多維度聚焦2023年高考中的銅

丁修苓

(山東省日照實驗高級中學)

銅是人類最早發現并廣泛使用的金屬,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.本文結合2023年高考有關銅的命題予以剖析,以期大家對銅的命題動向和考查趨勢有所了解,在以后的學習過程中能更加有的放矢,事半功倍.

1 從整體框架上認知銅

銅及其化合物的整體框架如圖1所示.

圖1

2 從“價一類”二維圖角度認識銅

銅的“價—類”二維圖如圖2所示.

圖2

3 從知識細節上突破銅

3.1 銅被銹蝕的原理

1)與O2的反應.在空氣中或在O2中加熱,表面變黑.利用此反應可除去混在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定,在水中也幾乎不反應,在潮濕的空氣中銅可生成銅綠:2Cu＋O2＋CO2＋H2O＝Cu2(OH)2CO3,銅綠可防止金屬進一步被腐蝕.銅綠可以溶解于稀硫酸,離子反應方程式為Cu2(OH)2CO3＋4H＋＝2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O.

3.2 銅和強氧化性體系反應

1)銅和硝酸反應:

2)銅和濃硫酸反應:Cu ＋2H2SO4（濃）CuSO4＋SO2↑＋2H2O.反應后試管內的現象為:銅片逐漸溶解,產生無色有刺激性氣味的氣體,溶液變為灰白色.如何檢測反應后的產物:灰白色物質加入水中變成藍色溶液證明有CuSO4,氣體通入品紅溶液中溶液褪色,加熱后恢復紅色證明是SO2.

3.3 銅的絡合物:Cu2＋易與NH3 形成[Cu(NH3)4]2＋

1)向CuSO4溶液中滴加氨水,生成藍色沉淀,離子方程式為

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

3)實驗過程中加入C2H5OH 后可觀察到析出深藍色[Cu(NH3)4]SO4·H2O 晶體.實驗中所加C2H5OH 的作用是降低物質的溶解度,加快其析出.

4 從高考命題中探究銅

4.1 對于銅鹽的多角度考查

例1(2023年1月浙江卷2)硫酸銅應用廣泛,下列說法不正確的是( ).

A.Cu元素位于周期表p區

B.硫酸銅屬于強電解質

C.硫酸銅溶液呈酸性

D.硫酸銅能使蛋白質變性

【真題品鑒】該題看似簡單,但涉及必修2和選擇性必修1、2和3的知識,知識跨度大,對學生知識的綜合性和遷移性有較高的要求.

4.2 融合“價—類”二維圖考查

例2(2023年廣東卷10)部分含Na或含Cu物質的分類與相應化合價關系如圖3所示.下列推斷不合理的是( ).

圖3

A.可存在c→d→e的轉化

B.能與H2O 反應生成c的物質只有b

C.新制的d可用于檢驗葡萄糖中的醛基

D.若b能與H2O 反應生成O2,則b中含共價鍵

【真題品鑒】該題將＋1價的銅和鈉融合在一個“價—類”二維圖上考查,要求結合不同的選項情境進行代入性判斷,理解過氧化鈉的結構與性質是解答該題的關鍵.

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現CuSO4電鍍廢液的濃縮再生.電池裝置如圖4所示,甲、乙兩室均預加相同的CuSO4電鍍廢液,向甲室加入足量氨水后電池開始工作.下列說法正確的是( ).

圖4

A.甲室Cu電極為正極

B.隔膜為陽離子膜

C.電池總反應為

D.NH3擴散到乙室將對電池電動勢產生影響

【真題品鑒】本題考查了濃差電池,該電池是利用物質的濃度差產生電勢的一種裝置.兩側半電池中的特定物質有濃度差,導致半電池上發生的氧化還原反應程度不同,從而產生不同的電勢.當NH3擴散到乙室,則會與生成的Cu2＋結合生成[Cu(NH3)4]2＋,降低Cu2＋的濃度,對電池電動勢產生影響.

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溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀時的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—＋OH—

C.“沉淀池Ⅱ”中,當Cu2＋和Zn2＋完全沉淀時,溶液中＝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

選項C正確.污水經過處理后其中含有較多的Ca2＋和部分Al3＋,故“出水”應該經過陽離子交換樹脂軟化處理,達到工業冷卻循環用水的標準后,才能使用,選項D 錯誤.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的計算等知識點,注意計算時要將選項C中的離子濃度之比轉化為溶度積常數之比.

4.5 融合探究性實驗和定量計算考查銅的氧化

例5(2023年湖北卷18)學習小組探究了銅的氧化過程及銅的氧化物的組成.回答下列問題.

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

圖6

(2)銅與過量H2O2反應的探究如圖7所示.

圖7

實驗②中Cu溶解的離子方程式為_________;產生的氣體為________.比較實驗①和②,從氧化還原角度說明H＋的作用是_________.

(3)用足量NaOH 處理實驗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黑色氧化物的化學式為_________.

(4)取含X 粗品0.0500g(雜質不參加反應)與過量的酸性KI完全反應后,調節溶液至弱酸性.以淀粉為指示劑,用0.1000 mol·L—1Na2S2O3標準溶液滴定,滴定終點時消耗Na2S2O3標準溶液15.00mL.(已知:2Cu2＋＋4I—＝2CuI↓＋I2,I2＋＝)標志滴定終點的現象是________,粗品中X 的相對含量為_________.

故關系式為CuO2～3Na2S2O3,則

【真題品鑒】本題以化學實驗的形式考查常見儀器、銅元素及其化合物的性質、離子方程式的書寫、化學計算、氧化還原滴定等知識,注意第(4)問中關系式法的構建與使用.

4.6 考查氧化銅在有機物分析實驗中的應用

例6(2023年全國乙卷26)元素分析是有機化合物的表征手段之一.按圖8所示實驗裝置(部分裝置略)對有機化合物進行C、H 元素分析.

圖8

回答下列問題:

(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______.依次點燃煤氣燈______,進行實驗.

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

(3)c和d 中的試劑分別是_________、_________(填標號).c和d中的試劑不可調換,理由是________.

A.CaCl2B.NaCl

C.堿石灰(CaO＋NaOH) D.Na2SO3

(4)Pt坩堝中樣品CxHyOz反應完全后,應進行操作:_______.取下c和d管稱重.

(5)若樣品CxHyOz為0.0236g,實驗結束后,c管質量增加0.0108g,d管質量增加0.0352g.質譜法測得該有機物的相對分子質量為118,其分子式為_______.

d管裝有堿石灰,增加的質量為CO2的質量,由此可以得到有機物中C元素的物質的量

有機物中

該有機物中C、H、O 3 種元素的原子個數比為0.0008∶0.0012∶0.0008＝2∶3∶2,且相對分子質量為118,則其化學式為C4H6O4.

【真題品鑒】本實驗的重點在于兩個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 形管位置時應將裝有堿石灰的U 形管置于無水CaCl2之后,保證實驗結果.

(完)