資源簡介

第15講　銅　金屬材料　金屬冶煉
1. 了解銅單質及其重要化合物的性質、用途。
2．理解含銅重要化合物的制備原理及過程。
3．了解金屬冶煉的原理和方法。
考點一　銅及其化合物
1.銅
(1)物理性質：紫紅色固體，具有良好的延展性、導熱性和導電性，不能被磁鐵吸引。
(2)化學性質
寫出下列反應的化學方程式
①生成銅銹：________________________________________________；
②銅在空氣中加熱：2Cu＋O2 2CuO；
③銅絲在硫蒸氣中反應：2Cu＋SCu2S。
2．氧化銅和氧化亞銅
名稱 氧化銅 氧化亞銅
顏色 黑色 磚紅色
與酸反應(H＋) CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O ____________________________________
與H2反應 CuO＋H2Cu＋H2O ____________________________________
轉化關系 ________________________
3.氫氧化銅
(1)物理性質：藍色不溶于水的固體。
(2)化學性質及應用
反應①的化學方程式：Cu(OH)2CuO＋H2O。
反應②的離子方程式：Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O。
4．銅鹽
(1)Cu2(OH)2CO3的名稱為堿式碳酸銅，是銅綠、孔雀石的主要成分。其受熱分解的化學方程式為________________________________________________________________________。
(2)CuSO4·5H2O為藍色晶體，俗稱藍礬、膽礬，其受熱分解的化學方程式為CuSO4·5H2OCuSO4＋5H2O，藍色晶體受熱轉化為白色粉末。
【師說·助學】　無水CuSO4遇水變藍色，可用于檢驗水的存在。
[易錯診斷]　判斷正誤，錯誤的說明理由。
1．將銅片置于干燥的空氣中，不易被腐蝕：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2．CuSO4·5H2O失去結晶水屬于物理變化：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
3．將表面有銅綠的銅器放入鹽酸中浸泡除去銅綠：________________________________________________________________________。
4．CuO是黑色固體，溶于水生成Cu(OH)2：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【教考銜接】
典例 新制氫氧化銅存在平衡：Cu(OH)2＋2OH－ [Cu(OH)4]2－(深藍色)。某同學進行下列實驗：
下列說法不正確的是(　　)
A．①中出現藍色沉淀
B．③中現象是正向移動的結果
C．④中現象證明葡萄糖具有還原性
D．對比②和④可知Cu(OH)2氧化性強于
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【對點演練】
考向一　銅及其化合物的性質和應用
1．某研究小組通過實驗探究Cu及其重要化合物的性質，下列操作正確且能達到目的的是(　　)
A．將銅絲插入濃硫酸中加熱，反應完后把水加入反應器中，觀察硫酸銅溶液的顏色
B．常溫下將銅絲伸入盛滿氯氣的集氣瓶中，觀察CuCl2的生成
C．將CuCl2溶液在蒸發皿中加熱蒸干，得到無水CuCl2固體
D．將表面有銅綠的銅器放入稀鹽酸中浸泡，除去銅綠
考向二　銅及其化合物的制備
2．CuSO4用途廣泛，以Cu為原料制CuSO4有多種方法。
(1)實驗室可用Cu與濃硫酸反應制CuSO4。
①Cu與濃硫酸反應的化學方程式是____________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
②該方法制CuSO4存在的不足是____________________________________________________(寫出任意一條)
(2)實驗小組采取如下方法制CuSO4。
實驗表明，Fe3＋能加快生成CuSO4的反應速率，加快原理可表述為
ⅰ.2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
ⅱ.……
ⅱ的離子方程式是_________________________________。
考點二　金屬冶煉及金屬材料
1.合金
2．常見金屬材料
(1)金屬材料的分類
金屬材料
(2)三種常見的合金
3．金屬的冶煉
(1)金屬在自然界中存在的形態
(2)金屬冶煉的實質：把金屬從化合態還原為游離態。
(3)金屬冶煉的方法
[易錯診斷]　判斷正誤，錯誤的說明理由。
1．合金材料中不可能含有非金屬元素：____________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________
2．合金的硬度一般大于成分金屬，而熔點一般低于成分金屬：____________________________________________________________________。
3．工業上電解熔融的AlCl3制取Al：____________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
【教考銜接】
典例1 正誤判斷，正確的打“√”，錯誤的打“×”。
(1)青銅器“四羊方尊”的主要材質為合金[2023·湖南卷，1A](　　)
(2)青銅和黃銅是不同結構的單質銅[2022·全國乙卷，7C] (　　)
(3)青銅比純銅熔點低、硬度大，所以古代用青銅鑄劍[2022·江蘇卷，7C] (　　)
(4)膽礬表面出現白色粉末發生的反應：
CuSO4·5H2O===CuSO4＋5H2O[2023·全國乙卷，11D](　　)
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
典例2 [2021·河北卷，1]“灌鋼法”是我國古代勞動人民對鋼鐵冶煉技術的重大貢獻，陶弘景在其《本草經集注》中提到“鋼鐵是雜煉生鍒作刀鐮者”。“灌鋼法”主要是將生鐵和熟鐵(含碳量約0.1%)混合加熱，生鐵熔化灌入熟鐵，再鍛打成鋼。下列說法錯誤的是(　　)
A．鋼是以鐵為主的含碳合金
B．鋼的含碳量越高，硬度和脆性越大
C．生鐵由于含碳量高，熔點比熟鐵高
D．冶煉鐵的原料之一赤鐵礦的主要成分為Fe2O3
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【對點演練】
1．下列說法正確的是(　　)
A．工業上通過電解氯化鈉溶液制備金屬鈉和氯氣
B．鋼鐵廠用熱還原法冶煉鐵
C．工業上電解熔融狀態的Al2O3制備Al不涉及氧化還原反應
D．MgCl2(aq)Mg(OH)2MgOMg
2．工業上由黃銅礦(主要成分CuFeS2)冶煉銅的主要流程如下：
(1)氣體A中的大氣污染物可選用下列試劑中的________吸收(填字母序號)。
a．濃硫酸 b．稀硝酸
c．NaOH溶液 d．氨水
(2)由泡銅冶煉粗銅的化學反應方程式為___________________________________________________________________
________________________________________________________________。
(3)以CuSO4溶液為電解質溶液進行粗銅(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等雜質)的電解精煉，下列說法正確的是________(填字母序號)。
a．電能全部轉化為化學能
b．粗銅接電源正極，發生氧化反應
c．溶液中Cu2＋向陽極移動
d．利用陽極泥可回收Ag、Pt、Au等金屬
歸納總結
冶煉銅的“3方法”
(1)火法煉銅(還原法煉銅)：Cu2S＋O22Cu＋SO2。
火法煉銅得到的銅為粗銅，粗銅中銅的含量為99.5%～99.7%，主要含有Ag、Zn、Fe、Au等雜質，粗銅通過電解精煉可得到純度達99.95%～99.98%的銅。
(2)濕法煉銅：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。
(3)生物煉銅：某些微生物能耐受銅鹽的毒性，并能利用空氣中的氧氣氧化硫化亞銅礦石，然后把不溶性的硫化銅轉化為可溶性的硫酸銅。
第15講　銅　金屬材料　金屬冶煉
考點一
夯實·必備知識
1．(2)①2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3
2．Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O　Cu2O＋H22Cu＋H2O　4CuO2Cu2O＋O2↑
4．(1)Cu2(OH)2CO32CuO＋H2O＋CO2↑
易錯診斷
1．正確。
2．錯誤。CuSO4·5H2O失去結晶水屬于化學變化。
3．正確。
4．錯誤。CuO難溶于水。
突破·關鍵能力
教考銜接
典例　解析：CuSO4溶液與NaOH溶液反應可生成藍色沉淀Cu(OH)2，A正確；新制Cu(OH)2存在平衡：Cu(OH)2＋2OH－ [Cu(OH)4]2－，加入NaOH，氫氧根離子的濃度增大，平衡正向移動，B正確；③中加入葡萄糖溶液有磚紅色的沉淀生成，說明葡萄糖中含有醛基，所以葡萄糖具有還原性，C正確；④中氧化葡萄糖的是[Cu(OH)4]2－，而②中未生成磚紅色沉淀，可知氧化性：Cu(OH)2<[Cu(OH)4]2－，D錯。
答案：D
對點演練
1．解析：A項，應將反應后的液體倒入盛水的燒杯中，并不斷攪拌；B項，應將銅絲在空氣中加熱到紅熱后伸入盛滿氯氣的集氣瓶中；C項，CuCl2水解生成的鹽酸易揮發，加熱蒸干CuCl2溶液得不到無水CuCl2固體。
答案：D
2．解析：(1)①Cu與濃硫酸反應的化學方程式為Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O；②該方法反應產生SO2，對環境有污染，濃硫酸濃度減小后，反應停止，濃硫酸利用率不高。(2)生成的Fe2＋被氧氣氧化，4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O。
答案：(1)①Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O
②反應產生SO2，對環境有污染或氧化劑濃硫酸利用率不高(其他合理答案正確均可)
(2)4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O
考點二
夯實·必備知識
易錯診斷
1．錯誤。合金是指兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質。
2．正確。
3．錯誤。工業上電解熔融的Al2O3制取Al，熔融的AlCl3不能電解。
突破·關鍵能力
教考銜接
典例1　答案：(1)√　(2)×　(3)√　(4)√
典例2　解析：鋼是含碳量低的鐵合金，故A正確；鋼的硬度和脆性與含碳量有關，隨著含碳量的增大而增大，故B正確；由題意可知，生鐵熔化灌入熟鐵，再鍛打成鋼，說明生鐵的熔點低于熟鐵，故C錯誤；赤鐵礦的主要成分是Fe2O3，可用于冶煉鐵，故D正確。
答案：C
對點演練
1．解析：電解NaCl溶液生成NaOH、H2和Cl2，得不到單質鈉，A錯誤；電解熔融Al2O3發生的是氧化還原反應，C錯誤；工業上冶煉鎂是電解熔融MgCl2而不是MgO，D錯誤。
答案：B
2．答案：(1)cd　(2)3Cu2O＋2AlAl2O3＋6Cu
(3)bd(共30張PPT)
第15講　銅　金屬材料　金屬冶煉
1. 了解銅單質及其重要化合物的性質、用途。
2．理解含銅重要化合物的制備原理及過程。
3．了解金屬冶煉的原理和方法。
考點一
考點二
考點一
考點一　銅及其化合物
1.銅
(1)物理性質：紫紅色固體，具有良好的延展性、導熱性和導電性，不能被磁鐵吸引。
(2)化學性質
寫出下列反應的化學方程式
①生成銅銹：_______________________________________；
②銅在空氣中加熱：2Cu＋O2 2CuO；
③銅絲在硫蒸氣中反應：2Cu＋S Cu2S。
2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3
2．氧化銅和氧化亞銅
名稱 氧化銅 氧化亞銅
顏色 黑色 磚紅色
與酸反應(H＋) CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O _______________________
與H2反應 CuO＋H2 Cu＋H2O
_______________________
轉化關系 ________________________
Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O
3.氫氧化銅
(1)物理性質：藍色不溶于水的固體。
(2)化學性質及應用
反應①的化學方程式：Cu(OH)2 CuO＋H2O。
反應②的離子方程式：Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O。
4．銅鹽
(1)Cu2(OH)2CO3的名稱為堿式碳酸銅，是銅綠、孔雀石的主要成分。其受熱分解的化學方程式為
___________________________________。
(2)CuSO4·5H2O為藍色晶體，俗稱藍礬、膽礬，其受熱分解的化學方程式為CuSO4·5H2O CuSO4＋5H2O，藍色晶體受熱轉化為白色粉末。
【師說·助學】　無水CuSO4遇水變藍色，可用于檢驗水的存在。
【師說·助學】　無水CuSO4遇水變藍色，可用于檢驗水的存在。
[易錯診斷]　判斷正誤，錯誤的說明理由。
1．將銅片置于干燥的空氣中，不易被腐蝕：
_________________________________________________________。
2．CuSO4·5H2O失去結晶水屬于物理變化：
_________________________________________________________。
3．將表面有銅綠的銅器放入鹽酸中浸泡除去銅綠：
_________________________________________________________。
4．CuO是黑色固體，溶于水生成Cu(OH)2：
_________________________________________________________。
正確。
錯誤。CuSO4·5H2O失去結晶水屬于化學變化。
正確。
錯誤。CuO難溶于水。
【教考銜接】
典例 新制氫氧化銅存在平衡：Cu(OH)2＋2OH－ [Cu(OH)4]2－(深藍色)。某同學進行下列實驗：
下列說法不正確的是(　　)
A．①中出現藍色沉淀
B．③中現象是正向移動的結果
C．④中現象證明葡萄糖具有還原性
D．對比②和④可知Cu(OH)2氧化性強于
答案：D
解析：CuSO4溶液與NaOH溶液反應可生成藍色沉淀Cu(OH)2，A正確；新制Cu(OH)2存在平衡：Cu(OH)2＋2OH－ [Cu(OH)4]2－，加入NaOH，氫氧根離子的濃度增大，平衡正向移動，B正確；③中加入葡萄糖溶液有磚紅色的沉淀生成，說明葡萄糖中含有醛基，所以葡萄糖具有還原性，C正確；④中氧化葡萄糖的是[Cu(OH)4]2－，而②中未生成磚紅色沉淀，可知氧化性：Cu(OH)2<[Cu(OH)4]2－，D錯。
【對點演練】
考向一　銅及其化合物的性質和應用
1．某研究小組通過實驗探究Cu及其重要化合物的性質，下列操作正確且能達到目的的是(　　)
A．將銅絲插入濃硫酸中加熱，反應完后把水加入反應器中，觀察硫酸銅溶液的顏色
B．常溫下將銅絲伸入盛滿氯氣的集氣瓶中，觀察CuCl2的生成
C．將CuCl2溶液在蒸發皿中加熱蒸干，得到無水CuCl2固體
D．將表面有銅綠的銅器放入稀鹽酸中浸泡，除去銅綠
答案：D
解析：A項，應將反應后的液體倒入盛水的燒杯中，并不斷攪拌；B項，應將銅絲在空氣中加熱到紅熱后伸入盛滿氯氣的集氣瓶中；C項，CuCl2水解生成的鹽酸易揮發，加熱蒸干CuCl2溶液得不到無水CuCl2固體。
考向二　銅及其化合物的制備
2．CuSO4用途廣泛，以Cu為原料制CuSO4有多種方法。
(1)實驗室可用Cu與濃硫酸反應制CuSO4。
①Cu與濃硫酸反應的化學方程式是
______________________________________________________。
②該方法制CuSO4存在的不足是__________________________________________________________________(寫出任意一條)
反應產生SO2，對環境有污染或氧化劑濃硫酸利用率不高(其他合理答案正確均可)
(2)實驗小組采取如下方法制CuSO4。
實驗表明，Fe3＋能加快生成CuSO4的反應速率，加快原理可表述為
ⅰ.2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
ⅱ.……
ⅱ的離子方程式是_________________________________。
4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O
解析：生成的Fe2＋被氧氣氧化，4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O。
考點二
考點二　金屬冶煉及金屬材料
1.合金
2．常見金屬材料
(1)金屬材料的分類
金屬材料
(2)三種常見的合金
3．金屬的冶煉
(1)金屬在自然界中存在的形態
(2)金屬冶煉的實質：把金屬從化合態還原為游離態。
(3)金屬冶煉的方法
[易錯診斷]　判斷正誤，錯誤的說明理由。
1．合金材料中不可能含有非金屬元素：
________________________________________________________。
2．合金的硬度一般大于成分金屬，而熔點一般低于成分金屬：
________________________________________________________。
3．工業上電解熔融的AlCl3制取Al：
________________________________________________________。
錯誤。合金是指兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質。
正確。
錯誤。工業上電解熔融的Al2O3制取Al，熔融的AlCl3不能電解。
【教考銜接】
典例1 正誤判斷，正確的打“√”，錯誤的打“×”。
(1)青銅器“四羊方尊”的主要材質為合金[2023·湖南卷，1A](　　)
(2)青銅和黃銅是不同結構的單質銅[2022·全國乙卷，7C] (　　)
(3)青銅比純銅熔點低、硬度大，所以古代用青銅鑄劍[2022·江蘇卷，7C] (　　)
(4)膽礬表面出現白色粉末發生的反應：
CuSO4·5H2O===CuSO4＋5H2O[2023·全國乙卷，11D](　　)
√
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√
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典例2 [2021·河北卷，1]“灌鋼法”是我國古代勞動人民對鋼鐵冶煉技術的重大貢獻，陶弘景在其《本草經集注》中提到“鋼鐵是雜煉生鍒作刀鐮者”。“灌鋼法”主要是將生鐵和熟鐵(含碳量約0.1%)混合加熱，生鐵熔化灌入熟鐵，再鍛打成鋼。下列說法錯誤的是(　　)
A．鋼是以鐵為主的含碳合金
B．鋼的含碳量越高，硬度和脆性越大
C．生鐵由于含碳量高，熔點比熟鐵高
D．冶煉鐵的原料之一赤鐵礦的主要成分為Fe2O3
答案：C
解析：鋼是含碳量低的鐵合金，故A正確；鋼的硬度和脆性與含碳量有關，隨著含碳量的增大而增大，故B正確；由題意可知，生鐵熔化灌入熟鐵，再鍛打成鋼，說明生鐵的熔點低于熟鐵，故C錯誤；赤鐵礦的主要成分是Fe2O3，可用于冶煉鐵，故D正確。
【對點演練】
1．下列說法正確的是(　　)
A．工業上通過電解氯化鈉溶液制備金屬鈉和氯氣
B．鋼鐵廠用熱還原法冶煉鐵
C．工業上電解熔融狀態的Al2O3制備Al不涉及氧化還原反應
D．MgCl2(aq)Mg(OH)2MgOMg
答案：B
解析：電解NaCl溶液生成NaOH、H2和Cl2，得不到單質鈉，A錯誤；電解熔融Al2O3發生的是氧化還原反應，C錯誤；工業上冶煉鎂是電解熔融MgCl2而不是MgO，D錯誤。
2．工業上由黃銅礦(主要成分CuFeS2)冶煉銅的主要流程如下：
(1)氣體A中的大氣污染物可選用下列試劑中的________吸收(填字母序號)。
a．濃硫酸 b．稀硝酸
c．NaOH溶液 d．氨水
cd
(2)由泡銅冶煉粗銅的化學反應方程式為
_________________________________________________________。
(3)以CuSO4溶液為電解質溶液進行粗銅(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等雜質)的電解精煉，下列說法正確的是________(填字母序號)。
a．電能全部轉化為化學能
b．粗銅接電源正極，發生氧化反應
c．溶液中Cu2＋向陽極移動
d．利用陽極泥可回收Ag、Pt、Au等金屬
bd
歸納總結
冶煉銅的“3方法”
(1)火法煉銅(還原法煉銅)：Cu2S＋O2 2Cu＋SO2。
火法煉銅得到的銅為粗銅，粗銅中銅的含量為99.5%～99.7%，主要含有Ag、Zn、Fe、Au等雜質，粗銅通過電解精煉可得到純度達99.95%～99.98%的銅。
(2)濕法煉銅：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。
(3)生物煉銅：某些微生物能耐受銅鹽的毒性，并能利用空氣中的氧氣氧化硫化亞銅礦石，然后把不溶性的硫化銅轉化為可溶性的硫酸銅。

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