2012届高考化学金属材料与金属的冶炼复习考点详析教案

金属材料与金属的冶炼
I.课标要求
1．了解合金的定义，了解合金的优良性能；了解铜合金、铝合金、铁合金等金属材料的基础知识；
2．了解金属冶炼的基本方法；
3．初步学会正确地选用金属材料。
II.考纲要求
1．了解科学、技术、社会的相互关系（如化学与生活、材料、能源、不幸、生命过程、信息技术的关系等）。
2．了解常见金属及其重要化合物的主要性质及其应用。
Ⅲ.教材精讲
1．合金：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。合金的性能一般优于纯金属。

金属材料

2．重要的金属材料：
（1）铜合金：我国使用最早的合金。包括青铜（由铜、锡、铅组成）；黄铜（含铜、锌及少量的锡、铅、铝）；白铜（含铜、镍、锌及少量的锰）
（2）钢：用量最大、用途最广的合金。可分为两大类：碳素钢和合金钢
碳素钢：铁和碳的合金。又分为低碳钢（含碳量低于0.3%）,中碳钢（含碳量为0.3%~0.6%）和高碳钢（含碳量高于0.6%）。
合金钢：在碳素钢中加入铬、锰、钨、镍、钼、钴、硅等合金元素。
（3）铝合金：
镁铝合金：含镁量为10%~30%，强度和硬度都比纯铝和纯镁的大，主要用于火箭、飞机、轮船等制造业。
硬铝：含铜、镁、锰、硅的铝合金，强度和硬度都比纯铝的大，主要用于火箭，飞机、轮船等制造业及日常生活中。
（4）其它几种有色金属材料：
金：金是质地柔软的黄色金属，有极高的抗腐蚀性，优良的导热性和导电性，在电子工业上有广泛的用途。
银：银是具有金属光泽，质地柔软的银白色金属，具有良好的延展性、导电性和导热性，另银在有机合成、能源开发、材料制造方面应用很广。
3．金属的冶炼：
（1）原理：金属冶炼的实质是用还原的方法使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属单质。
（2）步骤：
a.富集矿石：除杂质，提高矿石中有用成分的含量。
b.冶炼：利用氧化还原反应原理，在一定条件下，用还原剂把金属离子还原成金属单质。
c.精炼：采用一定方法，提炼纯金属。
（3）方法
a。热分解法
适用于冶炼金属活动性较差的金属。
b．热还原法
用还原剂（C、CO、H2、Al等）还原金属氧化物，适合于金属活动性介于Mg~Cu之间的大多数金属的冶炼。
c．电解法
适用于冶炼金属活动性很强的金属。

IV.典型例题
例1．铝镁合金因坚固、轻巧、美观、洁净、易于加工而成为新型建筑装潢材料，主要用于窗框、卷帘门等。下列与这些用途无关的性质是 （）
A．不易生锈 B．导电性好 C．密度小 D．强度高
【解析】此题考察金属材料?镁铝合金的物理性质，要善于把生活中的用途和物质的物理性质联系起来，如强度高---说明坚硬耐用；密度小---说明轻巧；不易生锈---说明洁净美观；导电性好---说明可用做电线等。综合上述，B项与这些用途无关。
【答案】B
例2．近年来，科学家在探索利用铝粉作燃料的可能性，期望铝能成为一种石油的取代物。假如铝作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，关于其有利因素的下列说法，你认为哪项是错误的 （ ）
A．铝质轻，便于运输、贮存，且安全
B．铝燃烧时放出的热量大，且燃烧后新产物对环境的污染容易得到有效的控制
C．在地球上，铝矿资源丰富
D．现代电解冶铝的工业技术已为铝作为新能源奠定了重要基础
【解析】现代电解冶铝的工业生产中耗电量很大，这是制约铝成为能源的重要因素。
【答案】D
例3．将铁粉、铜粉、FeCl3溶液、FeCl2溶液、CuCl2溶液一起放进烧杯内，在下列情况中，指出有哪些阳离子（不考虑阴离子）或金属单质同时存在：
（1）充分反应后，有Fe剩余，则还有______________________.
（2）若除Cu2+外，还有相当量的Fe3+，则还有______________________.
（3）若除Cu2+外，还剩余相当量的Cu，则还有_____________________.
【解析】(1)铁能把溶液中的Fe3+和Cu2+还原为Fe2+和Cu，所以当有Fe剩余时溶液中不可能存在Fe3+和Cu2+；；（2）因溶液中有Cu2+和Fe3+,所以不存在金属铁与铜；（3）Cu能把Fe3+还原为Fe2+，现有相当量的Cu，说明没有Fe3+，有Cu2+存在说明没有金属铁。
【答案】（1）Fe2+和Cu； （2）Fe2+ （3）Fe2+
例4．根据下列金属的熔沸点判断：
金属钠铜铝铁
熔点（）97．510836601535
沸点（）883259522003000
其中不能形成合金的是（ ）
A、铜和钠 B、铁和铜 C、铁和钠 D、铝和钠
【解析】合金是金属在熔化状态时相互熔合而成的，熔化时的温度需达到两种金属中最高金属的熔点，但又不能超出成分金属中的最低沸点温度。
【答案】A C

V．跟踪训练
一、选择题（下列各题均只有一个合理答案，多填无效）
1.铝在人体中积累可使人慢性中毒，1989年世界卫生组织正式将铝确定为“食品污染源之一”而加以控制。铝在下列场合须加以控制的是
①制铝锭 ②制易拉罐 ③制电线、电缆 ④制牙膏皮 ⑤用明矾净水 ⑥制炊具 ⑦用明矾和苏打作食物膨化剂 ⑧用氢氧化铝制成药片治胃病 ⑨制防锈油漆
A．②④⑤⑥⑦⑧ B．②⑤⑥⑦⑨
C．①②④⑤⑥⑦⑧ D．③④⑤⑥⑦⑧
2.下列说法中不正确的是
A．人类历史上使用最早的合金是青铜
B．目前世界上使用量最大的合金是铝合金
C．目前世界上用途最广的合金是钢
D．司母戊鼎是我国目前已发现的最生的青铜器
3．下列各组金属最适合用H2和CO把它从化合物中还原出来的是
A．钙、镁 B．铝、铁 C．铁、铜 D．汞、银
4．合金有许多特点，如Na-K合金为液体，而Na和K的单质均为固体，据此试推测生铁、纯铁、碳三种物质中，熔点最低的是
A．纯铁 B．生铁 C．碳 D．无法确定
5．下列属于合金的是
A．铁锈 B．铜绿 C．硬铝 D．黄金
6．铝热剂中铝的作用是
A．催化剂 B．氧化剂 C．还原剂 D．填充剂
7．下列各种金属的冶炼方法中，可以得到相应的金属的是
A．加热Al2O3 B．加热CaCO3 C．电解熔融NaCl D．NaCl和铝粉共热
二、选择题（下列各题有1～2个答案，）
8. 金属冶炼的目的是
A．把金属化合物还原成金属单质 B．除去金属中的杂质
C．把金属变成氧化物 D．把化学能转变成电能
9．随着人们生活节奏的加快，方便的小包装食品已被广泛接受。为了延长食品的保持期，防止食品受潮及富脂食品变质，在包装袋中应放入的化学物质是
A．无水硫酸铜、蔗糖 B．硅胶、硫酸亚铁
C．食盐、硫酸亚铁 D．生石灰、食盐
10．合金是不同种金属（也包括金属和非金属）在熔化状态下形成的一种具有金属特性的熔合物，下表中难与表中其他金属形成二元合金的元素是
FeCuZnAgAuW
熔点（℃）15351083419．5960．810633380
沸点（℃）30002595907221227075627
A．Fe和Zn B．Cu和Ag C．Au和Cu D．Zn和W
11．（2006年高考广东综合题22）钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属。以TiO2制取Ti的主要反应有：

①TiO2+2C+2Cl2===TiCl4+2CO ②TiCl4+2Mg===2MgCl2+Ti
下列叙述正确的是
A.反应①是置换反应 B.反应②是置换反应
C.反应①中TiO2是氧化剂 D.反应②金属Mg是还原剂
12．（2006年高考广东化学试题4）某金属氧化物在光照下可生成具有很强氧化能力的物质，能用来消除空气或水体中的污染物。下列有关该金属氧化物的应用的叙述不正确的是
A．将形成酸雨的SO2氧化为SO3
B．将家居装修挥发出的甲醛氧化为CO2和H2O
C．将医药废水中的苯酚氧化成H2O和CO2
D．将电镀废水中的氰根离子CN-氧化成CO2和N2
13．（2005年高考广东化学试题18）背景材料：①2004年夏季，特氟隆不粘锅事件引起公众关注；②2004年冬季，诺贝尔化学奖授予研究蛋白质的科学家；③2005年初春，广东大部分地区进行人工降雨；④2005年春末，某高速公路发生液氯运输车翻倒泄露事故。下列相应说法正确的是
A、特氟隆（聚四氟乙烯）的单体是氟利昂
B、蛋白质是由氨基酸形成的不可降解的高分子化合物，其水溶液有丁达尔现象
C、AgI和干冰都可用于人工降雨
D、附近人员应迅速远离液氯泄露地点，并逆风往安全区域疏散
14．(2005年高考上海化学试题4)下列金属冶炼的反应原理，错误的是（ ）
A、2NaCl(熔融) →通电 2Na + Cl2↑B、MgO + H2 →△ Mg + H2O
C、Fe3O4 + 4CO →高温 3Fe + 4CO2D、2HgO →△ 2Hg + O2↑
15、下列几种合金硬度最大的是（ ）
A．生铁 B．低碳钢 C．中碳钢 D．高碳钢
三、填空：
16、古代的药金与金相似，常被误认为金子，冶炼的方法如下：将碳酸锌、赤铜（Cu2O）、木炭混合加热到800℃，得到金光闪闪的“药金”。
（1）冶炼的化学方程式____________________________
（2）药金的主要成分______________
四、实验题：
17．（2006年高考广东化学试题20）
氧化铜有多种用途，如用作玻璃着色剂、油类脱硫剂等。为获得纯净的氧化铜以探究其性质，某同学用工业硫酸铜(含硫酸亚铁等杂质)进行如下实验：
⑴制备氧化铜
工业CuSO4 CuSO4溶液 CuSO4?5H2O …… CuO
①步骤I的目的是除不溶性杂质。操作是 。
②步骤Ⅱ的目的是除铁。操作是：滴加H2O2溶液，稍加热；当Fe2+转化完全后，慢慢加入Cu2(OH)2CO3粉末，搅拌，以控制溶液pH=3.5；加热煮沸一段时间，过滤，用稀硫酸酸化滤液至pH=1。控制溶液pH=3.5的原因是 。
③步骤Ⅲ的目的是得到CuSO4?5H2O晶体。操作是 ，过滤，水浴加热烘干。水浴加热的特点是 。
⑵探究氧化铜的性质
①取A、B两支试管，往A中先加入适量CuO粉末，再分别向A 和B中加入等体积的3%H2O2溶液，只观察到A中有大量气泡。结论是 。
②为探究试管A中反应的速率，收集气体并测定其体积必需的实验仪器有：
。
18、（2005年高考上海化学试题27）
硫酸铁（PFS）是一种新型高效的无机高分子絮凝剂，广泛用于水的处理。用铁的氧化物为原料来制取聚合硫酸猴，为控制水解时Fe3+的浓度，防止生成氢氧化铁沉淀，原料中的Fe3+必须先还原为Fe2+。实验步骤如下：
（1）用98%的硫酸配制28%的硫酸，所需的玻璃仪器除量筒外，还有。
(a) 容量瓶(b) 烧杯(c) 烧瓶
（2）步骤II取样分析溶液中的Fe2+、Fe3+的含量，目的是。
(a) 控制溶液中Fe2+与Fe3+含量比(b) 确定下一步还原所需铁的量
(c) 确定氧化Fe2+所需NaClO3的量(d) 确保铁的氧化物酸溶完全
（3）用NaClO3氧化时反应方程式如下：
6FeSO4 + NaClO3 + 3H2SO4 → 3Fe2(SO4)3 + NaCl + 3H2O
若改用HNO3氧化，则反应方程式如下
6FeSO4 + 2HNO3 + 3H2SO4 → 3Fe2(SO4)3 + NO↑ + 4H2O
已知1mol HNO3价格0.16元、1mol NaClO3价格0.45元，评价用HNO3代替NaClO3作氧化剂的得弊，利是，弊是。
聚合硫酸铁溶液中SO42与Fe3+物质的量之比不是3:2。根据下列供选择的试剂和基本操作，测定聚合硫酸铁产品溶液中SO42与Fe3+物质的量之比。
（4）测定时所需的试剂。
(a) NaOH(b) FeSO4
(c) BaCl2(d) NaClO3
（5）需要测定和的质量（填写化合物的化学式）。
（6）选出测定过程中所需的基本操作（按操作先后顺序列出）。
(a) 萃取、分液 (b) 过滤、洗涤 (c) 蒸发、结晶 (d) 冷却、称量(e)烘干或灼烧

考点二十四“金属材料与金属的冶炼”参考答案
1、A 2、B 3、C 4、B 5、C 6、C 7、C 8、A 9、B
10、D 11、B、D 12、C 13、C、D 14、B 15、A
16、（1）C+ZnCO3+Cu2O = 2Cu+Zn+2CO2↑
（2）Cu和Zn
17、⑴①
答案：加适量水溶解，搅拌，过滤
②答案：使Fe3+可全部转化为Fe（OH）3沉淀，而Cu2+不会转化为Cu (OH)2沉淀。
③
答案：将CuSO4?5H2O溶液加热蒸发至有晶膜出现时 ，停止加热。
受热均匀，温度易于控制在1000C以下。
⑵①
答案：CuO可加快H2O2分解的反应速率，是H2O2分解反应的催化剂。
②
答案：秒表、橡皮塞、导管、集气瓶、量筒。

18、
（1）b
（2）b、c
（3）利：原料成本较低弊：产生气体对大气有污染
（4）a、c
（5）Fe2O3、BaSO4
（6）b、e、d

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