专题3 第14讲 金属材料与金属矿物的开发利用(基础课)(教参)-【名师导航】2024年高考化学一轮总复习(新教材新高考)江苏专用

第14讲　金属材料与金属矿物的开发利用(基础课) 　1．了解合金及其常见金属材料的应用。　2．了解铝、镁、铜及其重要化合物的主要性质与应用。　3．了解常见金属的冶炼方法和海水提镁。 　金属材料与金属矿物的开发利用 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：合金具有许多优良的物理、化学或机械性能。 ①熔点：一般比它的各成分金属的低； ②硬度和强度：一般比它的各成分金属的大。 　①合金是混合物，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不变。 ②并非所有的金属都能相互熔合形成合金，若一种金属的熔点高于另一种金属的沸点，则二者不能形成合金。 2．常见金属材料——黑色金属材料与有色金属材料 (2)铝合金：密度小，强度高，塑性好，易于加工，具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。 (3)新型合金 ①储氢合金 ②其他：钛合金、耐热合金、形状记忆合金等。 　合金钢也叫特种钢，是在碳素钢里适量地加入一种或几种合金元素，使钢的组织结构发生变化，从而使钢具有各种特殊性能。如超级钢就是含Mn 10%、C 0.47%、Al 2%、V 0.7%的合金钢，强度很大。 3．金属矿物的开发利用 (1)金属在自然界中的存在形式 (2)金属冶炼的实质 Mn＋＋ne－===M ①使金属化合物中的金属离子得电子还原为金属单质。 ②化合态转化为游离态。 (3)金属的常见冶炼方法 ①电解法 Na：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑； Mg：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑； Al：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。 ②热还原法：常用还原剂有焦炭、CO、H2、Al等 高炉炼铁：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2； 铝热反应制铬：2Al＋Cr2O32Cr＋Al2O3； 焦炭还原铜：C＋2CuO2Cu＋CO2↑。 ③热分解法 Hg：2HgO2Hg＋O2↑； Ag：2Ag2O4Ag＋O2↑。 (4)合理开发利用金属矿物的主要途径 ①提高金属矿物的利用率，②开发环保高效的金属冶炼方法，③防止金属的腐蚀，④加强废旧金属的回收和再利用，⑤使用其他材料代替金属材料，等等。 　①金属冶炼与金属活动性的关系： ②冶炼Mg时电解熔融MgCl2而不电解熔融MgO，原因是MgO的熔点高，熔融时会耗费更多能源，增加生产成本。 ③冶炼Al时只能电解熔融Al2O3而不能电解熔融AlCl3，原因是AlCl3是共价化合物，熔融态不导电；加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化温度。 1．用于火箭发动机、航天飞机制动闸的金属，要有良好的热学性能，如熔点高、比热高、热导率高、适宜的热膨胀率等优异性能。根据下表数据，用于制造制动闸的最佳金属材料为(　　) 选项 熔点 /℃ 比热/(J· g－1·K－1) 热导率/ (W·m－1·K－1) 热膨胀率 (25 ℃)/(×106) A 418 0.106 75.37 11.76 B 923 0.243 153.66 24.3 C 933 0.215 221.91 23.6 D 1 550 0.436 146.5 11.6 D　[根据表中数据可知熔点最高的金属是D，比热最高的也是D，热导率和热膨胀率D不是最高，但相对比较适宜。综合考虑对所需金属的性能要求，D金属是用于制造制动闸的最佳金属材料。] 2．不同的金属在冶炼方法上也有所不同，下列说法正确的是(　　) A．钒、铬、锰、铁等难熔金属通常采用铝热反应法炼制 B．铝及其合金是生产、生活中广泛使用的材料，因为铝的冶炼方法比较简单 C．由于钠、镁、铝等金属化学性质太活泼，人们通常采用电解熔融状态下的氯化物的方式来获取它们的单质 D．炼铁时加入的焦炭除了提供热量外，还用来制还原剂一氧化碳 D　[A项，铁通常用CO还原法炼制，错误；B项，是因为Al有良好的性能，才被广泛使用，错误；C项，氯化铝是共价化合物，熔融时不导电，工业上用电解氧化铝方法制取铝，错误；D项，高炉炼铁中焦炭的作用为与氧气反应产生热量和制还原剂一氧化碳，正确。] 3．放在手心就能熔化的稀有金属镓，其沸点为2 403 ℃，更奇妙的是镓熔化后在－120 ℃仍不易凝固；在常温下几乎不与氧气和水反应，但能溶于强酸和强碱；与其他金属熔合可改善合金性能；与硫、硒等非金属化合可生成优质的半导体材料。下列有关镓的性质和用途的叙述错误的是(　　) A．镓的熔点高 B．镓的性质与铝类似 C．镓能够与盐酸反应生成气体 D．镓可与多种金属形成合金 A　[从题给信息可知镓的熔点低但沸点很高，这说明它很易与其他金属熔合在一起形成合金。] 4．明末科学家宋应星出版的《天工开物》中记载了有关“五金”的内容：“…