1、用途广泛的金属材料用途广泛的金属材料及开发利用金属矿物及开发利用金属矿物 考点二合金的概念及其重要考点二合金的概念及其重要 应用应用 考点一铜及其化合物考点一铜及其化合物知识梳理知识梳理题型构建题型构建 考点三金属矿物的开发和考点三金属矿物的开发和 利用利用第第4 4讲用途广泛的金属材料及开发利用金属矿物讲用途广泛的金属材料及开发利用金属矿物铜铜及其重要化合物的主要性质及其重要化合物的主要性质。1铜铜 在元素周期表中的位置在元素周期表中的位置 物理性质：物理性质： 紫红色固体；具有良好的延展紫红色固体；具有良好的延展 性、导电性、导电（仅次于银）、导热性；溶沸点高（仅次于银）、导热性；溶沸点高
2、，密度大。，密度大。化学性质：与非金属、水、酸、氧化物、盐反应化学性质：与非金属、水、酸、氧化物、盐反应29Cu铜第四周期 第 IB族电子排布式反应物质反应物质化学方程式化学方程式非非金金属属O2Cl2S氧氧化化性性酸酸浓硫酸浓硫酸浓硝酸浓硝酸稀硝酸稀硝酸盐盐FeCl3AgNO3在空气中加热在空气中加热 2Cu + O2 = 2CuO在潮湿空气中，在潮湿空气中，2Cu + O2 +H2O + CO2= 2Cu2(OH)2CO3铜绿铜绿Cu + Cl2 = CuCl2 点燃点燃 棕黄色烟棕黄色烟2Cu + S = Cu2SCu + 2H2SO4(浓浓) = CuSO4+SO2+2H2OCu +
3、4HNO3(浓浓) = Cu(NO3)2+2NO2+2H2O3Cu + 8HNO3(稀稀) =3 Cu(NO3)2+2NO+4H2OCu + 2FeCl3 = CuCl2+2FeCl2Cu + 2AgNO3 = Cu(NO3)2+2Ag知识梳理知识梳理题型构建题型构建考点一考点一I铜及其化合物铜及其化合物绿色绿色 知识梳理知识梳理题型构建题型构建选择铜做货币是因为铜的熔点比较低，选择铜做货币是因为铜的熔点比较低，容易冶炼铸造成型；铜的化学性质比较稳定，不易被腐蚀容易冶炼铸造成型；铜的化学性质比较稳定，不易被腐蚀题组一题组二12345题组一铜及其化合物的性质题组一铜及其化合物的性质 黑色黑色 砖
4、红色砖红色 蓝蓝 不不 弱碱弱碱 酸酸 (1)CuSO45H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾和胆矾，受热易分解为为蓝色晶体，俗称蓝矾和胆矾，受热易分解为 白色粉末白色粉末CuSO4和水。和水。(2)无水无水CuSO4遇水变蓝色遇水变蓝色(生成生成CuSO45H2O)，可作为水的检，可作为水的检 验试剂，但不适于做干燥剂。验试剂，但不适于做干燥剂。(3)CuSO4与石灰乳的混合溶液即为无机农药波尔多液，是一与石灰乳的混合溶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虫害。种良好的杀菌剂，可以用来防治多种作物的病虫害。CuO 黑色固体 不溶于水 碱性氧化物Cu2O 砖红色固体 不
5、溶于水Cu(OH)2蓝色固体 不溶于水CuSO45H2O 蓝矾 蓝色晶体 Cu2(OH)2CO3铜的化合物注意点：铜的化合物注意点：（1）溶液中的）溶液中的Cu2+常为蓝色（浓常为蓝色（浓CuCl2为绿色，稀为绿色，稀CuCl2为蓝色），可作为为蓝色），可作为Cu2+的判断依据。的判断依据。（2）铜盐水解呈酸性，）铜盐水解呈酸性， Cu2+与碱生成蓝色沉淀与碱生成蓝色沉淀Cu(OH)2 （3）无水）无水CuSO4遇水变蓝色，可用于遇水变蓝色，可用于检验水检验水。（4） Cu2O是一种红色粉末，在是一种红色粉末，在非氧化性酸非氧化性酸溶液中发生溶液中发生歧化反应。歧化反应。Cu2O+ 2H+ =
6、Cu + Cu2+ +H2O （5） CuO、 CuS、 Cu2S均为黑色粉末，难溶于水。均为黑色粉末，难溶于水。 其中其中CuS、 Cu2S难溶于非氧化性酸。难溶于非氧化性酸。CuCuOO2H2Cu(NO3)2HNO3HNO3CuCl2Cu(OH)2HClHClNaOHCu2SCuSO4Cu2OO2SCH3CHOHNO3NaOHNaOHH2SO4工业上用铜屑和硝酸为原料制取硝酸铜。在工业上用铜屑和硝酸为原料制取硝酸铜。在实际生产中，先把铜屑在空气中灼烧，再与实际生产中，先把铜屑在空气中灼烧，再与硝酸反应制取硝酸铜，为什么不用铜屑直接硝酸反应制取硝酸铜，为什么不用铜屑直接跟硝酸反应来制取硝酸铜
7、跟硝酸反应来制取硝酸铜? 实验室物质制备的基本要求：实验室物质制备的基本要求：1、原料廉价、用量少、原料廉价、用量少2、污染少、污染少3、对设备要求低、对设备要求低4、操作简单易行、操作简单易行2014届皖八一届皖八一Cu+2H+H2O2=Cu2+2H2O耗酸少；无污染耗酸少；无污染D3在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶，再加入下列固体粉末：在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶，再加入下列固体粉末： FeCl2；Fe2O3；Zn；KNO3；HCl；H2O2； 铜粉可溶解的是铜粉可溶解的是() A B C DB (1)3Cu2O14H2NO=6Cu22NO7H2O(2)16 g(3)0.1 mol1、研磨、研
8、磨2、称量、称量3、加热、加热4、称量、称量6、计算、计算5、再加热称量、再加热称量7、实验、实验结果分析结果分析1 1研磨研磨 在研钵中将硫酸铜晶体研碎。在研钵中将硫酸铜晶体研碎。 加热前加热前, ,一定要把硫酸铜晶体表面的水一定要把硫酸铜晶体表面的水用滤纸吸干用滤纸吸干; ;在研钵中将硫酸铜晶体研碎在研钵中将硫酸铜晶体研碎, ,以防止加热时硫酸铜晶体发生崩溅以防止加热时硫酸铜晶体发生崩溅. .2称量称量 用坩埚准确称取用坩埚准确称取2.0 g已经研碎的硫已经研碎的硫酸铜晶体，记下坩埚和硫酸铜晶体的总质量酸铜晶体，记下坩埚和硫酸铜晶体的总质量（m1）。 4 4称量称量 待坩埚在干燥器里冷却后
9、，将坩埚放待坩埚在干燥器里冷却后，将坩埚放在天平上称量，记下坩埚和无水硫酸铜的总质在天平上称量，记下坩埚和无水硫酸铜的总质量（量（m2）。）。 称量操作要快称量操作要快5再加热称量再加热称量 把盛有无水硫酸铜的坩埚再加热把盛有无水硫酸铜的坩埚再加热，然后放在干燥器里冷却后再称量然后放在干燥器里冷却后再称量，记下质量，到连，记下质量，到连续两次称量的质量差不超过续两次称量的质量差不超过0.1g为止。为止。 用加热的方法除去用加热的方法除去CuS045H20中的结晶水，为了避免中的结晶水，为了避免加热时间过长或温度过高造成的加热时间过长或温度过高造成的CuS04分解，就不可避分解，就不可避免的没有
10、使免的没有使CuSO45H2O中结晶水全部失去，这势必会中结晶水全部失去，这势必会造成新的误差。为此，本实验采取了多次加热的方法，造成新的误差。为此，本实验采取了多次加热的方法，以尽可能的使晶体中的结晶水全部失去。以尽可能的使晶体中的结晶水全部失去。0.1 g是托盘天是托盘天平的感量，两次称量误差不超过平的感量，两次称量误差不超过0.1 g，完全可以说明晶，完全可以说明晶体中的结晶水已全部失去。体中的结晶水已全部失去。6 6计算计算 根据实验数据计算硫酸铜晶体里结晶水根据实验数据计算硫酸铜晶体里结晶水的质量分数和化学式中的质量分数和化学式中x x的实验值。的实验值。m（结晶水）（结晶水）=m1
11、m27 7实验结果分析实验结果分析 根据硫酸铜晶体的化学式计算根据硫酸铜晶体的化学式计算结晶水的质量分数。将实验测定的结果与根据化结晶水的质量分数。将实验测定的结果与根据化学式计算的结果进行对比，并计算实验误差。学式计算的结果进行对比，并计算实验误差。黄黄铜铜Cu-Zn铜铜的的冶炼冶炼：1.高温高温冶炼黄铜矿：冶炼黄铜矿：2.湿法湿法冶铜：冶铜：3.生物生物炼铜炼铜：酸酸铜矿铜矿 铜盐铜盐溶液溶液 铜铜 铁铁（99.95%99.98%）（99.5%99.7%）黄铜矿黄铜矿 粗铜粗铜 精铜精铜 电解电解高温高温铜易与许多元素组成合金，如青铜（铜锡合金）、铜易与许多元素组成合金，如青铜（铜锡合金）
12、、黄铜（铜锌合金）、白铜（铜镍合金）黄铜（铜锌合金）、白铜（铜镍合金） 常见的铜矿石常见的铜矿石毛赤铜矿毛赤铜矿(Cu2O )黄铜矿（黄铜矿（CuFeS2）孔雀石孔雀石(Cu2(OH)2CO3 )蓝铜矿蓝铜矿(Cu3(CO3)2(OH)2 )铜铜的的存在存在主要主要是是化合态化合态 也有少量也有少量游离态游离态高温冶炼黄铜矿高温冶炼黄铜矿 CuFeS2 99.5%99.7% Ag、Au、Fe、Zn 电解精炼电解精炼 99.95%99.98% CuCl2CuCuOCu(OH)2O2H2HClHClNaOHCu2SCuSO4Cu(NO3)2Cu2OO2SCH3CHOHNO3NaOHHNO3HNO3
13、NaOHH2SO4CuCl2CuCuOCu(OH)2O2H2HClHClNaOHCu2SCuSO4Cu(NO3)2Cu2OO2SCH3CHOHNO3NaOHHNO3HNO3NaOHH2SO4Cl2电解电解小结电化学中的小结电化学中的“铜铜”2、电解池、电解池（1）电解精炼铜）电解精炼铜1、原电池、原电池（2）电镀铜）电镀铜（3）惰性电极）惰性电极 电解铜盐溶液电解铜盐溶液练习：以碳棒为电极，电解练习：以碳棒为电极，电解CuSO4溶溶液，写出电极反应式和总反应方程式液，写出电极反应式和总反应方程式阳极阳极: 4OH- 4e- = 2H2O + O2阴极阴极: 2Cu2+ + 4e-=2Cu总反应
14、：总反应：2CuSO4+2H2O=2Cu+O2+2H2SO4通电通电阳极阳极氧氧气气铜铜阴极阴极铜的电解精炼电极反应式电极反应式阴极阴极（纯铜）（纯铜）: Cu2+ + 2e- = Cu (还原反应还原反应)阳极阳极（粗铜）（粗铜）: Cu - 2e- = Cu2+ (氧化反应氧化反应)杂质：Zn - 2e- = Zn2+ Ni-2e- = Ni2+阳极泥阳极泥: 相对不活泼的金属以单质的形式沉积在相对不活泼的金属以单质的形式沉积在电解槽底电解槽底,形成阳极泥形成阳极泥电解精炼铜原理电解精炼铜原理粗铜板粗铜板纯铜板纯铜板硫酸铜溶液硫酸铜溶液粗铜粗铜的电解精炼如右图所示。在粗铜的电解过的电解精炼
15、如右图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极程中，粗铜板应是图中电极_(填图中的字填图中的字母母)；在电极；在电极d上发生的电极反应式为上发生的电极反应式为_；若粗铜中还含有；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位，它们在电解槽中的存在形式和位置为置为_。c Cu22e= Cu Au、Ag以单质的形式沉积在以单质的形式沉积在c(阳极阳极)下方，下方，Fe以以Fe2+的形式进入电解液中的形式进入电解液中【思考【思考】Cu+2HCl=CuCl2+H2 ？阳极（铜）：阳极（铜）：Cu - 2e- = Cu2+阴极（碳）：阴极（碳）：2H+ + 2e- = H2总反应：总反
16、应：Cu+2H+=Cu2+H2电解电解知识梳理知识梳理题型构建题型构建题组二铜及其化合物的制取题组二铜及其化合物的制取硫酸、硫酸铵硫酸、硫酸铵Cu2SCu2O和和Cu2S形成酸雨形成酸雨题组一题组二12345知识梳理知识梳理题型构建题型构建题组二铜及其化合物的制取题组二铜及其化合物的制取(4)黄铜矿熔炼后得到的粗铜含少量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：采用电解法精制。请简述粗铜电解得到精铜的原理：_。粗铜作阳极，纯铜作阴极，电解质为硫酸铜溶液。阳极上发生氧化反应，粗铜作阳极，纯铜作阴极，电解质为硫
17、酸铜溶液。阳极上发生氧化反应，Cu失去电子，使失去电子，使Cu单质变为单质变为Cu2进入溶液中，进入溶液中，Cu2e=Cu2；阴极上发生还原反应，；阴极上发生还原反应，Cu2得到电子在阴极上析出得到电子在阴极上析出Cu单质，单质，Cu22e=Cu，从而达到精制，从而达到精制Cu的目的的目的解析解析(2)Cu2O、Cu2S的的Cu由由1价被还原为价被还原为0价，作氧化剂；价，作氧化剂；Cu2S的的S由由2价被氧化为价被氧化为4价，作还原剂。价，作还原剂。(3)处理处理SO2尾气一般为循环制备硫酸，或用氨水吸收，最后可得到尾气一般为循环制备硫酸，或用氨水吸收，最后可得到(NH4)2SO4等化学品。
18、等化学品。电解池中，电解池中，题组一题组二12345铜及其化合物铜及其化合物有机化学有机化学氧化还原氧化还原实验实验电化学电化学计算计算按下图装置，持续通入按下图装置，持续通入X气体，可以看到气体，可以看到a处有红处有红色物质生成，色物质生成，b处变蓝，处变蓝，c处得到液体，则处得到液体，则X气体可气体可能是（能是（ ）（设各步反应均进行完全）（设各步反应均进行完全）A、H2 B、CO和和H2 C、NH3 D、CH3CH2OH(g)答案：答案：DCuCuOO2H2Cu(NO3)2HNO3HNO3CuCl2Cu(OH)2HClHClNaOHCu2SCuSO4Cu2OO2SCH3CHOHNO3NaOHNaOHH2SO4CuCl2CuCuOCu(OH)2O2H2HClHClNaOHCu2SCuSO4Cu(NO3)2Cu2OO2SCH3CHOHNO3NaOHHNO3HNO3NaOHH2SO4
