課時28（教師）鐵、銅的獲取及應用

高三化學學科一體化教學案編寫人景均編號28課時課時28—鐵、銅的獲取及應用專題三從礦物到基礎材料一、考綱要求：1．了解銅的物質(zhì)性質(zhì)，掌握銅的化學性質(zhì)及其應用2．掌握銅的氧化物和氫氧化銅的性質(zhì)及其應用3．了解硫酸銅等銅鹽的性質(zhì)及其應用4．了解銅及其化合物間的相互轉化二、知識結構：(一)、銅的結構、存在、性質(zhì)和用途1．銅的結構、存在：銅元素在元素周期表中位于第四周期第ⅠB族，原子結構示意圖為：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、導電性和導熱性3．化學性質(zhì)(1)與非金屬反應：①在加熱時氧氣反應，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：2Cu＋Seq\o(\s\up6(△),\s\do0(==))Cu2S③與氯氣反應：Cu＋Cl2eq\o(\s\up6(△),\s\do0(==))CuCl2(2)與酸反應：①與濃硫酸的反應：Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(\s\up6(△),\s\do0(==))CuSO4＋SO2↑＋2H2O②與濃硝酸的反應：Cu＋4HNO3(濃)＝Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O③與稀硝酸的反應：3Cu＋8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O④在氧氣的存在條件下與稀硫酸的反應：_2Cu＋O2+2H2SO4_=CuSO4＋2H2O〖描述〗銅與稀硝酸在燒瓶中反應的現(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{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①與硝酸銀溶液反應：Cu＋2Ag(NO3)2=2Ag↓+Cu(NO3)2②與氯化鐵溶液反應：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)榇碳ば詺馕丁＂谏鲜霭l(fā)生反應的方程式為：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。這方面應用占銅的工業(yè)總用量的一半左右，半導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施，具有獨特的殺菌功能，抑制細菌生長。二、銅的氧化物1．銅氧化物的種類我們中學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．氧化銅的化學性質(zhì)①和稀硫酸的反應：CuO+H2SO4=CuSO4+H2O②氧化性：和氫氣的反應：CuO+H2eq\o(\s\up6(△),\s\do0(==))Cu+H2O【思考】①氣、固加熱反應一般所用的裝置是：②在該實驗中通氫氣和點火、熄火的程序是：先通氫氣，當檢驗氫氣已經(jīng)純凈后，點燃酒精燈加熱，反應完全后，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：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：2Cu(OH)2+CH3CH2OH△→4．新制氫氧化銅懸濁液與蛋白質(zhì)反應顯紫色（縮二脲反應）【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：CuSO4+Fe=FeSO4+Cu3．與堿的反應：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：2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑，反應的氧化劑是。(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)Γ挥蠧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)?；有D藍色硫酸銅晶體受熱轉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)?；無

(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，Cu失去電子，使Cu單質(zhì)變?yōu)镃u2+進入溶液中Cu-e-==Cu2+；陰極上發(fā)生還原反應，Cu2+得到電子在陰極上析出Cu單質(zhì)，Cu2++e-==Cu，從而達到精制Cu的目的。(5)

A．D解釋：稀鹽酸可以同Cu(OH)2與CuCO3反應，而且稀鹽酸不能于Cu反應。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的，生成硫酸銅、SO2和水，反應很慢，反應過程中放熱，隨著反應的進行，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作負極，更容易被氧化生繡，C錯誤。藍色硫酸銅晶體受熱轉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），故不屬于化學變化，只有物理變化；CuSO4可用作消毒劑，但與前者沒有因果關系，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：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中，如有amolH2SO4被還原，下列說法中正確的是(C)A．參加反應的銅是32agB．反應用掉amolH2SO4C．反應最多可收集到標準狀況下22.4aLSO2D．在反應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、分子進行操縱的納米超分子技術往往能實現(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的一組反應是(B)①2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+②Fe+Cu2+=Fe2++Cu③Cu+2Ag+=Cu2++2Ag④Ag+2HNO3=AgNO3+NO2↑+H2O⑤Cu+2HCl不反應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，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，反應結束后下列結果不可能出現(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方程式為：CuSO4·5H2Oeq\o(\s\up6(△),\s\do0(==))CuSO4+5H2O△H=+Q2kJ·mol-1，則Q1，Q2的關系為（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導熱性、②導電性、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)生了深遠的影響。在化學反應中，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跟鐵反應生成銅），試寫出該反應的離子方程式：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，化學式Cu2OH2CO3]，其中生成銅綠的反應物除銅外還有O2、CO2和H2O。試寫出保護銅制品的方法：表面進行處理，達到隔絕空氣的效果，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