2024年高考化学一轮复习课件（鲁科版）第3章 第14讲　金属材料和金属的冶炼

第14讲　金属材料和金属的冶炼

[复习目标]　1.了解金属的性质与金属冶炼的关系，知道金属铝、镁的提取方法。2.了解合金的概念及金属材料的重要应用。

考点一　金属冶炼的一般方法　金属材料

1．金属冶炼的一般方法

(1)金属在自然界中的存在

(2)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)。

(3)金属冶炼的方法

例如下列金属的冶炼(用化学方程式表示)

2．合金的概念及性能

3．常见的金属材料

(1)分类

(2)几种常见的合金

铜及其常见化合物的颜色

1．金属钠的冶炼用电解熔融的NaCl，则金属铝的冶炼也用电解熔融的AlCl3(　　)

2．CuO是黑色固体，与水反应生成Cu(OH)2(　　)

3．CuSO4·5H2O失去结晶水属于物理变化(　　)

4．合金材料中不可能含有非金属元素(　　)

5．合金的硬度一般大于成分金属，而熔点一般低于成分金属(　　)

一、金属材料的应用

1．下列金属材料中，最适合制造飞机外壳的是(　　)

A．镁铝合金   B．铜合金

C．碳素钢   D．铜锡合金

2．镁铝合金质优体轻，又不易锈蚀，被大量用于航空工业、造船工业、日用化工等领域。下列关于镁铝合金性质的叙述中，正确的是(　　)

A．此合金的熔点比镁和铝的熔点都高

B．此合金能全部溶解于稀盐酸中

C．此合金能全部溶解于氢氧化钠溶液中

D．此合金的硬度比镁和铝的硬度都小

二、金属冶炼　金属矿物质的开发利用

3．金属的冶炼一般用热分解法、热还原法和电解法，选用冶炼方法的依据主要是(　　)

A．金属在自然界里存在的形式

B．金属元素在地壳中的含量

C．金属阳离子得电子的能力

D．金属熔点的高低

4．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

5．工业上由黄铜矿(主要成分为CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：

(1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的______(填字母)吸收。

a．浓硫酸   b．稀硝酸

c．NaOH溶液   d．氨水

(2)由泡铜冶炼粗铜的化学方程式为_______________________________________________。

(3)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是________(填字母)。

a．电能全部转化为化学能

b．粗铜接电源正极，发生氧化反应

c．溶液中Cu2＋向阳极移动

d．从阳极泥中可回收Ag、Pt、Au等金属

(4)利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为___________________________________。

冶炼铜的“两方法”

(1)湿法炼铜：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。

(2)高温炼铜：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜)：

2CuFeS2＋4O2Cu2S＋3SO2＋2FeO(炉渣)

2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2

2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑

粗铜中铜的含量为99.5%～99.7%，主要含有Ag、Zn、Fe、Au等杂质，粗铜通过电解精炼可得到纯度达99.95%～99.98%的铜。电解精炼铜的原理是用粗铜作阳极，失电子变为Cu2＋，用纯铜作阴极即可得精铜。

考点二　铝、镁的提取

1．铝及其化合物的性质

写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：

①

②________________________________________________________________________；

③

④________________________________________________________________________；

⑤____________________________________________________________(铝热反应)。

2．由铝土矿冶炼铝的流程

铝土矿主要成分为Al2O3，含有少量SiO2、Fe2O3等杂质。

方案一：碱溶法

①③中相关反应的离子方程式为

①____________________________________________________________________________，

______________________________________________________________________________。

③____________________________________________________________________________，

______________________________________________________________________________。

(实际生产中，硅元素转化为硅铝酸钠沉淀)

方案二：酸溶法

①②中相关反应的离子方程式为

①____________________________________________________________________________，

______________________________________________________________________________。

②____________________________________________________________________________，

______________________________________________________________________________。

3．镁的提取

(1)从海水中提取镁的流程

主要化学反应：

①制石灰乳：__________________________________________________________________、

______________________________________________________________________________；

②沉淀Mg2＋：__________________________________________________________________；

③制备MgCl2：_________________________________________________________________、

_______________________________________________________________________________；

④电解MgCl2：_________________________________________________________________。

(2)镁的重要化合物

①氧化镁：白色粉末状固体，____溶于水，属于______________，与盐酸反应的离子方程式为________________________________________________________________________。

②氢氧化镁：白色固体，____溶于水，中强碱，与盐酸反应的离子方程式为_________________

_______________________________________________________________________________。

特别提醒　氢氧化镁的溶解度小于碳酸镁，能发生反应：MgCO3＋H2OMg(OH)2＋CO2↑，镁元素在水垢中的存在形式是Mg(OH)2。

1．MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂(　　)

2．Al2O3的熔点高，可作耐高温材料，实验室可用氧化铝坩埚熔化NaOH、Na2CO3固体等(　　)

3．铝和酸反应时，氧化剂是酸，铝和碱反应时，氧化剂是碱(　　)

4．氢氧化铝可作胃酸的中和剂(　　)

5．在加热情况下利用H2还原Al2O3的方法得到金属铝(　　)

6．明矾可作净水剂，起到杀菌消毒的作用(　　)

7．加热MgCl2溶液最终可制得MgCl2固体(　　)

8．工业上冶炼金属镁也可以采用电解熔融MgO的方法(　　)

9．在Mg(HCO3)2溶液中加入足量的Ca(OH)2溶液，最终得到的沉淀是MgCO3和CaCO3(　　)

一、铝及其化合物的性质

1．下列关于铝的化合物的说法错误的是(　　)

A．氧化铝俗名为刚玉，是高温耐火材料

B．KAl(SO4)2·12H2O溶于水可形成Al(OH)3胶体，可以净水

C．Al3＋和[Al(OH)4]－两种离子不能大量共存于同一溶液中

D．将AlCl3溶液滴入浓氨水中的离子方程式：Al3＋＋4NH3·H2O===[Al(OH)4]－＋4NH

2．铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出H2的金属，就铝的这一特殊性质，回答下列问题：

(1)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，所得H2的体积之比是________。

(2)足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸和氢氧化钠溶液中，产生H2的体积之比是________________________。

(3)足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的HCl、NaOH溶液中，二者产生的H2相等，则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是____________。

(4)甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol·L－1的盐酸和NaOH溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后，测得生成的气体体积比为V(甲)∶V(乙)＝1∶2，则加入铝粉的质量为________________________________________________________________(填字母)。

A．5.4 g   B．3.6 g

C．2.7 g   D．1.8 g

二、镁、铝提取工业流程的分析应用

3．从海水中提取镁的工艺流程如图所示：

回答下列问题：

(1)海水通过结晶、过滤得到的固体物质主要是________(填化学式)。

(2)怎样使MgCl2·6H2O失去晶体水，得到MgCl2?

________________________________________________________________________________

(3)上述工艺流程涉及到的四大基本反应类型有

_______________________________________________________________________________。

(4)写出电解熔融MgCl2的电极反应式：

_______________________________________________________________________________。

4．利用铝灰(主要成分为Al、Al2O3、AlN、FeO等)制备铝鞣剂[主要成分为Al(OH)2Cl]的一种工艺如下：

(1)气体A能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。铝灰在90 ℃时水解生成A的化学方程式为_______________________________________________________________________________，“水解”采用90 ℃而不在室温下进行的原因是______________________________________。

(2)“酸溶”时，Al2O3发生反应的离子方程式为______________________________________。

(3)“氧化”时，发生反应的离子方程式为___________________________________________。

(4)“废渣”的成分为____________(填化学式)。

(5)采用喷雾干燥而不用蒸发的原因是___________________________________________。

1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。

(1)青铜和黄铜是不同结构的单质铜(2022·全国乙卷，7C)(　　)

(2)青铜比纯铜熔点低、硬度大，所以古代用青铜铸剑(2022·江苏，7C) (　　)

(3)氧化铝熔点高，常用于制造耐高温材料(2022·浙江6月选考，8C)(　　)

(4)工业上通过电解六水合氯化镁制取金属镁(2022·浙江6月选考，9A)(　　)

(5)铝热反应非常剧烈，操作时要戴上石棉手套和护目镜(2022·浙江6月选考，11B)(　　)

(6)技术人员开发高端耐腐蚀镀铝钢板，是因为铝能形成致密氧化膜(2022·广东，6D)(　　)

(7)利用海水制取溴和镁单质，此过程中Br－可被氧化，Mg2＋可被还原(2022·广东，12B)(　　)

(8)MgCl2溶液中滴加NaOH溶液至过量，现象为产生白色沉淀后沉淀消失(2022·海南，6A)

(　　)

2．(2020·山东，9)以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下：

已知浸出时产生的废渣中有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3。下列说法错误的是(　　)

A．浸出镁的反应为MgO＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3↑＋H2O

B．浸出和沉镁的操作均应在较高温度下进行

C．流程中可循环使用的物质有NH3、NH4Cl

D．分离Mg2＋与Al3＋、Fe3＋是利用了它们氢氧化物Ksp的不同

3．[2016·海南，14(1)(2)(3)]KAl(SO4)2·12H2O(明矾)是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。实验室中，采用废易拉罐(主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如下图所示。回答下列问题：

(1)为尽量少引入杂质，试剂①应选用____________________________________(填标号)。

a．HCl溶液   b．H2SO4溶液

c．氨水   d．NaOH溶液

(2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为__________________________________。

(3)沉淀B的化学式为__________________________________________；将少量明矾溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是______________________________________。

4．(2022·海南，15)胆矾(CuSO4·5H2O)是一种重要化工原料，某研究小组以生锈的铜屑为原料[主要成分是Cu，含有少量的油污、CuO、CuCO3、Cu(OH)2]制备胆矾。流程如下。

回答问题：

(1)步骤①的目的是_____________________________________________。

(2)步骤②中，若仅用浓H2SO4溶解固体B，将生成__________(填化学式)污染环境。

(3)步骤②中，在H2O2存在下Cu溶于稀H2SO4，反应的化学方程式为____________________。

(4)经步骤④得到的胆矾，不能用水洗涤的主要原因是__________________________。

(5)实验证明，滤液D能将I－氧化为I2。

ⅰ.甲同学认为不可能是步骤②中过量H2O2将I－氧化为I2，理由是_________________。

ⅱ.乙同学通过实验证实，只能是Cu2＋将I－氧化为I2，写出乙同学的实验方案及结果__________________________________________________(不要求写具体操作过程)。