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1、第四节铜及其化合物金属材料,第二章金属元素及其化合物,考纲网络掌控全局,梳理判断突破点面,梳理基础,一、铜及其重要化合物 1铜。 (1)在自然界中的存在形态。 游离态：天然铜。 化合态：黄铜矿(CuFeS2)和孔雀石Cu2(OH)2CO3。 (2)物理性质：_色，具有金属光泽，具有_性、_性、_性，被广泛应用于电器元件、导线等的制造。 (3)化学性质。,紫红,延展,导电,导热,黑,棕黄,Cu2H2SO4(浓),CuSO4SO22H2O,2.氧化铜和氢氧化铜。,不,黑,不,Cu2H2O,CuH2O,CuCO2,Cu22H2O,CuOH2O,3.硫酸铜。 CuSO45H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾、胆
2、矾。无水CuSO4为白色粉末，遇水变蓝色(生成CuSO45H2O)可作为水的检验依据。 二、合金与金属材料 1合金。 (1)概念。 _与其他_或_形成的具有_的物质。,一种金属,一种或几种金属,非金属,金属特性,(2)特性。 熔点较各成分的熔点_。 合金比各成分金属具有更好的_、_以及物理、化学和机械加工性能，如耐腐蚀性强、强度大等。 2金属材料。 (1)黑色金属材料。 包括_及它们的合金。,低,硬度,强度,铁、锰、铬,(2)生铁和钢。 生铁和钢都是铁、碳合金，钢是用量最大、用途最广泛的合金。,判断正误,正确的打“”，错误的打“”。 11 mol Cu和足量稀硝酸反应产生NA个NO分子() 2
3、(2012山东高考)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，粗铜接电源正极，发生氧化反应() 3CuSO4与ZnS反应的离子方程式为Cu2S2 CuS() 4锡青铜的熔点比纯铜高() 5电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时阴极上依次析出Cu、Fe、Al(),6所有不锈钢都只含有金属元素() 7将铜屑加入Fe3溶液中的离子方程式： 2Fe3Cu 2Fe2Cu2() 8加强热，使CuO在高温条件下分解制备单质Cu() 9铜表面易形成致密的氧化膜，铜容器可以盛放浓硫酸() 10锡青铜(铜锡合金)文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快() 1
4、1所谓合金，就是不同种金属(也包括一些非金属)在熔化状态下形成的一种熔合物(),热点一,热点典例融会贯通,铜及其化合物的相互转化关系,1碱式碳酸铜。 (1)化学式为Cu2(OH)2CO3，俗名：孔雀石，绿色固体。 (2)铜在潮湿的空气中被氧化为铜锈： 2CuO2H2OCO2 Cu2(OH)2CO3。 2铜的氧化物。 CuO为黑色粉末，不溶于水。Cu2O为红色粉末，不溶于水。 3Cu2具有氧化性，但氧化能力比Fe3弱。如FeCl3可将H2S氧化为S，Cu2则只能与H2S生成不溶于酸的CuS。 2Fe3H2S 2Fe22HS； Cu2H2S 2HCuS； Fe3可氧化Cu生成Cu2：2Fe3Cu
5、2Fe2Cu2。,【例1】(2012山东高考)工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：,(1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的_吸收(填字母)。 a浓H2SO4b浓HNO3cNaOH溶液d氨水 (2)用稀H2SO4浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈红色，说明溶液中存在_(填离子符号)，检验溶液中还存在Fe2的方法是_(注明试剂、现象)。,(3)由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为_。 (4)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_。 a电能全部转化为化学能 b粗铜接电源正极，发生氧化反应 c溶液
6、中Cu2向阳极移动 d利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属,(5)利用反应2CuO22H2SO42CuSO42H2O可以制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为_。,解析：(1)根据冰铜的元素组成可知气体A为SO2，可以用碱性物质或氧化性物质来处理，故选c、d。不选b的原因是硝酸的还原产物NO也是大气污染物；不选a的原因是浓硫酸虽然具有强氧化性但并不能与SO2反应，因为没有中间价态。,(2)能与KSCN溶液显红色的是Fe3，要检验是否还存在Fe2，需选择能与Fe2反应且有现象的试剂。根据Fe2的还原性，可以选择具有强氧化性的酸性KMnO4，现象是紫色褪去。 (3)发生的反应
7、类似铝热反应，观察法配平即可。 (4)电解过程中不可避免的会有部分电能转化为热能，故a错。电解精炼过程中，粗铜是作阳极，与电池的正极相连，发生氧化反应，故b正确。电解过程中，阳离子要往阴极移动，故c错。比铜活泼性弱的金属会成为阳极泥，故d正确。 (5)在原电池中，正极发生还原反应。根据方程式可知是O2发生了还原反应。在硫酸溶液中，正极的电极反应式为：O24H4e 2H2O。,答案：(1)cd (2)Fe3取少量溶液，滴加KMnO4溶液，KMnO4褪色 (3)3Cu2O2Al Al2O36Cu (4)bd (5)4HO24e 2H2O,1物质AG有如下图所示的转化关系(部分反应物、生成物没有列出
8、)。其中A为某金属矿的主要成分，经过一系列反应可得到B和C。单质C可与E的浓溶液发生反应，G为砖红色沉淀。,请回答下列问题： (1)写出下列物质的化学式：B_、E_、 G_。 (2)写出反应的化学方程式：_ _。 (3)若A是由两种元素组成的矿物质，且与O2反应后生成的B与C的物质的量之比为1:2，则A的化学式为：_ _。,解析：由G为砖红色沉淀推知G为Cu2O，因此推知F为含有Cu2的溶液；再由框图B D E，且由单质CE(浓) FB推出，C为Cu，B为SO2，E为H2SO4。(3)A由两种元素组成，即由Cu和S组成，若其产物B与C的物质的量之比为12时，则A的化学式为Cu2S。 答案：(1
9、)SO2H2SO4Cu2O (2)Cu2H2SO4(浓) CuSO4SO22H2O (3)Cu2S,热点二,金属活动性顺序表的应用,常见金属的活动顺序为： 金属在化学反应中失去电子生成阳离子的能力依次减弱，对应阳离子得电子能力依次增强。 该规律有多种应用，归纳如下： 1判断金属与酸能否发生置换反应。 排在H前边的金属可与非氧化性酸发生置换氢的反应。 2判断金属与盐溶液能否发生置换反应。 排在前边的较活泼的金属能把排在后边的金属从其盐溶液中置换出来，生成新盐和新金属。,3判断金属与水能否发生置换反应。 (1)极活泼金属(K、Ca、Na)可与冷水发生置换氢的反应。 (2)活泼金属(Mg、Al)可与
10、热水发生置换氢的反应。 (3)较活泼金属(Zn、Fe)与水蒸气在高温下反应，可置换水中的氢生成氢气，但生成氢氧化物受热分解，最后得到金属氧化物。 (4)排在氢后边的金属与水不反应。,4判断原电池正、负极及电极反应。 由两种金属构成的原电池电极，位于金属活动顺序表前面的金属为负极。 (1)负极反应：电极金属失电子被氧化，形成金属阳离子进入溶液。 (2)正极反应：溶液中微粒(酸性条件下为H，中性条件下为H2O和O2)在正极上得到电子被还原。 5判断金属在自然界中的存在状态。,6判断金属氢氧化物的热稳定性强弱。 金属活动性顺序表中越位于前面的金属，其氢氧化物越稳定，越不易分解，越后面的金属氢氧化物越
11、易分解，极不活泼的金属Pt、Au甚至无氢氧化物。 7判断金属的冶炼方法。 金属冶炼是金属离子得到电子，被还原成金属原子的过程。金属活动性顺序表中的不同金属，因金属离子结合电子能力不等，所以冶炼方法不同。,【例2】有X、Y、Z三种金属，X能从Y的硝酸盐中置换出Y，Z能从Y的硝酸盐中置换出Y，把Z放入稀硫酸中有气泡产生，把X放入稀硫酸中无明显的现象，判断三种金属的活动性顺序是() AXYZ BZXY CZYX DXZY,思维点拨：此类题的解题关键是从题中给出的信息(包括文字信息和化学方程式信息)，判断出两种金属的活动性顺序或金属和氢的活动性顺序，再综合到一起。 解析：由X能从Y的硝酸盐中置换出Y可
12、知XY，由Z能从Y的硝酸盐中置换出Y可知ZY，由把Z放入稀硫酸中有气泡产生可知ZH，由把X放入稀硫酸中无明显的现象可知HX，则可知ZX，所以ZXY。 答案：B,2(2012大纲高考)四种金属片两两相连浸入稀硫酸中，都可组成原电池，相连时，外电路电流从流向；相连时，为正极；相连时，上有气泡逸出；相连时，的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是() A B C D,解析：由题意知四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。相连时，外电路电流从流向，则大于；相连时，为正极，则大于；相连时，有气泡逸出，则大于；相连时，的质量减少，则大于。则这四种金属活动性由大到小的顺序是。 答案：B,实
13、验操作提高素养,实验课题：硫酸铜晶体里结晶水含量的测定,1实验目的。 探究测定晶体里结晶水含量的方法。 2实验原理。 硫酸铜晶体是一种比较稳定的结晶水合物，当加热到150 左右时将全部失去结晶水，根据加热前后的质量差，可推算出其晶体的结晶水含量。 3实验仪器。 托盘天平、研钵、玻璃棒、三脚架、泥三角、瓷坩埚、坩埚钳、干燥器、酒精灯、药匙。,4探究活动。 研磨：在研钵中将硫酸铜晶体研碎(防止加热时可能发生迸溅)。称量：准确称量一干燥洁净的瓷坩埚质量(W g)。再称：称量瓷坩埚硫酸铜晶体的质量(W1 g)。加热：小火缓慢加热至蓝色晶体全部变为白色粉末(完全失水)，并放入干燥器中冷却。再称：在干燥器
14、内冷却后(因硫酸铜具有很强的吸湿性)，称量瓷坩埚硫酸铜粉末的质量(W2 g)。再加热：把盛有硫酸铜的瓷坩埚再加热，再冷却。再称重：将冷却后的盛有硫酸铜的瓷坩埚再次称量(两次称量误差0.1 g)。计算：根据实验测得的结果计算硫酸铜晶体中结晶水的质量分数。简称：“一磨”、“四称”、“两热”、“一算”。,5操作提示。 称前研细；小火加热；在干燥器中冷却；不能用试管代替坩埚；加热要充分但不“过头”(温度过高CuSO4易分解)。 6误差分析。 (1)偏高的情况。 加热温度过高或时间过长，固体部分变为灰白色，因为黑色的CuO与白色的CuSO4混合，会使固体变为灰白色，因W2偏小，W1W2数值偏高； 晶体中
15、含有(或坩埚上附有)受热易分解或易挥发的杂质，因W2偏小，W1W2数值偏高；,加热时搅拌不当使晶体溅出坩埚外或被玻璃棒带走少量，因W2偏小，W1W2数值偏高； 实验前晶体有吸潮现象或加热前所用的坩埚未完全干燥，因W1偏大，W1W2数值偏高。 (2)偏低的情况。 加热温度过低(100 )或时间不够，因W2偏大，W1W2数值偏小； 加热时质量未至恒重就停止加热，因W2偏大，W1W2数值偏小； 加热后坩埚放在空气中冷却，因为在冷却过程吸潮，会使W2值偏大，W1W2数值偏小；,晶体中含有受热不分解或难挥发的杂质，因W2W1并不是纯净的CuSO4粉末的质量，即水的含量必然偏低； 两次称量相差0.10 g
16、，因结晶水未完全失掉，使得W1W2数值偏小。 (3)无影响情况。 瓷坩埚内有不挥发性杂质。,【例3】在测定硫酸铜结晶水的实验操作中： (1)加热前应将晶体放在_中研碎，加热是放在_中进行，加热失水后，应放在_中冷却。 (2)判断是否完全失水的方法是_ _。 (3)做此实验，最少应进行称量操作_次。 (4)下面是某学生一次实验的数据，请完成计算，填入下面的表中。,(5)这次实验中产生误差的原因可能是_(填写字母)所造成。 A硫酸铜晶体中含有不挥发性杂质 B实验前晶体表面有湿存水 C加热时有晶体飞溅出去 D加热失水后露置在空气中冷却,解析：硫酸铜结晶水含量测定实验是一个基本的定量实验，实验的关键是
17、加热过程中使晶体中的结晶水全部失去。为了保证失去全部结晶水，实验中要加热、称量、再加热、再称量，直到最后两次称量值不超过0.1 g(0.1 g是托盘天平的感量)。 根据表中数据可计算出结晶水的质量，进而可计算出结晶水分子数。由(4)的计算结果知实验结果偏高，由此可判断(5)选B、C两项。 答案：(1)研钵瓷坩埚干燥器(2)最后一次加热前后两次质量数据差不超过0.1 g(3)4(4)5.3(5)BC,巩固演练基础达标,1Al、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
18、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,解析：A项，Al2O3为两性氧化物；B项，Cu与空气中的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，随着水分和HCl的挥发，蒸干时都得到金属氧化物和其氢氧化物的混合物；D项，电解AlCl3溶液阴极上的产物为H2和Al(OH)3。 答案：C,2在含有Cu(NO3)2、Mg(NO3)2和AgNO3的溶液中加入适量锌粉，首先置换出的是() AMg BCu CAg DH2,解析：金属越活泼，还原性越强，其阳离
19、子的氧化性越弱，所以氧化性强弱顺序为：AgCu2Zn2Mg2；同一种还原剂与不同氧化剂反应时，氧化性强的先反应，锌与Mg2不反应，先与Ag反应，所以首先置换出的是Ag。 答案：C,3制印刷电路时常用氯化铁溶液作为“腐蚀液”。铜被氯化铁溶液腐蚀的方程式为：2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2； FeCl3溶液也能与铁反应2FeCl3Fe=3FeCl2；当向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，烧杯底部不可能出现的是() A有铜无铁 B有铁无铜 C有铁有铜 D无铁无铜,4在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶，再加入下列固体，铜粉可溶解的是() FeCl2Fe2O3ZnKNO3 A和 B
20、和 C和 D和,解析：Fe2O3可与稀硫酸反应，溶液中存在Fe3；加入硝酸钾后，相当于溶液中有了稀硝酸。铜能与Fe3和稀硝酸反应。 答案：B,5(1)现有五种金属：金、银、铜、铁、铝，依次阅读至的描述，确定a至e分别代表哪一种金属，把答案填在下表内。 b和c都能溶于稀硫酸，并且放出氢气； b放入氢氧化钠溶液中，溶解并且放出氢气； a只溶于王水； d和e不能与盐酸反应，但能溶于硝酸； 将d放入含e离子的水溶液中，d溶解而析出e。,(2)用Zn、CuO和稀硫酸作原料，制取铜单质。 试写出用两种方法制取Cu的化学方程式(是离子反应的写出其离子反应方程式)： _； _； _； _。,如制取等质量的Cu，下列说法正确的是_ _。 A消耗相同质量的H2SO4 B消耗等质量的Zn C消耗等物质的量的氧化铜 D生成不同质量的ZnSO4,(1),感谢您的使用，退出请按ESC键,本小节结束,