高考化学第一轮复习-34-用途广泛的金属材料、金属矿物的利用课件-新人教版

必考部分第三单元金属及其化合物第4节用途广泛的金属材料、金属矿物的利用合作学习·速通关知识梳理·打基础实验探究·破难点课时作业速效提升·提素能1．了解合金的概念及其重要应用。2.了解金属铜及其重要化合物的主要性质及应用。3.了解金属矿物综合利用。本节重点考查：金属材料的应用、铜及其化合物的性质及应用以及金属的冶炼。分析近三年高考，Cu、CuO、Cu2O、Cu2(OH)2CO3、CuSO4的性质仍是命题的热点，主要以填空题为主。课前知识梳理·打基础01夯实基础厚积薄发一、合金1．概念由两种或两种以上的________熔合而成的具有________特性的物质。2．性能(1)多数合金的熔点比它的各成分金属的熔点都________。(2)合金的硬度比它的各成分的金属的硬度都________。3．常见的合金有________等。答案：1.金属或金属与非金属金属2．(1)低(2)大3．钢铁、铝合金、铜合金二、常见的金属材料2．常见的黑色材料3．有色金属材料(1)我国最早使用的合金是________，常见的铜合金有________和________。(2)铝合金的常见种类有硅铝合金、镁铝合金和硬铝，其密度________，强度________，可塑性____________，具有一定的________性，常用于建筑、运输及电子行业。答案：1.合金Fe、Cr、Mn有色2．高碳中碳低碳3．(1)青铜黄铜白铜(2)小高强抗腐蚀三、金属矿物的开发利用1．金属在自然界中的存在在自然界中，除了________、________等极少数金属有单质外，绝大多数金属都以________存在。2．金属冶炼的实质金属冶炼的实质为金属离子得到电子，被还原为金属单质，反应通式为：____________________。3．金属冶炼的方法方法名称主要反应原理(举例)热分解法热还原法CO作还原剂H2作还原剂活泼金属作还原剂电解法4.金属的回收和资源保护(1)回收利用废旧金属的意义：节约矿物资源，减少________，节约能源。(2)合理开发和利用金属矿物资源，有效地使用金属矿物、材料的主要途径有：①提高金属矿物的________；②减少金属的使用量；③加强金属资源的________和再利用；④使用其他材料代替金属材料等。答案：1.金铂化合态2．Mn＋＋ne－===M3．2Hg＋O2↑Cu＋CO2

W＋3H2O

3Mn＋2Al2O3

4Al＋3O2↑4．(1)环境污染(2)利用率回收1．钛和钛的合金被誉为“21世纪最有发展前景的金属材料”，它们具有很多优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工，尤其是钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性”。根据它们的主要性能，下列用途不符合实际的是 (

)A．用于做保险丝B．用于制造航天飞机C．用于制造人造骨D．用于家庭装修，做钛合金装饰门答案：A2．工业生产中常将两种或多种金属(或金属与非金属)在同一容器中加热使其熔合，冷凝后得到具有金属特性的熔合物——合金，这是制取合金的常用方法之一。根据下表数据判断，不宜用上述方法制取合金的是(

)金属NaAlCuFe熔点(℃)97.8166010381535沸点(℃)883246725672750A.Fe—Cu合金 B．Cu—Al合金C．Al—Na合金

D．Cu—Na合金答案：D3．化学与科学、技术、社会、环境密切相关。下列有关说法中正确的是 (

)A．合金一定是金属和金属熔合而成的B．铝合金的熔点和硬度均高于纯铝C．合金的物理性质一般与其各成分金属的物理性质完全相同D．合金的物理性质一般与其各成分金属的物理性质不同答案：D4．下列有关说法中正确的是 (

)A．钢、青铜、硬铝和金刚石都是合金材料B．在我国使用最早的合金是生铁C．普通钢铁比纯铁耐腐蚀D．不锈钢和目前流通的硬币都是合金答案：D5．下列说法错误的是 (

)A．有些活泼金属如铝可用作热还原法的还原剂B．用电解NaCl溶液的方法来冶炼金属钠C．可用电解熔融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答案：B课堂合作学习·速通关02互动探究各个击破

金属活动性顺序及其应用1．金属活动性顺序和相应的性质金属活动性顺序KCaNaMgAlZnFeSnPbHCu、Hg、AgPt、Au原子失电子能力由易到难，还原性由强到弱阳离子得电子能力由难到易，氧化性由弱到强和O2反应常温下易被氧化常温下能被氧化(生成氧化膜)常温下在干燥空气中不易被氧化加热时能被氧化不能被氧化和H2O反应常温下置换出氢加热或与H2O(g)反应置换出氢不能置换出水中的氢和酸反应剧烈反应置换出酸中的氢能置换出酸中的氢，Fe、Al常温下在浓HNO3、浓H2SO4中被“钝化”不能置换稀酸中的氢与氧化性酸反应只与王水反应和碱反应仅Al、Zn能跟强碱溶液反应生成H2和盐反应先与水反应前边的金属从盐溶液中置换出后边的金属碱的热分解受热不分解受热分解常温分解冶炼方法电解法(K～Al)热还原法(Zn～Cu)加热分解法(Hg、Ag)物理法2.主要应用(1)判断常见不同金属及其离子的性质强弱问题。如还原性：Zn>Fe，氧化性：Zn2＋<Fe2＋。(2)确定常见金属的冶炼方法，金属越活泼越难冶炼。[例1](2013·杭州质检)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

先根据实验现象判断金属活动性强弱，然后再分析各选项。[解析]由1知金属性：X>Y，由2知金属性：W>X，由3知金属性Y>Z，即金属性由强到弱的顺序为W>X>Y>Z。由3还可得出Z阳离子的氧化性强于H＋，即在金属活动性顺序表中Z排在H之后，但Z与Cu的位置无法判断，所以Z与Cu的金属性强弱无法比较，故C项不正确。[答案]C(1)在金属活动性顺序中，金属的位置越靠后，其单质的还原性越弱，简单离子的氧化性越强，如Cu2＋的氧化性强于Fe2＋，但Fe3＋的氧化性强于Cu2＋。(2)Cu之后的金属不与非氧化性酸反应；Cu、Hg、Ag能与氧化性酸反应，但不产生氢气；Pt、Au不与氧化性酸反应，但可溶解于“王水”中。X、Y、Z、M、N代表五种金属，有以下化学反应：①水溶液中：X＋Y2＋===X2＋＋Y；②Z＋2H2O(冷)===Z(OH)2＋H2↑③M、N为电极与N盐溶液组成原电池，发生的电极反应为：M－2e－===M2＋；④Y可以溶于稀硫酸中，M不被稀硫酸氧化。则这五种金属的活泼性由弱到强的顺序是 (

)A．M<N<Y<X<Z B．N<M<X<Y<ZC．N<M<Y<X<Z D．X<Z<N<M<Y解析：由①知X活泼性大于Y，且X、Y都不与水反应。由②知Z为很活泼的金属，由③及原电池原理知活泼性M>N。由④知活泼性Y>M，综合上述结论可知活泼性Z>X>Y>M>N，故选C。答案：C

铜及其化合物的性质1．铜的重要性质(1)物理性质铜是一种红色金属，质软，具有良好的延展性、导电性和导热性。(2)化学性质①在潮湿的空气里易被锈蚀，其反应的化学方程式：2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3。②加热或点燃条件下与非金属反应，如O2、Cl2、S等，其反应的化学方程式：③和氧化性酸(浓H2SO4、稀HNO3、浓HNO3)反应，其反应的化学方程式：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O；Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。④和某些盐(AgNO3、FeCl3溶液)反应，其反应的化学方程式为：Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2AgCu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl22．铜的化合物的性质(1)含铜元素的化合物的颜色①CuSO4·5H2O(蓝矾、胆矾)——蓝色；②CuSO4(粉末)——白色；③CuO——黑色；④Cu2O——砖红色；⑤Cu2(OH)2CO3(孔雀绿)——绿色；⑥Cu(OH)2——蓝色。(2)含铜化合物的化学性质①CuO属于碱性氧化物，能和酸(如盐酸)反应，化学方程式：CuO＋2HCl===CuCl2＋H2O。②Cu(OH)2a．氢氧化铜属于二元弱碱，能和酸(如盐酸)反应，化学方程式：Cu(OH)2＋2HCl===CuCl2＋2H2O。c．氢氧化铜具有弱氧化性，新制Cu(OH)2悬浊液能和含有醛基的有机物反应。3．铜盐(3)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，因此人们利用了它的这一性质，用胆矾、熟石灰、水配成了波尔多液，用来杀灭植物的病毒。[例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(用以下所给仪器的编号填入，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Ⅱ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值的实验过程中：称量操作至少进行________次。(6)若测定结果x值偏高，可能的原因是________(填字母编号)。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

制胆矾过程中各发生哪些反应，在实验过程中需要注意什么问题？计算出x值，看与哪些量有关？[解析](1)因加热坩埚时温度较高，应放在泥三角上进行加热，且取用坩埚时要用坩埚钳，并且为防止坩埚炸裂和烧坏桌面，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Ⅱ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[答案](1)c

e

b(2)a、b(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首先明确命题意图，在考查Cu及其化合物性质及转化关系的同时，考查绿色化学思想和实验设计、实验操作、实验评价等能力。然后结合基本实验操作和铜及氧化铜的性质经过周密而有序的思维，认真作答。铜在自然界多以化合态的形式存在于矿石中。常见的铜矿石有：黄铜矿(CuFeS2)、斑铜矿(Cu5FeS4)、辉铜矿(Cu2S)、孔雀石[CuCO3·Cu(OH)2]。下列说法不正确的是

(

)A．可用稀盐酸除去铜器表面的铜绿B．硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂C．工业上常采用电解法制取粗铜D．在上述几种含铜化合物中，铜的质量百分含量最高的是Cu2S解析：铜绿的主要成分为Cu2(OH)2CO3，能与稀盐酸反应，故A正确。硫酸铜属于重金属盐，能使蛋白质变性，故可用作游泳池的消毒剂，故B正确。工业上常用热还原法制取粗铜，然后通过电解的方法制取精铜，故C错误。比较这几种含铜化合物的化学式可知Cu2S中铜的质量分数最高，故D正确。答案：C

设计从海水中提取镁的主要工艺流程1．分析原理2．分析初始原料(1)海水中含有MgCl2，但浓度极低，所以要富集。方法：蒸发浓缩海水。(2)海水中除含有MgCl2外，还含有Na＋、K＋、Ca2＋、SO42－、Br－、I－等其他可溶性离子，所以还要分离、提纯。分析离子只有Mg2＋与OH－反应生成Mg(OH)2沉淀。我们可以用价格便宜的碱Ca(OH)2使Mg2＋转化成Mg(OH)2沉淀，从而将Mg2＋分离出来。3．制得无水MgCl2得到的Mg(OH)2沉淀与盐酸反应生成MgCl2溶液，进一步处理即可得到无水MgCl2，电解即可得到镁单质。(1)流程

CaO＋H2O===Ca(OH)2、Ca(OH)2＋MgCl2===Mg(OH)2↓＋CaCl2、Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O，[例3](改编自人教版必修2教材习题)镁是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁从海水中提取，海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如下图所示：(1)若在空气中加热MgCl2·6H2O，生成的是Mg(OH)Cl或MgO，写出相应反应的化学方程式：______________________________________________________。用电解法制取金属镁时，需要无水氯化镁。在干燥的HCl气流中加热MgCl2·6H2O，能得到无水MgCl2，其原因是___________________________________________________________________________________________。(2)Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2应怎样除去？写出实验步骤：________________________________________________________________________________________。(3)实验室里将粗盐制成精盐的过程中，在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃棒，分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的。溶解时：____________________________________。过滤时：____________________________________。蒸发时：____________________________________。(4)获得HCl的反应为2CH4＋O2＋4Cl2===2CO＋8HCl(不考虑其他反应)。事实上，生产中HCl一直在循环使用。试从理论上分析是否需要补充HCl，简要说明理由。__________________________________________________________________________________________________________________________________________

工业流程题如何分析？在制备Mg过程中Mg2＋易水解，应注意什么问题？(2)加入MgCl2溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用水洗涤(3)搅拌，加速溶解引流，使待滤液体沿玻璃棒流入漏斗，防止外洒搅拌，防止因局部过热引起液滴或晶体飞溅(4)不需要补充HCl，因为Cl2～2HCl～Mg(OH)2～MgCl2～Cl2；依氯元素守恒可以看出理论上不需要补充HCl。解答无机化工类的实验题一般分三步：第一步：读懂工艺流程图，抓住物质流入、流出的方向，挖掘反应条件及记录重要数据；第二步：联系相关化学原理，即涉及的化学反应或实验方法，涉及的化学原理，如水解平衡等；第三步：在前两步的基础上，结合问题，分析判断得出答案。从海水中提取镁的工艺流程图可表示如下：下列说法不正确的是 (

)A．用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富B．步骤⑥电解MgCl2时阴极产生氯气C．步骤⑤，可将晶体置于HCl气体氛围中脱水D．上述工艺流程中涉及到化合、分解和复分解反应解析：选项A，海水中含有大量的镁元素，从海水中提取镁的优点之一是原料来源丰富。选项B，电解熔融MgCl2时，阳极产生Cl2，阴极产生金属镁。选项C，因MgCl2能水解：MgCl2＋2H2OMg(OH)2＋2HCl，为此将MgCl2·6H2O晶体置于HCl气体氛围中加热脱水，其目的是防止MgCl2水解生成Mg(OH)2。选项D，步骤①涉及CaCO3的分解反应得到CaO，CaO与H2O发生化合反应得到Ca(OH)2，步骤⑥是电解涉及分解反应，步骤③涉及MgCl2与Ca(OH)2发生复分解反应得到Mg(OH)2和CaCl2。答案：B课堂实验探究·破难点03拨云去雾巧释疑难

化工工艺流程无机化工实验题，除考查学生综合运用化学反应原理解决相关工业的实验问题外，另一个重要热点是工业生产过程的实验室的模拟实验。除注意金属、非金属