2019届高考化学考点19化工流程中铜的化合物的转化必刷题.docx

考点十九 化工流程中铜的化合物的转化1以锌锰废电池中的碳包（含碳粉、Fe、Cu、Ag和MnO2等物质 ）为原料回收MnO2的工艺流程如下：I.将碳包中物质烘干，用足量稀HNO3溶解金属单质，过滤，得滤渣a；II.将滤渣a在空气中灼烧除去碳粉，得到粗MnO2；III.向粗MnO2中加入酸性H2O2溶液，MnO2溶解生成Mn2+，有气体生成；IV. 向III所得溶液（pH约为6）中缓慢滴加0.50 molL-1 Na2CO3溶液，过滤，得滤渣b，其主要成分为MnCO3；V. 滤渣b经洗涤、干燥、灼烧，制得较纯的MnO2。（1）中Ag与足量稀HNO3反应生成NO的化学方程式为_。（2）已知II的灼烧过程中同时发生反应：MnO2(s)+C(s) = MnO(s) + CO (g) H=+24.4 kJ mol -1MnO2(s)+CO(g) = MnO(s)+CO2(g) H=-148.1 kJ mol -1写出MnO2和C反应生成MnO和CO2的热化学方程式：_。（3）H2O2分子中含有的化学键类型为_、_。（4）III中MnO2溶解的离子方程式为_，溶解一定量的MnO2，H2O2的实际消耗量比理论值高，用化学方程式解释原因：_。（5）IV中，若改为“向0.50 molL-1 Na2CO3溶液中缓慢滴加III所得溶液”，滤渣b中会混有较多Mn(OH)2沉淀，解释其原因：_。（6）V中MnCO3在空气中灼烧的化学方程式为_。【答案】3Ag+4HNO3=3AgNO3+NO+2H2O2MnO2(s)+C(s)= 2MnO(s)+CO2(g) H =-123.7 kJmol-1极性键非极性键MnO2 +H2O2 +2H+ =Mn2+ +O2+2H2O2H2O2O2+2H2ONa2CO3溶液pH7显碱性，III所得溶液pH约为6 显弱酸性，后者滴加到前者中，溶液中c(OH-)较大，Mn2+与OH-生成Mn (OH)2沉淀（或答CO32-的水解平衡正向移动生成Mn (OH)2沉淀）2MnCO3 + O2 2MnO2 + 2CO22I. 氢化钙固体登山运动员常用的能源提供剂某兴趣小组长拟选用如下装置制备氢化钙请回答下列问题：（1）请选择必要的装置，按气流方向连接顺序为_（填仪器接口的字母编号）（2）根据完整的实验装置进行实验，实验步骤如下：检查装置气密性后，装入药品；打开分液漏斗活塞_（请按正确的顺序填入下列步骤的标号）A加热反应一段时间 B收集气体并检验其纯度C关闭分液漏斗活塞 D停止加热，充分冷却（3）已知钙与氢化钙固体在外观上相似，现设计一个实验，用化学方法区分钙与氢化钙，请完善以下实验的简要步骤及观察到的现象：取适量氢化钙，在加热条件下与 _反应，将反应气相产物通过装有_的容器，观察到容器内固体颜色变化为_；取钙做类似实验，观察不到类似的反应现象II.某化学兴趣小组发现，往CuSO4溶液中加入一定浓度的Na2CO3溶液得到的蓝色沉淀，若加入NaOH溶液则得到浅绿色沉淀。为此，小组同学对蓝色沉淀成份作了如下探究：该小组同学利用下列装置通过实验测定其组成（1）检查装置气密性并装好药品后，点燃酒精灯前应进行的操作是_。（2）若沉淀样品的质量为mg。装置C质量增加了ng，则沉淀中CuCO3的质量分数为_。（3）通过查找资料得知，该浅绿色沉淀物可能是溶解度最小的碱式硫酸铜（化学式CuSO43Cu(OH)2）。请你设计一个实验，证明浊液中的浅绿色沉淀物中是否含有硫酸根离子的方法_。【答案】 ie，fd，cj，k（或k，j）a BADC 干燥氧气反应 无水硫酸铜 由白色变为蓝色 通过量的空气并称量C、D的质量 将浊液过滤，并把沉淀用蒸馏水洗涤至洗涤液用BaCl2溶液检验不出SO2-4后，加入足量稀盐酸溶解浅绿色沉淀，再用BaCl2溶液检验，若溶液中有大量白色沉淀生成，则浅绿色没淀中有SO42-3氯化亚铜广泛应用于有机合成、石油、油脂、染料等工业。以某种铜矿粉(含Cu2S、CuS及FeS等)为原料制取CuCl的工艺流程如下：已知：CuS、Cu2S、FeS灼烧固体产物为Cu2O、FeO；Ksp(CuCl)=210-7，2Cu+=Cu+Cu2+的平衡常数K1=1106回答下列问题：（1）“灼烧”时，被还原的元素有_(填元素符号)。（2）“酸浸”所需H2SO4是用等体积的98%H2SO4和水混合而成。实验室配制该硫酸溶液所需的玻璃仪器除玻璃棒、胶头滴管外，还有_。“酸浸”时硫酸不宜过多的原因是_。（3）“除杂”的总反应方程式是_。（4）“络合”反应中的NH3与NaHCO3理论比值是_。（5）加热“蒸氨”在减压条件下进行的原因是_。（6）X可以充分利用流程中的产物，若X是SO2时，通入CuCl2溶液中反应的离子方程式是_；若X是Cu时，反应Cu+Cu2+2Cl-=2CuCl的平衡常数K2=_。（7）以铜为阳极电解NaCl溶液也可得到CuCl，写出阳极电极反应式_。【答案】 Cu 和O 量筒、烧杯 避免除杂时消耗过多的氨水 2Fe2+H2O2+4NH3H2O(或 4NH3+4H2O)=2Fe(OH)3+4NH4+ 5:1 减压能降低气体的溶解度，有利于气体逸出 2Cu2+2Cl-+SO2+2H2O= SO42-+2CuCl+ 4H+ 2.5107L3/moL3 Cu+Cle-=CuCl4有兴趣研究小组用工业废渣（主要成分为Cu2S和Fe2O3）制取氯化亚铜并同时生成电路板蚀刻液。资料显示：氯化亚铜（化学式为CuCl）常用作有机合成工业中的催化剂，通常是一种白色粉末，微溶于水、不溶于乙醇，在潮湿空气中易水解氧化成绿色；见光则分解。他们设计流程如下： 据此流程和以上信息回答下列问题：（1）验证焙烧气体产物是SO2的方法_；溶解固体A对应的化学方程式为_。（2）SO2吸收用NaOH溶液，为得到纯净的Na2SO3溶液，其操作应为_。（3）在Na2SO3的水溶液中逐滴加入CuCl2溶液，再加入少量浓盐酸混匀，倾出清液，抽滤即得CuCl沉淀写出该反应的离子方程式_。（4）CuCl沉淀的洗涤需要经过酸洗、水洗和醇洗，水洗操作为_；醇洗不能省略，原因是_。（5）得到CuCl沉淀要迅速真空干燥、冷却，密封包装。这样操作的目的是_。（6）氯化亚铜在热水中迅速与水反应生成砖红色固体，写出该反应的化学方程式_。【答案】 将气体通入品红溶液，溶液褪色，加热后又恢复红色 CuO+2HCl=CuCl2+H2O 、Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O 把NaOH溶液两等分，一份通入足量SO2后，对溶液微热，然后与另一份NaOH溶液混合，即得到所需溶液 2Cu2+SO32+2Cl+H2O=2CuCl+SO42+2H+ 向过滤器中加入蒸馏水，浸没固体，待水滤出后，再重复操作2-3次 醇洗有利于加快去除CuCl表面水分，防止其水解氧化 为不引入杂质，因为氯化亚铜在空气中会迅速被氧化，见光则分解 2CuCl+H2O Cu2O+2HCl【解析】用工业废渣（主要成分为Cu2S和Fe2O3）制取氯化亚铜并同时生成电路板蚀刻液，废渣焙烧硫化亚铜生成氧化铜、二氧化硫，二氧化硫通入氢氧化钠溶液吸收得到亚硫酸钠溶液，固体A主要为氧化铜和氧化铁，加入稀盐酸溶解得到氯化铁溶液和氯化铜溶液，加入氧化铜调节溶液PH使铁离子全部沉淀，过滤得到氯化铜溶液和沉淀B，沉淀B为氢氧化铁，氢氧化铁溶解于浓盐酸得到蚀刻液，亚硫酸钠溶液和氯化铜溶液加入浓盐酸抽滤得到氯化亚铜沉淀，洗涤得到固体粉末。（1）验证气体是SO2方法是将气体通入品红溶液，溶液褪色，加热后又恢复红色。固体A是硫化亚铜焙烧与氧气反应生成的氧化铜CuO和原废渣中的氧化铁Fe2O3的混合物，所以用盐酸溶解时反应方程式为：CuO+2HCl=CuCl2+H2O 5硫酸铜是一种重要的化工产品。某工厂用刻蚀印刷电路板产生的碱性废液含较多Cu(NH3)42+及少量Cu2+、NH4+、NH3和Cl-制备硫酸铜晶体，流程如下：（1）通过“中和、沉淀和过滤”可得碱式氯化铜Cu(OH)Cl固体，请将生成该固体的反应的离子方程式补充完整：Cu(NH3)42+ +_。 （2）制备Cu(OH)Cl沉淀时，溶液的pH对铜元素含量的影响如右图所示：若要提高Cu(OH)Cl沉淀的量，应将溶液的pH控制在_(填字母序号）。A 5.8pH 5.2 时，随pH减小，溶液中铜元素含量增大，其原因用反应的离子方程式可表示为_。（3） “化浆、酸化过程可得到硫酸铜粗品，发生的反应为Cu(OH)Cl+ 4H2O+ H2SO4= CuSO45H2O+ HCl。则硫酸铜粗品中，含铜元素的杂质为_，检验样品中含有该杂质的方法是：取少量硫酸铜粗品，加入适量水使其充分溶解，_。（4）硫酸铜粗品还需要通过重结晶法进行提纯，具体操作是：将粗晶体溶解于热水中形成饱和溶液，然后加入适量乙醇，搅拌，冷却，过滤并洗涤，得到高纯度的硫酸铜晶体。加入乙醇能够提高硫酸铜的产率，从溶解性角度解释其可能的原因是_。【答案】 Cu(NH3)42+3H+Cl-+H2O=Cu(OH)Cl+4NH4+ B Cu(OH)Cl+H+=Cu2+H2O+Cl- 氯化铜（或CuCl2） 加足量Ba(NO3）2溶液，充分反应，静置后过滤，向滤液中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，有白色沉淀生成说明CuCl2杂质 加入乙醇后CuSO4溶解性减弱，杂质(CuCl2)溶解性不变或增强（或在乙醇中CuSO4溶解度更小，杂质（CuCl2)溶解度不变或增大）6实验室利用废铜合金(含少量铁和铝)来制取硫酸铜晶体(CuSO45H2O)，方案如下：金属离子生成氢氧化物沉淀的pH可参考下列数据：Fe3Fe2Cu2Al3开始沉淀时的pH2.27.55.23.7完全沉淀时的pH3.29.06.74.7请回答：（1）若溶解合金时加入的混酸由2 L 3 molL1硫酸和1 L 2 molL1硝酸混合而成，则反应后生成标准状况下的NO的体积最多为_L。（2）加入H2O2的目的是_。（3）为保证产品的纯度，M物质最好选用_(填字母)，调节pH的范围为_。aCu(OH)2bH2SO4cNH3H2OdNa2CO3（4）滤液D中加入硫酸的目的为_。（5）从溶液E制得CuSO45H2O晶体所需要的步骤为_、结晶、过滤和干燥。（6）0.80g CuSO45H2O样品受热脱水过程的热重曲线（样品质量随温度变化的曲线）如图所示。试确定200时固体物质的化学式_。【答案】 44.8L 将Fe2+氧化成Fe3+ a 4.7PH5.2 抑制Cu2+的水解 加热蒸发 CuSO4H2O7铜及其化合物应用广泛。.氯化亚铜(CuCl)广泛用于化工、印染、有机合成等行业。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氯化亚铜的工艺过程如下：已知：CuCl难溶于醇和水，可溶于氯离子浓度较大的体系，在潮湿空气中易氧化。回答下列问题：（1）步骤中N元素被还原为最低价，则Cu溶解的离子方程式为_。（2）步骤中 (NH4)2SO3要适当过量，目的是使Cu2+充分还原速率和_，其主要反应的离子方程式为_。已知NH4Cl、Cu2的物质的量之比n( NH4Cl )/n(Cu2+)与Cu2+沉淀率的关系如右图所示，当氯化铵用量增加到一定程度后Cu2的沉淀率减少，原因是_。.以氧缺位铁酸铜（CuFe2O4-x）作催化剂，可利用太阳能热化学循环法分解H2O制H2，其物质转化如图甲所示。氧缺位铁酸铜(CuFe2O4-x)与水反应的化学方程式为_。若x=0.15，则1 mol CuFe2O4参与该循环过程理论上一次能制得标准状况下的H2体积为_L。（标准状况下）CuFe2O4可用电化学方法得到，其原理如图乙所示，则阳极的电极反应式为_。【答案】 4Cu+NO3- +10H+ = 4Cu2+ + NH4+3H2O 防止CuCl被空气氧化 2Cu2+ + SO32- + 2Cl-+ H2O = 2CuCl+ SO42-+ 2H+ 生成的氯化亚铜又溶解于氯化铵溶液中 CuFe2O4-x+xH2O= CuFe2O4+xH2 3.36 Cu+2Fe+4O28e-=CuFe2O48工业上用某矿渣（含有Cu2O（主要）、Al2O3、Fe2O3、SiO2）提取铜的操作流程如下：已知：Cu2O+2H+=Cu+Cu2+H2O沉淀物Cu（OH）2Al（OH）3Fe（OH）3Fe（OH）2开始沉淀pH5.44.01.15.8沉淀完全pH6.75.23.28.8（1）固体混合物A中的成分是_（2）反应完成后，铁元素的存在形式为_（填离子符号）请写出生成该离子的离子方程式_（3）沉淀B可用于制造铁红，为了保证铁红的质量则x的取值为_。（4）书写出由沉淀C制备铝的化学方程式：_。【答案】 SiO2 ， Cu Fe2+ 2Fe3+ Cu = 2Fe2+ Cu2+ 3.2X4.0 2Al(OH)3=Al2O3+3H2O 2Al2O34Al+3O29一种以黄铜矿和硫磺为原料制取钢和其他产物的新工艺，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：已知：“反应”的离子方程式为Cu2+CuS+4Cl-=2CuCl2-+S回答下列问题：（1）铁红的化学式为_；（2）“反应”的还原剂是_（填化学式）；（3）除CuS外“反应II”的产物还有_（填化学式）；（4）“反应”的离子方程式为_；（5）某同学设想利用电化学原理实现以CuSO4、SO2为原料制备Cu和H2SO4，并吸收炼铁过程中产生的CO尾气，实现资源与能源的综合利用。该同学据此组装出的装置如下图所示：闭合该装置中的K，A池中通入SO2的Pt电极的电极反应式为_，B池中生成的气体X的电子式为_，若在C池中生成64gCu，则整个装置中共生成H2SO4_mol。【答案】 Fe2O3 CuS FeS2 4CuCl2-+O2+4H+=4Cu2+8Cl-+2H2O SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+ 22H2O2CuO22H2SO4，64gCu反应，生成1molH2SO4，A中原电池也失去2mol电子，生成1molH2SO4，若在C池中生成64gCu，则整个装置中共生成H2SO42mol。10黄铜灰渣（含有Cu、Zn、CuO、ZnO及少量的FeO、Fe2O3）生产氯化铜晶体的流程如下：（1）反应中所加Zn粉不能过量的原因是_（2）滤液中含有的主要金属阳离子是_（3）写出反应的化学方程式_（4）“系列操作”包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、_、_。（5）在空气中直接加热CuCl2xH2O晶体得不到纯的无水CuCl2，原因是_（用化学方程式表示）（6）CuCl2xH2O晶体中x值的测定：称取3.420g产品溶解于适量水中，向其中加入含AgNO3 4.40010-2mol的AgNO3溶液（溶液中除Cl- 外，不含其它与Ag+反应的离子），待Cl- 完全沉淀后，用含Fe3+的溶液作指示剂，用0.2000 molL-1的KSCN标准溶液滴定剩余的AgNO3。使剩余的Ag+以AgSCN白色沉淀的形式析出。滴定终点的现象是_。若滴定过程用去上述浓度的KSCN标准溶液20.00mL，则CuCl2xH2O中x值为_。【答案】 加入过量的Zn会使产品中含有杂质。 Zn2+、Fe2+ Cu+H2O2+2HCl=CuCl2+2H2O 洗涤 干燥 2CuCl2xH2OCu(OH)2CuCl2+2HCl+(2x-2)H2O 溶液变为血红色，且30s不褪色 2原因是：2CuCl2xH2OCu(OH)2CuCl2+2HCl+(2x-2)H2O；（6）用含Fe3+的溶液作指示剂，用KSCN标准溶液滴定剩余的AgNO3。使剩余的Ag+以AgSCN白色沉淀的形式析出，滴定终点时KSCN不再转化为AgSCN，而与Fe3+作用，使溶液变为血红色，故滴定终点的现象是：溶液变为血红色，且30s不褪色；与KSCN反应的Ag+的物质的量为：0.2000 molL-120.00mL10-3L/mL=4.00010-3mol，则与CuCl2xH2O反应的Ag+的物质的量为：4.40010-2mol-4.00010-3mol=4.00010-2mol，则CuCl2xH2O的物质的量为：2.00010-2mol，则2.00010-2mol（135+18x）g/mol=3.420g,解得x=2。11某工业含铜废料含有Cu、CuO、CuS、CuSO4等成分，利用该含铜废料可生产硝酸铜晶体Cu(NO3)2 3H2O,其生产工艺流程如图所示：回答下列问题：(1)“焙烧”过程中生成SO2的化学方程式为_。(2)“酸化”过程的离子方程式为_。(3)试剂a可以是_。(4)“淘洗”的目的是_，图中的淘洗液与滤液溶质的阴离子相同，則试剂b是_，淘洗液的溶质是_。(5)“反应”中使用20%硝酸和10% H2O2溶液，硝酸起酸的作用，则“反应”的化学方程式为_。若该步骤只使用20%硝酸，随着反应的进行，温度升高，出现大量红棕色气体，则生成红棕色气体时反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为_。(6)“一系列操作”是指化学实验操作，这些操作需要用到的玻璃仪器有_。【答案】 2CuS + 3O22SO2 + 2CuO CuO + 2H+=Cu2+H2O 铁粉、锌粉等 除去过量的试剂a(铁粉、锌粉等) 稀硫酸 H2SO4和FeSO4或H2SO4和ZnSO4 Cu + H2O2 +2HNO3=Cu( NO3)2+2H2O 1:2 酒精灯、玻璃棒、烧杯、漏斗【解析】本题考查化学工艺流程，（1）焙烧产生SO2，由CuS与氧气反应，即反应方程式为CuSO2CuO12湿法炼锌产生的铜镉渣主要含锌、铜、铁、镉（Cd）、钴（Co）等单质。一种由铜镉渣生产金属镉的流程如下：下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH（开始沉淀的pH按金属离子浓度为0.1 molL-1计算）：氢氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Cd(OH)2开始沉淀的pH1.56.57.2沉淀完全的pH3.39.99.5浸出过程中，不采用通入空气的方法进行搅拌，原因是防止将Cu氧化浸出，其离子方程式是_。除钴过程中，锌粉会与As2O3形成微电池产生AsH3。该微电池的正极反应式为_。除铁时先加入适量KMnO4，再加入ZnO调节pH。除铁过程中，理论上参加反应的物质n(KMnO4): n(Fe2+)=_。除铁时加入ZnO控制反应液pH的范围为_。若上述流程中投入的KMnO4不足量，则待电解溶液中有Fe元素残余。请设计实验方案加以验证：_。净化后的溶液用惰性电极电解可获得镉单质。电解废液中可循环利用的溶质是_。【答案】2Cu+ 4H+O22Cu2+ 2H2OAs2O3+12H+12e-2AsH3+3H2O1:33.37.2取样，向其中滴加H2O2后，再滴入KSCN溶液，若溶液变红，则待电解液中含有Fe元素H2SO413(14分)碱式硫酸铁Fe(OH)SO4是一种新型高效絮凝剂，常用于污水处理，在医疗上也可用于治疗消化性溃疡出血。工业上利用废铁屑(含少量氧化铝等)生产碱式硫酸铁的工艺流程如下所示：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如表所示：沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Al(OH)3开始沉淀2.37.53.4完全沉淀3.29.74.4请回答下列问题：（1）加入少量NaHCO3的目的是调节溶液的pH，除去Al3，pH的范围_，写出可能发生的离子方程式：_。（2）在实际生产中，反应中常同时通入O2，以减少NaNO2的用量，O2与NaNO2在反应中均作_。若参与反应的O2有11.2 L(标准状况)，则相当于节约NaNO2的物质的量为_。（3）碱式硫酸铁溶于水后产生的Fe(OH)2可部分水解生成Fe2(OH)，该水解反应的离子方程式为_。Fe(OH)3的Ksp=_。（提示，开始沉淀c(Fe3+)浓度为1.010-5mol/L）（4）在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁。根据我国质量标准，产品中不得含有Fe2及NO。为检验所得的产品中是否含有Fe2，应使用的试剂为_。【答案】（1）4.47.5HHCO=CO2H2O，Al33HCO=Al(OH