铜及其化合物金属材料汇总.docx
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铜及其化合物金属材料汇总
第四节铜及其化合物金属材料
[考纲展示]1•了解常见金属的活动性顺序。
2.了解合金的概念及其重要应用。
3.了解铜及其重要化合物的主要性质及其应用o
考点1|铜及英化合物
固本探源
1.铜的化学性质
反应物
化学方程式
非金属
。
2
(1)潮湿的空气中:
2Cu+0:
+CO:
+H20——Cu,(OH)2CO?
(碱式碳酸铜,绿色)
(2)2Cu+O.——2CuO(黑色固体)
■
占燃
Cu+Cl.=CuCl2(棕黄色烟)
S
△
2Cu+SCgS
氧化性酸
浓硫酸
Cu+2H,SO4(浓)CiiSO4+SO,
+2H.0
浓硝酸
Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2t
+2H.0
厶
稀硝酸
3Cu+8HNOs(稀)^=3Cu(NOJ2+2N0'
+4H.0
盐
AgNO3>
Feq
Cu+2Ag、O、——:
u(NO3)2+2Ag、
Cu+2FeCl,——CuCl,+2FeCl,
2.氧化铜和氢氧化铜
物质
氧化铜
氢氧化铜
化学式
CuO
Cu(OH)2
颜色状态
黑色固体(粉末)
蓝色固体
水溶性
不溶
不溶
化学性质
CuO4-2H=Cu2I+H2O
△
CuO+H:
—Cu+HzO
△
CuO+CO^=Cu+CO2
Cu(OH)2+2H=Cu21+2H?
O△
Cu(OH)2—CuO+H:
O
3.硫酸铜
(1)CuSO45H2O为蓝色晶体,俗称蓝矶或胆矶,受热易分解为白色粉末CuSO4和水。
⑵无水CuSO4遇水变蓝色(生成CuSO45H2O),可作为生的检验试剂,但不适于作F燥
剂。
典例引领
[典例1](2012-天津高考节选)信息时代产生的大呈电子垃圾对环境构成了极大的威胁。
某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后,得到含70%Cu、25%Ak4%Fe及少量Au、Pt等金属的混合物,并设汁出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线:
Cu
r
Al
①稀H2SO4,
浓HNO31
■Cz
Aii
加热,过滤
Pl
1
②叽斓NaOH液调溶液pH1加热,过滤
・5H2O
结晶过滤
渣••…<*A12(SO4)3-18H2O
2
请回答下列问题:
(1)第①步Cu与酸反应的离子方程式为:
得到滤渣1的主要成分为
(2)第②步加HzO:
的作用是,使用H2O2的优点是;
调溶液pH的目的是使生成沉淀。
(3)用第③步所得CuSO45H2O制备无水CuSOq的方法是=
【解题导引】
(1)因体混合物中加入浓HNO3的作用是什么?
【提示】酸性环境下,利用NO亍的强氧化性溶解Cu、Al、Fe等。
(2)步骤②加入HQ?
的作用是什么?
【提示】利用H2O2的强氧化性,将Fe?
"转化为Fe貂有利于分离、提纯CuSO4o
△++△
【答案】(l)Cu+4H‘+2NO3—Cu?
'+2NO?
t4-2H:
O或3Cu+8H*+2NO3^=3Cu”+2NOt+4HQAu.Pt
(2)将Fe"氧化为FJ不引入杂质,对环境无污染AP‘
(3)加热脱水
考点精析
铜的冶炼“三方法”
(1)湿法炼铜:
Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
(2)髙温炼铜:
工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜):
800°C
2CiiFeS2+40:
—Cu2S+3SO?
+2FeO(炉渣)
1200°C
2CwS+362CwO+2SO
■■■■
1200°C
2Cu2O+Cu2S6Cu+SOzt
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。
电解精炼铜的原理是用粗铜作阳极,失电子变为Cu2\用纯铜棒作阴极即可得精铜。
(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亚铜矿石,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:
&成本低:
b.污染小:
c.反应条件简单:
&含量(品位)很低的矿石也可以被利用。
题组强化
•题组1一铜及其化合物的性质
1.(2016河北正定中学月考)某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质,操作正确且能达到目的的是()
A.将铜丝插入浓硫酸加热,反应后把水加入反应器中,观察硫酸铜溶液的颜色
B.常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中,观察CuClz的生成
C.将CuCh溶液在蒸发皿中加热蒸干,得到无水CuCl2固体
D.将表而有铜绿[Cu2(OH)2C0訂的铜器放入盐酸中浸泡,除去铜绿
2.下表中,对陈述I、II的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是
()
选项
陈述I
陈述II
判断
A
铜绿的主要成分是氧化铜
可用稀盐酸除铜器表面的铜绿
I对:
II对:
有
B
铜表面易形成致密的氧化膜
铜容器可以盛放浓硫酸
I对;II对:
有
C
铁比铜活泼
钏在铜板上的铁钉在潮湿空气中不易生锈
I对;II对;有
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;II对:
无
3.碳酸铜和碱式碳酸铜均可溶于盐酸,转化为氯化铜。
在高温下这两种化合物均能分解成氧化铜。
溶解28.4g上述混合物,恰好消耗lmol/L盐酸500mL。
灼烧等质量的上述混合物,得到氧化铜的质量是()
A.35gB.30gC・20gD・15g[误区警示]
熟记铜及英化合物的颜色
物质
颜色
物质
颜色
Cu
紫红色
CuSO4
白色
CuO
黑色
CuSO45H2O
蛙鱼
Cu2O
砖红色
CU2(OH)2CO3
绿色
Cu?
S
黑色
Cu(OH)2
蓝色
•题组2—铜及其化合物转化关系综合考査
4-(2016株洲质检)铜是生活中常见的金属,请回答下列问题:
(1)Cu不活泼,通常情况下不与稀硫酸反应,但向Cu和稀硫酸的混合物中滴入溶
液后,溶液很快变蓝。
试写岀该反应的离子方程式°
(2)将硫酸铜溶液和碳酸钠溶液混合,会析出Cu2(OH)2CO3绿色固体,试写出该反应的
离子方程式o
高温
(3)火法炼铜的原理:
Cu2S+O2^=2Cu+SO2,在该反应中每生成1molCu,转移mol电子。
⑷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(填字母)。
a・粗铜接电源正极,发生氧化反应
b.溶液中Cu屮向阴极移动
C.电解过程中,阳极和阴极的质量变化相等
d.利用阳极泥可回收Al、Zn等金属
(5)据报道,有一种叫TliibacillusFenoxidans的细菌在有氧气存在的酸性溶液中,可将黄铜矿CuFeSz氧化成硫酸盐:
4CuFeS2+2H2SO4+17O2=4CuSO44-2Fe2(SO4)3+2H:
0.利用反应后的溶液,按如下流程可制备胆矶(CuSO45H2O):
上述溶液
加CuO
调pH
—Fe(OH人沉淀操作Q-—
“容液B
操作b
CuS04-5H2O
1检验溶液B中Fe‘是否被除尽的实验方法是o
2在实验室中,设计两个原理不同的方案.从溶液B中提炼金属铜(要求:
一种方案只用一个反应来完成)。
写出两种方案中涉及的化学方程式。
方案一:
:
方案二:
0
【答案】
(1)Cu+H2O2+2H*=Cu2++2H2O
(2)2Cu21+2COj'+H2O=Cu2(OH)2CO3I+C0?
t
(3)3
⑷ab
(5)①取少量溶液B于试管中,加入几滴KSCN溶液,若溶液无明显现象,则说明Fe盯
电解
已被除尽②CuSO4+Fe=Cu+FeSO42CuSO4+2H2O—2Cu+2H2SO4+02f(合理答案均可)
5・实验室以含有少虽铁的粗铜粉和硫酸与硝酸的混合溶液为原料制备CuSO45H2O晶体。
设计的工艺流程如图所示:
H2SO4
hno3
♦
物质X
I③
溶液If强过滤
除杂
物质丫厂
④I_
Fe(OH)
溶液nr
CuSO4-5H2O
NO
请回答下列问题:
(1)根据反应原理,操作①所需的混酸溶液中硝酸和硫酸的理论配比(物质的量之比)为
一操作②中需要把NO与气体混合通入水中,混入该气体的目的是(用化学方程式表示)。
(2)溶液I中存在一立浓度的Fe3\Cur,在该浓度时生成氢氧化物沉淀的pH如下表。
操作③中某学生设计物质X为H20,若加水调整溶液pH,则Fe(OH)3开始沉淀的pH1.9(填《'A'或“=”);而实际操作中一般不用此法调节溶液pH,其主要原因
是a
开始沉淀
沉淀完全
Fe3*
1.9
3.2
Ci甘
4.7
6.7
(3)操作④中物质Y为o查阅资料知CuSO45H2O的溶解度曲线如上图所示,
则操作⑤应釆取的措施是蒸发浓缩、.过滤.洗涤、干燥等。
(4)为测定胆矶中结晶水的数目,称取25.0g胆矶晶体在珀烟中加热,固体质量随温度升髙而变化的曲线如下图。
当固体质虽:
为8.0g时,观察到固体完全呈黑色。
请列式计算开始称取的胆矶中结晶水的数目°
【解析】
(1)操作①是利用硝酸氧化而溶解铜,生成的Cu2>与SOf结合为CuS04o根<3Cu+8H"+2NO亍=3Cu"+2NOt+4H?
O知,生成3molCuSO4消耗3mol硫酸、2mol硝酸:
操作②中把NO与氧气混合通入水中生成硝酸以循环利用,并减少污染,反应方程式是4NO+30:
4-2H2O=4HNO3o
⑵因加水使c(Fe3*)降低,则Fe(OH)3开始沉淀的pH>1.9,而实际操作中一般不用此法调节溶液pH.其主要原因是加入的水较多不利于蒸发浓缩或蒸发浓缩消耗很多的能量。
(3)由溶液II得到晶体需蒸发浓缩,而蒸发时硫酸铜会水解,因此加入硫酸抑制水解,根据CuSO45H2O的溶解度曲线知温度越爲,其溶解度越大,即温度低时析出量多,而且30°C以下时析出CuSO45H2O,因此应冷却到30°C下结晶。
(4)当固体质量为8.0g时,观察到固体完全呈黑色,此时固体已全部分解为氧化铜。
【答案】
(1)2:
3O:
4NO+302-1-2H2O=4HNO3
(2)>不利于蒸发浓缩(或蒸发浓缩消耗很多的能量)
⑶H2SO4冷却到30°C下结晶
(4)解:
设胆矶晶体的化学式为CuSO4xH2Oo
C11SO4xH?
O〜CuO
160+18x80
25.Og80g
160+18x80
25.0g=莎
x=5,即胆矶中结晶水的数目为5。
考点2|合金及金属材料
固本探源
]合金
⑴点念:
合金是指两种或两种以上的金属(或金属与韭金凰)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、化学或机械性能匚
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衣。
2.常见的金属材料
金属丁黑色金属材料邀、洛、猛以及它们的合金(门材料V—有色金属材料:
除黑色金属以外的其他金
属及其合金
(2)重要的黑色金属材料——钢
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