銅及其化合物金屬材料

第五講銅及其化合物金屬材料1．了解銅及其重要化合物的性質(zhì)及其應(yīng)用。2．了解常見金屬的活潑順序。3．了解合金的概念及其重要應(yīng)用。1．合金的概念、金屬的活動性順序，金屬材料的性能及應(yīng)用。(選擇題為主)2．有關(guān)銅及其化合物的化工流程題型(簡答題為主)一、銅及其化合物1．銅

(1)物理性質(zhì)：銅是紫

色金屬，具有良好的

性、

性和延展性。紅導(dǎo)電導(dǎo)熱(2)化學(xué)性質(zhì)2．氧化銅(1)物理性質(zhì)：

色粉末狀固體。(2)化學(xué)性質(zhì)黑3．氫氧化銅 (1)物理性質(zhì)： 色 溶于水的固體。 (2)化學(xué)性質(zhì)：Cu(OH)2屬于 ，能與 反響生成鹽和水。4．膽礬(CuSO4·5H2O) CuSO4·5H2O為 色晶體，俗稱 。無水CuSO4為白色粉末，遇水變藍(lán)色(生成CuSO4·5H2O)，可作為 的檢驗依據(jù)。藍(lán)不弱堿酸藍(lán)礬、膽礬藍(lán)水 哪些現(xiàn)象可以作為判斷Cu2＋存在的依據(jù)？提示(1)溶液中的Cu2＋常為藍(lán)色(濃CuCl2溶液為綠色，稀CuCl2溶液為藍(lán)色)，可作為Cu2＋的判定依據(jù)。如CuSO4溶液為藍(lán)色。(2)Cu2＋與堿反響生成藍(lán)色沉淀[Cu(OH)2]，這是鑒定Cu2＋的原理之一。二、合金1．定義：合金是指兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有

特性的物質(zhì)。2．性能 合金具有許多優(yōu)良的物理、化學(xué)和機械性能，在許多方面不同于它的各成分金屬。

(1)多數(shù)合金的熔點比它的各成分金屬的熔點

。

(2)合金的硬度一般比它的各成分金屬的硬度

。金屬低大3．金屬材料

(1)黑色金屬材料：包括

。 ①生鐵與鋼生鐵鋼主要成分FeFe含碳量2%～4.3%0.03%～2%含硫、磷量少量極少或沒有硅、錳含量少適量鐵、鉻、錳及其合金②不銹鋼：普通鋼中，參加 、 等多種元素，使其具有 的特性。(2)有色金屬材料——銅、鋁及其合金①銅合金：我國使用最早的合金是 ，常見的銅合金還有 和 。②鋁合金常見種類：硅鋁合金、鎂鋁合金、硬鋁。性質(zhì)特征： 、 、 、易于加工、本錢低廉且外表易形成 而具有一定的抗腐蝕能力。CrNi不生銹黃銅白銅密度小強度高塑性好致密的氧化物保護(hù)膜青銅兩個變價 銅有兩個可變價態(tài)，＋1價和＋2價，銅及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系常圍繞可變化合價問題而展開。六種顏色 銅及其化合物的轉(zhuǎn)化過程中，常伴隨著顏色變化而使實驗現(xiàn)象豐富多彩。故對銅及其化合物的常見顏色應(yīng)熟記且靈活掌握。 例如：紫紅色—Cu

白色—CuSO4

紅色—Cu2O

藍(lán)色—Cu(OH)2或CuSO4·5H2O

黑色—CuO或CuS或Cu2S

棕黃色—CuCl2兩種鋼材我的歸納金屬元素在自然界的存在及冶煉 (1)存在：大多數(shù)金屬在自然界中以化合態(tài)存在，極少數(shù)(如Au、Pt等)才以游離態(tài)存在。 (2)冶煉方法 ①電解法：制K—Al活潑金屬，電解熔融態(tài)金屬鹽或氧化物。 ②熱復(fù)原法：制Zn—Cu較活潑金屬，高溫下用復(fù)原劑(C、CO、H2、Al等)復(fù)原金屬化合物。 ③熱分解法：制Hg、Ag等不活潑金屬，加熱下分解金屬氧化物。問題征解 將amolFe3＋、bmolCu2＋、cmolFe和dmolCu混合于同一反響體系中充分反響，分析可能發(fā)生哪些反響？必考點23金屬活動性順序表的應(yīng)用總結(jié) 常見金屬的活動性順序為： 金屬在化學(xué)反響中失去電子生成陽離子的能力依次減弱，對應(yīng)陽離子得電子能力依次增強 該規(guī)律有多種應(yīng)用，歸納如下：1．判斷金屬與酸能否發(fā)生置換反響 排在H前邊的金屬可與非氧化性酸發(fā)生置換氫的反響。2．判斷金屬與鹽溶液能否發(fā)生置換反響 排在前邊的較活潑的金屬能把排在后邊的金屬從其鹽溶液中置換出來，生成新鹽和新金屬。(非常活潑金屬除外，如K、Ca、Na等)3．判斷金屬與水能否發(fā)生置換反響 (1)極活潑金屬(K、Ca、Na)可與冷水發(fā)生置換氫的反響； (2)活潑金屬(Mg、Al)可與熱水發(fā)生置換氫的反響； (3)較活潑金屬(Zn、Fe)與水蒸氣在高溫下反響，可置換水中的氫生成氫氣，但生成的氫氧化物受熱分解，最后得到金屬氧化物； (4)排在氫后邊的金屬與水不反響。4．判斷原電池正、負(fù)極及電極反響 由兩種金屬構(gòu)成原電池的兩個電極，在金屬活動順序表中位于前面的金屬為負(fù)極。 (1)負(fù)極反響：電極金屬失電子被氧化，形成金屬陽離子進(jìn)入溶液。 (2)正極反響：溶液中微粒(酸性條件下為H＋，中性條件下為H2O和O2)在正極上得到電子被復(fù)原。5．判斷金屬在自然界中的存在狀態(tài)6．判斷金屬氫氧化物的熱穩(wěn)定性強弱 金屬活動順序表中越位于前面的金屬，其氫氧化物越穩(wěn)定，越不易分解，越后面的金屬氫氧化物越易分解，極不活潑的金屬Pt、Au甚至無氫氧化物。7．判斷金屬的冶煉方法 金屬冶煉的本質(zhì)是金屬離子得到電子，被復(fù)原成金屬原子的過程。金屬活動順序表中的不同金屬，因金屬離子結(jié)合電子能力不等，所以冶煉方法不同。【典例1】 (2013·重慶區(qū)縣聯(lián)考)某?；瘜W(xué)研究性學(xué)習(xí)小組欲設(shè)計實驗驗證Fe、Cu的金屬活動性，他們提出了以下兩種方案。請你幫助他們完成有關(guān)實驗工程。 方案Ⅰ：有人提出將大小相等的鐵片和銅片，分別同時放入稀硫酸(或稀鹽酸)中，觀察產(chǎn)生氣泡的快慢，據(jù)此確定它們的活動性。該原理的離子方程式為________________________________________________________________________。方案Ⅱ：有人利用Fe、Cu作電極設(shè)計成原電池，以確定它們的活動性。試在下面的方框內(nèi)畫出原電池裝置圖，標(biāo)出原電池的電極材料和電解質(zhì)溶液，并寫出電極反響式。正極反響式：____________________________________；負(fù)極反響式：_____________________________________。方案Ⅲ：結(jié)合你所學(xué)的知識，幫助他們再設(shè)計一個驗證Fe、Cu活動性的簡單實驗方案(與方案Ⅰ、Ⅱ不能雷同)________________________________________________________________________________________________________________________________________________；用離子方程式表示其反響原理________________________________________________________________________。解析金屬活動性即其復(fù)原性，可以利用金屬與H＋反響的難易或劇烈程度來進(jìn)行比較，或用原電池正負(fù)極進(jìn)行判斷，或用金屬之間的置換反響進(jìn)行比較，或利用最高價氧化物的堿性強弱來比較。答案方案Ⅰ：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑方案Ⅱ：裝置圖如下圖2H＋＋2e－===H2↑Fe－2e－===Fe2＋方案Ⅲ：把鐵片插入CuSO4溶液中，一段時間后，觀察鐵片外表是否生成紅色物質(zhì)Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu(1)在金屬活動性順序中，金屬的位置越靠后，其單質(zhì)的復(fù)原性越弱，簡單離子的氧化性越強，如Cu2＋的氧化性強于Fe2＋，但Fe3＋的氧化性強于Cu2＋。(2)Cu之后的金屬不與非氧化性酸反響；Cu、Hg、Ag能與氧化性酸反響，但不產(chǎn)生氫氣；Pt、Au不與氧化性酸反響，但可溶解于“王水〞中?！緫?yīng)用1】 (2013·杭州質(zhì)檢)有關(guān)X、Y、Z、W四種金屬進(jìn)行如下實驗：1將X和Y用導(dǎo)線連接，浸入電解質(zhì)溶液中，Y不易腐蝕2將片狀的X、W分別投入等濃度的鹽酸中都有氣體產(chǎn)生，W比X反應(yīng)劇烈3用惰性電極電解等物質(zhì)的量濃度的Y和Z的硝酸鹽混合溶液，在陰極上首先析出單質(zhì)Z根據(jù)以上事實，以下判斷或推測錯誤的選項是 ()。A．Z的陽離子氧化性最強B．W的復(fù)原性強于Y的復(fù)原性C．Z放入CuSO4溶液中一定有Cu析出D．用X、Z和稀硫酸可構(gòu)成原電池，且X作負(fù)極解析由1知金屬性：X＞Y，由2知金屬性：W＞X，由3知金屬性Y＞Z，即金屬性由強到弱的順序為W＞X＞Y＞Z。由3還可得出Z陽離子的氧化性強于H＋，即在金屬活動性順序表中Z排在H之后，但Z與Cu的位置無法判斷，所以Z與Cu的金屬性強弱無法比較，故C項不正確。答案C必考點24銅及其化合物的性質(zhì)及其應(yīng)用1．氧化銅和氧化亞銅【典例2】 (2013·江津區(qū)檢測)某課外研究小組，用含有較多雜質(zhì)的銅粉，通過不同的化學(xué)反響制取膽礬。其設(shè)計的實驗過程為：(1)雜銅中含有大量的有機物，可采用灼燒的方法除去有機物，灼燒時將瓷坩堝置于________上(用以下所給儀器的編號填入，下同)，取用坩堝應(yīng)使用________，灼燒后的坩堝應(yīng)放在________上，不能直接放在桌面上。實驗所用儀器：a．蒸發(fā)皿b．石棉網(wǎng)c．泥三角d．外表皿e．坩堝鉗f．試管夾(2)雜銅經(jīng)灼燒后得到的產(chǎn)物是氧化銅及少量銅的混合物，灼燒后含有少量銅的可能原因是________________________________________________________________________。a．灼燒過程中局部氧化銅被復(fù)原b．灼燒不充分銅未被完全氧化c．氧化銅在加熱過程中分解生成銅d．該條件下銅無法被氧氣氧化(3)通過途徑Ⅱ?qū)崿F(xiàn)用粗制氧化銅制取膽礬，必須進(jìn)行的實驗操作步驟：酸溶、加熱通氧氣、過濾、________、冷卻結(jié)晶、________、自然枯燥。(4)由粗制氧化銅通過兩種途徑制取膽礬，與途徑Ⅰ相比，途徑Ⅱ有明顯的兩個優(yōu)點是________________________________________________________________________、________________________________________________________________________。(5)在測定所得膽礬(CuSO4·xH2O)中結(jié)晶水x值的實驗過程中：稱量操作至少進(jìn)行________次。(6)假設(shè)測定結(jié)果x值偏高，可能的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________(填字母編號)。a．加熱溫度過高 b．膽礬晶體的顆粒較大c．加熱后放在空氣中冷卻d．膽礬晶體局部風(fēng)化解析(1)因加熱坩堝時溫度較高，應(yīng)放在泥三角上進(jìn)行加熱，且取用坩堝時要用坩堝鉗，并且為防止坩堝炸裂和燒壞桌面，燒后的坩堝要在石棉網(wǎng)上冷卻，不能直接放在桌面上。(2)灼燒后含有少量銅，其原因可能是灼燒不充分，銅未被完全氧化，也可能是灼燒過程中局部氧化銅被復(fù)原。(3)利用途徑Ⅱ制取膽礬時，必須先加酸將氧化銅溶解，加熱通氧氣將Cu氧化，過濾除去粗制氧化銅中的不溶物雜質(zhì)后，然后再蒸發(fā)溶劑，冷卻結(jié)晶，再過濾得晶體，最后將其枯燥，由此可寫出答案。答案(1)c

e

b

(2)a、b

(3)蒸發(fā)過濾(4)產(chǎn)生等量膽礬途徑Ⅱ消耗硫酸少途徑Ⅱ不會產(chǎn)生污染大氣的氣體(5)4

(6)a首先明確命題意圖，在考查Cu及其化合物性質(zhì)及轉(zhuǎn)化關(guān)系的同時，考查綠色化學(xué)思想和實驗設(shè)計、實驗操作、實驗評價等能力。然后結(jié)合根本實驗操作和銅及氧化銅的性質(zhì)，經(jīng)過周密而有序地思維，認(rèn)真作答?！緫?yīng)用2】 (2013·黑龍江質(zhì)檢)酸性條件下有如下反響：2Cu＋===Cu2＋＋Cu↓。由于反響溫度不同，用氫氣復(fù)原氧化銅時，可能產(chǎn)生Cu或Cu2O，兩者都是紅色固體。一同學(xué)對某次用氫氣復(fù)原氧化銅實驗所得的紅色固體產(chǎn)物作了驗證，實驗操作和實驗現(xiàn)象記錄如下：加入試劑稀硫酸濃硫酸、加熱稀硝酸濃硝酸實驗現(xiàn)象有紅色固體剩余和溶液變?yōu)樗{(lán)色產(chǎn)生無色氣體產(chǎn)生無色氣體和溶液變?yōu)樗{(lán)色產(chǎn)生紅棕色氣體和溶液變?yōu)榫G色由此推出本次氫氣復(fù)原氧化銅實驗的產(chǎn)物是()。A．CuB．Cu2OC．一定有Cu，可能有Cu2OD．一定有Cu2O，可能有Cu解析此題是通過實驗現(xiàn)象推測反響的本質(zhì)。H2復(fù)原CuO生成紅色固體，可能是Cu和Cu2O中的一種或兩種，參加稀H2SO4溶液變藍(lán)色和得到紅色固體，證明原固體中一定含有Cu2O而Cu不能證明其有無。答案DHold住考向名師揭秘 銅及其化合物的知識以及金屬材料的應(yīng)用，在新課標(biāo)高考中的地位在逐步得到加強，屬于新出現(xiàn)的高考熱點。預(yù)測2014年高考仍會有新的命題，一輪復(fù)習(xí)時應(yīng)密切注意有關(guān)題目！考向1銅及其化合物的性質(zhì)5年6考考向2金屬材料的加工與綜合應(yīng)用5年4考1．(2010·北京理綜，11)自然界地表層原生銅的硫化物經(jīng)氧化、淋濾作用后變成CuSO4溶液，向地下深層滲透，遇到難溶的ZnS或PbS，慢慢轉(zhuǎn)變?yōu)殂~藍(lán)(CuS)。以下分析正確的選項是()。 A．CuS的溶解度大于PbS的溶解度 B．原生銅的硫化物具有復(fù)原性，而銅藍(lán)沒有復(fù)原性 C．CuSO4與ZnS反響的離子方程式是Cu2＋＋S2－===CuS↓ D．整個過程涉及的反響類型有氧化復(fù)原反響和復(fù)分解反應(yīng)解析CuSO4與PbS反響可以生成CuS，所以CuS的溶解度小于PbS的，A錯誤；硫化物中硫的化合價為－2價，均具有復(fù)原性，B錯誤；ZnS難溶于水，不能寫成離子形式，C錯誤；銅的硫化物首先被氧化成CuSO4，然后硫酸銅與ZnS、PbS發(fā)生復(fù)分解反響生成更難溶的CuS，D正確。答案D2．(2012·福建理綜，24)(1)電鍍時，鍍件與電源的________極連接。 (2)化學(xué)鍍的原理是利用化學(xué)反響生成金屬單質(zhì)沉積在鍍件外表形成鍍層。 ①假設(shè)用銅鹽進(jìn)行化學(xué)鍍銅，應(yīng)選用________(填“氧化劑〞或“復(fù)原劑〞)與之反響。 ②某化學(xué)鍍銅的反響速率隨鍍液pH變化如下圖。該鍍銅過程中，鍍液pH控制在12.5左右。據(jù)圖中信息，給出使反響停止的方法：________。(3)酸浸法制取硫酸銅的流程示意圖如下：①步驟(ⅰ)中Cu2(OH)2CO3發(fā)生反響的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________。②步驟(ⅱ)所加試劑起調(diào)節(jié)pH作用的離子是________(填離子符號)。③在步驟(ⅲ)發(fā)生的反響中，1molMnO2轉(zhuǎn)移2mol電子，該反響的離子方程式為___________________________。1．(2012·重慶理綜，27)氯離子插層鎂鋁水滑石[Mg2Al(OH)6Cl·xH2O]是一種新型離子交換材料，其在高溫下完全分解為MgO、Al2O3、HCl和水蒸氣?，F(xiàn)用如圖裝置進(jìn)行實驗確定其化學(xué)式(固定裝置略去)。金屬材料的加工與綜合應(yīng)

(1)Mg2Al(OH)6Cl·xH2O熱分解的化學(xué)方程式為________________________________________________。 (2)假設(shè)只通過測定裝置C、D的增重來確定x，那么裝置的連接順序為____________(按氣流方向，用接口字母表示)，其中C的作用是____________。裝置連接后，首先要進(jìn)行的操作的名稱是____________。 (3)加熱前先通N2排盡裝置中的空氣，稱取C、D的初始質(zhì)量后，再持續(xù)通入N2的作用是________、________等。 (4)完全分解后測得C增重3.65g、D增重9.90g，那么x＝________。假設(shè)取消冷卻玻管B后進(jìn)行實驗，測定的x值將________(填“偏高〞或“偏低〞)。(5)上述水滑石在空氣中放置時易發(fā)生反響生成[Mg2Al(OH)6Cl1－2y·(CO3)y·zH2O]，該生成物能發(fā)生類似的熱分解反響?，F(xiàn)以此物質(zhì)為樣品，用(2)中連接的裝置和試劑進(jìn)行實驗測定z，除測定D的增重外，至少還需測定____________。2．(2012·天津理綜，9)信息時代產(chǎn)生的大量電子垃圾對環(huán)境構(gòu)成了極大的威脅。某“變廢為寶〞學(xué)生探究小組將一批廢棄的線路板簡單處理后，得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金屬的混合物，并設(shè)計出如下制備硫酸銅和硫酸鋁晶體的路線：請答復(fù)以下問題：(1)第①步Cu與酸反響的離子方程式為____________________________________