多維度聚焦2023年高考中的銅

丁修苓

(山東省日照實(shí)驗(yàn)高級(jí)中學(xué))

銅是人類最早發(fā)現(xiàn)并廣泛使用的金屬,銅及其化合物是金屬化合物的重要組成部分,也是高頻命題載體.本文結(jié)合2023年高考有關(guān)銅的命題予以剖析,以期大家對(duì)銅的命題動(dòng)向和考查趨勢(shì)有所了解,在以后的學(xué)習(xí)過(guò)程中能更加有的放矢,事半功倍.

1 從整體框架上認(rèn)知銅

銅及其化合物的整體框架如圖1所示.

圖1

2 從“價(jià)一類”二維圖角度認(rèn)識(shí)銅

銅的“價(jià)—類”二維圖如圖2所示.

圖2

3 從知識(shí)細(xì)節(jié)上突破銅

3.1 銅被銹蝕的原理

1)與O2的反應(yīng).在空氣中或在O2中加熱,表面變黑.利用此反應(yīng)可除去混在H2、CO 中的少量O2.

2)與O2、CO2、H2O 的作用.銅在干燥的空氣中比較穩(wěn)定,在水中也幾乎不反應(yīng),在潮濕的空氣中銅可生成銅綠:2Cu＋O2＋CO2＋H2O＝Cu2(OH)2CO3,銅綠可防止金屬進(jìn)一步被腐蝕.銅綠可以溶解于稀硫酸,離子反應(yīng)方程式為Cu2(OH)2CO3＋4H＋＝2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O.

3.2 銅和強(qiáng)氧化性體系反應(yīng)

1)銅和硝酸反應(yīng):

2)銅和濃硫酸反應(yīng):Cu ＋2H2SO4（濃）CuSO4＋SO2↑＋2H2O.反應(yīng)后試管內(nèi)的現(xiàn)象為:銅片逐漸溶解,產(chǎn)生無(wú)色有刺激性氣味的氣體,溶液變?yōu)榛野咨?如何檢測(cè)反應(yīng)后的產(chǎn)物:灰白色物質(zhì)加入水中變成藍(lán)色溶液證明有CuSO4,氣體通入品紅溶液中溶液褪色,加熱后恢復(fù)紅色證明是SO2.

3.3 銅的絡(luò)合物:Cu2＋易與NH3 形成[Cu(NH3)4]2＋

1)向CuSO4溶液中滴加氨水,生成藍(lán)色沉淀,離子方程式為

2)向沉淀后的懸濁液中繼續(xù)添加氨水,沉淀溶解,得到深藍(lán)色的透明溶液,離子方程式為

3)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中加入C2H5OH 后可觀察到析出深藍(lán)色[Cu(NH3)4]SO4·H2O 晶體.實(shí)驗(yàn)中所加C2H5OH 的作用是降低物質(zhì)的溶解度,加快其析出.

4 從高考命題中探究銅

4.1 對(duì)于銅鹽的多角度考查

例1(2023年1月浙江卷2)硫酸銅應(yīng)用廣泛,下列說(shuō)法不正確的是( ).

A.Cu元素位于周期表p區(qū)

B.硫酸銅屬于強(qiáng)電解質(zhì)

C.硫酸銅溶液呈酸性

D.硫酸銅能使蛋白質(zhì)變性

【真題品鑒】該題看似簡(jiǎn)單,但涉及必修2和選擇性必修1、2和3的知識(shí),知識(shí)跨度大,對(duì)學(xué)生知識(shí)的綜合性和遷移性有較高的要求.

4.2 融合“價(jià)—類”二維圖考查

例2(2023年廣東卷10)部分含Na或含Cu物質(zhì)的分類與相應(yīng)化合價(jià)關(guān)系如圖3所示.下列推斷不合理的是( ).

圖3

A.可存在c→d→e的轉(zhuǎn)化

B.能與H2O 反應(yīng)生成c的物質(zhì)只有b

C.新制的d可用于檢驗(yàn)葡萄糖中的醛基

D.若b能與H2O 反應(yīng)生成O2,則b中含共價(jià)鍵

【真題品鑒】該題將＋1價(jià)的銅和鈉融合在一個(gè)“價(jià)—類”二維圖上考查,要求結(jié)合不同的選項(xiàng)情境進(jìn)行代入性判斷,理解過(guò)氧化鈉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)是解答該題的關(guān)鍵.

4.3 考查硫酸銅熱氨電池

例3(雙選)(2023年山東卷11)利用熱再生氨電池可實(shí)現(xiàn)CuSO4電鍍廢液的濃縮再生.電池裝置如圖4所示,甲、乙兩室均預(yù)加相同的CuSO4電鍍廢液,向甲室加入足量氨水后電池開(kāi)始工作.下列說(shuō)法正確的是( ).

圖4

A.甲室Cu電極為正極

B.隔膜為陽(yáng)離子膜

C.電池總反應(yīng)為

D.NH3擴(kuò)散到乙室將對(duì)電池電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生影響

【真題品鑒】本題考查了濃差電池,該電池是利用物質(zhì)的濃度差產(chǎn)生電勢(shì)的一種裝置.兩側(cè)半電池中的特定物質(zhì)有濃度差,導(dǎo)致半電池上發(fā)生的氧化還原反應(yīng)程度不同,從而產(chǎn)生不同的電勢(shì).當(dāng)NH3擴(kuò)散到乙室,則會(huì)與生成的Cu2＋結(jié)合生成[Cu(NH3)4]2＋,降低Cu2＋的濃度,對(duì)電池電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生影響.

4.4 融合工藝微流程考查銅冶金污水處理

例4(2023年湖南卷9)處理某銅冶金污水(含Cu2＋、Fe3＋、Zn2＋、Al3＋)的部分流程如圖5 所示.已知:①溶液中金屬離子開(kāi)始沉淀和完全沉淀時(shí)的pH如表1所示.

表1

圖5

②Ksp(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—＋OH—

C.“沉淀池Ⅱ”中,當(dāng)Cu2＋和Zn2＋完全沉淀時(shí),溶液中＝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

選項(xiàng)C正確.污水經(jīng)過(guò)處理后其中含有較多的Ca2＋和部分Al3＋,故“出水”應(yīng)該經(jīng)過(guò)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂軟化處理,達(dá)到工業(yè)冷卻循環(huán)用水的標(biāo)準(zhǔn)后,才能使用,選項(xiàng)D 錯(cuò)誤.答案為D.

【真題品鑒】本題考查廢水中金屬離子的分離和廢水的循環(huán)利用,涉及鹽類的水解、金屬離子沉淀的pH 范圍的判斷、Ksp的計(jì)算等知識(shí)點(diǎn),注意計(jì)算時(shí)要將選項(xiàng)C中的離子濃度之比轉(zhuǎn)化為溶度積常數(shù)之比.

4.5 融合探究性實(shí)驗(yàn)和定量計(jì)算考查銅的氧化

例5(2023年湖北卷18)學(xué)習(xí)小組探究了銅的氧化過(guò)程及銅的氧化物的組成.回答下列問(wèn)題.

(1)銅與濃硝酸反應(yīng)的裝置如圖6所示,儀器A的名稱為_(kāi)________,裝置B的作用為_(kāi)________.

圖6

(2)銅與過(guò)量H2O2反應(yīng)的探究如圖7所示.

圖7

實(shí)驗(yàn)②中Cu溶解的離子方程式為_(kāi)________;產(chǎn)生的氣體為_(kāi)_______.比較實(shí)驗(yàn)①和②,從氧化還原角度說(shuō)明H＋的作用是_________.

(3)用足量NaOH 處理實(shí)驗(yàn)②新制的溶液得到沉淀X,元素分析表明X 為銅的氧化物,提純干燥后的X 在惰性氛圍下加熱,mgX 完全分解為ng黑色氧化物的化學(xué)式為_(kāi)________.

(4)取含X 粗品0.0500g(雜質(zhì)不參加反應(yīng))與過(guò)量的酸性KI完全反應(yīng)后,調(diào)節(jié)溶液至弱酸性.以淀粉為指示劑,用0.1000 mol·L—1Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,滴定終點(diǎn)時(shí)消耗Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液15.00mL.(已知:2Cu2＋＋4I—＝2CuI↓＋I(xiàn)2,I2＋＝)標(biāo)志滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是________,粗品中X 的相對(duì)含量為_(kāi)________.

故關(guān)系式為CuO2～3Na2S2O3,則

【真題品鑒】本題以化學(xué)實(shí)驗(yàn)的形式考查常見(jiàn)儀器、銅元素及其化合物的性質(zhì)、離子方程式的書寫、化學(xué)計(jì)算、氧化還原滴定等知識(shí),注意第(4)問(wèn)中關(guān)系式法的構(gòu)建與使用.

4.6 考查氧化銅在有機(jī)物分析實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

例6(2023年全國(guó)乙卷26)元素分析是有機(jī)化合物的表征手段之一.按圖8所示實(shí)驗(yàn)裝置(部分裝置略)對(duì)有機(jī)化合物進(jìn)行C、H 元素分析.

圖8

回答下列問(wèn)題:

(1)將裝有樣品的Pt坩堝和CuO 放入石英管中,先______,而后將已稱重的U 形管c、d與石英管連接,檢查_(kāi)_____.依次點(diǎn)燃煤氣燈______,進(jìn)行實(shí)驗(yàn).

(2)O2的作用有_________.CuO 的作用是_________(舉1例,用化學(xué)方程式表示).

(3)c和d 中的試劑分別是_________、_________(填標(biāo)號(hào)).c和d中的試劑不可調(diào)換,理由是________.

A.CaCl2B.NaCl

C.堿石灰(CaO＋NaOH) D.Na2SO3

(4)Pt坩堝中樣品CxHyOz反應(yīng)完全后,應(yīng)進(jìn)行操作:_______.取下c和d管稱重.

(5)若樣品CxHyOz為0.0236g,實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,c管質(zhì)量增加0.0108g,d管質(zhì)量增加0.0352g.質(zhì)譜法測(cè)得該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量為118,其分子式為_(kāi)______.

d管裝有堿石灰,增加的質(zhì)量為CO2的質(zhì)量,由此可以得到有機(jī)物中C元素的物質(zhì)的量

有機(jī)物中

該有機(jī)物中C、H、O 3 種元素的原子個(gè)數(shù)比為0.0008∶0.0012∶0.0008＝2∶3∶2,且相對(duì)分子質(zhì)量為118,則其化學(xué)式為C4H6O4.

【真題品鑒】本實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)在于兩個(gè)U 形管的擺放順序,由于CO2需要用堿石灰吸收,而堿石灰的主要成分為CaO 和NaOH,其成分中的CaO 也可以吸收水蒸氣,因此在擺放U 形管位置時(shí)應(yīng)將裝有堿石灰的U 形管置于無(wú)水CaCl2之后,保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果.

(完)