第13讲 铜及其化合物(高考水平层级)（课件PPT）-【名师导航】2025年高考化学一轮微考点分层突破（通用版）

第13讲　铜及其化合物 第二部分 元素及其化合物 第三章 金属及其化合物 孔雀石 天然铜 Cu(OH)2 Cu2 (OH)2 CO3 Cu Cu2O CuSO4 胆矾CuSO4.5H2O LOGO 胆矾可用于纺织品媒染剂、农业杀虫剂、水的杀菌剂、防腐剂，也用于鞣革、铜电镀、选矿等各个领域，若以铜为原料制取胆矾，画出其制取流程图 +1 +2 0 单质 氧化物 氢氧化物 盐 Cu CuSO4．5H2O 任务1 以铜为原料制取胆矾 Cu Cu2+ 氧化剂 SO42- CuSO4 O2、Cl2、HNO3、H2SO4(浓) ...... CuSO4．5H2O 蒸发浓缩 冷却结晶 任务1 以铜为原料制取胆矾 评价实验方案一般应考虑： 实验步骤多少；成本高低；耗能多少；原子利用率高低；实验过程有无污染等。 较优制备方案： Cu O2/H2O2 稀H2SO4 CuSO4溶液 结晶 过滤 CuSO4·5H2O 任务1 以铜为原料制取胆矾 +1 +2 0 单质 氧化物 氢氧化物 盐 Cu Cu(OH)2 CuO Cu2O Cu2(OH)2CO3 Cu(NO3)2 CuSO4 CuCl2 CuSO4•5H2O 任务1 以铜为原料制取胆矾 下图是以黄铜矿(主要成分为CuFeS2)为原料制取胆矾(CuSO4.5H2O)的流程: 已知：① 高温焙烧时的主要反应有：2CuFeS2+O2=Cu2S+2FeS+SO2； 2Cu2S+ 5O2=2CuO+2CuSO4，2FeS+3O2=2FeO+2SO2 ②Cu(OH)2的Ksp=10-21， Fe(OH)2的Ksp=10-17 ，Fe(OH)3的Ksp=10-38 题头：该工艺生产的原料、目的 明确目的 分析流程 物质转化线 操作线 干什么？ 怎么留？怎么去？怎么加？ 有什么？留什么？ 去什么？新加了什么？ 任务2 以黄铜矿为原料制取胆矾 （1）最适合的试剂A是__________（写化学式）溶液；当试剂A的浓度为6.0mol·L-1时 ，“浸出”实验中，铜的浸出率结果如下图所示。由图可知，当铜的浸出率为90% 时，所采用的实验条件(温度、时间)为_________。 原料预处理 焙烧、酸浸 H2SO4 90OC、2h （2）CuFeS2中硫元素的化合价为________________，写出上述流程中生成亚 硫酸铵的化学方程式： 。 已知：高温焙烧时的主要反应有：2CuFeS2+O2=Cu2S+2FeS+SO2； 2Cu2S+ 5O2=2CuO+2CuSO4，2FeS+3O2=2FeO+2SO2 符合绿色化学理念 同时可得到副产品 根据元素价态及 氧化还原性分析 -2 （4）加入适量 CuO粉末的作用是调节溶液的pH，促进 Fe3+水解产生氢氧化铁，达到除杂的目的,写出实现该目的的总反应的离子方程式：_______________。由 溶液D制胆矾晶体包含的主要操作步骤是_______、_______、过滤、晾干。 （3）最适合的试剂C是__________(填标号)。 a．Cl2 b． H2O2 溶液 c．酸性高锰酸钾溶液 d．浓硫酸 利用氧化还原及 沉淀法分离提纯 CuO Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3 + 3H+ b 蒸发浓缩 冷却结晶 （5）有同学怀疑CuO不一定能达到上述目的，而小张同学却认为可以通过计算来确定。设溶液中Cu2+的浓度为0.1mol·L-1，则Cu2+开始沉淀时溶液的pH 为__________，Fe3+沉淀完全时溶液的pH 为__________。通过计算判断加入CuO__________(填“能”或“不能”)达到目的(已知Cu(OH)2的Ksp=10-21，Fe(OH)3的Ksp=10-38)。 Fe(OH)3(s)⇌Fe3+(aq)+3OH_(aq) 10-38=10-5 mol/L×c3(OH_) c(OH_)=10-11mol/L c(H+)=10-3mol/L pH=3 Cu(OH)2(s)⇌Cu2+(aq)+2OH_(aq) 10-21=10-1 mol/L×c2(OH_) c(OH_)=10-10mol/L c(H+)=10-4mol/L pH=4 开始沉淀时的Cu2+浓度 完全沉淀时的Fe3+浓度 4 3 能 3 4 6 离子浓度 pH Fe3+ Cu2+ 思考1：若从难溶电解质的溶解平衡移动的角度，采用沉淀分离法分离Cu2+ 、Fe3+，应如何操作？ Fe(OH)3(s)⇌Fe3+(aq) + 3OH_(aq) 思考2：简要叙述要从0.1mol/L的CuSO4溶液中除去Fe3+、Fe2+杂质应如何操作？ Cu2+ Fe2+ Fe3+ Cu2+ Fe3+ CuSO4（aq） 氧化剂 H2O2 调节pH 3 ≤ pH﹤4 过滤 任务2 以黄铜矿为原料制取胆矾 （6）假设流程图中消耗的CuO为ag，最终制得bg胆矾晶体，消耗黄铜矿的质量为cg，不考虑生产过程中的损失，则黄铜矿中CuFeS2的质量分数为__________(写出原始的计算结果即可，不必化简)。 利用Cu原子守恒可得CuFeS2的质量分数为 计算方法 测定物质含量的方法 滴定法 沉淀法（重量法） 量气法 守恒法 关系式法 差量法 任务2 以黄铜矿为原料制取胆矾 氯化亚铜(CuCl)广泛用于化工、印染、有机合成等行业。以海绵铜（主要成分是Cu和少量CuO）为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产氯化亚铜的工艺过程如下： 已知：CuCl难溶于醇和水，可溶于氯离子浓度较大的体系，并生成[CuCl2]-，在潮湿空气中易氧化。回答下列问题： 任务3 以海绵铜为原料制取氯化亚铜 （1）步骤①中N元素被还原为最低价，则Cu溶解的离子方程式为________。 （2）步骤③中 (NH4)2SO3要适当过量，目的是使Cu2+提高还原速率和________，其主要反应的化学方程式为_________。已知NH4Cl、Cu2＋的物质的量之比［n( NH4Cl )/n(Cu2+)］与Cu2+沉淀率的关系如右图所示，当氯化铵用量增加到一定程度后Cu2＋的沉淀率减少，原因是________（用离子方程式表示）。 考查信息的灵活运用 考查元素的价态变化 以及物质的定量分析 考查物质的定量分析 （NH4）2SO3+2CuSO4+2NH4Cl+H2O=2（NH4）2SO4+2CuCl↓+H2SO4 防止生成Cu+被空气氧化 4Cu+NO3-+10H+=4Cu2++NH4++3H2O Cl- + CuCl = [CuCl2]-   （3）当NH4Cl加到一定量时，生成的CuCl会部分溶解生成CuCl2-，在一定温度下建立两个平衡： Ⅰ．CuCl（s） ⇌ Cu+（aq）+Cl-（aq）      Ksp=1.4×10-6 Ⅱ．CuCl（s）+Cl-（aq） ⇌ CuCl2- （aq）   K=0.35 分析c (Cu+)、c(CuCl2-)和Ksp，K的数学关系，在图中画出c(Cu+)、c(CuCl2-)的关系曲线（要求至少标出一个坐标点）． c(CuCl2-)/ ×10-3mol.L-1 c(Cu+)/ ×10-3mol.L-1 c(CuCl2-)/ ×10-3mol.L-1 c(Cu+)/ ×10-3mol.L-1 Ⅰ+Ⅱ可得 2CuCl（s）=CuCl2- （aq）+Cu + （aq） K'= c (Cu+) . c(CuCl2-) =Ksp.K=1.4×10-6×0.35 =0.49×10-6，即c (Cu+) . c(CuCl2-)为常数 预处理 溶解：酸溶和碱溶 灼烧、焙烧等 化学除杂 沉淀法：加沉淀剂、调pH值 气化法 氧化还原法 产品的分离提纯 蒸发结晶 降温结晶 过滤洗涤 萃取分液 原料 目标产物 操作线 物质转化线：核心反应（元素、价态） 1.铜是人类发现最早并广泛使用的一种金属。回答下列问题： 溶液中Cu2＋的浓度可采用碘量法测得： ①2Cu2＋＋5I―＝2CuI↓＋I3- ②I3- ＋2S2O32-=3I―+ S4O62- 反应①中的氧化剂为_____。现取20.00 mL含Cu2＋的溶液，加入足量KI充分反应后，用0.1000 mol·L¯1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液25.00 mL，此溶液中Cu2＋的浓度为_______mol·L¯1。   Cu2+ 0.125 2S2O32- ͠͠ I3- ͠͠ 2Cu2＋ 0.1000 mol·L¯-1 ×25mL×10-3 2 2 ? 当堂检测 2.以黄铜矿为主要原料来生产铜、铁红颜料和硫单质，原料的综合利用率较高。其主要流程如下： 回答下面问题： 当堂检测 （1）从黄铜矿冶炼粗铜的传统工艺是将精选后的富铜矿砂与空气在高温下煅烧，使其转变为铜。这种方法的缺点是要消耗大量的热能以及 _______            （完成合理的一种即可）。 （2）过滤③得到的滤渣成分是    （填化学式）。 （3）反应Ⅰ～Ⅴ中，共有     个反应不属于氧化还原反应。 （4）溶液A中含有的溶质是             （填化学式）。 （5）写出反应Ⅰ的化学方程式                                          。 （6）①反应Ⅲ是FeCO3在空气中煅烧，写出化学方程式                    。 ②反应Ⅳ中发生反应的离子方程式                  。   SO2会导致大气污染 S 2 CuCl2、 NaCl CuFeS2 + 3FeCl3 = CuCl↓+ 4FeCl2 + 2S↓ Cl- + CuCl = [CuCl2]- 4FeCO3 + O2=  4CO2 + 2Fe2O3 煅烧 当堂检测 $$