高考化学一轮复习 专题3-4 用途广泛的金属材料及开发利用金属矿物教学案.doc
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1、1 / 18【2019【2019 最新最新】精选高考化学一轮复习精选高考化学一轮复习 专题专题 3-43-4 用途广泛的金属材料用途广泛的金属材料及开发利用金属矿物教学案及开发利用金属矿物教学案【考试说明考试说明】1掌握铜的主要性质及其应用。2掌握铜的重要化合物的主要性质及其应用。3了解铜及其重要化合物的制备方法。4了解合金的概念及重要应用。5了解常见金属的活动顺序及金属冶炼的一般方法。6了解化学科学发展对自然资源开发利用的作用。【命题规律命题规律】铜及其化合物是高考的热点,有选择和填空两种题型。以铜及其化合物为载体,与电解质溶液中离子方程式的书写、电化学知识、实验探究融合在一起综合考查。 一
2、、铜及其化合物一、铜及其化合物1单质铜(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。(2)化学性质写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式:化学方程式:2CuO2CO2H2O=Cu2(OH)2CO3(绿色固体)。化学方程式:2CuSCu2S。与氧化性酸反应a与浓硫酸共热的化学方程式:Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O;b与稀硝酸反应的离子方程式:2 / 183Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O。与盐溶液反应(写离子方程式)a与硝酸银溶液:Cu2Ag=2AgCu2;b与 FeCl3 溶液:Cu2Fe3=2Fe2Cu2。2氧化铜和氧化亚铜名称氧化铜氧化亚铜颜色黑色砖
3、红色与酸反应(H)CuO2H=Cu2H2OCu2O2H=Cu2CuH2O与 H2反应CuOH2Cu=H2OCu2OH22Cu=H2O转化关系4CuO2Cu2OO2=高温3.氢氧化铜(1)物理性质:蓝色不溶于水的固体。(2)化学性质及应用4CuSO45H2OCuSO45H2O 为蓝色晶体,俗称蓝矾、胆矾。无水 CuSO4 为白色粉末,遇水变蓝色(生成 CuSO45H2O),可作为水的检验依据。二、金属材料及合金概述二、金属材料及合金概述1熟记金属活动性顺序金属活动性顺序K、Ca、NaMgAl、ZnFe、Sn、Pb(H)Cu、Hg、AgPt、Au与 O2反应常温下易被氧化,点燃生成过氧化物或其他复
4、杂氧化物常温生成氧化膜加热化合与 H2O 反应常温下生成碱和氢气与热水反应有碱存在与水与高温水蒸气不反应不反应3 / 18反应反应与非氧化性酸反应生成盐和氢气不反应与盐溶液反应先与水反应,生成的碱再与盐反应排在前面的金属能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来自然界存在形态化合态(Fe 有游离态)游离态2.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。3常见金属材料金属材料Error!Error!(1)重要的黑色金属材
5、料钢钢是用量最大、用途最广的合金。钢Error!Error!(2)几种有色金属材料三、金属矿物的开发和利用三、金属矿物的开发和利用1金属在自然界中存在的形态除了金、铂等极少数金属外,绝大多数金属以化合物的形式存在于自然界中。在这些金属化合物中,金属元素都显正化合价。2金属冶炼的实质使金属化合物中的金属离子得电子被还原为金属单质的过程:Mnne=M。3金属冶炼的一般步骤4金属冶炼方法4 / 18(1)热分解法例如:2HgO2HgO2,2Ag2O4AgO2。用热分解冶炼法冶炼金属的特点:金属元素的金属性弱,金属元素的原子不易失去电子,其金属离子容易得到电子,该金属元素所形成的化合物稳定性较差。(2
6、)热还原法冶炼金属焦炭还原法。例如:C 还原 ZnO、CuO,其化学方程式依次为C2ZnO2ZnCO2,C2CuO2CuCO2。一氧化碳还原法。例如:CO 还原 Fe2O3、CuO,其化学方程式依次为3COFe2O32Fe3CO2,COCuOCuCO2。氢气还原法。例如:H2 还原 WO3、Fe3O4,其化学方程式依次为3H2WO3W3H2O,4H2Fe3O43Fe4H2O。活泼金属还原法。例如:Al 还原 Cr2O3、V2O5,其化学方程式依次为2AlCr2O3Al2O32Cr,10Al3V2O56V5Al2O3。(3)电解法冶炼金属例如:电解 Al2O3、MgCl2、NaCl,其化学方程式
7、依次为 2Al2O3(熔融)4Al3O2,MgCl2(熔融)MgCl2,2NaCl(熔融)2NaCl2。高频考点一高频考点一 铜及其化合物的性质铜及其化合物的性质例 1、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(Cu5FeS4)、辉铜矿(Cu2S)、孔雀石CuCO3Cu(OH)2。下列说法不正确的是( )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 Cu2S5 / 18答案 C【变式探究】已知 CuO 经高温灼烧生成 Cu2O,Cu2O 与 H发生反
8、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( )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 Cu2OB.溶液中最终可能有紫红色固体出现C.该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,最终没有紫红色固体出现,说明 CuO 没有分解答案 C高频考点二高频考点二 铜的冶炼方法铜的冶炼方法例 2、在实验室里用铁屑、氧化铜、稀硫酸为原料制备单质铜,有下列两种途径:FeH2CuCuOCuSO4Cu若用这两种方法制得等量的铜,则下列有关说法符合实际情况的是( )A.消耗氧化铜的质量相同B.消耗铁的
9、质量相同C.消耗硫酸的质量相同D.生成硫酸亚铁的质量相同答案 A解析 制备 1molCu 需要 1molCuO,而 H2 还原 CuO 时需要先用 H2 排除体系内的空气,冷却时也需要继续通 H2,因此需要 H2 的量远大于 1mol,即消耗的Fe、H2SO4 均比第种方法多。【变式探究】孔雀石的主要成分为 Cu2(OH)2CO3。某同学设计的从孔雀石中6 / 18冶炼铜的方案如下(假设孔雀石中杂质不溶于水和稀硫酸):孔雀石粉碎加过量稀硫酸操作a溶液Cu(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_。答案 (1)固体逐渐消失,溶液
10、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=Fe2Cu高频考点三高频考点三 铜及其化合物的转化关系铜及其化合物的转化关系例 3. 下表中,对陈述、的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是( )选项陈述陈述判断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对;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对;对;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,铜丝表面变黑对;对;有D蓝色硫酸铜晶体受热转化硫酸铜溶液可用作游泳池错;对;无
11、7 / 18为白色硫酸铜粉末是物理变化的消毒剂答案 D解析 稀盐酸可以与碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3反应,而且稀盐酸不与 Cu反应,所以可用稀盐酸除铜器表面的铜绿Cu2(OH)2CO3,、有因果关系,A 错误;铜表面不能形成致密的氧化膜,铜与浓硫酸在一定温度下能发生反应,所以不能用铜制容器盛装浓硫酸,B 错误;硫酸铜与氨水生成 Cu(OH)2,Cu(OH)2 受热分解生成黑色 CuO,、均正确,但没有因果关系,C 错误;蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末有新物质生成,属于化学变化,CuSO4 可用作消毒剂,但与前者没有因果关系,D 正确。【变式探究】某炼铁废渣中含有大量 CuS 及少量
12、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( )A.焙烧过程中每消耗 1molCuS 则消耗 3molO2B.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 固体答案 B【变式探究】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 Cu2SO22CuSO2 制取粗铜,反应中被氧化的元素是_,当消耗 32gCu2S 时,转移电子数目是_(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 5
13、060,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_。CuSO4 溶液中加入一定量的 Na2SO3 溶液和 NaCl 溶液加热,生成 CuCl 沉淀,8 / 18写出生成 CuCl 的离子方程式:_。(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。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:CuH2SO4_。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_(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 O2c.浓硫酸是氧化剂,铜是还原剂,C
14、u 的化合价升高与 S 的化合价降低有多种可能答案 (1)S 1.2NA(2)2Cu4HO22Cu22H2O2Cu22ClSOH2O2CuClSO2H(3)CuOSO2H2O ac解析 (1)Cu2SO22CuSO2 反应制取粗铜,硫元素的化合价从2 升到4,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6NAmol11.2NA。(2)将少量铜丝放入适量的稀硫酸中,温度控制在 5060,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9 / 182Cu4HO22Cu22H2O。CuSO4 溶液中加入一定量的 NaSO3 溶液和 NaCl 溶液加热,生
15、成 CuCl 沉淀,离子方程式:2Cu22ClSOH2O2CuClSO2H。(3)按照甲同学猜想:铜被氧化生成 CuO,硫酸被还原为 SO2,化学方程式为 CuH2SO4CuOSO2H2O。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。高频考点四高频考点四 金属与合金的性质和应用金属与合金的性质和应用例 4.下列关于金属元素的叙述正确的是( )A.金属元素的单质只有还原性,其离子只有氧化性B.金属元素的单质在常温下均为固体C.金属元素在不同化合物中化合价均相同D.大多数金属元素的单质为电的良导体答案 D【变式探究】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
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