内容正文:
正禾一本通
高三一轮总复习高效讲义
化学(S)
1
第四单元
金属及其化合物
2
第15讲 铜及其化合物 金属的冶炼
3
整合必备知识 源于教材与课标
考点1 铜及其化合物
4
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×
×
×
×
7
提升关键能力 对接高考与素养
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铁
整合必备知识 源于教材与课标
考点2 金属材料与金属冶炼
铁
铬
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低
大
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低碳钢
中碳钢
高碳钢
20
青铜
21
化合
游离
正
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×
×
×
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提升关键能力 对接高考与素养
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【真题演练·感悟高考】
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课下巩固精练卷(十五)
铜及其化合物 金属的冶炼
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【备考目标】 1.理解含铜重要化合物的制备原理及过程。2.了解金属材料及其重要化合物的主要性质,了解其在生产、生活中的应用。3.了解金属冶炼的原理和方法,认识物质及其转化在自然资源综合利用和环境保护中的重要作用。
1.单质铜
(1)物理性质:紫红色固体,具有良好的延展性、导热性和导电性。
(2)化学性质
①常温下,铜在干燥的空气中性质稳定,但在潮湿的空气里则会被锈蚀,在其表面逐渐形成一层绿色的铜锈。有关化学方程式为 。
②写出下列化学方程式:
铜在空气中加热: ;
铜丝在硫蒸气中反应: 。
2.铜的重要化合物
2Cu+O2+CO2+H2O===Cu2(OH)2CO3
2Cu+O2 eq \o(=====,\s\up7(△)) 2CuO
2Cu+S eq \o(=====,\s\up7(△)) Cu2S
4CuO eq \o(=====,\s\up7(高温)) 2Cu2O+O2↑
CuSO4·5H2O eq \o(=====,\s\up7(△)) CuSO4+5H2O
Cu2O+2H+===Cu+Cu2++H2O
(1)Cu2(OH)2CO3的名称为 ,是铜绿、孔雀石的主要成分,受热分解可生成黑色的氧化铜,化学方程式: ,可溶于稀硫酸,离子方程式: 。
(2)黑色的氧化铜在高温下分解为砖红色的Cu2O,化学方程式为 。
(3)蓝色的硫酸铜晶体受热分解为白色的硫酸铜粉末,化学方程式为 。
(4)砖红色的Cu2O与稀硫酸反应,溶液变蓝,同时生成红色的单质铜,离子方程式为 。
碱式碳酸铜
Cu2(OH)2CO3 eq \o(=====,\s\up7(△)) 2CuO+CO2↑+H2O
Cu2(OH)2CO3+4H+===2Cu2++CO2↑+3H2O
【基点判断】(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)铜锈是铜被空气中的氧气缓慢氧化生成的氧化物( )
(2)过量铜与浓硝酸反应,产生的气体中有NO2、NO和H2( )
(3)CuO是黑色固体,与水反应生成Cu(OH)2( )
(4)CuSO4·5H2O失去结晶水属于化学变化( )
(5)除去铜粉中混有的CuO,加入稀硝酸溶解、过滤、洗涤、干燥( )
√
一、铜的性质及实验探究
1.某研究小组通过实验探究Cu及其重要化合物的性质,下列操作正确且能达到目的的是( )
A.将铜丝插入浓硫酸中加热,反应完后把水加入反应器中,观察硫酸铜溶液的颜色
B.常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中,观察CuCl2的生成
C.将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干,得到无水CuCl2固体
D.将表面有铜绿的铜器放入稀盐酸中浸泡,除去铜绿
答案:D
(2025·石家庄高三期末)阅读下面的材料,完成下面2~3小题。
铜是人类最早发现的金属,铜或铜的化合物在许多反应中作催化剂。CuCl是白色固体,难溶于水,CuCl可溶于Cl-浓度较大的体系,如能溶于盐酸,CuCl+2Cl-⇌CuCl eq \o\al(\s\up24(2-),\s\do8(3)) (棕色),能被硝酸氧化,在碱性条件下易水解转化为Cu2O,Cu2O在酸性条件下可歧化为Cu2+和Cu。
2.含Cu2+的废液经回收利用可生成附加值较高的氧化亚铜,下列流程可回收高品质氧化亚铜。
下列说法正确的是( )
A.通入SO2生成的沉淀是CuSO3
B.流程中加入的沉淀剂不能过量
C.沉淀转化为Cu2O的反应是氧化还原反应
D.用AgNO3溶液检验流程中的沉淀是否完全转化为Cu2O
解析:选B。通入SO2,SO2把Cu2+还原为Cu+,Cu+与Cl-生成CuCl沉淀,所以沉淀是CuCl,A错误;由于存在平衡CuCl+2Cl-⇌CuCl eq \o\al(\s\up24(2-),\s\do8(3)) ,所以流程中加入的沉淀剂不能过量,B正确;CuCl沉淀在碱性条件下转化为Cu2O,反应离子方程式为2CuCl+2OH-===Cu2O+2Cl-+H2O,元素化合价不变,属于非氧化还原反应,C错误;CuCl难溶于水,与AgNO3溶液不反应,不能用AgNO3溶液检验流程中的沉淀是否完全转化为Cu2O,D错误。
3.向盛有少量稀盐酸的试管中投入光亮的铜片,一段时间后再通入足量的SO2,铜片表面很快变暗,生成黑色固体,溶液逐渐变为棕色;将稀盐酸换成稀硫酸重复上述实验,均无明显变化。下列说法不正确的是( )
A.黑色固体是Cu2S
B.将棕色溶液加水稀释会产生白色沉淀
C.光亮的铜片投入盐酸中会生成CuCl eq \o\al(\s\up24(2-),\s\do8(3))
D.SO2在反应中表现氧化性
解析:选C。氧化铜溶于盐酸,通入二氧化硫生成的黑色固体不溶于盐酸,所以黑色固体是Cu2S,A正确;由材料CuCl+2Cl-⇌CuCl eq \o\al(\s\up24(2-),\s\do8(3)) (棕色),将棕色溶液加水稀释,平衡逆向移动,所以会产生白色沉淀CuCl,B正确;向盛有少量稀盐酸的试管中投入光亮的铜片,铜片无变化,光亮的铜片投入盐酸中不会生成CuCl eq \o\al(\s\up24(2-),\s\do8(3)) ,C错误;反应生成Cu2S,SO2中S元素化合价降低,反应中SO2表现氧化性,D正确。
二、含铜化合物的制备
4.(双选)(2025·陕西咸阳模拟)实验室以生锈的铜屑[主要成分是Cu,含有少量的油污、CuO、CuCO3、Cu(OH)2]为原料制备胆矾的流程如图。下列说法正确的是( )
A.胆矾的化学式为CuSO4
B.步骤①的目的是除去油污
C.步骤②中H2O2作氧化剂
D.步骤③的操作:蒸发结晶
解析:选BC。胆矾的化学式为CuSO4·5H2O,A错误;碳酸钠溶液呈碱性,油脂在碱性条件下水解,步骤①的目的是除去油污,B正确;步骤②中发生反应Cu+H2O2+2H+===Cu2++2H2O,H2O2作氧化剂,C正确;步骤③是从硫酸铜溶液中获得硫酸铜晶体,操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤,D错误。
5.纳米氧化亚铜(Cu2O,颗粒直径1~100 nm)具有特殊的光学、光电和催化性能,采用化学沉淀法制备晶型结构完整、粒度分布均匀的纳米Cu2O(在潮湿空气中会慢慢氧化生成CuO)的合成路线如图所示。下列说法正确的是( )
A.反应Ⅰ为化合反应
B.操作X为过滤
C.反应Ⅱ中,每生成22.4 L(标准状况)N2,转移4 mol电子
D.“洗涤”时,无水乙醇可用蒸馏水代替
解析:选C。由流程可知,反应Ⅰ为CuSO4+2NaOH===Cu(OH)2↓+Na2SO4,反应Ⅱ为4Cu(OH)2+N2H4·H2O===N2↑+2Cu2O+7H2O,然后得到纳米Cu2O浊液,离心分离并用乙醇除去表面的杂质,干燥即可得到纳米Cu2O。由分析可知,反应Ⅰ属于复分解反应,A错误;由分析可知,操作X为干燥,B错误;每生成22.4 L(标准状况)即 eq \f(22.4 L,22.4 L·mol-1) =1 mol N2,转移4 mol电子,C正确;由题干信息可知,纳米Cu2O在潮湿空气中会慢慢氧化生成CuO,故“洗涤”时,无水乙醇不可用蒸馏水代替,D错误。
1.常见的金属材料
(1)金属材料的分类
(2)合金
(3)几种常见的合金
2.金属冶炼的一般方法及应用
(1)金属在自然界中的存在
(2)金属冶炼的实质
金属的冶炼过程就是把金属从 态还原为 态的过程,即:Mn++ne-===M(M表示金属)。
(3)金属冶炼的方法
方法名称
主要反应原理(举例)
热分解法
2HgO eq \o(=====,\s\up7(△))
2Hg+O2↑
4Al+3O2↑
Mg+Cl2↑
热还原法
CO作还原剂
Fe2O3+3CO eq \o(=====,\s\up7(高温)) (高炉炼铁)
H2作还原剂
WO3+3H2 eq \o(=====,\s\up7(△))
活泼金属作还原剂
3MnO2+4Al eq \o(=====,\s\up7(高温))
电解法
2Al2O3(熔融) eq \o(=====,\s\up24(电解),\s\do8(冰晶石))
MgCl2(熔融) eq \o(=====,\s\up7(电解))
2NaCl(熔融) eq \o(=====,\s\up7(电解)) 2Na+Cl2↑
2Fe+3CO2
W+3H2O
3Mn+2Al2O3
【提醒】 ①工业上冶炼铝是电解熔融Al2O3而不是电解熔融AlCl3,是因为AlCl3为共价化合物,熔融时不导电。②冶炼镁是电解熔融的MgCl2而不是电解熔融MgO,是因为MgO熔点高,熔融时耗费更多能源,增加生产成本,而MgCl2的熔点较低,更易熔融。
【基点判断】(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)合金材料中不可能含有非金属元素( )
(2)合金的硬度一般大于成分金属,而熔点一般低于成分金属( )
(3)人类历史上使用铝的时间比铁晚,原因是铝在地壳中含量较低( )
(4)MgCl2(aq) eq \o(――→,\s\up7(石灰乳)) Mg(OH)2 eq \o(――→,\s\up7(煅烧)) MgO eq \o(――→,\s\up7(电解)) Mg( )
√
一、金属冶炼方法的选择
1.冶炼金属一般有下列四种方法:①焦炭法;②水煤气法;③活泼金属置换法;④电解法。四种方法在工业上均有应用,古代有:(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜;(Ⅱ)湿法炼铜。现代有:(Ⅲ)铝热法炼铬;(Ⅳ)从光卤石中炼镁。对金属的冶炼对应方法的分析不正确的是( )
A.(Ⅰ)—① B.(Ⅱ)—②
C.(Ⅲ)—③ D.(Ⅳ)—④
解析:选B。(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜是采用焦炭法冶炼金属铜,对应方法①,故A正确;(Ⅱ)湿法炼铜是采用活泼金属置换法冶炼金属铜,对应方法③,故B错误;(Ⅲ)铝热反应是采用活泼金属置换法冶炼金属,对应方法③,故C正确;(Ⅳ)从光卤石中冶炼金属镁是采用电解熔融氯化镁的方法,对应方法④,故D正确。
2.(2025·重庆渝北模拟)有关金属冶炼或其原理的说法正确的是( )
A.给定条件下,物质转化:Mg(OH)2 eq \o(――→,\s\up7(盐酸)) MgCl2(aq) eq \o(――→,\s\up7(电解)) Mg能一步实现
B.工业上,常用电解熔融AlCl3的方法冶炼金属铝,且加入冰晶石作助熔剂
C.铝热法炼铁:2Al+Fe2O3 eq \o(=====,\s\up7(高温)) 2Fe+Al2O3,反应物刚好完全反应,反应后固体质量增加
D.火法炼铜:Cu2S+O2 eq \o(=====,\s\up7(高温)) 2Cu+SO2,其中Cu2S既作氧化剂又作还原剂
解析:选D。氢氧化镁与盐酸反应生成氯化镁,电解氯化镁溶液无法得到Mg,A错误;工业上常用电解熔融Al2O3的方式冶炼金属铝,且加入冰晶石作助熔剂,B错误;铝热法炼铁,根据反应方程式可知,反应物和生成物都是固体,反应物刚好完全反应,反应后固体质量不变,C错误;火法炼铜,该反应中Cu2S中的Cu得电子化合价降低作氧化剂,Cu2S中的S失电子化合价升高作还原剂,因此Cu2S既是氧化剂也是还原剂,D正确。
二、以工艺流程题考查金属的冶炼
3.(双选)(2025·辽宁朝阳二模)钛铁矿(FeTiO3)制取金属钛的流程如图所示(已知TiCl4为无色液体,极易水解;Ti3+的还原性强于Fe2+)
下列说法正确的是( )
A.钛铁矿(FeTiO3)中Ti的化合价是+4
B.氯化过程中发生反应2FeTiO3+6C+7Cl2 eq \o(=====,\s\up7(高温)) 2FeCl3+6CO+2TiCl4
C.镁与TiCl4置换时可以用氮气做保护气
D.制取金属钛时可以用Na与TiCl4溶液反应
解析:选AB。Ti3+的还原性强于Fe2+,则Fe3+能将Ti3+氧化为Ti4+,所以钛铁矿(FeTiO3)中Ti的化合价是+4价,A正确;氯化过程中,Cl2将C氧化为CO,Fe2+氧化为Fe3+,则发生反应2FeTiO3+6C+7Cl2 eq \o(=====,\s\up7(高温)) 2FeCl3+6CO+2TiCl4,B正确;镁是活泼的金属元素,能与氮气反应生成氮化镁,则镁与TiCl4置换时不能用氮气做保护气,C不正确;Na能与水反应,则制取金属钛时可以用Na与熔融的TiCl4反应,不能使用TiCl4的水溶液,D不正确。
1.(2024·江西高考)从CPU针脚(含有铜、镍和钴等金属)中回收金的实验步骤如图。下列说法错误的是( )
A.将CPU针脚粉碎可加速溶解
B.除杂和溶金步骤需在通风橱中进行
C.富集后,K[AuBr4]主要存在于滤液中
D.还原步骤中有SO eq \o\al(\s\up24(2-),\s\do8(4)) 生成
解析:选C。将CPU针脚粉碎,增大与硝酸和水的接触面积,可加速溶解,A正确;除杂和溶金步骤中会生成污染性气体二氧化氮、一氧化氮,需在通风橱中进行,B正确;图示可知,富集后,K[AuBr4]主要存在于滤渣中,C错误;还原步骤中Na2S2O5做还原剂得到金属单质金,硫元素化合价升高,反应过程中有SO eq \o\al(\s\up24(2-),\s\do8(4)) 生成,D正确。
2.(2022·广东高考)中华文明源远流长,在世界文明中独树一帜,汉字居功至伟。随着时代发展,汉字被不断赋予新的文化内涵,其载体也发生相应变化。下列汉字载体主要由合金材料制成的是( )
汉字载体
选项
A.兽骨
B.青铜器
C.纸张
D.液晶显示屏
答案:B
3.(2020·全国卷Ⅲ)宋代《千里江山图》描绘了山清水秀的美丽景色,历经千年色彩依然,其中绿色来自孔雀石颜料[主要成分为Cu(OH)2·CuCO3],青色来自蓝铜矿颜料[主要成分为Cu(OH)2·2CuCO3]。下列说法错误的是( )
A.保存《千里江山图》需控制温度和湿度
B.孔雀石、蓝铜矿颜料不易被空气氧化
C.孔雀石、蓝铜矿颜料耐酸耐碱
D.Cu(OH)2·CuCO3中铜的质量分数高于Cu(OH)2·2CuCO3
解析:选C。孔雀石颜料和蓝铜矿颜料的主要成分中均含有Cu(OH)2和CuCO3,Cu(OH)2和CuCO3受热易分解,用颜料描绘的图案受潮容易变模糊,所以需控制温度和湿度,A正确;孔雀石和蓝铜矿中含有的Cu(OH)2和CuCO3都不易被空气氧化,B正确;Cu(OH)2、CuCO3都能与酸反应,所以不耐酸,C错误;Cu(OH)2·CuCO3中铜的质量分数为 eq \f(128,222) ×100%≈57.7%,Cu(OH)2·2CuCO3中铜的质量分数为 eq \f(192,346) ×100%≈55.5%<57.7%,D正确。
4.(2024·北京高考)利用黄铜矿(主要成分为CuFeS2,含有SiO2等杂质)生产纯铜,流程示意图如下。
(1)矿石在焙烧前需粉碎,其作用是_______________________________
____________________________________________________________。
(2)(NH4)2SO4的作用是利用其分解产生的SO3使矿石中的铜元素转化为CuSO4。(NH4)2SO4发生热分解的化学方程式是_________________________
____________________________________________________________。
(3)矿石和过量(NH4)2SO4按一定比例混合,取相同质量,在不同温度下焙烧相同时间,测得:“吸收”过程氨吸收率和“浸铜”过程铜浸出率变化如图;400 ℃和500 ℃时,固体B中所含铜、铁的主要物质如表。
温度/℃
B中所含铜、铁的主要物质
400
Fe2O3、CuSO4、CuFeS2
500
Fe2(SO4)3、CuSO4、CuO
①温度低于425 ℃,随焙烧温度升高,铜浸出率显著增大的原因是________________________________________________________________
________________________________________________________________。
②温度高于425 ℃,根据焙烧时可能发生的反应,解释铜浸出率随焙烧温度升高而降低的原因是___________________________________________
________________________________________________________________。
(4)用离子方程式表示置换过程中加入Fe的目的:
_______________________________________________________________。
(5)粗铜经酸浸处理,再进行电解精炼;电解时用酸化的CuSO4溶液做电解液,并维持一定的c(H+)
和c(Cu2+)。粗铜若未经酸浸处理,消耗相同电量时,会降低得到纯铜的量,原因是_____________________________________________________
_______________________________________________________________。
答案:(1)增大接触面积,加快反应速率,使反应更充分
(2)(NH4)2SO4 eq \o(=====,\s\up7(△)) 2NH3↑+SO3↑+H2O
(3)①温度低于425 ℃,随焙烧温度升高,(NH4)2SO4分解产生的SO3增多,可溶物CuSO4含量增加,故铜浸出率显著增加
②温度高于425 ℃,随焙烧温度升高发生反应:4CuFeS2+17O2+2CuSO4 eq \o(=====,\s\up7(△)) 6CuO+2Fe2(SO4)3+4SO3,CuFeS2和CuSO4转化成难溶于水的CuO,铜浸出率降低
(4)Fe+Cu2+===Cu+Fe2+
(5)粗铜若未经酸浸处理,其中杂质Fe会参与放电,则消耗相同电量时,会降低得到的纯铜的量
一、选择题
1.青铜的主要成分是铜和锡,锡的熔点是232 ℃,含锡25%的青铜熔点约为800 ℃,《吕氏春秋·别类编》中有关于青铜的记载“金(铜)柔锡柔,合两柔则为刚,燔(烧)之则为淖(液体)。”下列说法正确的是( )
A.在轮船外壳悬挂锌、锡等金属块可减慢钢铁的腐蚀
B.合金的熔点一定低于各组分金属的熔点
C.铜和锡在元素周期表中均位于第四周期
D.“合两柔则为刚”体现了合金的硬度通常大于各组分金属的特点
解析:选D。要保护钢铁,在和海水构成的原电池中应该让钢铁作正极,活泼性比Fe强的金属作负极,锡金属性弱于铁,不能保护铁,故A错误;青铜的主要成分是铜和锡,锡的熔点是232 ℃,含锡25%的青铜熔点约为800 ℃,青铜的熔点高于锡,故B错误;锡位于周期表的第五周期,故C错误;“金(铜)柔锡柔,合两柔则为刚”体现了合金硬度大于成分金属硬度,故D正确。
2.下列关于金属的冶炼方法叙述不正确的是( )
选项
金属
存在形式
冶炼方法
A
金
游离态
金子比沙子密度大,利用水洗法直接分离
B
银
化合态
银的金属性弱,用加热Ag2O的方法冶炼
C
铁
化合态
铝的金属性比铁强,可用铝热法制铁
D
钠
化合态
钠的金属性强,一般还原剂很难将其还原出来,所以用电解饱和NaCl溶液的方法冶炼
解析:选D。钠一般是由电解熔融NaCl的方法来制取,而电解饱和食盐水得到的是NaOH、H2和Cl2。
3.金属的冶炼与生产、生活及国防军事等领域均密切相关。下列有关金属冶炼的原理错误的是( )
A.用电解法制取金属钠:2NaCl(熔融) eq \o(=====,\s\up7(电解)) 2Na+Cl2↑
B.用Na、Mg等活泼金属为还原剂冶炼Ti:2Mg+TiCl4(熔融) eq \o(=====,\s\up23(高温),\s\do8(氩气)) Ti+2MgCl2
C.用Al作还原剂冶炼金属V:3V2O5+10Al eq \o(=====,\s\up7(高温)) 6V+5Al2O3
D.用H2作还原剂冶炼金属Ag:Ag2O+H2 eq \o(=====,\s\up7(高温)) 2Ag+H2O
解析:选D。银是不活泼金属,一般采用加热Ag2O的方法冶炼Ag,故D错误。
4.(2025·陕西咸阳期中)下列实验的方案设计、现象和结论都正确的是( )
选项
实验目的
方案设计
现象和结论
A
检验Cu2O固体中是否含有单质Cu
取样,加入足量稀盐酸,观察现象
若有红色固体剩余,则说明样品中有单质Cu
B
检验某固体试样中是否存在三价铁
取少量固体试样完全溶于盐酸,再滴加KSCN溶液
没有出现红色,说明该固体试样中不存在三价铁
C
检验铜与浓硫酸反应是否有酸剩余
取少量反应冷却液加入盛有水的烧杯中,再逐滴滴加稀NaOH溶液
若不立即产生蓝色沉淀,则硫酸有剩余
D
比较镁与铝元素的金属性强弱
分别取少量MgCl2与AlCl3溶液于试管中,加入足量浓氨水
MgCl2溶液出现白色沉淀,AlCl3溶液先出现白色沉淀,后溶解,证明镁元素的金属性更强
解析:选C。Cu2O在酸性条件下会歧化生成Cu和Cu2+,不能确定是否混有单质Cu,A错误;若为Fe和Fe2O3的混合物,溶于盐酸后,若只得到氯化亚铁,再滴加KSCN溶液,不显红色,但Fe2O3中含三价铁,B错误;硫酸剩余会与氢氧化钠反应,故需要一段时间再与硫酸铜反应生成蓝色沉淀,C正确;氢氧化镁不溶于氨水,氢氧化铝也不溶于氨水,不能说明氢氧化铝具有两性,故不能说明Mg的金属性大于Al,D错误。
5.(双选)(2025·浙江绍兴模拟)CuCl为白色立方结晶或白色粉末,难溶于水,露置于空气中易被氧化为绿色的碱式氯化铜。以工业废铜泥为原料制备CuCl的流程如下图[工业废铜泥的主要成分为CuS、Cu2S、Cu2(OH)2CO3,还含有Fe等金属杂质]。
下列说法错误的是( )
A.“灼烧”不充分会降低CuCl的产率
B.溶液1经处理后不能循环使用
C.“除杂”步骤中,加氢氧化钠溶液不能过量
D.实验室模拟工业灼烧操作可在蒸发皿中进行
解析:选BD。“灼烧”不充分,铜没有完全转化为氧化铜,则会降低CuCl的产率,A正确;溶液1含有硫酸,酸浸需要硫酸,故经处理后可以循环使用,B错误;“除杂”步骤中,加过量的氢氧化钠溶液会提高成本,并且可能生成氢氧化铜沉淀,降低CuCl的产率,C正确;灼烧固体可在坩埚中进行,D错误。
6.(双选)用铬铁合金(含少量Ni、Co单质)生产硫酸铬的工艺流程如下:
已知浸出液中主要金属阳离子为Ni2+、Co2+、Cr3+、Fe2+。下列说法正确的是( )
A.“浸出”产生的气体主要为氢气
B.“滤渣1”的主要成分为NiS、CoS
C.“沉铁”步骤主要反应的离子方程式为:Fe2++C2O eq \o\al(\s\up24(2-),\s\do8(4)) ===FeC2O4↓
D.整个流程中铬元素先被氧化为+6价,后被还原为+3价
解析:选AB。由流程可知,加入稀硫酸溶解,生成的气体为H2,溶液中含Ni2+、Co2+、Cr3+、Fe2+,加入Na2S分离出滤渣CoS和NiS,Cr3+和Fe2+不会沉淀,再加入草酸除铁生成FeC2O4,过滤分离出硫酸铬。加入稀硫酸溶解合金,产生的气体为氢气,A正确;共有四种金属,由流程可知,沉铁后分离出硫酸铬,则“除杂”的目的是除去Ni、Co元素,所以“滤渣1”的主要成分为NiS、CoS,B正确;草酸是一种弱酸,不能拆,正确的离子方程式为:Fe2++H2C2O4===FeC2O4↓+2H+,C错误;流程中未产生六价铬化合物,D错误。
二、非选择题
7.某工业含铜废料含有Cu、CuO、CuS、CuSO4等成分,利用该含铜废料可生产硝酸铜晶体[Cu(NO3)2·3H2O],生产的工艺流程如图所示:
回答下列问题:
(1)“焙烧”过程中除生成SO2的反应外,另外一个反应的化学方程式是________________________________________________________________
________________________________________________________________。
(2)“酸化”过程为加快反应速率,可采用的措施有______________(写出一条即可),“酸化”的目的是___________________________________。
(3)若试剂a为Zn,则“置换”的离子方程式为__________________,滤液中溶质的化学式是______________________。
(4)“淘洗”的作用是___________________________________________
________________________________________________________________,
若图中淘洗液的主要溶质与滤液的溶质相同,则试剂b是______________。
(5)“反应”一步中使用20% HNO3和10% H2O2,整个过程无红棕色气体产生,则发生反应的化学方程式为__________________________________
________________________________________________________________;
若该步骤只使用20% HNO3,随着反应的进行,温度升高,出现大量红棕色气体,则还原剂与氧化剂的物质的量之比为________。
(6)“一系列操作”是指化学实验操作,这些操作的名称是_____________________________________________________________。
解析:(5)“反应”过程中无红棕色气体产生,由此推知反应不生成NO或NO2,则反应的化学方程式为Cu+H2O2+2HNO3===Cu(NO3)2+2H2O。根据生成大量红棕色气体可知生成的是NO2,因还原剂为Cu,化合价由0价升高至+2价,氧化剂为HNO3,其中N的化合价由+5价降低为+4价,由得失电子守恒可知该反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为1∶2。(6)“反应”后的溶液为Cu(NO3)2,经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤可得到目标产物。
答案:(1)2Cu+O2 eq \o(=====,\s\up7(△)) 2CuO
(2)将焙烧产物粉碎、升高酸化温度、适当提高硫酸浓度(任写一条) 将CuO转化为Cu2+
(3)Zn+Cu2+===Zn2++Cu ZnSO4
(4)除去过量的试剂a 稀硫酸
(5)Cu+H2O2+2HNO3===Cu(NO3)2+2H2O 1∶2
(6)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤
8.(2025·湖南岳阳二模)CuCl在工业生产中有着重要应用。利用以下装置制备CuCl并测定产品纯度。
已知:Ⅰ.CuCl是白色固体,不溶于水和乙醇,在潮湿空气中可被迅速氧化。
Ⅱ.浓的Na2[CuCl3]溶液为无色,加水稀释即析出CuCl白色固体。
回答下列问题:
(1)①图中制取Cl2的反应中,氧化剂和还原剂的物质的量之比为__________。
②装有浓盐酸的仪器名称为__________。
③为吸收尾气Cl2,C中可选用试剂为________(填字母)。
A.Na2SO3溶液
B.饱和食盐水
C.浓H2SO4
D.FeCl2溶液
(2)制备CuCl:打开分液漏斗旋塞与搅拌器,装置B中依次发生反应的离子方程式为
①Cu+Cl2===Cu2++2Cl-
②__________________________________________________________
③CuCl+2Cl-⇌[CuCl3]2-
观察到______________________________________________________
时停止反应。将B中溶液倾入盛有蒸馏水的烧杯中,立即得到白色CuCl沉淀,抽滤得CuCl粗品。
(3)洗涤CuCl:洗涤时最好用95%的乙醇洗涤滤饼,其目的是____________________________________________________________。
(4)CuCl纯度测定:称取所制备的氯化亚铜成品3.00 g,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,配成250 mL溶液。移取25.00 mL溶液于锥形瓶中,用0.020 0 mol·L-1的K2Cr2O7溶液滴定至终点,再重复滴定2次,三次平均消耗K2Cr2O7溶液25.00 mL(滴定过程中Cr2O eq \o\al(\s\up24(2-),\s\do8(7)) 转化为Cr3+,Cl-不反应)。
①产品中加入FeCl3溶液时,发生反应的离子方程式为________________________________________________________________;
②产品中CuCl的质量分数为__________。
解析:(1)③Na2SO3溶液具有还原性,能吸收Cl2,发生的反应为Cl2+Na2SO3+H2O===Na2SO4+2HCl,A项选; Cl2难溶于饱和食盐水,不能被饱和食盐水吸收,B项不选;浓硫酸不能吸收Cl2,C项不选;FeCl2溶液具有还原性,能吸收Cl2,发生的反应为Cl2+2FeCl2===2FeCl3,D项选。
(2)由题给反应①、③可知,反应②为Cu2++Cu+2Cl-===2CuCl;由于反应①生成的CuCl2使溶液呈蓝色,而浓的Na2[CuCl3]溶液为无色,故观察到当溶液中蓝色褪去变为无色时停止反应。
(3)CuCl是白色固体,不溶于水和乙醇,在潮湿空气中可被迅速氧化,故洗涤时最好用95%的乙醇洗涤滤饼,乙醇挥发可带走CuCl表面的水分防止其被氧化。
(4)①CuCl具有还原性,FeCl3具有氧化性,两者发生氧化还原反应的离子方程式为CuCl+Fe3+===Cu2++Cl-+Fe2+。
②滴定时发生的反应为6Fe2++Cr2O eq \o\al(\s\up24(2-),\s\do8(7)) +14H+===6Fe3++2Cr3++7H2O,可得关系式6CuCl~6Fe2+~Cr2O eq \o\al(\s\up24(2-),\s\do8(7)) ,则产品中CuCl的质量分数为 eq \f(6×0.020 0 mol·L-1×0.025 L×\f(250 mL,25.00 mL)×99.5 g/mol,3.00 g) ×100%=99.5%。
答案:(1)1∶5 分液漏斗 AD
(2)Cu2++Cu+2Cl-===2CuCl 溶液中蓝色褪去变为无色
(3)乙醇挥发可带走CuCl表面的水分防止其被氧化
(4)Fe3++CuCl===Cu2++Fe2++Cl- 99.5%
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