1、高中化学金属元素及其化合物专题铜及其化合物夯实演练新人教版铜及其化合物【化学反应】（1）Cu在硫蒸气中燃烧：2CuSCu2S（2）铜在空气中生锈：2CuO2H2OCO2=Cu2(OH)2CO3（3）用惰性电极电解CuCl2溶液：CuCl2CuCl2（4）用惰性电极电解CuSO4溶液：2CuSO42H2O2CuO22H2SO4（5）Cu和浓H2SO4的反应：Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O（6）铜和稀H2SO4、H2O2的反应：CuH2SO4H2O2=CuSO42H2O（7）铜与浓HNO3的反应：Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O（8）铜与稀HNO3的反应：3C
2、u8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O（9）氧化铜与稀硫酸反应：CuO2H=Cu2H2O（10）氧化亚铜与稀硫酸反应：Cu2O2H=Cu2CuH2O（11）碱式碳酸铜受热分解：Cu2(OH)2CO32CuOH2OCO2（12）黑色氧化铜在高温下分解为红色的Cu2O：4CuO2Cu2OO2【考点导引】考点一铜及其重要化合物性质、用途例题1、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
3、物D将获得的CuCl22H2O晶体加热可制得CuCl2固体解析：A项，2CuS3O22CuO2SO2，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。答案：B例题2、CuSO4是一种重要的化工原料，其有关制备途径及性质如图所示。下列说法不正确的是()A将CuSO4溶液蒸发浓缩、冷却结晶可制得胆矾B相对于途径，途径更好地体现了绿色化学思想CCuSO4在11
4、00分解所得气体X可能是SO2和SO3的混合气体DY可能是葡萄糖解析：将CuSO4溶液蒸发浓缩、冷却结晶可制得胆矾，A项说法正确；相对于途径，途径的优点是制取等质量CuSO4需要的硫酸少并且无污染性气体产生，途径更好地体现了绿色化学思想，B项说法正确；由流程图知硫酸铜分解生成了Cu2O，若X是SO2和SO3的混合气体，则铜元素、硫元素化合价降低，无元素化合价升高，根据2CuSO4Cu2OSO2SO3O2知，X可能是O2、SO2和SO3的混合气体，C项说法错误；碱性条件下，葡萄糖与新制氢氧化铜反应会生成Cu2O，所以Y可能是葡萄糖，D项说法正确。答案：C考点二铜及其重要化合物的制备例题3、工业上
5、用黄铜矿冶炼铜并对炉渣进行综合利用的一种工艺流程如图所示：(1)冶炼过程中得到的Cu2O和Cu的混合物称为“泡铜”，Cu2O与金属Al在高温条件下混合反应可得粗铜，反应的化学方程式为_。粗铜精炼时应将粗铜连接在直流电源的_极，可在_极得到纯度较高的精铜。(2)传统炼铜的方法主要是火法炼铜，主要反应如下所示：2CuFeS24O2Cu2S3SO22FeO2Cu2S3O22Cu2O2SO22Cu2OCu2S6CuSO2每生成1 mol Cu，共消耗_molO2。反应中的氧化剂是_。(3)用炼铜产生的炉渣(含Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3)可制备Fe2O3。根据流程回答下列问题：加入适量Na
6、ClO溶液的目的是_(用离子方程式表示)。除去Al3发生反应的离子方程式是_。选用提供的试剂，设计实验验证炉渣中含有FeO。提供的试剂有：稀盐酸、稀硫酸、KSCN溶液、高锰酸钾溶液、NaOH溶液、碘水。所选试剂是_。实验方案：_。解析：(1)Cu2O与Al发生氧化还原反应生成Al2O3与Cu：3Cu2O2AlAl2O36Cu；粗铜精炼的目的是使粗铜溶解，精铜析出，所以粗铜作阳极，精铜在阴极产生。(2)根据反应可知，利用火法炼铜，CuFeS2中的铜元素、铁元素、硫元素最终分别转化为Cu、FeO、SO2，由此可写出总反应化学方程式：2CuFeS25O22Cu2FeO4SO2，则由总反应化学方程式可
7、以看出每生成1 mol Cu，共消耗2.5 mol O2。反应的反应物Cu2O、Cu2S中铜元素的化合价都降低，二者均为氧化剂。(3)NaClO溶液具有氧化性，将Fe2氧化成Fe3：2Fe2ClO2H=2Fe3ClH2O。除去Al3发生反应的离子方程式为Al34OH=AlO2H2O。检验FeO，需要将FeO溶解，再利用Fe2的还原性检验Fe2，所选的试剂是稀硫酸、高锰酸钾溶液，实验方案是取少量高锰酸钾溶液于试管中，滴加用稀硫酸溶解炉渣得到的溶液，高锰酸钾溶液的紫色褪去，证明溶液中含有Fe2，从而证明炉渣中含有FeO。答案：(1)3Cu2O2AlAl2O36Cu正阴(2)2.5Cu2O、Cu2S
8、(3)2Fe2ClO2H=2Fe3ClH2OAl34OH=AlO2H2O稀硫酸、高锰酸钾溶液取少量高锰酸钾溶液于试管中，滴加用稀硫酸溶解炉渣得到的溶液，高锰酸钾溶液的紫色褪去，证明溶液中含有Fe2，从而证明炉渣中含有FeO例题4、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cNaOH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Cu
9、2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2CuO22H2SO4=2CuSO42H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为_。解析：(1)气体A中的大气污染物为SO2，可以用NaOH溶液或氨水吸收。(2)依据图示，泡铜中的Cu2O与Al高温下发生铝热反应制得铜。(3)电解精炼铜过程中，电能转变为化学能的同时，部分电能也转化为热能，a错；电解精炼粗铜时，粗铜作阳极，与电源正极相连，发生氧化反应，b对；电解过程中Cu2向阴极移动，c错；粗铜中Ag、Pt、Au的放电能力比铜的弱，形成阳极泥，可以回收，d对。(4)根据总反应，O2发生还原反应，因此正极反
10、应式为O24H4e=2H2O。答案：(1)cd(2)3Cu2O2AlAl2O36Cu(3)bd(4)4HO24e=2H2O考点三金属材料及金属冶炼例题5、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BGe(32号元素)的单晶可以作为光电转换材料用于太阳能电池CBa2浓度较高时危害健康，但BaSO4可服入体内，作为造影剂用于X射线检查肠胃道疾病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解析：A项，储热材料具有在熔融或结晶时会吸收或释放较大热量的
11、特点，正确；B项，Ge是一种优质的光电转换材料，可用于太阳能电池，正确；C项，硫酸钡具有无毒、不溶于水、不溶于酸、不能被X射线透过，用于造影，正确；D项，纳米铁粉属于单质，能把Cu2、Hg2等重金属离子置换出来，属于化学变化，错误。答案：D例题6、某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)制备七水合硫酸亚铁(FeSO47H2O)，设计了如下流程：下列说法不正确的是()A溶解烧渣选用足量硫酸，试剂X选用铁粉B固体1中一定有SiO2，控制pH是为了使Al3转化为Al(OH)3进入固体2C从溶液2得到FeSO47H2O产品的过程中，须控制条件防止其
12、氧化和分解D若改变方案，在溶液1中直接加NaOH至过量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液经结晶分离也可得到FeSO47H2O解析：本题以FeSO47H2O的制备为背景，考查考生对于物质分离与提纯相关知识的理解、掌握及运用。由于最终制备的是硫酸盐，所以溶解所用的酸应该为硫酸，且要将溶液中的Fe3还原为Fe2，所以试剂X应该为Fe单质，A项正确；加硫酸后SiO2不能溶解，所以固体1中一定含有SiO2，而用NaOH溶液控制pH的目的是使Al3转化为Al(OH)3沉淀，B项正确；Fe2极易被氧化，而FeSO47H2O受热易分解，故从溶液2得到产品的过程中需要防氧化和防分解，C项正确；改变后的方案中，Fe主
13、要以Fe3形式存在，得到的不是FeSO47H2O，D项错误。答案：D【考点练习】1已知CuO经高温灼烧生成Cu2O，Cu2O与H发生反应：Cu2O2H=CuCu2H2O。将经高温灼烧后的CuO样品投入足量的热的稀硝酸溶液中，下列有关说法中正确的是()A如果溶液变为蓝色，同时有紫红色固体出现，说明样品全部生成Cu2OB溶液中最终可能有紫红色固体出现C该实验的结果无法说明CuO分解的程度D如果溶液中出现蓝色，最终没有紫红色固体出现，说明CuO没有分解解析：解答此题的关键是明确稀硝酸具有酸性和强氧化性，能溶解CuO、Cu2O和单质Cu，因而该实验结果无法说明CuO分解的程度。答案：C2部分氧化的Fe
14、 Cu合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共5.76 g，经如下处理：下列说法正确的是()A滤液A中的阳离子为Fe2、Fe3、HB样品中Fe元素的质量为2.24 gC样品中CuO的质量为4.0 gDV896解析：生成的滤渣是铜，金属铜可以和三价铁反应，所以滤液A中一定不含Fe3，故A错误；3.2 g固体为三氧化二铁，其物质的量为3.2 g160 gmol10.02 mol，铁元素物质的量为0.02 mol20.04 mol，质量为0.04 mol56 gmol12.24 g，故B正确；原来固体为5.76 g，所以CuO质量不超过5.76 g2.24 g3.52 g，故C错误；根据滤液A中溶
15、质为过量H2SO4和FeSO4，而铁元素物质的量为0.04 mol，说明参加反应的硫酸的物质的量为0.04 mol，含氢离子0.08 mol，其中部分氢离子生成氢气，另外的H和合金中的氧结合成水，由于合金中氧的物质的量为(5.763.22.24) g16 gmol10.02 mol，它结合氢离子0.04 mol，所以硫酸中有0.08 mol0.04 mol0.04 mol H转化成氢气，即生成0.02 mol氢气，标准状况下体积为448 mL，故D错误。答案：B3某矿石主要含Cu2(OH)2CO3,同时含少量Fe元素的化合物。实验室用此矿石制备CuSO45H2O及CaCO3的流程如下:下列说法
16、正确的是A.制备CaCO3时,应向CaCl2溶液中先通入CO2,再加入氨水B.流程中所加CuO是为了调节溶液的pH*C.溶液C经过蒸发结晶操作可得到CuSO45H2OD.试剂选用氯水将溶液A中的Fe2+氧化为Fe3+【答案】B【解析】本题考查简单化工流程分析,意在考查考生对物质相互转化关系的应用能力。制备CaCO3时,应向CaCl2溶液中先加入氨水,再通入CO2,A错误;流程中所加的CuO可调节溶液的pH,使Fe3+转化为氢氧化铁沉淀除去,B正确;由溶液C得到CuSO45H2O,需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等操作,C错误;试剂不能选用氯水,会引入氯离子杂质,D错误。4.下表中，对陈述、的正
17、确性及其有无因果关系的判断都正确的是()选项陈述陈述判断A铜绿的主要成分是碱式碳酸铜可用稀盐酸除去铜器表面的铜绿对；对；无B铜表面易形成致密的氧化膜铜制容器可以盛放浓硫酸对；对；有C向硫酸铜溶液中通入少量氨气，有蓝色沉淀产生，过滤后灼烧滤渣，最后变成黑色固体把铜丝放在酒精灯火焰上灼烧，铜丝表面变黑对；对；有D蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末是物理变化硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂错；对；无解析：稀盐酸可以与Cu2(OH)2CO3反应，而且稀盐酸不能与Cu反应，、有因果关系，A错误；铜表面不能形成致密的氧化膜，B错误；、均正确，但没有因果关系，C错误；蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末
18、有新物质生成，属于化学变化，CuSO4可用作消毒剂，但与前者没有因果关系，D正确。答案：D5不同的金属在冶炼方法上也有所不同，下列说法正确的是()A钒、铬、锰、铁等难熔金属通常采用铝热法炼制B铝及其合金是电气、工业、家庭广泛使用的材料，是因为铝的冶炼方法比较简单C由于钠、镁、铝等金属化学性质太活泼，人们通常采用电解熔融状态下的氯化物的方式来获取它们的单质D炼铁时加入的焦炭除了提供热量外，还用来制造还原剂一氧化碳解析：A项，铁用CO还原法炼制，错误；B项，是因为Al有良好的性能，才被广泛使用，错误；C项，氯化铝是共价化合物，所以熔融时不导电，工业上用电解氧化铝方法制取铝，错误；D项，高炉炼铁中焦
19、炭的作用为与氧气反应产生热量和制造还原剂一氧化碳，正确。答案：D6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：C7金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的运用。下列关于金属的一些说法不正确的是()A合金的性质与其成分金属的性质
20、不完全相同B锈蚀后的铁制品没有回收价值C金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子D越活泼的金属越难冶炼解析：合金的熔点比它的各成分金属的熔点都低，故A正确；锈蚀后的铁制品可以除去铁锈回收利用，保护矿产资源，B错误；在化合物中金属元素均显正价，得到电子变成金属原子，故C正确；越活泼的金属，金属阳离子就越难得到电子被还原，故越难冶炼，D正确；故选B。答案：B8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，1 mol Fe3O4被CO还原成Fe，转移9 mol电子D铝
21、热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化解析：用磁铁矿炼铁时，Fe3O4被还原为Fe，当有1 mol Fe3O4被CO还原成Fe时，转移8 mol电子。答案：C9氯化亚铜和蓝矾(CuSO45H2O)在工业上应用广泛。氯化亚铜(CuCl)为白色晶体,微溶于水,能溶于氨水、浓盐酸,并生成配合物,不溶于硫酸、稀硝酸和醇。工业上制备CuCl的一种流程如下:实验药品:铜丝20 g、氯化铵20 g、65%硝酸10 mL、36%盐酸15 mL、水。(1)反应的化学方程式为,用95%乙醇代替蒸馏水洗涤的主要目的是。(2)工业化生产时,95%乙醇可通过的方法回收并循环利用,而NH4Cl、(填化学式)可直接循环利
22、用。(3)实验室用如图装置制备CuCl。实验时通入O2的速率不宜过大,为便于观察和控制产生O2的速率,最宜选择下列装置中的(填字母序号)。实验开始时,温度计显示反应液温度低于室温,主要原因是。【答案】(1)NH4)*CuCl2 CuCl+NH4Cl洗去晶体表面的杂质离子及水分,加速固体干燥,避免CuCl溶于水而造成损耗(2)蒸馏H2O、HNO3(3)B氯化铵溶于水吸收大量热量,造成反应液温度降低【解析】本题主要考查有关氯化亚铜制备的原理、实验装置分析等。(1)分析流程图可知反应的反应物和生成物,从而可确定该反应的化学方程式为NH4CuCl2 CuCl+NH4Cl。用95%乙醇代替蒸馏水洗涤的主
23、要目的是洗去晶体表面的杂质离子及水分,减少CuCl的溶解损失,同时可以加快固体的干燥。(2)乙醇的沸点较低,可通过蒸馏的方法回收并循环利用,根据残液浓缩后的补充物质可知,可直接循环利用的物质有NH4Cl、H2O和HNO3。(3)在题给三个装置中,能便于观察和控制产生O2速率的只有B。实验开始时,温度计显示反应液温度低于室温的主要原因是氯化铵溶于水时吸热,造成反应液温度降低。10氯化亚铜(CuCl)微溶于水,不溶于乙醇,在空气中会被迅速氧化,其制备有很多方法,工业上可以用废旧铜为原料生产氯化亚铜。方法一:(1)CuCl可以溶解在FeCl3溶液中,请写出该反应的离子方程式是。(2)还原过程中的产物
24、为NaCuCl2,试写出发生反应的化学方程式,过滤操作用到的玻璃仪器有。(3)制备结束后所得产品用酒精淋洗的目的是。方法二:(4)a.写出过程的主要反应的化学方程式。b.为了更好体现绿色化学思想,有人提出如下方案:方案一:可将上述X稀溶液用于废铜的处理(如图所示),则Y可以为(填化学式)。方案二:过程中Cu与浓H2SO4反应所得SO2和CuSO4用于过程中CuCl的制备,理论上 (填“需要”或“不需要”)另外补充SO2,原因是|(结合化学方程式回答)。【答案】(1)CuCl+Fe3+Cu2+Fe2+Cl-(2)CuCl2+2NaCl+Cu2NaCuCl2 (烧杯、漏斗、玻璃棒(3)除去表面可溶
25、性杂质,使CuCl尽快干燥,减少溶解损失(4)a.2H2SO4(浓)+CuCuSO4+SO2+2H2Ob.O2(其他合理答案均可)不需要过程中生成CuSO4和SO2的物质的量之比为11,而过程发生反应:CuSO4+CuCl2+SO2+2H2O2CuCl+2H2SO4,需要的CuSO4和SO2的物质的量之比也恰好为11,所以理论上不需要补充SO2(其他合理答案均可)【解析】本题主要考查氧化还原反应、元素化合物之间的相互转化及绿色化学等知识,意在考查考生对元素化合物等知识的综合应用能力以及对信息的处理能力。(1)氯化亚铜与氯化铁反应,氯化亚铜被铁离子氧化成铜离子,反应的离子方程式为CuCl+Fe3
26、+Cu2+Fe2+Cl-。(2)由题给流程分析可知,铜和氯气反应生成氯化铜,加入铜、氯化钠和盐酸还原得到产物NaCuCl2,根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为: CuCl2+2NaCl+Cu2NaCuCl2。(3)酒精沸点低,易挥发,所以酒精淋洗产品既可以除去产品表面可溶性杂质,又能加速产品干燥,减少溶解损失。11根据古文献对黄铜矿石的记载,有人推测出如图1所示的转化关系。已知黄铜矿的主要成分为CuFeS2,假设转化过程中黄铜矿中其他杂质不参与反应,回答下列相关问题:(1)图1中,可以循环使用的物质有(填化学式);将固态物质粉碎,若在实验室中进行,则必需的实验仪器是(填仪器名称)。(2
27、)写出在微生物作用下,H2Sx转化为硫酸的化学方程式 。(3)检验在微生物的作用下Fe2+是否被O2完全氧化为Fe3+,常采用试剂检验(填化学式)。(4)实验发现,酸性条件下双氧水也可以将黄铜矿氧化,产物中有S生成,该反应的离子方程式为;实验测得,在不同酸性条件下,温度不同,该化学反应速率不同,其实验结果如图2所示,则溶解黄铜矿时,适宜的条件是;温度较高时,反应速率反而减慢,可能的原因是? 。(5)上述流程中,若除去Cu2+与Fe3+混合溶液中的Fe3+,可以加入(填化学式),调节溶液的pH5.0,使Fe3+转化为沉淀,然后将滤液、过滤,即可以得到胆矾晶体。(6)若图1中黄铜矿中的铁元素最终全
28、部转化为Fe3+,杂质不参与反应,当有2 mol S生成时,消耗O2的物质的量至少为。【答案】(1)Fe2(SO4)3、H2SO4(或Fe3+、H+)研钵(2)2H2Sx+(3x+1)O2+2(x-1)H2O2xH2SO4(3)K3Fe(CN)6(或KMnO4等,合理答案均可)(4)2CuFeS2+17H2O2+2H+2Cu2+2Fe3+4S+18H2OpH=1.7,40温度较高时,H2O2不稳定,易分解(或生成的Fe3+具有催化性,促使了H2O2分解,造成双氧水浓度变小,反应速率减慢,合理即可)(5)CuO、CuCO3或Cu(OH)2等(任写一种即可)蒸发浓缩、冷却结晶(6)4.25 mol【解析】通过铜、铁等元素及其化合物之间的转化,综合考查了考生的分析与化学计算能力。(1)根据题图1可知,Fe3+被还原为Fe2+,后Fe2+在微生物作用下又被O2氧化为Fe3+,Fe3+可重新进入反应池参与反应;H2Sx在微生物作用下,与O2和H2O反应生成H2SO4,而H2SO4又可重新进入反
