1、第9講金屬材料復合材料 【考綱要求】 1.了解常見金屬的活動順序。2.了解銅及其重要化合物的 制備方法,掌握其主要性質及其應用。3.了解合金的概念及其重要應用。 考點1銅及其化合物 知識梳理 1.單質銅 (1)物理性質: 色固體,具有良好的延展性、導熱性和導電性。 紫紅 (2)化學性質 寫出圖中有關反應的化學方程式或離子方程式: ( 色固體) _ _ _ 綠 2.銅的重要化合物 堿式碳酸銅 (2)黑色氧化銅在高溫下分解為紅色的Cu2O,化學方程式為 。 (4)紅色的Cu2O與稀硫酸反應,溶液變藍,同時生成紅色的單質銅,離子方程式 為 。 提示:(1)(2)(3)(4)(5)(6) 1.判斷下列

2、說法是否正確,正確的打“”,錯誤的打“”。 (1)CuO是黑色固體,與水反應可生成Cu(OH)2。() (2)銅銹是銅被空氣中的氧氣緩慢氧化生成的氧化物。() (3)將鐵片置于CuSO4溶液中,鐵片上有紅色物質析出,說明鐵比銅活潑。( ) (4)Cu2O遇硝酸會被氧化成Cu2+。() (5)CuSO45H2O失去結晶水屬于物理變化。() (6)用稀硝酸清除銅制品上的銅銹。() 【多維思考】 2.波爾多液是一種殺菌劑,它是由CuSO4、生石灰和水按一定比例配制而成的 天藍色膠狀懸濁液,其殺菌的可能原因是什么? 提示:CuSO4是重金屬鹽,能使蛋白質變性。 考點演練 1.下表中,對陳述、的正確性及

3、其有無因果關系的判斷都正確的是( )D 選項選項陳述陳述陳述陳述判斷判斷 A A銅綠的主要成分是堿式碳酸銅銅綠的主要成分是堿式碳酸銅 可用稀鹽酸除銅器表面可用稀鹽酸除銅器表面 的銅綠的銅綠 對對;對對; ;無無 B B銅表面易形成致密的氧化膜銅表面易形成致密的氧化膜銅制容器可以盛放濃硫酸銅制容器可以盛放濃硫酸對對;對對; ;有有 C C 向硫酸銅溶液中通入氨氣向硫酸銅溶液中通入氨氣, ,有有 深藍色沉淀產生深藍色沉淀產生, ,過濾后灼燒過濾后灼燒 濾渣濾渣, ,最后變成黑色固體最后變成黑色固體 把銅絲放在酒精燈火焰上把銅絲放在酒精燈火焰上 灼燒灼燒, ,銅絲表面變黑銅絲表面變黑 對對;對對;

4、;有有 D D 藍色硫酸銅晶體受熱轉化為白藍色硫酸銅晶體受熱轉化為白 色硫酸銅粉末是物理變化色硫酸銅粉末是物理變化 硫酸銅溶液可用作游泳池硫酸銅溶液可用作游泳池 的消毒劑的消毒劑 錯錯;對對; ;無無 考向一銅及其化合物的性質 解析:稀鹽酸可以與堿式碳酸銅(銅綠的主要成分)反應,而且稀鹽酸不與 Cu反應,所以可用稀鹽酸除銅器表面的銅綠,、有因果關系,A錯誤;銅 表面不能形成致密的氧化膜,銅與濃硫酸在一定溫度下能發生反應,所以 不能用銅制容器盛放濃硫酸,B錯誤;硫酸銅與氨水反應生成 Cu(OH)2, Cu(OH)2受熱分解生成黑色CuO,、均正確,但沒有因果關系,C錯誤;藍 色硫酸銅晶體受熱轉化

5、為白色硫酸銅粉末,屬于化學變化,CuSO4可用作消 毒劑,但兩者沒有因果關系,D正確。 加入試劑加入試劑稀硫酸稀硫酸濃硫酸、加熱濃硫酸、加熱稀硝酸稀硝酸濃硝酸濃硝酸 實驗現象實驗現象 紅色固體和紅色固體和 藍色溶液藍色溶液 無色氣體無色氣體 無色氣體和無色氣體和 藍色溶液藍色溶液 紅棕色氣體紅棕色氣體 和綠色溶液和綠色溶液 由此推出本次氫氣還原氧化銅實驗的產物是( ) A.Cu B.Cu2O C.一定有Cu,可能有Cu2O D.一定有Cu2O,可能有Cu D 歸納總結 區分紅色物質Cu和Cu2O的方法 向紅色物質中加入稀H2SO4,若溶液由無色變成藍色,則該紅色物質為Cu2O, 否則為Cu,反

6、應的化學方程式為Cu2O+H2SO4 CuSO4+Cu+H2O。 考向二銅及其化合物轉化關系的應用 3.導學號 96656067 某煉鐵廢渣中含有大量CuS及少量鐵的化合物,工業上以 該廢渣為原料生產CuCl22H2O晶體的工藝流程如下: 下列說法正確的是( ) A.焙燒過程中每消耗1 mol CuS則消耗3 mol O2 B.焙燒后的廢氣能夠使酸性高錳酸鉀溶液退色 C.濾渣中主要含鐵的氧化物 D.將獲得的CuCl22H2O晶體加熱可制得CuCl2固體 B 解析:A項,2CuS+3O2 2CuO+2SO2,由方程式可知,1 mol CuS 消耗1.5 mol O2; B項,廢氣中含有SO2,能

7、使酸性高錳酸鉀溶液退色,正確;C項,調節pH時,Fe3+水 解轉化為Fe(OH)3而除去,錯誤;將CuCl22H2O直接加熱脫水,Cu2+水解,HCl揮發 會產生Cu(OH)2,無法得到CuCl2,因而D項錯誤。 4.CuSO4是一種重要的化工原料,其有關制備途徑及性質如圖所示。下列說 法不正確的是( )C A.將CuSO4溶液蒸發濃縮、冷卻結晶可制得膽礬 B.相對于途徑,途徑更好地體現了綠色化學思想 C.CuSO4在1 100 分解所得氣體X可能是SO2和SO3的混合氣體 D.Y可能是葡萄糖 解析:將CuSO4溶液蒸發濃縮、冷卻結晶可制得膽礬,A項說法正確;相對于途 徑,途徑的優點是制取等質

8、量 CuSO4需要的硫酸少并且無污染性氣體產 生,途徑更好地體現了綠色化學思想,B項說法正確;由流程圖知硫酸銅分解 生成了Cu2O,若X是SO2和SO3的混合氣體,則銅元素、硫元素化合價降低,無元 素化合價升高,根據2CuSO4 Cu2O+SO2+SO3+O2知,X可能是O2、SO2 和SO3的混合氣體,C項說法不正確;堿性條件下,葡萄糖與新制氫氧化銅反應 會生成Cu2O,所以Y可能是葡萄糖,D項說法正確。 考點2金屬材料和復合材料 知識梳理 1.合金 金屬與非金屬 低 大 金屬特性 (1)黑色金屬材料: 以及它們的合金。 (2)有色金屬材料:除黑色金屬以外的其他金屬及其合金。 (1)概念:將

9、兩種或兩種以上性質不同的材料經特殊加工而制成的一種新型材 料。 (2)組成 基體:在復合材料中起 作用。 增強體:在復合材料中起 作用。 鐵、鉻、錳 黏結 骨架 2.常見的金屬材料 3.復合材料 (3)分類 按基體 合成樹脂基復合材料 金屬基復合材料 陶瓷基復合材料 按增強體形狀 顆粒增強復合材料 夾層增強復合材料 纖維增強復合材料 (4)性能:既保持或發展了原來材料的長處,又能彌補原材料的不足。 判斷下列說法是否正確,正確的打“”,錯誤的打“”。 (1)建筑工程中使用的鋼材屬于合金。() (2)合金中的金屬元素以化合物的形式存在。() (3)鋁合金的熔點比純鋁的高。() (4)常見的銅合金有

10、青銅、黃銅和白銅。() (5)合金的化學性質一般與其各成分金屬的化學性質不同。() (6)鋼筋混凝土的增強體是鋼筋。() 提示:(1)(2)(3)(4)(5)(6) 【多維思考】 考點演練 考向一合金的性質及應用 1.(C 解析:合金是指在一種金屬中加熱熔合其他金屬或非金屬而形成的具有金屬 特性的物質。合金概念有三個特點:一定是混合物;合金中各成分都是以單 質形式存在;合金中至少有一種金屬。合金中至少有一種金屬,還可以有非 金屬,故錯誤;合金中至少有一種金屬,各成分都是以單質形式存在,故 錯誤;多數合金的熔點低于組成它的成分金屬,故正確;合金中含有金屬或 非金屬,合金一定是混合物,故正確;鐵銹

11、的主要成分是氧化鐵,不屬于合 金,故錯誤。 2.( A 解析:合金是不同種金屬或非金屬在熔化狀態下形成的一種熔合物,即兩種 金屬都成為液態時進行混合;硅的熔點低于鋁的沸點,兩者能形成合金,故A 正確;鋁的熔點高于硫的沸點,兩者不能形成合金,故B錯誤;鐵的熔點高于硫 的沸點,無法完成液態時混合,故鐵和硫不能形成合金,故C錯誤;硅的熔點大 于鈉的沸點,硅熔融后鈉變為氣體,兩者不能形成合金,故D錯誤。 金屬或非金屬金屬或非金屬鈉鈉鋁鋁鐵鐵硅硅硫硫 熔點熔點/97.897.8660.4660.41 5351 5351 4101 410112.8112.8 沸點沸點/8838832 4672 4672

12、7502 7502 3532 353444.6444.6 A.鋁與硅B.鋁與硫 C.鐵與硫D.鈉與硅 考向二合金成分的分析 3.現代建筑的門窗框架常用電解加工成的古銅色硬鋁制造。取硬鋁樣品進行如 下實驗(每一步試劑均過量),由此可以推知硬鋁的組成可能為( )D 樣品 NaOH 溶液 氣體 溶液 氣體 溶物溶液 溶物 濃 難 難 A.Al、Mg、Si、Zn B.Al、Fe、Zn、Na C.Al、Na、Cu、Fe D.Al、Cu、Mg、Si、Mn 解析:硬鋁中一定含有Al,樣品加入足量稀鹽酸后有難溶物存在,說明有金屬 活動性在H之后的金屬或非金屬存在,再加入濃NaOH溶液后有氣體生成和難 溶物存在

13、,根據題目信息可知硬鋁樣品中含有Si,最終的難溶物為Cu。 4.某化學小組為測定一定質量的某銅鋁混合物中銅的質量分數,設計了如下 實驗方案: 方案:銅鋁混合物 測定生成氣體的體積 方案:銅鋁混合物 測定剩余固體的質量 下列有關判斷中不正確的是( ) A.溶液A和B均可以是鹽酸或NaOH溶液 B.若溶液B選用濃硝酸,則測得銅的質量分數偏小 C.溶液A和B均可選用稀硝酸 D.實驗室中方案更便于實施 C 解析:鹽酸及NaOH溶液都 和Al反應,剩余Cu,利用產生H2的體積或測定剩余 固體的質量,即可求出Cu的質量分數,A正確;如果B溶液選用濃硝酸,濃硝酸 可以和Cu反應,鋁發生鈍化使剩余固體的質量偏

14、大,從而使測得Cu的質量分 數偏小,B正確;如果選用稀硝酸,稀硝酸與Cu、Al均反應,會造成方案中沒 有固體剩余,C不正確;無論選用NaOH溶液還是鹽酸,最后剩余的固體都是Cu, 利用方案直接測固體的質量比較方便,而方案測氣體的體積比較麻煩, 所以方案更便于實施,D正確。 練后歸納 合金成分的定性分析 形成合金的各種成分的特殊化學性質仍按單一組分的性質(例如鋁合金中 的鋁既能溶于酸又能溶于堿的性質不變,銅能溶于稀硝酸,且硝酸的還原 產物為NO氣體等性質不變),一般是將合金酸溶或堿溶,根據反應中的特殊 現象或根據溶解后所得溶液繼續加沉淀劑產生的現象判斷其成分。此類 試題常以流程圖的形式呈現,解答

15、的關鍵是理清每一步加入的物質和生成 物質的成分。 考向三復合材料 5.下列關于復合材料的說法正確的是( ) A.將不同性質的材料經簡單混合便制成復合材料 B.合金就是復合材料 C.復合材料中的各部分作用相同 D.復合材料是由兩種或兩種以上不同性質的材料經特殊加工而制成的 D 解析:復合材料是由兩種或兩種以上不同性質的材料經特殊加工而制成 的,不同于混合物和合金,并不是簡單的混合。復合材料的兩部分作用是 不同的,基體起黏結作用,增強體起骨架作用。 6.復合材料的使用使導彈的射程有了很大的提高,其主要原因是( ) A.復合材料的使用可以使導彈經受超高溫的變化 B.復合材料的使用可以使導彈的質量減輕

16、 C.復合材料的使用可以使導彈承受溫度的劇烈變化 D.復合材料的使用可以使導彈承受超高強度的變化 B 解析:導彈射程與發射的初始速度、導彈質量有關,B正確,A、C、D錯誤。 考點3金屬礦物的開發和利用 知識梳理 1.金屬在自然界中的存在 正 2.金屬冶煉的一般步驟 金屬冶煉的過程就是把金屬從 態還原為 態的過程,即Mn+ne- M。 化合 3.金屬冶煉的實質 游離 4.金屬冶煉方法(用化學方程式表示) 22 MgCl Mg+Cl 通 熔融 電 232 2Al O 4Al3O 冰晶石 通 熔融 電 232 Fe O3CO 2Fe3CO 高溫 322 WO3H W3H O 高溫 2 2HgO 2H

17、gO 5.鋁熱反應 實驗實驗 裝置裝置 實驗實驗 現象現象 鎂帶劇烈燃燒鎂帶劇烈燃燒, ,放出一定的熱放出一定的熱, ,并發出耀眼的白光并發出耀眼的白光, ,氧化鐵和氧化鐵和 鋁粉在較高溫度下發生劇烈的反應鋁粉在較高溫度下發生劇烈的反應; ; 紙漏斗的下部被燒穿紙漏斗的下部被燒穿, ,有熔融物落入沙中有熔融物落入沙中 實驗實驗 結論結論 高溫下高溫下, ,鋁與氧化鐵發生反應鋁與氧化鐵發生反應, ,放出大量的熱放出大量的熱, ,反應的化學方程反應的化學方程 式為式為 _ _ 原理原理 應用應用 制取熔點較高、活潑性弱于制取熔點較高、活潑性弱于AlAl的金屬鉻、錳、鎢等的金屬鉻、錳、鎢等; ; 金

18、屬焊接金屬焊接, ,如野外焊接鋼軌等如野外焊接鋼軌等 【多維思考】 1.判斷下列說法是否正確,正確的打“”,錯誤的打“”。 (1)工業上電解熔融狀態的Al2O3制備Al涉及氧化還原反應。() (2)電解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液時,陰極上依次析出Cu、Fe、Al。( ) (3)電解氯化鎂溶液制取金屬鎂。() (4)用金屬鈉置換四氯化鈦(TiCl4)溶液中的鈦來制取單質鈦。() (5)將MgO與鋁粉混合發生鋁熱反應制備鎂。() (6)工業上通過電解氯化鈉溶液制備金屬鈉和氯氣。() 提示:(1)(2)(3)(4)(5)(6) 2.鋁是地殼中含量最高的金屬元素,為什么人類對鋁的使用

19、比鐵、銅晚得多? 提示:鋁的金屬活動性比鐵、銅強,難于冶煉,古代人們的技術條件達不 到,不能冶煉鋁,故鋁的發現和大量使用比鐵、銅晚得多。 3.工業上冶煉鋁為什么用電解熔融Al2O3而不用AlCl3?冶煉鎂為什么用電解熔融 MgCl2而不用MgO? 提示:AlCl3為共價化合物,熔融時不導電,故不能用電解AlCl3的方法冶煉 鋁。MgO熔點太高,熔融時耗費能源多,增加生產成本,而MgCl2的熔點較 低,更易熔融。 考點演練 考向一金屬冶煉方法的選擇 1.下列關于金屬冶煉方法的敘述不正確的是( )D 解析:一般用電解熔融NaCl的方法來制取鈉,而電解飽和食鹽水得到的是 NaOH、H2和Cl2。 選項選項 金屬金屬 存在形式存在形式冶煉方法冶煉方法 A A銅銅化合態化合態鐵的金屬性比銅強鐵的金屬性比銅強, ,可將鐵與可將鐵與CuSOCuSO4 4溶液反應冶煉銅溶液反應冶煉銅 B B銀銀化合態化合態銀的金屬性弱銀的金屬性弱, ,用加熱用加熱AgAg2 2O O