高三一轮复习金属材料复合材料.ppt

第3节金属材料复合材料【脉络构建脉络构建】【核心要素核心要素】1.1.铜及其化合物的颜色铜及其化合物的颜色:Cu:Cu、CuCu2 2O O红色红色,CuO,CuO黑色黑色Cu(OH)Cu(OH)2 2蓝色蓝色,CuSO,CuSO4 4白色白色,CuSO,CuSO4 45H5H2 2O O蓝色蓝色,CuCu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 3绿色绿色2.2.金属冶炼的三种方法金属冶炼的三种方法:(1)(1)电解法电解法(K(K、CaCa、NaNa、MgMg、AlAl等活泼金属等活泼金属)(2)(2)热还原法热还原法(Zn(ZnCuCu之间较活泼金属之间较活泼金属)(3)(3)热分解法热分解法(Hg(Hg、AgAg等不活泼金属等不活泼金属)3.3.必记五反应必记五反应:(1)(1)工业上冶炼工业上冶炼Mg:MgClMg:MgCl2 2(熔融熔融)Mg+Cl)Mg+Cl2 2(2)(2)工业上冶炼工业上冶炼Al:2AlAl:2Al2 2O O3 3(熔融熔融)4Al+3O)4Al+3O2 2(3)(3)工业上冶炼工业上冶炼Fe:3CO+FeFe:3CO+Fe2 2O O3 3 2Fe+3CO 2Fe+3CO2 2(4)(4)铝热反应铝热反应:Fe:Fe2 2O O3 3+2Al Al+2Al Al2 2O O3 3+2Fe+2Fe(5)(5)铜绿的生成铜绿的生成:2Cu+O:2Cu+O2 2+CO+CO2 2+H+H2 2O=CuO=Cu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 3电解电解=电解电解=高温高温=高温高温=考点一金属材料复合材料考点一金属材料复合材料【核心自主排查核心自主排查】1.1.合金合金:金属与非金属金属与非金属低低大大 2.2.常见的金属材料常见的金属材料:(1)(1)黑色金属材料黑色金属材料钢铁。钢铁。_是用量最大、用途最广的合金。是用量最大、用途最广的合金。钢钢(2)(2)有色金属材料有色金属材料铜和铝。铜和铝。3.3.金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用:(1)(1)金属在自然界中存在的形式。金属在自然界中存在的形式。正价正价(2)(2)金属冶炼的一般步骤。金属冶炼的一般步骤。(3)(3)金属冶炼的实质。金属冶炼的实质。金属冶炼的过程就是使金属化合物中的金属离子金属冶炼的过程就是使金属化合物中的金属离子_电子被电子被_为金属单质的过程为金属单质的过程,即即:M:Mn+n+ne+ne-=M=M。(4)(4)金属冶炼的方法金属冶炼的方法得到得到还原还原方法名称方法名称主要反应原理主要反应原理热分解法热分解法汞：汞：_银：银：_2HgO 2Hg2HgO 2HgO O2 2 2Ag2Ag2 2O 4AgO 4AgO O2 2 =方法名称方法名称主要反应原理主要反应原理热还热还原法原法COCO作还原剂作还原剂铁：铁：_H H2 2作还原剂作还原剂钨：钨：_活泼金属活泼金属(如如铝铝)作还原剂作还原剂锰：锰：_FeFe2 2O O3 33CO 2Fe3CO 2Fe3CO3CO2 2WOWO3 33H3H2 2 W W3H3H2 2O O =高温高温=3MnO3MnO2 24Al 3Mn4Al 3Mn2Al2Al2 2O O3 3 高温高温=方法名称方法名称主要反应原理主要反应原理电解法电解法铝：铝：_ 镁：镁：_ 钠：钠：_ 2Al2Al2 2O O3 3(熔融熔融)4Al)4Al3O3O2 2 冰晶石冰晶石电解电解=MgClMgCl2 2(熔融熔融)Mg)MgClCl2 2 2NaCl(2NaCl(熔融熔融)2Na)2NaClCl2 2 电解电解=电解电解=【加固训练加固训练】下列制备金属单质的方法或原理正确的是下列制备金属单质的方法或原理正确的是()A.A.在高温条件下在高温条件下,用用H H2 2还原还原MgOMgO制备单质制备单质MgMgB.B.在通电条件下在通电条件下,电解熔融电解熔融AlAl2 2O O3 3制备单质制备单质AlAlC.C.在通电条件下在通电条件下,电解饱和食盐水制备单质电解饱和食盐水制备单质NaNaD.D.加强热加强热,使使CuOCuO在高温条件下分解制备单质在高温条件下分解制备单质CuCu4.4.复合材料复合材料:(1)(1)概念概念:将两种或两种以上性质不同的材料经将两种或两种以上性质不同的材料经特殊加工而制成的一种新型材料。特殊加工而制成的一种新型材料。(2)(2)组成。组成。基体基体:在复合材料中起在复合材料中起_作用。作用。增强体增强体:在复合材料中起在复合材料中起_作用。作用。黏结黏结骨架骨架(3)(3)分类。分类。(4)(4)性能性能:既保持或发展了原来材料的长处既保持或发展了原来材料的长处,又能弥补原又能弥补原材料的不足。材料的不足。考点二铜及其化合物的性质考点二铜及其化合物的性质 【核心自主排查核心自主排查】1.1.单质铜单质铜:(1)(1)物理性质物理性质:_:_色固体色固体,具有良好的延展性、导热具有良好的延展性、导热性和导电性。性和导电性。紫红紫红(2)(2)化学性质。化学性质。常温下常温下,铜在干燥的空气中性质稳定铜在干燥的空气中性质稳定,但在潮湿的空但在潮湿的空气里则会被锈蚀气里则会被锈蚀,在其表面逐渐形成一层绿色的在其表面逐渐形成一层绿色的_。有关化学方程式有关化学方程式:_:_。写出下列化学方程式写出下列化学方程式:铜在空气中加热铜在空气中加热:_;:_;铜丝在硫蒸气中反应铜丝在硫蒸气中反应:_:_。铜锈铜锈2Cu+O2Cu+O2 2+CO+CO2 2+H+H2 2O=CuO=Cu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 32Cu+O2Cu+O2 2 2CuO 2CuO2Cu+S Cu2Cu+S Cu2 2S S=2.2.铜的重要化合物铜的重要化合物:(1)Cu(1)Cu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 3的名称为的名称为_,_,是铜绿、孔雀石是铜绿、孔雀石的主要成分的主要成分,受热分解可生成黑色的氧化铜受热分解可生成黑色的氧化铜,化学方程化学方程式式:_,:_,可溶于稀硫酸可溶于稀硫酸,离离子方程式子方程式:_:_。(2)(2)黑色氧化铜在高温下分解为红色的黑色氧化铜在高温下分解为红色的CuCu2 2O,O,化学方程化学方程式为式为_。碱式碳酸铜碱式碳酸铜CuCu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 3 2CuO+CO 2CuO+CO2 2+H+H2 2O OCuCu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 3+4H+4H+=2Cu=2Cu2+2+CO+CO2 2+3H+3H2 2O O4CuO 2Cu4CuO 2Cu2 2O+OO+O2 2=高温高温=(3)(3)蓝色的硫酸铜晶体受热分解为白色的硫酸铜粉末蓝色的硫酸铜晶体受热分解为白色的硫酸铜粉末,化学方程式为化学方程式为_。(4)(4)红色的红色的CuCu2 2O O与稀硫酸反应与稀硫酸反应,溶液变蓝溶液变蓝,同时生成红色同时生成红色的单质铜的单质铜,离子方程式为离子方程式为_。CuSOCuSO4 45H5H2 2O CuSOO CuSO4 4+5H+5H2 2O OCuCu2 2O+2HO+2H+=Cu+Cu=Cu+Cu2+2+H+H2 2O O=【方法点拨方法点拨】区别红色物质区别红色物质CuCu和和CuCu2 2O O的方法的方法向红色物质中加入稀硫酸向红色物质中加入稀硫酸,若溶液由无色变成蓝色若溶液由无色变成蓝色,则则该红色物质为该红色物质为CuCu2 2O,O,否则为否则为CuCu。反应的化学方程式为。反应的化学方程式为CuCu2 2O+HO+H2 2SOSO4 4=CuSO=CuSO4 4+Cu+H+Cu+H2 2O O。【模拟母题示例模拟母题示例2 2】(铜的冶炼铜的冶炼)(2017)(2017石家庄模拟石家庄模拟)我我国产铜主要取自黄铜矿国产铜主要取自黄铜矿(CuFeS(CuFeS2 2),),随着矿石品质的降低随着矿石品质的降低和环保要求的提高和环保要求的提高,湿法炼铜的优势日益突出。该工艺湿法炼铜的优势日益突出。该工艺的核心是黄铜矿的浸出的核心是黄铜矿的浸出,目前主要有氧化浸出、配位浸目前主要有氧化浸出、配位浸出和生物浸出三种方法。出和生物浸出三种方法。.氧化浸出氧化浸出(1)(1)在硫酸介质中用双氧水将黄铜矿氧化在硫酸介质中用双氧水将黄铜矿氧化,测得有测得有S S 生成。生成。该反应的离子方程式为该反应的离子方程式为_。该反应在该反应在25255050下进行下进行,实际生产中双氧水的消耗实际生产中双氧水的消耗量要远远高于理论值量要远远高于理论值,试分析其原因为试分析其原因为_。.配位浸出配位浸出反应原理为反应原理为CuFeSCuFeS2 2+NH+NH3 3H H2 2O+OO+O2 2+OH+OH-+Fe+Fe2 2O O3 3+H+H2 2O(O(未配平未配平)(2)(2)为提高黄铜矿的浸出率为提高黄铜矿的浸出率,可采取的措施有可采取的措施有_(_(至少至少写出两点写出两点)。.生物浸出生物浸出在反应釜中加入黄铜矿、硫酸铁、硫酸和微生物在反应釜中加入黄铜矿、硫酸铁、硫酸和微生物,并鼓并鼓入空气入空气,黄铜矿逐渐溶解黄铜矿逐渐溶解,反应釜中各物质的转化关系反应釜中各物质的转化关系如图所示。如图所示。(3)(3)在微生物的作用下在微生物的作用下,可以循环使用的物质有可以循环使用的物质有_(_(填化学式填化学式),),微生物参与的离子反应微生物参与的离子反应方程式为方程式为_(_(任任写一个写一个)。(4)(4)假如黄铜矿中的铁元素最终全部转化为假如黄铜矿中的铁元素最终全部转化为FeFe3+3+,当有当有2mol 2mol 生成时生成时,理论上消耗理论上消耗O O2 2的物质的量为的物质的量为_。【探究归纳总结探究归纳总结】1.1.铜的冶炼铜的冶炼“三方法三方法”:(1)(1)湿法炼铜湿法炼铜:Fe+CuSO:Fe+CuSO4 4=FeSO=FeSO4 4+Cu+Cu。(2)(2)高温炼铜高温炼铜:工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得粗铜工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得粗铜2CuFeS2CuFeS2 2+4O+4O2 2 Cu Cu2 2S+3SOS+3SO2 2+2FeO(+2FeO(炉渣炉渣)2Cu2Cu2 2S+3OS+3O2 2 2Cu 2Cu2 2O+2SOO+2SO2 22Cu2Cu2 2O+CuO+Cu2 2S 6Cu+SOS 6Cu+SO2 2粗铜中铜的含量为粗铜中铜的含量为99.5%99.5%99.7%,99.7%,主要含有主要含有AgAg、ZnZn、FeFe、AuAu等杂质等杂质,粗铜通过电解精炼可得到纯度达粗铜通过电解精炼可得到纯度达99.95%99.95%99.98%99.98%的铜。的铜。(3)(3)生物炼铜生物炼铜:“吃岩石的细菌吃岩石的细菌”能耐受铜盐的毒性能耐受铜盐的毒性,并并能利用空气中的氧气氧化硫化铜矿石能利用空气中的氧气氧化硫化铜矿石,然后把不溶性的然后把不溶性的硫化铜转化为可溶性的硫酸铜。生物炼铜的优点硫化铜转化为可溶性的硫酸铜。生物炼铜的优点:a.:a.成成本低本低;b.;b.污染小污染小;c.;c.反应条件简单反应条件简单;d.;d.含量很低的矿石也含量很低的矿石也可以被利用。可以被利用。2.2.区别红色物质区别红色物质CuCu和和CuCu2 2O O的方法的方法:向红色物质中加入稀硫酸向红色物质中加入稀硫酸,若溶液变成蓝色若溶液变成蓝色,则该红色则该红色物质为物质为CuCu2 2O,O,否则为否则为Cu,Cu,反应离子方程式为反应离子方程式为CuCu2 2O+2HO+2H+=Cu+CuCu+Cu2+2+H+H2 2O O。2.(20172.(2017威海模拟威海模拟)银铜合金广泛用于航空工业。从银铜合金广泛用于航空工业。从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如图所示切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如图所示:注注:Al(OH):Al(OH)3 3和和Cu(OH)Cu(OH)2 2开始分解的温度分别为开始分解的温度分别为450450和和8080 (1)(1)电解精炼银时电解精炼银时,阴极反应式为阴极反应式为_。滤渣滤渣A A与稀硝酸反应与稀硝酸反应,产生的气体在空气中迅速变为红产生的气体在空气中迅速变为红棕色棕色,该气体变色的化学反应方程式为该气体变色的化学反应方程式为_。(2)(2)固体混合物固体混合物B B的组成为的组成为_;_;在生成固体在生成固体B B的过程中的过程中,需控制需控制NaOHNaOH的加入量。若的加入量。若NaOHNaOH过量过量,则因过量引起的反应的离子方程式为则因过量引起的反应的离子方程式为_。(3)(3)完成煅烧过程中一个反应的化学方程式完成煅烧过程中一个反应的化学方程式:_CuO+_Al_CuO+_Al2 2O O3 3 _CuAlO _CuAlO2 2+_+_。(4)(4)若银铜合金中铜的质量分数为若银铜合金中铜的质量分数为63.5%,63.5%,理论上理论上5.0 kg5.0 kg废料中的铜可完全转化为废料中的铜可完全转化为_mol CuAlO_mol CuAlO2 2,至少需至少需要要1.0 mol1.0 molL L-1-1的的AlAl2 2(SO(SO4 4)3 3溶液溶液_L_L。(5)CuSO(5)CuSO4 4溶液也可用于制备胆矾溶液也可用于制备胆矾,其基本操作是其基本操作是_、过滤、洗涤和干燥。过滤、洗涤和干燥。高温高温=【加固训练加固训练】(2017(2017榆林模拟榆林模拟)下列实验的前后下列实验的前后,铜的质量一定发生变化的是铜的质量一定发生变化的是()A.A.铜丝在空气中灼烧后立即插入乙醇铜丝在空气中灼烧后立即插入乙醇B.B.铜片放入酸化的硝酸钠溶液铜片放入酸化的硝酸钠溶液C.C.铜和铁的混合物放入稀硝酸铜和铁的混合物放入稀硝酸D.D.铜、锌、稀硫酸构成的原电池放电铜、锌、稀硫酸构成的原电池放电