課時28（教師）鐵、銅的獲取及應(yīng)用

高三化學(xué)學(xué)科一體化教學(xué)案編寫人景均編號28課時課時28—鐵、銅的獲取及應(yīng)用專題三從礦物到基礎(chǔ)材料一、考綱要求：1．了解銅的物質(zhì)性質(zhì)，掌握銅的化學(xué)性質(zhì)及其應(yīng)用2．掌握銅的氧化物和氫氧化銅的性質(zhì)及其應(yīng)用3．了解硫酸銅等銅鹽的性質(zhì)及其應(yīng)用4．了解銅及其化合物間的相互轉(zhuǎn)化二、知識結(jié)構(gòu)：(一)、銅的結(jié)構(gòu)、存在、性質(zhì)和用途1．銅的結(jié)構(gòu)、存在：銅元素在元素周期表中位于第四周期第ⅠB族，原子結(jié)構(gòu)示意圖為：電子排布式為：1s22s22p63s23p63d104s1地球上有少量單質(zhì)銅，主要以化合態(tài)存在。黃銅礦：CuFeS2，孔雀石：CuCO3·Cu(OH)22．物理性質(zhì)銅是硬度較小的紫紅色金屬，具有良好的延展性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性3．化學(xué)性質(zhì)(1)與非金屬反應(yīng)：①在加熱時氧氣反應(yīng)，生成黑氧化銅：_2Cu＋O2＝2CuO在含有二氧化碳的潮濕空氣中放久后：2Cu＋O2＋H2O＋CO2＝Cu2(OH)2CO3②與硫反應(yīng)：2Cu＋Seq\o(\s\up6(△),\s\do0(==))Cu2S③與氯氣反應(yīng)：Cu＋Cl2eq\o(\s\up6(△),\s\do0(==))CuCl2(2)與酸反應(yīng)：①與濃硫酸的反應(yīng)：Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(\s\up6(△),\s\do0(==))CuSO4＋SO2↑＋2H2O②與濃硝酸的反應(yīng)：Cu＋4HNO3(濃)＝Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O③與稀硝酸的反應(yīng)：3Cu＋8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O④在氧氣的存在條件下與稀硫酸的反應(yīng)：_2Cu＋O2+2H2SO4_=CuSO4＋2H2O〖描述〗銅與稀硝酸在燒瓶中反應(yīng)的現(xiàn)象銅片表面有氣泡，銅片逐漸減小直止消失；溶液由無色變?yōu)樗{(lán)色；試管內(nèi)為無色，到試管口變?yōu)榧t棕色。注：實驗現(xiàn)象描述的應(yīng)用固、液、氣三個角度來考慮。那么每個角度從哪些方面來思考呢？(3)與鹽的反應(yīng)①與硝酸銀溶液反應(yīng)：Cu＋2Ag(NO3)2=2Ag↓+Cu(NO3)2②與氯化鐵溶液反應(yīng)：Cu＋2FeCl3＝CuCl2＋2FeCl2【實驗】在試管中加入3mL乙醇，把一端彎成螺旋狀的銅絲放在酒精燈外焰上加熱，使銅表面生成一薄層黑色的氧化銅，立即把它插入盛有乙醇的試管里，這樣反復(fù)操作幾次，聞生成物的氣味，并觀察銅絲表面的變化。①現(xiàn)象：銅絲表面由黑色變?yōu)榧t色，液體變?yōu)榇碳ば詺馕?。②上述發(fā)生反應(yīng)的方程式為：2Cu＋O2eq\o(\s\up6(△),\s\do0(==))2CuOCuO+CH3CH2OH→Cu+CH3CHO+H2O△H＜04．銅的冶煉(1)高溫冶煉黃銅礦（CuFeS2）2CuFeS2＋O2＝Cu2S＋2FeS+SO2↑2Cu2S＋3O2＝2Cu2O+2SO2↑2Cu2O+Cu2S＝6Cu+SO2↑(2)生物煉銅：浸出黃銅礦5．銅的主要用途銅在電氣和電子工業(yè)中主要用于制造電線、通訊電纜等。這方面應(yīng)用占銅的工業(yè)總用量的一半左右，半導(dǎo)體器件中的硅芯片上用銅代替鋁線；建筑業(yè)上用銅制造水管及其它排水設(shè)施，具有獨特的殺菌功能，抑制細(xì)菌生長。二、銅的氧化物1．銅氧化物的種類我們中學(xué)接觸過銅的氧化物有氧化銅和氧化亞銅，它們的顏色分別為黑色和磚紅色，銅的化合價分別為+2和+1。2．氧化銅的化學(xué)性質(zhì)①和稀硫酸的反應(yīng)：CuO+H2SO4=CuSO4+H2O②氧化性：和氫氣的反應(yīng)：CuO+H2eq\o(\s\up6(△),\s\do0(==))Cu+H2O【思考】①氣、固加熱反應(yīng)一般所用的裝置是：②在該實驗中通氫氣和點火、熄火的程序是：先通氫氣，當(dāng)檢驗氫氣已經(jīng)純凈后，點燃酒精燈加熱，反應(yīng)完全后，停止加熱，冷卻到室溫，再停止通氫氣。三、氫氧化銅的性質(zhì)和稀硫酸的反應(yīng)：Cu(OH)2+H2SO4=CuSO4+2H2O2．加熱分解：Cu(OH)2eq\o(\s\up6(△),\s\do0(==))CuO+H2O3．新制氫氧化銅懸濁液與乙醛加熱反應(yīng)：2Cu(OH)2+CH3CH2OH△→4．新制氫氧化銅懸濁液與蛋白質(zhì)反應(yīng)顯紫色（縮二脲反應(yīng)）【思考】固體加熱分解時的實驗裝置特點為：試管口略向下傾斜四、銅鹽：硫酸銅1．硫酸銅晶體受熱分解：CuSO4·5H2Oeq\o(\s\up6(△),\s\do0(==))CuSO4+5H2O2．與金屬反應(yīng)：CuSO4+Fe=FeSO4+Cu3．與堿的反應(yīng)：CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2↓+Na2SO4三、課堂筆記：考點1：銅及其化合物[例1]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CuFeS2Cu5FeS4Cu2SCuCO3·Cu(OH)2請回答下列問題：(1）上表所列銅化合物中，銅的質(zhì)量百分含量最高的是。(2）工業(yè)上以黃銅礦為原料。采用火法溶煉工藝生產(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）SO2尾氣直接排放到大氣中造成環(huán)境污染的后果是；處理該尾氣可得到有價值的化學(xué)品，寫出其中1種酸和1種鹽的名稱。(4）黃銅礦熔煉后得到的粗銅含少量Fe、Ag、Au等金屬雜質(zhì)，需進(jìn)一步采用電解法精制。請簡述粗銅電解得到精銅的大批量：。(5）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銅綠的主成分是堿酸銅可用稀鹽酸除銅器表面的銅綠Ⅰ對；Ⅱ?qū)?；有B銅表易形成致密的氧化膜銅容器可以盛放濃硫酸Ⅰ對；Ⅱ?qū)?；有C鐵比銅活潑例在銅板上的鐵釘在潮濕空氣中不易生銹Ⅰ對；Ⅱ?qū)Γ挥蠨藍(lán)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)Γ粺o

(1)上表所列銅化合物中，銅的質(zhì)量百分含量最高的是Cu2S解釋：CuFeS2：34.8%；Cu5FeS4：63.5%；Cu2S：80%；CuCO3·Cu(OH)2：57.6%(2)

反應(yīng)的氧化劑是Cu2O，Cu2S解釋：Cu2O，Cu2S的Cu由+1被還原為0價，作氧化劑；Cu2S的S有-2價被氧化為+4價，作還原劑。(3)

SO2尾氣直接排放到大氣中造成環(huán)境污染的后果是形成酸雨。處理該尾氣可得到有價值的化學(xué)品，寫出其中1種酸和1種鹽的名稱硫酸，硫酸銨。解釋：處理SO2尾氣一般為循環(huán)制備硫酸，和用Ca(OH)2或氨水吸收，可得到CaSO4和(NH4)2SO4等有價值的化學(xué)品。(4)

簡述粗銅電解得到精銅的原理：電解池中，粗銅作陽極，精銅作陰極，電解質(zhì)為硫酸銅溶液。陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)，Cu失去電子，使Cu單質(zhì)變?yōu)镃u2+進(jìn)入溶液中Cu-e-==Cu2+；陰極上發(fā)生還原反應(yīng)，Cu2+得到電子在陰極上析出Cu單質(zhì)，Cu2++e-==Cu，從而達(dá)到精制Cu的目的。(5)

A．D解釋：稀鹽酸可以同Cu(OH)2與CuCO3反應(yīng)，而且稀鹽酸不能于Cu反應(yīng)。所以稀鹽酸可以除銅器表面的銅綠(CuCO3·Cu(OH)2），A正確。銅表面不能形成致密氧化膜；銅和濃硫酸在常溫下是反應(yīng)的，生成硫酸銅、SO2和水，反應(yīng)很慢，反應(yīng)過程中放熱，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，速率會越來越快的，所以不能用銅制容器裝濃硫酸，B錯誤。因為Fe比Cu活潑，所以Fe-Cu形成的原電池中，F(xiàn)e作負(fù)極，更容易被氧化生繡，C錯誤。藍(lán)色硫酸銅晶體受熱轉(zhuǎn)化為白色硫酸銅粉末，只有舊鍵的斷裂，沒有新鍵的形成（CuSO4·5H2O中，H2O與Cu2+有配位鍵），故不屬于化學(xué)變化，只有物理變化；CuSO4可用作消毒劑，但與前者沒有因果關(guān)系，D正確。綜上所述，答案選AD。

[感悟]：四、疑難問題：1．2．五、作業(yè)練習(xí)：1．常用來檢驗銅離子的試劑是(B)A．KSCN溶液B．氨水C．BaCl2溶液D．AgNO3溶液2．在銅跟濃硫酸的反應(yīng)中，如有amolH2SO4被還原，下列說法中正確的是(C)A．參加反應(yīng)的銅是32agB．反應(yīng)用掉amolH2SO4C．反應(yīng)最多可收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4aLSO2D．在反應(yīng)后的溶液中加入足量BaCl2溶液，可得沉淀amol3．.將40mL1.5mol·L－1的CuSO4溶液與30mL3mol·L－1的NaOH溶液混合，生成淺藍(lán)色沉淀，假如溶液中c(Cu2＋)或c(OH－)都已變得很小，可忽略，則生成沉淀的組成（D）A．Cu(OH)2B．CuSO4·Cu(OH)2C．CuSO4·2Cu(OH)2D．CuSO4·3Cu(OH)24．銅鋅合金的顏色酷似金的顏色，所以近來用銅鋅合金制成的假金元寶欺騙行人的事件屢有發(fā)生。下列不易區(qū)別其真?zhèn)蔚姆椒ㄊ牵―）A．測定密度B．放入硝酸中C．放入鹽酸中D．觀察外觀5．在10—9~10—7m范圍內(nèi)，對原子、分子進(jìn)行操縱的納米超分子技術(shù)往往能實現(xiàn)意想不到的變化。如納米銅顆粒一遇到空氣就會劇烈燃燒，甚至發(fā)生爆炸。下列正確的是(B)A．納米銅屬于化合物B．納米銅顆粒比普通銅更易與氧氣發(fā)生反應(yīng)C．納米銅與普通銅所含銅原子的種類不同D．納米銅無需密封保存6．能夠說明金屬活動順序是Fe>Cu>Ag的一組反應(yīng)是(B)①2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+②Fe+Cu2+=Fe2++Cu③Cu+2Ag+=Cu2++2Ag④Ag+2HNO3=AgNO3+NO2↑+H2O⑤Cu+2HCl不反應(yīng)A．①②③B．②③C．①③⑤D．②③④7．用H2、C、CO分別與等質(zhì)量的氧化銅在高溫下反應(yīng)，使CuO中Cu全部還原出來，消耗H2、C、CO的質(zhì)量比為(B)A．1：l：1B．1：3：14C．1：6：14D．2：1：28．在印刷電路時常用氯化鐵溶液作為“腐蝕液”，發(fā)生的反應(yīng)為2FeCl3＋Cu＝2FeCl2＋CuCl2向盛有氯化鐵溶液的燒杯中同時加入鐵粉和銅粉，反應(yīng)結(jié)束后下列結(jié)果不可能出現(xiàn)的是(B)A．燒杯中有銅無鐵 B．燒杯中有鐵無銅C．燒杯中鐵銅都有 D．燒杯中鐵銅都無9．CuS和Cu2S都能溶于硝酸，它們高溫灼燒的產(chǎn)物相同，以下鑒別CuS和Cu2S兩種黑色粉末的方法合理的是（C）A．將兩種樣品分別溶于硝酸，區(qū)別所產(chǎn)生的氣體B．將兩種樣品分別溶于硝酸，區(qū)別溶液的顏色C．取兩種同質(zhì)量的樣品分別在高溫灼燒，區(qū)別殘留固體的質(zhì)量D．取兩種同質(zhì)量的樣品分別在高溫灼燒，區(qū)別殘留固體的顏色10．已知膽礬溶于水使溶液溫度降低，室溫下將1mol無水硫酸銅制成溶液釋放出熱量Q1kJ·mol-1，又知膽礬分解的化學(xué)方程式為：CuSO4·5H2Oeq\o(\s\up6(△),\s\do0(==))CuSO4+5H2O△H=+Q2kJ·mol-1，則Q1，Q2的關(guān)系為（A）A．Q1<Q2B．Q1>Q2C．Q1=Q2D．無法確定11．物質(zhì)性質(zhì)決定了物質(zhì)的用途，下面列出了金屬的幾種性質(zhì)：①導(dǎo)熱性、②導(dǎo)電性、③還原性、④延展性、⑤具有金屬光澤。請在下面用途后的橫線上填上金屬性質(zhì)對應(yīng)的序號。（1）用鋁定制成包裝用的鋁箔④；（2）用鐵粉回收照相業(yè)廢液中的銀③；（3）用鋁制成的高壓鋁鍋①；（4）電信業(yè)中大量使用的銅絲、金屬電纜②。12．銅是生命必要的元素，也是人類最早使用的金屬之一，銅的生產(chǎn)和使用對國計民生各個方面產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。在化學(xué)反應(yīng)中，銅元素可表現(xiàn)為0、+1、+2。（1）在西漢古籍中曾有記載：曾青得鐵則化為銅（即：曾青CuSO4跟鐵反應(yīng)生成銅），試寫出該反應(yīng)的離子方程式：Fe+Cu2+=Fe2++Cu。（2）盡管銅比鐵較為穩(wěn)定，但銅器表面經(jīng)常會生成銅銹[即：銅綠，化學(xué)式Cu2OH2CO3]，其中生成銅綠的反應(yīng)物除銅外還有O2、CO2和H2O。試寫出保護(hù)銅制品的方法：表面進(jìn)行處理，達(dá)到隔絕空氣的效果，如表面覆蓋塑料等物質(zhì)。（3）銅錢在歷史上曾經(jīng)是一種廣泛流通的貨幣。試從物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的角度分析為什么銅常用于制造貨幣。銅的熔點是11834℃，鐵的熔點是15348℃熔點比鐵低，易冶煉；化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定，便于長時間存放。13．0.03molCu完全溶于一定濃度的硝酸溶液中，產(chǎn)生NO、NO2和N2O4共0.05mol，則混合氣體的平均相對分子量范圍是44.4<M<55.2。14．有三種不同質(zhì)量比的氧化銅與炭粉的混合物樣品