1、第4讲 镁、铜及其化合物1.Mg在CO2中燃烧生成MgO和C，下列说法正确的是()A 碳只存在金刚石和石墨两种同素异形体B Mg、MgO中微粒的半径：r(O2)r(Mg2)r(Mg)C 在该反应条件下，Mg的还原性强于C的还原性D 相同质量的镁在足量的CO2和O2中完全燃烧，固体质量增重相等【答案】C【解析】A项，碳有金刚石、石墨、足球烯等多种同素异形体；B项，电子层越多半径越大，电子层相同的，质子数越大，半径越小；C项，同一氧化还原反应中，还原剂的还原性大于还原产物的还原性；D项，镁与氧气反应生成氧化镁，镁与二氧化碳反应生成氧化镁和碳。2.下表中，对陈述、的正确性及其有无因果关系的判断都正确
2、的是()【答案】D【解析】稀盐酸可以与Cu2(OH)2CO3反应，而且稀盐酸不能与Cu反应，所以可用稀盐酸除铜器表面的铜绿Cu2(OH)2CO3，、有因果关系，A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，B错误；硫酸铜与氨水生成Cu(OH)2，Cu(OH)2受热分解生成黑色CuO，、均正确，但没有因果关系，C错误；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，CuSO4可用作消毒剂，但与前者没有因果关系，D正确。3.碳酸铜和碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3均可溶于HCl，转化为氯化铜。在高温下这两种化合物均能分解生成氧
3、化铜。溶解28.4 g的上述混合物，消耗1.0 molL1盐酸500 mL。灼烧等量的上述混合物，得到的氧化铜质量是()A 35 g B 30 g C 20 g D 15 g【答案】C【解析】此题涉及的反应较多，但抓住实质利用铜原子守恒和氯原子守恒则很容易解答。n(CuO)n(CuCl2)n(HCl)1.0 molL10.5 L0.25 mol，m(CuO)80 gmol10.25 mol20 g。4.部分氧化的FeCu合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共5.76 g，经如下处理：下列说法正确的是()A 滤液A中的阳离子为Fe2、Fe3、HB 样品中Fe元素的质量为2.24 gC 样品中
4、CuO的质量为4.0 gDV896【答案】B【解析】根据题意，3.2 g滤渣一定是铜，而铜与Fe3不共存，则滤液A中没有Fe3，A错误；最后的3.2 g固体为Fe2O3，其中Fe元素的质量为2.24 g，B正确；铜元素共3.2 g，且Cu不可能完全被氧化成CuO，C错误；同理，2.24 g Fe元素不可能全是单质，故生成的氢气的体积小于896 mL，D错误；选B。5.某同学设计了如下实验测量mg铜银合金样品中铜的质量分数：下列说法中不正确的是()A 合金的熔点比其成分金属的低，通常比成分金属具有更优良的金属特性B 铜银都能与稀硝酸反应，收集到的VL气体可能全为NOC 操作是过滤，操作是洗涤，操
5、作应是烘干D 根据反应收集到的气体体积可以计算铜和银的质量分数【答案】D【解析】解答本题要注意以下两点：(1)没有告诉硝酸的浓度，与硝酸反应放出的气体中可能含有NO2；(2)Wg固体应该是干燥纯净的AgCl，由此确定三步操作。6.在相同条件下，将相同物质的量的Na、Mg、Al分别加入盛有同浓度、同体积稀盐酸的甲、乙、丙三支试管中充分反应，生成气体的体积关系不可能是()A 甲(Na)乙(Mg)丙(Al)B 甲(Na)乙(Mg)丙(Al)C 甲(Na)乙(Mg)丙(Al)D 甲(Na)乙(Mg)丙(Al)【答案】A【解析】三种金属与酸反应的方程式分别为2Na2HCl=2NaClH2、Mg2HCl=
6、MgCl2H2、2Al6HCl=2AlCl33H2。镁、铝只和酸反应，钠和酸、水都反应，无论酸过量还是金属过量，都不会出现乙(Mg)丙(Al)，故A不可能。酸不足量，且三种金属与酸反应后都过量时，镁、铝只和酸反应，所以乙、丙两支试管得到的氢气全部来自于酸，所以产生的氢气体积相同；钠不仅和酸反应还和水反应，所以甲试管的氢气来自于水和酸，导致甲试管得到的氢气体积大于乙、丙两支试管得到的氢气，故B可能。三种金属不足量、酸过量时，以金属为标准进行计算，根据方程式知，生成氢气最多的为铝，其次为镁，最少的为钠，故C可能。酸不足量且钠与酸恰好完全反应时，生成的氢气全部来自于酸，因为酸的量相同，所以生成的氢气
7、相同，故D可能。7.用一定量的铁与足量的稀硫酸及足量的CuO制单质铜，有人设计了以下两种方案：FeH2CuCuOCuSO4 Fe Cu若按实验原则进行操作，则两者制得单质铜的量为()A 一样多 B 多 C 多 D 无法判断【答案】C【解析】中Fe和H2SO4反应制得H2，在H2还原CuO之前应先通入一段时间的H2将装置内的空气排尽；反应后，要继续通一段时间的H2至Cu冷却为止，故中制得的单质铜较多。8.由Fe2O3、Fe、CuO、C、Al中的几种物质组成的混合粉末，取样品进行下列实验(部分产物略去)。关于混合粉末的组成判断正确的是()A 一定含CuO和CB 一定含Fe2O3、CuO和CC 一定
8、含CuO和C，一定不含AlD 气体Z为纯净物【答案】A【解析】能与Fe2O3、Fe、CuO、C、Al物质反应产生两种气体的浓酸不可能是浓盐酸；如果是浓硫酸，可以与Fe、C、Al单质发生氧化还原反应，浓硫酸被还原为SO2，C被氧化为CO2，Fe和Al被氧化为Fe3和Al3；如果是浓硝酸，则两种气体是CO2和NO2，其变化与加浓硫酸的反应相同。无论是那种浓酸均可以使两种氧化物Fe2O3、CuO转化为对应的盐。溶液X的组成中一定有铜离子，物质中一定有CuO，混合物和浓酸发生反应，能得到两种气体，则一定含有单质C，其余的物质都无法判断是否存在，即物质中一定含有CuO、C。9.硅酸铜钡是当今用最新科学技
9、术才能合成的一种物质。然而现在发现，我国秦朝兵马俑用的一种颜料竟是硅酸铜钡。下列关于硅酸铜钡的说法错误的是()A 易溶于水 B 难溶于水C 属于硅酸盐 D 有颜色【答案】A【解析】硅酸铜钡中含Cu、Ba、C、O元素，由金属离子和酸根离子构成，为硅酸盐，难溶于水。10.铜有两种常见的氧化物CuO和Cu2O。某学习小组取0.98 g(用精密天平测量)Cu(OH)2固体，将其加热有铜的氧化物生成，其质量随温度变化的曲线如图1所示。另外，某同学绘制了三条表示金属氧化物与其所含金属元素质量的关系曲线，如图2所示。则下列分析正确的是()A 图1中产物a，b的化学式分别为Cu2O和CuOB 图1整个过程中共
10、生成0.26 g H2OC 图2三条曲线中，表示CuO和其中所含Cu元素质量的关系曲线是曲线AD 图2中绘制错误的曲线共2条【答案】D【解析】0.98 g Cu(OH)2的物质的量为0.01 mol，若全部生成CuO，则质量为0.01 mol80 gmol10.80 g，所以a点是CuO；若全部生成Cu2O，则质量为0.005 mol144 gmol10.72 g，所以b点是Cu2O，A错误。根据化学方程式4CuO2Cu2OO2，反应过程中有氧气产生，B错误。CuO和其所含铜元素的质量关系(以CuO的质量为10 g计算)为10 g CuO中含8 g铜元素，观察图2知，曲线B符合上述质量关系(表
11、示的是CuO)。而曲线A上的任何一点都表示金属氧化物的质量小于其所含金属元素的质量，这是错误的，曲线C不符合Cu2O和其所含的铜元素的质量关系，所以C错误，D正确。11.孔雀石的主要成分为Cu2(OH)2CO3。某同学设计的从孔雀石中冶炼铜的方案如下(假设孔雀石中杂质不溶于水和稀硫酸)：(1)反应能观察到的现象是_，有关反应的化学方程式为_。(2)反应加入的金属可能是_，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Cu2(OH)2CO32H2SO4=2CuSO4CO23H2O(2)铁粉(答案合理即可)FeCu2=Fe2Cu【解析】孔雀石中加入稀硫酸可看到
12、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Cu2(OH)2CO32H2SO4=2CuSO4CO23H2O。经过滤除去难溶于水和稀硫酸的杂质，则滤液中主要含有CuSO4，加入的金属粉末能将Cu2从溶液中置换出来即可，故金属可能是Fe或Zn等。12.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：试根据上图转化回答下列问题：(1)工业生产Cl2时，尾气常用石灰乳吸收，而不用烧碱溶液吸收的原因是_。(2)还原过程中的产物为NaCuCl2，试写出反应的化学方程式_。制备中当氯化完成后，必须经还原过程再制得CuCl，为什么不用一步法制得CuC
13、l？(已知Cu2Cu2Cl=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CuCl2热溶液中通入SO2气体也可制备白色的CuCl沉淀，试写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)CuCl22NaClCu=2NaCuCl2CuCl沉淀沉积在Cu表面阻碍反应的进行(3)防止Cu2水解增大NaCl的浓度有利于生成更多的NaCuCl2，提高产率(4)使CuCl尽快干燥，防止被空气氧化(5)2Cu22ClSO22H2O2CuCl4HSO【解析】(1
14、)主要从原料经济性的角度来回答。(2)产物NaCuCl2中Cu的化合价为1价，因此还原过程发生的是归中反应。(3)主要考查盐类水解和化学平衡知识。(4)产品用水和酒精洗的效果是不同的，酒精沸点低，易挥发，易晾干。(5)反应中CuCl2被还原为CuCl，则SO2的氧化产物必为H2SO4。13.近年来，硫化铜矿的湿法冶炼技术已经取得了很大的进展。现有一种催化氧化酸浸硫化铜矿的冶炼法，其工艺流程如图1所示：反应温度、固液比、反应时间、氯离子浓度都对铜的浸出率有较大的影响，下面是实验得出的这几种因素对铜的浸出率影响的变化曲线图(如图2图5所示)。回答下列问题：(1)火法炼铜的主要反应：2CuFeS24
15、O2Cu2S3SO22FeO(炉渣)；2Cu2S3O22Cu2O2SO2；2Cu2OCu2S6CuSO2；则由1 mol CuFeS2生成1 mol Cu，共消耗_mol O2。在反应中氧化剂为_，当有0.3 mol电子发生转移时，生成SO2的体积为_(标准状况)。(2)写出反应1的化学方程式：_，湿法炼铜与火法炼铜相比，优点是_。(3)从溶液中得到FeSO47H2O晶体的操作是_；实验时常用乙醇洗涤晶体，优点是_。(4)根据实验以及工业生产的实验要求，从下表中得出的最佳工艺条件为_(填序号)。【答案】(1)2.5Cu2O，Cu2S1.12 L(2)2CuSO22H2SO42CuSO42H2O
16、2S污染小，同时得到副产物硫酸亚铁晶体及硫黄，资源得到充分利用(3)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗去晶体表面的水和杂质离子，同时减少晶体的损失(4)B【解析】(1)将题给的三个方程式合并得2CuFeS25O22Cu4SO22FeO，当CuFeS2为1 mol时，消耗的O2为2.5 mol。反应中，根据化合价变化可知，Cu2O和Cu2S中Cu的化合价都降低，故它们都是氧化剂。生成1 mol SO2转移6 mol电子，当有0.3 mol电子转移时，生成SO20.05 mol，体积为1.12 L(标准状况)。(2)火法炼铜中产生有毒的SO2，而湿法炼铜中不产生有毒气体，故其优点是污染小、环保，同时湿法炼
17、铜中还得到副产品硫酸亚铁晶体及硫黄，充分利用了资源。(3)FeSO47H2O晶体受热易失去结晶水，故从溶液中得到FeSO47H2O晶体的操作应是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。又因该晶体易溶于水，故不能用水洗涤，需用乙醇洗涤，不仅可以洗去晶体表面的水和杂质离子，还可以减少晶体的损失。(4)从图2可以看出：铜的浸出率随反应温度的升高而增大，在温度达到95 后，铜的浸出率随温度的变化不明显，但是温度过高，能耗增加，由此可知适宜的反应温度为95 。从图3可以看出：固液比大于15时，铜的浸出率随固液比的增大而有所下降；固液比小于15时，铜的浸出率随固液比的减小而有所下降，因此适宜的固液比为15。从图4可以看出：铜的浸出率随反应时间的增加而增大，但在反应时间超过6 h后，随着反应时间的延长铜的浸出率增大得很缓慢，同时反应时间过长，既增加能耗，又降低设备利用率，故适宜的反应时间为6 h。由图5可以看出：加入氯离子能改善铜的浸出效果，但是氯离子浓度超过0.8 molL1时，铜的浸出率随氯离子浓度的增大反而降低，故适宜的氯离子浓度应维持在0.8 molL1。 8
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