
【步步高】2017版高考化学一轮复习3金属及其化合物13讲金属材料及金属矿物的开发利用讲义.doc
19页1第 13 讲 金属材料及金属矿物的开发利用考点一 铜及其化合物1.单质铜(1)物理性质:紫红色固体,具有良好的延展性、导热性和导电性2)化学性质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:_______________________________________________________答案 ①铜锈 2Cu+O 2+CO 2+H 2O===Cu2(OH)2CO3②2Cu+O 2 2CuO 2Cu+S Cu2S= = = = =△ = = = = =△ 2.铜的重要化合物(1)Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜,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:Cu 2(OH)2CO3 2CuO+CO 2↑+H 2O,可溶于稀硫酸,= = = = =△ 离子方程式:Cu 2(OH)2CO3+4H + ===2Cu2+ +CO 2↑+3H 2O。
2(2)黑色氧化铜在高温下分解为红色的 Cu2O,化学方程式为4CuO 2Cu2O+O 2↑ = = = =高 温 (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 CuSO4·5H2OCuSO4+5H 2O = = = =△ (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+Cu 2+ +H 2O题组一 铜及其化合物的性质1.下列有关铜的化合物的性质的叙述中正确的是( )A.CuSO4变成 CuSO4·5H2O 是物理变化B.一定条件下,新制的 Cu(OH)2悬浊液能与乙醛反应但不能与乙酸反应C.CuO 是黑色固体,与水反应可生成 Cu(OH)2D.Cu2O 遇硝酸可能会被氧化成 Cu2+答案 D解析 CuSO 4变成 CuSO4·5H2O 属于化学变化,A 错;Cu(OH) 2是碱,能与酸反应,B 错;CuO 不能与水反应,C 错;Cu 2O 中铜处于低价态,能被强氧化剂硝酸氧化2.铜在自然界多以化合态的形式存在于矿石中常见的铜矿石有:黄铜矿(CuFeS 2)、斑铜矿(Cu 5FeS4)、辉铜矿(Cu 2S)、孔雀石[CuCO 3·Cu(OH)2]。
下列说法不正确的是( )A.可用稀盐酸除去铜器表面的铜绿B.硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂C.工业上常采用电解法制取粗铜D.在上述几种含铜化合物中,铜的质量分数最高的是 Cu2S答案 C解析 CuSO 4是重金属盐,能使蛋白质变性,B 项正确;工业上常用电解法精炼铜,C 项不正确3.已知 CuO 经高温灼烧生成 Cu2O,Cu 2O 与 H+ 发生反应:Cu2O+2H + ===Cu+Cu 2+ +H 2O将经高温灼烧后的 CuO 样品投入足量的热的稀硝酸溶液中,下列有关说法中正确的是( )A.如果溶液变为蓝色,同时有紫红色固体出现,说明样品全部生成 Cu2OB.溶液中最终可能有紫红色固体出现C.这种实验的结果无法说明 CuO 分解的程度D.如果溶液中出现蓝色,最终没有紫红色固体出现,说明 CuO 没有分解3答案 C解析 解答此题的关键是,明确稀硝酸具有酸性和强氧化性,能溶解 CuO、Cu 2O 和单质Cu,因而该实验结果无法说明 CuO 分解的程度题组二 铜及其化合物的制取4.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 Cu Cu2O、CuO A B 胆矾― ― →O2 △ ― ― →焙 烧 ― ― →足 量 稀 硫 酸 ― ― →操 作 Ⅰ ― ― →蒸 发 、 结 晶 、 过 滤 (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 NaNO3 B.适量的 HNO3C.适量的 H2O2答案 (1)+1 Cu 2S+O 2 2Cu+SO 2= = = = =△ (2)Cu2O+2H + ===Cu+Cu 2+ +H 2O(3)C解析 (1)Cu 2S 中铜为+1 价,火法炼铜中 Cu、O 被还原,S 被氧化,反应原理为 Cu2S+O 22Cu+SO 2 = = = =△ (2)依据信息知 Cu2O 在酸性条件下生成 Cu2+ (蓝色)和单质铜(红色),写出反应物和生成物,配平方程式3)H2O2不产生污染物5.孔雀石的主要成分为 Cu2(OH)2CO3某同学设计的从孔雀石中冶炼铜的方案如下(假设孔雀石中杂质不溶于水和稀硫酸):(1)反应①能观察到的现象是__________________________________________________,有关反应的化学方程式为____________________________________________________。
2)反应②加入的金属可能是__________,有关反应的离子方程式为________________答案 (1)固体逐渐消失,溶液由无色变成蓝色,有气泡产生 Cu 2(OH)2CO3+2H 2SO4===2CuSO4+CO 2↑+3H 2O (2)铁粉(答案合理即可) Fe+Cu 2+ ===Fe2+ +Cu解析 孔雀石中加入稀硫酸可看到孔雀石逐渐溶解,溶液由无色变为蓝色,且有气泡产生;反应的化学方程式为 Cu2(OH)2CO3+2H 2SO4===2CuSO4+CO 2↑+3H 2O经过滤除去难溶于水和4稀硫酸的杂质,则滤液中主要含有 CuSO4,加入的金属粉末能将 Cu2+ 从溶液中置换出来即可,故金属可能是 Fe 或 Zn 等6.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)杂铜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)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+2H 2SO4(浓) CuSO4+SO 2↑+2H 2O 和途径= = = = =△ Ⅱ的反应方程式:2Cu+O 2+2H 2SO4 2CuSO4+2H 2O,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途径Ⅱ不产生污染大气的气体 SO21.熟记铜及其化合物的颜色物质 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.铜的冶炼“三方法”(1)湿法炼铜:Fe+CuSO 4===FeSO4+Cu2)高温炼铜:工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜):52CuFeS2+4O 2 Cu2S+3SO 2+2FeO(炉渣)= = = = =800 ℃ 2Cu2S+3O 2 2Cu2O+2SO 2= = = = =1 200 ℃ 2Cu2O+Cu 2S 6Cu+SO 2↑= = = = =1 200 ℃ 粗铜中铜的含量为 99.5%~99.7%,主要含有 Ag、Zn、Fe、Au 等杂质,粗铜通过电解精炼可得到纯度达 99.95%~99.98%的铜。
3)生物炼铜:“吃岩石的细菌”能耐受铜盐的毒性,并能利用空气中的氧气氧化硫化铜矿石,然后把不溶性的硫化铜转化为可溶性的硫酸铜生物炼铜的优点:a.成本低;b.污染小;c.反应条件简单;d.含量(品位)很低的矿石也可以被利用考点二 金属材料及合金概述1.熟记金属活动性顺序金属活动性顺序K、Ca、Na MgAl、ZnFe、Sn、Pb(H)Cu、Hg、AgPt、Au与 O2反应常温下易被氧化,点燃生成过氧化物或其他复杂氧化物常温生成氧化膜加热化合与 H2O反应常温下生成碱和氢气与热水反应有碱存在与水反应与高温水蒸气反应不反应不反应与非氧化性酸反应生成盐和氢气 不反应与盐溶液反应先与水反应,生成的碱再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形态化合态(Fe 有游离态)游离态2.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)熔合而成的具有金属特性的物质2)性能:合金具有不同于各成分金属的物理、化学性能或机械性能6①熔点:一般比它的各成分金属的低;②硬度和强度:一般比它的各成分金属的大3.常见金属材料(1)重要的黑色金属材料——钢钢是用量最大、用途最广的合金。
钢Error!(2)几种有色金属材料Error!题组一 金属的性质和应用1.下列关于金属元素的叙述正确的是( )A.金属元素的单质只有还原性,其离子只有氧化性B.金属元素的单质在常温下均为固体C.金属元素在不同化合物中化合价均相同D.大多数金属元素的单质为电的良导体答案 D解析 金属离子中的中间价态离子,比如 Fe2+ ,既有氧化性又有还原性,A 错;常温下金属汞呈液态,B 错;有的金属元素存在变价,比如 Fe、Cu 等,C 错2.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解析 铜是人类使用最早的金属材料,A 错;铁、铝及铝合金是应用最广泛的金属材料,B错;银的导电性比铜好,D 错题组二 合金的性能特点及应用3.C919 大型飞机采用了大量新型材料铝锂合金下列关于铝锂合金的说法不正确的是( )A.铝锂合金是铝与锂形成的混合物B.铝锂合金的硬度比锂大C.铝锂合金的熔沸点比铝低7D.铝锂合金耐酸碱腐蚀答案 D解析 铝锂合金中的铝能与酸和碱反应,锂能与酸反应,故铝锂合金不耐酸碱腐蚀。
4.合金与纯金属制成的金属材料相比,优点是( )①合金的硬度一般比它的各成分金属的大②合金的熔点一般比它的各成分金属的更低③改变原料的配比、改变生成合金的条件,得到有不同性能的合金④合金比纯金属的导电性更强⑤合金比纯金属的应用范围更广泛A.②③④ B.①②③⑤ C.①②④ D.①②④⑤答案 B题组三 合金组成的分析5.现代建筑的门窗框架常用电解加工成的古铜色硬铝制造取硬铝样品进行如下实验(每一步试剂均过量),由此可以推知硬铝的组成可能为(提示:Si+2OH - +H 2O===SiO +2H 2↑)2-3( )样品 Error!― ― →稀 盐 酸 ①A.Al、Mg、Si、Zn B.Al、Fe、Zn、NaC.Al、Na、Cu、Fe D.Al、Cu、Mg、Si、Mn答案 D解析 通过反应①知合。
