【步步高】(新课标)2015届高考化学大一轮复习讲义

第4讲 用途广泛的金属材料及开发利用金属矿物[考纲要求] 1.知道铜及其重要化合物的性质。

2.了解合金的概念及重要应用。

3.了解常见金属的活动顺序及金属冶炼的一般方法。

4.了解化学科学发展对自然资源开发利用的作用。

考点一 铜及其化合物1． 单质铜(1)物理性质：紫红色固体，具有良好的延展性、导热性和导电性。

(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：①化学方程式：2Cu ＋O 2＋CO 2＋H 2O===Cu 2(OH)2CO 3(绿色固体)。

②化学方程式：2Cu ＋S=====△Cu 2S 。

③与氧化性酸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 。

④与盐溶液反应(写离子方程式)a ．与硝酸银溶液：Cu ＋2Ag ＋===2Ag ＋Cu 2＋； b ．与FeCl 3溶液：Cu ＋2Fe 3＋===2Fe 2＋＋Cu 2＋。

2． 氧化铜和氧化亚铜名称 氧化铜 氧化亚铜 颜色 黑色砖红色与酸反应(H ＋) CuO ＋2H ＋===Cu 2＋＋H 2O Cu 2O ＋2H ＋===Cu 2＋＋Cu ＋H 2O 与H 2反应 CuO ＋H 2=====△Cu ＋H 2O Cu 2O ＋H 2=====△2Cu ＋H 2O转化关系4CuO=====高温2Cu 2O ＋O 2↑3．(1)物理性质：蓝色不溶于水的固体。

(2)化学性质及应用4．CuSO4·5H2OCuSO4·5H2O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。

题组一铜及其化合物的性质1．某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质，操作正确且能达到实验目的的是() A．将铜丝插入浓硫酸中并加热，反应后再加入水，观察硫酸铜溶液的颜色B．常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中，观察CuCl2的生成C．将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，得到无水CuCl2固体D．将表面有铜绿[Cu2(OH)2CO3]的铜器放入盐酸中浸泡，除去铜绿答案 D解析A项浓硫酸溶于水时放热，应该是把反应后的溶液倒入水中，故该项错误；B项需要先加热铜才与氯气发生反应，故该项错误；C项氯化铜溶液中存在水解平衡，加热蒸干最终得到的是氢氧化铜，故该项错误；D项铜和盐酸不反应，只有铜绿[Cu2(OH)2CO3]与盐酸反应，故该项正确。

2．铜是生命必需的元素，也是人类最早使用的金属之一，铜的生产和使用对国计民生各个方面都产生了深远的影响，请完成(1)～(3)题：(1)在西汉古籍中曾有记载：曾青得铁则化为铜[即曾青(CuSO4)跟铁反应生成铜]。

试写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________。

(2)铜器表面有时会生成铜绿，请写出生成铜绿的化学方程式：__________________，这层铜绿可以用化学方法除去。

试写出除去铜绿而不损伤器物的化学方程式：________________________________________________________________________。

(3)铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币。

试从物理性质和化学性质的角度分析为什么铜常用于制造货币：___________________________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(铜的熔点是1 183.4 ℃，铁的熔点是1 534.8 ℃)答案 (1)Fe ＋CuSO 4===FeSO 4＋Cu (2)2Cu ＋O 2＋H 2O ＋CO 2===Cu 2(OH)2CO 3 Cu 2(OH)2CO 3＋4HCl===2CuCl 2＋CO 2↑＋3H 2O(3)选择铜做货币是因为铜的熔点比较低，容易冶炼铸造成型；铜的化学性质比较稳定，不易被腐蚀解析 (2)2Cu ＋O 2＋H 2O ＋CO 2===Cu 2(OH)2CO 3；要除去铜器表面的铜绿，考虑选择盐酸，因盐酸不和铜反应，且盐酸具有挥发性。

化学反应方程式如下： Cu 2(OH)2CO 3＋4HCl===2CuCl 2＋CO 2↑＋3H 2O 。

(3)根据题给信息以及做货币的实际要求，选择铜做货币是因为铜的熔点比较低，容易冶炼铸造成型；铜的化学性质比较稳定，不易被腐蚀。

题组二 废铜的利用3． 某课外研究小组，用含有较多杂质的铜粉，通过不同的化学反应精制CuO ，其设计的实验过程为(1)杂铜经灼烧后得到的产物是氧化铜及少量铜的混合物，灼烧后含有少量铜的可能原因是________(填字母序号)。

a ．灼烧过程中部分氧化铜被还原 b ．灼烧不充分铜未被完全氧化 c ．氧化铜在加热过程中分解生成铜 d ．该条件下铜无法被氧气氧化(2)由粗制氧化铜通过两种途径制取纯净CuO ，与途径Ⅰ相比，途径Ⅱ有明显的两个优点是________________________________________________________________________。

答案 (1)ab(2)耗酸少；无污染性气体SO 2产生解析 (1)灼烧后含有少量铜，其原因可能是灼烧不充分，铜未被完全氧化，也可能是灼烧过程中部分氧化铜被还原。

(2)根据途径Ⅰ的反应方程式Cu ＋2H 2SO 4(浓)=====△CuSO 4＋SO 2↑＋2H 2O 和途径Ⅱ的反应方程式2Cu ＋O 2＋2H 2SO 4=====△2CuSO 4＋2H 2O ，可以看出途径Ⅱ的优点是①产生等量的CuSO 4，比途径Ⅰ消耗硫酸少；②途径Ⅱ不产生污染大气的气体SO 2。

反思归纳废铜综合利用的常见流程框图模式考点二合金的概念及其重要应用1．熟记金属活动性顺序金属活动性顺序K、Ca、Na Mg Al、ZnFe、Sn、Pb(H)Cu、Hg、AgPt、Au与O2反应常温下易氧化，点燃生成过氧化物或其他复杂氧化物常温生成氧化膜加热化合不与H2O反应常温下生成碱和氢气与热水反应有碱存在与水反应与高温水蒸气反应不反应与H＋反应生成盐和氢气不反应与盐溶液反应先与水反应，生成的碱再与盐反应排在前面的金属能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来自然界存在形态化合态游离态2．(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。

(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。

3．常见金属材料(1)重要的黑色金属材料——钢钢是用量最大、用途最广的合金。

钢⎩⎪⎨⎪⎧碳素钢⎩⎪⎨⎪⎧低碳钢：韧性、焊接性好，强度低中碳钢：强度高，韧性及加工性好高碳钢：硬而脆，热处理后弹性好合金钢：具有各种不同的优良性能，用于制不锈钢及各种特种钢(2)几种有色金属材料题组一金属的性质和应用1．下列关于金属元素的叙述正确的是() A．金属元素的单质只有还原性，其离子只有氧化性B．金属元素的单质在常温下均为固体C ．金属元素在不同化合物中化合价均相同D ．大多数金属元素的单质为电的良导体 答案 D解析 金属离子中的中间价态离子，比如Fe 2＋，既有氧化性又有还原性，A 错；常温下金属汞呈液态，B 错；有的金属元素存在变价，比如Fe 、Cu 等，C 错。

2． 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 C解析 铜是人类使用最早的金属材料，A 错；铁、铝及铝合金是应用最广泛的金属材料，B 错；银的导电性比铜好，D 项错。

题组二 合金的性能特点及应用3． 合金与纯金属制成的金属材料相比，优点是( )①合金的硬度一般比它的各成分金属的大 ②一般地，合金的熔点比它的各成分金属的更低③改变原料的配比、改变生成合金的条件，得到有不同性能的合金 ④合金比纯金属的导电性更强 ⑤合金比纯金属的应用范围更广泛 A ．②③④ B ．①②③⑤ C ．①②④D ．①②④⑤答案 B题组三 合金组成的分析4． 现代建筑的门窗架常用电解加工成的古铜色硬铝制造。

取硬铝样品进行如下实验(每一步试剂均过量)，由此可以推知硬铝的组成可能为(提示：Si ＋2OH －＋H 2O===SiO 2－3＋2H 2↑)( )样品――→稀盐酸①⎩⎪⎨⎪⎧气体溶液难溶物――→浓NaOH 溶液②⎩⎪⎨⎪⎧气体溶液难溶物A ．Al 、Mg 、Si 、ZnB ．Al 、Fe 、Zn 、NaC ．Al 、Na 、Cu 、FeD ．Al 、Cu 、Mg 、Si 、Mn答案 D解析通过反应①知合金中必须含有排在金属活动性顺序中H之前的金属和H之后的金属；由反应②知合金中必须含有Si及排在金属活动性顺序表H之后的金属或其他非金属。

5．某同学设计了如下实验测量m g铜银合金样品中铜的质量分数：下列说法中不正确的是() A．合金的熔点比其成分金属低，通常比成分金属具有更优良的金属特性B．铜银都能与稀硝酸反应，收集到的V L气体可能全为NOC．操作Ⅰ是过滤，操作Ⅱ是洗涤，操作Ⅲ应是烘干D．根据反应收集到的气体体积可以计算铜和银的质量分数答案 D解析解答本题要注意以下两点：(1)没有告诉硝酸的浓度，合金与硝酸反应放出的气体中可能含有NO2；(2)W g固体应该是干燥纯净的AgCl，由此确定三步操作。

方法指导1．定性分析型形成合金的各种成分的特殊化学性质仍按单一组分的性质(例如铝合金中的铝既能溶于酸又能溶于碱的性质不变，铜能溶于稀硝酸，且硝酸的还原产物为NO气体等性质不变)，一般是将合金酸溶或碱溶，根据反应中的特殊现象或根据溶解后所得溶液继续加沉淀剂产生的现象判断其成分。

此类试题常以流程的形式呈现，解答的关键是理清每一步加入的物质和生成物质的成分。

2．定量分析型定量测定合金的成分常用量气或沉淀两种方法。

(1)定量集气法定量集气法是指收集合金中某种物质溶解时所产生的气体的量，应用化学方程式或关系式来判断合金的组成。