高考化学一轮复习学案鲁科版 第4章 材料家族中的元素 第3节 金属材料 复合材料学案 鲁科版.docx

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高考化学一轮复习学案鲁科版第4章材料家族中的元素第3节金属材料复合材料学案鲁科版

第3节　金属材料　复合材料

考纲定位

全国卷5年考情

1.了解合金的概念及其重要应用；了解化学与金属材料的关系。

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。

：

Ⅲ卷T13（B）

：

Ⅱ卷T13（C）；Ⅲ卷T7（B）

：

Ⅰ卷T10（B、D）

：

Ⅰ卷T8（D）；Ⅱ卷T9（A、D）

考点1|金属材料及其冶炼　复合材料

[考纲知识整合]

1．合金

提醒：

（1）常温下，多数合金是固体，但钠钾合金是液体。

（2）与合金的物理性质相比成分金属有所改变，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。

2．常见金属材料

（1）重要的黑色金属材料——钢铁

①钢是用量最大、用途最广的合金。

（2）有色金属材料——铜和铝

①我国使用最早的合金是青铜，常见的铜合金有黄铜和白铜。

②铝合金。

3．金属矿物的开发利用

（1）金属在自然界中的存在形态

①在自然界中绝大多数金属以化合态的形式存在。

②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：

Mn＋＋ne－===M。

（3）常见冶炼方法

①电解法——K～Al

Na：

2NaCl（熔融）

2Na＋Cl2↑；

Mg：

MgCl2（熔融）

Mg＋Cl2↑；

Al：

2Al2O3（熔融）

4Al＋3O2↑。

②热还原法——Zn～Cu

高炉炼铁：

3CO＋Fe2O3

2Fe＋3CO2；

铝热反应制铬：

2Al＋Cr2O3

2Cr＋Al2O3；

焦炭还原铜：

C＋2CuO

2Cu＋CO2↑。

③热分解法——Hg、Ag

Hg：

2HgO

2Hg＋O2↑；

Ag：

2Ag2O

4Ag＋O2↑。

4．复合材料

（1）概念：

将两种或两种以上性质不同的材料经特殊加工而制成的一种新型材料。

（2）组成

①基体：

在复合材料中起黏结作用。

②增强体：

在复合材料中起骨架作用。

（3）分类

①按基体

②按增强体形状

1．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（　　）

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　[铝锂合金中的铝能与酸和碱反应，锂能与酸反应，故铝锂合金不耐酸碱腐蚀。

]

2．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：

Na

Cu

Al

Fe

熔点/℃

97.5

1083

660

1535

沸点/℃

883

2595

2200

3000

根据以上数据判断其中不能形成合金的是（　　）

A．Cu和Al　　　　　　B．Fe和Cu

C．Fe和NaD．Al和Na

C　[Fe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。

]

3．（唐山调研）现代建筑的门窗框架常用电解加工成的古铜色硬铝制造。

取硬铝样品进行如下实验（每一步试剂均过量），由此可以推知硬铝的组成可能为（提示：

Si＋2OH－＋H2O===SiO

＋2H2↑）（　　）

样品

A．Al、Mg、Si、ZnB．Al、Fe、Zn、Na

C．Al、Na、Cu、FeD．Al、Cu、Mg、Si、Mn

D　[通过反应①知合金中必须含有排在金属活动性顺序中H之前的金属和H之后的金属或其他非金属；由反应②知合金中必须含有Si及排在金属活动性顺序表H之后的金属或其他非金属。

]

4．下列说法正确的是________（填序号）。

（1）工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al涉及氧化还原反应

（2）电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时，阴极上依次析出Cu、Fe、Al

（3）电解氯化镁溶液制取金属镁

（4）用金属钠置换四氯化钛（TiCl4）溶液中的钛来制取单质钛

（5）将MgO与铝粉混合发生铝热反应制备镁

（6）工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气

（7）MgCl2（aq）

Mg（OH）2

MgO

Mg，工业上常按此流程图进行海水提取镁

（8）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制备Fe

（9）用磁铁矿炼铁的反应中，1molFe3O4被CO还原成Fe，转移9mol电子

（10）湿法炼铜与火法炼铜的反应中，铜元素都发生还原反应

【答案】　

（1）（8）（10）

5．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：

物质

Al

Al2O3

Fe

Fe2O3

熔点/℃

660

2054

1535

1462

沸点/℃

2467

2980

2750

——

（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________（填字母）。

A．浓硫酸　　　　　　　　　B．稀硫酸

C．稀硝酸D．氢氧化钠溶液

（5）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】　

（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。

（5）即使固体混合物中有Fe2O3，因发生反应Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O和Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，使Fe3＋转化为Fe2＋，KSCN溶液也不会变红。

【答案】　

（1）合理

（2）加少量KClO3，插上镁条并将其点燃

（3）NaOH溶液　

2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al（OH）4]－＋3H2↑

（4）B

（5）不能　Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋（或只写Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋）

[题后归纳]

（1）金属活泼性与冶炼方法的关系：

（2）有些活动性很强的金属也可以用还原法来冶炼，如

Na＋KCl

K↑＋NaCl、

2RbCl＋Mg

MgCl2＋2Rb↑等，在此主要运用了化学平衡移动原理，利用K、Rb沸点低，气化离开反应体系，使化学反应得以向正反应方向进行。

考点2|铜及其化合物

[考纲知识整合]

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：

①化学方程式：

2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2（OH）2CO3。

②化学方程式：

2Cu＋S

Cu2S。

③与氧化性酸反应

a．与浓硫酸共热的化学方程式：

Cu＋2H2SO4（浓）

CuSO4＋SO2↑＋2H2O；

b．与稀硝酸反应的离子方程式：

3Cu＋8H＋＋2NO

===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O；

c．与浓硝酸反应的离子方程式：

Cu＋4H＋＋2NO

===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O。

④与某些盐溶液反应

a．与硝酸银溶液反应的离子方程式：

Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋；

b．与FeCl3溶液反应的离子方程式：

Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋。

2．铜的重要化合物的性质及其应用

（2）氢氧化铜——蓝色难溶物，是一种弱碱。

（3）铜盐

①Cu2（OH）2CO3

Cu2（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）2CO3

2CuO＋H2O＋CO2↑。

②CuSO4

a．CuSO4·5H2O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CuSO4·5H2O），可作为水或水蒸气的检验试剂。

③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]

判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。

（1）CuO是黑色固体，与水反应生成Cu（OH）2。

（　　）

（2）（全国Ⅰ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。

（　　）

（3）无水硫酸铜可用于检验酒精中是否含有水。

（　　）

（4）将铜片置于干燥的空气中，不易被腐蚀。

（　　）

（5）CuSO4·5H2O失去结晶水属于物理变化。

（　　）

（6）用稀硝酸清除铜制品上的铜锈。

（　　）

（7）（全国Ⅲ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。

（　　）

（8）Cu和Cu2O均为红色，可用稀HNO3鉴别。

（　　）

（9）Cu放置于潮湿的空气中最终生成铜锈的反应为2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2（OH）2CO3。

（　　）

（10）葡萄糖与新制Cu（OH）2悬浊液共热可生成红色Cu2O。

（　　）

【提示】　

（1）×　

（2）×　（3）√　（4）√　（5）×　（6）×　（7）×　（8）×　（9）√　（10）√

1．下列有关Cu及其化合物的性质和应用正确的是（　　）

A．（全国Ⅱ卷）除去Cu粉中混有CuO的方法是加入稀硝酸溶解、过滤、洗涤、干燥

B．（全国Ⅰ卷）将铜粉加入1.0mol·L－1Fe2（SO4）3溶液中，现象是溶液变蓝，有黑色固体出现

C．（全国Ⅲ卷）向含Cl－的溶液中同时加入Cu和CuSO4生成CuCl沉淀而除去Cl－的反应为Cu＋Cu2＋＋2Cl－===2CuCl↓

D．（全国Ⅱ卷）H2通过灼热的CuO粉末，反应后固体物质增重

C　[A项，Cu、CuO均与稀HNO3发生反应；B项，不会出现黑色固体；D项，CuO固体质量减轻。

]

2．下列有关铜的化合物的性质的叙述中正确的是（　　）

A．CuSO4变成CuSO4·5H2O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

A　[B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C