高考化学铜及其化合物推断题综合题及答案解析.docx
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1、高考化学铜及其化合物推断题综合题及答案解析一、铜及其化合物1 铜及其化合物向2n mln 0.2n mol?L1Na SO溶液中滴加0.2n mol?L1CuSO4溶23液,发现溶液变绿,继续滴加产生棕黄色沉淀,经检验,棕黄色沉淀中不含SO42 ,含有Cu、Cu2 和 SO2 。已知: Cu+ 稀硫酸2+2+I-23Cu+Cu , CuCuI (白色 )+I 。(1)用稀硫酸证实沉淀中含有 Cu的实验现象是 _。(2)向洗净的棕黄色沉淀中加入足量KI 溶液,产生白色沉淀,继续向上层清液中加入淀粉溶液并没有变蓝的现象出现,请结合离子反应方程式解释不变蓝的原因_。【答案】有暗红色不溶物生成I 2
2、SO32H 2O2ISO422H【解析】【分析】(1) Cu 在酸性条件下发生反应生成铜和铜离子,有暗红色不溶物生成;(2)加入淀粉溶液并没有变蓝的现象出现,说明碘单质被还原。【详解】(1) Cu在酸性条件下发生反应生成铜和铜离子,则用稀硫酸证实沉淀中含有Cu的实验现象是有暗红色不溶物生成;故答案为:有暗红色不溶物生成;(2)加入淀粉溶液并没有变蓝的现象出现,说明碘单质被还原,发生反应的离子方程式为I 2SO32H 2O2ISO422H。故答案为:I 2SO32H 2O2ISO422H。2Fe2O3 和 Cu2 O 都是红色粉末,常用作颜料。某校一化学实验小组通过实验来探究一红色粉末的成分,该
3、粉末可能是 Fe2O3、Cu2O 或二者混合物。探究过程如下:查阅资料: Cu2O 溶于稀硫酸生成 Cu42+2+2和 CuSO(Cu O+2H =Cu+Cu +H O),在空气中加热生成CuO。提出假设 假设1:红色粉末是 Fe2 3假设 2:红色粉末是22 3OCu O 假设3:红色粉末是 Fe O和 Cu2O 的混合物。设计探究实验取少量粉末放入足量稀硫酸中,在所得溶液中再滴加KSCN试剂。( 1)若假设 1 成立,则实验现象是 _。( 2)若固体粉末完全溶解无固体存在,滴加 KSCN试剂时溶液不变红,则证明原固体粉末是_ ,写出发生反应的离子方程式 (题目上已出现的可以不写 )_、 _
4、。【答案】固体完全溶解,溶液呈血红色Fe2 322 3+3+2OO和 Cu OFe O +6H =2Fe +3H3+2+2+2Fe +Cu=2Fe +Cu【分析】(1)Fe3+遇到 KSCN溶液呈红色;(2)若固体全部溶解,则一定存在 Fe2O3 和 Cu2O,根据物质的相关性质书写反应的有关离子方程式。【详解】(1)若假设 1 成立,则固体完全溶解,所得溶液中含有Fe3+,遇到 KSCN溶液呈红色;(2)固体全部溶解,则一定存在Fe2O3 和 Cu2O,因为 Cu2O 溶于硫酸生成 Cu 和 CuSO4,而H2SO4 不能溶解 Cu,所以混合物中必须有Fe2O3 存在,使其生成的 Fe3+溶
5、解产生的 Cu,涉及反应的有关离子方程式为Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2O、 Cu2O+2H+=Cu+Cu2+H2O、2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+。3 氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl 难溶于醇和水,可溶于氯离子浓度较大的体系,在潮湿空气中易水解氧化。以海绵铜(主要成分是Cu 和少量CuO)为原料,采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下:回答下列问题:(1)步骤 中得到的氧化产物是_,溶解温度应控制在6070 度,原因是_。(2)写出步骤 中主要反应的离子方程式_。(3)步骤 包括用 pH=2 的酸洗、水洗两步操作,酸洗采用的酸是_(写名称)
6、。( 4)上述工艺中,步骤 不能省略,理由是 _ 。( 5)步骤 、 、 、 都要进行固液分离。工业上常用的固液分离设备有_(填字母)A分馏塔B离心机C反应釜D框式压滤机(6)准确称取所制备的氯化亚铜样品m g,将其置于若两的FeCl3 溶液中,待样品完全溶解后,加入适量稀硫酸,用a mol/L的 K2Cr2O7 溶液滴定到终点,消耗 K2Cr2O7溶液 b mL,反应中 Cr2O72-被还原为 Cr3+,样品中CuCl 的质量分数为 _ 。【答案】 CuSO42+温度低溶解速度慢、温度过高铵盐分解2+32-或 Cu2Cu +SO+2Cl242-+2H+硫酸 醇洗有利加快去除 CuCl 表面水
7、分,防止其水解氧化)+H O=2CuCl +SOB、 D【解析】【分析】【详解】(1)海绵铜的主要成分是Cu 与 CuO,溶解所需试剂中有硝酸铵、水、硫酸,则Cu 被氧化为铜离子;在稀溶液中,硝酸根离子作氧化剂,硫酸没有氧化性,作酸性介质,因此Cu2+和 NH4+都会变成对应的硫酸盐。(2)步骤 反应后过滤,说明反应中有沉淀产生,则该沉淀为CuCl 沉淀,结合硫酸铵的回收,可知步骤2+2-2-+; 发生的离子反应为: 2Cu+SO3+2Cl +H2O=2CuCl +SO4+2H(3)盐酸中含有较多氯离子,可能溶解CuCl 沉淀,不合适;硝酸具有氧化性,会氧化CuCl 沉淀,不合适;三大强酸中只
8、有稀硫酸合适。( 4) CuCl 难溶于醇和水,潮湿空气中易水解氧化,而水与醇互溶,所以醇洗不能省略的原因是醇的沸点低,可加快去除 CuCl 表面水分,防止其水解氧化,也有利于后面的烘干步骤。(5)用于分离固体和液体的设备与实验室中的过滤的原理是相似的。A、分馏塔是用于分离互溶的液体的设备,错误;B、离心机可利用离心力的作用使液体中的固体沉降,达到固液分离的目的,正确;C、反应釜为发生反应的设备,错误;D、框式压滤机可以使物料中的水通过挤压而排出,达到固液分离的目的,正确,答案选BD;(6)根据题意,CuCl 与 K2Cr2O7 发生氧化还原反应,K2 Cr2O7 被还原为Cr3+,则 bmL
9、、 a-3-3mol/L K 2Cr2O7 溶液发生反应时,转移电子的物质的量是ab 10 23mol=6ab mol10 , +12+-3价 Cu 会被氧化为 Cu ,根据得失电子守恒,则CuCl 的物质的量是 6ab10 mol ,则样品中-3 100%=0.597ab/m。100%CuCl 的质量分数是 (6ab 10mol 99.5g/mol)/mg4 废旧印刷电路板是一种电子废弃物,其中铜的含量达到矿石中的几十倍。湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾,流程简图如下:回答下列问题:( 1)反应是将 Cu 转化为 Cu(
10、 NH3) 42+,反应中 H2O2 的作用是 _。写出操作的名称: _。( 2)反应 II 是铜氨溶液中的 Cu( NH3 ) 42+与有机物 RH 反应,写出该反应的离子方程式:_。操作用到的主要仪器名称为_,其目的是(填序号)_。a富集铜元素b使铜元素与水溶液中的物质分离(3)反应是有机溶液中的 CuR2与稀硫酸反应生成4和 _。若操作使用下图CuSO装置,图中存在的错误是 _。( 4)操作以石墨作电极电解 CuSO4 溶液。阴极析出铜,阳极产物是 _。操作由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是 _。(5)流程中有三次实现了试剂的循环使用,已用虚线标出两处,第三处的试剂是_。循环使用的 NH4C
11、l 在反应中的主要作用是 _。【答案】作氧化剂过滤 Cu( NH3)42+2RH=2NH4 +2NH32分液漏斗a bRH分液+CuR漏斗尖端未紧靠烧杯内壁、液体过多O2、H2SO4 加热浓缩冷却结晶过滤H2 SO4防止由于溶液中的 c(OH- )过高,生成Cu( OH) 2 沉淀【解析】【分析】【详解】( 1)废电路板中加入双氧水、氨气、氯化铵溶液,得到铜氨溶液和残渣,分离难溶性固体和溶液采用过滤的方法,所以操作为过滤。反应是将铜转化为铜氨溶液,铜元素的化合价升高,所以铜是还原剂,则双氧水为氧化剂,将铜氧化。(2)反应是铜氨溶液中的铜氨离子与有机物RH 反应,生成 CuR2,同时生成 NH4
12、+和NH3,方程式为: Cu( NH3) 42 +2RH=2NH4+2NH3 +CuR2。分液的目的是富集铜元素,使铜元素与水溶液中的物质分离,所以a b 正确。(3)反应是有机溶液中的CuR2 与稀硫酸反应相当于复分解反应,所以生成硫酸铜和RH。互不相溶的液体采用分液的方法,分液时分液漏斗下端要紧靠烧杯内壁,且分液漏斗内部不能盛放太多溶液。(4)以石墨为电极电解硫酸铜溶液时,阳极上氢氧根离子放电,阴极上铜离子放电,所以阳极上产生O2,同时有大量的氢离子生成,且硫酸根离子也向阳极移动在阳极积累,因此阳极产物还有硫酸,从溶液中获取晶体可通过加热浓缩、冷却结晶、过滤的方法。(5)电解硫酸铜溶液时得
13、到硫酸,在反应中用到的H2SO4,所以硫酸能循环使用。氯化铵电离出的铵根离子抑制一水合氨的电离,从而降低溶液的碱性,防止由于溶液中的c(OH- )过高,生成Cu( OH) 2 沉淀。5 硫酸铜是一种应用极其广泛的化工原料。以下是某工厂用含铁废铜为原料生产胆矾(CuSO4?5H2O)的生产流程示意图:胆矾和石膏( CaSO4?2H2O)在不同温度下的溶解度(g/100 g 水),见下表:温度()20406080100石膏0.320.260.150.110.07胆矾3244.661.883.8114(1) 浸“出 ”操作中生成硫酸铜的总化学方程式是_。(2)取样检验是为了确认 Fe3+是否除净。有
14、同学设计了以下两种方案,在实验室分别对所取样品按下列方案进行操作:方案一:取样于试管滴加 KSCN溶液;方案二:径向层析喷 KSCN溶液你认为上述两种方案设计更合理的是_;指出你认为不合理的方案存在的问题_;(3)操作(蒸发浓缩、趁热过滤)趁热过滤的目的是_;(4)操作具体方法是_ 、_ (填操作方法)、洗涤后干燥,对产品进行干燥宜在_(填 “较高 ”或“不太高 ”)温度下,判断产品已经干燥的操作是 _。(5)某实验小组模拟上述工业流程完成胆矾的制备,在整个实验过程中,使用的仪器除烧杯、酒精灯、玻璃棒、胶头滴管外,还有使用较频繁的玻璃仪器是_(填仪器名称)。(6)中学教材用胆矾而不用其它结晶水
15、合物(如:FeSO4?7H2O、硝酸盐的结晶水合物、Na SO ?10H O 等)来研究结晶水含量测定实验,其优点可能是_(填字母)242a胆矾较易得到,其它结晶水合物较难得到b胆矾较其它结晶水合物更易失去结晶水c胆矾失水后有较明显的特征即颜色变化d CuSO4不易分解,也不易与空气中物质反应【答案】 3Cu+2HNO3+3H2SO4=3CuSO4+2NO +4H2O方案二Cu2+的颜色对检验有干扰使CuSO4尽量溶解而石膏尽量析出冷却结晶过滤不太高重复干燥冷却后称量直到连续两次称量相差不超过 0.001 g(或恒重操作)漏斗c、 d【解析】【分析】含铁的废铜原料中加入稀硫酸和稀硝酸的混合溶液
16、,溶解后得到浸出液,在浸出液中主要含有 Cu2+、 Fe3+、 H+、 SO42-,加入石灰浆调节溶液pH,沉淀铁离子,过滤得到红褐色滤渣为氢氧化铁沉淀,依据石膏和蓝矾的溶解度,控制100C,滤液中析出石膏,滤液中主要为硫酸铜,通过加热蒸发浓缩,冷却结晶,过滤、洗涤,干燥得到硫酸铜晶体,据此分析解答。【详解】(1)由于硫酸的存在,且酸过量,硝酸全起氧化剂作用,酸为稀溶液,生成硫酸铜、NO、水,反应方程式为3Cu+2HNO3+3H2 SO4=3CuSO4+2NO +4H2O,故答案为:3Cu+2HNO +3H SO =3CuSO+2NO +4H2O;3244(2)方案一:取样于试管滴加 KSCN
17、溶液,由于溶液中含有蓝色的铜离子会对现象有干扰,不能检验铁离子的存在;方案二:径向层析喷 KSCN溶液,纸上层析是利用混合物中各组分在固定相和流动相中的溶解度不同而达到分离的目的,不但可以分辨出铁离子还能辨别出含有铜离子,故答案为:方案二;取样于试管 滴加 KSCN溶液,由于溶液中含有蓝色的铜离子会对现象干扰,不能检验铁离子的存在,故答案为:Cu2+的颜色对检验有干扰;(3)由表中溶解度可知,胆矾的溶解度随温度升高增大,而石膏的溶解度随温度升高降低,所以应控制在较高的温度,因此操作中趁热过滤可以使CuSO4 尽量溶解而石膏尽量析出,故答案为:使 CuSO尽量溶解而石膏尽量析出;4(4)从溶液中
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