2020-2021高考化学铜及其化合物推断题提高练习题压轴题训练及答案
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2020-2021高考化学铜及其化合物推断题提高练习题压轴题训练及答案
一、铜及其化合物
1.化合物 A是一种化肥,受热分解生成三种物质,物质间的有关转换关系如图所示,部分生成物已省略,其中C为无色气体,B为无色液体,D 为无色有刺激性气味的气体,B到E的反应条件为通电,I为一种常见强酸。
请回答下列问题:
(1)A的化学式为___________________________。
(2)C的水化物与I的酸性由强到弱的顺序:___________________(用化学式填空)
(3)B生成E的化学方程式为_____________________。
(4)金属铜与I的稀溶液反应的离子方程式为_____________,该反应中还原产物是
______,生成1mo1的还原产物,转移电子的数目为__________N A。
【答案】NH4HCO3或(NH4)2CO3 HNO3>H2CO3 2H2O 2H2↑+O2↑ 3Cu+8H+ +2NO3-= 3Cu2++2NO↑+4H2O NO 3
【解析】
【分析】
化合物 A是一种化肥,受热分解生成三种物质,其中C为无色气体,B为无色液体,D 为无色有刺激性气味的气体,A是碳酸氢铵或碳酸铵,C是二氧化碳,B是水,D是氨气,B 到E的反应条件为通电,E是氢气,F是氧气,F和D反应生成G,G是一氧化氮,H为二氧化氮,I为一种常见强酸,是硝酸。
【详解】
根据分析可知,A为碳酸氢铵或碳酸铵,C是二氧化碳,B是水,D是氨气,E是氢气,F 是氧气,G是一氧化氮,H为二氧化氮,I为硝酸。
(1)A是碳酸氢铵或碳酸铵,化学式为NH4HCO3或(NH4)2CO3;
(2)C的水化物为碳酸,I为硝酸,N的非金属性强于C,故酸性:HNO3>H2CO3;
(3)B在通电的条件下生成E和F,化学方程式为电解水,2H2O通电2H2↑+O2↑;
(4)铜与稀硝酸反应生成硝酸铜,一氧化氮和水,离子方程式为3Cu+8H++2NO3-= 3Cu2+
+2NO↑+4H2O,硝酸中的氮元素化合价从+5降低到+2,是氧化剂,得到的一氧化氮是还原产物,生成2molNO转移6mol电子,故生成1mo1的NO,转移3mol电子,数目为3N A。
2.某研究性学习小组拟探究热CuCl2·2H2O的热稳定性,进行如下操作:
上述所列物质都是纯净物,请回答:
(1)气流C的结构式______,白色固体的化学式________。
(2)已知Y的摩尔质量为233 g·mol-1,完成CuCl2·2H2O缓慢加热分解的化学方程式
__________。
【答案】H-Cl CuCl 2(CuCl2·2H2O)Cu2(OH)2Cl2+2HCl↑+2H2O
【解析】
【分析】
(1)气流C是保护气,用以抑制盐的水解,通常为该盐对应的酸;白色固体为无水盐分解产物;
(2)在无保护气条件下,盐受热水解,可能得到碱式盐,可能水解产生相应的碱,根据物质的摩尔质量确定Y的组成,Y加热得到黑色固体是CuO,根据Y的成分可确定其分解反应方程式。
【详解】
(1) CuCl2是强酸弱碱盐,由于产生该盐的酸为挥发性的HCl,所以给盐的结晶水合物
CuCl2·2H2O加热时,为抑制其水解,要在HCl气流中进行,所以C是HCl,目的是作保护气,抑制加热过程CuCl2可能的水解。
该物质是共价化合物,H原子、Cl原子之间通过一个共用电子对结合,所以HCl的结构式是H-Cl,X是CuCl2。
由于3.42 g CuCl2·2H2O的物质的量为n(CuCl2·2H2O)=3.42 g÷171 g/mol=0.02 mol,当高于300℃加热,CuCl2分解,产生的白色固体中含有Cu 0.02 mol,质量为0.02×64 g/mol=1.28 g<1.99 g,说明含有Cl原子,其物质的量为(1.99 g-1.18 g)÷35.5 g/mol=0.02 mol,则白色固体中Cu、Cl个数比是1:1,所以白色固体的化学式为CuCl,Z为Cl2;
(2)3.42 g CuCl2·2H2O的物质的量为n(CuCl2·2H2O)=3.42 g÷171 g/mol=0.02 mol,在没有HCl保护气作用下加热CuCl2·2H2O会发生水解,可能生成碱式盐Cu2(OH)2Cl2也可能生成相应的碱Cu(OH)2,Cu2(OH)2Cl2摩尔质量是233 g/mol,3.42 gCuCl2·2H2O反应产生0.01 mol
Cu2(OH)2Cl2,质量是2.33 g,正好吻合,说明Y是Cu2(OH)2Cl2;若反应产生Cu(OH)2,其摩尔质量是98 g/mol,与题干不符合,故Y为碱式盐Cu2(OH)2Cl2,则根据质量守恒定律可得CuCl2·2H2O缓慢加热的反应方程式为2(CuCl2·2H2O)Cu2(OH)2Cl2+2HCl↑+2H2O;
Cu2(OH)2Cl2在200℃条件下加热发生分解反应产生CuO和HCl,反应方程式为
Cu2(OH)2Cl2CuO+2HCl↑。
【点睛】
本题考查了易挥发性的结晶水合物受热分解产物的判断。
这类盐在受热分解时,发生的分解反应有两种类型。
在有保护气时,会失去全部结晶水,生成无水盐,温度升高,无水盐进一步分解;在无保护气时,会转化为碱式盐或相应的碱,继续升高温度,将进一步分解,最终转化为金属氧化物。
一定要掌握外界条件对物质分解反应的影响。
3.为探究黑色固体 X(仅含两种元素)的组成和性质,设计并完成如下实验:
请回答:
(1)X 的化学式是______________。
(2)写出蓝色溶液转化为蓝色沉淀的离子方程式是______________。
(3)写出固体甲与稀硫酸反应的化学方程式______________。
【答案】CuO Cu2++2OH-=Cu(OH)2 Cu2O+H2SO4=Cu+CuSO4+H2O
【解析】
【分析】
流程中32gX隔绝空气加热分解放出了能使带火星的木条复燃的气体为氧气,质量:32.0g-28.8g=3.2g,证明X中含氧元素,28.8g固体甲和稀硫酸溶液反应生成蓝色溶液,说明含铜离子,证明固体甲中含铜元素,即X中含铜元素,铜元素和氧元素形成的黑色固体为
CuO,X为氧化铜,n(CuO)=
32
80/
g
g mol
=0.4mol,结合质量守恒得到
n(O2)=
3.2
32/
g
g mol
=0.1mol,氧元素守恒得到甲中n(Cu):n(O)=0.4mol:(0.4mol-
0.1mol×2)=2:1,固体甲化学式为Cu2O,固体乙为Cu,蓝色溶液为硫酸铜,加入氢氧化钠溶液生成氢氧化铜沉淀,加热分解得到16.0g氧化铜。
【详解】
(1)分析可知X为CuO,故答案为CuO;
(2)蓝色溶液为硫酸铜溶液,转化为蓝色沉淀氢氧化铜的离子方程式为Cu2++2OH-=Cu(OH)2,故答案为Cu2++2OH-=Cu(OH)2;
(3)固体甲为Cu2O,氧化亚铜和稀硫酸溶液发生歧化反应生成铜、二价铜离子和水,反应的化学方程式为:Cu2O+H2SO4=Cu+CuSO4+H2O,故答案为Cu2O+H2SO4=Cu+CuSO4+
H2O。
4.在下图所示的物质转化关系中,A是常见气态氢化物,B是能使带火星的木条复燃的无色无味气体,E的相对分子质量比D大17,G是一种紫红色金属单质。
(部分反应中生成无没有全部列出,反应条件未列出)
请回答下列问题:
(1)E的化学式为_____________________________。
(2)实验室制取A的化学方程式为_______________________________。
(3)反应①的化学方程式:___________________________________。
(4)反应③的化学方程式:__________________________________。
【答案】HNO3 2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3↑+2H2O 3NO3+H2O=2HNO3+NO
4NH3+5O2=4NO+6H2O
【解析】
【分析】
B是能使带火星的木条复燃的无色无味气体,则B是氧气;G是一种紫红色金属单质,则G是铜;A是常见气态氢化物,且能和氧气反应,所以根据图中的转化可以判断,A可能是氨气,则C就是NO,F是水。
NO和氧气反应生成NO2,NO2溶于水生成硝酸,则E是硝酸,硝酸和铜反应又生成NO,据此答题。
【详解】
(1)由以上分析可知E为HNO3,故答案为:HNO3。
(2)由以上分析可知A为NH3,实验室制取氨气用氯化铵与氢氧化钙共热,反应生成氯化钙、氨气和水,反应方程式为:2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3↑+2H2O,故答案为:
2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3↑+2H2O。
(3)反应①为二氧化氮与水反应生成硝酸与NO,反应的方程式为:
3NO3+H2O=2HNO3+NO,故答案为:3NO3+H2O=2HNO3+NO。
(4)反应③为氨的催化氧化,反应生成NO和H2O,化学方程式为:
4NH3+5O2=4NO+6H2O,故答案为:4NH3+5O2=4NO+6H2O。
【点睛】
解框图题的方法:最关键的是寻找“突破口”,“突破口”就是抓“特”字,例如特殊颜色、特殊状态、特殊气味、特殊反应、特殊现象、特殊制法、特殊用途等。
5.孔雀石等自然界存在的碳酸盐类铜矿的化学组成为xCuCO3·yCu(OH)2(x、y为正整数,且x≤3,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bg,加酸完全分解得到标准状况下CO2气体VL,则a、b、V的代数关系式是_____。
【答案】3:2 a=1249822.46422.4V b V ⎛⎫+- ⎪⎝⎭或a=65495632V b + 【解析】 【分析】 (1)先计算一定质量的碳酸盐反应产生的CO 2、CuO 的物质的量,然后根据C 元素守恒可得n(CuCO 3)=n(CO 2),根据Cu 元素守恒可得n(CuCO 3)+ n[Cu(OH)2]=n(CuO),计算出
n[Cu(OH)2],就可得到n(CuCO 3)与n[Cu(OH)2]的物质的量的最简整数比;
(2)根据碳元素守恒可得n(CuCO 3)=n(CO 2)=mol 22.4
V ,根据Cu 元素守恒可得n(CuCO 3)+ n[Cu(OH)2]=n(Cu),用含有b 、V 的代数式表示,也可根据n(CuCO 3)=n(CO 2)=
mol 22.4V 先计算出CuCO 3的质量,用总质量减去CuCO 3的质量得到Cu(OH)2的质量,再计算其物质的量,最后得到n(CuCO 3)与n[Cu(OH)2]的物质的量的最简整数比。
【详解】
(1)n(CO 2)=3.36L÷22.4L/mol=0.15mol ,则n(CuCO 3)=n(CO 2)=0.15mol ,
n(CuO)=20g÷80g/mol=0.25mol ,根据Cu 元素守恒,可得n[Cu(OH)2]=0.25mol-
0.15mol=0.10mol ,所以n(CuCO 3):n[Cu(OH)2]=0.15:0.10=3:2,所以碳酸盐类铜矿的化学
组成为xCuCO 3·
yCu(OH)2中x=3,y=2,盐可以表示为3CuCO 3·2Cu(OH)2; (2)根据C 元素守恒可得n(CuCO 3)=n(CO 2)=
mol 22.4V ,根据Cu 元素可得n(CuCO 3)+ n[Cu(OH)2]=n(Cu)=
64b mol ,则n[Cu(OH)2]=(6422.4b V -)mol ,所以n(CuCO 3):n[Cu(OH)2]=22.4V :(6422.4b V -),a= a=1249822.46422.4V b V ⎛⎫+- ⎪⎝⎭
;n(CuCO 3)=n(CO 2)=mol 22.4V ,m(CuCO 3)=mol 22.4V ×124g/mol=124g 22.4
V ,该化合物含有Cu 的总物质的量是n(Cu)b 64mol =
,则根据Cu 元素守恒,可得n[Cu(OH)2]=b mol 6422.4V mol -,m[Cu(OH)2]=98g/mol×(b mol 6422.4
V mol -),根据反应前后物质质量不变,可得a=
124g 22.4V +98g/mol×(b mol 6422.4V mol -)=65495632V b +。
6.铜器久置于空气中会和空气中的水蒸气、CO 2、O 2作用产生“绿锈”,该“绿锈”俗称“铜绿”,化学式为[Cu 2(OH)2CO 3],“铜绿”能跟酸反应生成铜盐和CO 2、H 2O 。
某同学利用下述系列反应实现了“铜→铜绿→……→铜”的转化。
铜铜绿A Cu(OH)2B Cu
(1)从三种不同分类标准回答,“铜绿”属于哪类物质?____、____、___。
(2)请写出铜绿与盐酸反应的化学方程式________。
(3)写出B的化学式___________。
(4)上述转化过程中属于化合反应的是________,属于分解反应的是________。
【答案】铜盐碳酸盐碱式盐 Cu2(OH)2CO3+4HCl=2CuCl2+3H2O+CO2↑ CuO ①
④
【解析】
【分析】
(1)根据物质的分类方法结合物质的俗称和物质组成进行解答;
(2)反应②为碱式碳酸铜和盐酸反应,生成氯化铜、水和二氧化碳;
(3)Cu(OH)2分解生成CuO;
(4)依据化合反应概念和分解还原反应的概念判断.
【详解】
(1)铜绿是碱式碳酸铜的俗称,含有铜元素,其分子式为[Cu2(OH)2CO3],其阳离子不为氢离子,阴离子不全为氢氧根,故不是酸不是碱,可为铜盐,含有碳酸根离子,为碳酸盐,同时又含有氢氧根,也为碱式盐,故答案为:铜盐;碳酸盐;碱式盐;
(2)碱式碳酸铜和盐酸反应,生成氯化铜、水和二氧化碳,化学方程式为:
Cu2(OH)2CO3+4HCl=2CuCl2+3H2O+CO2↑;
(3)Cu(OH)2→④B是氢氧化铜受热分解生成氧化铜和水,故答案为:CuO;
(4)在反应过程中:铜→①铜绿→②A→③Cu(OH)2→④B→⑤Cu;铜→①铜绿发生了化合反应;
铜绿→②是A跟酸反应生成铜盐及CO2、H2O,A为铜盐是复分解反应;
A→③Cu(OH)2是铜盐和碱反应生成氢氧化铜沉淀,是复分解反应;
Cu(OH)2→④B是氢氧化铜受热分解生成氧化铜和水,是分解反应;
B→⑤Cu是氧化铜和氢气反应生成铜和水,是置换反应;
故答案为:①;④.
7.铜锌银精矿化学成分如下:
元素Cu Zn Ag S Fe Pb
元素质量
17.6018.300.14633.1518.177.86
分数/%
利用铜锌银精矿制备硫酸铜晶体的流程如下:
回答下列问题:
(l)“气体A”为____(填化学式),“浸渣”中主要为硫酸铅和____(填化学式)。
(2)“沉铜”得到Cu2Cl2固体,目的是____________。
(3)“氧化”工序中,恰好反应时氧化剂和还原剂物质的量之比为____。
(4)“母液2”中阴离子含量最多的是____,该溶液最好返回 __工序循环使用。
(5)依据铜锌银精矿化学成分进行分析,精矿中含有FeS2,理由是________。
【答案】SO2 AgCl 除去锌铁元素,分离出铜元素 1:2 氯离子沉铜硫元素物质的量多于金属物质的量之和,故含有FeS2
【解析】
【分析】
铜锌银精矿和空气中的O2发生反应,各金属得到其氧化物,S转化为SO2,再加入H2SO4和NaCl,金属氧化物转化为硫酸盐,Ag转化为AgCl沉淀,Pb转化为PbSO4沉淀。
通入SO2将Cu2+转化为Cu2Cl2沉淀,加入O2、H2SO4转化为CuSO4溶液,最后得到CuSO4晶体。
【详解】
(1)在焙烧过程中,各金属转化为金属氧化物,而S元素转化为SO2,因此气体A为SO2;各金属氧化物与H2SO4转化为金属离子,Pb2+与SO42-沉淀得到PbSO4,而Ag+与Cl-会生成AgCl沉淀;
(2)经过浸出之后,溶液中还有Zn2+、Fe2+、Cu2+。
沉铜之后,得到Cu2Cl2沉淀,实现了Cu 与Zn、Fe的分离,答案为除去锌铁元素,分离出铜元素;
(3)氧化的目的是将Cu2Cl2转化为CuSO4,Cu2Cl2中Cu的化合价为+1价,1molCu2Cl2转化全部转化为Cu2+,失去2mol电子,1molO2反应时,得到4mol电子,根据得失电子守恒,氧化剂和还原剂的比例为1:2;
(4) 氧化的目的是将Cu2Cl2转化为CuSO4,根据原子守恒,溶液中阴离子还大量存在的还有Cl-;母液2中含有较多的Cl-,以及没有沉淀的Cu2+和SO42-,溶液中没有Ag+和Pb2+等离子,不需要“浸出”,最好返回“沉铜”的步骤中,可以为该步骤提供Cl-;
【点睛】
问题(4)母液2最好返回的步骤中,易填错为浸出,浸出过程中也加入NaCl,但是要考虑到浸出加入NaCl的目的是为了沉淀Ag+,而Ag+在溶液中的量是很少的,而沉淀铜的时候需要较多的Cl-,母液2中含有较多的Cl-,且不含有其他金属离子,因此进入沉铜步骤,也可以减少相关净化操作。
8.氯化亚铜(CuC1)在化工、印染、电镀等行业应用广泛。
CuC1微溶于水,不溶于醇和稀酸,可溶于Cl 浓度较大的溶液,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CuC1的工艺过程如图。
回答下列问题:
(1)步骤①中N 元素被还原为最低价,写出此反应的离子方程式______________。
(2)步骤②中,亚硫酸铵要略保持过量,原因是___________,滤液中可循环利用的物质是__________。
(3)步骤⑤中,用“醇洗”可快速去除滤渣表面的水,防止滤渣被空气氧化为23Cu (OH)Cl CuCl ,被氧化为23Cu (OH)Cl 的化学方程式为______________________。
(4)用227K Cr O 溶液测定氯化亚铜样品纯度(假设杂质不参与反应),步骤如下:准确称取所制备的氯化亚铜样品10.00g ,将其置于过量的3FeCl 溶液中,待样品完全溶解后,加入适量稀硫酸配成100mL 溶液,取溶液10.00mL 用2270.1000mol LK Cr O ⋅溶液进行滴定,反应中272Cr O -被还原成3Cr +,相关数据记录如表所示:该样品中CuCl 的质量分数__________________。
实验编号
1 2 3 消耗227K Cr O 溶液的体积/mL 14.98 16.03 15.02 (5)制造印刷电路板产生的废液中含大量()234Cu NH +⎡⎤⎣⎦等离子,利用膜电解技术对此废液进行电解,电解装置如图所示。
电解后的阴极液中加入适量盐酸并用水稀释可得到CuCl ,电解时阴极的电极反应式为___________,生成CuCl 的离子方程式为
________________________________。
【答案】-+2++
3424Cu+NO +10H =4Cu +NH +3H O 使完全反应,阻止生成的被氧化 硫酸 22234CuCl+O +4H O=2Cu (OH)Cl+2HCl 89.55%
()()2++-3233242Cu NH +e +2H O=Cu NH +2NH H O ⎡⎤⎤⎣⎦⋅⎡⎦⎣
()342Cu NH 2H Cl CuCl 2NH ++-+⎡⎤++=↓+⎣⎦ 【解析】
【分析】
铜与硝酸根和氢离子反应生成铜离子,加入亚硫酸铵和氯化铵生成硫酸、氯化亚铜等,过滤得到氯化亚铜,经水洗、醇洗、烘干等到氯化亚铜产品。
【详解】
⑴步骤①中N 元素被还原为最低价变为铵根离子,铜变为铜离子,因此反应的离子方程
式;+2+3424Cu+NO +10H =4Cu +NH +3H O +-;故答案为:
+2+3424Cu+NO +10H =4Cu +NH +3H O +-。
⑵步骤②中,亚硫酸根具有还原性,铜离子具有氧化性,CuCl 在潮湿空气中易水解氧化,
因此亚硫酸铵要略保持过量,原因是使完全反应,阻止生成的被氧化,Cu 2+、Cl -、SO 32−和
H 2O 反应CuCl 、SO 22−、H +,因此滤液中可循环利用的物质是硫酸;故答案为:使完全反应,阻止生成的被氧化;硫酸。
⑶步骤⑤中,用“醇洗”可快速去除滤渣表面的水,防止滤渣被空气氧化为
23Cu (OH)Cl ,CuCl 与空气中氧气、水反应生成23Cu (OH)Cl 和HCl ,其反应的的化学方程式为22234CuCl+O +4H O=2Cu (OH)Cl+2HCl ;故答案为:
22234CuCl+O +4H O=2Cu (OH)Cl+2HCl 。
⑷三次消耗中第二次是错误数据,舍去,求另外两次平均数为15.00mL ,根据得失电子守恒关系得到n(CuCl)=6n(Cr 2O 72−) = 6×0.1 mol∙L −1×0.015L = 0.009mol ,该样品中CuCl 的质量分数10.009mol 1099.5g mol ω100%89.55%10.0g
-⨯⨯⋅=⨯= ⑸根据图中信息,阴极()234Cu NH +⎡⎤⎣⎦得到电子变为()+32Cu NH ⎡⎤⎣⎦和32NH H O ⋅,因此
电解时阴极的电极反应式为()()2++-3233242Cu NH +e +2H O=Cu NH +2NH H O ⎡⎤⎤⎣⎦⋅⎡⎦⎣,
电解后的阴极液中加入适量盐酸并用水稀释可得到CuCl ,生成CuCl 的离子方程式为
()342Cu NH 2H Cl CuCl 2NH +
+-+⎡⎤++=↓+⎣⎦
;故答案为:()342Cu NH 2H Cl CuCl 2NH ++-+⎡⎤++=↓+⎣⎦。
9.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)+Cl -
CuCl 2-],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0.3mol·
L -1,配制1L 此硫酸溶液,需要98%、1.84g·mL -1浓硫酸__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NH 4Cl 的量关系如图所示。
①反应的氧化产物是___,n(氧化剂):n(还原剂)=___;
②比较c(Cu+)相对大小:A点___C点(填“>”、“<”或“=”)。
③提高处于C点状态的混合物中Cu+沉淀率措施是___;
(4)“过滤”所得滤液中溶质主要成分的化学式为__;
(5)不能用硝酸代替硫酸进行“酸洗”,理由是__。
【答案】增大接触面积,加快酸浸速率,提高Cu的浸出率等
CuS+H2SO4+H2O2=CuSO4+S+2H2O 16.3 3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O SO42-或
(NH4)2SO4 2:1 > 加水稀释 (NH4)2SO4 HNO3具有强氧化性会把CuCl氧化
【解析】
【分析】
利用H2O2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NO3-在酸性条件下的强氧化性将Cu氧化成Cu2+,接下来用SO32-将Cu2+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(NH4+)2SO4等杂质,接下来用醇洗去表面的硫酸分子,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+H2SO4+H2O2=CuSO4+S+2H2O;
(2)根据c=1000
M
ρω
得,浓硫酸浓度=
1.84
100098%
98/
g
mL
g mol
⨯⨯
=18.4mol·L-1,根据
C1V1=C2V2得:18.4mol·L-1⨯V=0.3mol·L-1×1L,解得V≈16.3mL;根据反应物为NH4NO3和硫酸,可知,利用NO3-在酸性条件下的氧化性将Cu氧化溶解,发生的反应为Cu和稀硝酸反应,故离子方程式为:3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O,故答案为:16.3;
3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O;
(3)①流程可知,“反应”利用SO32-将Cu2+还原成Cu+,SO32-自身被Cu2+被氧化成SO42-,SO42-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Cu2+被还原,化合价从+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
(NH4)2SO4;2:1;
②B点之前Cu+和Cl-形成CuCl沉淀,B点时建立了CuCl(s)ƒCu+(aq)+ Cl-(aq),B点之后,Cl-浓度增大,有一部分CuCl溶解[CuCl(s)+Cl-CuCl2-],由CuCl(s)ƒCu+(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Cu 2+的浓度是相等的,由于B 点之前CuCl(s)ƒCu +(aq)+ Cl -
(aq)平衡一直向左移动,所以B 点的Cu 2+
的浓度小于A 点,综上所述答案为:>;
③既然B 点之后是由于发生了CuCl(s)+Cl -CuCl 2-使沉淀减少了,所以我们可以减小Cl -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(NH 4)2SO 4,所以答案为:(NH 4)2SO 4; (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:HNO 3具有强氧化性会把CuCl 氧化。
【点睛】
(3)由图可知,B 点之后,NH 4Cl 越多,沉淀率反而减小,但是已经加进去的NH 4Cl 又拿不出来,所以最直接的做法是反着来,加适量的水!
10.2CuCl 、CuCl 是重要的化工原料,广泛地用作有机合成催化剂.实验室中以粗铜(含杂质Fe)为原料,一种制备铜的氯化物的流程如下:
(1)上述流程中固体K 溶于稀盐酸的目的是 ______ .试剂X 、固体J 的物质分别为 ______ .
A .NaOH 3Fe(OH)
B .CuO 3Fe(OH)
C .32NH H O ⋅ 2Fe(OH) 4D.CuSO 2Cu(OH)
(2)反应②是向溶液2中通入一定量的2SO ,加热一段时间后生成CuCl 白色沉淀.写出制备CuCl 的离子方程式 ______ .
(3)以石墨为电极,电解2CuCl 溶液时发现阴极上也会有部分CuCl 析出,写出此过程中阴极上的电极反应式 ______ .
【答案】防止2Cu +
水解 B 222242Cu 2Cl SO 2H O 2CuCl 4H SO +-+-∆+++↓++ 2Cu e Cl CuCl +--++=
【解析】
【分析】
粗铜(含杂质Fe )与氯气反应生成氯化铁和氯化铜,加稀盐酸溶解,形成氯化铁和氯化铜溶液,再加试剂x 为CuO 或氢氧化铜等调节pH ,使铁离子转化为氢氧化铁沉淀,过滤得到的固体J 为氢氧化铁,溶液2为氯化铜溶液,通入二氧化硫,二氧化硫与铜离子发生氧化还原反应生成CuCl ,氯化铜溶液在HCl 氛围中蒸发结晶得到CuCl 2•2H 2O 。
【详解】
(1)流程中固体K 溶于稀盐酸的目的是防止铜离子水解,试剂X 、固体J 的物质分别为氧化铜,氢氧化铁,选B ,
故答案为:防止2Cu +水解;冷却结晶,B ;
(2)根据信息可知:在加热条件下,2SO 与铜离子反应生成CuCl 白色沉淀和24SO -
,其反应的离子方程式为:222242Cu 2Cl SO 2H O 2CuCl 4H SO ∆+-+-+++↓++; 故答案为:22224
2Cu 2Cl SO 2H O 2CuCl 4H SO ∆+-+-+++↓++; (3)以石墨为电极,电解2CuCl 溶液时发现阴极上也会有部分CuCl 析出,阴极上是得到电子发生还原反应,2Cu +得到电子生成CuCl ,电极反应为:2Cu e Cl CuCl +--++=, 故答案为:2Cu e Cl CuCl +--++=。
【点睛】
本题以实验室制备氯化铜为背景,考查了物质的制备实验操作、离子检验、除杂质、离子方程式的书写、原电池原理的应用等,题目涉及的知识点较多,侧重于基础知识的综合应用的考查。