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2008年例析高考命题新宠---铜及其化合物
邢瑞斌* 张凤香
(沂水县第三中学 山东 沂水 276400 )
注：此文已发表于《理科考试研究》2007.7
作者：邢瑞斌 毕业于临沂师院化学系，从教7年来，发表国家级、省级专业论文20余篇，主持市级科研课题两项并分获一等奖、二等奖。
铜及其化合物知识在中学化学教材中并没有专门讨论，而是分散在从初中到高中的不同阶段进行学习。如初中讲到CuO是黑色物质，具有氧化性；高中讲到新制的Cu（OH）2 与含醛基的化合物反应可得到砖红色的Cu2O ；铜盐还能使蛋白质变性等等。由于知识学习的不系统，致使成为了学习上的“盲区”，而近年来，在全国的高考试卷中却多次涉及到铜及其化合物的知识，使之成为了高考的热点。下面就结合有关铜及其化合物知识的高考试题进行分类例析，以供大家复习时参考。
一 考查铜的物理、化学性质及其应用
例1.（06上海综合）从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。下图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限，之所以有先后，主要取决于( )
A.金属的导电性强弱 B.金属在地壳中的含量的多少
C.金属的化合价高低 D.金属的活动性大小
命题意图：本题主要考查考生接受知识并能归纳总结应用新知识的能力，即自学能力。
思路解析：从图中表明的三种金属利用的大致年限，可知金属活动性越小，被利用的越早，原因是活泼性越小越容易以游离态存于自然界，金属阳离子的氧化性就越强，容易被还原为金属单质，因而冶炼越容易。据题意还可获知，人类的工具经历了石器、青铜、铁器阶段，联系已学知识，铝的炼制需要冰晶石助熔才能炼制出来，要求的条件很高，也可知道，与金属的活泼性大小有关。
参考答案：D
试题链接：
1.（00上海）下列物质中，不属于合金的是（ ）
A． 硬铝 B. 黄铜 C. 钢铁 D. 水银
2.（02苏豫）铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币。试从物理性质和 化学性质的角度分析为什么铜常用于制造货币？（铜的熔点是1183.4，铁的熔点是1534.8）
3．（02苏豫综合）铜是生命必需的元素，也是人类使用最早的金属之一，铜的生产和使用对国计民生各个方面产生了深远的影响。在化学反应中，铜元素可表现为 + 1、 + 2价。
（1） 在西汉古籍中曾有记载：曾青得铁则化为铜[即：曾青（CuSO4 ）跟铁反应就生成铜]。试写出该反应的化学方程式： 。
（2） 铜器表面有时会生成铜绿[ Cu2(OH)2CO3 ]，这层铜绿可用化学方法除去。试写出除去铜绿而不损伤器物的反应的化学方程式： 。
（3） 新制的铜试剂[Cu(OH)2]与葡萄糖反应会生成红色沉淀，因此该试剂可用于检验糖尿病人尿液中葡萄糖的含量。葡萄糖的结构简式如下：
(简写为GCHO)
试写出GCHO与Cu(OH)2反应的化学方程式:
答案：1、D 2、本题考查性质对用途的决定作用。铜的化学性质比较稳定，不易被腐蚀，铜的熔点比较低，容易冶炼铸造成型。3.（1）CuSO4 + Fe == FeSO4 + Cu
(2)Cu2(OH)2CO3 + 4HCl == 2CuCl2 +3H2O + CO2 ↑
或Cu2(OH)2CO3 + 2H2SO4 == 2CuSO4 +3H2O + CO2 ↑
(3) GCHO + 2Cu(OH)2 GCOOH + Cu2O + 2H2O
二 以Cu2S和CuS为载体考查对理论知识的理解与应用
例2. （06天津理综）2gCu2S和CuS的混合物在酸性溶液中用400 mL0.075mol·L－1 KMnO4溶液处理，发生反应如下：
8MnO4－ ＋ 5 Cu2S ＋ 44 H+＝10Cu2+ ＋ 5SO2 ＋ 8Mn2+ ＋ 22H2O
6MnO 4－ ＋ 5 CuS ＋28H＋＝5Cu2+ ＋ 5SO2 ＋ 6Mn2+ ＋ 14H2O
反应后煮沸溶液，赶尽SO2，剩余的 KMnO4恰好与350ｍＬ0.1mol/L(NH4)2Fe(SO4)2溶液完全反应。
（1）配平KMnO4与(NH4)2Fe(SO4)2反应的离子方程式：
MnO4－ ＋ 　　Fe2＋ ＋ 　　H＋ ＝　 　Mn 2＋ ＋ 　　Fe3+ ＋ 　 H2O
（2）KMnO4溶液与混合物反应后，剩余 KMnO 4的物质的量为　　　　　mol。
（3）欲配制500mL0.1mol·L－1 Fe2＋溶液，需称取(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O(M = 392g/mol)的质量为　　　　　g。
（4）混合物中Cu2S的质量分数为　　　　　　　　　　。
命题意图：此题主要考查了氧化还原反应方程式的配平，以及利用氧化还原反应中得失电子守恒进行有关物质的量、质量分数的计算，着重考查考生对氧化还原反应知识的理解应用和计算能力。寻找配平原则和计算规律是解题的关键。
思路解析：
（1） MnO4－ ＋ Fe2＋ ＋ H＋ ＝ Mn 2＋ ＋ Fe3+ ＋ H2O 。在反应中可以看出：
MnO4－ Mn 2＋ ，Fe2＋ Fe3+，根据化合价升降相等的原则应有
MnO4－ ～5Fe2＋ ，然后由质量守恒配平方程式中各物质系数依次为 1、5、8、1、5、4 。
（2）因剩余KMnO4与(NH4)2Fe(SO4)2反应时, 是将Fe2＋氧化为Fe3+ ；故根据电子得失守恒，剩余的KMnO4的物质的量应为 0.350L×0.1mol/L = 0.007mol
（3）因1mol(NH4)2Fe(SO4)2含有1mol Fe2＋，所以配制500mL 0.1mol/L的Fe2＋溶液需要(NH4)2Fe(SO4)2的质量为0.5L × 0.1mol·L－1 × 392g·mol－1 =19.6g
（4）若设Cu2S和CuS物质的量分别为x、y，根据质量守恒和电子守恒得方程组：
x·160 g·mol－1 ＋ y ·96 g·mol－1 = 2g
2x ＋6x＋6x =0.4L× 0.075 mol·L－1 ×5-0.35L×0.1 mol·L－1×1
解得: x=0.005 mol ; y=0.0125 mol
所以Cu2S在混合物中的质量分数为:
0.005 mol × 160 g·mol－1 ×100% == 40%
参考答案：（1）1、5、8、1、5、4 （2）0.007 （3）19.6 （4）40%
试题链接：
1.（04北京）从矿物学资料查得，一定条件下自然界存在如下反应：
，下列说法正确的是（ ）
A. Cu2S既是氧化产物又是还原产物
B. 5mol FeS2发生反应，有10mol电子转移
C. 产物中的SO42-离子有一部分是氧化产物
D. FeS2只作还原剂
2.（04上海）CuS和Cu2S都能溶于硝酸，它们高温灼烧的产物相同，以下鉴别CuS和Cu2S两种黑色粉末的方法合理的是（ ）
A. 将两种样品分别溶于硝酸，区别所产生的气体
B. 将两种样品分别溶于硝酸，区别溶液的颜色
C. 取两种同质量的样品分别在高温灼烧，区别残留固体的质量
D. 取两种同质量的样品分别在高温灼烧，区别残留固体的颜色
3.（05江苏）Cu2S与一定浓度的HNO3反应，生成Cu(NO3)2、CuSO4、NO2、NO和H2O，当NO2和NO的物质的量之比为1:1时，实际参加反应的Cu2S与 HNO3的物质的量之比为（ ）
A、1:7 B、1:9 C、1:5 D、2:9
答案：1. C 2. C 3. A
三 以CuI或CuCl为载体考查基本理论与计算的能力
例3．（06江苏）氯化亚铜（CuCl）是重要的化工原料。国家标准规定合格的CuCl产品的主要质量指标为CuCl的质量分数大于96.50%。工业上常通过下列反应制备CuCl
2CuSO4 ＋ Na2SO3 ＋ 2NaCl ＋ Na2CO3===2CuCl↓ ＋ 3Na2SO4 ＋ CO2↑
（1）CuCl制备过程中需要配制质量分数为20.0%的CuSO4溶液，试计算配制该溶液所需的CuSO4·5H2O与H2O的质量之比。
（2）准确称取所配制的0.2500g CuCl样品置于一定量的0.5mol·L－1 FeCl3溶液中，待样品完全溶解后，加水20mL，用0.1000mol·L－1的Ce(SO4)2溶液滴定到终点,消耗24.60mLCe(SO4)2溶液。有关的化学反应方程式为
Fe3+ ＋ CuCl===Fe2+ ＋ Cu2+ ＋ Cl-
Ce4+ ＋ Fe2+===Fe3+ ＋ Ce3+
通过计算说明上述样品中CuCl的质量分数是否符合标准。
命题意图：本题通过工业制备CuCl这一背景材料，主要考查了溶液配置过程和根据化学方程式进行计算的能力。
思路解析：(1)设需要CuSO4·5H2O的质量为x，H2O的质量为y
CuSO4·5H2O的相对分子质量为250，CuSO4的相对分子质量为160
16x = 5(x + y) 得X ∶y = 5∶11
答：所需CuSO4·5H2O与H2O的质量之比为5∶11
(2)设样品中CuCl的质量为x
由化学反应方程式可知：CuCl ～ Fe2+ ～ Ce4+
x = 0.1000mol·L-1×24.60×10-3L×99.5g·mol-1 = 0.2448g
97.92%>96.50%
答：样品中CuCl的质量分数符合标准。
参考答案；（1）5∶11 （2）见解析
试题链接：
1.（03上海）实验室为检测空气中汞蒸气的含量，往往悬挂涂有CuI的滤纸，根据滤纸是否变色或颜色发生变化所用去的时间来判断空气中的含汞量，其反应为：
4CuI + Hg==Cu2HgI4 + 2Cu
（1）上述反应产物Cu2HgI4中，Cu元素显 价。
（2）以上反应中的氧化剂为 　　　，当有1 mol CuI参加反应时，转移电子 mol。
（3）CuI可由Cu2+与I-直接反应制得，请配平下列反应的离子方程式:
答案：（1） + 1 （2）CuI 0.5 （3）2 5 2 1
四 以铜矿石（如黄铜矿、孔雀石等）为载体考查基础知识、基本计算
例4.（04广东）孔雀石和石青是自然界存在的两种碳酸盐类铜矿，它们的化学组成可表示为：xCuCO3·yCu（OH）2（x、y为正整数且x≤2，y≤2）
（1） 孔雀石和石青分别与过量盐酸反应时，孔雀石耗用的盐酸的物质的量与生成的CO2的物质的量之比为4：1；石青则为3：1。请推算它们的化学组成。
孔雀石 ；　　石青 。
（2） 现有孔雀石和石青混合样品，取两份等质量的样品，在一份中加入过量盐酸，生成CO23.36L（标准状况下）；加热另一份样品使其完全分解，得到CuO 20g，试通过计算确定该混合物中孔雀石和石青的物质的量之比。
命题意图：本题以孔雀石和石青为命题背景，主要考查了学生基本知识的掌握情况、列式求算的基本能力。
思路解析：(1)设孔雀石的化学式为： xCuCO3 yCu(OH)2
则依题意：
孔雀石的化学式为CuCO3 Cu(OH)2
又设石青的化学式为：xCuCO3 yCu(OH)2
则
石青的化学式为2CuCO3 Cu(OH)2
(2)设该样品中孔雀石的物质的量为x，则石青的为1-x
孔雀石与石青的物质的量之比为 1:1
参考答案：（1）孔雀石：CuCO3 Cu(OH)2 石青：2CuCO3 Cu(OH)2 （2）1:1
试题链接：
1.（04上海）黄铜矿（主要成分CuFeS2）是提取铜的主要原料
（1）取12.5 g样品，经测定含有3.60 g 硫（杂质不含硫），矿样中CuFeS2含量为
（2）已知2CuFeS2 + 4O2 Cu2S + 3SO2 +2FeO（炉渣）产物Cu2S在1200℃高温下继续反应：2 Cu2S +3O2 → 2 Cu2O +2SO2
2Cu2O+ Cu2S → 6Cu + SO2
假定各步反应都完全，完成下列计算：
①由6molCuFeS2生成 6molCu，求消耗 O2 的物质的量
②6molCuFeS2和14.25mol O2 反应，理论上可得到多少摩尔铜
③6molCuFeS2和15.75mol O2反应，理论上可得到多少摩尔铜
答案：(1) 82.8
(2) ① CuFeS2 Cu + FeO+ 2SO2
n (O2) =（1/2 + 2）×6 =15 mol
②O2 不足量
Cu2S＋ O2 → 2Cu ＋SO2
n (O2) = 6－2（15 + 14.25）=4.5 mol
③O2 过量
2 Cu2S＋ 3O2 → 2Cu2O ＋2SO2
n (O2) = 6（1－ ×2 ）= 3 mol
五 以硫酸铜（CuSO4）为载体考查综合分析与计算的能力
例5. （02新课程）将40mL1.5mol·L－1 的CuSO4 溶液与30mL3mol·L－1 的NaOH溶液混合，生成浅蓝色沉淀，假如溶液中[ Cu2+ ]或[ OH-]都已变得很小，可忽略，则生成沉淀的组成可表示为 （ D）
A. Cu(OH)2 B. CuSO4 ·Cu(OH)2
C. CuSO4 ·2Cu(OH)2 D. CuSO4 ·3Cu(OH)2
命题意图：本题主要考查学生接受新信息并能迁移应用新信息的能力，即对自学迁移能力的考查。
思路解析：由题意溶液中 [Cu2＋]或[OH－] 都很小 ，可以认为都进入沉淀，所以
n(Cu2＋) : n(OH－)= (1.5×40):(3×30) =2:3，对照4个选项， D选项中的n(Cu2＋) : n(OH－)= 4:6 =2:3符合, 故选D
参考答案：D
试题链接：
1.（02上海）某课外化学小组用含铜96%的废铜屑制取胆矾（五水合硫酸铜）。将铜屑放入稀硫酸中，加热并不断鼓入空气，在氧气作用下便生成硫酸铜。
（1）写出生成硫酸铜的化学方程式
（2）现有1kg 这种废铜屑理论上能制取胆矾多少千克？
（3）将胆矾与生石灰、水按质量比依次为：1 ：0.56 ：100混合配制成无机铜杀菌剂波尔多液：
① 此波尔多液中Cu2+离子和Ca2+离子的物质的量比为： （最简整数比）
②波尔多液的有效成分的化学式可表示为CuSO4 ·xCu(OH)2·yCa(OH)2 ，此种配比当x=1 时，试确定y的数值 。
答案：（1）2Cu + O2 +2H2SO4 == 2CuSO4 + 2H2O
（2）3.75kg (3) ① 2 ：5 ② 4
六 以氧化铜（CuO）为载体考查基本操作与探究实验的能力
例6.（06广东） 氧化铜有多种用途，如用作玻璃着色剂、油类脱硫剂等。为获得纯净的氧化铜以探究其性质，某同学用工业硫酸铜(含硫酸亚铁等杂质)进行如下实验：
（1）制备氧化铜
工业CuSO4 CuSO4溶液 CuSO4·5H2O …… CuO
①步骤I的目的是除不溶性杂质。操作是 。
②步骤Ⅱ的目的是除铁。操作是：滴加H2O2溶液，稍加热；当Fe2+转化完全后，慢慢加入Cu2(OH)2CO3粉末，搅拌，以控制溶液pH = 3.5；加热煮沸一段时间，过滤，用稀硫酸酸化滤液至pH = 1。控制溶液pH = 3.5的原因是 。
③步骤Ⅲ的目的是得到CuSO4·5H2O晶体。操作是 ，过滤，水浴加热烘干。水浴加热的特点是 。
（2）探究氧化铜的性质
①取A、B两支试管，往A中先加入适量CuO粉末，再分别向A 和B中加入等体积的3%H2O2溶液，只观察到A中有大量气泡。结论是 。
②为探究试管A中反应的速率，收集气体并测定其体积必需的实验仪器有： 。
命题意图：此题主要考查了氧化铜的制备及性质，实验基本操作，溶液的PH值、盐类的水解等的知识，侧重考查了学生的实验能力，思维的严密性、整体性。
思路解析：
(1) ②步骤Ⅱ操作：向含 CuSO4 、FeSO4溶液中滴加H2O2，发生
2Fe2++H2O2 +2H+ == 2Fe3++ 2H2O，此时溶液PH <3.5，而PH =3.5时, Fe（OH）3沉淀易生成,故此时要加入Cu2(OH)2CO3以中和H+，控制PH =3.5，同时加热煮沸，使Fe3+水解趋于完全生成Fe（OH）3沉淀，同时抑制Cu2+ 的水解，过滤除去此沉淀，滤液中再加稀硫酸，酸化得CuSO4 溶液.③通过蒸发溶剂，冷却结晶的方法析出硫酸铜晶体；加热烘干时所需温度不能超过100℃，且需温度恒温，以防止温度过高使硫酸铜分解。因此采用水浴加热。
（2）①由观察到的现象可知：CuO在H2O2的分解中具有催化作用。②为测定A管中的反应速率，可用排水法收集满氧气，并用秒表测定出集满气体所需的时间，同时要测定出收集O2的体积，需用量筒来收集。
参考答案：（1）①加适量水溶解，搅拌，过滤
②使Fe3+可全部转化为Fe（OH）3沉淀，而Cu2+不会转化为Cu(OH)2沉淀。
③将CuSO4·5H2O溶液加热蒸发至有晶膜出现时 ，停止加热 ；受热均匀，温度易于控制在1000C以下
（2）①CuO可加快H2O2分解的反应速率，是H2O2分解反应的催化剂。
②秒表(计时器)、橡皮塞、导管、集气瓶、量筒。
试题链接：
1.（04北京）有三种不同质量比的氧化铜与炭粉的混合物样品①、②、③。甲、乙、丙三同学各取一种样品，加强热充分反应，测定各样品中氧化铜的量。
（1）甲取样品①强热，所得固体为金属铜，将其置于足量的稀硝酸中微热，产生1.12L气体（标准状况），则样品①中氧化铜的质量为__________g。
（2）乙取样品②a g强热，生成的气体不能使澄清的石灰水变浑浊。再将反应后的固体与足量的稀硝酸微热，充分反应后，有b g固体剩余，该剩余固体的化学式为_________，样品②中氧化铜质量为_________g（以含a、b的代数式表示）。
（3）丙称量样品③强热后剩余的固体，质量比原样品减小了c g，若该固体为金属铜，则样品③中氧化铜物质的量（n）的取值范围为____________。
答案：（1）6.0 （2）C ； （3）
－e-
+5e-
5
2g
800℃
O2
15.75－15
3
Ⅲ
I
Ⅱ
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