1、2020-2021 高考化学复习铜及其化合物推断题专项综合练习及答案解析一、铜及其化合物1 下列框图涉及到的物质所含元素中,除一种元素外,其余均为1 18 号元素。已知: A、 F 为无色气体单质,B 为具有刺激性气味的气体,属单质 (部分反应的产物未列出)。请回答下列问题:(1) D 的化学式为 _; F 的结构式为 _。C 为黑色氧化物,E 为红色金(2) A 与B 生成D 的反应在工业上是生产_的反应原理之一。(3) E 与 G的稀溶液反应的离子方程式为_。(4) B 和C反应的化学方程式为_。(5) J、 K 是同种金属的不同氯化物,K 为白色沉淀。写出SO2 还原J 生成K 的离子方
2、程式: _。【答案】 NONN 硝酸3Cu+8H+2NO3- =3Cu2+2NO +4H2O3CuO+2NH3加热3Cu+N2+3H2O2+ - + 2-2Cu +2Cl +SO2+2H2 O=2CuCl +4H+SO4【解析】【分析】E 为红色金属单质,应为Cu,则 C 为 CuO, B 为具有刺激性气味的气体,应为NH3,可与CuO 在加热条件下发生氧化还原反应生成单质Cu,生成的气体单质 F 为 N2,可与氧气在放电条件下反应生成 NO,则 A 为 O2, D 为NO, G 为 HNO3, H 为 Cu(NO3)2,I 为 Cu(OH)2, J为 CuCl2, J、 K 是同种金属的不同
3、氯化物, K 为白色沉淀,则 K 应为 CuCl,据此分析解答。【详解】(1)由以上分析可知D 为 NO, F 为 N2,结构式为NN;(2)O2 与 NH3 发生催化氧化生成 NO 和水, NO 被氧化生成 NO2,溶于水生成硝酸,因此 O2 与 NH3 发生催化氧化生成 NO 是工业生成硝酸的重要反应之一;3+3-2+2O;(3)G 为 HNO ,稀硝酸与铜反应的离子方程式为3Cu+8H +2NO=3Cu +2NO +4H(4)B 为 NH ,可与 CuO 在加热条件下发生氧化还原反应生成单质Cu,反应的方程式为33CuO+2NH3加热3Cu+N2+3H2O;222+-22+42- 。(5
4、)SO 还原CuCl 生成 CuCl 的离子方程式为2Cu+2Cl +SO +2H O=2CuCl +4H+SO2 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)。3+2+3+【答案】 Fe、 CuCu、 Fe Fe【解析】【分析】利用共存原理,对各空进行逐一分析。
5、( 1)由反应 2Fe3+Fe3Fe2+、 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 +Cu 2 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=2Fe 2 +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+Fe3Fe2+、 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+、
6、Cu2+;( 2)从反应 2Fe3+Fe3Fe2+、 Fe+Cu2+ Fe2+Cu、 2Fe3 +Cu 2Fe2 +Cu 2 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。3 孔雀石
7、等自然界存在的碳酸盐类铜矿的化学组成为xCuCO3yCu(OH)2(x、 y 为正整数,且x3, y 2)。(1)现有两份等量的某碳酸盐类制矿样品,一份加足量盐酸,产生3.36L 标准状况下的CO2气体,另一份加热完全分解得到20gCuO,则该碳盐类铜矿的化学组成中x: y=_。(2)设某碳酸盐类铜矿样品质量为ag,含铜质量为体 VL,则 a、 b、 V 的代数关系式是_。bg,加酸完全分解得到标准状况下CO2 气124VbV或 a= 65V49b【答案】 3:2 a=9822.422.4645632【解析】【分析】(1)先计算一定质量的碳酸盐反应产生的CO2、 CuO 的物质的量,然后根据C
8、 元素守恒可得n(CuCO3)=n(CO2),根据 Cu 元素守恒可得n(CuCO3)+ nCu(OH)2=n(CuO),计算出nCu(OH)2,就可得到n(CuCO3)与 nCu(OH)2的物质的量的最简整数比;(2)根据碳元素守恒可得n(CuCO3)=n(CO2)=V mol ,根据 Cu 元素守恒可得 n(CuCO3)+22.4Vmol先计nCu(OH)2=n(Cu),用含有 b、 V 的代数式表示,也可根据 n(CuCO3)=n(CO2)=22.4算出 CuCO3的质量,用总质量减去3的质量得到2的质量,再计算其物质的CuCOCu(OH)量,最后得到n(CuCO3)与 nCu(OH)2
9、的物质的量的最简整数比。【详解】(1)n(CO )=3.36L 22.4L/mol=0.15mol,则 n(CuCO )=n(CO )=0.15mol ,232n(CuO)=20g 80g/mol=0.25mol,根据 Cu 元素守恒,可得nCu(OH) =0.25mol-20.15mol=0.10mol ,所以n(CuCO ): nCu(OH) =0.15: 0.10=3 :2,所以碳酸盐类铜矿的化学32组成为 xCuCO3232yCu(OH)中 x=3, y=2,盐可以表示为 3CuCO 2Cu(OH) ;(2)根据 C 元素守恒可得Vmol ,根据Cu元素可得n(CuCOn(CuCO3)
10、=n(CO2)=3)+22.42b2bV3nCu(OH) =n(Cu)=mol ,则 nCu(OH) = ()mol ,所以 n(CuCO ):646422.42V: ( bV124VbV;nCu(OH) =22.464), a= a=22.49822.422.464Vmol ,m(CuCO3)=V124V,该化合物含有 Cun(CuCO3)=n(CO2)=22.4mol 124g/mol=g22.422.4的总物质的量是n(Cu)b mol ,则根据 Cu 元素守恒,可得642bV2(bVmol ),根据反应nCu(OH) =molmol , mCu(OH) =98g/molmol6422.
11、46422.4前后物质质量不变,可得124Vg +98g/molbVmol)=65V49ba=(mol56。22.46422.4324 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)。( 4)上述工艺中,步骤
12、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 表面水分,防止其水解氧化)+H O
13、=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 发生的离子反应为: 2Cu2+32-242-+ ;+SO+2Cl +H O=2CuCl +SO +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;三大强酸中只有稀硫酸合适。(
14、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、 amol/L
15、K 2Cr2O7 溶液发生反应时,转移电子的物质的量是ab-3-3, +110 2 3mol=6ab mol102+-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)/mg5 氯化亚铜 (CuCl)是一种重要的化工产品。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, n 随着环境酸度的改变而改变。以海绵铜 (主要成分是 Cu 和少量 CuO
16、)为原料,采用硝酸铵氧化分解技术生产 CuCl 的工艺过程如图:(1)还原过程中主要反应的离子方程式为_。(2)实验室为了加快过滤速度,往往采用抽滤的操作(如图 )。仪器A 的名称_,有关抽滤,下列说法正确的是_A 抽滤完毕,应先拆下连接抽气泵和吸滤瓶的橡胶管,再关闭水龙头,最后将滤液从吸滤瓶上口倒出B 在布氏漏斗中放入滤纸后,直接用倾析法转移溶液和沉淀,再打开水龙头抽滤C 在抽滤装置中洗涤晶体时,为减少晶体溶解损失,应使洗涤剂快速通过滤纸D 减压过滤不宜用于过滤胶状或颗粒太小的沉淀(3)操作 1 为马上再洗涤,然后在真空干燥机内于70干燥2h,冷却、密封包装。其中最合理的洗涤试剂 _A 浓盐
17、酸B 浓氨水C无水乙醇D 水 +乙醇真空干燥的原因是 _。(4)随着 pH 减小, Cu2(OH)4-nCln 中铜的质量分数 _A 增大B 不变C 减小D 不能确定【答案】 2Cu2+32-242-+2H+吸滤瓶AD C 防止 CuCl在潮湿空气+SO+2Cl +H O=2CuCl +SO中水解、氧化C【解析】【分析】海绵铜加入硫酸和硝酸铵溶解得到溶液主要是硫酸铜,硫酸铵等,加入亚硫酸铵还原硫酸铜、加入氯化铵氯化发生反应2CuSO44 23424 2424+(NH ) SO +2NH Cl+H O=2CuCl +2(NH) SO +H SO ,过滤得到固体为CuCl,滤液主要是硫酸铵和硫酸,
18、然后利用题干信息,结合物质的性质及要求分析解答。【详解】(1)向含有 Cu2+的溶液中加入酱油还原作用的(NH4)2SO3、 NH4 Cl,发生还原,产生CuCl 沉2+2-2-+淀,同时产生硫酸,反应的离子方程式为2Cu +SO3+2Cl +H2O 2CuCl +SO4+2H ;(2)根据仪器A 的结构可知该仪器名称是吸滤瓶;A.抽滤完毕,应先拆下连接抽气泵和吸滤瓶的橡胶管,再关闭水龙头,以防止倒吸现象的发生,最后将滤液从吸滤瓶上口倒出, A 正确;B.在布氏漏斗中放入滤纸后,用玻璃棒引流移溶液和沉淀,再打开水龙头抽滤,B 错误;C.在抽滤装置中洗涤晶体时,应将洗涤剂缓慢通过滤纸,让洗涤剂和
19、晶体充分接触,C 错误;D.颗粒太小的沉淀易在滤纸上形成一层致密的沉淀,溶液不易透过,所以减压过滤不宜用于过滤胶状或颗粒太小的沉淀, D 正确;故合理选项是 AD;(3)操作 1 为马上再洗涤,目的是为了洗去表面的杂质,为快速干燥,要用酒精洗涤,然后在真空干燥机内于 70干燥 2h,冷却、密封包装,故合理选项是 C;真空干燥的目的防止 CuCl 在潮湿空气中水解氧化;(4)随着平 pH 值减小, Cu2(OH)4-nCln中 4-n 减小, n 增大,则铜的含量减小,故合理选项是C。【点睛】本题考查物质的制备实验,把握物质的性质、流程中发生的反应、混合物分离提纯、实验技能为解答关键,注意元素化
20、合物知识的应用,侧重考查学生的分析与实验能力。6 氯化亚铜 (CuCl)广泛应用于化工、印染等行业。以硫化铜精矿为原料生产CuCl 的工艺如图:已知 CuCl 难溶于醇和水,溶于-c(Cl)较大的体系 CuCl(s)+ClCuCl2 ,潮湿空气中易水解氧化。( 1) “氧化酸浸 ”前先将铜矿粉碎的目的是 _。该过程生成蓝色溶液和浅黄色沉淀,则反应的化学反应方程式为 _;(2) “溶解 ”时所用硫酸浓度为-1此硫酸溶液,需要-1浓硫0.3mol L ,配制 1L98%、1.84g mL酸_mL(保留 1 位小数)。溶解时反应的离子方程式_;(3) “反应 ”时, Cu+的沉淀率与加入的NH4Cl
21、 的量关系如图所示。反应的氧化产物是_, n(氧化剂 ): n(还原剂 )=_;比较 c(Cu+)相对大小: A 点 _C 点(填 “ 、”“ 加水稀释(NH4)2SO4HNO3具有强氧化性会把CuCl 氧化【解析】【分析】利用 H 2O2 在酸性条件下将 CuS 中的 -2 价 S 元素氧化成 S 单质,同时释放Cu2+ ,经过系列处理得到 Cu 单质,然后利用 NO 3-在酸性条件下的强氧化性将Cu 氧化成 Cu2+,接下来用SO32- 将 Cu 2+还原成 Cu+ ,同时利用 Cl -将 Cu+沉淀生成 CuCl ,用稀硫酸洗去CuCl 表面的(NH 4+)2SO4 等杂质,接下来用醇洗
22、去表面的硫酸分子,而醇本身易挥发而除去,得到干燥的 CuCl ,据此回答。【详解】(1)工艺流程前,一般将固体矿物粉碎,目的是增大矿物与酸的解除面积,一方面可以加快反应速率,另一方面使矿物中的CuS尽可能转化,提高浸取率;根据程生成蓝色溶液和浅黄色沉淀可知,本反应生成了CuSO4和 S,发生了CuS+H2SO4+H2O2=CuSO4+S+2H2O,故答案为:增大接触面积,加快酸浸速率,提高Cu 的浸出率等;CuS+H2 SO4+H2O2=CuSO4 +S+2H2O;10001000 1.84g98%-1(2)根据 c=得,浓硫酸浓度 =mL=18.4mol L,根据M98g / molC V
23、=C V 得: 18.4mol L-1-14 NO和硫V=0.3mol L 1L,解得 V 16.3mL;根据反应物为1122NH3酸,可知,利用-Cu 氧化溶解,发生的反应为Cu 和稀硝酸反NO3 在酸性条件下的氧化性将应,故离子方程式为: 3Cu+8H+3-2+2+2NO=3Cu +2NO +4H O,故答案为: 16.3;3Cu+8H+2NO3-=3Cu2+2NO +4H2O;(3)流程可知, “反应 ”利用 SO32-将 Cu2+还原成 Cu+, SO32-自身被 Cu2+被氧化成 SO4 2-,42- 为氧化产物; SO32-被氧化 S化合价由 +4 升高到 +6,升高了2,每个 C
24、u2+被还原,化合SO价从+2降低到 +1,降低了1,根据氧化还原反应中化合价升高总数=化合价降低总数得,所以 Cu2+和 SO32-的物质的量之比为2:1,即氧化剂:还原剂=2:1;故答案为: SO42- 或(NH) SO ; 2:1;424B点之前 Cu+和 Cl - 形成 CuCl 沉淀, B 点时建立了 CuCl(s) ?Cu+(aq)+ Cl- (aq),B点之后, Cl-浓度增大,有一部分-由 CuCl(s)+-CuCl 溶解 CuCl(s)+ClCuCl2 ,? Cu (aq)+ Cl(aq) 可知, CuCl 虽然被溶解了一部分,但是平衡并没有发生移动,所以C 点和 B 点 C
25、u2+的浓度是相等的,由于 B 点之前 CuCl(s) ?Cu+(aq)+ Cl - (aq) 平衡一直向左移动,所以B 点的 Cu2+的浓度小于A 点,综上所述答案为:;-既然 B 点之后是由于发生了CuCl(s)+Cl2 使沉淀减少了,所以我们可以减小ClCuCl浓度,具体做法是反其道而行之,加适量水稀释,所以答案为:加水稀释;(4)由上可知, “过滤 ”所得滤液中溶质主要成分为 (NH4 2 44 24) SO ,所以答案为: (NH ) SO ;(5)硝酸有强氧化性,将CuCl 氧化,所以不能用硝酸代替硫酸进行“酸洗 ”,故答案为:HNO3 具有强氧化性会把CuCl 氧化。【点睛】(3
26、)由图可知,B 点之后, NH4Cl 越多,沉淀率反而减小,但是已经加进去的不出来,所以最直接的做法是反着来,加适量的水!NH 4Cl 又拿7 氧化亚铜 ( Cu2O) 是一种用途广泛的光电材料,某工厂以硫化铜矿石22( 含 CuFeS、 Cu S 等 )为原料制取Cu2O 的工艺流程如下:常温下几种物质开始形成沉淀与完全沉淀时的pH 如下表:Fe( OH) 2Fe( OH) 3Cu( OH) 2开始沉淀7.52.74.8完全沉淀9 03764.( 1) 炉气中的有害气体成分是_( 填化学式 ) , Cu2 S 与 O2 反应时,氧化剂与还原剂的物质的量之比为 _。( 2) 若试剂 X 是 H
27、2O2 溶液,则“氧化”反应的离子方程式为_,并写出 H2O2 的电子式: _;当试剂 X 是 _时,更有利于降低生产成本。( 3) 加入试剂 Y 调 pH 时, pH 的调控范围是 _。( 4) 操作 X 包括 _、洗涤、烘干,其中烘干时要隔绝空气,其目的是_。( 5) 以铜与石墨作电极,电解浓的强碱性溶液可制得纳米级Cu2O,写出阳极上生成Cu2O 的电极反应式: _ 。【答案】 SO22 12 2H H2 23 2H2O空气或氧气2FeO 2Fe3. 7 pH 4. 8过滤防止 Cu2O 被空气中氧气氧化2Cu2e 2OH Cu2O H2O【解析】【分析】硫化铜矿石(含CuFeS22、
28、Cu S 等)预处理后与氧气焙烧:高温高温2CuFeS 4O2Cu2S 3SO2+2FeOCu2S 2O22CuO SO2,部分FeO被氧化为Fe2O3+、+,得到相应的金属氧化物和二氧化硫气体,加入稀硫酸溶解金属氧化物,得到含有Cu2+、Fe2 +、 Fe3+的酸性溶液,加入试剂X 将 Fe2+ 氧化为 Fe3+,加入试剂 Y 调节 pH=3. 7 4. 8,沉淀 Fe3+ ,过滤,将滤液用KOH、N2H4还原,反应为:904CuSO+N2H4+8KOH2Cu2 O+N2+4K2SO4+6H2O,过滤,洗涤、隔绝空气烘干,制得Cu2O。【详解】(1)根据流程可知,矿石与氧气得到金属氧化物和S
29、O222发生反应2; Cu S 与 OCu S高温2O22CuO SO2,氧化剂为氧气,还原剂为Cu2S,氧化剂与还原剂的物质的量之比为21;故答案为:(2)若试剂X 是SO2; 21; H2O2 溶液,将Fe2 氧化为Fe3 ,离子反应方程式为2Fe2 2H H2O22Fe3 2H2O; H2O2 的电子式为;在酸性条件下,氧气也可将Fe2 氧化为 Fe3,而氧气或空气价格远低于过氧化氢,故可用氧气或空气替代;故答案为:22Fe 2HH2O2 2Fe3 2H2O;氧气或空气(3)加入试剂 Y 的目的是调节pH 完全沉淀 Fe3 ,但不沉淀 Cu2 ,根据表中数据可知,pH的调控范围为 3.
30、7 pH4. 8;故答案为: 3.7 pH4. 8;(4)操作 X 为过滤,滤渣经洗涤、烘干,制得Cu2O;因为 Cu2O 具有较强的还原性,在加热条件下易被空气氧化,故烘干过程要隔绝空气;故答案为:过滤;防止Cu2O 被空气中氧气氧化;(5)铜作阳极,石墨作阴极,电解浓的强碱性溶液可制得纳米级Cu2O,阳极发生氧化反应,其电极反应式为2Cu 2e 2OH Cu222OH=Cu2O H O;故答案为: 2Cu 2eO2H O。8 孔雀石的主要成分为Cu2( OH) 2CO3。某同学设计的从孔雀石中冶炼铜的方案如下( 假设孔雀石中杂质不溶于水和稀硫酸) :(1)反应能观察到的现象是_。,有关反应
31、的化学方程式为(2)反应加入的金属可能是_,有关反应的离子方程式为_。【答案】固体逐渐消失,溶液由无色变成蓝色,有气泡产生Cu2 ( OH) 2CO3 2H2SO44222 2 Cu铁粉Fe Cu Fe2CuSO CO 3H O【解析】【分析】( 1)孔雀石的主要成分成为 Cu2 ( OH) 2CO3,为碱式盐,和硫酸反应生成二氧化碳气体,得到硫酸铜溶液;( 2)硫酸铜溶液中加入过量铁发生氧化还原反应得到金属铜。据此解答。【详解】( 1) 孔雀石中加入稀硫酸中能观察到的现象是孔雀石逐渐溶解,溶液由无色变为蓝色,且有气泡产生;反应的化学方程式为Cu2( OH) 2CO32H2SO4 2CuSO4CO2 3H2O;( 2) 经过滤除去难溶于水和稀硫酸的杂质,则滤液中主要含有CuSO4,加入的金属粉末能将Cu2 从溶液中置换出来,故金属可能是Fe,反应的离子方程式为Fe Cu2 Fe2 Cu。【点睛】本题考查了物质性质的理解应用,主要是盐和酸反应,金属和盐反应产物的判断,掌握基础是解