高考化学一轮复习第4章金属及其化合物第17讲铜及其化合物金属材料及金属矿物的开发利用学案

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1.了解铜单质及其化合物的性质及应用。
2.了解金属材料的主要性质；了解金属冶炼的基本原理和常见方法。
考点一 铜及其化合物
1.铜单质
(1)物理性质： eq \(□,\s\up1(1)) ________色固体，具有导电性、导热性和延展性。
(2)化学性质。
2.氧化铜和氧化亚铜
3.氢氧化铜
(1)物理性质：不溶于水的蓝色固体。
(2)化学性质及应用。
反应①的化学方程式： eq \(□,\s\up1(11)) _____________________。
反应②的离子方程式： eq \(□,\s\up1(12)) ________________________。
反应③的化学方程式：R—CHO＋2Cu(OH)2＋NaOH eq \(――→,\s\up7(△)) R—COONa＋Cu2O↓＋3H2O。
4.铜盐
(1)碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]。
碱式碳酸铜是铜绿的主要成分，是铜在潮湿的空气中被锈蚀的结果，其受热分解的化学方程式为 eq \(□,\s\up1(13)) ______________________。
(2)硫酸铜。
①CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称 eq \(□,\s\up1(14)) ________________或 eq \(□,\s\up1(15)) ______________。
②无水CuSO4为白色粉末，遇水变 eq \(□,\s\up1(16)) ________色(生成CuSO4·5H2O)。
(3)铜盐的毒性。
Cu2＋是一种重金属离子，能使蛋白质失去生理活性，因此可将胆矾、熟石灰、水配成波尔多液，用于作物的病害防治。
[答案自填] eq \(□,\s\up1(1)) 紫红 eq \(□,\s\up1(2)) Cu＋Cl2 eq \(=====,\s\up7(△)) CuCl2 eq \(□,\s\up1(3)) Cu＋2H2SO4(浓) eq \(=====,\s\up7(△)) CuSO4＋SO2↑＋2H2O eq \(□,\s\up1(4)) Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O eq \(□,\s\up1(5)) 3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O eq \(□,\s\up1(6)) Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag eq \(□,\s\up1(7)) Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2
eq \(□,\s\up1(8)) 黑色 eq \(□,\s\up1(9)) CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O eq \(□,\s\up1(10)) CuO＋H2 eq \(=====,\s\up7(△)) Cu＋H2O eq \(□,\s\up1(11)) Cu(OH)2 eq \(=====,\s\up7(△)) CuO＋H2O eq \(□,\s\up1(12)) Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O eq \(□,\s\up1(13)) Cu2(OH)2CO3 eq \(=====,\s\up7(△)) 2CuO＋CO2↑＋H2O eq \(□,\s\up1(14)) 蓝矾 eq \(□,\s\up1(15)) 胆矾 eq \(□,\s\up1(16)) 蓝
[易错秒判]
(1)铜为变价金属，与Cl2反应生成CuCl2，与S反应生成CuS( )
(2)铜锈是铜被空气中的氧气缓慢氧化生成的氧化物( )
(3)CuO是黑色固体，与水反应生成Cu(OH)2( )
(4)将铜片置于干燥的空气中，不易被腐蚀( )
(5)CuSO4·5H2O失去结晶水的变化属于物理变化( )
(6)利用反应Cu2S＋O2 eq \(=====,\s\up7(高温)) 2Cu＋SO2制取粗铜，反应中被氧化的元素是Cu( )
答案：(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)×
1.某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质，下列操作正确且能达到目的的是( )
A．将铜丝插入浓硫酸中加热，反应完后把水加入反应器中，观察溶液的颜色
B．常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中，观察CuCl2的生成
C．将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，得到无水CuCl2固体
D．将表面有铜绿的铜器放入稀盐酸中浸泡，除去铜绿
答案：D
2.(2024·湛江高三统考)部分含铜物质的类别与相应铜元素化合价的关系如下图所示。下列说法正确的是( )
A．a、d均易溶于水
B．b既有氧化性又有还原性
C．常温下，f与单质硫反应生成e
D．向含有固体c的溶液中通入H2S气体生成e
解析：选B。a为CuO，b为Cu2O，c为Cu(OH)2，d为CuS，e为Cu2S，f为Cu。A.CuO和CuS均为难溶于水的黑色粉末，A错误；B.Cu2O中Cu元素的化合价为＋1价，处于中间价态，既有氧化性又有还原性，B正确；C.Cu在常温下不与S反应，C错误；D.Cu(OH)2与 H2S反应生成CuS，D错误。
3.(2024·东莞光正实验学校月考)CuCl为白色固体，难溶于水和乙醇，潮湿时易被氧化，常用作媒染剂。以废铜渣(主要成分为Cu，含少量Ni、Al2O3等)为原料制备CuCl的工艺流程如下：
下列说法不正确的是( )
A．“除镍”与“碱溶”过程发生的主要反应均为非氧化还原反应
B．“酸溶”时可用热的氧气替换H2O2作为氧化剂
C．“还原”时发生反应的离子方程式为SO eq \\al(2－,3) ＋Cu2＋＋Cl－＋H2O===CuCl↓＋SO eq \\al(2－,4) ＋2H＋
D．“洗涤”时用乙醇与用蒸馏水相比较，制得的CuCl纯度更高
解析：选C。废铜渣在CO作用下除去Ni，剩余Cu和Al2O3，加入氢氧化钠溶液“碱溶”使氧化铝转化为可溶性盐除去氧化铝，过滤得到Cu，而后将Cu在H2O2、稀硫酸中氧化生成Cu2＋，再加入亚硫酸钠、NaCl还原生成CuCl，过滤、洗涤得到CuCl。A.“除镍”时，Ni单质与CO形成配合物，为非氧化还原反应，“碱溶”时，氧化铝与NaOH溶液反应生成四羟基合铝酸钠和水，也为非氧化还原反应，A正确；B.H2O2的作用是酸性环境中将铜单质氧化，热的氧气也可以在酸性环境中将铜单质氧化，且不引入新的杂质，B正确；C.“还原”时，在氯化钠溶液中，Cu2＋被Na2SO3还原为CuCl，离子方程式为SO eq \\al(2－,3) ＋2Cu2＋＋2Cl－＋H2O===2CuCl↓＋SO eq \\al(2－,4) ＋2H＋，C错误；D.CuCl难溶于水和乙醇，潮湿时易被氧化，选用乙醇洗涤能隔绝空气，防止CuCl被氧化，D正确。
考点二 金属材料及金属矿物的开发利用
1.合金
2.常见金属材料
(1)金属材料包括 eq \(□,\s\up1(3)) ______________________________。日常使用的金属材料，大多数属于 eq \(□,\s\up1(4)) ________。
(2)几种常见的合金。
3.金属矿物的开发利用
(1)金属在自然界中的存在形态。
(2)金属冶炼的实质：把金属从化合态还原为游离态。
(3)金属冶炼的方法：根据金属活泼性的不同，可分为热分解法、热还原法、电解法等。
[答案自填] eq \(□,\s\up1(1)) 低 eq \(□,\s\up1(2)) 大 eq \(□,\s\up1(3)) 纯金属和它们的合金 eq \(□,\s\up1(4)) 合金 eq \(□,\s\up1(5)) 低碳钢 eq \(□,\s\up1(6)) 中碳钢 eq \(□,\s\up1(7)) 高碳钢 eq \(□,\s\up1(8)) 青铜 eq \(□,\s\up1(9)) 金属氢化物 eq \(□,\s\up1(10)) 正 eq \(□,\s\up1(11)) Fe2O3＋3CO eq \(=====,\s\up7(高温)) 2Fe＋3CO2 eq \(□,\s\up1(12)) Fe2O3＋2Al eq \(=====,\s\up7(高温)) 2Fe＋Al2O3 eq \(□,\s\up1(13)) 4Al＋3O2↑ eq \(□,\s\up1(14)) Mg＋Cl2↑
[易错秒判]
(1)合金材料中不可能含有非金属元素( )
(2)铝合金的熔点比纯铝的低( )
(3)铝热反应可用于冶炼高熔点金属，如Ca、Mg、Mn等( )
(4)人类历史上使用铝的时间比铁晚，原因是铝的冶炼成本高( )
(5)通过电解氯化镁溶液的方法制取金属镁( )
(6)电解熔融态的Al2O3制取Al时，加冰晶石的主要作用是提高Al的产量( )
答案：(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)×
1.(2024·广州高三阶段训练)我国C919大型客机大规模采用第三代铝锂合金。下列关于该合金的性能说法不正确的是( )
A．质地脆 B．强度高
C．耐腐蚀 D．密度小
答案：A
2.下列说法不正确的是( )
A．硬铝密度小、强度高，具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机的理想材料
B．储氢合金的发现和应用，开辟了氢气储存、运输的新途径
C．“山东舰”上用于舰载机降落拦阻索的是一种特种钢缆，属于新型无机非金属材料
D．不锈钢是一种主要含Fe、Cr、Ni且不易生锈的合金钢
解析：选C。硬铝具有密度小、硬度大、抗腐蚀能力强的特性，是制造飞机的理想材料，故A正确；储氢合金是高效、安全的储氢载体，其发现和应用开辟了氢气储存、运输的新途径，故B正确；“山东舰”上用于舰载机降落拦阻索的是一种特种钢缆，属于金属材料，故C错误；不锈钢不易生锈，主要含有铁、铬、镍，故D正确。
3.下列制备金属单质的方法或原理正确的是( )
A．在高温条件下，用H2还原MgO制备单质Mg
B．在通电条件下，电解熔融Al2O3制备单质Al
C．工业上用热还原法制得金属Mg、Cu
D．加强热使CuO在高温条件下分解制备单质Cu
解析：选B。Mg的金属活动性强，不能用热还原法制备，应用电解熔融MgCl2的方法制备；CuO加强热分解生成Cu2O而不是Cu。

1.(2023·新高考上海卷)战国时期人们用青铜浇铸塑形成各样的青铜器。青铜比纯铜更便于制成形态各异的容器的原因是( )
A．熔点低
B．密度大
C．硬度大
D．不易被腐蚀
答案：A
2.(2022·新高考广东卷)中华文明源远流长，在世界文明中独树一帜，汉字居功至伟。随着时代发展，汉字被不断赋予新的文化内涵，其载体也发生相应变化。下列汉字载体主要由合金材料制成的是( )
答案：B
3.(2023·浙江1月选考)硫酸铜应用广泛，下列说法不正确的是( )
A．Cu元素位于元素周期表p区
B．硫酸铜属于强电解质
C．硫酸铜溶液呈酸性
D．硫酸铜能使蛋白质变性
解析：选A。A.Cu为29号元素，位于第ⅠB族，属于ds区元素，故A错误；B.硫酸铜属于盐，在水溶液中能完全电离，属于强电解质，故B正确；C.硫酸铜为强酸弱碱盐，铜离子水解使溶液呈酸性，故C正确；D.铜离子为重金属离子，能使蛋白质变性，故D正确。
4.(2022·新高考海南卷)胆矾(CuSO4·5H2O)是一种重要的化工原料。某研究小组以生锈的铜屑为原料[主要成分是Cu，含有少量的油污、CuO、CuCO3、Cu(OH)2]制备胆矾，流程如下。回答下列问题：
(1)步骤①的目的是__________________________________。
(2)步骤②中，若仅用浓硫酸溶解固体B，将生成____________________(填化学式)污染环境。
(3)步骤②中，在H2O2存在下Cu溶于稀硫酸，反应的化学方程式为________________________________________________
_________________________________________________。
(4)经步骤④得到的胆矾，不能用水洗涤的主要原因是______________________________________________________。
(5)实验证明，滤液D能将I－氧化为I2。
ⅰ.甲同学认为不可能是步骤②中过量H2O2将I－氧化为I2，理由是______________________________________________________。
ⅱ.乙同学通过实验证实，只能是Cu2＋将I－氧化为I2，写出乙同学的实验方案及结果：_____________________________________
_________________________________(不要求写具体操作过程)。
解析：(1)生锈的铜屑表面含有少量的油污，Na2CO3溶液呈碱性，可以除去生锈的铜屑表面的油污。
(2)在加热条件下，铜与浓硫酸发生反应生成CuSO4、SO2和H2O，其中SO2是一种大气污染物。
(3)步骤②中，在H2O2存在下Cu溶于稀硫酸，生成CuSO4和H2O，化学方程式为Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O。
(4)胆矾晶体易溶于水，用水洗涤会导致胆矾的产率降低。
(5)ⅰ. H2O2受热易分解，因此甲同学认为不可能是步骤②中过量H2O2将I－氧化为I2，理由是溶液C经步骤③加热浓缩后H2O2已完全分解。ⅱ.要证明滤液D中Cu2＋将I－氧化为I2，较简单的方案是除去滤液中的Cu2＋，证明剩余的滤液不能将I－氧化为I2，故操作为取少量滤液D，向其中加入适量Na2S溶液，使Cu2＋恰好完全沉淀，过滤，向滤液中加入淀粉KI溶液，溶液颜色不变蓝色，证明I－不能被除去Cu2＋的溶液氧化，故只能是Cu2＋将I－氧化为I2。
答案：(1)除去生锈的铜屑表面的油污 (2)SO2 (3)Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O (4)胆矾晶体易溶于水 (5)ⅰ.溶液C经步骤③加热浓缩后H2O2已完全分解
ⅱ.取滤液D，向其中加入适量Na2S溶液，使Cu2＋恰好完全沉淀，过滤，向滤液中加入淀粉KI溶液，溶液颜色不变蓝色
课时跟踪练
[基础巩固]
1.(2024·广州越秀区高三测试)已有百年历史的陈家祠是岭南建筑艺术明珠，在建筑结构上巧妙地运用了多种装饰工艺。下列装饰工艺主要使用金属材料的是( )
答案：D
2.在指定条件下，下列选项所示的物质间的转化能实现的是( )
A.Cu2S eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(s)) eq \(――→,\s\up7(O2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(g))),\s\d5(高温)) Cu eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(s))
B.Cu eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(s)) eq \(――――――→,\s\up7(Fe2(SO4)3(aq))) Fe eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(s))
C.Cu eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(s)) eq \(――→,\s\up7(S\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(s))),\s\d5(△)) CuS eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(s))
D.Cu eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(s)) eq \(――→,\s\up7(H2SO4\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(浓)))) SO2 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(g))
解析：选A。A.由反应Cu2S＋O2 eq \(=====,\s\up7(高温)) 2Cu＋SO2可知，物质之间的转化能实现；B.由反应Cu＋Fe2(SO4)3===CuSO4＋2FeSO4可知，物质之间的转化不能实现；C.由反应2Cu＋S eq \(=====,\s\up7(△)) Cu2S可知，物质之间的转化不能实现；D.常温下，Cu和浓硫酸不反应，物质之间的转化不能实现。
3.下列关于铝合金的说法错误的是( )
A.铝合金是一种混合物，它比纯铝的硬度大
B.高温铝液易被氧化，铝合金应在熔剂层覆盖下熔炼
C.镁铝合金耐腐蚀，但能被烧碱腐蚀
D.镁铝合金在盐酸中无法溶解
答案：D
4.下表中金属的冶炼原理与方法错误的是( )
解析：选C。A.Hg是不活泼金属，冶炼原理为2HgO eq \(=====,\s\up7(△)) 2Hg＋O2↑，该方法是热分解法，A正确；B.Al是活泼金属，通常采用电解法冶炼，为降低Al2O3的熔点，要加入助熔剂冰晶石，冶炼原理为2Al2O3(熔融) eq \(=====,\s\up7(电解),\s\d5(冰晶石)) 4Al＋3O2↑，B正确；C.制取活泼金属Na通常采用电解熔融NaCl的方法，冶炼原理为2NaCl(熔融) eq \(=====,\s\up7(电解)) 2Na＋Cl2↑，C错误；D.通常采用还原剂CO在高温下还原Fe2O3的方法冶炼Fe，冶炼原理为Fe2O3＋3CO eq \(=====,\s\up7(高温)) 2Fe＋3CO2，D正确。
5.(2024·广州执信中学月考)利用自然资源制备相关化学物质，下列化学工艺不可行的是( )
A．海水提取食盐后的母液 eq \(――→,\s\up7(石灰乳)) Mg(OH)2 eq \(――→,\s\up7(盐酸)) MgCl2(aq) eq \(――→,\s\up7(电解)) Mg
B．石英砂 eq \(――→,\s\up7(焦炭),\s\d5(高温)) 粗硅 eq \(――→,\s\up7(HCl),\s\d5(高温)) SiHCl3 eq \(――→,\s\up7(H2),\s\d5(高温)) 高纯硅
C．硫铁矿 eq \(――→,\s\up7(O2),\s\d5(焙烧)) SO2 eq \(――→,\s\up7(O2),\s\d5(催化剂)) SO3 eq \(――→,\s\up7(98.3%浓硫酸),\s\d5(吸收)) 发烟硫酸 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(H2SO4·xSO3))
D．铝土矿 eq \(――→,\s\up7(氢氧化钠溶液),\s\d5(过滤)) Na[Al(OH)4]溶液 eq \(――→,\s\up7(CO2),\s\d5(过滤)) Al(OH)3 eq \(――→,\s\up7(煅烧)) Al2O3 eq \(――→,\s\up7(电解)) Al
解析：选A。A.电解MgCl2溶液，不能获得Mg，应电解熔融氯化镁，A工艺不可行；B.工业上利用石英砂与焦炭在高温条件下反应可制得粗硅，粗硅与HCl在高温条件下反应可制得SiHCl3，然后用H2还原SiHCl3可制得高纯硅，B工艺可行；C.工业上煅烧硫铁矿制得SO2，SO2催化氧化所得的SO3用98.3%的浓硫酸吸收，可得发烟硫酸，C工艺可行；D.铝土矿“碱溶”后得到Na[Al(OH)4]溶液，通入过量二氧化碳，制得Al(OH)3，高温煅烧Al(OH)3得到Al2O3，再电解熔融Al2O3可得到Al，D工艺可行。
6.(2024·揭阳联考)铜及含铜微粒的价荷图如下所示。下列推断不合理的是( )
A．要使Cu变成a可以加入稀盐酸和过氧化氢的混合溶液
B．Cu(OH)2转化成Cu(OH) eq \\al(2－,4) 需要加碱
C．在酸性环境中，c可以反应生成a和Cu
D．b具有还原性
解析：选D。根据铜及含铜微粒的价荷图判断，a是Cu2＋、b是CuO eq \\al(－,2) 、c是Cu2O、d是Cu(OH)2。A.a中Cu元素化合价为＋2价，在酸性条件下，H2O2氧化Cu变为Cu2＋，A正确；B.由题图可知，Cu(OH)2转化为Cu(OH) eq \\al(2－,4) 需在碱性条件下，B正确；C.Cu2O中Cu元素化合价为＋1价，在酸性条件下可以发生歧化反应生成＋2价的铜和单质铜，C正确；D.CuO eq \\al(－,2) 中铜元素化合价为＋3价，具有氧化性，D错误。
7.易拉罐的主要成分为铝合金，其中以铝铁合金和铝镁合金最为常见。为确定铝合金中金属的成分，现取几小块易拉罐碎片进行下列实验，其中实验方案、现象与结论均正确的是( )
解析：选D。A.因铝、铁、镁都能和盐酸反应产生气体，故不能确定含有铝、铁、镁三种金属，A项错误；B.铝、铁、镁中只有铝可与NaOH溶液反应生成无色气体，只能证明含有Al，B项错误；C.加入盐酸后，向所得溶液中加入少量NaOH溶液，Mg2＋、Al3＋均可生成氢氧化物白色沉淀，说明合金中可能含有镁，C项错误；D.铁单质与盐酸反应生成亚铁离子，在空气中放置一会儿后，亚铁离子易被空气中的氧气氧化为铁离子，加入KSCN溶液，溶液呈红色，D项正确。
8.工业上，金属的制取有多种方法，选择何种方法与金属的性质密切相关。
(1)金属Na、Mg、Al等的制取常采用电解法。写出以铂为电极电解熔融氯化镁制镁的电极反应式。
阳极：___________________________________________；
阴极：___________________________________________。
(2)金属钾因易溶于盐而不易分离，且电解时有副反应发生，工业上通常用钠与氯化钾在高温下反应制取，该反应为Na(l)＋KCl(l)⇌NaCl(l)＋K(g) ΔH＞0，根据下表有关数据回答下列问题：
①制取钾的适宜温度范围为____________。
②制取钾的条件为________。
A.适当高温高压 B．适当低温低压
C.适当高温低压 D．适当低温高压
③工业上采用此法制得的钾往往不纯，最可能含有的杂质是________，检验方法为____________。
(3)用铝热反应可将Fe3O4中的铁还原出来，写出该反应的化学方程式：________________________________。
若用此法制得0.84 t Fe，则转移________ml电子。
解析：(1)电解熔融氯化镁时，阳极上Cl－失电子被氧化成Cl2，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑；阴极上Mg2＋得电子被还原成Mg，电极反应式为Mg2＋＋2e－===Mg。
(2)①K、Na的活泼性相近，要从题给可逆的置换反应中制取K，主要是利用K的沸点比Na的低，而控制温度使K汽化，其余三种物质均为液体，便于生成的K蒸气不断逸出，使反应向生成K的方向进行而制得K，所以适宜的温度范围为801～890 ℃。②该反应为气体体积增大的吸热反应，升高温度和减小压强均能使平衡Na(l)＋KCl(l)⇌NaCl(l)＋K(g) 正向移动，所以制取钾的条件为适当高温低压。③因为制备反应为可逆反应，而且钾蒸气和钠蒸气的沸点差别不是特别大，所以制备的钾蒸气中最可能含有少量的钠蒸气。检验金属钠可以用焰色试验，钠的焰色为黄色。
(3)铝热反应是热还原法的一种，利用铝的还原性比铁的强将铁从其氧化物中置换出来，反应的化学方程式为8Al＋3Fe3O4 eq \(=====,\s\up7(高温)) 9Fe＋4Al2O3，由化学方程式可得关系式9Fe～24e－，所以制得0.84 t Fe时转移电子的物质的量为 eq \f(8,3) n(Fe)＝ eq \f(8,3) × eq \f(0.84 t×106 g/t,56 g/ml) ＝4×104ml。
答案：(1)2Cl－－2e－===Cl2↑ Mg2＋＋2e－===Mg
(2)①801～890 ℃ ②C ③钠 焰色试验
(3)8Al＋3Fe3O4 eq \(=====,\s\up7(高温)) 9Fe＋4Al2O3 4×104
[素养提升]
9.某小组同学探究Cu和物质A的反应，实验如下。下列分析不正确的是( )
A.实验②中铜粉溶解的原因：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋
B.实验①中产生NO的原因：pH＝1时铜直接将NO eq \\al(－,3) 还原为NO
C.若向实验③中加入FeSO4固体，推测铜粉会溶解
D.实验①②③现象的差异不仅与物质氧化性(或还原性)强弱有关，也与反应速率有关
解析：选B。A.实验②中，铜与铁离子反应生成蓝色的铜离子和绿色的亚铁离子，A正确；B.实验①中，经检验反应后溶液中含Fe(NO)2＋，说明加入铜粉后，铜与铁离子反应生成蓝色的铜离子和绿色的亚铁离子，酸性条件下亚铁离子与硝酸根离子反应产生NO，B不正确；C.若向实验③中加入FeSO4固体，酸性条件下亚铁离子与硝酸根离子发生氧化还原反应生成铁离子，根据实验①的条件，推测铜粉会溶解，C正确；D.实验①②③现象的差异不仅与物质氧化性(或还原性)强弱有关，如铁离子、硝酸根离子等氧化性强弱，亚铁离子有还原性等，也与反应速率有关，如硝酸根离子、氢离子浓度等对反应速率的影响，D正确。
10.氧化亚铜(Cu2O)主要用于制造船底防污漆。已知CuO经高温灼烧生成Cu2O，Cu2O与H＋发生反应：Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。现将经高温灼烧后的CuO样品投入足量稀硫酸中得到混合溶液，下列有关说法不正确的是( )
A.稳定性：Cu2O＞CuO
B.Cu2O与酸的反应中Cu2O既是氧化剂又是还原剂
C.若溶液变蓝色，则说明CuO已分解
D.若有14.4 g Cu2O参加反应，则转移电子数为0.1NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)
解析：选C。A项，CuO经高温灼烧生成Cu2O和O2，说明Cu2O比CuO稳定，故A正确；B项，反应Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O中，Cu元素的化合价部分从＋1价降低到0价，部分从＋1价升高到＋2价，故Cu2O既是氧化剂又是还原剂，故B正确；C项，若溶液变蓝色，不能说明CuO已分解，因为CuO与稀硫酸反应时溶液也变蓝色，故C错误；D项，反应Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O中，1 ml氧化亚铜完全反应转移1 ml电子，故14.4 g (0.1 ml)Cu2O完全反应转移0.1 ml电子，即转移电子数为 0.1NA，故D正确。
11.高压氢还原法可直接从溶液中提取金属粉。以硫化铜精矿(含Zn、Fe元素的杂质)为主要原料制备Cu粉的工艺流程如下。
可能用到的数据见下表：
下列说法错误的是( )
A.固体X的主要成分是S和Fe(OH)3，金属M为Zn
B.“浸取”时，增大O2压强可促进金属离子浸出
C.“中和调pH”的范围为3.2～4.2
D.“还原”时，增大溶液酸度有利于Cu的生成
解析：选D。CuS精矿(含Zn、Fe元素的杂质)在高压O2作用下，用硫酸溶液“浸取”，CuS转化为CuSO4、S，Fe2＋被氧化为Fe3＋，然后通入NH3调节溶液pH，使Fe3＋转化为Fe(OH)3 沉淀，而Cu2＋、Zn2＋仍以离子形式存在于溶液中，过滤得到的滤渣中含有S、Fe(OH)3，滤液中含有Cu2＋、Zn2＋；向滤液中通入高压H2，根据还原性：Zn＞H2＞Cu，Cu2＋被还原为Cu单质，通过“过滤”分离出来，而Zn2＋仍然以离子形式存在于溶液中，再经一系列处理可得到Zn单质。A.根据上述分析可知，固体X的主要成分是S和Fe(OH)3，金属M为Zn，A正确；B.CuS难溶于硫酸，在溶液中存在沉淀溶解平衡：CuS(s)⇌Cu2＋(aq)＋S2－(aq)，增大O2的压强，即增大O2的浓度，可以反应消耗S2－，使之转化为S，从而使沉淀溶解平衡正向移动，促进金属离子浸出，B正确；C.根据流程图可知，用NH3调节溶液pH时，要使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀，而Cu2＋、Zn2＋仍以离子形式存在于溶液中，结合表中数据可知，“中和调pH”的范围为3.2～4.2，C正确；D.在用H2还原Cu2＋变为Cu单质时，H2失去电子被氧化为H＋，与溶液中OH－结合形成H2O，若还原时增大溶液的酸度，即 c(H＋) 增大，不利于H2失去电子还原Cu2＋使之变为Cu单质，因此不利于Cu的生成，D错误。
12.(2024·阳江模拟)CuCl在染色和催化领域应用广泛，某研究小组欲利用下图所示的装置(加热和夹持装置略去)将二氧化硫通入新制Cu(OH)2中制备CuCl。已知：CuCl为白色固体，难溶于水和乙醇，能溶于浓盐酸。
实验步骤及现象：
①向装置C中先加入15 mL 0.5 ml·L－1 CuCl2溶液，再加入30 mL 0.6 ml·L－1 NaOH溶液；
②打开装置A中分液漏斗的活塞产生 SO2气体至过量，刚开始装置C中出现少量淡黄色固体，静置一会儿之后，底部有较多的白色沉淀，上层是淡绿色溶液；
③将装置C中混合物过滤，依次用水和乙醇洗涤、烘干，所得固体的质量为0.594 g。
回答下列问题：
(1)试剂a为浓硫酸，仪器b的名称为________________________________________________________。
(2)装置B中长颈漏斗的作用是___________________________________________________________。
(3)将SO2通入装置C中，与新制Cu(OH)2反应，产生白色固体的离子方程式为________________________________________________。
(4)小组成员针对步骤②中的现象展开进一步的探究得出：
ⅰ.白色沉淀为CuCl。
ⅱ.上层淡绿色溶液中的主要溶质为NaCl和少量Cu(HSO3)2。
结论：本实验中较多量的新制氢氧化铜与二氧化硫发生了氧化还原反应，少量与之发生了复分解反应，二者为竞争关系。试分析主要发生氧化还原反应的原因：____________________________________
________________________________________________________。
(5)用乙醇洗涤CuCl的优点为_____________________________________________________________
_______________________________________________________。
(6)该实验中CuCl的产率为________%。
(7)已知：Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O，CuCl＋HCl===HCuCl2，HCuCl2 eq \(=====,\s\up7(稀释)) CuCl↓＋HCl。若所得CuCl固体中混有少量 Cu2O，请补充下列除去 Cu2O的实验方案：
①向产物中滴加试剂________，使固体充分溶解，再过滤出杂质；
②向滤液中加水稀释至不再产生沉淀为止；
③过滤、洗涤、干燥，可得到除去Cu2O后的CuCl固体。
解析：(1)根据题图可知，仪器b的名称为蒸馏烧瓶。
(2)装置B中长颈漏斗与大气相通，起到平衡气压的作用。
(3)CuCl难溶于水，为白色固体，二氧化硫通入装置C中与新制Cu(OH)2反应，硫元素化合价升高生成硫酸根离子，Cu元素化合价降低生成CuCl，离子方程式为2Cl－＋SO2＋2Cu(OH)2===2CuCl↓＋SO eq \\al(2－,4) ＋2H2O。
(5)由已知信息可知，CuCl难溶于乙醇，用乙醇洗涤可以降低洗涤过程中CuCl的损失，且乙醇易挥发，可以带走水分，有利于CuCl的快速干燥。
(6)15 mL 0.5 ml·L－1 CuCl2溶液中，CuCl2的物质的量为0.015 L×0.5 ml·L－1＝0.007 5 ml，完全转化为CuCl，理论上生成CuCl的物质的量为0.007 5 ml，质量为0.007 5 ml×99.5 g·ml－1＝0.746 25 g，实验实际所得CuCl固体的质量为0.594 g，故CuCl的产率为 eq \f(0.594 g,0.746 25 g) ×100%≈79.6%。
(7)因为CuCl溶于浓盐酸，所以可向产物中滴加浓盐酸，使固体充分溶解，过滤出杂质后，加水稀释滤液，产生白色沉淀，加水至不再产生沉淀为止，过滤、洗涤、干燥，即可得到除去Cu2O后的CuCl固体。
答案：(1)蒸馏烧瓶 (2)平衡气压 (3)2Cl－＋SO2＋2Cu(OH)2===2CuCl↓＋SO eq \\al(2－,4) ＋2H2O (4)溶液中存在Cl－，Cl－可以结合Cu＋生成CuCl沉淀，CuCl沉淀的生成增强了氧化还原反应的竞争性 (5)可降低洗涤过程中CuCl的损失，同时有利于CuCl的快速干燥 (6)79.6 (7)浓盐酸
与Cu反应的物质
化学方程式
非金属单质
O2
①常温下潮湿的空气中：2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3(碱式碳酸铜，绿色)
②在空气中加热：2Cu＋O2 eq \(=====,\s\up7(△)) 2CuO(黑色固体)
Cl2
eq \(□,\s\up1(2)) _________________________________________________________________(棕黄色烟)
氧化性酸
浓硫酸
eq \(□,\s\up1(3)) __________________________________________________________________________________________
浓硝酸
eq \(□,\s\up1(4)) ________________________________________________________________________________________________
稀硝酸
eq \(□,\s\up1(5)) ________________________________________________________________________________________
盐
AgNO3
溶液
eq \(□,\s\up1(6)) __________________________________________________________________________________________________________________
FeCl3
溶液
eq \(□,\s\up1(7)) ________________________________________________________________________________________________________
名称
氧化铜(CuO)
氧化亚铜(Cu2O)
颜色
eq \(□,\s\up1(8)) ________
砖红色
与酸反
应(H＋)
eq \(□,\s\up1(9)) ________________
________________________________________________________________________
Cu2O＋2H＋===
Cu2＋＋Cu＋H2O
与H2
反应
eq \(□,\s\up1(10)) ________________
________________________________________________________________________
Cu2O＋H2 eq \(=====,\s\up7(△))
2Cu＋H2O
转化关系
4CuO eq \(=====,\s\up7(高温)) 2Cu2O＋O2↑
方法
主要反应原理(举例)
热分解法
2HgO eq \(=====,\s\up7(△)) 2Hg＋O2↑
2Ag2O eq \(=====,\s\up7(△)) 4Ag＋O2↑
热还原法
CO作为还原剂
eq \(□,\s\up1(11)) __________________________
(高炉炼铁)
H2作为还原剂
WO3＋3H2 eq \(=====,\s\up7(高温)) W＋3H2O
铝热反应
eq \(□,\s\up1(12)) __________________________
电解法
2Al2O3(熔融) eq \(=====,\s\up7(电解),\s\d5(冰晶石)) eq \(□,\s\up1(13)) ________
MgCl2(熔融) eq \(=====,\s\up7(电解)) eq \(□,\s\up1(14)) __________
2NaCl(熔融) eq \(=====,\s\up7(电解)) 2Na＋Cl2↑
汉字
载体
选项
A.兽骨
B.青铜器
C.纸张
D.液晶显示屏
A.栩栩如生的石雕
B.精妙生动的木雕
C.精致的砖雕
D.镶嵌的铜铁铸
选项
冶炼原理
方法
A
2HgO eq \(=====,\s\up7(△)) 2Hg＋O2↑
热分解法
B
2Al2O3(熔融) eq \(=====,\s\up7(电解),\s\d5(冰晶石)) 4Al＋3O2↑
电解法
C
2NaCl(溶液) eq \(=====,\s\up7(电解)) 2Na＋Cl2↑
电解法
D
Fe2O3＋3CO eq \(=====,\s\up7(高温)) 2Fe＋3CO2
热还原法
选项
实验方案
现象与结论
A
加入盐酸
产生无色气体，含铝、铁、镁三种金属
B
加入NaOH溶液
有无色气体产生，含有镁、铝两种金属
C
加入盐酸后，向所得溶液中再加入少量NaOH溶液
产生白色沉淀，一定含有镁
D
用盐酸溶解并放置一会儿后，加入KSCN溶液
溶液呈红色，含有铁
物质
密度/(g/cm3)
熔点/℃
沸点/℃
Na
0.97
97.81
890
K
0.86
63.65
770
NaCl
801
1 465
KCl
776
1 437
装置
序号
物质A
实验现象
①
0.6 ml·L－1Fe(NO3)3溶液(调pH＝1)
铜粉溶解，溶液变为深棕色[经检验含Fe(NO)2＋]
②
0.6 ml·L－1FeCl3溶液
铜粉溶解，溶液变为蓝绿色
③
1.8 ml·L－1NaNO3溶液(调pH＝1)
无明显变化
物质
Fe(OH)3
Cu(OH)2
Zn(OH)2
开始沉淀的pH
1.9
4.2
6.2
沉淀完全的pH
3.2
6.7
8.2