2020创新设计高三化学配套学案课件第三章第4讲金属材料与金属矿物的开发利用.ppt

1、2020创新设计高三化学配套学案课件第三章第4讲金属材料与金属矿物的开发利用考点一铜及其化合物考点一铜及其化合物 (频数频数:难度难度:)本考点主要考查本考点主要考查:铜及其化合物的重要性质判断铜及其化合物的重要性质判断;铜的化合物的实铜的化合物的实验探究验探究;含铜矿物的开发与利用。含铜矿物的开发与利用。1.铜的性质铜的性质(1)物理性质物理性质:铜是铜是 色金属色金属,具有良好的具有良好的 性、性、性和延展性。性和延展性。紫红紫红导电导电导热导热(2)化学性质化学性质2CuO2CO2H2O=Cu2(OH)2CO3Cu2Ag=2AgCu2Cu2Fe3=2Fe2Cu22.铜的重要化合物铜的重要

2、化合物(1)氧化铜和氧化亚铜氧化铜和氧化亚铜CuO2H=Cu2H2OCu2O2H=Cu2CuH2O(2)氢氧化铜氢氧化铜Cu(OH)22H=Cu22H2O(1)无水无水CuSO4只能作为检验水的试剂只能作为检验水的试剂,不能作为水蒸气的吸收试剂而用于除杂。不能作为水蒸气的吸收试剂而用于除杂。(2)铜盐溶液有毒铜盐溶液有毒,主要是因为主要是因为Cu2作为一种重金属离子能与蛋白质作用作为一种重金属离子能与蛋白质作用,使蛋白质使蛋白质变性失去生理活性变性失去生理活性,因此人们利用了它的这一性质用胆矾、熟石灰、水配成了波尔因此人们利用了它的这一性质用胆矾、熟石灰、水配成了波尔多液多液,用来杀灭植物病毒

3、和病虫害。用来杀灭植物病毒和病虫害。速查速测速查速测1.(易混点排查易混点排查)正确的打正确的打“”“”,错误的打错误的打“”(1)CuO是黑色固体是黑色固体,与水反应生成与水反应生成Cu(OH)2()(2)将气体通过无水硫酸铜将气体通过无水硫酸铜,粉末变蓝粉末变蓝,证明原气体中含有水蒸气证明原气体中含有水蒸气()(3)CuSO45H2O失去结晶水属于物理变化失去结晶水属于物理变化()(4)Cu2(OH)2CO3是铜锈的主要成分是铜锈的主要成分,在干燥的空气中铜不易生锈在干燥的空气中铜不易生锈()(5)1 mol Cu和足量热浓硫酸反应可生成和足量热浓硫酸反应可生成NA个个SO3分子分子()(

4、6)中国古代利用明矾溶液的酸性清除铜镜表面的铜锈中国古代利用明矾溶液的酸性清除铜镜表面的铜锈()2.(教材基础探究教材基础探究)把铜及其化合物的化学式与其颜色连接起来。把铜及其化合物的化学式与其颜色连接起来。3.(思维探究题思维探究题)设计实验证明设计实验证明H2还原氧化铜所得的红色固体中是否含有还原氧化铜所得的红色固体中是否含有Cu2O。_答案向红色物质中加入稀硫酸答案向红色物质中加入稀硫酸,若溶液由无色变成蓝色若溶液由无色变成蓝色,且有红色固体生成且有红色固体生成,则固体则固体中含有中含有Cu2O。A组基础知识巩固组基础知识巩固1.(2019黄冈模拟黄冈模拟)某同学通过系列实验探究某同学通

5、过系列实验探究Cu及其化合物的性质及其化合物的性质,操作正确且能达到目操作正确且能达到目的的是的的是()A.将铜粉与硫粉混合均匀加热以制取将铜粉与硫粉混合均匀加热以制取CuSB.向向Cu与过量浓硫酸反应后的试管中加水以观察与过量浓硫酸反应后的试管中加水以观察CuSO4溶液的颜色溶液的颜色C.向向CuSO4溶液中加入过量的溶液中加入过量的NaOH,过滤洗涤并收集沉淀充分灼烧以制取过滤洗涤并收集沉淀充分灼烧以制取CuOD.在淀粉溶液中加入适量稀在淀粉溶液中加入适量稀H2SO4微热微热,再加少量新制再加少量新制Cu(OH)2悬浊液并加热悬浊液并加热,产生产生红色沉淀红色沉淀解析解析由于硫的氧化性弱由

6、于硫的氧化性弱,所以只能将铜氧化成所以只能将铜氧化成1价价,生成生成Cu2S,故故A错误错误;浓浓H2SO4过过量不能直接向试管中加水量不能直接向试管中加水,故故B错误错误;向向CuSO4溶液中加入过量的溶液中加入过量的NaOH产生氢氧化铜产生氢氧化铜沉淀沉淀,过滤洗涤并灼烧氢氧化铜分解生成氧化铜过滤洗涤并灼烧氢氧化铜分解生成氧化铜,故故C正确正确;葡萄糖和新制氢氧化铜反应葡萄糖和新制氢氧化铜反应必须在碱性条件下进行必须在碱性条件下进行,该反应在淀粉溶液中加入适量稀硫酸微热该反应在淀粉溶液中加入适量稀硫酸微热,在酸性条件下进行在酸性条件下进行该实验该实验,所以实验不成功所以实验不成功,不能产生

7、红色沉淀不能产生红色沉淀,故故D错误。错误。答案答案C2.(2019周口模拟周口模拟)下表中下表中,对陈述对陈述、的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是()选项选项陈述陈述陈述陈述A铜绿的主要成分是碱式碳铜绿的主要成分是碱式碳酸铜酸铜可用稀盐酸除铜器表面的可用稀盐酸除铜器表面的铜绿铜绿B铜表面易形成致密的氧化铜表面易形成致密的氧化膜膜铜制容器可以盛放浓硫酸铜制容器可以盛放浓硫酸C向硫酸铜溶液中通入氨气向硫酸铜溶液中通入氨气,有有深蓝色沉淀产生深蓝色沉淀产生,过过滤后滤后灼烧滤渣灼烧滤渣,最最后变成黑色固后变成黑色固体体把铜丝放在酒精灯火焰上把铜丝放在酒

8、精灯火焰上灼烧灼烧,铜铜丝表面变黑丝表面变黑D蓝色硫酸铜晶体受热转化蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末是物理为白色硫酸铜粉末是物理变化变化硫酸铜溶液可用作游泳池硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂的消毒剂解析解析稀盐酸可以与稀盐酸可以与Cu2(OH)2CO3反应反应,而且稀盐酸不能与而且稀盐酸不能与Cu反应反应,所以可用稀盐酸除所以可用稀盐酸除铜器表面的铜绿铜器表面的铜绿Cu2(OH)2CO3,、有因果关系有因果关系,A错误错误;铜表面不能形成致密的氧化膜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所以不能用铜制容器盛

9、装浓硫酸,B错误错误;硫酸铜与硫酸铜与氨水生成氨水生成Cu(OH)2,Cu(OH)2受热分解生成黑色受热分解生成黑色CuO,、均正确均正确,但没有因果关系但没有因果关系,C错错误误;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,属于化学变化属于化学变化,CuSO4可可用作消毒剂用作消毒剂,但与前者没有因果关系但与前者没有因果关系,D正确。正确。答案答案D3.Cu2S是火法炼铜的重要原料之一是火法炼铜的重要原料之一,下面是由下面是由Cu2S冶炼铜及制取冶炼铜及制取CuSO45H2O的流程图的流程图:(1)Cu2S中铜元素的化合价为中铜元素的

10、化合价为_,火法炼铜的反应原理是火法炼铜的反应原理是_(用化学方程式表示用化学方程式表示)。(2)向向Cu2O、CuO中加入足量稀硫酸得到的体系中加入足量稀硫酸得到的体系A中溶液呈蓝色中溶液呈蓝色,且有红色物质生成且有红色物质生成,请写出生成红色物质的离子方程式请写出生成红色物质的离子方程式:_。(3)若将若将A中红色物质反应掉中红色物质反应掉,操作操作中加入的试剂最好是中加入的试剂最好是_(填字母序号填字母序号)。A.适量的适量的NaNO3 B.适量的适量的HNO3C.适量的适量的H2O2【归纳总结】【归纳总结】铜的冶炼铜的冶炼“两方法两方法”B组考试能力过关组考试能力过关4.(2015四川

11、卷四川卷)下列有关下列有关CuSO4溶液的叙述正确的是溶液的叙述正确的是()答案答案A5.(2018海南化学海南化学,14)铜是人类发现最早并广泛使用的一种金属。回答下列问题铜是人类发现最早并广泛使用的一种金属。回答下列问题:(1)实验室使用稀硫酸和实验室使用稀硫酸和H2O2溶解铜片溶解铜片,该反应的化学方程式为该反应的化学方程式为_。(2)电子工业使用电子工业使用FeCl3溶液刻蚀印刷电路板铜箔溶液刻蚀印刷电路板铜箔,写出该过程的离子方程式写出该过程的离子方程式_。配制的配制的FeCl3溶液应保持溶液应保持_(填填“酸性酸性”“碱性碱性”或或“中性中性”),原因是原因是_。答案答案(1)Cu

12、H2O2H2SO4=CuSO42H2O(2)Cu2Fe3=Cu22Fe2酸性防止酸性防止Fe3水解生成水解生成Fe(OH)3(3)Cu20.1250考点二金属材料与金属矿物的开发利用考点二金属材料与金属矿物的开发利用(频数频数:难度难度:)本考点主要考点有本考点主要考点有:(1)铜及其化合物的性质铜及其化合物的性质,(2)铜的化合物的实铜的化合物的实验探究验探究,(3)以矿物加工为主线的工艺流程题。特别是工艺流程题是高考必考题以矿物加工为主线的工艺流程题。特别是工艺流程题是高考必考题,复习复习时应特别关注。时应特别关注。1.合金合金低低大大常温下常温下,多数合金是固体多数合金是固体,但钠钾合金

13、是液体。但钠钾合金是液体。合金的物理性质相比于成分金属有所改变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但合金中各成分金属的化学性质仍然不变。不变。并非所有的金属都能形成合金并非所有的金属都能形成合金,若一种金属的熔点大于另一种金属的沸点若一种金属的熔点大于另一种金属的沸点,则二者则二者不能形成合金。不能形成合金。2.常见的金属材料常见的金属材料(1)金属材料金属材料黑色金属材料黑色金属材料有色金属材料有色金属材料铁、铬、锰以及它们的合金铁、铬、锰以及它们的合金除黑色金属以外的其他金属及其合金除黑色金属以外的其他金属及其合金(2)黑色金属材料黑色金属材料钢铁钢铁 是

14、用量最大是用量最大,用途最广的合金。用途最广的合金。钢钢(3)有色金属材料有色金属材料铜和铝铜和铝青铜青铜3.金属矿物开发利用的方法金属矿物开发利用的方法(1)金属在自然界中的存在金属在自然界中的存在(2)金属冶炼的一般步骤金属冶炼的一般步骤(4)金属冶炼的方法金属冶炼的方法(用化学方程式表示用化学方程式表示)1.金属冶炼与金属活动性的关系金属冶炼与金属活动性的关系:2.热还原法中使用的还原剂通常是碳单质、一氧化碳和氢气等。在高炉炼铁中热还原法中使用的还原剂通常是碳单质、一氧化碳和氢气等。在高炉炼铁中,加入加入的还原剂是焦炭的还原剂是焦炭,但真正作还原剂的是但真正作还原剂的是CO。速查速测速查

15、速测1.(易混点排查易混点排查)正确的打正确的打“”“”,错误的打错误的打“”(1)合金中至少含有两种金属元素合金中至少含有两种金属元素,不含非金属元素不含非金属元素()(2)合金中各种元素的含量一定合金中各种元素的含量一定,所以合金是纯净物所以合金是纯净物()(3)合金的硬度一般大于成分金属合金的硬度一般大于成分金属,而熔点一般低于成分金属而熔点一般低于成分金属()(4)电解电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时的混合溶液时,阴极上依次析出阴极上依次析出Cu、Fe、Al()(5)用金属钠置换四氯化钛用金属钠置换四氯化钛(TiCl4)溶液中的钛来制取单质钛溶液中的钛来制取单质钛()

16、(6)将将MgO与铝粉混合发生铝热反应制备镁与铝粉混合发生铝热反应制备镁()2.(规范简答练规范简答练)(1)工业上冶炼铝为什么用电解熔融工业上冶炼铝为什么用电解熔融Al2O3而不用电解熔融而不用电解熔融AlCl3？冶炼？冶炼镁为什么用电解熔融镁为什么用电解熔融MgCl2而不用电解熔融而不用电解熔融MgO?_。(2)铝是地壳中含量最高的金属元素铝是地壳中含量最高的金属元素,为什么人类对铝的使用比铁、铜晚得多？为什么人类对铝的使用比铁、铜晚得多？_。(3)热还原法用到的还原剂有焦炭、热还原法用到的还原剂有焦炭、CO和和H2,试从所得产物纯度及对环境污染的试从所得产物纯度及对环境污染的 角度考虑哪

17、种还原剂更好？角度考虑哪种还原剂更好？_。答案答案(1)AlCl3为共价化合物为共价化合物,熔融时不导电熔融时不导电,故不能用电解故不能用电解AlCl3的方法冶炼铝。尽管的方法冶炼铝。尽管MgO属于离子化合物属于离子化合物,但其熔点高但其熔点高,熔融时耗费更多能源熔融时耗费更多能源,增加生产成本增加生产成本,而而MgCl2的熔的熔点较低点较低,更易熔融更易熔融,故工业冶炼镁使用电解熔融故工业冶炼镁使用电解熔融MgCl2的方法的方法(2)铝的金属活动性比铁、铜强铝的金属活动性比铁、铜强,难于冶炼难于冶炼,古代人们的技术条件达不到古代人们的技术条件达不到,不能冶炼铝不能冶炼铝,故故铝的发现和大量使

18、用比铁、铜晚得多铝的发现和大量使用比铁、铜晚得多(3)最好的还原剂是最好的还原剂是H2;原因是焦炭会使产品的纯度降低原因是焦炭会使产品的纯度降低,CO会污染环境会污染环境A组基础知识巩固组基础知识巩固1.(2019广东实验中学月考广东实验中学月考)下列有关金属的说法正确的是下列有关金属的说法正确的是()A.湿法炼铜和火法炼铜的反应中湿法炼铜和火法炼铜的反应中,铜元素都发生还原反应铜元素都发生还原反应B.加强热使加强热使CuO在高温条件下分解制备单质在高温条件下分解制备单质CuC.黑色金属材料包括铁、铬、锰及其化合物黑色金属材料包括铁、铬、锰及其化合物D.生铁与钢的区别在于生铁含碳杂质生铁与钢的

19、区别在于生铁含碳杂质,而钢不含而钢不含解析解析湿法炼铜和火法炼铜的反应中湿法炼铜和火法炼铜的反应中,铜元素的化合价均降低铜元素的化合价均降低,发生还原反应发生还原反应,故故A项正项正确确;CuO在高温条件下不能分解生成单质在高温条件下不能分解生成单质Cu,B项错误项错误;黑色金属材料包括铁、铬、锰及黑色金属材料包括铁、铬、锰及其合金其合金,C项错误项错误;生铁和钢都是铁碳合金生铁和钢都是铁碳合金,D项错误。项错误。答案答案A2.氧化还原反应广泛应用于金属冶炼氧化还原反应广泛应用于金属冶炼,下列说法不正确的是下列说法不正确的是()A.电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中电解熔融氯化钠制取金属钠的反应

20、中,Na被还原被还原B.冶炼镁、铝采用电解法冶炼镁、铝采用电解法C.用磁铁矿炼铁的反应中用磁铁矿炼铁的反应中,1 mol Fe3O4被被CO还原成还原成Fe,转移转移9 mol电子电子D.铝热法还原铁的反应中铝热法还原铁的反应中,放出的热量能使铁熔化放出的热量能使铁熔化解析解析用磁铁矿炼铁时用磁铁矿炼铁时,Fe3O4被还原为被还原为Fe,当有当有1 mol Fe3O4被被CO还原成还原成Fe时时,转移转移8 mol电子。电子。答案答案C3.某铝合金中含有元素镁、铜、硅某铝合金中含有元素镁、铜、硅,为了测定该合金中铝的含量为了测定该合金中铝的含量,设计了如下实验设计了如下实验,请回答请回答有关问

21、题有关问题:(1)称取样品称取样品a g,称量时应该使用的主要仪器的名称是称量时应该使用的主要仪器的名称是_。(2)将样品溶解于足量的稀盐酸将样品溶解于足量的稀盐酸,过滤并洗涤。滤液中主要含有过滤并洗涤。滤液中主要含有_,滤渣中含有滤渣中含有_,溶解、过滤用到的玻璃仪器是溶解、过滤用到的玻璃仪器是_。(3)滤液中加过量氢氧化钠溶液、过滤。有关反应的离子方程式是滤液中加过量氢氧化钠溶液、过滤。有关反应的离子方程式是_。(4)步骤步骤(3)的滤液中通入足量二氧化碳气体的滤液中通入足量二氧化碳气体,过滤。有关反应的离子方程式是过滤。有关反应的离子方程式是_。(5)步骤步骤(4)过滤后的滤渣用蒸馏水洗

22、涤数次过滤后的滤渣用蒸馏水洗涤数次,烘干并灼烧至恒重烘干并灼烧至恒重,冷却后称量冷却后称量,其质量其质量为为b g。有关反应的化学方程式是。有关反应的化学方程式是_,原样品中铝的质量分数是原样品中铝的质量分数是_。(6)若步骤若步骤(3)中加入氢氧化钠的量不足中加入氢氧化钠的量不足,则实验结果则实验结果_(填填“偏高偏高”“偏低偏低”或或“不不影响影响”,下同下同);若步骤若步骤(5)中滤渣没有洗涤中滤渣没有洗涤,则实验结果则实验结果_;若滤渣灼烧不充分若滤渣灼烧不充分,则则实验结果实验结果_。【归纳总结】【归纳总结】合金两大分析方法合金两大分析方法1.定性分析型定性分析型:确定成分确定成分研

23、究性质研究性质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,一般是将合金酸溶或碱溶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其成分。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其成分。此类试题常以流程的形式呈现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解答的关键是理清每一步加入的物质和生成物质的成分。分。2.定量分析型定量分析型:沉淀法沉淀法沉淀法测定物质含量是常用的一种方法沉淀法测定物质含量是常用的一种方法,采用沉淀法时采用沉淀法时,涉

24、及到的基本实验操作和主要涉及到的基本实验操作和主要问题有问题有:称量、溶解称量、溶解(溶解试剂溶解试剂);沉淀沉淀(重点是沉淀试剂的选择重点是沉淀试剂的选择);过滤、沉淀洗涤、沉淀过滤、沉淀洗涤、沉淀的干燥、称量的干燥、称量;数据的处理数据的处理(包括测定结果的误差分析包括测定结果的误差分析)。BB组考试能力过关组考试能力过关4.(2018天津理综天津理综,1)以下是中华民族为人类文明进步做出巨大贡献的几个事例以下是中华民族为人类文明进步做出巨大贡献的几个事例,运用化运用化学知识对其进行的分析不合理的是学知识对其进行的分析不合理的是()A.四千余年前用谷物酿造出酒和醋四千余年前用谷物酿造出酒和

25、醋,酿造过程中只发生水解反应酿造过程中只发生水解反应B.商代后期铸造出工艺精湛的后商代后期铸造出工艺精湛的后(司司)母戊鼎母戊鼎,该鼎属于铜合金制品该鼎属于铜合金制品C.汉代烧制出汉代烧制出“明如镜、声如磬明如镜、声如磬”的瓷器的瓷器,其主要原料为黏土其主要原料为黏土D.屠呦呦用乙醚从青蒿中提取出对治疗疟疾有特效的青蒿素屠呦呦用乙醚从青蒿中提取出对治疗疟疾有特效的青蒿素解析解析谷物的主要成分为淀粉谷物的主要成分为淀粉,用谷物酿造出酒和醋用谷物酿造出酒和醋,酿造过程主要包括淀粉水解为葡酿造过程主要包括淀粉水解为葡萄糖萄糖,葡萄糖发酵生成乙醇葡萄糖发酵生成乙醇,乙醇被氧化为乙酸乙醇被氧化为乙酸,因

26、此酿造过程中涉及水解反应和氧化反因此酿造过程中涉及水解反应和氧化反应应,A项错误项错误;后后(司司)母戊鼎为商代后期的青铜器母戊鼎为商代后期的青铜器,属于铜合金制品属于铜合金制品,B项正确项正确;陶瓷的主要陶瓷的主要原料为黏土原料为黏土,C项正确项正确;青蒿素易溶于乙醚青蒿素易溶于乙醚,而不易溶于水而不易溶于水,因此因此,屠呦呦用乙醚提取青蒿屠呦呦用乙醚提取青蒿素的过程包括萃取操作素的过程包括萃取操作,D项正确。项正确。答案答案A5.(重庆卷重庆卷)合金是建造航空母舰的主体材料。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。航母升降机可由铝合金制造。铝元素在周期表中的位置为铝元

27、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提取过程中通入的气体为_。AlMg合金焊接前用合金焊接前用NaOH溶液处理溶液处理Al2O3膜膜,其化学方程式为其化学方程式为_。焊接过程中使用的保护气为焊接过程中使用的保护气为_(填化学式填化学式)。(2)航母舰体材料为合金钢。航母舰体材料为合金钢。舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为_。航母用钢可由低硅生铁冶炼而成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则在炼铁过程中为降低硅含量需加入的物质为_。答案答案(1)第三周期第第三周期第A族族CO2Al2O32NaOH=2NaAlO2H2OAr(其他合理答案均可其他合理答案均可)(2)吸氧腐蚀吸氧腐蚀CaCO3或或CaO