铜及其化合物金属材料

第五讲铜及其化合物金属材料1．了解铜及其重要化合物的性质及其应用。2．了解常见金属的活泼顺序。3．了解合金的概念及其重要应用。1．合金的概念、金属的活动性顺序，金属材料的性能及应用。(选择题为主)2．有关铜及其化合物的化工流程题型(简答题为主)一、铜及其化合物1．铜

(1)物理性质：铜是紫

色金属，具有良好的

性、

性和延展性。红导电导热(2)化学性质2．氧化铜(1)物理性质：

色粉末状固体。(2)化学性质黑3．氢氧化铜 (1)物理性质： 色 溶于水的固体。 (2)化学性质：Cu(OH)2属于 ，能与 反响生成盐和水。4．胆矾(CuSO4·5H2O) CuSO4·5H2O为 色晶体，俗称 。无水CuSO4为白色粉末，遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)，可作为 的检验依据。蓝不弱碱酸蓝矾、胆矾蓝水 哪些现象可以作为判断Cu2＋存在的依据？提示(1)溶液中的Cu2＋常为蓝色(浓CuCl2溶液为绿色，稀CuCl2溶液为蓝色)，可作为Cu2＋的判定依据。如CuSO4溶液为蓝色。(2)Cu2＋与碱反响生成蓝色沉淀[Cu(OH)2]，这是鉴定Cu2＋的原理之一。二、合金1．定义：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

特性的物质。2．性能 合金具有许多优良的物理、化学和机械性能，在许多方面不同于它的各成分金属。

(1)多数合金的熔点比它的各成分金属的熔点

。

(2)合金的硬度一般比它的各成分金属的硬度

。金属低大3．金属材料

(1)黑色金属材料：包括

。 ①生铁与钢生铁钢主要成分FeFe含碳量2%～4.3%0.03%～2%含硫、磷量少量极少或没有硅、锰含量少适量铁、铬、锰及其合金②不锈钢：普通钢中，参加 、 等多种元素，使其具有 的特性。(2)有色金属材料——铜、铝及其合金①铜合金：我国使用最早的合金是 ，常见的铜合金还有 和 。②铝合金常见种类：硅铝合金、镁铝合金、硬铝。性质特征： 、 、 、易于加工、本钱低廉且外表易形成 而具有一定的抗腐蚀能力。CrNi不生锈黄铜白铜密度小强度高塑性好致密的氧化物保护膜青铜两个变价 铜有两个可变价态，＋1价和＋2价，铜及其化合物之间的转化关系常围绕可变化合价问题而展开。六种颜色 铜及其化合物的转化过程中，常伴随着颜色变化而使实验现象丰富多彩。故对铜及其化合物的常见颜色应熟记且灵活掌握。 例如：紫红色—Cu

白色—CuSO4

红色—Cu2O

蓝色—Cu(OH)2或CuSO4·5H2O

黑色—CuO或CuS或Cu2S

棕黄色—CuCl2两种钢材我的归纳金属元素在自然界的存在及冶炼 (1)存在：大多数金属在自然界中以化合态存在，极少数(如Au、Pt等)才以游离态存在。 (2)冶炼方法 ①电解法：制K—Al活泼金属，电解熔融态金属盐或氧化物。 ②热复原法：制Zn—Cu较活泼金属，高温下用复原剂(C、CO、H2、Al等)复原金属化合物。 ③热分解法：制Hg、Ag等不活泼金属，加热下分解金属氧化物。问题征解 将amolFe3＋、bmolCu2＋、cmolFe和dmolCu混合于同一反响体系中充分反响，分析可能发生哪些反响？必考点23金属活动性顺序表的应用总结 常见金属的活动性顺序为： 金属在化学反响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响 排在H前边的金属可与非氧化性酸发生置换氢的反响。2．判断金属与盐溶液能否发生置换反响 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。(非常活泼金属除外，如K、Ca、Na等)3．判断金属与水能否发生置换反响 (1)极活泼金属(K、Ca、Na)可与冷水发生置换氢的反响； (2)活泼金属(Mg、Al)可与热水发生置换氢的反响； (3)较活泼金属(Zn、Fe)与水蒸气在高温下反响，可置换水中的氢生成氢气，但生成的氢氧化物受热分解，最后得到金属氧化物； (4)排在氢后边的金属与水不反响。4．判断原电池正、负极及电极反响 由两种金属构成原电池的两个电极，在金属活动顺序表中位于前面的金属为负极。 (1)负极反响：电极金属失电子被氧化，形成金属阳离子进入溶液。 (2)正极反响：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复原。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 金属冶炼的本质是金属离子得到电子，被复原成金属原子的过程。金属活动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。【典例1】 (2013·重庆区县联考)某校化学研究性学习小组欲设计实验验证Fe、Cu的金属活动性，他们提出了以下两种方案。请你帮助他们完成有关实验工程。 方案Ⅰ：有人提出将大小相等的铁片和铜片，分别同时放入稀硫酸(或稀盐酸)中，观察产生气泡的快慢，据此确定它们的活动性。该原理的离子方程式为________________________________________________________________________。方案Ⅱ：有人利用Fe、Cu作电极设计成原电池，以确定它们的活动性。试在下面的方框内画出原电池装置图，标出原电池的电极材料和电解质溶液，并写出电极反响式。正极反响式：____________________________________；负极反响式：_____________________________________。方案Ⅲ：结合你所学的知识，帮助他们再设计一个验证Fe、Cu活动性的简单实验方案(与方案Ⅰ、Ⅱ不能雷同)________________________________________________________________________________________________________________________________________________；用离子方程式表示其反响原理________________________________________________________________________。解析金属活动性即其复原性，可以利用金属与H＋反响的难易或剧烈程度来进行比较，或用原电池正负极进行判断，或用金属之间的置换反响进行比较，或利用最高价氧化物的碱性强弱来比较。答案方案Ⅰ：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑方案Ⅱ：装置图如下图2H＋＋2e－===H2↑Fe－2e－===Fe2＋方案Ⅲ：把铁片插入CuSO4溶液中，一段时间后，观察铁片外表是否生成红色物质Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu(1)在金属活动性顺序中，金属的位置越靠后，其单质的复原性越弱，简单离子的氧化性越强，如Cu2＋的氧化性强于Fe2＋，但Fe3＋的氧化性强于Cu2＋。(2)Cu之后的金属不与非氧化性酸反响；Cu、Hg、Ag能与氧化性酸反响，但不产生氢气；Pt、Au不与氧化性酸反响，但可溶解于“王水〞中。【应用1】 (2013·杭州质检)有关X、Y、Z、W四种金属进行如下实验：1将X和Y用导线连接，浸入电解质溶液中，Y不易腐蚀2将片状的X、W分别投入等浓度的盐酸中都有气体产生，W比X反应剧烈3用惰性电极电解等物质的量浓度的Y和Z的硝酸盐混合溶液，在阴极上首先析出单质Z根据以上事实，以下判断或推测错误的选项是 ()。A．Z的阳离子氧化性最强B．W的复原性强于Y的复原性C．Z放入CuSO4溶液中一定有Cu析出D．用X、Z和稀硫酸可构成原电池，且X作负极解析由1知金属性：X＞Y，由2知金属性：W＞X，由3知金属性Y＞Z，即金属性由强到弱的顺序为W＞X＞Y＞Z。由3还可得出Z阳离子的氧化性强于H＋，即在金属活动性顺序表中Z排在H之后，但Z与Cu的位置无法判断，所以Z与Cu的金属性强弱无法比较，故C项不正确。答案C必考点24铜及其化合物的性质及其应用1．氧化铜和氧化亚铜【典例2】 (2013·江津区检测)某课外研究小组，用含有较多杂质的铜粉，通过不同的化学反响制取胆矾。其设计的实验过程为：(1)杂铜中含有大量的有机物，可采用灼烧的方法除去有机物，灼烧时将瓷坩埚置于________上(用以下所给仪器的编号填入，下同)，取用坩埚应使用________，灼烧后的坩埚应放在________上，不能直接放在桌面上。实验所用仪器：a．蒸发皿b．石棉网c．泥三角d．外表皿e．坩埚钳f．试管夹(2)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________________________________________________________________________。a．灼烧过程中局部氧化铜被复原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(3)通过途径Ⅱ实现用粗制氧化铜制取胆矾，必须进行的实验操作步骤：酸溶、加热通氧气、过滤、________、冷却结晶、________、自然枯燥。(4)由粗制氧化铜通过两种途径制取胆矾，与途径Ⅰ相比，途径Ⅱ有明显的两个优点是________________________________________________________________________、________________________________________________________________________。(5)在测定所得胆矾(CuSO4·xH2O)中结晶水x值的实验过程中：称量操作至少进行________次。(6)假设测定结果x值偏高，可能的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________(填字母编号)。a．加热温度过高 b．胆矾晶体的颗粒较大c．加热后放在空气中冷却d．胆矾晶体局部风化解析(1)因加热坩埚时温度较高，应放在泥三角上进行加热，且取用坩埚时要用坩埚钳，并且为防止坩埚炸裂和烧坏桌面，烧后的坩埚要在石棉网上冷却，不能直接放在桌面上。(2)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局部氧化铜被复原。(3)利用途径Ⅱ制取胆矾时，必须先加酸将氧化铜溶解，加热通氧气将Cu氧化，过滤除去粗制氧化铜中的不溶物杂质后，然后再蒸发溶剂，冷却结晶，再过滤得晶体，最后将其枯燥，由此可写出答案。答案(1)c

e

b

(2)a、b

(3)蒸发过滤(4)产生等量胆矾途径Ⅱ消耗硫酸少途径Ⅱ不会产生污染大气的气体(5)4

(6)a首先明确命题意图，在考查Cu及其化合物性质及转化关系的同时，考查绿色化学思想和实验设计、实验操作、实验评价等能力。然后结合根本实验操作和铜及氧化铜的性质，经过周密而有序地思维，认真作答。【应用2】 (2013·黑龙江质检)酸性条件下有如下反响：2Cu＋===Cu2＋＋Cu↓。由于反响温度不同，用氢气复原氧化铜时，可能产生Cu或Cu2O，两者都是红色固体。一同学对某次用氢气复原氧化铜实验所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：加入试剂稀硫酸浓硫酸、加热稀硝酸浓硝酸实验现象有红色固体剩余和溶液变为蓝色产生无色气体产生无色气体和溶液变为蓝色产生红棕色气体和溶液变为绿色由此推出本次氢气复原氧化铜实验的产物是()。A．CuB．Cu2OC．一定有Cu，可能有Cu2OD．一定有Cu2O，可能有Cu解析此题是通过实验现象推测反响的本质。H2复原CuO生成红色固体，可能是Cu和Cu2O中的一种或两种，参加稀H2SO4溶液变蓝色和得到红色固体，证明原固体中一定含有Cu2O而Cu不能证明其有无。答案DHold住考向名师揭秘 铜及其化合物的知识以及金属材料的应用，在新课标高考中的地位在逐步得到加强，属于新出现的高考热点。预测2014年高考仍会有新的命题，一轮复习时应密切注意有关题目！考向1铜及其化合物的性质5年6考考向2金属材料的加工与综合应用5年4考1．(2010·北京理综，11)自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液，向地下深层渗透，遇到难溶的ZnS或PbS，慢慢转变为铜蓝(CuS)。以下分析正确的选项是()。 A．CuS的溶解度大于PbS的溶解度 B．原生铜的硫化物具有复原性，而铜蓝没有复原性 C．CuSO4与ZnS反响的离子方程式是Cu2＋＋S2－===CuS↓ D．整个过程涉及的反响类型有氧化复原反响和复分解反应解析CuSO4与PbS反响可以生成CuS，所以CuS的溶解度小于PbS的，A错误；硫化物中硫的化合价为－2价，均具有复原性，B错误；ZnS难溶于水，不能写成离子形式，C错误；铜的硫化物首先被氧化成CuSO4，然后硫酸铜与ZnS、PbS发生复分解反响生成更难溶的CuS，D正确。答案D2．(2012·福建理综，24)(1)电镀时，镀件与电源的________极连接。 (2)化学镀的原理是利用化学反响生成金属单质沉积在镀件外表形成镀层。 ①假设用铜盐进行化学镀铜，应选用________(填“氧化剂〞或“复原剂〞)与之反响。 ②某化学镀铜的反响速率随镀液pH变化如下图。该镀铜过程中，镀液pH控制在12.5左右。据图中信息，给出使反响停止的方法：________。(3)酸浸法制取硫酸铜的流程示意图如下：①步骤(ⅰ)中Cu2(OH)2CO3发生反响的化学方程式为________________________________________________________________________。②步骤(ⅱ)所加试剂起调节pH作用的离子是________(填离子符号)。③在步骤(ⅲ)发生的反响中，1molMnO2转移2mol电子，该反响的离子方程式为___________________________。1．(2012·重庆理综，27)氯离子插层镁铝水滑石[Mg2Al(OH)6Cl·xH2O]是一种新型离子交换材料，其在高温下完全分解为MgO、Al2O3、HCl和水蒸气。现用如图装置进行实验确定其化学式(固定装置略去)。金属材料的加工与综合应

(1)Mg2Al(OH)6Cl·xH2O热分解的化学方程式为________________________________________________。 (2)假设只通过测定装置C、D的增重来确定x，那么装置的连接顺序为____________(按气流方向，用接口字母表示)，其中C的作用是____________。装置连接后，首先要进行的操作的名称是____________。 (3)加热前先通N2排尽装置中的空气，称取C、D的初始质量后，再持续通入N2的作用是________、________等。 (4)完全分解后测得C增重3.65g、D增重9.90g，那么x＝________。假设取消冷却玻管B后进行实验，测定的x值将________(填“偏高〞或“偏低〞)。(5)上述水滑石在空气中放置时易发生反响生成[Mg2Al(OH)6Cl1－2y·(CO3)y·zH2O]，该生成物能发生类似的热分解反响。现以此物质为样品，用(2)中连接的装置和试剂进行实验测定z，除测定D的增重外，至少还需测定____________。2．(2012·天津理综，9)信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某“变废为宝〞学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线：请答复以下问题：(1)第①步Cu与酸反响的离子方程式为____________________________________