第11講-銅-金屬礦物的開發(fā)利用(講義)(解析版)-2024年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)

第11講銅金屬礦物的開發(fā)利用目錄考情分析網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建考點(diǎn)一銅及其化合物【夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)1銅的性質(zhì)知識(shí)點(diǎn)2氧化銅和氧化亞銅知識(shí)點(diǎn)3氫氧化銅知識(shí)點(diǎn)4銅鹽知識(shí)點(diǎn)5銅及其化合物的性質(zhì)應(yīng)用【提升·必考題型歸納】考向1考查銅及其化合物的性質(zhì)與應(yīng)用考向2考查銅及其化合物的制備考點(diǎn)二金屬礦物的開發(fā)利用【夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)1金屬材料知識(shí)點(diǎn)2金屬冶煉【提升·必考題型歸納】考向1合金性質(zhì)與金屬材料的應(yīng)用考向2金屬礦物的開發(fā)利用真題感悟考點(diǎn)要求考題統(tǒng)計(jì)考情分析銅及其化合物的性質(zhì)與應(yīng)用2023湖北卷18題，14分2022山東卷12題，4分2021湖北卷2題，3分從近三年高考試題來(lái)看,銅及其化合物的性質(zhì)與應(yīng)用和合金的組成、性質(zhì)和應(yīng)用仍是高考的命題點(diǎn)；只有浙江卷考查了金屬礦物的開發(fā)利用。考查內(nèi)容以金屬及其化合物的性質(zhì)、合金的性質(zhì)、金屬的冶煉、提純以及在日常生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用為主。題型以選擇題和化工流程題為主。預(yù)測(cè)新的一年高考可能會(huì)可能會(huì)在選擇題中考查合金的性質(zhì)和應(yīng)用及金屬礦物的開發(fā)利用,題目難度較??；在工藝流程圖題中考查銅及其化合物的轉(zhuǎn)化與應(yīng)用,題目綜合性較強(qiáng),難度較大。金屬礦物的開發(fā)利用2023湖南卷1題，3分2022廣東卷1題，2分2021河北卷1題，3分考點(diǎn)一銅及其化合物知識(shí)點(diǎn)1銅的性質(zhì)1.存在及位置：（1）存在：在自然界中銅大多數(shù)主要以硫化銅存在，主要是輝銅礦（Cu2S）、黃銅礦（CuFeS2）和斑銅礦（Cu5FeS4）。銅還以游離態(tài)的形式存在自然銅是一種\t"/item/%E8%87%AA%E7%84%B6%E9%93%9C/_blank"含銅礦石，成分是銅單質(zhì)。（2）位置：銅位于元素周期表中第4周期ⅠB族，是人類最早使用的金屬之一；銅元素是一種的變價(jià)金屬元素（+1、+2）。2.結(jié)構(gòu)銅（Cuprum）是一種金屬元素，也是一種\t"/item/%E9%93%9C/_blank"過(guò)渡元素，化學(xué)符號(hào)Cu，英文copper，原子序數(shù)29，原子結(jié)構(gòu)示意圖為：3.物理性質(zhì)：紫紅色固體，具有良好的延展性、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性。4.化學(xué)性質(zhì)①生成銅綠的化學(xué)方程式：2Cu＋O2＋CO2＋H2O=Cu2(OH)2CO3(綠色固體)。②Cu和S反應(yīng)的化學(xué)方程式：2Cu＋Seq\o(=,\s\up7(△))Cu2S。③與濃硫酸共熱的化學(xué)方程式：Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O。與稀硝酸反應(yīng)的離子方程式：3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。與濃硝酸反應(yīng)的離子方程式：Cu＋4H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O。④與FeCl3溶液反應(yīng)的離子方程式：Cu＋2Fe3＋=2Fe2＋＋Cu2＋。5．銅的冶煉(1)濕法煉銅：Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu。(2)高溫?zé)掋~：工業(yè)上用高溫冶煉黃銅礦的方法獲得銅(粗銅)：2CuFeS2＋4O2eq\o(=,\s\up7(800℃))Cu2S＋3SO2＋2FeO(爐渣)2Cu2S＋3O2eq\o(==,\s\up7(1200℃))2Cu2O＋2SO22Cu2O＋Cu2Seq\o(==,\s\up7(1200℃))6Cu＋SO2↑(3)電解精煉銅：粗銅中銅的含量為99.5%～99.7%，主要含有Ag、Zn、Fe、Au等雜質(zhì)，粗銅通過(guò)電解精煉可得到純度達(dá)99.95%～99.98%的銅。電解精煉銅的原理是用粗銅作陽(yáng)極，銅在陽(yáng)極上失電子變?yōu)镃u2＋，用純銅作陰極，Cu2＋在陰極上得電子生成銅。知識(shí)點(diǎn)2氧化銅和氧化亞銅1.氧化銅（1）物理性質(zhì)：黑色難溶于水的固體。（2）化學(xué)性質(zhì)：與酸反應(yīng)，可以用H2、CO、Al還原出Cu。①與酸反應(yīng)(H＋):CuO＋2H＋=Cu2＋＋H2O②與H2反應(yīng):H2＋CuOCu＋H2O;③與CO反應(yīng):CO＋CuOCu＋CO22.氧化亞銅（1）物理性質(zhì)：紅色難溶于水的固體。（2）化學(xué)性質(zhì)：①與酸反應(yīng)(H＋)為Cu2O＋2H＋=Cu＋Cu2＋＋H2O。②Cu2O遇到HNO3發(fā)生氧化反應(yīng)生成Cu2＋。③與H2反應(yīng)：Cu2O＋H2eq\o(=,\s\up11(△))2Cu＋H2O。④CuO加強(qiáng)熱的反應(yīng)：4CuOeq\o(=,\s\up7(高溫))2Cu2O＋O2↑。知識(shí)點(diǎn)3氫氧化銅1.物理性質(zhì)：藍(lán)色不溶于水的固體。2.化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用：反應(yīng)①的化學(xué)方程式：Cu(OH)2CuO＋H2O；反應(yīng)②的離子方程式：Cu(OH)2＋2H＋=Cu2＋＋2H2O。反應(yīng)③的化學(xué)方程式：RCHO+2Cu(OH)2+NaOHRCOONa+Cu2O↓+3H2O知識(shí)點(diǎn)4銅鹽1.Cu2(OH)2CO3的名稱為堿式碳酸銅，是銅綠的成分，是銅在潮濕的空氣中被銹蝕的結(jié)果，其受熱分解的化學(xué)方程式為Cu2(OH)2CO32CuO＋H2O＋CO2↑。2.CuSO4·5H2O為藍(lán)色晶體，俗稱藍(lán)礬、膽礬，其受熱分解的化學(xué)方程式為CuSO4·5H2OCuSO4＋5H2O，藍(lán)色晶體受熱轉(zhuǎn)化為白色粉末。無(wú)水CuSO4遇水變藍(lán)色(生成CuSO4·5H2O)，可作為水的檢驗(yàn)依據(jù)。3.銅鹽的毒性：銅鹽溶液有毒，主要是因?yàn)殂~離子能與蛋白質(zhì)作用，使蛋白質(zhì)變性失去_生理活性__，因此人們利用這一性質(zhì)用膽礬、熟石灰、水配成了波爾多液，用來(lái)殺滅植物的病毒。銅鹽溶液有毒，主要是因?yàn)镃u2＋作為一種重金屬離子能與蛋白質(zhì)作用，使蛋白質(zhì)變性失去生理活性，因此人們利用了它的這一性質(zhì)用膽礬、熟石灰、水配成了波爾多液，用來(lái)殺滅植物的病毒。知識(shí)點(diǎn)5銅及其化合物的性質(zhì)應(yīng)用1.區(qū)別紅色物質(zhì)Cu和Cu2O的方法：向紅色物質(zhì)中加入稀硫酸，若溶液由無(wú)色變成藍(lán)色，則該紅色物質(zhì)為Cu2O，否則為Cu，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu2O＋H2SO4=CuSO4＋Cu＋H2O。2.通常利用反應(yīng)2Cu＋O22CuO除去混合氣體中的少量O2。3.Cu與稀H2SO4不反應(yīng)，但在通入O2的條件下，Cu可在稀H2SO4中逐漸溶解：2Cu＋O2＋2H2SO4=2CuSO4＋2H2O。4.無(wú)水硫酸銅只能作為檢驗(yàn)水的試劑，不能作為水蒸氣的吸收試劑而用于除雜。5.CuO用于有機(jī)化合物中的元素分析——李比希法將準(zhǔn)確稱量的樣品置于一燃燒管中，經(jīng)紅熱的氧化銅氧化后，再將其徹底燃燒成\t"/item/%E6%9D%8E%E6%AF%94%E5%B8%8C%E6%B3%95/_blank"二氧化碳和水，用純的氧氣流把它們分別趕入\t"/item/%E6%9D%8E%E6%AF%94%E5%B8%8C%E6%B3%95/_blank"燒堿石棉劑（附在石棉上粉碎的氫氧化鈉）及\t"/item/%E6%9D%8E%E6%AF%94%E5%B8%8C%E6%B3%95/_blank"高氯酸鎂的吸收管內(nèi)，前者將排出的二氧化碳變?yōu)樘妓徕c，后者吸收水變?yōu)楹薪Y(jié)晶水的高氯酸鎂，這兩個(gè)吸收管增加的重量分別表示生成的二氧化碳和水的重量，由此即可計(jì)算樣品中的碳和氫的含量。6.利用新制Cu(OH)2懸濁液檢驗(yàn)有機(jī)化合物中含有的—CHO,如乙醛與Cu(OH)2反應(yīng)的化學(xué)方程式:CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOHCH3COONa+Cu2O↓+3H2O7.Cu用作醇催化氧化的催化劑?？枷?考查銅及其化合物的性質(zhì)與應(yīng)用例1．（2023·山東淄博·校聯(lián)考二模）探究銅與硝酸反應(yīng)的生成時(shí)的硝酸濃度。如圖所示，先通一段時(shí)間后關(guān)閉活塞K，將銅絲伸入溶液中，當(dāng)A中氣體變?yōu)闊o(wú)色時(shí)，上提銅絲，再將B中溶液稀釋至，取，用的溶液滴定至終點(diǎn)時(shí)消耗(忽略硝酸的揮發(fā)、分解及溶液體積變化)。下列說(shuō)法正確的是A．可用盛有溶液的洗氣瓶進(jìn)行尾氣吸收B．銅與硝酸反應(yīng)主要生成時(shí)的硝酸濃度不大于C．若不通，可能導(dǎo)致所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏高D．若通過(guò)直接滴定A中剩余酸的量(掩蔽掉的干擾)進(jìn)行求算，所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏低【分析】A瓶中的反應(yīng)為4HNO3(濃)+Cu=2NO2↑+2H2O+Cu(NO3)2。B中發(fā)生的反應(yīng)為3NO2+H2O=2HNO3+NO。用0.20mol?L?1的NaOH溶液滴定至終點(diǎn)時(shí)消耗15.00mL，即n(NaOH)=0.20×15.00×10-3mol=3×10-3mol，有關(guān)系式為NaOH~HNO3則B瓶中產(chǎn)生的n(HNO3)=3×10-3mol×10=3×10-2mol，又3NO2~2HNO3則A瓶中產(chǎn)生的NO2為3×10-2mol×=4.5×10-2mol。由關(guān)系式得4HNO3(濃)~2NO2則消耗的濃硝酸為4.5×10-2×2=9×10-2mol?！窘馕觥緼．NaOH溶液不能直接與NO反應(yīng)，所以它不能吸收尾氣，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B．溶液中剩余的硝酸濃度為。但當(dāng)反應(yīng)產(chǎn)生無(wú)色NO氣體時(shí)停止反應(yīng)，即硝酸濃度大于8mol?L?1也產(chǎn)生了NO，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C．若不同如N2，B瓶中NO也轉(zhuǎn)變?yōu)镠NO3，從而導(dǎo)致消耗的HNO3偏大，A中剩余HNO3偏低，結(jié)果偏低，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D．當(dāng)A中氣體變?yōu)闊o(wú)色時(shí)停止反應(yīng)，產(chǎn)生NO的濃度應(yīng)該比A瓶的大。所以直接測(cè)定A瓶中的酸可能導(dǎo)致結(jié)果偏低，D項(xiàng)正確；故選D?！敬鸢浮緿【變式訓(xùn)練1】（2023·北京朝陽(yáng)·統(tǒng)考二模）小組同學(xué)探究和物質(zhì)A的反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)如下。裝置序號(hào)物質(zhì)A實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象①溶液（調(diào)）銅粉溶解，溶液變?yōu)樯钭厣劢?jīng)檢驗(yàn)含]②溶液銅粉溶解，溶液變?yōu)樗{(lán)綠色③溶液（調(diào)）無(wú)明顯變化下列分析不正確的是A．②中銅粉溶解的原因：B．①中產(chǎn)生的原因：時(shí)直接將還原為C．若向③中加入固體，推測(cè)銅粉會(huì)溶解D．①②③現(xiàn)象的差異不僅與物質(zhì)氧化性(或還原性)強(qiáng)弱有關(guān)，也與反應(yīng)速率有關(guān)【解析】A．實(shí)驗(yàn)②中，銅與鐵離子反應(yīng)生成藍(lán)色銅離子和綠色亞鐵離子，A正確；B．經(jīng)檢驗(yàn)含，說(shuō)明加入銅粉后銅與鐵離子反應(yīng)生成藍(lán)色銅離子和綠色亞鐵離子，酸性條件下亞鐵離子與硝酸根離子反應(yīng)產(chǎn)生NO，選項(xiàng)B不正確；C．若向③中加入固體，因酸性條件下亞鐵離子與硝酸根離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成鐵離子，產(chǎn)生了硝酸鐵，根據(jù)實(shí)驗(yàn)①的條件，推測(cè)銅粉會(huì)溶解，選項(xiàng)C正確；D．①②③現(xiàn)象的差異不僅與物質(zhì)氧化性(或還原性)強(qiáng)弱有關(guān)，如鐵離子、硝酸根離子等氧化性強(qiáng)弱，亞鐵離子還原性等；也與反應(yīng)速率有關(guān)，也氯離子、硝酸根離子，氫離子濃度等對(duì)反應(yīng)速率的影響有關(guān)，選項(xiàng)D正確；答案選B?！敬鸢浮緽【變式訓(xùn)練2】（2023·河北邢臺(tái)·統(tǒng)考一模）中國(guó)古代涉及的“銅”文化豐富多彩。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．“青銅器時(shí)期”早于“鐵器時(shí)期”的原因之一是銅比鐵穩(wěn)定B．詩(shī)句“廬山山南刷銅綠”中的“銅綠”借指的是的顏色C．鑄造“銅錢兒”用的材料黃銅是單質(zhì)銅D．“石膽化鐵為銅”中涉及金屬鍵的斷裂【解析】A．“青銅器時(shí)期”早于“鐵器時(shí)期”的原因之一是銅比鐵不活潑，化學(xué)性質(zhì)比鐵穩(wěn)定，A正確；B．“銅綠”的主要成分為，呈綠色，B正確；C．單質(zhì)銅呈紫紅色，黃銅是銅鋅合金、呈黃色，C不正確；D．“石膽化鐵為銅”指鐵和硫酸銅溶液發(fā)生置換反應(yīng)，鐵屬于金屬晶體，反應(yīng)中金屬鍵斷裂，D正確；答案選C?！敬鸢浮緾【變式訓(xùn)練3】（2023·廣東湛江·統(tǒng)考二模）部分含銅物質(zhì)的分類與相應(yīng)銅元素的化合價(jià)關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是A．a(chǎn)、d均易溶于水 B．b既有氧化性又有還原性C．常溫下，f與單質(zhì)硫反應(yīng)生成e D．向固體c中通入H2S氣體生成e【分析】a為CuO，b為Cu2O，c為Cu(OH)2，d為CuS，e為Cu2S，f為Cu?！窘馕觥緼．a(chǎn)為CuO，d為CuS，二者均為難溶于水的黑色粉末，A錯(cuò)誤；B．b為Cu2O，Cu的化合價(jià)為+1價(jià)，處于中間價(jià)態(tài)，既有氧化性又有還原性，B正確；C．Cu在常溫下不與S反應(yīng)，需要加熱才能反應(yīng)，所以C錯(cuò)誤；D．向固體Cu(OH)2中通入氣體生成CuS，所以D錯(cuò)誤；故答案選B?！敬鸢浮緽考向2考查銅及其化合物的制備例2．（2023·山東濟(jì)寧·統(tǒng)考一模）堿式碳酸銅[Cu2(OH)2CO3]是一種用途廣泛的化工原料，實(shí)驗(yàn)室中以廢銅屑為原料，制取堿式碳酸銅的流程如下。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．“加熱”步驟可選用水浴加熱B．“酸浸”產(chǎn)生的氣體可用NaOH溶液吸收C．“濾液”中溶質(zhì)的主要成分為D．可用鹽酸和溶液檢驗(yàn)“濾液”中是否有【分析】廢銅屑與稀硝酸反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體為一氧化氮；過(guò)濾除去難溶性濾渣，濾液中含硝酸銅和硝酸，加入碳酸鈉溶液加熱，與硝酸、硝酸銅反應(yīng)，生成硝酸鈉和銅鹽，再加氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)適當(dāng)pH值，經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)得到堿式碳酸銅。【解析】A．加熱的溫度為70oC，可選用水浴加熱，A正確；B．酸浸產(chǎn)生的氣體為NO，與NaOH溶液不反應(yīng)，不能用NaOH溶液吸收，B錯(cuò)誤；C．由分析可知，“濾液”中溶質(zhì)的主要成分為等，C正確；D．的檢驗(yàn)是先加氯化鋇溶液，產(chǎn)生白色沉淀，再往白色沉淀中加入鹽酸，沉淀完全溶解，且產(chǎn)生無(wú)色無(wú)味氣體，D正確；故選B?！敬鸢浮緽【變式訓(xùn)練】（2023·福建三明·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè)）實(shí)驗(yàn)室制取NO和固體，下列裝置能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖茿．用裝置甲制取NO氣體 B．用裝置乙除去NO中少量的C．用裝置丙收集NO氣體 D．用裝置丁灼燒得到【解析】A．濃硝酸和銅片反應(yīng)生產(chǎn)二氧化氮，故A錯(cuò)誤;B．二氧化氮和水反應(yīng)生成一氧化氮和硝酸，可以除去二氧化氮，故B正確；C．二氧化氮和氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，不可以用排空氣法收集一氧化氮，故C錯(cuò)誤；D．灼燒會(huì)水解生產(chǎn)氫氧化銅，氫氧化銅又會(huì)受熱生產(chǎn)氧化銅，灼燒得不到，故D錯(cuò)誤；故選：B?！敬鸢浮緽【題后歸納】銅及其化合物的顏色、狀態(tài)及溶解性物質(zhì)顏色狀態(tài)及溶解性物質(zhì)顏色狀態(tài)及溶解性Cu紫紅色,有金屬光澤固態(tài),難溶于非氧化性酸,易溶于強(qiáng)氧化性酸CuSO4白色粉末,易溶于水,水溶液呈藍(lán)色CuO黑色粉末,可溶于酸溶液CuSO4·5H2O藍(lán)色晶體Cu2O磚紅色固體,難溶于水,可溶于酸溶液(生成Cu和Cu2+)Cu2(OH)2CO3綠色粉末,難溶于水,可溶于酸溶液CuClCuI白色粉末,難溶于水Cu(OH)2藍(lán)色難溶于水,可溶于酸溶液CuS黑色粉末,難溶于水及非氧化性強(qiáng)酸[Cu(NH3)4]2+深藍(lán)色絡(luò)合離子,溶于水考點(diǎn)二金屬礦物的開發(fā)利用知識(shí)點(diǎn)1金屬材料1．合金(1)概念：合金是指兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。(2)成分：一種金屬為主,另一種或幾種是金屬或非金屬。即合金中一定含金屬元素,可能含非金屬元素(如鋼中含碳)。(3)性能：合金具有不同于各成分金屬的物理、化學(xué)性能或機(jī)械性能。①熔點(diǎn)：一般比它的各成分金屬的低；②硬度和強(qiáng)度：一般比它的各成分金屬的大。【特別提醒】①構(gòu)成合金的成分不一定是兩種或兩種以上的金屬，也可以是金屬與非金屬，合金中一定含金屬元素。合金一定是混合物。②常溫下，多數(shù)合金是固，但鉀、鈉合金呈液態(tài)。③合金的性質(zhì)不是各成分金屬的性質(zhì)之和。合金具有許多良好的物理、化學(xué)和機(jī)械性能，在許多方面不同于各成分金屬，不是簡(jiǎn)單加和；但在化學(xué)性質(zhì)上，一般認(rèn)為合金體現(xiàn)的是各成分金屬的化學(xué)性質(zhì)。(4)新型合金及重要應(yīng)用①“蛟龍”號(hào)載人潛水器的耐壓球殼用鈦合金制造,利用了鈦合金的硬度大、機(jī)械強(qiáng)度高、耐腐蝕等性質(zhì)。②噴氣式飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)葉片由鎳鈷合金制造,利用了其熔點(diǎn)高、耐高溫的性質(zhì)。2．常見金屬材料及應(yīng)用(1)金屬材料的工業(yè)分類黑色金屬材料有色金屬材料鐵、鉻、錳以及它們的合金除黑色金屬以外的其他金屬及其合金(2)黑色金屬材料——鋼鐵①鋼是用量最大、用途最廣的合金。②鋼eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(碳素鋼\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(低碳鋼：韌性、焊接性好，強(qiáng)度低,中碳鋼：強(qiáng)度高，韌性及加工性好,高碳鋼：硬而脆，熱處理后彈性好)),合金鋼：具有各種不同的優(yōu)良性能，用于制不銹鋼及各種特種鋼))(3)有色金屬材料——銅和鋁①鋁及鋁合金eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(鋁\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(性能：良好的延展性和導(dǎo)電性,用途：制導(dǎo)線)),鋁合金\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(性能：密度小、強(qiáng)度高、塑性好、易于成型、制造工藝簡(jiǎn)單、成本低廉,用途：主要用于建筑業(yè)、容器和包裝業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、電子行業(yè)等))))②銅及銅合金eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(銅\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(性能：良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性,用途：主要用于電器和電子工業(yè)、建筑業(yè))),銅合金：青銅是我國(guó)使用最早的合金，常見的還有黃銅和白銅))【特別提醒】合金的組成與性質(zhì)(1)構(gòu)成合金的成分不一定是兩種或兩種以上的金屬，也可以是金屬與非金屬，合金中一定含金屬元素。合金一定是混合物。(2)常溫下，多數(shù)合金是固態(tài)，但鉀、鈉合金呈液態(tài)。(3)合金的性質(zhì)不是各成分金屬的性質(zhì)之和。合金具有許多良好的物理、化學(xué)和機(jī)械性能，在許多方面不同于各成分金屬，不是簡(jiǎn)單加和；但在化學(xué)性質(zhì)上，一般認(rèn)為合金體現(xiàn)的是各成分金屬的化學(xué)性質(zhì)。知識(shí)點(diǎn)2金屬冶煉1.金屬在自然界中的存在2.金屬冶煉的實(shí)質(zhì)金屬的冶煉過(guò)程就是把金屬?gòu)幕蠎B(tài)還原為游離態(tài)的過(guò)程。即：Mn＋＋ne－=M(寫反應(yīng)通式，用M表示金屬)。3.金屬冶煉的一般步驟4.金屬冶煉的方法——金屬活動(dòng)順序與金屬冶煉的關(guān)系①電解法：適合冶煉金屬活動(dòng)性很強(qiáng)的金屬(一般指在金屬活動(dòng)性順序中排在鋅前面的金屬)。工業(yè)上用電解法冶煉Na、Mg、Al的化學(xué)方程式分別為a．2NaCl(熔融)eq\o(=====,\s\up7(通電))2Na＋Cl2↑、b．MgCl2(熔融)eq\o(=====,\s\up7(通電))Mg＋Cl2↑、c．2Al2O3eq\o(=====,\s\up7(通電),\s\do5(冰晶石))4Al＋3O2↑。②熱還原法：用還原劑(C、CO、H2、Al等)還原金屬氧化物，適合較活潑的金屬。a．CO還原Fe3O4：Fe3O4＋4COeq\o(=====,\s\up7(高溫))3Fe＋4CO2；b．C還原ZnO：ZnO＋Ceq\o(=====,\s\up7(高溫))Zn＋CO↑；c．H2還原WO3：WO3＋3H2eq\o(=====,\s\up7(高溫))W＋3H2O?！咀⒁狻吭诟郀t煉鐵中，加入的還原劑是焦炭，但反應(yīng)中真正作還原劑的是CO。③熱分解法：適用于不活潑的金屬，如Hg和Ag。由HgO冶煉Hg的化學(xué)方程式：2HgOeq\o(=====,\s\up7(△))2Hg＋O2↑；由Ag2O冶煉Ag的化學(xué)方程式：2Ag2Oeq\o(=====,\s\up7(△))4Ag＋O2↑。5.鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)原理Al和某些金屬氧化物在高溫下進(jìn)行,反應(yīng)迅速并放出大量的熱,新生成的金屬單質(zhì)呈熔融態(tài)且易與Al2O3分離實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象①鎂帶劇烈燃燒，放出一定的熱，并發(fā)出耀眼的白光，氧化鐵和鋁粉在較高溫度下發(fā)生劇烈的反應(yīng)；②紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中實(shí)驗(yàn)結(jié)論高溫下，鋁與氧化鐵發(fā)生反應(yīng)，放出大量的熱，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up11(高溫),\s\do4())2Fe＋Al2O3原理應(yīng)用①制取熔點(diǎn)較高、活潑性弱于Al的金屬鉻、錳、鎢等；②金屬焊接，如野外焊接鋼軌等【特別提醒】鋁熱反應(yīng)的三個(gè)注意事項(xiàng)①鋁熱反應(yīng)是在高溫干態(tài)下進(jìn)行的置換反應(yīng)，鋁只能與金屬活動(dòng)性順序中排在鋁之后的金屬的氧化物反應(yīng)。②鋁熱反應(yīng)會(huì)放出大量的熱(這一特性常出現(xiàn)在推斷題中)。Mg條、KClO3的作用是產(chǎn)生高溫，引發(fā)鋁熱反應(yīng)。③鋁熱反應(yīng)不能用來(lái)冶煉大量的金屬鐵、銅等(要考慮冶煉成本)。6.特殊金屬的冶煉方法：有些很活潑的金屬也可以用還原法來(lái)冶煉，如Na＋KCleq\o(=,\s\up11(850℃),\s\do4())K↑＋NaCl2RbCl＋Mgeq\o(=,\s\up11(700～850℃),\s\do4())MgCl2＋2Rb↑等，主要運(yùn)用了化學(xué)平衡移動(dòng)原理，利用K、Rb沸點(diǎn)低，汽化離開反應(yīng)體系，使化學(xué)反應(yīng)得以向正反應(yīng)方向進(jìn)行?？枷?合金性質(zhì)與金屬材料的應(yīng)用例1．（2023·上海寶山·統(tǒng)考二模）關(guān)于生鐵和鋼的區(qū)別正確的是A．生鐵屬于純凈物，鋼屬于混合物 B．生鐵比鋼的含碳量更高C．生鐵比鋼彈性更好 D．生鐵屬于鐵-碳合金，鋼也是合金但不含碳【解析】A．生鐵也是混合物，且含碳量更高，A錯(cuò)誤；B．生鐵比鋼的含碳量更高(生鐵：>2%，鋼：0.03-2%)，B正確；C．鋼彈性更好，C錯(cuò)誤；D．鋼中含碳，D錯(cuò)誤。故答案：B?！敬鸢浮緽【變式訓(xùn)練】《考工記》：金(青銅)有六齊，六分其金而錫居一，謂之鐘鼎之齊；五分其金而錫居一，謂之斧斤之齊；四分其金而錫居一，謂之戈戟之齊；三分其金而錫居一，謂之大刃之齊；五分其金而錫居二，謂之削殺矢之齊；金錫半，謂之鑒燧之齊。下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．六齊是銅錫合金6種配比 B．大刃硬度大于斧斤C．六齊之金，日久也會(huì)有銅綠生成 D．依據(jù)銅錫不同比例可以配成黃銅【解析】A．根據(jù)題意，六齊是指青銅中銅和錫的六種不同比例形成的不同器具，故A正確；B．遷移鐵合金的知識(shí)：鐵碳也有不同比例，碳含量越高，硬度越大，故B正確；C．出土青銅都有銅綠，故C正確；D．黃銅是銅鋅合金，銅錫不同比例仍為青銅，故D錯(cuò)誤；故選D。【答案】D考向2金屬礦物的開發(fā)利用例1．（2023·河北邯鄲·統(tǒng)考一模）“太空金屬”鈦廣泛應(yīng)用于新型功能材料等方面，工業(yè)上用鈦鐵礦(主要成分是TiO2，含少量FeO和Fe2O3)冶煉金屬鈦的工藝流程如圖所示，下列說(shuō)法正確的是A．基態(tài)鈦原子核外有4個(gè)未成對(duì)電子B．金屬M(fèi)g與TiCl4可在氮?dú)鈿夥諚l件下進(jìn)行反應(yīng)C．步驟II加熱可促進(jìn)TiO2+的水解D．步驟III中可能發(fā)生的反應(yīng)為TiO2+2Cl2+CTiCl4+CO【分析】鈦鐵礦(主要成分是TiO2，含少量FeO和Fe2O3)加硫酸酸浸，浸出液中含鐵離子、亞鐵離子和TiO2+，加適量鐵發(fā)生還原，將鐵離子轉(zhuǎn)變?yōu)閬嗚F離子，蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶提取出綠礬晶體，濾液經(jīng)加熱TiO2+水解得TiO2·H2O，分解得到粗TiO2后，加焦炭、氯氣反應(yīng)得到TiCl4，用Mg還原得到Ti?！窘馕觥緼．基態(tài)鈦原子核外電子排布式為，有2個(gè)未成對(duì)電子，A錯(cuò)誤；B．Mg為活潑金屬，能與、、、等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，故金屬M(fèi)g與必須在稀有氣體氛圍條件下進(jìn)行反應(yīng)，B錯(cuò)誤；C．TiO2+會(huì)水解，步驟II加熱可促進(jìn)TiO2+的水解，C正確；D．方程式未配平，步驟III中可能發(fā)生的反應(yīng)為TiO2+2Cl2+2CTiCl4+2CO，D錯(cuò)誤；答案選C?！敬鸢浮緾【變式訓(xùn)練1】（2023·上海嘉定·統(tǒng)考一模）下列金屬冶煉的反應(yīng)原理，不恰當(dāng)?shù)氖茿．2NaCl(熔融) B．C． D．【分析】金屬冶煉的方法與金屬的活潑性相關(guān)，金屬越是活潑，越難冶煉，其中活潑金屬Na、Mg、Al要用電解法來(lái)冶煉，而Fe、Cu可用還原法來(lái)冶煉；【解析】A．Na是活潑金屬，利用電解熔融的氯化鈉獲得金屬Na，A正確，不符合題意；B．Mg是活潑金屬，利用電解熔融的氯化鎂獲得金屬M(fèi)g，B錯(cuò)誤，符合題意；C．Al是活潑金屬，利用電解熔融的氧化鋁獲得金屬Al，C正確，不符合題意；D．Fe是較活潑金屬，利用熱還原法來(lái)獲得Fe，其中可以使用的還原劑有C、CO、和Al，D正確，不符合題意；故合理選項(xiàng)為B。【答案】B【變式訓(xùn)練2】（2023·山東煙臺(tái)·統(tǒng)考二模）一種錳礦的主要成分為，雜質(zhì)為、、MnS、FeS、CuS、NiS等。研究人員設(shè)計(jì)了如下流程制備金屬錳，可能用到的數(shù)據(jù)見下表。開始沉淀pH7.6沉淀完全pH9.8下列說(shuō)法正確的是A．“脫硫”過(guò)程中FeS發(fā)生反應(yīng)：B．物質(zhì)X為，濾渣Y為C．上述流程表明：，D．“電解”所得陽(yáng)極產(chǎn)物均可循環(huán)利用【分析】錳礦（主要成分為，雜質(zhì)為、、MnS、FeS、CuS、NiS）在催化劑條件下與氫氧化鈉、空氣反應(yīng)生成硫單質(zhì)、硅酸鈉和金屬氫氧化物，過(guò)濾，向?yàn)V渣中加入硫酸進(jìn)行酸浸，生成硫酸鹽，過(guò)濾，濾渣1為硫和硫酸鈣，向?yàn)V液中加入MnO調(diào)節(jié)pH=4從而沉淀鐵離子，過(guò)濾，向?yàn)V液中加入MnS沉淀銅和鎳元素后再過(guò)濾得到主要含有MnSO4的溶液，將該溶液電解得到金屬錳。【解析】A．“脫硫”過(guò)程中FeS被氧氣氧化在堿性條件下生成硫單質(zhì)與氫氧化鐵，，A正確；B．脫硫過(guò)程二氧化硅與氫氧化鈉溶液發(fā)生反應(yīng)轉(zhuǎn)化為硅酸鈉，硅酸鈉與硫酸反應(yīng)會(huì)生成硅酸，濾渣中還含有硫酸鈣，B錯(cuò)誤；C．難溶沉淀會(huì)像更難溶沉淀轉(zhuǎn)化，“除雜”過(guò)程中加入MnS的目的是為了使Ni2+與Cu2+轉(zhuǎn)化為NiS和CuS，推知、，C錯(cuò)誤；D．惰性電極“電解”MnSO4，會(huì)產(chǎn)生氧氣和硫酸，這些所得陽(yáng)極產(chǎn)物均可循環(huán)利用，D正確；故選AD?！敬鸢浮緼D1．（2023·湖南·統(tǒng)考高考真題）中華文化源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，化學(xué)與文化傳承密不可分。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．青銅器“四羊方尊”的主要材質(zhì)為合金B(yǎng)．長(zhǎng)沙走馬樓出土的竹木簡(jiǎn)牘主要成分是纖維素C．蔡倫采用堿液蒸煮制漿法造紙，該過(guò)程不涉及化學(xué)變化D．銅官窯彩瓷是以黏土為主要原料，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成【答案】C【解析】A．四羊方尊由青銅制成，在當(dāng)時(shí)銅的冶煉方法還不成熟，銅中常含有一些雜質(zhì)，因此青銅屬合金范疇，A正確；B．竹木簡(jiǎn)牘由竹子、木頭等原料制成，竹子、木頭的主要成分為纖維素，B正確；C．蔡倫用堿液制漿法造紙，將原料放在堿液中蒸煮，原料在堿性環(huán)境下發(fā)生反應(yīng)使原有的粗漿纖維變成細(xì)漿，該過(guò)程涉及化學(xué)變化，C錯(cuò)誤；D．陶瓷是利用黏土在高溫下燒結(jié)定型生成硅酸鋁，D正確；故答案選C。二氧化碳，是非氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)Ⅲ是Na2SO3和CuSO4反應(yīng)生成Cu2O，是氧化還原反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；B．低溫真空蒸發(fā)主要目的是防止被氧化，而不是，故B錯(cuò)誤；C．經(jīng)分析溶液Y的成分是Na2SO3溶液，可循環(huán)用于反應(yīng)Ⅱ的操作單元吸收SO2氣體(氣體Ⅰ)，故C正確；D．制取總反應(yīng)方程式是2CuSO4+3Na2SO3=Cu2O+2SO2↑+3Na2SO4，化合物X是指Na2SO3，若產(chǎn)量不變，增大比，多的Na2SO3會(huì)消耗氫離子，用于控制pH值，可減少的量，故D正確；答案CD。2．（2023·山東·統(tǒng)考高考真題）利用熱再生氨電池可實(shí)現(xiàn)電鍍廢液的濃縮再生。電池裝置如圖所示，甲、乙兩室均預(yù)加相同的電鍍廢液，向甲室加入足量氨水后電池開始工作。下列說(shuō)法正確的是A．甲室電極為正極B．隔膜為陽(yáng)離子膜C．電池總反應(yīng)為：D．?dāng)U散到乙室將對(duì)電池電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生影響【答案】CD【解析】A.向甲室加入足量氨水后電池開始工作，則甲室電極溶解，變?yōu)殂~離子與氨氣形成，因此甲室電極為負(fù)極，故A錯(cuò)誤；B.再原電池內(nèi)電路中陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，若隔膜為陽(yáng)離子膜，電極溶解生成的銅離子要向右側(cè)移動(dòng)，通入氨氣要消耗銅離子，顯然左側(cè)陽(yáng)離子不斷減小，明顯不利于電池反應(yīng)正常進(jìn)行，故B錯(cuò)誤；C.左側(cè)負(fù)極是，正極是，則電池總反應(yīng)為：，故C正確；D.擴(kuò)散到乙室會(huì)與銅離子反應(yīng)生成，銅離子濃度降低，銅離子得電子能力減弱，因此將對(duì)電池電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生影響，故D正確。綜上所述，答案為CD。3．（2022·浙江·統(tǒng)考高考真題）下列說(shuō)法不正確的是A．用標(biāo)準(zhǔn)液潤(rùn)洗滴定管后，應(yīng)將潤(rùn)洗液從滴定管上口倒出B．鋁熱反應(yīng)非常劇烈，操作時(shí)要戴上石棉手套和護(hù)目鏡C．利用紅外光譜法可以初步判斷有機(jī)物中具有哪些基團(tuán)D．蒸發(fā)濃縮硫酸銨和硫酸亞鐵(等物質(zhì)的量)的混合溶液至出現(xiàn)晶膜，靜置冷卻，析出硫酸亞鐵銨晶體【答案】A【解析】A．用標(biāo)準(zhǔn)液潤(rùn)洗滴定管，要將整個(gè)滴定管內(nèi)壁進(jìn)行潤(rùn)