新高考化学一轮复习精品学案 第4章 第18讲　铜　金属材料　金属冶炼（含解析）

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考点一 铜及其化合物
1．熟记铜及其常见化合物的颜色
2.铜及其重要化合物的性质及应用
(1)铜在潮湿的空气中生成铜锈
[Cu2(OH)2CO3]：2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3。
(2)常用灼热的铜粉除去N2中的O2，用灼热的CuO除去CO2中的CO。
(3)新制的Cu(OH)2常用来检验醛基。
(4)CuSO4遇水蒸气变为蓝色晶体(CuSO4·5H2O)，可用于检验H2O。
(5)过量的Cu和浓HNO3反应，得到NO2和NO的混合气体，再加入稀H2SO4，Cu继续溶解。
(6)Cu＋2H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O，此反应中当Cu过量时，H2SO4也不能完全反应。此反应不适用于制备CuSO4，因为会产生污染性气体SO2且H2SO4的利用率低。
1．CuO是黑色固体，与水反应生成Cu(OH)2( )
2．将铜片置于干燥的空气中，不易被腐蚀( )
3．CuSO4·5H2O失去结晶水属于物理变化( )
4．常温下Cu和浓H2SO4反应生成CuSO4( )
5．过量的铜与浓硝酸反应一定没有一氧化氮生成( )
答案 1.× 2.√ 3.× 4.× 5.×
一、铜及其化合物的性质和应用
1．某研究小组通过实验探究Cu及其重要化合物的性质，下列操作正确且能达到目的的是( )
A．将铜丝插入浓硫酸中加热，反应完后把水加入反应器中，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．将表面有铜绿的铜器放入稀盐酸中浸泡，除去铜绿
答案 D
解析 A项，应将反应后的液体倒入盛水的烧杯中，并不断搅拌；B项，应将铜丝在空气中加热到红热后伸入盛满氯气的集气瓶中；C项，CuCl2水解生成的盐酸易挥发，加热蒸干CuCl2溶液得不到无水CuCl2固体。
二、铜及其化合物的制备
2．碱式碳酸铜又名孔雀石，主要成分为Cu2(OH)2CO3，呈绿色，是一种具有广泛用途的化工产品。某化学小组探究制备碱式碳酸铜的反应条件并制备少量碱式碳酸铜。
试剂：0.25 ml·L－1 Na2CO3溶液、0.5 ml·L－1 NaOH溶液、0.5 ml·L－1 Cu(NO3)2溶液各
100 mL。
实验1：探究Cu(NO3)2与NaOH和Na2CO3溶液配比
取三种反应溶液，以表中的比例混合，在60 ℃条件下进行实验，并观察现象。
注：“＋”越多表示沉淀的相对量越多。
实验2：探究反应温度
按上述实验得到的合适反应液用量，在不同温度下进行实验，并观察现象。
实验3：制备碱式碳酸铜
按最佳物料比取50 mL 0.5 ml·L－1 Cu(NO3)2溶液、50 mL 0.5 ml·L－1 NaOH溶液和相应体积的0.25 ml·L－1Na2CO3溶液，在最佳反应温度下进行实验，待反应完全后，静置、过滤、洗涤、干燥后，得到2.5 g产品。
请回答下列问题：
(1)本实验配制溶液时用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒以外还有__________________。
(2)制备碱式碳酸铜时，Cu(NO3)2、NaOH和Na2CO3溶液的最佳物质的量之比为__________，最佳反应温度为____________，本实验的加热方式为________________。
(3)请写出本实验制备碱式碳酸铜的化学方程式： ______________________________。
(4)实验2中在80 ℃反应生成的沉淀中有少量黑色的物质，产生该物质的原因可能是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)简述实验3中洗涤沉淀的操作： _________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)计算本实验的产率为________%(保留三位有效数字)。
答案 (1)100 mL 容量瓶、胶头滴管 (2)2∶2∶1 75 ℃ 水浴加热 (3)2NaOH＋Na2CO3＋2Cu(NO3)2===Cu2(OH)2CO3＋4NaNO3 (4)碱式碳酸铜受热分解生成黑色的氧化铜 (5)向过滤器中加入蒸馏水没过沉淀，待蒸馏水自然流下后，重复操作2～3次 (6)90.1
解析 (2)由实验1表格数据可知，当Cu(NO3)2、NaOH和Na2CO3溶液的体积均为2 mL时，生成的碱式碳酸铜最多，Cu(NO3)2、NaOH和Na2CO3溶液的浓度分别为0.5 ml·L－1、0.5 ml·
L－1、0.25 ml·L－1，则制备碱式碳酸铜时，Cu(NO3)2、NaOH和Na2CO3溶液的最佳物质的量之比为2∶2∶1；由实验2表格数据可知，当温度为75 ℃时，生成的碱式碳酸铜最多，则最佳反应温度为75 ℃，故本实验的加热方式为水浴加热。(6)由反应方程式可知，理论上生成碱式碳酸铜的物质的量为eq \f(0.05×0.5,2)ml，质量为eq \f(0.05×0.5×222,2) g，则本实验的产率为eq \f(2.5 g,\f(0.05×0.5×222,2) g)×100%≈90.1%。
考点二 金属冶炼及金属材料
1．常见的金属材料
(1)金属材料分类
(2)几种常见的合金
①
②
③
2．金属冶炼的一般方法及应用
(1)金属在自然界中的存在
(2)金属冶炼的实质
金属的冶炼过程就是把金属从化合态还原为游离态的过程，即Mn＋＋ne－===M(写反应通式，用M表示金属)。
(3)金属冶炼的方法
1．金属钠的冶炼用电解熔融的NaCl，则金属铝的冶炼也用电解熔融的AlCl3( )
2．电解饱和食盐水制取钠( )
3．热还原法制取汞、银( )
4．铝热反应可用于冶炼高熔点金属，如K、Ca、Cr、Mn等( )
5．工业电解熔融态的Al2O3制Al时，加冰晶石的主要作用是提高Al的产量( )
6．将六水合氯化镁晶体在一定条件下加热得到无水氯化镁，电解熔融氯化镁，可以得到金属镁( )
答案 1.× 2.× 3.× 4.× 5.× 6.√
金属冶炼方法的选择
1．根据已掌握的知识分析K、Na、Ca、Mg、Sn、Pb、Hg、Ag等金属单质的冶炼方法。
答案 K、Na、Ca、Mg属于活泼金属，一般使用电解法冶炼；Sn、Pb属于较活泼金属，一般使用热还原法冶炼；Hg、Ag属于不活泼金属，一般使用热分解法冶炼。
2．冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法；②水煤气法；③活泼金属置换法；④电解法。四种方法在工业上均有应用，古代有：(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜；(Ⅱ)湿法炼铜。现代有：(Ⅲ)铝热法炼铬；(Ⅳ)从光卤石中炼镁。对它们的冶炼对应方法的分析不正确的是( )
A．(Ⅰ)—① B．(Ⅱ)—②
C．(Ⅲ)—③ D．(Ⅳ)—④
答案 B
解析 (Ⅰ)火烧孔雀石炼铜是采用焦炭法冶炼金属铜，对应方法①，故A正确；(Ⅱ)湿法炼铜是采用活泼金属置换法冶炼金属铜，对应方法③，故B错误；(Ⅲ)铝热反应是采用活泼金属置换法冶炼金属，对应方法③，故C正确；(Ⅳ)从光卤石中冶炼金属镁是采用电解熔融氯化镁的方法，对应方法④，故D正确。
3．金属的冶炼一般用热分解法、热还原法和电解法，选用冶炼方法的依据主要是( )
A．金属在自然界里存在的形式
B．金属元素在地壳中的含量
C．金属阳离子得电子的能力
D．金属熔点的高低
答案 C
解析 不同的金属有不同的冶炼方法，金属的冶炼方法是根据金属的活动性强弱确定，即根据金属阳离子得电子的能力确定，与其在自然界中的含量多少、熔点高低以及存在形式没有太大的关系，故C项正确。
1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)青铜和黄铜是不同结构的单质铜(2022·全国乙卷，7C)( × )
(2)青铜比纯铜熔点低、硬度大，所以古代用青铜铸剑(2022·江苏，7C) ( √ )
2．(2022·广东，1)中华文明源远流长，在世界文明中独树一帜，汉字居功至伟。随着时代发展，汉字被不断赋予新的文化内涵，其载体也发生相应变化。下列汉字载体主要由合金材料制成的是( )
答案 B
解析 兽骨其主要成分是碳酸钙和其他钙盐，故A不符合题意；青铜器是铜与锡、铅等的合金，属于合金材料，故B符合题意；纸张的主要成分是纤维素，故C不符合题意；液晶显示屏是一种采用液晶为材料的显示器，液晶是一类介于固态和液态间的有机化合物，故D不符合题意。
3．(2020·全国卷Ⅲ,7)宋代《千里江山图》描绘了山清水秀的美丽景色，历经千年色彩依然，其中绿色来自孔雀石颜料[主要成分为Cu(OH)2·CuCO3]，青色来自蓝铜矿颜料[主要成分为Cu(OH)2·2CuCO3]。下列说法错误的是( )
A．保存《千里江山图》需控制温度和湿度
B．孔雀石、蓝铜矿颜料不易被空气氧化
C．孔雀石、蓝铜矿颜料耐酸耐碱
D．Cu(OH)2·CuCO3中铜的质量分数高于Cu(OH)2·2CuCO3
答案 C
4．(2022·海南，15)胆矾(CuSO4·5H2O)是一种重要化工原料，某研究小组以生锈的铜屑为原料[主要成分是Cu，含有少量的油污、CuO、CuCO3、Cu(OH)2]制备胆矾。流程如下。
回答问题：
(1)步骤①的目的是_____________________________________________________。
(2)步骤②中，若仅用浓H2SO4溶解固体B，将生成__________(填化学式)污染环境。
(3)步骤②中，在H2O2存在下Cu溶于稀H2SO4，反应的化学方程式为______________
________________________________________________________________________。
(4)经步骤④得到的胆矾，不能用水洗涤的主要原因是____________________________
________________________________________________________________________。
(5)实验证明，滤液D能将I－氧化为I2。
ⅰ.甲同学认为不可能是步骤②中过量H2O2将I－氧化为I2，理由是________________
________________________________________________________________________。
ⅱ.乙同学通过实验证实，只能是Cu2＋将I－氧化为I2，写出乙同学的实验方案及结果________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(不要求写具体操作过程)。
答案 (1)除去原料表面的油污 (2)SO2
(3)Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O (4)胆矾晶体易溶于水 (5)ⅰ.溶液 C 经步骤③加热浓缩后双氧水已完全分解 ⅱ.取滤液D，向其中加入适量硫化钠，使铜离子恰好完全沉淀，静置后，向上层清液中再加入KI溶液，溶液不变色，I－不能被氧化
解析 (1)原料表面含有少量的油污，Na2CO3溶液呈碱性，可以除去原料表面的油污。(2)在加热的条件下，铜可以与浓硫酸发生反应生成CuSO4、SO2和H2O，二氧化硫是一种大气污染物，步骤②中，若仅用浓H2SO4溶解固体B，将生成SO2污染环境。(3)步骤②中，在H2O2存在下Cu溶于稀H2SO4，生成CuSO4和H2O，该反应的化学方程式为Cu＋ H2O2＋ H2SO4===CuSO4＋2H2O。(4)胆矾是一种易溶于水的晶体，因此，经步骤④得到的胆矾，不能用水洗涤。(5)ⅰ.H2O2常温下即能发生分解反应，在加热的条件下，其分解更快，因此，甲同学认为不可能是步骤②中过量H2O2将I－氧化为I2。ⅱ.I－氧化为I2时溶液的颜色会发生变化；滤液D中含有CuSO4和H2SO4，乙同学通过实验证实，只能是Cu2＋将I－氧化为I2，较简单的方案是除去溶液中的Cu2＋，然后再向其中加入含有I－的溶液，观察溶液是否变色。
课时精练
1．中华优秀传统文化涉及很多化学知识。下列有关说法不正确的是( )
A．“火树银花合，星桥铁锁开”中的“火树银花”涉及金属元素的焰色
B．古剑沈卢“以剂钢为刃，柔铁为茎干，不尔则多断折”中的“剂钢”是铁的合金
C．“以曾青涂铁，铁赤色如铜”中的“曾青”是铜盐
D．《天工开物》中有“至于矾现五金色之形，硫为群石之将，皆变化于烈火”，其中的“矾”指的是金属硫化物
答案 D
解析 焰色是某些金属元素的特征性质，不同金属元素的焰色不同，“火树银花”中的焰火颜色实质上是金属元素焰色的体现，故A正确；合金的硬度一般大于其成分金属的硬度，剑刃硬度较大，所以“剂钢”为铁的合金，故B正确；“曾青涂铁”是可溶性铜盐溶液与金属铁发生置换反应得到金属铜的过程，“曾青”是可溶性铜盐，故C正确；矾是各种金属(如铜、铁、锌)的硫酸盐，不是金属硫化物，故D错误。
2．(2022·武汉模拟)旅游景点售卖的仿银饰品大多是白铜(铜镍合金)。下列说法正确的是( )
A．硬度比铜的大
B．熔点比铜的高
C．容易被腐蚀
D．通过外观颜色即可区分它和白银
答案 A
解析 合金的硬度大于其成分金属，A正确；合金的熔点低于其成分金属，B错误；合金的性能优于其成分金属，故合金的耐腐性更好，C错误；白铜、白银均为银白色，不能通过颜色区分，D错误。
3．(2022·南通高三期末)下列铜及其化合物性质与用途具有对应关系的是( )
A．铜单质具有延展性，可用作传输电流
B．Cu2O的熔、沸点较高，可用作催化反应
C．Cu(OH)2具有氧化性，可用作检验醛基
D．CuSO4能使蛋白质变性，可用于饮用水消毒
答案 C
解析 铜单质具有导电性，可用作传输电流，A不符合题意；Cu2O的熔、沸点较高与其作催化剂无因果关系，B不符合题意；已知反应RCHO＋2Cu(OH)2＋NaOHeq \(――→,\s\up7(△))Cu2O↓＋RCOONa＋3H2O，反应中Cu(OH)2作氧化剂，具有氧化性，可用作检验醛基，C符合题意；CuSO4能使蛋白质变性，但CuSO4不可用于饮用水消毒，只能用于环境消毒，D不符合题意。
4．(2022·辽宁铁岭高三模拟)下列古诗或古文中的描述与化学方程式对应关系不正确的是( )
A．丹砂烧之成水银：HgSeq \(=====,\s\up7(△))Hg＋S
B．爆竹声中一岁除：S＋2KNO3＋3Ceq \(=====,\s\up7(点燃))K2S＋3CO2↑＋N2↑
C．炉火照天地，红星乱紫烟：Cu2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(OH))2CO3＋2H2eq \(=====,\s\up7(△))Cu＋CO2＋3H2O
D．曾青得铁则化为铜：CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu
答案 C
解析 “丹砂烧之成水银”指硫化汞加热生成汞，化学方程式正确，A不符合题意；“爆竹声中一岁除”涉及黑火药爆炸，化学方程式正确，B不符合题意；“炉火照天地，红星乱紫烟”描述的是古代冶炼场景，化学方程式错误，C符合题意；“曾青得铁则化为铜”指湿法炼铜，化学方程式正确，D不符合题意。
5．我国古代“药金”的冶炼方法是将炉甘石(ZnCO3)和赤铜矿(Cu2O)与木炭按一定的比例混合后加热至800 ℃，即可炼出闪烁似金子般光泽的“药金”。下列叙述正确的是( )
A．“药金”实质上是铜锌合金
B．冶炼炉中炉甘石直接被木炭还原为锌
C．用王水可区别黄金和“药金”
D．用火焰灼烧不能区别黄金和“药金”
答案 A
解析 冶炼“药金”的相关反应的化学方程式为ZnCO3eq \(=====,\s\up7(高温))ZnO＋CO2↑、2ZnO＋Ceq \(=====,\s\up7(高温))2Zn＋CO2↑、2Cu2O＋Ceq \(=====,\s\up7(高温))4Cu＋CO2↑，A项正确、B项错误；王水可以溶解黄金和“药金”，C项错误；用火焰灼烧可以区别黄金和“药金”，因为高温下黄金跟空气不反应，而“药金”可以与空气反应，生成的CuO是黑色的，ZnO是白色的，D项错误。
6．人类最早冶金的历史年代曲线图如图所示(－1000表示公元前1000年)。下列说法正确的是( )
A．金属越活泼，冶炼的年代一定越晚
B．冶炼金属的历史：电解氯化物比电解氧化物早
C．自然界中铜元素以游离态形式存在，故铜的冶炼年代最早
D．金属氧化物(如Al2O3、Cu2O)也属于金属材料
答案 B
解析 图中铜冶炼的年代比银和金早，而铜比银和金活泼，故A错误；金属氯化物的沸点一般比金属氧化物的低，在冶炼初期会选择电解金属氯化物，故B正确；自然界中铜以化合态存在，故C错误。
7．(2023·西安质检)金属的冶炼与生产、生活及国防军事等领域均密切相关。下列有关金属冶炼的原理错误的是( )
A．用电解法制取金属钠：2NaCl(熔融)eq \(=====,\s\up7(电解))2Na＋Cl2↑
B．用Na、Mg等活泼金属为还原剂冶炼Ti：2Mg＋TiCl4(熔融)eq \(=====,\s\up7(高温),\s\d5(氩气))Ti＋2MgCl2
C．用Al作还原剂冶炼金属V：3V2O5＋10Aleq \(=====,\s\up7(高温))6V＋5Al2O3
D．用H2作还原剂冶炼金属Ag：Ag2O＋H2eq \(=====,\s\up7(高温))2Ag＋H2O
答案 D
解析 电解熔融氯化钠制取金属钠，反应的化学方程式是2NaCl(熔融)eq \(=====,\s\up7(电解))2Na＋Cl2↑，故A正确；Na、Mg的活泼性大于Ti，可用Na、Mg等活泼金属为还原剂冶炼Ti，反应的化学方程式是2Mg＋TiCl4(熔融)eq \(=====,\s\up7(高温),\s\d5(氩气))Ti＋2MgCl2，故B正确；铝的还原性大于钒，用Al作还原剂可以冶炼金属V，反应的化学方程式是3V2O5＋10Aleq \(=====,\s\up7(高温))6V＋5Al2O3，故C正确；银是不活泼金属，一般采用加热Ag2O的方法冶炼Ag，故D错误。
8．向CuSO4溶液中加入H2O2溶液，很快有大量气体逸出，同时放热，一段时间后，蓝色溶液变为红色浑浊(Cu2O)，继续加入H2O2溶液，红色浑浊又变为蓝色溶液，这个反应可以反复多次。下列关于上述过程的说法不正确的是( )
A．Cu2＋将H2O2还原为O2
B．H2O2既表现氧化性又表现还原性
C．Cu2＋是H2O2分解反应的催化剂
D．发生了反应：Cu2O＋H2O2＋4H＋===2Cu2＋＋3H2O
答案 A
解析 硫酸铜与H2O2溶液首先发生反应产生氧化亚铜，铜元素的化合价降低，硫酸铜作氧化剂，则H2O2作还原剂被氧化成氧气，故A错误；开始过氧化氢被氧化成氧气表现还原性，继续滴加过氧化氢溶液后氧化亚铜转变成铜离子，则过氧化氢又表现氧化性，故B正确；整个过程中反应开始有铜离子，反应结束时还有铜离子，铜离子的量没有变化，符合催化剂的特点，故C正确；反应的第二阶段是过氧化氢与氧化亚铜反应产生铜离子的过程，根据价态变化，可知过氧化氢应被还原成水，根据化合价升降总数相等可得离子方程式：Cu2O＋H2O2＋4H＋===2Cu2＋＋3H2O，故D正确。
9．氧化还原反应广泛应用于金属的冶炼，下列说法不正确的是( )
A．电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中，钠离子被还原，氯离子被氧化
B．湿法炼铜的反应中，铜元素发生还原反应
C．用磁铁矿炼铁的反应中，1 ml Fe3O4被CO还原成Fe，转移9 ml电子
D．铝热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化
答案 C
解析 电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中，Na元素化合价由＋1降低至0，被还原，Cl元素化合价由－1升高至0，被氧化，故A正确；湿法炼铜的离子方程式为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，反应过程中Cu元素化合价由＋2降低至0，发生还原反应，故B正确；Fe3O4＋4COeq \(=====,\s\up7(高温))3Fe＋4CO2，1 ml Fe3O4被CO还原成Fe时，转移8 ml电子，故C错误；铝热法还原铁的反应中，放出的热量可以使Fe熔化，故D正确。
10．实验室用含有少量氧化铁杂质的废铜粉制取无水硫酸铜的实验步骤如图：
下列有关说法正确的是( )
A．溶解废铜粉“过量酸”是指稀硝酸
B．气体A是Cl2，将亚铁离子氧化为铁离子
C．生成沉淀D的离子方程式可以为3CuO＋2Fe3＋＋3H2O===2Fe(OH)3＋3Cu2＋
D．从滤液中得到无水硫酸铜的方法是冷却结晶
答案 C
解析 “过量酸”应为稀硫酸，用稀硝酸会引入硝酸根离子，A错误；向混合溶液通入气体A的作用是将溶液中的亚铁离子氧化为铁离子，气体A为氧气，不能使用氯气，防止引入氯离子，B错误；固体B的作用是调节溶液的pH，使Fe3＋变为沉淀而除去，为了不引入新的杂质，可选用CuO、Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3，加CuO时离子方程式为3CuO＋2Fe3＋＋3H2O===2Fe(OH)3＋ 3Cu2＋，C正确；从滤液中冷却结晶得到硫酸铜晶体，D错误。
11．(2022·深圳市光明区高级中学高三模拟)部分含铜物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是( )
A．a可与硫单质反应生成f
B．c可与水反应得到d
C．可将葡萄糖与新制的d混合后加热制得b
D．可存在a→c→e→a的循环转化关系
答案 B
解析 铜能与硫单质在加热的条件下反应得到硫化亚铜，A正确；CuO不能与H2O反应，B错误；新制的Cueq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(OH))2与葡萄糖溶液混合后加热可得Cu2O，C正确；Cu可以在O2中加热得到CuO，CuO溶于酸可得到Cu2＋，Cu2＋可被铁单质置换生成Cu，D正确。
12．氯化亚铜(CuCl)是一种微溶于水、难溶于乙醇、易被氧化的白色粉末，以黄铜矿(主要成分为CuFeS2)为原料制取CuCl的流程如图所示：
已知：在水溶液中存在平衡：CuCl(s)＋2Cl－(aq)[CuCl3]2－(aq)。下列说法错误的是( )
A．“浸取”后所得浸取液可用来腐蚀铜制电路板
B．加入浓盐酸的目的是为了实现CuCl的净化
C．[CuCl3]2－中加水可使平衡CuCl(s)＋2Cl－(aq)[CuCl3]2－(aq)逆向移动
D．采用乙醇洗涤和真空干燥有利于提高CuCl的产率和纯度
答案 A
解析 “浸取”后所得浸取液含有FeCl2，FeCl2与Cu单质不能发生反应，因此不可用来腐蚀铜制电路板，A错误；加入浓盐酸后溶液中的c(Cl－)增大，CuCl(s)＋2Cl－(aq)[CuCl3]2－(aq)正向移动，过滤除杂后加水稀释，平衡逆向移动，从而可得纯净的CuCl，故该操作的目的是为了实现CuCl的净化，B、C正确；乙醇沸点低易挥发，真空中无O2可防止CuCl被氧化，故采用乙醇洗涤和真空干燥有利于提高CuCl的产率和纯度，D正确。
13．(2022·重庆高三开学考试)文物保护讲究“修旧如旧”。古代青铜器铜锈成分非常复杂，主要成分有Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl。青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀生成Cu2(OH)3Cl的原理示意图如图所示。已知CuCl是白色不溶于水的固体，下列说法正确的是( )
A．疏松的Cu2(OH)3Cl属于无害锈
B．过程Ⅰ中负极的电极反应式为Cu－e－===Cu＋
C．若生成2.145 g Cu2(OH)3Cl理论上消耗标准状况下氧气的体积为0.224 L
D．用HNO3溶液除青铜器上的铜锈，可实现“修旧如旧”，保护文物的艺术价值
答案 C
解析 Cu2(OH)3Cl疏松、易吸收水，会使器物损坏程度逐步加剧，并不断扩散，属于有害锈，A错误；负极的电极反应式为Cu－e－＋Cl－===CuCl，B错误；根据电子守恒可知，若生成2.145 g Cu2(OH)3Cl理论上消耗氧气的物质的量为eq \f(\f(2.145 g,214.5 g·ml－1)×2×2,4)＝0.01 ml，故在标准状况下的体积为0.01 ml×22.4 L·ml－1＝0.224 L，C正确；HNO3溶液会与Cu反应，会破坏文物，D错误。
14．化学学习活动小组学习了铁、铜化合物知识后，查阅资料，积极思考，提出了一系列问题，请予以解答：
(1)氯化亚铜(CuCl)是重要的化工原料，工业上常通过下列反应制备CuCl：
2CuSO4＋Na2SO3＋2NaCl＋Na2CO3===2CuCl↓＋3Na2SO4＋CO2↑
查阅资料可得，CuCl可以溶解在FeCl3溶液中，请写出该反应的离子方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)已知：Cu2O在酸性溶液中发生歧化反应：Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O。现将一定量混合物(Fe2O3、Cu2O、CuCl、Fe)溶解于过量稀盐酸中，反应完全后，得到W(包括溶液和少量剩余固体)，此时溶液中一定含有的阳离子是________(用离子符号表示，下同)。
(3)继续往W中通入足量的氯气，不断搅拌，充分反应，溶液中哪些离子的物质的量一定有明显变化？________。
(4)不通入气体，改向W中加入过量铁粉，过滤，调节pH约为7，加入淀粉-KI溶液和H2O2，溶液呈蓝色并有红褐色沉淀生成。当消耗2 ml I－时，共转移3 ml电子，该反应的离子方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)CuCl＋Fe3＋===Cu2＋＋Fe2＋＋Cl－
(2)H＋、Cu2＋、Fe2＋ (3)Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋、Cl－
(4)2Fe2＋＋3H2O2＋4I－===2Fe(OH)3↓＋2I2
解析 (1)CuCl可以溶解在FeCl3溶液中，发生氧化还原反应生成Cu2＋和Fe2＋，反应的离子方程式为CuCl＋Fe3＋===Cu2＋＋Fe2＋＋Cl－。
(2)向混合物中加入过量稀盐酸，铁与盐酸反应生成Fe2＋，氧化亚铜与盐酸反应生成氯化铜和铜，氧化铁和盐酸反应生成氯化铁，CuCl与Fe3＋反应生成Cu2＋和Fe2＋，Cu和Fe3＋反应生成Cu2＋和Fe2＋，最后剩余固体为铜，则溶液中有生成的Fe2＋、Cu2＋和剩余的H＋。
(3)通入足量的氯气，Fe2＋被氧化成Fe3＋，Fe3＋继续与铜反应生成Cu2＋，所以物质的量有明显变化的离子有Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋、Cl－。
(4)若加入过量的铁粉，则溶液为氯化亚铁，再加入淀粉-KI溶液和过氧化氢，溶液变蓝色，说明有碘单质生成，红褐色沉淀为氢氧化铁沉淀，当消耗2 ml I－时，转移3 ml电子，说明同时有1 ml Fe2＋被氧化，消耗1.5 ml过氧化氢，所以离子方程式为2Fe2＋＋3H2O2＋4I－===2Fe(OH)3↓＋2I2。
15．辉铜矿的主要成分为Cu2S，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质，软锰矿主要含有MnO2，以及少量SiO2、Fe2O3等杂质。研究人员开发综合利用这两种资源，用同槽酸浸湿法冶炼工艺，制备硫酸锰晶体和碱式碳酸铜。主要工艺流程如下：
已知：①MnO2有较强的氧化性，能将金属硫化物中的硫氧化为单质硫；
②[Cu(NH3)4]SO4在常温下稳定，在热水溶液中会分解生成NH3；
③部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH范围(开始沉淀和完全沉淀的pH)：
Fe3＋：1.5～3.2；Mn2＋：8.3～9.8；Cu2＋：4.4～6.4；
④MnSO4·H2O溶于1份冷水、0.6份沸水，不溶于乙醇。
(1)实验室配制250 mL 4.8 ml·L－1的稀硫酸，所需的玻璃仪器除玻璃棒、量筒、烧杯以外还需要________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有________________________________
____________________________________________________________________(任写一点)。
(3)酸浸时，得到浸出液中主要含有CuSO4、MnSO4等。写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)调节浸出液pH＝4的作用是_____________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)本工艺流程中可循环使用的物质是__________(写化学式)。
(6)获得的MnSO4·H2O晶体需要进一步洗涤、干燥，洗涤时应用________洗涤。
(7)测定MnSO4·H2O样品的纯度：准确称取样品14.00 g，加蒸馏水配成100 mL溶液，取出25.00 mL用标准的BaCl2溶液测定，完全反应后得到了4.66 g沉淀，则此样品的纯度为________(保留四位有效数字)。
答案 (1)250 mL容量瓶、胶头滴管 (2)粉碎矿石(或加热或搅拌) (3)Cu2S＋2MnO2＋4H2SO4===2CuSO4＋2MnSO4＋S＋4H2O (4)使Fe3＋水解生成氢氧化铁而完全沉淀 (5)NH3 (6)乙醇 (7)96.57%
解析 (3)由题意可知，MnO2具有氧化性，且Cu2S与MnO2在H2SO4酸浸的条件下生成了S、CuSO4和MnSO4，故根据氧化还原反应配平，可得到反应的化学方程式：Cu2S＋2MnO2＋4H2SO4===2CuSO4＋2MnSO4＋S＋4H2O。
(4)根据Fe(OH)3沉淀的pH范围：1.5～3.2可知，当pH＝4时，Fe3＋会水解生成氢氧化铁完全沉淀。
(5)本工艺流程中NH4HCO3分解生成NH3，NH3可循环使用。
(6)由于MnSO4·H2O不溶于乙醇，故使用乙醇洗涤可以促进晶体形成。
(7)根据n(BaSO4)＝n(SOeq \\al(2－,4))＝n(MnSO4·H2O)＝eq \f(4.66 g,233 g·ml－1)＝0.02 ml,25.00 mL 溶液中含有n(MnSO4·H2O)＝0.02 ml，故100 mL溶液中含有n(MnSO4·H2O)＝0.08 ml，m(MnSO4·H2O)＝0.08 ml×169 g·ml－1＝13.52 g，则样品的纯度为eq \f(13.52 g,14.00 g)×100%≈96.57%。
物质
颜色
物质
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
编号
V[Cu(NO3)2] /mL
V(NaOH) /mL
V(Na2CO3) /mL
沉淀数量
沉淀颜色
1
2
2
2.8
＋ ＋ ＋
蓝色
2
2
2
2.4
＋ ＋ ＋
蓝色
3
2
2
2
＋ ＋
浅绿色
4
2
2
1.6
＋
浅绿色
反应温度/℃
沉淀数量
沉淀颜色
室温
＋＋＋＋
蓝色
40
＋＋＋＋
蓝色
60
＋
浅绿色
75
＋＋
绿色
80
＋＋＋
绿色(少量黑色)
方法名称
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作还原剂
Fe2O3＋3COeq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2(高炉炼铁)
H2作还原剂
WO3＋3H2eq \(=====,\s\up7(高温))W＋3H2O
铝热反应
Fe2O3＋2Aleq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3
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↑
汉字载体
选项
A.兽骨
B.青铜器
C.纸张
D.液晶显示屏