第四节 金属材料与矿物 铜及其化合物

以“由黄铜矿冶炼铜的工艺流程”为载体串联金属冶炼的常用方法
高考载体(2012· 山东高考 T28)
工业上由黄铜矿(主要成分 CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：
[知识串联设计]
电解 2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl2↑ (1)写出用电解法冶炼钠和铝的化学方程式__________________________ ，
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
2．已知酸性条件下有如下反应：2Cu＋===Cu2＋＋Cu↓。由于反 加入 浓硫酸、 稀硫酸 稀硝酸 浓硝酸 应温度不同，用氢气还原氧化铜时，可能产生 Cu 或 Cu2O， 试剂 加热 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 有红色固体 产生无色气 产生红棕色 实验 产生无色 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： 剩余和溶液 体和溶液变 气体和溶液 现象 气体 变为蓝色 为蓝色 变为绿色
反应物质
化学方程式
△ Cu＋2H2SO4(浓)===== CuSO4＋SO2↑＋2H2O
浓H2SO4
氧化性 酸 浓HNO3
Cu＋4HNO3(浓)=== Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
3Cu＋8HNO3(稀)=== 3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
稀HNO3
盐溶液
AgNO3溶液、 Cu ＋ 2AgNO3===Cu(NO3)2 ＋ 2Ag FeCl3溶液
高考载体(2012· 山东高考 T28)
工业上由黄铜矿(主要成分 CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：
[知识串联设计]
(3)由泡铜(Cu2O、Cu)冶炼粗铜的化学方程式是 高温 3Cu2O＋2Al=====6Cu＋Al2O3 。 〖考查不活泼金属的冶炼〗 ____________________________
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工业上由黄铜矿(主要成分 CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：
[知识串联设计]
(6)由粗铜电解精炼铜时，粗铜接电源的正极还是负极？
电解精炼铜时，粗铜作阳极 (接电源正极)，纯铜作阴极，CuSO4 溶液 _____________________________________________________________ 作电解质溶液 _______________。
H2O
高温 4CuO=====2Cu2O＋O2↑
2．区别红色物质 Cu 和 Cu2O 的方法 向红色物质中加入稀硫酸，若溶液由无色变成蓝色，则该红 色物质为 Cu2O，否则为 Cu。 反应的化学方程式为：Cu2O＋H2SO4===CuSO4＋Cu＋H2O
[典题示例] 1．已知 CuO 经高温灼烧生成 Cu2O，Cu2O 与 H＋发生：
〖考查Cu2O的性质〗
高考载体(2012· 山东高考 T28)
工业上由黄铜矿(主要成分 CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：
[知识串联设计]
(5)冰铜 (mCu2S· nFeS)中铜元素的化合价是多少？ ＋1 价 将冰铜中的 Cu2S 在 O2 中 灼 烧 能 冶 炼 出 铜 ， 试 写 出 该 反 应 的 化 学 方 程 式 ： △ Cu2S＋O2=====2Cu＋SO2 。 〖考查铜的冶炼〗 __________________________
〖考查铜的电解精炼〗
2．特殊的制法：
(1)电解法(K、Ca、Na、Mg、Al 等活泼金属)
(2)热还原法(Zn—Cu 之间较活泼金属)
(3)热分解法(Hg、Ag 等不活泼金属)
3．必记五反应：
电解 (1)工业上冶炼 Mg：MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑ 电解 (2)工业上冶炼 Al： 2Al2O3(熔融)=====4Al＋3O2↑ 高温 (3)工业上冶炼 Fe： 3CO＋Fe2O3=====2Fe＋3CO2 高温 (4)铝热反应： Fe2O3＋2Al=====Al2O3＋2Fe
Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2
2．氧化铜
(1)物理性质：黑色粉末状固体 (2)化学性质：
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：
△ 反应①的化学方程式： Cu(OH)2=====CuO＋H2O
＋ 2＋ Cu(OH) ＋ 2H ===Cu ＋2H2O 2 反应②的离子方程式：
Cu2(OH)2CO3＋2H2SO4===2CuSO4＋CO2↑＋3H2O _________________________________________________ 。
铁粉，有关反应的离子方程式 (2)反应②加入的金属可能是 ____
2＋ 2＋ Fe ＋ Cu ===Fe ＋Cu 。 为_____________________
[方法技巧] 铜的冶炼“三方法”
(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)： 800 ℃ 2CuFeS2＋4O2======Cu2S＋3SO2＋2FeO(炉渣) 1 200 ℃ 2Cu2S＋3O2=======2Cu2O＋2SO2 1 200 ℃ 2Cu2O＋Cu2S=======6Cu＋SO2↑
4．铜盐
(1)Cu2(OH)2CO3 的名称为碱式碳酸铜，是铜绿的成分，是铜 在潮湿的空气中被锈蚀的结果，其受热分解的化学方程式为 △ Cu2(OH)2CO3=====2CuO＋H2O＋CO2↑ 。 _____________________________________
(2)CuSO4· 5H2O 为蓝色晶体，俗称 蓝矾 、胆矾，其受热分解
第一章
第四节 金属材料与矿物 铜及其化合物
金属及其化合物
1.了解常见金属活动性顺序。 2.了解合金的概念及其重要应用。 3.了解铜及其重要化合物的主要性质及其应用。
1．特殊的颜色：Cu、Cu2O —红色 ，CuO —黑色 Cu(OH)2 —蓝色 ，CuSO4 —白色 ， CuSO4· 5H2O —蓝色 ，Cu2(OH)2CO3 —绿色
(5)铜绿的生成：2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3
考点三 | 铜及其化合物
[教材知识层面]
1．铜的性质 (1)物理性质：紫红色固体，有良好的延展性、导电、导热性，
不能被磁铁吸引。
(2)化学性质：
反应物质 O2 非金属 S Cl2
化学方程式 △ 2Cu＋O2=====2CuO △ 2Cu＋S=====Cu2S 点燃 Cu＋Cl2=====CuCl2
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 中冶炼铜的方案如下 ( 假设孔雀石中杂质不溶于水和稀硫 蓝色，且有气泡产生；反应的化学方程式为 Cu2(OH)2CO3 ＋ 酸)： 2H2SO4===2CuSO4＋CO2↑＋3H2O。经过滤除去难溶于水和稀 硫酸的杂质，则滤液中主要含有 CuSO4，加入的金属粉末能将 固体逐渐消失，溶液由无色 (1)反应①能观察到的现象是_________________________ Cu2＋从溶液中置换出来即可，故金属可能是 Fe 或 Zn 等。 变成蓝色，有气泡产生 ，有关反应的化学方程式为 _____________________
高考载体(2012· 山东高考 T28)
工业上由黄铜矿(主要成分 CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：
[知识串联设计]
(4)已知 Cu2O 能与稀 H2SO4 反应生成 CuSO4 和 Cu，泡铜中的 Cu2O 和 Cu 均 是 红 色 物 质 ， 如 何 通 过 实 验 鉴 别 Cu2O 与 Cu ？
△ 5H2O=====CuSO4＋5H2O ，蓝色晶体受 的化学方程式为 CuSO4·
热转化为白色粉末。 无水 CuSO4 遇水变 蓝 色(生成 CuSO4· 5H2O)， 可作为水的检验依据。
(3)铜盐溶液有毒， 主要是因为 Cu2 作为一种重金属离子能
＋
与蛋白质作用，使蛋白质变性失去生理活性，因此人们利用了 它的这一性质用胆矾、熟石灰、水配成了波尔多液，用来杀灭 植物的病毒。
[高考考查层面]
命题点 1 铜的两种重要氧化物(CuO、Cu2O)
1．氧化铜和氧化亚铜的比较
名称
氧化铜
氧化亚铜
颜色
与酸反应(H＋) ＋ H2O
H2O
黑色 CuO＋2H＋===Cu2＋
砖红色 Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋
Cu＋H2O
与H2反应 转化关系
△ △ H2 ＋ CuO ===== Cu ＋ H2 ＋ Cu2O ===== 2Cu ＋
将少量红色物质放入稀 H2SO4 中，若溶液变成蓝色，说明红色物质为 _______________________________________________________________ Cu2O，若溶液不变蓝，则红色物质为 Cu 。 ______________________________________
由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物 A．是 Cu C．一定有 Cu，一定有 Cu2O B．是 Cu2O D．一定有 Cu2O，可能有 Cu ( )
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．孔雀石的主要成分为 Cu2(OH)2CO3。某同学设计的从孔雀石
电解 2Al2O3(熔融)=======4Al＋3O2↑ 冰晶石 _______________________________ 。
〖考查活泼金属的冶炼〗
高考载体(2012· 山东高考 T28)
工业上由黄铜矿(主要成分 CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：
[知识串联设计]
(2)工业上冶炼铁用的还原剂是什么？ CO 写出反应的化学方程 高温 3CO＋Fe2O3=====2Fe＋3CO2 〖考查较活泼金属的冶炼〗 式。 ____________________________