loading考点15 铜的获取及应用
知识条目 1.自然界铜的存在形式以及铜的物理性质 2.铜的化学性质(跟某些非金属、酸、盐的反应) 必考要求 a b 加试要求 a b
一、铜的性质
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)能与非金属单质反应： △
①能与S反应：2Cu＋S=====Cu2S。 △
②能与O2反应：2Cu＋O2=====2CuO △
③能与Cl2反应：Cu＋Cl2=====CuCl2
(2)能在潮湿的空气中生成铜绿：2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3(绿色固体)。 (3)与氧化性酸反应
△
①与浓硫酸共热的化学方程式：Cu＋2H2SO4(浓)=====CuSO4＋SO2↑＋2H2O； ②与稀硝酸反应的离子方程式：3Cu＋8H＋2NO3===3Cu＋2NO↑＋4H2O。 (4)与盐溶液反应(写离子方程式)
①与硝酸银溶液：Cu＋2Ag===2Ag＋Cu； ②与FeCl3溶液：Cu＋2Fe===2Fe＋Cu。 二、氧化铜和氧化亚铜
名称 颜色 与酸反应(H) 与H2反应 转化关系 三、氢氧化铜 1．物理性质：蓝色不溶于水的固体。
1
＋3＋
2＋
2＋
＋
2＋＋
－
2＋
氧化铜 黑色 CuO＋2H===Cu＋H2O △CuO＋H2=====Cu＋H2O ＋2＋氧化亚铜 砖红色 Cu2O＋2H===Cu＋Cu＋H2O △Cu2O＋H2=====2Cu＋H2O ＋2＋高温4CuO=====2Cu2O＋O2↑ 2．化学性质：
(1)弱碱性，能与酸反应：Cu(OH)2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O △
(2)不稳定性：Cu(OH)2=====CuO＋H2O
△
(3)弱氧化性：CH2OH(CHOH)4CHO＋2Cu(OH)2＋NaOH――→CH2OH(CHOH)4COONa＋Cu2O↓＋3H2O
四、常见的铜及其化合物的颜色识记
物质 Cu CuO Cu2O Cu2S 颜色 紫红色 黑色 砖红色 黑色 物质 CuSO4 CuSO4·5H2O Cu2(OH)2CO3 Cu(OH)2 颜色 白色 蓝色 绿色 蓝色 区别Cu和Cu2O的方法：向红色物质中加入稀硫酸，若溶液由无色变成蓝色，则该物质为Cu2O，否则为Cu。因为Cu不能与稀硫酸反应，而Cu2O能与稀硫酸反应，方程式如下：Cu2O＋H2SO4===CuSO4＋Cu＋H2O。
五、铜的冶炼和应用
1．冶炼：工业上主要采用高温冶炼的方法获得粗铜。再通过电解精炼，得到纯度高达99.95%～99.98%的铜。除此之外，还有湿法冶铜(Fe＋Cu===Cu＋Fe)和生物冶铜等方法。
2．应用：
(1)铜单质：导线，印刷电路板，太阳能导热管，制成合金。
(2)硫酸铜：配成溶液可用于游泳池消毒，其溶液还用于杀灭鱼体上的寄生虫。硫酸铜为白色粉末，遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)，可作为水的检验依据。
六、常见金属冶炼方法 金属在自然界的存在状态如下
2＋
2＋
金属冶炼的本质是金属离子得到电子，被还原成金属原子的过程。金属活动性顺序表中的不同金属，因金属离子结合电子能力不同，所以冶炼方法不同。
1．电解法冶炼金属(K、Ca、Na、Mg、Al)
电解例如：电解冶炼Al、Mg、Na，其化学方程式依次为2Al2O3(熔融)冰晶石=====4Al＋3O2↑，电解电解
MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑，2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl2↑。
2．热还原法冶炼金属(Zn、Fe、Sn、Pb、Cu)
2
△
(1)焦炭还原法。例如：C还原CuO，其化学方程式为C＋2CuO=====2Cu＋CO2↑。 △
(2)一氧化碳还原法。例如：CO还原Fe2O3、CuO，其化学方程式依次为3CO＋Fe2O3=====2Fe＋3CO2，
△
CO＋CuO=====Cu＋CO2。
△
(3)氢气还原法。例如：H2还原WO3、Fe3O4，其化学方程式依次为3H2＋WO3=====W＋3H2O， △
4H2＋Fe3O4=====3Fe＋4H2O。
高温
(4)活泼金属还原法。例如：Al还原Cr2O3、V2O5，其化学方程式依次为2Al＋Cr2O3=====Al2O3
＋2Cr，
高温
10Al＋3V2O5=====6V＋5Al2O3。 3．热分解法(Hg和Ag)
△△
例如：2HgO=====2Hg＋O2↑，2Ag2O=====4Ag＋O2↑。
用热分解冶炼法冶炼金属的特点：金属元素的金属性弱，金属元素的原子不易失去电子，其金属离子容易得到电子，该金属元素所形成的化合物稳定性较差。
4．物理法
化学性质很稳定的金属如Au、Pt等，在自然界中呈游离态，用物理方法即可得到。
【例1】 下列制备金属单质的方法或原理正确的是( ) A．在高温条件下，用H2还原MgO制备单质Mg B．在通电条件下，电解熔融Al2O3制备单质Al C．在通电条件下，电解饱和食盐水制备单质Na D．加强热，使CuO在高温条件下分解制备单质Cu
【解析】 A．Mg单质通过电解熔融氯化镁制得，故错误；B.Al的制备原理正确；C.Na单质通过电解熔融氯化钠制得，故错误；D.Cu单质通过热还原法制得，故错误。
【答案】 B
【提炼】 本题考查的是金属冶炼。金属冶炼可以通过金属活动性顺序表进行记忆
【例2】 在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶，再加入下列物质，铜粉溶解的是( )
3
①FeCl3 ②Fe2O3 ③Cu(NO3)2 ④KNO3 A．只有①或②B．只有②或④
C．只有①或②或③D．①②③④中任意一种
【解析】 Cu和稀硫酸不反应，故Cu不溶解，加入①FeCl3，Fe可与Cu单质发生反应，Cu溶解；加入②Fe2O3，Fe2O3先和硫酸反应生成Fe，Cu单质再与Fe反应溶解；加入③Cu(NO3)2或④KNO3，Cu溶解于HNO3中。故加入这四种物质Cu均溶解。
【答案】 D
【提炼】 本题考查的是Fe与Cu及其化合物的转化关系，应从离子角度理解Cu在溶液中与其他物质的反应。
【例3】 铜在自然界存在于多种矿石中，如：
矿石名称 主要成分 请回答下列问题： (1)上表所列铜化合物中，铜的质量分数最高的是________。
(2)工业上以黄铜矿为原料。采用火法熔炼工艺生产铜。该工艺的中间过程会发生反应：高温
2Cu2O＋Cu2S=====6Cu＋SO2↑，反应的氧化剂是____________。
(3)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________(填字母)。 选项 A B C 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ 判断 黄铜矿 CuFeS2 斑铜矿 Cu5FeS4 辉铜矿 Cu2S 孔雀石 CuCO3·Cu(OH)2 3＋
3＋
3＋
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 Ⅰ对；Ⅱ对；有 铜表面易形成致密的氧化膜 铁比铜活泼 蓝色硫酸铜晶体受热转化为 白色硫酸铜粉末是物理变化 铜容器可以盛放浓硫酸 立在铜板上的铁钉在潮湿空气中不易生锈 硫酸铜溶液可用作 游泳池的消毒剂 Ⅰ对；Ⅱ对；有 Ⅰ对；Ⅱ对；有 D Ⅰ错；Ⅱ对；无 【解析】 (1)铜的质量百分含量即铜的质量占硫化铜质量的百分比，经分析知Cu2S中铜的质量分数最高。
(2)氧化剂在氧化还原反应过程中化合价下降，对于上述反应，化合价下降的是Cu元素，所以两个反应物都是氧化剂。
(3)A.铜绿的化学式和孔雀石相同，又称碱式碳酸铜，可以与盐酸反应，所以陈述Ⅰ、Ⅱ对，且有因果关系；B.铜表面形成的氧化膜是疏松的，也不可以用来盛放浓硫酸，Fe单质可以，所以陈述Ⅰ、Ⅱ都错；C.陈述Ⅰ正确，陈述Ⅱ错误，Fe与Cu形成原电池加快腐蚀速率；D.陈述Ⅰ错误，是化学变化，陈述Ⅱ对，利用的是蛋白质在重金属盐中变性的原理。
4