2026版高考化学一轮总复习考点突破练习第三章金属及其化合物第一十四讲铜金属材料和金属的冶炼考点一铜及其化合物

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1．(2025·河北衡水高三检测)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实验目的的是( )
A．将铜丝插入浓硫酸中并加热，反应后再加入水，观察硫酸铜溶液的颜色
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，可得到无水CuCl2固体
D．将表面有铜绿[Cu2(OH)2CO3]的铜器放入盐酸中浸泡，可除去铜绿
[答案] D
[解析] Cu与浓硫酸反应后的溶液中可能还存在浓硫酸，不能向其中加水，A错误；Cu与Cl2在常温下不反应，需要加热才能发生反应，B错误；CuCl2水解生成的HCl易挥发，加热蒸干能促进CuCl2的水解而得不到CuCl2固体，C错误；铜绿溶于盐酸而铜不溶于盐酸，故可用盐酸除去铜器表面的铜绿，D正确。
2．(2025·福建师大附中月考)“夏禹铸九鼎，天下分九州”，青铜器在古时被称为“吉金”，是红铜与锡、铅等的合金。铜锈大多呈青绿色，主要含有Cu2(OH)3Cl和Cu2(OH)2CO3。下列说法错误的是( )
A．基态铜原子核外电子有15种不同的空间运动状态
B．青铜的熔点低于纯铜
C．青铜器中锡、铅对铜有保护作用
D．可用FeCl3溶液浸泡青铜器来清洗青铜器的铜锈
[答案] D
[解析] 基态Cu原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，核外有1＋1＋3＋1＋3＋5＋1＝15个原子轨道，故核外电子有15种空间运动状态，A正确；合金的熔点一般低于组分金属的熔点，因此青铜的熔点低于纯铜，B正确；Sn、Pb的活泼性强于Cu，青铜中的Cu和Sn、Pb可形成原电池且Sn、Pb作负极，Cu作正极被保护，C正确；FeCl3会和Cu反应而腐蚀铜器，故不能用FeCl3溶液浸泡青铜器来清洗青铜器的铜锈，D错误。
3．(2025·吉林长春二模)铜及其化合物在生产、生活中有着广泛的应用。回答下列问题。
(1)纳米铜是性能优异的超导材料，工业上以辉铜矿(主要成分为Cu2S)为原料制备纳米铜粉，Cu2S中铜元素的化合价为________。
(2)无水CuSO4常用于检验物质中是否含有水，吸水后会形成________色晶体，俗称________。
(3)Cu2(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CuO，化学方程式为_____________________________________ ___________________________________________________________________。
(4)CuCl2常用作媒染剂、杀虫剂等。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′为________。
(5)CuCl广泛应用于化工和印染等行业。在高于300 ℃，HCl气流中热分解CuCl2·2H2O可以制备CuCl，其中HCl的作用是______________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________。
[答案] (1)＋1
(2)蓝 胆矾(或蓝矾)
(3)Cu2(OH)2CO3eq \(=====,\s\up7(△))2CuO＋CO2↑＋H2O
(4)Fe2＋
(5)用HCl气流带走产生的水蒸气，提供酸性环境抑制CuCl2水解的发生，防止CuCl被氧化
[解析] (1)Cu2S中硫元素为－2价，则铜元素的化合价为＋1。(2)无水CuSO4常用于检验物质中是否含有水，吸水后会形成蓝色硫酸铜晶体，俗称胆矾或蓝矾。(3)碱式碳酸铜受热分解生成氧化铜、水、二氧化碳，化学方程式为Cu2(OH)2CO3 eq \(=====,\s\up7(△))2CuO＋CO2↑＋H2O。(4)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，铜生成铜离子化合价升高，根据得失电子守恒可知，M生成M′中铁元素化合价降低，故M′为亚铁离子(Fe2＋)。(5)氯化铜加热水解生成氢氧化铜和盐酸，HCl可抑制其水解，CuCl中铜具有还原性，易被空气中氧气氧化，在HCl气流中热分解CuCl2·2H2O可以制备CuCl，其中HCl的作用是用HCl气流带走产生的水蒸气，提供酸性环境抑制CuCl2水解的发生，防止CuCl被氧化。
归纳拓展：
铜与不同氧化剂反应的产物小结
微考点2 铜及其化合物性质探究及制备实验
4．(2025·山西太原高三检测)实验小组探究Cu和Fe(NO3)3溶液的反应原理。
(1)配制溶液。
用Fe(NO3)3·9H2O标准试剂配制100 mL 0.500 ml·L－1Fe(NO3)3溶液，下列仪器中无需使用的有________(填名称)。
(2)Fe(NO3)3溶液成分探究。
甲同学认为溶质离子主要成分为Fe3＋和NOeq \\al(－,3)，乙同学认为还有H＋，于是用________(填仪器名称)测得0.500 ml·L－1 Fe(NO3)3溶液pH为1.10。
(3)提出假设。
假设ⅰ：________________________，发生反应Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋；
假设ⅱ：NOeq \\al(－,3)将Cu氧化，发生反应3Cu＋2NOeq \\al(－,3)＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。
(4)实验探究。
实验Ⅰ：向0.500 ml·L－1 Fe(NO3)3溶液中加入过量铜粉并充分振荡，溶液变成深棕色，无气泡产生。实验小组通过实验证明了反应中有Fe2＋生成，实验方案为___________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
实验Ⅱ：向pH＝1.10的________溶液中加入过量铜粉并充分振荡，无明显现象。
综合实验Ⅰ和实验Ⅱ可知，假设________(填“ⅰ”或“ⅱ”)成立。
(5)查阅资料知，铜粉与Fe(NO3)3溶液可能涉及的反应有：
反应①：3Cu＋2NOeq \\al(－,3)＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O K＝1062.8(速率很小)
反应②：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋ K＝1014.7(速率较大)
反应③：4Fe2＋＋NOeq \\al(－,3)＋4H＋===3Fe3＋＋[Fe(NO)]2＋(深棕色)＋2H2O K＝1012.8(速率很大)
反应④：[Fe(NO)]2＋(深棕色)===Fe2＋＋NO↑
(ⅰ)对反应①来说，Fe2＋起到的作用为_______________________________；
为验证这一作用，设计实验方案为__________________________________ ____________________________________________________________________。
(ⅱ)实验Ⅰ反应中无论Cu过量多少，始终都能检测到Fe3＋的存在，原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。
[答案] (1)(梨形)分液漏斗、球形冷凝管
(2)pH计(或酸度计)
(3)Fe3＋将Cu氧化
(4)向上层清液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，出现蓝色沉淀 HNO3 ⅰ
(5)(ⅰ)催化 向实验Ⅱ体系中加入适量FeSO4固体，振荡，溶液出现蓝色 (ⅱ)反应③速率大于反应①
[解析] (1)题中用固体配置100 mL溶液用到的仪器有天平、药匙、量筒、烧杯、玻璃棒、100 mL容量瓶、胶头滴管，所以用不到的仪器是(梨形)分液漏斗、球形冷凝管。(2)使用pH计测量溶液pH为1.10。(3)Fe3＋、酸性条件下的NOeq \\al(－,3)均有强氧化性，所以对Cu和Fe(NO3)3反应原理提出假设，可能是Fe3＋或NOeq \\al(－,3)将Cu氧化。(4)检验反应中产生Fe2＋，可向上层清液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，出现蓝色沉淀，则证明含Fe2＋。实验Ⅰ探究Fe3＋能否氧化Cu，实验Ⅱ探究酸性条件下NOeq \\al(－,3)能否氧化Cu，根据实验现象可知Fe3＋氧化了Cu，NOeq \\al(－,3)没有氧化Cu，所以假设ⅰ成立。(5)由反应历程可知，Fe2＋先参与反应，然后又反应生成，Fe2＋起催化作用，能增大反应速率，向实验Ⅱ溶液中加入Fe2＋，振荡，溶液出现蓝色，可以证明Fe2＋的催化作用。结合题目信息可知，实验Ⅰ向0.500 ml·L－1 Fe(NO3)3溶液中加Cu，无论Cu过量多少，始终都能检测到Fe3＋，是因为反应③速率大于反应①。
5．(2025·河北衡水高三检测)碱式碳酸铜又名孔雀石，主要成分为Cu2(OH)2CO3，呈绿色，是一种具有广泛用途的化工产品。某化学小组探究制备碱式碳酸铜的反应条件并制备少量碱式碳酸铜。
试剂：0.25 ml·L－1 Na2CO3溶液、0.5 ml·L－1 NaOH溶液、0.5 ml·L－1 Cu(NO3)2溶液各100 mL。
实验1：探究Cu(NO3)2与NaOH和Na2CO3溶液配比
取三种反应溶液，以表中的比例混合，在60 ℃条件下进行实验，并观察现象。
注：“＋”越多表示沉淀的相对量越多。
实验2：探究反应温度
按上述实验得到的合适反应液用量，在不同温度下进行实验，并观察现象。
实验3：制备碱式碳酸铜
按最佳物料比取50 mL 0.5 ml·L－1 Cu(NO3)2溶液、50 mL 0.5 ml·L－1 NaOH溶液和相应体积的0.25 ml·L－1 Na2CO3溶液，在最佳反应温度下进行实验，待反应完全后，静置、过滤、洗涤、干燥后，得到2.5 g产品。
请回答下列问题：
(1)本实验配制溶液时用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒以外还有____________ _________________________________________________________________。
(2)制备碱式碳酸铜时，Cu(NO3)2、NaOH和Na2CO3的最佳物质的量之比为__________，最佳反应温度为__________，本实验的加热方式为__________。
(3)请写出本实验制备碱式碳酸铜的化学方程式：
_______________________________________________________________。
(4)实验2中在80 ℃反应生成的沉淀中有少量黑色的物质，产生该物质的原因可能是______________________________________________________________ ____________________________________________________________________。
(5)简述实验3中洗涤沉淀的操作：____________________________________ ____________________________________________________________________。
(6)本实验的产率为________%(保留三位有效数字)。
[答案] (1)100 mL容量瓶、胶头滴管
(2)2∶2∶1 75 ℃ 水浴加热
(3)2NaOH＋Na2CO3＋2Cu(NO3)2===Cu2(OH)2CO3＋4NaNO3
(4)碱式碳酸铜受热分解生成黑色的氧化铜
(5)向过滤器中加入蒸馏水没过沉淀，待蒸馏水自然流下后，重复操作2～3次
(6)90.1
[解析] (2)由实验1数据可知，当Cu(NO3)2、NaOH和Na2CO3溶液的体积均为2 mL时，生成的碱式碳酸铜最多，Cu(NO3)2、NaOH和Na2CO3溶液的浓度分别为0.5 ml·L－1、0.5 ml·L－1、0.25 ml·L－1，则制备碱式碳酸铜时，Cu(NO3)2、NaOH和Na2CO3的最佳物质的量之比为2∶2∶1；由实验2数据可知，当温度为75 ℃时，生成的碱式碳酸铜最多，则最佳反应温度为75 ℃，故本实验的加热方式为水浴加热。(6)由反应的化学方程式可知，理论上生成碱式碳酸铜的物质的量为eq \f(0.05×0.5,2) ml，质量为eq \f(0.05×0.5×222,2) g，则本实验的产率为eq \f(2.5 g,\f(0.05×0.5×222,2) g)×100%≈90.1%。编号
1
2
3
4
V[Cu(NO3)2溶液]/mL
2
2
2
2
V(NaOH溶液)/mL
2
2
2
2
V(Na2CO3溶液)/mL
2.8
2.4
2
1.6
沉淀数量
＋＋＋
＋＋＋
＋＋
＋
沉淀颜色
蓝色
蓝色
浅绿色
浅绿色
反应温度/℃
沉淀数量
沉淀颜色
25
＋＋＋＋
蓝色
40
＋＋＋＋
蓝色
60
＋
浅绿色
75
＋＋
绿色
80
＋＋＋
绿色(少量黑色)