用途广泛的金属材料

1、 钠及其化合物 镁、铝及其化合物 铁 铜及其化合物 用途广泛的金属材料 第三单元金属及其化合物第三单元金属及其化合物考纲导学考纲要求考纲要求命题预测命题预测 1.了解常见金属了解常见金属的活动顺序。的活动顺序。 2.了解合金的概了解合金的概念及其重要应用。念及其重要应用。 1.金属的性质。以选择题的形式考金属的性质。以选择题的形式考查常见金属的冶炼或合金的性质以及应查常见金属的冶炼或合金的性质以及应用是本部分知识最常见的考查形式，难用是本部分知识最常见的考查形式，难度较小。度较小。 2.铜及其化合物。在新教材中虽粗铜及其化合物。在新教材中虽粗略介绍，但在近年高考中屡屡出现，成略介绍，但在近年高

2、考中屡屡出现，成为高考热点，难度中等。为高考热点，难度中等。一、金属元素在自然界中的存在形态一、金属元素在自然界中的存在形态 金属元素的存在形态有金属元素的存在形态有_和和_。自然。自然界中，除铂、金等极少数金属外，绝大多数金属元素以界中，除铂、金等极少数金属外，绝大多数金属元素以_存在。在地壳中，含量最高的金属元素存在。在地壳中，含量最高的金属元素是是_，其次是，其次是_。游离态游离态化合态化合态化合物的形式化合物的形式铝铝铝铝 二、金属的冶炼二、金属的冶炼 1金属的冶炼原理金属的冶炼原理(或实质或实质)金属的冶炼是将金属矿石中的金属从其金属的冶炼是将金属矿石中的金属从其_中中_出来，用于生

3、产和制造各种金属材料。也就是出来，用于生产和制造各种金属材料。也就是说用说用_的方法，使金属化合物中的金属阳离子得的方法，使金属化合物中的金属阳离子得到电子，变成金属原子。到电子，变成金属原子。化合物化合物还原还原还原还原 2金属冶炼的方法金属冶炼的方法 由于金属的活动性不同，它们的离子获得电子的能由于金属的活动性不同，它们的离子获得电子的能力也不同，采用的冶炼方法也不同。力也不同，采用的冶炼方法也不同。 (1)热分解法热分解法 某些某些_的离子得电子能力较强，的离子得电子能力较强，可以直接用加热分解的方法从其化合物中还原出来。例可以直接用加热分解的方法从其化合物中还原出来。例如：加热法冶炼汞

4、：如：加热法冶炼汞：_。不活泼的金属不活泼的金属 (2)热还原法热还原法大多数金属的冶炼都是通过在高温下发生的氧化还原反大多数金属的冶炼都是通过在高温下发生的氧化还原反应来完成的。应来完成的。常用的还原剂有常用的还原剂有_、_、_等。等。也可以用一些活泼金属作还原剂，将相对不活泼的金也可以用一些活泼金属作还原剂，将相对不活泼的金属从其化合物置换出来。例如：属从其化合物置换出来。例如：铝热法炼铁：铝热法炼铁：_用用Na还原熔融的还原熔融的TiCl4：4NaTiCl44NaClTi焦炭焦炭一氧化碳一氧化碳氢气氢气 (3)电解法电解法 对于一些对于一些_的金属的金属(如钾、钙、钠、镁、铝如钾、钙、钠

5、、镁、铝等等)，其还原性很强，都很容易失去电子，采用一般的，其还原性很强，都很容易失去电子，采用一般的还原剂很难还原出来，工业上常用电解法冶炼。还原剂很难还原出来，工业上常用电解法冶炼。 活泼活泼【要点深化要点深化】金属活动性的应用金属活动性的应用 1判断金属与金属盐溶液反应的产物判断金属与金属盐溶液反应的产物 (1)除活泼金属除活泼金属(K、Ca、Na、Mg)外，前面金属能将外，前面金属能将后面的金属从其盐溶液中置换出来：后面的金属从其盐溶液中置换出来： FeCuSO4=FeSO4Cu (2)活泼金属不一定能将不活泼金属从其盐溶液中置活泼金属不一定能将不活泼金属从其盐溶液中置换出来：换出来：

6、 2NaCuSO42H2O=Na2SO4Cu(OH) 2H2 2判断金属与判断金属与H2O是否反应是否反应(1)K、Ca、Na遇冷水迅速放出遇冷水迅速放出H2。(2)Mg在冷水中反应缓慢，在沸水中反应快。在冷水中反应缓慢，在沸水中反应快。(3)Al在冷水中不反应，在沸水中反应微弱。在冷水中不反应，在沸水中反应微弱。(4)Zn、Fe、Sn、Pb能在红热条件下与水蒸气反应，产生能在红热条件下与水蒸气反应，产生H2。(5)氢以后的金属不与水反应。氢以后的金属不与水反应。例例1 1下列说法不正确的是下列说法不正确的是() A有些活泼金属，如铝可作热还原法的还原剂有些活泼金属，如铝可作热还原法的还原剂

7、B工业上在工业上在850 下用金属钠与熔融的下用金属钠与熔融的KCl来制取金来制取金属钾发生的是置换反应属钾发生的是置换反应 C可用氢气或一氧化碳还原氧化铝的方法来冶炼铝可用氢气或一氧化碳还原氧化铝的方法来冶炼铝 D分别用氢气和金属作还原剂冶炼金属，用氢气作分别用氢气和金属作还原剂冶炼金属，用氢气作还原剂时所得金属的纯度高还原剂时所得金属的纯度高【典例精析典例精析】点评点评金属冶炼方法的选择要综合考虑金属的活动顺序、金属冶炼方法的选择要综合考虑金属的活动顺序、生产成本等因素。金属活动性顺序中，根据金属的活动性，生产成本等因素。金属活动性顺序中，根据金属的活动性，铝及前面的金属常采用电解的方法，

8、处于后面的金属如铝及前面的金属常采用电解的方法，处于后面的金属如Hg、Ag常用热分解的方法，而中间部分的金属多采用热还原的方常用热分解的方法，而中间部分的金属多采用热还原的方法。不同冶炼方法有不同的特点，如用气态物质还原时，气法。不同冶炼方法有不同的特点，如用气态物质还原时，气体与矿石充分接触，反应速率快，无残留，得到的金属纯度体与矿石充分接触，反应速率快，无残留，得到的金属纯度高；电解冶炼需消耗大量的电能；铝热反应适用于高熔点金高；电解冶炼需消耗大量的电能；铝热反应适用于高熔点金属的冶炼。当一种金属可用多种方法冶炼时，工业上一般采属的冶炼。当一种金属可用多种方法冶炼时，工业上一般采用经济效率

9、高的方法。即热分解法优于焦炭还原法，焦炭还用经济效率高的方法。即热分解法优于焦炭还原法，焦炭还原法优于铝热还原法，铝热还原法优于电解法。从环保角度原法优于铝热还原法，铝热还原法优于电解法。从环保角度考虑，考虑，H2还原法又优于还原法又优于C、CO还原法。本题从总体上考查还原法。本题从总体上考查了金属的冶炼方法，下面的变式题则主要考查镁、铝的冶炼。了金属的冶炼方法，下面的变式题则主要考查镁、铝的冶炼。(1)取取MgO和和Fe2O3的混合物进行铝热反应，反应的的混合物进行铝热反应，反应的化学方程式为化学方程式为 。引发铝热反应的实验操作是引发铝热反应的实验操作是 。(2)已知已知MgO、MgCl2

10、的熔点分别是的熔点分别是2852 、714 ，工业上，工业上常用电解熔融常用电解熔融MgCl2的方法生产金属镁，为什么不用电解的方法生产金属镁，为什么不用电解MgO的方法生成镁？理由是的方法生成镁？理由是 。(3)铝的活泼性较强，直到十八世纪人类才开始将铝的活泼性较强，直到十八世纪人类才开始将Al从它的化从它的化合物中冶炼出来，当时铝价格十分昂贵，拿破仑的头盔就是合物中冶炼出来，当时铝价格十分昂贵，拿破仑的头盔就是铝制作的，现在还保存在大英博物馆中。已知铝制作的，现在还保存在大英博物馆中。已知Al2O3、AlCl3的熔点分别是的熔点分别是2072 、190 (2.5105 Pa)，工业上常用电

11、，工业上常用电解解Al2O3和冰晶石熔融混合物的方法生成铝，为什么不用电和冰晶石熔融混合物的方法生成铝，为什么不用电解解AlCl3的方法生成铝？理由是的方法生成铝？理由是 。 解析解析 (1)由于由于Mg的金属性比铝的强，所以的金属性比铝的强，所以MgO和和Fe2O3的混合物中只有的混合物中只有Fe2O3与铝粉发生铝热反应。与铝粉发生铝热反应。 (2)根据根据MgO、MgCl2熔点数据可知：熔点数据可知：MgO的熔点远大的熔点远大于于MgCl2，若采取电解，若采取电解MgO，必须在，必须在2852 以上，浪费大以上，浪费大量的能量。量的能量。 (3)AlCl3是共价化合物，在熔融状态下不能电离

12、，所以是共价化合物，在熔融状态下不能电离，所以不能采用电解不能采用电解AlCl3的方法。的方法。 1合金合金 (1)概念：由金属与金属或金属与非金属熔合而成的具概念：由金属与金属或金属与非金属熔合而成的具有有_的物质。的物质。 (2)性质：一般来说，与它的各成分金属相比，合金的性质：一般来说，与它的各成分金属相比，合金的熔点熔点_，硬度，硬度_。 (3)我国最早使用的合金是青铜，铜合金的种类很多，我国最早使用的合金是青铜，铜合金的种类很多，除青铜外，常见的还有黄铜和白铜。除青铜外，常见的还有黄铜和白铜。 (4)铁的合金有铁的合金有_和和_，其中，其中_是用量是用量最大、用途最广泛的合金。最大、

13、用途最广泛的合金。三合金金属材料三合金金属材料金属特性金属特性低低大大生铁生铁钢钢钢钢2、常见金属材料、常见金属材料 金属材料包括金属材料包括 和和 ，分为，分为 材料和材料和 材料材料纯金属纯金属合金合金黑色金属黑色金属有色金属有色金属（1）黑色金属材料）黑色金属材料钢铁钢铁钢是用量最大、用途最广的合金钢是用量最大、用途最广的合金（2）有色金属材料）有色金属材料铜和铝铜和铝(1)我国使用最早的合金是我国使用最早的合金是 ，常见的铜合金有，常见的铜合金有 和和 (2)铝合金铝合金青铜青铜黄铜黄铜白铜白铜性质特征：密度性质特征：密度 、强度、强度 、塑性好、易于加工、成、塑性好、易于加工、成本低

14、廉且表面易形成本低廉且表面易形成 而具有一定的而具有一定的抗腐蚀能力抗腐蚀能力小小高高致密的氧化物保护膜致密的氧化物保护膜 3正确选用金属材料正确选用金属材料 选择材料时，常常需要考虑以下几个方面：主要选择材料时，常常需要考虑以下几个方面：主要用途、外观、物理性质、化学性质、价格、加工难度、用途、外观、物理性质、化学性质、价格、加工难度、日常维护、对环境的影响等。日常维护、对环境的影响等。【要点深化要点深化】 关于对合金的认识关于对合金的认识 1合金是混合物，相互融合的金属或者金属与合金是混合物，相互融合的金属或者金属与非金属之间没有发生化学反应，均保留各自的化学性非金属之间没有发生化学反应，

15、均保留各自的化学性质。如将镁铝合金投入质。如将镁铝合金投入NaOH溶液中，其中的溶液中，其中的Al发生发生反应，而将其投入盐酸中，其中的镁、铝均能反应。反应，而将其投入盐酸中，其中的镁、铝均能反应。 2合金的许多物理性质都优于其成分金属，日合金的许多物理性质都优于其成分金属，日常生活中所使用的金属制品大都是合金。如纯铁的硬常生活中所使用的金属制品大都是合金。如纯铁的硬度很小，在日常生活中基本没有使用价值。度很小，在日常生活中基本没有使用价值。 3一般来说，合金因为其容易形成原电池比纯一般来说，合金因为其容易形成原电池比纯金属易腐蚀，但不锈钢却正好相反。金属易腐蚀，但不锈钢却正好相反。例例 1

16、1所谓合金，就是不同种金属所谓合金，就是不同种金属(也包括一些非金也包括一些非金属属)在熔化状态下形成的一种熔合物，根据下列四种金属在熔化状态下形成的一种熔合物，根据下列四种金属的熔沸点：的熔沸点：【典例精析典例精析】其中不能形成合金的是其中不能形成合金的是() ACu和和Na BFe与与Cu CCu与与Al DAl与与Na例例1 A Cu的熔点高于的熔点高于Na的沸点，即当的沸点，即当Cu熔化时，熔化时，Na已经气化，二者难以形成合金。已经气化，二者难以形成合金。点评点评本题考查学生对信息的接受加工能力和数据分本题考查学生对信息的接受加工能力和数据分析能力。变式题则主要考查合金的性质。析能力

17、。变式题则主要考查合金的性质。Al65Cu23Fe12是是20世纪发现的几百种拟晶之一，世纪发现的几百种拟晶之一，具有合金的某些优良物理性能。有关这种拟晶的说法中具有合金的某些优良物理性能。有关这种拟晶的说法中一定错误的是一定错误的是() AAl65Cu23Fe12的硬度比金属的硬度比金属Al、Cu、Fe都大都大 BAl65Cu23Fe12中三种金属的化合价均可看做零中三种金属的化合价均可看做零 CAl65Cu23Fe12不可用做长期浸泡在海水中的材料不可用做长期浸泡在海水中的材料 D1 mol Al65Cu23Fe12溶于过量的稀盐酸时共失去溶于过量的稀盐酸时共失去265 mol电子电子 D

18、 1 mol Al65Cu23Fe12溶于过量的稀盐酸时共失溶于过量的稀盐酸时共失去电子的物质的量为去电子的物质的量为n(e)65 mol312 mol2219 mol，而，而Cu与稀盐酸不反应，故选与稀盐酸不反应，故选D。金属活动金属活动性顺序性顺序K Ca NaMg Al ZnFe Sn Pb(H)Cu Hg AgPt Au原子失电原子失电子能力子能力由大到小，还原性由强到弱由大到小，还原性由强到弱阳离子得阳离子得电子能力电子能力由小到大，氧化性由弱到强由小到大，氧化性由弱到强金属活金属活动性顺动性顺序序K Ca NaMg Al ZnFe Sn Pb(H)Cu Hg AgPt Au和和O2

19、反应反应常温易常温易被氧化被氧化常温能被常温能被氧化氧化常温干燥空常温干燥空气中不易被气中不易被氧化氧化加热时能加热时能被氧化被氧化不能被氧不能被氧化化和和H2O反反应应常温置常温置换出氢换出氢加热或与水蒸气反应置加热或与水蒸气反应置换出氢换出氢不能置换出水中的氢不能置换出水中的氢金属活金属活动性顺动性顺序序K Ca NaMg Al ZnFe Sn Pb(H)Cu Hg AgPt Au和酸和酸反应反应剧烈反剧烈反应并置应并置换出酸换出酸中的氢中的氢能置换出酸中的氢，能置换出酸中的氢，Fe、Al常温在浓常温在浓HNO3、浓、浓硫酸中钝化硫酸中钝化不能置换稀酸中的氢不能置换稀酸中的氢与强氧化与强氧化性酸反应性酸反应只与王水只与王水反应反应和碱和碱反应反应仅仅Al、Zn能跟强碱水溶液反应能跟强碱水溶液反应和盐反应和盐反应先与先与水反水反应应排在前面的金属