Question

【題目】銅及其化合物在生產、生活中都有廣泛的應用。

一、銅的性質及其應用

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

（1）青銅器屬于______（填序號）。

A．無機材料 B．合成材料 C．復合材料 D．復合肥

（2）銅綠分解的化學方程式為_____________________。

（3）為了弄清銅生成銅綠的條件，某化學實驗小組借鑒課本“鐵釘銹蝕條件的探究”實驗，設計了“銅片銹蝕條件的探究”實驗，實驗如下圖所示（所用銅片潔凈、光亮，試管內的“”為銅片）。

實驗較長時間后，發(fā)現_____（填試管編號）試管中銅片最先生銹。小組討論后發(fā)現實驗還不夠完善，要得出正確的結論，還要補充一個實驗。你認為要補充的一個實驗是：Cu和______（寫出試管中需要的物質）。可以省略不做的實驗是試管______（填試管編號）。

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化率為90%，生產64tCu需要含Cu2S80%的輝銅礦_____t（取整數）。

三、銅的化合物的制備研究

堿式碳酸銅可用于生產木材防腐劑等。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，試劑1最好選用______（填序號）。

a．Fe2O3 b． CaCO3 c．CuO

（6）加入Na2CO3沉淀前須除去Fe3+，否則Fe2(SO4)3會與Na2CO3反應，產生一種氣體，同時生成NaFe3(OH)6(SO4)2沉淀，影響產品質量，6Na2CO3＋3Fe2(SO4)3＋6H2O＝2NaFe3(OH)6(SO4)2＋6CO2↑＋5____ 。

（7）加入Na2CO3沉淀時，反應液pH對產品中的SO42- 含量以及反應液中Cu2＋沉淀效率的影響如下圖所示，第二次沉淀時溶液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。某研究小組設計如右上圖實驗裝置測定其中CuCO3的質量分數（不考慮植物油中溶解CO2產生的影響）。

實驗步驟如下：①連接裝置并_______；②準確稱量樣品的質量1.2g；③裝藥品，調節(jié)量氣裝置兩邊液面相平，讀取量氣管刻度為10ml；④向錐形瓶內加入50ml(足量)的稀硫酸，充分反應；⑤冷卻到室溫；⑥再次調節(jié)量氣裝置兩邊液面相平，讀取量氣管刻度為172ml。

Ⅰ．請將上述實驗步驟補充完整；

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）；

a．堿石灰 b．濃硫酸 c．無水硫酸銅

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

Ⅳ．若標準狀況下，每44g二氧化碳的體積為22.4L。根據實驗數據計算產品中CuCO3的質量分數（寫出計算過程）_________。（保留到0.1%）

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

A．步驟③中平視刻度，步驟⑥中仰視讀數

B．硫酸的用量不足

C．量氣管中未加植物油

D．步驟⑥中沒有調節(jié)量氣裝置兩邊液面相平，直接讀數

（9）堿式碳酸銅【xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O】的熱分解研究。小組同學用熱分析儀對固體進行熱分解，獲得相關數據，繪成的固體質量與分解溫度的關系如下圖。

(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)現固體質量減少了1.6g后質量不再改變，寫出此過程中可能發(fā)生反應的化學方程式：_____________。

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）根據青銅屬于合金解答；

（2）根據反應物和生成物及質量守恒定律可以書寫化學方程式；

（3）根據實驗現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）根據方法二反應不需要加熱，反應能耗低解答；根據反應的化學方程式解答；

（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；

（6）根據質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驗要求先檢查裝置氣密性；

Ⅱ．根據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；硫酸銅可以驗證二氧化碳氣體是否干燥完全；

Ⅲ．根據液面越低壓強越小分析解答；

Ⅳ．根據生成二氧化碳氣體的體積求二氧化碳的質量，再求二氧化碳中碳元素的質量，然后根據碳元素的質量求碳酸銅的質量，最后求碳酸銅的質量分數；

Ⅴ．A．步驟⑥中仰視讀數，所的數據比實際數據大；

B．硫酸用量不足，CuCO3未反應完；

C．量氣管中未加植物油，導致二氧化碳溶于水；

D．步驟⑥中沒有調節(jié)量氣裝置兩邊液面相平，量氣管液面低，壓強大；

（9）Ⅰ．根據圖中數據計算解答；

Ⅱ．剩余固體加熱到更高溫度固體的質量又會減少，根據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化為氧氣，根據計算會發(fā)現氧化銅中氧元素的質量大于固體減少的質量，那么就可能是氧化銅中的部分氧元素轉化為氧氣。

解：（1）青銅屬于合金，是無機材料。故填：A；

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

（3）實驗較長時間后，發(fā)現D試管中銅片最先生銹，因為D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；上圖知實驗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，所以要補充的一個實驗是：把銅片置于裝有干燥空氣（或氧氣和二氧化碳）的試管中，放置對比觀察；可以省略不做的實驗是試管：ABC；

（4）上述兩種方法中，你認為哪種方法更好方法二，原因是：能耗低；

設需要含Cu2S80%的輝銅礦的質量為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，試劑1最好選用氧化銅。故填：C；

（6）根據質量守恒定律可知，Fe原子反應前后各6個，C原子反應前后各6個，H原子反應前后各12個，Na原子反應前12個，反應后2個，S原子反應前9個，反應后4個，O原子反應前60個，反應后40個。反應前后Na原子相差10個，S原子相差5個，O原子相差20個，又化學計量數為5，故該化學式為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行，所以實驗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，可以檢驗二氧化碳氣體是否干燥完全；

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

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

Ⅴ．A．步驟⑥中仰視讀數，所的二氧化碳體積比比實際大，故導致結果偏大；

B．硫酸用量不足，CuCO3未反應完，生成二氧化碳體積減少，故導致結果偏�。�

C．量氣管中未加植物油，二氧化碳溶于水，導致二氧化碳體積偏小，故導致結果偏��；

D．步驟⑥中沒有調節(jié)量氣裝置兩邊液面相平，量氣管內壓強大，液面高，導致二氧化碳體積減小，故導致結果偏�。灰虼吮绢}選BCD；

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

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