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考點15　銅的獲取及應用 知識條目 必考要求 加試要求 1.自然界銅的存在形式以及銅的物理性質 a a 2.銅的化學性質(跟某些非金屬、酸、鹽的反應) b b 一、銅的性質 1．物理性質：紫紅色固體，具有良好的延展性、導熱性和導電性。 2．化學性質 (1)能與非金屬單質反應： ①能與S反應：2Cu＋SCu2S。 ②能與O2反應：2Cu＋O22CuO ③能與Cl2反應：Cu＋Cl2CuCl2 (2)能在潮濕的空氣中生成銅綠：2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3(綠色固體)。 (3)與氧化性酸反應 ①與濃硫酸共熱的化學方程式：Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O； ②與稀硝酸反應的離子方程式：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。 (4)與鹽溶液反應(寫離子方程式) ①與硝酸銀溶液：Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋； ②與FeCl3溶液：Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋。 二、氧化銅和氧化亞銅 名稱 氧化銅 氧化亞銅 顏色 黑色 磚紅色 與酸反應(H＋) CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O 與H2反應 CuO＋H2Cu＋H2O Cu2O＋H22Cu＋H2O 轉化關系 4CuO2Cu2O＋O2↑ 三、氫氧化銅 1．物理性質：藍色不溶于水的固體。 2．化學性質： (1)弱堿性，能與酸反應：Cu(OH)2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O (2)不穩(wěn)定性：Cu(OH)2CuO＋H2O (3)弱氧化性：CH2OH(CHOH)4CHO＋2Cu(OH)2＋NaOHCH2OH(CHOH)4COONa＋Cu2O↓＋3H2O 四、常見的銅及其化合物的顏色識記 物質 顏色 物質 顏色 Cu 紫紅色 CuSO4 白色 CuO 黑色 CuSO45H2O 藍色 Cu2O 磚紅色 Cu2(OH)2CO3 綠色 Cu2S 黑色 Cu(OH)2 藍色 區(qū)別Cu和Cu2O的方法：向紅色物質中加入稀硫酸，若溶液由無色變成藍色，則該物質為Cu2O，否則為Cu。因為Cu不能與稀硫酸反應，而Cu2O能與稀硫酸反應，方程式如下：Cu2O＋H2SO4===CuSO4＋Cu＋H2O。 五、銅的冶煉和應用 1．冶煉：工業(yè)上主要采用高溫冶煉的方法獲得粗銅。再通過電解精煉，得到純度高達99.95%～99.98%的銅。除此之外，還有濕法冶銅(Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋)和生物冶銅等方法。 2．應用： (1)銅單質：導線，印刷電路板，太陽能導熱管，制成合金。 (2)硫酸銅：配成溶液可用于游泳池消毒，其溶液還用于殺滅魚體上的寄生蟲。硫酸銅為白色粉末，遇水變藍色(生成CuSO45H2O)，可作為水的檢驗依據(jù)。 六、常見金屬冶煉方法 金屬在自然界的存在狀態(tài)如下 金屬冶煉的本質是金屬離子得到電子，被還原成金屬原子的過程。金屬活動性順序表中的不同金屬，因金屬離子結合電子能力不同，所以冶煉方法不同。 1．電解法冶煉金屬(K、Ca、Na、Mg、Al) 例如：電解冶煉Al、Mg、Na，其化學方程式依次為2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑，MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑，2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。 2．熱還原法冶煉金屬(Zn、Fe、Sn、Pb、Cu) (1)焦炭還原法。例如：C還原CuO，其化學方程式為C＋2CuO2Cu＋CO2↑。 (2)一氧化碳還原法。例如：CO還原Fe2O3、CuO，其化學方程式依次為3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2， CO＋CuOCu＋CO2。 (3)氫氣還原法。例如：H2還原WO3、Fe3O4，其化學方程式依次為3H2＋WO3W＋3H2O， 4H2＋Fe3O43Fe＋4H2O。 (4)活潑金屬還原法。例如：Al還原Cr2O3、V2O5，其化學方程式依次為2Al＋Cr2O3Al2O3＋2Cr， 10Al＋3V2O56V＋5Al2O3。 3．熱分解法(Hg和Ag) 例如：2HgO2Hg＋O2↑，2Ag2O4Ag＋O2↑。 用熱分解冶煉法冶煉金屬的特點：金屬元素的金屬性弱，金屬元素的原子不易失去電子，其金屬離子容易得到電子，該金屬元素所形成的化合物穩(wěn)定性較差。 4．物理法 化學性質很穩(wěn)定的金屬如Au、Pt等，在自然界中呈游離態(tài)，用物理方法即可得到。 【例1】　下列制備金屬單質的方法或原理正確的是(　　) A．在高溫條件下，用H2還原MgO制備單質Mg B．在通電條件下，電解熔融Al2O3制備單質Al C．在通電條件下，電解飽和食鹽水制備單質Na D．加強熱，使CuO在高溫條件下分解制備單質Cu 【解析】　A．Mg單質通過電解熔融氯化鎂制得，故錯誤；B.Al的制備原理正確；C.Na單質通過電解熔融氯化鈉制得，故錯誤；D.Cu單質通過熱還原法制得，故錯誤。 【答案】　B 【提煉】　本題考查的是金屬冶煉。金屬冶煉可以通過金屬活動性順序表進行記憶 【例2】　在稀硫酸中加入銅粉，銅粉不溶，再加入下列物質，銅粉溶解的是(　　) ①FeCl3?、贔e2O3　③Cu(NO3)2?、躃NO3 A．只有①或②B．只有②或④ C．只有①或②或③D．①②③④中任意一種 【解析】　Cu和稀硫酸不反應，故Cu不溶解，加入①FeCl3，F(xiàn)e3＋可與Cu單質發(fā)生反應，Cu溶解；加入②Fe2O3，F(xiàn)e2O3先和硫酸反應生成Fe3＋，Cu單質再與Fe3＋反應溶解；加入③Cu(NO3)2或④KNO3，Cu溶解于HNO3中。故加入這四種物質Cu均溶解。 【答案】　D 【提煉】　本題考查的是Fe與Cu及其化合物的轉化關系，應從離子角度理解Cu在溶液中與其他物質的反應。 【例3】　銅在自然界存在于多種礦石中，如： 礦石名稱 黃銅礦 斑銅礦 輝銅礦 孔雀石 主要成分 CuFeS2 Cu5FeS4 Cu2S CuCO3Cu(OH)2 請回答下列問題： (1)上表所列銅化合物中，銅的質量分數(shù)最高的是________。 (2)工業(yè)上以黃銅礦為原料。采用火法熔煉工藝生產銅。該工藝的中間過程會發(fā)生反應：2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑，反應的氧化劑是____________。 (3)下表中，對陳述Ⅰ、Ⅱ的正確性及其有無因果關系的判斷都正確的是________(填字母)。 選項 陳述Ⅰ 陳述Ⅱ 判斷 A 銅綠的主要成分是堿式碳酸銅 可用稀鹽酸除銅器表面的銅綠 Ⅰ對；Ⅱ對；有 B 銅表面易形成致密的氧化膜 銅容器可以盛放濃硫酸 Ⅰ對；Ⅱ對；有 C 鐵比銅活潑 立在銅板上的鐵釘在潮濕空氣中不易生銹 Ⅰ對；Ⅱ對；有 D 藍色硫酸銅晶體受熱轉化為 白色硫酸銅粉末是物理變化 硫酸銅溶液可用作 游泳池的消毒劑 Ⅰ錯；Ⅱ對；無 【解析】　(1)銅的質量百分含量即銅的質量占硫化銅質量的百分比，經分析知Cu2S中銅的質量分數(shù)最高。 (2)氧化劑在氧化還原反應過程中化合價下降，對于上述反應，化合價下降的是Cu元素，所以兩個反應物都是氧化劑。 (3)A.銅綠的化學式和孔雀石相同，又稱堿式碳酸銅，可以與鹽酸反應，所以陳述Ⅰ、Ⅱ對，且有因果關系；B.銅表面形成的氧化膜是疏松的，也不可以用來盛放濃硫酸，F(xiàn)e單質可以，所以陳述Ⅰ、Ⅱ都錯；C.陳述Ⅰ正確，陳述Ⅱ錯誤，F(xiàn)e與Cu形成原電池加快腐蝕速率；D.陳述Ⅰ錯誤，是化學變化，陳述Ⅱ對，利用的是蛋白質在重金屬鹽中變性的原理。 【答案】　(1)Cu2S　(2)Cu2O，Cu2S　(3)AD 【提煉】　本題主要考查Cu及其化合物的性質與應用和氧化還原反應的相關知識點。 【例4】　為探究不溶性鹽X(僅含四種元素)的組成和性質，設計并完成如下實驗： 已知各步反應所需試劑均過量，請回答： (1)X的化學式為____________________________。 (2)寫出X與稀硫酸反應的離子方程式________________________________________________________________________。 (3)紅色固體B的硫酸鹽溶液與純堿溶液反應能得到X，該反應的化學方程式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 【解析】　(1)根據(jù)鹽X分解得混合氣體和黑色固體可知，黑色固體中存在金屬元素；黑色固體與CO反應得紅色固體B，推測金屬為Cu，即B為Cu，黑色固體即為氧化銅；通過計算可知，n(Cu)＝3.20/64＝0.05 mol，根據(jù)元素守恒可知黑色固體n(CuO)＝0.05 mol；混合氣體1.68 g通過無水CaCl2質量減少至1.32 g可知，混合氣體中有n(H2O)＝(1.68－1.32)/18＝0.02mol；剩下的1.32g氣體能與Ba(OH)2反應生成白色沉淀5.91g，該氣體為CO2氣體，白色沉淀為BaCO3，n(CO2)＝0.03mol。根據(jù)元素守恒可得X的化學式為2Cu(OH)23CuCO3。(2)可以看成鹽和堿分別與酸的反應即可得到答案。(3)根據(jù)元素守恒配平即可。 【答案】　(1)Cu5(OH)4(CO3)3或2Cu(OH)23CuCO3 (2)Cu5(OH)4(CO3)3＋10H＋===5Cu2＋＋7H2O＋3CO2↑ (3)5CuSO4＋7Na2CO3＋4H2O===Cu5(OH)4(CO3)3↓＋5Na2SO4＋4NaHCO3 【提煉】　本題屬于元素推斷題，考查的是元素化合物的性質。元素推斷題一般解題步驟，第一步定性判斷：通過特殊現(xiàn)象或顏色推測元素種類；第二步定量計算加以證實：計算每種元素所含的物質的量，結合題意信息得出未知物的化學式。保持對數(shù)據(jù)的敏感性一定程度上對判斷元素種類有很大幫助，比如紅色固體3.2g，剛好是銅相對分子質量的0.05倍，而且銅顏色也吻合，包括前面的黑色固體是CuO也吻合。