高中化学必修一鲁科版-第四章金属材料及开发利用金属矿物课后达标检测

一、选择题

1.(2019·武汉调研)下列生活用品中主要由黑色金属材料制造的是(　　)

A.塑钢门窗　　　　　　　 B.不锈钢刀

C.纯铜导线   D.18K金首饰

解析：选B。冶金工业上习惯把铁、铬、锰以及它们的合金(主要指合金钢及钢铁)叫作黑色金属材料。塑钢门窗是以聚氯乙烯树脂为主要原料制造的，A项错误；不锈钢刀为铁的合金，主要由黑色金属材料制造而成，B项正确；纯铜导线为铜单质，铜属于有色金属，C项错误；18K 金首饰为金的合金，属于有色金属材料，D项错误。

2.(2019·怀化联考)下列有关金属的说法中正确的是(　　)

A.生铁比纯铁抗腐蚀能力更强

B.青铜、不锈钢、硬铝都是合金

C.性质越活泼的金属越早被人类冶炼和使用

D.单质铝在空气中比较耐腐蚀，所以铝是不活泼金属

解析：选B。生铁容易被腐蚀，比纯铁抗腐蚀能力弱，A项错误；青铜、不锈钢、硬铝都是合金，B项正确；性质越不活泼的金属越早被人类冶炼和使用，C项错误；单质铝在空气中比较耐腐蚀，是因为其表面有一层致密的氧化膜，铝是活泼金属，D项错误。

3.(2019·河南八市第一次测评)《天工开物》中记载：“凡铜供世用，出山与出炉，止有赤铜。以炉甘石或倭铅参和，转色为黄铜，以砒霜等药制炼为白铜，矾、硝等药制炼为青铜。”其中涉及的物质中熔点最高的是(　　)

A.青铜  B.黄铜

C.赤铜   D.白铜

解析：选C。赤铜是纯度较高的铜，熔点比其合金高，青铜是铜锡合金，黄铜是铜锌合金，白铜是铜镍合金，C项正确。

4.(2019·河南省实验中学高三检测)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.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：选A。由题意可知，倭铅是指金属锌，不是锌和铅的混合物，故A错误；煤炭的主要成分是碳，反应中碳做还原剂，故B、C、D均正确。

5.不同的金属在冶炼方法上也有所不同。下列说法正确的是(　　)

A.钒、铬、锰、铁等难熔金属通常采用铝热法炼制

B.铝及其合金是电气、工业、家庭广泛使用的材料，是因为铝的冶炼方法比较简单

C.由于钠、镁、铝等金属化学性质太活泼，人们通常采用电解熔融状态下的氯化物的方式来获取它们的单质

D.炼铁时加入的焦炭除了提供热量外，还用来制造还原剂一氧化碳

解析：选D。A项，铁用CO还原法炼制，错误；B项，Al及其合金被广泛使用是因为Al及其合金有良好的性能，错误；C项，氯化铝是共价化合物，熔融时不导电，工业上用电解氧化铝的方法制取铝，错误；D项，高炉炼铁中焦炭的作用为与氧气反应产生热量和制造还原剂一氧化碳，正确。

6.(2019·哈尔滨高三质检)利用如图装置做铝热反应实验。下列说法不正确的是(　　)

A.该反应的化学方程式是2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3

B.该反应会产生高温，发出强光

C.根据铝热反应的原理，可以冶炼某些金属

D.若反应中转移3 mol电子，消耗氧化剂的物质的量是1 mol

解析：选D。反应中转移3 mol电子，即1 mol Al参加反应，则消耗氧化剂Fe2O3的物质的量为0.5 mol。

7.下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是(　　)

解析：选D。稀盐酸可以与Cu2(OH)2CO3反应，而且稀盐酸不能与Cu反应，所以可用稀盐酸除铜器表面的铜绿Cu2(OH)2CO3，Ⅰ、Ⅱ有因果关系，A错误；铜表面不能形成致密的氧化膜，铜与浓硫酸在一定温度下能发生反应，所以不能用铜制容器盛装浓硫酸，B错误；硫酸铜与氨水反应生成 Cu(OH)2，Cu(OH)2受热分解生成黑色CuO，Ⅰ、Ⅱ均正确，但没有因果关系，C错误；蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末有新物质生成，属于化学变化，CuSO4可用作消毒剂，但与前者没有因果关系，D正确。　

8.(2019·青岛高三质检)所谓合金，就是不同种金属(也包括一些金属和非金属)在熔融状态下形成的一种熔合物。根据下列四种金属的熔、沸点，判断其中不能形成合金的是　(　　)

A.Cu和Al   B.Fe和Cu

C.Fe和Na    D.Al和Na

解析：选C。分析数据得出，铜和铁的熔点高于钠的沸点，无法制得合金。

9.已知酸性条件下有如下反应：2Cu＋===Cu2＋＋Cu。由于反应温度不同，用氢气还原氧化铜时，可能产生Cu或Cu2O，两者都是红色固体。一同学对某次用氢气还原氧化铜实验所得的红色固体产物做了验证，实验操作和实验现象记录如下：

由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物是(　　)

A.Cu 

B.Cu2O

C.一定有Cu，可能有Cu2O 

D.一定有Cu2O，可能有Cu

解析：选D。H2还原CuO生成红色固体，该红色固体可能是Cu和Cu2O中的一种或两种。红色固体产物中加入稀H2SO4，溶液变蓝并得到红色固体，证明原红色固体产物中含Cu2O；由于上述反应中有Cu生成，干扰了对原红色固体产物中是否含有Cu的判断，故不能证明原红色固体产物中是否含有Cu。

10.下列是部分矿物资源的利用及产品流程，有关说法不正确的是(　　)

A.粗铜电解精炼时，粗铜做阳极

B.生产铝、铜、高纯硅及玻璃过程中都涉及氧化还原反应

C.黄铜矿冶炼铜时，副产物SO2可用于生产硫酸，FeO可用作冶炼铁的原料

D.粗硅制高纯硅时，提纯四氯化硅可用多次分馏的方法

解析：选B。电解精炼铜时，粗铜做阳极，自身可以溶解，故A正确；制备单质时涉及化合价变化，是氧化还原反应，制玻璃的反应是SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑和SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑，元素化合价未发生变化，均不属于氧化还原反应，故B错误；SO2可以转化成SO3，进而生成H2SO4，FeO与CO在高温下可生成Fe，故C正确；制备硅的过程中，利用沸点不同进行分馏，将SiCl4从杂质中提取出来，再与H2发生置换反应得到高纯硅，故D正确。

二、非选择题

11.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)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是　　　　(填字母)。

a.粗铜接电源正极，发生氧化反应

b.溶液中Cu2＋向阴极移动

c.电解过程中，阳极和阴极的质量变化相等

d.利用阳极泥可回收Al、Zn等金属

(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)：

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________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：(1)金属铜投入稀硫酸中不发生反应，但再加入H2O2溶液后铜开始溶解，溶液逐渐变为蓝色，说明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，反应的离子方程式为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，由方程式可计算出电子转移数目。

(5)①检验溶液B中Fe3＋是否被除尽的试剂是KSCN溶液。取少量溶液于试管中，加入KSCN溶液，若溶液变红证明含有铁离子，若不变红证明不含铁离子。

②从硫酸铜溶液中得到金属铜的方法，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。

答案：(1)Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O

(2)2Cu2＋＋2CO＋H2O===Cu2(OH)2CO3↓＋CO2↑

(3)3

(4)ab

(5)①取少量溶液于试管中，加入KSCN溶液，若溶液变红证明含有铁离子，若不变红证明不含铁离子

②CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu　2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4(答案合理即可)

12.(2019·莱芜模拟)实验室以含有少量铁的粗铜粉和硫酸与硝酸的混合溶液为原料制备CuSO4·5H2O晶体。设计的工艺流程如图所示：

请回答下列问题：

(1)根据反应原理，操作①所需的混酸溶液中硝酸和硫酸的理论配比(物质的量之比)为　　　　。操作②中需要把NO与　　 　(气体)混合通入水中，混入该气体的目的是________________________________________________________________________

(用化学方程式表示)。

(2)溶液Ⅰ中存在一定浓度的Fe3＋、Cu2＋，在该浓度时生成氢氧化物沉淀的pH如下表。操作③中某学生设计物质X为H2O，若加水调节溶液pH，则Fe(OH)3开始沉淀的pH　　1.9(填“＜”“＞”或“＝”)；而实际操作中一般不用此法调节溶液pH，其主要原因是________________________________________________________________________。

(3)操作④中物质Y为　　　　　。查阅资料知CuSO4·5H2O的溶解度曲线如图所示，则操作⑤应采取的措施是蒸发浓缩、______________________________________________、

过滤、洗涤、干燥等。

解析：(1)操作①是利用硝酸的氧化性而溶解铜，生成的Cu2＋与SO结合为CuSO4。根据3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O知，生成3 mol CuSO4消耗3 mol硫酸、2 mol硝酸。操作②中把NO与氧气混合通入水中生成硝酸以循环利用，并减少污染，反应方程式是4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。

(2)因加水使c(Fe3＋)降低，则Fe(OH)3开始沉淀的pH>1.9，而实际操作中一般不用此法调节溶液pH，其主要原因是加入的水较多不利于蒸发浓缩或蒸发浓缩消耗很多的能量。

(3)由溶液Ⅱ得到晶体需蒸发浓缩，而蒸发时硫酸铜会水解，因此需加入稀硫酸抑制水解。根据CuSO4·5H2O的溶解度曲线知温度越高，其溶解度越大，即温度低时析出量多，而且30 ℃时CuSO4·5H2O失水变为CuSO4·3H2O，因此应冷却到30 ℃以下结晶。

答案：(1)2∶3　O2　4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3

(2)>　不利于蒸发浓缩(或蒸发浓缩消耗很多的能量)

(3)稀H2SO4　冷却到30 ℃以下结晶

13.某化学兴趣小组用只含有铝、铁、铜的工业合金制取纯净的氯化铝溶液、绿矾晶体(FeSO4·7H2O)和胆矾晶体，其实验方案如图所示：

(1)合金属于　　　　(填“纯净物”或“混合物”)，合金与NaOH溶液反应的离子方程式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)方案中途径②的离子方程式为_______________________________________

　　　　　　　　　　　　，D中加入适量盐酸的离子方程式为________________________________________________________________________。

(3)滤渣F为　　　　，途径③、④的化学方程式分别为

________________________________________________________________________、

________________________________________________________________________。

途径③④相比，途径　　　　更好，理由是__________________________________

________________________________________________________________________。

(4)CuSO4溶液中获得胆矾的操作为_________________________________________

　　　　　、洗涤、自然干燥。

(5)CuO与Al反应的化学方程式为________________________________________

　　　　　　　　。

(6)Cu在潮湿的空气中放置较长的时间，最后得到绿色的铜锈，其化学式为　　　　　　。

解析：(1)合金属于混合物；合金中铝与NaOH溶液反应的离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。

(2)方案中途径②的离子方程式为AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO；D中加入适量盐酸的离子方程式为Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。

(3)滤渣F为Cu；途径③、④的化学方程式分别为Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O、2Cu＋O2＋2H2SO42CuSO4＋2H2O；途径④相对途径③来说H2SO4利用率更高且无污染。

(4)CuSO4溶液中获得胆矾的操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、自然干燥。

(5)CuO与Al反应的化学方程式为3CuO＋2Al3Cu＋Al2O3。

(6)铜锈的化学式为Cu2(OH)2CO3。

答案：(1)混合物　2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑

(2)AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO

Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O

(3)Cu　Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O

2Cu＋O2＋2H2SO42CuSO4＋2H2O　④　途径④相对途径③来说H2SO4的利用率更高且无污染

(4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤

(5)3CuO＋2Al3Cu＋Al2O3

(6)Cu2(OH)2CO3