3-4用途广泛的金属材料..ppt

第四节用途广泛的金属材料 1 了解金属材料在生产和生活中的重要应用 2 了解常见金属的活泼性顺序 3 了解合金的概念及其重要应用 4 了解铜及其重要化合物的性质及其应用 5 以铜及其化合物知识为载体 综合考查氧化还原反应 电化学 盐类水解及除杂等 1 以氧化还原反应 离子反应的理论和视角来学习铜及其化合物的性质 铜及其化合物之间的相互转化关系 2 结合电化学把金属材料 铜及其化合物知识和生活实际相联系 3 用 实验法 了解Cu的性质 Cu2 的颜色及Cu CuO Cu OH 2 Cu2 相互转化时的现象 一 合金及常见金属1 合金1 定义 合金是指两种或两种以上的金属 或金属与非金属 熔合而成的具有特性的物质 2 性能合金具有许多优良的物理 化学和机械性能 在许多方面不同于它的各成分金属 1 多数合金的熔点比它的各成分金属的熔点 2 合金的硬度一般比它的各成分金属的硬度 金属 低 大 2 常见的金属材料金属材料包括和 分为材料和材料 铁 铬 锰及其合金 纯金属 合金 黑色金属 有色金属 1 黑色金属材料 包括 铁的合金有生铁和钢 其中是用量最大 用途最广泛的合金 根据化学成分 可以把钢分为两大类 和 其中碳素钢又可分为低碳钢 含碳量低于0 3 中碳钢 含碳量为0 3 0 6 和高碳钢 含碳量高于0 6 合金钢可用于制不锈钢及各种特种钢 钢 碳素钢 合金钢 生铁与钢 不锈钢 普通钢中 加入 等多种元素 使其具有的特性 2 有色金属材料 铜 铝及其合金 铜合金 我国使用最早的合金是 常见的铜合金还有和 Cr Ni 不生锈 黄铜 白铜 青铜 铝合金常见种类 硅铝合金 Al Si 镁铝合金 Al Mg 硬铝 Al Mg Cu Mn Si 性质特征 易于加工 成本低廉且表面易形成而具有一定的抗腐蚀能力 致密的氧化物保护膜 塑性好 强度高 密度小 镁铝合金的强度大 硬度大 密度小 常用于飞机 火箭 轮船等制造业 特别提醒 合金属于混合物 金属与非金属或金属与金属形成合金时 两者没有发生化学反应 各成分的化学性质发生改变 二 铜的性质1 物理性质 铜具有色金属光泽 延展性 导电 导热性较好 且导电性在金属中仅次于 其晶体堆积方式属于 不能被磁铁吸引 2 化学性质铜是的金属 通常显 1 2价 1 与非金属单质反应 与O2反应 与Cl2反应 与S反应 紫红 Ag 面心立方最密堆积 不活泼 Cu Cl2CuCl2 有棕黄色的烟 2Cu O22CuO 黑色 2Cu SCu2S 黑色 常温下 铜在干燥的空气中不发生反应 但潮湿的空气里 表面易形成铜绿 反应方程式为 思考 CuCl2无水固体 浓溶液 稀溶液分别呈什么颜色 写出有关反应式 2 与酸反应 一般不与非氧化性酸 如稀硫酸 盐酸 反应产生氢气 氧化性酸 a 与稀HNO3反应现象 反应方程式 2Cu O2 H2O CO2Cu2 OH 2CO3 3Cu 8HNO3 稀 3Cu NO3 2 2NO 4H2O 有气泡产生 铜片逐渐溶解溶液变蓝 无水氯化铜呈棕黄色 常以 CuCl2 n的形式存在 溶于少量水时形成 Cu H2O 4 2 和 CuCl4 2 络离子 CuCl2 2 4H2O Cu H2O 4 2 CuCl4 2 Cu H2O 4 2 显蓝色 CuCl4 2 显绿色 它们共存时的混合色则为绿色 所以浓的CuCl2溶液显绿色 稀释时由于水增加 电离平衡向右移动 CuCl4 2 离子减少 Cu H2O 4 2 离子增加 绿色向蓝色变化 当溶液相当稀时 几乎均为 Cu H2O 4 2 CuCl4 2 很少 所以显蓝色 b 与浓HNO3反应现象 反应方程式 c 与浓硫酸共热现象 反应方程式 3 与盐溶液反应 与AgNO3反应 与FeCl3反应 三 铜的重要化合物1 氧化铜 氧化铜是色粉末状固体 区别于氧化亚铜色 难溶于水 Cu 4HNO3 浓 Cu NO3 2 2NO2 2H2O Cu 2AgNO32Ag Cu NO3 2 Cu 2FeCl32FeCl2 CuCl2 黑 砖红 Cu 2H2SO4 浓 CuSO4 SO2 2H2O 有红棕色气体产生 铜片逐渐溶解溶液变蓝 有气泡产生 铜片逐渐溶解溶液变蓝 与还原剂 H2 CO C 反应与H2反应与C反应 与酸反应 如HNO3 HCl H2SO4等 离子方程式2 铜的氢氧化物 氢氧化铜是色固体 难溶于水 但可溶于氨水思考 为什么氢氧化铜能溶于氨水 不稳定性 受热易分解 CuO H2Cu H2O CuO 2H Cu2 H2O 蓝 Cu OH 2CuO H2O 氢氧化铜与氨水会发生金属离子的络合反应Cu OH 2 4NH3 H2O Cu NH3 4 OH 2 4H2O 与酸反应 如HNO3 HCl H2SO4等 离子方程式 弱氧化性 如与葡萄糖反应 思考 真正与葡萄糖反应的微粒是什么 3 硫酸铜 无水硫酸铜是色固体 能溶于水 水溶液呈色 因此 无水硫酸铜可用于 Cu OH 2 2H Cu2 2H2O 白 蓝 Cu2 铜离子具有弱氧化性 可以与葡萄糖中的醛基反应 检验水的存在 硫酸铜晶体是色 俗称 化学式为CuSO4 5H2O 实际为硫酸铜晶体受热易分解 CuSO4是制铜盐的重要原料 如波尔多液 原料 思考 为什么硫酸铜可用于游泳池消毒 4 铜的配合物Cu 一般易形成配位数为4的正方形构型的络离子如 Cu H2O 4 2 色 CuCl4 2 色 Cu NH3 4 2 色 等 蓝 胆矾 蓝矾 CuSO4 5H2OCuSO4 5H2O 蓝 绿 深蓝 硫酸铜中的铜离子属于重金属离子 硫酸铜 石灰乳 Cu H2O 4 SO4 H2O 例1 在稀硫酸中加入铜粉 铜粉不溶 再加入下列固体粉末 FeCl2 Fe2O3 Na Ca NO3 2 铜粉可溶解的是 A B C D 例2 在FeCl3 CuCl2 FeCl2的混合溶液中 Fe3 Cu2 Fe2 的物质的量浓度之比为 4 2 1 现加入适量的铁粉 使溶液中的三种离子的物质的量浓度之比为 1 3 9 则投入的铁粉与原溶液中Cu2 的物质的量之比为 A 5 4B 4 5C 3 5D 5 6 典型例题 B D 三 铜的炼制1 粗炼 火法炼铜 以Cu2S为例 湿法炼铜2 电解精炼电解时 以作电解液 作阴极 作阳极 CuSO4溶液 纯铜 粗铜 Fe CuSO4FeSO4 Cu 1 现有浓度各为1mol L的FeCl3 FeCl2 CuCl2的混和溶液100ml 加入一定量的铁粉 按下列情况填空 1 反应完毕 铁粉有剩余 反应完毕 溶液中一定含有阳离子 是mol 一定没有阳离子 固体物质烘干后 其中一定含有和 和反应前加入的铁粉质量比 填多或少 克 Fe2 0 35 Fe3 Cu2 Fe Cu 少 2 0 2 反应完毕 有铜生成 铁粉无剩余 反应后的溶液中一定含有阳离子 该阳离子在溶液中的物质的量的范围是 Fe2 练习 0 25mol n Fe2 0 35mol 溶液中可能含有阳离子 该阳离子在溶液中物质的量的可能存在范围是 溶液中一定不含阳离子 溶液的质量 填增加或减少 3 反应完毕后 无固体沉淀物质存在 反应后的溶液中一定含 和 阳离子 它们中物质的量为定值的是阳离子 为mol 它们中的物质的量为一数值范围的是 阳离子 该数值范围是 Cu2 Fe3 增加 Fe2 Cu2 Cu2 0 1 Fe2 0 1mol n Fe2 0 25mol 0 n Cu2 0 1mol 2 铜是生命必需的元素 也是人类最早使用的金属之一 铜的生产和使用对国计民生各个方面都产生了深远的影响 请完成 1 3 题 1 在西汉古籍中曾有记载 曾青得铁则化为铜 即 曾青 CuSO4 跟铁反应就生成铜 试写出该反应的化学方程式 2 铜器表面有时会生成铜绿 请写出生成铜绿的化学方程式 Fe CuSO4FeSO4 Cu 2Cu O2 H2O CO2Cu2 OH 2CO3 这层铜绿可以用化学方法除去 试写出除去铜绿而不损伤器物的化学方程式 3 铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币 试从物理性质和化学性质的角度分析为什么铜常用于制造货币 铜的熔点是1183 4 铁的熔点是1534 8 Cu2 OH 2CO3 4HCl2CuCl2 CO2 3H2O 选择铜作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 3 某课外研究小组 用含有较多杂质的铜粉 通过不同的化学反应制取胆矾 其设计的实验过程为 1 杂铜中含有大量的有机物 可采用灼烧的方法除去有机物 灼烧时将瓷坩埚置于 上 用以下所给仪器的编号填入 下同 取用坩埚应使用 灼烧后的坩埚应放在 上 不能直接放在桌面上 实验所用仪器 a 蒸发皿b 石棉网c 泥三角d 表面皿e 坩埚钳f 试管夹 b c e 2 杂铜经灼烧后得到的产物是氧化铜及少量铜的混合物 灼烧后含有少量铜的可能原因是 a 灼烧过程中部分氧化铜被还原b 灼烧不充分铜未被完全氧化c 氧化铜在加热过程中分解生成铜d 该条件下铜无法被氧气氧化 3 通过途径 实现用粗制氧化铜制取胆矾 必须进行的实验操作步骤 酸溶 加热通氧气 过滤 冷却结晶