Question

【題目】銅及其化合物在生產(chǎn)、生活中都有廣泛的應(yīng)用。

一、銅的性質(zhì)及其應(yīng)用

兔首和鼠首均為青銅器（銅、錫合金），表面呈綠色，這是銅器長(zhǎng)期暴露在空氣中生成了銅銹（銅銹俗稱銅綠）。銅綠化學(xué)式是Cu2(OH)2CO3，它受熱會(huì)分解生成三種氧化物。

（1）青銅器屬于______（填序號(hào)）。

A．無機(jī)材料 B．合成材料 C．復(fù)合材料 D．復(fù)合肥

（2）銅綠分解的化學(xué)方程式為_____________________。

（3）為了弄清銅生成銅綠的條件，某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組借鑒課本“鐵釘銹蝕條件的探究”實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了“銅片銹蝕條件的探究”實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)如下圖所示（所用銅片潔凈、光亮，試管內(nèi)的“”為銅片）。

實(shí)驗(yàn)較長(zhǎng)時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)_____（填試管編號(hào)）試管中銅片最先生銹。小組討論后發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)還不夠完善，要得出正確的結(jié)論，還要補(bǔ)充一個(gè)實(shí)驗(yàn)。你認(rèn)為要補(bǔ)充的一個(gè)實(shí)驗(yàn)是：Cu和______（寫出試管中需要的物質(zhì)）。可以省略不做的實(shí)驗(yàn)是試管______（填試管編號(hào)）。

二、銅的制備研究

銅可采用如下方法制備：

方法一：火法煉銅：Cu2S+O22Cu+SO2

方法二：濕法煉銅：CuSO4+Fe＝FeSO4+Cu

（4）上述兩種方法中，你認(rèn)為哪種方法更好________，原因是__________（寫出1條原因即可）。輝銅礦的主要成分為Cu2S，常用于火法煉銅。若生成過程中銅元素的轉(zhuǎn)化率為90%，生產(chǎn)64tCu需要含Cu2S80%的輝銅礦_____t（取整數(shù)）。

三、銅的化合物的制備研究

堿式碳酸銅可用于生產(chǎn)木材防腐劑等。工業(yè)上可用微蝕刻廢液(含有一定量Cu2+、H+、SO42-、H2O2和微量Fe3+)制備高純度堿式碳酸銅，其制備過程如下：

（5）加入試劑1的目的是除去廢液中的酸性物質(zhì)，試劑1最好選用______（填序號(hào)）。

a．Fe2O3 b． CaCO3 c．CuO

（6）加入Na2CO3沉淀前須除去Fe3+，否則Fe2(SO4)3會(huì)與Na2CO3反應(yīng)，產(chǎn)生一種氣體，同時(shí)生成NaFe3(OH)6(SO4)2沉淀，影響產(chǎn)品質(zhì)量，6Na2CO3＋3Fe2(SO4)3＋6H2O＝2NaFe3(OH)6(SO4)2＋6CO2↑＋5____ 。

（7）加入Na2CO3沉淀時(shí)，反應(yīng)液pH對(duì)產(chǎn)品中的SO42- 含量以及反應(yīng)液中Cu2＋沉淀效率的影響如下圖所示，第二次沉淀時(shí)溶液pH最好控制在_________。

（8）所制得的堿式碳酸銅的組成可表示為：xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O。某研究小組設(shè)計(jì)如右上圖實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定其中CuCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（不考慮植物油中溶解CO2產(chǎn)生的影響）。

實(shí)驗(yàn)步驟如下：①連接裝置并_______；②準(zhǔn)確稱量樣品的質(zhì)量1.2g；③裝藥品，調(diào)節(jié)量氣裝置兩邊液面相平，讀取量氣管刻度為10ml；④向錐形瓶?jī)?nèi)加入50ml(足量)的稀硫酸，充分反應(yīng)；⑤冷卻到室溫；⑥再次調(diào)節(jié)量氣裝置兩邊液面相平，讀取量氣管刻度為172ml。

Ⅰ．請(qǐng)將上述實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整；

Ⅱ．裝置B的作用是____，少量植物油的作用是______，C中的試劑是_____（填字母序號(hào)）；

a．堿石灰 b．濃硫酸 c．無水硫酸銅

Ⅲ．步驟⑥中調(diào)節(jié)液面相平的操作是將水準(zhǔn)管_____（填“緩慢上移”或“緩慢下移”）。

Ⅳ．若標(biāo)準(zhǔn)狀況下，每44g二氧化碳的體積為22.4L。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算產(chǎn)品中CuCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（寫出計(jì)算過程）_________。（保留到0.1%）

Ⅴ．若其他操作均正確，僅因下列因素可使測(cè)定結(jié)果偏小的是______（填字母序號(hào)）；

A．步驟③中平視刻度，步驟⑥中仰視讀數(shù)

B．硫酸的用量不足

C．量氣管中未加植物油

D．步驟⑥中沒有調(diào)節(jié)量氣裝置兩邊液面相平，直接讀數(shù)

（9）堿式碳酸銅【xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O】的熱分解研究。小組同學(xué)用熱分析儀對(duì)固體進(jìn)行熱分解，獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，繪成的固體質(zhì)量與分解溫度的關(guān)系如下圖。

(已知Cu(OH)2的分解溫度小于CuCO3的分解溫度。)

Ⅰ．通過計(jì)算可得x：y：z=_________ ；

Ⅱ．若將16.0g剩余固體繼續(xù)加熱到更高的溫度，發(fā)現(xiàn)固體質(zhì)量減少了1.6g后質(zhì)量不再改變，寫出此過程中可能發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：_____________。

Answer 1

【答案】 A 略 D CO2 和O2 ABC 方法二 能耗低 111 C Na2SO4 8.5 檢查裝置氣密性 干燥CO2 防止CO2溶于水 C 緩慢下移 51.7% BCD 1:1:1 略

【解析】（1）根據(jù)青銅屬于合金解答；

（2）根據(jù)反應(yīng)物和生成物及質(zhì)量守恒定律可以書寫化學(xué)方程式；

（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以判斷銅生銹的條件；比較銅制品生銹的難易要注意所處的環(huán)境條件；

（4）根據(jù)方法二反應(yīng)不需要加熱，反應(yīng)能耗低解答；根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式解答；

（5）目的是制備高純度堿式碳酸銅，所以試劑1最好選用含有銅元素的物質(zhì)；

（6）根據(jù)質(zhì)量守恒定律分析解答；

（7）目的是制備高純度堿式碳酸銅，所以溶液殘留銅元素越低越好；

（8）①使用或者制取氣體的實(shí)驗(yàn)要求先檢查裝置氣密性；

Ⅱ．根據(jù)濃硫酸的吸水性可以干燥氣體；少量植物油可以防止二氧化碳溶于水；硫酸銅可以驗(yàn)證二氧化碳?xì)怏w是否干燥完全；

Ⅲ．根據(jù)液面越低壓強(qiáng)越小分析解答；

Ⅳ．根據(jù)生成二氧化碳?xì)怏w的體積求二氧化碳的質(zhì)量，再求二氧化碳中碳元素的質(zhì)量，然后根據(jù)碳元素的質(zhì)量求碳酸銅的質(zhì)量，最后求碳酸銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

Ⅴ．A．步驟⑥中仰視讀數(shù)，所的數(shù)據(jù)比實(shí)際數(shù)據(jù)大；

B．硫酸用量不足，CuCO3未反應(yīng)完；

C．量氣管中未加植物油，導(dǎo)致二氧化碳溶于水；

D．步驟⑥中沒有調(diào)節(jié)量氣裝置兩邊液面相平，量氣管液面低，壓強(qiáng)大；

（9）Ⅰ．根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計(jì)算解答；

Ⅱ．剩余固體加熱到更高溫度固體的質(zhì)量又會(huì)減少，根據(jù)氧化銅中所含的兩種元素可猜想可能是氧化銅中的氧元素轉(zhuǎn)化為氧氣，根據(jù)計(jì)算會(huì)發(fā)現(xiàn)氧化銅中氧元素的質(zhì)量大于固體減少的質(zhì)量，那么就可能是氧化銅中的部分氧元素轉(zhuǎn)化為氧氣。

解：（1）青銅屬于合金，是無機(jī)材料。故填：A；

（2）銅綠受熱會(huì)分解生成三種氧化物，由黑色粉末可知是氧化銅，其余兩種由質(zhì)量守恒定律知剩余兩種應(yīng)是水和二氧化碳，銅綠分解的化學(xué)方程式為：Cu2（OH）2CO3 △2CuO+H2O+CO2↑，

（3）實(shí)驗(yàn)較長(zhǎng)時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)D試管中銅片最先生銹，因?yàn)镈試管中的銅與氧氣、水和二氧化碳充分接觸，容易生銹。故填：D；上圖知實(shí)驗(yàn)缺少了把銅片置于裝有干燥空氣（或氧氣和二氧化碳）的試管中，所以要補(bǔ)充的一個(gè)實(shí)驗(yàn)是：把銅片置于裝有干燥空氣（或氧氣和二氧化碳）的試管中，放置對(duì)比觀察；可以省略不做的實(shí)驗(yàn)是試管：ABC；

（4）上述兩種方法中，你認(rèn)為哪種方法更好方法二，原因是：能耗低；

設(shè)需要含Cu2S80%的輝銅礦的質(zhì)量為x。

Cu2S + O22Cu + SO2

160 128

80x％ 64t÷90％

x=111t

（5）加入試劑1的目的是除去廢液中的酸性物質(zhì)，試劑1最好選用氧化銅。故填：C；

（6）根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，F(xiàn)e原子反應(yīng)前后各6個(gè)，C原子反應(yīng)前后各6個(gè)，H原子反應(yīng)前后各12個(gè)，Na原子反應(yīng)前12個(gè)，反應(yīng)后2個(gè)，S原子反應(yīng)前9個(gè)，反應(yīng)后4個(gè)，O原子反應(yīng)前60個(gè)，反應(yīng)后40個(gè)。反應(yīng)前后Na原子相差10個(gè)，S原子相差5個(gè)，O原子相差20個(gè)，又化學(xué)計(jì)量數(shù)為5，故該化學(xué)式為Na2SO4；

（7）目的是制備高純度堿式碳酸銅，所以溶液殘留銅元素越低越好，所以溶液pH最好控制在8.5；

（8）①該裝置使用前必須密封進(jìn)行，所以實(shí)驗(yàn)前一定要檢查裝置氣密性；

Ⅱ．濃硫酸的吸水性可以除去二氧化碳中的水；少量植物油可以避免二氧化碳和水接觸，防止二氧化碳溶于水；無水硫酸銅遇水變藍(lán)，可以檢驗(yàn)二氧化碳?xì)怏w是否干燥完全；

Ⅲ．液面越低壓強(qiáng)越小，隨著稀鹽酸的注入，樣品分解，量氣管內(nèi)的液面逐漸下降，為防止量氣管內(nèi)氣體壓強(qiáng)過大，可將水準(zhǔn)管緩慢下移；

Ⅳ．生成二氧化碳的體積為172mL-10mL-50mL=112mL=0.112L。二氧化碳的質(zhì)量為：0.112L ×44g÷22.4L=0.22g。二氧化碳中碳元素的質(zhì)量為：0.22g×12÷44=0.06g。二氧化碳中的碳全部來自于碳酸銅中的碳。因此碳酸銅的質(zhì)量為0.06g×124÷12=0.62g。故碳酸銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：0.62g÷1.2g×100％=51.7％；

Ⅴ．A．步驟⑥中仰視讀數(shù)，所的二氧化碳體積比比實(shí)際大，故導(dǎo)致結(jié)果偏大；

B．硫酸用量不足，CuCO3未反應(yīng)完，生成二氧化碳體積減少，故導(dǎo)致結(jié)果偏�。�

C．量氣管中未加植物油，二氧化碳溶于水，導(dǎo)致二氧化碳體積偏小，故導(dǎo)致結(jié)果偏小；

D．步驟⑥中沒有調(diào)節(jié)量氣裝置兩邊液面相平，量氣管內(nèi)壓強(qiáng)大，液面高，導(dǎo)致二氧化碳體積減小，故導(dǎo)致結(jié)果偏小；因此本題選BCD；

（9）Ⅰ．由題意結(jié)合圖可知，最先受熱分解的是結(jié)晶水，然后是氫氧化銅，最后是碳酸銅。減少的水的質(zhì)量為（24.0-22.2）g=1.8g；氫氧化銅受熱生成氧化銅，減少的質(zhì)量相當(dāng)于是減少的水的質(zhì)量為（22.2-20.4）g=1.8g；碳酸銅受熱生成氧化銅和二氧化碳，減少的質(zhì)量相當(dāng)于二氧化碳的質(zhì)量為（20.4-16.0）g=4.4g。故減少的質(zhì)量比為44x：18y：18z=4.4g：1.8g：1.8g。故x：y：z=1：1：1；

Ⅱ．氧化銅加熱后質(zhì)量又會(huì)減少，應(yīng)該是氧化銅中的氧元素轉(zhuǎn)化為氧氣，16g氧化銅的氧元素的質(zhì)量=16g× =3.2g，大于1.6g，說明是氧化銅中的部分氧元素轉(zhuǎn)化為氧氣，所以此過程中可能發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式4CuO△2Cu2O+O2↑。