高三化学一轮复习 （知识存盘+名师助学+状元笔记）第3章 金属及其化合物 第四讲 铜及其化合物　金属材料课件.ppt

第四讲铜及其化合物金属材料 1 了解铜及其重要化合物的性质及其应用 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 1 合金的概念 金属的活动性顺序 金属材料的性能及应用 选择题为主 2 有关铜及其化合物的化工流程题型 简答题为主 一 铜及其化合物1 铜 1 物理性质 铜是紫色金属 具有良好的性 性和延展性 红 导电 导热 2 化学性质 2 氧化铜 1 物理性质 色粉末状固体 2 化学性质 黑 3 氢氧化铜 1 物理性质 色溶于水的固体 2 化学性质 cu oh 2属于 能与反应生成盐和水 4 胆矾 cuso4 5h2o cuso4 5h2o为色晶体 俗称 无水cuso4为白色粉末 遇水变蓝色 生成cuso4 5h2o 可作为的检验依据 蓝 不 弱碱 酸 蓝矾 胆矾 蓝 水 哪些现象可以作为判断cu2 存在的依据 提示 1 溶液中的cu2 常为蓝色 浓cucl2溶液为绿色 稀cucl2溶液为蓝色 可作为cu2 的判定依据 如cuso4溶液为蓝色 2 cu2 与碱反应生成蓝色沉淀 cu oh 2 这是鉴定cu2 的原理之一 二 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 3 金属材料 1 黑色金属材料 包括 生铁与钢 铁 铬 锰及其合金 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 铝合金常见种类 硅铝合金 镁铝合金 硬铝 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 cr ni 不生锈 黄铜 白铜 密度小 强度高 塑性好 致密的氧化物保护膜 青铜 两个变价铜有两个可变价态 1价和 2价 铜及其化合物之间的转化关系常围绕可变化合价问题而展开 六种颜色铜及其化合物的转化过程中 常伴随着颜色变化而使实验现象丰富多彩 故对铜及其化合物的常见颜色应熟记且灵活掌握 例如 紫红色 cu白色 cuso4 红色 cu2o蓝色 cu oh 2或cuso4 5h2o黑色 cuo或cus或cu2s棕黄色 cucl2两种钢材 我的归纳金属元素在自然界的存在及冶炼 1 存在 大多数金属在自然界中以化合态存在 极少数 如au pt等 才以游离态存在 2 冶炼方法 电解法 制k al活泼金属 电解熔融态金属盐或氧化物 热还原法 制zn cu较活泼金属 高温下用还原剂 c co h2 al等 还原金属化合物 热分解法 制hg ag等不活泼金属 加热下分解金属氧化物 问题征解将amolfe3 bmolcu2 cmolfe和dmolcu混合于同一反应体系中充分反应 分析可能发生哪些反应 必考点23金属活动性顺序表的应用总结常见金属的活动性顺序为 金属在化学反应中失去电子生成阳离子的能力依次减弱 对应阳离子得电子能力依次增强该规律有多种应用 归纳如下 1 判断金属与酸能否发生置换反应排在h前边的金属可与非氧化性酸发生置换氢的反应 2 判断金属与盐溶液能否发生置换反应排在前边的较活泼的金属能把排在后边的金属从其盐溶液中置换出来 生成新盐和新金属 非常活泼金属除外 如k ca na等 3 判断金属与水能否发生置换反应 1 极活泼金属 k ca na 可与冷水发生置换氢的反应 2 活泼金属 mg al 可与热水发生置换氢的反应 3 较活泼金属 zn fe 与水蒸气在高温下反应 可置换水中的氢生成氢气 但生成的氢氧化物受热分解 最后得到金属氧化物 4 排在氢后边的金属与水不反应 4 判断原电池正 负极及电极反应由两种金属构成原电池的两个电极 在金属活动顺序表中位于前面的金属为负极 1 负极反应 电极金属失电子被氧化 形成金属阳离子进入溶液 2 正极反应 溶液中微粒 酸性条件下为h 中性条件下为h2o和o2 在正极上得到电子被还原 5 判断金属在自然界中的存在状态6 判断金属氢氧化物的热稳定性强弱金属活动顺序表中越位于前面的金属 其氢氧化物越稳定 越不易分解 越后面的金属氢氧化物越易分解 极不活泼的金属pt au甚至无氢氧化物 7 判断金属的冶炼方法金属冶炼的本质是金属离子得到电子 被还原成金属原子的过程 金属活动顺序表中的不同金属 因金属离子结合电子能力不等 所以冶炼方法不同 典例1 某校化学研究性学习小组欲设计实验验证fe cu的金属活动性 他们提出了以下两种方案 请你帮助他们完成有关实验项目 方案 有人提出将大小相等的铁片和铜片 分别同时放入稀硫酸 或稀盐酸 中 观察产生气泡的快慢 据此确定它们的活动性 该原理的离子方程式为 方案 有人利用fe cu作电极设计成原电池 以确定它们的活动性 试在下面的方框内画出原电池装置图 标出原电池的电极材料和电解质溶液 并写出电极反应式 正极反应式 负极反应式 方案 结合你所学的知识 帮助他们再设计一个验证fe cu活动性的简单实验方案 与方案 不能雷同 用离子方程式表示其反应原理 解析金属活动性即其还原性 可以利用金属与h 反应的难易或剧烈程度来进行比较 或用原电池正负极进行判断 或用金属之间的置换反应进行比较 或利用最高价氧化物的碱性强弱来比较 答案方案 fe 2h fe2 h2 方案 装置图如图所示2h 2e h2 fe 2e fe2 方案 把铁片插入cuso4溶液中 一段时间后 观察铁片表面是否生成红色物质fe cu2 fe2 cu 1 在金属活动性顺序中 金属的位置越靠后 其单质的还原性越弱 简单离子的氧化性越强 如cu2 的氧化性强于fe2 但fe3 的氧化性强于cu2 2 cu之后的金属不与非氧化性酸反应 cu hg ag能与氧化性酸反应 但不产生氢气 pt au不与氧化性酸反应 但可溶解于 王水 中 应用1 2013 杭州质检 有关x y z w四种金属进行如下实验 根据以上事实 下列判断或推测错误的是 a z的阳离子氧化性最强b w的还原性强于y的还原性c z放入cuso4溶液中一定有cu析出d 用x z和稀硫酸可构成原电池 且x作负极 解析由1知金属性 x y 由2知金属性 w x 由3知金属性y z 即金属性由强到弱的顺序为w x y z 由3还可得出z阳离子的氧化性强于h 即在金属活动性顺序表中z排在h之后 但z与cu的位置无法判断 所以z与cu的金属性强弱无法比较 故c项不正确 答案c 必考点24铜及其化合物的性质及其应用1 氧化铜和氧化亚铜 典例2 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 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 自然干燥 4 由粗制氧化铜通过两种途径制取胆矾 与途径 相比 途径 有明显的两个优点是 5 在测定所得胆矾 cuso4 xh2o 中结晶水x值的实验过程中 称量操作至少进行 次 6 若测定结果x值偏高 可能的原因是 填字母编号 a 加热温度过高b 胆矾晶体的颗粒较大c 加热后放在空气中冷却d 胆矾晶体部分风化解析 1 因加热坩埚时温度较高 应放在泥三角上进行加热 且取用坩埚时要用坩埚钳 并且为防止坩埚炸裂和烧坏桌面 烧后的坩埚要在石棉网上冷却 不能直接放在桌面上 2 灼烧后含有少量铜 其原因可能是灼烧不充分 铜未被完全氧化 也可能是灼烧过程中部分氧化铜被还原 3 利用途径 制取胆矾时 必须先加酸将氧化铜溶解 加热通氧气将cu氧化 过滤除去粗制氧化铜中的不溶物杂质后 然后再蒸发溶剂 冷却结晶 再过滤得晶体 最后将其干燥 由此可写出答案 答案 1 ceb 2 a b 3 蒸发过滤 4 产生等量胆矾途径 消耗硫酸少途径 不会产生污染大气的气体 5 4 6 a 首先明确命题意图 在考查cu及其化合物性质及转化关系的同时 考查绿色化学思想和实验设计 实验操作 实验评价等能力 然后结合基本实验操作和铜及氧化铜的性质 经过周密而有序地思维 认真作答 应用2 2013 黑龙江质检 已知酸性条件下有如下反应 2cu cu2 cu 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作了验证 实验操作和实验现象记录如下 由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物是 a cub cu2oc 一定有cu 可能有cu2od 一定有cu2o 可能有cu 解析此题是通过实验现象推测反应的本质 h2还原cuo生成红色固体 可能是cu和cu2o中的一种或两种 加入稀h2so4溶液变蓝色和得到红色固体 证明原固体中一定含有cu2o而cu不能证明其有无 答案d hold住考向名师揭秘铜及其化合物的知识以及金属材料的应用 在新课标高考中的地位在逐步得到加强 属于新出现的高考热点 预测2014年高考仍会有新的命题 一轮复习时应密切注意有关题目 1 2010 北京理综 11 自然界地表层原生铜的硫化物经氧化 淋滤作用后变成cuso4溶液 向地下深层渗透 遇到难溶的zns或pbs 慢慢转变为铜蓝 cus 下列分析正确的是 a cus的溶解度大于pbs的溶解度b 原生铜的硫化物具有还原性 而铜蓝没有还原性c cuso4与zns反应的离子方程式是cu2 s2 cus d 整个过程涉及的反应类型有氧化还原反应和复分解反应 解析cuso4与pbs反应可以生成cus 所以cus的溶解度小于pbs的 a错误 硫化物中硫的化合价为 2价 均具有还原性 b错误 zns难溶于水 不能写成离子形式 c错误 铜的硫化物首先被氧化成cuso4 然后硫酸铜与zns pbs发生复分解反应生成更难溶的cus d正确 答案d 2 2012 福建理综 24 1 电镀时 镀件与电源的 极连接 2 化学镀的原理是利用化学反应生成金属单质沉积在镀件表面形成镀层 若用铜盐进行化学镀铜 应选用 填 氧化剂 或 还原剂 与之反应 某化学镀铜的反应速率随镀液ph变化如图所示 该镀铜过程中 镀液ph控制在12 5左右 据图中信息 给出使反应停止的方法 3 酸浸法制取硫酸铜的流程示意图如下 步骤 中cu2 oh 2co3发生反应的化学方程式为 步骤 所加试剂起调节ph作用的离子是 填离子符号 在步骤 发生的反应中 1molmno2转移2mol电子 该反应的离子方程式为 1 判断正误 1 镧镍合金能大量吸收h2形成金属氢化物 可作储氢材料 2012 天津理综1 d 2 电解熔融氯化镁制取金属镁 2010 上海 8a 3 生铁 普通钢和不锈钢中的碳含量依次增加 2009 广东理基 23b 4 目前我国流通的硬币是由合金材料制造的 2009 广东理基 23a 2 2011 山东理综 12 al fe cu都是重要的金属元素 下列说法正确的是 a 三者对应的氧化物均为碱性氧化物b 三者的单质放置在空气中均只生成氧化物c 制备alcl3 fecl3 cucl2均不能采用将溶液直接蒸干的方法d 电解alcl3 fecl3 cucl2的混合溶液时阴极上依次析出cu fe al 解析a项 fe cu对应的氧化物都是碱性氧化物 而al对应的氧化物al2o3属于两性氧化物 故a错误 b项 al fe放置在空气中生成氧化物al2o3 fe2o3 而cu放置在空气中会生成cu2 oh 2co3 铜绿 故b错误 c项 制备alcl3 fecl3 cucl2若直接蒸干会由于盐水解生成氢氧化物和hcl而失败 故c正确 d项 电解alcl3 fecl3 cucl2的混合溶液时 阴极上离子的放电顺序为fe3 cu2 h 析出的物质只有cu和h2 fe3 生成fe2 故d错误 答案c 3 2011 上海春季 17 金属的使用是人类拓展自身能力的标志之一 人类利用几种常用金属的先后顺序依次为 金 铜 铁 铝 之所以有先后 主要取决于 a 金属在地壳中的含量多少b 金属的熔 沸点高低c 金属的活泼性强弱d 金属的导电性强弱 解析冶金的原理 mn ne m 活泼金属在自然界中均以化合态存在 活泼性越强 对应阳离子氧化性越弱 越难被还原 人们发现和利用也就越晚 金 铜 铁 铝活泼性依次增强 冶炼难度也依次增大 答案c 1 2011 福建 24 四氯化钛 ticl4 是制取航天航空工业材料 钛合金的重要原料 由钛铁矿 主要成分是fetio3 制备ticl4等产品的一种工艺流程示意如下 回答下列问题 1 往 中加入铁屑至浸出液显紫色 此时溶液仍呈强酸性 该过程中有如下反应发生 2fe3 fe 3fe2 2tio2 无色 fe 4h 2ti3 紫色 fe2 2h2oti3 紫色 fe3 h2o tio2 无色 fe2 2h 加入铁屑的作用是 4 已知 tio2 s 2cl2 g ticl4 l o2 g h 140kj mol 12c s o2 g 2co g h 221kj mol 1写出 中tio2和焦炭 氯气反应生成液态ticl4和co气体的热化学方程式 5 上述工艺具有成本低 可用低品位矿物为原料等优点 依据绿色化学理念 该工艺流程中存在的不足之处是 只要求写出一项 6 依据下表信息 要精制含少量sicl4杂质的ticl4 可采用 方法 4 利用盖斯定律 两个热化学方程式相加即得所要的热化学方程式tio2 s 2cl2 g 2c s ticl4 l 2co g h 81kj mol 1 5 由工业流程图可以得出该生产过程中产生工业三废 6 ticl4与sicl4的沸点差异很大 所以采用蒸馏的方法进行分离 答案 1 使fe3 还原为fe2 保护tio2 不被氧化 2 10 9m 10 7m 或其他合理答案 3 2 79 103 4 tio2 s 2cl2 g 2c s ticl4 l 2co g h 81kj mol 1 5 产生三废 或其他合理答案 6 蒸馏 或分馏或精馏 2 2012 天津理综 9 信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁 某 变废为宝 学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后 得到含7