第四节铜金属材料与矿物开发最新考纲1.了解常见金属的活动顺序。2.了解合金的概念及其重要应用。3.了解常见金属及其重要化合物的制备方法。4.掌握常见金属及其重要化合物的主要性质及其应用。考点一铜及其化合物/知识·再认再现1.单质铜(1)物理性质_____色固体,具有良好的延展性、导热性和导电性。(2)化学性质紫红理清概念基础需抓牢①常温下,铜在干燥的空气中性质稳定,但在潮湿的空气里则会被锈蚀,在其表面逐渐形成一层绿色的_____。有关化学方程式:____________________________________。②写出下列化学方程式:铜在空气中加热:__________________;铜丝在硫蒸气中反应:__________________。铜锈2Cu+O2+CO2+H2O===Cu2(OH)2CO32Cu+O2=====△2CuO2Cu+S=====△Cu2S(3)制备方法①干法制铜:Cu2(OH)2CO3=====△2CuO+CO2↑+H2OCO+CuO=====△Cu+CO2↑②湿法制铜:Cu2(OH)2CO3+4H+===2Cu2++3H2O+CO2↑Cu2++Zn===Zn2++Cu2.氧化铜和氧化亚铜名称氧化铜氧化亚铜颜色黑色砖红色与酸反应(H+)与H2反应转化关系CuO+2H+===Cu2++H2OCu2O+2H+===Cu2++Cu+H2OH2+CuO=====△Cu+H2OH2+Cu2O=====△2Cu+H2O4CuO=====高温2Cu2O+O2↑[注意]区别红色物质Cu和Cu2O的方法向红色物质中加入稀硫酸,若溶液由无色变成蓝色,则该红色物质为Cu2O,否则为Cu。反应的化学方程式为Cu2O+H2SO4===CuSO4+Cu+H2O。3.氢氧化铜(1)物理性质:_____色____溶于水的固体。(2)化学性质及应用蓝不反应①的化学方程式:;反应②的离子方程式:。Cu(OH)2=====△CuO+H2OCu(OH)2+2H+=====△Cu2++2H2O4.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腐蚀的结果,其受热分解的化学方程式为___________________________________。(2)CuSO4·5H2O为蓝色晶体,俗称__________,其受热分解的化学方程式为________________________________,蓝色晶体受热转化为白色粉末。无水CuSO4遇水变____色(生成CuSO4·5H2O),可作为检验水的依据。(3)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,因此可将胆矾、熟石灰、水配成波尔多液,用来杀灭植物的病毒。蓝矾、胆矾Cu2(OH)2CO3=====△2CuO+H2O+CO2CuSO4·5H2O=====△CuSO4+5H2O蓝[注意]①通常利用反应2Cu+O2=====△2CuO除去混合气体中的少量O2。②Cu与稀H2SO4不反应,但在通入O2的条件下,Cu可在稀H2SO4中逐渐溶解:2Cu+O2+2H2SO4===2CuSO4+2H2O。③无水CuSO4只能作为检验水的试剂,不能作为水蒸气的吸收试剂而用于除杂。5.铜及其化合物的颜色、状态及溶解性物质颜色状态及溶解性物质颜色状态及溶解性Cu紫红色、金属光泽固态,难溶于非氧化性酸,易溶于强氧化性酸CuSO4白色粉末,易溶于水,水溶液呈蓝色CuO黑色粉末,可溶于酸溶液CuSO4·5H2O蓝色晶体Cu2O砖红色固体,难溶于水,可溶于酸溶液(生成Cu和Cu2+)Cu2(OH)2CO3绿色粉末,难溶于水,可溶于酸溶液物质颜色状态及溶解性物质颜色状态及溶解性CuClCuI白色粉末,难溶于水Cu(OH)2蓝色难溶于水,可溶于酸溶液CuS黑色粉末,难溶于水及非氧化性强酸[Cu(NH3)4]2+深蓝色络合离子,溶于水[注意]反应CuSO4+H2S===CuS↓+H2SO4可说明CuS难溶于非氧化性强酸。题组·跟进训练1.下列说法中正确的是()A.Cu→CuO→Cu(OH)2每步转化均能通过一步反应实现B.工业上制Na的方法是电解NaCl溶液C.金属铜放置在潮湿的空气中会被锈蚀,生成绿色的铜锈——碱式碳酸铜D.金属铝、铁、铜都有一定的抗腐蚀性能,其抗腐蚀的原因都是表面形成氧化物薄膜,阻止反应的进一步进行解析:A项,CuO→Cu(OH)2一步不能实现;B项,工业上制Na应电解熔融NaCl;D项,Cu抗腐蚀是因其性质不活泼。答案:C2.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,除去铜绿解析:铜与浓硫酸反应后浓度仍较高,不能把水加入反应容器中,A错误;Cu与Cl2常温下不反应,需要加热才能发生反应,B错误;CuCl2水解生成的HCl易挥发,加热蒸干CuCl2溶液得不到CuCl2固体,C错误。答案:D3.(2020·衡水中学联考)以铜银合金(含少量铁)废料为原料回收银和铜的工艺流程如下:下列说法正确的是()A.粗铜溶于过量稀硝酸,过滤、低温干燥得纯铜B.电解时用粗银作阴极,硝酸银溶液为电解质溶液C.用稀硫酸处理渣料时主要发生了氧化还原反应D.从滤液B中可以提取绿矾(FeSO4·7H2O)解析:粗铜中含有少量铁,铁和铜都能溶于过量稀硝酸,过滤后得不到纯铜,A错误;电解时,粗银作阳极,发生氧化反应,纯银作阴极,B错误;渣料的主要成分为氧化铜,还含有少量的氧化铁,两种金属氧化物均能与稀硫酸反应,反应过程中元素化合价均没有发生变化,没有发生氧化还原反应,C错误;滤液B中的溶质主要是硫酸亚铁,蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥可得到绿矾,D正确。答案:D4.铜是人类发现最早并广泛使用的一种金属。回答下列问题:(1)实验室使用稀硫酸和H2O2溶解铜片,该反应的化学方程式为__________________________。(2)电子工业使用FeCl3溶液刻蚀印刷电路板铜箔,写出该过程的离子方程式________________________;配制的FeCl3溶液应保持_________(填“酸性”“碱性”或“中性”),原因是_________________________________________。(3)溶液中Cu2+的浓度可采用碘量法测得:①2Cu2++5I-===2CuI↓+I-3②I-3+2S2O2-3===S4O2-6+3I-反应①中的氧化剂为________;现取20.00mL含Cu2+的溶液,加入足量KI充分反应后,用0.1000mol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液25.00mL,此溶液中Cu2+的浓度为________mol·L-1。解析:(1)实验室使用稀硫酸和H2O2溶解铜片,反应中Cu被氧化为Cu2+,则发生反应的化学方程式为Cu+H2O2+H2SO4===CuSO4+2H2O。(2)电子工业使用FeCl3溶液刻蚀印刷电路板铜箔,即Fe3+将Cu氧化为Cu2+,自身被还原为Fe2+,所以过程中发生的反应为Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+,FeCl3溶液中Fe3+发生水解使溶液呈酸性,需保持溶液为酸性抑制Fe3+水解。(3)反应①中Cu2+将I-氧化为I-3,所以氧化剂为Cu2+,滴定时发生反应:I-3+2S2O2-3===S4O2-6+3I-,则消耗n(I-3)=12×0.1000mol·L-1×25.00×10-3L=1.25×10-3mol,根据碘原子守恒,则20.00mL溶液中c(Cu2+)=2×1.25×10-320.00×10-3mol·L-1=0.125mol·L-1。答案:(1)Cu+H2O2+H2SO4===CuSO4+2H2O(2)Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+酸性防止Fe3+水解生成Fe(OH)3(3)Cu2+0.125考点二金属材料与金属矿物的开发利用/知识·再认再现1.合金(1)概念:合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有的物质。(2)特性:合金具有不同于各成分金属的物理性能、化学性能或机械性能。①熔点:一般比它的各成分金属的;②硬度和强度:一般比它的各成分金属的。金属特性低大理清概念基础需抓牢2.常见的金属材料(1)金属材料黑色金属材料有色金属材料铁、铬、锰以及它们的合金除黑色金属以外的其他金属及其合金(2)重要的黑色金属材料——钢碳素钢_______:韧性、焊接性好,强度低________:强度高,韧性及加工性好________:硬而脆,热处理后弹性好合金钢具有各种不同的优良性能,用于制不锈钢及各种特种钢低碳钢中碳钢高碳钢(3)几种有色金属材料铝及铝合金铝性能:良好的延展性和导电性用途:制导线铝合金性能:密度小、强度高、塑性好、易于成型、制造工艺简单、成本低廉用途:主要用于建筑业、容器和包装业、交通运输业、电子行业等铜及铜合金铜性能:良好的导电性和导热性用途:主要用于电器和电子工业、建筑业铜合金青铜是我国使用最早的合金,常见的还有黄铜和白铜3.金属矿物的开发利用(1)金属在自然界中的存在形式(2)金属冶炼的实质金属冶炼的过程就是把金属从还原为的过程,即:Mn++ne-===M。(3)金属冶炼的方法(用化学方程式表示)①电解法Na:______________________________;Mg:______________________________;Al:。2NaCl(熔融)=====电解2Na+Cl2↑MgCl2(熔融)=====电解Mg+Cl2↑2Al2O3(熔融)=====电解冰晶石4Al+3O2↑化合态游离态②热还原法高炉炼铁:;铝热反应制铬:__________________________;焦炭还原铜:__________________________。③热分解法Hg:;Ag:。金属活动性与冶炼方法的关系:Fe2O3+3CO=====高温2Fe+3CO22Al+Cr2O3=====高温Al2O3+2CrC+2CuO=====高温2Cu+CO2↑2HgO=====△2Hg+O2↑2Ag2O=====△4Ag+O2↑[注意]①冶炼Mg时只能电解MgCl2不能电解MgO,原因是MgO的熔点高,熔融时耗费更多能源,增加生产成本。②冶炼Al时只能电解Al2O3不能电解AlCl3,原因是AlCl3是共价化合物,熔融态不导电。加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化温度。③用热还原法得到的铜还要经过电解精炼才能得到精铜。(4)铝热反应实验装置实验现象①镁带剧烈燃烧,放出一定的热,并发出耀眼的白光,氧化铁和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应;②纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中实验结论高温下,铝与氧化铁发生反应,放出大量的热,反应的化学方程式为____________________________原理应用①制取熔点较高、活泼性弱于Al的金属铬、锰、钨等;②金属焊接,如野外焊接钢轨等2Al+Fe2O3=====高温2Fe+Al2O3题组·跟进训练1.下列关于金属及其合金的说法正确的是()A.工业上用量最大的合金是铝合金B.古代出土的铜制品表面覆盖着铜绿,其主要成分是CuOC.装修门窗使用的铝合金材料硬度比铝单质小,熔点比铝单质低D.生铁和钢都是合金,且钢的含碳量比生铁低解析:目前用途最广、用量最大的合金是钢,故A错误;铜绿的主要成分是碱式碳酸铜,不是氧化铜,故B错误;铝合金材料的硬度比铝大,熔点比铝低,各种性能比纯铝优越,故C错误;生铁和钢都是铁的合金,主要通过含碳量的高低来区分,含量在0.2~1.7%的叫钢,含量在1.7%以上的叫生铁,故D正确。答案:D2.明代《天工开物》记