第22讲 铜及其化合物、金属矿物的开发与利用（讲义+练习）-备战2026年高考化学【一轮·夯基提能】精讲精练复习讲义（新教材新高考）

备战2026年高考化学【一轮·夯基提能】精讲精练复习讲义 第22讲 铜及其化合物、金属矿物的开发与利用 （讲义） 讲义 夯基·知识精讲 【知识点1】单质铜的性质及用途+5道例题 【知识点2】铜的化合物的性质与用途+5道例题 【知识点3】铜的冶炼“三方法”+5道例题 【知识点4】金属材料+5道例题 【知识点5】金属矿物的开发利用+5道例题 练习 提能·课后精练 选择题： 15 题 非选择题： 5 题 建议时长： 75 分钟 实际时长： 分钟 【知识点1】单质铜的性质及用途 1、铜元素在元素周期表中位于第四周期第ⅠB族。铜是硬度较小的紫红色固体，具有良好的延展性、导电性和导热性，不能被磁体吸引。 2、化学性质 （1）铜与非金属反应 反应物 化学方程式 非金属 O2 ①常温下潮湿的空气中生成铜锈： 2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3(碱式碳酸铜，绿色) ②在空气中加热：2Cu＋O22CuO(黑色固体)，利用此反应可除去混在H2、CO中的少量O2。 S 2Cu＋SCu2S(黑色固体) Cl2 Cu＋Cl2CuCl2(棕黄色烟) （2）铜与强氧化性酸反应 氧化性酸 浓硫酸 Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O，此反应中当Cu过量时，H2SO4也不能完全反应。此反应不适用于制备CuSO4，因为会产生污染性气体SO2且H2SO4的利用率低。 浓硝酸 Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 稀硝酸 3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O （3）铜与非强氧化性酸反应 Cu与稀硫酸不反应，但在加热条件下，将氧气通入铜粉和稀硫酸的混合物中可发生反应 2Cu＋O2＋2H2SO42CuSO4＋2H2O。 （4）铜与某些盐溶液反应 盐 AgNO3溶液 Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋ FeCl3溶液 Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋，工业上用FeCl3溶液做“腐蚀液”，腐蚀多余的铜箔，制作印刷电路板。 （5）铜与硫化氢或硫化钠等可溶性硫化物反应生成CuS： Cu2＋＋H2S===CuS↓＋2H＋、Cu2＋＋S2－===CuS↓。 3、用途： （1）在电气和电子工业中主要用于制造电线、通讯电缆等； （2）建筑业上用铜制造水管及其他排水设施，具有独特的杀菌功能。 【例1】设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 A．与足量的浓硝酸或稀硝酸发生反应时，转移的电子数是 B．含的浓硫酸与足量的铜反应，转移的电子数为 C．溶液中含有的氧原子数为 D．和混合物中含有的氮原子数目为 【例2】为了测定铁铜合金的组成，将铁、铜合金加入某浓度的稀硝酸中，待合金完全溶解后，共收集到气体（标准状况下），并测得反应后溶液中的浓度为。若反应前后溶液的体积变化忽略不计，则下列判断正确的是 A．向反应后的溶液中加入过量铁粉，最多可溶解铁粉 B．上述合金中铁与铜的质量之比为 C．向反应后的溶液中加入足量的溶液，最多生成的沉淀 D．原硝酸的物质的量浓度为 【例3】0.6molCu与一定量浓硝酸恰好完全反应生成氮的氧化物，这些氧化物恰好溶解在NaOH溶液中得到和的混合溶液，反应过程及有关数据如图所示。 下列有关判断不正确的是 A．氮的氧化物和NaOH溶液反应时，NO作还原剂 B．若浓硝酸体积为200mL，则其物质的量浓度为11mol/L C．生成和 D．混合气体中的物质的量是0.1mol 【例4】一定温度下，探究铜与稀反应过程如图，下列说法错误的是 A．产生无色气体的离子方程式是 B．步骤Ⅲ反应速率比I快的原因是 ，使增大 C．无色气体变红棕色的化学方程式是 D．当活塞不再移动时，再抽入空气，铜会继续溶解 【例5】同学们利用如图所示的装置探究浓硝酸、稀硝酸分别与铜反应的实验。 已知：硝酸铜溶液呈蓝色，NO2的饱和溶液呈黄色。 请回答下列问题： (1)仪器a的名称是 ；实验室保存硝酸通常盛放在棕色试剂瓶中，请用化学方程式说明原因： 。 (2)甲同学使用稀硝酸进行实验，并记录实验现象。 ①补全该实验的现象：铜丝逐渐变细， 。 ②铜与稀硝酸反应的离子方程式为 。 (3)乙同学使用浓硝酸进行实验，观察到反应剧烈，铜丝逐渐变细，溶液变绿，产生红棕色气体。 ①乙同学推测反应后溶液呈绿色的原因是NO2在溶液中达到饱和。请设计实验验证他的推测是否正确： 。 ②实验中产生的红棕色气体可以被NaOH溶液吸收，生成NaNO2和NaNO3，写出该反应的化学方程式： 。 (4)丙同学使用铁丝和浓硝酸在常温下进行实验，铁丝与浓硝酸接触一段时间后，一直没有观察到明显的实验现象，请解释出现这种情况的原因： 。 【知识点2】铜的化合物的性质与用途 1．氧化铜和氧化亚铜 名称 氧化铜(CuO) 氧化亚铜(Cu2O) 颜色 黑色 砖红色 与酸反应(H＋) CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O Cu2O＋2H＋=== Cu2＋＋Cu＋H2O 与H2反应 CuO＋H2Cu＋H2O Cu2O＋H22Cu＋H2O 与CO反应 CuO＋COCu＋CO2 Cu2O＋CO2Cu＋CO2 转化关系 4CuO2Cu2O＋O2↑ 2．氢氧化铜 （1）物理性质：不溶于水的蓝色固体。 （2）化学性质及应用 反应①：Cu(OH)2CuO＋H2O。（受热分解，生成黑色固体） 反应②：Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O。（与酸等反应，生成蓝色溶液） 反应③：CH3CHO＋2Cu(OH)2＋NaOHCH3COONa＋Cu2O↓＋3H2O（弱氧化性，与醛反应生成砖红色沉淀） 反应④：Cu(OH)2＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4](OH)2＋4H2O（与氨水反应，生成深蓝色溶液） （3）用途：检验醛基，医疗上常用于糖尿病的检查。 3．CuSO4·5H2O （1）CuSO4·5H2O即五水合硫酸铜，蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾。 （2）无水CuSO4为白色粉末，遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)可作为水的检验依据，不能作为水蒸气的吸收试剂用于除杂或干燥。 （3）用途：硫酸铜和石灰乳的混合液是农药波尔多液，是一种良好的杀菌剂，可用于防治多种作物的病虫害。（铜盐溶液有毒，因为Cu2＋是一种重金属离子，能使蛋白质变性而失去生理活性。） 4．碱式碳酸铜 碱式碳酸铜的化学式为Cu2(OH)2CO3，是铜绿的成分，是铜在潮湿的空气中被锈蚀的结果，其受热分解的化学方程式为Cu2(OH)2CO32CuO＋CO2↑＋H2O。 5．“铜”的颜色与溶解性 物质 颜色 状态及溶解性 Cu 紫红色、金属光泽 固态，难溶于非氧化性酸，易溶于强氧化性酸 CuO 黑色 粉末，可溶于酸溶液 Cu2O 砖红色 固体，难溶于水，可溶于酸溶液(生成Cu和Cu2＋) CuCl，CuI 白色 粉末，难溶于水 CuS 黑色 粉末，难溶于水及非氧化性强酸 CuSO4 白色 粉末，易溶于水，水溶液呈蓝色 CuSO4·5H2O 蓝色 晶体 Cu2(OH)2CO3 绿色 粉末，难溶于水，可溶于酸溶液 Cu(OH)2 蓝色 难溶于水，可溶于酸溶液 [Cu(NH3)4]2＋ 深蓝色 络合离子，溶于水 【例1】“价-类”二维图是从元素化合价和物质所属类别两个维度认识元素及其化合物性质的坐标图。如图是铜元素的“价-类”二维图，下列说法错误的是 A．物质A能与稀硫酸反应生成E B．物质B的化学式为 C．物质C能与稀硫酸反应生成E D．物质D能与稀硫酸反应生成E 【例2】氯化亚铜(，难溶于水，在空气中易被氧化)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。工业上以废铜泥［含、、及少量金属］为原料制备的工艺流程如图。下列说法正确的是 A．“灼烧”可将废铜泥转化为金属氧化物 B．“除杂”过程加入时，温度越高，除杂效果越好 C．在实验室模拟“过滤”步骤时使用的主要玻璃仪器为分液漏斗 D．“还原”后“溶液”呈碱性 【例3】已知CuO高温灼烧生成，与发生反应：。将高温灼烧后的CuO样品投入足量稀硫酸中得到混合溶液，下列说法不正确的是 A．在高温条件下，比CuO更稳定 B．与酸反应时，既是氧化剂又是还原剂 C．若样品投入足量稀硫酸中有固体剩余，则说明CuO已分解 D．若有参加反应，则转移电子数为 【例4】实验室以(NH4)2CO3和Cu(OH)2为原料制备高纯Cu2(OH)2CO3的方法如下： (1)“浸取”时，加料完成后，保持反应温度不变，提高铜元素浸出率的方法有 (答两点)。 (2)“蒸氨”在如图所示的实验装置中进行。 ①三颈烧瓶中发生反应的化学方程式为 。 ②实验采用三个盛有水的洗气瓶吸收尾气的目的为 ；与上图所示洗气瓶相比，采用三个如图所示装置的优点为 。 ③实验采用真空泵持续抽气，稳定的气流有利于真空泵的使用。实验中控制反应温度由80℃升高至95℃，采用变温加热操作的原因为 。 (3)已知：①； ② ； ③沉淀速率过快时，Cu(OH)2絮状沉淀易裹挟杂质。 以CuSO4∙5H2O固体为原料，补充完整制备纯净Cu(OH)2的实验方案：取一定质量的CuSO4∙5H2O固体分批加入蒸馏水中，搅拌至完全溶解， ，低温烘干。(须使用的试剂：浓氨水、1mol∙L-1 NaOH溶液、0.1mol∙L-1 BaCl2溶液、蒸馏水) 【例5】某小组对的性质进行研究。 已知：CuCl是不溶于水的白色固体，[CuCl2]-无色，[CuCl4]2-黄色。 (1)预测的性质 ①从氧化还原角度分析： 。 ②从物质分类角度分析：属于金属氧化物，可能和酸反应。 …… (2)探究和酸的反应 实验 加入的试剂 现象 1 固体缓慢溶解，一段时间后有无色气泡产生，溶液逐渐变蓝，液面上方出现红棕色气体 2 溶液逐渐变蓝，试管底部有红色固体 3 固体先逐渐变成灰白色，继续加酸，固体全部溶解，得到无色溶液，较长时间保持无色 4 固体迅速溶解，得到黄色溶液 ①用化学方程式解释实验1液面上方出现红棕色气体的原因 。 ②写出实验2中反应的离子方程式 。 ③用平衡移动原理解释实验3中灰白色固体溶解的原因 。 ④查阅资料：可以将盐酸溶液中的氧化为，写出反应的离子方程式 。对比实验3和4，分析实验3中未被氧化的原因： 假设1：较低， 。 假设2：较低，的还原性较弱。 补充实验证实假设1和假设2均成立。 序号 实验 加入试剂 现象 Ⅰ a 溶液变黄 Ⅱ b 溶液变黄 a是 。b是 。 (3)检验 实验室久置的呈暗黑色，设计实验证实未完全变质 （填实验操作和现象）。 【知识点3】铜的冶炼“三方法” 1、高温炼铜：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜)。 2CuFeS2＋4O2Cu2S＋3SO2＋2FeO(炉渣) 2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2 2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑ 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。 2、湿法炼铜：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。 3、生物炼铜：“吃岩石的细菌”能耐受铜盐的毒性，并能利用空气中的氧气氧化硫化铜矿石，然后将不溶性的硫化铜转化为可溶性的硫酸铜。 【例1】从石器时代到青铜器时代，再到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展历程和水平。下列关于金属冶炼的说法正确的是 A．制钠：高温分解NaCl制备Na B．炼铁：用焦炭和空气反应产生的CO2在高温下还原铁矿石中铁的氧化物 C．制铜：“曾青(CuSO4)得铁，则化为铜”《淮南子》的过程发生置换反应 D．制铝：将Al(OH)3溶于盐酸中，电解所得AlCl3溶液 【例2】铜是人类祖先最早应用的金属，随着科学技术的发展不断开发出新的用途，如制印刷电路板等。目前工业上生产铜的主要方法为火法冶炼铜，部分工业流程如下。 下列化学方程式或离子方程式书写正确的是 A．制印刷电路板： B．电解精炼铜阳极电极反应式： C．生产粗铜时发生的化学反应可能有： D．青铜器产生铜绿的过程： 【例3】一同学设计了两种由CuO→Cu的实验方案： 方案一：ZnH2Cu； 方案二：CuOCuSO4Cu。 大家认为方案二优于方案一，理由是：①节约能源；②Cu产率高；③产品纯净；④操作安全。其中，评价正确的是 A．①②④ B．①②③ C．①③④ D．①②③④ 【例4】世界火法炼铜技术随着科技进步和工艺创新而不断发展，我国火法炼铜工艺也实现了从技术引进到自主研发的跨越式发展。我国火法炼铜的原料有黄铜矿(主要含、等)和辉铜矿(主要含、、等)，其工艺流程如下。 已知：物质X是一种常用的价格低廉的化学品，X与水反应放热。 回答下列问题： (1)Cu在元素周期表中的位置为 。 (2)“焙烧”过程中硫化物被空气中的氧气不完全氧化，并结合上述工艺流程分析，则黄铜矿焙烧的化学方程式为 。 (3)“造锍熔炼”的主要目的是除去铁、硅两种元素，结合辉铜矿的铁硅比分析，物质X为 (填化学式)，浮渣Y的主要成分为 (填化学式)、。 (4)“冰铜吹炼”过程发生的主要转化为，对该过程中产生的烟气进行检测，当检测到 (填化学式)的浓度几乎为0时，表明反应完全，可以停止吹入氧气。然后用焦炭覆盖在铜液表面，其主要作用是 。 (5)待冷却后将粗铜铸成 (填“铜阳极”或“铜阴极”)进行电解精炼。当外电路通过0.2mol 时，得到6.272g纯铜，则该电解装置的电解效率 %(精确至整数位，)。 【例5】蓝矾常用于制备波尔多液、游泳池消毒剂等。以赤铜矿石主要成分为含少量、、为原料制备蓝矾的流程如图1.回答下列问题： 已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀的pH如表。 氢氧化物 开始沉淀的pH 完全沉淀的pH (1)“酸浸”工序中不能用盐酸替代硫酸，其原因是若使用盐酸，则在“氧化、调”工序时会产生污染环境的气体A，写出生成气体A的离子方程式： 。 (2)“氧化、调”工序中，需调节a的范围为 ；“滤渣2”的主要成分是 填化学式。 (3)用标准溶液测定蓝矾样品的纯度，将样品溶于蒸馏水，逐滴加入标准溶液，三次平行实验均发现样品纯度大于测定过程中产生的误差可忽略，可能的原因是 。滴定反应： (4)以“滤渣1”为原料制备的部分流程如图2所示。补充下列流程中反应物的主要成分或操作步骤。① ，② 。 (5)取进行加热，其热失重曲线如图3.时，剩余固体的化学式为 。 【知识点4】金属材料 1．合金的概念及性能 易错提醒： (1)常温下，多数合金是固体，但钠钾合金是液体。 (2)合金的物理性质相比于成分金属有所改变，但合金中各成分金属的化学性质仍然不变。 (3)并非所有的金属都能形成合金，两种金属形成合金，其前提是两种金属在同一温度范围内都能熔化，若一种金属的熔点大于另一种金属的沸点，则二者不能形成合金。 (4)合金一定是混合物，没有固定的熔点 2．常见的金属材料 （1）金属材料分类 （2）几种常见的合金 ①铁合金：钢是用量最大，用途最广的合金。 ②铝合金 ③铜合金 （3）新型合金 ①储氢合金：一类能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料。如Ti－Fe合金、La－Ni合金，为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用。 ②其他新型合金：钛合金、耐热合金和形状记忆合金等新型合金广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域。 3．用途广泛的稀土金属 （1）稀土元素 a．镧系元素(57～71号元素)及钇和钪，共17种元素为稀土元素。 b．我国拥有丰富的稀土资源，现已查明的世界稀土资源中，80%分布在我国，并且品种齐全。 （2）用途 a．稀土金属有着广泛的用途，它既可以单独使用，也可用于生产合金。在合金中加入适量稀土金属，能大大改善合金的性能，因而，稀土元素又被称为冶金工业的维生素。 b．稀土金属可用于制造引火合金、永磁材料、超导材料和发光材料等。稀土金属除广泛应用在冶金、石油化工、材料工业、医药及农业领域外，还逐渐深入到许多现代科技领域。 【例1】2025年春晚吉祥物“巳升升”的五官设计取材于青铜器和玉器上的纹样。下列说法正确的是 A．青铜属于纯净物 B．青铜的硬度比纯铜小 C．已知硬玉的化学式为Na2O·Al2O3·4SiO2，它属于氧化物 D．在潮湿空气中，青铜会发生化学反应 【例2】下列说法正确的是 A．、、都能与胃酸反应，均可制成抗酸药 B．绿矾()有氧化性，可作为重铬酸根()处理剂 C．柠檬黄的着色力强、稳定性好，可作为食品添加剂 D．合金和合金能高温下大量吸收生成金属氢化物，可用作储氢材料 【例3】化学新材料的研究，不仅推动了人类社会的进步和发展，更是现代工业的基石。下列有关材料的说法正确的是 A．碳化硼结构陶瓷可制造切削工具，它是一种新型无机非金属材料 B．选用硬铝做航空材料，其密度小，耐腐蚀，且属于纯净物 C．中国空间站使用的砷化镓薄膜电池，其生产原料是石英 D．我国新型飞机尾翼主盒材料选用的碳纤维是有机高分子材料 【例4】我国“蛟龙”号载人潜水器的外壳是耐超高压的钛合金。下面有关合金的说法中正确的是 A．钛合金是一种新型金属单质 B．合金是新型储氢合金 C．钛合金的性质与钛单质相同 D．钢和硬铝中都没有非金属元素 【例5】化学与材料密切相关。下列有关材料在生产生活中的应用的说法不正确的是 A．耐高温、耐腐蚀的铱合金可用于制造发动机的火花塞 B．氧化铁可用作颜料，如应用于瓷器制作中使釉呈绿色 C．碱金属单质导热性好，钠钾合金可用作核反应堆的传热介质 D．储氢合金是一类储氢材料，可用于解决氢能储存和运输的难题 【知识点5】金属矿物的开发利用 （1）金属在自然界中的存在形态 ①游离态：化学性质不活泼的金属，在自然界中能以游离态的形式存在，如：Au、Ag、Pt、Cu ②化合态：化学性质比较活泼的金属，在自然界中能以化合态的形式存在，如： Al、Na （2）金属冶炼的实质 金属的冶炼过程就是把金属从化合态还原为游离态的过程。即Mn＋＋ne－===M(写反应通式，用M表示金属)。 （3）金属冶炼的一般步骤 （4）金属冶炼的方法 根据金属的活动性不同，金属冶炼的方法分为热分解法、热还原法、电解法等。 例如下列金属的冶炼： 方法名称 主要反应原理(举例) 物理提取法 Au、Pt在自然界中主要以游离态存在。 热分解法 适于冶炼金属活动性顺序表中位置靠后的不活泼的金属。 2HgO2Hg＋O2↑、2Ag2O4Ag＋O2↑ 热还原法 CO作还原剂 Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2(高炉炼铁) H2作还原剂 WO3＋3H2W＋3H2O 铝热反应 2Al＋Cr2O3Al2O3＋2Cr、10Al＋3V2O56V＋5Al2O3 焦炭作还原剂 2PbO＋C2Pb＋CO2↑、C＋2ZnO2Zn＋CO2↑ 电解法 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 冶炼Al时只能电解Al2O3不能电解AlCl3，原因是AlCl3是共价化合物，熔融态难导电。加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化温度。 MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 冶炼镁用电解熔融的MgCl2而不用电解熔融MgO，是因为MgO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。 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ 【例1】下列冶炼金属的原理正确的是 A．工业上电解制备金属 B．加入溶液制备金属 C．加热分解制备金属 D．电解溶液制备金属钠 【例2】明朝宋应星所著的《天工开物》是世界上第一部关于农业和手工业生产的综合性“工艺百科全书”，其中介绍了锌的冶炼方法：把炉甘石和煤炭饼装入炼锌罐(如图所示)，泥封，“其底铺薪，发火煅红”，“冷定毁罐取出”。 已知：锌的熔点为419℃，沸点为907℃。 下列说法不正确的是 A．冷凝区中，锌由气态转化为液态，理论上该区温度控制在419∼907℃ B．“冷定”后“毁罐”取锌的原因是防止在较高的温度下被氧化成 C．反应区中，分解生成和 D．反应区中，与发生置换反应得到，被还原 【例3】下列有关物质的工业制备过程，在给定条件下能实现的是 A．冶炼铝：铝土矿无水Al B． C．海带提碘：海带海带灰 D．工业制硫酸： 【例4】中国“天向一号”探测器用于火星探测，搭载全球最先进的三结砷化镓太阳能电池阵为其提供动力，一种从砷化镓废料(主要成分为，含、、等杂质)中回收单质镓和砷的化合物的工艺流程如图所示： 已知：①“碱浸”时中Ga以的形式进入溶液。 ②Ga与Al位于同一主族，性质相似，向溶液中通入，有沉淀析出。 ③离子完全沉淀时的pH：为8，为5.6。 下列说法正确的是 A．“碱浸”时，发生的离子方程式为 B．“滤渣①”的成分为，，“滤渣③”的成分为 C．“调pH①”时，为使得杂质离子沉淀完全，可通入过量的 D．“系列操作”为蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥 【例5】从含有，等的废催化剂中提取金属钛和五氧化二钒的工艺流程如下图所示： 已知：钛酸钠难溶于水；价V在酸性溶液中以形式存在。 (1)基态V原子的价层电子排布图为 ；的空间结构名称是 。 (2)由制取时，通入的作用是 。 (3)“高温碱浸”时生成钛酸钠的离子方程式为 。 (4)图中由制取的化学方程式为 。 (5)“沉钒”时，溶液的控制在8左右，沉钒率高，低于7.5或高于8时沉钒率均低，其原因是 。 (6)“沉钒”后要进行过滤、洗涤，判断已洗净的实验操作和现象是 。 (7)测定回收所得样品的纯度：称取样品，用稀硫酸溶解配制得溶液。量取溶液于锥形瓶中，加入过量的溶液，再用标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液。计算得样品的纯度为 。(杂质不参与反应) (已知：，) 第22讲 铜及其化合物、金属矿物的开发与利用 （练习） 一、选择题：本题共15小题，每小题3分，共45分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求． 1．我国晋朝傅玄的《傅鹑觚集·太子少傅箴》中写道：“夫金木无常，方园应行，亦有隐括，习与性形。故近朱者赤，近墨者黑。”这里的“朱”指的是 A．Fe2O3 B．Cu2O C．HgS D．Cu 2．除了金、铂等极少数金属，绝大多数金属元素以化合物的形式存在于自然界。下列有关金属冶炼的说法错误的是 A．工业上常电解熔融的MgCl2冶炼金属镁： B．工业上冶炼金属铝常用的方法：： C．工业上可直接加热HgO冶炼Hg： D．工业上常利用铝热反应大规模冶炼铁： 3．下列实验装置及描述正确的是 A．利用图甲可测量锌与稀硫酸反应的反应速率 B．利用图乙可验证FeCl3与KI的反应是可逆反应 C．利用图丙可制得SO2 D．利用图丁可测醋酸的浓度 4．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，可用作传输电流 B．熔沸点较高，可用作催化反应 C．具有氧化性，可用作检验醛基 D．能使蛋白质变性，可用于消毒饮用水 5．中国古代涉及的“铜”文化丰富多彩。下列说法错误的是 A．“青铜器时期”早于“铁器时期”的原因之一是铜比铁稳定 B．诗句“庐山山南刷铜绿”中的“铜绿”借指的是的颜色 C．铸造“铜钱儿”用的材料黄铜是单质铜 D．“石胆化铁为铜”中涉及金属键的断裂 6．下列有关化合物性质的叙述正确的是 A．合金和合金可以作为储氢材料 B．炉甘石(主要成分)与碳在高温下生成和 C．在空气中燃烧，生成的氧化物中阴阳离子个数比为 D．与浓硝酸反应生成的产物都属于电解质 7．38.4gCu与一定量的浓硝酸恰好完全反应生成、、NO的混合气体，将这些气体通入溶液中，所有气体恰好被完全吸收，得到和的混合溶液，该溶液中和的物质的量之比为 A．2：3 B．3：2 C．3：5 D．5：3 8．下列关于金属冶炼方法的说法中，错误的是 A．电解熔融氧化铝冶炼铝，利用了电解池原理 B．用热还原法冶炼铁，常用焦炭或一氧化碳作还原剂 C．金属钠的冶炼可采用热分解法，加热氯化钠获得钠单质 D．湿法炼铜的原理是铁与硫酸铜溶液发生置换反应 9．工业用镁还原制备金属，工艺流程如图所示。下列说法正确的是 A．原子的价电子轨道表示式为 B．工业上可通过电解熔融制取金属 C．用金属还原过程中需要通入作保护气 D．“真空蒸馏”的目的是使气化，实现与的分离 10．下列与化学有关的文献或诗文，理解正确的是 A．《问刘十九》中写道：“绿蚁新醅酒，红泥小火炉”，“新醅酒”即新酿的酒，在酿酒的过程中，葡萄糖发生了水解反应 B．《格物粗谈果品》中记载：“红柿摘下未熟，每篮用木瓜三枚放入，得气即发，并无涩味”，文中的“气”指乙烯，将“气”通入水中很快可生成乙醇 C．《天工开物》中有如下描述：“世间丝、麻、裘、褐皆具素质，而使殊颜异色得以尚焉……”文中的“丝”和“麻”的化学成分相同 D．《抱朴子内篇》记载：“曾青涂铁，铁赤色如铜”描述了湿法炼铜的原理 11．将1.76g镁铜合金投入20mL一定浓度的硝酸中，合金完全溶解，产生NO和NO2混合气体896mL（不考虑其他气体，体积折算为标准状况下，假设此条件下NO2为气态），反应结束后向溶液中加入120mL1mol·L-1NaOH溶液，恰好使溶液中的金属阳离子全部转化为沉淀3.12g。若将盛有896mL该混合气体的容器倒扣在水中，通入一定体积的氧气，恰好可将该混合气体完全转化。下列说法错误的是 A．Mg与Cu的物质的量比值为3：1 B．NO和NO2的体积比为1：1 C．原硝酸的浓度为8mol·L-1 D．通入的O2的体积（标准状况下）V=448mL 12．为解决铜与稀硝酸反应过程中装置内氧气对实验现象的干扰，以及实验后装置内氮氧化物的绿色化处理问题。某实验小组对装置进行微型化改造，设计如图所示的装置（试管底部有孔隙）。下列说法错误的是 A．装置内发生的化学反应方程式为： B．实验开始前需除去试管内的氧气，可拉动注射器B C．该装置可通过控制止水夹和注射器来控制反应的开始与停止 D．实验终止时，需将铜丝提拉上来后再拉动注射器A 13．某课外小组为探究金属铜的还原性，进行如下实验：①将金属铜投入用酸化的的溶液中，现象不明显②将金属铜投入用盐酸酸化的的溶液中，铜粉溶解，溶液变为蓝绿色③将金属铜投入用酸化的的溶液中，铜粉溶解，溶液变为深棕色[经检验含]，无气泡生成。下列分析正确的是 A．①说明的溶液不与铜粉反应 B．②证明氧化性还原性 C．③中的生成速率一定小于被还原的速率 D．在①中加入少量绿矾，铜粉可溶解，溶液变为深棕色 14．向Cu、Cu2O和CuO组成的混合物中加入1 L 0.6 mol·L-1 HNO3溶液恰好使混合物溶解，同时收集到2 240 mL NO气体(标准状况)。已知：Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O。下列说法不正确的是 A．上述体现酸性的硝酸与体现氧化性的硝酸的物质的量之比为5∶1 B．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32 g C．Cu2O跟稀硝酸反应的离子方程式为3Cu2O+14H++2=6Cu2++2NO↑+7H2O D．若混合物中含0.1 mol Cu，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 15．锗在航空航天测控、核物理探测、光纤通讯、红外光学、化学催化剂、生物医学等领域有广泛而重要的应用。一种从二氧化锗粗品(主要含、)中制备锗的工艺流程如下： 已知：i.与的性质相似； ii.易水解，的沸点为86.6℃； iii.，与盐酸反应生成有毒的。 下列说法正确的是 A．“蒸馏”时改用1盐酸可节省原料，同时不影响产率 B．工业上对高纯和的混合物进行电解制备硅锗合金，则产品在阳极区生成 C．“水解”反应的化学方程式为 D．若“氧化”的目的是将氧化为，则该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶1 二、非选择题：本题共5小题，共55分。 16．铜及其化合物在生产、生活中有着广泛的应用。回答下列问题： (1)纳米铜是性能优异的超导材料，工业上以辉铜矿(主要成分为)为原料制备纳米铜粉，中铜元素的化合价为 价。 (2)无水常用于检验物质中是否含有水，吸水后会形成 色晶体，俗称 。 (3)的名称为碱式碳酸铜，是铜绿、孔雀石的主要成分，受热分解可生成黑色的CuO，化学方程式为 。 (4)常用作媒染剂、杀虫剂等。Cu与稀盐酸在持续通入空气的条件下反应生成，对该反应有催化作用，其催化原理如图所示。的化学式为 。 (5)CuCl广泛应用于化工和印染等行业。在高于300℃，HCl气流中热分解可以制备CuCl，其中HCl的作用是 。 17．铜是生活中一种非常重要的金属，黄铜矿是炼铜的最主要矿物，火法炼铜时涉及反应： (1)O的基态原子的轨道表示式为 ，其最高能级的原子轨道形状为 。 (2)O的电负性 (填“>”或“<”)S的电负性，的价层电子排布式为 。 (3)Cu元素位于周期表的 区，Cu和Zn的部分电离能数据如表所示。观察数据可知，从结构上解释其原因为 。 元素 Cu Zn 电离能 746 906 1985 1733 (4)为探究铜与浓硫酸反应，制取二氧化硫并检验其相关性质(a~d均为浸有相应试液的棉花)。 ①上述原理制备：的化学反应方程式为 。 ②当a处出现 现象时可验证：具有氧化性，b、c处均观察到棉花颜色褪去，分别体现了：的性质有 、 。 ③反应一段时间后，试管底部有灰白物质产生，溶液呈无色，为确定产物有硫酸铜的实验操作是 。 (5)下图为分解的热重曲线(TG图)，即胆矾受热分解过程中固体质量变化曲线，另一条曲线为反映体系热量变化情况的图像(DSC图)，Q的数值已省略。根据图像推测： ①左右，有两个DSC的吸热峰，此时胆矾分解生成的氧化物有SO、 和 (填化学式)； ②发生反应的化学方程式为 。 18．部分含铜物质的分类与相应化合价关系如图1所示，胆矾受热分解过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如图2所示。回答下列问题： (1)将图1中可溶性的f与a同时加入含的电镀废液中，可将转化为沉淀而除去，该反应的离子方程式为 。 (2)图1中d的新制悬浊液可用于测定血液中葡萄糖的含量，该反应的现象为 。 (3)综合考虑环保和成本，设计由图1中a制备硫酸盐溶液的合理实验方案： 。 (4)结合图2信息推测：b和c中，高温下更稳定的是 (填化学式)，其理由为 。 (5)由图2推断：时固体物质的化学式为 。 (6)胆矾中水分子与铜离子的结合方式 (填“相同”或“不同”)，其理由为 。 19．可广泛用于工业、医疗行业，工业因含杂质不得供药用。不溶于水，易溶于稀酸，能缓慢吸收水和二氧化碳而变质。 【工业制备】 工业由粗锌粉与氧气反应制得，类似装置如下： (1)仪器X的名称 ，装置C中的试剂为 。 (2)制备正确的连接顺序是a→ (填接口的小写字母，仪器不能重复使用)。 【药用制备及测定】 药用制备及测样品纯度流程如下： 溶液沉淀 细粉状计算、得结论 (3)步骤Ⅰ中发生主要反应的离子方程式为 。 (4)步骤Ⅱ中减压过滤的优点是 ；判断沉淀洗净的具体操作是 。 (5)步骤Ⅲ中判断煅烧完全的实验操作和现象是 。 (6)步骤Ⅳ、Ⅴ中以与以形成整合物为原理测定样品含量，具体操作如下：取样品于烧杯中加酸溶解，配制成溶液后取至锥形瓶中，加少许指示剂，再用标准溶液滴定至终点时，平均消耗标准溶液，则测得样品纯度为 %。 20．某小组在探究的还原产物组成及其形态过程中，观察到的实验现象与理论预测有差异。根据实验描述，回答下列问题： (1)向溶液加入5滴溶液，振荡后加入葡萄糖溶液，加热。 ①反应产生的砖红色沉淀为 (写化学式)，葡萄糖表现出 (填“氧化”或“还原”)性。 ②操作时，没有加入葡萄糖溶液就加热，有黑色沉淀生成。用化学反应方程式说明该沉淀产生的原因： 。 (2)向溶液中加入粉使蓝色完全褪去，再加入盐酸并加热至溶液中无气泡产生为止。过滤得固体，洗涤并真空干燥。 ①加入盐酸的目的是 ②同学甲一次性加入粉，得到红棕色固体，其组成是 (填标号)。 a．    b．包裹    c．    d．和 ③同学乙搅拌下分批加入粉，得到黑色粉末X。分析结果表明，X中不含和。关于X的组成提出了三种可能性：Ⅰ ；Ⅱ 和；Ⅲ ，开展了下面2个探究实验： 由实验结果可知，X的组成是 (填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。从物质形态角度分析，X为黑色的原因是 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 备战2026年高考化学【一轮·夯基提能】精讲精练复习讲义 第22讲 铜及其化合物、金属矿物的开发与利用 （讲义） 讲义 夯基·知识精讲 【知识点1】单质铜的性质及用途+5道例题 【知识点2】铜的化合物的性质与用途+5道例题 【知识点3】铜的冶炼“三方法”+5道例题 【知识点4】金属材料+5道例题 【知识点5】金属矿物的开发利用+5道例题 练习 提能·课后精练 选择题： 15 题 非选择题： 5 题 建议时长： 75 分钟 实际时长： 分钟 【知识点1】单质铜的性质及用途 1、铜元素在元素周期表中位于第四周期第ⅠB族。铜是硬度较小的紫红色固体，具有良好的延展性、导电性和导热性，不能被磁体吸引。 2、化学性质 （1）铜与非金属反应 反应物 化学方程式 非金属 O2 ①常温下潮湿的空气中生成铜锈： 2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3(碱式碳酸铜，绿色) ②在空气中加热：2Cu＋O22CuO(黑色固体)，利用此反应可除去混在H2、CO中的少量O2。 S 2Cu＋SCu2S(黑色固体) Cl2 Cu＋Cl2CuCl2(棕黄色烟) （2）铜与强氧化性酸反应 氧化性酸 浓硫酸 Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O，此反应中当Cu过量时，H2SO4也不能完全反应。此反应不适用于制备CuSO4，因为会产生污染性气体SO2且H2SO4的利用率低。 浓硝酸 Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 稀硝酸 3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O （3）铜与非强氧化性酸反应 Cu与稀硫酸不反应，但在加热条件下，将氧气通入铜粉和稀硫酸的混合物中可发生反应 2Cu＋O2＋2H2SO42CuSO4＋2H2O。 （4）铜与某些盐溶液反应 盐 AgNO3溶液 Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋ FeCl3溶液 Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋，工业上用FeCl3溶液做“腐蚀液”，腐蚀多余的铜箔，制作印刷电路板。 （5）铜与硫化氢或硫化钠等可溶性硫化物反应生成CuS： Cu2＋＋H2S===CuS↓＋2H＋、Cu2＋＋S2－===CuS↓。 3、用途： （1）在电气和电子工业中主要用于制造电线、通讯电缆等； （2）建筑业上用铜制造水管及其他排水设施，具有独特的杀菌功能。 【例1】设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 A．与足量的浓硝酸或稀硝酸发生反应时，转移的电子数是 B．含的浓硫酸与足量的铜反应，转移的电子数为 C．溶液中含有的氧原子数为 D．和混合物中含有的氮原子数目为 【答案】A 【详解】A．6.4g Cu的物质的量为=0.1 mol，与足量硝酸反应时，Cu被氧化为Cu2+，每个Cu原子失去2个电子，转移电子数为0.1×2NA =0.2NA，A正确； B．98g H2SO4的物质的量为=1 mol，与Cu反应时，浓硫酸随反应变稀后反应停止，实际参与反应的H2SO4少于1 mol，转移电子数小于NA，B错误； C．Na2SO4溶液中溶质含0.4NA氧原子，但溶剂水也含大量氧原子，总氧原子数远大于0.4NA，C错误； D．46gNO2和N2O4混合物的最简式为NO2，总物质的量为=1mol，含氮原子数目为NA，D错误； 故选A。 【例2】为了测定铁铜合金的组成，将铁、铜合金加入某浓度的稀硝酸中，待合金完全溶解后，共收集到气体（标准状况下），并测得反应后溶液中的浓度为。若反应前后溶液的体积变化忽略不计，则下列判断正确的是 A．向反应后的溶液中加入过量铁粉，最多可溶解铁粉 B．上述合金中铁与铜的质量之比为 C．向反应后的溶液中加入足量的溶液，最多生成的沉淀 D．原硝酸的物质的量浓度为 【答案】A 【详解】，，生成NO的物质量为，设Fe的物质的量为x，Cu的物质的量为y，，，解得，。反应后溶液中有0.1mol，0.15mol，0.1mol。 A．反应后溶液中剩余的、和均可与反应，0.1mol消耗0.025molFe同时生成0.025mol，，，最多溶解Fe的物质的量为，为13.3g，A正确； B．合金中铁与铜的物质的量分别为0.1mol和0.15mol，质量比为，B错误； C．生成Fe(OH)3和Cu(OH)2的物质的量分别为0.1mol和0.15mol，总质量为25.4g，C错误； D．0.1molFe消耗0.4mol，0.15molCu消耗0.4mol，反应后溶液中剩余0.1mol。原硝酸的物质的量为0.9mol，浓度为4.5mol/L，D错误； 故选A。 【例3】0.6molCu与一定量浓硝酸恰好完全反应生成氮的氧化物，这些氧化物恰好溶解在NaOH溶液中得到和的混合溶液，反应过程及有关数据如图所示。 下列有关判断不正确的是 A．氮的氧化物和NaOH溶液反应时，NO作还原剂 B．若浓硝酸体积为200mL，则其物质的量浓度为11mol/L C．生成和 D．混合气体中的物质的量是0.1mol 【答案】C 【详解】0.6molCu与浓硝酸恰好完全反应生成一氧化氮、二氧化氮、四氧化二氮，这些氧化物恰好溶解在NaOH溶液中得到和的混合溶液。硝酸铜的物质的量为0.6mol，所以硝酸铜中硝酸根离子物质的量为1.2mol，氢氧化钠的物质的量为1mol，根据和的混合溶液中钠元素与氮元素守恒，所以n(N)=1mol，所以浓硝酸的物质的量为1.2mol+1mol=2.2mol。 A．氮的氧化物和NaOH溶液反应生成硝酸钠和亚硝酸钠，NO转化为高价态氮，所以作还原剂，A正确； B．若浓硝酸体积为200mL，则其物质的量浓度为，B正确； C．由题意可知0.9 mol氮的化合物转化为钠盐的量为1mol，则混合气体中四氧化二氮的物质的量是1mol-0.9mol=0.1mol，由得失电子守恒可知，0.6molCu失去的电子等于HNO3到NaNO2得到的电子，0.6×2= n（NaNO2）×（5-3）, n（NaNO2）=0.6mol，由Na原子守恒可以知道n（NaOH）=n（NaNO2）+n（NaNO3），则n（NaNO3）=1mol-0.6mol=0.4mol，C错误； D．由题意可知0.9 mol氮的化合物转化为钠盐的量为1mol，则混合气体中四氧化二氮的物质的量是1mol-0.9mol=0.1mol，D正确； 故选C。 【例4】一定温度下，探究铜与稀反应过程如图，下列说法错误的是 A．产生无色气体的离子方程式是 B．步骤Ⅲ反应速率比I快的原因是 ，使增大 C．无色气体变红棕色的化学方程式是 D．当活塞不再移动时，再抽入空气，铜会继续溶解 【答案】B 【详解】铜与稀硝酸反应生成硝酸铜和一氧化氮、水，得到的无色气体是一氧化氮，抽入空气后发生反应，振荡后，反应速率加快，说明二氧化氮对反应具有催化作用，据此分析回答。 A．Cu和稀HNO3反应生成硝酸铜、一氧化氮、水，产生无色气体，离子方程式为，A正确； B．由分析可知，步骤Ⅲ反应速率比I快的原因是二氧化氮对反应具有催化作用，B错误； C．一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮为红棕色，过程Ⅱ中气体变成红棕色的反应为，C正确； D．当活塞不再移动时，再抽入空气，NO与氧气、水反应生成硝酸，因此铜可以继续溶解，D正确； 故选B。 【例5】同学们利用如图所示的装置探究浓硝酸、稀硝酸分别与铜反应的实验。 已知：硝酸铜溶液呈蓝色，NO2的饱和溶液呈黄色。 请回答下列问题： (1)仪器a的名称是 ；实验室保存硝酸通常盛放在棕色试剂瓶中，请用化学方程式说明原因： 。 (2)甲同学使用稀硝酸进行实验，并记录实验现象。 ①补全该实验的现象：铜丝逐渐变细， 。 ②铜与稀硝酸反应的离子方程式为 。 (3)乙同学使用浓硝酸进行实验，观察到反应剧烈，铜丝逐渐变细，溶液变绿，产生红棕色气体。 ①乙同学推测反应后溶液呈绿色的原因是NO2在溶液中达到饱和。请设计实验验证他的推测是否正确： 。 ②实验中产生的红棕色气体可以被NaOH溶液吸收，生成NaNO2和NaNO3，写出该反应的化学方程式： 。 (4)丙同学使用铁丝和浓硝酸在常温下进行实验，铁丝与浓硝酸接触一段时间后，一直没有观察到明显的实验现象，请解释出现这种情况的原因： 。 【答案】 (1)具支试管 4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O (2)产生无色气体，该气体遇空气变为红棕色，溶液变蓝 3Cu+8H++2=3Cu2++2NO↑+4H2O (3)取少量该绿色溶液置于试管中，向其中加入适量蒸馏水，若溶液变为蓝色，则推测正确（或其他合理答案） 2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O (4)常温下铁丝表面被浓硝酸氧化，生成一层致密氧化膜，这层氧化膜阻止了浓硝酸与铁丝进一步反应（或其他合理答案） 【详解】（1）由仪器的外形可知，a为具支试管；验室保存硝酸通常盛放在棕色试剂瓶中，原因是硝酸见光易分解，化学方程式为4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O； （2）①稀硝酸与铜反应生成硝酸铜、NO和水，NO为无色气体，与O2反应生成红棕色的NO2，硝酸铜的溶液为蓝色，因此现象是铜丝逐渐变细，产生无色气体，该气体遇空气变为红棕色，溶液变蓝； ②Cu与稀硝酸反应生成硝酸铜、NO和水，离子方程式为3Cu+8H++2=3Cu2++2NO↑+4H2O； （3）①硝酸铜溶于水为蓝色，NO2为红棕色，溶于水后溶液混合为绿色，为证明这一推测，可以向呈绿色的溶液中加入H2O稀释，发生3NO2+H2O=2HNO3+NO反应，若溶液变蓝色，说明溶液中溶解了NO2； ②实验中产生的红棕色气体NO2可以被NaOH溶液吸收，生成NaNO2和NaNO3，该反应的化学方程式为2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O； （4）浓硝酸具有强氧化性，常温下铁丝表面被浓硝酸氧化，生成一层致密氧化膜，该现象为钝化，这层氧化膜阻止了浓硝酸与铁丝进一步反应。 【知识点2】铜的化合物的性质与用途 1．氧化铜和氧化亚铜 名称 氧化铜(CuO) 氧化亚铜(Cu2O) 颜色 黑色 砖红色 与酸反应(H＋) CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O Cu2O＋2H＋=== Cu2＋＋Cu＋H2O 与H2反应 CuO＋H2Cu＋H2O Cu2O＋H22Cu＋H2O 与CO反应 CuO＋COCu＋CO2 Cu2O＋CO2Cu＋CO2 转化关系 4CuO2Cu2O＋O2↑ 2．氢氧化铜 （1）物理性质：不溶于水的蓝色固体。 （2）化学性质及应用 反应①：Cu(OH)2CuO＋H2O。（受热分解，生成黑色固体） 反应②：Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O。（与酸等反应，生成蓝色溶液） 反应③：CH3CHO＋2Cu(OH)2＋NaOHCH3COONa＋Cu2O↓＋3H2O（弱氧化性，与醛反应生成砖红色沉淀） 反应④：Cu(OH)2＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4](OH)2＋4H2O（与氨水反应，生成深蓝色溶液） （3）用途：检验醛基，医疗上常用于糖尿病的检查。 3．CuSO4·5H2O （1）CuSO4·5H2O即五水合硫酸铜，蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾。 （2）无水CuSO4为白色粉末，遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)可作为水的检验依据，不能作为水蒸气的吸收试剂用于除杂或干燥。 （3）用途：硫酸铜和石灰乳的混合液是农药波尔多液，是一种良好的杀菌剂，可用于防治多种作物的病虫害。（铜盐溶液有毒，因为Cu2＋是一种重金属离子，能使蛋白质变性而失去生理活性。） 4．碱式碳酸铜 碱式碳酸铜的化学式为Cu2(OH)2CO3，是铜绿的成分，是铜在潮湿的空气中被锈蚀的结果，其受热分解的化学方程式为Cu2(OH)2CO32CuO＋CO2↑＋H2O。 5．“铜”的颜色与溶解性 物质 颜色 状态及溶解性 Cu 紫红色、金属光泽 固态，难溶于非氧化性酸，易溶于强氧化性酸 CuO 黑色 粉末，可溶于酸溶液 Cu2O 砖红色 固体，难溶于水，可溶于酸溶液(生成Cu和Cu2＋) CuCl，CuI 白色 粉末，难溶于水 CuS 黑色 粉末，难溶于水及非氧化性强酸 CuSO4 白色 粉末，易溶于水，水溶液呈蓝色 CuSO4·5H2O 蓝色 晶体 Cu2(OH)2CO3 绿色 粉末，难溶于水，可溶于酸溶液 Cu(OH)2 蓝色 难溶于水，可溶于酸溶液 [Cu(NH3)4]2＋ 深蓝色 络合离子，溶于水 【例1】“价-类”二维图是从元素化合价和物质所属类别两个维度认识元素及其化合物性质的坐标图。如图是铜元素的“价-类”二维图，下列说法错误的是 A．物质A能与稀硫酸反应生成E B．物质B的化学式为 C．物质C能与稀硫酸反应生成E D．物质D能与稀硫酸反应生成E 【答案】A 【详解】A点对应的物质属于单质，铜元素的化合价为零，为铜单质，物质B属于氧化物，铜元素的化合价为，氧元素显价，则物质B的化学式为Cu2O；物质C属于氧化物，铜元素的化合价为，氧元素显价，则物质C为氧化铜（CuO）；物质D属于碱，铜元素的化合价为价，氢氧根显价，则物质D为氢氧化铜，据此分析解题。 A．A点对应的物质属于单质，铜元素的化合价为零，为铜单质，铜在金属活动性顺序中排在氢后，则铜不能与稀硫酸反应，故A说法错误； B．物质B属于氧化物，铜元素的化合价为，氧元素显价，则物质B的化学式为，故B说法正确； C．物质C属于氧化物，铜元素的化合价为，氧元素显价，则物质C为氧化铜（CuO），氧化铜和稀硫酸反应生成硫酸铜（E）和水，故C说法正确； D．物质D属于碱，铜元素的化合价为价，氢氧根显价，则物质D为氢氧化铜（Cu(OH)2），氢氧化铜和稀硫酸反应生成硫酸铜（E）和水，故D说法正确； 故选：A。 【例2】氯化亚铜(，难溶于水，在空气中易被氧化)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。工业上以废铜泥［含、、及少量金属］为原料制备的工艺流程如图。下列说法正确的是 A．“灼烧”可将废铜泥转化为金属氧化物 B．“除杂”过程加入时，温度越高，除杂效果越好 C．在实验室模拟“过滤”步骤时使用的主要玻璃仪器为分液漏斗 D．“还原”后“溶液”呈碱性 【答案】A 【详解】在空气中灼烧废铜泥可将铜、铁元素转化为相应的氧化物，所得氧化物加入硫酸酸浸，CuO和铁的氧化物溶解，酸浸液中主要为硫酸铜、硫酸铁、硫酸亚铁、过量的硫酸，除杂过程中加入过氧化氢和氢氧化钠溶液，可将亚铁离子氧化成铁离子，然后铁离子转化成氢氧化铁沉淀而除去，过滤得到的滤液为硫酸铜溶液，向其中加入亚硫酸钠和氯化钠后可得到CuCl。 A．“灼烧”过程中，废铜泥中的金属元素转化为金属氧化物，硫元素转化为气体逸出，所以“灼烧”可将废铜泥转化为金属氧化物，A正确； B．若温度过高，过氧化氢会分解，减弱除杂效果，B错误； C．在实验室模拟“过滤”步骤时使用的主要玻璃仪器为漏斗、玻璃棒、烧杯，C错误； D．“还原”时溶液中的被还原为，再结合生成CuCl沉淀，而被氧化为，根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒可确定反应的离子方程式为，所以“还原”后“溶液”呈酸性，D错误； 故选Ａ。 【例3】已知CuO高温灼烧生成，与发生反应：。将高温灼烧后的CuO样品投入足量稀硫酸中得到混合溶液，下列说法不正确的是 A．在高温条件下，比CuO更稳定 B．与酸反应时，既是氧化剂又是还原剂 C．若样品投入足量稀硫酸中有固体剩余，则说明CuO已分解 D．若有参加反应，则转移电子数为 【答案】D 【详解】A．二者稳定性需要根据所处条件分析，在温度不是很高时CuO比氧化亚铜稳定，在高温的时候，CuO经高温灼烧生成Cu2O，则在高温条件下氧化亚铜比氧化铜稳定，故A正确； B．反应中Cu元素的化合价部分从+1价升高到+2价，部分降低到0价，则既是氧化剂又是还原剂，故B正确； C．CuO与稀硫酸反应生成可溶的硫酸铜，Cu2O与稀硫酸反应生成可溶的硫酸铜和不溶于酸的Cu，因此若样品投入足量稀硫酸中有固体剩余，则说明CuO已分解，故C正确； D．反应中，1mol氧化亚铜完全反应转移1mol电子，7.2gCu2O物质的量为0.05mol，0.05mol氧化亚铜完全反应转移了0.05mol电子，转移电子数为0.05NA，故D错误； 故答案为D。 【例4】实验室以(NH4)2CO3和Cu(OH)2为原料制备高纯Cu2(OH)2CO3的方法如下： (1)“浸取”时，加料完成后，保持反应温度不变，提高铜元素浸出率的方法有 (答两点)。 (2)“蒸氨”在如图所示的实验装置中进行。 ①三颈烧瓶中发生反应的化学方程式为 。 ②实验采用三个盛有水的洗气瓶吸收尾气的目的为 ；与上图所示洗气瓶相比，采用三个如图所示装置的优点为 。 ③实验采用真空泵持续抽气，稳定的气流有利于真空泵的使用。实验中控制反应温度由80℃升高至95℃，采用变温加热操作的原因为 。 (3)已知：①； ② ； ③沉淀速率过快时，Cu(OH)2絮状沉淀易裹挟杂质。 以CuSO4∙5H2O固体为原料，补充完整制备纯净Cu(OH)2的实验方案：取一定质量的CuSO4∙5H2O固体分批加入蒸馏水中，搅拌至完全溶解， ，低温烘干。(须使用的试剂：浓氨水、1mol∙L-1 NaOH溶液、0.1mol∙L-1 BaCl2溶液、蒸馏水) 【答案】 (1)加快搅拌速率、延长浸取时间 (2) 提高氨气吸收率，防止污染空气 增大气体与水的接触面积，提高氨气吸收率；组装简单且气密性更好 反应初期反应物浓度高，温度较低可避免分解产生气体的速率过快；随着反应物浓度降低，升高温度有利于提高分解产生气体的速率，以上均有利于获得稳定的气流 (3)边搅拌边向溶液中滴加浓氨水至产生的沉淀完全溶解，滴加1mol∙L-1 NaOH溶液，直至向静置后的上层清液中继续滴加NaOH溶液无沉淀生成，过滤；用蒸馏水洗涤沉淀，直至向最后一次洗涤滤液中滴加0.1mol∙L-1 BaCl2溶液无明显现象 【详解】（1）“浸取”时，加料完成后，保持反应温度不变，可通过增大接触时间、增大接触面积提高铜元素浸出率，具体方法有：加快搅拌速率、延长浸取时间。 （2）①三颈烧瓶中，通过蒸氨，Cu(NH3)2CO3转化为Cu2(OH)2CO3，同时生成二氧化碳气体，发生反应的化学方程式为。 ②实验产生的氨气是大气污染物，需要进行处理，以防污染大气，则采用三个盛有水的洗气瓶吸收尾气的目的为提高氨气吸收率，防止污染空气；图中装置为一整体，不需另加导管，且密封性好，氨气与水的接触面积大，吸收效果好，则与上图所示洗气瓶相比，采用三个如图所示装置的优点为：增大气体与水的接触面积，提高氨气吸收率；组装简单且气密性更好。 ③在整个蒸氨过程中，溶液的浓度由大到小，实验中控制反应温度由80℃升高至95℃，可控制气体的生成速率，则采用变温加热操作的原因为：反应初期反应物浓度高，温度较低可避免分解产生气体的速率过快；随着反应物浓度降低，升高温度有利于提高分解产生气体的速率，以上均有利于获得稳定的气流。 （3）以CuSO4∙5H2O固体为原料制备纯净Cu(OH)2，若直接滴加NaOH，生成Cu(OH)2的速率过快，Cu(OH)2絮状沉淀易裹挟杂质，若先将Cu2+转化为[Cu(NH3)4]2+，再转化为Cu(OH)2，可控制生成Cu(OH)2的速率，使Cu(OH)2缓慢生成，则实验方案为：取一定质量的CuSO4∙5H2O固体分批加入蒸馏水中，搅拌至完全溶解，边搅拌边向溶液中滴加浓氨水至产生的沉淀完全溶解，滴加1mol∙L-1 NaOH溶液，直至向静置后的上层清液中继续滴加NaOH溶液无沉淀生成，过滤；用蒸馏水洗涤沉淀，直至向最后一次洗涤滤液中滴加0.1mol∙L-1 BaCl2溶液无明显现象，低温烘干。 【点睛】须使用的试剂：浓氨水，也暗示我们在设计实验方案时，应往CuSO4溶液中先加入氨水。 【例5】某小组对的性质进行研究。 已知：CuCl是不溶于水的白色固体，[CuCl2]-无色，[CuCl4]2-黄色。 (1)预测的性质 ①从氧化还原角度分析： 。 ②从物质分类角度分析：属于金属氧化物，可能和酸反应。 …… (2)探究和酸的反应 实验 加入的试剂 现象 1 固体缓慢溶解，一段时间后有无色气泡产生，溶液逐渐变蓝，液面上方出现红棕色气体 2 溶液逐渐变蓝，试管底部有红色固体 3 固体先逐渐变成灰白色，继续加酸，固体全部溶解，得到无色溶液，较长时间保持无色 4 固体迅速溶解，得到黄色溶液 ①用化学方程式解释实验1液面上方出现红棕色气体的原因 。 ②写出实验2中反应的离子方程式 。 ③用平衡移动原理解释实验3中灰白色固体溶解的原因 。 ④查阅资料：可以将盐酸溶液中的氧化为，写出反应的离子方程式 。对比实验3和4，分析实验3中未被氧化的原因： 假设1：较低， 。 假设2：较低，的还原性较弱。 补充实验证实假设1和假设2均成立。 序号 实验 加入试剂 现象 Ⅰ a 溶液变黄 Ⅱ b 溶液变黄 a是 。b是 。 (3)检验 实验室久置的呈暗黑色，设计实验证实未完全变质 （填实验操作和现象）。 【答案】 (1)中铜元素是+1价，既有氧化性又有还原性 (2) 和生成降低，CuCl的溶解平衡正向移动 氧化性较弱 较浓硫酸 NaCl固体 (3)取少量暗黑色固体于试管中，加入过量的稀硫酸，充分反应后，溶液中有红色固体剩余；或取少量暗黑色固体于试管中，加入过量的稀硝酸，有气泡产生，液面上方出现红棕色 【详解】本实验的目的是探究Cu2O的性质，从氧化还原角度分析预测Cu2O既有氧化性又有还原性，接下来探究Cu2O与酸的反应，与反应时，Cu2O被氧化为硝酸铜，同时生成NO；与反应时，是歧化反应，生成硫酸铜和单质铜；与反应时，先生成CuCl固体，后固体溶解；与反应时，得到黄色溶液，应该得到[CuCl4]2-，接下来通过补充实验探究生成[CuCl4]2-的原因； （1）①Cu2O中铜元素是+1价，从氧化还原角度分析预测Cu2O既有氧化性又有还原性； （2）①根据题意可知，实验1液面上方出现红棕色气体的原因是2NO+O2═2NO2； ②根据题意可知，实验2中反应的离子方程式为：Cu2O+2H+═Cu+Cu2++H2O； ③用平衡移动原理解释实验3中灰白色固体溶解的原因是CuCl(s)⇌Cu+(aq)+Cl-(aq)，Cu+和Cl-生成[CuCl2]-；c(Cu+)降低，CuCl的溶解平衡正向移动； ④查阅资料：O2可以将盐酸溶液中的[CuCl2]-氧化为[CuCl4]2-，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，该反应的离子方程式为：4[CuCl2]-+O2+4H++8Cl-=4[CuCl4]2-+2H2O，对比实验3和4，分析实验3中[CuCl2]-未被氧化的原因： 假设1：c(H+)较低，O2氧化性较弱， 假设2：c(Cl-)较低，[CuCl2]-的还原性较弱， 根据题意可知，反应3得到的溶液含有[CuCl2]-，溶液是无色的，若变黄，即[CuCl2]-转化为[CuCl4]2-，结合假设1、2，所以试剂a可是较浓硫酸，直接把[CuCl2]-氧化为[CuCl4]2-，试剂b可以是NaCl固体，实现反应：4[CuCl2]-+O2+4H++8Cl-=4[CuCl4]2-+2H2O； （3）实验室久置的Cu2O呈暗黑色，设计实验证实Cu2O未完全变质，方案为：取少量暗黑色固体于试管中，加入过量的稀硫酸，充分反应后，溶液中有红色固体剩余；或取少量暗黑色固体于试管中，加入过量的稀硝酸，有气泡产生，液面上方出现红棕色。 【知识点3】铜的冶炼“三方法” 1、高温炼铜：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜)。 2CuFeS2＋4O2Cu2S＋3SO2＋2FeO(炉渣) 2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2 2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑ 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。 2、湿法炼铜：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。 3、生物炼铜：“吃岩石的细菌”能耐受铜盐的毒性，并能利用空气中的氧气氧化硫化铜矿石，然后将不溶性的硫化铜转化为可溶性的硫酸铜。 【例1】从石器时代到青铜器时代，再到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展历程和水平。下列关于金属冶炼的说法正确的是 A．制钠：高温分解NaCl制备Na B．炼铁：用焦炭和空气反应产生的CO2在高温下还原铁矿石中铁的氧化物 C．制铜：“曾青(CuSO4)得铁，则化为铜”《淮南子》的过程发生置换反应 D．制铝：将Al(OH)3溶于盐酸中，电解所得AlCl3溶液 【答案】C 【详解】A．制钠：电解熔融的氯化钠制备钠，A错误； B．炼铁：用焦炭和空气反应产生的一氧化碳在高温下还原铁矿石中铁的氧化物，B错误； C．制铜：“曾青(CuSO4)得铁，则化为铜”，利用铁与硫酸铜置换出金属铜，C正确； D．制铝：电解熔融的氧化铝，D错误； 故选C。 【例2】铜是人类祖先最早应用的金属，随着科学技术的发展不断开发出新的用途，如制印刷电路板等。目前工业上生产铜的主要方法为火法冶炼铜，部分工业流程如下。 下列化学方程式或离子方程式书写正确的是 A．制印刷电路板： B．电解精炼铜阳极电极反应式： C．生产粗铜时发生的化学反应可能有： D．青铜器产生铜绿的过程： 【答案】C 【详解】A．制印刷电路板时Cu与Fe3+反应生成Cu2+和Fe2+，离子方程式为2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，A项错误； B．电解精炼铜时粗铜为阳极，粗铜中比Cu活泼的金属如Fe等先失电子发生氧化反应、后Cu失电子发生氧化反应，即阳极反应式为Fe-2e-=Fe2+等、Cu-2e-=Cu2+(主要)，精铜为阴极，阴极电极反应式为Cu2++2e-=Cu，B项错误； C．生产粗铜时，Cu2S与O2高温反应可生成CuO和SO2，CuO可能与未反应的Cu2S高温反应生成Cu和SO2，可能反应为Cu2S+2CuO4Cu+SO2↑，C项正确； D．在金属活动性顺序表中Cu处在H的后面，青铜器不可能发生析氢腐蚀，青铜器发生吸氧腐蚀，青铜器生产铜绿的过程：2Cu+O2+H2O+CO2=Cu2(OH)2CO3，D项错误； 答案选C。 【例3】一同学设计了两种由CuO→Cu的实验方案： 方案一：ZnH2Cu； 方案二：CuOCuSO4Cu。 大家认为方案二优于方案一，理由是：①节约能源；②Cu产率高；③产品纯净；④操作安全。其中，评价正确的是 A．①②④ B．①②③ C．①③④ D．①②③④ 【答案】A 【详解】方案一中发生、，反应需要加热，且H2还原CuO时需先通H2排出空气，否则易爆炸，反应结束后还需通入H2至生成的Cu冷却，否则Cu又易被氧化，而方案二中发生、，消耗原料少，操作安全，产率高，但Cu易混有Zn，则方案二优于方案一，理由是①节约能源；②Cu产率高；④操作安全； 故选A。 【例4】世界火法炼铜技术随着科技进步和工艺创新而不断发展，我国火法炼铜工艺也实现了从技术引进到自主研发的跨越式发展。我国火法炼铜的原料有黄铜矿(主要含、等)和辉铜矿(主要含、、等)，其工艺流程如下。 已知：物质X是一种常用的价格低廉的化学品，X与水反应放热。 回答下列问题： (1)Cu在元素周期表中的位置为 。 (2)“焙烧”过程中硫化物被空气中的氧气不完全氧化，并结合上述工艺流程分析，则黄铜矿焙烧的化学方程式为 。 (3)“造锍熔炼”的主要目的是除去铁、硅两种元素，结合辉铜矿的铁硅比分析，物质X为 (填化学式)，浮渣Y的主要成分为 (填化学式)、。 (4)“冰铜吹炼”过程发生的主要转化为，对该过程中产生的烟气进行检测，当检测到 (填化学式)的浓度几乎为0时，表明反应完全，可以停止吹入氧气。然后用焦炭覆盖在铜液表面，其主要作用是 。 (5)待冷却后将粗铜铸成 (填“铜阳极”或“铜阴极”)进行电解精炼。当外电路通过0.2mol 时，得到6.272g纯铜，则该电解装置的电解效率 %(精确至整数位，)。 【答案】 (1)第四周期第ⅠB族 (2) (3)CaO (4) 防止铜液被空气中的氧气氧化 (5)铜阳极 98 【详解】黄铜矿主要含、等)黄铜矿焙烧，被空气中的氧气不完全氧化生成Cu2S、FeS、SO2，烧渣中含有Cu2S、FeS、SiO2，烧渣中加入SiO2、通入氧气1000℃条件下“造锍熔炼”生成FeSiO3除铁，分离出FeSiO3得到Cu2S，Cu2S加入焦炭、通入氧气在1200℃条件下“冰铜吹炼”得粗铜，粗铜电解精炼得到纯铜；辉铜矿主要含、、，辉铜矿焙烧，烧渣中含有Cu2S、FeS、SiO2，辉铜矿的铁硅比为0.29，含硅量高，需要加X除去，物质X是一种常用的价格低廉的化学品，X与水反应放热，二氧化硅能与X反应，则X为氧化钙，氧化钙和二氧化硅反应生成硅酸钙，则浮渣Y是硅酸钙和FeSiO3。 （1）Cu是29号元素，在元素周期表中的第四周期第ⅠB族； （2）根据流程，“焙烧”过程中被空气中的氧气不完全氧化生成Cu2S、FeS、SO2，反应方程式为； （3）“造锍熔炼”的主要目的是除去铁、硅两种元素，辉铜矿的铁硅比为0.29，含硅量高，因此主要是为了除去，是酸性氧化物，物质X是一种常用的价格低廉的化学品，X与水反应放热，二氧化硅能与X反应，故选用CaO与反应生成，即物质X为CaO，浮渣Y的主要成分为、。 （4）“冰铜吹炼”过程发生的主要转化为，“冰铜吹炼”过程中会不断生成，当烟气中检测不到时，表明反应完全。为防止液态铜被氧气氧化，可在铜液表面覆盖一层焦炭，起隔绝氧气作用。 （5）电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，待冷却后将粗铜铸成铜阳极进行电解精炼。电解效率。 【例5】蓝矾常用于制备波尔多液、游泳池消毒剂等。以赤铜矿石主要成分为含少量、、为原料制备蓝矾的流程如图1.回答下列问题： 已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀的pH如表。 氢氧化物 开始沉淀的pH 完全沉淀的pH (1)“酸浸”工序中不能用盐酸替代硫酸，其原因是若使用盐酸，则在“氧化、调”工序时会产生污染环境的气体A，写出生成气体A的离子方程式： 。 (2)“氧化、调”工序中，需调节a的范围为 ；“滤渣2”的主要成分是 填化学式。 (3)用标准溶液测定蓝矾样品的纯度，将样品溶于蒸馏水，逐滴加入标准溶液，三次平行实验均发现样品纯度大于测定过程中产生的误差可忽略，可能的原因是 。滴定反应： (4)以“滤渣1”为原料制备的部分流程如图2所示。补充下列流程中反应物的主要成分或操作步骤。① ，② 。 (5)取进行加热，其热失重曲线如图3.时，剩余固体的化学式为 。 【答案】 (1) (2) (3)硫酸铜晶体失去部分结晶水或混有CuO等 (4)Cu、 蒸发浓缩 (5) 【详解】赤铜矿石的主要成分为，含少量、、，加入稀硫酸酸浸，发生歧化反应，生成Cu和，、分别转化为硫酸铁、硫酸铝，与硫酸不反应，所以滤渣1为Cu、，向滤液中加入次氯酸钠，氧化并调节溶液的pH：，使铁离子先转化为沉淀，再向滤液中加入NaOH调节pH：，使铝离子转化为沉淀，过滤，得到硫酸铜溶液，进一步处理得到蓝矾，据此分析； （1）“酸浸”工序中不能用盐酸替代硫酸，其原因是若使用盐酸，则在“氧化、调”工序时会产生污染环境的气体A，生成气体A的离子方程式为：； （2）根据表格数据可知，“氧化、调”工序中，需调节a的范围为完全沉淀铁离子，铝离子、铜离子不沉淀，“滤渣2”的主要成分是； （3）用标准溶液测定蓝矾样品的纯度，将样品溶于蒸馏水，逐滴加入标准溶液，三次平行实验均发现样品纯度大于测定过程中产生的误差可忽略，则铜离子含量偏高，可能的原因是硫酸铜晶体失去部分结晶水或混有CuO等； （4）“滤渣1”是Cu、的混合物，加入稀硝酸，溶解、过滤，滤去，向滤液中加入碳酸氢钠，加热搅拌，得到碱式碳酸铜溶液，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，得到碱式碳酸铜晶体； （5）取进行加热，由图可知，起始样品为，失重过程中铜元素质量不变，即保持不变，则b、c、d点对应的化合物的相对分子质量分别为214、178、160，所以b点对应的物质为，c点对应的物质为，则d点对应的物质为。 【知识点4】金属材料 1．合金的概念及性能 易错提醒： (1)常温下，多数合金是固体，但钠钾合金是液体。 (2)合金的物理性质相比于成分金属有所改变，但合金中各成分金属的化学性质仍然不变。 (3)并非所有的金属都能形成合金，两种金属形成合金，其前提是两种金属在同一温度范围内都能熔化，若一种金属的熔点大于另一种金属的沸点，则二者不能形成合金。 (4)合金一定是混合物，没有固定的熔点 2．常见的金属材料 （1）金属材料分类 （2）几种常见的合金 ①铁合金：钢是用量最大，用途最广的合金。 ②铝合金 ③铜合金 （3）新型合金 ①储氢合金：一类能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料。如Ti－Fe合金、La－Ni合金，为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用。 ②其他新型合金：钛合金、耐热合金和形状记忆合金等新型合金广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域。 3．用途广泛的稀土金属 （1）稀土元素 a．镧系元素(57～71号元素)及钇和钪，共17种元素为稀土元素。 b．我国拥有丰富的稀土资源，现已查明的世界稀土资源中，80%分布在我国，并且品种齐全。 （2）用途 a．稀土金属有着广泛的用途，它既可以单独使用，也可用于生产合金。在合金中加入适量稀土金属，能大大改善合金的性能，因而，稀土元素又被称为冶金工业的维生素。 b．稀土金属可用于制造引火合金、永磁材料、超导材料和发光材料等。稀土金属除广泛应用在冶金、石油化工、材料工业、医药及农业领域外，还逐渐深入到许多现代科技领域。 【例1】2025年春晚吉祥物“巳升升”的五官设计取材于青铜器和玉器上的纹样。下列说法正确的是 A．青铜属于纯净物 B．青铜的硬度比纯铜小 C．已知硬玉的化学式为Na2O·Al2O3·4SiO2，它属于氧化物 D．在潮湿空气中，青铜会发生化学反应 【答案】D 【详解】A．青铜是铜的合金，含有铜、锡等成分，属于混合物，而非纯净物，A错误； B．合金的硬度通常高于其单一金属成分，青铜的硬度应比纯铜大，B错误； C．硬玉的化学式Na2O·Al2O3·4SiO2表示硅酸盐（由不同氧化物结合形成），而非单一氧化物，C错误； D．青铜在潮湿空气中易与氧气、水、二氧化碳等发生生成碱式碳酸铜，属于化学反应，D正确； 故答案选D。 【例2】下列说法正确的是 A．、、都能与胃酸反应，均可制成抗酸药 B．绿矾()有氧化性，可作为重铬酸根()处理剂 C．柠檬黄的着色力强、稳定性好，可作为食品添加剂 D．合金和合金能高温下大量吸收生成金属氢化物，可用作储氢材料 【答案】C 【详解】A．BaCO3与胃酸反应产生Ba2+ 导致人重金属中毒， 因此不能制成抗酸药，A错误； B．绿矾具有还原性，能与具有氧化性的物质发生氧化还原反应，故工业上常用绿矾(FeSO4·7H2O)处理废水中含有的重铬酸根离子，B错误； C．柠檬黄的着色力强、稳定性好，可作为食品添加剂，C正确； D．Ti-Fe合金和La-Ni合金常温下能大量吸收H2生成金属氢化物，将这些金属氢化物加热，它们又会分解，将储存在其中的氢释放出来，可作储氢材料，D错误； 故选C。 【例3】化学新材料的研究，不仅推动了人类社会的进步和发展，更是现代工业的基石。下列有关材料的说法正确的是 A．碳化硼结构陶瓷可制造切削工具，它是一种新型无机非金属材料 B．选用硬铝做航空材料，其密度小，耐腐蚀，且属于纯净物 C．中国空间站使用的砷化镓薄膜电池，其生产原料是石英 D．我国新型飞机尾翼主盒材料选用的碳纤维是有机高分子材料 【答案】A 【详解】A．结构陶瓷碳化硼常用于制造切削工具，它属于共价晶体，硬度大，是一种新型无机非金属材料，A正确； B．航空硬铝属于合金，具有强度高，耐腐蚀等性能，合金属于混合物，B错误； C．石英的主要成分是二氧化硅，砷化镓薄膜电池的生产原料不可能是石英，C错误； D．碳纤维是碳元素的一种单质，是新型无机非金属材料，D错误； 答案选A。 【例4】我国“蛟龙”号载人潜水器的外壳是耐超高压的钛合金。下面有关合金的说法中正确的是 A．钛合金是一种新型金属单质 B．合金是新型储氢合金 C．钛合金的性质与钛单质相同 D．钢和硬铝中都没有非金属元素 【答案】B 【详解】A．合金是由金属与金属或金属与非金属熔合而成的具有金属特性的物质，不是新的单质，故A错误； B．氢是理想的能源，氢能为清洁、无环境公害的可再生能源，Ti-Fe合金与氢反应后以金属氢化物形式吸氢，生成的金属氢化物加热后释放出氢，可有效地利用这一特性储氢，故B正确； C．合金与它的成分金属相比，具有许多优良的物理、化学或机械加工性能，故C错误； D．钢的含碳量为，硬铝中含有少量硅，含有非金属元素，故D错误； 答案选B。 【例5】化学与材料密切相关。下列有关材料在生产生活中的应用的说法不正确的是 A．耐高温、耐腐蚀的铱合金可用于制造发动机的火花塞 B．氧化铁可用作颜料，如应用于瓷器制作中使釉呈绿色 C．碱金属单质导热性好，钠钾合金可用作核反应堆的传热介质 D．储氢合金是一类储氢材料，可用于解决氢能储存和运输的难题 【答案】B 【详解】A．铱合金耐高温、耐腐蚀，可用于制造发动机的火花塞，A正确； B．氧化铁为红色固体，瓷器制作中加入氧化铁不可能使釉呈绿色，B错误； C．碱金属单质导热性能好，故钠钾合金可用作核反应堆的热传导介质，C正确； D．储氢合金在一定条件下与氢气反应吸收氢气，并在条件合适时反应释放氢气，是储氢材料，可用于解决氢能储存和运输难的问题，D正确； 故答案选B。 【知识点5】金属矿物的开发利用 （1）金属在自然界中的存在形态 ①游离态：化学性质不活泼的金属，在自然界中能以游离态的形式存在，如：Au、Ag、Pt、Cu ②化合态：化学性质比较活泼的金属，在自然界中能以化合态的形式存在，如： Al、Na （2）金属冶炼的实质 金属的冶炼过程就是把金属从化合态还原为游离态的过程。即Mn＋＋ne－===M(写反应通式，用M表示金属)。 （3）金属冶炼的一般步骤 （4）金属冶炼的方法 根据金属的活动性不同，金属冶炼的方法分为热分解法、热还原法、电解法等。 例如下列金属的冶炼： 方法名称 主要反应原理(举例) 物理提取法 Au、Pt在自然界中主要以游离态存在。 热分解法 适于冶炼金属活动性顺序表中位置靠后的不活泼的金属。 2HgO2Hg＋O2↑、2Ag2O4Ag＋O2↑ 热还原法 CO作还原剂 Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2(高炉炼铁) H2作还原剂 WO3＋3H2W＋3H2O 铝热反应 2Al＋Cr2O3Al2O3＋2Cr、10Al＋3V2O56V＋5Al2O3 焦炭作还原剂 2PbO＋C2Pb＋CO2↑、C＋2ZnO2Zn＋CO2↑ 电解法 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 冶炼Al时只能电解Al2O3不能电解AlCl3，原因是AlCl3是共价化合物，熔融态难导电。加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化温度。 MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 冶炼镁用电解熔融的MgCl2而不用电解熔融MgO，是因为MgO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。 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ 【例1】下列冶炼金属的原理正确的是 A．工业上电解制备金属 B．加入溶液制备金属 C．加热分解制备金属 D．电解溶液制备金属钠 【答案】C 【详解】A．氯化铝是共价化合物，工业上电解制备金属，A错误； B．高温下，与熔融制备金属，B错误； C．金属活动顺序表中排在铜后面的金属氧化物不稳定，受热分解生成金属单质，故加热分解制备金属银，C正确； D．制备金属钠是通过电解熔融实现的，D错误； 故选C。 【例2】明朝宋应星所著的《天工开物》是世界上第一部关于农业和手工业生产的综合性“工艺百科全书”，其中介绍了锌的冶炼方法：把炉甘石和煤炭饼装入炼锌罐(如图所示)，泥封，“其底铺薪，发火煅红”，“冷定毁罐取出”。 已知：锌的熔点为419℃，沸点为907℃。 下列说法不正确的是 A．冷凝区中，锌由气态转化为液态，理论上该区温度控制在419∼907℃ B．“冷定”后“毁罐”取锌的原因是防止在较高的温度下被氧化成 C．反应区中，分解生成和 D．反应区中，与发生置换反应得到，被还原 【答案】D 【详解】A．根据锌的熔点为419℃，沸点为907℃，冷凝区中，锌由气态转化为液态，理论上该区温度控制在419∼907℃，A正确； B．Zn在加热时易被氧化，冷却为固体后，“毁罐”取锌是防止在较高的温度下被氧化成，B正确； C．反应区中，分解生成和，ZnCO3ZnO+CO2↑，C正确； D．反应区中，与发生置换反应得到，被氧化，D错误； 答案选D。 【例3】下列有关物质的工业制备过程，在给定条件下能实现的是 A．冶炼铝：铝土矿无水Al B． C．海带提碘：海带海带灰 D．工业制硫酸： 【答案】B 【详解】A．由于AlCl3是共价化合物，熔融时不能导电，故冶炼铝不能电解熔融的AlCl3，而应该电解熔融的Al2O3，A不合题意； B．Fe与过量I2加热反应生成FeI2，过量Cl2与FeI2反应生成I2和FeCl3，每步均可一步完成，B符合题意； C．干海带在坩埚中灼烧，加水“浸取”，过滤，浸取液中的I−被Cl2氧化得到含I2的水溶液，反应为2I−+Cl2=I2+2Cl-；由于乙醇与水互溶，不能用乙醇从I2(aq)中萃取I2，C不合题意； D．S在氧气中燃烧生成SO2，不能直接生成SO3，故工业制硫酸：，D不合题意； 故答案为：B。 【例4】中国“天向一号”探测器用于火星探测，搭载全球最先进的三结砷化镓太阳能电池阵为其提供动力，一种从砷化镓废料(主要成分为，含、、等杂质)中回收单质镓和砷的化合物的工艺流程如图所示： 已知：①“碱浸”时中Ga以的形式进入溶液。 ②Ga与Al位于同一主族，性质相似，向溶液中通入，有沉淀析出。 ③离子完全沉淀时的pH：为8，为5.6。 下列说法正确的是 A．“碱浸”时，发生的离子方程式为 B．“滤渣①”的成分为，，“滤渣③”的成分为 C．“调pH①”时，为使得杂质离子沉淀完全，可通入过量的 D．“系列操作”为蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥 【答案】A 【详解】砷化镓废料粉碎增大碱浸速率，加氢氧化钠和过氧化氢，和溶解生成、和，、不溶于碱，“滤渣①”为、，滤液通可以得硅酸，除去硅元素，滤液再通可以将转化为，过滤，滤液为，经过蒸发浓缩、冷却结晶可以得到，沉淀加溶液生成溶液，通电电解得到镓单质。 A．“碱浸”时中Ga以的形式进入溶液，As会被氧化生成，根据得失电子守恒和电荷守恒、原子守恒得出反应的离子方程式为，故A正确； B．根据分析可知，、不溶于溶液，“滤渣①”的成分为、，向含有、和的溶液中，先通入先得硅酸沉淀，除去硅元素，然后再通可以将转化为，“滤渣③”的成分为，故B错误； C．通入过量的，会使过早沉淀下来，使产率降低，故C错误； D．滤液为，析出带结晶水的晶体要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，可以得到，故D错误； 答案选A。 【例5】从含有，等的废催化剂中提取金属钛和五氧化二钒的工艺流程如下图所示： 已知：钛酸钠难溶于水；价V在酸性溶液中以形式存在。 (1)基态V原子的价层电子排布图为 ；的空间结构名称是 。 (2)由制取时，通入的作用是 。 (3)“高温碱浸”时生成钛酸钠的离子方程式为 。 (4)图中由制取的化学方程式为 。 (5)“沉钒”时，溶液的控制在8左右，沉钒率高，低于7.5或高于8时沉钒率均低，其原因是 。 (6)“沉钒”后要进行过滤、洗涤，判断已洗净的实验操作和现象是 。 (7)测定回收所得样品的纯度：称取样品，用稀硫酸溶解配制得溶液。量取溶液于锥形瓶中，加入过量的溶液，再用标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液。计算得样品的纯度为 。(杂质不参与反应) (已知：，) 【答案】 (1) 正四面体形 (2)防止高温下和被氧化 (3) (4) (5)过低，转化为程度大；过高，转化为程度大，两种因素均使沉钒率降低 (6)取最后一次洗涤液于试管中，先加入稀硝酸，再滴加硝酸银溶液，无白色沉淀产生，则已洗净 (7) 【详解】废催化剂(含有)，用NaOH溶液高温碱浸，得到钛酸钠溶液和钒钨液，钛酸钠溶液用硫酸溶液酸浸得到H2TiO3，H2TiO3焙烧得到TiO2，TiO2和过量C、Cl2反应生成TiCl4，TiCl4和Mg反应生成Ti；钒钨液用盐酸调pH得到H2WO4和NaVO3，NaVO3和NH4Cl反应生成NH4VO3，焙烧NH4VO3得到V2O5。 （1）V是23号元素，基态V原子的价层电子排布图为，中心原子价层电子对数为4+=4，且不含孤电子对，空间构型为正四面体形。 （2）和易被氧气氧化，由制取时，通入的作用是防止高温下和被氧化。 （3）“高温碱浸”时和NaOH溶液反应生成难溶于水的钛酸钠，离子方程式为：。 （4）TiO2和过量C、Cl2反应生成TiCl4，根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为：。 （5）“沉钒”时，溶液的控制在8左右，沉钒率高，低于7.5或高于8时沉钒率均低，其原因是：过低，转化为程度大；过高，转化为程度大，两种因素均使沉钒率降低。 （6）“沉钒”后要进行过滤、洗涤，目的是除去表面留有的Cl-，判断是否洗净，只需要检验最后一次洗涤液中是否含有Cl-，实验操作和现象是：取最后一次洗涤液于试管中，先加入稀硝酸，再滴加硝酸银溶液，无白色沉淀产生，则已洗净。 （7）25.00mL溶液中加入0.00400mol Fe2+，用0.01000mol L-1 KMnO4滴定其余Fe2+需20.00mL，KMnO4物质的量为 0.01000mol· L-1× 0.02000L=2.00×10-4mol，由，可知消耗Fe2+物质的量= 5×(2.00×10-4mol) = 1.00×10-3mol，剩余Fe2+物质的量= 0.00400mol-1.00×10-3mol =0.00300mol，由可知，25.00mL溶液中的物质的量为 0.00300mol，整体250mL溶液中的物质的量=0.0300mol，因此V2O5的物质的量为0.0150mol，质量为0.0150mol × (51×2 + 16×5)g ·mol-1= 0.0150× 182g=2.73g，样品原质量为3.00g，V2O5含量为2.73g，样品的纯度为 ≈ 91%。 第22讲 铜及其化合物、金属矿物的开发与利用 （练习） 一、选择题：本题共15小题，每小题3分，共45分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求． 1．我国晋朝傅玄的《傅鹑觚集·太子少傅箴》中写道：“夫金木无常，方园应行，亦有隐括，习与性形。故近朱者赤，近墨者黑。”这里的“朱”指的是 A．Fe2O3 B．Cu2O C．HgS D．Cu 【答案】C 【详解】“近朱者赤，近墨者黑”中的“朱”为朱砂，朱砂是硫化汞，化学式为HgS，HgS的天然矿石为大红色，答案选C。 2．除了金、铂等极少数金属，绝大多数金属元素以化合物的形式存在于自然界。下列有关金属冶炼的说法错误的是 A．工业上常电解熔融的MgCl2冶炼金属镁： B．工业上冶炼金属铝常用的方法：： C．工业上可直接加热HgO冶炼Hg： D．工业上常利用铝热反应大规模冶炼铁： 【答案】D 【详解】A．工业上电解熔融MgCl2冶炼镁，因Mg活泼需电解其熔融氯化物，A正确； B．电解Al2O3时加入冰晶石降低熔点，符合工业炼铝方法，B正确； C．HgO受热易分解为Hg和O2，Hg不活泼可直接热分解，C正确； D．工业炼铁主要用CO还原Fe2O3，铝热反应成本高，仅用于特殊场景，大规模冶炼铁错误，D错误； 故选D。 3．下列实验装置及描述正确的是 A．利用图甲可测量锌与稀硫酸反应的反应速率 B．利用图乙可验证FeCl3与KI的反应是可逆反应 C．利用图丙可制得SO2 D．利用图丁可测醋酸的浓度 【答案】A 【详解】A ．图甲中装置为密闭体系，恒压滴液漏斗中液体能够顺利滴下，且稀硫酸与锌粒反应生成氢气会使注射器活塞右移，能准确测量反应速率，A符合题意； B． 向FeCl3溶液中加入少量KI溶液，发生反应2Fe3++2I-=2Fe2++I2，反应后溶液中加入硫氰化钾固体，若溶液变红，说明溶液中仍有Fe3+，由于反应物中FeCl3过量，即不能说明FeCl3与KI的反应不能进行完全，是可逆反应，B不合题意； C ．铜与浓硫酸在加热条件下才反应生成SO2，图丙中没有加热装置，不能制得SO2，C不合题意； D． NaOH与醋酸恰好完全反应生成醋酸钠和水，滴定终点时溶液呈碱性，应选用酚酞作指示剂，而甲基橙的变色范围是3.1 - 4.4，在酸性范围内变色，不能准确指示滴定终点，D不合题意； 故答案为：A。 4．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，可用作传输电流 B．熔沸点较高，可用作催化反应 C．具有氧化性，可用作检验醛基 D．能使蛋白质变性，可用于消毒饮用水 【答案】C 【详解】A．并不是具有延展性的物质均可用于传输电流，故因为铜单质具有导电性，可用作传输电流，A不合题意； B．熔沸点较高与其作催化剂无因果关系，B不合题意； C．已知反应RCHO+2Cu(OH)2+NaOHCu2O+RCOONa+3H2O，反应中Cu(OH)2作氧化剂具有氧化性，故具有氧化性，可用作检验醛基，C符合题意； D．能使蛋白质变性，但CuSO4不可用于消毒饮用水，只能用于环境消毒，D不合题意； 故答案为：C。 5．中国古代涉及的“铜”文化丰富多彩。下列说法错误的是 A．“青铜器时期”早于“铁器时期”的原因之一是铜比铁稳定 B．诗句“庐山山南刷铜绿”中的“铜绿”借指的是的颜色 C．铸造“铜钱儿”用的材料黄铜是单质铜 D．“石胆化铁为铜”中涉及金属键的断裂 【答案】C 【详解】A．“青铜器时期”早于“铁器时期”的原因之一是铜比铁不活泼，化学性质比铁稳定，A正确； B． “铜绿”的主要成分为，呈绿色，B正确； C．单质铜呈紫红色，黄铜是铜锌合金、呈黄色，C不正确； D． “石胆化铁为铜”指铁和硫酸铜溶液发生置换反应，铁属于金属晶体，反应中金属键断裂，D正确； 答案选C。 6．下列有关化合物性质的叙述正确的是 A．合金和合金可以作为储氢材料 B．炉甘石(主要成分)与碳在高温下生成和 C．在空气中燃烧，生成的氧化物中阴阳离子个数比为 D．与浓硝酸反应生成的产物都属于电解质 【答案】A 【详解】A．合金和合金都能吸附氢气并生成金属氢化物，在适当条件下，再将氢气释放出来，所以可以作为储氢材料，A正确； B．炉甘石(主要成分)与碳在高温下反应生成和CO，B不正确； C．在空气中燃烧，生成的氧化物为Li2O，阴阳离子个数比为1:2，C不正确； D．与浓硝酸反应生成的产物为硝酸铜、二氧化氮和水，硝酸铜和水属于电解质，二氧化氮属于非电解质，D不正确； 故选A。 7．38.4gCu与一定量的浓硝酸恰好完全反应生成、、NO的混合气体，将这些气体通入溶液中，所有气体恰好被完全吸收，得到和的混合溶液，该溶液中和的物质的量之比为 A．2：3 B．3：2 C．3：5 D．5：3 【答案】A 【详解】38.4gCu为0.6mol，由电子守恒可以知道，38.4gCu失去的电子等于到得到的电子，，，由Na原子守恒可以知道，则，则该溶液中和的物质的量之比为2：3，故答案选A。 8．下列关于金属冶炼方法的说法中，错误的是 A．电解熔融氧化铝冶炼铝，利用了电解池原理 B．用热还原法冶炼铁，常用焦炭或一氧化碳作还原剂 C．金属钠的冶炼可采用热分解法，加热氯化钠获得钠单质 D．湿法炼铜的原理是铁与硫酸铜溶液发生置换反应 【答案】C 【详解】A．电解熔融氧化铝冶炼铝是工业常用方法，利用了电解池原理，故A说法正确； B．铁的冶炼通过热还原法，焦炭或CO作为还原剂还原铁矿石，故B说法正确； C．钠是极活泼金属，需电解熔融NaCl制取，加热NaCl无法分解生成钠单质，故C说法错误； D．湿法炼铜利用Fe置换CuSO₄中的Cu，属于置换反应，故D说法正确； 故选C。 9．工业用镁还原制备金属，工艺流程如图所示。下列说法正确的是 A．原子的价电子轨道表示式为 B．工业上可通过电解熔融制取金属 C．用金属还原过程中需要通入作保护气 D．“真空蒸馏”的目的是使气化，实现与的分离 【答案】D 【详解】A．为22号元素，为原子的价电子排布式，不是轨道表示式，A错误； B．氧化镁熔点较高，所以工业上可通过电解熔融氯化镁制取金属，B错误； C．镁比较活泼，能与氧气，氮气，二氧化碳等气体发生反应，所以用金属还原过程不能通入作保护气，应该通入惰性气体作保护气，C错误； D．沸点低，先气化，所以“真空蒸馏”的目的是使气化，实现与的分离，D正确； 故选D。 10．下列与化学有关的文献或诗文，理解正确的是 A．《问刘十九》中写道：“绿蚁新醅酒，红泥小火炉”，“新醅酒”即新酿的酒，在酿酒的过程中，葡萄糖发生了水解反应 B．《格物粗谈果品》中记载：“红柿摘下未熟，每篮用木瓜三枚放入，得气即发，并无涩味”，文中的“气”指乙烯，将“气”通入水中很快可生成乙醇 C．《天工开物》中有如下描述：“世间丝、麻、裘、褐皆具素质，而使殊颜异色得以尚焉……”文中的“丝”和“麻”的化学成分相同 D．《抱朴子内篇》记载：“曾青涂铁，铁赤色如铜”描述了湿法炼铜的原理 【答案】D 【详解】A．在酿酒的过程中，葡萄糖发生了分解反应生成乙醇和二氧化碳，A错误； B．乙烯与水的加成反应需要在催化剂条件下才能发生，B错误； C．丝的成分主要是蛋白质，麻的成分主要是纤维素，C错误； D．曾青涂铁后发生的反应为Fe + CuSO4 =FeSO4 + Cu，是湿法炼铜，D正确； 故选D。 11．将1.76g镁铜合金投入20mL一定浓度的硝酸中，合金完全溶解，产生NO和NO2混合气体896mL（不考虑其他气体，体积折算为标准状况下，假设此条件下NO2为气态），反应结束后向溶液中加入120mL1mol·L-1NaOH溶液，恰好使溶液中的金属阳离子全部转化为沉淀3.12g。若将盛有896mL该混合气体的容器倒扣在水中，通入一定体积的氧气，恰好可将该混合气体完全转化。下列说法错误的是 A．Mg与Cu的物质的量比值为3：1 B．NO和NO2的体积比为1：1 C．原硝酸的浓度为8mol·L-1 D．通入的O2的体积（标准状况下）V=448mL 【答案】A 【详解】A．根据电子转移守恒可知，镁铜失去电子总和等于硝酸生成NO和NO2得到电子总和，而镁铜失去电子与Mg2+、Cu2+生成沉淀结合的OH-的物质的量相等，且氢氧根物质的量是镁铜物质的量总和的两倍，最终沉淀比开始合金的增重即为氢氧根的质量，故氢氧根物质的量为，Mg与Cu的物质的量之和为0.04mol，设镁物质的量为a mol，铜物质的量为(0.04-a)mol，则24a+64(0.04-a)=1.76，解得a=0.02，即Mg与Cu的物质的量都是0.02mol，物质的量比值为1：1，A错误； B．NO和NO2混合气体共896mL，标准状况下混合气体总物质的量为0.04mol，设混合气体中NO的物质的量为x mol，NO2的物质的量为(0.04-x)mol，根据电子转移守恒可知，镁铜失去电子总和等于硝酸生成NO和NO2得到电子总和，而镁铜失去电子与Mg2+、Cu2+生成沉淀结合的OH-的物质的量相等，则：3x+0.04-x＝0.08，解得x=0.02，故NO和NO2的物质的量都为0.02mol，体积比为1：1，故B正确； C．金属离子恰好完全沉淀时，溶液的溶质为NaNO3，则未被还原的HNO3的物质的量等于n(NaOH)=1mol/L×0.12L=0.12mol，因此根据N原子守恒，原硝酸的物质的量为n(气体)+ 未被还原的n(HNO3)=0.04+0.12=0.16mol，原硝酸的浓度为，C正确； D．NO、NO2与氧气、水反应又转化为HNO3，反应方程式为4NO2+O2+2H2O=4HNO3、4NO+3O2+2H2O=4HNO3，NO、NO2物质的量都是0.02mol，因此根据方程式n(O2)==0.02mol，标准状况下通入氧气的体积为：0.02mol×22.4L/mol=0.448L，即448mL，D正确； 本题选A。 12．为解决铜与稀硝酸反应过程中装置内氧气对实验现象的干扰，以及实验后装置内氮氧化物的绿色化处理问题。某实验小组对装置进行微型化改造，设计如图所示的装置（试管底部有孔隙）。下列说法错误的是 A．装置内发生的化学反应方程式为： B．实验开始前需除去试管内的氧气，可拉动注射器B C．该装置可通过控制止水夹和注射器来控制反应的开始与停止 D．实验终止时，需将铜丝提拉上来后再拉动注射器A 【答案】B 【详解】A．装置内铜与稀硝酸反应，即，故A正确； B．实验开始时先拉注射器A活塞，其目的是除去反应前试管内的空气，故B错误； C．该实验装置可通过控制止水夹和注射器来控制反应的开始与停止，故C正确； D．反应停止后，应先提拉粗铜丝，停止反应进行，再拉动注射器A，故D正确； 故答案选B。 13．某课外小组为探究金属铜的还原性，进行如下实验：①将金属铜投入用酸化的的溶液中，现象不明显②将金属铜投入用盐酸酸化的的溶液中，铜粉溶解，溶液变为蓝绿色③将金属铜投入用酸化的的溶液中，铜粉溶解，溶液变为深棕色[经检验含]，无气泡生成。下列分析正确的是 A．①说明的溶液不与铜粉反应 B．②证明氧化性还原性 C．③中的生成速率一定小于被还原的速率 D．在①中加入少量绿矾，铜粉可溶解，溶液变为深棕色 【答案】D 【详解】A．实验①可能因为的溶液与铜粉反应慢，现象不明显，A错误。 B．②中发生反应，根据氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性，还原剂的还原性强于还原产物的还原性，氧化性，还原性，B错误； C．③中发生反应a．，反应b．、反应c．，由题干知③中无气泡产生，则说明反应b的反应速率小于或等于反应c，即的生成速率大于或等于被还原的速率，C错误； D．在①中加入少量绿矾，根据C项，先发生反应b产生，再与铜反应，故铜粉可溶解，溶液变为深棕色，D正确； 故答案选D。 14．向Cu、Cu2O和CuO组成的混合物中加入1 L 0.6 mol·L-1 HNO3溶液恰好使混合物溶解，同时收集到2 240 mL NO气体(标准状况)。已知：Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O。下列说法不正确的是 A．上述体现酸性的硝酸与体现氧化性的硝酸的物质的量之比为5∶1 B．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32 g C．Cu2O跟稀硝酸反应的离子方程式为3Cu2O+14H++2=6Cu2++2NO↑+7H2O D．若混合物中含0.1 mol Cu，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 【答案】B 【详解】A．Cu、Cu2O、CuO与HNO3恰好完全反应时生成Cu(NO3)2、NO和H2O，硝酸的物质的量为1 L×0.6 mol·L-1=0.6 mol，生成的NO的物质的量=2.24 L÷22.4 L·mol-1=0.1 mol，则体现氧化性的硝酸是0.1 mol，体现酸性的硝酸是0.5 mol，体现酸性的硝酸与体现氧化性的硝酸的物质的量之比为5∶1，A正确； B．根据N原子守恒可知：n[Cu(NO3)2]=(0.6 mol-0.1 mol)÷2=0.25 mol，混合物中所含的Cu元素共有0.25 mol，根据铜元素守恒可知，用H2还原Cu、Cu2O、CuO的混合物后应得到0.25 mol Cu，故所得固体的质量为0.25 mol×64 g·mol-1=16 g，B错误； C．Cu2O被稀HNO3氧化为Cu2+，硝酸根被还原为NO，同时生成H2O，反应的离子方程式为3Cu2O+14H++2=6Cu2++2NO↑+7H2O，C正确； D．若混合物中含0.1 mol Cu，生成的NO的物质的量0.1mol，共转移0.3mol电子，Cu-Cu2+-2e-、Cu2O-Cu2+-2e-，根据电子转移守恒，混合物中n(Cu2O)=(0.1 mol×3－0.1 mol×2)÷2=0.05 mol，根据铜元素守恒可知，n(CuO)=0.25 mol－0.1 mol－0.05 mol×2=0.05 mol，混合物中，Cu不与稀H2SO4反应，0.05 mol Cu2O、0.05 mol CuO与稀H2SO4反应，根据Cu2O、CuO中氧原子与H2SO4电离出的H+反应生成H2O，可得n(H2SO4)=0.05 mol+0.05 mol=0.1 mol，D正确； 故选B。 15．锗在航空航天测控、核物理探测、光纤通讯、红外光学、化学催化剂、生物医学等领域有广泛而重要的应用。一种从二氧化锗粗品(主要含、)中制备锗的工艺流程如下： 已知：i.与的性质相似； ii.易水解，的沸点为86.6℃； iii.，与盐酸反应生成有毒的。 下列说法正确的是 A．“蒸馏”时改用1盐酸可节省原料，同时不影响产率 B．工业上对高纯和的混合物进行电解制备硅锗合金，则产品在阳极区生成 C．“水解”反应的化学方程式为 D．若“氧化”的目的是将氧化为，则该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶1 【答案】C 【详解】粗品(主要含、)中加入NaOH溶液，生成Na2GeO3和；加入NaClO3溶液，将氧化为；因为GeCl4易水解，GeCl4的沸点为86.6℃，加入7盐酸抑制的水解，对溶液进行蒸馏得到GeCl4，再加入高纯水进行水解，生成，烘干得到高纯的GeO2，加入H2，在650℃下将GeO2还原为Ge。 A．易水解，“蒸馏”时加入7盐酸的目的是抑制的水解，若换成1盐酸，则抑制水解的效果不好，会导致产率降低，A错误； B．工业上对高纯和的混合物进行电解制备硅锗合金，和的化合价均降低，发生还原反应，因此产品在阴极区生成，B错误； C．易水解，由题图可知“水解”生成，则“水解”时发生反应的化学方程式为，C正确； D．“氧化”时将氧化为，则发生反应，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶3，D错误； 故答案为C。 二、非选择题：本题共5小题，共55分。 16．铜及其化合物在生产、生活中有着广泛的应用。回答下列问题： (1)纳米铜是性能优异的超导材料，工业上以辉铜矿(主要成分为)为原料制备纳米铜粉，中铜元素的化合价为 价。 (2)无水常用于检验物质中是否含有水，吸水后会形成 色晶体，俗称 。 (3)的名称为碱式碳酸铜，是铜绿、孔雀石的主要成分，受热分解可生成黑色的CuO，化学方程式为 。 (4)常用作媒染剂、杀虫剂等。Cu与稀盐酸在持续通入空气的条件下反应生成，对该反应有催化作用，其催化原理如图所示。的化学式为 。 (5)CuCl广泛应用于化工和印染等行业。在高于300℃，HCl气流中热分解可以制备CuCl，其中HCl的作用是 。 【答案】 (1)+1 (2)蓝 胆矾或蓝矾 (3) (4) (5)用HCl气流带走产生的水蒸气，提供酸性环境抑制水解的发生，防止CuCl被氧化 【详解】（1）中硫元素为-2价，则铜元素的化合价为+1； （2）无水常用于检验物质中是否含有水，吸水后会形成蓝色硫酸铜晶体，俗称胆矾或蓝矾； （3）碱式碳酸铜受热分解生成氧化铜、水、二氧化碳，； （4）Cu与稀盐酸在持续通入空气的条件下反应生成，对该反应有催化作用，铜生成铜离子化合价升高，根据电子守恒可知，M生成中铁元素化合价降低，故为亚铁离子； （5）氯化铜加热水解生成氢氧化铜和挥发性酸，HCl可抑制其水解，CuCl中铜具有还原性易被空气中氧气氧化，在HCl气流中热分解可以制备CuCl，其中HCl的作用是用HCl气流带走产生的水蒸气，提供酸性环境抑制水解的发生，防止CuCl被氧化。 17．铜是生活中一种非常重要的金属，黄铜矿是炼铜的最主要矿物，火法炼铜时涉及反应： (1)O的基态原子的轨道表示式为 ，其最高能级的原子轨道形状为 。 (2)O的电负性 (填“>”或“<”)S的电负性，的价层电子排布式为 。 (3)Cu元素位于周期表的 区，Cu和Zn的部分电离能数据如表所示。观察数据可知，从结构上解释其原因为 。 元素 Cu Zn 电离能 746 906 1985 1733 (4)为探究铜与浓硫酸反应，制取二氧化硫并检验其相关性质(a~d均为浸有相应试液的棉花)。 ①上述原理制备：的化学反应方程式为 。 ②当a处出现 现象时可验证：具有氧化性，b、c处均观察到棉花颜色褪去，分别体现了：的性质有 、 。 ③反应一段时间后，试管底部有灰白物质产生，溶液呈无色，为确定产物有硫酸铜的实验操作是 。 (5)下图为分解的热重曲线(TG图)，即胆矾受热分解过程中固体质量变化曲线，另一条曲线为反映体系热量变化情况的图像(DSC图)，Q的数值已省略。根据图像推测： ①左右，有两个DSC的吸热峰，此时胆矾分解生成的氧化物有SO、 和 (填化学式)； ②发生反应的化学方程式为 。 【答案】 (1) 纺锤形或哑铃形 (2)> 3d6 (3)ds 锌失去一个电子变为3d104s1，易再失去一个电子变为全满结构，因此Zn的第二电离能相对较小或者Cu失去一个电子变成3d10，全满，能量较低，再失去一个电子困难，因此Cu的第二电离能相对较大。 (4) 出现淡黄色沉淀 漂白性 还原性 将反应后的酸液沿烧杯内壁缓缓加入到盛有水的烧杯中，并不断用玻璃棒搅拌，若出现蓝色，则可确定生成硫酸铜 (5)CuO H2O 【详解】（1）O的核外电子数为8，轨道表示式为：；其最高能级为2p，轨道形状为纺锤形或哑铃形。 （2）O和S为同一主族，同主族从上至下电负性逐渐减小，故电负性O>S；Fe为26号元素，Fe2+的价层电子排布式为3d6。 （3）Cu为29号元素，价电子为3d104s1，位于周期表的ds区；锌失去一个电子变为3d104s1，易再失去一个电子变为全满结构，因此Zn的第二电离能相对较小或者Cu失去一个电子变成3d10，全满，能量较低，再失去一个电子困难，因此Cu的第二电离能相对较大。 （4）①铜和浓硫酸在加热条件下生成硫酸铜、二氧化硫、水：； ②二氧化硫氧化硫离子生成硫单质，现象为出现淡黄色沉淀；二氧化硫使品红溶液褪色体现了漂白性、被酸性高锰酸钾氧化而使酸性高锰酸钾褪色体现了还原性； ③实验过程中试管底部出现白色固体，其成分为无水CuSO4，而非蓝色的CuSO4·5H2O，其原因是浓硫酸体现出吸水性，将反应生成的H2O吸收，溶液呈无色，由于反应后的溶液中混有浓硫酸，在反应后的溶液中直接加入水，放出大量的热，可导致酸液飞溅，因此为确定产物有硫酸铜的实验操作是将反应后的酸液沿烧杯内壁缓缓加入到盛有水的烧杯中，并不断用玻璃棒搅拌，若出现蓝色，则可确定生成硫酸铜。 （5）时，质量减小为1.6mg，则时组分为；左右，质量由1.6mg减小为0.8mg，分解为SO3和CuO，则此时胆矾分解生成的氧化物由SO3、CuO和H2O；时，质量由0.8mg减小为0.72mg，则CuO转变为Cu，发生反应的化学方程式为。 18．部分含铜物质的分类与相应化合价关系如图1所示，胆矾受热分解过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如图2所示。回答下列问题： (1)将图1中可溶性的f与a同时加入含的电镀废液中，可将转化为沉淀而除去，该反应的离子方程式为 。 (2)图1中d的新制悬浊液可用于测定血液中葡萄糖的含量，该反应的现象为 。 (3)综合考虑环保和成本，设计由图1中a制备硫酸盐溶液的合理实验方案： 。 (4)结合图2信息推测：b和c中，高温下更稳定的是 (填化学式)，其理由为 。 (5)由图2推断：时固体物质的化学式为 。 (6)胆矾中水分子与铜离子的结合方式 (填“相同”或“不同”)，其理由为 。 【答案】 (1) (2)生成砖红色沉淀 (3)将铜单质研磨后充分焙烧转化为，再溶于足量稀硫酸 (4) 高温分解为 (5) (6)不同 在不同温度下分步失去结晶水 【详解】（1）f是铜盐，含有Cu2+，a是铜单质，铜盐与铜单质同时加入含的电镀废液中可生成CuCl沉淀，反应的离子方程式为； （2）图1中d是Cu(OH)2，新制Cu(OH)2悬浊液和葡萄糖反应生成葡萄糖酸钠、砖红色氧化亚铜沉淀，该反应的现象为生成砖红色沉淀。 （3）铜和稀硫酸不反应，铜和浓硫酸在加热条件下反应生成硫酸铜、二氧化硫、水，综合考虑环保和成本，由单质制备溶液的合理实验方案为将铜单质研磨后充分焙烧转化为，再溶于足量稀硫酸中，氧化铜和稀硫酸反应生成硫酸铜和水。 （4）a是Cu2O、b是CuO，根据图2可知，温度越高，产物中含氧量越低，所以更稳定。 （5）胆矾中CuSO4的质量分数为，胆矾中含1.6g CuSO4，由图2可知：时固体物质的化学式为； （6）根据图示，随温度升高，胆矾逐步失去结晶水，胆矾未在同一温度下同时失去所有结晶水，说明胆矾中水分子与铜离子的结合方式不同。 19．可广泛用于工业、医疗行业，工业因含杂质不得供药用。不溶于水，易溶于稀酸，能缓慢吸收水和二氧化碳而变质。 【工业制备】 工业由粗锌粉与氧气反应制得，类似装置如下： (1)仪器X的名称 ，装置C中的试剂为 。 (2)制备正确的连接顺序是a→ (填接口的小写字母，仪器不能重复使用)。 【药用制备及测定】 药用制备及测样品纯度流程如下： 溶液沉淀 细粉状计算、得结论 (3)步骤Ⅰ中发生主要反应的离子方程式为 。 (4)步骤Ⅱ中减压过滤的优点是 ；判断沉淀洗净的具体操作是 。 (5)步骤Ⅲ中判断煅烧完全的实验操作和现象是 。 (6)步骤Ⅳ、Ⅴ中以与以形成整合物为原理测定样品含量，具体操作如下：取样品于烧杯中加酸溶解，配制成溶液后取至锥形瓶中，加少许指示剂，再用标准溶液滴定至终点时，平均消耗标准溶液，则测得样品纯度为 %。 【答案】 (1)分液漏斗 碱石灰 (2)或 (3) (4)过滤速度快，固液分离完全且产品较为干燥(答到过滤速度快即可) 取最后一次洗涤液于试管中，加入盐酸酸化的氯化钡溶液，若溶液不变浑浊，说明洗涤干净 (5)取出少许煅烧后的碱式碳酸锌于试管中，加入稀酸，无气泡产生说明煅烧完全 (6) 【详解】（1）由实验装置图中可知仪器的名称为分液漏斗，由题干信息能缓慢吸收水和二氧化碳而变质可知装置中的试剂为碱石灰； （2）生成的氧气需要干燥处理后再与锌粉反应，同时也要防止空气中二氧化碳和水与生成的发生缓慢反应，应连接球形干燥管，故制备正确的连接顺序是或； （3）由信息可知硫酸锌溶液和碳酸钠混合生成沉淀，根据原子守恒和电荷守恒，步骤Ⅰ中发生主要反应的离子方程式为：； （4）减压过滤常见优点有过滤和洗涤的速度快，固液分离完全，滤出的固体易干燥。洗涤液中含有，可根据与产生沉淀进行检验，故判断沉淀洗净的具体操作是取最后一次洗涤液于试管中，加入盐酸酸化的氯化钡溶液，若溶液不变浑浊，说明洗涤干净； （5）沉淀煅烧完全则为，故可以利用碳酸根与氢离子的反应来判断，实验操作和现象为：取出少许煅烧后的碱式碳酸锌于试管中，加入稀酸，无气泡产生说明煅烧完全； （6）由信息可知以与形成螯合物为原理测定样品含量。待测液需要标准溶液的物质的量为，故待测液中含有物质的量为，则样品中含有质量为，故样品纯度为。 20．某小组在探究的还原产物组成及其形态过程中，观察到的实验现象与理论预测有差异。根据实验描述，回答下列问题： (1)向溶液加入5滴溶液，振荡后加入葡萄糖溶液，加热。 ①反应产生的砖红色沉淀为 (写化学式)，葡萄糖表现出 (填“氧化”或“还原”)性。 ②操作时，没有加入葡萄糖溶液就加热，有黑色沉淀生成。用化学反应方程式说明该沉淀产生的原因： 。 (2)向溶液中加入粉使蓝色完全褪去，再加入盐酸并加热至溶液中无气泡产生为止。过滤得固体，洗涤并真空干燥。 ①加入盐酸的目的是 ②同学甲一次性加入粉，得到红棕色固体，其组成是 (填标号)。 a．    b．包裹    c．    d．和 ③同学乙搅拌下分批加入粉，得到黑色粉末X。分析结果表明，X中不含和。关于X的组成提出了三种可能性：Ⅰ ；Ⅱ 和；Ⅲ ，开展了下面2个探究实验： 由实验结果可知，X的组成是 (填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。从物质形态角度分析，X为黑色的原因是 。 【答案】 (1)Cu2O 还原 (2)除去过量的锌粉 b Ⅲ 光线进入后被多次反射吸收，所以呈黑色 【详解】（1）①向溶液加入5滴溶液制得新制氢氧化铜悬浊液，振荡后加入葡萄糖溶液，加热，新制氢氧化铜悬浊液与葡萄糖中的醛基反应产生的砖红色沉淀为Cu2O，Cu被葡萄糖从+2价还原为+1价，葡萄糖表现出还原性； ②操作时，没有加入葡萄糖溶液就加热，有黑色沉淀生成，该黑色沉淀为CuO，用化学反应方程式说明该沉淀产生的原因：； （2）①由题干加入盐酸并加热至溶液中无气泡产生为止可知加入盐酸的作用是除去过量的锌粉； ②先加Zn粉、后加盐酸，得到固体为红棕色，则一定有Cu(Cu2O和HCl发生歧化反应生成Cu)，20mL 0.5mol/LCuSO4中n(Cu2+)=0.5mol/L×20mL=0.01mol，Cu的最大物质的量为0.01mol，质量为0.64g，生成Cu2O的最大质量为0.72g，实际固体质量为0.78g： a．若只有Cu，则固体质量应小于等于0.64g，a不符题意； b．若是Cu包裹Zn，则0.64＜固体质量＜1.18g，b符合题意； c．若是CuO，则不可能为红棕色，c不符题意； d．若是Cu和Cu2O，固体质量应介于0.64g—0.72g之间，d不符题意； 选b； ③实验1得到的溶液呈无色，说明一定无CuO，那么X的组成只能是Cu，选Ⅲ；从物质形态角度分析，X为黑色的原因是金属固体Cu呈粉末状时，光线进入后被多次反射吸收，所以呈黑色。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$