高中化學 第9講 銅及其化合物課件 新人教必修1

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1、第9講銅及其化合物金屬材料及金屬礦物的開發(fā)利用一、銅及其化合物一、銅及其化合物1.單質銅單質銅(1)物理性質:紫紅紫紅色固體,具有良好的延展性、導熱熱性和導電電性。(2)化學性質教材研讀教材研讀寫出上圖中有關反應的化學方程式或離子方程式:a.與潮濕空氣反應:2Cu+O2+CO2+H2OCu2(OH)2CO3。b.與S反應:2Cu+SCu2S。c.與氧化性酸反應與濃硫酸共熱:Cu+2H2SO4(濃濃)CuSO4+SO2+2H2O;與稀硝酸反應:3Cu+8H+2N3Cu2+2NO+4H2O(離子方程式)。d.與鹽溶液反應(寫離子方程式)與硝酸銀溶液反應:Cu+2Ag+2Ag+Cu2+;與FeCl3

2、溶液反應:Cu+2Fe3+2Fe2+Cu2+。(3)銅的冶煉a.火法煉銅:Cu2S+O22Cu+SO2。b.濕法煉銅:Fe+CuSO4FeSO4+Cu。c.電解精煉:電解時,用純銅作陰極,粗銅作陽極,用CuSO4溶液作電解液。3O2.氧化銅和氧化亞銅氧化銅和氧化亞銅3.氫氧化銅(1)物理性質:藍藍色、不不溶于水的固體。(2)化學性質及應用4.五水硫酸銅五水硫酸銅CuSO45H2O為藍色晶體,俗稱藍礬、膽礬。無水CuSO4為白色粉末,遇水變藍色藍色(生成CuSO45H2O),可用于檢驗水。5.堿式碳酸銅堿式碳酸銅堿式碳酸銅的化學式為Cu2(OH)2CO3,是銅綠的成分,是銅在潮濕的空氣中被銹蝕的

3、產物,其受熱易分解:Cu2(OH)2CO32CuO+H2O+CO2。自測自測1某研究小組用廢銅粉制取膽礬,設計了如下三個實驗方案:(1)CuCuSO4硫酸銅溶液CuSO45H2O。(2)CuCuO硫酸銅溶液CuSO45H2O。(3)硫酸銅溶液CuSO45H2O。對三個方案進行評價,你認為最好的是哪個方案?Cu熱空氣答案答案方案(1):產生污染性氣體,且消耗硫酸較多。方案(2):消耗能量較多,且步驟復雜。方案(3):不產生污染性氣體,原料利用率高,節(jié)約能源。因而方案(3)更經濟合理。特別提示特別提示(1)通常Cu2+在溶液中呈藍色,可作為Cu2+的判定依據(jù)。(2)Cu2+與堿反應生成藍色沉淀Cu

4、(OH)2,這是鑒定Cu2+的原理之一。(3)銅鹽溶液有毒,主要是因為Cu2+為重金屬離子,能使蛋白質變性而失去生理活性,人們利用它的這一性質用膽礬、熟石灰、水配成波爾多液,用來殺蟲。自測自測2孔雀石的主要成分為Cu2(OH)2CO3。某同學設計的從孔雀石中冶煉銅的方案如下(假設孔雀石中雜質不溶于水和稀硫酸):足量金屬粉末孔雀石溶液Cu(1)反應能觀察到的現(xiàn)象是,有關反應的化學方程式為。(2)反應加入的金屬可能是,有關反應的離子方程式為。答案答案(1)固體逐漸消失,溶液由無色變成藍色,有氣泡產生Cu2(OH)2CO3+2H2SO42CuSO4+CO2+3H2O(2)鐵粉(答案合理即可)Fe+C

5、u2+Fe2+Cu(答案合理即可)解析解析(1)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,且有氣泡產生;反應的化學方程式為Cu2(OH)2CO3+2H2SO42CuSO4+CO2+3H2O。(2)經過濾除去難溶于水和稀硫酸的雜質,則濾液中主要含有CuSO4和H2SO4,加入的金屬粉末能將Cu2+從溶液中置換出來即可,故可能是Fe或Zn等。二、合金及常見金屬材料二、合金及常見金屬材料1.合金合金2.常見金屬材料常見金屬材料(1)重要的黑色金屬材料鋼鋼鋼是用量最大、用途最廣的合金。鋼(2)銅合金銅合金常見的銅合金主要包括青銅青銅、黃銅和白銅等。:,:,:,:,低碳鋼 韌性、焊接性

6、好 強度低碳素鋼 中碳鋼 強度高 韌性及加工性好高碳鋼 硬而脆 熱處理后彈性好合金鋼 具有各種不同的優(yōu)良性能 用于制不銹鋼及各種特種鋼自測自測3下列關于金屬的說法中,不正確的是()A.合金比純金屬具有更好的性能,合金的熔點一般比各成分金屬的低B.一般情況下,合金的硬度大于其各成分金屬的硬度C.常用電解法冶煉鈉、鎂、鋁等活潑金屬D.由于鋁在常溫下不能與氧氣反應,所以鋁制品具有一定的抗腐蝕性,是一種應用廣泛的金屬材料D答案答案DA項,合金的熔點一般比其成分金屬的低;B項,一般情況下,合金的硬度比其成分金屬的大;C項,活潑金屬常用電解法冶煉,如鈉、鎂、鋁等;D項,鋁在常溫下能與氧氣反應,并在鋁的表面

7、形成一層致密的氧化鋁保護膜,所以鋁制品具有一定的抗腐蝕性。自測自測4某化學興趣小組對奧運會金牌成分提出猜想:甲認為金牌是由純金制造的;乙認為金牌是由金銀合金制成的;丙認為金牌是由黃銅(銅鋅合金)制成的。為了驗證他們的猜想,請你選擇一種試劑來證明甲、乙、丙猜想的正誤()A.硫酸銅溶液B.稀硝酸C.鹽酸D.硝酸銀溶液B答案答案B純金遇到稀硝酸不溶解;金銀合金遇到稀硝酸會部分溶解;黃銅遇到稀硝酸會全部溶解。三、金屬礦物的開發(fā)和利用三、金屬礦物的開發(fā)和利用1.金屬在自然界中存在的形態(tài)金屬在自然界中存在的形態(tài)除了金金、鉑鉑等極少數(shù)金屬外,絕大多數(shù)金屬以化合化合物物的形式存在于自然界中。在這些金屬化合物中

8、,金屬元素都顯正化合價。2.金屬冶煉的實質金屬冶煉的實質使金屬化合物中的金屬離子得得電子被還原還原為金屬單質的過程:Mn+ne-M。4.金屬冶煉方法金屬冶煉方法(1)熱分解法例如:2HgO2Hg+O2,2Ag2O4Ag+O2。用熱分解法冶煉金屬的特點:金屬元素的金屬性弱弱,金屬元素的原子不易不易失去電子,對應的金屬離子容易容易得到電子,該金屬元素所形成的化合物穩(wěn)定性較差較差。3.金屬冶煉的一般步驟金屬冶煉的一般步驟(2)熱還原法a.焦炭還原法。例如:C還原ZnO、CuO,化學方程式依次為C+2ZnO2Zn+CO2、C+2CuO2Cu+CO2。b.一氧化碳還原法。例如:CO還原Fe2O3、CuO

9、,化學方程式依次為3CO+Fe2O32Fe+3CO2、CO+CuOCu+CO2。c.氫氣還原法。例如:H2還原WO3、Fe3O4,化學方程式依次為3H2+WO3W+3H2O、4H2+Fe3O43Fe+4H2O。d.活潑金屬還原法。例如:Al還原Cr2O3、V2O5,化學方程式依次為2Al+Cr2O3Al2O3+2Cr、10Al+3V2O56V+5Al2O3。(3)電解法例如:電解熔融Al2O3、MgCl2、NaCl制Al、Mg、Na,化學方程式依次為2Al2O3(熔融熔融)4Al+3O2,MgCl2(熔融熔融)Mg+Cl2,2NaCl(熔融熔融)2Na+Cl2。特別提示特別提示(1)電解法冶煉

10、活潑金屬使用的是熔融的金屬鹽或金屬氧化物,不是鹽溶液。(2)鈉、鎂的冶煉是電解熔融的NaCl、MgCl2,鋁的冶煉是電解加了冰晶石的熔融Al2O3,而不是電解熔融AlCl3,因為AlCl3是共價化合物,熔融狀態(tài)不導電。自測自測5(1)鋁是地殼中含量最高的金屬元素,為什么人類對鋁的使用比鐵、銅晚得多?(2)熱還原法用到的還原劑有焦炭、CO和H2,試從所得產物純度及對環(huán)境污染的角度考慮哪種還原劑更好?答案答案(1)鋁的金屬活動性比鐵、銅強,難于冶煉。(2)最好的還原劑是H2;原因是焦炭會使產品的純度降低,CO會污染環(huán)境。自測自測6下列制備金屬單質的方法或原理正確的是()A.在高溫條件下,用H2還原

11、MgO制備單質MgB.在通電條件下,電解熔融Al2O3制備單質AlC.在通電條件下,電解飽和食鹽水制備單質NaD.加強熱,使CuO在高溫條件下分解制備單質CuB答案答案B制備單質Mg應該用電解熔融MgCl2的方法;制備單質Na采用電解熔融NaCl的方法;制備單質Cu用熱還原法?？键c突破考點突破考點一金屬活動性順序及其應用考點一金屬活動性順序及其應用考點二守恒法在化學計算中的應用考點二守恒法在化學計算中的應用考點一金屬活動性順序及其應用考點一金屬活動性順序及其應用典例典例1化學在生活中有著廣泛的應用,下列對應關系錯誤的是()化學性質實際應用AAl2(SO4)3和小蘇打反應泡沫滅火器滅火B(yǎng)鐵比銅金

12、屬性強FeCl3腐蝕Cu刻制印刷電路板C次氯酸鹽具有氧化性漂白粉漂白織物DHF與SiO2反應氫氟酸在玻璃器皿上刻蝕標記B答案答案BFeCl3與Cu的反應為2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2,不能用來比較鐵與銅的金屬性強弱,故錯誤。1-1下列關于金屬冶煉的說法中正確的是()A.金屬銀、汞可用熱分解法冶煉B.可用熱分解法冶煉金、鉑C.金屬Mg、Al都可以用電解熔融氯化物的方法制得D.電解法是冶煉活潑金屬(如鉀、鈉、鎂、鋁等)的唯一方法A答案答案AA項,銀、汞為不活潑金屬,工業(yè)上可用熱分解其氧化物制得;B項,金、鉑極不活潑,應用富集法(物理方法)冶煉;C項,AlCl3為共價化合物,熔融狀態(tài)不

13、導電,工業(yè)上制備金屬Al是用電解熔融Al2O3的方法;D項,工業(yè)上冶煉鉀可以用鈉還原法:Na+KClNaCl+K,反應制得的鉀蒸氣遇冷即得到金屬鉀。1-2氧化還原反應廣泛應用于金屬的冶煉。下列說法不正確的是()A.冶煉鐵的主要原料有鐵礦石、焦炭、空氣、石灰石等,其中石灰石的作用是除去鐵礦石中的脈石(二氧化硅)B.濕法煉銅與火法煉銅的反應中,銅元素都發(fā)生還原反應C.工業(yè)上Mg可由電解熔融的MgO制取,Na可由電解熔融的NaCl制取D.鋁熱法還原鐵的反應中,放出的熱量能使鐵熔化C答案答案C工業(yè)上用電解熔融MgCl2的方法冶煉金屬鎂。守恒法是中學化學計算中一種很重要的方法,也是解題中應用最多的方法之

14、一。其特點是抓住有關變化的始態(tài)和終態(tài),忽略中間過程,利用其中某種不變量建立關系式,從而簡化思路,快速解題。守恒法主要包括質量守恒法、原子守恒法、電荷守恒法、得失電子守恒法等。1.質量守恒法質量守恒法質量守恒主要包括兩項內容:參加反應的各物質的質量總和等于生成的各物質的質量總和;反應前后各元素的質量守恒。2.原子守恒法原子守恒法原子守恒主要指系列反應中某原子個數(shù)(或物質的量)不變,以此為基礎考點二守恒法在化學計算中的應用考點二守恒法在化學計算中的應用可求出與該原子相關聯(lián)的某些物質的數(shù)量(或質量)。3.電荷守恒法電荷守恒法電荷守恒即溶液中陽離子所帶的正電荷總數(shù)=陰離子所帶的負電荷總數(shù)。常見的電荷守

15、恒有以下幾種情況:化合物化學式中存在的電中性原則(正、負化合價代數(shù)和為0);離子反應中的電荷守恒(反應前后凈電荷數(shù)相等);電解質溶液中存在的電荷守恒(陰、陽離子電荷總數(shù)相等)。4.得失電子守恒法得失電子守恒法氧化還原反應中(或系列化學反應中),氧化劑得電子總數(shù)=還原劑失電子總數(shù)。典例典例2現(xiàn)有CuO和Fe2O3組成的混合物ag,向其中加入2molL-1的硫酸溶液50mL,恰好完全反應。若將ag該混合物在足量H2中加熱,使其充分反應,冷卻后剩余固體質量為()A.1.6agB.(a-1.6)gC.(a-3.2)gD.1.6gB答案答案B金屬氧化物與硫酸恰好完全反應,生成n(H2O)=n(H2SO4

16、)=5010-3L2molL-1=0.1mol。生成的H2O中的氧元素完全來自于金屬氧化物,所以ag金屬氧化物中氧元素的質量為0.1mol16gmol-1=1.6g,則ag金屬氧化物被足量H2還原后剩余固體質量為(a-1.6)g。2-1有一塊鐵的“氧化物”樣品,用140mL5.0molL-1鹽酸恰好將其完全溶解,所得溶液還能吸收0.025molCl2,恰好使其中的Fe2+全部轉變?yōu)镕e3+,則該樣品可能的化學式為()A.Fe2O3B.Fe3O4C.Fe4O5D.Fe5O7D答案答案D根據(jù)2Fe2+Cl22Fe3+2Cl-可知鐵的“氧化物”樣品用鹽酸溶解后所得溶液中n(Fe2+)=0.025mo

17、l2=0.05mol,根據(jù)電荷守恒得2n(Fe2+)+3n(Fe3+)=n(Cl-),則n(Fe3+)=0.2mol,故n(Fe2+) n(Fe3+)=0.05 0.2=1 4,該氧化物可表示為FeO2Fe2O3,即Fe5O7。2-2向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入150mL4molL-1的稀硝酸恰好使混合物完全溶解,放出2.24LNO(標準狀況),往所得溶液中加入KSCN溶液,無紅色出現(xiàn)。若用足量的H2在加熱條件下還原相同質量的混合物,所得到鐵的物質的量為()A.0.21molB.0.25molC.0.3molD.0.35molB答案答案B稀硝酸恰好使混合物完全溶解,加入KSCN溶液,無紅色出現(xiàn),說明鐵元素在溶液中以Fe2+形式存在,根據(jù)氮原子守恒可以求出nFe(NO3)2=(0.15L4molL-1-2.24L22.4Lmol-1)2=0.25mol,再由鐵原子守恒可知,用足量的H2在加熱條件下還原相同質量的混合物,所得到的鐵的物質的量為0.25mol。