2013年高考化學 教材回歸詳析 3.4用途廣泛的金屬材料 開發(fā)利用金屬礦物

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1、第四節(jié) 用途廣泛的金屬材料 開發(fā)利用金屬礦物 考點梳理 1.了解合金的概念及其重要應用。 2.了解金屬銅及其重要化合物的主要性質及應用。 一、合金及常見金屬材料 1.合金 （1）概念：兩種或兩種以上的金屬或金屬與非金屬熔合而成的具有金屬特性的物質。 （2）性質特點：合金具有不同于各成分金屬的物理、化學或機械性能。 ①具有金屬特性 ②合金的硬度一般比它的各成分金屬的大， ③多數合金的熔點一般比它的各成分金屬的低。 2.常見金屬材料 鐵、鉻、錳以及它們的合金 黑色金屬材料 有色金屬材料 除黑色金屬以外的其他 金屬及其合金 金屬材料

2、 (l)重要的黑色金屬材料 (2)幾種有色金屬材料 二、金屬礦物的開發(fā)利用 1．金屬在自然界中存在的形態(tài) 除了金、鉑 等極少數金屬外，絕大多數金屬以化合物的形式存在于自然界中。在這些金屬化合物中，金屬元素都顯正化合價。 2．金屬冶煉的實質 使金屬化合物中的金屬離子得 電子被還原 為金屬單質的過程：Mn＋＋ne－===M。 3．金屬冶煉的一般步驟 根據金屬的活動性不同，金屬冶煉的方法分為：電解法、熱還原法、熱分解法和富集法等。 三、金屬銅及其重要化合物的主要性質及應用 1.單質銅 (1)物理性質：紫紅色、不能被磁體吸引。 (2)化學性質 ①與非

3、金屬的反應 a.與O2反應 加熱：2Cu＋O22CuO。 常溫下在潮濕的空氣中： 2Cu+O2+H2O+CO2 ====Cu2(OH)2CO3。 b.與Cl2反應：Cu＋Cl2CuCl2(棕黃色煙)。 ②與酸的反應 a.與非氧化性酸：不反應。 b.與氧化性酸反應 與濃硫酸的反應：Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O。 與濃硝酸的反應：Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。 與稀硝酸的反應：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。 ③與鹽溶液的反應(用離子方程式表示) 與硝酸銀溶液的反應：Cu

4、+2Ag+====Cu2++2Ag 與氯化鐵溶液的反應：2Fe3++Cu====2Fe2++Cu2+。 2.氧化銅和氧化亞銅 名稱 氧化銅 氧化亞銅 顏色 黑色 磚紅色 與酸反應(H＋) CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O 與H2反應 CuO＋H2 Cu＋H2O Cu2O＋H22Cu＋H2O 轉化關系 4CuO2Cu2O＋O2↑ 3.氫氧化銅 (1)物理性質：藍色不溶于水的固體。 (2)化學性質：Cu(OH)2屬于弱堿 ，能與酸 反應生成鹽和水。 4．CuSO4·5H2O CuSO4·5H2

5、O為藍色晶體，俗稱藍礬、膽礬。無水CuSO4為白色粉末，遇水變藍色(生成CuSO4·5H2O)，可作為水的檢驗依據。 【熱點難點】 一、金屬活動性順序 1.常見金屬的主要化學性質總結列于下表： 金屬活動順序表 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 原子失電子能力 由大到小，還原性有強到弱 陽離子得電子能力 由小到大，氧化性有弱到強 性質變化規(guī)律 元素的金屬性逐漸減弱，單質的還原性依次減弱，離子的氧化性增強 和水的反應 與冷水劇烈反應 與沸水緩慢反應 高溫水蒸氣 不與水反應 生成

6、堿和氫氣 生成氧化物和氫氣 和酸的反應 劇烈反應 反應逐漸減緩 不能置換稀酸中的氫 與非氧化性酸→H2；與濃H2SO4、濃HNO3及稀HNO3反應，不放出H2，一般產物為：鹽+水+成酸元素的低價產物 與氧化性酸反應（但不放H2） 只溶于王水 和強堿的反應 僅鋁、鋅、與強堿反應放出H2 和鹽溶液的反應 先與水反應放出H2，看生成堿是否與鹽反應 排在前面的金屬可將后面的金屬從其鹽溶液中置換出來 和氧的反應 易被氧化 常溫生成氧化膜 加熱能被氧化 加熱能被氧化 不能被氧化 金屬氧化物的水化物及堿的熱穩(wěn)定性 氧化物跟水劇烈反應，生成堿，堿受熱不易分

7、解 對應氧化物（除H外）不溶于水，也不跟水反應，對應堿的熱穩(wěn)定性逐漸減弱 冶煉方法 電解法 熱還原法 熱分解法 物理方法 2.　判斷金屬活動性的規(guī)律 (1)金屬與水或酸反應的劇烈程度，反應越劇烈，該金屬越活潑。 (2)金屬對應的最高價氧化物的水化物的堿性強弱，堿性越強，該金屬越活潑。 (3)一種金屬能從另一種金屬的鹽溶液中將其置換出來，則該金屬活潑性比另一金屬強。 (4)兩金屬能夠構成原電池時，一般作負極的金屬比作正極的金屬活潑。 (5)在電解過程中，一般先得電子的金屬陽離子對應的金屬單質的活潑性比后得電子的金屬陽離子對應的金屬單質的活潑性差。 【典例1】a、b、

8、c、d、e分別是Cu、Ag、Fe、Al、Mg五種金屬中的一種。已知：①a、c、e均能與稀硫酸反應放出氣體；②b與d的硝酸鹽反應，置換出單質d；③c與強堿反應放出氣體；④c、e在冷濃硫酸中發(fā)生鈍化。由此可判斷a、b、c、d、e依次為(　　) A．Fe、Cu、Al、Ag、Mg B．Al、Cu、Mg、Ag、Fe C．Mg、Cu、Al、Ag、Fe D．Mg、Ag、Al、Cu、Fe 【答案】C 二、金屬的冶煉方法 由于金屬的化學活動性不同，金屬離子得到電子還原成金屬原子的能力也就不同，因此需采用不同的冶煉方法。 1.熱分解法 對活潑性較弱的金屬，用加熱分解其氧化物的方法冶煉，如

9、：2HgO2Hg+O2↑， 2Ag2O4Ag+O2↑ 2.電解法 對一些非?；顫姷慕饘?，用電解法冶煉，如： 電解熔融MgCl2：MgCl2(熔融) Mg+Cl2↑ 電解熔融Al2O3：2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑ 3.熱還原法 對于大多數活潑性較強的金屬，采用還原劑還原的方法冶煉，如： H2還原WO3：WO3+3H2W+3H2O Al還原Cr2O3：Cr2O3+2Al 2Cr+Al2O3 CO還原Fe2O3：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 4.鋁熱反應 (1)原理：高溫下鋁將金屬氧化物中的金屬還原出來。 (2)實驗裝置：如圖所示。 (3)實驗現

10、象 ①鎂條劇烈燃燒，放出一定的熱量，使氧化鐵粉末和鋁粉在較高溫度下發(fā)生劇烈的反應。 ②反應放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的強光。 ③紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中。 ④待熔融物冷卻后，除去外層熔渣，仔細觀察，可以發(fā)現落下的是鐵珠。 (4)鋁熱反應的應用 ①該反應為放熱反應，鋁在高溫下還原出了單質鐵，在冶金工業(yè)上也常用這一原理制取熔點較高的金屬，如鉻、錳等，3MnO2+4Al 2Al2O3+3Mn。 ②該反應原理可以應用在生產上，如焊接鋼軌等。 【典例2】工業(yè)制硫酸銅不是直接用銅和濃硫酸反應，而是將粗銅(含少量銀)浸入稀硫酸中，并不斷從容器下部吹入細小的空氣泡。有關該制備方法的敘述中，不正確的是( ) A.該方法應用了原電池工作原理 B.該方法不產生污染大氣的二氧化硫 C.該方法提高了硫酸的利用率 D.該方法提高了銅的利用率 【解析】選D。該方法的原理是：2Cu+O2+2H2SO4====2CuSO4+2H2O，由于銅、銀和稀硫酸能構成無數微小的原電池，加快了化學反應速率，故A項正確；由該方法的原理知，B、C項均正確；由于兩種方法銅的利用率相同，故D項錯誤。