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(共33张PPT)
第40讲
铜锌及其化合物
2025：基于主题教学的高考化学专题复习系列讲座
2025
2024.1浙江卷-13题 含锌化合物的性质：镀锌铁皮在氨水中发生电化学腐蚀
2024.1浙江卷-16题 铜的性质探究：探究铜和浓硝酸反应后溶液呈绿色的原因
2024安徽卷-9题 含铜化合物的性质：制备[Cu(NH3)4]SO4溶液
2024安徽卷-11题 锌及含锌化合物的性质：以新型水系锌电池为载体，考察锌及含锌化合物的性质
2024吉林卷-13题 含铜化合物和含锌化合物的性质探究：利用铜屑脱除锌浸出液中的Cl-并制备Zn
2024河北卷-1题 化学与传统文化：青铜器主要成分
2024山东卷-14题 含铜化合物的性质：Cu2O性质探究
2024湖南卷-7题 铜的性质探究：探究铜和稀硝酸反应
2024湖南卷-15题 含铜化合物的性质：制备[Cu(CH3CN)4]ClO4
2024北京卷-18题 含铜化合物的性质：利用黄铜矿生产纯铜
2024年——铜锌及其化合物考向考点统计
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一、铜及其化合物
（一）与铜及其化合物有关的重要反应
1. 与非金属单质反应：
2. 与酸反应：
3. 与某些盐反应：
Cu ＋2Fe3+＝2Fe2+ ＋ Cu2+
铜单质
含铜化合物
2. +2价铜：
CuO+CH3CH2OH→Cu+CH3CHO+H2O
△
2Cu(OH)2+NaOH+CH3CHO →CH3COONa+Cu2O+3H2O
△
CuCl2 = Cu+Cl2↑
通电
1. +1价铜：
Cu2O+ 2H+=Cu+Cu2++H2O
歧化反应
具有氧化性
3. +3价铜：
强氧化性
2NaCuO2 + 8HCl =2NaCl +2CuCl2 +Cl2↑+ 4 H2O
如：[Cu(H2O)4]2+ Cu(NH3)42+ CuCl42- Cu(NH3)2+
蓝色 深蓝色 黄绿色 无色
Cu ((H2O)42+ +4NH3.H2O = Cu(NH3)42++8H2O
[CuCl4]2-+4H2O [Cu(H2O)4]2+ +4Cl-
黄绿色
蓝色
绛蓝色溶液
[思考1]水分子与氨分子络合铜离子的能力强弱关系如何？请用一个方程式证明你的推测。
[思考2]氢氧化铜与甘油的反应原理？
重要含铜配离子
（二）铜的冶炼
1、黄铜矿(CuFeS2)——高温冶炼黄铜矿
由黄铜矿（主要成分是CuFeS2）炼制精铜的工艺流程示意图如图1所示：
（1）在反射炉中，把铜精矿砂和石英砂混合加热到1000℃左右，黄铜矿与空气反应生成Cu和Fe的低价硫化物，且部分Fe的硫化物转变为Fe的低价氧化物．该过程中两个主要反应的化学方程式分别是 、
，反射炉内生成炉渣的主要成分是 。
FeSiO3
2
2
（2）冰铜（Cu2S 和FeS互相熔合而成）含Cu量为20%～50%。转炉中，将冰铜加熔剂（石英砂）在1200℃左右吹入空气进行吹炼。冰铜中的Cu2S被氧化为Cu2O，生成的Cu2O与Cu2S反应，生成含Cu量约为98.5%的粗铜，该过程中发生反应的化学方程式分别是 。
（3）粗铜的电解精炼如图2所示．在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极 （填图中的字母）；在电极d上发生的电极反应式为 ，若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为 。
Cu2++2e-=Cu
Au、Ag以单质形式沉积在c（阳极）下方，Fe以Fe2+的形式进入电解液中。
C
2、CuS——生物炼铜
生物炼铜法是细菌利用空气中的氧气氧化硫化铜矿石，得到可溶性的铜盐。
CuS(固)＋2O2 CuSO4
二、锌及其化合物
1. 与酸反应：
2. 与碱反应：
Zn ＋2H+＝Zn2+ ＋ H2↑
Zn ＋2OH-＝ZnO22- ＋ H2↑
3. 与盐反应：
Zn ＋Fe2+＝Zn2+ ＋ Fe
Zn ＋Cu2+＝Zn2+ ＋ Cu
如：Zn(NH3)42+ ZnCl42- Zn(OH)42-
4. 重要含锌配离子：
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考查方式一：直接考查铜、锌元素化合物的基本性质
【例1】（2024年湖南卷）某学生按图示方法进行实验，观察到以下实验现象：①铜丝表面缓慢放出气泡，锥形瓶内气体呈红棕色；②铜丝表面气泡释放速度逐渐加快，气体颜色逐渐变深； ③一段时间后气体颜色逐渐变浅，至几乎无色；④锥形瓶中液面下降，长颈漏斗中液面上升，最终铜丝与液面脱离接触，反应停止。下列说法正确的是（ ）
C
A. 开始阶段铜丝表面气泡释放速度缓慢，原因是铜丝在稀
HNO3中表面钝化
B. 锥形瓶内出现了红棕色气体，表明铜和稀HNO3反应生
成了NO2
C. 红棕色逐渐变浅的主要原因是3NO2+H2O=2HNO3+NO
D. 铜丝与液面脱离接触，反应停止，原因是硝酸消耗完全
【解析】A．金属铜与稀硝酸不会产生钝化。开始反应速率较慢，可能的原因是铜表面有氧化铜，故A错误；
B．由于装置内有空气，铜和稀HNO3反应生成的NO迅速被氧气氧化为红棕色的NO2，产生的NO2浓度逐渐增加，气体颜色逐渐变深，故B错误；
C．装置内氧气逐渐被消耗，生成的NO2量逐渐达到最大值，同时装置内的NO2能与溶液中的H2O反应3NO2+H2O=2HNO3+NO，气体颜色变浅，故C正确；
D．由于该装置为密闭体系，生成的NO无法排出，逐渐将锥形瓶内液体压入长颈漏斗，铜丝与液面脱离接触，反应停止，故D错误。
【例2】（2024年山东卷）（不定项）钧瓷是宋代五大名瓷之一，其中红色钩瓷的发色剂为Cu2O。为探究Cu2O的性质，取等量少许Cu2O分别加入甲、乙两支试管，进行如下实验。下列说法正确的是（ ）
A. 试管甲中新生成的沉淀为金属Cu
B. 试管甲中沉淀的变化均体现了HNO3的氧化性
C. 试管乙实验可证明Cu(Ⅰ)与NH3形成无色配合物
D. 上述两个实验表明Cu2O为两性氧化物
AC
实验操作及现象
试管甲 滴加过量0.3mol/LHNO3溶液并充分振荡，砖红色沉淀转化为另一颜色沉淀，溶液显浅蓝色；倾掉溶液，滴加浓硝酸，沉淀逐渐消失
试管乙 滴加过量6mol/L氨水并充分振荡，沉淀逐渐溶解，溶液颜色为无色；静置一段时间后，溶液颜色变为深蓝色
【解析】A．Cu2O中滴加过量0.3mol/LHNO3溶液并充分振荡，砖红色沉淀转化为另一颜色沉淀，溶液显浅蓝色，说明Cu2O转化成Cu2+，Cu元素的化合价由+1价升至+2价，根据氧化还原反应的特点可知，Cu元素的化合价还有由+1价降至0价，新生成的沉淀为金属Cu，A项正确；
B．Cu2O与0.3mol/LHNO3发生的反应为Cu2O+2HNO3=Cu(NO3)2+Cu+H2O，该过程中HNO3表现酸性，后滴加浓硝酸发生的反应为Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O，该过程中HNO3表现氧化性和酸性，B项错误；
C．Cu2O中滴加过量6mol/L氨水充分振荡，沉淀逐渐溶解得到无色溶液，静置一段时间无色溶液变为深蓝色，说明Cu(Ⅰ)与NH3形成无色配合物易被空气中的O2氧化成深蓝色[Cu(NH3)4]2+，C项正确；
D．既能与酸反应生成盐和水、又能与碱反应生成盐和水的氧化物为两性氧化物，Cu2O溶于6mol/L氨水形成的是配合物，Cu2O不属于两性氧化物，是碱性氧化物，D项错误；
【例3】（2023年山东卷）（不定项）一种制备Cu2O的工艺路线如图所示，反应Ⅱ所得溶液pH在3~4之间，反应Ⅲ需及时补加NaOH以保持反应在pH=5条件下进行。常温下，H2SO3的电离平衡常数Ka1=1.3×10-2,Ka2=6.3×10-8。下列说法正确的是（ ）
CD
A．反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均为氧化还原反应
B．低温真空蒸发主要目的是防止NaHSO3被氧化
C．溶液Y可循环用于反应Ⅱ所在操作单元吸收气体Ⅰ
D．若Cu2O产量不变，参与反应Ⅲ的X与CuSO4物质的量之比 增大时，需补加NaOH的量减少
调pH=11
SO2
Na2SO3
Na2SO3
Na2SO3
NaHSO3
CO2
【解析】A．反应Ⅰ是Cu和浓H2SO4反应，生成SO2，是氧化还原反应，反应Ⅱ是SO2和Na2CO3溶液反应，生成NaHSO3、H2O和CO2，是非氧化还原反应，反应Ⅲ是Na2SO3和CuSO4反应生成Cu2O，是氧化还原反应，故A错误；B．低温真空蒸发主要目的是防止Na2SO3被氧化，而不是NaHSO3，故B错误；C．经分析溶液Y的成分是Na2SO3溶液，可循环用于反应Ⅱ的操作单元吸收SO2气体(气体Ⅰ)，故C正确；D．制取Cu2O总反应方程式是2CuSO4+3Na2SO3= Cu2O+2SO2↑+3Na2SO4，化合物X是指Na2SO3，若Cu2O产量不变，增大 比，多的Na2SO3会消耗氢离子，用于控制pH值，可减少NaOH的量，故D正确；
调pH=11
考查方式二：结合工艺流程考查元素回收或物质制备
【例4】（2024年北京卷）利用黄铜矿（主要成分为CuFeS2，含有SiO2等杂质）生产纯铜，流程示意图如下。
（1）矿石在焙烧前需粉碎，其作用是________________________________。
（2）(NH4)2SO4的作用是利用其分解产生的SO3使矿石中的铜元素转化为CuSO4。(NH4)2SO4发生热分解的化学方程式是______________________。
增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分
CuSO4及其他杂质
(NH4)2SO4
CuSO4
FeSO4
(3)矿石和过量(NH4)2SO4按一定比例混合，取相同质量，在不同温度下焙烧相同时间，测得：“吸收”过程氨吸收率和“浸铜”过程铜浸出率变化如图；i．400℃和500℃时，固体B中所含铜、铁的主要物质如表。
温度/ B中所含铜、铁的主要物质
400 Fe2O3、CuSO4、CuFeS2
500 Fe2(SO4)3、CuSO4、CuO
①温度低于425℃，随焙烧温度升高，铜浸出率显著增大的原因是 ____________________________________________________
____________________________________________________。
②温度高于425℃，根据焙烧时可能发生的反应，解释铜浸出率随焙烧温度升高而降低的原因是____________________________
温度低于425℃，随焙烧温度升高，(NH4)2SO4分解产生的SO3增多，可溶物CuSO4含量增加，故铜浸出率显著增加
温度高于425℃，随焙烧温度升高
_________________________________________________________________________________________________。
，CuFeS2和CuSO4转化成难溶于水的CuO，铜浸出率降低
(4)用离子方程式表示置换过程中加入Fe的目的__________________。
Fe+Cu2+=Cu+Fe2+
CuSO4及其他杂质
(NH4)2SO4
CuSO4
FeSO4
(5)粗铜经酸浸处理，再进行电解精炼；电解时用酸化的CuSO4溶液做电解液，并维持一定的c(H+)和c(Cu2+)。粗铜若未经酸浸处理，消耗相同电量时，会降低得到纯铜的量，原因是 __________________
_________________________________________________________。
粗铜若未经酸浸处理，
其中杂质会参与放电，则消耗相同电量时，会降低得到纯铜的量
【例5】（2023年河北卷）闭环循环有利于提高资源利用率和实现绿色化学的目标。利用氨法浸取可实现废弃物铜包钢的有效分离，同时得到的CuCl可用于催化、医药、冶金等重要领域。工艺流程如下：
已知：室温下的Ksp(CuCl)=10-6.8。回答下列问题：
[Cu(NH3)4]Cl2
[Cu(NH3)2]Cl
CuCl
Fe
(1)首次浸取所用深蓝色溶液①由铜毛丝、足量液氨、空气和盐酸反应得到，其主要成分为 (填化学式)。
(2)滤渣的主要成分为 (填化学式)。
[Cu(NH3)4]Cl2
Fe
[Cu(NH3)4]Cl2
[Cu(NH3)2]Cl
CuCl
Fe
(3)浸取工序的产物为[Cu(NH3)2]Cl，该工序发生反应的化学方程式为 。浸取后滤液的一半经氧化工序可得深蓝色溶液①，氧化工序发生反应的离子方程式为 。
[Cu(NH3)4]Cl2+Cu=2[Cu(NH3)2]Cl
8NH3+4[Cu(NH3)2]++O2+4H+=4[Cu(NH3)4]2++2H2O
[Cu(NH3)4]Cl2
[Cu(NH3)2]Cl
CuCl
Fe
(4)浸取工序宜在30℃~40℃之间进行，当环境温度较低时，浸取液再生后不需额外加热即可进行浸取的原因是 。
盐酸和液氨反应放热
[Cu(NH3)4]Cl2
[Cu(NH3)2]Cl
CuCl
Fe
(5)补全中和工序中主反应的离子方程式 [Cu(NH3)2]+ +2H+ + Cl- = + 。
(6)真空干燥的目的为 。
CuCl↓
2NH4+
防止干燥过程中CuCl被空气中的O2氧化
[Cu(NH3)4]Cl2
[Cu(NH3)2]Cl
CuCl
Fe
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1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s
（一）从结构角度认识元素性质
（1）Cu可失去1个e-，形成Cu+
d区元素
（2）Cu2+易得到1个e-，形成较为稳定的3d10结构，表现氧化性。
（3） Cu+ 、Cu2+的核外均有空轨道，可形成系列配合物。
1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s2
（1）Zn可失去2个e-，形成Zn2+；
d区元素
（2）Zn类似Al，具有两性，与H+、OH-均可反应；
（3） Zn2+的核外均有空轨道，可形成系列配合物。
（二）从价、类二维图角度认识元素化合物转化规律
0
价态
+1
+2
+3
单质 氧化物 碱 盐 络离子
类别
Cu
Cu2O
CuO
CuOH
Cu(OH)2
Cu+
Cu2+
NaCuO2
Cu(NH3)2+
Cu(NH3)42+
Cu(H2O)42+
CuCl42-
CuCl2-
Cu(OH)42-
0
价态
+2
单质 氧化物 碱 盐 络离子
类别
Zn
ZnO
Zn(OH)2
Zn2+
ZnO22-
Zn(NH3)42+
ZnCl42-
Zn(OH)42-
Zn(CN)42-
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（1）注重结构观和价态观的建立。对于铜、锌等过渡金属元素的学习，抓住其原子结构和价态两条主线，从氧化还原角度认识其变价特征；从有空的3d轨道角度，认识其可形成诸多络离子。
教、学建议
（2）促进物质转化网络的构建。从金属元素的一般特性出发，从物质类别和元素价态两个角度构建价类二维转化关系网，形成物质转化的一般思路。
（3）注重模块间知识的打通融合。铜、锌及其化合物在无机、有机、结构、原理等模块中均有涉猎，学习中要有意识的实现素材融通。第40讲-铜锌及其化合物
1．（2024·吉林高考真题）某工厂利用铜屑脱除锌浸出液中的Cl-并制备Zn，流程如下“脱氯”步骤仅Cu元素化合价发生改变。下列说法正确的是（ ）
锌浸出液中相关成分(其他成分无干扰)
离子 Zn2+ Cu2+ Cl-
浓度 145 0.03 1
A. “浸铜”时应加入足量H2O2，确保铜屑溶解完全
B. “浸铜”反应：2Cu+4H++H2O2=2Cu2++H2↑+2H2O
C. “脱氯”反应：Cu+Cu2++2Cl-=2CuCl
D. 脱氯液净化后电解，可在阳极得到Zn
2．（2023.1浙江高考真题）硫酸铜应用广泛，下列说法不正确的是（ ）
A．Cu元素位于周期表p区 B．硫酸铜属于强电解质
C．硫酸铜溶液呈酸性 D．硫酸铜能使蛋白质变性
3．（2020·全国高考真题）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
4．（2019·海南高考真题）我国古代典籍中有“石胆……浅碧色，烧之变白色者真”的记
载，其中石胆是指（）
A．CuSO4·5H2O B．FeSO4·7H2O
C．ZnSO4·7H2O D．KAl(SO4)2·12H2O
5．（2012·上海高考真题）火法炼铜首先要焙烧黄铜矿，其反应为：2CuFeS2+O2→Cu2S+2FeS+SO2；下列说法正确的是（）
A．SO2既是氧化产物又是还原产物
B．CuFeS2仅作还原剂，硫元素被氧化
C．每生成1 molCu2S，有4mol硫被氧化
D．每转移1.2 mol电子，有0．2 mol硫被氧化
6．（2022·山东高考真题）高压氢还原法可直接从溶液中提取金属粉。以硫化铜精矿(含Zn、Fe元素的杂质)为主要原料制备Cu粉的工艺流程如下，可能用到的数据见下表。
Fe(OH)3 Cu(OH)2 Zn(OH)2
开始沉淀pH 1.9 4.2 6.2
沉淀完全pH 3.2 6.7 8.2
下列说法错误的是（）
A．固体X主要成分是和S；金属M为Zn
B．浸取时，增大压强可促进金属离子浸出
C．中和调pH的范围为3.2~4.2
D．还原时，增大溶液酸度有利于Cu的生成
7．（2023年浙江高考真题）某研究小组制备纳米，再与金属有机框架)材料复合制备荧光材料，流程如下：
已知：①含锌组分间的转化关系：
②是的一种晶型，以下稳定。
请回答：
(1)步骤Ⅰ，初始滴入ZnSO4溶液时，体系中主要含锌组分的化学式是 。
(2)下列有关说法不正确的是___________。
A．步骤Ⅰ，搅拌的作用是避免反应物浓度局部过高，使反应充分
B．步骤Ⅰ，若将过量NaOH溶液滴入ZnSO4溶液制备，可提高ZnSO4的利用率
C．步骤Ⅱ，为了更好地除去杂质，可用50℃的热水洗涤
D．步骤Ⅲ，控温煅烧的目的是为了控制ZnO的颗粒大小
(3)步骤Ⅲ，盛放样品的容器名称是 。
(4)用和过量反应，得到的沉淀可直接控温煅烧得纳米，沉淀无需洗涤的原因是 。
(5)为测定纳米产品的纯度，可用已知浓度的标准溶液滴定。从下列选项中选择合理的仪器和操作，补全如下步骤[“___________”上填写一件最关键仪器，“(___________)”内填写一种操作，均用字母表示]。
用___________(称量样品)→用烧杯(___________)→用___________(___________)→用移液管(___________)→用滴定管(盛装标准溶液，滴定)
仪器：a、烧杯；b、托盘天平；c、容量瓶；d、分析天平；e、试剂瓶
操作：f、配制一定体积的Zn2+溶液；g、酸溶样品；h、量取一定体积的溶液；i、装瓶贴标签
(6)制备的荧光材料可测浓度。已知的荧光强度比值与在一定浓度范围内的关系如图。
某研究小组取人血浆铜蓝蛋白(相对分子质量)，经预处理，将其中元素全部转化为并定容至。取样测得荧光强度比值为10.2，则1个血浆铜蓝蛋白分子中含 个铜原子。
8．（2022.6浙江高考真题）化合物X由三种元素组成，某实验小组按如下流程进行
相关实验：
化合物X在空气中加热到，不发生反应。请回答：
（1）组成X的三种元素为_______；X的化学式为_______。
（2）溶液C的溶质组成为_______(用化学式表示)。
（3）①写出由X到A的化学方程式_______。
②X难溶于水，但可溶于氨水中，写出该反应的离子方程式_______。
（4）设计实验，检验尾气中相对活泼的2种气体_______。
第40讲-铜锌及其化合物答案及解析
1．【答案】C
【解析】铜屑中加入H2SO4和H2O2得到Cu2+，反应的离子方程式为Cu+2H++H2O2=Cu2++2H2O，再加入锌浸出液进行“脱氯”，“脱氯”步骤中仅Cu元素的化合价发生改变，得到CuCl固体，可知“脱氯”步骤发生反应的化学方程式为：Cu+Cu2++2Cl-=2CuCl↓，过滤得到脱氯液，脱氯液净化后电解，Zn2+可在阴极得到电子生成Zn。A．由分析得，“浸铜”时，铜屑不能溶解完全，Cu在“脱氯”步骤还需要充当还原剂，故A错误；B．“浸铜”时，铜屑中加入H2SO4和H2O2得到Cu2+，反应的离子方程式为：Cu+2H++H2O2=Cu2++2H2O，故B错误；C．“脱氯”步骤中仅Cu元素的化合价发生改变，得到CuCl固体，即Cu的化合价升高，Cu2+的化合价降低，发生归中反应，化学方程式为：Cu+Cu2++2Cl-=2CuCl↓，故C正确；D．脱氯液净化后电解，Zn2+应在阴极得到电子变为Zn，故D错误；
2．【答案】A
【解析】A．Cu为29号元素，位于IB族，属于ds区元素，故A错误；B．硫酸铜属于盐类，在水溶液中能完全电离，属于强电解质，故B正确；C．硫酸铜为强酸弱碱盐，铜离子水解使溶液呈酸性，故C正确；D．铜离子为重金属离子，能使蛋白质变性，故D正确。
3．【答案】C
【解析】A．字画主要由纸张和绢、绫、锦等织物构成，为防止受潮和氧化，保存古代
字画时要特别注意控制适宜的温度和湿度，A说法正确；B．由孔雀石和蓝铜矿的化学成分可知，其中的铜元素、碳元素和氢元素均处于最高价，其均为自然界较稳定的化学物质，因此，用其所制作的颜料不易被空气氧化，B说法正确；C．孔雀石和蓝铜矿的主要成分均可与酸反应生成相应的铜盐，因此，用其制作的颜料不耐酸腐蚀，C说法错误；D．因为氢氧化铜中铜元素的质量分数高于碳酸铜，所以Cu(OH)2 CuCO3中铜的质量分数高于Cu(OH)2 2CuCO3，D说法正确。综上所述，相关说法错误的是C，故本题答案为C。
4．【答案】A
【解析】在选项给出的四种物质中只有、晶体有色，而
和均为无色晶体，加热分解生成CuSO4和H2O，CuSO4呈白色；而加热发生分解反应，生成的Fe2O3呈红棕色，所以符合题意的物质是，故合理选项是A。
5．【答案】AD
【解析】由反应方程式知在反应中CuFeS2中Cu化合价降低还原为Cu2S、CuFeS2中1/4的S化合价升高，被氧化为SO2；O2在反应后化合价降低，还原为SO2，因此可知SO2既是氧化产物又是还原产物，A项正确；CuFeS2既是氧化剂又是还原剂，B项错误；每生成1molCu2S，有1molS被氧化，C项错误；利用反应知转移6mole-,有1molS被氧化，D项正确。
6．【答案】D
【解析】CuS精矿(含有杂质Zn、Fe元素)在高压O2作用下，用硫酸溶液浸取，CuS反
应产生为CuSO4、S、H2O，Fe2+被氧化为Fe3+，然后加入NH3调节溶液pH，使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀，而Cu2+、Zn2+仍以离子形式存在于溶液中，过滤得到的滤渣中含有S、Fe(OH)3；滤液中含有Cu2+、Zn2+；然后向滤液中通入高压H2，根据元素活动性：Zn＞H＞Cu，Cu2+被还原为Cu单质，通过过滤分离出来；而Zn2+仍然以离子形式存在于溶液中，再经一系列处理可得到Zn单质。A．经过上述分析可知固体X主要成分是S、Fe(OH)3，金属M为Zn，A正确；B．CuS难溶于硫酸，在溶液中存在沉淀溶解平衡CuS(s)Cu2+(aq)+S2-(aq)，增大O2的浓度，可以反应消耗S2-，使之转化为S，从而使沉淀溶解平衡正向移动，从而可促进金属离子的浸取，B正确；C．根据流程图可知：用NH3调节溶液pH时，要使Fe3+转化为沉淀，而Cu2+、Zn2+仍以离子形式存在于溶液中，结合离子沉淀的pH范围，可知中和时应该调节溶液pH范围为3.2～4.2，C正确；D．在用H2还原Cu2+变为Cu单质时，H2失去电子被氧化为H+，与溶液中OH-结合形成H2O，若还原时增大溶液的酸度，c(H+)增大，不利于H2失去电子还原Cu单质，因此不利于Cu的生成，D错误；故合理选项是D。
7．【答案】(1)[Zn(OH)4]2-
(2)BC
(3)坩埚
(4)杂质中含有CH3COO-、CO32-、NH4+，在控温煅烧过程中分解或被氧化为气体而除去
(5)d→(g)→c(f)→(h)
(6)8
【解析】本题为一道无机物制备类的工业流程题，首先向氢氧化钠溶液中滴加硫酸锌溶液并搅拌，此时生成，分离出后再控温煅烧生成纳米氧化锌，进一步处理后得到最终产品，以此解题。（1）初始滴入溶液时，氢氧化钠过量，根据信息①可知，体系中主要含锌组分的化学式是；（2）A．步骤Ⅰ，搅拌可以使反应物充分接触，加快反应速率，避免反应物浓度局部过高，A正确；B．根据信息①可知，氢氧化钠过量时，锌的主要存在形式是，不能生成，B错误；C．由信息②可知， 以下稳定，故在用的热水洗涤时会导致，分解为其他物质，C错误；D．由流程可知，控温煅烧时会转化为纳米氧化锌，故控温煅烧的目的是为了控制的颗粒大小，D正确；（3）给固体药品加热时，应该用坩埚，故步骤Ⅲ，盛放样品的容器名称是坩埚；（4）两者反应时，除了生成固体ZnO外，还会生成二氧化碳，氨气和水蒸气，即杂志都是气体，故沉淀不需要洗涤的原因是：杂质中含有，在控温煅烧过程中分解或被氧化为气体而除去；（5）为了使测定结果尽可能准确，故可以用分析天平称量ZnO的质量，选择d，随后可以用酸来溶解氧化锌，故选g，溶解后可以用容量瓶配制一定浓度的溶液，故选c(f)，再用移液管量取一定体积的配好的溶液进行实验，故选h，故答案为d→(g)→c(f)→(h)；（6）人血浆铜蓝蛋白的物质的量n(人血浆铜蓝蛋白)= ，由于实验测得荧光强度比值为10.2，则铜离子浓度n(Cu2+)= ，则1个血浆铜蓝蛋白分子中含8个铜原子。
8．【答案】
（1） BA．Cu、O BaCu3O4
（2）HCl、H2SO4
（3） 2NH3+BaCu3O4Ba(OH)2+3Cu+N2+2H2O
BaCu3O4+12NH3H2O＝3Cu(NH3)+Ba2＋+8OH－+8H2O
（4）将湿润的红色石蕊试纸置尾气出口，若变蓝，说明尾气中有NH3。将尾气通入冷
的集气瓶中，若有液珠，说明有H2O。
【解析】化合物X由三种元素组成，在加热条件下和足量氨气反应生成固体混合物A，
A和盐酸反应生成0.960g紫红色固体应该是Cu，无色溶液B中加入0.015mol稀硫酸生成白色沉淀1.165g应该是BaSO4，无色溶液C中加入足量BaCl2溶液生成白色沉淀2.330g是BaSO4，据此解答。
（1）根据以上分析可知Cu的物质的量是0.96g÷64g/mol＝0.015mol，第一次生成硫酸
钡的物质的量是1.165g÷233g/mol＝0.005mol，第二次生成硫酸钡的物质的量是2.33g÷233g/mol＝0.01mol，因此1.965gX中一定含有0.96gCu，Ba的质量是0.005mol×137g/mol＝0.685g，二者质量之和是1.645g＜1.965g，相差0.32g，根据原子守恒可知应该是氧元素，物质的量是0.32g÷16g/mol＝0.02mol，则BA．Cu、O三种原子的个数之比是1：3：4，所以组成X的三种元素为BA．Cu、O，X的化学式为BaCu3O4。
（2）根据氯原子原子守恒以及溶液C仍然能与氯化钡反应生成硫酸钡可知溶液C的溶
质组成为HCl、H2SO4。
（3）①反应中Cu元素化合价降低，得到电子，则氨气中氮元素化合价升高，被氧化
生成氮气，根据原子守恒可知由X到A的化学方程式为2NH3+BaCu3O4Ba(OH)2+3Cu
+N2+2H2O。
②X难溶于水，但可溶于氨水中，说明有Cu(NH3)生成，所以该反应的离子方程式为
BaCu3O4+12NH3H2O＝3Cu(NH3)+Ba2＋+8OH－+8H2O。
（4）反应中氨气可能过量，高温下水是气态，氮气性质稳定，所以需要检验的是氨气
和水蒸气，实验方案为：将湿润的红色石蕊试纸置尾气出口，若变蓝，说明尾气中有NH3。将尾气通入冷的集气瓶中，若有液珠，说明有H2O。
(
1
)铜锌及其化合物
知识重构
1.铜及其化合物
（1）铜单质
①与非金属单质反应：Cu+Cl2CuCl2 2Cu+SCu2S
②与酸反应：Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2 ↑+2H2O
Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2 ↑+2H2O
3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO ↑+4H2O
③与某些盐反应：Cu＋2Fe3+＝2Fe2+＋Cu2+
（2）含铜化合物
①+1价铜：歧化反应Cu2O+ 2H+=Cu+Cu2++H2O
②+2价铜：具有氧化性 CuO+CH3CH2OH→Cu+CH3CHO+H2O
2Cu(OH)2+NaOH+CH3CHO→CH3COONa+Cu2O+3H2O
③+3价铜：具有强氧化性 2NaCuO2 + 8HCl =2NaCl +2CuCl2 +Cl2↑+ 4 H2O
④含铜络离子：[Cu(H2O)4]2+ Cu(NH3)42+ CuCl42- Cu(NH3)2+
蓝色 深蓝色 黄绿色 无色
Cu ((H2O)42++ +4NH3.H2O = Cu(NH3)42++4H2O
[Cu Cl4]2-+ 4H2O [Cu(H2O)4]2++4Cl-
2.锌及其化合物
（1）与酸反应：Zn＋2H+＝Zn2+＋H2↑
（2）与碱反应：Zn＋2OH-＝ZnO22-＋H2↑
（3）与盐反应：Zn＋Fe2+＝Zn2+＋Fe Zn＋Cu2+＝Zn2+＋Cu
（4）形成络离子：Zn(NH3)42+、ZnCl42- 、Zn(OH)42-
二、重温经典
【例1】（2024年湖南卷）某学生按图示方法进行实验，观察到以下实验现象：①铜丝表面缓慢放出气泡，锥形瓶内气体呈红棕色；②铜丝表面气泡释放速度逐渐加快，气体颜色逐渐变深； ③一段时间后气体颜色逐渐变浅，至几乎无色；④锥形瓶中液面下降，长颈漏斗中液面上升，最终铜丝与液面脱离接触，反应停止。下列说法正确的是（ ）
A. 开始阶段铜丝表面气泡释放速度缓慢，原因是铜丝在稀HNO3中表面钝化
B. 锥形瓶内出现了红棕色气体，表明铜和稀HNO3反应生成了NO2
C. 红棕色逐渐变浅的主要原因是3NO2+H2O=2HNO3+NO
D. 铜丝与液面脱离接触，反应停止，原因是硝酸消耗完全
【答案】C
【解析】A．金属铜与稀硝酸不会产生钝化。开始反应速率较慢，可能的原因是铜表面有氧化铜，故A错误；B．由于装置内有空气，铜和稀HNO3反应生成的NO迅速被氧气氧化为红棕色的NO2，产生的NO2浓度逐渐增加，气体颜色逐渐变深，故B错误；C．装置内氧气逐渐被消耗，生成的NO2量逐渐达到最大值，同时装置内的NO2能与溶液中的H2O反应3NO2+H2O=2HNO3+NO，气体颜色变浅，故C正确；D．由于该装置为密闭体系，生成的NO无法排出，逐渐将锥形瓶内液体压入长颈漏斗，铜丝与液面脱离接触，反应停止，故D错误。
【例2】（2024年山东卷）（不定项）钧瓷是宋代五大名瓷之一，其中红色钩瓷的发色剂为Cu2O。为探究Cu2O的性质，取等量少许Cu2O分别加入甲、乙两支试管，进行如下实验。下列说法正确的是（ ）
实验操作及现象
试管甲 滴加过量0.3mol/LHNO3溶液并充分振荡，砖红色沉淀转化为另一颜色沉淀，溶液显浅蓝色；倾掉溶液，滴加浓硝酸，沉淀逐渐消失
试管乙 滴加过量6mol/L氨水并充分振荡，沉淀逐渐溶解，溶液颜色为无色；静置一段时间后，溶液颜色变为深蓝色
【
试管甲中新生成的沉淀为金属Cu
B. 试管甲中沉淀的变化均体现了HNO3的氧化性
C. 试管乙实验可证明Cu(Ⅰ)与NH3形成无色配合物
D. 上述两个实验表明Cu2O为两性氧化物
【答案】AC
【解析】A．Cu2O中滴加过量0.3mol/LHNO3溶液并充分振荡，砖红色沉淀转化为另一颜色沉淀，溶液显浅蓝色，说明Cu2O转化成Cu2+，Cu元素的化合价由+1价升至+2价，根据氧化还原反应的特点可知，Cu元素的化合价还有由+1价降至0价，新生成的沉淀为金属Cu，A项正确；B．Cu2O与0.3mol/LHNO3发生的反应为Cu2O+2HNO3=Cu(NO3)2+Cu+H2O，该过程中HNO3表现酸性，后滴加浓硝酸发生的反应为Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O，该过程中HNO3表现氧化性和酸性，B项错误；C．Cu2O中滴加过量6mol/L氨水充分振荡，沉淀逐渐溶解得到无色溶液，静置一段时间无色溶液变为深蓝色，说明Cu(Ⅰ)与NH3形成无色配合物易被空气中的O2氧化成深蓝色[Cu(NH3)4]2+，C项正确；D．既能与酸反应生成盐和水、又能与碱反应生成盐和水的氧化物为两性氧化物，Cu2O溶于6mol/L氨水形成的是配合物，Cu2O不属于两性氧化物，是碱性氧化物，D项错误；
【例3】（2023年山东卷）（不定项）一种制备Cu2O的工艺路线如图所示，反应Ⅱ所得溶液pH在3~4之间，反应Ⅲ需及时补加NaOH以保持反应在pH=5条件下进行。常温下，H2SO3的电离平衡常数Ka1=1.3×10-2，Ka2=6.3×10-8。下列说法正确的是（ ）
(
调
pH=11
调
pH=11
)
A．反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均为氧化还原反应
B．低温真空蒸发主要目的是防止NaHSO3被氧化
C．溶液Y可循环用于反应Ⅱ所在操作单元吸收气体Ⅰ
D．若Cu2O产量不变，参与反应Ⅲ的X与CuSO4物质的量比增大时，需补加NaOH的量减少
【答案】CD
【解析】A．反应Ⅰ是Cu和浓H2SO4反应，生成SO2，是氧化还原反应，反应Ⅱ是SO2和Na2CO3溶液反应，生成NaHSO3、H2O和CO2，是非氧化还原反应，反应Ⅲ是Na2SO3和CuSO4反应生成Cu2O，是氧化还原反应，故A错误；B．低温真空蒸发主要目的是防止Na2SO3被氧化，而不是NaHSO3，故B错误；C．经分析溶液Y的成分是Na2SO3溶液，可循环用于反应Ⅱ的操作单元吸收SO2气体(气体Ⅰ)，故C正确；D．制取Cu2O总反应方程式是2CuSO4+3Na2SO3= Cu2O+2SO2↑+3Na2SO4，化合物X是指Na2SO3，若Cu2O产量不变，增大比，多的Na2SO3会消耗氢离子，用于控制pH值，可减少NaOH的量，故D正确；
【例4】（2024年北京卷）利用黄铜矿（主要成分为CuFeS2，含有SiO2等杂质）生产纯铜，流程示意图如下。
（1）矿石在焙烧前需粉碎，其作用是________________________________。
（2）(NH4)2SO4的作用是利用其分解产生的SO3使矿石中的铜元素转化为CuSO4。(NH4)2SO4发生热分解的化学方程式是_______________
(3)矿石和过量(NH4)2SO4按一定比例混合，取相同质量，在不同温度下焙烧相同时间，测得：“吸收”过程氨吸收率和“浸铜”过程铜浸出率变化如图；i．400℃和500℃时，固体B中所含铜、铁的主要物质如表。
温度/℃ B中所含铜、铁的主要物质
400 Fe2O3、CuSO4、CuFeS2
500 Fe2(SO4)3、CuSO4、CuO
①温度低于425℃，随焙烧温度升高，铜浸出率显著增大的原因是___________________
____________________________________________________。
②温度高于425℃，根据焙烧时可能发生的反应，解释铜浸出率随焙烧温度升高而降低的原因是___________________________
(4)用离子方程式表示置换过程中加入Fe的目的__________________。
(5)粗铜经酸浸处理，再进行电解精炼；电解时用酸化的CuSO4溶液做电解液，并维持一定的c(H+)和c(Cu2+)。粗铜若未经酸浸处理，消耗相同电量时，会降低得到纯铜的量，原因是________________________________________________________________________。
【答案】
（1）增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分
（2）
（3）①温度低于，随焙烧温度升高，(NH4)2SO4分解产生的SO3增多，可溶物CuSO4含量增加，故铜浸出率显著增加
②温度高于，随焙烧温度升高发生反应：，CuFeS2和CuSO4转化成难溶于水的CuO，铜浸出率降低
（4）Fe+Cu2+=Cu+Fe2+
(
CuSO
4
及其他杂质
(NH
4
)
2
SO
4
CuSO
4
FeSO
4
)（5）粗铜若未经酸浸处理，其中杂质Fe会参与放电，则消耗相同电量时，会降低得到纯铜的量
【解析】
（1）矿石在焙烧前需粉碎，可以增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分
（2）(NH4)2SO4分解为非氧化还原反应，故化学方程式为。
（3）①温度低于，随焙烧温度升高，(NH4)2SO4分解产生的SO3增多，可溶物CuSO4含量增加，故铜浸出率显著增加
②温度高于，随焙烧温度升高发生反应：，CuFeS2和CuSO4转化成难溶于水的CuO，铜浸出率降低
（4）加入Fe置换铜，反应的离子方程式为Fe+Cu2+=Cu+Fe2+。
（5）粗铜中含有Fe杂质，加酸可以除Fe，但粗铜若未经酸浸处理，其中杂质Fe会参与放电，则消耗相同电量时，会降低得到纯铜的量。
【例5】（2023年河北卷）闭环循环有利于提高资源利用率和实现绿色化学的目标。利用氨法浸取可实现废弃物铜包钢的有效分离，同时得到的CuCl可用于催化、医药、冶金等重要领域。工艺流程如下：
已知：室温下的Ksp(CuCl)=10-6.8。回答下列问题：
(1)首次浸取所用深蓝色溶液①由铜毛丝、足量液氨、空气和盐酸反应得到，其主要成分为 (填化学式)。
(2)滤渣的主要成分为 (填化学式)。
(3)浸取工序的产物为[Cu(NH3)2]Cl，该工序发生反应的化学方程式为 。浸取后滤液的一半经氧化工序可得深蓝色溶液①，氧化工序发生反应的离子方程式为 。
(4)浸取工序宜在30~40℃之间进行，当环境温度较低时，浸取液再生后不需额外加热即可进行浸取的原因是 。
(5)补全中和工序中主反应的离子方程式[Cu(NH3)2]++2H++Cl-= + 。
(6)真空干燥的目的为 。
【答案】
（1）[Cu(NH3)4]Cl2
（2）Fe
（3）[Cu(NH3)4]Cl2+Cu=2[Cu(NH3)2]Cl
8NH3+4[Cu(NH3)2]++O2+4H+=4[Cu(NH3)4]2++2H2O
（4）盐酸和液氨反应放热
（5）CuCl↓ 2NH4+
（6）防止干燥过程中CuCl被空气中的O2氧化
【解析】
(
[
Cu(
NH
3
)
4
]Cl
2
)
(
[
Cu(
NH
3
)
2
]Cl
) (
Fe
)
(
CuCl
)
由题给流程可知，铜包钢用由铜毛丝、足量液氨、空气和盐酸反应得到的二氯化四氨合铜深蓝色溶液浸取，将铜转化为一氯化二氨合亚铜，过滤得到含有铁的滤渣和一氯化二氨合亚铜滤液；将滤液的一半经氧化工序将一氯化二氨合亚铜可以循环使用的二氯化四氨合铜；滤液的一半加入加入硫酸、盐酸中和，将一氯化二氨合亚铜转化为硫酸亚铜和氯化亚铜沉淀，过滤得到含有硫酸铵、硫酸亚铜的滤液和氯化亚铜；氯化亚铜经盐酸、乙醇洗涤后，真空干燥得到氯化亚铜；硫酸亚铜溶液发生置换反应生成海绵铜。
（1）由分析可知，由铜毛丝、足量液氨、空气和盐酸反应得到的深蓝色溶液①为二氯化四氨合铜，故答案为：[Cu(NH3)4]Cl2；
（2）由分析可知，滤渣的主要成分为铁，故答案为：Fe；
（3）由分析可知，浸取工序发生的反应为二氯化四氨合铜溶液与铜反应生成一氯化二氨合亚铜，反应的化学方程式为[Cu(NH3)4]Cl2+Cu=2[Cu(NH3)2]Cl；氧化工序中一氯化二氨合亚铜发生的反应为一氯化二氨合亚铜溶液与氨水、氧气反应生成二氯化四氨合铜和水，反应的离子方程式为8NH3+4[Cu(NH3)2]++O2+4H+=4[Cu(NH3)4]2++2H2O，故答案为：[Cu(NH3)4]Cl2+Cu=2[Cu(NH3)2]Cl、8NH3+4[Cu(NH3)2]++O2+4H+=4[Cu(NH3)4]2++2H2O；
（4）浸取工序中盐酸与氨水反应生成氯化铵和水的反应为放热反应，反应放出的热量可以使反应温度保持在30~40℃之间，所以当环境温度较低时，浸取液再生后不需额外加热即可进行浸取，故答案为：盐酸和液氨反应放热；
（5）由题给方程式可知，溶液中加二氨合亚铜离子与氯离子、氢离子反应生成氯化亚铜沉淀和铵根离子，反应的离子方程式为[Cu(NH3)2]++2H++Cl-=CuCl↓+2NH4+，故答案为：CuCl↓；2NH4+；
（6）氯化亚铜易被空气中的氧气氧化，所以为了防止干燥过程中氯化亚铜被氧化，应采用真空干燥的方法干燥，故答案为：防止干燥过程中CuCl被空气中的O2氧化。
三、模型建构
（一）从结构角度认识元素性质
1、Cu：1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s d区元素
（1）Cu可失去1个e-，形成Cu+
（2）Cu2+易得到1个e-，形成较为稳定的3d10结构，表现氧化性。
（3）Cu+ 、Cu2+的核外均有空轨道，可形成系列配合物。
2、Zn：1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s2d区元素
（1）Zn可失去2个e-，形成Zn2+；
（2）Zn类似Al，具有两性，与H+、OH-均可反应；
（3）Zn2+的核外均有空轨道，可形成系列配合物。
（二）从价、类二维图角度认识元素化合物转化规律
四、名师导学
（1）注重结构观和价态观的培育。对于铜、锌等过渡金属元素的教学，抓住其原子结构和价态两条主线，从氧化还原角度认识其变价特征；从有空的3d轨道角度，认识其可形成诸多络离子。
（2）促进物质转化网络的构建。引导学生从金属元素的一般特性出发，从物质类别和元素价态两个角度构建价类二维转化关系网，形成物质转化的一般思路。
（3）注重模块间知识的打通融合。铜、锌及其化合物在无机、有机、结构、原理等模块中均有涉猎，教学中要有意识的实现素材融通。
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