2020-2021化学铜及其化合物推断题的专项培优练习题(含答案)及答案

2020-2021化学铜及其化合物推断题的专项培优练习题(含答案)及答案

一、铜及其化合物

1．某工厂的工业废水中含有大量的Al2(SO4)3、较多的Cu2+和少量的Na+。从工业废水中回收金属铝和金属铜的工艺流程如下图所示(试剂X、Y、Z均过量)。

(1)试剂X为_______，加入试剂X发生的离子方程式是___________试剂Z为

___________。

(2)操作②为____________(填实验分离方法)。

(3)溶液2中含有的溶质有__________(填化学式)。

(4)写出操作④的化学反应方程式____________。

(5)金属铜能与浓硫酸在加热的条件下发生反应，产生的气体为_________(填化学式)。【答案】铝 2Al+3Cu2+=2Al3++3Cu 氨水过滤 Al2(SO4)3、H2SO4 Al2(SO4)3、H2SO4 SO2【解析】

【分析】

某工厂的工业废水中含有大量的Al2(SO4)3、较多的Cu2+和少量的Na+，由流程可知加入X为金属铝，用于置换出铜，溶液1含有Al2(SO4)3、Na2SO4，不溶性物质为过量的Al和Cu的混合物，向不溶性物质中加入试剂Y用于溶解Al，反应产生Al2(SO4)3，而Cu不能发生反应，则为稀H2SO4，溶液2含有Al2(SO4)3、过量H2SO4，由于Al(OH)3是两性物质，能够与过量的强碱NaOH溶液反应产生可溶性物质，因此向①②混合后加入氨水，可生成Al(OH)3沉淀，过滤、洗涤后加热分解生成Al2O3，电解熔融的Al2O3可生成Al，以此解答该题。【详解】

根据上述分析可知操作①是过滤，不溶性物质为Cu、Al混合物，操作②是过滤，试剂Y是H2SO4，溶液1含有Al2(SO4)3、Na2SO4，溶液2含有Al2(SO4)3、过量H2SO4，试剂Z是氨水，操作③是过滤，操作④加热分解Al(OH)3，操作⑤是电解。

(1)由以上分析可知X为Al，可用于除去溶液中的Cu2+，反应的离子方程式为：

2Al+3Cu2+=2Al3++3Cu；试剂Z为氨水；

(2)操作①②③用于分离固体和液体，为过滤操作；

(3)溶液2中含有的溶质有Al2(SO4)3、H2SO4；

(4)操作④是加热Al(OH)3，Al(OH)3不稳定，受热发生分解反应，化学方程式为：

2Al(OH)32Al2O3+3H2O；

(5)金属Cu与浓硫酸混合加热，发生氧化还原反应，产生CuSO4、SO2、H2O，反应方程式为：Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O，所以反应产生的气体为SO2。

【点睛】

本题考查了物质的推断、混合物分离提纯的综合应用，把握分离流程中的反应及混合物分离方法为解答的关键，注意实验的设计意图，把握物质的性质，侧重考查学生的分析与实验能力。

2．为探究某固体化合物X(仅含四种元素)的组成和性质，设计并完成如下实验。请回答：

(1)蓝色溶液中的金属阳离子是________。

(2)黑色化合物→砖红色化合物的化学方程式是________________________。

(3)X 的化学式是________。

【答案】Cu 2＋ 4CuO

高温2Cu 2O ＋O 2↑ Cu 3(OH)2(CO 3)2或Cu(OH)2·2CuCO 3 【解析】

【分析】

根据流程中信息可知黑色化合物为CuO ，砖红色化合物为Cu 2O ，红色金属单质为Cu ，蓝色溶液为CuSO 4溶液；n(H 2O)=18g 0.18g /mol =0.01 mol ，黑色化合物n(CuO)= 2.40g 80g/mol

=0.03 mol ，无色无味气体n(CO 2)= n(CaCO 3)=

2.00g 100g/mol =0.02 mol ，故可根据各元素推知分子式Cu 3C 2H 2O 8，则推断出X 为Cu 3(OH)2(CO 3)2或Cu(OH)2·2CuCO 3，据此分析。

【详解】

根据流程中信息可知黑色化合物为CuO ，砖红色化合物为Cu 2O ，红色金属单质为Cu ，蓝色溶液为CuSO 4溶液；n(H 2O)=

18g 0.18g /mol =0.01 mol ，n(H)=0.02mol ，黑色化合物n(CuO)= 2.40g 80g/mol

=0.03 mol ，无色无味气体n(CO 2)= n(CaCO 3)= 2.00g 100g/mol =0.02 mol ，故n(O)=0.04+0.03+0.01=0.08mol ，可根据各元素推知分子式Cu 3C 2H 2O 8，则推断出X 为Cu 3(OH)2(CO 3)2或Cu(OH)2·2CuCO 3。

(1)蓝色溶液为CuSO 4溶液，含有的金属阳离子是Cu 2＋；

(2)黑色化合物→砖红色化合物，只能是CuO→Cu 2O ，反应的化学方程式是4CuO 高温2Cu 2O ＋O 2↑；

(3)X 的化学式是Cu(OH)2·2CuCO 3或Cu 3(OH)2(CO 3)2。

3．将单质Fe和FeCl3、FeCl2、CuCl2的混合溶液一起放进烧杯中，搅拌、静置。根据下述不同情况，填写金属单质或金属离子

．．．．．．．．．的符号。

（1）充分反应后，若Fe有剩余，则烧杯中不可能含有的金属离子是_____。

（2）充分反应后，如果烧杯中还有大量的Fe3+，则还会有的金属离子是_____。

（3）如果烧杯中Cu2+的物质的量减少了一半，则烧杯中一定没有的金属离子是____，一定没有的金属单质是______。

【答案】Fe3+、Cu2+ Fe2+、Cu2+ Fe3+ Fe

【解析】

【分析】

在金属活动性顺序中，位置在前的金属能将位于其后的金属从其盐溶液中置换出来，单质Fe和FeCl2、FeCl3、CuCl2，氧化性：FeCl3＞CuCl2＞FeCl2，还原性Fe＞Cu，铁先与氯化铁溶液反应，Fe有剩余，则溶液中不存在Fe3+、Cu2+，以此解答该题。

【详解】

在金属活动性顺序中，位置在前的金属能将位于其后的金属从其盐溶液中置换出来，单质Fe和FeCl2、FeCl3、CuCl2，则铁先与氯化铁溶液反应。氧化性：FeCl3＞CuCl2＞FeCl2，还原性Fe＞Cu；

①Fe有剩余，则溶液中不存在Fe3+、Cu2+；

②如容器内有大量Fe3+，说明金属Fe完全溶解且铜离子没有反应，所以还会有的金属离子是Fe2+、Cu2+；

③如有一半Cu2+剩余，说明铜离子已部分反应，所以氧化性强的铁离子已完全反应，则容器内一定没有的金属离子是：Fe3+；则Fe完全溶解，一定没有Fe剩余。

【点睛】

考查Fe3+、Cu2+的氧化能力大小的比较，能正确判断固体的成分是解本题的关键；本题中根据Fe3+、Cu2+的氧化性强弱判断反应先后顺序，从而确定固体的成分、溶液的成分；有固体剩余，若固体只有铜，则反应后的溶液中一定无Fe3+存在，一定存在Fe2+，可能含有Cu2+；若有铁剩余，一定有铜生成，Fe3+和Cu2+无剩余。

4．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=124

98

22.46422.4

V b V

⎛⎫

+-

⎪

⎝⎭

或a=

6549

5632

V b

+

【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元素守恒可得