高考化学压轴题专题复习铜及其化合物推断题的综合及详细答案Word格式文档下载.docx
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(3)根据以上分析,反应①为Cu与浓硫酸在加热条件下发生反应生成硫酸铜、二氧化硫和水,则反应的化学方程式Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O,
Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O;
(4)根据以上分析,反应③为氯化亚铜和氯化铁溶液发生的氧化还原反应,反应的离子方程式为:
CuCl+Fe3+=Fe2++Cu2++Cl-,
CuCl+Fe3+=Fe2++Cu2++Cl-。
2.由Fe2O3、Fe、CuO、C、Al中的几种物质组成的混合粉末,取样进行下列实验(部分产物略去):
(1)取少量溶液X,加入过量的NaOH溶液,有沉淀生成。
取上层清液,通入CO2,无明显变化,说明样品中不含有的物质是(填化学式)________________。
(2)Z为一种或两种气体:
①若Z只为一种气体,试剂a为饱和NaHCO3溶液,则反应Ⅰ中能同时生成两种气体的化学方程式是_____________________________。
②若Z为两种气体的混合物,试剂a为适量的水,则Z中两种气体的化学式是______。
(3)向Y中通入过量的Cl2,并不断搅拌,充分反应后,溶液中的阳离子是(填写离子符号)________________。
(4)取Y中的溶液,调节pH约为7,加入淀粉KI和H2O2,溶液呈蓝色并有红褐色沉淀生成。
当消耗2molI-时,共转移3mol电子,该反应的离子方程式是_______________。
(5)另取原样品,加入足量稀硫酸充分反应,若溶液中一定不会产生Y中的红色固体,则原样品中所有可能存在的物质组合是(各组合中物质用化学式表示)_________________。
【答案】AlC+2H2SO4(浓)
CO2↑+2SO2↑+2H2ONOCO2Cu2+Fe3+H+2Fe2++3H2O2+4I-
2Fe(OH)3↓+2I2CuO、C;
CuO、C、Fe2O3
(1)根据金属铝可以和酸反应生成可溶性的铝盐,该铝盐可以和过量氢氧化钠反应生成偏铝酸盐,此盐可以和二氧化碳反应;
(2)①二氧化硫可以和饱和碳酸氢钠反应生成二氧化碳;
②一氧化氮不溶于水而二氧化碳能溶于水中;
(3)氯气能将亚铁离子氧化为三价铁离子;
(4)双氧水具有氧化性,能将还原性的离子碘离子、亚铁离子氧化;
(5)原样品中加足量稀硫酸,Y溶液中不出现红色固体,则原样品中不存在铁和铝。
(1)金属铝可以和酸反应生成可溶性的铝盐,该铝盐可以和过量氢氧化钠反应生成偏铝酸盐,偏铝酸盐中通入二氧化碳反应可以获得氢氧化铝,故样品中不含有金属铝,
故答案为Al;
(2)①二氧化硫可以和饱和碳酸氢钠反应生成二氧化碳,所以反应Ⅰ获得的是二氧化硫和二氧化碳的混合气体,Z是二氧化碳,即C+2H2SO4(浓)
CO2↑+2SO2↑+2H2O,
故答案为C+2H2SO4(浓)
CO2↑+2SO2↑+2H2O;
②二氧化氮可以和水反应生成一氧化氮气体,所以反应Ⅰ是焦炭和浓硝酸的反应,Z中两种气体是NO、CO2,故答案为NO、CO2;
(3)Fe2O3、Fe、CuO、C均可以和浓酸反应,除了生成气体以外还有Cu2+、Fe2+、Fe3+、H+,通入过量的Cl2,并不断搅拌,充分反应后,氯气能将亚铁离子氧化为三价铁离子,此时存在的离子有Cu2+、Fe3+、H+,故答案为Cu2+、Fe3+、H+;
(4)氯化亚铁溶液中加淀粉碘化钾和H2O2时,双氧水具有氧化性,能将还原性的离子碘离子、亚铁离子氧化,原理方程式为:
2Fe2++4I-+3H2O2=2Fe(OH)3↓+2I2,故答案为2Fe2++4I-+3H2O2=2Fe(OH)3↓+2I2;
(5)原样品中加足量稀硫酸,Y溶液中不出现红色固体,则原样品中不存在铁和铝,故其可能组合为:
CuO和C或CuO、C和Fe2O3,故答案为CuO和C或CuO、C和Fe2O3。
3.(11分)A、B、C、D均为中学化学所学的常见物质,且均含有同一种元素,它们之间的转化关系如图所示(反应条件及其他产物已略去):
请填写下列空白:
(1)若A为气体单质,则A为,D→B的离子方程式为
(2)若A为固体单质,则A为,A主要用于制造(任写两种)
(3)若A为气体化合物,其水溶液能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,则实验室制取A的化学方程式为。
(4)若A为气体化合物,其水溶液能使湿润的蓝色石蕊试纸变红,则A为,A与B反应的化学方程式为。
【答案】
(11分)
(1)N23Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O(3分)
(2)S火药、硫酸(合理即给分)(3分)
(3)Ca(OH)2+2NH4Cl
2NH3↑+CaCl2+2H2O(2分)
(4)H2S2H2S+SO2=3S↓+2H2O(3分)
A、B、C、D均为中学化学所学的常见物质,且均含有同一种元素,
(1)若A为气体单质,由A+O2→B,B+O2→C可以知道,A为N2,B为NO,C为NO2,由A+O2→B,B+O2→C可以知道,D为HNO3,验证符合转化关系;
(2)若A为固体单质,由A+O2→B,B+O2→C可以知道,A为S,B为SO2,C为SO3,由C+H2O→D,D+Cu→B可以知道,D为H2SO4,验证符合转化关系;
(3)若A为气体化合物,其水溶液能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,A为碱性气体,A为NH3,B为NO,C为NO2,由C+H2O→D,D+Cu→B可以知道,D为HNO3,验证符合转化关系;
(4)若A为气体化合物,其水溶液能使湿润的蓝色石蕊试纸变红,A为酸性气体,由A+O2→B,B+O2→C可以知道,A为H2S,B为SO2,C为SO3,由C+H2O→D,D+Cu→B可以知道,D为H2SO4,验证符合转化关系。
(1)若A为气体单质,由A+O2→B,B+O2→C可以知道,A为N2,B为NO,C为NO2,由A+O2→B,B+O2→C可以知道,D为HNO3,D→B是铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、NO、水,反应离子方程式为:
3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O;
因此,本题正确答案是:
N2;
3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O;
(2)若A为固体单质,由A+O2→B,B+O2→C可以知道,A为S,B为SO2,C为SO3,由C+H2O→D,D+Cu→B可以知道,D为H2SO4,硫主要用于制造火药、硫酸等;
S,火药、硫酸;
(3)若A为气体化合物,其水溶液能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,A为碱性气体,A为NH3,B为NO,C为NO2,由C+H2O→D,D+Cu→B可以知道,D为HNO3,实验室制取NH3的方程式为:
Ca(OH)2+2NH4Cl
2NH3↑+CaCl2+2H2O;
(4)若A为气体化合物,其水溶液能使湿润的蓝色石蕊试纸变红,A为酸性气体,由A+O2→B,B+O2→C可以知道,A为H2S,B为SO2,C为SO3,由C+H2O→D,D+Cu→B可以知道,D为H2SO4,H2S与SO2反应生成S与水,反应方程式为:
2H2S+SO2=3S↓+2H2O;
H2S,2H2S+SO2=3S↓+2H2O。
4.化学反应多姿多彩,其中的颜色多种多样,试根据图中框图,按要求填写下列问题
(1)A的名称是______________,B的化学式是_________。
(2)反应①的化学方程式________________________;
反应②的离子方程式_____________________________;
B和氯气的化学方程式____________________________。
(1)氧化铁;
Fe
(2)Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2;
Fe+Cu2+=Cu+Fe2+;
2Fe+3Cl2
2FeCl3
试题分析:
红棕色粉末A为氧化铁,在高温下被一氧化碳还原,生成黑色粉末B为铁,与蓝色溶液反应生成红色固体C为铜,铁与盐酸反应生成浅绿色溶液为氯化亚铁。
(1)根据上述分析,A是氧化铁,B是铁,故答案为氧化铁;
Fe;
(2)反应①的化学方程式为Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2,故答案为Fe2O3+3CO
反应②的离子方程式为Fe+Cu2+=Cu+Fe2+,故答案为Fe+Cu2+=Cu+Fe2+;
B和氯气的化学方程式为2Fe+3Cl2
2FeCl3,故答案为2Fe+3Cl2
2FeCl3。
考点:
考查了无机推断的相关知识。
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/100g水),见下表:
温度(℃)
20
40
60
80
100
石膏
0.32
0.26
0.15
0.11
0.07
胆矾
32
44.6
61.8
83.8
114
(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
①你认为上述两种方案设计更合理的是__________;
②指出你认为不合理的方案存在的问题_____________________________;
(3)操作Ⅰ(蒸发浓缩、趁热过滤)趁热过滤的目的是_________________;
(4)操作Ⅱ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合物(如:
FeSO4•7H2O、硝酸盐的结晶水合物、Na2SO4•10H2O等)来研究结晶水含量测定实验,其优点可能是_________(填字母)
a.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0.001g(或恒重操作)漏斗c、d
含铁的废铜原料中加入稀硫酸和稀硝酸的混合溶液,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100°
C,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。
(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+3H2SO4=3CuSO4+2NO↑+4H2O,故答案为:
3Cu+2HNO3+3H2SO4=3CuSO4+2NO↑+4H2O;
(2)①方案一:
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有干扰,不能检验铁离子的存在;
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;
②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Ⅰ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CuSO4尽量溶解而石膏尽量析出;
(4)从溶液中分离出硫酸铜晶体应为将热溶液冷却结晶、过滤、洗涤、干燥;
硫酸铜晶体受热容易分解,因此干燥时温度不宜太高,当重复干燥冷却后称量直到连续两次称量相差不超过0.001g,说明产品已经干燥,故答案为:
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0.001g;
(5)在整个实验过程中,除了滴加容易,蒸发浓缩、还有过滤操作,因此使用的仪器除烧杯、酒精灯、玻璃棒、胶头滴管外,还有使用较频繁的玻璃仪器是漏斗,故答案为:
漏斗;
(6)a、演示实验中选择试剂主要考虑操作是否简单,现象是否明显,性质是否稳定等方面,不是因为胆矾较易得到,其它结晶水合物较难得到,故a错误;
b、加热含有结晶水的晶体,一般都容易失去结晶水,所以选用胆矾的原因不是胆矾较其它结晶水合物更易失去结晶水,故b错误;
c、硫酸铜是无色晶体,含有结晶水的硫酸铜是蓝色固体,所以胆矾失水后有较明显的颜色变化,便于观察,而Na2SO4•10H2O加热前后颜色没有变化,故c正确;
d、硫酸铜比较稳定,不容易被氧化,便于通过质量差计算结晶水的质量,而硫酸亚铁在空气中容易被氧化,影响测量结晶水含量,故d正确;
故答案为:
cd。
【点睛】
本题的易错点和难点为
(1)中方程式的书写,要注意流程图中的浸出液中没有硝酸根离子,说明硝酸根离子完全反应,同时溶液为稀溶液。
6.氯化亚铜是一种重要的化工产品,常用作有机合成催化剂,还可用于颜料、防腐等工业,它不溶于H2SO4、HNO3和醇,微溶于水,可溶于浓盐酸和氨水,在潮湿空气中易水解氧化成绿色的碱式氯化铜[Cu2(OH)3Cl]。
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:
(1)写出溶解过程中发生的氧化还原反应的离子方程式:
_________
(2)还原过程中发生的主要反应的离子方程式:
_________。
(3)析出的CuCl晶体水洗后要立即用无水乙醇洗涤,在真空干燥机内于70℃干燥2h,冷却密封包装。
70℃真空干燥、密封包装的原因是__________。
(4)写出氯化亚铜在空气中被氧化的化学方程式________
(5)如图是各反应物在最佳配比条件下,反应温度对CuCl产率影响.由图可知,溶液温度控制在60℃时,CuCl产率能达到94%,当温度高于65℃时,CuCl产率会下降,其原因可能是___。
(6)以碳棒为电极电解CuCl2溶液也可得到CuCl,写出电解时阴极上发生的电极反应式:
____
【答案】3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O=2CuCl↓+SO42-+2H+加快乙醇和水的挥发,防止CuCl在潮湿的空气中水解氧化4CuCl+O2+4H2O=2Cu2(OH)3Cl+2HCl温度过高,一是促进了CuCl的水解,二是促进了CuCl与空气中氧气发生反应Cu2++e-+Cl-=CuCl↓
(1)Cu与NO3-在酸性条件下发生氧化还原反应生成Cu2+、NO气体和水;
(2)SO32-和Cu2+之间可以发生氧化还原反应生成氯化亚铜沉淀;
(3)乙醇和水易挥发,CuCl具有还原性,可以被空气氧化;
(4)由题给信息可知,CuCl在潮湿空气中易水解氧化成绿色的碱式氯化铜[Cu2(OH)3Cl];
(5)因在60℃时CuCl产率最大,根据信息可知,随温度升高,促进了CuCl的水解,CuCl被氧化的速度加快;
(6)电解时,阴极上Cu2+得电子发生还原反应。
(1)溶解过程中,Cu与NO3-在酸性条件下发生氧化还原反应,离子方程式为:
3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O,
故答案为3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O;
(2)还原过程中,溶液中的Cu2+被还原为CuCl,离子方程式为:
2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O=2CuCl↓+SO42-+2H+,
故答案为2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O=2CuCl↓+SO42-+2H+;
(3)真空干燥可以加快乙醇和水的挥发,密封包装可以防止CuCl在潮湿空气中水解、氧化,
故答案为加快乙醇和水的挥发,防止CuCl在潮湿的空气中水解氧化;
(4)由题给信息可知,CuCl在潮湿空气中易水解氧化成绿色的碱式氯化铜[Cu2(OH)3Cl],根据得失电子守恒及原子守恒写出生成物并配平,化学方程式为:
4CuCl+O2+4H2O=2Cu2(OH)3Cl+2HCl,
故答案为4CuCl+O2+4H2O=2Cu2(OH)3Cl+2HCl;
(5)因在60℃时CuCl产率最大,根据信息可知,随温度升高,促进了CuCl的水解,CuCl被氧化的速度加快,
故答案为温度过高,一是促进了CuCl的水解,二是促进了CuCl与空气中氧气发生反应;
(6)电解时,阴极上Cu2+得电子,电极反应式为:
Cu2++e-+Cl-=CuCl↓,
故答案为Cu2++e-+Cl-=CuCl↓。
本题以实验形式考查金属铜以及化合物的性质,要求学生具有分析和解决问题的能力,注意知识的迁移和应用是解题的关键,注意得失电子守恒方法的熟练使用。
7.纳米铜是一种性能优异的超导材料,以辉铜矿(主要成分为Cu2S)为原料制备纳米铜粉的工艺流程如图所示:
(1)用黄铜矿(主要成分为CuFeS2)、废铜渣和稀硫酸共同作用可获得较纯净的Cu2S,其原理如图所示,该反应的离子方程式为______。
(2)从辉铜矿中浸取铜元素时,可用FeCl3溶液作浸取剂。
①反应:
Cu2S+4FeCl3=2CuCl2+4FeCl2+S,每生成1molCuCl2,反应中转移电子的物质的量为______;
浸取时,在有氧环境下可维持Fe3+较高浓度,有关反应的离子方程式为______。
②浸取过程中加入洗涤剂溶解硫时,铜元素浸取率的变化如图所示,未洗硫时铜元素浸取率较低,其原因是______。
(3)“萃取”时,两种金属离子萃取率与pH的关系如图所示。
当pH>1.7时,pH越大,金属离子萃取率越低,其中Fe3+萃取率降低的原因是______。
(4)用“反萃取”得到的CuSO4溶液制备纳米铜粉时,该反应中还原产物与氧化产物的质量之比为______
(5)在萃取后的“水相”中加入适量氨水,静置,再经过滤、_____、干燥、_____等操作可得到Fe2O3产品。
【答案】CuFeS2+Cu+2H+=2CuS+Fe2++H2S↑2mol4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O生成的硫覆盖在Cu2S表面,阻碍浸取Fe3+水解程度随pH的升高而增大32:
7洗涤煅烧(或灼烧)
辉铜矿(主要成分为Cu2S)用FeCl3溶液作浸取剂发生反应Cu2S+4FeCl3=2CuCl2+4FeCl2+S,过滤得到氯化铜、氯化亚铁,加入萃取剂萃取,在萃取后的“水相”中加入适量氨水可制取铁红和硫酸铵;
用“反萃取”得到的CuSO4溶液,调节溶液pH,在碱性条件下,Cu2+与N2H4反应生成氮气和铜,从而获得纳米铜粉,据此解答。
(1)根据图示,用黄铜矿(主要成分为CuFeS2)、废铜渣和稀硫酸共同作用可获得较纯净的Cu2S,同时生成Fe2+和H2S,反应的离子方程式为:
CuFeS2+Cu+2H+=Cu2S+Fe2++H2S↑,
CuFeS2+Cu+2H+=Cu2S+Fe2++H2S↑;
(2)①反应Cu2S+4FeCl3=2CuCl2+4FeCl2+S,反应中,FeCl3中Fe元素的化合价由+3价降低为+2价,Cu2S中Cu元素的化合价由+1价升高为+2价,硫元素的化合价由-2价升高为0价,化合价升高数=化合价降低数=转移电子数=4,每生成1molCuCl2,反应中转移电子的物质的量为2mol,浸取时,在有氧环境下亚铁离子被氧化,生成铁离子,反应的离子方程式为:
4Fe2++4H++O2=4Fe3++2H2O,
2mol;
4Fe2++4H++O2=4Fe3++2H2O;
②浸取过程中,由于生成的硫覆盖在Cu2S表面,阻碍浸取,则洗涤硫和未洗去硫相比较,未洗涤硫时铜的浸取率偏低,
生成的硫覆盖在Cu2S表面,阻碍浸取;
(3)由于Fe3+的水解程度随着pH的升高而增大,当pH>1.7时,pH越大,金属离子萃取率越低,
Fe3+的水解程度随着pH的升高而增大;
(4)在碱性条件下,Cu2+与N2H4反应生成氮气和铜,反应为:
2Cu2++N2H4+4OH-=2Cu+N2↑+4H2O,反应中还原产物为Cu,氧化产物为N2,质量之比为(2×
64):
28=32:
7,
32:
7;
(5)萃取后的“水相”中含有铁离子,加入氨水,反应生成氢氧化铁沉淀,煅烧可得到,方法为:
在萃取后的“水相”中加入适量氨水,静置,过滤,洗涤,干燥,煅烧可得到Fe2O3产品,
洗涤;
煅烧(或灼烧)。
8.信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。
某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后,得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量
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