1、第4节用途广泛的金属材料 铜及其重要化合物,-2-,考纲要求:1.了解铜及其重要化合物的制备方法。2.掌握铜及其重要化合物的主要性质及其应用。3.了解常见金属的活动顺序。4.了解合金的概念及其重要应用。,-3-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,金属矿物的开发利用1.金属材料,-4-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,-5-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,-6-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,-7-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,-8-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,特别提醒铝热反应的三个注意事项(1)铝热反应是在高温干态下进行的置换反应,铝只能与金属活动性顺序中排
2、在它之后的金属的氧化物反应。(2)铝热反应会放出大量的热(这一特性常出现在推断题中)。(3)铝热反应不能用来冶炼金属铁、铜等(要考虑生产成本)。,-9-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,自主巩固判断正误,正确的画“”,错误的画“”。(1)铝合金的熔点比纯铝的高 ( )(2)合金材料中不可能含有非金属元素 ( )(3)地震灾区重建要使用大量钢材,钢材是合金 ( )(4)用金属钠能置换氯化铜溶液中的铜 ( )(5)工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al涉及氧化还原反应 ( )(6)电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时,阴极上依次析出Cu、Fe、Al ( )(7)电解氯化镁溶液可制
3、取金属镁 ( )(8)用焦炭与空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物 ( ),-10-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,-11-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,-12-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,例1工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下:,(1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的吸收。A.浓硫酸B.稀硝酸C.NaOH溶液D.氨水(2)用稀硫酸浸泡熔渣B,取少量所得溶液,滴加KSCN溶液后呈红色,说明溶液中存在(填离子符号),检验溶液中还存在Fe2+的方法是(注明试剂、现象)。(3)由泡铜冶炼粗铜的化学方程式为。,-13-,考点一,考点二,
4、基础梳理,考点突破,(4)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼,下列说法正确的是。A.电能全部转化为化学能B.粗铜接电源正极,发生氧化反应C.溶液中Cu2+向阳极移动D.从阳极泥中可回收Ag、Pt、Au等贵金属(5)利用反应2Cu+O2+2H2SO4?2CuSO4+2H2O可制备CuSO4,若将该反应设计为原电池,其正极电极反应式为。,-14-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,-15-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,-16-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,易错警示(1)电解法冶炼活泼金属使用的是熔融的金属盐或金属氧化物,而不是盐
5、溶液。(2)铜除了用热还原法冶炼外,还可以用湿法或用电解法进行冶炼。(3)铝是地壳中含量最高的金属元素,但人类对铝的使用比铁、铜晚得多,是因为铝的金属活动性比铁、铜强,难于冶炼,古代冶炼技术条件达不到,不能冶炼铝。(4)铁也可通过置换反应得到,如铝热反应。,-17-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,跟踪训练1.金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的应用。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.灼烧孔雀石Cu2(OH)2CO3和焦炭混合物制铜也属于还原法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.工业上金属Mg、Cu都是用热还原法制得的,答
6、案,解析,-18-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,2.生产MnO2和Zn的工艺简化流程如图所示(中间产物的固体部分已经略去):,软锰矿:MnO2含量65%;Al2O3含量为4%。闪锌矿:ZnS含量80%;FeS、CuS、CdS含量各为2%。滤液B中含金属离子:Zn2+、Mn2+、Fe2+、Al3+。,-19-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,试回答下列问题:(1)步骤中软锰矿、闪锌矿与硫酸溶液共热时可析出硫,且金属元素转化为相应的硫酸盐(铁元素以+3价存在)。其中MnO2与FeS发生反应的离子方程式为。(2)步骤中的MnO2也可用下列代替(不考虑Mn2+的反应)。A.KMnO4固体B
7、.H2O2溶液C.浓硝酸D.新制氯水(3)步骤电解过程中阳极的电极反应式为。(4)加入化合物X后可得纯净的ZnSO4、MnSO4溶液,X可以是ZnO或Zn(OH)2或Mn(OH)2或MnCO3等,则产品D为(填化学式)。,-20-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,(5).将制得的MnO2(s)与KOH(s)、KClO3(s)按比例混合,加热熔融(不断搅拌)可得KCl和K2MnO4的固体混合物;.再用5%的KOH溶液溶解得绿色( )溶液;.向绿色溶液中通入适量的CO2后,将溶液加热,并趁热滤去残渣含MnO2(s);.将滤液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得紫色KMnO4晶体。第步操作中“
8、趁热过滤”的目的是。写出中生成KMnO4的化学方程式:。中需控制CO2的用量,若CO2过量,会使所得产品的纯度降低,原因可能是。,-21-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,答案:(1)3MnO2+2FeS+12H+?2Fe3+3Mn2+2S+6H2O(2)B(3)Mn2+2H2O-2e-?MnO2+4H+(4)H2SO4(5)防止温度降低,KMnO4晶体析出,导致产率下降2CO2+3K2MnO4?2KMnO4+MnO2+2K2CO3通入过量的CO2会生成溶解度小的KHCO3,随KMnO4晶体一起析出,-22-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,解析:(1)根据题中的信息及框图转化关系:软
9、锰矿、闪锌矿与硫酸溶液共热时析出硫的反应为氧化还原反应,MnO2与FeS反应的离子方程式为3MnO2+2FeS+12H+?2Fe3+3Mn2+2S+6H2O。(2)步骤中的MnO2作氧化剂将Fe2+氧化为Fe3+,为了不引入新的杂质,可以选择H2O2溶液,故选B。(3)步骤电解过程中阳极的电极反应式为Mn2+2H2O-2e-?MnO2+4H+。(4)加入化合物X的目的是除去其中的铝离子和铁离子,生成Al(OH)3、Fe(OH)3,得到纯净的ZnSO4、MnSO4溶液,X可以是ZnO或Zn(OH)2或Mn(OH)2或MnCO3等,将滤液电解,阴极产生Zn,阳极产生MnO2和硫酸。,-23-,考点
10、一,考点二,基础梳理,考点突破,-24-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,铜及其重要化合物1.单质铜(1)物理性质:铜是一种有金属光泽的紫红色固体,有良好的导电、导热性(仅次于银,可用于制电缆),有良好的延展性。,-25-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,(2)化学性质:,-26-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,2.氧化铜和氧化亚铜,-27-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,3.氢氧化铜(1)物理性质:蓝色不溶于水的固体。(2)化学性质及应用(用化学方程式或离子方程式表示),-28-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,4.铜盐(1)碱式碳酸铜。碱式碳酸铜的化学式为Cu2(O
11、H)2CO3,是铜绿的成分,是铜在潮湿的空气中被锈蚀的结果,其受热分解的化学方程式为Cu2(OH)2CO3 2CuO+CO2+H2O。(2)硫酸铜。CuSO45H2O为蓝色晶体,俗称胆矾或蓝矾。无水CuSO4为白色粉末,遇水变蓝色(生成CuSO45H2O)。(3)铜盐的毒性。铜盐溶液有毒,主要是因为铜离子能与蛋白质作用,使蛋白质变性失去生理活性,因此人们根据这一性质用胆矾、熟石灰、水配成波尔多液,用来杀灭植物的病毒。,-29-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,自主巩固判断正误,正确的画“”,错误的画“”。(1)CuO是黑色固体,与水反应生成Cu(OH)2 ( )(2)Cu2O遇硝酸会被氧化
12、成Cu2+ ( )(3)Cu2(OH)2CO3是铜锈的主要成分,在干燥的空气中不易生成 ( )(4)过量的铜与浓硝酸反应一定没有一氧化氮生成 ( )(5)可利用无水硫酸铜遇水变蓝这一性质,来检验水的存在 ( )(6)将铁片置于CuSO4溶液中,铁片上有红色物质析出,说明铁比铜活泼 ( ),-30-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,-31-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,-32-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,-33-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,-34-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,-35-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,.生物浸出在反应釜中加入黄铜矿、硫
13、酸铁、硫酸和微生物,并鼓入空气,黄铜矿逐渐溶解,反应釜中各物质的转化关系如图所示。,(4)在微生物的作用下,可以循环使用的物质有(填化学式),微生物参与反应的离子方程式为 (任写一个)。(5)假如黄铜矿中的铁元素最终全部转化为Fe3+,当有2 mol 生成时,理论上消耗O2的物质的量为。,-36-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,-37-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,-38-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,-39-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,-40-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,思维建模废铜综合利用的常用化工流程,-41-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破
14、,跟踪训练3.(2017哈尔滨模拟)某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质,操作正确且能达到实验目的的是()A.将铜丝插入浓硫酸中并加热,反应后再加入水,观察硫酸铜溶液的颜色B.常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中,观察CuCl2的生成C.将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干,得到无水CuCl2固体D.将表面有铜绿Cu2(OH)2CO3的铜器放入盐酸中浸泡,除去铜绿,答案,解析,-42-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,4.银铜合金广泛用于航空工业。从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下:,注:Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450 和80 ,-43-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,(1)电解精炼银时,阴极反应式为。滤渣A与稀硝酸反应,产生的气体在空气中迅速变为红棕色,该气体变色的化学方程式为。(2)固体混合物B的组成为;在生成固体B的过程中,需控制NaOH的加入量。若NaOH过量,则因过量引起的反应的离子方程式为。(3)完成煅烧过程中一个反应的化学方程式:,(4)若银铜合金中铜的质量分数为63.5%,理论上5.0 kg废料中的铜可完全转化为 mol CuAlO2,至少需要1.0 molL-1的Al2(
