2015《金版新学案》高中化学总复习讲义：专题二 第四单元 金
属材料与金属矿物
考点一 合金及常见金属材料
1．合金
(1)概念：合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。
(2)性能
①熔点：多数合金的熔点比它的各成分金属的熔点低； ②硬度：合金的硬度一般比它的各成分金属的硬度大。 2．常见金属材料
?黑色金属材料金属材料—?铁、铬、锰以及它们的合金??
有色金属材料
除黑色金属以外的其他金属及其合金(1)黑色金属材料——钢
①钢是用量最大、用途最广的合金。
???低碳钢：韧性、焊接性好，强度低碳素钢?
?中碳钢：强度高，韧性及加工性好
②钢
?
??高碳钢：硬而脆，热处理后弹性好
??合金钢：具有各种不同的优良性能，用于制不锈钢 及各种特种钢
(2)几种有色金属材料
???
?性能：良好的延展性和导电性
??铝??
用途：制导线
?铝及铝?
性能：密度小、强度高、塑性好、易于成型、?合金????铝合金?? 制造工艺简单、成本低廉
??
用途：主要用于建筑业、容器和包装业、
? 交通运输业、电子行业等?
??铜
??
?性能：良好的导电性和导热性
?铜及铜合金????
用途：主要用于电器和电子工业、建筑业 ?
?铜合金：青铜是我国使用最早的合金，常见的? 还有黄铜和白铜
◎思考与探究
下表中是四种金属的熔、沸点数据： 金属 Na Al Cu Fe 熔点(℃) 97.81 660 1 038 1 535 沸点(℃) 883 2 467 2 567 2 750
1
①根据表中数据，归纳出两种金属不能形成合金的有哪些组合？ ②概括出能形成合金的两种金属应具备的条件。 提示： ①Na—Cu，Na—Fe
②要形成合金，各成分都要有共同的液态温度范围，即合金中一种金属的熔点要高于另一种金属的熔点而低于它的沸点。
1．下列物质中，不属于合金的是( ) A．硬铝 B．黄铜 C．钢铁 D．水银 答案： D
2．纯铁的熔点为1 535 ℃，而高炉中炼铁时生铁(含碳量较高的铁的合金)在1 200 ℃左右就熔化了，这是因为( )
A．铁的纯度越高熔点越低
B．合金的熔点比其成分物质的熔点高 C．因为形成了铁碳合金，所以熔点变低 D．在高炉中熔化的过程中发生了化学反应 答案： C
3．铝镁合金因坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加工而成为新型建筑装潢材料，主要用于制作窗框、卷帘门、防护栏等。下列与这些用途无关的性质是( )
A．不易生锈 B．导电性好 C．密度小 D．强度高
答案： B考点二 金属矿物的开发和利用
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的存在形态：化合态。 (2)存在单质的金属的性质特点：化学性质不活泼。 2．金属的冶炼
(1)实质：把金属从化合态还原为游离态。 (2)一般步骤
(3)方法 方法名称 热分解法 CO作还原剂 热还原法 H2作还原剂 活泼金属作还原剂
主要反应原理 △2HgO=====2Hg＋O2↑ △2Ag2O=====4Ag＋O2↑ 高温Fe2O3＋3CO=====2Fe＋3CO2(高炉炼铁) △WO3＋3H2=====W＋3H2O 高温3MnO2＋4Al=====3Mn＋2Al2O3 电解2Al2O3(熔融)冰晶石=====4Al＋3O2↑ 电解MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑ 电解2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl2↑ 电解法 2
◎思考与探究
(1)能否用电解AlCl3和MgO的方法冶炼Al、Mg?
(2)热还原法用到的还原剂有焦炭、CO和H2，试从所得产物纯度及对环境污染的角度考虑哪种还原剂更好？
提示： (1)不能。因为AlCl3是共价化合物，熔融时无法电离出自由移动的离子，不导电；而MgO虽是离子化合物，但其熔点太高，熔融会消耗大量电能，成本较高。
(2)最好的还原剂是H2；原因是焦炭会使产品的纯度降低，CO会污染环境。
判断金属的冶炼方法
1．下列说法错误的是( )
A．有些活泼金属如铝可用作热还原法的还原剂 B．用电解NaCl溶液的方法来冶炼金属钠 C．可用电解熔融氧化铝的方法来冶炼铝
D．回收旧金属可以重新制成金属或它们的化合物
解析： 本题主要考查金属的冶炼方法。铝可以作还原剂冶炼一些高熔点的金属，如
高温
2Al＋Fe2O3=====2Fe＋Al2O3，A项对；电解NaCl溶液不能得到金属钠，金属钠应该用电解熔融的NaCl方法制取，B项错；铝是活泼金属，很难用还原剂把它还原出来，但可用电解法制得，C项对；D项对。
答案： B
2．金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的应用。下列关于金属的一些说法不正确的是( )
①合金的性质与其组成金属的性质不完全相同 ②火烧孔雀石[Cu2(OH)2CO3]也属于还原法
③金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子 ④工业上金属Mg、Al都是用电解熔融氯化物制得的 ⑤越活泼的金属越难冶炼
A．①②③ B．只有④ C．④⑤ D．②③④
解析： 合金的性质与其成分金属的性质不完全相同，如硬度、强度更大、熔点更低等，①正确；火烧孔雀石分解生成CuO，CuO被焦炭还原为单质Cu，属于还原法制取，②正确；因AlCl3为共价化合物，熔融时不导电，冶炼铝应用电解熔融Al2O3的方法，④错误；金属冶炼就是把金属阳离子还原为金属原子，越活泼的金属，其阳离子的氧化性越弱，越难被还原，③、⑤正确。
答案： B 铝热反应冶炼难熔金属
3．下列各组物质中能发生铝热反应的是( ) A．Al粉和FeO粉末 B．木炭粉和CuO粉末 C．Al粉和MgO粉末 D．Al粉和稀盐酸
解析： 铝热反应是铝与金属氧化物间的反应，B中无铝粉，错误；D中无金属氧化物，错误；C中虽然是铝粉与金属氧化物的混合物，但Al不如Mg活泼，两者不能发生铝热反应。
判断铝热反应能否发生可从以下方面分析：首先看状态：粉末或固体，再看化学成分：铝和金属氧化物；后看金属氧化物中的金属活动性，要比铝活动性弱。
答案： A
4．用铝热反应还原下列物质，制得金属各1 mol时，消耗铝最少的是( ) A．MnO2 B．Cr2O3 C．V2O5 D．Fe3O4
解析： 制得1 mol金属需要电子最少的消耗铝最少。A～D项制得1 mol金属需要电
3
8
子的物质的量依次为4 mol、3 mol、5 mol、 mol。
3
答案： D
◎名师归纳
1．沿金属活动顺序表归纳金属的冶炼方法
K、Ca、Na、Mg、Al Zn、Fe、Sn、Pb、Cu Hg、Ag Pt、Au 电解法 热还原法 热分解法 物理方法
2．铝热反应
(1)原理：高温下铝将金属氧化物中的金属还原出来。 (2)实验装置：如图所示。
(3)实验现象
①镁条剧烈燃烧，放出一定的热量，使氧化铁粉末和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应。
②反应放出大量的热，并发出耀眼的强光。 ③纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。
④待熔融物冷却后，除去外层熔渣，仔细观察，可以发现落下的是铁珠。 (4)铝热反应的应用
①该反应为放热反应，铝在高温下还原出了单质铁，在冶金工业上也常用这一原理制取熔点较高的金属，如铬、锰等，
高温
3MnO2＋4Al=====2Al2O3＋3Mn。
②该反应原理可以应用在生产上，如焊接钢轨等。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中，观察Mg(OH)2沉淀的生成(2011·广东理综，10B)( )
(2)工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al涉及氧化还原反应(2012·广东理综，10B)( )
石灰乳煅烧电解
(3)MgCl2(aq)――→Mg(OH)2――→MgO――→Mg(2012·江苏，7⑤改编)( )
3＋2＋2＋
(4)相同条件下，溶液中Fe、Cu、Zn的氧化性依次减弱(2010·江苏，8D)( )
(5)实验Ⅳ：放置一段时间后，饱和CuSO4溶液中出现蓝色晶体(2010·广东理综，22D)( )
答案： (1)√ (2)√ (3)× (4)√ (5)√ 2．(2009·广东理综)下列有关金属及其合金的说法不正确的是( ) A．目前我国流通的硬币是由合金材料制造的 B．生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次增加
C．镁在空气中燃烧发出耀眼的白光，可用于制作照明弹 D．日用铝制品表面覆盖着氧化膜，对内部金属起保护作用 解析： 生铁、普通钢、不锈钢中碳含量依次减少，B项错。
4
答案： B 3．(2013·上海化学·26)用铝和金属氧化物反应制备金属单质是工业上较常用的方法。如：
高温
2Al＋4BaO=====3Ba↑＋BaO·Al2O3
常温下Al的金属性比Ba的金属性________(选填“强”、“弱”)。利用上述方法可制取Ba的主要原因是__________。
a．高温时Al的活泼性大于Ba b．高温有利于BaO分解 c．高温时BaO·Al2O3比Al2O3稳定 d．Ba的沸点比Al的低
解析： 依据元素周期律可知Al的金属性小于Mg，Mg的金属性小于Ba；应从化学平衡移动的观点分析此反应发生的原因。
答案： 弱 d 4．(2013·山东理综·28)金属冶炼与处理常涉及氧化还原反应。 (1)由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是________。 a．Fe2O3 b．NaCl c．Cu2S d．Al2O3
(2)辉铜矿(Cu2S)可发生反应：2Cu2S＋2H2SO4＋5O2===4CuSO4＋2H2O，该反应的还原剂是________。当1 mol O2发生反应时，还原剂所失电子的物质的量为________mol。向CuSO4溶液中加入镁条时有气体生成，该气体是________。
(3)如图为电解精炼银的示意图，______(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体产生，则生成该气体的电极反应式为________。
(4)为处理银器表面的黑斑(Ag2S)，将银器浸于铝质容器里的食盐水中并与铝接触，Ag2S转化为Ag，食盐水的作用是________。
解析： (1)Na、Al的金属活动性较强，冶炼时选择电解法。(2)该反应中Cu、S的化合价升高，因此还原剂为Cu2S。反应中O2中O由0价变为－2价，1 mol O2发生反应，得
＋
4 mol电子，根据得失电子守恒，则还原剂失电子为4 mol。CuSO4溶液中由于Cu2水解显酸性，加入镁条，产生的气体为H2。(3)电解精炼银时，粗银作阳极，与电源正极相连。b
－－＋
极产生的红棕色气体为NO2，电极反应式为NO3＋e＋2H===NO2↑＋H2O。(4)食盐水的作用是做电解质溶液，形成原电池。
－＋－
答案： (1)b、d (2)Cu2S 4 H2 (3)a NO3＋2H＋e===NO2↑＋H2O (4)做电解质溶液(或导电)
学科素养培优(四)__H2还原CuO所得红色物质成分的探究 铜及其化合物一般都具有特殊的颜色，如Cu呈紫红色、Cu2O呈砖红色、CuO呈黑色、CuSO4·5H2O、Cu(OH)2呈蓝色、Cu2(OH)2CO3呈绿色等。在铜及其化合物中，Cu2O和铜绿[Cu2(OH)2CO3]是重点内容，试题中除以信息题的形式出现外，还常设置探究性题。
研究性学习小组为检测实验室用H2还原CuO所得红色固体中是否含有Cu2O
进行了探究：
Ⅰ.查阅资料：
①Cu2O属于碱性氧化物；②高温灼烧CuO生成Cu2O；③Cu2O在酸性条件下能发生下
＋＋
列反应：Cu2O＋2H===Cu＋Cu2＋H2O。
Ⅱ.设计实验方案：
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【金版新学案】届高考化学总复习讲义 专题二 第四单元 金属材料与金属矿物教案 苏教版【精品教案】
