金属材料与金属矿物的开发利用【讲】(人教版)(原卷版)

金属材料与金属矿物的开发利用知识整理知识整理铜及其重要化合物一、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。2．化学性质（1）常温下，铜在干燥的空气中性质稳定，但在潮湿的空气里会被锈蚀，在其表面逐渐形成一层绿色的铜锈。化学方程式为。（2）写出下列化学方程式。铜在空气中加热：；铜丝在硫蒸气中反应：。二、铜的重要化合物1．Cu(OH)2的性质及应用Cu(OH)2：蓝色溶于水的固体。2．Cu2(OH)2CO3的名称为，是铜绿、孔雀石的主要成分，受热分解可生成黑色的氧化铜，化学方程式：；可溶于稀硫酸，离子方程式：。3．黑色氧化铜在高温下分解为红色的Cu2O，化学方程式为。4．蓝色的硫酸铜晶体受热分解为白色的硫酸铜粉末，化学方程式为。（1）CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称。（2）无水CuSO4为白色粉末，遇水变色(生成CuSO4·5H2O)，可作为水的检验依据，但无水CuSO4不能做干燥剂。5．红色的Cu2O与稀盐酸反应，溶液变蓝，同时生成红色的单质铜，离子方程式为注意事项注意事项铜盐的毒性铜盐溶液有毒，是因为铜离子能使蛋白质变性从而失去生理活性，故可利用胆矾、熟石灰、水配成波尔多液，用来杀灭植物的病毒。知识演练知识演练1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。（1）向CuSO4溶液中加入足量Zn粉，溶液蓝色消失：Zn＋CuSO4=Cu＋ZnSO4。()（2）用稀硫酸和锌粒制取H2时，加几滴CuSO4溶液以加快反应速率。()（3）向含较高浓度Cl－的溶液中加入Cu和CuSO4，生成CuCl沉淀而除去Cl－的反应为Cu＋Cu2＋＋2Cl－=2CuCl。()（4）加入稀硝酸溶解，过滤、洗涤、干燥，可除去Cu粉中混有的CuO。()（5）将铜丝插入稀硝酸中，反应的离子方程式为Cu＋4H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=Cu2＋＋2NO2↑＋H2O。()2．Cu2O与稀硫酸反应的离子方程式是____________________；加热条件下氨被CuO氧化成一种气体单质，写出该反应的化学方程式：____________。素养提升素养提升一、铜及其化合物的性质及转化1．下列实验探究Cu及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是()A．将铜粉和硫粉混合均匀并加热以制取CuSB．向Cu与过量浓硫酸反应后的试管中加水以观察CuSO4溶液的颜色C．向CuSO4溶液中加入适量的NaOH，过滤、洗涤并收集沉淀充分灼烧以制取CuOD．在淀粉溶液中加入适量稀硫酸微热水解，再加入少量新制Cu(OH)2悬浊液并加热，产生砖红色沉淀2．(双选)(2020·山东省实验中学高三诊断改编)氯化亚铜(CuCl)是白色粉末，微溶于水，酸性条件下不稳定，易生成金属Cu和Cu2＋。某小组拟热分解CuCl2·2H2O制备CuCl，并进行相关探究。下列说法正确的是()A．制备CuCl时产生的Cl2可以回收循环利用，也可以通入饱和NaCl溶液中除去B．Cu2(OH)2Cl2在200℃时反应的化学方程式为Cu2(OH)2Cl2eq\o(=,\s\up7(200℃))2CuO＋2HCl↑C．X气体是HCl，目的是抑制CuCl2·2H2O在加热过程中发生水解D．CuCl与稀硫酸反应的离子方程式为2CuCl＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)=2Cu2＋＋2Cl－＋SO2↑＋2H2O3．某化合物M由两种常见的元素组成，为了测定其组成进行如下实验：M的化学式可能为()A．Cu2S B．CuSC．FeS2 D．Fe3S4二、铜及其化合物的制备4．用CuCl2·2H2O制取无水CuCl2的实验装置如图所示，下列说法错误的是()A．通入HCl可以抑制CuCl2的水解B．先滴入浓硫酸，再点燃c处酒精灯C．硬质玻璃管内部右侧会出现白雾D．装置d中上层为苯，下层为NaOH溶液5．工业上由黄铜矿(主要成分为CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：请回答下列问题：（1）气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的_____________吸收。a．浓H2SO4 b．稀HNO3c．NaOH溶液 d．氨水（2）由泡铜冶炼粗铜的化学方程式为______________________________________。（3）以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是________。a．电能全部转化为化学能b．粗铜接电源正极，发生氧化反应c．溶液中Cu2＋向阳极移动d．从阳极泥中可回收Ag、Pt、Au等金属（4）利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4=2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为___________________________________。方法技巧方法技巧铜的冶炼“两方法”（1）湿法炼铜：Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu。（2）高温炼铜：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜)：2CuFeS2＋4O2eq\o(=,\s\up7(800℃))Cu2S＋3SO2＋2FeO(炉渣)2Cu2S＋3O2eq\o(=,\s\up7(1200℃))2Cu2O＋2SO22Cu2O＋Cu2Seq\o(=,\s\up7(1200℃))6Cu＋SO2↑粗铜中铜的含量为99.5%～99.7%，主要含有Ag、Zn、Fe、Au等杂质，粗铜通过电解精炼可得到高纯度的铜。电解精炼铜的原理是用粗铜做阳极，失电子变为Cu2＋，用纯铜棒做阴极即可得到精铜。知识整理知识整理金属材料与金属矿物的开发利用一、金属材料(教材补遗)1．金属材料的种类金属材料包括和它们的合金，通常把金属材料分为(1)黑色金属材料：铁、铬、锰以及它们的合金；(2)有色金属材料：除黑色金属以外的其他金属及其合金。2．合金（1）概念：两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有的物质。（2）性能：合金具有不同于各成分金属的物理化学性能或机械性能。①熔点：一般比它的各成分金属都；②硬度和强度：一般比它的各成分金属都。3．重要的黑色金属材料——钢是用量最大、用途最广的合金。钢eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(碳素钢\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(低碳钢：韧性、焊接性好，强度低,中碳钢：强度高，韧性及加工性好,高碳钢：硬而脆，热处理后弹性好)),合金钢：也叫特种钢，具有各种不同的优良性能，,用于制不锈钢及各种特种钢。不锈钢是最常见的,合金钢，它的合金元素主要是铬和镍))4．几种有色金属材料5．新型合金是一类能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料。此外，钛合金、耐热合金和形状记忆合金等新型合金广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域。二、金属矿物的开发利用1．金属在自然界中的存在在地壳中除了金、铂等少数极不活泼的金属外，绝大多数金属元素以形式存在。2．金属的冶炼（1）实质：把金属从化合态为游离态。（2）方法：根据金属的活动性顺序不同，金属冶炼的方法分为热分解法、热还原法、电解法等。冶炼方法主要反应原理(举例)热分解法2HgOeq\o(=,\s\up7(△))2Hg＋O2↑2Ag2Oeq\o(=,\s\up7(△))4Ag＋O2↑热还原法CO做还原剂Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2(高炉炼铁)H2做还原剂WO3＋3H2eq\o(=,\s\up7(△))W＋3H2O活泼金属做还原剂3MnO2＋4Aleq\o(=,\s\up7(高温))3Mn＋2Al2O3电解法2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up11(电解),\s\do4(冰晶石))4Al＋3O2↑MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))Mg＋Cl2↑2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))2Na＋Cl2↑3.铝热反应实验原理高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热，生成的铁呈熔融态，易与Al2O3分离。化学方程式为Fe2O3＋2Aleq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3实验装置实验现象（1）镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与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，有熔融物落入沙中原理应用（1）制取熔点较高、活动性弱于Al的金属，如铁、铬、锰、钨等；（2）金属焊接，如野外焊接钢轨等知识演练知识演练判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。（1）铝合金大量用于高铁建设。()（2）储氢合金是一类能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料。()（3）金属元素的单质在常温下均为固体。()（4）金属元素在不同化合物中化合价均相同。()（5）合金材料中不可能含有非金属元素。()（6）港珠澳大桥的建设使用了大量钢材，钢材是合金。()（7）铁是人类在生产、生活中最早使用的金属。()（8）合金中的金属元素都是以化合态形式存在。()（9）合金的硬度一般大于其成分金属，而熔点一般低于其成分金属。()（10）金属氧化物与铝粉的混合物都是铝热剂。()（11）用金属钠在高温下还原TiCl4可制取金属钛。()（12）人类历史上使用铝的时间比铁晚，原因是铝的冶炼成本高。()（13）电解氯化镁溶液制取金属镁。()素养提升素养提升一、金属材料与合金1．下列生活用品中主要由黑色金属材料制造的是()A．塑钢门窗 B．不锈钢刀C．纯铜导线 D．18K金首饰2．(双选)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．铝锂合金的熔点比铝高D．铝锂合金耐酸碱腐蚀3．(双选)下列关于铝的说法中，正确的是()A．铝的化学性质活泼B．铝不与酸、碱反应C．常温下铝不与氧气反应D．铝表面容易生成一层致密的氧化铝保护膜二、金属的冶炼4．下列说法正确的是()A．工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气B．钢铁厂用热还原法冶炼铁C．工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al不涉及氧化还原反应D．MgCl2(aq)eq\o(→,\s\up7(石灰乳))Mg(OH)2eq\o(→,\s\up7(煅烧))MgOeq\o(→,\s\up7(电解))Mg5．金属铝质轻且有良好的防腐蚀性，在国防工业中有非常重要的应用。完成下列填空：（1）镓(Ga)与铝同主族。写出镓的氯化物与氨水反应的化学方程式：_________________。（2）用铝和金属氧化物反应制备金属单质是工业上较常用的方法。例如：2Al＋4BaOeq\o(=,\s\up7(高温))3Ba↑＋BaO·Al2O3常温下Al的金属性比Ba的金属性________(填“强”或“弱”)。利用上述方法可制取Ba的主要原因是_____________。a．高温时Al的活泼性大于Bab．高温有利于BaO分解c．高温时BaO·Al2O3比Al2O3稳定d．Ba的沸点比Al的低三、铝热反应及其应用6．铝热反应的本质是利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来，关于铝热反应回答下列问题：（1）用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验，需要的试剂还有________。A．KCl B．KClO3C．Mn