1、第13讲金属材料及金属矿物的开发利用考纲要求1.了解常见金属的活动顺序。2.了解合金的概念及重要应用。3.了解铜及其重要化合物的主要性质及其应用。考点一铜及其化合物1金属铜(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，不能被磁铁吸引。(2)化学性质常温下，铜在干燥的空气中性质稳定，但在潮湿的空气里则会被锈蚀，在其表面逐渐形成一层绿色的铜锈，反应的化学方程式为2CuO2CO2H2O=Cu2(OH)2CO3。写出下列化学方程式： 铜在空气中加热：2CuO22CuO； 铜丝在硫蒸气中反应：2CuSCu2S。2铜的重要化合物(1)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
2、(H)CuO2H=Cu2H2OCu2O2H=Cu2CuH2O与H2反应CuOH2CuH2OCu2OH22CuH2O转化关系4CuO2Cu2OO2(2)氢氧化铜物理性质：蓝色不溶于水的固体。化学性质及应用反应的化学方程式：Cu(OH)2CuOH2O反应的离子方程式：Cu(OH)22H=Cu22H2O(3)铜盐Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，是铜绿、孔雀石的主要成分，是铜在潮湿空气中被腐蚀的结果，其受热分解的化学方程式为 Cu2(OH)2CO32CuOH2OCO2。CuSO45H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾，其受热分解的化学方程式为CuSO45H2OCuSO45H2O，蓝色晶体受热转化
3、为白色粉末。无水CuSO4遇水变蓝色(生成CuSO45H2O)，据此可用来检验水的存在。(1)铜为变价金属，与Cl2反应生成CuCl2，与S反应生成Cu2S。(2)通常利用灼热的铜丝网除去混合气体中的少量O2。(3)Cu与稀H2SO4不反应，但在通入O2的条件下，Cu可在稀H2SO4中逐渐溶解：2CuO22H2SO42CuSO42H2O。(4)无水CuSO4只能作为检验水的试剂，不能作为水蒸气的吸收试剂。 1判断正误，正确的打“”，错误的打“”。(1)CuO是黑色固体，与水反应生成Cu(OH)2()(2)铜锈是铜被空气中的氧气缓慢氧化生成的氧化物()(3)无水硫酸铜可用于检验酒精中是否含有水(
4、)(4)将铜片置于干燥的空气中，不易被腐蚀()(5)CuSO45H2O失去结晶水属于物理变化()2将表中物质的颜色填入对应空格中：物质颜色物质颜色Cu_色CuSO4_色CuO_色CuSO45H2O_色Cu2O_色Cu2(OH)2CO3_色Cu2S_色Cu(OH)2_色答案：紫红白黑蓝砖红绿黑蓝3某研究小组用废铜粉制取胆矾，设计了如下几个实验方案：(1)CuCuSO4硫酸铜溶液CuSO45H2O。(2)CuCuO硫酸铜溶液CuSO45H2O。(3)硫酸铜溶液CuSO45H2O。对三个方案进行评价，你认为最好的是哪个方案？答案：方案(1)：产生污染性气体，且消耗硫酸较多。方案(2)：消耗能量较多，
5、且步骤复杂。方案(3)：不产生污染性气体，原料利用率高，节约能源。因而方案(3)更经济合理。题组一含铜化合物的性质探究1新制氢氧化铜存在平衡：Cu(OH)22OHCu(OH)42(深蓝色)。某同学进行下列实验： 下列说法不正确的是()A中出现蓝色沉淀B中现象是Cu(OH)22OHCu(OH)42正向移动的结果C中现象证明葡萄糖具有还原性D对比和可知Cu(OH)2氧化性强于Cu(OH)42DCuSO4溶液与NaOH溶液反应可生成蓝色沉淀Cu(OH)2，A正确；新制Cu(OH)2存在平衡：Cu(OH)22OHCu(OH)42，加入NaOH，氢氧根离子的浓度增大，平衡正向移动，B正确；中加入葡萄糖溶
6、液有砖红色的沉淀生成，说明葡萄糖中含有醛基，所以葡萄糖具有还原性，C正确；中氧化葡萄糖的是Cu(OH)42，而中未生成砖红色沉淀，可知氧化性：Cu(OH)2Cu(OH)42，D错。2(2019山东济南外国语学校月考)根据框图分析，下列说法不正确的是()A我国是世界上最早使用反应冶炼金属M的国家BM2的氧化性比E2的氧化性强C在反应中若不加稀硫酸 ，可能观察到红褐色沉淀D在反应中稀硫酸既表现出氧化性又表现出酸性D由框图可知，红色金属M为Cu，蓝色溶液中的MSO4为CuSO4，E为Fe，X为FeSO4，Y为Fe2(SO4)3，Z为Fe(OH)3，W为Fe(SCN)3。我国是世界上最早利用FeCuS
7、O4=FeSO4Cu制取铜的国家，A项正确；Cu2的氧化性比Fe2强，B项正确；H2O2具有强氧化性，能将Fe2氧化成Fe3，反应中若不加稀硫酸，Fe3可能水解生成Fe(OH)3红褐色沉淀，C项正确；反应为CuH2O2H2SO4=CuSO42H2O，稀硫酸只表现出酸性，D项错误。题组二含铜化合物的制取3孔雀石的主要成分为Cu2(OH)2CO3。某同学设计的从孔雀石中冶炼铜的方案如下(假设孔雀石中杂质不溶于水和稀硫酸)：(1)反应能观察到的现象是_，有关反应的化学方程式为_。(2)反应加入的金属可能是_，有关反应的离子方程式为_。解析：(1)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
8、蓝色，且有气泡产生；反应的化学方程式为Cu2(OH)2CO32H2SO4=2CuSO4CO23H2O。(2)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Cu2从溶液中置换出来即可，故金属可能是Fe或Zn等。答案：(1)固体逐渐消失，溶液由无色变成蓝色，有气泡产生Cu2(OH)2CO32H2SO4=2CuSO4CO23H2O(2)铁粉(答案：合理即可)FeCu2=Fe2Cu4CuSO4用途广泛，以Cu为原料制CuSO4有多种方法。(1)实验室可用Cu与浓硫酸反应制CuSO4。Cu与浓硫酸反应的化学方程式是_。该方法制CuSO4存在的不足是_(写出任意一条)。(
9、2)实验小组采取如下方法制CuSO4。实验表明，Fe3能加快生成CuSO4的反应速率，加快原理可表述为.2Fe3Cu=2Fe2Cu2.的离子方程式是 _。解析：(1)Cu与浓硫酸反应的化学方程式为Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O；该方法反应产生SO2，对环境有污染，浓硫酸浓度减小后，反应停止，浓硫酸利用率不高。(2)生成的Fe2被氧气氧化，4Fe2O24H=4Fe32H2O。答案：(1)Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O反应产生SO2，对环境有污染或氧化剂浓硫酸利用率不高(其他合理答案：正确均可) (2)4Fe2O24H=4Fe32H2O考点二金属材料与金属矿物的开发
10、利用1合金2常见金属材料(1)黑色金属材料钢铁钢是用量最大，用途最广的合金。(2)有色金属材料铜和铝我国使用最早的合金是青铜，常见的铜合金有黄铜和白铜。铝合金。铜及铜合金3金属矿物的开发利用(1)金属在自然界中存在的形式(2)金属冶炼的一般步骤(3)金属冶炼的实质：把金属从化合态还原为游离态。(4)金属冶炼的方法(用化学方程式表示)(5)铝热反应实验装置实验现象镁带剧烈燃烧，放出一定的热，并发出耀眼的白光，氧化铁和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应；纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中实验结论高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热，反应的化学方程式为2AlFe2O32FeAl2O3原理应用制取熔
11、点较高、活泼性弱于Al的金属铬、锰、钨等；金属焊接，如野外焊接钢轨等1判断正误，正确的打“”，错误的打“”。(1)合金中至少含有两种金属元素，不含非金属元素()(2)所有的金属氧化物都能和铝发生铝热反应()(3)用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物()(4)电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时，阴极上依次析出Cu、Fe、Al()(5)人类历史上使用铝的时间比铁晚，原因是铝的冶炼成本高()(6)镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物，可作储氢材料()2下表中是四种金属的熔、沸点数据：金属NaAlCuFe熔点/97.816601 0381 535沸点/8832 46
12、72 5672 750(1)根据表中数据，归纳出两种金属不能形成合金的有哪些组合？(2)概括出能形成合金的两种金属应具备的条件。答案：(1)NaCu，NaFe(2)要形成合金，各成分都要有共同的液态温度范围，即合金中一种金属的熔点要高于另一种金属的熔点而低于它的沸点。题组一金属冶炼方法的选择1(2019山东济宁一中调研)淮南万毕术中记载“曾青得铁，则化为铜，外化而内不化”，下列说法中正确的是()A“化为铜”表明发生了氧化还原反应B“外化”时化学能转化为电能C“内不化”是因为内部的铁活泼性较差D反应中溶液由蓝色转化为黄色A“曾青得铁，则化为铜”，反应的化学方程式是FeCuSO4=FeSO4Cu，
13、有元素化合价发生变化，属于氧化还原反应，故A正确；反应过程中没有形成原电池，化学能没有转化为电能，故B错误；“内不化”是因为析出的铜覆盖在铁表面，内部的铁与硫酸铜不接触而不反应，不是因为内部的铁活泼性较差，故C错误；若硫酸铜完全反应，溶液由蓝色转化为浅绿色，故D错误。2(2019江西九江质检)下列说法正确的是()A工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气B钢铁厂用热还原法冶炼铁C工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al不涉及氧化还原反应DMgCl2(aq)Mg(OH)2MgOMgB电解NaCl溶液生成NaOH、H2和Cl2，得不到单质钠，A错误；电解熔融Al2O3发生的是氧化还原反应，C错误；工
14、业上冶炼镁是电解熔融MgCl2而不是MgO，D错误。3用铝和金属氧化物反应制备金属单质是工业上较常用的方法。如：2Al4BaO3BaBaOAl2O3常温下Al的金属性比Ba的金属性_(填“强”或“弱”)。利用上述方法可制取Ba的主要原因是_。a高温时Al的活泼性大于Bab高温有利于BaO分解c高温时BaOAl2O3比Al2O3稳定dBa的沸点比Al的低答案：弱d(1)金属活动性与冶炼方法的关系(2)有些很活泼的金属也可以用还原法来冶炼，如NaKClKNaCl2RbClMgMgCl22Rb等。主要运用了化学平衡移动原理，利用K、Rb沸点低，气化离开反应体系，使化学反应得以向正反应方向进行。 题组
15、二铝热反应及应用4铝热反应的本质是利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来，关于铝热反应解答下列问题：(1)用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验，需要的试剂还有_。AKClBKClO3CMnO2 DMg(2)用等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物在一定条件下与铝粉进行铝热反应。引发铝热反应的操作是_。产物中单质是_(写名称)。(3)取少量(1)中铝热反应所得的固体混合物，将其溶于足量稀H2SO4，滴加KSCN溶液无明显现象，_(填“能”或“不能”)说明固体混合物中无Fe2O3，理由是_(用离子方程式说明)。答案：(1)BD(2)加少量KClO3，插上镁条并将其点燃铁(3)不能Fe2O3
16、6H=2Fe33H2O、Fe2Fe3=3Fe2定量测定合金组成的两种方法1定量集气法定量集气法是指收集合金中某种物质溶于酸或碱溶液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。其原理的关键点是某组分具有特殊性质(特别是与酸或碱反应能产生气体)。其操作要点和注意事项有：保证装置的气密性良好，注意收集气体的读数方法。2沉淀法沉淀法测定物质含量是常用的一种方法，采用沉淀法时涉及的基本实验操作和主要问题有：称量、溶解(溶解试剂)、沉淀(重点是沉淀试剂的选择)、过滤、沉淀洗涤、沉淀的干燥、称量及数据的处理(包括测定结果的误差分析)。集训1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
17、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操作是过滤，操作是洗涤，操作应是烘干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C集训2航母螺旋桨主要由铜铝合金制造。80.0 g CuAl合金用盐酸完全溶解后，在溶液中加入过量氨水，过滤后得到白色沉淀39.0 g，则合金中Cu的质量分数为_。答案：83.1%集训3有三种镁铝合金样品、(组分比例不一定相同)。三位同学各取一种样品，对合金中镁的质量分数进行下列实验探究：(1)第一位同学取样品m1 g和过量的氢氧化钠溶液反应，然后过滤；再往滤液中
18、通入过量的二氧化碳气体，将所得沉淀过滤、洗涤、烘干、灼烧，得到固体质量仍为m1 g。则合金中镁的质量分数为_(小数点后保留2位)。(2)第二位同学取样品m2g和足量的稀硫酸反应，发现固体完全溶解，标准状况下得到气体体积为V L，则m2的取值范围是_(结果化为最简分数)。(3)第三位同学取不同质量的样品分别和30 mL同浓度的盐酸反应，所取合金质量与产生气体的体积(标准状况下测定)如表所示：实验序号abc合金质量(g)0.510.7650.918气体体积(L)560672672.盐酸的物质的量浓度为 _。.合金中镁的质量分数为 _。.要使c组实验后剩余合金中的铝恰好完全溶解，还需向容器中加入1.
19、0 molL1的氢氧化钠溶液_mL。解析：(1)加入NaOH溶液，再通入二氧化碳得到Al(OH)3沉淀，灼烧得到Al2O3，合金的质量与Al2O3的质量相同，故Al2O3中O的质量分数就是合金中镁的质量分数，即100%47.06%。(2)若该氢气完全由Al生成，则m(Al)27 gmol1 g；若该氢气完全由Mg生成，则m(Mg)24 gmol1 g。(3).c中盐酸反应完全，n(H2)0.03 mol，则c(HCl)2.0 molL1。.用a组数据列方程式，求得n(Mg)n(Al)0.01 mol，w(Mg)47.06%。.由HClNaCl知，n(NaCl)n(HCl)0.06 mol，由关
20、系式AlNaAlO2可知，n(NaAlO2)n(Al)0.01 mol0.018 mol。根据Na元素守恒得：n(NaOH)0.06 mol0.018 mol0.078 mol，所以V(NaOH)0.078 L78 mL。答案：(1)47.06%(2)m(3).2.0 molL1.47.06%.781判断正误，正确的打“”，错误的打“”。(1)铝合金大量用于高铁建设(2019全国卷)()(2)商代后期铸造出工艺精湛的后(司)母戊鼎，该鼎属于铜合金制品(2018天津)()(3)MgCO3MgCl2(aq)Mg(2016江苏)()(4)除去Cu粉中混有CuO的方法是加入稀硝酸溶解、过滤、洗涤、干燥
21、(2016全国卷)()(5)将铜粉加入1.0 molL1Fe2(SO4)3溶液中，现象是溶液变蓝，有黑色固体出现(2015全国卷)()2(2018海南，24)铜是人类发现最早并广泛使用的一种金属。回答下列问题：(1)实验室使用稀硫酸和H2O2溶解铜片，该反应的化学方程式为_。(2)电子工业使用FeCl3溶液刻蚀印刷电路板铜箔，写出该过程的离子方程式_，配制的FeCl3溶液应保持_(填“酸性”“碱性”或“中性”)，原因是_。(3)溶液中Cu2的浓度可采用碘量法测得：2Cu25I=2CuIII2S2O=S4O3I反应中的氧化剂为_。现取20.00 mL含有Cu2的溶液，加入足量的KI充分反应后，用0.100 0 molL1的Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液25.00 mL，此溶液中Cu2的浓度为_molL1。答案：(1)CuH2O2H2SO4=CuSO42H2O(2)Cu2Fe3=Cu22Fe2酸性防止Fe3水解生成Fe(OH)3(3)Cu20.125 0