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(jiàn)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(dòng)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(jiǎn)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(wú)水CuSO4為白色粉末，遇水變藍(lán)色(生成CuSO4·5H2O)，可作為 的檢驗(yàn)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(jī)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(diǎn)比它的各成分金屬的熔點(diǎn)

。

(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(méi)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(guó)使用最早的合金是 ，常見(jiàn)的銅合金還有 和 。②鋁合金常見(jiàn)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(qiáng)度高塑性好致密的氧化物保護(hù)膜青銅兩個(gè)變價(jià) 銅有兩個(gè)可變價(jià)態(tài)，＋1價(jià)和＋2價(jià)，銅及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系常圍繞可變化合價(jià)問(wèn)題而展開(kāi)。六種顏色 銅及其化合物的轉(zhuǎn)化過(guò)程中，常伴隨著顏色變化而使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象豐富多彩。故對(duì)銅及其化合物的常見(jiàn)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(wèn)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(diǎn)23金屬活動(dòng)性順序表的應(yīng)用總結(jié) 常見(jiàn)金屬的活動(dòng)性順序?yàn)椋?金屬在化學(xué)反響中失去電子生成陽(yáng)離子的能力依次減弱，對(duì)應(yīng)陽(yáng)離子得電子能力依次增強(qiáng) 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?gòu)钠潲}溶液中置換出來(lái)，生成新鹽和新金屬。(非?；顫娊饘俪猓鏚、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(gè)電極，在金屬活動(dòng)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(yáng)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(qiáng)弱 金屬活動(dòng)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(wú)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(guò)程。金屬活動(dòng)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?！镜淅?】 (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(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證Fe、Cu的金屬活動(dòng)性，他們提出了以下兩種方案。請(qǐng)你幫助他們完成有關(guān)實(shí)驗(yàn)工程。 方案Ⅰ：有人提出將大小相等的鐵片和銅片，分別同時(shí)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(dòng)性。該原理的離子方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________。方案Ⅱ：有人利用Fe、Cu作電極設(shè)計(jì)成原電池，以確定它們的活動(dòng)性。試在下面的方框內(nèi)畫(huà)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(xiě)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(shí)，幫助他們?cè)僭O(shè)計(jì)一個(gè)驗(yàn)證Fe、Cu活動(dòng)性的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)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(dòng)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(lái)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(jià)氧化物的堿性強(qiáng)弱來(lái)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(shí)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(dòng)性順序中，金屬的位置越靠后，其單質(zhì)的復(fù)原性越弱，簡(jiǎn)單離子的氧化性越強(qiáng)，如Cu2＋的氧化性強(qiáng)于Fe2＋，但Fe3＋的氧化性強(qiáng)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(shí)驗(yàn)：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(shí)，以下判斷或推測(cè)錯(cuò)誤的選項(xiàng)是 ()。A．Z的陽(yáng)離子氧化性最強(qiáng)B．W的復(fù)原性強(qiáng)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(qiáng)到弱的順序?yàn)閃＞X＞Y＞Z。由3還可得出Z陽(yáng)離子的氧化性強(qiáng)于H＋，即在金屬活動(dòng)性順序表中Z排在H之后，但Z與Cu的位置無(wú)法判斷，所以Z與Cu的金屬性強(qiáng)弱無(wú)法比較，故C項(xiàng)不正確。答案C必考點(diǎn)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(cè))某課外研究小組，用含有較多雜質(zhì)的銅粉，通過(guò)不同的化學(xué)反響制取膽礬。其設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程為：(1)雜銅中含有大量的有機(jī)物，可采用灼燒的方法除去有機(jī)物，灼燒時(shí)將瓷坩堝置于________上(用以下所給儀器的編號(hào)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(shí)驗(yàn)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(guò)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(guò)程中分解生成銅d．該條件下銅無(wú)法被氧氣氧化(3)通過(guò)途徑Ⅱ?qū)崿F(xiàn)用粗制氧化銅制取膽礬，必須進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作步驟：酸溶、加熱通氧氣、過(guò)濾、________、冷卻結(jié)晶、________、自然枯燥。(4)由粗制氧化銅通過(guò)兩種途徑制取膽礬，與途徑Ⅰ相比，途徑Ⅱ有明顯的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)是________________________________________________________________________、________________________________________________________________________。(5)在測(cè)定所得膽礬(CuSO4·xH2O)中結(jié)晶水x值的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中：稱量操作至少進(jìn)行________次。(6)假設(shè)測(cè)定結(jié)果x值偏高，可能的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________(填字母編號(hào))。a．加熱溫度過(guò)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(shí)溫度較高，應(yīng)放在泥三角上進(jìn)行加熱，且取用坩堝時(shí)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(guò)程中局部氧化銅被復(fù)原。(3)利用途徑Ⅱ制取膽礬時(shí)，必須先加酸將氧化銅溶解，加熱通氧氣將Cu氧化，過(guò)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(guò)濾得晶體，最后將其枯燥，由此可寫(xiě)出答案。答案(1)c

e

b

(2)a、b

(3)蒸發(fā)過(guò)濾(4)產(chǎn)生等量膽礬途徑Ⅱ消耗硫酸少途徑Ⅱ不會(huì)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(shí)，考查綠色化學(xué)思想和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)等能力。然后結(jié)合根本實(shí)驗(yàn)操作和銅及氧化銅的性質(zhì)，經(jīng)過(guò)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(shí)，可能產(chǎn)生Cu或Cu2O，兩者都是紅色固體。一同學(xué)對(duì)某次用氫氣復(fù)原氧化銅實(shí)驗(yàn)所得的紅色固體產(chǎn)物作了驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有紅色固體剩余和溶液變?yōu)樗{(lán)色產(chǎn)生無(wú)色氣體產(chǎn)生無(wú)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(shí)驗(yàn)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(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象推測(cè)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(wú)。答案DHold住考向名師揭秘 銅及其化合物的知識(shí)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(qiáng)，屬于新出現(xiàn)的高考熱點(diǎn)。預(yù)測(cè)2014年高考仍會(huì)有新的命題，一輪復(fù)習(xí)時(shí)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(xiàng)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(méi)有復(fù)原性 C．CuSO4與ZnS反響的離子方程式是Cu2＋＋S2－===CuS↓ D．整個(gè)過(guò)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(cuò)誤；硫化物中硫的化合價(jià)為－2價(jià)，均具有復(fù)原性，B錯(cuò)誤；ZnS難溶于水，不能寫(xiě)成離子形式，C錯(cuò)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(shí)，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(guò)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_(kāi)_______________________________________________________________________。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(hào))。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_(kāi)__________________________。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。現(xiàn)用如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)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_(kāi)_______________________________________________。 (2)假設(shè)只通過(guò)測(cè)定裝置C、D的增重來(lái)確定x，那么裝置的連接順序?yàn)開(kāi)___________(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(cè)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(shí)驗(yàn)，測(cè)定的x值將________(填“偏高〞或“偏低〞)。(5)上述水滑石在空氣中放置時(shí)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。現(xiàn)以此物質(zhì)為樣品，用(2)中連接的裝置和試劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)定z，除測(cè)定D的增重外，至少還需測(cè)定____________。2．(2012·天津理綜，9)信息時(shí)代產(chǎn)生的大量電子垃圾對(duì)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(jiǎn)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(jì)出如下制備硫酸銅和硫酸鋁晶體的路線：請(qǐng)答復(fù)以下問(wèn)題：(1)第①步Cu與酸反響的離子方程式為_(kāi)___________________________________