（人教通用版）2015屆高考化學(xué)一輪總復(fù)習(xí)講義 第四節(jié) 金屬材料銅及其化合物

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1、 第四節(jié)金屬材料__銅及其化合物 明考綱要求 理主干脈絡(luò) 1.了解常見金屬活動性順序。 2.了解合金的概念及其重要應(yīng)用。 3.了解銅及其重要化合物的主要性質(zhì)及其應(yīng)用。 合金及常見的金屬材料 1．合金 (1)概念： 合金是指兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。 (2)性能： ①多數(shù)合金的熔點比它的各成分金屬的熔點低； ②合金的硬度一般比它的各成分金屬的硬度大。 2．常見金屬材料 (1)黑色金屬材料——鋼鐵。 ①鋼是用量最大，用途最廣的合金。 ② (2)有色金屬材料——銅和鋁。 ①我國使用最早的合

2、金是青銅，常見的銅合金有黃銅和白銅。 ②鋁合金： 成分元素 主要特性 主要用途 Al、Mg、Cu、Si等 密度小、強度高 用于汽車、飛機、火箭、船舶制造 1 / 16 1.判斷下列描述的正誤(正確的打“√”，錯誤的打“”)。 (1)鋁合金的熔點比純鋁的高。(　　) (2)合金材料中不可能含有非金屬元素。(　　) (3)四川地震災(zāi)區(qū)重建使用了大量鋼材，鋼材是合金。(　　) (4)合金中的金屬元素以化合物的形式存在。(　　) (5)合金中各元素的含量一定，所以合金是純凈物。(　　) 答案：(1)　(2)　(3)√　(4)　(5) 2．將下列合金與其用途連線

3、 ①青銅　　　　　　　　 A．不銹鋼 ②鉻鎳合金 B．司母戊鼎 ③低碳鋼 C．門窗框架 ④鋁合金 D．鋼絲、鋼管 答案：①－B，②－A，③－D，④－C 3．化學(xué)興趣小組對某“金牌”的成分提出了猜想：一是由純金制成，二是由黃銅(銅鋅合金)制成。請用化學(xué)方法判斷哪種猜想是正確的。 提示：用鹽酸(或稀硝酸)溶解，若“金牌”部分溶解(或全部溶解)則是由黃銅制成，若“金牌”不溶解，則是由純金制成。 4．鋁鎂合金因堅硬、輕巧、美觀、潔凈、易于加工而成為新型建筑裝潢材料，主要用于制作窗框、卷簾門、防護欄等。鋁合金的這些用途是利用了它的哪些性質(zhì)？ 提示：利用了鋁合金

4、的密度小、強度高、不易生銹等特性。 定量測定合金成分與含量的兩種方法 (1)定量集氣法： 定量集氣法是指收集合金中某種物質(zhì)溶于酸或堿溶液時所產(chǎn)生的氣體的量，應(yīng)用化學(xué)方程式或關(guān)系式來判斷合金的組成。其原理的關(guān)鍵點是根據(jù)某組分的特殊性質(zhì)(特別是與酸或堿反應(yīng)能產(chǎn)生氣體)，其操作要點和注意事項有：保證裝置的氣密性良好，注意收集氣體的讀數(shù)方法。 (2)沉淀法： 沉淀法測定物質(zhì)含量是常用的一種方法，采用沉淀法時，涉及到的基本實驗操作和主要問題有：稱量、溶解(溶解試劑)；沉淀(重點是沉淀試劑的選擇)；過濾、沉淀洗滌、沉淀的干燥、稱量；數(shù)據(jù)的處理(包括測定結(jié)果的誤差分析)。 1.某同學(xué)

5、設(shè)計了如下實驗測量m g銅銀合金樣品中銅的質(zhì)量分數(shù)： 下列說法中不正確的是(　　) A．合金的熔點比其成分金屬低，通常比成分金屬具有更優(yōu)良的金屬特性 B．銅銀都能與稀硝酸反應(yīng)，收集到的V L氣體可能全為NO C．操作Ⅰ是過濾，操作Ⅱ是洗滌，操作Ⅲ應(yīng)是烘干 D．根據(jù)反應(yīng)收集到的氣體體積可以計算銅和銀的質(zhì)量分數(shù) 2．(2013重慶高考)航母螺旋槳主要由銅－鋁合金制造。 80．0 g CuAl合金用鹽酸完全溶解后，在溶液中加入過量氨水，過濾后得到白色沉淀39.0 g，則合金中Cu的質(zhì)量分數(shù)為________。 [答案專區(qū)] 1.解析：不論是濃HNO3還是稀HNO

6、3，用排水法收集到的氣體一定全部是NO；W g固體為AgCl，由于AgCl具有熱不穩(wěn)定性，故操作Ⅲ應(yīng)是低溫干燥而不是烘干，C項錯誤。根據(jù)反應(yīng)收集的氣體體積，利用電子守恒及質(zhì)量關(guān)系列式可求得Ag的質(zhì)量分數(shù)。 答案：C 2.解析：反應(yīng)過程為：Al(OH)3↓故39.0 g為Al(OH)3的質(zhì)量。因此合金中m(Al)＝27 gmol－1＝13.5 g，合金中銅的質(zhì)量分數(shù)為：100%≈83.1%。 答案：83.1% 金屬礦物的開發(fā)利用 1．金屬在自然界中的存在形式 金、鉑等化學(xué)性質(zhì)不活潑的金屬，在自然界以游離態(tài)存在；化學(xué)性質(zhì)較活潑的金屬在自然界中以化合態(tài)存在。 2．金

7、屬冶煉的一般步驟 (1)富集：除去雜質(zhì)，提高礦石中有用成分的含量。 (2)冶煉：利用氧化還原反應(yīng)，用還原劑把金屬礦石中的金屬離子還原成金屬單質(zhì)。 (3)精煉：提純金屬。 3．金屬的冶煉方法 (1)熱分解法： 加熱分解HgO和Ag2O的化學(xué)方程式分別為：2HgO2Hg＋O2↑；2Ag2O4Ag＋O2↑。 (2)熱還原法： ①焦炭還原法： 用C還原CuO的化學(xué)方程式：C＋2CuO2Cu＋CO2↑。 ②一氧化碳還原法： 工業(yè)上煉鐵的反應(yīng)原理：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2。 ③H2還原法： 用H2還原WO3的化學(xué)方程式：3H2＋WO3W＋3H2O。 ④活潑金屬

8、還原法： 用Al還原Cr2O3的化學(xué)方程式：2Al＋Cr2O32Cr＋Al2O3。 (3)電解法： 電解熔融Al2O3、MgCl2冶煉Al、Mg的化學(xué)方程式分別為：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑，MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。 1.判斷下列描述的正誤(正確的打“√”，錯誤的打“”)。 (1)(2012重慶高考)鋼鐵廠用熱還原法冶煉鐵。(　　) (2)(2012廣東高考)工業(yè)上電解熔融狀態(tài)的Al2O3制備Al涉及氧化還原反應(yīng)。(　　) (3)(2011山東高考)電解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液時，陰極上依次析出Cu、Fe、Al。(　　) (4

9、)(2010上海高考)電解氯化鎂溶液制取金屬鎂。(　　) (5)用金屬鈉置換四氯化鈦(TiCl4)溶液中的鈦來制取單質(zhì)鈦。(　　) 答案：(1)√　(2)√　(3)　(4)　(5) 2．將下列金屬的制備與冶煉方法用短線連接起來。 　金屬的制備　　　　　　冶煉方法 ①　　 　 a．電解法 ②電解熔融NaCl得到金屬鈉 b．還原法 ③工業(yè)上將焦炭和鐵礦石 放入煉鐵高爐中冶煉鐵 c．熱分解法 ④加熱分解HgO獲得水銀 答案：①－b，②－a，③－b，④－c 3．能否用電解熔融AlCl3、MgO的方法冶煉Al、Mg？為什么？ 提示：不能；原因是AlCl3是

10、共價化合物，熔融時不電離、不導(dǎo)電；MgO雖是離子化合物，但其熔點太高，熔融時會消耗大量的能量。 4．鋁是地殼中含量最高的金屬元素，但為什么人類對鋁的使用要比鐵、銅晚得多？ 提示：鋁的活動性比Fe、Cu強，冶煉時需要電解。而古代未發(fā)明和使用電冶金技術(shù)，故活潑性越強的金屬，人們使用的年代越晚。 一、金屬冶煉三方法 金屬冶煉的本質(zhì)是金屬離子得到電子，被還原成金屬原子的過程。金屬活動性順序中的不同金屬，因金屬離子結(jié)合電子的能力不同，其冶煉方法也不同。 1．電解法 在金屬活動性順序中Al之前(含鋁)的金屬，用電解的方法冶煉。 如電解熔融NaCl制Na，電解熔融MgCl2制鎂，電解熔融A

11、l2O3制鋁。 2．熱還原法 在金屬活動性順序中，Al之后，Cu之前(含Cu)的金屬一般用還原法冶煉。常使用的還原劑有焦炭、CO和H2。 用焦炭作還原劑冶煉的金屬會混有一定量的炭，如鋼鐵。用CO作還原劑時產(chǎn)物的純度較高，但CO有毒，污染環(huán)境。用H2作還原劑時產(chǎn)物的純度高、對環(huán)境無污染，但H2不易獲得，且難以貯存和運輸。 3．加熱分解法 在金屬活動性順序中，Cu之后的金屬(如Hg、Ag)一般可采用加熱分解氧化物的方法冶煉。如加熱HgO、Ag2O制得Hg、Ag。 1.下列金屬冶煉的反應(yīng)原理，錯誤的是(　　) A．MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ B．Al2O3＋3H22

12、Al＋3H2O C．Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2 D．2HgO2Hg＋O2↑ 2．冶煉金屬一般有以下幾種方法：①熱分解法；②焦炭法；③水煤氣法(CO或H2)；④活潑金屬置換法；⑤電解法。這幾種方法各有優(yōu)缺點，它們在工業(yè)上均有應(yīng)用。 古代有：a.火燒孔雀石煉銅；b.濕法煉銅；現(xiàn)代有：c.鋁熱法煉鐵；d.光鹵石法煉鎂。 對它們的冶煉方法分析不正確的是(　　) A．a(chǎn)用② B．b用③ C．c用④ D．d用⑤ 二、鋁熱反應(yīng)及應(yīng)用 (1)原理：高溫下鋁將較不活潑的金屬從其氧化物中還原出來。 (2)實驗裝置：鋁粉還原氧化鐵的實驗裝置：如圖所

13、示。 (3)反應(yīng)特點： ①高溫條件； ②劇烈燃燒，放出大量的熱； ③新生成的液態(tài)金屬單質(zhì)易與Al2O3(固態(tài))分離。 (4)引燃劑和鋁熱劑： ①引燃劑：鎂條、氯酸鉀。 ②鋁熱劑：鋁粉和金屬氧化物(Fe2O3、Cr2O3、V2O5等)組成的混合物。 (5)應(yīng)用： 鋁熱反應(yīng)常用于冶煉難熔金屬，如V、Cr、Mn等；焊接鋼軌等。 (6)注意： 不能利用鋁熱反應(yīng)冶煉活潑性比Al強的金屬。如Al與MgO高溫下不反應(yīng)。,3.某同學(xué)對“鋁熱反應(yīng)”的現(xiàn)象有這樣的描述：“反應(yīng)放出大量的熱，并放出耀眼的光芒”、“紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中”。查閱《化學(xué)手冊》知：Al、Al2O3、

14、Fe、Fe2O3的熔點、沸點數(shù)據(jù)如下： 物質(zhì) Al Al2O3 Fe Fe2O3 熔點/℃ 660 2 054 1 535 1 462 沸點/℃ 2 467 2 980 2 750 (1)該同學(xué)推測，鋁熱反應(yīng)所得到的熔融物應(yīng)是鐵鋁合金。理由是：該反應(yīng)放出的熱量使鐵熔化，而鋁的熔點比鐵低，此時液態(tài)的鐵和鋁熔合形成鐵鋁合金。你認為他的解釋是否合理：________(填“合理”或“不合理”)。 (2)設(shè)計一個簡單的實驗方案，證明上述所得的塊狀熔融物中含有金屬鋁。該實驗所用試劑是________，反應(yīng)的離子方程式為__________________

15、_________________________。 (3)實驗室溶解該熔融物，下列試劑中最好的是________(填序號)。 A．濃硫酸　　　　　　　 B．稀硫酸 C．稀硝酸 D．氫氧化鈉溶液 [答案專區(qū)] 1.解析：A項，Mg是活潑金屬，一般用電解法制?。籅項，由于Al的還原性強于H2，B中反應(yīng)不能發(fā)生；C項，F(xiàn)e的活動性介于Zn與Cu之間，一般用熱還原法制??；D項，Hg的活動性排在Cu后面，一般用熱分解法制取。 答案：B 2.解析：鐵、銅、鎂的冶煉方法，要根據(jù)它們的金屬活動性來選擇。火燒孔雀石煉銅是用焦炭作還原劑進行冶煉，A正確；濕法煉銅是在溶液中進行的，故不

16、能用水煤氣法，B不正確；鋁熱法煉鐵屬于活潑金屬置換法，C正確；鎂的活潑性較強，用電解法比較適宜，D正確 答案：B。 3.解析：(1)這種解釋是合理的，它體現(xiàn)了鋁熱反應(yīng)的特點之一——放熱較多，并且結(jié)合了表格中提供的熔點數(shù)據(jù)。 (2)證明某固體是不是含有鋁，只要加入足量的NaOH溶液即可，若含有鋁，則固體部分溶解，有氣泡產(chǎn)生。相應(yīng)的離子方程式為2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。 (3)鐵鋁熔融物在一定條件下與濃硫酸或稀硝酸反應(yīng)，會產(chǎn)生有毒氣體，而且消耗的兩種酸量又多；熔融物中鐵不能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，故最好選用稀硫酸。 答案：(1)合理　(2)NaOH溶液 2Al＋2

17、OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑　(3)B 銅及其化合物的性質(zhì)和應(yīng)用 1．銅的物理性質(zhì) 銅是一種有金屬光澤的紫紅色固體，有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性(僅次于銀，可用于制電纜)，良好的延展性。 2．銅的化學(xué)性質(zhì) 銅的化學(xué)性質(zhì)不太活潑，自然界中有少量單質(zhì)銅存在，在潮濕的環(huán)境下，銅能發(fā)生銹蝕生成銅綠[Cu2(OH)2CO3]。在一定條件下銅能與多種物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，寫出下列有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。 ①3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O； ②Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O； ③Cu＋

18、2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O； ④Cu＋Cl2CuCl2； ⑤2Cu＋O22CuO； ⑥2Cu＋SCu2S； ⑦Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag； ⑧Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2。 3．銅的化合物 (1)無水硫酸銅(CuSO4)是白色粉末，吸水后變?yōu)樗{色的晶體(CuSO45H2O)，俗稱藍礬。銅鹽能殺死某些細菌，并能抑制藻類生長，因此游泳館常用硫酸銅作池水消毒劑。稀的硫酸銅溶液還可用于殺滅魚體上的寄生蟲，治療魚類皮膚病和鰓病。 (2)氫氧化銅[Cu(OH)2]是藍色不溶于水的固體，受熱易分解，生成黑色的氧化銅，化學(xué)方程式為

19、Cu(OH)2CuO＋H2O。 1.判斷下列描述的正誤(正確的打“√”，錯誤的打“”)。 (1)Cu2(OH)2CO3是銅銹的主要成分，在干燥的空氣中不易生成。(　　) (2)過量的銅與濃硝酸反應(yīng)一定沒有一氧化氮生成。(　　) (3)利用無水硫酸銅遇水變成藍色這一性質(zhì)，來檢驗水的存在。(　　) (4)將鐵片置于CuSO4溶液中，鐵片上有紅色物質(zhì)析出，說明鐵比銅活潑。(　　) 答案：(1)√　(2)　(3)√　(4)√ 2．將下列物質(zhì)與顏色用短線連接起來。 　　　　　　　　 　 a．藍色 ③Cu2S b．黑色 ④Cu(OH)2 c．

20、白色 ⑤Cu2(OH)2CO3 d．紅色 ⑥CuSO45H2O e．綠色 ⑦Cu ⑧CuSO4 提示：①—b，②—d，③—b，④—a，⑤—e，⑥—a，⑦—d，⑧—c 3．銅綠的主要成分是什么？寫出銅在潮濕空氣中銹蝕生成銅綠的化學(xué)方程式。 提示：Cu2(OH)2CO3；2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3。 4．由銅屑制備硫酸銅時，一般不用銅與濃硫酸反應(yīng)，而是將熱空氣通入銅和稀硫酸的混合物中，為什么？ 提示：銅與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水，Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O；將熱空氣通入到稀硫酸中發(fā)生的反應(yīng)為2

21、Cu＋O22CuO，CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O。兩種方法相比較，前一種方法會產(chǎn)生有毒的SO2，且制取相同質(zhì)量的硫酸銅，消耗的硫酸較多，故制備硫酸銅時，一般用第二種方法。 銅的冶煉“三方法” (1)濕法煉銅：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu (2)高溫?zé)掋~：工業(yè)上用高溫冶煉黃銅礦的方法獲得銅(粗銅)： 2CuFeS2＋4O2Cu2S＋3SO2＋2FeO(爐渣) 2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2 2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑ 粗銅中銅的含量為99.5%～99.7%，主要含有Ag、Zn、Fe、Au等雜質(zhì)，粗銅通過電解精煉可得到純度達99.

22、95%～99.98%的銅。 電解精煉銅的原理是用粗銅作陽極，失電子變?yōu)镃u2＋，用純銅棒作陰極即可得精銅。 (3)生物煉銅：“吃巖石的細菌”能耐受銅鹽的毒性，并能利用空氣中的氧氣氧化硫化亞銅礦石，然后把不溶性的硫化銅轉(zhuǎn)化為可溶性的硫酸銅。生物煉銅的優(yōu)點：a.成本低；b.污染??；c.反應(yīng)條件簡單；d.含量(品位)很低的礦石也可以被利用。 1.Cu2S是火法煉銅的重要原料之一，下面是由Cu2S冶煉銅及制取CuSO45H2O的流程圖。 Cu2SCuCu2O、CuOAB膽礬 Cu2S中銅元素的化合價為________________，火法煉銅的反應(yīng)原理是____________(

23、用化學(xué)方程式表示)。 2．孔雀石的主要成分為Cu2(OH)2CO3。某同學(xué)設(shè)計的從孔雀石中冶煉銅的方案如下(假設(shè)孔雀石中雜質(zhì)不溶于水和稀硫酸)： (1)反應(yīng)①能觀察到的現(xiàn)象是_________________________________________________， 有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________________________________ ___________________________________________________________________________。 (2)反應(yīng)②加入的金屬可

24、能是________，有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為__________________。 [答案專區(qū)] 1.解析：Cu2S中銅元素的化合價為＋1；Cu2S在加熱條件下與O2反應(yīng)生成Cu，依據(jù)氧化還原反應(yīng)的實質(zhì)判斷硫元素對應(yīng)的產(chǎn)物是SO2。反應(yīng)方程式為：Cu2S＋O22Cu＋SO2。 答案：＋1　Cu2S＋O22Cu＋SO2 2.解析：孔雀石中加入稀硫酸可看到孔雀石逐漸溶解，溶液由無色變?yōu)樗{色，且有氣泡產(chǎn)生；反應(yīng)的化學(xué)方程式為 Cu2(OH)2CO3＋2H2SO4===2CuSO4＋CO2↑＋3H2O。經(jīng)過濾除去難溶于水和稀硫酸的雜質(zhì)，則濾液中主要含有CuSO4，加入的金屬粉末要

25、能將Cu2＋從溶液中置換出來即可，故金屬可能是Fe或Zn等。 答案：(1)固體逐漸消失，溶液由無色變成藍色，有氣泡產(chǎn)生　Cu2(OH)2CO3＋2H2SO4===2CuSO4＋CO2↑＋3H2O (2)鐵粉　Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu 以“由黃銅礦冶煉銅的工藝流程”為載體串聯(lián)金屬冶煉的常用方法 高考載體(2012山東高考T28) 工業(yè)上由黃銅礦(主要成分CuFeS2)冶煉銅的主要流程如下： [知識串聯(lián)設(shè)計] (1)寫出用電解法冶煉鈉和鋁的化學(xué)方程式______________________________________， ____________

26、____________________________________________________________。 (2)工業(yè)上冶煉鐵用的還原劑是什么？寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。_____________________ (3)由泡銅(Cu2O、Cu)冶煉粗銅的化學(xué)方程式是__________________________________ __________________________________________________________________________。 (4)已知Cu2O能與稀H2SO4反應(yīng)生成CuSO4和Cu，泡銅中的Cu

27、2O和Cu均是紅色物質(zhì)，如何通過實驗鑒別Cu2O與Cu？_______________________________________________。 (5)冰銅(mCu2SnFeS)中銅元素的化合價是多少？將冰銅中的Cu2S在O2中灼燒能冶煉出銅，試寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式。__________________________。 (6)由粗銅電解精煉銅時，粗銅接電源的正極還是負極？____________________。 (7)設(shè)計由粗銅、濃H2SO4，水等物質(zhì)制備CuSO4的實驗方案。______________________。 答案：(1)2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ (2)CO　3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2 (3)3Cu2O＋2Al6Cu＋Al2O3 (4)將少量紅色物質(zhì)放入稀H2SO4中，若溶液變成藍色，說明紅色物質(zhì)為Cu2O，若溶液不變藍，則紅色物質(zhì)為Cu (5)＋1價　Cu2S＋O22Cu＋SO2 (6)電解精煉銅時，粗銅作陽極(接電源正極)，純銅作陰極，CuSO4溶液作電解質(zhì)溶液 (7)由粗銅制備CuSO4的實驗流程為 CuCuOCuSO4 希望對大家有所幫助，多謝您的瀏覽！