高三化学一轮复习第3章金属及其化合物第4讲用途广泛的金属材料及开发利用金属矿物.docx

1、高三化学一轮复习第3章金属及其化合物第4讲用途广泛的金属材料及开发利用金属矿物第四讲用途广泛的金属材料及开发利用金属矿物考纲展示1了解常见金属的活动顺序及金属冶炼的一般方法。2.了解合金的概念及重要应用。3.知道铜及其重要化合物的性质。4.了解化学科学发展对自然资源开发利用的作用。考 点 一铜及其重要化合物学生用书P62一、铜的化学性质反应物化学方程式非金属O2(1)潮湿的空气中：2CuO2CO2H2O=Cu2(OH)2CO3(碱式碳酸铜，绿色) (2)2CuO22CuO(黑色固体)Cl2CuCl2CuCl2(棕黄色烟)S2CuSCu2S氧化性酸浓硫酸Cu2H2SO4(浓) CuSO4SO22

2、H2O浓硝酸Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O稀硝酸3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O盐AgNO3、FeCl3Cu2AgNO3=Cu(NO3)22Ag、Cu2FeCl3=CuCl22FeCl2二、氧化铜和氢氧化铜物质氧化铜氢氧化铜化学式CuOCu(OH)2颜色状态黑色固体(粉末)蓝色固体水溶性不溶不溶化学性质CuO2H=Cu2H2O CuOH2CuH2O CuOCOCuCO2Cu(OH)22H=Cu22H2O Cu(OH)2CuOH2O三、硫酸铜1CuSO45H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾或胆矾，受热易分解为白色粉末CuSO4和水。2无水CuSO4遇水变蓝

3、色(生成CuSO45H2O)，可作为水的检验试剂，但不适于作干燥剂。(1)Cu在加热条件下与O2非常容易反应，利用这一性质，可把Cu作为O2的吸收剂。若在实验题中看到加热的铜网或铜粉，应想到这一作用。(2)无水CuSO4常用作水的检验试剂；由于其吸水效率不是太高，一般不作干燥剂使用。(3)铜盐属于重金属盐，可使蛋白质变性，故铜盐有毒。农业上常用石灰乳和CuSO4混合使用，是被称为“波尔多液”的农药。(2015最新调研)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制取胆矾。其设计的实验过程为(1)杂铜中含有大量的有机物，可采用灼烧的方法除去有机物，灼烧时将瓷坩埚置于_上(用以下所给仪

4、器的编号填空，下同)，取用坩埚应使用_，灼烧后的坩埚应放在_上，不能直接放在桌面上。实验所用仪器：a蒸发皿b石棉网c泥三角 d表面皿e坩埚钳f试管夹(2)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(3)通过途径实现用粗制氧化铜制取胆矾，必须进行的实验操作步骤：酸溶、加热通氧气、过滤、_、冷却结晶、_、自然干燥。(4)由粗制氧化铜通过两种途径制取胆矾，与途径相比，途径有明显的两个优点是_、_。解析(1)因加热坩埚时温度较高，应放在泥三角上进行加热，且

5、取用坩埚时要用坩埚钳，并且为防止坩埚炸裂和烧坏桌面，灼烧后的坩埚要在石棉网上冷却，不能直接放在桌面上。(2)灼烧后含有少量铜，其原因可能是灼烧不充分，铜未被完全氧化，也可能是灼烧过程中部分氧化铜被还原。(3)利用途径制取胆矾时，必须先加酸将氧化铜溶解，加热通氧气将Cu氧化，过滤除去粗制氧化铜中的不溶物杂质后，然后再蒸发溶剂，冷却结晶，再过滤得晶体，最后将其干燥，由此可写出答案。(4)根据途径的反应化学方程式Cu2H2SO4(浓) CuSO4SO22H2O和途径的反应化学方程式2CuO22H2SO4(稀) 2CuSO42H2O，可以看出途径的优点是：产生等量的胆矾比途径耗硫酸少；途径不产生污染大

6、气的气体(SO2)。答案(1)ceb(2)ab(3)蒸发过滤(4)产生等量胆矾途径消耗硫酸少途径不会产生污染大气的气体 1.(2015高考四川卷)下列有关CuSO4溶液的叙述正确的是()A该溶液中Na、NH、NO、Mg2可以大量共存B通入CO2气体产生蓝色沉淀C与H2S反应的离子方程式：Cu2S2=CuSD与过量浓氨水反应的离子方程式：Cu22NH3H2O =Cu(OH)22NH解析：选A。A.CuSO4溶液显酸性，Na、NH、NO、Mg2可以大量共存，A项正确；B.CO2与CuSO4溶液不发生反应，违背了强酸制弱酸的原理，B项错误；C.H2S属于弱电解质，书写离子反应方程式时，要写化学式，C

7、项错误；D.CuSO4溶液与过量浓氨水反应生成四氨基合铜离子，D项错误。 题组一铜及其化合物的性质1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

8、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；硫酸铜与氨水生成Cu(OH)2，Cu(OH)2受热分解生成黑色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。2氢氧化铜和碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3均可溶于盐酸转化为氯化铜。在高温下这两种化合物均能分解生成氧化铜。溶解25.25 g的上述混合物，恰好消耗1.0 molL1盐酸500 mL。灼烧等量的上述混合物

9、，得到的氧化铜质量为()A15 g B20 gC30 g D35 g解析：选B。用盐酸溶解上述混合物，最后所得溶液为CuCl2溶液，根据Cl守恒得n(CuCl2)0.25 mol。根据Cu元素守恒得n(CuO)0.25 mol，其质量为0.25 mol80 gmol120 g。 题组二铜及其化合物的综合应用3工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：(1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的_吸收。a浓H2SO4b稀HNO3cNaOH溶液 d氨水(2)用稀H2SO4浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈红色，说明溶液中存在_(填离子符号)，检验溶液中还存在Fe2的

10、方法是_(注明试剂、现象)。(3)由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为_。解析：(1)由转化关系可知A中含有SO2，故可利用碱性溶液吸收。稀HNO3虽然也能与SO2反应，但又会放出有毒气体NO，故不能选b。(2)Fe2具有强还原性，可利用KMnO4溶液来检验，若KMnO4溶液褪色，则说明溶液中含有Fe2。(3)由泡铜冶炼粗铜利用了铝的强还原性(铝热反应)。Cu2O中铜元素为1价，利用得失电子守恒配平反应方程式：3Cu2O2AlAl2O36Cu。答案：(1)cd(2)Fe3取少量溶液，滴加KMnO4溶液，KMnO4溶液褪色(3)3Cu2O2AlAl2O36Cu4铜器久置，表面会生成一层绿色固体，某化

11、学兴趣小组收集家中铜器表面的绿色固体进行探究。查阅相关资料后，得知该绿色物质是碱式碳酸铜。该小组同学利用如图装置进行实验，探究碱式碳酸铜的分解产物。对试管内的绿色固体进行加热至完全分解，观察到A装置中绿色固体逐渐变成黑色，B装置中无水硫酸铜变成蓝色，C装置中澄清石灰水变浑浊。取少量加热后生成的黑色固体于试管中，加入稀盐酸。观察到黑色固体逐渐溶解，溶液变成蓝色。取少量上述蓝色溶液于试管中，浸入一根洁净的铁丝。观察到铁丝表面有红色物质析出。请回答下列问题：(1)加热后试管中剩余的黑色物质是_。(2)写出该绿色物质受热分解的化学方程式：_。(3)上述实验步骤中反应的离子方程式为_。(4)实验装置最后

12、的干燥管的作用是_。(5)已知：物质开始沉淀时的pH完全沉淀时的pHFe(OH)31.93.2Fe(OH)27.09.0Cu(OH)24.76.7若提供的药品有：Cl2、浓硫酸、NaOH溶液、CuO、Cu，试结合题给表格，简述除去步骤溶液中Fe2的实验步骤：_。解析：根据无水硫酸铜变蓝，可知反应中有水生成；根据澄清石灰水变浑浊，可知有CO2生成；根据黑色固体溶于稀盐酸溶液变蓝色，插入铁丝后有红色物质析出，知黑色物质应是CuO。(1)加热后试管中剩余的黑色物质是CuO。(2)碱式碳酸铜受热分解的化学方程式为Cu2(OH)2CO32CuOH2OCO2。(3)上述实验步骤中铁置换出铜，反应的离子方程

13、式为Cu2Fe=CuFe2。(4)该实验装置中最后的干燥管中装有碱石灰，目的是防止空气中的CO2进入广口瓶中，干扰实验。(5)要除去Fe2，根据表格可知Fe2开始沉淀的pH为7.0，而Cu2完全沉淀的pH为6.7，所以当Fe2开始沉淀时Cu2已完全沉淀，要保证Cu2不被沉淀，只有把Fe2氧化为Fe3，再调节pH除去杂质，根据提供的氧化剂，只能选择氯气，为了不引入杂质，选择CuO调节溶液的pH，注意沉淀后一定要过滤。答案：(1)CuO(2)Cu2(OH)2CO32CuOH2OCO2(3)Cu2Fe=CuFe2(4)防止空气中的CO2进入广口瓶(5)通入足量Cl2将Fe2氧化成Fe3，加入CuO调

14、节溶液的pH至3.24.7，过滤除去Fe(OH)3(1)溶液中的Cu2常为蓝色(浓CuCl2溶液为绿色，稀CuCl2溶液为蓝色)，可作为Cu2的鉴别依据。如CuSO4溶液呈蓝色，在推断题中，“蓝色溶液”基本可作为Cu2的存在依据。(2)Cu2与碱反应生成蓝色沉淀Cu(OH)2，这也是鉴定Cu2的原理之一。考 点 二金属矿物的开发及利用学生用书P64一、合金1概念：合金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。(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。二、常见金属材料

15、1重要的黑色金属材料钢钢是用量最大、用途最广的合金。钢2几种有色金属材料三、金属在自然界中的存在形式四、金属冶炼的一般步骤五、金属冶炼的实质金属冶炼的过程就是把金属从化合态还原为游离态的过程。即：Mnne=M。六、金属冶炼的方法(用化学方程式表示)(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)合金的性质不是各成分金属的性质之和。合金具有许多良好的物理、化学和机械性能，在许多方面不同于各成分金属，不是简单加合；但在化学性质上，一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质。(3)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

16、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。(4)合金一定是混合物。(5)金属活动性顺序表中，金属的位置越靠后，其阳离子越容易被还原，金属的位置越靠前，其阳离子越难被还原。(6)冶炼Mg时只能电解MgCl2不能电解MgO(熔点太高)。(7)冶炼Al时只能电解Al2O3不能电解AlCl3(共价化合物，熔融时不导电)。加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化温度。(2015河北石家庄模拟)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在通电条件下，电解饱和食盐水制

17、备单质NaD加强热，使CuO在高温条件下分解制备单质Cu解析A项，Mg的还原性大于H2的还原性；C项，制取钠，应电解熔融NaCl；D项，4CuO2Cu2OO2。答案B(1)电解法KAl；(2)热还原法ZnCu；(3)热分解法HgAg；(4)富集法PtAu。 2.被称为“国防金属”的镁，60%来自于海洋，从海水中提取镁的正确方法是()物质氧化镁氯化镁熔点/2 852714A.海水Mg(OH)2MgB海水MgCl2溶液MgCl2(熔融) MgC海水Mg(OH)2MgOMgD海水Mg(OH)2MgCl2溶液MgCl2(熔融) Mg解析：选D。由MgCl2溶液制备无水MgCl2应在HCl氛围中加热，电

18、解熔融MgCl2(不是MgO)制取Mg。 题组一有关合金的性质考查1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。2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造；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

19、。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硝酸银溶液解析：选B。当金牌是纯金时遇到稀硝酸不溶解；当金牌是金银合金时遇到稀硝酸会部分溶解；当金牌是黄铜时遇到稀硝酸会全部溶解。 题组二有关金属冶炼的考查3(最新改编)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炼铜：用黄铜矿经电解精炼得到纯度为99.9%的铜解析：选B。A中不能用TiCl4溶液，要用熔融态的TiCl4；电解NaC

20、l溶液得到NaOH、Cl2和H2；电解法精炼铜的原料是粗铜。4铝热反应的化学方程式为2AlFe2O3Al2O32Fe。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，并发出耀眼的光芒”、“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AlAl2O3FeFe2O3熔点/6602 0541 5351 462沸点/2 4672 9802 750(1)该同学推测，铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。这种推测有一定的道理，理由是_。(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_，当观

21、察到_的现象时，说明熔融物中含有金属铝。(3)实验室溶解该熔融物，最好选用下列试剂中的_(填序号)。A浓硫酸 B稀硫酸C稀硝酸 D氢氧化钠溶液答案：(1)该反应温度下铝已熔化，未反应的铝可与生成的铁熔合在一起，形成合金 (2)NaOH溶液有气泡生成(3)B(1)熟记2个物理性质：合金的熔点比成分金属低。合金的硬度比成分金属大。(2)记住2种有色金属：铝、铜。(3)牢记4种物质的颜色：Cu紫红色，CuO黑色，CuSO4粉末白色，CuSO45H2O蓝色。(4)熟记5个化学方程式2CuO2H2OCO2=Cu2(OH)2CO3(铜锈)，3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O，Cu4H

22、NO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O，Cu2H2SO4(浓) CuSO4SO22H2O，Cu(OH)2CuOH2O。1正误判断，正确的划“”，错误的划“”(1)(2014高考江苏卷)Cu溶于稀HNO3：Cu2HNO=Cu2NO2H2O。()(2)(2012高考广东卷)工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al涉及氧化还原反应。()(3)(2012高考江苏卷改编)MgCl2(aq) Mg(OH)2MgOMg。()(4)(高考广东卷)将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中，观察有Mg(OH)2沉淀生成。()解析：(1)Cu和稀HNO3反应，产生NO，应为3Cu2NO8H=3Cu22NO4H2

23、O。(2)工业上制取Al采用的就是电解熔融的Al2O3，该反应属于氧化还原反应。(3)工业上制取镁是电解熔融的MgCl2，若电解MgO则能耗太高，故错误。(4)Mg2与NaOH产生Mg(OH)2沉淀，故正确。答案：(1)(2)(3)(4)2(2014高考新课标全国卷)下列反应中，反应后固体物质增重的是()A氢气通过灼热的CuO粉末B二氧化碳通过Na2O2粉末C铝与Fe2O3发生铝热反应 D将锌粒投入Cu(NO3)2溶液解析：选B。四个选项的反应方程式及固体物质质量变化如下：AH2CuO80 Cu64H2O，固体质量减小，不正确。B2CO22Na2O2156 =2Na2CO3212O2，固体质量

24、增大，正确。C2AlFe2O3Al2O32Fe，固体质量不变，不正确。DZn65Cu(NO3)2=Cu64Zn(NO3)2，固体质量减小，不正确。3(2013高考四川卷) 1.52 g铜镁合金完全溶解于50 mL密度为1.40 g/mL、质量分数为63%的浓硝酸中，得到NO2和N2O4的混合气体1 120 mL(标准状况)，向反应后的溶液中加入1.0 mol/L NaOH溶液，当金属离子全部沉淀时，得到2.54 g沉淀。下列说法不正确的是() A该合金中铜与镁的物质的量之比是21B该浓硝酸中HNO3的物质的量浓度是14.0 mol/LCNO2和N2O4 的混合气体中，NO2 的体积分数是80%

25、 D得到2.54 g沉淀时，加入NaOH溶液的体积是600 mL解析：选D。A.向反应后的溶液中加入NaOH，生成Mg(OH)2和Cu(OH)2沉淀，固体质量增加的是OH的质量，且有n(OH)n(e)，设合金中镁、铜的物质的量分别为x、y，则有，解之得，则该合金中铜、镁的物质的量之比为21。B.该硝酸的浓度c14.0 mol/L。C.NO2和N2O4都来自硝酸，设混合气体中NO2的物质的量为x，根据电子守恒得x(0.05 molx)20.06 mol，x0.04 mol，NO2的体积分数为80%；D项得到2.54 g沉淀后，溶液中的溶质只有NaNO3，故n(NaOH)0.7 mol0.04 mol0.02 mol0.64 mol，则NaOH溶液的体积是640 mL。4(2012高考四川卷)向27.2 g Cu和Cu2O的混合物中加入某浓度的稀硝酸0.5 L，固体物质完全反应，生成NO和Cu(NO3)2。在所得溶液中加入1.0 mol/L的NaOH溶液1.0 L，此时溶液呈中性，金属离子已完全沉淀，沉淀质量为39.2 g。下列有