2022版高考化学一轮复习课件：第3章 第4节 金属材料与金属矿物的开发利用

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☞知识点1　铜及其化合物
1．铜(1)物理性质：铜是________色金属，具有良好的________性、________性和延展性。(2)化学性质：
①常温下，铜在干燥的空气中性质稳定，但在潮湿的空气里则会被锈蚀，在其表面逐渐形成一层绿色的________。有关化学方程式：______________________________________。②写出下列化学方程式。铜在空气中加热：____________________________；铜丝在硫蒸气中反应：____________________________。
2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3　
2．铜的重要化合物(1)Cu2(OH)2CO3的名称为____________，是铜绿、孔雀石的主要成分，受热分解可生成黑色的氧化铜，化学方程式：_________________ _______________________，可溶于稀硫酸，离子方程式：_______________________________ ___________________。
2CuO＋CO2↑＋H2O　
Cu2(OH)2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋　
(2)黑色氧化铜在高温下分解为红色的Cu2O，化学方程式为__________________________________。(3)蓝色的硫酸铜晶体受热分解为白色的硫酸铜粉末，化学方程式为______________________________。(4)红色的Cu2O与稀硫酸反应，溶液变蓝，同时生成红色的单质铜，离子方程式为_________________________________。
Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O　
判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。(1)CuO是黑色固体，与水反应生成Cu(OH)2(　　)(2)无水硫酸铜可用于检验酒精中是否含有水(　　)(3)铜绿在灼烧条件下会分解生成氢氧化铜和二氧化碳(　　)(4)CuSO4·5H2O失去结晶水属于物理变化(　　)(5)铜与氯气、氧气、硫分别反应，得到的产物中铜的化合价均为＋2价(　　)
(6)在常温下，铜可以被浓硫酸和浓硝酸氧化(　　)(7)铜在干燥的空气中性质稳定，但是在潮湿的环境中则易被锈蚀，生成铜绿(　　)【答案】(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×(6)×　(7)√
突破一　铜及其化合物的转化1．下列有关铜的化合物的性质的叙述中，正确的是(　　)A．CuSO4·5H2O晶体加入浓硫酸中变成CuSO4是物理变化，体现了浓硫酸的脱水性B．醋酸是弱酸，所以Cu(OH)2悬浊液与醋酸不能反应C．CuO是黑色固体，与水反应可生成Cu(OH)2D．Cu2O遇硝酸可能会被氧化成Cu2＋【答案】D
2．(2019·江西南昌联考)实验探究Cu及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是(　　)A．将铜粉和硫粉混合均匀并加热以制取CuSB．向Cu与过量浓硫酸反应后的试管中加水以观察CuSO4溶液的颜色C．向CuSO4溶液中加入适量的NaOH，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硫酸微热水解，再加入少量新制Cu(OH)2悬浊液并加热，产生砖红色沉淀
【答案】C【解析】硫的氧化性较弱，只能将铜氧化为＋1价生成Cu2S，A错误；铜与过量浓硫酸反应后稀释，应将反应后的溶液缓慢加入水中，并不断搅拌，B错误；CuSO4与NaOH溶液反应生成Cu(OH)2沉淀，过滤、洗涤、灼烧后可得CuO，C正确；淀粉水解后应先加NaOH溶液至溶液呈碱性，然后加入新制Cu(OH)2悬浊液并加热，才会产生砖红色沉淀，D错误。
突破二　铜及其化合物的制取3．(2020·陕西西安中学月考)一种以“火法粗炼”“电解精炼”相结合的炼制精铜工艺流程如下，已知“还原”反应中，冰铜中的Cu2S先转化为Cu2O，然后Cu2O再与Cu2S反应生成粗铜。下列叙述正确的是(　　)
A．该炼铜工艺对环境友好，不会产生大气污染物B．“焙烧”过程中， CuFeS2既是氧化剂又是还原剂C．在Cu2S“还原”为Cu的总反应中，Cu2O作催化剂D．“电解”时，金、银等贵金属被置换出来形成阳极泥
4．某课外研究小组，用含有较多杂质的铜粉，通过不同的化学反应精制CuO，其设计的实验过程如下：
(1)杂铜经灼烧后得到的产物是氧化铜及少量铜的混合物，灼烧后含有少量铜的可能原因是____(填字母)。A．灼烧过程中部分氧化铜被还原B．灼烧不充分铜未被完全氧化C．氧化铜在加热过程中分解生成铜D．该条件下铜无法被氧气氧化
(2)由粗制氧化铜通过两种途径制取纯净CuO，与途径Ⅰ相比，途径Ⅱ有明显的两个优点是__________；____________________________。(3)有同学指出，由CuSO4溶液到生成CuO少了一个环节，即应先生成Cu(OH)2沉淀，过滤洗涤后再加热分解Cu(OH)2得CuO。以下说法不可能成为减少该环节的理由的是________(填字母)。A．CuO比Cu(OH)2颗粒粗大，更易于从溶液中过滤出来B．Cu(OH)2分解温度较低，加热其浊液即可使其分解
C．干态下分解Cu(OH)2，温度难以控制，可能因温度过高导致CuO进一步分解生成Cu2OD．过滤分离出的CuO不需洗涤就已非常纯净【答案】(1)AB　(2)耗酸少　无污染性气体SO2产生　(3)D
☞知识点2　金属材料与金属矿物的开发利用
【答案】非金属　低　大
(2)有色金属材料——铜和铝。①我国使用最早的合金是________，常见的铜合金有黄铜和白铜。②铝合金：
3．金属矿物的开发利用(1)金属在自然界中的存在形式。金、铂等金属元素在自然界以________态存在；化学性质较活泼的金属在自然界中以________态存在。(2)金属冶炼的实质。金属元素只有正价，没有负价，所以金属的冶炼过程就是把金属从其化合物中________出来的过程。
(3)金属冶炼的方法。
(1)金属冶炼的实质：把金属从化合态还原为游离态，即Mn＋＋ne－===M。(2)金属冶炼的一般步骤：
判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。(1)合金是混合物，合金中的成分金属保持各自的化学性质(　　)(2)硬铝、钢铁和水银都属于合金(　　)(3)镁合金的硬度与强度均高于纯镁(　　)(4)人类历史上使用最早的合金是青铜，目前世界上使用量最大的合金是钢(　　)
(5)金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属单质(　　)(6)湿法炼铜和火法炼铜的反应中，铜元素都发生了还原反应(　　)(7)铝热反应可以冶炼难熔金属(　　)【答案】(1)√　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√(6)√　(7)√
突破一　金属材料与合金1．(2020·广东佛山检测)我国古代的青铜器工艺精湛，有很高的艺术价值和历史价值。下列说法不正确的是(　　)A．我国使用青铜器的时间比使用铁器、铝器的时间均要早B．将青铜器放在银质托盘上，青铜器容易生成铜绿C．《本草纲目》中载有一药物，名“铜青”，铜青是铜器上的绿色物质，则铜青就是青铜D．用蜂蜡做出铜器的蜡模，是古代青铜器的铸造方法之一，蜂蜡的主要成分是有机物【答案】C
2．金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的运用。下列关于金属的一些说法不正确的是(　　)A．合金的性质与其成分金属的性质不完全相同B．工业上金属Mg、Cu都是用热还原法制得的C．金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子D．越活泼的金属越难冶炼【答案】B
突破二　金属的冶炼原理3．下列制备金属单质的方法或原理正确的是(　　)A．在高温条件下，用H2还原MgO制备单质MgB．Al2O3―→Al的制备方法称为电解法 C．在通电条件下，电解饱和食盐水制备单质NaD．加强热，使CuO在高温条件下分解制备单质Cu【答案】B
4．(2020·山东师范大学附中月考)以铜银合金(含少量铁)废料为原料回收银和铜的工艺流程如下：
下列说法正确的是(　　)A．粗铜溶于过量稀硝酸，过滤、低温干燥得纯铜B．电解时用粗银作阴极，硝酸银溶液为电解质溶液C．用稀硫酸处理渣料时主要发生了氧化还原反应D．从滤液B中可以提取绿矾(FeSO4·7H2O)【答案】D
【解析】由流程可知，粗铜中含有少量铁，铁和铜都能溶于过量的稀硝酸中，过滤后低温干燥得不到纯铜，A错误；电解时，粗银作阳极，纯银作阴极，B错误；渣料的主要成分为氧化铜和少量的氧化铁，两种金属氧化物均能与稀硫酸反应，元素化合价均没有发生变化，没有发生氧化还原反应，C错误。
(3)若将A中红色物质反应掉，操作Ⅰ中加入的试剂最好是________(填字母)。A．适量的NaNO3B．适量的HNO3C．适量的H2O2
突破三　铝热反应及其应用6．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，关于铝热反应解答下列问题：(1)用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验，需要的试剂还有________(填字母)。A．KCl B．KClO3C．MnO2D．Mg
(2)用等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物在一定条件下与Al粉进行铝热反应。①引发铝热反应的操作是__________。②产物中单质是________(写名称)。(3)取少量(1)中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)。
【答案】(1)BD　(2)①加少量KClO3，插上镁条并将其点燃　②铁(3)不能　Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋【解析】(1)做铝热反应的实验时，需要KClO3作助燃剂，且用镁条引燃。(2)在混合物上加少量KClO3固体并插上镁条，点燃镁条后放出热量，使KClO3固体分解放出O2，进一步加剧Mg的燃烧，可在短时间内使混合物温度迅速升高，引发反应。MgO不能与铝发生铝热反应，所以产物中单质为Fe。(3)反应后固体混合物中若有Fe2O3，会发生反应：Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Fe3＋转化为Fe2＋，加KSCN溶液不会变红。
1．(高考组合题)下列说法错误的是(　　)A．(2019·北京卷)“玉兔二号”钛合金筛选网轮的主要成分为同主族元素形成的无机非金属材料B．(2019·天津卷) 铝中添加适量锂，制得低密度、高强度的铝合金，可用于航空工业C．(2019·全国卷Ⅱ)向CuSO4溶液中加入足量Zn粉，溶液蓝色消失：Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4D．(2018·天津卷)夏商代后期铸造出工艺精湛的后(司)母戊鼎，该鼎属于铜合金制品【答案】A
2．(2019·海南卷)我国古代典籍中有“石胆——浅碧色，烧之变白色者真”的记载，其中“石胆”是指(　　)A．CuSO4·5H2O B．FeSO4·7H2OC．ZnSO4·7H2OD．KAl(SO4)2·12H2O【答案】A
3．(山东经典)Al、Fe、Cu都是重要的金属元素，下列说法正确的是(　　)A．三者对应的氧化物均为碱性氧化物B．三者的单质放置在空气中均只生成氧化物C．制备AlCl3、FeCl3、CuCl2均不能采用将溶液直接蒸干的方法D．电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时阴极上依次析出Cu、Fe、Al【答案】C
【解析】Al2O3为两性氧化物，A错误；Cu在空气中的CO2和H2O(g)的作用下与O2反应生成Cu2(OH)2CO3，B错误；三种盐均为强酸弱碱盐，加热时都水解，蒸干时得到金属的氢氧化物，C正确；电解AlCl3溶液阴极上的产物为H2和Al(OH)3，D错误。
4．(2018·全国卷Ⅱ)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家，一种以闪锌矿(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示：
相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1 ml·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
回答下列问题：(1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为____________________。
(2)滤渣1的主要成分除SiO2外还有___________；氧化除杂工序中ZnO的作用是__________________，若不通入氧气，其后果是_______________。(3)溶液中的Cd2＋可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为__________。(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为________________________；沉积锌后的电解液可返回_______工序继续使用。
【解析】焙烧时硫元素转化为SO2，然后用稀硫酸溶浸，生成硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸镉和硫酸铅，SiO2与稀硫酸不反应转化为滤渣，由于硫酸铅不溶于水，因此滤渣1中还含有硫酸铅。由于沉淀亚铁离子的pH较大，需要将其氧化为铁离子，通过控制pH得到氢氧化铁沉淀；滤液中加入锌粉置换出Cd，最后将滤液电解得到金属锌。(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极发生得到电子的还原反应，因此阴极是锌离子放电，则阴极的电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn；阳极是氢氧根放电，破坏水的电离平衡，产生氢离子，所以电解后还有硫酸产生，因此沉积锌后的电解液可返回溶浸工序继续使用。