高考化学大一轮复习第三单元金属及其化合物3.4铜及其重要化合物用途广泛的金属材料课件新人教版.ppt

第4节铜及其重要化合物用途广泛的金属材料,考纲要求:1.了解铜单质及其重要化合物的制备方法。2.掌握铜单质及其重要化合物的主要性质及其应用。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。,-3-,基础梳理,考点突破,铜及其重要化合物1.单质铜(1)物理性质:铜是一种有金属光泽的色固体,有良好的导电、导热性(仅次于银,可用于制电缆),有良好的延展性。,紫红,-4-,基础梳理,考点突破,(2)化学性质:,黑,-5-,基础梳理,考点突破,2.氧化铜和氧化亚铜,CuO,黑色,-6-,基础梳理,考点突破,3.氢氧化铜(1)物理性质:色溶于水的固体。(2)化学性质及应用(用化学方程式或离子方程式表示),蓝不,-7-,基础梳理,考点突破,4.铜盐(1)碱式碳酸铜。碱式碳酸铜的化学式为,是铜绿的成分,是铜在潮湿的空气中被锈蚀的结果,其受热分解的化学方程式为。(2)硫酸铜。CuSO45H2O为蓝色晶体,俗称或。无水CuSO4为色粉末,遇水变色(生成CuSO45H2O)。(3)铜盐的毒性。铜盐溶液有毒,主要是因为铜离子能与蛋白质作用,使蛋白质变性失去生理活性,因此人们根据这一性质用胆矾、熟石灰、水配成了波尔多液,用来杀灭植物的病毒。,Cu2(OH)2CO3,胆矾蓝矾,白,蓝,-8-,基础梳理,考点突破,自主巩固判断正误,正确的画“”,错误的画“”。(1)CuO是黑色固体,与水反应可生成Cu(OH)2()(2)Cu2O遇硝酸会被氧化成Cu2+()(3)Cu2(OH)2CO3是铜锈的主要成分,在干燥的空气中不易生成()(4)过量的铜与浓硝酸反应一定没有一氧化氮生成()(5)可利用无水硫酸铜遇水变成蓝色这一性质,来检验水的存在()(6)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(),-9-,基础梳理,考点突破,粗铜中铜的含量为99.5%99.7%,主要含有Ag、Zn、Fe、Au等杂质,粗铜通过电解精炼可得到纯度达99.95%99.98%的铜。电解精炼铜的原理是用粗铜作阳极,失电子变为Cu2+,用纯铜棒作阴极即可得精铜。,-10-,基础梳理,考点突破,2.废铜综合利用的常用化工流程,-11-,基础梳理,考点突破,例1(2016河北石家庄质量检测二)我国产铜主要取自黄铜矿(CuFeS2),随着矿石品质的降低和环保要求的提高,湿法炼铜的优势日益突出。该工艺的核心是黄铜矿的浸出,目前主要有氧化浸出、配位浸出和生物浸出三种方法。.氧化浸出(1)在硫酸介质中用双氧水将黄铜矿氧化,测得有生成。该反应的离子方程式为。该反应在2550下进行,实际生产中双氧水的消耗量要远远高于理论值,试分析其原因:。,-12-,基础梳理,考点突破,-13-,基础梳理,考点突破,.生物浸出在反应釜中加入黄铜矿、硫酸铁、硫酸和微生物,并鼓入空气,黄铜矿逐渐溶解,反应釜中各物质的转化关系如图所示。(4)在微生物的作用下,可以循环使用的物质有(填化学式),微生物参与反应的离子方程式为(任写一个)。(5)假如黄铜矿中的铁元素最终全部转化为Fe3+,当有2mol生成时,理论上消耗O2的物质的量为。,-14-,基础梳理,考点突破,-15-,基础梳理,考点突破,-16-,基础梳理,考点突破,-17-,基础梳理,考点突破,-18-,基础梳理,考点突破,易错警示1.铜的化合物中各元素的化合价较易出错,常见的含铜化合物中元素化合价如下:,2.铜及其常见化合物的颜色,-19-,基础梳理,考点突破,跟踪训练1.(2016黑龙江哈尔滨模拟)某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质,操作正确且能达到实验目的的是()A.将铜丝插入浓硫酸中并加热,反应后再加入水,观察硫酸铜溶液的颜色B.常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中,观察CuCl2的生成C.将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干,得到无水CuCl2固体D.将表面有铜绿Cu2(OH)2CO3的铜器放入盐酸中浸泡,除去铜绿,D,解析:铜与浓硫酸反应后仍有大量浓硫酸,不能把水加入反应器中,否则会发生危险,A项错误;Cu与Cl2常温下不反应,需要加热才能发生反应,B项错误;CuCl2水解生成的HCl易挥发,加热蒸干能促进CuCl2的水解而得不到CuCl2固体,C项错误。,-20-,基础梳理,考点突破,2.(2016广东佛山模拟)银铜合金广泛用于航空工业。从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下:,注:Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450和80,-21-,基础梳理,考点突破,(1)电解精炼银时,阴极反应式为。滤渣A与稀硝酸反应,产生的气体在空气中迅速变为红棕色,该气体变色的化学方程式为。(2)固体混合物B的组成为;在生成固体B的过程中,需控制NaOH的加入量。若NaOH过量,则因过量引起的反应的离子方程式为。(3)完成煅烧过程中一个反应的化学方程式:,(4)若银铜合金中铜的质量分数为63.5%,理论上5.0kg废料中的铜可完全转化为molCuAlO2,至少需要1.0molL-1的Al2(SO4)3溶液L。(5)CuSO4溶液也可用于制备胆矾,其基本操作是、过滤、洗涤和干燥。,-22-,基础梳理,考点突破,-23-,基础梳理,考点突破,-24-,基础梳理,考点突破,金属矿物的开发利用1.金属材料,金属与非金属,金属特性,低,大,铁,铬,-25-,基础梳理,考点突破,低碳钢,中碳钢,高碳钢,青铜,-26-,基础梳理,考点突破,2.金属矿物的开发利用(1)金属在自然界中的存在。(2)金属冶炼的实质。金属的冶炼过程就是把金属从态还原为态的过程。即(写反应通式,用M表示金属)。,正,化合,游离,Mn+ne-=M,-27-,基础梳理,考点突破,(3)金属冶炼的方法(用化学方程式表示)。,-28-,(4)铝热反应。,基础梳理,考点突破,-29-,基础梳理,考点突破,特别提醒铝热反应的三个注意事项(1)铝热反应是在高温干态下进行的置换反应,铝只能与金属活动性顺序中排在铝之后的金属的氧化物反应。(2)铝热反应会放出大量的热(这一特性常出现在推断题中)。(3)铝热反应不能用来冶炼大量的金属铁、铜等(要考虑冶炼成本)。,-30-,基础梳理,考点突破,自主巩固判断正误,正确的画“”,错误的画“”。(1)铝合金的熔点比纯铝的高()(2)合金材料中不可能含有非金属元素()(3)地震灾区重建要使用大量钢材,钢材是合金()(4)用金属钠能置换氯化铜溶液中的铜()(5)工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al涉及氧化还原反应()(6)电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时,阴极上依次析出Cu、Fe、Al()(7)电解氯化镁溶液可制取金属镁()(8)用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物(),-31-,基础梳理,考点突破,-32-,基础梳理,考点突破,-33-,基础梳理,考点突破,例2工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下:,(1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的吸收。A.浓硫酸B.稀硝酸C.NaOH溶液D.氨水(2)用稀硫酸浸泡熔渣B,取少量所得溶液,滴加KSCN溶液后呈红色,说明溶液中存在(填离子符号),检验溶液中还存在Fe2+的方法是(注明试剂、现象)。(3)由泡铜冶炼粗铜的化学方程式为。,-34-,基础梳理,考点突破,(4)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼,下列说法正确的是。A.电能全部转化为化学能B.粗铜接电源正极,发生氧化反应C.溶液中Cu2+向阳极移动D.从阳极泥中可回收Ag、Pt、Au等金属(5)利用反应2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O可制备CuSO4,若将该反应设计为原电池,其正极电极反应式为。,-35-,基础梳理,考点突破,解析:(1)观察流程图可知,气体A是SO2,应该用碱性溶液吸收尾气,C、D项正确。(2)溶液中加入KSCN溶液显红色,说明溶液中存在Fe3+;若检验还存在Fe2+,则可以加入酸性KMnO4溶液,如果溶液紫红色褪去,则说明还含有Fe2+。(3)根据流程图可知,由泡铜冶炼粗铜的化学方程式是3Cu2O+2Al6Cu+Al2O3(铝热法)。(4)在电解精炼中,不可能存在能量的完全转化,部分电能还可转化为热能等,A项错误;在电解池中,阳离子应该移向阴极,C项错误;B、D正确。(5)根据所给的原电池反应可知,正极是氧气发生还原反应,即O2+4H+4e-=2H2O。,-36-,基础梳理,考点突破,易错警示(1)电解法冶炼活泼金属使用的是熔融的金属盐或金属氧化物,而不是盐溶液。(2)铜除了用热还原法冶炼外,还可以用湿法炼铜或用电解法进行冶炼。(3)铝是地壳中含量最高的金属元素,但人类对铝的使用比铁、铜晚得多,是因为铝的金属活动性比铁、铜强,难于冶炼,古代冶炼技术条件达不到,不能冶炼铝。(4)铁也可通过置换反应得到,如铝热反应。,-37-,基础梳理,考点突破,跟踪训练3.(2016四川成都模拟)金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的应用。下列关于金属的一些说法不正确的是()A.合金的性质与其组成金属的性质不完全相同B.火烧孔雀石Cu2(OH)2CO3和焦炭制得铜也属于还原法C.金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子D.工业上金属Mg、Cu都是用热还原法制得的,D,解析:合金的性质与其成分金属的性质不完全相同,如合金的硬度、强度更大、熔点更低等,A项正确;火烧孔雀石分解生成CuO,CuO被焦炭还原为单质Cu,属于还原法制取,B项正确;金属冶炼就是把金属阳离子还原为金属原子,越活泼的金属,其阳离子的氧化性越弱,越难被还原,C项正确;工业上利用电解熔融MgCl2的方法来制得金属镁,D项错误。,-38-,基础梳理,考点突破,4.(2016山西太原二模)生产MnO2和Zn的工艺简化流程如图所示(中间产物的固体部分已经略去):,软锰矿:MnO2含量65%;Al2O3含量为4%。闪锌矿:ZnS含量80%;FeS、CuS、CdS含量各为2%。滤液B中含金属离子:Zn2+、Mn2+、Fe2+、Al3+。试回答下列问题:,-39-,基础梳理,考点突破,(1)步骤中软锰矿、闪锌矿与硫酸溶液共热时可析出硫,且金属元素转化为相应的硫酸盐(铁元素以+3价存在)。其中MnO2和FeS发生反应的离子方程式为。(2)步骤中的MnO2也可用下列代替(不考虑Mn2+的反应)。A.KMnO4固体B.H2O2溶液C.浓硝酸D.新制氯水(3)步骤电解过程中阳极的电极反应式为。(4)加入化合物X后可得纯净的ZnSO4、MnSO4溶液,X可以是ZnO或Zn(OH)2或Mn(OH)2或MnCO3等,则产品D为(填化学式)。,-40-,基础梳理,考点突破,-41-,基础梳理,考点突破,答案:(1)3MnO2+2FeS+12H+=2Fe3+3Mn2+2S+6H2O(2)B(3)Mn2+2H2O-2e-=MnO2+4H+(4)H2SO4(5)防止温度降低,KMnO4晶体析出,导致产率下降2CO2+3K2MnO4=2KMnO4+MnO2+2K2CO3通入过量的CO2会生成溶解度小的KHCO3,随KMnO4晶体一起析出,-42-,基础梳理,考点突破,解析:(1)根据题中的信息及框图转化关系:软锰矿、闪锌矿与硫酸溶液共热时析出硫的反应为氧化还原反应,MnO2与FeS反应的离子方程式为3MnO2+2FeS+12H+=2Fe3+3Mn2+2S+6H2O。(2)步骤中的MnO2作氧化剂将Fe2+氧化为Fe3+,为了不引入新的杂质,可以选择H2O2溶液,故选B。(3)步骤电解过程中阳极的电极反应式为Mn2+2H2O-2e-=MnO2+4H+。(4)加入化合物X的目的是除去其中的铝离子和铁离子,生成Al(OH)3、Fe(OH)3,得到纯净的ZnSO4、MnSO4溶液,X可以是ZnO或Zn(OH)2或Mn(OH)2或MnCO3等,将滤液电解,阴极产生Zn,阳极产生MnO2和硫酸。,-43-,基础梳理,考点突破,-44-,基础梳理,考点突破,-45-,基础梳理,考点突破,-46-,1,2,3,4,5,1.(人教版必修1P681改编题)合金与纯金属材料相比,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,可得到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A.B.C.D.,答案,解析,-47-,1,2,3,4,5,2.(人教版必修1P686改编题)铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币。从物理性质和化学性质的角度分析,铜常用于制造货币的主要原因是()A.铜来源广泛,易冶炼得到B.铜的化学性质比较稳定,不易被腐蚀,铜的熔点比较低,容易冶炼铸造成型C.铜的外观为紫红色,大方美观,易于被人们接受D.铜的化学性质不稳定,在空气中易转化为铜绿,铜绿具有抗腐蚀能力,易于流通,答案,解析,-48-,1,2,3,4,5,3.(2017河南天一大联考阶段性测试二)下列有关CuSO4溶液的叙述不正确的是()A.该溶液中H+、Fe2+可以大量存在B.与石灰乳混合可得波尔多液,常用作杀菌剂C.在Zn与硫酸反应制备H2的溶液中滴加少量CuSO4溶液,产气速率降低D.向1L0.1molL-1该溶液中加入足量的铁粉充分反应,生成6.4gCu,答案,解析,-49-,1,2,3,4,5,4.(2016山西晋商四校联考)Cu