2027年高考化学一轮总复习 第15讲 铜及其化合物 金属材料和金属的冶炼 专项练习（含解析）

这是一份2027年高考化学一轮总复习 第15讲 铜及其化合物 金属材料和金属的冶炼 专项练习（含解析），共7页。试卷主要包含了下列化学反应表示正确的是等内容，欢迎下载使用。
1.(2024·南京期中)金属的冶炼体现了人类文明的发展历程,下列关于金属冶炼的说法不正确的是( )
A.炼铁:用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原赤铁矿石中铁的氧化物
B.制镁:用H2还原氧化镁制得金属Mg
C.制钠:电解熔融的NaCl获得金属Na
D.制铝:用Na3AlF6作助熔剂,电解熔融的Al2O3制得金属铝
2.(2025·连云港考前模拟)黄铜矿(主要成分为CuFeS2)用Fe2(SO4)3溶液浸泡后生成单质硫。将Cu2O加入稀硫酸中,溶液变蓝色并有红色固体产生。CuSO4溶液中的Cu2+在水中以水合离子[Cu(H2O)4]2+存在,向其中滴入氨水可制备硫酸四氨合铜[Cu(NH3)4]SO4;Cu在O2存在下也能与氨水反应生成[Cu(NH3)4]2+。CuCl难溶于水,溶于不同浓度的KCl溶液中可得到[CuCl2]-和[CuCl3]2-。下列物质结构与性质或物质性质与用途具有对应关系的是( )
A.CuFeS2呈金黄色,可用于制取单质Cu
B.CuSO4溶液呈酸性,可用于湿法炼铜
C.CuCl不溶于水,可用于制取K[CuCl2]
D.Cu2+有空轨道,可与NH3反应制[Cu(NH3)4]2+
3.(2026·扬州一模)下列化学反应表示正确的是( )
A.在空气中加热CuCl2·2H2O:CuCl2·2H2OCuCl2+2H2O
B.Cu2O与足量稀硝酸反应:Cu2O+2H+Cu+Cu2++H2O
C.用铜电极电解CuSO4溶液时的阳极主要反应:Cu-2e-Cu2+
D.Cu催化CH3CH2OH与O2的主要反应:CH3CH2OH+O2CH3COOH+H2O
4.(11分)(2024·南京模拟)氧化亚铜(Cu2O)主要用于制造杀虫剂、分析试剂和红色玻璃等。Cu2O在酸性溶液中歧化为二价铜和铜单质。以黄铜矿(主要成分为CuFeS2,含有杂质SiO2)为原料制取纳米Cu2O的一种工艺流程如图所示:
图1
(1)写出“浸泡”时CuFeS2发生反应的离子方程式: 。
(2)“热还原”时,将新制Na2SO3溶液和CuSO4溶液按一定量混合,加热至90 ℃并不断搅拌反应得到Cu2O粉末。制备装置如图2所示:
图2
反应时A装置原料反应配比为n(Na2SO3)∶n(CuSO4)=3∶2,B装置的作用是吸收反应产生的酸性气体,防止污染环境,A装置中反应的化学方程式为 。
(3)实际反应中不断滴加NaOH溶液的作用是 。
(4)工业上常以铜作阳极,石墨作阴极,电解含有NaOH的NaCl水溶液制备Cu2O。已知:该电解过程中阳极先生成难溶物CuCl,再与NaOH反应转化为Cu2O。若电解时电路中通过0.2 ml电子,理论上生成Cu2O的质量为 g。
5.(15分)(2024·苏州模拟)废弃的锂离子电池中含有多种金属元素,需回收处理。柠檬酸因具有酸性和较好的络合性,可用于浸出金属离子并得到柠檬酸浸出液。某小组研究从柠檬酸浸出液中分离出铜并制备碱式碳酸铜[xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O]的制备流程如图1所示。
图1
(1)在“调pH分离铜”的步骤中,理论上铜离子完全沉淀时pH为6.67,本实验中测得pH=8时铜的沉淀率仅为7.2%,远小于理论分析结果,可能的原因为 。
(2)在“还原法沉铜”的步骤中,利用抗坏血酸(C6H8O6)能有效地将Cu(Ⅱ)还原成金属Cu。抗坏血酸(C6H8O6)易被氧化为脱氢抗坏血酸(C6H6O6);且受热易分解。
①抗坏血酸还原Cu(OH)2的化学方程式为 。
②某实验小组研究了相同条件下温度对Cu沉淀率的影响。从图2可以看出,随着温度的升高,相同时间内Cu的沉淀率先逐渐增加,在80 ℃时达到最高点,后略有下降,下降可能的原因是 。
图2
(3)将所得铜粉制备为CuSO4溶液后再制备碱式碳酸铜。已知碱式碳酸铜的产率随起始n(Na2CO3)与n(CuSO4)的比值和溶液pH的关系变化如图3所示。

图3
①补充完整由0.5 ml·L-1 CuSO4溶液制取碱式碳酸铜的实验方案:向烧杯中加入30 mL 0.5 ml·L-1 Na2CO3溶液,将烧杯置于70 ℃的水浴中, ,低温烘干,得到碱式碳酸铜(实验中可选用的试剂或仪器:0.1 ml·L-1 BaCl2溶液、0.1 ml·L-1 NaOH溶液、0.1 ml·L-1盐酸、pH计)。
②实验时发现,若反应时溶液pH过大,所得碱式碳酸铜的产率偏低,但产品中Cu元素含量偏大,原因是 。
6.(18分)(2025·盐城考前指导卷)从分金脱氯渣(主要成分为Ag、Pb、SiO2)中获取高纯银的流程如图所示:
(1)“酸浸”的目的是将Ag、Pb转化为硝酸盐。加入H2O2的作用是 。
(2)已知:Pb2++4Cl-[PbCl4]2-。“沉银”后的滤液中,主要含有的阴离子可能有Cl-、 。
(3)①为提高银的回收率,需对“浸银”后的滤渣进行洗涤,并 (补充完整实验操作)。
②溶液中Ag+、[Ag(NH3)]+、[Ag(NH3)2]+三种离子分布分数δ随lg c(NH3·H2O)的变化关系如图所示。
[δ(Ag+)=c(Ag+)c(Ag+)+c{[Ag(NH3)]+}+c{[Ag(NH3)2]+}×100%]
“浸银”后的银转化体系中,c(NH3·H2O)=0.010 ml·L-1,c{[Ag(NH3)2]+}c{[Ag(NH3)]+}= (已知:101.5=31.6)。
(4)①N2H4·H2O还原[Ag(NH3)2]+的离子方程式为 。
②实验表明pH过高,银的还原率下降,主要原因是 。
参考答案
1.B 解析:用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原赤铁矿石中铁的氧化物,即实际起还原作用的是CO,A正确;电解熔融的氯化镁制得金属Mg,氢气还原性小于镁的还原性,B错误;电解熔融的NaCl获得金属Na,C正确;Na3AlF6作助熔剂,电解熔融的Al2O3制得金属铝,D正确。
2.D 解析:CuFeS2可用于制取单质Cu,是因为其含有铜元素,A错误;湿法炼铜原理为Fe+Cu2+Fe2++Cu,是因为Cu2+有氧化性,B错误;CuCl难溶于水,溶于不同浓度的KCl溶液中可得到[CuCl2]-和[CuCl3]2-,这种配合物降低了溶液中Cu+的浓度,促使CuCl溶解,C错误;Cu2+有空轨道,可与NH3中的N形成配位键,制[Cu(NH3)4]2+,D正确。
3.C 解析:在空气中加热CuCl2·2H2O,最终应该生成CuO,A错误;Cu2O与足量稀硝酸反应会被氧化成二价铜,而不是发生歧化反应,B错误;用铜电极电解CuSO4溶液时,阳极为Cu放电,主要反应为Cu-2e-Cu2+,C正确;Cu催化CH3CH2OH与O2反应得到的应该是乙醛,而不是乙酸,D错误。
4.(1)CuFeS2+4Fe3+5Fe2++Cu2++2S
(2)3Na2SO3+2CuSO4Cu2O↓+3Na2SO4+2SO2↑
(3)消耗反应产生的SO2,防止溶液酸性增强,Cu2O在酸性溶液中歧化为二价铜和铜单质,从而降低Cu2O含量
(4)14.4
解析:(1)由题图1可知,加入硫酸铁,有硫单质生成,“浸泡”时CuFeS2发生反应的离子方程式为CuFeS2+4Fe3+5Fe2++Cu2++2S。(2)反应时A装置原料反应配比为n(Na2SO3)∶n(CuSO4)=3∶2,B装置的作用是吸收反应产生的酸性气体,防止污染环境,说明有SO2生成,化学方程式为3Na2SO3+2CuSO4Cu2O↓+3Na2SO4+2SO2↑。(3)不断滴加NaOH溶液的作用是消耗反应产生的SO2,防止溶液酸性增强,Cu2O在酸性溶液中歧化为二价铜和铜单质,从而降低Cu2O的产率。(4)阳极先生成难溶物CuCl,即Cu-e-+Cl-CuCl,再与NaOH反应转化为Cu2O,通过0.2 ml电子,生成0.2 ml CuCl,根据原子守恒可知,生成0.1 ml Cu2O,得m=nM=0.1 ml×(64×2+16)g·ml-1=14.4 g。
5.(1)铜离子与柠檬酸形成配合物,使铜离子的浓度减小,与氢氧根离子形成的Cu(OH)2减少
(2)①C6H8O6+Cu(OH)2Cu+2H2O+C6H6O6 ②反应开始阶段,随温度升高,反应速率增大,有利于铜的沉淀,但抗坏血酸不稳定,受热易分解,温度过高使其分解,导致其还原性降低,还原铜的能力降低
(3)①边搅拌边加入25 mL 0.5 ml·L-1 CuSO4溶液,在pH计测定溶液pH条件下,用0.1 ml·L-1 NaOH溶液或0.1 ml·L-1盐酸调节pH约为9,充分反应后,过滤、洗涤沉淀至最后一次洗涤液滴加BaCl2溶液无沉淀生成 ②溶液pH过大,反应生成了氢氧化铜沉淀,氢氧化铜中铜元素的含量大于碱式碳酸铜中铜元素的含量
解析:(1)结合题干信息,柠檬酸具有较好的络合性,可能形成了其他含铜化合物。(2)①抗坏血酸还原Cu(OH)2的化学方程式为C6H8O6+Cu(OH)2Cu+2H2O+C6H6O6。②反应开始阶段,随温度升高,反应速率增大,有利于铜的沉淀,但抗坏血酸不稳定,受热易分解,温度过高使其分解,导致其还原性降低,还原铜的能力降低。(3)①向烧杯中加入30 mL 0.5 ml·L-1 Na2CO3溶液,将烧杯置于70 ℃的水浴中,边搅拌边加入25 mL 0.5 ml·L-1 CuSO4溶液,在pH计测定溶液pH条件下,用0.1 ml·L-1 NaOH溶液或0.1 ml·L-1盐酸调节pH约为9,充分反应后,过滤、洗涤沉淀至最后一次洗涤液滴加BaCl2溶液无沉淀生成,低温烘干,得到碱式碳酸铜。②溶液pH过大,反应生成了氢氧化铜沉淀,氢氧化铜中铜元素的含量大于碱式碳酸铜中铜元素的含量。
6.(1)作氧化剂,防止产生污染空气的氮氧化物,使NO3-完全转化为硝酸盐
(2)NO3-、[PbCl4]2-
(3)①将几次洗涤的洗涤液与过滤所得的滤液合并 ②63.2
(4)①4[Ag(NH3)2]++N2H4·H2O+3H2O4Ag↓+4NH3·H2O+4NH4++N2↑
②pH过高,[Ag(NH3)]+、[Ag(NH3)2]+被破坏,生成了AgOH或Ag2O,[Ag(NH3)]+、[Ag(NH3)2]+浓度下降
解析:(1)“酸浸”中加入H2O2的目的是将Ag、Pb分别氧化为Ag+、Pb2+,而NO3-与Ag+和Pb2+结合,完全转化为硝酸盐。(2)AgNO3与NaCl反应生成AgCl和NaNO3,所以滤液中有NO3-,又知反应Pb2++4Cl-[PbCl4]2-,则滤液中的阴离子还有[PbCl4]2-。(3)①洗涤液需与滤液合并。②已知反应:Ag++2NH3·H2O[Ag(NH3)2]++2H2O,Ag++NH3·H2O[Ag(NH3)]++H2O,两个反应的平衡常数分别为K1=c{[Ag(NH3)2]+}c(Ag+)·c2(NH3·H2O),当lg c(NH3·H2O)=-3.5时,c(Ag+)=c{[Ag(NH3)2]+},则K1=1(10-3.5)2=107,K2=c{[Ag(NH3)]+}c(Ag+)·c(NH3·H2O),当lg c(NH3·H2O)=-3.5时,δ(Ag+)=δ{[Ag(NH3)2]+}=40%,δ{[Ag(NH3)]+}=20%,则c(Ag+)=2c{[Ag(NH3)]+},K2=12×10-3.5=5×102.5,c{[Ag(NH3)2]+}c{[Ag(NH3)]+}=K1K2×c(NH3·H2O),当c(NH3·H2O)=0.010 ml·L-1时,c{[Ag(NH3)2]+}c{[Ag(NH3)]+}=K1K2×c(NH3·H2O)=1075×102.5×0.010=2×101.5=63.2。(4)①N2H4·H2O将[Ag(NH3)2]+还原为Ag单质,N2H4·H2O被氧化为N2,根据电荷守恒可知产物中有NH4+,再结合电子守恒配平离子方程式;②pH过高,c(OH-)增大,[Ag(NH3)]+、[Ag(NH3)2]+与OH-反应生成AgOH或Ag2O。