銅及其化合物高考考點剖析

隨著教育改革的不斷推進，高考化學對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知識對于提高學生化學成績至關重要．本文對高考中關于銅的常見考點進行深入探討，以供讀者參考．

１ 銅及其化合物基礎概念

銅作為重要的金屬物質，自身及其化合物的相關性質往往會成為命題熱點，高考中所涉及的知識點廣泛且深入，小到對銅的認知，大到對銅及其化合物知識的運用．因此，學生要掌握Cu、CuO、CuSO４、CuSO４·５H２O、Cu（OH）２ 等物質的物理和化學性質．例如，Cu單質為紫紅色，易溶于強氧化性酸;CuO 為黑色粉末，可溶于酸溶液;CuSO４·５H２O 為藍色晶體;Cu（OH）２為藍色固體，可溶于酸，難溶于水．除此之外，學生還要掌握在不同條件下，Cu及其化合物之間的轉化關系（如圖１所示，需要重點掌握各物質間轉化的條件）．

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

A．Cu元素位于元素周期表p區

B．CuSO４ 屬于強電解質

C．CuSO４ 溶液呈酸性

D．CuSO４ 能使蛋白質變性

解析

Cu原子最外層電子排布式為３d１０４s１，屬于ds區，故A 錯誤．CuSO４ 在溶液中能夠完全電離，屬于強電解質，故B 正確．CuSO４ 為強酸弱堿鹽，Cu２＋ 會發生水解反應：Cu２＋ ＋２H２O?Cu（OH）２＋２H＋ ，有H＋ 產生，溶液顯酸性，故C正確．Cu２＋ 為重金屬離子，會使蛋白質發生變性，故D正確．

答案 A．

２ Cu與酸的反應

Cu及其化合物與酸反應等也是考查的重點．Cu不能與大部分的弱酸反應，但是可以和濃H２SO４、HNO３ 等發生反應，生成相應的鹽、酸性氣體和H２O．需要注意的是，在與HNO３ 的反應中，HNO３ 的濃度不同會生成不同的產物．Cu 與稀HNO３ 反應生成NO，而與濃HNO３ 反應則生成NO２．

例２ （２０２４年湖南卷）某學生按圖２所示方法進行實驗，觀察到以下實驗現象：

① 銅絲表面緩慢放出氣泡，錐形瓶內氣體呈紅棕色;

② 銅絲表面氣泡釋放速度逐漸加快，氣體顏色逐漸變深;

③ 一段時間后氣體顏色逐漸變淺，至幾乎無色;

④ 錐形瓶中液面下降，長頸漏斗中液面上升，最終銅絲與液面脫離接觸，反應停止．

下列說法正確的是（ ）．

A．開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．錐形瓶內出現了紅棕色氣體，表明銅和稀HNO３ 反應生成了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，反應停止，原因是硝酸消耗完全

解析

銅絲在稀HNO３ 中不發生鈍化，二者反應生成CuNO３、NO 和H２O，NO 和O２ 反應生成NO２，故錐形瓶內出現紅棕色氣體;一段時間后紅棕色逐漸變淺的主要原因是NO２ 與H２O 反應生成HNO３ 和NO，化學方程式為３NO２ ＋ H２O ＝２HNO３＋NO;反應一段時間后，氣體壓強增大，導致銅絲與液面脫離接觸．綜上分析選項C正確．

答案 C．

３ 除雜問題

在一些工藝流程問題中，Cu２＋ 往往會以雜質的形式出現，在加工過程中需將其除去．此時就要借助相應的反應，將Cu２＋ 轉化為不溶物[如Cu（OH）２]，通過過濾將其除去．在除雜過程中，還需要注意不能引入新的雜質．

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．

下列說法錯誤的是（ ）．

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Cu２＋ 、Zn２＋ 完全沉淀時，溶液中c（Cu２＋ ）/c（Zn２＋ ）＝４.０×１０－１２

D．“出水”經陰離子交換樹脂軟化處理后，可用作工業冷卻循環用水

解析

分析題意可得，當pH＝１.９時，Fe（OH）３ 開始沉淀;pH＝３.５時，Al（OH）３ 開始沉淀．由圖３可知pH＝４，因此會生成Fe（OH）３ 和Al（OH）３，選項A 說法正確．Na２S溶液中，S２－ 發生水解：S２－ ＋H２O?HS－ ＋OH－ ，溶液呈堿性，選項B 說法正確．當Cu２＋ 、Zn２＋ 完全沉淀時，CuS、ZnS均達到沉淀溶解平衡，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C說法正確．污水經處理后，溶液中仍存在大量的Cu２＋ ，因此還需進一步處理，達到工業冷卻循環用水標準后，方可使用，選項D說法錯誤．

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有出現，在這類試題中，不僅會考查Cu的相關化學方程式的書寫，還會涉及工藝、操作的相關問題，綜合性較強．解題過程中，一定要結合Cu及其化合物的性質，厘清每一步工藝的目的，根據題干信息快速找到解題突破點，進而解答相關問題．

例４ （２０２４年北京卷，節選）利用黃銅礦（主要成分為CuFeS２，含有SiO２ 等雜質）生產純銅，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生的SO３ 使礦石中的銅元素轉化為CuSO４．（NH４）２SO４發生熱分解的化學方程式是______．

解析

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

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

綜上所述，銅在高考中的地位比較重要，且知識點會分布在選擇題、實驗題、工藝流程題等各種題型中，因此需要學生在日常學習中，扎實掌握Cu及其化合物的基礎性質、物質間的轉化等相關知識，同時要掌握解答相關問題的技巧與方法．以保證在實際的考試中能夠做到“以不變應萬變”，輕松應對高考中可能出現的各種復雜問題．

（完）