1、第四节金属材料及金属矿物的开发利用最新考纲：1.了解常见金属活动性顺序。2.了解合金的概念及其重要应用。3.了解铜及其重要化合物的制备方法。4.掌握铜及其重要化合物的主要性质及其应用。核心素养：1.证据推理与模型认知：具有证据意识，能基于证据对金属材料性质提出可能的假设，通过分析推理加以证实或证伪；能运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律。2.科学探究与创新意识：能对金属的性质提出有探究价值的问题；能从问题和假设出发，确定探究目的，设计探究方案，进行实验探究。知识点一铜及其化合物1铜的性质(1)物理性质：铜是紫红色金属，具有良好的导电性、导热性和延展性。(2)化学性质写出图中有关反应的化学
2、方程式或离子方程式：2CuO2CO2H2O=Cu2(OH)2CO32CuSCu2S2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(H)CuO2H=Cu2H2OCu2O2H=Cu2CuH2O与H2反应CuOH2CuH2OCu2OH22CuH2O转化关系4CuO2Cu2OO2(2)氢氧化铜a物理性质：蓝色不溶于水的固体。b化学性质及应用反应的化学方程式：Cu(OH)2CuOH2O反应的化学方程式：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
3、(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，蓝色晶体受热转化为白色粉末。无水CuSO4遇水变蓝色(生成CuSO4 5H2O)，据此可用来检验水的存在。判断正误(正确的打“”，错误的打“”)1CuO是黑色固体，与水反应生成Cu(OH)2()提示：CuO不能与水反应生成Cu(OH)2。2电解CuCl2溶液的方程式：CuCl2Cu22Cl()提示：电解CuCl2溶液发生反应：CuCl2CuCl2。3H2还原CuO时，应先加热，后通H2()提示：氢气还原氧化铜时，应“先通氢，后点灯”，以免加热时发生爆
4、炸危险。4CuSO45H2O失去结晶水属于物理变化()提示：硫酸铜晶体失去结晶水属于化学变化。5Cu2O遇硝酸会被氧化成Cu2()6利用无水硫酸铜遇水变成蓝色这一性质，来检验水的存在()提示：无水硫酸铜能与水作用生成蓝色的CuSO45H2O，能作水的检测剂。7铜锈是铜被空气中的氧气缓慢氧化生成的氧化物()提示：Cu2(OH)2CO3是铜锈的主要成分。8农业上配制波尔多液时可在铁桶或铝桶中进行()提示：波尔多液的成分含有硫酸铜，能与单质铁或铝发生置换反应而降低药效，故不能在铁桶或铝桶中配制。1铜离子为重金属离子，能使蛋白质变性，从而达到杀死细菌的目的，常用CuSO4作游泳池的消毒剂。2铜及其化合
5、物的颜色物质颜色物质颜色Cu紫红色CuSO4白色CuO黑色CuSO45H2O蓝色Cu2O红色Cu2(OH)2CO3绿色Cu2S黑色Cu(OH)2蓝色在无机物的综合推断题中，常利用颜色来区别或检验铜及其化合物。3通常利用反应：2CuO22CuO除去混合气体中的少量O2。4铜为变价金属，与Cl2反应生成CuCl2，与S反应生成Cu2S，由此可知氧化性：Cl2S。5Cu与稀H2SO4不反应，但在通入O2的条件下，可逐渐溶解：2CuO22H2SO4=2CuSO42H2O。1(2020河北石家庄二中模拟)铜在自然界多以化合态的形式存在于矿石中。常见的铜矿石有：黄铜矿(CuFeS2)、斑铜矿(Cu5FeS
6、4)、辉铜矿(Cu2S)、孔雀石CuCO3Cu(OH)2。下列说法不正确的是(C)A可用稀盐酸除去铜器表面的铜绿B硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂C工业上常采用电解法制取粗铜D在上述几种含铜化合物中，铜的质量分数最高的是Cu2S解析：CuSO4是重金属盐，能使蛋白质变性，B项正确；工业上常用电解法精炼铜，C项不正确。2下列有关CuSO4溶液的叙述正确的是(A)A该溶液中Na、NH、NO、Mg2可以大量共存B通入CO2气体产生蓝色沉淀C与H2S反应的离子方程式：Cu2S2=CuSD与过量浓氨水反应的离子方程式：Cu22NH3H2O=Cu(OH)22NH解析：A项，CuSO4溶液显酸性，Na、NH、
7、NO、Mg2可以大量共存，A项正确；B项，CO2与CuSO4溶液不发生反应，违背了强酸制弱酸的原理，B项错误；C项，H2S属于弱电解质，书写离子反应方程式时，要写化学式，C项错误；D项，CuSO4溶液与过量浓氨水反应生成四氨基合铜离子Cu(NH3)42，D项错误。3已知CuO经高温灼烧生成Cu2O，Cu2O与H发生反应：Cu2O2H=CuCu2H2O。将经高温灼烧后的CuO样品投入足量的热的稀硝酸溶液中，下列有关说法中正确的是(C)A如果溶液变为蓝色、同时有紫红色固体出现，说明样品全部生成了Cu2OB溶液中最终可能有紫红色固体出现C这种实验的结果无法说明CuO分解的程度D如果溶液中出现蓝色，最
8、终没有紫红色固体出现，说明CuO没有分解解析：由于Cu2O和Cu都能够与热的稀硝酸反应，所以不论CuO是否完全分解，溶液中最终不可能有紫红色固体出现，所以C正确。4新制氢氧化铜存在平衡：Cu(OH)22OHCu(OH)(深蓝色)。某同学进行下列实验：下列说法不正确的是(D)A中出现蓝色沉淀B中现象是Cu(OH)22OHCu(OH)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)解析：CuSO4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)，加入NaOH，氢氧根离子的浓度增大，平衡
9、正向移动，B正确。中加入葡萄糖溶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)，而中未生成砖红色沉淀，可知氧化性：Cu(OH)2Cu(OH)，D错误。5某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质，下列操作正确且能达到实验目的的是(D)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，除去铜绿解析：铜丝与浓硫酸反应后，仍有大量浓硫酸存在，不能把水加入反应
10、器中，否则会发生危险，A项错误；Cu与Cl2在常温下不反应，需要加热才能发生反应，B项错误；CuCl2水解生成的HCl易挥发，加热蒸干能促进CuCl2的水解而得不到CuCl2固体，C项错误。6(2018海南卷)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CuH2O2H2SO4=CuSO42H2O。(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Cu2Fe3=Cu22Fe2，配制的FeCl3溶液应保持酸性(填“酸性”“碱性”或“中性”)，原因是防止Fe3水解生成Fe(OH)3。(3)溶液中Cu2的浓度
11、可采用碘量法测得：2Cu25I=2CuIII2S2O=S4O3I反应中的氧化剂为Cu2。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0.125_0molL1。素养铜的冶炼1铜的冶炼“两方法”(1)湿法炼铜：FeCuSO4=FeSO4Cu。(2)高温炼铜：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜)：2CuFeS24O2Cu2S3SO22FeO(炉渣)2Cu2S3O22Cu2O2SO22Cu2OCu2S6CuSO2粗铜中铜的含量为99.5%99.7%，主
12、要含有Ag、Zn、Fe、Au等杂质，粗铜通过电解精炼可得到纯度达99.95%99.98%的铜。电解精炼铜的原理是用粗铜作阳极，失电子变为Cu2，用纯铜棒作阴极即可得精铜。2废铜综合利用的常见流程框图模式1(2020西安调研)某炼铁废渣中含有大量CuS及少量铁的化合物，工业上以该废渣为原料生产CuCl22H2O晶体的工艺流程如下：下列说法正确的是(B)A焙烧过程中每消耗1 mol CuS则消耗 3 mol O2B焙烧后的废气能够使酸性高锰酸钾溶液褪色C滤渣中主要含铁的氧化物D将获得的CuCl22H2O晶体加热可制得CuCl2固体解析：A项，2CuS3O22CuO2SO2，由方程式可知， 1 mo
13、l CuS消耗1.5 mol O2，错误；B项，废气中含有SO2，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，正确；C项，调节pH时，Fe3水解转化为Fe(OH)3而除去，错误；D项，将CuCl22H2O直接加热脱水，Cu2水解，HCl挥发会产生Cu(OH)2，无法得到CuCl2，错误。2(2020重庆模拟)CuCl是难溶于水的白色固体，是一种重要的催化剂，工业上，由孔雀石主要成分Cu(OH)2CuCO3，含FeS、FeO和SiO2杂质制备CuCl的某流程如图：下列说法不正确的是(D)AH2O2将溶液1中Fe2氧化为Fe3，再通过控制pH转化为Fe(OH)3除去BSO将溶液3中的Cu2还原，反应得到CuClCC
14、O作用是控制溶液pH，促使CuCl沉淀的生成D若改变试剂加入顺序，将溶液3缓慢加入到含大量SO/CO的溶液中，同样可制取CuCl解析：孔雀石主要成分Cu(OH)2CuCO3，含FeS、FeO和SiO2杂质中用硫酸浸取，得气体主要含有硫化氢、二氧化碳，滤渣1为二氧化硅，溶液1中含有Fe2、Fe3、Cu2，加双氧水将亚铁离子氧化成铁离子，加氢氧化钠溶液调节pH值，使铁离子沉淀，得到滤渣2为氢氧化铁，溶液2主要含有硫酸铜，溶液2中加入氯化钠再加入亚硫酸钠将铜离子还原成亚铜离子，加入碳酸钠调节pH值，使CuCl沉淀，由于SO/CO的溶液呈碱性，所以如果将溶液3缓慢加入到含大量SO/CO的溶液中，有可能
15、生成氢氧化亚铜沉淀，得到的氯化亚铜不纯，根据上面的分析可知，H2O2将溶液1中Fe2氧化为Fe3，再通过控制pH转化为Fe(OH)3除去，故A正确；SO将溶液3中的Cu2还原，反应得到CuCl，故B正确；CO作用是控制溶液pH，促使CuCl沉淀的生成，故C正确；将溶液3缓慢加入到含大量SO/CO的溶液中，制得的CuCl可能不纯，故D错误。3(2020赤峰模拟)铜及其化合物在工农业生产领域有着重要的用途，氯化铜、氯化亚铜经常用作催化剂。其中CuCl广泛应用于化工和印染等行业。查阅资料()氯化铜：从水溶液中结晶时，在15 以下得到四水物，在1525.7 得到三水物，在2642 得到二水物，在42
16、以上得到一水物，在100 得到无水物。()(1)实验室用如图所示的实验仪器及药品制备纯净、干燥的氯气并与铜反应(铁架台、铁夹略)制备氯化铜。按气流方向连接各仪器接口的顺序是ad、eh、if、gb。本套装置有两个仪器需要加热，加热的顺序为先A后D。(2)印刷电路板是由高分子材料和铜箔复合而成，刻制印刷电路板时，要用FeCl3溶液作为“腐蚀液”，写出该反应的化学方程式：2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2。(3)现欲从(2)所得溶液获得纯净的CuCl22H2O，进行如下操作：首先向溶液中加入H2O2溶液然后再加试剂X用于调节pH，过滤，除去杂质，X可选用下列试剂中的c(填序号)。aNaOHBN
17、H3H2OcCuODCuSO4要获得纯净CuCl22H2O晶体的操作步骤：向所得滤液中加少量盐酸，蒸发浓缩、冷却到2642_结晶、过滤、洗涤、干燥。(4)用CuCl22H2O为原料制备CuCl时，发现其中含有少量的CuCl2或CuO杂质，若杂质是CuCl2，则产生的原因是加热温度低(或加热时间不够)。(5)设计简单的实验验证Cu2对H2O2的分解具有催化作用：取两支试管，加入等体积、等浓度的过氧化氢溶液，一支加入几滴0.1_molL1的CuCl2溶液，另一支加入同样滴数0.2_molL1的NaCl溶液，滴加氯化铜溶液的试管产生气泡的速率快(其他合理答案也可)。解析：(1)用装置A制备Cl2，制
18、得的Cl2中混有HCl、H2O(g)，所以将气体先通过盛饱和食盐水的装置C除去HCl，再通过盛浓硫酸的装置E干燥Cl2，用纯净、干燥的Cl2与Cu反应制备CuCl2；由于Cl2会污染大气，最后用盛放NaOH溶液的装置B吸收尾气；同时注意洗气时导气管应长进短出；按气流方向连接各仪器接口的顺序是：ad、eh、if、gb。实验室用MnO2和浓盐酸加热制Cl2，Cu与Cl2加热反应制备CuCl2，则装置A和装置D需要加热；为了防止Cu与空气中的O2反应生成CuO，所以实验时必须先加热装置A产生Cl2，用生成的Cl2赶尽装置中的空气后再加热装置D。(2)Cu与FeCl3溶液反应生成CuCl2和FeCl2
19、。(3)向(2)所得溶液中加入H2O2溶液将Fe2氧化成Fe3，加入试剂X调节pH除去Fe3，应加入CuO。根据题给资料()要获得CuCl22H2O需控制温度在2642 。(4)根据资料()，CuCl22H2O在HCl气流中加热到140 失去结晶水生成CuCl2，继续加热到温度大于300 时生成CuCl和Cl2，若发现CuCl中含有杂质CuCl2，产生的原因是加热温度低或加热时间不够。(5)要证明Cu2对H2O2的分解具有催化作用可采用控制变量法，控制H2O2溶液等浓度等体积，两溶液中Cl浓度相同。知识点二金属材料、金属矿物的开发利用1合金(1)概念：合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金
20、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。熔点：一般比它的各成分金属的低；硬度和强度：一般比它的各成分金属的大。2常见的金属材料(1)金属材料黑色金属材料有色金属材料铁、铬、锰以及它们的合金除黑色金属以外的其他金属及其他合金(2)黑色金属材料钢铁钢是用量最大，用途最广的合金。(3)有色金属材料铜和铝3矿物开发利用的方法(1)金属在自然界中的存在(2)金属冶炼的一般步骤(3)金属冶炼的实质金属的冶炼过程就是把金属从化合态还原为游离态的过程。即：Mnne=M。(4)金属冶炼的方法(用化学方程式表示)判断正误(正确的打“”，错误的打“”)1金属
21、元素的单质只有还原性，其离子只有氧化性()2金属元素的单质在常温下均为固体()3合金材料中不可能含有非金属材料()4铁是人类在生产、生活中最早使用的金属()5合金的硬度一般大于成分金属，而熔点一般低于成分金属()6金属氧化物与铝粉的混合物都是铝热剂()7人类历史上使用铝的时间比铁晚，原因是铝的冶炼成本高()8电解氯化镁溶液制取金属镁()1合金是两种或两种以上金属或金属跟非金属熔合而成的物质，简单拧在一起的金属不是合金。2黑色金属材料是铁、锰、铬及它们的合金。3不同的金属有不同的用途。选用金属材料时要考虑它本身的性质。4构成合金的成分不一定是两种或两种以上的金属，也可以是金属与非金属，合金中一定
22、含金属元素。5并非所有的金属都能形成合金，两种金属形成合金，其前提是两种金属在同一温度范围内都能熔化，若一种金属的熔点大于另一种金属的沸点，则二者不能形成合金。6常温下，多数合金是固态，但钾、钠合金呈液态。1合金与纯金属制成的金属材料相比，优点是(A)合金的硬度一般比它的各成分金属的大一般地，合金的熔点比它的各成分金属的更低改变原料的配比、改变生成合金的条件，得到有不同性能的合金合金比纯金属的导电性更强合金比纯金属的应用范围更广泛ABCD解析：一般来说合金比纯金属导电性弱，错误。2氧化还原反应广泛应用于金属冶炼，下列说法不正确的是(C)A电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中，Na被还原B冶炼镁、铝
23、采用电解法C用磁铁矿炼铁的反应中，1 mol Fe3O4被CO还原成Fe，转移9 mol电子D铝热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化解析：用磁铁矿炼铁时，当有1 moL Fe3O4被CO还原成Fe时，转移8 mol电子。3(2020黄山模拟)下列常见金属的冶炼原理中不合理的是(C)选项金属冶炼原理AFeFe2O33CO2Fe3CO2BHg2HgO2HgO2CMg2MgO(熔融)2MgO2DNa2NaCl(熔融)2NaCl2解析：A项，铁可以通过还原剂还原铁的氧化物进行冶炼，正确；B项，Hg是不活泼金属，通过热分解冶炼，正确；C项，镁是活泼金属，电解熔融MgCl2冶炼Mg，错误；D项，Na是
24、活泼金属，电解熔融NaCl冶炼Na，正确。4(2020广州模拟)钒是一种熔点高、硬度大、无磁性的金属，广泛应用于钢铁、航空航天、能源等领域，工业上利用冶炼铝生成的固体废料赤泥(主要成分为Fe2O3、Al2O3、V2O5及少量稀土金属氧化物)提取金属钒，其工艺流程图如下：已知：钒有多种价态，其中5价最稳定，钒在溶液中主要以VO和VO的形式存在，且存在平衡VOH2OVO2H，下列说法正确的是(B)A工业生产中，碱浸步骤可选用较为廉价的氨水B可以推测VO2Cl溶解度大于NH4VO3C焙烧非磁性产品所得的固体产物加酸溶解时，应加入过量盐酸以使其溶解完全D该过程中涉及两个氧化还原反应解析：赤泥进行碱浸，
25、氧化铝溶解形成偏铝酸盐，再通入二氧化碳得到氢氧化铝沉淀，滤渣1经一系列操作得到V2O5，可知滤渣1中含有Fe2O3、V2O5及少量稀土金属氧化物，进行还原、磁选，磁性产品中含有Fe等，非磁性产品含有V元素，在空气中焙烧后用盐酸溶解，钒在溶液中主要以VO和VO的形式存在，再加入氯化铵转化为NH4VO3，焙烧得到V2O5。氨水不能溶解氧化铝，故A错误；加盐酸溶解后的溶液中含有VO、VO、Cl，加入氯化铵会生成NH4VO3沉淀，反应向生成更难溶的物质进行，可以推测VO2Cl溶解度大于NH4VO3，故B正确；溶液中存在平衡VOH2OVO2H，盐酸过量平衡逆向移动，会抑制NH4VO3的生成，不能加入过量
26、的盐酸，故C错误；该过程共发生三个氧化还原反应，故D错误。5(2020唐山调研)现代建筑的门窗框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：Si2OHH2O=SiO2H2)(D)样品AAl、Mg、Si、ZnBAl、Fe、Zn、NaCAl、Na、Cu、FeDAl、Cu、Mg、Si、Mn解析：通过反应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之后的金属或其他非金属；由反应知合金中必须含有Si及排在金属活动性顺序中H之后的金属或其他非金属。素养金属活动顺序表的应用1下列关于金属冶炼方法的叙述不正确的是(D)金属存在形式冶
27、炼方法A铜化合态铁的金属性比铜强，可将铁与CuSO4溶液反应冶炼铜B银化合态银的金属性弱，用加热Ag2O的方法冶炼C铁化合态铝的金属性比铁强，可用铝热法炼铁D钠化合态钠的金属性强，一般的还原剂很难将其还原出来，所以用电解饱和NaCl溶液的方法冶炼解析：一般用电解熔融NaCl的方法来制取钠，而电解饱和食盐水得到的是NaOH、H2和Cl2。2用自然资源生产部分材料，其产品流程示意图如图所示：下列有关说法正确的是(B)A制取铝也可用电解熔融AlCl3的方法B由赤铁矿冶炼生铁时，发生的反应既有吸热反应，又有放热反应C粗铜精炼时往往以粗铜作电解池的阴极D将MgCl2溶液加热蒸干即可得到MgCl2解析：A
28、lCl3属于共价化合物，熔融状态下不能导电，故无法通过电解熔融AlCl3的方法制取金属铝，A项错误；冶炼生铁时发生反应CO2CO2(放热反应)、CCO22CO(吸热反应)，B项正确；粗铜精炼时应以粗铜作阳极，C项错误。3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(D)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铜银都能与硝酸反应，收集到的V L气体一定全为NOC操作是过滤，操作是洗涤，操作是烘干D根据反应收集到的气体体积V L不可以计算铜和银的质量分数解析：排水收集的V L(标准状况)气体是NO，由此可求出铜银样品(m g)所失电子为3 mol，所以可求出铜银质量分数。规律小结合金两大分析方法1.定性分析型：确定成分研究性质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，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出现，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：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，涉及到的基本实验操作和主要问题有：称量、溶解、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、数据的处理(包括测定结果的误差分析)。
