7.32铜金属材料和金属的冶炼 课件-2027届高三化学一轮复习

7.32 铜 金属材料和金属的冶炼 2026-2027学年一轮复习 课标要求 1.掌握Cu单质、铜的氧化物、氢氧化物、铜盐的化学性质与特征反应。 2.熟记金属活动性与冶炼方法对应关系，熟练书写铁、铝热还原、电解冶炼方程式。 3.掌握黄铜矿炼铜流程，理解粗铜电解精炼原理与阴阳极反应。 4.分清合金成分、性能优势，掌握金属腐蚀类型与常见防护措施。 一、铜及其化合物 1.铜元素自然界中的存在形式：游离态、化合态（+1、+2） 2. 铜的原子结构 （1）周期表中位置： , 区 （2）电子排布式： ； （3）原子结构示意图： ；（4）价层电子排布式： ； 第4周期第IB族 ds 1s22s22p63s23p63d104s1 3d104s1 3. 铜的物理性质：紫红色金属，良好的导热、导电、延展性 铜及其常见化合物的颜色 物质 颜色 物质 颜色 物质 颜色 物质 颜色 Cu 紫红色 CuSO4 白色 Cu2O 砖红色 Cu2(OH)2CO3 绿色 CuO 黑色 CuSO4·5H2O 蓝色 Cu2S 黑色 Cu(OH)2 蓝色 无水CuSO4遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)，可作为水或水蒸气的检验试剂，不能作为干燥剂。 4. 铜的化学性质： (1)与非金属单质反应:O2、Cl2、I2、S等 O2： 现象： ; Cl2 ： ; S： （黑色） 。 I2: . 2Cu＋O2 ===2CuO △ ① ② ③ ④ 固体由红色变黑 Cu＋Cl2 ===2CuCl2 △ （棕黄色固体） 2Cu+S Cu2S 注意： 铜遇强氧化剂生成Cu2+, 遇弱氧化剂生成Cu+ (2)潮湿空气中生成铜绿： 。 2Cu+O2+H2O+CO2 === Cu2(OH)2CO3 2Cu+I2 2 CuI 4. 铜的化学性质： (3)与酸：①非氧化性酸不反应 ②氧化性酸 ：浓硫酸 ； 现象：有气泡生成，将试管中生成物倒入水中稀释，溶液变蓝， 浓硝酸： ； 现象：反应剧烈，铜丝变细，有红棕色气体生成，溶液由无色变为绿色 稀硝酸： ； 现象：反应较慢，铜丝变细，有气泡产生，接近管口处观察到浅红棕色， 溶液由无色变为蓝色 (盐酸、稀硫酸等) Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O 3Cu+8H++2N === 3Cu2++2NO↑+4H2O Cu+4H++2N === Cu2++2NO2↑+2H2O [注意]　①Cu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。②常温下，铜在干燥空气中性质稳定。 (4)与某些盐：FeCl3 ； AgNO3 ； Cu+2Fe3+==2Fe2++Cu2+ 5. 铜的重要化合物的性质 (1)氧化物: CuO与Cu2O CuO Cu2O 物理性质： 黑色难溶于水的固体 化学性质： ①与酸发生歧化反应：HCl ; ②遇到HNO3发生氧化反应生成Cu2+： ; ③H2反应： 。 物理性质： 红色难溶于水的固体 化学性质： ①碱性氧化物：与酸反应：HCl ; ②氧化性：与H2、C、CO反应制铜， CuO+2H+ === Cu2++H2O 3Cu2O+14HNO3 === 6 Cu(NO3 )2+2NO↑+7H2O Cu2O+2H+ === Cu+Cu2++H2O Cu2O+H2 === 2 Cu+H2O 加强热分解： 。 即氧化性 又有还原性 +1 +2 高温 (2)Cu(OH)2：蓝色，难溶于水固体 ①不稳定性： ; ②弱碱性： ； ③弱氧化性（新制）： ④浓氨水形成深蓝色溶液： . 生成Cu2O(砖红色沉淀，常用于检验醛基或葡萄糖） CH3CHO + 2Cu(OH)2+NaOH→CH3COONa +Cu2O↓+3H2O 例：乙醛 ∆ 5. 铜的重要化合物的性质 Cu(OH)2+4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2+＋2OH-+4H2O 加入乙醇后，若晶体【[Cu(NH3)4]SO4·H2O】未能立刻析出，可以用玻璃棒摩擦试管壁，使晶体迅速析出，原理：通过摩擦，可在试管内壁产生微小的玻璃微晶来充当晶核，容易诱导结晶 5. 铜的重要化合物的性质 (3)铜盐 ①铜盐：重金属盐，有毒，可使蛋白质变性 ②碱式碳酸铜( Cu2(OH)2CO3):铜绿，孔雀石的主要成分， a.不稳定,受热分解：Cu2(OH)2CO3 2CuO+H2O+CO2 ↑; b.与酸反应：Cu2(OH)2CO3 + 4H+ = 2Cu2+ + 3H2O+CO2↑ ③CuSO4: 白色粉末，遇水生成CuSO4·5H2O(显蓝色)，用于检验水； 可与熟石灰、水配置成波尔多液，用于植物的杀菌消毒； 与氨水：先生成蓝色沉淀后沉淀溶解得深蓝色溶液； Cu2++2NH3·H2O==Cu(OH)2↓+2NCu(OH)2+4NH3·H2O==[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O 与H2S 反应：CuSO4+H2S === CuS↓+H2SO4（易溶制难溶） ④CuSO4·5H2O：无水合硫酸铜，硫酸铜晶体，俗称胆矾、蓝帆，受热会分解， CuSO4·5H2O CuSO4+ 5H2O (3)铜盐 思考:如何证明H2还原氧化铜所得的红色固体中含有Cu2O? 提示:向所得红色固体中加入过量稀硫酸，若溶液变蓝，则红色固体中含有Cu2O。 ⑤Cu+的性质： (1)+1价铜有较强的还原性，易被氧化剂氧化为+2价。 (2)+1价铜在酸性条件下，易发生歧化反应生成Cu和Cu2+， 如Cu2O加入稀H2SO4溶液中的离子方程式:Cu2O+2H+==Cu+Cu2++H2O。 6. 铜及其重要化合物的转化关系 (1) 胆矾表面出现白色粉末，是因为CuSO4·5H2O==CuSO4+5H2O。 (2)铁、铜在潮湿的空气中均易形成金属氧化物。 (3)Cu2O和CuO在稀硫酸中反应原理相同。 (4)清除铜制品表面的铜绿用稀HNO3溶液。 (5)铜在潮湿的空气中生成的铜锈为绿色，主要成分为Cu2(OH)2CO3 。 √ × × × √ √ 题点、考法讲评 一、铜及其化合物的性质探究 1.(2026·南昌市一模) 《本草经集注》中有如下描述:“其黄黑者名鸡屎矾,不入药,惟堪镀作以合熟铜。投苦酒中,涂铁皆作铜色。外虽铜色,内质不变。”其中鸡屎矾是指碱式碳酸铜或碱式硫酸铜,苦酒中含醋酸。下列说法错误的是(　　) A.鸡屎矾投入苦酒后一定有两种铜盐生成 B.“涂铁皆作铜色”过程中发生了置换反应 C.“不入药”与鸡屎矾是重金属盐有关 D.鸡屎矾可作冶炼铜的原料 2.(2023·广东卷)部分含Na或含Cu物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是 (　　) A.可存在c→d→e的转化 B.能与H2O反应生成c的物质只有b C.新制的d可用于检验葡萄糖中的醛基 D.若b能与H2O反应生成O2，则b中含共价键 √ 3.(2026·兰州市诊断)某小组同学探究SO2与新制的Cu(OH)2反应的实验装置如图所示: 下列说法不正确的是(　　) A.配制70%硫酸溶液需要用到的仪器有烧杯、量筒、玻璃棒、胶头滴管 B.装置B的作用是监控SO2流速，其中试剂可以用饱和NaHSO3溶液 C.反应开始时C中出现砖红色沉淀，氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶1 D.反应后向C的溶液中加入稀盐酸酸化后，再滴加BaCl2溶液，有白色沉淀生成，证明反应中SO2作还原剂 √ 二、以化工流程考查铜及其化合物 4.(2024·福建卷)从废线路板(主要成分为铜，含少量铅锡合金、铝、锌和铁)中提取铜的流程如下: 已知“滤液2”主要含Sn和HPb。下列说法正确的是(　　) A.“机械粉碎”将铅锡合金转变为铅和锡单质 B.“酸溶”时产生Al3+、Fe3+和Zn2+离子 C.“碱溶”时存在反应:Sn+2OH-+O2==Sn+H2O D.“电解精炼”时，粗铜在阴极发生还原反应 √ 5.(2023·河北卷)闭环循环有利于提高资源利用率和实现绿色化学的目标。利用氨法浸取可实现废弃物铜包钢的有效分离，同时得到的CuCl可用于催化、医药、冶金等重要领域，工艺流程如下: 已知:室温下的Ksp(CuCl)=10-6.8。 回答下列问题: (1)首次浸取所用深蓝色溶液①由铜毛丝、足量液氨、空气和盐酸反应得到，其主要成分为_______________ (填化学式)。  [Cu(NH3)4]Cl2 (2)滤渣的主要成分为____ (填化学式)。  (3)浸取工序的产物为[Cu(NH3)2]Cl，该工序发生反应的化学方程式为 __________________________________。浸取后滤液的一半经氧化工序可得深蓝色溶液①，氧化工序发生反应的离子方程式为______________________________ _______________________。  Fe [Cu(NH3)4]Cl2+Cu==2[Cu(NH3)2]Cl　 8NH3+4[Cu(NH3)2]++O2+4H+ ==4[Cu(NH3)4]2++2H2O (4)浸取工序宜在30~40 ℃之间进行，当环境温度较低时，浸取液再生后不需额外加热即可进行浸取的原因是______________________。 (5)补全中和工序中主反应的离子方程式:[Cu(NH3)2]++2H++Cl-==_________　+________。  盐酸和液氨反应放热 CuCl↓ 2N (6)真空干燥的目的为_______________________________________。  防止干燥过程中CuCl被空气中的O2氧化 二、金属材料和金属的冶炼 材料分类 金属材料：纯金属和合金 无机非金属材料 有机高分子材料 复合材料 传统.....：多为硅酸盐，如玻璃、水泥、陶瓷 新型.........：Si 、SiO2、新型陶瓷（SiC等）、碳 纳米材料（富勒烯、碳纳米管、石墨烯等） 天然......：棉花、羊毛、蚕丝、天然橡胶、淀粉等 合成......：塑料(聚乙烯等)、合成橡胶、合成纤维等 二、金属材料和金属的冶炼 1.金属材料分类 铁 铬 2.合金 低 大 具有许多优良的物理、化学或机械性能 常见的一些合金的硬度比其成分金属的大，是因为在纯金属内,所有原子的大小和形状都是相同的，原子的排列十分规整;加入或大或小的其他元素的原子后(如图3-13)，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。 [注意]　 ①常温下，多数合金是固体，但钠钾合金是液体。 ②合金的物理性质相对于各成分金属有所改变，但合金中各成分金属的化学性质仍然不变。 ③熔、沸点温度范围完全没有重叠的金属不能形成合金，即一种金属还未熔化时，另一种金属已经汽化，则一般不能熔合在一起，如Cu与Na、Fe与Na等不能形成合金。 3.常见合金材料 (1)铁合金：属于黑色金属材料，是当今用量最大、用途最广泛的合金。 含碳量 (2)铜合金： 包括青铜(主要含Cu、Sn、Pb等，我国使用最早)、 黄铜(主要含Cu、Zn等，外观似黄金)、 白铜(主要含Cu、Ni、Zn等)。 低碳钢：韧性、焊接性好、强度低 中碳钢：强度高、韧性及加工性好 高碳钢：硬而脆、热处理后弹性好 用于制不锈钢及各种特种钢 (3)铝合金：硅铝合金、镁铝合金、硬铝等 硬铝密度小，强度高，具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料 (4)新型合金： (1)储氢合金：一类能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料。如Ti­Fe合金、La-­Ni合金等，为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用 （2）钛合金、耐热合金和形状记忆合金等新型合金用于航空航天、生物工程和电子工业等领域。 4.金属冶炼 （1）金属在自然界中的存在形式 （2）金属冶炼的实质 金属冶炼的过程就是把金属从化合态还原为游离态的过程，即Mn++ne- === M。 （3）金属冶炼的一般方法 熔融态的的氧化物或盐 常用还原剂：C、H2 、CO、 活泼金属铝等 冶炼方法 主要反应原理(举例) 热分解法 2HgO 热还 原法 Fe2O3+3CO (高炉炼铁) WO3+3H2 Fe2O3+2Al (铝热法炼铁) 电解法 2Al2O3(熔融) MgCl2(熔融) 2NaCl(熔融) 2Hg+O2↑ 2Fe+3CO2 W+3H2O 2Fe+Al2O3 4Al+3O2↑ Mg+Cl2↑ 2Na+Cl2↑ C+2CuO 2Cu+CO2↑ [注意]　①冶炼Mg时只能电解MgCl2，不能电解MgO，原因是MgO的熔点高，熔融时耗费更多能源，增加生产成本。②冶炼Al时只能电解Al2O3不能电解AlCl3，原因是AlCl3是共价化合物，熔融态不导电；加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化温度。 铜的冶炼：湿法炼铜 火法炼铜 其他冶炼方法 （辉铜矿） 8CuFeS2 + 21O2 = 8Cu+4FeO +2Fe2O3 +16SO2 K的冶炼：Na+ KCl Na Cl+K↑ (高沸点制低沸点) （黄铜矿） 题点、考法讲评 √ 一、合金与金属材料 1.下列关于合金的说法错误的是(　　) A.青铜、硬铝、钢都是合金 B.镁铝合金的硬度比镁和铝都小 C.在合金中加入适量的稀土金属能大大改善合金的性能 D.合金是由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质 2.(2025·四川卷)材料是科技发展的基础。下列属于金属材料的是 (　　) A.制造电极的石墨烯 B.制造减震弹簧的高碳钢 C.制造防弹装甲的高强度芳纶纤维 D.制造耐温度剧变仪器的高硼玻璃 √ 解析:金属材料包括纯金属及其合金。石墨烯为碳元素形成的一种单质，属于非金属材料，A不选;高碳钢是铁基合金，属于典型的金属材料，B选;芳纶纤维为有机高分子合成材料，C不选;玻璃为硅酸盐制品，属于无机非金属材料，D不选。 二、金属的冶炼 3.(2026·西安市质检)金属的冶炼与生产生活密切相关。下列有关金属冶炼的原理错误的是(　　) A.用电解法制取金属钠:2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑ B.用Na、Mg等活泼金属作还原剂冶炼Ti:2Mg+TiCl4(熔融) Ti+2MgCl2 C.用Al作还原剂冶炼金属V:3V2O5+10Al 6V+5Al2O3 D.用H2作还原剂冶炼金属Hg:HgO+H2 Hg+H2O √ $