2019高考化學總復習 第三章 金屬及其化合物 課時作業(yè)9 用途廣泛的金屬材料 金屬礦物的利用 新人教版.doc

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課時作業(yè)9　用途廣泛的金屬材料　金屬礦物的利用 一、選擇題 1．銅是一種紫紅色金屬，被稱作“電器工業(yè)的主角”。銅主要是由黃銅礦煉制，焙燒時發(fā)生反應2CuFeS2＋O2Cu2S＋2FeS＋SO2，其簡單流程如圖所示，下列說法正確的是(　　) A．焙燒時硫元素全部轉化為二氧化硫 B．在焙燒時氧化劑只有氧氣 C．粗銅精煉時用粗銅作陰極 D．Cu2S可用于火法煉制銅 解析：焙燒時還生成金屬硫化物，部分硫元素轉化為二氧化硫，A錯誤；焙燒時銅元素由＋2價降低為＋1價，硫元素由－2價升高到＋4價，氧氣中氧元素由0降低為－2價，則氧化劑為氧氣和CuFeS2，B錯誤；粗銅精煉時用粗銅與電源正極相連，則粗銅為陽極，C錯誤；火法煉銅的原理為Cu2S＋O22Cu＋SO2，則Cu2S可用于火法煉制銅，D正確。 答案：D 2．所謂合金，就是不同種金屬(也包括一些非金屬)在熔融狀態(tài)下形成的一種熔合物，根據下列四種金屬的熔、沸點： Na Cu Al Fe 熔點/℃ 97.5 1 083 660 1 535 沸點/℃ 883 2 595 2 200 3 000 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：要想形成合金，則必須滿足各成分都要有共同的液態(tài)溫度范圍(即合金中一種金屬的熔點要高于另一種金屬的熔點而低于它的沸點)，這樣才能熔合在一起。當鐵熔化時，鈉已經變成鈉蒸氣了，所以鐵和鈉不具備形成合金的條件。 答案：C 3．下列說法正確的是(　　) A．鋁、鐵、銅相比較，銅元素在自然界中的含量最低、鐵元素含量最高 B．Al2O3、MgO可用作高溫材料，二氧化硅是生產光纖制品的基本原料 C．工業(yè)上采用電解熔融態(tài)Al2O3、MgO的方法冶煉Al、Mg D．用純堿制玻璃、用鐵礦石煉鐵、用氨制碳酸銨都會生成溫室氣體 解析：A項，三種元素在自然界中的含量鋁元素最高，故錯；C項，工業(yè)上采用電解熔融MgCl2的方法冶煉Mg，故錯；D項，用氨制碳酸銨是利用二氧化碳參加反應，而不是產生二氧化碳，故錯。 答案：B 4．釣魚島群島的東海海域及部分太平洋海域探明為海底熱水礦床。海底熱水礦床是沉積著由巖漿熱氣從地底噴出的金、銅、鋅、稀有金屬等區(qū)域。下列說法正確的是(　　) A．金不溶于任何溶液 B．銅、鋅在空氣中均能被氧化成對應的氧化物 C．銅鋅合金的熔點低于銅或鋅的熔點 D.Cu的質子數和中子數之差為34 解析：金能溶于王水，A錯誤；銅在空氣中轉化為銅綠，不是CuO，B錯誤；合金的熔點低于成分金屬的熔點，C正確；Cu中，質子數為29，中子數為34，中子數與質子數之差為5，D錯誤。 答案：C 5．下列敘述中不正確的是(　　) A．常見金屬鐵和鋁在工業(yè)上冶煉方法不同 B．除去Fe2O3中混有的Al2O3：加氫氧化鈉溶液，過濾 C．除去FeCl2溶液中混有的FeCl3：加入過量鐵粉，過濾 D．除去銅粉中混有的CuO：加適量稀硝酸后，過濾、洗滌 解析：鐵通常用CO還原Fe2O3得到，而鋁一般用電解Al2O3的方法得到，A正確；Al2O3能與NaOH反應而Fe2O3不能，B正確；FeCl3與鐵反應生成FeCl2，C正確；Cu、CuO都能與HNO3反應，D錯誤。 答案：D 6．下列說法中正確的是(　　) A．Cu→CuO→Cu(OH)2每步轉化均能通過一步反應實現 B．鋁合金是一種混合物，它比純鋁的熔點高 C．金屬銅放置在潮濕的空氣中會被銹蝕，生成綠色的銅銹——堿式碳酸銅 D．金屬鋁、鐵、銅都有一定的抗腐蝕性能，其抗腐蝕的原因都是表面形成氧化物薄膜，阻止反應的進一步進行 解析：CuO→Cu(OH)2不能通過一步反應實現，A錯誤；鋁合金比純鋁的熔點低，B錯誤；鐵銅表面不能形成致密的氧化物薄膜，D錯誤。 答案：C 7．某化學小組為測定一定質量的某銅鋁混合物中銅的質量分數，設計了如下實驗方案： 方案Ⅰ：銅鋁混合物測定生成氣體的體積 方案Ⅱ：銅鋁混合物測定剩余固體的質量 下列有關判斷中不正確的是(　　) A．溶液A和B均可以是鹽酸或NaOH溶液 B．若溶液B選用濃硝酸，則測得銅的質量分數偏小 C．溶液A和B均可選用稀硝酸 D．實驗室中方案Ⅱ更便于實施 解析：鹽酸和Al反應，剩余銅，利用產生的氫氣的體積，即可求出鋁的質量分數，從而得出銅的質量分數；如用NaOH和鋁反應，根據產生的氫氣的體積，也可求出銅的質量分數，A正確；如果選用濃硝酸，硝酸可以和銅反應，鋁鈍化使剩余固體的質量偏大，從而使測得銅的質量分數偏小，B正確；如果選用稀硝酸，稀硝酸與銅、鋁均反應，就會造成方案Ⅱ中沒有固體剩余，C錯誤；無論選用NaOH溶液還是鹽酸，最后剩余的固體都是Cu，利用方案Ⅱ直接測固體的質量比較方便，而方案Ⅰ測氣體的體積比較麻煩，所以方案Ⅱ更便于實施，D正確。 答案：C 8．銅、銀、金是人類認識最早的三種金屬，因為很早就被人們用作錢幣，因而有“貨幣金屬”之稱。由于鐵的金屬性比銅、銀、金強，相對而言，人類認識鐵稍晚。某研究性學習小組為了證明鐵的金屬活動性比銅強，設計了如下方案： ①鐵片置于硫酸銅溶液中有銅析出。 ②鐵、銅和氯氣反應分別生成FeCl3和CuCl2。 ③足量的鐵粉和銅粉分別與濃硫酸反應生成FeSO4和CuSO4。 ④銅片置于FeCl3溶液中銅片逐漸溶解。 ⑤把鐵片和銅片置于盛有稀硫酸的燒杯中，并且用導線連接，鐵片上無氣泡產生，而銅片上有氣泡產生。 ⑥把鐵片和銅片置于盛有濃硝酸的燒杯中，并用導線連接，鐵片上有氣泡產生，而銅片上無氣泡產生。 以上設計合理的有(　　) A．兩種方案　B．三種方案　C．四種方案　D．五種方案 解析：①鐵置換銅，由氧化還原方程式可知還原性Fe>Cu；②金屬的活動性與得失電子的數目沒有直接的關系，故不能據此判斷；③與濃硫酸反應無法比較鐵和銅的活動性；④據此反應只能判斷Cu的還原性強于Fe2＋，但不能判斷Fe和Cu的還原性；⑤鐵、銅與稀硫酸組成原電池，鐵作負極，證明金屬活動性鐵比銅強；⑥鐵、銅與濃HNO3組成原電池，Fe發(fā)生鈍化，所以Fe作正極，不能說明鐵比銅活潑。故①、⑤兩種方案合理。 答案：A 9．實驗室用含有雜質(FeO、Fe2O3)的廢CuO制備膽礬晶體，經歷了下列過程(已知Fe3＋在pH＝5時沉淀完全)。其中分析錯誤的是(　　) A．步驟②發(fā)生的主要反應為2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O B．步驟②可用氯水、硝酸等強氧化劑代替H2O2 C．步驟③用CuCO3代替CuO也可調節(jié)溶液的pH D．步驟⑤的操作為向漏斗中加入少量冷的蒸餾水至浸沒晶體，待水自然流下，重復操作2～3次 解析：步驟②的目的是把亞鐵離子氧化為鐵離子，發(fā)生的主要反應為2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，A項正確；步驟②若用氯水、硝酸等強氧化劑代替H2O2，則氧化劑的還原產物不是水，會引入新的雜質氯離子、硝酸根離子，同時還會造成污染，所以不能將H2O2換為氯氣或硝酸，B項錯誤；步驟③用CuCO3代替CuO也可調節(jié)溶液的pH，碳酸銅與過量的硫酸反應生成硫酸銅、水、二氧化碳氣體，不會引入新的雜質，C項正確；洗滌固體的操作為向漏斗中加入少量冷的蒸餾水至浸沒晶體，待水自然流下，重復操作2～3次，然后得到硫酸銅晶體，D項正確。 答案：B 10．某混合物X由Al2O3、Fe2O3、Cu、SiO2中的一種或幾種物質組成，進行如下實驗。下列有關說法正確的是(　　) A．步驟Ⅰ中減少的3 g固體一定是混合物 B．步驟Ⅱ中質量減少的物質一定是Cu C．根據步驟Ⅰ、Ⅱ可以判斷混合物X的成分為Al2O3、Fe2O3、Cu、SiO2 D．根據上述步驟Ⅱ可以得出m(Fe2O3)∶m(Cu)＝1∶1 解析：Al2O3、SiO2都能夠與NaOH溶液反應，所以步驟Ⅰ中減少的3 g固體可能為氧化鋁或二氧化硅，不一定為混合物，故A錯誤；步驟Ⅱ中發(fā)生了反應Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O；Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋，6.4 g固體為銅和Fe2O3的混合物，減少的為銅和氧化鐵，故B錯誤；根據步驟Ⅰ只能判斷混合物中至少含有Al2O3、SiO2的一種物質，無法確定Al2O3、SiO2是否都存在；步驟Ⅱ可以確定Fe2O3、Cu一定存在，故C錯誤；6.4 g變成1.92 g，質量減少了6.4 g－1.92 g＝4.48 g，減少的質量為Fe2O3和部分Cu，剩余的1.92 g為銅，設與Fe2O3反應的銅的物質的量為x，根據反應Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋和Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O可知氧化鐵的物質的量也為x，則64 gmol－1x＋160 gmol－1x＝4.48 g，解得x＝0.02 mol，則m(Fe2O3)∶m(Cu)＝(160 gmol－10.02 mol)∶(64 gmol－10.02 mol＋1.92 g)＝1∶1，故D正確。 答案：D 11．部分氧化的FeCu合金樣品(氧化產物為Fe2O3、CuO)共5.76 g，經如下處理： 　 下列說法正確的是(　　) A．濾液A中的陽離子為Fe2＋、Fe3＋、H＋ B．樣品中鐵元素的質量為2.24 g C．樣品中CuO的質量為4.0 g D．V＝896 mL 解析：根據題意，3.2 g濾渣一定是銅，而銅與Fe3＋不共存，A錯誤；最后的3.2 g固體為Fe2O3，其中鐵元素的質量為2.24 g，B正確；樣品中銅元素和氧元素的質量共5.76 g－2.24 g＝3.52 g，C錯誤；2.24 g鐵元素不可能全是單質，故生成的氫氣的體積小于896 mL，D錯誤。 答案：B 二、非選擇題 12．銅及其化合物在生產生活中有廣泛應用，銅在化合物中的常見化合價有＋1、＋2。已知Cu2O與稀硫酸反應，溶液呈藍色。 (1)工業(yè)上可用Cu2S＋O22Cu＋SO2反應制取粗銅，該反應中________元素被還原。 (2)將少量銅絲放入適量的稀硫酸中，溫度控制在50 ℃，加入H2O2溶液，一段時間后，升溫到60 ℃，再反應一段時間后可制得硫酸銅，該反應的離子方程式為________________________。溫度控制在50～60 ℃的原因除了加快反應速率外，還有______________________。 (3)現向Cu、Cu2O和CuO組成的混合物中，加入2 L 0.6 molL－1 HNO3溶液恰好使混合物溶解，同時收集到4 480 mL NO氣體(標準狀況)。Cu2O跟稀硝酸反應的離子方程式為______________________________。若將上述混合物用足量的H2加熱還原，所得到固體的質量為________g。若混合物中含0.2 mol Cu，將該混合物與稀硫酸充分反應，消耗H2SO4的物質的量為________mol。 解析：(1)在該反應中銅、氧元素的化合價降低，得到電子，被還原。(3)Cu2O跟稀硝酸反應的離子方程式是3Cu2O＋2NO＋14H＋===6Cu2＋＋2NO↑＋7H2O。硝酸發(fā)生反應后得到的產物是Cu(NO3)2和NO，由2 L0.6 molL－1＝2n[Cu(NO3)2]＋4.480 L22.4 Lmol－1得n[Cu(NO3)2]＝0.5 mol，n(Cu2＋)＝0.5 mol，所以若將上述混合物用足量的H2加熱還原，所得到固體的質量為0.5 mol64 gmol－1＝32 g。若混合物中含0.2 mol Cu，則根據原子守恒可得：2n(Cu2O)＋n(CuO)＝0.3 mol；根據得失電子守恒可得：2n(Cu)＋2n(Cu2O)＝3(4.480 L22.4 Lmol－1)，解得n(CuO)＝0.1 mol，n(Cu2O)＝0.1 mol，消耗H2SO4的物質的量為0.1 mol＋0.1 mol＝0.2 mol。 答案：(1)Cu、O (2)Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O　防止H2O2分解 (3)3Cu2O＋2NO＋14H＋===6Cu2＋＋2NO↑＋7H2O 32　0.2 13．為探索工業(yè)含鋁、鐵、銅合金廢料的再利用，甲同學設計的實驗方案如下： 請回答： (1)綠礬的化學式為：________。 (2)寫出反應①的化學方程式__________________，反應②生成沉淀的離子方程式________________________。 (3)為了檢測濾液D中含有的金屬離子，可設計實驗方案為(試劑自選)：________。 (4)在濾渣B中滴加稀硫酸時，發(fā)現反應速率比一般的鐵粉反應要快，其原因是________。 (5)若考慮綠色化學工藝，在濾渣E中加入稀硫酸和試劑Y制膽礬晶體，試劑Y為無色液體，則反應④的總化學方程式為________________________________________________________________________； 若不考慮綠色化學工藝，所選試劑Y為1 molL－1的硝酸，欲使3 mol Cu全部溶解且溶液中含銅元素的溶質僅為CuSO4，則需該硝酸的體積為________L。 解析：(2)濾液A是NaAlO2溶液，生成Al(OH)3沉淀應該通入酸性氣體CO2；(3)濾渣B含Cu、Fe，由綠礬的化學式可知向濾渣B中加入稀硫酸過濾后得FeSO4溶液D，蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶即可得到綠礬；(5)濾渣E為Cu，試劑Y是氧化劑，常見的無色液體氧化劑為雙氧水、稀硝酸等，雙氧水屬于綠色氧化劑；因為反應物有Cu、H2SO4、HNO3，所以應該用離子方程式進行計算3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋4H2O＋2NO↑，3 mol Cu需要2 mol NO，即2 mol HNO3，又知加入硝酸的濃度為1 molL－1，所以需硝酸的體積為2 L。 答案：(1)FeSO47H2O (2)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO (3)用試管取少量濾液D，向濾液中滴加KSCN(或NaSCN或NH4SCN)溶液無明顯現象，再滴入氯水(或雙氧水或通入Cl2)若變成紅色，則溶液中存在Fe2＋ (4)銅、鐵與稀硫酸形成了原電池 (5)Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O　2 14．某鋁合金中含有元素鎂、銅、硅，為了測定該合金中鋁的含量，設計了如下實驗，請回答有關問題： (1)稱取樣品a g，稱量時應該使用的主要儀器的名稱是 ________________________________________________________________________。 (2)將樣品溶解于足量的稀鹽酸，過濾。濾液中主要含有 ________________________________________________________________________， 濾渣中含有________，溶解、過濾用到的玻璃儀器是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (3)濾液中加過量氫氧化鈉溶液、過濾。有關的離子反應方程式是________________________________________________________________________。 (4)向第(3)題中的濾液中通入足量二氧化碳氣體，過濾。有關反應的離子方程式是_________________________________ _______________________________________。 (5)將第(4)題中過濾后的濾渣用蒸餾水洗滌數次，烘干并灼燒至恒重，冷卻后稱重，其質量為b g。有關反應的化學方程式是__________________，原樣品中鋁的質量分數是________。 (6)若第(3)題中加入氫氧化鈉的量不足，則實驗結果________(“偏高”“偏低”或“不影響”，下同)；若第(5)題中濾渣沒有洗滌，則實驗結果________；若濾渣灼燒不充分，則實驗結果________。 解析：實驗取樣品a g，實驗后得氧化鋁b g，設b g氧化鋁中含Al的質量為x。 Al2O3　～　2Al 102　　　　54 b g　　 　　x 102∶54＝b g∶x，x＝＝ g 樣品中鋁的質量分數：100%＝100% 答案：(1)托盤天平 (2)MgCl2、AlCl3、HCl　Cu、Si　燒杯、玻璃棒、普通漏斗 (3)Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓， Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O (4)AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO (5)2Al(OH)3Al2O3＋3H2O　100% (6)偏低　偏高　偏高 15．某粗氧化銅樣品中含少量氧化亞鐵及不溶于酸的雜質，某化學興趣小組欲利用該樣品制取膽礬晶體，測定膽礬晶體中結晶水的含量，并計算樣品中氧化銅的含量，設計了如下方案進行實驗。 查閱資料知Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋在水溶液中形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下： 請回答下列問題： (1)在整個實驗過程中，下列儀器中不可能用到的是________(填字母) (2)物質X應選用________(填字母)。 A．氫氧化鈉 B．雙氧水 C．鐵粉 D．高錳酸鉀 (3)為保證沉淀Ⅱ沉淀完全，操作③中溶液pH的調節(jié)范圍為________。 (4)操作④的步驟有________、冷卻結晶、________、自然干燥。 (5)在測定所得膽礬(CuSO4xH2O)中結晶水x值的實驗過程中：稱量操作至少應進行________次，若測定結果x值偏大，可能的原因是________(填字母)。 A．加熱溫度過高 B．膽礬晶體的顆粒較大 C．膽礬加熱后放在空氣中冷卻 D．加熱膽礬晶體時有晶體濺出 (6)該小組一位同學根據實驗結果求出樣品中CuO的質量分數為100%，另一位同學認為有錯誤，他的理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 解析：(1)實驗中涉及的操作有稱量、過濾和蒸發(fā)，沒有分液、滴定操作，無需用到分液漏斗和滴定管。(2)物質X的作用是將Fe2＋氧化為Fe3＋，選擇雙氧水，因為雙氧水為綠色氧化劑，其還原產物為水，不會引入雜質。(3)根據提供的數據，控制3.7≤pH<5.2，可使Fe3＋完全沉淀，而Cu2＋還未開始沉淀。(4)操作④為由CuSO4溶液得到CuSO4晶體，包括的步驟有加熱濃縮、冷卻結晶、過濾、自然干燥。(5)稱量操作至少進行4次，分別是①稱量坩堝；②稱量加入晶體后的坩堝；③稱量加熱冷卻后的坩堝；④稱量再加熱、再冷卻后的坩堝至兩次稱量的值相差不超過0.1 g。若測定結果x值偏大，可能是加熱溫度過高使CuSO4晶體中的CuSO4分解，或加膽礬晶體時有晶體濺出。(6)調節(jié)pH時加入了氫氧化銅，膽礬中的銅元素不是都來自樣品。 答案：(1)bc　(2)B (3)3.7≤pH<5.2 (4)加熱濃縮　過濾 (5)4　AD (6)調節(jié)pH時加入了氫氧化銅，膽礬中的銅元素不是都來自樣品