1、【 精品教育资源文库 】 第 4 节 用途广泛的金属材料 开发利用金属矿物 考试说明 1了解合金的概念及重要应用。 2了解常见金属的活动性顺序及金属冶炼的一般方法。 3了解化学科学发展对自然资源开发利用的作用。 命题规律 化学与自然资源的综合利用，关乎社会可持续发展，因此开发利用金属矿物在历届各地高考中常考。考查形式一般为以某种矿石 (或工业废渣 )为素材，设计工艺流程图结合新信息考查金属的冶炼、方程式书写、实验操作、电化学知识及溶度积和化学计算等。 考点 1 合金、金属材料及其应用 1合金 (1)概念：合金是指 由两种或两种 以上的金属 (或金属与非金属 )熔合而成的具有 金属特性 的物质
2、。 (2)性能：合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在许多方面不同于各成分金属。 熔点：一般比它的各成分金属的 低 ； 硬度和强度：一般比它的各成分金属的 大 。 2常见金属材料 金属材料 ? 黑色金属材料： 铁、铬、锰 以及它们的合金有色金属材料：除黑色金属以外的其他金属及其合金(1)重要的黑色金属材料 钢 钢 铁 是用量最大、用途最广的合金。 钢? 碳素钢? 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 ：具有各种不同的优良性能，常见的有不锈钢及各种特种钢(2)几种有色金属材料 【 精品教育资源文库 】 铝及铝合金? 铝? 性
3、能：良好的延展性和导电性用途：制导线铝合金? 性能：密度小、强度高、塑性好、易于成 型、制造工艺简单、成本低廉用途：主要用于建筑业、容器和包装业、交通运输业、电子行业等 铜及铜合金? 铜? 性能：良好的导电性和导热性用途：主要用于电器和电子工业、建筑业铜合金 ： 青铜 是我国使用最早的合金，常见的还有黄铜和白铜(1)构成合金的成分不一定是两种或两种以上的金属，也可以是金属与非金属，合金中一定含金属元素。 (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)黑色金属材料和有色金属材料不是从材料的颜色上分的，铁、铬、锰及其合金材料不是黑色的，仍为银白色，而有色
4、金属中除金为黄色，铜为红色外，其他的也都是银白色的。 【基础辨析】 判断正误，正确的画 “” ，错误的画 “” 。 (1)下列物质或材料都属于合金：钢、青铜、铝镁合 金、水银、硅钢。 () (2)合金中的金属元素以化合物的形式存在。 () (3)合金的硬度低于成分金属，合金的熔点一般高于其成分金属。 () (4)合金比纯金属的导电性更强。 () (5)合金比纯金属的应用范围更广。 () (6)不锈钢中铁的含量比生铁中铁的含量高。 () 1中国自主研发的 C919大型飞机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
5、铝锂合金的熔点比铝低 D铝锂合金耐酸碱腐蚀 答案 D 解析 铝锂 合金是铝与锂形成的混合物， A正确；合金的硬度比组成金属的硬度大，熔沸点比组成金属的熔沸点低， B、 C正确；铝和锂都能与酸反应，铝还能与碱反应， D错误。 【 精品教育资源文库 】 2某合金与铁的物理性质的比较如下表所示： 还知该合金耐腐蚀、强度大，从以上性能看，该合金不适合做 ( ) A导线 B门窗框 C炉具 D飞机外壳 答案 A 解析 该合金与铁的性质比较可知，其导电性比 Fe差很多，不适合做导线。 考点 2 金属矿物的开发利用 1金属在自然界中存在的形态 除了 金 、 铂 等极少数金属外，绝大多数金属以 化合物 的形式
6、存 在于自然界中。在这些金属化合物中，金属元素都显 正 化合价。 2金属冶炼的实质 使金属化合物中的金属离子 得 电子被 还原 为金属单质的过程： Mn ne =M。 3金属冶炼的一般步骤 (1)富集：除去杂质，提高矿石中有用成分的含量。 (2)冶炼：利用氧化还原反应，用 还原剂 把金属矿石中的金属离子 还原 成金属单质。 (3)精炼：提纯金属。 4金属冶炼方法 (1)热分解法 (适用于 Hg、 Ag等不活泼金属 ) 例如： 2HgO=2Hg O2 ， 2Ag2O=4Ag O2 。 用热分解冶炼法冶炼金属的特点：金属元素的金属性 弱 ，金属元素的原子 不易 失去电子，其金属离子 容易 得到电子
7、，该金属元素所形成的化合物稳定性 较差 。 (2)热还原法 焦炭还原法。例如： C还原 CuO，其化学方程式为 C 2CuO=2Cu CO2 。 一氧化碳还原法。例如： CO还原 Fe2O3，其化学方程式为 3CO Fe2O3=2Fe 3CO2。 氢气还原法。例如： H2还原 WO3，其化学方程式为 3H2 WO3=W 3H2O。 【 精品教育资源文库 】 活泼金属还原法。例如： Al还原 Cr2O3，其化学方程式为 2Al Cr2O3=高温Al2O3 2Cr。 (3)电解法 (适用于 Al 以前的活泼金属 ) 例如： Al2O3的电解，其化学方程式为 2Al2O3(熔融 ) =电解冰晶石4
8、Al 3O2 。 (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)有些活动性很强的金属也可以用还原法来冶炼，如 Na KCl850 ,K NaCl 2RbCl Mg =700 800 MgCl2 2Rb 等，在此主要运用了化学平衡移动原理，利用 K、 Rb沸点低，汽化离开反应体系，使化学平衡得以向正反应方向移动。 【基础辨析】 判断正误，正确
9、的画 “” ，错误的画 “” 。 (1)用金属钠置换氯化钛 (TiCl4)溶液中的钛。 () (2)炼铁：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。 () (3)制钠：用海水为原料制得精盐，再电解纯净的 NaCl溶液。 () (4)用黄铜矿经电解精炼得到纯度为 99.9%的铜。 () (5)将 MgO与铝粉混合发生铝热反应制备镁。 () (6)MgCl2(aq) 石灰乳Mg(OH)2 煅烧MgO 电解Mg，在给定条件下制取金属镁。 () 1下列金属冶炼的反应原理中错误的是 ( ) A MgCl2(熔融 )=电解Mg Cl2 B Al2O3 3H2=2Al 3H2O C Fe
10、2O3 3CO=高温2Fe 3CO2 D 2Ag2O=4Ag O2 答案 B 解析 Al活动性比 H2强，不能用 H2还原法进行冶炼，而应用电解法进行冶炼。 2下列关于金属冶炼的说法中正确的是 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A金属银、汞可用热分解法冶炼 B将金属钠加入 TiCl4溶液中制得金属钛 C金属 Mg、 Al都可以用电解熔融氯化物的方法制得 D电解法是冶炼活泼金属 (如钾、钠、镁、铝等 )的唯一方法 答案 A 解析 银、汞为不活泼金属，工业上可用热分解其氧化物的形式制得， A 正确； Na能与溶液中的水发生反应， B错误； AlCl3为共价化合物，工业上制备金属 Al是用电解熔融
11、 Al2O3的方法， C 错误；工业上冶炼钾可以 用钠还原法： Na KCl850 以上 ,NaCl K(蒸气 )，反应制得的钾蒸气遇冷即得到金属钾， D错误。 1.2015 福建高考 下列制作铅笔的材料与相应工业不对应的是 ( ) A橡皮擦 橡胶工业 B铝合金片 冶金工业 C铅笔芯 电镀工业 D铅笔漆 涂料工业 答案 C 解析 制作铅笔芯的材料是石墨与黏土的混合物，与电镀工业没有关系。 2 2017 江苏高考 铝是应用广泛的金属。以铝土矿 (主要成分为 Al2O3，含 SiO2和 Fe2O3等杂质 )为原料制备铝的一种工艺流程如下： 注： SiO2在 “ 碱溶 ” 时转化为铝硅酸钠沉淀。 (
12、1)“ 碱溶 ” 时生成偏铝酸钠的离子方程式为 _ _。 (2)向 “ 过滤 ” 所得滤液中加入 NaHCO3 溶液，溶液的 pH_(填 “ 增大 ”“ 不变 ” 或 “ 减小 ”) 。 (3)“ 电解 ” 是电解熔融 Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是_。 (4)铝粉在 1000 时可与 N2反应制备 AlN。在铝粉中添加少量 NH4Cl固体并充分混合，有利于 AlN的制备， 其主要原因是 _。 答案 (1)Al2O3 2OH =2AlO2 H2O (2)减小 (3)石墨电极被阳极上产生的 O2氧化 (4)NH4Cl分解产生的 HCl能够破坏 Al 表面的 Al2O3薄膜 【
13、 精品教育资源文库 】 解析 (1)强碱条件下， Al2O3与 OH 发生反应的离子方程式为 Al2O3 2OH =2AlO2 H2O。 (2)“ 过滤 ” 所得滤液的主要成分是 NaAlO2，显强碱性，加入 NaHCO3后， NaAlO2可与NaHCO3发生反应： AlO2 HCO3 H2O=Al(OH)3 CO23 ，溶液碱性减弱， pH减小。 (3)石墨具有还原性，电解熔融 Al2O3，阳极 O2 被氧化为 O2，阳极上产生的 O2会氧化电极石墨。 (4)Al表面容易形成致密的氧化铝薄膜， NH4Cl 受热易分解产生 HCl，生成的 HCl能够破坏 Al表面的 Al2O3薄膜，有利于 A
14、lN的制备。 3 2015 天津高考 废旧印刷电路板是一种电子废弃物，其中铜的含量达到矿石中的几十倍。湿法技术是将粉碎 的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾，流程简图如下： 回答下列问题： (1)反应 是将 Cu 转化为 Cu(NH3)24 ，反应中 H2O2的作用是 _。写出操作 的名称： _。 (2)反应 是铜氨溶液中的 Cu(NH3)24 与有机物 RH 反应，写出该反应的离子方程式：_。操作 用到的主要仪器名称为 _，其目的是_(填序号 )。 a富集铜元素 b使铜元素与水溶液中的物质分离 c增加 Cu2 在水中的溶解度 (3)反应 是有机溶液中的 CuR2与稀硫酸反应生成 CuSO4和 _。若操作 使
