高考化学 热点题型和提分秘籍 专题3.4 金属材料与矿物 铜及其化合物（含解析）.doc

专题3.4 金属材料与矿物 铜及其化合物【高频考点解读】1.了解铜及其重要化合物的主要性质及其应用。2.了解常见金属的活动顺序。3.了解合金的概念及其重要应用。【热点题型】题型一 铜及其重要化合物例1下列说法正确的是()。氢气通过灼热的cuo粉末反应后固体物质增重 用cucl2溶液做导电实验，灯泡发光是因为cucl2cu22clcu溶于稀hno3：3cu8h2no=3cu22no4h2o常温下，cu既能与fecl3溶液反应又能与浓硝酸反应abcd答案c【提分秘籍】 1铜的性质(1)物理性质：铜是紫红色金属，具有良好的导电性、导热性和延展性。(2)化学性质写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：化学方程式：2cuo2co2h2o=cu2(oh)2co3(绿色固体)。化学方程式：2cuscu2s。与氧化性酸a与浓硫酸共热：cu2h2so4(浓)cuso4so22h2o；b与稀硝酸反应的离子方程式：3cu8h2no=3cu22no4h2o；c与浓硝酸反应的离子方程式：cu4h2no=cu22no22h2o。与盐溶液反应a与硝酸银溶液：cu2ag=2agcu2；b与fecl3溶液：cu2fe3=2fe2cu2。2氧化铜和氧化亚铜名称氧化铜氧化亚铜颜色黑色砖红色与酸反应(h)cuo2h=cu2h2ocu2o2h=cu2cuh2o与h2反应cuoh2cuh2ocu2oh22cuh2o转化关系4cuo2cu2oo23.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【举一反三】 相同质量的铜片分别与过量的体积相同的浓硝酸、稀硝酸反应，二者相比较，相等的是()。a铜片完全消耗时所用的时间b反应中转移的电子总数c反应所消耗硝酸的物质的量d反应生成气体的体积(标准状况)答案b 题型二 金属材料及金属矿物的利用例2出土的锡青铜(铜锡合金)文物常有cu2(oh)3cl 覆盖在其表面。下列说法不正确的是()a锡青铜的熔点比纯铜的高b在自然环境中，锡青铜中的锡对铜起保护作用c锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比在干燥环境中的快d生成的cu2(oh)3cl覆盖物受热时很可能得到黑色物质答案a【提分秘籍】 金属冶炼方法(1)热分解法(适用于hg、ag等不活泼金属)例如：2hgo2hgo2，2ag2o4ago2。用热分解冶炼法冶炼金属的特点：金属元素的金属性弱，金属元素的原子不易失去电子，其金属离子容易得到电子，该金属元素所形成的化合物稳定性较差。(2)热还原法(适用于zn-cu等中等活泼金属)焦炭还原法。例如：c还原zno、cuo，其化学方程式依次为c2zno2znco2，c2cuo2cuco2。一氧化碳还原法。例如：co还原fe2o3、cuo，其化学方程式依次为3cofe2o32fe3co2，cocuocuco2。氢气还原法。例如：h2还原wo3、fe3o4，其化学方程式依次为3h2wo3w3h2o,4h2fe3o43fe4h2o。活泼金属还原法。例如：al还原cr2o3、v2o5，其化学方程式依次为2alcr2o3al2o32cr,10al3v2o56v5al2o3。(3)电解法(适用于al以前的活泼金属)例如：al2o3、mgcl2、nacl的电解反应，其化学方程式依次为2al2o3(熔融)4al3o2，mgcl2(熔融)mgcl2，2nacl(熔融)2nacl2。【举一反三】 信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到含70% cu、25% al、4% fe及少量au、pt的合金，并设计出由合金制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线：请回答下列问题：(1)第步cu与酸反应的离子方程式为_；得到滤渣1的主要成分为_。(2)第步加h2o2的作用是_，使用h2o2的优点是_；调溶液ph的目的是使_生成沉淀。(3)用第步所得cuso45h2o制备无水cuso4的方法是_。(1)第步中cu与酸发生的反应为cu与浓硝酸的反应：cu4h2nocu22no22h2o或浓硝酸与稀硫酸的混合过程中硝酸变稀，发生的反应也可能为3cu8h2no3cu22no4h2o。根据分析可知滤渣1的主要成分为pt、au。(2)第步操作中加h2o2的目的是将fe2转化为fe3，从而将fe3转化为沉淀除去，防止对cuso4晶体的制备产生干扰。h2o2的还原产物为h2o，不引入杂质，同时对环境没有污染，调节ph的目的是将fe3和al3转化为沉淀而除去。(3)用cuso45h2o制备无水cuso4，只要除去结晶水即可。在加热过程中cuso4发生水解，但是因为硫酸不挥发，所以最终得到的仍然是cuso4，所以只要加热脱水即可。答案(1)cu4h2nocu22no22h2o或3cu8h2no3cu22no4h2oau、pt(2)将fe2氧化为fe3不引入杂质，对环境无污染fe3、al3(3)加热脱水【高考风向标】 1【2015新课标卷理综化学】下列实验中，对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是（ ）选项实 验现 象结 论a将稀硝酸加入过量铁粉中，充分反应后滴加kscn溶液有气体生成，溶液呈血红色稀硝酸将fe氧化为fe3b将铜粉加1.0 moll1 fe2(so4)3溶液中溶液变蓝、有黑色固体出现金属铁比铜活泼c用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热熔化后的液态铝滴落下来金属铝的熔点较低d将0.1moll1mgso4溶液滴入naoh溶液至不再有沉淀产生，再滴加0.1moll1cuso4溶液先有白色沉淀生成后变为浅蓝色沉淀cu(oh)2的溶度积比mg(oh)2的小【答案】d【2015上海化学】与氢硫酸反应有沉淀生成的电解质是（ ）a硫酸铜b氢氧化钠c硫酸亚铁d二氧化硫【答案】a【2014年高考新课标卷第8题】化学与社会、生活密切相关。对下列现象或事实的解释正确的是选项现象或事实解释a用热的纯碱溶液洗去油污 na2co3可直接和油污反应b漂白粉在空气中久置变质漂白粉中的cacl2 与空气中的co2反应生成caco3c施肥时，草木灰(有效成分为k2co3)不能与nh4cl混合使用k2co3与nh4cl反应生成氨气会降低肥效dfecl3溶液可用于铜质印刷线路板制作fecl3能从含有cu2的溶液中置换出铜【答案】c【解析】a、盐的水解反应是吸热反应，所以升高温度，促进盐的水解，溶液的碱性更强。因此用热的纯碱溶液可以洗去油污。并不是碳酸钠可与油污直接反应。错误。b、漂白粉在空气中久置变质，是因为有效成分ca(clo)2会发生反应产生的hclo不稳定，光照分解产生hcl和氧气，错误；c、当施肥时草木灰（有效成分为k2co3）与nh4cl混合使用，则二者的水解作用相互促进，使n元素以氨气的形式逸出因而肥效会降低。正确。d、fecl3溶液可用于铜质印刷线路板的制作，是因为二者发生反应生成氯化亚铁和氯化铜，把多余的cu腐蚀掉。错误。【2014年高考广东卷第22题】下列实验操作、现象和结论均正确的是选项实验操作现象结论a向苏打和小苏打溶液中分别加入盐酸均冒气泡两者均能与盐酸反应b向agno3溶液中滴加过量氨水溶液澄清ag+与nh3h2o能大量共存c将可调高度的铜丝伸入到稀nho3中溶液变蓝cu与稀hno3发生置换反应d将ki和fecl3溶液在试管中混合后，加入ccl4，震荡，静置下层溶液显紫红色氧化性：fe3+i2【答案】ad【2014年高考海南卷第9题】下列关于物质应用的说法错误的是a玻璃容器可长期盛放各种酸 b纯碱可用于清洗油污c浓氨水可检验氯气管道漏气 dna2s可除去污水中的cu2+【答案】a【解析】a.玻璃容器可长期盛放不能与酸发生反应的各种酸，但是由于氢氟酸能够腐蚀玻璃，所以不能盛装氢氟酸。错误。b.纯碱水解是溶液显碱性，可以促进油脂的水解，因此可用于清洗油污。正确。c. 氯气管道漏气，挥发出的氯气与浓氨水挥发出的氨气可产生白烟。因此可检验检验氯气管道漏气。正确。d. na2s电离产生的s2-与污水中cu2+发生沉淀反应，从而可降低污水中的cu2+。故可以治理污水。正确。【2014年高考北京卷第9题】下列解释事实的方程式不正确的是（ ）a测0.1mol/l氨水的ph为11：nh3h2onh4+oh-b将na块放入水中，产生气体：2na+2h2o=2naoh+h2c用cucl2溶液做导电实验，灯泡发光：cucl2 cu2+2cl- dal片溶于naoh溶液中，产生气体：2al+2oh-+2h2o=2alo2-+3h2【答案】c 【解析】a、氨水为弱电解质，存在电离平衡，正确；b、na性质非常活泼，可与水反应放出h2，正确；c、电离本身不需要通电，故方程式错误；d、al可与naoh溶液反应放出氢气，正确。【2014年高考福建卷第9题】常温下，下列各组物质中，y既能与x反应又能与z反应的是xyznaoh溶液al(oh)3稀硫酸 koh溶液 sio2稀盐酸o2n2h2fecl3溶液cu浓硝酸a b c d 【答案】b【解析】第组yal(oh)3为两性氢氧化物，既能与强碱又能与强酸反应，正确；第组sio2不与盐酸反应，错误；第组常温下n2既不与o2反应，又不与h2反应，错误；第组常温下cu既与fecl3反应，又与浓硝酸反应，正确。【2013山东理综，28】金属冶炼与处理常涉及氧化还原反应。(1)由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是_。afe2o3bnaclccu2sdal2o3(2)辉铜矿(cu2s)可发生反应：2cu2s2h2so45o2=4cuso42h2o，该反应的还原剂是_。当1molo2发生反应时，还原剂所失电子的物质的量为_mol。向cuso4溶液中加入镁条时有气体生成，该气体是_。【答案】(1)bd(2)cu2s4h2【2013广东理综】银铜合金广泛用于航空工业，从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下：(1)电解精炼银时，阴极反应式为_；滤渣a与稀hno3反应，产生的气体在空气中迅速变为红棕色，该气体变色的化学反应方程式为_。(2)固体混合物b的组成为_；在生成固体b的过程中，需控制naoh的加入量，若naoh过量，则因过量引起的反应的离子方程式为_。(3)完成煅烧过程中一个反应的化学方程式：_cuo_al2o3_cualo2_。(4)若银铜合金中铜的质量分数为63.5%，理论上5.0kg废料中的铜可完全转化为_molcualo2，至少需要1.0moll1的al2(so4)3溶液_l。(5)cuso4溶液也可用于制备胆矾，其基本操作是_、过滤、洗涤和干燥。【答案】(1)age=ag2noo2=2no2(2)al(oh)3、cu(oh)2al(oh)3oh=alo2h2o(3)424o2(4)5025(5)蒸发结晶【解析】根据电解原理、物质的性质及工艺流程、氧化还原反应、守恒计算等分析。(1)电解精炼银时，阴极反应式为age=ag。气体变色发生的反应为2noo2=2no2。(2)固体b含有cu(oh)2、al(oh)3。若naoh过量，则al(oh)3会转化为naalo2。(3)该反应为氧化还原反应，根据得失电子守恒、原子守恒确定缺项物质，然后配平化学方程式。(4)生成cualo2的物质的量为50mol，据al元素守恒可知，至少需要al2(so4)3的物质的量为25mol，则需溶液体积为25l。(5)cuso4从饱和溶液中结晶生成cuso45h2o(胆矾)，由cuso4溶液制备胆矾需要的操作为蒸发结晶、过滤、洗涤和干燥。【高考押题】 1“东方之冠”的主体结构是用国产q460钢制成的。下列有关q460钢的说法可能不正确的是()。a硬度比纯铁大b性能优于普通钢c熔点比纯铁高d属于合金解析合金的硬度比其组分金属的大，熔点比其组分金属的低，故选c。答案c2金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的应用。下列关于金属的一些说法不正确的是()。a合金的性质与其成分金属的性质不完全相同b工业上金属mg、cu都是用热还原法制得的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答案b3下列关于金属的冶炼方法叙述不正确的是()。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溶液的方法冶炼答案d4某合金与铁的物理性质的比较如下表所示：熔点/密度/gcm3硬度(金刚石为10)导电性(银为100)某合金2 5003.007.42.3铁1 5357.864.517还知该合金耐腐蚀，强度大，从以上性能看，该合金不适合作()。a导线b门窗框c炉具d飞机外壳解析该合金熔点高，硬度大，密度小，b、c、d项中的应用均适合，但导电性仅为ag的0.023倍，不适合作导线。答案a5硝酸铜是一种重要的工业产品，化学上有很多方法可以制取硝酸铜：将铜溶于硝酸中、先将铜与o2反应生成cuo，再溶于硝酸中、将铜溶于n2o4的乙酸乙酯(溶剂，不参加反应)溶液中生成硝酸铜和一氧化氮。下列认识或判断错误的是()。a方法是最经济和环保的b方法中，若从经济和环保的角度考虑，用稀硝酸比用浓硝酸好c方法需要消耗能源，对环境不产生污染d方法中n2o4既是氧化剂又是还原剂解析、都生成污染性气体，不生成污染性气体且hno3全部转化为cu(no3)2。答案a6cuso4是一种重要的化工原料，其有关制备途径及性质如下图所示。下列说法正确的是()。a相对于途径，途径更好地体现了绿色化学思想by可以是葡萄糖溶液cx可能是so2和so3的混合气体d将cuso4溶液蒸发，利用余热蒸干，可制得胆矾晶体答案b7氢化亚铜(cuh)是一种不稳定的物质，能在氯气中燃烧，也能与酸反应。用cuso4溶液和“某物质”在4050 时反应可生成cuh。下列叙述中错误的是()。a“某物质”具有还原性bcuh与盐酸反应可能产生h2ccuh与足量稀硝酸反应：cuh3hno=cu2no2h2odcuh在氯气中燃烧：cuhcl2=cuclhcl解析a项，用cuso4溶液和“某物质”在4050 时反应可生成cuh，cu元素的化合价由2价变为1价，则cuso4作氧化剂，“某物质”为还原剂，表现出还原性；b项，cuh与盐酸发生氧化还原反应：2cuh4hcl=2cucl23h2；c项，hno3具有强氧化性，与cuh反应时，1价cu、1价h均被氧化成最高价态；d项，cl2具有强氧化性，cuh具有强还原性，二者反应会生成cucl2和hcl。答案d8某同学设计了如下实验测量m g铜银合金样品中铜的质量分数：下列说法中不正确的是()。a合金的熔点比其成分金属低，通常比成分金属具有更优良的金属特性b铜银都能与稀硝酸反应，收集到的v l气体可能全为noc操作是过滤，操作是洗涤，操作应是烘干d根据反应收集到的气体体积可以计算铜和银的质量分数解析解答本题要注意以下两点：(1)没有告诉硝酸的浓度，合金与硝酸反应放出的气体中可能含有no2；(2)w g固体应该是干燥纯净的agcl，由此确定三步操作。答案d9已知酸性条件下有如下反应：2cucu2cu。由于反应温度不同，用氢气还原氧化铜时，可能产生cu或cu2o，两者都是红色固体。一同学对某次用氢气还原氧化铜实验所得的红色固体产物做了验证，实验操作和实验现象记录如下：加入试剂稀硫酸浓硫酸、加热稀硝酸浓硝酸实验现象红色固体和蓝色溶液无色气体和蓝色溶液无色气体和蓝色溶液红棕色气体和蓝色溶液由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物是()。acubcu2oc一定有cu，可能有cu2od一定有cu2o，可能有cu答案d10部分氧化的fecu合金样品(氧化产物为fe2o3、cuo)共5.76 g，经如下处理：下列说法正确的是()。a滤液a中的阳离子为fe2、fe3、hb样品中fe元素的质量为2.24 gc样品中cuo的质量为4.0 gdv896 ml答案b11工业上以废铜为原料经一系列化学反应可生产氯化亚铜(cucl)，其工艺流程如下图所示：试回答下列问题：(1)工业生产cl2时，尾气常用石灰乳吸收，而不用烧碱溶液吸收的原因是_。(2)还原过程中的产物为nacucl2，试写出反应的化学方程式_。制备过程中当氯化完成后必须经还原过程再制得cucl，为什么不用一步法制得cucl?(已知cu2cu2cl=2cucl)_。(3)还原过程中加入少量盐酸的作用是_，加入过量nacl的原因是_。(4)合成结束后所得产品用酒精淋洗的目的是_。(5)实验室中在cucl2热溶液中通入so2气体也可制备白色的cucl沉淀，试写出该反应的离子方程式_。解析(1)主要从原料经济性的角度来回答。(2)产物nacucl2中cu元素的化合价为1价，因此还原过程发生的是归中反应。(3)主要考查盐类水解和化学平衡知识。(4)产品用酒精洗涤，是因为酒精沸点低，易挥发，产品易晾干，可防止cucl被空气氧化。(5)反应中cucl2被还原为cucl，则so2被氧化为h2so4。答案(1)石灰乳来源丰富，成本低(2)cucl22naclcu=2nacucl2cucl沉淀沉积cu表面阻碍反应的进行(3)防止cu2水解增大nacl的浓度有利于生成更多nacucl2，提高产率(4)使cucl尽快干燥，防止其被空气氧化(5)2cu22clso22h2o2cucl4hso12合金是建造航空母舰的主体材料。(1)航母升降机可由铝合金制造。铝元素在周期表中的位置为_，工业炼铝的原料由铝土矿提取而得，提取过程中通入的气体为_。almg合金焊接前用naoh溶液处理al2o3膜，其化学方程式为_。焊接过程中使用的保护气为_(填化学式)。(2)航母舰体材料为合金钢。舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为_。航母用钢可由低硅生铁冶炼而成，则在炼铁过程中为降低硅含量需加入的物质为_。(3)航母螺旋浆主要用铜合金制造。80.0 g cual合金用酸完全溶解后，加入过量氨水，过滤得白色沉淀39.0 g，则合金中cu的质量分数为_。为分析某铜合金的成分，用酸将其完全溶解后，用naoh溶液调节ph，当ph3.4时开始出现沉淀，分别在ph为7.0、8.0时过滤沉淀。结合下图信息推断该合金中除铜外一定含有_。13某化学研究性学习小组设计实验探究铜的常见化学性质，过程设计如下。提出猜想问题1：在周期表中，铜与铝的位置很接近，铜不如铝活泼，氢氧化铝具有两性，氢氧化铜也有两性吗？问题2：铁和铜都有变价，一般情况下，正二价铁的稳定性小于正三价的铁，正一价铜的稳定性也小于正二价的铜吗？问题3：氧化铜有氧化性，能被h2、co还原，它也能被氮的某种气态氢化物还原吗？实验探究.解决