考点 09 铜及其重要化合物 由于铜的良好导电性以及铜合金、铜的化合物的广泛应用使铜在我国的需求量极大，因此铜在高考中也 一直属于热点考题。但是无论旧教材还是新教材，铜都没有作为独立章节进行介绍，所以复习铜的时候应 该将铜的知识进行整合。然后通过铜的热点题型进行提升。关于铜的热点题型主要包括实验综合题、化工 流程题和物质结构选做题。在实验综合题里铜及其化合物的制备，结晶水化合物中结晶水的测定，其实就 来源于胆矾晶体中结晶水的测定。而化工题里面的矿物的利用多年以来一直是热门考点。由于铜和铁一样 属于副族元素，所以物质结构选做题也比较喜欢考查铜的原子结构、铜元素的配位化合物等。 一、铜的性质及其应用 二、铜的重要化合物 铜的性质及其应用 【知识梳理】 (1)物理性质 铜是紫红色金属，具有良好的导热性、导电性和延展性。 (2)化学性质 反应物 非金 O2 属 Cl2 S 浓硫酸 浓硝酸 稀硝酸 AgNO3、F 氧化 性酸 盐 化学方程式 ① 潮湿的空气中：2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3 ②2Cu＋O22CuO(黑色固体) Cu＋Cl2CuCl2(棕黄色烟) 2Cu＋SCu2S Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag、Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2 eCl3 （3）铜的冶炼 湿法炼铜:Fe+CuSO4 FeSO4+Cu。 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 Cu2S+3SO2+2FeO(炉渣) 2Cu2S+3O2 2Cu2O+2SO2 2Cu2O+Cu2S 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。 电解精炼铜的原理是用粗铜作阳极,失电子变为 Cu2+,用纯铜棒作阴极即可得精铜。 【典例】 某研究小组用废铜粉制取胆矾，设计了如下几个实验方案： 对三个方案进行评价，你认为最好的是哪个方案？为什么？ 【答案】方案(1)：产生污染性气体，且消耗硫酸较多。 方案(2)：消耗能量较多，且步骤复杂。 方案(3)：不产生污染性气体，原料利用率高，节约能源。 因此方案(3)更经济合理。 铜的重要化合物 【知识梳理】 1.铜的氧化物和氢氧化物 氧化铜 氧化亚铜 氢氧化铜 化学 式 状态 化学 CuO Cu2O Cu(OH)2 不溶于水的黑色固体(粉末) CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O；CuO 不溶于水的红色固体 Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋ 不溶于水的蓝色固体 Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋ 性质 ＋H2Cu＋H2O H2O；Cu2O＋H22Cu＋H2O 2H2O；Cu(OH)2CuO＋H2O 2.铜盐 (1)碱式碳酸铜。 碱式碳酸铜的化学式为 Cu2(OH)2CO3,是铜绿的成分,是铜在潮湿的空气中被锈蚀的结果,其受热分解的化学 方程式为 Cu2(OH)2CO3 2CuO+CO2↑+H2O。 (2)硫酸铜。 ①CuSO4·5H2O 为蓝色晶体,俗称胆矾或蓝矾。 ② 无水 CuSO4 为白色粉末,遇水变蓝色(生成 CuSO4·5H2O)。 (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,因此人们根据这一性质用胆 矾、熟石灰、水配成波尔多液,用来杀灭植物的病毒。 【易错辨析】 (1)CuO 是黑色固体，与水反应生成 Cu(OH)2( ) (2)铜锈是铜被空气中的氧气缓慢氧化生成的氧化物( ) (3)无水硫酸铜可用于检验酒精中是否含有水( ) (4)将铜片置于干燥的空气中，不易被腐蚀( ) (5)CuSO4·5H2O 失去结晶水属于物理变化( ) 【答案】(1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)× 【典例】 2. 铜在自然界多以化合态的形式存在于矿石中。常见的铜矿石有：黄铜矿(CuFeS2)、斑铜矿(Cu5FeS4)、辉 铜矿(Cu2S)、孔雀石[CuCO3·Cu(OH)2]。下列说法不正确的是(　　) A．可用稀盐酸除去铜器表面的铜绿 B．硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂 C．工业上常采用电解法制取粗铜 D．在上述几种含铜化合物中，铜的质量分数最高的是 Cu2S 【答案】　C 【解析】 工业上常用电解法精炼铜，用热还原法制取粗铜，C 错误。 3．某研究小组通过实验探究 Cu 及其化合物的性质，下列操作正确且能达到实验目的的是( ) A．将铜丝插入浓硫酸中并加热，反应后再加入水，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 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 【答案】D 【解析】铜丝与浓硫酸反应后，仍有大量浓硫酸存在，不能把水加入反应器中，否则会发生危险，A 项错 误；Cu 与 Cl2 在常温下不反应，需要加热才能发生反应，B 项错误；CuCl2 水解生成的 HCl 易挥发，加热蒸 干能促进 CuCl2 的水解而得不到 CuCl2 固体，C 项错误。 铜及其重要化合物的相互转化 【即时检测】 2．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( ) 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．该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 【答案】C 【解析】解答此题的关键是明确稀硝酸具有酸性和强氧化性，能溶解 CuO、Cu2O 和单质 Cu，因而该实验 结果无法说明 CuO 分解的程度。 3．铜有两种常见的氧化物 CuO 和 Cu2O。某学习小组取 0.98 g(用精密天平测量)Cu(OH)2 固体加热，有铜的 氧化物生成，其质量随温度变化如图甲所示；另外，某同学绘制了三条表示金属氧化物与其所含金属元素 的质量的关系曲线，如图乙所示。 则下列分析正确的是(　　) A．图甲中 a 点和 b 点对应物质的化学式分别为 Cu2O 和 CuO B．图甲整个过程中共生成 0.26 g 水 C．图乙三条曲线中，表示 CuO 和其中所含 Cu 元素质量关系的曲线是 A D．图甲中，a 到 b 的过程中有 0.01 mol 电子发生了转移 【答案】　D 【解析】0.98 g Cu(OH)2 的物质的量为 0.01 mol，若完全分解得 CuO 0.01 mol，质量为 0.8 g；若分解为 Cu2O，则得到 Cu2O 0.005 mol，质量为 0.72 g，A 错误。根据 H 元素守恒，生成 H2O 0.01 mol，质量为 0.18 g，B 错误。CuO 和其中所含铜元素的质量关系为 CuO～Cu 80 64 10 g 8 g 所以 B 曲线符合，C 错误。根据 4CuO2Cu2O＋O2↑，可知 a 到 b 过程中有 0.01 mol e－转移，D 正确。 【真题体验】 1．【2016 年高考上海卷】下列各组混合物，使用氢氧化钠溶液和盐酸两种试 剂不能分离的是（ ） A．氧化镁中混有氧化铝 B．氯化铝溶液中混有氯化铁 C．氧化铁中混有二氧化硅 D．氯化亚铁溶液中混有氯化铜 【答案】D 【解析】A．MgO 是碱性氧化物与 NaOH 不能反应，而 Al2O3 是两性氧化物，可以与 NaOH 发生反应产生 NaAlO2，过滤后洗涤，就得到纯净的 MgO，错误；B．向溶液中加入过量的 NaOH 溶液，氯化铁变为 Fe(OH)3 沉淀，氯化铝变为 NaAlO2，过滤，然后向溶液中加入适量的盐酸，当沉淀达到最大值中，过 滤，得到 Al(OH)3，再分别向两种物质的沉淀中加入适量的盐酸溶解，就得到氯化铝溶液，除去了杂 质，错误；C．二氧化硅是酸性氧化物，可以与 NaOH 发生反应，而氧化铁与 NaOH 不能发生反应。 加入过量的 NaOH，然后过滤洗涤，就得到纯净的氧化铁，错误；D．二者都可以与 NaOH 发生反应， 当再向得到的沉 淀中加入盐酸时，二者都溶解，不能分离、提纯二者，正确。 2．【2015 天津理综化学】下列关于物质或离子检验的叙述正确的是（ ） A．在溶液中加 KSCN，溶液显红色，证明原溶液中有 Fe3+，无 Fe2+ B．气体通过无水硫酸铜，粉末变蓝，证明原气体中含有水蒸气 C．灼烧白色粉末，火焰成黄色，证明原粉末中有 Na+，无 K+ D．将气体通入澄清石灰水，溶液变浑浊，证明原气体是 CO2 【答案】B 【解析】A 项 Fe3+遇 KSCN 会使溶液呈现红色，Fe2+遇 KSCN 不反应无现象，如果该溶液既含 Fe3+，又含 Fe2+，滴加 KSCN 溶液，溶液呈红色，则证明存在 Fe3+但并不能证明无 Fe2+，故 A 项错误；B 项气体通 过无水硫酸铜，粉末变蓝，则发生反应：CuSO4+5H2O═CuSO4·5H2O，CuSO4·5H2O 为蓝色，故可证明 原气体中含有水蒸气，B 项正确；C 项灼烧白色粉末，火焰成黄色，证明原粉末中有 Na+，Na+颜色反 应为黄色，但并不能证明无 K+，因为黄光可遮住紫光，故 K+颜色反应需透过蓝色的钴玻璃滤去黄光 后观察，故 C 项错误；D 项能使澄清石灰水变浑浊的气体有 CO2、SO2 等，故将气体通入澄清石灰水， 溶液变浑浊，则原气体比一定是 CO2，D 项错误；本题选 B。 3．【2015 福建理综化学】纯净物 X、Y、Z 转化关系如右图所示，下列判断正确的是（ ） A．X 可能是金属铜 B．Y 不可能是氢气 C．Z 可能是氯化钠 D．Z 可能是三氧化硫 【答案】A 【解析】A.若 X 是 Cu，Y 是 Cl2，Cu 在 Cl2 燃烧产生的 Z 是 CuCl2，电解 CuCl2 溶液产生 Cu 和 Cl2，符合上 述物质转化关系，正确。B．若 X 是 Cl2，Y 是氢气，氢气在氯气中燃烧产生 Z 是 HCl，电解 HCl 的水溶 液，产生氢气和氯气，符合上述物质转化关系，错误。C．若 Z 是氯化钠，则 X、Y 分别是 Na 和 Cl2 中 的一种；电解氯化钠水溶液会产生氢气、氯气、氢氧化钠，不能产生