2022届高考化学一轮复习铜及其化合物金属资源.pptx

第4讲铜及其化合物金属资源 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。紫红导电导热（2）化学性质写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：化学方程式：（固体）。化学方程式：。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：。2CuO2CO2H2O=Cu2（OH）2CO3绿色2.氧化铜和氧化亚铜名称氧化铜氧化亚铜颜色黑色砖红色与酸反应（H）_Cu2O2H=Cu2CuH2O与H2反应_转化关系_CuO2H=Cu2H2O3.氢氧化铜（1）物理性质：色溶于水的固体。（2）化学性质及应用蓝不蓝矾、胆矾（3）Cu2（OH）2CO3：名称为，是铜绿、孔雀石的主要成分。碱式碳酸铜Cu2（OH）2CO34H=2Cu2CO23H2O 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CuSO45H2O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物质颜色物质颜色Cu紫红色CuSO4白色CuO黑色CuSO45H2O蓝色Cu2O砖红色Cu2（OH）2CO3绿色Cu2S黑色Cu（OH）2蓝色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：“丹砂（HgS）烧之成水银，积变又还成丹砂”；“以曾青涂铁，铁赤色如铜”。下列有关叙述正确的是（）A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答案：B解析：中描述的化学反应为HgS HgS、HgS=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HgS=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CuAl浓硝酸原电池，以证明金属活动性：CuAl解析：铜粉和硫粉反应生成Cu2S，故A错；Cu与浓硫酸的反应需要加热，故B错；Al在浓硝酸中发生钝化，故在CuAl浓硝酸原电池中，Cu发生氧化反应，作负极，不能证明金属活动性：CuAl，故D错。答案：C3.已知酸性条件下有如下反应：2Cu=Cu2Cu。由于反应温度不同，用氢气还原氧化铜时，可能产生Cu或Cu2O，两者都是红色固体。一同学对某次用氢气还原氧化铜实验所得的红色固体产物做了验证，实验操作和实验现象记录如下：加入试剂稀硫酸浓硫酸、加热稀硝酸浓硝酸实验现象有红色固体剩余和溶液变为蓝色产生无色气体产生无色气体和溶液变为蓝色产生红棕色气体和溶液变为绿色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。答案：D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，途径更好地体现了绿色化学思想BY可以是葡萄糖溶液CX可能是SO2和SO3的混合气体D将CuSO4溶液蒸发，利用余热蒸干，可制得胆矾晶体答案：B解析：途径中会产生有毒物质SO2而途径不会，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：CuFeS23CuCl2=4CuClFeCl22S（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。CuFeS23FeCl3=CuCl4FeCl22SFe2O3 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 mol 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：6CuFeS213O2 3Cu2S2Fe3O49SO2Cu2SO2 2CuSO2，此工艺与前一工艺相比主要缺点有。Cu2HCl和CuCl20.5 mol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 mol CuFeS2溶解需要3 mol CuCl2，生成4 mol CuCl，4 mol CuCl最终歧化生成2 mol Cu和2 mol CuCl2，此时还需要补充1 mol CuCl2。生成1 mol Cu需要补充0.5 mol 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：FeCuSO4=FeSO4Cu。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知识梳理1.合金金属与非金属低大2.常见金属材料（1）黑色金属材料钢铁。是用量最大，用途最广的合金。钢（2）有色金属材料铜和铝。我国使用最早的合金是，常见的铜合金有黄铜和白铜。铝合金。青铜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：焦炭还原法：用C还原CuO的化学方程式：_。一氧化碳还原法：工业上炼铁的反应原理：_。H2还原法：用H2还原WO3的化学方程式：_。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：2Al4BaO 3BaBaOAl2O3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_。弱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。答案：C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）反应能观察到的现象是_，有关反应的化学方程式为_。（2）反应加入的金属可能是，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）2CO32H2SO4=2CuSO4CO23H2O铁粉FeCu2=Fe2Cu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）2CO32H2SO4=2CuSO4CO23H2O。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CuCO3Cu（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。答案：C4.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：答案：C5.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CuCl22H2O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 mol CuS则消耗3 mol 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CuCl22H2O晶体加热可制得CuCl2固体答案：B解析：A项，2CuS3O2 2CuO2SO2，由方程式可知，1 mol CuS消耗1.5 mol 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CuCl22H2O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。答案：D答案：D解析：通过反应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。气体a的成分是。若钢样中硫以FeS形式存在，A中反应：3FeS5O213。O2、SO2、CO2Fe3O4SO2解析：（1）根据题给信息可知气体a的成分为CO2、SO2和过量的O2。根据原子守恒和得失电子守恒配平方程式得：3FeS5O2 Fe3O43SO2。（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。H2O2氧化SO2的化学方程式：_。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：。H2O2SO2=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。气体a通过B和C的目的是。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）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。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）4SO4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Fe2O3nH2OC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；CuSO44NH3H2O=Cu（NH3）4SO44H2O，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。答案：D2.2021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_。OCu和NaOHNaCuO22NaCuO28HCl=2NaCl2CuCl2Cl24H2O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 mol，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 mol HCl，说明NaOH的物质的量为0.020 0 mol，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 mol，n（Na）n（Cu）n（O）112，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 C u C l2， 则 反 应 的 化 学 方 程 式 为 2 N a C u O28HCl=2NaCl2CuCl2Cl24H2O。3.全国卷，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Fe3D.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。答案：D4.2021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；Cu2O2H=Cu2CuH2O下列说法不正确的是（）A.步骤中的SO2可用Na2SO3替换B.步骤中为防止CuCl被氧化，可用SO2水溶液洗涤C.步骤发生反应的离子方程式为2CuCl2OH Cu2O2ClH2OD.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答案：D解析：步骤中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，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 molL1形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：金属离子Fe3Fe2Zn2Cd2开始沉淀的pH1.56.36.27.4沉淀完全的pH2.88.38.29.4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Z n O 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。PbSO4调节溶液的pH无法除去杂质Fe2ZnCd2=Zn2CdZn22e=Zn溶浸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方法1：4550 时，向CuCl悬浊液中持续通入空气得到Cu2（OH）2Cl23H2O，该反应的化学方程式为_。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_。Fe2解析：（1）反应物为CuCl、O2和H2O，生成物为Cu2（OH）2Cl23H2O，根据电子守恒和原子守恒配平。由图示CuMCu2M，说明Cu被M氧化；MO2HMH2O，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）bClcxH2O。为测定某碱式氯化铜的组成，进行下列实验：称取样品1.116 0 g，用少量稀HNO3溶解后配成100.00 mL溶液A；取25.00 mL溶液A，加入足量AgNO3溶液，得AgCl 0.172 2 g；另取25.00 mL溶液A，调节pH 45，用浓度为0.080 0 molL1的EDTA（Na2H2Y2H2O）标准溶液滴定Cu2（离子方程式为Cu2H2Y2=CuY22H），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）。