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第9讲铜及其化合物金属材料及金属矿物的开发利用A组基础题组1.下列我国古代制品中,所用材料属于合金的是()A.青铜器B.瓷器C.石雕D.竹简2.(2018北京朝阳期末)在一定条件下发生下列反应,其中反应后固体质量增加的是()A.氨气还原氧化铜B.二氧化锰加入过氧化氢溶液中C.次氯酸钙露置在空气中变质D.过氧化钠吸收二氧化碳3.中华民族有着光辉灿烂的发明史,下列发明创造不涉及化学反应的是()ABCD火法炼铜黏土制陶瓷树皮造纸打磨磁石制指南针4.(2017北京房山期末,3)下列物质性质与应用对应关系不正确的是()选项性质应用A铁比铜金属性强可用FeCl3溶液腐蚀铜制印刷电路板B活性炭具有吸附性可用活性炭去除冰箱中的异味C油污在一定条件下会发生水解反应可用热的纯碱溶液清除炊具上的油污D氢氟酸能与二氧化硅反应可用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记5.下列各组物质在适宜条件下反应,其中氧化剂与还原剂的物质的量之比为21的是()A.H2SO4(浓)+CB.Fe2O3+AlC.HNO3(浓)+CD.Fe2O3+CO6.下列金属冶炼的反应原理正确的是()A.2Al2O3+3C 4Al+3CO2B.MgO+H2 Mg+H2OC.Fe3O4+4CO 3Fe+4CO2D.2HgO 2Hg+O27.(2017北京石景山一模,7)晋葛洪抱朴子内篇黄白记载“曾青涂铁,铁赤色如铜”(“曾青”是指硫酸铜),下列说法不正确的是()A.记载中的反应属于置换反应B.记载中蕴含了湿法炼铜的原理C.由记载得出铁单质是赤色(红色)D.每生成1 mol铜转移2 mol电子8.(2017北京西城期末,19)CuSO4用途广泛,以Cu为原料制CuSO4有多种方法。(1)实验室可用Cu与浓硫酸反应制CuSO4。Cu与浓硫酸反应的化学方程式是。该方法制CuSO4存在的不足是(写出任意一条)。(2)实验小组采取如下方法制CuSO4。实验表明,Fe3+能加快生成CuSO4的反应速率,加快原理可表述为:. 2Fe3+Cu 2Fe2+Cu2+. 的离子方程式是。(3)用电解的方法制CuSO4,如下图所示。与直流电源a 端相连的电极材料是(填“铜片”或“石墨”)。将进口处较浓硫酸替换为Na2SO4溶液进行实验,发现得到的CuSO4溶液pH比替换前升高,结合化学用语解释pH升高的原因是。B组提升题组9.(2017北京房山二模,6)化学在古代与现代的科技发展中起了十分重要的作用,下列说法中正确的是()ABCD古代与现代的冶金均运用了相同的化学原理古代与现代的火箭发射均利用了液体燃料古代捣碎中药与现代中药纳米粉碎均是化学变化古代风筝与现代热气球飞行均不需要物质直接供给能量10.下列解释事实的方程式不正确的是()A.铝热法炼铁:2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3B.工业进行“氮的固定”:N2+3H2 2NH3C.铅蓄电池充电时的阴极反应:PbSO4(s)+2e- Pb(s)+SO42-(aq)D.用铜和稀硝酸制备硝酸铜:Cu+4H+2NO3- Cu2+2NO2+2H2O11.明代宋应星著的天工开物中有关于“火法”冶炼锌的工艺记载:“每炉甘石十斤,装载入一泥罐内,然后逐层用煤炭饼垫盛,其底铺薪,发火煅红,冷定毁罐取出。即倭铅也。”下列说法不正确的是(注:炉甘石的主要成分为碳酸锌)()A.该冶炼锌的反应属于置换反应B.煤炭中起作用的主要成分是CC.冶炼Zn的反应方程式为:ZnCO3+2C Zn+3COD.倭铅是指金属锌和铅的混合物12.(2017北京海淀期末,12)新制氢氧化铜中存在平衡:Cu(OH)2+2OH- Cu(OH)42-(深蓝色)。某同学进行下列实验:下列说法不正确的是()A.中出现蓝色沉淀B.中现象是Cu(OH)2+2OH- Cu(OH)42-正向移动的结果C.中现象证明葡萄糖具有还原性D.对比和可知Cu(OH)2氧化性强于Cu(OH)42-13.(2017北京大兴一模,11)用下图所示装置进行实验,实验现象与对应的结论正确的是()装置选项实验现象结论A铜丝稀硝酸中出现红棕色气体稀硝酸与铜生成了NO2,中需要碱溶液吸收尾气B铜丝Fe2(SO4)3溶液中溶液黄色变浅Cu与Fe2(SO4)3溶液发生置换反应C铁丝饱和食盐水中导管内液面上升铁钉发生吸氧腐蚀D铁丝浓硫酸无明显现象铁与浓硫酸不反应14.(2017北京海淀一模,12)工业上常用铁碳混合物处理含Cu2+废水获得金属铜。当保持铁屑和活性炭总质量不变时,测得废水中Cu2+浓度在不同铁碳质量比(x)条件下随时间变化的曲线如下图所示。下列推论不合理的是()A.活性炭对Cu2+具有一定的吸附作用B.铁屑和活性炭会在溶液中形成微电池,铁为负极C.增大铁碳混合物中铁碳比(x),一定会加快废水中Cu2+的去除速率D.利用铁碳混合物回收含Cu2+废水中铜的反应原理:Fe+Cu2+ Fe2+Cu15.(2017北京四中三模,27)孔雀石主要成分是Cu2(OH)2CO3,还含少量FeCO3及Si的化合物,实验室以孔雀石为原料制备硫酸铜晶体的步骤如下:(1)步骤中涉及的反应用离子方程式表示为 ;(2)步骤中试剂是(填代号);a.KMnO4b.H2O2c.Fe粉d.KSCN(3)步骤加入CuO的目的是;(4)步骤获得硫酸铜晶体,需要经过、过滤等操作;(5)孔雀石与焦炭一起加热可以生成Cu及其他无毒物质,写出该反应的化学方程式:;(6)测定硫酸铜晶体(CuSO4xH2O)中结晶水的x值:称取2.4 g硫酸铜晶体,加热至质量不再改变时,称量粉末的质量为1.6 g。则计算得x=(计算结果精确到0.1)。答案精解精析A组基础题组1.AA项,青铜是铜锡合金;B项,瓷器是硅酸盐产品;C项,石雕是碳酸盐或硅酸盐产品;D项,竹简的主要成分为纤维素。2.DA项,氨气还原氧化铜后得到铜单质,固体质量减少;B项,二氧化锰加入过氧化氢溶液中后,过氧化氢分解为水和氧气,二氧化锰作催化剂,固体质量不变;C项,次氯酸钙露置在空气中与水和二氧化碳反应,生成碳酸钙和次氯酸,固体质量减少;D项,过氧化钠与二氧化碳反应后生成碳酸钠,固体质量增加。3.DA项,火法炼铜的原理为Cu2S+O2 2Cu+SO2 ,涉及化学反应;B项,黏土制陶瓷过程涉及化学反应;C项,用树皮造纸的蒸煮过程中纤维素在碱性条件下水解,属于化学反应;D项,打磨磁石制指南针时,没有新物质生成,不涉及化学反应。4.AA项,FeCl3溶液与Cu发生氧化还原反应生成氯化铜、氯化亚铁,因此可用FeCl3溶液腐蚀铜制印刷电路板,但与Fe比Cu的金属性强无关;B项,活性炭具有吸附性,可去除异味;C项,加热促进碳酸根离子水解,碱性增强,且碱性条件利于油污水解;D项,玻璃中含有二氧化硅,氢氟酸可与二氧化硅反应,则可用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记。5.AA项,2H2SO4(浓)+C 2H2O+2SO2+CO2,H2SO4为氧化剂,C为还原剂,氧化剂与还原剂的物质的量之比为21;B项,Fe2O3+2Al Al2O3+2Fe,Fe2O3为氧化剂,Al为还原剂,氧化剂与还原剂的物质的量之比为12;C项,4HNO3(浓)+C 2H2O+CO2+4NO2,HNO3为氧化剂,C为还原剂,氧化剂与还原剂的物质的量之比为41;D项,Fe2O3+3CO 3CO2+2Fe,Fe2O3为氧化剂,CO为还原剂,氧化剂与还原剂的物质的量之比为13。6.CA项,工业上冶炼铝常用电解熔融的Al2O3的方法;B项,镁为活泼金属,常用电解熔融MgCl2的方法冶炼镁;D项,工业上冶炼汞常用热分解法。7.CA项,记载中的反应为Fe+CuSO4FeSO4+Cu,属于置换反应;B项,记载中蕴含了湿法炼铜的原理;C项,这里的“赤色”是指铜的颜色;D项,该反应中+2价的铜离子变成了单质铜,每生成1 mol铜转移2 mol电子。8.答案(1)Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2+2H2O反应产生SO2,对环境有污染或氧化剂浓硫酸利用率不高(2)4Fe2+O2+4H+ 4Fe3+2H2O(3)铜片替换为Na2SO4后,阴极区发生反应2H+2e- H2,阴极区c(OH-)c(H+),OH-也可以通过阴离子交换膜运动到阳极区,导致CuSO4溶液pH升高解析(1)Cu与浓硫酸反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2+2H2O;该方法制CuSO4存在的不足有:反应中产生SO2,对环境有污染且浓硫酸利用率不高。(2)Fe3+为催化剂,因此的反应为Fe2+被氧气氧化为Fe3+,离子方程式为4Fe2+O2+4H+ 4Fe3+2H2O。(3)用电解的方法制CuSO4,铜电极需要与直流电源正极相连,根据硫酸根离子的移动方向可知,a为直流电源正极,因此与直流电源a 端相连的电极材料是铜片。B组提升题组9.AA项,金属的冶炼是金属元素由化合态变为游离态,即金属元素得电子被还原,故古代和现代的冶金原理相同;B项,古代火箭用的燃料是火药,而现代火箭用的是液体燃料;C项,无论是古代捣碎中药还是现代中药纳米粉碎,均无新物质生成,属于物理变化;D项,现代热气球飞行需要燃料燃烧来提供能量。10.DD项,铜与稀硝酸反应生成NO,铜与浓硝酸反应生成NO2。11.D冶炼Zn的反应方程式为ZnCO3+2C Zn+3CO,故A、B、C均正确;倭铅是指金属锌,D不正确。12.DA项,中氢氧化钠与硫酸铜反应生成氢氧化铜蓝色沉淀;B项,中溶液呈深蓝色,是加入的氢氧化钠使Cu(OH)2+2OH- Cu(OH)42-正向移动的结果;C项,中新制的氢氧化铜悬浊液与葡萄糖发生氧化还原反应,生成了氧化亚铜沉淀,体现了葡萄糖的还原性;D项,对比和可知Cu(OH)2的氧化性弱于Cu(OH)42-。13.CA项,稀硝酸与铜反应生成NO;B项,铜与Fe2(SO4)3溶液反应生成硫酸亚铁和硫酸铜,不是置换反应;C项,铁丝在饱和食盐水中发生吸氧腐蚀;D项,常温下,铁在浓硫酸中发生钝化。14.CA项,用纯活性炭处理含Cu2+废水时,废水中Cu2+浓度降低,说明纯活性炭可吸附Cu2+。B项,用铁屑和活性炭混合处理废水中的Cu2+时,溶液中形成了若干个微电池,且负极是铁。C项,对比、三条曲线可知,增大铁碳比,废水中Cu2+的去除速率加快;对比、两条曲线可知,增大铁碳比,废水中Cu2+的去除速率减慢。D项,利用铁碳混合物回收含Cu2+废水中铜的原理是铁能置换出废水中的铜,即Fe+Cu2+ Fe2+Cu。15.答案(1)Cu2(OH)2CO3+4H+2Cu2+CO2+3H2O、FeCO3+2H+Fe2+CO2+H2O(2)b(3)消耗H+使溶液pH升高,便于Fe3+形成沉淀除去(4)加热浓缩冷却结晶(5)Cu2(OH)2CO3+C2Cu+2CO2+H2O(6)4.4解析(1)孔雀石的主要成分为Cu2(OH)2CO3,还含少量FeCO3及Si的化合物,步骤中Cu2(OH)2CO3、FeCO3均能与硫酸发生反应,反应的离子方程式为Cu2(OH)2CO3+4H+2Cu2+CO2+3H2O、FeCO3+2H+Fe2+CO2+H2O。(2)步骤中加入试剂的目的是将亚铁离子氧化为铁离子且不能引入新的杂质。a项,KMnO4能氧化亚铁离子,但会引入K+、Mn2+;b项,H2O2能氧化Fe2+,自身被还原为水,不引入杂质;c项,Fe粉不能氧化Fe2+;d项,KSCN不能氧化Fe2+。(3)步骤加入CuO的目的是调节溶液的pH使Fe3+形成沉淀而除去。(4)步骤是从溶液中得到溶质,操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等。(5)孔雀石与焦炭一起加热可以生成Cu、二氧化碳和水,依据原子守恒及得失电子守恒配平化学方程式:Cu2(OH)2CO3+C2Cu+2CO2+H2O。(6)1.6 g为硫酸铜的质量,则n(CuSO4)=1.6 g160 g/mol=0.01 mol,受热减少的质量即为水的质量:2.4 g-1.6 g=0.8 g,n(H2O)=0.8 g18 g/mol=0.044 mol;CuSO4xH2OCuSO4+xH2O1x0.01 mol0.044 molx=4.4。
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