备战高考化学铜及其化合物推断题的综合压轴题专题复习及详细答案Word文件下载.docx
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(2)反应①为硫化亚铜与氧气在高温下发生氧化还原反应生成氧化铜和二氧化硫,反应的化学方程式为Cu2S+2O2
2CuO+SO2,故答案为:
Cu2S+2O2
2CuO+SO2;
(3)反应③为氯化铁溶液与二氧化硫发生氧化还原反应生成硫酸、盐酸和氯化亚铁,反应的离子方程式为SO2+2Fe3++2H2O=2Fe2++SO42-+4H+,故答案为:
SO2+2Fe3++2H2O=2Fe2++SO42-+4H+;
(4)E为硫酸、氯化亚铁、盐酸和氯化铁的混合液,因溶液中含有的氯离子能与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应,使酸性高锰酸钾溶液褪色,会干扰亚铁离子检验,所以检验亚铁离子应选用铁氰化钾溶液,具体操作为取少量溶液E于试管中,加入铁氰化钾溶液,若生成蓝色沉淀,说明含有Fe2+,故答案为:
取少量溶液E于试管中,加入铁氰化钾溶液,若生成蓝色沉淀,说明含有Fe2+。
【点睛】
E溶液中含有的氯离子能与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应,使酸性高锰酸钾溶液褪色,会干扰亚铁离子检验是易错点。
2.下列有关物质的转化关系如图所示(部分反应条件己路去)。
A是紫红色的金属单质,B为强酸,E在常温下为无色液体,D、F、G为气体。
请回答下列问题:
(1)G的化学式为___,实验室中试剂B应保存在___中。
(2)写出反应①的化学方程式:
___,反应中B体现的性质为___。
(3)写出反应②的离了方程式:
___,实验室中F可用___法收集。
【答案】O2棕色试剂瓶Cu+4HNO3(浓)═Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O强氧化性、酸性3NO2+H2O=2H++2NO3-+NO排水
A是紫红色的金属单质,则A为Cu,B为强酸,且与Cu反应生成C、D、E,而E在常温下为无色液体,可知B为硝酸或硫酸,而D能与E反应生成B与F,且D、F为气体,可推知B为浓硝酸、C为
、D为
、E为
、F为NO,硝酸在光照条件下分解生成的气体G为
。
(1)由分析可知,G的化学式为:
O2.B为浓硝酸,实验室中试剂B应保存在:
棕色试剂瓶中,故答案为:
O2;
棕色试剂瓶;
(2)反应①的化学方程式:
Cu+4HNO3(浓)═Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,反应中硝酸体现的性质为:
强氧化性、酸性,故答案为:
Cu+4HNO3(浓)═Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O;
强氧化性、酸性;
(3)反应②的离了方程式:
3NO2+H2O═2H++2NO3﹣+NO,实验室中F(NO)可用排水法收集,
故答案为:
3NO2+H2O═2H++2NO3﹣+NO;
排水。
3.我国很早就使用青铜器,由于时间久远,其表面有一层“绿锈”,“绿锈”俗称“铜绿”,是铜和空气中的水蒸气、CO2、O2作用产生的,化学式为[Cu2(OH)2CO3],“铜绿”能跟酸反应生成铜盐、CO2和H2O。
某同学利用以下反应实现了“铜→铜绿→……→铜”的转化。
(1)从物质分类标准看,“铜绿”属于___(填字母)。
A.酸B.碱C.盐D.氧化物
(2)请写出铜绿与盐酸反应的离子方程式:
___。
(3)上述转化过程中属于氧化还原反应的是___(填序号)
(4)铜绿在受热时可直接分解生成物质B、CO2和水,其分解的化学方程式为___。
【答案】CCu2(OH)2CO3+4H+=2Cu2++CO2↑+3H2O①⑤Cu2(OH)2CO3
2CuO+CO2↑+H2O
(1)、Cu2(OH)2CO3中含有金属阳离子和酸根离子,属于盐类,故选择C;
(2)、铜绿与盐酸反应的离子方程式:
Cu2(OH)2CO3+4H+=2Cu2++CO2↑+3H2O;
(3)、反应①中铜元素从0价升高为+2价,反应⑤中铜元素从+2价降低为0价,其他反应元素化合价无变化,因此,上述转化过程中属于氧化还原反应的是①⑤,
故答案为①⑤;
(4)、铜绿受热分解生成氧化铜、二氧化碳和水,化学方程式为:
Cu2(OH)2CO3
2CuO+CO2↑+H2O。
4.已知两种常见金属A(地壳中含量第二的金属)、B(红色金属)分别与两种酸X、Y发生反应,其转化关系如图所示,其中D为红棕色气体。
回答以下问题:
(1)反应③的离子反应方程式为___;
(2)6.4gB与过量X溶液(8mol/L、60mL)充分反应后,生成的还原产物有C、D,反应后溶液中所含X为nmol,此时溶液中所含X的阴离子的物质的量为___mol。
(3)常温下A与Y的稀溶液能发生反应生成盐W,关于固体W的转化关系如图所示(无关物质已略去)。
其中N是红棕色的化合物。
①M由两种化合物组成,其中含有F;
将M通入BaCl2溶液,实验现象是___。
②若经反应I得到16g固体N,产生的气体M恰好被0.3L1mol·
L-1NaOH溶液完全吸收得溶液1,则反应Ⅳ中发生反应的离子方程式是____。
【答案】SO2+NO2+H2O=2H++SO42-+NOn+0.2产生白色沉淀2Fe3++HSO3-+H2O=2Fe2++SO42-+3H+
常见金属A为地壳中含量第二的金属,确定为Fe、B为红色金属确定为Cu,根据D为红棕色气体,确定D为NO2,C为NO,X为HNO3;
B为Cu,铜可以与浓硫酸反应生成硫酸铜,二氧化硫和水;
生成的二氧化硫有还原性,可以与NO2反应生成硫酸和硝酸,确定B为Cu,Y为硫酸,F为SO2,G为CuSO4;
(3)A(Fe)与Y(硫酸)的稀溶液反应生成硫酸亚铁和氢气,确定W为FeSO4,2FeSO4
Fe2O3+SO2↑+SO3↑,气体M为SO2和SO3的混合物,M与NaOH反应生成盐和水,N为Fe2O3,与稀硫酸反应生成硫酸铁和水。
Fe3+具有氧化性和+4价硫元素具有还原性,可以发生氧化还原反应生成硫酸亚铁,据此分析。
(1)根据以上分析可知,反应③为SO2、NO2和水的反应,根据得失电子数相等和原子守恒配平,得离子反应方程式为SO2+NO2+H2O=2H++SO42-+NO;
答案:
SO2+NO2+H2O=2H++SO42-+NO
(2)6.4gB与过量X溶液(HNO3)充分反应后,生成的还原产物有NO2、NO,反应后溶液中所含HNO3为nmol,溶液中所含N
的物质的量为:
n(N
)=n(Cu2+)×
2+n=
+n=n+0.2mol;
n+0.2
(3)①将M(SO2、SO3)通入BaCl2溶液,发生反应SO3+H2O+BaCl2=BaSO4↓+2HCl,有白色沉淀生成;
产生白色沉淀
②反应Ⅰ:
2FeSO4
Fe2O3+SO2↑+SO3↑;
反应ⅢFe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O;
根据固体M(Fe2O3)的量计算出SO2和SO3的物质的量。
Fe2O3+SO2↑+SO3↑
160g1mol1mol
1.6g0.01mol0.01mol
反应ⅡSO3+2NaOH=Na2SO4+H2O
1mol2mol1mol
0.01mol0.02mol0.01mol
SO2+NaOH=NaHSO3
1mol1mol1mol
0.01mol0.01mol0.01mol
溶液1为Na2SO4和NaHSO3的混合物;
反应Ⅳ:
硫酸铁具有氧化性,亚硫酸氢钠具有还原性,根据得失电子数相等和原子守恒得出离子方程式2Fe3++HSO3-+H2O=2Fe2++SO42-+3H+;
2Fe3++HSO3-+H2O=2Fe2++SO42-+3H+
5.由两种元素组成的矿物A,测定A的组成及制取化合物D的流程如下:
(1)A的化学式为________________________。
(2)写出②的化学方程式:
__________________。
_________________________________________。
【答案】Cu2S(2分)4CuO
2Cu2O+O2↑SO2+2Fe3++2H2O=2Fe2++SO42-+4H
试题分析:
通过矿物A组成测定,考查化学方程式、离子方程式的书写,考查考生实验综合分析能力和化学计算能力。
解析:
(1)砖红色物质D是Cu2O,所以黑色B为CuO,A中含有Cu元素。
白色沉淀F是BaSO4,E是FeSO4,气体C是SO2,则A中含有S元素。
所以A为CuS。
正确答案:
CuS。
(2)CuO高温分解生成Cu2O和O2,反应方程式为4CuO
2Cu2O+O2↑。
4CuO
(3)SO2能够被Fe3+氧化生成SO42-、Fe2+,即SO2+Fe3+→SO42-+Fe2+,配平得SO2+2Fe3++2H2O=2Fe2++SO42-+4H+。
SO2+2Fe3++2H2O=2Fe2++SO42-+4H+。
点睛:
氧化还原反应的配平,首先配平氧化还原反应过程中的得失电子,以本题(3)为例,S元素升高2价,Fe元素降低1价,所以SO2系数为1,Fe3+系数为2,根据质量守恒产物SO42-系数为1,Fe2+系数为2,即SO2+2Fe3+→2Fe2++SO42-。
再配平离子电荷,需要在反应物中增加4个单位负电荷,或是在产物中增加4个单位正电荷,结合SO2、Fe3+溶液的酸性,应当在产物中增加4个H+,得SO2+2Fe3+→2Fe2++SO42-+4H+。
再由质量守恒配平得SO2+2Fe3++2H2O=2Fe2++SO42-+4H+。
6.A、B、C、D、X均为中学化学常见的物质。
它们之间存在如下图所示转化关系(图中反应条件略去)填写下列空白:
(1)若A为两性氢氧化物,B为NaOH溶液,写出反应A+B→C+D的离子方程式_________,并写出偏铝酸钠溶液中通入过量二氧化碳的离子方程式________________________
(2)若A为金属单质,B、C、D都是化合物,A与B发生的反应常用于刻制印刷电路板,该反应的离子方程式__________________。
【答案】Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2OAlO2-+2H2O+CO2=Al(OH)3↓+HCO3-2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+
【解析】考查无机推断,
(1)A为两性氢氧化物,即A为Al(OH)3,B为NaOH,A和B反应的离子反应方程式为Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O,碳酸的酸性强于偏铝酸,因此偏铝酸钠溶液中通入过量的CO2,其离子反应方程式为AlO2-+2H2O+CO2=Al(OH)3↓+HCO3-;
(2)A与B反应常用于刻制印刷电路板,即离子反应方程式为Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+。
7.Ag2O—Zn纽扣电池的固体拆解物中含Ag2O、Ag、Zn、Cu、石墨等物质,从中可提取金属银。
如图是简要生产流程。
(1)固体拆解物需先粉碎的目的是___。
(2)浸渣的主要成分是___。
(3)以上流程中可循环使用的物质是___,除此之外,你认为通过对___(填流程图中的物质代号)的回收处理,还有可能实现___(填化学式)的循环利用。
(4)加入Cu之前若溶液的酸性太强,需适当调节溶液的pH,原因是___(用离子方程式表示).
(5)有人在实验室中利用如下方案回收银:
已知:
Ag++2NH3
[Ag(NH3)2]+K稳=1.7×
107;
Ksp(AgCl)=1.8×
10-10
写出AgCl(s)与NH3反应的离子方程式___,该反应的平衡常数K=___。
(6)上述两种回收方案中都用到了试剂X,X是___。
A.稀硫酸B.稀硝酸C.CuSO4溶液
(7)两种方案回收的银均为粗品,若得到纯度更高的银,可以电解精炼。
若电流强度为yA,1小时后,得到Ag___g(列出计算式,已知1个电子所带电量为1.6×
10-19C,阿伏伽德罗常数的值用NA表示)。
【答案】增加酸浸速率,提高浸取率石墨Cu滤液Ⅱ、ⅢZn
AgCl+2NH3
[Ag(NH3)2]++Cl-3.06×
10-3A
(1)粉碎是为了更好的酸浸,所以目的是增大接触面积,加快酸浸速率,
增加酸浸速率,提高浸取率;
(2)石墨不与稀硝酸反应,故滤渣为石墨,
石墨;
(3)根据流程图知,固体混合物中含铜,回收可参与循环利用,而滤液Ⅱ、Ⅲ中均含有Zn2+,可回收加以循环利用,
Cu;
滤液Ⅱ、Ⅲ;
Zn;
(4)加入Cu之前,若酸性太强,Cu与稀硝酸发生氧化还原反应,反应的离子方程式为
,
(5)由信息可得,AgCl溶于NH3的离子方程式为AgCl+2NH3
[Ag(NH3)2]++Cl-;
该反应的平衡常数为
=
=K稳×
Ksp=1.7×
107×
1.8×
10-10=3.06×
10-3,
AgCl+2NH3
3.06×
10-3;
(6)第一种回收方法中,固体混合物与X反应后,生成物中有铜,在固体混合物中含Zn和Cu,要回收Cu,可利用稀硫酸和CuSO4溶液,而第二种方法中,在固体混合物中含Zn和Ag,若要除去Zn,则只能利用稀硫酸,故符合题意的为A,
A;
(7)1h=3600s,Q=It=y×
3600,根据题意回收的Ag的质量=
g,
8.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)4-nCln],随着环境酸度的改变n随之改变。
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)过滤用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、________。
(2)还原过程中发生的主要反应的离子方程式:
__________,若将(NH4)2SO3换成铁粉也可得到CuCl,写出离子方程式___________。
(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。
真空干燥、密封包装的原因是:
______________________________。
(4)随着PH值减小[Cu2(OH)4-nCln]中Cu%________。
(填字母)
A.增大B.不变C.不能确定D.减小
(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,从生成物的角度分析,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】漏斗2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O=2CuCl↓+SO42-+2H+Cu2++2Cl-+Fe=2CuCl↓+Fe2+防止CuCl在潮湿的空气中水解氧化D温度过高,促进了CuCl的水解(或温度过高,促进了CuCl与空气中氧气反应)Cu2++e-+Cl-=CuCl↓
酸性条件下硝酸根离子具有氧化性,可氧化海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)生成硫酸铜,过滤后在滤液中加入亚硫酸铵发生氧化还原反应生成CuCl,发生2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O=2CuCl↓+SO42-+2H+,经硫酸酸洗,水洗后再用乙醇洗涤,烘干得到氯化亚铜。
(1)过滤时用到的仪器漏斗、烧杯、玻璃棒;
(2)还原过程中硫酸铜与亚硫酸铵、氯化铵和水反应生成氯化亚铜沉淀和硫酸铵、硫酸,离子方程式为2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O=2CuCl↓+SO42-+2H+;
若换为Fe时,铜离子与铁、氯离子反应生成亚铁离子和氯化亚铜,离子方程式为Cu2++2Cl-+Fe=2CuCl↓+Fe2+;
(3)氯化亚铜在潮湿空气中易水解氧化成绿色的碱式氯化铜,真空干燥、密封包装可防止CuCl在潮湿的空气中水解氧化;
(4)随着pH值减小,溶液中c(H+)增大,则[Cu2(OH)4-nCln]中OH-的量逐渐减小,则Cl-的量增大,摩尔质量增大,则Cu的百分含量减小,答案为D;
(5)温度过高时,CuCl与空气中的氧气反应,或促进了CuCl的水解,导致CuCl产率下降;
(6)电解时阴极得电子,则铜离子得电子,与氯离子反应生成氯化亚铜沉淀,电极反应式为Cu2++e-+Cl-=CuCl↓。
9.氯化亚铜(CuCl)常用作有机合成工业中的催化剂,是一种白色粉末;
微溶于水、不溶于乙醇及稀硫酸。
工业上采用如下工艺流程,从某酸性废液(主要含Cu2+、Fe3+、H+、Cl-中制备氯化亚铜。
(1)出步驟①中发生的两个主要反应的离子方程式:
(2)步骤②的操作名称是____。
(3)步骤④中所加物质X为_____。
(4)步骤⑤的操作是_____。
(5)步骤⑥应调节溶液pH呈酸性,且用乙醇洗涤CuCl晶体,目的是____。
(6)在CuCl的生成过程中,可以循环利用的物质是____。
【答案】Cu2++Fe=Cu+Fe2+、Fe+2Fe3+=3Fe2+或Fe+2H+=Fe2++H2↑过滤、洗涤CuO(或Cu(OH)2等)在HCl气流中蒸发结晶减少CuCl的损失硫酸(或H2SO4)
酸性废液中含Cu2+、Fe3+、H+、Cl-,加入过量铁粉,Cu2+、Fe3+、H+都能发生反应,反应的离子方程式为:
Cu2++Fe=Cu+Fe2+,Fe+2Fe3+=3Fe2+,Fe+2H+=Fe2++H2↑,反应后所得的固体a为Cu与过量的Fe,加入足量稀盐酸,Fe溶解为Fe2+,此时溶液过滤可得固体b,固体b为Cu,加入浓硫酸可得SO2和硫酸铜,所得SO2与Cu2+再反应制备CuCl,据此分析。
(1)铁是活泼的金属,能与铁离子、铜离子以及氢离子反应,则步骤①中发生的两个主要反应的离子方程式为Cu2++Fe=Cu+Fe2+、Fe+2Fe3+=3Fe2+或Fe+2H+=Fe2++H2↑;
(2)置换出的铜以及剩余的铁需要通过过滤从溶液中分离出来,再进行洗涤;
(3)要得到氯化铜溶液,则需要除去铜离子,因此步骤④中所加物质X为CuO或Cu(OH)2或CuCO3等;
(4)由于铜离子水解,所以步骤⑤的操作是在HCl气流中蒸发结晶;
(5)由于氯化亚铜不溶于乙醇,因此用乙醇洗涤CuCl晶体的目的是减少CuCl的损失;
(6)由于最终还有硫酸生成,因此在CuCl的生成过程中,可以循环利用的物质是硫酸。
本题为工艺流程题,为高考热点和难点,设计物质的分离、物质的制备,明确物质的性质是解题关键,注意物质性质的理解应用,易错点为(4)由于铜离子水解,所以步骤⑤的操作是在HCl气流中蒸发结晶。
10.工业上以废铜为原料经一系列化学反应可生产氯化亚铜(CuCl),其工艺流程如下图所示:
试依据如图转化回答下列问题:
(1)工业生产Cl2时,尾气常用石灰乳吸收,而不用烧碱溶液吸收的原因是_______。
(2)还原过程中的产物为Na[CuCl2],试写出该反应的化学方程式:
___________。
(3)合成结束后所得产品用酒精淋洗的目的是_______________。
(4)实验室中在CuCl2热溶液中通入SO2气体也可制备白色的CuCl沉淀,试写出该反应的离子方程式:
____。
【答案】石灰乳来源丰富,成本低,且反应结束后可得副产品漂白粉CuCl2+2NaCl+Cu=2Na[CuCl2]使CuCl尽快干燥,防止被空气氧化2Cu2++2Cl-+SO2+2H2O
2CuCl↓+4H++SO42—
(1)工业生产Cl2时,尾气常用石灰乳吸收,而不用烧碱溶液,可从成本和产品两个方面考虑,从而得出这样操作的原因是石灰乳来源丰富,成本低,且反应结束后可得副产品漂白粉。
答案为:
石灰乳来源丰富,成本低,且反应结束后可得副产品漂白粉
(2)还原过程中的产物为Na[CuCl2],反应的化学方程式:
CuCl2+2NaCl+Cu=2Na[CuCl2]。
CuCl2+2NaCl+Cu=2Na[CuCl2]
(3)若用水洗,后续操作为烘干;
若用酒精洗涤,固体表面的酒精自然挥发,不需烘干。
因为氯化亚铜性质不稳定,烘干时易被空气中的氧气氧化,所以合成结束后所得产品应用酒精淋洗。
使CuCl尽快干燥,防止被空气氧化
(4)实验室中在CuCl2热溶液中通入SO2气体也可制备白色的CuCl沉淀,该反应的离子方程式:
2Cu2++2Cl-+SO2+2H2O
2CuCl↓+4H++SO42—。
2CuCl↓+4H++SO42—
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