届高三化学一轮复习教学案34用途广泛的金属材料及开发利用金属矿物.docx
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届高三化学一轮复习教学案34用途广泛的金属材料及开发利用金属矿物
2014届高三化学一轮复习
第十二讲用途广泛的金属材料及开发利用金属矿物
[考纲要求] 1.知道铜及其重要化合物的性质。
2.了解合金的概念及重要合金的应用。
3.了解常见金属的活动顺序及金属冶炼的一般方法。
4.了解化学科学发展对自然资源开发利用的作用。
考点一 铜及其化合物
1.单质铜
(1)物理性质:
固体,具有良好的延展性、导热性和导电性。
(2)化学性质
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式:
①化学方程式:
②化学方程式:
③与氧化性酸
a.与浓硫酸共热:
b.与稀硝酸反应的离子方程式:
④与盐溶液反应(写离子方程式)
a.与硝酸银溶液:
b.与FeCl3溶液:
2.氧化铜和氧化亚铜
名称
氧化铜
氧化亚铜
颜色
与酸反应(H+)
与H2反应
转化关系
3.氢氧化铜
(1)物理性质:
不溶于水的固体。
(2)化学性质及应用
4.CuSO4·5H2O
CuSO4·5H2O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。
深度思考
波尔多液是一种农业上应用广泛的杀菌剂,它是由硫酸铜、生石灰和水按一定比例配成的天蓝色胶状悬浊液,思考下列问题
(1)波尔多液能否用铁桶盛放?
为什么?
(2)波尔多液能杀菌的可能原因是什么?
题组一 铜及其化合物的性质
1.下表中,对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是( )
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
判断
A
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
Ⅰ对;Ⅱ对;无
B
铜表面易形成致密的氧化膜
铜容器可以盛放浓硫酸
Ⅰ对;Ⅱ对;有
C
向硫酸铜溶液通入氨气,有深蓝色沉淀产生,过滤后灼烧滤渣,最后变成黑色固体
把铜丝放在酒精灯火焰上灼烧,铜丝表面变黑
Ⅰ对;Ⅱ对;有
D
蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末是物理变化
硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂
Ⅰ错;Ⅱ对;无
2.出土的锡青铜(铜锡合金)文物常有Cu2(OH)3Cl覆盖在其表面。
下列说法正确的是
A.锡青铜的熔点比纯铜高B.在自然环境中,锡青铜中的锡可对铜起保护作用
C.锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中慢
D.生成Cu2(OH)3Cl覆盖物是电化学腐蚀过程,但不是化学反应过程
3.铜是生命必需的元素,也是人类最早使用的金属之一,铜的生产和使用对国计民生各个方面都产生了深远的影响,请完成
(1)~(3)题:
(1)在西汉古籍中曾有记载:
曾青得铁则化为铜[即曾青(CuSO4)跟铁反应生成铜]。
试写出该反应的化学方程式:
_____________________________________________________________________。
(2)铜器表面有时会生成铜绿,请写出生成铜绿的化学方程式:
__________________,
这层铜绿可以用化学方法除去。
试写出除去铜绿而不损伤器物的化学方程式:
_____________________________________________________________________。
(3)铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币。
试从物理性质和化学性质的角度分析为什么铜常用于制造货币:
_______________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(铜的熔点是1183.4℃,铁的熔点是1534.8℃)
题组二 铜及其化合物的制取
4.铜在自然界存在于多种矿石中,如:
矿石名称
黄铜矿
斑铜矿
辉铜矿
孔雀石
主要成分
CuFeS2
Cu5FeS4
Cu2S
CuCO3·Cu(OH)2
请回答下列问题:
(1)上表所列铜化合物中,铜的质量百分含量最高的是_______________________。
(2)工业上以黄铜矿为原料,采用火法熔炼工艺生产铜。
该工艺的中间过程会发生反应:
2Cu2O+Cu2S
6Cu+SO2↑,反应的氧化剂是__________。
(3)SO2尾气直接排放到大气中造成环境污染的后果是__________________;处理该尾气可得到有价值的化学品,写出其中1种酸和1种盐的名称____________。
(4)黄铜矿熔炼后得到的粗铜含少量Fe、Ag、Au等金属杂质,需进一步采用电解法精制。
请简述粗铜电解得到精铜的原理:
__________________________________。
5.某课外研究小组,用含有较多杂质的铜粉,通过不同的化学反应精制CuO,其设计的实验过程为
(1)杂铜经灼烧后得到的产物是氧化铜及少量铜的混合物,灼烧后含有少量铜的可能原因是________。
a.灼烧过程中部分氧化铜被还原b.灼烧不充分铜未被完全氧化
c.氧化铜在加热过程中分解生成铜d.该条件下铜无法被氧气氧化
(2)由粗制氧化铜通过两种途径制取纯净CuO,与途径Ⅰ相比,途径Ⅱ有明显的两个优点是_______________________________________________________________。
(3)有同学指出,由CuSO4溶液到生成CuO少了一个环节,即应先生成Cu(OH)2沉淀,过滤洗涤后再加热分解Cu(OH)2得CuO。
以下说法不可能成为减少该环节的理由的是________。
A.CuO比Cu(OH)2颗粒粗大,更易于过滤从溶液中分离
B.Cu(OH)2分解温度较低,加热其浊液即可使其分解
C.干态下分解Cu(OH)2,温度难以控制,可能因温度过高导致CuO进一步分解生成Cu2O
D.过滤分离出的CuO不需洗涤就已非常纯净
铜的冶炼
1.粗炼
(1)火法炼铜(以CuFeS2为例):
2CuFeS2+O2
Cu2S+2FeS+SO2↑ 2Cu2S+3O2
2Cu2O+2SO2↑ 2Cu2O+Cu2S
6Cu+SO2↑
(2)湿法炼铜:
Fe+CuSO4===Cu+FeSO4
2.电解精炼
电解时,以CuSO4作电解液,粗铜为阳极,纯铜为阴极。
考点二 合金的概念及其重要应用
1.合金
(1)概念:
合金是指的金属()熔合而成的具有的物质。
(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。
①熔点:
一般比它的各成分金属的低;
②硬度和强度:
一般比它的各成分金属的。
2.常见金属材料
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
题组一 合金的性能特点及应用
1.铝镁合金因坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加工而成为新型建筑装潢材料,主要用于制作窗框、卷帘门、防护栏等。
下列与这些用途无关的性质是( )
A.不易生锈B.导电性好C.密度小D.强度高
2.钛和钛的合金被誉为“21世纪最有发展前景的金属材料”,它们具有很多优良的性能,如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、耐腐蚀等,尤其是钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性”。
根据它们的主要性能,下列用途不切合实际的是
A.用来做保险丝B.用于制造航天飞机
C.用来制造人造骨D.用于家庭装修,做钛合金装饰门
题组二 有关合金成分的分析
3.北京2008奥运会金牌直径为70mm,厚6mm。
某化学兴趣小组对金牌成分提出猜想:
甲认为金牌是由纯金制造;乙认为金牌是由金银合金制成;丙认为金牌是由黄铜(铜锌合金)制成。
为了验证他们的猜想,请你选择一种试剂来证明甲、乙、丙猜想的正误
A.硫酸铜溶液B.稀硝酸C.盐酸D.硝酸银溶液
4.某同学设计了如下实验测量mg铜银合金样品中铜的质量分数:
下列说法中不正确的是( )
A.合金的熔点比其成分金属低,通常比成分金属具有更优良的金属特性
B.铜银都能与稀硝酸反应,收集到的VL气体可能全为NO
C.操作Ⅰ是过滤,操作Ⅱ是洗涤,操作Ⅲ应是烘干
D.根据反应收集到的气体体积可以计算铜和银的质量分数
5.某铝合金(硬铝)中含有镁、铜、硅,为了测定该合金中铝的含量,有人设计了如下实验:
(1)取样品ag,称取时使用的仪器名称为____________。
(2)将样品溶于足量稀盐酸中,过滤,滤液中主要含有________;滤渣中含有____________;在溶解过滤时使用的主要仪器有___________________________。
(3)往滤液中加入过量NaOH溶液,过滤,写出该步操作中有关的化学方程式
_______________________________________________________________________。
(4)在第(3)步的滤液中通入足量CO2,过滤,将沉淀用蒸馏水洗涤数次后,烘干并灼烧至重量不再减少为止,冷却后称量,质量为bg。
有关反应的化学方程式为
_______________________________________________________________________。
(5)计算该样品中铝的质量分数的表达式为________________________________。
(6)若第(3)步中加入NaOH溶液的量不足,会使测定的结果________(填“偏高”、“偏低”或“不影响”,下同);若第(4)步中的沉淀灼烧不充分,会使测定的结果______________________________________________________________________。
1.定性分析型
形成合金的各种成分的特殊化学性质仍按单一组分的性质(例如铝合金中的铝既能溶于酸又能溶于碱的性质不变,铜能溶于稀硝酸,且硝酸的还原产物为NO气体等性质不变),一般是将合金酸溶或碱溶,根据反应中的特殊现象或根据溶解后所得溶液继续加沉淀剂产生的现象判断成分。
此类试题常以流程的形式呈现,解答的关键是理清每一步加入的物质和生成物质的成分。
2.定量分析型
定量测定合金的成分常用量气或沉淀两种方法。
(1)定量集气法
定量集气法是指收集合金中某种物质溶解时所产生的气体的量,应用化学方程式或关系式来判断合金的组成。
其原理的关键点是根据某组分的特殊性质(特别是与酸或碱反应能产生气体),其操作要点和注意事项有:
保证装置的气密性良好,注意收集气体的读数方法。
(2)沉淀法
沉淀法测定物质含量是常用的一种方法,采用沉淀法时,涉及到的基本实验操作和主要问题有:
称量、溶解(溶解试剂);沉淀(重点是沉淀试剂的选择);过滤、沉淀洗涤、沉淀的干燥、称量;数据的处理(包括测定结果的误差分析)。
考点三 金属矿物的开发和利用
1.金属在自然界中存在的形态
除了金、等极少数金属外,绝大多数金属以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:
Mn++ne-===M。
3.金属冶炼的一般步骤
4.金属冶炼方法
(1)热分解法
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
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