高考化学一轮复习讲义 大单元三　第六章　第19讲　金属材料及金属冶炼　铜

第19讲金属材料及金属冶炼铜[复习目标]1.了解金属材料的性能及其在生产、生活中的应用。2.了解金属矿物的综合利用，知道常见金属冶炼的一般方法。3.了解铜及其重要化合物的性质和应用。考点一金属材料及金属冶炼1.金属材料分类2.合金3.金属冶炼(1)金属冶炼的实质金属的冶炼过程就是把金属从化合态还原为游离态的过程。即：Mn++ne-=M(写反应通式，用M表示金属)。(2)金属冶炼的一般方法①热分解法：2HgO2Hg+O2↑。②热还原法：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2(高炉炼铁)；WO3+3H2W+3H2O；Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3(铝热法炼铁)。③电解法：2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑；MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑；2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑。一、合金的性能与用途1.明末科学家宋应星出版的《天工开物》中记载了有关“五金”的内容：“……黄金美者，其值去黑铁(生铁)一万六千倍，然使釜、鬵(xín，一种炊具)、斤(这里指菜刀、镰刀、锄头等)、斧不呈效于日用之间……贸迁有无……”下列解释正确的是()A.明代使用的釜、鬵一类的炊具都属于青铜合金B.添加了铬、镍的不锈钢菜刀和农具使用后即使不保养，也不会生锈C.金属的另一个用途就是铸成钱币作为贸易交往中的流通手段D.黑铁在空气中发生的腐蚀主要是化学腐蚀答案C解析明代使用的釜、鬵一类的炊具都属于铁合金，故A错误；不锈钢制作就是在普通钢中添加铬、镍等元素改变了钢铁内部结构，不锈钢不容易生锈，家里用的农具是铁合金，如果没及时洗干净后晾干，铁与氧气、水同时接触，容易发生电化学腐蚀，容易生锈，故B错误；生铁的腐蚀主要是析氢腐蚀和吸氧腐蚀，属于电化学腐蚀，故D错误。2.下列说法不正确的是()A.硬铝密度小、强度高，具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机的理想材料B.储氢合金的发现和应用，开辟了氢气储存、运输的新途径C.“山东舰”上用于舰载机降落的拦阻索是一种特种钢缆，属于新型无机非金属材料D.不锈钢是一种主要含Fe、Cr、Ni且不易生锈的合金钢答案C解析硬铝具有密度小、硬度大、抗腐蚀能力强的特性，是制造飞机的理想材料，故A正确；储氢合金是高效、安全的储氢载体，其发现和应用开辟了氢气储存、运输的新途径，故B正确；“山东舰”上用于舰载机降落的拦阻索是一种特种钢缆，属于金属材料，故C错误；不锈钢不易生锈，主要含有铁、铬、镍，故D正确。二、金属冶炼的一般方法3.下列关于金属的冶炼方法叙述不正确的是()选项金属存在形式冶炼方法A金游离态金子比沙子密度大，利用水洗法直接分离B银化合态银的金属活动性弱，用加热Ag2O的方法冶炼C铁化合态铝的金属活动性比铁强，可用铝热法炼铁D钠化合态钠的金属活动性强，一般还原剂很难将其还原出来，所以用电解饱和NaCl溶液的方法冶炼答案D解析一般认为铁是由CO还原Fe2O3制得，但在实际生活中，在铁轨焊接等方面，是用铝热反应来制取的，C正确；钠一般是由电解熔融NaCl的方法来制取，而电解饱和食盐水得到的是NaOH、H2和Cl2，D错误。4.不同的金属在冶炼方法上也有所不同，下列说法正确的是()A.钒、铬、锰、铁等难熔金属通常采用铝热法炼制B.铝及其合金是电气、工业、家庭中广泛使用的材料，是因为铝的冶炼方法比较简单C.由于钠、镁、铝等金属化学性质太活泼，人们通常采用电解熔融状态下的氯化物的方式来获取它们的单质D.炼铁时加入的焦炭除了提供热量外，还用来制造还原剂一氧化碳答案D解析通常用CO还原法炼制铁，A错误；因为Al有良好的性能，才被广泛使用，B错误；氯化铝是共价化合物，熔融时不导电，工业上用电解熔融氧化铝的方法制取铝，C错误；高炉炼铁中焦炭的作用为与氧气反应产生热量和制造还原剂一氧化碳，D正确。考点二铜及其化合物1.熟记铜及其常见化合物的颜色物质颜色物质颜色Cu紫红色CuSO4白色CuO黑色CuSO4·5H2O蓝色Cu2O砖红色Cu2(OH)2CO3绿色Cu2S黑色Cu(OH)2蓝色2.铜及其重要化合物的转化关系完成上述转化关系中指定变化的化学方程式或离子方程式。(1)铜在潮湿的空气中生锈：2Cu+O2+CO2+H2O=Cu2(OH)2CO3。(2)FeCl3溶液腐蚀铜板：Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+。(3)将氨水逐滴滴入CuSO4溶液过程中所发生的反应：Cu2++2NH3·H2O=Cu(OH)2↓+2NH4Cu(OH)2+4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O。(4)胆矾加热分解：CuSO4·5H2OCuSO4+5H2O。3.Cu+的性质(1)+1价铜有较强的还原性，易被氧化剂氧化为+2价。(2)+1价铜在酸性条件下，易发生歧化反应生成Cu和Cu2+，如Cu2O加入稀H2SO4反应的离子方程式：Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O。1.铁、铜在潮湿的空气中均易形成金属氧化物()2.无水CuSO4既可检验水蒸气的存在又可作干燥剂()3.Cu2O在高温下比CuO稳定的原因是Cu2O中Cu+的3d轨道电子全充满()4.Cu与Fe3+反应说明Cu的还原性比Fe的强()5.Cu(OH)2溶于氨水生成[Cu(NH3)4]2+()6.CuSO4·5H2O呈蓝色是因为存在[Cu(H2O)4]2+()答案1.×2.×3.√4.×5.√6.√1.(2024·南京调研)在给定条件下，下列选项所示的物质间的转化能实现的是()A.Cu2S(s)Cu(s)B.Cu(s)Fe(s)C.Cu(s)CuS(s)D.Cu(s)SO2(g)答案A解析金属性：Fe>Cu，Cu不能将Fe从Fe2(SO4)3溶液中置换出来，B不选；S的氧化性较弱，不能将变价金属直接氧化到最高价，应该生成Cu2S，C不选；Cu和浓硫酸要在加热条件下才能发生反应，D不选。2.CuSO4用途广泛，以Cu为原料制CuSO4有多种方法。(1)实验室可用Cu与浓硫酸反应制CuSO4。①Cu与浓硫酸反应的化学方程式是。

②该方法制CuSO4存在的不足是(任写一条)。(2)实验小组采取如下方法制CuSO4。实验表明，Fe3+能加快生成CuSO4的反应速率，原理可表述为ⅰ.2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+ⅱ.……ⅱ的离子方程式是。

答案(1)①Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O②反应产生SO2，对环境有污染(或氧化剂浓硫酸利用率不高，其他合理答案均可)(2)4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O1.(2022·江苏，7)我国古代就掌握了青铜(铜-锡合金)的冶炼、加工技术，制造出许多精美的青铜器；Pb、PbO2是铅蓄电池的电极材料，不同铅化合物一般具有不同颜色，历史上曾广泛用作颜料。下列物质性质与用途具有对应关系的是()A.石墨能导电，可用作润滑剂B.单晶硅熔点高，可用作半导体材料C.青铜比纯铜熔点低、硬度大，古代用青铜铸剑D.含铅化合物颜色丰富，可用作电极材料答案C解析石墨是混合型晶体，质软，可用作润滑剂，与石墨能导电无关，故A不选；单晶硅可用作半导体材料与空穴可传递电子有关，与熔点高无关，故B不选；青铜是铜合金，比纯铜熔点低、硬度大，易于锻造，古代用青铜铸剑，故C选；含铅化合物可在正极得到电子发生还原反应，所以可用作电极材料，与含铅化合物颜色丰富无关，故D不选。2.(2024·福建，5)从废线路板(主要成分为铜，含少量铅锡合金、铝、锌和铁)中提取铜的流程如下：已知：“滤液2”主要含SnO32-和HPbOA.“机械粉碎”将铅锡合金转变为铅和锡单质B.“酸溶”时产生Al3+、Fe3+和Zn2+C.“碱溶”时存在反应：Sn+2OH-+O2=SnO32-D.“电解精炼”时，粗铜在阴极发生还原反应答案C解析废线路板先机械粉碎，可以增加其反应的接触面积，加入稀盐酸后铝、锌、铁溶解，进入滤液1，通入氧气、加入氢氧化钠，可以溶解锡和铅，最后电解精炼得到铜。机械粉碎的目的是增大接触面积，加快反应速率，A错误；酸溶的过程中Al、Fe、Zn转化为对应的Al3+、Fe2+和Zn2+，B错误；“碱溶”时根据滤液2中含SnO32-，存在反应：Sn+2OH-+O2=SnO32-+H2课时精练[分值：50分](1~3题，每小题5分，4~8题，每小题7分)1.(2024·江苏各地模拟重组)下列说法错误的是()A.“大克鼎”的材料青铜属于合金B.生铁硬度大、抗压，故可用于铸造机器底座C.“奋斗者”号潜水器外壳材料为钛合金，钛合金耐高压、耐腐蚀D.制造舰体所用的耐腐蚀低磁钢的熔点高于纯铁答案D解析低磁钢是合金，合金的熔点低于其成分金属，故低磁钢的熔点低于纯铁，D错误。2.下列说法正确的是()A.CH3CH2OH氧化为CH3CHO的反应中，单质铜能降低反应的焓变B.Cu2O具有良好的半导体性能，是利用其晶体与硅晶体类型相同C.Cu2S高温下被O2氧化的反应中，Cu2S既是氧化剂又是还原剂D.CuCl的盐酸溶液可用于吸收CO，是利用了CuCl的氧化性答案C解析A项，CH3CH2OH氧化为CH3CHO的反应中，Cu作催化剂，能降低反应活化能，但不影响焓变，错误；B项，Cu2O属于离子晶体，Si属于共价晶体，两者晶体类型不同，错误；C项，Cu2S高温下可以被O2氧化为Cu和SO2，Cu化合价降低，S化合价升高，Cu2S既是氧化剂又是还原剂，正确；D项，CuCl的盐酸溶液能吸收CO，是因为Cu与CO形成配合物，没有发生价态变化，因此CuCl未表现氧化性，错误。3.《天工开物》中记载了铜的开采与冶炼：“凡铜砂……淘洗去土滓，然后入炉煎炼，其熏蒸傍溢者，为自然铜……色似干银泥……凡铜质有数种……有与铅同体者，其煎炼炉法，傍通高低二孔，铅质先化，从上孔流出。”下列有关说法错误的是()A.“淘洗去土滓”属于原料的富集B.炼制所得自然铜为合金C.铜与铅混合物的分离过程利用了物质的熔点不同D.可用热分解法冶炼铜答案D解析“淘洗去土滓”，使矿石和土分离属于原料的富集，A正确；纯铜为紫红色固体，“自然铜……色似干银泥”为合金，B正确；铜与铅混合物的分离过程中，“铅质先化，从上孔流出”，利用了物质的熔点不同，C正确；不能用热分解法冶炼铜，应用热还原法冶炼铜，D错误。4.(2026·连云港考前模拟)黄铜矿(CuFeS2)用Fe2(SO4)3溶液浸泡后生成单质硫。Cu2O加入到稀硫酸中，溶液变蓝色并有紫红色固体产生。CuSO4溶液中的Cu2+在水中以水合离子[Cu(H2O)4]2+存在，向其中滴入氨水可制备硫酸四氨合铜[Cu(NH3)4]SO4；Cu在O2存在下也能与氨水反应生成[Cu(NH3)4]2+。CuCl难溶于水，溶于不同浓度的KCl溶液中可得到[CuCl2]-和[CuCl3]2-。下列物质结构与性质或物质性质与用途具有对应关系的是()A.CuFeS2呈金黄色，可用于制取单质CuB.CuSO4溶液呈酸性，可用于湿法炼铜C.CuCl不溶于水，可用于制取K[CuCl2]D.Cu2+有空轨道，可与NH3反应制[Cu(NH3)4]2+答案D解析A项，CuFeS2可用于制取单质Cu，是因为其含有铜元素，错误；B项，湿法炼铜原理为Fe+Cu2+=Fe2++Cu，是因为Cu2+有氧化性，错误；C项，CuCl溶于不同浓度的KCl溶液中可形成稳定配位化合物如[CuCl2]-和[CuCl3]2-，故可用于制取K[CuCl2]，与其不溶于水无关，错误；D项，Cu2+有空轨道，可与NH3中的N形成配位键，制[Cu(NH3)4]2+，正确。5.铝热反应的实验装置如图所示，下列有关说法错误的是()A.X物质为KClO3B.镁条燃烧提供引发反应所需的热量C.若转移0.3mol电子，被还原的Fe2O3为16gD.可利用铝热反应冶炼铁答案C解析KClO3受热分解产生氧气，助燃，图示装置中X物质为助燃剂KClO3，A正确；镁条燃烧放出大量热，可为铝热反应提供引发反应所需的热量，B正确；反应2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe中，Fe元素化合价从+3价变为0价，还原1molFe2O3转移6mol电子，则转移0.3mol电子还原Fe2O3的物质的量为0.3mol6=0.05mol，其质量为160g·mol-1×0.05mol=8g，C错误；Fe的活泼性小于Al，可利用铝热反应冶炼铁，D正确。6.镧镍合金是一种具有实用价值的新型储氢合金材料。下列说法不正确的是()A.镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物B.镍属于过渡元素，位于元素周期表d区C.氢能是理想能源，具有来源广、热值高、无污染等优点D.合金的熔点一定比各成分金属的熔点低答案D解析镧镍合金能大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物，金属氢化物稍稍加热又容易分解，所以可用作储氢材料，A正确；镍是28号元素，属于过渡元素，位于元素周期表d区，B正确；合金的熔点一般比各成分金属的熔点低，但汞合金的熔点比汞高，D错误。7.(2025·苏州高三期中摸底)探究0.1mol·L-1CuSO4溶液的性质，下列实验方案不能达到探究目的的是()选项探究目的实验方案ACu2+是否水解测定0.1mol·L-1CuSO4溶液的pHBCu2+能否催化H2O2分解向2mL1.5%的H2O2溶液中滴加5滴0.1mol·L-1CuSO4溶液，观察气泡产生情况CCu2+是否具有氧化性向2mL0.1mol·L-1CuSO4溶液中通入一定量的HI气体，观察实验现象DCu2+能否形成配位键向2mL0.1mol·L-1CuSO4溶液中，边振荡边滴加过量浓氨水，观察实验现象答案B解析A项，在溶液中Cu2+发生水解反应，使溶液显酸性，pH<7，故可以通过测定0.1mol·L-1CuSO4溶液的pH判断Cu2+是否发生水解反应，能达到探究目的，不符合题意；B项，铜离子或硫酸根离子都有可能催化H2O2分解，观察气泡产生情况，不能证明Cu2+催化H2O2分解，不能达到探究目的，符合题意；C项，CuSO4溶液中通入一定量的HI气体，二者反应生成CuI沉淀，Cu元素的化合价降低，得到电子被还原，可知Cu2+具有氧化性，能达到