第3讲　铜及其化合物、金属材料_05高考化学_新高考复习资料_2023年新高考资料_一轮复习_2023年新高考大一轮复习讲义_2023年高考化学一轮复习讲义（新高考）_赠补充习题

第 3 讲 铜及其化合物、金属材料 课 程 标 准 知 识 建 构 1.能说明常见金属元素及其化合物的应 用(如金属的冶炼等)对社会发展的价值， 对环境的影响。 2．了解常见金属的冶炼方法。 3．结合真实情景中的应用实例或通过实 验探究了解铜及其重要化合物的主要性 质及在生产、生活中的应用。 一、铜及其重要化合物 1．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在潮湿的空气里铜表面逐渐形成一层绿色的铜锈，化学方程式： 2Cu ＋ O ＋ 2 CO ＋ H O == =Cu (OH) CO 。 2 2 2 2 3 ②铜丝在硫蒸气中反应： 2Cu ＋ S ===== Cu S。 2 ③铜与氯化铁溶液： Cu ＋ 2FeCl == =CuCl ＋ 2FeC l 。 3 2 2 2．氧化铜和氧化亚铜 (1)氧化铜是黑色固体，与盐酸反应的离子方程式为 CuO ＋ 2H ＋ == =Cu 2 ＋ ＋ H O。 2 (2)氧化亚铜是砖红色固体，与盐酸反应Cu O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H O。 2 2 (3)转化关系： 4CuO ===== 2Cu O ＋ O ↑。 2 2 3．氢氧化铜 蓝色固体，受热发生分解，可表示为 Cu(OH) ===== CuO ＋ H O，新制的 2 2 Cu(OH) 悬浊液与含 醛基 (—CHO )的有机物共热可生成砖红色Cu O。 2 2 4．碱式碳酸铜和硫酸铜 (1)碱式碳酸铜是铜绿、孔雀石的主要成分。(2)CuSO ·5H O俗称蓝矾、胆矾。无水CuSO 为白色固体遇水变蓝色，可用于 4 2 4 检验水的存在。 【诊断1】 判断下列说法是否正确，正确的打√，错误的打×。 (1)除去铜粉中混有的CuO，加入稀硝酸，过滤、洗涤、干燥( ) (2)将铜丝插入浓硫酸加热，反应后把水加入反应器中，观察硫酸铜溶液的颜 色( ) (3)铜锈是铜被空气中的氧气缓慢氧化生成的氧化物( ) (4)无水硫酸铜可用于检验酒精中是否含有水( ) (5)CuSO ·5H O失去结晶水属于物理变化( ) 4 2 答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× 二、合金 金属材料的利用 1．合金 2．常见的金属材料 (1)金属材料的分类 (2)几种常见的合金【诊断2】 判断下列说法是否正确，正确的打√，错误的打×。 (1)金属元素的单质在常温下均为固体( ) (2)合金材料中不可能含有非金属元素( ) (3)铁是人类在生产、生活中最早使用的金属( ) (4)合金的硬度一般大于成分金属，而熔点一般低于成分金属( ) 答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ 三、金属矿物的开发利用 1．金属冶炼的一般方法 (1)金属在自然界中的存在 (2)金属冶炼的一般步骤 (3)金属冶炼的实质 金属的冶炼过程就是把金属从化合态还原为游离态的过程。即：Mn＋＋ne－ ===M(M表示金属)。 (4)金属冶炼的方法(用化学方程式表示) 2．铝热反应 实验 装置实验 ①镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光； 现象 ②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中 实验 高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热，反应的化学方程式为 结论 2Al ＋ Fe O ==== = A l O ＋ 2F e 2 3 2 3 原理 ①制取熔点较高、活泼性弱于Al的金属，如铬、锰、钨等； 应用 ②金属焊接，如野外焊接钢轨等。 【诊断3】 不同的金属在冶炼方法上也有所不同，下列说法正确的是( ) A．钒、铬、锰、铁等难熔金属通常采用铝热法炼制 B．铝及其合金是电气、工业、家庭广泛使用的材料，是因为铝的冶炼方法比 较简单 C．由于钠、镁、铝等金属化学性质太活泼，人们通常采用电解熔融状态下的 氯化物的方式来获取它们的单质 D．炼铁时加入的焦炭除了提供热量外，还用来制造还原剂一氧化碳 答案 D 解析 A项，铁用CO还原法炼制，错误；B项，是因为Al有良好的性能，才 被广泛使用，错误；C项，氯化铝是共价化合物，熔融时不导电，工业上用电解氧 化铝的方法制取铝，错误；D项，高炉炼铁中焦炭的作用为与氧气反应产生热量 和制造还原剂一氧化碳，正确。考点一 铜及其重要化合物的性质和应用 【典例1】 (2020·安徽省太和第一中学月考)下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及 其有无因果关系的判断都正确的是( ) 选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ 判断 可用稀盐酸除铜器 Ⅰ对； A 铜绿的主要成分是碱式碳酸铜 表面的铜绿 Ⅱ对；无 铜制容器可以盛放 Ⅰ对； B 铜表面易形成致密的氧化膜 浓硫酸 Ⅱ对；有 向硫酸铜溶液中通入氨气，有 把铜丝放在酒精灯 Ⅰ对； C 深蓝色沉淀产生，过滤后灼烧 火焰上灼烧，铜丝 Ⅱ对；有 滤渣，最后变成黑色固体 表面变黑 蓝色硫酸铜晶体受热转化为白 硫酸铜溶液可用作 Ⅰ错； D 色硫酸铜粉末是物理变化 游泳池的消毒剂 Ⅱ对；无 答案 D 解析 稀盐酸可以与碱式碳酸铜[Cu (OH) CO ]反应，而且稀盐酸不与Cu反 2 2 3 应，所以可用稀盐酸除铜器表面的铜绿[Cu (OH) CO ]，Ⅰ、Ⅱ有因果关系，选项A 2 2 3 错误；铜表面不能形成致密的氧化膜，铜与浓硫酸在一定温度下能发生反应，所 以不能用铜制容器盛装浓硫酸，选项 B 错误；硫酸铜与氨水生成 Cu(OH) ， 2 Cu(OH) 受热分解生成黑色CuO，Ⅰ、Ⅱ均正确，但没有因果关系，选项C错误； 2 蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末有新物质生成，属于化学变化， CuSO 可用作消毒剂，但与前者没有因果关系，选项D正确。 4 铜及其常见化合物的颜色 物质 颜色 物质 颜色 Cu 紫红色 CuSO 白色 4 CuO 黑色 CuSO ·5H O 蓝色 4 2 Cu O 砖红色 Cu (OH) CO 绿色 2 2 2 3 Cu S 黑色 Cu(OH) 蓝色 2 2 【对点练1】 (铜及其化合物的性质)某研究小组通过实验探究Cu及其化合物 的性质，下列操作正确且能达到实验目的的是( )A．将铜丝插入浓硫酸中并加热，反应后再加入水，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CuCl 的生成 2 C．将CuCl 溶液加热蒸干并灼烧，得到CuCl 固体 2 2 D．将表面有铜绿[Cu (OH) CO ]的铜器放入盐酸中浸泡，除去铜绿 2 2 3 答案 D 解析 不能向浓硫酸中加水，A项错误；Cu与Cl 在常温下不反应，需要加热 2 才能发生反应，B项错误；CuCl 水解生成的HCl易挥发，加热蒸干能促进CuCl 2 2 的水解而得到CuO固体，C项错误。 【对点练2】 (铜及其化合物的制备)(2020·衡阳调研)某炼铁废渣中含有大量 CuS及少量铁的化合物，工业上以该废渣为原料生产 CuCl ·2H O晶体的工艺流 2 2 程如下： 下列说法正确的是( ) A．焙烧过程中每消耗1 mol CuS则消耗3 mol O 2 B．焙烧后的废气能够使酸性高锰酸钾溶液褪色 C．滤渣中主要含铁的氧化物 D．将获得的CuCl ·2H O晶体加热可制得CuCl 固体 2 2 2 答案 B 解析 A项，2CuS＋3O =====2CuO＋2SO ，由方程式可知，1 mol CuS消耗 2 2 1.5 mol O ，错误；B项，废气中含有SO ，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，正确；C项， 2 2 调节pH时，Fe3＋水解转化为Fe(OH) 沉淀而除去，错误；D项，将CuCl ·2H O直 3 2 2 接加热脱水，Cu2＋水解，HCl挥发会产生Cu(OH) ，无法得到CuCl ，错误。 2 2 【对点练3】 (铜及其化合物的性质探究)(2020·黑龙江南岗·哈师大附中月考) 某科学兴趣小组查阅资料得知，反应温度不同，氢气还原氧化铜的产物就不同， 可能是Cu或Cu O，Cu和Cu O均为不溶于水的红色固体，但Cu O能与稀硫酸 2 2 2 发生反应：Cu O＋H SO ===CuSO ＋Cu＋H O。为探究反应后的红色固体的成分 2 2 4 4 2 他们提出了以下假设： 假设一：红色固体只有Cu 假设二：红色固体只有Cu O 2 假设三：红色固体中有Cu和Cu O 2下列判断正确的是( ) A．取少量红色固体，加入足量的稀硫酸，若溶液无明显现象，则假设一和二 都成立 B．少量红色固体与足量稀硫酸反应，若溶液呈蓝色且仍有红色固体，则只有 假设三成立 C．若将7.2 g红色固体通入足量的H 还原，最后得到固体6.4 g，则假设二成 2 立 D．实验室可用向稍过量的CuSO 溶液中加入NaOH溶液后再加入葡萄糖后 4 加热，来制取Cu O 2 答案 C 解析 只有Cu与稀硫酸不反应，则取少量红色固体，加入足量的稀硫酸，若 溶液无明显现象，则假设一成立，故 A错误； Cu O能与稀硫酸发生 Cu O＋ 2 2 H SO ===CuSO ＋Cu＋H O，则少量红色固体与足量稀硫酸反应，若溶液呈蓝色 2 4 4 2 且仍有红色固体，假设二、三均成立，故B错误；将7.2 g红色固体通入足量的H 2 还原，最后得到固体6.4 g，若只有Cu O时含Cu为7.2 g×＝6.4 g，由Cu原子守 2 恒可知假设二成立，故C正确；实验室可用向稍过量的NaOH溶液中加入CuSO 4 溶液后再加入葡萄糖后加热，来制取Cu O，注意保证氢氧化钠过量而不是硫酸铜 2 过量，故D错误。 铜的冶炼“两方法” (1)湿法炼铜：Fe＋CuSO ===FeSO ＋Cu。 4 4 (2)高温炼铜：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜)： 2CuFeS ＋4O =====Cu S＋3SO ＋2FeO(炉渣) 2 2 2 2 2Cu S＋3O =====2Cu O＋2SO 2 2 2 2 2Cu O＋Cu S=====6Cu＋SO ↑ 2 2 2 粗铜中铜的含量为99.5%～99.7%，主要含有Ag、Zn、Fe、Au等杂质，粗铜通 过电解精炼可得到纯度达99.95%～99.98%的铜。电解精炼铜的原理是用粗铜作 阳极，失电子变为Cu2＋，用纯铜棒作阴极即可得精铜。 考点二 合金 金属材料的利用 【典例2】 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 答案 D 解析 要保护钢铁，在和海水构成的原电池中应该让钢铁作正极才能被保护 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(即铜)柔锡 柔，合两柔则刚”体现了合金硬度大于成分金属硬度，故D正确。 【对点练4】 (铝合金的性质及应用)C919大型飞机的制造采用了大量新材料 铝锂合金。下列关于铝锂合金的说法不正确的是( ) A．铝锂合金是铝与锂形成的混合物 B．铝锂合金的硬度比锂大 C．铝锂合金的熔、沸点比铝低 D．铝锂合金耐酸碱腐蚀 答案 D 解析 铝锂合金中的铝既能与酸反应，又能与碱反应，锂能与酸反应，故铝锂 合金不耐酸碱腐蚀。 【对点练5】 (铁合金的性质及应用)(2020·广东佛山市高三一摸)我国超级钢 研究居于世界领先地位。下列说法错误的是( ) A．钢是用量最大、用途最广的合金 B．根据钢材的含碳量不同，可分为碳素钢和合金钢 C．合金的硬度可以大于它的纯金属成分 D．超级钢具有强度高，韧性大等特殊性能，常用于汽车、航空和航天等领域 答案 B 解析 钢铁是用量最大、用途最广的合金，广泛应用于生活的各个方面，故A 正确；根据含碳量的高低可以将碳素钢分为低碳钢、中碳钢、高碳钢；但合金钢是 在普通碳素钢基础上添加适量的一种或多种合金元素而构成的，不能按含碳量分 类，故B错误；合金的硬度一般大于它的纯金属，如纯铁较软，而钢铁的硬度较大， 故C正确；超级钢具有强度高，韧性大等特殊性能，汽车、航空和航天由于需要受到高压的刺激，所以适合使用超级金属，故D正确。 考点三 金属矿物的开发利用 【典例3】 铅的冶炼大致过程如下： ①富集：将方铅矿(PbS)进行浮选； ②焙烧：2PbS＋3O ===2PbO＋2SO ； 2 2 ③制粗铅：PbO＋C===Pb＋CO↑；PbO＋CO===Pb＋CO 。 2 下列说法正确的是( ) A．浮选法富集方铅矿的过程属于化学变化 B．方铅矿焙烧反应中，PbS是还原剂，还原产物只有PbO C．整个冶炼过程中，制取1 mol Pb共转移2 mol电子 D．将1 mol PbS完全冶炼成Pb理论上至少需要6 g碳 答案 D 解析 A项，浮选法富集方铅矿为物理变化；B项，O 被还原为PbO和SO ， 2 2 二者均为还原产物；C项，制取1 mol Pb共转移8 mol e－；D项，将1 mol PbS冶炼 成Pb的过程中根据方程式可得：2PbS～2PbO～C～2Pb,1 mol PbS冶炼成Pb理 论上至少需0.5 mol C，即6 g碳。 【对点练6】 (金属的冶炼方法)氧化还原反应广泛应用于金属冶炼，下列说法 不正确的是( ) A．电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中，Na＋被还原 B．冶炼镁、铝采用电解法 C．用磁铁矿炼铁的反应中，1 mol Fe O 被CO还原成Fe，转移9 mol电子 3 4 D．铝热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化 答案 C 解析 1 mol Fe O 被还原成Fe，转移电子1×3×(－0)＝8 mol。 3 4 【对点练7】 (金属的冶炼)(2020·湘赣皖十五校第一次联考模拟题)我国是最 早掌握炼锌的国家，《天工开物》中记载了以菱锌矿(主要成分为ZnCO )和烟煤为 3 原料的炼锌罐剖面图。已知：锌的沸点为907 ℃，金属锌蒸气遇热空气或CO 易 2 生成ZnO。下列冶炼锌过程中的相关说法不正确的是( )A．尾气可用燃烧法除去 B．发生了氧化还原反应 C．提纯锌利用了结晶法 D．泥封的目的是防止锌氧化 答案 C 解析 菱锌矿煅烧，ZnCO 分解产生ZnO和CO ，ZnO与C在高温下发生反 3 2 应：2ZnO＋C=====2Zn＋CO ↑，由于C过量，还会发生反应C＋CO =====2CO， 2 2 所以尾气中含有毒气体CO，可利用其可燃性，用燃烧的方法使CO转化为CO 除 2 去，A正确；由ZnCO 转化为Zn单质及C转化为CO、CO 的反应中有Zn、C元素 3 2 化合价的变化，因此发生了氧化还原反应，B正确；由图可知，反应区温度达到1 100 ℃～1 300 ℃，Zn变为蒸气与杂质分离，在500 ℃～700 ℃时冷凝为液体流出， 不是结晶法分离，C错误；泥封为了防止高温下Zn蒸气被空气氧化为ZnO，D正 确。 1．(2019·课标全国Ⅱ，11)下列化学方程式中，不能正确表达反应颜色变化的 是( ) A．向 CuSO 溶液中加入足量 Zn 粉，溶液蓝色消失 Zn＋CuSO ===Cu＋ 4 4 ZnSO 4 B．澄清的石灰水久置后出现白色固体Ca(OH) ＋CO ===CaCO ↓＋H O 2 2 3 2 C．Na O 在空气中放置后由淡黄色变为白色2Na O ===2Na O＋O ↑ 2 2 2 2 2 2 D．向Mg(OH) 悬浊液中滴加足量 FeCl 溶液出现红褐色沉淀 3Mg(OH) ＋ 2 3 2 2FeCl ===2Fe(OH) ＋3MgCl 3 3 2 答案 C 解析 CuSO 溶液呈蓝色．加入足量Zn粉后，Cu2＋被还原为Cu，溶液变成无 4色，A项正确；澄清石灰水在空气中久置能吸收空气中的CO ，生成CaCO 白色 2 3 固体，B项正确；Na O 呈淡黄色，在空气中放置后变为白色，是Na O 吸收空气中 2 2 2 2 的CO 和H O转化成了Na CO 和NaOH的缘故，C项错误；向Mg(OH) 悬浊液 2 2 2 3 2 中加入足量FeCl 溶液出现红褐色沉淀，是因为 Mg(OH) 与FeCl 溶液发生复分 3 2 3 解反应生成了更难溶的Fe(OH) ，D项正确。 3 2．(2018·浙江选考)某同学通过如下流程制备氧化亚铜： 已知：CuCl难溶于水和稀硫酸；Cu O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H O。下列说法不 2 2 正确的是( ) A．步骤②中的SO 可用Na SO 替换 2 2 3 B．步骤③中为防止CuCl被氧化，可用SO 水溶液洗涤 2 C．步骤④发生反应的离子方程式为2CuCl＋2OH－=====Cu O＋2Cl－＋H O 2 2 D．如果Cu O试样中混有CuCl和CuO杂质，用足量稀硫酸与Cu O试样充分 2 2 反应，根据反应前、后固体质量可计算试样纯度 答案 D 解析 步骤②中SO 的主要作用是将CuCl 还原为CuCl，Na SO 同样具有还 2 2 2 3 原性，可以替换，A项正确；SO 水溶液具有还原性，可以防止CuCl被氧化，B项 2 正确；C项正确；CuCl难溶于水和稀硫酸，如果Cu O试样中混有CuCl和CuO杂 2 质，用足量稀硫酸与Cu O试样充分反应后，得到的固体中含有CuCl和Cu，此时 2 无法计算试样纯度，D项错误。 3．(2020·北京卷)用如图方法回收废旧CPU中的单质Au(金)、Ag和Cu。 已知：①浓硝酸不能单独将Au溶解。 ②HAuCl ===H＋＋AuCl 4 (1)酸溶后经________操作，将混合物分离。 (2)浓、稀HNO 均可作酸溶试剂。溶解等量的Cu消耗HNO 的物质的量不同 3 3 写出消耗HNO 物质的量少的反应的化学方程式： 3___________________________________________________________________。 答案 (1)过滤 (2)3Cu＋8HNO (稀)===3Cu(NO ) ＋2NO↑＋4H O 3 3 2 2 解析 (1)Au(金)，Ag和Cu经酸溶后得到金、铜离子和银离子的固液混合物， 将固体和液体分开的的操作是过滤，将混合物分离；(2)铜与稀硝酸反应的化学方 程式为：3Cu＋8HNO (稀)===3Cu(NO ) ＋2NO↑＋4H O；溶解1 mol Cu消耗 3 3 2 2 HNO 的物质的量为 mol；铜与浓硝酸反应的化学方程式为：Cu＋4HNO 3 3 (浓)===Cu(NO ) ＋2NO ↑＋2H O，溶解1 mol Cu消耗HNO 的物质的量为4 3 2 2 2 3 mol；消耗HNO 物质的量少的反应的化学方程式为铜与稀硝酸的反应，化学方程 3 式为：3Cu＋8HNO (稀)===3Cu(NO ) ＋2NO↑＋4H O。 3 3 2 2 4．(2018·海南高考)铜是人类发现最早并广泛使用的一种金属。回答下列问 题： (1)实验室使用稀硫酸和 H O 溶解铜片，该反应的化学方程式为 2 2 __________________________________________________________________。 (2)电子工业使用FeCl 溶液刻蚀印刷电路板铜箔，写出该过程的离子方程式 3 ___________________________________________________________________。 配制的FeCl 溶液应保持________(填“酸性”“碱性”或“中性”)，原因是 3 ________________________________________________________________。 (3)溶液中Cu2＋的浓度可采用碘量法测得： ①2Cu2＋＋5I－===2CuI↓＋I ②I＋2S O===S O＋3I－ 2 4 反应①中的氧化剂为________。现取20.00 mL含Cu2＋的溶液，加入足量的 KI充分反应后，用0.100 0 mol·L－1的Na S O 标准溶液滴定至终点，消耗Na S O 2 2 3 2 2 3 溶液25.00 mL，此溶液中Cu2＋的浓度为________ mol·L－1。 答案 (1)Cu＋H O ＋H SO ===CuSO ＋2H O 2 2 2 4 4 2 (2)Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋ 酸性 防止Fe3＋水解生成Fe(OH) 3 (3)Cu2＋ 0.125 0 解析 (1)Cu不能与稀H SO 反应，但是在H O 作用下，Cu可以被氧化成 2 4 2 2 Cu2＋。(2)Fe3＋氧化 Cu 生成 Fe2＋和 Cu2＋。Fe3＋水解显酸性，方程式为 Fe3＋＋ 3H OFe(OH) ＋3H＋，在酸性条件下，可以抑制Fe3＋水解。(3)反应①中，Cu2＋变 2 3 为CuI，从＋2价下降到＋1价，得电子，故Cu2＋做氧化剂。反应关系为2Cu2＋～I ～2S O。根据消耗的Na S O 的量，列式有＝ mol，得n(Cu2＋)＝2.5×10－3 mol， 2 2 2 3 c(Cu2＋)＝＝0.125 0 mol·L－1。一、选择题(每小题只有一个选项符合题意) 1．下列关于合金的说法不正确的是( ) A．合金的熔点一般比它的成分金属的熔点高 B．合金的硬度一般比它的成分金属大 C．合金与各成分金属相比，具有许多优良的物理、化学或机械性能 D．合金在工业上的用途比纯金属更广 答案 A 2．下列关于金属冶炼方法的叙述不正确的是( ) 选项 金属 存在形式 冶炼方法 A 锰 化合态 锰的熔点高，利用铝热法冶炼 B 银 化合态 银的金属性弱，用加热Ag O的方法冶炼 2 C 铁 化合态 用CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物 钠的金属性强，一般还原剂很难将其还原 D 钠 化合态 出来，所以用电解饱和食盐水的方法冶炼 答案 D 解析 钠一般是用电解熔融NaCl的方法来制取的，电解饱和食盐水得到的 是NaOH、H 和Cl 。 2 2 3．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＋＋H O 2 D．向CuSO 溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后，将混合物倒入蒸发皿 4 加热煮沸一会儿，然后冷却、过滤，滤纸上的物质为“蓝色固体” 答案 A 解析 A项，胆矾(CuSO ·5H O)受热转变为CuSO 为化学变化，正确；B项， 4 2 4 常温下铜与氯气不反应，无现象，错误；C项，铜锈的成分为Cu (OH) CO ，与稀盐 2 2 3 酸反应的离子方程式Cu (OH) CO ＋4H＋===2Cu2＋＋3H O＋CO ↑，错误；D项， 2 2 3 2 2 CuSO 溶液――→Cu(OH) ――→CuO，CuO为黑色固体，错误。 4 2 4．某同学利用下列实验探究金属铝与铜盐溶液的反应：下列说法正确的是( ) A．由实验1可以得出结论：金属铝的活泼性弱于金属铜 B．实验2中生成红色物质的离子方程式为Al＋Cu2＋===Al3＋＋Cu C．溶液中阴离子种类不同是导致实验1、2出现不同现象的原因 D．由上述实验可推知：用砂纸打磨后的铝片分别与H＋浓度均为0.2 mol·L－1 的盐酸和硫酸溶液反应，后者更剧烈 答案 C 解析 A项，Al比Cu活泼，错误；B项，离子方程式电荷不守恒，错误；C项， 比较实验1、实验2可知二者的不同之处为二者中分别含有SO、Cl－，故二者现象 不同是由于二者所含阴离子种类不同，正确；D项，由C项可知SO能使反应速率 变慢，故Al与盐酸反应剧烈，错误。 5．(2020·河南信阳市罗山高三一调)Al、Fe、Cu都是重要的金属元素。下列说 法正确的是( ) A．三者对应的氧化物均为碱性氧化物 B．三者的单质放置在空气中均只生成氧化物 C．制备AlCl 、FeCl 、CuCl 晶体均不能采用将溶液直接蒸干的方法 3 3 2 D．目前工业上冶炼Cu、Fe、Al时均采用热还原法 答案 C 解析 铝对应的氧化物Al O 是两性氧化物，故A错误；Cu可以形成碱式碳 2 3 酸铜等，故B错误；因为AlCl 、FeCl 、CuCl 的溶液加热时都水解生成沉淀和HCl 3 3 2 气体，HCl挥发，所以得到的是各自的沉淀物，因此制备AlCl 、FeCl 、CuCl 均不 3 3 2 能采用将溶液直接蒸干的方法，故C正确；冶炼Al用电解法，冶炼Fe、Cu用热还 原的方法，故D错误。 6．(2020·湖北黄冈市高三联考)据了解，铜锈的成分非常复杂，主要成分有 Cu (OH) CO 和Cu (OH) Cl。考古学家将铜锈分为无害锈(形成了保护层)和有害 2 2 3 2 3 锈(使器物损坏程度逐步加剧，并不断扩散)，结构如图所示。下列说法正确的是( ) A．Cu (OH) Cl属于有害锈 2 3 B．Cu (OH) CO 属于复盐 2 2 3 C．青铜器表面刷一层食盐水可以做保护层 D．用NaOH溶液法除锈可以保护青铜器的艺术价值，做到“修旧如旧” 答案 A 解析 从图中可知Cu (OH) Cl没有阻止潮湿的空气和Cu接触，可以加快Cu 2 3 的腐蚀，因此属于有害锈，A正确；复盐是由两种或两种以上金属阳离子(或NH) 和一种酸根阴离子组成的盐，Cu (OH) CO 中只有氢氧根、一种酸根离子和一种 2 2 3 阳离子，因此只能属于碱式盐，不属于复盐，B错误；食盐水能够导电，所以在青 铜器表面刷一层食盐水，会在金属表面形成原电池，会发生吸氧腐蚀，因此不可 以作保护层，C错误；NaOH与Cu (OH) CO 或Cu (OH) Cl均不反应，不能除去铜 2 2 3 2 3 锈，因此不能做到“修旧如旧”，D错误；故合理选项是A。 7．(2020·通州区模拟)向铜屑、稀盐酸和铁盐的混合溶液中持续通入空气可 制备氯化铜。其反应过程如图所示。下列说法不正确的是( ) A．Fe3＋对该反应有催化作用 B．该过程中的Fe3＋可由Fe(NO ) 提供 3 3 C．可用K [Fe(CN) ]溶液区分Fe2＋与Fe3＋ 3 6 D．制备CuCl 的总反应为2Cu＋O ＋4HCl===2CuCl ＋2H O 2 2 2 2 答案 B 解析 依据题图可知，Cu与Fe3＋反应生成Fe2＋和Cu2＋，Fe2＋与O 、HCl反应 2 生成Fe3＋和H O，所以Fe3＋作催化剂，故A正确；Fe(NO ) 溶液中的NO在酸性环 2 3 3 境下能够氧化 Cu，本身被还原为 NO，NO 会引起空气污染，故 B 错误； K [Fe(CN) ]溶液遇到Fe2＋反应生成蓝色沉淀，所以可以用K [Fe(CN) ]溶液区分 3 6 3 6 Fe3＋与Fe2＋，故C正确；依据题图可知，Cu与Fe3＋反应生成Fe2＋和Cu2＋，Fe2＋与 O 、HCl反应生成Fe3＋和H O，将两步反应合并得2Cu＋O ＋4HCl===2CuCl ＋ 2 2 2 22H O，故D正确。 2 8．(2019·湖北八校一联)为了探究铁、铜及其化合物的性质，某同学设计并进 行了下列实验。下列说法错误的是( ) A．高温加热装置中发生的反应为3Fe(s)＋4H O(g)=====Fe O (s)＋4H (g) 2 3 4 2 B．虚线框处宜选择的装置是甲 C．实验时将螺旋状铜丝加热变黑后再趁热迅速伸入试管中，可观察到铜丝 由黑色变为红色 D．实验后，可用铝粉在高温下还原玻璃管中的固体获得铁单质 答案 B 解析 高温加热装置中铁粉与水蒸气反应生成四氧化三铁与氢气，化学方程 式为3Fe(s)＋4H O(g)=====Fe O (s)＋4H (g)，A项正确；氢气的密度比空气的密 2 3 4 2 度小，所以用向下排空气法通入H ，应选择装置乙，B项错误；铜丝加热变黑是发 2 生反应2Cu＋O =====2CuO，氧化铜与氢气反应生成铜和水是发生反应 CuO＋ 2 H =====Cu＋H O，所以铜丝由黑色变为红色，C项正确；实验后，玻璃管中的固体 2 2 中含有Fe O ，铝粉与Fe O 发生铝热反应生成氧化铝和铁单质，D项正确。 3 4 3 4 9．(2020·渭南一模)CuSO 是一种重要的化工原料，其有关制备途径如图所示 4 下列说法正确的是( ) A．途径①所用混酸中H SO 与HNO 物质的量之比最好为1∶1 2 4 3 B．利用途径③制备16 g硫酸铜，消耗硫酸的物质的量为0.1 mol C．生成等量的硫酸铜，三个途径中参加反应的硫酸的物质的量：①＝②＝③ D．与途径①③相比，途径②更好地体现了绿色化学思想 答案 D 解析 Cu与混酸反应，硝酸根离子由硝酸提供，氢离子由硝酸和硫酸提供， H SO 与HNO 物质的量之比最好为3∶2，故A错误；途径③制备16 g硫酸铜， 2 4 3 这一过程中消耗硫酸的物质的量为0.2 mol，故B错误；三个途径中①②参加反应的硫酸的物质的量相等，而③生成SO ，消耗更多的硫酸，则①＝②＜③，故C错 2 误；途径②无污染性气体产生，更好地体现了绿色化学思想，故D正确。 10．工业上，常用铜阳极泥(主要成分是Cu Te，含少量的Ag、Au)回收碲，其工 2 艺流程如下(已知TeO 微溶于水，易与浓强碱、浓强酸反应)： 2 下列叙述错误的是( ) A．合理处理阳极泥有利于保护环境和资源再利用 B．操作1、2、3均为过滤 C．可由滤渣2提取金属Ag、Au D．上述流程中用浓硝酸代替浓盐酸可提高碲的回收率 答案 D 解析 铜阳极泥主要成分为Cu Te，含少量的Ag、Au，在稀硫酸中溶解，并通 2 入氧气，得到TeO 、Au、Ag、硫酸铜溶液；然后过滤，滤液1含有硫酸铜等，滤渣1 2 含有TeO 、Au、Ag，加入浓盐酸过滤，滤渣2含有Au、Ag，TeO 和加入的浓盐酸 2 2 反应得到四氯化碲溶液，通入SO 气体，可将溶液中的Te4＋还原为Te，同时得到 2 硫酸。阳极泥中的Cu Te可用于制备硫酸铜、Te等，则合理处理阳极泥有利于保 2 护环境和资源再利用，A项正确；由以上分析可知，操作1、2、3用于分离固体和 液体，均为过滤，B项正确；可由滤渣2提取金属Ag、Au，C项正确；浓硝酸可氧 化Ag，使制备的碲中混有杂质，则不能用浓硝酸，D项错误。 11．细菌冶铜过程中，当黄铜矿(主要成分CuFeS )中伴有黄铁矿(主要成分 2 FeS )时可明显提高Cu2＋的浸出速率，原理如图所示。下列说法错误的是( ) 2 A．黄铁矿附近pH增大B．黄铜矿发生的反应：CuFeS -4e－===Cu2＋＋Fe2＋＋2S 2 C．细菌冶铜过程中，1 mol CuFeS 溶解转移电子4 mol 2 D．Cu2＋浸出速率提高的原因是构成了原电池 答案 C 解析 黄铁矿附近 O 转化为 H O，发生的电极反应为 O ＋4e－＋4H＋ 2 2 2 ===2H O，c(H＋)减小，pH增大，A项正确；由题图可知黄铜矿转化为Cu2＋、Fe2＋ 2 和S，发生的电极反应为CuFeS －4e－===Cu2＋＋Fe2＋＋2S，B项正确；细菌冶铜 2 过程中，发生反应：CuFeS －4e－===Cu2＋＋Fe2＋＋2S、2S――→2H SO 1 mol 2 2 4, CuFeS 溶解，共转移(4＋6×2)mol＝16 mol电子，C项错误；Cu2＋浸出速率提高的 2 原因是黄铜矿与黄铁矿构成了原电池，D项正确。 12．某矿石主要含CuO和Cu (OH) CO ，以及少量Fe O 、FeO和SiO 。按如下 2 2 3 2 3 2 流程可制得Cu N和铁红。 3 下列说法不正确的是( ) A．每生成1 mol Cu N，转移的电子为6 mol 3 B．滤液G可以并入滤液E加以利用 C．加入NH HCO 溶液需控制温度以抑制NH HCO 分解 4 3 4 3 D．由FeCO 转化为Fe O 的操作包括洗涤、干燥、空气中煅烧 3 2 3 答案 A 解析 矿石主要含CuO和Cu (OH) CO ，以及少量Fe O 、FeO和SiO ，酸浸 2 2 3 2 3 2 时，SiO 不反应，滤渣A为是SiO ，滤液B中含有Cu2＋、Fe2＋、Fe3＋，加物质C过 2 2 滤，滤渣D最终转化为Cu N，滤液最终转化为氧化铁，所以滤液E中含有Fe2＋， 3 滤渣D为Cu和多余的Fe物质，C应该为铁粉，滤渣D加酸溶解，过滤，得到的滤 液G为Fe2＋溶液，滤渣F为Cu；滤液E中含有Fe2＋与碳酸氢铵反应生成FeCO ， 3 FeCO 在空气中煅烧得到Fe O 。A项，Cu转化为 Cu N，Cu的化合价升高为＋1 3 2 3 3 价，则每生成1 mol Cu N，转移的电子为3 mol，故A错误；B项，由分析可知，滤 3 液G为Fe2＋溶液，滤液E中含有Fe2＋，所以滤液G可以并入滤液E加以利用，故 B 正确；C 项，温度太高，会促进 NH HCO 分解，所以需控制温度以防止 4 3 NH HCO 分解，故C正确；D项，通过过滤把FeCO 从溶液中分离出来，需要洗涤 4 3 3干燥，然后在空气中煅烧就得到Fe O ，故D正确。 2 3 二、非选择题(本题包括3小题) 13．孔雀石的主要成分为Cu (OH) CO 。某同学设计的从孔雀石中冶炼铜的 2 2 3 方案如下(假设孔雀石中杂质不溶于水和稀硫酸)： (1)反应①能观察到的现象是________________， 有关反应的化学方程式为_________________________________________。 (2)反应②加入的金属可能是________，有关反应的离子方程式为 ________________。 答案 (1)固体逐渐消失，溶液由无色变成蓝色，有气泡产生 Cu (OH) CO ＋ 2 2 3 2H SO ===2CuSO ＋CO ↑＋3H O 2 4 4 2 2 (2)铁(答案合理即可) Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu 解析 在孔雀石中加入稀硫酸可看到孔雀石逐渐溶解，溶液由无色变为蓝色 且有气泡产生；反应的化学方程式为Cu (OH) CO ＋2H SO ===2CuSO ＋CO ↑ 2 2 3 2 4 4 2 ＋3H O。经过滤除去难溶于水和稀硫酸的杂质，则滤液中主要含有CuSO ，加入 2 4 的金属粉末能将Cu2＋从溶液中置换出来即可，故金属可能是Fe或Zn等。 14．工业上以废铜为原料经一系列化学反应可生产氯化亚铜(CuCl)，其工艺 流程如下图所示： 试依据如图转化回答下列问题： (1)工业生产Cl 时，尾气常用石灰乳吸收，而不用烧碱溶液吸收的原因是 2 ___________________________________________________________________。 (2)还原过程中的产物为Na[CuCl ]，试写出该反应的化学方程式： 2 ___________________________________________________________________。 制备中当氯化过程完成后必须经还原过程再制得CuCl，为什么不用一步法 制得CuCl？(已知Cu2＋＋Cu＋2Cl－===2CuCl↓) ___________________________________________________________________。 (3)还原过程中加入少量盐酸的作用是 ___________________________________________________________________，加入NaCl且过量的原因是_________________________________________ ___________________________________________________________________。 (4)合成结束后所得产品用酒精淋洗的目的是 _____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 (5)实验室中在CuCl 热溶液中通入SO 气体也可制备白色的CuCl沉淀，试写 2 2 出该反应的离子方程式：______________________________________________ ___________________________________________________________________。 答案 (1)石灰乳来源丰富，成本低，且反应结束后可得副产品漂白粉 (2)CuCl ＋2NaCl＋Cu===2Na[CuCl ] CuCl沉淀沉积在Cu表面阻碍反应的 2 2 进行 (3)防止Cu2＋水解 增大NaCl的浓度有利于生成更多的 Na[CuCl ]，提高产 2 率 (4)使CuCl尽快干燥，防止被空气氧化 (5)2Cu2＋＋2Cl－＋SO ＋2H O=====2CuCl↓＋4H＋＋SO 2 2 15．铜及其化合物在工农业生产领域有着重要的用途，氯化铜、氯化亚铜经 常用作催化剂。其中CuCl广泛应用于化工和印染等行业。 【查阅资料】ⅰ.氯化铜：从水溶液中结晶时，在15 ℃以下得到四水物，在15 ～25.7 ℃得到三水物，在26～42 ℃得到二水物，在42 ℃以上得到一水物，在 100 ℃得到无水物。 (1)实验室用如图所示的实验仪器及药品制备纯净、干燥的氯气并与铜反应 (铁架台、铁夹略)制备氯化铜。 ①按气流方向连接各仪器接口的顺序是 a→________、________→ ________、________→________、________→________。 ②本套装置有两个仪器需要加热，加热的顺序为先________后________。 (2)印刷电路板是由高分子材料和铜箔复合而成，刻制印刷电路板时，要用FeCl 溶 液 作 为 “ 腐 蚀 液 ”， 写 出 该 反 应 的 化 学 方 程 式 ： 3 ___________________________________________________________________。 (3)现欲从(2)所得溶液获得纯净的CuCl ·2H O，进行如下操作： 2 2 ①首先向溶液中加入H O 溶液然后再加试剂X用于调节pH，过滤，除去杂 2 2 质，X可选用下列试剂中的________(填字母)。 a．NaOH b．NH ·H O 3 2 c．CuO d．CuSO 4 ②要获得纯净CuCl ·2H O晶体的操作步骤：向①所得滤液中加少量盐酸，蒸 2 2 发浓缩、________、________、洗涤、干燥。 (4)用CuCl ·2H O为原料制备CuCl时，发现其中含有少量的CuCl 或CuO杂 2 2 2 质，若杂质是CuCl ，则产生的原因是____________________________________ 2 __________________________________________________________________。 答案 (1)①d e h i f g b ②A D (2)2FeCl ＋Cu===2FeCl ＋CuCl 3 2 2 (3)①c ②冷却到26～42 ℃结晶 过滤 (4)加热温度低(或加热时间不够) 微专题 12 工艺流程图的解读 1．工艺流程题过程解读 (1)读流程图 ①箭头：箭头进入的是投料(反应物)、出去的是主产物或副产物(生成物)。 ②三线：出线和进线均表示物料流向或操作流程，可逆线表示物质循环。 (2)解题要点 ①审题要点：a.了解生产目的、原料及产品；b.了解题目提供的信息；c.分析各 步的反应条件、原理及物质成分；d.理解物质分离、提纯、条件控制等操作的目的 及要点。②答题切入点：a.原料及产品的分离提纯，b.生产目的及反应原理；c.生产要 求及反应条件；d.有关产率、产量及组成的计算；e.绿色化学。 2．工艺流程题常见答题方向 工艺操作(结果) 目的评价(或操作名称) 研磨(粉碎) 增大接触面积，加快反应(溶解)速率 煅烧(焙烧) 矿物分解、燃烧，转化为易溶于酸、碱的物质 方法 水浸 利用水溶性把物质进行分离 措施 利用物质与酸(碱)反应除掉杂质或把目标物质转 酸浸(碱浸) 化为可溶性离子 调节溶液pH 某些金属离子的沉淀，控制物质的溶解 加快反应速率，促进平衡移动；物质的溶解、析 控制 控制温度 出、挥发等 条件 增大某反应物用量 增大另一反应物的转化率(产率) 某种试剂的选择 是否带入杂质、是否影响产品的纯度 不相溶液体 分液 相溶性液体 蒸馏 难溶性固体 过滤 分离 易溶性固体 蒸发浓缩、冷却结晶 提纯 趁热过滤 防止温度降低，某物质析出 冰水洗涤 减少晶体的溶解损失 乙醇、有机溶剂洗涤 减少晶体的水溶性损失 题型一 以物质制备为目的的化学工艺流程 【典例1】 (2021·1月河北学业水平选择考适应性测试，17)合理利用工厂烟灰，变 废为宝，对保护环境具有重要意义。以某钢铁厂烟灰(主要成分为ZnO，并含少量 的CuO、MnO 、Fe O 等)为原料制备氧化锌的工艺流程如下： 2 2 3 INCLUDEPICTURE "G:\\2021课件\\sj15.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "G:\\2021课件\\sj15.TIF" \* MERGEFORMATINET回答下列问题： (1)“浸取”工序中加入过量氨水的目的：①使 ZnO、CuO 溶解，转化为 [Zn(NH ) ]2＋和[Cu(NH ) ]2＋配离子； 3 4 3 4 ②_______________________________________________________。 (2)ZnO转化反应的离子方程式为__________________________________ ______________________________________________________________。 (3)“除杂”工序中，反应的离子方程式为__________________________ _____________________________________________________________。 (4)滤渣②的主要成分有________(填化学式)，回收后可用作冶金原料。 (5)“蒸氨沉锌”工序中，“蒸氨”是将氨及其盐从固液混合物中蒸出，相应的化 学方程式为______________________________________________， 蒸出物冷凝吸收后得到的碳化氨水可返回________工序循环使用。 (6)从碱式碳酸锌得到氧化锌的工序名称为________。 (7)将滤渣①用H SO 溶液处理后得到________溶液和________固体(均填化学 2 4 式)。 答案 (1)使MnO 、Fe O 沉淀除去 2 2 3 (2) ZnO＋2NH ·H O＋2NH===[Zn(NH ) ]2＋＋3H O 3 2 3 4 2 (3) Zn＋[Cu(NH ) ]2＋===Cu＋[Zn(NH ) ]2＋ 3 4 3 4 (4) Zn、Cu (5)[Zn(NH ) ](HCO ) =====4NH ↑＋Zn(HCO ) 浸出 3 4 3 2 3 3 2 (6)煅烧 (7)Fe (SO ) MnO 2 4 3 2 解析 (1)烟灰在浸取工序中可以使ZnO、CuO溶解，则剩余MnO 、Fe O 不能发 2 2 3 生反应，故“浸取”工序中加入过量氨水的目的还可以使MnO 、Fe O 沉淀除去 2 2 3 (2)浸出时，ZnO溶于碳酸氢铵与氨水的混合溶液中，形成配离子[Zn(NH ) ]2＋和 3 4 H O，反应的离子方程式为：ZnO＋2NH ·H O＋2NH===[Zn(NH ) ]2＋＋3H O； 2 3 2 3 4 2(3)在除杂工序中，加入过量的锌粉，发生置换反应 Zn＋[Cu(NH ) ]2＋===Cu＋ 3 4 [Zn(NH ) ]2＋； 3 4 (4)滤渣②是在除杂工序中产生的，是过量 Zn与[Cu(NH ) ]2＋发生置换反应产生 3 4 的，因此其主要成分是Cu、Zn； (5) 根据题目信息，“蒸氨”是将氨及其盐从固液混合物中蒸出，Zn元素以盐的 形式存在于溶液中，该反应的离子方程式为：[Zn(NH ) ](HCO ) =====4NH ↑＋ 3 4 3 2 3 Zn(HCO ) ；蒸出物冷凝吸收后得到的碳化氨水，由工艺流程图可知，碳化氨水可 3 2 返回到浸取工序中循环使用； (6) ZnCO ·Zn(OH) 为固体，要想得到ZnO需要去掉组成中的CO 和H O，需经过 3 2 2 2 高温煅烧； (7)滤渣①的主要成分是MnO 、Fe O ，向滤渣①中加入H SO 溶液，Fe O 与硫酸 2 2 3 2 4 2 3 反应产生Fe (SO ) 和H O，而MnO 不发生反应，故将滤渣①用H SO 溶液处理 2 4 3 2 2 2 4 后得到溶液为Fe (SO ) 溶液，固体为MnO 。 2 4 3 2 题型二 以物质分离提纯为目的的化学工艺流程 【典例2】 (2021·1月福建新高考适应性考试，11)废旧锂离子电池经处理得到的正 极活性粉体中含有Li O、NiO、Co O 、MnO 、Fe、C、Al、Cu等。采用以下工艺流程 2 2 3 2 可从废旧锂离子电池中分离回收钴、镍、锰，制备正极材料的前驱体 (NiCO ·CoCO ·MnCO )。 3 3 3 回答下列问题： (1)“酸浸”温度为85 ℃，粉体中的钴(以Co O 表示)还原浸出的化学方程式为 2 3 __________________________，H O 的用量比理论用量多一倍的原因是 2 2 ______________________________________________________________。 (2)“ 除 铁 ” 时 需 将 溶 液 的 pH 调 至 3 左 右 ， 加 入 的 化 合 物 X 是______________________(填化学式)。 (3)“除铜”时获得萃余液的操作名称是_________________________。 (4)“除铝”时反应的离子方程式为______________________________； 萃余液中Co2＋的浓度为0.33 mol·L－1，通过计算说明，常温下除铝控制溶液pH为 4.5，是否造成Co的损失？ ________________________________________________________ (列出算式并给出结论)。已知：(K [Co(OH) ]＝5.9×10－15) sp 2 (5)从滤液④中可提取______________(任写一种)用作______________。 答案 (1)Co O ＋2H SO ＋H O ===2CoSO ＋O ↑＋3H O 85 ℃时过氧化氢容 2 3 2 4 2 2 4 2 2 易分解 (2)NaOH (3)分液 (4)Al3＋＋3NH ·H O===Al(OH) ↓＋3NH 3 2 3 0.33×()2＝3.3×10－20<5.9×10－15，不会造成Co的损失 (5)锂 锂电池 解析 活性粉体加入硫酸和过氧化氢，氧化锂反应生成硫酸锂，氧化镍生成硫酸 镍，二氧化锰和硫酸不反应，铁和硫酸反应，在过氧化氢存在下生成硫酸铁，铝和 硫酸反应生成硫酸铝，铜在酸性条件下被过氧化氢氧化生成硫酸铜，碳不溶解， 转化为浸渣。滤液①中加入X得到黄钠铁矾，从化学式分析，加入的应是氢氧化 钠。滤液②中加入铜萃取剂，分液分离出萃取液，萃余液加入氨水将铝离子转化 为氢氧化铝沉淀，最后加入碳酸氢铵得到前驱体。 (1)“酸浸”时加入过氧化氢，具有氧化性和还原性，粉体中的钴(以Co O 表 2 3 示)被还原浸出，从最终产物分析，产生Co2＋，过氧化氢作还原剂，生成氧气，反应 的化学方程式为Co O ＋2H SO ＋H O ===2CoSO ＋O ↑＋3H O，“酸浸”温度 2 3 2 4 2 2 4 2 2 为85 ℃，过氧化氢容易分解，所以H O 的用量比理论用量多一倍。(2)“除铁” 2 2 时需将溶液的pH调至3左右，从产物分析，应引入含有钠离子的碱性物质，故加 入的化合物X是氢氧化钠。(4)“除铝”时是铝离子与氨水反应生成氢氧化铝沉 淀，反应的离子方程式为Al3＋＋3NH ·H O===Al(OH) ↓＋3NH；萃余液中Co2＋ 3 2 3 的浓度为0.33 mol·L－1，常温下除铝控制溶液pH为4.5，根据公式计算，0.33×()2 ＝3.3×10－20<5.9×10－15，不会造成Co的损失。 (5)滤液④中含有锂离子，可提取 金属锂，用作锂电池。1．钒是一种熔点高、硬度大、无磁性的金属，广泛应用于钢铁、航空航天、能 源等领域。工业上利用冶炼铝生成的固体废料——赤泥(主要成分为 Fe O 、 2 3 Al O 、V O 及少量稀土金属氧化物)提取金属钒，其工艺流程图如下： 2 3 2 5 已知：钒有多种价态，其中＋5价最稳定。钒在溶液中主要以VO和VO的形 式存在，且存在平衡VO＋H OVO＋2H＋。下列说法正确的是( ) 2 A．工业生产中，碱浸步骤可选用较为廉价的氨水 B．可以推测VO Cl的溶解度小于NH VO 2 4 3 C．焙烧非磁性产品所得的固体产物加酸溶解时，应加入过量盐酸使其溶解 完全 D．将磁性产品加入稀硝酸溶解，取上层清液再加入KSCN溶液后无明显现 象，则磁性产品中可能含铁元素 答案 D 解析 氨水不能溶解氧化铝，故A错误；用盐酸溶解后的溶液中含有VO、 VO、Cl－，加入氯化铵会生成NH VO 沉淀，反应向生成更难溶的物质的方向进行， 4 3 可以推测 VO Cl 的溶解度大于 NH VO ，故 B 错误；溶液中存在平衡 VO＋ 2 4 3 H OVO＋2H＋，盐酸过量平衡逆向移动，会抑制NH VO 的生成，不能加入过 2 4 3 量的盐酸，故C错误；加入的稀硝酸不足时，铁元素被硝酸氧化生成亚铁离子，亚 铁离子遇KSCN溶液无明显现象，故D正确。 2.(2021·1月辽宁普高校招生考试适应性测试，16)高锰酸钾生产过程中产生的废 锰渣(主要成分为MnO 、KOH、MgO和Fe O )可用于制备MnSO 晶体，工艺流程 2 2 3 4 如下： INCLUDEPICTURE "G:\\2021课件\\D14.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "G:\\2021课件\\D14.TIF" \* MERGEFORMATINET该工艺条件下金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示： 金属离子 Fe3＋ Fe2＋ Mn2＋ Mg2＋ 开始沉淀pH 2.10 7.45 9.27 9.60 完全沉淀pH 3.20 8.95 10.87 11.13 回答以下问题： (1)MnSO 中阴离子的空间构型为__________。 4 (2)提高“反应Ⅰ”速率可采取的措施是________(除“加热”外，任写一种)，滤 渣A的主要成分为__________(填化学式)。 (3)“反应Ⅱ”中硫铁矿(FeS )的作用为__________________________ 2 ___________________________________________________________。 (4)“反应Ⅲ”的离子方程式为_______________________________。 (5)“调pH”步骤中，应调节pH不低于________。 (6)取0.151 0 g MnSO 固体，溶于适量水中，加硫酸酸化，用过量NaBiO (难溶于 4 3 水)将其完全氧化为MnO，过滤，洗涤，洗涤液并入滤液后，加入0.536 0 g Na C O 2 2 4 固体，充分反应后，用0.032 0 mol·L－1KMnO 溶液滴定，用去20.00 mL，计算样品 4 中MnSO 的质量分数__________(保留三位有效数字)。 4 答案 (1)正四面体 (2)适当增加硫酸的浓度 MnO 2 (3)将 MnO 还原为 Mn2＋ (4)2Fe2＋＋MnO ＋4H＋===2Fe3＋＋Mn2＋＋2H O 2 2 2 (5)3.2 (6)96.0% 解析 (1)SO中，S原子采用sp3杂化，离子呈正四面体结构。(2)提高反应速率 的措施有适当升温、适当增加酸的浓度，将废锰渣粉碎，搅拌，根据题意任选一种 滤渣A为MnO 。(3)根据反应的化学方程式：3MnO ＋2FeS ＋6H SO ===3MnSO 2 2 2 2 4 4 ＋4S＋Fe (SO ) ＋6H O，硫铁矿被氧化，作还原剂，将MnO 还原为Mn2＋。(4)根 2 4 3 2 2 据题意，反应Ⅲ的离子方程式为2Fe2＋＋MnO ＋4H＋===2Fe3＋＋Mn2＋＋2H O。(5) 2 2 由表中数据可知，Fe3＋完全沉淀的pH为3.2，Mn2＋开始沉淀的pH为9.27，要使得 Fe3＋完全被除去而不影响Mn2＋，pH应不低于3.2，但不高于9.27。(6)此为采用间接测定法测MnSO 的含量，根据题意，与由样品产生的MnO反应的C O的物质 4 2 的量＝总的C O的物质的量－滴定消耗C O的物质的量，由此计算。加入的 2 2 Na C O 的物质的量为＝＝0.004 mol，由离子方程式2MnO＋5C O＋16H＋ 2 2 4 2 ===2Mn2＋＋10CO ↑＋8H O可知，剩余的C O的物质的量为＝0.001 6 mol，由此 2 2 2 得与由样品产生的MnO反应的C O物质的量为0.004 mol－0.001 6 mol＝0.002 2 4 mol，即样品中MnSO 的物质的量为0.000 96 mol，其质量分数为×100%＝ 4 96.0%。 3．(2020·山东模考)普通立德粉(BaSO ·ZnS)广泛用于工业生产中，可利用 4 ZnSO 和BaS共沉淀法制备。以粗氧化锌(含Zn、CuO、FeO等杂质)和BaSO 为原 4 4 料制备立德粉的流程如图： (1) 生 产 ZnSO 的 过 程 中 ， 反 应 器 Ⅰ 要 保 持 强 制 通 风 ， 原 因 是 4 ___________________________________________________________________。 (2)加入锌粉的主要目的是________(用离子方程式表示)。 (3)已知KMnO 在酸性环境中被还原为Mn2＋，在弱酸性、弱碱性溶液中被还 4 原为MnO ，在碱性环境中被还原为MnO.据流程判断，加入KMnO 时溶液的pH 2 4 应调至________； a．2.2～2.4 b．5.2～5.4 c．12.2～12.4 滤渣Ⅲ的成分为________。 (4)制备BaS时，按物质的量之比计算，BaSO 和碳粉的投料比要大于1∶2， 4 目的是____________________________________________________________； 生产过程中会有少量氧气进入反应器Ⅳ，反应器Ⅳ中产生的尾气需用碱液吸 收，原因是_______________________________________________________。 (5)普通立德粉(BaSO ·ZnS)中ZnS含量为29.4%，高品质银印级立德粉中ZnS 4 含量为62.5%。在ZnSO 、BaS、Na SO 、Na S中选取三种试剂制备银印级立德粉， 4 2 4 2 所选试剂为________，反应的化学方程式为____________________________________________________________________ (已知BaSO 的相对分子质量为233，ZnS的相对分子质量为97)。 4 答案 (1)反应中产生氢气，达一定浓度后易爆炸，出现危险，需要通风 (2)Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu、Zn＋2H＋===Zn2＋＋H ↑ 2 (3)b MnO 和Fe(OH) 2 3 (4)避免产生CO等有毒气体 尾气中含有的SO 等有毒气体 2 (5)ZnSO 、BaS、Na S 4ZnSO ＋BaS＋3Na S===BaSO ·4ZnS＋3Na SO 4 2 4 2 4 2 4 解析 反应器Ⅰ中粗氧化锌中所含Zn、CuO、FeO与硫酸反应，不溶性杂质 以滤渣Ⅰ的形式过滤分离；反应器Ⅱ中用Zn置换溶液中Cu2＋，调节溶液的pH值 则滤渣II为Cu；反应器Ⅲ中用KMnO 氧化Fe2＋，同时控制pH，在弱酸性、弱碱 4 性环境中，产生 MnO 和Fe(OH) 沉淀得到纯净的ZnSO 溶液，所以滤渣Ⅲ为 2 3 4 MnO 和Fe(OH) ；反应器Ⅳ中 BaSO ＋2C===BaS＋2CO 制备BaS；反应器Ⅴ用 2 3 4 2 ZnSO 和BaS共沉淀制备立德粉，(1)生产ZnSO 的过程中有氢气生成，氢气达一 4 4 定浓度后易爆炸，所以保持强制通风目的是避免氢气浓度过大而易发生爆炸，出 现危险；(2)Zn能和铜离子反应生成Cu而除杂，还能和氢离子反应生成氢气，离 子方程式为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu、Zn＋2H＋===Zn2＋＋H ↑；(3)已知KMnO 在 2 4 酸性环境中被还原为Mn2＋，在弱酸性、弱碱性溶液中被还原为MnO ，在碱性环 2 境中被还原为MnO，加入的高锰酸钾溶液能氧化亚铁离子且自身被还原生成沉 淀而除去Mn元素，所以pH应调至5.2－5.4，通过以上分析知，滤渣Ⅲ的成分为 MnO 和Fe(OH) ；(4)制备BaS时，按物质的量之比计算，BaSO 和碳粉的投料比 2 3 4 要大于1∶2，防止生成有毒气体CO；反应Ⅳ中含有二氧化硫等有毒气体，二氧化 硫属于酸性氧化物，能被碱液吸收，防止污染环境；(5)高品质银印级立德粉中 ZnS含量比普通立德粉中高，说明所选试剂中硫离子浓度较大，所以在ZnSO 、 4 BaS、Na SO 、Na S中选取三种试剂ZnSO 、BaS、Na S制备银印级立德粉；BaSO 2 4 2 4 2 4 的相对分子质量为233，ZnS的相对分子质量为97，ZnS含量为29.4%，立德粉为 BaSO ·ZnS；高品质银印级立德粉 ZnS 含量为 62.5%，设 ZnS 的计量数为 x， 4 ×100%＝62.5%，x＝4，所以高品质银印级立德粉化学式为(BaSO ·4ZnS)，反应方 4 程式为4ZnSO ＋BaS＋3Na S===BaSO ·4ZnS＋3Na SO 。 4 2 4 2 4