精品解析：第7讲 金属材料和金属矿物利用

第7讲 金属材料和金属矿物利用 1.了解合金的概念及其重要应用；了解化学与金属材料的关系。 2.掌握金属铜及其重要化合物的主要性质及应用。 3.了解铜及其重要化合物的制备方法。 4.了解常见金属活动性顺序和常见金属的冶炼方法。 考点一 铜及其化合物的性质 铜是人类发现最早的金属之一，也是最好的纯金属之一、铜元素在元素周期表中位于第四周期第ⅠB族，处于元素周期表ds区，是过渡金属元素的代表。铜元素的第一电离能小于锌元素，第二电离能大于锌元素。 1.铜及其化合物的颜色 物质 颜色 物质 颜色 Cu 紫红色 CuSO4 白色 CuO 黑色 CuSO4·5 H2O 蓝色 Cu2O 红色 Cu2(OH)2CO3 绿色 Cu2S 黑色 Cu(OH)2 蓝色 2.铜的化学性质 (1) 与非金属单质反应 2Cu＋O2 2CuO 2 Cu＋S Cu2S Cu＋Cl2 CuCl2 (2) 与酸反应 ①与非氧化性酸(稀盐酸、稀硫酸)不反应。 ②与氧化性酸反应 Cu ＋ 2H2SO4(浓) CuSO4 ＋ SO2 ↑＋ 2H2O Cu ＋ 4HNO3 (浓) = Cu(NO3)2 ＋ 2NO2 ↑＋ 2H2O 3Cu ＋ 8HNO3 (稀) = 3Cu(NO3)2 ＋2 NO ↑＋ 4H2O (3) 与盐溶液反应 Cu＋2FeCl3 = CuCl2 ＋2FeCl2 (4) 铜在干燥空气中性质稳定，但在潮湿空气中会被腐蚀，在其表面逐渐形成一层绿色的铜锈。 2Cu＋ O2 ＋H2O ＋ CO2 = Cu2(OH)2CO3 3.铜的化合物的化学性质 (1) 氧化铜：CuO为黑色不溶于水的固体。 ①氧化铜有金属氧化物的性质。 CuO＋2HCl= CuCl2＋H2O ②氧化铜具有氧化性，可与某些还原剂反应。 H2 ＋CuO Cu＋ H2O C ＋2CuO2Cu＋ CO2 ↑ ③氧化铜在高温下可发生分解反应： 4CuO2Cu2O＋ O2 ↑ (2)氢氧化铜：Cu(OH)2为蓝色不溶于水的絮状沉淀。 ①与酸反应：Cu(OH)2＋2H＋= Cu2＋＋2H2O ②受热分解：Cu(OH)2CuO＋H2O ③检验醛基：CH3CHO+2Cu(OH)2＋NaOH CH3COONa+Cu2O+3H2O (3) 硫酸铜：CuSO4 晶体与无水CuSO4 之间可以相互转化。 CuSO4·5H2OCuSO4 ＋ 5H2O CuSO4 ＋ 5H2O = CuSO4·5H2O 实验内容 实验现象 结论 CuSO4·5H2O→CuSO4 向饱和的CuSO4 溶液中慢慢滴入浓硫酸，静置 液体分为两层，上层蓝色，下层无色，有白色固体析出 浓硫酸具有吸水性，可使饱和的CuSO4溶液析出白色CuSO4 固体 CuSO4→CuSO4·5H2O 向无水CuSO4 中通入水蒸气 白色粉末变为蓝色晶体 CuSO4＋5H2O=CuSO4·5H2O 1. 铜绿的主要成分是碱式碳酸铜，可用稀盐酸除铜器表面的铜绿。(______) 2. 除去Cu粉中混有CuO的实验操作是加入稀硝酸溶解、过滤、洗涤、干燥。(_______) 3. 将铜粉加入1.0 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液中，现象是溶液变蓝，有黑色固体出现。(______) 4. 铁比铜活泼，铆在铜板上的铁钉在潮湿空气中不易生锈。(______) 5. 氧化铜可作为制造玻璃、搪瓷的红色颜料。(______) 6. 硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂。(______) 【指点迷津】 (1)波尔多液消毒：主要应用在农业植物杀菌和公共场合的消毒。其主要成分组分CuSO4溶液、石灰水，原理是重金属盐能使蛋白质变性。 (2)制备CuSO4方案的选择：方法如下：一是Cu→CuO→CuSO4，二是用铜和浓硫酸的反应。方案的选择主要从绿色化学概念角度进行：一是原料利用率高，节约成本；二是不产生有毒气体，不造成大气污染。与之相同的还有Cu(NO3)2的制备。 (3)CuCl2溶液的蒸干、和含有结晶水时除去结晶水，分别对应的操作是加入盐酸，和在HCl气氛中加热。 (4)粗铜的精炼：电解池中，粗铜作阳极，精铜作阴极，电解质为硫酸铜溶液。阳极反应：Cu- 2e- = Cu2+、Fe-2e-=Fe2+、Ni-2e-= Ni 2+；阴极反应：Cu2++ e- =Cu，硫酸铜溶液浓度降低。 考点二 合金与金属冶炼 1.合金及新材料 (1)合金概念：两种或两种以上金属(或金属与非金属)熔化而成的具有金属特性的物质叫合金(合金为混合物)。如：钢铁为铁碳合金。 (2)合金特性：合金比它的成分金属具有良好的物理和化学等多方面性能。如合金的熔点一般比它的成分金属熔点低，合金适宜铸造；又