2024-2025年高中化學(xué)第4章第2節(jié)課時(shí)2金屬與金屬材料教案魯科版必修1

PAGE8-課時(shí)2金屬與金屬材料目標(biāo)與素養(yǎng)：1.了解金屬材料及金屬的通性。(宏觀辨識(shí))2.駕馭銅及其重要化合物的性質(zhì)。(改變觀念)一、金屬與金屬材料1．金屬分類冶金工業(yè)上將金屬分為黑色金屬——鐵、鉻、錳以及它們的合金；有色金屬——除黑色金屬以外的其他金屬及其合金。2．金屬的通性(1)物理性質(zhì)。①狀態(tài)：常溫下，除了汞是液體外，其余金屬都是固體。②顏色：除金、銅外，大多數(shù)金屬呈銀白色。③大多數(shù)金屬有良好的延展性，是電和熱的良導(dǎo)體。(2)化學(xué)性質(zhì)。①主要化合價(jià)為＋1價(jià)、＋2價(jià)、＋3價(jià)。②反應(yīng)中的性質(zhì)：金屬單質(zhì)只有還原性，沒有氧化性。3．重要的黑色金屬材料——鋼鐵(1)鐵合金——鋼鐵。鋼鐵是鐵的合金的總稱，通過降低合金中碳元素的含量，并增加硅、錳等元素，可以把生鐵轉(zhuǎn)化成鋼，改善鐵的性能。(2)不銹鋼：在一般鋼的基礎(chǔ)上，加入鉻、鎳等多種元素?zé)挸傻匿摬?，它具有不生銹的特性。二、幾種有色金屬材料——金、銀、銅1．金、銀、銅的重要物理性質(zhì)金銀銅顏色黃色銀白色紫紅色硬度軟軟較小導(dǎo)電、導(dǎo)熱和延展性金、銀、銅均具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性。導(dǎo)電、導(dǎo)熱性最好的是銀，延展性最好的是金鋁、鐵等金屬在地殼中的含量遠(yuǎn)大于銅。為什么人們運(yùn)用銅器的歷史更許久？【提示】鋁、鐵等均為較活潑的金屬，難以冶煉，所以運(yùn)用歷史較短。而銅的熔點(diǎn)較低，冶煉便利，所以成為人類在生產(chǎn)、生活中最早運(yùn)用的金屬。2．銅單質(zhì)及其化合物(1)銅與非金屬單質(zhì)的反應(yīng)。(2)銅的化合物。①氧化銅在高溫條件下分解。a．化學(xué)方程式為4CuOeq\o(=,\s\up8(高溫))2Cu2O＋O2↑；b．現(xiàn)象：黑色物質(zhì)變成紅色。②硫酸銅晶體(CuSO4·5H2O)。a．俗名膽礬或藍(lán)礬；b．受熱分解的化學(xué)方程式為CuSO4·5H2Oeq\o(=,\s\up8(△))CuSO4＋5H2O；c．現(xiàn)象：藍(lán)色物質(zhì)變成白色。微點(diǎn)撥：(1)CuSO4不能用作干燥劑。(2)銅鹽溶液的藍(lán)色常用于鑒別Cu2＋的存在。3．幾種新型金屬材料(1)鈾(U)用作核電廠反應(yīng)堆的核燃料。(2)镅(Am)在煙霧探測(cè)器中用作煙霧監(jiān)測(cè)材料。(3)鈦(Ti)被譽(yù)為“21世紀(jì)的金屬”，是一種“親生物金屬”。1．推斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)黑色金屬通常都為黑色。 ()(2)生鐵比鋼的含碳量高。 ()(3)因?yàn)镃l2比S的氧化性強(qiáng)，所以Cu與之反應(yīng)，前者生成CuCl2，后者生成Cu2S。 ()(4)可以用濃HNO3除去銅表面的銅綠。 ()[答案](1)×(2)√(3)√(4)×2．下列金屬屬于黑色金屬的是()A．Al B．FeC．Pb D．Cu[答案]B3．Cu及其化合物之間相互轉(zhuǎn)化常伴隨著顏色的改變，下列符合黑色→紅色改變的是()A．Cu(OH)2→CuOB．Cu→Cu2SC．Cu2(OH)2CO3→CuOD．CuO→Cu2O[答案]D常見金屬與酸反應(yīng)規(guī)律1.定性規(guī)律按金屬活動(dòng)性依次可分為以下四種狀況：(1)K→Pb和非氧化性酸(如鹽酸、稀硫酸等)發(fā)生置換反應(yīng)，生成H2，和氧化性酸(如硝酸、濃硫酸等)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，不能生成H2。(2)Al、Fe遇強(qiáng)氧化性酸，如濃硝酸、濃硫酸，在常溫下發(fā)生鈍化，形成致密的氧化膜，阻擋金屬與酸接著反應(yīng)。(3)Cu→Ag和強(qiáng)氧化性酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，如Cu＋4HNO3(濃)=Cu(NO3)2＋2H2O＋2NO2↑。(4)Pt→Au只和強(qiáng)氧化性混合酸(濃硝酸、濃鹽酸按體積比1∶3混合后稱為王水)發(fā)生氧化還原反應(yīng)。2．定量規(guī)律金屬與酸反應(yīng)生成H2實(shí)質(zhì)：M＋nH＋=Mn＋＋eq\f(n,2)H2↑?！镜淅?】由鋅、鐵、鋁、銅四種金屬中的兩種組成的混合物10g，與足量鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為11.2L，則混合物可能是()A．鋅、鐵 B．鐵、鋁C．鐵、銅 D．銅、鋅B[由題意知兩種金屬組成的混合物失去1mol電子所需金屬的質(zhì)量為10g，銅與鹽酸不反應(yīng)，而其他三種金屬與足量鹽酸反應(yīng)失去1mol電子，消耗的質(zhì)量分別為Zn～32.5g，F(xiàn)e～28g，Al～9g，其中只有Al的質(zhì)量小于10g，故肯定含鋁。]上述例題中：(1)等物質(zhì)的量的四種金屬分別投入足量鹽酸，產(chǎn)生H2的量最多的是________。(2)四種金屬分別投入足量鹽酸，產(chǎn)生等量的H2時(shí)，耗損質(zhì)量最少的是________。[答案](1)鋁(2)鋁1．等量的鐵分別與足量的鹽酸、水蒸氣在肯定的條件下充分反應(yīng)，則在相同的條件下，產(chǎn)生氫氣的體積比是()A．1∶1 B．3∶4C．2∶3 D．4∶3B[由化學(xué)方程式：Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑，3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up8(高溫))Fe3O4＋4H2，可知B項(xiàng)正確。]2．甲、乙、丙、丁、戊分別是Cu、Ag、Fe、Al、Mg五種金屬中的一種，(1)甲、丙均能與稀硫酸反應(yīng)放出氣體(2)乙與丁的硝酸鹽反應(yīng)置換出單質(zhì)丁(3)丙與強(qiáng)堿反應(yīng)放出氣體(4)丙、戊能被濃硫酸鈍化由此推斷甲、乙、丙、丁、戊依次為()A．Al、Cu、Mg、Ag、FeB．Mg、Cu、Al、Ag、FeC．Mg、Ag、Al、Cu、FeD．Fe、Cu、Al、Ag、MgB[(1)能與稀硫酸反應(yīng)放出氣體，為金屬活動(dòng)性依次表排在氫前面的金屬，甲、丙為Fe、Al、Mg三者之中的兩種；(2)可得出乙比丁活潑的結(jié)論；(3)只有Al與強(qiáng)堿反應(yīng)能放出氣體，所以丙為Al；(4)能被濃硫酸鈍化的為Fe、Al，由此可推斷出戊為Fe；則由(3)(4)可知(1)中Fe、Al已解除，即甲為Mg，則(2)中乙為Cu，丁為Ag。]銅及其化合物的性質(zhì)1.銅的化學(xué)性質(zhì)與非金屬反應(yīng)O2O2＋2Cueq\o(=,\s\up8(△))2CuO(黑色)SS＋2Cueq\o(=,\s\up8(△))Cu2S(黑色)Cl2Cl2＋Cueq\o(=,\s\up8(點(diǎn)燃))CuCl2(棕色煙)與金屬陽離子反應(yīng)Ag＋2Ag＋＋Cu=Cu2＋＋2AgFe3＋2Fe3＋＋Cu=Cu2＋＋2Fe2＋與強(qiáng)氧化性酸反應(yīng)稀硝酸8HNO3(稀)＋3Cu=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O濃硫酸2H2SO4(濃)＋Cueq\o(=,\s\up8(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O在潮濕空氣中生銹2Cu＋CO2＋H2O＋O2=Cu2(OH)2CO3(銅綠)2.氧化銅和氧化亞銅名稱氧化銅氧化亞銅顏色黑色紅色與酸反應(yīng)CuO＋2H＋=Cu2＋＋H2OCu2O＋2H＋=Cu2＋＋Cu＋H2O與H2反應(yīng)CuO＋H2eq\o(=,\s\up8(△))Cu＋H2OCu2O＋H2eq\o(=,\s\up8(△))2Cu＋H2O轉(zhuǎn)化關(guān)系4CuOeq\o(=,\s\up8(高溫))2Cu2O＋O2↑3.銅鹽的性質(zhì)(1)物理性質(zhì)。銅鹽溶液呈藍(lán)色。常見的銅鹽為硫酸銅，白色粉末狀，溶于水或形成藍(lán)礬(或膽礬)晶體后呈藍(lán)色，利用此性質(zhì)來檢驗(yàn)H2O。(2)化學(xué)性質(zhì)。①與堿反應(yīng)：Cu2＋＋2OH－=Cu(OH)2↓(藍(lán)色絮狀沉淀)。②與H2S(或S2－)反應(yīng)：Cu2＋＋H2S=CuS↓＋2H＋(CuS為不溶于酸的黑色固體)?！镜淅?】銅是生命必需的元素，也是人類最早運(yùn)用的金屬之一，銅的生產(chǎn)和運(yùn)用對(duì)國(guó)計(jì)民生各個(gè)方面產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。請(qǐng)完成(1)～(3)題。(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)就生成銅]。試寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________。(2)銅器表面有時(shí)會(huì)生成銅綠，請(qǐng)寫誕生成銅綠的化學(xué)方程式：____________________________________________________。這層銅綠可以用化學(xué)方法除去。試寫出除去銅綠而不損傷器物的化學(xué)方程式：________________________。(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(diǎn)是1183.4℃，鐵的熔點(diǎn)是1534.8℃)：__________________________________________________________________________________________________________。[解析](1)Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu。(2)2Cu＋O2＋H2O＋CO2=Cu2(OH)2CO3；要除去銅器表面的銅綠，考慮選擇酸，強(qiáng)氧化性酸能和袒露的銅接著反應(yīng)，而鹽酸不和銅接著反應(yīng)，并且鹽酸具有揮發(fā)性。有關(guān)方程式如下：Cu2(OH)2CO3＋4HCl=2CuCl2＋CO2↑＋3H2O。(3)依據(jù)題給信息以及制造貨幣的實(shí)際須要，選擇銅制造貨幣是因?yàn)殂~的熔點(diǎn)比較低，簡(jiǎn)單冶煉鑄造成型；銅的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，不易被腐蝕[答案](1)Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu(2)2Cu＋O2＋H2O＋CO2=Cu2(OH)2CO3Cu2(OH)2CO3＋4HCl=2CuCl2＋CO2↑＋3H2O(3)選擇銅制造貨幣是因?yàn)殂~的熔點(diǎn)比較低，簡(jiǎn)單冶煉鑄造成型；銅的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，不易被腐蝕1．在化學(xué)反應(yīng)中，有時(shí)存在“一種物質(zhì)過量，另一種物質(zhì)仍不能完全反應(yīng)”的狀況，下列反應(yīng)不屬于這種狀況的是()A．過量的銅與濃硝酸反應(yīng)B．過量的銅與濃硫酸在加熱條件下反應(yīng)C．過量的二氧化錳與濃鹽酸在加熱條件下反應(yīng)D．過量的氫氣與氮?dú)庠诠I(yè)生產(chǎn)條件下反應(yīng)A[A項(xiàng)，銅與濃硝酸反應(yīng)生成NO2，銅過量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，濃硝酸漸漸變?yōu)橄∠跛?，銅與稀硝酸反應(yīng)生成NO，最終硝酸能完全反應(yīng)。]2．已知酸性條件下有反應(yīng)：2Cu＋=Cu2＋＋Cu。氫氣還原氧化銅試驗(yàn)由于反應(yīng)溫度不同，可能產(chǎn)生Cu或Cu2O，兩者都是紅色固體。某同學(xué)對(duì)某次氫氣還原氧化銅的紅色固體產(chǎn)物做了如下試驗(yàn)，試驗(yàn)操作和試驗(yàn)現(xiàn)象如下表所示：加入試劑稀硫酸濃硫酸并加熱稀硝酸濃硝酸試驗(yàn)現(xiàn)象紅色固體不反應(yīng)無色氣體無色氣體、藍(lán)色溶液紅棕色氣體、藍(lán)色溶液由此推出本次氫氣還原氧化銅試驗(yàn)的產(chǎn)物()A．是CuB．是Cu2OC．肯定有Cu和Cu2OD．肯定有Cu2O，可能有CuA[由題目供應(yīng)的信息可知：Cu2O在酸性條件下發(fā)生反應(yīng)生成Cu和Cu2＋，而向該紅色固體中加入稀硫酸后紅色固體不反應(yīng)，故該紅色固體中不存在Cu2O，全部為Cu。]1．以下四種金屬中屬于有色金屬的是()A．鐵 B．鉻C．錳 D．銅D[鐵、鉻、錳屬于黑色金屬。][老師備選]人類利用幾種金屬的先后依次依次為銅、鐵、鋁，之所以有先后，主要取決于()A．金屬在地殼中的含量多少 B．金屬的熔沸點(diǎn)凹凸C．金屬的活潑性強(qiáng)弱 D．金屬的導(dǎo)電性強(qiáng)弱C[鋁是地殼中含量最多的金屬元素，但在給出的金屬中運(yùn)用時(shí)間最晚，A項(xiàng)錯(cuò)誤；金屬的熔點(diǎn)凹凸依次為Fe>Cu>Al，B項(xiàng)錯(cuò)誤；金屬運(yùn)用的先后與導(dǎo)電性無關(guān)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]2．除去鐵制品表面鍍層金屬銅最好選用的試劑是()A．稀硫酸 B．稀硝酸C．濃硝酸 D．燒堿溶液C[除去Cu且使Fe不參加反應(yīng)，故選用濃硝酸，緣由是常溫下Fe遇濃硝酸發(fā)生鈍化。]3．下列有關(guān)金屬元素特征的敘述正確的是()A．金屬元素的原子只有還原性，其陽離子只有氧化性B．金屬元素的單質(zhì)在常溫下都為固體C．含金屬元素的離子都是陽離子D．金屬陽離子被還原不肯定得到金屬單質(zhì)D[Fe2＋具有還原性，A錯(cuò)；汞在常溫下為液體，B錯(cuò)；MnOeq\o\al(－,4)為陰離子，C錯(cuò)；Fe3＋可還原為Fe2＋，D對(duì)。]4．火法煉銅首先要焙燒黃銅礦，其反應(yīng)為2CuFeS2＋O2Cu2S＋2FeS＋SO2，下列說法正確的是()A．SO2既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物B．CuFeS2僅作還原劑，硫元素被氧化C．每生成1molCu2S，有4mol硫被氧化D．每有1molO2反應(yīng)，反應(yīng)共有2mol電子轉(zhuǎn)移A[CuFeS2中Cu、Fe都為＋2價(jià)，S為－2價(jià)，Cu被還原為Cu2S，部分硫元素化合價(jià)上升，被氧化為SO2；O2在反應(yīng)后化合價(jià)降低，被還原為SO2，因此可知SO2既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物，A項(xiàng)正確；CuFeS2既是氧化劑又是還原劑，B項(xiàng)錯(cuò)誤；每生成1molCu2S，有1molS被氧化，C項(xiàng)錯(cuò)誤；O2中O為0價(jià)，SO2中O為－2價(jià)，1molO2反應(yīng)需得到4mol電子；同時(shí)有2molCu2＋→Cu＋，也需得到2mole－，故共需轉(zhuǎn)移6mole－，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]5．請(qǐng)寫出實(shí)現(xiàn)下列轉(zhuǎn)化的化學(xué)方程式，屬于離子反應(yīng)的寫出離子方程式。①____________________________________________________。②____________________________________________________。③____________________________________________________。④____________________________________________________。⑤____________________________________________________。⑥____________________________________________________。⑦_(dá)___________________________________________________。⑧____________________________________________________。[答案]①2