高考化学压轴题之铜及其化合物推断题高考题型整理突破提升含答案.docx

1、高考化学压轴题之铜及其化合物推断题高考题型整理突破提升含答案2020-2021高考化学压轴题之铜及其化合物推断题(高考题型整理,突破提升)含答案一、铜及其化合物1为探究黑色固体 X(仅含两种元素)的组成和性质，设计并完成如下实验：请回答：（1）X 的化学式是_。（2）写出蓝色溶液转化为蓝色沉淀的离子方程式是_。（3）写出固体甲与稀硫酸反应的化学方程式_。【答案】CuO Cu2+2OH-=Cu(OH)2 Cu2OH2SO4=CuCuSO4H2O 【解析】【分析】流程中32gX隔绝空气加热分解放出了能使带火星的木条复燃的气体为氧气，质量：32.0g-28.8g=3.2g，证明X中含氧元素，28.8

2、g固体甲和稀硫酸溶液反应生成蓝色溶液，说明含铜离子，证明固体甲中含铜元素，即X中含铜元素，铜元素和氧元素形成的黑色固体为CuO，X为氧化铜，n(CuO)=0.4mol，结合质量守恒得到n(O2)=0.1mol，氧元素守恒得到甲中n(Cu)：n(O)=0.4mol：(0.4mol-0.1mol2)=2：1，固体甲化学式为Cu2O，固体乙为Cu，蓝色溶液为硫酸铜，加入氢氧化钠溶液生成氢氧化铜沉淀，加热分解得到16.0g氧化铜。【详解】(1)分析可知X为CuO，故答案为CuO；(2)蓝色溶液为硫酸铜溶液，转化为蓝色沉淀氢氧化铜的离子方程式为Cu2+2OH-=Cu(OH)2，故答案为Cu2+2OH-=

3、Cu(OH)2；(3)固体甲为Cu2O，氧化亚铜和稀硫酸溶液发生歧化反应生成铜、二价铜离子和水，反应的化学方程式为：Cu2OH2SO4=CuCuSO4H2O，故答案为Cu2OH2SO4=CuCuSO4H2O。2甘肃马家窑遗址出土的青铜刀是我国最早冶炼的青铜器，由于时间久远，其表面有一层“绿锈”，“绿锈”俗称“铜绿”，是铜和空气中的水蒸气、CO2、O2作用产生的，化学式为Cu2(OH)2CO3，“铜绿”能跟酸反应生成铜盐、CO2和H2O。某同学利用以下反应实现了“铜铜绿铜”的转化。铜铜绿ACu(OH)2BCu(1)从物质分类标准看，“铜绿”属于_(填字母)。A酸 B碱 C盐 D氧化物(2)写出B

4、的化学式：_。(3)请写出铜绿与盐酸反应的化学方程式：_【答案】C CuO Cu2(OH)2CO34HCl=2CuCl23H2OCO2 【解析】【分析】根据题意，铜铜绿ACu(OH)2BCu，铜被腐蚀生成铜绿，铜绿溶于盐酸生成铜盐，然后加碱生成氢氧化铜，氢氧化铜受热分解生成CuO，最后氢气还原CuO得到Cu。【详解】(1)铜绿是碱式碳酸铜的俗称，所以Cu2(OH)2CO3属于碱式盐，故答案为：C；(2)氢氧化铜受热分解生成氧化铜和水，Cu(OH)2，所以B是CuO；(3)依据铜铜绿ACu(OH)2BCu的变化过程，反应为碱式碳酸铜和盐酸反应，生成氯化铜、水和二氧化碳，化学方程式为：Cu2(OH

5、)2CO3+4HCl=2CuCl2+3H2O+CO2。3铜锌银精矿化学成分如下：元素CuZnAgSFePb元素质量分数/%17.6018.300.14633.1518.177.86利用铜锌银精矿制备硫酸铜晶体的流程如下：回答下列问题：(l)“气体A”为_(填化学式)，“浸渣”中主要为硫酸铅和_(填化学式)。(2)“沉铜”得到Cu2Cl2固体，目的是_。(3)“氧化”工序中，恰好反应时氧化剂和还原剂物质的量之比为_。(4)“母液2”中阴离子含量最多的是_，该溶液最好返回 _工序循环使用。(5)依据铜锌银精矿化学成分进行分析，精矿中含有FeS2，理由是_。【答案】SO2 AgCl 除去锌铁元素，分

6、离出铜元素 1:2 氯离子 沉铜 硫元素物质的量多于金属物质的量之和，故含有FeS2 【解析】【分析】铜锌银精矿和空气中的O2发生反应，各金属得到其氧化物，S转化为SO2，再加入H2SO4和NaCl，金属氧化物 转化为硫酸盐，Ag转化为AgCl沉淀，Pb转化为PbSO4沉淀。通入SO2将Cu2转化为Cu2Cl2沉淀，加入O2、H2SO4转化为CuSO4溶液，最后得到CuSO4晶体。【详解】(1)在焙烧过程中，各金属转化为金属氧化物，而S元素转化为SO2，因此气体A为SO2；各金属氧化物与H2SO4转化为金属离子，Pb2与SO42沉淀得到PbSO4，而Ag与Cl会生成AgCl沉淀；(2)经过浸出

7、之后，溶液中还有Zn2、Fe2、Cu2。沉铜之后，得到Cu2Cl2沉淀，实现了Cu与Zn、Fe的分离，答案为除去锌铁元素，分离出铜元素；(3)氧化的目的是将Cu2Cl2转化为CuSO4，Cu2Cl2中Cu的化合价为1价，1molCu2Cl2转化全部转化为Cu2，失去2mol电子，1molO2反应时，得到4mol电子，根据得失电子守恒，氧化剂和还原剂的比例为1：2；(4) 氧化的目的是将Cu2Cl2转化为CuSO4，根据原子守恒，溶液中阴离子还大量存在的还有Cl-；母液2中含有较多的Cl，以及没有沉淀的Cu2和SO42，溶液中没有Ag和Pb2等离子，不需要“浸出”，最好返回“沉铜”的步骤中，可以

8、为该步骤提供Cl；【点睛】问题(4)母液2最好返回的步骤中，易填错为浸出，浸出过程中也加入NaCl，但是要考虑到浸出加入NaCl的目的是为了沉淀Ag，而Ag在溶液中的量是很少的，而沉淀铜的时候需要较多的Cl，母液2中含有较多的Cl，且不含有其他金属离子，因此进入沉铜步骤，也可以减少相关净化操作。4氧化亚铜(Cu2O)是一种用途广泛的光电材料，某工厂以硫化铜矿石(含 CuFeS2、Cu2S等)为原料制取Cu2O的工艺流程如下：常温下几种物质开始形成沉淀与完全沉淀时的pH如下表：Fe(OH)2Fe(OH)3Cu(OH)2开始沉淀7.52.74.8完全沉淀9.03.76.4(1)炉气中的有害气体成分

9、是_，Cu2S与O2反应时，氧化剂与还原剂的物质的量之比为_。(2)试剂X是H2O2溶液，当试剂X是_时，更有利于降低生产成本。(3)加入试剂Y调pH时，pH的调控范围是_。(4)“还原”步骤中为提高N2H4转化率可采取的措施有_(填序号)。a.不断搅拌，使N2H4和溶液充分接触 b.增大通入N2H4的流速c.减少KOH的进入量 d.减小通入N2H4的流速(5)写出用N2H4制备Cu2O的化学方程式为_(6)操作X包括烘干，其中烘干时要隔绝空气，其目的是_。(7)以铜与石墨作电极，电解浓的强碱性溶液可制得纳米级Cu2O，写出阳极上生成Cu2O的电极反应式为_(8)工业上用氨气生产氢氰酸(HCN

10、的反应为：CH4(g)+NH3(g)HCN(g)+3H2(g ) H0。其他条件一定，达到平衡时NH3转化率随外界条件X变化的关系如图所示。则X可以是_(填字母序号)a.温度 b.压强 c.催化剂 d.【答案】SO2 21 空气或氧气 3.7pH4.8 ad 4CuSO4N2H48KOH2Cu2ON24K2SO46H2O 防止Cu2O被空气中氧气氧化 2Cu2e2OH=Cu2OH2O bd 【解析】【分析】硫化铜矿石（含 CuFeS2、Cu2S等）预处理后与氧气焙烧：2CuFeS2+4O2 Cu2S+3SO2+2FeO、Cu2S+2O22CuO+SO2，部分FeO被氧化为Fe2O3，得到相应的

11、金属氧化物和SO2，加入稀硫酸溶解金属氧化物，得到含有Cu2+、Fe2+、Fe3+的酸性溶液，加入试剂X将Fe2+氧化为Fe3+，加入试剂Y调节pH3.74.8沉淀Fe3+，过滤，将滤液用KOH、N2H4还原，反应为：4CuSO4+N2H4+8KOH2Cu2O+N2+4KSO4+6H2O，过滤，洗涤、隔绝空气烘干，制得Cu2O。【详解】(1)根据流程，矿石与氧气高温反应得到金属氧化物和SO2；Cu2S与O2反应为Cu2S+2O22CuO+SO2，氧化剂为氧气，还原剂为Cu2S，氧化剂与还原剂的物质的量之比为2:1；(2)若试剂X是H2O2溶液，将Fe2氧化为Fe3；酸性条件下，O2也可将Fe2

12、氧化为Fe3，而氧气或空气价格远低于过氧化氢，故可用氧气或空气替代；(3)加入试剂Y的目的是调节pH完全沉淀Fe3，但不沉淀Cu2，根据表中数据可知，pH范围为：3.7pH4.8；(4)还原过程中发生的反应是4CuSO4+N2H4+8KOH2Cu2O+N2+4KSO4+6H2O，提高N2H4的转化率，则N2H4要充分反应；a不断搅拌，增加N2H4与溶液的接触面，使得N2H4充分反应，a符合题意；b增大通入N2H4的流速，有部分N2H4来不及反应，转化率会降低，b不符合题意；c减少KOH的进入量,该反应需要消耗碱，如果没有碱，反应速率减慢，转化率降低，c不符合题意；d减小通入N2H4的流速，能够

13、使得N2H4反应更加充分，转化率增加，d符合题意；综上ad符合题意；(5)根据分析N2H4制备Cu2O的化学方程式为4CuSO4+N2H4+8KOH2Cu2O+N2+4KSO4+6H2O；(6)操作X为过滤，洗涤、隔绝空气烘干，制得Cu2O，因为Cu2O可以被O2氧化，在加热条件下易被空气氧化，故烘干过程要隔绝空气； (7)以铜与石墨作电极，电解浓的强碱性溶液可制得纳米级Cu2O，阳极发生氧化反应，电极反应式为：2Cu-2e+2OH=Cu2O+H2O；(8)根据图示，NH3的转化率随着X的增加而减小；a该反应为放热反应，升高温度，平衡正向移动，NH3的转化率增加，与图像不符，a不符合题意；b该

14、反应是气体体积增大的反应，增大压强，平衡向逆反应方向移动，NH3的转化率减小，与图像相符，b符合题意；c催化剂增加化学反应速率，但是不影响平衡移动，NH3转化率不变，与图像不符，c不符合题意；d增加，平衡正向移动，但是NH3的转化率减小，与图像相符，d符合题意；综上bd符合题意。【点睛】问题(8)中的d项，可以从等效角度思考，在恒压的条件下，NH3要达到相同的转化率要加入同等比例的CH4，才可以。如果只加入NH3，则CH4的转化率增加，而NH3自身的转化率会降低。5氯化亚铜（CuCl）常用作有机合成工业中的催化剂，在空气中迅速被氧化变成绿色；见光分解变成褐色。如图是工业上用制作印刷电路的废液（

15、含Fe3+、Cu2+、Fe2+、Cl）生产CuCl的流程：根据以上信息回答下列问题：（1）生产过程中X的化学式为_。（2）写出产生CuCl的离子方程式：_。（3）实验探究pH对CuCl产率的影响如表所示：pH1234567CuCl产率/%70908278757270析出CuCl晶体最佳pH为_，当pH较大时CuCl产率变低原因是_。调节pH时，_（填“能”或“不能”）用相同pH的硝酸代替硫酸，理由是_。（4）氯化亚铜的定量分析：称取样品0.25g和过量的FeCl3溶液于锥形瓶中，充分溶解。用0.10molL1硫酸铈标准溶液滴定。已知：CuCl+FeCl3=CuCl2+FeCl2、Fe2+Ce4

16、+=Fe3+Ce3+。三次平行实验结果如表（平行实验结果相差不能超过1%）：平行实验次数1230.25g样品消耗硫酸铈标准溶液的体积（mL）24.3524.0523.95则样品中CuCl的纯度为_。（结果保留三位有效数字）。（5）由CuCl水解再热分解可得到纳米Cu2O。第一步CuCl水解的离子方程式为：CuCl(s)H2O(l)CuOH(s)Cl (aq)H+(aq)，第二步CuOH热分解的化学方程式为_。第一步CuCl水解反应的平衡常数K与此温度下KW、Ksp(CuOH)、Ksp(CuCl)的关系为K_。【答案】Fe 2Cu2+ 2Cl+SO2+2H2O=2CuCl+4H+SO42- 2

17、Cu2+水解程度增大，反应生成CuCl减少，产率减小； 不能 硝酸会与产品CuCl发生反应 95.5% 2CuOHCu2O+H2O KwKsp(CuCl)/Ksp(CuOH) 【解析】【详解】向工业上以制作印刷电路的废液（含Fe3+、Cu2+、Fe2+、Cl-）加入过量的铁粉，三价铁离子与铁粉反应转化为二价铁离子，铜离子与铁反应生成铜，然后过滤，滤渣为过量的铁和生成的铜，依据铜与铁活泼性，将滤渣溶于盐酸，铜与盐酸不反应，过滤得到滤渣即为铜，然后铜与浓硫酸反应生成硫酸铜和二氧化硫，铜与氯气反应生成氯化铜，硫酸铜、二氧化硫、氯化铜反应生成氯化亚铜；（1）印刷电路的废液（含Fe3+、Cu2+、Fe2

18、+、Cl-）加入铁，三价铁离子能够原铁反应生成二价铁离子，铜离子能够与铁反应生成铜，过滤后滤渣中含有铜和铁，加入盐酸，铁与盐酸反应生成氯化亚铁，铜与盐酸不反应，将铜分离出来，则X为Fe、Y为HCl，故答案为：Fe；（2）依据图示可知：CuCl2、CuSO4、SO2、H2O反应生成H2SO4、CuCl，依据得失电子守恒其方程式为：CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O=2CuCl+2H2SO4，离子反应方程式：2Cu2+ 2Cl+SO2+2H2O=2CuCl+4H+SO42-故答案为：2Cu2+ 2Cl+SO2+2H2O=2CuCl+4H+SO42-；（3）由表中数据可知，pH=2时，CuCl

19、产率最高；pH较大时，Cu2+水解程度增大，导致反应生成CuCl减少；硝酸具有强氧化性，能将产品CuCl氧化生成Cu2+，所以不能用相同pH的硝酸代替硫酸，故答案为：2；Cu2+水解程度增大，反应生成CuCl减少，产率减小；不能；硝酸会与产品CuCl发生反应；（4）根据题目中所给数据及平行实验结果相差不能超过1%，体积为24.35mL，误差大舍去，则滴定0.25g样品消耗硫酸铈标准溶液的平均体积为： =24mL，结合方程式可知：CuCl+FeCl3CuCl2+FeCl2，Fe2+Ce4+=Fe3+Ce3+，CuClCe4+，CuCl的纯度为：100%=95.5%，故答案为：95.5%（5）Cu

20、OH热分解的化学方程式为2CuOHCu2O+H2O；CuCl（s）+H2O（l）CuOH（s）+Cl-（aq）+H+（aq），平衡常数K=c（H+）c（Cl-）=答案为：6工业上由含铜废料(含有Cu、CuS、CuSO4等)制备硝酸铜晶体的流程如下：(1) “焙烧”时CuS转化为CuO和SO2，反应的化学方程式为_。(2) “酸化”步骤反应的离子方程式为_。(3) “过滤”所得滤液中溶质的主要成分为_。(4) “淘洗”所用的溶液A应选用_(填序号)。a稀硫酸 b浓硫酸 c稀硝酸 d浓硝酸(5) “反应”一步的过程中发生反应Cu+2HNO3+H2O2=Cu(NO3)2+2H2O。该反应中被还原的物

21、质为_。 “反应”一步中若不加10% H2O2，只用浓HNO3，随着反应的进行，容器内持续出现大量红棕色气体NO2，请写出该反应的离子方程式_。(6) 由“反应”所得溶液中尽可能多地析出Cu(NO3)23H2O晶体的方法是_。(相关物质的溶解度曲线如图所示)【答案】2CuS+3O22CuO+2SO2 CuO+2H+=Cu2+2H2O FeSO4 a H2O2 CuO+4H+2NO3-= Cu2+2H2O+2NO2 蒸发浓缩，冷却至26.4摄氏度时结晶 【解析】【分析】工业上由含铜废料(含有Cu、CuS、CuSO4等)制备硝酸铜晶体，废料通入空气焙烧后铜生成氧化铜，硫化铜转化为CuO和SO2，加

22、入硫酸酸化生成硫酸铜，加入过量的铁发生置换反应生成铜，过滤得到滤渣铁和铜，用冷水淘洗后加入20%的HNO3和0%的H2O2发生反应，蒸发浓缩，降温至温度略高于26.4C结晶，从“反应”所得溶液中析出Cu(NO3)23H2O。【详解】(1)CuS焙烧和氧气反应转化为CuO和SO2，根据电子守恒和元素守恒可知反应的化学方程式为：2CuS+3O2CuO+2SO2；(2)焙烧后主要为氧化铜，酸化过程氧化铜和氢离子反应生成铜离子和水，离子方程式为：CuO+2H+=Cu2+2H2O；(3)根据分析可知过滤得到滤液主要为硫酸亚铁溶液，即“过滤”所得滤液中溶质的主要成分为FeSO4；(4)淘洗加入酸不能具有强

23、氧化性，否则会溶解铜，a、稀硫酸，不能和铜反应，故a选；b、浓硫酸和铜常温下不反应，但遇到水溶解放出大量热，会和铜发生反应，故b不选；c、稀硝酸具有氧化性能氧化铜，故c不选；d、浓硝酸能溶解铜，故d不选；故答案为：a；(5)该反应中H2O2中的氧元素由-1价变为-2价，化合价降低被还原；若不加10%H2O2，只用20%HNO3，铜和浓硝酸反应生成二氧化氮气体，反应的离子方程式为：Cu+4H+2NO3-=Cu2+2NO2+2H2O；(6)图象中结晶水合物的溶解度随温度变化曲线可知，温度高于26.4C溶液中才能析出Cu(NO3)23H2O，所以从“反应”所得溶液中析出Cu(NO3)23H2O的方法

24、是：蒸发浓缩，降温至温度略高于26.4C结晶。【点睛】配平氧化还原方程式时先分析元素化合价的变化，找出氧化剂还原剂和氧化产物还原产物，之后依据电子守恒和元素守恒配平反应方程式。7实验室以海绵铜（主要成分为Cu和CuO）为原料制取CuCl的主要流程如图：已知：CuCl为白色固体，难溶于水和乙醇，可溶于氯离子浓度较大的溶液中。CuCl有水存在时在空气中易被氧化，在酸性条件下较稳定。（1）“溶解”时选用约为0.5molL-1的硫酸，过程中无气体产生。若硫酸浓度过大，反应会产生NO、NO2等有害气体，NH4NO3的用量会_（填“增大”或“减小”或“不变”）。（2）“转化”步骤中发生反应的离子方程式为_

25、。加入的（NH4）2SO3需要适当过量的原因是_。（3）氯化铵用量与Cu2+沉淀率的关系如图所示。随着氯化铵用量的增多Cu2+沉淀率增加，但当氯化铵用量增加到一定程度后Cu2+的沉淀率减少，其原因是_。（4）检验CuCl沉淀是否洗涤完全的方法是_。（5）若CuCl产品中混有少量CaSO4，设计提纯CuCl的实验方案：_。（实验中可选试剂：0.1molL-1盐酸、10molL-1盐酸、蒸馏水、无水乙醇）【答案】增大 2Cu2+SO32-+2Cl-+H2O2CuCl+SO42-+2H+ 使Cu2+充分还原，保证Cu2+的还原速率，防止CuCl被空气氧化 生成的氯化亚铜又溶解于氯化铵溶液中 取少许最

26、后一次洗涤液，滴入12滴氯化钡溶液，若不出现白色浑浊，表示已洗涤完全 向产品中加入10molL-1盐酸溶液，不断搅拌，至固体不再溶解，过滤，向滤液中加蒸馏水至大量固体析出，过滤，再用无水乙醇洗涤23次，干燥 【解析】【分析】实验室流程中，海绵铜（主要成分为Cu和CuO）中加入硝酸铵和硫酸，酸性条件下硝酸根离子具有氧化性，可氧化海绵铜（主要成分是Cu和少量CuO）生成硫酸铜，滤液中含有Cu2+，NH4+，H+，SO42-，NO3-。过滤后在滤液中加入亚硫酸铵，发生氧化还原反应生成CuCl，发生2Cu2+SO32-+2Cl-+H2O=2CuCl+SO42-+2H+，得到的产品CuCl，据此分析。【

27、详解】（1）若硫酸浓度过大，实际会发生浓硝酸与铜的反应，产生NO、NO2等有害气体，与相同质量的铜反应时，硝酸根消耗量增大，NH4NO3的用量增大。（2）“转化”步骤中发生反应的离子方程式为2Cu2+SO32-+2Cl-+H2O2CuCl+SO42-+2H+。CuCl在酸性条件下较稳定，加入的（NH4）2SO3需要适当过量的原因是使Cu2+充分还原，保证Cu2+的还原速率，防止CuCl被空气氧化。（3）步骤中铜离子与亚硫酸铵发生氧化还原反应生成CuCl，发生2Cu2+SO32-+2Cl-+H2O2CuCl+SO42-+2H+，CuCl可溶于氯离子浓度较大的溶液中。当氯化铵用量增加到一定程度后，

28、氯化亚铜的沉淀率减少，原因是生成的氯化亚铜又溶解于氯化铵溶液中；（4）检验CuCl沉淀是否洗涤完全的本质是检查是否有Cu+残留，检验的方法是取少许最后一次洗涤液，滴入12滴氯化钡溶液，若不出现白色浑浊，表示已洗涤完全。（5）由题目已知资料可知，CuCl难溶于水和乙醇，可溶于氯离子浓度较大的溶液中。若CuCl产品中混有少量CaSO4，向产品中加入10molL-1盐酸溶液，不断搅拌，至固体不再溶解，过滤，向滤液中加蒸馏水至大量固体析出，过滤，再用无水乙醇洗涤23次，干燥即可得到纯净氯化亚铜。8为探索工业废料的再利用，某化学兴趣小组设计了如图1实验流程，用含有铝、铁和铜的合金废料制取氯化铝、绿矾晶体

29、（FeSO47H2O）和胆矾晶体请回答： （1）写出步骤反应的离子方程式： _ 。 （2）试剂X是 _。步骤、中均需进行的实验操作是 _。（3）进行步骤时，该小组用如图2所示装置及试剂制取CO2并将制得的气体通入溶液A中一段时间后，观察到烧杯中产生的白色沉淀会逐渐减少为了避免固体C减少，可采取的改进措施是 _。 （4）由溶液E到绿矾晶体（FeSO47H2O），所需操作是 _ 、 _ 、 _ 、洗涤、干燥。 （5）用固体F制备CuSO4溶液，可设计如图3三种途径：写出途径中反应的离子方程式 _ ，请选出你认为的最佳途径并说明选择的理由 _ 。【答案】2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2 稀硫酸 过滤 在a、b之间添加盛放饱和NaHCO3溶液的洗气瓶 蒸发浓缩 冷却结晶 过滤 3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2+2NO+4H2O 途径最佳，理由是