课时28（教师）铁、铜的获取及应用

高三化学学科一体化教学案编写人景均编号28课时课时28—铁、铜的获取及应用专题三从矿物到基础材料一、考纲要求：1．了解铜的物质性质，掌握铜的化学性质及其应用2．掌握铜的氧化物和氢氧化铜的性质及其应用3．了解硫酸铜等铜盐的性质及其应用4．了解铜及其化合物间的相互转化二、知识结构：(一)、铜的结构、存在、性质和用途1．铜的结构、存在：铜元素在元素周期表中位于第四周期第ⅠB族，原子结构示意图为：电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s1地球上有少量单质铜，主要以化合态存在。黄铜矿：CuFeS2，孔雀石：CuCO3·Cu(OH)22．物理性质铜是硬度较小的紫红色金属，具有良好的延展性、导电性和导热性3．化学性质(1)与非金属反应：①在加热时氧气反应，生成黑氧化铜：_2Cu＋O2＝2CuO在含有二氧化碳的潮湿空气中放久后：2Cu＋O2＋H2O＋CO2＝Cu2(OH)2CO3②与硫反应：2Cu＋Seq\o(\s\up6(△),\s\do0(==))Cu2S③与氯气反应：Cu＋Cl2eq\o(\s\up6(△),\s\do0(==))CuCl2(2)与酸反应：①与浓硫酸的反应：Cu＋2H2SO4(浓)eq\o(\s\up6(△),\s\do0(==))CuSO4＋SO2↑＋2H2O②与浓硝酸的反应：Cu＋4HNO3(浓)＝Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O③与稀硝酸的反应：3Cu＋8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O④在氧气的存在条件下与稀硫酸的反应：_2Cu＋O2+2H2SO4_=CuSO4＋2H2O〖描述〗铜与稀硝酸在烧瓶中反应的现象铜片表面有气泡，铜片逐渐减小直止消失；溶液由无色变为蓝色；试管内为无色，到试管口变为红棕色。注：实验现象描述的应用固、液、气三个角度来考虑。那么每个角度从哪些方面来思考呢？(3)与盐的反应①与硝酸银溶液反应：Cu＋2Ag(NO3)2=2Ag↓+Cu(NO3)2②与氯化铁溶液反应：Cu＋2FeCl3＝CuCl2＋2FeCl2【实验】在试管中加入3mL乙醇，把一端弯成螺旋状的铜丝放在酒精灯外焰上加热，使铜表面生成一薄层黑色的氧化铜，立即把它插入盛有乙醇的试管里，这样反复操作几次，闻生成物的气味，并观察铜丝表面的变化。①现象：铜丝表面由黑色变为红色，液体变为刺激性气味。②上述发生反应的方程式为：2Cu＋O2eq\o(\s\up6(△),\s\do0(==))2CuOCuO+CH3CH2OH→Cu+CH3CHO+H2O△H＜04．铜的冶炼(1)高温冶炼黄铜矿（CuFeS2）2CuFeS2＋O2＝Cu2S＋2FeS+SO2↑2Cu2S＋3O2＝2Cu2O+2SO2↑2Cu2O+Cu2S＝6Cu+SO2↑(2)生物炼铜：浸出黄铜矿5．铜的主要用途铜在电气和电子工业中主要用于制造电线、通讯电缆等。这方面应用占铜的工业总用量的一半左右，半导体器件中的硅芯片上用铜代替铝线；建筑业上用铜制造水管及其它排水设施，具有独特的杀菌功能，抑制细菌生长。二、铜的氧化物1．铜氧化物的种类我们中学接触过铜的氧化物有氧化铜和氧化亚铜，它们的颜色分别为黑色和砖红色，铜的化合价分别为+2和+1。2．氧化铜的化学性质①和稀硫酸的反应：CuO+H2SO4=CuSO4+H2O②氧化性：和氢气的反应：CuO+H2eq\o(\s\up6(△),\s\do0(==))Cu+H2O【思考】①气、固加热反应一般所用的装置是：②在该实验中通氢气和点火、熄火的程序是：先通氢气，当检验氢气已经纯净后，点燃酒精灯加热，反应完全后，停止加热，冷却到室温，再停止通氢气。三、氢氧化铜的性质和稀硫酸的反应：Cu(OH)2+H2SO4=CuSO4+2H2O2．加热分解：Cu(OH)2eq\o(\s\up6(△),\s\do0(==))CuO+H2O3．新制氢氧化铜悬浊液与乙醛加热反应：2Cu(OH)2+CH3CH2OH△→4．新制氢氧化铜悬浊液与蛋白质反应显紫色（缩二脲反应）【思考】固体加热分解时的实验装置特点为：试管口略向下倾斜四、铜盐：硫酸铜1．硫酸铜晶体受热分解：CuSO4·5H2Oeq\o(\s\up6(△),\s\do0(==))CuSO4+5H2O2．与金属反应：CuSO4+Fe=FeSO4+Cu3．与碱的反应：CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2↓+Na2SO4三、课堂笔记：考点1：铜及其化合物[例1]铜在自然界存在于多种矿石中，如：矿石名称黄铜矿斑铜矿辉铜矿孔雀石主要成分CuFeS2Cu5FeS4Cu2SCuCO3·Cu(OH)2请回答下列问题：(1）上表所列铜化合物中，铜的质量百分含量最高的是。(2）工业上以黄铜矿为原料。采用火法溶炼工艺生产铜。该工艺的中间过程会发生反应：2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑，反应的氧化剂是。(3）SO2尾气直接排放到大气中造成环境污染的后果是；处理该尾气可得到有价值的化学品，写出其中1种酸和1种盐的名称。(4）黄铜矿熔炼后得到的粗铜含少量Fe、Ag、Au等金属杂质，需进一步采用电解法精制。请简述粗铜电解得到精铜的大批量：。(5）下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是(填字母）。选项陈述Ⅰ陈述Ⅱ判断A铜绿的主成分是碱酸铜可用稀盐酸除铜器表面的铜绿Ⅰ对；Ⅱ对；有B铜表易形成致密的氧化膜铜容器可以盛放浓硫酸Ⅰ对；Ⅱ对；有C铁比铜活泼例在铜板上的铁钉在潮湿空气中不易生锈Ⅰ对；Ⅱ对；有D蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末是物理变化硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂Ⅰ错；Ⅱ对；无

(1)上表所列铜化合物中，铜的质量百分含量最高的是Cu2S解释：CuFeS2：34.8%；Cu5FeS4：63.5%；Cu2S：80%；CuCO3·Cu(OH)2：57.6%(2)

反应的氧化剂是Cu2O，Cu2S解释：Cu2O，Cu2S的Cu由+1被还原为0价，作氧化剂；Cu2S的S有-2价被氧化为+4价，作还原剂。(3)

SO2尾气直接排放到大气中造成环境污染的后果是形成酸雨。处理该尾气可得到有价值的化学品，写出其中1种酸和1种盐的名称硫酸，硫酸铵。解释：处理SO2尾气一般为循环制备硫酸，和用Ca(OH)2或氨水吸收，可得到CaSO4和(NH4)2SO4等有价值的化学品。(4)

简述粗铜电解得到精铜的原理：电解池中，粗铜作阳极，精铜作阴极，电解质为硫酸铜溶液。阳极上发生氧化反应，Cu失去电子，使Cu单质变为Cu2+进入溶液中Cu-e-==Cu2+；阴极上发生还原反应，Cu2+得到电子在阴极上析出Cu单质，Cu2++e-==Cu，从而达到精制Cu的目的。(5)

A．D解释：稀盐酸可以同Cu(OH)2与CuCO3反应，而且稀盐酸不能于Cu反应。所以稀盐酸可以除铜器表面的铜绿(CuCO3·Cu(OH)2），A正确。铜表面不能形成致密氧化膜；铜和浓硫酸在常温下是反应的，生成硫酸铜、SO2和水，反应很慢，反应过程中放热，随着反应的进行，速率会越来越快的，所以不能用铜制容器装浓硫酸，B错误。因为Fe比Cu活泼，所以Fe-Cu形成的原电池中，Fe作负极，更容易被氧化生绣，C错误。蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末，只有旧键的断裂，没有新键的形成（CuSO4·5H2O中，H2O与Cu2+有配位键），故不属于化学变化，只有物理变化；CuSO4可用作消毒剂，但与前者没有因果关系，D正确。综上所述，答案选AD。

[感悟]：四、疑难问题：1．2．五、作业练习：1．常用来检验铜离子的试剂是(B)A．KSCN溶液B．氨水C．BaCl2溶液D．AgNO3溶液2．在铜跟浓硫酸的反应中，如有amolH2SO4被还原，下列说法中正确的是(C)A．参加反应的铜是32agB．反应用掉amolH2SO4C．反应最多可收集到标准状况下22.4aLSO2D．在反应后的溶液中加入足量BaCl2溶液，可得沉淀amol3．.将40mL1.5mol·L－1的CuSO4溶液与30mL3mol·L－1的NaOH溶液混合，生成浅蓝色沉淀，假如溶液中c(Cu2＋)或c(OH－)都已变得很小，可忽略，则生成沉淀的组成（D）A．Cu(OH)2B．CuSO4·Cu(OH)2C．CuSO4·2Cu(OH)2D．CuSO4·3Cu(OH)24．铜锌合金的颜色酷似金的颜色，所以近来用铜锌合金制成的假金元宝欺骗行人的事件屡有发生。下列不易区别其真伪的方法是（D）A．测定密度B．放入硝酸中C．放入盐酸中D．观察外观5．在10—9~10—7m范围内，对原子、分子进行操纵的纳米超分子技术往往能实现意想不到的变化。如纳米铜颗粒一遇到空气就会剧烈燃烧，甚至发生爆炸。下列正确的是(B)A．纳米铜属于化合物B．纳米铜颗粒比普通铜更易与氧气发生反应C．纳米铜与普通铜所含铜原子的种类不同D．纳米铜无需密封保存6．能够说明金属活动顺序是Fe>Cu>Ag的一组反应是(B)①2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+②Fe+Cu2+=Fe2++Cu③Cu+2Ag+=Cu2++2Ag④Ag+2HNO3=AgNO3+NO2↑+H2O⑤Cu+2HCl不反应A．①②③B．②③C．①③⑤D．②③④7．用H2、C、CO分别与等质量的氧化铜在高温下反应，使CuO中Cu全部还原出来，消耗H2、C、CO的质量比为(B)A．1：l：1B．1：3：14C．1：6：14D．2：1：28．在印刷电路时常用氯化铁溶液作为“腐蚀液”，发生的反应为2FeCl3＋Cu＝2FeCl2＋CuCl2向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后下列结果不可能出现的是(B)A．烧杯中有铜无铁 B．烧杯中有铁无铜C．烧杯中铁铜都有 D．烧杯中铁铜都无9．CuS和Cu2S都能溶于硝酸，它们高温灼烧的产物相同，以下鉴别CuS和Cu2S两种黑色粉末的方法合理的是（C）A．将两种样品分别溶于硝酸，区别所产生的气体B．将两种样品分别溶于硝酸，区别溶液的颜色C．取两种同质量的样品分别在高温灼烧，区别残留固体的质量D．取两种同质量的样品分别在高温灼烧，区别残留固体的颜色10．已知胆矾溶于水使溶液温度降低，室温下将1mol无水硫酸铜制成溶液释放出热量Q1kJ·mol-1，又知胆矾分解的化学方程式为：CuSO4·5H2Oeq\o(\s\up6(△),\s\do0(==))CuSO4+5H2O△H=+Q2kJ·mol-1，则Q1，Q2的关系为（A）A．Q1<Q2B．Q1>Q2C．Q1=Q2D．无法确定11．物质性质决定了物质的用途，下面列出了金属的几种性质：①导热性、②导电性、③还原性、④延展性、⑤具有金属光泽。请在下面用途后的横线上填上金属性质对应的序号。（1）用铝定制成包装用的铝箔④；（2）用铁粉回收照相业废液中的银③；（3）用铝制成的高压铝锅①；（4）电信业中大量使用的铜丝、金属电缆②。12．铜是生命必要的元素，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产生了深远的影响。在化学反应中，铜元素可表现为0、+1、+2。（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），试写出该反应的离子方程式：Fe+Cu2+=Fe2++Cu。（2）尽管铜比铁较为稳定，但铜器表面经常会生成铜锈[即：铜绿，化学式Cu2OH2CO3]，其中生成铜绿的反应物除铜外还有O2、CO2和H2O。试写出保护铜制品的方法：表面进行处理，达到隔绝空气的效果，如表面覆盖塑料等物质。（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11834℃，铁的熔点是15348℃熔点比铁低，易冶炼；化学性质较稳定，便于长时间存放。13．0.03molCu完全溶于一定浓度的硝酸溶液中，产生NO、NO2和N2O4共0.05mol，则混合气体的平均相对分子量范围是44.4<M<55.2。14．有三种不同质量比的氧化铜与炭粉的混合物样品