高中化學 第9講 銅及其化合物課件 新人教版必修1.ppt

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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1.單質(zhì)銅(1)物理性質(zhì):①紫紅色固體,具有良好的延展性、導②熱性和導③電性。(2)化學性質(zhì),教材研讀,寫出上圖中有關反應的化學方程式或離子方程式:a.與潮濕空氣反應:④2Cu+O2+CO2+H2OCu2(OH)2CO3。b.與S反應:⑤2Cu+SCu2S。c.與氧化性酸反應,與濃硫酸共熱:⑥Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O;與稀硝酸反應:⑦3Cu+8H++2N3Cu2++2NO↑+4H2O(離子方程式)。d.與鹽溶液反應(寫離子方程式)與硝酸銀溶液反應:⑧Cu+2Ag+2Ag+Cu2+;與FeCl3溶液反應:⑨Cu+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,用純銅作陰極,粗銅作陽極,用CuSO4溶液作電解液。,2.氧化銅和氧化亞銅,3.氫氧化銅(1)物理性質(zhì):藍色、不溶于水的固體。(2)化學性質(zhì)及應用,4.五水硫酸銅CuSO45H2O為藍色晶體,俗稱藍礬、膽礬。無水CuSO4為白色粉末,遇水變藍色(生成CuSO45H2O),可用于檢驗水。5.堿式碳酸銅堿式碳酸銅的化學式為Cu2(OH)2CO3,是銅綠的成分,是銅在潮濕的空氣中被銹蝕的產(chǎn)物,其受熱易分解:Cu2(OH)2CO32CuO+H2O+CO2↑。,自測1某研究小組用廢銅粉制取膽礬,設計了如下三個實驗方案:(1)CuCuSO4硫酸銅溶液CuSO45H2O。(2)CuCuO硫酸銅溶液CuSO45H2O。(3)硫酸銅溶液CuSO45H2O。對三個方案進行評價,你認為最好的是哪個方案?,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)濟合理。特別提示(1)通常Cu2+在溶液中呈藍色,可作為Cu2+的判定依據(jù)。(2)Cu2+與堿反應生成藍色沉淀[Cu(OH)2],這是鑒定Cu2+的原理之一。(3)銅鹽溶液有毒,主要是因為Cu2+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2孔雀石的主要成分為Cu2(OH)2CO3。某同學設計的從孔雀石中冶煉銅的方案如下(假設孔雀石中雜質(zhì)不溶于水和稀硫酸):足量金屬粉末孔雀石溶液Cu(1)反應①能觀察到的現(xiàn)象是,有關反應的化學方程式為。(2)反應②加入的金屬可能是,有關反應的離子方程式為。,答案(1)固體逐漸消失,溶液由無色變成藍色,有氣泡產(chǎn)生Cu2(OH)2CO3+2H2SO42CuSO4+CO2↑+3H2O(2)鐵粉(答案合理即可)Fe+Cu2+Fe2++Cu(答案合理即可)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{色,且有氣泡產(chǎn)生;反應的化學方程式為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1.合金2.常見金屬材料(1)重要的黑色金屬材料——鋼⑤鋼是用量最大、用途最廣的合金。,鋼(2)銅合金常見的銅合金主要包括⑨青銅、黃銅和白銅等。,自測3下列關于金屬的說法中,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,所以鋁制品具有一定的抗腐蝕性,是一種應用廣泛的金屬材料,D,答案DA項,合金的熔點一般比其成分金屬的低;B項,一般情況下,合金的硬度比其成分金屬的大;C項,活潑金屬常用電解法冶煉,如鈉、鎂、鋁等;D項,鋁在常溫下能與氧氣反應,并在鋁的表面形成一層致密的氧化鋁保護膜,所以鋁制品具有一定的抗腐蝕性。,自測4某化學興趣小組對奧運會金牌成分提出猜想:甲認為金牌是由純金制造的;乙認為金牌是由金銀合金制成的;丙認為金牌是由黃銅(銅鋅合金)制成的。為了驗證他們的猜想,請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B純金遇到稀硝酸不溶解;金銀合金遇到稀硝酸會部分溶解;黃銅遇到稀硝酸會全部溶解。,,,,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)除了①金、②鉑等極少數(shù)金屬外,絕大多數(shù)金屬以③化合物的形式存在于自然界中。在這些金屬化合物中,金屬元素都顯④正化合價。2.金屬冶煉的實質(zhì)使金屬化合物中的金屬離子⑤得電子被⑥還原為金屬單質(zhì)的過程:Mn++ne-M。,4.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:金屬元素的金屬性⑦弱,金屬元素的原子⑧不易失去電子,對應的金屬離子⑨容易得到電子,該金屬元素所形成的化合物穩(wěn)定性⑩較差。,3.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,化學方程式依次為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,化學方程式依次為2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑,MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑,2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑。特別提示(1)電解法冶煉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,因為AlCl3是共價化合物,熔融狀態(tài)不導電。,自測5(1)鋁是地殼中含量最高的金屬元素,為什么人類對鋁的使用比鐵、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)物純度及對環(huán)境污染的角度考慮哪種還原劑更好?,答案(1)鋁的金屬活動性比鐵、銅強,難于冶煉。(2)最好的還原劑是H2;原因是焦炭會使產(chǎn)品的純度降低,CO會污染環(huán)境。,自測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.加強熱,使CuO在高溫條件下分解制備單質(zhì)Cu,B,答案B制備單質(zhì)Mg應該用電解熔融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。,考點突破,考點一金屬活動性順序及其應用,考點二守恒法在化學計算中的應用,考點一金屬活動性順序及其應用,典例1化學在生活中有著廣泛的應用,下列對應關系錯誤的是(),B,答案BFeCl3與Cu的反應為2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2,不能用來比較鐵與銅的金屬性強弱,故錯誤。,1-1下列關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Mg、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AA項,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,金、鉑極不活潑,應用富集法(物理方法)冶煉;C項,AlCl3為共價化合物,熔融狀態(tài)不導電,工業(yè)上制備金屬Al是用電解熔融Al2O3的方法;D項,工業(yè)上冶煉鉀可以用鈉還原法:Na+KClNaCl+K↑,反應制得的鉀蒸氣遇冷即得到金屬鉀。,1-2氧化還原反應廣泛應用于金屬的冶煉。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中,銅元素都發(fā)生還原反應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中,放出的熱量能使鐵熔化,C,答案C工業(yè)上用電解熔融MgCl2的方法冶煉金屬鎂。,守恒法是中學化學計算中一種很重要的方法,也是解題中應用最多的方法之一。其特點是抓住有關變化的始態(tài)和終態(tài),忽略中間過程,利用其中某種不變量建立關系式,從而簡化思路,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)量守恒主要包括兩項內(nèi)容:①參加反應的各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和;②反應前后各元素的質(zhì)量守恒。2.原子守恒法原子守恒主要指系列反應中某原子個數(shù)(或物質(zhì)的量)不變,以此為基礎,考點二守恒法在化學計算中的應用,可求出與該原子相關聯(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即溶液中陽離子所帶的正電荷總數(shù)=陰離子所帶的負電荷總數(shù)。常見的電荷守恒有以下幾種情況:①化合物化學式中存在的電中性原則(正、負化合價代數(shù)和為0);②離子反應中的電荷守恒(反應前后凈電荷數(shù)相等);③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.得失電子守恒法氧化還原反應中(或系列化學反應中),氧化劑得電子總數(shù)=還原劑失電子總數(shù)。,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。若將ag該混合物在足量H2中加熱,使其充分反應,冷卻后剩余固體質(zhì)量為()A.1.6agB.(a-1.6)gC.(a-3.2)gD.1.6g,B,答案B金屬氧化物與硫酸恰好完全反應,生成n(H2O)=n(H2SO4)=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+全部轉變?yōu)镕e3+,則該樣品可能的化學式為()A.Fe2O3B.Fe3O4C.Fe4O5D.Fe5O7,D,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+)=0.025mol2=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(標準狀況),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.0.35mol,B,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n[Fe(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。,