2019届高考化学一轮复习人教版配套学案第3章基础课4铜金属材料与金属矿物的开发利用含答案.doc

始于1989 戴氏名师教育个性化学科优化学案学员姓名科目年级教师课 题教学组长签字授课时间 月 日 时 分备课时间 月 日签字确认老师： 学生：作业布置学员课堂表现学 习目 标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重要性及其应用。重、难、考 点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。教学过程基础课4铜金属材料与金属矿物的开发利用考点一铜及其化合物的性质及应用1铜的物理性质紫红色固体，具有良好的导电、导热和延展性。2铜的化学性质(1)与非金属单质的反应(2)与酸反应(3)与某些盐溶液反应(写离子方程式)3铜的重要化合物(1)Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，是铜绿、孔雀石的主要成分，受热分解可生成黑色的氧化铜，化学方程式：Cu2(OH)2CO32CuOCO2H2O，可溶于稀硫酸，离子方程式：Cu2(OH)2CO34H=2Cu2CO23H2O。(2)黑色氧化铜在高温下分解为红色的Cu2O，化学方程式为4CuO2Cu2OO2。(3)蓝色的硫酸铜晶体受热分解为白色的硫酸铜粉末，化学方程式为CuSO45H2OCuSO45H2O。(4)红色的Cu2O与稀硫酸反应，溶液变蓝，同时生成红色的单质铜，离子方程式为Cu2O2H=CuCu2H2O。正误判断，正确的划“”，错误的划“”(1)Cu2(OH)2CO3是铜锈的主要成分，在干燥的空气中不易生成。()(2)过量的铜与浓硝酸反应一定没有一氧化氮生成。()(3)利用无水硫酸铜遇水变成蓝色这一性质，来检验水的存在。()(4)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。()题组一铜及其化合物的性质1(2018兰州质检)下列关于铜的化合物的说法正确的是()A蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末是化学变化B常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中，有棕黄色的烟生成C用稀盐酸除去铜锈的离子方程式为CuO2H=Cu2H2OD向CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后，将混合物倒入蒸发皿加热煮沸一会儿，然后冷却、过滤，滤纸上的物质为“蓝色固体”解析：选A蓝色硫酸铜晶体受热失去结晶水转化为白色硫酸铜粉末是化学变化，A正确；常温下铜与氯气不反应，需在点燃条件下才能反应，观察到有棕色的烟生成，B错误；铜锈的成分是碱式碳酸铜，不是氧化铜，C错误；CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后生成Cu(OH)2沉淀，加热后过滤，滤纸上留下的是黑色物质CuO，D错误。2(2018南昌一中测试)已知CuO经高温灼烧生成Cu2O，Cu2O与H发生反应：Cu2O2H=CuCu2H2O。将经高温灼烧后的CuO样品投入足量的热的稀硝酸溶液中，下列有关说法中正确的是()A如果溶液变为蓝色、同时有紫红色固体出现，说明样品全部生成了Cu2OB溶液中最终可能有紫红色固体出现C这种实验的结果无法说明CuO分解的程度D如果溶液中出现蓝色，最终没有紫红色固体出现，说明CuO没有分解解析：选C若误认为Cu不与热的稀硝酸反应会造成错选D。如果样品部分生成了Cu2O，也会有类似现象发生，即这种实验的结果无法说明CuO分解的程度，A项错误、C项正确；由于Cu能够与热的稀硝酸反应，所以不论CuO是否完全分解，溶液中最终不可能有紫红色固体出现，B、D项错误。常见铜及其化合物的颜色物质颜色物质颜色Cu紫红色CuSO4白色CuO黑色CuSO45H2O蓝色Cu2O砖红色Cu2(OH)2CO3绿色Cu2S黑色Cu(OH)2蓝色题组二铜的冶炼方法3在实验室里用铁屑、氧化铜、稀硫酸为原料制备单质铜，有下列两种途径：FeH2CuCuOCuSO4Cu若用这两种方法制得等量的铜，则下列有关说法符合实际情况的是()A消耗氧化铜的质量相同B消耗铁的质量相同C消耗硫酸的质量相同D生成硫酸亚铁的质量相同解析：选A制备1 mol Cu需要1 mol CuO，而H2还原CuO时需要先用H2排除体系内的空气，冷却时也需要继续通H2，因此需要H2的量远大于1 mol，即消耗的Fe、H2SO4均比第种方法多。4孔雀石的主要成分为Cu2(OH)2CO3。某同学设计的从孔雀石中冶炼铜的方案如下(假设孔雀石中杂质不溶于水和稀硫酸)：(1)反应能观察到的现象是_，有关反应的化学方程式为_。(2)反应加入的金属可能是_，有关反应的离子方程式为_。解析：(1)孔雀石中加入稀硫酸可看到孔雀石逐渐溶解，溶液由无色变为蓝色，且有气泡产生；反应的化学方程式为Cu2(OH)2CO32H2SO4=2CuSO4CO23H2O。(2)经过滤除去难溶于水和稀硫酸的杂质，则滤液中主要含有CuSO4，加入的金属粉末能将Cu2从溶液中置换出来即可，故金属可能是Fe或Zn等。答案：(1)固体逐渐溶解，溶液由无色变成蓝色，有气泡产生Cu2(OH)2CO32H2SO4=2CuSO4CO23H2O(2)铁粉(答案合理即可)FeCu2=Fe2Cu题组三铜及其化合物的有关实验探究5(2018滕州一中检测)已知酸性条件下有如下反应：2Cu=Cu2Cu。由于反应温度不同，用氢气还原氧化铜时，可能产生Cu或Cu2O，两者都是红色固体。一同学对某次用氢气还原氧化铜实验所得的红色固体产物做了验证，实验操作和实验现象记录如下：加入试剂稀硫酸浓硫酸、加热稀硝酸浓硝酸实验现象红色固体和蓝色溶液无色气体和蓝色溶液无色气体和蓝色溶液红棕色气体和蓝色溶液由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物是()ACuBCu2OC一定有Cu，可能有Cu2OD一定有Cu2O，可能有Cu解析：选DH2还原CuO生成红色固体，可能是Cu和Cu2O中的一种或两种，产物中加入稀H2SO4溶液变蓝和得到红色固体，证明产物中含Cu2O，在酸性条件下2Cu=Cu2Cu，故不能证明产物中是否含有Cu。6(2018南昌模拟)铜是与人类关系非常密切的有色金属。已知，常温下，在溶液中Cu2稳定，Cu易在酸性条件下发生反应：2Cu=Cu2Cu。大多数1价铜的化合物多数不溶于有机溶剂，如Cu2O(砖红色)、CuI、CuCl、CuH等。(1)在CuCl2溶液中逐滴滴加过量的KI溶液可能发生：a2Cu24I=2CuI(白色)I2b2Cu22Cl2I=2CuCl(白色)I2为顺利观察到白色沉淀可以加入的最佳试剂是_。ASO2B苯CNaOH溶液D乙醇(2)一定条件下，在CuSO4中加入NH5反应生成氢化亚铜(CuH)。已知NH5是离子化合物且所有原子都达到稀有气体的稳定结构，请写出NH3的电子式：_；写出CuH在过量稀盐酸中有气体生成的离子方程式：_。(3)纳米级Cu2O具有特殊的光学、电学及光电化学性质，在太阳能电池、传感器、超导体等方面有着潜在的应用，研究制备纳米氧化亚铜的方法已成为当前的热点研究之一。方法一：在新制Cu(OH)2浊液中滴入N2H4H2O水溶液，蓝色沉淀逐渐转化为砖红色，同时产生无污染无色气体。写出上述制备过程中的总反应方程式：_。方法二：以铜作阳极，石墨作阴极电解。已知：铜作阳极时，铜先被氧化生成Cu，后Cu继续氧化生成Cu2；在碱性溶液中CuCl浊液易转化为Cu2O。以NaCl和含少量NaOH的溶液作为电解质溶液，电解时阳极区会产生白色沉淀，写出阳极反应方程式：_。电解一段时间后，溶液中可能产生的现象：_，写出转化的离子方程式：_。这样制得的Cu2O中往往含有CuCl，请设计实验证明CuCl的存在：_。答案：(1)B(2)2CuH2H=Cu2Cu2H2(3)4Cu(OH)2N2H4H2O=2Cu2ON27H2OCuCle=CuCl白色沉淀逐渐变为砖红色2CuCl2OH=Cu2OH2O2Cl取试样少量于试管中，加入稀硝酸溶解，再加硝酸银溶液，若生成沉淀，则含有CuCl，若无明显现象，则无CuCl考点二金属材料与金属矿物的开发利用1金属活动顺序表及其反应规律金属活动性顺序K、Ca、NaMgAl、ZnFe、SnPb(H)Cu、Hg、AgPt、Au与O2反应常温下易被氧化，点燃生成过氧化物或其他复杂氧化物常温生成氧化膜加热化合不反应与H2O反应常温下生成碱和氢气与热水反应有碱存在与水反应与高温水蒸气反应不反应与非氧化性酸反应生成盐和氢气不反应与盐溶液反应先与水反应，生成的碱再与盐反应排在前面的金属能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来自然界存在形态化合态(Fe有游离态)游离态冶炼方法电解法热还原法热分解法富集法2合金1所有的金属之间都能形成合金吗？金属形成合金的条件是什么？提示：并非所有的金属都能形成合金，两种金属形成合金，其前提是两种金属在同一温度范围内都能熔化，若一种金属的熔点大于另一种金属的沸点，则二者不能形成合金。3常见金属材料(1)重要的黑色金属材料钢钢是用量最大、用途最广的合金。钢(2)几种有色金属材料4金属冶炼(1)金属在自然界中存在的形态除了金、铂等极少数金属外，绝大多数金属以化合物的形式存在于自然界中。在这些金属化合物中，金属元素都显正化合价。(2)金属冶炼的一般步骤(3)金属冶炼的方法(用化学方程式表示)2铝是地壳中含量最高的金属元素，为什么人类对铝的使用比铁、铜晚得多？提示：铝的金属活动性比铁、铜强，难于冶炼，古代人们的技术条件达不到，不能冶炼铝，故铝的发现和大量使用比铁、铜晚得多。3铝热反应的本质是利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来，关于铝热反应思考下列问题：(1)是否所有的金属氧化物都能和铝发生铝热反应？提示：否，判断铝热反应能否发生，应首先看金属的活动性。例如MgO和Al不能发生铝热反应。(2)在铝热反应中，镁条、KClO3的作用是_。提示：引燃、助燃作用(3)做铝热反应时，应注意哪些事项？提示：要保证纸漏斗重叠时四周均为四层，且内层纸漏斗一定要用水润湿，以防止高温物质从四周溅出，同时损坏纸漏斗。蒸发皿中的细沙要适量，既要防止蒸发皿炸裂，又要防止熔融的液体溅出伤人。实验装置不要距人群太近，应远离易燃物。题组一金属材料的性能1(2018哈尔滨模拟)下列说法错误的是()A变压器铁芯是含硅4%的硅钢，有很高的导磁性B还原铁粉可用作食品保鲜剂C合金材料中不可能含有非金属D工农业生产中使用的钢铁是合金答案：C2合金与纯金属制成的金属材料相比，优点是()合金的硬度一般比它的各成分金属的大一般地，合金的熔点比它的各成分金属的更低改变原料的配比、改变生成合金的条件，得到有不同性能的合金合金比纯金属的导电性更强合金比纯金属的应用范围更广泛ABCD答案：A3某合金与铁的物理性质的比较如下表：熔点()密度(gcm3)硬度(金刚石为10)导电性(银为100)某合金2 5003.007.42.3铁1 5357.864.517已知该合金耐腐蚀、强度大。从以上性能来看，该合金不适合作()A导线 B门窗框C炉具D飞机外壳解析：选A由该合金与铁的物理性质比较可知，其导电性比Fe差很多，不适合作导线。题组二金属的冶炼原理及方法4(2018重庆八中月考)下列制备金属单质的方法或原理正确的是()A在高温条件下，用H2还原MgO制备单质MgB在通电条件下，电解熔融Al2O3制备单质AlC在通电条件下，电解饱和食盐水制备单质NaD加强热，使CuO在高温条件下分解制备单质Cu答案：B5氧化还原反应广泛应用于金属的冶炼。下列说法不正确的是()A电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中，钠离子被还原，氯离子被氧化B在湿法炼铜与火法炼铜的反应中，铜元素都发生还原反应C用磁铁矿炼铁的反应中，1 mol Fe3O4被CO还原成Fe，转移9 mol eD铝热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化答案：C题组三铝热反应的定性、定量考查6(2018长沙模拟)将铝粉与某铁的氧化物(FeO2Fe2O3)粉末配制成铝热剂，分成两等份。一份直接放入足量的烧碱溶液中，充分反应后放出的气体在标准状况下的体积为3.92 L；另一份在高温下恰好反应完全，反应后的混合物与足量的盐酸反应，放出的气体在标准状况下的体积为()A2.80 LB3.92 LC5.60 LD7.84 L答案：A7粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。进行如下实验：取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成；另取20 g A全部溶于0.15 L 6.0 molL1盐酸中，得溶液C；将中得到的单质B和溶液C反应，放出1.12 L(标况)气体，同时生成溶液D，还残留有固体物质B；用KSCN溶液检验时，溶液D不变色。请填空：(1)中引发铝热反应的实验操作是_，产物中的单质B是_。(2)中所发生的各反应的化学方程式是_。(3)中所发生的各反应的离子方程式是_。(4)若溶液D的体积仍视为0.15 L，则该溶液中c(Mg2)为_，c(Fe2)为_。解析：(1)铝热反应是指单质Al和某些金属氧化物发生的反应，反应过程中放出大量热，但该反应需要较高的温度才能引发。在混合物上加少量KClO3固体并插上Mg条，点燃Mg条后放出热量，使KClO3固体分解放出O2，进一步加剧Mg的燃烧，可在短时间内使混合物温度迅速升高，引发反应。发生的反应为Fe2O32AlAl2O32Fe，所以产物中单质B为Fe。(2)Fe2O3和MgO都是碱性氧化物，能和酸反应生成盐和水：Fe2O36HCl=2FeCl33H2O、MgO2HCl=MgCl2H2O。(3)混合物中只有Fe2O3能和Al发生铝热反应，生成Fe单质。C溶液中有反应生成的FeCl3，还有未反应的HCl。发生的离子反应为Fe2H=Fe2H2、Fe2Fe3=3Fe2。(4)假设步骤用去的20 g固体中，MgO的物质的量为x，则Fe2O3的物质的量也为x，则40 gmol1x106 gmol1x20 g，解得：x0.1 mol。根据MgOMgCl2的关系，则溶液中MgCl2的浓度为0.1 mol0.15 L0.67 molL1。步骤说明溶液中没有Fe3，也就是溶质为FeCl2和MgCl2。根据Cl守恒的关系，可知MgCl2和FeCl2的总的物质的量等于0.45 mol，所以，FeCl2的浓度为2.3 molL1。答案：(1)加少量KClO3，插上镁条并将其点燃Fe(2)Fe2O36HCl=2FeCl33H2O、MgO2HCl=MgCl2H2O(3)Fe2Fe3=3Fe2、Fe2H=Fe2H2(4)0.67 molL12.3 molL1定量测定合金组成的两种实验方法1定量集气法定量集气法是指收集合金中某种物质溶于酸或碱溶液时所产生的气体的量，应用化学方程式或关系式来判断合金的组成。其原理的关键点是某组分具有特殊性质(特别是与酸或碱反应能产生气体)。其操作要点和注意事项有：保证装置的气密性良好，注意收集气体的读数方法。2沉淀法沉淀法测定物质含量是常用的一种方法，采用沉淀法时涉及的基本实验操作和主要问题有：称量、溶解(溶解试剂)、沉淀(重点是沉淀试剂的选择)、过滤、沉淀洗涤、沉淀的干燥、称量及数据的处理(包括测定结果的误差分析)。1航母螺旋桨主要由铜铝合金制造。80.0 g CuAl合金用盐酸完全溶解后，在溶液中加入过量氨水，过滤后得到白色沉淀39.0 g，则合金中Cu的质量分数为_。答案：83.1%2有三种镁铝合金样品、(组分比例不一定相同)。三位同学各取一种样品，对合金中镁的质量分数进行下列实验探究：(1)第一位同学取样品m1 g和过量的氢氧化钠溶液反应，然后过滤；再往滤液中通入过量的二氧化碳气体，将所得沉淀过滤、洗涤、烘干、灼烧，得到固体质量仍为m1 g。则合金中镁的质量分数为_(小数点后保留2位)。(2)第二位同学取样品m2 g和足量的稀硫酸反应，发现固体完全溶解，标准状况下得到气体体积为V L，则m2的取值范围是_(结果化为最简分数)。(3)第三位同学取不同质量的样品分别和30 mL同浓度的盐酸反应，所取合金质量与产生气体的体积(标准状况下测定)如表所示：实验序号abc合金质量(g)0.510.7650.918气体体积(mL)560672672.盐酸的物质的量浓度为_。.合金中镁的质量分数为_。.要使c组实验后剩余合金中的铝恰好完全溶解，还需向容器中加入1.0 molL1的氢氧化钠溶液_mL。解析：(1)加入NaOH溶液，再通入二氧化碳得到Al(OH)3沉淀，灼烧得到Al2O3，合金的质量与Al2O3的质量相同，故Al2O3中O的质量分数就是合金中镁的质量分数，即100%47.06%。(2)若该氢气完全由Al生成，则m(Al)27 gmol1 g；若该氢气完全由Mg生成，则m(Mg)24 gmol1 g。(3).c中盐酸反应完全，n(H2)0.03 mol，则c(HCl)2.0 molL1。.用a组数据列方程式，求得n(Mg)n(Al)0.01 mol，w(Mg)47.06%。.由HClNaCl知，n(NaCl)n(HCl)0.06 mol，由关系式AlNaAlO2可知，n(NaAlO2)n(Al)0.01 mol0.018 mol。根据Na元素守恒得：n(NaOH)0.06 mol0.018 mol0.078 mol，所以V(NaOH)0.078 L78 mL。答案：(1)47.06%(2)m(3).2.0 molL1.47.06%.781(2016高考组合)下列说法正确的是()A除去Cu粉中混有CuO的操作是加入稀HNO3溶解，过滤、洗涤、干燥B将铜粉加入1.0 molL1 Fe2(SO4)3溶液中，现象是溶液变蓝、有黑色固体出现CFeCl3溶液可用于铜质印刷线路板制作的原理是FeCl3能从含Cu2的溶液中置换出铜D浓HNO3中加入过量的Cu，反应生成的气体有NO2和NO答案：D2(2015四川卷)下列有关CuSO4溶液的叙述正确的是()A该溶液中Na、NH、NO、Mg2可以大量共存B通入CO2气体产生蓝色沉淀C与H2S反应的离子方程式：Cu2S2=CuSD与过量浓氨水反应的离子方程式：Cu22NH3H2O=Cu(OH)22NH解析：选A硫酸铜溶液显酸性，选项A给出的四种离子在酸性条件下能共存，且不与Cu2或SO反应，A项正确；CO2与CuSO4不反应，B项错误；H2S为弱电解质，在离子方程式中用化学式表示，C项错误；硫酸铜与过量浓氨水反应生成Cu(NH3)4SO4，D项错误。3(2013山东卷)金属冶炼与处理常涉及氧化还原反应。由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是_。aFe2O3bNaClcCu2S dAl2O3答案：bd4(2016四川卷，9)CuCl广泛应用于化工和印染等行业。某研究性学习小组拟热分解CuCl22H2O制备CuCl，并进行相关探究。【资料查阅】【实验探究】该小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器略)。请回答下列问题：(1)仪器X的名称是_。(2)实验操作的先后顺序是a_e(填操作的编号)。a检查装置的气密性后加入药品b熄灭酒精灯，冷却c在“气体入口”处通入干燥HCld点燃酒精灯，加热e停止通入HCl，然后通入N2(3)在实验过程中，观察到B中物质由白色变为蓝色，C中试纸的颜色变化是_。(4)装置D中发生的氧化还原反应的离子方程式是_。【探究反思】(5)反应结束后，取出CuCl产品进行实验，发现其中含有少量的CuCl2或CuO杂质。根据资料信息分析：若杂质是CuCl2，则产生的原因是_。若杂质是CuO，则产生的原因是_。解析：(1)X盛放固体无水CuSO4，为干燥管。(2)先通HCl再加热(防止加热时生成Cu2(OH)2Cl2)，结束时应先停止加热，冷却，再停止通HCl。顺序为cdb。(3)CuCl2分解生成的Cl2，遇湿润的蓝色石蕊试纸，先变红后褪色(Cl2H2OHClHClO，变红是因为生成HCl，褪色是因为生成具有强氧化性的HClO)。(4)D装置的作用是吸收Cl2，防止排入空气，污染大气，发生反应：Cl22OH=ClClOH2O。(5)若有CuCl2剩余，说明没有完全分解，由题给信息可知，温度高于300时CuCl2才分解生成CuCl和Cl2，说明温度不够高或加热不充分。由题给信息，CuO是Cu2(OH)2Cl2分解生成的，说明CuCl22H2O分解生成部分Cu2(OH)2Cl2，说明通入HCl的量不足。答案：(1)干燥管(2)cdb(3)先变红后褪色(4)Cl22OH=ClClOH2O(5)加热时间不足或温度偏低通入HCl的量不足5(2017全国卷，27)Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备。工艺流程如下：回答下列问题：(1)“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如下图所示。由图可知，当铁的浸出率为70%时，所采用的实验条件为_。(2)“酸浸”后，钛主要以TiOCl形式存在，写出相应反应的离子方程式_。(3)TiO2xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实验结果如下表所示：温度/3035404550TiO2xH2O转化率/%9295979388分析40时TiO2xH2O转化率最高的原因_。(4)Li2Ti5O15中Ti的化合价为4，其中过氧键的数目为_。(5)若“滤液”中c(Mg2)0.02 molL1，加入双氧水