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备战2025届新高考化学一轮总复习第3章金属及其化合物第13讲铜金属材料和金属的冶炼课件
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这是一份备战2025届新高考化学一轮总复习第3章金属及其化合物第13讲铜金属材料和金属的冶炼课件，共36页。PPT课件主要包含了课标指引，考点一铜及其化合物，目录索引，素养发展进阶，必备知识•梳理，2化学性质，碱式碳酸铜，关键能力•提升，与非金属，金属特性等内容，欢迎下载使用。
1.了解合金的组成、性能及用途的关系,了解金属的冶炼方法及原理。2.了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化,认识物质及其转化在促进社会文明进步、自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。
考点二 金属材料和金属的冶炼
1.铜单质的性质(1)物理性质:铜是________色固体,具有良好的延展性、________性和________性。
写出图中下列反应的化学方程式:①在潮湿空气中反应: _______________________________ (绿色固体)。②与S反应: _______________________。 写出图中下列反应的离子方程式:③与稀硝酸反应: ______________________________________; 与浓硝酸反应: ________________________________。 ④与FeCl3溶液反应: ________________________________。
2Cu+O2+CO2+H2O══ Cu2(OH)2CO3
Cu+2Fe3+══ 2Fe2++Cu2+
2.氧化铜和氧化亚铜
3.氢氧化铜(1)物理性质:蓝色固体, ________溶于水。 (2)化学性质(写出化学方程式)
反应①: ______________________________________________。 反应②: ______________________________________________。
Cu(OH)2+2H+══ Cu2++2H2O
4.铜盐(1)Cu2(OH)2CO3名称为____________,是铜绿、孔雀石的主要成分。
(2)CuSO4·5H2O俗称________、________。无水CuSO4遇水变蓝色,可用于检验水的存在。
Cu2(OH)2CO3+4H+══ 2Cu2++CO2↑+3H2O
蓝矾 胆矾
考向 铜及其化合物的性质例某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质,下列操作正确且能达到实验目的的是( )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,可得到无水CuCl2固体D.将表面有铜绿[Cu2(OH)2CO3]的铜器放入盐酸中浸泡,可除去铜绿
解析 Cu与浓硫酸反应后的溶液中可能还存在浓硫酸,不能向其中加水,A错误;Cu与Cl2在常温下不反应,需要加热才能发生反应,B错误;CuCl2水解生成的HCl易挥发,加热蒸干能促进CuCl2的水解而得不到CuCl2固体,C错误。
[对点训练] 某炼铁废渣中含有大量CuS及少量铁的化合物,工业上以该废渣为原料生产CuCl2·2H2O晶体的工艺流程如下:
下列说法正确的是( )A.“焙烧”过程中每消耗1.0 ml CuS,则消耗1.0 ml O2B.“焙烧”后的“废气”能够使酸性高锰酸钾溶液褪色C.“滤渣”中主要含铁的氧化物D.将获得的CuCl2·2H2O晶体加热可制得CuCl2固体
情境思考2023年5月30日我国神舟十六号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射升空。金属材料的技术突破,助力我国航空航天事业的飞速发展。(1)飞船整体结构使用了大量铝合金,是利用了其密度小、强度高、抗腐蚀能力强等特性。(2)航空发动机的压气机叶片、发动机舱等使用了钛合金,是利用了其耐高温、热导率高等性能。(3)航空发动机的壳体、轴承和传动齿轮等使用了超高强度特种钢,其硬度比组分金属铁的硬度大、熔点比铁的熔点低。
1.合金的定义及性能
2.常见的金属材料(1)金属材料的分类
(2)三种常见的合金
3.金属在自然界中的存在形式
4.金属的冶炼(1)金属冶炼的实质金属的冶炼是指将金属从其________中还原出来,用于生产各种金属材料的过程,即___________________________(写反应通式,用R表示金属)。
Rn++ne-══ R
(2)金属冶炼的方法(用化学方程式表示)
考向1 金属材料的性能及应用例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
解析 生铁用于炼钢和制造各种铸件,是由于生铁具有优良的铸造、切削加工和耐磨性能,A错误;钠钾合金用于快中子反应堆的热交换剂,是由于钠钾合金导热性好,B正确;镁锂合金用于制造火箭、导弹、航天器等,是由于镁锂合金具有密度小、硬度和强度大的特点,C正确;镍铬铝铜合金用于制备电路中的精密元件,是由于镍铬铝铜合金具有很高的电阻率,D正确。
[对点训练1] 歼-20、运-20等装备集体亮相,展示了我国现代化战略空军建设的阶段性成果和军工领域的最新科研成果。航空航天领域成果的取得离不开金属材料的贡献。下列关于金属材料的说法中不正确的是( )A.金属材料包括纯金属和它们的合金B.合金的硬度一般比其成分金属大,但熔点一般比其成分金属低C.铝合金应用十分广泛,因为它不仅价格合适,耐酸、碱腐蚀,而且具有优良的机械性能D.新型钛合金强度高、质量轻、耐高温,广泛用于航空航天领域
解析 金属材料包括纯金属和它们的合金,A正确;合金的硬度一般比各成分金属大,熔点一般比各成分金属低,B正确;铝易与酸、碱溶液发生反应,不耐酸、碱,C错误;新型钛合金强度高、质量轻、耐高温,可广泛用于航空航天领域,D正确。
考向2 金属活动性与冶炼方法的关系例2(2023·广东江门期末)自然资源的开发利用为人类社会发展提供物质基础,下列有关说法正确的是( )A.铝热反应采用了热分解法B.MgCl2溶液通电后会产生Mg和Cl2C.煤的气化和液化、石油的常压蒸馏和减压蒸馏均是物理变化D.冶金工业上,Na、Mg、Al均不能用焦炭、CO和H2等常用还原剂制得
解析 铝热反应是指利用铝的还原性获得高熔点的金属单质,不属于热分解, A错误;电解氯化镁溶液,阳极产生氯气,而阴极产生氢气,B错误;煤的气化和液化过程中有新物质产生,属于化学变化,C错误;冶炼性质较活泼的金属,例如Na、Mg、Al,采用电解法冶炼,D正确。
[对点训练2] 《秋浦歌》中的一首“炉火照天地,红星乱紫烟。赧郎明月夜,歌曲动寒川”描写的是我国古代劳动人民“冶炼金属”的热烈场面。下列有关金属冶炼的说法错误的是( )A.应用热还原法可以冶炼铁B.应用铝热法可以冶炼镁C.应用电解法可以冶炼铝D.应用热分解法可以冶炼汞
解析 Mg的还原性强于铝,不能采用铝热法冶炼Mg,可采用电解熔融MgCl2的方法冶炼镁。
进阶1 练易错·避陷阱1.(2023·广东江门统考)鼻梁条可增强口罩的密封性,部分鼻梁条的成分是铝合金。关于铝合金说法正确的是( )A.铝合金是纯净物B.高温下熔炼铝合金时,不需要隔绝空气C.鼻梁条使用铝合金,利用其密度大、抗腐蚀性好的优点D.铝合金可与强酸和强碱溶液反应,因此铝制炊具不宜长时间存放酸性或碱性食物
解析 铝合金中含有多种金属,属于混合物,A错误;铝化学性质较为活泼,高温下能被氧气氧化生成氧化铝,因此熔炼铝合金时需要隔绝空气,B错误;鼻梁条使用铝合金,利用了其密度小、抗腐蚀性好的优点,C错误;铝能与强酸和强碱反应,因此铝制炊具不宜长时间存放酸性或碱性食物,D正确。
2.金属是人类生产生活中不可缺少的材料之一,下列有关金属的说法错误的是( )A.铜比铝先成功冶炼的原因是铝比铜活泼,更难获得其单质B.扔掉废弃铝制包装既浪费金属材料,又易造成环境污染,应回收循环利用C.生铁易生锈,不耐腐蚀,而纯铁具有耐腐蚀性,所以常用的铁质器具大多数是用高纯度的铁制造的D.目前已制得的纯金属只有80多种,但制得的合金已有几千种,大量使用的不是纯金属而是各种合金
解析 活泼的金属冶炼难度大,铜比铝先成功冶炼的原因是铝比铜活泼,更难获得铝单质,A正确;扔掉废弃铝制品不仅是浪费金属铝资源,而且铝的废弃物难降解,还污染了环境,B正确;常用的铁质器具大多是用铁合金制造的,C错误;合金一般具有熔点低、硬度大、抗腐蚀性强等方面的优点,现制得的合金已达几千种,所以大量使用的不是纯金属而是其合金,D正确。
进阶2 练热点·提素能3.下列有关金属冶炼的说法不正确的是( )A.在历史上金属冶炼的先后顺序主要取决于金属的活动性强弱B.炼铁时,加入石灰石的作用是除去铁矿石中的二氧化硅C.金属冶炼的过程就是被冶炼的金属得电子被还原的过程D.工业上用电解氯化镁溶液的方法冶炼金属镁
解析 金属活动性越强越难冶炼,金属活动性越弱越容易冶炼,故在历史上金属冶炼的先后顺序主要取决于金属的活动性强弱,A正确;炼铁时,石灰石中的碳酸钙在高温条件下分解能生成氧化钙和二氧化碳,氧化钙能和二氧化硅反应生成硅酸钙,从而除去铁矿石中的二氧化硅,B正确;金属冶炼就是金属化合物变为金属单质的过程,就是金属得电子被还原的过程,C正确;电解氯化镁溶液不能得到金属镁,D错误。
4.(2023·广东湛江二模)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eD.向固体c中通入H2S气体生成e
解析 a为CuO,b为Cu2O,c为Cu(OH)2,d为CuS,e为Cu2S,f为Cu。a为CuO,d为CuS,二者均为难溶于水的黑色粉末,A错误;b为Cu2O,Cu的化合价为+1价,处于中间价态,既有氧化性又有还原性,B正确;Cu在常温下不与S反应,需要加热才能反应,C错误;向固体Cu(OH)2中通入H2S气体生成CuS,D错误。
6.(2023·广东卷)部分含Na或含Cu物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是( )
A.可存在c→d→e的转化B.能与H2O反应生成c的物质只有bC.新制的d可用于检验葡萄糖中的醛基D.若b能与H2O反应生成O2,则b中含共价键
1.了解合金的组成、性能及用途的关系,了解金属的冶炼方法及原理。2.了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化,认识物质及其转化在促进社会文明进步、自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。
考点二 金属材料和金属的冶炼
1.铜单质的性质(1)物理性质:铜是________色固体,具有良好的延展性、________性和________性。
写出图中下列反应的化学方程式:①在潮湿空气中反应: _______________________________ (绿色固体)。②与S反应: _______________________。 写出图中下列反应的离子方程式:③与稀硝酸反应: ______________________________________; 与浓硝酸反应: ________________________________。 ④与FeCl3溶液反应: ________________________________。
2Cu+O2+CO2+H2O══ Cu2(OH)2CO3
Cu+2Fe3+══ 2Fe2++Cu2+
2.氧化铜和氧化亚铜
3.氢氧化铜(1)物理性质:蓝色固体, ________溶于水。 (2)化学性质(写出化学方程式)
反应①: ______________________________________________。 反应②: ______________________________________________。
Cu(OH)2+2H+══ Cu2++2H2O
4.铜盐(1)Cu2(OH)2CO3名称为____________,是铜绿、孔雀石的主要成分。
(2)CuSO4·5H2O俗称________、________。无水CuSO4遇水变蓝色,可用于检验水的存在。
Cu2(OH)2CO3+4H+══ 2Cu2++CO2↑+3H2O
蓝矾 胆矾
考向 铜及其化合物的性质例某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质,下列操作正确且能达到实验目的的是( )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,可得到无水CuCl2固体D.将表面有铜绿[Cu2(OH)2CO3]的铜器放入盐酸中浸泡,可除去铜绿
解析 Cu与浓硫酸反应后的溶液中可能还存在浓硫酸,不能向其中加水,A错误;Cu与Cl2在常温下不反应,需要加热才能发生反应,B错误;CuCl2水解生成的HCl易挥发,加热蒸干能促进CuCl2的水解而得不到CuCl2固体,C错误。
[对点训练] 某炼铁废渣中含有大量CuS及少量铁的化合物,工业上以该废渣为原料生产CuCl2·2H2O晶体的工艺流程如下:
下列说法正确的是( )A.“焙烧”过程中每消耗1.0 ml CuS,则消耗1.0 ml O2B.“焙烧”后的“废气”能够使酸性高锰酸钾溶液褪色C.“滤渣”中主要含铁的氧化物D.将获得的CuCl2·2H2O晶体加热可制得CuCl2固体
情境思考2023年5月30日我国神舟十六号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射升空。金属材料的技术突破,助力我国航空航天事业的飞速发展。(1)飞船整体结构使用了大量铝合金,是利用了其密度小、强度高、抗腐蚀能力强等特性。(2)航空发动机的压气机叶片、发动机舱等使用了钛合金,是利用了其耐高温、热导率高等性能。(3)航空发动机的壳体、轴承和传动齿轮等使用了超高强度特种钢,其硬度比组分金属铁的硬度大、熔点比铁的熔点低。
1.合金的定义及性能
2.常见的金属材料(1)金属材料的分类
(2)三种常见的合金
3.金属在自然界中的存在形式
4.金属的冶炼(1)金属冶炼的实质金属的冶炼是指将金属从其________中还原出来,用于生产各种金属材料的过程,即___________________________(写反应通式,用R表示金属)。
Rn++ne-══ R
(2)金属冶炼的方法(用化学方程式表示)
考向1 金属材料的性能及应用例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
解析 生铁用于炼钢和制造各种铸件,是由于生铁具有优良的铸造、切削加工和耐磨性能,A错误;钠钾合金用于快中子反应堆的热交换剂,是由于钠钾合金导热性好,B正确;镁锂合金用于制造火箭、导弹、航天器等,是由于镁锂合金具有密度小、硬度和强度大的特点,C正确;镍铬铝铜合金用于制备电路中的精密元件,是由于镍铬铝铜合金具有很高的电阻率,D正确。
[对点训练1] 歼-20、运-20等装备集体亮相,展示了我国现代化战略空军建设的阶段性成果和军工领域的最新科研成果。航空航天领域成果的取得离不开金属材料的贡献。下列关于金属材料的说法中不正确的是( )A.金属材料包括纯金属和它们的合金B.合金的硬度一般比其成分金属大,但熔点一般比其成分金属低C.铝合金应用十分广泛,因为它不仅价格合适,耐酸、碱腐蚀,而且具有优良的机械性能D.新型钛合金强度高、质量轻、耐高温,广泛用于航空航天领域
解析 金属材料包括纯金属和它们的合金,A正确;合金的硬度一般比各成分金属大,熔点一般比各成分金属低,B正确;铝易与酸、碱溶液发生反应,不耐酸、碱,C错误;新型钛合金强度高、质量轻、耐高温,可广泛用于航空航天领域,D正确。
考向2 金属活动性与冶炼方法的关系例2(2023·广东江门期末)自然资源的开发利用为人类社会发展提供物质基础,下列有关说法正确的是( )A.铝热反应采用了热分解法B.MgCl2溶液通电后会产生Mg和Cl2C.煤的气化和液化、石油的常压蒸馏和减压蒸馏均是物理变化D.冶金工业上,Na、Mg、Al均不能用焦炭、CO和H2等常用还原剂制得
解析 铝热反应是指利用铝的还原性获得高熔点的金属单质,不属于热分解, A错误;电解氯化镁溶液,阳极产生氯气,而阴极产生氢气,B错误;煤的气化和液化过程中有新物质产生,属于化学变化,C错误;冶炼性质较活泼的金属,例如Na、Mg、Al,采用电解法冶炼,D正确。
[对点训练2] 《秋浦歌》中的一首“炉火照天地,红星乱紫烟。赧郎明月夜,歌曲动寒川”描写的是我国古代劳动人民“冶炼金属”的热烈场面。下列有关金属冶炼的说法错误的是( )A.应用热还原法可以冶炼铁B.应用铝热法可以冶炼镁C.应用电解法可以冶炼铝D.应用热分解法可以冶炼汞
解析 Mg的还原性强于铝,不能采用铝热法冶炼Mg,可采用电解熔融MgCl2的方法冶炼镁。
进阶1 练易错·避陷阱1.(2023·广东江门统考)鼻梁条可增强口罩的密封性,部分鼻梁条的成分是铝合金。关于铝合金说法正确的是( )A.铝合金是纯净物B.高温下熔炼铝合金时,不需要隔绝空气C.鼻梁条使用铝合金,利用其密度大、抗腐蚀性好的优点D.铝合金可与强酸和强碱溶液反应,因此铝制炊具不宜长时间存放酸性或碱性食物
解析 铝合金中含有多种金属,属于混合物,A错误;铝化学性质较为活泼,高温下能被氧气氧化生成氧化铝,因此熔炼铝合金时需要隔绝空气,B错误;鼻梁条使用铝合金,利用了其密度小、抗腐蚀性好的优点,C错误;铝能与强酸和强碱反应,因此铝制炊具不宜长时间存放酸性或碱性食物,D正确。
2.金属是人类生产生活中不可缺少的材料之一,下列有关金属的说法错误的是( )A.铜比铝先成功冶炼的原因是铝比铜活泼,更难获得其单质B.扔掉废弃铝制包装既浪费金属材料,又易造成环境污染,应回收循环利用C.生铁易生锈,不耐腐蚀,而纯铁具有耐腐蚀性,所以常用的铁质器具大多数是用高纯度的铁制造的D.目前已制得的纯金属只有80多种,但制得的合金已有几千种,大量使用的不是纯金属而是各种合金
解析 活泼的金属冶炼难度大,铜比铝先成功冶炼的原因是铝比铜活泼,更难获得铝单质,A正确;扔掉废弃铝制品不仅是浪费金属铝资源,而且铝的废弃物难降解,还污染了环境,B正确;常用的铁质器具大多是用铁合金制造的,C错误;合金一般具有熔点低、硬度大、抗腐蚀性强等方面的优点,现制得的合金已达几千种,所以大量使用的不是纯金属而是其合金,D正确。
进阶2 练热点·提素能3.下列有关金属冶炼的说法不正确的是( )A.在历史上金属冶炼的先后顺序主要取决于金属的活动性强弱B.炼铁时,加入石灰石的作用是除去铁矿石中的二氧化硅C.金属冶炼的过程就是被冶炼的金属得电子被还原的过程D.工业上用电解氯化镁溶液的方法冶炼金属镁
解析 金属活动性越强越难冶炼,金属活动性越弱越容易冶炼,故在历史上金属冶炼的先后顺序主要取决于金属的活动性强弱,A正确;炼铁时,石灰石中的碳酸钙在高温条件下分解能生成氧化钙和二氧化碳,氧化钙能和二氧化硅反应生成硅酸钙,从而除去铁矿石中的二氧化硅,B正确;金属冶炼就是金属化合物变为金属单质的过程,就是金属得电子被还原的过程,C正确;电解氯化镁溶液不能得到金属镁,D错误。
4.(2023·广东湛江二模)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eD.向固体c中通入H2S气体生成e
解析 a为CuO,b为Cu2O,c为Cu(OH)2,d为CuS,e为Cu2S,f为Cu。a为CuO,d为CuS,二者均为难溶于水的黑色粉末,A错误;b为Cu2O,Cu的化合价为+1价,处于中间价态,既有氧化性又有还原性,B正确;Cu在常温下不与S反应,需要加热才能反应,C错误;向固体Cu(OH)2中通入H2S气体生成CuS,D错误。
6.(2023·广东卷)部分含Na或含Cu物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是( )
A.可存在c→d→e的转化B.能与H2O反应生成c的物质只有bC.新制的d可用于检验葡萄糖中的醛基D.若b能与H2O反应生成O2,则b中含共价键
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