2016届高考化学一轮复习 10用途广泛的金属材料 铜及其化合物讲义

用途广泛的金属材料用途广泛的金属材料 铜及其化合物铜及其化合物 1 1 了解合金的概念及其重要应用 2 2 了解金属铜及其重要化合物的主要性质及应用 高频 合金及常见的金属材料 1 1 合金 1 概念 形成 是由两种或两种以上的金属 或金属与非金属 熔合而成的 性质特点 具有金属特性 属于混合物 2 性能 合金具有不同于各成分金属的物理 化学或机械性能 熔点 一般比它的各成分金属的低 硬度和强度 一般比它的各成分金属的大 如生铁的熔点比纯铁的熔点低 2 2 常见的金属材料 铜及其化合物的性质 1 1 单质铜的化学性质 1 与非金属的反应 写出化学方程式 与 O2反应 加热 2Cu O22CuO 常温下在潮湿的空气中 2Cu O2 H2O CO2 Cu2 OH 2CO3 与 Cl2反应 Cu Cl2CuCl2 2 与氧化性酸的反应 写出相应的化学方程式 与非氧化性酸 不反应 与氧化性酸反应 与浓硫酸的反应 Cu 2H2SO4 浓 CuSO4 SO2 2H2O 与浓硝酸的反应 Cu 4HNO3 浓 Cu NO3 2 2NO2 2H2O 与稀硝酸的反应 3Cu 8HNO3 稀 3Cu NO3 2 2NO 4H2O 3 与盐溶液的反应 用离子方程式表示 与硝酸银溶液的反应 Cu 2Ag 2Ag Cu2 与氯化铁溶液的反应 Cu 2Fe3 2Fe2 Cu2 2 2 铜的重要化合物的性质及其应用 1 CuO 黑色难溶于水的固体 与酸可以反应 可以用 H2 CO Al 还原出 Cu 2 Cu OH 2 蓝色难溶物 与酸可以反应 与稀 H2SO4反应的离子方程式为 Cu OH 2 2H Cu2 2H2O 受热分解为 CuO 和 H2O 3 Cu2O 红色难溶物 在酸性条件下发生 Cu2O 2H Cu Cu2 H2O 4 铜盐 Cu2 OH 2CO3的名称为碱式碳酸铜 呈绿色 是铜锈的主要成分 受热易分解的方程式为 Cu2 OH 2CO3 2CuO H2O CO2 CuSO4 a CuSO4 5H2O 为蓝色晶体 俗称蓝矾或胆矾 受热或遇浓 H2SO4 蓝色晶体变为白色粉末 b 无水 CuSO4遇水变蓝色 生成 CuSO4 5H2O 可作为水或水蒸气的检验试剂 c CuSO4与石灰乳的混合溶液即为无机农药波尔多液 是一种良好的杀菌剂 可以用来防治多种作物 的病虫害 1 1 易误诊断 正确的打 错误的打 1 合金是由多种元素组成的化合物 2 任何金属或非金属均能熔合为合金 3 合金一定比构成合金的金属的硬度或强度都大 4 铁锈和铜锈的成分都是金属氧化物 5 在碱性条件下 葡萄糖与新制 Cu OH 2悬浊液共热可形成红色沉淀 Cu2O 6 检验 CO2中有 H2O g 可将气体通入装有无水 CuSO4的干燥管中 7 常温下 铜 铁与浓 H2SO4作用的原理相同 8 浓 H2SO4使 CuSO4 5H2O 失水是物理变化 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 2 2 若将铜币 银币和金币分别放到稀硝酸中浸泡 能溶解的是 不溶解的是 写出溶解时的化学方程式 答案 铜币 银币 金币 3Cu 8HNO3 稀 3Cu NO3 2 2NO 4H2O 3Ag 4HNO3 稀 3AgNO3 NO 2H2O 3 3 必修 1P68T7 改编 Fe2O3与 CO 反应的化学方程式为 其中还原剂是 当有 2 mol Fe 生成时 转移的电子数为 答案 Fe2O3 3CO2Fe 3CO2 CO 6NA或 6 6 02 1023 高温 合金的 2 个特性 合金熔点比成分金属或非金属低 合金的硬度比成分金属大 6 种物质的颜色 Cu 紫红色 CuO 黑色 Cu OH 2 蓝色 CuSO4 白色 CuSO4 5H2O 蓝色 Cu2 OH 2CO3 绿色 6 个化学方程式 Cu Cl2CuCl2 点燃 Cu SCu2S 2Cu O2 H2O CO2 Cu2 OH 2CO3 铜锈 3Cu 8HNO3 稀 3Cu NO3 2 2NO 4H2O Cu 4HNO3 浓 Cu NO3 2 2NO2 2H2O Cu 2H2SO4 浓 CuSO4 SO2 2H2O 合金材料性质及应用 1 1 金属制成合金后性能也随之改变 并且合金比纯金属用途更广泛 2 2 合金的性质具有成分金属或非金属的性质或特性 但合金的性质并不是其各成分金属的性质之和 3 3 并非所有的金属都能形成合金 因为两种金属必须熔合在一起才能形成合金 如果一种金属还未熔 化时 另一种金属已经汽化 则一般不能熔合在一起 如 Cu 与 Na Fe 与 Na 等不能形成合金 4 4 合金并不只含有金属元素 部分合金中还含有非金属元素 合金中的非金属元素主要有碳 硅等 2013 四川高考 1 52 g 铜镁合金完全溶解于 50 mL 密度为 1 40 g mL 质量分数为 63 的浓硝酸中 得到 NO2和 N2O4的混合气体 1 120 mL 标准状况 向反应后的溶液中加入 1 0 mol L NaOH 溶液 当金属离子全部沉淀时 得到 2 54 g 沉淀 下列说法不正确的是 A 该合金中铜与镁的物质的量之比是 2 1 B 该浓硝酸中 HNO3的物质的量浓度是 14 0 mol L C NO2和 N2O4的混合气体中 NO2的体积分数是 80 D 得到 2 54 g 沉淀时 加入 NaOH 溶液的体积是 600 mL 解析 分析清楚反应过程 充分利用守恒思想来解决问题 A 向反应后溶液中加入 NaOH 生成 Mg OH 2和 Cu OH 2沉淀 固体质量增加的是 OH 的质量 且有n OH n e 设合金中镁 铜的物质的 量分别为x y 则有 24 g mol x 64 g mol y 1 52 g 质量 2x 2y 2 54 g 1 52 g 17 g mol 电子守恒 解之得 则该合金中铜 镁的物质的量之比为 2 1 B 该硝酸的浓度c x 0 01 mol y 0 02 mol n V 14 0 mol L C NO2和 N2O4都来自硝酸 设混合气体中 NO2的物质的量为x 根据 50 1 40 63 63 mol 50 10 3 L 电子守恒得x 0 05 mol x 2 0 06 mol x 0 04 mol NO2的体积分数为 80 D 得到 2 54 g 沉淀 后 溶液中的溶质只有 NaNO3 故n NaOH 0 7 mol 0 04 mol 0 02 mol 0 64 mol 则 NaOH 溶液的体 积是 640 mL 答案 D 考向 1 与合金性质有关的图象 1 1 2010 安徽高考 右图是三种稀酸对 Fe Cr 合金随 Cr 含量变化的腐蚀性实验结果 下列有关说法正确 的是 A 稀硝酸对 Fe Cr 合金的腐蚀性比稀硫酸和稀盐酸的弱 B 稀硝酸和铁反应的化学方程式是 Fe 6HNO3 稀 Fe NO3 3 3NO2 3H2O C Cr 含量大于 13 时 因为三种酸中硫酸的氢离子浓度最大 所以对 Fe Cr 合金的腐蚀性最强 D 随着 Cr 含量增加 稀硝酸对 Fe Cr 合金的腐蚀性减弱 解析 A 项 由图示可知当 Cr 含量小于 13 时 稀硝酸对合金的腐蚀性比稀硫酸和稀盐酸强 当 Cr 含量大于 13 时 稀硝酸对合金腐蚀性较弱 B 项 稀硝酸与金属反应时 其还原产物应是 NO C 项 Cr 含量大于 13 时 硫酸对合金腐蚀性最强 由于溶液密度没有给出 硫酸中氢离子浓度不一定最大 D 项 由图示可知 随着 Cr 含量增加 稀硝酸对合金腐蚀性减弱 答案 D 考向 2 合金的性质 2 2 镁铝合金质优体轻 又不易锈蚀 大量用于航空工业 造船工业 日用化工等领域 下列关于镁铝 合金的性质的叙述中正确的是 A 此合金的熔点 硬度比镁和铝的熔点 硬度都高 B 此合金能全部溶解于稀盐酸中 C 此合金能全部溶解于氢氧化钠溶液中 D 此合金不能全部溶于过量 FeCl3溶液中 解析 合金的熔点一般低于它的成分金属 A 错误 镁铝合金具有镁 铝的化学性质 只有 B 正确 答案 B 铜及其化合物的性质及其应用 Cu NO3 2 CuSO4制备的最佳方法和途径 CuCuOCu NO3 2 空气或O2 HNO3 稀 CuCuOCuSO4 此法的优点是无污染物和酸的利用率高 空气或O2 稀H2SO4 2010 新课标全国卷节选 物质 A G 有下图所示转化关系 部分反应物 生成物没有 列出 其中 A 为某金属矿的主要成分 经过一系列反应可得到 B 和 C 单质 C 可与 E 的浓溶液发生反应 G 为砖红色沉淀 请回答下列问题 1 写出下列物质的化学式 B E G 2 利用电解可提纯 C 物质 在该电解反应中阳极物质是 阴极物质是 电解质溶液 是 3 反应 的化学方程式是 解析 本题采用逆推法 由 G 为砖红色沉淀可知 G 必为 Cu2O F 为铜盐 又有 C 单质 E 浓 F B 反应 可能为 Cu 和浓 H2SO4或 Cu 和浓 HNO3的反应 又由 B D 的反应条件高温 催化剂 可推出 B 为 SO2 C 为 Cu D 为 SO3 E 为 H2SO4 F 为 CuSO4 答案 1 SO2 H2SO4 Cu2O 2 粗铜 精铜 CuSO4溶液 3 Cu 2H2SO4 浓 CuSO4 SO2 2H2O CuO 与 Cu2O 的性质比较 1 CuO 为黑色 Cu2O 为红色 2 CuO 与酸反应生成铜盐和水 而 Cu2O 与酸反应一般生成铜盐 铜和水 3 CuO 无还原性 Cu2O 有还原性 遇到 HNO3能被氧化 考向 1 铜及其化合物的主要性质 3 3 已知酸性条件下有反应 2Cu Cu2 Cu 氢气还原氧化铜实验由于反应温度不同 可能产生 Cu 或 Cu2O 两者都是红色固体 某同学对某次氢气还原氧化铜的红色固体产物作了如下实验 实验操作和实 验现象列表如下 加入试 剂 稀硫酸 浓硫酸并加 热 稀硝酸浓硝酸 实验现 象 红色固体不反 应 无色气体 无色气体 蓝色溶 液 红棕色气体 蓝色溶 液 由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物 A 是 Cu B 是 Cu2O C 一定有 Cu 一定有 Cu2O D 一定有 Cu2O 可能有 Cu 解析 浓 H2SO4 硝酸均能氧化 Cu 或 Cu2O 而稀 H2SO4与 Cu 不反应 与 Cu2O 反应 答案 A 考向 2 以 CuSO4等铜盐制备为目的实验试题 4 4 2012 福建高考节选 酸浸法制取硫酸铜的流程示意图如下 1 步骤 中 Cu2 OH 2CO3发生反应的化学方程式为 2 步骤 所加试剂起调节 pH 作用的离子是 填离子符号 3 在步骤 发生的反应中 1 mol MnO2转移 2 mol 电子 该反应的离子方程式为 解析 1 Cu2 OH 2CO3溶于 H2SO4的反应为 Cu2 OH 2CO3 2H2SO4 2CuSO4 CO2 3H2O 2 加入的 NH4HCO3中 HCO可以与溶液中的 H 反应 故起调节 pH 作用的离子是 HCO 3 3 3 溶液中具有还原性的只有 Fe2 再根据 1 mol MnO2转移 2 mol 电子 即可写出相应的离子方程式 为 MnO2 2Fe2 4H Mn2 2Fe3 2H2O 答案 1 Cu2 OH 2CO3 2H2SO4 2CuSO4 CO2 3H2O 2 HCO 3 3 MnO2 2Fe2 4H Mn2 2Fe3 2H2O 模拟流程型实验题 典题例证 2013 天津高考 FeCl3在现代工业生产中应用广泛 某化学研究性学习小组模拟工业 流程制备无水 FeCl3 再用副产品 FeCl3溶液吸收有毒的 H2S 经查阅资料得知 无水 FeCl3在空气中易潮解 加热易升华 他们设计了制备无水 FeCl3的实验方 案 装置示意图 加热及夹持装置略去 及操作步骤如下 检验装置的气密性 通入干燥的 Cl2 赶尽装置中的空气 用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成 体系冷却后 停止通入 Cl2 并用干燥的 N2赶尽 Cl2 将收集器密封 请回答下列问题 1 装置 A 中反应的化学方程式为 2 第 步加热后 生成的烟状 FeCl3大部分进入收集器 少量沉积在反应管 A 右端 要使沉积的 FeCl3进入收集器 第 步操作是 3 操作步骤中 为防止 FeCl3潮解所采取的措施有 填步骤序号 4 装置 B 中冷水浴的作用为 装置 C 的名称为 装置 D 中 FeCl2全部反应后 因 失去吸收 Cl2的作用而失效 写出检验 FeCl2是否失效的试剂 5 在虚线框中画出尾气吸收装置 E 并注明试剂 该组同学用装置 D 中的副产品 FeCl3溶液吸收 H2S 得到单质硫 过滤后 再以石墨为电极 在一定 条件下电解滤液 6 FeCl3与 H2S 反应的离子方程式为 7 电解池中 H 在阴极放电产生 H2 阳极的电极反应式为 8 综合分析实验 的两个反应 可知该实验有两个显著优点 H2S 的原子利用率为 100 解题关键点 1 须明确 FeCl3的性质 无水 FeCl3在空气中易潮解 加热易升华 故在制备过程中应进行无水操作 2 须明确制备 FeCl3的实验装置中各部分的作用及原理 A 用于 FeCl3的发生 2Fe 3Cl22FeCl3 B 用于 FeCl3的收集 C 防止装置中的水分进入 B 中 引起 FeCl3潮解 D 用于 Cl2的吸收 2FeCl2 Cl2 2FeCl3 E 用于 Cl2的尾气处理 Cl2 2NaOH NaCl NaClO H2O 3 须明确副产品 FeCl3溶液吸收 H2S 的原理及电解滤液的电解原理 FeCl3具有强氧化性 H2S 具有强还原性 二者相遇时 2FeCl3 H2S S 2FeCl2 2HCl 电解 FeCl2溶液时 阴极放电顺序 H Fe2 故 2H 2e H2 阳极放电顺序 Fe2 Cl OH 故 Fe2 e Fe3 4 须明确 Fe2 的检验 用 K3 Fe CN 6 溶液检验 Fe2 的存在不属于课本知识 故在日常学习中应拓宽知识面 解题疑惑点 1 Cl2和 Fe 的反应为 3Cl2 2Fe2FeCl3 2 根据 FeCl3加热易升华的性 质 可以对反应管中沉积 FeCl3的部位加热 使其升华 3 为了防止 FeCl3潮解 赶尽装置中的空气 防止水蒸气存在 冷却时要在 Cl2中冷却 并用干燥的 N2赶尽 Cl2 4 装置 B 中冷水浴的作用是将 FeCl3 蒸气冷却为 FeCl3固体 装置 C 为干燥管 检验 FeCl2是否失效就是检验 D 中是否存 在 Fe2 可以用 K3 Fe CN 6 溶液检验 现象 若存在 Fe2 溶液中有蓝色沉淀生成 5 Cl2是有毒气 体 可以用碱液吸收 如图所示 6 H2S 与 FeCl3发生氧化还原反应 2Fe3 H2S 2Fe2 S 2H 7 因 为阳极材料为石墨 故阳极是溶液中的 Fe2 放电 Fe2 e Fe3 8 实验 的显著优点是 H2S 的利用 率高 FeCl3可以循环利用 答案 1 2Fe 3Cl22FeCl3 2 在沉积的 FeCl3固体下方加热 3 4 冷却 使 FeCl3沉积 便于收集产品 干燥管 K3 Fe CN 6 溶液 5 6 2Fe3 H2S 2Fe2