高考化学一轮复习-金属材料及金属矿物的开发利用（知识清单）（全国通用）（原卷版）

这是一份高考化学一轮复习-金属材料及金属矿物的开发利用（知识清单）（全国通用）（原卷版），共13页。

01 镁及其化合物
1．镁的化学性质
(1)与氧气反应：___________________________。
(2)与氮气反应：___________________________。
(3)与盐酸(或硫酸)反应：___________________________。
(4)与二氧化碳反应：___________________________(镁着火不能用CO2灭火器灭火)。
(5)与水反应：_____________________________________________。
2．镁的重要化合物
(1)氧化镁：
①白色粉末状固体，______溶于水，镁的熔点很高，可用于制造_________材料。
②属于_________氧化物，与盐酸反应的离子方程式为____________________________。
(2)氢氧化镁：
①白色固体，_____溶于水。
②中强碱，与盐酸反应的离子方程式为____________________________________。
③氢氧化镁的溶解度_________碳酸镁，能发生反应MgCO3＋H2Oeq \(=====,\s\up7(△))Mg(OH)2＋CO2↑，镁元素在水垢中的存在形式是_________。
3．海水提取镁
从海水中提取镁的流程如图所示：
主要化学反应为
(1)制石灰乳：___________________________、___________________________。
(2)沉淀Mg2＋：____________________________________。
(3)制备MgCl2：_______________________________、____________________________。
(4)电解MgCl2：___________________________。
【跟踪训练】
1．下列有关镁及其化合物的离子方程式书写正确的是( )
A．MgCO3与盐酸反应：CO32−＋2H＋===CO2↑＋2H2O
B．Mg(OH)2与H2SO4反应：Mg2＋＋2OH－＋2H＋＋SO42−===MgSO4↓＋2H2O
C．碳酸氢镁与足量的氢氧化钠溶液反应：Mg2＋＋2HCO3−＋2OH－===MgCO3↓＋CO32−＋2H2O
D．工业上以海水为原料制取Mg(OH)2：Ca(OH)2＋Mg2＋===Mg(OH)2＋Ca2＋
2．某同学通过系列实验探究Mg及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是( )
A．将水加入浓硫酸中得到稀硫酸，置镁片于其中探究Mg的活泼性
B．将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中，观察Mg(OH)2沉淀的生成
C．将Mg(OH)2浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤，洗涤并收集沉淀
D．将Mg(OH)2沉淀转入蒸发皿中，加足量稀盐酸，加热蒸干得无水MgCl2固体
02 铜及其化合物
1．单质铜的化学性质
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：____________________________________。
②化学方程式：___________________________。
③与氧化性酸
a．与浓硫酸共热的化学方程式：_____________________________________________；
b．与稀硝酸反应的离子方程式：_____________________________________________；
c．与浓硝酸反应的离子方程式：_____________________________________________。
④与FeCl3溶液反应的离子方程式：____________________________________。
2．氧化铜和氧化亚铜
3．氢氧化铜
反应①的化学方程式：____________________________________。
反应②的化学方程式：____________________________________。
4．铜盐
(1)Cu2(OH)2CO3名称为____________，_____色固体，是铜绿、孔雀石的主要成分。
①受热分解：____________________________________
②与强酸反应（写离子方程式）：____________________________________
(2)CuSO4·5H2O俗称_________————————。
无水CuSO4遇水变_____色，可用于检验_____的存在。
(3)铜盐溶液有毒，主要是因为Cu2＋作为一种重金属离子能与蛋白质作用，使蛋白质变性失去生理活性，因此可将胆矾、熟石灰、水配成波尔多液，用来杀灭植物的病毒。
【跟踪训练】
1．某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是( )
A．将铜丝插入浓硫酸中加热，反应后把水加入反应器中，观察硫酸铜溶液的颜色
B．常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中，观察CuCl2的生成
C．将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，得到无水CuCl2固体
D．将表面有铜绿[Cu2(OH)2CO3]的铜器放入盐酸中浸泡，除去铜绿
2．在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是( )
A．Cu2(OH)2CO3eq \(――→,\s\up7(△))CuOeq \(――――→,\s\up7(HCl(aq)))CuCl2(aq)
B．CuOeq \(――→,\s\up7(H2O))Cu(OH)2eq \(―――――――→,\s\up7(葡萄糖溶液),\s\d5(△))Cu2O
C．Cueq \(――→,\s\up7(O2),\s\d5(△))CuOeq \(―――→,\s\up7(H2SO4))CuSO4(aq)eq \(――→,\s\up7(Na))Cu(s)
D．Cueq \(――→,\s\up7(S),\s\d5(△))CuSeq \(―――→,\s\up7(H2SO4))CuSO4eq \(――→,\s\up7(H2O))CuSO4·5H2O
03 金属材料 金属的冶炼
1．合金的概念及性能
(1)定义：由两种或两种以上的金属（或__________________）熔合而成的具有金属特性的物质。
(2)性能：
合金具有金属特性，多数合金的熔点比它的各成分金属的熔点_______，硬度一般比它的各成分金属的硬度_______。
2．常见金属材料
(1)铁合金：属于黑色金属材料，是当今用量最大、用途最广的合金。
包括生铁（含碳量较高）和钢（如碳素钢、合金钢等）
(2)铝合金：硅铝合金、镁铝合金、硬铝等
特性：密度小、强度高、塑性好、易于加工。
用途：建筑、容器、包装业、交通运输业等。
(3)铜合金：青铜（主要含Cu、Sn、Pb）、黄铜（主要含Cu、Zn）、白铜（主要含Cu、Ni、Zn）
3．金属矿物的开发利用
(1)金属冶炼的实质
金属的冶炼过程就是把金属从_________态还原为_________态的过程。即_________________ (写反应通式，用M表示金属)。
(2)金属冶炼的方法
(3)金属冶炼的方法：根据金属的活动性不同，金属冶炼的方法分为热分解法、热还原法、电解法等。
【跟踪训练】
1．合金在生产和科学研究中发挥着重要作用。下列有关合金的性质与用途不具有对应关系的是( )
A．生铁容易被腐蚀，可用于炼钢和制造各种铸件
B．钠钾合金常温下呈液态、导热性好，可用于快中子反应堆的热交换剂
C．镁锂合金密度小、硬度和强度大，可用于制造火箭、导弹、航天器等
D．镍铬铝铜合金具有很高的电阻率，可用于制备电路中的精密元件
2．明代宋应星的《天工开物》中有关于“火法”冶炼锌的工艺记载：“每炉甘石十斤，装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红……冷定毁罐取出……即倭铅也。”下列说法不正确的是(注：炉甘石的主要成分为碳酸锌)( )
A．该冶炼锌的反应属于置换反应
B．“煤炭”中起作用的主要成分是炭
C．冶炼Zn的化学方程式为ZnCO3＋2Ceq \(=====,\s\up9(高温))Zn＋3CO↑
D．“倭铅”是指金属锌和铅的混合物
01 海水提镁的工艺流程分析
(1)沉淀池中沉淀Mg2+的反应是Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2＋Ca2＋。
(2)由MgCl2溶液MgCl2·6H2O得到的操作是蒸发浓缩、冷却结晶，过滤。
(3)MgCl2·6H2O要在HCl气流中脱水，目的是防止MgCl2水解：MgCl2·6H2Oeq \(=====,\s\up7(△))Mg(OH)Cl+HCl↑+5H2O。
【跟踪训练】
1．以混有SiO2的MgCO3为原料制备氧化镁的实验流程如图：
下列说法错误的是( )
A．酸浸的离子方程式为COeq \\al(2－,3)＋2H＋===CO2↑＋H2O
B．浸出渣的成分是SiO2
C．母液的主要溶质是NH4Cl
D．固体X是Mg(OH)2
2．六水合氯化镁(MgCl2·6H2O)是一种无色而易潮解晶体，易溶于水，加热至95 ℃时失去结晶水，135 ℃以上时分解并释放出氯化氢气体。在化学工业中是重要的无机原料，可用于生产碳酸镁、氢氧化镁、氧化镁等化工产品。某工厂用六水合氯化镁和粗石灰制取的氢氧化镁中含有少量氢氧化铁杂质，通过如下流程进行提纯精制，获得阻燃剂氢氧化镁。下列说法错误的是( )
A．Mg(OH)2可以作阻燃剂是因为它分解需要吸收大量的热
B．步骤①的反应式为3Fe(OH)3＋S2Oeq \\al(2－,4)＋2OH－===3Fe(OH)2＋2SOeq \\al(2－,4)＋4H2O
C．保险粉中含有离子键、极性键、非极性键
D．Fe2＋比Mg2＋更容易和EDTA配合成可溶性化合物
02 铜及其化合物的性质
1．铜及其化合物的性质
(1)Cu与稀硫酸不反应，但在加热条件下，将氧气通入铜粉和稀硫酸的混合物中可发生反应2Cu＋O2＋2H2SO4eq \(=====,\s\up7(△))2CuSO4＋2H2O。
(2)Cu＋的性质及检验
①＋1价的铜有较强的还原性，易被氧化剂氧化为＋2价。
②＋1价的铜在酸性条件下能发生歧化反应生成Cu和Cu2＋，利用这一原理可区别Cu和Cu2O。
(3)无水CuSO4作为检验水的试剂，一般不作为水蒸气的吸收试剂用于除杂或干燥。
2．红色物质Cu和Cu2O的检验
向红色物质中加入稀硫酸(不能用硝酸)，若溶液由无色变成蓝色，则该红色物质为Cu2O，否则为Cu。反应的化学方程式为Cu2O＋H2SO4===CuSO4＋Cu＋H2O。
3．铁、铜混合粉末与FeCl3溶液的反应
【跟踪训练】
1．部分含铜物质的分类与相应铜元素的化合价关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．a、d均易溶于水
B．b既有氧化性又有还原性
C．常温下，f与单质硫反应生成e
D．向固体c中通入H2S气体生成e
2．氯化亚铜(CuCl)是白色粉末，微溶于水，广泛应用于化工和印染等行业。某研究性学习小组模拟热分解CuCl2·2H2O制备CuCl的过程，并进行相关物质转化的探究。已知：酸性条件下Cu＋不稳定。
下列说法不正确的是( )
A．X气体是HCl，可抑制CuCl2·2H2O加热时水解
B．转化1中产生的Cl2可以回收利用，也可以通入饱和NaOH溶液中除去
C．转化2中200 ℃时反应的化学方程式为Cu2(OH)2Cl2eq \(=====,\s\up7(200 ℃))2CuO＋2HCl↑
D．CuCl与稀硫酸反应的离子方程式为2Cu＋＋4H＋＋SOeq \\al(2－,4)===2Cu2＋＋SO2↑＋2H2O
03 金属的冶炼 金属矿物的开发利用
(1)金属冶炼的方法与金属活动性的关系
(2)冶炼Mg时电解熔融MgCl2而不电解熔融MgO，原因是MgO的熔点高，熔融时会耗费更多能源，增加生产成本。
(3)冶炼Al时只能电解熔融Al2O3而不能电解熔融AlCl3，原因是AlCl3是共价化合物，熔融态不导电；加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化温度。
(4)用热还原法得到的铜，还要经过电解精炼才能得到精铜。
【跟踪训练】
1．“拟晶”是一种具有凸多面体规则外形但不同于晶体的固态物质。Al65Cu23Fe12是二十世纪发现的几百种拟晶之一。具有合金的某些优良物理性能。下列有关这种拟晶的说法正确的是( )
A．无法确定Al65Cu23Fe12中三种金属的化合价
B．Al65Cu23Fe12的硬度小于金属铁
C．Al65Cu23Fe12不可用作长期浸泡在海水中的材料
D．1 ml Al65Cu23Fe12溶于过量的硝酸时共失去265 ml电子
2．不同的金属在冶炼方法上也有所不同，下列说法正确的是( )
A．钒、铬、锰、铁等难熔金属通常采用铝热法炼制
B．铝及其合金是电气、工业、家庭广泛使用的材料，是因为铝的冶炼方法比较简单
C．由于钠、镁、铝等金属化学性质太活泼，人们通常采用电解熔融状态下的氯化物的方式来获取它们的单质
D．炼铁时加入的焦炭除了提供热量外，还用来制造还原剂一氧化碳
01 镁及其化合物的难点释疑
(1)Mg在空气中燃烧得到的固体物质主要为MgO和少量Mg3N2及C的混合物。
(2)Mg(OH)2为难溶于水的白色沉淀，故常用NaOH溶液检验Mg2＋的存在。
(3)由于Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的小，碳酸镁水解生成氢氧化镁，反应的化学方程式：MgCO3＋H2Oeq \(=====,\s\up7(△))Mg(OH)2＋CO2↑，故水垢的主要成分中含有Mg(OH)2，而非MgCO3。
(4)由MgCl2·6H2O到无水MgCl2，必须在HCl气流中加热，以防MgCl2水解。
(5)因镁在高温下能与O2、N2、CO2等气体发生反应，故工业电解MgCl2得到的镁，应在H2氛围中冷却。
(6)Mg3N2能与水剧烈反应生成Mg(OH)2沉淀，放出氨气，所以只能在干态下制取。
【跟踪训练】
易错辨析：正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)将镁条点燃后迅速伸入集满CO2的集气瓶，集气瓶中产生浓烟并有黑色颗粒产生。( )
(2)加热脱水MgCl2·6H2O晶体可获得无水MgCl2。( )
(3)在Mg(HCO3)2溶液中加入过量Ca(OH)2溶液，产生Mg(OH)2和CaCO3两种沉淀。( )
(4)工业上采用电解熔融MgO的方法冶炼金属镁。( )
(5)氧化镁(熔点2 800 ℃)是优质的耐高温材料。( )
(6)镁在冷的浓硫酸中钝化。( )
(7)镁是可以在空气中燃烧的，燃烧时火花四射，十分美丽，因此烟花中通常都掺有一定量的镁粉，来达到美观的效果。( )
(8)镁着火后，可以用泡沫灭火器灭火。( )
02 铜及其化合物的易错点
(1)铜和氧气在常温下反应生成Cu2(OH)2CO3，在加热条件下生成CuO。
(2)单质铜可以除去某种气体中的氧气，也可以作乙醇催化氧化的催化剂。
(3)氢氧化铜既能溶于酸又能溶于碱（氨水），但它不是两性氢氧化物。
(4)向硫酸铜溶液中滴加氨水的现象是：先产生蓝色沉淀，后沉淀溶解生成深蓝色溶液
(5)新制的氢氧化铜悬浊液具有弱氧化性，可以用来检验醛基。
(6)CuSO4常用来检验某些气体或液态有机物中微量水的存在，而不是用于除水。
(7)碱式碳酸铜可以认为是Cu（OH）2和CuCO3组成的混合型化合物。
(8)硫酸铜溶液和消石灰配制波尔多液，其杀菌原理是重金属盐使细菌蛋白质变性。
【跟踪训练】
易错辨析：正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)CuO是黑色固体，与水反应生成Cu(OH)2( )
(2)将铜片置于干燥的空气中，不易被腐蚀( )
(3)CuSO4·5H2O失去结晶水属于物理变化( )
(4)常温下Cu和浓H2SO4反应生成CuSO4( )
(5)过量的铜与浓硝酸反应一定没有一氧化氮生成( )
03 金属材料和金属的冶炼易错点
(1)常温下，多数合金是固体，但钠钾合金是液体。
(2)合金是混合物，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不变。
(3)并非所有的金属都能相互形成合金，若一种金属的熔点高于另一种金属的沸点，则二者不能形成合金。
(4)合金中一定含有金属元素，可能含有非金属元素。
(5)在合金中各组成成分元素的化合价都为0价。
(6)金属越不活泼，其相应的金属阳离子的氧化性越强，越容易被冶炼。
(7)用还原法来冶炼某些很活泼的金属原理
Na+KCleq \(=====,\s\up7(850 ℃))K↑+NaCl
2RbCl+Mgeq \(========,\s\up7(700～800 ℃))MgCl2+2Rb↑
主要运用了化学平衡移动原理，利用K、Rb沸点低，汽化离开反应体系，使化学反应得以向正反应方向进行。
【跟踪训练】
易错辨析：正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)合金材料中不可能含有非金属元素。( )
(2)合金的物理性质和化学性质相比于成分金属均发生改变。( )
(3)并非所有的金属都能形成合金。( )
(4)冶炼铝和钠都可以用电解法。( )
(5)所有的金属氧化物都能和铝发生铝热反应。( )
(6)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。( )
(7)人类历史上使用铝的时间比铁晚，原因是铝的冶炼成本高。( )
(8)合金中的各组分金属元素都是以化合态形式存在。( )
(9)铝合金的熔点比纯铝的高，硬度比纯铝的大。( )
(10)利用MgO和铝粉在高温下发生铝热反应冶炼金属镁。( )
(11)镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物，可作储氢材料。( )
(12)合金的硬度一般大于成分金属，而熔点一般低于成分金属。( )
01 金属及其化合物的制备
1．金属及其化合物的制备
(1)抓住“六个”关键，突破金属及其化合物的制备“微流程”
(2)“四步法”突破金属及其化合物的制备微实验
【跟踪训练】
1．国家速滑馆又称“冰丝带”，用的碲化镉(CdTe)发电玻璃被誉为“挂在墙上的油田”。一种以镉废渣(含CdO及少量ZnO、CuO、MnO、FeO杂质)为原料制备镉的工艺流程如图：
已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如表：
下列说法错误的是( )
A．调节pH＝5的目的是除去Fe和Cu等杂质元素
B．“滤渣2”的主要成分为MnO2、Fe(OH)3
C．“置换”后滤液溶质的主要成分是ZnSO4
D．“熔炼”过程中利用Cd与Na2ZnO2的密度差异可以将二者分离
2．高压氢还原法可直接从溶液中提取金属粉。以硫化铜精矿(含Zn、Fe元素的杂质)为主要原料制备Cu粉的工艺流程如下，可能用到的数据见下表。
下列说法错误的是( D )
A．固体X主要成分是Fe(OH)3和S；金属M为Zn
B．浸取时，增大O2压强可促进金属离子浸出
C．中和调pH的范围为3.2～4.2
D．还原时，增大溶液酸度有利于Cu的生成
02 热重分析确定金属化合物的组成
(1)热重分析曲线基本图示
一般以横坐标为温度，纵坐标为固体质量(或质量分数等)建立平面直角坐标。如固体物质A受热分解：A(s)eq \(=====,\s\up7(△))B(s)＋C(g)，固体A热分解反应的热重曲线如图所示：
试样初始质量为m0，失重后试样质量为m1，由T1升高到T2过程，失重质量为Δm＝m0－m1，失重质量百分数为eq \f(m0－m1,m0)×100%。
(2)热重分析的一般方法和规律
①设晶体为1 ml，其质量为m。
②失重一般是先失水，再失非金属氧化物。
③计算每步固体剩余的质量(m余)：eq \f(m余,m)×100%＝固体残留率。
④晶体中金属质量不再减少，仍在m余中。
⑤失重最后一般为金属氧化物，由质量守恒得m氧，由n金属∶n氧即可求出失重后物质的化学式。
【跟踪训练】
1．8.34 g绿矾晶体(FeSO4·7H2O)样品受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如图所示，下列说法正确的是( )
A．温度为78 ℃时固体物质M的化学式为FeSO4·5H2O
B．温度为159 ℃时固体物质N的化学式为FeSO4·2H2O
C．在隔绝空气条件下，N得到P的化学方程式为FeSO4·2H2Oeq \(=====,\s\up9(高温))FeSO4＋2H2O
D．取适量380 ℃时所得的样品P，隔绝空气加热至650 ℃得到一种固体物质Q，同时有两种无色气体生成，Q的化学式为Fe2O3
2．CuSO4·5H2O在不同温度下失水和分解，随着温度升高分别生成CuSO4→CuO→Cu2O→Cu，现称取5.000 g CuSO4·5H2O在敞口容器加热一定时间后，得到1.520 g固体，测得生成的SO2的体积为0.224 L(已折算为标准状况)，求：
(1)固体的成分及物质的量之比：________。
(2)标准状态下生成O2的体积：________。
名称
氧化铜
氧化亚铜
颜色
_____色
_____色
与酸反应(H＋)
与H2反应
转化关系
4CuOeq \(=====,\s\up7(高温))2Cu2O＋O2↑
方法名称
主要反应原理(举例)
热分解法
Hg的冶炼：___________________________
Ag的冶炼：___________________________
热还原法
CO作还原剂
高炉炼铁：___________________________
H2作还原剂
WO3＋3H2eq \(=====,\s\up7(高温))W＋3H2O
铝热反应
___________________________
电解法
Al的冶炼：___________________________
Mg的冶炼：___________________________
Na的冶炼：___________________________
阳离子
Fe3＋
Fe2＋
Cu2＋
开始沉淀pH
2.7
6.3
3.8
完全沉淀pH
3.2
8.3
5.0
物质
Fe(OH)3
Cu(OH)2
Zn(OH)2
开始沉淀pH
1.9
4.2
6.2
沉淀完全pH
3.2
6.7
8.2