（人教通用版）2015屆高考化學一輪總復習講義 第四節(jié) 金屬材料銅及其化合物

第四節(jié)金屬材料_銅及其化合物明考綱要求理主干脈絡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用。3.了解銅及其重要化合物的主要性質及其應用。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。(2)性能：多數(shù)合金的熔點比它的各成分金屬的熔點低；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。鋼是用量最大，用途最廣的合金。(2)有色金屬材料銅和鋁。我國使用最早的合金是青銅，常見的銅合金有黃銅和白銅。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 / 161.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青銅A不銹鋼鉻鎳合金 B司母戊鼎低碳鋼 C門窗框架鋁合金 D鋼絲、鋼管答案：B，A，D，C3化學興趣小組對某“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？提示：利用了鋁合金的密度小、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溶于酸或堿溶液時所產生的氣體的量，應用化學方程式或關系式來判斷合金的組成。其原理的關鍵點是根據(jù)某組分的特殊性質(特別是與酸或堿反應能產生氣體)，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(包括測定結果的誤差分析)。1.某同學設計了如下實驗測量m g銅銀合金樣品中銅的質量分數(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，收集到的V L氣體可能全為NOC操作是過濾，操作是洗滌，操作應是烘干D根據(jù)反應收集到的氣體體積可以計算銅和銀的質量分數(shù)2(2013重慶高考)航母螺旋槳主要由銅鋁合金制造。800 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的質量分數(shù)為_。答案專區(qū)1.解析：不論是濃HNO3還是稀HNO3，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，故操作應是低溫干燥而不是烘干，C項錯誤。根據(jù)反應收集的氣體體積，利用電子守恒及質量關系列式可求得Ag的質量分數(shù)。答案：C2.解析：反應過程為：Al(OH)3故39.0 g為Al(OH)3的質量。因此合金中m(Al)27 gmol113.5 g，合金中銅的質量分數(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、鉑等化學性質不活潑的金屬，在自然界以游離態(tài)存在；化學性質較活潑的金屬在自然界中以化合態(tài)存在。2金屬冶煉的一般步驟(1)富集：除去雜質，提高礦石中有用成分的含量。(2)冶煉：利用氧化還原反應，用還原劑把金屬礦石中的金屬離子還原成金屬單質。(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的化學方程式分別為：2HgO2HgO2；2Ag2O4AgO2。(2)熱還原法：焦炭還原法：用C還原CuO的化學方程式：C2CuO2CuCO2。一氧化碳還原法：工業(yè)上煉鐵的反應原理：3COFe2O32Fe3CO2。H2還原法：用H2還原WO3的化學方程式：3H2WO3W3H2O。活潑金屬還原法：用Al還原Cr2O3的化學方程式：2AlCr2O32CrAl2O3。(3)電解法：電解熔融Al2O3、MgCl2冶煉Al、Mg的化學方程式分別為：2Al2O3(熔融)4Al3O2，MgCl2(熔融)MgCl2。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。()(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)(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a電解法電解熔融NaCl得到金屬鈉 b還原法工業(yè)上將焦炭和鐵礦石放入煉鐵高爐中冶煉鐵 c熱分解法加熱分解HgO獲得水銀答案：b，a，b，c3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是共價化合物，熔融時不電離、不導電；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，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Al2O3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作還原劑時產物的純度較高，但CO有毒，污染環(huán)境。用H2作還原劑時產物的純度高、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原理，錯誤的是()AMgCl2(熔融)MgCl2BAl2O33H22Al3H2OCFe3O44CO3Fe4CO2D2HgO2HgO22冶煉金屬一般有以下幾種方法：熱分解法；焦炭法；水煤氣法(CO或H2)；活潑金屬置換法；電解法。這幾種方法各有優(yōu)缺點，它們在工業(yè)上均有應用。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()Aa用 Bb用Cc用 Dd用二、鋁熱反應及應用(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：如圖所示。(3)反應特點：高溫條件；劇烈燃燒，放出大量的熱；新生成的液態(tài)金屬單質易與Al2O3(固態(tài))分離。(4)引燃劑和鋁熱劑：引燃劑：鎂條、氯酸鉀。鋁熱劑：鋁粉和金屬氧化物(Fe2O3、Cr2O3、V2O5等)組成的混合物。(5)應用：鋁熱反應常用于冶煉難熔金屬，如V、Cr、Mn等；焊接鋼軌等。(6)注意：不能利用鋁熱反應冶煉活潑性比Al強的金屬。如Al與MgO高溫下不反應。,3.某同學對“鋁熱反應”的現(xiàn)象有這樣的描述：“反應放出大量的熱，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”。查閱化學手冊知：Al、Al2O3、Fe、Fe2O3的熔點、沸點數(shù)據(jù)如下：物質AlAl2O3FeFe2O3熔點/6602 0541 5351 462沸點/2 4672 9802 750(1)該同學推測，鋁熱反應所得到的熔融物應是鐵鋁合金。理由是：該反應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_，反應的離子方程式為_。(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，一般用電解法制取；B項，由于Al的還原性強于H2，B中反應不能發(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：B2.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?；馃兹甘療掋~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)了鋁熱反應的特點之一放熱較多，并且結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，有氣泡產生。相應的離子方程式為2Al2OH2H2O=2AlO3H2。(3)鐵鋁熔融物在一定條件下與濃硫酸或稀硝酸反應，會產生有毒氣體，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，故最好選用稀硫酸。答案：(1)合理(2)NaOH溶液2Al2OH2H2O=2AlO3H2(3)B銅及其化合物的性質和應用1銅的物理性質銅是一種有金屬光澤的紫紅色固體，有良好的導電、導熱性(僅次于銀，可用于制電纜)，良好的延展性。2銅的化學性質銅的化學性質不太活潑，自然界中有少量單質銅存在，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發(fā)生化學反應，寫出下列有關反應的化學方程式。3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O；Cu4HNO3(濃)=Cu(NO3)22NO22H2O；Cu2H2SO4(濃)CuSO4SO22H2O；CuCl2CuCl2；2CuO22CuO；2CuSCu2S；Cu2AgNO3=Cu(NO3)22Ag；Cu2FeCl3=CuCl22FeCl2。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，化學方程式為Cu(OH)2CuOH2O。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，來檢驗水的存在。()(4)將鐵片置于CuSO4溶液中，鐵片上有紅色物質析出，說明鐵比銅活潑。()答案：(1)(2)(3)(4)2將下列物質與顏色用短線連接起來。a藍色Cu2S b黑色Cu(OH)2 c白色Cu2(OH)2CO3 d紅色CuSO45H2O e綠色CuCuSO4提示：b，d，b，a，e，a，d，c3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方程式。提示：Cu2(OH)2CO3；2CuO2CO2H2O=Cu2(OH)2CO3。4由銅屑制備硫酸銅時，一般不用銅與濃硫酸反應，而是將熱空氣通入銅和稀硫酸的混合物中，為什么？提示：銅與濃硫酸反應生成硫酸銅、二氧化硫和水，Cu2H2SO4(濃)CuSO4SO22H2O；將熱空氣通入到稀硫酸中發(fā)生的反應為2CuO22CuO，CuOH2SO4=CuSO4H2O。兩種方法相比較，前一種方法會產生有毒的SO2，且制取相同質量的硫酸銅，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：FeCuSO4=FeSO4Cu(2)高溫煉銅：工業(yè)上用高溫冶煉黃銅礦的方法獲得銅(粗銅)：2CuFeS24O2Cu2S3SO22FeO(爐渣)2Cu2S3O22Cu2O2SO22Cu2OCu2S6CuSO2粗銅中銅的含量為99.5%99.7%，主要含有Ag、Zn、Fe、Au等雜質，粗銅通過電解精煉可得到純度達99.95%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_，火法煉銅的反應原理是_(用化學方程式表示)。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)： (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反應生成Cu，依據(jù)氧化還原反應的實質判斷硫元素對應的產物是SO2。反應方程式為：Cu2SO22CuSO2。答案：1Cu2SO22CuSO22.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，且有氣泡產生；反應的化學方程式為Cu2(OH)2CO32H2SO4=2CuSO4CO23H2O。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，加入的金屬粉末要能將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，有氣泡產生Cu2(OH)2CO32H2SO4=2CuSO4CO23H2O(2)鐵粉FeCu2=Fe2Cu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)設計(1)寫出用電解法冶煉鈉和鋁的化學方程式_，_。(2)工業(yè)上冶煉鐵用的還原劑是什么？寫出反應的化學方程式。_(3)由泡銅(Cu2O、Cu)冶煉粗銅的化學方程式是_。(4)已知Cu2O能與稀H2SO4反應生成CuSO4和Cu，泡銅中的Cu2O和Cu均是紅色物質，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，試寫出該反應的化學方程式。_。 (6)由粗銅電解精煉銅時，粗銅接電源的正極還是負極？_。(7)設計由粗銅、濃H2SO4，水等物質制備CuSO4的實驗方案。_。答案：(1)2NaCl(熔融)2NaCl22Al2O3(熔融)4Al3O2(2)CO3COFe2O32Fe3CO2(3)3Cu2O2Al6CuAl2O3(4)將少量紅色物質放入稀H2SO4中，若溶液變成藍色，說明紅色物質為Cu2O，若溶液不變藍，則紅色物質為Cu(5)1價Cu2SO22CuSO2(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！