高考化学一轮复习第3章金属及其化合物第4节用途广泛的金属材料铜及其化合物教学案新人教版

第四节 用途广泛的金属材料 铜及其化合物合金与金属矿物的开发利用1．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，属于混合物。

(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。

①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。

注意：并非所有的金属都能形成合金，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。

如Cu 与Na ，Fe 与Na 等不能形成合金。

2．常见的金属材料(1)金属材料的工业分类③铝及铝合金⎩⎪⎨⎪⎧ 铝⎩⎪⎨⎪⎧性能：良好的延展性和导电性用途：制导线铝合金⎩⎪⎨⎪⎧ 性能：密度小、强度高、塑性好、易于成型、制造工艺简单、成本低廉用途：主要用于建筑业、容器和包装业、交通运输业、电子行业等3．金属矿物的开发利用(1)金属在自然界中的存在形态①在自然界中绝大多数金属以化合态的形式存在。

②少数化学性质不活泼的金属存在游离态。

(2)金属冶炼的实质使金属化合物中的金属离子得电子被还原为金属单质的过程：M n ＋＋n e －===M 。

(3)金属冶炼的一般步骤(4)常见冶炼方法(对于金属活动顺序表中金属)①电解法——K ～AlNa ：2NaCl(熔融)=====电解2Na ＋Cl 2↑；Mg ：MgCl 2(熔融)=====电解Mg ＋Cl 2↑；Al ：2Al 2O 3(熔融)=====电解冰晶石4Al ＋3O 2↑。

②热还原法——Zn ～Cu高炉炼铁：3CO ＋Fe 2O 3=====△2Fe ＋3CO 2；铝热反应制铬：2Al ＋Cr 2O 3=====高温2Cr ＋Al 2O 3；焦炭还原铜：C ＋2CuO=====高温2Cu ＋CO 2↑。

③热分解法——Hg 、AgHg ：2HgO=====△2Hg ＋O 2↑；Ag ：2Ag 2O=====△4Ag ＋O 2↑。

[补短板](1)绝大部分金属在常温是固体，但汞为液体。

(2)常温下，多数合金是固体，但钠钾合金是液体。

(3)成分金属与合金的物理性质相比有所改变，但合金中各成分金属的化学性质仍然不变。

(4)金属越活泼，一般发现或使用的越晚。

(5)金属只有正价，反应时只表现还原性。

(6)有些活动性很强的金属也可以用还原法来冶炼，如Na ＋KCl =====850 ℃K↑＋NaCl 、2RbCl ＋Mg ===========700～800 ℃MgCl 2＋2Rb↑等，在此主要运用了化学平衡移动原理，利用K 、Rb 沸点低，汽化离开反应体系，使化学反应得以向正反应方向进行。

(7)活泼金属用电解法冶炼时，不能用其化合物的水溶液进行电解。

[知识应用]1．工业上冶炼铝为什么用电解熔融Al 2O 3而不用电解熔融AlCl 3？冶炼镁为什么用电解熔融MgCl 2而不用电解熔融MgO?[答案] AlCl 3为共价化合物，熔融时不导电，故不能用电解AlCl 3的方法冶炼铝。

尽管MgO 属于离子化合物，但其熔点高，熔融时耗费更多能源，增加生产成本，而MgCl 2的熔点较低，更易熔融，故工业冶炼镁使用电解熔融MgCl 2的方法。

2．铝是地壳中含量最高的金属元素，为什么人类对铝的使用比铁、铜晚得多？[答案] 铝的金属活动性比铁、铜强，难于冶炼，古代人们的技术条件达不到，不能冶炼铝，故铝的发现和大量使用比铁、铜晚得多。

3．热还原法用到的还原剂有焦炭、CO 和H 2，试从所得产物纯度及对环境污染的角度考虑哪种还原剂更好？[答案] 最好的还原剂是H 2；原因是焦炭会使产品的纯度降低，CO 会污染环境。

命题点1 金属材料的性能及其应用1．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] C2．镁铝合金质优体轻，又不易锈蚀，被大量用于航空工业、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 ( )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 ．此合金的硬度比镁和铝的硬度都小B [镁和铝都可以与盐酸反应，故镁铝合金能全部溶解于稀盐酸中。

]3．金属、金属材料的性质在很大程度上决定了它们的用途。

下列相关说法中不正确的是( )A ．钛合金与人体具有很好的“相容性”，可以用来制造人造骨骼B ．铁具有良好的导热性，可以用于制造炊具C ．不锈钢的抗腐蚀性好，常用于制造医疗器械D ．钛及其合金熔点高，可用作保险丝D [熔点低可以作保险丝，熔点高不可作保险丝。

]命题点2 金属矿物的开发利用4．铅的冶炼大致过程如下：①富集：将方铅矿(PbS)进行浮选；②焙烧：2PbS ＋3O 2=====高温2PbO ＋2SO 2；③制粗铅：PbO ＋C=====高温Pb ＋CO↑；PbO ＋CO=====高温Pb ＋CO 2。

下列说法正确的是( )A ．浮选法富集方铅矿的过程属于化学变化B ．方铅矿焙烧反应中，PbS 是还原剂，还原产物只有PbOC ．整个冶炼过程中，制取1 mol Pb 共转移2 mol 电子D ．将1 mol PbS 完全冶炼成Pb 理论上至少需要6 g 碳D [A 项，浮选法富集方铅矿为物理变化；B 项，O 2被还原为PbO 和SO 2，二者均为还原产物；C 项，制取1 mol Pb 共转移8 mol e －。

]5．氧化还原反应广泛应用于金属冶炼，下列说法不正确的是( )A ．电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中，Na ＋被还原B ．冶炼镁、铝采用电解法C ．用磁铁矿炼铁的反应中，1 mol Fe 3O 4被CO 还原成Fe ，转移9 mol 电子D ．铝热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化C [1 mol Fe 3O 4被还原成Fe ，转移电子1×3×(83－0)＝8 mol 。

] 6．由黄铜矿(CuFeS 2)制取铜的简单流程如图：下列说法正确的是 ( )A ．由CuFeS 2生成Cu 2S 、SO 2和铁的氧化物反应中硫元素被还原B ．熔炼过程中的主要反应为Cu 2S ＋O 2=====高温2Cu ＋SO 2C ．铜的电解精炼过程中纯铜作阳极D ．上述冶炼过程产生大量SO 2，通常用饱和NaHSO 3溶液吸收B [A 项，由CuFeS 2生成Cu 2S 、SO 2和铁的氧化物，反应中硫元素的化合价由－2价变成＋4价，被氧化，错误；B 项，根据流程图，熔炼过程中的主要反应为Cu 2S ＋O 2=====高温2Cu ＋SO 2，正确；C 项，铜的电解精炼过程中纯铜作阴极，粗铜作阳极，错误；D 项，SO 2与饱和NaHSO 3溶液不反应，应该选用Na 2SO 3溶液，错误。

]铜及其化合物1．铜的主要性质写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：①化学方程式：2Cu ＋O 2＋H 2O ＋CO 2===Cu 2(OH)2CO 3。

②化学方程式：2Cu ＋S=====△Cu 2S 。

③与氧化性酸反应a ．与浓硫酸共热的化学方程式：Cu ＋2H 2SO 4(浓)=====△CuSO 4＋SO 2↑＋2H 2O ；b ．与稀硝酸反应的离子方程式：3Cu ＋8H ＋＋2NO －3===3Cu 2＋＋2NO↑＋4H 2O ；c ．与浓硝酸反应的离子方程式：Cu ＋4H ＋＋2NO －3===Cu 2＋＋2NO 2↑＋2H 2O 。

④与某些盐溶液反应a ．与硝酸银溶液反应的离子方程式：Cu ＋2Ag ＋===2Ag ＋Cu 2＋；b ．与FeCl 3溶液反应的离子方程式：Cu ＋2Fe 3＋===2Fe 2＋＋Cu 2＋。

2．铜的重要化合物的性质及应用(1)氧化物⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧ CuO ：黑色难溶于水的固体，可以与酸反应，可以用H 2、CO 、Al 还原出Cu 。

Cu 2O ：砖红色难溶于水的固体，与一般酸反应为Cu 2O ＋2H ＋===Cu ＋Cu 2＋＋H 2O ，遇到HNO 3发生氧化反应生成Cu 2＋。

转化：4CuO=====高温2Cu 2O ＋O 2↑，高温条件Cu 2O 稳定。

(2)氢氧化铜——蓝色难溶物，是一种弱碱。

(3)铜盐①Cu 2(OH)2CO 3Cu 2(OH)2CO 3的名称为碱式碳酸铜，呈绿色，是铜锈的主要成分，受热易分解的方程式为Cu 2(OH)2CO 3=====△2CuO ＋H 2O ＋CO 2↑。

②CuSO 4a ．CuSO 4·5H 2O 为蓝色晶体，俗称蓝矾或胆矾。

受热或遇浓硫酸，蓝色晶体变为白色粉末。

b ．无水CuSO 4遇水变蓝色(生成CuSO 4·5H 2O)，可作为水或水蒸气的检验试剂。

③铜盐的毒性铜盐溶液有毒，主要是因为铜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，用来杀灭植物的病菌。

[补短板](1)Cu 与稀H 2SO 4不反应，但在通入O 2的条件下，Cu 可在稀H 2SO 4中逐渐溶解：2Cu ＋O 2＋2H 2SO 4===2CuSO 4＋2H 2O 。

(2)无水CuSO 4只能作为检验水的试剂，不能作为水蒸气的吸收试剂而用于除杂。

(3)＋1价铜在酸性条件下能发生歧化反应生成Cu 和Cu 2＋，利用这一原理可区别Cu 和Cu 2O 。

向红色物质中加入稀硫酸(但注意不能用硝酸检验)，若溶液由无色变成蓝色，则该红色物质为Cu 2O ，否则为Cu 。

反应的化学方程式为Cu 2O ＋H 2SO 4===CuSO 4＋Cu ＋H 2O 。

(4)含醛基(—CHO)有机物与新制的Cu(OH)2悬浊液共热可生成砖红色Cu 2O 沉淀。

[知识应用]某研究小组用废铜粉制取胆矾，设计了如下几个实验方案：(1)Cu ――→浓硫酸加热CuSO 4――→加水稀释硫酸铜溶液――→蒸发浓缩冷却结晶CuSO 4·5H 2O (2)Cu ――→O 2灼烧CuO ――→稀H 2SO 4硫酸铜溶液――→蒸发浓缩冷却结晶CuSO 4·5H 2O (3)对三个方案进行评价，你认为最好的是哪个方案？为什么？[答案] 方案(1)：产生污染性气体，且消耗硫酸较多。

方案(2)：消耗能量较多，且步骤复杂。

方案(3)：不产生污染性气体，原料利用率高，节约能源。

因此方案(3)更经济合理。

命题点1 铜及其化合物的性质及实验探究1．下列关于铜的化合物的说法正确的是( )A ．蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末是化学变化B ．一定条件下，新制的Cu(OH)2悬浊液能与葡萄糖反应但不能与乙酸反应C ．用稀盐酸除去铜锈的离子方程式为CuO ＋2H ＋===Cu 2＋＋H 2OD ．将用H 2还原CuO 所得的红色固体投入稀硫酸中充分反应后有红色固体剩余且溶液呈蓝色，可说明原红色固体中一定含有Cu 和Cu 2OA [B 项，Cu(OH)2与乙酸发生中和反应；C 项，铜锈的成分不是CuO 而是Cu 2(OH)2CO 3；D 项，实验结论不能说明一定含Cu 。