届高考化学大一轮复习讲义新人教版第三章第5讲用途广泛的金属材料及开发利用金属矿物.docx
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届高考化学大一轮复习讲义新人教版第三章第5讲用途广泛的金属材料及开发利用金属矿物
第5讲 用途广泛的金属材料及开发利用金属矿物
[考纲解读] 1.知道铜及其重要化合物的性质。
2.了解合金的概念及重要应用。
3.了解常见金属的活动顺序及金属冶炼的一般方法。
4.了解化学科学发展对自然资源开发利用的作用。
考点一 铜及其化合物
1．单质铜
（1）物理性质：
________色固体，具有良好的延展性、导____性和导____性。
（2）化学性质
反应物质
化学方程式
非金属
O2
①潮湿的空气_____________________ __
（______固体）
②在空气中加热____________________________
_______________________________ （____固体）
Cl2
S
氧化性酸
浓H2SO4
浓HNO3
稀HNO3
盐
AgNO3
FeCl3
2.氧化铜和氧化亚铜
名称
氧化铜
氧化亚铜
颜色
与酸反应（H＋）
Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O
与H2反应
转化关系
3．氢氧化铜
（1）物理性质：
____色____溶于水的固体。
（2）化学性质：
Cu（OH）2属于________，能与____反应生成盐和水。
4．CuSO4·5H2O
CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾。
无水CuSO4为白色粉末，遇水变蓝色（生成CuSO4·5H2O），可作为水的检验依据。
1．某研究小组用废铜粉制取胆矾，设计了如下几个实验方案：
（1）Cu
CuSO4
硫酸铜溶液
CuSO4·5H2O。
（2）Cu
CuO
硫酸铜溶液
CuSO4·5H2O。
（3）
硫酸铜溶液
CuSO4·5H2O。
对三个方案进行评价，你认为最好的是哪个方案？
2．某课外研究小组，用含有较多杂质的铜粉，通过不同的化学反应精制CuO，其设计的实验过程为
（1）杂铜经灼烧后得到的产物是氧化铜及少量铜的混合物，灼烧后含有少量铜的可能原因是 。
a．灼烧过程中部分氧化铜被还原
b．灼烧不充分铜未被完全氧化
c．氧化铜在加热过程中分解生成铜
d．该条件下铜无法被氧气氧化
（2）由粗制氧化铜通过两种途径制取纯净CuO，与途径Ⅰ相比，途径Ⅱ有明显的两个优点是________________________________________________________________________。
（3）有同学指出，由CuSO4溶液到生成CuO少了一个环节，即应先生成Cu（OH）2沉淀，过滤洗涤后再加热分解Cu（OH）2得CuO。
以下说法不可能成为减少该环节的理由的是 。
A．CuO比Cu（OH）2颗粒粗大，更易于过滤从溶液中分离
B．Cu（OH）2分解温度较低，加热其浊液即可使其分解
C．干态下分解Cu（OH）2，温度难以控制，可能因温度过高导致CuO进一步分解生成Cu2O
D．过滤分离出的CuO不需洗涤就已非常纯净
考点二 合金的概念及其重要应用
1．合金
（1）概念：
合金是指________________________________熔合而成的具有____________的物质。
（2）性能：
合金具有不同于各成分金属的物理、化学性能或机械性能。
①熔点：
一般比它的各成分金属的____；
②硬度和强度：
一般比它的各成分金属的__________。
2．常见金属材料
金属材料包括纯金属和它们的合金，可分为黑色金属材料和有色金属材料。
（1）重要的黑色金属材料
①黑色金属材料：
通常包括____________________________________________________。
②钢
钢是用量最大、用途最广的合金。
性能：
良好的延展性和导电性,
用途：
制导线
钢
（2）几种有色金属材料
①有色金属材料：
除黑色金属以外的其他各种金属材料及其合金。
②几种有色金属材料
性能：
良好的导电性和导热性
用途：
制导线
铝
铝及
铝合金
性能：
密度小、强度高、塑性好、易于成型、
制造工艺简单、成本低廉
用途：
主要用于建筑业、容器和包装业、,
交通运输业、电子行业等
铝合金
性能：
良好的导电性和导热性
用途：
主要用于电器和电子工业、建筑业
铜
铜及
铜合金
铜合金：
青铜是我国使用最早的合金，常见的还
有黄铜和白铜
3．铝镁合金因坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加工而成为新型建筑装潢材料，主要用于制作窗框、卷帘门、防护栏等。
下列与这些用途无关的性质是（ ）
A．不易生锈B．导电性好
C．密度小D．强度高
4．某化学兴趣小组对奥运会金牌成分提出猜想：
甲认为金牌是由纯金制成；乙认为金牌是由金银合金制成；丙认为金牌是由黄铜（铜锌合金）制成。
为了验证他们的猜想，请你选择一种试剂来证明甲、乙、丙猜想的正误（ ）
A．硫酸铜溶液B．稀硝酸
C．盐酸D．硝酸银溶液
考点三 金属矿物的开发和利用
1．金属在自然界中存在的形态
除了____、____等极少数金属外，绝大多数金属以________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____化合价。
2．金属冶炼的实质
使金属化合物中的金属离子____电子被________为金属单质的过程：
Mn＋＋ne－===M。
3．金属冶炼的一般步骤
4．金属冶炼方法
（1）热分解法
例如：
2HgO
2Hg＋O2↑，2Ag2O
4Ag＋O2↑。
用热分解冶炼法冶炼金属的特点是：
金属元素的金属性____，金属元素的原子________失去电子，其金属离子________得到电子，该金属元素所形成的化合物稳定性________。
（2）热还原法冶炼金属
①焦炭还原法。
例如：
C还原ZnO、CuO，其化学方程式依次为_______________________。
②一氧化碳还原法。
例如：
CO还原Fe2O3、CuO，其化学方程式依次为_________________。
③氢气还原法。
例如：
H2还原WO3、Fe3O4，其化学方程式依次为_____________________。
④活泼金属还原法。
例如：
Al还原Cr2O3、V2O5，其化学方程式依次为_________________。
（3）电解法冶炼金属
例如：
Al2O3、MgCl2、NaCl的电解反应，其化学方程式依次为________________________。
5．能否用电解AlCl3和MgO的方法冶炼Al、Mg?
6．铝是地壳中含量最高的金属元素，为什么人类对铝的使用比铁、铜晚得多？
7．2005年诺贝尔化学奖获得者施罗克等人发现金属钼的卡宾化合物可以作为非常有效的烯烃复分解催化剂。
工业上冶炼钼的化学原理为：
①2MoS2＋7O2
2MoO3＋4SO2；
②MoO3＋2NH3·H2O===（NH4）2MoO4＋H2O；
③（NH4）2MoO4＋2HCl===H2MoO4↓＋2NH4Cl；
④H2MoO4
MoO3＋H2O；
⑤用还原剂将MoO3还原成金属钼。
则下列说法正确的是（ ）
A．MoS2煅烧产生的尾气可直接排入空气中
B．MoO3是金属氧化物，也是碱性氧化物
C．H2MoO4是一种强酸
D．利用H2、CO和铝分别还原等量的MoO3，所消耗还原剂的物质的量之比为3∶3∶2
考点四 铝热反应
1．本质
利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来：
________________________________________________________________________。
2．实验（以Al和Fe2O3的反应为例）
（1）实验步骤
①把两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状，套在一起使四周都有四层。
把内层滤纸取出，在其底部剪一个孔，用水润湿，再套回架在铁圈上的纸漏斗上（如图所示），下面放置一盛沙子的蒸发皿。
②把5g干燥的氧化铁粉末和2g铝粉混合均匀，放在纸漏斗上，上面加少量氯酸钾固体并在混合物中间插一根镁条。
③用燃着的小木条点燃镁条，观察发生的现象。
（2）实验现象：
当外露部分镁条刚刚燃毕时，纸漏斗内的混合物________________，发出__________，产生大量的烟。
纸漏斗被烧破，有______________落入蒸发皿内的细沙上，液珠冷却后变为____________。
（3）实验结论：
在高温下，铝与氧化铁反应，放出__________________________________，
化学方程式：
_______________________________________________________________。
3．反应特点
在高温下进行，反应迅速，放出大量的热。
新生成的金属单质呈液态且易与__________分离。
4．应用
（1）在生产上，可用于________等。
（2）在冶金工业上用于______________。
5．铝热剂
（1）在铝热反应中，反应混合物（铝、金属氧化物）称为__________。
（2）能与Al组成铝热剂的金属氧化物常见的有________、__________、__________、________、________等。
8．粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。
进行如下实验：
①取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成；
②另取20gA全部溶于0.15L6.0mol·L－1盐酸中，得溶液C；
③将①中得到的单质B和溶液C反应，放出1.12L（标况）气体，同时生成溶液D，还残留有固体物质B；
④用KSCN溶液检验时，溶液D不变色。
请填空：
（1）①中引发铝热反应的实验操作是________，产物中的单质B是________。
（2）②中所发生的各反应的化学方程式是________________________________________。
（3）③中所发生的各反应的离子方程式是_______________________________________。
（4）若溶液D的体积仍视为0.15L，则该溶液中c（Mg2＋）为__________，c（Fe2＋）为_______。
9．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、沸点数据如下：
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）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_________________________________________。
（3）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
10．用铝热反应还原下列物质，制得金属各1mol时，消耗铝最少的是（ ）
A．MnO2B．Cr2O3C．V2O5D．Fe3O4
金属综合性质概括
1．金属活动性的判断规律
（1）单质与水或酸反应的难易程度：
反应越剧烈，该金属越活泼。
（2）最高价氧化物对应水化物的碱性强弱：
碱性越强，金属越活泼。
（3）金属间的置换反应：
若A能置换B，则A的活动性比B的强。
（4）简单阳离子氧化性的强弱：
氧化性越强，该金属的活动性越弱。
（5）两金属构成原电池时，作负极（或电子流出、或电流流入、或发生氧化反应等）的金属比作正极（或电子流入、或电流流出、或发生还原反应等）的金属活泼。
2．金属与酸反应的定量关系
（1）金属与酸反应失去电子的物质的量＝产生氢气的物质的量×2。
（2）当两溶液中参加反应的金属与产生氢气的质量差相等时，则反应后两溶液增加的质量相等。
（3）相同物质的量的金属与足量酸反应产生氢气的物质的量之比等于反应后对应金属离子呈现的化合价之比。
（4）相同质量的金属与足量酸反应产生氢气的质量之比等于金属失去1mol电子时质量的倒数比。
（5）若产生相同量的氢气，所需金属的物质的量之比等于反应后对应金属离子呈现的化合价的倒数比。
（6）若产生相同量的氢气，所需金属的质量之比等于失去1mol电子时金属的质量之比。
【例1】 等量镁铝合金粉末分别与下列4种过量的溶液充分反应，放出氢气最多的是
（ ）
A．2mol·L－1H2SO4溶液 B．18mol·L－1H2SO4溶液
C．6mol·L－1KOH溶液D．3mol·L－1HNO3溶液
【例2】 有关X、Y、Z、W四种金属进行如下实验：
1
将X和Y用导线连接，浸入电解质溶液中，Y不易腐蚀
2
将片状的X、W分别投入等浓度的盐酸中都有气体产生，W比X反应剧烈
3
用惰性电极电解等物质的量浓度的Y和Z的硝酸盐混合溶液，在阴极上首先析出单质Z
根据以上事实，下列判断或推测错误的是（ ）
A．Z的阳离子氧化性最强
B．W的还原性强于Y的还原性
C．Z放入CuSO4溶液中一定有Cu析出
D．用X、Z和稀硫酸可构成原电池，且X作负极
海水中镁的提取
1．流程
2．有关反应的化学方程式
MgCl2＋Ca（OH）2===Mg（OH）2↓＋CaCl2
Mg（OH）2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
MgCl2·6H2O
MgCl2＋6H2O↑
MgCl2（熔融）
Mg＋Cl2↑
【例3】 海水是镁的主要来源之一，从海水中提取金属镁的主要生产步骤有：
①浓缩结晶 ②加熟石灰 ③加盐酸 ④过滤 ⑤熔融电解
（1）正确的生产顺序是______________。
（2）以上提取镁的全过程中，没有涉及的化学反应类型是________（填序号）。
A．分解反应B．化合反应
C．置换反应D．复分解反应
（3）下列关于提取镁的说法中，不正确的是_____________________________________（填序号）。
A．此法的优点之一是原料来自大海
B．进行①②③步骤的目的是富集MgCl2
C．常用电解熔融氧化镁的方法制取镁
D．电解冶炼镁要消耗大量电能
高考题组一 金属活动性、合金、金属冶炼
1．（2011·山东理综，12）Al、Fe、Cu都是重要的金属元素，下列说法正确的是（ ）
A．三者对应的氧化物均为碱性氧化物
B．三者的单质放置在空气中均只生成氧化物
C．制备AlCl3、FeCl3、CuCl2均不能采用将溶液直接蒸干的方法
D．电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时阴极上依次析出Cu、Fe、Al
2．（2011·上海春季，17）金属的使用是人类拓展自身能力的标志之一。
人类利用几种常用金属的先后顺序依次为：
金、铜、铁、铝，之所以有先后，主要取决于（ ）
A．金属在地壳中的含量多少
B．金属的熔、沸点高低
C．金属的活泼性强弱
D．金属的导电性强弱
3．合金相对于纯金属制成的金属材料的优点是（ ）
①合金的硬度一般比它的各成分金属的大 ②一般地，合金的熔点比它的各成分金属的更低 ③改变原料的配比、改变生成合金的条件，得到有不同性能的合金 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泛
A．①②③⑤B．②③④
C．①②④D．①②④⑤
4．判断下列说法是否正确，正确的划“√”，错误的划“×”
（1）电解熔融氯化镁制取金属镁（ ）
（2010·上海，8A）
（2）电解饱和氯化镁溶液，可制得金属镁（ ）
（2009·上海，5D）
（3）目前我国流通的硬币是由合金材料制造的（ ）
（2009·广东理基，23A）
（4）生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次增加（ ）
（2009·广东理基，23B）
（5）用嵌有一铜螺丝钉的铁板在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极反应为Cu－2e－===Cu2＋（ ）
（2011·浙江理综，10D改编）
（6）常温下Na与足量O2反应生成Na2O，随温度升高生成Na2O的速率逐渐加快
（ ）
（2011·北京理综，10C）
（7）用金属钠可区分乙醇和乙醚（ ）
（2011·大纲全国卷，7A）
高考题组二 铜、铜合金及其化合物
5．（2010·北京理综，11）自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液，向地下深层渗透，遇到难溶的ZnS或PbS，慢慢转变为铜蓝（CuS）。
下列分析正确的是
（ ）
A．CuS的溶解度大于PbS的溶解度
B．原生铜的硫化物具有还原性，而铜蓝没有还原性
C．CuSO4与ZnS反应的离子方程式是Cu2＋＋S2－===CuS↓
D．整个过程涉及的反应类型有氧化还原反应和复分解反应
6．（2009·广东，10改编）出土的锡青铜（铜锡合金）文物常有Cu2（OH）3Cl覆盖在其表面。
下列说法不正确的是（ ）
A．锡青铜的熔点比纯铜低
B．在自然环境中，锡青铜中的锡可对铜起保护作用
C．锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快
D．生成Cu2（OH）3Cl覆盖物是电化学腐蚀过程，但不是化学反应过程
7．（2010·课标全国卷，26）物质A～G有下图所示转化关系（部分反应物、生成物没有列出）。
其中A为某金属矿的主要成分，经过一系列反应可得到B和C。
单质C可与E的浓溶液发生反应，G为砖红色沉淀。
请回答下列问题：
（1）写出下列物质的化学式：
B________、E__________、G________；
（2）利用电解可提纯C物质，在该电解反应中阳极物质是________，阴极物质是________，电解质溶液是________；
（3）反应②的化学方程式是____________________________________________________。
品味高考评分细则，提高答题能力
考生答卷案例——找错纠错
规范答案
（1）将气体通入品红溶液中，溶液褪色，加热恢复原色（合理即得分）
（2）d e c b 防止倒吸 吸收多余的SO2 （3）铁屑 过滤 （4）将小片pH试纸放在点滴板（或表面皿）上，用玻璃棒蘸取少量待测液点在试纸上，与标准比色卡对照 低（小）
答题规范点拨
1.以下三种答案同样给分：
（1）将气体通入品红溶液，溶液褪色；
（2）将气体通入高锰酸钾溶液，溶液褪色；（3）将气体通入溴水溶液，溶液褪色。
不给分的情况：
品红倒入；看是否褪色；出现错字等。
2.第一空大写字母不得分；第二防止回流、防倒流、防止氢氧化钠回流、安全瓶等都得分，但有错别字不得分；第三空吸收SO2、除去SO2、防止SO2污染空气、与SO2反应、中和SO2等都给分，但必须写出SO2字样，否则不得分，如吸收尾气、除尾气、防止污染等都不给分。
3.只要出现Fe就有分，加入硫酸和铁不得分；“过滤”写错别字不得分。
4.玻璃棒可写成胶头滴管或玻棒，润湿的pH试纸不得分，必须有“与标准比色卡对照”字眼。
课时规范训练
1．下列说法正确的是（ ）
A．所有不锈钢都只含有金属元素
B．我国流通的硬币材质是金属单质
C．广东打捞的明代沉船上存在大量铝制餐具
D．镁合金的硬度和强度均高于纯镁
2．人类历史上大量生产和使用铝、钛、铁、铜四种金属单质的时间顺序是（ ）
A．铜、铁、铝、钛B．铁、铝、铜、钛
C．铜、铁、钛、铝D．铁、铜、铝、钛
3．我国古代“药金”的冶炼方法是将炉甘石（ZnCO3）和赤铜矿（Cu2O）与木炭按一定的比例混合后加热至800℃，即可炼出闪烁着金子般光泽的“药金”，则下列说法中不正确的是
（ ）
A．“药金”实质上是铜锌合金
B．冶炼炉中炉甘石直接被碳还原为锌
C．用王水或硝酸均可区别黄金和“药金”
D．用火焰灼烧法可以区别黄金和“药金”
4．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
5．下列说法中不正确的是（ ）
A有些活泼金属如铝可作高温还原法的还原剂
B．用电解熔融NaCl的方法来冶炼金属钠
C．可用焦炭或一氧化碳还原氧化铝的方法来冶炼铝
D．回收旧金属可以重新制成金属或它们的化合物
6．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AlB．Fe和Cu
C．Fe和NaD．Al和Na
7．某化学小组为测定一定质量的某铜铝混合物中铜的质量分数，设计了如下实验方案：
方案Ⅰ：
铜铝混合物
测定生成气体的体积
方案Ⅱ：
铜铝混合物
测定剩余固体的质量
下列有关判断中不正确的是（ ）
A．溶液A和B均可以是盐酸或NaOH溶液
B．溶液A和B均可以选用稀硝酸
C．若溶液B选用浓硝酸，则测得铜的质量分数偏小
D．实验方案Ⅱ更便于实施
8．氢化亚铜（CuH）是一难溶物质，用CuSO4溶液和另一种“反应物”在40～50℃时反应可生成它。
CuH不稳定，易分解；CuH在氯气中能燃烧，跟盐酸反应能产生气体。
下列有关推断中错误的是（ ）
A．这里的“另一种反应物”具有还原性
B．CuH可作氧化剂、还原剂
C．CuH＋Cl2===CuCl＋HCl（燃烧）
D．CuH＋HCl===CuCl＋H2↑（常温）
9．铜是生命必需的元素，也是人类最早使用的金属之一，铜的生产和使用对国计民生各个方面产生了深远的影响，请完成
（1）～（3）题：
（1）在西汉古籍中曾有记载：
曾青得铁则化为铜[即曾青（CuSO4
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