《2026年金考卷中考试题汇编45套化学山东专版》

21. (20分)我国的铜矿产资源比较丰富,需要根据矿石种类的不同选用适当的方法冶炼。
(1)我国古代即有湿法炼铜的技术,南北朝时期又将湿法炼铜中铜盐的范围扩大到所有的可溶性铜盐(如CuCl₂),铁与氯化铜溶液反应的化学方程式为Fe + CuCl₂ ══ FeCl₂ + Cu。
(2)蓝铜矿的主要成分Cu₃(CO₃)₂(OH)₂可溶于稀硫酸。先用稀硫酸浸取矿石,再电解浸取液使铜沉积。电解时能量的主要转化形式为电能转化为化学能。
(3)黄铜矿的主要成分为CuFeS₂,其冶炼过程大致如下:

①为了增强浮选剂对矿石的富集效果,提高沸腾炉中化学反应的反应速率和原料利用率,需预先对矿石进行的操作为将矿石粉碎为碎石块，增大接触面积。
②沸腾炉中,发生反应2CuFeS₂ + O₂ $\xlongequal{高温}$ 2FeS + Cu₂S + X,X的化学式为SO₂。
③反射炉中,沙子与杂质形成熔渣浮于上层,Cu₂S和FeS熔融生成的“冰铜”沉于下层。Cu₂S中硫元素的化合价为-2,则铜元素的化合价为+1。
④转炉中,沙子与杂质形成炉渣,Cu₂S在高温条件下发生的反应过程如下:

判断生成的气体能否直接排放并说明原因不能，生成的 SO₂为污染性气体，会危害人体健康;Cu₂O→Cu的化学方程式为2Cu₂O + Cu₂S\overset{高温}{=}6Cu + SO₂↑。
(4)兴趣小组利用如图装置(夹持装置已略去)对我国古代“竖炉炼铜”进行模拟实验,实验原理为C + 2CuO $\xlongequal{高温}$ 2Cu + CO₂↑
①依据上述化学方程式计算C与CuO的质量比为3:40(填最简整数比)。烘干CuO粉末和木炭后,将木炭在研钵中研磨,按此质量比进行实验,效果不佳。
②为获得最佳实验效果,控制C与CuO的总质量一定,按不同质量比进行实验所得反应后物质状态如表。由实验知C和CuO质量比为1:10时实验效果最佳,判断依据是比例 1:10时，既有金属光泽又有红色块状金属产生，说明铜产量较大，几乎无黑色物质，说明反应物 C 与 Cu₂O 残留少，即原料利用率高,利用数据分析其原因可能是碳过少时无法将 Cu₂O 完全反应而有残留，碳过量时，碳与产物 CO₂会生成 CO，同时装置内残留的 O₂也会消耗碳从而生成 CO₂，导致 C 的额外损耗。

答案： 21
(1)Fe + CuCl₂ ══ FeCl₂ + Cu
(2)电能转化为化学能
(3)①将矿石粉碎为碎石块，增大接触面积 ②SO₂ ③ + 1
④不能，生成的 SO₂为污染性气体，会危害人体健康
$2Cu₂O + Cu₂S\overset{高温}{=}6Cu + SO₂↑ (4)①3:40 ②$比例 1:10时，既有金属光泽又有红色块状金属产生，说明铜产量较大，几乎无黑色物质，说明反应物 C 与 Cu₂O 残留少，即原料利用率高 碳过少时无法将 Cu₂O 完全反应而有残留，碳过量时，碳与产物 CO₂会生成 CO，同时装置内残留的 O₂也会消耗碳从而生成 CO₂，导致 C 的额外损耗
【解题思路】
(3)①对矿石进行粉碎，以增大反应物间的接触面积，可有效提高化学反应速率和原料的利用率。
②根据反应前后原子的种类、数目不变。可知 X 的化学式为 SO₂。
③根据化合物中各元素正、负化合价的代数和为0的原则，设 Cu₂S 中 Cu 的化合价为 x，有 2x + (-2) = 0，解得 x = +1。
④由图可知，反应会生成 SO₂等污染性气体，若直接排放会造成空气污染，危害人体健康；Cu₂S→Cu 的反应：反应物为 Cu₂S 和 Cu₂O，生成物为 Cu 和 SO₂，所以化学方程式为$2Cu₂O + Cu₂S\overset{高温}{=}6Cu + SO₂↑。$
(4)①根据化学方程式，反应中 C 与 Cu₂O 的质量比为 12:160 = 3:40。