高考化学 第9讲 用途广泛的金属材料 铜及其化合物课件.ppt

第9讲　用途广泛的金属材料　铜及其化合物课标版课标版 化学化学 题组一　铜及其化合物1.单质铜(1)物理性质:①    紫红    色固体,具有良好的延展性、导②    热    性和导教材研读教材研读③    电    性2)化学性质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:④    2Cu+O2+CO2+H2O  Cu2(OH)2CO3    (绿色固体)b.与S反应:⑤    2Cu+S  Cu2S    c.与氧化性酸反应与浓硫酸共热:⑥    Cu+2H2SO4(浓)  CuSO4+SO2↑+2H2O    ;与稀硝酸:⑦    3Cu+8H++2N   3Cu2++2NO↑+4H2O    (离子方程式)d.与盐溶液反应(写离子方程式)与硝酸银溶液:⑧    Cu+2Ag+  2Ag+Cu2+    ;与FeCl3溶液:⑨    Cu+2Fe3+  2Fe2++Cu2+    2.氧化铜和氧化亚铜名称氧化铜氧化亚铜颜色⑩    黑色         红色    与酸反应(H+)     CuO+2H+  Cu2++H2O         Cu2O+2H+  Cu2++Cu+H2O    与H2反应     CuO+H2  Cu+H2O         Cu2O+H2  2Cu+H2O    转化关系     4CuO  2Cu2O+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.CuSO4·5H2OCuSO4·5H2O为蓝色晶体,俗称蓝矾、胆矾无水CuSO4为白色粉末,遇水变     蓝色    (生成CuSO4·5H2O),可作为水的检验依据题组二　合金及常见金属材料1.合金 2.常见金属材料 (1)重要的黑色金属材料——钢⑤    钢    是用量最大、用途最广的合金钢 (2)铜合金常见的铜合金主要包括⑨    青铜    、黄铜和白铜等题组三　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①    金    、 ②    铂    等极少数金属外,绝大多数金属以③    化合物    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④    正    化合价2.金属冶炼的实质使金属化合物中的金属离子⑤    得    电子被⑥    还原    为金属单质的过程:Mn++ne-  M3.金属冶炼的一般步骤例如:2HgO  2Hg+O2↑,2Ag2O  4Ag+O2↑用热分解法冶炼金属的特点:金属元素的金属性⑦    弱    ,金属元素的原子⑧    不易    失去电子,其金属离子⑨    容易    得到电子,该金属元素所形成的化合物稳定性⑩    较差    。

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     C+2ZnO  2Zn+CO2↑    、     C+2CuO 2Cu+CO2↑    b.一氧化碳还原法例如:CO还原Fe2O3、CuO,化学方程式依次为     3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2    、     CO+CuO Cu+CO2    4.金属冶炼方法(1)热分解法c.氢气还原法例如:H2还原WO3、Fe3O4,化学方程式依次为     3H2+WO3 W+3H2O    、     4H2+Fe3O4 3Fe+4H2O    d.活泼金属还原法例如:Al还原Cr2O3、V2O5,化学方程式依次为     2Al+Cr2O3  Al2O3+2Cr    、     10Al+3V2O5  6V+5Al2O3    3)电解法例如:Al2O3、MgCl2、NaCl的电解反应,化学方程式依次为     2Al2O3(熔融)  4Al+3O2↑    ,     MgCl2(熔融)  Mg+Cl2↑    ,     2NaCl(熔融)   2Na+Cl2↑     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1.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    D　A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氢氧化铜,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 题组一　铜及其化合物2.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Ⅰ相比,途径Ⅱ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Ⅰ的反应方程式:Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O和途径Ⅱ的反应方程式:2Cu+O2+2H2SO4 2CuSO4+2H2O,可以看出途径Ⅱ的优点是:①产生等量的CuSO4,比途径Ⅰ消耗硫酸少;②不产生污染大气的SO23.下列说法中正确的是 (　    )A.铁是人类在生产、生活中最早使用的金属材料B.金、银、铜是应用最广泛的金属材料C.钛被誉为“21世纪的金属”,应用前景很广阔D.铜是导电性、导热性最好的有色金属 答案    C　铜是人类使用最早的金属材料,A错;铁、铝及它们的合金是应用最广泛的金属材料,B错;银的导电性比铜好,D项错。

题组二　合金及常见金属材料4.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5.下列有关金属材料及其合金的说法正确的是 (　    )A.所有的不锈钢与铝材都属于黑色金属B.铝合金是一种混合物,它比纯铝的熔点低C.我国在2 000多年前就掌握了铁的冶炼技术,这是因为铁元素含量丰富易被发现且化学性质活泼容易冶炼 D.镁铝合金在冷的浓硫酸中“钝化”,因此常温下可用镁铝合金容器来盛装浓硫酸  答案    B　铝是有色金属,不属于黑色金属,A项错;合金属于混合物,熔点低于其成分金属,故B项正确;人们认识金属的先后主要与金属的活泼性和冶炼难易有关,C项错;镁在常温下与浓H2SO4可发生反应,D项错误。

6.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 答案    B　A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题组三　金属矿物的开发和利用7.下列金属冶炼的反应原理,错误的是 (　    )A.MgCl2(熔融)  Mg+Cl2↑B.Al2O3+3H2  2Al+3H2OC.Fe3O4+4CO  3Fe+4CO2D.2HgO  2Hg+O2↑ 答案    B　Al应用电解熔解Al2O3的方法冶炼重难一　金属活动性顺序及其应用 典例1    (2014河北唐山模拟)Al、Fe、Cu都是重要的金属元素下列说法正确的是 (　    )A.三者对应的氧化物均为碱性氧化物B.三者的单质放置在空气中均只生成氧化物C.制备AlCl3、FeCl3、CuCl2均不能采用将溶液直接蒸干的方法D.电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时阴极上依次析出Cu、Fe、Al 考查内容　Al、Fe、Cu的性质及制备。

重难突破重难突破 解题关键　解答本题的关键是注重对盐类水解、电解原理的理解 解析　A项,Al2O3为两性氧化物;B项,Cu在空气中的CO2和H2O(g)的作用下与O2反应生成Cu2(OH)2CO3;C项,三种盐均为强酸弱碱盐,加热时都水解,且生成易挥发的HCl,蒸干时都得到金属氧化物和氢氧化物的混合物;D项,电解AlCl3溶液时阴极上的产物为H2和Al(OH)3 答案    C1-1    (2014江苏常州模拟)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 解析　Na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。

 答案    A1-2　金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的应用下列关于金属的一些说法不正确的是 (　    )①合金的性质与其成分金属的性质不完全相同②金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子③工业上金属Mg、Al都是用电解熔融氯化物制得的④越活泼的金属越难冶炼A.①②　　B.只有③　　C.③④　　D.②③ 答案    B 解析　合金的性质与其成分金属的性质不完全相同,如硬度、强度更大,熔点更低等,①正确;因AlCl3为共价化合物,熔融时不导电,冶炼铝应用电解熔融Al2O3的方法,③错误;金属冶炼就是把金属阳离子还原为金属原子,越活泼的金属,其阳离子的氧化性越弱,越难被还原,②、④正确金属活动性顺序K、Ca、NaMgAl、ZnFe、Sn、Pb(H)Cu、Hg、AgPt、Au 金属活动性顺序及其应用与O2反应常温下易氧化,点燃生成过氧化物常温生成氧化膜加热化合——不反应与H2O反应常温下生成碱和氢气与热水反应有碱存在下与水反应与水蒸气高温反应不反应与H+反应生成盐和氢气与盐溶液反应与水反应,不与盐反应排在前面的金属能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来自然界存在化合态化合态和少量游离态游离态冶炼方法 电解法(电解熔融的盐、氧化物、氢氧化物)热还原法热分解法或其他方法 特别提示　Cu之后的金属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,但可溶解于“王水”中。

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(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)2.定量分析型二、性质特殊的金属1.有颜色的金属:紫红色——Cu、黄色——Au2.常温下呈液态的金属——Hg3.密度最小的金属——Li4.硬度最大的金属——Cr5.熔点最高的金属——W。

重难二　铜及其重要化合物的性质 典例2    (2014安徽安庆二模)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1 183.4 ℃,铁的熔点是1 534.8 ℃)                                                                   考查内容　铜及其化合物的性质 解题关键　解答本题的关键是根据铜绿的成分判断出反应物 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+4HCl  2CuCl2+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 答案    (1)Fe+CuSO4  FeSO4+Cu(2)2Cu+O2+H2O+CO2  Cu2(OH)2CO3Cu2(OH)2CO3+4HCl  2CuCl2+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2-1    (2014陕西延安模拟)用一定量的铁与足量的稀H2SO4及足量的CuO制得单质铜,有人设计以下两种方案:①Fe  H2  Cu　②CuO  CuSO4  Cu若按实验原则进行操作,则两者制得单质铜的量的比较中,正确的是 (        )A.①多　　B.②多　　C.相等　　D.无法判断 答案    B 解析　①中在H2还原CuO之前应先通入一段时间的H2,反应完成后还应继续通H2直到固体冷却,故②中制得的单质铜较多2-2    (2014黑龙江牡丹江模拟)镁、铝、铜三种金属粉末的混合物,加入过量盐酸充分反应,过滤后向滤液中加入过量烧碱溶液,再过滤,滤液中主要存在的离子有 (　    )A.Mg2+　　B.Cu2+　　C.Al3+　　D.Al  答案    D 解析　加入盐酸发生的反应有Mg+2H+  Mg2++H2↑、2Al+6H+  2Al3++3H2↑,向滤液中加入烧碱溶液发生的反应有H++OH-  H2O、Mg2++2OH-  Mg(OH)2↓、Al3++4OH-  Al +2H2O,故D正确。

 铜的冶炼及铜盐1.铜的冶炼(1)火法炼铜:Cu2S+O2  2Cu+SO22)湿法炼铜:Fe+CuSO4  FeSO4+Cu3)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)2CO3  2CuO+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。