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高三化学一轮复习讲义第3章 第4节 用途广泛的金属材料和开发利用金属矿物
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这是一份高三化学一轮复习讲义第3章 第4节 用途广泛的金属材料和开发利用金属矿物，共13页。
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)eq \(=====,\s\up15(电解))2Na＋Cl2↑；
Mg：MgCl2(熔融)eq \(=====,\s\up15(电解))Mg＋Cl2↑；
Al：2Al2O3(熔融)eq \(=====,\s\up15(电解))4Al＋3O2↑。
②热还原法——Zn～Cu
高炉炼铁：3CO＋Fe2O3eq \(=====,\s\up15(△))2Fe＋3CO2；
铝热反应制铬：2Al＋Cr2O3eq \(=====,\s\up15(高温))2Cr＋Al2O3；
焦炭还原铜：C＋2CuOeq \(=====,\s\up15(△))2Cu＋CO2↑。
③热分解法——Hg、Ag
Hg：2HgOeq \(=====,\s\up15(△))2Hg＋O2↑；
Ag：2Ag2Oeq \(=====,\s\up15(△))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：
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Na D．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)eq \(――→,\s\up15(石灰乳))Mg(OH)2eq \(――→,\s\up15(煅烧))MgOeq \(――→,\s\up15(电解))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，1 ml Fe3O4被CO还原成Fe，转移9 ml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，1 ml Fe3O4被还原为Fe，转移电子1×3×eq \f(8,3) ml＝8 ml。]
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．MnO2 D．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】
(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FeAl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===2AlOeq \\al(－,2)＋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＋Seq \(=====,\s\up15(△))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)eq \(=====,\s\up15(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O；
b．与稀硝酸反应的离子方程式：
3Cu＋8H＋＋2NOeq \\al(－,3)===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O；
c．与浓硝酸反应的离子方程式：
Cu＋4H＋＋2NOeq \\al(－,3)===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eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(CuO：黑色难溶于水的固体，与酸可以反应，,可以用H2、CO、Al还原出Cu。,Cu2O：砖红色难溶于水的固体，与一般酸反应为,Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O，,遇到HNO3发生氧化反应生成Cu2＋。) )
(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)2CO3eq \(=====,\s\up15(△),\s\d15( ))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2 ml H2SO4的浓H2SO4中加入足量的Cu共热，充分反应可生成1 ml SO2吗？为什么？
[提示] 不能生成1 ml SO2。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( )
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
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．1 ml CuSO4在1 100 ℃所得混合气体X为SO3和O2，其中O2可能为0.75 ml
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，1 ml CuSO4被还原成Cu2O转移1 ml电子，应得氧气0.25 ml，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1.0 ml·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===2AlOeq \\al(－,2)＋3H2↑
(2)AlOeq \\al(－,2)＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCOeq \\al(－,3) Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
(3)Cu Cu＋2H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up15(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O
2Cu＋O2＋2H2SO4eq \(=====,\s\up15(△))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＋2Aleq \(=====,\s\up15(高温))3Cu＋Al2O3 CuO＋H2eq \(=====,\s\up15(△))Cu＋H2O
(6)Cu2(OH)2CO3
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)
Na
Cu
Al
Fe
熔点(℃)
97.5
1 083
660
1 535
沸点(℃)
883
2 595
2 200
3 000
物质
Al
Al2O3
Fe
Fe2O3
熔点/℃
660
2 054
1 535
1 462
沸点/℃
2 467
2 980
2 750
——
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
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
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)eq \(=====,\s\up15(电解))2Na＋Cl2↑；
Mg：MgCl2(熔融)eq \(=====,\s\up15(电解))Mg＋Cl2↑；
Al：2Al2O3(熔融)eq \(=====,\s\up15(电解))4Al＋3O2↑。
②热还原法——Zn～Cu
高炉炼铁：3CO＋Fe2O3eq \(=====,\s\up15(△))2Fe＋3CO2；
铝热反应制铬：2Al＋Cr2O3eq \(=====,\s\up15(高温))2Cr＋Al2O3；
焦炭还原铜：C＋2CuOeq \(=====,\s\up15(△))2Cu＋CO2↑。
③热分解法——Hg、Ag
Hg：2HgOeq \(=====,\s\up15(△))2Hg＋O2↑；
Ag：2Ag2Oeq \(=====,\s\up15(△))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：
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Na D．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)eq \(――→,\s\up15(石灰乳))Mg(OH)2eq \(――→,\s\up15(煅烧))MgOeq \(――→,\s\up15(电解))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，1 ml Fe3O4被CO还原成Fe，转移9 ml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，1 ml Fe3O4被还原为Fe，转移电子1×3×eq \f(8,3) ml＝8 ml。]
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．MnO2 D．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】
(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FeAl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===2AlOeq \\al(－,2)＋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＋Seq \(=====,\s\up15(△))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)eq \(=====,\s\up15(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O；
b．与稀硝酸反应的离子方程式：
3Cu＋8H＋＋2NOeq \\al(－,3)===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O；
c．与浓硝酸反应的离子方程式：
Cu＋4H＋＋2NOeq \\al(－,3)===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eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(CuO：黑色难溶于水的固体，与酸可以反应，,可以用H2、CO、Al还原出Cu。,Cu2O：砖红色难溶于水的固体，与一般酸反应为,Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O，,遇到HNO3发生氧化反应生成Cu2＋。) )
(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)2CO3eq \(=====,\s\up15(△),\s\d15( ))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2 ml H2SO4的浓H2SO4中加入足量的Cu共热，充分反应可生成1 ml SO2吗？为什么？
[提示] 不能生成1 ml SO2。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( )
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
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．1 ml CuSO4在1 100 ℃所得混合气体X为SO3和O2，其中O2可能为0.75 ml
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，1 ml CuSO4被还原成Cu2O转移1 ml电子，应得氧气0.25 ml，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1.0 ml·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===2AlOeq \\al(－,2)＋3H2↑
(2)AlOeq \\al(－,2)＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCOeq \\al(－,3) Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
(3)Cu Cu＋2H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up15(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O
2Cu＋O2＋2H2SO4eq \(=====,\s\up15(△))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＋2Aleq \(=====,\s\up15(高温))3Cu＋Al2O3 CuO＋H2eq \(=====,\s\up15(△))Cu＋H2O
(6)Cu2(OH)2CO3
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)
Na
Cu
Al
Fe
熔点(℃)
97.5
1 083
660
1 535
沸点(℃)
883
2 595
2 200
3 000
物质
Al
Al2O3
Fe
Fe2O3
熔点/℃
660
2 054
1 535
1 462
沸点/℃
2 467
2 980
2 750
——
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
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
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