1、届高考化学一轮复习人教版学案第9讲 铜及其重要化合物 用途广泛的金属材料第9讲铜及其重要化合物用途广泛的金属材料考纲要求学法点拨1.了解铜单质及其重要化合物的制备方法。2掌握铜单质及其重要化合物的主要性质及其应用。3了解常见金属的活动顺序。4了解合金的概念及其重要应用。Cu及其化合物的性质，金属的冶炼，合金的概念等知识点是高考热点之一，常在离子共存，离子方程式书写，物质的鉴别、制取、推断、计算中进行考查。考点一铜及其重要化合物Z 1铜的物理性质：铜是一种有金属光泽的_紫红_色固体，有良好的导电、导热性(仅次于银，可用于制电缆)，有良好的_延展_性。2铜的化学性质(1)与非金属的反应(写出化学方
2、程式)：与O2反应加热：_2CuO22CuO_。常温下在潮湿的空气中：2CuO2H2OCO2=_Cu2(OH)2CO3_。与Cl2反应：CuCl2CuCl2(棕黄色烟)(2)与酸的反应(写出相应的化学方程式)与非氧化性酸：不反应。与氧化性酸反应与浓硫酸的反应：_Cu2H2SO4(浓) CuSO4SO22H2O_。与浓硝酸的反应：_Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O_。与稀硝酸的反应：_3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O_。(3)与盐溶液的反应(用离子方程式表示)：与硝酸银溶液的反应：_Cu2Ag=Cu22Ag_。与氯化铁溶液的反应：_2Fe3Cu=2F
3、e2Cu2_。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CuOCu(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CuO2H=Cu2H2OCuOH2CuH2OCuOCOCuCO2Cu(OH)22H=Cu22H2OCu(OH)2CuOH2O(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)2CO32CuOCO2H2O_。(3)硫酸铜。CuSO45H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾或胆矾，受热易分解。无水CuSO4为_白_色粉末，遇水变_蓝_
4、色(生成CuSO45H2O)，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CuSO45H2O黑色CuO或CuS或Cu2S棕黄色CuCl2X 1判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)CuO是黑色固体，与水反应可生成Cu(OH)2()(2)Cu2O遇硝酸会被氧化成Cu
5、2()(3)Cu2(OH)2CO3是铜锈的主要成分，在干燥的空气中不易生成()(4)过量的铜与浓硝酸反应一定没有一氧化氮生成()(5)可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)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()(7)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。(8)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()提示：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
6、：(1)CuCuSO4硫酸铜溶液CuSO45H2O。(2)CuCuO硫酸铜溶液CuSO45H2O。(3) 硫酸铜溶液CuSO45H2O。对三个方案进行评价，你认为最好的是哪个方案？答案：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。注意通常利用反应：2CuO22CuO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：2CuO22H2SO4=2CuSO42H2O。(3)无水CuSO4只能作为检验水的试剂，不能作为水蒸气的
7、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？答案：测密度是否溶于稀硝酸测硬度(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？答案：CuSO4是重金属盐，能使蛋白质变性。题组一铜及其化合物的性质1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)(2016全国甲卷)除去Cu粉中混有CuO的方法是加入稀硝酸溶解、过滤、洗涤、干燥()(2)(2015全国卷)将铜粉加入1.0 molL1Fe2(SO4)3溶液中，现象是溶液变蓝，有黑色固体出现()(3)(2015广东高考)1 mol Cu和足量热浓硫酸反应可生成NA个S
8、O3分子()(4)(2015四川高考)中国古代利用明矾溶液的酸性清除铜镜表面的铜锈()(5)(2015四川高考)气体通过无水硫酸铜，粉末变蓝，证明原气体中含有水蒸气()(6)(2014全国卷)H2通过灼热的CuO粉末，反应后固体物质增重()2(2018重庆万盛区模拟)已知酸性条件下有如下反应：2Cu=Cu2Cu。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蓝色溶液红棕色气体和绿色溶液由此推出
9、本次氢气还原氧化铜实验的产物是 (D)ACu BCu2OC一定有Cu，可能有Cu2O D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Cu2OH2SO4=CuSO4CuH2O。3(2018山东潍坊高三检测)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Cu2SO22CuSO2制取粗铜，反应中被氧化的元素是_S_，当消耗32 g Cu2S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
10、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_2Cu4HO22Cu22H2O_。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：_2Cu22ClSOH2O2CuClSO2H_。(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为：CuH2SO4_CuOSO2H2O_。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)。aCu2S和CuS都是黑色的b
11、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，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Cu2SO2CuSO2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32 g Cu2S时，转移电子数目是6NA mol11.2 NA。(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2Cu4HO22Cu22H2O。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：2Cu22ClSOH2O2CuClSO2H。(3)该小组同学在做铜与浓
12、硫酸反应的实验时，发现铜片表面有黑色固体生成。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CuH2SO4CuOSO2H2O。乙同学认为：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。题组二铜及其化合物之间的转化4(2018山东滨州高三检测)CuSO4是一种重要的化工原料，其制备途径及性质如图所示。下列说法不正确的是 (C)A途径所用混酸中H2SO4与HNO3物质的量之比最好为32B相对于途径、，途径更好地体现了绿色化学思想C1 mol CuSO4在1100所得混合气体X中O2一定为0.75 molDY可以
13、是葡萄糖解析据反应式3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O可知，H2SO4和HNO3的物质的量之比是32，A正确；途径中均生成大气污染物，而没有，B正确；1 mol CuSO4分解生成0.5 mol Cu2O，转移1 mol电子，故生成0.25 mol O2，C不正确；醛基能被新制的Cu(OH)2悬浊液氧化，生成Cu2O，葡萄糖含有醛基，D正确。5(2017黑龙江哈尔滨模拟)某研究小组通过实验探究铜及其化合物的性质，操作正确且能达到实验目的的是 (D)A将铜丝插入浓硫酸中并加热，反应后再加入水，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，观察氯化铜的生成C将CuCl2溶液在蒸发
14、皿中加热蒸干，得到无水CuCl2固体D将表面有铜绿Cu2(OH)2CO3的铜器放入盐酸中浸泡，除去铜绿解析铜与浓硫酸反应后的剩余物中仍有浓硫酸，将水加入反应器中易发生危险，A项错误；观察氯化铜的生成需要在加热条件下，B项错误；CuCl2水解生成的HCl易挥发，加热蒸干能促进CuCl2的水解而得不到CuCl2固体，C项错误。6(2017山西阳泉模拟)部分氧化的FeCu合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共5.76 g，经如下处理：下列说法正确的是 (B)A滤液A中的阳离子为Fe2、Fe3、HB样品中铁元素的质量为2.24 gC样品中CuO的质量为4.0 gDV896解析根据题意，3.2 g滤
15、渣一定是铜，而铜与Fe3不共存，A项错误；最后的3.2 g固体为Fe2O3，其中铁元素的质量为2.24 g，B项正确；样品中铜元素和氧元素的质量共5.76 g2.24 g3.52 g，C项错误；2.24 g铁元素不可能全是单质铁，故生成氢气的体积小于896 mL，D项错误。萃取精华：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。例如：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。3Cu2与碱反应生成蓝色沉淀
16、Cu(OH)2，这也是鉴定Cu2的原理之一。考点二金属材料与金属矿物的开发利用Z 1金属材料(1)合金(2)常见金属材料。钢铁。|2金属矿物的开发利用(1)金属在自然界中的存在。在金属化合物中，金属元素都显_正_价金、铂等极少数金属(2)金属冶炼的方法(用化学方程式表示)。|(3)铝热反应实验装置实验现象镁条剧烈燃烧，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；纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中实验结论高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热，反应的化学方程式为_2AlFe2O32FeAl2O3_原理应用制取熔点较高、活泼性弱于Al的金属铬、锰、钨等；金属焊接，如
17、野外焊接钢轨等特别提醒：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)。(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)。X 1判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)合金材料中不可能含有非金属元素()提示：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()提示：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()提示：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
18、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()提示：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
19、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下表中是四种金属的熔、沸点数据：金属NaAlCuFe熔点/97.8166010381535沸点/883246725672750(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？答案：(1)NaCu，NaFe(2)概括出能形成合金的两种金属应具备的条件。答案：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。题组一合金的性质及其应用1(2017洛阳模
20、拟)易拉罐的主要成分为铝合金，以铝铁合金和铝镁合金最为常见。现取几小块易拉罐碎片进行下列实验，其中实验方案与现象、结论正确的是 (D)选项实验方案现象结论A加入盐酸产生无色气体含铝、铁、镁三种元素B加入NaOH溶液有无色气体产生含有镁、铝两种元素C加入盐酸后，所得溶液中再加入少量NaOH溶液产生白色沉淀含有镁元素D用盐酸溶解并放置一会儿后，加入KSCN溶液溶液呈红色含有铁元素2.2017年2月首飞的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 (D)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铝锂合金的熔点比铝低D铝锂合金耐酸碱腐蚀解析铝锂合金中的铝能
21、与酸和碱反应，锂能与酸反应，故铝锂合金不耐酸碱腐蚀。3(2018天津高三模拟)“蛟龙”号载人潜水器的外壳是耐超高压的钛合金，下列有关合金的说法中正确的是 (D)A钛合金是一种新型的金属单质B钛合金的熔点比成分金属的低，硬度小C钛合金的化学性质与钛单质相同D青铜、碳素钢、合金钢和硬铝均是合金解析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，不属于新型金属单质，A错误；合金的熔点一般比成分金属的熔点低但硬度大，B错误：合金的化学性质与其成分金属的化学性质是相同的，钛合金除具备钛单质的性质外，还具有其他成分的性质，C错误。萃取精华：正确认识合金(1)合金属于混合物。(2)合
22、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。题组二合金成分的分析4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 (D)AAl、Mg、Si、Zn BAl、Fe、Zn、NaCAl、Na、
23、Cu、Fe DAl、Cu、Mg、Si、Mn解析硬铝中一定含有Al，样品加入足量稀盐酸后有难溶物存在，说明有金属活动性在H之后的金属或非金属存在，再加入浓NaOH溶液后有气体生成和难溶物存在，根据题目信息可知硬铝样品中含有Si，最终的难溶物为Cu，D项中含有上述三种物质。题组三金属冶炼原理5下列关于金属冶炼方法的叙述不正确的是 (D)金属存在形式冶炼方法A金游离态金子比沙子密度大，利用水洗法直接分离B银化合态银的金属性弱，用加热Ag2O的方法冶炼C铁化合态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D钠化合态钠的金属性强，一般还原剂很难将其还原出来，所以用电解饱和NaCl溶液的方法冶炼
24、解析钠一般是由电解熔融NaCl的方法来制取，电解饱和食盐水得到的是NaOH、H2和Cl2。6(2018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)A2HgO2HgO2B2NaCl(熔融) 2NaCl2C2MgO(熔融) 2MgO2DFe2O33CO2Fe3CO2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。萃取精华：金属活泼性与冶炼方法的关系有
25、些活动性很强的金属也可以用还原法来冶炼，如：NaKClKNaCl题组四铝热反应及其应用7(2018山东滨州高三检测)利用如图做铝热反应实验，下列说法不正确的是 (D)A该反应的化学方程式是2AlFe2O32FeAl2O3B该反应会产生高温，发出强光C根据铝热反应的原理，可以冶炼某些金属D若反应中转移3 mol电子，消耗氧化剂的物质的量是1 mol解析A项，铝是活泼金属，高温条件下可置换出氧化铁中的铁，正确；B项，铝热反应放出大量的热，产生高温、发出强光，正确；C项，高熔点的金属可采用铝热法冶炼，正确；D项，铁元素的化合价从3价降低到0价，因此1 mol Fe2O3在反应中得到6 mol电子，则
26、若反应中转移3 mol电子，消耗氧化剂的物质的量是0.5 mol，错误。8(2017宝鸡质检)已知下列转化关系中，M、N均为单质，则M可能是 (D)MNQQ溶液MNANa BAlCFe DCu解析Na、Al、Fe均为活泼金属，电解相关溶液不能制取其单质；电解铜盐溶液可以生成铜单质，题给转化是：CuCl2CuCl2CuCl2溶液Cu和Cl2。9(2017湖南长沙统考)将铝粉与某铁的氧化物FeO2Fe2O3粉末配制成铝热剂，分成两等份。一份直接放入足量的烧碱溶液中。充分反应后放出气体在标准状况下的体积为3.92 L；另一份在高温下恰好反应完全，反应后的混合物与足量的盐酸反应，放出的气体在标准状况下
27、的体积为 (A)A2.80 L B3.92 LC5.60 L D7.84 L解析一份直接放入足量的烧碱溶液中，铝与氢氧化钠溶液发生反应生成氢气3.92 L，氢气的物质的量为0.175 mol。在铝热反应中，铁的氧化物FeO2Fe2O3中的氧原子全部与铝结合生成氧化铝，所以根据关系式可知：3H22Al3OAl2O33 230175 mol0.175 mol由于氧化物为FeO2Fe2O3，根据氧原子守恒，所以氧化物FeO2Fe2O3物质的量为0.175 mol0.025 mol。根据铁原子守恒，可知另一份生成的铁的物质的量为0.025 mol50.125 mol。根据FeH2可知，0.125 mo
28、l Fe可生成氢气0.125 mol，所以另一份生成的氢气在标准状况下的体积为0.125 mol22.4 Lmol12.80 L，答案选A。萃取精华：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，铝只能与排在金属活动性顺序中铝后的金属的氧化物反应。(2)铝热反应常出现在推断题中。(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)。要点速记：1合金的两个特点：熔点较低，硬度较大。2金属冶炼的三种方法(1)电解法(K、Ca、Na、Mg、Al等活泼金属)(2)热还原法(ZnCu之间较活泼金属)(3)热分解法(Hg、Ag等不活泼金属)3必记五反应(1)工业上冶炼Mg：MgCl2(熔融) MgCl2(2)工业上冶炼Al：2Al2O3(熔融) 4Al3O2
