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

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届高考化学考点19化工流程中铜的化合物的转化必刷题

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0.50mol•L-1Na2CO3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）Ι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=+24.4kJ•mol-1

MnO2（s）+CO（g）=MnO（s）+CO2（g）△H=-148.1kJ•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0.50mol•L-1Na2CO3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=-123.7kJ•mol-1极性键非极性键MnO2+H2O2+2H+=Mn2++O2+2H2O2H2O2

O2+2H2ONa2CO3溶液pH>7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+2CO2

2．I.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CuSO4·3Cu（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】i→e，f→d，c→j，k（或k，j）→aBADC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：

①CuS、Cu2S、FeS灼烧固体产物为Cu2O、FeO；

②Ksp（CuCl）= 2×10-7，2Cu+= Cu+Cu2+的平衡常数K1= 1×106

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+4NH3·H2O（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+2.5×107L3/moL3Cu+Cl—e-=CuCl

4．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）4]2+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）4]2++________________。

（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：

①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．<5.2B．5.2~5.8C．>5.8

②pH<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=CuSO4·5H2O+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+BCu（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（CuSO4·5H2O），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：

Fe3＋

Fe2＋

Cu2＋

Al3＋

开始沉淀时的pH

2.2

7.5

5.2

3.7

完全沉淀时的pH

3.2

9.0

6.7

4.7

请回答：

（1）若溶解合金时加入的混酸由2L3mol·L－1硫酸和1L2mol·L－1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____________。

a．Cu（OH）2　b．H2SO4　c．NH3·H2O　d．Na2CO3

（4）滤液D中加入硫酸的目的为_______________________________________。

（5）从溶液E制得CuSO4·5H2O晶体所需要的步骤为________、结晶、过滤和干燥。

（6）0.80gCuSO4·5H2O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+a4.7≤PH＜5.2抑制Cu2+的水解加热蒸发CuSO4·H2O

7．铜及其化合物应用广泛。

Ⅰ.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①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③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________。

Ⅱ.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。

①氧缺位铁酸铜（CuFe2O4-x）与水反应的化学方程式为________。

②若x=0.15，则1molCuFe2O4参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）

③CuFe2O4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+xH23.36Cu+2Fe+4O2—8e-=CuFe2O4

8．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）2

Al（OH）3

Fe（OH）3

Fe（OH）2

开始沉淀pH

5.4

4.0

1.1

5.8

沉淀完全pH

6.7

5.2

3.2

8.8

（1）固体混合物A中的成分是______________．

（2）反应Ⅰ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，CuFe2+2Fe3+ +Cu=2Fe2+ +Cu2+3.2≤X<4.02Al（OH）3=Al2O3+3H2O2Al2O3

4Al+3O2↑

9．一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Ⅱ”的离子方程式为Cu2++CuS+4Cl-=2[CuCl2]-+S

回答下列问题：

（1）铁红的化学式为________；

（2）“反应Ⅱ”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Ⅲ”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】Fe2O3CuSFeS24[CuCl2]-+O2+4H+=4Cu2++8Cl-+2H2OSO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+

2

＋2H2O

2Cu＋O2＋2H2SO4，64gCu 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Ⅰ中所加Zn粉不能过量的原因是______________________

（2）滤液Ⅱ中含有的主要金属阳离子是___________________

（3）写出反应Ⅱ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CuCl2·xH2O晶体得不到纯的无水CuCl2，原因是___________________________（用化学方程式表示）

（6）CuCl2·xH2O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AgNO34.400×10-2mol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0.2000mol·L-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。

①滴定终点的现象是_______________________________________。

②若滴定过程用去上述浓度的KSCN标准溶液20.00mL，则CuCl2·xH2O 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2CuCl2·xH2O

Cu（OH）2·CuCl2+2HCl+（2x-2）H2O溶液变为血红色，且30s不褪色2

原因是：

2CuCl2·xH2O

Cu（OH）2·CuCl2+2HCl+（2x-2）H2O；

（6）①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；

②与KSCN反应的Ag+的物质的量为：

0.2000mol·L-1×20.00mL×10-3L/mL=4.000×10-3mol，则与CuCl2·xH2O反应的Ag+的物质的量为：

4.400×10-2mol-4.000×10-3mol=4.000×10-2mol，则CuCl2·xH2O的物质的量为：

2.000×10-2mol，则2.000×10-2mol×（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+3O2

2SO2+2CuOCuO+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ZnSO4Cu+H2O2+2HNO3==Cu（NO3）2+2H2O1:

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CuS＋O2→CuO

12．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0.1mol·L-1计算）：

氢氧化物

Fe（OH）3

Fe（OH）2

Cd（OH）2

开始沉淀的pH

1.5

6.5

7.2

沉淀完全的pH

3.3

9.9

9.5

⑴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______。

⑵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__________。

⑶除铁时先加入适量KMnO4，再加入ZnO调节pH。

①除铁过程中，理论上参加反应的物质n（KMnO4）:

n（Fe2+）=_____。

②除铁时加入ZnO控制反应液pH的范围为______。

⑷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：

____。

⑸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++O2＝2Cu2++2H2OAs2O3+12H++12e-＝2AsH3+3H2O1:

33.3~7.2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H2SO4

13．（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）3

Fe（OH）2

Al（OH）3

开始沉淀

2.3

7.5

3.4

完全沉淀

3.2

9.7

4.4

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＋，①pH的范围__________，②写出可能发生的离子方程式：

________________。

（2）在实际生产中，反应Ⅱ中常同时通入O2，以减少NaNO2的用量，O2与NaNO2在反应中均作__________。

若