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第4讲用途广泛的金属材料最新考纲要求核心素养脉络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．了解铜及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。1.宏观辨识与微观探析：能从不同层次认识金属材料的多样性，并对物质进行分类；能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。2．变化观念与平衡思想：认识金属冶炼的方法，金属冶炼遵循一定规律。3．证据推理与模型认识：具有证据意识，能基于证据对金属材料性质提出可能的假设，通过分析推理加以证实或证伪；能运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律。4．科学探究与创新意识：能对金属的性质提出有探究价值的问题；能从问题和假设出发，确定探究目的，设计探究方案，进行实验探究。考点一铜及其化合物一、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：紫红写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：①___________________________________，(色固体)；②____________________________；③____________________________________；④_______________________________。绿2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3S＋2Cu=====△Cu2SCu＋2H2SO4(浓)△,CuSO4＋SO2↑＋2H2OCu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋二、铜的重要化合物1．Cu2(OH)2CO3的名称为，是铜绿、孔雀石的主要成分，受热分解可生成黑色的氧化铜，化学方程式为Cu2(OH)2CO3=====△2CuO＋CO2↑＋H2O；Cu2(OH)2CO3可溶于稀硫酸，离子方程式为Cu2(OH)2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O。2．黑色氧化铜在高温下分解为红色的Cu2O，化学方程式为__________________________。碱式碳酸铜4CuO=====高温2Cu2O＋O2↑3．蓝色的硫酸铜晶体受热分解为白色的硫酸铜粉末，化学方程式为CuSO4·5H2O=====△CuSO4＋5H2O。4．红色的Cu2O与稀硫酸反应，溶液变蓝，同时生成红色的单质铜，离子方程式为_______________________________。Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O[思维诊断]判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)CuO是黑色固体，与水反应可生成Cu(OH)2()(2)Cu2(OH)2CO3是铜锈的主要成分，在干燥空气中不易生成()(3)Cu2O遇硝酸会被氧化成Cu2＋()(4)CuSO4·5H2O失去结晶水属于物理变化()(5)用稀硝酸清除铜制品上的铜锈()(6)过量的铜与浓硝酸反应一定没有一氧化氮生成()××××√√(7)利用无水硫酸铜遇水变成蓝色这一性质，来检验水的存在，但一般不用它作干燥剂()(8)曾青得铁则化为铜，发生的反应为置换反应()√√教材习题创编铜是生活中常见的金属，请回答下列问题：(1)铜在干燥的空气中性质稳定，但在潮湿的空气中会被腐蚀，在其表面逐渐形成一层绿色的铜锈[Cu2(OH)2CO3]，其方程式为________________________________________________，若要除去铜绿而不损坏铜器，应怎样处理，试用化学方程式表示______________。(2)Cu不活泼，通常情况下不与稀硫酸反应，但向Cu和稀硫酸的混合物中滴入H2O2溶液后，溶液很快变蓝色，试写出该反应的离子方程式：________________________________________________。(3)将硫酸铜溶液和碳酸钠溶液混合，会析出Cu2(OH)2CO3绿色固体，试写出该反应的离子方程式：_________________________________________________。答案：(1)2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3Cu2(OH)2CO3＋4HCl===2CuCl2＋CO2↑＋3H2O(2)Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O(3)2Cu2＋＋CO2－3＋H2O===Cu2(OH)2CO3↓＋2H＋命题点铜的冶炼及铜盐的制备1．铜的冶炼(1)铜的粗炼a．火法炼铜(以CuFeS2为例)：2CuFeS2＋O2=====高温Cu2S＋2FeS＋SO2↑2Cu2S＋3O2=====高温2Cu2O＋2SO2↑2Cu2O＋Cu2S=====高温6Cu＋SO2↑b．湿法炼铜：Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4(2)电解精炼电解时，以CuSO4作电解液，粗铜为阳极，纯铜为阴极。2．铜盐的制备(1)用CuSO4溶液制备CuSO4晶体的方法加热浓缩，冷却结晶。(2)CuCl2·6H2O晶体制备CuCl2的方法在HCl的气氛中加热失去结晶水。1．某炼铁废渣中含有大量CuS及少量铁的化合物，工业上以该废渣为原料生产CuCl2·2H2O晶体的工艺流程如下：下列说法正确的是()A．焙烧过程中每消耗1molCuS则消耗3molO2B．焙烧后的废气能够使酸性高锰酸钾溶液褪色C．滤渣中主要含铁的氧化物D．将获得的CuCl2·2H2O晶体加热可制得CuCl2固体B解析：选B。A.焙烧过程中发生的主要反应为2CuS＋3O2=====△2CuO＋2SO2，每消耗1molCuS则消耗1.5molO2，故A错误；B.焙烧后的废气中含有SO2，能够使酸性高锰酸钾溶液褪色，故B正确；C.调节pH的目的主要是除去Fe3＋，使其生成氢氧化铁沉淀，所以滤渣中主要含氢氧化铁，故C错误；D.Cu2＋能够发生水解，在HCl的气流中加热CuCl2·2H2O晶体可制得CuCl2固体，故D错误。故选B。2．CuSO4是一种重要的化工原料，其有关制备途径及性质如图所示。下列说法不正确的是()A．将CuSO4溶液蒸发浓缩、冷却结晶可制得胆矾B．相对于途径①，途径②更好地体现了绿色化学思想C．CuSO4在1100℃分解所得气体X可能是SO2和SO3的混合气体D．Y可能是葡萄糖C解析：选C。A.将CuSO4溶液蒸发浓缩、冷却结晶，过滤洗涤可制得胆矾晶体，正确；B.相对于途径①，铜和浓硫酸反应会生成二氧化硫气体污染空气，途径②无污染性气体产生，更好地体现了绿色化学思想，正确；C.硫酸铜分解生成Cu2O与氧气、SO3、SO2，根据2CuSO4=====△Cu2O＋SO2↑＋SO3↑＋O2↑知，X可能是O2、SO2和SO3的混合气体，若只是二氧化硫和三氧化硫，铜元素、氧元素化合价只有降低，无元素化合价升高，错误；D.葡萄糖与新制氢氧化铜悬浊液反应的方程式为C6H12O6＋2Cu(OH)2===C6H12O7＋Cu2O＋2H2O，所以Y可为葡萄糖，正确。3．Cu2S是火法炼铜的重要原料之一，下面是由Cu2S冶炼铜及制取CuSO4·5H2O的流程图：Cu2S――→O2△Cu――→焙烧Cu2O、CuO―――――→足量稀硫酸A―――→操作ⅠB―――――――――→蒸发、结晶、过滤胆矾(1)Cu2S中铜元素的化合价为________，火法炼铜的反应原理是________________(用化学方程式表示)。(2)向Cu2O、CuO中加入足量稀硫酸得到的体系A中溶液呈蓝色，且有红色物质生成，请写出生成红色物质的离子方程式：_______________________________________________。(3)若将A中红色物质反应掉，操作Ⅰ中加入的试剂最好是________(填字母序号)。A．适量的NaNO3B．适量的HNO3C．适量的H2O2(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________(填选项字母)。a．粗铜接电源正极，发生氧化反应b．溶液中Cu2＋向阴极移动c．电解过程中，阳极和阴极的质量变化相等d．利用阳极泥可回收Al、Zn等金属(5)据报道，有一种叫ThibacillusFerroxidans的细菌在有氧气存在的酸性溶液中，可将黄铜矿CuFeS2氧化成硫酸盐：4CuFeS2＋2H2SO4＋17O2===4CuSO4＋2Fe2(SO4)3＋2H2O，利用反应后的溶液，按如下流程可制备胆矾(CuSO4·5H2O)：①检验溶液B中Fe3＋是否被除尽的实验方法___________________________________________________________________________________________________。②在实验室中，设计两个原理不同的方案，从溶液B中提炼金属铜(要求：一种方案只用一个反应来完成)。写出两种方案中涉及的化学方程式：方案一：_________________________________________________；方案二：_________________________________________________。答案：(1)＋1Cu2S＋O2=====△2Cu＋SO2(2)Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O(3)C(4)ab(5)①用洁净的试管取少许溶液加入KSCN溶液若变红证明含有铁离子，若加入后溶液不变红证明不含铁离子②CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu2CuSO4＋2H2O=====通电2Cu↓＋O2↑＋2H2SO44．CuCl是有机合成的重要催化剂，并用于颜料、防腐等工业。工业上由废铜料(含Fe、Al及SiO2杂质)，生产CuCl的工艺流程如下：物质开始沉淀时的pH沉淀完全时的pHFe(OH)32.73.7Cu(OH)25.66.7Al(OH)33.84.7已知：CuCl溶于NaCl的浓溶液可生成CuCl－2，CuCl－2的溶液用水稀释后可生成CuCl沉淀。(1)煅烧的主要目的是________________________________________________。(2)操作Ⅰ为调节溶液的pH，范围为________，加入的物质X可以是________(填字母)。A．CuOB．Cu(OH)2C．NaOH溶液D．CuCO3(3)滤渣Ⅱ的主要成分是________。(4)往滤液Ⅱ中加入食盐并通入SO2可生成CuCl－2，请写出反应的离子方程式：__________________________________________________________________________________________________。解析：(1)铜在废铜料中主要以铜单质的形式存在，从流程图知CuCl需从溶液中提取，故煅烧的目的是将铜转化为溶于酸的氧化物。(2)调节溶液的pH时，应保证Fe3＋、Al3＋完全沉淀，而Cu2＋不能沉淀，溶液的pH应在4.7≤pH5.6，加入物质X的目的是消耗H＋调节溶液的pH，但不能引入新杂质。(3)溶液的pH在4.7≤pH5.6时，Fe3＋和Al3＋完全转化为相应的氢氧化物沉淀，滤渣Ⅱ的主要成分为Fe(OH)3和Al(OH)3。(4)根据题给的反应物和生成物，再结合氧化还原反应的基本规律可写出反应的方程式：2H2O＋2Cu2＋＋SO2＋4Cl－===2CuCl－2＋SO2－4＋4H＋。答案：(1)使铜转化为可溶于酸的氧化物(2)4.7≤pH5.6ABD(3)Fe(OH)3和Al(OH)3(4)2H2O＋2Cu2＋＋SO2＋4Cl－===2CuCl－2＋SO2－4＋4H＋废铜利用的思维模式考点二金属材料与金属矿物的开发和利用一、合金二、金属在自然界中的存在金属和非金属三、金属冶炼的一般步骤四、金属冶炼的实质金属冶炼的过程就是把金属从态还原为态的过程，即：Mn＋＋ne－＝M。化合游离五、金属冶炼方法(用化学方程式表示)六、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