金属及其化合物第13讲金属材料及金属矿物的开发利用练习

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①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_________________________________________ ________________________________________________________________________。

②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 ①铜锈 2Cu ＋O 2＋CO 2＋H 2O===Cu 2(OH)2CO 3 ②2Cu ＋O 2=====△2CuO 2Cu ＋S=====△Cu 2S 2．铜的重要化合物(1)Cu 2(OH)2CO 3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：Cu 2(OH)2CO 3=====△2CuO ＋CO 2↑＋H 2O ，可溶于稀硫酸，离子方程式：Cu 2(OH)2CO 3＋4H ＋===2Cu 2＋＋CO 2↑＋3H 2O 。

(2)黑色氧化铜在高温下分解为红色的Cu 2O ，化学方程式为4CuO=====高温2Cu 2O ＋O 2↑。

(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CuSO 4·5H 2O=====△CuSO 4＋5H 2O 。

(4)红色的Cu 2O 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Cu 2O ＋2H ＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。

铜及其化合物的性质、应用(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)×(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Cu 2O ，Cu 2O 与H ＋发生反应：Cu 2O ＋2H ＋===Cu ＋Cu 2＋＋H 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Cu 2O 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 、Cu 2O 和单质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CuCl 2·2H 2O 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1molCuS 则消耗3molO 2B ．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CuCl 2·2H 2O 晶体加热可制得CuCl 2固体 答案 B解析 A 项，2CuS ＋3O 2=====高温2CuO ＋2SO 2，由方程式可知，1molCuS 消耗1.5molO 2，错误；B 项，废气中含有SO 2，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，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CuCl 2·2H 2O 直接加热脱水，Cu 2＋水解，HCl 挥发会产生Cu(OH)2，无法得到CuCl 2，错误。

题组二 铜及其化合物的制取3．Cu 2S 是火法炼铜的重要原料之一，下面是由Cu 2S 冶炼铜及制取CuSO 4·5H 2O 的流程图： Cu 2S ――→O 2△Cu ――→焙烧Cu 2O 、CuO ――→足量稀硫酸A ――→操作ⅠB ――→蒸发、结晶、过滤胆矾 (1)Cu 2S 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Cu 2O 、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Ⅰ中加入的试剂最好是________(填字母)。

A ．适量的NaNO 3B ．适量的HNO 3C ．适量的H 2O 2 答案 (1)＋1 Cu 2S ＋O 2=====△2Cu ＋SO 2 (2)Cu 2O ＋2H ＋===Cu 2＋＋Cu ＋H 2O (3)C解析 (1)Cu 2S 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Cu 2S ＋O 2=====△2Cu ＋SO 2。

(2)依据信息知Cu 2O 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Cu 2O ＋2H ＋===Cu 2＋＋Cu ＋H 2O 。

(3)H 2O 2不产生污染物，不引入杂质。

4．(2018·安顺检测)工业上由黄铜矿(主要成分为CuFeS 2)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 c ．NaOH 溶液d ．氨水(2)由泡铜冶炼粗铜的化学方程式为_______________________________________________ ________________________________________________________________________。

(3)以CuSO 4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2Cu ＋O 2＋2H 2SO 4===2CuSO 4＋2H 2O 可制备CuSO 4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为____________________________________________________________。

答案 (1)cd(2)3Cu 2O ＋2Al=====高温Al 2O 3＋6Cu (3)bd(4)4H ＋＋O 2＋4e －===2H 2O解析 (1)气体A 中的大气污染物为SO 2，可以用NaOH 溶液或氨水吸收。

(2)依据图示，泡铜中的Cu 2O 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，O 2发生还原反应，因此正极反应式为O 2＋4H ＋＋4e －===2H 2O 。

铜的冶炼“两方法”(1)湿法炼铜：Fe ＋CuSO 4===FeSO 4＋Cu 。

(2)高温炼铜：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜)： 2CuFeS 2＋4O 2=====800℃Cu 2S ＋3SO 2＋2FeO(炉渣) 2Cu 2S ＋3O 2=====1200℃2Cu 2O ＋2SO 2 2Cu 2O ＋Cu 2S =====1200℃6Cu ＋SO 2↑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。

①熔点：一般比它的各成分金属的低； ②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(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。