2020届浙江学考一轮复习考点精讲通用版考点15铜的获取及应用学案

2020届浙江学考一轮复习考点精讲通用版考点15铜的获取及应用学案

考点15　铜的获取及应用 知识条目 必考要求 加试要求 ‎1.自然界铜的存在形式以及铜的物理性质 a a ‎2.铜的化学性质(跟某些非金属、酸、盐的反应)‎ b b 一、铜的性质 ‎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。‎ ‎2．化学性质 ‎(1)能与非金属单质反应：‎ ‎①能与S反应：2Cu＋SCu2S。‎ ‎②能与O2反应：2Cu＋O22CuO ‎③能与Cl2反应：Cu＋Cl2CuCl2‎ ‎(2)能在潮湿的空气中生成铜绿：2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3(绿色固体)。‎ ‎(3)与氧化性酸反应 ‎①与浓硫酸共热的化学方程式：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O；‎ ‎②与稀硝酸反应的离子方程式：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。‎ ‎(4)与盐溶液反应(写离子方程式)‎ ‎①与硝酸银溶液：Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋；‎ ‎②与FeCl3溶液：Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋。‎ 二、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＋)‎ CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O 与H2反应 CuO＋H2Cu＋H2O Cu2O＋H22Cu＋H2O 转化关系 ‎4CuO2Cu2O＋O2↑‎ 三、氢氧化铜 ‎1．物理性质：蓝色不溶于水的固体。‎ ‎2．化学性质：‎ ‎(1)弱碱性，能与酸反应：Cu(OH)2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O ‎(2)不稳定性：Cu(OH)2CuO＋H2O ‎(3)弱氧化性：CH2OH(CHOH)4CHO＋2Cu(OH)2＋NaOHCH2OH(CHOH)4COONa＋Cu2O↓＋3H2O 四、常见的铜及其化合物的颜色识记 物质 颜色 物质 颜色 Cu 紫红色 CuSO4‎ 白色 CuO 黑色 CuSO4·5H2O 蓝色 Cu2O 砖红色 Cu2(OH)2CO3‎ 绿色 Cu2S 黑色 Cu(OH)2‎ 蓝色 区别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，则该物质为Cu2O，否则为Cu。因为Cu不能与稀硫酸反应，而Cu2O能与稀硫酸反应，方程式如下：Cu2O＋H2SO4===CuSO4＋Cu＋H2O。‎ 五、铜的冶炼和应用 ‎1．冶炼：工业上主要采用高温冶炼的方法获得粗铜。再通过电解精炼，得到纯度高达99.95%～99.98%的铜。除此之外，还有湿法冶铜(Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋)和生物冶铜等方法。‎ ‎2．应用：‎ ‎(1)铜单质：导线，印刷电路板，太阳能导热管，制成合金。‎ ‎(2)硫酸铜：配成溶液可用于游泳池消毒，其溶液还用于杀灭鱼体上的寄生虫。硫酸铜为白色粉末，遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)，可作为水的检验依据。‎ 六、常见金属冶炼方法 金属在自然界的存在状态如下 金属冶炼的本质是金属离子得到电子，被还原成金属原子的过程。金属活动性顺序表中的不同金属，因金属离子结合电子能力不同，所以冶炼方法不同。‎ ‎1．电解法冶炼金属(K、Ca、Na、Mg、Al)‎ 例如：电解冶炼Al、Mg、Na，其化学方程式依次为2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑，MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑，2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。‎ ‎2．热还原法冶炼金属(Zn、Fe、Sn、Pb、Cu)‎ ‎(1)焦炭还原法。例如：C还原CuO，其化学方程式为C＋2CuO2Cu＋CO2↑。‎ ‎(2)一氧化碳还原法。例如：CO还原Fe2O3、CuO，其化学方程式依次为3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2，‎ CO＋CuOCu＋CO2。‎ ‎(3)氢气还原法。例如：H2还原WO3、Fe3O4，其化学方程式依次为3H2＋WO3W＋3H2O，‎ ‎4H2＋Fe3O43Fe＋4H2O。‎ ‎(4)活泼金属还原法。例如：Al还原Cr2O3、V2O5，其化学方程式依次为2Al＋Cr2O3Al2O3＋2Cr，‎ ‎10Al＋3V2O56V＋5Al2O3。‎ ‎3．热分解法(Hg和Ag)‎ 例如：2HgO2Hg＋O2↑，2Ag2O4Ag＋O2↑。‎ 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。‎ ‎4．物理法 化学性质很稳定的金属如Au、Pt等，在自然界中呈游离态，用物理方法即可得到。‎ ‎【例1】　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．在通电条件下，电解饱和食盐水制备单质Na D．加强热，使CuO在高温条件下分解制备单质Cu ‎【解析】　A．Mg单质通过电解熔融氯化镁制得，故错误；B.Al的制备原理正确；C.Na单质通过电解熔融氯化钠制得，故错误；D.Cu单质通过热还原法制得，故错误。‎ ‎【答案】　B ‎【提炼】　本题考查的是金属冶炼。金属冶炼可以通过金属活动性顺序表进行记忆 ‎【例2】　在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶，再加入下列物质，铜粉溶解的是(　　)‎ ‎①FeCl3　②Fe2O3　③Cu(NO3)2　④KNO3‎ A．只有①或② B．只有②或④‎ C．只有①或②或③ D．①②③④中任意一种 ‎【解析】　Cu和稀硫酸不反应，故Cu不溶解，加入①FeCl3，Fe3＋可与Cu单质发生反应，Cu溶解；加入②Fe2O3，Fe2O3先和硫酸反应生成Fe3＋，Cu单质再与Fe3＋反应溶解；加入③Cu(NO3)2或④KNO3，Cu溶解于HNO3中。故加入这四种物质Cu均溶解。‎ ‎【答案】　D ‎【提炼】　本题考查的是Fe与Cu及其化合物的转化关系，应从离子角度理解Cu在溶液中与其他物质的反应。‎ ‎【例3】　铜在自然界存在于多种矿石中，如：‎ 矿石名称 黄铜矿 斑铜矿 辉铜矿 孔雀石 主要成分 CuFeS2‎ Cu5FeS4‎ Cu2S CuCO3·Cu(OH)2‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)上表所列铜化合物中，铜的质量分数最高的是________。‎ ‎(2)工业上以黄铜矿为原料。采用火法熔炼工艺生产铜。该工艺的中间过程会发生反应：2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑，反应的氧化剂是____________。‎ ‎(3)下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是________(填字母)。‎ 选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ 判断 A 铜绿的主要成分是碱式碳酸铜 可用稀盐酸除铜器表面的铜绿 Ⅰ对；Ⅱ对；有 B 铜表面易形成致密的氧化膜 铜容器可以盛放浓硫酸 Ⅰ对；Ⅱ对；有 C 铁比铜活泼 立在铜板上的铁钉在潮湿空气中不易生锈 Ⅰ对；Ⅱ对；有 D 蓝色硫酸铜晶体受热转化为 白色硫酸铜粉末是物理变化 硫酸铜溶液可用作 游泳池的消毒剂 Ⅰ错；Ⅱ对；无 ‎【解析】　(1)铜的质量百分含量即铜的质量占硫化铜质量的百分比，经分析知Cu2S中铜的质量分数最高。‎ ‎(2)氧化剂在氧化还原反应过程中化合价下降，对于上述反应，化合价下降的是Cu元素，所以两个反应物都是氧化剂。‎ ‎(3)A.铜绿的化学式和孔雀石相同，又称碱式碳酸铜，可以与盐酸反应，所以陈述Ⅰ、Ⅱ对，且有因果关系；B.铜表面形成的氧化膜是疏松的，也不可以用来盛放浓硫酸，Fe单质可以，所以陈述Ⅰ、Ⅱ都错；C.陈述Ⅰ正确，陈述Ⅱ错误，Fe与Cu形成原电池加快腐蚀速率；D.陈述Ⅰ错误，是化学变化，陈述Ⅱ对，利用的是蛋白质在重金属盐中变性的原理。‎ ‎【答案】　(1)Cu2S　(2)Cu2O，Cu2S　(3)AD ‎【提炼】　本题主要考查Cu及其化合物的性质与应用和氧化还原反应的相关知识点。‎ ‎【例4】　为探究不溶性盐X(仅含四种元素)的组成和性质，设计并完成如下实验：‎ 已知各步反应所需试剂均过量，请回答：‎ ‎(1)X的化学式为____________________________。‎ ‎(2)写出X与稀硫酸反应的离子方程式________________________________________________________________________。‎ ‎(3)红色固体B的硫酸盐溶液与纯碱溶液反应能得到X，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎【解析】　(1)根据盐X分解得混合气体和黑色固体可知，黑色固体中存在金属元素；黑色固体与CO反应得红色固体B，推测金属为Cu，即B为Cu，黑色固体即为氧化铜；通过计算可知，n(Cu)＝3.20/64＝0.05 mol，根据元素守恒可知黑色固体n(CuO)＝0.05 mol；混合气体1.68 g通过无水CaCl2质量减少至1.32 g可知，混合气体中有n(H2O)＝(1.68－1.32)/18＝0.02 mol；剩下的1.32 g气体能与Ba(OH)2反应生成白色沉淀5.91 g，该气体为CO2气体，白色沉淀为BaCO3，n(CO2)＝0.03 mol。根据元素守恒可得X的化学式为2Cu(OH)2·3CuCO3。(2)可以看成盐和碱分别与酸的反应即可得到答案。(3)根据元素守恒配平即可。‎ ‎【答案】　(1)Cu5(OH)4(CO3)3或2Cu(OH)2·3CuCO3‎ ‎(2)Cu5(OH)4(CO3)3＋10H＋===5Cu2＋＋7H2O＋3CO2↑‎ ‎(3)5CuSO4＋7Na2CO3＋4H2O===Cu5(OH)4(CO3)3↓＋5Na2SO4＋4NaHCO3‎ ‎【提炼】　本题属于元素推断题，考查的是元素化合物的性质。元素推断题一般解题步骤，第一步定性判断：通过特殊现象或颜色推测元素种类；第二步定量计算加以证实：计算每种元素所含的物质的量，结合题意信息得出未知物的化学式。保持对数据的敏感性一定程度上对判断元素种类有很大帮助，比如红色固体3.2 g，刚好是铜相对分子质量的0.05倍，而且铜颜色也吻合，包括前面的黑色固体是CuO也吻合。‎