2022高考化学第3章金属及其化合物第4节用途广泛的金属材料金属矿物的利用考点1铜及其化合物讲与练含解析

李仕才考点一　铜及其化合物1．铜(1)物理性质纯净的铜为紫红色，属于有色金属，密度较大，硬度较小，熔、沸点较高，具有良好的导电、导热性。(2)化学性质①与非金属的反应11\n②与酸的反应③与盐溶液的反应2．氧化铜和氧化亚铜3.氢氧化铜(1)物理性质：蓝色难溶于水的固体。11\n(2)化学性质及应用4．铜盐(1)碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，是铜绿的成分，它是铜在潮湿的空气中被锈蚀的结果，它受热易分解：Cu2(OH)2CO32CuO＋H2O＋CO2↑。(2)硫酸铜①CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾。②无水CuSO4为白色粉末，遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)，可作为水的检验依据。(3)铜盐的毒性铜盐溶液有毒，主要是因为铜离子能与蛋白质作用，使蛋白质变性失去生理活性，因此人们利用了它的这一性质用胆矾、熟石灰、水配成了波尔多液，用来杀灭植物的病毒。判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)1．CuO是黑色固体，与水反应可生成Cu(OH)2。(　×　)2．Cu2O遇硝酸会被氧化成Cu2＋。(　√　)3．Cu2(OH)2CO3是铜锈的主要成分，在干燥的空气中不易生成。(　√　)4．过量的铜与浓硝酸反应一定没有一氧化氮生成。(　×　)5．利用无水硫酸铜遇水变成蓝色这一性质，来检验水的存在。(　√　)6．将铁片置于CuSO4溶液中，铁片上有红色物质析出，说明铁比铜活泼。(　√　)7．白色的无水硫酸铜粉末可作干燥剂。(　×　)8．除去Cu粉中混有的CuO，加入稀HNO3溶解，过滤，洗涤，干燥。(　×　)11\n1．铜离子为重金属离子，能使蛋白质变性，从而达到杀死细菌的目的，常用CuSO4作游泳池的消毒剂。2．铜及其化合物的颜色物质颜色物质颜色Cu紫红色CuSO4白色CuO黑色CuSO4·5H2O蓝色Cu2O红色Cu2(OH)2CO3绿色Cu2S黑色Cu(OH)2蓝色在无机物的综合推断题中，常利用颜色来区别或检验铜及其化合物。3．区别红色物质Cu和Cu2O的方法向红色物质中加入稀硫酸，若溶液由无色变成蓝色，则该红色物质为Cu2O，否则为Cu。反应的化学方程式为Cu2O＋H2SO4===CuSO4＋Cu＋H2O。4．铜在通入氧气的情况下，可在稀的非氧化性酸(稀盐酸、稀硫酸)中逐渐溶解：2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O。5．常利用CuSO4转化为CuSO4·5H2O时固体由白色粉末变为蓝色晶体检验少量水的存在。一、铜及其化合物的性质1．下列有关铜及其化合物的说法中不正确的是(　　)A．用铜作电缆、电线，主要是利用铜的导电性B．Cu→CuO→Cu(OH)2，两反应过程都能一步实现11\nC．用锌、铜、稀H2SO4、AgNO3溶液，能证明锌、铜、银的活动性顺序D．波尔多液是用熟石灰、硫酸铜混合而制成的蓝色胶状悬浊液解析：铜具有良好的导电性，用作电缆、电线，A正确；CuO不溶于水，CuO→Cu(OH)2不能一步实现，B错误；稀H2SO4与锌反应，与铜不反应，说明锌在H前，铜在H后，铜能和AgNO3反应，说明铜比银活泼，可判断金属活动性顺序，C正确。答案：B2．CuSO4是一种重要的化工原料，其制备途径及性质如图所示。下列说法不正确的是(　　)A．途径①所用混酸中H2SO4与HNO3物质的量之比最好为3∶2B．相对于途径①、③，途径②更好地体现了绿色化学思想C．1molCuSO4在1100℃所得混合气体X中O2一定为0.75molD．Y可以是葡萄糖解析：据反应式3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O可知，H2SO4和HNO3的物质的量之比是3∶2，A对；途径①③中均生成大气污染物，而②没有，B对；1molCuSO4分解生成0.5molCu2O，转移1mol电子，故生成0.25molO2，C错；醛基能被新制的Cu(OH)2悬浊液氧化，生成Cu2O，葡萄糖含有醛基，D对。答案：C3．下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是(　　)11\n解析：稀盐酸可以与碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]反应，而且稀盐酸不与Cu反应，所以可用稀盐酸除铜器表面的铜绿[Cu2(OH)2CO3]，Ⅰ、Ⅱ有因果关系，A错误；铜表面不能形成致密的氧化膜，铜与浓硫酸在一定温度下能发生反应，所以不能用铜制容器盛装浓硫酸，B错误；硫酸铜与氨水生成Cu(OH)2，Cu(OH)2受热分解生成黑色CuO，Ⅰ、Ⅱ均正确，但没有因果关系，C错误；蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末有新物质生成，属于化学变化，CuSO4可用作消毒剂，但与前者没有因果关系，D正确。答案：D4．已知酸性条件下有如下反应：2Cu＋===Cu2＋＋Cu。由于反应温度不同，用氢气还原氧化铜时，可能产生Cu或Cu2O，两者都是红色固体。一同学对某次用氢气还原氧化铜实验所得的红色固体产物作了验证，实验操作和实验现象记录如下：11\n由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物是(　　)A．CuB．Cu2OC．一定有Cu，可能有Cu2OD．一定有Cu2O，可能有Cu解析：H2还原CuO生成红色固体，可能是Cu和Cu2O中的一种或两种，加入稀硫酸变蓝和得到红色固体，证明原固体中含Cu2O，而不能证明有无Cu。答案：D5．已知CuO经高温灼烧生成Cu2O，Cu2O与H＋发生反应：Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。将经高温灼烧后的CuO样品投入足量的热的稀硝酸溶液中，下列有关说法中正确的是(　　)A．如果溶液变为蓝色、同时有紫红色固体出现，说明样品全部生成了Cu2OB．溶液中最终可能有紫红色固体出现C．这种实验的结果无法说明CuO分解的程度D．如果溶液中出现蓝色，最终没有紫红色固体出现，说明CuO没有分解解析：若误认为Cu不与热的稀硝酸反应会造成错选D。如果样品部分生成了Cu2O，也会有类似现象发生，即这种实验的结果无法说明CuO分解的程度，A项错误、C项正确；由于Cu能够与热的稀硝酸反应，所以不论CuO是否完全分解，溶液中最终不可能有紫红色固体出现，B、D项错误。答案：C6．下列有关CuSO4溶液的叙述正确的是(　　)A．该溶液中Na＋、NH、NO、Mg2＋可以大量共存B．通入CO2气体产生蓝色沉淀C．与H2S反应的离子方程式：Cu2＋＋S2－===CuS↓D．与过量浓氨水反应的离子方程式：Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2NH解析：A.CuSO4溶液显酸性，Na＋、NH、NO、Mg2＋可以大量共存，A项正确；B.CO2与CuSO4溶液不发生反应，违背了强酸制弱酸的原理，B项错误；C.H211\nS属于弱电解质，书写离子反应方程式时，要写化学式，C项错误；D.CuSO4溶液与过量浓氨水反应生成四氨基合铜离子，D项错误。答案：A7．铜及其化合物在生产生活中有着广泛的应用，铜在化合物中的常见化合价有＋1、＋2。(1)工业上可用Cu2S＋O22Cu＋SO2反应制取粗铜，反应中被氧化的元素是________，当消耗32gCu2S时，转移电子数目是________。(2)将少量铜丝放入适量的稀硫酸中，温度控制在50～60℃，加入H2O2，反应一段时间后可制得硫酸铜溶液，发生反应的离子方程式为___________________________________________________。CuSO4溶液中加入一定量的Na2SO3溶液和NaCl溶液加热，生成CuCl沉淀。写出生成CuCl的离子方程式：___________________________________________________________________________。(3)某小组同学在做铜与浓硫酸反应的实验时，发现铜片表面有黑色固体生成。①甲同学猜想：黑色固体是未来得及溶解于酸的CuO，其猜想可用化学方程式表示为：Cu＋H2SO4___________________________________。②乙同学认为：黑色固体除CuO外，还可能含有Cu2S和CuS，其理由可能是________(填字母)。a．Cu2S和CuS都是黑色的b．铜与浓硫酸在加热条件下反应，还可能放出O2c．浓硫酸是氧化剂，铜是还原剂，Cu的化合价升高与S的化合价降低有多种可能解析：(1)Cu2S＋O22Cu＋SO2反应制取粗铜，硫元素的化合价从－2价升到＋4价，被氧化，且反应中被氧化的元素只有S，当消耗32gCu2S时，转移电子的物质的量是×6＝1.2mol，即转移电子数目是1.2NA。(2)将少量铜丝放入适量的稀硫酸中，温度控制在50～60℃，加入H2O2，反应一段时间后可制得硫酸铜溶液，发生反应的离子方程式为Cu＋2H＋＋H2O2Cu2＋＋2H2O。CuSO4溶液中加入一定量的Na2SO3溶液和NaCl溶液加热，生成CuCl沉淀，离子方程式为2Cu2＋＋2Cl－＋SO＋H2O2CuCl↓＋SO＋2H＋。(3)某小组同学在做铜与浓硫酸反应的实验时，发现铜片表面有黑色固体生成。①按照甲同学猜想：铜被氧化得CuO，硫酸被还原为SO211\n，化学方程式表示为Cu＋H2SO4CuO＋SO2↑＋H2O。②乙同学认为：黑色固体除CuO外，还可能含有Cu2S和CuS。分析可能的理由时，应该从反应现象和氧化还原反应原理入手，ac符合。答案：(1)S　1.2NA(2)Cu＋2H＋＋H2O2Cu2＋＋2H2O2Cu2＋＋2Cl－＋SO＋H2O2CuCl↓＋SO＋2H＋(3)①CuO＋SO2↑＋H2O　②ac二、工艺流程中铜及化合物的转化8．某炼铁废渣中含有大量CuS及少量铁的化合物，工业上以该废渣为原料生产CuCl2·2H2O晶体的工艺流程如下：下列说法正确的是(　　)A．焙烧过程中每消耗1molCuS则消耗3molO2B．焙烧后的废气能够使酸性高锰酸钾溶液褪色C．滤渣中主要含铁的氧化物D．将获得的CuCl2·2H2O晶体加热可制得CuCl2固体解析：A项，2CuS＋3O22CuO＋2SO2，由方程式可知，1molCuS消耗1.5molO2；B项，废气中含有SO2，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，正确；调节pH时，Fe3＋水解转化为Fe(OH)3而除去，因而C项错误；将CuCl2·2H2O直接加热脱水，Cu2＋水解，HCl挥发会产生Cu(OH)2，无法得到CuCl2，因而D项错误。答案：B9．银铜合金广泛用于航空工业。从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下：11\n[注：Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450℃和80℃](1)电解精炼银时，阴极反应式为________________________。滤渣A与稀硝酸反应，产生的气体在空气中迅速变为红棕色，该气体变色的化学反应方程式为_________________________________________________________________________________________。(2)固体混合物B的组成为______________________________；在生成固体B的过程中，需控制NaOH的加入量。若NaOH过量，则因过量引起的反应的离子方程式为______________________________________________________________________________。(3)完成煅烧过程中一个反应的化学方程式：CuO＋____Al2O3____CuAlO2＋____↑。(4)若银铜合金中铜的质量分数为63.5%，理论上5.0kg废料中的铜可完全转化为________molCuAlO2，至少需要1.0mol·L－1的Al2(SO4)3溶液________L。(5)CuSO4溶液也可用于制备胆矾，其基本操作是________、过滤、洗涤和干燥。解析：(1)电解精炼银时，阴极反应式为Ag＋＋e－===Ag；气体变色是因为发生反应：2NO＋O2===2NO2。(2)结合工艺流程及Al(OH)3和Cu(OH)2的分解温度知固体混合物B含有CuO、Al(OH)3。若NaOH过量，则Al(OH)3会转化为NaAlO2。(3)该反应为氧化还原反应，根据得失电子守恒、原子守恒确定缺项物质并配平化学方程式。(4)生成CuAlO2的物质的量为＝50(mol)，至少需要Al2(SO4)3的物质的量为25mol，即至少需要1.0mol·L－1的Al2(SO4)3溶液25L。(5)由CuSO4溶液制备胆矾需要的操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤和干燥。答案：(1)Ag＋＋e－===Ag2NO＋O2===2NO2(2)CuO、Al(OH)3Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O(3)4　2　4　O211\n(4)50　25(5)蒸发浓缩、冷却结晶11