PAGEPAGE1第四節用途廣泛的金屬材料銅及其化合物考綱定位要點網絡1.了解合金的概念及其重要應用；了解化學與金屬材料的關系。2.駕馭金屬銅及其重要化合物的主要性質及應用。3.了解銅及其重要化合物的制備方法。4.了解常見金屬的活動性依次和常見金屬的冶煉方法。合金與金屬礦物的開發利用1．合金(1)概念：合金是指兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質，屬于混合物。(2)性能：合金具有不同于各成分金屬的物理、化學性能或機械性能。①熔點：一般比它的各成分金屬的低；②硬度和強度：一般比它的各成分金屬的大。留意：并非全部的金屬都能形成合金，若一種金屬的熔點大于另一種金屬的沸點，則二者不能形成合金。如Cu與Na，Fe與Na等不能形成合金。2．常見的金屬材料(1)金屬材料的工業分類黑色金屬材料有色金屬材料鐵、鉻、錳以及它們的合金除黑色金屬以外的其他金屬及其合金(2)常見合金材料③eq\a\al(鋁,及,鋁,合,金)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(鋁\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(性能：良好的延展性和導電性,用途：制導線)),鋁合金\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(性能：密度小、強度高、塑性好、易于,成型、制造工藝簡潔、成本低廉,用途：主要用于建筑業、容器和包裝,業、交通運輸業、電子行業等))))3．金屬礦物的開發利用(1)金屬在自然界中的存在形態①在自然界中絕大多數金屬以化合態的形式存在。②少數化學性質不活潑的金屬存在游離態。(2)金屬冶煉的實質使金屬化合物中的金屬離子得電子被還原為金屬單質的過程：Mn＋＋ne－=M。(3)金屬冶煉的一般步驟(4)常見冶煉方法(對于金屬活動依次表中金屬)①電解法——K～AlNa：2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up10(電解))2Na＋Cl2↑；Mg：MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up10(電解))Mg＋Cl2↑；Al：2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up10(電解),\s\do10(冰晶石))4Al＋3O2↑。②熱還原法——Zn～Cu高爐煉鐵：3CO＋Fe2O3eq\o(=,\s\up10(△))2Fe＋3CO2；鋁熱反應制鉻：2Al＋Cr2O3eq\o(=,\s\up10(高溫))2Cr＋Al2O3；焦炭還原銅：C＋2CuOeq\o(=,\s\up10(高溫))2Cu＋CO2↑。③熱分解法——Hg、AgHg：2HgOeq\o(=,\s\up10(△))2Hg＋O2↑；Ag：2Ag2Oeq\o(=,\s\up10(△))4Ag＋O2↑。[補短板](1)絕大部分金屬在常溫是固體，但汞為液體。(2)常溫下，多數合金是固體，但鈉鉀合金是液體。(3)成分金屬與合金的物理性質相比有所變更，但合金中各成分金屬的化學性質仍舊不變。(4)金屬越活潑，一般發覺或運用的越晚。(5)金屬只有正價，反應時只表現還原性。(6)有些活動性很強的金屬也可以用還原法來冶煉，如Na＋KCleq\o(=,\s\up10(850℃))K↑＋NaCl、2RbCl＋Mgeq\o(=,\s\up10(700～800℃))MgCl2＋2Rb↑等，在此主要運用了化學平衡移動原理，利用K、Rb沸點低，汽化離開反應體系，使化學反應得以向正反應方向進行。(7)活潑金屬用電解法冶煉時，不能用其化合物的水溶液進行電解。eq\a\vs4\al([學問應用])1．工業上冶煉鋁為什么用電解熔融Al2O3而不用電解熔融AlCl3？冶煉鎂為什么用電解熔融MgCl2而不用電解熔融MgO?[答案]AlCl3為共價化合物，熔融時不導電，故不能用電解AlCl3的方法冶煉鋁。盡管MgO屬于離子化合物，但其熔點高，熔融時耗費更多能源，增加生產成本，而MgCl2的熔點較低，更易熔融，故工業冶煉鎂運用電解熔融MgCl2的方法。2．鋁是地殼中含量最高的金屬元素，為什么人類對鋁的運用比鐵、銅晚得多？[答案]鋁的金屬活動性比鐵、銅強，難于冶煉，古代人們的技術條件達不到，不能冶煉鋁，故鋁的發覺和大量運用比鐵、銅晚得多。3．熱還原法用到的還原劑有焦炭、CO和H2，試從所得產物純度及對環境污染的角度考慮哪種還原劑更好？[答案]最好的還原劑是H2；緣由是焦炭會使產品的純度降低，CO會污染環境。命題點1金屬材料的性能及其應用1．下列說法中正確的是()A．鐵是人類在生產、生活中最早運用的金屬材料B．金、銀、銅是應用最廣泛的金屬材料C．鈦被譽為“21世紀的金屬”，應用前景很廣袤D．銅是導電性、導熱性最好的有色金屬[答案]C2．鎂鋁合金質優體輕，又不易銹蝕，被大量用于航空工業、造船工業、日用化工等領域。下列關于鎂鋁合金性質的敘述中，正確的是()A．此合金的熔點比鎂和鋁的熔點都高B．此合金能全部溶解于稀鹽酸中C．此合金能全部溶解于氫氧化鈉溶液中D．此合金的硬度比鎂和鋁的硬度都小B[鎂和鋁都可以與鹽酸反應，故鎂鋁合金能全部溶解于稀鹽酸中。]3．金屬、金屬材料的性質在很大程度上確定了它們的用途。下列相關說法中不正確的是()A．鈦合金與人體具有很好的“相容性”，可以用來制造人造骨骼B．鐵具有良好的導熱性，可以用于制造炊具C．不銹鋼的抗腐蝕性好，常用于制造醫療器械D．鈦及其合金熔點高，可用作保險絲D[熔點低可以作保險絲，熔點高不行作保險絲。]命題點2金屬礦物的開發利用4．鉛的冶煉大致過程如下：①富集：將方鉛礦(PbS)進行浮選；②焙燒：2PbS＋3O2eq\o(=,\s\up10(高溫))2PbO＋2SO2；③制粗鉛：PbO＋Ceq\o(=,\s\up10(高溫))Pb＋CO↑；PbO＋COeq\o(=,\s\up10(高溫))Pb＋CO2。下列說法正確的是()A．浮選法富集方鉛礦的過程屬于化學變更B．方鉛礦焙燒反應中，PbS是還原劑，還原產物只有PbOC．整個冶煉過程中，制取1molPb共轉移2mol電子D．將1molPbS完全冶煉成Pb理論上至少須要6g碳D[A項，浮選法富集方鉛礦為物理變更；B項，O2被還原為PbO和SO2，二者均為還原產物；C項，制取1molPb共轉移8mole－。]5．氧化還原反應廣泛應用于金屬冶煉，下列說法不正確的是()A．電解熔融氯化鈉制取金屬鈉的反應中，Na＋被還原B．冶煉鎂、鋁采納電解法C．用磁鐵礦煉鐵的反應中，1molFe3O4被CO還原成Fe，轉移9mol電子D．鋁熱法還原鐵的反應中，放出的熱量能使鐵熔化C[1molFe3O4被還原成Fe，轉移電子1×3×(eq\f(8,3)－0)＝8mol。]6．由黃銅礦(CuFeS2)制取銅的簡潔流程如圖：下列說法正確的是()A．由CuFeS2生成Cu2S、SO2和鐵的氧化物反應中硫元素被還原B．熔煉過程中的主要反應為Cu2S＋O2eq\o(=,\s\up10(高溫))2Cu＋SO2C．銅的電解精煉過程中純銅作陽極D．上述冶煉過程產生大量SO2，通常用飽和NaHSO3溶液汲取B[A項，由CuFeS2生成Cu2S、SO2和鐵的氧化物，反應中硫元素的化合價由－2價變成＋4價，被氧化，錯誤；B項，依據流程圖，熔煉過程中的主要反應為Cu2S＋O2eq\o(=,\s\up10(高溫))2Cu＋SO2，正確；C項，銅的電解精煉過程中純銅作陰極，粗銅作陽極，錯誤；D項，SO2與飽和NaHSO3溶液不反應，應當選用Na2SO3溶液，錯誤。]銅及其化合物1．銅的主要性質寫出圖中有關反應的化學方程式或離子方程式：①化學方程式：2Cu＋O2＋H2O＋CO2=Cu2(OH)2CO3。②化學方程式：2Cu＋Seq\o(=,\s\up10(△))Cu2S。③與氧化性酸反應a．與濃硫酸共熱的化學方程式：Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up10(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O；b．與稀硝酸反應的離子方程式：3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O；c．與濃硝酸反應的離子方程式：Cu＋4H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O。④與某些鹽溶液反應a．與硝酸銀溶液反應的離子方程式：Cu＋2Ag＋=2Ag＋Cu2＋；b．與FeCl3溶液反應的離子方程式：Cu＋2Fe3＋=2Fe2＋＋Cu2＋。2．銅的重要化合物的性質及應用(1)氧化物eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(CuO：黑色難溶于水的固體，可以與酸反應，可以,用H2、CO、Al還原出Cu。,Cu2O：磚紅色難溶于水的固體，與一般酸反,應為Cu2O＋2H＋=Cu＋Cu2＋＋H2O，,遇到HNO3發生氧化反應生成Cu2＋。,轉化：4CuO\o(=,\s\up10(高溫))2Cu2O＋O2↑，高溫條件,Cu2O穩定。))(2)氫氧化銅——藍色難溶物，是一種弱堿。(3)銅鹽①Cu2(OH)2CO3Cu2(OH)2CO3的名稱為堿式碳酸銅，呈綠色，是銅銹的主要成分，受熱易分解的方程式為Cu2(OH)2CO3eq\o(=,\s\up10(△))2CuO＋H2O＋CO2↑。②CuSO4a．CuSO4·5H2O為藍色晶體，俗稱藍礬或膽礬。受熱或遇濃硫酸，藍色晶體變為白色粉末。b．無水CuSO4遇水變藍色(生成CuSO4·5H2O)，可作為水或水蒸氣的檢驗試劑。③銅鹽的毒性銅鹽溶液有毒，主要是因為銅離子能與蛋白質作用，使蛋白質變性失去生理活性，因此人們利用這一性質用膽礬、熟石灰、水配成了波爾多液，用來殺滅植物的病菌。[補短板](1)Cu與稀H2SO4不反應，但在通入O2的條件下，Cu可在稀H2SO4中漸漸溶解：2Cu＋O2＋2H2SO4=2CuSO4＋2H2O。(2)無水CuSO4只能作為檢驗水的試劑，不能作為水蒸氣的汲取試劑而用于除雜。(3)＋1價銅在酸性條件下能發生歧化反應生成Cu和Cu2＋，利用這一原理可區分Cu和Cu2O。向紅色物質中加入稀硫酸(但留意不能用硝酸檢驗)，若溶液由無色變成藍色，則該紅色物質為Cu2O，否則為Cu。反應的化學方程式為Cu2O＋H2SO4=CuSO4＋Cu＋H2O。(4)含醛基(—CHO)有機物與新制的Cu(OH)2懸濁液共熱可生成磚紅色Cu2O沉淀。eq\a\vs4\al([學問應用])某探討小組用廢銅粉制取膽礬，設計了如下幾個試驗方案：(1)Cueq\o(→,\s\up10(濃硫酸),\s\do10(加熱))CuSO4eq\o(→,\s\up10(加水),\s\do10(稀釋))硫酸銅溶液eq\o(→,\s\up10(蒸發濃縮),\s\do10(冷卻結晶))CuSO4·5H2O(2)Cueq\o(→,\s\up10(O2),\s\do10(灼燒))CuOeq\o(→,\s\up10(稀H2SO4))硫酸銅溶液eq\o(→,\s\up10(蒸發濃縮),\s\do10(冷卻結晶))CuSO4·5H2O(3)對三個方案進行評價，你認為最好的是哪個方案？為什么？[答案]方案(1)：產生污染性氣體，且消耗硫酸較多。方案(2)：消耗能量較多，且步驟困難。方案(3)：不產生污染性氣體，原料利用率高，節約能源。因此方案(3)更經濟合理。命題點1銅及其化合物的性質及試驗探究1．下列關于銅的化合物的說法正確的是()A．藍色硫酸銅晶體受熱轉化為白色硫酸銅粉末是化學變更B．肯定條件下，新制的Cu(OH)2懸濁液能與葡萄糖反應但不能與乙酸反應C．用稀鹽酸除去銅銹的離子方程式為CuO＋2H＋=Cu2＋＋H2OD．將用H2還原CuO所得的紅色固體投入稀硫酸中充分反應后有紅色固體剩余且溶液呈藍色，可說明原紅色固體中肯定含有Cu和Cu2OA[B項，Cu(OH)2與乙酸發生中和反應；C項，銅銹的成分不是CuO而是Cu2(OH)2CO3；D項，試驗結論不能說明肯定含Cu。]2．下表中，對陳述Ⅰ、Ⅱ的正確性及其有無因果關系的推斷都正確的是()選項陳述Ⅰ陳述Ⅱ推斷A銅綠的主要成分是堿式碳酸銅可用稀鹽酸除銅器表面的銅綠Ⅰ對；Ⅱ對；無B銅表面易形成致密的氧化膜銅制容器可以盛放濃硫酸Ⅰ對；Ⅱ對；有C向硫酸銅溶液中通入氨氣，有藍色沉淀產生，過濾后灼燒濾渣，最終變成黑色固體把銅絲放在酒精燈火焰上灼燒，銅絲表面變黑Ⅰ對；Ⅱ對；有D藍色硫酸銅晶體受熱轉化為白色硫酸銅粉末是物理變更硫酸銅溶液可用作游泳池的消毒劑Ⅰ錯；Ⅱ對；無D[A項，Ⅰ、Ⅱ有因果關系，錯誤；B項，Ⅰ錯，Ⅰ、Ⅱ無因果關系，錯誤；C項，Ⅰ、Ⅱ無因果關系，錯誤；D項，陳述Ⅰ涉及的變更為化學變更，Ⅰ、Ⅱ無因果關系，正確。]3．向Cu2O、CuO中加入足量稀硫酸得到的溶液呈藍色，且有紅色物質生成，請寫誕生成紅色物質的離子方程式為__________________________________________________________________________________________________。將溶液中紅色物質反應掉，最終得到膽礬。則加入的試劑最好是________(填字母序號)。A．適量的NaNO3 B．適量的HNO3C．適量的H2O2[解析]Cu2O在酸性條件下生成Cu2＋(藍色)和單質銅(紅色)，反應的離子方程式為Cu2O＋2H＋=Cu2＋＋Cu＋H2O。Cu在酸性條件下，NOeq\o\al(－,3)被還原為有毒氣體的NO氣體，污染環境。[答案]Cu2O＋2H＋=Cu2＋＋Cu＋H2OC命題點2涉及銅及其化合物的基本化工流程4．(2024·唐山模擬)某探討小組在試驗室以含鐵的銅屑為原料制備Cu(NO3)2·3H2O，并進一步探究用SOCl2制備少量無水Cu(NO3)2，設計的試驗流程如下：eq\x(銅屑含Fe)eq\o(→,\s\up10(足量HNO3),\s\do10(①))eq\o(→,\s\up10(調pH),\s\do10(②))eq\x(CuNO32溶液)eq\o(→,\s\up10(),\s\do10(③))eq\x(CuNO32·3H2O)eq\o(→,\s\up10(SOCl2),\s\do10(④))eq\x(無水CuNO32)已知：SOCl2熔點－105℃、沸點78℃，遇水猛烈水解生成兩種酸性氣體。請依據試驗流程圖回答下列問題：(1)第②步適合調pH的物質是________(填一種物質的化學式)。(2)第③步包括________、冷卻結晶、抽濾等步驟，為得到較大顆粒的Cu(NO3)2·3H2O，可采納的方法是_________________________________________________________________________________________________(填一種)。(3)第④步中發生反應的化學方程式是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________。若不用SOCl2，而干脆加熱Cu(NO3)2·3H2O脫水，能否得到純凈的無水Cu(NO3)2？________(填“能”或“否”)。(4)某同學將制得的無水Cu(NO3)2固體放在試管中加熱，發覺試管中生成黑色粉末并產生紅棕色氣體，寫出對應的化學方程式___________________________________________________________________________________________。該同學將帶火星的木條伸入試管中，發覺木條燃燒，他得出的結論是紅棕色氣體支持木條燃燒，你認為他的結論是否正確？________(填“是”或“否”)。[解析](1)第②步調整pH的目的是促進鐵離子轉化成Fe(OH)3沉淀，為了不引入新雜質，可選用CuO或Cu(OH)2或CuCO3或Cu2(OH)2CO3等來調整溶液的pH。(2)為得到Cu(NO3)2·3H2O，可實行蒸發濃縮、冷卻結晶的方法，為得到較大顆粒晶體，可減慢冷卻結晶的速度。(3)第④步中Cu(NO3)2·3H2O和SOCl2發生反應生成硝酸銅、二氧化硫和氯化氫，其化學方程式為Cu(NO3)2·3H2O＋3SOCl2eq\o(=,\s\up10(△))Cu(NO3)2＋3SO2↑＋6HCl↑。若干脆加熱Cu(NO3)2·3H2O脫水，Cu2＋發生水解反應且HNO3易揮發，會生成Cu(OH)2，不能得到純凈的無水Cu(NO3)2。(4)由題意知Cu(NO3)2受熱分解，生成物中含氧化銅和二氧化氮氣體，其化學方程式為2Cu(NO3)2eq\o(=,\s\up10(△))2CuO＋4NO2↑＋O2↑。純氧能使帶火星的木條復燃，但空氣中含有大量不能助燃的N2，氧氣含量較少，所以空氣不能使帶火星的木條復燃，產物中NO2與O2的體積比與空氣中N2、O2體積比均為4∶1，將帶火星的木條放入Cu(NO3)2受熱分解得到的混合氣體中，木條復燃，若NO2不能助燃，則混合氣體同樣會因為O2含量少而不能使木條復燃，所以NO2能助燃。[答案](1)CuO或Cu(OH)2或CuCO3或Cu2(OH)2CO3(2)加熱(蒸發)濃縮減慢冷卻結晶的速度(其他合理答案亦可)(3)Cu(NO3)2·3H2O＋3SOCl2eq\o(=,\s\up10(△))Cu(NO3)2＋3SO2↑＋6HCl↑否(4)2Cu(NO3)2eq\o(=,\s\up10(△))2CuO＋4NO2↑＋O2↑是5．工業上以廢銅為原料經一系列化學反應可生產氯化亞銅(CuCl)，其工藝流程如圖所示：試依據如圖轉化回答下列問題：(1)還原過程中的產物為Na[CuCl2]，試寫出該反應的化學方程式：______________________________________________________________________________________________________________________________________。制備中當氯化過程完成后必需經還原過程再制得CuCl，為什么不用一步法制得CuCl？(已知Cu2＋＋Cu＋2Cl－=2CuCl↓)______________________________。(2)還原過程中加入少量鹽酸的作用是________________________________________________________________________________________________，加入NaCl且過量的緣由是______________________________________________________________________________________________________________。(3)合成結束后所得產品用酒精淋洗的目的是__________________________________________________________________________________________。(4)試驗室中在CuCl2熱溶液中通入SO2氣體也可制備白色的CuCl沉淀，試寫出該反應的離子方程式：______________________________________________________________________________________________________________。[答案](1)CuCl2＋2NaCl＋Cu=2Na[CuCl2]CuCl沉淀沉積在Cu表面阻礙反應的進行(2)防止Cu2＋水解增大NaCl的濃度有利于生成更多的Na[CuCl2]，提高產率(3)使CuCl盡快干燥，防止被空氣氧化(4)2Cu2＋＋2Cl－＋SO2＋2H2Oeq\o(=,\s\up10(△))2CuCl↓＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)廢銅利用的一般化工流程[一題串知，落實考法]某工業含銅廢料含有Cu、CuO、CuS、CuSO4等成分，利用該含銅廢料可生產硝酸銅晶體[Cu(NO3)2·3H2O]，生產的工藝流程如圖所示：回答下列問題：(1)“焙燒”過程發生反應的化學方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________。[考查Cu及化合物的性質](2)“酸化”過程中的離子方程式為________________________________________________________________________。[考查CuO的性質](3)若試劑a為Zn，則“置換”的離子方程式為_________________________________________________________________________________________，濾液中溶質的化學式是________。[考查Cu的制備](4)“反應”一步中運用20%HNO3和10%H2O2，整個過程無紅棕色氣體產生，則發生反應的化學方程式為______________________________________________________________________。[考查Cu制備Cu(NO3)2的方法][答案](1)2CuS＋3O2eq\o(=,\s\up10(△))2CuO＋2SO2,2Cu＋O2eq\o(=,\s\up10(△))2CuO(2)CuO＋2H＋=Cu2＋＋H2O(3)Zn＋Cu2＋=Cu＋Zn2＋