2013年高考化学 教材回归详析 3.4用途广泛的金属材料 开发利用金属矿物.doc

第四节 用途广泛的金属材料 开发利用金属矿物考点梳理1.了解合金的概念及其重要应用。2.了解金属铜及其重要化合物的主要性质及应用。 一、合金及常见金属材料1.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金属特性的物质。（2）性质特点：合金具有不同于各成分金属的物理、化学或机械性能。具有金属特性合金的硬度一般比它的各成分金属的大，多数合金的熔点一般比它的各成分金属的低。2.常见金属材料铁、铬、锰以及它们的合金黑色金属材料有色金属材料除黑色金属以外的其他金属及其合金金属材料 (l)重要的黑色金属材料(2)几种有色金属材料二、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：Mnne=M。3金属冶炼的一般步骤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、热分解法和富集法等。三、金属铜及其重要化合物的主要性质及应用1.单质铜(1)物理性质：紫红色、不能被磁体吸引。(2)化学性质与非金属的反应a.与O2反应加热：2CuO22CuO。常温下在潮湿的空气中：2Cu+O2+H2O+CO2 =Cu2(OH)2CO3。b.与Cl2反应：CuCl2CuCl2(棕黄色烟)。与酸的反应a.与非氧化性酸：不反应。b.与氧化性酸反应与浓硫酸的反应：Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O。与浓硝酸的反应：Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O。与稀硝酸的反应：3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O。与盐溶液的反应(用离子方程式表示)与硝酸银溶液的反应：Cu+2Ag+=Cu2+2Ag与氯化铁溶液的反应：2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+。2.氧化铜和氧化亚铜名称氧化铜氧化亚铜颜色黑色砖红色 与酸反应(H)CuO2H=Cu2H2OCu2O2H=Cu2CuH2O与H2反应CuOH2 CuH2OCu2OH22CuH2O转化关系4CuO2Cu2OO23.氢氧化铜(1)物理性质：蓝色不溶于水的固体。(2)化学性质：Cu(OH)2属于弱碱 ，能与酸 反应生成盐和水。4CuSO4·5H2OCuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾。无水CuSO4为白色粉末，遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)，可作为水的检验依据。【热点难点】一、金属活动性顺序1.常见金属的主要化学性质总结列于下表：金属活动顺序表K Ca NaMg Al ZnFe Sn Pb(H)Cu Hg AgPt Au原子失电子能力由大到小，还原性有强到弱阳离子得电子能力由小到大，氧化性有弱到强性质变化规律元素的金属性逐渐减弱，单质的还原性依次减弱，离子的氧化性增强和水的反应与冷水剧烈反应与沸水缓慢反应高温水蒸气不与水反应生成碱和氢气生成氧化物和氢气和酸的反应剧烈反应反应逐渐减缓不能置换稀酸中的氢与非氧化性酸H2；与浓H2SO4、浓HNO3及稀HNO3反应，不放出H2，一般产物为：盐+水+成酸元素的低价产物与氧化性酸反应（但不放H2）只溶于王水和强碱的反应仅铝、锌、与强碱反应放出H2和盐溶液的反应先与水反应放出H2，看生成碱是否与盐反应排在前面的金属可将后面的金属从其盐溶液中置换出来和氧的反应易被氧化常温生成氧化膜加热能被氧化加热能被氧化不能被氧化金属氧化物的水化物及碱的热稳定性氧化物跟水剧烈反应，生成碱，碱受热不易分解对应氧化物（除H外）不溶于水，也不跟水反应，对应碱的热稳定性逐渐减弱冶炼方法电解法热还原法热分解法物理方法2.判断金属活动性的规律(1)金属与水或酸反应的剧烈程度，反应越剧烈，该金属越活泼。(2)金属对应的最高价氧化物的水化物的碱性强弱，碱性越强，该金属越活泼。(3)一种金属能从另一种金属的盐溶液中将其置换出来，则该金属活泼性比另一金属强。(4)两金属能够构成原电池时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。(5)在电解过程中，一般先得电子的金属阳离子对应的金属单质的活泼性比后得电子的金属阳离子对应的金属单质的活泼性差。【典例1】a、b、c、d、e分别是Cu、Ag、Fe、Al、Mg五种金属中的一种。已知：a、c、e均能与稀硫酸反应放出气体；b与d的硝酸盐反应，置换出单质d；c与强碱反应放出气体；c、e在冷浓硫酸中发生钝化。由此可判断a、b、c、d、e依次为()AFe、Cu、Al、Ag、Mg BAl、Cu、Mg、Ag、FeCMg、Cu、Al、Ag、Fe DMg、Ag、Al、Cu、Fe【答案】C二、金属的冶炼方法由于金属的化学活动性不同，金属离子得到电子还原成金属原子的能力也就不同，因此需采用不同的冶炼方法。1.热分解法对活泼性较弱的金属，用加热分解其氧化物的方法冶炼，如：2HgO2Hg+O2，2Ag2O4Ag+O22.电解法对一些非常活泼的金属，用电解法冶炼，如：电解熔融MgCl2：MgCl2(熔融) Mg+Cl2电解熔融Al2O3：2Al2O3(熔融) 4Al+3O23.热还原法对于大多数活泼性较强的金属，采用还原剂还原的方法冶炼，如：H2还原WO3：WO3+3H2W+3H2OAl还原Cr2O3：Cr2O3+2Al 2Cr+Al2O3CO还原Fe2O3：Fe2O3+3CO2Fe+3CO24.铝热反应(1)原理：高温下铝将金属氧化物中的金属还原出来。(2)实验装置：如图所示。(3)实验现象镁条剧烈燃烧，放出一定的热量，使氧化铁粉末和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应。反应放出大量的热，并发出耀眼的强光。纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。待熔融物冷却后，除去外层熔渣，仔细观察，可以发现落下的是铁珠。(4)铝热反应的应用该反应为放热反应，铝在高温下还原出了单质铁，在冶金工业上也常用这一原理制取熔点较高的金属，如铬、锰等，3MnO2+4Al 2Al2O3+3Mn。该反应原理可以应用在生产上，如焊接钢轨等。【典例2】工业制硫酸铜不是直接用铜和浓硫酸反应，而是将粗铜(含少量银)浸入稀硫酸中，并不断从容器下部吹入细小的空气泡。有关该制备方法的叙述中，不正确的是( )A.该方法应用了原电池工作原理B.该方法不产生污染大气的二氧化硫C.该方法提高了硫酸的利用率D.该方法提高了铜的利用率【解析】选D。该方法的原理是：2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O，由于铜、银和稀硫酸能构成无数微小的原电池，加快了化学反应速率，故A项正确；由该方法的原理知，B、C项均正确；由于两种方法铜的利用率相同，故D项错误。6