备考2025届高考化学一轮复习分层练习第三章金属及其化合物第5讲铜及其化合物金属的冶炼

第5讲铜及其化合物金属的冶炼1.[2024上海]北京2024年冬奥会上，我国短道速滑队取得了良好成果。短道速滑所用冰刀的材料是合金。下列选项正确的是（A）A.该合金熔点比纯铁低 B.该合金硬度比纯铁低C.该合金含碳量比生铁高 D.该合金延展性比生铁差解析一般状况下，与其成分金属相比，合金的熔点降低、硬度增大，结合题目信息可知，该合金机械性能好、含碳量比生铁低，故选A。2.[金属材料的推断]我国科技事业成果显著，下列成果所涉及的材料不属于金属材料的是（A）A.神舟十二号航天员头盔面窗的材料——聚碳酸酯B.国产大飞机C919的主体材料——铝锂合金C.我国第一艘航空母舰的主体材料——合金钢D.“奋斗者”号深潜器载人舱的外壳——钛合金解析聚碳酸酯是有机高分子材料，A项符合题意。3.[2024浙江]硫酸铜应用广泛，下列说法不正确的是（A）A.Cu元素位于周期表p区B.硫酸铜属于强电解质C.硫酸铜溶液呈酸性D.硫酸铜能使蛋白质变性解析Cu的价电子排布式为3d104s1，位于周期表ds区，A项错误；硫酸铜属于盐，溶于水或熔融状态下完全电离，属于强电解质，B项正确；硫酸铜为强酸弱碱盐，由于Cu2＋水解而使溶液呈酸性，C项正确；硫酸铜属于重金属盐，能使蛋白质变性，D项正确。4.[2024湖南改编]下列金属冶炼方法与Mg和TiCl4反应冶炼Ti的方法相像的是（C）A.沙里淘金 B.电解熔融氯化钠制钠C.铝热反应制锰 D.氧化汞分解制汞解析冶炼Ti时发生反应：TiCl4＋2Mg高温Ti＋2MgCl2，是利用活动性强的金属置换出活动性弱的金属，与C项铝热反应制锰原理相同，而A项是物理方法，B项是电解法，D项是热分解法，均与该原理不相像。5.铜及其化合物的颜色各异，a～e都是含铜化合物，其主要转化关系如图所示。下列说法正确的是（C）A.a能吸水变为b，此过程是物理变更，所以a可作干燥剂B.单质铜和硫黄加热可干脆得到eC.古代湿法炼铜涉及反应的离子方程式为Fe＋Cu2＋Fe2＋＋CuD.c→d中d是还原产物，d物质只具有还原性解析结合图示颜色和物质转化可确定a为CuSO4，b为CuSO4·5H2O，c为Cu（OH）2，d为Cu2O，e为CuS。CuSO4吸水变为CuSO4·5H2O的过程中，有新物质生成，属于化学变更，CuSO4吸水较少，不能用作干燥剂，A项错误；单质铜和硫黄加热的产物是Cu2S，B项错误；湿法炼铜是将Fe加入CuSO4溶液中把Cu置换出来，离子方程式为Fe＋Cu2＋Fe2＋＋Cu，C项正确；Cu2O中Cu元素为＋1价，其既有氧化性又有还原性，D项错误。6.我国是最早驾驭炼锌技术的国家，《天工开物》中记载了以菱锌矿（主要成分为ZnCO3）和烟煤为原料的炼锌罐剖面图（如图所示）。已知：锌的沸点为907℃，金属锌蒸气遇热空气易生成ZnO。下列有关炼锌过程的说法错误的是（C）A.尾气可用燃烧法除去B.发生了氧化还原反应C.提纯锌利用了结晶法D.泥封的目的是防止锌被氧化解析7.[铜及其化合物的性质及转化]部分含铜物质的类别与相应化合价的关系如图所示。下列推断错误的是（A）A.d的代表物质高铜酸钾（KCuO2）具有强还原性B.可用b代表的物质冶炼铜C.e→a的转化可用于检验葡萄糖D.存在b→c→e→b的转化关系解析由题图可知，d的代表物质高铜酸钾（KCuO2）中的铜元素为最高价态，具有强氧化性，A错误；b代表的物质为CuO，可用于冶炼铜，B正确；葡萄糖具有还原性，在碱性环境中可以将Cu（OH）2转化为Cu2O，故ea的转化可用于检验葡萄糖，C正确；氧化铜和稀硫酸反应生成硫酸铜，硫酸铜和氢氧化钠反应生成氢氧化铜，氢氧化铜受热分解生成氧化铜，存在bceb的转化关系，D正确。8.某企业以辉铜矿（主要成分为Cu2S，含杂质Fe2O3、SiO2）为原料生产碱式碳酸铜的工艺流程如图所示：已知：[Cu（NH3）4]2＋（aq）⇌Cu2＋（aq）＋4NH3（aq）。下列说法错误的是（D）A.为实现溶液A到溶液B的转化，加入过量NH3·H2O后过滤即可B.在制备产品时，溶液B中不干脆加入Na2CO3溶液的缘由是游离的Cu2＋浓度太低C.蒸氨过程发生总反应的化学方程式为[Cu（NH3）4]Cl2＋H2O△CuO↓＋2HCl↑＋4NH3↑D.溶液C和碳酸钠溶液混合方式不同对产品的成分没有影响解析为实现溶液A到溶液B的转化，加过量氨水后过滤即可，Cu2＋和过量的氨水反应生成[Cu（NH3）4]2＋，Fe3＋和氨水反应生成Fe（OH）3沉淀，A正确。在制备产品时，溶液B中不干脆加入Na2CO3溶液的缘由是游离的Cu2＋浓度太低，必需经浓缩后在溶液中加入碳酸钠，可得到碱式碳酸铜，B正确。由[Cu（NH3）4]2+（aq）⇌Cu2＋（aq）＋4NH3（aq）可知，在加热时，氨气会逸出，蒸氨过程中发生的总反应的化学方程式为[Cu（NH3）4]Cl2＋H2O△CuO＋2HCl↑＋4NH3↑，C正确。溶液C9.[海南高考]铜是人类发觉最早并广泛运用的一种金属。回答下列问题：（1）试验室运用稀硫酸和H2O2溶解铜片，该反应的化学方程式为Cu＋H2O2＋H2SO4CuSO4＋2H2O。（2）电子工业运用FeCl3溶液刻蚀印刷电路板铜箔，写出该过程的离子方程式Cu＋2Fe3＋Cu2＋＋2Fe2＋。配制的FeCl3溶液应保持酸性（填“酸性”“碱性”或“中性”），缘由是防止Fe3＋水解生成Fe（OH）3。（3）溶液中Cu2＋的浓度可接受碘量法测得：①2Cu2＋＋5I－2CuI↓＋I3②I3－＋2S2O32－S反应①中的氧化剂为Cu2＋。现取20.00mL含Cu2＋的溶液，加入足量的KI充分反应后，用0.1000mol·L－1的Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液25.00mL，此溶液中Cu2＋的浓度为0.1250mol·L－1。解析（1）用稀硫酸和H2O2溶解铜片的反应为Cu＋H2O2＋H2SO4CuSO4＋2H2O。（2）FeCl3与Cu反应生成FeCl2与CuCl2，离子方程式为2Fe3＋＋Cu2Fe2＋＋Cu2＋。配制FeCl3溶液时，为了抑制Fe3＋的水解，需先将FeCl3固体溶于浓盐酸，再加水稀释至所需浓度，因此配制的溶液应保持酸性。（3）反应①中Cu元素化合价降低，Cu2＋为氧化剂。依据滴定原理，可得关系式：Cu2＋～S2O32－，则n（Cu2＋）＝n（S2O32－），则c（Cu2＋）＝0.025L×0.1000mol·L－1÷0.02L＝10.[2024山东]高压氢还原法可干脆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）3Cu（OH）2Zn（OH）2起先沉淀pH1.94.26.2沉淀完全pH3.26.78.2下列说法错误的是（D）A.固体X主要成分是Fe（OH）3和S；金属M为ZnB.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3.2～4.2D.还原时，增大溶液酸度有利于Cu的生成解析由上述分析知，A项正确；浸取时，增大O2压强即增大反应物浓度，可加快反应速率，促进金属离子浸出，B项正确；中和调pH是为了沉淀Fe3＋而不沉淀Cu2＋、Zn2＋，结合表中数据可知，调pH的范围为3.2～4.2，C项正确；还原时发生反应Cu2＋＋H2Cu↓＋2H＋，故增大溶液酸度不利于Cu的生成，D项错误。11.0.80gCuSO4·5H2O样品受热脱水过程的热重曲线（样品质量随温度变更的曲线）如图所示：下列推断不正确的是（D）A.200℃时固体物质的化学式为CuSO4·H2OB.胆矾晶体存在的最高温度为102℃C.试验室灼烧固体所需器材除热源外，还须要坩埚、泥三角、三脚架、坩埚钳等D.接着上升温度，当固体残留率（剩余固体质量/原始固体质量）为28.8％时，所得固体产物为黑色解析初始时，样品的物质的量为0.80g250g·mol－1＝0.0032mol，样品中m（CuSO4）＝0.0032mol×160g·mol－1＝0.512g，n（H2O）＝0.0032mol×5＝0.0160mol。200℃时削减的水的总质量为0.80g－0.57g＝0.23g，则所得固体中n（H2O）＝0.0160mol－0.23g18g·mol－1≈0.0032mol，此时固体组成表示为CuSO4·H2O，A项正确；102℃时固体质量起先减小，即胆矾晶体起先脱水，说明胆矾晶体存在的最高温度为102℃，B项正确；试验室灼烧固体所需器材除热源外，还需坩埚、泥三角、三脚架、坩埚钳等，C项正确；固体残留率为28.8％时，剩余固体的质量为0.80g×28.8％＝0.2304g＜0.512g，说明此时CuSO4起先分解，生成铜的氧化物，铜元素养量不变，则氧元素的质量为0.2304g－64g·mol－1×12.氧化亚铜（Cu2O）和溴化亚铜（CuBr）均是常见的一价铜化合物，氧化亚铜在强酸性溶液中易发生歧化反应，溴化亚铜不稳定，易被氧化，常用作有机合成原料和反应催化剂。（1）向CuSO4和NaBr的混合溶液中通入足量的二氧化硫可得到溴化亚铜沉淀。完成该反应的离子方程式：2Cu2＋＋2Br－＋1SO2＋2H2O2CuBr↓＋1SO42－＋4H＋。该反应结束的现象是溶液由蓝色变为无色，洗涤CuBr沉淀时接受二氧化硫的水溶液而不接受蒸馏水的缘由是防止CuBr被氧化（2）可利用葡萄糖还原CuSO4溶液制备氧化亚铜。①配制490mL0.1mol·L－1CuSO4溶液，须要称取胆矾晶体的质量为12.5g。②某同学为检验CuO样品中是否含有Cu2O，可向样品中加入足量稀硫酸，若视察到有红色固体剩余，则说明样品中含有Cu2O杂质。（3）某小组同学取确定量含有少量CuO杂质的Cu2O样品进行如下试验（部分夹持装置已省略），以测定Cu2O的纯度。①装置a中所加的酸X是H2SO4（填化学式）。②通过测定下列物理量，能达到试验目的的是BC（填字母）。A.反应前后装置a的质量B.充分反应后装置c所得固体的质量C.反应前后装置d的质量D.反应前后装置e的质量③熄灭装置c中酒精灯之后，仍需通一段时间H2至试管冷却，缘由是防止Cu单质被重新氧化。解析（1）1molCu2＋得到1mol电子生成CuBr，1molSO2失去2mol电子生成SO42－，依据得失电子守恒及元素守恒得离子方程式：2Cu2＋＋2Br－＋SO2＋2H2O2CuBr↓＋SO42－＋4H＋。当反应结束时溶液中的Cu2＋完全转化成CuBr，溶液颜色由蓝色变为无色。由题给信息可知，CuBr易被氧化，因此洗涤时用具有还原性的二氧化硫的水溶液，以防止其被氧化。（2）①容量瓶的选择原则为“大而近”，故需选用500mL的容量瓶，即配制500mLCuSO4溶液，则m（CuSO4·5H2O）＝0.5L×0.1mol·L－1×250g·mol－1＝12.5g。②Cu2O与稀硫酸反应生成Cu和CuSO4，Cu不溶于稀硫酸，假如向样品中加稀硫酸后有红色固体剩余，说明样品中含有Cu2O。（3）①该试验通过氢气还原铜的氧化物，得到铜单质和水，通过测定铜的氧化物反应前后的质量或者生成水的质量以确定氧化铜和氧化亚铜的质量，则装置a中应选用没有挥发性的稀硫酸与锌反应制取氢气。②通过测定反应前后装置a的质量，只能得到氢气的质量，但反应过程中氢气不完全反应，故无法计算铜的氧化物中氧元素的质量，所以不能达到试验目的，故A错误；通过测定充分反应后装置c所得固体的质量，可以计算铜的氧化物中O元素、Cu元素的质量，能达到试验目的，故B正确；通过测定反应前后装置d的质量，可以计算铜的氧化物中氧元素的质量，铜的氧化物的质量与氧元素的质量差为Cu元素的质量，能达到试验目的，故C正确；装置e可吸取空气中的水蒸气和CO2，通过测定反应前后装置e的质量无法达到试验目的，故D错误。③加热条件下Cu13.[2024沈阳一检]CuCl在染色和催化领域应用广泛，某探讨小组欲利用下图装置（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。已知：CuCl为白色固体，难溶于水和乙醇，能溶于浓盐酸。试验步骤及现象：①向C中先加入15mL0.5mol·L－1CuCl2溶液，再加入0.6mol·L－1NaOH溶液30mL。②打开A中分液漏斗的活塞产生SO2气体至过量，刚起先C中出现少量固体，静置一会儿，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0.594g。（1）试剂a为浓硫酸，b仪器的名称为蒸馏烧瓶。（2）装置B中长颈漏斗的作用是平衡气压（或其他合理答案）。（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2Cl－＋SO2＋2Cu（OH）22CuCl＋SO42－＋2H2O（4）小组成员针对步骤②中的现象绽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（HSO3）2。结论：本试验中的新制氢氧化铜大部分与SO2发生了氧化还原反应，少部分与SO2发生了非氧化还原反应，二者为竞争关系。试分析主要发生氧化还原反应的缘由溶液中存在Cl－，Cl－可以结合Cu＋生成CuCl沉淀，CuCl沉淀的生成增加了氧化还原反应的竞争性。（5）用乙醇洗涤CuCl的优点为可降低洗涤过程中物质的损失，更利于快速干燥。（6）计算该试验中CuCl的产率为79.6％（保留3位有效数字）。解析（1）b仪器为蒸馏烧瓶。（2）装置B中长颈漏斗与大气相通，起到平衡气压的作用。（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CuCl，Cu元素化合价降低，则硫元素化合价上升，SO2转化为SO42－，依据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒，配平离子方程式为2Cl－＋SO2