《3年高考2年模拟》2022课标版高中化学一轮复习 第4讲　用途广泛的金属材料和开发利用金属矿物(2).pptx

1、必备知识 整合 关键能力 突破 第第4 4讲用途广泛的金属材料和讲用途广泛的金属材料和 开发利用金属矿物开发利用金属矿物 必备知识 整合 关键能力 突破 一、铜及其重要化合物一、铜及其重要化合物 必备知识 整合 1.铜铜 (1)物理性质:铜是紫红色金属,具有良好的导电性、导热性和 延展性。 (2)化学性质 必备知识 整合 关键能力 突破 反应物质化学方程式 O2 潮湿的空气中:2Cu+O2+CO2+H2O Cu2(OH)2CO3(碱式碳酸铜,绿色) 加热条件下与O2反应:2Cu+O22CuO Cl2Cu+Cl2CuCl2 S2Cu+SCu2S 浓硫酸Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2+

2、2H2O 浓硝酸Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2NO2+2H2O 稀硝酸3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO+4H2O AgNO3溶液 Cu+2AgNO3 2Ag+Cu(NO3)2 FeCl3溶液2FeCl3+Cu 2FeCl2+CuCl2 必备知识 整合 关键能力 突破 2.氧化铜和氧化亚铜氧化铜和氧化亚铜 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CuO+H2Cu+H2OCu2O+H22Cu+H2O 转化关系4CuO2Cu2O+O2 必备知识 整合 关键能力 突破 3.氢氧化铜

3、氢氧化铜 (1)物理性质:蓝色不溶于水的固体。 (2)化学性质及应用 必备知识 整合 关键能力 突破 4.CuSO45H2O CuSO45H2O为蓝色晶体,俗称蓝矾、胆矾。无水CuSO4为白色粉末, 遇水变成蓝色(生成CuSO45H2O),可作为水的检验试剂。 必备知识 整合 关键能力 突破 二、合金金属的冶炼二、合金金属的冶炼 1.合金合金 必备知识 整合 关键能力 突破 2.常见金属材料常见金属材料 (1)黑色金属材料钢铁 a.钢是用量最大、用途最广的合金。 b. 必备知识 整合 关键能力 突破 a. b. (2)有色金属材料铜和铝 必备知识 整合 关键能力 突破 3.金属矿物的开发利用金

4、属矿物的开发利用 (1)金属冶炼的一般步骤 (2)金属活动性与冶炼方法的关系 必备知识 整合 关键能力 突破 (3)金属冶炼的方法(用化学方程式表示) 必备知识 整合 关键能力 突破 必备知识 整合 关键能力 突破 4.铝热反应铝热反应 实验装置 实验现象 a.镁带剧烈燃烧,放出热量,并发出耀眼的白光 b.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Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3 原理应用 a.制取熔点较高、活动性弱于Al的金属,如铁、铬、锰等 b.金属焊接,如野外焊接钢轨等 必备知识 整合 关键能力 突破 1.易错易混

5、辨析(正确的画“”,错误的画“”)。 (1)铜绿的主要成分是碱式碳酸铜,可用稀盐酸除铜器表面的铜绿() (2)除去Cu粉中混有的CuO的方法是加入稀硝酸溶解、过滤、洗涤、干燥 () (3)将铜粉加入1.0molL-1Fe2(SO4)3溶液中,现象是溶液变蓝,有黑色固体出现 () (4)铁比铜活泼,铆在铜板上的铁钉在潮湿空气中不易生锈() 必备知识 整合 关键能力 突破 (5)硫酸铜可用作游泳池的消毒剂() (6)CuSO4溶液与过量浓氨水反应的离子方程式:Cu2+2NH3H2O Cu(OH)2+2N() (7)金属元素的单质只有还原性,其离子只有氧化性() (8)工业上通过电解氯化钠溶液制备金

6、属钠和氯气() (9)合金的性质与其成分金属的性质不完全相同() (10)由铁矿石炼成铁是化学变化,由生铁炼成钢是物理变化() 4 H 必备知识 整合 关键能力 突破 2.填写下列铜及其化合物的颜色。 CuO黑色Cu2O砖红色Cu2S黑色 CuS黑色Cu2(OH)2CO3绿色 CuSO45H2O蓝色Cu紫红色 CuSO4白色Cu(OH)2蓝色 必备知识 整合 关键能力 突破 3.(1)根据金属的活动性不同,金属冶炼的方法分为电解法、热还原法、 热分解法等。 (2)写出冶炼下列金属的化学方程式。 Hg:2HgO2Hg+O2; Fe:Fe2O3+3CO2Fe+3CO2; Cr:Cr2O3+2Al2

7、Cr+Al2O3; 必备知识 整合 关键能力 突破 Mg:MgCl2(熔融)Mg+Cl2; Al:2Al2O3(熔融)4Al+3O2。 必备知识 整合 关键能力 突破 考点一铜及其重要化合物 典例探究典例探究 例例氯化亚铜(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+,广泛应用于化工和印染等行业。某研究性学习小组拟热分解CuCl2 2H2O制备CuCl,并进行相关探究。下列说法正确的是() 关键能力 突破 B 必备知识 整合 关键能力 突破 A.途径1中产生的Cl2可以回收循环利用,也可以通入饱和CaCl2溶液中除去 B.途径2中200时反应的化学方程式为Cu2

8、(OH)2Cl22CuO+2HCl C.X气体可以是N2,目的是做保护气,抑制CuCl22H2O在加热过程发生水解 D.CuCl与稀硫酸反应的离子方程式为2CuCl+4H+S2Cu2+2Cl-+ SO2+2H2O 2 4 O 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析途径1中产生的Cl2可以转化为HCl,回收循环利用,Cl2在饱和CaCl2溶液 中溶解度很小,不能被吸收除去,故A错误;Cu2(OH)2Cl2加热到200生成CuO, 由原子守恒可知,还生成HCl,则化学方程式为Cu2(OH)2Cl22CuO+2HCl, 故B正确;CuCl2水解生成氢氧化铜和HCl,X气体用于抑制CuCl2水解,则

9、X为 HCl,不是氮气,故C错误;CuCl在酸性条件下不稳定,易生成金属Cu和Cu2+,故 D错误。 必备知识 整合 关键能力 突破 名师点拨名师点拨 废铜利用的思维模式 必备知识 整合 关键能力 突破 题组训练题组训练 题组一铜及其化合物的性质与应用题组一铜及其化合物的性质与应用 1.用毛笔蘸取少量30%FeCl3溶液在铜片上写一个“Cu”字,放置片刻,用少 量水将铜片上的溶液冲到小烧杯中,下列说法正确的是() A.烧杯中的溶液呈黄色 B.铜片无任何变化 C.铜片上有凹陷的“Cu”字 D.发生了反应:Fe3+CuCu2+Fe2+ C 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析FeCl3溶液与铜

10、片发生反应:2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2,FeCl2溶液是 浅绿色的,CuCl2溶液是蓝色的,A错;FeCl3溶液与铜片发生了反应,B错;电荷不 守恒,D错。 必备知识 整合 关键能力 突破 2.A、B、C、D、E分别是Cu、Ag、Fe、Al、Mg五种金属中的一种。已知: (1)将A、C用导线相连后放入稀H2SO4中,C的表面有气泡产生;(2)将B放入D 的硝酸盐中,B的表面析出单质D;(3)将C、E放入冷浓硫酸中,均无明显现 象。由此可以推断五种金属A、B、C、D、E依次可能为() A.Fe、Cu、Al、Ag、MgB.Mg、Cu、Al、Ag、Fe C.Al、Cu、Mg、Ag、F

11、eD.Mg、Ag、Al、Cu、Fe B 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析由题给信息可知,E不可能是Mg元素,且A比C活泼,而Fe不如Al活泼,故 A错误。A为Mg,可以和稀硫酸反应,与C(Al)和稀硫酸形成原电池时Al为负 极,产生气泡;B为Cu,比D(Ag)活泼;C(Al)和E(Fe)在浓硫酸中钝化,故B符合题 意。五种元素中最活泼的金属为Mg,而A比C活泼,且根据(3)也可知C不可能 是Mg,故C错误。根据分析可知B比D活泼,而Ag不如Cu活泼,故D错误。 必备知识 整合 关键能力 突破 题组二化工流程中铜及其化合物的转化题组二化工流程中铜及其化合物的转化 3.某炼铁废渣中含有大量

12、CuS及少量铁的化合物,工业上以该废渣为原料生 产CuCl22H2O晶体的工艺流程如下: 必备知识 整合 关键能力 突破 下列说法正确的是() A.焙烧过程中每消耗1molCuS则消耗3molO2 B.焙烧后的废气能够使酸性高锰酸钾溶液褪色 C.滤渣中主要含铁的氧化物 D.将获得的CuCl22H2O晶体加热可制得CuCl2固体 解析解析根据2CuS+3O22CuO+2SO2知,1molCuS消耗1.5molO2,A错误;焙 烧后的废气中含SO2,能够使酸性高锰酸钾溶液褪色,B正确;滤渣中主要含氢 氧化铁,C错误;Cu2+能够发生水解,加热CuCl22H2O晶体,不能制得CuCl2固体, D错误

13、。 B 必备知识 整合 关键能力 突破 4.CuCl是应用广泛的有机合成催化剂,可从黄铜矿(主要成分为CuFeS2)中制 取。 已知:CuCl是一种白色粉末,微溶于水,难溶于乙醇,在空气中易被氧化,在水溶 液中存在平衡:CuCl(s)+2Cl-(aq)CuCl32-(aq)(无色溶液)。 必备知识 整合 关键能力 突破 下列叙述正确的是() A.“浸取”过程中的主要反应为CuFeS2+4CuCl24CuCl+FeCl2+2S B.浸取所得到的FeCl2溶液,可用来腐蚀覆在绝缘板上的铜箔制造印刷电路板 C.加水有利于CuCl(s)+2Cl-(aq)CuCl32-(aq)平衡逆向移动,析出CuCl

14、,Cl- 浓度增大 D.为提高产率和纯度,可采用乙醇洗涤、真空干燥 D 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析由题图中反应物、生成物结合原子守恒可知浸取中的主要反应为 CuFeS2+3CuCl24CuCl+FeCl2+2S,故A错误;浸取所得到的FeCl2溶液,与Cu 不反应,不能用来腐蚀覆在绝缘板上的铜箔,故B错误;加水向离子浓度增大的 方向移动,加水有利于CuCl(s)+2Cl-(aq)CuCl32-(aq)平衡逆向移动,析出 CuCl,Cl-浓度减小,故C错误;CuCl难溶于乙醇,在空气中易被氧化,则为提高产 率和纯度,可采用乙醇洗涤、真空干燥,故D正确。 必备知识 整合 关键能力 突

15、破 考点二合金金属的冶炼 典例探究典例探究 例例下列有关金属的工业制法中,正确的是() A.制钠:用海水为原料制得精盐,再电解纯净的NaCl溶液 B.制铁:以铁矿石为原料,CO还原得铁 C.制镁:用海水为原料,经一系列过程制得氧化镁固体,H2还原得镁 D.制铝:从铝土矿中获得氧化铝再得到氯化铝固体,电解熔融的氯化铝得到铝 B 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析工业制钠是电解熔融NaCl:2NaCl(熔融)2Na+Cl2,而电解NaCl 溶液:2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2,得不到钠,A错误;工业制镁是电 解熔融氯化镁:MgCl2(熔融)Mg+Cl2,C错误;工业制铝是电解熔

16、融的氧 化铝:2Al2O3(熔融)4Al+3O2,氯化铝是共价化合物,在熔融状态下不 导电,D错误。 必备知识 整合 关键能力 突破 名师点拨名师点拨 (1)金属冶炼时,不同冶炼方法有不同的特点,如用气态物质还原时,气体 与矿石充分接触,反应速率快,无残留,得到的金属纯度高;电解冶炼需消耗大 量的电能;铝热反应适用于高熔点金属的冶炼。 (2)当一种金属可用多种方法冶炼时,工业上一般优先采用经济效益高的方 法。即热分解法优于焦炭还原法,焦炭还原法优于铝热还原法,铝热还原法优 于电解法。从环保角度考虑,H2还原法优于C、CO还原法。 必备知识 整合 关键能力 突破 (3)用还原剂还原法制得的金属一

17、般含有较多的有害杂质,如含其他金属或非 金属。为了满足金属的多种用途,除去金属中的有害杂质是必要的。低沸点 金属(如锌和汞)可以用蒸馏法与较不易挥发的有害杂质分离而达到提纯的 目的;电解法精炼金属是使用最广泛的金属精炼法,铜、银、金、铅等都可以 用这种方法精炼。 必备知识 整合 关键能力 突破 题组训练题组训练 题组一合金题组一合金 1.镁铝合金质优体轻,又不易锈蚀,大量用于航空工业、造船工业、日用化工 等领域。下列关于镁铝合金性质的叙述中正确的是() A.此合金的熔点比镁和铝的熔点都高B.此合金能全部溶解于稀盐酸中 C.此合金能全部溶解于氢氧化钠溶液中D.此合金不能全部溶于过量FeCl3溶液

18、中 解析解析合金的熔点一般低于组成它的成分金属,A错误;镁铝合金具有镁、铝 的化学性质,只有B正确。 B 必备知识 整合 关键能力 突破 2.(2020湖南怀化联考)下列有关金属的说法中正确的是() A.生铁比纯铁抗腐蚀能力更强 B.青铜、不锈钢、硬铝都是合金 C.性质越活泼的金属越早被人类冶炼和使用 D.单质铝在空气中比较耐腐蚀,所以铝是不活泼金属 解析解析生铁容易被腐蚀,比纯铁抗腐蚀能力弱,A项错误;青铜、不锈钢、硬铝都 是合金,B项正确;性质越不活泼的金属越早被人类冶炼和使用,C项错误;单质铝 在空气中比较耐腐蚀,是因为其表面有一层致密的氧化膜,铝是活泼金属,D项错误。 B 必备知识 整

19、合 关键能力 突破 3.下列说法不正确的是() A.Cu(NH3)4SO4可通过CuSO4溶液与过量氨水作用得到 B.“丹砂(HgS)烧之成水银”,该反应为吸热反应 C.钙单质可以从TiCl4中置换出Ti D.可用H2还原MgO制备单质Mg 题组二金属的冶炼题组二金属的冶炼 D 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析硫酸铜溶液与氨水反应,当氨水过量时生成Cu(NH3)4SO4,A选项正确; 由“丹砂(HgS)烧之成水银”可知,HgS受热分解过程中需要持续加热,由此 可知该反应为吸热反应,B选项正确;钙还原性较强,钙单质可以从TiCl4中置换 出Ti,C选项正确;镁属于较活泼金属,常用电解熔融

20、MgCl2的方法制备镁,D选 项错误。 必备知识 整合 关键能力 突破 4.碱式碳酸铝镁MgaAlb(OH)c(CO3)d在一定条件下的转化如图所示,下列说法 正确的是() A.a、b、c、d符合关系式:2a+3b=c+3d B.X可能为NaOH C.Q可能为NH3 D.工业上用CO还原Al2O3的方法制取金属Al B 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析化合物中Mg元素的化合价为+2、Al元素的化合价为+3、氢氧根离子 的化合价为-1、碳酸根离子的化合价为-2,根据正负化合价代数和为0可得, 2a+3b=c+2d,故A错误;根据题给流程可知,烧渣主要为氧化镁和氧化铝,氧化铝 具有两性,能

21、溶于强碱溶液,而氧化镁不与碱反应,所以溶液X可能为NaOH溶 液,故B正确;由前面的分析并结合题给流程可知,溶液Z可能为NaAlO2溶液,则 气体X可能为CO2,不可能为NH3,故C错误;金属活动性顺序中铝及排在铝前面 的金属一般用电解法制取,所以工业上用电解Al2O3的方法制取金属Al,故D错 误。 必备知识 整合 关键能力 突破 题组三铝热反应及其应用题组三铝热反应及其应用 5.利用下图装置做铝热反应实验。下列说法不正确的是() A.该反应的化学方程式是2Al+Fe2O32Fe+Al2O3 B.该反应会产生高温、发出强光 C.根据铝热反应的原理,可以冶炼某些金属 D.若反应中转移3mol电

22、子,则消耗氧化剂的物质的量是1mol 解析解析铁元素的化合价从+3降低到0,Fe2O3作氧化剂,1mol氧化铁在反应中得 到6mol电子,若反应中转移3mol电子,则消耗氧化剂的物质的量是0.5mol, D错误。 D 必备知识 整合 关键能力 突破 6.实验室将9g铝粉跟一定量的金属氧化物粉末混合形成铝热剂。发生铝热 反应之后,所得固体中含金属单质18g,则该氧化物粉末不可能是() A.Fe2O3和MnO2B.Fe2O3和V2O5 C.Cr2O3和V2O5D.Fe3O4和FeO 解析解析9g铝粉可以提供1mol电子,则氧化物中的金属元素每得到1mol电子 对应的质量就应该是18g。各金属得到1

23、mol电子对应的质量为:18.7g; :13.75g;:10.2g;:17.3g;:28g;:21g,由平均值原则可知A、B可能, C不可能,铝粉不完全反应时,D可能。 3 Fe 4 Mn 5 V 3 Cr 2 Fe 8/3 Fe C 必备知识 整合 关键能力 突破 1.(2020课标,26节选)钒具有广泛用途。黏土钒矿中,钒以+3、+4、+5价的 化合物存在,还包括钾、镁的铝硅酸盐,以及SiO2、Fe3O4。采用以下工艺流程 可由黏土钒矿制备NH4VO3。 该工艺条件下,溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示: 金属离子Fe3+Fe2+Al3+Mn2+ 开始沉淀pH1.97.03.

24、08.1 完全沉淀pH3.29.04.710.1 必备知识 整合 关键能力 突破 回答下列问题: (1)“酸浸氧化”需要加热,其原因是加快酸浸和氧化反应速率(促进氧化 完全)。 (3)“中和沉淀”中,钒水解并沉淀为V2O5xH2O,随滤液可除去金属离子 K+、Mg2+、Na+、Mn2+,以及部分的Al3+和Fe3+。 (4)“沉淀转溶”中,V2O5xH2O转化为钒酸盐溶解。滤渣的主要成分是 Fe(OH)3。 (5)“调pH”中有沉淀生成,生成沉淀反应的化学方程式是NaAl(OH)4+HCl Al(OH)3+NaCl+H2O。 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析(1)加热的目的是使反应完全

25、,加快酸浸速率。(3)pH=3.03.1时,Mn2+还 未沉淀,所以滤液中有Mn2+,另外Fe3+、Al3+在该pH范围内没有沉淀完全,部 分留在滤液中。(4)滤饼中除了有V2O5xH2O,还有少量Fe(OH)3和Al(OH)3, 加NaOH调pH13,V2O5xH2O与NaOH反应生成NaVO3,Al(OH)3与NaOH反应 生成NaAl(OH)4,Fe(OH)3不与NaOH反应,所以滤渣是Fe(OH)3。(5)“调pH” 的目的是将NaAl(OH)4转化为Al(OH)3沉淀除去,反应的化学方程式为 NaAl(OH)4+HClAl(OH)3+NaCl+H2O,则滤渣为Al(OH)3。 必备知

26、识 整合 关键能力 突破 2.(2020课标,27节选)某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、 Al、Fe及其氧化物,还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中 的镍制备硫酸镍晶体(NiSO47H2O): 必备知识 整合 关键能力 突破 金属离子Ni2+Al3+Fe3+Fe2+ 开始沉淀时(c=0.01molL-1)的pH7.23.72.27.5 沉淀完全时(c=1.010-5molL-1)的pH8.74.73.29.0 溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示: 回答下列问题: (1)“碱浸”中NaOH的两个作用分别是除去油脂、溶解铝及其氧化物。 为回收金属,用稀硫酸将

27、“滤液”调为中性,生成沉淀。写出该反应的 离子方程式Al(OH+H+Al(OH)3+H2O。4 ) 必备知识 整合 关键能力 突破 (2)“滤液”中含有的金属离子是Ni2+、Fe2+、Fe3+。 (3)“转化”中可替代H2O2的物质是O2或空气。若工艺流程改为先“调 pH”后“转化”,即,“滤液”中可能 含有的杂质离子为Fe3+。 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析(1)油脂可在NaOH溶液中发生水解反应生成可溶性的高级脂肪酸钠 和甘油,并且NaOH溶液能溶解Al和Al2O3,2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+ 3H2、Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O,故“碱浸”中

28、NaOH的两个作用分 别是除去油脂和溶解铝及其氧化物。“滤液”中含有NaAl(OH)4(也可写 成NaAlO2),向其中加入稀H2SO4调为中性会生成Al(OH)3沉淀,反应的离子方 程式为Al(OH+H+Al(OH)3+H2O或Al+H+H2OAl(OH)3。 (2)“滤饼”中含有Ni、Fe、NiO、FeO、Fe2O3以及少量其他不溶物,加入 稀H2SO4后主要发生反应Ni+2H+Ni2+H2、Fe+2H+Fe2+H2、NiO+ 2H+Ni2+H2O、FeO+2H+Fe2+H2O、Fe2O3+6H+2Fe3+3H2O,故 4 ) 2 O 必备知识 整合 关键能力 突破 “滤液”中含有的金属离子是Ni2+、Fe2+、Fe3+。(3)H2O2的作用是在酸性 条件下将Fe2+氧化为Fe3+(2Fe2+H2O2+2H+2Fe3+2H2O),且在“转化”中不 引入新杂质,故可替代H2O2的物质是O2或空气,发生反应4Fe2+O2+4H+ 4Fe3+2H2O,也不引入新杂质。加NaOH溶液“调pH”的目的是生成Fe(OH)3 沉淀除去Fe3+,为除尽Fe3+而又不生成Ni(OH)2沉淀,需控制pH范围:3.2pH 7.2,此时溶液中还存在Fe2+,H2O2可将Fe2+氧化为Fe3+,故“滤液”中可能含有 的杂质离子为Fe3+。