2020高考化学一轮复习第三章金属及其化合物课时作业10金属材料金属矿物的开发（含解析） 练习

课时作业10　金属材料　金属矿物的开发

时间：45分钟

1．(2019·河南南阳联考)狐刚子在“炼石胆取精华法”中作如下叙述：“以土墼(即砖坯)垒作两个方头炉……一炉中著铜盘，使定，即密泥之；一炉中以炭烧石胆(CuSO4·5H2O)使作烟，以物扇之，其精华尽入铜盘。炉中却火待冷……”。狐刚子所取“精华”为(　C　)

A．H2O   B．SO2 

C．稀硫酸   D．CuSO4溶液

解析：CuSO4·5H2O加热分解生成氧化铜、三氧化硫、二氧化硫、氧气、水，生成的气体产物“尽入铜盘”，三氧化硫、二氧化硫、水最终生成硫酸，故C正确。

2．(2019·芜湖质检)下列说法正确的是(　B　)

A．工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气

B．钢铁厂用热还原法冶炼铁

C．工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al不涉及氧化还原反应

D．MgCl2(aq)Mg(OH)2MgOMg

解析：电解NaCl溶液生成NaOH、H2和Cl2，得不到单质钠，A错误；电解熔融Al2O3发生的是氧化还原反应，C错误；工业上冶炼镁是电解熔融MgCl2而不是MgO，D错误。

3．(2019·黑龙江哈尔滨模拟)某研究小组实验探究铜及其化合物的性质，操作正确且能达到实验目的的是(　D　)

A．将铜丝插入浓硫酸中并加热，反应后再加入水，观察硫酸铜溶液的颜色

B．常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中，观察氯化铜的生成

C．将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，得到CuCl2固体

D．将表面有铜绿[Cu2(OH)2CO3]的铜器放入盐酸中浸泡，除去铜绿

解析：铜与浓硫酸反应后的剩余物中仍有浓硫酸，将水加入反应器中易发生危险，A项错误；观察氯化铜的生成需要在加热条件下，B项错误；CuCl2水解生成的HCl易挥发，加热蒸干能促进CuCl2的水解而得不到CuCl2固体，C项错误。

4．明代《天工开物》记载“火法”冶炼锌：“炉甘石十斤，装载入一泥罐内，…然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，…冷淀，毁罐取出，…，即倭铅也”(注：炉甘石的主要成分为碳酸锌，泥罐中掺有煤炭)。下列说法不正确的是(　A　)

A．倭铅是指金属锌和铅的混合物

B．煤炭中起作用的主要成分是C

C．冶炼Zn的化学方程式：ZnCO3＋2CZn＋3CO

D．该冶炼锌的方法属于热还原法

解析：由题意可知，倭铅是指金属锌，不是混合物，故A错误；煤炭的主要成分是碳，反应中碳作还原剂，故B、C、D均正确。

5．(2019·江西九江模拟)下列有关金属及其化合物的说法中，正确的说法有(　A　)

①在人类对金属材料的使用过程中，性质活泼的金属单质最早被人们使用　②纯铁比生铁抗腐蚀性强　③单质铝在空气中比较耐腐蚀，所以铝是不活泼金属　④向紫色石蕊溶液中加入过量的Na2O2粉末，振荡，溶液变为蓝色并有气泡产生　⑤青铜、不锈钢、硬铝都是合金　⑥可通过焰色反应区分钾元素和钠元素　⑦将FeCl3溶液滴入KI淀粉溶液中，溶液变蓝色　⑧铝粉和氧化镁粉末混合，高温下能发生铝热反应

A．4个   B．5个 

C．6个   D．7个

解析：在人类对金属材料的使用过程中，性质不活泼的金属单质最早被人们冶炼出来使用，①错误；铝是活泼金属，在空气中耐腐蚀是因为在其表面生成了致密的氧化膜，③错误；向紫色石蕊溶液中加入过量的Na2O2粉末，振荡，溶液先变蓝色后褪色，并有气泡产生，④错误；铝粉和氧化镁粉末混合，由于镁比铝活泼，故不能发生铝热反应，⑧错误。

6．(2019·六安模拟)铜、银、金是人类最早认识的三种金属，因为很早就被人们用作钱币，因而有“货币金属”之称。由于铁的金属性比铜、银、金的强，相对而言，人类认识铁稍晚。某研究性学习小组为了证明铁的金属活动性比铜的强，他们设计了如下方案：(1)铁片置于硫酸铜溶液中有铜析出；　(2)铁、铜与氯气反应分别生成FeCl3和CuCl2；

(3)足量的铁粉和铜粉与浓硫酸反应生成FeSO4和CuSO4；　(4)铜片置于FeCl3溶液中铜片逐渐溶解；　(5)把铁片和铜片置于盛有稀硫酸的烧杯中，并用导线连接，铁片上无气泡产生，而铜片上有气泡产生；　(6)把铁片和铜片置于盛有浓硝酸的烧杯中，并用导线连接，铁片上有气泡产生，而铜片上无气泡产生。

以上设计方案中合理的有(　A　)

A．两种  B．三种  C．四种  D．五种

解析：(1)铁能置换铜，活动性Fe>Cu；(5)铁、铜、稀H2SO4构成原电池，铁为负极，铜为正极，则活动性Fe>Cu；(1)、(5)合理。

7．(2019·山东烟台模拟)取一定质量的Cu、Cu2O、CuO的固体混合物，将其分成两等份。其中一份通入足量的氢气充分反应后固体质量为25.6 g，另一份加入到500 mL稀硝酸中固体恰好完全溶解并产生标准状况下的NO气体4.48 L。已知Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。则稀硝酸的浓度为(　A　)

A．2 mol·L－1   B．1.6 mol·L－1

C．0.8 mol·L－1   D．0.4 mol·L－1

解析：取一定质量的Cu、Cu2O、CuO的固体混合物，将其分成两等份。其中一份通入足量的氢气充分反应后固体质量为25.6 g，这些铜的物质的量为0.4 mol，另一份加入到500 mL稀硝酸中固体恰好完全溶解，一定还生成了0.4 mol Cu(NO3)2，并产生标准状况下的NO气体4.48 L，NO的物质的量为0.2 mol。由N原子守恒可以求出硝酸的物质的量为1 mol，则稀硝酸的浓度为2 mol·L－1，A项正确。

8．(2019·陕西西工大附中模拟)工业上用含有氧化铁杂质的废铜粉为原料，制取硫酸铜的主要过程如下图所示：

下列有关说法不正确的是(　B　)

A．“过量酸”不适合用硝酸或浓硫酸，固体B可以用CuO、Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3

B．通入的气体A可以是O2或Cl2

C．通入气体A之前的混合溶液中存在的阳离子是Fe2＋、Cu2＋、H＋

D．将从溶液中得到的硫酸铜晶体在空气中加热，可制得无水硫酸铜

解析：制取硫酸铜，“过量酸”应为稀硫酸，不适合用硝酸，原因是会引入硝酸铜杂质且生成污染性气体；不适合用浓硫酸，原因是会产生二氧化硫气体而污染空气；加入固体B的作用是调节溶液的pH，使Fe3＋变为沉淀而除去，为了不引入新的杂质，可选用CuO、Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3，A正确。向混合溶液中通入气体A的作用是将溶液中的亚铁离子氧化为铁离子，气体A为氧气，不能使用氯气，防止引入氯化铜杂质，B错误；废铜粉与稀硫酸反应：Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O,2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，由于稀硫酸过量，因此通入气体A之前混合溶液中存在的阳离子为Fe2＋、Cu2＋、H＋，C正确；将从溶液中得到的硫酸铜晶体在空气中加热，晶体将失去结晶水，得到无水硫酸铜，D正确。

9．(2019·河北邯郸教学质量检测)某化合物M由两种常见的元素组成，为了测定其组成进行如下实验：

M的化学式可能为(　A　)

A．Cu2S   B．CuS 

C．FeS2   D．Fe3S4

解析：由题意并结合选项可知，1.60 g M在高温下反应生成的气体是二氧化硫，二氧化硫被双氧水氧化为硫酸。根据滴定过程消耗的氢氧化钠，可以求出n(S)＝n(SO2)＝n(H2SO4)＝n(NaOH)＝×20.00×10－3 L×0.1 mol·L－1×＝0.01 mol，所以m(S)＝0.32 g，则m(金属)＝1.60 g－0.32 g＝1.28 g，假若是铜，则n(Cu)＝0.02 mol，M可能为Cu2S；假若是铁，则n(Fe)≈0.023 mol，M没有与之对应的选项。综上所述，A项正确。

10．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：

下列说法正确的是(　B　)

A．滤液A中的阳离子为Fe2＋、Fe3＋、H＋

B．样品中Fe元素的质量为2.24 g

C．样品中CuO的质量为4.0 g

D．V＝896

解析：生成的滤渣是铜，金属铜可以和三价铁反应，所以滤液A中一定不含Fe3＋，故A错误；3.2 g固体为三氧化二铁，其物质的量为3.2 g÷160 g·mol－1＝0.02 mol，铁元素物质的量为0.02 mol×2＝0.04 mol，质量为0.04 mol×56 g·mol－1＝2.24 g，故B正确；原来固体为5.76 g，所以CuO质量不超过5.76 g－2.24 g＝3.52 g，故C错误；根据滤液A中溶质为过量H2SO4和FeSO4，而铁元素物质的量为0.04 mol，说明参加反应的硫酸的物质的量为0.04 mol，含氢离子0.08 mol，其中部分氢离子生成氢气，另外的H＋和合金中的氧结合成水，由于合金中氧的物质的量为(5.76－3.2－2.24)g÷16 g·mol－1＝0.02 mol，它结合氢离子0.04 mol，所以硫酸中有0.08 mol－0.04 mol＝0.04 mol H＋转化成氢气，即生成0.02 mol氢气，标准状况下体积为448 mL，故D错误。

11．(2019·鄂豫晋冀陕五省第二次联考)为了探究FeSO4和Cu(NO3)2的混合物中各组分的含量，现设计如下流程。

下列叙述中错误的是(　D　)

A．n＝0.035

B．V＝2 240

C．原混合物中FeSO4的质量分数约为89%

D．m＝3.2

解析：根据题中流程可知，步骤②中加入铁粉产生了氢气，说明前面的酸过量，步骤①中有氯气与亚铁离子反应，说明溶液a中有亚铁离子，17.08 g的FeSO4和Cu(NO3)2的混合物与0.14 mol硫酸混合，硝酸根全部被还原为NO，NO的物质的量为 mol＝0.02 mol，根据氮元素守恒，样品中Cu(NO3)2的质量为188 g/mol×0.01 mol＝1.88 g，所以FeSO4的质量为17.08 g－1.88 g＝15.2 g，其物质的量为0.1 mol，原混合物中FeSO4的质量分数为×100%≈89%，故C正确；根据方程式

3Fe2＋＋8H＋＋2NO(稀)===3Fe3＋＋2NO↑＋4H2O

3 mol　8 mol　　　　　　　 　  　 　2×22.4 L

n(Fe2＋) n(H＋)　　　　　　 　 　 　    448 mL

所以n(Fe2＋)＝0.03 mol，n(H＋)＝0.08 mol，则a溶液中亚铁离子的物质的量为0.1 mol－0.03 mol＝0.07 mol，根据方程式2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，可得氧化亚铁离子需要氯气的物质的量为0.035 mol，故A正确；根据铁元素守恒，a溶液中铁离子的物质的量为0.1 mol，根据反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，可得消耗铁的物质的量为0.05 mol即质量为2.8 g，a溶液中n(H＋)＝0.14 mol×2－0.08 mol＝0.2 mol，结合反应2H＋＋Fe===H2＋Fe2＋，可得消耗铁的物质的量为0.1 mol即质量为5.6 g，则剩余铁的质量为9 g－5.6 g－2.8 g＝0.6 g，故D错误；生成的氢气为0.1 mol，其体积为2.24 L，故B正确。

12．(2019·潍坊第一次模拟)某废催化剂含58.2%的SiO2、21.0%的ZnO、4.5%的ZnS和12.8%的CuS，某同学以该废催化剂为原料，回收其中的锌和铜。采用的实验方案如下：

已知：步骤①中发生的化学反应为非氧化还原反应；滤渣2的主要成分是SiO2和S。

下列说法不正确的是(　D　)

A．步骤①，最好在通风橱中进行

B．步骤①和③，说明CuS不溶于稀硫酸而ZnS溶于稀硫酸

C．步骤③，涉及的离子反应为CuS＋H2O2＋2H＋Cu2＋＋S＋2H2O

D．步骤②和③，均采用蒸发结晶的方式获取溶质

解析：步骤①发生的反应是ZnO＋H2SO4===ZnSO4＋H2O，ZnS＋H2SO4===ZnSO4＋H2S，H2S是有毒气体，因此应在通风橱内进行，故A说法正确；根据流程图，步骤④得到CuSO4·5H2O，说明滤渣1中含有Cu元素，即CuS，步骤③从滤液中得到硫酸铜晶体，说明滤液中存在Cu2＋，从而推出CuS不溶于稀硫酸，步骤②从滤液中得到ZnSO4·7H2O，说明滤液中含有Zn2＋，即ZnS溶于稀硫酸，故B说法正确；步骤③中CuS转变成Cu2＋，根据信息，滤渣2中有SiO2和S，推出CuS中S被过氧化氢氧化成变为硫单质，离子反应方程式为CuS＋H＋＋H2O2―→Cu2＋＋S＋H2O，根据化合价的升降法进行配平，得到CuS＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋S＋2H2O，故C说法正确；得到CuSO4·5H2O和ZnSO4·7H2O中都含有结晶水，通过对滤液蒸发结晶方法，容易失去结晶水，因此采用的方法是蒸发浓缩冷却结晶方法，故D说法错误。

13．(2019·桓台综合)利用铝镓合金加水制造氢气，合金中镓(Ga，ⅢA)是关键成分，可阻止铝形成致密的氧化膜。根据以下流程图，下列说法正确的是(　D　)

A．铝镓合金属于纯净物

B．该合金的硬度应该小于纯铝

C．该流程中可以循环使用的物质只有铝

D．该合金中的铝常温下就可以与水反应生成Al2O3和氢气，该反应属于置换反应

解析：合金属于混合物，A项错误；合金的硬度一般比各组分金属大，B项错误；铝和镓均可以循环使用，C项错误；由流程图可知，D项正确。

14．(2019·柳州模拟)以硫铁矿(主要成分为FeS2)为原料制备氯化铁晶体(FeCl3·6H2O)的工艺流程如图所示，下列说法不正确的是(　A　)

A．酸溶过程使用的酸也可以是硝酸，且过量

B．为了防止污染，焙烧过程中产生的SO2要回收利用

C．通氯气的目的是氧化Fe2＋

D．由FeCl3·6H2O制取无水FeCl3需要在氯化氢的气流中加热

解析：若用过量硝酸酸溶，会引入NO，A错误；SO2是一种污染气体，必须回收利用，B正确；通入Cl2的目的是将Fe2＋全部氧化为Fe3＋，C正确；为了防止Fe3＋水解，由FeCl3·6H2O制取无水FeCl3时需要在HCl的气流中加热，D正确。

15．(2019·福建泉州质检)硫酸铜可用于消毒、制杀虫剂、镀铜等。实验小组制取CuSO4·5H2O晶体并进行其热分解的探究。请回答下列问题：

探究Ⅰ：制取CuSO4·5H2O晶体

小组同学设计了如下两种方案：

甲：将铜片加入足量浓硫酸中并加热。

乙：将铜片加入稀硫酸，控制温度为40～50 ℃，滴加双氧水。

(1)方案甲发生反应的化学方程式为______________________。反应结束后有大量白色固体析出，简述从中提取CuSO4·5H2O晶体的方法：倒出剩余液体，___________。

(2)方案乙发生反应：Cu＋H2SO4＋H2O2===CuSO4＋2H2O，该实验控制温度为40～50 ℃的原因是________________；

与方案甲相比，方案乙的主要优点有________、________(写出2条)。

探究Ⅱ：用以下装置(加热装置省略)探究CuSO4·5H2O晶体热分解的产物。

已知：CuSO4·5H2O脱水后升高温度，会继续分解成CuO和气体产物，气体产物可能含有SO3、SO2、O2中的1～3种。

(3)称取5.00 g CuSO4·5H2O于A中加热，当观察到A中出现________，可初步判断晶体已完全脱水并发生分解。加热一段时间后，A中固体质量为3.00 g，则此时A中固体的成分为________。

(4)装置B中迅速生成白色沉淀，说明分解产物中有________，C装置的作用是__________。

(5)理论上E中应收集到V mL气体，事实上收集到的气体体积偏小，可能的原因是____________

(不考虑泄漏等仪器与操作原因)。

解析：(1)方案甲发生反应的化学方程式为Cu＋2H2SO4(浓)SO2＋CuSO4＋2H2O。反应结束后有大量白色固体析出，从中提取CuSO4·5H2O晶体的方法：倒出剩余液体，加入适量水，蒸发浓缩，冷却结晶。(2)H2O2受热易分解，故乙方案控制温度为40～50 ℃的原因是温度较低，反应速率慢；温度太高，H2O2分解，损耗大。与方案甲相比，方案乙的主要优点有原料利用率高、不产生污染、能耗低等。(3)若5.00 g CuSO4·5H2O完全失水为CuSO4，则CuSO4的质量为3.2 g，完全分解为CuO，则CuO的质量为1.6 g。加热一段时间后，A中固体质量为3.00 g,3.2 g>3.00 g>1.6 g，则此时A中固体的成分为CuSO4和CuO。(4)装置B中迅速生成白色沉淀，说明分解产物中有SO3，C装置可以盛放品红溶液，目的是检验是否有SO2生成。

(5)E中收集到的气体应是O2，事实上收集到的气体体积偏小，可能是在C装置中部分O2与SO2和H2O发生了氧化还原反应。

答案：(1)Cu＋2H2SO4(浓)SO2＋CuSO4＋2H2O　加入适量水，蒸发浓缩，冷却结晶

(2)温度较低，反应速率慢；温度太高，H2O2分解，损耗大　原料利用率高　不产生污染(或其他合理答案)

(3)固体变为黑色　CuSO4和CuO

(4)SO3　检验是否有SO2生成

(5)在C装置中部分O2参与了氧化还原反应

16．(2019·广东五校协作体第一次联考)利用工业冶炼硫酸铜(含有Fe2＋、AsO、Ca2＋等杂质)提纯制备电镀硫酸铜的生产流程如下：

已知：①Fe3＋、Cu2＋开始沉淀的pH分别为2.7、5.4，完全沉淀的pH分别为3.7、6.4。

②Ksp[Cu(OH)2]＝2×10－20。

③AsO＋H2O2＋H＋===H3AsO4，H3AsO4＋Fe3＋===FeAsO4＋3H＋。

(1)溶解操作中需要配制含铜32 g·L－1的硫酸铜溶液1.0 L，需要称量冶炼级硫酸铜的质量至少为________g。

(2)测定溶解液中的Fe2＋的浓度，可用KMnO4标准溶液滴定，取用KMnO4溶液应使用________(填“酸式”或“碱式”)滴定管，其中反应的离子方程式为____________。若要检验调节pH后溶液中的Fe3＋已除尽的方法是______________。

(3)氧化后需要将溶液进行稀释及调节溶液的pH＝5，则稀释后的溶液中铜离子浓度最大不能超过________mol·L－1。

(4)固体Ⅰ的主要成分除FeAsO4、Fe(OH)3外还有________，由溶液Ⅰ获得CuSO4·H2O，需要经过________、________、过滤、洗涤、干燥操作。

(5)利用以上电镀级硫酸铜作为电解质，电解粗铜(含锌、银、铂杂质)制备纯铜，写出阳极发生的电极反应：_________________。

解析：(1)溶解操作中需要配制含铜32 g·L－1的硫酸铜溶液1.0 L，需要称量冶炼级硫酸铜的质量至少为m(CuSO4)＝＝80 g。(2)高锰酸钾具有强氧化性，取用KMnO4溶液应使用酸式滴定管；MnO将Fe2＋氧化为Fe3＋，同时MnO被还原为Mn2＋，发生反应的离子方程式为MnO＋5Fe2＋＋8H＋===Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O；检验调节pH后溶液中的Fe3＋已除尽的方法是取少量溶液Ⅰ于试管中，滴加几滴KSCN溶液，若溶液不出现血红色，则说明Fe3＋已经除尽。(3)溶液pH＝5，c(OH－)＝10－9 mol·L－1，则稀释后的溶液中铜离子浓度最大不能超过 mol·L－1＝2×10－2 mol·L－1。(4)固体Ⅰ的主要成分除FeAsO4、Fe(OH)3外还有CaCO3，操作Ⅰ是从溶液中获得晶体，需经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥操作。(5)电解粗铜(含锌、银、铂杂质)制备纯铜，阳极发生氧化反应，阳极发生的电极反应为Zn－2e－===Zn2＋、Cu－2e－===Cu2＋。

答案：(1)80　(2)酸式　MnO＋5Fe2＋＋8H＋===Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O　取少量溶液Ⅰ于试管中，滴加几滴KSCN溶液，若溶液不出现血红色，则说明Fe3＋已经除尽　(3)2×10－2

 (4)CaCO3　蒸发浓缩　冷却结晶　(5)Zn－2e－===Zn2＋、Cu－2e－===Cu2＋