2024届高三化学一轮复习 专题三3.4金属材料与金属矿物的开发利用 讲义

金属材料与金属矿物的开发利用 【考纲要求】 1．知道铜及其重要化合物的性质 2．了解合金的概念及重要应用 3．解常见金属的活动顺序及金属冶炼的一般方法 考点一 铜及其化合物的主要性质及应用 【核心知识梳理】 1．铜的性质 (1)物理性质：铜是紫红色金属，具有良好的导电性、导热性性(仅次于银)和延展性 (2)化学性质 ①与非金属反应 a．潮湿的空气中：2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3 (碱式碳酸铜，绿色固体) b．与氧气加热：2Cu＋O22CuO (黑色固体) c．铜丝在Cl2中燃烧：Cu＋Cl2eq \o(=====,\s\up7(点燃))CuCl2 (棕黄色烟) d．铜丝在硫蒸气中反应：2Cu＋SCu2S ②与酸反应：铜与非氧化性酸不反应，但与与氧化性酸(浓硫酸、浓硝酸、稀硝酸)能反应 a．铜与浓硫酸共热：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O b．铜与浓硝酸反应：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O c．铜与稀硝酸反应：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O ③与盐溶液反应 a．铜与氯化铁溶液：Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2 Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋ b．铜与硝酸银溶液：Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋ 2．铜的重要化合物 (1)氧化铜和氧化亚铜 名称 氧化铜(CuO) 氧化亚铜(Cu2O) 颜色 黑色 砖红色 与非氧化性酸反应 CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O Cu2O＋H2SO4===CuSO4＋Cu＋H2O 与氧化性酸反应 CuO＋2HNO3(稀)===Cu(NO3)2＋H2O 3Cu2O＋14HNO3(稀)===6Cu(NO3)2＋2NO↑＋7H2O 与H2反应 CuO＋H2eq \o(=====,\s\up7(△))Cu＋H2O Cu2O＋H2eq \o(=====,\s\up7(△))2Cu＋H2O 转化关系 4CuOeq \o(=====,\s\up7(高温))2Cu2O＋O2↑ (2)氢氧化铜 ①物理性质：蓝色不溶于水的固体 ②化学性质 a．受热发生分解：Cu(OH)2eq \o(=====,\s\up7(△))CuO＋H2O b．能与酸反应：Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O c．弱氧化性(检验醛基)：CH3CHO＋2Cu(OH)2＋NaOHCH3COONa＋Cu2O↓＋3H2O (3)铜盐 ①碱式碳酸铜：Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，是铜绿、孔雀石的主要成分 a．受热分解可生成黑色的氧化铜，化学方程式为Cu2(OH)2CO3eq \o(=====,\s\up7(△))2CuO＋CO2↑＋H2O b．可溶于稀硫酸，离子方程式：Cu2(OH)2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O ②硫酸铜(CuSO4) a．CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾，其受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2Oeq \o(=====,\s\up7(△))CuSO4＋5H2O，蓝色晶体受热转化为白色粉末 b．无水CuSO4为白色粉末，遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)，可作为水的检验依据 ③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，因此人们利用了它的这一性质用胆矾、熟石灰、水配成了波尔多液，用来杀灭植物的病毒 【微点拨】 ①通常利用反应：2Cu＋O2eq \o(=====,\s\up7(△))2CuO除去混合气体中的少量O2 ②Cu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 2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O ③无水CuSO4只能作为检验水的试剂；由于其吸水效率不是太高，不能作为水蒸气的吸收试剂而用于除杂 ④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 ⑤Cu2+与碱反应生成蓝色沉淀[Cu(OH)2]，这是鉴定Cu2+的原理之一 ⑥CuS、Cu2S均为黑色粉末，难溶于水和非氧化性酸，能被硝酸等强氧化性酸溶解 3．铜的存在及制备 (1)铜的存在：在人类历史上，首先发现并应用的是铜，其后是铁。铜在自然界中以游离态和化合态形式存在。常见的铜矿石有黄铜矿(CuFeS2)、孔雀石(Cu2(OH)2CO3) (2)铜的制备和精炼 ①湿法炼铜：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu ②高温炼铜(火法炼铜)：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜) 2Cu