Question

12．我国古代将炉甘石（主要成分：ZnCO₃）、赤铜矿（主要成分：Cu₂O）和木炭粉为原料值得来黄铜（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+1
（2）加热时，发生的主要反应化学方程式为：①ZnCO₃$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$ZnO+CO₂↑；②2ZnO+C$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$2Zn+CO₂↑；③2Cu₂O+C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Cu+CO₂↑（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C．

【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中的固体应选用氧化铜，B中溶液为澄清石灰水，若A中黑色固体出现了红色，B中澄清石灰水变浑浊，其化学方程式为CO+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO₂，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、氧元素的质量比大于（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．其理由是化学反应前后元素的种类不变．
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67.5%．（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CD
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D
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+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuSO₄+2H₂O）．

a．溶液A和固体C都含有铜、锌两种元素，过程Ⅱ、Ⅲ中的分离操作是过滤．
b．请写出步骤Ⅲ中发生反应的化学方程式：Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑．

Answer 1

分析 根据化合价规则、化学方程式的书写进行分析解答；根据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解答；根据质量守恒定律化学反应前后元素的种类不变解答；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解答；根据不溶性固体和液体的分离方法解答即可．

解答 解：（1）设Cu₂O的铜元素的化合价为x，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+C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Cu+CO₂↑；
（3）③欲除去气体样品中的二氧化碳，则需要通过氢氧化钠溶液，要将剩余气体收集在集气瓶中，则溶液需要从场馆排出，故图3装置中最为合理的是 C，故填：C．
【实验求证】A中黑色固体出现了红色，说明A中的固体应选用的是氧化铜，一氧化碳和氧化铜反应生成铜和二氧化碳，则B中澄清石灰水变浑浊，其化学方程式为 CO+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO₂，故填：氧化铜；变浑浊；CO+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO₂；
【实验反思】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，故不可能生成金，故填：化学反应前后元素的种类不变．
②产生氢气的质量为：20g+200g-219.8g=0.2g
设锌的质量为x
Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑
65                           2
x                            0.2g
$\frac{65}{2}=\frac{x}{0.2g}$
x=6.5g
故该黄铜样品中铜的质量分数为：$\frac{20g-6.5g}{20g}×100%$=67.5%，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，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，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，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，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，正确；
b．固体乙中一定含有Ag，可能含有Cu和Zn，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；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，正确；
故说法正确的个数为4个，故填：D；
②
a．溶液A和固体C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，发生反应的化学方程式：Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑．故填：Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑．

点评 本题考查的是金属的有关性质以及冶炼的知识，完成此题，可以依据已有的知识结合题干提供的信息进行．