2027届高三化学一轮复习课件：3.1.6 铜及其化合物

3.1.6 铜及其化合物 【专题讨论】必修一： 考情透视·目标导航 考点要求 考查形式 2025年 2024年 2023年 铜及其化合物 选择题 非选择题 广东卷T15，4分； 江苏卷T11，3分 福建卷T4，4分；福建卷T5，4分；湖南卷T7，3分；辽吉黑卷T13，3分；辽吉黑卷T13，3分；山东卷T14，4分；浙江省1月卷T2，3分；浙江6月卷T5，3分；北京卷T18； 山东卷T11，3分； 广东卷T10，3分； 浙江省1月卷T2，3分；全国乙卷T11，6分； 湖北卷T18 金属 材料 选择题 非选择题 广东卷T1，2分； 陕晋宁青卷T1，3分； 湖南卷T1，3分； 江苏卷T1，3分 浙江6月卷T5，3分； 湖南卷T1，3分 考情透视·目标导航 考情分析 1.从命题题型和内容上看，铜及其化合物的性质与应用和合金的组成、性质和应用是高考重要命题点之一，题型以选择题和化工流程题为主，考查内容以金属及其化合物的性质、合金的性质、金属的冶炼、提纯以及在日常生活、生产中的应用为主。 2.从命题思路上看，高考可能会可能会在选择题中考查合金的性质和应用及金属矿物的开发利用，题目难度较小；在工艺流程图题中考查铜及其化合物的转化与应用，题目综合性较强，难度较大。 复习目标 1.能列举、描述、辨识铜及其化合物重要的物理和化学性质及实验现象。 2.了解合金的组成及其重要应用，能根据合金的性质分析生产、生活及环境中的某些常见问题。 3.了解金属材料在生产和生活中的重要应用。 4.认识化学在金属矿物等自然资源综合利用和实现物质间转化等方面的实际应用。 铜金属材料及金属矿物的开发利用 铜及其化合物 金属材料 金属矿物的开发利用 铜的性质 氧化铜和氧化亚铜 合金 常见金属材料及应用 氢氧化铜 铜盐 铜及其化合物的性质应用 金属在自然界中的存在 金属冶炼的实质 金属冶炼的一般步骤 金属冶炼的方法 知识导图·思维引航 4 考点一：铜及其化合物 1.存在及位置： (1)存在：自然界中铜大多数主要以硫化铜存在，主要是辉铜矿(______)、黄铜矿(________)和斑铜矿(_________)。 铜还以游离态的形式存在自然铜是一种含铜矿石，成分是________。 铜单质 (2)位置： 铜位于元素周期表中第___周期_____族，是人类最早使用的金属之一；铜元素是一种的变价金属元素(____、____)。 四 ⅠB (3)核外电子排布式：_______________________或 _____________________， 价电子排布式：_____________。原子结构示意图： 一、铜的性质 （4）熟记铜及其常见化合物的颜色 物质 颜色   物质 颜色 Cu 紫红色 CuSO4 白色 CuO 黑色 CuSO4·5H2O 蓝色 Cu2O 砖红色 Cu2(OH)2CO3 绿色 Cu2S 黑色 Cu(OH)2 蓝色 考点一：铜及其化合物 一、铜的性质 CuCl2(棕黄色固体) CuCl2(aq) 绿色 CuCl 白色沉淀 ③与浓硫酸共热的化学方程式：_________________________________________ 2. 铜的化学性质 ②和S反应的化学方程式：_____________________________________： ①生成铜绿的化学方程式：_____________________________________________ 绿色固体 ④与稀硝酸反应的离子方程式：_________________________________________ 浓) ⑤与浓硝酸反应的离子方程式：__________________________________________ ⑥与溶液反应的离子方程式：______________________________ CuFeS2 Cu2(OH)2CO3 CuCl2 CuO Cu Cu2S CuS CuSO4 Cu(OH)2 [Cu(NH3)4]2+ Cu2O Cu + Cu2+ CuO Cu(NO3)2 Cu2O,1200℃ △ 1000℃ 4. 铜及化合物间的相互转化 (1)湿法炼铜：________________________。 炉渣) 6 (2)高温炼铜： 工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜)： 5. 铜的铜的冶炼 （3）电解精炼铜 粗铜中含铜99.5，主要含有_________________等杂质，粗铜 通过电解精炼可得纯铜（99.95）。 电解精炼铜的原理： 作阳极，电极反应式 ； 作阴极，电极反应式 。 电解质溶液为 溶液。 粗铜 阳极 阴极 (粗铜) (纯铜) Cu-2e-= Cu2+等 Cu2+ + 2e-= Cu 纯铜 CuSO4 电解质溶液组成的变化？ 【注意】需要定期更换电解质溶液 5. 铜的铜的冶炼 6. 铜及化合物的应用 请回答下列问题： (1)铜在潮湿空气中生锈的有关反应为：_____________________________________。 (2)除去氮气中含有O2，常用 ，除去CO2中的CO，常用 。 (3)检验醛基官能团，常用 。 (4)检验某气体中是否含有水蒸气，常用 。 (5)在少量浓硝酸中加入过量铜粉，能观察到的现象有______________________________ _________________________________；待反应停止后再加入下列稀硫酸，此时能观察到的现象是_____________________________。写出有关反应的离子方程式 。 2Cu＋O2＋CO2＋H2O == Cu2(OH)2CO3 无水CuSO4粉末 反应剧烈放热、有红棕色气体产生、 铜粉溶解、有无色气体产生 灼热的铜粉 灼热的氧化铜 新制的碱性Cu(OH)2悬浊液并加热至沸腾 随后气体颜色逐渐变浅、铜粉减少 (6)现实验室里只有铜片和浓硝酸，如何制备少量硝酸铜晶体[Cu(NO3)2•3H2O]，最佳实验方案是 ，结合有关化学方程式回答。 ①将硝酸加水稀释后备用； ②铜片粉碎后在空气中充分加热； ③将②所得固体加入稀硝酸中，充分搅拌、静置、过滤得滤液。 Cu + 4HNO3(浓) == Cu(NO3)2 + 2NO2↑+ 2H2O ④将滤液加热蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得硝酸铜晶体。 3Cu + 8HNO3(稀) == 3Cu(NO3)2 + 2NO ↑+ 4H2O CuO + 2HNO3 == Cu(NO3)2 + H2O 2Cu + O2 === 2CuO △ 6. 铜及化合物的应用 (7) 实验室用H2还原黑色CuO所得红色固体中常常含有Cu2O。现有浓硫酸、稀硝酸、FeCl3溶液和蒸馏水，请设计实验方案检验上述红色固体中是否含有Cu2O杂质。 [已知：①Cu2O与CuO都是碱性氧化物；②Cu+在水溶液中不稳定，容易歧化为Cu。] 【思考】如何证明Cu粉中含有Cu2O？ [解析]利用Cu+与Cu2+性质差异：Cu+在水溶液中歧化为Cu+Cu2+。 铜粉与稀硫酸不反应，而铜粉与硝酸和FeCl3溶液都能够反应生成Cu2+。 选择的试剂：稀硫酸，不能用硝酸和FeCl3溶液（为什么？）。 方案：①取适量浓硫酸用蒸馏水稀释得到稀硫酸； ②取少量红色粉末，加入适量稀硫酸、搅拌，若溶液显蓝色，则含有Cu2O杂质。 【思考】如何证明CuO中是否含有Cu2O？ 取少量固体，加入过量稀硫酸，充分搅拌、静置，若有红色固体粉末残留，则含有Cu2O。 二、氧化铜和氧化亚铜 1.氧化铜 (1)物理性质：____色____溶于水的固体。 黑 难 ①与酸反应： ②与反应： ___________________ ③与CO反应： ___________________ (2)化学性质：与酸反应，可以用、CO、还原出。 二、氧化铜和氧化亚铜 2.氧化亚铜 (1)物理性质：____色____溶于水的固体。 红 难 (2)化学性质： ①与酸反应 为________________________________。 ②遇到发生氧化反应生成。 ③与反应： _______________________。 ④CuO加强热的反应：_____________________。 4 三、氢氧化铜 (1) 1.物理性质：____色____溶于水的固体。 蓝 不 2.化学性质及应用： 反应①的化学方程式：________________________； (2)应用：利用新制悬浊液检验有机化合物中含有的，乙醛与反应的化学方程式： _____________________________________________________________________ 反应②的离子方程式： 反应③的化学方程式： 四、铜盐 1.的名称为碱式碳酸铜，是铜绿的成分，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____________________________________________。 2.为蓝色晶体，俗称______、胆矾，其受热分解的化学方程式为________________________________，蓝色晶体受热转化为白色粉末。无水遇水变____色(生成 ，可作为____的检验依据。 蓝矾 蓝 水 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__________，因此人们利用这一性质用胆矾、熟石灰、水配成了波尔多液，用来杀灭植物的病毒。 生理 活性 四、铜盐 拓展1.铜的配合物 少量氨水 过量氨水 乙醇 蓝色沉淀 蓝色溶液 蓝色晶体 Cu(OH)2 [Cu(NH3)4](OH)2 [Cu(NH3)4]SO4 •H2O 铜的配合物 a.晶体中铜离子（Cu²⁺）的杂化方式为‌dsp² b.1个3d轨道、1个4s轨道和2个4p轨道参与杂化，形成4个配位键的平面四边形结构 拓展2.CuSO4·5H2O晶体中中心原子的杂化方式和[Cu(H2O)4]2+空间结构 a.中心原子的配位数为6，采取sp3d2杂化 b.以1个铜离子为中心，与6个配位原子构成畸变八面体，形成拉长的八面体或压扁的八面体 CuSO4晶体结构片段 c.[Cu(H2O)4]2+中，铜和四个水中的氧构成正方形 拓展3.硫酸铜晶体中结晶水n的测定实验[CuSO4·nH2O] CuSO4·nH2O晶体质量=m2-m1 CuSO4质量=m4-m1 水的质量=m2-m4 根据水的物质的量守恒列表达式：×n= 解出： n= 三.铜及其化合物的性质、用途 1.铜的结构与性质预测 周期表中的位置 基态电子排布式 原子结构示意图 四周期ⅠB族 2.性质预测： (还原性) 强氧化剂生成:Cu(Ⅱ) 弱氧化剂生成：Cu(Ⅰ) 2Cu+S Cu2S Cu+Cl2 CuCl2 2.铜的主要化学性质 铜与非金属单质反应 Cu+Cl2 CuCl2 2Cu+S Cu2S 2Cu+O2 2CuO 铜与盐反应 Cu+2FeCl3 = CuCl2+2FeCl 2 铜与氧化性酸反应 3Cu+8HNO3 (稀）=3 Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O Cu+4HNO3 (浓） = Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 3.铜的主要用途和制备 铜特性：有色金属，不仅在自然界资源丰富且具有较优良的导电性、导热性、延展性、耐腐蚀性、耐磨性等优良性质。 铜的应用领域： 电气和电子行业主要用于制造电线、通讯电缆、电动机、发电机转子及电子仪器、仪表等。 CuO + H2 ==== Cu + H2O↑ 高温 火法炼铜 “曾青得铁则化为铜”Fe + CuSO4== FeSO4 + Cu 湿法炼铜 4.铜的氧化物和氢氧化物 CuO+ 2H+=Cu2++H2O CuO：黑色固体、难溶于水、碱性氧化物 Cu2O：砖红色固体、难溶于水、非碱性氧化物（高温条件下稳定） 在酸性条件下易歧化 ：Cu2O + 2H+ ==Cu + Cu2+ + H2O Cu(OH)2：蓝色、难溶性弱碱，有弱氧化性，能将R—CHO氧化成R-COOH 5.铜盐 CuSO4(白色)：常用作水的检测剂，结合少量水生成结晶水合物，CuSO4·nH2O(蓝色) CuSO4·5H2O(蓝色):又称胆矾或蓝帆，[Cu(H2O)4]SO4·H2O. [Cu(NH3)4](OH)2  ：易溶于水强碱，其水溶液为深蓝色溶液。 CuCl2：棕黄色固体，浓CuCl2溶液为绿色，加水稀释，平衡逆向移动，CuCl2稀溶液一般为蓝色。 [CuCl4]2-的中心原子采取dsp2，孤电子对数为0，空间构型为平面正方形，其二元取代物有两种结构。 拓展2.铜的配合物 少量氨水 过量氨水 乙醇 蓝色沉淀 蓝色溶液 蓝色晶体 Cu(OH)2 [Cu(NH3)4](OH)2 [Cu(NH3)4]SO4 •H2O 铜的配合物 拓展1.硫酸铜晶体中结晶水n的测定实验[CuSO4·nH2O] CuSO4·nH2O晶体质量=m2-m1 CuSO4质量=m4-m1 水的质量=m2-m4 根据水的物质的量守恒列表达式：×n= 解出： n= 拓展2.CuSO4·5H2O晶体中中心原子的杂化方式和[Cu(H2O)4]2+空间结构 a.中心原子的配位数为6，采取sp3d2杂化 b.以1个铜离子为中心，与6个配位原子构成畸变八面体，形成拉长的八面体或压扁的八面体 CuSO4晶体结构片段 c.[Cu(H2O)4]2+中，铜和四个水中的氧构成正方形 拓展3.[Cu(NH3)4]2+的杂化方式和空间结构 a.晶体中铜离子（Cu²⁺）的杂化方式为‌dsp² b.1个3d轨道、1个4s轨道和2个4p轨道参与杂化，形成4个配位键的平面四边形结构 c.在水溶液中中，因姜-泰勒效应调整为‌sp³d²‌（另有两个水分子配位），但教材通常简化处理为dsp²，结构如上图。 ‌ 1.CuO是黑色固体，与水反应生成Cu(OH)2(　　) 2.将铜片置于干燥的空气中，不易被腐蚀(　　) 3.CuSO4·5H2O失去结晶水属于物理变化(　　) 4.常温下Cu和浓H2SO4反应生成CuSO4(　　) 5.过量的铜与浓硝酸反应一定没有一氧化氮生成(　　) × × × √ × 易错辨析 必备知识 整合 1.金属材料分类 铁 铬 目录 考点三　金属材料　合金 知识梳理 2.合金 (1)由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有　　　　的物质。  (2)合金具有优良的　　　　　、　　　　　或　　　　性能; 一般来说,合金的硬度　　　　各成分金属,熔点　　　　各成分金属。  金属特性 物理 化学 机械 大于 低于 目录 考点三　金属材料　合金 知识梳理 2.铁合金 一般：合金的硬度比成分金属大，熔点比成分金属低（不是绝对） (1)根据纯金属与合金的结构比较，说明合金的硬度比其成分金属大的原因 。 (2)已知铜的熔点为1 083 ℃，钠的沸点为883 ℃,试问铜与钠能否形成合金 。 小题过基础 纯金属内所有原子的大小和形状相同,原子排列十分规整;加入或大或小的其他元素的原子后,改变了金属原子有规则的层状排列,使原子层之间的相对滑动变得困难,导致合金的硬度变大 不能。当铜开始熔化时,钠已经气化,所以二者不能形成合金 目录 考点三　金属材料　合金 知识梳理 3.几种常见的合金 (1) 低碳钢 中碳钢 高碳钢 目录 考点三　金属材料　合金 知识梳理 铁合金——用量最大、用途广的合金 生铁：炼钢生铁、铸造生铁、球墨铸铁 (2) (3) 青铜 目录 考点三　金属材料　合金 知识梳理 了解超级钢的发展何和主要用途 1.建筑和桥梁：超级钢的高强度和耐腐蚀性使其成为建造大型建筑和桥梁的理想材料。能够承受巨大的压力和负荷，并且能够在恶劣的环境中长期使用。 2.汽车制造：超级钢用于制造车身和底盘部件，以减轻车辆重量，提高燃油效率，同时保持足够的强度和安全性。 3.船舶和海洋工程：超级钢的耐腐蚀性适用于海洋环境，用于制造船舶、海上平台和其他海洋结构，能够抵抗海水的侵蚀，以及极端天气条件的影响。 4.航空航天：超级钢用于制造飞机和航天器的结构部件。具有极高的强度和韧性，以承受飞行过程中的各种应力和温度变化。 5.军事装备：超级钢被用于制造军事装备，如军舰、坦克和导弹等。具有优异的防护性能和耐用性，以确保在战斗条件下的可靠性和生存能力。 6.石油与天然气业：超级钢拥有很高的抗拉强度和优秀的耐腐蚀性，在制造需要承受高压和高温设备的部件，如阀门、管道等上显得非常合适。 7.化学工业：超级钢拥有很高的抗腐蚀性，在制造化学反应器、热交换器以及管道系统等设备时，超级钢成为了理想的材料选择。 铝的用途——铝合金——会飞的金属 拓展——稀土金属的广泛应用 (1)金属在自然界中的存在 ①化合态在金属化合物中，金属元素都显____价 正 ②游离态金、____等极少数金属 铂 （2）金属冶炼的实质 金属的冶炼过程就是把金属从______态还原为______态的过程。 即：______________________(写反应通式，用M表示金属)。 化合 游离 4、金属冶炼 目录 考点三　金属材料　合金 知识梳理 4、金属冶炼 （4）金属冶炼的方法——金属活动顺序与金属冶炼的关系 （3）金属冶炼的一般步骤 目录 考点三　金属材料　合金 知识梳理 （4）金属冶炼的方法——金属活动顺序与金属冶炼的关系 冶炼方法 主要反应原理(举例) 热分解法 2HgO 2Hg＋O2↑ 2Ag2O 4Ag＋O2↑ 目录 考点三　金属材料　合金 知识梳理 （4）金属冶炼的方法——金属活动顺序与金属冶炼的关系 冶炼方法 主要反应原理(举例) 热还原法 Fe2O3＋3CO __________(高炉炼铁) WO3＋3H2 __________ Fe2O3＋2Al __________ 电解法 2Al2O3(熔融) __________ MgCl2(熔融) __________ 2NaCl(熔融) __________ 2Fe＋3CO2 W＋3H2O 2Fe＋Al2O3 4Al＋3O2↑ Mg＋Cl2↑ 2Na＋Cl2↑ （5）铝热反应 实验 原理 和某些金属氧化物在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，新生成的金属单质呈熔融态且易与分离 实验 装置 实验 现象 ①镁带剧烈燃烧，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； ②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 原理 应用 ①制取熔点较高、活泼性______的金属铬、锰、钨等； ②金属焊接，如野外焊接钢轨等 高温 弱于 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。 特别提醒 ②铝热反应会放出大量的热(这一特性常出现在推断题中)。条、的作用是产生高温，引发铝热反应。 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)。 （6）特殊金属的冶炼方法： 有些很活泼的金属也可以用还原法来冶炼，如： 低 850℃ 主要运用了化学平衡移动原理，利用K、沸点____，汽化离开反应体系，使化学反应得以向正反应方向进行。 700~850 ℃ $