四川高考化学三年(2020-2022)模拟题分类汇编-23铜及其化合物
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一、单选题
1.(2022·四川自贡·统考三模)下列有关化学与生活、生产、环保、科技等的说法正确的是
A.北京冬奥会采用光伏发电有利于实现“碳中和”
B.三星堆出土的青铜器是铜、锡、铬按一定比例熔炼而得的化合物
C.纳米级的铁粉能通过吸附作用除去水体中的Cu2+、Hg2+等重金属离子
D.我国发射的“北斗组网卫星”所使用的光导纤维是一种有机高分子材料
2.(2022·四川宜宾·统考三模)化学与健康息息相关。下列叙述正确的是
A.食品加工时不能添加任何防腐剂
B.可溶性铜盐有毒,故人体内不存在铜元素
C.可用铝制餐具长期存放菜、汤等食品
D.含FeSO4的补铁剂与维生素C配合使用补铁效果更好
3.(2022·四川德阳·统考二模)化学与生活紧密相连。下列说法正确的是
A.碳酸氢钠不能用作食用碱
B.液化石油气的主要成分是甲烷和丙烷
C.燃放烟花爆竹产生的刺激性气体含SO2
D.三星堆的青铜纵目人神像出土时其表面呈亮红色
4.(2021·四川广安·统考模拟预测)化学是人类进步的阶梯,与生产、生活、科技、环境等密切相关。下列说法不正确的是
A.华为麒麟9000是首款整合双5纳米制程工艺的芯片,其制造与高纯硅有关
B.用CO2合成可降解的聚碳酸酯塑料,可以实现碳的循环利用
C.四川三星堆遗址“上新”,黄金面具、青铜器等文物惊艳现世,3000 年前的古蜀文明在社会和考古界引起巨大反响。这些黄金面具、青铜器均为纯金属。
D.目前已经在全国广泛开展“新冠灭活疫苗”接种,这些疫苗储存运输时需要冷藏。
5.(2021·四川内江·统考三模)化学与生产、生活、科技等密切相关。下列有关说法错误的是
A.我国新疆等地盛产优质棉花,其主要成分为(C6H10O5)n,可制布、纤维素硝酸酯等
B.今年3月20日在四川省三星堆古遗址考古中,出土了珍贵文物青铜立人、青铜神树,其硬度低于纯铜
C.国产新冠灭活疫苗需冷冻保存以防发生变性
D.大口径单体反射镜使用的碳化硅属于无机非金属材料
6.(2021·四川攀枝花·统考一模)下列有关物质用途的说法中,不正确的是
A.氢氟酸可用于刻蚀玻璃
B.铜罐可用于贮运浓硝酸
C.Na2O2可用作呼吸面具供氧剂
D.FeCl3可用作铜质印刷线路板刻蚀剂
7.(2020·四川内江·统考一模)下列根据实验操作及现象所得出的结论正确的是
选项
实验操作
实验现象
结论
A
将铜粉加入Fe2(SO4)3溶液中
溶液变蓝
氧化性Fe3+>Cu2+
B
蔗糖溶液中加少许稀硫酸后水浴加热几分钟,然后取少量溶液加入新制Cu( OH)2悬浊液并加热
未见砖红色沉淀产生
蔗糖尚未水解
C
向溶液中加入盐酸酸化的BaCl2溶液
产生白色沉淀
溶液中含有
D
向填充有经硫酸处理的K2Cr2O7的导管中吹入乙醇蒸气
固体由橙色变为绿色
乙醇具有氧化性
A.A B.B C.C D.D
8.(2020·四川攀枝花·统考二模)由下列实验及现象不能推出相应结论的是
实验
现象
结论
A
某钾盐晶体中滴加浓盐酸,产生的气体通入品红溶液中
品红溶液褪色
产生的气体一定是SO2
B
向装有经过硫酸处理的CrO3(桔红色)的导管中吹入乙醇蒸气
固体逐渐由桔红色变为浅绿色(Cr3+)
乙醇具有还原性
C
向2mL0.1mol/LFeCl3溶液中加入铜粉,充分振荡,再加入2滴KSCN溶液
铜粉溶解,溶液由黄色变为绿色,滴入KSCN溶液颜色不变
氧化性:Fe3+>Cu2+
D
向盛有CuO的试管中加入足量HI溶液,充分振荡后滴入3滴淀粉溶液
固体有黑色变为白色,溶液变为黄色,滴入淀粉后溶液变蓝
CuO与HI发生了氧化还原反应
A.A B.B C.C D.D
二、实验题
9.(2022·四川泸州·统考三模)化工原料K2([Cu(C2O4)2]·2H2O(二草酸合铜酸钾晶体)为蓝色针状或絮状沉淀,某校同学设计实验制备K2([Cu(C2O4)2]·2H2O,并进行性质探究。
已知: Cu(OH)2分解温度为80°C; Cu2O 为红色。
回答下列相关问题:
[实验一] 制备K2([Cu(C2O4)2]·2H2O晶体
(1)向CuSO4溶液中加入足量NaOH,搅拌加热至80~90°C,观察到的现象是___________; 采用如图装置抽滤,打开水龙头,可在布氏漏斗中快速过滤出沉淀,快速过滤的原理是___________。
(2)将H2C2O4·2H2O和K2CO3溶液混合制备KHC2O4溶液,则酸性H2C2O4___________ H2CO3(填“大于”“小于”或“等于”)。
(3)将(1)步抽滤出的沉淀加入(2) 步KHC2O4溶液中,50°C的水浴加热充分反应,过滤得K2([Cu(C2O4)2]·2H2O。发生反应的化学方程式为___________。
[实验二]探究K2([Cu(C2O4)2]·2H2O晶体热分解产物
按如图所示,装置B、C、F中均盛有足量的澄清石灰水。
(4)实验操作步骤为:连接装置→___________ (用 数字编号回答)
a.检查装置气密性;b. 加热两处酒精灯;c. 熄灭两处酒精灯: d.通氮气;e.停止通氮气;f.装入药品
①f→a→b→d→e→c ②a→f→d→b→c→e
③a→f→b→d→e→c ④f→a→d→b→c→e
(5)D中盛放的试剂是___________,将K2([Cu(C2O4)2]·2H2O晶体持续加热至600°C左右,观察到装置B中澄清石灰水变浑浊,E中黑色固体变为红色,由此可判断分解产生的气体产物为___________。 充分分解后冷却,观察到A中固体未见黑色物质,取少量固体于试管中,滴加足量稀硫酸振荡,有气体产生,溶液变蓝,静置仍有红色固体,由此判断试管A中固体成分为___________(将可能情况全部列出)。
10.(2020·四川·统考二模)为探究氧化铜与硫的反应并分析反应后的固体产物,设计如下实验装置。
(1)如图连接实验装置,并_____。
(2)将氧化铜粉末与硫粉按 5:1 质量比混合均匀。
(3)取适量氧化铜与硫粉的混合物装入大试管中,固定在铁架台上,打开_____ 和止水夹 a 并______,向长颈漏斗中加入稀盐酸,一段时间后,将燃着的木条放在止水夹 a 的上端导管口处,观察到木条熄灭,关闭活塞 K 和止水夹 a,打开止水夹 b。该实验步骤的作用是______,石灰石与稀盐酸反应的离子方程式为___________________。
(4)点燃酒精灯,预热大试管,然后对准大试管底部集中加热,一段时间后,气球膨胀, 移除酒精灯,反应继续进行。待反应结束,发现气球没有变小,打开止水夹 c,观察到酸性高锰酸钾溶液褪色后,立即用盛有氢氧化钠溶液的烧杯替换盛装酸性高锰酸钾溶液的烧杯,并打开活塞 K。这样操作的目的是__________________。
(5)拆下装置,发现黑色粉末混有砖红色粉末。取少量固体产物投入足量氨水中,得到无色溶液、但仍有红黑色固体未溶解,且该无色溶液在空气中逐渐变为蓝色。查阅资料得知溶液颜色变化是因为发生了以下反应:4[Cu(NH3)2]+ + O2+8NH3 • H2O=4[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O。
①经分析,固体产物中含有Cu2O。Cu2O 溶于氨水反应的离子方程式为______。
②仍有红色固体未溶解,表明氧化铜与硫除发生反应 4CuO + S2Cu2O+SO2外,还一定发生了其他反应,其化学方程式为_________。
③进一步分析发现 CuO 已完全反应,不溶于氨水的黑色固体可能是_____(填化学式)。
三、工业流程题
11.(2022·四川内江·统考二模)用粗铜精炼工业中产生的铜阳极泥(主要含Cu2Se、Ag2Se、金和铂等)为原料,回收并制备硝酸铜和硒的工艺流程如图:
(1)“烧结”时发生如下反应,请完善该反应方程式:___________。
______________________
工业上,采用通入高压氧气使铜阳极泥处于“沸腾”状态,其目的是___________。
(2)在实验室,操作X的名称为___________。
(3)滤渣Y的成分有Ag2O、_____(填化学式,下同);已知萃取与反萃取原理为:2RH+Cu2+→R2Cu+2H+,则“反萃取”时反萃取剂最好选用_____溶液。
(4)FeSO4的作用是“还原”Na2SeO4制备Na2SeO3,每摩尔Na2SeO4消耗FeSO4的物质的量为___________mol;常温下,H2SeO3的Ka1=1.0x10-3,Ka2=1.0x10-7;当常温下溶液的pH=4.4时,Na2SeO3溶液中最主要的含Se粒子是___________。
(5)“控电位还原”是指在一定电压下,电位高的氧化剂优先被还原,电位低的氧化剂保留在溶液中,以达到硒与杂质金属的分离;下表为一些氧化剂的电位(A/B:A代表氧化剂,B代表还原产物)。
名称
电位/V
0.345
0.770
0.740
则SeO、Fe3+和Cu2+的氧化性由强到弱的顺序为___________,在0.740V时Fe3+优先被还原,其还原反应(半反应)式为___________。
12.(2022·四川广安·统考一模)氯化亚铜(CuCl是一种难溶于水和乙醇的白色粉末,广泛应用于印染等行业。工业上用铜矿粉(主要含Cu2S及少量Al2O3和SiO2)为原料制备CuCl,其流程如下图。已知:常温下,的约为。
(1)“浸取”时,发生反应为:,该反应分为两步进行:
第一步为;
第二步为___________;
其中,滤渣的成分为___________(填化学式)。
(2)除杂时,在常温下加入氨水,并控制混合溶液pH=4.0;此时,该溶液中___________。在分离出沉淀前需要对混合体系充分搅拌或加热,其目的是___________。
(3)加水“稀释”时发生的相关离子反应方程式为___________;若“稀释”时加水不足,会导致CuCl的产率___________(选填“偏低”、“偏高”或“不变”)。
(4)CuCl纯度的测定。在锥形瓶中,将ag CuCl样品溶解于H2O2和H2SO4的混合溶液,得到CuSO4溶液;加热溶液,待没有气体逸出后,再加入过量KI溶液,充分反应;向所得溶液中滴加2滴淀粉溶液,用的标准溶液滴定至终点,平均消耗溶液V mL。已知:、。
①“加热溶液,待没有气体逸出”的目的是___________。
②滴定终点的判断依据是___________。
13.(2021·四川达州·统考二模)氯化亚铜是一种重要的化工原料,广泛应用于有机合成、石油、油脂、染料等工业。一种利用低品位铜矿(Cu2S、CuS及FeO和Fe2O3等)为原料制取CuCl的工艺流程如下:
已知:①CuCl难溶于醇和水,可溶于氯离子浓度较大的体系;
②CuCl在潮湿空气中易水解氧化;
③已知Cu2+、Mn2+、Fe2+、Fe3+开始生成沉淀和沉淀完全的pH如下表:
Cu(OH)2
Mn(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
开始沉淀pH
4.7
8.3
8.1
1.2
完全沉淀pH
6.7
9.8
9.6
3.2
回答下列问题:
(1)“浸取”时加入MnO2的作用是_______
(2)滤渣1为_______,“中和”时调节pH的范围是_______
(3)“络合”时发生反应生成了配合物Cu(NH3)4CO3,该反应的化学方程式_______
(4)“反应”时的离子方程式_______,溶液2中存在的溶质主要有_______。
(5)“洗涤”时包括用pH=2的硫酸洗、水洗和乙醇洗,不能省略乙醇洗的理由是_______。
(6)准确称取所制备的氯化亚铜样品mg,将其置于过量的FeCl3溶液中,待样品完全溶解后,加入适量稀硫酸,用amol/L的K2Cr2O7溶液滴定到终点,消耗K2Cr2O7溶液bmL,反应中Cr2O被还原为Cr3+,样品中CuCl的质量分数为_______[杂质不参与反应;Mr(CuCl)=99.5,列出计算式即可]
14.(2020·四川成都·统考三模)铜矾(主要成分 CuSO4·5H2O)是一种可用于食品添加的铜强化剂。现以某硫铁矿渣(含有 CuSO4、CuSO3、Cu2O及少量难溶于酸的Cu2S、CuS)制备铜矾的工艺过程如下:
(1)“1%硫酸酸浸”时,固液质量比为1:3并进行4~6次浸取,其目的是_________;
(2)“滤饼”中含有Cu,其中Cu在“反应1”中溶解的离子方程式为________;“废渣1”中只含有S单质,则“反应1”中Cu2S与Fe2(SO4)3反应的物质的量之比为_______。
(3)“反应2”中通入空气的目的是_______;结合离子方程式,说明“反应3”加入石灰石的作用________。
(4)为了提高硫铁矿渣的利用率和产品的产率,在“浓缩”前进行的必要操作是_____;分析下列溶解度信息,最适宜的结晶方式为_________。
t/℃
0
10
20
30
40
60
80
CuSO4·5H2O/(g/100g H2O)
23.1
27.5
32.0
37.8
44.6
61.8
83.8
(5)将铜矾、生石灰、水按质量比依次为1.0:0.56:100混合配制无机铜杀菌剂波尔多液,其有效成分为CuSO4·xCu(OH)2·yCa(OH)2。当x=1时,试确定y的值为____。
参考答案:
1.A
【详解】A.北京冬奥会采用光伏发电,减少二氧化碳的排放量,有利于实现“碳中和”,故A正确;
B.青铜器是混合物,不属于化合物,故B错误;
C.纳米级的铁粉能通过与Cu2+、Hg2+反应而除去水体中的Cu2+、Hg2+等重金属离子,不是吸附,故C错误;
D.光导纤维主要成分是SiO2,不是有机高分子材料,故D错误。
综上所述,答案为A。
2.D
【详解】A.食品加工时,可适当的添加一些对人体无害的防腐剂,如苯甲酸钠等,A错误;
B.铜离子为重金属离子,能够使蛋白质变性,所以铜离子有毒,但是铜是人体内一种必需的微量元素,在人体的新陈代谢过程中起着重要的作用,人体内存在铜元素,B错误;
C.铝锅放置在空气中被氧化为氧化铝,氧化铝具有两性,既能与酸反应又能与碱反应,生成物易溶于水,内层的铝也能与酸、碱发生反应,因此不宜长期盛放酸性或碱性食物,故家庭中不宜长期食用铝质餐具盛放菜、汤等食物,C错误;
D.维生素C和FeSO4都有还原性,易被氧化,则含FeSO4的补血剂与维生素C配合使用水,就可以避免Fe2+被氧化,因此二者配合使用补铁效果更佳,D正确;
故合理选项是D。
3.C
【详解】A.碳酸氢钠碱性较弱,能用作食用碱,A错误;
B.液化石油气的主要成分是丙烷、丁烷、丙烯、丁烯,B错误;
C.烟花爆竹中含硫,爆炸时会产生刺激性气味的SO2,C正确;
D.青铜是铜的合金,表面易形成铜绿,也易与氧气反应生成黑色的氧化铜,故三星堆的青铜纵目人神像出土时其表面为黑色加绿色,不可能呈亮红色,D错误;
答案选C。
4.C
【详解】A.芯片的制造与高纯硅有关,A正确;
B.用CO2合成可降解的聚碳酸酯塑料,可以实现碳的循环利用,利于碳中和,B正确;
C.青铜器为铜锡等的合金,不是纯金属,C错误;
D.“新冠灭活疫苗”接种,这些疫苗储存运输时需要冷藏,防止其中疫苗变性失效, D正确;
故选C。
5.B
【详解】A.棉花的主要成分是纤维素,化学式为(C6H10O5)n,可制布、纤维素硝酸酯等,A正确;
B.青铜是铜的合金,硬度比纯铜大,B错误;
C.蛋白质在高温下会变性,则疫苗冷冻保存以防发生变性,C正确;
D.碳化硅是由非金属性元素组成,属于无机非金属材料,D正确;
故选:B。
6.B
【详解】A.玻璃的主要成分为二氧化硅,氢氟酸能与二氧化硅反应生成四氟化硅气体和水,所以氢氟酸可用于刻蚀玻璃,故A不选;
B.铜能与浓硝酸发生反应,所以不可以用铜罐贮运浓硝酸,故选B;
C.Na2O2可与呼出的二氧化碳和水反应生成氧气,所以其可用作呼吸面具供氧剂,故C不选;
D.FeCl3中的铁离子具有较强的氧化性,能将铜单质氧化成铜离子,自身被还原成亚铁离子,故FeCl3可用作铜质印刷线路板刻蚀剂,故D不选;
答案选B
7.A
【详解】A.将铜粉加入Fe2(SO4)3溶液中,发生反应2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,则氧化性Fe3+>Cu2+,A正确;
B.蔗糖水解时,加入稀硫酸作催化剂,由于未加碱中和硫酸,加入的新制Cu(OH)2悬浊液被硫酸溶解,不能将葡萄糖氧化,所以虽然未见砖红色沉淀产生,并不能证明淀粉未水解,B不正确;
C.向溶液中加入盐酸酸化的BaCl2溶液,产生的白色沉淀不一定是BaSO4,也可能为AgCl,C不正确;
D.经硫酸处理的K2Cr2O7中吹入乙醇蒸气,固体由橙色变为绿色,乙醇表现还原性,D不正确;
故选A。
8.A
【详解】A.次氯酸钠与浓盐酸反应能够生成氯气,亚硫酸盐与浓盐酸反应能够生成二氧化硫,氯气与二氧化硫均使品红褪色,则由现象不能判断产生的气体是SO2,故A符合题意;
B.CrO3可氧化乙醇蒸气,则乙醇具有还原性,故B不符合题意;
C.Cu与氯化铁发生氧化还原反应生成氯化亚铁、氯化铜,氧化性:Fe3+>Cu2+,故C不符合题意;
D.由现象可知生成CuI和碘单质,Cu、I元素的化合价变化,为氧化还原反应,故D不符合题意;
故选:A。
9.(1) 产生蓝色沉淀,加热变黑,溶液由蓝色逐渐变为无色 水龙头冲水排气,使瓶内压强小于外界大气压,形成压强差加快抽滤速度
(2)大于
(3)CuO+2KHC2O4+H2O=K2[Cu(C2O4)2] ∙2H2O
(4)②
(5) 浓H2SO4 CO、CO2、H2O K2CO3、Cu2O;K2CO3、Cu、Cu2O
【分析】[实验一] 向CuSO4溶液中加入足量NaOH,搅拌加热至80~90°C,制备CuO;将H2C2O4·2H2O和K2CO3溶液混合制备KHC2O4溶液;再将CuO加入到KHC2O4溶液中制备K2([Cu(C2O4)2]·2H2O晶体;
[实验二]装置A为加热分解K2([Cu(C2O4)2]·2H2O晶体的装置;根据晶体的元素构成及化学式可以推测分解产物中一定有H2O,可能含有CO2、CO、Cu和K的相关化合物;装备B中盛有足量的澄清石灰水,检验分解产物中是否含有CO2;装备C中盛有足量的澄清石灰水,证明CO2被装置B吸收完全;装置E中装有CuO,检验分解产物中是否含有CO;装备C中盛有足量的澄清石灰水,检验装置E中产生的CO2,进一步证明检验分解产物中是否含有CO;再对分解后的固体进行相关实验,探究出分解产物中的固体成分。
(1)
向CuSO4溶液中加入足量NaOH,会产生蓝色Cu(OH)2沉淀,溶液由蓝色逐渐变为无色,加热时Cu(OH)2会分解产生黑色的CuO,故向CuSO4溶液中加入足量NaOH,搅拌加热至80~90°C,观察到的现象是产生蓝色沉淀,加热变黑,溶液由蓝色逐渐变为无色; 采用如图装置抽滤,打开水龙头,快速过滤的原理是水龙头冲水排气,使瓶内压强小于外界大气压,形成压强差加快抽滤速度。
(2)
将H2C2O4·2H2O和K2CO3溶液混合制备KHC2O4溶液,则H2C2O4的酸性大于H2CO3。
(3)
将(1)步抽滤出的CuO沉淀加入(2) 步KHC2O4溶液中,50°C的水浴加热充分反应,过滤得K2([Cu(C2O4)2]·2H2O。发生反应的化学方程式为CuO+2KHC2O4+H2O=K2[Cu(C2O4)2]∙2H2O。
(4)
连接好装置后,应先检查装置的气密性,再装入药品;接着通入氮气,以排尽装置内的空气,再点燃两处的酒精灯;反应完全后,熄灭两处的酒精灯;冷却至室温后,停止通入氮气;综上所述,实验操作步骤为连接装置→a→f→d→b→c→e,故选②。
(5)
D中盛放的试剂是浓H2SO4,用来干燥气体;将K2([Cu(C2O4)2]·2H2O晶体持续加热至600°C左右,观察到装置B中澄清石灰水变浑浊,说明分解产物中含有CO2,E中黑色固体变为红色,说明分解产物中含有CO,即由题中现象可知分解产物中含有CO2、CO、H2O;充分分解后冷却,观察到A中固体未见黑色物质,说明分解产物中不含CuO;取少量分解后的固体于试管中,滴加足量稀硫酸振荡,有气体产生,说明分解产物中有K2CO3,溶液变蓝,静置仍有红色固体,说明分解产物中有Cu2O(Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O),可能还含有Cu,即分解后,试管A中固体成分为K2CO3、Cu2O或K2CO3、Cu、Cu2O。
10. 检查装置气密性 活塞K 关闭 b、c 排除装置中的空气或氧气 CaCO3 +2H+ =Ca2++ H2O+CO2↑ 避免SO2污染空气 Cu2O+4NH3 · H2O =2[Cu(NH3)2]++2OH-+3H2O 2CuO+S2Cu+SO2 Cu2S
【分析】(1)硫在加热条件下易于空气中的氧气反应,对该实验会产生影响,要确保实验装置中无空气,保证密闭环境;
(3)氧化铜与硫的反应,需在无氧条件下进行,石灰石与盐酸反应产生的CO2气体排除装置中的空气;
(4)酸性高锰酸钾溶液褪色,说明产物有SO2,二氧化硫有毒不能排放到大气中;
(5)反应剩余固体含有Cu2O(砖红色),加入氨水后但仍有红黑色固体未溶解,表明有Cu,CuO与S的质量比为5∶1。而生成Cu2O的反应方程式为4CuO+ S2Cu2O+SO2,其中CuO与S的质量比为10∶1,因此S过量。
【详解】(1)探究氧化铜与硫的反应,需在无氧条件下进行(S在空气与O2反应),故需对装置进行气密性检查;
(3)利用石灰石与盐酸反应产生的CO2气体排除装置中的空气,打开K使盐酸与石灰石接触,打开a,并检验是否排尽空气,该实验步骤的作用是排除装置中的空气或氧气。石灰石与盐酸反应的离子方程式是CaCO3+2H+=Ca2++ H2O+CO2↑;
(4)酸性高锰酸钾溶液褪色,说明产物有SO2,用盛有氢氧化钠溶液的烧杯替换盛装酸性高锰酸钾溶液的烧杯,并打开活塞K的目的是尽量使SO2被吸收,避免污染环境;
(5)结合题意,反应剩余固体含有Cu2O(砖红色),因为Cu2O与氨水反应为Cu2O+4NH3·H2O=2[Cu(NH3)2]+(无色)+2OH-+ 3H2O,4[Cu(NH3)2]++O2+8NH3·H2O=4 [Cu(NH3)4]2+(蓝色)+4OH-+6H2O。但仍有红黑色固体未溶解,表明有Cu,反应方程式为2CuO+S2Cu+SO2,其中CuO与S的质量比为5∶1。而生成Cu2O的反应方程式为4CuO+ S2Cu2O+SO2,其中CuO与S的质量比为10∶1,因此S过量,则可能发生反应2Cu+SCu2S,黑色固体为Cu2S。
11.(1) 232222 增大反应物接触面积,提高反应速率(或提高转化率)
(2)过滤
(3) 、Au和Pt
(4) 2
(5) 、、(或)
【分析】铜阳极泥,主要含Cu2Se、Ag2Se、金和铂等。Cu2Se、Ag2Se中的Se高温下会被氧化为或;水浸后过滤得到含、Na2SeO4和的滤液和主要含、Au、Pt和Ag2O的滤渣;向滤液中加适量的还原Na2SeO4,然后再控电位还原的到Se单质;向滤渣中加适量的硝酸,和Ag2O转化为、Ag+而溶于水,再次过滤的到不溶于硝酸的Au和Pt;向溶液中加萃取剂萃取分液得到含的有机相和水相,向有机相中加反萃取剂再次分液得到溶液和有机相。据此分析可得:
(1)
“烧结”时中的Se失去6被氧化为,所以根据得失电子守恒可得2mol失去12mol,需要3mol得到电子,则其方程式为232222;采用通入高压氧气使铜阳极泥处于“沸腾”状态,可使氧气与铜阳极泥充分接触,加快反应速率,故答案为:232222;增大反应物接触面积,提高反应速率(或提高转化率);
(2)
实验室采用过滤法将难溶性的固体也液体的分离,故答案为:过滤;
(3)
Ag2Se在“烧结”时可转化为难容的Ag2O和易溶的、Na2SeO4,由于铜阳极泥出含Cu2Se、Ag2Se外还含不与氧气反应的金和铂,所以滤渣的主要成分为、Au、Pt和Ag2O;由于向有机相中加反萃取剂再次分液得到溶液,所以反萃取剂应选,故答案为:、Au和Pt ;;
(4)
FeSO4的作用是“还原”Na2SeO4制备Na2SeO3,,则有“三段式”,所以每摩尔Na2SeO4消耗2molFeSO4,H2SeO3的Ka1=1.0x10-3,Ka2=1.0x10-7,为二元弱酸,所以当常温下溶液的pH=4.4时,Na2SeO3溶液中最主要的含Se粒子,故答案为:2;;
(5)
氧化剂的电位越大,则其氧化剂的氧化性越强,为0.770最高,其次为0.740,再者是为0.345,最后是为-0.440,所以氧化性强弱为、、(或);在0.740V时Fe3+优先被还原,则得到电子被还原为,即,故答案为:、、(或);。
12.(1) CuCl+2Cl-= SiO2和S
(2) 105 将溶液中的NH3·H2O除干净,防止与CuCl形成络合物
(3) CuCl↓+2Cl- 偏低
(4) 确保H2O2完全分解,以免引起实验误差 当滴入最后一滴标准溶液,溶液由蓝色变为无色,且半分钟内恢复蓝色
【分析】本工艺流程题是利用铜矿粉(主要含Cu2S及少量Al2O3和SiO2)为原料制备CuCl,“浸取”步骤中发生的反应有:,Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O,过滤得滤渣主要成分为SiO2和S,滤液中主要成分为Al3+和,“除杂”步骤是利用氨水将Al3+沉淀除去,反应原理为:Al3++3NH3∙H2O=Al(OH)3↓+3, 过滤得到滤液主要含,向滤液加水稀释,反应原理为:CuCl↓+2Cl-,据此分析解题。
【详解】(1)“浸取”时,发生反应为:,该反应分为两步进行:
第一步为;总反应式减去第一步反应即得第二步为CuCl+2Cl-=,由分析可知,其中,滤渣的成分为SiO2和S,故答案为:CuCl+2Cl-=;SiO2和S;
(2)由题干信息可知,的约为,即Kb==10-5,除杂时,在常温下加入氨水,并控制混合溶液pH=4.0;此时,该溶液中=105,由于此时溶液中含有NH3·H2O,若不除去,NH3·H2O能与CuCl形成络合物而影响CuCl的产率,在分离出沉淀前需要对混合体系充分搅拌或加热,其目的是将溶液中的NH3·H2O除干净,防止与CuCl形成络合物,故答案为:105;将溶液中的NH3·H2O除干净,防止与CuCl形成络合物;
(3)由分析可知,加水“稀释”时发生的相关离子反应方程式为CuCl↓+2Cl-;若“稀释”时加水不足,会导致上述平衡逆向移动,故会导致CuCl的产率偏低,故答案为:CuCl↓+2Cl-;偏低;
(4)①由于H2O2能将I-氧化为I2,若H2O2为除干净,将引起实验误差,故 “加热溶液,待没有气体逸出”的目的是确保H2O2完全分解,以免引起实验误差,故答案为:确保H2O2完全分解,以免引起实验误差;
②本滴定使用淀粉溶液作指示剂,故滴定终点的判断依据是当滴入最后一滴标准溶液,溶液由蓝色变为无色,且半分钟内恢复蓝色,故答案为:当滴入最后一滴标准溶液,溶液由蓝色变为无色,且半分钟内恢复蓝色;
13. 作氧化剂 Fe(OH)3 3.2≤pH<4.7 CuSO4+ 5NH3·H2O +2NaHCO3=Cu(NH3)4CO3+Na2SO4+ NH4HCO3+5H2O 2Cu2+ +SO+2Cl- +H2O=2CuCl↓+SO+2H+ (NH4)2SO4、H2SO4 快速干燥产品,防止CuCl水解氧化 × 100%
【分析】低品位铜矿(Cu2S、CuS及FeO和Fe2O3等)加入二氧化锰与硫酸,Fe2O3溶解生成硫酸铁,Cu2S、CuS及FeO发生氧化还原反应生成硫单质、硫酸铁、硫酸铜,二氧化锰被还原为二价锰离子留在溶液中,加入氨水调节pH,沉淀铁离子生氢氧化铁沉淀,再加入氨水和碳酸氢钠除锰,二价锰离子转化为碳酸锰沉淀,“络合”时生成了配合物Cu(NH3)4CO3,‘反应’时生成CuCl,该步骤是亚硫酸根将Cu2+还原,反应离子方程式为:2Cu2+ +SO+2Cl- +H2O=2CuCl↓+SO+2H+,得到CuCl经洗涤干燥得到产品;
【详解】(1)矿石中含有CuS、Cu2S等,浸取后有S生成,硫元素化合价升高,则加入MnO2的作用是做氧化剂;
(2)结合后面的络合过程,可知‘中和’过程中除去的只有铁元素,所以滤渣应为Fe(OH)3,为了完全沉淀铁元素,pH应大于3.2,同时防止出现铜元素沉淀,pH小于4.7,则调节pH范围为3.2≤pH<4.7,
(3) “络合”时反应物有CuSO4、NH3·H2O、NaHCO3,发生反应生成了配合物Cu(NH3)4CO3,该反应的化学方程式CuSO4+ 5NH3·H2O +2NaHCO3=Cu(NH3)4CO3+Na2SO4+ NH4HCO3+5H2O;
(4) “反应”的步骤中反应物有CuSO4、(NH4)2SO3、NH4Cl,产物有CuCl,可知是亚硫酸根与Cu2+发生氧化还原反应,离子方程式为:2Cu2+ +SO+2Cl- +H2O=2CuCl↓+SO+2H+;溶液2中存在的溶质主要有(NH4)2SO4、H2SO4;
(5)结合络合的已知条件,用乙醇洗主要是除去CuCl表面的水,防止被氧化;
(6)FeCl3和CuCl反应:CuCl+Fe3+=Cu2++Fe2++Cl-,Fe2+和C2O发生氧化还原反应:6 Fe2++ C2O+14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O,消耗C2O的物质的量为n=cV=ab×10-3mol,由关系式6CuCl~6 Fe2+~ C2O,则n(CuCl)=6×ab×10-3mol,质量为m=nM=6×ab×10-3×99.5g=0.597ab g,质量分数为× 100%。
14. 提高对固体矿渣的浸取率 Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+ 1:2 将Fe2+氧化为Fe3+ Fe3++3H2O⇌Fe(OH)+3H+,加入CaCO3消耗H+,使上述反应正向移动,有利于Fe(OH)3沉淀 将滤液并入 降温结晶 4
【分析】硫铁矿渣加1%稀硫酸进行酸浸,CuSO3、Cu2O分别与稀硫酸反应,CuSO3+H2SO4=CuSO4+SO2↑+H2O、Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2O,过滤后滤液中含有CuSO4,滤饼中有难溶于酸的Cu2S、CuS和酸浸时生成的Cu,加入热Fe2(SO4)3发生氧化还原反应,反应后铜变为Cu2+、硫离子被氧化为硫单质经过滤除去,Fe3+被还原为Fe2+,通入空气将Fe2+氧化为Fe3+,然后加入石灰石调节溶液的pH,将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀过滤除去,将滤液与第一次过滤后的滤液混合,蒸发浓缩,冷却结晶,得到铜矾,根据以上分析解答。
【详解】(1)“1%硫酸酸浸”时,由于硫酸浓度较小,为了提高固体矿渣的浸取率,可增加硫酸的体积和浸取的次数,故采取固液质量比为1:3并进行4~6次浸取的工艺,答案为:为了提高固体矿渣的浸取率。
(2)滤饼中的Cu可以与热Fe2(SO4)3发生氧化还原反应,Fe3+被还原为Fe2+,Cu被氧化为Cu2+,根据得失电子守恒、电荷花守恒,该反应的离子方程式为:Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+;“废渣1”中只含有S单质,“反应1”中Cu2S与Fe2(SO4)3反应时,Cu由+1价变为+2价,S由-2价变为0价,Fe由+3价变为+2价,1molCu2S共失去1´2+2=4mol电子,1mol Fe2(SO4)3得到1´2=2 mol电子,根据得失电子守恒可知,Cu2S与Fe2(SO4)3反应时的物质的量之比为1:2,答案为:Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+;1:2;
(3)在化工生产中,通常先把Fe2+氧化为Fe3+,然后再调节溶液的pH,将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去,所以“反应2”中通入空气的目的是将Fe2+氧化为Fe3+,由于Fe3+ 发生水解反应Fe3++3H2O⇌Fe(OH)+3H+ ,“反应3”加入CaCO3消耗H+,使上述反应正向移动,有利于Fe(OH)3沉淀生成,答案为:将Fe2+氧化为Fe3+;加入CaCO3消耗H+,使上述反应正向移动,有利于Fe(OH)3沉淀;
(4)由分析可知酸浸后过滤得到的滤液中含有一定量的CuSO4,为了提高硫铁矿渣的利用率和产品的产率,在“浓缩”前将此滤液并入,由表中数据可知,铜矾的溶解度随温度的升高而增大,因此可对滤液进行蒸发浓缩、降温结晶,从而得到铜矾晶体,答案为:将滤液并入;降温结晶;
(5)将铜矾、生石灰的质量比1.0:0.56,其物质的量之比=:=2:5,根据原子守恒可知Cu2+离子和Ca2+离子的物质的量之比为2:5,将铜矾、生石灰、水按质量比依次为1.0:0.56:100混合配制无机铜杀菌剂波尔多液,硫酸铜和氢氧化钙反应生成氢氧化铜和硫酸钙的方程式为:CuSO4+Ca(OH)2=Cu(OH)2+CaSO4,波尔多液有效成分为CuSO4·xCu(OH)2·yCa(OH)2,当x=1时,Ca(OH)2与Cu(OH)2物质的量之比为1:1,根据Ca原子守恒可知,剩余Ca(OH)2的量为5-1=4,即参加反应的Ca(OH)2与剩余Ca(OH)2的物质的量之比为1:4,答案为:4。
【点睛】分析时既要考虑题中已知物质的性质,还要注意题中所提供的信息,特别是问题中也有一些非常有用的信息会给我们的解答提供帮助。
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