高考化學(xué)總復(fù)習(xí) 專題3 常見金屬及其化合物 3.4 銅的獲取及應(yīng)用（選考部分B版）蘇教版

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銅的獲取及應(yīng)用 (時(shí)間：45分鐘) [基礎(chǔ)過關(guān)題] 1．金屬材料在日常生活以及生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。下列關(guān)于金屬的一些說法不正確的是 (　　) A．合金的性質(zhì)與其成分金屬的性質(zhì)不完全相同 B．工業(yè)上金屬M(fèi)g、Cu都是用熱還原法制得的 C．金屬冶煉的本質(zhì)是金屬陽離子得到電子變成金屬原子 D．越活潑的金屬越難冶煉 解析　合金的化學(xué)性質(zhì)與成分金屬的化學(xué)性質(zhì)相似，物理性質(zhì)略有不同，A正確；Mg在工業(yè)上用電解法冶煉，Cu用熱還原法冶煉，B錯(cuò)誤；金屬冶煉的實(shí)質(zhì)是Mn＋＋ne－===M，C正確；金屬越活潑，則金屬離子的氧化性越弱，越難被還原，D正確。 答案　B 2．下列關(guān)于金屬的冶煉方法敘述不正確的是 (　　) 金屬 存在形式 冶煉方法 A 金 游離態(tài) 金子比沙子密度大，利用水洗法直接分離 B 銀 化合態(tài) 銀的金屬性弱，用加熱Ag2O的方法冶煉 C 鐵 化合態(tài) 鋁的金屬性比鐵強(qiáng)，可用鋁熱法煉鐵 D 鈉 化合態(tài) 鈉的金屬性強(qiáng)，一般還原劑很難將其還原出來，所以用電解飽和NaCl溶液的方法冶煉 解析　鈉一般是由電解熔融NaCl的方法來制取，而電解飽和食鹽水得到的是NaOH、H2和Cl2。同時(shí)注意，此題易誤選C，一般認(rèn)為鐵是由CO還原Fe2O3制得，但在實(shí)際生活中，在鐵軌焊接等方面時(shí)，是用鋁熱反應(yīng)來制取的。 答案　D 3．在電子工業(yè)中，制印刷電路時(shí)，常用氯化鐵溶液作為銅的腐蝕液，該過程發(fā)生的反應(yīng)為：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2。該反應(yīng)利用了銅的 (　　) A．氧化性 B．還原性 C．導(dǎo)電性 D．導(dǎo)熱性 解析　在反應(yīng)2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2中，銅的化合價(jià)由0價(jià)升高到＋2價(jià)，被氧化，做還原劑。 答案　B 4．氫氧化銅和堿式碳酸銅[Cu2(OH)2CO3]均可溶于鹽酸轉(zhuǎn)化為氯化銅。在高溫下這兩種化合物均能分解生成氧化銅。溶解25.25 g的上述混合物，恰好消耗1.0 molL－1鹽酸500 mL。灼燒等量的上述混合物，得到的氧化銅質(zhì)量為(　　) A．15 g B．20 g C．30 g D．35 g 解析　CuCl2～CuO～2HCl可知 n(CuO)＝1.0 mol/L0.5 L＝0.25 mol m(CuO)＝0.25 mol80 g/mol＝20 g。 答案　B 5．硝酸銅是一種重要的工業(yè)產(chǎn)品，化學(xué)上有很多方法可以制取硝酸銅：①將銅溶于硝酸中、②先將銅與O2反應(yīng)生成CuO，再溶于硝酸中、③將銅溶于N2O4的乙酸乙酯(溶劑，不參加反應(yīng))溶液中生成硝酸銅和一氧化氮。下列認(rèn)識(shí)或判斷錯(cuò)誤的是 (　　) A．方法③是最經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的 B．方法①中，若從經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的角度考慮，用稀硝酸比用濃硝酸好 C．方法②需要消耗能源，對(duì)環(huán)境不產(chǎn)生污染 D．方法③中N2O4既是氧化劑又是還原劑 解析　①、③都生成污染性氣體，②不生成污染性氣體且HNO3全部轉(zhuǎn)化為Cu(NO3)2。 答案　A 6．CuSO4是一種重要的化工原料，其有關(guān)制備途徑及性質(zhì)如下圖所示。下列說法正確的是 (　　) A．相對(duì)于途徑②，途徑①更好地體現(xiàn)了綠色化學(xué)思想 B．Y可以是葡萄糖溶液 C．X可能是SO2和SO3的混合氣體 D．將CuSO4溶液蒸發(fā)，利用余熱蒸干，可制得膽礬晶體 解析　途徑①中會(huì)產(chǎn)生有毒物質(zhì)SO2而途徑②不會(huì)，A錯(cuò)誤；CuSO4與過量NaOH溶液反應(yīng)會(huì)生成新制Cu(OH)2懸濁液，葡萄糖溶液能還原新制Cu(OH)2懸濁液生成Cu2O，B正確；CuSO4熱分解過程中，銅元素價(jià)態(tài)降低，故必有化合價(jià)升高的元素，CuSO4中只有氧元素的化合價(jià)能升高，故X中必有O2，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)操作會(huì)導(dǎo)致開始得到的膽礬晶體失去結(jié)晶水，D錯(cuò)誤。 答案　B [應(yīng)試提升題] 7．某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)測(cè)量m g銅銀合金樣品中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)： 下列說法中不正確的是 (　　) A．合金的熔點(diǎn)比其成分金屬低，通常比成分金屬具有更優(yōu)良的金屬特性 B．銅銀都能與稀硝酸反應(yīng)，收集到的V L氣體可能全為NO C．操作Ⅰ是過濾，操作Ⅱ是洗滌，操作Ⅲ應(yīng)是烘干 D．根據(jù)反應(yīng)收集到的氣體體積可以計(jì)算銅和銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 解析　解答本題要注意以下兩點(diǎn)：(1)沒有告訴硝酸的濃度，合金與硝酸反應(yīng)放出的氣體中可能含有NO2；(2)W g固體應(yīng)該是干燥純凈的AgCl，由此確定三步操作。 答案　D 8．已知酸性條件下有如下反應(yīng)：2Cu＋Cu2＋＋Cu。由于反應(yīng)溫度不同，用氫氣還原氧化銅時(shí)，可能產(chǎn)生Cu或Cu2O，兩者都是紅色固體。一同學(xué)對(duì)某次用氫氣還原氧化銅實(shí)驗(yàn)所得的紅色固體產(chǎn)物做了驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄如下： 加入試劑 稀硫酸 濃硫酸、 加熱 稀硝酸 濃硝酸 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 紅色固體和藍(lán)色溶液 無色氣體和藍(lán)色溶液 無色氣體和藍(lán)色溶液 紅棕色氣體和藍(lán)色溶液 由此推出本次氫氣還原氧化銅實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物是 (　　) A．Cu B．Cu2O C．一定有Cu，可能有Cu2O D．一定有Cu2O，可能有Cu 解析　H2還原CuO生成紅色固體，可能是Cu和Cu2O中的一種或兩種，產(chǎn)物中加入稀H2SO4溶液變藍(lán)和得到紅色固體，證明產(chǎn)物中含Cu2O，在酸性條件下2Cu＋Cu2＋＋Cu，故不能證明產(chǎn)物中是否含有Cu。 答案　D 9．部分氧化的FeCu合金樣品(氧化產(chǎn)物為Fe2O3、CuO)共5.76 g，經(jīng)如下處理： 下列說法正確的是 (　　) A．濾液A中的陽離子為Fe2＋、Fe3＋、H＋ B．樣品中Fe元素的質(zhì)量為2.24 g C．樣品中CuO的質(zhì)量為4.0 g D．V＝896 mL 解析　根據(jù)題意，3.2 g濾渣一定是銅，而銅與Fe3＋不共存，故A中無Fe3＋則A項(xiàng)錯(cuò)誤；最后的3.2 g固體為Fe2O3，其中Fe元素的質(zhì)量為2.24 g，B項(xiàng)正確；樣品中Cu元素和O元素共5.76 g－2.24 g＝3.52 g，則C項(xiàng)錯(cuò)誤；2.24 g Fe元素不可能全是單質(zhì)，故標(biāo)準(zhǔn)狀況下生成的H2的體積小于896 mL，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案　B 10．銅器長(zhǎng)期暴露在潮濕空氣中，它的表層往往含有“銅綠”(堿式碳酸銅)，它受熱易分解。為了從銅綠中制得銅，并測(cè)定銅綠在混合物中質(zhì)量分?jǐn)?shù)，把銅綠樣品放在試管中，與通入的純凈氫氣在加熱條件下發(fā)生反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)裝置如下圖。 請(qǐng)回答下列有關(guān)問題： (1)A處應(yīng)選用下列裝置中的____________(填寫序號(hào))(鐵架臺(tái)已省去)。選用的理由是___________________________________________________ _________________________________________________________________。 (2)反應(yīng)開始前，對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置必須進(jìn)行的操作是_____________________；反應(yīng)進(jìn)行時(shí)，最好先__________________，反應(yīng)完畢后，若不改變?cè)b置的連接，應(yīng)先________________，再________________，這樣做的理由是________________，待試管冷卻后再________，實(shí)驗(yàn)過程中觀察到試管底部的現(xiàn)象是__________________。 (3)要測(cè)定銅綠在混合物中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，除需知道樣品質(zhì)量外還需測(cè)定的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是________________________________________。 解析　實(shí)驗(yàn)原理是：Cu2(OH)2CO32CuO＋CO2↑＋H2O，CuO＋H2Cu＋H2O。(1)A處給固體加熱，又要用氫氣還原氧化銅，將兩個(gè)實(shí)驗(yàn)合二為一，選擇丙；理由為：一是加熱固體有水生成，試管口必須向下傾斜；二是氫氣還原氧化銅，氫氣要通入試管底部，便于排盡裝置內(nèi)空氣。(2)反應(yīng)前除稱量樣品質(zhì)量外，還要檢查裝置氣密性，稱量D(含氫氧化鈉溶液)質(zhì)量。反應(yīng)進(jìn)行時(shí)，要先通氣，后加熱。反應(yīng)完畢后，要先將B中的導(dǎo)氣管升高至離開液面，再熄滅酒精燈，以防止液體倒流。繼續(xù)通入氫氣至試管冷卻，防止赤熱銅被氧化生成氧化銅。實(shí)驗(yàn)過程中可以觀察到：試管內(nèi)固體由綠色變成黑色，最后變成亮紅色。(3)要測(cè)定樣品中銅綠質(zhì)量分?jǐn)?shù)，需要測(cè)定樣品質(zhì)量，和D裝置實(shí)驗(yàn)前和實(shí)驗(yàn)后質(zhì)量，D溶液凈增質(zhì)量等于吸收的二氧化碳質(zhì)量，根據(jù)二氧化碳質(zhì)量求銅綠質(zhì)量。注意：A 銅綠中含有銅，不能根據(jù)反應(yīng)后銅的質(zhì)量計(jì)算銅綠質(zhì)量；B、加熱銅綠和氫氣還原氧化銅都產(chǎn)生水，故不能根據(jù)B、C增重質(zhì)量，即反應(yīng)生成水的質(zhì)量來計(jì)算銅綠的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 答案　(1)丙　因反應(yīng)有水生成，試管口應(yīng)略向下傾斜，低于試管底部，防止冷凝水倒流到試管底部而使試管炸裂；通入氫氣的導(dǎo)管應(yīng)通入試管底部，有利于排盡裝置內(nèi)空氣　(2)稱量樣品質(zhì)量，檢查裝置氣密性，稱量裝置D(含氫氧化鈉溶液)質(zhì)量　通入氫氣后加熱　撤去導(dǎo)氣管　熄滅酒精燈　防止硫酸倒流　停止通氫氣　固體由綠色變成黑色，最后變成光亮的紅色 (3)實(shí)驗(yàn)前后裝置D的質(zhì)量 11．氧化鐵和氧化亞銅都是紅色粉末，常用作顏料。某校一化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組通過實(shí)驗(yàn)來探究一紅色粉末是Fe2O3或Cu2O或二者混合物。探究過程如下： 查閱資料： Cu2O是一種堿性氧化物，溶于稀硫酸生成Cu和CuSO4，在空氣中加熱生成CuO。 提出假設(shè)： 假設(shè)1：紅色粉末是Fe2O3。 假設(shè)2：紅色粉末是Cu2O。 假設(shè)3：紅色粉末是Fe2O3和Cu2O的混合物。 設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)： 取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中再滴加KSCN試劑。 (1)若假設(shè)1成立，則實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是_____________________________。 (2)若滴加KSCN試劑后溶液不變血紅色，則證明原固體粉末中一定不含氧化鐵。你認(rèn)為這種說法合理嗎？__________。簡(jiǎn)述你的理由：(不需寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式)____________________________________________________。 (3)若固體粉末完全溶解無固體存在，滴加KSCN試劑時(shí)溶液不變血紅色，則證明原固體粉末是________，寫出發(fā)生反應(yīng)的離子方程式________________ _________________________________________________。 解析　(1)Fe3＋可與SCN－生成血紅色物質(zhì)。(2)不合理，若是兩者的混合物，因Cu2O可與稀硫酸作用生成Cu，Cu可將Fe3＋還原為Fe2＋，F(xiàn)e2＋不能與SCN－反應(yīng)生成血紅色絡(luò)合物。(3)結(jié)合(2)的分析可知粉末一定是兩者的混合物，否則若是Fe2O3，會(huì)出現(xiàn)血紅色；若是Cu2O一定有沉淀。 答案　(1)固體完全溶解，溶液呈血紅色 (2)不合理　當(dāng)原固體粉末為Fe2O3和Cu2O的混合物時(shí)，加入稀H2SO4后產(chǎn)生的Fe3＋與Cu反應(yīng)生成Fe2＋，滴加KSCN溶液后也不變血紅色 (3)Fe2O3和Cu2O的混合物　Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O、2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ 12．(金華聯(lián)考)某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究銅的常見化學(xué)性質(zhì)，過程設(shè)計(jì)如下。 提出猜想 問題1：在周期表中，銅與鋁的位置很接近，銅不如鋁活潑，氫氧化鋁具有兩性，氫氧化銅也有兩性嗎？ 問題2：鐵和銅都有變價(jià)，一般情況下，正二價(jià)鐵的穩(wěn)定性小于正三價(jià)的鐵，正一價(jià)銅的穩(wěn)定性也小于正二價(jià)的銅嗎？ 問題3：氧化銅有氧化性，能被H2、CO還原，它也能被氮的某種氣態(tài)氫化物還原嗎？ 實(shí)驗(yàn)探究 Ⅰ.解決問題1 (1)需用到的藥品除銅、鋁、1 molL－1 CuSO4溶液、稀H2SO4外還需________ ____________ (填試劑的化學(xué)式)溶液。 (2)配制1 molL－1 CuSO4溶液250 mL，選用的儀器除燒杯、托盤天平、玻璃棒、量筒、膠頭滴管外，還有______________________(填儀器名稱)。 (3)為達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，你認(rèn)為應(yīng)進(jìn)行哪些相關(guān)實(shí)驗(yàn)？ 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟： ①Cu與稀H2SO4反應(yīng)； ②_____________________________________________________________ ________________________________________________________________； ③________________________________________________________________ _________________________________________________________________。 Ⅱ.解決問題2 取一定量制得的氫氧化銅固體，于坩堝中灼燒，當(dāng)溫度達(dá)到80～100 ℃得到黑色固體粉末；繼續(xù)加熱至1 000 ℃以上，黑色粉末全部變成紅色粉末氧化亞銅；取適量紅色氧化亞銅粉末于潔凈試管中，加入過量的稀硫酸(或鹽酸)，得到藍(lán)色溶液，同時(shí)觀察到試管底部還有紅色固體存在。根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答問題。 (1)寫出氧化亞銅與稀硫酸(或鹽酸)反應(yīng)的離子方程式： ________________________________________________________________。 (2)從實(shí)驗(yàn)Ⅱ可得出的結(jié)論是________________________________________ __________________________________________________________________ ________________________________________________________________。 Ⅲ.解決問題3 設(shè)計(jì)如下裝置(夾持裝置未畫出)： 當(dāng)?shù)哪撤N氣態(tài)氫化物(X)緩緩?fù)ㄟ^灼熱的氧化銅時(shí)，觀察到氧化銅由黑色變成了紅色，無水硫酸銅變成藍(lán)色，生成物中還有一種無污染的氣體Y；將X通入灼熱的CuO燃燒管完全反應(yīng)后，消耗0.01 mol X，測(cè)得B裝置增重0.27 g，并收集到0.14 g單質(zhì)氣體Y。 (1)研究小組同學(xué)驗(yàn)證燃燒管生成的紅色物質(zhì)是銅，你認(rèn)為他們驗(yàn)證的方法是__________________________________________________________________ _________________________________________________________________。 (2)X氣體的摩爾質(zhì)量是________。 (3)C中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________________ _________________________________________________________________。 解析?、?(1)驗(yàn)證氫氧化銅具有兩性，也就是驗(yàn)證其既能溶于酸溶液，又能溶于堿溶液，故還需NaOH溶液。(2)配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液，最重要的儀器就是容量瓶，注意容量瓶的規(guī)格必須是250 mL。(3)根據(jù)(1)的分析可知，進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)需先制備Cu(OH)2，然后分別與稀硫酸、NaOH溶液反應(yīng)。 Ⅱ.(1)根據(jù)信息，Cu＋在酸性溶液中不穩(wěn)定，可發(fā)生歧化反應(yīng)，生成單質(zhì)Cu和Cu2＋。結(jié)合氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒及原子守恒即可完成反應(yīng)的離子方程式。 Ⅲ.(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)Ⅱ的信息，可用稀硫酸(或鹽酸)驗(yàn)證紅色物質(zhì)是銅。因?yàn)殂~不溶于稀硫酸，而氧化亞銅溶于稀硫酸，得到藍(lán)色溶液。(2)設(shè)X的化學(xué)式為NaHb，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CuO＋NaHb―→Cu＋H2O＋N2(未配平)。根據(jù)題意，NaHb、H2O、N2的物質(zhì)的量分別為0.01 mol、0.015 mol、0.005 mol，三者物質(zhì)的量之比為2∶3∶1。假定NaHb、H2O、N2的化學(xué)計(jì)量數(shù)分別為2、3、1，結(jié)合原子守恒將化學(xué)方程式配平可知a＝1、b＝3，故X為NH3，其摩爾質(zhì)量為17 gmol－1。(3)根據(jù)(2)可寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：2NH3＋3CuO3Cu＋3H2O＋N2。 答案?、?(1)NaOH　(2)250 mL容量瓶 (3)②用CuSO4溶液和NaOH溶液反應(yīng)制Cu(OH)2 ③將Cu(OH)2分別與稀硫酸、NaOH溶液反應(yīng) Ⅱ.(1)Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O (2)80～100 ℃時(shí)，Cu2＋穩(wěn)定；1 000 ℃以上Cu＋穩(wěn)定；在酸性環(huán)境中Cu2＋穩(wěn)定，Cu＋不穩(wěn)定 Ⅲ.(1)將紅色物質(zhì)置于稀硫酸中，若溶液不變藍(lán)，則說明紅色物質(zhì)為Cu　 (2)17 gmol－1　(3)2NH3＋3CuO3Cu＋3H2O＋N2