化学重点临界生辅导材料4
1 第4讲用途广泛的金属材料及开发利用金属矿物
[考纲要求] 1.知道铜及其重要化合物的性质。2.了解合金的概念及重要应用。3.了解常见金属的活动顺序
及金属冶炼的一般方法。4.了解化学科学发展对自然资源开发利用的作用。
考点一铜及其化合物
1．单质铜
(1)物理性质：紫红色固体，
具有良好的延展性、导热性
和导电性。
(2)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：2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3(绿色固体)。
②化学方程式：2Cu＋S=====
△
Cu2S。
③与氧化性酸
a．与浓硫酸共热的化学方程式：Cu＋2H2SO4(浓)=====
△
CuSO4＋SO2↑＋2H2O；
b．与稀硝酸反应的离子方程式：3Cu＋8H＋＋2NO－3===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。
④与盐溶液反应(写离子方程式)
a．与硝酸银溶液：Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋；
b．与FeCl3溶液：Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋。
2．氧化铜和氧化亚铜
名称氧化铜氧化亚铜
颜色黑色砖红色
与酸反应(H＋) CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O
与H2反应CuO＋H
2
=====
△
Cu＋H2O Cu2O＋H2=====
△
2Cu＋H2O
转化关系4CuO=====
高温
2Cu2O＋O2↑
3．
(1)物理性质：蓝色不溶于水的固体。
(2)化学性质及应用
4．CuSO4·5H2O
CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾。无水CuSO4为白色粉末，遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)，可作为水的检验依据。
题组一铜及其化合物的性质
1．某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质，操作正确且能达到实验目的的是(双选)
()
A．将铜丝插入浓硫酸中并加热，反应后再加入水，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Cu(OH)2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．铜是生命必需的元素，也是人类最早使用的金属之一，铜的生产和使用对国计民生各个方面都产生了深远的影响，请完成(1)～(3)题：
(1)在西汉古籍中曾有记载：曾青得铁则化为铜[即曾青(CuSO4)跟铁反应生成铜]。试写出该反应的化学
2 方程式：
________________________________________________________________________。
(2)铜器表面有时会生成铜绿，请写出生成铜绿的化学方程式：__________________，
这层铜绿可以用化学方法除去。试写出除去铜绿而不
损伤器物的
化学方程式：________________________________________________________________________。
(3)铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币。试从物理性质和化学性质的角度分析为什么铜常用于制造货币：___________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(铜的熔点是1 183.4 ℃，铁的熔点是1 534.8 ℃)
题组二 废铜的利用
3． 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 ，其设计的实验过程为
(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
________(填字母序号)。
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________________________________________________________________________。
废铜综合利用的常见流程框图模式
考点二 合金的概念及其重要应用
． 熟记金属活动性顺序 金属活动性顺序 K 、Ca 、Na
Mg Al 、Zn Fe 、Sn 、Pb(H) Cu 、Hg 、Ag Pt 、Au 与O 2反应 常温下易氧化，点燃生成过
氧化物或其他复杂氧化物
常温生成氧化膜 加热化合 不 反 应 与H 2O 反应
常温下生成碱和氢气 与热水反应 有碱存在与水反应 与高温水蒸气反应 不反应 与H ＋反应
生成盐和氢气 不反应 与盐溶液反应
先与水反应，生成的碱再与盐反应 排在前面的金属能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来 自然界存在形态
化合态 游离态
(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：合金具有不同于各成分金属的物理、化学性能或机械性能。
①熔点：一般比它的各成分金属的低；
3
②硬度和强度：一般比它的各成分金属的大。
3．常见金属材料
(1)重要的黑色金属材料——钢
钢是用量最大、用途最广的合金。
钢
??
?
??碳素钢
??
?
??
低碳钢：韧性、焊接性好，强度低
中碳钢：强度高，韧性及加工性好
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
题组一金属的性质和应用
1．下列关于金属元素的叙述正确的是() A．金属元素的单质只有还原性，其离子只有氧化性
B．金属元素的单质在常温下均为固体
C．金属元素在不同化合物中化合价均相同D．大多数金属元素的单质为电的良导体
2．下列说法中正确的是() A．铁是人类在生产、生活中最早使用的金属材料B．金、银、铜是应用最广泛的金属材料
C．钛被誉为“21世纪的金属”，应用前景很广阔D．铜是导电性、导热性最好的有色金属
题组二合金的性能特点及应用
3．合金与纯金属制成的金属材料相比，优点是()
①合金的硬度一般比它的各成分金属的大
②一般地，合金的熔点比它的各成分金属的更低
③改变原料的配比、改变生成合金的条件，得到有不同性能的合金
④合金比纯金属的导电性更强
⑤合金比纯金属的应用范围更广泛
A．②③④B．①②③⑤C．①②④D．①②④⑤
题组三合金组成的分析
4．现代建筑的门窗架常用电解加工成的古铜色硬铝制造。取硬铝样品进行如下实验(每一步试剂均过量)，由此可以推知硬铝的组成可能为(提示：Si＋2OH－＋H2O===SiO2－3＋2H2↑)
()
样品――→
稀盐酸
①
??
?
??
气体
溶液
难溶物――→
浓NaOH溶液
②
??
?
??
气体
溶液
难溶物
A．Al、Mg、Si、Zn B．Al、Fe、Zn、Na C．Al、Na、Cu、Fe D．Al、Cu、Mg、Si、Mn
考点三金属矿物的开发和利用
1．金属在自然界中存在的形态
除了金、铂等极少数金属外，绝大多数金属以化合物的形式存在于自然界中。在这些金属化合物中，金属元素都显正化合价。
4 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：M n ＋＋n e －===M 。
3． 金属冶炼的一般步骤
4． 金属冶炼方法
(1)
热分解法 例如：2HgO=====△2Hg ＋O 2↑，2Ag 2O=====△4Ag ＋O 2↑。
用热分解冶炼法冶炼金属的特点：金属元素的金属性弱，金属元素的原子不易失去电子，其金属离子容易得到电子，该金属元素所形成的化合物稳定性较差。
(2)热还原法冶炼金属
①焦炭还原法 例如：C 还原ZnO 、CuO ，其化学方程式依次为C ＋2ZnO=====△
2Zn ＋CO 2↑，C ＋2CuO=====△2Cu ＋CO 2↑。
②一氧化碳还原法 例如：CO 还原Fe 2O 3、CuO ，其化学方程式依次为3CO ＋Fe 2O 3=====△2Fe ＋3CO 2，CO ＋CuO=====△Cu ＋CO 2。
③氢气还原法 例如：H 2还原WO 3、Fe 3O 4，其化学方程式依次为3H 2＋WO 3=====△W ＋3H 2O,4H 2＋Fe 3O 4=====△3Fe ＋4H 2O 。
④活泼金属还原法 例如：Al 还原Cr 2O 3、V 2O 5，其化学方程式依次为2Al ＋Cr 2O 3=====高温Al 2O 3＋2Cr,10Al ＋3V 2O 5=====高温6V ＋5Al 2O 3。
(3)电解法冶炼金属
例如：电解Al 2O 3、MgCl 2、NaCl ，其化学方程式依次为2Al 2O 3(熔融)=====电解冰晶石
4Al ＋3O 2↑，MgCl 2(熔融)=====电解Mg ＋Cl 2↑，2NaCl(熔融)=====电解2Na ＋Cl 2↑。
深度思考
1． 能否用电解AlCl 3和MgO 的方法冶炼Al 、Mg?
2． 铝是地壳中含量最高的金属元素，为什么人类对铝的使用比铁、铜晚得多？
3． 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？
(2)在铝热反应中，镁条、KClO 3的作用是________。
(3)做铝热反应时，应注意哪些事项？ 题组一 金属冶炼原理的考查
1． 下列有关金属的工业制法中正确的是（双选）
( ) A ．制钛：用金属钠置换熔融四氯化钛(TiCl 4)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 ．炼铜：用黄铜矿经电解精炼得到纯度为99.9%的铜
2． 下列金属冶炼的反应原理，错误的是
( )
A ．MgCl 2(熔融)=====电解Mg ＋Cl 2↑
B ．Al 2O 3＋3H 2=====△2Al ＋3H 2O
C ．Fe 3O 4＋4CO=====高温3Fe ＋4CO 2
D ．2HgO=====△2Hg ＋O 2↑
(1)选择金属冶炼的方法要依据金属在自然界中的存在形态和金属的活泼性。金属活动性顺序表中，金属的位置越靠后，越容易被还原；金属的位置越靠前，越难被还原。
5 (2)化学性质很稳定的金属如Au 、Pt 等，在自然界中呈游离态，用物理方法即可得到。
(3)有些活泼性很强的金属也可以用还原法来冶炼，如
Na ＋KCl=====850 ℃K ↑＋NaCl 2RbCl ＋Mg =====700 ℃～800 ℃MgCl 2＋2Rb ↑等，
在此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。
题组二 对铝热反应的定性及定量考查
3． 粉末状试样A 是由等物质的量的MgO 和Fe 2O 3组成的混合物。进行如下实验：
①取适量A 进行铝热反应，产物中有单质B 生成；
②另取20 g A 全部溶于0.15 L 6.0 mol·L －1盐酸中，得溶液C ；
③将①中得到的单质B 和溶液C 反应，放出1.12 L(标况)气体，同时生成溶液D ，还残留有固体物质B ；
④用KSCN 溶液检验时，溶液D 不变色。
请填空：
(1)①中引发铝热反应的实验操作是________，产物中的单质B 是________。
(2)②中所发生的各反应的化学方程式是_______________________________________
________________________________________________________________________。
(3)③中所发生的各反应的离子方程式是______________________________________
________________________________________________________________________。
探究高考 明确考向
广东五年高考
1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)实验：放置一段时间后，饱和CuSO 4溶液中出现蓝色晶体 (2010·广东理综，22D)
(2)四川灾区重建使用了大量钢材，钢材是合金 (2009·广东，5②)
(3)将NaOH 溶液缓慢滴入MgSO 4溶液中，观察Mg(OH)2沉淀的生成 (2011·广东理综，10B)
(4)工业上电解熔融状态的Al 2O 3制备Al 涉及氧化还原反应 (2012·广东理综，10B)
2．(2009·广东，10)出土的锡青铜(铜锡合金)文物常有Cu 2(OH)3Cl 覆盖在其表面。下列说法正确的是
A ．锡青铜的熔点比纯铜高
B ．在自然环境中，锡青铜中的锡可对铜起保护作用
C ．锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快
D ．生成Cu 2(OH)3Cl 覆盖物是电化学腐蚀过程，但不是化学反应过程
3．(2009·广东理基，23)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
4． (2013·广东理综，32)银铜合金广泛用于航空工业，从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下：
(1)电解精炼银时，阴极反应式为________；滤渣A 与稀HNO 3反应，产生的气体在空气中迅速变为红
棕色，该气体变色的化学反应方程式为________________。
6 (2)固体混合物B 的组成为__________；在生成固体B 的过程中，需控制NaOH 的加入量，若NaOH 过量，则因过量引起的反应的离子方程式为____________。
(3)完成煅烧过程中一个反应的化学方程式：____CuO ＋____Al 2O 3=====高温
____CuAlO 2＋________↑。
(4)若银铜合金中铜的质量分数为63.5%，理论上 5.0 kg 废料中的铜可完全转化为________ mol
CuAlO 2，至少需要1.0 mol·L －1的Al 2(SO 4)3溶液________ L 。
(5)CuSO 4溶液也可用于制备胆矾，其基本操作是________、过滤、洗涤和干燥。
一、单项选择题
1． 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
( )
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
2． 下列有关金属的说法中，不正确的是 ( )
A ．青铜、不锈钢、硬铝都是合金
B ．铜表面易形成致密的氧化膜
C ．工业上用电解熔融MgCl 2的方法制取金属镁
D ．铝是活泼金属，但在空气中耐腐蚀
3． 下列说法正确的是 ( )
A ．所有不锈钢都只含有金属元素
B ．我国流通的硬币材质是金属单质
C ．广东打捞的明代沉船上存在大量铝制餐具
D ．镁合金的硬度和强度均高于纯镁
4． 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H 2还原MgO 制备单质Mg
B ．在通电条件下，电解熔融Al 2O 3制备单质Al
C ．在通电条件下，电解饱和食盐水制备单质Na
D ．加强热，使CuO 在高温条件下分解制备单质Cu
5． 氢化亚铜(CuH)是一难溶物质，用CuSO 4溶液和另一种“反应物”在40～50 ℃时反应可生成它。CuH
不稳定，易分解；CuH 在氯气中能燃烧，跟盐酸反应能产生气体。下列有关推断中错误的是
A ．这里的“另一种反应物”具有还原性
B ．CuH 可作氧化剂、还原剂
C ．CuH ＋Cl 2===CuCl ＋HCl(燃烧)
D ．CuH ＋HCl===CuCl ＋H 2↑(常温)
6． 已知酸性条件下有如下反应：2Cu ＋===Cu 2＋＋Cu 。由于反应温度不同，用氢气还原氧化铜时，可能产
生Cu 或Cu 2O ，两者都是红色固体。一同学对某次用氢气还原氧化铜实验所得的红色固体产物做了验加入试剂 稀硫酸 浓硫酸、加热 稀硝酸 浓硝酸
实验现象 红色固体和蓝色溶液 无色气体和蓝色溶液 无色气体和蓝色溶液 红棕色气体和蓝色溶液
A ．Cu
B ．Cu 2O
C ．一定有Cu ，可能有Cu 2O
D ．一定有Cu 2O ，可能有Cu
7 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： Na Cu Al Fe
熔点(℃) 97.5 1 083 660 1 535
沸点(℃) 883 2 595 2 200 3 000
( )
A ．Cu 和Al
B ．Fe 和Cu
C ．Fe 和Na
D ．Al 和Na
二、双项选择题
8 某化学小组为测定一定质量的某铜铝混合物中铜的质量分数，设计了如下实验方案：
方案Ⅰ：铜铝混合物――→足量溶液A 充分反应测定生成气体的体积
方案Ⅱ：铜铝混合物――→足量溶液B 充分反应测定剩余固体的质量
下列有关判断中不正确的是 ( )
A ．溶液A 和
B 均可以是盐酸或NaOH 溶液 B ．溶液A 和B 均可以选用稀硝酸
C ．若溶液B 选用浓硝酸，则测得铜的质量分数偏小
D ．实验方案Ⅰ更便于实施
7 9．右图是三种稀酸对Fe-Cr合金随Cr含量变化的腐蚀性实验结果，
下列有关说法正确的是()
A．稀硝酸对Fe-Cr合金的腐蚀性比稀硫酸和稀盐酸的弱
B．稀硝酸和铁反应的化学方程式是Fe＋4NO3(稀)===Fe(NO3)3
＋NO↑＋2H2O
C．Cr含量大于13%时，因为三种酸中硫酸的氢离子浓度最大，
所以对Fe-Cr合金的腐蚀性最强
D．随着Cr含量增加，稀硝酸对Fe-Cr合金的腐蚀性减弱
三、非选择题
13．某铜矿石中铜元素含量较低，且含有铁、镁、钙等杂质离子。某小组在实验室中用浸出-萃取法制备硫酸铜：
(1)操作Ⅰ为__________；操作Ⅱ用到的玻璃仪器有烧杯、____________。
(2)操作Ⅱ、操作Ⅲ的主要目的是____________________________________________、
富集铜元素。
(3)小组成员利用CuSO4溶液与Na2CO3溶液混合反应，制备环保型木材防腐剂Cu2(OH)2CO3悬浊液。
多次实验发现所得蓝色悬浊液颜色略有差异，查阅资料表明，可能由于条件控制不同使其中混有较多的Cu(OH)2或Cu4(OH)6SO4。已知Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3、Cu4(OH)6SO4均难溶于水，可溶于酸；分解温度依次为80 ℃、200 ℃、300 ℃。设计实验检验悬浊液成分，完成表中内容。
限选试剂：2 mol·L－1 HCl、1 mol·L－1 H2SO4、0.1 mol·L－1 NaOH、0.1 mol·L－1 BaCl2、蒸馏水。仪器和
实验步骤预期现象和结论
步骤1：取少量悬浊液，过滤，充分洗涤
后，取滤渣于试管中，___________。
____________________________，说明悬
浊液中混有Cu4(OH)6SO4。
步骤2：另取少量悬浊液于试管中，
________________________________。
____________________________，说明悬
浊液中混有Cu(OH)2。
(4)－144·5H2O。14．铜器久置，表面会生成一层绿色固体，为了解铜在空气中的腐蚀情况，某化学兴趣小组收集家中铜器表面的绿色固体进行探究。查阅相关资料后，猜想该绿色物质可能是铜的碳酸盐。
该小组同学利用下图装置进行实验(部分夹持仪器略)。
①对试管内的绿色固体进行加热，至完全分解，观察到A装置中绿色固体逐渐变成黑色，B装置中无
水硫酸铜变成蓝色，C装置中澄清石灰水变浑浊。
②取少量加热后生成的黑色固体于试管中，加入稀硫酸，观察到黑色固体逐渐溶解，溶液变成蓝色。
③取少量上述蓝色溶液于试管中，浸入一根洁净的铁丝。
观察到铁丝表面有红色物质析出。
请回答下列问题：
(1)绿色固体中含有的元素是______________________________________________。
(2)加热后试管中剩余的黑色物质是_______________________________________。
(3)假设该绿色物质是一种纯净物，则其化学式可能是________________________，加热分解的化学方
8 程式为___________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)上述实验步骤③中的反应的离子方程式为________________________________
________________________________________________________________________。
(5)实验装置最后的干燥管的作用是_______________________________________。
(6)如果将B 、C 两装置对调，能否达到实验目的________(填“能”或“不能”)，为什么？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
第4讲 参考答案
考点一 铜及其化合物
题组一 1．CD2． (1)Fe ＋CuSO 4===FeSO 4＋Cu(2)2Cu ＋O 2＋H 2O ＋CO 2===Cu 2(OH)2CO 3Cu 2(OH)2CO 3＋4HCl===2CuCl 2＋CO 2↑＋3H 2O(3)选择铜做货币是因为铜的熔点比较低，容易冶炼铸造成型；铜的化学性质比较稳定，不易被腐蚀
题组二 3． (1)ab(2)耗酸少；无污染性气体SO 2产生
考点二 合金的概念及其重要应用
题组一 1． D 2． C 题组二 3． B 题组三 4． D
考点三 金属矿物的开发和利用
深度思考1．答案 不能。因为AlCl 3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，熔融会消耗大量的电能，成本较高。
2． 答案 铝的金属活动性比铁、铜强，难于冶炼，古代人们的技术条件达不到，不能冶炼铝，故铝的发
现和大量使用比铁、铜晚得多。
3． (1)否，判断铝热反应能否发生，应首先看金属的活动性。例如MgO 和Al 不能发生铝热反应。
(2 引燃、助燃作用(3)①要保证纸漏斗重叠时四周均为四层，且内层纸漏斗一定要用水润湿，以防止高温物质从四周溅出，同时损坏纸漏斗。②蒸发皿中的细纱要适量，既要防止蒸发皿炸裂，又要防止熔融的液体溅出伤人。③实验装置不要距人群太近，应远离易燃物。
题组一1． AB2． B 题组二 3．答案 (1)加少量KClO 3，插上镁条并将其点燃 Fe(2)Fe 2O 3＋6HCl===2FeCl 3＋3H 2O 、MgO ＋2HCl===MgCl 2＋H 2O(3)Fe ＋2H ＋===Fe 2＋＋H 2↑、Fe ＋2Fe 3＋===3Fe 2＋
探究高考 明确考向 广东五年高考
1.答案 (1)√ (2)√ (3)√ (4)√
2． BC 3． B 4． 答案 (1)Ag ＋＋e －===Ag 2NO ＋O 2===2NO 2(2)Al(OH)3、Cu(OH)2 Al(OH)3
＋OH －===AlO －2＋2H 2O(3)4 2 4 O 2(4)50 25(5)蒸发结晶
一、单项选择题
1． B2． B3． D4． B5． C6． D7C 二、双项选择题8 BD9． BD
三、非选择题13．答案 (1)过滤 分液漏斗(2)除去杂质
(3)
实验步骤
预期现象和结论 加入过量2 mol ·L －1盐酸，充分振荡，再滴加几滴
0.1 mol ·L －1BaCl 2
有白色沉淀生成 将试管放入装有沸水的小烧杯中水浴加热一段时间，
取出试管观察
有黑色固体生成 (4)12.5
14． (1)Cu 、H 、O 、C (2)CuO(3)Cu 2(OH)2CO 3 Cu 2(OH)2CO 3=====△2CuO ＋H 2O ＋CO 2↑
(4)Fe ＋Cu 2＋===Cu ＋Fe 2＋(5)防止空气中的CO 2进入广口瓶(6)不能 因为对调后无法说明反应中有水生成