版高考化学鲁科版一轮总复习检测第4章 材料家族中的元素 第3节 金属材料和复合材料.docx

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版高考化学鲁科版一轮总复习检测第4章材料家族中的元素第3节金属材料和复合材料

第3节　金属材料和复合材料

考纲定位

考情播报

1.了解合金的概念及其重要应用。

2.掌握金属铜及其重要化合物的主要性质及应用。

3.了解铜及其重要化合物的制备方法。

4.了解常见金属的活动性顺序和常见金属的冶炼方法。

2016·全国甲卷T13（C）/全国丙卷T7（B）

2015·全国卷ⅠT10（B、D）

2014·全国卷ⅠT8（D）/全国卷ⅡT9（A、D）

考点1|合金和复合材料

[基础知识自查]

1．金属材料

（1）分类

（2）合金

（3）常见合金材料

2．复合材料

（1）定义

将两种或两种以上性质不同的材料经过特殊加工制成的材料。

（2）组成

复合材料

（3）常见的复合材料：

玻璃钢、碳纤维增强复合材料。

[应用体验]

1．任何金属都能形成合金吗？

请具体说明。

[提示]　并非所有的金属都能形成合金，两种金属形成合金，其前提是两种金属在同一温度范围内都能熔化，若一种金属的熔点大于另一种金属的沸点，则二者不能形成合金。

2．铝热反应的本质是利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来，关于铝热反应思考下列问题：

（1）是否所有的金属氧化物都能和铝发生铝热反应？

哪些金属氧化物与Al可发生铝热反应？

（2）在铝热反应中，镁条、KClO3的作用是什么？

[提示]　

（1）不是。

活泼性比Al弱的难熔金属，如钒、铬、锰、铁、铜的氧化物与Al可以发生铝热反应。

（2）镁条为引燃剂、KClO3为助燃剂。

[考点多维探究]

角度1　合金的形成与性能

1．所谓合金，就是不同种金属（也包括一些非金属）在熔化状态下形成的一种熔合物，下表为四种金属的熔、沸点：

Na

Cu

Al

Fe

熔点（℃）

97.5

1083

660

1535

沸点（℃）

883

2595

2200

3000

根据以上数据判断其中不能形成合金的是（　　）

A．Cu和Al　　　B．Fe和Cu

C．Fe和NaD．Al和Na

C　[Fe熔点比Na的沸点高，当Fe熔化时，Na已汽化，不能熔合成为合金。

]

2．在上海首飞的C919大型飞机采用了大量新型材料铝锂合金。

下列关于铝锂合金的说法不正确的是（　　）

A．铝锂合金是铝与锂形成的混合物

B．铝锂合金的硬度比锂大

C．铝锂合金的熔、沸点比铝低

D．铝锂合金耐酸碱腐蚀

D　[铝、锂均是活泼金属，与酸均易反应。

]

3．铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币。

从物理性质和化学性质的角度分析，铜常用于制造货币的说法正确的是（　　）

【导学号：

99682143】

A．铜来源广泛，易于从自然界冶炼得到

B．铜的化学性质比较稳定，不易被腐蚀，铜的熔点比较低，容易冶炼铸造成型

C．铜的外观为紫红色，大方美观，易于被人们接受

D．铜的化学性质不稳定，在空气中易转化为铜绿，铜绿具有抗腐蚀能力，易于流通

B　[制造货币的金属应具备性质稳定，不易被腐蚀，易成型。

]

合金的认识

（1）常温下，多数合金是固态，但钠钾合金呈液态。

（2）合金的物理性质相比于成分金属有所改变，但合金中各成分金属的化学性质仍然不变。

（3）并非所有的金属都能形成合金。

因为两种金属必须熔合在一起才能形成合金。

如果一种金属还未熔化时，另一种金属已经汽化，则一般不能熔合在一起，如Cu与Na、Fe与Na等不能形成合金。

角度2　金属的冶炼

4．下列有关金属的工业制法中正确的是（　　）

A．制钛：

用金属钠置换氯化钛（TiCl4）溶液中的钛

B．炼铁：

用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物

C．制钠：

用海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液

D．制镁：

用Al和MgO在高温下发生铝热反应制Mg

B　[A项，Na与TiCl4溶液中的H2O反应，不能置换出Ti；C项，电解纯净NaCl溶液得不到Na；D项，铝热反应不能制取Mg，Mg比Al活泼。

]

5．（2017·日照模拟）下列说法中正确的是（　　）

A．氯化铝是一种电解质，可用电解法制铝

B．工业上通过电解氯化钾溶液制备金属钾和氯气

C．工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al涉及氧化还原反应

D．MgCl2（aq）

Mg（OH）2

MgO

Mg，在给定条件下能实现

C　[A项，AlCl3熔化不电离，电解AlCl3熔融物不导电，不能生成Al；B项，电解KCl溶液不能生成K；D项，MgO熔点很高，制Mg时不是电解MgO而是电解MgCl2。

]

6．（2017·柳州模拟）氧化还原反应广泛应用于金属冶炼，下列说法不正确的是（　　）

【导学号：

99682144】

A．电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中，Na＋被还原

B．湿法炼铜与火法炼铜的反应中，铜元素都发生还原反应

C．用磁铁矿炼铁的反应中，1molFe3O4被CO还原成Fe，转移9mol电子

D．铝热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化

C　[C项，1molFe3O4被还原为Fe，转移电子1×3×

mol＝8mol。

]

金属冶炼与金属活动性顺序表的关系

角度3　铝热反应的实验问题分析

7．（2014·山东高考改编）用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验，需要的试剂还有________（填字母），其作用是___________________________。

a．KCl　　　　　　　　b．KClO3

c．MnO2d．Mg

取少量铝热反应所得的固体混合物，将其溶于足量稀H2SO4，滴加KSCN溶液无明显现象，________（填“能”或“不能”）说明固体混合物中无Fe2O3，理由是____________________________________（用离子方程式说明）。

[解析]　做铝热反应的实验时，需要KClO3作助燃剂，且用镁条引燃；即使固体混合物中有Fe2O3，因发生反应Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O和Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，使Fe3＋转化为Fe2＋，KSCN溶液也不会变红。

[答案]　bd　KClO3作助燃剂，Mg作引燃剂　不能　Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋（或只写Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋）

8．某同学对“铝热反应”的现象有这样的描述：

“反应放出大量的热，并放出耀眼的光芒”、“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”。

查阅《化学手册》知：

Al、Al2O3、Fe、Fe2O3的熔点、沸点数据如表所示：

物质

Al

Al2O3

Fe

Fe2O3

熔点/℃

660

2054

1535

1462

沸点/℃

2467

2980

2750

——

（1）该同学推测，铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。

理由是该反应放出的热量使铁熔化，而铝的熔点比铁低，此时液态的铁和铝熔合形成铁铝合金。

你认为他的解释是否合理：

________（填“合理”或“不合理”）。

（2）将铝与Fe2O3混合后放入漏斗中，然后引发铝热反应的实验操作是_____。

（3）设计一个简单的实验方案，证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝。

该实验所用试剂是________，反应的离子方程式为_________________________。

（4）实验室溶解该熔融物，下列试剂中最好的是________（填字母）。

A．浓硫酸　　　　　　B．稀硫酸

C．稀硝酸D．氢氧化钠溶液

[解析]　

（1）在一定温度范围内，Fe和Al均为熔融状态，可以熔合形成Fe－Al合金。

（2）加助燃剂KClO3和引燃剂镁条，点燃镁条。

（3）利用Al与碱液反应。

（4）熔融物为金属及其金属氧化物，用稀酸溶解。

[答案]　

（1）合理

（2）加少量KClO3，插上镁条并将其点燃

（3）NaOH溶液　2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al（OH）4]－＋3H2↑

（4）B

考点2|铜及其化合物的性质及其应用

[基础知识自查]

1．铜的主要性质

写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：

①化学方程式：

2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2（OH）2CO3。

②化学方程式：

2Cu＋S

Cu2S。

③与氧化性酸反应

a．与浓硫酸共热的化学方程式：

Cu＋2H2SO4（浓）

CuSO4＋SO2↑＋2H2O；

b．与稀硝酸反应的离子方程式：

3Cu＋8H＋＋2NO

===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O；

c．与浓硝酸反应的离子方程式：

Cu＋4H＋＋2NO

===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O。

④与盐溶液反应

a．与硝酸银溶液反应的离子方程式：

Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋；

b．与FeCl3溶液反应的离子方程式：

Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋。

2．铜的重要化合物的性质及其应用

（1）氧化物

（2）氢氧化铜——蓝色难溶物，是一种弱碱。

（3）铜盐

①Cu2（OH）2CO3

Cu2（OH）2CO3的名称为碱式碳酸铜，呈绿色，是铜锈的主要成分，受热易分解的方程式为Cu2（OH）2CO3

2CuO＋H2O＋CO2↑。

②CuSO4

a．CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾或胆矾。

受热或遇浓H2SO4，蓝色晶体变为白色粉末。

b．无水CuSO4遇水变蓝色（生成CuSO4·5H2O），可作为水或水蒸气的检验试剂。

③铜盐的毒性

铜盐溶液有毒，主要是因为铜离子能与蛋白质作用，使蛋白质变性失去生理活性，因此人们利用这一性质用胆矾、熟石灰、水配成了波尔多液，用来杀灭植物的病毒。

[应用体验]

1．铜和Cu2O的颜色相近，如何证明Cu中含有Cu2O?

[提示]　取样品少许于试管中，加入稀H2SO4，若溶液呈蓝色则说明含有Cu2O。

2．向含有2molH2SO4的浓H2SO4中加入足量的Cu共热，充分反应可生成1molSO2吗？

为什么？

[提示]　不能生成1molSO2。

因为浓H2SO4变成稀H2SO4后不再反应。

[考点多维探究]

角度1　铜及其化合物的性质与应用

1．（2017·成都诊断）下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是（　　）

选项

陈述Ⅰ

陈述Ⅱ

判断

A

铜绿的主要成分是碱式碳酸铜

可用稀盐酸除铜器表面的铜绿

Ⅰ对；

Ⅱ对；无

B

铜表面易形成致密的氧化膜

铜制容器可以盛放浓硫酸

Ⅰ对；

Ⅱ对；有

C

向硫酸铜溶液中通入少量氨气，有蓝色沉淀产生，过滤后灼烧滤渣，最后变成黑色固体

把铜丝放在酒精灯火焰上灼烧，铜丝表面变黑

Ⅰ对；

Ⅱ对；有

D

蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末是物理变化

硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂

Ⅰ错；

Ⅱ对；无

D　[A项，陈述Ⅰ、Ⅱ有因果关系；B项，铜与浓H2SO4作用不能形成致密的氧化膜；C项，陈述Ⅰ、Ⅱ无因果关系；D项，陈述Ⅰ为化学变化。

]

2．下列有关铜的化合物的性质的叙述中正确的是（　　）

A．CuSO4变成CuSO4·5H2O是化学变化

B．一定条件下，新制的Cu（OH）2悬浊液能与葡萄糖反应但不能与乙酸反应

C．常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中，观察CuCl2的生成

D．将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，得到无水CuCl2固体

A　[B项，Cu（OH）2与乙酸发生中和反应；C项，Cu与Cl2反应需要点燃或加热；D项，CuCl2在蒸干过程中水解生成Cu（OH）2。

]

3．已知CuO经高温灼烧生成Cu2O，Cu2O与H＋发生反应：

Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。

将经高温灼烧后的CuO样品投入足量的热的稀硝酸溶液中，下列有关说法中正确的是（　　）

A．如果溶液变为蓝色，同时有紫红色固体出现，说明样品全部生成Cu2O

B．溶液中最终可能有紫红色固体出现

C．这种实验的结果无法说明CuO分解的程度

D．如果溶液中出现蓝色，最终没有紫红色固体出现，说明CuO没有分解

C　[Cu2O的检验不能用稀HNO3，HNO3能氧化Cu2O为Cu2＋。

]

铜及其化合物的颜色

Cu

紫红色

CuSO4

白色

CuO

黑色

CuSO4·5H2O

蓝色

Cu2O

砖红色

Cu2（OH）2CO3

绿色

Cu2S

黑色

Cu（OH）2

蓝色

角度2　以铜的重要化合物制备为载体的综合应用

4．（2017·重庆模拟）CuSO4是一种重要的化工原料，其有关制备途径及性质如图所示。

下列说法正确的是（　　）

A．相对于途径①③，途径①更好地体现了绿色化学思想

B．途径①发生的反应可能是3Cu＋2HNO3＋3H2SO4===3CuSO4＋2NO↑＋4H2O

C．将CuSO4溶液蒸发，利用余热蒸干，可制得胆矾晶体

D．1molCuSO4在1100℃所得混合气体X为SO3和O2，其中O2可能为0.75mol

B　[A项，途径①有污染气体NO生成，不能更好地体现绿色化学思想；C项，胆矾晶体不能通过蒸干得到，应冷却结晶，过滤得到；D项，1molCuSO4被还原成Cu2O转移1mol电子，应得氧气0.25mol，错误。

]

5．（2017·全国名校联盟百校联考）某实验小组利用Fe2O3、Cu2O的混合物制取较纯净的胆矾（CuSO4·5H2O），实验方案如图所示：

【导学号：

99682145】

（1）稀硫酸溶解混合物时发生反应的离子方程式为

Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O、___________________________。

（2）加H2O2的目的是________________，其反应的离子方程式为

______________________________________________________________。

（3）溶液乙中加入适量CuO时发生反应的离子方程式为

______________________________________________________________。

（4）操作Ⅰ主要包括________、________、过滤、洗涤、晾干等步骤。

[解析]　

（1）Fe2O3、Cu2O中加入过量酸，Fe2O3生成Fe3＋，Cu2O生成Cu和Cu2＋，Fe3＋又氧化Cu为Cu2＋；

（2）溶液甲中含有Fe2＋，加H2O2的目的就是氧化Fe2＋为Fe3＋；（3）加入CuO的目的是调节pH，使Fe3＋水解成Fe（OH）3而除去。

[答案]　

（1）Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O　Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋

（2）氧化Fe2＋为Fe3＋　H2O2＋2H＋＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2H2O

（3）3CuO＋2Fe3＋＋3H2O===2Fe（OH）3＋3Cu2＋

（4）蒸发浓缩　冷却结晶

废铜利用的思维模式

[课堂小结·反馈达标1＋1]　　　　　　全新理念　探究高考　明确考向　　　

1．一组判断，展示高考易误点

（1）（2016·全国甲卷）除去Cu粉中混有CuO的操作是加入稀HNO3溶解，过滤、洗涤、干燥。

（　　）

（2）（2016·全国丙卷）铁比铜金属性强的实际应用是FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板。

（　　）

（3）（2015·全国卷Ⅰ）将铜粉加入1.0mol·L－1Fe2（SO4）3溶液中，现象是溶液变蓝、有黑色固体出现。

（　　）

（4）（2014·全国卷Ⅱ）铝与Fe2O3发生铝热反应后固体物质增重。

（　　）

（5）（2014·全国卷Ⅱ）H2通过灼热的CuO粉末，反应后固体物质增重。

（　　）

（6）（2014·全国卷Ⅰ）FeCl3溶液可用于铜质印刷线路板制作的原理是FeCl3能从含Cu2＋的溶液中置换出铜。

（　　）

（7）（2015·四川高考）CuSO4溶液中通入CO2气体产生蓝色沉淀。

（　　）

（8）（2015·四川高考）CuSO4溶液与H2S反应的离子方程式为Cu2＋＋S2－===CuS↓。

（　　）

（9）（2015·天津高考）气体通过无水CuSO4粉末变蓝，证明原气体中含有水蒸气。

（　　）

（10）浓HNO3中加入过量的Cu，反应生成的气体有NO2和NO。

（　　）

（11）用稀盐酸除去铜锈的离子方程式为CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O。

（　　）

（12）镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物，可作储氢材料。

（　　）

[答案]　

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）×　（5）×　（6）×　（7）×　（8）×　（9）√　（10）√　（11）×　（12）√

2．一题串知，覆盖高考考什么

（2017·郑州模拟）某化学兴趣小组用只含有铝、铁、铜的工业合金制取纯净的氯化铝溶液、绿矾晶体（FeSO4·7H2O）和胆矾晶体，其实验方案如图所示：

（1）合金属于________（填“纯净物”或“混合物”），与足量稀H2SO4、NaOH溶液反应的离子方程式为_______________________________。

[考查合金的组成与性质]

（2）方案中途径②的离子方程式为_________________________________，

D中加入适量盐酸的离子方程式为___________。

[考查铝及其化合物的性质]

（3）滤渣F为________，途径③、④的化学方程式分别为

______________________________________________________________、

______________________________________________________________，

途径③④相比，途径________更好，理由是______________。

[考查Cu及其化合物的性质]

（4）CuSO4溶液中获得胆矾的操作为____________________________，洗涤、自然干燥。

[考查溶液的结晶方法]

（5）写出CuO与Al、H2反应的化学方程式为___________。

[考查Cu的冶炼]

（6）Cu在潮湿的空气中放置较长时间，最后得到绿色的铜锈，其化学式为_____________________。

[考查Cu的性质]

[答案]　

（1）混合物　2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑、Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、2Al＋2OH－＋6H2O===

2[Al（OH）4]－＋3H2↑

（2）[Al（OH）4]－＋CO2===Al（OH）3↓＋HCO

Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O

（3）Cu　Cu＋2H2SO4（浓）

CuSO4＋SO2↑＋2H2O

2Cu＋O2＋2H2SO4

2CuSO4＋2H2O　④

④相对③来说H2SO4的利用率高且无污染

（4）蒸发浓缩，冷却结晶、过滤

（5）3CuO＋2Al

3Cu＋Al2O3　CuO＋H2

Cu＋H2O

（6）Cu2（OH）2CO3