化学二模试题分类汇编——铜及其化合物推断题综合含答案(1)

【答案】Cu + 4H++ 2NO3-=Cu2++ 2NO2↑+ 2H2O或3Cu + 8H++ 2 NO3-=3Cu2++ 2NO↑+ 4H2O Au、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

c?b?10?3?250?5Fe2(SO4)3杂质 乙 × 100%

a【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++ 2 NO3-=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;

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(3)由滤液2得到CuSO4·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;

5H2O质量(5)由滴定反应方程式得100mL溶液中n(Cu2+)=b×10-3×a×5mol,所以CuSO4·分数= b×10-3×a×5×250/a×100%。

5.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、不溶于乙醇和稀硫酸。工业上用制作印刷电路的废液(含Fe3?、Cu2?、Fe2?、Cl?)生产

CuCl的流程如图所示:

根据以上信息回答下列问题:

(1)生产过程中:X是________,Z是________。(均填化学式) (2)写出生成CuCl的离子方程式________。

(3)析出的CuCl晶体不用水而用无水乙醇洗涤的原因是________。 (4)在CuCl的生成过程中理论上不需要补充SO2气体,其理由是________。 (5)已知:常温下Ksp?CuCl??1.6?10,Ksp?CuI??1.2?10?7?12,现向CuCl饱和溶

c(Cu+)=________。 液中加入NaI固体至cI?0.1mol?L,此时溶液中

c(Cl-)??-?1(6)实验探究pH对CuCl产率的影响如下表所示:

pH 1 70 2 90 3 82 4 78 5 75 6 72 7 70 CuCl产率/% 析出CuCl晶体最佳pH为________,当pH较大时CuCl产率变低的原因是________。 【答案】Fe Cl2或H2O2等合理答案亦可 2Cu2++SO2+2Cl-+2H2O=2CuCl↓+SO42-+4H+ 减少产品CuCl的损失 Cu+2 H2SO4(浓)

CuSO4+SO2↑+2H2O反应中生成的CuSO4和 SO2为

1∶1,CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O=2CuCl↓+2 H2SO4反应中消耗CuSO4和SO2也为1∶1,所以理论上不需要补充SO2气体 3?10?8 2 pH较大时,Cu2?水解程度增大,反应生成CuCl减少 【解析】 【分析】

根据流程图,蚀刻液为氯化铁溶液,则滤液①为氯化亚铁,因此印刷电路的废液(含Fe3+、Cu2+、Fe2+、Cl-)中应先加入过量的铁粉除去铜离子和铁离子,过滤后,在滤液1中通入过量的氯气,可生成氯化铁,用于制作蚀刻液;滤渣①含有铜、铁,加入过量的盐酸除去铁,滤液②为氯化亚铁,滤渣②中含有铜,可与浓硫酸反应生成硫酸铜和二氧化硫,铜与氯气反应生成氯化铜,调节溶液pH,可生成硫酸和CuCl晶体,据此分析解答。 【详解】

(1)由以上分析可知X是Fe,Z是Cl2,故答案为:Fe;Cl2;

(2)生成CuCl的离子方程式为2Cu2++SO2+2Cl-+2H2O=2CuCl↓+SO42-+4H+,故答案为:2Cu2++SO2+2Cl-+2H2O=2CuCl↓+SO42-+4H+;

(3) 氯化亚铜微溶于水、不溶于乙醇和稀硫酸,析出的CuCl晶体不用水而用无水乙醇洗涤,可减少产品CuCl的损失,同时乙醇易挥发,便于干燥,故答案为:减少产品CuCl的损失;

(4)依据图示可知:Cu+2 H2SO4(浓)

CuSO4+SO2↑+2H2O反应中生成的CuSO4和 SO2为

CuSO4+SO2↑+2H2O反应中生成

1∶1,CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O=2CuCl↓+2 H2SO4反应中消耗CuSO4和SO2也为1∶1,所以理论上不需要补充SO2气体,故答案为:Cu+2 H2SO4(浓) 也为1∶1,所以理论上不需要补充SO2气体;

(5)常温下Ksp(CuCl)=1.6×10-7,Ksp(CuI)=1.2×10-12,现向CuCl饱和溶液中加入NaI固体至c(I-?121.2?10)=0.1mol?L-1,c(Cu2+)=mol/L=1.2×10-11,c(Cl-)=1.6?10?7mol/L=4×10-4mol/L,此

0.1的CuSO4和 SO2为1∶1,CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O = 2CuCl↓+2 H2SO4反应中消耗CuSO4和SO2

c(Cu+)1.2?10?11==3×10-8,故答案为:3×10-8; 时溶液中-?4c(Cl)4?10 (6)由表中数据可知,析出CuCl晶体最佳pH为2,pH较大时,铜离子水解程度增大,反应生成CuCl减少,CuCl产率降低,故答案为:2;pH较大时,铜离子水解程度增大,反应生成CuCl减少。 【点睛】

根据实验目的正确理解实验流程图是解题的关键。本题的易错点和难点为(4),要注意根据反应的方程式分析判断。

6.工业上由含铜废料(含有Cu、CuS、CuSO4等)制备硝酸铜晶体的流程如下:

(1) “焙烧”时CuS转化为CuO和SO2,反应的化学方程式为_________________________。 (2) “酸化”步骤反应的离子方程式为______________________________。 (3) “过滤”所得滤液中溶质的主要成分为__________。 (4) “淘洗”所用的溶液A应选用______(填序号)。 a.稀硫酸 b.浓硫酸 c.稀硝酸 d.浓硝酸

(5) ①“反应”一步的过程中发生反应Cu+2HNO3+H2O2=Cu(NO3)2+2H2O。该反应中被还原的物质为__________。

②“反应”一步中若不加10% H2O2,只用浓HNO3,随着反应的进行,容器内持续出现大量红棕色气体NO2,请写出该反应的离子方程式____________________。 (6) 由“反应”所得溶液中尽可能多地析出Cu(NO3)2·3H2O晶体的方法是

___________________________________________________________________________。(相关物质的溶解度曲线如图所示)

【答案】2CuS+3O2

Δ2CuO+2SO2 CuO+2H+=Cu2++2H2O FeSO4 a H2O2 CuO+4H++2NO3-=

Cu2++2H2O+2NO2? 蒸发浓缩,冷却至26.4摄氏度时结晶 【解析】 【分析】

工业上由含铜废料(含有Cu、CuS、CuSO4等)制备硝酸铜晶体,废料通入空气焙烧后铜生成氧化铜,硫化铜转化为CuO和SO2,加入硫酸酸化生成硫酸铜,加入过量的铁发生置换反应生成铜,过滤得到滤渣铁和铜,用冷水淘洗后加入20%的HNO3和0%的H2O2发生反应,蒸发浓缩,降温至温度略高于26.4°C结晶,从“反应”所得溶液中析出Cu(NO3)2?3H2O。 【详解】

(1)CuS焙烧和氧气反应转化为CuO和SO2,根据电子守恒和元素守恒可知反应的化学方程式为:2CuS+3O2

ΔCuO+2SO2;

(2)焙烧后主要为氧化铜,酸化过程氧化铜和氢离子反应生成铜离子和水,离子方程式为:CuO+2H+=Cu2++2H2O;

(3)根据分析可知过滤得到滤液主要为硫酸亚铁溶液,即“过滤”所得滤液中溶质的主要成分为FeSO4;

(4)淘洗加入酸不能具有强氧化性,否则会溶解铜, a、稀硫酸,不能和铜反应,故a选;

b、浓硫酸和铜常温下不反应,但遇到水溶解放出大量热,会和铜发生反应,故b不选; c、稀硝酸具有氧化性能氧化铜,故c不选; d、浓硝酸能溶解铜,故d不选; 故答案为:a;

(5)①该反应中H2O2中的氧元素由-1价变为-2价,化合价降低被还原; ②若不加10%H2O2,只用20%HNO3,铜和浓硝酸反应生成二氧化氮气体, 反应的离子方程式为:Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O;

(6)图象中结晶水合物的溶解度随温度变化曲线可知,温度高于26.4°C溶液中才能析出Cu(NO3)2?3H2O,所以从“反应”所得溶液中析出Cu(NO3)2?3H2O的方法是:蒸发浓缩,降温至温度略高于26.4°C结晶。 【点睛】

配平氧化还原方程式时先分析元素化合价的变化,找出氧化剂还原剂和氧化产物还原产物,之后依据电子守恒和元素守恒配平反应方程式。

7.硫酸是用途广泛的化工原料,可作脱水剂、吸水剂、氧化剂和催化剂等。 (1)工业制硫酸铜的方法很多。

① 方法一、用浓硫酸和铜制取硫酸铜。该反应的化学方程式是________,此法的最大缺点是__________。

②方法二、用稀硫酸、铜和氧化铁制取硫酸铜,生产的主要过程如下图所示:

稀硫酸、铜和氧化铁反应的化学方程式是_________________;向混合溶液中通入热空气的反应的离子方程式是___________________;由滤液得到无水硫酸铜的实验操作是______________。

(2)氨法脱硫技术可吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫,同时制得硫酸铵。主要的工艺流程如下图所示:

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