2017届高三化学第一轮复习：金属材料与矿物

[方法技巧]
定量测定合金组成与含量的两种方法
(1)定量集气法： 定量集气法是指收集合金中某种物质溶于酸或碱溶液时所产生 的气体的量，应用化学方程式或关系式来判断合金的组成。其原理 的关键点是根据某组分的特殊性质 ( 特别是与酸或碱反应能产生气 体)，其操作要点和注意事项有：保证装置的气密性良好，注意收集 气体的读数方法。
黑色金属和有色金属这名字，常常使人误会，以为黑色金属 一定是黑的，其实不然。黑色金属只有三种： 铁、锰与铬。而它们三个都不是黑色的！纯铁是银白色的； 锰是银白色的；铬是灰白色的。因为铁的表面常常生锈，盖着一 层黑色的四氧化三铁与棕褐色的三氧化二铁的混合物，看去就是 黑色的。怪不得人们称之为“黑色金属”。常说的“黑色冶金工 业”，主要是指钢铁工业。因为最常见的合金钢是锰钢与铬钢， 这样，人们把锰与铬也算成是“黑色金属”了。 除了铁、锰、铬以外，其他的金属，都算是有色金属。
固体混合物中若有 Fe2O3，因发生反应：Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋ 3H2O 和 Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Fe3＋转化为 Fe2＋，KSCN 溶液也 不会变红。
2．粉末状试样 A 是由等物质的量的 MgO 和 Fe2O3 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 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(标准 状况)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。
方法冶炼 Al。 熔点/℃ 2 800
2 050
714
191
工业制镁时，电解 MgCl2 而不电解 MgO 的原因是
MgO 的熔点高，熔融时耗费更多能源，增加生产成本 ； _________________________________________________
制铝时，电解 Al2O3 而不电解 AlCl3 的原因是
2．热还原法 在金属活动性顺序中，Al之后，Cu之前(含Cu)的金属一般 用还原法冶炼。常使用的还原剂有焦炭、 CO和H2。 用焦炭作还原剂冶炼的金属会混有一定量的碳，如钢铁。 用CO作还原剂时产物的纯度较高，但CO有毒，污染环境。用 H2作还原剂时产物的纯度高、对环境无污染，但 H2不易获得， 且难以贮存和运输。
硬铝中一定含有 Al，样品加入足量稀盐酸后有难溶物存在，说 明有金属活动性在 H 之后的金属或非金属存在， 再加入浓 NaOH 溶液后有气体生成和难溶物存在， 根据题目信息可知硬铝样品中 含有 Si，最终的难溶物为 Cu，D 项中含有上述三种物质。
考点二 | 金属的冶炼
[教材知识层面]
1．金属在自然界中的存在形式 金、铂等化学性质不活泼的金属，在自然界以游离 态存在； 化学性质较活泼的金属在自然界中以化合 态存在。
(5)引燃剂和铝热剂：
①引燃剂：镁条、氯酸钾。
②铝热剂：铝粉和金属氧化物(Fe2O3、Cr2O3、V2O5 等)组 成的混合物。
2．铝热反应的应用
(1)该反应为放热反应，铝在高温下还原出了金属单质。在冶 金工业上也常用这一原理制取熔点较高的金属，如铬、锰等， 高温 3MnO2＋4Al=====2Al2O3＋3Mn。
(1)铝合金的熔点比纯铝的高。
(2)合金材料中不可能含有非金属元素。
( × )
( × )
(3)云南鲁甸地震灾区重建使用了大量钢材， 钢材是合金。 (√ )
(4)合金中的金属元素以化合物的形式存在。
(5)合金中各元素的含量一定， 所以合金是纯净物。
( × )
( × )
2．将下列合金与其用途连线 ①青铜 ②铬镍合金 ③低碳钢 ④铝合金 A．不锈钢 B．司母戊鼎 C．门窗框架 D．钢丝、钢管
Fe2O3＋6HCl=== (2)②中所发生的各反应的化学方程式是________________
2FeCl 3＋3H2O、MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O 。 _________________________________________
Fe2O3 和 MgO 都是碱性氧化物，能与酸反应生成盐和水： Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O。
AlCl3 是共价化合物，熔融态难导电 ； ________________________________
[方法技巧] 金属冶炼三方法
1．电解法 在金属活动性顺序中Al之前(含铝)的金属，用电解的方法 冶炼。 如电解熔融 NaCl 制 Na，电解熔融 MgCl2制镁，电解熔 融 Al2O3制铝。
④活泼金属还原法： 用 Al 还原 Cr2O3 的化学方程式： 高温 2Al＋Cr2O3=====2Cr＋Al2O3 。
。
(3)电解法： 电解熔融 Al2O3、MgCl2 冶炼 Al、Mg 的化学方程式分别为： 电解 2Al2O3(熔融) =====4Al＋3O2↑，
电解 MgCl2(熔融) =====Mg＋Cl2↑ 。
请填空：
加少量 KClO3，插上 (1)①中引发铝热反应的实验操作是___________________
Fe 。 镁条并将其点燃 ，产物中的单质 B 是___ _______________
2．粉末状试样 A 是由等物质的量的 MgO 和 Fe2O3 组成的混 合物。进行如下实验： ②另取 20 g A 全部溶于 0.15 L 6.0 mol/L 盐酸中， 得溶液 C；
1．特殊的制法：
(1)电解法(K、Ca、Na、Mg、Al 等活泼金属)
(2)热还原法(Zn—Cu 之间较活泼金属)
(3)热分解法(Hg、Ag 等不活泼金属)
电解 (1)工业上冶炼 Mg：MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑ 电解 (2)工业上冶炼 Al： 2Al2O3(熔融)=====4Al＋3O2↑ 高温 (3)工业上冶炼 Fe： 3CO＋Fe2O3=====2Fe＋3CO2 高温 (4)铝热反应： Fe2O3＋2Al=====Al2O3＋2Fe
①镁条剧烈燃烧， 放出一定的热量， 使氧化铁粉末和铝粉在较 高温度下发生剧烈的反应。
②反应放出大量的热，并发出耀眼的强光。
③纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。
④待熔融物冷却后， 除去外层熔渣， 仔细观察， 可以发现落下 的是铁珠。
(4)反应特点：
①高温条件。
②剧烈燃烧，放出大量的热。
③新生成的液态金属单质易与 Al2O3(固态)分离。
第一章
第四节 金属材料与矿物 铜及其化合物
金属及其化合物
1.了解常见金属活动性顺序。
2.了解合金的概念及其重要应用。
金属材料的分类 金属是具有光泽、有良好的导电性、导热性与机械性能，并 具有正的温度电阻系数的物质。金属，是个大家庭，现在世 界上有86种金属。 通常人们把金属分成两大类，黑色金属和有色金属
2．必记五反应：
2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3 (5)铜绿的生成：
考点一 合金和常见的金属材料

[教材知识层面]
1．合金
(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：
①多数合金的熔点比它的各成分金属的熔点 低 ；
②合金的硬度一般比它的各成分金属的硬度 大 。
2．常见金属材料
(1)黑色金属材料——钢铁。 ① 钢 是用量最大，用途最广的合金。
②
(2)有色金属材料——铜和铝。
①我国使用最早的合金是青铜 ，常见的铜合金有黄铜和白铜。
②铝合金。
[高考考查层面] 1．(2013· 重庆高考)航母螺旋桨主要由铜－铝合金制造。
2．粉末状试样 A 是由等物质的量的 MgO 和 Fe2O3 组成的混 合物。进行如下实验： ③将①中得到的单质 B 和溶液 C 反应，放出 1.12 L(标准 状况)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。 Fe＋2H＋===Fe2＋＋ (3)③中所发生的各反应的离子方程式是__________________
(2)该反应原理可以应用在生产上，如焊接钢轨等。
[典题示例]
1．(2014· 山东高考，节选)用铝粉和 Fe2O3 做铝热反应实验，需
BD 。 要的试剂还有____
A．KCl C．MnO2
B．KClO3 D．Mg
做铝热反应的实验时，需要 KClO3 作助燃剂，且用镁条引燃。
取少量铝热反应所得的固体混合物，将其溶于足量稀 H2SO4，
不能 填“能”或“不能”)说 滴加 KSCN 溶液无明显现象，_____(
明固体混合物中无 Fe2O3，理由是
Fe2O3＋6H ===2Fe3 ＋3H2O、Fe＋2Fe3 ===3Fe2 _______________________________________________
＋ ＋ ＋ ＋
(用离子方程式说明)。
(2)沉淀法： 沉淀法测定物质含量是常用的一种方法，采用沉淀法时，涉 及的基本实验操作和主要问题有： 称量、 溶解(溶解试剂)、 沉淀(重 点是沉淀试剂的选择)、过滤、沉淀洗涤、沉淀的干燥、称量及数 据的处理(包括测定结果的误差分析)。
[考点达标层面]
1．判断下列描述的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
80． 0 g CuAl 合金用盐酸完全溶解后， 在溶液中加入过量氨 水，过滤后得到白色沉淀 39.0 g，则合金中 Cu 的质量分数
83.1% 。 为________
反应过程为：
过量氨水 Cu 盐酸 ――→ AlCl3 ――――→ Al(OH)3↓ 故 39.0 g 为 Al
39.0 g － Al(OH)3 的质量。 因此合金中 m(Al)＝ mol 1＝13.5 －1×27 g· 78 g· mol g，合金中铜的质量分数为： 80.0－13.5 ×100%≈83.1%。 80.0