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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