版高考化学鲁科版一轮复习训练第3章 第11讲 金属材料及复合材料.docx
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版高考化学鲁科版一轮复习训练第3章第11讲金属材料及复合材料
考点一 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
①常温下,铜在干燥的空气中性质稳定,但在潮湿的空气里则会被锈蚀,在其表面逐渐形成一层绿色的____________。
有关化学方程式___________________________________________
________________________________________________________________________。
②写出下列化学方程式:
铜在空气中加热:
______________________________________________;
铜丝在硫蒸气中反应:
_____________________________________________。
答案 ①铜锈 2Cu+O2+CO2+H2O===Cu2(OH)2CO3
②2Cu+O2
2CuO 2Cu+S
Cu2S
2.铜的重要化合物
(1)Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜,是铜绿、孔雀石的主要成分,受热分解可生成黑色的氧化铜,化学方程式:
Cu2(OH)2CO3
2CuO+CO2↑+H2O,可溶于稀硫酸,离子方程式:
Cu2(OH)2CO3+4H+===2Cu2++CO2↑+3H2O。
(2)黑色氧化铜在高温下分解为红色的Cu2O,化学方程式为4CuO
2Cu2O+O2↑。
(3)蓝色的硫酸铜晶体受热分解为白色的硫酸铜粉末,化学方程式为CuSO4·5H2O
CuSO4+5H2O。
(4)红色的Cu2O与稀硫酸反应,溶液变蓝,同时生成红色的单质铜,离子方程式为Cu2O+2H+===Cu+Cu2++H2O。
题组一 铜及其化合物的性质
1.下列有关铜的化合物的性质的叙述中正确的是( )
A.CuSO4变成CuSO4·5H2O是物理变化
B.一定条件下,新制的Cu(OH)2悬浊液能与乙醛反应但不能与乙酸反应
C.CuO是黑色固体,与水反应可生成Cu(OH)2
D.Cu2O遇硝酸可能会被氧化成Cu2+
答案 D
解析 CuSO4变成CuSO4·5H2O属于化学变化,A错;Cu(OH)2是碱,能与酸反应,B错;CuO不能与水反应,C错;Cu2O中铜处于低价态,能被强氧化剂硝酸氧化。
2.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[CuCO3·Cu(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Cu2S
答案 C
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。
3.已知CuO经高温灼烧生成Cu2O,Cu2O与H+发生反应:
Cu2O+2H+===Cu+Cu2++H2O。
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Cu2O
B.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,最终没有紫红色固体出现,说明CuO没有分解
答案 C
解析 解答此题的关键是,明确稀硝酸具有酸性和强氧化性,能溶解CuO、Cu2O和单质Cu,因而该实验结果无法说明CuO分解的程度。
题组二 铜及其化合物的制取
4.Cu2S是火法炼铜的重要原料之一,下面是由Cu2S冶炼铜及制取CuSO4·5H2O的流程图:
Cu2S
Cu
Cu2O、CuO
A
B
胆矾
(1)Cu2S中铜元素的化合价为________,火法炼铜的反应原理是________________________________________________________________________
(用化学方程式表示)。
(2)向Cu2O、CuO中加入足量稀硫酸得到的体系A中溶液呈蓝色,且有红色物质生成,请写出生成红色物质的离子方程式:
_________________________。
(3)若将A中红色物质反应掉,操作Ⅰ中加入的试剂最好是________(填字母序号)。
A.适量的NaNO3
B.适量的HNO3
C.适量的H2O2
答案
(1)+1 Cu2S+O2
2Cu+SO2
(2)Cu2O+2H+===Cu+Cu2++H2O
(3)C
解析
(1)Cu2S中铜为+1价,火法炼铜中Cu、O被还原,S被氧化,反应原理为Cu2S+O2
2Cu+SO2。
(2)依据信息知Cu2O在酸性条件下生成Cu2+(蓝色)和单质铜(红色),写出反应物和生成物,配平方程式。
(3)H2O2不产生污染物。
5.孔雀石的主要成分为Cu2(OH)2CO3。
某同学设计的从孔雀石中冶炼铜的方案如下(假设孔雀石中杂质不溶于水和稀硫酸):
(1)反应①能观察到的现象是____________________________________,
有关反应的化学方程式为________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)反应②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,溶液由无色变成蓝色,有气泡产生 Cu2(OH)2CO3+2H2SO4===2CuSO4+CO2↑+3H2O
(2)铁粉(答案合理即可) Fe+Cu2+===Fe2++Cu
解析 孔雀石中加入稀硫酸可看到孔雀石逐渐溶解,溶液由无色变为蓝色,且有气泡产生;反应的化学方程式为Cu2(OH)2CO3+2H2SO4===2CuSO4+CO2↑+3H2O。
经过滤除去难溶于水和稀硫酸的杂质,则滤液中主要含有CuSO4,加入的金属粉末能将Cu2+从溶液中置换出来即可,故金属可能是Fe或Zn等。
6.某课外研究小组用含有较多杂质的铜粉,通过不同的化学反应精制CuO,其设计的实验过程为
(1)杂铜经灼烧后得到的产物是氧化铜及少量铜的混合物,灼烧后含有少量铜的可能原因是________(填字母)。
a.灼烧过程中部分氧化铜被还原
b.灼烧不充分铜未被完全氧化
c.氧化铜在加热过程中分解生成铜
d.该条件下铜无法被氧气氧化
(2)由粗制氧化铜通过两种途径制取纯净CuO,与途径Ⅰ相比,途径Ⅱ有明显的两个优点是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
(1)ab
(2)耗酸少;无污染性气体SO2产生
解析
(1)灼烧后含有少量铜,其原因可能是灼烧不充分,铜未被完全氧化,也可能是灼烧过程中部分氧化铜被还原。
(2)根据途径Ⅰ的反应方程式:
Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O和途径Ⅱ的反应方程式:
2Cu+O2+2H2SO4
2CuSO4+2H2O,可以看出途径Ⅱ的优点是①产生等量的CuSO4,比途径Ⅰ消耗硫酸少;②途径Ⅱ不产生污染大气的气体SO2。
1.熟记铜及其化合物的颜色
物质
颜色
物质
颜色
Cu
紫红色
CuSO4
白色
CuO
黑色
CuSO4·5H2O
蓝色
Cu2O
砖红色
Cu2(OH)2CO3
绿色
Cu2S
黑色
Cu(OH)2
蓝色
2.铜的冶炼“三方法”
(1)湿法炼铜:
Fe+CuSO4===FeSO4+Cu。
(2)高温炼铜:
工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜):
2CuFeS2+4O2
Cu2S+3SO2+2FeO(炉渣)
2Cu2S+3O2
2Cu2O+2SO2
2Cu2O+Cu2S
6Cu+SO2↑
粗铜中铜的含量为99.5%~99.7%,主要含有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。
(3)生物炼铜:
“吃岩石的细菌”能耐受铜盐的毒性,并能利用空气中的氧气氧化硫化铜矿石,然后把不溶性的硫化铜转化为可溶性的硫酸铜。
生物炼铜的优点:
a.成本低;b.污染小;c.反应条件简单;d.含量(品位)很低的矿石也可以被利用。
考点二 合金、复合材料的概念及重要应用
1.熟记金属活动性顺序
金属活动性顺序
K、Ca、Na
Mg
Al、Zn
Fe、Sn、Pb(H)
Cu、Hg、Ag
Pt、Au
与O2反应
常温下易被氧化,点燃生成过氧化物或其他复杂氧化物
常温生成氧化膜
加热化合
不反应
与H2O反应
常温下生成碱和氢气
与热水反应
有碱
存在与水
反应
与高温水蒸气反应
不反应
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。
①熔点:
一般比它的各成分金属的低;
②硬度和强度:
一般比它的各成分金属的大。
3.常见金属材料
(1)重要的黑色金属材料——钢
钢是用量最大、用途最广的合金。
钢
(2)几种有色金属材料
4.复合材料
(1)概念:
将两种或两种以上性质不同的材料经特殊加工而制成的一种新型材料。
(2)组成
(3)性能:
既保持或发展了原有材料的长处,又能弥补原材料的不足。
(4)熟悉几种常见的复合材料
名称
基体
增强体
玻璃钢
合成树脂
玻璃纤维
碳纤维增强复合材料
合成树脂
碳纤维
飞机、火箭、导弹壳体
Ti、Al、Mg
碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维
隔热陶瓷瓦
陶瓷
碳纤维、碳化硅纤维、氧化硅纤维
深度思考
合金是复合材料吗?
某复合材料以碳纤维为增强体,金属钛为基体复合而成,这种材料会有哪些优良性能和用途?
答案 不是,合金是金属材料。
该复合材料耐高温、导电、导热性能好,可用于飞机制造,也可用于制造导弹的壳体等。
题组一 金属的性质和应用
1.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
解析 金属离子中的中间价态离子,比如Fe2+,既有氧化性又有还原性,A错;常温下金属汞呈液态,B错;有的金属元素存在变价,比如Fe、Cu等,C错。
2.下列说法中正确的是( )
A.铁是人类在生产、生活中最早使用的金属材料
B.金、银、铜是应用最广泛的金属材料
C.钛被誉为
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