高中化學(xué) 第9講 銅及其化合物課件 新人教必修1

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1、第9講銅及其化合物金屬材料及金屬礦物的開發(fā)利用一、銅及其化合物一、銅及其化合物1.單質(zhì)銅單質(zhì)銅(1)物理性質(zhì):紫紅紫紅色固體,具有良好的延展性、導(dǎo)熱熱性和導(dǎo)電電性。(2)化學(xué)性質(zhì)教材研讀教材研讀寫出上圖中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式:a.與潮濕空氣反應(yīng):2Cu+O2+CO2+H2OCu2(OH)2CO3。b.與S反應(yīng):2Cu+SCu2S。c.與氧化性酸反應(yīng)與濃硫酸共熱:Cu+2H2SO4(濃濃)CuSO4+SO2+2H2O;與稀硝酸反應(yīng):3Cu+8H+2N3Cu2+2NO+4H2O(離子方程式)。d.與鹽溶液反應(yīng)(寫離子方程式)與硝酸銀溶液反應(yīng):Cu+2Ag+2Ag+Cu2+;與FeCl3

2、溶液反應(yīng):Cu+2Fe3+2Fe2+Cu2+。(3)銅的冶煉a.火法煉銅:Cu2S+O22Cu+SO2。b.濕法煉銅:Fe+CuSO4FeSO4+Cu。c.電解精煉:電解時(shí),用純銅作陰極,粗銅作陽極,用CuSO4溶液作電解液。3O2.氧化銅和氧化亞銅氧化銅和氧化亞銅3.氫氧化銅(1)物理性質(zhì):藍(lán)藍(lán)色、不不溶于水的固體。(2)化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用4.五水硫酸銅五水硫酸銅CuSO45H2O為藍(lán)色晶體,俗稱藍(lán)礬、膽礬。無水CuSO4為白色粉末,遇水變藍(lán)色藍(lán)色(生成CuSO45H2O),可用于檢驗(yàn)水。5.堿式碳酸銅堿式碳酸銅堿式碳酸銅的化學(xué)式為Cu2(OH)2CO3,是銅綠的成分,是銅在潮濕的空氣中被銹蝕的

3、產(chǎn)物,其受熱易分解:Cu2(OH)2CO32CuO+H2O+CO2。自測(cè)自測(cè)1某研究小組用廢銅粉制取膽礬,設(shè)計(jì)了如下三個(gè)實(shí)驗(yàn)方案:(1)CuCuSO4硫酸銅溶液CuSO45H2O。(2)CuCuO硫酸銅溶液CuSO45H2O。(3)硫酸銅溶液CuSO45H2O。對(duì)三個(gè)方案進(jìn)行評(píng)價(jià),你認(rèn)為最好的是哪個(gè)方案?Cu熱空氣答案答案方案(1):產(chǎn)生污染性氣體,且消耗硫酸較多。方案(2):消耗能量較多,且步驟復(fù)雜。方案(3):不產(chǎn)生污染性氣體,原料利用率高,節(jié)約能源。因而方案(3)更經(jīng)濟(jì)合理。特別提示特別提示(1)通常Cu2+在溶液中呈藍(lán)色,可作為Cu2+的判定依據(jù)。(2)Cu2+與堿反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀Cu

4、(OH)2,這是鑒定Cu2+的原理之一。(3)銅鹽溶液有毒,主要是因?yàn)镃u2+為重金屬離子,能使蛋白質(zhì)變性而失去生理活性,人們利用它的這一性質(zhì)用膽礬、熟石灰、水配成波爾多液,用來殺蟲。自測(cè)自測(cè)2孔雀石的主要成分為Cu2(OH)2CO3。某同學(xué)設(shè)計(jì)的從孔雀石中冶煉銅的方案如下(假設(shè)孔雀石中雜質(zhì)不溶于水和稀硫酸):足量金屬粉末孔雀石溶液Cu(1)反應(yīng)能觀察到的現(xiàn)象是,有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為。(2)反應(yīng)加入的金屬可能是,有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為。答案答案(1)固體逐漸消失,溶液由無色變成藍(lán)色,有氣泡產(chǎn)生Cu2(OH)2CO3+2H2SO42CuSO4+CO2+3H2O(2)鐵粉(答案合理即可)Fe+C

5、u2+Fe2+Cu(答案合理即可)解析解析(1)孔雀石中加入稀硫酸可看到孔雀石逐漸溶解,溶液由無色變?yōu)樗{(lán)色,且有氣泡產(chǎn)生;反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu2(OH)2CO3+2H2SO42CuSO4+CO2+3H2O。(2)經(jīng)過濾除去難溶于水和稀硫酸的雜質(zhì),則濾液中主要含有CuSO4和H2SO4,加入的金屬粉末能將Cu2+從溶液中置換出來即可,故可能是Fe或Zn等。二、合金及常見金屬材料二、合金及常見金屬材料1.合金合金2.常見金屬材料常見金屬材料(1)重要的黑色金屬材料鋼鋼鋼是用量最大、用途最廣的合金。鋼(2)銅合金銅合金常見的銅合金主要包括青銅青銅、黃銅和白銅等。:,:,:,:,低碳鋼 韌性、焊接性

6、好 強(qiáng)度低碳素鋼 中碳鋼 強(qiáng)度高 韌性及加工性好高碳鋼 硬而脆 熱處理后彈性好合金鋼 具有各種不同的優(yōu)良性能 用于制不銹鋼及各種特種鋼自測(cè)自測(cè)3下列關(guān)于金屬的說法中,不正確的是()A.合金比純金屬具有更好的性能,合金的熔點(diǎn)一般比各成分金屬的低B.一般情況下,合金的硬度大于其各成分金屬的硬度C.常用電解法冶煉鈉、鎂、鋁等活潑金屬D.由于鋁在常溫下不能與氧氣反應(yīng),所以鋁制品具有一定的抗腐蝕性,是一種應(yīng)用廣泛的金屬材料D答案答案DA項(xiàng),合金的熔點(diǎn)一般比其成分金屬的低;B項(xiàng),一般情況下,合金的硬度比其成分金屬的大;C項(xiàng),活潑金屬常用電解法冶煉,如鈉、鎂、鋁等;D項(xiàng),鋁在常溫下能與氧氣反應(yīng),并在鋁的表面

7、形成一層致密的氧化鋁保護(hù)膜,所以鋁制品具有一定的抗腐蝕性。自測(cè)自測(cè)4某化學(xué)興趣小組對(duì)奧運(yùn)會(huì)金牌成分提出猜想:甲認(rèn)為金牌是由純金制造的;乙認(rèn)為金牌是由金銀合金制成的;丙認(rèn)為金牌是由黃銅(銅鋅合金)制成的。為了驗(yàn)證他們的猜想,請(qǐng)你選擇一種試劑來證明甲、乙、丙猜想的正誤()A.硫酸銅溶液B.稀硝酸C.鹽酸D.硝酸銀溶液B答案答案B純金遇到稀硝酸不溶解;金銀合金遇到稀硝酸會(huì)部分溶解;黃銅遇到稀硝酸會(huì)全部溶解。三、金屬礦物的開發(fā)和利用三、金屬礦物的開發(fā)和利用1.金屬在自然界中存在的形態(tài)金屬在自然界中存在的形態(tài)除了金金、鉑鉑等極少數(shù)金屬外,絕大多數(shù)金屬以化合化合物物的形式存在于自然界中。在這些金屬化合物中

8、,金屬元素都顯正化合價(jià)。2.金屬冶煉的實(shí)質(zhì)金屬冶煉的實(shí)質(zhì)使金屬化合物中的金屬離子得得電子被還原還原為金屬單質(zhì)的過程:Mn+ne-M。4.金屬冶煉方法金屬冶煉方法(1)熱分解法例如:2HgO2Hg+O2,2Ag2O4Ag+O2。用熱分解法冶煉金屬的特點(diǎn):金屬元素的金屬性弱弱,金屬元素的原子不易不易失去電子,對(duì)應(yīng)的金屬離子容易容易得到電子,該金屬元素所形成的化合物穩(wěn)定性較差較差。3.金屬冶煉的一般步驟金屬冶煉的一般步驟(2)熱還原法a.焦炭還原法。例如:C還原ZnO、CuO,化學(xué)方程式依次為C+2ZnO2Zn+CO2、C+2CuO2Cu+CO2。b.一氧化碳還原法。例如:CO還原Fe2O3、CuO

9、,化學(xué)方程式依次為3CO+Fe2O32Fe+3CO2、CO+CuOCu+CO2。c.氫氣還原法。例如:H2還原WO3、Fe3O4,化學(xué)方程式依次為3H2+WO3W+3H2O、4H2+Fe3O43Fe+4H2O。d.活潑金屬還原法。例如:Al還原Cr2O3、V2O5,化學(xué)方程式依次為2Al+Cr2O3Al2O3+2Cr、10Al+3V2O56V+5Al2O3。(3)電解法例如:電解熔融Al2O3、MgCl2、NaCl制Al、Mg、Na,化學(xué)方程式依次為2Al2O3(熔融熔融)4Al+3O2,MgCl2(熔融熔融)Mg+Cl2,2NaCl(熔融熔融)2Na+Cl2。特別提示特別提示(1)電解法冶煉

10、活潑金屬使用的是熔融的金屬鹽或金屬氧化物,不是鹽溶液。(2)鈉、鎂的冶煉是電解熔融的NaCl、MgCl2,鋁的冶煉是電解加了冰晶石的熔融Al2O3,而不是電解熔融AlCl3,因?yàn)锳lCl3是共價(jià)化合物,熔融狀態(tài)不導(dǎo)電。自測(cè)自測(cè)5(1)鋁是地殼中含量最高的金屬元素,為什么人類對(duì)鋁的使用比鐵、銅晚得多?(2)熱還原法用到的還原劑有焦炭、CO和H2,試從所得產(chǎn)物純度及對(duì)環(huán)境污染的角度考慮哪種還原劑更好?答案答案(1)鋁的金屬活動(dòng)性比鐵、銅強(qiáng),難于冶煉。(2)最好的還原劑是H2;原因是焦炭會(huì)使產(chǎn)品的純度降低,CO會(huì)污染環(huán)境。自測(cè)自測(cè)6下列制備金屬單質(zhì)的方法或原理正確的是()A.在高溫條件下,用H2還原

11、MgO制備單質(zhì)MgB.在通電條件下,電解熔融Al2O3制備單質(zhì)AlC.在通電條件下,電解飽和食鹽水制備單質(zhì)NaD.加強(qiáng)熱,使CuO在高溫條件下分解制備單質(zhì)CuB答案答案B制備單質(zhì)Mg應(yīng)該用電解熔融MgCl2的方法;制備單質(zhì)Na采用電解熔融NaCl的方法;制備單質(zhì)Cu用熱還原法?？键c(diǎn)突破考點(diǎn)突破考點(diǎn)一金屬活動(dòng)性順序及其應(yīng)用考點(diǎn)一金屬活動(dòng)性順序及其應(yīng)用考點(diǎn)二守恒法在化學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用考點(diǎn)二守恒法在化學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用考點(diǎn)一金屬活動(dòng)性順序及其應(yīng)用考點(diǎn)一金屬活動(dòng)性順序及其應(yīng)用典例典例1化學(xué)在生活中有著廣泛的應(yīng)用,下列對(duì)應(yīng)關(guān)系錯(cuò)誤的是()化學(xué)性質(zhì)實(shí)際應(yīng)用AAl2(SO4)3和小蘇打反應(yīng)泡沫滅火器滅火B(yǎng)鐵比銅金

12、屬性強(qiáng)FeCl3腐蝕Cu刻制印刷電路板C次氯酸鹽具有氧化性漂白粉漂白織物DHF與SiO2反應(yīng)氫氟酸在玻璃器皿上刻蝕標(biāo)記B答案答案BFeCl3與Cu的反應(yīng)為2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2,不能用來比較鐵與銅的金屬性強(qiáng)弱,故錯(cuò)誤。1-1下列關(guān)于金屬冶煉的說法中正確的是()A.金屬銀、汞可用熱分解法冶煉B.可用熱分解法冶煉金、鉑C.金屬M(fèi)g、Al都可以用電解熔融氯化物的方法制得D.電解法是冶煉活潑金屬(如鉀、鈉、鎂、鋁等)的唯一方法A答案答案AA項(xiàng),銀、汞為不活潑金屬,工業(yè)上可用熱分解其氧化物制得;B項(xiàng),金、鉑極不活潑,應(yīng)用富集法(物理方法)冶煉;C項(xiàng),AlCl3為共價(jià)化合物,熔融狀態(tài)不

13、導(dǎo)電,工業(yè)上制備金屬Al是用電解熔融Al2O3的方法;D項(xiàng),工業(yè)上冶煉鉀可以用鈉還原法:Na+KClNaCl+K,反應(yīng)制得的鉀蒸氣遇冷即得到金屬鉀。1-2氧化還原反應(yīng)廣泛應(yīng)用于金屬的冶煉。下列說法不正確的是()A.冶煉鐵的主要原料有鐵礦石、焦炭、空氣、石灰石等,其中石灰石的作用是除去鐵礦石中的脈石(二氧化硅)B.濕法煉銅與火法煉銅的反應(yīng)中,銅元素都發(fā)生還原反應(yīng)C.工業(yè)上Mg可由電解熔融的MgO制取,Na可由電解熔融的NaCl制取D.鋁熱法還原鐵的反應(yīng)中,放出的熱量能使鐵熔化C答案答案C工業(yè)上用電解熔融MgCl2的方法冶煉金屬鎂。守恒法是中學(xué)化學(xué)計(jì)算中一種很重要的方法,也是解題中應(yīng)用最多的方法之

14、一。其特點(diǎn)是抓住有關(guān)變化的始態(tài)和終態(tài),忽略中間過程,利用其中某種不變量建立關(guān)系式,從而簡(jiǎn)化思路,快速解題。守恒法主要包括質(zhì)量守恒法、原子守恒法、電荷守恒法、得失電子守恒法等。1.質(zhì)量守恒法質(zhì)量守恒法質(zhì)量守恒主要包括兩項(xiàng)內(nèi)容:參加反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和;反應(yīng)前后各元素的質(zhì)量守恒。2.原子守恒法原子守恒法原子守恒主要指系列反應(yīng)中某原子個(gè)數(shù)(或物質(zhì)的量)不變,以此為基礎(chǔ)考點(diǎn)二守恒法在化學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用考點(diǎn)二守恒法在化學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用可求出與該原子相關(guān)聯(lián)的某些物質(zhì)的數(shù)量(或質(zhì)量)。3.電荷守恒法電荷守恒法電荷守恒即溶液中陽離子所帶的正電荷總數(shù)=陰離子所帶的負(fù)電荷總數(shù)。常見的電荷守

15、恒有以下幾種情況:化合物化學(xué)式中存在的電中性原則(正、負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為0);離子反應(yīng)中的電荷守恒(反應(yīng)前后凈電荷數(shù)相等);電解質(zhì)溶液中存在的電荷守恒(陰、陽離子電荷總數(shù)相等)。4.得失電子守恒法得失電子守恒法氧化還原反應(yīng)中(或系列化學(xué)反應(yīng)中),氧化劑得電子總數(shù)=還原劑失電子總數(shù)。典例典例2現(xiàn)有CuO和Fe2O3組成的混合物ag,向其中加入2molL-1的硫酸溶液50mL,恰好完全反應(yīng)。若將ag該混合物在足量H2中加熱,使其充分反應(yīng),冷卻后剩余固體質(zhì)量為()A.1.6agB.(a-1.6)gC.(a-3.2)gD.1.6gB答案答案B金屬氧化物與硫酸恰好完全反應(yīng),生成n(H2O)=n(H2SO4

16、)=5010-3L2molL-1=0.1mol。生成的H2O中的氧元素完全來自于金屬氧化物,所以ag金屬氧化物中氧元素的質(zhì)量為0.1mol16gmol-1=1.6g,則ag金屬氧化物被足量H2還原后剩余固體質(zhì)量為(a-1.6)g。2-1有一塊鐵的“氧化物”樣品,用140mL5.0molL-1鹽酸恰好將其完全溶解,所得溶液還能吸收0.025molCl2,恰好使其中的Fe2+全部轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3+,則該樣品可能的化學(xué)式為()A.Fe2O3B.Fe3O4C.Fe4O5D.Fe5O7D答案答案D根據(jù)2Fe2+Cl22Fe3+2Cl-可知鐵的“氧化物”樣品用鹽酸溶解后所得溶液中n(Fe2+)=0.025mo

17、l2=0.05mol,根據(jù)電荷守恒得2n(Fe2+)+3n(Fe3+)=n(Cl-),則n(Fe3+)=0.2mol,故n(Fe2+) n(Fe3+)=0.05 0.2=1 4,該氧化物可表示為FeO2Fe2O3,即Fe5O7。2-2向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入150mL4molL-1的稀硝酸恰好使混合物完全溶解,放出2.24LNO(標(biāo)準(zhǔn)狀況),往所得溶液中加入KSCN溶液,無紅色出現(xiàn)。若用足量的H2在加熱條件下還原相同質(zhì)量的混合物,所得到鐵的物質(zhì)的量為()A.0.21molB.0.25molC.0.3molD.0.35molB答案答案B稀硝酸恰好使混合物完全溶解,加入KSCN溶液,無紅色出現(xiàn),說明鐵元素在溶液中以Fe2+形式存在,根據(jù)氮原子守恒可以求出nFe(NO3)2=(0.15L4molL-1-2.24L22.4Lmol-1)2=0.25mol,再由鐵原子守恒可知,用足量的H2在加熱條件下還原相同質(zhì)量的混合物,所得到的鐵的物質(zhì)的量為0.25mol。