【23版一轮练习系列】(十)　铜、金属材料和矿物的开发

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23一轮练测—01老高考化学(十)　铜、金属材料和矿物的开发 一、选择题(本题包括9个小题，每小题只有一个选项符合题意)1．(2021·德阳模拟)下列关于合金的叙述中正确的是(　　)A．青铜是我国使用最早的合金，也是目前使用最广泛的合金B．不管哪种铜合金都含有铜元素，所以它们的性质也和金属铜一样C．我们日常生活中用到的5角硬币属于铜合金D．各种铜合金都有良好的导电、导热性【详解】C　目前使用最广泛的合金是铁合金，A错；合金因其构成元素及配比的不同，性质与Cu不同，B错；白铜的导电、导热性很差，D错。2．(2022·沈阳模拟)《五金·铁》中记载：“若造熟铁，则生铁流出时，相连数尺内，低下数寸，筑一方塘，短墙抵之。其铁流入塘内，数人执柳木排立墙上……众人柳棍疾搅，即时炒成熟铁。”以下说法不正确的是(　　)A．金属冶炼方法由金属活动性决定B．生铁比熟铁质地更硬，延展性稍差C．炒铁是为了提高铁水中的碳含量D．该法与近代往生铁水中吹空气炼钢异曲同工【详解】C　活泼性不同的金属，其冶炼方法不同，即金属冶炼方法由金属活动性决定，故A正确；熟铁比生铁质地更软，且延展性好，生铁比熟铁质地更硬，延展性稍差，故B正确；炒铁过程中降低了铁水中的碳含量，从而将生铁转化成熟铁，故C错误；该冶炼方法和近代往生铁水中吹空气炼钢，都是利用空气中的氧气氧化C元素，其原理基本相同，故D正确。3．(2021·石嘴山模拟)下列有关金属的工业制法中，正确的是(　　)A．以海水为原料制得精盐，再电解精盐的水溶液制取钠B．用海水、石灰乳等为原料，经一系列过程制得氧化镁，用H2还原氧化镁制得镁C．从铝土矿中获得氧化铝再制得氯化铝固体，电解熔融的氯化铝得到铝D．以铁矿石、焦炭、空气、石灰石为原料，将反应产生的CO在高温下还原铁矿石制得铁【详解】D　工业上是以海水为原料制得NaCl，电解熔融NaCl制金属钠，电解精盐的水溶液制取氢氧化钠和氯气、氢气，故A错误；用海水、石灰乳等为原料，经一系列过程制得氧化镁，但氧化镁熔点高，用盐酸溶解氧化镁，再使溶液浓缩，得到氯化镁。工业制镁是电解熔融氯化镁，故B错误；氯化铝是分子晶体，熔融状态下氯化铝不导电，工业制铝是从铝土矿中获得氧化铝再电解熔融的氧化铝来获取金属铝，故C错误。4．(2021·山东实验中学高三诊断)氯化亚铜(CuCl)是白色粉末，微溶于水，酸性条件下不稳定，易生成金属Cu和Cu2＋。某小组拟热分解CuCl2·2H2O制备CuCl，并进行相关探究。下列说法正确的是(　　)A．制备CuCl时产生的Cl2可以回收循环利用，也可以通入饱和NaCl溶液中除去B．Cu2(OH)2Cl2在200 ℃时反应的化学方程式为Cu2(OH)2Cl22CuO＋2HCl↑C．X气体可以是N2，目的是作保护气，抑制CuCl2·2H2O 在加热过程中发生水解D．CuCl与稀硫酸反应的离子方程式：2CuCl＋4H＋＋SO===2Cu2＋＋2Cl－＋SO2↑＋2H2O【详解】B　制备CuCl时产生的Cl2可以转化为HCl，回收循环利用，Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度小，不能被吸收除去，A错误；Cu2(OH)2Cl2加热至200 ℃时生成CuO，结合原子守恒可知，还生成HCl，则化学方程式为Cu2(OH)2Cl22CuO＋2HCl↑，B正确；CuCl2水解生成氢氧化铜和HCl，X气体是用于抑制CuCl2水解，则X为HCl，不是N2，C错误；由题意可知，CuCl在酸性条件下不稳定，易生成金属铜和Cu2＋，D错误。5．下列关于铜的化合物的说法正确的是(　　)A．蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末是化学变化B．常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中，有棕黄色的烟生成C．用稀盐酸除去铜锈的离子方程式为CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2OD．向CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后，将混合物倒入蒸发皿加热煮沸一会儿，然后冷却、过滤，滤纸上的物质为“蓝色固体”【详解】A　A项，胆矾(CuSO4·5H2O)受热转变为CuSO4为化学变化，正确；B项，常温下铜与氯气不反应，无现象，错误；C项，铜锈的成分为Cu2(OH)2CO3，与稀盐酸反应的离子方程式为Cu2(OH)2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋3H2O＋CO2↑，错误；D项，CuSO4溶液Cu(OH)2CuO，CuO为黑色固体，错误。6．(2021·潍坊模拟)我国古代的青铜器工艺精湛，有很高的艺术价值和历史价值。下列说法不正确的是(　　)A．我国使用青铜器的时间比使用铁器、铝器的时间均要早B．将青铜器放在银质托盘上，青铜器容易生成铜绿C．《本草纲目》载有名“铜青”之药物，铜青是铜器上的绿色物质，则铜青就是青铜D．用蜂蜡做出铜器的蜡模，是古代青铜器的铸造方法之一，蜂蜡的主要成分是有机物【详解】C　金属大规模被使用的先后顺序跟金属的活动性强弱关系最大，金属性越弱的金属使用越早，所以我国使用青铜器的时间比使用铁器、铝器的时间均要早，故A正确；Cu比Ag活泼，将青铜器放在银质托盘上，构成原电池，铜为负极，青铜器容易生成铜绿，故B正确；铜在空气中长时间放置，会与空气中氧气、二氧化碳、水反应生成碱式碳酸铜，因此《本草纲目》载有名“铜青”之药物，铜青就是铜锈蚀生成的碱式碳酸铜，故C错误；蜂蜡的主要成分是酯类、游离脂肪酸、游离脂肪醇和碳水化合物，主要成分是有机物，故D正确。7．(2022·汉中模拟)向CuSO4溶液中加入H2O2溶液，很快有大量气体逸出，同时放热，一段时间后，蓝色溶液变为红色浑浊(Cu2O)，继续加入H2O2溶液，红色浑浊又变为蓝色溶液，这个反应可以反复多次。下列关于上述过程的说法不正确的是(　　)A．Cu2＋是H2O2分解反应的催化剂B．Cu2＋将H2O2还原为O2C．H2O2既表现氧化性又表现还原性D．发生了反应：Cu2O＋H2O2＋4H＋===2Cu2＋＋3H2O【详解】B　向CuSO4溶液中加入H2O2溶液，很快有大量气体逸出，同时放热，说明Cu2＋是H2O2分解反应的催化剂，A正确；H2O2变为O2，氧元素化合价升高，Cu2＋将H2O2氧化为O2，B错误；根据“蓝色溶液变为红色浑浊(Cu2O)”，说明＋2价的Cu2＋被还原成＋1价，H2O2表现了还原性；继续加入H2O2溶液，红色浑浊又变为蓝色溶液，说明发生了反应Cu2O＋H2O2＋4H＋===2Cu2＋＋3H2O，Cu2O中＋1价Cu被氧化成＋2价Cu2＋，H2O2又表现了氧化性，C正确；红色浑浊又变为蓝色溶液，Cu2O中＋1价Cu被氧化成＋2价Cu2＋，发生反应为Cu2O＋H2O2＋4H＋===2Cu2＋＋3H2O，D正确。8．铅的冶炼过程大致如下：①富集：将方铅矿(PbS)进行浮选；②焙烧：2PbS＋3O2===2PbO＋2SO2；③制粗铅：PbO＋C===Pb＋CO↑；PbO＋CO===Pb＋CO2。下列说法正确的是(　　)A．浮选法富集方铅矿的过程属于化学变化B．方铅矿焙烧反应中，PbS是还原剂，还原产物只有PbOC．整个冶炼过程中，制取1 mol Pb共转移2 mol 电子D．将1 mol PbS完全冶炼成Pb理论上至少需要6 g碳【详解】D　A项，浮选法富集方铅矿为物理变化；B项，O2被还原为PbO和SO2，二者均为还原产物；C项，制取1 mol Pb共转移8 mol e－；D项，将1 mol PbS冶炼成Pb的过程中根据方程式可得：2PbS～2PbO～C～2Pb，1 mol PbS冶炼成Pb理论上至少需0.5 mol C，即6 g 碳。9．为了探究铁、铜及其化合物的性质，某同学设计并进行了下列实验。下列说法错误的是(　　)A．高温加热装置中发生的反应为3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)B．虚线框处宜选择的装置是甲C．实验时将螺旋状铜丝加热变黑后再趁热迅速伸入试管中，可观察到铜丝由黑色变为红色D．实验后，可用铝粉在高温下还原玻璃管中的固体获得铁单质【详解】B　高温加热装置中铁粉与水蒸气反应生成四氧化三铁与氢气，化学方程式为3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)，A项正确；氢气的密度比空气的密度小，所以用向下排空气法收集H2，应选择装置乙，B项错误；铜丝加热变黑是发生反应2Cu＋O22CuO，氧化铜与氢气反应生成铜和水是发生反应CuO＋H2Cu＋H2O，所以铜丝由黑色变为红色，C项正确；实验后，玻璃管中的固体中含有Fe3O4，铝粉与Fe3O4发生铝热反应生成氧化铝和铁单质，D项正确。二、非选择题(本题包括3个小题)10．(2021·赤峰模拟)地球上的金属矿物资源是有限的，应合理开发利用。(1)金属冶炼的实质是金属离子被________(填“氧化”或“还原”)生成金属单质。(2)铜在自然界存在于多种矿石中，如：矿石名称黄铜矿辉铜矿孔雀石主要成分CuFeS2Cu2SCu2(OH)2 CO3 请回答下列问题：①上表所列铜化合物中，推断铜的质量百分含量最高的是________。②CuFeS2其中Cu为＋1价、Fe为＋3价，高温焙烧时发生的反应是CuFeS2＋O2SO2＋FeS＋Cu，焙烧过程中被还原的元素有________。③工业上以黄铜矿为原料，采用火法熔炼工艺生产铜，火法炼铜的反应为Cu2S＋O22Cu＋SO2，该反应中氧化剂是________。④Cu2(OH)2 CO3与稀硫酸反应的离子方程式为______________________________________________________________________________________________________。(3)溶液中Cu2＋的浓度可采用碘量法测得：①2Cu2＋＋5I－===2CuI↓＋I②I＋2S2O===S4O＋3I－反应①中的氧化剂为________。现取20.00 mL含Cu2＋的溶液，加入足量的KI充分反应后，用0.100 0 mol·L－1的Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液25.00 mL，此溶液中Cu2＋的浓度为________mol·L－1。【详解】(2)①铜化合物中，铜的质量百分含量＝，黄铜矿中铜的含量＝×100%≈35%；辉铜矿中铜的含量＝×100%＝80%；孔雀石中铜的含量＝×100%≈58%，所以铜的质量百分含量最高的是Cu2S；②反应CuFeS2＋O2SO2＋FeS＋Cu中，S元素的化合价由－2价变为＋4价，被氧化；O元素的化合价由0价变为－2价，被还原；Cu元素的化合价由＋1价变为0价，被还原，Fe元素的化合价由＋3价变为＋2价，被还原，则焙烧过程中被还原的元素有O、Cu、Fe；③由反应前后各元素的化合价变化分析可知，反应中Cu2S和O2为氧化剂，Cu2S为还原剂；④Cu2(OH)2CO3 与稀硫酸反应生成硫酸铜、二氧化碳和水，离子方程式为Cu2(OH)2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O。(3)反应①中，Cu2＋变为CuI，Cu元素的化合价从＋2价下降到＋1价，得电子，故Cu2＋作氧化剂。反应关系为2Cu2＋～I～2S2O。根据消耗的Na2S2O3的量，列式有＝ mol，得n(Cu2＋)＝2.5×10－3 mol，c(Cu2＋)＝＝0.125 0 mol·L－1。【答案】(1)还原　(2)①Cu2S　②O、Cu、Fe　③Cu2S和O2　④Cu2(OH)2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O　(3)Cu2＋　0.125 011．合金是建造航空母舰的主体材料。(1)航母升降机可由铝合金制造。①铝元素在周期表中的位置为________________。工业炼铝的原料由铝土矿提取而得，提取过程中通入的气体为________。②Al­Mg合金焊接前用NaOH溶液处理Al2O3膜，其化学方程式为________________________________________________________________________。焊接过程中使用的保护气为____________(填化学式)。(2)航母舰体材料为合金钢。①舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为__________。②航母用钢可由低硅生铁冶炼而成，则在炼铁过程中为降低硅含量，需加入的物质为________。(3)航母螺旋桨主要用铜合金制造。80.0 g Cu­Al合金用酸完全溶解后，加入过量氨水，过滤得白色沉淀39.0 g，则合金中Cu的质量分数为________。【详解】(1)①工业上通过电解熔融Al2O3制得金属铝，从铝土矿中提取Al2O3的过程：使铝土矿与NaOH溶液反应并过滤除去杂质得到NaAlO2溶液，再向溶液中通入CO2，生成Al(OH)3沉淀，加热使沉淀分解可得到Al2O3。②镁能与氧气、二氧化碳、氮气等气体发生反应，所以焊接时应使用Ar等稀有气体作保护气。(2)①在海水中，合金钢、海水及海水中溶解的氧气构成原电池，发生吸氧腐蚀。②在炼铁时加入氧化钙或碳酸钙，发生反应CaO＋SiO2CaSiO3或CaCO3CaO＋CO2↑、CaO＋SiO2CaSiO3，使SiO2形成炉渣，可以降低硅含量。(3)白色沉淀Al(OH)3的质量为39.0 g，即0.5 mol，故合金中铝的质量为0.5 mol×27 g·mol－1＝13.5 g，则铜的质量为66.5 g，质量分数为×100%≈83.1%。【答案】(1)①第三周期ⅢA族　CO2　②Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O　Ar(其他合理答案均可)(2)①吸氧腐蚀　②CaCO3或CaO　(3)83.1%12．某铜矿石含氧化铜、氧化亚铜、三氧化二铁和脉石(SiO2)，现采用酸浸法从矿石中提取铜，其工艺流程图如下。其中铜的萃取(铜从水层进入有机层的过程)和反萃取(铜从有机层进入水层的过程)是现代湿法炼铜的重要工艺手段。已知：①Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O；②当矿石中三氧化二铁含量太低时，可用硫酸和硫酸铁的混合液浸出铜；③反萃取后的水层2是硫酸铜溶液。回答下列问题：(1)矿石用稀硫酸处理过程中发生反应的离子方程式为Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O、________________________________________________________________________________________________________________________________________________(写其中2个)。(2)将有机层和水层分离的操作方法叫________，实验室完成此操作所用到的一种主要仪器是________。(3)“循环Ⅰ”经多次循环后的水层1不能继续循环使用，但可分离出一种重要的硫酸盐晶体，该晶体的化学式是________。(4)写出电解过程中(两电极都是惰性电极)阴极发生反应的电极反应式________________________________________________________________________。(5)“循环Ⅲ”中反萃取剂的主要成分是___________________________________。【详解】(1)矿石的成分为CuO、Cu2O、Fe2O3和SiO2，用稀硫酸处理过程中发生的离子反应除Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O外，还有：CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O、Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。(2)将有机层和水层分离的操作方法叫分液，实验室完成该操作的主要仪器是分液漏斗。(3)“循环Ⅰ”经多次循环后的水层1，因含有较多的亚铁盐而不能继续循环使用，可将其中的亚铁盐结晶分离，得FeSO4·7H2O。(4)对水层2用惰性电极电解，阴极发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu。(5)“循环Ⅲ”中的反萃取剂是用惰性电极电解硫酸铜溶液后的剩余溶液，主要成分为H2SO4。【答案】(1)CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O、Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋(任填两个即可)　(2)分液　分液漏斗　(3)FeSO4·7H2O(4)Cu2＋＋2e－===Cu　(5)H2SO4