Question

【题目】我国古代将炉甘石（主要成分：ZnCO3）、赤铜矿（主要成分：Cu2O）和木炭粉为原料制得黄铜（铜和锌的合金，外观似黄金），其生产流程如图1：

回答下列问题：

（1）赤铜中主要成分Cu2O的铜元素的化合价为_____

（2）加热时，发生的主要反应化学方程式为：①ZnCO3ZnO+CO2↑；②2ZnO+C2Zn+CO2↑；③_____（赤铜和木炭粉反应）

（3）某兴趣小组同学对上述反应生成的气体A的成分进行研究．

（提出问题）生成的气体中是否含有一氧化碳？

兴趣小组同学利用图2所示的装置进行实验，对生成的气体成分进行探究．

（实验与讨论）

①打开K，缓缓通入干燥的氮气一段时间．

②关闭K，加热至一定温度使玻璃管中的炉甘石、赤铜和木炭粉反应，用气囊收集气体样品．

③欲除去气体样品中的二氧化碳，并将剩余气体收集在集气瓶中，下列图3装置中最为合理的是_____．

（实验求证）将除尽二氧化碳后的气体样品干燥，仍然用图2所示的装置进行实验，A中的固体应选用_____，B中溶液为澄清石灰水，若A中黑色固体出现了红色，B中澄清石灰水_____，其化学方程式为_____，可说明气体样品中含有一氧化碳．

（实验反思）上述实验中，若生成的气体中含有一氧化碳，则反应时消耗碳、氧元素的质量比_____（填“大于”、“等于”或“小于”）3：8．

（4）另一兴趣小组同学对上述反应生成的固体成分进行了研究．

①甲同学说是铜、锌合金．乙同学说可能是金．

其他的同学否定了乙同学的猜测．其理由是_____．

②为测定该黄铜（铜、锌合金）中铜的质量分数，某兴趣小组取20g黄铜样品放入盛有200g稀硫酸的烧杯中，恰好完全反应，测得烧杯中剩余物质的总质量为219.8g，则：该黄铜样品中铜的质量分数为_____．（计算结果保留0.1%）

③有的兴趣小组用图4装置测定黄铜中铜的质量分数．下列关于该实验的说法正确的是_____

A．分液漏斗与试管间的橡胶管仅有使液体顺利下滴的作用

B．若实验中稀硫酸不足，可以拔下分液漏斗上方的橡皮塞添加

C．该测定还需要的数据是样品质量和此温度、压强下氢气的密度

D．实验结束时，需冷却至室温并将量气管缓缓下移至两侧液面相平再读数

（5）拓展延伸

①某化学小组用一定量AgNO3和Al（NO3）3的混合溶液加入铜粉和锌粉，充分反应后过滤，得到溶液甲和固体乙，如图5所示，则：

a．溶液甲中一定含有Al（NO3）3和Zn（NO3）2

b．固体乙中一定含有Ag，可能含有Cu和Zn

c．若溶液甲是蓝色，则溶液甲一定含有Al（NO3）3、Zn（NO3）2和Cu（NO3）2

d．向固体乙上滴加盐酸有气泡产生，则溶液甲中一定没有AgNO3和Cu（NO3）2

上述四种说法正确的个数为_____

A．1个 B．2个 C．3个 D．4个

②利用废旧电池铜帽（含Cu、Zn）提取Cu，并得到ZnSO4溶液，主要流程如图6，（已知：①反应条件已略去；②2Cu+2H2SO4+O22CuSO4+2H2O）．

a．溶液A和固体C都含有_____两种元素，过程Ⅱ、Ⅲ中的分离操作是_____．

b．请写出步骤Ⅲ中发生反应的化学方程式：_____．

Answer 1

【答案】+1 2Cu2O+C4Cu+CO2↑ C 氧化铜 变浑浊 CO+CuOCu+CO2 大于 化学反应前后元素的种类不变 67.5% CD D 铜、锌 过滤 Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑

【解析】

根据化合价规则、化学方程式的书写；除去二氧化碳使用氢氧化钠溶液，排水法收集气体则水从长管排出；质量守恒定律化学反应前后元素的种类不变；在金属活动性顺序中，位置在前的金属能将位于其后的金属从其盐溶液中置换出来；不溶性固体和液体的分离方法解答即可。

（1）设Cu2O的铜元素的化合价为x，根据化合物中各元素化合价代数和为零，则有2x+（﹣2）＝0，x＝+1，故填：+1

（2）加热时，氧化亚铜与碳高温反应生成铜和二氧化碳，故填：2Cu2O+C4Cu+CO2↑

（3）③欲除去气体样品中的二氧化碳，则需要通过氢氧化钠溶液，要将剩余气体收集在集气瓶中，则溶液需要从长管排出，故图3装置中最为合理的是 C，故填：C

[实验求证]A中黑色固体出现了红色，说明A中的固体应选用的是氧化铜，一氧化碳和氧化铜反应生成铜和二氧化碳，则B中澄清石灰水变浑浊，其化学方程式为 CO+CuOCu+CO2，故填：氧化铜；变浑浊；CO+CuOCu+CO2

[实验反思]

一氧化碳中碳、氧元素质量比为3：4，二氧化碳中碳、氧元素质量比为3：8，若生成的气体中含有一氧化碳，则反应时消耗碳、氧元素的质量比大于3：8，故填：大于

（4）①根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变，矿石中不含有金元素，故不可能生成金，故填：化学反应前后元素的种类不变

②锌和稀硫酸反应生成氢气，铜不能，反应前后质量差即为生成氢气的质量，即产生氢气的质量为：20g+200g﹣219.8g＝0.2g

设样品中锌的质量为x

；x＝6.5g

故该黄铜样品中铜的质量分数为：；故填：67.5%

③用图4装置测定黄铜中铜的质量分数时，

A．分液漏斗与试管间的橡胶管除了使液体顺利下滴的作用，还能起到密封的作用，说法错误；

B．若实验中稀硫酸不足，不可以拔下分液漏斗上方的橡皮塞添加，这样会造成装置漏气，说法错误；

C．该测定还需要的数据是样品质量和此温度、压强下氢气的密度，说法正确；

D．实验结束时，需冷却至室温并将量气管缓缓下移至两侧液面相平再读数，说法正确；故填：CD

（5）①某化学小组用一定量AgNO3和Al(NO3)3的混合溶液加入铜粉和锌粉，锌和铜排在铝的后面，不能与硝酸铝反应，只能与硝酸银反应，而且是锌先与硝酸银反应，

a．锌先参与反应，故溶液甲中一定含有Al(NO3)3和Zn(NO3)2，说法正确；

b．固体乙中一定含有Ag，可能含有Cu和Zn，说法正确；

c．若溶液甲是蓝色，则溶液甲一定含有Al(NO3)3、Zn(NO3)2和Cu(NO3)2；说法正确；

d．向固体乙上滴加盐酸有气泡产生，则锌剩余，则溶液甲中一定没有AgNO3和Cu(NO3)2，说法正确；

故说法正确的个数为4个，故填：D

②

a．溶液A是硫酸锌和硫酸铜，可能含有过量的硫酸，加入过量B（锌）反应，锌和硫酸铜反应得到铜，则固体C含有铜和过量的锌，即A、C中都含有铜、锌两种元素，过程Ⅱ、Ⅲ中分离得到的是固体和液体，该分离操作是过滤，故填：过滤

b．步骤Ⅲ中锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，铜与硫酸不反应，则发生反应的化学方程式：Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑。故填：Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑。