金属材料与金属矿物的开发利用（讲义）-高考化学一轮复习讲义

第09讲金属材料与金属矿物的开发利用

考纲要求：

1.了解常见金属活动顺序。

2.了解合金的概念及重要应用。

3.了解铜及其重要化合物的主要性质及其应用。

考点一铜及其化合物

夯基点——夯实基础争上一本

1.单质铜

（1）物理性质：紫红色固体，具有良好的延展性、导热性和导电性。

⑵化学性质

潮湿空气里4不反应

Cu,(OH),CO,

①酸

…02|氧化性酸-2+

CuO-*-^-1Cu+

非金属

③非金属氧化物

Cl2

CuCl2居某些盐一r“

1--------aCu~+

Cu,S―—溶液

②

写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式:

①化学方程式:

2Cu+O2+CO2+H2O=CU2(OH)2CO3O

②化学方程式：2Cu+S0

C112S。

③与氧化性酸反应

反应的化学方程式：

与浓硫酸

Cu+2H2so4（浓）^^CuSC）4+SO2T+2H2O

反应的离子方程式：

与稀硝酸

+2+

3Cu+8H+2NO?=3CU+2NO?+4H2O

反应的离子方程式：

与浓硝酸

+2+

Cu+4H+2N0F=Cu+2NO2T+2H2O

④与盐溶液反应（写离子方程式）

反应的离子方程式：+

与AgNO3溶液Cu+2Ag==2Ag+Ci?+

与FeCb溶液反应的离子方程式：Cu+2Fe3+==2Fe2++Cu2+

2.铜的重要化合物

Cu2(OH)2C()3-CuOfCuSOj^^CuSO]«5H,O

y

CU()—CU(OH)2

(1)氧化铜和氧化亚铜

名称氧化铜氧化亚铜

颜色黑色砖红色

+2++2+

与酸反应(H+)CuO+2H=CU+H20CU2O+2H=CU+CU+H2O

与H2反应CuO+H2^^CU+H2OCu2O+H2^^2CU+H2O

转化关系4CUO^^2CU2O+02T

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：

△△

H)2=CuO+H20O

)H)2+2H*^=CU2*+2凡0。

C%0(红色沉淀)

E-CHO(检验一CHO或葡萄糖)。

4.铜盐

(1)CU2(OH)2c03的名称为碱式碳酸铜，是铜绿的成分，是铜在潮湿的空气中被腐蚀的结果,

其受热分解的化学方程式为CU2(OH)2CO3^^2CUO+H2O+CO2=

(2)CUSO4-5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矶、胆研，其受热分解的化学方程式为CUSO4-5H2O=^

CUSO4+5H2O,蓝色晶体受热转化为白色粉末。无水CuSCU遇水变蓝色(生成CUSO4-5H2O),

可作为检验水的依据。

(3)铜盐溶液有毒，主要是因为C/+作为一种重金属离子能与蛋白质作用，使蛋白质变性失

去生理活性，因此可将胆矶、熟石灰、水配成波尔多液，用来杀灭植物的病毒。

5.铜的冶炼

(1)湿法炼铜：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu=

（2）高温炼铜：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜（粗铜）：

800℃

2CuFeS2+4O2==Cu2S+3SO2+2FeO（炉渣）

i200℃

2CU2S+3O22CU2O+2SO2

I200℃

2Cu2（D+Cu2s_6Cu+SO2T

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，铜在阳极上失电子变为Cu2+,用纯铜棒作阴极，Cu2+

在阴极上得电子生成铜。

置基础通关练

1.焊接两根漆包铜线（铜线表面有绝缘油漆）的操作是：①先把漆包铜线放在火上灼烧，②

立即在酒精中蘸一下，③然后焊接铜线头。有关叙述正确的是

A.①中只有铜发生了氧化反应

B.②中的乙醇做溶剂

C.经历①②的变化后铜线的质量不变

D.长期使用后的酒精会有香味

【答案】D

【解析】焊接两根漆包铜线操作中，①先把漆包铜线放在火上灼烧，油漆燃烧，Cu和氧气

反应变为氧化铜，②立即在酒精中蘸一下，氧化铜和酒精反应生成Cu、乙醛和水，以此来

解析；

A.①先把漆包铜线放在火上灼烧，油漆燃烧，Cu和氧气反应变为氧化铜，A错误；

B.②立即在酒精中蘸一下，氧化铜和酒精反应生成Cu、乙醛和水，乙醇作反应物，B错误；

C.经历①②的变化后，Cu的量不变，但铜线表面油漆燃烧，铜线质量减小，C错误；

D.乙醇和CuO反应生成乙醛，乙醛氧化会生成乙酸，长期使用后乙酸和乙醇反应生成乙

酸乙酯，酒精会有香味，D正确；

故选D。

2.下列有关物质的用途与化学原理具有对应关系的是

选项用途化学原理

A用氢氟酸雕刻玻璃氢氟酸显弱酸性

B用FeCb溶液蚀刻印刷电路板FeCl3溶液显酸性

C用SiO2制造出期SiO2熔点高

D用HNO3制备硝酸镂HNO3具有强氧化性

A.AB.BC.CD.D

【答案】c

【解析】A.用氢氟酸雕刻玻璃化学原理为HF能与玻璃中的二氧化硅反应生成SiF4气体和

水，其用途与HF是否为弱酸无关，故不选A；

B.用FeCb溶液蚀刻印刷电路板，反应方程式为2Fe3++Fe=3Fe2+,化学原理为Fe?+具有氧

化性，能将单质铜氧化为铜离子，与铁离子的酸性无关，故不选B；

C.SiO2是原子晶体，SiO2的熔点高，所以可用SiO2制造用烟，故选C；

D.硝酸镂是一种盐，利用硝酸制备硝酸镂体现了硝酸的酸性，与硝酸的强氧化性无关，故

不选D；

选Co

3.2022年春晚上，《只此青绿》惊艳了许多观众，生动还原了北宋名画一《千里江山图》。

下列说法合理的是

A.《千里江山图》中青色来自蓝铜矿颜料［CU(OH)2-2CUCC>3］可表示为3CUO-C(VH2O

B.《千里江山图》中绿色颜料铜绿的主要成分是氢氧化铜

C.《千里江山图》中的红色来自赭石(Fez。)其性质稳定，不易被空气氧化

D.《千里江山图》的画布材质为麦青色的蚕丝织品一绢，绢的主要成分是纤维素

【答案】C

【解析】A.《千里江山图》中青色来自蓝铜矿颜料［CU(OH)2-2CUCO3】可表示为

3CUO.2CO2H2O,A错误；

B.《千里江山图》中绿色颜料铜绿的主要成分是碱式碳酸铜，不是氢氧化铜，B错误；

C.《千里江山图》中的红色来自赭石，其主要化学成分为FqO-C正确；

D.《千里江山图》的画布材质为麦青色的蚕丝织品一绢，蚕丝的主要成分是蛋白质，D

错误。

故选c。

4.向2mL0.2mol/LCuSO4溶液中滴力口0.2mol/LNa2sO3溶液时溶液变绿，继续滴加产生棕黄

色沉淀，经检验棕黄色沉淀中不含SO：，通过实验探究棕黄色沉淀的成分。

实验1：向棕黄色沉淀中加入稀硫酸，观察到溶液变蓝，产生红色固体

实验2：

淀粉溶液.n

口.溶液取上层清液y无明显现象

U，分成两份I盐酸口

洗净的棕黄色沉淀白色沉淀氯化钢溶液y白色沉淀A

已知：Cu2+稀&s。，＞cu+Ci?+,Cu2+［一＞CuiJ（白色）+Lo

下列同学对实验现象的分析正确的是

A.实验1中加入稀H2sO,后溶液变蓝可证实棕黄色沉淀中含有Cu+

B.实验2中加入KI溶液后产生白色沉淀，可证实棕黄色沉淀中含有Cd卡

C.实验2中加入淀粉溶液后无明显现象，说明不存在CM+

D.在「的存在下，Cu?+与SO：发生了氧化还原反应，产生Cui沉淀和SO：,说明棕黄色

沉淀中含有Ci?+和SO：

【答案】B

【解析】A.加入稀硫酸后，溶液变蓝，说明溶液中有Cu2+,可能固体中就有Cu2+,不能说

明棕黄色沉淀中含有Cu+,A错误；

B.根据已知条件Cu2+」^CuIM白色）+b,加入KI溶液后出现白色沉淀，说明棕黄色沉

淀中含有Cu2+,B正确；

C.淀粉遇碘单质变蓝，实验2加入淀粉无明显现象，说明不存在碘单质，不能说明不存在

C#+,C错误；

D.根据实验2中沉淀A为BaSCU,且加入淀粉无现象，则溶液中无k,Cu2+」^CuI|（白

色）+12,12与SO；-反应生成碘离子和硫酸根，硫酸根与氯化领f生成白色沉淀BaSO4不，是

C#+与SO；反应,D错误;

故选B。

5.部分含铜物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断错误的是

化合价

+3

d

+2

bc

+1

a

0Cu

—

—

—I

单

氧

碱

盐

质

化

物

A.d的代表物质高铜酸钾(KCUO2)具有强氧化性B.将c加入浓碱液中可制得e的胶体

C.e—>a的转化可用于检验葡萄糖D.存在b—>c—>e—>b的转化关系

【答案】B

【解析】A.由图可知，d的代表物质高铜酸钾(KCUC)2)中的铜元素具有最高价，化合价容

易降低，具有强氧化性，A正确；

B.c为正二价的铜盐，加入浓氢氧化钠会生成氢氧化铜沉淀，不会形成胶体，B错误；

C.葡萄糖具有还原性，在碱性环境中可以二价铜转化为一价铜，故e—>a的转化可用于

检验葡萄糖，C正确；

D.氧化铜和稀硫酸生成硫酸铜，硫酸铜和氢氧化钠生成氢氧化铜，氢氧化铜受热分解生成

氧化铜，存在b----->c------->e----->b的转化关系，D正确；

故选B。

扫盲点——查缺补漏奋进双一流

⑴通常利用反应：2CU+O2^^2CUO除去混合气体中的少量02。

⑵Cu与稀H2s。4不反应，但在通入。2的条件下，Cu可在稀H2s。4中逐渐溶解：2Cu+Ch

+2H2SO4=2CUSO4+2H2。。

(3)无水CuS04只能作为检验水的试剂，不能作为水蒸气的吸收试剂而用于除杂。

(4)铜为变价金属,与CE反应生成CuCb，与S反应生成C112S,由此可知氧化性：Cl2>So

(5)区别红色物质Cu和Cu2O的方法

向红色物质中加入稀硫酸，若溶液由无色变成蓝色，则该红色物质为CU20,否则为Cu。反

应的化学方程式为Cu2O+H2SO4=CUSO4+CU+H2O。

查缺补漏练

1.某同学进行如下实验:

实验实验现象

将铜粉加入试管中，再加入稀溶液变蓝，液面上方呈浅红棕色；至不再产生气

i

HNO3泡时，铜粉有剩余，余液呈酸性

继续向i中试管加入少量固体

ii又产生气泡，铜粉减少，液面上方呈浅红棕色

NaNO3

取饱和CU(NC>3)2溶液，加入少量

iii无明显变化

固体NaNOs和铜粉

下列说法不E强的是A.HNC>3氧化性的强弱与其浓度大小有关

B.i、五中铜粉减少的原因能用相同的离子反应解释

C.i中余液呈酸性的主要原因是CU2++2H2OQCU(OH)2+2H+

D.用一定浓度的H2sO’与NaNOj也能使铜粉溶解

【答案】C

【解析】i.将铜粉加入试管中，再加入稀HNO3,稀硝酸和铜反应生成NO、硝酸铜，溶液变

蓝，开始产生无色气体，无色气体又变为红棕色；铜粉有剩余，溶液为酸性；

ii.继续向i中试管加入少量固体NaNCh,由于铜粉剩余，溶液为酸性，加入硝酸钠，等同于

加入了稀硝酸，所以稀硝酸和铜反应生成N0、硝酸铜，产生无色气体，无色气体又变为红

棕色，同时可知推论i中的酸性是硝酸有剩余；

iii.饱和Cu(NO3)2溶液，加入少量固体NaNCh和铜粉，三者不反应，无明显变化；

A.由i、ii分析可知i还有硝酸剩余，不能将铜全部溶解，故硝酸氧化性和浓度有关，A正

确；

B.i、ii铜粉减少的原因均为硝酸和铜发生了氧化还原反应，能用相同的离子反应

3Cu+8H++2NC)3=3Cu2++2NOT+4H2。解释，B正确；

C.由i、ii分析可知i还有剩余氢离子，不能说明余液呈酸性的主要原因是铜离子水解所导

致，c错误;

D.硝酸根离子在酸性条件下具有强化性，可以将铜氧化，故用一定浓度的H2s04与NaNCh

也能使铜粉溶解，D正确；

故答案选Co

2.CuS04是一种重要的化工原料，有关制备途径及性质如图所示。下列说法错误的是

稀H,SOJHNOq①1100℃混合气体X

70%HSO

Cu92.4CuSO

02/A(2)过量NaOHYt

浓H2sOJA③溶液A

A.途径①所用混酸中H2sCU与HNCh物质的量之比最好是1:1

B.生成等量的硫酸铜，三个途径中参加反应的硫酸的物质的量：①=②<③

高温

C.硫酸铜在1100℃分解反应的方程式可能为2CuSO4^Cu2O+SO2T+SO3T+O2T

D.Y为葡萄糖或甲酸甲酯，均可实现这一步的转化

【答案】A

【解析】A.途径①涉及反应3Cu+8H++2NO]=3CU2++2NOT+4H2O,NO1由硝酸提供，做氧

化剂，H+由硝酸和硫酸共同提供，每个硝酸可以提供1个H+,所以还需要6个H+由硫酸提

供，需要3个H2so4,所以H2sO4与HNO3物质的量之比最好是3:1,A错误；

B.途径②涉及反应为2Cu+2H2so4+O2=2CUSO4+2H2。；途径③涉及反应Cu+2H2S0”浓)鱼

CUSO4+SO2T+2H2O；若生成Imol硫酸铜，途径①消耗Imol硫酸，途径②消耗Imol硫酸,

途径③消耗2moi硫酸，所以三个途径中，生成等量的硫酸铜，参加反应的硫酸的物质的量:

①=②<③，B正确；

C.据图可知，CuS04在1100℃分解产生CU2。和混合气体X,Cm。为化合价降低的产物,

则混合气体X中一定有化合价升高的产物，则一定含有02,根据原子守恒，CuSO4在1100℃

高温

分解的方程式可能为2CUSO4=Cu2O+SO2t+SO3t+O2t,C正确；

D.葡萄糖或甲酸甲酯中均含有CHO结构，可以还原新制氢氧化铜生成Cu2O,D正确；

综上所述答案为A。

3.下列转化不能通过一步实现的是()

A.Fe>Fe3O4B.A1^2S_^NaAlO2

C.Cu畔04>CUS04D.CU^^CUS

【答案】D

【解析】A.Fe与氧气反应生成四氧化三铁，可一步实现转化，故A正确；

B.A1与NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，可一步实现转化，故B正确；

C.Cu与浓硫酸加热反应生成硫酸铜，可一步实现转化，故C正确；

D.S具有弱氧化性，与Cu反应生成CBS,则Cu与S不能一步转化为CuS,故D错误；

答案选D。

4.C和CuO在高温下反应生成Cu、Cu?。、CO2、CO。现将1g碳粉跟8gCuO混合，在

硬质试管中隔绝空气高温加热，将生成的气体全部通入足量NaOH溶液中，并收集残余的

气体，测得溶液增加的质量为11g,残余气体在标准状况下的体积为560mL。下列说法不

正确的是

A.反应后硬质试管中碳粉有剩余

B.反应后生成Cu2。为0.025mol

C.该氧化还原反应共转移电子0.2mol

D.反应后硬质试管中剩余的固体混合物的总质量为7.2g

【答案】C

【解析】生成的气体全部通过足量NaOH溶液，收集残余气体.测得溶液增重的1.1g为二

1.1g

氧化碳的质量，二氧化碳的物质的量为：///]=0.025moL残余气体在标准状况下的体

44g/mol

积为560mL为CO的体积，一氧化碳的物质的量为：=0.025mol,

A.根据碳元素守恒可知：参加反应的C原子的物质的量等于CO2与CO的物质的量之和，

所以参加反应的碳元素质量为：(0.025mol+0.025mol)x12g/mol=0.6g,碳粉总质量为1g,则

反应后硬质试管中碳粉有剩余，故A正确；

B.氧化铜的物质的量为：«(CuO)=­―-=0.1mol,二氧化碳与一氧化碳含有的氧原子物

80g/mol

质的量为：0.025molx2+0.025molxl=0.075mol,反应后氧原子还存在于氧化亚铜中，所以氧

化亚铜的物质的量为：0.1mol0.075mol=0.025mol,故B正确；

C.反应中C元素化合价升高，铜元素化合价降低，碳元素失去的电子物质的量与铜元素得

到电子的物质的量相等，所以转移电子物质的量为：0.025molx4+0.025molx2=0.15mol,故C

错误；

D.根据B项分析，氧化铜的物质的量为O.lmol,生成的氧化亚铜的物质的量为0.025mol,

生成的铜单质的物质的量=氧化铜中铜原子的物质的量氧化亚铜中铜原子的物质的量

=0.1mol0.025molx2=0.05mol,根据A项分析，反应后碳有剩余,剩余碳的质量为lg0.6g=0.4g,

则硬质试管中剩余的固体混合物的总质量=氧化亚铜的质量+铜单质的质量+剩余碳粉的质

量=0.025molxl44g/mol+0.05moix64g/mol+0.4g=7.2g,故D正确；

答案选C。

5.已知在酸性条件下能发生下列反应：Cu+-Cu+Cu2+(未配平)。NH4CUSO3与足量的10

mol-LT硫酸溶液混合微热，产生下列现象：①有红色金属生成；②有刺激性气味气体产生；

③溶液呈蓝色。据此判断下列说法一定合理的是

A.该反应显示硫酸具有酸性

B.NH4CUSO3中硫元素被氧化

C.刺激性气味的气体是氨气

D.反应中硫酸作氧化剂

【答案】A

【解析】A.在酸性条件下能发生下列反应：Cu+—Cu+Cu2+,NH4C11SO3与足量的lOmol-LT

硫酸溶液混合微热，产生了蓝色溶液，说明该反应显示硫酸具有酸性，故A正确；

B.有刺激性气味气体产生，说明NH4CUSO3和硫酸反应生成二氧化硫气体，NH4CUSO3中

硫元素化合价没有变化，故B错误；

C.刺激性气味的气体是二氧化硫气体，故C错误；

D.反应中硫酸作了酸性作用，硫酸中S化合价没有变化，没有作氧化剂，故D错误。

综上所述，答案为A。

存费攻重点―规律方法征战985

废铜综合利用常见化工流程

.废铜屑［含Cu?(OH)2c。3、Cu2S,铁的氧化物等］

废铜＜

.废电路板(含有机高分子材料)

A气体及处理

氧化»溶液皿L溶液调pH

W除Fe3+等

「不溶固体

铜盐晶体卓

CUO-ACU(OH)24—溶液一

精炼粗铜料

纯铜

能力提升练

1.某小组利用含铜刻蚀废液制备无水Cud2,并电解饱和Cud2溶液探究其阴极产物以便回

收铜。

I.制备无水CuCl.制备流程如下：

(1)实验室中，“结晶”时使用的陶瓷仪器是,“脱水”最适宜的方法为o

(2)已知“过滤”后的滤液中主要溶质为NH4Cl,贝厂反应①”的离子方程式为。

II.探究电解饱和Cu©2溶液的阴极产物。用下图所示装置电解饱和CuCL溶液，一段时间

后，观察到阴极电极表面附着白色固体，电极底部有少量红色固体生成，电极附近的溶液呈

(3)查阅文献发现白色固体是CuCl。则生成CuCl的阴极电极反应为0

(4)为抑制阴极副反应的发生，该小组继续探究影响CuCl固体析出量的因素，实验如下:

阴极电极析出固体量

编号电解液

白色固体红色固体

15%CuCl?溶液无较多

2]5%CuC12溶液少量较多

3饱和CuC"溶液较多少

4饱和CuCl?溶液，适量盐酸无较多

实验结果表明，为减少电解过程中CuCl的析出，可采取的措施有、

(5)为探究溶液呈“黑色”的原因，该小组查阅含铜物质的颜色后有如下猜想:

猜想1：“黑色”物质是细小的CuO粉末；

猜想2：“黑色”物质是纳米铜粉；

猜想3：“黑色”物质是Cu+与Cu?+、C「形成的络合离子。

为验证猜想，该小组进行以下实验，得出初步结论：

编

操作现象初步结论

号

取21nL“黑色”溶液于试管中，加入适量①______,振无明显现猜想1不成

1

荡象立

2取2mL“黑色”溶液于试管中，加入适量稀硝酸，振荡②________猜想2成立

有同学认为，实验2的现象不能证明猜想2一定成立，理由是③,因此，关于“黑色”

物质的成分还需进一步研究。

【答案】(1)蒸发皿在HC1气氛中加热

(2)Cu2++[Cu(NH3)4p++H++Cl+3H2O=CU2(OH)3C1J+4NH：

(3)Cu2++e+Cl=CuCl；

(4)降低CuCb溶液的浓度加入盐酸

(5)稀硫酸溶液变蓝，有气泡冒出，试管口有红棕色气体生成Cu+与Cu2+、Cl形成

的络合离子也可能与稀硝酸发生氧化还原反应，产生与猜想2相同的实验现象，因此猜想2

不一定成立

【解析】由流程可知，2种含铜刻蚀废液相互反应生成CU2(OH)3CLCU2(OH)3cl加入盐酸酸

溶生成氯化铜溶液，在氯化氢气体氛围中结晶得到CuCL^H?。晶体，加热脱水得到无水氯

化铜。

(1)实验室中，“结晶”时使用的陶瓷仪器是蒸发皿；氯化铜溶液中铜离子水解会生成氢氧化

铜，为抑制水解得到氯化铜晶体，“脱水”最适宜的方法为在HC1气氛中加热；

(2)“过滤”后的滤液中主要溶质为NH&C1,由流程可知，则废液中Cu?+和[Cu(NH3)4p+中的

铜均和氯离子反应生成CU2(OH)3cl沉淀并且[CU(NH3)4]2+中NH3转化为钱根离子，故“反应

①''的离子方程式为CU2++[CU(NH3)4]2++H++C1+3H2O=CU2(OH)3cll+4NH：；

(3)电解池阴极发生还原反应，铜离子得到电子发生还原反应生产CuCl,电极反应为：

Cu2++e+Cl=CuCU；

(4)实验123变量为氯化铜浓度，实验记录说明氯化铜浓度越小，生成CuCl量越少；实验34

变量为溶液酸性强弱，实验记录说明加入盐酸可以抑制CuCl的生成；故为减少电解过程中

CuCl的析出，可采取的措施有降低CuCb溶液的浓度、加入盐酸；

(5)实验1：氧化铜和稀硫酸反应生成蓝色硫酸铜溶液,，故可以加入适量稀硫酸，振荡观察，

无明显现象，说明猜想1不成立；

实验2：硝酸具有强氧化性和铜反应生成硝酸铜和一氧化氮气体，一氧化氮与空气中氧气生

成红棕色二氧化氮气体，实验结论为猜想2成立，则实验现象为：溶液变蓝，有气泡冒出，

试管口有红棕色气体生成；

Cu+与Cu2+、C1形成的络合离子中的Cu+也具有还原性,也可能与稀硝酸发生氧化还原反应，

产生与猜想2相同的实验现象，因此猜想2不一定成立。

2.实验室利用废弃旧电池的铜帽(Zn、Cu总含量约为99%)回收Cu并制备纳米ZnO的部分

实验过程如图所示：

稀硫酸适量

(NH4)2CO3

溶液

30%H2O2锌粉

电池目加rrTZ]|、J池I—小洗涤干燥纳米

兽士一＞溶解一＞反应一＞过滤一＞沉淀一*过滤----------*图温灼烧——►

铜帽H-------L_jI-------n-------1--------------ZnO

海绵铜

(1)在“溶解”步骤中，提高铜帽溶解速率的措施(例举两种)。

(2)有同学提出溶解步骤中可在酸性条件下不断鼓入。2并加热，这种情况下，铜发生溶解的

离子方程式为o

(3)“过滤”步骤中使用的玻璃仪器有。

(4)生成的ZnCC＞3沉淀需经充分洗涤，检验沉淀是否洗涤干净的方法是0

(5)ZnCC＞3在封闭的高温电炉中焙烧，焙烧后的ZnO粉末用去离子水洗净，再用乙醇洗涤3

次，减压过滤，干燥，得到纯净的纳米级ZnO。用乙醇洗涤的目的是o

(6)有同学提出用纯碱代替(NH4%CO3溶液，在实际生产中得到的是一种碱式碳酸锌

[ZnCO3xZn(OH)2yH2O],取该样品6.82g,充分灼烧后测得残留物质量为4.86g,将所得

气体通入足量澄清石灰水中，得到2.00g沉淀，则此碱式碳酸锌的化学式是。

【答案】(1)提高硫酸浓度、加热或搅拌、铜帽粉碎等

2+

(2)2CU+O2+4H+=2Cu+2H2O

(3)漏斗、烧杯、玻璃棒

(4)取最后一次洗涤液少许，先加盐酸，然后加BaCh溶液，若无沉淀生成则已洗净

(5)乙醇易挥发，有利于ZnO粉末的干燥

(6)ZnCO3-2Zn(OH)2H2O

【解析】由题给流程可知，电池铜帽加入稀硫酸和过氧化氢溶液溶解时，锌、铜转化为硫酸

锌、硫酸铜，向反应后的溶液中加入适量锌粉，将硫酸铜转化为铜，过滤得到海绵铜和硫酸

锌溶液；向硫酸锌溶液中加入碳酸镂溶液，将硫酸锌转化为碳酸锌沉淀，过滤、洗涤、干燥

得到碳酸锌；碳酸锌高温灼烧制得纳米氧化锌。

(1)提高硫酸浓度、加热、搅拌、铜帽粉碎等措施能提高铜帽溶解速率，故答案为：提高硫

酸浓度、加热或搅拌、铜帽粉碎等；

(2)由题意可知，酸性条件下，铜和氧气共热反应生成铜离子和水，反应的离子方程式为

+2+

2CU+O2+4H=2CU+2H2O；

(3)过滤步骤中使用的玻璃仪器为漏斗、烧杯、玻璃棒，故答案为：漏斗、烧杯、玻璃棒；

(4)碳酸锌沉淀的表面附有可溶性的硫酸镂杂质，检验沉淀是否洗涤干净实际上就是检验洗

涤液中是否存在硫酸根离子，检验的具体操作为取最后一次洗涤液少许，先加盐酸，然后加

入氯化领溶液，若无沉淀生成，则沉淀已洗净，故答案为：取最后一次洗涤液少许，先加盐

酸，然后加BaCb溶液，若无沉淀生成则已洗净；

(5)乙醇具有挥发性，氧化锌用去离子水洗净，再用乙醇洗涤3次，可以带走氧化锌表面的

水分，起到干燥的作用，故答案为：乙醇易挥发，有利于ZnO粉末的干燥；

(6)由题意可知，2.00g沉淀为碳酸钙的质量，由碳原子个数守恒可知，碱式碳酸锌中碳酸锌

的物质的量为/°奥=0.02moL由锌原子的原子个数守恒，氢氧化锌的物质的量为

1OOg/m।ol

4.86-0.02molx81g/mol—八一一日、？

-----------.....-----------=0.04mol,则结晶水的物质的量为

81g/mol

6.82g-0.02molx125g/mol-0.04molx99g/mol威而〜立小威般忌Hn

----------------T-.一:---------------=0.02mol,由碱式碳酸锌中碳酸锌、虱氧化锌、

18g/mol

结晶水的个数比等于物质的量比可得：1：X：y=0.02mol：0.04mol：0.02mol,解得x=2、y=4,

碱式碳酸锌的化学式为ZnC(V2Zn(OH)2-H2。，故答案为：ZnCO3-2Zn(OH)2H2Oo

考点二合金金属矿物的开发利用

夯基点——夯实基础争上一本

1.合金

(1)概念：合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。

(2)特性：合金具有不同于各成分金属的物理性能、化学性能或机械性能。

①熔点：一般比它的各成分金属的低；

②硬度和强度：一般比它的各成分金属的大。

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。

2.常见的金属材料

(1)金属材料

黑色金属材料有色金属材料

铁、铭、镒以及它们的合金除黑色金属以外的其他金属材料及其合金

(2)黑色金属材料——钢铁

①钢是用量最大，用途最广的合金。

L低碳钢

根据含碳量

广碳素钢一中碳钢

根据化学高低分

②钢二高碳钢

成分

一合金钢

(3)有色金属材料——铜和铝

rr性能：良好的延展性和导电性

［用途：制导线

/性能:密度小、强度高、塑性好、易

于成型、制造工艺简单、成

①铝及铝合金,

„人人本低廉

铝合金,

用途：主要用于建筑业、容器和包

装业、交通运输业、电子行

.［业等

小,性能：良好的导电性和导热性

铜｛

I用途：主要用于电器和电子工业、建筑业

②铜及铜合金＜

铜合金:直铜是我国使用最早的合金，常见

的还有黄铜和白铜

3.金属矿物的开发利用

(1)金属在自然界中的存在形式

金属化合物中的金属元素都显正价

金、钳等极少数金属

(2)金属冶炼的一般步骤

富集冶炼精.炼|

1

除去杂质，提高矿石利用氧化还原反应，用提纯

中有用成分的含量还原剂把矿石中的金属金屈

离子还原成单质

(3)金属冶炼的实质

金属冶炼的过程就是把金属从化合态还原为游离态的过程,即：M〃++we-：：Mo

(4)金属冶炼的方法(用化学方程式表示)

①电解法

Na：2NaCl（熔融）理电2Na+CLT；

Mg：MgCb（熔融）遽曳Mg+Cbf;

_通由

Al：2Al2。3（熔融）^^4Al+3O2b

②热还原法

高炉炼铁：Fe2O3+3CO=^^2Fe+3CO2；

铝热反应制铝：2Al+Cr2O3^^=Al2O3+2Cr；

焦炭还原铜：C+2CuO叁遇2CU+CO2T。

③热分解法

Hg：2HgO^^2Hg+O2t；

Ag：2Ag2O===4Ag+ChT。

金属活动性与冶炼方法的关系：

KCaNaMgAlZnFeSnPbCuHgAgPtAu

h-----电解法—下—热还原法---d意%+

易错提醒：

①冶炼Mg时只能电解MgCb不能电解MgO,原因是MgO的熔点高，熔融时耗费更多能源,

增加生产成本。

②冶炼A1时只能电解A12O3不能电解A1C13,原因是AlCh是共价化合物，熔融态难导电。

加入冰晶石（Na3AlF6）的目的是降低A12O3的熔化温度。

③用热还原法得到的铜还要经过电解精炼才能得到精铜。

置基础通关练

1.工业上以铝土矿（主要成分是氧化铝，含氧化铁杂质）为原料冶炼铝的工艺流程如下：

下列叙述正确的是

A.反应①中试剂X是稀硫酸溶液

B.试剂Y是二氧化碳，它与A1O£反应生成氢氧化铝

C.图中所示转化反应中包含2个氧化还原反应

D.将X与Y试剂进行对换，最终可以达到相同结果

【答案】B

【解析】氧化铝为两性氧化物，氧化铁为碱性氧化物，根据流程图可知，应加入足量氢氧化

钠溶液，发生AbO3+2OH=2AlO]+H2O,过滤，滤渣C为氧化铁，滤液A为偏铝酸钠和氢

氧化钠，氢氧化铝为两性氢氧化物，能溶于盐酸、硫酸等，利用碳酸的酸性强于氢氧化铝,

且氢氧化铝不溶于碳酸，反应②发生NaOH+CO2=NaHCO3,

NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3i+NaHCO3,过滤，氢氧化铝受热分解得到氧化铝，电解氧化铝

冶炼金属铝，据此分析；

A.氧化铝为两性氧化物，氧化铁为碱性氧化物，加入硫酸溶液，氧化铝、氧化铁均与硫酸

反应生成相应可溶盐，与流程图不符，根据上述分析，X应为氢氧化钠溶液，故A不符合

题意；

B.根据上述分析，试剂Y为二氧化碳，发生NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3j+NaHCO3,故B

符合题意；

C.根据上述分析，只有电解氧化铝为氧化还原反应，故C不符合题意；

D.根据上述分析，Y为二氧化碳，氧化铝、氧化铁不与碳酸反应，因此两者互换，不能达

到相同结果，故D不符合题意；

答案为A。

2.铝土矿主要成分为A12O3,主要杂质为Fe2O3、SiO2,某实验小组设计了如图流程制备铝：

-------------------，过滤______________，及滤、洗涤C---------------------1冰晶石

2J

---铝---土---矿--1®就S—S1忌AI(OH)3康IXA-I--2-O--3---------®--n丁1

下列说法不正确的是

A.步骤①过滤得到的滤渣主要为SiCh

B.步骤②的沉淀剂可以选用NaOH、氨水或Ca(OH)2,考虑成本，Ca(OH)2最合适

C.步骤④加入冰晶石的目的是降低AI2O3熔融的温度，降低能耗

D.该方案的缺陷在于未能很好的将FezCh杂质除去

【答案】B

【解析】铝土矿主要成分为ALCh,主要杂质为FezCh、SiO2,加入盐酸，过滤，滤渣为二

氧化硅，滤液中含有AF+、Fe3+；将滤液加入弱碱，得到氢氧化铝，灼烧得到三氧化二铝，

电解得到Al；

A.二氧化硅不溶于HCL故步骤①得到的滤渣为二氧化硅，A正确；

B.步骤②的沉淀剂应选用弱碱，否则生成的氢氧化铝会溶于强碱，B错误；

C.加入冰晶石可降低三氧化二铝熔融的温度，降低能耗，C正确；

D.在步骤②时得到的沉淀有氢氧化铝和氢氧化铁，故灼烧会得到三氧化二铁，D正确；

答案选B。

3.下列金属冶炼的反应原理，不恰当的是。

电解△

A.2NaCl(熔融)^=2Na+Cl2TB.MgO+H2^=Mg+H,O

电解.高温

C.2AloO,^^4Al+3O,TD.Fe,O3+3C0=^2Fe+3C02

冰晶石一

【答案】B

【解析】金属冶炼的方法与金属的活泼性相关，金属越是活泼，越难冶炼，其中活泼金属

Na、Mg、Al要用电解法来冶炼，而Fe、Cu可用还原法来冶炼；

A.Na是活泼金属，利用电解熔融的氯化钠获得金属Na,A正确，不符合题意；

B.Mg是活泼金属，利用电解熔融的氯化镁获得金属Mg,B错误，符合题意；

C.A1是活泼金属，利用电解熔融的氧化铝获得金属Al,C正确，不符合题意；

D.Fe是较活泼金属，利用热还原法来获得Fe,其中可以使用的还原剂有C、CO、凡和

Al,D正确，不符合题意；

故合理选项为B。

4.化学创造美好生活。下列生产活动中，没有运用相应化学原理的是

选项生产活动化学原理

A食品中添加适量二氧化硫S02可以起到漂白、防腐、抗氧化等作用

B利用氯碱工业制备氢氧化钠溶液中Na2c。3与Ca(0H)2反应

C高炉炼铁CO高温下还原铁矿石

D利用冰箱冷藏食物温度低时，化学反应速率慢

A.AB.BC.CD.D

【答案】B

【解析】A.食品中添加适量二氧化硫，是因为SO2可以起到漂白、防腐、抗氧化等作用,

故A正确；

通电

B.氯碱工业制备氢氧化钠，是电解饱和食盐水制备，2NaCl+2H2。=2NaOH+H2T+CbT，

故B错误；

C.高炉炼铁是利用CO高温下还原铁矿