2020高考化学一轮复习第三章金属及其化合物第4节检测(含解析)

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金属及其化合物一、选择题1．(2017·江西临川一中联考)《诗词大会》不仅弘扬了中国传统文化，还蕴含了许多化学知识。下列说法不合理的是(　　)A．李白的诗句：“日照香炉生紫烟，遥看瀑布挂前川。”生紫烟包含了物理变化B．“熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”，北宋沈括用胆矾炼铜的过程属于置换反应C．唐末五代时期丹学著作《元妙道要略》中有云：“以硫黄、雄黄台硝石并蜜烧之；焰起，烧手面及烬屋舍者”。描述的是丹药的制作过程D．古剑沈卢“以济钢为刃，柔铁为茎干，不尔则多折断”。济钢指的是铁的合金【答案】C【解析】水产生的雾气是由水蒸发产生的水蒸气遇冷液化而成的小液滴，是一种液化现象，是物理变化，故A项正确；Fe与硫酸铜反应制Cu，又称湿法炼铜，是置换反应，故B项正确；黑火药是由木炭粉(C)、硫黄(S)和硝石(KNO3)按一定比例配制而成的，由题意可知，题中描述的是制备黑火药的过程，故C项错误；剑刃硬度要大，所以用碳铁合金，故D项正确。2．下列生产、生活中的事实不能用金属活动性顺序表解释的是(　　)A．铝制器皿不宜盛放酸性食物B．电解饱和食盐水阴极产生氢气得不到钠C．铁制容器盛放和运输浓硫酸D．镀锌铁桶镀层破损后铁仍不易被腐蚀【答案】C【解析】常温下，浓硫酸和铁发生氧化还原反应生成致密的氧化物薄膜而阻止进一步被氧化，该现象是钝化现象，与金属活动性顺序无关。3．铜锌合金俗称黄铜，下列不易鉴别黄铜与真金的方法是(　　)A．测密度　 B．测熔点　　C．灼烧　 D．看外观【答案】D【解析】黄铜和金的密度不可能相同，所以测密度可行，故A项正确；合金的熔点较低，真金的熔点高，所以测熔点可行，故B项正确；铜锌合金灼烧生成黑色的氧化物，而金性质稳定，颜色不变，可鉴别，故C项正确；铜和金的颜色相同，故不可行，故D项错误。4．金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的应用。下列关于金属的一些说法不正确的是(　　)A．合金的性质与其组成金属的性质不完全相同B．火烧孔雀石[Cu2(OH)2CO3]制得铜也属于还原法C．金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子D．工业上金属Mg、Cu都是用热还原法制得的【答案】D【解析】合金的性质与其成分金属的性质不完全相同，如硬度、强度更大，熔点更低等，A项正确；火烧孔雀石分解生成CuO，CuO被焦炭还原为单质Cu，属于还原法制取，B项正确；金属冶炼就是把金属阳离子还原为金属原子，越活泼的金属，其阳离子的氧化性越弱，越难被还原，C项正确；工业上利用电解熔融MgCl2的方法来制得金属镁，D项错误。5．(2017·北京密云模拟)下列实验中，对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是(　　)选项实验现象结论A将稀硝酸加入过量铁粉中，充分反应后滴加KSCN溶液有气体生成，溶液呈血红色稀硝酸将Fe氧化为Fe3＋B将铜粉加入1.0 mol·L－1Fe2(SO4)3溶液中溶液变蓝、有黑色固体出现金属铁比铜活泼C用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热熔化后的液态铝滴落下来金属铝的熔点较低D将0.1 mol·L－1MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀产生，再滴加0.1 mol·L－1CuSO4溶液先有白色沉淀生成，后变为浅蓝色沉淀Cu(OH)2的溶解度比Mg(OH)2的小【答案】D【解析】稀硝酸与过量的铁粉反应，生成硝酸亚铁和NO气体、水，无铁离子生成，所以加入KSCN溶液后，不变红色，现象和结论错误，A项错误；Cu与硫酸铁发生氧化还原反应，生成硫酸铜和硫酸亚铁，无黑色固体出现，B项错误；铝在空气中加热生成氧化铝的熔点较高，所以内部熔化的铝不会滴落，C项错误；硫酸镁与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化镁沉淀，再加入硫酸铜，则生成氢氧化铜蓝色沉淀，沉淀的转化符合由溶解度小的向溶解度更小的沉淀转化，D项正确。6．下列说法正确的是(　　)A．Cu→CuO→Cu(OH)2每步转化均能通过一步反应实现B．铝合金是一种混合物，它比纯铝的熔点高C．金属铜放置在潮湿的空气中会被锈蚀，生成绿色的铜锈——碱式碳酸铜D．金属铝、铁、铜都有一定的抗腐蚀性能，其抗腐蚀的原因都是表面形成氧化物薄膜，阻止反应的进一步进行【答案】C【解析】A项，CuO→Cu(OH)2不能通过一步实现，错误；B项，铝合金比纯铝的熔点低，错误；D项，铜、铁表面不能形成致密的氧化膜，错误。7．氧化还原反应广泛应用于金属冶炼，下列说法不正确的是(　　)A．电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中，Na＋被还原B．湿法炼铜与火法炼铜的反应中，铜元素都发生还原反应C．用磁铁矿炼铁的反应中，1 mol Fe3O4被CO还原成Fe，转移9 mol电子D．铝热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化【答案】C【解析】用磁铁矿炼铁的反应为Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2，当有1 mol Fe3O4被CO还原成Fe时，转移8 mol电子。8．(2018·广东佛山一模)我国国产大飞机C919试飞成功，化学工作者研发的新材料发挥了重要作用。下列关于C919的说法错误的是(　　)A．机身涂料中的氢氧化铝有阻燃作用B．发动机使用的高温陶瓷材料氮化硅属于硅酸盐产品C．使用的碳纤维复合材料能经受许多由温差带来的“冷冻热蒸”的考验D．使用的第三代铝锂合金具有低密度、高比强度、优良的耐低温等性能【答案】B【解析】氮化硅不属于硅酸盐，所以B选项错误。9．(2019·江西宜春联考)某同学通过如下流程制备氧化亚铜，下列说法不正确的是(　　)  已知：CuCl难溶于水和稀硫酸；Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O。A．步骤②SO2可用Na2SO3替换B．步骤③中为防止CuCl被氧化，可用SO2水溶液洗涤C．步骤④发生反应的离子方程式为2CuCl＋2OH－===Cu2O＋2Cl－＋H2OD．如果Cu2O试样中混有CuCl和CuO杂质，用足量稀硫酸与Cu2O试样充分反应，根据反应前、后固体质量可计算试样纯度【答案】D【解析】A项，Na2SO3有还原性，则步骤②还原Cu2＋，可用Na2SO3替换SO2，正确；B项，CuCl易被空气中的氧气氧化，用还原性的SO2的水溶液洗涤，可达防氧化的目的，正确；C项，CuCl与NaOH溶液混合加热得砖红色沉淀Cu2O，根据电荷守恒及原子守恒可知发生反应的离子方程式为2CuCl＋2OH－===Cu2O＋2Cl－＋H2O，正确；D项，CuCl也不溶于水和稀硫酸，Cu2O溶于稀硫酸生成不溶于水的Cu，则过滤后所得滤渣为Cu和CuCl的混合物，无法计算出样品中Cu2O的质量，即无法计算样品纯度，故D错误。10．(2018·四川德阳检测)部分氧化的Fe－Cu合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共5.76 g，经如下处理：10．下列说法正确的是(　　)A．滤液A中的阳离子为Fe2＋、Fe3＋、H＋B．样品中铁元素的质量为2.24 gC．样品中CuO的质量为4.0 gD．V＝896【答案】B【解析】据题意，3.2 g滤渣一定是铜，而铜与Fe3＋不共存，A项错误；最后的3.2 g固体为Fe2O3，其中铁元素的质量为2.24 g，B项正确；样品中铜元素和氧元素的质量共5.76 g－2.24 g＝3.52 g，C项错误；2.24 g铁元素不可能全是单质，故生成氢气的体积小于896 mL，D项错误。二、非选择题11．孔雀石的主要成分为Cu2(OH)2CO3。某同学设计的从孔雀石中冶炼铜的方案如下(假设孔雀石中杂质不溶于水和稀硫酸)：(1)反应①能观察到的现象是_____________________________________________________________，有关反应的化学方程式为_______________________________________________________________________。(2)反应②加入的金属可能是________，有关反应的离子方程式为________________________________________________________________________。【答案】(1)固体逐渐溶解，溶液由无色变成蓝色，有气泡产生Cu2(OH)2CO3＋2H2SO4===2CuSO4＋CO2↑＋3H2O(2)铁粉(或锌粉)　Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu(或Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu)12．(2018·广东茂名一模)某冶金厂的炉渣中主要成分为CuO、Cu、Ag、Bi、Pb，还含有少量的SiO2和Au，从炉渣中回收有价金属的一种工艺流程如下。回答下列问题：(1)加快“氧化浸出”速率的措施有____________________(写出两种)。(2)加入NaOH溶液的目的是调节滤液的pH，水解时通入水蒸气的目的是________________________________________________________________________。(3)湿法炼铜后溶液中主要的物质有(写化学式)________。(4)氨浸实验时，需要在常温下进行的原因是__________________；熔炼时加入Na2CO3的目的是除硅，写出反应方程式：____________________________________________。(5)写出流程中还原银的化学方程式：_____________________。【答案】(1)搅拌、炉渣粉碎(2)加快水解速率，促进Bi3＋的水解(3)Fe(NO3)2、NaNO3(4)温度高，氨气易挥发　SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑(5)4Ag(NH3)2Cl＋N2H4·H2O===4Ag↓＋N2↑＋4NH3↑＋4NH4Cl＋H2O[或4Ag(NH3)2Cl＋N2H4===4Ag↓＋N2↑＋4NH3↑＋4NH4Cl或4Ag(NH3)2Cl＋N2H4·H2O＋3H2O===4Ag↓＋N2↑＋4NH3·H2O＋4NH4Cl]13．(2017·山东滨州一模)铜及其化合物应用广泛。Ⅰ.氯化亚铜(CuCl)广泛用于化工、印染、有机合成等行业。以海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产氯化亚铜的工艺过程如下：已知：CuCl难溶于醇和水，可溶于氯离子浓度较大的体系，在潮湿空气中易氧化。回答下列问题：(1)步骤①中N元素被还原为最低价，则Cu溶解的离子方程式为________________________________________________________________________。(2)步骤③中(NH4)2SO3要适当过量，目的是使Cu2＋充分还原和______________，其主要反应的离子方程式为___________________________________________________。已知NH4Cl、Cu2＋的物质的量之比[n(NH4Cl)/n(Cu2＋)]与Cu2＋沉淀率的关系如图所示，当氯化铵用量增加到一定程度后Cu2＋的沉淀率减少，原因是__________________________________。Ⅱ.以氧缺位铁酸铜(CuFe2O4－x)作催化剂，可利用太阳能热化学循环法分解H2O制H2，其物质转化如图甲所示。　　 甲　　　　　　　　　　　乙(1)氧缺位铁酸铜(CuFe2O4－x)与水反应的化学方程式为________________________________________________________________________。(2)若x＝0.15，则1 mol CuFe2O4参与该循环过程理论上一次能制得标准状况下的H2体积为______L。(3)CuFe2O4可用电化学方法得到，其原理如图乙所示，则阳极的电极反应式为________________________________________________________________________。【答案】Ⅰ.(1)4Cu＋NO＋10H＋===4Cu2＋＋NH＋3H2O(2)防止CuCl被空气氧化　2Cu2＋＋SO＋2Cl－＋H2O===2CuCl↓＋SO＋2H＋　生成的氯化亚铜又溶解于氯化铵溶液中 Ⅱ.(1)CuFe2O4－x＋xH2O===CuFe2O4＋xH2↑(2)3.36(3)Cu＋2Fe＋4O2－－8e－===CuFe2O4【解析】Ⅰ.(1)步骤①中氮元素被还原为最低价即－3价，则铜溶解的离子方程式为4Cu＋NO＋10H＋===4Cu2＋＋NH＋3H2O。(2)步骤③中亚硫酸铵要适当过量，目的是保证使铜离子充分还原的速率，防止氯化亚铜被空气氧化；主要反应是铜离子与亚硫酸铵发生氧化还原反应生成氯化亚铜，其离子方程式为2Cu2＋＋SO＋2Cl－＋H2O===2CuCl↓＋SO＋2H＋；当氯化铵用量增加到一定程度后，铜离子的沉淀率降低，原因是生成的氯化亚铜又溶解于氯化铵溶液中。Ⅱ.(1)根据图中信息可知，氧缺位铁酸铜与水反应生成CuFe2O4和氢气，化学方程式为CuFe2O4－x＋xH2O===CuFe2O4＋xH2↑；(2)根据化学方程式，若x＝0.15，则1 mol CuFe2O4参与该循环过程，理论上一次能制得标准状况下的氢气体积为0.15 mol×22.4 L/mol＝3.36 L；(3)根据电化学方法制得CuFe2O4的原理图可知，阳极铜铁合金熔融状态下失去电子与氧离子反应，电极反应方程式为Cu＋2Fe＋4O2－－8e－===CuFe2O4。14．铜是生活中常见的金属，请回答下列问题：(1)Cu不活泼，通常情况下不与稀硫酸反应，但向Cu和稀硫酸的混合物中滴入H2O2溶液后，溶液很快变蓝色，试写出该反应的离子方程式：__________________________。(2)将硫酸铜溶液和碳酸钠溶液混合，会析出Cu2(OH)2CO3绿色固体，试写出该反应的离子方程式：_______________________________________________________________。(3)火法炼铜的原理：Cu2S＋O22Cu＋SO2，在该反应中每生成1 mol Cu，转移________mol e－。(4)某小组同学在做铜与浓硫酸反应的实验时，发现铜片表面有黑色固体生成。①甲同学猜想：黑色固体是未来得及溶解于酸的CuO，其猜想可用化学方程式表示为Cu＋H2SO4____________________________________________________________。②乙同学认为：黑色固体除CuO外，还可能含有Cu2S和CuS，其理由可能是________(填序号)。a．Cu2S和CuS都是黑色的b．Cu与浓硫酸在加热条件下反应，还可能放出O2c．浓硫酸是氧化剂，Cu是还原剂，Cu的化合价升高与S的化合价降低有多种可能(5)据报道，有一种叫Thibacillus Ferroxidans的细菌在有氧气存在的酸性溶液中，可将黄铜矿(CuFeS2)氧化成硫酸盐：4CuFeS2＋2H2SO4＋17O2===4CuSO4＋2Fe2(SO4)3＋2H2O，利用反应后的溶液，按如下流程可制备胆矾(CuSO4·5H2O)：14．①检验溶液B中Fe3＋是否被除尽的实验方法：__________________________________________________________________________；②在实验室中，设计两个原理不同的方案，从溶液B中提炼金属铜(要求：一种方案只用一个反应来完成)。写出两种方案中涉及的化学方程式。方案一：________________________；方案二：____________________________________。【答案】(1)Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O(2)2Cu2＋＋2CO＋H2O===Cu2(OH)2CO3↓＋CO2↑(3)3　(4)①CuO＋SO2↑＋H2O　②a、c(5)①取少量溶液B于试管中，加入几滴KSCN溶液，若变红，证明含有铁离子；若溶液不变红，证明不含铁离子②CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu　2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4【解析】(1)过氧化氢在酸性溶液中具有氧化性，能溶解铜，离子方程式为Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O。(2)将硫酸铜溶液和碳酸钠溶液混合，会析出Cu2(OH)2CO3，反应的化学方程式为2Cu2＋＋2CO＋H2O===Cu2(OH)2CO3↓＋CO2↑。(3)反应中Cu元素化合价由＋1价降低到0价，O元素化合价由0价降低到－2价，S元素化合价由－2价升高到＋4价，由方程式可知生成2 mol Cu，转移6 mol电子，则该反应中每生成1 mol Cu，转移3 mol电子。(4)①按照甲同学猜想：铜被氧化得CuO，硫酸还原为SO2，化学方程式表示为Cu＋H2SO4CuO＋SO2↑＋H2O。②乙同学认为黑色固体除CuO外，还可能含有Cu2S和CuS，分析可能的理由时，应该从反应现象和氧化还原反应原理入手，a、c均符合。(5)①检验溶液B中Fe3＋是否被除尽的试剂是KSCN溶液，加入KSCN溶液。②硫酸铜溶液得到金属铜的方法，可以加入铁粉置换铜，反应的化学方程式为CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu；也可用惰性电极通电电解硫酸铜溶液，反应的化学方程式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4。