2020年高考化学一轮总复习文档：第三章第12讲铜及其重要化合物、金属材料 学案

第12讲　铜及其重要化合物、金属材料

一、铜及其化合物

1．铜的性质

(1)物理性质：铜是紫红色金属，具有良好的导电性、导热性和延展性。

(2)化学性质

写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：

①2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3

②2Cu＋SCu2S

2．氧化铜和氧化亚铜

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．CuSO4·5H2O

CuSO4·5H2O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。

无水CuSO4只能作为水的检验试剂，但不能作为水蒸气的吸收试剂而用于除杂。

二、金属材料

1．合金

2．常见金属材料

(1)黑色金属材料——钢铁。

①钢是用量最大，用途最广的合金。

(2)有色金属材料——铜和铝。

①我国使用最早的合金是青铜，常见的铜合金有黄铜和白铜等。

②铝合金

3．金属矿物的开发利用

(1)金属在自然界中的存在

(2)金属冶炼的一般步骤

(3)金属冶炼的实质

金属的冶炼过程就是把金属从化合态还原为游离态的过程。即Mn＋＋ne－＝M。

(4)金属冶炼的方法(用化学方程式表示)

1.判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，并指明错因。

(1)除去Cu粉中混有CuO的方法是加入稀硝酸溶解、过滤、洗涤、干燥。(×)

错因：Cu与HNO3也反应。

(2)将铜粉加入1.0 mol·L－1Fe2(SO4)3溶液中，现象是溶液变蓝，有黑色固体出现。(×)

错因：Fe3＋氧化铜，本身被还原为Fe2＋，没有黑色固体生成。

(3)1 mol Cu和足量热浓硫酸反应可生成NA个SO3分子。(×)

错因：Cu与热浓H2SO4反应产生SO2。

(4)合金中的金属元素都是以化合态形式存在。(×)

错因：合金中金属多是以游离态形式存在的。

(5)合金的硬度一般小于成分金属，而熔点一般高于成分金属。(×)

错因：合金的硬度一般大于成分金属，而熔点一般小于成分金属。

(6)合金材料中不可能含有非金属元素。(×)

错因：铁合金中就含C、Si等非金属元素。

2．教材改编题

(据人教必修一P68T6)铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币。从物理性质和化学性质的角度分析，铜常用于制造货币的说法正确的是(　　)

A．铜来源广泛，易于从自然界冶炼得到

B．铜的化学性质比较稳定，不易被腐蚀，铜的熔点比较低，容易冶炼铸造成型

C．铜的外观为紫红色，大方美观，易于被人们接受

D．铜的化学性质不稳定，在空气中易转化为铜绿，铜绿具有抗腐蚀能力，易于流通

答案　B

考点　铜及其化合物的性质

[典例1]　(2018·安徽三校联考)硫酸铜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．相对于途径①，途径②更好地体现了绿色化学思想

B．硫酸铜在1100 ℃分解所得气体X可能是二氧化硫和三氧化硫的混合气体

C．Y可以是葡萄糖溶液

D．将硫酸铜溶液蒸发浓缩、冷却结晶可制得胆矾晶体

解析　途径①：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O，途径②：2Cu＋O2＋2H2SO4(稀)2CuSO4＋2H2O，制取等质量硫酸铜途径②需要的硫酸少，且途径②无污染性气体产生，故途径②更好地体现了绿色化学思想，A项正确；若X是二氧化硫和三氧化硫的混合气体，则硫酸铜中铜元素、硫元素的化合价都降低，而无元素化合价升高，故B项错误；葡萄糖中含有醛基，可与氢氧化铜悬浊液在加热条件下反应生成Cu2O，C项正确；硫酸铜溶液中铜离子会水解，但生成的硫酸不挥发，故将硫酸铜溶液蒸发浓缩、冷却结晶可制得胆矾晶体，D项正确。

答案　B

名师精讲

1．熟记铜及其化合物的颜色

2.铜及其化合物

(1)Cu在加热条件下与O2非常容易反应，利用这一性质，可把Cu作为O2的吸收剂。若在实验题中看到加热的铜网或铜粉，应想到这一作用。

(2)无水CuSO4常用作水的检验试剂；由于其吸水效率不是太高，一般不作干燥剂使用。

(3)铜盐属于重金属盐，可使蛋白质变性，故铜盐有毒。农业上常用石灰乳和CuSO4混合作用，两者的混合液是被称为“波尔多液”的农药。

(4)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＋的鉴别依据。如CuSO4溶液呈蓝色，在推断题中，“蓝色溶液”基本可作为Cu2＋的存在依据。

(5)Cu2＋与碱反应生成蓝色沉淀[Cu(OH)2]，这也是鉴定Cu2＋的原理之一。

3．铜的冶炼“两方法”

(1)湿法炼铜：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。

(2)高温炼铜：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜)：

2CuFeS2＋4O2Cu2S＋3SO2＋2FeO(炉渣)

2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2

2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑

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。电解精炼铜的原理是用粗铜作阳极，用纯铜棒作阴极即可得精铜。

1．已知酸性条件下有如下反应：2Cu＋===Cu2＋＋Cu↓。由于反应温度不同，用氢气还原氧化铜时，可能产生Cu或Cu2O，两者都是红色固体。一同学对某次用氢气还原氧化铜实验所得的红色固体产物作了验证，实验操作和实验现象记录如下：

由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物(　　)

A．是Cu

B．是Cu2O

C．一定有Cu，一定有Cu2O

D．一定有Cu2O，可能有Cu

答案　D

解析　浓H2SO4(加热)、硝酸均能氧化Cu或Cu2O；而稀H2SO4与Cu不反应，与Cu2O反应。

2．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：

Cu2SCuCu2O、CuOAB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)。

A．适量的NaNO3   B．适量的HNO3

C．适量的H2O2

答案　(1)＋1　Cu2S＋O22Cu＋SO2　(2)Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O　(3)C

解析　(1)Cu2S中铜为＋1价，火法炼铜中Cu、O被还原，S被氧化，反应的化学方程式为Cu2S＋O22Cu＋SO2。

(2)依据信息知Cu2O在酸性条件下生成Cu2＋(蓝色)和单质铜(红色)，反应的离子方程式为Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O。

(3)H2O2不产生污染物，不引入杂质。

考点　金属材料

[典例2]　冶炼金属一般有以下几种方法：①热分解法；②焦炭法；③水煤气法(CO或H2)；④活泼金属置换法；⑤电解法。这几种方法各有优缺点，它们在工业上均有应用。古代有：a.火烧孔雀石炼铜；b.湿法炼铜；现代有：c.铝热法炼铁；d.光卤石法炼镁。对它们的冶炼方法分析不正确的是(　　)

A．a用②   B．b用③ 

C．c用④   D．d用⑤

解析　铁、铜、镁的冶炼方法，要根据它们的金属活动性来选择。火烧孔雀石炼铜是用焦炭作还原剂进行冶炼，A正确；湿法炼铜是在溶液中进行的，故不能用水煤气法，B不正确；铝热法炼铁属于活泼金属置换法，C正确；镁的活泼性较强，用电解法比较适宜，D正确。

答案　B

名师精讲

1．合金特性

(1)构成合金的成分不一定是两种或两种以上的金属，也可以是金属与非金属，合金中一定含金属元素。

(2)合金的性质不是各成分金属的性质之和。合金具有许多良好的物理、化学和机械性能，在许多方面不同于各成分金属，不是简单加合；但在化学性质上，一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质。

(3)并非所有的金属都能形成合金。两种金属形成合金，其前提是两种金属在同一温度范围内都能熔化，若一种金属的熔点大于另一种金属的沸点，则二者不能形成合金。

(4)合金一定是混合物。

2．金属活动性顺序表中隐含的重要信息

3.金属的冶炼

(1)金属活泼性与冶炼方法的关系：

(2)有些活动性很强的金属也可以用还原法来冶炼，如：

Na＋KClK↑＋NaCl

2RbCl＋MgMgCl2＋2Rb↑等，

在此主要运用了化学平衡移动原理，利用K、Rb沸点低，气化离开反应体系，使化学反应得以向正反应方向进行。

4．铝热反应

3．(2018·芜湖质检)下列说法正确的是(　　)

A．工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气

B．钢铁厂用热还原法冶炼铁

C．工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al不涉及氧化还原反应

D．MgCl2(aq)Mg(OH)2MgOMg

答案　B

解析　电解NaCl溶液生成NaOH、H2和Cl2，得不到单质钠，A错误；电解熔融Al2O3发生的是氧化还原反应，C错误；工业上冶炼镁是电解熔融MgCl2而不是MgO，D错误。

4．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(　　)

A．合金的性质与其成分金属的性质不完全相同

B．工业上金属Mg、Cu都是用热还原法制得的

C．金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子

D．越活泼的金属越难冶炼

答案　B

解析　合金的化学性质与成分金属的化学性质相似，物理性质略有不同，A正确；Mg在工业上用电解法冶炼，Cu用热还原法冶炼，B错误；金属冶炼的实质是Mn＋＋ne－===M，C正确；金属越活泼，则金属离子的氧化性越弱，越难被还原，D正确。