化学必修ⅰ鲁科版4.2.2-金属与金属材料课件

第一页第二页，共65页。第二页第三页，共65页。第三页第四页，共65页。第四页第五页，共65页。第五页第六页，共65页。第六页第七页，共65页。第七页第八页，共65页。第八页第九页，共65页。第九页第十页，共65页。1.铝、铁等金属在地壳中的含量远大于铜。为什么人们使用铜器的历史更长久？提示：铝、铁等均为较活泼金属，难冶炼，所以使用历史短，而铜的熔点较低，冶炼方便，成为人类在生产、生活中最早使用的金属。第十页第十一页，共65页。2.结合合金的组成和性质，探究以下问题。（1）生铁、钢、不锈钢都是铁合金，它们的主要区别是什么?提示：组成上的差别：含碳量高的是生铁，含碳量低的是钢，在普通钢里加入铬、镍等元素后就是不锈钢。（2）不锈钢为什么不生锈？提示：不锈钢是在普通钢的基础上，加入12%以上的铬及少量镍等炼成的特种钢，铬镍能使钢材表面形成致密的氧化膜，从而防止铁与外界物质接触，变得耐腐蚀。第十一页第十二页，共65页。例1下列关于金属材料的说法正确的是A.黑色金属就是指外观呈黑色的金属单质或合金B.合金具有优良的性能，所以在工农业生产和日常生活中用到的金属材料全部都是合金C.目前世界上用量最大的合金是铁合金D.不锈钢是在普通钢的表面镀上一层铬、镍合金第十二页第十三页，共65页。【规范解答】选C。金属除铜、金之外，外观均呈银白色，黑色金属中铁、铬、镍外观也是银白色的；合金通常具有优于成分金属的特性，但生产生活中也常使用纯金属，如用纯铜做导线、纯金首饰等；不锈钢是在普通钢的基础上加入铬镍等元素，而不是仅加在表层。第十三页第十四页，共65页。【变式训练】下列有关金属及其合金的说法不正确的是()A.目前我国流通的硬币是由合金材料制造的B.生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次增加C.镁在空气中燃烧发出耀眼的白光，可用于制作照明弹D.日用铝制品表面覆盖着氧化膜，对内部金属起保护作用【解析】选B。金属硬币都是由合金材料制成的，A正确；生铁中的含碳量比普通钢中的高，不锈钢主要是在钢中加入镍、铬元素，B错误；镁燃烧能发出强光，C正确；铝表面的氧化膜致密、稳定，D正确。第十四页第十五页，共65页。1.关于金属的性质金属种类较多，因此有些性质差异较大，如熔点、密度等；但是也有一些通性，如都有金属光泽，较好的导电、导热性和延展性等。2.金属材料的分类金属材料的分类方法有很多：可以根据密度分为轻金属和重金属；也可以根据含量分常见金属和稀有金属等。黑色金属和有色金属只是在冶金工业上的一种分法。第十五页第十六页，共65页。第十六页第十七页，共65页。第十七页第十八页，共65页。第十八页第十九页，共65页。第十九页第二十页，共65页。1.为什么金、银、铜可作为货币金属？提示：因为它们化学性质稳定，在地壳中含量少，因此长期作为货币金属进行流通或被制成高贵的装饰品。2.铜与氧气反应生成氧化铜，与硫反应生成硫化亚铜，试从氧化还原反应的角度探究这两个反应的异同。提示：在这两个反应中，铜均是做还原剂，氧气或硫做氧化剂，由于氧气的氧化性强于硫，因此在与铜反应时，氧气可以将铜氧化成+2价，而硫仅能将铜氧化为+1价。

第二十页第二十一页，共65页。例2氧化铜有多种用途，如用作玻璃着色剂、油类脱硫剂等。为获得纯净的氧化铜以探究其性质，某同学用工业硫酸铜(含硫酸亚铁等杂质)进行如下实验：（1）制备氧化铜①步骤Ⅰ是除掉其中不溶性杂质。先将工业硫酸铜溶于过量硫酸中，然后接下来的操作是___________。第二十一页第二十二页，共65页。②步骤Ⅱ的目的是除铁。操作是：滴加H2O2溶液，稍加热；当Fe2+完全转化为Fe3+后，慢慢加入Cu2(OH)2CO3粉末，搅拌，使溶液pH=3.5；加热煮沸一段时间，Fe3+即全部转化为沉淀，过滤，用稀硫酸酸化滤液至pH=1。加入Cu2(OH)2CO3粉末的目的是___________________。③步骤Ⅲ的目的是得到CuSO4·5H2O晶体。操作是______，过滤，加热烘干。第二十二页第二十三页，共65页。（2）探究氧化铜的性质将制取的纯净氧化铜加强热，结果得到红色的固体，反应的方程式是___________。【规范解答】本题以学生熟悉的氧化铜为依托考查固体物质的制备及氧化铜性质。（1）步骤Ⅰ的目的是除去不溶性杂质。操作是过滤除去不溶性杂质；加入Cu2(OH)2CO3粉末的原因是与过量的酸反应，调整溶液的pH。步骤Ⅲ的目的是得到CuSO4·5H2O晶体。操作时先加热蒸发溶剂，当有固体物质析出时，冷却结晶，过滤，加热烘干。（2）氧化铜在高温下分解生成红色的氧化亚铜。第二十三页第二十四页，共65页。答案：（1）①过滤②与过量的酸反应，调整溶液的pH③将硫酸铜溶液加热蒸发至有晶体出现时，停止加热（2）4CuO2Cu2O+O2↑高温====第二十四页第二十五页，共65页。【互动探究】上述步骤Ⅱ中，除了加入Cu2(OH)2CO3之外，还可以加入什么物质？提示：加入Cu2(OH)2CO3粉末的目的是与多余的酸反应，又不会引入新杂质，因此还可以加入CuCO3、Cu(OH)2或CuO等。第二十五页第二十六页，共65页。金属铜的性质（1）铜有着良好的物理性能，除了大量用于电气行业，在新型高科技领域也有很好的应用前景。（2）铜属于较不活泼的金属，常温下除与浓硝酸反应之外，很难与其他物质发生反应，但在加热条件下也可以与浓硫酸、稀硝酸等氧化性酸以及氧气、氯气、硫等非金属单质反应。第二十六页第二十七页，共65页。第二十七页第二十八页，共65页。金属单质的通性大多数金属可以与氧气、氯气等非金属单质以及酸、盐等物质发生反应，在反应中金属原子失去电子表现还原性。探究：1.金属都能与酸反应放出氢气吗？如果不是，请以金属活动性顺序表中各金属为例探究金属和酸反应有哪几种类型。提示：以金属活动性顺序表中各金属为例(1)金属与非氧化性酸(盐酸、稀硫酸)反应①氢前金属能置换酸中的氢，生成盐和氢气②氢后金属不能发生反应第二十八页第二十九页，共65页。(2)金属与氧化性酸(浓硫酸、浓硝酸、稀硝酸)反应①金属与氧化性酸发生氧化还原反应，生成盐、水和气体，但气体不是氢气，而是含氧酸的还原产物，其中硫酸还原产物是SO2，浓硝酸还原产物是NO2，稀硝酸还原产物是NO。②Pt、Au只能溶于王水③常温下，浓硫酸、浓硝酸使Fe、Al表面生成致密氧化膜，而不生成H2，即表面发生“钝化”。第二十九页第三十页，共65页。2.金属与金属的盐溶液反应时，一定可以置换出金属单质吗？请举实例说明。提示：不一定。①活泼金属K、Ca、Na放入盐溶液中，首先与水发生置换反应，生成碱和氢气；所生成的碱再与盐发生复分解反应。如：Na投入CuSO4溶液中的有关反应：2Na＋2H2O====2NaOH＋H2↑2NaOH＋CuSO4====Cu(OH)2↓＋Na2SO4一般是活泼金属和不活泼金属的盐溶液反应，生成不溶性碱、氢气和盐。第三十页第三十一页，共65页。②Mg和Mg以后的金属，一般发生“活泼”金属单质(前面金属)将后面的金属从盐溶液中置换出来；如：Fe+CuSO4====FeSO4＋Cu。③特殊反应如：Cu＋2FeCl3====2FeCl2＋CuCl2Fe+2FeCl3====3FeCl2。第三十一页第三十二页，共65页。3.除上述常见的与酸、盐的反应外，金属单质还可以与哪些物质反应？提示：(1)Al和强碱溶液发生反应，生成盐和氢气：2Al＋2NaOH＋6H2O====2Na［Al(OH)4］＋3H2↑(2)某些金属与氧化物反应①Mg与CO2发生置换反应，生成黑、白色两种粉末。2Mg＋CO22MgO＋C②Al和其他金属氧化物发生铝热反应放出大量热。如：8Al＋3Fe3O44Al2O3＋9Fe高温====点燃====第三十二页第三十三页，共65页。(3)金属与非金属(S、O2、Cl2等)反应①金属越活泼，越易发生化合，如：2Na+S====Na2S，Fe+S

FeS，2Cu＋S

Cu2S②Au、Pt难与非金属直接发生反应。

△====△====第三十三页第三十四页，共65页。第三十四页第三十五页，共65页。1.下列说法中正确的是()A.不锈钢属于铁合金，只含有金属元素B.我国流通的硬币材质是金属单质C.铁与稀盐酸反应，而铁合金不能反应D.铜合金的硬度和强度均高于纯铜【解析】选D。A中不锈钢是铁的合金，含有非金属元素碳；B中硬币的材质应是金属合金而不是金属单质；C铁可以与盐酸反应，铁合金含有铁也可以与酸反应；一般说来，合金的强度和硬度都比纯金属要高，D项正确。第三十五页第三十六页，共65页。2.（2011·潍坊高一检测）“真金不怕火炼”说明了()A.真金在高温下不熔化B.真金不用火炼C.真金遇火不变色D.金的化学性质不活泼【解析】选D。“真金不怕火炼”是指在高温下金也不会发生变质，这是因为金的化学性质很不活泼，即使在高温下也不会与氧气发生反应。第三十六页第三十七页，共65页。3.下列说法中不正确的是()A.人类历史上使用最早的合金是青铜B.司母戊鼎是我国目前已发现的最重的青铜器C.目前世界上使用量最大的合金是铝合金D.目前世界上用途最广的合金是钢【解析】选C。目前世界上应用最广泛、用量最大的合金是钢铁。第三十七页第三十八页，共65页。4.（2011·沈阳高一检测）赤铜矿的成分是Cu2O，辉铜矿的成分是Cu2S，将赤铜矿与辉铜矿混合加热有以下反应：Cu2S+2Cu2O6Cu+SO2↑。对于该反应的下列说法正确的是()A.该反应中的氧化剂只有Cu2OB.Cu2O在反应中既是氧化剂又是还原剂C.Cu既是氧化产物又是还原产物D.氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶6△====第三十八页第三十九页，共65页。【解析】选D。反应中铜的化合价降低，因此Cu2S与Cu2O均是氧化剂，A错；硫元素的化合价升高，因此Cu2S还是还原剂，B错；SO2是氧化产物，铜是还原产物，二者的物质的量之比是1∶6，C错，D正确。第三十九页第四十页，共65页。5.（2011·成都高一检测）为了探究碱式碳酸铜[化学式为Cu2(OH)2CO3]加热后分解的产物，取一定量的样品进行加热，生成黑色固体，并产生能使澄清石灰水变浑浊的气体，思考回答：（1）产生的气体肯定含有___________；（2）对生成的黑色固体物质的猜想是：①可能是炭黑；②可能是铁或铁的氧化物；③可能是氧化铜。你认为上述猜想缺乏依据的是(填编号)______，理由是__________。（3）从上述实验现象，你能否判断有水蒸气产生（填“能”或“不能”）______；不用任何试剂，你判断是否有水生成的方法是_____________。第四十页第四十一页，共65页。【解析】（1）能使澄清石灰水变浑浊的气体一定是CO2；（2）质量守恒定律告诉我们化学反应前后元素种类及原子个数不变，碱式碳酸铜的化学式给我们提供了它的组成元素是Cu、O、H、C，不含有Fe元素，故对生成黑色固体物质的猜想缺乏依据的是②，理由是根据质量守恒定律。（3）没有可以证明有水生成的现象，可以用一冷而干燥的烧杯罩在正在加热的碱式碳酸铜上方，如出现水珠则说明生成水。第四十一页第四十二页，共65页。答案：（1）CO2（2）②根据质量守恒定律（3）不能用一冷而干燥的烧杯罩在正在加热的碱式碳酸铜上方，如出现水珠则说明生成了水

第四十二页第四十三页，共65页。第四十三页第四十四页，共65页。一、选择题（本题包括6小题，每小题4分，共24分）1.（2011·大连高一检测）金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的应用。下列关于金属的一些说法正确的是()A．合金的性质与其成分金属的性质完全不相同B．工业上金属Mg、Al、Fe都是用电解熔融的氯化物制得的C．金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子D．越活泼的金属越容易冶炼，发现和使用的时间也越早第四十四页第四十五页，共65页。【解析】选C。合金通常有着比成分金属更加优良的性能，但也不是完全不同；工业上Mg、Al、Fe分别是用电解熔融的氯化镁、氧化铝以及一氧化碳还原氧化铁来制取；越活泼的金属越难以冶炼也难以发现。第四十五页第四十六页，共65页。【规律方法】金属冶炼的一般方法①加热法。适用于冶炼在金属活动顺序表中位于氢之后的金属(如Hg、Ag等)。②热还原法。适用于冶炼金属活动顺序表中Zn、Fe、Sn、Pb等中等活泼的金属。常用的还原剂有C、CO、H2、Al等。③熔融电解法。适用于冶炼活动性强的金属如K、Ca、Na、Mg、Al等活泼的金属，通过电解其熔融盐或氧化物的方法来制得。第四十六页第四十七页，共65页。④湿法冶金(又叫水法冶金)。利用在溶液中发生的化学反应(如置换、氧化还原、中和等)，对原料中的金属进行提取和分离的冶金过程。湿法冶金可用于提取Zn、U(铀)及稀土金属等。第四十七页第四十八页，共65页。2.下列对金、银、铜的描述错误的是()A.金在电子工业中的用量占金的工业用量的90%以上B.金在自然界中主要以游离态形式存在，可用物理方法提取C.银在有机合成、能源开发、材料制造等方面有广泛的应用前景D.因为铜的导电、导热性不如金和银，故制造电线、电缆的材料绝大部分换成了金或银【解析】选D。铜的导电性次于银，比金强，常用来制造电线、电缆，金、银做电线、电缆造价较高，故不经济。第四十八页第四十九页，共65页。3.（2011·福州高一检测）从金属利用的历史来看，先是青铜器时代，而后是铁器时代，铝的利用是近百年的事。这个先后顺序跟下列有关的是()①地壳中的金属元素的含量；②金属活动性；③金属的导电性；④金属冶炼的难易程度；⑤金属的延展性。A.①③B.②⑤C.③⑤D.②④第四十九页第五十页，共65页。【解析】选D。金属的活动性越弱，越容易冶炼，所以人类利用铜、铁、铝这三种金属及其合金的历史先是活动性较弱的铜，然后是铁，最后才是较活泼的铝。第五十页第五十一页，共65页。4.下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是()第五十一页第五十二页，共65页。【解析】选A。铜绿的成分为Cu2(OH)2CO3,能与盐酸发生反应而除去，而Cu和盐酸不反应，A正确；铜在常温下和浓硫酸不反应，因此B中前后无因果关系，B错误；铁比铜活泼，铜能与氯化铁溶液反应生成氯化亚铁和氯化铜，但两者没有因果关系，因此C也不正确；CuSO4·5H2O晶体转化为CuSO4是化学变化；CuSO4属于重金属盐，可以作为消毒剂，但没有因果关系，因此D不正确。第五十二页第五十三页，共65页。5.（2011·重庆高一检测）向含有Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、Fe(NO3)3、AgNO3各0.1mol的混合溶液中加入0.1mol铁粉，充分搅拌后，Fe溶解，溶液中不存在Fe3＋，同时析出0.1molAg。下列结论错误的是()A.氧化性：Zn2＋>Cu2＋>Fe3＋>Ag＋B.Fe3＋的氧化性大于Cu2＋C.溶液中Cu2＋与Fe2＋的物质的量比为1∶2D.1molFe可还原2molFe3＋第五十三页第五十四页，共65页。【解析】选A。根据金属活动性顺序，还原性Zn>Fe>Cu>Ag，而金属单质的还原性越强，其对应阳离子的氧化性越弱，A错误。铁粉先跟银离子反应，然后再与铁离子反应，由反应方程式得，银离子、铁离子完全反应后铁粉没有剩余，B、C正确。1mol铁可还原2mol铁离子，D正确。第五十四页第五十五页，共65页。6.已知酸性条件下有如下反应：2Cu＋====Cu2＋＋Cu。由于反应温度不同，用氢气还原氧化铜时，可能产生Cu或Cu2O，两者都是红色固体。一同学对某次用氢气还原氧化铜实验所得的红色固体产物作了验证，实验操作和实验现象记录如下：第五十五页第五十六页，共65页。由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物是()A．CuB．Cu2OC．一定有Cu，可能有Cu2OD．一定有Cu2O，可能有Cu【解析】选D。H2还原CuO生成红色固体，可能是Cu和Cu2O中的一种或两种，加入稀硫酸变蓝和得到红色固体，证明原固体中含Cu2O，而Cu不能证明其有无。第五十六页第五十七页，共65页。【举一反三】怎样用定量的方法证明氧化铜已被完全还原为单质铜？提示：由反应方程式可知氧化铜被完全还原为单质铜时，质量减少16/80=20%，可通过称量药品反应前后的质量变化加以判断。第五十七页第五十八页，共65页。二、非选择题（本题包括2小题，共26分）7.（10分）某厂的酸性工业废水中含有一定量的Fe3+、Cu2+、Au3+等离子。有人设计了图中的工艺流程，利用常用的酸、碱和工业生产中的废铁屑，从废水中回收金，并生产一定量的铁红和氧化铜。第五十八页第五十九页，共65页。填写下面空白。（1）图中标号处需加入的相应物质分别是①_______、②______、③_______、④_______、⑤______；（2）①处反应的离子方程式_________；③处反应的化学方程式__________；（3）铁红的化学式为_________；分别写出铁红和氧化铜在工业上的一种主要用途：铁红_________；氧化铜________。第五十九页第六十页，共65页。【解析】首先用过量铁屑将H+、Fe3+、Cu