下载文档原格式
第14讲金属材料及金属矿物的开发利用知识体系知识梳理一一、铜及其主要化合物1、铜（1）物理性质：颜色：红色(紫红色)金属（2）化学性质：价态：+1(不稳定) +2(稳定)①与某些非金属单质反应：Ⅰ.与氧气反应：2Cu+O22CuOⅡ.与硫反应：2Cu+S Cu2S(黑色)Ⅲ.与氯气反应：Cu+Cl2CuCl2(棕黄色的烟)②与酸反应：（非氧化性酸不反应）Ⅰ.Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2OⅡ.Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2OⅢ.3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O③与某些盐反应：Cu+2FeCl3===CuCl2+2FeCl2(印刷电路板)2、铜的氧化物（1）CuO(黑色)，Cu2O(红色)（2）与酸反应：Cu2O+H2SO4===CuSO4+Cu+H2O（3）与还原性物质（如H2、CO、C等）反应：CuO+CO===Cu+CO2 3、铜的氢氧化物及其反应Cu(OH)2：蓝色物质，不溶性弱碱（1）受热分解（是难溶碱的共性）Cu(OH)2CuO+H2O （2）弱氧化性：与新制氢氧化铜悬浊液反应配制新制的Cu(OH)2悬浊液：4、铜盐及其反应碱式碳酸铜（铜绿）受热分解：Cu 2(OH)2CO 32CuO+CO 2↑+H 2O1．下列关于铜及其化合物之间转化反应的离子方程式或化学方程式书写不正确的是A ．单质转化为可溶性盐：322Cu 2Fe Cu 2Fe ++++=+B ．碱转化为氧化物：()33222ΔCH CHO 2Cu OH NaOH CH COONa Cu O 3H O ↓++++C ．硫酸盐转化为碱式碳酸盐：()22322322Cu CO 2H O Cu OH CO 2H ↓+-+++=+D ．可溶性盐转化为难溶性盐：22Cu H S CuS 2H ↓+++=+2．探究铜及其化合物的性质，下列方案设计、现象和结论都正确的是实验方案现象 结论A向5mL 浓度均为10.1mol L -⋅的2MgCl 、2CuCl 混合溶液中加入13mL 0.5mol L NaOH -⋅溶液出现蓝色沉淀()()sp sp 22Mg OH Cu OH K K ⎡⎤⎡⎤>⎣⎦⎣⎦B取适量硫酸铜粉末溶于水，再向溶液中加入足量浓氨水硫酸铜粉末溶解后显蓝色，加足浓氨水后得到深蓝色溶液氨分子结合铜离子能力强于水分子C 将铜和浓硫酸反应后的混合物倒入盛有稀盐酸、2BaCl 混合溶液的烧杯中产生大量白色沉淀说明铜和浓硫酸反应后有硫酸剩余 D取一段未打磨的铝条，伸入稀4CuSO 溶液 铝条表面出现紫红色固体铝活泼性比铜强A ．AB ．BC ．CD ．D经典典例3．铜器久置于空气中会生锈产生 “铜绿”，化学式为Cu 2(OH)2CO 3，“铜绿”能跟酸反应生成铜盐、CO 2和H 2O 。
第五讲 金属材料及金属矿物的开发利用【真题速递】1.(2019·全国卷3)化学与生活密切相关。
下列叙述错误的是（ ） A. 高纯硅可用于制作光感电池 B. 铝合金大量用于高铁建设 C. 活性炭具有除异味和杀菌作用 D. 碘酒可用于皮肤外用消毒 【答案】C【解析】A 、硅是半导体，高纯硅可用于制作光感电池，A 正确；B 、铝合金硬度大，可用于高铁建设，B 正确；C 、活性炭具有吸附性，可用于除异味，但不能杀菌消毒，C 错误；D 、碘酒能使蛋白质变性，可用于皮肤外用消毒，D 正确。
2．下列说法错误的是( )A ．工业上电解熔融状态的Al 2O 3制备Al 涉及氧化还原反应(2012·广东理综，10B)B ．四川灾区重建使用了大量钢材，钢材是合金(2009·广东，5②)C ．金属材料都是导体，非金属材料都是绝缘体(2008·山东理综，9A)D ．合金材料中可能含有非金属元素(2009·山东理综，9A) 【答案】C【解析】金属材料都是导体，非金属材料石墨是导体。
3．(2013·上海 )用铝和金属氧化物反应制备金属单质是工业上较常用的方法。
如： 2Al ＋4BaO ――→高温3Ba↑＋Ba O·Al 2O 3常温下Al 的金属性比Ba 的金属性______(选填“强”、“弱”)。
利用上述方法可制取Ba 的主要原因是______。
A ．高温时Al 的活泼性大于BaB ．高温有利于BaO 分解C ．高温时BaO·Al 2O 3比Al 2O 3稳定D ．Ba 的沸点比Al 的低 【答案】弱 D【解析】依据元素周期律和金属活动顺序表，Al 的金属性比Ba 的金属性弱，利用上述方法可制取Ba ，利用高沸点金属制备低沸点金属，Ba 的沸点比Al 的低。
4．（2013·山东理综）金属冶炼与处理常涉及氧化还原反应。
(1)由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是________________________________________________________________________。
a ．Fe 2O 3b ．NaClc ．Cu 2Sd ．Al 2O 3(2)辉铜矿(Cu 2S)可发生反应：2Cu 2S ＋2H 2SO 4＋5O 2===4CuSO 4＋2H 2O ，该反应的还原剂是________。
当1 mol O 2发生反应时，还原剂所失电子的物质的量为________ mol 。
向CuSO 4溶液中加入镁条时有气体生成，该气体是________________________________________________________________________。
【答案】(1)bd (2)Cu 2S 4 H 2【解析】(1)Na 、K 、Mg 、Al 等活泼金属的冶炼均采用电解法，Fe 、Cu 的冶炼采用热还原法。
(2)在辉铜矿和H 2SO 4、O 2的反应中，O 2作氧化剂，所以1 mol O 2得到4 mol e －，还原剂失去4 mol e －，Cu2＋＋2H 2O===Cu(OH)2＋2H ＋，Mg ＋2H ＋===Mg 2＋＋H 2↑，所以放出的气体应为H 2。
5．(2013·广东理综)银铜合金广泛用于航空工业，从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下：(1)电解精炼银时，阴极反应式为__________________________________________________；滤渣A 与稀HNO 3反应，产生的气体在空气中迅速变为红棕色，该气体变色的化学反应方程式为____________。
(2)固体混合物B 的组成为__________；在生成固体B 的过程中，需控制NaOH 的加入量，若NaOH 过量，则因过量引起的反应的离子方程式为____________。
(3)完成煅烧过程中一个反应的化学方程式：____CuO ＋____Al 2O 3=====高温____CuAlO 2＋________↑。
(4)若银铜合金中铜的质量分数为63.5%，理论上5.0 kg 废料中的铜可完全转化为________ mol CuAlO 2，至少需要 1.0 mol·L －1的Al 2(SO 4)3溶液________ L 。
(5)CuSO 4溶液也可用于制备胆矾，其基本操作是________、过滤、洗涤和干燥。
【答案】(1)Ag ＋＋e －===Ag 2NO ＋O 2===2NO 2 (2)Al(OH)3、Cu(OH)2 Al(OH)3＋OH －===AlO －2＋2H 2O (3)4 2 4 O 2 (4)50 25 (5)蒸发结晶【解析】根据电解原理、物质的性质及工艺流程、氧化还原反应、守恒计算等分析。
(1)电解精炼银时，阴极反应式为Ag ＋＋e －===Ag 。
气体变色发生的反应为2NO ＋O 2===2NO 2。
(2)固体B 含有Cu(OH)2、Al(OH)3。
若NaOH 过量，则Al(OH)3会转化为NaAlO 2。
(3)该反应为氧化还原反应，根据得失电子守恒、原子守恒确定缺项物质，然后配平化学方程式。
(4)生成CuAlO 2的物质的量为5 000 g×63.5%63.5 g·mol －1＝50mol ，据Al 元素守恒可知，至少需要Al 2(SO 4)3的物质的量为 25 mol ，则需溶液体积为25 L 。
(5)CuSO 4从饱和溶液中结晶生成CuSO 4·5H 2O(胆矾)，由CuSO 4溶液制备胆矾需要的操作为蒸发结晶、过滤、洗涤和干燥。
【考纲解读】【考点精讲】考点一、物质的组成与分类 1．熟记金属活动性顺序2.(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．常见金属材料金属材料—⎣⎢⎡黑色金属材料：铁、铬、锰以及它们的合金有色金属材料：除黑色金属以外的其他金属及其合金(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⎩⎪⎨⎪⎧碳素钢⎩⎪⎨⎪⎧低碳钢：韧性、焊接性好，强度低中碳钢：强度高，韧性及加工性好高碳钢：硬而脆，热处理后弹性好合金钢：具有各种不同的优良性能，用于制不锈钢 及各种特种钢(2)几种有色金属材料【典例1】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Fe 2＋，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。
【典例2】3．2015年底将在上海首飞的C919大型飞机采用了大量新型材料铝锂合金。
下列关于铝锂合金的说法不正确的是( )A ．铝锂合金是铝与锂形成的混合物B ．铝锂合金的硬度比锂大C ．铝锂合金的熔沸点比铝低D ．铝锂合金耐酸碱腐蚀 【答案】D【解析】铝锂合金中的铝能与酸和碱反应，锂能与酸反应，故铝锂合金不耐酸碱腐蚀。
【考点一精练】1．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“21世纪的金属”，应用前景很广阔D ．铜是导电性、导热性最好的有色金属 【答案】C【解析】铜是人类使用最早的金属材料，A 错；铁、铝及铝合金是应用最广泛的金属材料，B 错；银的导电性比铜好，D 错。
2．金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的应用。
下列关于金属的一些说法不正确的是( ) A ．合金的性质与其成分金属的性质不完全相同 B ．工业上金属Mg 、Cu 都是用热还原法制得的C ．金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子D ．越活泼的金属越难冶炼 【答案】B【解析】合金的化学性质与成分金属的化学性质相似，物理性质略有不同，A 正确；Mg 在工业上用电解法冶炼，Cu 用热还原法冶炼，B 错误；金属冶炼的实质是M n ＋＋n e －===M ，C 正确；金属越活泼，则金属离子的氧化性越弱，越难被还原，D 正确。
3．钓鱼岛群岛的东海海域及部分太平洋海域探明为海底热水矿床。
海底热水矿床是沉积着由岩浆热气从地底喷出的金、铜、锌、稀有金属等区域。
下列说法正确的是( ) A ．金不溶于任何溶液B ．铜、锌在空气中均能被氧化成对应的氧化物C ．铜锌合金的熔点低于铜或锌的熔点 D.6329Cu 的质子数和中子数之差为34 【答案】C【解析】金能够溶于王水，A 项错误；铜在空气中被腐蚀生成铜绿，主要成分是Cu 2(OH)2CO 3，B 项错误；合金的熔点一般比成分金属的都低，C 项正确，6329Cu 的质子数和中子数之差为(63－29)－29＝5，D 项错误。
4．现代建筑的门窗架常用电解加工成的古铜色硬铝制造。
取硬铝样品进行如下实验(每一步试剂均过量)，由此可以推知硬铝的组成可能为(提示：Si ＋2OH －＋H 2O===SiO 2－3＋2H 2↑)( )样品――→稀盐酸①⎩⎪⎨⎪⎧气体溶液难溶物――→浓NaOH 溶液②⎩⎪⎨⎪⎧气体溶液难溶物A ．Al 、Mg 、Si 、ZnB ．Al 、Fe 、Zn 、NaC ．Al 、Na 、Cu 、FeD ．Al 、Cu 、Mg 、Si 、Mn【答案】D【解析】通过反应①知合金中必须含有排在金属活动性顺序中H 之前的金属和H 之后的金属；由反应②知合金中必须含有Si 及排在金属活动性顺序表H 之后的金属或其他非金属。
5．某同学设计了如下实验测量m g 铜银合金样品中铜的质量分数：下列说法中不正确的是( )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V L 气体一定全为NOC ．操作Ⅰ是过滤，操作Ⅱ是洗涤，操作Ⅲ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 【答案】D【解析】解答本题要注意以下两点：①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NO 2；②W g 固体应该是干燥纯净的AgCl ，由此确定三步操作。
考点二、金属的冶炼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：M n ＋＋n e －===M 。
