第6 讲 铜及其化合物 金属冶炼
考点一 铜及其化合物
1.铜及其常见化合物的颜色
物质
颜色
物质
颜色
Cu
紫红色
CuSO4
白色
CuO
黑色
CuSO4·5H2O
蓝色
Cu2O
砖红色
Cu2(OH)2CO3
绿色
Cu2S
黑色
Cu(OH)2
蓝色
2.铜及其重要化合物的转化关系
小题对点过
(1)完成上图转化关系中的部分方程式或离子方程式。
①潮湿空气中缓慢氧化:
(绿色固体)。
②FeCl3溶液腐蚀铜: 。
③Cu 与浓硫酸共热: 。
④用过氧化氢和稀硫酸溶解Cu: 。
⑤氢氧化铜溶于氨水: 。
(2)实验室如何除去氮气中的氧气? 。
(3)设计方案,证明H2还原氧化铜所得的红色固体中含有Cu2O
。
答案 (1)①2Cu+O2+CO2+H2O===Cu2(OH)2CO3
②Cu+2Fe3+===2Fe2++Cu2+
③Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O
④Cu+2H++H2O2===Cu2++2H2O
⑤Cu(OH)2+4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O
(2)常用灼热的铜粉除去N2中的O2
(3)向所得红色固体中加入过量稀硫酸,若溶液变蓝,则红色固体中含有Cu2O
1.下列说法正确的是 。
(1)CuO 是黑色固体,与水反应生成Cu(OH)2
(2)将气体通过无水硫酸铜,粉末变蓝,证明原气体中含有水蒸气
(3)CuSO4·5H2O 失去结晶水属于物理变化
(4)Cu2(OH)2CO3是铜锈的主要成分,在干燥的空气中铜不易生锈
(5)1 mol Cu 和足量热浓硫酸反应可生成NA个SO3分子
(6)中国古代利用明矾溶液的酸性清除铜镜表面的铜锈
(7)将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干,可制得无水CuCl2固体
答案 (2)(4)(6)
2.CuSO4是一种重要的化工原料,其有关制备途径如图所示。下列说法正确的是( )
A.途径①恰好完全反应时所用混酸中H2SO4与HNO3物质的量之比为2∶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,恰好完全反应时H2SO4与
HNO3物质的量之比为3∶2,A 错误;途径③制备16 g 硫酸铜,这一过程中消耗硫酸的物质的量为0.2
mol,B 错误;生成等量的硫酸铜,三个途径中①②参加反应的硫酸的物质的量相等,而③中还生成SO2,
消耗更多的硫酸,则参加反应的H2SO4的物质的量①=②<③,C 错误;途径②无污染性气体产生,更好
地体现了绿色化学思想,D 正确。
3.铜及其化合物的颜色各异,a~e 都是含铜化合物,其主要转化关系如图所示。下列说法正确的是(
)
A.a 能吸水变为b,此过程是物理变化,所以a 可作干燥剂
B.单质铜和硫黄加热可直接得到e
C.古代湿法炼铜涉及反应的离子方程式为Fe+Cu2+===Fe2++Cu
D.c→d 中d 是还原产物,d 物质只具有还原性
答案 C
解析 结合图示颜色和物质转化可确定a 为CuSO4,b 为CuSO4·5H2O,c 为Cu(OH)2,d 为Cu2O,e 为
CuS。CuSO4吸水变为CuSO4·5H2O 的过程中,有新物质生成,属于化学变化,CuSO4吸水较少,不能用
作干燥剂,A 项错误;单质铜和硫黄加热的产物是Cu2S,B 项错误;湿法炼铜是将Fe 加入CuSO4溶液中
把Cu 置换出来,离子方程式为Fe+Cu2+===Fe2++Cu,C 项正确;Cu2O 中Cu 元素为+1 价,其既有氧化性
又有还原性,D 项错误。
4.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CuCl2·2H2O 晶体的工
艺流程如下:
下列说法正确的是( )
A.“焙烧”过程中每消耗1.0 mol CuS,则消耗1.0 mol O2
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CuCl2·2H2O 晶体加热可制得CuCl2固体
答案 B
解析 “焙烧”时发生反应2CuS+3O2
2CuO+2SO2。由化学方程式可知,A 错误;“废气”中含有
SO2,能使酸性高锰酸钾溶液褪色,B 正确;调节pH 至3~4 时,Fe3+水解转化为Fe(OH)3,C 错误;将
CuCl2·2H2O 直接加热脱水,Cu2+水解产生Cu(OH)2,无法得到CuCl2,D 错误。
考点二 金属冶炼
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化合态还原为游离态的过程,即Mn++ne-===M(写反应通式,用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
2Hg+O2↑
2Ag2O
4Ag+O2↑
CO 作还原剂
Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2(高炉炼铁)
H2作还原剂
WO3+3H2
W+3H2O
铝热反应
Fe2O3+2Al
2Fe+Al2O3
电解法
2Al2O3(熔融)
4Al+3O2↑
MgCl2(熔融)
Mg+Cl2↑
2NaCl(熔融)
2Na+Cl2↑
小题对点过
(1)根据已掌握的知识分析K、Na、Ca、Mg、Sn、Pb、Hg、Ag 等金属单质的冶炼方法。
(2)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。写出它们的冶炼对应方法。
(3)工业上用电解熔融的MgCl2制取Mg,为什么冶炼Al 采用的是Al2O3呢?
答案 (1)K、Na、Ca、Mg 属于活泼金属,一般使用电解法冶炼;Sn、Pb 属于较活泼金属,一般使用
热还原法冶炼;Hg、Ag 属于不活泼金属,一般使用热分解法冶炼。
(2)(Ⅰ)—① (Ⅱ)—③ (Ⅲ)—③ (Ⅳ)—④
(3)MgCl2是离子化合物,且MgCl2的熔点远低于MgO,采用电解MgCl2更节能;而AlCl3是共价化合物,
熔融态不导电,故只能采用电解Al2O3的方法制取Al。
4.铝热反应实验中的有关问题
实验装置
实验现象
①镁带剧烈燃烧,放出大量的热,并发出耀眼的白光,氧化铁与铝粉在较高
温度下发生剧烈的反应;②纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中
实验结论
高温下,铝与氧化铁发生反应,放出大量的热:Fe2O3+2Al
2Fe+Al2O3
原理应用
①制取熔点较高、活动性弱于Al 的金属,如铁、铬、锰、钨等;
②金属焊接,如野外焊接钢轨等
小题对点过
铝热反应的本质是利用铝的还原性,将难熔金属从其氧化物中置换出来,关于铝热反应解答下列问题:
(1)用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验,需要的试剂还有 (填字母)。
A.KCl
B.KClO3
C.MnO2 D.Mg
(2)用等物质的量的MgO 和Fe2O3组成的混合物在一定条件下与Al 粉进行铝热反应。
①引发铝热反应的操作是 。
②产物中单质是 (写名称)。
答案 (1)BD (2)①加少量KClO3,插上镁条并将其点燃 ②铁
1.古代炼丹的五金通常是指金、银、铜、铁、锡。下列说法错误的是( )
A.用焦炭热还原SnO2可得到Sn
B.用H2还原Fe2O3可得到Fe
C.Cu2S 与过量O2共热产物中只含Cu
D.Ag2O 直接热分解可得到Ag
答案 C
解析 根据金属活泼性顺序可知,可以用热还原法冶炼Sn,因此可以用焦炭热还原SnO2得到Sn,故A
正确;根据金属活泼性顺序可知,也可以用热还原法冶炼Fe,因此可以用H2还原Fe2O3得到Fe,故B 正
确;铜能够与氧气反应,Cu2S 与过量O2共热产物中含有CuO 等,故C 错误;银的活泼性较差,工业上将
Ag2O 直接加热分解可得到Ag,故D 正确。
2.(2024·辽宁沈阳开学考)有关金属冶炼或其原理的说法正确的是( )
A.给定条件下,Mg(OH)2(s)
MgCl2(aq)
Mg(s),物质间转化能一步实现
B.工业上,常用电解熔融AlCl3的方法冶炼金属铝,加入冰晶石作助熔剂
C.火法炼铜:Cu2S+O2
2Cu+SO2,其中Cu2S 既作氧化剂又作还原剂
D.铝热法炼铁:2Al+Fe2O3
2Fe+Al2O3,反应物刚好完全反应,反应后固体质量增加
答案 C
解析 应利用电解熔融MgCl2制备金属Mg,故A 错误;AlCl3是共价化合物,熔融状态下不导电,不能
通过电解AlCl3得到Al,应是电解熔融氧化铝制备铝,故B 错误;火法炼铜:Cu2S+O2
2Cu+SO2,铜元
素化合价由+1 价变为0 价,硫元素化合价由-2 价变为+4 价,Cu2S 既作氧化剂又作还原剂,故C 正确;
铝热法炼铁:2Al+Fe2O3
2Fe+Al2O3,反应前后都是固体,固体质量不变,故D 错误。
3.金属钛(Ti)是一种具有许多优良性能的较为昂贵的金属,钛和钛合金被认为是21 世纪的重要金属
材料,某化学兴趣小组在实验室探究Ti、Mg、Cu 的活泼性顺序,他们在相同温度下,取大小相同的三
种金属薄片,分别投入等体积等浓度足量稀盐酸中,观察现象如下:
金属
Ti
Mg
Cu
金属表面现象
放出气泡速度缓慢
放出气泡速度快
无变化
下列有关三种金属的说法正确的是( )
A.三种金属的活泼性由强到弱的顺序是:Ti、Mg、Cu
B.若Ti 粉中混有Mg,提纯Ti 时可用稀盐酸除去Mg
C.用Ti 从CuSO4溶液中置换出Cu 是工业制取Cu 的很好途径
D.温度、金属表面积、盐酸浓度等因素都会影响反应速率
答案 D
解析 A.由现象可以看出反应最快的是镁,其次是钛,无明显现象是铜;根据反应快慢、能否与酸反
应与活动性之间的对应可以得出,三种金属活动性顺序为:镁、钛、铜,A 错误;B.Ti 和Mg 都与盐酸
反应,在除去Mg 的同时,Ti 也除掉了,B 错误;C.钛是一种昂贵的金属,用Ti 从CuSO4溶液中置换出Cu
制取铜,成本太高,在工业上是不可取的,C 错误;D.一般情况下,温度越高、表面积越大、盐酸浓度越
大反应的速率越快,D 正确。
1.(2021·河北卷)“灌钢法”是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献,陶弘景在其《本草经集
注》中提到“钢铁是杂炼生钅柔作刀镰者”。“灌钢法”主要是将生铁和熟铁(含碳量约0.1%)混
合加热,生铁熔化灌入熟铁,再锻打成钢。下列说法错误的是( )
A.钢是以铁为主的含碳合金
B.钢的含碳量越高,硬度和脆性越大
C.生铁由于含碳量高,熔点比熟铁高
D.冶炼铁的原料之一赤铁矿的主要成分为Fe2O3
答案 C
解析 钢是以铁为主的含碳合金,A 说法正确;钢的含碳量越高,硬度和脆性越大,B 说法正确;合金的
熔点比其组分的熔点低,生铁含碳量(2%~4.3%)大于熟铁的含碳量(约0.1%),故生铁熔点比熟铁低,C
说法错误;赤铁矿的主要成分是Fe2O3,D 说法正确。
2.(2023·辽宁卷)某工厂采用如下工艺制备Cr(OH)3,已知焙烧后Cr 元素以+6 价形式存在,下列说法错
误的是( )
A.“焙烧”中产生CO2
B.滤渣的主要成分为Fe(OH)2
C.碱性条件下,滤液①中Cr 元素的主要存在形式为CrO4
2−
D.淀粉水解液中的葡萄糖起还原作用
答案 B
解析 A.据题意,焙烧后Cr 元素以+6 价形式存在,则“焙烧”时主要反应的化学方程式为
2Cr2O3+4Na2CO3+3O2
4Na2CrO4+4CO2,故A 正确;B.焙烧时铁元素被氧化为+3 价,故滤渣的成分
为Fe2O3,故B 错误;C.碱性条件下,滤液①中Cr 元素以+6 价的CrO4
2−存在,故C 正确;D.淀粉水解的产
物是葡萄糖,“转化”过程中CrO4
2−被还原为Cr(OH)3,葡萄糖起到了还原作用,故D 正确。
3.(浙江卷)某同学通过如下流程制备氧化亚铜:
Cu2(OH)2CO3
CuCl2溶液
CuCl
Cu2O
已知:CuCl 难溶于水和稀硫酸,Cu2O+2H+===Cu2++Cu+H2O
下列说法不正确的是( )
A.步骤②SO2可用Na2SO3替换
B.步骤③中为防止CuCl 被氧化,可用H2SO3溶液洗涤
C.步骤④发生反应的离子方程式为2CuCl+2OH-
Cu2O+2Cl-+H2O
D.如果Cu2O 试样中混有CuCl 和CuO 杂质,用足量稀硫酸与Cu2O 试样充分反应,根据反应前、后固
体质量可计算试样纯度
答案 D
解析 A.步骤②中SO2的主要作用是将CuCl2还原为CuCl,Na2SO3同样具有还原性,可以替换,A 项
正确;B.H2SO3溶液具有还原性,可以防止CuCl 被氧化,B 项正确;C.步骤④CuCl 与氢氧化钠反应生成
氧化亚铜、氯化钠和水,发生反应的离子方程式为2CuCl+2OH-
Cu2O+2Cl-+H2O,C 项正确;D.如
果Cu2O 试样中混有CuCl 和CuO 杂质,用足量稀硫酸与Cu2O 试样充分反应后,得到的固体中含有
CuCl 和Cu,此时无法计算试样纯度,D 项错误。
4.(2024·山东卷)以铅精矿(含PbS、Ag2S 等)为主要原料提取金属Pb 和Ag 的工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)“热浸”时,难溶的PbS 和Ag2S 转化为[PbCl4]2-和[AgCl2]-及单质硫。溶解等物质的量的PbS 和
Ag2S 时,消耗Fe3+物质的量之比为 ;溶液中盐酸浓度不宜过大,除防止“热浸”时HCl 挥发
外,另一目的是防止产生 (填化学式)。
(2)将“过滤 Ⅱ ”得到的PbCl2沉淀反复用饱和食盐水热溶,电解所得溶液可制备金属Pb,“电解I”阳
极产物用尾液吸收后在工艺中循环使用,利用该吸收液的操作单元为 。
(3)“还原”中加入铅精矿的目的是 。
(4)“置换”中可选用的试剂X 为 (填标号)。
A.Al
B.Zn
C.Pb
D.Ag
“置换”反应的离子方程式为 。
答案 (1)1∶1 H2S
(2)热浸 (3)将过量的Fe3+还原为Fe2+
(4)C Pb+2[AgCl2]-===2Ag+[PbCl4]2-
解析 (1)“热浸”时,Fe3+将PbS 和Ag2S 中-2 价的硫氧化为单质硫,Fe3+被还原为Fe2+,在这个过程中
Pb 和Ag 的化合价保持不变,所以氧化等物质的量的PbS 和Ag2S 时,S2-物质的量相等,所以消耗
Fe3+的物质的量相等,比值为1∶1;溶液中盐酸浓度过大易挥发,氢离子浓度过大,会生成H2S 气体。
(2)“过滤 Ⅱ”得到的PbCl2沉淀反复用饱和食盐水热溶,会溶解为[PbCl4]2-,电解[PbCl4]2-溶液制备金
属Pb,Pb 在阴极产生,阳极Cl-放电产生Cl2,尾液成分为FeCl2,FeCl2吸收Cl2后转化为FeCl3,可以在热
浸中循环使用。(3)过滤 Ⅱ 所得的滤液中有过量的未反应的Fe3+,根据还原之后可以得到含硫滤渣,
“还原”中加入铅精矿的目的是将过量的Fe3+还原为Fe2+。(4)“置换”中加入试剂X 可以得到富银
铅泥,为了防止引入其他杂质,则试剂X 应为Pb,发生的反应为Pb+2[AgCl2]-===2Ag+[PbCl4]2-。
基础落实
选择题只有1 个选项符合题意
1.(2024·新疆乌鲁木齐一模)中国三星堆出土了大量文物,如青铜面具、青铜大立人等。下列有关说
法正确的是( )
A.铜在空气中主要发生析氢腐蚀
B.三星堆出土的青铜器上有大量铜锈,其主要成分为Cu2(OH)2CO3
C.用硝酸清洗铜器可以除去铜锈,保护铜器
D.青铜是铜中加入铅、锡制得的合金,其成分会加快铜的腐蚀
答案 B
解析 A.铜在空气中主要发生吸氧腐蚀,故A 错误;B.铜锈的主要成分为Cu2(OH)2CO3,故B 正确;C.铜
可以和硝酸反应,用硝酸清洗铜器可以除去铜绿,但也会破坏铜器,故C 错误;D.铅、锡比铜活泼,腐蚀
反应中铜做正极,会减缓铜的腐蚀,故D 错误。
2.(2024·海南一模)铁、铜及其化合物之间的转化具有重要应用。下列说法错误的是( )
A.常温下使用铁质容器盛装浓硫酸
B.氯化铁溶液在聚合物的基材上蚀刻出铜电路
C.电解精炼铜时,粗铜连电源的正极
D.饱和FeCl3溶液中滴加稀氨水制备氢氧化铁胶体
答案 D
解析 A.常温下浓硫酸可以使铁钝化,所以常温下可以使用铁质容器盛装浓硫酸,A 项正确;B.氯化铁
溶液在聚合物的基材上蚀刻出铜电路的反应:2Fe3++Cu===Cu2++2Fe2+,B 项正确;C.电解精炼铜时,粗
铜作阳极,应连电源的正极,C 项正确;D.饱和FeCl3溶液滴入沸水中才能制备氢氧化铁胶体,D 项错误。
3.(2024·高三湖北孝感开学考试)我国古典文献中有丰富的化学知识。《格古要论》云:“鍮石,自然
铜之精也。今炉甘石(主要成分ZnCO3)炼成者,假鍮也。”崔昉《外丹本草》云:“铜一斤,炉甘石一
斤,炼之成(假)鍮石。”下列说法错误的是( )
A.假鍮石比鍮石更方便冲压成型
B.假鍮石的炼制过程会有气体产生
C.假鍮石的主要材质为合金
D.假鍮石的炼制过程涉及氧化还原反应
答案 A
解析 A.鍮石是纯铜,假鍮石是铜锌合金,合金硬度比其成分金属的大,假鍮石硬度大相对不方便冲
压成型,A 错误;B.假鍮石炼制过程涉及反应:ZnCO3
ZnO+CO2↑、2ZnO+C
2Zn+CO2↑等,有气
体生成,B 正确;C.假鍮石是铜锌合金,C 正确;D.假鍮石炼制过程涉及反应2ZnO+C
2Zn+CO2↑,该
反应为氧化还原反应,D 正确。
4.(2024·辽宁葫芦岛一模)下列有关金属的工业制法中,正确的是( )
A.制铜:火法炼铜,即将黄铜矿CuFeS2受热分解以获得铜单质
B.制铁:以铁矿石、焦炭、石灰石为原料,CO 还原得铁
C.制镁:用海水为原料,经一系列过程制得氧化镁固体,H2还原得镁
D.制铝:从铝土矿制得氯化铝固体,再电解熔融的氯化铝得到铝
答案 B
解析 A.工业上用黄铜矿冶炼铜的反应:8CuFeS2+21O2
8Cu+4FeO+2Fe2O3+16SO2,该反应不是分
解反应,故A 错误;B.工业上常用CO 在高温下还原铁矿石炼铁:3CO+Fe2O3
2Fe+3CO2,故B 正确;
C.工业上以海水为原料,经过一系列过程获得无水氯化镁,工业制镁是电解熔融氯化镁:MgCl2(熔融)
Mg+Cl2↑,故C 错误;D.因为氯化铝是共价化合物,熔融状态下氯化铝不电离,也不导电,工业制铝
是电解熔融的氧化铝:2Al2O3(熔融)
4Al+3O2↑,故D 错误。
5.(2024·黑龙江模拟预测)用下列装置(夹持仪器已略去)进行相关实验,不能达到实验目的的是( )
A.用图Ⅰ装置蒸发浓缩CuSO4溶液,获得CuSO4·5H2O 晶体
B.用图Ⅱ装置验证Na2O2与水反应生成O2
C.用图Ⅲ装置提纯Al(OH)3胶体
D.用图Ⅳ装置测定绿矾中结晶水的数目
答案 A
解析 A.溶液的蒸发浓缩应在蒸发皿中进行,A 符合题意;B.过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,
若带火星的小木条复燃可证明有氧气生成,B 不符合题意;C.胶体粒子不能透过半透膜,溶液可以,C 不
符合题意;D.在硬质玻璃管中隔绝空气加热绿矾,利用氮气将产生气体排至无水氯化钙,通过无水氯
化钙的质量变化测定绿矾中结晶水的数目,D 不符合题意。
6.(2024·湖南长沙三模)氯化铜广泛用作媒染剂、氧化剂、木材防腐剂、食品添加剂、消毒剂等,在
空气中易潮解。某兴趣小组利用如图所示装置制备氯化铜。下列说法正确的是( )
A.仪器a 为恒压滴液漏斗,可防止HCl 挥发到空气中
B.B 中盛放浓硫酸,C 中盛放饱和食盐水
C.D 装置后需连接盛有氢氧化钠溶液的烧杯,防止污染
D.实验时,先点燃D 处酒精灯,再滴加浓盐酸
答案 A
解析 装置A 制取氯气,氯气中混有HCl 和水蒸气,装置B 中盛放饱和食盐水,除去HCl,C 中盛放浓
硫酸,干燥氯气,装置D 制取氯化铜。A.恒压滴液漏斗的作用是平衡滴液漏斗和圆底烧瓶间的气压,
便于液体顺利滴下,不需要打开上端的塞子,可防止HCl 挥发,A 项正确;B.B 中盛放饱和食盐水,除去
HCl,C 中盛放浓硫酸,干燥氯气,B 项错误;C.D 装置后需要连接干燥装置,防止CuCl2潮解,再通入氢氧
化钠溶液,C 项错误;D.为防止氧气反应引入杂质,需先通一段时间氯气,再点燃D 处酒精灯,D 项错误。
7.(2024·北京三模)从电子废料(含Au、Ag 和Cu 等)中可回收金,主要流程如下:
电子废料
粗Au
已知:王水溶金发生反应Au+HNO3(稀)+4HCl(浓)===HAuCl4+NO↑+2H2O
下列说法不正确的是( )
A.浓盐酸促进了Au 和HNO3的反应,其原因是降低了c(Au3+),增强了Au 的还原性
B.以HAuCl4为电解质进行粗金的电解精炼,可能会有AgCl 覆盖在阴极发生“钝化”
C.Na2SO3可实现析金,发生反应:2HAuCl4+3H2O+3Na2SO3===2Au+3Na2SO4+8HCl
D.依据王水溶金原理,NaNO3溶液与浓盐酸也可使Au 溶解
答案 B
解析 电子废料(含Au、Ag 和Cu 等)首先通过王水溶金生成HAuCl4,再加入Na2SO3还原析金,得到
粗金。A.浓盐酸与Au3+结合,生成[AuCl4]-,降低了c(Au3+),增强了Au 的还原性,A 正确;B.溶液中氯离
子主要以[AuCl4]-形式存在,故不会生成氯化银沉淀,B 错误;C.Na2SO3作还原剂还原HAuCl4,实现析金,
化学反应为2HAuCl4+3H2O+3Na2SO3===2Au+3Na2SO4+8HCl,C 正确;D.选用NaNO3溶液、浓盐酸溶
金与王水原理相同,也可使Au 溶解,D 正确。
8.(2024·河北衡水模拟预测)以含有少量杂质Fe 的粗铜为原料,制备蓝矾(CuSO4·5H2O)的工艺流程如
下图所示:
下列说法正确的是( )
A.“溶解”时,若忽略少量的杂质铁,理论上硫酸和硝酸的物质的量之比为3∶2
B.气体A 为酸性氧化物,可与适量的氧气和水反应生成硝酸,循环利用
C.物质X 可以使用氨水,且X 过量对产物无影响
D.“操作Z”为蒸发结晶、趁热过滤
答案 A
解析 A.“溶解”时,若忽略少量的杂质铁,据3Cu+8H++2NO3
−===3Cu2++2NO↑+4H2O 可知,要使H+与
NO3
−的物质的量比为4∶1(8∶2),则理论上H2SO4和HNO3的物质的量之比为3∶2,故A 正确;B.气体
A 为NO,不属于酸性氧化物,故B 错误;C.若物质X 为氨水,则过量氨水会沉淀Cu2+,或生成
[Cu(NH3)4]2+,使蓝矾产量降低,故C 错误;D.“操作Z”为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤,故D 错误。
9.工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下:
(1)气体A 中的大气污染物可选用下列试剂中的 (填字母)吸收。
a.浓H2SO4
b.稀HNO3
c.NaOH 溶液
d.氨水
(2)用稀H2SO4浸泡熔渣B,取少量所得溶液,滴加KSCN 溶液后呈红色,说明溶液中存在 (填
离子符号),检验溶液中还存在Fe2+的方法是
。
(3)由泡铜冶炼粗铜的化学方程式为
。
(4)取一定量的泡铜,加入1 L 0.6 mol·L-1 HNO3溶液恰好完全溶解,同时放出2 240 mL NO 气体(标准
状况),另取等量的泡铜,用足量的H2还原,得到的铜的质量为 g。
答案 (1)cd (2)Fe3+ 取少量溶液, 滴加KMnO4 溶液, 溶液紫红色褪去 (3)3Cu2O+2Al
Al2O3+6Cu (4)16
解析 (1)由流程图可知,气体A 中的大气污染物主要是二氧化硫,选择试剂吸收二氧化硫,不能产生
新的污染气体,浓H2SO4不能吸收二氧化硫,故a 错误;稀HNO3可以吸收二氧化硫,但生成NO 污染大
气,故b 错误;NaOH 溶液与二氧化硫反应生成亚硫酸钠,故c 正确;氨水与二氧化硫反应生成亚硫酸铵,
故d 正确。(4)取一定量的泡铜,加入1 L 0.6 mol·L-1 HNO3溶液恰好完全溶解,同时放出2 240 mL
NO 气体(标准状况)即0.1 mol,所得溶液的溶质为Cu(NO3)2,根据氮元素守恒可知,溶液中NO3
−的物质
的量为0.6 mol-0.1 mol=0.5 mol,所以溶液中Cu2+的质量为1
2×0.5×64 g=16 g,所以另取等量的泡铜,
用足量的H2还原,得到的铜的质量也应为16 g。
能力提升
10.某企业以辉铜矿(主要成分为Cu2S,含杂质Fe3O4)为原料生产碱式碳酸铜,工艺流程如图所示:
已知:[Cu(NH3)4]2+(aq)
Cu2+(aq)+4NH3(aq)。
根据以上工艺流程,下列说法错误的是( )
A.为实现溶液C 到溶液D 的转化,加入过量NH3·H2O 后过滤即可
B.在制备产品时,溶液D 中不直接加入Na2CO3溶液的原因是游离的Cu2+浓度太低
C.蒸氨过程发生总反应的化学方程式为[Cu(NH3)4]Cl2+H2O
CuO+2HCl↑+4NH3↑
D.溶液E 和碳酸钠混合方式不同对产品的成分没有影响
答案 D
解析 为实现溶液C 到溶液D 的转化, 加过量NH3·H2O 即可,Cu2+ 和过量的氨水形成
[Cu(NH3)4]2+,Fe3+和氨水生成Fe(OH)3沉淀,A 正确;在制备产品时,溶液D 中不直接加入Na2CO3溶液
的原因是游离的Cu2+浓度太低,必须经浓缩后在溶液中加入碳酸钠,可得到碱式碳酸铜,B 正确;由
[Cu(NH3)4]2+(aq)
Cu2+(aq)+4NH3(aq),可知在加热时,氨气会逸出,蒸氨过程中发生的总反应的化学
方程式为[Cu(NH3)4]Cl2+H2O
CuO+2HCl↑+4NH3↑,C 正确;溶液E 和碳酸钠溶液混合制取碱式碳酸
铜,若将含Cu2+的溶液E 加入碳酸钠溶液中,由于碳酸钠溶液碱性强,会生成大量的氢氧化铜而不能
得到纯净的碱式碳酸铜,所以混合方式不同对产品的成分有影响,D 错误。
11.某同学进行如下实验:
①取少量稀盐酸放于试管中,投入光亮的铜片,无明显变化。
②向实验①的试管中通入足量的SO2,铜片表面很快变暗,生成黑色固体,溶液逐渐变为棕色。
③若将稀盐酸换成稀硫酸重复实验①和②,均无明显变化。
资料:CuCl 是白色固体,难溶于水,能溶于盐酸,CuCl+2Cl-
CuCl3
2−(棕色)。
下列说法不正确的是( )
A.黑色固体不是CuO
B.将棕色溶液加水稀释,会产生白色沉淀
C.实验①②能说明Cl-增强了Cu 的还原性
D.上述过程中可能发生反应:6Cu+SO2+12Cl-+4H+===4CuCl3
2−+Cu2S+2H2O
答案 C
解析 若黑色固体是CuO,则CuO 能与稀盐酸反应生成Cu2+,Cu2+在溶液中显蓝色,故A 正确;将棕色
溶液加水稀释,促使电离平衡CuCl3
2−
CuCl+2Cl-右移,会产生CuCl 白色沉淀,B 正确;由实验①知,
Cu 与稀盐酸不反应,由实验②及资料信息知,产生棕色的原因是有CuCl3
2−生成,说明反应过程中有+1
价Cu 生成,实验③将稀盐酸换为稀硫酸,重复实验①和②,均无明显变化,故实验①②③能说明Cl-增
强了Cu 的还原性,C 错误;由实验①②分析可知,生成的黑色固体可能为Cu2S,因此可能发生的反应为
6Cu+SO2+12Cl-+4H+===4CuCl3
2−+Cu2S+2H2O,D 正确。
12.硼化钛常用于制备导电陶瓷材料和PTC 材料。工业上以高钛渣(主要成分为TiO2、SiO2、Al2O3
和CuO,另有少量MgO、Fe2O3)为原料制取TiB2的流程如图所示。
已知:①电弧炉是由石墨电极和石墨坩埚组成的高温加热装置;②B2O3高温下易挥发;③TiO2可溶于
热的浓硫酸形成TiO2+。
下列说法不正确的是( )
A.滤渣的主要成分为SiO2
B.该工艺中,经处理可循环利用的物质为H2SO4
C.“水解”需在冷水中进行
D.B2O3的实际用量超过了理论化学计量所要求的用量
答案 C
解析 Al2O3、CuO、MgO、Fe2O3溶于稀盐酸,转化为相应的盐,TiO2、SiO2不会溶解,滤渣的主要成
分为SiO2,正确。由已知信息②可知,B2O3高温下易挥发,则“电热弧热还原”过程中,只有部分B2O3
参加了反应,因此B2O3的实际用量超过了理论化学计量所要求的用量,正确。
13.铜器久置,表面会生成一层绿色固体,为探究铜在空气中的腐蚀情况,某化学兴趣小组收集家中铜
器表面的绿色固体进行探究。
①对试管内的绿色固体进行加热,至完全分解,观察到A 装置中绿色固体逐渐变成黑色,B 装置中无
水硫酸铜变成蓝色,C 装置中澄清石灰水变浑浊。
②取少量加热后生成的黑色固体于试管中,加入稀硫酸,观察到黑色固体逐渐溶解,溶液变成蓝色。
③取少量上述蓝色溶液于试管中,浸入一根洁净的铁丝。观察到铁丝表面有红色物质析出。
请回答下列问题:
(1)绿色固体中含有的元素是 。
(2)加热后试管中剩余的黑色物质是 。
(3)假设该绿色物质是一种纯净物,则其化学式可能是 ,加热分解的化学方程式为
。
(4)上述实验步骤③中反应的离子方程式为
。
(5)实验装置最后的干燥管的作用是 。
(6)如果将B、C 两装置对调,能否达到实验目的? (填“能”或“不能”),为什么?
。
答案 (1)Cu 、H 、O 、C (2)CuO (3)Cu2(OH)2CO3 Cu2(OH)2CO3
2CuO+H2O+CO2↑
(4)Fe+Cu2+===Cu+Fe2+ (5)防止空气中的CO2进入C 装置 (6)不能 因为B、C 两装置对调后无法
证明反应有水生成
解析 根据无水硫酸铜变蓝,可知反应有水生成,根据澄清石灰水变浑浊,可知有CO2生成,根据黑色
固体溶于稀H2SO4且溶液为蓝色,插入铁丝后有红色物质析出,可知黑色物质应是CuO。若该绿色固
体是纯净物,根据组成元素和各元素的化合价分析该物质应是碱式盐,化学式可能是Cu2(OH)2CO3。
(5)该实验装置中最后的干燥管中装有碱石灰,目的是防止空气中的CO2进入C 装置,干扰实验。(6)
若将B、C 两装置对调,气体先通过澄清石灰水,则无法证明绿色物质分解时是否有水生成。
14.铍铜是力学、化学综合性能良好的合金,广泛应用于制造高级弹性元件。以下是从某废旧铍铜元
件(含BeO 25%、CuS 71%、少量FeS 和SiO2)中回收铍和铜两种金属的流程。
已知:铍、铝元素处于元素周期表中的对角线位置,化学性质相似。
(1)氢氧化铍的电离方程式为
。
(2)滤液A 的主要成分除NaOH 外,还有 (填化学式),写出反应Ⅰ中含铍化合物与过量盐酸反
应的离子方程式: 。
(3)①溶液C 中含NaCl、BeCl2和少量HCl,为提纯BeCl2,选择合理步骤并排序: 。
a.加入过量的 NaOH b.通入过量的CO2
c.加入过量的氨水 d.加入适量的HCl e.过滤
f.洗涤
②从BeCl2溶液中得到BeCl2固体的操作是
。
(4)①MnO2能将金属硫化物中的硫元素氧化为单质硫,写出反应Ⅱ中CuS 发生反应的化学方程式:
。
②若用浓硝酸溶解金属硫化物,缺点是
(任写一条)。
(5)取铍铜元件1 000 g,最终获得Be 的质量为81 g,则产率是 。
答案 (1)Be(OH)2+2H2O
[Be(OH)4]2-+2H+,Be(OH)2
Be2++2OH- (2)Na2SiO3 、Na2[Be(OH)4]
[Be(OH)4]2-+4H+===Be2++4H2O (3)①cefd ②在HCl 的气流中蒸发结晶
(4)①MnO2+CuS+2H2SO4===S+MnSO4+CuSO4+2H2O ②产生污染环境的气体 (5)90%
解析 (1)氢氧化铍具有两性,可电离出OH-,也可以电离出H+,则其电离方程式为Be(OH)2+2H2O
[Be(OH)4]2-+2H+,Be(OH)2
Be2++2OH- 。(2) 分析可知, 滤液A 的主要成分除NaOH 外, 还有
Na2SiO3 、Na2[Be(OH)4], 反应Ⅰ中含铍化合物与过量盐酸反应的离子方程式为[Be(OH)4]2-
+4H+===Be2++4H2O。(3)①溶液C 中含NaCl、BeCl2和少量HCl,为提纯BeCl2,最合理的步骤顺序为
加入过量的氨水,过滤,洗涤,加入适量的HCl 还原,顺序为cefd。②从BeCl2溶液中得到BeCl2固体时
为了抑制Be2+的水解,需要在HCl 氛围中对BeCl2溶液进行蒸发结晶。(4)①MnO2 能将金属硫化物
中的硫元素氧化为硫单质, 反应Ⅱ中CuS 发生反应的化学方程式为
MnO2+CuS+2H2SO4===S+MnSO4+CuSO4+2H2O。②浓硝酸具有氧化性,作氧化剂,被还原为NO2,NO2
气体有毒,污染环境。(5)混合物中BeO 质量=1 000 g×25%=250 g,理论上得到Be 的物质的量=
250 g
25 g·mol
−1=10 mol,实际得到Be 的物质的量=
81 g
9 g·mol
−1=9 mol,产率= 9mol
10mol×100%=90%。
