专题四第4讲 铜及其化合物金属资源高考化学一轮复习金版导学案必修部分Word格式文档下载.docx
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转化关系
3.氢氧化铜
____色____溶于水的固体。
（2）化学性质及应用
4．硫酸铜
CuSO4·
5H2O为________晶体，俗称____________。
无水CuSO4为________粉末，遇水变蓝色（生成CuSO4·
5H2O），可作为水的检验依据。
[回扣判断]（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CuSO4·
5H2O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（ ）
[重点提醒]
1．铜及其化合物的颜色
物质
Cu
紫红色
CuSO4
白色
CuO
5H2O
蓝色
Cu2O
Cu2（OH）2CO3
绿色
Cu2S
Cu（OH）2
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而用于除杂。
对点速练
练点一 铜及其化合物的性质
1．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CuS
B．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CuO
D．设计Cu—Al—浓硝酸原电池，以证明金属活动性：
Cu<
Al
2．已知酸性条件下有如下反应：
2Cu＋===Cu2＋＋Cu↓。
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Cu2O
C．一定有Cu，一定有Cu2O
D．一定有Cu2O，可能有Cu
技能归纳
区别红色物质Cu和Cu2O的方法
向红色物质中加入稀硫酸，若溶液由无色变成蓝色，则该红色物质为Cu2O，否则为Cu。
反应的化学方程式为Cu2O＋H2SO4===CuSO4＋Cu＋H2O。
练点二 铜的制备与获取途径
3．CuSO4是一种重要的化工原料，其有关制备途径如图所示。
下列说法正确的是（ ）
A．途径①所用混酸中H2SO4与HNO3物质的量之比最好为2:
3
B．利用途径③制备16g硫酸铜，消耗硫酸的物质的量为0.1mol
C．生成等量的硫酸铜，三个途径中参加反应的硫酸的物质的量：
①＝②＝③
D．与途径①③相比，途径②更好地体现了绿色化学思想
4．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①能观察到的现象是
________________________________________________________________________，
有关反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
（2）反应②加入的金属可能是________，有关反应的离子方程式为________。
5．工业上由黄铜矿（主要成分为CuFeS2）冶炼铜的主要流程如下：
（1）气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的________吸收。
a．浓硫酸 b．稀硝酸
c．NaOH溶液d．氨水
（2）由泡铜冶炼粗铜的化学方程式为
________________________________________________________________________
（3）以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质）的电解精炼，下列说法正确的是
a．电能全部转化为化学能
b．粗铜接电源正极，发生氧化反应
c．溶液中Cu2＋向阳极移动
d．从阳极泥中可回收Ag、Pt、Au等金属
（4）利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为
思维流程
废铜综合利用的常用化工流程
金属材料与金属矿物的利用
1.合金
2．常见金属材料
（1）黑色金属材料——钢铁。
①____是用量最大，用途最广的合金。
（2）有色金属材料——铜和铝。
①我国使用最早的合金是________，常见的铜合金有黄铜和白铜。
②铝合金。
3．金属冶炼
（1）金属在自然界中的存在形式
金、铂等化学性质不活泼的金属，在自然界以________态存在；
化学性质较活泼的金属在自然界中以________态存在。
（2）金属的冶炼方法
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：
a．焦炭还原法：
用C还原CuO的化学方程式：
b．一氧化碳还原法：
工业上炼铁的反应原理：
c．H2还原法：
用H2还原WO3的化学方程式：
d．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：
____________________________。
（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）电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时，阴极上依次析出Cu、Fe、Al（ ）
（9）用黄铜矿经电解精炼得到纯度为99.9%的铜（ ）
（10）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（ ）
1．AlCl3为共价化合物，熔融时不导电，故不能用电解AlCl3的方法冶炼铝。
2．尽管MgO属于离子化合物，但其熔点高，熔融时耗费更多能源，增加生产成本，而MgCl2的熔点较低，更易熔融，故工业冶炼镁使用电解熔融MgCl2的方法。
练点一 金属的冶炼方法
1．下列金属冶炼的反应原理正确的是（ ）
A．2Al2O3＋3C
4Al＋3CO2↑
B．MgO＋H2
Mg＋H2O
C．Fe3O4＋4CO
3Fe＋4CO2
D．2HgO
2Hg＋O2↑
2．氧化还原反应广泛应用于金属冶炼，下列说法不正确的是（ ）
A．电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中，Na＋被还原
B．湿法炼铜与火法炼铜的反应中，铜元素都发生还原反应
C．用磁铁矿炼铁的反应中，1molFe3O4被CO还原成Fe，转移9mol电子
D．铝热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化
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[CuCO3·
Cu（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
4．下列是部分矿物资源的利用及产品流程，有关说法不正确的是（ ）
A．粗铜电解精炼时，粗铜作阳极
B．生产铝、铜、高纯硅及玻璃过程中都涉及氧化还原反应
C．黄铜矿冶炼铜时，副产物SO2可用于生产硫酸，FeO可用作冶炼铁的原料
D．粗硅制高纯硅时，提纯四氯化硅可用多次分馏的方法
5．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CuCl2·
2H2O晶体的工艺流程如下：
A．焙烧过程中每消耗1molCuS则消耗3molO2
B．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CuCl2·
2H2O晶体加热可制得CuCl2固体
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
7．现代建筑的门窗框架常用电解加工成的古铜色硬铝制造。
取硬铝样品进行如下实验（每一步试剂均过量），由此可以推知硬铝的组成可能为（提示：
Si＋2OH－＋H2O===SiO
＋2H2↑）（ ）
样品
A．Al、Mg、Si、Zn B．Al、Fe、Zn、Na
C．Al、Na、Cu、FeD．Al、Cu、Mg、Si、Mn
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。
①气体a的成分是________。
②若钢样中硫以FeS形式存在，A中反应：
3FeS＋5O2
1________＋3________。
（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。
①H2O2氧化SO2的化学方程式：
②用NaOH溶液滴定生成的H2SO4，消耗zmLNaOH溶液。
若消耗1mLNaOH溶液相当于硫的质量为y克，则该钢样中硫的质量分数：
________。
（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。
①气体a通过B和C的目的是________。
②计算钢样中碳的质量分数，应测量的数据是
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）。
1.[2019·
全国卷Ⅱ，11]下列化学方程式中，不能正确表达反应颜色变化的是（ ）
A．向CuSO4溶液中加入足量Zn粉，溶液蓝色消失Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4
B．澄清的石灰水久置后出现白色固体Ca（OH）2＋CO2===CaCO3↓＋H2O
C．Na2O2在空气中放置后由淡黄色变为白色2Na2O2===2Na2O＋O2↑
D．向Mg（OH）2悬浊液中滴加足量FeCl3溶液出现红褐色沉淀3Mg（OH）2＋2FeCl3===2Fe（OH）3＋3MgCl2
2．[2019·
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________________________________________________________________________。
3．[2018·
全国卷Ⅰ，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、Li
C．“沉淀”反应的金属离子为Fe3＋
D．上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠
4．[2016·
浙江卷，7]下列说法不正确的是（ ）
A．储热材料是一类重要的能量存储物质，单位质量的储热材料在发生熔融或结晶时会吸收或释放较大的热量
B．Ge（32号元素）的单晶可以作为光电转换材料用于太阳能电池
C．Ba2＋浓度较高时危害健康，但BaSO4可服入体内，作为造影剂用于X射线检查胃肠道疾病
D．纳米铁粉可以高效地去除被污染水体中的Pb2＋、Cu2＋、Cd2＋、Hg2＋等重金属离子，其本质是纳米铁粉对重金属离子较强的物理吸附
5．[2018·
全国卷Ⅱ，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＋）＝0.1mol·
L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
金属离子
Fe3＋
Fe2＋
Zn2＋
Cd2＋
开始沉淀的pH
1.5
6.3
6.2
7.4
沉淀完全的pH
2.8
8.3
8.2
9.4
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ZnO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。
6．[2017·
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
①方法1：
45～50℃时，向CuCl悬浊液中持续通入空气得到Cu2（OH）2Cl2·
3H2O，该反应的化学方程式为
②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________________________________________________________________________。
（2）碱式氯化铜有多种组成，可表示为Cua（OH）bClc·
xH2O。
为测定某碱式氯化铜的组成，进行下列实验：
①称取样品1.1160g，用少量稀HNO3溶解后配成100.00mL溶液A；
②取25.00mL溶液A，加入足量AgNO3溶液，得AgCl0.1722g；
③另取25.00mL溶液A，调节pH4～5，用浓度为0.08000mol·
L－1的EDTA（Na2H2Y·
2H2O）标准溶液滴定Cu2＋（离子方程式为Cu2＋＋H2Y2－===CuY2－＋2H＋），滴定至终点，消耗标准溶液30.00mL。
通过计算确定该样品的化学式（写出计算过程）。
金属化合物的热重分析法
【知识基础】
热重分析法的一般思路
1．设晶体为1mol，其质量为m。
2．失重一般是先失水，再失非金属氧化物。
3．计算每步固体剩余的质量（m余）
×
100%＝固体残留率。
4．晶体中金属质量不再减少，仍在m余中。
5．失重最后一般为金属氧化物，由质量守恒得m氧，由n金属:
n氧，即可求出矢重后物质的化学式。
【素养专练】
1．在空气中加热10.98g草酸钴晶体（CoC2O4·
2H2O）样品，受热过程中不同温度范围内分别得到一种固体物质，其质量如表。
温度范围/℃
固体质量/g
150～210
8.82
290～320
4.82
890～920
4.50
（1）加热到210℃时，固体物质的化学式为____________________________。
（2）经测定，加热到210℃～310℃过程中的生成物只有CO2和钴的氧化物，此过程发生反应的化学方程式为
2．PbO2受热会随温度升高逐步分解。
称取23.9gPbO2，将其加热分解，受热分解过程中固体质量随温度的变化如图所示。
A点与C点对应物质的化学式分别为________________、________________。
3．在焙烧NH4VO3的过程中，固体质量的减少值（纵坐标）随温度变化的曲线如图所示，210℃时，剩余固体物质的化学式为________。
4．将Ce（SO4）2·
4H2O（摩尔质量为404g·
mol－1）在空气中加热，样品的固体残留率（
100%）随温度的变化如下图所示。
当固体残留率为70.3%时，所得固体可能为________（填字母）。
A．Ce（SO4）2 B．Ce2（SO4）3 C．CeOSO4
5．MnCO3在空气中加热易转化为不同价态的锰的氧化物，其固体残留率随温度的变化如图所示。
则
（1）300℃时，剩余固体中n（Mn）:
n（O）为________。
（2）图中点D对应固体的成分为________（填化学式）。
基础精讲练
考点一
1知识梳理
1．
（1）紫红 导电 导热
（2）2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2（OH）2CO3 绿色 2Cu＋S
Cu2S Cu＋2H2SO4（浓）
CuSO4＋SO2↑＋2H2O 3Cu＋8H＋＋2NO
===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O Cu＋4H＋＋2NO
===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O
2．CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O CuO＋H2
Cu＋H2O Cu2O＋H2
2Cu＋H2O 4CuO
2Cu2O＋O2↑
3．
（1）蓝 不
4．蓝色 蓝矾、胆矾 白色
回扣判断 答案：
（1）×
（2）√ （3）√ （4）
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