题目内容
18．铜和其化合物是中学化学的重要学习内容．（1）自然界中各种原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后转化为硫酸铜溶液，并向溶部渗透，遇到深层的闪锌矿（ZnS）和方铅矿（PbS），慢慢地转变为铜蓝（CuS）．
①硫化铜与氧气在淋滤作用下生成硫酸铜，该过程的化学方程式为CuS+2O2 $\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$CuSO4．
②渗透到地下深层的硫酸铜溶液遇到闪锌矿发生反应的离子方程式为Cu2+（aq）+ZnS（s）=CuS（s）+Zn2+（aq）；请简要说明该反应能发生的原因：在一定条件下，溶解度小的矿物可以转化为溶解度更小的矿物．
（2）工业上利用辉铜矿（主要成分是Cu2S）冶炼铜，为了测定辉铜矿样品的纯度，可将样品与过量的酸性高锰酸钾溶液反应，该反应的离子方程式为Cu2S+2MnO4-+8H+=2Cu2++SO42-+2Mn2++4H2O．
（3）工业上可用多种方法制备硫酸晶体．如图是利用废铜屑（含杂质铁）制备胆矾（硫酸铜晶体）的流程图．
已知：
| 溶液中被沉淀离子 | Fe3+ | Fe2+ | Cu2+ |
| 完全生成氢氧化物沉淀时，溶液的pH | ≥3.7 | ≥6.4 | ≥4.4 |
①溶液B中含有的阳离子有Fe2+、Fe3+、H +、Cu2（填离子符号），氧化剂X宜选用的物质是H2O2（填化学式）；
②加入试剂Y是为了调节pH，试剂Y可以选择的是CuO或CuCO3或Cu（OH）2；
③操作Z的步骤有蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等．
④将废铜屑投入到废酸（含硝酸、硫酸）中可以制备硫酸铜晶体，若某100mL废酸混合液中，c（HNO3）=2mol•L-1、c（H2SO4）=4mol•L-1（不含其他酸或氧化剂），则该废酸理论上最多能制备硫酸铜晶体（CuSO4•5H2O）的质量为75g．
⑤现有一块含有铜绿的铜片（假设不含其他杂质）在空气中灼烧可生成氧化铜等物质，经测定，反应前后固体的质量相同，则该铜片中铜的生锈率为34%[已知：金属生锈率=（已生锈的金属质量/金属的总质量）×100%]．
分析 （1）①根据题目信息以及质量守恒书写化学方程式；
②根据硫化铜溶解度小于硫化锌，硫酸铜溶液遇到闪锌矿发生沉淀转化反应生成硫化铜；
（2）辉铜矿（主要成分是Cu2S）和酸性高锰酸钾溶液反应生成铜离子，硫酸根离子，其中高锰酸根离子被还原为锰离子，结合原则守恒和电荷守恒配平书写；
（3）①②③由制备实验流程可知，Fe和Cu灼烧，铜与氧气反应生成CuO，Fe与氧气不反应，加入稀硫酸，反应生成硫酸铜和硫酸亚铁，硫酸亚铁会部分氧化硫酸铁，为了除去二价铁，由完全生成氢氧化物沉淀时，溶液的pH可知需将二价铁氧化生成三价铁，然后调节pH形成沉淀，过滤除去氢氧化铁沉淀，滤液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥可得胆矾，据此解答；
④依据溶液中氢离子物质的量和硝酸根离子物质的量，硫酸根离子物质的量，结合反应3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O中离子定量关系和元素守恒计算分析；
⑤依据化学方程式灼烧后质量不变，反应消耗的氧气和生成的二氧化碳和水的质量相同，然后根据化学方程式结合金属生锈率=$\frac{已生锈的金属质量}{金属的总质量}$×100%计算得到；
解答 解：（1）①硫化铜与氧气在淋滤作用下生成硫酸铜，反应的化学方程式为：CuS+2O2 $\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$CuSO4 ；
故答案为：CuS+2O2 $\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$CuSO4 ；
②渗透到地下深层的硫酸铜溶液遇到闪锌矿，在一定条件下，溶解度小的矿物可以转化为溶解度更小的矿物，硫化铜溶解性小于硫化锌，发生沉淀转化反应，离子方程式：Cu2+（aq）+ZnS（s）=CuS（s）+Zn2+（aq）；
故答案为：Cu2+（aq）+ZnS（s）=CuS（s）+Zn2+（aq）；在一定条件下，溶解度小的矿物可以转化为溶解度更小的矿物；
（2）辉铜矿（主要成分是Cu2S）和酸性高锰酸钾溶液反应生成铜离子，硫酸根离子，其中高锰酸根离子被还原为锰离子，反应的离子方程式为：Cu2S+2MnO4-+8H+=2Cu2++SO42-+2Mn2++4H2O；
故答案为：Cu2S+2MnO4-+8H+=2Cu2++SO42-+2Mn2++4H2O；
（3）①②③由制备实验流程可知，Fe和Cu灼烧，铜与氧气反应生成CuO，Fe与氧气不反应，加入稀硫酸，反应生成硫酸铜和硫酸亚铁，硫酸亚铁会部分氧化硫酸铁，此时溶液中含有阳离子Fe2+、Fe3+、H +、Cu2，为了除去二价铁，由完全生成氢氧化物沉淀时，溶液的pH可知需将二价铁氧化通过双氧水氧化生成三价铁，可通过CuO或CuCO3或Cu（OH）2调节pH形成沉淀，过滤除去氢氧化铁沉淀，滤液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥可得胆矾，据此解答；
故答案为：①Fe2+、Fe3+、H +、Cu2；H2O2；
②CuO或CuCO3或Cu（OH）2；
③蒸发浓缩；冷却结晶；
④某含有c（HNO3）=2mol•L-1、c（H2SO4）=4mol•L-1的废酸混合液100mL（不含其它酸或氧化剂），n（H+）=0.1L×2mol/L+0.1L×4mol/L×2=1mol，n（NO3-）=0.1L×2mol/L=0.2mol，n（SO42-）=0.1L×4mol/L=0.4mol，3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O，依据定量关系可知硝酸根离子全部反应消耗氢离子0.8mol，单质铜0.3mol，所以生成硫酸铜晶体最多为0.3mol，最多能制备硫酸铜晶体（CuSO4•5H2O）的质量=0.3mol×250g/mol=75g；
故答案为：75；
⑤含有铜绿的铜片（假设不含其它杂质）在空气中灼烧至完全反应，经测定，反应前后固体的质量相同，说明反应消耗氧气质量和生成的二氧化碳、水蒸气的质量相同，设铜绿中铜的物质的量为x，铜绿的物质的量为y，
2Cu+O2 $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 2CuO，
x 0.5x
Cu2（OH）2CO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+CO2+H2O
y y y
由反应消耗的氧气和生成的二氧化碳和水的质量相同，得0.5x×32=18y+44y，解得x：y=31：8
依据元素守恒计算，金属生锈率=$\frac{已生锈的金属质量}{金属的总质量}$×100%=$\frac{2y×64}{（2y+x）×64}$×100%=$\frac{2×\frac{8}{31}x×64}{（2×\frac{8}{31}x+x）×64}$×100%=34%；
故答案为：34%．
点评 本题考查了铜及其化合物性质分析，化学方程式计算，掌握制备的原理和计算的依据基础是关键，题目难度中等．
| A． | SO${\;}_{4}^{2-}$的摩尔质量是96g/mol | |
| B． | 1molH2中含有2molH | |
| C． | 1molH2O的质量等于NA个H2O质量的总和 | |
| D． | 1molO2的质量为32g/mol |
+2C2H5OH
+CH3COOH→
+CH3COONa
某同学以甘蔗渣为原料用水解一氧化一水解循环进行制取草酸并探究测定草酸晶体（H2C2O4•xH2O）的某些性质．通过查阅资料可知：草酸易溶于水，是一种重要的化工原料，广泛用于药物生产、高分子合成等工业，草酸晶体受热到100℃时失去结晶水，成为无水草酸．157℃时大量升华，并开始分解；草酸蒸气在低温下可冷凝为固体；草酸钙不溶于水，草酸蒸气能使澄清石灰水变浑浊．
二甲醚是一种重要的清洁燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用．工业上可利用煤的气化产物（水煤气）合成二甲醚．请回答下列问题：（1）煤的气化的主要化学反应方程式为：C+H2O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO+H2．
（2）利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：
①2H2（g）+CO（g）?CH3OH（g）△H=-90.8kJ•mol-1
②2CH3OH（g）?CH3OCH3（g）+H2O（g）△H=-23.5kJ•mol-1
③CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H=-41.3kJ•mol-1
写出水煤气直接合成二甲醚同时生成CO2的热化学反应方程式3H2（g）+3CO（g）?CH3OCH3（g）+CO2（g），△H=-246.4 kJ•mol-1．
（3）一定条件下的密闭容器中，该总反应达到平衡，要提高CO的转化率，可以采取的措施是bce．
a．高温低压 b．低温高压
c．减少CO2的浓度 d．增加CO的浓度
e．分离出二甲醚 f．加入催化剂
（4）已知反应②2CH3OH（g）?CH3OCH3（g）+H2O（g）某温度下的平衡常数为400．此温度下，在密闭容器中加入CH3OH，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：
| 物质 | CH3OH | CH3OCH3 | H2O |
| 浓度/（mol•L-1） | 0.44 | 0.6 | 0.6 |
（5）将CH4设计成燃料电池，其装置示意如图（A、B为多孔性碳棒）持续通入甲烷，在标准状况下，消耗甲烷体积VL．
①0＜V≤44.8L时，电池总反应方程式为CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O；
②44.8L＜V≤89.6L时，负极电极反应为CH4-8e-+9CO32-+3H2O=10HCO3-；
③V=67.2L时，溶液中阴离子浓度大小关系为c（HCO3-）＞c（CO32-）＞c（OH-）．
八角茴香含有一种抗亚洲禽流感病毒的重要成分-莽草酸，其分子结构如图所示．下列关于莽草酸的说法错误的是（ ）| A． | 能溶于水 | B． | 能使酸性高锰酸钾溶液褪色 | ||
| C． | 能发生酯化反应 | D． | 遇FeCl3溶液呈紫色 |
| A． | CH2=CH2+H-OH$\frac{\underline{催化剂}}{△}$CH3-CH2-OH | |
| B． | CH2=CH-CH=CH2+2H2$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$CH3-CH2-CH2-CH3 | |
| C． |  +H2$\stackrel{催化剂}{→}$CH3-CH2-OH | |
| D． | CH3-CH3+2Cl2$\stackrel{光照}{→}$CH2Cl-CH2Cl+2HCl |