金屬材料與金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用【講】(人教版)(原卷版)

金屬材料與金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用知識(shí)整理知識(shí)整理銅及其重要化合物一、單質(zhì)銅1．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。2．化學(xué)性質(zhì)（1）常溫下，銅在干燥的空氣中性質(zhì)穩(wěn)定，但在潮濕的空氣里會(huì)被銹蝕，在其表面逐漸形成一層綠色的銅銹?；瘜W(xué)方程式為。（2）寫(xiě)出下列化學(xué)方程式。銅在空氣中加熱：；銅絲在硫蒸氣中反應(yīng)：。二、銅的重要化合物1．Cu(OH)2的性質(zhì)及應(yīng)用Cu(OH)2：藍(lán)色溶于水的固體。2．Cu2(OH)2CO3的名稱為，是銅綠、孔雀石的主要成分，受熱分解可生成黑色的氧化銅，化學(xué)方程式：；可溶于稀硫酸，離子方程式：。3．黑色氧化銅在高溫下分解為紅色的Cu2O，化學(xué)方程式為。4．藍(lán)色的硫酸銅晶體受熱分解為白色的硫酸銅粉末，化學(xué)方程式為。（1）CuSO4·5H2O為藍(lán)色晶體，俗稱。（2）無(wú)水CuSO4為白色粉末，遇水變色(生成CuSO4·5H2O)，可作為水的檢驗(yàn)依據(jù)，但無(wú)水CuSO4不能做干燥劑。5．紅色的Cu2O與稀鹽酸反應(yīng)，溶液變藍(lán)，同時(shí)生成紅色的單質(zhì)銅，離子方程式為注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)銅鹽的毒性銅鹽溶液有毒，是因?yàn)殂~離子能使蛋白質(zhì)變性從而失去生理活性，故可利用膽礬、熟石灰、水配成波爾多液，用來(lái)殺滅植物的病毒。知識(shí)演練知識(shí)演練1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)。（1）向CuSO4溶液中加入足量Zn粉，溶液藍(lán)色消失：Zn＋CuSO4=Cu＋ZnSO4。()（2）用稀硫酸和鋅粒制取H2時(shí)，加幾滴CuSO4溶液以加快反應(yīng)速率。()（3）向含較高濃度Cl－的溶液中加入Cu和CuSO4，生成CuCl沉淀而除去Cl－的反應(yīng)為Cu＋Cu2＋＋2Cl－=2CuCl。()（4）加入稀硝酸溶解，過(guò)濾、洗滌、干燥，可除去Cu粉中混有的CuO。()（5）將銅絲插入稀硝酸中，反應(yīng)的離子方程式為Cu＋4H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=Cu2＋＋2NO2↑＋H2O。()2．Cu2O與稀硫酸反應(yīng)的離子方程式是____________________；加熱條件下氨被CuO氧化成一種氣體單質(zhì)，寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________。素養(yǎng)提升素養(yǎng)提升一、銅及其化合物的性質(zhì)及轉(zhuǎn)化1．下列實(shí)驗(yàn)探究Cu及其化合物的性質(zhì)，操作正確且能達(dá)到目的的是()A．將銅粉和硫粉混合均勻并加熱以制取CuSB．向Cu與過(guò)量濃硫酸反應(yīng)后的試管中加水以觀察CuSO4溶液的顏色C．向CuSO4溶液中加入適量的NaOH，過(guò)濾、洗滌并收集沉淀充分灼燒以制取CuOD．在淀粉溶液中加入適量稀硫酸微熱水解，再加入少量新制Cu(OH)2懸濁液并加熱，產(chǎn)生磚紅色沉淀2．(雙選)(2020·山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)高三診斷改編)氯化亞銅(CuCl)是白色粉末，微溶于水，酸性條件下不穩(wěn)定，易生成金屬Cu和Cu2＋。某小組擬熱分解CuCl2·2H2O制備CuCl，并進(jìn)行相關(guān)探究。下列說(shuō)法正確的是()A．制備CuCl時(shí)產(chǎn)生的Cl2可以回收循環(huán)利用，也可以通入飽和NaCl溶液中除去B．Cu2(OH)2Cl2在200℃時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu2(OH)2Cl2eq\o(=,\s\up7(200℃))2CuO＋2HCl↑C．X氣體是HCl，目的是抑制CuCl2·2H2O在加熱過(guò)程中發(fā)生水解D．CuCl與稀硫酸反應(yīng)的離子方程式為2CuCl＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)=2Cu2＋＋2Cl－＋SO2↑＋2H2O3．某化合物M由兩種常見(jiàn)的元素組成，為了測(cè)定其組成進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：M的化學(xué)式可能為()A．Cu2S B．CuSC．FeS2 D．Fe3S4二、銅及其化合物的制備4．用CuCl2·2H2O制取無(wú)水CuCl2的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．通入HCl可以抑制CuCl2的水解B．先滴入濃硫酸，再點(diǎn)燃c處酒精燈C．硬質(zhì)玻璃管內(nèi)部右側(cè)會(huì)出現(xiàn)白霧D．裝置d中上層為苯，下層為NaOH溶液5．工業(yè)上由黃銅礦(主要成分為CuFeS2)冶煉銅的主要流程如下：請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）氣體A中的大氣污染物可選用下列試劑中的_____________吸收。a．濃H2SO4 b．稀HNO3c．NaOH溶液 d．氨水（2）由泡銅冶煉粗銅的化學(xué)方程式為_(kāi)_____________________________________。（3）以CuSO4溶液為電解質(zhì)溶液進(jìn)行粗銅(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等雜質(zhì))的電解精煉，下列說(shuō)法正確的是________。a．電能全部轉(zhuǎn)化為化學(xué)能b．粗銅接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)c．溶液中Cu2＋向陽(yáng)極移動(dòng)d．從陽(yáng)極泥中可回收Ag、Pt、Au等金屬（4）利用反應(yīng)2Cu＋O2＋2H2SO4=2CuSO4＋2H2O可制備CuSO4，若將該反應(yīng)設(shè)計(jì)為原電池，其正極電極反應(yīng)式為_(kāi)__________________________________。方法技巧方法技巧銅的冶煉“兩方法”（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↑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)電解精煉可得到高純度的銅。電解精煉銅的原理是用粗銅做陽(yáng)極，失電子變?yōu)镃u2＋，用純銅棒做陰極即可得到精銅。知識(shí)整理知識(shí)整理金屬材料與金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用一、金屬材料(教材補(bǔ)遺)1．金屬材料的種類金屬材料包括和它們的合金，通常把金屬材料分為(1)黑色金屬材料：鐵、鉻、錳以及它們的合金；(2)有色金屬材料：除黑色金屬以外的其他金屬及其合金。2．合金（1）概念：兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有的物質(zhì)。（2）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都；②硬度和強(qiáng)度：一般比它的各成分金屬都。3．重要的黑色金屬材料——鋼是用量最大、用途最廣的合金。鋼eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(碳素鋼\b\lc\{(\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：也叫特種鋼，具有各種不同的優(yōu)良性能，,用于制不銹鋼及各種特種鋼。不銹鋼是最常見(jiàn)的,合金鋼，它的合金元素主要是鉻和鎳))4．幾種有色金屬材料5．新型合金是一類能夠大量吸收H2，并與H2結(jié)合成金屬氫化物的材料。此外，鈦合金、耐熱合金和形狀記憶合金等新型合金廣泛應(yīng)用于航空航天、生物工程和電子工業(yè)等領(lǐng)域。二、金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用1．金屬在自然界中的存在在地殼中除了金、鉑等少數(shù)極不活潑的金屬外，絕大多數(shù)金屬元素以形式存在。2．金屬的冶煉（1）實(shí)質(zhì)：把金屬?gòu)幕蠎B(tài)為游離態(tài)。（2）方法：根據(jù)金屬的活動(dòng)性順序不同，金屬冶煉的方法分為熱分解法、熱還原法、電解法等。冶煉方法主要反應(yīng)原理(舉例)熱分解法2HgOeq\o(=,\s\up7(△))2Hg＋O2↑2Ag2Oeq\o(=,\s\up7(△))4Ag＋O2↑熱還原法CO做還原劑Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe＋3CO2(高爐煉鐵)H2做還原劑WO3＋3H2eq\o(=,\s\up7(△))W＋3H2O活潑金屬做還原劑3MnO2＋4Aleq\o(=,\s\up7(高溫))3Mn＋2Al2O3電解法2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up11(電解),\s\do4(冰晶石))4Al＋3O2↑MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))Mg＋Cl2↑2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))2Na＋Cl2↑3.鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)原理高溫下，鋁與氧化鐵發(fā)生反應(yīng)，放出大量的熱，生成的鐵呈熔融態(tài)，易與Al2O3分離?；瘜W(xué)方程式為Fe2O3＋2Aleq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe＋Al2O3實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（1）鎂帶劇烈燃燒，放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的白光，氧化鐵與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，有熔融物落入沙中原理應(yīng)用（1）制取熔點(diǎn)較高、活動(dòng)性弱于Al的金屬，如鐵、鉻、錳、鎢等；（2）金屬焊接，如野外焊接鋼軌等知識(shí)演練知識(shí)演練判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)。（1）鋁合金大量用于高鐵建設(shè)。()（2）儲(chǔ)氫合金是一類能夠大量吸收H2，并與H2結(jié)合成金屬氫化物的材料。()（3）金屬元素的單質(zhì)在常溫下均為固體。()（4）金屬元素在不同化合物中化合價(jià)均相同。()（5）合金材料中不可能含有非金屬元素。()（6）港珠澳大橋的建設(shè)使用了大量鋼材，鋼材是合金。()（7）鐵是人類在生產(chǎn)、生活中最早使用的金屬。()（8）合金中的金屬元素都是以化合態(tài)形式存在。()（9）合金的硬度一般大于其成分金屬，而熔點(diǎn)一般低于其成分金屬。()（10）金屬氧化物與鋁粉的混合物都是鋁熱劑。()（11）用金屬鈉在高溫下還原TiCl4可制取金屬鈦。()（12）人類歷史上使用鋁的時(shí)間比鐵晚，原因是鋁的冶煉成本高。()（13）電解氯化鎂溶液制取金屬鎂。()素養(yǎng)提升素養(yǎng)提升一、金屬材料與合金1．下列生活用品中主要由黑色金屬材料制造的是()A．塑鋼門窗 B．不銹鋼刀C．純銅導(dǎo)線 D．18K金首飾2．(雙選)C919大型飛機(jī)的制造采用了大量新材料鋁鋰合金。下列關(guān)于鋁鋰合金的說(shuō)法不正確的是()A．鋁鋰合金是鋁與鋰形成的混合物B．鋁鋰合金的硬度比鋰大C．鋁鋰合金的熔點(diǎn)比鋁高D．鋁鋰合金耐酸堿腐蝕3．(雙選)下列關(guān)于鋁的說(shuō)法中，正確的是()A．鋁的化學(xué)性質(zhì)活潑B．鋁不與酸、堿反應(yīng)C．常溫下鋁不與氧氣反應(yīng)D．鋁表面容易生成一層致密的氧化鋁保護(hù)膜二、金屬的冶煉4．下列說(shuō)法正確的是()A．工業(yè)上通過(guò)電解氯化鈉溶液制備金屬鈉和氯氣B．鋼鐵廠用熱還原法冶煉鐵C．工業(yè)上電解熔融狀態(tài)的Al2O3制備Al不涉及氧化還原反應(yīng)D．MgCl2(aq)eq\o(→,\s\up7(石灰乳))Mg(OH)2eq\o(→,\s\up7(煅燒))MgOeq\o(→,\s\up7(電解))Mg5．金屬鋁質(zhì)輕且有良好的防腐蝕性，在國(guó)防工業(yè)中有非常重要的應(yīng)用。完成下列填空：（1）鎵(Ga)與鋁同主族。寫(xiě)出鎵的氯化物與氨水反應(yīng)的化學(xué)方程式：_________________。（2）用鋁和金屬氧化物反應(yīng)制備金屬單質(zhì)是工業(yè)上較常用的方法。例如：2Al＋4BaOeq\o(=,\s\up7(高溫))3Ba↑＋BaO·Al2O3常溫下Al的金屬性比Ba的金屬性________(填“強(qiáng)”或“弱”)。利用上述方法可制取Ba的主要原因是_____________。a．高溫時(shí)Al的活潑性大于Bab．高溫有利于BaO分解c．高溫時(shí)BaO·Al2O3比Al2O3穩(wěn)定d．Ba的沸點(diǎn)比Al的低三、鋁熱反應(yīng)及其應(yīng)用6．鋁熱反應(yīng)的本質(zhì)是利用鋁的還原性，將難熔金屬?gòu)钠溲趸镏兄脫Q出來(lái)，關(guān)于鋁熱反應(yīng)回答下列問(wèn)題：（1）用鋁粉和Fe2O3做鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，需要的試劑還有________。A．KCl B．KClO3C．Mn