2021版高考化学一轮复习第三章金属及其化合物4用途广泛的金属材料开发利用金属矿物强化训练2（含解析）新人教版
展开用途广泛的金属材料 开发利用金属矿物
Cu2S是火法炼铜的重要原料之一,下面是由Cu2S冶炼铜及制取CuSO4·5H2O的流程图:
Cu2SCuCu2O、CuOAB胆矾
(1)Cu2S中铜元素的化合价为________;火法炼铜的反应原理是__(用化学方程式表示)。
(2)向Cu2O、CuO中加入足量稀硫酸得到的体系中A溶液呈蓝色,且有紫红色固体物质生成,请写出生成紫红色固体物质的离子方程式:__。
(3)若将A中紫红色固体物质反应掉,操作Ⅰ中加入的试剂最好是________(填字母)。
A.适量的NaNO3 B.适量的HNO3 C.适量的H2O2
【解析】(1)Cu2S中铜为+1价;火法炼铜中Cu、O被还原,S被氧化,反应原理为Cu2S+O22Cu+SO2。
(2)依据信息知Cu2O在酸性条件下生成Cu2+(蓝色)和单质铜(紫红色),写出反应物和生成物,配平方程式。
(3)H2O2不产生污染物且不引入杂质。
答案:(1)+1 Cu2S+O22Cu+SO2
(2)Cu2O+2H+Cu+Cu2++H2O (3)C
【加固训练】
1.在实验室里用铁屑、氧化铜、稀硫酸为原料制备单质铜,有下列两种途径:
①FeH2Cu
②CuOCuSO4Cu
若用这两种方法制得等量的铜,则下列有关说法符合实际情况的是 ( )
A.消耗氧化铜的质量相同
B.消耗铁的质量相同
C.消耗硫酸的质量相同
D.生成硫酸亚铁的质量相同
【解析】选A。制备1 mol Cu 需要 1 mol CuO故A正确,而H2还原 CuO 时需要先用 H2 排除体系内的空气,冷却时也需要继续通 H2,因此需要 H2 的量远大于 1 mol,即第①种方法消耗的Fe、H2SO4 均比第②种方法多故B、C、D错误。
2.(2019·兰州模拟)下列关于铜的化合物的说法正确的是 ( )
A.蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末是化学变化
B.常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中,有棕黄色的烟生成
C.用稀盐酸除去铜锈的离子方程式为CuO+2H+Cu2++H2O
D.向CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后,将混合物倒入蒸发皿加热煮沸一会儿,然后冷却、过滤,滤纸上的物质为“蓝色固体”
【解析】选A。蓝色硫酸铜晶体受热失去结晶水转化为白色硫酸铜粉末是化学变化,A正确;常温下铜与氯气不反应,需在点燃条件下才能反应,观察到有棕色的烟生成,B错误;铜锈的成分是碱式碳酸铜,不是氧化铜,C错误;CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后生成Cu(OH)2沉淀,加热后过滤,滤纸上留下的是黑色物质CuO,D错误。
3.某同学通过系列实验,探究Cu及其化合物的性质,下列操作正确且能达到目的的是 ( )
A.将铜粉和硫粉混合均匀并加热以制取CuS
B.将Cu片放入过量浓硫酸中,一段时间后加水以观察CuSO4溶液的颜色
C.向CuSO4溶液中加入NaOH溶液,过滤洗涤并收集沉淀,加热以制取CuO
D.设计Cu-Al-浓硝酸原电池,以证明金属活动性:Cu<Al
【解析】选C。铜粉和硫粉反应生成Cu2S,故A项错误;Cu与浓硫酸的反应需要加热,故B项错误;Al在浓硝酸中发生钝化,在Cu-Al-浓硝酸原电池中,Cu发生氧化反应,作负极,不能证明金属活动性:Cu<Al,故D项错误。
4.(2019·南宁模拟)下列是部分矿物资源的利用及产品流程,有关说法不正确的是 ( )
A.粗铜电解精炼时,粗铜作阳极
B.生产铝、铜、高纯硅及玻璃过程中都涉及氧化还原反应
C.黄铜矿冶炼铜时,副产物SO2可用于生产硫酸,FeO可用作冶炼铁的原料
D.粗硅制高纯硅时,提纯四氯化硅可用多次分馏的方法
【解析】选B。电解精炼铜时,粗铜作阳极,自身可以溶解,故A正确;制备单质时涉及化合价变化,是氧化还原反应,制玻璃的反应是SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑和SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑,元素化合价未发生变化,均不属于氧化还原反应,故B错误;SO2可以转化成SO3,进而生成H2SO4,FeO与CO在高温下可生成Fe,故C正确;制备硅的过程中,利用沸点不同进行分馏,将SiCl4从杂质中提取出来,再与H2发生置换反应得到高纯硅,故D正确。
5.(2019·贵阳模拟)据央视新闻报道,考古人员在江西发掘一座距今2 000多年、迄今保存最完好的西汉古墓。在古墓中有10余吨西汉铜钱。这些铜钱锈迹斑斑,铜锈的主要成分可表示为Cu2H2CO5。下列有关判断正确的是 ( )
A.铜锈中Cu和C的化合价均为+2
B.铜质文物表面的铜锈可用稀硝酸除去
C.铜锈易溶于水
D.32 g铜生成铜锈转移1 mol电子
【解析】选D。铜锈中Cu为+2价,C为+4价,A项错误;稀硝酸能够溶解铜锈,也能溶解铜,除去铜质文物表面的铜锈应用稀硫酸或稀盐酸,B项错误;铜锈难溶于水,C项错误;铜生成铜锈时,铜由0价变为+2价,32 g(0.5 mol)铜生成铜锈时,转移1 mol电子,D项正确。
6.(2019·海口模拟)CuCl是有机合成中常用的一种催化剂,在乙醇中溶解度较小。实验室可用氯化铜溶液、铜粉、浓盐酸反应制备,其反应原理和流程为CuCl2+Cu+2HCl2HCuCl2(无色)2CuCl↓(白色)+2HCl。
已知反应过程中可能存在的副反应有CuCl+H2OCuOH+HCl。
(1)“反应”步骤中加入氯化钠的目的是 __。
(2)用乙醇洗涤产品的原因,一是_ __ _,
二是_ ___。
(3)“反应”步骤中往往使用过量的浓盐酸,其主要目的是__ 。
(4)CuCl在潮湿的环境中易被氧化为Cu2(OH)3Cl,反应的化学方程式为__ 。
(5)若实验时用到3 mL 0.5 mol·L-1 CuCl2溶液,最终得到产品0.21 g,则该实验的产率为________(列出算式并计算出结果,结果保留小数点后两位)。
【解析】(1)从平衡移动角度考虑,增大Cl-浓度,有利于平衡正向移动,增大反应物的转化率。
(2)氯化亚铜在乙醇中的溶解度小,使用乙醇洗涤可减少产品损失。乙醇的沸点低,易挥发,“烘干”可以在较低温度下进行,不但可以缩短时间,还可以节约能源。
(3)根据勒夏特列原理,盐酸能抑制氯化亚铜的水解。
(4)根据元素守恒可知,反应中需要水,生成物中含有HCl。
(5)根据题目所给的方程式可知CuCl2～2CuCl,结合提供数据求得理论上应生成产品的质量,可以进一步计算出产率。
答案:(1)增大Cl-浓度,有利于生成HCuCl2
(2)减少洗涤过程中的产品损失 乙醇的沸点低,既可缩短烘干时间,又能降低能耗
(3)抑制“稀释”过程中CuCl的水解(或抑制CuCl的水解)
(4)4CuCl+4H2O+O22Cu2(OH)3Cl+2HCl
(5)×100%≈70.35%
