2020-2021高考化学培优(含解析)之铜及其化合物推断题附详细答案

2020-2021高考化学培优(含解析)之铜及其化合物推断题附详细答案
一、铜及其化合物
1．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 3 CuO+H2Cu+H2O Cu2++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+H2Cu+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↓。

2．我国很早就使用青铜器，由于时间久远，其表面有一层“绿锈”，“绿锈”俗称“铜绿”，是铜和空气中的水蒸气、CO2、O2作用产生的，化学式为[Cu2(OH)2CO3]，“铜绿”能跟酸反应生成铜盐、CO2和H2O。

某同学利用以下反应实现了“铜→铜绿→……→铜”的转化。

（1）从物质分类标准看，“铜绿”属于___（填字母）。

A．酸 B．碱 C．盐 D．氧化物
（2）请写出铜绿与盐酸反应的离子方程式：___。

（3）上述转化过程中属于氧化还原反应的是___（填序号）
（4）铜绿在受热时可直接分解生成物质B、CO2和水，其分解的化学方程式为___。

【答案】C Cu2(OH)2CO3+4H+=2Cu2+ +CO2↑+3H2O①⑤
Cu2(OH)2CO3Δ
2CuO+CO2↑+ H2O
【解析】
【详解】
(1)、Cu2(OH)2CO3中含有金属阳离子和酸根离子，属于盐类，故选择C；
(2)、铜绿与盐酸反应的离子方程式：Cu2(OH)2CO3+4H+=2Cu2+ +CO2↑+3H2O；
(3)、反应①中铜元素从0价升高为+2价，反应⑤中铜元素从+2价降低为0价，其他反应元素化合价无变化，因此，上述转化过程中属于氧化还原反应的是①⑤，
故答案为①⑤；
(4)、铜绿受热分解生成氧化铜、二氧化碳和水，化学方程式为：
Cu2(OH)2CO3Δ
2CuO+CO2↑+ H2O。

3．现有A、B、C、D四种物质，A、B为无色气体，C、D为黑色粉末，B跟D在一定条件下能生成A，A和D都能跟C反应生成B和一种红色固体E，其中B能跟澄清石灰水反应生成一种白色沉淀F。

（1）根据上述现象，写出下列物质的化学式。

A______________B______________C______________D______________
（2）写出实现下列变化的化学方程式
B ＋D→A_____________________________________________________
A＋C→E ＋ B_________________________________________________
【答案】CO CO2 CuO C C＋CO2 2CO CO＋CuO Cu＋CO2
【解析】
【详解】
（1）A、B都为无色气体，B能跟澄清石灰水反应生成一种白色沉淀F，所以B是二氧化碳，F是碳酸钙，二氧化碳和黑色粉末D在一定条件下能生成气体A，所以D是木炭，A 是一氧化碳，一氧化碳和木炭都能跟黑色粉末反应生成二氧化碳和红色固体E，所以C是氧化铜，E是铜，二氧化碳和碳在高温的条件下生成一氧化碳，一氧化碳、碳都会与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，二氧化碳和氢氧化钙会生成碳酸钙沉淀和水，推导正确，所以A是CO，B是CO2，C是CuO，D是C，E是Cu，F是CaCO3；
故答案是： CO；CO2；CuO；C
（2）B+D→A的反应是二氧化碳和碳在高温的条件下生成一氧化碳，所以化学方程式为：C ＋CO2 2CO；
A+C→E+B的反应是一氧化碳和氧化铜在加热的条件下生成铜和二氧化碳，所以化学方程式
为：CO＋CuO Cu＋CO2；
故答案为C＋CO2 2CO；CO＋CuO Cu＋CO2
4．下图表示某些物质间转化关系（部分反应条件省略）。

其中A为黑色固体氧化物；E为绿色固体；B、D是由相同元素组成的无色液体，且B具有消毒杀菌作用；
请回答下列问题：
（1）请判断X的化学式：________________。

（2）反应①中A物质的作用是_____________。

（3）反应①、⑤的化学方程式：①__________________；⑤_________________。

（4）在日常生活中为防止反应②的发生，可采取的措施是___________（写一点即可）。

【答案】Cu 催化作用保持表面洁
净、干燥或其它合理方法均可
【解析】
【分析】
A为黑色固体氧化物，能与无色液体B混合产生气体C和D，B是过氧化氢溶液，C是氧气，D是水；E为绿色固体，能与盐酸反应产生蓝色溶液，故E是碱式碳酸铜，受热分解生成的D是水，Y是二氧化碳，A是氧化铜；带入框图，推断合理；据以上分析解答。

【详解】
A为黑色固体氧化物，能与无色液体B混合产生气体C和D，B是过氧化氢溶液，C是氧气，D是水；E为绿色固体，能与盐酸反应产生蓝色溶液，故E是碱式碳酸铜，受热分解生成的D是水，Y是二氧化碳，A是氧化铜；带入框图，推断合理；
（1）结合以上分析，X是铜；
答案是：Cu；
（2）反应①中A物质不变，故A的作用是催化作用；
答案是：催化作用；
（3）反应①为双氧水在氧化铜作催化剂条件下发生分解生成水和氧气；方程式为：
；⑤二氧化碳和水在光和叶绿素的作用下反应生成葡萄糖和氧气，反应的化学方程式：；
答案是：；；
（4）为防止铜生锈，可以保持表面洁净、干燥；
答案是：保持表面洁净、干燥。

5．由Fe2O3、Fe、CuO、C、Al中的几种物质组成的混合粉末，取样进行下列实验(部分产物略去)：
（1）取少量溶液X，加入过量的NaOH溶液，有沉淀生成。

取上层清液，通入CO2，无明显变化，说明样品中不含有的物质是(填化学式)________________。

（2）Z为一种或两种气体：
①若Z只为一种气体，试剂a为饱和NaHCO3溶液，则反应Ⅰ中能同时生成两种气体的化学方程式是_____________________________。

②若Z为两种气体的混合物，试剂a为适量的水，则Z中两种气体的化学式是______。

（3）向Y中通入过量的Cl2，并不断搅拌，充分反应后，溶液中的阳离子是(填写离子符号)________________。

（4）取Y中的溶液，调节pH约为7，加入淀粉KI和H2O2，溶液呈蓝色并有红褐色沉淀生成。

当消耗2molI－时，共转移3mol电子，该反应的离子方程式是_______________。

（5）另取原样品，加入足量稀硫酸充分反应，若溶液中一定不会产生Y中的红色固体，则原样品中所有可能存在的物质组合是(各组合中物质用化学式表示)_________________。

【答案】Al C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O NO CO2 Cu2+Fe3+ H+ 2Fe2+＋3H2O2＋4I-2Fe(OH)3↓＋2I2 CuO、C；CuO、C、Fe2O3
【解析】
【分析】
（1）根据金属铝可以和酸反应生成可溶性的铝盐，该铝盐可以和过量氢氧化钠反应生成偏铝酸盐，此盐可以和二氧化碳反应；
（2）①二氧化硫可以和饱和碳酸氢钠反应生成二氧化碳；
②一氧化氮不溶于水而二氧化碳能溶于水中；
（3）氯气能将亚铁离子氧化为三价铁离子；
（4）双氧水具有氧化性，能将还原性的离子碘离子、亚铁离子氧化；
（5）原样品中加足量稀硫酸，Y溶液中不出现红色固体，则原样品中不存在铁和铝。

【详解】
（1）金属铝可以和酸反应生成可溶性的铝盐，该铝盐可以和过量氢氧化钠反应生成偏铝酸盐，偏铝酸盐中通入二氧化碳反应可以获得氢氧化铝，故样品中不含有金属铝，
故答案为Al；
（2）①二氧化硫可以和饱和碳酸氢钠反应生成二氧化碳，所以反应Ⅰ获得的是二氧化硫和
二氧化碳的混合气体，Z是二氧化碳，即C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O，
故答案为C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O；
②二氧化氮可以和水反应生成一氧化氮气体，所以反应Ⅰ是焦炭和浓硝酸的反应，Z中两种气体是NO、CO2，故答案为NO、CO2；
（3）Fe2O3、Fe、CuO、C均可以和浓酸反应，除了生成气体以外还有Cu2+、Fe2+、Fe3+、H+，通入过量的Cl2，并不断搅拌，充分反应后，氯气能将亚铁离子氧化为三价铁离子，此时存在的离子有Cu2+、Fe3+、H+，故答案为Cu2+、Fe3+、H+；
（4）氯化亚铁溶液中加淀粉碘化钾和H2O2时，双氧水具有氧化性，能将还原性的离子碘离子、亚铁离子氧化，原理方程式为：2Fe2++4I-+3H2O2=2Fe（OH）3↓+2I2，故答案为
2Fe2++4I-+3H2O2=2Fe（OH）3↓+2I2；
（5）原样品中加足量稀硫酸，Y溶液中不出现红色固体，则原样品中不存在铁和铝，故其可能组合为：CuO和C或CuO、C和Fe2O3，故答案为CuO和C或CuO、C和Fe2O3。

6．汞蒸气有毒，为了检查室内汞含量是否超标，可用含某一化合物A的试纸悬挂于室内，室温下若三小时内试纸变色，则表明室内汞超标。

化合物A为较常见化合物，白色，难溶于水，其金属阳离子在水中不稳定，可发生歧化反应，歧化产物之一可与A的非金属阴离子作用并生成化合物A。

(1)判断A为________________，键型________________。

(2)A的阳离子在水溶液中的歧化反应方程式____________。

(3)歧化产物之一与A的阴离子反应方程式____________。

(4)检测汞蒸气时，试纸颜色由________色变成________色。

写出反应方程式
____________(已知反应产物之一是配合物)。

【答案】CuI 共价键 2Cu＋＝Cu2＋＋Cu 2Cu2＋＋4I－＝2CuI＋I2白红 4CuI＋Hg＝
Cu2HgI4＋2Cu
【解析】
【分析】
根据题干信息，化合物A为较常见化合物，白色，难溶于水，其金属阳离子在水中不稳定，可发生歧化反应，歧化产物之一可与A的非金属阴离子作用并生成化合物A，则化合物A为CuI，是共价化合物；检测汞蒸气时，发生反应4CuI＋Hg＝Cu2HgI4＋2Cu，试纸颜色由白色变成红色。

【详解】
(1)据以上分析可知化合物A为CuI，是共价化合物，Cu和I形成共价键，故答案为：CuI；共价键；
(2)A的阳离子为Cu+，在水溶液中的歧化反应方程式为2Cu＋＝Cu2＋＋Cu，故答案为：2Cu＋＝Cu2＋＋Cu；
(3)歧化产物之一(Cu2+)与A的阴离子(I-)发生氧化还原反应生成CuI和I2，反应方程式是2Cu2＋＋4I－＝2CuI＋I2，故答案为：2Cu2＋＋4I－＝2CuI＋I2；
(4) 检测汞蒸气时，发生反应4CuI＋Hg＝Cu2HgI4＋2Cu，试纸颜色由白色变成红色，故答案为：白；红；4CuI＋Hg＝Cu2HgI4＋2Cu。

7．铜及其化合物向12ml 0.2mol?L -n n n 23Na SO 溶液中滴加10.2mol?L -n 4CuSO 溶液，发现溶液变绿，继续滴加产生棕黄色沉淀，经检验，棕黄色沉淀中不含24SO -
，含有
Cu +、2Cu +和23SO -。

已知：Cu +−−−→稀硫酸Cu+Cu 2+, Cu 2+-I −−→CuI↓(白色)+I 2。

(1)用稀硫酸证实沉淀中含有Cu +的实验现象是___________。

(2)向洗净的棕黄色沉淀中加入足量KI 溶液，产生白色沉淀，继续向上层清液中加入淀粉溶液并没有变蓝的现象出现，请结合离子反应方程式解释不变蓝的原因________。

【答案】有暗红色不溶物生成 222324I SO H O 2I SO 2H ---+++=++
【解析】
【分析】
(1)Cu +在酸性条件下发生反应生成铜和铜离子，有暗红色不溶物生成；
(2)加入淀粉溶液并没有变蓝的现象出现，说明碘单质被还原。

【详解】
(1)Cu +在酸性条件下发生反应生成铜和铜离子，则用稀硫酸证实沉淀中含有Cu +的实验现象是有暗红色不溶物生成；故答案为：有暗红色不溶物生成；
(2)加入淀粉溶液并没有变蓝的现象出现，说明碘单质被还原，发生反应的离子方程式为
222324I SO H O 2I SO 2H ---+++=++。

故答案为：
222324I SO H O 2I SO 2H ---+++=++。

8．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：
①吸收塔中发生反应的化学方程式是_______________________。

② 有数据表明，吸收塔中溶液的pH在5.5~6.0之间，生产效率较高。

当控制一定流量的尾气时，调节溶液的pH的方法是________________。

【答案】Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O 产生有污染的气体 Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+（或Fe2O3+Cu+6H+=3H2O+2Fe2++Cu2+） 4Fe2++4H++O2=4Fe2++2H2O 加热、蒸发 4NH3∙H2O+2SO2+O2=2(NH4)2SO4+2H2O 调节氨水的流量
【解析】
【分析】
【详解】
（1）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Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O，此法的最大缺点是产生有污染的SO2气体。

②稀硫酸、氧化铁反应生成硫酸铁，硫酸铁与铜反应生成硫酸亚铁、硫酸铁，所以化学方程式是Fe2O3+Cu+6H+==3H2O+2Fe2++Cu2+；向混合溶液中通入热空气亚铁离子被氧化为铁离子，反应的离子方程式是4Fe2++4H++O2=4Fe2++2H2O；；加热蒸发滤液可得到无水硫酸铜。

（2）①吸收塔中亚硫酸铵被氧化为硫酸铵，发生反应的化学方程式是
4NH3∙H2O+2SO2+O2==2(NH4)2SO4+2H2O；
②当控制一定流量的尾气时，调节氨水的流量可调节溶液的pH。

9．信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。

某“变废为宝”学生探究小组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 的合金，并设计出由合金制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线：
请回答下列问题：
(1)第①步 Cu与酸反应的离子方程式为__________________，得到滤渣 1的主要成分为
_______________。

(2)第②步加 H2O2的作用是做氧化剂，将溶液中的 Fe2+氧化为 Fe3+，用 H2O2做氧化剂的优点是____________________。

(3)滤渣 2的主要成分是 Al(OH)3和 Fe(OH)3，在生产中如何分离两种沉淀，写出反应的离子方程式______________。

(4)第③步蒸发所需玻璃仪器为__________________。

【答案】Cu+4H++2NO3-=Cu2+ +2NO2↑+2H2O Au、Pt 不引入新的杂质，对环境无污染
Al(OH)3+OH- =AlO2-+2H2O 酒精灯、玻璃棒
【解析】
【详解】
(1)稀硫酸、浓硝酸混合酸后加热，Cu、Al、Fe发生反应生成Cu2+、Al3+、Fe2+离子进入溶液；Pt和Au不能反应，仍以固体单质的形式存在，所以滤渣1的成分是Pt和Au，滤液1中的离子是Cu2+、Al3+、Fe2+；第①步Cu与浓硝酸反应的离子方程式为Cu+4H++2NO3-=Cu2+ +2NO2↑+2H2O；
(2)第②步加H2O2的作用是将Fe2+氧化为Fe3+，根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒，可得反应的离子方程式为2H++2Fe2++H2O2=2Fe3++2H2O。

用H2O2作氧化剂的优点是还原产物是H2O，不引入杂质，且对环境无污染；
(3)滤渣 2的主要成分是 Al(OH)3和 Fe(OH)3，在生产中可根据Al(OH)3是两性氢氧化物，能够与强碱NaOH溶液反应，而Fe(OH)3是碱，不能与强碱发生反应来分离两种难溶性物质，反应的离子方程式为Al(OH)3+OH- =AlO2-+2H2O；
(4)第③步从含有CuSO4的溶液中获得CuSO4·5H2O晶体的方法是蒸发结晶法，蒸发时所需玻璃仪器为酒精灯、玻璃棒。

10．工业上以废铜为原料经一系列化学反应可生产氯化亚铜(CuCl)，其工艺流程如下图所示：
试依据如图转化回答下列问题：
(1)工业生产Cl2时，尾气常用石灰乳吸收，而不用烧碱溶液吸收的原因是_______。

(2)还原过程中的产物为Na[CuCl2]，试写出该反应的化学方程式：___________。

(3)合成结束后所得产品用酒精淋洗的目的是_______________。

(4)实验室中在CuCl2热溶液中通入SO2气体也可制备白色的CuCl沉淀，试写出该反应的离子方程式：____。

【答案】石灰乳来源丰富，成本低，且反应结束后可得副产品漂白粉 CuCl2＋2NaCl＋
Cu=2Na[CuCl2] 使CuCl尽快干燥，防止被空气氧化 2Cu2＋＋2Cl－＋SO2＋2H2O 2CuCl↓＋4H＋＋SO42—
【解析】
【详解】
(1)工业生产Cl2时，尾气常用石灰乳吸收，而不用烧碱溶液，可从成本和产品两个方面考虑，从而得出这样操作的原因是石灰乳来源丰富，成本低，且反应结束后可得副产品漂白粉。

答案为：石灰乳来源丰富，成本低，且反应结束后可得副产品漂白粉
(2)还原过程中的产物为Na[CuCl2]，反应的化学方程式：CuCl2＋2NaCl＋Cu=2Na[CuCl2]。

答案为：CuCl2＋2NaCl＋Cu=2Na[CuCl2]
(3)若用水洗，后续操作为烘干；若用酒精洗涤，固体表面的酒精自然挥发，不需烘干。

因为氯化亚铜性质不稳定，烘干时易被空气中的氧气氧化，所以合成结束后所得产品应用酒精淋洗。

答案为：使CuCl尽快干燥，防止被空气氧化
(4)实验室中在CuCl2热溶液中通入SO2气体也可制备白色的CuCl沉淀，该反应的离子方程式：2Cu2＋＋2Cl－＋SO2＋2H2O 2CuCl↓＋4H＋＋SO42—。

答案为：2Cu2＋＋2Cl－＋SO2＋2H2O 2CuCl↓＋4H＋＋SO42—。