu2O。

　　时间：

45分钟　　　满分：

100分

一、选择题（每题6分，共72分）

1．化学与生活密不可分，下列说法错误的是（　　）

A．变压器铁芯是含硅4%的硅钢，有很高的导磁性

B．还原铁粉可用作食品保鲜剂

C．甲醛溶液可