專題20無機(jī)化學(xué)實驗整合-制備硫酸銅與精煉銅

【實驗一硫酸銅的制備】

(1)濃硫酸與銅的反應(yīng)

a試管中銅絲表面有氣泡產(chǎn)生；

實驗b試管中的溶液逐漸變?yōu)闊o色；

現(xiàn)象c試管中的紫色石蕊溶液逐漸變?yōu)榧t色；

將a試管里的溶液慢慢倒入水中，溶液顯藍(lán)色

實驗Cu和濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：Cu十

結(jié)論

2H2SO4(?^)—CuSO4+SChf+2H2O

(2)工業(yè)制膽磯

|----1+玲。2||+CU2（OH）2c0}I~~III加熱煮沸

I"-------|II|--------------------?pH=3

(時I'彈長)

+H2s4

。VIE

調(diào)節(jié)pH-1

物質(zhì)開始沉淀時的pH值完全沉淀時的pH值

氫氧化鐵2.73.7

氫氧化亞鐵7.69.6

氫氧化銅5.26.4

【實驗二精煉銅】

電解精煉粗銅時，以待精煉的銅(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等)作陽極，用CuSCh溶液作電

解質(zhì)溶液，可得含銅量為99.95%?99.98%的電解銅。-

陽極材料粗銅(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等)

陰極材料純銅

陽極反應(yīng)

Zn-2e-Zn2*

Fe2e-Fe2+

Ni-2e—Ni2+

Cu2eCu2+

陰極反應(yīng)

Cu2++2e-Cu

“陽極泥”Ag、Au等金屬雜質(zhì)失電子能力弱，會以單

質(zhì)形式沉積,形成“陽極泥”。

溶液變化①電解質(zhì)溶液的c/+濃度—減小—

②引入了ZM+、Fe2\Ni2+等雜質(zhì)，需定時除

去

趁熱打鐵

1.研究人員進(jìn)行了一組實驗：

實驗一：如圖，研究人員將氫氧化鈉溶液加入反應(yīng)容器，隨后加入鋅粉，隨后加熱。一段時間后反應(yīng)完全,

停止加熱，鋅粉仍有剩余，向反應(yīng)所得溶液中加入一塊銅片，并接觸剩余的鋅，銅片表面出現(xiàn)銀白色金屬,

并伴隨少量氣體產(chǎn)生。

2

實驗二：研究人員將實驗一得到的帶有銀白色金屬的銅片加熱，直到銅片表面變黃，立刻停止加熱，置入

水中冷卻。

已知：

Zn4-2NaOH+2H2O=Na2[Zn(OH)]4+H2T

+?

Na2[Zn(OH)4]=2Na+[Zn(OH)4]

[Zn(OH)J=Zi產(chǎn)+4OH

(I)如圖，實驗一使用的儀器為，為了防止加熱過程中液體沸騰濺出，采取的辦法是。

⑵Na2[Zn(OH)]4中含有的化學(xué)鍵包括0

a.離子鍵b.極性共價鍵c.非極性共價鍵d.配位鍵

(3)寫出氫氧化鈉與鋅反應(yīng)的高子方程式：o

(4)寫出實驗一中構(gòu)成的原電池正負(fù)極反應(yīng)：負(fù)極：；正極：o

(5)研究人員在銅片表面變黃后立刻停止加熱，放入水中，這樣做的目的是。

(6)黃銅和黃金外表相似，但化學(xué)性質(zhì)仍然有所區(qū)別。若使用硝酸對二者進(jìn)行鑒別，則現(xiàn)象與結(jié)論為,,

⑺若將銅片插入實驗一過濾后的上清液中，可否仍然出現(xiàn)上述現(xiàn)象？請解釋：。

【答案】(1)蒸發(fā)皿用玻璃棒攪拌

⑵abd

(3)Zn+2OH+2H2O=[Zn(OH)]；-+H2T

(4)Zn-2e+4OH=[Zn(OH)]；-[Zn(OH)J+2"=Zn+4OH、2H2O+2e=H2T+20H-

(2)實驗小組用稀硝酸和銅分別設(shè)計了甲、乙兩組實驗(裝置如圖所示，夾持儀器已略去)。

①甲組實驗中，同學(xué)們觀察到集氣瓶中收集到無色氣體。部分同學(xué)認(rèn)為該實驗不能確定是銅與稀硝酸反應(yīng)

生成了NO,因為集氣瓶中無色角體的來源可能是o

②乙組實驗的操作步驟是:

a.關(guān)閉活塞K|,打開活塞K?,將過量稀硝酸加入石灰石中。該操作的目的是。

b.待石灰石反應(yīng)完全后，將銅絲插入過量稀硝酸中。

c.一段時間后，欲證明圓底燒瓶中收集列的無色氣體是NO,應(yīng)進(jìn)行的操作是,觀察到的現(xiàn)象是

⑶某些資料認(rèn)為NO不能與Na?。,反應(yīng)。某同學(xué)提出質(zhì)疑，他認(rèn)為NO易與發(fā)生反應(yīng)，應(yīng)該更容易被

Na。,氧化。

查閱資料：a.2NO+Na2O2=2NaNO2；

b.6NaNO.?+3H.?SO,（?。?3Na..,SO+2HNO.+4N0t+2H..0

c.酸性條件下，NO能被MnO,氧化生成NO；。

該同學(xué)在乙組實驗的基礎(chǔ)上，用如圖所示裝置探究NO與Na?。?的反成。

①C裝置中堿石灰的作用是；F裝置中反應(yīng)的離子方程式為o

②充分反應(yīng)后，檢驗D裝置中是否發(fā)生反應(yīng)a的實驗操作及現(xiàn)象是

2+

【答案】⑴CU+4H*+2NO；=CU+2NO2T+2H2OC

⑵如果銅和濃硝酸反應(yīng)生成了二氧化氮，二氧化氮會和水反應(yīng)生成NO生成二氧化碳，排盡裝置

中的空氣打開KI,用氣囊鼓入空氣圓底燒瓶內(nèi)的無色氣體變成紅棕色

（3）除去水蒸氣和二氧化碳5NO+3MnO4+4H'=5NO3+3Mn^+2H2O取D裝置中產(chǎn)物少許于

試管中，加入稀硫酸，若產(chǎn)生無色氣體，且遇空氣變?yōu)榧t棕色，則反應(yīng)2NO+Na?O2=2NaNO2發(fā)生，若氣

體不變色，則該反應(yīng)未發(fā)生

【詳解】（1）在濃硝酸中加入銅片，開始反應(yīng)時有紅棕色氣體產(chǎn)生，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式

Cu+4H-+2NO3=C『+2NO2T+2Hq.反應(yīng)停止后，仍有銅剩余，加入20%的稀硫酸，銅片上又有氣泡產(chǎn)生，

是因為剩余的硝酸根會在酸性條件卜再和銅反應(yīng)，3Cu+8H.+2NO；=3Cu2++2NOT+4H2。，所以稀硫酸的

作用是酸化，故答案為：Cu+4H'+2NO；=C『+2NO2T+2HQ：C；

（2）①銅和濃硝酸如果反應(yīng)生成了二氧化氮，二氧化氮會和水反應(yīng)生成NO,也會看到無色氣體；②用稀

硝酸與石灰石反應(yīng)生成二氧化碳，排盡裝置中的空氣，防止干擾后續(xù)實驗，銅與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、

一氧化氮、水，圓底燒瓶中收集NO,欲證明圓底燒瓶中收集到的無色氣體是NO,根據(jù)無色的NO會和氧

氣反應(yīng)生成紅棕色的二氧化氮，所以打開K1,用氣囊鼓入空氣，若發(fā)生2NO+O2=2NO2,可觀察到圓底燒

瓶內(nèi)的無色氣體變成紅棕色的現(xiàn)象，氫氧化鈉為尾氣吸收裝置。故答案為：如果銅和濃硝酸反應(yīng)生成了二

氧化氮，二氧化氮會和水反應(yīng)生成NO；生成二氧化碳，排盡裝置中的空氣；打開K1,用氣囊鼓入空氣；

圓底燒瓶內(nèi)的無色氣體變成紅棕色；

（3）石灰石與稀硝酸反應(yīng)生成二氧化碳，銅和稀硝酸反應(yīng)生成NO,二氧化碳會將裝置中的空氣排出，硝

酸易揮發(fā)，制取的混合氣體中會含有硝酸，用裝置B中的水洗去銅和稀硝酸反應(yīng)生成的氣體與二氧化碳混

合氣中的硝酸分子，裝置C中盛放堿石灰，用堿石灰除去水蒸氣和二氧化碳；D裝置中的過氧化鈉用于探

究NO與過氧化鈉的反應(yīng)，E中的堿石灰是防止F中水蒸氣進(jìn)D裝置，F(xiàn)裝置中盛有高缽酸鉀溶液，酸性條

件下，NO能被MnO；氧化生成NO；,發(fā)生的離子反應(yīng)為5NO+3MnO,+4H+=5NO3+3Mn2++2H20；檢驗D裝

置?中是否發(fā)生反應(yīng)2NO+Na?O2=2NaNO2,可以利用資料中的反應(yīng)b,檢驗是否生成亞硝酸鈉，所以實驗

操作是：取D裝置中產(chǎn)物少許于試管中，加入稀硫酸，若產(chǎn)生無色氣體，且遇空氣變?yōu)榧t棕色，則反應(yīng)a

發(fā)生，若氣體不變色，則該反應(yīng)未發(fā)生；故答案為：除去水蒸氣、二氧化碳；

+2+

5NO+3MnO4+4H=5NO3+3Mn-2H2O；取D裝置中產(chǎn)物少許于試管中，加入稀硫酸，若產(chǎn)生無色氣體,

且遇空氣變?yōu)榧t棕色，則反應(yīng)2NO+Naq2=2NaNC>2發(fā)生，若氣體不變色，則該反應(yīng)未發(fā)生。

3.CuCl在染色和催化領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，某研究小組欲利用如圖裝置（加熱和央持裝置略去）將二氧化硫通入新

6

制氫氧化銅懸濁液中制備CuCl。

己知：Cu。為白色固體，難溶于水和乙醇，能溶于濃鹽酸。

實驗步驟及現(xiàn)象:

①向C中先加入15mL0.5moi①CuC^溶液，再加入NaOH溶液30mL；

②打開A中分液漏斗的活塞產(chǎn)生SO?氣體至過量，剛開始C中出現(xiàn)少量淡黃色固體，靜置一會兒之后，底

部有較多的白色沉淀，上層是淡綠色的溶液。

③將C中混合物過濾、依次用水和乙醇洗滌、烘干，所得固體質(zhì)量為0.594g。

回答下列問題：

⑴試劑a為濃硫酸，b儀器的名稱為o

⑵裝置B中長頸漏斗的作用是o

⑶將SO?通入C中，與新制氫氧化銅懸濁液反應(yīng)，產(chǎn)生白色固體的離子方程式為。

(4)小組成員針對步驟2中的現(xiàn)象展開進(jìn)一步的探究得出：

i.白色沉淀為CuCl。

ii.上層淡綠色溶液中的主要溶質(zhì)為Na。和少量CU(HSOJ2。

結(jié)論：本實驗中較多量的新制氫氧化銅與二氧化硫發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，少量與之發(fā)生了復(fù)分解反應(yīng)，二

者為競爭關(guān)系。試分析主要發(fā)生氧化還原反應(yīng)的原因0

(5)用乙醇洗滌CuCl的優(yōu)點為。

(6)計算該實驗中CuCl的產(chǎn)率為%。

,稀釋?

+2+-

(7)已知：Cu2O+2H=Cu+Cu4-H2O,CuCl+HCI=HCUC12,HCuCl?CuClJ+HC1。若所得CuQ固

體中混有少量C4。，請補(bǔ)充完除去C\O的實驗方案;

①向產(chǎn)物中滴加試劑,使固體充分溶解，再過濾出雜質(zhì)；

②向濾液中加水稀釋至不再產(chǎn)生沉淀為止；

③過濾、洗滌、干燥，可得到除去C%O后的CuCl固體。

【答案】(1)蒸儲燒瓶

(2)允許空氣進(jìn)入，或排出氣體，防止裝置超壓或形成真空

(3)2C1+SO2+2CU(OH)2=2CUC1+SO:+2H2O

(4)新制氫氧化銅具有弱氧化性，S02具有還原性，二者主要發(fā)生氧化還原反應(yīng)

(5)CuCI難溶于乙靜，乙醇易揮發(fā)，有利于CuCI的干燥

(6)79.6

(7)HC1

【分析】A裝置制備SO2,將SO?通入C中反應(yīng)生成CuCI,D裝置中NaOH溶液可以吸收過量的SO2,防

止污染空氣，以此解答。

【詳解】(1)b儀器的名稱為蒸餌燒瓶。

(2)裝置B中長頸漏斗的作用是允許空氣進(jìn)入，或排出氣體，防止裝置超壓或形成真空。

(3)CuQ難溶于水，是白色固體，二氧化硫通入C中新制氫氧化銅懸濁液，硫元素化合價升高生成硫酸

-

根，Cu元素化合價降低，生成CuQ,離子方程式為：2C1-+SO24-2CU(OH)2=2CUC1+SO4+2H20O

(4)新制氫氧化銅具有弱氧化性，SO2具有還原性，二者主要發(fā)生氧化還原反應(yīng)。

(5)CuCI難溶于乙醇，乙醇易揮發(fā)，有利于CuCI的干燥。

(6)15mL0.5moiI/的CuCh溶液中,CuCh的物質(zhì)的量=0.015Lx().5mol/L=0.()()75mol,完全轉(zhuǎn)化為CuCI,

理論上生成的物質(zhì)的量為0.()075n】ol,其質(zhì)量=0.0075molx99.5g/mol=0.74625g,實驗實際所得CuCI固體質(zhì)

量為0.594g,則CuCI的產(chǎn)率x100%=79.6%.

0.74625g

(7)可向產(chǎn)物中滴加濃HC1,使固體溶解充分，過濾出雜質(zhì)后，加水稀釋，產(chǎn)生白色沉淀，加水不再產(chǎn)生

沉淀為止，過濾、洗滌、干燥，即可得到除去CsO后的CuCI固體。

4.某種電鍍污泥主要含有硫化亞銅(Cuje)、三氧化二銘(C^OJ以及少量的金(Au),可用于制取Na?。

溶液、金屬銅和粗碗等，以實現(xiàn)有害廢料的資源化利用，工藝流程如下：

8

電鍍粗碎

污泥

已知：煨燒時，C%Te發(fā)生的反應(yīng)為：Cu2Te+2O2^2CuO+TeO2

（l）Te元素在元素周期表中的位置為,該元素最高化合價

（2）燃燒時，Crq,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

⑶浸出液中除了含有TeOSO,（在電解過程中不反應(yīng)）外，還含有.（填化學(xué)式）。電解沉積過程中析出

單質(zhì)銅的電極為.極。

（4）工業(yè)上用重銘酸鈉（NaQ。）母液生產(chǎn)重鋁酸鉀（KQr。）的工藝流程如圖所示:

KCI(s)

氧化還Cr3+

K2Cr2O7原反應(yīng)

通過冷卻結(jié)晶能析出大量K2Cr2O7的原因是0

⑸測定產(chǎn)品中LCrg,含量的方法如下：稱取試樣2.50g配成250mL溶液，取25.00mL置于錐形瓶中，加入

足量稀硫酸和幾滴指示劑，用。.l（K）0mol,LT（NH）Fe（SO）標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行滴定。滴定過程中發(fā)生反應(yīng)的離子

方程式為o若三次實驗消耗（NHjFe（SOj標(biāo)準(zhǔn)液的體積平均為25.00mL,則所得產(chǎn)品中

K2Cr2O7的純度為0

【答案】（1）第五周期VIA族+6

（2）2Cr,0,t+302+4Na2C03=4Na2CrO.,+4C02

(3)CuSO4陰

（4）低溫條件下K2Cr2O7的溶解度在整個體系中最小，且KzCnCh的溶解度隨溫度的降低而顯著減小

2++

⑸Cr2O;-+6Fe+14H=2c產(chǎn)+6F/+7HQ49.0%

【分析】某種電鍍污泥中主要含有硅化亞銅(CsTe)、三氧化二輅(CnO”以及少量的金(Au),工業(yè)上以電鍍

污泥為原料，用于制取NazCnO涔液、金屬銅、粗儲等。根據(jù)工藝流程圖，燃燒時CsTe與氯氣發(fā)生反應(yīng)，

反應(yīng)方程式為Cu2Te+202_A&i2CuO+TeOz,CY2O3與純堿和空氣中的氧氣反應(yīng)生成Na2CrO4.NazCrCh酸

化后生成Na2cl'207溶液：硫化亞銅轉(zhuǎn)化為CuO和TeO2：沉渣中主要含有CuO、TeO2以及少量的金(Au),

用稀硫酸溶解后，金不溶，CuO轉(zhuǎn)化為CuSO4,TeCh轉(zhuǎn)化為TeOSCh；電解后銅離子放電生成銅；TeOSO4

與二氧化硫發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成粗瑜。

(I)

Te在元素周期表中與氧元素同主族，且核外有5個電子層，所以位置為第五周期VIA族；其最外電子層有

6個電子，所以其最高化合價為+6；答案為：第五周期VIA族；+6；

(2)

高溫

煨燒時，CnCh被空氣中的氧氣氧化生成NazCrCb,化學(xué)方程式為ZCr&^+BOz+dNa2co3一。

高溫

答案為：2Cr203+30?+4Na2cO3=4Na2CrO,+4C0?；

(3)

沉渣中加入稀硫酸，CuO轉(zhuǎn)化為CuSCh,TiCh轉(zhuǎn)化為TeOSCh,所以還含有CUSOJ。電解沉積過程中，Cu2+

在電解池的陰極得到電子被還原為Cu,析出單質(zhì)銅的電極為陰極。答案為：CuSOi；陰；

(4)

冷卻結(jié)晶，能析出大量KzCnCh,說明在低溫條件下KzCnO?的溶解度在整個體系中最小，且KzCnCh的溶

解度隨溫度的降低而顯著減小，因此通過冷卻結(jié)晶能析出大量KzCnO?,答案為：在低溫條件下KzCnO?的

溶解度在整個體系中最小，且K2a2。7的溶解度隨溫度的降低而顯著減??；

(5)

滴定過程中，F(xiàn)e?+被Crq；氧化為Fe3+,Cr］。；-轉(zhuǎn)化為CB,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

2+

Cr2O；-+6Fe2++14H+=2Cr"+6Fe"+7Hq：由離子方程式，可建立如卜.關(guān)系式：Cr2O;~^6Fe,取出的

25.00mL溶液中所含的n(Fe2+)=0.1000mol/Lx0.025L=0.0025mol,則所得產(chǎn)品中QCnCh的純度為

10

2+tu3

°")2""。"['丞菽x294g/mol0夕答案為:Cr2O?+6Fe+14H=2Cr+6Fe++7H2O；

AI5J/O—/Q

2?5g

49.0%o

5.某研究小組探究C11SO4溶液和弱酸鹽的反應(yīng)。

【資料】H2s2。3是一種弱酸，易分解為S02和S。

序

實驗操作實驗現(xiàn)象

號

過程i：立即產(chǎn)生藍(lán)色絮

狀沉淀，繼續(xù)滴加至

0.Imol/L

「C11SO4溶液[0.2mol/L鹽酸

1mL,沉淀增多且藍(lán)色加

深，并出現(xiàn)少量氣泡。

將沉淀過濾

洗滌、干燥過程ii：產(chǎn)生氣泡增多且

50℃干燥后速率明顯加快，藍(lán)色絮狀

曠的沉淀

水浴沉淀沉降在試管底部。

1口???

過程i過程ii過程111

過程iii：沉淀溶解并有極

少量的氣泡生成。

過程i：立即聲牛淺磕綠

色絮狀沉淀，繼續(xù)滴加至

0.Imol/L1mL,沉淀增多且藍(lán)綠色

「CuSQj溶液[0.2mol/L鹽酸

加深，并出現(xiàn)少量氣泡。

將沉淀過濾過程ii：產(chǎn)生的氣泡比實

洗滌、干燥

驗I過程訂增加更多更

50℃:z干燥后

快，最終得到天藍(lán)色粉末

水浴y的沉淀

過程i過程ii過程市狀沉淀。

過程iii：沉淀溶解并有較

多氣泡生成,

過程i：較快出現(xiàn)淡黃色

1mL0.1mol/L懸浮物。

(C11SO4溶液

過程ii：黃色逐漸加深，

依次變?yōu)橥咙S色、棕色，

III

最終變?yōu)楹谏?，同時產(chǎn)生

50℃

水浴刺激性氣味氣體，且通入

、-+xn,?

過程i過程11品紅試劑出現(xiàn)溶液褪色

現(xiàn)象。

(1)實驗I中過程i產(chǎn)生的藍(lán)色絮狀沉淀為CU(OH)2,同時產(chǎn)生的少量氣泡主要成分是。

(2)實驗II中過程ii產(chǎn)生的天藍(lán)色粉末狀沉淀中肯定含有的陰離子是。

(3)對比實驗I、II中過程ii,H中產(chǎn)生氣泡明顯更快的原因是。

(4)實驗川中，經(jīng)檢驗產(chǎn)生的黑色沉淀為CuS。推測CuS的產(chǎn)生原因。

推測1.酸性條件下，S?0：發(fā)生分解，隨后分解產(chǎn)物再與Cu2+產(chǎn)生CuS；

推測2.酸性條件下，Sq；?與CM+直接反應(yīng)產(chǎn)生CuS,同時有SO：生成。

經(jīng)實驗及理論證明推測1和推測2均合理。

①證明推測1合理，應(yīng)設(shè)計的實驗方案是o

②推測2發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是o

③從化學(xué)反應(yīng)速率和限度的角度解釋酸性條件下，Na2s?。3溶液可CuSO』溶液酸性條件下反應(yīng)，實驗現(xiàn)象中

反應(yīng)初期產(chǎn)生黃色沉淀，反應(yīng)中后期產(chǎn)生黑色沉淀的原因_____O

【答案】(1)CO2

⑵CO；

⑶實驗HCUSO4溶液中Cu2+水解產(chǎn)生H+,H+與HCO；結(jié)合立即產(chǎn)生C02,相同條件下實驗I中FT與CO；結(jié)

合產(chǎn)生HCO；,當(dāng)H+過量時才會與CO；結(jié)合產(chǎn)生C02

(4)向試管中加入ImLO.lmol/LCuSO4溶液,通入SO2的同時加入S粉,觀察有黑色沉淀生成S2O；*

2+

+Cu+H2O=SO：+CuS]+2H+Na2s2O3在H2sCh中的分解反應(yīng)(S?。：+2H+WO2T+SI+H2O)反應(yīng)速

2+

率較快,反應(yīng)限度較小;SQ；與Cu2+直接生成CuS(S2O；+CU+H2O=SO：+CuS1+2H+)反應(yīng)速率較

12

慢，但反應(yīng)限度大于SQ；與H+反應(yīng)的限度。因此反應(yīng)初期產(chǎn)生黃色沉淀，反應(yīng)中后期產(chǎn)生黑色沉淀

【詳解】(1)實驗1中，從過程讓看，沉淀主要為Cu(OH)2,則過程i產(chǎn)生的藍(lán)色絮狀沉淀Cu(0H)2主要來

自CM+水解，同時生成的H+與CO；反應(yīng)，先產(chǎn)生HCO：」再生成CCh,所以少量氣泡主要成分是CO2。答

案為：CO2；

(2)實驗H中，從過程正看，產(chǎn)生的天藍(lán)色粉末狀沉淀應(yīng)為CuCCh,則過程ii產(chǎn)牛.的天藍(lán)色粉末狀沉淀中

肯定含有的陰離子是CO；。答案為：CO；；

(3)對■比實驗I、H中過程ii,I的溶液中含有CO〉n的溶液中含有HCO3,兩溶液中都發(fā)生Cu2+水解

生戌H-的反應(yīng)，則H中產(chǎn)生氣泡明顯更快的原因是：實驗HCuSCh溶液中CV+水解產(chǎn)生H+,H+與HCO3結(jié)

合立即產(chǎn)生CO2,相同條件下實驗I中H+與CO￡結(jié)合產(chǎn)生HCO3，當(dāng)H+過量時才會與CO；結(jié)合產(chǎn)生CO2o

答案為：實驗HCUSO4溶液中C/水解產(chǎn)生H+,H+與HCO；結(jié)合立即產(chǎn)生CO2,相同條件下實驗1中H*

與C。；結(jié)合產(chǎn)生HCO3,當(dāng)H+過量時才會與CO；結(jié)合產(chǎn)生CO2；

(4)①推測1中，酸性條件下，?發(fā)生分解，生成S、SO2等，所以應(yīng)設(shè)計的實驗方案是向試管中加入

ImLO.lmol/LCuSOj溶液，通入SCh的同時加入S粉，觀察有黑色沉淀生成。

②推測2中，酸性條件下，S?。；?與CM+直接反應(yīng)產(chǎn)生CuS,同時有SO：生成，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是S2O；

+Cu2++H2O=SO”CuSl+2H\

③酸性條件下，Na2s溶液與CuSO4溶液酸性條件下反應(yīng)，實驗現(xiàn)象中反應(yīng)初期產(chǎn)生黃色沉淀，反應(yīng)中后

期產(chǎn)生黑色沉淀，則表明前期先發(fā)生少部分H2s2。3的分解，大部分在中后期發(fā)生推測2中的反應(yīng)，從而得

出原因是：Na2s2O3在H2sCh中的分解反應(yīng)(SQ；+2H+=SO2T+S1+H2O)反應(yīng)速率較快，反應(yīng)限度較?。籗2O；

2+

與CM+直接生成CuS(S2OJ+CU+H2O=SO：+CUS[+2H+)反應(yīng)速率較慢，但反應(yīng)限度大于S?0；.與

H+反應(yīng)的限度。因此反應(yīng)初期產(chǎn)生黃色沉淀，反應(yīng)中后期產(chǎn)生黑色沉淀。答案為：向試管中加入ImLO.lmol/L

2+

C11SO4溶液，通入SO2的同時加入S粉，觀察有黑色沉淀生成；S2O^+CU+H2O=SO；+CUS1+2IP；

Na2s2O3在H2sCh中的分解反應(yīng)(S2O；+2ir=SO2t+Sl+H2O)反應(yīng)速率較快，反應(yīng)限度較??；S?。；與CM+

2+

直接生成CuS(S2O^+CU+H2O=SO：+CUS1+2H+)反應(yīng)速率較慢，但反應(yīng)限度大于$20；與H+反應(yīng)的

限度。因此反應(yīng)初期產(chǎn)生黃色沉淀，反應(yīng)中后期產(chǎn)生黑色沉淀。

【點睛】C#+與CO：發(fā)生反應(yīng)時，試劑的滴加順序不同，發(fā)生的反應(yīng)不同，產(chǎn)生的現(xiàn)象不同。

6.氯化亞銅CuCl是一種無機(jī)物，可用作催化劑、殺菌劑、媒染劑、脫色劑。它難溶于水，溶于濃鹽酸和

氨水，不溶于乙醇，在潮濕空氣中可被迅速氧化成CU2(OH)3CL制備方法如下：

硝酸鉉、水、硫酸亞硫酸鉉、氯化鉉

【.途徑一，以海綿銅(主要成分是Cu和少量的CuO)為原料，戶1答下列問題：

(1)海綿銅在溶解之前進(jìn)行“預(yù)處理”操作以去除表面的礦物油污，可以選擇O

A.純堿溶液浸泡B.NaOH溶液浸泡C.酒精清洗

⑵溶解步驟溫度控制在60C的原因是o

(3)反應(yīng)步驟的離子方程式。

II.途徑二，以刻蝕廢液(主要成分是FeCls.FcCb、CuCb)為原料，回答下列問題：

(4)刻蝕廢液進(jìn)行“預(yù)處理”時，先加入合適的氧化劑，再加入Na2cCh溶液。加入Na2c03調(diào)節(jié)溶液至微酸性

而不是堿性的原因是。

⑸析出的氯化亞銅晶體要立即水洗后醇洗，在真空干燥機(jī)內(nèi)于60℃干燥2小時，冷卻后真空包裝，否則

會發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

IH.在濕法煉鋅的電解循環(huán)溶液中，較高濃度的。一會腐蝕陽極板而增大電解能耗?？上蛉芤褐型瑫r加入Cu

和CuSCh,生成CuCl沉淀從而除去Cl-。已知：Cu+Cu2+=2Cu+K=76xl0-7：Ksp(CuCl)=2.0xIO6

(6)通過計算說明上述除C卜的反應(yīng)能完全進(jìn)行的原因_____o

⑺若用Zn替換Cu可加快除CT的速率，但需控制溶液的pH。若pH過低，除C「效果下降的原因是。

【答案】(1)C

(2)防止溫度過高導(dǎo)致錢鹽分解

2++

(3)Cu+SO+2Cr+H2O=2CuCll+SOf+2H

14

（4）溶液中含有銅離子，若溶液堿性過強(qiáng)，則會生成氫氧化銅沉淀

（5）4CUC1+O2+4H2O=2Cs（0H）3c1+2HC1

(6)已知：①Cu+CF+U2Cu+K=7.6x10-7；②CuCl=Cl+Cu+Ksp(CuCl)=2.0x102；則①-2x②得：Cu+Cu2++

7

K7.6xlO-,n

2C『=2cg’此反應(yīng)的平衡常數(shù)為［Ksp（Cg）了Z.0；10萬，說明此反應(yīng)進(jìn)行程度很大，能夠

完全進(jìn)行

（7）若pH過低，鋅會與溶液中氫離子反應(yīng)

【分析】海綿銅預(yù)處理后加入硝酸鉉、硫酸，反應(yīng)得到硫酸銅、硫酸鉞，過濾后濾液加入亞硫酸鉉、氯化

錢，將二價銅轉(zhuǎn)化為一價銅并生成氯化亞銅沉淀；刻蝕廢液預(yù)處理后，加入亞硫酸鈉將二價銅轉(zhuǎn)化為一價

銅，再加入氯化鈉生成氯化亞銅沉淀；氯化亞銅過濾分離出來水洗、醇洗后烘干得到氯化亞銅。

【詳解】（1）礦物油污為燒類不是酯類不能用堿性物質(zhì)清除，應(yīng)該選擇酒精溶液預(yù)處理：故選C；

（2）解步驟溫度控制在60℃的原因是防止溫度過高導(dǎo)致鏤鹽分解，使得浸取效率下降：

（3）亞硫酸根離子具有還原性；反應(yīng)步驟中銅離子和亞硫酸根離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成亞銅離子和硫酸

根離子，亞銅離子又和氯離子生成氯化亞銅沉淀，故總的離子方程式為；Cu2++SO^+2C1+H2O=2CUCU+SO

：+2H+；

（4）刻蝕廢液加入氧化劑后亞鐵離子轉(zhuǎn)化為鐵離子，溶液中含有鐵離子、銅離子，調(diào)節(jié)pH生成鐵的沉淀

除去鐵；若溶液堿性過強(qiáng)，則會生成氫氧化銅沉淀導(dǎo)致銅元素?fù)p失；

（5）空氣中氧氣具有氧化性，已知：CuCl在潮濕空氣中可被迅速氧化成CU2（OH）3C1；則會發(fā)生反應(yīng)的化

學(xué)方程式為4CUC1+O2+4H2O=2CU2(OH)3C1+2HC1；

(6)已知:①CU+CM+Q2Cu+K=7.6x10-7；②CuCl。Cl+Cu+Ksp(CuCl)=2.0x1則①-2x②得:

K7.6x10-〔A4

Cu+Cu2++?CI?CuCL此反應(yīng)的平衡常數(shù)為而G時;時產(chǎn)=L9xl°,說明此反應(yīng)進(jìn)行程度

很大，能夠完全進(jìn)行，故上述除C1-的反應(yīng)能完全進(jìn)行：

（7）用Zn替換Cu,若pH過低，鋅會與溶液中氫離子反應(yīng)，導(dǎo)致除C1-效果下降。

7.已知水合朋（N2H4丑20）為無色透明的油狀液體，沸點為120.1C,有毒且不穩(wěn)定，在300℃時分解成N?、

NH3、生和H2O,有淡氨味，具有強(qiáng)堿性、強(qiáng)還原性和吸濕性。某小組為探究其性質(zhì)進(jìn)行以下實驗。

【.水合朧的實驗室制備。

用NaQO堿性溶液與尿素［CO(NH2)2］水溶液在40℃時反應(yīng)一段時間后，再迅速升溫至110℃繼續(xù)反應(yīng)可以

制得水合朧，裝置如圖所示(加熱及夾持裝置略)。

|磁力攪拌器］

⑴反應(yīng)時應(yīng)向三頸燒瓶中逐滴滴加NaQO堿性溶液，防止其過量，其原因是

(2)三頸燒瓶中反應(yīng)的離子方程式為o

II.探究水合腓的分解產(chǎn)物。

(4)檢查裝置氣密性后，加熱裝置E前需要進(jìn)行的操作是。

⑸實驗過程中觀察到的現(xiàn)象：G中無現(xiàn)象，H中,1中o

(6)N中當(dāng)_____時開始收集氣體，若最后檢驗所收集的氣體為N2,能否說明是水合明熱分解產(chǎn)生的？并說

明理由：。

【答案】(1)制備的產(chǎn)品水合腐具有強(qiáng)還原性，而NaClO具有強(qiáng)氧化性，它們能發(fā)生反應(yīng)，必須控制NaClO

堿性溶液不過量

A2

(2)C1O+CO(NH2)2+2OH-=Q-+N2H4H2O+CO；

⑶飽和NaHCCh溶液作催化劑

(4)打開啟普發(fā)生器導(dǎo)管上的旋塞K,待裝置M中溶液出現(xiàn)白色沉淀，關(guān)閉旋塞K

(5)黑色粉末變紅色固體由白色變藍(lán)色

(6)水槽中導(dǎo)管口出現(xiàn)均勻的氣泡不能，因為水合腫熱分解產(chǎn)生的NH3也能還原CuO生成N2

【分析】I.首先利用NaClO堿性溶液與尿素［CO(NH*2］水溶液在40℃時反應(yīng)一段時間后，再迅速升溫至110℃

16

繼續(xù)反應(yīng)可以制得水合期；

H.啟普發(fā)生器中，稀鹽酸和石灰石反應(yīng)生成二氧化碳，鹽酸易揮發(fā)，生成的二氧化碳中含有HCI雜質(zhì)，裝

置C中用飽和碳酸氫鈉除去HC1,裝置E中水合腓分解產(chǎn)生Nz、Hz、N%、比0,水蒸氣在冰水中冷凝變

為液態(tài)水，無水硫酸銅不變藍(lán)，剩余的氣體通入氧化銅粉末中加熱，氏和NH3均能還原氧化銅，氫氣還原

氧化銅生成水，用無水硫酸銅檢驗并吸收水，濃硫酸吸收氨氣，氫氧化鋼吸收二氧化碳，裝置N中收集到

氮氣。

【詳解】(1)根據(jù)題干信息可知，水合就具有強(qiáng)還原性，NaClO具有強(qiáng)氧化性，兩者會發(fā)生氧化還原反應(yīng)，

因此反應(yīng)時應(yīng)控制NaClO堿性溶液不過量，故答案為：制備的產(chǎn)品水合腐具有強(qiáng)還原性，而NaClO具有強(qiáng)

氧化性，它們能發(fā)生反應(yīng)，必須控制NaClO堿性溶液不過量：

(2)三頸燒瓶中NaClO堿性溶液與尿素［CO(NH2)2］水溶液反應(yīng)制得水合的，反應(yīng)的離子方程式為

CIO+CO(NH2)2+2OH=C1+N2H4H2O+COt,故答案為：CIO+CO(NH2)2+2OH=CI+N2H4H2O+CO；-；

(3)C用于除去二氧化碳中的HC1雜質(zhì)，盛放的試劑為飽和NaHCCh溶液：E中銅粉作催化劑，加快水合

助分解的速率，故答案為：飽和NaHCCh溶液；作催化劑；

(4)檢杳裝置的氣密性之后，應(yīng)打開啟普發(fā)生器導(dǎo)管上的旋塞K,待裝置M中溶液出現(xiàn)白色沉淀，關(guān)閉旋

塞K,排出裝置中的空氣之后再加熱裝置E,故答案為：打開啟普發(fā)生器導(dǎo)管上的旋塞K,待裝置M中溶

液出現(xiàn)白色沉淀，關(guān)閉旋塞K；

(5)實驗過程，由于水合明分解牛.成的水在冰水中冷凝為液態(tài)水，則裝置G無現(xiàn)象，裝置H中氧化銅被

還原為單質(zhì)銅，觀察到黑色粉末變紅色，氫氣還原氧化銅生成水，則裝置I中固體由白色變藍(lán)色，故答案為：

黑色粉末變紅色；固體由白色變藍(lán)色；

(6)當(dāng)N中水槽中導(dǎo)管口出現(xiàn)均勻的氣泡時開始收集氣體；由于水合股分解產(chǎn)生的N%也能還原氧化銅

生成N2,因此若最后檢驗所收集的氣體為N2,不能說明N2是水合腓分解產(chǎn)生的，故答案為：水槽中導(dǎo)管

口出現(xiàn)均勻的氣泡；不能，因為水合腫熱分解產(chǎn)生的NHa也能還原CuO生成N2。

8.廢棄的鋰離子電池中含有多種金屬元素，需回收處埋。檸檬酸因具有酸性和較好的絡(luò)合性，可用于浸出

金屬離子并得到檸檬酸浸出液。下圖是某小組研究從檸檬酸浸出液中分離出銅并制備堿式碳酸銅

［xCuCOyCMOHWzHzO］的制備流程。

檸檬酸浸出液H調(diào)PH分離而H還原法沉葉C11SO4溶施HxCuCCyCMOHbzHzO

⑴在“調(diào)pH分離銅”的步驟中，理論上銅離子完全沉淀時pH為6.67,本實驗中測得pH=8時銅的沉淀率僅

為7.2%,遠(yuǎn)小于理論分析結(jié)果，可能的原因為o

(2)在“還原法沉銅”的步驟中，利月抗壞血酸(C6H8。6)能有效的將CU(H)還原成金屬CU?？箟难?C6HQ6)

易被氧化為脫氫抗壞血酸(C6H6。6)；且受熱易分解。

①抗壞血酸還原Cu(OH)2的離子方程式為：o

②某實驗小組研究了相同條件下溫度對Cu沉淀率的影響。從如圖可以看出，隨著溫度的升高，相同時間內(nèi)

Cu的沉淀率先逐漸增加，在80C時達(dá)到最高點，后略有下降，下降可能的原因是

⑶將所得銅粉制備為CuSO4溶液后再制備堿式碳酸銅。已知堿式碳酸銅的產(chǎn)率隨起始〃(Na2co0與?(CuSO4)

的比值和溶液pH的關(guān)系如圖所示。

①補(bǔ)充完整由0.5mol/LCuSO4溶液制取堿式碳酸銅的實驗方案：向燒杯中加入30mL0.5mol/LNa2co3溶液,

將燒杯置于70c的水浴中，，低溫烘干，得到堿式碳酸銅。(實驗中可選用的試劑或儀器：0.1mol/LBaC12

溶液、O.lmol/LNaOH溶液、O.lmol/L鹽酸、pH計)

②實驗時發(fā)現(xiàn)，若反應(yīng)時溶液pH過大，所得堿式碳酸銅的產(chǎn)率偏低，但產(chǎn)品中Cu元素含量偏大，原因

是。

③稱取9.55g堿式碳酸銅［xCuCO3yCu(OH)2-zH2O|產(chǎn)品，通入氫氣充分加熱反應(yīng)后，得到4.8g固體殘留物,

同時生成2.2g二氧化碳和2.7g水。則該產(chǎn)品的化學(xué)式為o

【答案】(1)銅離子與檸檬酸(或檸嚎酸根)形成配合物，使銅離子濃度減小，與氫氧根離子形成Cu(0H)2減少

⑵CU(0H)2+C6H8。6:C6H6O(,+2H2O當(dāng)溫度超過80c時，抗壞血酸分解，濃度降低，還原銅的能

力減弱

⑶邊攪拌邊加入25mL0.5mol/LCuSO4溶液，在pH計測定溶液pH條件下，用0.1mol/LNaOH溶液或

O.lmol/L鹽酸調(diào)節(jié)溶液pH約為9,充分反應(yīng)后，過濾，洗滌沉淀至最后一次洗滌濾液滴加O.lmol/LBaCL

18

溶液無沉淀生成pH過大，生成了Cu(0H)2沉淀，Cu(0H)2中的Cu元素含量高于堿式碳酸銅

2CUCO3-CU(OH)2-2H2O

【分析】檸檬酸浸出液中加堿調(diào)節(jié)溶液的pH,使CM+轉(zhuǎn)化為Cu(0H)2沉淀；加入還原劑將Cu(0H)2還原為

Cu；再加入氧化劑、硫酸等，將Cu轉(zhuǎn)化為CuSCU,加入Na2cO3后調(diào)節(jié)溶液的pH,從而生成

xCuCO3yCu(OH)2zH2Oo

【詳解】(1)在“調(diào)pH分離銅”的步驟中，理論上銅離子完全沉淀時pH為6.67,本實驗中測得pH=8時銅

的沉淀率僅為7.2%,遠(yuǎn)小于理論分析結(jié)果，則表明另有一種穩(wěn)定存在的含銅化合物，題中信息指出：“檸檬

酸具有較好的絡(luò)合性“，所以可能的原因為：銅離子與檸檬酸(或檸檬酸根)形成配合物，使銅離子濃度減小，

與氫氧根離子形成Cu(OH)2減少。答案為：銅離子與檸檬酸(或檸檬酸根)形成配合物，使銅離子濃度減小,

與氫氧根離子形成CU(OH)2減少；

(2)①因為抗壞血酸9出*0?)能有效的將Cu(ID還原成金屬Cu,所以抗壞血酸還原Cu(OHb的離子方程式

為：CU(OH)2+C6HSO6=C6H6O6+2H2O+2CU。

②抗壞血酸(C6HQ“受熱易分解，在80℃時達(dá)到最高點，后略有下降，則表明80℃以后抗壞血酸分解程度

增大，所以下降可能的原因是：當(dāng)溫度超過8()℃時，抗壞血酸分解，濃度降低，還原銅的能力減弱。答案

為：CU(OH)2+C6HXO6=C6H6O6+2H2O；當(dāng)溫度超過80℃時，抗壞血酸分解，濃度降低，還原銅的能力減弱；

(3)①從圖中可以看出，當(dāng)黑袋獸=1.2時堿式碳酸銅的產(chǎn)率最大，此時需加入OSmol/LCuSO4溶液的

n(CuSO.})

體積為力然=25mL；當(dāng)pH=9.0時堿式碳酸銅的產(chǎn)率最大，可通過加鹽酸或NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液的pH為

9.0,過濾出沉淀后，還需檢驗SOf是否除盡，則由0.5mol/LCuSCU溶液制取堿式碳酸銅的實驗方案：向燒

杯中加入30mL0.5moi/LNa2c。3溶液，將燒杯置于70℃的水浴中,邊攪拌邊加入25mL0.5moi/LCuSCh溶液，

在pH計測定溶液pH條件下，用O.lmol/LNaOH溶液或O.lmol/L鹽酸調(diào)節(jié)溶液pH約為9,充分反應(yīng)后，

過濾，洗滌沉淀至最后一次洗滌濾液滴加O.lmol/LBaCb溶液無沉淀生成，低溫烘干，得到堿式碳酸銅。

②因為在堿性較強(qiáng)溶液中，Cu"能與OH-反應(yīng)生成Cu(OH)2沉淀，且Cu(OH)2的含銅量比CuCO3高，則反

應(yīng)時溶液pH過大，所得堿式碳酸銅的產(chǎn)率偏低，但產(chǎn)品中Cu元素含量偏大，原因是：pH過大，生成了

CU(0H)2沉淀，CU(OH)2中的Cu元素含量高于堿式碳酸銅。

48。22g27。

③，(Cu)=〃.:|=O075mol,?(C0)=.=0.05mol,/?(HO)=,&=O.I5mol,貝ij/j(CuC03)=0.05mol,

64g/mol244g/mol218g/mol

n[Cu(OH)2]=0.075mol-0.05mol=0.025mol,Cu(0H)2分解生成比0、CuO被壓還原生成H20的物質(zhì)的量為

0.075mol+0.025mol=0.05mol,C11CO3、Cu(0H)2、H2O的物質(zhì)的量之比為0.05mol:0.025mol:0