一、銅及其重要化合物
1.銅
(1)物理性質(zhì):銅是① 紫紅 色金屬,具有良好的② 導(dǎo)電 性、③ 導(dǎo)熱 性和延展性。
(2)化學(xué)性質(zhì)
2.氧化銅和氧化亞銅
3.氫氧化銅
(1)物理性質(zhì): 藍(lán)色 不溶于水的固體。
(2)化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用
4.CuSO4·5H2O
CuSO4·5H2O為 藍(lán)色 晶體,俗稱藍(lán)礬、膽礬。無(wú)水CuSO4為 白色 粉末,遇水變成 藍(lán)色 (生成CuSO4·5H2O),可作為水的檢驗(yàn)試劑。
二、合金 金屬的冶煉
1.合金
2.常見金屬材料
(1)黑色金屬材料——鋼鐵
a. 鋼 是用量最大、用途最廣的合金。
b.
(2)有色金屬材料——銅和鋁
a.
b.
3.金屬礦物的開發(fā)利用
(1)金屬冶煉的一般步驟
(2)金屬活動(dòng)性與冶煉方法的關(guān)系
(3)金屬冶煉的方法 (用化學(xué)方程式表示)
4.鋁熱反應(yīng)
1.易錯(cuò)易混辨析(正確的畫“√”,錯(cuò)誤的畫“?”)。
(1)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( )
(2)除去Cu粉中混有的CuO的方法是加入稀硝酸溶解、過(guò)濾、洗滌、干燥( )
(3)將銅粉加入1.0ml·L-1Fe2(SO4)3溶液中,現(xiàn)象是溶液變藍(lán),有黑色固體出現(xiàn)( )
(4)鐵比銅活潑,鉚在銅板上的鐵釘在潮濕空氣中不易生銹( )
(5)硫酸銅可用作游泳池的消毒劑( )
(6)CuSO4溶液與過(guò)量濃氨水反應(yīng)的離子方程式:Cu2++2NH3·H2OCu(OH)2↓+2NH4+( )
(7)金屬元素的單質(zhì)只有還原性,其離子只有氧化性( )
(8)工業(yè)上通過(guò)電解氯化鈉溶液制備金屬鈉和氯氣( )
(9)合金的性質(zhì)與其成分金屬的性質(zhì)不完全相同( )
(10)由鐵礦石煉成鐵是化學(xué)變化,由生鐵煉成鋼是物理變化( )
答案 (1)√ (2)? (3)? (4)? (5)√ (6)? (7)? (8)? (9)√ (10)?
2.填寫下列銅及其化合物的顏色。
①CuO ②Cu2O ③Cu2S
④CuS ⑤Cu2(OH)2CO3
⑥CuSO4·5H2O ⑦Cu
⑧CuSO4 ⑨Cu(OH)2
答案 ①黑色 ②磚紅色 ③黑色 ④黑色 ⑤綠色 ⑥藍(lán)色 ⑦紫紅色 ⑧白色 ⑨藍(lán)色
3.(1)根據(jù)金屬的活動(dòng)性不同,金屬冶煉的方法分為 、 、 等。
(2)寫出冶煉下列金屬的化學(xué)方程式。
①Hg: ;
②Fe: ;
③Cr: ;
④Mg: ;
⑤Al: 。
答案 (1)電解法 熱還原法 熱分解法
(2)①2HgO2Hg+O2↑
②Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
③Cr2O3+2Al2Cr+Al2O3
④MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑
⑤2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑
考點(diǎn)一 銅及其重要化合物
◆典例探究
例 氯化亞銅(CuCl)是白色粉末,微溶于水,酸性條件下不穩(wěn)定,易生成金屬Cu和Cu2+,廣泛應(yīng)用于化工和印染等行業(yè)。某研究性學(xué)習(xí)小組擬熱分解CuCl2·2H2O制備CuCl,并進(jìn)行相關(guān)探究。下列說(shuō)法正確的是( )
A.途徑1中產(chǎn)生的Cl2可以回收循環(huán)利用,也可以通入飽和CaCl2溶液中除去
B.途徑2中200℃時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu2(OH)2Cl22CuO+2HCl↑
C.X氣體可以是N2,目的是做保護(hù)氣,抑制CuCl2·2H2O在加熱過(guò)程發(fā)生水解
D.CuCl與稀硫酸反應(yīng)的離子方程式為2CuCl+4H++SO42-2Cu2++2Cl-+SO2↑+2H2O
答案 B 途徑1中產(chǎn)生的Cl2可以轉(zhuǎn)化為HCl,回收循環(huán)利用,Cl2在飽和CaCl2溶液中溶解度很小,不能被吸收除去,故A錯(cuò)誤;Cu2(OH)2Cl2加熱到200℃生成CuO,由原子守恒可知,還生成HCl,則化學(xué)方程式為Cu2(OH)2Cl22CuO+2HCl↑,故B正確;CuCl2水解生成氫氧化銅和HCl,X氣體用于抑制CuCl2水解,則X為HCl,不是氮?dú)?故C錯(cuò)誤;CuCl在酸性條件下不穩(wěn)定,易生成金屬Cu和Cu2+,故D錯(cuò)誤。
名師點(diǎn)撥
廢銅利用的思維模式
◆題組訓(xùn)練
題組一 銅及其化合物的性質(zhì)與應(yīng)用
1.用毛筆蘸取少量30%FeCl3溶液在銅片上寫一個(gè)“Cu”字,放置片刻,用少量水將銅片上的溶液沖到小燒杯中,下列說(shuō)法正確的是( )
A.燒杯中的溶液呈黃色
B.銅片無(wú)任何變化
C.銅片上有凹陷的“Cu”字
D.發(fā)生了反應(yīng):Fe3++CuCu2++Fe2+
答案 C FeCl3溶液與銅片發(fā)生反應(yīng):2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2,FeCl2溶液是淺綠色的,CuCl2溶液是藍(lán)色的,A錯(cuò);FeCl3溶液與銅片發(fā)生了反應(yīng),B錯(cuò);電荷不守恒,D錯(cuò)。

2.A、B、C、D、E分別是Cu、Ag、Fe、Al、Mg五種金屬中的一種。已知:(1)將A、C用導(dǎo)線相連后放入稀H2SO4中,C的表面有氣泡產(chǎn)生;(2)將B放入D的硝酸鹽中,B的表面析出單質(zhì)D;(3)將C、E放入冷濃硫酸中,均無(wú)明顯現(xiàn)象。由此可以推斷五種金屬A、B、C、D、E依次可能為( )
A.Fe、Cu、Al、Ag、Mg B.Mg、Cu、Al、Ag、Fe
C.Al、Cu、Mg、Ag、Fe D.Mg、Ag、Al、Cu、Fe
答案 B 由題給信息可知,E不可能是Mg元素,且A比C活潑,而Fe不如Al活潑,故A錯(cuò)誤。A為Mg,可以和稀硫酸反應(yīng),與C(Al)和稀硫酸形成原電池時(shí)Al為負(fù)極,產(chǎn)生氣泡;B為Cu,比D(Ag)活潑;C(Al)和E(Fe)在濃硫酸中鈍化,故B符合題意。五種元素中最活潑的金屬為Mg,而A比C活潑,且根據(jù)(3)也可知C不可能是Mg,故C錯(cuò)誤。根據(jù)分析可知B比D活潑,而Ag不如Cu活潑,故D錯(cuò)誤。
題組二 化工流程中銅及其化合物的轉(zhuǎn)化
3.某煉鐵廢渣中含有大量CuS及少量鐵的化合物,工業(yè)上以該廢渣為原料生產(chǎn)CuCl2·2H2O晶體的工藝流程如下:
下列說(shuō)法正確的是( )
A.焙燒過(guò)程中每消耗1mlCuS則消耗3mlO2
B.焙燒后的廢氣能夠使酸性高錳酸鉀溶液褪色
C.濾渣中主要含鐵的氧化物
D.將獲得的CuCl2·2H2O晶體加熱可制得CuCl2固體
答案 B 根據(jù)2CuS+3O22CuO+2SO2知,1mlCuS消耗1.5mlO2,A錯(cuò)誤;焙燒后的廢氣中含SO2,能夠使酸性高錳酸鉀溶液褪色,B正確;濾渣中主要含氫氧化鐵,C錯(cuò)誤;Cu2+能夠發(fā)生水解,加熱CuCl2·2H2O晶體,不能制得CuCl2固體,D錯(cuò)誤。
4.CuCl是應(yīng)用廣泛的有機(jī)合成催化劑,可從黃銅礦(主要成分為CuFeS2)中制取。
已知:CuCl是一種白色粉末,微溶于水,難溶于乙醇,在空氣中易被氧化,在水溶液中存在平衡:CuCl(s)+2Cl-(aq)[CuCl3]2-(aq)(無(wú)色溶液)。下列敘述正確的是( )
A.“浸取”過(guò)程中的主要反應(yīng)為CuFeS2+4CuCl24CuCl+FeCl2+2S
B.浸取所得到的FeCl2溶液,可用來(lái)腐蝕覆在絕緣板上的銅箔制造印刷電路板
C.加水有利于CuCl(s)+2Cl-(aq)[CuCl3]2-(aq)平衡逆向移動(dòng),析出CuCl,Cl-濃度增大
D.為提高產(chǎn)率和純度,可采用乙醇洗滌、真空干燥
答案 D 由題圖中反應(yīng)物、生成物結(jié)合原子守恒可知浸取中的主要反應(yīng)為CuFeS2+3CuCl24CuCl+FeCl2+2S,故A錯(cuò)誤;浸取所得到的FeCl2溶液,與Cu不反應(yīng),不能用來(lái)腐蝕覆在絕緣板上的銅箔,故B錯(cuò)誤;加水向離子濃度增大的方向移動(dòng),加水有利于CuCl(s)+2Cl-(aq)[CuCl3]2-(aq)平衡逆向移動(dòng),析出CuCl,Cl-濃度減小,故C錯(cuò)誤;CuCl難溶于乙醇,在空氣中易被氧化,則為提高產(chǎn)率和純度,可采用乙醇洗滌、真空干燥,故D正確。
考點(diǎn)二 合金 金屬的冶煉
◆典例探究
例 下列有關(guān)金屬的工業(yè)制法中,正確的是( )
A.制鈉:用海水為原料制得精鹽,再電解純凈的NaCl溶液
B.制鐵:以鐵礦石為原料,CO還原得鐵
C.制鎂:用海水為原料,經(jīng)一系列過(guò)程制得氧化鎂固體,H2還原得鎂
D.制鋁:從鋁土礦中獲得氧化鋁再得到氯化鋁固體,電解熔融的氯化鋁得到鋁
答案 B 工業(yè)制鈉是電解熔融NaCl:2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑,而電解NaCl溶液:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,得不到鈉,A錯(cuò)誤;工業(yè)制鎂是電解熔融氯化鎂:MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑,C錯(cuò)誤;工業(yè)制鋁是電解熔融的氧化鋁:2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑,氯化鋁是共價(jià)化合物,在熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電,D錯(cuò)誤。
名師點(diǎn)撥
(1)金屬冶煉時(shí),不同冶煉方法有不同的特點(diǎn),如用氣態(tài)物質(zhì)還原時(shí),氣體與礦石充分接觸,反應(yīng)速率快,無(wú)殘留,得到的金屬純度高;電解冶煉需消耗大量的電能;鋁熱反應(yīng)適用于高熔點(diǎn)金屬的冶煉。
(2)當(dāng)一種金屬可用多種方法冶煉時(shí),工業(yè)上一般優(yōu)先采用經(jīng)濟(jì)效益高的方法。即熱分解法優(yōu)于焦炭還原法,焦炭還原法優(yōu)于鋁熱還原法,鋁熱還原法優(yōu)于電解法。從環(huán)保角度考慮,H2還原法優(yōu)于C、CO還原法。
(3)用還原劑還原法制得的金屬一般含有較多的有害雜質(zhì),如含其他金屬或非金屬。為了滿足金屬的多種用途,除去金屬中的有害雜質(zhì)是必要的。低沸點(diǎn)金屬(如鋅和汞)可以用蒸餾法與較不易揮發(fā)的有害雜質(zhì)分離而達(dá)到提純的目的;電解法精煉金屬是使用最廣泛的金屬精煉法,銅、銀、金、鉛等都可以用這種方法精煉。
◆題組訓(xùn)練
題組一 合金
1.鎂鋁合金質(zhì)優(yōu)體輕,又不易銹蝕,大量用于航空工業(yè)、造船工業(yè)、日用化工等領(lǐng)域。下列關(guān)于鎂鋁合金性質(zhì)的敘述中正確的是( )
A.此合金的熔點(diǎn)比鎂和鋁的熔點(diǎn)都高
B.此合金能全部溶解于稀鹽酸中
C.此合金能全部溶解于氫氧化鈉溶液中
D.此合金不能全部溶于過(guò)量FeCl3溶液中
答案 B 合金的熔點(diǎn)一般低于組成它的成分金屬,A錯(cuò)誤;鎂鋁合金具有鎂、鋁的化學(xué)性質(zhì),只有B正確。
2.(2020湖南懷化聯(lián)考)下列有關(guān)金屬的說(shuō)法中正確的是( )
A.生鐵比純鐵抗腐蝕能力更強(qiáng)
B.青銅、不銹鋼、硬鋁都是合金
C.性質(zhì)越活潑的金屬越早被人類冶煉和使用
D.單質(zhì)鋁在空氣中比較耐腐蝕,所以鋁是不活潑金屬
答案 B 生鐵容易被腐蝕,比純鐵抗腐蝕能力弱,A項(xiàng)錯(cuò)誤;青銅、不銹鋼、硬鋁都是合金,B項(xiàng)正確;性質(zhì)越不活潑的金屬越早被人類冶煉和使用,C項(xiàng)錯(cuò)誤;單質(zhì)鋁在空氣中比較耐腐蝕,是因?yàn)槠浔砻嬗幸粚又旅艿难趸?鋁是活潑金屬,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
題組二 金屬的冶煉
3.下列說(shuō)法不正確的是( )
A.[Cu(NH3)4]SO4可通過(guò)CuSO4溶液與過(guò)量氨水作用得到
B.“丹砂(HgS)燒之成水銀”,該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
C.鈣單質(zhì)可以從TiCl4中置換出Ti
D.可用H2還原MgO制備單質(zhì)Mg
答案 D 硫酸銅溶液與氨水反應(yīng),當(dāng)氨水過(guò)量時(shí)生成[Cu(NH3)4]SO4,A選項(xiàng)正確;由“丹砂(HgS)燒之成水銀”可知,HgS受熱分解過(guò)程中需要持續(xù)加熱,由此可知該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),B選項(xiàng)正確;鈣還原性較強(qiáng),鈣單質(zhì)可以從TiCl4中置換出Ti,C選項(xiàng)正確;鎂屬于較活潑金屬,常用電解熔融MgCl2的方法制備鎂,D選項(xiàng)錯(cuò)誤。
4.堿式碳酸鋁鎂[MgaAlb(OH)c(CO3)d]在一定條件下的轉(zhuǎn)化如圖所示,下列說(shuō)法正確的是( )
A.a、b、c、d符合關(guān)系式:2a+3b=c+3d
B.X可能為NaOH
C.Q可能為NH3
D.工業(yè)上用CO還原Al2O3的方法制取金屬Al
答案 B 化合物中Mg元素的化合價(jià)為+2、Al元素的化合價(jià)為+3、氫氧根離子的化合價(jià)為-1、碳酸根離子的化合價(jià)為-2,根據(jù)正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為0可得,2a+3b=c+2d,故A錯(cuò)誤;根據(jù)題給流程可知,燒渣主要為氧化鎂和氧化鋁,氧化鋁具有兩性,能溶于強(qiáng)堿溶液,而氧化鎂不與堿反應(yīng),所以溶液X可能為NaOH溶液,故B正確;由前面的分析并結(jié)合題給流程可知,溶液Z可能為NaAlO2溶液,則氣體X可能為CO2,不可能為NH3,故C錯(cuò)誤;金屬活動(dòng)性順序中鋁及排在鋁前面的金屬一般用電解法制取,所以工業(yè)上用電解Al2O3的方法制取金屬Al,故D錯(cuò)誤。
題組三 鋁熱反應(yīng)及其應(yīng)用
5.利用下圖裝置做鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)。下列說(shuō)法不正確的是( )
A.該反應(yīng)的化學(xué)方程式是2Al+Fe2O32Fe+Al2O3
B.該反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生高溫、發(fā)出強(qiáng)光
C.根據(jù)鋁熱反應(yīng)的原理,可以冶煉某些金屬
D.若反應(yīng)中轉(zhuǎn)移3ml電子,則消耗氧化劑的物質(zhì)的量是1ml
答案 D 鐵元素的化合價(jià)從+3降低到0,Fe2O3作氧化劑,1ml氧化鐵在反應(yīng)中得到6ml電子,若反應(yīng)中轉(zhuǎn)移3ml電子,則消耗氧化劑的物質(zhì)的量是0.5ml,D錯(cuò)誤。
6.實(shí)驗(yàn)室將9g鋁粉跟一定量的金屬氧化物粉末混合形成鋁熱劑。發(fā)生鋁熱反應(yīng)之后,所得固體中含金屬單質(zhì)18g,則該氧化物粉末不可能是( )
A.Fe2O3和MnO2 B.Fe2O3和V2O5
C.Cr2O3和V2O5 D.Fe3O4和FeO
答案 C 9g鋁粉可以提供1ml電子,則氧化物中的金屬元素每得到1ml電子對(duì)應(yīng)的質(zhì)量就應(yīng)該是18g。各金屬得到1ml電子對(duì)應(yīng)的質(zhì)量為Fe+3:18.7g;Mn+4:13.75g;V+5:10.2g;Cr+3:17.3g;Fe+2:28g;Fe+8/3:21g,由平均值原則可知A、B可能,C不可能,鋁粉不完全反應(yīng)時(shí),D可能。
1.(2020課標(biāo)Ⅰ,26節(jié)選)釩具有廣泛用途。黏土釩礦中,釩以+3、+4、+5價(jià)的化合物存在,還包括鉀、鎂的鋁硅酸鹽,以及SiO2、Fe3O4。采用以下工藝流程可由黏土釩礦制備NH4VO3。
該工藝條件下,溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:
回答下列問(wèn)題:
(1)“酸浸氧化”需要加熱,其原因是 。
(3)“中和沉淀”中,釩水解并沉淀為V2O5·xH2O,隨濾液②可除去金屬離子K+、Mg2+、Na+、 ,以及部分的 。
(4)“沉淀轉(zhuǎn)溶”中,V2O5·xH2O轉(zhuǎn)化為釩酸鹽溶解。濾渣③的主要成分是 。
(5)“調(diào)pH”中有沉淀生成,生成沉淀反應(yīng)的化學(xué)方程是 。
答案 (1)加快酸浸和氧化反應(yīng)速率(促進(jìn)氧化完全)
(3)Mn2+ Al3+和Fe3+
(4)Fe(OH)3
(5)NaAl(OH)4+HClAl(OH)3↓+NaCl+H2O
解析 (1)加熱的目的是使反應(yīng)完全,加快酸浸速率。(3)pH=3.0~3.1時(shí),Mn2+還未沉淀,所以濾液②中有Mn2+,另外Fe3+、Al3+在該pH范圍內(nèi)沒有沉淀完全,部分留在濾液②中。(4)濾餅②中除了有V2O5·xH2O,還有少量Fe(OH)3和Al(OH)3,加NaOH調(diào)pH>13,V2O5·xH2O與NaOH反應(yīng)生成NaVO3,Al(OH)3與NaOH反應(yīng)生成NaAl(OH)4,Fe(OH)3不與NaOH反應(yīng),所以濾渣③是Fe(OH)3。
(5)“調(diào)pH”的目的是將NaAl(OH)4轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀除去,反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaAl(OH)4+HClAl(OH)3↓+NaCl+H2O,則濾渣④為Al(OH)3。
2.(2020課標(biāo)Ⅲ,27節(jié)選)某油脂廠廢棄的油脂加氫鎳催化劑主要含金屬Ni、Al、Fe及其氧化物,還有少量其他不溶性物質(zhì)。采用如下工藝流程回收其中的鎳制備硫酸鎳晶體(NiSO4·7H2O):
溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:
回答下列問(wèn)題:
(1)“堿浸”中NaOH的兩個(gè)作用分別是 。為回收金屬,用稀硫酸將“濾液①”調(diào)為中性,生成沉淀。寫出該反應(yīng)的離子方程式 。
(2)“濾液②”中含有的金屬離子是 。
(3)“轉(zhuǎn)化”中可替代H2O2的物質(zhì)是 。若工藝流程改為先“調(diào)pH”后“轉(zhuǎn)化”,即
， “濾液③”中可能含有的雜質(zhì)離子為 。
答案 (1)除去油脂、溶解鋁及其氧化物 Al(OH)4-+H+Al(OH)3↓+H2O
(2)Ni2+、Fe2+、Fe3+
(3)O2或空氣 Fe3+
解析 (1)油脂可在NaOH溶液中發(fā)生水解反應(yīng)生成可溶性的高級(jí)脂肪酸鈉和甘油,并且NaOH溶液能溶解Al和Al2O3,2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑、Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O,故“堿浸”中NaOH的兩個(gè)作用分別是除去油脂和溶解鋁及其氧化物。“濾液①”中含有Na[Al(OH)4](也可寫成NaAlO2),向其中加入稀H2SO4調(diào)為中性會(huì)生成Al(OH)3沉淀,反應(yīng)的離子方程式為Al(OH)4-+H+Al(OH)3↓+H2O或AlO2-+H++H2OAl(OH)3↓。(2)“濾餅①”中含有Ni、Fe、NiO、FeO、Fe2O3以及少量其他不溶物,加入稀H2SO4后主要發(fā)生反應(yīng)Ni+2H+Ni2++
H2↑、Fe+2H+Fe2++H2↑、NiO+2H+Ni2++H2O、FeO+2H+Fe2++H2O、Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O,故“濾液②”中含有的金屬離子是Ni2+、Fe2+、Fe3+。(3)H2O2的作用是在酸性條件下將Fe2+氧化為Fe3+(2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O),且在“轉(zhuǎn)化”中不引入新雜質(zhì),故可替代H2O2的物質(zhì)是O2或空氣,發(fā)生反應(yīng)4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O,也不引入新雜質(zhì)。加NaOH溶液“調(diào)pH”的目的是生成Fe(OH)3沉淀除去Fe3+,為除盡Fe3+而又不生成Ni(OH)2沉淀,需控制pH范圍:3.2≤pH

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