专题九 金属材料、金属矿物的开发与利用（精讲）（原卷版）

专题九金属材料、金属矿物的开发与利用【核心素养】课标要求核心素养了解常见金属的活动顺序。（宏观辨识与微观探析）结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解金属材料及其重要化合物的主要性质，了解其在生产、生活中的应用。结合实例认识金属性质的多样性，了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质的转化，认识物质及其转化在促进社会文明进步，自然资源综合利用和环境保护中的重要作用。宏观辨识与微观探析科学探究与创新意识证据推理与模型认知【思维导图】铜及其化合物金属材料金属矿物的开发及利用【知识点精准记忆】一、铜及其化合物1、铜的主要性质(1)．写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：①化学方程式：2Cu＋O2＋H2O＋CO2=Cu2(OH)2CO3。②化学方程式：2Cu＋Seq\o(=,\s\up7(△))Cu2S。(2)．与氧化性酸反应①与浓硫酸共热的化学方程式：Cu＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O。②与稀硝酸反应的离子方程式：3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。③与浓硝酸反应的离子方程式：Cu＋4H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O。(3)．与某些盐溶液反应①与硝酸银溶液反应的离子方程式：Cu＋2Ag＋=2Ag＋Cu2＋。②与FeCl3溶液反应的离子方程式：Cu＋2Fe3＋=2Fe2＋＋Cu2＋。[微点拨]Cu与稀H2SO4不反应，但在通入O2的条件下，Cu可在稀H2SO4中逐渐溶解：2Cu＋O2＋2H2SO4=2CuSO4＋2H2O。2、铜的重要化合物的性质及应用(1)、氧化物——氧化亚铜(Cu2O)与氧化铜(CuO)名称氧化铜氧化亚铜颜色黑色砖红色与酸反应(H＋)CuO＋2H＋=Cu2＋＋H2OCu2O＋2H＋=Cu2＋＋Cu＋H2O与H2反应H2＋CuOeq\o(=,\s\up7(△))Cu＋H2OH2＋Cu2Oeq\o(=,\s\up7(△))2Cu＋H2O转化关系4CuOeq\o(=,\s\up7(高温))2Cu2O＋O2↑[微点拨]Cu＋的性质及检验①＋1价的铜有较强的还原性，易被氧化剂氧化为＋2价。②＋1价铜在酸性条件下能发生歧化反应生成Cu和Cu2＋，利用这一原理可区别Cu和Cu2O。向红色物质中加入稀硫酸(但注意不能用硝酸检验)，若溶液由无色变成蓝色，则该红色物质为Cu2O，否则为Cu。反应的化学方程式为Cu2O＋H2SO4=CuSO4＋Cu＋H2O。(2)、氢氧化铜——蓝色难溶物，是一种弱碱(3)、铜盐①Cu2(OH)2CO3Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，呈绿色，是铜锈的主要成分，受热易分解的方程式为Cu2(OH)2CO3eq\o(=,\s\up7(△))2CuO＋H2O＋CO2↑。②CuSO4CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾或胆矾。受热或遇浓硫酸，蓝色晶体变为白色粉末。无水CuSO4遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)，可作为水或水蒸气的检验试剂，不能作为干燥剂。③铜盐的毒性铜盐溶液有毒，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。[微点拨]反应CuSO4＋H2S=CuS↓＋H2SO4可说明CuS难溶于非氧化性强酸，但不能说明酸性H2S>H2SO4。eq\a\vs4\al([思维建模])用含铜废料制取纯净含铜物质的一般流程金属材料1.合金2.常见的金属材料①钢铁②铝合金③铜合金三、金属矿物的开发利用1．金属在自然界中的存在形式2．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：Mn＋＋ne－=M。3．金属冶炼的方法(用化学方程式表示)(1)电解法Na：2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))2Na＋Cl2↑；Mg：MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))Mg＋Cl2↑；Al：2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up12(电解),\s\do4(冰晶石))4Al＋3O2↑。(2)热还原法高炉炼铁：Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2；铝热反应制铬：2Al＋Cr2O3eq\o(=,\s\up7(高温))Al2O3＋2Cr；焦炭还原铜：C＋2CuOeq\o(=,\s\up7(高温))2Cu＋CO2↑。(3)热分解法Hg：2HgOeq\o(=,\s\up7(△))2Hg＋O2↑；Ag：2Ag2Oeq\o(=,\s\up7(△))4Ag＋O2↑。金属活动性与冶炼方法的关系：[微点拨]①冶炼Mg时只能电解MgCl2不能电解MgO，原因是MgO的熔点高，熔融时耗费更多能源，增加生产成本。②冶炼Al时只能电解Al2O3不能电解AlCl3，原因是AlCl3是共价化合物，熔融态不导电。加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化温度。③用热还原法得到的铜还要经过电解精炼才能得到精铜。4．铝热反应实验装置实验现象①镁带剧烈燃烧，放出一定的热，并发出耀眼的白光，氧化铁和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应；②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中实验结论高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热，反应的化学方程式为2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3原理应用①制取熔点较高、活泼性弱于Al的金属铬、锰、钨等；②金属焊接，如野外焊接钢轨等【典例剖析】考点一、铜及其重要化合物1、北宋沈括《梦溪笔谈》中记载：“信州铅山有苦泉，流以为涧。挹其水熬之则成胆矾，烹胆矾则成铜。熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”。下列有关叙述错误的是()A.胆矾的化学式为B.胆矾可作为湿法冶铜的原料C.“熬之则成胆矾”是浓缩结晶过程D.“熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”是发生了置换反应2、在CuO和铁粉的混合物中,加入一定量的稀硫酸并微热。当反应停止后,滤出不溶物,并向滤液中插入一枚铁钉,发现铁钉并无任何变化。根据上述现象,确定下列结论中正确的是()A.不溶物一定是CuB.不溶物一定含铜,但不一定含铁

C.不溶物一定是FeD.溶液中一定含有,但不一定含有3、若将铜丝插入热浓硫酸中进行如图（a~d均为浸有相应试液的棉花）所示的探究实验，下列分析正确的是()A.Cu与浓硫酸反应，只体现的酸性

B.a处变红，说明是酸性氧化物

C.b或c处褪色，均说明具有漂白性

D.试管底部出现白色固体，说明反应中无生成

4、某兴趣小组将过量Cu与溶液充分反应，静置后取上层清液于试管中，将KSCN溶液滴加到清液中，观察到瞬间产生白色沉淀，局部出现红色；振荡试管，红色又迅速褪去。已知：①——该反应速率很慢②——该反应速率很快③是拟卤素，化学性质和氯气相似下列说法正确的是()A.用KSCN溶液检验时，的存在不会对检验产生干扰B.局部出现红色主要是因为溶液中的被空气中的氧化成，与KSCN反应生成C.白色沉淀是CuCl，是溶液中与Cu反应生成的D.红色迅速褪去的原因是振荡试管时与发生反应，从而使平衡逆移5、已知CuO经高温灼烧生成，与发生反应：。将经高温灼烧后的CuO样品投入足量的热的稀硝酸中，下列有关说法中正确的是()A.如果溶液变为蓝色，同时有紫红色固体出现，说明样品全部生成B.溶液中最终可能有紫红色固体出现C.该实验的结果无法说明CuO分解的程度D.如果溶液中出现蓝色，最终没有紫红色固体出现，说明CuO没有分解6、硝酸铜是制备系催化剂的重要原料，现用以下三种途径来制取相同质量的硝酸铜：①铜与浓硝酸反应；②铜与稀硝酸反应；③铜与氧气反应生成，再与稀硝酸反应下列有关叙述正确的是()A.消耗硝酸的量：③>①>②B.③对环境造成的危害最小，符合绿色化学的理念C.因为铜与浓硝酸反应的速度最快，故制取硝酸铜的最佳方案是①D.三种途径所消耗的铜的质量不相等7、部分含铜物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是()A.a可与某些酸反应生成f B.c既可被氧化，也可被还原C.d可通过一步反应直接转化为e D.e可通过一步反应直接转化为b8、硫铁矿烧渣是一种重要的化工生产中间产物，主要成分是，还有少量的。下面是以硫铁矿烧渣为原料制备并回收Cu的流程:（1）“酸溶”时为提高硫铁矿烧渣的溶解速率，可采取的措施有_________________（填写一种）。“酸溶”过程中溶解的离子方程式为_________________。

（2）“滤液Ⅰ”中含有金属阳离子有、_________________。（3）由“滤渣Ⅱ”回收Cu时应选择的试剂X是_________________（填字母符号）。

A.盐酸B.硝酸C.稀硫酸（4）流程中的“操作”依次为蒸发浓缩、_________________、过滤和洗涤（填操作名称）；洗涤的目的是_________________。（5）补血剂药片的有效成分是硫酸亚铁晶体（），用酸性溶液（浓度为）测定补血剂药片中铁元素含量的原理是：（未配平且药片中其他成分跟不反应）。实验测得10片的补血剂药片共消耗溶液，则每片补血剂药片中含有的质量为（用含a的代数式表示）_________________。考点二、金属材料1．青铜的主要成分是铜和锡，锡的熔点是232℃，含锡25%的青铜熔点约为800℃，《吕氏春秋·别类编》中有关于青铜的记载“金(铜)柔锡柔，合两柔则为刚，燔(烧)之则为淖(液体)。”下列说法正确的是()A．在轮船外壳悬挂锌、锡等金属块可减慢钢铁的腐蚀B．合金的熔点一定低于各组分金属的熔点C．铜和锡在元素周期表均位于第四周期D．“合两柔则为刚”体现了合金的硬度通常大于各组分金属的特点2．C919大型飞机的制造采用了大量新材料铝锂合金。下列关于铝锂合金的说法不正确的是()A．铝锂合金是铝与锂形成的混合物B．铝锂合金的硬度比锂大C．铝锂合金的熔、沸点比铝低D．铝锂合金耐酸碱腐蚀3．明代《天工开物》记载“火法”冶炼锌：“炉甘石十斤，装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红……冷定，毁罐取出……即倭铅也”(注：炉甘石的主要成分为碳酸锌，泥罐中掺有煤炭)。下列说法不正确的是()A．倭铅是指金属锌和铅的混合物B．煤炭中起作用的主要成分是CC．冶炼Zn的过程中有氧化还原反应发生D．该冶炼锌的方法属于热还原法4．下列有关金属的说法错误的是()A．氧化膜使得性质活泼的金属铝成为一种应用广泛的金属材料B．钛被称为继铁、铝之后的第三金属，也有人说“21世纪是钛的世纪”C．在合金中加入适量稀土金属，能大大改善合金的性能，因此，稀土元素又被称为冶金工业的维生素D．出土的古代铜制品往往覆盖着一层铜绿，主要成分是CuCO35.柳州市被称为“桥梁博物馆”，刚建成的凤凰岭大桥成为“桥梁博物馆”的新成员，大桥的桥体使用了大量的金属材料。下列对桥梁中使用的金属材料保护措施不正确的是()A.经常用浓盐酸清洗金属材料 B.在金属材料表面刷油漆C.在金属材料表面镀保护层D.改变金属内部结构制成防腐合金考点三、金属矿物的开发利用1、下列有关金属的工业制法中,正确的是(

)A.以海水为原料制得精盐,再电解精盐的水溶液制取钠

B.用海水、石灰乳等为原料,经一系列过程制得氧化镁,用H2还原氧化镁制得镁

C.以铁矿石、焦炭、空气、石灰石等为原料,通过反应产生的CO在高温下还原铁矿石制得铁

D.从铝土矿中获得氧化铝再制得氯化铝固体,电解熔融的氯化铝得到铝2、工业炼铁,用到的原料有铁矿石、焦炭、空气、石灰石,下列叙述不正确的是()A.工业炼铁过程中发生反应的基本类型包括置换反应

B.空气与焦炭的反应为炼铁提供能量

C.石灰石的作用是使矿石中杂质形成炉渣

D.固体原料需粉碎,目的是增大原料与气体的接触面3、工业上利用无机矿物资源生产部分材料的流程图如下。已知铝土矿中含有。下列说法正确的是()A.在铝土矿制备较高纯度Al的过程中只用到NaOH溶液、气体、冰晶石B.石灰石、纯碱、石英、玻璃都属于盐，都能与盐酸反应C.在制粗硅时，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:2D.黄铜矿与反应产生的均是还原产物

4、工业