Question

【題目】材料是人類賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)，銅是目前使用最廣泛的金屬之一。

(一)銅材料的有關(guān)知識

(1)人類使用金屬先后經(jīng)歷了“青銅”、“鐵器”時代，直到近代才開始大量使用鋁材料。這也反映出Cu、Fe、Al三種金屬的活動性由強到弱的順序是________。

(2)純銅又稱紫銅，常見銅合金有黃銅、青銅等種類。家用電纜常用紫銅，以聚氯乙烯塑料或TPU橡膠包裹。

① 以上敘述中不涉及到的材料是_______(選填序號)。

A．金屬材料 B．無機非金屬材料 C．有機合成材料

② 我國在西漢時期就有“曾青得鐵則化為銅”之說，用化學(xué)方程式表示其原理_______。

③ 鑒別黃銅和黃金，以下方法不可行的是______(選填序號)。

A．觀察顏色 B．加稀鹽酸 C．在空氣中灼燒

(二)銅及其化合物的實驗

I.硫酸銅是制備其他含銅化合物的重要原料，以下是制取硫酸銅的常見方法。

(1)方案1：向稀硫酸中加入銅粉，再用導(dǎo)管通入空氣并加熱，銅粉逐漸減少，溶液由無色變?yōu)樗{(lán)色。

①反應(yīng)中溶液的PH逐漸_________(填“增大”或“減小”)。

②該反應(yīng)的化學(xué)方程式_________。

(2)方案2：將銅片加入濃硫酸中，加熱，產(chǎn)生刺激性氣味，溶液逐漸變成藍(lán)色。將產(chǎn)生的氣體通入酸性高錳酸鉀溶液中，溶液褪色，說明該氣體是________。

(3)從環(huán)保角度進(jìn)行比較，你認(rèn)為方案_______(填“1”或“2”)更合理。

Ⅱ．在一定量硫酸銅溶液中加入碳酸鈉溶液，過濾、洗滌、低溫干燥得到堿式碳酸銅固體，其組成為：xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O。能證明固體已洗凈的方法為__________。

(三)堿式碳酸銅的熱分解實驗

興趣小組稱取此固體12.0g，在科研人員的指導(dǎo)下用下圖裝置進(jìn)行熱分解實驗。

【查閱資料】Cu(OH)2的分解溫度為66℃～68℃，CuCO3的分解溫度為200℃～220℃，各生成對應(yīng)的兩種氧化物。該堿式碳酸銅失去結(jié)晶水的溫度與Cu(OH)2的分解溫度接近。

(1)裝置A的作用是___________。

(2)加熱前后及過程中均通入空氣，加熱后通空氣的目的是________。

(3)控制溫度在不同的范圍對B中樣品加熱。測得裝置C、D的質(zhì)量在實驗前后的變化情況如下表所示，測得B中剩余固體質(zhì)量隨溫度的變化如下圖所示。

裝置	實驗前/g	實驗后/g
C	198.0	199.8
D	221.0	223.2

①圖中F點對應(yīng)的m＝__________。

② 根據(jù)提供的數(shù)據(jù)， xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O中x ﹕y ﹕z = _________。

③ 若缺少裝置E，測得的________(選填“x”、“y”、“z”)的值會偏大。

Answer 1

【答案】 Al、Fe、Cu 或Al＞Fe＞Cu B Fe ＋ CuSO4 =FeSO4＋Cu A 增大 2Cu ＋ O2 ＋2H2SO42CuSO4＋2H2O SO2 1 取最后一次洗滌后的濾液，滴入BaCl2，無現(xiàn)象(合理的答案均給分) 除去通入空氣中的CO2和H2O 使生成的氣體被相應(yīng)裝置完全吸收或防止倒吸(合理的答案均給分) 10.2 1 ﹕1 ﹕1 x z

【解析】本題考查了實驗探究物質(zhì)的組成成分以及含量，金屬、鹽的性質(zhì)，材料的分類，化學(xué)方程式的計算等，綜合性較強，難度較大。

(一)銅材料的有關(guān)知識

(1)根據(jù)金屬活動順序表可知 Cu、Fe、Al三種金屬的活動性由強到弱的順序是Al、Fe、Cu 或Al＞Fe＞Cu；

(2) ①純銅、黃銅、青銅均屬于金屬材料，聚氯乙烯塑料和TPU橡膠均屬于有機合成材料，以上敘述不涉及到的材料是無機非金屬材料，故選B；

②“曾青得鐵則化為銅”可以是鐵與硫酸銅反應(yīng)生成硫酸亞鐵和銅，化學(xué)方程式是Fe ＋ CuSO4 =FeSO4＋Cu；

③ A、黃銅和黃金都是黃色，顏色相同，不能通過觀察顏色區(qū)分，錯誤； B、黃銅是銅與鋅的合金加入稀鹽酸后有氣泡產(chǎn)生，黃金活動性較弱不能與鹽酸反應(yīng)，加入稀鹽酸后無明顯變化，現(xiàn)象不同可以區(qū)分，正確；C．黃銅在空氣中灼燒固體變黑，黃金在空氣中灼燒無明顯變化，現(xiàn)象不同可以區(qū)分，正確。故選A；

(二)銅及其化合物的實驗

(1)①溶液中的硫酸不斷被消耗，酸性減弱，反應(yīng)中溶液的pH逐漸增大；

②該反應(yīng)是銅和氧氣和硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和水，化學(xué)方程式是2Cu ＋ O2 ＋2H2SO42CuSO4＋2H2O；

(2)二氧化硫能使高錳酸鉀溶液褪色，將產(chǎn)生的氣體通入酸性高錳酸鉀溶液中，溶液褪色，說明該氣體是SO2；

(3)實驗2產(chǎn)生的二氧化硫排放到空氣中會形成酸雨。從環(huán)保角度進(jìn)行比較，你認(rèn)為方案1更合理。

Ⅱ．若固體洗凈，洗滌液中不含有碳酸鈉，氯化鋇溶液能與碳酸鈉溶液生成碳酸鋇的沉淀。能證明固體已洗凈的方法為取最后一次洗滌后的濾液，滴入BaCl2，無現(xiàn)象(合理的答案均給分)；

(三)堿式碳酸銅的熱分解實驗

(1)該實驗是通過測定堿式碳酸銅分解產(chǎn)生的二氧化碳和水的質(zhì)量來測定堿式碳酸銅的組成，空氣中的二氧化碳和水對實驗有干擾，裝置A的作用是除去通入空氣中的CO2和H2O；

(2)加熱后裝置中有反應(yīng)生成的二氧化碳和水，加熱后通空氣的目的是使生成的氣體被相應(yīng)裝置完全吸收或防止倒吸(合理的答案均給分)；

(3) ①Cu(OH)2的分解溫度為66℃～68℃，CuCO3的分解溫度為200℃～220℃，各生成對應(yīng)的兩種氧化物。該堿式碳酸銅晶體失去結(jié)晶水的溫度與Cu(OH)2的分解溫度接近，根據(jù)圖示可知F點是堿式碳酸銅晶體失去了結(jié)晶水、Cu(OH)2已分解。裝置C是吸收反應(yīng)產(chǎn)生的水，水的質(zhì)量=199.8g-198.0g=1.8g 所以m=12g-1.8g=10.2g；

②裝置D是吸收反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳，二氧化碳的質(zhì)量=223.2g-221.0g=2.2g，設(shè)：生成2.2g的二氧化碳，需要碳酸銅的質(zhì)量為a，生成的氧化銅的質(zhì)量為b。

CuCO3CuO+CO2↑

124 80 44

a b 2.2g

x=6.2g

y=4g

堿式碳酸銅晶體完全分解后的固體產(chǎn)物中氧化銅。氫氧化銅分解產(chǎn)生的氧化銅=8g-4g=4g，設(shè)：分解產(chǎn)生4g的氧化銅需要氫氧化銅的質(zhì)量為c，同時生成水的質(zhì)量為d。

Cu(OH)2CuO+H2O

98 80 18

C 4g d

c=4.9g

d=0.9g

堿式碳酸銅晶體中結(jié)晶水的質(zhì)量=1.8g-0.9g=0.9g。在堿式碳酸銅晶體中：

124x：98y：18z=6.2g：4.9g：0.8g，x ﹕y ﹕z =1 ﹕1 ﹕1；

③裝置E是防止空氣中的水和二氧化碳進(jìn)入D裝置，若缺少裝置E，D裝置中吸收的二氧化碳會偏大，計算結(jié)果是堿式碳酸銅晶體中碳酸銅的質(zhì)量偏大，y值偏小，引起x、z偏大。