第三章金属及其重要化合物第9讲铜及其重要化合物用途广泛的金属材料Word文档格式.docx

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3．铜的化合物的主要性质

（1）氧化铜和氢氧化铜：

物质

氧化铜

氢氧化铜

化学式

CuO

Cu（OH）2

状态

不溶于水的__黑___色固体（粉末）

不溶于水的__蓝___色固体

化学

性质

CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O

CuO＋H2

Cu＋H2O

CuO＋CO

Cu＋CO2

Cu（OH）2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O

CuO＋H2O

（2）碱式碳酸铜。

碱式碳酸铜的化学式为__Cu2（OH）2CO3___，是铜绿、孔雀石的主要成分，是铜在潮湿的空气中被锈蚀的结果，其受热分解的化学方程式为__Cu2（OH）2CO3

2CuO＋CO2↑＋H2O___。

（3）硫酸铜。

①CuSO4·

5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾或胆矾，受热易分解。

②无水CuSO4为__白___色粉末，遇水变__蓝___色（生成CuSO4·

5H2O），据此可用来检验水的存在。

（4）铜盐的毒性

铜盐溶液有毒，主要是因为铜离子能与__蛋白质___作用，使__蛋白质___变性失去生理活性，因此人们根据这一性质用胆矾、熟石灰、水配成了波尔多液，用来杀灭植物的病毒。

特别提醒：

铜及其化合物的转化过程中，常伴随着颜色变化而使实验现象丰富多彩。

故对铜及其化合物的常见颜色应熟记且灵活掌握。

例如：

紫红色—Cu

白色—CuSO4

红色—Cu2O

蓝色—Cu（OH）2或CuSO4·

5H2O

黑色—CuO或CuS或Cu2S

棕黄色—CuCl2

1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×

”。

（1）电解CuCl2溶液的化学方程式：

CuCl2

Cu2＋＋2Cl－（　×

　）

（2）常温下，Fe和Cu与浓硝酸反应产生的气体体积相同（　×

（3）将铁片和铜片用导线连接后置于稀H2SO4中，铜片上有气泡产生，说明铜比铁活泼（　×

（4）Cu2O遇硝酸会被氧化成Cu2＋（　√　）

（5）利用无水硫酸铜遇水变成蓝色这一性质，来检验水的存在（　√　）

（6）CuCO3是铜锈的主要成分，可用盐酸除去铜锈（　×

（7）农业上配制波尔多液时可在铁桶或铝桶中进行（　×

（8）Cu2（OH）2CO3是铜锈的主要成分，在干燥的空气中不易生成（　√　）

（9）过量的铜与浓硝酸反应一定没有一氧化氮生成（　×

（10）将铁片置于CuSO4溶液中，铁片上有红色物质析出，说明铁比铜活泼（　√　）

（11）将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，得到无水CuCl2固体（　×

提示：

CuCl2水解，加热蒸干得到Cu（OH）2，灼烧后得到CuO。

（12）将铜丝在空气中加热至红热后迅速伸入装有乙醇的试管中，可闻到刺激性气味（　√　）

铜丝在空气中加热生成CuO，CuO与乙醇生成有刺激性气味的乙醛。

2．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）Cu

CuSO4

硫酸铜溶液

CuSO4·

5H2O。

（2）Cu

（3）

对三个方案进行评价，你认为最好的是哪个方案？

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，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。

注意：

（1）通常利用反应：

2Cu＋O2

2CuO除去混合气体中的少量O2。

（2）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：

2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O。

（3）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而用于除杂。

3．

（1）黄铜和金的颜色均为黄色，如何鉴别？

①测密度　②是否溶于稀硝酸　③测硬度

（2）波尔多液是一种杀菌剂，它是由CuSO4、生石灰和水按一定比例配制而成的天蓝色胶状悬浊液，其杀菌的可能原因是什么？

CuSO4是重金属盐，能使蛋白质变性。

1．（2019·

山东滨州检测）下表中，对除述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是（　D　）

选项

陈述Ⅰ

陈述Ⅱ

判断

A

铜绿的主要成分是碱式碳酸铜

可用稀盐酸除铜器表面的铜绿

Ⅰ对；

Ⅱ对；

无

B

铜表面易形成致密的氧化膜

铜制容器可以盛放浓硫酸

有

C

向硫酸铜溶液中通入氨气，有深蓝色沉淀产生，过滤后灼烧滤渣，最后变成黑色固体

把铜丝放在酒精灯火焰上灼烧，铜丝表面变黑

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；

2．（2019·

重庆万盛区模拟）已知酸性条件下有如下反应：

2Cu＋===Cu2＋＋Cu↓。

由于反应温度不同，用氢气还原氧化铜时，可能产生Cu或Cu2O，两者都是红色固体。

一同学对某次用氢气还原氧化铜实验所得的红色固体产物作了验证，实验操作和实验现象记录如下：

加入试剂

稀硫酸

浓硫酸、加热

稀硝酸

浓硝酸

实验现象

红色固体和

蓝色溶液

无色气体

无色气体和

红棕色气体

和绿色溶液

由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物是（　D　）

A．CuB．Cu2O

C．一定有Cu，可能有Cu2OD．一定有Cu2O，可能有Cu

萃取精华：

区分红色物质Cu和Cu2O的方法

向红色物质中加入稀H2SO4，若溶液由无色变成蓝色，则该红色物质为Cu2O，否则为Cu，反应的化学方程式为Cu2O＋H2SO4===CuSO4＋Cu＋H2O。

3．（2019·

山东潍坊检测）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CuCl2·

2H2O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1molCuS则消耗3molO2

B．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CuCl2·

2H2O晶体加热可制得CuCl2固体

[解析]　根据2CuS＋3O2

2CuO＋2SO2知，1molCuS则消耗1.5molO2，A错误；

废气含SO2能够使酸性高锰酸钾溶液褪色，B正确；

滤渣中主要是氢氧化铁，C错误；

Cu2＋水解，CuCl2·

2H2O晶体加热，不能得CuCl2固体，D错误。

4．（2019·

新题预测）某化学兴趣小组进行了有关铜、硝酸、硫酸化学性质的实验，实验过程如图所示。

下列有关说法正确的是（　C　）

A．实验①中溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产生，说明稀硝酸被铜还原为NO2

B．实验③中滴加稀硫酸，铜片继续溶解，说明稀硫酸的氧化性比稀硝酸强

C．实验③发生反应的化学方程式为3Cu＋Cu（NO3）2＋4H2SO4===4CuSO4＋2NO↑＋4H2O

D．由上述实验可得出结论：

铜在常温下既可以和稀硝酸反应，也可以和稀硫酸反应

[解析]　①中发生反应：

3Cu＋8HNO3（稀）===3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O，溶液为蓝色，试管口NO被氧化生成红棕色的二氧化氮，但硝酸被还原为NO，A错误；

③中加稀硫酸，铜与稀硫酸不反应，但硝酸铜在酸性条件下具有硝酸的强氧化性，继续与铜反应，B、D错误，C正确。

5．（2019·

山东潍坊检测）铜及其化合物在生产生活中有着广泛的应用，铜在化合物中的常见化合价有＋1、＋2。

（1）工业上可利用反应Cu2S＋O2

2Cu＋SO2制取粗铜，反应中被氧化的元素是__S___，当消耗32gCu2S时，转移电子数目是__1.2NA___（设NA为阿伏加德罗常数的值）。

（2）将少量铜丝放入适量的稀硫酸中，温度控制在50～60℃，通入O2，反应一段时间后可制得硫酸铜，发生反应的离子方程式为__2Cu＋4H＋＋O2

2Cu2＋＋2H2O___。

CuSO4溶液中加入一定量的Na2SO3溶液和NaCl溶液加热，生成CuCl沉淀，写出生成CuCl的离子方程式：

__2Cu2＋＋2Cl－＋SO

＋H2O

2CuCl↓＋SO

＋2H＋___。

（3）某小组同学在做铜与浓硫酸反应的实验时，发现铜片表面有黑色固体生成。

①甲同学猜想：

黑色固体是未来得及溶解于酸的CuO，其猜想可用化学方程式表示为：

Cu＋H2SO4

__CuO＋SO2↑＋H2O___。

②乙同学认为：

黑色固体除CuO外，还可能含有Cu2S和CuS，其理由可能是__ac___（填字母）。

a．Cu2S和CuS都是黑色的

b．铜与浓硫酸在加热条件下反应，还可能放出O2

c．浓硫酸是氧化剂，铜是还原剂，Cu的化合价升高与S的化合价降低有多种可能

[解析]　

（1）反应Cu2S＋O

2Cu＋SO2中，硫元素的化合价从－2价升到＋4价，被氧化，反应中被氧化的元素是S，当消耗32gCu2S时，转移电子数目是

×

6NAmol－1＝1.2NA。

（2）将少量铜丝放入适量的稀硫酸中，温度控制在50～60℃，通入O2，反应一段时间后可制得硫酸铜，发生反应的离子方程式为2Cu＋4H＋＋O2

2Cu2＋＋2H2O。

CuSO4溶液中加入一定量的Na2SO3溶液和NaCl溶液加热，生成CuCl沉淀，离子方程式：

2Cu2＋＋2Cl－＋SO

＋2H＋。

（3）该小组同学在做铜与浓硫酸反应的实验时，发现铜片表面有黑色固体生成。

①按照甲同学猜想：

铜被氧化得CuO，硫酸被还原为SO2，化学方程式为Cu＋H2SO4

CuO＋SO2↑＋H2O。

黑色固体除CuO外，还可能含有Cu2S和CuS，分析可能的理由时，应该从反应现象和氧化还原反应原理入手，ac符合。

6．（2019·

山东德州一中检测）工业上由黄铜矿（主要成分CuFeS2）冶炼铜的主要流程如下：

（1）气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的__cd___吸收。

a．浓硫酸　　b．浓硝酸

c．NaOH溶液　　d．氨水

（2）用稀硫酸浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈红色，说明溶液中存在__Fe3＋___（填离子符号），检验溶液中还存在Fe2＋的方法是__取少量待测液放在试管中，加入酸性高锰酸钾溶液，紫色褪去，则含有Fe2＋___（注明试剂、现象）。

（3）由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为__3Cu2O＋2Al

6Cu＋Al2O3___。

（4）以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质）的电解精炼，下列说法正确的是__bd___。

a．电能全部转化为化学能

b．粗铜接电源正极，发生氧化反应

c．溶液中Cu2＋向阳极移动

d．从阳极泥中可回收Ag、Pt、Au等金属

（5）利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可以制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为__O2＋4e－＋4H＋===2H2O___。

[解析]　

（1）气体A中的大气污染物为二氧化硫，能够被NaOH溶液或氨水吸收。

浓硫酸不能吸收二氧化硫。

浓硝酸与SO2反应生成的一氧化氮有毒。

（2）熔渣B中含有铁元素的化合物，加稀硫酸溶解，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈红色，说明溶液中存在Fe3＋。

（3）泡铜和铝在高温下发生反应3Cu2O＋2Al

6Cu＋Al2O3。

（4）精炼粗铜，粗铜作阳极，纯铜作阴极，硫酸铜溶液作电解液，a.电能不全部转化为化学能，还有热能，错误；

b.粗铜接电源正极，发生氧化反应，正确；

c.溶液中Cu2＋向阴极移动，错误；

d.利用阳极没有参与反应的金属进入阳极泥，利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属，正确。

（5）利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可以制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极发生还原反应，O2在正极被还原，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O。

7．（2019·

南昌模拟）为了确定一批合金废料的成分并加以回收利用，某同学拟定了以下实验方案：

（已知Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑）

请回答下列问题：

（1）从上述信息可确定该合金中一定含有Fe和__Cu___（填化学式）。

（2）“试剂a”是一种不引入杂质的绿色氧化剂，该氧化剂的化学式为__H2O2___；

滤渣D与稀硫酸和试剂a总反应的化学方程式为__Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O___。

（3）若反应①产生的气体是H2，则验证滤液A只含NaAlO2不含Na2SiO3的方法是取少量滤液A于试管中，__逐滴滴加稀盐酸（或稀硫酸）至过量，先产生白色沉淀，然后沉淀完全溶解___；

如果滤液A只含NaAlO2而不含Na2SiO3，则反应①的离子方程式为__2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO

＋3H2↑___。

[解析]　

（1）最终生成胆矾，一定含有铜。

（2）H2O2是绿色氧化剂；

H2O2在酸性条件下，氧化铜的方程式为Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O。

（3）如果含有Na2SiO3，则Na2SiO3与酸反应生成H2SiO3沉淀，此沉淀不与过量的酸反应，所以最终白色沉淀不消失。

1．新制Cu（OH）2常用来检验醛基，该反应需在碱性环境中进行，加热至沸腾可生成红色沉淀氧化亚铜（Cu2O）。

2．溶液中的Cu2＋常为蓝色（浓CuCl2溶液为绿色，稀CuCl2溶液为蓝色），可作为Cu2＋的鉴别依据。

CuSO4溶液呈蓝色，在推断题中，“蓝色溶液”基本可作为Cu2＋的存在依据。

3．Cu2＋与碱反应生成蓝色沉淀[Cu（OH）2]，这也是鉴定Cu2＋的原理之一。

4．废铜综合利用的常用化工流程

考点二　金属材料与金属矿物的开发利用

1．金属材料

（1）合金

（2）常见金属材料。

①钢铁。

2．金属矿物的开发利用

（1）金属在自然界中的存在。

（2）金属冶炼的方法（用化学方程式表示）。

由于金属的化学活动性不同，金属离子得电子还原成金属原子的能力不同。

必须采用不同的冶炼方法。

常用方法如下：

（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__Mn＋＋ne－===M___（写反应通式，用M表示金属）。

（4）铝热反应

实验

装置

现象

①镁条剧烈燃烧，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；

②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中

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__2Al＋Fe2O3

2Fe＋Al2O3___

原理

应用

①制取熔点较高、活泼性弱于Al的金属铬、锰、钨等；

②金属焊接，如野外焊接钢轨等

铝热反应的三个注意事项

（1）铝热反应是在高温干态下进行的置换反应，铝只能与金属活动性顺序中排在铝之后的金属的氧化物反应。

（2）铝热反应会放出大量的热（这一特性常出现在推断题中）。

Mg条、KClO3的作用是产生高温，引发铝热反应。

（3）铝热反应不能用来冶炼大量的金属铁、铜等（要考虑冶炼成本）。

（1）合金材料中不可能含有非金属元素（　×

合金中也可能含有非金属。

（2）镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物，可作储氢材料（　√　）

镧镍合金具有可逆吸放氢的功能。

（3）大多数合金比各成分金属硬度大，熔点低（　√　）

大多数合金比各成分金属硬度大，熔点低，这是大多数合金的特点。

（4）高铁车厢大部分材料采用铝合金，因铝合金强度大、质量轻、抗腐蚀能力强（　√　）

常常利用铝合金的特性来制飞机、车厢等的外壳。

（5）地震灾区重建要使用大量钢材，钢材是合金（　√　）

（6）用金属钠能置换氯化铜溶液中的铜（　×

（7）工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al涉及氧化还原反应（　√　）

（8）电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时，阴极上依次析出Cu、Fe、Al（　×

（9）电解氯化镁溶液可制取金属镁（　×

（10）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（　√　）

（11）合金是混合物，合金中的成分金属保持各自的化学性质（　√　）

（12）金属在自然界中都以化合态存在，故金属的冶炼就是将金属从其化合物中置换出来（　×

（13）湿法炼铜和火法炼铜的反应中，铜元素都发生了还原反应（　√　）

（14）工业上金属Al是用电解熔融的氯化物制得的（　×

（15）金属不论是否活泼都比较难冶炼，铝热反应可以冶炼难熔金属（　×

2．问题思考：

（1）下表中是四种金属的熔、沸点数据：

金属

Na

Al

Cu

Fe

熔点/℃

97.81

660

1038

1535

沸点/℃

883

2467

2567

2750

①根据表中数据，归纳两种金属不能形成合金的有哪些组合？

Na—Cu，Na—Fe

②概括出能形成合金的两种金属应具备的条件。

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。

（2）工业生产中是否可用电解AlCl3和MgO的方法冶炼Al、Mg?

不是。

因为AlCl3是共价化合物，熔融时不能电离出自由移动的离子，不导电；

而MgO虽是离子化合物，但其熔点太高，使其熔融会消耗大量的热能，成本较高。

广东实验中学月考）下列有关金属的说法正确的是（　A　）

A．湿法炼铜和火法炼铜的反应中，铜元素都发生还原反应

B．加强热，使CuO在高温条件下分解制备单质Cu

C．黑色金属材料包括铁、铬、锰及其化合物

D．生铁与钢的区别在于生铁含碳杂质，而钢不含

河北张家口崇礼一中期中）下列关于合金的说法不正确的是（　A　）

A．合金的熔点一般比它的成分金属的熔点高

B．合金的硬度一般比它的成分金属大

C．合金与各成分金属相比，具有许多优良的物理、化学或机械性能

D．合金在工业上的用途比纯金属更广

[解析]　合金的熔点一般比它的成分金属要低，故A项错误；

合金的硬度一般比各成分金属大，故B项正确；

合金具有许多良好的物理、化学、机械性能，故C项正确；

合金比纯金属用途更广泛，故D项正确。

新题选萃）某同学设计了如下实验测量mg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．铜银都能与稀硝酸反应，收集到的VL气体可能全为NO

C．操作Ⅰ是过滤，操作Ⅱ是洗涤，操作Ⅲ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

[解析]　Cu、Ag合金与足量硝酸反应生成Cu（NO3）2、AgNO3溶液、NO或NO2气体。

由于NO2与水反应生成NO。

则用排水法收集到的VL气体为NO，向反应后溶液中加入NaCl溶液，反应生成AgCl沉淀，经过滤、洗涤、烘干后得到AgCl固体。

由于没有告诉硝酸的浓度，合金与硝酸反应放出的气体中可能含有NO2，故D错误。

正确认识合金

（1）合金属于混合物。

（2）合金具有许多良好的物理、化学和机械性能，在许多方面不同于其成分金属，不是简单的加合，但在化学性质上，一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质。

（3）构成合金的成分不一定是两种或两种以上的金属，可以是金属与非金属，合金中一定含金属元素。

（4）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。

（5）常温下，多数合金是固态，但钾、钠合金呈液态。

吉林长春模拟）下列反应原理不符合工业冶炼金属实际情况的是（　C　）

A．2HgO

2Hg＋O2↑

B．2NaCl（熔融）

2Na＋Cl2↑

C．2MgO（熔融）

2Mg＋O2↑

D．Fe2O3＋3CO

2Fe＋3CO2

[解析]　Hg为不活泼金属，可以直接用加热分解的方法冶炼，故A正确；

钠是活泼金属，应采用电解法制取，故B正确；

镁是活泼金属，应采用电解氯化镁的方法制取，氧化镁的熔点太高，消耗太多的能源，故C错误；

Fe的冶炼通常是用还原剂（C、CO、H2、活泼金属等）将铁从其化合物中还原出来，故D正确。

金属活泼性与冶炼方法的关系

有些活动性很强的金属也可以用还原法来冶炼，如：

Na＋KCl

K↑＋NaCl

新题选萃）下列有关金属的工业制法中，正确的是（　C　）

A．以海水为原料制得精盐，再电解精盐的水溶液制取钠

B．用海水、石灰乳等为原料，经一系列过程制得氧化镁，用H2还原氧化镁制得镁

C．以铁矿石、焦炭、空气、石灰石等为原料，通过反应产生的CO在高温下还原铁矿石制得铁

D．从铝土矿中获得氧化铝再制得氯化铝固体，电解熔融的氯化铝得到铝

[解析]　工业制钠是通过电解熔融NaCl：

2NaCl（熔融）

2Na＋Cl2↑，而电解NaCl溶液得不到金属钠：

2NaCl＋2H2O

2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，A错误；

镁的还原性比氢气的还原性强，不能用氢气还原氧化镁制取镁，工业制镁是通过电解熔融氯化镁：

MgCl2（熔融）

Mg＋Cl2↑，B错误；

工业上常用CO在高温下还原铁矿石炼铁：

3CO＋Fe2O3

2Fe＋3CO2，因为炼铁的矿石中含有一定量的二氧化硅，所以石灰石的作用是将二氧化硅等杂质转变为炉渣而除去，C正确；

氯化铝是共价化合物，熔融