主题5 第3讲 第2课时 铜 金属的冶炼（课件PPT）-【新高考方案】2025年高考化学一轮总复习（江苏专版）

第2课时　铜　金属的冶炼 CONTENTS 目录 1 逐点清（一） 铜及其化合物 逐点清（二） 金属的冶炼 考教衔接——由教材导向看命题趋向 课时跟踪检测(十九) 2 3 4 铜及其化合物 逐点清 （一） 再认再现·旧知新学 (一)铜的主要性质 1．与非金属的反应(写出化学方程式) (1)与O2加热反应： 。 (2)在潮湿空气中生锈反应： 。 (3)与S加热反应： 。 2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3 2．与氧化性酸反应 (1)与浓硫酸共热的化学方程式： 。 (2)与稀硝酸反应的离子方程式： 。 (3)与浓硝酸反应的离子方程式： 。 3．与某些盐溶液反应 (1)与硝酸银溶液反应的离子方程式： 。 (2)与FeCl3溶液反应的离子方程式： 。 注意：Cu与稀H2SO4不反应，但在通入O2的条件下，Cu可在稀H2SO4中逐渐溶解：2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O。 Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋ Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋ (二)铜的化合物的性质 1．氧化物 注意：Cu＋的性质及检验 ①＋1价的铜有较强的还原性，易被氧化剂氧化为＋2价。②＋1价铜在酸性条件下能发生歧化反应生成Cu和Cu2＋，利用这一原理可区别Cu和Cu2O。 2．氢氧化铜 边练边学·实践提能 碱式碳酸铜 (2)CuSO4 ①CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称 。受热或遇浓硫酸，蓝色晶体变为白色粉末。 ②无水CuSO4遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)，可作为水或水蒸气的检验试剂，不能作为干燥剂。 ③CuSO4溶液中滴加几滴氨水，形成难溶物，离子方程式：____________________________________。继续添加氨水，难溶物溶解，得到深蓝色溶液，离子方程式：______________________________________。再向溶液中加入乙醇，析出[Cu(NH3)4]SO4·H2O，现象为________________。 蓝矾或胆矾 Cu(OH)2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－ 析出深蓝色晶体 微点澄清训练 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)铁、铜在潮湿的空气中均易形成金属氧化物 ( ) (2)Cu2O和CuO在稀硫酸中反应原理相同 ( ) (3)清除铜制品表面的铜绿用稀HNO3 ( ) (4)铜在潮湿的空气中生成的铜锈为绿色，主要成分为Cu2(OH)2CO3 ( ) × × × √ (5)无水硫酸铜可以检验水蒸气的生成，现象是白色变成蓝色 ( ) (6)常温下将Cu投入浓H2SO4和浓HNO3中均可发生反应生成铜盐( ) √ × 2．铜是人类发现最早并广泛使用的一种金属。回答下列问题： (1)实验室使用稀硫酸和H2O2溶解铜片，该反应的化学方程式为____________________________________________________________。 (2)电子工业使用FeCl3溶液刻蚀印刷电路板铜箔，写出该过程的离子方程式：________________________________________________ ____________________________________________________________。 配制的CuCl2溶液应保持________(填“酸性”“碱性”或“中性”)，原因是_______________________________________________ ____________________________________________________________。 答案：(1)Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O (2)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋　酸性　酸性条件下抑制Cu2＋水解 边练边学·实践提能 一、铜及其化合物的性质 1．(2024·南通海安期末)下列铜及其化合物性质与用途具有对应关系的是(　 ) A．铜单质具有延展性，可以传输电流 B．Cu2O的熔、沸点较高，可用作催化剂 C．Cu(OH)2具有氧化性，可用于检验醛基 D．CuSO4能使蛋白质变性，可用于饮用水消毒 √ 解析：铜具有导电性，可以传输电流，A错误； Cu2O的熔、沸点较高，与其可用作催化剂无因果关系，B错误； 醛基能被新制Cu(OH)2氧化，生成砖红色沉淀Cu2O，C正确； Cu2＋是重金属离子，对人体有害，不可用于饮用水消毒，D错误。 2．(2021·江苏卷)下列由废铜屑制取CuSO4·5H2O的实验原理与装置不能达到实验目的的是(　 ) A．用装置甲除去废铜屑表面的油污 B．用装置乙在加热的条件下溶解废铜屑 C．用装置丙过滤得到CuSO4溶液 D．用装置丁蒸干溶液获得CuSO4·5H2O √ 解析：碳酸钠溶液显碱性，在加热的条件下可以除去铜屑表面的油污，A正确； 在酸性条件下，铜与双氧水发生氧化反应得到硫酸铜，B正确； 装置丙为过滤装置，过滤可以除去难溶杂质，得到硫酸铜溶液，C正确； 用装置丁蒸干溶液得到硫酸铜固体，而不是CuSO4·5H2O，D错误。 3．(2024·前黄高级中学二模)在指定条件下，下列选项所示的物质间的转化能实现的是(　 ) √ 由反应Cu＋Fe2(SO4)3===CuSO4＋2FeSO4，可知物质之间的转化不能实现，B不符合题意； 常温下，Cu和浓硫酸不反应，可知物质之间的转化不能实现，D不符合题意。 二、涉及铜的化学工艺流程 4．(2024年1月·广西高考适应性演练)实验小组用过量FeCl3溶液处理覆铜板得到浸出液，并对其中的物质进行回收，流程如下。下列有关说法正确的是(　 ) A．浸出液呈中性 B．滤渣只有铜粉 C．用KSCN溶液检验是否“氧化”完全 D．溶液a回收后可用于处理覆铜板 √ 解析：从腐蚀废液(主要含FeCl3、FeCl2、CuCl2)中进行物质回收，由流程可知，先加入过量的Fe，与氯化铁、氯化铜反应生成氯化亚铁、铜，滤渣中含Fe、Cu，加氯气氧化FeCl2产生FeCl3，据此分析解题。腐蚀废液含有Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋，水解使得溶液呈酸性，故A错误； 据分析可知，滤渣中含Fe、Cu，故B错误； 氯气氧化FeCl2产生FeCl3，因为FeCl3为产物，只要反应开始就能使KSCN溶液变红，无法检验是否“氧化”完全，故C错误； 溶液a为FeCl3溶液，可用于处理覆铜板，故D正确。 5．(2023·河北卷)闭环循环有利于提高资源利用率和实现绿色化学的目标。利用氨法浸取可实现废弃物铜包钢的有效分离，同时得到的CuCl可用于催化、医药、冶金等重要领域。工艺流程如下： 已知：室温下的Ksp(CuCl)＝10－6.8。 回答下列问题： (1)首次浸取所用深蓝色溶液①由铜毛丝、足量液氨、空气和盐酸反应得到，其主要成分为__________________(填化学式)。 (2)滤渣的主要成分为________(填化学式)。 (3)浸取工序的产物为[Cu(NH3)2]Cl，该工序发生反应的化学方程式为___________________________________________。浸取后滤液的一半经氧化工序可得深蓝色溶液①，氧化工序发生反应的离子方程式为________________________________________________________ ____________________________________________________________。 (4)浸取工序宜在30～40 ℃之间进行，当环境温度较低时，浸取液再生后不需额外加热即可进行浸取的原因是___________________________________________________________。 (5)补全中和工序中主反应的离子方程式：[Cu(NH3)2]＋＋2H＋＋Cl－===________＋________。 (6)真空干燥的目的为____________________________________。 解析：由题给流程可知，铜包钢用由铜毛丝、足量液氨、空气和盐酸反应得到的二氯化四氨合铜深蓝色溶液浸取，将铜转化为一氯化二氨合亚铜，过滤得到含有铁的滤渣和一氯化二氨合亚铜滤液；将滤液的一半经氧化工序将一氯化二氨合亚铜转化为可以循环使用的二氯化四氨合铜； 滤液的一半加入硫酸、盐酸中和，将一氯化二氨合亚铜转化为硫酸亚铜和氯化亚铜沉淀，过滤得到含有硫酸铵、硫酸亚铜的滤液和氯化亚铜；氯化亚铜经盐酸、乙醇洗涤后，真空干燥得到氯化亚铜；硫酸亚铜溶液发生置换反应生成海绵铜。 (1)由分析可知，由铜毛丝、足量液氨、空气和盐酸反应得到的深蓝色溶液①为二氯化四氨合铜； (2)由分析可知，滤渣的主要成分为铁； (3)由分析可知，浸取工序发生的反应为二氯化四氨合铜溶液与铜反应生成一氯化二氨合亚铜，反应的化学方程式为[Cu(NH3)4]Cl2＋Cu===2[Cu(NH3)2]Cl；氧化工序中一氯化二氨合亚铜发生的反应为一氯化二氨合亚铜溶液与氨水、氧气反应生成二氯化四氨合铜和水，反应的离子方程式为8NH3＋4[Cu(NH3)2]＋＋O2＋4H＋===4[Cu(NH3)4]2＋＋2H2O； (4)盐酸与氨水反应生成氯化铵和水的反应为放热反应，反应放出的热量可以使反应温度保持在30～40 ℃之间，所以当环境温度较低时，浸取液再生后不需额外加热即可进行浸取； (6)氯化亚铜易被空气中的氧气氧化，所以为了防止干燥过程中氯化亚铜被氧化，应采用真空干燥的方法干燥。 金属的冶炼 逐点清 （二） 再认再现·旧知新学 1．金属在自然界中的存在形式 2．金属冶炼的实质 金属冶炼的过程就是把金属从化合态还原为游离态的过程，即：Mn＋＋ne－===M。 3．金属冶炼的方法(用化学方程式表示) 续表 注意：①冶炼Mg时只能电解MgCl2不能电解MgO，原因是MgO的熔点高，熔融时耗费更多能源，增加生产成本。②冶炼Al时只能电解Al2O3不能电解AlCl3，原因是AlCl3是共价化合物，熔融态不导电。加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化温度。③铝热反应可以制铁，也可以制备难熔的活泼性比Al弱的金属如Cu、Cr、Mn等。 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)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 ( ) (2)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 ( ) (3)所有的金属氧化物都能和铝发生铝热反应 ( ) (4)电解NaCl溶液可以制备金属钠 ( ) 边练边学·实践提能 × √ × × 2．冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法；②水煤气法；③活泼金属置换法；④电解法。四种方法在工业上均有应用，古代有：(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜；(Ⅱ)湿法炼铜。现代有：(Ⅲ)铝热法炼铬；(Ⅳ)从光卤石中炼镁。对它们的冶炼方法的分析不正确的是(　 ) A．(Ⅰ)—①　　　　　 B．(Ⅱ)—② C．(Ⅲ)—③ D．(Ⅳ)—④ √ 解析：(Ⅰ)火烧孔雀石是采用焦炭法冶炼金属铜，对应方法①，故A正确； (Ⅱ)湿法炼铜是采用金属置换法冶炼金属铜，对应方法③，故B错误； (Ⅲ)铝热反应是采用金属置换法冶炼金属，对应方法③，故C正确； (Ⅳ)从光卤石中冶炼金属镁是采用电解熔融氯化镁的方法，对应方法④，故D正确。 3．明代宋应星著的《天工开物》中有关于“火法”冶炼锌的工艺记载：“炉甘石十斤，装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红……冷淀，毁罐取出……即倭铅也。”下列说法不正确的是(注：炉甘石的主要成分为碳酸锌)(　 ) A．该冶炼锌的反应属于置换反应 B．煤炭中起作用的主要成分是C C．冶炼Zn的反应方程式为ZnCO3＋2C Zn＋3CO↑ D．倭铅是指金属锌和铅的混合物 √ 解析：该冶炼锌的反应属于置换反应，A正确； 煤炭中起作用的主要成分是C，做还原剂，B正确； C项，冶炼Zn的反应方程式正确； 由题意和方程式知，倭铅是指金属锌，D错误。 考教衔接——由教材导向看命题趋向 |教|材|导|向| (人教版必修2P125“复习与提高”T8) 孔雀石的主要成分为CuCO3·Cu(OH)2。某同学设计的从孔雀石中提取铜的方案如下： ①将孔雀石粉碎后，加入过量的稀硫酸； ②将反应后的混合物过滤； ③向滤液中加入一种金属粉末。 备考启示：资源、能源、材料、环保、健康、安全是当今社会重要的研究主题，也是高考命题重要的关注方向，教材选取资源开发的情境材料(孔雀石)，2022海南高考选取环保方面的情境材料，均聚焦“金属的冶炼”这一重要知识。新高考对化工生产的命题立意是：按照绿色化学思想和循环经济原则，科学、安全、有效和合理地开发自然，实现可持续发展。 |发|掘|训|练| 1．教材原题的节选与加工 (1)①中的现象是_________________________________________，反应的离子方程式为__________________________________________。 (2)③中加入的金属粉末可以是________，反应的离子方程式为____________________________________________________________。 (3)从滤液中获得Cu，可以用电解法，其离子方程式为____________________________________________________________。 (4)孔雀石写成碱式盐的形式为________________，Cu在潮湿的空气中也可形成孔雀石即铜锈，写出其化学方程式：____________________________________________________________ ____________________________________________________________。 (5)Cu2O也为红色，如何证明Cu中含有Cu2O？_______________ ____________________________________________________________。 2．高考真题的对接与印证 (2022·海南卷)胆矾(CuSO4·5H2O)是一种重要化工原料，某研究小组以生锈的铜屑为原料[主要成分是Cu，含有少量的油污、CuO、CuCO3、Cu(OH)2]制备胆矾。流程如下。 回答问题： (1)步骤①的目的是__________。 (2)步骤②中，若仅用浓H2SO4溶解固体B，将生成__________(填化学式)污染环境。 (3)步骤②中，在H2O2存在下Cu溶于稀H2SO4，反应的化学方程式为________________________________________________________。 (4)经步骤④得到的胆矾，不能用水洗涤的主要原因是____________________________________________________________。 (5)实验证明，滤液D能将I－氧化为I2。 ⅰ.甲同学认为不可能是步骤②中过量H2O2将I－氧化为I2，理由是________________________________________________________。 ⅱ.乙同学通过实验证实，只能是Cu2＋将I－氧化为I2，写出乙同学的实验方案及结果____________________________(不要求写具体操作过程)。 解析：由流程中的信息可知，原料经碳酸钠溶液浸洗后过滤，可以除去原料表面的油污；滤渣固体B与过量的稀硫酸、双氧水反应，其中的CuO、CuCO3、Cu(OH)2均转化为CuSO4，溶液C为硫酸铜溶液和稀硫酸的混合液，加热浓缩、冷却结晶、过滤后得到胆矾。 (1)原料表面含有少量的油污，Na2CO3溶液呈碱性，可以除去原料表面的油污。 (2)在加热的条件下，铜可以与浓硫酸发生反应生成CuSO4、SO2和H2O，二氧化硫是一种大气污染物，步骤②中，若仅用浓H2SO4溶解固体B，将生成SO2污染环境。 (3)步骤②中，在H2O2存在下Cu溶于稀H2SO4，生成CuSO4和H2O，该反应的化学方程式为Cu＋ H2O2＋ H2SO4===CuSO4＋2H2O。 (4)胆矾是一种易溶于水的晶体，因此，经步骤④得到的胆矾，不能用水洗涤的主要原因是：胆矾晶体易溶于水，用水洗涤会导致胆矾的产率降低。 (5)ⅰ.H2O2常温下即能发生分解反应，在加热的条件下，其分解更快，因此，甲同学认为不可能是步骤②中过量H2O2将I－氧化为I2，理由是：溶液C经步骤③加热浓缩后H2O2已完全分解。 ⅱ. I－氧化为I2时溶液的颜色会发生变化；滤液D中含有CuSO4和H2SO4，乙同学通过实验证实，只能是Cu2＋将I－氧化为I2，较简单的方案是除去溶液中的Cu2＋，然后再向其中加入含有I－的溶液，观察溶液是否变色；除去溶液中的Cu2＋的方法有多种，可以加入适当的沉淀剂将其转化为难溶物，如加入Na2S将其转化为CuS沉淀。 答案：(1)除油污 (2)SO2 (3)Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O (4)胆矾晶体易溶于水 (5)溶液 C 经步骤③加热浓缩后H2O2已完全分解　取滤液，向其中加入适量硫化钠，使铜离子恰好完全沉淀，再加入I－，不能被氧化 课时跟踪检测（十九） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 A级——强基训练 1．(2023·浙江1月选考)硫酸铜应用广泛，下列说法不正确的是(　 ) A．Cu元素位于周期表p区 B．硫酸铜属于强电解质 C．硫酸铜溶液呈酸性 D．硫酸铜能使蛋白质变性 √ 6 7 8 9 10 11 解析：Cu为29号元素，位于ⅠB族，属于ds区元素，故A错误； 硫酸铜属于盐类，在水溶液中能完全电离，属于强电解质，故B正确； 硫酸铜为强酸弱碱盐，铜离子水解使溶液呈酸性，故C正确； 铜离子为重金属离子，能使蛋白质变性，故D正确。 1 2 3 4 5 1 5 6 7 8 9 10 11 2．下列关于金属的冶炼方法叙述不正确的是(　 ) 2 3 4 √ 选项 金属 存在形式 冶炼方法 A 金 游离态 金子比沙子密度大，利用水洗法直接分离 B 银 化合态 银的金属性弱，用加热Ag2O的方法冶炼 C 铁 化合态 铝的金属性比铁强，可用铝热法炼铁 D 钠 化合态 钠的金属性强，一般还原剂很难将其还原出来，所以用电解饱和NaCl溶液的方法冶炼 解析：通常采用电解熔融NaCl的方法来冶炼钠，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 银是不活泼金属，一般采用加热Ag2O的方法冶炼Ag，故D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 (2)将少量铜丝放入适量的稀硫酸中，温度控制在50 ℃，加入H2O2溶液，一段时间后，升温到60 ℃，再反应一段时间后可制得硫酸铜，该反应的离子方程式为____________________________________________。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 温度控制在50～60 ℃的原因除了加快反应速率外，还有_______________________________________________________________。 (3)现向Cu、Cu2O和CuO组成的混合物中，加入2 L 0.6 mol·L－1 HNO3溶液恰好使混合物溶解，同时收集到4 480 mL NO气体(标准状况)。Cu2O与稀硝酸反应的离子方程式为________________________________ _______________________________________________________________。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 若将上述混合物用足量的H2加热还原，所得到固体的质量为________ g。若混合物中含0.2 mol Cu，将该混合物与稀硫酸充分反应，消耗H2SO4的物质的量为________ mol。 解析：(1)在该反应中铜、氧元素的化合价降低，得到电子，被还原。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 则n(Cu2＋)＝0.5 mol，所以若将混合物用足量的H2加热还原，所得到固体的质量为0.5 mol×64 g·mol－1＝32 g。若混合物中含0.2 mol Cu，则根据铜原子守恒可得：2n(Cu2O)＋n(CuO)＝0.3 mol；根据得失电子守恒可得：2n(Cu)＋2n(Cu2O)＝3×(4.480 L÷22.4 L·mol－1)，解得n(CuO)＝0.1 mol，n(Cu2O)＝0.1 mol，将该混合物与稀硫酸充分反应，消耗H2SO4的物质的量为0.1 mol＋0.1 mol＝0.2 mol。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 B级——对标高考 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：电解NaCl溶液生成NaOH、氢气、Cl2，Cl2和石灰乳反应得到漂白粉，故A不符合题意； CuO不和水反应，故B不符合题意； Fe2O3和Al高温下反应生成Fe，Fe和Cl2反应生成FeCl3，故C不符合题意； Cu和浓硝酸反应生成NO2，NO2和Ca(OH)2溶液反应生成Ca(NO3)2和NO，故D符合题意。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 6．(2024·南通如皋期初检测)利用废蚀刻液(含FeCl2、CuCl2及FeCl3)制备碱性蚀刻液[Cu(NH3)4Cl2溶液]和FeCl3·6H2O的主要步骤：用H2O2氧化废蚀刻液，制备氨气，制备碱性蚀刻液[CuCl2＋4NH3===Cu(NH3)4Cl2]、固液分离，用盐酸溶解沉淀并制备FeCl3·6H2O。下列实验原理和装置不能达到实验目的的是(　 ) 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 A．用装置甲制备NH3 B．用装置乙制备Cu(NH3)4Cl2并沉铁 C．用装置丙分离Cu(NH3)4Cl2溶液和Fe(OH)3 D．用装置丁将FeCl3溶液蒸干制备FeCl3·6H2O √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：实验室制备氨气，可用氢氧化钙、氯化铵在加热条件下进行，故A正确； 氨气易溶于水，注意防止倒吸，氨气与溶液反应生成Cu(NH3)4Cl2和氢氧化铁，故B正确； 分离固体和液体，可用过滤的方法，故C正确； 应在蒸发皿中蒸发，且避免氯化铁水解，更不能直接蒸干，故D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 7．文物保护讲究“修旧如旧”。古代青铜器铜锈成分非常复杂，主要成分有Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl。青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀生成Cu2(OH)3Cl的原理示意图如图所示。已知CuCl是白色不溶于水的固体，下列说法正确的是(　 ) 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 A．疏松的Cu2(OH)3Cl属于无害锈 B．过程Ⅰ中负极的电极反应式为Cu－e－===Cu＋ C．若生成2.145 g Cu2(OH)3Cl理论上消耗标准状况下氧气的体积为0.224 L D．用HNO3溶液除青铜器上的铜锈，可实现“修旧如旧”，保护文物的艺术价值 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：疏松的Cu2(OH)3Cl不能隔绝空气和H2O，不能保护Cu，属于有害锈，A错误； CuCl为沉淀，过程Ⅰ中负极反应式应为Cu＋Cl－－e－===CuCl，B错误； 2.145 g Cu2(OH)3Cl的物质的量为0.01 mol，根据电子守恒可求n(O2)＝0.01 mol即V(O2)＝0.224 L，C正确； HNO3可与Cu反应，腐蚀文物，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 8．(2024·南京三模)用废铜屑(含Cu、CuO、Fe2O3等)制备胆矾的流程如下： 下列说法不正确的是(　 ) 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：H2O2在离子方程式中不能拆开，A错误； 加入CuO的目的是调节pH，使Fe3＋沉淀，加入Cu2(OH)2CO3能起到相同的作用，B正确； “滤液”是Cu(OH)2的饱和溶液，存在：c(Cu2＋)·c2(OH－)＝Ksp[Cu(OH)2]，C正确； 由于Cu2＋能水解，故加入稀硫酸的目的是抑制Cu2＋的水解，D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 9．(2023·福建卷)Ⅰ.白合金是铜钴矿冶炼过程的中间产物，一种从白合金(主要含Fe3O4、CoO、CuS、Cu2S及少量SiO2)中分离回收金属的流程如下： 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 (1)“酸浸1”中，可以加快化学反应速率的措施有_______________________________________(任写其中一种)，CoO 发生反应的离子方程式：__________________________________________。 (2)“焙烧1”中，晶体[Fe2(SO4)3·xH2O和CoSO4·yH2O]总质量随温度升高的变化情况如下： 温度区间/℃ <227 227～566 566～600 600～630 晶体总质量 变小 不变 变小 不变 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 ①升温至227 ℃过程中，晶体总质量变小的原因是______________；566～600 ℃发生分解的物质是______________(填化学式)。 ②为有效分离铁、钴元素，“焙烧1”的温度应控制为____________℃。 (3)25 ℃时，Ksp(CuS)＝6.3×10－36，H2S的Ka1＝1.1×10－7，Ka2＝1.3×10－13。反应CuS(s)＋2H＋(aq)===Cu2＋(aq)＋H2S(aq)的平衡常数K＝_______________________________________________________ (列出计算式即可)。经计算可判断CuS难溶于稀硫酸。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 Ⅱ.铜的硫化物结构多样。天然硫化铜俗称铜蓝， 其晶胞结构如图。 (4)基态Cu2＋的价电子排布式为________。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 (6)“焙烧2”中Cu2S发生反应的化学方程式为_______________________________________________；“滤渣2”是______________(填化学式)。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 (1)“酸浸1”中，可以加快化学反应速率的措施有：粉碎白合金、搅拌、适当升温、适当增大稀H2SO4浓度等(任写一种即可)，CoO 发生反应的离子方程式为CoO＋2H＋===Co2＋＋H2O； (2)①由图可知，升温至227 ℃过程中，晶体总质量变小的原因是二者失去结晶水；227～566 ℃质量不变，而后566～600 ℃质量再次减小，说明此时硫酸铁分解；②为有效分离铁、钴元素，“焙烧1”的温度应控制为600～630 ℃，此时硫酸铁已全部分解； 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 (4)基态Cu2＋的价层电子排布式为3d9； 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 俯视图处于面中的点位置上的S可能处于晶胞体内或者面心上，结合晶胞图形可知该S处于体内，且该S实际存在形式为S2－，个数为2个，因此晶胞中S的总价态为2×(－2)＋2×(－2)＝－8，由晶胞可知Cu位于晶胞内部，则晶胞中Cu的总个数为6个，设Cu＋的个数为x，Cu2＋的个数为y，则x＋y＝6，x＋2y＝8，联立二式解得x＝4，y＝2，故N(Cu＋)∶N(Cu2＋)＝2∶1；晶体中微粒间作用力有离子键与共价键； 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 2Cu＋O22CuO 2Cu＋SCu2S Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O 3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O CuO 黑色难溶于水的固体，与酸反应，可以用H2、CO、Al还原出Cu Cu2O ①红色难溶于水的固体。 ②与酸(H＋)反应为Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。 ③Cu2O遇到HNO3发生氧化反应生成Cu2＋。 ④与H2反应：Cu2O＋H22Cu＋H2O。 ⑤CuO加强热的反应：4CuO2Cu2O＋O2↑ 3．铜盐 (1)Cu2(OH)2CO3 名称为 ，呈绿色，是铜锈的主要成分，受热易分解的方程式为Cu2(OH)2CO32CuO＋H2O＋CO2↑。 Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2NH 解析：由反应Cu2S＋O22Cu＋SO2，可知物质之间的转化能实现，A符合题意； 由反应2Cu＋SCu2S，可知物质之间的转化不能实现，C不符合题意； (5)由题给方程式可知，溶液中加二氨合亚铜离子与氯离子、氢离子反应生成氯化亚铜沉淀和铵根离子，反应的离子方程式为[Cu(NH3)2]＋＋2H＋＋Cl－===CuCl↓＋2NH； 答案：(1)[Cu(NH3)4]Cl2　(2)Fe (3)[Cu(NH3)4]Cl2＋Cu===2[Cu(NH3)2]Cl　 8NH3＋4[Cu(NH3)2]＋＋O2＋4H＋===4[Cu(NH3)4]2＋＋2H2O (4)盐酸和液氨反应放热　(5)CuCl↓　2NH (6)防止干燥过程中CuCl被空气中的O2氧化 金属活动性与冶炼方法的关系： 电解法 Na Mg Al 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 2HgO2Hg＋O2↑ 2Ag2O4Ag＋O2↑ 热还原法 高炉炼铁 铝热反应制铁 焦炭还原铜 热分解法 Hg Ag Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe C＋2CuO2Cu＋CO2↑ 答案：(1)固体溶解，形成蓝色溶液，且生成无色无味气体　CuCO3·Cu(OH)2＋4H＋===2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O　(2)Fe　Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋　(3)2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋　(4)Cu2(OH)2CO3　2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3 (5)取样品Cu置于试管中，加入稀H2SO4振荡，溶液变为蓝色，则证明Cu中含Cu2O 3．(2024·西安质检)金属的冶炼与生产、生活及国防军事等领域均密切相关。下列有关金属冶炼的原理错误的是(　 ) A．用电解法制取金属钠：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ B．用Na、Mg等活泼金属为还原剂冶炼Ti：2Mg＋TiCl4(熔融)Ti＋2MgCl2 C．用Al做还原剂冶炼金属V：3V2O5＋10Al6V＋5Al2O3 D．用H2做还原剂冶炼金属Ag：Ag2O＋H22Ag＋H2O 解析：电解熔融氯化钠制取金属钠，反应的化学方程式是2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑，故A正确； Na、Mg的活泼性大于Ti，可用Na、Mg等活泼金属为还原剂冶炼Ti，反应的化学方程式是2Mg＋TiCl4(熔融)Ti＋2MgCl2，故B正确； 铝的还原性大于钒，用Al做还原剂可以冶炼金属V，反应的化学方程式是3V2O5＋10Al6V＋5Al2O3，故C正确； 4．铜及其化合物在生产生活中有广泛应用，铜在化合物中的常见化合价有＋1价、＋2价。已知Cu2O与稀硫酸反应，溶液呈蓝色。 (1)工业上可用Cu2S＋O22Cu＋SO2反应制取粗铜，该反应中____________元素被还原。 (3)Cu2O与稀硝酸反应的离子方程式为3Cu2O＋2NO＋14H＋===6Cu2＋＋2NO↑＋7H2O。硝酸发生反应后氮元素的存在形式是Cu(NO3)2和NO，由元素守恒可知2 L×0.6 mol·L－1＝2n[Cu(NO3)2]＋4.480 L÷22.4 L·mol－1，得n[Cu(NO3)2]＝0.5 mol， 答案：(1)铜、氧　(2)Cu＋H2O2＋2H＋Cu2＋＋2H2O　 防止H2O2分解 (3)3Cu2O＋2NO＋14H＋===6Cu2＋＋2NO↑＋7H2O　32　0.2 5．(2024·盐城三模)在指定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是(　 ) A．NaCl(aq)Cl2(g) 漂白粉(s) B．CuO(s)(l),Cu(OH)2(s)Cu2O(s) C．Fe2O3(s)Fe(s)FeCl2(s) D．Cu(s)NO2(g) Ca(NO3)2(aq) A．“溶解”时，铜发生反应的离子方程式为Cu＋4H＋＋O===Cu2＋＋2H2O B．“调pH”步骤中，可用Cu2(OH)2CO3代替CuO C．“滤液”中存在：c(Cu2＋)·c2(OH－)＝Ksp[Cu(OH)2] D．“酸化”时，加入稀硫酸的目的是抑制Cu2＋的水解 (5)晶胞中含有________个S，N(Cu＋)∶N(Cu2＋)＝__________。晶体中微粒间作用力有________(填标号)。 a．氢键　　　b．离子键 c．共价键　　d．金属键 解析：白合金经过稀硫酸酸浸1后得到滤液1(其中含有Co2＋、Fe2＋、SO 、Fe3＋)以及滤渣1(SiO2、Cu2S、CuS)，滤液1经结晶后得到硫酸铁以及硫酸钴晶体，焙烧1和水浸后得到硫酸钴溶液以及三氧化二铁；滤渣1经空气焙烧2后得到氧化铜，加入稀硫酸后得到CuSO4溶液以及滤渣2(SiO2)。 (3)CuS(s)＋2H＋(aq)===Cu2＋(aq)＋H2S(aq)的平衡常数K＝＝＝； (5)由俯视图可知，俯视图处于顶点位置的S可能处于晶胞顶点或者棱上，结合晶胞图形可知该S处于棱上，且该S实际存在形式为S，个数为＝2； (6)“焙烧2”中Cu2S发生反应的化学方程式为Cu2S＋2O22CuO＋SO2，由分析可知，滤渣2为SiO2。 答案：(1)粉碎白合金、搅拌、适当升温、适当增大稀H2SO4浓度等　CoO＋2H＋===Co2＋＋H2O (2)①失去结晶水　Fe2(SO4)3　②600～630 (3)或　(4)3d9 (5)2　2∶1　bc (6)Cu2S＋2O22CuO＋SO2　SiO2 $$