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2022届高考化学一轮复习第4讲铜及其化合物金属资源课件PPT
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这是一份2022届高考化学一轮复习第4讲铜及其化合物金属资源课件PPT，共60页。PPT课件主要包含了考点一，考点二，2化学性质，氧化铜和氧化亚铜，碱式碳酸铜，答案B，答案C，答案D，Fe2O3，Cu2＋等内容，欢迎下载使用。
考点一 铜及其重要化合物
知识梳理1.铜的性质（1）物理性质：铜是 色金属，具有良好的 性、 性和延展性。
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：①化学方程式： （ 固体）。②化学方程式： 。③与氧化性酸a.与浓硫酸共热： ；b.与稀硝酸反应的离子方程式： ；c．与浓硝酸反应的离子方程式： 。
2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2（OH）2CO3
CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O
3.氢氧化铜（1）物理性质： 色 溶于水的固体。（2）化学性质及应用
（3）Cu2（OH）2CO3：名称为 ，是铜绿、孔雀石的主要成分。
Cu2（OH）2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O
[判断] （正确的打“√”，错误的打“×”）（1）过量的铜与浓硝酸反应一定没有一氧化氮生成（ ）（2）利用无水硫酸铜遇水变成蓝色这一性质，来检验水的存在（ ）（3）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（ ）（4）铜在干燥的空气中性质稳定，但是在潮湿的环境中则易被锈蚀，生成铜绿（ ）（5）铜与氯气、氧气、硫分别反应，得到的产物中铜的化合价均为＋2价（ ）
（6）湿法炼铜和火法炼铜的反应中，铜元素都发生了还原反应（ ）（7）CuO是黑色固体，与水反应可生成Cu（OH）2（ ）（8）Cu2O遇硝酸会被氧化成Cu2＋（ ）（9）Cu2（OH）2CO3是铜锈的主要成分，在干燥的空气中不易生成（ ）（10）无水硫酸铜生成CuSO4·5H2O属于物理变化（ ）（11）铜绿在灼烧条件下会分解生成氢氧化铜和二氧化碳（ ）
[提醒]1.铜及其化合物的颜色
2.无水CuSO4只能作为水的检验试剂，但不能作为水蒸气的吸收试剂用于除杂。
对点速练练点一 铜及其化合物的性质1.我国晋代《抱朴子》中描述了大量的化学反应，其中有：①“丹砂（HgS）烧之成水银，积变又还成丹砂”；②“以曾青涂铁，铁赤色如铜”。下列有关叙述正确的是（ ）A．①中描述的化学反应是可逆反应B．“曾青”是含有Cu2＋的溶液，如硫酸铜溶液C．“积变又还成丹砂”中的“还”可理解为“被还原”D．水银能跟曾青发生置换反应生成单质铜
解析：①中描述的化学反应为HgS Hg＋S、Hg＋S===HgS，两个反应的反应条件不同，不是可逆反应，A项错误；“铁赤色如铜”，说明铁置换出铜，故“曾青”应为可溶性铜盐的水溶液，B项正确；“积变又还成丹砂”，发生的反应是Hg＋S===HgS，Hg发生了氧化反应，“还”是指恢复原来的状态，C项错误；Hg的活动性比Cu弱，因此水银不能与曾青发生置换反应生成单质铜，D项错误。
2.某同学通过系列实验，探究Cu及其化合物的性质，下列操作正确且能达到目的的是（ ）A．将铜粉和硫粉混合均匀加热以制取CuSB．将Cu片放入过量浓硫酸中，一段时间后加水以观察CuSO4溶液的颜色C．向CuSO4溶液中加入NaOH溶液，过滤洗涤并收集沉淀，加热以制取CuOD．设计Cu－Al－浓硝酸原电池，以证明金属活动性：Cu
由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物（ ）A．是Cu B．是Cu2OC．一定有Cu，一定有Cu2O D．一定有Cu2O，可能有Cu
解析：浓H2SO4（加热）、硝酸均能氧化Cu或Cu2O；而稀H2SO4与Cu不反应，与Cu2O反应。
练点二 化工生产中的“铜”4.CuSO4是一种重要的化工原料，其有关制备途径及性质如下图所示。下列说法正确的是（ ）A．相对于途径②，途径①更好地体现了绿色化学思想B．Y可以是葡萄糖溶液C．X可能是SO2和SO3的混合气体D．将CuSO4溶液蒸发，利用余热蒸干，可制得胆矾晶体
解析：途径①中会产生有毒物质SO2而途径②不会，A错误；CuSO4与过量NaOH溶液反应会生成新制Cu（OH）2悬浊液，葡萄糖溶液能还原新制Cu（OH）2悬浊液生成Cu2O，B正确；CuSO4热分解过程中，铜元素价态降低，故必有化合价升高的元素，CuSO4中只有氧元素的化合价能升高，故X中必有O2，C错误；D项操作会导致开始得到的胆矾晶体失去结晶水，D错误。
5.从含铜丰富的自然资源黄铜矿（CuFeS2）冶炼铜的工艺流程如下：已知：CuFeS2＋3CuCl2===4CuCl↓＋FeCl2＋2S↓（1）浸取时，若改用FeCl3溶液，也能生成CuCl和S，该反应化学方程式为______________________________________。（2）若过滤1所得滤液中只含FeCl2，则将其在空气中加热蒸干、灼烧后，所得固体的化学式为 。
CuFeS2＋3FeCl3===CuCl＋4FeCl2＋2S
解析：（1）反应物为CuFeS2、FeCl3，生成物有CuCl、S及FeCl2，1份CuFeS2反应，S共升高4价，Cu降低1价，1份CuFeS2反应共升高3价，根据电子守恒配平。（2）FeCl2溶液加热蒸干、灼烧过程中，Fe2＋水解且被氧化，最终得Fe2O3固体。
（3）调节溶液的pH后，除生成Cu外，还能产生一种金属离子，此金属离子是 。（填离子符号）（4）过滤3所得滤液中可以循环使用的物质有 ，为保持流程持续循环，每生成1 ml Cu，理论上需补充CuCl2的物质的量为 。（5）冶炼工艺还可以将精选后的黄铜矿砂与空气在高温下煅烧，使其转变为铜，化学方程式为：6CuFeS2＋13O2 3Cu2S＋2Fe3O4＋9SO2 Cu2S＋O2 2Cu＋SO2，此工艺与前一工艺相比主要缺点有 。
会产生污染环境的气体SO2（能耗高等）（其他合理答案）
解析：（3）[CuCl2]－中铜显＋1价，调节pH发生歧化反应生成Cu和Cu2＋。（4）由（3）分析可知滤液中有CuCl2及过量的盐酸。1 ml CuFeS2溶解需要3 ml CuCl2，生成4 ml CuCl，4 ml CuCl最终歧化生成2 ml Cu和2 ml CuCl2，此时还需要补充1 ml CuCl2。生成1 ml Cu需要补充0.5 ml CuCl2。（5）高温需要消耗能量，生成SO2会污染大气。
方法总结铜的冶炼“两方法”（1）湿法炼铜：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。
粗铜中铜的含量为99.5%～99.7%，主要含有Ag、Zn、Fe、Au等杂质，粗铜通过电解精炼可得到纯度达99.95%～99.98%的铜。电解精炼铜的原理是用粗铜作阳极，失电子变为Cu2＋，用纯铜棒作阴极即可得精铜。
考点二 金属材料与金属矿物的利用
2.常见金属材料（1）黑色金属材料——钢铁。① 是用量最大，用途最广的合金。
（2）有色金属材料——铜和铝。①我国使用最早的合金是 ，常见的铜合金有黄铜和白铜。②铝合金。
3.金属冶炼的方法（1）热分解法：加热分解HgO和Ag2O的化学方程式分别为：___________________________________________________；___________________________________________________。
（2）热还原法：①焦炭还原法：用C还原CuO的化学方程式：___________________________。②一氧化碳还原法：工业上炼铁的反应原理：__________________________________。③H2还原法：用H2还原WO3的化学方程式：_____________________________。④活泼金属还原法：用Al还原Cr2O3的化学方程式：_____________________________。
（3）电解法：电解熔融Al2O3、MgCl2冶炼Al、Mg的化学方程式分别为： 。
[思考]用铝和金属氧化物反应制备金属单质是工业上较常用的方法。例如：2Al＋4BaO 3Ba↑＋BaO·Al2O3常温下Al的金属性比Ba的金属性 （填“强”或“弱”）。利用上述方法可制取Ba的主要原因是_____________________________________________________。
Ba的沸点比Al低，高温变成Ba蒸汽，促进反应向右进行
[判断] （正确的打“√”，错误的打“×”）（1）金属在自然界中都以化合态存在，故金属的冶炼就是将金属从其化合物中置换出来（ ）（2）铁的冶炼属于热还原法，还原剂为CO（ ）（3）合金是混合物，合金中的成分金属保持各自的化学性质（ ）（4）铝合金的熔点比纯铝的高（ ）（5）合金材料中不可能含有非金属元素（ ）
（6）铁是人类在生产、生活中最早使用的金属（ ）（7）工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al涉及氧化还原反应（ ）（8）用黄铜矿经电解精炼得到纯度为99.9%的铜（ ）（9）用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物（ ）
[提醒]1.金属冶炼与金属活动性的关系：2.用H2还原法冶炼得到的金属，纯度高，但成本也高；用CO和C还原法冶炼得到的金属，纯度低，冶炼成本也低。3.用热还原法制得的铜须用电解精炼法进行提纯。
解析：金属Al采用电解熔融Al2O3的方法制备，A项错误；金属Mg采用电解熔融MgCl2的方法制备，B项错误；CO还原Fe3O4可制备Fe，C项正确；加热HgO可得Hg，而不是通电电解，D项错误。
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）：
（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 。
固体逐渐溶解，溶液由无色变成蓝色，有气泡产生
Cu2（OH）2CO3＋2H2SO4===2CuSO4＋CO2↑＋3H2O
Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
解析：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。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，加入的金属粉末能将Cu2＋从溶液中置换出来即可，故金属可能是Fe或Zn等。
练点二 金属矿物的加工过程3.铜在自然界多以化合态的形式存在于矿石中。常见的铜矿石有：黄铜矿（CuFeS2）、斑铜矿（Cu5FeS4）、辉铜矿（Cu2S）、孔雀石[CuCO3·Cu（OH）2]。下列说法不正确的是（ ）A．可用稀盐酸除去铜器表面的铜绿B．硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂C．工业上常采用电解法制取粗铜D．在上述几种含铜化合物中，铜的质量分数最高的是Cu2S
解析：CuSO4是重金属盐，能使蛋白质变性，B项正确；工业上常用电解法精炼铜，C项不正确。
4.以高硫铝土矿（主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2、少量FeS2）为原料，生产Fe3O4的部分工艺流程如下：
5.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1 ml CuS则消耗3 ml O2B．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＋3O2 2CuO＋2SO2，由方程式可知，1 ml CuS消耗1.5 ml O2，错误；B项，废气中含有SO2，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，正确；C项，调节pH时，Fe3＋水解转化为Fe（OH）3而除去，错误；D项，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，错误。
练点三 金属材料及其成分分析6.我国自主研制的C919大型飞机采用了大量新型材料铝锂合金。下列关于铝锂合金的说法不正确的是（ ）A.铝锂合金是铝与锂形成的混合物B．铝锂合金的硬度比锂大C．铝锂合金的熔沸点比铝低D．铝锂合金耐酸碱腐蚀
解析：铝锂合金中的铝能与酸和碱反应，锂能与酸反应，故铝锂合金不耐酸碱腐蚀。
解析：通过反应①知合金中必须含有排在金属活动性顺序中H之前的金属和H之后的金属或其他非金属；由反应②知合金中必须含有Si及排在金属活动性顺序中H之后的金属或其他非金属。
8.碳、硫的含量影响钢铁性能。碳、硫含量的一种测定方法是将钢样中碳、硫转化为气体，再用测碳、测硫装置进行测定。（1）采用装置A，在高温下将x克钢样中碳、硫转化为CO2、SO2。①气体a的成分是 。②若钢样中硫以FeS形式存在，A中反应：3FeS＋5O21 ＋3 。
解析：（1）①根据题给信息可知气体a的成分为CO2、SO2和过量的O2。②根据原子守恒和得失电子守恒配平方程式得：3FeS＋5O2 Fe3O4＋3SO2。
（2）将气体a通入测硫装置中（如右图），采用滴定法测定硫的含量。①H2O2氧化SO2的化学方程式：___________________________。②用NaOH溶液滴定生成的H2SO4，消耗z mL NaOH溶液。若消耗1 mL NaOH溶液相当于硫的质量为y克，则该钢样中硫的质量分数： 。
H2O2＋SO2===H2SO4
（3）将气体a通入测碳装置中（如下图），采用重量法测定碳的含量。①气体a通过B和C的目的是 。②计算钢样中碳的质量分数，应测量的数据是___________________________________________________。
排除SO2对CO2测定的干扰
吸收CO2前、后吸收瓶的质量
解析：（3）①整个装置要准确测定CO2的质量，故需要排除干扰气体SO2，由题给装置可知，活性二氧化锰的作用是除去气体a中的SO2，重铬酸钾和浓硫酸的作用是检验SO2是否除尽。②通过测量二氧化碳吸收瓶吸收CO2前、后的质量计算出钢样中碳的质量分数。
方法总结定量测定合金组成与含量的两种方法（1）定量集气法定量集气法是指收集合金中某种物质溶于酸或碱溶液时所产生的气体的量，应用化学方程式或关系式来判断合金的组成。其原理的关键点是根据某组分的特殊性质（特别是与酸或碱反应能产生气体），其操作要点和注意事项有：保证装置的气密性良好，注意收集气体的读数方法。（2）沉淀法沉淀法测定物质含量是常用的一种方法，采用沉淀法时，涉及的基本实验操作和主要问题有：称量、溶解（溶解试剂）、沉淀（重点是沉淀试剂的选择）、过滤、沉淀洗涤、沉淀的干燥、称量及数据的处理（包括测定结果的误差分析）。
本讲真题研练1.[2021·浙江1月，9]下列说法不正确的是（ ）A.[Cu（NH3）4]SO4可通过CuSO4溶液与过量氨水作用得到B.铁锈的主要成分可表示为Fe2O3·nH2OC．钙单质可以从TiCl4中置换出TiD.可用H2还原MgO制备单质Mg
解析：本题考查无机物的制备方法和铁锈的成分。金属镁的还原性强，工业上采用电解熔融氯化镁的方法冶炼单质Mg，不能用氢气还原MgO制备单质镁，D错误；CuSO4＋4NH3·H2O===[Cu（NH3）4]SO4＋4H2O，A正确；铁锈的主要成分可看成是氧化铁的水合物，B正确；金属钙和四氯化钛反应生成单质钛和氯化钙，C正确。
2.[2021·浙江4月，27]固体化合物X由3种元素组成。某学习小组进行了如下实验：
请回答：（1）由现象1得出化合物X含有 元素（填元素符号）。（2）固体混合物Y的成分 （填化学式）。（3）X的化学式 。X与浓盐酸反应产生黄绿色气体，固体完全溶解，得到蓝色溶液，该反应的化学方程式是__________________________________________。
2NaCuO2＋8HCl===2NaCl＋2CuCl2＋Cl2↑＋4H2O
解析：本题以含铜化合物之间的转化关系为背景，考查物质推断以及陌生氧化还原方程式的书写。固体化合物X在干燥的H2中反应生成能使CuSO4变蓝色的气体，说明X中含有氧元素；固体混合物Y加水溶解得到1.28 g紫红色固体单质，该单质为Cu，物质的量为0.02 ml，得到的碱性溶液的焰色反应呈黄色，说明该碱性溶液中存在Na＋，又固体化合物X由3种元素组成，则3种元素分别为O、Cu、Na，故该碱性溶液为NaOH溶液，与HCl恰好中和时消耗0.020 0 ml HCl，说明NaOH的物质的量为0.020 0 ml，固体X中含有钠元素的质量为0.46 g，根据固体X的质量为2.38 g，可以求得氧元素的质量为0.64 g，则n（O）＝0.04 ml，n（Na）∶n（Cu）∶n（O）＝1∶1∶2，则X的化学式为NaCuO2，固体混合物Y中含有Cu和NaOH。NaCuO2与浓盐酸反应产生黄绿色气体Cl2，并得到了蓝色溶液CuCl2，则反应的化学方程式为2NaCuO2＋8HCl===2NaCl＋2CuCl2＋Cl2↑＋4H2O。
3.[全国卷Ⅰ，7]磷酸亚铁锂（LiFePO4）电池是新能源汽车的动力电池之一。采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如下：
下列叙述错误的是（ ）A.合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用B.从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、LiC.“沉淀”反应的金属离子为Fe3＋D.上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠
解析：废旧电池中含有的金属、电解质溶液会对水体和土壤等造成污染，处理废旧电池有利于资源再利用，同时能够降低环境污染，保护环境，A项正确；从流程图看出，正极材料涉及了铝、铁、锂等金属，B项正确；因流程中加入的有HNO3，故在含Li、P、Fe等元素的滤液中加碱液，发生“沉淀”反应的金属离子为Fe3＋，C项正确；因为锂及其化合物的性质与镁相似，由硫酸镁易溶于水推知，硫酸锂易溶于水，由碳酸镁微溶于水推知，碳酸锂微溶于水，所以不能用硫酸钠代替碳酸钠，D项错误。
4.[2021·浙江选考]某同学通过如下流程制备氧化亚铜：已知：CuCl难溶于水和稀硫酸；Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O
下列说法不正确的是（ ）A.步骤②中的SO2可用Na2SO3替换B.步骤③中为防止CuCl被氧化，可用SO2水溶液洗涤C.步骤④发生反应的离子方程式为2CuCl＋2OH－ Cu2O＋2Cl－＋H2OD.如果Cu2O试样中混有CuCl和CuO杂质，用足量稀硫酸与Cu2O试样充分反应，根据反应前、后固体质量可计算试样纯度
解析：步骤②中SO2的主要作用是将CuCl2还原为CuCl，Na2SO3同样具有还原性，可以替换，A项正确；SO2水溶液具有还原性，可以防止CuCl被氧化，B项正确；C项正确；如果Cu2O试样中混有CuCl和CuO杂质，用足量稀硫酸与Cu2O试样充分反应后，得到的固体中含有CuCl和Cu，此时无法计算试样纯度，D项错误。
5.[全国卷Ⅱ，26]我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家，一种以闪锌矿（ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质）为原料制备金属锌的流程如图所示：
相关金属离子[c0（Mn＋）＝0.1 ml·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
回答下列问题：（1）焙烧过程中主要反应的化学方程式为 。（2）滤渣1的主要成分除SiO2外还有 ；氧化除杂工序中ZnO的作用是 ，若不通入氧气，其后果是 。（3）溶液中的Cd2＋可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为 。（4）电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为 ；沉积锌后的电解液可返回 工序继续使用。
Zn＋Cd2＋===Zn2＋＋Cd
Zn2＋＋2e－===Zn
6.[2021·江苏卷，18]碱式氯化铜是重要的无机杀菌剂。（1）碱式氯化铜有多种制备方法①方法1：45～50 ℃时，向CuCl悬浊液中持续通入空气得到Cu2（OH）2Cl2·3H2O，该反应的化学方程式为_______________________________________________________。②方法2：先制得CuCl2，再与石灰乳反应生成碱式氯化铜。Cu与稀盐酸在持续通入空气的条件下反应生成CuCl2，Fe3＋对该反应有催化作用，其催化原理如图所示。M′的化学式为_____________。
解析：（1）①反应物为CuCl、O2和H2O，生成物为Cu2（OH）2Cl2·3H2O，根据电子守恒和原子守恒配平。②由图示Cu＋M→Cu2＋＋M′，说明Cu被M氧化；M′＋O2＋H＋→M＋H2O，说明M′被氧化为M，说明M价态高，由题信息“Fe3＋对该反应起催化作用”，M为Fe3＋，M′为Fe2＋。
（2）碱式氯化铜有多种组成，可表示为Cua（OH）bClc·xH2O。为测定某碱式氯化铜的组成，进行下列实验：①称取样品1.116 0 g，用少量稀HNO3溶解后配成100.00 mL溶液A；②取25.00 mL溶液A，加入足量AgNO3溶液，得AgCl 0.172 2 g；③另取25.00 mL溶液A，调节pH 4～5，用浓度为0.080 0 ml·L－1的EDTA（Na2H2Y·2H2O）标准溶液滴定Cu2＋（离子方程式为Cu2＋＋H2Y2－===CuY2－＋2H＋），滴定至终点，消耗标准溶液30.00 mL。通过计算确定该样品的化学式（写出计算过程）。
考点一 铜及其重要化合物
知识梳理1.铜的性质（1）物理性质：铜是 色金属，具有良好的 性、 性和延展性。
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：①化学方程式： （ 固体）。②化学方程式： 。③与氧化性酸a.与浓硫酸共热： ；b.与稀硝酸反应的离子方程式： ；c．与浓硝酸反应的离子方程式： 。
2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2（OH）2CO3
CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O
3.氢氧化铜（1）物理性质： 色 溶于水的固体。（2）化学性质及应用
（3）Cu2（OH）2CO3：名称为 ，是铜绿、孔雀石的主要成分。
Cu2（OH）2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O
[判断] （正确的打“√”，错误的打“×”）（1）过量的铜与浓硝酸反应一定没有一氧化氮生成（ ）（2）利用无水硫酸铜遇水变成蓝色这一性质，来检验水的存在（ ）（3）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（ ）（4）铜在干燥的空气中性质稳定，但是在潮湿的环境中则易被锈蚀，生成铜绿（ ）（5）铜与氯气、氧气、硫分别反应，得到的产物中铜的化合价均为＋2价（ ）
（6）湿法炼铜和火法炼铜的反应中，铜元素都发生了还原反应（ ）（7）CuO是黑色固体，与水反应可生成Cu（OH）2（ ）（8）Cu2O遇硝酸会被氧化成Cu2＋（ ）（9）Cu2（OH）2CO3是铜锈的主要成分，在干燥的空气中不易生成（ ）（10）无水硫酸铜生成CuSO4·5H2O属于物理变化（ ）（11）铜绿在灼烧条件下会分解生成氢氧化铜和二氧化碳（ ）
[提醒]1.铜及其化合物的颜色
2.无水CuSO4只能作为水的检验试剂，但不能作为水蒸气的吸收试剂用于除杂。
对点速练练点一 铜及其化合物的性质1.我国晋代《抱朴子》中描述了大量的化学反应，其中有：①“丹砂（HgS）烧之成水银，积变又还成丹砂”；②“以曾青涂铁，铁赤色如铜”。下列有关叙述正确的是（ ）A．①中描述的化学反应是可逆反应B．“曾青”是含有Cu2＋的溶液，如硫酸铜溶液C．“积变又还成丹砂”中的“还”可理解为“被还原”D．水银能跟曾青发生置换反应生成单质铜
解析：①中描述的化学反应为HgS Hg＋S、Hg＋S===HgS，两个反应的反应条件不同，不是可逆反应，A项错误；“铁赤色如铜”，说明铁置换出铜，故“曾青”应为可溶性铜盐的水溶液，B项正确；“积变又还成丹砂”，发生的反应是Hg＋S===HgS，Hg发生了氧化反应，“还”是指恢复原来的状态，C项错误；Hg的活动性比Cu弱，因此水银不能与曾青发生置换反应生成单质铜，D项错误。
2.某同学通过系列实验，探究Cu及其化合物的性质，下列操作正确且能达到目的的是（ ）A．将铜粉和硫粉混合均匀加热以制取CuSB．将Cu片放入过量浓硫酸中，一段时间后加水以观察CuSO4溶液的颜色C．向CuSO4溶液中加入NaOH溶液，过滤洗涤并收集沉淀，加热以制取CuOD．设计Cu－Al－浓硝酸原电池，以证明金属活动性：Cu
由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物（ ）A．是Cu B．是Cu2OC．一定有Cu，一定有Cu2O D．一定有Cu2O，可能有Cu
解析：浓H2SO4（加热）、硝酸均能氧化Cu或Cu2O；而稀H2SO4与Cu不反应，与Cu2O反应。
练点二 化工生产中的“铜”4.CuSO4是一种重要的化工原料，其有关制备途径及性质如下图所示。下列说法正确的是（ ）A．相对于途径②，途径①更好地体现了绿色化学思想B．Y可以是葡萄糖溶液C．X可能是SO2和SO3的混合气体D．将CuSO4溶液蒸发，利用余热蒸干，可制得胆矾晶体
解析：途径①中会产生有毒物质SO2而途径②不会，A错误；CuSO4与过量NaOH溶液反应会生成新制Cu（OH）2悬浊液，葡萄糖溶液能还原新制Cu（OH）2悬浊液生成Cu2O，B正确；CuSO4热分解过程中，铜元素价态降低，故必有化合价升高的元素，CuSO4中只有氧元素的化合价能升高，故X中必有O2，C错误；D项操作会导致开始得到的胆矾晶体失去结晶水，D错误。
5.从含铜丰富的自然资源黄铜矿（CuFeS2）冶炼铜的工艺流程如下：已知：CuFeS2＋3CuCl2===4CuCl↓＋FeCl2＋2S↓（1）浸取时，若改用FeCl3溶液，也能生成CuCl和S，该反应化学方程式为______________________________________。（2）若过滤1所得滤液中只含FeCl2，则将其在空气中加热蒸干、灼烧后，所得固体的化学式为 。
CuFeS2＋3FeCl3===CuCl＋4FeCl2＋2S
解析：（1）反应物为CuFeS2、FeCl3，生成物有CuCl、S及FeCl2，1份CuFeS2反应，S共升高4价，Cu降低1价，1份CuFeS2反应共升高3价，根据电子守恒配平。（2）FeCl2溶液加热蒸干、灼烧过程中，Fe2＋水解且被氧化，最终得Fe2O3固体。
（3）调节溶液的pH后，除生成Cu外，还能产生一种金属离子，此金属离子是 。（填离子符号）（4）过滤3所得滤液中可以循环使用的物质有 ，为保持流程持续循环，每生成1 ml Cu，理论上需补充CuCl2的物质的量为 。（5）冶炼工艺还可以将精选后的黄铜矿砂与空气在高温下煅烧，使其转变为铜，化学方程式为：6CuFeS2＋13O2 3Cu2S＋2Fe3O4＋9SO2 Cu2S＋O2 2Cu＋SO2，此工艺与前一工艺相比主要缺点有 。
会产生污染环境的气体SO2（能耗高等）（其他合理答案）
解析：（3）[CuCl2]－中铜显＋1价，调节pH发生歧化反应生成Cu和Cu2＋。（4）由（3）分析可知滤液中有CuCl2及过量的盐酸。1 ml CuFeS2溶解需要3 ml CuCl2，生成4 ml CuCl，4 ml CuCl最终歧化生成2 ml Cu和2 ml CuCl2，此时还需要补充1 ml CuCl2。生成1 ml Cu需要补充0.5 ml CuCl2。（5）高温需要消耗能量，生成SO2会污染大气。
方法总结铜的冶炼“两方法”（1）湿法炼铜：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。
粗铜中铜的含量为99.5%～99.7%，主要含有Ag、Zn、Fe、Au等杂质，粗铜通过电解精炼可得到纯度达99.95%～99.98%的铜。电解精炼铜的原理是用粗铜作阳极，失电子变为Cu2＋，用纯铜棒作阴极即可得精铜。
考点二 金属材料与金属矿物的利用
2.常见金属材料（1）黑色金属材料——钢铁。① 是用量最大，用途最广的合金。
（2）有色金属材料——铜和铝。①我国使用最早的合金是 ，常见的铜合金有黄铜和白铜。②铝合金。
3.金属冶炼的方法（1）热分解法：加热分解HgO和Ag2O的化学方程式分别为：___________________________________________________；___________________________________________________。
（2）热还原法：①焦炭还原法：用C还原CuO的化学方程式：___________________________。②一氧化碳还原法：工业上炼铁的反应原理：__________________________________。③H2还原法：用H2还原WO3的化学方程式：_____________________________。④活泼金属还原法：用Al还原Cr2O3的化学方程式：_____________________________。
（3）电解法：电解熔融Al2O3、MgCl2冶炼Al、Mg的化学方程式分别为： 。
[思考]用铝和金属氧化物反应制备金属单质是工业上较常用的方法。例如：2Al＋4BaO 3Ba↑＋BaO·Al2O3常温下Al的金属性比Ba的金属性 （填“强”或“弱”）。利用上述方法可制取Ba的主要原因是_____________________________________________________。
Ba的沸点比Al低，高温变成Ba蒸汽，促进反应向右进行
[判断] （正确的打“√”，错误的打“×”）（1）金属在自然界中都以化合态存在，故金属的冶炼就是将金属从其化合物中置换出来（ ）（2）铁的冶炼属于热还原法，还原剂为CO（ ）（3）合金是混合物，合金中的成分金属保持各自的化学性质（ ）（4）铝合金的熔点比纯铝的高（ ）（5）合金材料中不可能含有非金属元素（ ）
（6）铁是人类在生产、生活中最早使用的金属（ ）（7）工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al涉及氧化还原反应（ ）（8）用黄铜矿经电解精炼得到纯度为99.9%的铜（ ）（9）用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物（ ）
[提醒]1.金属冶炼与金属活动性的关系：2.用H2还原法冶炼得到的金属，纯度高，但成本也高；用CO和C还原法冶炼得到的金属，纯度低，冶炼成本也低。3.用热还原法制得的铜须用电解精炼法进行提纯。
解析：金属Al采用电解熔融Al2O3的方法制备，A项错误；金属Mg采用电解熔融MgCl2的方法制备，B项错误；CO还原Fe3O4可制备Fe，C项正确；加热HgO可得Hg，而不是通电电解，D项错误。
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）：
（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 。
固体逐渐溶解，溶液由无色变成蓝色，有气泡产生
Cu2（OH）2CO3＋2H2SO4===2CuSO4＋CO2↑＋3H2O
Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
解析：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。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，加入的金属粉末能将Cu2＋从溶液中置换出来即可，故金属可能是Fe或Zn等。
练点二 金属矿物的加工过程3.铜在自然界多以化合态的形式存在于矿石中。常见的铜矿石有：黄铜矿（CuFeS2）、斑铜矿（Cu5FeS4）、辉铜矿（Cu2S）、孔雀石[CuCO3·Cu（OH）2]。下列说法不正确的是（ ）A．可用稀盐酸除去铜器表面的铜绿B．硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂C．工业上常采用电解法制取粗铜D．在上述几种含铜化合物中，铜的质量分数最高的是Cu2S
解析：CuSO4是重金属盐，能使蛋白质变性，B项正确；工业上常用电解法精炼铜，C项不正确。
4.以高硫铝土矿（主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2、少量FeS2）为原料，生产Fe3O4的部分工艺流程如下：
5.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1 ml CuS则消耗3 ml O2B．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＋3O2 2CuO＋2SO2，由方程式可知，1 ml CuS消耗1.5 ml O2，错误；B项，废气中含有SO2，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，正确；C项，调节pH时，Fe3＋水解转化为Fe（OH）3而除去，错误；D项，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，错误。
练点三 金属材料及其成分分析6.我国自主研制的C919大型飞机采用了大量新型材料铝锂合金。下列关于铝锂合金的说法不正确的是（ ）A.铝锂合金是铝与锂形成的混合物B．铝锂合金的硬度比锂大C．铝锂合金的熔沸点比铝低D．铝锂合金耐酸碱腐蚀
解析：铝锂合金中的铝能与酸和碱反应，锂能与酸反应，故铝锂合金不耐酸碱腐蚀。
解析：通过反应①知合金中必须含有排在金属活动性顺序中H之前的金属和H之后的金属或其他非金属；由反应②知合金中必须含有Si及排在金属活动性顺序中H之后的金属或其他非金属。
8.碳、硫的含量影响钢铁性能。碳、硫含量的一种测定方法是将钢样中碳、硫转化为气体，再用测碳、测硫装置进行测定。（1）采用装置A，在高温下将x克钢样中碳、硫转化为CO2、SO2。①气体a的成分是 。②若钢样中硫以FeS形式存在，A中反应：3FeS＋5O21 ＋3 。
解析：（1）①根据题给信息可知气体a的成分为CO2、SO2和过量的O2。②根据原子守恒和得失电子守恒配平方程式得：3FeS＋5O2 Fe3O4＋3SO2。
（2）将气体a通入测硫装置中（如右图），采用滴定法测定硫的含量。①H2O2氧化SO2的化学方程式：___________________________。②用NaOH溶液滴定生成的H2SO4，消耗z mL NaOH溶液。若消耗1 mL NaOH溶液相当于硫的质量为y克，则该钢样中硫的质量分数： 。
H2O2＋SO2===H2SO4
（3）将气体a通入测碳装置中（如下图），采用重量法测定碳的含量。①气体a通过B和C的目的是 。②计算钢样中碳的质量分数，应测量的数据是___________________________________________________。
排除SO2对CO2测定的干扰
吸收CO2前、后吸收瓶的质量
解析：（3）①整个装置要准确测定CO2的质量，故需要排除干扰气体SO2，由题给装置可知，活性二氧化锰的作用是除去气体a中的SO2，重铬酸钾和浓硫酸的作用是检验SO2是否除尽。②通过测量二氧化碳吸收瓶吸收CO2前、后的质量计算出钢样中碳的质量分数。
方法总结定量测定合金组成与含量的两种方法（1）定量集气法定量集气法是指收集合金中某种物质溶于酸或碱溶液时所产生的气体的量，应用化学方程式或关系式来判断合金的组成。其原理的关键点是根据某组分的特殊性质（特别是与酸或碱反应能产生气体），其操作要点和注意事项有：保证装置的气密性良好，注意收集气体的读数方法。（2）沉淀法沉淀法测定物质含量是常用的一种方法，采用沉淀法时，涉及的基本实验操作和主要问题有：称量、溶解（溶解试剂）、沉淀（重点是沉淀试剂的选择）、过滤、沉淀洗涤、沉淀的干燥、称量及数据的处理（包括测定结果的误差分析）。
本讲真题研练1.[2021·浙江1月，9]下列说法不正确的是（ ）A.[Cu（NH3）4]SO4可通过CuSO4溶液与过量氨水作用得到B.铁锈的主要成分可表示为Fe2O3·nH2OC．钙单质可以从TiCl4中置换出TiD.可用H2还原MgO制备单质Mg
解析：本题考查无机物的制备方法和铁锈的成分。金属镁的还原性强，工业上采用电解熔融氯化镁的方法冶炼单质Mg，不能用氢气还原MgO制备单质镁，D错误；CuSO4＋4NH3·H2O===[Cu（NH3）4]SO4＋4H2O，A正确；铁锈的主要成分可看成是氧化铁的水合物，B正确；金属钙和四氯化钛反应生成单质钛和氯化钙，C正确。
2.[2021·浙江4月，27]固体化合物X由3种元素组成。某学习小组进行了如下实验：
请回答：（1）由现象1得出化合物X含有 元素（填元素符号）。（2）固体混合物Y的成分 （填化学式）。（3）X的化学式 。X与浓盐酸反应产生黄绿色气体，固体完全溶解，得到蓝色溶液，该反应的化学方程式是__________________________________________。
2NaCuO2＋8HCl===2NaCl＋2CuCl2＋Cl2↑＋4H2O
解析：本题以含铜化合物之间的转化关系为背景，考查物质推断以及陌生氧化还原方程式的书写。固体化合物X在干燥的H2中反应生成能使CuSO4变蓝色的气体，说明X中含有氧元素；固体混合物Y加水溶解得到1.28 g紫红色固体单质，该单质为Cu，物质的量为0.02 ml，得到的碱性溶液的焰色反应呈黄色，说明该碱性溶液中存在Na＋，又固体化合物X由3种元素组成，则3种元素分别为O、Cu、Na，故该碱性溶液为NaOH溶液，与HCl恰好中和时消耗0.020 0 ml HCl，说明NaOH的物质的量为0.020 0 ml，固体X中含有钠元素的质量为0.46 g，根据固体X的质量为2.38 g，可以求得氧元素的质量为0.64 g，则n（O）＝0.04 ml，n（Na）∶n（Cu）∶n（O）＝1∶1∶2，则X的化学式为NaCuO2，固体混合物Y中含有Cu和NaOH。NaCuO2与浓盐酸反应产生黄绿色气体Cl2，并得到了蓝色溶液CuCl2，则反应的化学方程式为2NaCuO2＋8HCl===2NaCl＋2CuCl2＋Cl2↑＋4H2O。
3.[全国卷Ⅰ，7]磷酸亚铁锂（LiFePO4）电池是新能源汽车的动力电池之一。采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如下：
下列叙述错误的是（ ）A.合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用B.从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、LiC.“沉淀”反应的金属离子为Fe3＋D.上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠
解析：废旧电池中含有的金属、电解质溶液会对水体和土壤等造成污染，处理废旧电池有利于资源再利用，同时能够降低环境污染，保护环境，A项正确；从流程图看出，正极材料涉及了铝、铁、锂等金属，B项正确；因流程中加入的有HNO3，故在含Li、P、Fe等元素的滤液中加碱液，发生“沉淀”反应的金属离子为Fe3＋，C项正确；因为锂及其化合物的性质与镁相似，由硫酸镁易溶于水推知，硫酸锂易溶于水，由碳酸镁微溶于水推知，碳酸锂微溶于水，所以不能用硫酸钠代替碳酸钠，D项错误。
4.[2021·浙江选考]某同学通过如下流程制备氧化亚铜：已知：CuCl难溶于水和稀硫酸；Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O
下列说法不正确的是（ ）A.步骤②中的SO2可用Na2SO3替换B.步骤③中为防止CuCl被氧化，可用SO2水溶液洗涤C.步骤④发生反应的离子方程式为2CuCl＋2OH－ Cu2O＋2Cl－＋H2OD.如果Cu2O试样中混有CuCl和CuO杂质，用足量稀硫酸与Cu2O试样充分反应，根据反应前、后固体质量可计算试样纯度
解析：步骤②中SO2的主要作用是将CuCl2还原为CuCl，Na2SO3同样具有还原性，可以替换，A项正确；SO2水溶液具有还原性，可以防止CuCl被氧化，B项正确；C项正确；如果Cu2O试样中混有CuCl和CuO杂质，用足量稀硫酸与Cu2O试样充分反应后，得到的固体中含有CuCl和Cu，此时无法计算试样纯度，D项错误。
5.[全国卷Ⅱ，26]我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家，一种以闪锌矿（ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质）为原料制备金属锌的流程如图所示：
相关金属离子[c0（Mn＋）＝0.1 ml·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
回答下列问题：（1）焙烧过程中主要反应的化学方程式为 。（2）滤渣1的主要成分除SiO2外还有 ；氧化除杂工序中ZnO的作用是 ，若不通入氧气，其后果是 。（3）溶液中的Cd2＋可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为 。（4）电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为 ；沉积锌后的电解液可返回 工序继续使用。
Zn＋Cd2＋===Zn2＋＋Cd
Zn2＋＋2e－===Zn
6.[2021·江苏卷，18]碱式氯化铜是重要的无机杀菌剂。（1）碱式氯化铜有多种制备方法①方法1：45～50 ℃时，向CuCl悬浊液中持续通入空气得到Cu2（OH）2Cl2·3H2O，该反应的化学方程式为_______________________________________________________。②方法2：先制得CuCl2，再与石灰乳反应生成碱式氯化铜。Cu与稀盐酸在持续通入空气的条件下反应生成CuCl2，Fe3＋对该反应有催化作用，其催化原理如图所示。M′的化学式为_____________。
解析：（1）①反应物为CuCl、O2和H2O，生成物为Cu2（OH）2Cl2·3H2O，根据电子守恒和原子守恒配平。②由图示Cu＋M→Cu2＋＋M′，说明Cu被M氧化；M′＋O2＋H＋→M＋H2O，说明M′被氧化为M，说明M价态高，由题信息“Fe3＋对该反应起催化作用”，M为Fe3＋，M′为Fe2＋。
（2）碱式氯化铜有多种组成，可表示为Cua（OH）bClc·xH2O。为测定某碱式氯化铜的组成，进行下列实验：①称取样品1.116 0 g，用少量稀HNO3溶解后配成100.00 mL溶液A；②取25.00 mL溶液A，加入足量AgNO3溶液，得AgCl 0.172 2 g；③另取25.00 mL溶液A，调节pH 4～5，用浓度为0.080 0 ml·L－1的EDTA（Na2H2Y·2H2O）标准溶液滴定Cu2＋（离子方程式为Cu2＋＋H2Y2－===CuY2－＋2H＋），滴定至终点，消耗标准溶液30.00 mL。通过计算确定该样品的化学式（写出计算过程）。
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