第三章金属及其化合物-铜及其化合物合金 金属矿物的开发利用1．从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。下列有关金属冶炼的说法正确的是( )A．肯定发生的是置换反应B．肯定发生的是氧化还原反应C．只能用金属作还原剂冶炼金属D．图K131表示了三种金属被人类开发利用的大致年限，之所以有先后，主要取决于金属在地壳中的含量多少图K1312．[2022·河北石家庄模拟]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MgB．在通电条件下，电解熔融Al2O3制备单质AlC．在通电条件下，电解饱和食盐水制备单质NaD．加强热，使CuO在高温条件下分解制备单质Cu3．某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是( )A．将铜丝插入浓硫酸中加热，反应后把水加入反应器中，观察硫酸铜溶液的颜色B．常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中，观察有棕黄色CuCl2的生成C．将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，得到无水CuCl2固体D．将表面有铜绿[Cu2(OH)2CO3]的铜器放入盐酸中浸泡，除去铜绿4．下列说法正确的是( )A．金不溶于任何溶液B．铜、锌在空气中、常温条件时均能被氧化成对应的氧化物C．铜锌合金的熔点低于铜或锌的熔点D.Cu的质子数和中子数之差为345．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40～50℃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B．CuH与盐酸反应可能产生H2C．CuH与足量稀硝酸反应：CuH＋3H＋＋NOCu2＋＋NO↑＋2H2OD．CuH在氯气中燃烧：CuH＋Cl2CuCl＋HCl6．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 ④KNO3A．只有①或②B．只有②或④C．只有①或②或③D．①②③④中任意一种7．历史上金、银、铜主要是作为货币金属或装饰品被应用。(1)金、银、铜常被作为钱币流通，从化学角度来看，主要是利用它们的________。A．硬度适中B．密度适中C．在自然界里都可得到纯净的单质D．不活泼性(2)一位收藏者有一枚表面是黑色，且有少量绿色锈状物的货币，这肯定是__________币，黑色物质是________，形成这种物质的化学方程式为__________________________________________________________________________________________________________________________________，绿色物质是__________，形成这种物质的化学方程式为____________________________________________________________________________________，这枚金属币的真面目为__________色。另外一枚是闪闪发光的黄色金属币，它肯定是__________币，表面一直未被氧化的原因是______________________________________________________________________。(3)不法分子有时用铜锌合金制成假金币行骗。下列方法中能有效鉴别其真假的是________。A．观察颜色B．查看图案C．用手掂量轻重D．滴一滴硝酸在币的表面，观察现象8．常温下，向含有H2SO4的CuSO4溶液中逐滴加入含amol溶质的NaOH溶液，恰好使溶液的pH＝7，下列叙述错误的是( )A．反应后溶液中c(Na＋)＝2c(SO)B.mol＞沉淀的物质的量＞0C．沉淀的质量为49agD．溶液中n(SO)＝mol9．[2022·云南曲靖二模]部分氧化的FeCu合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共5.76g，经如下处理：图K132下列说法正确的是( )A．滤液A中的阳离子为Fe2＋、Fe3＋、H＋B．样品中Fe元素的质量为2.24gC．样品中CuO的质量为4.0gD．V＝896mL10．[2022·甘肃兰州模拟]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CuFeS2Cu5FeS4Cu2SCuCO3·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______________(填化学式)。(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↑，该反应的氧化剂是__________。(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铁比铜活泼铆在铜板上的铁钉在潮湿的空气中不易生锈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11.现代社会中铜在电气、交通、机械和冶金、能源及石化工业、高科技等领域有广泛的应用。(1)火法炼铜的主要流程有：黄铜矿(CuFeS2)→冰铜→粗铜→精铜①冰铜主要由Cu2S和FeS互相熔融形成：2CuFeS2＋O2===Cu2S＋2FeS＋SO2↑，若有1molO2参加反应，则反应中共有________mol电子转移。②文献记载：粗铜移入反射炉，加入熔剂(石英砂)，通入空气，使粗铜中的杂质氧化，跟熔剂形成炉渣而除去。在杂质除到一定程度后，再喷入重油，由重油燃烧产生的一氧化碳等还原性气体使氧化亚铜在高温下还原，得到的精铜约含铜99.7%。写出重油的两个作用：__________________________________________________。(2)如图K133所示是用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：图K133①X电极的材料是__________，Y电极上的主要电极反应式为______________________________________________________________________。②溶液中的c(Cu2＋)与电解前相比________(填“变大”“变小”或“不变”)。12．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等金属的混合物，并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线：图K134请回答下列问题：(1)第①步得到滤渣1的主要成分为__________，第②步得到滤渣2的主要成分为__________。(2)第②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③步所得CuSO4·5H2O制备无水CuSO4的方法是_______________________________________________________________________。(4)探究小组用滴定法测定CuSO4·5H2O(Mr＝250)含量。取ag试样配成100mL溶液，每次取20.00mL，消除干扰离子后，用cmol·L－1EDTA(H2Y2－)标准溶液滴定至终点，平均消耗EDTA溶液bmL。滴定反应如下：Cu2＋＋H2Y2－CuY2－＋2H＋ 写出计算CuSO4·5H2O质量分数的表达式w＝__________________；下列操作会导致CuSO4·5H2O含量的测定结果偏高的是________。a．未干燥锥形瓶b．滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡c．未除净可与EDTA反应的干扰离子参考答案1．B [解析]金属的冶炼是将化合态的金属还原成金属单质，肯定是氧化还原反应；金属冶炼的方法有热分解法、热还原法和电解法，多数反应不是置换反应；还原法所用的还原剂有H2、CO、活泼金属等；金属的活动性越弱，越容易以游离态形式存在于自然界，金属阳离子的氧化性越强，越容易被还原为金属单质，因而冶炼越容易。2．B [解析]Mg的活泼性强，不能用H2还原法制备Mg，而是用电解熔融MgCl2的方法制备，电解饱和食盐水得到NaOH而不是Na；CuO强热分解生成Cu2O而不是Cu。3．D [解析]铜与浓H2SO4反应后仍有大量浓H2SO4，不能把水加入到反应器中，否则会发生危险，A错误；Cu与Cl2常温下不反应，需要加热才能发生反应，B错误；CuCl2水解生成的HCl易挥发，加热蒸干CuCl2得不到无水CuCl2固体，C错误。4．C [解析]金能够溶于王水，A错误；铜在空气中被腐蚀生成铜锈，主要成分是Cu2(OH)2CO3，B错误；合金的熔点一般比成分金属的都低，C正确；Cu的质子数和中子数之差为(63－29)－29＝5，D错误。5．D [解析]A项，用CuSO4溶液和“某物质”在40～50℃时反应可生成CuH，Cu元素由＋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：2CuH＋4HCl2CuCl2＋3H2↑；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。6．D [解析]Cu与Fe3＋作用：2Fe3＋＋Cu2Fe2＋＋Cu2＋，Fe2O3与稀H2SO4反应生成Fe3＋，故①、②能使铜粉溶解。H＋、NO具有强氧化性，能使铜粉溶解。7．(1)D(2)铜 氧化铜 2Cu＋O22CuO Cu2(OH)2CO3 2Cu＋O2＋CO2＋H2OCu2(OH)2CO3 红 金 金不活泼，不易被氧化(3)D[解析](1)金、银、铜都属于不活泼金属，易加工，因此，在历史上都曾经用作货币。(2)铜稳定性略微差一些，容易与氧气、水蒸气等物质反应而“生锈”。金的化学性质最不活泼，在空气中更稳定。(3)有些假金币外形逼真，看上去也是“金光闪闪”，密度和真金币差不太多，手不太容易掂出来。假金币中的Zn、Cu均可与硝酸反应产生大量气泡，而Au不与硝酸反应。8．C [解析]pH＝7时溶液中只有Na2SO4，故A、D对；沉淀是Cu(OH)2，若amolNaOH全部与CuSO4反应，则生成的沉淀为mol，而实际上NaOH还与硫酸反应，B对、C错。9．B [解析]根据题意，3.2g滤渣一定是铜，而铜与Fe3＋不共存，则A项错误；最后的3.2g固体为Fe2O3，其中Fe元素的质量为2.24g，B正确；样品中Cu元素和O元素共5.76g－2.24g＝3.52g，则C项错误；2.24gFe元素不可能全是单质，故生成的氢气的体积小于896mL，D错误。10．(1)Cu2S (2)Cu2S和Cu2O (3)AD[解析](1)依据四种矿石的化学式，可确定Cu2S中铜元素的质量分数最高。(2)Cu2O与Cu2S的反应为。该反应中的氧化剂是Cu2O和Cu2S。(3)铜与盐酸不反应而碱式碳酸铜与盐酸反应，A正确；铜表面不易形成致密氧化膜，但常温下铜与浓硫酸不反应，B错误；铁比铜活泼，Fe、Cu在潮湿空气中形成原电池时，铜作正极，受到保护，C错误；CuSO4溶液作游泳池消毒剂的原因是重金属盐使蛋白质变性，能杀菌消毒，D判断正确。11．(1)①6 ②燃烧产生一氧化碳等还原性气体、燃烧放出热量为一氧化碳还原氧化亚铜提供条件(2)①纯铜 Cu－2e－===Cu2＋ ②变小[解析](1)若有1molO2参加反应，得到4mol电子，同时2molCuFeS2中的铜元素也得到2mol电子，即反应中共有6mol电子转移。12．(1)Au、Pt Fe(OH)3和Al(OH)3(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(4)×100% c[解析](1)根据制备路线可知，Cu、Al、Fe、Au、Pt的混合物中加入稀H2SO4、浓硝酸，则可以将Cu、Al、Fe溶解，Au、Pt不溶解，所以滤渣1的主要成分为Au、Pt，滤液1中含有Cu、Fe、Al的离子。根据滤液2和CuSO4·5H2O可知，滤液2为CuSO4溶液，滤渣2中含有Fe(OH)3和Al(OH)3。(2)第②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CuSO4·5H2O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。(4)根据题意可知，Cu2＋～H2Y2－，发生反应的EDTA的物质的量为cmol·L－1×L，所以20mL该溶液中含有的CuSO4的物质的量为cmol·L－1×L，样品中含有的CuSO4·5H2O的质量为(cmol·L－1×L×250g·mol－1×5)，所以CuSO4·5H2O的质量分数为×100%。根据CuSO4·5H2O的质量分数表达式可知，未干燥锥形瓶，对CuSO4的物质的量的测定无影响，所以a无影响；滴定终点时滴定管的尖嘴部分产生气泡，则读出来的数值比实际消耗的EDTA溶液的体积小，即b值偏小，所以CuSO4·5H2O含量偏低；若未除净可与EDTA反应的离子，则消耗的EDTA溶液的体积偏大，即b值偏大，CuSO4·5H2O的含量偏高，c项正确。
