第四节 用途广泛的金属材料和开发利用金属矿物
考纲定位 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。 2016·全国甲卷T13(C)/全国丙卷T7(B) 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。 考点1| 合金与金属矿物的开发利用
[基础知识自查]
1．常见金属材料 (1)分类
2015·全国卷ⅠT10(B、D) 2014·全国卷ⅠT8(D)/全国卷ⅡT9(A、D) 考情播报
(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——～Al
电解
Na：2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl2↑； 电解
Mg：MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑； 电解
Al：2Al2O3(熔融)=====4Al＋3O2↑。 ②热还原法——n～Cu
△
高炉炼铁：3CO＋Fe2O3=====2Fe＋3CO2； 高温
铝热反应制铬：2Al＋Cr2O3=====2Cr＋Al2O3； △
焦炭还原铜：C＋2CuO=====2Cu＋CO2↑。 ③热分解法——Hg、Ag △
Hg：2HgO=====2Hg＋O2↑； △
Ag：2Ag2O=====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、ClO3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、ClO3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：
熔点(℃) 沸点(℃) Na 97.5 883 Cu 1 083 2 595 Al 660 2 200 Fe 1 535 3 000 ＋－
根据以上数据判断其中不能形成合金的是( ) A．Cu和Al C．Fe和Na
B．Fe和Cu 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。]
2．2020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：53】
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．
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．(2020·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
石灰乳煅烧电解D．MgCl2(aq)――→Mg(OH)2――→MgO――→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Cl溶液不能生成；D项，MgO熔点很高，制Mg时不是电解MgO而是电解MgCl2。]
6．(2020·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：54】
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 mol Fe3O4被CO还原成Fe，转移9 mol电子 D．铝热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化
8
C [C项，1 mol Fe3O4被还原为Fe，转移电子1×3× mol＝8 mol。]
3
＋
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．(2020·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．Cl c．MnO2
B．ClO3 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SCN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ClO3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，SCN溶液也不会变红。
[答案] bd ClO3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：55】
物质 熔点/℃ 沸点/℃ Al 660 2 467 Al2O3 2 054 2 980 Fe 1 535 2 750 Fe2O3 1 462 —— (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
【附20套精选模拟试卷】【课堂新坐标】2020版高考化学(人教版)一轮复习文档：第4章 非金属及其化合物 教
