2022年高考化学二轮复习讲义第8讲 金属材料（不锈钢、铝合金、合金）（讲）原卷版.docx

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1、第8讲 金属材料（不锈钢、铝合金、合金）【学科核心素养】1.宏观辨识与微观探析：认识金属材料的性能和应用，根据金属及其化合物的性质理解常见金属的冶炼原理。2.科学态度与社会责任：根据金属的冶炼原理及方法，认识开发利用金属矿物应具有可持续性，培养绿色环保意识。3.科学探究与创新意识：科学领悟铜、铝及其化合物的性质及探究方案并进行实验探究，得出其主要性质。【核心素养发展目标】1.能从合金结构与组成的角度理解合金的特殊性能反应，培养宏观辨识与微观探析的能力。2.能列举常见合金的组成和性能，能科学、合理的选择和使用金属材料，培养学生的科学精神和社会责任感。【知识点解读】知识点一 铝、镁的性质及应用1金

2、属铝的物理性质银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和导热性等，密度较小，质地柔软。2金属铝的化学性质4Al3O22Al2O32AlFe2O32FeAl2O32Al6H=2Al33H22Al2OH6H2O=2Al(OH)43H23铝热反应实验装置实验现象镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈的反应；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：Fe2O32Al2FeAl2O3原理应用制取熔点较高、活动性弱于Al的金属，如铁、铬、锰、钨等，3MnO24Al3Mn2Al2O3；金属焊接，如野外焊接钢轨等4.铝的

3、制备和用途(1)制备原理电解熔融Al2O3：2Al2O3(熔融)4Al3O2。【特别提醒】工业上冶炼Al用电解熔融Al2O3而不用AlCl3的原因是AlCl3是共价化合物，熔融态不导电。(2)铝的用途纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。【归纳总结】对比记忆铝、镁的化学性质铝镁与非金属反应能被Cl2、O2氧化2MgO22MgO 3MgN2Mg3N2与水反应反应很困难能与沸水反应 Mg2H2OMg(OH)2H2与碱反应能溶于强碱溶液不反应与某些氧化物反应能与Fe2O3、MnO2、Cr2O3等金属氧化物发生铝热反应能在CO2中燃烧：2MgCO22MgOC【特别提醒】铝与酸或碱反应生成

4、H2的量的关系2Al6HCl=2AlCl33H22Al2NaOH6H2O=2NaAl(OH)43H2(1)等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液分别反应：产生H2的物质的量相等。消耗H、OH的物质的量之比为n(H)n(OH)31。(2)足量的铝分别与等物质的量的HCl和NaOH反应：消耗Al的物质的量之比为13。生成H2的物质的量之比为13。(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸、氢氧化钠溶液反应：若产生氢气的体积比为1，则必定铝与盐酸反应时，铝过量而HCl不足。 铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而NaOH过量。知识点二 铝的重要化合物1氧化铝(1)物理性质：白色固体，难溶于水，熔点很高。(2)化学性

5、质2氢氧化铝(1)物理性质：白色胶状不溶于水的固体，有较强的吸附性。(2)化学性质(用化学方程式表示)Al(OH)3的电离方程式为酸式电离：Al(OH)3H2O Al(OH)4H碱式电离：Al(OH)3Al33OH写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：Al(OH)33H=Al33H2O。Al(OH)3OH=Al(OH)4。2Al(OH)3Al2O33H2O。(3)制备向铝盐中加入氨水，离子方程式为Al33NH3·H2O =Al(OH)33NH。NaAl(OH)4溶液中通入足量CO2，离子方程式为Al(OH)4CO2=Al(OH)3HCO。NaAl(OH)4溶液与AlCl3溶液混合

6、：3Al(OH)4Al3=4Al(OH)3。3常见的铝盐(1)硫酸铝钾是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的复盐。(2)明矾的化学式为KAl(SO4)2·12H2O，它是无色晶体，可溶于水，水溶液pH(填“”“>”或“”)7。明矾可以净水，其净水的原理是Al33H2OAl(OH)3(胶体)3H，Al(OH)3胶体吸附水中的杂质形成沉淀而净水。【方法拓展】数形结合与“铝三角”1Al3、Al(OH)3、Al(OH)4之间的转化关系 (1)Al33NH3·H2O=Al(OH)33NHAl33Al(OH)4=4Al(OH)3Al33OH=Al(OH)3(2)Al(OH)3

7、3H=Al33H2O(3)Al34OH=Al(OH)4(4)Al(OH)44H=Al34H2O(5)Al(OH)4CO2=Al(OH)3HCOAl(OH)4H=Al(OH)3H2O(6)Al(OH)3OH=Al(OH)42铝三角的应用(1)选择制备Al(OH)3的最佳途径由Al3制备Al(OH)3，宜用Al3与氨水反应：Al33NH3·H2O=Al(OH)33NH由NaAlO2制备Al(OH)3宜用CO2与AlO反应：2H2OAlOCO2=Al(OH)3HCO从节约原料角度，由Al制备Al(OH)3，宜用Al制备Al3，Al制备AlO，然后将二者混合：Al33AlO6H2O=4Al(

8、OH)3(2)有关离子共存问题与Al3不能大量共存的(阴)离子有：OH、AlO、HS、SiO、CO、HCO、SO等。与AlO不能大量共存的(阳)离子有：H、Al3、NH、Fe2、Fe3等。AlO与HCO因发生(相对)强酸制弱酸的反应而不能共存。(3)分析离子反应顺序向含有Al3、NH、H的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，反应顺序是：.HOH=H2O；.Al33OH=Al(OH)3(若先与NH反应，则生成的NH3·H2O又使Al3沉淀且生成NH)；.NHOH=NH3·H2O若先溶解Al(OH)3，则产生的AlO又与NH反应生成沉淀；.Al(OH)3OH=AlO2H2O。向含有

9、AlO、CO、OH的混合溶液中逐滴加入盐酸，反应顺序是：.OHH=H2O；.AlOHH2O=Al(OH)3(AlO比CO先反应)；.COH=HCO；.HCOH=CO2H2OHCO比Al(OH)3先反应；.Al(OH)33H=Al33H2O。知识点三 铜及其化合物 1铜(1)物理性质：紫红色固体，具有良好的延展性、导热性和导电性。(2)化学性质反应物化学方程式非金属O2潮湿的空气中：2CuO2CO2H2O=Cu2(OH)2CO3(碱式碳酸铜，绿色)2CuO22CuO(_黑色_固体)Cl2CuCl2CuCl2(_棕黄_色烟)S2CuSCu2S氧化性酸浓硫酸Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H

10、2O浓硝酸Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O稀硝酸3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O盐AgNO3、FeCl3Cu2AgNO3=Cu(NO3)22Ag、Cu2FeCl3=CuCl22FeCl22.铜的氧化物和氢氧化物氧化铜氧化亚铜氢氧化铜化学式CuOCu2OCu(OH)2状态不溶于水的黑色固体(粉末)不溶于水的红色固体不溶于水的蓝色固体化学性质CuO2H=Cu2H2OCuOH2CuH2OCuOCOCuCO2Cu2O2H=Cu2CuH2OCu2OH22CuH2OCu(OH)22H=Cu22H2OCu(OH)2CuOH2O3.铜盐(1)Cu2(OH)2CO3

11、的名称为碱式碳酸铜，是铜绿的成分，它是铜在潮湿的空气中被锈蚀的结果，它受热易分解：Cu2(OH)2CO32CuOH2OCO2。(2)无水CuSO4是白色粉末，遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)，可作为反应产物中是否含水的检验依据，但不适于作干燥剂。CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾或胆矾，受热易分解：CuSO4·5H2OCuSO45H2O，蓝色晶体受热转化为白色粉末。(3)铜盐溶液有毒，主要是因为铜离子作为一种重金属离子能与蛋白质作用，使蛋白质变性失去生理活性，因此人们利用了它的这一性质用胆矾、熟石灰、水配成了波尔多液，用来杀灭植物的害虫。知识点四 合金

12、金属材料1合金(1)概念：合金是指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)性能：合金具有不同于各成分金属的物理、化学性能或机械性能。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常见金属材料及应用金属材料(1)重要的黑色金属材料钢钢是用量最大、用途最广的合金。钢(2)几种有色金属材料铝及铝合金铜及铜合金【归纳总结】合金的组成与性质(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。合金一定是混合物。(2)常温下，多数合金是固态，但钾、钠合金呈液态。(3)合金的性质不是各成分金属的性质之和。合金

13、具有许多良好的物理、化学和机械性能，在许多方面不同于各成分金属，不是简单加和；但在化学性质上，一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质。3金属的性质与金属冶炼(1)应用金属活动顺序表整合金属的性质金属活动性顺序K、Ca、NaMgAl、ZnFe、Sn、Pb(H)Cu、Hg、AgPt、Au与O2反应常温下易被氧化，点燃生成过氧化物或其他复杂氧化物常温下一般生成致密的氧化膜(铁在潮湿的空气中生成疏松的铁锈，不能保护内部金属)加热化合不反应与H2O反应常温下生成碱和氢气与热水反应有碱存在与水反应与高温水蒸气反应不反应与非氧化性酸反应生成盐和氢气生成盐和氢气不反应与盐溶液反应先与水反应，生成的碱再与盐反

14、应排在前面的金属能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来 (2)金属活动顺序与金属冶炼的关系热分解法：适用于不活泼的金属，如Hg和Ag。由HgO冶炼Hg的化学方程式：2HgO2HgO2；由Ag2O冶炼Ag的化学方程式：2Ag2O4AgO2。热还原法：用还原剂(C、CO、H2、Al等)还原金属氧化物，适合较活泼的金属。完成冶炼铁、锌、钨的化学方程式：aCO还原Fe3O4：Fe3O44CO3Fe4CO2；bC还原ZnO：ZnOCZnCO；cH2还原WO3：WO33H2W3H2O。电解法：适合冶炼金属活动性很强的金属(一般指在金属活动性顺序中排在锌前面的金属)。工业上用电解法冶炼Na、Mg、Al的化学

15、方程式分别为2NaCl(熔融)2NaCl2、MgCl2(熔融)MgCl2、2Al2O34Al3O2。【典例剖析】高频考点一 铝及其化合物性质例1.（2020·江苏卷）下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是（ ）A. 铝的金属活泼性强，可用于制作铝金属制品B. 氧化铝熔点高，可用作电解冶炼铝的原料C. 氢氧化铝受热分解，可用于中和过多的胃酸D. 明矾溶于水并水解形成胶体，可用于净水【变式探究】（高考组合题）下列说法错误的是（ ）A. (2021·浙江卷) 常温下，铝遇浓硝酸或浓硫酸时会发生钝化B. (2019·江苏卷) 0.1 mol·L-1 NaOH溶

16、液：Na+、K+、CO32-、AlO2-能大量共存C. (2020·江苏卷) 室温下，Al与4.0 molL-1NaOH溶液反应生成NaAlO2D.(2019·江苏卷) 因为Al2O3具有两性，所以可用于电解冶炼铝高频考点二 有关铝及其化合物的工艺流程或实验例2.（2021·浙江6月选考）固体化合物X由3种元素组成，某学习小组开展如下探究实验。其中，白色沉淀B能溶于NaOH溶液。请回答：(1)白色固体C的化学式是_，蓝色溶液D中含有的溶质是_(用化学式表示)。(2)化合物X的化学式是_；化合物X的一价阴离子与CH4具有相同的空间结构，写出该阴离子的电子式_。(3)

17、蓝色溶液A与作用，生成一种气体，溶液蓝色褪去，同时生成易溶于硝酸的白色沉淀。写出该反应的离子方程式_。设计实验验证该白色沉淀的组成元素_。【变式探究】（2018·江苏卷）以高硫铝土矿（主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金属硫酸盐）为原料，生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下：（1）焙烧过程均会产生SO2，用NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式为_。（2）添加1%CaO和不添加CaO的矿粉焙烧，其硫去除率随温度变化曲线如题16图所示。已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于600 硫去除率=（1）×100%不添加CaO的矿粉在低于500 焙烧时，

18、去除的硫元素主要来源于_。700焙烧时，添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低，其主要原因是_。（3）向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2，铝元素存在的形式由_（填化学式）转化为_（填化学式）。（4）“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，理论上完全反应消耗的n（FeS2）n（Fe2O3）=_。高频考点三 铜及其化合物的性质及转化例3. (2018·海南卷)铜是人类发现最早并广泛使用的一种金属。回答下列问题：(1)实验室使用稀硫酸和H2O2溶解铜片，该反应的化学方程式为_。(2)电子工业使用FeCl

19、3溶液刻蚀印刷电路板铜箔，写出该过程的离子方程式_，配制的FeCl3溶液应保持_(填“酸性”“碱性”或“中性”)，原因是_。(3)溶液中Cu2的浓度可采用碘量法测得：2Cu25I=2CuIII2S2O=S4O3I反应中的氧化剂为_。【变式探究】下列实验探究Cu及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是()A将铜粉和硫粉混合均匀并加热以制取CuSB向Cu与过量浓硫酸反应后的试管中加水以观察CuSO4 溶液的颜色C向CuSO4溶液中加入适量的NaOH，过滤、洗涤并收集沉淀充分灼烧以制取CuOD在淀粉溶液中加入适量稀硫酸微热水解，再加入少量新制Cu(OH)2悬浊液并加热，产生砖红色沉淀高频考点四、铜

20、及其化合物的制备例4（2021·全国甲卷）胆矾（CuSO4·5H2O）易溶于水，难溶于乙醇。某小组用工业废铜焙烧得到的CuO（杂质为氧化铁和泥沙）为原料与稀硫酸反应制备胆矾，并测定其结晶水的含量。回答下列问题：（1）制备胆矾时，用到的实验仪器除量筒、酒精灯、玻璃棒、漏斗外，还必须使用的仪器有_（填标号）A. 烧杯 B. 容量瓶 C. 蒸发皿 D. 移液管（2）将CuO加入到适量的稀硫酸中，加热，其主要反应的化学方程式为_，与直接用废液和浓硫酸反应相比，该方法的优点是_。（3）待CuO完全反应后停止加热，边搅拌边加入适量H2O2，冷却后用NH3·H2O调pH为3.5

21、4，再煮沸10min，冷却后过滤。滤液经如下实验操作：加热蒸发、冷却结晶、_、乙醇洗涤、_，得到胆矾。其中，控制溶液pH为3.54的目的是_，煮沸10min的作用是_。（4）结晶水测定：称量干燥坩埚的质量为m1，加入胆矾后质量为m2，将坩埚加热至胆矾全部变成白色，至于干燥器中冷却至室温后称量，重复上述操作，最终总质量恒定为m3，根据实验数据，胆矾分子中的结晶水的个数为_（写表达式）（5）下列操作中，会导致结晶水数目测定偏高的是_（填标号）胆矾未充分干燥 坩埚未置于干燥器中冷却 加热时有少量胆矾迸溅出来【变式探究】用CuCl2·2H2O制取无水CuCl2的实验装置如图所示，下列说法错误

22、的是()A通入HCl可以抑制CuCl2的水解B先滴入浓硫酸，再点燃c处酒精灯C硬质玻璃管内部右侧会出现白雾D装置d中上层为苯，下层为NaOH溶液高频考点五、金属材料的性质及其应用例5.（高考组合题）下列说法错误的是()A(2019·全国卷)制饭勺、饭盒、高压锅等的不锈钢不是合金B(2018·天津卷) 商代后期铸造出工艺精湛的后(司)母戊鼎，该鼎属于铜合金制品C(2019·天津卷) 铝中添加适量锂，制得低密度、高强度的铝合金，可用于航空工业D(2019·全国卷) 铝合金大量用于高铁建设【变式探究】下列关于新型合金材料说法不正确的是()A镧镍合金能大量吸收H

23、2形成金属氢化物，可作储氢材料B钛合金生物相容性好，强度大，可作人造骨骼C形状记忆合金可在使合金发生形变的作用力消失后恢复原状D利用合金的熔点低于成分金属这一特点可制得耐热合金高频考点六 金属的冶炼例6.五金·铁中记载：“若造熟铁，则生铁流出时，相连数尺内，低下数寸，筑一方塘，短墙抵之。其铁流入塘内，数人执柳木排立墙上众人柳棍疾搅，即时炒成熟铁。”以下说法不正确的是()A金属冶炼方法由金属活动性决定B生铁比熟铁质地更硬，延展性稍差C炒铁是为了提高铁水中的碳含量D该法与近代往生铁水中吹空气炼钢异曲同工【方法技巧】有些很活泼的金属也可以用还原法来冶炼，如NaKClKNaCl2RbClMg

24、MgCl22Rb等，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，使化学反应得以向正反应方向进行。【变式探究】下列说法正确的是()A工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气B钢铁厂用热还原法冶炼铁C工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al不涉及氧化还原反应DMgCl2(aq)Mg(OH)2MgOMg【举一反三】铜及其化合物在生产生活中有广泛应用，铜在化合物中的常见化合价有1、2。已知Cu2O与稀硫酸反应，溶液呈蓝色。(1)工业上可用Cu2SO22CuSO2反应制取粗铜，该反应中_元素被还原。(2)将少量铜丝放入适量的稀硫酸中，温度控制在50 ，加入H2O2溶液，一段时间后，升

25、温到60 ，再反应一段时间后可制得硫酸铜，该反应的离子方程式为_。温度控制在5060 的原因除了加快反应速率外，还有_。在CuSO4溶液中加入一定量的Na2SO3和NaCl溶液，加热，生成CuCl沉淀，写出生成CuCl的离子方程式：_。(3)现向Cu、Cu2O和CuO组成的混合物中，加入2 L 0.6 mol·L1 HNO3溶液恰好使混合物溶解，同时收集到4 480 mL NO气体(标准状况)。Cu2O跟稀硝酸反应的离子方程式为_。若将上述混合物用足量的H2加热还原，所得到固体的质量为_g。若混合物中含0.2 mol Cu，将该混合物与稀硫酸充分反应，消耗H2SO4的物质的量为_mol。