銅及其化合物高考考點(diǎn)剖析

隨著教育改革的不斷推進(jìn)，高考化學(xué)對(duì)于銅及其化合物的考查也在逐漸增加．因此，理解和掌握銅的相關(guān)知識(shí)對(duì)于提高學(xué)生化學(xué)成績(jī)至關(guān)重要．本文對(duì)高考中關(guān)于銅的常見(jiàn)考點(diǎn)進(jìn)行深入探討，以供讀者參考．

１ 銅及其化合物基礎(chǔ)概念

銅作為重要的金屬物質(zhì)，自身及其化合物的相關(guān)性質(zhì)往往會(huì)成為命題熱點(diǎn)，高考中所涉及的知識(shí)點(diǎn)廣泛且深入，小到對(duì)銅的認(rèn)知，大到對(duì)銅及其化合物知識(shí)的運(yùn)用．因此，學(xué)生要掌握Cu、CuO、CuSO４、CuSO４·５H２O、Cu（OH）２ 等物質(zhì)的物理和化學(xué)性質(zhì)．例如，Cu單質(zhì)為紫紅色，易溶于強(qiáng)氧化性酸;CuO 為黑色粉末，可溶于酸溶液;CuSO４·５H２O 為藍(lán)色晶體;Cu（OH）２為藍(lán)色固體，可溶于酸，難溶于水．除此之外，學(xué)生還要掌握在不同條件下，Cu及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系（如圖１所示，需要重點(diǎn)掌握各物質(zhì)間轉(zhuǎn)化的條件）．

例１ （２０２３年１月浙江卷）CuSO４ 應(yīng)用廣泛，下列說(shuō)法不正確的是（ ）．

A．Cu元素位于元素周期表p區(qū)

B．CuSO４ 屬于強(qiáng)電解質(zhì)

C．CuSO４ 溶液呈酸性

D．CuSO４ 能使蛋白質(zhì)變性

解析

Cu原子最外層電子排布式為３d１０４s１，屬于ds區(qū)，故A 錯(cuò)誤．CuSO４ 在溶液中能夠完全電離，屬于強(qiáng)電解質(zhì)，故B 正確．CuSO４ 為強(qiáng)酸弱堿鹽，Cu２＋ 會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)：Cu２＋ ＋２H２O?Cu（OH）２＋２H＋ ，有H＋ 產(chǎn)生，溶液顯酸性，故C正確．Cu２＋ 為重金屬離子，會(huì)使蛋白質(zhì)發(fā)生變性，故D正確．

答案 A．

２ Cu與酸的反應(yīng)

Cu及其化合物與酸反應(yīng)等也是考查的重點(diǎn)．Cu不能與大部分的弱酸反應(yīng)，但是可以和濃H２SO４、HNO３ 等發(fā)生反應(yīng)，生成相應(yīng)的鹽、酸性氣體和H２O．需要注意的是，在與HNO３ 的反應(yīng)中，HNO３ 的濃度不同會(huì)生成不同的產(chǎn)物．Cu 與稀HNO３ 反應(yīng)生成NO，而與濃HNO３ 反應(yīng)則生成NO２．

例２ （２０２４年湖南卷）某學(xué)生按圖２所示方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察到以下實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：

① 銅絲表面緩慢放出氣泡，錐形瓶?jī)?nèi)氣體呈紅棕色;

② 銅絲表面氣泡釋放速度逐漸加快，氣體顏色逐漸變深;

③ 一段時(shí)間后氣體顏色逐漸變淺，至幾乎無(wú)色;

④ 錐形瓶中液面下降，長(zhǎng)頸漏斗中液面上升，最終銅絲與液面脫離接觸，反應(yīng)停止．

下列說(shuō)法正確的是（ ）．

A．開(kāi)始階段銅絲表面氣泡釋放速度緩慢，原因是銅絲在稀HNO３ 中表面鈍化

B．錐形瓶?jī)?nèi)出現(xiàn)了紅棕色氣體，表明銅和稀HNO３ 反應(yīng)生成了NO２

C．紅棕色逐漸變淺的主要原因是３NO２＋H２O＝２HNO３＋NO

D．銅絲與液面脫離接觸，反應(yīng)停止，原因是硝酸消耗完全

解析

銅絲在稀HNO３ 中不發(fā)生鈍化，二者反應(yīng)生成CuNO３、NO 和H２O，NO 和O２ 反應(yīng)生成NO２，故錐形瓶?jī)?nèi)出現(xiàn)紅棕色氣體;一段時(shí)間后紅棕色逐漸變淺的主要原因是NO２ 與H２O 反應(yīng)生成HNO３ 和NO，化學(xué)方程式為３NO２ ＋ H２O ＝２HNO３＋NO;反應(yīng)一段時(shí)間后，氣體壓強(qiáng)增大，導(dǎo)致銅絲與液面脫離接觸．綜上分析選項(xiàng)C正確．

答案 C．

３ 除雜問(wèn)題

在一些工藝流程問(wèn)題中，Cu２＋ 往往會(huì)以雜質(zhì)的形式出現(xiàn)，在加工過(guò)程中需將其除去．此時(shí)就要借助相應(yīng)的反應(yīng)，將Cu２＋ 轉(zhuǎn)化為不溶物[如Cu（OH）２]，通過(guò)過(guò)濾將其除去．在除雜過(guò)程中，還需要注意不能引入新的雜質(zhì)．

例３ （２０２３年湖南卷）處理某銅冶金污水（含Cu２＋ 、Fe３＋ 、Zn２＋ 、Al３＋ ）的部分流程如圖３所示．

已知：① 溶液中金屬離子開(kāi)始沉淀和完全沉淀的pH 如表１ 所示．② Ksp （CuS）＝６.４×１０－３６、Ksp（ZnS）＝１..６×１０－２４．

下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ）．

A．“沉渣Ⅰ”中含有Fe（OH）３ 和Al（OH）３

B．Na２S溶液呈堿性，其主要原因是S２－ ＋H２O?HS－ ＋OHC．“

C．“沉淀池Ⅱ”中，當(dāng)Cu２＋ 、Zn２＋ 完全沉淀時(shí)，溶液中c（Cu２＋ ）/c（Zn２＋ ）＝４.０×１０－１２

D．“出水”經(jīng)陰離子交換樹(shù)脂軟化處理后，可用作工業(yè)冷卻循環(huán)用水

解析

分析題意可得，當(dāng)pH＝１.９時(shí)，F(xiàn)e（OH）３ 開(kāi)始沉淀;pH＝３.５時(shí)，Al（OH）３ 開(kāi)始沉淀．由圖３可知pH＝４，因此會(huì)生成Fe（OH）３ 和Al（OH）３，選項(xiàng)A 說(shuō)法正確．Na２S溶液中，S２－ 發(fā)生水解：S２－ ＋H２O?HS－ ＋OH－ ，溶液呈堿性，選項(xiàng)B 說(shuō)法正確．當(dāng)Cu２＋ 、Zn２＋ 完全沉淀時(shí)，CuS、ZnS均達(dá)到沉淀溶解平衡，則c（Cu２＋ ）/c（Zn２＋ ）＝c（Cu２＋ ）·c（S２－ ）/c（Zn２＋ ）·c（S２－ ）＝Ksp（CuS）/Ksp（ZnS）＝６.４×１０－３６/１.６×１０－２４＝４．０×１０－１２，選項(xiàng)C說(shuō)法正確．污水經(jīng)處理后，溶液中仍存在大量的Cu２＋ ，因此還需進(jìn)一步處理，達(dá)到工業(yè)冷卻循環(huán)用水標(biāo)準(zhǔn)后，方可使用，選項(xiàng)D說(shuō)法錯(cuò)誤．

答案 D．

４ Cu及其化合物的制備

Cu及其化合物的制備在考試中時(shí)有出現(xiàn)，在這類試題中，不僅會(huì)考查Cu的相關(guān)化學(xué)方程式的書寫，還會(huì)涉及工藝、操作的相關(guān)問(wèn)題，綜合性較強(qiáng)．解題過(guò)程中，一定要結(jié)合Cu及其化合物的性質(zhì)，厘清每一步工藝的目的，根據(jù)題干信息快速找到解題突破點(diǎn)，進(jìn)而解答相關(guān)問(wèn)題．

例４ （２０２４年北京卷，節(jié)選）利用黃銅礦（主要成分為CuFeS２，含有SiO２ 等雜質(zhì)）生產(chǎn)純銅，流程如圖４所示．

（１）礦石在焙燒前需粉碎，其作用是______．

（２）（NH４）２SO４ 的作用是利用其分解產(chǎn)生的SO３ 使礦石中的銅元素轉(zhuǎn)化為CuSO４．（NH４）２SO４發(fā)生熱分解的化學(xué)方程式是______．

解析

（１）礦石在焙燒前需粉碎，其作用是增大接觸面積，加快反應(yīng)速率，使反應(yīng)更充分．

（２）（NH４）２SO４ 發(fā)生熱分解，生成氨氣、SO３ 和水，化學(xué)方程式為（NH４）２SO４=△=２NH３↑＋SO３↑＋H２O．

綜上所述，銅在高考中的地位比較重要，且知識(shí)點(diǎn)會(huì)分布在選擇題、實(shí)驗(yàn)題、工藝流程題等各種題型中，因此需要學(xué)生在日常學(xué)習(xí)中，扎實(shí)掌握Cu及其化合物的基礎(chǔ)性質(zhì)、物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化等相關(guān)知識(shí)，同時(shí)要掌握解答相關(guān)問(wèn)題的技巧與方法．以保證在實(shí)際的考試中能夠做到“以不變應(yīng)萬(wàn)變”，輕松應(yīng)對(duì)高考中可能出現(xiàn)的各種復(fù)雜問(wèn)題．

（完）