第4单元 铜的获取及应用
(时间：45分钟)
[基础过关题]
1．金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的应用。下列关于金属的一些说法不正确的是 ( )
A．合金的性质与其成分金属的性质不完全相同
B．工业上金属Mg、Cu都是用热还原法制得的
C．金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子
D．越活泼的金属越难冶炼
解析 合金的化学性质与成分金属的化学性质相似，物理性质略有不同，A正确；Mg在工业上用电解法冶炼，Cu用热还原法冶炼，B错误；金属冶炼的实质是Mn＋＋ne－===M，C正确；金属越活泼，则金属离子的氧化性越弱，越难被还原，D正确。
答案 B
2．下列关于金属的冶炼方法叙述不正确的是 ( )
解析 钠一般是由电解熔融NaCl的方法来制取，而电解饱和食盐水得到的是NaOH、H2和Cl2。同时注意，此题易误选C，一般认为铁是由CO还原Fe2O3制得，但在实际生活中，在铁轨焊接等方面时，是用铝热反应来制取的。 答案 D
3．在电子工业中，制印刷电路时，常用氯化铁溶液作为铜的腐蚀液，该过程发生的反应为：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2。该反应利用了铜的 ( )
A．氧化性
C．导电性 B．还原性 D．导热性
解析 在反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2中，铜的化合价由0价升高到＋2价，被氧化，做还原剂。
答案 B
4．氢氧化铜和碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]均可溶于盐酸转化为氯化铜。在高温下这两种化合物均能分解生成氧化铜。溶解25.25 g的上述混合物，恰好消耗1.0 mol·L－1盐酸500 mL。灼烧等量的上述混合物，得到的氧化铜质量为( )
A．15 g
C．30 g B．20 g D．35 g
解析 CuCl2～CuO～2HCl可知
1n(CuO)＝21.0 mol/L×0.5 L＝0.25 mol
m(CuO)＝0.25 mol×80 g/mol＝20 g。
答案 B
5．硝酸铜是一种重要的工业产品，化学上有很多方法可以制取硝酸铜：①将铜溶于硝酸中、②先将铜与O2反应生成CuO，再溶于硝酸中、③将铜溶于N2O4的乙酸乙酯(溶剂，不参加反应)溶液中生成硝酸铜和一氧化氮。下列认识或判断错误的是 ( )
A．方法③是最经济和环保的
B．方法①中，若从经济和环保的角度考虑，用稀硝酸比用浓硝酸好
C．方法②需要消耗能源，对环境不产生污染
D．方法③中N2O4既是氧化剂又是还原剂
解析 ①、③都生成污染性气体，②不生成污染性气体且HNO3全部转化为Cu(NO3)2。
答案 A
6．CuSO4是一种重要的化工原料，其有关制备途径及性质如下图所示。下列说法正确的是 ( )
A．相对于途径②，途径①更好地体现了绿色化学思想
B．Y可以是葡萄糖溶液
C．X可能是SO2和SO3的混合气体
D．将CuSO4溶液蒸发，利用余热蒸干，可制得胆矾晶体
解析 途径①中会产生有毒物质SO2而途径②不会，A错误；CuSO4与过量NaOH溶液反应会生成新制Cu(OH)2悬浊液，葡萄糖溶液能还原新制Cu(OH)2悬浊液生成Cu2O，B正确；CuSO4热分解过程中，铜元素价态降低，故必有化合价升高的元素，CuSO4中只有氧元素的化合价能升高，故X中必有O2，C错误；D项操作会导致开始得到的胆矾晶体失去结晶水，D错误。 答案 B
[应试提升题]
7．某同学设计了如下实验测量m g铜银合金样品中铜的质量分数：
下列说法中不正确的是 ( )
A．合金的熔点比其成分金属低，通常比成分金属具有更优良的金属特性
B．铜银都能与稀硝酸反应，收集到的V L气体可能全为NO
C．操作Ⅰ是过滤，操作Ⅱ是洗涤，操作Ⅲ应是烘干
D．根据反应收集到的气体体积可以计算铜和银的质量分数
解析 解答本题要注意以下两点：(1)没有告诉硝酸的浓度，合金与硝酸反应放出的气体中可能含有NO2；(2)W g固体应该是干燥纯净的AgCl，由此确定三步操作。
答案 D
H＋
8．已知酸性条件下有如下反应：2Cu=====Cu2＋＋Cu。由于反应温度不同，用＋
氢气还原氧化铜时，可能产生Cu或Cu2O，两者都是红色固体。一同学对某次用氢气还原氧化铜实验所得的红色固体产物做了验证，实验操作和实验现象记录如下：
( ) 由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物是
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还原CuO生成红色固体，可能是Cu和Cu2O中的一种或两种，产物中加入稀H2SO4溶液变蓝和得到红色固体，证明产物中含Cu2O，在酸性条
H件下2Cu=====Cu2＋＋Cu，故不能证明产物中是否含有Cu。 ＋＋
答案 D
9．部分氧化的Fe-Cu合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共5.76 g，经如下处理：
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2.24 g
C．样品中CuO的质量为4.0 g
D．V＝896 mL
解析 根据题意，3.2 g滤渣一定是铜，而铜与Fe3＋不共存，故A中无Fe3＋则A项错误；最后的3.2 g固体为Fe2O3，其中Fe元素的质量为2.24 g，B项
正确；样品中Cu元素和O元素共5.76 g－2.24 g＝3.52 g，则C项错误；2.24 g Fe元素不可能全是单质，故标准状况下生成的H2的体积小于896 mL，D项错误。
答案 B
10．铜器长期暴露在潮湿空气中，它的表层往往含有“铜绿”(碱式碳酸铜)，它受热易分解。为了从铜绿中制得铜，并测定铜绿在混合物中质量分数，把铜绿样品放在试管中，与通入的纯净氢气在加热条件下发生反应，实验装置如下图。
请回答下列有关问题：
(1)A处应选用下列装置中的____________(填写序号)(铁架台已省去)。选用的理由是___________________________________________________
_________________________________________________________________。
(2)反应开始前，对整个实验装置必须进行的操作是_____________________；反应进行时，最好先__________________，反应完毕后，若不改变原装置的连接，应先________________，再________________，这样做的理由是________________，待试管冷却后再________，实验过程中观察到试管底部的现象是__________________。
(3)要测定铜绿在混合物中的质量分数，除需知道样品质量外还需测定的实验数据是________________________________________。
△△解析 实验原理是：Cu2(OH)2CO3=====2CuO＋CO2↑＋H2O，CuO＋H2=====
Cu＋H2O。(1)A处给固体加热，又要用氢气还原氧化铜，将两个实验合二为一，选择丙；理由为：一是加热固体有水生成，试管口必须向下倾斜；二是氢气还原氧化铜，氢气要通入试管底部，便于排尽装臵内空气。(2)反应前除称量样品质量外，还要检查装臵气密性，称量D(含氢氧化钠溶液)质量。反应进行时，要先通气，后加热。反应完毕后，要先将B中的导气管升高至离开液面，再熄灭酒精灯，以防止液体倒流。继续通入氢气至试管冷却，防止赤热铜被氧化生成氧化铜。实验过程中可以观察到：试管内固体由绿色变成黑色，最后变成亮红色。(3)要测定样品中铜绿质量分数，需要测定样品质量，和D装臵实验前和实验后质量，D溶液净增质量等于吸收的二氧化碳质量，根据二氧化碳质量求铜绿质量。注意：A 铜绿中含有铜，不能根据反应后铜的质量计算铜绿质量；B、加热铜绿和氢气还原氧化铜都产生水，故不能根据
B、C增重质量，即反应生成水的质量来计算铜绿的质量分数。
答案 (1)丙 因反应有水生成，试管口应略向下倾斜，低于试管底部，防止冷凝水倒流到试管底部而使试管炸裂；通入氢气的导管应通入试管底部，有利于排尽装置内空气 (2)称量样品质量，检查装置气密性，称量装置D(含氢氧化钠溶液)质量 通入氢气后加热 撤去导气管 熄灭酒精灯 防止硫酸倒流 停止通氢气 固体由绿色变成黑色，最后变成光亮的红色
(3)实验前后装置D的质量
11．氧化铁和氧化亚铜都是红色粉末，常用作颜料。某校一化学实验小组通过实验来探究一红色粉末是Fe2O3或Cu2O或二者混合物。探究过程如下： 查阅资料：
Cu2O是一种碱性氧化物，溶于稀硫酸生成Cu和CuSO4，在空气中加热生成CuO。
提出假设：
假设1：红色粉末是Fe2O3。
假设2：红色粉末是Cu2O。
假设3：红色粉末是Fe2O3和Cu2O的混合物。
设计探究实验：
取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中再滴加KSCN试剂。
(1)若假设1成立，则实验现象是_____________________________。
(2)若滴加KSCN试剂后溶液不变血红色，则证明原固体粉末中一定不含氧化铁。你认为这种说法合理吗？__________。简述你的理由：(不需写出反应的化学方程式)____________________________________________________。
(3)若固体粉末完全溶解无固体存在，滴加KSCN试剂时溶液不变血红色，则证明原固体粉末是________，写出发生反应的离子方程式________________ _________________________________________________。
解析 (1)Fe3＋可与SCN－生成血红色物质。(2)不合理，若是两者的混合物，因Cu2O可与稀硫酸作用生成Cu，Cu可将Fe3＋还原为Fe2＋，Fe2＋不能与SCN－反应生成血红色络合物。(3)结合(2)的分析可知粉末一定是两者的混合物，否则若是Fe2O3，会出现血红色；若是Cu2O一定有沉淀。
答案 (1)固体完全溶解，溶液呈血红色
(2)不合理 当原固体粉末为Fe2O3和Cu2O的混合物时，加入稀H2SO4后产生的Fe3＋与Cu反应生成Fe2＋，滴加KSCN溶液后也不变血红色
(3)Fe2O3和Cu2O的混合物 Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O、2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
12．(金华联考)某化学研究性学习小组设计实验探究铜的常见化学性质，过程设计如下。
提出猜想
问题1：在周期表中，铜与铝的位置很接近，铜不如铝活泼，氢氧化铝具有两性，氢氧化铜也有两性吗？
问题2：铁和铜都有变价，一般情况下，正二价铁的稳定性小于正三价的铁，正一价铜的稳定性也小于正二价的铜吗？
问题3：氧化铜有氧化性，能被H2、CO还原，它也能被氮的某种气态氢化物还原吗？
实验探究
Ⅰ.解决问题1
(1)需用到的药品除铜、铝、1 mol·L－1 CuSO4溶液、稀H2SO4外还需________ ____________ (填试剂的化学式)溶液。
(2)配制1 mol·L－1 CuSO4溶液250 mL，选用的仪器除烧杯、托盘天平、玻璃棒、量筒、胶头滴管外，还有______________________(填仪器名称)。
(3)为达到实验目的，你认为应进行哪些相关实验？
实验内容和步骤：
①Cu与稀H2SO4反应；
②_____________________________________________________________ ________________________________________________________________； ③________________________________________________________________ _________________________________________________________________。 Ⅱ.解决问题2
取一定量制得的氢氧化铜固体，于坩埚中灼烧，当温度达到80～100 ℃得到黑色固体粉末；继续加热至1 000 ℃以上，黑色粉末全部变成红色粉末氧化亚铜；取适量红色氧化亚铜粉末于洁净试管中，加入过量的稀硫酸(或盐酸)，得到蓝色溶液，同时观察到试管底部还有红色固体存在。根据以上实验现象回答问题。
(1)写出氧化亚铜与稀硫酸(或盐酸)反应的离子方程式：
________________________________________________________________。
(2)从实验Ⅱ可得出的结论是________________________________________ __________________________________________________________________ ________________________________________________________________。 Ⅲ.解决问题3
设计如下装置(夹持装置未画出)：
当氮的某种气态氢化物(X)缓缓通过灼热的氧化铜时，观察到氧化铜由黑色变成了红色，无水硫酸铜变成蓝色，生成物中还有一种无污染的气体Y；将X通入灼热的CuO燃烧管完全反应后，消耗0.01 mol X，测得B装置增重0.27 g，并收集到0.14 g单质气体Y。
(1)研究小组同学验证燃烧管生成的红色物质是铜，你认为他们验证的方法是__________________________________________________________________ _________________________________________________________________。
(2)X气体的摩尔质量是________。
(3)C中发生反应的化学方程式为_____________________________________ _________________________________________________________________。 解析 Ⅰ.(1)验证氢氧化铜具有两性，也就是验证其既能溶于酸溶液，又能溶于碱溶液，故还需NaOH溶液。(2)配制一定物质的量浓度的溶液，最重要的仪器就是容量瓶，注意容量瓶的规格必须是250 mL。(3)根据(1)的分析可知，进行本实验需先制备Cu(OH)2，然后分别与稀硫酸、NaOH溶液反应。
Ⅱ.(1)根据信息，Cu＋在酸性溶液中不稳定，可发生歧化反应，生成单质Cu和Cu2＋。结合氧化还原反应中得失电子守恒及原子守恒即可完成反应的离子方程式。
Ⅲ.(1)根据实验Ⅱ的信息，可用稀硫酸(或盐酸)验证红色物质是铜。因为铜不溶于稀硫酸，而氧化亚铜溶于稀硫酸，得到蓝色溶液。(2)设X的化学式为NaHb，反应的化学方程式为CuO＋NaHb―→Cu＋H2O＋N2(未配平)。根据题意，NaHb、H2O、N2的物质的量分别为0.01 mol、0.015 mol、0.005 mol，三者物质的量之比为2∶3∶1。假定NaHb、H2O、N2的化学计量数分别为2、3、1，结合原子守恒将化学方程式配平可知a＝1、b＝3，故X为NH3，其摩尔
△质量为17 g·mol－1。(3)根据(2)可写出反应的化学方程式：2NH3＋3CuO=====
3Cu＋3H2O＋N2。
答案 Ⅰ.(1)NaOH (2)250 mL容量瓶
(3)②用CuSO4溶液和NaOH溶液反应制Cu(OH)2
③将Cu(OH)2分别与稀硫酸、NaOH溶液反应
Ⅱ.(1)Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O
(2)80～100 ℃时，Cu2＋稳定；1 000 ℃以上Cu＋稳定；在酸性环境中Cu2＋稳定，Cu＋不稳定
Ⅲ.(1)将红色物质置于稀硫酸中，若溶液不变蓝，则说明红色物质为Cu
△(2)17 g·mol－1 (3)2NH3＋3CuO=====3Cu＋3H2O＋N2