内容正文:
第4章 金属元素及其化合物
第15讲 铜 金属材料 金属冶炼
优化探究
大单元二 物质的性质与转化
[导航·复习目标] 1.了解铜单质及其重要化合物的性质及应用。 2.能分析工艺流程中铜重要化合物的转化关系。3.了解金属冶炼的基本原理和常见方法。
2
考点一 铜及其重要化合物
考点二 金属材料及金属矿物的开发利用
练真题 明考向
课时作业15 铜 金属材料 金属冶炼
3
考点一 铜及其重要化合物
4
1.铜单质
(1)物理性质:___________色固体,具有导电性、导热性和延展性。
(2)化学性质
梳理 必备知识
紫红
反应物 化学方程式
非金属单质 O2 ①常温下潮湿的空气中:________________________
______________(碱式碳酸铜,绿色)
②在空气中加热:2Cu+O22CuO(黑色固体)
Cl2 _______________________(棕黄色烟)
2Cu+O2+CO2+H2O====
Cu2(OH)2CO3
Cu+Cl2CuCl2
5
反应物 化学方程式
氧化性酸 浓硫酸 __________________________________________
浓硝酸 Cu+4HNO3(浓)====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
稀硝酸 ______________________________________________
盐 AgNO3溶液 __________________________________
FeCl3溶液 _______________________________
Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
Cu+2AgNO3====Cu(NO3)2+2Ag
Cu+2FeCl3====CuCl2+2FeCl2
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2.氧化铜和氧化亚铜
名称 氧化铜(CuO) 氧化亚铜(Cu2O)
颜色 ___________ ___________
与酸反应(H+) ________________________ Cu2O+2H+====Cu2++Cu+H2O
与H2反应 ________________________ Cu2O+H22Cu+H2O
转化关系 4CuO2Cu2O+O2↑
黑色
砖红色
CuO+2H+====Cu2++H2O
CuO+H2Cu+H2O
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3.氢氧化铜
(1)物理性质:蓝色不溶于水的固体。
(2)化学性质及应用
反应①的化学方程式:____________________________。
反应②的离子方程式:___________________________________。
Cu(OH)2CuO+H2O
Cu(OH)2+2H+====Cu2++2H2O
8
4.铜盐
(1)碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]
碱式碳酸铜是铜绿的成分,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__________________________________。
(2)硫酸铜
①CuSO4·5H2O为蓝色晶体,俗称___________或___________。
②无水CuSO4为白色粉末,遇水变________色(生成CuSO4·5H2O)。
(3)铜盐的毒性
Cu2+是一种重金属离子,能使蛋白质失去生理活性,因此可将胆矾、熟石灰、水配成波尔多液,用来杀灭植物的病毒。
Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2O
蓝矾
胆矾
蓝
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(1)铜为变价金属,与Cl2反应生成CuCl2,与S反应生成CuS。( )
(2)铜锈是铜被空气中的氧气缓慢氧化生成的氧化物。( )
(3)CuO是黑色固体,与水反应生成Cu(OH)2。( )
(4)将铜片置于干燥的空气中,不易被腐蚀。( )
(5)利用反应Cu2S+O2 2Cu+SO2制取粗铜,反应中被氧化的元素
是Cu。( )
×
×
×
√
×
10
一、铜及其化合物的性质
1.(2025·广东湛江模拟)部分含铜物质的分类与相应铜元素的化合价关
系如图所示。下列说法正确的是( )
提升 关键能力
A.a、d均易溶于水
B.b既有氧化性又有还原性
C.常温下,f与单质硫反应生成e
D.向固体c中通入H2S气体生成e
B
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解析:a为CuO,b为Cu2O,c为Cu(OH)2,d为CuS,e为Cu2S,f为Cu。
a为CuO,d为CuS,二者均为难溶于水的黑色粉末,A错误;b为Cu2O,Cu的化合价为+1价,处于中间价态,既有氧化性又有还原性,B正确;Cu在常温下不与S反应,需要加热才能反应,C错误;向固体Cu(OH)2中通入H2S气体生成CuS,D错误。
12
2.某研究小组通过实验探究Cu及其重要化合物的性质,操作正确且能达
到目的的是( )
A.将铜丝插入浓硫酸中加热,反应完后把水加入反应器中,观察溶液的颜色
B.常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中,观察CuCl2的生成
C.将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干,得到无水CuCl2固体
D.将表面有铜绿的铜器放入稀盐酸中浸泡,除去铜绿
D
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解析:A项,应将反应完后的液体缓慢倒入盛水的烧杯中,并用玻璃棒不断搅拌;B项,应将铜丝在空气中加热到红热后再伸入盛满氯气的集气瓶中;C项,CuCl2水解生成的HCl易挥发,加热蒸干CuCl2溶液得不到无水CuCl2固体。
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二、工艺流程中铜及其化合物的转化
3.(2025·重庆万州模拟)实验室用含有少量氧化铁杂质的废铜粉制取无水硫酸铜的实验步骤如图。
下列有关说法正确的是( )
A.溶解废铜粉的“过量酸”是指稀硝酸
B.气体A是Cl2,将亚铁离子氧化为铁离子
C.生成沉淀D的离子方程式可以为3CuO+2Fe3++3H2O====2Fe(OH)3↓+3Cu2+
D.从溶液中得到无水硫酸铜的方法是冷却结晶
C
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解析:“过量酸”应为浓硫酸,不能使用稀硝酸,原因是引入N杂质,A错误;向混合溶液中通入气体A的作用是将溶液中的亚铁离子氧化为铁离子,气体A为氧气,不能使用氯气,原因是引入Cl-杂质,B错误;加入固体B的作用是调节溶液的pH,使Fe3+变为Fe(OH)3 沉淀而除去,为了不引入新的杂质,可选用CuO、Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3,若加入CuO,发生反应的离子方程式为3CuO+2Fe3++3H2O==== 2Fe(OH)3↓+3Cu2+,C正确;从溶液中冷却结晶得到的是CuSO4·5H2O晶体,D错误。
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4.(2025·山东济宁模拟)碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]是一种用途广泛的化工原料,实验室中以废铜屑为原料,制取碱式碳酸铜的流程如下。下列
说法错误的是( )
A.“加热”步骤可选用水浴加热
B.“酸浸”产生的气体可用
NaOH溶液吸收
C.“滤液”中溶质的主要成分为NaNO3
D.可用盐酸和BaCl2溶液检验“滤液”中是否有C
B
解析:废铜屑与稀硝酸反应,产生的气体为一氧化氮;过滤除去难溶性滤渣,滤液中含硝酸铜和硝酸,加入碳酸钠溶液加热,与硝酸、硝酸铜反应,生成硝酸钠和铜盐,再加氢氧化钠溶液调节适当pH,经过一系列反应得到碱式碳酸铜。“加热”的温度为70 ℃,可选用水浴加热,A正确;“酸浸”产生的气体为NO,与NaOH溶液不反应,不能用NaOH 溶液吸收,B错误;由分析可知,“滤液”中溶质的主要成分为NaNO3,C正确;C的检验是先加氯化钡溶液,产生白色沉淀,再往白色沉淀中加入盐酸,沉淀完全溶解,且产生无色无味气体,D正确。
考点二
金属材料及金属矿物的开发利用
19
1.合金
梳理 必备知识
低
20
2.常见金属材料
(1)金属材料包括___________________________。日常使用的金属材料,大多数属于______。
(2)金属材料分类
纯金属、合金和特种金属材料
合金
黑色
有色
结构
功能
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3.金属矿物的开发利用
(1)金属在自然界中的存在形态
正
(2)金属冶炼的实质:把金属从化合态还原为游离态。
(3)金属冶炼的方法
22
方法 主要反应原理(举例)
热分解法 2HgO___________;
2Ag2O4Ag+O2↑
热还
原法 CO作为还原剂 Fe2O3+3CO___________(高炉炼铁)
H2作为还原剂 WO3+3H2___________
铝热反应 Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3
2Hg+O2↑
2Fe+3CO2
W+3H2O
23
方法 主要反应原理(举例)
电解法 2Al2O3(熔融)___________
MgCl2(熔融) ___________
2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑
4Al+3O2↑
Mg+Cl2↑
24
(1)合金材料中不可能含有非金属元素。( )
(2)铝合金的熔点比纯铝的低。( )
(3)铝热反应可用于冶炼高熔点金属,如Ca、Mg、Mn等。( )
(4)人类历史上使用铝的时间比铁晚,原因是铝的冶炼成本高。( )
(5)电解氯化镁溶液制取金属镁。( )
(6)电解熔融态的Al2O3制Al时,加冰晶石的主要作用是提高Al的产量。
( )
×
√
×
×
×
×
25
1.金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的应用。下列关于金属材料
的说法不正确的是( )
A.合金的性质与其成分金属的性质不完全相同
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
提升 关键能力
B
解析:大多数合金的熔点比其成分金属的熔点低,故A正确;锈蚀后的铁制品除去铁锈后可以回收利用,有利于保护金属资源,故B错误;越活泼的金属,其金属阳离子就越难得到电子被还原,越难冶炼,故D正确。
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2.(2025·浙江温州高三第一次适应性考试)下列说法不正确的是( )
A.硬铝密度小、强度高,具有较强的抗腐蚀能力,是制造飞机的理想材料
B.贮氢合金的发现和应用,开辟了氢气贮存、运输的新途径
C.“山东舰”上用于舰载机降落拦阻索的是一种特种钢缆,属于新型无机非金属材料
D.不锈钢是一种主要含Fe、Cr、Ni且不易生锈的合金钢
C
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解析:硬铝是合金,合金的硬度比纯金属大,硬铝密度小、强度高,具有较强的抗腐蚀能力,是制造飞机的理想材料,故A正确;贮氢合金是高效、安全的储氢载体,其发现和应用,开辟了氢气贮存、运输的新途径,故B正确;“山东舰”上用于舰载机降落拦阻索的是一种特种钢缆,属于金属材料,故C错误;不锈钢不易生锈,主要含有铁、铬、镍和少量的碳,故D正确。
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3.(2025·湖北黄石高三期末)下列制备金属单质的方法或原理正确的是
( )
A.在高温条件下,用H2还原MgO制备单质Mg
B.在通电条件下,电解熔融Al2O3制备单质Al
C.工业上金属Mg、Cu都是用热还原法制得的
D.加强热,使CuO在高温条件下分解制备单质Cu
B
解析:Mg的金属活动性强,不能用热还原法制备,而应用电解熔融MgCl2的方法制备;CuO加强热分解生成Cu2O而不是Cu。
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练真题 明考向
1.(2024·甘肃卷)下列成语涉及金属材料的是( )
A.洛阳纸贵 B.聚沙成塔
C.金戈铁马 D.甘之若饴
C
解析:纸的主要成分是纤维素,不是金属材料,A错误;沙的主要成分是二氧化硅,不是金属材料,B错误;金和铁都是金属,C正确;甘之若饴意思是把它看成像糖那样甜,糖类是有机物,不是金属材料,D错误。
2.(2024·江西卷)从CPU针脚(含有铜、镍和钴等金属)中回收金的实验步
骤如图。下列说法错误的是( )
A.将CPU针脚粉碎可加速溶解
B.除杂和溶金步骤需在通风橱
中进行
C.富集后,K[AuBr4]主要存在
于滤液中
D.还原步骤中有S生成
C
解析:将CPU针脚粉碎,增大
与硝酸和水的接触面积,可加
速溶解,故A正确;除杂和溶
金步骤中会生成污染性气体二
氧化氮、一氧化氮,需在通风
橱中进行,故B正确;由图示
可知,富集后,K[AuBr4]主要存在于滤渣中,故C错误;还原步骤中Na2S2O5作还原剂得到金属单质金,硫元素化合价升高,反应过程中有S生成,故D正确。
3.(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。流程如图。
回答问题:
(1)步骤①的目的是___________________。
除去原料表面的油污
解析: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)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。
SO2
解析: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,反应的化学方程式为____________________________________。
Cu+H2O2+H2SO4====CuSO4+2H2O
解析: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)经步骤④得到的胆矾,不能用水洗涤的主要原因是_______________ ___________。
溶于水
胆矾晶体易
解析: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。
(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
____________________________________________。
溶液 C 经步骤③加热浓缩后双氧水已完全分解
解析: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。
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)。
取滤液D,向其中加入适量硫化钠,使铜离子恰好完全沉淀,静置后,向上层清液中再加入KI溶液,溶液不变色,I-不能被氧化
解析: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。
课时作业15
铜 金属材料 金属冶炼
42
一、选择题
1.(2023·上海卷)战国时期人们用青铜浇铸塑形成各样的青铜器,青铜
比纯铜更便于制成形态各异的容器的原因是( )
A.熔点低 B.密度大
C.硬度大 D.不易被腐蚀
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1
A
解析:青铜为铜、锡、铅等的合金,通常合金的熔点低于成分金属,因此青铜比纯铜更便于制成形态各异的容器,故答案选A。
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2.(2025·江苏常州模拟)在指定条件下,下列选项所示的物质间的转化
能实现的是( )
A.Cu2S(s)Cu(s)
B.Cu(s)Fe(s)
C.Cu(s)CuS(s)
D.Cu(s)SO2(g)
2
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1
A
44
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;由反应2Cu+SCu2S,可知物质之间的转化不能实现,C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。
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1
45
3.“神八”与“天宫一号”的成功对接,标志着中国的航空铝材处于世
界领先的行列。下列关于铝合金的说法中错误的是( )
A.铝合金是一种混合物,它比纯铝的硬度大
B.高温铝液易被氧化,铝合金应在熔剂层覆盖下熔炼
C.镁铝合金耐腐蚀,但能被烧碱(NaOH)腐蚀
D.镁铝合金在盐酸中无法溶解
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1
D
解析:合金是混合物,合金要比其成分金属的熔点低、硬度大,铝合金是一种混合物,它比纯铝的硬度大,A正确;铝易被氧化,铝合金应在溶剂层覆盖下熔炼,可隔绝空气,防止高温铝液被氧化,B正确;镁铝合金中的铝能与氢氧化钠溶液反应,C正确;镁、铝都能与盐酸反应,镁铝合金在盐酸中能溶解,D错误。
46
4.经研究发现,含有95%的铝和5%的镓、铟及锡组成的新型合金与水能快速反应制得氢气,由于整个反应中,只消耗铝,而反应生成的Al2O3可回收再利用,这样不仅降低了制氢气的成本,而且方便快捷,这一发现将燃氢汽车的研发推向新的里程碑。据此,下列说法不正确的是
( )
A.铝作为燃料,有资源丰富的优势
B.组成合金的几种金属元素都位于元素周期表ⅢA族
C.合金与水反应的总反应式为2Al+3H2O====Al2O3+3H2↑
D.合金中的镓、铟及锡对铝与水的反应起到催化作用
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1
B
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解析:铝是地壳中含量最多的金属,所以铝作为燃料,有资源丰富的优势,故A正确;铝、镓、铟是周期表ⅢA族元素,锡是周期表ⅣA族元素,故B错误;整个反应中,只消耗铝,而反应生成Al2O3,则反应的方程式为2Al+3H2O====Al2O3+3H2↑,故C正确;含有95%的铝和5%的镓、铟及锡组成的新型合金与水能快速反应制得氢气,且反应只消耗铝,则合金中的镓、铟及锡对铝与水的反应起到催化作用,故D正确。
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1
5.(2023·广东卷)部分含Na或含Cu物质的分类与相应化合价关系如图所
示。下列推断不合理的是( )
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1
A.可存在c→d→e的转化
B.能与H2O反应生成c的物质只有b
C.新制的d可用于检验葡萄糖中的醛基
D.若b能与H2O反应生成O2,则b中含共价键
B
49
解析:由图可知a、b、c对应物质分别为钠、氧
化钠(过氧化钠)、氢氧化钠或a、b、e、d对应物
质分别为铜、氧化亚铜、氧化铜、氢氧化铜。由
分析可知氢氧化钠和硫酸铜反应生成氢氧化铜,
氢氧化铜受热分解生成氧化铜,所以存在c→d→e
的转化,A合理;钠和氧化钠(过氧化钠)都能与H2O反应生成氢氧化钠,B不合理;新制氢氧化铜可用于检验葡萄糖中的醛基,C合理;若b能与H2O反应生成O2,则b为过氧化钠,结构中含共价键和离子键,D合理。
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1
6.(2025·辽宁朝阳模拟)钛铁矿( FeTiO3)制取金属钛的流程如图所示(已知TiCl4为无色液体,极易水解;Ti3+的还原性强于Fe2+)
51
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1
下列说法正确的是( )
A.钛铁矿( FeTiO3)中Ti的化合价
是+3价
B.氯化过程中反应2FeTiO3+6C+7Cl2 2FeCl3+6CO+2TiCl4
C.镁与TiCl4置换时可以用氮气作保护气
D.制取金属钛时可以用Na与TiCl4溶液反应
答案:B
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1
解析:FeTiO3中加入焦炭,再通入Cl2,焦炭被氧化为CO,FeTiO3转化为FeCl3、TiCl4;再加入Mg粉,在Ar存在的环境中加热至800 ℃,可制得Ti。Ti3+的还原性强于Fe2+,则Fe3+能将Ti3+氧化为Ti4+,所以钛铁矿( FeTiO3)中Ti的化合价是+4价,A不正确;氯化过程中,Cl2将C氧化为CO,将Fe2+氧化为Fe3+,则发生反应:2FeTiO3+6C+7Cl2 2FeCl3+6CO+2TiCl4,B正确;镁是活泼的金属元素,能与氮气反应生成氮化镁,则镁与TiCl4置换时不能用氮气作保护气,C不正确;Na能与水反应,则制取金属钛时可以用Na与TiCl4的熔融液反应,不能使用TiCl4的水溶液,D不正确。
7.新制氢氧化铜存在平衡:Cu(OH)2+2OH-⥫⥬[Cu(OH)4]2-(深蓝色)。某同学进行下列实验:
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1
下列说法不正确的是 ( )
A.①中出现蓝色沉淀
B.③中现象是Cu(OH)2+
2OH-⥫⥬[Cu(OH)4]2-
正向移动的结果
C.④中现象证明葡萄糖具
有还原性
D.对比②和④可知Cu(OH)2
氧化性强于[Cu(OH)4]2-
D
54
解析:CuSO4溶液与NaOH溶液反应可生成蓝色沉淀Cu(OH)2,A正确;新制氢氧化铜悬浊液存在平衡:Cu(OH)2+2OH-⥫⥬[Cu(OH)4]2-,加入NaOH,氢氧根离子的浓度增大,平衡正向移动,B正确;③中加入葡萄糖溶液有砖红色的沉淀生成,说明葡萄糖中含有醛基,所以葡萄糖具有还原性,C正确;④中氧化葡萄糖的是[Cu(OH)4]2-,而②中未生成砖红色沉淀,可知氧化性:Cu(OH)2<[Cu(OH)4]2-,D错误。
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1
8.(2025·山东临沂模拟)电解精炼铜产生的阳极泥富含Cu、Ag、Au等多种金属单质。研究人员设计了一种从铜阳极泥中分离提取金和银的流程,如下图所示。
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1
下列说法错误的是( )
A.“浸出液1”的溶质主要是
CuSO4
B.“浸取2”中Ag、Au被HCl氧化
C.“浸取3”中用氨水也可溶解AgCl
D.“还原”中1 mol N2H4反应则转移4 mol电子
答案:B
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1
解析:阳极泥富含Cu、Ag、Au等多种金属单质,加入硫酸和O2浸取,铜溶解,生成硫酸铜,过滤得到的滤液含有硫酸铜和硫酸,滤渣含有Ag、Au等,再向滤渣中加入盐酸和H2O2得到AgCl(s)和HAuCl4(aq),向AgCl(s)中加入Na2S2O3得到Na3[Ag(S2O3)2](aq),再将Na3[Ag(S2O3)2](aq)电解得到Ag,向HAuCl4(aq)中加入N2H4发生氧化还原反应生成N2和Au,据此分析。“酸浸”发生反应2Cu+2H2SO4+O2===2CuSO4+2H2O,“浸出液1”中溶质主要是CuSO4,A正确;“浸取2”中HCl的H+氧化性弱,Ag、Au均是被H2O2氧化,B错误;氨水可与AgCl发生反应:AgCl+2NH3·H2O===+Cl-+2H2O,可以溶解AgCl,C正确;“还原”中还原剂N2H4中N的化合价由-2升高至0价,1 mol N2H4参加反应则转移4 mol电子,D正确。
度,可以反应消耗S2-,使之转化为S,从而使沉淀溶解平衡正向移动,从而可促进金属离子的浸出,B正确;根据流程图可知:用NH3调节溶液pH时,要使Fe3+转化为沉淀,而Cu2+、Zn2+仍以离子形式存在于溶液中,结合离子沉淀的pH范围,可知中和时应该调节溶液pH范围为3.2~4.2,C正确;在用H2还原Cu2+变为Cu单质时,H2失去电子被氧化为H+,与溶液中OH-结合形成H2O,若还原时增大溶液的酸度,c(H+)增大,不利于H2失去电子还原Cu2+,因此不利于Cu的生成,D错误。
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1
二、非选择题
9.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Cu2S)为原料制备纳米铜粉,Cu2S中铜元素的化合价为____________价。
(2)无水CuSO4常用于检验物质中是否含有水,吸水后会形成__________ 色晶体,俗称____________。
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1
+1
解析:Cu2S中硫元素为-2价,则铜元素的化合价为+1价。
蓝
胆矾或蓝矾
解析:无水CuSO4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。
60
(3)Cu2(OH)2CO3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__________________________ _____________。
2
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Cu2(OH)2CO32CuO+
CO2↑+H2O
解析:碱式碳酸铜受热分解生成氧化铜、水和二氧化碳,化学方程式为Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2O。
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(4)CuCl2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____________。
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Fe2+
解析: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,铜生成铜离子化合价升高,根据电子守恒可知,M生成M'中铁元素化合价降低,故M'为亚铁离子(Fe2+)。
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(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CuCl2·2H2O可以制备CuCl,其中HCl的作用是___________________ __________________________________________________________。
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的水蒸气,提供酸性环境抑制CuCl2水解的发生,防止CuCl被氧化
用HCl气流带走产生
解析: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CuCl2·2H2O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CuCl2水解的发生,防止CuCl被氧化。
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10.(2025·辽宁沈阳模拟)CuCl在染色和催化领域应用广泛,某研究小组欲利用如图装置(加热和夹持装置略去)将二氧化硫通入新制氢氧化铜悬浊液中制备CuCl。
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已知:CuCl为白色固体,难溶于水和乙醇,能溶于浓盐酸。
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实验步骤及现象:
①向C中先加入15 mL 0.5 mol·L-1 CuCl2溶液,再加入0.6 mol·L-1 NaOH溶液30 mL;
②打开A中分液漏斗的活塞产生SO2气体至过量,刚开始C中出现少量淡黄色固体,静置一会儿之后,底部有较多的白色沉淀,上层是淡绿色的溶液。
③将C中混合物过滤、依次用水和乙醇洗涤、烘干,所得固体质量为0.594 g。
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回答下列问题:
(1)试剂a为浓硫酸,b仪器的名称为____________。
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蒸馏烧瓶
解析:A装置制备SO2,将SO2通入C中反应生成CuCl,D装置中NaOH溶液可以吸收过量的SO2,防止污染空气。
(1)b仪器的名称为蒸馏烧瓶。
(2)装置B中长颈漏斗的作用是___________________________________ __________________________。
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允许空气进入,或排出气体,防止装置超压或形成真空
解析:装置B中长颈漏斗的作用是允许空气进入,或排出气体,防止装置超压或形成真空。
(3)将SO2通入C中,与新制氢氧化铜悬浊液反应,产生白色固体的离子方程式为_______________________________________________。
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2Cl-+SO2+2Cu(OH)2====2CuCl+S+2H2O
解析:CuCl难溶于水,是白色
固体,将二氧化硫通入C中,
与新制氢氧化铜悬浊液反应,
硫元素化合价升高生成硫酸
根离子,Cu元素化合价降低生成CuCl,离子方程式为2Cl-+SO2+2Cu(OH)2====2CuCl+S+2H2O。
(4)小组成员针对步骤②中的现象展开进一步的探究得出:
ⅰ.白色沉淀为CuCl。
ⅱ.上层淡绿色溶液中的主要溶质为NaCl和少量Cu。
结论:本实验中较多量的新制氢氧化铜悬浊液与二氧化硫发生了氧化还原反应,少量与之发生了复分解反应,二者为竞争关系。试分析主要发生氧化还原反应的原因_________________________________________ ____________________________。
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新制氢氧化铜具有弱氧化性,SO2具有还原性,二者主要发生氧化还原反应
解析:新制氢氧化铜具有弱氧化性,SO2具有还原性,二者主要发生氧化还原反应。
(5)用乙醇洗涤CuCl的优点为____________________________________ ________________。
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CuCl难溶于乙醇,乙醇易挥发,有利
于CuCl的干燥
解析:CuCl难溶于乙醇,乙醇易挥发,有利于CuCl的干燥。
(6)计算该实验中CuCl的产率为____________%。
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79.6
解析:15 mL 0.5 mol·L-1的CuCl2溶液中,CuCl2的物质的量=0.015 L ×0.5 mol·L-1=0.007 5 mol,完全转化为CuCl,理论上生成CuCl的物质的量为0.007 5 mol,其质量=0.007 5 mol×99.5 g·mol-1=0.746 25 g,实验实际所得CuCl固体质量为0.594 g,则CuCl的产率=× 100%≈79.6%。
(7)已知:Cu2O+2H+====Cu+Cu2++H2O,CuCl+HCl====HCuCl2,HCuCl2CuCl↓+HCl。若所得CuCl固体中混有少量Cu2O,请补充完除去Cu2O的实验方案:
①向产物中滴加试剂__________,使固体充分溶解,再过滤出杂质;
②向滤液中加水稀释至不再产生沉淀为止;
③过滤、洗涤、干燥,可得到除去Cu2O后的CuCl固体。
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浓盐酸
解析:可向产物中滴加浓盐酸,使固体充分溶解,过滤出杂质后,加水稀释,产生白色沉淀,加水稀释至不再产生沉淀为止,过滤、洗涤、干燥,即可得到除去Cu2O后的CuCl固体。
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