第9讲铜及其化合物金属材料及金属矿物的开发利用一、铜及其化合物1.单质铜(1)物理性质:①紫红色固体,具有良好的延展性、导②热性和导③电性。(2)化学性质 写出上图中有关反应的化学方程式或离子方程式:a.与潮湿空气反应:④2Cu+O2+CO2+H2O Cu2(OH)2CO3。b.与S反应:⑤2Cu+S Cu2S。c.与氧化性酸反应与浓硫酸共热:⑥Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O;与稀硝酸反应:⑦3Cu+8H++2N  3Cu2++2NO↑+4H2O(离子方程式)。d.与盐溶液反应(写离子方程式)与硝酸银溶液反应:⑧Cu+2Ag+ 2Ag+Cu2+;与FeCl3溶液反应:⑨Cu+2Fe3+ 2Fe2++Cu2+。(3)铜的冶炼a.火法炼铜:Cu2S+O2 2Cu+SO2。b.湿法炼铜:Fe+CuSO4 FeSO4+Cu。c.电解精炼:电解时,用纯铜作阴极,粗铜作阳极,用CuSO4溶液作电解液。2.氧化铜和氧化亚铜 4.五水硫酸铜CuSO4·5H2O为蓝色晶体,俗称蓝矾、胆矾。无水CuSO4为白色粉末,遇水变 蓝色(生成CuSO4·5H2O),可用于检验水。5.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产物,其受热易分解:Cu2(OH)2CO3 2CuO+H2O+CO2↑。自测1某研究小组用废铜粉制取胆矾,设计了如下三个实验方案:(1)Cu CuSO4 硫酸铜溶液 CuSO4·5H2O。(2)Cu CuO 硫酸铜溶液 CuSO4·5H2O。(3)  硫酸铜溶液 CuSO4·5H2O。对三个方案进行评价,你认为最好的是哪个方案?答案方案(1):产生污染性气体,且消耗硫酸较多。方案(2):消耗能量较多,且步骤复杂。方案(3):不产生污染性气体,原料利用率高,节约能源。因而方案(3)更经济合理。 特别提示(1)通常Cu2+在溶液中呈蓝色,可作为Cu2+的判定依据。(2)Cu2+与碱反应生成蓝色沉淀[Cu(OH)2],这是鉴定Cu2+的原理之一。(3)铜盐溶液有毒,主要是因为Cu2+为重金属离子,能使蛋白质变性而失去生理活性,人们利用它的这一性质用胆矾、熟石灰、水配成波尔多液,用来杀虫。自测2孔雀石的主要成分为Cu2(OH)2CO3。某同学设计的从孔雀石中冶炼铜的方案如下(假设孔雀石中杂质不溶于水和稀硫酸):足量金属粉末 孔雀石 溶液 Cu(1)反应①能观察到的现象是,有关反应的化学方程式为。(2)反应②加入的金属可能是,有关反应的离子方程式为。答案(1)固体逐渐消失,溶液由无色变成蓝色,有气泡产生Cu2(OH)2CO3+2H2SO4 2CuSO4+CO2↑+3H2O(2)铁粉(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渐溶解,溶液由无色变为蓝色,且有气泡产生;反应的化学方程式为Cu2(OH)2CO3+2H2SO4 2CuSO4+CO2↑+3H2O。(2)经过滤除去难溶于水和稀硫酸的杂质,则滤液中主要含有CuSO4和H2SO4,加入的金属粉末能将Cu2+从溶液中置换出来即可,故可能是Fe或Zn等。二、合金及常见金属材料1.合金2.常见金属材料 (1)重要的黑色金属材料——钢⑤钢是用量最大、用途最广的合金。钢 (2)铜合金常见的铜合金主要包括⑨青铜、黄铜和白铜等。自测3下列关于金属的说法中,不正确的是 ()A.合金比纯金属具有更好的性能,合金的熔点一般比各成分金属的低B.一般情况下,合金的硬度大于其各成分金属的硬度C.常用电解法冶炼钠、镁、铝等活泼金属D.由于铝在常温下不能与氧气反应,所以铝制品具有一定的抗腐蚀性,是一种应用广泛的金属材料答案DA项,合金的熔点一般比其成分金属的低;B项,一般情况下,合金的硬度比其成分金属的大;C项,活泼金属常用电解法冶炼,如钠、镁、铝等;D项,铝在常温下能与氧气反应,并在铝的表面形成一层致密的氧化铝保护膜,所以铝制品具有一定的抗腐蚀性。自测4某化学兴趣小组对奥运会金牌成分提出猜想:甲认为金牌是由纯金制造的;乙认为金牌是由金银合金制成的;丙认为金牌是由黄铜(铜锌合金)制成的。为了验证他们的猜想,请你选择一种试剂来证明甲、乙、丙猜想的正误 ()A.硫酸铜溶液B.稀硝酸C.盐酸D.硝酸银溶液三、金属矿物的开发和利用1.金属在自然界中存在的形态除了①金、②铂等极少数金属外,绝大多数金属以③化合物的形式存在于自然界中。在这些金属化合物中,金属元素都显④正化合价。2.金属冶炼的实质使金属化合物中的金属离子⑤得电子被⑥还原为金属单质的过程:Mn++ne- M。4.金属冶炼方法