通用版高考化学一轮复习第三章金属及其重要化合物第4节金属材料及金属矿物的开发利用学案新人教版.docx

1、通用版高考化学一轮复习第三章金属及其重要化合物第4节金属材料及金属矿物的开发利用学案新人教版第4节金属材料及金属矿物的开发利用【考纲要求】 了解铜及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。 了解合金的概念及其重要应用。 了解常见金属的活动顺序。考点一铜及其化合物1铜(1)物理性质：紫红色固体，具有导电、导热和延展性，不能被磁体吸引。(2)化学性质反应物化学方程式非金属O2常温下潮湿的空气中：2CuO2CO2H2O=Cu2(OH)2CO3(碱式碳酸铜，绿色)在空气中加热：2CuO22CuO(黑色固体)Cl2CuCl2CuCl2(棕黄色烟)氧化性酸浓硫酸Cu2H2SO4(浓) CuSO4S

2、O22H2O浓硝酸Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O稀硝酸3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O盐AgNO3、FeCl3Cu2AgNO3=Cu(NO3)22Ag、Cu2FeCl3=CuCl22FeCl22.氧化铜和氧化亚铜名称氧化铜(CuO)氧化亚铜(Cu2O)颜色黑色砖红色与酸反应(H)CuO2H=Cu2H2OCu2O2H= Cu2CuH2O与H2反应CuOH2CuH2OCu2OH22CuH2O转化关系4CuO2Cu2OO23.氢氧化铜(1)物理性质：蓝色不溶于水的固体。(2)化学性质及应用反应的化学方程式：Cu(OH)2CuOH2O。反应的离子方程式：

3、Cu(OH)22H=Cu22H2O。4铜盐(1)碱式碳酸铜碱式碳酸铜的化学式为Cu2(OH)2CO3，是铜绿的成分，是铜在潮湿的空气中被锈蚀的结果，其受热分解的化学方程式为Cu2(OH)2CO32CuOCO2H2O。(2)硫酸铜CuSO45H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾或胆矾。无水CuSO4为白色粉末，遇水变蓝色(生成CuSO45H2O)。(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。1CuO是黑色固体，与水反应生成Cu(OH)2()2Cu2(OH)2CO3是铜锈的主要成分，在干燥的

4、空气中不易生成()3用稀硝酸清除铜制品上的铜锈()4过量铜与浓硝酸反应，产生的气体中有NO2、NO和H2()5利用无水硫酸铜遇水变成蓝色的性质检验水的存在()6将铁片置于CuSO4溶液中，铁片上有红色物质析出，说明铁比铜活泼()答案：1.2.3.4.5. 6.题组一考查铜及其化合物的性质和应用1某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是()A将铜丝插入浓硫酸中加热，反应后把水加入反应器中，观察硫酸铜溶液的颜色B常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中，观察CuCl2的生成C将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，得到无水CuCl2固体D将表面有铜绿Cu2(OH)2CO3的铜器放

5、入盐酸中浸泡，除去铜绿解析：选D。 A项反应后，应将反应后液体倒入盛水的烧杯中，并不断搅拌；B项应将铜丝在空气中加热到红热后伸入盛满氯气的集气瓶中；C项CuCl2水解生成的盐酸易挥发，加热蒸干CuCl2溶液得不到无水CuCl2固体。2下表中，对陈述、的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是()选项陈述陈述判断A铜绿的主要成分是碱式碳酸铜可用稀盐酸除铜器表面的铜绿对；对；无B铜表面易形成致密的氧化膜铜制容器可以盛放浓硫酸对；对；有C向硫酸铜溶液中通入氨气，有深蓝色沉淀产生，过滤后灼烧滤渣，最后变成黑色固体把铜丝放在酒精灯火焰上灼烧，铜丝表面变黑对；对；有D蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末是

6、物理变化硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂错；对；无解析：选D。稀盐酸可以与Cu2(OH)2CO3反应，而且稀盐酸不能与Cu反应，所以可用稀盐酸除铜器表面的铜绿Cu2(OH)2CO3，、有因果关系，A错误；铜表面不能形成致密的氧化膜，铜与浓硫酸在一定温度下能发生反应，所以不能用铜制容器盛装浓硫酸，B错误；硫酸铜与氨水反应生成Cu(OH)2，Cu(OH)2受热分解生成黑色CuO，在加热条件下，铜与氧气反应生成黑色CuO，、均正确，但没有因果关系，C错误；蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末，有新物质生成，属于化学变化，CuSO4可用作消毒剂，但与前者没有因果关系，D正确。题组二考查铜的冶炼方法3在

7、实验室里用铁屑、氧化铜、稀硫酸为原料制备铜，有下列两种途径：(1)FeH2Cu；(2)CuOCuSO4Cu。若用这两种方法制得的铜质量相等，则下列有关说法符合实际情况的是()A消耗氧化铜的质量不同 B消耗铁的质量相同C消耗硫酸的质量相同 D生成硫酸亚铁的质量不同解析：选D。途径(1)中用H2还原CuO时，实验前需先通H2排出装置中的空气，实验结束时要继续通H2至试管冷却，故利用途径(1)制取1 mol Cu，消耗的H2大于 1 mol，即Fe和H2SO4的消耗量均为(1)(2)，生成FeSO4的质量(1)(2)，但两种途径中消耗CuO的质量相等。4孔雀石的主要成分为Cu2(OH)2CO3。某同

8、学设计的从孔雀石中冶炼铜的方案如下(假设孔雀石中杂质不溶于水和稀硫酸)：(1)反应能观察到的现象是_，有关反应的化学方程式为_。(2)反应加入的金属可能是_，有关反应的离子方程式为_。(3)操作a可能的方法是_，欲除掉的杂质为_；要从操作a所得到的溶液中得到溶质的晶体，需要进行的操作是_。解析：(1)孔雀石中加入稀硫酸可看到孔雀石逐渐溶解，溶液由无色变为蓝色，且有气泡产生；反应的化学方程式为Cu2(OH)2CO32H2SO4=2CuSO4CO23H2O。(2)(3)经过滤除去难溶于水和稀硫酸的杂质，则滤液中主要含有CuSO4，加入的金属粉末能将Cu2从溶液中置换出来即可，故金属可能是Fe或Zn

9、等；要从滤液中得到CuSO4晶体，需进行加热浓缩、冷却结晶等操作。答案：(1)固体逐渐消失，溶液由无色变为蓝色，有气泡产生Cu2(OH)2CO32H2SO4=2CuSO4CO23H2O(2)铁粉FeCu2=Fe2Cu(答案合理即可)(3)过滤难溶于水和稀硫酸的杂质加热浓缩、冷却结晶考点二合金的概念及其重要应用1合金(1)概念：是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。(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。熔点：一般比它的各成分金属都低；硬度和强度：一般比它的各成分金属都大。2常见金属材料(1)重要的黑色金属材料钢钢是用量最大、用途最广的合

10、金。(2)几种有色金属材料1铁是人类在生产、生活中最早使用的金属()2铝合金的熔点比纯铝的高()3合金材料中不可能含有非金属元素()4地震灾区重建使用了大量钢材，钢材是合金()5合金中各物质保持其原有的化学性质()答案：1.2.3.4.5.题组一考查合金的概念理解1下列对合金的说法正确的是()A合金中至少含有两种金属元素，不含非金属元素B合金中的金属元素以化合物的形式存在C合金中各种元素的含量一定，所以合金是纯净物D合金的硬度一般大于成分金属，而熔点一般低于成分金属解析：选D。合金是由两种或两种以上金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质，A错误；合金中的金属以单质的形式存在，属于混

11、合物，B、C错误。2下列关于不锈钢和普通钢的认识中，正确的是()A它们的组成元素是相同的 B它们的主要成分都是铁，故化学性质完全相同C它们的耐腐蚀性能不同 D它们的物理性质完全相同解析：选C。普通钢的主要成分是铁，其中还含有一定量的碳、硅、锰等，不锈钢中除含铁、碳外还加入了抗腐蚀的元素如镍、铬等。组成元素不同，物理、化学性质都有差异，耐腐蚀能力不同，故选C。题组二考查合金的选择及应用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强度高解析：选B。合金材料在日常生活中使用很

12、广泛，铝镁合金在家居装潢中经常会用到。铝镁合金强度高，制成的门窗、防护栏等坚硬牢固；密度小，同体积时比较轻，方便运输、搬运；不容易生锈，制成的装潢材料经久耐用；只有导电性好与这方面的用途无关。4某合金与铁的物理性质的比较如下表所示：熔点/密度(g/cm3)硬度(金刚石为10)导电性(银为100)某合金2 5003.007.42.3铁1 5357.864.517还知该合金耐腐蚀、强度大，从以上性能看，该合金不适合作()A导线 B门窗框C炉具 D飞机外壳解析：选A。由该合金与铁的性质比较可知，其导电性比铁差很多，不适合作导线。考点三金属矿物的开发和利用1金属在自然界中的存在形态(1)在自然界中绝大

13、多数金属以化合态的形式存在。(2)金、铂等少数化学性质稳定的金属以游离态的形式存在。2金属的冶炼(1)实质：把金属从化合态还原为游离态。(2)方法：根据金属的活动性不同，金属冶炼的方法分为热分解法、热还原法、电解法等。方法名称主要反应原理(举例)热分解法2HgO2HgO22Ag2O4AgO2热还原法CO作还原剂Fe2O33CO2Fe3CO2(高炉炼铁)H2作还原剂WO33H2W3H2O活泼金属作还原剂3MnO24Al3Mn2Al2O3电解法2Al2O3(熔融) 4Al3O2MgCl2(熔融) MgCl22NaCl(熔融) 2NaCl23.铝热反应实验中的有关问题实验装置实验现象镁带剧烈燃烧，放

14、出大量的热，并发生耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈的反应；纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中实验结论高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热，化学方程式为Fe2O32Al2FeAl2O3原理应用制取熔点较高、活动性弱于Al的金属，如铁、铬、锰、钨等；金属焊接，如野外焊接钢轨等1钢铁厂用热还原法冶炼铁()2工业上电解熔融Al2O3制备Al涉及氧化还原反应()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工业上利用电解AlCl3和MgO的方法冶炼Al、Mg()7人类历史上使用铝的时间比铁晚，原因

15、是铝的冶炼成本高()答案：1.2.3.4.5.6.7.题组一考查金属冶炼方法的选择1工业上冶炼金属，常用的方法有四种：.热分解法，.热还原法，.电解法，.湿法冶金。下表中金属与常用冶炼方法相符的是()选项金属冶炼方法A钾、钙B钠、铝C铜、铁D银、汞解析：选B。 K、Ca、Na、Al等活泼金属使用电解法冶炼，Cu、Fe等金属使用热还原法冶炼，Ag、Hg等不活泼金属使用热分解法冶炼。2(2018石家庄模拟)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MgB在通电条件下，电解熔融Al2O3制备单质AlC工业上金属Mg、Cu都是用热还原法制得的D加强热，使CuO在高

16、温条件下分解制备单质Cu解析：选B。Mg的活泼性强，不能用H2还原法制备Mg，而是用电解熔融MgCl2的方法制备；CuO加强热分解生成Cu2O而不是Cu。(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NaKClKNaCl，2RbClMgMgCl22Rb，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，使化学反应得以向正反应方向进行。 题组二考查铝热反应的原理及应用3用铝热法冶炼难熔的金属，其优越性在于()A铝是地壳中含量最多的金属元素B氧化铝熔点低，容易与难熔金属分离C反应放出大量热量，使还原出来的金属熔化，便于分离D氧化铝熔点高，容易

17、与难熔金属一起熔化解析：选C。铝热反应放出大量热量，用来冶炼高熔点的金属，C正确。4工业上由含钒、铬和锰的矿物冶炼难熔的金属钒、铬和锰，通常采用的方法是()A炭还原法B铝热还原法C直接加热法D盐的水溶液与活泼金属置换法解析：选B。冶炼活泼性比Al差且熔点高的金属，通常利用铝热反应进行冶炼。1(2017高考江苏卷)碱式氯化铜是重要的无机杀菌剂。碱式氯化铜有多种制备方法：(1)方法1: 4550 时，向CuCl悬浊液中持续通入空气得到Cu2 (OH)2 Cl23H2O, 该反应的化学方程式为_。(2)方法2: 先制得CuCl2，再与石灰乳反应生成碱式氯化铜。Cu与稀盐酸在持续通入空气的条件下反应生

18、成CuCl2，Fe3对该反应有催化作用，其催化原理如图所示。 M的化学式为_。解析：(1)在H2O存在的条件下，CuCl能被空气中的O2氧化生成Cu2(OH)2Cl23H2O，根据得失电子守恒配平反应的化学方程式。(2)由题图知，O2氧化M生成M，根据题意“Fe3对该反应有催化作用”，则M为Fe2。答案：(1)4CuClO28H2O2Cu2(OH)2Cl23H2O(2)Fe22(2016高考北京卷)以Na2SO3溶液和不同金属的硫酸盐溶液作为实验对象，探究盐的性质和盐溶液间反应的多样性。实验试剂现象滴管试管0.2 molL1Na2SO3溶液饱和Ag2SO4溶液.产生白色沉淀0.2 molL1C

19、uSO4溶液.溶液变绿，继续滴加产生棕黄色沉淀0.1 molL1Al2(SO4)3溶液.开始无明显变化，继续滴加产生白色沉淀(1)经检验，现象中的白色沉淀是Ag2SO3。用离子方程式解释现象：_。(2)经检验，现象的棕黄色沉淀中不含SO，含有Cu、Cu2和SO。已知：CuCuCu2，Cu2CuI(白色)I2。用稀H2SO4证实沉淀中含有Cu的实验现象是_。通过下列实验证实，沉淀中含有Cu2和SO。a白色沉淀A是BaSO4，试剂1是_。b证实沉淀中含有Cu2和SO的理由是_。解析：(1)现象中的白色沉淀是Ag2SO3，故反应的离子方程式为2AgSO=Ag2SO3。(2)根据反应CuCuCu2，若

20、沉淀中含有Cu，加入稀H2SO4会发生歧化反应生成单质铜，实验现象是析出红色固体；分析实验流程知实验原理为2Cu24I=2CuII2、I2SOH2O=SO2I2H，SOBa2=BaSO4。a白色沉淀A是BaSO4，为排除其他离子的干扰，所以试剂1是盐酸酸化的BaCl2溶液。b棕黄色沉淀与KI溶液反应生成白色沉淀(CuI)和I2，I2又与SO反应生成SO与I。答案：(1)2AgSO=Ag2SO3(2)析出红色固体a.HCl和BaCl2溶液b在I的作用下，Cu2转化为白色沉淀CuI，SO转化为SO3(2013高考重庆卷)合金是建造航空母舰的主体材料。(1)航母升降机可由铝合金制造。铝元素在周期表中

21、的位置为_。工业炼铝的原料由铝土矿提取而得，提取过程中通入的气体为_。AlMg合金焊接前用NaOH溶液处理Al2O3膜，其化学方程式为_。焊接过程中使用的保护气为_(填化学式)。(2)航母舰体材料为合金钢。舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为_。航母用钢可由低硅生铁冶炼而成，则在炼铁过程中为降低硅含量需加入的物质为_。解析：(1)Al元素在周期表中位于第三周期第A族；提纯铝土矿通入CO2使AlO转化为Al(OH)3沉淀。Al2O3与NaOH溶液发生的反应为Al2O32NaOH=2NaAlO2H2O；保护气应不能与金属反应，一般用稀有气体。(2)金属在海水中主要发生吸氧腐蚀。炼钢过程中为降低Si的

22、含量，常加入CaCO3或CaO，将SiO2转化为CaSiO3而除去。答案：(1)第三周期第A族CO2Al2O32NaOH=2NaAlO2H2OAr(其他合理答案均可)(2)吸氧腐蚀CaCO3(或CaO)4(2013高考山东卷)金属冶炼与处理常涉及氧化还原反应。(1)由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是_。aFe2O3 bNaClcCu2S dAl2O3(2)辉铜矿(Cu2S)可发生反应：2Cu2S2H2SO45O2=4CuSO42H2O，该反应的还原剂是_。当1 mol O2发生反应时，还原剂所失电子的物质的量为_mol。向CuSO4溶液中加入镁条时有气体生成，该气体是_。解析：(1)Na、

23、K、Mg、Al等活泼金属的冶炼均采用电解法，Fe、Cu的冶炼采用热还原法。(2)在辉铜矿和H2SO4、O2的反应中，O2作氧化剂，Cu2S作还原剂，所以1 mol O2得到4 mol e，还原剂失去4 mol e。CuSO4溶液中由于Cu2水解而显酸性，加入镁条时，Mg与H反应放出H2。答案：(1)bd(2)Cu2S4H2一、选择题1中国银行发行的中国航天普通纪念币，面额为10元，直径为27毫米，材质为双色铜合金。下列关于合金的叙述不正确的是()A铜合金和单质铜一样，具有良好的导电性、导热性和延展性B铜合金的硬度比单质铜大C铜合金的熔点比单质铜低D该纪念币能完全溶解于稀硫酸中解析：选D。合金有

24、别于成分金属的特性是熔点低、硬度大，共性是具有金属的物理通性，但是化学性质没有改变，故D项错误。2在冶金工业上，下列均不能用化学还原剂制得的一组金属是()ANa、Mg、Al BNa、K、Zn、FeCZn、Fe、Cu、Ag DMg、Al、Zn、Fe解析：选A。Na、Mg、Al的冶炼方法为电解法；Zn、Fe、Cu的冶炼方法为化学还原剂还原法；Ag的冶炼方法为热分解法，故选A项。3明代天工开物记载“火法”冶炼锌：“炉甘石十斤，装载入一泥罐内然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红冷淀，毁罐取出即倭铅也”(注：炉甘石的主要成分为碳酸锌，泥罐中掺有煤炭)。下列说法不正确的是()A倭铅是指金属锌和铅的混合

25、物B煤炭中起作用的主要成分是CC冶炼Zn的化学方程式：ZnCO32CZn3COD该冶炼锌的方法属于热还原法解析：选A。由题意可知，倭铅是指金属锌，不是混合物，故A错误；煤炭的主要成分是碳，反应中碳作还原剂，故B、C、D均正确。4(2018泉州模拟)下列几种关于金属冶炼方法的叙述中，正确的是()A蒸发海水制成饱和食盐水，将其电解可制得金属钠B炼铁高炉中，利用焦炭作为还原铁矿石的还原剂C高炉炼铁能得到纯铁D铝热法能够使氧化铁跟铝在高温条件下炼出铁来解析：选D。电解食盐水得到的是NaOH，得不到Na；炼铁高炉中利用焦炭与空气反应生成的CO作为还原铁矿石的还原剂；高炉炼铁得到的是含碳等元素的生铁。5下

26、列说法中正确的是()ACuCuOCu(OH)2每步转化均能通过一步反应实现B铝合金是一种混合物，它比纯铝的熔点高C金属铜放置在潮湿的空气中会被锈蚀，生成绿色的铜锈碱式碳酸铜D金属铝、铁、铜都有一定的抗腐蚀性能，其抗腐蚀的原因都是表面形成氧化物薄膜，阻止反应的进一步进行解析：选C。A选项，CuOCu(OH)2不能通过一步实现，错误；B选项，铝合金比纯铝的熔点低，错误；D选项，铁、铜表面不能形成致密的氧化膜，错误。6钓鱼岛群岛的东海海域及部分太平洋海域探明为海底热水矿床。海底热水矿床是沉积着由岩浆热气从地底喷出的金、铜、锌、稀有金属等区域。下列说法正确的是()A金不溶于任何溶液B铜、锌在潮湿的空气中均能被氧化成对应的氧化物C铜锌合金的熔点低于铜或锌的熔点D Cu的质子数和中子数之差为34解析：选C。金能够溶于王水，A项错误；铜在潮湿的空气中被腐蚀生成铜绿，主要成分是Cu2(OH)2CO3，B项错误；合金的熔点一般比成分金属的都低，C项正确； Cu的质子数和中子数之差为(6329)295，D项错误。7已知酸性条件下有反应：2Cu=Cu2Cu。氢气还原氧化铜实验由于反应温度不同，可能产生Cu或Cu2O，两