高考化学一轮复习专题34镁铜及其重要化合物知识讲解.docx
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高考化学一轮复习专题34镁铜及其重要化合物知识讲解
第四讲镁、铜及其化合物
【真题速递】
1.（2019·全国卷2）下列化学方程式中，不能正确表达反应颜色变化的是（）
A.向CuSO4溶液中加入足量Zn粉，溶液蓝色消失Zn+CuSO4Cu+ZnSO4
B.澄清的石灰水久置后出现白色固体Ca（OH）2+CO2CaCO3↓+H2O
C.Na2O2在空气中放置后由淡黄色变为白色2Na2O22Na2O+O2↑
D.向Mg（OH）2悬浊液中滴加足量FeCl3溶液出现红褐色沉淀3Mg（OH）2+2FeCl32Fe（OH）3+3MgCl2
【答案】C
【解析】A.金属活动性顺序比较：
Zn＞Cu，则向硫酸铜溶液中加入足量锌粉，会发生置换反应，其反应的方程式为：
Zn+CuSO4＝ZnSO4+Cu，使溶液的蓝色消失，A项正确；B.澄清石灰水久置以后会与空气中的二氧化碳反应而生产碳酸钙白色沉淀，其反应的方程式为：
CO2+Ca（OH）2＝CaCO3↓+H2O，B项正确；C.过氧化钠在空气中放置，会与空气中的水蒸气及二氧化碳发生反应，最终生成白色且稳定的碳酸钠，涉及的转化关系为：
Na2O2+H2O→NaOH，CO2+2NaOH→Na2CO3·10H2O→Na2CO3，C项错误；D.氢氧化镁的溶度积小于氯化铁的溶度积，则项氢氧化镁悬浊液中滴加足量氯化铁溶液，实现沉淀的转化，发生的化学方程式为：
3Mg（OH）2+2FeCl3=2Fe（OH）3+3MgCl2，D项正确。
2.（2019·天津）下列离子方程式能用来解释相应实验现象的是（）
实验现象
离子方程式
A
向氢氧化镁悬浊液中滴加氯化铵溶液，沉淀溶解
B
向沸水中滴加饱和氯化铁溶液得到红褐色液体
C
二氧化硫使酸性高锰酸钾溶液褪色
D
氧化亚铁溶于稀硝酸
A.AB.BC.CD.D
【答案】A
【解析】A、氢氧化镁碱性强于氨水，故A正确；B、制氢氧化铁胶体条件是加热，在化学式后注明胶体，得不到沉淀，离子方程式为：
Fe3＋＋3H2OFe（OH）3（胶体）＋3H＋，故B错误；C、电荷不守恒，正确的离子方程式为：
5SO2＋2MnO4－＋2H2O=2Mn2＋＋4H＋＋5SO42－，故C错误；D、硝酸具有强氧化性，将亚铁氧化成铁离子，正确的离子方程式为：
3FeO＋10H＋＋NO3－=3Fe3＋＋NO↑＋5H2O，故D错误。
3.（2019·江苏）在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是
A.NaCl（aq）Cl2（g）FeCl2（s）
B.MgCl2（aq）Mg（OH）2（s）MgO（s）
C.S（s）SO3（g）H2SO4（aq）
D.N2（g）NH3（g）Na2CO3（s）
【答案】B
【解析】A.氯气的氧化性强，与铁单质反应直接生成氯化铁，故A错误；B.氯化镁与石灰乳发生复分解反应生成氢氧化镁，氢氧化镁高温煅烧生成氧化镁和水，故B正确；C.硫单质在空气中燃烧只能生成SO2，SO2在与氧气在催化剂条件下生成SO3，故C错误；D.氨气与二氧化碳和氯化钠溶液反应生成碳酸氢钠，碳酸氢钠受热分解可生成碳酸钠，故D错误。
4.（2019·全国卷1）硼酸（H3BO3）是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工艺。
一种以硼镁矿含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3）为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：
回答下列问题：
（1）在95℃“溶侵”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为_________。
（2）“滤渣1”的主要成分有_________。
为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3+离子，可选用的化学试剂是_________。
（3）根据H3BO3的解离反应：
H3BO3+H2OH++B（OH）−4，Ka=5.81×10−10，可判断H3BO3是_______酸；在“过滤2”前，将溶液pH调节至3.5，目的是_______________。
（4）在“沉镁”中生成Mg（OH）2·MgCO3沉淀的离子方程式为__________，母液经加热后可返回___________工序循环使用。
由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是_________。
【答案】
（1）.NH3+NH4HCO3=（NH4）2CO3;
（2）.Fe2O3、Al2O3、SiO2（3）.KSCN（4）.一元弱酸（5）.目的是将B（OH）−4转化为H3BO3，并促进H3BO3析出（6）.2Mg2++2H2O+3CO32-=Mg（OH）2∙MgCO3↓+2HCO3-（7）.母液加热分解后生成硫酸铵溶液，可以返回“溶浸”工序循环使用（8）.高温焙烧
【解析】
（1）根据流程图知硼镁矿粉中加入硫酸铵溶液产生的气体为氨气，用碳酸氢铵溶液吸收，反应方程式为：
NH3+NH4HCO3=（NH4）2CO3;
（2）滤渣I为不与硫酸铵溶液反应的Fe2O3、Al2O3、SiO2;检验Fe3+,可选用的化学试剂为KSCN；
（3）由硼酸的离解方程式知，硼酸在水溶液中是通过与水分子的配位作用产生氢离子，而三价硼原子最多只能再形成一个配位键，且硼酸不能完全解离，所以硼酸为一元弱酸；在“过滤2”前，将溶液pH调节至3.5，目的是将B（OH）−4转化为H3BO3，并促进H3BO3析出；
（4）沉镁过程中用碳酸铵溶液与Mg2+反应生成Mg（OH）2∙MgCO3，沉镁过程的离子反应为：
2Mg2++2H2O+3CO32-=Mg（OH）2∙MgCO3↓+2HCO3-；母液加热分解后生成硫酸铵溶液，可以返回“溶浸”工序循环使用；碱式碳酸镁不稳定，高温下可以分解，故由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是高温焙烧。
5.（2017·江苏）碱式氯化铜是重要的无机杀菌剂。
（1）碱式氯化铜有多种制备方法
①方法1：
45～50℃时，向CuCl悬浊液中持续通入空气得到Cu2（OH）2Cl2·3H2O，该反应的化学方程式为______________________________。
②方法2：
先制得CuCl2，再与石灰乳反应生成碱式氯化铜。
Cu与稀盐酸在持续通入空气的条件下反应生成CuCl2，Fe3＋对该反应有催化作用，其催化原理如图所示。
M′的化学式为________。
（2）碱式氯化铜有多种组成，可表示为Cua（OH）bClc·xH2O。
为测定某碱式氯化铜的组成，进行下列实验：
①称取样品1.1160g，用少量稀HNO3溶解后配成100.00mL溶液A；②取25.00mL溶液A，加入足量AgNO3溶液，得AgCl0.1722g；③另取25.00mL溶液A，调节pH4～5，用浓度为0.08000mol·L－1的EDTA（Na2H2Y·2H2O）标准溶液滴定Cu2＋（离子方程式为Cu2＋＋H2Y2－===CuY2－＋2H＋），滴定至终点，消耗标准溶液30.00mL。
通过计算确定该样品的化学式（写出计算过程）。
【答案】①4CuCl＋O2＋8H2O2Cu2（OH）2Cl2·3H2O ②Fe2＋
（2）n（Cl－）＝n（AgCl）×＝×＝4.800×10－3mol
n（Cu2＋）＝n（EDTA）×＝0.08000mol·L－1×30.00mL×10－3L·mL－1×＝9.600×10－3mol
n（OH－）＝2n（Cu2＋）－n（Cl－）＝2×9.600×10－3mol－4.800×10－3mol＝1.440×10－2mol
m（Cl－）＝4.800×10－3mol×35.5g·mol－1＝0.1704g
m（Cu2＋）＝9.600×10－3mol×64g·mol－1＝0.6144g
m（OH－）＝1.440×10－2mol×17g·mol－1＝0.2448g
n（H2O）＝＝4.800×10－3mol
a∶b∶c∶x＝n（Cu2＋）∶n（OH－）∶n（Cl－）∶n（H2O）＝2∶3∶1∶1
化学式为Cu2（OH）3Cl·H2O
【解析】
（1）①反应物为CuCl、O2和H2O，生成物为Cu2（OH）2Cl2·3H2O，根据电子守恒和原子守恒配平。
②由图示Cu＋M→Cu2＋＋M′，说明Cu被M氧化；M′＋O2＋H＋→M＋H2O，说明M′被氧化为M，说明M价态高，由题信息信息“Fe3＋对该反应起催化作用”，M为Fe3＋，M′为Fe2＋。
【考纲解读】
考点
内容
说明
镁、铜及其重要化合物
1.了解镁、铜及其重要化合物的主要性质和应用
高考必考点之一，常以选择题、非选择题的形式出现
【知识梳理】
1．单质铜
（1）．金属铜的物理性质
。
（2）．金属铜的化学性质
①常温下，铜在干燥的空气中性质稳定，但在潮湿的空气里则会被锈蚀，在其表面逐渐形成一层绿色的____________。
有关化学方程式_________________________________________。
②写出下列化学方程式：
铜在空气中加热：
______________________________________________________________；
铜丝在硫蒸气中反应：
____________________________________________________________。
（3）.铜的冶炼
①湿法炼铜：
______________________________________________________________；
②火法炼铜：
______________________________________________________________；
2．铜的重要化合物
（1）Cu2（OH）2CO3的名称为，是铜绿、孔雀石的主要成分，受热分解可生成黑色的氧化铜，化学方程式：
，可溶于稀硫酸，离子方程式：
。
（2）黑色氧化铜在高温下分解为红色的Cu2O，化学方程式为。
（3）蓝色的硫酸铜晶体受热分解为白色的硫酸铜粉末，化学方程式为。
（4）红色的Cu2O与稀硫酸反应，溶液变蓝，同时生成红色的单质铜，离子方程式为。
3．镁
（1）．金属镁的物理性质
。
（2）．金属镁的化学性质
①与非金属反应：
_________________________________________。
②与水的反应：
③与非金属氧化物反应：
④与酸的反应
（3）镁的冶炼
①湿法炼铜：
______________________________________________________________；
②火法炼铜：
______________________________________________________________；
【答案】
1.
（1）紫红色固体，具有良好的延展性、导热性和导电性。
（2）①铜锈 2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2（OH）2CO3
②2Cu＋O2
2CuO 2Cu＋S
Cu2S
（3）.①Fe+CuSO4=Cu+FeSO4
②Cu2S＋O2
2Cu+SO2
2.
（1）碱式碳酸铜Cu2（OH）2CO3
2CuO＋CO2↑＋H2O
Cu2（OH）2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O
（2）4CuO
2Cu2O＋O2↑
（3）CuSO4·5H2O
CuSO4＋5H2O
（4）Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O
3.
（1）银白色固体，具有良好的延展性、导热性和导电性。
（2）①2Mg＋O2
2MgO3Mg＋N2
Mg3N2
②Mg＋2H2O
Mg（OH）2＋H2↑
③2Mg＋CO2
2MgO＋C
④Mg+2H+=Mg2++H2
（3）MgCl2（熔融）
Mg＋Cl2↑。
【考点精讲】
考点一、镁
1.镁与铝的性质对比
铝
镁
与非金属反应
能被Cl2、O2氧化
2Mg＋O2
2MgO
3Mg＋N2
Mg3N2
与水反应
反应很困难
能与沸水反应Mg＋2H2O
Mg（OH）2＋H2↑
与碱反应
能溶于强碱溶液
不反应
与某些氧化物反应
能与Fe2O3、MnO2、Cr2O3等金属氧化物发生铝热反应
能在CO2中燃烧：
2Mg＋CO2
2MgO＋C
2．从海水中提取镁的流程
（1）流程：
（2）主要化学反应：
①制石灰乳：
CaCO3
CaO＋CO2↑、CaO＋H2O===Ca（OH）2；
②沉淀Mg2＋：
Mg2＋＋Ca（OH）2===Mg（OH）2↓＋Ca2＋；
③制备MgCl2：
Mg（OH）2＋2HCl===MgCl2＋2H2O；
④电解MgCl2：
MgCl2（熔融）
Mg＋Cl2↑。
【典例1】
1.取一小段镁带，用砂纸除去表面的氧化膜，放入试管中。
向试管中加入2mL水，并滴入2滴酚酞试液。
一会儿后发现镁带表面有气泡放出，且镁带附近溶液变红色。
加热试管至水沸腾。
发现镁带表面有大量气泡放出，且试管中的液体全部变为浅红色。
关于该实验下列说法不正确的是（ ）
A．温度越高，镁与水反应的速率越快
B．镁与水反应的化学方程式为Mg＋2H2O===Mg（OH）2＋H2↑
C．氢氧化镁显碱性，且在水中有一定的溶解性
D．氢氧化镁是离子化合物，它的电子式可表示为
【答案】D
【解析】A项，温度越高，反应速率越快，A正确；B项，镁是活泼金属，在加热条件下与水反应，反应的方程式为Mg＋2H2O===Mg（OH）2＋H2↑，B正确；C项，滴加酚酞后，镁带附近溶液变红色，说明氢氧化镁显碱性，且在水中有一定的溶解性，故C正确；D项，氢氧化镁是离子化合物，电子式中应出现[]，并带有电荷，D错误。
【典例2】
2.镁条在空气中燃烧后，其生成物中可能含有的物质是（ ）
A．MgCO3、MgO、Mg3N2
B．Mg（OH）2、MgO、MgCO3
C．MgO、Mg3N2、C
D．Mg2N3、C、MgO
【答案】C
【解析】镁在空气中燃烧，能和氮气、氧气、二氧化碳反应，反应方程式为2Mg＋O22MgO、3Mg＋N2Mg3N2、2Mg＋CO22MgO＋C，所以其生成物中可能含有的物质是氧化镁、氮化镁和碳。
【知识拓展】
镁在空气中燃烧知识拓展
镁在空气中燃烧，能和氮气、氧气、二氧化碳反应，反应方程式为2Mg＋O22MgO、3Mg＋N2Mg3N2、2Mg＋CO22MgO＋C。
1.镁与氧气反应：
2Mg＋O22MgO，MgO可以做耐高温材料；
2.镁与氮气反应：
3Mg＋N2Mg3N2，Mg3N2易水解生成Mg（OH）2和NH3；
3.镁与二氧化碳反应：
2Mg＋CO22MgO＋C，依据元素周期律，镁与二氧化硅也可以反应。
【考点一精练】
1.有关镁的下列叙述中错误的是（ ）
A．能与NH4Cl溶液作用放出氢气
B．与冷水剧烈反应，生成Mg（OH）2沉淀并放出氢气
C．在CO2中能继续燃烧，所以金属镁着火，不能用CO2去灭火
D．在通常情况下其表面有一层致密的氧化膜，所以抗腐蚀能力很强
【答案】B
【解析】解题的基点：
掌握镁的活泼性顺序是解决本题的关键。
A项，氯化铵水解呈酸性，能与镁反应放出氢气，A正确；B项，镁与冷水不反应，B错误；C项，镁能在二氧化碳中燃烧，生成MgO和C，故不能用于二氧化碳灭金属镁着火，正确；D项，镁与氧气反应生成氧化镁，抗腐蚀能力较强，正确。
2.镁和铝分别与等浓度、等体积的过量稀硫酸反应，产生气体的体积（V）与时间（t）的关系如下图所示。
反应中镁和铝的（ ）
A．摩尔质量之比为2∶3
B．失去的电子数之比为8∶9
C．反应速率之比为2∶3
D．质量之比为4∶3
【答案】D
【解析】A项，摩尔质量与其相对原子质量数值上相等，所以镁、铝的摩尔质量之比为8∶9，A项错误；B项，由图像可知，两个反应中生成的氢气一样多，说明两种金属提供的电子数目一样多，则失去的电子数之比为1∶1，B项错误；C项，由图像可知，镁、铝与硫酸反应需要的时间之比为2∶3，则二者的速率之比为3∶2，C项错误；D项，由图像可知，两个反应中生成的氢气一样多，则镁、铝的物质的量之比为3∶2，质量之比为4∶3，D项正确。
3.如图是实验室制取无水氯化镁的装置图，下列有关表述正确的是（ ）
A．装置A中圆底烧瓶中可以换成固体MnO2
B．如果直接加热MgCl2·6H2O不能得到无水氯化镁，将得到Mg（OH）Cl或MgO
C．尾气吸收可以用浓硫酸作为吸收剂进行吸收
D．金属镁在空气中燃烧，剧烈反应生成氧化镁，如果金属镁燃烧发生火灾，要立即用二氧化碳灭火器进行灭火
【答案】B
【解析】该制备原理是在HCl的环境下，加热MgCl2·6H2O晶体，防止水解，制备无水氯化镁。
A项，装置A的作用是产生HCl气体，通入B装置防止镁离子水解；B项，直接加热镁离子水解，不能得到无水氯化镁，可能得到Mg（OH）Cl或MgO；C项，实验尾气中含有HCl，浓硫酸不能吸收HCl；D项，Mg可以在二氧化碳中燃烧。
4.某同学通过系列实验探究Mg及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是（ ）
A．将水加入浓硫酸中得到稀硫酸，置镁片于其中探究讨Mg的活泼性
B．将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中，观察Mg（OH）2沉淀的生成
C．将Mg（OH）2浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤，洗涤并收集沉淀
D．将Mg（OH）2沉淀转入表面皿中，加足量稀盐酸，加热蒸干得无水MgCl2固体
【答案】B
【解析】本题考察镁及其化合物的性质、常见的基本实验操作。
稀释浓硫酸时，应将浓硫酸沿着器壁慢慢加入水中，并及时搅拌，A是错误的；过滤时需要用玻璃棒引流，因此C不正确；蒸发溶液时应该用蒸发皿而不是表面皿，由MgCl2水解，所以加热时必需在HCl的气氛中加热才能得到MgCl2固体，所以D不正确。
因此只有选项B是正确的。
5.化学在生产和日常生活中有着重要的应用。
下列说法中错误的是（ ）
A．MgO、Al2O3的熔点很高，可制作耐高温材料，工业上也用其电解冶炼对应的金属
B．Al（OH）3在用于治疗胃酸过多类疾病时表现出弱碱性
C．燃放烟花是利用了某些金属元素的焰色反应
D．铝比铁活泼，但铝制品比铁制品在空气中耐腐蚀
【答案】A
【解析】MgO的熔点很高，通常电解熔点较低的MgCl2制备Mg，A错误；治疗胃酸过多时要消耗胃中的酸，因此Al（OH）3表现出碱性，B正确；Al的表面形成致密的氧化膜，可以保护Al不被进一步腐蚀，D正确。
考点二、铜
1．单质铜
（1）物理性质：
紫红色固体，具有良好的延展性、导热性和导电性。
（2）化学性质
①常温下，铜在干燥的空气中性质稳定，但在潮湿的空气里则会被锈蚀，在其表面逐渐形成一层绿色的____________。
有关化学方程式_________________________________________
________________________________________________________________________。
②写出下列化学方程式：
铜在空气中加热：
______________________________________________________________；
铜丝在硫蒸气中反应：
____________________________________________________________。
答案 ①铜锈 2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2（OH）2CO3
②2Cu＋O2
2CuO 2Cu＋S
Cu2S
2．铜的重要化合物
（1）Cu2（OH）2CO3的名称为碱式碳酸铜，是铜绿、孔雀石的主要成分，受热分解可生成黑色的氧化铜，化学方程式：
Cu2（OH）2CO3
2CuO＋CO2↑＋H2O，可溶于稀硫酸，离子方程式：
Cu2（OH）2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O。
（2）黑色氧化铜在高温下分解为红色的Cu2O，化学方程式为4CuO
2Cu2O＋O2↑。
（3）蓝色的硫酸铜晶体受热分解为白色的硫酸铜粉末，化学方程式为CuSO4·5H2O
CuSO4＋5H2O。
（4）红色的Cu2O与稀硫酸反应，溶液变蓝，同时生成红色的单质铜，离子方程式为Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。
【典例1】
1.实验室用含有杂质（FeO、Fe2O3）的废CuO制备胆矾晶体，经历了下列过程（已知Fe3＋在pH＝5时沉淀完全）。
其中分析错误的是（ ）
…………―→CuSO4·5H2O晶体
A．步骤②发生的主要反应为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
B．步骤②可用氯水、硝酸等强氧化剂代替H2O2
C．步骤③用CuCO3代替CuO也可调节溶液的pH
D．步骤⑤的操作为向漏斗中加入少量冷的蒸馏水至浸没晶体，待水自然流下，重复操作2～3次
【答案】B
【解析】由实验流程可知，样品与足量硫酸反应，生成硫酸铜和硫酸亚铁，加入过氧化氢，发生氧化还原反应生成硫酸铁，然后加入CuO调节溶液的pH，使Fe3＋水解而生成Fe（OH）3沉淀，得到硫酸铜溶液，经蒸发浓缩、冷却结晶得到硫酸铜晶体。
A项，步骤②为亚铁离子与过氧化氢的氧化还原反应，离子反应为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，故A正确；B项，步骤②可用氯水、硝酸等强氧化剂代替H2O2，引入杂质氯离子、硝酸根离子等，难以除去，故B错误；C项，CuCO3和CuO都与溶液中H＋反应，起到调节溶液pH的作用，并不引入新的杂质，故C正确；D项，步骤⑤为洗涤固体，固体具有吸附性，过滤时表面有可溶性物质，则操作为向滤出晶体的漏斗中加少量水浸没晶体，自然流下，重复2～3次，可洗涤晶体，故D正确。
【典例2】
2.CuSO4是一种重要的化工原料，其有关制备途径及性质如下图所示。
下列说法正确的是（ ）
A．相对于途径②，途径①更好地体现了绿色化学思想
B．Y可以是葡萄糖溶液
C．X可能是SO2和SO3的混合气体
D．将CuSO4溶液蒸发，利用余热蒸干，可制得胆矾晶体
【答案】B
【解析】途径①中会产生有毒物质SO2，而途径②不会，A错误；CuSO4与过量NaOH溶液反应会生成新制Cu（OH）2悬浊液，葡萄糖溶液能还原新制Cu（OH）2悬浊液生成Cu2O，B正确；CuSO4受热分解过程中，铜元素价态降低，故必有化合价升高的元素，CuSO4中只有氧元素的化合价能升高，故X中必有O2，C错误；D项操作会导致开始得到的胆矾晶体失去结晶水，D错误。
【归纳总结】
铜与酸的反应
1铜可以与强氧化性酸（HNO3和浓H2SO4）反应
2．铜与非氧化性酸（稀H2SO4）反应，可以通入氧气或者加入H2O2溶液，其离子方程式为
2Cu＋O2＋4H＋===2Cu2＋＋2H2O、Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O
【考点二精练】
1.铜片和下列哪种酸不反应（ ）
A．浓盐酸B．浓硫酸C．浓硝酸D．稀硝酸
【答案】A
【解析】根据金属活动性顺序表，铜排在氢后面，所以铜不可以把氢气置换出来，不能与氧化性弱的酸反应，A项，浓盐酸是弱氧化性酸，故不与铜反应；而B、C、D中的硝酸、浓硫酸都是强氧化性酸，都可以氧化铜。
2.某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是（ ）
A．将铜丝插入浓硫酸中加热，反应后把水加入反应器中，观察硫酸铜溶液的颜色
B
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