通用版高考化学一轮复习第三章金属及其重要化合物第4节金属材料及金属矿物的开发利用学案新人教版文档格式.docx
《通用版高考化学一轮复习第三章金属及其重要化合物第4节金属材料及金属矿物的开发利用学案新人教版文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《通用版高考化学一轮复习第三章金属及其重要化合物第4节金属材料及金属矿物的开发利用学案新人教版文档格式.docx（27页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
CuO＋H2
Cu＋H2O
Cu2O＋H2
2Cu＋H2O
转化关系
4CuO
2Cu2O＋O2↑
3.氢氧化铜
蓝色不溶于水的固体。
（2）化学性质及应用
反应①的化学方程式：
Cu（OH）2
CuO＋H2O。
反应②的离子方程式：
Cu（OH）2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O。
4．铜盐
（1）碱式碳酸铜
碱式碳酸铜的化学式为Cu2（OH）2CO3，是铜绿的成分，是铜在潮湿的空气中被锈蚀的结果，其受热分解的化学方程式为Cu2（OH）2CO3
2CuO＋CO2↑＋H2O。
（2）硫酸铜
①CuSO4·
5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾或胆矾。
②无水CuSO4为白色粉末，遇水变蓝色（生成CuSO4·
5H2O）。
（3）铜盐的毒性
铜盐溶液有毒，主要是因为铜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，用来杀灭植物的病毒。
1．CuO是黑色固体，与水反应生成Cu（OH）2（ ）
2．Cu2（OH）2CO3是铜锈的主要成分，在干燥的空气中不易生成（ ）
3．用稀硝酸清除铜制品上的铜锈（ ）
4．过量铜与浓硝酸反应，产生的气体中有NO2、NO和H2（ ）
5．利用无水硫酸铜遇水变成蓝色的性质检验水的存在（ ）
6．将铁片置于CuSO4溶液中，铁片上有红色物质析出，说明铁比铜活泼（ ）
答案：
1.×
2.√ 3.×
4.×
5.√ 6.√
题组一 考查铜及其化合物的性质和应用
1．某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是（ ）
A．将铜丝插入浓硫酸中加热，反应后把水加入反应器中，观察硫酸铜溶液的颜色
B．常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中，观察CuCl2的生成
C．将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，得到无水CuCl2固体
D．将表面有铜绿[Cu2（OH）2CO3]的铜器放入盐酸中浸泡，除去铜绿
解析：
选D。
A项反应后，应将反应后液体倒入盛水的烧杯中，并不断搅拌；
B项应将铜丝在空气中加热到红热后伸入盛满氯气的集气瓶中；
C项CuCl2水解生成的盐酸易挥发，加热蒸干CuCl2溶液得不到无水CuCl2固体。
2．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
铜制容器可以盛放浓硫酸
有
C
向硫酸铜溶液中通入氨气，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
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；
稀盐酸可以与Cu2（OH）2CO3反应，而且稀盐酸不能与Cu反应，所以可用稀盐酸除铜器表面的铜绿[Cu2（OH）2CO3]，Ⅰ、Ⅱ有因果关系，A错误；
铜表面不能形成致密的氧化膜，铜与浓硫酸在一定温度下能发生反应，所以不能用铜制容器盛装浓硫酸，B错误；
硫酸铜与氨水反应生成Cu（OH）2，Cu（OH）2受热分解生成黑色CuO，在加热条件下，铜与氧气反应生成黑色CuO，Ⅰ、Ⅱ均正确，但没有因果关系，C错误；
蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末，有新物质生成，属于化学变化，CuSO4可用作消毒剂，但与前者没有因果关系，D正确。
题组二 考查铜的冶炼方法
3．在实验室里用铁屑、氧化铜、稀硫酸为原料制备铜，有下列两种途径：
（1）Fe
H2
Cu；
（2）CuO
CuSO4
Cu。
若用这两种方法制得的铜质量相等，则下列有关说法符合实际情况的是（ ）
A．消耗氧化铜的质量不同B．消耗铁的质量相同
C．消耗硫酸的质量相同D．生成硫酸亚铁的质量不同
途径
（1）中用H2还原CuO时，实验前需先通H2排出装置中的空气，实验结束时要继续通H2至试管冷却，故利用途径
（1）制取1molCu，消耗的H2大于1mol，即Fe和H2SO4的消耗量均为
（1）>
（2），生成FeSO4的质量
（1）>
（2），但两种途径中消耗CuO的质量相等。
4．孔雀石的主要成分为Cu2（OH）2CO3。
某同学设计的从孔雀石中冶炼铜的方案如下（假设孔雀石中杂质不溶于水和稀硫酸）：
（1）反应①能观察到的现象是________________________________________________，
有关反应的化学方程式为__________________________________________________。
（2）反应②加入的金属可能是________，有关反应的离子方程式为_________________。
（3）操作a可能的方法是________，欲除掉的杂质为________________________；
要从操作a所得到的溶液中得到溶质的晶体，需要进行的操作是________________________。
（1）孔雀石中加入稀硫酸可看到孔雀石逐渐溶解，溶液由无色变为蓝色，且有气泡产生；
反应的化学方程式为Cu2（OH）2CO3＋2H2SO4===2CuSO4＋CO2↑＋3H2O。
（2）～（3）经过滤除去难溶于水和稀硫酸的杂质，则滤液中主要含有CuSO4，加入的金属粉末能将Cu2＋从溶液中置换出来即可，故金属可能是Fe或Zn等；
要从滤液中得到CuSO4晶体，需进行加热浓缩、冷却结晶等操作。
（1）固体逐渐消失，溶液由无色变为蓝色，有气泡产生 Cu2（OH）2CO3＋2H2SO4===2CuSO4＋CO2↑＋3H2O
（2）铁粉 Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu（答案合理即可）
（3）过滤 难溶于水和稀硫酸的杂质 加热浓缩、冷却结晶
考点二 合金的概念及其重要应用
1．合金
（1）概念：
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。
①熔点：
一般比它的各成分金属都低；
②硬度和强度：
一般比它的各成分金属都大。
2．常见金属材料
（1）重要的黑色金属材料——钢
钢是用量最大、用途最广的合金。
（2）几种有色金属材料
1．铁是人类在生产、生活中最早使用的金属（ ）
2．铝合金的熔点比纯铝的高（ ）
3．合金材料中不可能含有非金属元素（ ）
4．地震灾区重建使用了大量钢材，钢材是合金（ ）
5．合金中各物质保持其原有的化学性质（ ）
2.×
3.×
4.√ 5.√
题组一 考查合金的概念理解
1．下列对合金的说法正确的是（ ）
A．合金中至少含有两种金属元素，不含非金属元素
B．合金中的金属元素以化合物的形式存在
C．合金中各种元素的含量一定，所以合金是纯净物
D．合金的硬度一般大于成分金属，而熔点一般低于成分金属
合金是由两种或两种以上金属（或金属与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质，A错误；
合金中的金属以单质的形式存在，属于混合物，B、C错误。
2．下列关于不锈钢和普通钢的认识中，正确的是（ ）
A．它们的组成元素是相同的
B．它们的主要成分都是铁，故化学性质完全相同
C．它们的耐腐蚀性能不同
D．它们的物理性质完全相同
选C。
普通钢的主要成分是铁，其中还含有一定量的碳、硅、锰等，不锈钢中除含铁、碳外还加入了抗腐蚀的元素如镍、铬等。
组成元素不同，物理、化学性质都有差异，耐腐蚀能力不同，故选C。
题组二 考查合金的选择及应用
3．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
选B。
合金材料在日常生活中使用很广泛，铝镁合金在家居装潢中经常会用到。
铝镁合金强度高，制成的门窗、防护栏等坚硬牢固；
密度小，同体积时比较轻，方便运输、搬运；
不容易生锈，制成的装潢材料经久耐用；
只有导电性好与这方面的用途无关。
4．某合金与铁的物理性质的比较如下表所示：
熔点/℃
密度（g/cm3）
硬度（金刚石为10）
导电性（银为100）
某合金
2500
3.00
7.4
2.3
铁
1535
7.86
4.5
17
还知该合金耐腐蚀、强度大，从以上性能看，该合金不适合作（ ）
A．导线 B．门窗框
C．炉具D．飞机外壳
选A。
由该合金与铁的性质比较可知，其导电性比铁差很多，不适合作导线。
考点三 金属矿物的开发和利用
1．金属在自然界中的存在形态
（1）在自然界中绝大多数金属以化合态的形式存在。
（2）金、铂等少数化学性质稳定的金属以游离态的形式存在。
2．金属的冶炼
（1）实质：
把金属从化合态还原为游离态。
（2）方法：
根据金属的活动性不同，金属冶炼的方法分为热分解法、热还原法、电解法等。
方法名称
主要反应原理（举例）
热分解法
2HgO
2Hg＋O2↑
2Ag2O
4Ag＋O2↑
热还
原法
CO作还原剂
Fe2O3＋3CO
2Fe＋3CO2（高炉炼铁）
H2作还原剂
WO3＋3H2
W＋3H2O
活泼金属作还原剂
3MnO2＋4Al
3Mn＋2Al2O3
电解法
2Al2O3（熔融）
4Al＋3O2↑
MgCl2（熔融）
Mg＋Cl2↑
2NaCl（熔融）
2Na＋Cl2↑
3.铝热反应实验中的有关问题
实验
装置
现象
①镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发生耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈的反应；
②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中
结论
高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热，化学方程式为Fe2O3＋2Al
2Fe＋Al2O3
原理
应用
①制取熔点较高、活动性弱于Al的金属，如铁、铬、锰、钨等；
②金属焊接，如野外焊接钢轨等
1．钢铁厂用热还原法冶炼铁（ ）
2．工业上电解熔融Al2O3制备Al涉及氧化还原反应（ ）
3．电解氯化镁溶液制取金属镁（ ）
4．用金属钠置换四氯化钛（TiCl4）溶液中的钛来制取单质钛（ ）
5．将MgO与铝粉混合发生铝热反应制备镁（ ）
6．工业上利用电解AlCl3和MgO的方法冶炼Al、Mg（ ）
7．人类历史上使用铝的时间比铁晚，原因是铝的冶炼成本高（ ）
1.√ 2.√ 3.×
5.×
6.×
7.×
题组一 考查金属冶炼方法的选择
1．工业上冶炼金属，常用的方法有四种：
Ⅰ.热分解法，Ⅱ.热还原法，Ⅲ.电解法，Ⅳ.湿法冶金。
下表中金属与常用冶炼方法相符的是（ ）
金属
冶炼方法
钾、钙
Ⅳ
钠、铝
Ⅲ
铜、铁
Ⅰ
银、汞
Ⅱ
K、Ca、Na、Al等活泼金属使用电解法冶炼，Cu、Fe等金属使用热还原法冶炼，Ag、Hg等不活泼金属使用热分解法冶炼。
2．（2018·
石家庄模拟）下列制备金属单质的方法或原理正确的是（ ）
A．在高温条件下，用H2还原MgO制备单质Mg
B．在通电条件下，电解熔融Al2O3制备单质Al
C．工业上金属Mg、Cu都是用热还原法制得的
D．加强热，使CuO在高温条件下分解制备单质Cu
Mg的活泼性强，不能用H2还原法制备Mg，而是用电解熔融MgCl2的方法制备；
CuO加强热分解生成Cu2O而不是Cu。
（1）金属活泼性与冶炼方法的关系
（2）有些活动性很强的金属也可以用还原法来冶炼，如
Na＋KCl
K↑＋NaCl，
2RbCl＋Mg
MgCl2＋2Rb↑，
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，使化学反应得以向正反应方向进行。
题组二 考查铝热反应的原理及应用
3．用铝热法冶炼难熔的金属，其优越性在于（ ）
A．铝是地壳中含量最多的金属元素
B．氧化铝熔点低，容易与难熔金属分离
C．反应放出大量热量，使还原出来的金属熔化，便于分离
D．氧化铝熔点高，容易与难熔金属一起熔化
铝热反应放出大量热量，用来冶炼高熔点的金属，C正确。
4．工业上由含钒、铬和锰的矿物冶炼难熔的金属钒、铬和锰，通常采用的方法是（ ）
A．炭还原法
B．铝热还原法
C．直接加热法
D．盐的水溶液与活泼金属置换法
冶炼活泼性比Al差且熔点高的金属，通常利用铝热反应进行冶炼。
1．（2017·
高考江苏卷）碱式氯化铜是重要的无机杀菌剂。
碱式氯化铜有多种制备方法：
（1）方法1:
45～50℃时，向CuCl悬浊液中持续通入空气得到Cu2（OH）2Cl2·
3H2O,该反应的化学方程式为_________________________________________。
（2）方法2:
先制得CuCl2，再与石灰乳反应生成碱式氯化铜。
Cu与稀盐酸在持续通入空气的条件下反应生成CuCl2，Fe3＋对该反应有催化作用，其催化原理如图所示。
M′的化学式为________________。
（1）在H2O存在的条件下，CuCl能被空气中的O2氧化生成Cu2（OH）2Cl2·
3H2O，根据得失电子守恒配平反应的化学方程式。
（2）由题图知，O2氧化M′生成M，根据题意“Fe3＋对该反应有催化作用”，则M′为Fe2＋。
（1）4CuCl＋O2＋8H2O
2Cu2（OH）2Cl2·
3H2O
（2）Fe2＋
2．（2016·
高考北京卷）以Na2SO3溶液和不同金属的硫酸盐溶液作为实验对象，探究盐的性质和盐溶液间反应的多样性。
试剂
滴管
试管
0.2mol·
L－1
Na2SO3溶液
饱和Ag2SO4溶液
Ⅰ.产生白色沉淀
L－1CuSO4溶液
Ⅱ.溶液变绿，继续滴加产生棕黄色沉淀
0.1mol·
L－1Al2（SO4）3溶液
Ⅲ.开始无明显变化，继续滴加产生白色沉淀
（1）经检验，现象Ⅰ中的白色沉淀是Ag2SO3。
用离子方程式解释现象Ⅰ：
________________________________________________________________________。
（2）经检验，现象Ⅱ的棕黄色沉淀中不含SO
，含有Cu＋、Cu2＋和SO
。
已知：
Cu＋
Cu＋Cu2＋，Cu2＋
CuI↓（白色）＋I2。
①用稀H2SO4证实沉淀中含有Cu＋的实验现象是_____________________________。
②通过下列实验证实，沉淀中含有Cu2＋和SO
a．白色沉淀A是BaSO4，试剂1是________。
b．证实沉淀中含有Cu2＋和SO
的理由是__________________________________。
（1）现象Ⅰ中的白色沉淀是Ag2SO3，故反应的离子方程式为2Ag＋＋SO
===Ag2SO3↓。
（2）①根据反应Cu＋
Cu＋Cu2＋，若沉淀中含有Cu＋，加入稀H2SO4会发生歧化反应生成单质铜，实验现象是析出红色固体；
②分析实验流程知实验原理为2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2、I2＋SO
＋H2O===SO
＋2I－＋2H＋，SO
＋Ba2＋===BaSO4↓。
a．白色沉淀A是BaSO4，为排除其他离子的干扰，所以试剂1是盐酸酸化的BaCl2溶液。
b．棕黄色沉淀与KI溶液反应生成白色沉淀（CuI）和I2，I2又与SO
反应生成SO
与I－。
（1）2Ag＋＋SO
===Ag2SO3↓
（2）①析出红色固体 ②a.HCl和BaCl2溶液
b．在I－的作用下，Cu2＋转化为白色沉淀CuI，SO
转化为SO
3．（2013·
高考重庆卷）合金是建造航空母舰的主体材料。
（1）航母升降机可由铝合金制造。
①铝元素在周期表中的位置为_________________________________________。
工业炼铝的原料由铝土矿提取而得，提取过程中通入的气体为______________。
②AlMg合金焊接前用NaOH溶液处理Al2O3膜，其化学方程式为________________________________________________________________________。
焊接过程中使用的保护气为________（填化学式）。
（2）航母舰体材料为合金钢。
①舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为_________________________。
②航母用钢可由低硅生铁冶炼而成，则在炼铁过程中为降低硅含量需加入的物质为________。
（1）①Al元素在周期表中位于第三周期第ⅢA族；
提纯铝土矿通入CO2使AlO
转化为Al（OH）3沉淀。
②Al2O3与NaOH溶液发生的反应为Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O；
保护气应不能与金属反应，一般用稀有气体。
（2）①金属在海水中主要发生吸氧腐蚀。
②炼钢过程中为降低Si的含量，常加入CaCO3或CaO，将SiO2转化为CaSiO3而除去。
（1）①第三周期第ⅢA族 CO2
②Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O Ar（其他合理答案均可）
（2）①吸氧腐蚀 ②CaCO3（或CaO）
4．（2013·
高考山东卷）金属冶炼与处理常涉及氧化还原反应。
（1）由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是________。
a．Fe2O3 b．NaCl
c．Cu2Sd．Al2O3
（2）辉铜矿（Cu2S）可发生反应：
2Cu2S＋2H2SO4＋5O2===4CuSO4＋2H2O，该反应的还原剂是____________。
当1molO2发生反应时，还原剂所失电子的物质的量为________mol。
向CuSO4溶液中加入镁条时有气体生成，该气体是________。
（1）Na、K、Mg、Al等活泼金属的冶炼均采用电解法，Fe、Cu的冶炼采用热还原法。
（2）在辉铜矿和H2SO4、O2的反应中，O2作氧化剂，Cu2S作还原剂，所以1molO2得到4mole－，还原剂失去4mole－。
CuSO4溶液中由于Cu2＋水解而显酸性，加入镁条时，Mg与H＋反应放出H2。
（1）bd
（2）Cu2S 4 H2
一、选择题
1．中国银行发行的中国航天普通纪念币，面额为10元，直径为27毫米，材质为双色铜合金。
下列关于合金的叙述不正确的是（ ）
A．铜合金和单质铜一样，具有良好的导电性、导热性和延展性
B．铜合金的硬度比单质铜大
C．铜合金的熔点比单质铜低
D．该纪念币能完全溶解于稀硫酸中
合金有别于成分金属的特性是熔点低、硬度大，共性是具有金属的物理通性，但是化学性质没有改变，故D项错误。
2．在冶金工业上，下列均不能用化学还原剂制得的一组金属是（ ）
A．Na、Mg、Al B．Na、K、Zn、Fe
C．Zn、Fe、Cu、AgD．Mg、Al、Zn、Fe
Na、Mg、Al的冶炼方法为电解法；
Zn、Fe、Cu的冶炼方法为化学还原剂还原法；
Ag的冶炼方法为热分解法，故选A项。
3．明代《天工开物》记载“火法”冶炼锌：
“炉甘石十斤，装载入一泥罐内…然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红…冷淀，毁罐取出…即倭铅也”（注：
炉甘石的主要成分为碳酸锌，泥罐中掺有煤炭）。
下列说法不正确的是（ ）
A．倭铅是指金属锌和铅的混合物
B．煤炭中起作用的主要成分是C
C．冶炼Zn的化学方程式：
ZnCO3＋2C
Zn＋3CO↑
D．该冶炼锌的方法属于热还原法
由题意可知，倭铅是指金属锌，不是混合物，故A错误；
煤炭的主要成分是碳，反应中碳作还原剂，故B、C、D均正确。
4．（2018·
泉州模拟）下列几种关于金属冶炼方法的叙述中，正确的是（ ）
A．蒸发海水制成饱和食盐水，将其电解可制得金属钠
B．炼铁高炉中，利用焦炭作为还原铁矿石的还原剂
C．高炉炼铁能得到纯铁
D．铝热法能够使氧化铁跟铝在高温条件下炼出铁来
电解食盐水得到的是NaOH，得不到Na；
炼铁高炉中利用焦炭与空气反应生成的CO作为还原铁矿石的还原剂；
高炉炼铁得到的是含碳等元素的生铁。
5．下列说法中正确的是（ ）
A．Cu→CuO→Cu（OH）2每步转化均能通过一步反应实现
B．铝合金是一种混合物，它比纯铝的熔点高
C．金属铜放置在潮湿的空气中会被锈蚀，生成绿色的铜锈——碱式碳酸铜
D．金属铝、铁、铜都有一定的抗腐蚀性能，其抗腐蚀的原因都是表面形成氧化物薄膜，阻止反应的进一步进行
A选项，CuO→Cu（OH）2不能通过一步实现，错误；
B选项，铝合金比纯铝的熔点低，错误；
D选项，铁、铜表面不能形成致密的氧化膜，错误。
6．钓鱼岛群岛的东海海域及部分太平洋海域探明为海底热水矿床。
海底热水矿床是沉积着由岩浆热气从地底喷出的金、铜、锌、稀有金属等区域。
下列说法正确的是（ ）
A．金不溶于任何溶液
B．铜、锌在潮湿的空气中均能被氧化成对应的氧化物
C．铜锌合金的熔点低于铜或锌的熔点
D．
Cu的质子数和中子数之差为34
金能够溶于王水，A项错误；
铜在潮湿的空气中被腐蚀生成铜绿，主要成分是Cu2（OH）2CO3，B项错误；
合金的熔点一般比成分金属的都低，C项正确；
Cu的质子数和中子数之差为（63－29）－29＝5，D项错误。
7．已知酸性条件下有反应：
2Cu＋===Cu2＋＋Cu。
氢气还原氧化铜实验由于反应温度不同，可能产生Cu或Cu2O，两
升级会员 