合金与金属矿物的开发利用第1课时.docx
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合金与金属矿物的开发利用第1课时
合金与金属矿物的开发利用（第1课时）
考点解读
一、常见金属材料
1．合金
（1）合金
①形成：
是由两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成的。
②性质特点：
具有金属特性。
（2）性能：
合金具有不同于各成分金属的物理、化学或机械性能。
①熔点：
一般比它的各成分金属的低。
②硬度和强度：
一般比它的各成分金属的大。
如生铁的熔点比纯铁的熔点低。
并非所有的金属都能形成合金，两种金属形成合金，其前提是两种金属在同一温度范围内都能熔化，若一种金属的熔点大于另一种金属的沸点，则二者不能形成合金。
2．常见的金属材料
（1）金属材料
（2）重要的黑色金属材料——钢：
钢是用量最大、用途最广的合金。
3．金属冶炼的一般步骤
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：
2HgO
2Hg＋O2↑，2Ag2O
4Ag＋O2↑。
（2）热还原法（适用于Zn～Cu等中等活泼金属）
①焦炭还原法。
例如：
C还原ZnO、CuO，其化学方程式依次为C＋2ZnO
2Zn＋CO2↑，C＋2CuO
2Cu＋CO2↑。
②一氧化碳还原法。
例如：
CO还原Fe2O3、CuO，其化学方程式依次为3CO＋Fe2O3
2Fe＋3CO2，CO＋CuO
Cu＋CO2。
③氢气还原法。
例如：
H2还原WO3、Fe3O4，其化学方程式依次为3H2＋WO3
W＋3H2O，4H2＋Fe3O4
3Fe＋4H2O。
④活泼金属还原法。
例如：
Al还原Cr2O3、V2O5，其化学方程式依次为2Al＋Cr2O3
Al2O3＋2Cr，10Al＋3V2O5
6V＋5Al2O3。
（3）电解法（适用于Al以前的活泼金属）
例如：
Al2O3、MgCl2、NaCl的电解反应，其化学方程式依次为2Al2O3（熔融）
4Al＋3O2↑，MgCl2（熔融）
Mg＋Cl2↑，2NaCl（熔融）
2Na＋Cl2↑。
特别提醒：
金属活动性顺序表中隐含的重要信息
比较
金属活动性顺序
K、Ca、Na
Mg
Al
Zn
Fe、Sn、
Pb（H）
Cu
Hg、Ag
Pt、Au
自然界存在形态
化合态
多数是化合态，极少数是游离态
游离态
主要冶炼方法
电解法
热还原法
热分解法
物理方法
与O2反应
常温下
易反应
常温生成氧化膜
加热化合
不反应
与H2O反应
常温下生成
碱和氢气
与热水
反应
有碱存在
与水反应
与高温水
蒸气反应
不反应
与H＋反应
从酸中把氢置换出来，生成盐和氢气
不反应
与盐溶液反应
先与水反应，
生成的碱再
与盐反应
排在前面的金属能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来
二．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↑。
考向分析：
考向一：
合金的性能特点及性质
典例1、铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币。
从物理性质和化学性质的角度分析，铜常用于制造货币的说法正确的是（）
A．铜来源广泛，易于从自然界冶炼得到
B．铜的化学性质比较稳定，不易被腐蚀，铜的熔点比较低，容易冶炼铸造成型
C．铜的外观为紫红色，大方美观，易于被人们接受
D．铜的化学性质不稳定，在空气中易转化为铜绿，铜绿具有抗腐蚀能力，易于流通
答案：
B：
解析：
制造货币的金属应具备性质稳定，不易被腐蚀，易成型。
方法指导：
合金的认识
（1）常温下，多数合金是固态，但钠钾合金呈液态。
（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）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。
考向二：
金属冶炼的常见方法
典例2、下列制备金属单质的方法或原理正确的是（）
A．在高温条件下，用H2还原MgO制备单质Mg
B．在通电条件下，电解熔融Al2O3制备单质Al
C．在通电条件下，电解饱和食盐水制备单质Na
D．加强热，使CuO在高温条件下分解制备单质Cu
【答案】B
【解析】A项，Mg的还原性大于H2的还原性，制备单质Mg应该用电解熔融MgCl2的方法；C项，制取钠时应电解熔融NaCl；D项，制备单质Cu时用热还原法，若加强热则发生反应4CuO
2Cu2O＋O2↑，不会生成铜单质。
方法指导：
根据金属活动顺序表选择冶炼方法
（1）电解法：
K～Al；
（2）热还原法：
Zn～Cu；
（3）热分解法：
Hg～Ag；
（4）富集法：
Pt～Au。
考向三、铝热反应的实验问题分析
典例3、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________（填序号）。
A．浓硫酸B．稀硫酸
C．稀硝酸D．氢氧化钠溶液
[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。
[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－＋2H2O===2AlO
＋3H2↑
（4）B
对点训练
1．将Cu片放入0.1mol•L-1FeCl3溶液中，反应一定时间后取出Cu片，溶液中c（Fe3+）：
c（Fe2+）=2：
3，则Cu2+与Fe3+的物质的量之比为（）
A．3：
2B．3：
5C．3：
4D．4：
3
【答案】C
【解析】将Cu片放入FeCl3溶液中．发生反应：
Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+，假设溶液中n（Fe2+）=3mol，则溶液中n（Fe3+）=2mol，由离子方程式可知，n（Cu2+）=1/2n（Fe2+）=1/2×3mol=1.5mol，所以n（Cu2+）：
n（Fe3+）=1.5mol：
2mol=3：
4，故选C。
2、在上海首飞的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
【答案】D
【解析】：
铝、锂均是活泼金属，与酸均易反应。
3．在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶，再加入下列物质①FeCl3，②Fe2O3，③Cu（NO3）2，④KNO3，铜粉溶解的是（）
A．只有①或②B．只有②或④
C．只有①或②或③D．上述物质均可
【答案】D
【解析】①铜能和氯化铁反应生成氯化亚铁和氯化铜，所以铜能在氯化铁溶液中溶解，故正确；②因Fe2O3能与稀硫酸反应：
Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O，Fe2（SO4）3能与铜粉反应：
Fe2（SO4）3+Cu=2FeSO4+CuSO4，所以铜粉溶解，故正确；③向稀硫酸反应加入硝酸铜后，溶液中含有氢离子和硝酸根离子，所以相当于溶液中含有硝酸，硝酸能和铜反应，3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O，所以加入硝酸铜后能溶解铜，故正确；④依据③的分析可知，加入硝酸钾，相当于加入硝酸根，也与硫酸中的氢离子构成硝酸致使铜溶解，故正确；故选D。
4、下列有关金属的工业制法中正确的是（）
A．制钛：
用金属钠置换氯化钛（TiCl4）溶液中的钛
B．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
C．制钠：
用海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液
D．制镁：
用Al和MgO在高温下发生铝热反应制Mg
【答案】B
【解析】：
A项，Na与TiCl4溶液中的H2O反应，不能置换出Ti；C项，电解纯净NaCl溶液得不到Na；D项，铝热反应不能制取Mg，Mg比Al活泼。
5、下列说法中正确的是（）
A．氯化铝是一种电解质，可用电解法制铝
B．工业上通过电解氯化钾溶液制备金属钾和氯气
C．工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al涉及氧化还原反应
D．MgCl2（aq）
Mg（OH）2
MgO
Mg，在给定条件下能实现
【答案：
】C
【解析】：
[A项，AlCl3熔化不电离，电解AlCl3熔融物不导电，不能生成Al；B项，电解KCl溶液不能生成K；D项，MgO熔点很高，制Mg时不是电解MgO而是电解MgCl2。
]
6、氧化还原反应广泛应用于金属冶炼，下列说法不正确的是（）
A．电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中，Na＋被还原
B．湿法炼铜与火法炼铜的反应中，铜元素都发生还原反应
C．用磁铁矿炼铁的反应中，1molFe3O4被CO还原成Fe，转移9mol电子
D．铝热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化
【答案】C
【解析】：
C项，1molFe3O4被还原为Fe，转移电子1×3×
mol＝8mol。
7．将相同质量的铜分别和过量浓硝酸、稀硝酸反应，下列叙述错误的是（）
A．两个反应产生的气体不同
B．Ⅱ比Ⅰ的反应速率快的原因是因为反应物浓度大
C．浓硝酸在常温下和不同金属反应的现象可能不同
D．浓硝酸与铜反应降价少，所以浓硝酸的氧化性弱
【答案】D
【解析】A．由3Cu+8HNO3═3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O、Cu+4HNO3═Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O可知，两个反应生成的气体不同，故A正确；B．浓硝酸的浓度大于稀硝酸，浓度越大，反应速率越快，故B正确；C．浓硝酸在常温下和不同金属反应的现象可能不同，如浓硝酸与Fe会钝化，浓硝酸与Cu反应生成气体，故C正确；D．浓硝酸的氧化性大于稀硝酸，氧化性强弱与得电子能力有关，与得电子多少无关，故D错误；故选D。
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