新高考化学一轮复习考点巩固练习15 铜及其化合物的性质、制备与实验探究（解析版）

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1．单质铜
(1)物理性质：紫红色固体，具有良好的延展性、导热性和导电性。
(2)化学性质：
①常温下，铜在干燥的空气中性质稳定，但在潮湿的空气中则会被锈蚀，在其表面逐渐形成一层绿色的铜锈。
有关化学方程式：2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3。
②写出下列化学方程式：
铜在空气中加热：2Cu＋O2eq \(=====,\s\up15(△))2CuO。
铜丝在硫蒸气中反应：2Cu＋Seq \(=====,\s\up15(△))Cu2S。
铜丝在Cl2中反应：Cu＋Cl2eq \(=====,\s\up15(△))CuCl2。
2．铜的重要化合物
(1)氧化铜和氧化亚铜
(2)氢氧化铜
①物理性质：蓝色不溶于水的固体。
②化学性质及应用：
(3)铜盐
①Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，是铜绿、孔雀石的主要成分，受热分解可生成黑色的氧化铜，化学方程式：Cu2(OH)2CO32CuO＋CO2↑＋H2O。
②CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾，其受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2OCuSO4＋5H2O，蓝色晶体受热转化为白色粉末。无水CuSO4遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)，据此可用来检验水的存在。
(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。
3．铜及其化合物的制备
（1）工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：
（2）Cu2S是火法炼铜的重要原料之一，下面是由Cu2S冶炼铜及制取CuSO4·5H2O的流程图：
Cu2Seq \(――→,\s\up17(O2),\s\d15(△))Cueq \(――→,\s\up17(焙烧),\s\d15( ))Cu2O、CuOeq \(―――――→,\s\up17(足量稀硫酸))Aeq \(――→,\s\up17(操作Ⅰ),\s\d15( ))Beq \(――――――――→,\s\up17(蒸发、结晶、过滤))胆矾
4．废铜综合利用的常见流程框图模式
【专题精练】
1．将3.84g铜粉与一定质量浓硝酸反应，当铜完全溶解时，收集到NO、NO2混合气体2.24L(标准状况下)，则所消耗酸的物质的量是
A．0.1mlB．0.11mlC．0.16mlD．0.22ml
EMBED Equatin.DSMT4 2．将1.52g铜镁合金完全溶解于50mL 密度为1.40 g/mL、质量分数为63%的浓硝酸中，得到NO2和N2O4的混合气体1120 mL（换算为标准状况体积），向反应后的溶液中加入1.0 ml/L NaOH溶液，当金属离子全部沉淀时，得到2.54 g沉淀。下列说法正确的是（ ）
A．该合金中铜与镁的物质的量之比是1:2
B．该浓硝酸中HNO3的物质的量浓度是7.0 ml/L
C．NO2和N2O4的混合气体中，N2O4的体积分数是20%
D．得到2.54 g沉淀时，加入NaOH溶液的体积是600 mL
EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 3．工业上可利用FeCl3溶液腐蚀铜箔的原理制造印刷线路板。将一块铜箔放入500mL1.0ml/L的FeCl3溶液中，经过一段时间后制成了印刷线路板。下列与此有关的叙述正确的是
A．Cu是还原剂，FeCl3是氧化剂B．腐蚀液中Cl-的浓度明显减小
C．腐蚀液的氧化性增强D．转移的电子一定是0.50ml
EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 4．下列化学方程式中，不能正确解释该反应颜色变化的是
A．“以曾青涂铁，铁赤色如铜”（曾青的主要成分为CuSO4）：Fe+CuSO4═FeSO4+Cu
B．铜片加入盛有稀硝酸的试管中，瓶口有红棕色气体：2NO+O2═2NO2
C．CuO投入稀硫酸中。黑色固体溶解。溶液呈蓝色：CuO+2H+═Cu2++H2O
D．向FeI2酸性溶液（浅绿色）中滴入少量H2O2稀溶液，溶液变黄：2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O
5．取 1LFeCl3 溶液腐蚀铜板制作电路板，反应后在此残留液中慢慢加入铁粉，溶液中 Fe2+的浓度变化如图所示（加入固体引起的体积变化忽略不计），下列说法不正确的是
A．当n（Fe）=0.5ml 时，发生的离子反应为 Fe+2Fe3+=3Fe2+
B．当 n（Fe）=1.5ml 时，溶液中发生的总反应离子方程式为4Fe3++Cu2++3Fe=7Fe2++Cu
C．当n（Fe）=1ml 时，溶液中 c（Fe2+）=5 ml·L-1
D．腐蚀之前原溶液中 c（Fe3+）=4 ml·L-1
EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 6．已知：Cu2O＋2H+=Cu2＋+Cu＋H2O；3Cu＋8 HNO3(稀)＝3 Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，为检验某金属铜粉末样品中是否含Cu2O，某同学设计了如下方案，其中不合理的是
A．将足量CO通过灼热样品，冷却后称量，若固体质量减小，则含有Cu2O
B．将干燥的H2通过灼热样品，再通过无水硫酸铜，若无水硫酸铜变蓝，则含有Cu2O
C．取少量样品，加入稀硝酸，充分振荡后若观察到溶液显蓝色，则含有Cu2O
D．少量样品，加入稀硫酸，充分振荡后若观察到溶液呈蓝色，则含有Cu2O
7．氢氧化铜和碱式碳酸铜均可溶于盐酸转化为氯化铜。在高温下这两种化合物均能分解生成氧化铜。溶解25.25g二者的混合物，恰好消耗1.0ml·L-1盐酸500mL。灼烧等量的上述混合物，得到的氧化铜质量为
A．15gB．20gC．30gD．35g
8．工业上制取硫酸铜采用途径I而不采用途径Ⅱ，这样做的优点是
①节省能源 ②不产生污染大气的SO2 ③提高了H2SO4的利用率 ④提高了Cu的利用率
A．仅①②B．仅②③④C．仅①②③D．全部
EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 9．某实验小组尝试在钢制钥匙上镀铜。
实验I：将钥匙直接浸入0.4 ml·L－1 CuCl2溶液中，20s后取出，钥匙表面变红，但镀层疏松，用纸即可擦掉。
实验II：用图装置对钥匙进行电镀铜。钥匙表面迅速变红，同时有细小气泡产生，精铜表面出现少量白色固体。30s后取出钥匙检验，镀层相对实验I略好，但仍能用纸巾擦掉一部分。经调整实验条件后获得了较好的电镀产品。
实验III：用0.4 ml·L－1 CuSO4溶液代替CuCl2溶液重复实验II，精铜表面未出现白色固体。
回答下列问题：
（1）实验I反应的化学方程式是_______。
（2）实验II中钥匙应与电源的_______极连接。
（3）钥匙表面产生的气体是_______。
（4）为了避免实验III中钥匙表面产生气体，应该采取的措施是________。
（5）常见化合物中铜元素有+1、+2两种价态，结合实验III推测实验II中精铜表面产生的白色固体的电极反应式是________。（已知CuOH是一种难溶于水的黄色固体）
10．铜是生物体必需的微量元素，也是人类最早使用的金属之一。铜的生产和使用对国计民生各个方面都产生了深远的影响。
（1）为了保护环境和节约资源，通常先用H2O2和稀硫酸的混合溶液溶出废旧印刷电路板中的铜，最终实现铜的回收利用。写出H2O2和稀硫酸的混合溶液与金属铜反应的离子方程式：____________________________________。
（2）工业上以黄铜矿为原料，采用火法熔炼工艺生产铜。该工艺的中间过程会发生反应：2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑，该反应的氧化剂是________；当生成19.2 g Cu 时，反应中转移的电子为________ ml。
（3）研究性学习小组用“间接碘量法”测定某试样中CuSO4·5H2O(不含能与I－反应的氧化性杂质)的含量。称取a g试样配成 100 mL 溶液，取出25.00 mL溶液，向其中滴加 KI 溶液后有白色沉淀生成（发生的反应为2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2）；继续滴加 KI 溶液至沉淀不再产生，反应生成的 I2 与V mL c ml·L-1Na2S2O3溶液恰好完全反应（发生的反应为I2＋2Na2S2O3===2NaI＋Na2S4O6）。则试样中CuSO4·5H2O的质量分数为_________________。
EMBED Equatin.DSMT4 。
11．CuSO4是一种重要化工原料，其制备和有关性质如图所示。
（1）途径①②③，更好体现绿色化学思想的是______________。
（2）物质Y具有的性质是_________(填“氧化性”或“还原性”)。
（3）混合气体X既能使品红溶液褪色又能使带火星木条复燃，则混合气体X的成分是_________。
（4）途径①所用混酸中H2SO4与HNO3物质的量之比是_________。并写出发生反应的离子方程式：__________________。
EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 12．某校化学趣味小组的同学在学习了金属的知识后，提出以下猜想：
①在周期表中，Cu、Al位置接近。Cu不如Al活泼，Al(OH)3具有两性，Cu(OH)2也具有两性吗？
②一般情况下，＋2价Fe的稳定性小于＋3价Fe，＋1价Cu的稳定性也小于＋2价Cu吗？
③CuO有氧化性，能被H2、CO等还原，它能被氨气还原吗？
为了验证猜想，需要做研究实验，请补全以下空缺：
（实验方案）
(1)解决猜想①需用到的药品有CuSO4溶液、_______________(填试剂名称)。
(2)解决猜想②的实验步骤和现象如下：取98g的Cu(OH)2固体，加热至80℃～100℃时，得到黑色固体粉末，继续加热到1000℃以上，黑色粉末全部变成红色粉末A。冷却后称量，A的质量为72g。向A中加入适量的稀硫酸，得到蓝色溶液，同时观察到容器中还有红色固体存在。查阅资料得知铜单质及其常见氧化物的颜色如下：
根据以上现象和资料推测，A的化学式为___________，其摩尔质量为____________，写出A和稀硫酸反应的离子方程式_____________________。
(3)为解决问题③，设计的实验装置为(夹持及尾气处理装置未画出)：
实验中观察到CuO变为红色物质，无水CuSO4变成蓝色，同时生成一种无污染的气体，该气体的化学式为____________。
（实验结论）
(4)Cu(OH)2具有两性。证明Cu(OH)2具有两性的实验现象是___________________。
(5)一般情况下，认为生成物的稳定性大于反应物，根据“实验方案(2)”，得出的+1价Cu和+2价Cu稳定性大小的结论是________________；________________。
(6)有同学认为NH3与CuO反应生成的红色物质是Cu，也有同学认为该红色物质是Cu和A的混合物。请你设计一个简单的实验检验NH3与CuO反应中生成的红色物质中是否含有A：______________________。
EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 EMBED Equatin.DSMT4 13．某兴趣小组设计出如图所示装置来改进教材中“铜与硝酸反应”实验，以探究化学实验的绿色化。
（1）实验前，关闭活塞b，试管d中加水至浸没长导管口，塞紧试管c和d的胶塞，加热c，其目的是_________________________________。
（2）在d中加适量NaOH溶液，c中放一小块铜片，由分液漏斗a向c中加入2 mL浓硝酸，c中反应的化学方程式是______________________________________。
（3）下表是制取硝酸铜的三种方案，能体现绿色化学理念的最佳方案是__________。
（4）该小组还用上述装置进行实验证明酸性：HCl＞H2CO3＞H2SiO3，则分液漏斗a中加入的试剂是___________，c中加入的试剂是_________，d中加入的试剂是_________；实验现象为_______________________。
但此实验存在不足之处，改进的措施是___________________________。
名称
氧化铜
氧化亚铜
颜色
黑色
砖红色
与酸反应
(H＋)
CuO＋2H＋===
Cu2＋＋H2O
Cu2O＋2H＋===
Cu2＋＋Cu＋H2O
物质名称
铜
氧化亚铜
氧化铜
颜色
红色
红色
黑色
方案
反应物
甲
Cu、浓HNO3
乙
Cu、稀HNO3
丙
Cu、O2、稀HNO3