《2024年步步高大一轮复习讲义高中化学人教版》

二、铜的冶炼
3. 用含铜丰富的自然资源黄铜矿（CuFeS₂）冶炼铜的工艺流程如下：

已知：CuFeS₂ + 3CuCl₂ = 4CuCl + FeCl₂ + 2S。
(1)浸取时，若改用FeCl₃溶液，也能生成CuCl和S，该反应的化学方程式为______________________。
(2)若过滤1所得滤液中只含FeCl₂，则将其在空气中加热蒸干、灼烧后，所得固体的化学式为________。
(3)调节溶液的pH后，除生成Cu外，还能产生一种金属离子，此金属离子是________（填离子符号）。
(4)过滤3所得滤液中可以循环使用的物质有________________，为保持流程持续循环，每生成1 mol Cu，理论上需补充CuCl₂的物质的量为________________。
(5)冶炼工艺还可以将精选后的黄铜矿砂与空气在高温下煅烧，使其转变为铜，化学方程式为$6CuFeS₂ + 13O₂\xlongequal{高温}3Cu₂S + 2Fe₃O₄ + 9SO₂，$$Cu₂S + O₂\xlongequal{高温}2Cu + SO₂，$此工艺与前一工艺相比主要缺点有______________________。

答案： 3.
(1)$CuFeS_{2}+3FeCl_{2}\xlongequal{\;\;}CuCl + 4FeCl_{2}+2S$
(2)$Fe_{3}O_{3}$
(3)$Cu^{2 + }$
(4)$HCl$和$CuCl_{2}$ $0.5mol$
(5)会产生污染环境的气体$SO_{2}$(或能耗高等)(答案合理即可)

1. (2021·湖北,2)“乌铜走银”是我国非物质文化遗产之一。该工艺将部分氧化的银丝镶嵌于铜器表面，艺人用手边捂边揉搓铜器，铜表面逐渐变黑，银丝变得银光闪闪。下列叙述错误的是（ ）
A. 铜的金属活动性大于银
B. 通过揉搓可提供电解质溶液
C. 银丝可长时间保持光亮
D. 用铝丝代替银丝，铜也会变黑

答案： 答案：D
解析：本题可根据原电池原理对各选项进行分析。
- **选项A：判断铜和银的金属活动性**
在金属活动性顺序表中，铜排在银的前面，所以铜的金属活动性大于银，该选项**正确**。
- **选项B：分析揉搓的作用**
艺人用手边捂边揉搓铜器，手上会分泌汗液，汗液中含有电解质，从而提供了电解质溶液，该选项**正确**。
- **选项C：分析银丝的情况**
在该过程中，铜作负极，失电子被氧化，银丝作正极，氧气在银丝表面得电子被还原，所以银丝可长时间保持光亮，该选项**正确**。
- **选项D：判断用铝丝代替银丝时铜的变化**
若用铝丝代替银丝，铝的金属活动性比铜强，铝作负极，失电子被氧化，铜作正极，不会被氧化变黑，该选项**错误**。
综上，答案选D。

2. (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： 答案：C
解析：本题可根据孔雀石和蓝铜矿的成分及性质，对各选项进行逐一分析。
- **选项A：分析保存《千里江山图》的条件**
孔雀石和蓝铜矿的主要成分中都含有氢氧根和碳酸根，温度过高或湿度过大可能会导致它们分解或发生其他化学反应，从而影响颜料的颜色，所以保存《千里江山图》需控制温度和湿度，该选项**正确**。
- **选项B：判断孔雀石、蓝铜矿颜料是否易被空气氧化**
孔雀石和蓝铜矿中的铜元素已经是最高价态（+2价），不能再被空气中的氧气氧化，所以它们不易被空气氧化，该选项**正确**。
- **选项C：分析孔雀石、蓝铜矿颜料的酸碱性**
孔雀石和蓝铜矿的主要成分中都含有氢氧根和碳酸根，它们能与酸反应，所以不耐酸；同时，它们也能与一些强碱发生反应，所以也不耐碱，该选项**错误**。
- **选项D：比较两种物质中铜的质量分数**
$Cu(OH)_2\cdot CuCO_3$中铜的质量分数为$\frac{2\times64}{2\times64 + 2\times(16 + 1) + 12 + 3\times16}\times100\%$；$Cu(OH)_2\cdot 2CuCO_3$中铜的质量分数为$\frac{3\times64}{3\times64 + 2\times(16 + 1) + 2\times(12 + 3\times16)}\times100\%$。通过计算可知，$Cu(OH)_2\cdot CuCO_3$中铜的质量分数高于$Cu(OH)_2\cdot 2CuCO_3$，该选项**正确**。
综上，答案选C。

3. (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： 答案：
(1)除去原料表面的油污
(2)$SO_{2}$
(3)$Cu + H_{2}O_{2} + H_{2}SO_{4} = CuSO_{4} + 2H_{2}O$
(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,$Na_{2}CO_{3}$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$CuSO_{4}$、$SO_{2}$和$H_{2}O$,二氧化硫是一种大气污染物,步骤②中,若仅用浓$H_{2}SO_{4}$溶解固体 B,将生成$SO_{2}$污染环境。
(3)步骤②中,在$H_{2}O_{2}$存在下 Cu 溶于稀$H_{2}SO_{4}$,生成$CuSO_{4}$和$H_{2}O$,该反应的化学方程式为$Cu + H_{2}O_{2} + H_{2}SO_{4} = CuSO_{4} + 2H_{2}O$。
(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.$H_{2}O_{2}$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$H_{2}O_{2}$将$I^{-}$氧化为$I_{2}$。Ⅱ.$I^{-}$氧化为$I_{2}$时溶液的颜色会发生变化;滤液 D 中含有$CuSO_{4}$和$H_{2}SO_{4}$,乙同学通过实验证实,只能是$Cu^{2+}$将$I^{-}$氧化为$I_{2}$,较简单的方案是除去溶液中的$Cu^{2+}$,然后再向其中加入含有$I^{-}$的溶液,观察溶液是否变色。