用途广泛的金属材料-铜及其化合物

第10课时用途广泛的金属材料铜及其化合物,课标版化学,一、合金及常见金属材料1.合金2.常见金属材料(1)金属材料的分类,(2)常见的有色金属材料,延展,导电,导热,延展,导电,导热,自测1判断下列说法是否正确。(1)合金的成分都是金属,属于混合物。()(2)任何不同的金属都可熔合为合金。()(3)钢和生铁的熔点都比纯铁低。()(4)常见的铜合金有青铜、黄铜和白铜。()(5)合金的化学性质一般与其成分金属的化学性质不同。()答案(1)(2)(3)(4)(5)自测2下列有关金属及其化合物的说法正确的是()A.由于铝在常温下不能与氧气反应,所以铝制品具有一定的抗腐蚀性能,是一种应用广泛的金属材料B.青铜、不锈钢、硬铝都是合金,C.铜表面易形成致密的氧化膜D.装修门窗使用的铝合金材料的硬度比铝小,熔点比铝低答案B铝在常温下能与氧气反应,并在铝的表面形成一层致密的氧化物薄膜,所以铝制品具有一定的抗腐蚀性能,A错;B项正确;铜在空气中容易与CO2、O2、H2O发生反应生成铜绿Cu2(OH)2CO3,C错;铝合金材料的硬度比铝大,D错。二、铜及其化合物1.单质铜的化学性质,2Cu+SCu2S,写出有关反应的化学方程式或离子方程式:a.与潮湿空气反应:(绿色固体)。b.与S反应:。c.与氧化性酸反应,二、铜及其化合物1.单质铜的化学性质,2Cu+O2+CO2+H2OCu2(OH)2CO3,Cu+2Ag+2Ag+Cu2+,3Cu+8H+2N3Cu2+2NO+4H2O,Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2+2H2O,与浓硫酸共热:;与稀硝酸:(离子方程式)。与浓硝酸:Cu+4H+2NCu2+2NO2+2H2Od.与盐溶液反应(写离子方程式)与硝酸银溶液:;与FeCl3溶液:。2.氧化铜和氧化亚铜,Cu+2Fe3+2Fe2+Cu2+,黑色,红色,CuO+2H+Cu2+H2O,Cu2O+2H+Cu2+Cu+H2O,CuO+H2Cu+H2O,Cu2O+H22Cu+H2O,4CuO2Cu2O+O2,3.氢氧化铜(1)物理性质:蓝色不溶于水的固体。(2)化学性质及应用4.CuSO45H2OCuSO45H2O为蓝色晶体,俗称蓝矾、胆矾。无水CuSO4为白色粉末,遇水变(生成CuSO45H2O),可作为水的检验依据。,蓝色,自测3某研究小组通过实验探究铜及其化合物的性质,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,除去铜绿答案DA项,浓硫酸溶于水时放热,应该把反应后的溶液加入水中,故该项错误;B项,需要先加热铜丝,故该项错误;C项,Cu2+水解,加热蒸干最终得到的是氧化铜,故该项错误;D项,铜和盐酸不反应,只有铜绿Cu2(OH)2CO3与盐酸反应,故该项正确。,自测4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精制CuO,其设计的实验过程为(1)含较多杂质的铜粉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(填字母序号)。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(2)由粗制氧化铜通过两种途径制取纯净CuO,与途径相比,途径有明显的两个优点是。答案(1)ab(2)耗酸少;无污染性气体SO2产生解析(1)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。(2)根据途径反应的化学方程式:Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2+2H2O和途径中涉及的化学方程式:2Cu+O2+2H2SO42CuSO4+2H2O,可以看出途径的优点是:产生等量的CuSO4时比途径消耗硫酸少;不产生污染大气的SO2。,三、金属矿物的开发和利用1.金属在自然界中存在的形态除了、等极少数金属外,绝大多数金属以的形式存在于自然界中。在这些金属化合物中,金属元素都显化合价。2.金属冶炼的实质使金属化合物中的金属离子电子被为金属单质的过程:Mn+ne-M。3.金属冶炼的一般步骤,金,铂,化合物,正,得,还原,C+2CuO2Cu+CO2,C+2ZnO2Zn+CO2,4.金属冶炼的方法(1)热分解法例如:2HgO2Hg+O2,2Ag2O4Ag+O2。用热分解法冶炼金属的特点:金属元素的金属性,金属元素的原子失去电子,其金属离子得到电子,该金属元素所形成的化合物稳定性。(2)热还原法a.焦炭还原法。例如:C还原ZnO、CuO,化学方程式依次为、。,弱,不易,容易,较差,b.一氧化碳还原法。例如:CO还原Fe2O3、CuO,化学方程式依次为、。c.氢气还原法。例如:H2还原WO3、Fe3O4,化学方程式依次为、。d.活泼金属还原法。例如:Al还原Cr2O3、V2O学方程式依次为、。(3)电解法,3CO+Fe2O32Fe+3CO2,CO+CuOCu+CO2,3H2+WO3W+3H2O,4H2+Fe3O43Fe+4H2O,2Al+Cr2O3Al2O3+2Cr,10Al+3V2O56V+5Al2O3,2NaCl(熔融)2Na+Cl2,2Al2O3(熔融)4Al+3O2,例如:Al2O3、MgCl2、NaCl的电解反应,化学方程式依次为,。特别提示(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,不是盐溶液。(2)钠、镁的冶炼是电解熔融的NaCl、MgCl2,铝的冶炼是电解加了冰晶石的熔融Al2O3,不是电解熔融AlCl3,因为AlCl3是共价化合物,熔融态不导电。自测5下列有关金属的工业制法中正确的是()A.制钛:用金属钠置换氯化钛(TiCl4)溶液中的钛B.炼铁: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C.制钠:用海水为原料制得精盐,再电解纯净的NaCl溶液D.炼铜:用黄铜矿经电解精炼得到纯度为99.9%的铜,MgCl2(熔融)Mg+Cl2,答案BA中不能用TiCl4溶液,要用熔融TiCl4;C中电解NaCl溶液得到NaOH、Cl2和H2;D中电解法精炼铜的原料是粗铜。自测6下列金属冶炼的反应原理,错误的是()A.MgCl2(熔融)Mg+Cl2B.Al2O3+3H22Al+3H2OC.Fe3O4+4CO3Fe+4CO2D.2HgO2Hg+O2答案BAl应用电解熔融Al2O3的方法冶炼。,考点一金属活动性顺序金属活动性顺序及其应用,特别提示Cu之后的金属(包括Cu)不与非氧化性酸反应;Cu、Hg、Ag能与氧化性酸(如浓H2SO4、HNO3)反应,但不产生氢气;Pt、Au不与氧化性酸反应,但可溶于“王水”中。,典例1(2015山东威海模拟)在构成宇宙万物的一百多种元素中,金属约占了80%,它们在现代工业和新材料、新技术研究中具有至关重要的意义。现有b、c两种金属元素,下列不可以证明b、c金属性强弱的是()A.最高价氧化物对应水化物的溶解性:bcB.单质与水反应的剧烈程度:bcC.相同条件下,氯化物的水溶液的pH:bcD.c可以从b的氯化物水溶液中置换出b,答案A金属性强弱与最高价氧化物对应水化物的溶解性无关,故A错误;金属单质与水或酸反应置换出氢气越容易,则失电子能力越强,单质与水反应的剧烈程度:bc,则金属性:bc,故B正确;盐溶液的pH越小,盐的水解程度越大,则对应的碱的碱性越弱,其金属元素的金属性越弱,相同条件下,氯化物水溶液的pH:bc,则金属性:bc,故C正确;活泼金属能将不活泼金属从其盐溶液中置换出来,c可以从b的氯化物的水溶液中置换出b,则金属性:bc,故D正确。,1-1为了比较铁和铜金属活动性的强弱,某研究小组的同学设计了如下一些方案,并将实验结果记录如下:,能根据以上现象或产物证明铁的金属活动性比铜强的方案一共有()A.2种B.3种C.4种D.5种答案B铁能置换出铜,证明铁比铜活泼;不能证明;不能证明;铁能置换出稀硫酸中的氢,铜不能,证明铁比铜活泼;铁与铜形成原电池,铁作负极,铜作正极,证明铁比铜活泼,选项B正确。1-2分析推理是化学学习的方法之一。下列实验推理中,正确的是()A.金属的冶炼方法与金属的活泼性有很大关系,所以银和汞可以用热分解的方法冶炼B.钠比铜活泼,所以钠可以从硫酸铜溶液中置换出铜C.工业上电解熔融氯化镁可制得金属镁,所以工业上电解熔融氯化铝可制得铝D.将镁条和铝片用导线连接再插进稀NaOH溶液中,镁条上产生气泡,说明铝比镁活泼,答案ANa比Cu活泼,但将Na放入CuSO4溶液中,Na首先与水反应,不能从CuSO4溶液中置换出Cu,B项错;工业上电解熔融MgCl2可制得金属Mg,但熔融AlCl3不导电,所以不能用电解熔融AlCl3的方法来制取Al,C项错;由于铝片能与NaOH溶液反应,而镁条与NaOH溶液不反应,所以将镁条和铝片用导线连接再插进稀NaOH溶液中,Mg为原电池的正极,Mg条上产生气泡,但不能说明Al比Mg活泼,D项错。,一、分析合金的成分常用的方法1.定性分析型形成合金的各种成分的特殊化学性质仍按单一组分的性质(例如铝合金中的铝既能溶于酸又能溶于强碱的性质不变,铜能溶于稀硝酸且硝酸的还原产物为NO气体等性质不变),一般是将合金酸溶或碱溶,根据反应中的特殊现象或根据溶解后所得溶液继续加沉淀剂产生的现象判断成分。此类试题常以流程的形式呈现,解答的关键是理清每一步加入的物质和生成物质的成分。2.定量分析型(1)定量集气法,定量集气法是指测量合金中某种物质溶解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的特殊性质(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、沉淀的洗涤、沉淀的干燥、称量;数据的处理(包括测定结果的误差分析)。,二、性质特殊的金属1.有颜色的金属:紫红色Cu、黄色Au。2.常温下呈液态的金属Hg。3.密度最小的金属Li。4.硬度最大的金属Cr。5.熔点最高的金属W。,考点二铜及其重要化合物的性质1.铜的冶炼(1)火法炼铜:Cu2S+O22Cu+SO2。(2)湿法炼铜:Fe+CuSO4FeSO4+Cu。,(3)电解精炼:电解时,用纯铜作阴极,粗铜作阳极,用CuSO4溶液作电解液。2.铜盐(1)Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜,是铜绿的成分,是铜在潮湿的空气中被锈蚀的结果,受热易分解:Cu2(OH)2CO32CuO+H2O+CO2。(2)铜盐溶液有毒,主要是因为Cu2+作为一种重金属离子能与蛋白质作用,使蛋白质变性失去生理活性,因此人们利用了它的这一性质用胆矾、熟石灰、水配成了波尔多液,用来杀灭植物的病毒。,特别提示(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溶液呈蓝色。(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。,典例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。请完成下列各题:(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:。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)。,答案(1)Fe+CuSO4FeSO4+Cu(2)2Cu+O2+H2O+CO2Cu2(OH)2CO3Cu2(OH)2CO3+4HCl2CuCl2+CO2+3H2O(3)选择铜制造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,不易被腐蚀解析(2)要除去铜器表面的铜绿,考虑酸的选择,因为强氧化性酸能和裸,露的铜继续反应,所以选择盐酸,盐酸不和铜反应,并且盐酸具有挥发性,反应的化学方程式为Cu2(OH)2CO3+4HCl2CuCl2+CO2+3H2O。(3)根据题给信息以及作货币的实际,选择铜制造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。,2-1高温条件下,辉铜矿(主要成分为Cu2S)通适量的空气可冶炼金属铜,经过一系列反应可得到B和D、E。G为砖红色沉淀。请回答下列问题:,(1)辉铜矿(Cu2S)通适量的空气冶炼金属铜的化学方程式为,其中氧化剂为。(2)E的浓溶液与Cu发生反应的化学方程式是。(3)利用电解法可提纯铜,在该电解反应中阳极物质是,电解质溶液是。,(4)自然界中当胆矾矿与黄铁矿(主要成分为FeS2)相遇时会缓慢发生下列反应产生辉铜矿。对反应:14CuSO4+5FeS2+12H2O7Cu2S+5FeSO4+12H2SO4,被氧化的硫和被还原的硫的质量比为。答案(1)Cu2S+O2(适量)2