第15讲 铜 金属材料 金属冶炼
1. 了解铜单质及其重要化合物的性质、用途。
2．理解含铜重要化合物的制备原理及过程。
3．了解金属冶炼的原理和方法。
考点一 铜及其化合物
1.铜
(1)物理性质：紫红色固体，具有良好的延展性、导热性和导电性，不能被磁铁吸引。
(2)化学性质
写出下列反应的化学方程式
①生成铜锈：________________________________________________；
②铜在空气中加热：2Cu＋O2 2CuO；
③铜丝在硫蒸气中反应：2Cu＋SCu2S。
2．氧化铜和氧化亚铜
名称 氧化铜 氧化亚铜
颜色 黑色 砖红色
与酸反应(H＋) CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O ____________________________________
与H2反应 CuO＋H2Cu＋H2O ____________________________________
转化关系 ________________________
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
反应①的化学方程式：Cu(OH)2CuO＋H2O。
反应②的离子方程式：Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O。
4．铜盐
(1)Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，是铜绿、孔雀石的主要成分。其受热分解的化学方程式为________________________________________________________________________。
(2)CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾，其受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2OCuSO4＋5H2O，蓝色晶体受热转化为白色粉末。
【师说·助学】 无水CuSO4遇水变蓝色，可用于检验水的存在。
[易错诊断] 判断正误，错误的说明理由。
1．将铜片置于干燥的空气中，不易被腐蚀：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2．CuSO4·5H2O失去结晶水属于物理变化：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
3．将表面有铜绿的铜器放入盐酸中浸泡除去铜绿：________________________________________________________________________。
4．CuO是黑色固体，溶于水生成Cu(OH)2：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【教考衔接】
典例 新制氢氧化铜存在平衡：Cu(OH)2＋2OH－ [Cu(OH)4]2－(深蓝色)。某同学进行下列实验：
下列说法不正确的是( )
A．①中出现蓝色沉淀
B．③中现象是正向移动的结果
C．④中现象证明葡萄糖具有还原性
D．对比②和④可知Cu(OH)2氧化性强于
听课笔记
【对点演练】
考向一 铜及其化合物的性质和应用
1．某研究小组通过实验探究Cu及其重要化合物的性质，下列操作正确且能达到目的的是( )
A．将铜丝插入浓硫酸中加热，反应完后把水加入反应器中，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．将表面有铜绿的铜器放入稀盐酸中浸泡，除去铜绿
考向二 铜及其化合物的制备
2．CuSO4用途广泛，以Cu为原料制CuSO4有多种方法。
(1)实验室可用Cu与浓硫酸反应制CuSO4。
①Cu与浓硫酸反应的化学方程式是____________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
②该方法制CuSO4存在的不足是____________________________________________________(写出任意一条)
(2)实验小组采取如下方法制CuSO4。
实验表明，Fe3＋能加快生成CuSO4的反应速率，加快原理可表述为
ⅰ.2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
ⅱ.……
ⅱ的离子方程式是_________________________________。
考点二 金属冶炼及金属材料
1.合金
2．常见金属材料
(1)金属材料的分类
金属材料
(2)三种常见的合金
3．金属的冶炼
(1)金属在自然界中存在的形态
(2)金属冶炼的实质：把金属从化合态还原为游离态。
(3)金属冶炼的方法
[易错诊断] 判断正误，错误的说明理由。
1．合金材料中不可能含有非金属元素：____________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________
2．合金的硬度一般大于成分金属，而熔点一般低于成分金属：____________________________________________________________________。
3．工业上电解熔融的AlCl3制取Al：____________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
【教考衔接】
典例1 正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)青铜器“四羊方尊”的主要材质为合金[2023·湖南卷，1A]( )
(2)青铜和黄铜是不同结构的单质铜[2022·全国乙卷，7C] ( )
(3)青铜比纯铜熔点低、硬度大，所以古代用青铜铸剑[2022·江苏卷，7C] ( )
(4)胆矾表面出现白色粉末发生的反应：
CuSO4·5H2O===CuSO4＋5H2O[2023·全国乙卷，11D]( )
听课笔记
典例2 [2021·河北卷，1]“灌钢法”是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献，陶弘景在其《本草经集注》中提到“钢铁是杂炼生鍒作刀镰者”。“灌钢法”主要是将生铁和熟铁(含碳量约0.1%)混合加热，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢。下列说法错误的是( )
A．钢是以铁为主的含碳合金
B．钢的含碳量越高，硬度和脆性越大
C．生铁由于含碳量高，熔点比熟铁高
D．冶炼铁的原料之一赤铁矿的主要成分为Fe2O3
听课笔记
【对点演练】
1．下列说法正确的是( )
A．工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气
B．钢铁厂用热还原法冶炼铁
C．工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al不涉及氧化还原反应
D．MgCl2(aq)Mg(OH)2MgOMg
2．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(填字母序号)。
a．浓硫酸 b．稀硝酸
c．NaOH溶液 d．氨水
(2)由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为___________________________________________________________________
________________________________________________________________。
(3)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________(填字母序号)。
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．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
归纳总结
冶炼铜的“3方法”
(1)火法炼铜(还原法炼铜)：Cu2S＋O22Cu＋SO2。
火法炼铜得到的铜为粗铜，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。
(2)湿法炼铜：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。
(3)生物炼铜：某些微生物能耐受铜盐的毒性，并能利用空气中的氧气氧化硫化亚铜矿石，然后把不溶性的硫化铜转化为可溶性的硫酸铜。
第15讲 铜 金属材料 金属冶炼
考点一
夯实·必备知识
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↑
易错诊断
1．正确。
2．错误。CuSO4·5H2O失去结晶水属于化学变化。
3．正确。
4．错误。CuO难溶于水。
突破·关键能力
教考衔接
典例 解析：CuSO4溶液与NaOH溶液反应可生成蓝色沉淀Cu(OH)2，A正确；新制Cu(OH)2存在平衡：Cu(OH)2＋2OH－ [Cu(OH)4]2－，加入NaOH，氢氧根离子的浓度增大，平衡正向移动，B正确；③中加入葡萄糖溶液有砖红色的沉淀生成，说明葡萄糖中含有醛基，所以葡萄糖具有还原性，C正确；④中氧化葡萄糖的是[Cu(OH)4]2－，而②中未生成砖红色沉淀，可知氧化性：Cu(OH)2<[Cu(OH)4]2－，D错。
答案：D
对点演练
1．解析：A项，应将反应后的液体倒入盛水的烧杯中，并不断搅拌；B项，应将铜丝在空气中加热到红热后伸入盛满氯气的集气瓶中；C项，CuCl2水解生成的盐酸易挥发，加热蒸干CuCl2溶液得不到无水CuCl2固体。
答案：D
2．解析：(1)①Cu与浓硫酸反应的化学方程式为Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O；②该方法反应产生SO2，对环境有污染，浓硫酸浓度减小后，反应停止，浓硫酸利用率不高。(2)生成的Fe2＋被氧气氧化，4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O。
答案：(1)①Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O
②反应产生SO2，对环境有污染或氧化剂浓硫酸利用率不高(其他合理答案正确均可)
(2)4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O
考点二
夯实·必备知识
易错诊断
1．错误。合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。
2．正确。
3．错误。工业上电解熔融的Al2O3制取Al，熔融的AlCl3不能电解。
突破·关键能力
教考衔接
典例1 答案：(1)√ (2)× (3)√ (4)√
典例2 解析：钢是含碳量低的铁合金，故A正确；钢的硬度和脆性与含碳量有关，随着含碳量的增大而增大，故B正确；由题意可知，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢，说明生铁的熔点低于熟铁，故C错误；赤铁矿的主要成分是Fe2O3，可用于冶炼铁，故D正确。
答案：C
对点演练
1．解析：电解NaCl溶液生成NaOH、H2和Cl2，得不到单质钠，A错误；电解熔融Al2O3发生的是氧化还原反应，C错误；工业上冶炼镁是电解熔融MgCl2而不是MgO，D错误。
答案：B
2．答案：(1)cd (2)3Cu2O＋2AlAl2O3＋6Cu
(3)bd(共30张PPT)
第15讲 铜 金属材料 金属冶炼
1. 了解铜单质及其重要化合物的性质、用途。
2．理解含铜重要化合物的制备原理及过程。
3．了解金属冶炼的原理和方法。
考点一
考点二
考点一
考点一 铜及其化合物
1.铜
(1)物理性质：紫红色固体，具有良好的延展性、导热性和导电性，不能被磁铁吸引。
(2)化学性质
写出下列反应的化学方程式
①生成铜锈：_______________________________________；
②铜在空气中加热：2Cu＋O2 2CuO；
③铜丝在硫蒸气中反应：2Cu＋S Cu2S。
2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3
2．氧化铜和氧化亚铜
名称 氧化铜 氧化亚铜
颜色 黑色 砖红色
与酸反应(H＋) CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O _______________________
与H2反应 CuO＋H2 Cu＋H2O
_______________________
转化关系 ________________________
Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O
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
反应①的化学方程式：Cu(OH)2 CuO＋H2O。
反应②的离子方程式：Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O。
4．铜盐
(1)Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，是铜绿、孔雀石的主要成分。其受热分解的化学方程式为
___________________________________。
(2)CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾，其受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2O CuSO4＋5H2O，蓝色晶体受热转化为白色粉末。
【师说·助学】 无水CuSO4遇水变蓝色，可用于检验水的存在。
【师说·助学】 无水CuSO4遇水变蓝色，可用于检验水的存在。
[易错诊断] 判断正误，错误的说明理由。
1．将铜片置于干燥的空气中，不易被腐蚀：
_________________________________________________________。
2．CuSO4·5H2O失去结晶水属于物理变化：
_________________________________________________________。
3．将表面有铜绿的铜器放入盐酸中浸泡除去铜绿：
_________________________________________________________。
4．CuO是黑色固体，溶于水生成Cu(OH)2：
_________________________________________________________。
正确。
错误。CuSO4·5H2O失去结晶水属于化学变化。
正确。
错误。CuO难溶于水。
【教考衔接】
典例 新制氢氧化铜存在平衡：Cu(OH)2＋2OH－ [Cu(OH)4]2－(深蓝色)。某同学进行下列实验：
下列说法不正确的是( )
A．①中出现蓝色沉淀
B．③中现象是正向移动的结果
C．④中现象证明葡萄糖具有还原性
D．对比②和④可知Cu(OH)2氧化性强于
答案：D
解析：CuSO4溶液与NaOH溶液反应可生成蓝色沉淀Cu(OH)2，A正确；新制Cu(OH)2存在平衡：Cu(OH)2＋2OH－ [Cu(OH)4]2－，加入NaOH，氢氧根离子的浓度增大，平衡正向移动，B正确；③中加入葡萄糖溶液有砖红色的沉淀生成，说明葡萄糖中含有醛基，所以葡萄糖具有还原性，C正确；④中氧化葡萄糖的是[Cu(OH)4]2－，而②中未生成砖红色沉淀，可知氧化性：Cu(OH)2<[Cu(OH)4]2－，D错。
【对点演练】
考向一 铜及其化合物的性质和应用
1．某研究小组通过实验探究Cu及其重要化合物的性质，下列操作正确且能达到目的的是( )
A．将铜丝插入浓硫酸中加热，反应完后把水加入反应器中，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．将表面有铜绿的铜器放入稀盐酸中浸泡，除去铜绿
答案：D
解析：A项，应将反应后的液体倒入盛水的烧杯中，并不断搅拌；B项，应将铜丝在空气中加热到红热后伸入盛满氯气的集气瓶中；C项，CuCl2水解生成的盐酸易挥发，加热蒸干CuCl2溶液得不到无水CuCl2固体。
考向二 铜及其化合物的制备
2．CuSO4用途广泛，以Cu为原料制CuSO4有多种方法。
(1)实验室可用Cu与浓硫酸反应制CuSO4。
①Cu与浓硫酸反应的化学方程式是
______________________________________________________。
②该方法制CuSO4存在的不足是__________________________________________________________________(写出任意一条)
反应产生SO2，对环境有污染或氧化剂浓硫酸利用率不高(其他合理答案正确均可)
(2)实验小组采取如下方法制CuSO4。
实验表明，Fe3＋能加快生成CuSO4的反应速率，加快原理可表述为
ⅰ.2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
ⅱ.……
ⅱ的离子方程式是_________________________________。
4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O
解析：生成的Fe2＋被氧气氧化，4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O。
考点二
考点二 金属冶炼及金属材料
1.合金
2．常见金属材料
(1)金属材料的分类
金属材料
(2)三种常见的合金
3．金属的冶炼
(1)金属在自然界中存在的形态
(2)金属冶炼的实质：把金属从化合态还原为游离态。
(3)金属冶炼的方法
[易错诊断] 判断正误，错误的说明理由。
1．合金材料中不可能含有非金属元素：
________________________________________________________。
2．合金的硬度一般大于成分金属，而熔点一般低于成分金属：
________________________________________________________。
3．工业上电解熔融的AlCl3制取Al：
________________________________________________________。
错误。合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。
正确。
错误。工业上电解熔融的Al2O3制取Al，熔融的AlCl3不能电解。
【教考衔接】
典例1 正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)青铜器“四羊方尊”的主要材质为合金[2023·湖南卷，1A]( )
(2)青铜和黄铜是不同结构的单质铜[2022·全国乙卷，7C] ( )
(3)青铜比纯铜熔点低、硬度大，所以古代用青铜铸剑[2022·江苏卷，7C] ( )
(4)胆矾表面出现白色粉末发生的反应：
CuSO4·5H2O===CuSO4＋5H2O[2023·全国乙卷，11D]( )
√
×
√
√
典例2 [2021·河北卷，1]“灌钢法”是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献，陶弘景在其《本草经集注》中提到“钢铁是杂炼生鍒作刀镰者”。“灌钢法”主要是将生铁和熟铁(含碳量约0.1%)混合加热，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢。下列说法错误的是( )
A．钢是以铁为主的含碳合金
B．钢的含碳量越高，硬度和脆性越大
C．生铁由于含碳量高，熔点比熟铁高
D．冶炼铁的原料之一赤铁矿的主要成分为Fe2O3
答案：C
解析：钢是含碳量低的铁合金，故A正确；钢的硬度和脆性与含碳量有关，随着含碳量的增大而增大，故B正确；由题意可知，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢，说明生铁的熔点低于熟铁，故C错误；赤铁矿的主要成分是Fe2O3，可用于冶炼铁，故D正确。
【对点演练】
1．下列说法正确的是( )
A．工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气
B．钢铁厂用热还原法冶炼铁
C．工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al不涉及氧化还原反应
D．MgCl2(aq)Mg(OH)2MgOMg
答案：B
解析：电解NaCl溶液生成NaOH、H2和Cl2，得不到单质钠，A错误；电解熔融Al2O3发生的是氧化还原反应，C错误；工业上冶炼镁是电解熔融MgCl2而不是MgO，D错误。
2．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(填字母序号)。
a．浓硫酸 b．稀硝酸
c．NaOH溶液 d．氨水
cd
(2)由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为
_________________________________________________________。
(3)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________(填字母序号)。
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．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
bd
归纳总结
冶炼铜的“3方法”
(1)火法炼铜(还原法炼铜)：Cu2S＋O2 2Cu＋SO2。
火法炼铜得到的铜为粗铜，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。
(2)湿法炼铜：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。
(3)生物炼铜：某些微生物能耐受铜盐的毒性，并能利用空气中的氧气氧化硫化亚铜矿石，然后把不溶性的硫化铜转化为可溶性的硫酸铜。
