9、金属材料和金属的冶炼

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学案主题金属材料和金属的冶炼
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（全程或具体时间）
第（）课时授课时段
教学目标
教学内容
金属材料和金属的冶炼知识与技能
过程与方法
情感态度与价值观
掌握铜及其化合物的性质。

教学重点、
难点重点：掌握铜及其化合物的性质。

难点：掌握铜及其化合物的性质。

教学过程
学生活动
金属材料和金属的冶炼
考点一金属活动性顺序和金属的冶炼
1．金属活动性顺序表及其应用
金属活动性顺序K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au
原子失电子能力由大到小，还原性由强到弱
阳离子得电子能力由小到大，氧化性由弱到强
和O2反应常温易被氧化
常温能被
氧化
常温干燥空气中
不易被氧化
加热时能被
氧化
不能被氧化和H2O反应常温置换出氢加热或与水蒸气反应置换出氢不能置换出水中的氢
和酸反应
剧烈反应并置
换出酸中的氢
能置换出酸中的氢，Fe、Al常
温在浓HNO3、浓硫酸中钝化[来源:学#科#
网][来源:学,科,网Z,X,X,K]
不能置换稀酸中的氢
与强氧化性
酸反应
只与王水反
应
和碱反应仅Al、Zn能跟强碱水溶液反应
和盐反应先与水反应排在前面的金属能从盐溶液中置换出后边的金属
2.常见金属的冶炼原理
【方法技巧归纳】
(1)冶炼Mg 时只能电解MgCl 2不能电解MgO(熔点太高)。

(2)冶炼Al 时只能电解Al 2O 3不能电解AlCl 3(共价分子不导电)。

(3)高温下，C 与MgO 反应生成CO 而不是CO 2，H 2不能还原MgO 。

(4)用热还原法得到的铜还要经过电解精炼才能得到精铜。

【例1】（2011·山东卷）Al ，Fe ，Cu 都是重要的金属元素。

下列说法正确的是( ) A ．三者对应的氧化物均为碱性氧化物
B ．三者的单质放置在空气中均只生成氧化物
C ．制备AlCl 3、FeCl 3、CuCl 2均不能采用将溶液直接蒸干的方法
D ．电解AlCl 3、FeCl 3、CuCl 2的混合溶液时阴极上依次析出Cu ，Fe ，Al 【例2】（2011·重庆卷）下列叙述正确的是( ) A ．Fe 分别与氯气和稀盐酸反应所得氯化物相同
B ．K 、Zn 分别与不足量的稀硫酸反应所得溶液均呈中性 C. Li 、Na 、K 的原子半价和密度随原子序数的增加而增大 D ．
C 、P 、S 、Cl 的最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐增强
【例3】(2011·北京西城抽样测试)下列事实不能用金属活动性解释的是 ( ) A ．生活中可用铝制的水壶烧水
B ．镀锌铁制品破损后，镀层仍能保护铁制品
C ．工业上常用热还原法冶炼铁，用电解法冶炼钠
D ．电解法精炼铜时，其含有的Ag 、Au 杂质沉积在电解槽的底部
1.（2011年扬州模拟)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不正确的是( )
A ．合金的性质与其组成金属的性质不完全相同
B ．工业上金属Mg 、Al 都是用电解熔融氯化物制得的
C ．金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子
D ．越活泼的金属越难冶炼
2.(2011年宜昌模拟)下列金属冶炼的反应原理，正确的是( )
A ．MgCl 2(熔融)=====通电
Mg ＋Cl 2↑
B ．2AlCl 3(熔融)=====通电
2Al ＋3Cl 2↑
C ．HgO ＋CO=====高温
Hg ＋CO 2
D ．2MgO ＋C=====△
2Mg ＋CO 2↑
3．X 、Y 、Z 、M 、N 代表五种金属，有以下化学反应：
①水溶液中：X ＋Y 2＋ === X 2＋
＋Y ；
②Z ＋2H 2O(冷)
=== Z(OH)2＋H 2↑；
③M 、N 为电极与N 盐溶液组成原电池，发生的电极反应为：M －2e － === M 2＋
；
④Y 可以溶于硫酸中，M 不被稀硫酸氧化．则这五种金属的活泼性由弱到强的顺序是 ( ) A ．M<N<Y<X<Z B ．N<M<X<Y<Z C ．N<M<Y<X<Z D ．X<Z<N<M<Y
4．铜、银、金是人类认识最早的三种金属，因为很早就被人们用作钱币，因而有“货币金属”之称．由于铁的金属性比铜、银、金强，相对而言，人类认识铁稍晚．某研究性学习小组为了证明铁的金属活动性比铜强，他们设计了如下方案： (1)铁片置于硫酸铜中溶液有铜析出
(2)铁、铜和氯气反应分别生成FeCl 3和CuCl 2
(3)足量的铁粉和铜粉和浓硫酸反应生成FeSO 4和CuSO 4 (4)铜片置于FeCl 3溶液中铜片逐渐溶解
(5)把铁片和铜片置于盛有稀硫酸的烧杯中，并用导线连接，铁片上无气泡产生，而铜片上有气泡产生 (6)把铁片和铜片置于盛有浓硝酸的烧杯中，并用导线连接，铁片上有气泡产生，而铜片上无气泡产生． 以上设计合理的有 ( )
A ．两种方案
B ．三种方案
C ．四种方案
D ．五种方案
考点二 铜及其化合物
1．铜
(1)物理性质：紫红色，不能被磁铁吸引。

(2)化学性质
反应物质 化学方程式
非金
属
O 2
2Cu ＋O 2=====△
2CuO(黑色固体) Cl 2 Cu ＋Cl 2=====点燃 CuCl 2(棕黄色烟)
氧化
性酸
浓H 2SO 4
Cu ＋2H 2SO 4(浓) =====△
CuSO 4＋SO 2↑＋2H 2O 浓HNO 3 Cu ＋4HNO 3(浓) ===Cu(NO 3)2＋2NO 2↑＋2H 2O 稀HNO 3 3Cu ＋8HNO 3(稀) ===3Cu(NO 3)2＋2NO↑＋4H 2O
盐
AgNO 3、
FeCl 3
Cu ＋2AgNO 3===Cu(NO 3)2＋2Ag Cu ＋2FeCl 3===CuCl 2＋2FeCl 2
2．氧化铜的重要性质 (1)黑色固体，不溶于水．
(2)属于碱性氧化物，能和酸(如盐酸)反应， 化学方程式为：CuO ＋2HCl === CuCl 2＋H 2O. 3．氢氧化铜的重要性质 (1)蓝色固体，不溶于水．
(2)氢氧化铜属于二元弱碱，能和酸(如盐酸)反应， 化学方程式为：Cu(OH)2＋2HCl===CuCl 2＋2H 2O. (3)氢氧化铜不稳定，受热易分解，
其反应的化学方程式为：Cu(OH)2=====△
CuO ＋H 2O.
(4)氢氧化铜具有弱氧化性，新制Cu(OH)2悬浊液能和含有醛基的有机物反应． 4．CuSO 4·5H 2O
CuSO 4·5H 2O 为蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾．
(1)无水CuSO 4遇水变蓝色(生成CuSO 4·5H 2O)，可作为水的检验依据； (2)CuSO 4和石灰乳的混合液即为无机农药波尔多液，是一种良好的杀菌剂，可以用来防治多种作物的病害．
5．碱式碳酸铜
化学式：Cu 2(OH)2CO 3，铜锈的主要成分． 【方法技巧归纳】
(1)溶液中的Cu 2＋常为蓝色(浓CuCl 2溶液为蓝绿色，稀CuCl 2溶液为蓝色)，可作为Cu 2＋
的判定依据。

如CuSO 4溶液呈蓝色。

(2)Cu 2＋与碱反应生成蓝色沉淀[Cu(OH)2]，这是鉴定Cu 2＋
的原理之一。

【例4】（2011·全国卷）下图中，A 、B 、C 、D 、E 是单质，G 、H 、I 、F 是B 、C 、D 、E 分别和A 形成的二元化合物。

已知：
①反应C ＋G ――→高温
B ＋H 能放出大量的热，该反应曾应用于铁轨的焊接；
②I 是一种常见的温室气体，它和E 可以发生反应：2E ＋I=====点燃
2F ＋D ，F 中E 元素的质量分数为60%。

回答问题：
(1)①中反应的化学方程式为____________________________________________； (2)化合物Ⅰ的电子式为____________，它的空间构型是____________；
(3)1.6g G 溶于盐酸，得到的溶液与铜粉完全反应，计算至少所需铜粉的质量(写出离子方程式和计算过程)；
(4)C 与过量NaOH 溶液反应的离子方程式为________________，反应后溶液与过量化合物Ⅰ反应的离子方程式为__________________；
(5)E 在I 中燃烧观察到的现象是___________________________________________。

【例5】铜在自然界存在于多种矿石中，如：
请回答下列问题：
(1)上表所列铜化合物中，铜的质量百分含量最高的是________。

(2)工业上以黄铜矿为原料，采用火法熔炼工艺生产铜。

该工艺的中间过程会发生反应：2Cu 2O ＋Cu 2S=====高温
6Cu ＋SO 2↑，反应的氧化剂是________。

(3)SO 2尾气直接排放到大气中造成环境污染的后果是__________________；处理该尾气可得到有价值的化学品，写出其中1种酸和1种盐的名称________________。

(4)黄铜矿熔炼后得到的粗铜含少量Fe 、Ag 、Au 等金属杂质，需进一步采用电解法精制。

请简述粗铜电解得到精铜的原理：________________________________________________。

(5)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________(填字母)。

5．试设计一个方案，在用廉价的原料和每种原料只用一次的条件下，分三步从含有Fe3＋、Cu2＋、Cl－和NO－3的废液中，把Fe3＋转化为绿矾回收；把Cu2＋转化为Cu回收。

各步反应加入的原料依次是________________________。

各步反应的离子方程式是：
(1)______________ __________________；
(2)_________ _______________________；
(3)__________ ______________________。

6.铜是生命必需的元素，也是人类最早使用的金属之一，铜的生产和使用对国计民生各个方面都产生了深远的影响．请完成(1)～(3)题．
(1)在西汉古籍中曾有记载：曾青得铁则化为铜[即：曾青(CuSO4)跟铁反应就生成铜]．试写出该反应的化学方程式：______________________________________________.
(2)铜器表面有时会生成铜绿，请写出生成铜绿的化学方程式：_______________________________. 这层铜绿可以用化学方法除去．试写出除去铜绿而不损伤器物的化学方程式：________________________.
(3)铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币．试从物理性质和化学性质的角度分析为什么铜常用于制造货币(铜的熔点是1183.4℃，铁的熔点是1534.8℃)．
__________________________________________________________________________。

7．某化学小组在常温下测定一定质量的某铜铝混合物中铜的质量分数，设计了如下实验方案：
足量溶液A
方案Ⅰ：铜铝混合物――――→
测定生成气体的体积
充分反应
足量溶液B
测定剩余固体的质量
方案Ⅱ：铜铝混合物――――→
充分反应
下列有关判断中不正确的是( )
A．溶液A和B均可以是盐酸或NaOH溶液
B．溶液A和B均可以选用稀硝酸
C．若溶液B选用浓硝酸，则测得铜的质量分数偏小
D．实验室方案Ⅱ更便于实施
考点三从海水中提取镁
1．主要原料：海水、贝壳。

2．工艺流程
3．反应原理
CaCO 3=====高温
CaO ＋CO 2 ↑； CaO ＋H 2O===Ca(OH)2；
MgCl 2＋Ca(OH)2===M g(OH)2↓＋CaCl 2； Mg(OH)2＋2HCl===MgCl 2＋2H 2O ；
MgCl 2=====电解
Mg ＋Cl 2↑。

【方法技巧归纳】 (1)MgCl 2溶液蒸干时，MgCl 2易水解生成Mg(OH)Cl ，因此必须在HCl 气氛中蒸干抑制水解，才能得到MgCl 2。

(2)因镁蒸气能与N 2、O 2、CO 2、H 2O 反应，故应在H 2或稀有气体中冷却生成镁。

【例6】(2011·广东卷)某同学通过系列实验探讨Mg 及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是( )
A ．将水加入浓硫酸中得到稀硫酸，置镁片于其中探讨Mg 的活泼性
B ．将NaOH 溶液缓慢滴入MgSO 4溶液中，观察Mg(OH)2沉淀的生成
C ．将Mg(OH)2浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤，洗涤并收集沉淀
D ．将Mg(OH)2沉淀转入表面皿中，加足量稀盐酸，加热蒸干得无水MgCl 2固体 【例7】（2011·海南卷） 镁化合物具有广泛用途，请回答有关镁的下列问题： (1)单质镁在空气中燃烧的主要产物是白色的_______________________________， 还生成少量的________(填化学式)；
(2)CH 3MgCl 是一种重要的有机合成试剂，其中镁的化合价是________，该化合物水解的化学方程式为________________________________________________________________；
(3)下图是金属镁和卤素反应的能量变化图(反应物和产物均为298 K 时的稳定状态)。

下列选项中正确的是________(填序号)。

①MgI 2中Mg 2＋与I －间的作用力小于MgF 2中Mg 2＋与F －
间的作用力 ②Mg 与F 2的反应是放热反应 ③MgBr 2与Cl 2反应的ΔH ＜0
④化合物的热稳定性顺序为MgI 2＞MgBr 2＞MgCl 2＞MgF 2 ⑤MgF 2(s)＋Br 2(l)===MgBr 2(s)＋F 2(g)
ΔH ＝＋600 kJ·mol －1
8.海水是镁的主要来源之一。

从海水中提取镁可按如下步骤进行：①把贝壳制成石灰乳；②向引入的海水中加入石灰乳，沉降、洗涤、过滤沉淀物；③将沉淀物与盐酸反应，结晶、过滤、干燥；④电解得到产物。

(1)以上提取镁的全过程中，没有涉及的化学反应类型是____(填序号)。

A ．分解反应 B ．化合反应 C ．置换反应 D ．复分解反应
(2)下列关于提取镁的说法中，不正确的是______(填序号)。

A．此法的优点之一是原料来自大海
B．进行①②③步骤的目的是富集MgCl2
C．可用电解熔融氧化镁的方法制取镁
D．电解冶炼镁要消耗大量电能
9．(2011年郴州模拟)从海水中提取金属镁的生产步骤有：①浓缩结晶②加熟石灰③加盐酸④过
滤⑤熔融电解，正确的生产顺序是( )
A．①②③④⑤ B．⑤④③①②
C．②④③①⑤ D．③④②①⑤
课后作业纸质作业
学生成长记录本节课教学计划完成情况：照常完成□提前完成□延后完成□ ____________________________ 学生的接受程度： 5 4 3 2 1 ______________________________
学生的课堂表现：很积极□比较积极□一般积极□不积极□ ___________________________ 学生上次作业完成情况：优□良□中□差□存在问题 _____________________________ 学管师（班主任）_______________________________________________________________
备
注
签字时间教学组长审批教学主任审批。