届高三化学人教版一轮复习第3章 第4节 用途广.docx
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届高三化学人教版一轮复习第3章第4节用途广
第四节 用途广泛的金属材料和开发利用金属矿物
考纲定位
考情播报
1.了解合金的概念及其重要应用。
2.掌握金属铜及其重要化合物的主要性质及应用。
3.了解铜及其重要化合物的制备方法。
4.了解常见金属的活动性顺序和常见金属的冶炼方法。
2016·全国甲卷T13（C）/全国丙卷T7（B）
2015·全国卷ⅠT10（B、D）
2014·全国卷ⅠT8（D）/全国卷ⅡT9（A、D）
考点1|合金与金属矿物的开发利用
基础知识自查]
1．常见金属材料
（1）分类
（3）常见合金材料
2．金属矿物的开发利用
（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少数化学性质不活泼的金属存在游离态。
（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）常见冶炼方法
①电解法——K～Al
Na：
2NaCl（熔融）
2Na＋Cl2↑；
Mg：
MgCl2（熔融）
Mg＋Cl2↑；
Al：
2Al2O3（熔融）
4Al＋3O2↑。
②热还原法——Zn～Cu
高炉炼铁：
3CO＋Fe2O3
2Fe＋3CO2；
铝热反应制铬：
2Al＋Cr2O3
2Cr＋Al2O3；
焦炭还原铜：
C＋2CuO
2Cu＋CO2↑。
③热分解法——Hg、Ag
Hg：
2HgO
2Hg＋O2↑；
Ag：
2Ag2O
4Ag＋O2↑。
应用体验]
1．任何金属都能形成合金吗？
请具体说明。
提示] 并非所有的金属都能形成合金，两种金属形成合金，其前提是两种金属在同一温度范围内都能熔化，若一种金属的熔点大于另一种金属的沸点，则二者不能形成合金。
2．铝热反应的本质是利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来，关于铝热反应思考下列问题：
（1）是否所有的金属氧化物都能和铝发生铝热反应？
哪些金属氧化物与Al可发生铝热反应？
（2）在铝热反应中，镁条、KClO3的作用是什么？
提示]
（1）不是。
活泼性比Al弱的难熔金属，如钒、铬、锰、铁、铜的氧化物与Al可以发生铝热反应。
（2）镁条为引燃剂、KClO3为助燃剂。
考点多维探究]
角度1 合金的形成与性能
1．所谓合金，就是不同种金属（也包括一些非金属）在熔化状态下形成的一种熔合物，下表为四种金属的熔、沸点：
Na
Cu
Al
Fe
熔点（℃）
97.5
1083
660
1535
沸点（℃）
883
2595
2200
3000
根据以上数据判断其中不能形成合金的是（ ）
A．Cu和Al B．Fe和Cu
C．Fe和NaD．Al和Na
C Fe熔点比Na的沸点高，当Fe熔化时，Na已汽化，不能熔合成为合金。
]
2．2015年底在上海首飞的C919大型飞机采用了大量新型材料铝锂合金。
下列关于铝锂合金的说法不正确的是（ ）
【导学号：
95812053】
A．铝锂合金是铝与锂形成的混合物
B．铝锂合金的硬度比锂大
C．铝锂合金的熔沸点比铝低
D．铝锂合金耐酸碱腐蚀
D 铝、锂均是活泼金属，与酸均易反应。
]
3．铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币。
从物理性质和化学性质的角度分析，铜常用于制造货币的说法正确的是（ ）
A．铜来源广泛，易于从自然界冶炼得到
B．铜的化学性质比较稳定，不易被腐蚀，铜的熔点比较低，容易冶炼铸造成型
C．铜的外观为紫红色，大方美观，易于被人们接受
D．铜的化学性质不稳定，在空气中易转化为铜绿，铜绿具有抗腐蚀能力，易于流通
B 制造货币的金属应具备性质稳定，不易被腐蚀，易成型。
]
合金的认识
（1）常温下，多数合金是固态，但钠钾合金呈液态。
（2）合金的物理性质相比于成分金属有所改变，但合金中各成分金属的化学性质仍然不变。
（3）并非所有的金属都能形成合金。
因为两种金属必须熔合在一起才能形成合金。
如果一种金属还未熔化时，另一种金属已经汽化，则一般不能熔合在一起，如Cu与Na、Fe与Na等不能形成合金。
角度2 金属矿物的开发利用
4．下列有关金属的工业制法中正确的是（ ）
A．制钛：
用金属钠置换氯化钛（TiCl4）溶液中的钛
B．炼铁：
用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物
C．制钠：
用海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液
D．制镁：
用Al和MgO在高温下发生铝热反应制Mg
B A项，Na与TiCl4溶液中的H2O反应，不能置换出Ti；C项，电解纯净NaCl溶液得不到Na；D项，铝热反应不能制取Mg，Mg比Al活泼。
]
5．（2017·日照模拟）下列说法中正确的是（ ）
A．氯化铝是一种电解质，可用电解法制铝
B．工业上通过电解氯化钾溶液制备金属钾和氯气
C．工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al涉及氧化还原反应
D．MgCl2（aq）
Mg（OH）2
MgO
Mg，在给定条件下能实现
C A项，AlCl3熔化不电离，电解AlCl3熔融物不导电，不能生成Al；B项，电解KCl溶液不能生成K；D项，MgO熔点很高，制Mg时不是电解MgO而是电解MgCl2。
]
6．（2017·柳州模拟）氧化还原反应广泛应用于金属冶炼，下列说法不正确的是（ ）
【导学号：
95812054】
A．电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中，Na＋被还原
B．湿法炼铜与火法炼铜的反应中，铜元素都发生还原反应
C．用磁铁矿炼铁的反应中，1molFe3O4被CO还原成Fe，转移9mol电子
D．铝热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化
C C项，1molFe3O4被还原为Fe，转移电子1×3×
mol＝8mol。
]
金属冶炼与金属活动性顺序表的关系
角度3 铝热反应的实验问题分析
7．（2014·山东高考改编）用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验，需要的试剂还有________（填字母），其作用是____________________________。
a．KCl B．KClO3
c．MnO2D．Mg
取少量铝热反应所得的固体混合物，将其溶于足量稀H2SO4，滴加KSCN溶液无明显现象，________（填“能”或“不能”）说明固体混合物中无Fe2O3，理由是___________________________________________（用离子方程式说明）。
解析] 做铝热反应的实验时，需要KClO3作助燃剂，且用镁条引燃；即使固体混合物中有Fe2O3，因发生反应Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O和Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，使Fe3＋转化为Fe2＋，KSCN溶液也不会变红。
答案] bd KClO3作助燃剂，Mg作引燃剂 不能 Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋（或只写Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋）
8．某同学对“铝热反应”的现象有这样的描述：
“反应放出大量的热，并放出耀眼的光芒”、“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”。
查阅《化学手册》知：
Al、Al2O3、Fe、Fe2O3的熔点、沸点数据如表所示：
【导学号：
95812055】
物质
Al
Al2O3
Fe
Fe2O3
熔点/℃
660
2054
1535
1462
沸点/℃
2467
2980
2750
——
（1）该同学推测，铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。
理由是该反应放出的热量使铁熔化，而铝的熔点比铁低，此时液态的铁和铝熔合形成铁铝合金。
你认为他的解释是否合理：
________（填“合理”或“不合理”）。
（2）将铝与Fe2O3混合后放入漏斗中，然后引发铝热反应的实验操作是____。
（3）设计一个简单的实验方案，证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝。
该实验所用试剂是________，反应的离子方程式为______________________。
（4）实验室溶解该熔融物，下列试剂中最好的是________（填序号）。
A．浓硫酸 B．稀硫酸
C．稀硝酸D．氢氧化钠溶液
解析]
（1）在一定温度范围内，Fe和Al均为熔融状态，可以熔合形成Fe Al合金。
（2）加助燃剂KClO3和引燃剂镁条，点燃镁条。
（3）利用Al与碱液反应。
（4）熔融物为金属及其金属氧化物，用稀酸溶解。
答案]
（1）合理
（2）加少量KClO3，插上镁条并将其点燃
（3）NaOH溶液 2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO
＋3H2↑
（4）B
考点2|铜及其化合物的性质及其应用
基础知识自查]
1．铜的主要性质
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：
2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2（OH）2CO3。
②化学方程式：
2Cu＋S
Cu2S。
③与氧化性酸反应
a．与浓硫酸共热的化学方程式：
Cu＋2H2SO4（浓）
CuSO4＋SO2↑＋2H2O；
b．与稀硝酸反应的离子方程式：
3Cu＋8H＋＋2NO
===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O；
c．与浓硝酸反应的离子方程式：
Cu＋4H＋＋2NO
===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O。
④与盐溶液反应
a．与硝酸银溶液反应的离子方程式：
Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋；
b．与FeCl3溶液反应的离子方程式：
Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋。
2．铜的重要化合物的性质及其应用
（1）氧化物
（2）氢氧化铜——蓝色难溶物，是一种弱碱。
（3）铜盐
①Cu2（OH）2CO3
Cu2（OH）2CO3的名称为碱式碳酸铜，呈绿色，是铜锈的主要成分，受热易分解的方程式为Cu2（OH）2CO3
2CuO＋H2O＋CO2↑。
②CuSO4
a．CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾或胆矾。
受热或遇浓H2SO4，蓝色晶体变为白色粉末。
b．无水CuSO4遇水变蓝色（生成CuSO4·5H2O），可作为水或水蒸气的检验试剂。
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。
应用体验]
1．铜和Cu2O的颜色相近，如何证明Cu中含有Cu2O?
提示] 取样品少许于试管中，加入稀H2SO4，若溶液呈蓝色则说明含有Cu2O。
2．向含有2molH2SO4的浓H2SO4中加入足量的Cu共热，充分反应可生成1molSO2吗？
为什么？
提示] 不能生成1molSO2。
因为浓H2SO4变成稀H2SO4后不再反应。
考点多维探究]
角度1 铜及其化合物的性质与应用
1．（2016·成都诊断）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
Ⅰ对；Ⅱ对；有
C
向硫酸铜溶液中通入少量氨气，有蓝色沉淀产生，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
D A项，陈述Ⅰ、Ⅱ有因果关系；B项，铜与浓H2SO4作用不能形成致密的氧化膜；C项，陈述Ⅰ、Ⅱ无因果关系；D项，陈述Ⅰ为化学变化。
]
2．下列有关铜的化合物的性质的叙述中正确的是（ ）
A．CuSO4变成CuSO4·5H2O是化学变化
B．一定条件下，新制的Cu（OH）2悬浊液能与葡萄糖反应但不能与乙酸反应
C．常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中，观察CuCl2的生成
D．将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，得到无水CuCl2固体
A B项，Cu（OH）2与乙酸发生中和反应；C项，Cu与Cl2反应需要点燃或加热；D项，CuCl2在蒸干过程中水解生成Cu（OH）2。
]
3．已知CuO经高温灼烧生成Cu2O，Cu2O与H＋发生反应：
Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。
将经高温灼烧后的CuO样品投入足量的热的稀硝酸溶液中，下列有关说法中正确的是（ ）
【导学号：
95812056】
A．如果溶液变为蓝色，同时有紫红色固体出现，说明样品全部生成Cu2O
B．溶液中最终可能有紫红色固体出现
C．这种实验的结果无法说明CuO分解的程度
D．如果溶液中出现蓝色，最终没有紫红色固体出现，说明CuO没有分解
C Cu2O的检验不能用稀HNO3，HNO3能氧化Cu2O为Cu2＋。
]
铜及其化合物的颜色
Cu
紫红色
CuSO4
白色
CuO
黑色
CuSO4·5H2O
蓝色
Cu2O
砖红色
Cu2（OH）2CO3
绿色
Cu2S
黑色
Cu（OH）2
蓝色
角度2 以铜的重要化合物制备为载体的综合试题
4．（2017·重庆模拟）CuSO4是一种重要的化工原料，其有关制备途径及性质如图所示。
下列说法正确的是（ ）
A．相对于途径①③，途径①更好地体现了绿色化学思想
B．途径①发生的反应可能是3Cu＋2HNO3＋3H2SO4===3CuSO4＋2NO↑＋4H2O
C．将CuSO4溶液蒸发，利用余热蒸干，可制得胆矾晶体
D．1molCuSO4在1100℃所得混合气体X为SO3和O2，其中O2可能为0.75mol
B A项，途径①有污染气体NO生成，不能更好地体现绿色化学思想；C项，胆矾晶体不能通过蒸干得到，应冷却结晶，过滤得到；D项，1molCuSO4被还原成Cu2O转移1mol电子，应得氧气0.25mol，错误。
]
5．（2016·全国名校联盟百校联考）某实验小组利用Fe2O3、Cu2O的混合物制取较纯净的胆矾（CuSO4·5H2O），实验方案如图所示：
【导学号：
95812057】
（1）稀硫酸溶解混合物时发生反应的离子方程式为
Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O、______________________。
（2）加H2O2的目的是________________，其反应的离子方程式为
_____________________________________________。
（3）溶液乙中加入适量CuO时发生反应的离子方程式为_______________。
（4）操作Ⅰ主要包括________、________、过滤、洗涤、晾干等步骤。
解析]
（1）Fe2O3、Cu2O中加入过量酸，Fe2O3生成Fe3＋，Cu2O生成Cu和Cu2＋，Fe3＋又氧化Cu为Cu2＋；
（2）溶液甲中含有Fe2＋，加H2O2的目的就是氧化Fe2＋为Fe3＋；（3）加入CuO的目的是调节pH，使Fe3＋水解成Fe（OH）3而除去。
答案]
（1）Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋
（2）氧化Fe2＋为Fe3＋ H2O2＋2H＋＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2H2O
（3）3CuO＋2Fe3＋＋3H2O===2Fe（OH）3＋3Cu2＋
（4）蒸发浓缩 冷却结晶
废铜利用的思维模式
课堂小结·反馈达标1＋1] 全新理念 探究高考 明确考向
1．一组判断，展示高考易误点
（1）（2016·全国甲卷）除去Cu粉中混有CuO的操作是加入稀HNO3溶解，过滤、洗涤、干燥。
（ ）
（2）（2016·全国丙卷）铁比铜金属性强的实际应用是FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板。
（ ）
（3）（2015·全国卷Ⅰ）将铜粉加入1.0mol·L－1Fe2（SO4）3溶液中，现象是溶液变蓝、有黑色固体出现。
（ ）
（4）（2014·全国卷Ⅱ）铝与Fe2O3发生铝热反应后固体物质增重。
（ ）
（5）（2014·全国卷Ⅱ）H2通过灼热的CuO粉末，反应后固体物质增重。
（ ）
（6）（2014·全国卷Ⅰ）FeCl3溶液可用于铜质印刷线路板制作的原理是FeCl3能从含Cu2＋的溶液中置换出铜。
（ ）
（7）（2015·四川高考）CuSO4溶液中通入CO2气体产生蓝色沉淀。
（ ）
（8）（2015·四川高考）CuSO4溶液与H2S反应的离子方程式为Cu2＋＋S2－===CuS↓。
（ ）
（9）（2015·天津高考）气体通过无水CuSO4粉末变蓝，证明原气体中含有水蒸气。
（ ）
（10）浓HNO3中加入过量的Cu，反应生成的气体有NO2和NO。
（ ）
（11）用稀盐酸除去铜锈的离子方程式为CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O。
（ ）
（12）镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物，可作储氢材料。
（ ）
答案]
（1）×
（2）× （3）× （4）× （5）× （6）× （7）× （8）× （9）√ （10）√ （11）× （12）√
2．一题串知，覆盖高考考什么
（2017·郑州模拟）某化学兴趣小组用只含有铝、铁、铜的工业合金制取纯净的氯化铝溶液、绿矾晶体（FeSO4·7H2O）和胆矾晶体，其实验方案如图所示：
（1）合金属于________（填“纯净物”或“混合物”），与足量稀H2SO4、NaOH溶液反应的离子方程式为_________________________________________。
考查合金的组成与性质]
（2）方案中途径②的离子方程式________________________________，
D中加入适量盐酸的离子方程式为___________。
考查铝及其化合物的性质]
（3）滤渣F为________，途径③、④的化学方程式分别为______，
途径③④相比，途径________更好，理由是____________。
考查Cu及其化合物的性质]
（4）CuSO4溶液中获得胆矾的操作为____________________________，洗涤、自然干燥。
考查溶液的结晶方法]
（5）写出CuO与Al、H2反应的化学方程式为____________。
考查Cu的冶炼]
（6）Cu在潮湿的空气中放置较长时间，最后得到绿色的铜锈，其化学式为_____________________________________________________。
考查Cu的性质]
答案]
（1）混合物 2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑、Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO
＋3H2↑
（2）AlO
＋CO2＋2H2O===Al（OH）3↓＋HCO
Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
（3）Cu Cu＋2H2SO4（浓）
CuSO4＋SO2↑＋2H2O
2Cu＋O2＋2H2SO4
2CuSO4＋2H2O ④
④相对③来说H2SO4的利用率高且无污染
（4）蒸发浓缩，冷却结晶、过滤
（5）3CuO＋2Al
3Cu＋Al2O3 CuO＋H2
Cu＋H2O
（6）Cu2（OH）2CO3
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