1、届高三化学一轮复习 19第11讲铜金属材料考纲要求1.了解常见金属的活动顺序。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制备方法、主要性质及其应用。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_。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： _。答案铜锈2CuO2CO2H2O=Cu2(OH)2CO32CuO22CuO2CuSCu2S2铜的重要化合物(1)Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，是铜绿
2、、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)2CO32CuOCO2H2O，可溶于稀硫酸，离子方程式：Cu2(OH)2CO34H=2Cu2CO23H2O。(2)黑色氧化铜在高温下分解为砖红色的Cu2O，化学方程式为4CuO2Cu2OO2。(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CuSO45H2OCuSO45H2O。(4)砖红色的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Cu2O2H=CuCu2H2O。(1)CuO是黑色固体，与水反应生成Cu(OH)2()(2)铜锈是铜被空气中的氧气缓慢氧化生成的氧化物()(3)无水硫酸铜
3、可用于检验酒精中是否含有水()(4)将铜片置于干燥的空气中，不易被腐蚀()(5)CuSO45H2O失去结晶水属于物理变化()答案(1)(2)(3)(4)(5)某研究小组用废铜粉制取胆矾，设计了如下几个实验方案：(1)CuCuSO4硫酸铜溶液CuSO45H2O(2)CuCuO硫酸铜溶液CuSO45H2O(3)对三个方案进行评价，你认为最好的是哪个方案？为什么？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。因此方案(3)更经济合理。题组一铜及其化合物的转化1某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质，下列
4、操作正确且能达到实验目的的是()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CuCl2的生成C将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，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，除去铜绿答案D解析铜丝与浓硫酸反应后，仍有大量浓硫酸存在，不能把水加入反应器中，否则会发生危险，A项错误；Cu与Cl2在常温下不反应，需要加热才能发生反应，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。2已知CuO经高温灼烧生成Cu2O，Cu2O与H 发生反应：Cu
5、2O2H=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。3(2018河北邯郸教学质量检测)某化合物M由两种常见的元素组成，为了测定其组成进行如下实验：M的化学式可能为()ACu2S BCuS CFeS2 DFe3S4答
6、案A解析由题意并结合选项可知，1.60 g M在高温下反应生成的气体是二氧化硫，二氧化硫被双氧水氧化为硫酸，根据滴定过程消耗的氢氧化钠，可以求出n(S)n(SO2)n(H2SO4)n(NaOH)20.00103 L0.1 molL10.01 mol，所以m(S)0.32 g，则m(金属)1.60 g0.32 g1.28 g，假若是铜，则n(Cu)0.02 mol，M可能为Cu2S；假若是铁，则n(Fe)0.023 mol，没有与之对应的选项。综上所述，A项正确。题组二铜及其化合物的制取4(2019西安调研)某炼铁废渣中含有大量CuS及少量铁的化合物，工业上以该废渣为原料生产CuCl22H2O晶
7、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1 mol CuS则消耗3 mol O2B焙烧后的废气能够使酸性高锰酸钾溶液退色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解析A项，2CuS3O22CuO2SO2，由方程式可知，1 mol CuS消耗1.5 mol O2，错误；B项，废气中含有SO2，能使酸性高锰酸钾溶液退色，正确；C项，调节pH时，Fe3水解转化为Fe(OH)3而除去，错误；D项，将CuCl22H2O直接加热脱水，Cu2水解，HCl挥发会产生Cu(OH)2，无法得到CuCl2，错误。5(2018安顺检测)工业上由黄铜矿(主要成
8、分为CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：(1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的_吸收。a浓硫酸 b稀硝酸cNaOH溶液 d氨水(2)由泡铜冶炼粗铜的化学方程式为_。(3)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_。a电能全部转化为化学能b粗铜接电源正极，发生氧化反应c溶液中Cu2向阳极移动d从阳极泥中可回收Ag、Pt、Au等金属(4)利用反应2CuO22H2SO4=2CuSO42H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为_。答案(1)cd(2)3Cu2O2AlAl2O36Cu(3)bd(4)4HO24
9、e=2H2O解析(1)气体A中的大气污染物为SO2，可以用NaOH溶液或氨水吸收。(2)依据图示，泡铜中的Cu2O与Al高温下发生铝热反应制得铜。(3)电解精炼铜过程中，电能转变为化学能的同时，部分电能也转化为热能，a错；电解精炼粗铜时，粗铜做阳极，与电源正极相连，发生氧化反应，b对；电解过程中Cu2向阴极移动，c错；粗铜中Ag、Pt、Au的放电能力比铜的弱，形成阳极泥，可以回收，d对。(4)根据总反应，O2发生还原反应，因此正极反应式为O24H4e=2H2O。铜的冶炼“两方法”(1)湿法炼铜：FeCuSO4=FeSO4Cu。(2)高温炼铜：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜)：2CuF
10、eS24O2Cu2S3SO22FeO(炉渣)2Cu2S3O22Cu2O2SO22Cu2OCu2S6CuSO2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做阳极，失电子变为Cu2，用纯铜棒做阴极即可得精铜。考点二合金金属材料1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。2常见金属材料及应用金属材料(1)重
11、要的黑色金属材料钢钢是用量最大、用途最广的合金。钢(2)几种有色金属材料铝及铝合金铜及铜合金3金属的性质与金属冶炼(1)应用金属活动顺序表整合金属的性质金属活动性顺序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杂氧化物常温下一般生成致密的氧化膜(铁在潮湿的空气中生成疏松的铁锈，不能保护内部金属)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
12、中置换出来(2)金属活动顺序与金属冶炼的关系热分解法：适用于不活泼的金属，如Hg和Ag。写出由HgO、Ag2O冶炼Hg、Ag的化学方程式：_、_。热还原法：用还原剂(C、CO、H2、Al等)还原金属氧化物，适合较活泼的金属。完成冶炼铁、锌、钨的化学方程式：aCO还原Fe3O4：_；bC还原ZnO：_；cH2还原WO3：_。电解法：适合冶炼金属活动性很强的金属(一般指在金属活动性顺序中排在锌前面的金属)。工业上用电解法冶炼Na、Mg、Al的化学方程式分别为_、_、_。答案2HgO2HgO22Ag2O4AgO2Fe3O44CO3Fe4CO2ZnOCZnCOWO33H2W3H2O2NaCl(熔融)
13、2NaCl2MgCl2(熔融) MgCl22Al2O34Al3O2(1)金属冶炼：将金属从其化合物中还原出来，即用化学方法将金属由化合态转变为游离态()(2)金属单质在化学反应中只作为还原剂失去电子()(3)合金材料中不可能含有非金属元素()(4)铁是人类在生产、生活中最早使用的金属()(5)合金的硬度一般大于成分金属，而熔点一般低于成分金属()(6)生铁、普通钢和不锈钢中的含碳量依次降低()(7)人类历史上使用铝的时间比铁晚，原因是铝的冶炼成本高()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)已知：化合物MgOAl2O3MgCl2AlCl3类型离子化合物离子化合物离子化合物共价化合物熔点/
14、2 8002 050714191工业制镁时，电解MgCl2而不电解MgO的原因是_；制铝时，电解Al2O3而不电解AlCl3的原因是_。答案MgO的熔点高，熔融时耗费更多能源，增加生产成本AlCl3是共价化合物，熔融态不导电解析氯化镁和氧化镁均为离子化合物，电解熔融态时均可制得镁，但氧化镁的熔点高，熔融时耗费能源多，成本高，而氯化铝是共价化合物，熔融时不导电，无法制得铝，只能通过电解熔融氧化铝来制取。题组一金属的性质及应用1(2018厦门期末)下列金属用途和有关性质的对应关系错误的是()选项金属用途金属的有关性质A金可以制成比纸还薄的金箔延展性B生活用铁锅导热性C用铁回收照相定影废液中的银氧化
15、性D用铜制作印刷电路导电性答案C解析A项，金可制成比纸还薄的金箔是金属的延展性，所以对应的关系正确；B项，利用金属的导热性可用铁做铁锅，所以对应的关系正确；C项，用铁粉回收照相定影废液中的银利用了铁的还原性，而不是氧化性，错误；D项，根据铜的导电性用铜制作印刷电路，所以对应的关系正确。2下列关于金属性质的叙述正确的是()A所有的金属常温下都是固态B根据金属与酸反应置换出氢的难易程度可比较金属的活泼性C金属都能在空气中形成致密的保护膜D金属都能与盐酸发生置换反应答案B解析汞常温下为液态，钠、钾等活泼的金属不能形成致密的氧化膜，排在金属活动顺序表H后面的金属不能从盐酸中置换出氢气。题组二金属材料与
16、合金3(2018武汉调研)下列生活用品中主要由黑色金属材料制造的是()A塑钢门窗 B不锈钢刀 C纯铜导线 D18K金首饰答案B解析冶金工业上习惯把铁、铬、锰以及它们的合金(主要指合金钢及钢铁)叫做黑色金属材料。塑钢门窗是以聚氯乙烯树脂为主要原料制造的，A项错误；不锈钢刀为铁的合金，主要由黑色金属材料制造而成，B项正确；纯铜导线为铜单质，铜属于有色金属，C项错误；18K金首饰为金的合金，属于有色金属材料，D项错误。4C919大型飞机的制造采用了大量新材料铝锂合金。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
17、案D解析铝锂合金中的铝既能与酸反应，又能与碱反应，锂能与酸反应，故铝锂合金不耐酸碱腐蚀。5(2018唐山调研)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：Si2OHH2O=SiO2H2)()样品AAl、Mg、Si、Zn BAl、Fe、Zn、NaCAl、Na、Cu、Fe DAl、Cu、Mg、Si、Mn答案D解析通过反应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之后的金属或其他非金属；由反应知合金中必须含有Si及排在金属活动性顺序中H之后的金属或其他非金属。题组三金属冶炼方法的选择6(2018芜湖质检)
18、下列说法正确的是()A工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气B钢铁厂用热还原法冶炼铁C工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al不涉及氧化还原反应DMgCl2(aq) Mg(OH)2MgOMg答案B解析电解NaCl溶液生成NaOH、H2和Cl2，得不到单质钠，A错误；电解熔融Al2O3发生的是氧化还原反应，C错误；工业上冶炼镁是电解熔融MgCl2而不是MgO，D错误。7金属铝质轻且有良好的防腐蚀性，在国防工业中有非常重要的应用。完成下列填空：(1)镓(Ga)与铝同主族。写出镓的氯化物与氨水反应的化学方程式：_。(2)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：2Al4BaO3BaB
19、aOAl2O3常温下Al的金属性比Ba的金属性_(填“强”或“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BaOAl2O3比Al2O3稳定dBa的沸点比Al的低答案(1)GaCl33NH3H2O=Ga(OH)33NH4Cl(2)弱d解析(1)由AlCl3与NH3H2O的反应可推出化学方程式。(2)依据元素周期律可知Al的金属性弱于Mg，Mg的金属性弱于Ba。应从化学平衡移动的观点分析此反应发生的原因。有些很活泼的金属也可以用还原法来冶炼，如NaKClKNaCl2RbClMgMgCl22Rb等，主要运用了化学平衡移动原理，利用K、Rb沸
20、点低，汽化离开反应体系，使化学反应得以向正反应方向进行。1(2016浙江理综，7)下列说法不正确的是()A储热材料是一类重要的能量存储物质，单位质量的储热材料在发生熔融或结晶时会吸收或释放较大的热量BGe(32号元素)的单晶可以作为光电转换材料用于太阳能电池CBa2浓度较高时危害健康，但BaSO4可服入体内，作为造影剂用于X射线检查肠胃道疾病D纳米铁粉可以高效地去除被污染水体中的Pb2、Cu2、Cd2、Hg2等重金属离子，其本质是纳米铁粉对重金属离子较强的物理吸附答案D解析A项，储热材料具有在熔融或结晶时会吸收或释放较大热量的特点，正确；B项，Ge是一种优质的光电转换材料，可用于太阳能电池，正
21、确；C项，硫酸钡具有无毒、不溶于水、不溶于酸、不能被X射线透过的特点，可用于造影，正确；D项，纳米铁粉属于单质，能把Cu2、Hg2等重金属离子置换出来，属于化学变化，错误。2(2018海南，24)铜是人类发现最早并广泛使用的一种金属。回答下列问题：(1)实验室使用稀硫酸和H2O2溶解铜片，该反应的化学方程式为_。(2)电子工业使用FeCl3溶液刻蚀印刷电路板铜箔，写出该过程的离子方程式_，配制的FeCl3溶液应保持_(填“酸性”“碱性”或“中性”)，原因是_。(3)溶液中Cu2的浓度可采用碘量法测得：2Cu25I=2CuIII2S2O=S4O3I反应中的氧化剂为_。现取20.00 mL含有Cu
22、2的溶液，加入足量的KI充分反应后，用0.100 0 molL1的Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液25.00 mL，此溶液中Cu2的浓度为_ molL1。答案(1)CuH2O2H2SO4=CuSO42H2O(2)Cu2Fe3=Cu22Fe2酸性防止Fe3水解生成Fe(OH)3(3)Cu20.125 03(2018全国卷，26)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示：相关金属离子c0(Mn)0.1 molL1形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：金属离子Fe3Fe2Zn2Cd2开
23、始沉淀的pH1.56.36.27.4沉淀完全的pH2.88.38.29.4回答下列问题：(1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为_ (2)滤渣1的主要成分除SiO2外还有_；氧化除杂工序中ZnO的作用是_，若不通入氧气，其后果是_。(3)溶液中的Cd2可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为_。(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为_；沉积锌后的电解液可返回_工序继续使用。答案(1)2ZnS3O22ZnO2SO2(2)PbSO4调节溶液的pH无法除去杂质Fe2(3)Cd2Zn=CdZn2(4)Zn22e=Zn溶浸解析(1)闪锌矿的主要成分是ZnS，所以高温焙烧过程中主要反应的
24、化学方程式为2ZnS3O22ZnO2SO2。(2)闪锌矿焙烧后的主要成分变为ZnO，还存在少量SiO2、Fe2O3、CdO、PbO，加稀H2SO4后，发生一系列化学反应：ZnOH2SO4=ZnSO4H2O、Fe2O33H2SO4=Fe2(SO4)33H2O、CdOH2SO4=CdSO4H2O、PbOH2SO4=PbSO4H2O。其中SiO2和PbSO4不溶于水，以沉淀的形式沉降下来，所以滤渣1的主要成分是SiO2和PbSO4。氧化除杂工序中ZnO的作用是调节溶液的pH在2.86.2，使Fe3完全转变为Fe(OH)3沉淀；通入O2的目的是使溶液中的Fe2转化为Fe3，有利于除杂，若不通入O2，无法除去溶液中的杂质Fe2。(3)溶液中的Cd2与加入的Zn粉反应而被除去，反应的离子方程式为ZnCd2=Zn2Cd。(4)电解ZnSO4溶液制备单质
