1、第4讲 用途广泛的金属材料和开发利用金属矿物,考点一 铜及其重要化合物,考点二 合金 金属的冶炼,总纲目录,高考真题演练,考点一 铜及其重要化合物,1.铜 (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,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.CuSO45H2O CuSO45H2O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CuSO45H2O),可作为水的检验试 剂。,1.易错易混辨析(正确的画“”,错误的画“”)。 (1)电解CuCl2溶液的化
2、学方程式:CuCl2 Cu2+2Cl- ( ) (2)H2还原CuO时,应先加热后通H2 ( ) (3)常温下,Fe和Cu与浓硝酸反应产生的气体体积相同 ( ) (4)将铁片和铜片用导线连接后置于稀H2SO4中,铜片上有气泡产生,说明 铜比铁活泼 ( ) (5)Cu2O遇硝酸会被氧化成Cu2+ ( ),(6)利用无水硫酸铜遇水变成蓝色这一性质,来检验水的存在 ( ) (7)CuCO3是铜锈的主要成分,可用盐酸除去铜锈 ( ) (8)农业上配制波尔多液时可在铁桶或铝桶中进行 ( ),2.【深度思考】 填写下列铜及其化合物的颜色。 CuO Cu2O Cu2S CuS Cu2(OH)2CO3 CuS
3、O45H2O Cu CuSO4 Cu(OH)2,答案 黑色 砖红色 黑色 黑色 绿色 蓝色 紫红色 白色 蓝色,题组一 铜及其化合物的性质及应用,1.(2018安徽江淮十校第二次联考)实验探究Cu及其化合物的性质,操作 正确且能达到目的的是 ( C ) A.将铜粉和硫粉混合均匀并加热以制取CuS B.向Cu与过量浓硫酸反应后的试管中加水以观察CuSO4溶液的颜色 C.向CuSO4溶液中加入适量的NaOH,过滤洗涤并收集沉淀充分灼烧以制取CuO D.在淀粉溶液中加入适量稀硫酸微热水解,再加入少量新制Cu(OH)2悬 浊液并加热,产生砖红色沉淀,解析 硫的氧化性较弱,只能将铜氧化为+1价生成Cu2
4、S,A项错误;铜 与过量浓硫酸反应后稀释,应将反应后的溶液缓慢加入水中,并不断搅 拌,B项错误;CuSO4与NaOH溶液反应生成Cu(OH)2沉淀,过滤、洗涤、灼 烧后可得CuO,C项正确;淀粉水解后应先加NaOH溶液至溶液呈碱性,然 后加入新制Cu(OH)2悬浊液并加热,才会产生砖红色沉淀,D项错误。,2.下表中,对陈述、的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是 ( D ),解析 稀盐酸可以与Cu2(OH)2CO3反应,而且稀盐酸不能与Cu反应, 所以可用稀盐酸除去铜器表面的铜绿,陈述、有因果关系,A错误; 铜表面不能形成致密的氧化膜,陈述错误,B错误;硫酸铜与NaOH反应 生成Cu(OH)
5、2,Cu(OH)2受热分解生成黑色的CuO,铜丝在火焰上灼烧,Cu 与O2反应生成CuO,陈述、均正确,但没有因果关系,C错误;蓝色硫 酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末有新物质生成,属于化学变化,Cu- SO4溶液可用作游泳池的消毒剂,但与前者没有因果关系,D正确。,3.下图中,固体A是一种常见的紫红色金属,它在日常生活中有极其重要 的作用,如电线、合金等,溶液B是一种蓝色溶液。请回答: (1)溶液E呈蓝色是因为溶液C中生成了 。 (2)写出AB的化学方程式:,。 (3)已知白色沉淀为CuI,写出生成CuI的离子方程式: 。,答案 (1)I2 (2)Cu+H2O2+H2SO4 CuSO4+2H
6、2O (3)2Cu2+4I- 2CuI+I2,解析 铜与H2O2、稀硫酸发生反应:Cu+H2O2+H2SO4 CuSO4+2H2O; 生成的CuSO4与KI发生氧化还原反应:2Cu2+4I- 2CuI+I2;生成的I2 遇淀粉溶液变蓝。,题后悟道 新制Cu(OH)2检验醛基易错点 醛基易被新制Cu(OH)2氧化成羧基,Cu(OH)2被还原成砖红色Cu2O, 由于Cu2O在酸性环境中不稳定:Cu2O+2H+ Cu+Cu2+H2O,故检验醛 基时须在碱性条件下操作。,题组二 化工流程中铜及其化合物的转化,4.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CuCl22H2O晶
7、体的工艺流程如下:下列说法正确的是 ( B ) A.焙烧过程中每消耗1 mol CuS则消耗3 mol O2,B.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CuCl22H2O晶体加热可制得CuCl2固体答案 B,解析 根据2CuS+3O2 2CuO+2SO2知,1 mol CuS则消耗1.5 mol O2,A错误;废气含SO2能够使酸性高锰酸钾溶液褪色,B正确;滤渣中主要 是氢氧化铁,C错误;Cu2+水解,加热CuCl22H2O晶体,不能得CuCl2固体,D 错误。,5.(2018河北邯郸教学质量检测)某化合物M由两种常见的元素组成,为 了测定其组成进行如
8、下实验:M的化学式可能为 ( A ) A.Cu2S B.CuS C.FeS2 D.Fe3S4,解析 由题意并结合选项可知,1.60 g M在高温下反应生成的气体 是二氧化硫,二氧化硫被双氧水氧化为硫酸,根据滴定过程消耗的氢氧 化钠,可以求出n(S)=n(SO2)=n(H2SO4)= n(NaOH)= 20.0010-3 L0.1 molL-1 =0.01 mol,所以m(S)=0.32 g,则m(金属)=1.60 g-0.32 g=1. 28 g,假若是铜,则n(Cu)=0.02 mol,M可能为Cu2S;假若是铁,则n(Fe)0.02 3 mol,M没有与之对应的选项。综上所述,A项正确。,
9、题后悟道 废铜利用的思维模式,考点二 合金 金属的冶炼,1.合金,2.常见金属材料(1)黑色金属材料钢铁 a. 钢 是用量最大、用途最广的合金。 b.,(2)有色金属材料铜和铝 a. b.,3.金属矿物的开发利用 (1)金属冶炼的一般步骤(2)金属活动性与冶炼方法的关系,(3)金属冶炼的方法(用化学方程式表示),(4)铝热反应,1.易错易混辨析(正确的画“”,错误的画“”)。 (1)金属单质只有还原性,金属阳离子只有氧化性 ( ) (2)铁是人类使用最早和最广泛的金属 ( ) (3)任何金属都能形成合金 ( ) (4)所有的金属氧化物都能和铝发生铝热反应 ( ) (5)用焦炭和空气产生的CO在
10、高温下还原铁矿石中铁的氧化物 ( ),(6)电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时,阴极上依次析出Cu、Fe、 Al ( ) (7)制镁:电解氯化镁溶液或MgO制取金属镁 ( ) (8)制铝:电解AlCl3制取金属铝 ( ),2.将金属与冶炼金属的方法搭配起来。 以C、CO或H2作还原剂冶炼 以活泼金属Na冶炼 利用铝热反应原理用Al冶炼 电解法 热分解法 (1)Fe、Zn、Cu等金属 。 (2)Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属 。 (3)Hg、Ag等不活泼金属 。 (4)V、Cr、Mn等高熔点金属 。 (5)K、Rb、Ti等金属 。,题组一 合金的性质及应用,1.(2018河南
11、八市第二次测评)天工开物中记载:凡铜供世用,出山与 出炉,止有赤铜。以炉甘石或倭铅参和,转色为黄铜,以砒霜等药制炼为 白铜,矾、硝等药制炼为青铜。其中涉及的物质中熔点最高的是 ( C ) A.青铜 B.黄铜 C.赤铜 D.白铜,解析 赤铜是纯度较高的铜,熔点比其合金高,青铜是铜锡合金,黄 铜是铜锌合金,白铜是铜镍合金,C项正确。,2.(2018山西太原模拟)镁铝合金质优体轻,又不易锈蚀,大量用于航空工 业、造船工业、日用化工等领域。下列关于镁铝合金性质的叙述中正 确的是 ( B ) A.此合金的熔点比镁和铝的熔点都高 B.此合金能全部溶解于稀盐酸中 C.此合金能全部溶解于氢氧化钠溶液中 D.此
12、合金不能全部溶于过量FeCl3溶液中,解析 合金的熔点一般低于组成它的成分金属,A错误;镁铝合金具 有镁、铝的化学性质,只有B正确。,题组二 金属的冶炼,3.(2018安徽合肥模拟)下列关于金属冶炼方法的叙述不正确的是( D ),解析 钠一般是由电解熔融NaCl的方法来制取,电解饱和食盐水得 到的是NaOH、H2和Cl2。,4.(2019四川成都调研)用自然资源生产部分材料,其流程示意图如图所 示:下列有关说法正确的是 ( ),A.制取铝也可用电解熔融AlCl3的方法 B.由赤铁矿冶炼生铁时,发生的反应既有吸热反应,又有放热反应 C.粗铜精炼时往往以粗铜作电解池的阴极 D.将MgCl2溶液加热
13、蒸发结晶,即可得到MgCl2 答案 B,解析 A项,AlCl3为共价化合物,熔融状态下不导电;B项,由赤铁矿冶 炼生铁时,发生吸热反应:C+CO2 2CO,发生放热反应:C+O2 CO2; C项,电解精炼铜时,粗铜作阳极;D项,由于Mg2+易水解,故加热蒸发MgCl2 溶液时得不到MgCl2。,题后悟道 铜的冶炼“三方法” (1)火法炼铜(还原法炼铜):Cu2S+O2 2Cu+SO2。 火法炼铜得到的铜为粗铜,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%99.9 8%的铜。 (2)湿法炼铜:Fe+CuSO4 FeSO4+
14、Cu。 (3)生物炼铜:某些微生物能耐受铜盐的毒性,并能利用空气中的氧气氧 化硫化亚铜矿石,然后把不溶性的硫化铜转化为可溶性的硫酸铜。,高考真题演练,1.(2018课标,26,14分)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。 一种以闪锌矿(ZnS,含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金 属锌的流程如图所示:相关金属离子c0(Mn+)=0.1 molL-1形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:,回答下列问题: (1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为 。,(2)滤渣1的主要成分除SiO2外还有 ;氧化除杂工序中ZnO 的作用是 ,若不通入氧气,其后果是 。 (3)溶液中的Cd2+可用
15、锌粉除去,还原除杂工序中反应的离子方程式为 。 (4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时,阴极的电极反应式为 ;沉积锌后的电解液可返回 工序继续使用。,答案 (1)ZnS+ O2 ZnO+SO2 (2)PbSO4 调节溶液的pH 无法除去杂质Fe2+ (3)Cd2+Zn Cd+Zn2+ (4)Zn2+2e- Zn 溶浸,解析 本题考查元素化合物知识在化工生产中的应用。(1)高温焙烧, 金属硫化物转化为金属氧化物和二氧化硫气体。(2)PbSO4难溶于水;氧 化除杂工序中通入O2,可将铁元素完全转化为Fe3+,加入ZnO调节溶液pH 为2.86.2,保证Fe3+被完全除去。(3)还原除杂工序中锌粉可置换出
16、金属 Cd。(4)电解硫酸锌溶液时,阴极反应式为Zn2+2e- Zn,阳极反应式 为2H2O-4e- O2+4H+,沉积锌后的电解液中主要含硫酸,可返回溶 浸工序继续使用。,2.(2018课标,28,14分)醋酸亚铬(CH3COO)2Cr2H2O为砖红色晶体,难 溶于冷水,易溶于酸,在气体分析中用作氧气吸收剂。一般制备方法是 先在封闭体系中利用金属锌作还原剂,将三价铬还原为二价铬;二价铬 再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬。实验装置如图所示。回答下 列问题:,(1)实验中所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却,目的是 。仪器a的名称是 。 (2)将过量锌粒和氯化铬固体置于c中,加入少量蒸馏水,按图连接
17、好装,置。打开K1、K2,关闭K3。 c中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色,该反应的离子方程式为 。 同时c中有气体产生,该气体的作用是 。 (3)打开K3,关闭K1和K2。c中亮蓝色溶液流入d,其原因是 ;d中析出砖红色沉淀。为使沉淀充分析出并分离,需采 用的操作是 、 、洗涤、干燥。 (4)指出装置d可能存在的缺点 。,答案 (1)去除水中溶解氧 分液(或滴液)漏斗 (2)Zn+2Cr3+ Zn2+2Cr2+ 排除c中空气 (3)c中产生H2使压强大于大气压 (冰浴)冷却 过滤 (4)敞开体系,可能使醋酸亚铬与空气接触,解析 (1)为防止水中溶解的氧气氧化Cr2+或(CH3COO)2Cr,需将蒸馏水 煮沸并迅速冷却,以除去溶解氧。 (2)由溶液颜色变化可知,Zn将Cr3+还原为Cr2+,反应的离子方程式为Zn +2Cr3+ Zn2+2Cr2+。 c中产生的气体为氢气,可排除c中空气,防止Cr2+被氧化。 (3)打开K3,关闭K1、K2,c中产生的氢气聚集在溶液上方,气体压强增大, 将c中液体经长导管压入d中;(CH3COO)2Cr难溶于冷水,可将d置于冰水 浴中冷却,(CH3COO)2Cr充分结晶后,经过滤、洗涤、干燥得砖红色晶 体。,(4)由于装置d为敞开体系,与大气直接接触,故空气中的氧气可能会氧化 (CH3COO)2Cr。,
