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铜及其化合物
课时作业(十)
铜及其化合物 金属材料与矿物
1.(2019广东实验中学月考)下列有关金属的说法正确的是( )
A.湿法炼铜和火法炼铜的反应中,铜元素都发生还原反应
B.加强热使CuO在高温条件下分解制备单质Cu
C.黑色金属材料包括铁、铬、锰及其化合物
D.生铁与钢的区别在于生铁含碳杂质,而钢不含
答案:
A 解析:
湿法炼铜和火法炼铜的反应中,铜元素的化合价均降低,发生还原反应,故A项正确;CuO在高温条件下不能分解生成单质Cu,B项错误;黑色金属材料包括铁、铬、锰及其合金,C项错误;生铁和钢都是铁碳合金,其区别在于含碳量多少,D项错误。
2.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1molCuS则消耗3molO2
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:
根据2CuS+3O2
2CuO+2SO2知,每消耗1molCuS则消耗1.5molO2,A错误;废气中含SO2能够使酸性高锰酸钾溶液褪色,B正确;滤渣中主要是氢氧化铁,C错误;Cu2+存在水解平衡:
Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+,CuCl2·2H2O晶体加热,不能得CuCl2固体,D错误。
3.CuSO4是一种重要的化工原料,其有关制备途径及性质如图所示。
下列说法不正确的是( )
A.途径①所用的混酸中H2SO4与HNO3的物质的量之比最好为3∶2
B.相对于途径①、③,途径②更好地体现了绿色化学思想
C.1molCuSO4在1100℃所得混合气体X中O2一定为0.75mol
D.Y可以是葡萄糖溶液
答案:
C 解析:
根据3Cu+8HNO3===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O与Cu(NO3)2+H2SO4===CuSO4+2HNO3,可得3Cu+2HNO3+3H2SO4===3CuSO4+2NO↑+4H2O,A项正确;途径②无污染,B项正确;CuSO4在1100℃分解的化学方程式为2CuSO4
SO2↑+SO3↑+O2↑+Cu2O,1molCuSO4反应生成0.5molO2,C项错误;葡萄糖中有醛基,可以还原Cu(OH)2生成Cu2O,D项正确。
4.(2019辽宁大连双基测试)一定量的CuS和Cu2S的混合物投入足量的稀HNO3溶液中,收集到NO气体VL(标准状况),向反应后的溶液中(存在Cu2+和SO
)加入足量NaOH,产生蓝色沉淀,过滤,洗涤,灼烧,得到CuO12.0g。
则V可能为( )
A.5.5B.6.0
C.8.96D.11.2
答案:
B 解析:
若原固体全是CuS,则其物质的量n(CuS)=n(CuO)=
=0.15mol,CuS与HNO3的反应中转移电子的物质的量为0.15mol×(6+2)=1.2mol,设生成的NO的物质的量为xmol,则3xmol=1.2mol,解得x=0.4,故标准状况下气体体积V=0.4mol×22.4L·mol-1=8.96L;若原固体全是Cu2S,其物质的量n(Cu2S)=
n(CuO)=
×0.15mol=0.075mol,Cu2S与HNO3的反应中转移电子的物质的量为0.075mol×10=0.75mol,设生成的NO为ymol,则3ymol=0.75mol,解得y=0.25,标准状况下气体体积V=0.25mol×22.4L·mol-1=5.6L,由于原固体是CuS和Cu2S的混合物,则生成的NO气体体积介于5.6~8.96L之间,所以B正确。
5.(2019桓台综合)利用铝镓合金加水制造氢气,合金中镓(Ga,ⅢA)是关键成分,可阻止铝形成致密的氧化膜。
根据以下流程图,下列说法正确的是( )
A.铝镓合金属于纯净物
B.该合金的硬度应该小于纯铝
C.该流程中可以循环使用的物质只有铝
D.该合金中的铝常温下就可以与水反应生成Al2O3和氢气,该反应属于置换反应
答案:
D 解析:
合金属于混合物,A项错误;合金的硬度一般比各组分金属大,B项错误;铝和镓均可循环使用,C项错误;由流程图可知,D项正确。
6.(2019赣州模拟)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
答案:
B 解析:
生产玻璃过程的反应为SiO2+CaCO3
CaSiO3+CO2↑,SiO2+Na2CO3
Na2SiO3+CO2↑,不涉及氧化还原反应,B错误。
7.(2019河南模拟)将一定质量的镁、铜合金加入到稀硝酸中,两者恰好完全反应,假设反应过程中还原产物全是NO,向所得溶液中加入物质的量浓度为3mol·L-1NaOH溶液至沉淀完全,测得生成沉淀的质量比原合金的质量增加5.1g。
则下列有关叙述中不正确的是( )
A.当金属全部溶解时,失去电子的物质的量为0.3mol
B.当金属全部溶解时收集NO气体体积为2.24L
C.当生成的沉淀量达最大时,消耗NaOH溶液的体积V≥100mL
D.参加反应的金属总质量为9.6g>m>3.6g
答案:
B 解析:
Mg
Mg2+
Mg(OH)2、Cu
Cu2+
Cu(OH)2,由上述反应过程,生成沉淀的质量比原合金的质量增加5.1g,即m(OH-)=5.1g,n(e-)=2n(Mg、Cu)=n(OH-)=0.3mol。
合金的物质的量为0.15mol,当金属全部溶解时,失去电子的物质的量为0.3mol,故A项正确,不符合题意。
根据电子转移守恒,生成的NO物质的量为
=0.1mol,没有说明是标准状况下,不能使用标准状况下的气体摩尔体积计算生成气体的体积,故B项错误,符合题意。
生成0.15mol沉淀,需0.3molOH-,需要氢氧化钠溶液的体积=
=0.1L=100mL,镁、铜合金加入到稀硝酸中,两者恰好完全反应,稀硝酸可能过量,所以消耗NaOH溶液的体积V≥100mL,故C项正确,不符合题意。
镁和铜的总的物质的量为0.15mol,运用“极端假设法”,可得出9.6g>m>3.6g,故D项正确,不符合题意。
8.(2019广州模拟)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Fe2O3、Al2O3、V2O5及少量稀土金属氧化物)提取金属钒,其工艺流程图如下:
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
+H2OVO
+2H+。
下列说法正确的是( )
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VO2Cl溶解度大于NH4VO3
C.焙烧非磁性产品所得的固体产物加酸溶解时,应加入过量盐酸以使其溶解完全
D.将磁性产品加入稀硝酸溶解,取上层清液再加入KSCN溶液后未见血红色,则磁性产品中一定不含铁元素
答案:
B 解析:
赤泥进行碱浸,氧化铝溶解形成偏铝酸盐,再通入二氧化碳得到氢氧化铝沉淀,滤渣1通过系列操作得到V2O5,可知滤渣1中含有Fe2O3、V2O5及少量稀土金属氧化物,进行还原、磁选,磁性产品中含有Fe等,非磁性产品中含有V元素,在空气中焙烧后用盐酸溶解,钒在溶液中主要以VO
和VO
的形式存在,再加入氯化铵转化为NH4VO3,焙烧得到V2O5,由溶液中存在平衡VO
+H2OVO
+2H+,盐酸过量会抑制NH4VO3的生成,盐酸溶解时不易过量。
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-,加入硝酸铵会生成NH4VO3沉淀,反应向生成更难溶的物质进行,可以推测VO2Cl溶解度大于NH4VO3,故B正确;溶液中存在平衡VO
+H2OVO
+2H+,盐酸过量平衡逆向移动,会抑制NH4VO3的生成,因此不能加入过量的盐酸,故C错误;加入的硝酸不足,Fe元素被硝酸氧化可能生成亚铁离子,亚铁离子遇KSCN溶液无明显现象,故D错误。
9.(2019江苏常州一模)以含钴废催化剂(主要成分为Co、Fe、SiO2)为原料,制取氧化钴的流程如下:
(1)溶解:
溶解后过滤,将滤渣洗涤2~3次,再将洗液与滤液合并的目的是
_________________________________________________。
(2)氧化:
加热搅拌条件下加入NaClO3,将Fe2+氧化成Fe3+,其离子方程式是_____________________________。
已知:
铁氰化钾的化学式为K3[Fe(CN)6];亚铁氰化钾的化学式为K4[Fe(CN)6]·3H2O。
3Fe2++2[Fe(CN)6]3-===Fe3[Fe(CN)6]2↓(蓝色沉淀)
4Fe3++3[Fe(CN)6]4-===Fe4[Fe(CN)6]3↓(蓝色沉淀)
确定Fe2+是否氧化完全的方法是______________________。
(可供选择的试剂:
铁氰化钾溶液、亚铁氰化钾溶液、铁粉、KSCN溶液)
(3)除铁:
加入适量的Na2CO3调节酸度,生成黄钠铁矾[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀,写出该反应的化学方程式:
___________________________。
(4)沉淀:
生成的碱式碳酸钴[(CoCO3)2·3Co(OH)2],沉淀需洗涤,洗涤的操作是_________________________________________。
(5)溶解:
CoCl2的溶解度曲线如图所示。
向碱式碳酸钴中加入足量稀盐酸,边加热边搅拌至完全溶解后,需趁热过滤,其原因是______________。
(6)灼烧:
准确称取1.470gCoC2O4,在空气中充分灼烧得0.830g氧化钴,写出氧化钴的化学式:
________。
答案:
(1)提高Co的浸取率
(2)6Fe2++6H++ClO
6Fe3++Cl-+3H2O 取氧化后的溶液少许于试管中,滴加几滴铁氰化钾溶液,若无蓝色沉淀生成,则Fe2+已全部被氧化
(3)3Fe2(SO4)3+6H2O+6Na2CO3===5Na2SO4+Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+6CO2↑
(4)沿玻璃棒向漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀,静置待溶液流下,重复上述操作2~3次
(5)防止因温度降低,CoCl2结晶析出
(6)Co2O3
解析:
(1)溶解后过滤,将滤渣洗涤2~3次,洗液与滤液合并,有利于提高原料中钴元素的利用率,便于提高氧化钴的产率。
(2)根据氧化还原反应的一般规律,NaClO3将Fe2+氧化成Fe3+的同时,自身被还原为氯离子;根据题给信息,溶液中含Fe2+时,加入铁氰化钾会生成蓝色沉淀,因此取氧化后的溶液少许于试管中,滴加几滴铁氰化钾溶液,若无蓝色沉淀生成,则Fe2+已全部被氧化。
(3)根据氧化后的溶液中存在Fe2(SO4)3,除铁时加入适量的Na2CO3调节酸度,生成黄钠铁矾[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀,同时应该生成二氧化碳气体,结合质量守恒定律,还有硫酸钠生成,因为产物中含有H元素,故需有水参加反应。
(4)根据洗涤沉淀的一般方法,洗涤的操作是向漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀,静置待溶液流下,重复上述操作2~3次。
(5)CoCl2的溶解度受温度的影响较大,趁热过滤的原因是防止温度降低后CoCl2结晶析出。
(6)1.470gCoC2O4中含有Co的质量为1.470g×
=0.59g,0.830g氧化钴中含有O元素的质量为0.830g-0.59g=0.24g,
=
=
,因此氧化钴的化学式为Co2O3。
10.(2019河南六市联考)工业生产硫酸的黄铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3及少量的FeS、SiO2、Cu、Au、Ag等)是工业三废之一,其综合利用是一条变废为宝的重要途径。
Ⅰ.以黄铁矿烧渣为原料制备颜料铁红(Fe2O3)和回收(NH4)2SO4的生产工艺流程如图。
请回答下列问题:
(1)能提高“废渣溶解”速率的措施有______________________(写出一条即可),“氧化”的目的是________________________。
(2)(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12中Fe的化合价是________价。
(3)该工艺流程图中,第二次加入氨水后,反应的离子方程式为
________________________________________。
Ⅱ.如图是以黄铁矿烧渣为原料制备颜料铁红的另外一种生产工艺流程。
(4)在滤液Ⅰ中加入熟石灰,反应的化学方程式是________________。
(5)“氧化”反应较多,其中FeS可以看作被水溶液中的Cl2氧化,氧化后的溶液中滴加BaCl2溶液有不溶于硝酸的白色沉淀生成,则水溶液中FeS与Cl2反应的离子方程式为_____________________________。
(6)试剂X为过量铁粉,其作用是____________________________。
答案:
(1)将废渣粉碎、提高溶解温度等 将+2价铁氧化为+3价铁
(2)+3
(3)3NH3·H2O+Fe3+===Fe(OH)3↓+3NH
(4)Na2SiO3+Ca(OH)2===2NaOH+CaSiO3↓
(5)2FeS+9Cl2+8H2O===2Fe3++2SO
+18Cl-+16H+
(6)把Cu2+还原为Cu,还可以还原Fe3+为Fe2+
解析:
Ⅰ.黄铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3及少量的FeS、SiO2、Cu、Au、Ag等)用硫酸溶解后的溶液中含有硫酸铁和硫酸亚铁,将+2价铁氧化为+3价铁后,加入氨水,生成碱式硫酸铁铵沉淀,碱式硫酸铁铵沉淀用水溶解后的溶液中加入氨水,生成氢氧化铁沉淀,过滤后灼烧滤渣得到氧化铁;第二次过滤后的滤液中主要含有硫酸铵,可以回收得到硫酸铵晶体。
(1)能提高“废渣溶解”速率的措施有将废渣粉碎、提高溶解温度、搅拌等,由上述分析可知,溶解后“氧化”可以将+2价铁氧化为+3价铁。
(2)(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12中NH
、SO
、OH-整体分别显+1价、-2价、-1价,根据化合物中各元素化合价的代数和为0可得,Fe的化合价是+3价。
(3)第二次加入氨水后,反应的离子方程式为3NH3·H2O+Fe3+===Fe(OH)3↓+3NH
。
Ⅱ.根据流程图,黄铁矿烧渣用NaOH溶解,只有SiO2与NaOH发生反应,生成的溶液中含有Na2SiO3,滤渣中含有Fe2O3及少量的FeS、Cu、Au、Ag等,滤渣用硫酸溶解,同时用次氯酸钠氧化Fe2+,滤渣中含有Au、Ag等,滤液中含有Fe3+和Cu2+,需要除去Cu2+,为了不引入新杂质,需要加入铁粉将Cu2+还原,得到的滤液为FeSO4,加入NaOH生成Fe(OH)2,被氧化生成Fe(OH)3,灼烧得到氧化铁。
(4)滤液Ⅰ中含有硅酸钠,加入熟石灰,发生复分解反应,生成硅酸钙沉淀,反应的化学方程式为Na2SiO3+Ca(OH)2===2NaOH+CaSiO3↓。
(5)FeS被Cl2氧化后的溶液中滴加BaCl2溶液有不溶于硝酸的白色沉淀生成,说明生成了SO
,则水溶液中FeS与Cl2反应的离子方程式为2FeS+9Cl2+8H2O===2Fe3++2SO
+18Cl-+16H+。
(6)试剂X为过量铁粉,目的是把Cu2+还原为Cu,还可以还原Fe3+为Fe2+。
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- 及其 化合物