(浙江選考)2020版高考化學大一輪復習 第3講 元素化學 考點15 銅的獲取及應(yīng)用學案.docx
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考點15 銅的獲取及應(yīng)用 知識條目 必考要求 加試要求 1.自然界銅的存在形式以及銅的物理性質(zhì) a a 2.銅的化學性質(zhì)(跟某些非金屬、酸、鹽的反應(yīng)) b b 一、銅的性質(zhì) 1.物理性質(zhì):紫紅色固體,具有良好的延展性、導熱性和導電性。 2.化學性質(zhì) (1)能與非金屬單質(zhì)反應(yīng): ①能與S反應(yīng):2Cu+SCu2S。 ②能與O2反應(yīng):2Cu+O22CuO ③能與Cl2反應(yīng):Cu+Cl2CuCl2 (2)能在潮濕的空氣中生成銅綠:2Cu+O2+CO2+H2O===Cu2(OH)2CO3(綠色固體)。 (3)與氧化性酸反應(yīng) ①與濃硫酸共熱的化學方程式:Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O; ②與稀硝酸反應(yīng)的離子方程式:3Cu+8H++2NO===3Cu2++2NO↑+4H2O。 (4)與鹽溶液反應(yīng)(寫離子方程式) ①與硝酸銀溶液:Cu+2Ag+===2Ag+Cu2+; ②與FeCl3溶液:Cu+2Fe3+===2Fe2++Cu2+。 二、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(yīng)(H+) CuO+2H+===Cu2++H2O Cu2O+2H+===Cu2++Cu+H2O 與H2反應(yīng) CuO+H2Cu+H2O Cu2O+H22Cu+H2O 轉(zhuǎn)化關(guān)系 4CuO2Cu2O+O2↑ 三、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): (1)弱堿性,能與酸反應(yīng):Cu(OH)2+H2SO4===CuSO4+2H2O (2)不穩(wěn)定性:Cu(OH)2CuO+H2O (3)弱氧化性:CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2+NaOHCH2OH(CHOH)4COONa+Cu2O↓+3H2O 四、常見的銅及其化合物的顏色識記 物質(zhì) 顏色 物質(zhì) 顏色 Cu 紫紅色 CuSO4 白色 CuO 黑色 CuSO45H2O 藍色 Cu2O 磚紅色 Cu2(OH)2CO3 綠色 Cu2S 黑色 Cu(OH)2 藍色 區(qū)別Cu和Cu2O的方法:向紅色物質(zhì)中加入稀硫酸,若溶液由無色變成藍色,則該物質(zhì)為Cu2O,否則為Cu。因為Cu不能與稀硫酸反應(yīng),而Cu2O能與稀硫酸反應(yīng),方程式如下:Cu2O+H2SO4===CuSO4+Cu+H2O。 五、銅的冶煉和應(yīng)用 1.冶煉:工業(yè)上主要采用高溫冶煉的方法獲得粗銅。再通過電解精煉,得到純度高達99.95%~99.98%的銅。除此之外,還有濕法冶銅(Fe+Cu2+===Cu+Fe2+)和生物冶銅等方法。 2.應(yīng)用: (1)銅單質(zhì):導線,印刷電路板,太陽能導熱管,制成合金。 (2)硫酸銅:配成溶液可用于游泳池消毒,其溶液還用于殺滅魚體上的寄生蟲。硫酸銅為白色粉末,遇水變藍色(生成CuSO45H2O),可作為水的檢驗依據(jù)。 六、常見金屬冶煉方法 金屬在自然界的存在狀態(tài)如下 金屬冶煉的本質(zhì)是金屬離子得到電子,被還原成金屬原子的過程。金屬活動性順序表中的不同金屬,因金屬離子結(jié)合電子能力不同,所以冶煉方法不同。 1.電解法冶煉金屬(K、Ca、Na、Mg、Al) 例如:電解冶煉Al、Mg、Na,其化學方程式依次為2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑,MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑,2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑。 2.熱還原法冶煉金屬(Zn、Fe、Sn、Pb、Cu) (1)焦炭還原法。例如:C還原CuO,其化學方程式為C+2CuO2Cu+CO2↑。 (2)一氧化碳還原法。例如:CO還原Fe2O3、CuO,其化學方程式依次為3CO+Fe2O32Fe+3CO2, CO+CuOCu+CO2。 (3)氫氣還原法。例如:H2還原WO3、Fe3O4,其化學方程式依次為3H2+WO3W+3H2O, 4H2+Fe3O43Fe+4H2O。 (4)活潑金屬還原法。例如:Al還原Cr2O3、V2O5,其化學方程式依次為2Al+Cr2O3Al2O3+2Cr, 10Al+3V2O56V+5Al2O3。 3.熱分解法(Hg和Ag) 例如:2HgO2Hg+O2↑,2Ag2O4Ag+O2↑。 用熱分解冶煉法冶煉金屬的特點:金屬元素的金屬性弱,金屬元素的原子不易失去電子,其金屬離子容易得到電子,該金屬元素所形成的化合物穩(wěn)定性較差。 4.物理法 化學性質(zhì)很穩(wěn)定的金屬如Au、Pt等,在自然界中呈游離態(tài),用物理方法即可得到。 【例1】 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)Mg B.在通電條件下,電解熔融Al2O3制備單質(zhì)Al C.在通電條件下,電解飽和食鹽水制備單質(zhì)Na D.加強熱,使CuO在高溫條件下分解制備單質(zhì)Cu 【解析】 A.Mg單質(zhì)通過電解熔融氯化鎂制得,故錯誤;B.Al的制備原理正確;C.Na單質(zhì)通過電解熔融氯化鈉制得,故錯誤;D.Cu單質(zhì)通過熱還原法制得,故錯誤。 【答案】 B 【提煉】 本題考查的是金屬冶煉。金屬冶煉可以通過金屬活動性順序表進行記憶 【例2】 在稀硫酸中加入銅粉,銅粉不溶,再加入下列物質(zhì),銅粉溶解的是( ) ①FeCl3?、贔e2O3?、跜u(NO3)2?、躃NO3 A.只有①或②B.只有②或④ C.只有①或②或③D.①②③④中任意一種 【解析】 Cu和稀硫酸不反應(yīng),故Cu不溶解,加入①FeCl3,F(xiàn)e3+可與Cu單質(zhì)發(fā)生反應(yīng),Cu溶解;加入②Fe2O3,F(xiàn)e2O3先和硫酸反應(yīng)生成Fe3+,Cu單質(zhì)再與Fe3+反應(yīng)溶解;加入③Cu(NO3)2或④KNO3,Cu溶解于HNO3中。故加入這四種物質(zhì)Cu均溶解。 【答案】 D 【提煉】 本題考查的是Fe與Cu及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系,應(yīng)從離子角度理解Cu在溶液中與其他物質(zhì)的反應(yīng)。 【例3】 銅在自然界存在于多種礦石中,如: 礦石名稱 黃銅礦 斑銅礦 輝銅礦 孔雀石 主要成分 CuFeS2 Cu5FeS4 Cu2S CuCO3Cu(OH)2 請回答下列問題: (1)上表所列銅化合物中,銅的質(zhì)量分數(shù)最高的是________。 (2)工業(yè)上以黃銅礦為原料。采用火法熔煉工藝生產(chǎn)銅。該工藝的中間過程會發(fā)生反應(yīng):2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑,反應(yīng)的氧化劑是____________。 (3)下表中,對陳述Ⅰ、Ⅱ的正確性及其有無因果關(guān)系的判斷都正確的是________(填字母)。 選項 陳述Ⅰ 陳述Ⅱ 判斷 A 銅綠的主要成分是堿式碳酸銅 可用稀鹽酸除銅器表面的銅綠 Ⅰ對;Ⅱ?qū)Γ挥? B 銅表面易形成致密的氧化膜 銅容器可以盛放濃硫酸 Ⅰ對;Ⅱ?qū)?;? C 鐵比銅活潑 立在銅板上的鐵釘在潮濕空氣中不易生銹 Ⅰ對;Ⅱ?qū)?;? D 藍色硫酸銅晶體受熱轉(zhuǎn)化為 白色硫酸銅粉末是物理變化 硫酸銅溶液可用作 游泳池的消毒劑 Ⅰ錯;Ⅱ?qū)?;無 【解析】 (1)銅的質(zhì)量百分含量即銅的質(zhì)量占硫化銅質(zhì)量的百分比,經(jīng)分析知Cu2S中銅的質(zhì)量分數(shù)最高。 (2)氧化劑在氧化還原反應(yīng)過程中化合價下降,對于上述反應(yīng),化合價下降的是Cu元素,所以兩個反應(yīng)物都是氧化劑。 (3)A.銅綠的化學式和孔雀石相同,又稱堿式碳酸銅,可以與鹽酸反應(yīng),所以陳述Ⅰ、Ⅱ?qū)Γ矣幸蚬P(guān)系;B.銅表面形成的氧化膜是疏松的,也不可以用來盛放濃硫酸,F(xiàn)e單質(zhì)可以,所以陳述Ⅰ、Ⅱ都錯;C.陳述Ⅰ正確,陳述Ⅱ錯誤,F(xiàn)e與Cu形成原電池加快腐蝕速率;D.陳述Ⅰ錯誤,是化學變化,陳述Ⅱ?qū)Γ玫氖堑鞍踪|(zhì)在重金屬鹽中變性的原理。 【答案】 (1)Cu2S (2)Cu2O,Cu2S (3)AD 【提煉】 本題主要考查Cu及其化合物的性質(zhì)與應(yīng)用和氧化還原反應(yīng)的相關(guān)知識點。 【例4】 為探究不溶性鹽X(僅含四種元素)的組成和性質(zhì),設(shè)計并完成如下實驗: 已知各步反應(yīng)所需試劑均過量,請回答: (1)X的化學式為____________________________。 (2)寫出X與稀硫酸反應(yīng)的離子方程式________________________________________________________________________。 (3)紅色固體B的硫酸鹽溶液與純堿溶液反應(yīng)能得到X,該反應(yīng)的化學方程式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 【解析】 (1)根據(jù)鹽X分解得混合氣體和黑色固體可知,黑色固體中存在金屬元素;黑色固體與CO反應(yīng)得紅色固體B,推測金屬為Cu,即B為Cu,黑色固體即為氧化銅;通過計算可知,n(Cu)=3.20/64=0.05 mol,根據(jù)元素守恒可知黑色固體n(CuO)=0.05 mol;混合氣體1.68 g通過無水CaCl2質(zhì)量減少至1.32 g可知,混合氣體中有n(H2O)=(1.68-1.32)/18=0.02mol;剩下的1.32g氣體能與Ba(OH)2反應(yīng)生成白色沉淀5.91g,該氣體為CO2氣體,白色沉淀為BaCO3,n(CO2)=0.03mol。根據(jù)元素守恒可得X的化學式為2Cu(OH)23CuCO3。(2)可以看成鹽和堿分別與酸的反應(yīng)即可得到答案。(3)根據(jù)元素守恒配平即可。 【答案】 (1)Cu5(OH)4(CO3)3或2Cu(OH)23CuCO3 (2)Cu5(OH)4(CO3)3+10H+===5Cu2++7H2O+3CO2↑ (3)5CuSO4+7Na2CO3+4H2O===Cu5(OH)4(CO3)3↓+5Na2SO4+4NaHCO3 【提煉】 本題屬于元素推斷題,考查的是元素化合物的性質(zhì)。元素推斷題一般解題步驟,第一步定性判斷:通過特殊現(xiàn)象或顏色推測元素種類;第二步定量計算加以證實:計算每種元素所含的物質(zhì)的量,結(jié)合題意信息得出未知物的化學式。保持對數(shù)據(jù)的敏感性一定程度上對判斷元素種類有很大幫助,比如紅色固體3.2g,剛好是銅相對分子質(zhì)量的0.05倍,而且銅顏色也吻合,包括前面的黑色固體是CuO也吻合。- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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