江苏省盐城市2023届高三化学一轮复习教程 第6课时-专题1第一单元第5讲-金属材料及矿物的开发利用.doc

专题元素及其化合物第一单元金属及其化合物氧化还原反应第讲金属材料及矿物的开发利用一课程标准要求知道金属材料等常见材料类型结合实例认识材料组成性能及应用的联系了解合金的概念及性质了解金属的冶炼方法理解并能应用常见金属的活动顺序能根据金属的性质探究不同金属的冶炼方法通过金属矿物的开发利用的实例了解依据物质性质及其变化综合利用资源和能源的方法能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题认识化学在金属矿物等自然资源综合利用和实现物质间转化等方面的实际应用二在高中化学教材体系中的地位本课时是以金属活动顺序表氧化还原反应为依托探究金属的冶炼原理金属资源的回收和利用帮助学生认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用揭示化学与可持续发展的重要关系树立资源保护意识以及合理开发意识三思维导图四课时安排建议金属材料及矿物的开发利用课时第课时金属材料及矿物的开发利用课时一教学流程活动一构建知识体系问题合金的概念合金有哪些性质例题年月日我国首个火星探测器天问一号发射成功火星车所涉及的下列材料中属于金属材料的是探测仪镜头材料二氧化硅车轮材料钛合金温控涂层材料聚酰胺太阳能电池复合材料石墨纤维和硅例题大型飞机的制造采用了大量新材料铝锂合金下列关于铝锂合金的说法不正确的是铝锂合金是铝与锂形成的混合物铝锂合金的硬度比锂大铝锂合金的熔点比铝低铝锂合金耐酸碱腐蚀例题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根据下列四种金属的熔沸点熔点沸点其中能与形成合金的是答案例题例题例题归纳总结一合金概念两种或两种以上的金属或金属与熔合而成的具有的物质性能合金具有不同于各成分金属的物理化学性能或机械性能熔点一般比它的各成分金属都硬度和强度一般比它的各成分金属都二常见金属材料金属材料黑色金属材料铁铬锰以及它们的合金有色金属材料除黑色金属以外的其他金属及其合金重要的黑色金属材料钢钢是用量最大用途最广的合金钢碳素钢低碳钢韧性焊接性好强度低中碳钢强度高韧性及加工性好高碳钢硬而脆热处理后弹性好合金钢具有各种不同的优良性能用于制不锈钢及各种特种钢几种有色金属材料问题不同的金属如何冶炼例题黄铜铜锌合金因外观与黄金相似又俗称药金回答相关问题鉴别黄金与药金可采用方法古代药金冶炼方法如下将碳酸锌赤铜木炭混合加热至得到金光闪闪的药金该冶炼方法属于法冶炼过程中反应的化学方程式为例题用铝和金属氧化物反应制备金属单质是工业上较常用的方法例如高温常温下的金属性比的金属性填强或弱利用上述方法可制取的主要原因是三金属矿物的开发利用金属在自然界中的存在在地壳中除了金铂等少数极不活泼的金属外绝大多数金属元素以形式存在金属的冶炼实质把金属从化合态为游离态方法根据金属的活动性顺序不同金属冶炼的方法分为热分解法热还原法电解法等冶炼方法主要反应原理举例热分解法热还原法做还原剂高温做还原剂活泼金属做还原剂高温电解法熔融电解冰晶石熔融电解熔融电解练习以金红石主要成分为为原料生产金属钛的步骤如下高温下向金红石与焦炭的混合物中通入得到和一种可燃性气体在稀有气体如氛围中加热用镁与反应可得到钛请回答下列有关问题写出上述两步反应的化学方程式步骤中稀有气体氛围的作用为如步骤中有水蒸汽进入则会生成试写出该反应的化学方程式为制得钛中常含有少量镁可加入盐酸后填一种分离方法得到钛活动二重难点突破问题铝热反应的原理装置现象应用实验原理高温下铝与氧化铁发生反应放出大量的热生成的铁呈熔融态易与分离化学方程式为实验装置实验现象原理应用制取熔点较高活动性弱于的金属如铁铬锰钨等金属焊接如野外焊接钢轨等典型例题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解答下列问题用铝粉和做铝热反应实验需要的试剂还有填字母用等物质的量的和组成的混合物在一定条件下与粉进行铝热反应引发铝热反应的操作是产物中单质是写名称取少量中铝热反应所得的固体混合物将其溶于足量稀滴加溶液无明显现象填能或不能说明固体混合物中无理由是用离子方程式说明典型题例出处教材改编试题推荐理由本题考查铝热反应的原理明确铝热反应的组成成分各成分的用途及性质是解答本题的关键培养了学生灵活应用所学知识的能力简析做铝热反应的实验时需要作助燃剂且用镁条引燃在混合物上加少量固体并插上条点燃条后放出热量使固体分解放出进一步加剧的燃烧可在短时间内使混合物温度迅速升高引发反应不能与铝发生铝热反应所以产物中单质为反应后固体混合物中若有因发生反应转化为加溶液不会变红答案加少量插上镁条并将其点燃铁不能活动三巩固提升下列推理正确的是铝粉在氧气中燃烧生成故钠在氧气中燃烧生成铁能从硫酸铜溶液中置换出铜故钠也能从硫酸铜溶液中置换出铜活泼金属钠保存在煤油中故活泼金属铝也保存在煤油中钠与氧气水等反应时钠均作还原剂故金属单质参与反应时金属单质均作还原剂金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的运用下列关于金属的一些说法中不正确的是合金的性质与其成分金属的性质不完全相同工业上金属都是用电解熔融的氯化物制得的金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子越活泼的金属越难冶炼中国载人潜水器蛟龙号在西太平洋的马里亚纳海沟试验海域成功创造了载人深潜新的历史记录首次突破米最深达到米海底蛟龙号载人潜水器的外壳是耐超高压的钛合金下列有关合金的说法中正确的是钛合金是一种新型的金属单质钛合金的熔点比成分金属的低硬度小钛合金的化学性质与钛单质相同青铜碳素钢合金钢和硬铝均是合金下列说法不正确的是铁粉与氧化铝发生的铝热反应可用于焊接铁轨镁燃烧会发出耀眼的白光可用于制造信号弹和焰火熟石膏与水混合成糊状后能很快凝固常用于制作模型和医疗石膏绷带工业上可用氨水消除燃煤烟气中的二氧化硫下列有关化学反应的叙述正确的是在稀硝酸中发生钝化和稀盐酸反应制取与过量氨水反应生成室温下与空气中反应制取河北真题灌钢法是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献陶弘景在其本草经集注中提到钢铁是杂炼生鍒作刀镰者灌钢法主要是将生铁和熟铁含碳量约混合加热生铁熔化灌入熟铁再锻打成钢下列说法错误的是钢是以铁为主的含碳合金钢的含碳量越高硬度和脆性越大生铁由于含碳量高熔点比熟铁高冶炼铁的原料之一赤铁矿的主要成分为工业上的许多反应工艺来源于实验室里的简单操作比如用铝土矿成分为氧化铝氧化铁制取铝的过程如图请回答下列问题写出铝土矿中加入溶液的反应方程式沉淀的化学式颜色为写出它的一种用途操作操作操作的名称为这个过程用到的玻璃仪器有烧杯整个生产过程中除可以循环使用的物质有写出种填化学式用此法制取铝的副产品是写出种填化学式氧化铝熔点高氯化铝熔点低工业上为什么不用熔点较低的氯化铝而用熔点更高的氧化铝为原料电解制铝用如图方法回收废旧中的单质金和已知浓硝酸不能单独将溶解酸溶后经操作将混合物分离浓稀均可作酸溶试剂溶解等量的消耗的物质的量不同写出消耗物质的量少的反应的化学方程式与王水浓硝酸浓盐酸溶金原理相同将溶金反应的化学方程式补充完整关于溶金的下列说法正确的是用到了的氧化性王水中浓盐酸的主要作用是增强溶液的酸性用浓盐酸与也可使溶解若用粉将溶液中的完全还原则参加反应的的物质的量是用适当浓度的盐酸溶液氨水与铁粉可按照如图方法从酸溶后的的溶液中回收和图中标注的试剂和物质均不同试剂是试剂是参考答案解析钠在氧气中燃烧生成项错误钠非常活泼钠加入硫酸铜溶液中钠先与水反应生成再与硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀项错误由于钠易与水氧气反应故为了隔绝空气保存在煤油中铝在空气中易与氧气反应生成致密的氧化物保护膜故不需要保存在煤油中放在广口瓶中即可项错误由于金属单质在反应中化合价均升高被氧化故金属单质参与反应时金属单质均作还原剂项正确解析合金的性质与其成分金属的性质不完全相同如硬度强度更大熔点更低等正确因是共价化合物熔融时不导电冶炼铝时应采用冰晶石作熔剂电解熔融的方法错误金属冶炼就是把金属阳离子还原为金属原子正确越活泼的金属其金属阳离子的氧化性越弱越难被还原正确解析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不属于新型金属单质错误合金的熔点一般比成分金属的熔点低但硬度大错误合金的化学性质与其成分金属的化学性质是相同的钛合金除具备钛单质的性质外还具有其他成分的性质错误解析项铝粉与氧化铁发生铝热反应时放出大量的热因此生成的铁是液态的其可以将两段铁轨焊接在一起故其可用于焊接铁轨但是铁粉与氧化铝不能发生铝热反应说法不正确项镁燃烧会发出耀眼的白光可以照亮黑暗的夜空和地面因此其可用于制造信号弹和焰火说法正确项粉末状的熟石膏与水混合成糊状后能很快凝固转化为坚固的块状生石膏因此其常用于制作模型和医疗石膏绷带说法正确项二氧化硫属于酸性氧化物其可以与碱反应生成盐和水而氨水属于碱性的溶液因此工业上可用氨水吸收燃煤烟气中的二氧化硫从而削除污染说法正确故选解析常温下在与浓硝酸发生钝化反应故错误二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应制取氯气故错误二氧化硫与过量氨水反应生成硫酸铵故正确常温下与空气中的氧气反应生成加热条件下钠与氧气反应生成故错误故选解析钢是含碳量低的铁合金故正确钢的硬度和脆性与含碳量有关随着含碳量的增大而增大故正确由题意可知生铁熔化灌入熟铁再锻打成钢说明生铁的熔点低于熟铁故错误赤铁矿的主要成分是可用于冶炼铁故正确故选红棕色作颜料或炼铁过滤漏斗玻璃棒氯化铝是共价化合物在熔融状态下以分子形式存在不能导电不能用于电解氧化铝是离子化合物熔融时能够电离而导电因此电解铝用氧化铝而不用氯化铝解析铝土矿中含有氧化铝和氧化铁向铝土矿中加入溶液发生反应氧化铁不溶然后过滤得到溶液为混合溶液沉淀为向溶液中通入发生反应然后过滤得到沉淀和溶液向溶液中加入发生反应然后过滤将循环利用将加热得到电解熔融得到根据上面的分析铝土矿中加入溶液氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠反应的化学方程式为根据上述分析沉淀为氧化铁为红棕色粉末俗称铁红除了用于金属冶炼以外还可用作顔料实现固体和液体的分离采用过滤法操作操作和操作都是过滤操作过滤时需要制作过滤器的漏斗固定仪器的铁架台引流用的玻璃棒承接滤液的烧杯煅烧碳酸钙得到和生成沉淀需要二氧化碳碳酸钠转化为碳酸钙需要所以和能循环利用溶液中的氢氧化钠也能循环利用根据流程图和上述分析操作所得的和电解熔融得到的为副产品氯化铝是共价化合物在熔融状态下以分子形式存在不能导电不能用于电解氧化铝是离子化合物熔融时能够电离而导电因此尽管氧化铝熔点高氯化铝熔点低工业上电解铝时选用氧化铝而不用氯化铝过滤稀溶液盐酸解析金和经酸溶后得到金铜离子和银离子的混合溶液将固体和液体分开的的操作是过滤将混合物分离铜与稀硝酸反应的化学方程式为稀溶解消耗的物质的量为铜与浓硝酸反应的化学方程式为浓溶解消耗的物质的量为消耗物质的量少的反应的化学方程式为铜与稀硝酸的反应化学方程式为稀根据化合价的变化规律可知金的化合价从价升高到价作还原剂硝酸作氧化剂从价降低到价产物有一氧化氮生成根据质量守恒生成物中还有水化学方程式为溶金过程中硝酸的化合价降低作氧化剂具有强氧化性用到了的氧化性故正确王水中浓硝酸浓盐酸金与浓硝酸表面生成致密的氧化膜不反应王水中浓盐酸中提供了氯离子利于生成四氯合金离子利于金与硝酸的反应主要作用增强硝酸的氧化性故错误与王水浓硝酸浓盐酸溶金原理相同则用浓盐酸与也可使溶解故正确故选由于若用粉将溶液中的完全还原中金的化合价为价被锌还原为价锌的化合价从价升高到价参加反应的的物质的量锌的化合价从价升高到价根据得失电子守恒可知则参加反应的的物质的量是根据图中信息可知含有铜离子和银离子的溶液加入试剂后得到的是物质和物质物质加入试剂后得到的是二氨合银离子试剂是氨水物质是氯化银试剂是溶液物质是氯化铜氯化铜加入过量铁粉得到铜和亚铁离子经过试剂过滤后得到铜单质试剂是盐酸除去过量的铁粉二氨合银离子经过还原可以得到银单质实现了铜和银的分离试剂是溶液试剂是盐酸二教学建议由于高三复习时间紧任务重因此教师无论是在讲复习课要做到有目标的精讲帮助引导学生自己从金属活动性去归纳金属矿物的冶炼方法给学生讲方法讲原理讲技巧讲关键讲思路讲规律帮助学生从化合价角度理解和掌握物质性质的来探究金属及其化合物的性质培养学生学会自主构建金属元素及其化合物的知识之间相互转化的知识体系不管是在高三复习的哪一个阶段教师都要根据考纲考点知识点提出富有启发性和思考性的问题留给学生进行思考加上学生在第一环节预习时积累的问题这些问题需要有计划有目标的分期分批解决若能抽出时间一节课留一道思考题若时间紧也可酌情处理只要坚持下去就可以做到日积月累积少成多三情境素材合金合金是由两种或两种以上的金属与金属或非金属经一定方法所合成的具有金属特性的混合物一般通过熔合成均匀液体和凝固而得根据组成元素的数目可分为二元合金三元合金和多元合金两种或两种以上金属通过一定工艺均匀的融合在一起就是合金如铜锌组成黄铜铜锡组成青铜铜镍组成白铜不锈钢全部是含铬镍钛等金属的合金人类生产合金是从制作青铜器开始世界上最早生产合金的是古巴比伦人年前古巴比伦人已开始提炼青铜红铜与锡的合金中国也是世界上最早研究和生产合金的国家之一在商朝距今多年前青铜铜锡合金工艺就已非常发达公元前世纪左右春秋晚期已锻打还进行过热处理出锋利的剑生铁硬而脆但耐压耐磨灰口铁和球墨铸铁白口铁中碳以断口呈银白色质硬而脆不能进行机械加工是炼钢的原料故又称炼钢生铁碳以片状石墨形态分布的称灰口铁断口呈银灰色易切削易铸耐磨若碳以球状石墨分布则称球墨铸铁其性能加工性能接近于钢在铸铁中加入特种合金元素可得特种铸铁如加入耐磨性可大幅度提高在特种条件下有十分重要的应用硅铁以焦炭钢屑石英或硅石为原料用电炉冶炼制成的硅和氧很容易化合成二氧化硅所以硅铁常用于炼钢作脱氧剂同时由于生成时放出大量的热在脱氧同时对提高钢水温度也是有利的硅铁作为合金元素加入剂广泛用于低合金结构钢合结钢弹簧钢轴承钢耐热钢及电工硅钢之中以外硅铁在铁合金生产及化学工业中常用作还原剂含硅量达纯硅常用制造单晶硅或配制有色金属合金锰铁以锰矿石为原料在高炉或电炉中熔炼而成的锰铁也是钢中常用的脱氧剂锰还有脱硫和减少硫的有害影响的作用因而在各种钢和铸铁中几乎都含有一定数量的锰锰铁还作为重要的合金剂广泛地用于结构钢工具钢不锈耐热钢耐磨钢等合金钢中铝合金铝是分布较广的元素在地壳中含量仅次于氧和硅是金属中含量最高的纯铝密度较低为有良好的导热导电性仅次于延展性好塑性高可进行各种机械加工铝的化学性质活泼在空气中迅速氧化形成一层致密牢固的氧化膜因而具有良好的耐蚀性但纯铝的强度低只有通过合金化才能得到可作结构材料使用的各种铝合金铝合金的突出特点是密度小强度高铝中加入形成的合金具有很好的耐蚀性良好的塑性和较高的强度称为防锈铝合金用于制造油箱容器管道铆钉等硬铝合金的强度较防锈铝合金高但防蚀性能有所下降这类合金有系和系新近开发的高强度硬铝强度进一步提高而密度比普通硬铝减小且能挤压成型可用作摩托车骨架和轮圈等构件合金可制作飞机零件和承受载重的高级运动器材