Question

12．我國古代將爐甘石（主要成分：ZnCO₃）、赤銅礦（主要成分：Cu₂O）和木炭粉為原料值得來黃銅（銅和鋅的合金，外觀似黃金），其生產(chǎn)流程如圖1：

回答下列問題：
（1）赤銅中主要成分Cu₂O的銅元素的化合價為+1
（2）加熱時，發(fā)生的主要反應(yīng)化學(xué)方程式為：①ZnCO₃$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$ZnO+CO₂↑；②2ZnO+C$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$2Zn+CO₂↑；③2Cu₂O+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Cu+CO₂↑（赤銅和木炭粉反應(yīng)）
（3）某興趣小組同學(xué)對上述反應(yīng)生成的氣體A的成分進(jìn)行研究．
【提出問題】生成的氣體中是否含有一氧化碳？
興趣小組同學(xué)利用圖2所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對生成的氣體成分進(jìn)行探究．
【實(shí)驗(yàn)與討論】
①打開K，緩緩?fù)ㄈ敫稍锏牡獨(dú)庖欢螘r間．
②關(guān)閉K，加熱至一定溫度使玻璃管中的爐甘石、赤銅和木炭粉反應(yīng)，用氣囊收集氣體樣品．
③欲除去氣體樣品中的二氧化碳，并將剩余氣體收集在集氣瓶中，下列圖3裝置中最為合理的是C．

【實(shí)驗(yàn)求證】將除盡二氧化碳后的氣體樣品干燥，仍然用圖2所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，A中的固體應(yīng)選用氧化銅，B中溶液為澄清石灰水，若A中黑色固體出現(xiàn)了紅色，B中澄清石灰水變渾濁，其化學(xué)方程式為CO+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO₂，可說明氣體樣品中含有一氧化碳．
【實(shí)驗(yàn)反思】上述實(shí)驗(yàn)中，若生成的氣體中含有一氧化碳，則反應(yīng)時消耗碳、氧元素的質(zhì)量比大于（填“大于”、“等于”或“小于”）3：8．
（4）另一興趣小組同學(xué)對上述反應(yīng)生成的固體成分進(jìn)行了研究．
①甲同學(xué)說是銅、鋅合金．乙同學(xué)說可能是金．
其他的同學(xué)否定了乙同學(xué)的猜測．其理由是化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類不變．
②為測定該黃銅（銅、鋅合金）中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，某興趣小組取20g黃銅樣品放入盛有200g稀硫酸的燒杯中，恰好完全反應(yīng)，測得燒杯中剩余物質(zhì)的總質(zhì)量為219.8g，則：該黃銅樣品中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為67.5%．（計(jì)算結(jié)果保留0.1%）

③有的興趣小組用圖4裝置測定黃銅中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．下列關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的說法正確的是CD
A．分液漏斗與試管間的橡膠管僅有使液體順利下滴的作用
B．若實(shí)驗(yàn)中稀硫酸不足，可以拔下分液漏斗上方的橡皮塞添加
C．該測定還需要的數(shù)據(jù)是樣品質(zhì)量和此溫度、壓強(qiáng)下氫氣的密度
D．實(shí)驗(yàn)結(jié)束時，需冷卻至室溫并將量氣管緩緩下移至兩側(cè)液面相平再讀數(shù)
（5）拓展延伸
①某化學(xué)小組用一定量AgNO₃和Al（NO₃）₃的混合溶液加入銅粉和鋅粉，充分反應(yīng)后過濾，得到溶液甲和固體乙，如圖5所示，則：
a．溶液甲中一定含有Al（NO₃）₃和Zn（NO₃）₂
b．固體乙中一定含有Ag，可能含有Cu和Zn
c．若溶液甲是藍(lán)色，則溶液甲一定含有Al（NO₃）₃、Zn（NO₃）₂和Cu（NO₃）₂
d．向固體乙上滴加鹽酸有氣泡產(chǎn)生，則溶液甲中一定沒有AgNO₃和Cu（NO₃）₂
上述四種說法正確的個數(shù)為D
A．1個             B．2個            C．3個               D．4個
②利用廢舊電池銅帽（含Cu、Zn）提取Cu，并得到ZnSO₄溶液，主要流程如圖6，（已知：①反應(yīng)條件已略去；②2Cu+2H₂SO₄+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O）．

a．溶液A和固體C都含有銅、鋅兩種元素，過程Ⅱ、Ⅲ中的分離操作是過濾．
b．請寫出步驟Ⅲ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑．

Answer 1

分析 根據(jù)化合價規(guī)則、化學(xué)方程式的書寫進(jìn)行分析解答；根據(jù)除去二氧化碳使用氫氧化鈉溶液，排水法收集氣體則水從長管排出解答；根據(jù)質(zhì)量守恒定律化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類不變解答；在金屬活動性順序中，位置在前的金屬能將位于其后的金屬從其鹽溶液中置換出來解答；根據(jù)不溶性固體和液體的分離方法解答即可．

解答 解：（1）設(shè)Cu₂O的銅元素的化合價為x，則有2x+（-2）=0，x=+1，故填：+1；
（2）加熱時，氧化亞銅與碳高溫反應(yīng)生成銅和二氧化碳，故填：2Cu₂O+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Cu+CO₂↑；
（3）③欲除去氣體樣品中的二氧化碳，則需要通過氫氧化鈉溶液，要將剩余氣體收集在集氣瓶中，則溶液需要從場館排出，故圖3裝置中最為合理的是 C，故填：C．
【實(shí)驗(yàn)求證】A中黑色固體出現(xiàn)了紅色，說明A中的固體應(yīng)選用的是氧化銅，一氧化碳和氧化銅反應(yīng)生成銅和二氧化碳，則B中澄清石灰水變渾濁，其化學(xué)方程式為 CO+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO₂，故填：氧化銅；變渾濁；CO+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO₂；
【實(shí)驗(yàn)反思】生成的氣體中含有一氧化碳，則反應(yīng)時消耗碳、氧元素的質(zhì)量比大于3：8，故填：大于．
（4）①根據(jù)質(zhì)量守恒定律，化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類不變，故不可能生成金，故填：化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類不變．
②產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量為：20g+200g-219.8g=0.2g
設(shè)鋅的質(zhì)量為x
Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑
65                           2
x                            0.2g
$\frac{65}{2}=\frac{x}{0.2g}$
x=6.5g
故該黃銅樣品中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{20g-6.5g}{20g}×100%$=67.5%，故填：67.5%；
③用圖4裝置測定黃銅中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)時，A．分液漏斗與試管間的橡膠管除了使液體順利下滴的作用，還能起到密封的作用，錯誤；B．若實(shí)驗(yàn)中稀硫酸不足，不可以拔下分液漏斗上方的橡皮塞添加，這樣會造成裝置漏氣，錯誤；C．該測定還需要的數(shù)據(jù)是樣品質(zhì)量和此溫度、壓強(qiáng)下氫氣的密度，正確；D．實(shí)驗(yàn)結(jié)束時，需冷卻至室溫并將量氣管緩緩下移至兩側(cè)液面相平再讀數(shù)，正確；故填：CD；
（5）①某化學(xué)小組用一定量AgNO₃和Al（NO₃）₃的混合溶液加入銅粉和鋅粉，鋅和銅排在鋁的后面，不能與硝酸鋁反應(yīng)，只能與硝酸銀反應(yīng)，而且是鋅先與硝酸銀反應(yīng)，
a．鋅先參與反應(yīng)，故溶液甲中一定含有Al（NO₃）₃和Zn（NO₃）₂，正確；
b．固體乙中一定含有Ag，可能含有Cu和Zn，正確；
c．若溶液甲是藍(lán)色，則溶液甲一定含有Al（NO₃）₃、Zn（NO₃）₂和Cu（NO₃）₂；正確；
d．向固體乙上滴加鹽酸有氣泡產(chǎn)生，則鋅剩余，則溶液甲中一定沒有AgNO₃和Cu（NO₃）₂，正確；
故說法正確的個數(shù)為4個，故填：D；
②
a．溶液A和固體C都含有銅、鋅兩種元素，過程Ⅱ、Ⅲ中分離得到的是固體和液體，該分離操作是過濾，故填：過濾．
b．步驟Ⅲ中鋅與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅和氫氣，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑．故填：Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑．

點(diǎn)評 本題考查的是金屬的有關(guān)性質(zhì)以及冶煉的知識，完成此題，可以依據(jù)已有的知識結(jié)合題干提供的信息進(jìn)行．