金属材料及金属矿物的开发利用.pdf
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1、第 13 讲金属材料及金属矿物的开发利用 考纲要求1.了解常见金属活动顺序。2.了解合金的概念及重要应用。3.了解铜及其重要化 合物的主要性质及其应用。 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2CuO2 CO2H2O=Cu2(OH) 2CO3 2CuO2= 2CuO2CuS= Cu2S 2铜的重要化合物 (1)Cu2(O
2、H)2CO3的名称为碱式碳酸铜,是铜绿、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)2CO3= 2CuOCO2 H2O,可溶于稀硫酸, 离子方程式: Cu2(OH)2CO34H =2Cu 2CO 2 3H2O。 (2)黑色氧化铜在高温下分解为红色的Cu2O,化学方程式为4CuO= 高温 2Cu2O O2。 (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CuSO4 5H2O= CuSO4 5H2O。 (4)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Cu2O 2H =CuCu2H 2O。 铜及其化合物的性质、应
3、用 (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)CuSO4 5H2O 失去结晶水属于物理变化() (6)用稀硝酸清除铜制品上的铜锈() (7)过量铜与浓硝酸反应,产生的气体中有NO2、NO 和 H2() (8)铜是导电性最好的金属材料() (9)Cu2(OH)2CO3是铜锈的主要成分,在干燥的空气中铜不易生锈() (10)将 CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干,制得无水CuCl2固体 () 答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)
4、(7)(8)(9)(10) 把铜及其化合物的化学式与其颜色连接起来 答案 题组一铜及其化合物的转化 1 已知 CuO 经高温灼烧生成Cu2O, Cu2O 与 H 发生反应: Cu2O 2H =CuCu2H 2O。 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Cu2O B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
5、Cu, 因而该实验结果无法说明CuO 分解的程度。 2(2017 邯郸调研 )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 CuCl2 2H2O 晶体的工艺流程如下: 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 O2 B焙烧后的废气能够使酸性高锰酸钾溶液褪色 C滤渣中主要含铁的氧化物 D将获得的CuCl2 2H2O 晶体加热可制得CuCl2固体 答案B 解析A 项, 2CuS 3O2= 高温 2CuO2SO2,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褪色
6、,正确;C 项,调节pH 时, Fe 3 水解转化为Fe(OH)3而除去,错误;D 项,将CuCl2 2H2O 直接加热脱水,Cu 2水解, HCl 挥发会产生Cu(OH)2,无法得到CuCl2,错误。 题组二铜及其化合物的制取 3Cu2S 是火法炼铜的重要原料之一,下面是由Cu2S 冶炼铜及制取CuSO4 5H2O 的流程图: Cu2S O2 Cu 焙烧 Cu2O、CuO 足量稀硫酸 A 操作 B 蒸发、结晶、过滤 胆矾 (1)Cu2S 中铜元素的化合价为_, 火法炼铜的反应原理是_(用化学方程 式表示 )。 (2)向 Cu2O、 CuO 中加入足量稀硫酸得到的体系A 中溶液呈蓝色,且有红色
7、物质生成,请写 出生成红色物质的离子方程式:_ 。 (3)若将 A 中红色物质反应掉,操作中加入的试剂最好是_(填字母 )。 A适量的NaNO3B适量的HNO3 C适量的H2O2 答案(1)1Cu2SO2= 2CuSO2 (2)Cu2O2H =Cu 2CuH 2O (3)C 解析(1)Cu2S 中铜为 1 价,火法炼铜中 Cu、O 被还原, S 被氧化,反应的化学方程式为 Cu2S O2= 2CuSO2。 (2)依据信息知Cu2O 在酸性条件下生成Cu 2(蓝色 )和单质铜 (红色 ),反应的离子方程式为 Cu2O2H=Cu 2 CuH2O。(3)H2O2不产生污染物,不引入杂质。 4(201
8、8 安顺检测 )工业上由黄铜矿(主要成分为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 Cu 2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
9、极电极反应式为_ 。 答案(1)cd (2)3Cu2O 2Al= 高温 Al2O36Cu (3)bd (4)4H O 24e =2H 2O 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,粗铜作阳极,与电源正极相连,发 生氧化反应,b 对;电解过程中Cu 2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
10、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 ): 2CuFeS24O2= 800 Cu2S3SO22FeO(炉渣 ) 2Cu2S3O2= 1 200 2Cu 2O2SO2 2Cu2OCu2S= 1 200 6Cu SO2 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作阳极,失电子变为Cu 2 , 用纯铜棒作阴极即可得精铜。 考点二金属材料与金
11、属矿物的开发利用 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 金属材料 黑色金属材料:铁、铬、锰以及它们的合金 有色金属材料:除黑色金属以外的其他金属及其合金 (1)重要的黑色金属材料 钢 钢是用量最大、用途最广的合金。 钢 碳素钢 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 合金钢:具有各种不同的优良性能,用于制不锈钢 及各种特种钢
12、(2)几种有色金属材料 铝及铝合金 铝 性能:良好的延展性和导电性 用途:制导线 铝合金 性能:密度小、强度高、塑性好、易于成型、 制造工艺简单、成本低廉 用途:主要用于建筑业、容器和包装业、 交通运输业、电子行业等 铜及铜合金 铜 性能:良好的导电性和导热性 用途:主要用于电器和电子工业、建筑业 铜合金:青铜是我国使用最早的合金,常见的 还有黄铜和白铜 3金属矿物的开发利用 (1)金属在自然界中的存在 在地壳中除了金、铂等少数极不活泼的金属外,绝大多数金属元素以_形式 存在。 (2)金属冶炼的实质 金属元素只有正价,没有负价,所以金属的冶炼过程就是把金属从其化合物中_ 出来的过程。 (3)金
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- 金属材料 金属 矿物 开发利用
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