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2022届高考化学一轮复习讲义学案第3章 课题11 金属材料与金属矿物的开发利用
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这是一份2022届高考化学一轮复习讲义学案第3章 课题11 金属材料与金属矿物的开发利用，共18页。学案主要包含了单质铜，铜的重要化合物，非选择题等内容，欢迎下载使用。
学习任务1 铜及其重要化合物
一、单质铜
1．物理性质：紫红色固体，具有良好的延展性、导热性和导电性。
2．化学性质
(1)常温下，铜在干燥的空气中性质稳定，但在潮湿的空气里会被锈蚀，在其表面逐渐形成一层绿色的铜锈。化学方程式为2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3。
(2)写出下列化学方程式。
铜在空气中加热：2Cu＋O2eq \(=====,\s\up7(△))2CuO；
铜丝在硫蒸气中反应：2Cu＋Seq \(=====,\s\up7(△))Cu2S。
二、铜的重要化合物
1．Cu(OH)2的性质及应用
Cu(OH)2：蓝色不溶于水的固体。
2．Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，是铜绿、孔雀石的主要成分，受热分解可生成黑色的氧化铜，化学方程式：Cu2(OH)2CO3eq \(=====,\s\up7(△))2CuO＋CO2↑＋H2O；可溶于稀硫酸，离子方程式：Cu2(OH)2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O。
3．黑色氧化铜在高温下分解为红色的Cu2O，化学方程式为4CuOeq \(=====,\s\up7(高温))2Cu2O＋O2↑。
4．蓝色的硫酸铜晶体受热分解为白色的硫酸铜粉末，化学方程式为CuSO4·5H2Oeq \(=====,\s\up7(△))CuSO4＋5H2O。
(1)CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾。
(2)无水CuSO4为白色粉末，遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)，可作为水的检验依据，但无水CuSO4不能做干燥剂。
铜盐的毒性
铜盐溶液有毒，是因为铜离子能使蛋白质变性从而失去生理活性，故可利用胆矾、熟石灰、水配成波尔多液，用来杀灭植物的病毒。
5．红色的Cu2O与稀盐酸反应，溶液变蓝，同时生成红色的单质铜，离子方程式为Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)(2019·高考全国卷Ⅱ，11A)向CuSO4 溶液中加入足量Zn粉，溶液蓝色消失：Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4。( )
(2)(2018·高考全国卷Ⅲ，10A)用稀硫酸和锌粒制取H2时，加几滴CuSO4溶液以加快反应速率。( )
(3)(2017·高考全国卷Ⅲ，13B)向含较高浓度Cl－的溶液中加入Cu和CuSO4，生成CuCl沉淀而除去Cl－的反应为Cu＋Cu2＋＋2Cl－===2CuCl。( )
(4)加入稀硝酸溶解，过滤、洗涤、干燥，可除去Cu粉中混有的CuO。( )
(5)将铜丝插入稀硝酸中，反应的离子方程式为Cu＋4H＋＋2NOeq \\al(－,3)===Cu2＋＋2NO2↑＋H2O。( )
答案：(1)√ (2)√ (3)√ (4)× (5)×
2．(2017·浙江4月选考)Cu2O与稀硫酸反应的离子方程式是____________________；
加热条件下氨被CuO氧化成一种气体单质，写出该反应的化学方程式：____________。
答案：Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O 3CuO＋2NH3eq \(=====,\s\up7(△))3Cu＋N2＋3H2O
铜及其化合物的性质及转化
科学探究与创新意识、变化观念
1．(2020·江淮十校第二次联考)下列实验探究Cu及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是( )
A．将铜粉和硫粉混合均匀并加热以制取CuS
B．向Cu与过量浓硫酸反应后的试管中加水以观察CuSO4 溶液的颜色
C．向CuSO4溶液中加入适量的NaOH，过滤、洗涤并收集沉淀充分灼烧以制取CuO
D．在淀粉溶液中加入适量稀硫酸微热水解，再加入少量新制Cu(OH)2悬浊液并加热，产生砖红色沉淀
解析：选C。硫的氧化性较弱，只能将铜氧化为＋1价生成Cu2S，A项错误；稀释铜与过量的浓硫酸反应后的溶液，应将反应后的试管中的物质缓慢加入水中，并不断搅拌，B项错误；CuSO4与NaOH溶液反应生成Cu(OH)2沉淀，过滤、洗涤、灼烧后可得CuO，C项正确；淀粉水解后应先加NaOH溶液至溶液呈碱性，然后加入新制Cu(OH)2悬浊液并加热，才会产生砖红色沉淀，D项错误。
2．(双选)(2020·山东省实验中学高三诊断改编)氯化亚铜(CuCl)是白色粉末，微溶于水，酸性条件下不稳定，易生成金属Cu和Cu2＋。某小组拟热分解CuCl2·2H2O制备CuCl，并进行相关探究。下列说法正确的是( )
A．制备CuCl时产生的Cl2可以回收循环利用，也可以通入饱和NaCl溶液中除去
B．Cu2(OH)2Cl2 在200 ℃时反应的化学方程式为Cu2(OH)2Cl2eq \(=====,\s\up7(200 ℃))2CuO＋2HCl↑
C．X气体是HCl，目的是抑制CuCl2·2H2O在加热过程中发生水解
D．CuCl与稀硫酸反应的离子方程式为2CuCl＋4H＋＋SOeq \\al(2－,4)===2Cu2＋＋2Cl－＋SO2↑＋2H2O
解析：选BC。制备CuCl时产生的Cl2可以转化为HCl，回收循环利用，Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度小，不能被吸收除去，A错误；Cu2(OH)2Cl2加热至200 ℃时生成CuO，结合原子守恒可知，还生成HCl，则化学方程式为Cu2(OH)2Cl2eq \(=====,\s\up7(200 ℃))2CuO＋2HCl↑，B正确；CuCl2水解生成氢氧化铜和HCl，X气体用于抑制CuCl2水解，则X气体为HCl，C正确；CuCl在酸性条件下不稳定，易生成金属铜和Cu2＋，D错误。
3．某化合物M由两种常见的元素组成，为了测定其组成进行如下实验：
M的化学式可能为( )
A．Cu2S B．CuS
C．FeS2 D．Fe3S4
解析：选A。由题意并结合选项可知，1.60 g M在高温下反应生成的气体是二氧化硫，二氧化硫被双氧水氧化为硫酸，根据滴定过程消耗的氢氧化钠，可以求出n(S)＝n(SO2)＝n(H2SO4)＝eq \f(1,2)n(NaOH)＝eq \f(1,2)×20.00×10－3 L×0.1 ml·L－1×eq \f(250 mL,25.00 mL)＝0.01 ml，所以m(S)＝0.32 g，则m(金属)＝1.60 g－0.32 g＝1.28 g，假如是铜，则n(Cu)＝0.02 ml，M可能为Cu2S；假如是铁，则n(Fe)≈0.023 ml，没有与之对应的选项。综上所述，A项正确。
铜及其化合物的制备
科学探究与创新意识、变化观念
4．(2020·深圳一模)用CuCl2·2H2O制取无水CuCl2的实验装置如图所示，下列说法错误的是( )
A．通入HCl可以抑制CuCl2的水解
B．先滴入浓硫酸，再点燃c处酒精灯
C．硬质玻璃管内部右侧会出现白雾
D．装置d中上层为苯，下层为NaOH溶液
解析：选D。A项，氯化铜水解：CuCl2＋2H2OCu(OH)2＋2HCl，生成的氯化氢易挥发，通入HCl可以抑制CuCl2的水解，正确；B项，CuCl2·2H2O加热失去结晶水必须在HCl的气流中进行，所以先滴入浓硫酸产生HCl气体，使硬质玻璃管中充满HCl气体后再点燃c处酒精灯，正确；C项，硬质玻璃管内部右侧有生成的水蒸气和通入的氯化氢，由于氯化氢极易溶于水，会产生白雾，正确；D项，氯化氢极易溶于水，为了防止倒吸，d中下层应为有机溶剂，可以是四氯化碳，上层为氢氧化钠溶液，错误。
5．(2020·西宁检测)工业上由黄铜矿(主要成分为CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：
请回答下列问题：
(1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的_____________吸收。
a．浓H2SO4 b．稀HNO3
c．NaOH溶液 d．氨水
(2)由泡铜冶炼粗铜的化学方程式为______________________________________。
(3)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是________。
a．电能全部转化为化学能
b．粗铜接电源正极，发生氧化反应
c．溶液中Cu2＋向阳极移动
d．从阳极泥中可回收Ag、Pt、Au等金属
(4)利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为___________________________________。
解析：(1)气体A中的大气污染物为SO2，可以用NaOH溶液或氨水吸收。(2)依据图示，泡铜中的Cu2O与Al高温下发生铝热反应制得铜。(3)电解精炼铜过程中，电能转变为化学能的同时，部分电能也转化为热能，a错；电解精炼粗铜时，粗铜做阳极，与电源正极相连，发生氧化反应，b对；电解过程中Cu2＋向阴极移动，c错；粗铜中Ag、Pt、Au的放电能力比铜弱，形成阳极泥，可以回收，d对。(4)根据总反应，O2发生还原反应，因此正极电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。
答案：(1)cd (2)3Cu2O＋2Aleq \(=====,\s\up7(高温))Al2O3＋6Cu
(3)bd (4)4H＋＋O2＋4e－===2H2O
eq \a\vs4\al()
铜的冶炼“两方法”
(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＋4O2eq \(=====,\s\up7(800 ℃))Cu2S＋3SO2＋2FeO(炉渣)
2Cu2S＋3O2eq \(=====,\s\up7(1 200 ℃))2Cu2O＋2SO2
2Cu2O＋Cu2Seq \(=====,\s\up7(1 200 ℃))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高纯度的铜。电解精炼铜的原理是用粗铜做阳极，失电子变为Cu2＋，用纯铜棒做阴极即可得到精铜。
学习任务2 金属材料与金属矿物的开发利用
一、金属材料(教材补遗)
1．金属材料的种类
金属材料包括纯金属和它们的合金，通常把金属材料分为(1)黑色金属材料：铁、铬、锰以及它们的合金；(2)有色金属材料：除黑色金属以外的其他金属及其合金。
2．合金
(1)概念：两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。
(2)性能：合金具有不同于各成分金属的物理化学性能或机械性能。
①熔点：一般比它的各成分金属都低；
②硬度和强度：一般比它的各成分金属都大。
3．重要的黑色金属材料——钢
钢是用量最大、用途最广的合金。
钢eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(碳素钢\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(低碳钢：韧性、焊接性好，强度低,中碳钢：强度高，韧性及加工性好,高碳钢：硬而脆，热处理后弹性好)),合金钢：也叫特种钢，具有各种不同的优良性能，,用于制不锈钢及各种特种钢。不锈钢是最常见的,合金钢，它的合金元素主要是铬和镍))
4．几种有色金属材料
5．新型合金
储氢合金是一类能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料。此外，钛合金、耐热合金和形状记忆合金等新型合金广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域。
二、金属矿物的开发利用
1．金属在自然界中的存在
在地壳中除了金、铂等少数极不活泼的金属外，绝大多数金属元素以化合物形式存在。
2．金属的冶炼
(1)实质：把金属从化合态还原为游离态。
(2)方法：根据金属的活动性顺序不同，金属冶炼的方法分为热分解法、热还原法、电解法等。
3.铝热反应
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)(2019·高考全国卷Ⅲ，7B)铝合金大量用于高铁建设。( )
(2)储氢合金是一类能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料。( )
(3)金属元素的单质在常温下均为固体。( )
(4)金属元素在不同化合物中化合价均相同。( )
(5)合金材料中不可能含有非金属元素。( )
(6)港珠澳大桥的建设使用了大量钢材，钢材是合金。( )
(7)铁是人类在生产、生活中最早使用的金属。( )
(8)合金中的金属元素都是以化合态形式存在。( )
(9)合金的硬度一般大于其成分金属，而熔点一般低于其成分金属。( )
(10)金属氧化物与铝粉的混合物都是铝热剂。( )
(11)用金属钠在高温下还原TiCl4可制取金属钛。( )
(12)人类历史上使用铝的时间比铁晚，原因是铝的冶炼成本高。( )
(13)电解氯化镁溶液制取金属镁。( )
答案：(1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)√ (7)× (8)× (9)√ (10)× (11)√ (12)× (13)×
金属材料与合金
宏观辨识与微观探析
1．下列生活用品中主要由黑色金属材料制造的是( )
A．塑钢门窗 B．不锈钢刀
C．纯铜导线 D．18K金首饰
解析：选B。冶金工业上习惯把铁、铬、锰以及它们的合金(主要指合金钢及钢铁)叫作黑色金属材料。塑钢门窗是以聚氯乙烯树脂为主要原料制造的，A项错误；不锈钢刀为铁的合金，主要由黑色金属材料制造而成，B项正确；纯铜导线为铜单质，铜属于有色金属，C项错误；18K 金首饰为金的合金，属于有色金属材料，D项错误。
2．(双选)C919大型飞机的制造采用了大量新材料铝锂合金。下列关于铝锂合金的说法不正确的是( )
A．铝锂合金是铝与锂形成的混合物
B．铝锂合金的硬度比锂大
C．铝锂合金的熔点比铝高
D．铝锂合金耐酸碱腐蚀
解析：选CD。合金的熔点一般比各成分金属的低；铝锂合金中的铝既能与酸反应，又能与碱反应，锂能与酸反应，故铝锂合金不耐酸碱腐蚀。
3．(双选)下列关于铝的说法中，正确的是( )
A．铝的化学性质活泼
B．铝不与酸、碱反应
C．常温下铝不与氧气反应
D．铝表面容易生成一层致密的氧化铝保护膜
解析：选AD。铝是一种活泼金属，易在其表面形成一层致密的氧化铝保护膜。
金属的冶炼
变化观念
4．(2020·九江质检)下列说法正确的是( )
A．工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气
B．钢铁厂用热还原法冶炼铁
C．工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al不涉及氧化还原反应
D．MgCl2(aq)eq \(――→,\s\up7(石灰乳))Mg(OH)2eq \(――→,\s\up7(煅烧))MgOeq \(――→,\s\up7(电解))Mg
解析：选B。电解NaCl溶液生成NaOH、H2和Cl2，得不到单质钠，A错误；电解熔融Al2O3发生的是氧化还原反应，C错误；工业上冶炼镁是电解熔融MgCl2而不是MgO，D错误。
5．金属铝质轻且有良好的防腐蚀性，在国防工业中有非常重要的应用。完成下列填空：
(1)镓(Ga)与铝同主族。写出镓的氯化物与氨水反应的化学方程式：_________________。
(2)用铝和金属氧化物反应制备金属单质是工业上较常用的方法。例如：
2Al＋4BaOeq \(=====,\s\up7(高温))3Ba↑＋BaO·Al2O3
常温下Al的金属性比Ba的金属性________(填“强”或“弱”)。利用上述方法可制取Ba的主要原因是_____________。
a．高温时Al的活泼性大于Ba
b．高温有利于BaO分解
c．高温时BaO·Al2O3比Al2O3稳定
d．Ba的沸点比Al的低
解析：(1)由AlCl3与NH3·H2O的反应可推出化学方程式。(2)依据元素周期律可知，Al的金属性弱于Mg，Mg的金属性弱于Ba，所以Al的金属性弱于Ba。应从化学平衡移动的观点分析此反应发生的原因。
答案：(1)GaCl3＋3NH3·H2O===Ga(OH)3↓＋3NH4Cl
(2)弱 d
eq \a\vs4\al()
有些很活泼的金属也可以用还原法来冶炼，如Na＋KCleq \(=====,\s\up7(850 ℃))K↑＋NaCl、2RbCl＋Mgeq \(=====,\s\up7(700～800 ℃))MgCl2＋2Rb↑等，主要运用了化学平衡移动原理，利用K、Rb沸点低，汽化离开反应体系，使化学反应得以向正反应方向进行。
铝热反应及其应用
变化观念
6．(教材改编题)铝热反应的本质是利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来，关于铝热反应回答下列问题：
(1)用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验，需要的试剂还有________。
A．KCl B．KClO3
C．MnO2 D．Mg
(2)用等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物在一定条件下与Al粉进行铝热反应。
①引发铝热反应的操作是______________________________________________。
②产物中单质是________(写名称)。
(3)取少量(1)中铝热反应所得的固体混合物，将其溶于足量稀H2SO4，滴加KSCN溶液无明显现象，________(填“能”或“不能”)说明固体混合物中无Fe2O3，理由是_______________________________________(用离子方程式说明)。
解析：(1)做铝热反应的实验时，需要KClO3做助燃剂，且用镁条引燃。(2)①在混合物上加少量KClO3固体并插上Mg条，点燃Mg条后放出热量，使KClO3固体分解放出O2，进一步加剧Mg的燃烧，可在短时间内使混合物温度迅速升高，引发反应。②MgO不能与铝发生铝热反应，所以产物中单质为Fe。(3)反应后固体混合物中若有Fe2O3，因发生反应：Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Fe3＋转化为Fe2＋，加KSCN溶液不会变红。
答案：(1)BD
(2)①加少量KClO3，插上镁条并将其点燃 ②铁
(3)不能 Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
1．(2018·高考海南卷)铜是人类发现最早并广泛使用的一种金属。回答下列问题：
(1)实验室使用稀硫酸和H2O2溶解铜片，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
(2)电子工业使用FeCl3溶液刻蚀印刷电路板铜箔，写出该过程的离子方程式：________________________________________________________________________。
配制的FeCl3溶液应保持________(填“酸性”“碱性”或“中性”)，原因是________________________________________________________________________。
(3)溶液中Cu2＋的浓度可采用碘量法测得：
①2Cu2＋＋5I－===2CuI↓＋Ieq \\al(－,3)
②Ieq \\al(－,3)＋2S2Oeq \\al(2－,3)===S4Oeq \\al(2－,6)＋3I－
反应①中的氧化剂为____________。现取20.00 mL含有Cu2＋的溶液，加入足量的KI充分反应后，用0.100 0 ml·L－1的Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液25.00 mL，此溶液中Cu2＋的浓度为________ml·L－1。
答案：(1)Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O
(2)Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋ 酸性 防止Fe3＋水解生成Fe(OH)3
(3)Cu2＋ 0.125 0
2．(2018·高考全国卷Ⅱ，26，14分)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示：
相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1 ml·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
回答下列问题：
(1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为_____________________________________。
(2)滤渣1的主要成分除SiO2外还有__________________________；氧化除杂工序中ZnO的作用是____________________，若不通入氧气，其后果是__________________。
(3)溶液中的Cd2＋可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为____________。
(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为______________________；沉积锌后的电解液可返回________工序继续使用。
解析：(1)在焙烧过程中ZnS和O2反应生成ZnO和SO2。(2)溶液中的Pb2＋与SOeq \\al(2－,4)不能共存生成PbSO4沉淀，SiO2不溶于H2SO4，即滤渣1中含SiO2和PbSO4。氧化除杂过程中O2能将溶液中Fe2＋氧化生成Fe3＋，加入ZnO能调节溶液的pH，促进Fe3＋完全水解。由题表知Fe2＋、Zn2＋开始沉淀和沉淀完全时的pH非常接近，若不通入O2将Fe2＋氧化为Fe3＋，加入ZnO后无法除去Fe2＋，会影响Zn的纯度。(3)根据题中信息可知还原除杂工序中涉及的离子反应为Cd2＋＋Zn===Cd＋Zn2＋。(4)结合图示可知电解ZnSO4溶液时生成Zn，即电解时Zn2＋在阴极被还原，电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn。沉积Zn后的电解液中主要含有H2SO4，可返回溶浸工序中继续使用。
答案：(1)2ZnS＋3O2eq \(=====,\s\up7(焙烧))2ZnO＋2SO2
(2)PbSO4 调节溶液的pH 无法除去杂质Fe2＋
(3)Cd2＋＋Zn===Cd＋Zn2＋
(4)Zn2＋＋2e－===Zn 溶浸
一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。
1．平昌冬奥会“北京8分钟”，主创团队用石墨烯制作了 20 ℃ 能发热4 h的智能服饰；用铝合金管材和碳纤维制作了高2.35 m、重量仅为10 kg的熊猫木偶，向世界展现了新时代的中国形象。下列说法中，不正确的是( )
A．石墨烯是能导热的金属材料
B．铝合金是密度较低的金属材料
C．碳纤维是耐低温的无机非金属材料
D．新型材料种类多、用途广
解析：选A。石墨烯为非金属材料，A错误。
2．(2020·怀化联考)下列有关金属的说法中正确的是( )
A．生铁比纯铁抗腐蚀能力更强
B．青铜、不锈钢、硬铝都是合金
C．性质越活泼的金属越早被人类冶炼和使用
D．单质铝在空气中比较耐腐蚀，所以铝是不活泼金属
解析：选B。生铁容易被腐蚀，比纯铁抗腐蚀能力弱，A项错误；青铜、不锈钢、硬铝都是合金，B项正确；性质越不活泼的金属越早被人类冶炼和使用，C项错误；单质铝在空气中比较耐腐蚀，是因为其表面有一层致密的氧化膜，铝是活泼金属，D项错误。
3．(2020·河南八市第一次测评)《天工开物》中记载：“凡铜供世用，出山与出炉，止有赤铜。以炉甘石或倭铅参和，转色为黄铜；以砒霜等药制炼为白铜；矾、硝等药制炼为青铜。”其中涉及的物质中熔点最高的是( )
A．青铜 B．黄铜
C．赤铜 D．白铜
解析：选C。赤铜是纯度较高的铜，熔点比其合金高，青铜是铜锡合金，黄铜是铜锌合金，白铜是铜镍合金，C项正确。
4．(2020·河南省实验中学高三检测)《天工开物》中记载“火法”冶炼锌：“炉甘石十斤，装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红……冷淀，毁罐取出……即倭铅也。”(注：炉甘石的主要成分为碳酸锌，泥罐中掺有煤炭)下列说法不正确的是( )
A．“倭铅”指金属锌和铅的混合物
B．煤炭中起作用的主要成分是C
C．冶炼Zn的化学方程式：ZnCO3＋2Ceq \(=====,\s\up7(高温))Zn＋3CO↑
D．该冶炼锌的方法属于热还原法
解析：选A。由题意可知，“倭铅”指金属锌，不是锌和铅的混合物，故A错误；煤炭的主要成分是碳，反应中碳做还原剂，故B、C、D均正确。
5．(2020·长沙长郡中学一模)实验室利用废弃旧电池的铜帽(Zn、Cu总含量约为99%)回收Cu并制备ZnO的部分实验过程如图所示：
下列叙述错误的是( )
A．合理处理废弃旧电池的铜帽既有利于节约资源，又有利于保护环境
B．“溶解”操作中可用酸性条件下不断鼓入O2代替H2O2
C．加入锌粉时反应的离子为Cu2＋
D．“过滤”操作后直接将溶液蒸发结晶、高温灼烧得到ZnO
解析：选D。合理处理废弃旧电池中的铜帽既有利于保护环境，又实现了资源的再利用，A项正确；在酸性条件下，O2能将铜氧化为Cu2＋，化学方程式为2Cu＋2H2SO4＋O2===2CuSO4＋2H2O，B项正确；加入适量锌粉，发生的反应为Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋，C项正确；“过滤”后直接将溶液蒸发结晶得硫酸锌和硫酸钠的混合物，高温灼烧时，硫酸锌和硫酸钠均不分解，D项错误。
6．不同的金属在冶炼方法上也有所不同。下列说法正确的是( )
A．钒、铬、锰、铁等难熔金属通常采用铝热法炼制
B．铝及其合金是电气、工业、家庭广泛使用的材料，是因为铝的冶炼方法比较简单
C．由于钠、镁、铝等金属化学性质太活泼，人们通常采用电解熔融状态下的氯化物的方式来获取它们的单质
D．炼铁时加入的焦炭除了用来制造还原剂一氧化碳外，还提供热量
解析：选D。A项，铁用CO还原法炼制，错误；B项，Al及其合金被广泛使用是因为Al及其合金有良好的性能，错误；C项，氯化铝是共价化合物，熔融时不导电，工业上用电解氧化铝的方法制取铝，错误；D项，高炉炼铁中焦炭的作用为与氧气反应产生热量和制造还原剂一氧化碳，正确。
二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。
7．(2020·济宁高三质检)利用如图装置做铝热反应实验。下列说法不正确的是( )
A．该反应的化学方程式是2Al＋Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3
B．该反应会产生高温，发出强光
C．根据铝热反应的原理，可以冶炼某些金属
D．若反应中转移3 ml电子，消耗氧化剂的物质的量是1 ml
解析：选D。反应中转移3 ml电子，即1 ml Al参加反应，则消耗氧化剂Fe2O3的物质的量为0.5 ml。
8．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( )
解析：选D。稀盐酸可以与Cu2(OH)2CO3反应，而且稀盐酸不与Cu反应，所以可用稀盐酸除去铜器表面的铜绿，Ⅰ、Ⅱ均正确，且有因果关系，A错误；铜表面不能形成致密的氧化膜，B错误；硫酸铜与氨水反应生成 Cu(OH)2，Cu(OH)2受热分解生成黑色CuO，Ⅰ、Ⅱ均正确，但没有因果关系，C错误；蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末有新物质生成，属于化学变化，CuSO4可用作消毒剂，Ⅰ错、Ⅱ对，且没有因果关系，D正确。
9．(2020·临沂高三联考)为了探究铁、铜及其化合物的性质，某同学设计并进行了下列实验。下列说法错误的是( )
A．高温加热装置中发生的反应为2Fe(s)＋3H2O(g)eq \(=====,\s\up7(高温))Fe2O3(s)＋3H2(g)
B．虚线框处宜选择的装置是甲
C．实验时将螺旋状铜丝加热变黑后再趁热迅速伸入试管中，可观察到铜丝由黑色变为红色
D．实验后，可用铝粉在高温下还原玻璃管中的固体获得铁单质
解析：选AB。A项，高温加热装置中铁粉与水蒸气反应生成四氧化三铁与氢气，化学方程式为3Fe(s)＋4H2O(g)eq \(=====,\s\up7(高温))Fe3O4(s)＋4H2(g)，故A错误；B项，氢气的密度比空气的密度小，虚线框处宜选择装置乙，故B错误；C项，氧化铜与氢气反应生成铜和水，发生反应的化学方程式为CuO＋H2eq \(=====,\s\up7(△))Cu＋H2O，所以铜丝由黑色变为红色，故C正确；D项，玻璃管中的固体含有Fe3O4，铝粉与Fe3O4 发生铝热反应生成氧化铝和铁单质，故D正确。
三、非选择题
10．历史上金、银、铜主要作为货币或装饰品被应用。
(1)金、银、铜常被作为钱币流通，从化学角度来看，主要是利用它的________(填字母)。
A．硬度适中
B．密度适中
C．在自然界都可得到纯净的单质
D．不活泼性
(2)一位收藏者有一枚表面是黑色，且有少量绿色锈状物的货币，这肯定是________币，黑色物质是________，形成这种物质的化学方程式为___________________________，绿色物质是____________，形成这种物质的化学方程式为________________________，这枚金属币的真面目为________色。另外一枚是闪闪发光的黄色金属币，它肯定是________币，表面一直未被氧化的原因是_____________________________________________。
(3)不法分子有时用铜锌合金制成假金币行骗。下列方法中能有效鉴别其真假的是________(填字母)。
A．观察颜色
B．查看图案
C．用手掂量轻重
D．滴一滴硝酸在币的表面，观察现象
解析：(1)金、银、铜都属于不活泼金属，易加工，因此，在历史上都曾经用作货币。(2)铜稳定性略差一些，容易与氧气等物质反应而“生锈”。金的化学性质最不活泼，在空气中很稳定。(3)有些假金币外形逼真，看上去也是“金光闪闪”，密度和真金币差不太多，手不太容易掂出来。假金币中有Zn、Cu，均可与硝酸反应产生大量气泡，而Au不与硝酸反应。
答案：(1)D
(2)铜 氧化铜 2Cu＋O2===2CuO Cu2(OH)2CO3
2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3 紫红
金 金不活泼，不易被氧化
(3)D
11．铜是生活中常见的金属，请回答下列问题：
(1)Cu不活泼，通常情况下不与稀硫酸反应，但向Cu和稀硫酸的混合物中滴入H2O2溶液后，溶液很快变蓝色，试写出该反应的离子方程式：____________________________。
(2)将硫酸铜溶液和碳酸钠溶液混合，会析出Cu2(OH)2CO3 绿色固体，试写出该反应的离子方程式：______________________________________________________。
(3)火法炼铜的原理为Cu2S＋O2eq \(=====,\s\up7(△))2Cu＋SO2，在该反应中每生成1 ml Cu，转移________ml e－。
(4)据报道，有一种叫Thibacillus Ferrxidans的细菌在有氧气存在的酸性溶液中，可将黄铜矿CuFeS2氧化成硫酸盐：4CuFeS2＋2H2SO4＋17O2===4CuSO4＋2Fe2(SO4)3＋2H2O。利用反应后的溶液，按如下流程可制备胆矾(CuSO4·5H2O)：
eq \x(上述溶液)eq \a\vs4\al(\(――→,\s\up7(加CuO),\s\d5(调pH)))eq \x(浊液B)eq \a\vs4\al(\f(操作a, ))eq \x(Fe(OH)3沉淀)eq \a\vs4\al(\x(溶液B)\(――→,\s\up7(操作b))CuSO4·5H2O)Ｋ
①检验溶液B中Fe3＋是否被除尽的实验方法：_______________________________。
②在实验室中，设计两个原理不同的方案，从溶液B中提炼金属铜(要求：一种方案只用一个反应来完成)。写出两种方案中涉及的化学方程式：
方案一_________________________________________________________________；
方案二_________________________________________________________________。
解析：(1)金属铜投入稀硫酸中不发生反应，但再加入H2O2溶液后铜开始溶解，溶液逐渐变为蓝色，说明过氧化氢在酸性溶液中具有氧化性，能溶解铜，离子方程式为Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O。
(2)将硫酸铜溶液和碳酸钠溶液混合，会析出Cu2(OH)2CO3，反应的离子方程式为2Cu2＋＋2COeq \\al(2－,3)＋H2O===Cu2(OH)2CO3↓＋CO2↑。
(3)反应中Cu元素化合价由＋1价降低到0价，O元素化合价由0价降低到－2价，S元素化合价由－2价升高到＋4价，由化学方程式可计算出电子转移数目。
(4)①检验溶液B中Fe3＋是否被除尽的试剂是KSCN溶液。取少量溶液B于试管中，加入KSCN溶液，若溶液变红证明含有Fe3＋，若不变红证明不含Fe3＋。
②从硫酸铜溶液中得到金属铜，可以加入铁粉置换出铜，反应的化学方程式为CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu；也可用惰性电极电解硫酸铜溶液，反应的化学方程式为2CuSO4＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4。
答案：(1)Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O
(2)2Cu2＋＋2COeq \\al(2－,3)＋H2O===Cu2(OH)2CO3↓＋CO2↑
(3)3
(4)①取少量溶液B于试管中，加入KSCN溶液，若溶液变红证明含有Fe3＋，若不变红证明不含Fe3＋
②CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu(答案合理即可) 2CuSO4＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4(答案合理即可)
12．镁及其化合物是实验设计的热点载体，查阅资料。
Ⅰ.探究镁的性质。
某学习小组设计实验探究镁与二氧化氮反应的产物，实验装置如图所示。
(1)B装置中的试剂是________；D装置的作用是______________________________。
(2)实验时，先启动A装置中的反应，当C装置中充满红棕色气体时点燃酒精灯，这样操作的目的是______________________________________________________________。
(3)确定有N2生成的实验现象是____________________________________________。
(4)实验完毕后，设计实验确认产物中有Mg3N2，取少量C装置的玻璃管中的残留固体于试管中，滴加蒸馏水，__________________________________________，则产物中有氮化镁。
(5)经测定，Mg与NO2反应生成MgO、Mg3N2和N2，其中Mg3N2和N2的物质的量相等，C装置的玻璃管中发生反应的化学方程式为_____________________________。
Ⅱ.探究Mg(OH)2在氯化铵溶液中溶解的原因。
供选试剂有氢氧化镁、蒸馏水、硝酸铵溶液、盐酸、醋酸铵溶液。
取少量氢氧化镁粉末投入氯化铵溶液中，振荡，白色粉末全部溶解。为了探究其原因，他们提出两种假设。
假设1：氯化铵溶液呈酸性，H＋＋OH－===H2O，促进Mg(OH)2溶解。
假设2：NHeq \\al(＋,4)＋OH－===NH3·H2O，促进Mg(OH)2溶解。
(6)请你帮他们设计实验，探究哪一种假设正确：_____________________________。
解析：(1)B装置中的试剂用于干燥二氧化氮，由于二氧化氮与水反应生成酸，故不能用碱性干燥剂，应选择酸性或中性干燥剂，如P2O5等；D装置的作用是吸收E装置中挥发出来的水蒸气，防止E装置中的水蒸气进入C装置的玻璃管中干扰实验。
(3)依据题中信息，过量的二氧化氮可以被氢氧化钠溶液吸收，所以确定有N2生成的实验现象是E装置中产生气泡，瘪气球缓慢鼓起。
(5)经测定，Mg与NO2反应生成MgO、Mg3N2和N2，其中Mg3N2和N2的物质的量相等。所以C中发生反应的化学方程式为11Mg＋4NO2eq \(=====,\s\up7(△))8MgO＋Mg3N2＋N2。
(6)常温下，NH3·H2O、CH3COOH的电离常数相同，所以CH3COONH4溶液显中性。因此，可以设计如下实验：取少量氢氧化镁于试管中，加入足量CH3COONH4溶液，若白色固体溶解，则假设2正确；若白色固体不溶解，则假设1正确。
答案：(1)P2O5(或其他合理答案) 吸收E装置中挥发出来的水蒸气
(2)排尽装置内的空气，避免O2、CO2、N2等与镁反应
(3)E装置中产生气泡，瘪气球缓慢鼓起
(4)产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝
(5)11Mg＋4NO2eq \(=====,\s\up7(△))8MgO＋Mg3N2＋N2(写成4Mg＋2NO2eq \(=====,\s\up7(△))4MgO＋N2、3Mg＋N2eq \(=====,\s\up7(△))Mg3N2也可)
(6)取少量氢氧化镁于试管中，加入足量CH3COONH4溶液，若白色固体溶解，则假设2正确；若白色固体不溶解，则假设1正确冶炼方法
主要反应原理(举例)
热分解法
2HgOeq \(=====,\s\up7(△))2Hg＋O2↑
2Ag2Oeq \(=====,\s\up7(△))4Ag＋O2↑
热还
原法
CO做还原剂
Fe2O3＋3COeq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2(高炉炼铁)
H2做还原剂
WO3＋3H2eq \(=====,\s\up7(△))W＋3H2O
活泼金属做还原剂
3MnO2＋4Aleq \(=====,\s\up7(高温))3Mn＋2Al2O3
电解法
2Al2O3(熔融)eq \(=====,\s\up7(电解),\s\d5(冰晶石))4Al＋3O2↑
MgCl2(熔融)eq \(=====,\s\up7(电解))Mg＋Cl2↑
2NaCl(熔融)eq \(=====,\s\up7(电解))2Na＋Cl2↑
实验原理
高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热，生成的铁呈熔融态，易与Al2O3分离。化学方程式为Fe2O3＋2Aleq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3
实验装置
实验现象
(1)镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈的反应；
(2)纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中
原理应用
(1)制取熔点较高、活动性弱于Al的金属，如铁、铬、锰、钨等；
(2)金属焊接，如野外焊接钢轨等
金属离子
Fe3＋
Fe2＋
Zn2＋
Cd2＋
开始沉淀的pH
1.5
6.3
6.2
7.4
沉淀完全的pH
2.8
8.3
8.2
9.4
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
判断
A
铜绿的主要成分是碱式碳酸铜
可用稀盐酸除去铜器表面的铜绿
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，有蓝色沉淀产生，过滤后灼烧滤渣，最后变成黑色固体
把铜丝放在酒精灯火焰上灼烧，铜丝表面变黑
Ⅰ对；
Ⅱ对；有
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
ⅰ
2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O
ⅱ
Mg3N2与水反应
ⅲ
常温下，NH3·H2O、CH3COOH的电离常数均为1.8×10－5
学习任务1 铜及其重要化合物
一、单质铜
1．物理性质：紫红色固体，具有良好的延展性、导热性和导电性。
2．化学性质
(1)常温下，铜在干燥的空气中性质稳定，但在潮湿的空气里会被锈蚀，在其表面逐渐形成一层绿色的铜锈。化学方程式为2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3。
(2)写出下列化学方程式。
铜在空气中加热：2Cu＋O2eq \(=====,\s\up7(△))2CuO；
铜丝在硫蒸气中反应：2Cu＋Seq \(=====,\s\up7(△))Cu2S。
二、铜的重要化合物
1．Cu(OH)2的性质及应用
Cu(OH)2：蓝色不溶于水的固体。
2．Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，是铜绿、孔雀石的主要成分，受热分解可生成黑色的氧化铜，化学方程式：Cu2(OH)2CO3eq \(=====,\s\up7(△))2CuO＋CO2↑＋H2O；可溶于稀硫酸，离子方程式：Cu2(OH)2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O。
3．黑色氧化铜在高温下分解为红色的Cu2O，化学方程式为4CuOeq \(=====,\s\up7(高温))2Cu2O＋O2↑。
4．蓝色的硫酸铜晶体受热分解为白色的硫酸铜粉末，化学方程式为CuSO4·5H2Oeq \(=====,\s\up7(△))CuSO4＋5H2O。
(1)CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾。
(2)无水CuSO4为白色粉末，遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)，可作为水的检验依据，但无水CuSO4不能做干燥剂。
铜盐的毒性
铜盐溶液有毒，是因为铜离子能使蛋白质变性从而失去生理活性，故可利用胆矾、熟石灰、水配成波尔多液，用来杀灭植物的病毒。
5．红色的Cu2O与稀盐酸反应，溶液变蓝，同时生成红色的单质铜，离子方程式为Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)(2019·高考全国卷Ⅱ，11A)向CuSO4 溶液中加入足量Zn粉，溶液蓝色消失：Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4。( )
(2)(2018·高考全国卷Ⅲ，10A)用稀硫酸和锌粒制取H2时，加几滴CuSO4溶液以加快反应速率。( )
(3)(2017·高考全国卷Ⅲ，13B)向含较高浓度Cl－的溶液中加入Cu和CuSO4，生成CuCl沉淀而除去Cl－的反应为Cu＋Cu2＋＋2Cl－===2CuCl。( )
(4)加入稀硝酸溶解，过滤、洗涤、干燥，可除去Cu粉中混有的CuO。( )
(5)将铜丝插入稀硝酸中，反应的离子方程式为Cu＋4H＋＋2NOeq \\al(－,3)===Cu2＋＋2NO2↑＋H2O。( )
答案：(1)√ (2)√ (3)√ (4)× (5)×
2．(2017·浙江4月选考)Cu2O与稀硫酸反应的离子方程式是____________________；
加热条件下氨被CuO氧化成一种气体单质，写出该反应的化学方程式：____________。
答案：Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O 3CuO＋2NH3eq \(=====,\s\up7(△))3Cu＋N2＋3H2O
铜及其化合物的性质及转化
科学探究与创新意识、变化观念
1．(2020·江淮十校第二次联考)下列实验探究Cu及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是( )
A．将铜粉和硫粉混合均匀并加热以制取CuS
B．向Cu与过量浓硫酸反应后的试管中加水以观察CuSO4 溶液的颜色
C．向CuSO4溶液中加入适量的NaOH，过滤、洗涤并收集沉淀充分灼烧以制取CuO
D．在淀粉溶液中加入适量稀硫酸微热水解，再加入少量新制Cu(OH)2悬浊液并加热，产生砖红色沉淀
解析：选C。硫的氧化性较弱，只能将铜氧化为＋1价生成Cu2S，A项错误；稀释铜与过量的浓硫酸反应后的溶液，应将反应后的试管中的物质缓慢加入水中，并不断搅拌，B项错误；CuSO4与NaOH溶液反应生成Cu(OH)2沉淀，过滤、洗涤、灼烧后可得CuO，C项正确；淀粉水解后应先加NaOH溶液至溶液呈碱性，然后加入新制Cu(OH)2悬浊液并加热，才会产生砖红色沉淀，D项错误。
2．(双选)(2020·山东省实验中学高三诊断改编)氯化亚铜(CuCl)是白色粉末，微溶于水，酸性条件下不稳定，易生成金属Cu和Cu2＋。某小组拟热分解CuCl2·2H2O制备CuCl，并进行相关探究。下列说法正确的是( )
A．制备CuCl时产生的Cl2可以回收循环利用，也可以通入饱和NaCl溶液中除去
B．Cu2(OH)2Cl2 在200 ℃时反应的化学方程式为Cu2(OH)2Cl2eq \(=====,\s\up7(200 ℃))2CuO＋2HCl↑
C．X气体是HCl，目的是抑制CuCl2·2H2O在加热过程中发生水解
D．CuCl与稀硫酸反应的离子方程式为2CuCl＋4H＋＋SOeq \\al(2－,4)===2Cu2＋＋2Cl－＋SO2↑＋2H2O
解析：选BC。制备CuCl时产生的Cl2可以转化为HCl，回收循环利用，Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度小，不能被吸收除去，A错误；Cu2(OH)2Cl2加热至200 ℃时生成CuO，结合原子守恒可知，还生成HCl，则化学方程式为Cu2(OH)2Cl2eq \(=====,\s\up7(200 ℃))2CuO＋2HCl↑，B正确；CuCl2水解生成氢氧化铜和HCl，X气体用于抑制CuCl2水解，则X气体为HCl，C正确；CuCl在酸性条件下不稳定，易生成金属铜和Cu2＋，D错误。
3．某化合物M由两种常见的元素组成，为了测定其组成进行如下实验：
M的化学式可能为( )
A．Cu2S B．CuS
C．FeS2 D．Fe3S4
解析：选A。由题意并结合选项可知，1.60 g M在高温下反应生成的气体是二氧化硫，二氧化硫被双氧水氧化为硫酸，根据滴定过程消耗的氢氧化钠，可以求出n(S)＝n(SO2)＝n(H2SO4)＝eq \f(1,2)n(NaOH)＝eq \f(1,2)×20.00×10－3 L×0.1 ml·L－1×eq \f(250 mL,25.00 mL)＝0.01 ml，所以m(S)＝0.32 g，则m(金属)＝1.60 g－0.32 g＝1.28 g，假如是铜，则n(Cu)＝0.02 ml，M可能为Cu2S；假如是铁，则n(Fe)≈0.023 ml，没有与之对应的选项。综上所述，A项正确。
铜及其化合物的制备
科学探究与创新意识、变化观念
4．(2020·深圳一模)用CuCl2·2H2O制取无水CuCl2的实验装置如图所示，下列说法错误的是( )
A．通入HCl可以抑制CuCl2的水解
B．先滴入浓硫酸，再点燃c处酒精灯
C．硬质玻璃管内部右侧会出现白雾
D．装置d中上层为苯，下层为NaOH溶液
解析：选D。A项，氯化铜水解：CuCl2＋2H2OCu(OH)2＋2HCl，生成的氯化氢易挥发，通入HCl可以抑制CuCl2的水解，正确；B项，CuCl2·2H2O加热失去结晶水必须在HCl的气流中进行，所以先滴入浓硫酸产生HCl气体，使硬质玻璃管中充满HCl气体后再点燃c处酒精灯，正确；C项，硬质玻璃管内部右侧有生成的水蒸气和通入的氯化氢，由于氯化氢极易溶于水，会产生白雾，正确；D项，氯化氢极易溶于水，为了防止倒吸，d中下层应为有机溶剂，可以是四氯化碳，上层为氢氧化钠溶液，错误。
5．(2020·西宁检测)工业上由黄铜矿(主要成分为CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：
请回答下列问题：
(1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的_____________吸收。
a．浓H2SO4 b．稀HNO3
c．NaOH溶液 d．氨水
(2)由泡铜冶炼粗铜的化学方程式为______________________________________。
(3)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是________。
a．电能全部转化为化学能
b．粗铜接电源正极，发生氧化反应
c．溶液中Cu2＋向阳极移动
d．从阳极泥中可回收Ag、Pt、Au等金属
(4)利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为___________________________________。
解析：(1)气体A中的大气污染物为SO2，可以用NaOH溶液或氨水吸收。(2)依据图示，泡铜中的Cu2O与Al高温下发生铝热反应制得铜。(3)电解精炼铜过程中，电能转变为化学能的同时，部分电能也转化为热能，a错；电解精炼粗铜时，粗铜做阳极，与电源正极相连，发生氧化反应，b对；电解过程中Cu2＋向阴极移动，c错；粗铜中Ag、Pt、Au的放电能力比铜弱，形成阳极泥，可以回收，d对。(4)根据总反应，O2发生还原反应，因此正极电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。
答案：(1)cd (2)3Cu2O＋2Aleq \(=====,\s\up7(高温))Al2O3＋6Cu
(3)bd (4)4H＋＋O2＋4e－===2H2O
eq \a\vs4\al()
铜的冶炼“两方法”
(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＋4O2eq \(=====,\s\up7(800 ℃))Cu2S＋3SO2＋2FeO(炉渣)
2Cu2S＋3O2eq \(=====,\s\up7(1 200 ℃))2Cu2O＋2SO2
2Cu2O＋Cu2Seq \(=====,\s\up7(1 200 ℃))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高纯度的铜。电解精炼铜的原理是用粗铜做阳极，失电子变为Cu2＋，用纯铜棒做阴极即可得到精铜。
学习任务2 金属材料与金属矿物的开发利用
一、金属材料(教材补遗)
1．金属材料的种类
金属材料包括纯金属和它们的合金，通常把金属材料分为(1)黑色金属材料：铁、铬、锰以及它们的合金；(2)有色金属材料：除黑色金属以外的其他金属及其合金。
2．合金
(1)概念：两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。
(2)性能：合金具有不同于各成分金属的物理化学性能或机械性能。
①熔点：一般比它的各成分金属都低；
②硬度和强度：一般比它的各成分金属都大。
3．重要的黑色金属材料——钢
钢是用量最大、用途最广的合金。
钢eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(碳素钢\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(低碳钢：韧性、焊接性好，强度低,中碳钢：强度高，韧性及加工性好,高碳钢：硬而脆，热处理后弹性好)),合金钢：也叫特种钢，具有各种不同的优良性能，,用于制不锈钢及各种特种钢。不锈钢是最常见的,合金钢，它的合金元素主要是铬和镍))
4．几种有色金属材料
5．新型合金
储氢合金是一类能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料。此外，钛合金、耐热合金和形状记忆合金等新型合金广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域。
二、金属矿物的开发利用
1．金属在自然界中的存在
在地壳中除了金、铂等少数极不活泼的金属外，绝大多数金属元素以化合物形式存在。
2．金属的冶炼
(1)实质：把金属从化合态还原为游离态。
(2)方法：根据金属的活动性顺序不同，金属冶炼的方法分为热分解法、热还原法、电解法等。
3.铝热反应
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)(2019·高考全国卷Ⅲ，7B)铝合金大量用于高铁建设。( )
(2)储氢合金是一类能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料。( )
(3)金属元素的单质在常温下均为固体。( )
(4)金属元素在不同化合物中化合价均相同。( )
(5)合金材料中不可能含有非金属元素。( )
(6)港珠澳大桥的建设使用了大量钢材，钢材是合金。( )
(7)铁是人类在生产、生活中最早使用的金属。( )
(8)合金中的金属元素都是以化合态形式存在。( )
(9)合金的硬度一般大于其成分金属，而熔点一般低于其成分金属。( )
(10)金属氧化物与铝粉的混合物都是铝热剂。( )
(11)用金属钠在高温下还原TiCl4可制取金属钛。( )
(12)人类历史上使用铝的时间比铁晚，原因是铝的冶炼成本高。( )
(13)电解氯化镁溶液制取金属镁。( )
答案：(1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)√ (7)× (8)× (9)√ (10)× (11)√ (12)× (13)×
金属材料与合金
宏观辨识与微观探析
1．下列生活用品中主要由黑色金属材料制造的是( )
A．塑钢门窗 B．不锈钢刀
C．纯铜导线 D．18K金首饰
解析：选B。冶金工业上习惯把铁、铬、锰以及它们的合金(主要指合金钢及钢铁)叫作黑色金属材料。塑钢门窗是以聚氯乙烯树脂为主要原料制造的，A项错误；不锈钢刀为铁的合金，主要由黑色金属材料制造而成，B项正确；纯铜导线为铜单质，铜属于有色金属，C项错误；18K 金首饰为金的合金，属于有色金属材料，D项错误。
2．(双选)C919大型飞机的制造采用了大量新材料铝锂合金。下列关于铝锂合金的说法不正确的是( )
A．铝锂合金是铝与锂形成的混合物
B．铝锂合金的硬度比锂大
C．铝锂合金的熔点比铝高
D．铝锂合金耐酸碱腐蚀
解析：选CD。合金的熔点一般比各成分金属的低；铝锂合金中的铝既能与酸反应，又能与碱反应，锂能与酸反应，故铝锂合金不耐酸碱腐蚀。
3．(双选)下列关于铝的说法中，正确的是( )
A．铝的化学性质活泼
B．铝不与酸、碱反应
C．常温下铝不与氧气反应
D．铝表面容易生成一层致密的氧化铝保护膜
解析：选AD。铝是一种活泼金属，易在其表面形成一层致密的氧化铝保护膜。
金属的冶炼
变化观念
4．(2020·九江质检)下列说法正确的是( )
A．工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气
B．钢铁厂用热还原法冶炼铁
C．工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al不涉及氧化还原反应
D．MgCl2(aq)eq \(――→,\s\up7(石灰乳))Mg(OH)2eq \(――→,\s\up7(煅烧))MgOeq \(――→,\s\up7(电解))Mg
解析：选B。电解NaCl溶液生成NaOH、H2和Cl2，得不到单质钠，A错误；电解熔融Al2O3发生的是氧化还原反应，C错误；工业上冶炼镁是电解熔融MgCl2而不是MgO，D错误。
5．金属铝质轻且有良好的防腐蚀性，在国防工业中有非常重要的应用。完成下列填空：
(1)镓(Ga)与铝同主族。写出镓的氯化物与氨水反应的化学方程式：_________________。
(2)用铝和金属氧化物反应制备金属单质是工业上较常用的方法。例如：
2Al＋4BaOeq \(=====,\s\up7(高温))3Ba↑＋BaO·Al2O3
常温下Al的金属性比Ba的金属性________(填“强”或“弱”)。利用上述方法可制取Ba的主要原因是_____________。
a．高温时Al的活泼性大于Ba
b．高温有利于BaO分解
c．高温时BaO·Al2O3比Al2O3稳定
d．Ba的沸点比Al的低
解析：(1)由AlCl3与NH3·H2O的反应可推出化学方程式。(2)依据元素周期律可知，Al的金属性弱于Mg，Mg的金属性弱于Ba，所以Al的金属性弱于Ba。应从化学平衡移动的观点分析此反应发生的原因。
答案：(1)GaCl3＋3NH3·H2O===Ga(OH)3↓＋3NH4Cl
(2)弱 d
eq \a\vs4\al()
有些很活泼的金属也可以用还原法来冶炼，如Na＋KCleq \(=====,\s\up7(850 ℃))K↑＋NaCl、2RbCl＋Mgeq \(=====,\s\up7(700～800 ℃))MgCl2＋2Rb↑等，主要运用了化学平衡移动原理，利用K、Rb沸点低，汽化离开反应体系，使化学反应得以向正反应方向进行。
铝热反应及其应用
变化观念
6．(教材改编题)铝热反应的本质是利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来，关于铝热反应回答下列问题：
(1)用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验，需要的试剂还有________。
A．KCl B．KClO3
C．MnO2 D．Mg
(2)用等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物在一定条件下与Al粉进行铝热反应。
①引发铝热反应的操作是______________________________________________。
②产物中单质是________(写名称)。
(3)取少量(1)中铝热反应所得的固体混合物，将其溶于足量稀H2SO4，滴加KSCN溶液无明显现象，________(填“能”或“不能”)说明固体混合物中无Fe2O3，理由是_______________________________________(用离子方程式说明)。
解析：(1)做铝热反应的实验时，需要KClO3做助燃剂，且用镁条引燃。(2)①在混合物上加少量KClO3固体并插上Mg条，点燃Mg条后放出热量，使KClO3固体分解放出O2，进一步加剧Mg的燃烧，可在短时间内使混合物温度迅速升高，引发反应。②MgO不能与铝发生铝热反应，所以产物中单质为Fe。(3)反应后固体混合物中若有Fe2O3，因发生反应：Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Fe3＋转化为Fe2＋，加KSCN溶液不会变红。
答案：(1)BD
(2)①加少量KClO3，插上镁条并将其点燃 ②铁
(3)不能 Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
1．(2018·高考海南卷)铜是人类发现最早并广泛使用的一种金属。回答下列问题：
(1)实验室使用稀硫酸和H2O2溶解铜片，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
(2)电子工业使用FeCl3溶液刻蚀印刷电路板铜箔，写出该过程的离子方程式：________________________________________________________________________。
配制的FeCl3溶液应保持________(填“酸性”“碱性”或“中性”)，原因是________________________________________________________________________。
(3)溶液中Cu2＋的浓度可采用碘量法测得：
①2Cu2＋＋5I－===2CuI↓＋Ieq \\al(－,3)
②Ieq \\al(－,3)＋2S2Oeq \\al(2－,3)===S4Oeq \\al(2－,6)＋3I－
反应①中的氧化剂为____________。现取20.00 mL含有Cu2＋的溶液，加入足量的KI充分反应后，用0.100 0 ml·L－1的Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液25.00 mL，此溶液中Cu2＋的浓度为________ml·L－1。
答案：(1)Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O
(2)Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋ 酸性 防止Fe3＋水解生成Fe(OH)3
(3)Cu2＋ 0.125 0
2．(2018·高考全国卷Ⅱ，26，14分)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示：
相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1 ml·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
回答下列问题：
(1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为_____________________________________。
(2)滤渣1的主要成分除SiO2外还有__________________________；氧化除杂工序中ZnO的作用是____________________，若不通入氧气，其后果是__________________。
(3)溶液中的Cd2＋可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为____________。
(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为______________________；沉积锌后的电解液可返回________工序继续使用。
解析：(1)在焙烧过程中ZnS和O2反应生成ZnO和SO2。(2)溶液中的Pb2＋与SOeq \\al(2－,4)不能共存生成PbSO4沉淀，SiO2不溶于H2SO4，即滤渣1中含SiO2和PbSO4。氧化除杂过程中O2能将溶液中Fe2＋氧化生成Fe3＋，加入ZnO能调节溶液的pH，促进Fe3＋完全水解。由题表知Fe2＋、Zn2＋开始沉淀和沉淀完全时的pH非常接近，若不通入O2将Fe2＋氧化为Fe3＋，加入ZnO后无法除去Fe2＋，会影响Zn的纯度。(3)根据题中信息可知还原除杂工序中涉及的离子反应为Cd2＋＋Zn===Cd＋Zn2＋。(4)结合图示可知电解ZnSO4溶液时生成Zn，即电解时Zn2＋在阴极被还原，电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn。沉积Zn后的电解液中主要含有H2SO4，可返回溶浸工序中继续使用。
答案：(1)2ZnS＋3O2eq \(=====,\s\up7(焙烧))2ZnO＋2SO2
(2)PbSO4 调节溶液的pH 无法除去杂质Fe2＋
(3)Cd2＋＋Zn===Cd＋Zn2＋
(4)Zn2＋＋2e－===Zn 溶浸
一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。
1．平昌冬奥会“北京8分钟”，主创团队用石墨烯制作了 20 ℃ 能发热4 h的智能服饰；用铝合金管材和碳纤维制作了高2.35 m、重量仅为10 kg的熊猫木偶，向世界展现了新时代的中国形象。下列说法中，不正确的是( )
A．石墨烯是能导热的金属材料
B．铝合金是密度较低的金属材料
C．碳纤维是耐低温的无机非金属材料
D．新型材料种类多、用途广
解析：选A。石墨烯为非金属材料，A错误。
2．(2020·怀化联考)下列有关金属的说法中正确的是( )
A．生铁比纯铁抗腐蚀能力更强
B．青铜、不锈钢、硬铝都是合金
C．性质越活泼的金属越早被人类冶炼和使用
D．单质铝在空气中比较耐腐蚀，所以铝是不活泼金属
解析：选B。生铁容易被腐蚀，比纯铁抗腐蚀能力弱，A项错误；青铜、不锈钢、硬铝都是合金，B项正确；性质越不活泼的金属越早被人类冶炼和使用，C项错误；单质铝在空气中比较耐腐蚀，是因为其表面有一层致密的氧化膜，铝是活泼金属，D项错误。
3．(2020·河南八市第一次测评)《天工开物》中记载：“凡铜供世用，出山与出炉，止有赤铜。以炉甘石或倭铅参和，转色为黄铜；以砒霜等药制炼为白铜；矾、硝等药制炼为青铜。”其中涉及的物质中熔点最高的是( )
A．青铜 B．黄铜
C．赤铜 D．白铜
解析：选C。赤铜是纯度较高的铜，熔点比其合金高，青铜是铜锡合金，黄铜是铜锌合金，白铜是铜镍合金，C项正确。
4．(2020·河南省实验中学高三检测)《天工开物》中记载“火法”冶炼锌：“炉甘石十斤，装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红……冷淀，毁罐取出……即倭铅也。”(注：炉甘石的主要成分为碳酸锌，泥罐中掺有煤炭)下列说法不正确的是( )
A．“倭铅”指金属锌和铅的混合物
B．煤炭中起作用的主要成分是C
C．冶炼Zn的化学方程式：ZnCO3＋2Ceq \(=====,\s\up7(高温))Zn＋3CO↑
D．该冶炼锌的方法属于热还原法
解析：选A。由题意可知，“倭铅”指金属锌，不是锌和铅的混合物，故A错误；煤炭的主要成分是碳，反应中碳做还原剂，故B、C、D均正确。
5．(2020·长沙长郡中学一模)实验室利用废弃旧电池的铜帽(Zn、Cu总含量约为99%)回收Cu并制备ZnO的部分实验过程如图所示：
下列叙述错误的是( )
A．合理处理废弃旧电池的铜帽既有利于节约资源，又有利于保护环境
B．“溶解”操作中可用酸性条件下不断鼓入O2代替H2O2
C．加入锌粉时反应的离子为Cu2＋
D．“过滤”操作后直接将溶液蒸发结晶、高温灼烧得到ZnO
解析：选D。合理处理废弃旧电池中的铜帽既有利于保护环境，又实现了资源的再利用，A项正确；在酸性条件下，O2能将铜氧化为Cu2＋，化学方程式为2Cu＋2H2SO4＋O2===2CuSO4＋2H2O，B项正确；加入适量锌粉，发生的反应为Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋，C项正确；“过滤”后直接将溶液蒸发结晶得硫酸锌和硫酸钠的混合物，高温灼烧时，硫酸锌和硫酸钠均不分解，D项错误。
6．不同的金属在冶炼方法上也有所不同。下列说法正确的是( )
A．钒、铬、锰、铁等难熔金属通常采用铝热法炼制
B．铝及其合金是电气、工业、家庭广泛使用的材料，是因为铝的冶炼方法比较简单
C．由于钠、镁、铝等金属化学性质太活泼，人们通常采用电解熔融状态下的氯化物的方式来获取它们的单质
D．炼铁时加入的焦炭除了用来制造还原剂一氧化碳外，还提供热量
解析：选D。A项，铁用CO还原法炼制，错误；B项，Al及其合金被广泛使用是因为Al及其合金有良好的性能，错误；C项，氯化铝是共价化合物，熔融时不导电，工业上用电解氧化铝的方法制取铝，错误；D项，高炉炼铁中焦炭的作用为与氧气反应产生热量和制造还原剂一氧化碳，正确。
二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。
7．(2020·济宁高三质检)利用如图装置做铝热反应实验。下列说法不正确的是( )
A．该反应的化学方程式是2Al＋Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3
B．该反应会产生高温，发出强光
C．根据铝热反应的原理，可以冶炼某些金属
D．若反应中转移3 ml电子，消耗氧化剂的物质的量是1 ml
解析：选D。反应中转移3 ml电子，即1 ml Al参加反应，则消耗氧化剂Fe2O3的物质的量为0.5 ml。
8．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( )
解析：选D。稀盐酸可以与Cu2(OH)2CO3反应，而且稀盐酸不与Cu反应，所以可用稀盐酸除去铜器表面的铜绿，Ⅰ、Ⅱ均正确，且有因果关系，A错误；铜表面不能形成致密的氧化膜，B错误；硫酸铜与氨水反应生成 Cu(OH)2，Cu(OH)2受热分解生成黑色CuO，Ⅰ、Ⅱ均正确，但没有因果关系，C错误；蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末有新物质生成，属于化学变化，CuSO4可用作消毒剂，Ⅰ错、Ⅱ对，且没有因果关系，D正确。
9．(2020·临沂高三联考)为了探究铁、铜及其化合物的性质，某同学设计并进行了下列实验。下列说法错误的是( )
A．高温加热装置中发生的反应为2Fe(s)＋3H2O(g)eq \(=====,\s\up7(高温))Fe2O3(s)＋3H2(g)
B．虚线框处宜选择的装置是甲
C．实验时将螺旋状铜丝加热变黑后再趁热迅速伸入试管中，可观察到铜丝由黑色变为红色
D．实验后，可用铝粉在高温下还原玻璃管中的固体获得铁单质
解析：选AB。A项，高温加热装置中铁粉与水蒸气反应生成四氧化三铁与氢气，化学方程式为3Fe(s)＋4H2O(g)eq \(=====,\s\up7(高温))Fe3O4(s)＋4H2(g)，故A错误；B项，氢气的密度比空气的密度小，虚线框处宜选择装置乙，故B错误；C项，氧化铜与氢气反应生成铜和水，发生反应的化学方程式为CuO＋H2eq \(=====,\s\up7(△))Cu＋H2O，所以铜丝由黑色变为红色，故C正确；D项，玻璃管中的固体含有Fe3O4，铝粉与Fe3O4 发生铝热反应生成氧化铝和铁单质，故D正确。
三、非选择题
10．历史上金、银、铜主要作为货币或装饰品被应用。
(1)金、银、铜常被作为钱币流通，从化学角度来看，主要是利用它的________(填字母)。
A．硬度适中
B．密度适中
C．在自然界都可得到纯净的单质
D．不活泼性
(2)一位收藏者有一枚表面是黑色，且有少量绿色锈状物的货币，这肯定是________币，黑色物质是________，形成这种物质的化学方程式为___________________________，绿色物质是____________，形成这种物质的化学方程式为________________________，这枚金属币的真面目为________色。另外一枚是闪闪发光的黄色金属币，它肯定是________币，表面一直未被氧化的原因是_____________________________________________。
(3)不法分子有时用铜锌合金制成假金币行骗。下列方法中能有效鉴别其真假的是________(填字母)。
A．观察颜色
B．查看图案
C．用手掂量轻重
D．滴一滴硝酸在币的表面，观察现象
解析：(1)金、银、铜都属于不活泼金属，易加工，因此，在历史上都曾经用作货币。(2)铜稳定性略差一些，容易与氧气等物质反应而“生锈”。金的化学性质最不活泼，在空气中很稳定。(3)有些假金币外形逼真，看上去也是“金光闪闪”，密度和真金币差不太多，手不太容易掂出来。假金币中有Zn、Cu，均可与硝酸反应产生大量气泡，而Au不与硝酸反应。
答案：(1)D
(2)铜 氧化铜 2Cu＋O2===2CuO Cu2(OH)2CO3
2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3 紫红
金 金不活泼，不易被氧化
(3)D
11．铜是生活中常见的金属，请回答下列问题：
(1)Cu不活泼，通常情况下不与稀硫酸反应，但向Cu和稀硫酸的混合物中滴入H2O2溶液后，溶液很快变蓝色，试写出该反应的离子方程式：____________________________。
(2)将硫酸铜溶液和碳酸钠溶液混合，会析出Cu2(OH)2CO3 绿色固体，试写出该反应的离子方程式：______________________________________________________。
(3)火法炼铜的原理为Cu2S＋O2eq \(=====,\s\up7(△))2Cu＋SO2，在该反应中每生成1 ml Cu，转移________ml e－。
(4)据报道，有一种叫Thibacillus Ferrxidans的细菌在有氧气存在的酸性溶液中，可将黄铜矿CuFeS2氧化成硫酸盐：4CuFeS2＋2H2SO4＋17O2===4CuSO4＋2Fe2(SO4)3＋2H2O。利用反应后的溶液，按如下流程可制备胆矾(CuSO4·5H2O)：
eq \x(上述溶液)eq \a\vs4\al(\(――→,\s\up7(加CuO),\s\d5(调pH)))eq \x(浊液B)eq \a\vs4\al(\f(操作a, ))eq \x(Fe(OH)3沉淀)eq \a\vs4\al(\x(溶液B)\(――→,\s\up7(操作b))CuSO4·5H2O)Ｋ
①检验溶液B中Fe3＋是否被除尽的实验方法：_______________________________。
②在实验室中，设计两个原理不同的方案，从溶液B中提炼金属铜(要求：一种方案只用一个反应来完成)。写出两种方案中涉及的化学方程式：
方案一_________________________________________________________________；
方案二_________________________________________________________________。
解析：(1)金属铜投入稀硫酸中不发生反应，但再加入H2O2溶液后铜开始溶解，溶液逐渐变为蓝色，说明过氧化氢在酸性溶液中具有氧化性，能溶解铜，离子方程式为Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O。
(2)将硫酸铜溶液和碳酸钠溶液混合，会析出Cu2(OH)2CO3，反应的离子方程式为2Cu2＋＋2COeq \\al(2－,3)＋H2O===Cu2(OH)2CO3↓＋CO2↑。
(3)反应中Cu元素化合价由＋1价降低到0价，O元素化合价由0价降低到－2价，S元素化合价由－2价升高到＋4价，由化学方程式可计算出电子转移数目。
(4)①检验溶液B中Fe3＋是否被除尽的试剂是KSCN溶液。取少量溶液B于试管中，加入KSCN溶液，若溶液变红证明含有Fe3＋，若不变红证明不含Fe3＋。
②从硫酸铜溶液中得到金属铜，可以加入铁粉置换出铜，反应的化学方程式为CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu；也可用惰性电极电解硫酸铜溶液，反应的化学方程式为2CuSO4＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4。
答案：(1)Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O
(2)2Cu2＋＋2COeq \\al(2－,3)＋H2O===Cu2(OH)2CO3↓＋CO2↑
(3)3
(4)①取少量溶液B于试管中，加入KSCN溶液，若溶液变红证明含有Fe3＋，若不变红证明不含Fe3＋
②CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu(答案合理即可) 2CuSO4＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4(答案合理即可)
12．镁及其化合物是实验设计的热点载体，查阅资料。
Ⅰ.探究镁的性质。
某学习小组设计实验探究镁与二氧化氮反应的产物，实验装置如图所示。
(1)B装置中的试剂是________；D装置的作用是______________________________。
(2)实验时，先启动A装置中的反应，当C装置中充满红棕色气体时点燃酒精灯，这样操作的目的是______________________________________________________________。
(3)确定有N2生成的实验现象是____________________________________________。
(4)实验完毕后，设计实验确认产物中有Mg3N2，取少量C装置的玻璃管中的残留固体于试管中，滴加蒸馏水，__________________________________________，则产物中有氮化镁。
(5)经测定，Mg与NO2反应生成MgO、Mg3N2和N2，其中Mg3N2和N2的物质的量相等，C装置的玻璃管中发生反应的化学方程式为_____________________________。
Ⅱ.探究Mg(OH)2在氯化铵溶液中溶解的原因。
供选试剂有氢氧化镁、蒸馏水、硝酸铵溶液、盐酸、醋酸铵溶液。
取少量氢氧化镁粉末投入氯化铵溶液中，振荡，白色粉末全部溶解。为了探究其原因，他们提出两种假设。
假设1：氯化铵溶液呈酸性，H＋＋OH－===H2O，促进Mg(OH)2溶解。
假设2：NHeq \\al(＋,4)＋OH－===NH3·H2O，促进Mg(OH)2溶解。
(6)请你帮他们设计实验，探究哪一种假设正确：_____________________________。
解析：(1)B装置中的试剂用于干燥二氧化氮，由于二氧化氮与水反应生成酸，故不能用碱性干燥剂，应选择酸性或中性干燥剂，如P2O5等；D装置的作用是吸收E装置中挥发出来的水蒸气，防止E装置中的水蒸气进入C装置的玻璃管中干扰实验。
(3)依据题中信息，过量的二氧化氮可以被氢氧化钠溶液吸收，所以确定有N2生成的实验现象是E装置中产生气泡，瘪气球缓慢鼓起。
(5)经测定，Mg与NO2反应生成MgO、Mg3N2和N2，其中Mg3N2和N2的物质的量相等。所以C中发生反应的化学方程式为11Mg＋4NO2eq \(=====,\s\up7(△))8MgO＋Mg3N2＋N2。
(6)常温下，NH3·H2O、CH3COOH的电离常数相同，所以CH3COONH4溶液显中性。因此，可以设计如下实验：取少量氢氧化镁于试管中，加入足量CH3COONH4溶液，若白色固体溶解，则假设2正确；若白色固体不溶解，则假设1正确。
答案：(1)P2O5(或其他合理答案) 吸收E装置中挥发出来的水蒸气
(2)排尽装置内的空气，避免O2、CO2、N2等与镁反应
(3)E装置中产生气泡，瘪气球缓慢鼓起
(4)产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝
(5)11Mg＋4NO2eq \(=====,\s\up7(△))8MgO＋Mg3N2＋N2(写成4Mg＋2NO2eq \(=====,\s\up7(△))4MgO＋N2、3Mg＋N2eq \(=====,\s\up7(△))Mg3N2也可)
(6)取少量氢氧化镁于试管中，加入足量CH3COONH4溶液，若白色固体溶解，则假设2正确；若白色固体不溶解，则假设1正确冶炼方法
主要反应原理(举例)
热分解法
2HgOeq \(=====,\s\up7(△))2Hg＋O2↑
2Ag2Oeq \(=====,\s\up7(△))4Ag＋O2↑
热还
原法
CO做还原剂
Fe2O3＋3COeq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2(高炉炼铁)
H2做还原剂
WO3＋3H2eq \(=====,\s\up7(△))W＋3H2O
活泼金属做还原剂
3MnO2＋4Aleq \(=====,\s\up7(高温))3Mn＋2Al2O3
电解法
2Al2O3(熔融)eq \(=====,\s\up7(电解),\s\d5(冰晶石))4Al＋3O2↑
MgCl2(熔融)eq \(=====,\s\up7(电解))Mg＋Cl2↑
2NaCl(熔融)eq \(=====,\s\up7(电解))2Na＋Cl2↑
实验原理
高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热，生成的铁呈熔融态，易与Al2O3分离。化学方程式为Fe2O3＋2Aleq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3
实验装置
实验现象
(1)镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈的反应；
(2)纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中
原理应用
(1)制取熔点较高、活动性弱于Al的金属，如铁、铬、锰、钨等；
(2)金属焊接，如野外焊接钢轨等
金属离子
Fe3＋
Fe2＋
Zn2＋
Cd2＋
开始沉淀的pH
1.5
6.3
6.2
7.4
沉淀完全的pH
2.8
8.3
8.2
9.4
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
判断
A
铜绿的主要成分是碱式碳酸铜
可用稀盐酸除去铜器表面的铜绿
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，有蓝色沉淀产生，过滤后灼烧滤渣，最后变成黑色固体
把铜丝放在酒精灯火焰上灼烧，铜丝表面变黑
Ⅰ对；
Ⅱ对；有
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
ⅰ
2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O
ⅱ
Mg3N2与水反应
ⅲ
常温下，NH3·H2O、CH3COOH的电离常数均为1.8×10－5
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