【鲁科版】高考化学一轮复习课时作业11金属材料及金属矿物的开发利用(含解析)
展开1.《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
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。]
2.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
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)叫做黑色金属材料。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。]
3.下列应用不符合金属冶炼原理的是( )
A.焊接钢轨:Fe2O3+2Aleq \(=====,\s\up7(高温))2Fe+Al2O3
B.工业制铝:2Al2O3+3Ceq \(=====,\s\up7(高温))4Al+3CO2↑
C.湿法炼铜:CuSO4+Fe===Cu+FeSO4
D.从海水中制镁:MgCl2(熔融)eq \(=====,\s\up7(通电))Mg+Cl2↑
B [利用铝热反应,可以焊接钢轨,A项符合金属冶炼原理;铝为活泼金属,工业制铝采用的是电解熔融氧化铝,B项不符合金属冶炼原理;Cu的活动性比Fe弱,可以利用Fe从CuSO4溶液中置换出Cu,C项符合金属冶炼原理;从海水中得到氯化镁,电解熔融氯化镁可以制镁,D项符合金属冶炼原理。]
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.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+2Ceq \(=====,\s\up7(高温))Zn+3CO↑
D.该冶炼锌的方法属于热还原法
A [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.用铝热反应还原下列物质,制得金属各1 ml时,消耗铝最少的是( )
A.MnO2 B.Cr2O3
C.V2O5 D.Fe3O4
D [制得1 ml金属需要电子最少的消耗铝最少。A~D项制得1 ml金属需要电子的物质的量依次为4 ml、3 ml、5 ml、eq \f(8,3) ml。]
6.铜在自然界多以化合态的形式存在于矿石中。常见的铜矿石有:黄铜矿(CuFeS2)、斑铜矿(Cu5FeS4)、辉铜矿(Cu2S)、孔雀石[CuCO3·Cu(OH)2]。下列说法不正确的是( )
A.可用稀盐酸除去铜器表面的铜绿
B.硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂
C.工业上常采用电解法制取粗铜
D.在上述几种含铜化合物中,铜的质量分数最高的是Cu2S
C [CuSO4是重金属盐,能使蛋白质变性,B项正确;工业上常用电解法精炼铜,C项不正确。]
7.(2019·吉林省实验中学模拟)工业上用洗净的废铜屑作原料来制备硝酸铜。为了节约原料和防止污染环境,最宜采用的方法是( )
A.Cu+HNO3(浓)―→Cu(NO3)2
B.Cu+HNO3(稀)―→Cu(NO3)2
C.Cu→CuO→Cu(NO3)2
D.Cu→CuSO4→Cu(NO3)2
C [A项产生二氧化氮气体,污染环境;B项产生NO气体,污染环境;C项不产生有害气体,且节约原料;D项会生成二氧化硫气体,污染环境,且浪费原料。]
8.(2020·山东肥城升级考)实验探究Cu及其化合物的性质,操作正确且能达到目的的是 ( )
A.将铜粉和硫粉混合均匀并加热以制取CuS
B.向Cu与过量浓硫酸反应后的试管中加水以观察CuSO4溶液的颜色
C.向CuSO4溶液中加入适量的NaOH,过滤洗涤并收集沉淀充分灼烧以制取CuO
D.在淀粉溶液中加入适量稀硫酸微热水解,再加入少量新制Cu(OH)2悬浊液并加热,产生砖红色沉淀
C [硫的氧化性较弱,只能将铜氧化为+1价生成Cu2S,A项错误;铜与过量浓硫酸反应后稀释,应将反应后的溶液缓慢加入水中,并不断搅拌,B项错误;CuSO4与NaOH溶液反应生成Cu(OH)2沉淀,过滤、洗涤、灼烧后可得CuO,C项正确;淀粉水解后应先加NaOH溶液至溶液呈碱性,然后加入新制Cu(OH)2悬浊液并加热,才会产生砖红色沉淀,D项错误。]
9.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( )
D
10.(2019·江西重点中学联考)某学习小组以废催化剂(主要成分为SiO2、ZnO、ZnS和CuS)为原料,制备锌和铜的硫酸盐晶体。设计的实验方案如下:
下列说法正确的是( )
A.步骤①中能溶于稀硫酸的是ZnO、ZnS和CuS
B.步骤①、③中发生的反应均为氧化还原反应
C.步骤③涉及的离子反应可能为CuS+H2O2+2H+△,Cu2++S+2H2O
D.步骤②和④均采用蒸发结晶的方法获取粗晶体
C [ZnO、ZnS可与稀硫酸反应,CuS不溶于稀硫酸,A项错误;步骤①中主要发生反应ZnO+H2SO4===ZnSO4+H2O、ZnS+H2SO4===ZnSO4+H2S↑,均不是氧化还原反应,B项错误;步骤③中主要发生反应CuS+H2O2+H2SO4eq \(=====,\s\up7(△))CuSO4+S+2H2O,离子反应为CuS+H2O2+2H+eq \(=====,\s\up7(△))Cu2++S+2H2O,C项正确;步骤②和④均采用蒸发浓缩、冷却结晶法获得粗晶体,D项错误。]
11.(2019·湖南长沙长郡中学调研)部分被氧化的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( )
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
B [根据题意,3.2 g滤渣一定是铜,而铜与Fe3+不共存,则A项错误;最后的3.2 g固体为Fe2O3,其中Fe元素的质量为2.24 g,B项正确;样品中Cu元素和O元素共5.76 g-2.24 g=3.52 g,则C项错误;2.24 g Fe元素不可能全是单质铁,故生成的氢气的体积小于896 mL,则D项错误。]
12.下列是部分矿物资源的利用流程,有关说法不正确的是( )
A.粗铜电解精炼时,粗铜作阳极
B.生产铝、铜、高纯硅及玻璃过程中都涉及氧化还原反应
C.利用黄铜矿冶炼铜时,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
B [电解精炼铜时,用粗铜作阳极,纯铜作阴极,A正确;制备铝、铜、硅单质涉及氧化还原反应;制玻璃的主要反应是SiO2+Na2CO3eq \(=====,\s\up7( 高温))Na2SiO3+CO2↑和SiO2+CaCO3eq \(=====,\s\up7( 高温))CaSiO3+CO2↑,各元素化合价未发生变化,均不属于氧化还原反应,B错误;SO2可以转化成SO3,进而生成H2SO4;FeO与CO在高温下反应可生成Fe,故C正确;制备硅的过程中,利用沸点不同通过分馏可以将SiCl4从杂质中提取出来,再与H2发生置换反应得到高纯硅,D正确。]
13.某同学这样描述“铝热反应”的现象:“反应放出大量的热,并发出耀眼的光芒”,“纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中”。查阅《化学手册》知:Al、Al2O3、Fe、Fe2O3的熔点、沸点数据如表所示:
(1)该同学推测,铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。理由是该反应放出的热量使铁熔化,而铝的熔点比铁低,此时液态的铁和铝熔合形成铁铝合金。你认为他的解释是否合理:________(填“合理”或“不合理”)。
(2)该同学设计实验证明了所得的块状熔融物中含有金属铝。该实验所用试剂是________,反应的离子方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)实验室溶解该熔融物,下列试剂中最好的是________(填字母)。
A.浓硫酸 B.稀硫酸
C.稀硝酸 D.氢氧化钠溶液
解析: (1)根据铁、铝的熔点和沸点,不难判断在一定温度下Fe、Al能熔合。
(2)根据Al与NaOH溶液反应生成H2,可证明Al的存在,故选用NaOH溶液。
(3)Fe、Al均为活泼金属,可以用稀硫酸溶解;浓硫酸在常温下使铁、铝钝化,加热时有污染性气体生成,稀硝酸与铁、铝反应有污染性气体生成,故不选A、C;氢氧化钠溶液只能溶解铝,不能溶解铁,故不选D。
答案: (1)合理 (2)NaOH溶液 2Al+2OH-+6H2O===2[Al(OH)4]-+3H2↑ (3)B
14.(1)将少量铜丝放入适量的稀硫酸中,温度控制在50~60 ℃,加入H2O2,反应一段时间后可制得硫酸铜,发生反应的离子方程式为
________________________________________________________________________。
CuSO4溶液中加入一定量的Na2SO3溶液和NaCl溶液加热,生成CuCl沉淀,写出生成CuCl的离子方程式: _________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)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+H2SO4eq \(=====,\s\up7(△))_________________________________________________________。
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________(填字母)。
a.Cu2S和CuS都是黑色的
b.铜与浓硫酸在加热条件下反应,还可能放出O2
c.浓硫酸是氧化剂,铜是还原剂,Cu的化合价升高与S的化合价降低有多种可能
解析: (1)H2O2在硫酸溶液中能把铜氧化生成硫酸铜,而双氧水被还原为水,反应的离子方程式为Cu+H2O2+2H+===Cu2++2H2O;根据氧化还原原理,Cu2+把SOeq \\al(2-,3)氧化为SOeq \\al(2-,4),而自身被还原为Cu+,反应的离子方程式为2Cu2++2Cl-+SOeq \\al(2-,3)+H2Oeq \(=====,\s\up7(△))2CuCl↓+SOeq \\al(2-,4)+2H+。(2)①浓硫酸把铜氧化为CuO,本身被还原为SO2,同时生成水,反应的化学方程式为Cu+H2SO4eq \(=====,\s\up7(△))CuO+SO2↑+H2O;②从物质的颜色判断:Cu2S和CuS的颜色也是黑色的,故a项正确;Cu单质可被氧化为+2价或+1价铜,浓硫酸中的S元素也可被还原为多种低价态,故c项正确。
答案: (1)Cu+H2O2+2H+===Cu2++2H2O
2Cu2++2Cl-+SOeq \\al(2-,3)+H2Oeq \(=====,\s\up7(△))2CuCl↓+SOeq \\al(2-,4)+2H+
(2)①CuO+SO2↑+H2O ②ac
15.为研究红色固体产物的组成,进行如下实验(以下每步均充分反应):
已知:Cu2Oeq \(――→,\s\up7(易溶于浓氨水))[Cu(NH3)4]+(无色)eq \(――→,\s\up7(在空气中))[Cu(NH3)4]2+(蓝色)。
(1)摇动锥形瓶ⅰ的目的是
________________________________________________________________________。
(2)锥形瓶ⅱ中固体完全溶解得深蓝色溶液的离子方程式为
________________________________________________________________________。
(3)将容量瓶ⅱ中的溶液稀释100倍后,溶液的颜色与容量瓶ⅰ相近。由此可知固体产物的组成及物质的量之比约__________。
解析: (1)由题给信息“Cu2O溶于浓氨水生成无色的[Cu(NH3)4]+,[Cu(NH3)4]+在空气中被氧化为蓝色的[Cu(NH3)4]2+”,可知摇动锥形瓶的目的是为了使溶液充分接触空气。 (2)ⅱ中剩余固体为Cu,加浓氨水并摇动锥形瓶,最终生成蓝色的[Cu(NH3)4]2+,Cu元素的化合价升高,说明被空气中的O2氧化,反应物为Cu、O2、NH3·H2O,生成物有[Cu(NH3)4]2+,根据电子守恒配平有:2Cu+O2+NH3·H2O―→2[Cu(NH3)4]2+,后有4个正电荷,由于溶液呈碱性(氨水),利用OH-平衡电荷有:2Cu+O2+NH3·H2O―→2[Cu(NH3)4]2++4OH-,最后根据原子守恒配平即可。
(3)说明容量瓶ⅱ中[Cu(NH3)4]2+的浓度是ⅰ中的100倍,容量瓶ⅰ中铜元素来自于Cu2O,容量瓶ⅱ中铜元素来自于Cu,则n(Cu2O)∶n(Cu)=1∶200。
答案: (1)使溶液与空气中O2充分接触
(2)2Cu+O2+8NH3·H2O===2[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O (3)n(Cu2O)∶n(Cu)=1∶200
16.(2019·重庆一调)氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工和印染等行业。以硫化铜精矿为原料生产CuCl的工艺过程如下:
已知:①CuCl难溶于乙醇和水,可溶于氯离子浓度较大的体系
②CuCl在潮湿空气中易氧化,在热水中易水解
Ⅰ.制海绵铜
(1)经测定氧化酸浸过程中有单质S生成,写出此过程中的化学方程式
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
Ⅱ.制CuCl
(2)熔融态的CuCl导电性极差,则CuCl属于________(填“离子”或“共价”)化合物;CuCl固体应________保存。
(3)步骤①中溶解温度应控制在60~70 ℃,原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)写出步骤③中主要反应的离子方程式________________;步骤③中如果先加NH4Cl再加入(NH4)2SO3时无沉淀产生,则产生沉淀的进一步操作是________。
(5)上述工艺中,步骤⑥不能省略,理由是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析: 在氧化酸浸过程中CuS在O2和H2SO4共同作用下生成S、H2O和CuSO4,其化学方程式为2CuS+2H2SO4+O2===2CuSO4+2S+2H2O。(2)根据熔融态的CuCl导电性极差,可知CuCl为共价化合物;根据题中信息CuCl在潮湿空气中易氧化,可知CuCl固体应密封或充氮保存。(3)温度过低溶解速度慢,温度过高铵盐会分解,故应将温度控制在60~70 ℃。(4)步骤③中,亚硫酸铵将Cu2+还原为Cu+,Cu+与Cl-结合生成CuCl沉淀,反应的离子方程式为2Cu2++SOeq \\al(2-,3)+2Cl-+H2O===2CuCl↓+SOeq \\al(2-,4)+2H+。根据题中信息可知步骤③中产生沉淀的进一步操作是加水稀释。(5)水洗后CuCl表面会有水分,烘干时,CuCl会水解氧化,故要再用醇洗,加快除去CuCl表面水分,同时可以防止其水解氧化。
答案: (1)2CuS+2H2SO4+O2===2CuSO4+2S+2H2O (2)共价 密封或充氮 (3)温度过低溶解速率慢,温度过高硝酸铵会分解
(4)2Cu2++SOeq \\al(2-,3)+2Cl-+H2O===2CuCl↓+SOeq \\al(2-,4)+2H+ 加水稀释
(5)醇洗有利于去除CuCl表面水分,防止其水解氧化选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
判断
A
铜绿的主要成分是碱式碳酸铜
可用稀盐酸除去铜器表面的铜绿
Ⅰ对;Ⅱ对;无
B
铜表面易形成致密的氧化膜
铜容器可以盛放浓硫酸
Ⅰ对;Ⅱ对;有
C
向硫酸铜溶液通入氨气,有深蓝色沉淀产生,过滤后灼烧滤渣,最后变成黑色固体
把铜丝放在酒精灯火焰上灼烧,铜丝表面变黑
Ⅰ对;Ⅱ对;有
D
蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末是物理变化
硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂
Ⅰ错;Ⅱ对;无
物质
Al
Al2O3
Fe
Fe2O3
熔点/℃
660
2 054
1 535
1 462
沸点/℃
2 467
2 980
2 750
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