2017届高三化学总复习第3章第4节用途广泛的金属材料课件资料

第四节用途广泛的金属材料2013高考导航考纲要求1.了解常见金属的活动性依次。2.了解合金的概念及其重要应用。3.了解铜及其化合物的主要性质及应用。命题热点1.常见铁、铜、铝合金的主要应用。2.结合基本理论考查金属活动性依次教材回扣夯实双基一、合金1．概念由_____或____________________________________熔合而成的具有_______特性的物质。两种

两种以上的金属(或金属与非金属)金属2．性质特点(1)多数合金的熔点比它的各成分金属的熔点___。(2)合金的硬度一般比它的各成分金属的硬度___。低大二、常见金属材料金属材料包括纯金属和_____，分为黑色金属材料和_________材料。1．黑色金属材料——钢铁钢是用量最大、用途最广的合金。合金有色金属碳素钢低碳钢中碳钢高碳钢2．有色金属材料——铜和铝的合金(1)铜合金我国运用最早的合金是______，常见的铜合金有_____和______。青铜黄铜白铜(2)铝合金①性质特征：密度小、_______、________、易于加工、成本低廉且表面易形成_______________而具有确定的抗腐蚀实力。②主要用途：建筑业、容器和包装业、交通运输及电子行业。强度高塑性好致密的氧化膜考点串讲深度剖析考点一金属活动性顺序表及其应用金属活动性顺序表KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPt、Au原子失电子能力由强到弱，还原性由强到弱阳离子得电子能力由弱到强，氧化性由弱到强(Fe对应Fe2＋)金属活动性顺序表KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPt、Au和O2反应常温易被氧化常温能被氧化常温干燥空气中不易被氧化加热时能被氧化不能被氧化和H2O反应常温置换出氢加热或与水蒸气反应置换出氢不能置换出水中的氢金属活动性顺序表KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPt、Au和酸反应剧烈反应并置换出酸中的氢能置换出酸中的氢，Fe、Al常温下在浓HNO3、浓硫酸中钝化不能置换稀酸中的氢与强氧化性酸反应只与王水反应金属活动性顺序表KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPt、Au和碱反应仅Al、Zn能跟强碱水溶液反应和盐反应先与水反应排在前面的金属能从盐溶液中置换出后边的金属冶炼方法电解法热还原法加热分解法物理方法特殊提示(1)在活动性依次中,金属的位置越靠后,其单质的还原性越弱，简洁离子的氧化性越强，但Fe3＋氧化性强于Cu2＋.(2)Cu、Hg、Ag能与强氧化性酸发生氧化还原反应，但无氢气生成。即时应用1．(2012·沈阳高三模拟)A、B、C三种金属，将B、C分别放入稀硫酸中，B溶解而C不溶；将C放入A的盐溶液中,C的表面有A析出，则这三种金属的活泼性由强到弱的依次为()A．A＞B＞C B．B＞C＞AC．B＞A＞C D．C＞B＞A解析：选B。因B能溶解在稀硫酸中而C不能，说明在依次表中B排在氢前而C排在氢后，C能从溶液中置换出A，说明C排在A的前面，即在金属活动性依次表中三种金属的相对位置为B、C、A，故答案为B。考点二铜及其化合物的性质1．铜(1)物理性质：紫红色，不能被磁铁吸引。(2)化学性质：反应物质化学方程式非金属O2(1)潮湿的空气中2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3(碱式碳酸铜，绿色)(2)2Cu＋O22CuO(黑色固体)Cl2Cu＋Cl2CuCl2(棕黄色烟)反应物质化学方程式氧化性酸浓硫酸Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O浓硝酸Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O稀硝酸3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O反应物质化学方程式盐AgNO3、FeCl3Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag、Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl22.氧化铜和氢氧化铜物质氧化铜氢氧化铜化学式CuOCu(OH)2状态难溶于水的黑色固体(粉末)难溶于水的蓝色固体物质氧化铜氢氧化铜化学性质CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2OCuO＋H2Cu＋H2OCuO＋COCu＋CO2Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2OCu(OH)2

CuO＋H2O3.CuSO4·5H2OCuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾。(1)无水CuSO4遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)，可作为水的检验依据;(2)CuSO4和石灰乳的混合液即为无机农药波尔多液，是一种良好的杀菌剂,可以用来防治多种作物的病害。特殊提示(1)溶液中的Cu2＋常为蓝色(浓CuCl2溶液为蓝绿色，稀CuCl2溶液为蓝色)，可作为Cu2＋的判定依据。(2)Cu2＋与碱反应生成蓝色沉淀[Cu(OH)2]，这是鉴定Cu2＋的原理之一。(3)无水CuSO4一般用于检验水，而不作为吸取水的干燥剂。即时应用2．(2012·南通高三模拟)某课外探讨小组，用含有较多杂质的铜粉，通过不同的化学反应制取胆矾。其设计的试验过程为：(1)铜中含有大量的有机物，可接受灼烧的方法除去有机物，灼烧时将瓷坩埚置于__________上(用以下所给仪器的编号填入，下同)，取用坩埚应运用__________，灼烧后的坩埚应放在________上，不能干脆放在桌面上。试验所用仪器：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，用以制取胆矾。灼烧后含有少量铜的可能缘由是________。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Ⅱ实现用粗制氧化铜制取胆矾，必需进行的试验操作步骤：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Ⅰ相比，途径Ⅱ有明显的两个优点是________________________________________________________________________、__________________。(5)在测定所得胆矾(CuSO4·xH2O)中结晶水x值的试验过程中，称量操作至少进行______次。(6)若测定结果x值偏高，可能的缘由是________。a．加热温度过高b．胆矾晶体的颗粒较大c．加热后放在空气中冷却d．胆矾晶体部分风化解析：(1)假如坩埚中的物质冷却时能吸水或易被氧化，则放入干燥器中冷却，假如没有这些要求则放到石棉网上，防止烫坏试验台。(2)杂铜中含有大量有机物，假如燃烧不完全则产生具有还原性的物质碳或一氧化碳，在灼烧的过程中可能还原CuO，所以选a。选项b很简洁选出。(3)要搞清晰题干中过滤的目的，过滤是要滤掉粗制的CuO中不溶于H2SO4的物质，那么后面的两个空不难做答(4)因为粗制的CuO中含有Cu，在加热时与浓H2SO4反应产生SO2，既污染环境，又奢侈H2SO4。(6)加热温度过高CuSO4分解使x值偏高。颗粒较大分解不完全，放在空气中冷却又吸取水，部分风化已失去部分结晶水，这些因素都造成x值偏低。答案：(1)c

e

b

(2)ab

(3)蒸发过滤(4)产生等量胆矾途径Ⅱ消耗硫酸少途径Ⅱ不会产生污染大气的气体(5)4

(6)a命题视角把脉高考视角1教材高频考点以化工生产或工艺流程为背景考查金属的性质是教材中的高频考点。例1 黄铜矿的湿法冶金技术，主要包括干脆酸浸、氧化焙烧浸出、硫酸化焙烧浸出。工业上用惰性电极电解生产铜的流程如图所示：当向溶液中加入精矿粉(不考虑黄铜矿中的其他杂质)后，发生的反应主要有CuFeS2＋4H＋===Cu2＋＋Fe2＋＋2H2S,2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋。试回答下列问题：(1)电化浸出时，阴极的电极反应式为________________________________________________________________________，通入空气的作用是________________________(用离子方程式表示)。(2)若忽视硫酸铁的其他损耗，理论上在反应中________(填“须要”或“不须要”)补充硫酸铁，缘由是________________________________________________________________________。(3)浸出液必需趁热过滤，主要缘由是______________________________。(4)浸出过程中常加入NaCl，一方面可以供应Cl－，解决硫包袱问题，抑制铜矿粉氧化过程中的钝化，另一方面可以增加溶液的活性和____________________________。(5)若电解200mL1mol·L－1的硫酸铜溶液，生成6.4g铜时，溶液的pH＝________(假设溶液的体积没有变更),此时溶液中的离子浓度大小依次为________。【解析】

(1)溶液中的阳离子主要有Cu2＋、Fe2＋和H＋，故在阴极放电的是Cu2＋。由于在阴极区通入空气，溶液中还存在硫酸，故阴极上的铜在空气和催化剂的协同作用下溶解于稀硫酸中：2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O。(3)溶液中存在较多的硫酸铜，当温度降低后，其溶解度降低，简洁析出，会影响铜的产量。对铜及其化合物性质的考查是近几年命题的热点。 (2011·高考新课标全国卷)0.80gCuSO4·5H2O样品受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度变更的曲线)如下图所示。视角2追踪命题热点例2请回答下列问题：(1)试确定200℃时固体物质的化学式_____________________________________________(要求写出推断过程)；(2)取270℃所得样品，于570℃灼烧得到的主要产物是黑色粉末和一种氧化性气体，该反应的化学方程式为______________________________；把该黑色粉末溶解于稀硫酸中，经浓缩、冷却，有晶体析出，该晶体的化学式为____________，其存在的最高温度是________________；(3)上述氧化性气体与水反应生成一种化合物，该化合物的浓溶液与Cu在加热时发生反应的化学方程式为_______________________________________________________________________________________________；(4)在0.10mol·L－1硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌，有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成，当溶液的pH＝8时，c(Cu2＋)＝________mol·L－1(Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20)。若在0.1mol·L－1硫酸铜溶液中通入过量H2S气体，使Cu2＋完全沉淀为CuS，此时溶液中的H＋浓度是__________mol·L－1【解析】(1)分析CuSO4·5H2O受热脱水过程的热重曲线可知，200℃时和113℃时的产物相同，可依据113℃时样品质量确定脱水产物，设113℃时产物为CuSO4·(5－n)H2O，则有：(3)SO3与水化合生成硫酸，浓硫酸加热时可氧化铜，反应方程式为Cu＋2H2SO4(浓)△

CuSO4＋SO2↑＋2H2O。【答案】

(1)见解析(2)CuSO4

CuO＋SO3↑

CuSO4·5H2O

102℃(3)Cu＋2H2SO4(浓)

CuSO4＋SO2↑＋2H2O(4)2.2×10－8

0.2 (2012·中山高三模拟)铜是人类最早运用的金属之一，铜的矿物主要有辉铜矿(Cu2S)、黄铜矿(CuFeS2)、赤铜矿(Cu2O)等。铜及其化合物一般都有颜色，例如Cu、Cu2O呈红色，CuO呈黑色，CuSO4·5H2O呈蓝色等。已知：视角3易错易误剖析例3①CuO经高温灼烧生成Cu2O；②Cu2O属于碱性氧化物；③Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。(1)工业冶炼铜的主要原料是黄铜矿，其生产过程起先的两步是：①富集：将矿物进行浮选；②焙烧：把得到的精矿用空气进行焙烧，将其中的铁元素转变为硫化亚铁、铜元素转变为硫化亚铜，试写出焙烧反应的化学方程式并配平：________________________________________________________________________。(2)将经高温灼烧后的CuO样品投入足量的热的稀硝酸溶液中，下列有关说法中正确的是________。A．假如溶液变为蓝色、同时有紫红色固体出现，说明样品全部生成了Cu2OB．溶液中最终不行能有紫红色固体出现C．这种试验的结果无法说明CuO分解的程度D．假如溶液中出现蓝色，最终没有紫红色固体出现，说明CuO没有分解(3)黄铜矿冶炼铜产生的炉渣中含有Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3等物质。选用供应的试剂，设计一个试验，以验证炉渣中含有FeO，应选择的试剂为________。A．稀硝酸B．稀硫酸C．KSCN溶液D．KMnO4溶液E．NaOH溶液证明炉渣中含有FeO的试验操作(简述)________________________________________________________________________。【常见错误】问题常见错误(1)书写化学方程式时漏写SO2，或者将氧元素写为其他形式，或者将硫化亚铜错写为CuS，以及方程式未配平是常见的错误(2)本题容易错选D问题常见错误(3)试剂容易错选稀硝酸，简述实验操作时容易出现表述不规范的错误，如未过滤取滤液或未静置取上层清液。还有可能错选稀硫酸与NaOH溶液的组合【错因分析】(1)依据题意和发生氧化还原反应关系可知，一部分硫元素转变为SO2，从而推知反应的化学方程式为2CuFeS2＋O22FeS＋Cu2S＋SO2。留意不要将硫化亚铜错写为CuS,CuS的名称为硫化铜；若分析不清其中的氧化还原关系，会漏写SO2，或者将氧元素写为其他形式。(2)若误认为Cu不与热的稀硝酸反应会造成错选D。假如样品部分生成了Cu2O，也会有类似现象发生，即这种试验的结果无法说明CuO分解的程度，A项错误、C项正确;由于Cu能够与热的稀硝酸反应,所以无论CuO是否完全分解，溶液中最终不行能有紫红色固体出现，B项正确、D项错误。(3)忽视稀硝酸能够氧化Fe2＋，忽视Fe(OH)3的颜色能够干扰Fe(OH)2的颜色。回答该题时要留意以下几点：①不能选用稀硝酸和KMnO4溶液的组合；②简述试验操作时留意几个关键词“取样”、“过滤取滤液或静置取上层清液”等；③不能选用稀硫酸与NaOH溶液的组合，因为将炉渣用稀硫酸溶解后，溶液中含有Fe3＋，加入NaOH溶液不能视察到生成Fe(OH)2时沉淀颜色的变更【答案】(1)②2CuFeS2＋O22FeS＋Cu2S＋SO2(2)BC(3)BD取样，加入适量稀硫酸，溶解、过滤取滤液或静置取上层清液，向滤液中滴加几滴紫色的高锰酸钾溶液,溶液的紫色渐渐褪去，说明炉渣中含有FeO实验探究专项突破氢气还原氧化铜所得红色物质成分的探究铜及其化合物一般都具有特殊的颜色，如Cu呈紫红色、Cu2O呈砖红色，CuO呈黑色，CuSO4·5H2O、Cu(OH)2呈蓝色，Cu2(OH)2CO3呈绿色等。在铜及其化合物中，Cu2O和铜绿[Cu2(OH)2CO3]是重点内容，试题中除以信息题的形式出现外，还常设置探究性题。[典例探究]探讨性学习小组为检测试验室用H2还原CuO所得红色固体中是否含有Cu2O进行了探究：Ⅰ.查阅资料：①Cu2O属于碱性氧化物；②高温灼烧CuO生成Cu2O；③Cu2O在酸性条件下能发生下列反应：Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。Ⅱ.设计试验方案：方案1：取该红色试样溶于足量