近年高三化学一轮复习 专题3 第4单元 铜的获取与应用 金属冶炼教师用书 苏教版(2021年整理)

2018高三化学一轮复习专题3 第4单元铜的获取与应用金属冶炼教师用书苏教版
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第四单元铜的获取与应用金属冶炼
考纲定位考情播报
1。

了解合金的概念及其重要应用.
2。

掌握金属铜及其重要化合物的主要性质及应用。

3。

了解铜及其重要化合物的制备方法。

4。

了解常见金属的活动性顺序和常见金属的冶炼方
法.
2016·全国甲卷T13(C)/全国丙卷
T7(B)
2015·全国卷ⅠT10(B、D)
2014·全国卷ⅠT8(D)/全国卷
ⅡT9(A、D)
考点1｜铜及其化合物的性质及其应用
[基础知识自查]
1．铜的主要性质
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式:
①化学方程式：2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2（OH）2CO3。

②化学方程式:2Cu＋S错误!Cu2S。

③与氧化性酸反应
a．与浓硫酸共热的化学方程式：Cu＋2H2SO4（浓）错误!CuSO4＋SO2↑＋2H2O；
b．与稀硝酸反应的离子方程式：3Cu＋8H＋＋2NO错误!===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O；
c．与浓硝酸反应的离子方程式：Cu＋4H＋＋2NO错误!===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O。

④与盐溶液反应
a．与硝酸银溶液反应的离子方程式:Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋；
b．与FeCl3溶液反应的离子方程式：Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋。

2．铜的重要化合物的性质及其应用
(1）
(2）氢氧化铜——蓝色难溶物，是一种弱碱。

（3)铜盐
①C u2(OH)2CO3
Cu2（OH）2CO3的名称为碱式碳酸铜，呈绿色,是铜锈的主要成分，受热易分解的方程式为Cu2（OH）2CO3△,2CuO＋H2O＋CO2↑。

②CuSO4
a．CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾或胆矾。

受热或遇浓H2SO4，蓝色晶体变为白色粉末。

b．无水CuSO4遇水变蓝色（生成CuSO4·5H2O)，可作为水或水蒸气的检验试剂。

③铜盐的毒性
铜盐溶液有毒，主要是因为铜离子能与蛋白质作用,使蛋白质变性失去生理活性,因此人们利用这一性质用胆矾、熟石灰、水配成了波尔多液，用来杀灭植物的病毒.
[应用体验]
1．铜和Cu2O的颜色相近，如何证明Cu中含有Cu2O?
[提示]取样品少许于试管中，加入稀H2SO4,若溶液呈蓝色则说明含有Cu2O.
2．向含有2 mol H2SO4的浓H2SO4中加入足量的Cu共热,充分反应可生成1 mol SO2吗？为什么？
[提示］不能生成1 mol SO2.因为浓H2SO4变成稀H2SO4后不再反应.
[考点多维探究]
角度1 铜及其化合物的性质与应用
1．(2016·成都诊断）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( )
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;无
B铜表面易形成致密的氧化膜铜制容器可以盛放浓硫
酸
Ⅰ对；Ⅱ对；有
C向硫酸铜溶液中通入少量氨把铜丝放在酒精灯火焰Ⅰ对；Ⅱ对;有
气,有蓝色沉淀产生，过滤后
灼烧滤渣，最后变成黑色固体
上灼烧，铜丝表面变黑
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
24
陈述Ⅰ、Ⅱ无因果关系;D项，陈述Ⅰ为化学变化。

]
2．下列有关铜的化合物的性质的叙述中正确的是（)
A．CuSO4变成CuSO4·5H2O是化学变化
B．一定条件下，新制的Cu（OH）2悬浊液能与葡萄糖反应但不能与乙酸反应
C．常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中,观察CuCl2的生成
D．将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，得到无水CuCl2固体
A[B项，Cu(OH）2与乙酸发生中和反应;C项，Cu与Cl2反应需要点燃或加热；D项，CuCl2在蒸干过程中水解生成Cu（OH）2.］
3．已知CuO经高温灼烧生成Cu2O，Cu2O与H＋发生反应:Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。

将经高温灼烧后的CuO样品投入足量的热的稀硝酸溶液中，下列有关说法中正确的是（)
【导学号：37742071】A．如果溶液变为蓝色，同时有紫红色固体出现，说明样品全部生成Cu2O
B．溶液中最终可能有紫红色固体出现
C．这种实验的结果无法说明CuO分解的程度
D．如果溶液中出现蓝色，最终没有紫红色固体出现,说明CuO没有分解
C［Cu2O的检验不能用稀HNO3，HNO3能氧化Cu2O为Cu2＋。

]
铜及其化合物的颜色
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4．（2017·重庆模拟）CuSO4是一种重要的化工原料，其有关制备途径及性质如图所示.下
列说法正确的是（)
【导学号：37742072】
A．相对于途径①③，途径①更好地体现了绿色化学思想
B．途径①发生的反应可能是3Cu＋2HNO3＋3H2SO4===3CuSO4＋2NO↑＋4H2O
C．将CuSO4溶液蒸发，利用余热蒸干,可制得胆矾晶体
D．1 mol CuSO4在1 100 ℃所得混合气体X为SO3和O2,其中O2可能为0。

75 mol
B［A项，途径①有污染气体NO生成，不能更好地体现绿色化学思想；C项,胆矾晶体不能通过蒸干得到，应冷却结晶，过滤得到；D项，1 mol CuSO4被还原成Cu2O转移1 mol电子,应得氧气0.25 mol，错误.］
5．（2016·全国名校联盟百校联考)某实验小组利用Fe2O3、Cu2O的混合物制取较纯净的胆矾（CuSO4·5H2O)，实验方案如图所示：
（1）稀硫酸溶解混合物时发生反应的离子方程式为
Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O、___________________________________
_______________________________________________________________、
_____________________________________________________________。

(2)加H2O2的目的是________________,其反应的离子方程式为_____________________________________________________________。

（3)溶液乙中加入适量CuO时发生反应的离子方程式为
_____________________________________________________________。

(4)操作Ⅰ主要包括________、________、过滤、洗涤、晾干等步骤。

［解析］（1）Fe2O3、Cu2O中加入过量酸,Fe2O3生成Fe3＋，Cu2O生成Cu和Cu2＋，Fe3＋又氧化Cu为Cu2＋；(2)溶液甲中含有Fe2＋，加H2O2的目的就是氧化Fe2＋为Fe3＋；（3）加入CuO的目的是调节pH，使Fe3＋水解成Fe（OH）3而除去。

［答案］（1)Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋
(2）氧化Fe2＋为Fe3＋H2O2＋2H＋＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2H2O
(3）3CuO＋2Fe3＋＋3H2O===2Fe（OH)3＋3Cu2＋
(4)蒸发浓缩冷却结晶
废铜利用的思维模式
考点2| 金属的冶炼-—铁、铜的获取
[基础知识自查]
1．铁、铜在自然界中的存在
铁和铜在自然界中主要以化合态的形式存在。

常见的铁矿有磁铁矿（主要成分为Fe3O4）、赤铁矿（主要成分为Fe2O3）等,常见的铜矿有黄铜矿（主要成分为CuFeS2）、孔雀石［主要成分为CuCO3·Cu(OH)2］等。

此外铁在自然界中还以游离态的形式存在于陨铁中。

自然界中也存在少量的单质铜.
2．铁的冶炼
(1)原料:铁矿石、焦炭、空气、石灰石等。

(2)设备：炼铁高炉.
(3）反应原理：用还原剂将铁从其化合物中还原出来.
(4)工艺流程:从高炉下方鼓入空气与焦炭反应产生CO2并放出大量的热量；CO2再与灼热的焦炭反应，生成CO；CO在高温下将氧化铁还原为金属铁.有关反应化学方程式：
①C＋O2错误!CO2;
②C＋CO2错误!2CO;
③3CO＋Fe2O3错误!2Fe＋3CO2.
（5）铁矿石中SiO2的除去涉及的炉渣反应有CaCO3错误!CaO＋CO2↑，CaO＋SiO2错误!CaSiO3。

3．铜的制备与精炼
工业上主要采用高温冶炼黄铜矿（主要成分是CuFeS2)的方法获得铜.用这种方法冶炼得到的铜，含铜量为99。

5％～99.7％，还含有Ag、Au、Fe、Zn等杂质。

要达到电气工业生产用铜的要求，这种由黄铜矿高温冶炼得到的铜还必须经过电解精炼，电解精炼得到的铜，含铜量高达99.95％～99.98％。

4．常见冶炼方法
(1）电解法—-K～Al
Na：2NaCl（熔融）错误!2Na＋Cl2↑；
Mg：MgCl2(熔融)错误!Mg＋Cl2↑；
Al：2Al2O3（熔融)错误!4Al＋3O2↑.
（2）热还原法——Zn～Cu
高炉炼铁：3CO＋Fe2O3错误!2Fe＋3CO2；
铝热反应制铬：2Al＋Cr2O3错误!2Cr＋Al2O3；
焦炭还原铜：C＋2CuO错误!2Cu＋CO2↑。

(3)热分解法——Hg、Ag
Hg：2HgO错误!2Hg＋O2↑；
Ag：2Ag2O错误!4Ag＋O2↑。

（4）湿法冶金——从溶液中制备金属
Cu：Fe＋CuSO4===CuSO4＋Cu
[考点多维探究］
角度1 铁、铜的冶炼与应用
1．铁的氧化物有多种用途.请回答下面有关问题：
(1)赤铁矿的主要成分是Fe2O3，是工业炼铁的主要原料之一。

写出由Fe2O3制得单质铁的化学方程式______________________________________________
_____________________________________________________________。

某赤铁矿除了含Fe2O3之外，还含有少量的SiO2和Al2O3。

将试样溶于NaOH溶液，充分反应后过滤,即可得到较纯净的Fe2O3。

该过程中发生反应的离子方程式是______________________________________________________________
_____________________________________________________________。

（2）Fe2O3可以与铝粉组成铝热剂用于焊接钢轨或定向爆破。

某同学猜测，该反应所得熔融物中含有Fe2O3。

他设计如下实验来验证自己的猜想：取少量试样,加入足量稀盐酸,然后滴加
KSCN溶液，若出现血红色,证明含有Fe2O3。

否则，不含有Fe2O3。

你认为该方案合理吗？为什么？
_______________________________________________________________
_____________________________________________________________。

【答案】（1)Fe2O3＋3CO错误!2Fe＋3CO2（答案合理即可）
SiO2＋2OH－===SiO错误!＋H2O、Al2O3＋2OH－===2AlO错误!＋H2O
(2)不合理。

因为Fe3＋能跟铝热反应生成的Fe反应生成Fe2＋，Fe2＋与SCN－反应时不会出现血红色（答案合理即可）
2．铜在自然界存在于多种矿石中，如：
【导学号:37742073】矿石名称黄铜矿斑铜矿辉铜矿孔雀石
主要成分CuFeS2Cu5FeS4Cu2S CuCO3·Cu(OH）2
(1)上表所列铜化合物中，铜的质量百分含量最高的是________。

（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＋Cu2S错误!6Cu＋SO2↑，反应的氧化剂是________.
（3)SO2尾气直接排放到大气中造成环境污染的后果是________；处理该尾气可得到有价值的化学品,写出其中1种酸和1种盐的名称________。

(4)黄铜矿熔炼后得到的粗铜含少量Fe、Ag、Au等金属杂质，需进一步采用电解法精制。

请简述粗铜电解得到精铜的原理：_______________________________________________________________
_____________________________________________________________。

［解析](2）Cu2O、Cu2S的Cu由＋1价被还原为0价，作氧化剂;Cu2S的S由－2价被氧化为＋4价,作还原剂.(3）处理SO2尾气一般为循环制备硫酸,或用氨水吸收，最后可得到（NH4)2SO4等化学品。

[答案]（1）Cu2S （2)Cu2O和Cu2S
(3)形成酸雨硫酸、硫酸铵
(4）通电池中，粗铜作阳极，纯铜作阴极,电解质为硫酸铜溶液。

阳极上发生氧化反应，Cu失去电子，使Cu单质变为Cu2＋进入溶液中：Cu－2e－===Cu2＋；阴极上发生还原反应，Cu2＋得到电子在阴极上析出Cu单质：Cu2＋＋2e－===Cu，从而达到精制Cu的目的
铜的冶炼“三方法"
（1)湿法炼铜：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu.
（2）高温炼铜:工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜)：
2CuFeS2＋4O2错误!Cu2S＋3SO2＋2FeO（炉渣)
2Cu2S＋3O2错误!2Cu2O＋2SO2
2Cu2O＋Cu2S错误!6Cu＋SO2↑
粗铜中铜的含量为99.5%～99.7%，主要含有Ag、Zn、Fe、Au等杂质,粗铜通过电解精炼可得到纯度达99。

95％~99。

98％的铜。

(3)生物炼铜：“吃岩石的细菌”能耐受铜盐的毒性，并能利用空气中的氧气氧化硫化铜矿石，然后把不溶性的硫化铜转化为可溶性的硫酸铜。

生物炼铜的优点:a。

成本低；b。

污染小；c。

反应条件简单;d.含量（品位)很低的矿石也可以被利用。

角度2 金属冶炼方法的分析
3．下列有关金属的工业制法中正确的是( )
A．制钛：用金属钠置换氯化钛（TiCl4)溶液中的钛
B．炼铁：用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物
C．制钠：用海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液
D．制镁：用Al和MgO在高温下发生铝热反应制Mg
B[A项，Na与TiCl4溶液中的H2O反应,不能置换出Ti;C项，电解纯净NaCl溶液得不到Na;D项，铝热反应不能制取Mg,Mg比Al活泼。

］
4．（2017·日照模拟)下列说法中正确的是( )
A．氯化铝是一种电解质，可用电解法制铝
B．工业上通过电解氯化钾溶液制备金属钾和氯气
C．工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al涉及氧化还原反应
D．MgCl2（aq）错误!Mg（OH)2错误!MgO错误!Mg，在给定条件下能实现
C［A项,AlCl3熔化不电离，电解AlCl3熔融物不导电，不能生成Al；B项，电解KCl溶液不能生成K；D项，MgO熔点很高,制Mg时不是电解MgO而是电解MgCl2。

］
金属冶炼与金属活动性顺序表的关系
[课堂小结·反馈达标1＋1] 全新理念探究高考明确考向1．一组判断，展示高考易误点
【导学号：37742074】（1)(2016·全国甲卷)除去Cu粉中混有CuO的操作是加入稀HNO3溶解，过滤、洗涤、干燥。

( ）（2）(2016·全国丙卷)铁比铜金属性强的实际应用是FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板.
（)
(3)（2015·全国卷Ⅰ)将铜粉加入1。

0 mol·L－1Fe2(SO4)3溶液中,现象是溶液变蓝、有黑色固体出现. （)
(4)(2014·全国卷Ⅱ)铝与Fe2O3发生铝热反应后固体物质增重。

( ）
（5）(2014·全国卷Ⅱ）H2通过灼热的CuO粉末,反应后固体物质增重。

( )
（6)(2014·全国卷Ⅰ）FeCl3溶液可用于铜质印刷线路板制作的原理是FeCl3能从含Cu2＋的溶液中置换出铜。

（)（7)(2015·四川高考)CuSO4溶液中通入CO2气体产生蓝色沉淀。

( ）
(8）(2015·四川高考)CuSO4溶液与H2S反应的离子方程式为Cu2＋＋S2－===CuS↓。

（)（9）（2015·天津高考）气体通过无水CuSO4粉末变蓝，证明原气体中含有水蒸气.
( )（10）浓HNO3中加入过量的Cu，反应生成的气体有NO2和NO。

( )
(11)用稀盐酸除去铜锈的离子方程式为CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O。

（)
(12）镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物，可作储氢材料。

( )
［答案]（1)×（2)×(3)×(4)×(5)×（6)×（7）×(8）×(9)√(10）√(11)×(12）√
2．一题串知，覆盖高考考什么
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（2017·郑州模拟)某化学兴趣小组用只含有铝、铁、铜的工业合金制取纯净的氯化铝溶液、绿矾晶体（FeSO4·7H2O）和胆矾晶体，其实验方案如图所示:
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(1）合金属于________(填“纯净物”或“混合物”），与足量稀H2SO4、NaOH溶液反应的离子方程式为______________________________________________
_____________________________________________________________。

[考查合金的组成与性质］
(2)方案中途径②的离子方程式_____________________________________,
D中加入适量盐酸的离子方程式为__________________________________
_____________________________________________________________。

［考查铝及其化合物的性质]（3）滤渣F为________,途径③、④的化学方程式分别为
_______________________________________________________________、
_______________________________________________________________，
途径③④相比,途径________更好，理由是
___________________________________________________________
____________________________________________________________。

[考查Cu及其化合物的性质]（4）CuSO4溶液中获得胆矾的操作为____________________________，洗涤、自然干燥。

［考查溶液的结晶方法] (5）写出CuO与Al、H2反应的化学方程式为_________________________________________________________________________________ _____________________________________________、________
___________________________________________________________________。

［考查Cu的冶炼］(6）Cu在潮湿的空气中放置较长时间，最后得到绿色的铜锈,其化学式为_____________________________________________________________。

[考查Cu的性质] [答案](1)混合物2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑、Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO错误!＋3H2↑
(2)AlO错误!＋CO2＋2H2O===Al(OH）3↓＋HCO错误!Al(OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
（3）Cu Cu＋2H2SO4(浓)错误!CuSO4＋SO2↑＋2H2O
2Cu＋O2＋2H2SO4错误!2CuSO4＋2H2O ④
④相对③来说H2SO4的利用率高且无污染
（4)蒸发浓缩，冷却结晶、过滤
(5）3CuO＋2Al错误!3Cu＋Al2O3CuO＋H2错误!Cu＋H2O
（6)Cu2（OH）2CO3。