2020-2021高考化学铜及其化合物推断题综合练习题附答案解析
一、铜及其化合物
1．某工厂的工业废水中含有大量的Al2(SO4)3、较多的Cu2+和少量的Na+。从工业废水中回收金属铝和金属铜的工艺流程如下图所示(试剂X、Y、Z均过量)。
(1)试剂X为_______，加入试剂X发生的离子方程式是___________试剂Z为___________。
(2)操作②为____________(填实验分离方法)。 (3)溶液2中含有的溶质有__________(填化学式)。 (4)写出操作④的化学反应方程式____________。
(5)金属铜能与浓硫酸在加热的条件下发生反应，产生的气体为_________(填化学式)。 【答案】铝 2Al+3Cu2+=2Al3++3Cu 氨水 过滤 Al2(SO4)3、H2SO4 Al2(SO4)3、H2SO4 SO2 【解析】 【分析】
某工厂的工业废水中含有大量的Al2(SO4)3、较多的Cu2+和少量的Na+，由流程可知加入X为金属铝，用于置换出铜，溶液1含有Al2(SO4)3、Na2SO4，不溶性物质为过量的Al和Cu的混合物，向不溶性物质中加入试剂Y用于溶解Al，反应产生Al2(SO4)3，而Cu不能发生反应，则为稀H2SO4，溶液2含有Al2(SO4)3、过量H2SO4，由于Al(OH)3是两性物质，能够与过量的强碱NaOH溶液反应产生可溶性物质，因此向①②混合后加入氨水，可生成Al(OH)3沉淀，过滤、洗涤后加热分解生成Al2O3，电解熔融的Al2O3可生成Al，以此解答该题。 【详解】
根据上述分析可知操作①是过滤，不溶性物质为Cu、Al混合物，操作②是过滤，试剂Y是H2SO4，溶液1含有Al2(SO4)3、Na2SO4，溶液2含有Al2(SO4)3、过量H2SO4，试剂Z是氨水，操作③是过滤，操作④加热分解Al(OH)3，操作⑤是电解。
(1)由以上分析可知X为Al，可用于除去溶液中的Cu2+，反应的离子方程式为：2Al+3Cu2+=2Al3++3Cu；试剂Z为氨水；
(2)操作①②③用于分离固体和液体，为过滤操作； (3)溶液2中含有的溶质有Al2(SO4)3、H2SO4；
(4)操作④是加热Al(OH)3，Al(OH)3不稳定，受热发生分解反应，化学方程式为：2Al(OH)3
2Al2O3+3H2O；
CuSO4+SO2↑+2H2O，所以反应产生的气体为SO2。
(5)金属Cu与浓硫酸混合加热，发生氧化还原反应，产生CuSO4、SO2、H2O，反应方程式为：Cu+2H2SO4(浓)
【点睛】
本题考查了物质的推断、混合物分离提纯的综合应用，把握分离流程中的反应及混合物分离方法为解答的关键，注意实验的设计意图，把握物质的性质，侧重考查学生的分析与实验能力。
2．为探索工业含铝、铁、铜合金废料的再利用，某同学实设计的回收利用方案如图：
（1）气体X的化学式是___。
（2）检验滤液D是否含有Fe3+的实验方法为___。
（3）若要从滤液D得到绿矾晶体，必须进行的实验操作步骤：___、冷却结晶、过滤、自然干燥，在这一系列操作中没有用到的仪器有___（填序号） A．蒸发皿 B．石棉网 C．烧杯 D．玻璃棒 （4）写出反应①的离子方程式___。
（5）试剂Y应该是一种___(填“氧化剂”或“还原剂”)，它不可能是___。 A．H2O2 B．H2S C．O2 D．铁单质
（6）浓硝酸可以溶解铜，也可以溶解上述合金。若固体未完全溶解，则滤液D中Fe元素将以___（填“Fe3+”或“Fe2+”）离子形式存在。
【答案】CO2 取少量滤液D，滴加KSCN溶液，若溶液变成血红色，则说明含有Fe3+ 蒸发 B Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O 氧化剂 BD Fe2+ 【解析】 【分析】
Al和NaOH溶液反应生成可溶性的NaAlO2，Cu和Fe与NaOH溶液不反应，所以滤液A中含有NaAlO2，滤渣B是Cu和Fe，B和稀硫酸混合，Fe和稀硫酸反应生成FeSO4，Cu和稀硫酸不反应，所以滤渣E是Cu，D中含有FeSO4，Cu和稀硫酸、试剂Y生成硫酸铜，Y是强氧化剂，且不能引进新的杂质，为H2O2，NaAlO2和CO2反应生成Al(OH)3，所以C是Al(OH)3，Al(OH)3和稀盐酸反应生成AlCl3，溶液F中含有AlCl3。据此分析解答。 【详解】
（1）通过以上分析知，气体X的化学式是CO2，故答案为：CO2；
（2）铁离子和KSCN溶液反应生成血红色溶液，亚铁离子和KSCN溶液不反应，所以检验滤液D是否含有Fe3+的方法是，取少量滤液D，滴加KSCN溶液，若溶液变成血红色，则说明含有Fe3+，故答案为：取少量滤液D，滴加KSCN溶液，若溶液变成血红色，则说明含有Fe3+；
（3）若要从滤液D得到绿矾晶体，必须进行的实验操作步骤：蒸发、冷却结晶、过滤、自然干燥，在这一系列操作中用蒸发皿蒸发、用玻璃棒搅拌，在过滤中用玻璃棒引流、用
烧杯盛放溶液，所以没有用到的仪器有石棉网，故选B，故答案为：蒸发；B； （4）氢氧化铝和稀盐酸反应生成氯化铝和水，所以反应①的离子方程式为Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O，故答案为：Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O；
（5）试剂Y应该是一种氧化剂，能将铜氧化为铜离子，所以它不可能是H2S或Fe，故选BD，故答案为：氧化剂；BD；
（6）浓硝酸可以溶解铜，也可以溶解上述合金，若固体未完全溶解，说明溶液中没有铁离子，则滤液D中Fe元素将以Fe2+离子形式存在，故答案为：Fe2+。
3．铜器久置于空气中会和空气中的水蒸气、CO2、O2作用产生“绿锈”，该“绿锈”俗称“铜绿”，化学式为[Cu2(OH)2CO3]，“铜绿”能跟酸反应生成铜盐和CO2、H2O。某同学利用下述系列反应实现了“铜→铜绿→……→铜”的转化。
铜
铜绿
A
Cu(OH)2
B
Cu
(1)从三种不同分类标准回答，“铜绿”属于哪类物质？____、____、___。 (2)请写出铜绿与盐酸反应的化学方程式________。 (3)写出B的化学式___________。
(4)上述转化过程中属于化合反应的是________，属于分解反应的是________。 【答案】铜盐 碳酸盐 碱式盐 Cu2(OH)2CO3＋4HCl=2CuCl2＋3H2O＋CO2↑ CuO ① ④ 【解析】 【分析】
（1）根据物质的分类方法结合物质的俗称和物质组成进行解答； （2）反应②为碱式碳酸铜和盐酸反应，生成氯化铜、水和二氧化碳； （3）Cu（OH）2分解生成CuO；
（4）依据化合反应概念和分解还原反应的概念判断． 【详解】
（1）铜绿是碱式碳酸铜的俗称，含有铜元素，其分子式为[Cu2(OH)2CO3]，其阳离子不为氢离子，阴离子不全为氢氧根，故不是酸不是碱，可为铜盐，含有碳酸根离子，为碳酸盐，同时又含有氢氧根，也为碱式盐，故答案为：铜盐；碳酸盐；碱式盐； （2）碱式碳酸铜和盐酸反应，生成氯化铜、水和二氧化碳，化学方程式为：Cu2(OH)2CO3+4HCl=2CuCl2+3H2O+CO2↑；
（3）Cu(OH)2→④B是氢氧化铜受热分解生成氧化铜和水，故答案为：CuO；
（4）在反应过程中：铜→①铜绿→②A→③Cu(OH)2→④B→⑤Cu；铜→①铜绿发生了化合反应；
铜绿→②是A跟酸反应生成铜盐及CO2、H2O，A为铜盐是复分解反应； A→③Cu(OH)2是铜盐和碱反应生成氢氧化铜沉淀，是复分解反应； Cu(OH)2→④B是氢氧化铜受热分解生成氧化铜和水，是分解反应； B→⑤Cu是氧化铜和氢气反应生成铜和水，是置换反应； 故答案为：①；④．
4．某学生探究小组将一批废弃的电子线路板简单处理后，得到含71%Cu、20%Al、5t及少量Au、Pt等金属的混合物，并设计出如下制备硫酸铜晶体的路线：
已知：Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2H2O+2NO2↑ 回答下列问题：
（1）滤渣1的主要成分为___。
（2）第②步加入H2O2目的是将Fe2+氧化成Fe3+，其离子方程式为___；使用H2O2作为氧化剂的优点是___。
5H2O晶体加热制备无水CuSO4的瓷质主要仪器___。 （3）用第③步所得CuSO4·
18H2O，探究小组设计了三种方案： （4）由滤渣2制取Al2(SO4)3·
上述三种方案中，可行方案是___，其中不可行方案的原因是___。
【答案】Pt、Au H2O2 +2Fe2+ +2H+ =2Fe3+ +2H2O 不引入新杂质且产物无污染 蒸发皿 乙 甲 【解析】 【分析】
（1）.滤渣1成分应为Pt，Au，性质稳定不与浓硝酸和稀硫酸反应。
（2）.H2O2将Fe2+氧化成Fe3+，同时其被还原为H2O。产物无污染无需后续处理。 （3）.蒸发结晶过程会用到主要仪器蒸发皿属于瓷质。
（4）.滤液1加H2O2是为了将溶液中Fe2+→Fe3+，然后通过加NaOH调PH值使Al3+和Fe3+沉淀，这样才能使滤液2只含Cu2+。而滤渣2成分为Fe(OH)3和Al(OH)3,所以在制取Al2(SO4)3·18H2O时要考虑除去Fe3+影响。 【详解】
（1）.Pt，Au都属于化学性质稳定的金属，所以滤渣1含Pt和Au，答案为Pt、Au。 （2）.根据分析，H2O2氧化Fe2+的离子方程式为H2O2 +2Fe2++2H+=2Fe3+ +2H2O，反应产物只有H2O和Fe3+，没有引入新杂质且无污染。答案为H2O2 +2Fe2+ +2H+ =2Fe3+ +2H2O，不引入新杂质且产物无污染。
（3）.由分析可知为蒸发皿，答案为蒸发皿。
（4）.根据分析，滤渣2如果采用甲方案处理无法除去Fe3+，最终获得产物会含有杂质Fe2(SO4)3成分。如果采用乙方案，加适量Al粉可以置换出Fe同时生Al3+。丙方案加入NaOH溶解Al(OH)3然后过滤，可排除Fe3+影响，但对比方案乙其原子利用率不高。故答案为乙，甲。
5．实验室以海绵铜（主要成分为Cu和CuO）为原料制取CuCl的主要流程如图：
已知：①CuCl为白色固体，难溶于水和乙醇，可溶于氯离子浓度较大的溶液中。 ②CuCl有水存在时在空气中易被氧化，在酸性条件下较稳定。
（1）“溶解”时选用约为0.5mol?L-1的硫酸，过程中无气体产生。若硫酸浓度过大，反应会产生NO、NO2等有害气体，NH4NO3的用量会___（填“增大”或“减小”或“不变”）。 （2）“转化”步骤中发生反应的离子方程式为___。加入的（NH4）2SO3需要适当过量的原因是__。 （3）氯化铵用量[
n(NH4Cl)]与Cu2+沉淀率的关系如图所示。随着氯化铵用量的增多Cu2+2+n(Cu)沉淀率增加，但当氯化铵用量增加到一定程度后Cu2+的沉淀率减少，其原因是___。
（4）检验CuCl沉淀是否洗涤完全的方法是___。
（5）若CuCl产品中混有少量CaSO4，设计提纯CuCl的实验方案：__。（实验中可选试剂：0.1mol?L-1盐酸、10mol?L-1盐酸、蒸馏水、无水乙醇）
【答案】增大 2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O═2CuCl↓+SO42-+2H+ 使Cu2+充分还原，保证Cu2+的还原速率，防止CuCl被空气氧化 生成的氯化亚铜又溶解于氯化铵溶液中 取少许最后一次洗涤液，滴入1～2滴氯化钡溶液，若不出现白色浑浊，表示已洗涤完全 向产品中加入10mol?L-1盐酸溶液，不断搅拌，至固体不再溶解，过滤，向滤液中加蒸馏水至大量固体析出，过滤，再用无水乙醇洗涤2～3次，干燥 【解析】 【分析】
实验室流程中，海绵铜（主要成分为Cu和CuO）中加入硝酸铵和硫酸，酸性条件下硝酸根离子具有氧化性，可氧化海绵铜（主要成分是Cu和少量CuO）生成硫酸铜，滤液中含有Cu2+，NH4+，H+，SO42-，NO3-。过滤后在滤液中加入亚硫酸铵，发生氧化还原反应生成CuCl，发生2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O=2CuCl↓+SO42-+2H+，得到的产品CuCl，据此分析。 【详解】
（1）若硫酸浓度过大，实际会发生浓硝酸与铜的反应，产生NO、NO2等有害气体，与相同质量的铜反应时，硝酸根消耗量增大，NH4NO3的用量增大。
（2）“转化”步骤中发生反应的离子方程式为2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O═2CuCl↓+SO42-+2H+。CuCl在酸性条件下较稳定，加入的（NH4）2SO3需要适当过量的原因是使Cu2+充分还原，
2020-2021高考化学铜及其化合物推断题综合练习题附答案解析
