2020-2021新高中高年级化学复习与讲解金属材料和金属矿物的利用
2020-2021 年新高三化学一轮复习讲解《金属材料与金属矿物利用》
【知识梳理】
一、铜及其化合物
铜是人类发现最早的金属之一，也是最好的纯金属之一。铜元素在元素周期表中位于第四周
期第ⅠB 族，原子结构示意图为： 。 铜是硬度较小的紫红色金属，具有良好
的延展性、导电性和导热性。铜在电气和电子工业中主要用于制造电线、通讯电缆等。这方
面应用占铜的工业总用量的一半左右，半导体器件中的硅芯片上用铜代替铝线；建筑业上用
铜制造水管及其它排水设施，具有独特的杀菌功能，抑制细菌生长。
1．铜及其化合物的颜色
2．铜的化学性质
(1)与非金属单质反应
2Cu＋O2 2CuO
2Cu＋S Cu2S
Cu＋Cl2 CuCl2
(2)与酸反应
①与非氧化性酸（稀盐酸、稀硫酸）不反应。
②与氧化性酸反应
Cu＋ 2H2SO4(浓) CuSO4 ＋ SO2 ↑＋ 2H2O
Cu＋ 4HNO3 (浓) ＝ Cu(NO3)2 ＋ 2NO2 ↑＋ 2H2O
3Cu＋ 8HNO3 (稀) ＝ 3Cu(NO3)2 ＋2 NO ↑＋ 4H2O
(3)与盐溶液反应
Cu＋2FeCl3 ＝ CuCl2 ＋2FeCl2高温
高温
高温
(4)铜在干燥空气中性质稳定，但在潮湿空气中会被腐蚀，在其表面逐渐形成一层绿色的铜
锈。
2Cu＋ O2 ＋H2O ＋ CO2 ＝ C u 2 ( O H ) 2C O3
3．铜的化合物的化学性质
(1)氧化铜：CuO 为黑色不溶于水的固体。
①氧化铜有金属氧化物的性质。
CuO＋2HCl＝ CuCl2 ＋H2O
②氧化铜具有氧化性，可与某些还原剂反应。
H2＋CuO Cu＋ H2O
C＋2CuO 2Cu＋ CO2 ↑
③氧化铜在高温下可发生分解反应：
4CuO 2Cu2O＋ O2 ↑
（2）氢氧化铜：Cu(OH)2为蓝色不溶于水的絮状沉淀。
①与酸反应：Cu(OH)2＋2H
＋
=== Cu2＋
＋2H2O
②受热分解：Cu(OH)2 CuO＋H2O
③检验醛基：CH3CHO+2Cu(OH)2＋NaOH CH3COONa+Cu2O+3H2O
(3)硫酸铜：CuSO4 晶体与无水 CuSO4 之间可以相互转化。
CuSO4·5H2O CuSO4 ＋ 5H2O
CuSO4 ＋ 5H2O ＝ CuSO4·5H2O
实验内容 实验现象 结论
CuSO4·5H2O →
CuSO4
向饱和的 CuSO4
溶液中慢慢滴入浓
硫酸，静置
液体分为两层，上
层蓝色，下层无色，
有白色固体析出
浓硫酸具有吸水性，可使
饱和的 CuSO4 溶液析出
白色 CuSO4 固体
CuSO4→
CuSO4·5H2O
向无水 CuSO4 中
通入水蒸气
白色粉末变为蓝色
晶体
CuSO4＋5H2O＝
CuSO4·5H2O
例题1、下列说法正确的是 。
①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高温
②除去 Cu 粉中混有 CuO 的方法是加入稀硝酸溶解、过滤、洗涤、干燥
③将铜粉加入 1−0 mol·L
－1 Fe2(SO4)3 溶液中，现象是溶液变蓝，有黑色固体出现
④铁比铜活泼，铆在铜板上的铁钉在潮湿空气中不易生锈
⑤氧化铜可作为制造玻璃、搪瓷的红色颜料
⑥硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂
⑦为了避免青铜器生成铜绿，在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜
⑧1 mol Cu 和足量热浓硫酸反应可生成 NA个 SO3 分子
⑨冶炼铜的反应为 8CuFeS2＋21O2 8Cu＋4FeO＋2Fe2O3＋16SO2，若 CuFeS2 中 Fe 的
化合价为+2，反应中被还原的元素是 Cu 和 O
⑩CuSO4 溶液与过量浓氨水反应的离子方程式：Cu2++2NH3·H2O=Cu(OH)2↓+2NH4+
⑪将 CuCl2 溶液在蒸发皿中加热蒸干，得到无水 CuCl2 固体
⑫H2 通过灼热的 CuO 粉末，反应后固体物质增重
【指点迷津】
（1）波尔多液消毒：主要应用在农业植物杀菌和公共场合的消毒。其主要成分组分 CuSO4
溶液、石灰水，原理是重金属盐能使蛋白质变性。
（2）制备 CuSO4 方案的选择：方法如下：一是 Cu→CuO→CuSO4,二是用铜和浓硫酸的反应。
方案的选择主要从绿色化学概念角度进行：一是原料利用率高，节约成本；二是不产生有毒
气体，不造成大气污染。与之相同的还有 Cu(NO3)2的制备。
（3）CuCl2 溶液的蒸干、和含有结晶水时除去结晶水，分别对应的操作是加入盐酸，和在
HCl 气氛中加热。
（4）粗铜的精炼：电解池中，粗铜作阳极，精铜作阴极，电解质为硫酸铜溶液。阳极反应：
Cu- 2e- = Cu2+、Fe-2e-=Fe2+、Ni-2e-= Ni 2+；阴极反应：Cu2++ e- =Cu，硫酸铜溶液浓度降低。
二、合金与金属冶炼
1．合金及新材料
（1）合金概念：两种或两种以上金属(或金属与非金属)熔化而成的具有金属特性的物质叫
合金(合金为混合物)。如：钢铁为铁碳合金。
（2）合金特性：合金比它的成分金属具有良好的物理和化学等多方面性能。如合金的熔点
一般比它的成分金属熔点低，合金适宜铸造；又如硬铝合金的强度和硬度都比纯铝大，几乎
相当钢材，且密度小。（3）钛合金：金属钛是一种新型的结构材料。钛的密度为 4−54g·cm-3，比钢轻，可是，钛
的机械性能与钢相似。钛恰好兼有钢和铝的优点。液体钛几乎能溶解所有的金属，因此可以
和多种金属形成合金。将钛加入钢中制得的钛钢坚韧而富有弹性。钛的表面容易形成致密的、
钝性的氧化物保护膜，使得钛具有优良的抗腐蚀性，特别是对海水的抗腐蚀性很强。由于金
属钛具有优良的性能，在国防和高能技术中，钛占有重点地位，在航海和航空制造业中得到
广泛的应用。
2．金属的冶炼
(1)从矿石中提取金属的一般步骤有三步：①矿石的富集：除去杂质，提高矿石中有用成分
的含量；②冶炼：利用氧化还原反应原理，在一定条件下，用还原剂将金属矿石中的金属离
子还原成金属单质；⑧精炼：采用一定的方法，提炼纯金属。
(2)冶炼金属的实质：用还原的方法，使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子−
(3)金属冶炼的一般方法：
①加热法:适用于冶炼在金属活动顺序表中，位于氢之后的金属(如 Hg、Ag 等)。
2HgO 2Hg + O2↑
HgS + O2 Hg + SO2↑
2Ag2O 4Ag + O2↑
②热还原法：适用于冶炼金属活动顺序表中 Zn、Fe、Sn、Pb 等中等活泼的金属．常用的还
原剂有 C、CO、H2、Al 等。
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2(炼铁)
ZnO + C Zn + CO↑(伴生 CO2)
WO3 + 3H2 W + 3H2O
Cr2O3 + 2Al 2Cr + A12O3(制高熔点的金属)
③熔融电解法：适用于冶炼活动性强的金属如 K、Ca、Na、Mg、A1 等活泼的金属，通过
电解其熔融盐或氧化物的方法来制得。
2A12O3 4Al + 3O2↑
2NaCl 2Na + C12↑
④湿法冶金(又叫水法冶金)：利用在溶液中发生的化学反应(如置换、氧化还原、中和、水解
等)，对原料中的金属进行提取和分离的冶金过程．湿法冶金可用于提取 Zn、U(铀)及稀土金属等。
3．金属的回收：地球上的金属矿产资源是有限的，而且是不能再生的。随着人们的不断开
发利用，矿产资源将会日渐减少。金属制品在使用过程中会被腐蚀或损坏，同时由于生产的
发展，新的产品要不断替代旧的产品，因而每年就有大量废旧金属产生。废旧金属是一种固
体废弃物，会污染环境。要解决以上两个问题，最好的方法是把废旧金属作为一种资源，加
以回收利用。这样做，既减少了垃圾量，防止污染环境，又缓解了资源短缺的矛盾。回收的
废旧金属，大部分可以重新制成金属或它们的化合物再用。
例题2、下列说法正确的是 。
①金属元素的单质只有还原性，其离子只有氧化性
②金属元素的单质在常温下均为固体
③工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气
④钒、铬、锰、铁等难熔金属通常采用铝热法炼制
⑤合金的性质与其成分金属的性质不完全相同
⑥由铁矿石炼成铁是化学变化，由生铁炼成钢是物理变化
⑦工业上电解熔融状态的 Al2O3制备 Al 不涉及氧化还原反应
⑧金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子
⑨在人类对金属材料的使用过程中，性质活泼的金属单质最早被人们冶炼和使用
⑩单质铝在空气中比较耐腐蚀，所以铝是不活泼金属
⑪FeO 投入稀 H2SO4 和稀 HNO3 中均得到浅绿色溶液
⑫向一定量的 Cu、Fe2O3 的混合物中加入 300 mL 1 mol·L
－1 的盐酸，恰好使混合物完全溶解，
所得溶液中不含 Fe3＋
。若用过量的 CO 在高温下还原相同质量的原混合物，固体减少的质量
为 2−4 g
【指点迷津】
（1）不同冶炼方法有不同的特点，如用气态物质还原时，气体与矿石充分接触，反应速率
快，无残留，得到的金属纯度高；电解冶炼需消耗大量的电能；铝热反应适用于高熔点金属
的冶炼。
（2）当一种金属可用多种方法冶炼时，工业上一般采用经济效率高的方法。即热分解法优
于焦炭还原法，焦炭还原法优于铝热还原法，铝热还原法优于电解法。从环保角度考虑，
H2还原法又优于 C、CO 还原法。
（3）用还原剂还原法制得的金属一般含有较多的有害杂质，如含其它金属或非金属。为了满足金属的多种用途，除去金属中的有害杂质是必要的。低沸点金属(如锌和汞)可以用蒸馏
法与较不易挥发的有害杂质分离而达到提纯；电解法精炼金属是使用最广泛的金属精炼法，
铜、银、金、铅等都可以用这种方法精炼。
【课时练习】
1．2019 年江西南昌“海昏侯墓”出土了一件青铜白酒蒸馏器。下列说法不正确的是（ ）
A．在实验室进行蒸馏时，必须使用圆底烧瓶、直形冷凝管、酒精灯、锥形瓶等仪器
B．我国古代人民常用明水矾除去铜器表面的铜绿（铜锈）
C．青铜文物和铁质文物在潮湿的土壤环境中容易发生电化学腐蚀
D．与火法冶铜（以 Cu2S 为原料）相比，采用湿法冶铜（以 CuSO4为原料）的优点是减少
了环境污染和能源的消耗
2．下列有关金属的工业制法中，正确的是
A．制钠：用海水为原料制得精盐，再电解纯净的 NaCl 溶液
B．制铁：以铁矿石为原料，CO 还原得铁
C．制镁：用海水为原料，经一系列过程制得氧化镁固体，H2 还原得镁
D．制铝：从铝土矿中获得氧化铝再得到氯化铝固体，电解熔融的氯化铝得到铝
3．A、B、C、D、E 分别是 Cu、Ag、Fe、Al、Mg 五种金属中的一种。已知：（1）将 A、
C 用导线相连后放入稀 H2SO4中，C 的表面有气泡产生；（2）将 B 放入 D 的硝酸盐中，B
的表面析出单质 D；（3）将 C、E 放入冷浓硫酸中，均无明显现象，由此可以推断五种金属
A、B、C、D、E 依次可能为
A．Fe、Cu、Al、Ag、Mg B．Mg、Cu、Al、Ag、Fe
C．Al、Cu、Mg、Ag、Fe D．Mg、Ag、Al、Cu、Fe
4．类推的思维方法在化学学习与研究中有时会产生错误结论，因此类推的结论最终要经过
实践的检验，才能决定其正确与否，下列几种类推结论中，错误的是（ ）
①钠与水反应生成 NaOH 和 H2；所有金属与水反应都生成碱和 H2
②铁露置在空气中一段时间后就会生锈；性质更活泼的铝不能稳定存在于空气中
③化合物 KC1 的焰色为紫色；K2CO3的焰色也为紫色
④生铁比纯铁的熔点低；钠钾合金的熔点也应介于 Na 和 K 熔点之间
A．①② B．①④ C．①②③④ D．①②④
5．《证类本草》中记载：“鸡屎矾(碱式碳酸铜)不入药用,惟堪镀作,以合熟铜；投苦酒(醋)中，
涂铁皆作铜色，外虽铜色，内质不变。”下列关于该描述的说法正确的是
高温
Cu Cl (OH) xH O a b 2
CuCl2
3
Fe
CuCl2
a=2b+2c
3
Fe
2
Fe
CuCl2
3
Fe
CuO
1mol Cu Cl (OH) xH O a b 2 11.2a L(STP)O2
A．“不入药用”的主要原因是鸡屎矾溶于胃酸，产生重金属离子 Cu2＋
B．“惟堪镀作，以合熟铜”指的是电镀铜技术
C．“投苦酒(醋)中，涂铁皆作铜色”涉及两个化学反应且都为氧化还原反应
D．“外虽铜色，内质不变”描述的是铁和铜的钝化过程
6．银铜合金广泛应用于航空工业。从银铜合金的切割废料中回收银和制备 CuAlO2 的流程
如下。
已知：Al(OH) 3和 Cu(OH) 2 开始分解的温度分别为 450℃和 80℃。 下列说法错误的是
A．电解精炼时，粗银做阳极，纯银做阴极
B．为提高原料利用率，流程中应加过量的稀 NaOH
C．滤渣 B 煅烧时发生的反应为 4CuO+4Al(OH)3 4CuA1O2+ O2↑+6H2O
D．若用 1−0 kg 银铜合金（铜的质量分数为 64%) 最多可生成 10−0mol CuA1O2
7．碱式氯化铜 是一种重要的无机杀虫剂，它可以通过以下步骤制备。
步骤 1：将铜粉加入稀盐酸中，并持续通空气反应生成 。已知 对该反应有催化
作用，其催化原理如图所示。步骤 2：在制得的 溶液中，加入石灰乳充分反应后即可
制得碱式氯化铜。下列有关说法错误的是( )
A．a、b、c 之间的关系式为
B．图中 M、N 分别为 、
C．为了除去 溶液中的杂质 ，可加入过量的 、过滤
D．若制备 ，理论上消耗稀硫酸
过滤
氢氧化钠固体
焙烧
8．CuCl 是应用广泛的有机合成催化剂，可从黄铜矿（主要成分为 CuFeS2）中制取。
已知：CuCl 是一种白色粉末，微溶于水，难溶于乙醇，在空气中易被氧化，在水溶液中存
在平衡：CuCl(s)+2Cl
－
(aq)⇌[CuCl3]2－
(aq)（无色溶液）。下列叙述正确的是
A．“浸取”过程中的主要反应为 CuFeS2+4CuCl2=4CuCl+FeCl2+2S
B．浸取所得到的 FeCl2 溶液，可用来腐蚀覆在绝缘板上的铜箔制造印刷电路板
C．加水有利于 CuCl(s) +2Cl
－
(aq)⇌[CuCl3]2－
(aq)平衡逆向移动，析出 CuCl，Cl
－
浓度增大
D．为提高产率和纯度，可采用乙醇洗涤、真空干燥
9．工业上综合利用铝土矿（主要成分为 Al2O3，还含有 Fe2O3、FeO、SiO2）的部分工艺流
程如下：
铝土矿 滤渣 硅酸钠
实验室模拟上述流程中，用不到的装置是（ ）
A． B． C． D．
10．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。下列说法不正确的是
A．途径①所用混酸中 H2SO4与 HNO3物质的量之比最好为 3:2
B．相对于途径①、③，途径②更好地体现了绿色化学思想
C．1molCuSO4 在 1100℃所得混合气体 X 中 O2 可能为 0−75mol
D．Y 可以是甲酸钠
11．某科学兴趣小组查阅资料得知，反应温度不同，氢气还原氧化铜的产物就不同，可能是3
Cu 或 Cu2O，Cu 和 Cu2O 均为不溶于水的红色固体，但 Cu2O 能与稀硫酸发生反应：
Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2O。为探究反应后的红色固体的成分，他们提出了以下假设：
假设一：红色固体只有 Cu
假设二：红色固体只有 Cu2O
假设三：红色固体中有 Cu 和 Cu2O
下列判断正确的是
A．取少量红色固体，加入足量的稀硫酸，若溶液无明显现象，则假设一和二都成立
B．少量红色固体与足量稀硫酸反应，若溶液呈蓝色且仍有红色固体，则只有假设三成立
C．若将 7−2 克红色固体通入足量的 H2 还原，最后得到固体 6−4 克，则假设二成立
D．实验室可用向新制 Cu(OH)2 悬浊液(碱性)中加入葡萄糖后加热，来制取 CuO
12．碱式碳酸铝镁[MgaAlb(OH)c(CO3)d]在一定条件下的转化如下图所示，下列说法正确的是
A．a、b、c、d 符合关系式：2a+3b=c+3d
B．X 可能为 NaOH
C．Q 可能为 NH3
D．工业上用 CO 还原 Al2O3的方法制取金属 Al
13．某化学小组设计实验，探究“NO2是否能与炽热的铜反应生成氧化铜和氮气”。
已知：①NO 和 FeSO4溶液反应：NO+FeSO4=FeSO4·NO(棕色)
②酸性 KMnO4 溶液吸收 NO 生成 NO 和 Mn2+
③Cu2O 在酸性条件下能发生反应：Cu2O+2H+=Cu2++Cu+H2O
设计实验所需装置如图所示(每个装置中液态试剂均足量，且不考虑 A 装置挥发出的硝酸对
后续装置的影响)。回答下列问题：
（1）该实验装置较复杂，检查气密性时采用分段检查的方法，请写出 A 装置气密性的检验
方法___。
（2）该实验装置的连接顺序为：___（填装置字母代号），C 装置中盛装试剂是___（填名称）。
（3）开始实验先引发 A 中反应，一段时间后再点燃 D 处酒精灯，这样操作的目的是___。
（4）实验过程中观察到下列现象，请回答：
①B 中浅绿色溶液变棕色得出实验结论是___
a−二氧化氮与铜反应的还原产物一定有 NO
b−二氧化氮与铜反应的还原产物一定无 NO
c−二氧化氮与铜反应的还原产物可能有 NO
②E 中有明显现象，该现象是___，写出发生反应的离子方程式___。
（5）当 D 中铜粉完全反应时冷却至室温，停止 A 中反应，测得反应后 D 中固体粉末质量
为 ag，
①当 a=___(用含 m 的代数式表示)时，铜被氧化的产物全部是 CuO；
②设计最简单的实验方案，验证反应后 D 中固体是否含有 Cu2O___（试剂选任）
14．某校化学小组同学研究 Cu 与 H2SO4 溶液反应，小伟同学实验记录如下：
实验
编号
实验操作 实验现象
Ⅰ
取螺旋状铜丝在酒精灯上烧至红热，迅速伸入装
有 10 mL 3 mol/L H2SO4溶液的试管中
产生大量白雾；溶液颜色变为浅
蓝色；试管中出现红色浑浊
Ⅱ
步骤一：取螺旋状铜丝在酒精灯上烧至红热，迅
速伸入装有 10 mL 蒸馏水的试管中；
步骤二：冷却后加入 5 mL 3 mol/L H2SO4
步骤一：产生少量白雾；试管中
出现黑色浑浊，略带红色
步骤二：浑浊全部为红色；溶液
略显蓝色
(1)实验一：探究白雾的成分
①波波同学收集实验Ⅰ中白雾，加入品红溶液，溶液褪色，得出结论：白雾成分包含 SO2。
可能是因为局部温度过高产生，写出有关化学方程式 ________。
②艳艳同学认为不妥，补充实验Ⅲ：实验编
号
实验操作 实验现象
Ⅲ
步骤一：取品红溶液，加 3 mol/L H2SO4 溶液，
加热；
步骤二：收集实验Ⅰ中白雾，加入品红溶液，
加热
步骤一：溶液褪色，加热无颜色
变化；
步骤二：溶液褪色，加热无颜色
变化
根据实验Ⅲ，可推断白雾成分是______，而并非 SO2。
(2)实验二：探究红色固体的成分。经过分析，实验Ⅰ和实验Ⅱ中的红色浑浊成分相同。
（资料）Cu2O 能溶在浓氨水中形成无色 Cu(NH3)2+，很容易被氧气氧化为蓝色 Cu(NH3)2
2+
；
Cu2O 能与一定浓度的酸溶液发生反应：Cu2O+2H+=Cu2++Cu+H2O。
①写出 Cu2O 溶在浓氨水中的离子方程式 _______。
②对于红色浑浊的成分，谷哥设计实验并实施，证实了红色固体中只有 Cu2O。他的实验是：
将实验Ⅰ试管中固体过滤洗涤，得红色固体，__________。
③结合实验Ⅰ和Ⅱ，吉吉同学确定铜丝烧至红热时生成了______。
(3)实验三：探究红色固体不溶的原因。经过检验，实验Ⅰ和实验Ⅱ反应后的溶液均显酸性，
对于体系中有 Cu2O 固体的原因：
龙校假设：在实验条件下，随着溶液酸性降低，Cu2O 与酸无法反应。
乔博假设：在实验条件下，随着溶液酸性降低，Cu2O 与酸反应速率变小。
邹邹同学继续实验：
实
验
编
号
实验操作 实验现象
Ⅳ
取 Cu2O 固体少量，加入到装有 10 mL3 mol/L
H2SO4 溶液的试管中
溶液迅速变为蓝色；试管中出现少
量亮红色固体
Ⅴ
取 Cu2O 固体少量，加入到装有 10 mL 3 mol/L
H2SO4 和少量 CuSO4 (浅蓝色)的试管中
现象同ⅣⅥ
重复实验Ⅰ，振荡试管，分为两等份。第一份立
刻加入浓硫酸至 c(H2SO4)=3 mol/L；第二份静置
4 h 之后，过滤，向固体中加入浓硫酸至
c(H2SO4)=3 mol/L
第一份加酸后红色固体明显减少，
溶液蓝色加深；第二份静置时，固
体减少，溶液缓慢变为蓝色，固体
加酸后无明显现象。
①实验Ⅴ的目的是 ______。
②通过以上实验，臧臧同学得出的结论是______。
15．某工厂的固体废渣中主要含 Cu 和 CuO，还含有少量 Cu2O 和 SiO2 等。利用该固体废渣
制取 Cu(NO3)2的部分工艺流程如图所示：
（1）Cu 与稀硝酸反应的离子方程式为___。
（2）酸溶时，反应温度不宜超过 70℃，其主要原因是___，若保持反应温度为 70℃，欲加
快反应速率可采取的措施为___（写出一种即可）。
（3）过滤后所得废渣的主要成分的化学式为___。
（4）Cu(NO3)2 晶体受热易分解成 CuO，同时产生 NO2 和 O2，该反应的化学方程式为___，
由 Cu(NO3)2 溶液制备 Cu(NO3)2 晶体的操作方法是：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、___、___。
16．氧化亚铜(Cu2O)是一种用途广泛的光电材料，某工厂以硫化铜矿石(含 CuFeS2、Cu2S
等)为原料制取 Cu2O 的工艺流程如下：
常温下几种物质开始形成沉淀与完全沉淀时的 pH 如下表：
Fe(OH)2 Fe(OH)3 Cu(OH)2
开始沉淀 7−5 2−7 4−8
完全沉淀 9−0 3−7 6−4(1)炉气中的有害气体成分是________，Cu2S 与 O2 反应时，氧化剂与还原剂的物质的量之比
为______。
(2)试剂 X 是 H2O2溶液，当试剂 X 是___________时，更有利于降低生产成本。
(3)加入试剂 Y 调 pH 时，pH 的调控范围是________。
(4)“还原”步骤中为提高 N2H4转化率可采取的措施有_________(填序号)。
a．不断搅拌，使 N2H4和溶液充分接触 b．增大通入 N2H4 的流速
c．减少 KOH 的进入量 d．减小通入 N2H4 的流速
(5)写出用 N2H4制备 Cu2O 的化学方程式为_______________
(6)操作 X 包括烘干，其中烘干时要隔绝空气，其目的是____________。
参考答案
例题 1、①⑥⑦⑨
【解析】铜绿主要成分是 Cu2(OH)2CO3，可视为 Cu(OH)2·CuCO3，所以铜绿能和盐酸反应，
①正确；铜与稀硝酸会反应，应该用稀盐酸，②错误；Cu 与硫酸铁发生氧化还原反应，生
成硫酸铜和硫酸亚铁，无黑色固体出现，③错误；铁铜在潮湿的空气中能组成原电池，发生
电化学腐蚀，铁做负极被腐蚀，④错误；氧化铜是黑色物质，不能作为红色颜料，⑤错误；
因为 Cu2＋
是重金属离子，可使蛋白质变性，有杀菌能力，故能作游泳池的消毒剂，⑥正确；
铜绿是生活中常见现象，反应原理为 2Cu+O2+CO2+H2O==Cu2CO3(OH)2，故青铜器应保存在
干燥的环境中或表面覆盖一层防渗的高分子膜防止被腐蚀，⑦正确；Cu 和足量热浓硫酸反
应生成的是 SO2，不是 SO3，⑧错误；若 CuFeS2 中 Fe 的化合价为+2,则 Cu 化合价为+2,S 化
合价为-2，分析化学方程式两边元素化合价的变化可知，化合价降低的元素被还原，有 Cu
和 O 元素，⑨正确；过量浓氨水反应产生[Cu(NH3)4]
2+，⑩错误；Cu2＋
水解，加热 CuCl2 溶
液不能得到 CuCl2固体，⑪错误；氢气通过灼热的 CuO 粉末发生的反应为 CuO+H2===== △
Cu+H2O，固体由 CuO 变为 Cu，1molCuO 的质量为 80g，1molCu 的质量为 64g，反应后固
体质量减小，⑫错误。
答案：①⑥⑦⑨
例题2、⑤⑧
【解析】金属离子中的中间价态离子，比如 Fe2＋
，既有氧化性又有还原性，①错误；常温
下金属汞呈液态，②错误；电解 NaCl 溶液生成 NaOH、H2和 Cl2，而得不到单质钠，③错误；铁用 CO 还原法炼制，用铝热反应成本太高，④错误；合金的熔点比它的各成分金属的
熔点都低，⑤正确；铁矿石炼铁和生铁炼钢都是化学变化，⑥错误；电解熔融 Al2O3 制取
电解
Al 的反应为 2Al2O3(熔融)=====4Al＋3O2↑，该反应属于氧化还原反应，⑦错误；金属冶炼
就是把金属阳离子还原为金属原子，越活泼的金属，其阳离子的氧化性越弱，越难被还原，
⑧正确；性质活泼的金属很难以游离态存在，一般被人们发现使用得较晚，⑨错误；单质铝
不易被腐蚀，是因为其与氧气反应在其表面形成致密的氧化膜，保护内部金属不被腐蚀，⑩
错误。
1．A【解析】A．实验室进行蒸馏时，须使用蒸馏烧瓶、温度计、直形冷凝管、酒精灯、羊
角管、锥形瓶等仪器，A 选项错误；
B．明矾中含有铝离子，铝离子水解使溶液显酸性，Cu(OH)2CO3能与酸性溶液反应，所以
可用明水矾除去铜器表面的铜绿(铜锈)，B 选项正确；
C．青铜文物和铁质文物，在潮湿环境中易形成原电池发生电化学腐蚀，腐蚀速率更快，C
选项正确；
D．火法冶铜(以 Cu2S 为原料)会产生 SO2，对环境造成污染，同时高温条件下耗能较高，而
湿法冶铜(以 CuSO4 为原料)采用电化学原理，相比火法冶铜减少了环境污染和能源的消耗，
D 选项正确；
答案选 A。
2．B【解析】A．电解氯化钠溶液生成氢氧化钠、氢气、氯气，电解熔融的氯化钠可生成金
属钠和氯气，故 A 错误；
B．CO 还原氧化铁可以生成铁和二氧化碳，故 B 正确；
C．用海水为原料，经一系列过程制得氢氧化镁固体，氢氧化镁与盐酸反应生成氯化镁，电
解熔融的氯化镁生成镁和氯气，故 C 错误；
D．从铝土矿中获得氧化铝，电解熔融的氧化铝得到铝和氧气，故 D 错误；
答案选 B。
3．B【解析】 (1)将 A、C 用导线相连后放入稀 H2SO4 中，C 的表面有气泡产生，说明 C 电
极上氢离子被还原成氢气，为正极，所以 A 比 C 活泼，且 A 为 Fe、Al、Mg 三者之一，且
C 不可能是 Mg；
(2)将 B 放入 D 的硝酸盐中，B 的表面析出单质 D，说明 B 比 D 活泼；
(3)将 C、E 放入冷浓硫酸中，均无明显现象，有两种可能，一种是发生钝化，如 Al 和 Fe，一种是不反应，如 Cu 和 Ag，C、E 为 Cu、Fe、Al、Ag 中的两种；
A．根据分析可知 E 不可能是 Mg 元素，且 A 比 C 活泼，而 Fe 不如 Al 活泼，故 A 错误；
B．A 为 Mg，可以和稀硫酸反应，与 C(Al)和稀硫酸形成原电池时 Al 为负极，产生气泡；B
为 Cu 比 D(Ag)活泼；C(Al)和 E(Fe)在浓硫酸中钝化，故 B 符合题意；
C．五种元素中最活泼的金属为 Mg，而 A 比 C 活泼，且根据(3)也可知 C 不可能是 Mg，故
C 错误；
D．根据分析可知 B 比 D 活泼，而 Ag 不如 Cu 活泼，故 D 错误；
故答案为 B。
4．D【解析】①钠是活泼金属，与水反应生成 NaOH 和 H2，但铁需要在高温下与水蒸气反
应生成 Fe3O4 和 H2，所以①错误；
②铁因含有杂质，露置在空气中由于发生电化学反应而生锈，但性质更活泼的铝由于易被氧
化，在表面形成致密的氧化膜而得到保护，所以铝具有较好的抗腐蚀能力，可稳定存在于空
气中，即②错误；
③焰色反应是用来检验某些金属元素的，所以只要含有钾元素，焰色都是紫色的，即③正确；
④合金的熔点比构成合金的成分金属熔点都低，钠钾合金的熔点也比钠和钾的低，所以④错
误；
错误的为①②④；答案选 D。
5．A【解析】A− “不入药用”的主要原因是鸡屎矾溶于胃酸，产生重金属离子 Cu2＋
，能使蛋
白质变性，故 A 正确；
B− “惟堪镀作，以合熟铜”指的活泼金属置换出铜，故 B 错误；
C− “投苦酒(醋)中，涂铁皆作铜色”涉及两个化学反应，其中，发生盐与醋酸的复分解反应，
无元素的化合价变化，为非氧化还原反应，故 C 错误；
D− “外虽铜色，内质不变”描述的是铁和铜的置换过程，铜覆盖在铁上面，故 D 错误；
故选 A。
6．B【解析】A− 电解精炼时，粗银做阳极、纯银做阴极、电解液选可溶性银盐，阳极上银
及比它活泼的金属溶解，阴极上电解液中银离子得到电子被还原析出银，A 正确；
B− 流程中硫酸铜溶液中加硫酸铝和稀 NaOH、未煮沸之前得 Cu( OH) 2 和 A l(OH) 3 ，根
据 Al(OH) 3 和 Cu(OH) 2 开始分解的温度分别为 450 ℃ 和 80 ℃ 可知 B 为 Al(OH) 3
和 CuO 在生成固体 B 的过程中，需控制 NaOH 的加入量，若 NaOH 过量，则因过量引
起的反应为：Al(OH) 3 ＋OH
－
= AlO2-＋2H 2 O ,B 错误；
高温
1000.0g 64.0mol
64g/mol
Cu Cl (OH) xH O a b 2
C− 滤渣 B 为 Al(OH) 3和 CuO 的混合物，煅烧时铜化合价降低到+1 价，则发生氧化还原反
应，反应方程式为 4CuO+4Al(OH)3 4CuA1O2+ O2↑+6H2O，C 正确；
D− 1−0 kg 银铜合金（铜的质量分数为 64%)中铜的物质的量为
，则由铜元素守恒知最多可生成 10−0mol CuA1O2，D 正确；
答案选 B。
7．A【解析】由实验步骤及转化图可知，发生反应 2Cu+O2+4HCl===2CuCl2+2H2O， N 为
Fe2+，M 为 Fe3+，在制得在制得的 CuCl2 溶液中，加入石灰乳充分反应后即可制备碱式氯化
铜，且化合物中正负化合价代数和为 0，依此结合选项解答问题。
A．根据化合物中正负化合价的代数和为 0，可知 2a=b+c，A 选项错误；
B．根据上述分析，N 为 Fe2+，M 为 Fe3+，B 选项正确；
C．Fe3+水解使溶液显酸性，CuO 与 H+反应产生 Cu2+和水，当溶液的 pH 增大到一定程度，
Fe3+形成 Fe(OH)3 而除去，从而达到除去 Fe3+的目的，C 选项正确；
D．若制备 1mol ，转移的电子数为 2a mol，根据得失电子守恒，理论
上消耗 0−5a molO2，标准状况(STP)下的体积为 11−2a L，D 选项正确；
答案选 A。
8．D【解析】浸取时发生 CuFeS2+3CuCl2=4CuCl+FeCl2+2S，过滤分离出 CuCl、S，加浓盐
酸发生 CuCl(s) +2Cl
－
(aq)⇌[CuCl3]2－
(aq)，过滤分离出 S，加水使 CuCl(s) +2Cl
－
(aq)⇌[CuCl3]2
－
(aq)逆向移动，抽滤、洗涤、干燥得到 CuCl。
A− 由图中反应物、生成物结合原子守恒可知浸取中的主要反应为
CuFeS2+3CuCl2=4CuCl+FeCl2+2S，故 A 错误；
B− 浸取所得到的 FeCl2 溶液，与 Cu 不反应，不能用来腐蚀覆在绝缘板上的铜箔，故 B 错
误；
C− 加水向离子浓度增大的方向移动，加水有利于 CuCl(s) +2Cl
－
(aq)⇌[CuCl3]2－
(aq)平衡逆向
移动，析出 CuCl，Cl
－
浓度减小，故 C 错误；
D− CuCl 难溶于乙醇，在空气中易被氧化，则为提高产率和纯度，可采用乙醇洗涤、真空干
燥，故 D 正确；
故选 D。
9．B【解析】A．稀硫酸溶解铝土矿时，需要将固体与液体分离，所以应使用过滤装置，A-
3
–
3
m 7.2g
M 144g / mol
不合题意；
B．在整个操作过程中，没有将溶液浓缩或蒸发结晶的操作，所以不需要此装置，B 符合题
意；
C．焙烧二氧化硅与氢氧化钠的固体混合物时，需要使用铁坩埚，C 不合题意；
D．用稀硫酸溶解铝土矿时，需要使用烧杯进行溶解，D 不合题意；
故选 B。
10．C【解析】A．铜与硝酸根在酸性环境中反应的离子方程式为 3Cu+8H++2NO
=3Cu2++2NO↑+4H2O，当 HNO3 和 H2SO4的物质的量之比为 2:3 时，溶液中 H+和 NO 的物
质的量之比为 8:2，硝酸根恰好可以完全反应，得到全部为硫酸铜，故 A 正确；
B．途径①、③过程中都会有污染空气的气体产生，途径②中 Cu 先与氧气反应生成氧化铜，
然后再和浓硫酸反应制取硫酸铜，过程中没有污染性气体产生，故 B 正确；
C．1molCuSO4可以生成 0−5molCu2O，若混合气体 X 中 O2 为 0−75mol，则剩余的氧原子为
4mol-0−75mol×2-0−5mol=2mol，恰好与 1molS 组成 1molSO2，但在高温条件下 SO2会和 O2
反应生成 SO3，所以混合气体 X 中不可能只有 O2和 SO2，故 C 错误；
D．甲酸钠为 HCOONa，含有—CHO 结构，可以和新制的氢氧化铜反应生成 Cu2O，故 D 正
确；
故答案为 C。
11．C【解析】A− 取少量红色固体，加入足量的稀硫酸，若溶液无明显现象，说明红色固
体中不含氧化亚铜，则假设一成立，假设二、三不成立，A 错误；
B− 若看到溶液变成蓝色，说明红色固体中含有氧化亚铜，仍有红色固体，说明反应后还有
红色固体铜存在，但不能说明原红色固体中含有铜，因为氧化亚铜和稀硫酸反应也能生成铜，
则假设二或三成立，B 错误；
C− 假设二：红色固体只有Cu2O，则7−2 g Cu2O的物质的量n(Cu2O)= =0−05
mol，和 H2 反应后生成铜的物质的量为 0−1 mol，质量为 6−4 g，所以假设二成立，C 正确；
D− 葡萄糖含有醛基，可以与新制的含 NaOH 的 Cu(OH)2 悬浊液，加热后制取 Cu2O，D 错
误；
故合理选项是 C。
12．B【解析】A 项，化合物中 Mg 的化合价为+2、Al 的化合价为+3、氢氧根的化合价为-1、-
MnO4
–
NO3
5m
4
–
MnO4
–
NO3
–
MnO4
–
NO3
mg m (CuO) (Cu) = mol
64g / mol 64
n n
m 5m a= mol 80g / mol= g
64 4
5m
4
碳酸根的化合价为-2，根据正负化合价代数和为 0 可得，2a+3b=c+2d，故 A 错误；B 项，根
据流程，烧渣主要为氧化镁和氧化铝，氧化铝具有两性能溶于强碱溶液，所以溶液 X 可能
为 NaOH 溶液，故 B 正确；C 项，由前面的分析并结合流程，溶液 Z 可能为 NaAlO2 溶液，
则气体 X 可能为 CO2，不可能为 NH3，故 C 错误；D 项，金属活动性顺序表中铝及排在铝
前面的金属一般用电解法制取，所以工业上用电解 Al2O3的方法制取金属 Al，故 D 错误。
13．（1）在分液漏斗中注入适量水，关闭止水夹，打开分液漏斗活塞，如果滴入少量水后很
快停止流下，则说明装置气密性良好（2）ACDBE；浓硫酸（3）排出装置中的空气，防止
氧气和铜发生反应(4)①c ②溶液紫色变浅；3 +4H++5NO=3Mn2++5 +2H2O(5)①
1−25m 或 ②取少量反应后固体溶于足量稀硫酸中，如果溶液中有红色固体，则说明固
体中含有 Cu2O
【解析】 (1) 若 A 装置气密性较好，则装置内外的大气压相等，检验方法：在分液漏斗中
注入适量水，关闭止水夹，打开分液漏斗活塞，如果滴入少量水后很快停止流下，则说明装
置气密性良好；
(2) A 中浓硝酸与 Cu 反应生成二氧化氮，C 中盛放浓硫酸干燥二氧化氮，再通入 D 中反应，
用硫酸亚铁溶液检验有 NO 生成，用酸性高锰酸钾溶液吸收 NO，该实验装置的连接顺序为：
ACDBE；C 为干燥气体装置，故选用浓硫酸来干燥，答案为：ACDBE；浓硫酸；
(3) 由于装置中有空气，空气中氧气在加热条件下会与 Cu 反应影响实验。开始实验，先引
发 A 中反应，用生成的二氧化氮排出装置内空气，再点然 D 处酒精灯，故答案为：排出装
置内空气，防止氧气和铜发生反应；
(4)①NO 和 FeSO4 溶液反应使溶液呈棕色，过量的二氧化氮在溶液中会将亚铁离子氧化为铁
离子使溶液呈棕色，B 中浅绿色溶液变棕色，得出实验结论是：NO2的还原产物可能有 NO，
故答案为：c；
②酸性 KMnO4 溶液吸收 NO 生成 NO3-和 Mn2+，紫红色溶液变无色，反应离子方程式为：
3 +4H++5NO=3Mn2++5 +2H2O，故答案为：溶液紫色变浅；3
+4H++5NO=3Mn2++5 +2H2O；
(5)①Cu 转化为 CuO，根据 Cu 原子守恒： ，
，故答案为： ；
②当铜粉完全反应后，反应后的固体成分：①只有 CuO、②只有 Cu2O、③CuO 和 Cu2O，可以用酸与 Cu2O 反应生成 Cu 进行检验是否含有 Cu2O，故验证是否含有 Cu2O 的方法：取
少量反应后固体溶于足量稀硫酸中，如果溶液中有红色固体，则说明固体中含有 Cu2O。
14．(1)①Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O②H2SO4(2)①
Cu2O+4NH3•H2O=2Cu(NH3)2++2OH- +3H2O②加入到足量浓氨水中，固体全部溶解得无色溶
液，很快变成蓝色溶液③CuO 和 Cu2O(3)①证明 Cu2+对 Cu2O 与酸的反应没有干扰②随着溶
液酸性降低，Cu2O 与酸反应速率变小。
【解析】(1)①Cu 与浓硫酸共热，发生氧化还原反应，产生 CuSO4、SO2、H2O，反应的化学
方程式为：Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O；
②品红溶液中加入稀硫酸与实验 I 的白雾中加入品红溶液，操作相同，实验现象相同，证明
实验 I 中白雾成分是 H2SO4；
(2)①Cu2O 与浓氨水中的 NH3·H2O 反应产生 Cu(NH3)2+，根据电荷守恒、原子守恒，可得该
反应的离子方程式为：Cu2O+4NH3•H2O=2Cu(NH3)2++2OH- +3H2O；
②证明固体中只有 Cu2O，可利用 Cu2O 能溶在浓氨水中形成无色 Cu(NH3)2+，且很容易被氧
气氧化为蓝色 Cu(NH3)2
2+；若在酸性环境中，而 Cu2O 能与一定浓度的酸溶液发生反应：
Cu2O+2H+=Cu2++Cu+H2O。所以检验固体中只有 Cu2O 的方法是：将固体加入到足量浓氨水
中，固体全部溶解得无色溶液，很快变成蓝色溶液；
③根据实验一、二现象，及上述结论可知铜丝烧至红热时生成了 CuO 和 Cu2O；
(3)①IV 只加入了 H2SO4溶液，而实验 V 除了加入等体积、等浓度的硫酸外，还加入了一定
量的 CuSO4溶液，进行对比，结果 IV、V 的实验现象相同，说明 Cu2+对 Cu2O 与酸的反应
没有干扰；
②第一份加酸后红色固体明显减少，溶液蓝色加深；第二份静置 4 h 时，固体减少，溶液缓
慢变为蓝色，固体加酸后无明显现象，说明随着溶液酸性降低，Cu2O 与酸反应速率变小。
15．（1）3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O（2）防止温度过高 HNO3 分解（或者挥发）；
搅拌、将固体废渣粉碎、适当提高硝酸的浓度（3）SiO（2 4）2Cu(NO3)2 2CuO+4NO2↑+O2；
冰水洗涤；低温烘干
【解析】固体废渣中主要含 Cu 和 CuO，还含有少量 Cu2O 和 SiO2 等，加入稀硝酸酸溶发生
氧化还原反应生成 NO，铜和氧化亚铜被氧化得到硝酸铜，氧化铜溶解得到硝酸铜，二氧化
硅和稀硝酸不发生反应，加入氢氧化铜中和酸，过滤得到滤渣主要是二氧化硅，滤液主要是
硝酸铜溶液，据此分析解答；90 C
(1)Cu 与稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮和水，反应的离子方程式为：
3Cu+8H++2NO3−=3Cu2++2NO↑+4H2O，故答案为：3Cu+8H++2NO3−=3Cu2++2NO↑+4H2O；
(2)为了防止温度过高 HNO3 分解，所以酸溶时，反应温度不宜超过 70℃；根据影响化学反
应速率的因素，若保持反应温度为 70℃，欲加快反应速率可采取的措施为搅拌、将固体废
渣粉碎、适当提高硝酸的浓度，故答案为：防止温度过高 HNO3分解（或者挥发）；搅拌、
将固体废渣粉碎、适当提高硝酸的浓度；
(3)Cu、CuO、Cu2O 和 SiO2 这四种物质，只有 SiO2和硝酸不反应，所以过滤后所得废渣的
主要成分是二氧化硅，化学式为 SiO2，故答案为：SiO2；
(4)Cu(NO3)2晶体受热易分解成 CuO，同时产生 NO2和 O2，则该反应的化学方程式为 2
Cu(NO3)2 2 CuO+4NO2↑+ O2；根据硝酸铜的溶解性特征及受热易分解的性质，由
Cu(NO3)2溶液制 Cu(NO3)2晶体的操作方法是：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、冰水洗涤、低
温烘干，故答案为：2Cu(NO3)2 2 CuO+4NO2↑+ O2；冷水洗涤；低温烘干。
16．（1）SO2；2∶1（2）空气或氧气（3）3−7≤pH
2Cu2O＋N2↑＋4K2SO4＋6H2O（6）防止 Cu2O 被空气中氧气氧化
【解析】根据流程：硫化铜矿石(含 CuFeS2、Cu2S 等)预处理后与氧气焙烧，根据后续流程
可知该过程中 Cu 元素全部转化为 CuO，铁元素转化为 FeO 和 Fe2O3，根据 S 元素的价态规
律可知其转化为 SO2；加入稀硫酸溶解金属氧化物，得到含有 Cu2+、Fe2+、Fe3+的酸性溶液，
加入试剂 X 将 Fe2+氧化为 Fe3+，加入试剂 Y 调节 pH 为 3−7～4−8 沉淀 Fe3+，过滤，将滤液
用 KOH、N2H4还原，得到氧化亚铜沉淀，过滤，洗涤、隔绝空气烘干，制得 Cu2O，据此
分析作答。
(1)焙烧过程中 S 元素会被氧化成有害气体 SO2；Cu2S 与 O2反应时 Cu 元素化合价由+1 价
升为+2 价，S 元素化合价由-2 价升为+4 价，所以 Cu2S 为还原剂，整体化合价升高 8 价，
O2为氧化剂，O 元素由 0 价降为-2 价，一个氧气降低 4 价，所以氧化剂和还原剂的物质的
量之比为 2:1；
(2)酸性条件下，氧气也可将 Fe2+氧化为 Fe3+，而氧气或空气价格远低于过氧化氢，故可用
氧气或空气替代过氧化氢，降低成本；
(3)加入试剂 Y 的目的是调节 pH 完全沉淀 Fe3+，但不沉淀 Cu2+，根据表中数据可知，pH 范
围为：3−7≤pH＜4−8；90 C
(4)a．不断搅拌，使 N2H4和溶液充分接触可以加快反应速率，提高单位时间内 N2H4的转化
率，故 a 符合题意；
b．流速过快 N2H4 不能充分反应，转化率减小，故 b 不符合题意；
c．减少 KOH 的进入量会降低溶液对 N2H4的吸收量，转化率减小，故 c 不符合题意；
d．减小通入 N2H4 的流速可以使反应更充分，故 d 符合题意；
综上所述选 ad；
(5)N2H4 制备 Cu2O 的反应物有 CuSO4、N2H4和 KOH，产物有 N2和 Cu2O 等，该过程中+2
价的铜元素将-2 价的 N 元素氧化，根据电子守恒和元素守恒可得化学方程式为 4CuSO4＋
N2H4＋8KOH 2Cu2O＋N2↑＋4K2SO4＋6H2O；
(6)因为 Cu2O 具有还原性，在加热条件下易被空气氧化，故烘干过程要隔绝空气。