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銅及其化合物 【化學(xué)反應(yīng)】 （1）Cu在硫蒸氣中燃燒：2Cu＋SCu2S （2）銅在空氣中生銹：2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3 （3）用惰性電極電解CuCl2溶液：CuCl2Cu＋Cl2↑ （4）用惰性電極電解CuSO4溶液：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4 （5）Cu和濃H2SO4的反應(yīng)：Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O （6）銅和稀H2SO4、H2O2的反應(yīng)：Cu＋H2SO4＋H2O2===CuSO4＋2H2O （7）銅與濃HNO3的反應(yīng)：Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O （8）銅與稀HNO3的反應(yīng)：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O （9）氧化銅與稀硫酸反應(yīng)：CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O （10）氧化亞銅與稀硫酸反應(yīng)：Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O （11）堿式碳酸銅受熱分解：Cu2(OH)2CO32CuO＋H2O＋CO2↑ （12）黑色氧化銅在高溫下分解為紅色的Cu2O：4CuO2Cu2O＋O2↑ 【考點導(dǎo)引】 考點一銅及其重要化合物性質(zhì)、用途 例題1、某煉鐵廢渣中含有大量CuS及少量鐵的化合物，工業(yè)上以該廢渣為原料生產(chǎn)CuCl22H2O晶體的工藝流程如下： 下列說法正確的是(　　) A．焙燒過程中每消耗1 mol CuS則消耗3 mol O2 B．焙燒后的廢氣能夠使酸性高錳酸鉀溶液褪色 C．濾渣中主要含鐵的氧化物 D．將獲得的CuCl22H2O晶體加熱可制得CuCl2固體 解析：A項，2CuS＋3O22CuO＋2SO2，由方程式可知，1 mol CuS消耗1.5 mol O2，錯誤；B項，廢氣中含有SO2，能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，正確；C項，調(diào)節(jié)pH時，F(xiàn)e3＋水解轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3而除去，錯誤；D項，將CuCl22H2O直接加熱脫水，Cu2＋水解，HCl揮發(fā)會產(chǎn)生Cu(OH)2，無法得到CuCl2，錯誤。 答案：B 例題2、CuSO4是一種重要的化工原料，其有關(guān)制備途徑及性質(zhì)如圖所示。下列說法不正確的是(　　) A．將CuSO4溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可制得膽礬 B．相對于途徑①，途徑②更好地體現(xiàn)了綠色化學(xué)思想 C．CuSO4在1100℃分解所得氣體X可能是SO2和SO3的混合氣體 D．Y可能是葡萄糖 解析：將CuSO4溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可制得膽礬，A項說法正確；相對于途徑①，途徑②的優(yōu)點是制取等質(zhì)量CuSO4需要的硫酸少并且無污染性氣體產(chǎn)生，途徑②更好地體現(xiàn)了綠色化學(xué)思想，B項說法正確；由流程圖知硫酸銅分解生成了Cu2O，若X是SO2和SO3的混合氣體，則銅元素、硫元素化合價降低，無元素化合價升高，根據(jù)2CuSO4Cu2O＋SO2↑＋SO3↑＋O2↑知，X可能是O2、SO2和SO3的混合氣體，C項說法錯誤；堿性條件下，葡萄糖與新制氫氧化銅反應(yīng)會生成Cu2O，所以Y可能是葡萄糖，D項說法正確。 答案：C 考點二銅及其重要化合物的制備 例題3、工業(yè)上用黃銅礦冶煉銅并對爐渣進行綜合利用的一種工藝流程如圖所示： (1)冶煉過程中得到的Cu2O和Cu的混合物稱為“泡銅”，Cu2O與金屬Al在高溫條件下混合反應(yīng)可得粗銅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________。粗銅精煉時應(yīng)將粗銅連接在直流電源的________極，可在________極得到純度較高的精銅。 (2)傳統(tǒng)煉銅的方法主要是火法煉銅，主要反應(yīng)如下所示： ①2CuFeS2＋4O2Cu2S＋3SO2＋2FeO ②2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2 ③2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑ 每生成1 mol Cu，共消耗________molO2。反應(yīng)③中的氧化劑是________。 (3)用煉銅產(chǎn)生的爐渣(含F(xiàn)e2O3、FeO、SiO2、Al2O3)可制備Fe2O3。根據(jù)流程回答下列問題： ①加入適量NaClO溶液的目的是___________________________________(用離子方程式表示)。 ②除去Al3＋發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是_________________________________。 ③選用提供的試劑，設(shè)計實驗驗證爐渣中含有FeO。 提供的試劑有：稀鹽酸、稀硫酸、KSCN溶液、高錳酸鉀溶液、NaOH溶液、碘水。所選試劑是________。實驗方案：_________________________________。 解析：(1)Cu2O與Al發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Al2O3與Cu：3Cu2O＋2AlAl2O3＋6Cu；粗銅精煉的目的是使粗銅溶解，精銅析出，所以粗銅作陽極，精銅在陰極產(chǎn)生。(2)根據(jù)反應(yīng)①②③可知，利用火法煉銅，CuFeS2中的銅元素、鐵元素、硫元素最終分別轉(zhuǎn)化為Cu、FeO、SO2，由此可寫出總反應(yīng)化學(xué)方程式：2CuFeS2＋5O22Cu＋2FeO＋4SO2，則由總反應(yīng)化學(xué)方程式可以看出每生成1 mol Cu，共消耗2.5 mol O2。反應(yīng)③的反應(yīng)物Cu2O、Cu2S中銅元素的化合價都降低，二者均為氧化劑。(3)①NaClO溶液具有氧化性，將Fe2＋氧化成Fe3＋：2Fe2＋＋ClO－＋2H＋===2Fe3＋＋Cl－＋H2O。②除去Al3＋發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O。③檢驗FeO，需要將FeO溶解，再利用Fe2＋的還原性檢驗Fe2＋，所選的試劑是稀硫酸、高錳酸鉀溶液，實驗方案是取少量高錳酸鉀溶液于試管中，滴加用稀硫酸溶解爐渣得到的溶液，高錳酸鉀溶液的紫色褪去，證明溶液中含有Fe2＋，從而證明爐渣中含有FeO。 答案：(1)3Cu2O＋2AlAl2O3＋6Cu　正　陰 (2)2.5　Cu2O、Cu2S　(3)①2Fe2＋＋ClO－＋2H＋===2Fe3＋＋Cl－＋H2O?、贏l3＋＋4OH－===AlO＋2H2O?、巯×蛩帷⒏咤i酸鉀溶液　取少量高錳酸鉀溶液于試管中，滴加用稀硫酸溶解爐渣得到的溶液，高錳酸鉀溶液的紫色褪去，證明溶液中含有Fe2＋，從而證明爐渣中含有FeO 例題4、工業(yè)上由黃銅礦(主要成分為CuFeS2)冶煉銅的主要流程如下： (1)氣體A中的大氣污染物可選用下列試劑中的______吸收。 a．濃硫酸 b．稀硝酸c．NaOH溶液 d．氨水 (2)由泡銅冶煉粗銅的化學(xué)方程式為_______________________________________________。 (3)以CuSO4溶液為電解質(zhì)溶液進行粗銅(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等雜質(zhì))的電解精煉，下列說法正確的是________________________________________________________________。 a．電能全部轉(zhuǎn)化為化學(xué)能b．粗銅接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng) c．溶液中Cu2＋向陽極移動d．從陽極泥中可回收Ag、Pt、Au等金屬 (4)利用反應(yīng)2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制備CuSO4，若將該反應(yīng)設(shè)計為原電池，其正極電極反應(yīng)式為____________________________________________________________。 解析：(1)氣體A中的大氣污染物為SO2，可以用NaOH溶液或氨水吸收。(2)依據(jù)圖示，泡銅中的Cu2O與Al高溫下發(fā)生鋁熱反應(yīng)制得銅。(3)電解精煉銅過程中，電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的同時，部分電能也轉(zhuǎn)化為熱能，a錯；電解精煉粗銅時，粗銅作陽極，與電源正極相連，發(fā)生氧化反應(yīng)，b對；電解過程中Cu2＋向陰極移動，c錯；粗銅中Ag、Pt、Au的放電能力比銅的弱，形成陽極泥，可以回收，d對。(4)根據(jù)總反應(yīng)，O2發(fā)生還原反應(yīng)，因此正極反應(yīng)式為O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 答案：(1)cd(2)3Cu2O＋2AlAl2O3＋6Cu(3)bd(4)4H＋＋O2＋4e－===2H2O 考點三金屬材料及金屬冶煉 例題5、下列說法不正確的是(　　) A．儲熱材料是一類重要的能量存儲物質(zhì)，單位質(zhì)量的儲熱材料在發(fā)生熔融或結(jié)晶時會吸收或釋放較大的熱量 B．Ge(32號元素)的單晶可以作為光電轉(zhuǎn)換材料用于太陽能電池 C．Ba2＋濃度較高時危害健康，但BaSO4可服入體內(nèi)，作為造影劑用于X射線檢查腸胃道疾病 D．納米鐵粉可以高效地去除被污染水體中的Pb2＋、Cu2＋、Cd2＋、Hg2＋等重金屬離子，其本質(zhì)是納米鐵粉對重金屬離子較強的物理吸附 解析：A項，儲熱材料具有在熔融或結(jié)晶時會吸收或釋放較大熱量的特點，正確；B項，Ge是一種優(yōu)質(zhì)的光電轉(zhuǎn)換材料，可用于太陽能電池，正確；C項，硫酸鋇具有無毒、不溶于水、不溶于酸、不能被X射線透過，用于造影，正確；D項，納米鐵粉屬于單質(zhì)，能把Cu2＋、Hg2＋等重金屬離子置換出來，屬于化學(xué)變化，錯誤。答案：D 例題6、某同學(xué)采用硫鐵礦焙燒取硫后的燒渣(主要成分為Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考慮其他雜質(zhì))制備七水合硫酸亞鐵(FeSO47H2O)，設(shè)計了如下流程： 下列說法不正確的是(　　) A．溶解燒渣選用足量硫酸，試劑X選用鐵粉 B．固體1中一定有SiO2，控制pH是為了使Al3＋轉(zhuǎn)化為Al(OH)3進入固體2 C．從溶液2得到FeSO47H2O產(chǎn)品的過程中，須控制條件防止其氧化和分解 D．若改變方案，在溶液1中直接加NaOH至過量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液經(jīng)結(jié)晶分離也可得到FeSO47H2O 解析：本題以FeSO47H2O的制備為背景，考查考生對于物質(zhì)分離與提純相關(guān)知識的理解、掌握及運用。由于最終制備的是硫酸鹽，所以溶解所用的酸應(yīng)該為硫酸，且要將溶液中的Fe3＋還原為Fe2＋，所以試劑X應(yīng)該為Fe單質(zhì)，A項正確；加硫酸后SiO2不能溶解，所以固體1中一定含有SiO2，而用NaOH溶液控制pH的目的是使Al3＋轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀，B項正確；Fe2＋極易被氧化，而FeSO47H2O受熱易分解，故從溶液2得到產(chǎn)品的過程中需要防氧化和防分解，C項正確；改變后的方案中，F(xiàn)e主要以Fe3＋形式存在，得到的不是FeSO47H2O，D項錯誤。 答案：D 【考點練習(xí)】 1．已知CuO經(jīng)高溫灼燒生成Cu2O，Cu2O與H＋發(fā)生反應(yīng)：Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。將經(jīng)高溫灼燒后的CuO樣品投入足量的熱的稀硝酸溶液中，下列有關(guān)說法中正確的是(　　) A．如果溶液變?yōu)樗{色，同時有紫紅色固體出現(xiàn)，說明樣品全部生成Cu2O B．溶液中最終可能有紫紅色固體出現(xiàn) C．該實驗的結(jié)果無法說明CuO分解的程度 D．如果溶液中出現(xiàn)藍色，最終沒有紫紅色固體出現(xiàn)，說明CuO沒有分解 解析：解答此題的關(guān)鍵是明確稀硝酸具有酸性和強氧化性，能溶解CuO、Cu2O和單質(zhì)Cu，因而該實驗結(jié)果無法說明CuO分解的程度。 答案：C 2．部分氧化的FeCu合金樣品(氧化產(chǎn)物為Fe2O3、CuO)共5.76 g，經(jīng)如下處理： 下列說法正確的是(　　) A．濾液A中的陽離子為Fe2＋、Fe3＋、H＋B．樣品中Fe元素的質(zhì)量為2.24 g C．樣品中CuO的質(zhì)量為4.0 gD．V＝896 解析：生成的濾渣是銅，金屬銅可以和三價鐵反應(yīng)，所以濾液A中一定不含F(xiàn)e3＋，故A錯誤；3.2 g固體為三氧化二鐵，其物質(zhì)的量為3.2 g160 gmol－1＝0.02 mol，鐵元素物質(zhì)的量為0.02 mol2＝0.04 mol，質(zhì)量為0.04 mol56 gmol－1＝2.24 g，故B正確；原來固體為5.76 g，所以CuO質(zhì)量不超過5.76 g－2.24 g＝3.52 g，故C錯誤；根據(jù)濾液A中溶質(zhì)為過量H2SO4和FeSO4，而鐵元素物質(zhì)的量為0.04 mol，說明參加反應(yīng)的硫酸的物質(zhì)的量為0.04 mol，含氫離子0.08 mol，其中部分氫離子生成氫氣，另外的H＋和合金中的氧結(jié)合成水，由于合金中氧的物質(zhì)的量為(5.76－3.2－2.24) g16 gmol－1＝0.02 mol，它結(jié)合氫離子0.04 mol，所以硫酸中有0.08 mol－0.04 mol＝0.04 mol H＋轉(zhuǎn)化成氫氣，即生成0.02 mol氫氣，標準狀況下體積為448 mL，故D錯誤。 答案：B 3．某礦石主要含Cu2(OH)2CO3,同時含少量Fe元素的化合物。實驗室用此礦石制備CuSO45H2O及CaCO3的流程如下: 下列說法正確的是 A.制備CaCO3時,應(yīng)向CaCl2溶液中先通入CO2,再加入氨水 B.流程中所加CuO是為了調(diào)節(jié)溶液的pH *C.溶液C經(jīng)過蒸發(fā)結(jié)晶操作可得到CuSO45H2O D.試劑①選用氯水將溶液A中的Fe2+氧化為Fe3+ 【答案】B 【解析】本題考查簡單化工流程分析,意在考查考生對物質(zhì)相互轉(zhuǎn)化關(guān)系的應(yīng)用能力。制備CaCO3時,應(yīng)向CaCl2溶液中先加入氨水,再通入CO2,A錯誤;流程中所加的CuO可調(diào)節(jié)溶液的pH,使Fe3+轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀除去,B正確;由溶液C得到CuSO45H2O,需要經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾等操作,C錯誤;試劑①不能選用氯水,會引入氯離子雜質(zhì),D錯誤。 4.下表中，對陳述Ⅰ、Ⅱ的正確性及其有無因果關(guān)系的判斷都正確的是(　　) 選項 陳述Ⅰ 陳述Ⅱ 判斷 A 銅綠的主要成分是堿式碳酸銅 可用稀鹽酸除去銅器表面的銅綠 Ⅰ對；Ⅱ?qū)?；無 B 銅表面易形成致密的氧化膜 銅制容器可以盛放濃硫酸 Ⅰ對；Ⅱ?qū)?；? C 向硫酸銅溶液中通入少量氨氣，有藍色沉淀產(chǎn)生，過濾后灼燒濾渣，最后變成黑色固體 把銅絲放在酒精燈火焰上灼燒，銅絲表面變黑 Ⅰ對；Ⅱ?qū)Γ挥? D 藍色硫酸銅晶體受熱轉(zhuǎn)化為白色硫酸銅粉末是物理變化 硫酸銅溶液可用作游泳池的消毒劑 Ⅰ錯；Ⅱ?qū)Γ粺o 解析：稀鹽酸可以與Cu2(OH)2CO3反應(yīng)，而且稀鹽酸不能與Cu反應(yīng)，Ⅰ、Ⅱ有因果關(guān)系，A錯誤；銅表面不能形成致密的氧化膜，B錯誤；Ⅰ、Ⅱ均正確，但沒有因果關(guān)系，C錯誤；藍色硫酸銅晶體受熱轉(zhuǎn)化為白色硫酸銅粉末有新物質(zhì)生成，屬于化學(xué)變化，CuSO4可用作消毒劑，但與前者沒有因果關(guān)系，D正確。 答案：D 5．不同的金屬在冶煉方法上也有所不同，下列說法正確的是(　　) A．釩、鉻、錳、鐵等難熔金屬通常采用鋁熱法煉制 B．鋁及其合金是電氣、工業(yè)、家庭廣泛使用的材料，是因為鋁的冶煉方法比較簡單 C．由于鈉、鎂、鋁等金屬化學(xué)性質(zhì)太活潑，人們通常采用電解熔融狀態(tài)下的氯化物的方式來獲取它們的單質(zhì) D．煉鐵時加入的焦炭除了提供熱量外，還用來制造還原劑一氧化碳 解析：A項，鐵用CO還原法煉制，錯誤；B項，是因為Al有良好的性能，才被廣泛使用，錯誤；C項，氯化鋁是共價化合物，所以熔融時不導(dǎo)電，工業(yè)上用電解氧化鋁方法制取鋁，錯誤；D項，高爐煉鐵中焦炭的作用為與氧氣反應(yīng)產(chǎn)生熱量和制造還原劑一氧化碳，正確。 答案：D 6．銅在自然界多以化合態(tài)的形式存在于礦石中。常見的銅礦石有：黃銅礦(CuFeS2)、斑銅礦(Cu5FeS4)、輝銅礦(Cu2S)、孔雀石[CuCO3Cu(OH)2]。下列說法不正確的是(　　) A．可用稀鹽酸除去銅器表面的銅綠 B．硫酸銅溶液可用作游泳池的消毒劑 C．工業(yè)上常采用電解法制取粗銅 D．在上述幾種含銅化合物中，銅的質(zhì)量分數(shù)最高的是Cu2S 解析：CuSO4是重金屬鹽，能使蛋白質(zhì)變性，B項正確；工業(yè)上常用電解法精煉銅，C項不正確。 答案：C 7．金屬材料在日常生活以及生產(chǎn)中有著廣泛的運用。下列關(guān)于金屬的一些說法不正確的是(　　) A．合金的性質(zhì)與其成分金屬的性質(zhì)不完全相同 B．銹蝕后的鐵制品沒有回收價值 C．金屬冶煉的本質(zhì)是金屬陽離子得到電子變成金屬原子 D．越活潑的金屬越難冶煉 解析：合金的熔點比它的各成分金屬的熔點都低，故A正確；銹蝕后的鐵制品可以除去鐵銹回收利用，保護礦產(chǎn)資源，B錯誤；在化合物中金屬元素均顯正價，得到電子變成金屬原子，故C正確；越活潑的金屬，金屬陽離子就越難得到電子被還原，故越難冶煉，D正確；故選B。 答案：B 8．氧化還原反應(yīng)廣泛應(yīng)用于金屬冶煉，下列說法不正確的是(　　) A．電解熔融氯化鈉制取金屬鈉的反應(yīng)中，Na＋被還原 B．濕法煉銅與火法煉銅的反應(yīng)中，銅元素都發(fā)生還原反應(yīng) C．用磁鐵礦煉鐵的反應(yīng)中，1 mol Fe3O4被CO還原成Fe，轉(zhuǎn)移9 mol電子 D．鋁熱法還原鐵的反應(yīng)中，放出的熱量能使鐵熔化 解析：用磁鐵礦煉鐵時，F(xiàn)e3O4被還原為Fe，當(dāng)有1 mol Fe3O4被CO還原成Fe時，轉(zhuǎn)移8 mol電子。 答案：C 9．氯化亞銅和藍礬(CuSO45H2O)在工業(yè)上應(yīng)用廣泛。氯化亞銅(CuCl)為白色晶體,微溶于水,能溶于氨水、濃鹽酸,并生成配合物,不溶于硫酸、稀硝酸和醇。工業(yè)上制備CuCl的一種流程如下: 實驗藥品:銅絲20 g、氯化銨20 g、65%硝酸10 mL、36%鹽酸15 mL、水。 (1)反應(yīng)①的化學(xué)方程式為　　　　　　　　　　　　,用95%乙醇代替蒸餾水洗滌的主要目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)工業(yè)化生產(chǎn)時,95%乙醇可通過　　　　的方法回收并循環(huán)利用,而NH4Cl、　　　　(填化學(xué)式)可直接循環(huán)利用。 (3)實驗室用如圖裝置制備CuCl。 ①實驗時通入O2的速率不宜過大,為便于觀察和控制產(chǎn)生O2的速率,最宜選擇下列裝置中的　 (填字母序號)。 ②實驗開始時,溫度計顯示反應(yīng)液溫度低于室溫,主要原因是　　　　　　　　　　　　。 【答案】(1)NH4)*[CuCl2] CuCl↓+NH4Cl　洗去晶體表面的雜質(zhì)離子及水分,加速固體干燥,避免CuCl溶于水而造成損耗 (2)蒸餾　H2O、HNO3 (3)①B?、诼然@溶于水吸收大量熱量,造成反應(yīng)液溫度降低 【解析】本題主要考查有關(guān)氯化亞銅制備的原理、實驗裝置分析等。(1)分析流程圖可知反應(yīng)①的反應(yīng)物和生成物,從而可確定該反應(yīng)的化學(xué)方程式為NH4[CuCl2] CuCl↓+NH4Cl。用95%乙醇代替蒸餾水洗滌的主要目的是洗去晶體表面的雜質(zhì)離子及水分,減少CuCl的溶解損失,同時可以加快固體的干燥。(2)乙醇的沸點較低,可通過蒸餾的方法回收并循環(huán)利用,根據(jù)殘液濃縮后的補充物質(zhì)可知,可直接循環(huán)利用的物質(zhì)有NH4Cl、H2O和HNO3。(3)①在題給三個裝置中,能便于觀察和控制產(chǎn)生O2速率的只有B。②實驗開始時,溫度計顯示反應(yīng)液溫度低于室溫的主要原因是氯化銨溶于水時吸熱,造成反應(yīng)液溫度降低。 10．氯化亞銅(CuCl)微溶于水,不溶于乙醇,在空氣中會被迅速氧化,其制備有很多方法,工業(yè)上可以用廢舊銅為原料生產(chǎn)氯化亞銅。 方法一: (1)CuCl可以溶解在FeCl3溶液中,請寫出該反應(yīng)的離子方程式是　　　　　　　　　　。 (2)還原過程中的產(chǎn)物為Na[CuCl2],試寫出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式　　　　　　　　　　　,過濾操作用到的玻璃儀器有　　　　　　　　　。 (3)制備結(jié)束后所得產(chǎn)品用酒精淋洗的目的是　　　　　　　　　　　。 方法二: (4)a.寫出過程①的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式　　　　　　　　　　　　。 b.為了更好體現(xiàn)綠色化學(xué)思想,有人提出如下方案: 方案一:可將上述X稀溶液用于廢銅的處理(如圖所示),則Y可以為　　　(填化學(xué)式)。 方案二:過程①中Cu與濃H2SO4反應(yīng)所得SO2和CuSO4用于過程②中CuCl的制備,理論上　 (填“需要”或“不需要”)另外補充SO2,原因是|　　　　　　　　　　　　　　　(結(jié)合化學(xué)方程式回答)。 【答案】(1)CuCl+Fe3+Cu2++Fe2++Cl- (2)CuCl2+2NaCl+Cu2Na[CuCl2 (]　燒杯、漏斗、玻璃棒 (3)除去表面可溶性雜質(zhì),使CuCl盡快干燥,減少溶解損失 (4)a.2H2SO4(濃)+CuCuSO4+SO2↑+2H2O　b.O2(其他合理答案均可)　不需要　過程①中生成CuSO4和SO2的物質(zhì)的量之比為1∶1,而過程②發(fā)生反應(yīng):CuSO4+CuCl2+SO2+2H2O2CuCl↓+2H2SO4,需要的CuSO4和SO2的物質(zhì)的量之比也恰好為1∶1,所以理論上不需要補充SO2(其他合理答案均可) 【解析】本題主要考查氧化還原反應(yīng)、元素化合物之間的相互轉(zhuǎn)化及綠色化學(xué)等知識,意在考查考生對元素化合物等知識的綜合應(yīng)用能力以及對信息的處理能力。(1)氯化亞銅與氯化鐵反應(yīng),氯化亞銅被鐵離子氧化成銅離子,反應(yīng)的離子方程式為CuCl+Fe3+Cu2++Fe2++Cl-。(2)由題給流程分析可知,銅和氯氣反應(yīng)生成氯化銅,加入銅、氯化鈉和鹽酸還原得到產(chǎn)物Na[CuCl2],根據(jù)得失電子守恒和原子守恒配平化學(xué)方程式為: CuCl2+2NaCl+Cu2Na[CuCl2]。(3)酒精沸點低,易揮發(fā),所以酒精淋洗產(chǎn)品既可以除去產(chǎn)品表面可溶性雜質(zhì),又能加速產(chǎn)品干燥,減少溶解損失。 11．根據(jù)古文獻對黃銅礦石的記載,有人推測出如圖1所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系。 已知黃銅礦的主要成分為CuFeS2,假設(shè)轉(zhuǎn)化過程中黃銅礦中其他雜質(zhì)不參與反應(yīng),回答下列相關(guān)問題: (1)圖1中,可以循環(huán)使用的物質(zhì)有　　　　　　　(填化學(xué)式);將固態(tài)物質(zhì)粉碎,若在實驗室中進行,則必需的實驗儀器是　　　　　　(填儀器名稱)。 (2)寫出在微生物作用下,H2Sx轉(zhuǎn)化為硫酸的化學(xué)方程式　 。 (3)檢驗在微生物的作用下Fe2+是否被O2完全氧化為Fe3+,常采用　　　　試劑檢驗(填化學(xué)式)。 (4)實驗發(fā)現(xiàn),酸性條件下雙氧水也可以將黃銅礦氧化,產(chǎn)物中有S生成,該反應(yīng)的離子方程式為　　　;實驗測得,在不同酸性條件下,溫度不同,該化學(xué)反應(yīng)速率不同,其實驗結(jié)果如圖2所示,則溶解黃銅礦時,適宜的條件是　　　;溫度較高時,反應(yīng)速率反而減慢,可能的原因是?　 。 (5)上述流程中,若除去Cu2+與Fe3+混合溶液中的Fe3+,可以加入　　　(填化學(xué)式),調(diào)節(jié)溶液的pH<5.0,使Fe3+轉(zhuǎn)化為沉淀,然后將濾液　　　　　、過濾,即可以得到膽礬晶體。 (6)若圖1中黃銅礦中的鐵元素最終全部轉(zhuǎn)化為Fe3+,雜質(zhì)不參與反應(yīng),當(dāng)有2 mol S生成時,消耗O2的物質(zhì)的量至少為　　　。 【答案】(1)Fe2(SO4)3、H2SO4(或Fe3+、H+)　研缽 (2)2H2Sx+(3x+1)O2+2(x-1)H2O2xH2SO4 (3)K3Fe(CN)6(或KMnO4等,合理答案均可) (4)2CuFeS2+17H2O2+2H+2Cu2++2Fe3++4S+18H2O　pH=1.7,40℃　溫度較高時,H2O2不穩(wěn)定,易分解(或生成的Fe3+具有催化性,促使了H2O2分解,造成雙氧水濃度變小,反應(yīng)速率減慢,合理即可) (5)CuO、CuCO3或Cu(OH)2等(任寫一種即可)　蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶 (6)4.25 mol 【解析】通過銅、鐵等元素及其化合物之間的轉(zhuǎn)化,綜合考查了考生的分析與化學(xué)計算能力。(1)根據(jù)題圖1可知,Fe3+被還原為Fe2+,后Fe2+在微生物作用下又被O2氧化為Fe3+,Fe3+可重新進入反應(yīng)池參與反應(yīng);H2Sx在微生物作用下,與O2和H2O反應(yīng)生成H2SO4,而H2SO4又可重新進入反應(yīng)池參與反應(yīng),故可以循環(huán)使用的物質(zhì)為Fe2(SO4)3、H2SO4。將固態(tài)物質(zhì)粉碎,一般在研缽中進行,所以必需的實驗儀器是研缽。(2)根據(jù)元素守恒和得失電子守恒,可以得出反應(yīng)的化學(xué)方程式。(3)檢驗Fe2+最好選取K3Fe(CN)6,該試劑遇到Fe2+可以生成藍色沉淀;也可選取酸性KMnO4溶液,其和Fe2+發(fā)生氧化還原反應(yīng)而褪色。(4)酸性條件下用雙氧水將黃銅礦(CuFeS2臺_)氧化為S,結(jié)合得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒寫出反應(yīng)的離子方程式;根據(jù)題圖2,可以得出適宜的條件為pH=1.7,40 ℃。溫度較高時,反應(yīng)速率會減慢,可能是因為雙氧水不穩(wěn)定,受熱發(fā)生了分解,還可能是因為該反應(yīng)生成的Fe3+具有催化性,促使H2O2分解,造成雙氧水濃度變小,從而反應(yīng)速率減慢。(5)除去Cu2+與Fe3+混合溶液中的Fe3+,可以加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2等物質(zhì)調(diào)節(jié)溶液的pH;將濾液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾,可以得到膽礬晶體。(6)由題圖1轉(zhuǎn)化關(guān)系可知,黃銅礦(CuFeS2)中的Fe、S元素最終被O2氧化生成Fe3+、S,生成2 mol S的同時,生成1 mol Fe3+,失電子的總物質(zhì)的量為1 mol+82 mol=17 mol,根據(jù)得失電子守恒可知,消耗O2的物質(zhì)的量為17 mol=4.25 mol。 12．氯化亞銅(CuCl)是有機合成工業(yè)中的催化劑。CuCl通常是一種白色粉末、微溶于水,不溶于乙醇,溶于濃鹽酸,在潮濕空氣中易被氧化。某學(xué)習(xí)小組利用工業(yè)廢渣(主要成分是Cu2S、Fe2O3)制備CuCl并同時獲得銅制電路板蝕刻液。其流程如下: 回答下列問題: (1)上述流程制得的產(chǎn)品呈淺黃色,可能的原因是　　　　　　　　　　。 (2)固體B可能是　　　　(填代號)。 a.NaOH　b.CuOc.Cu2(OH)2CO3 d.Cu (3)固體A溶于鹽酸的速率與溫度(T)、鹽酸濃度(c)的關(guān)系如圖所示,則 c1　　　　(填“>”“<”或“=”)c2,溫度高于45 ℃時,溶解速率減慢的主要原因是　　　　　　　　　　　　。 (4)在Na2SO3溶液中逐滴加入CuCl2溶液,再加入少量濃鹽酸混合均勻,得到CuCl沉淀。該反應(yīng)的離子方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (5)已知:常溫下,Ksp(CuCl)=1.721。當(dāng)溶液中c(C)=11mol時,c(C)至少為　　　　　　　mol,才可以生成CuCl沉淀。 (6)測定產(chǎn)品純度:稱取W g樣品,加入過量的FeCl3溶液使其完全溶解;用c mol硫酸鈰標準溶液滴定至終點;重復(fù)三次,消耗硫酸鈰標準溶液的平均體積為V mL,則該產(chǎn)品純度為　 (用含W、c、V的代數(shù)式表示)。(已知:有關(guān)化學(xué)方程式為CuCl+FCu2++Fe2++C,Fe2++Ce4+Fe3++C) 【答案】(1)產(chǎn)品被氧化 (2)bc (3)<　溫度升高,鹽酸揮發(fā)加快,鹽酸濃度減小 (4)2Cu2++S+2C+H2O2CuCl↓+S+2 (5)0.017 2 (6)100% 【解析】本題考查工藝流程分析,意在考查考生的綜合應(yīng)用能力。(1)依題意,純凈的氯化亞銅呈白色,產(chǎn)品呈淺黃色可能是在空氣中被氧化了。(2)加入固體B的目的是調(diào)節(jié)pH,除去鐵離子,而不消耗銅離子,固體B可以是氧化銅、氫氧化銅、碳酸銅、堿式碳酸銅,但不能是氫氧化鈉,因不容易控制氫氧化鈉加入量,可能導(dǎo)致生成氫氧化銅沉淀;也不能是銅粉,加入銅粉,將鐵離子轉(zhuǎn)化成亞鐵離子,仍然不能除去。(3)同溫度時,鹽酸濃度越大,固體A溶解速率越快;同濃度時,隨著溫度升高,鹽酸揮發(fā)速率加快,反應(yīng)物濃度減小,固體A的溶解速率減小。(4)由題意知,Na2SO3溶液與CuCl2溶液反應(yīng)時,得到CuCl沉淀,其中亞硫酸根離子被氧化成硫酸根離子,根據(jù)得失電子守恒、電荷守恒、元素守恒寫出相應(yīng)的離子方程式。(5)c(C)==molL-1=0.017 2 molL-1。(6)根據(jù)關(guān)系式:CuCl~Fe2+~Ce4+,則產(chǎn)品純度w(CuCl)=100%。 13．銀銅合金廣泛用于航空工業(yè)。從切割廢料中回收銀并制備銅化工產(chǎn)品的工藝如下： [注：Al(OH)3和Cu(OH)2開始分解的溫度分別為450 ℃和80 ℃] (1)電解精煉銀時，陰極反應(yīng)式為_________________________________。 濾渣A與稀硝酸反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體在空氣中迅速變?yōu)榧t棕色，該氣體變色的化學(xué)反應(yīng)方程式為_______________________________________________。 (2)固體混合物B的組成為________；在生成固體B的過程中，需控制NaOH的加入量。若NaOH過量，則因過量引起的反應(yīng)的離子方程式為_____________________________。 (3)完成煅燒過程中一個反應(yīng)的化學(xué)方程式： ________CuO＋________Al2O3________CuAlO2＋________。 (4)若銀銅合金中銅的質(zhì)量分數(shù)為63.5%，理論上5.0 kg廢料中的銅可完全轉(zhuǎn)化為________ mol CuAlO2，至少需要1.0 molL－1的Al2(SO4)3溶液________ L。 (5)CuSO4溶液也可用于制備膽礬，其基本操作是________________________、過濾、洗滌和干燥。 解析：(1)電解精煉銀時，陰極反應(yīng)式為Ag＋＋e－===Ag；氣體變色是因為發(fā)生反應(yīng)：2NO＋O2===2NO2。(2)NaOH與Al2(SO4)3、CuSO4反應(yīng)生成Al(OH)3、Cu(OH)2，由Al(OH)3和Cu(OH)2的分解溫度知，煮沸時Cu(OH)2分解，Al(OH)3則不分解，則固體混合物B含有CuO、Al(OH)3。若NaOH過量，Al(OH)3會轉(zhuǎn)化為NaAlO2。(3)反應(yīng)前CuO中銅元素＋2價，反應(yīng)后CuAlO2中銅元素＋1價，反應(yīng)過程中鋁元素的化合價不變，只有氧元素被氧化生成O2，根據(jù)得失電子數(shù)相等知，CuAlO2和O2的化學(xué)計量數(shù)之比為4∶1，配平后的化學(xué)方程式為4CuO＋2Al2O34CuAlO2＋O2↑。(4)生成CuAlO2的物質(zhì)的量為＝50 mol，至少需要Al2(SO4)3的物質(zhì)的量為25 mol，即至少需要1.0 molL－1的Al2(SO4)3溶液25 L。 (5)由CuSO4溶液制備膽礬需要的操作為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌和干燥。 答案：(1)Ag＋＋e－===Ag　2NO＋O2===2NO2(2)CuO、Al(OH)3　Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O (3)4　2　4　O2↑　(4)50　25　(5)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶