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2022届高三统考化学人教版一轮课件：第3单元 第4节 用途广泛的金属材料 铜及其重要化合物
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这是一份2022届高三统考化学人教版一轮课件：第3单元 第4节 用途广泛的金属材料 铜及其重要化合物，共52页。PPT课件主要包含了-2-，-3-，考点一，考点二，基础梳理，考点突破，-4-，-5-，-6-，-7-等内容，欢迎下载使用。
考纲要求:1.了解铜及其重要化合物的制备方法。 2.掌握铜及其重要化合物的主要性质及其应用。 3.了解常见金属的活动性顺序。 4.了解合金的概念及其重要应用。
金属矿物的开发利用1.金属材料
特别提醒铝热反应的三个注意事项(1)铝热反应是在高温干态下进行的置换反应,铝只能与金属活动性顺序中排在它之后的金属的氧化物反应。(2)铝热反应会放出大量的热(这一特性常出现在推断题中)。(3)铝热反应不能用来冶炼金属铁、铜等(要考虑生产成本)。
自主巩固判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)铝合金的熔点比纯铝的高 ( × )(2)合金材料中不可能含有非金属元素 ( × )(3)地震灾区重建要使用大量钢材,钢材是合金 ( √ )(4)用金属钠能置换氯化铜溶液中的铜 ( × )(5)工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al涉及氧化还原反应 ( √ )(6)电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时,阴极上依次析出Cu、Fe、Al ( × )(7)电解氯化镁溶液可制取金属镁 ( × )(8)用焦炭与空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物 ( √ )
例1工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS2)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)用稀硫酸浸泡熔渣B,取少量所得溶液,滴加KSCN溶液后呈红色,说明溶液中存在 (填离子符号),检验溶液中还存在Fe2+的方法是 (注明试剂、现象)。 (3)由泡铜冶炼粗铜的化学方程式为 。
(4)以CuSO4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Cu2+向阳极移动D.从阳极泥中可回收Ag、Pt、Au等贵金属(5)利用反应2Cu+O2+2H2SO4==2CuSO4+2H2O可制备CuSO4,若将该反应设计为原电池,其正极电极反应式为 。
易错警示(1)电解法冶炼活泼金属使用的是熔融的金属盐或金属氧化物,而不是盐溶液。(2)铜除了用热还原法冶炼外,还可以用湿法或用电解法进行冶炼。(3)铝是地壳中含量最高的金属元素,但人类对铝的使用比铁、铜晚得多,是因为铝的金属活动性比铁、铜强,难于冶炼,古代冶炼技术条件达不到,不能冶炼铝。(4)铁也可通过置换反应得到,如铝热反应。
跟踪训练1.金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的应用。下列关于金属的一些说法不正确的是( )A.合金的性质与其组成金属的性质不完全相同B.灼烧孔雀石[Cu2(OH)2CO3]和焦炭混合物制铜也属于还原法C.金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子D.工业上金属Mg、Cu都是用热还原法制得的
解析:合金的性质与其成分金属的性质不完全相同,如合金的硬度、强度更大、熔点更低等,A项正确;灼烧时孔雀石分解生成CuO,CuO被焦炭还原为单质Cu,属于还原法制取,B项正确;金属冶炼就是把金属阳离子还原为金属原子,越活泼的金属,其阳离子的氧化性越弱,越难被还原,C项正确;工业上利用电解熔融MgCl2的方法来制得金属镁,D项错误。
2.(2020山东卷)用软锰矿(主要成分为MnO2,含少量Fe3O4、Al2O3)和BaS制备高纯MnCO3的工艺流程如下:
已知:MnO2是一种两性氧化物;25 ℃时相关物质的Ksp见下表。
回答下列问题:(1)软锰矿预先粉碎的目的是 , MnO2与BaS溶液反应转化为MnO的化学方程式为 。(2)保持BaS投料量不变,随MnO2与BaS投料比增大,S的量达到最大值后无明显变化,而Ba(OH)2的量达到最大值后会减小,减小的原因是 。
(3)滤液Ⅰ可循环使用,应当将其导入 操作中(填操作单元的名称)。 (4)净化时需先加入的试剂X为 (填化学式),再使用氨水调溶液的pH,则pH的理论最小值为 (当溶液中某离子浓度c≤1.0×10-5 ml·L-1时,可认为该离子沉淀完全)。 (5)碳化过程中发生反应的离子方程式为 。
解析:该题遵循化工生产的过程,对工艺流程的环节与条件进行简化处理,在科学基础上通过最简洁的呈现方式呈现生产过程,并设置问题,避免信息冗长对考生造成思维上的干扰。(1)软锰矿预先粉碎可以增大接触面积,提高反应速率。根据信息,MnO2与BaS反应转化为MnO,再结合流程图反应后经过过滤、蒸发等一系列物理过程得到Ba(OH)2,过滤后酸解生成硫黄,硫黄不与H2SO4反应,故MnO2与BaS溶液反应的化学方程式为MnO2+BaS+H2O═Ba(OH)2+MnO+S。(2)已知MnO2是两性氧化物,保持BaS投料量不变,增大MnO2与BaS的投料比,过量的MnO2能与Ba(OH)2反应,故Ba(OH)2的量达到最大值后会减小。
铜及其重要化合物1.单质铜(1)物理性质:铜是一种有金属光泽的紫红色固体,有良好的导电、导热性(仅次于银,可用于制电缆),有良好的延展性。
2.氧化铜和氧化亚铜
3.氢氧化铜(1)物理性质:蓝色不溶于水的固体。(2)化学性质及应用(用化学方程式或离子方程式表示)
4.铜盐(1)碱式碳酸铜。碱式碳酸铜的化学式为Cu2(OH)2CO3,是铜绿的成分,是铜在潮湿的空气中被锈蚀的结果,其受热分解的化学方程式为Cu2(OH)2CO3 2CuO+CO2↑+H2O。(2)硫酸铜。①CuSO4·5H2O为蓝色晶体,俗称胆矾或蓝矾。②无水CuSO4为白色粉末,遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)。(3)铜盐的毒性。铜盐溶液有毒,主要是因为铜离子能与蛋白质作用,使蛋白质变性失去生理活性,因此人们根据这一性质用胆矾、熟石灰、水配成波尔多液,用来杀灭植物的病毒。
自主巩固判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)CuO是黑色固体,与水反应生成Cu(OH)2 ( × )(2)Cu2O遇硝酸会被氧化成Cu2+ ( √ )(3)Cu2(OH)2CO3是铜锈的主要成分,在干燥的空气中不易生成 ( √ )(4)过量的铜与浓硝酸反应一定没有一氧化氮生成 ( × )(5)可利用无水硫酸铜遇水变蓝这一性质,来检验水的存在 ( √ )(6)将铁片置于CuSO4溶液中,铁片上有红色物质析出,说明铁比铜活泼 ( √ )
1.铜的冶炼“两方法”(1)湿法炼铜:Fe+CuSO4═FeSO4+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)。
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Cu2+,用纯铜棒作阴极即可得精铜。
2.铜及其重要化合物的主要性质(1)铜在潮湿的空气中生成铜绿[Cu2(OH)2CO3],反应的化学方程式为2Cu+O2+CO2+H2O==Cu2(OH)2CO3。(2)铜及其化合物大多数为有色物质,如Cu通常呈紫红色;CuO通常呈黑色;Cu2S通常呈黑色;CuS通常呈黑色;Cu2O通常呈红色;CuSO4·5H2O通常呈蓝色。(3)无水CuSO4为白色固体,吸收空气中的水蒸气或溶于水时为蓝色[无水硫酸铜可用作检验水的试剂,反应原理为CuSO4(白色)+ 5H2O==CuSO4·5H2O(蓝色)]。(4)新制Cu(OH)2常用来检验醛基,该反应需在碱性环境中进行,加热至沸腾可生成红色沉淀氧化亚铜(Cu2O)。(5)联系铜、铁的一个重要反应:2Fe3++Cu==2Fe2++Cu2+(FeCl3溶液腐蚀电路板的反应原理,同时也可以证明氧化性:Fe3+>Cu2+>Fe2+)。
(6)氢气还原氧化铜时,应“先通氢,后点灯”,以免加热时发生爆炸危险。(7)孔雀石[主要成分是Cu2(OH)2CO3]可发生如下两个反应生成铜,反应的化学方程式为Cu2(OH)2CO3 2CuO+CO2↑+H2O、2CuO+C 2Cu+CO2↑。(8)反应CuSO4+H2S==CuS↓+H2SO4不符合强酸制弱酸的反应规律,其发生原因是CuS极难溶于水,CuS不溶于稀硫酸。(9)CuSO4·5H2O是纯净物,其失去结晶水的过程是化学反应,不是物理变化。但浓硫酸使其变白色是利用了浓硫酸的吸水性。
例2工业上用黄铜矿冶炼铜并对炉渣进行综合利用的一种工艺流程如图所示: (1)冶炼过程中得到的Cu2O和Cu的混合物称为“泡铜”,Cu2O与金属Al在高温条件下混合反应可得粗铜,反应的化学方程式为 。粗铜精炼时应将粗铜连接在直流电源的 极,可在 极得到纯度较高的精铜。
(2)传统炼铜的方法主要是火法炼铜,主要反应如下所示:
每生成1 ml Cu,共消耗 ml O2。反应③中的氧化剂是 。
(3)用炼铜产生的炉渣(含Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3)可制备Fe2O3。根据流程回答下列问题:①加入适量NaClO溶液的目的是 (用离子方程式表示)。 ②除去Al3+发生反应的离子方程式是 。 ③选用提供的试剂,设计实验验证炉渣中含有FeO。提供的试剂:稀盐酸、稀硫酸、KSCN溶液、KMnO4溶液、NaOH溶液、碘水。所选试剂: 。实验设计: 。
思维建模废铜综合利用的常用化工流程
跟踪训练3.某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质,操作正确且能达到实验目的的是( )A.将铜丝插入浓硫酸中并加热,反应后再加入水,观察硫酸铜溶液的颜色B.常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中,观察CuCl2的生成C.将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干,得到无水CuCl2固体D.将表面有铜绿[Cu2(OH)2CO3]的铜器放入盐酸中浸泡,除去铜绿
解析:铜与浓硫酸反应后仍有大量浓硫酸,不能把水加入反应器中,否则会发生危险,A项错误;Cu与Cl2常温下不反应,需要加热才能发生反应,B项错误;CuCl2水解生成的HCl易挥发,加热蒸干能促进CuCl2的水解而得不到CuCl2固体,C项错误。
4.银铜合金广泛用于航空工业。从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下:
[注:Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450 ℃和80 ℃]
(1)电解精炼银时,阴极反应式为 。滤渣A与稀硝酸反应,产生的气体在空气中迅速变为红棕色,该气体变色的化学方程式为 。 (2)固体混合物B的组成为 ;在生成固体B的过程中,需控制NaOH的加入量。若NaOH过量,则因过量引起的反应的离子方程式为 。 (3)完成煅烧过程中一个反应的化学方程式:
(4)若银铜合金中铜的质量分数为63.5%,理论上5.0 kg废料中的铜可完全转化为 ml CuAlO2,至少需要1.0 ml·L-1的Al2(SO4)3溶液 L。 (5)CuSO4溶液也可用于制备胆矾,其基本操作是 、过滤、洗涤和干燥。
1.合金与纯金属材料相比,优点是( )①合金的硬度一般比它的各成分金属的大②一般地,合金的熔点比它的各成分金属的更低③改变原料的配比、改变生成合金的条件,可得到不同性能的合金④合金比纯金属的导电性更强⑤合金比纯金属的应用范围更广泛A.①②③⑤B.②③④C.①②④D.①②④⑤
解析:合金与各成分金属相比,合金熔点较低、硬度大。改变生成条件可得到不同性能的合金,①②③正确;合金的电阻率比纯金属要大,故④错误;合金应用比较广泛,⑤正确。
2.铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币。从物理性质和化学性质的角度分析,铜常用于制造货币的主要原因是( )。A.铜来源广泛,易冶炼得到B.铜的化学性质比较稳定,不易被腐蚀;铜的熔点比较低,容易冶炼铸造成型C.铜的外观为紫红色,大方美观,易于被人们接受D.铜的化学性质不稳定,在空气中易转化为铜绿,铜绿具有抗腐蚀能力,易于流通
解析:注意从物理性质和化学性质两方面来分析用铜制造货币的原因。A项和C项没有从这两方面分析,不符合题意;铜的化学性质比较稳定,不易被腐蚀,铜的熔点比较低,容易冶炼铸造成型,B项正确, D项不正确。
3.下列说法正确的是( )。①氢气通过灼热的CuO粉末反应后固体物质增重
④常温下,Cu既能与FeCl3溶液反应又能与浓硝酸反应A.①②B.③C.②④D.③④
解析: H2与灼热CuO反应生成单质Cu和H2O,固体质量减轻,①错误;CuCl2溶液导电的原因是溶液中存在自由移动的Cu2+和Cl-,②错误。
4.部分氧化的Fe-Cu合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共5.76 g,经如下处理: 下列说法正确的是( )。A.滤液A中的阳离子为Fe2+、Fe3+、H+B.样品中铁元素的质量为2.24 gC.样品中CuO的质量为4.0 gD.V=896
5.氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl难溶于醇和水,可溶于氯离子浓度较大的体系,在潮湿空气中易水解氧化。以海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)为原料,采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下:
回答下列问题:(1)步骤①中得到的氧化产物是 ,溶解温度应控制在60~70 ℃,原因是 。 (2)写出步骤③中主要反应的离子方程式: 。 (3)步骤⑤包括用pH=2的酸洗、水洗两步操作,酸洗采用的酸是 (写名称)。 (4)上述工艺中,步骤⑥不能省略,理由是 。 (5)步骤②④⑤⑧都要进行固液分离。工业上常用的固液分离设备有 (填字母)。 A.分馏塔B.离心机C.反应釜D.框式压滤机(6)准确称取所制备的氯化亚铜样品m g,将其置于过量的FeCl3溶液中,待样品完全溶解后,加入适量稀硫酸,用a ml·L-1的K2Cr2O7溶液滴定到终点,消耗K2Cr2O7溶液b mL,反应中 被还原为Cr3+。样品中CuCl的质量分数为 。
考纲要求:1.了解铜及其重要化合物的制备方法。 2.掌握铜及其重要化合物的主要性质及其应用。 3.了解常见金属的活动性顺序。 4.了解合金的概念及其重要应用。
金属矿物的开发利用1.金属材料
特别提醒铝热反应的三个注意事项(1)铝热反应是在高温干态下进行的置换反应,铝只能与金属活动性顺序中排在它之后的金属的氧化物反应。(2)铝热反应会放出大量的热(这一特性常出现在推断题中)。(3)铝热反应不能用来冶炼金属铁、铜等(要考虑生产成本)。
自主巩固判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)铝合金的熔点比纯铝的高 ( × )(2)合金材料中不可能含有非金属元素 ( × )(3)地震灾区重建要使用大量钢材,钢材是合金 ( √ )(4)用金属钠能置换氯化铜溶液中的铜 ( × )(5)工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al涉及氧化还原反应 ( √ )(6)电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时,阴极上依次析出Cu、Fe、Al ( × )(7)电解氯化镁溶液可制取金属镁 ( × )(8)用焦炭与空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物 ( √ )
例1工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS2)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)用稀硫酸浸泡熔渣B,取少量所得溶液,滴加KSCN溶液后呈红色,说明溶液中存在 (填离子符号),检验溶液中还存在Fe2+的方法是 (注明试剂、现象)。 (3)由泡铜冶炼粗铜的化学方程式为 。
(4)以CuSO4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Cu2+向阳极移动D.从阳极泥中可回收Ag、Pt、Au等贵金属(5)利用反应2Cu+O2+2H2SO4==2CuSO4+2H2O可制备CuSO4,若将该反应设计为原电池,其正极电极反应式为 。
易错警示(1)电解法冶炼活泼金属使用的是熔融的金属盐或金属氧化物,而不是盐溶液。(2)铜除了用热还原法冶炼外,还可以用湿法或用电解法进行冶炼。(3)铝是地壳中含量最高的金属元素,但人类对铝的使用比铁、铜晚得多,是因为铝的金属活动性比铁、铜强,难于冶炼,古代冶炼技术条件达不到,不能冶炼铝。(4)铁也可通过置换反应得到,如铝热反应。
跟踪训练1.金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的应用。下列关于金属的一些说法不正确的是( )A.合金的性质与其组成金属的性质不完全相同B.灼烧孔雀石[Cu2(OH)2CO3]和焦炭混合物制铜也属于还原法C.金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子D.工业上金属Mg、Cu都是用热还原法制得的
解析:合金的性质与其成分金属的性质不完全相同,如合金的硬度、强度更大、熔点更低等,A项正确;灼烧时孔雀石分解生成CuO,CuO被焦炭还原为单质Cu,属于还原法制取,B项正确;金属冶炼就是把金属阳离子还原为金属原子,越活泼的金属,其阳离子的氧化性越弱,越难被还原,C项正确;工业上利用电解熔融MgCl2的方法来制得金属镁,D项错误。
2.(2020山东卷)用软锰矿(主要成分为MnO2,含少量Fe3O4、Al2O3)和BaS制备高纯MnCO3的工艺流程如下:
已知:MnO2是一种两性氧化物;25 ℃时相关物质的Ksp见下表。
回答下列问题:(1)软锰矿预先粉碎的目的是 , MnO2与BaS溶液反应转化为MnO的化学方程式为 。(2)保持BaS投料量不变,随MnO2与BaS投料比增大,S的量达到最大值后无明显变化,而Ba(OH)2的量达到最大值后会减小,减小的原因是 。
(3)滤液Ⅰ可循环使用,应当将其导入 操作中(填操作单元的名称)。 (4)净化时需先加入的试剂X为 (填化学式),再使用氨水调溶液的pH,则pH的理论最小值为 (当溶液中某离子浓度c≤1.0×10-5 ml·L-1时,可认为该离子沉淀完全)。 (5)碳化过程中发生反应的离子方程式为 。
解析:该题遵循化工生产的过程,对工艺流程的环节与条件进行简化处理,在科学基础上通过最简洁的呈现方式呈现生产过程,并设置问题,避免信息冗长对考生造成思维上的干扰。(1)软锰矿预先粉碎可以增大接触面积,提高反应速率。根据信息,MnO2与BaS反应转化为MnO,再结合流程图反应后经过过滤、蒸发等一系列物理过程得到Ba(OH)2,过滤后酸解生成硫黄,硫黄不与H2SO4反应,故MnO2与BaS溶液反应的化学方程式为MnO2+BaS+H2O═Ba(OH)2+MnO+S。(2)已知MnO2是两性氧化物,保持BaS投料量不变,增大MnO2与BaS的投料比,过量的MnO2能与Ba(OH)2反应,故Ba(OH)2的量达到最大值后会减小。
铜及其重要化合物1.单质铜(1)物理性质:铜是一种有金属光泽的紫红色固体,有良好的导电、导热性(仅次于银,可用于制电缆),有良好的延展性。
2.氧化铜和氧化亚铜
3.氢氧化铜(1)物理性质:蓝色不溶于水的固体。(2)化学性质及应用(用化学方程式或离子方程式表示)
4.铜盐(1)碱式碳酸铜。碱式碳酸铜的化学式为Cu2(OH)2CO3,是铜绿的成分,是铜在潮湿的空气中被锈蚀的结果,其受热分解的化学方程式为Cu2(OH)2CO3 2CuO+CO2↑+H2O。(2)硫酸铜。①CuSO4·5H2O为蓝色晶体,俗称胆矾或蓝矾。②无水CuSO4为白色粉末,遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)。(3)铜盐的毒性。铜盐溶液有毒,主要是因为铜离子能与蛋白质作用,使蛋白质变性失去生理活性,因此人们根据这一性质用胆矾、熟石灰、水配成波尔多液,用来杀灭植物的病毒。
自主巩固判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)CuO是黑色固体,与水反应生成Cu(OH)2 ( × )(2)Cu2O遇硝酸会被氧化成Cu2+ ( √ )(3)Cu2(OH)2CO3是铜锈的主要成分,在干燥的空气中不易生成 ( √ )(4)过量的铜与浓硝酸反应一定没有一氧化氮生成 ( × )(5)可利用无水硫酸铜遇水变蓝这一性质,来检验水的存在 ( √ )(6)将铁片置于CuSO4溶液中,铁片上有红色物质析出,说明铁比铜活泼 ( √ )
1.铜的冶炼“两方法”(1)湿法炼铜:Fe+CuSO4═FeSO4+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)。
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Cu2+,用纯铜棒作阴极即可得精铜。
2.铜及其重要化合物的主要性质(1)铜在潮湿的空气中生成铜绿[Cu2(OH)2CO3],反应的化学方程式为2Cu+O2+CO2+H2O==Cu2(OH)2CO3。(2)铜及其化合物大多数为有色物质,如Cu通常呈紫红色;CuO通常呈黑色;Cu2S通常呈黑色;CuS通常呈黑色;Cu2O通常呈红色;CuSO4·5H2O通常呈蓝色。(3)无水CuSO4为白色固体,吸收空气中的水蒸气或溶于水时为蓝色[无水硫酸铜可用作检验水的试剂,反应原理为CuSO4(白色)+ 5H2O==CuSO4·5H2O(蓝色)]。(4)新制Cu(OH)2常用来检验醛基,该反应需在碱性环境中进行,加热至沸腾可生成红色沉淀氧化亚铜(Cu2O)。(5)联系铜、铁的一个重要反应:2Fe3++Cu==2Fe2++Cu2+(FeCl3溶液腐蚀电路板的反应原理,同时也可以证明氧化性:Fe3+>Cu2+>Fe2+)。
(6)氢气还原氧化铜时,应“先通氢,后点灯”,以免加热时发生爆炸危险。(7)孔雀石[主要成分是Cu2(OH)2CO3]可发生如下两个反应生成铜,反应的化学方程式为Cu2(OH)2CO3 2CuO+CO2↑+H2O、2CuO+C 2Cu+CO2↑。(8)反应CuSO4+H2S==CuS↓+H2SO4不符合强酸制弱酸的反应规律,其发生原因是CuS极难溶于水,CuS不溶于稀硫酸。(9)CuSO4·5H2O是纯净物,其失去结晶水的过程是化学反应,不是物理变化。但浓硫酸使其变白色是利用了浓硫酸的吸水性。
例2工业上用黄铜矿冶炼铜并对炉渣进行综合利用的一种工艺流程如图所示: (1)冶炼过程中得到的Cu2O和Cu的混合物称为“泡铜”,Cu2O与金属Al在高温条件下混合反应可得粗铜,反应的化学方程式为 。粗铜精炼时应将粗铜连接在直流电源的 极,可在 极得到纯度较高的精铜。
(2)传统炼铜的方法主要是火法炼铜,主要反应如下所示:
每生成1 ml Cu,共消耗 ml O2。反应③中的氧化剂是 。
(3)用炼铜产生的炉渣(含Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3)可制备Fe2O3。根据流程回答下列问题:①加入适量NaClO溶液的目的是 (用离子方程式表示)。 ②除去Al3+发生反应的离子方程式是 。 ③选用提供的试剂,设计实验验证炉渣中含有FeO。提供的试剂:稀盐酸、稀硫酸、KSCN溶液、KMnO4溶液、NaOH溶液、碘水。所选试剂: 。实验设计: 。
思维建模废铜综合利用的常用化工流程
跟踪训练3.某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质,操作正确且能达到实验目的的是( )A.将铜丝插入浓硫酸中并加热,反应后再加入水,观察硫酸铜溶液的颜色B.常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中,观察CuCl2的生成C.将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干,得到无水CuCl2固体D.将表面有铜绿[Cu2(OH)2CO3]的铜器放入盐酸中浸泡,除去铜绿
解析:铜与浓硫酸反应后仍有大量浓硫酸,不能把水加入反应器中,否则会发生危险,A项错误;Cu与Cl2常温下不反应,需要加热才能发生反应,B项错误;CuCl2水解生成的HCl易挥发,加热蒸干能促进CuCl2的水解而得不到CuCl2固体,C项错误。
4.银铜合金广泛用于航空工业。从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下:
[注:Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450 ℃和80 ℃]
(1)电解精炼银时,阴极反应式为 。滤渣A与稀硝酸反应,产生的气体在空气中迅速变为红棕色,该气体变色的化学方程式为 。 (2)固体混合物B的组成为 ;在生成固体B的过程中,需控制NaOH的加入量。若NaOH过量,则因过量引起的反应的离子方程式为 。 (3)完成煅烧过程中一个反应的化学方程式:
(4)若银铜合金中铜的质量分数为63.5%,理论上5.0 kg废料中的铜可完全转化为 ml CuAlO2,至少需要1.0 ml·L-1的Al2(SO4)3溶液 L。 (5)CuSO4溶液也可用于制备胆矾,其基本操作是 、过滤、洗涤和干燥。
1.合金与纯金属材料相比,优点是( )①合金的硬度一般比它的各成分金属的大②一般地,合金的熔点比它的各成分金属的更低③改变原料的配比、改变生成合金的条件,可得到不同性能的合金④合金比纯金属的导电性更强⑤合金比纯金属的应用范围更广泛A.①②③⑤B.②③④C.①②④D.①②④⑤
解析:合金与各成分金属相比,合金熔点较低、硬度大。改变生成条件可得到不同性能的合金,①②③正确;合金的电阻率比纯金属要大,故④错误;合金应用比较广泛,⑤正确。
2.铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币。从物理性质和化学性质的角度分析,铜常用于制造货币的主要原因是( )。A.铜来源广泛,易冶炼得到B.铜的化学性质比较稳定,不易被腐蚀;铜的熔点比较低,容易冶炼铸造成型C.铜的外观为紫红色,大方美观,易于被人们接受D.铜的化学性质不稳定,在空气中易转化为铜绿,铜绿具有抗腐蚀能力,易于流通
解析:注意从物理性质和化学性质两方面来分析用铜制造货币的原因。A项和C项没有从这两方面分析,不符合题意;铜的化学性质比较稳定,不易被腐蚀,铜的熔点比较低,容易冶炼铸造成型,B项正确, D项不正确。
3.下列说法正确的是( )。①氢气通过灼热的CuO粉末反应后固体物质增重
④常温下,Cu既能与FeCl3溶液反应又能与浓硝酸反应A.①②B.③C.②④D.③④
解析: H2与灼热CuO反应生成单质Cu和H2O,固体质量减轻,①错误;CuCl2溶液导电的原因是溶液中存在自由移动的Cu2+和Cl-,②错误。
4.部分氧化的Fe-Cu合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共5.76 g,经如下处理: 下列说法正确的是( )。A.滤液A中的阳离子为Fe2+、Fe3+、H+B.样品中铁元素的质量为2.24 gC.样品中CuO的质量为4.0 gD.V=896
5.氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl难溶于醇和水,可溶于氯离子浓度较大的体系,在潮湿空气中易水解氧化。以海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)为原料,采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下:
回答下列问题:(1)步骤①中得到的氧化产物是 ,溶解温度应控制在60~70 ℃,原因是 。 (2)写出步骤③中主要反应的离子方程式: 。 (3)步骤⑤包括用pH=2的酸洗、水洗两步操作,酸洗采用的酸是 (写名称)。 (4)上述工艺中,步骤⑥不能省略,理由是 。 (5)步骤②④⑤⑧都要进行固液分离。工业上常用的固液分离设备有 (填字母)。 A.分馏塔B.离心机C.反应釜D.框式压滤机(6)准确称取所制备的氯化亚铜样品m g,将其置于过量的FeCl3溶液中,待样品完全溶解后,加入适量稀硫酸,用a ml·L-1的K2Cr2O7溶液滴定到终点,消耗K2Cr2O7溶液b mL,反应中 被还原为Cr3+。样品中CuCl的质量分数为 。
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