题目内容
【题目】铜及其化合物在生产、生活中都有广泛的应用。
一、铜的性质及其应用
兔首和鼠首均为青铜器（铜、锡合金），表面呈绿色，这是铜器长期暴露在空气中生成了铜锈（铜锈俗称铜绿）。铜绿化学式是Cu2(OH)2CO3，它受热会分解生成三种氧化物。
（1）青铜器属于______（填序号）。
A．无机材料 B．合成材料 C．复合材料 D．复合肥
（2）铜绿分解的化学方程式为_____________________。
（3）为了弄清铜生成铜绿的条件，某化学实验小组借鉴课本“铁钉锈蚀条件的探究”实验，设计了“铜片锈蚀条件的探究”实验，实验如下图所示（所用铜片洁净、光亮，试管内的“
”为铜片）。
实验较长时间后，发现_____（填试管编号）试管中铜片最先生锈。小组讨论后发现实验还不够完善，要得出正确的结论，还要补充一个实验。你认为要补充的一个实验是：Cu和______（写出试管中需要的物质）。可以省略不做的实验是试管______（填试管编号）。
二、铜的制备研究
铜可采用如下方法制备：
方法一：火法炼铜：Cu2S+O2
2Cu+SO2
方法二：湿法炼铜：CuSO4+Fe＝FeSO4+Cu
（4）上述两种方法中，你认为哪种方法更好________，原因是__________（写出1条原因即可）。辉铜矿的主要成分为Cu2S，常用于火法炼铜。若生成过程中铜元素的转化率为90%，生产64tCu需要含Cu2S80%的辉铜矿_____t（取整数）。
三、铜的化合物的制备研究
碱式碳酸铜可用于生产木材防腐剂等。工业上可用微蚀刻废液(含有一定量Cu2+、H+、SO42-、H2O2和微量Fe3+)制备高纯度碱式碳酸铜，其制备过程如下：
（5）加入试剂1的目的是除去废液中的酸性物质，试剂1最好选用______（填序号）。
a．Fe2O3 b． CaCO3 c．CuO
（6）加入Na2CO3沉淀前须除去Fe3+，否则Fe2(SO4)3会与Na2CO3反应，产生一种气体，同时生成NaFe3(OH)6(SO4)2沉淀，影响产品质量，6Na2CO3＋3Fe2(SO4)3＋6H2O＝2NaFe3(OH)6(SO4)2＋6CO2↑＋5____ 。
（7）加入Na2CO3沉淀时，反应液pH对产品中的SO42- 含量以及反应液中Cu2＋沉淀效率的影响如下图所示，第二次沉淀时溶液pH最好控制在_________。
（8）所制得的碱式碳酸铜的组成可表示为：xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O。某研究小组设计如右上图实验装置测定其中CuCO3的质量分数（不考虑植物油中溶解CO2产生的影响）。
实验步骤如下：①连接装置并_______；②准确称量样品的质量1.2g；③装药品，调节量气装置两边液面相平，读取量气管刻度为10ml；④向锥形瓶内加入50ml(足量)的稀硫酸，充分反应；⑤冷却到室温；⑥再次调节量气装置两边液面相平，读取量气管刻度为172ml。
Ⅰ．请将上述实验步骤补充完整；
Ⅱ．装置B的作用是____，少量植物油的作用是______，C中的试剂是_____（填字母序号）；
a．碱石灰 b．浓硫酸 c．无水硫酸铜
Ⅲ．步骤⑥中调节液面相平的操作是将水准管_____（填“缓慢上移”或“缓慢下移”）。
Ⅳ．若标准状况下，每44g二氧化碳的体积为22.4L。根据实验数据计算产品中CuCO3的质量分数（写出计算过程）_________。（保留到0.1%）
Ⅴ．若其他操作均正确，仅因下列因素可使测定结果偏小的是______（填字母序号）；
A．步骤③中平视刻度，步骤⑥中仰视读数
B．硫酸的用量不足
C．量气管中未加植物油
D．步骤⑥中没有调节量气装置两边液面相平，直接读数
（9）碱式碳酸铜【xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O】的热分解研究。小组同学用热分析仪对固体进行热分解，获得相关数据，绘成的固体质量与分解温度的关系如下图。
(已知Cu(OH)2的分解温度小于CuCO3的分解温度。)
Ⅰ．通过计算可得x：y：z=_________ ；
Ⅱ．若将16.0g剩余固体继续加热到更高的温度，发现固体质量减少了1.6g后质量不再改变，写出此过程中可能发生反应的化学方程式：_____________。
【答案】 A 略 D CO2 和O2 ABC 方法二 能耗低 111 C Na2SO4 8.5 检查装置气密性 干燥CO2 防止CO2溶于水 C 缓慢下移 51.7% BCD 1:1:1 略
【解析】（1）根据青铜属于合金解答；
（2）根据反应物和生成物及质量守恒定律可以书写化学方程式；
（3）根据实验现象可以判断铜生锈的条件；比较铜制品生锈的难易要注意所处的环境条件；
（4）根据方法二反应不需要加热，反应能耗低解答；根据反应的化学方程式解答；
（5）目的是制备高纯度碱式碳酸铜，所以试剂1最好选用含有铜元素的物质；
（6）根据质量守恒定律分析解答；
（7）目的是制备高纯度碱式碳酸铜，所以溶液残留铜元素越低越好；
（8）①使用或者制取气体的实验要求先检查装置气密性；
Ⅱ．根据浓硫酸的吸水性可以干燥气体；少量植物油可以防止二氧化碳溶于水；硫酸铜可以验证二氧化碳气体是否干燥完全；
Ⅲ．根据液面越低压强越小分析解答；
Ⅳ．根据生成二氧化碳气体的体积求二氧化碳的质量，再求二氧化碳中碳元素的质量，然后根据碳元素的质量求碳酸铜的质量，最后求碳酸铜的质量分数；
Ⅴ．A．步骤⑥中仰视读数，所的数据比实际数据大；
B．硫酸用量不足，CuCO3未反应完；
C．量气管中未加植物油，导致二氧化碳溶于水；
D．步骤⑥中没有调节量气装置两边液面相平，量气管液面低，压强大；
（9）Ⅰ．根据图中数据计算解答；
Ⅱ．剩余固体加热到更高温度固体的质量又会减少，根据氧化铜中所含的两种元素可猜想可能是氧化铜中的氧元素转化为氧气，根据计算会发现氧化铜中氧元素的质量大于固体减少的质量，那么就可能是氧化铜中的部分氧元素转化为氧气。
解：（1）青铜属于合金，是无机材料。故填：A；
（2）铜绿受热会分解生成三种氧化物，由黑色粉末可知是氧化铜，其余两种由质量守恒定律知剩余两种应是水和二氧化碳，铜绿分解的化学方程式为：Cu2（OH）2CO3 △2CuO+H2O+CO2↑，
（3）实验较长时间后，发现D试管中铜片最先生锈，因为D试管中的铜与氧气、水和二氧化碳充分接触，容易生锈。故填：D；上图知实验缺少了把铜片置于装有干燥空气（或氧气和二氧化碳）的试管中，所以要补充的一个实验是：把铜片置于装有干燥空气（或氧气和二氧化碳）的试管中，放置对比观察；可以省略不做的实验是试管：ABC；
（4）上述两种方法中，你认为哪种方法更好方法二，原因是：能耗低；
设需要含Cu2S80%的辉铜矿的质量为x。
Cu2S + O2
2Cu + SO2
160 128
80x％ 64t÷90％
x=111t
（5）加入试剂1的目的是除去废液中的酸性物质，试剂1最好选用氧化铜。故填：C；
（6）根据质量守恒定律可知，Fe原子反应前后各6个，C原子反应前后各6个，H原子反应前后各12个，Na原子反应前12个，反应后2个，S原子反应前9个，反应后4个，O原子反应前60个，反应后40个。反应前后Na原子相差10个，S原子相差5个，O原子相差20个，又化学计量数为5，故该化学式为Na2SO4；
（7）目的是制备高纯度碱式碳酸铜，所以溶液残留铜元素越低越好，所以溶液pH最好控制在8.5；
（8）①该装置使用前必须密封进行，所以实验前一定要检查装置气密性；
Ⅱ．浓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触，防止二氧化碳溶于水；无水硫酸铜遇水变蓝，可以检验二氧化碳气体是否干燥完全；
Ⅲ．液面越低压强越小，随着稀盐酸的注入，样品分解，量气管内的液面逐渐下降，为防止量气管内气体压强过大，可将水准管缓慢下移；
Ⅳ．生成二氧化碳的体积为172mL-10mL-50mL=112mL=0.112L。二氧化碳的质量为：0.112L ×44g÷22.4L=0.22g。二氧化碳中碳元素的质量为：0.22g×12÷44=0.06g。二氧化碳中的碳全部来自于碳酸铜中的碳。因此碳酸铜的质量为0.06g×124÷12=0.62g。故碳酸铜的质量分数为：0.62g÷1.2g×100％=51.7％；
Ⅴ．A．步骤⑥中仰视读数，所的二氧化碳体积比比实际大，故导致结果偏大；
B．硫酸用量不足，CuCO3未反应完，生成二氧化碳体积减少，故导致结果偏小；
C．量气管中未加植物油，二氧化碳溶于水，导致二氧化碳体积偏小，故导致结果偏小；
D．步骤⑥中没有调节量气装置两边液面相平，量气管内压强大，液面高，导致二氧化碳体积减小，故导致结果偏小；因此本题选BCD；
（9）Ⅰ．由题意结合图可知，最先受热分解的是结晶水，然后是氢氧化铜，最后是碳酸铜。减少的水的质量为（24.0-22.2）g=1.8g；氢氧化铜受热生成氧化铜，减少的质量相当于是减少的水的质量为（22.2-20.4）g=1.8g；碳酸铜受热生成氧化铜和二氧化碳，减少的质量相当于二氧化碳的质量为（20.4-16.0）g=4.4g。故减少的质量比为44x：18y：18z=4.4g：1.8g：1.8g。故x：y：z=1：1：1；
Ⅱ．氧化铜加热后质量又会减少，应该是氧化铜中的氧元素转化为氧气，16g氧化铜的氧元素的质量=16g×
=3.2g，大于1.6g，说明是氧化铜中的部分氧元素转化为氧气，所以此过程中可能发生反应的化学方程式4CuO△2Cu2O+O2↑。
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