第4章 第15讲 铜及其化合物 金属材料和金属冶炼(课时作业Word)-【高考领航】2027年高考化学大一轮复习学案（创新版）

**基本信息** 聚焦铜及其化合物、金属材料与冶炼，以概念辨析、原理应用及综合流程为核心，构建“性质-制备-应用”逻辑链，强化科学观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |金属材料与合金|4题（题1-2、6-7）|概念判断、性质比较|金属材料定义→合金特性（硬度、熔点）→锈蚀与防护| |金属冶炼原理|3题（题3、11）|方法匹配、条件分析|金属活动性→冶炼方法（热分解/电解/热还原）→工业条件优化| |铜及其化合物转化|3题（题5、8-9）|转化判断、检验方案|价态变化→物质转化（Cu²⁺/Cu⁺/Cu）→检验试剂选择| |工艺流程综合|2题（题10、12）|流程分析、操作解释|浸取-除杂-还原→元素分离（Fe/Zn/Cu）→反应条件控制|

限时规范训练15　铜及其化合物　金属材料和金属冶炼 (建议用时：45分钟　满分：50分) 一、选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1．(2025·四川卷，1)材料是科技发展的基础。下列属于金属材料的是(　　) A．制造电极的石墨烯 B．制造减震弹簧的高碳钢 C．制造防弹装甲的高强度芳纶纤维 D．制造耐温度剧变仪器的高硼玻璃 解析：B　金属材料的定义是由金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料，包括纯金属及其合金。石墨烯为碳元素形成的一种单质，属于非金属材料，A不选；高碳钢是铁基合金，属于典型的金属材料，B选；芳纶纤维为有机高分子合成材料，C不选；玻璃为硅酸盐制品，属于无机非金属材料，D不选。 2．(2025·内蒙古赤峰一模)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，青铜是铜和铅的合金。关于青铜的说法正确的是(　　) A．在潮湿空气中，青铜会生成铜绿 B．青铜的硬度比纯铜小 C．青铜是一种合金，属于纯净物 D．青铜的熔点比纯铜高 解析：A　在潮湿空气中，铜和氧气、二氧化碳、水蒸气反应生成碱式碳酸铜，故A正确；合金的硬度比其组分都大，故青铜的硬度比纯铜大，故B错误；青铜是一种合金，是铜、铅的混合物，故C错误；合金的熔点比其组分都低，青铜的熔点比纯铜低，故D错误。 3．下表中金属的冶炼原理与方法错误的是(　　) 选项 冶炼原理 方法 A 2HgO2Hg＋O2↑ 热分解法 B 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 电解法 C 2NaCl(溶液)2Na＋Cl2↑ 电解法 D Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 热还原法 解析：C　Hg是不活泼的金属，制取原理为2HgO2Hg＋O2↑，其反应物只有一种，生成物是两种，反应条件是加热，因此该方法是热分解法，A正确；Al是活泼金属，通常采用电解法冶炼，为降低Al2O3的熔点，要加入助熔剂冰晶石，其电解方程式为2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑，B正确；制取活泼金属Na通常采用电解熔融NaCl的方法，电解方程式为2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑，C错误；通常是采用还原剂CO在高温下还原Fe2O3等含铁化合物的方法冶炼Fe，反应原理是Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2，D正确。 4．镧镍合金是一种具有实用价值的新型储氢合金材料。下列说法不正确的是(　　) A．镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物 B．镍属于过渡元素，位于元素周期表d区 C．氢能是理想能源，具有来源广、热值高、无污染等优点 D．合金的熔点一定比各成分金属的熔点低 解析：D　镧镍合金能大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物，金属氢化物稍稍加热又容易分解，所以可用作储氢材料，A正确；镍是28号元素，属于过渡元素，位于元素周期表d区，B正确；氢能是理想能源，具有来源广、热值高、无污染等优点，C正确；合金的熔点一般比各成分金属的熔点低，但不是一定低，比如汞合金的熔点比汞高，D错误。 5．(2025·内蒙古呼和浩特十八中期中)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) 解析：A　由反应Cu2S＋O22Cu＋SO2可知，物质之间的转化能实现；由反应===CuSO4＋2FeSO4可知，物质之间的转化不能实现；由反应2Cu＋SCu2S可知，物质之间的转化不能实现；常温下，Cu和浓硫酸不反应，物质之间的转化不能实现。 6．我国古典文献中有丰富的化学知识。《格古要论》云：鍮石，自然铜之精也。今炉甘石(主要成分ZnCO3)炼成者，假鍮也。崔昉《外丹本草》云：铜一斤，炉甘石一斤，炼之成(假)鍮石。下列说法错误的是(　　) A．假鍮石比鍮石更方便冲压成型 B．假鍮石的炼制过程会有气体产生 C．假鍮石的主要材质为合金 D．假鍮石的炼制过程涉及氧化还原反应 解析：A　鍮石是纯铜，假鍮石是铜锌合金，合金硬度比其成分金属的大，假鍮石硬度大相对不方便冲压成型，A错误；假鍮石炼制过程涉及反应：ZnCO3ZnO＋CO2↑、2ZnO＋C2Zn＋CO2↑等，有气体生成，B正确；假鍮石是铜锌合金，C正确；假鍮石炼制过程涉及反应2ZnO＋C2Zn＋CO2↑，该反应为氧化还原反应，D正确。 7．西汉东方朔所撰的《申异经·中荒经》：“西北有宫，黄铜为墙，题曰地皇之宫”。文中“黄铜”主要成分是铜锌，含少量锡、铅等。下列说法错误的是(　　) A．铜锈的主要成分为Cu(OH)2，俗称铜绿 B．相关金属元素还原性由强到弱的顺序为Zn>Sn>Pb>Cu C．黄铜制作的高洪太铜锣应保存在干燥处 D．用灼烧法可区别“黄铜”和黄金首饰 解析：A　潮湿的环境中，Cu和CO2、H2O、O2反应生成Cu2(OH)2CO3而产生铜绿，A错误；由金属活动性顺序可知，金属还原性：Zn>Sn>Pb>Cu，B正确；潮湿的环境中，Cu和CO2、H2O、O2反应生成Cu2(OH)2CO3而产生铜锈，所以用黄铜制作的高洪太铜锣应置于干燥处保存，C正确；Cu在加热的条件下和氧气反应生成黑色的CuO，Au在加热条件下和氧气不反应，可以采用灼烧的方法区分黄铜和黄金首饰，D正确。 8．(2025·吉林通化一模)铜及含铜微粒的价荷图如下所示。下列推断不合理的是(　　) A．要使Cu变成a可以加入稀盐酸和过氧化氢的混合溶液 B．Cu(OH)2转化成需要加碱 C．在酸性环境中，c可以反应生成a和Cu D．b具有还原性 解析：D　根据铜及含铜微粒的价荷图判断，a是Cu2+、b是、c是Cu2O、d是Cu(OH)2。a中Cu元素化合价为＋2价，在酸性条件下，H2O2氧化Cu变为Cu2+，A正确；由题图可知，Cu(OH)2转化为需在碱性条件下，B正确；Cu2O中Cu元素化合价为＋1价，在酸性条件下可以发生歧化反应生成＋2价的铜和单质铜，C正确；中铜元素化合价为＋3价，具有氧化性，D错误。 9．已知反应：Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2+＋H2O。检验Cu及其化合物的存在可供选择的试剂有①稀硫酸　②稀盐酸　③稀硝酸　④浓硫酸。下列方案正确的是(　　) A．检验Cu中是否含有少量Cu2O：③ B．检验CuO中是否含有少量Cu2O：①或②或③或④ C．检验Cu2O中是否含有少量Cu：②或③ D．检验Cu2O中是否含有少量CuO：③或④ 解析：B　稀硝酸与Cu或Cu2O都可以发生反应，均得到蓝色溶液及无色气体，A错误；CuO与题干中的四种酸发生反应时，现象均为氧化铜溶解，溶液变为蓝色，如果CuO中含有少量Cu2O，则Cu2O遇到①或②会发生歧化反应，产生固体(Cu)，同时溶液变为蓝色，Cu2O遇到③或④时，除氧化物溶解外，还会产生气体，故①、②、③、④都可以检验CuO中是否含有少量Cu2O，B正确；③是稀硝酸，具有强氧化性，Cu或Cu2O与稀硝酸反应的现象均为固体溶解，溶液变为蓝色，同时产生气体，因此③无法检验Cu2O中是否有少量Cu，C错误；③和④都具有强氧化性，都能够与Cu2O、CuO发生反应，现象相同，D错误。 10．高压氢还原法可直接从溶液中提取金属粉。以硫化铜精矿(含Zn、Fe元素的杂质)为主要原料制备Cu粉的工艺流程如下，可能用到的数据见下表。 Fe(OH)3 Cu(OH)2 Zn(OH)2 开始沉淀pH 1.9 4.2 6.2 沉淀完全pH 3.2 6.7 8.2 下列说法错误的是(　　) A．固体X主要成分是Fe(OH)3和S；金属M为Zn B．浸取时，增大O2压强可促进金属离子浸出 C．中和调pH的范围为3.2～4.2 D．还原时，增大溶液酸度有利于Cu的生成 解析：D　CuS精矿（含有杂质Zn、Fe元素）在高压O2作用下，用硫酸溶液浸取，CuS反应生成CuSO4、S、H2O，Fe2+被氧化为Fe3+，然后加入NH3调节溶液pH，使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀，而Cu2+、Zn2+仍以离子形式存在于溶液中，过滤得到的滤渣中含有S、Fe(OH)3；滤液中含有Cu2+、Zn2+；然后向滤液中通入高压H2，根据元素活动性：Zn＞H＞Cu，Cu2+被还原为Cu单质，通过过滤分离出来；而Zn2+仍然以离子形式存在于溶液中，再经一系列处理可得到Zn单质。经过上述分析可知固体X主要成分是S、Fe(OH)3，金属M为Zn，A正确；CuS难溶于硫酸，在溶液中存在沉淀溶解平衡CuS(s)⥫⥬Cu2+(aq)＋S2-(aq)，增大O2的浓度，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取，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Cu单质，因此不利于Cu的生成，D错误。 二、非选择题：本题共2小题。 11．(10分)工业上，金属的制取有多种方法，选择何种方法与金属的性质密切相关。 (1)金属Na、Mg、Al等的制取常采用电解法。写出以铂为电极电解熔融氯化镁制镁的电极反应式。 阳极：________________________；阴极：________________________。 (2)金属钾因为易溶于盐而不易分离，且电解时有副反应发生，工业上通常用钠与氯化钾在高温下反应制取，该反应为Na(l)＋KCl(l)⥫⥬NaCl(l)＋K(g)　ΔH＞0，根据下表有关数据回答下列问题： 物质 密度(g/cm3) 熔点(℃) 沸点(℃) Na 0.97 97.81 890 K 0.86 63.65 770 NaCl 801 1465 KCl 776 1437 ①制取钾的适宜温度范围为________________。 ②制取钾的条件为________(填字母)。 A．适当高温高压 B．适当低温低压 C．适当高温低压 D．适当低温高压 ③工业上采用此法制得的钾往往不纯，最可能含有的杂质是________，检验方法为____________。 (3)用铝热反应方法将Fe3O4中的铁还原出来，写出该反应的化学方程式：________________________________。若用此法制得0.84t Fe，则转移电子________mol。 解析：(1)电解熔融氯化镁制镁时，阳极是Cl－失去电子被氧化成Cl2，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑；阴极是Mg2+得到电子被还原成Mg，电极反应式为Mg2+＋2e―===Mg。(2)①K、Na的活泼性相近，要从上述可逆的置换反应中制取K，主要是利用K的沸点比Na的低，而控制温度使K汽化，其余三种物质均为液体，便于生成的K蒸气不断逸出，使反应向生成K的方向进行而制得K。所以温度应该高于K的沸点(770 ℃)，高于其余三种物质中熔点最高的NaCl的熔点(801 ℃)，而低于其余三种物质中沸点最低的Na的沸点(890 ℃)，综上分析，合适的温度范围应大于801 ℃、小于890 ℃。②制备钾必须采用适当的高温，保证钾以蒸气形式存在；减小压强，平衡Na(l)＋KCl(l)⥫⥬NaCl(l)＋K(g)正向移动，所以制取钾的条件为适当高温低压。③因为制备反应为可逆反应，而且钾蒸气和钠蒸气的沸点差别不是特别大，所以制备的钾蒸气中一定含有少量的钠蒸气。检验金属钠可以用焰色试验，钠的焰色为黄色。(3)铝热反应是热还原法的一种，利用铝的还原性比铁的强将铁置换出来，反应的化学方程式为8Al＋3Fe3O49Fe＋4Al2O3，该反应转移电子数为24，即9Fe～24e－，所以n(e－)＝n(Fe)＝＝4×104 mol。 答案：(1)2Cl－－2e－===Cl2↑　Mg2+＋2e－===Mg　(2)①801 ℃～890 ℃　②C　③钠　焰色试验　(3)8Al＋3Fe3O49Fe＋4Al2O3　4×104 12．(10分)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____________。 (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________________________________。 (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________。 (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___________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 解析：(1)Cu2S中硫元素为－2价，则铜元素的化合价为＋1价。(2)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。(3)碱式碳酸铜受热分解生成氧化铜、水、二氧化碳：Cu2(OH)2CO32CuO＋CO2↑＋H2O。(4)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。(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。 答案：(1)＋1　(2)蓝　胆矾或蓝矾　 (3)Cu2(OH)2CO32CuO＋CO2↑＋H2O　(4)Fe2+　(5)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 学科网（北京）股份有限公司 $