高三化学总复习课件第三章金属及其化合物3-11

第11讲铜金属材料与金属矿物的开发利用[考纲要求]1.掌握铜及其重要化合物的性质。2.了解合金的概念及重要应用。3.了解常见金属的活动性顺序及金属冶炼的一般方法。4.了解化学科学发展对自然资源开发利用的作用。高频考点一铜及其化合物(6)利用无水硫酸铜遇水变成蓝色这一性质，来检验水的存在(√)(7)CuCO3是铜锈的主要成分，可用盐酸除去铜锈(×)(8)农业上配制波尔多液时可在铁桶或铝桶中进行(×)2．把铜及其化合物的化学式与其颜色连接起来。一、单质铜1．物理性质紫红色固体，具有良好的延展性、导热性和导电性，不能被磁铁吸引。2．化学性质【注意】

(1)铜在潮湿空气中生锈与铁、铝不同，并不生成氧化物，而是生成碱式碳酸铜。(2)铜为变价金属，与Cl2反应生成CuCl2，与S反应生成Cu2S。二、铜的重要化合物1．氧化铜和氧化亚铜考点1铜及其化合物的性质与用途1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)(2016·全国甲卷)除去Cu粉中混有CuO的方法是加入稀硝酸溶解、过滤、洗涤、干燥(×)(2)(2015·全国卷Ⅰ)将铜粉加入1.0mol·L－1Fe2(SO4)3溶液中，现象是溶液变蓝，有黑色固体出现(×)(3)(2015·广东高考)1molCu和足量热浓硫酸反应可生成NA个SO3分子(×)(4)(2015·四川高考)中国古代利用明矾溶液的酸性清除铜镜表面的铜锈(√)(5)(2015·四川高考)气体通过无水硫酸铜，粉末变蓝，证明原气体中含有水蒸气(√)(6)(2014·全国卷Ⅱ)H2通过灼热的CuO粉末，反应后固体物质增重(×)【解析】

如果水加入反应器中，会造成酸液飞溅，应把反应器中的溶液缓慢倒入盛有适量水的烧杯中，并不断搅拌，A选项错误；Cu与氯气反应应点燃，B选项错误；CuCl2水解，最终得到CuO，C选项错误。【答案】

D3．(2017·成都模拟)铜是生命必需的元素，也是人类最早使用的金属之一，铜的生产和使用对国计民生各个方面产生了深远的影响，请完成下列各题：(1)在西汉古籍中曾有记载：曾青得铁则化为铜[即曾青(CuSO4)跟铁反应生成铜]。试写出该反应的化学方程式：____________________________。(2)铜器表面有时会生成铜绿，请写出生成铜绿的化学方程式：__________________________________________。这层铜绿可以用化学方法除去。试写出除去铜绿而不损伤器物的化学方程式：__________________________。(3)铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币。试从物理性质和化学性质的角度分析为什么铜常用于制造货币。(铜的熔点是1183.4℃，铁的熔点是1534.8℃)__________________________________________________________________________________________________________________________。【知识归纳】Cu2＋的鉴别与鉴定(1)溶液中的Cu2＋常为蓝色(浓CuCl2溶液为绿色，稀CuCl2溶液为蓝色)，可作为Cu2＋的鉴别依据。如CuSO4溶液呈蓝色。(2)Cu2＋与碱反应生成蓝色沉淀[Cu(OH)2]，这是鉴定Cu2＋的方法之一。【解析】

若误认为Cu不与热的稀硝酸反应会造成错选D。如果样品部分生成了Cu2O，也会有类似现象发生，即这种实验的结果无法说明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，所以不论CuO是否完全分解，溶液中最终不可能有紫红色固体出现，B、D项错误。【答案】

C(2)向Cu2O、CuO中加入足量稀硫酸得到的体系A中溶液呈蓝色，且有红色物质生成，请写出生成红色物质的离子方程式：___________________________________________________________________________________________________________________。(3)若将A中红色物质反应掉，操作Ⅰ中加入的试剂最好是________(填字母序号)。A．适量的NaNO3

B．适量的HNO3C．适量的H2O2高频考点二金属材料与金属矿物的开发利用1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)铝合金的熔点比纯铝的高(×)(2)合金材料中不可能含有非金属元素(×)(3)地震灾区重建要使用大量钢材，钢材是合金(√)(4)铁是人类在生产、生活中最早使用的金属(×)(5)用金属钠能置换氯化铜溶液中的铜(×)(6)工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al涉及氧化还原反应(√)(7)人类历史上使用铝的时间比铁晚，原因是铝的冶炼成本高(×)(8)用黄铜矿经电解精炼得到纯度99.9%的铜(×)(9)电解氯化镁溶液制取金属镁(×)(10)用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物(√)2．(1)工业上冶炼铝为什么用电解熔融Al2O3而不用AlCl3?冶炼镁为什么用电解熔融MgCl2而不用MgO?(2)铝是地壳中含量最高的金属元素，为什么人类对铝的使用比铁、铜晚得多？【答案】(1)AlCl3为共价化合物，熔融时不导电，故不能用电解AlCl3的方法冶炼铝。尽管MgO属于离子化合物，但其熔点高，熔融时耗费更多能源，增加生产成本，而MgCl2的熔点较低，更易熔融，故工业冶炼镁使用电解熔融MgCl2的方法。(2)铝的金属活动性比铁、铜强，难于冶炼，古代人们的技术条件达不到，不能冶炼铝，故铝的发现和大量使用比铁、铜晚得多。一、合金和常见的金属材料1．合金【注意】

(1)常温下，多数合金是固体，但钠钾合金是液体。

(2)合金的物理性质相比于成分金属有所改变，但合金中各成分金属的化学性质仍然不变。(3)并非所有的金属都能形成合金。因为两种金属必须熔合在一起才能形成合金。如果一种金属还未熔化时，另一种金属已经汽化，则一般不能熔合在一起，如Cu与Na、Fe与Na等不能形成合金。

二、金属矿物的开发利用1．金属在自然界中的存在2．金属冶炼的一般步骤4．金属冶炼的方法(用化学方程式表示)5．铝热反应考点1合金的性质及应用1．(2018·山东济宁质检)所谓合金，就是不同种金属(也包括一些非金属)在熔化状态下形成的一种熔合物，下表为四种金属的熔、沸点：NaCuAlFe熔点/℃97.510836601535沸点/℃883259522003000根据以上数据判断其中不能形成合金的是(

)A．Cu和Na

B．Fe和CuC．Fe和Al D．Al和Na【解析】

两种金属若能够形成合金，则熔点较高的金属的熔点不能大于熔点较低的金属的沸点。铜的熔点高于钠的沸点，两种金属不能形成合金。【答案】

A2．(2018·德阳一诊)2017年在上海首飞的C919大型飞机采用了大量新型材料铝锂合金。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【解析】

铝锂合金中的铝能与酸和碱反应，锂能与酸反应，故铝锂合金不耐酸碱腐蚀。【答案】

D考点2金属冶炼及其方法的选择3．(2018·福建福州质检)以下方法可用于工业冶炼金属的是(

)A．电解熔融AlCl3获取金属铝B．电解MgCl2溶液获取金属镁C．用CO还原铁矿石来获取金属铁D．电解饱和食盐水来获取金属钠【解析】

工业上是通过电解熔融氧化铝获取金属铝，氯化铝是共价化合物，液态氯化铝不电离，不导电，A项错误；电解熔融MgCl2可以获取金属镁，电解氯化镁溶液得到的是氢氧化镁、氢气和氯气，B项错误；用CO还原铁矿石来获取金属铁是工业炼铁的常用方法，属于热还原法，C项正确；电解饱和食盐水得到的是氢氧化钠、氢气、氯气，电解熔融的氯化钠可以冶炼金属钠，D项错误。【答案】C4．(2017·石家庄模拟)下列制备金属单质的方法或原理正确的是(

)A．在高温条件下，用H2还原MgO制备单质MgB．在通电条件下，电解熔融Al2O3制备单质AlC．在通电条件下，电解饱和食盐水制备单质NaD．加强热，使CuO在高温条件下分解制备单质Cu【解析】

Mg的活泼性强，不能用H2还原法制备Mg，而是用电解熔融MgCl2的方法制备，电解饱和食盐水得到NaOH而不是Na；CuO强热分解生成Cu2O而不是Cu。【答案】

B【方法规律】

(1)金属冶炼方法选择的依据选择金属冶炼的方法要依据金属在自然界中的存在形态和金属的活泼性。金属活动性顺序表中，金属的位置越靠后，越容易被还原；金属的位置越靠前，越难被还原。(2)金属的冶炼方法与金属活动顺序表的关系金属活动性顺序K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb(H)、CuHg、Ag冶炼方法电解法热还原法热分解法考点3铝热反应5．(2015·山东高考，节选)用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验，需要的试剂还有________。A．KCl

B．KClO3C．MnO2 D．Mg取少量铝热反应所得的固体混合物，将其溶于足量稀H2SO4，滴加KSCN溶液无明显现象，________(填“能”或“不能”)说明固体混合物中无Fe2O3，理由是__________(用离子方程式说明)。6．(2017·山东聊城模拟)某同学这样描述“铝热反应”的现象：“反应放出大量的热，并发出耀眼的光芒”，“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”。查阅《化学手册》知：Al、Al2O3、Fe、Fe2O3的熔点、沸点数据如表所示：(1)该同学推测，铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。理由是该反应放出的热量使铁熔化，而铝的熔点比铁低，此时液态的铁和铝熔合形成铁铝合金。你认为他的解释是否合理：________(填“合理”或“不合理”)。

(2)该同学设计实验证明了所得的块状熔融物中含有金属铝。该实验所用试剂是________，反应的离子方程式为___________。

(3)实验室溶解该熔融物，下列试剂中最好的是________(填字母)。

A．浓硫酸B．稀硫酸

C．稀硝酸

D．氢氧化钠溶液难点专攻(九)合金组成与含量的测定A．Al、Mg、Si、Zn

B．Al、Fe、Zn、NaC．Al、Na、Cu、FeD．Al、Cu、Mg、Si、Mn【解析】

通过反应①知合金中必须含有排在金属活动性顺序中H之前的金属和H之后的金属；由反应②知合金中必须含有Si及排在金属活动性顺序表H之后的金属或其他非金属。【答案】D【方法总结】

定性测定合金组成的分析方法形成合金的各种成分的特殊化学性质仍按单一组分的性质(例如铝合金中的铝既能溶于酸又能溶于碱的性质不变，铜能溶于稀硝酸，且硝酸的还原产物为NO气体等性质不变)，一般是将合金酸溶或碱溶，根据反应中的特殊现象或根据溶解后所得溶液继续加沉淀剂产生的现象判断其成分。此类试题常以流程的形式呈现，解答的关键是理清每一步加入的物质和生成物质的成分。考点2合金组成的定量测定(一)定量测气法测定合金的组成2．(2018·烟台模拟)某同学设计了如下实验测量mg铜银合金样品中铜的质量分数：下列说法中不正确的是(

)A．合金的熔点比其成分金属低，通常比成分金属具有更优良的金属特性B．收集到的VL气体一定全为NOC．操作Ⅰ是过滤，操作Ⅱ是洗涤，操作Ⅲ是烘干D．只通过气体体积VL和最后固体质量Wg无法计算合金中铜的质量分数【解析】

解答本题要注意以下两点：①没有告诉硝酸的浓度，合金与硝酸反应放出的气体中可能含有NO2；②Wg固体应该是干燥纯净的AgCl，故D项不正确。【答案】D3．碳、硫的含量影响钢铁性能。碳、硫含量的一种测定方法是将钢样中碳、硫转化为气体，再用测碳、测硫装置进行测定。(1)采用装置A，在高温下将x克钢样中碳、硫转化为CO2、SO2。①气体a的成分是________。②若钢样中硫以FeS形式存在，A中反应：3FeS＋5O2 1________＋3________。(2)将气体a通入测硫装置中(如图)，采用滴定法测定硫的含量。①H2O2氧化SO2的化学方程式：__________________________________________________________________________________________________。②用NaOH溶液滴定生成的H2SO4，消耗zmLNaOH溶液，若消耗1mLNaOH溶液相当于硫的质量为y克，则该钢样中硫的质量分数：________。(3)将气体a通入测碳装置中(如图)，采用重量法测定碳的含量。①气体a通过B和C的目的是___________________________________________________________________________________________________。②计算钢样中碳的质量分数，应测量的数据是_____________________________________________________________________________________________________________________________。【方法总结】

定量测气法是指测定合金中某种物质反应时所产生的气体的量，应用化学方程式或关系式来判断合金的组成。其原理的关键点是某组分的特殊性质(特别是与酸或碱反应能产生气体)，其操作要点和注意事项有：保证装置的气密性良好，若测定气体的体积，注意收集气体的读数方法。(二)定量测定沉淀质量法4．(2018·广州模拟，节选)含镁3%～5%的铝镁合金，现已成为轮船制造、化工生产、机械制造等行业的重要原材料。现有一块已知质量的铝镁合金，欲测定其中镁的质量分数，几位同学设计了不同实验方案。(1)上述实验方案中，各发生了哪些化学反应？请尝试写出有关反应的化学方程式。________________________________________________________________________(2)上述各实验方案能否测出合金中镁的质量分数？请说明理由。________________________________________________________________________【解析】

结合镁、铝的化学性质逐步分析所发生的化学反应。方案①可以利用合金的总质量与氢气的总质量列方程求得；方案②可用氢气的体积求得铝的质量，然后求得镁的质量；方案③可由Mg(OH)2沉淀的质量直接求得镁的质量。

(2)理论上都能测出合金中Mg的质量分数。①可利用合金的总质量与氢气的总质量联立方程求出镁的质量；②可由氢气的体积求得铝的质量，然后求得镁的质量；③可由Mg(OH)2沉淀的质量直接求得镁的质量。5．(2013·重庆理综，14分)合金是建造航空母舰的主体材料。(1)航母升降机可由铝合金制造。①铝元素在周期表中的位置为________。工业炼铝的原料由铝土矿提取而得，提取过程中通入的气体为________。②Al­Mg合金焊接前用NaOH溶液处理Al2O3膜，其化学方程式为________。焊接过程中使用的保护气为________(填化学式)。(2)航母舰体材料为合金钢。①舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为____________。②航母用钢可由低硅生铁冶炼而成，则在炼铁过程中为降低硅含量需加入的物质为________。(3)航母螺旋桨主要用铜合金制造。①80.0gCu­Al合金用酸完全溶解后，加入过量氨水，过滤得白色沉淀39.0g，则合金中Cu的质量分数为________。②为分析某铜合金的成分，用酸将其完全溶解后，用NaOH溶液调节pH，当pH＝3.4时开始出现沉淀，分别在pH为7.0、8.0时过滤沉淀。结合题图信息推断该合金中除铜外一定含有________。【方法总结】

沉淀法测定物质含量是常用的一种方法，采用沉淀法时，涉及到的基本实验操作和主要问题有：称量、溶解(溶解试剂)；沉淀(重点是沉淀试剂的选择)；过滤、沉淀洗涤、沉淀的干燥、称量；数据的处理(包括测定结果的误差分析)。1．(2017·山西阳泉模拟)部分氧化的Fe­Cu合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共5.76g，经如下处理：下列说法正确的是(

)A．滤液A中的阳离子为Fe2＋、Fe3＋、H＋B．样品中铁元素的质量为2.2