高考化学铜及其化合物推断题综合题附答案解析.docx
- 文档编号:23350866
- 上传时间:2023-05-16
- 格式:DOCX
- 页数:15
- 大小:238.97KB
高考化学铜及其化合物推断题综合题附答案解析.docx
《高考化学铜及其化合物推断题综合题附答案解析.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高考化学铜及其化合物推断题综合题附答案解析.docx(15页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
高考化学铜及其化合物推断题综合题附答案解析
高考化学铜及其化合物推断题综合题附答案解析
一、铜及其化合物
1.某工厂的工业废水中含有大量的Al2(SO4)3、较多的Cu2+和少量的Na+。
从工业废水中回收金属铝和金属铜的工艺流程如下图所示(试剂X、Y、Z均过量)。
(1)试剂X为_______,加入试剂X发生的离子方程式是___________试剂Z为___________。
(2)操作②为____________(填实验分离方法)。
(3)溶液2中含有的溶质有__________(填化学式)。
(4)写出操作④的化学反应方程式____________。
(5)金属铜能与浓硫酸在加热的条件下发生反应,产生的气体为_________(填化学式)。
【答案】铝2Al+3Cu2+=2Al3++3Cu氨水过滤Al2(SO4)3、H2SO4Al2(SO4)3、H2SO4SO2
【解析】
【分析】
某工厂的工业废水中含有大量的Al2(SO4)3、较多的Cu2+和少量的Na+,由流程可知加入X为金属铝,用于置换出铜,溶液1含有Al2(SO4)3、Na2SO4,不溶性物质为过量的Al和Cu的混合物,向不溶性物质中加入试剂Y用于溶解Al,反应产生Al2(SO4)3,而Cu不能发生反应,则为稀H2SO4,溶液2含有Al2(SO4)3、过量H2SO4,由于Al(OH)3是两性物质,能够与过量的强碱NaOH溶液反应产生可溶性物质,因此向①②混合后加入氨水,可生成Al(OH)3沉淀,过滤、洗涤后加热分解生成Al2O3,电解熔融的Al2O3可生成Al,以此解答该题。
【详解】
根据上述分析可知操作①是过滤,不溶性物质为Cu、Al混合物,操作②是过滤,试剂Y是H2SO4,溶液1含有Al2(SO4)3、Na2SO4,溶液2含有Al2(SO4)3、过量H2SO4,试剂Z是氨水,操作③是过滤,操作④加热分解Al(OH)3,操作⑤是电解。
(1)由以上分析可知X为Al,可用于除去溶液中的Cu2+,反应的离子方程式为:
2Al+3Cu2+=2Al3++3Cu;试剂Z为氨水;
(2)操作①②③用于分离固体和液体,为过滤操作;
(3)溶液2中含有的溶质有Al2(SO4)3、H2SO4;
(4)操作④是加热Al(OH)3,Al(OH)3不稳定,受热发生分解反应,化学方程式为:
2Al(OH)3
2Al2O3+3H2O;
(5)金属Cu与浓硫酸混合加热,发生氧化还原反应,产生CuSO4、SO2、H2O,反应方程式为:
Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O,所以反应产生的气体为SO2。
【点睛】
本题考查了物质的推断、混合物分离提纯的综合应用,把握分离流程中的反应及混合物分离方法为解答的关键,注意实验的设计意图,把握物质的性质,侧重考查学生的分析与实验能力。
2.物质A~D均含同种元素,都是中学化学中常见的物质,它们之间可发生如图所示的反应(除A~D外的其他物质均已略去)。
(1)写出相应物质的类别。
物质
B
C
D
类别
___
__
__
(2)上述反应①到⑥中,属于离子反应的有___个。
(3)①D→A转化的化学方程式:
__。
②B→C转化的离子方程式:
__。
【答案】盐碱氧化物3CuO+H2
Cu+H2OCu2++2OH-=Cu(OH)2↓
【解析】
【分析】
由转化关系可知D应为氧化物,与氢气反应生成A为单质,B应为硫酸盐,可由A与浓硫酸反应生成,B可与铁反应生成A,则可考虑A为Cu,则D为CuO,B为CuSO4,C为Cu(OH)2,以此解答该题。
【详解】
根据以上分析知:
A为Cu,B为CuSO4,C为Cu(OH)2,D为CuO;
(1)B为CuSO4,属于盐类,C为Cu(OH)2,属于碱,D为CuO,为氧化物;
(2)上述反应①到⑥中,③⑤⑥在溶液中进行,属于离子反应,共3个;
(3)①D→A转化,涉及CuO与H2的反应,化学方程式为CuO+H2
Cu+H2O;
②B→C为硫酸铜与氢氧化钠的反应,反应的离子方程式为Cu2++2OH-=Cu(OH)2↓。
3.将铁粉、铜粉、氯化铁溶液、氯化亚铁溶液和氯化铜溶液,混合于容积合适的烧杯内,充分反应后,试填写下列空白。
(1)若铁粉有剩余,则溶液中不可能有的离子是______________(从Fe3+、Cu2+、Fe2+中选填)。
(2)若溶液中氯化铁和氯化铜都有剩余,则不可能有的金属单质是____________(从Fe、Cu中选填)。
(3)若铜粉有剩余,溶液中不可能含有的离子是____________(从Fe3+、Cu2+、Fe2+中选填)。
【答案】Fe3+、Cu2+Cu、FeFe3+
【解析】
【分析】
利用共存原理,对各空进行逐一分析。
(1)由反应2Fe3++Fe=3Fe2+、Fe+Cu2+=Fe2++Cu进行分析,确定铁粉有剩余时,溶液中不可能有的离子。
(2)利用2Fe3++Fe=3Fe2+、Fe+Cu2+=Fe2++Cu、2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+进行分析,确定当溶液中氯化铁和氯化铜都有剩余时,不可能有的金属单质。
(3)利用2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+进行分析,确定铜粉有剩余时,溶液中不可能含有的离子。
【详解】
(1)从反应2Fe3++Fe=3Fe2+、Fe+Cu2+=Fe2++Cu可以看出,当铁粉有剩余时,溶液中能与Fe反应的Fe3+、Cu2+不可能存在。
答案为:
Fe3+、Cu2+;
(2)从反应2Fe3++Fe=3Fe2+、Fe+Cu2+=Fe2++Cu、2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+可以看出,当溶液中氯化铁和氯化铜都有剩余时,与它们能反应的Fe、Cu不可能存在。
答案为:
Fe、Cu;
(3)从反应2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+可以看出,当铜粉有剩余时,溶液中能与Cu反应的Fe3+不可能存在。
答案为:
Fe3+。
【点睛】
所谓离子共存,是指离子(包括原子、分子)间既不能发生氧化还原反应,又不能发生非氧化还原反应,从而生成沉淀、气体、弱电解质等物质的反应。
在平时的学习中,应对基本的反应加强记忆,否则,我们无法确定离子间能否共存。
4.Fe2O3和Cu2O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Cu和CuSO4(Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O),在空气中加热生成CuO。
提出假设假设1:
红色粉末是Fe2O3假设2:
红色粉末是Cu2O假设3:
红色粉末是Fe2O3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)___、___。
【答案】固体完全溶解,溶液呈血红色Fe2O3和Cu2OFe2O3+6H+=2Fe3++3H2O2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+
【解析】
【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+。
5.某学生探究小组将一批废弃的电子线路板简单处理后,得到含71%Cu、20%Al、5%Fe及少量Au、Pt等金属的混合物,并设计出如下制备硫酸铜晶体的路线:
已知:
Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2H2O+2NO2↑
回答下列问题:
(1)滤渣1的主要成分为___。
(2)第②步加入H2O2目的是将Fe2+氧化成Fe3+,其离子方程式为___;使用H2O2作为氧化剂的优点是___。
(3)用第③步所得CuSO4·5H2O晶体加热制备无水CuSO4的瓷质主要仪器___。
(4)由滤渣2制取Al2(SO4)3·18H2O,探究小组设计了三种方案:
上述三种方案中,可行方案是___,其中不可行方案的原因是___。
【答案】Pt、AuH2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O不引入新杂质且产物无污染蒸发皿乙甲
【解析】
【分析】
(1).滤渣1成分应为Pt,Au,性质稳定不与浓硝酸和稀硫酸反应。
(2).H2O2将Fe2+氧化成Fe3+,同时其被还原为H2O。
产物无污染无需后续处理。
(3).蒸发结晶过程会用到主要仪器蒸发皿属于瓷质。
(4).滤液1加H2O2是为了将溶液中Fe2+→Fe3+,然后通过加NaOH调PH值使Al3+和Fe3+沉淀,这样才能使滤液2只含Cu2+。
而滤渣2成分为Fe(OH)3和Al(OH)3,所以在制取Al2(SO4)3·18H2O时要考虑除去Fe3+影响。
【详解】
(1).Pt,Au都属于化学性质稳定的金属,所以滤渣1含Pt和Au,答案为Pt、Au。
(2).根据分析,H2O2氧化Fe2+的离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O,反应产物只有H2O和Fe3+,没有引入新杂质且无污染。
答案为H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O,不引入新杂质且产物无污染。
(3).由分析可知为蒸发皿,答案为蒸发皿。
(4).根据分析,滤渣2如果采用甲方案处理无法除去Fe3+,最终获得产物会含有杂质Fe2(SO4)3成分。
如果采用乙方案,加适量Al粉可以置换出Fe同时生Al3+。
丙方案加入NaOH溶解Al(OH)3然后过滤,可排除Fe3+影响,但对比方案乙其原子利用率不高。
故答案为乙,甲。
6.为了降低电子垃圾对环境构成的影响,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Au、Pt等金属的混合物,并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线:
(1)第①步Cu与混酸反应的离子方程式为________________。
得到滤渣1的主要成分为___________。
(2)第②步中加入H2O2的作用是__________________,使用H2O2的优点是_________;调溶液pH的目的是_________________。
(3)简述第③步由滤液2得到CuSO4·5H2O的方法是_________________________。
(4)由滤渣2制取Al2(SO4)3·18H2O,设计了以下三种方案:
上述三种方案中,_______方案不可行,原因是________________;
从原子利用率角度考虑,_______方案更合理。
(5)用滴定法测定CuSO4·5H2O含量。
取ag试样配成100mL溶液,每次取20.00mL,消除干扰离子后,用cmol·L-1EDTA(H2Y2-)标准溶液滴定至终点,平均消耗EDTA溶液bmL。
滴定反应如下:
Cu2++H2Y2-→CuY2-+2H+。
写出计算CuSO4·5H2O质量分数的表达式ω=__________________。
【答案】Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O或3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2OAu、Pt将Fe2+氧化为Fe3+不引入杂质,对环境无污染使Fe3+、Al3+沉淀除去加热滤液2,经过蒸发、冷却、结晶、过滤,最终制得硫酸铜晶体甲所得产品中含有较多Fe2(SO4)3杂质乙
×100%
【解析】
【分析】
【详解】
(1)Cu与混酸反应的实质是与H+、NO3-反应,随反应进行离子浓度逐渐减小,所以离子方程式为Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O,3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O,Au、Pt不与混酸反应,所以滤渣的主要成分是Au、Pt;
(2)加过氧化氢的目的是把亚铁离子氧化成铁离子,方便除去;而且加入过氧化氢不会引入新的杂质且无污染;调节溶液的pH目的是使Fe3+、Al3+沉淀除去;
(3)由滤液2得到CuSO4·5H2O的方法是把滤液蒸发得浓溶液再冷却结晶,过滤得硫酸铜晶体;
(4)甲方案不可行,因为滤渣2的主要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀,加入硫酸沉淀全部溶解使制得的产品中含有较多Fe2(SO4)3杂质;从原子利用率角度分析,乙方案更合理,不仅能除去硫酸铁,同时增加了硫酸铝的量,原子利用率较高;
(5)由滴定反应方程式得100mL溶液中n(Cu2+)=b×10-3×a×5mol,所以CuSO4·5H2O质量分数=b×10-3×a×5×250/a×100%。
7.CuCl是难溶于水的白色固体,是一种重要的催化剂。
工业上,由孔雀石(主要成分Cu(OH)2·CuCO3,含FeS、FeO和SiO2杂质)制备CuCl的某流程如图:
请回答:
(1)步骤②中涉及的主要离子反应方程式为__________
(2)步骤⑤中涉及的主要离子反应方程式为___________
(3)下列说法不正确的是___________
A.步骤①中产生的气体的主要成分为CO2和H2S气体
B.滤渣1的成分为SiO2,滤渣2的主要成分为Fe(OH)3和Cu(OH)2
C.CO32-作用是控制溶液pH,促使CuCl沉淀的生成
D.若改变试剂加入顺序,将溶液3缓慢加入到含大量SO32-/CO32-的溶液中,同样可制取CuCl
【答案】2H++2Fe2++H2O2=2Fe3++2H2O
BD
【解析】
【分析】
孔雀石[主要成分Cu(OH)2•CuCO3,含FeS、FeO和SiO2杂质]中用硫酸浸取,得气体主要含有硫化氢、二氧化碳,滤渣1为二氧化硅,溶液1中含有Fe2+、Fe3+、Cu2+加双氧水,将亚铁离子氧化成铁离子,加氢氧化钠溶液调节pH值,使铁离子沉淀,得到滤渣2为氢氧化铁,溶液2主要含有硫酸铜,溶液2中加入氯化钠再加入亚硫酸钠将铜离子还原成亚铜离子,加入碳酸钠调节pH值,使CuCl沉淀,由于
的溶液呈碱性,所以如果将溶液3缓慢加入到含大量
的溶液中,有可能生成氢氧化亚铜沉淀,得到的氯化亚铜不纯,据此答题。
【详解】
(1)步骤②主要目的是利用双氧水氧化Fe2+,其反应离子方程式为:
2H++2Fe2++H2O2=2Fe3++2H2O;
故答案为:
2H++2Fe2++H2O2=2Fe3++2H2O;
(2)溶液2主要含有硫酸铜,溶液2中加入氯化钠再加入亚硫酸钠将铜离子还原成亚铜离子,加入碳酸钠调节pH值,使CuCl沉淀,其主要离方程式为:
;
故答案为:
;
(3)A.由上述分析可知,步骤①中产生的气体的主要成分为CO2和H2S气体,故A不符合题意;
B.由上述分析可知,滤渣1的成分为SiO2,滤渣2的主要成分为Fe(OH)3,故B符合题意;
C.溶液2主要含有硫酸铜,溶液2中加入氯化钠再加入亚硫酸钠将铜离子还原成亚铜离子,加入碳酸钠调节pH值,使CuCl沉淀,故C不符合题意;
D.若先加入碳酸钠,溶液2中硫酸铜会先生成氢氧化铜沉淀,再加入亚硫酸钠后氢氧化铜难以发生反应,难以制备CuCl,故D符合题意;
故答案为:
BD。
8.实验室以孔雀石[主要成分是CuCO3·Cu(OH)2,还含有少量杂质FeO、Fe2O3、SiO2]为原料制备CuSO4·5H2O步骤如下:
请回答下列问题:
(1)溶液A的金属离子有Fe3+和______________。
(2)溶液A中加入H2O2的目的是______________,发生的离子方程式为_____________________。
(3)由溶液C获得CuSO4·5H2O,需要经过加热蒸发、______________、过滤等操作。
(4)溶液B与CuO反应生成Fe(OH)3和溶液C的化学方程式为________________________。
【答案】Cu2+、Fe2+将Fe2+氧化为Fe3+2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O冷却结晶Fe2(SO4)3+3CuO+3H2O=2Fe(OH)3+3CuSO4
【解析】
【分析】
孔雀石的主要成分是CuCO3·Cu(OH)2,少量杂质FeO、Fe2O3、SiO2,加入过量稀硫酸,生成二氧化碳气体,溶液A含有硫酸铜、硫酸亚铁、硫酸铁,加入过氧化氢将硫酸亚铁氧化成硫酸铁,加入CuO可调节溶液pH,利于铁离子的水解而生成氢氧化铁沉淀,过滤分离出的溶液C为硫酸铜溶液,经加热蒸发、冷却结晶、过滤等操作可得到硫酸铜晶体,以此来解答。
【详解】
(1)由上述分析可知,溶液A的金属离子有Fe3+和Cu2+、Fe2+,故答案为:
Cu2+、Fe2+;
(2)溶液A中加入H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+,反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,故答案为:
将Fe2+氧化为Fe3+;2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;
(3)由溶液C获得CuSO4·5H2O,需要经过加热蒸发、冷却结晶、过滤等操作,故答案为:
冷却结晶;
(4)溶液B与CuO反应生成Fe(OH)3和溶液C的化学方程式为Fe2(SO4)3+3CuO+3H2O=2Fe(OH)3+3CuSO4,故答案为:
Fe2(SO4)3+3CuO+3H2O=2Fe(OH)3+3CuSO4。
【点睛】
工艺流程题中常用H2O2作氧化剂,优点是产物不会引入新的杂质。
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。
请回答下列问题:
(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)
【解析】
【分析】
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。
【详解】
(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。
【点睛】
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.孔雀石的主要成分为CuCO3·Cu(OH)2。设计从孔雀石中冶炼铜的方案如下:
(1)将孔雀石粉碎的目的是_______,加入过量稀硫酸,可观察到的现象是_______。
(2)操作a的名称是_______,在滤液中加入过量铁粉发生的反应有___________(用离子方程式表示)。
(3)在悬浊液中加入A的目的是______________。
【答案】增大接触面积,加快反应速率(或提高原料的浸出率)固体溶解,生成蓝色溶液和无色气体过滤Fe+Cu2+=Fe2++Cu,Fe+2H+=Fe2++H2↑除去未反应的铁
【解析】
【详解】
(1)将孔雀石粉碎的目的是增大接触面积,加快反应速率(或提高原料的浸出率),加入过量稀硫酸,发生的反应为:
CuCO3·Cu(OH)2+2H2SO4=2CuSO4+3H2O+CO2↑,可观察到的现象是固体溶解,生成蓝色溶液和无色气体,答案为:
增大接触面积,加快反应速率(或提高原料的浸出率);固体溶解,生成蓝色溶液和无色气体;
(2)操作a用于分离固液混合物,所以应为过滤;在滤液中加入过量铁粉,发生的反应为:
Fe+Cu2+=Fe2++Cu,Fe+2H+=Fe2++H2↑;答案为过滤;Fe+Cu2+=Fe2++Cu,Fe+2H+=Fe2++H2↑;
(3)悬浊液为铁粉、铜粉和硫酸亚铁的混合液,过滤出的固体铜中会混有铁,所以应加入硫酸溶解,从而得出加入A的目的是除去未反应的铁,答案为:
除去未反应的铁。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高考 化学 及其 化合物 推断 综合 答案 解析