全国通用版版高考化学一轮复习 第三章 金属及其化合物 课时梯级作业九 34 用途广泛的.docx

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全国通用版版高考化学一轮复习第三章金属及其化合物课时梯级作业九34用途广泛的

课时梯级作业九用途广泛的金属材料 开发利用金属矿物

(45分钟 100分)

一、选择题(本题包括9小题,每题6分,共54分)

1.下列有关金属冶炼的方法叙述正确的是(  )

A.电解MgCl2水溶液制备金属Mg

B.利用铝热反应制备金属Al

C.加热分解Fe2O3的方法制备金属铁

D.用火法或湿法均可制备金属铜

【解析】选D。

应电解熔融的MgCl2冶炼Mg,A错误;铝热反应是Al和某些金属氧化物反应,B错误;铁的冶炼是用CO还原Fe2O3,C错误。

2.(2018·洛阳模拟)2017年11月30日,第二架国产大型客机C919在上海浦东国际机场实现首飞。

C919机身部分采用第三代新型铝锂合金材料。

下列关于铝锂合金的认识不正确的是(  )

A.铝锂合金密度较小,强度较大,硬度大于纯铝,熔点低于锂单质

B.改变原料的配比,可以制得性能不同的铝锂合金

C.铝锂合金具有金属光泽,可导电导热

D.铝锂合金的性质与各成分金属的性质完全相同

【解析】选D。

合金的熔点比它的各成分金属的熔点低,硬度大于其成分金属,A正确;合金的性质与成分的含量有关,所以改变原料的配比,可以制得性能不同的铝锂合金,B正确;铝锂合金具有金属材料的一些通性,有金属光泽,可导电导热,C正确;铝锂合金的性质与各成分金属的性质不完全相同,D错误。

3.(2018·开封模拟)“拟晶”是一种具有凸多面体规则外形但不同于晶体的固态物质。

Al65Cu23Fe12是二十世纪发现的几百种拟晶之一,具有合金的某些优良物理性能。

下列有关这种拟晶的说法正确的是(  )

A.无法确定Al65Cu23Fe12中三种金属的化合价

B.Al65Cu23Fe12的硬度小于金属铁

C.Al65Cu23Fe12不可用作长期浸泡在海水中的材料

D.1molAl65Cu23Fe12溶于过量的硝酸时共失去265mol电子

【解析】选C。

拟晶Al65Cu23Fe12是由三种金属元素组成,由于金属无负价,根据化合价代数和为0的原则,三种金属的化合价均可视作0价,A错误;拟晶具有合金的某些优良物理性能,合金的硬度一般比各成分金属大,B错误;Al65Cu23Fe12与海水可以构成原电池,会加速金属的腐蚀,因此不可用作长期浸泡在海水中的材料,C正确;溶于过量的硝酸时,Al与Fe均变为+3价,Cu变为+2价,故1molAl65Cu23Fe12失电子为65×3+23×2+12×3=277mol,D错误。

4.某同学通过系列实验,探究Cu及其化合物的性质,下列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.将Cu片放入过量浓硫酸中,一段时间后加水以观察CuSO4溶液的颜色

C.向CuSO4溶液中加入NaOH溶液,过滤洗涤并收集沉淀,加热以制取CuO

D.设计Cu-Al-浓硝酸原电池,以证明金属活动性:

Cu

【解析】选C。

铜粉和硫粉反应生成Cu2S,A错误;Cu与浓硫酸的反应需要加热,B错误;CuSO4溶液与NaOH反应,过滤洗涤并收集沉淀,加热以制取CuO,C正确;Al在浓硝酸中发生钝化,故在Cu-Al-浓硝酸原电池中,Cu发生氧化反应,作负极,不能证明金属活动性:

Cu

5.已知NH4CuSO3与足量的2mol·L-1硫酸溶液混合微热,产生下列现象:

①有红色金属生成;

②产生刺激性气味的气体;

③溶液呈现蓝色。

据此判断下列说法正确的是(  )

A.反应中硫酸作氧化剂

B.NH4CuSO3中硫元素被氧化

C.1molNH4CuSO3完全反应转移0.5mol电子

D.刺激性气味的气体是氨气

【解析】选C。

由现象可知发生的反应为2NH4CuSO3+4H+

Cu+Cu2++2SO2↑+2H2O+

2N

反应只有Cu的化合价发生变化,硫酸体现酸性,A错误;NH4CuSO4反应前后S的化合价没有发生变化,B错误;反应只有Cu的化合价分别由+1→+2,+1→0,每2molNH4CuSO3参加反应则转移1mol电子,则1molNH4CuSO3完全反应转移

0.5mol电子,C正确;反应是在酸性条件下进行,不可能生成氨气,D错误。

6.氢化亚铜(CuH)是一种难溶物质,用CuSO4溶液和“另一种反应物”在40~50℃时反应可生成它。

CuH不稳定,易分解;CuH在氯气中能燃烧,跟盐酸反应能产生气体。

下列有关推断中错误的是(  )

A.这里的“另一种反应物”具有还原性

B.CuH可作氧化剂、还原剂

C.CuH+Cl2

CuCl+HCl(燃烧)

D.CuH+HCl

CuCl+H2↑(常温)

【解析】选C。

“另一种反应物”具有还原性,才能使铜的化合价降低,A正确;CuH不稳定,易分解,CuH可作氧化剂、还原剂,B正确;Cl2具有强氧化性,产物应为CuCl2和HCl,C错误;CuH跟盐酸反应能产生氢气,D正确。

7.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+Fe2O3

2Fe+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3mol电子,消耗氧化剂的物质的量是1mol

【解析】选D。

铝热反应方程式是2Al+Fe2O3

2Fe+Al2O3,A正确;铝热反应会放出大量的热以及发出强光,B正确;根据铝热反应的原理,可以冶炼某些金属,C正确;反应中转移3mol电子,消耗Fe2O3的物质的量是0.5mol,D错误。

8.某混合物X由Al2O3、Fe2O3、Cu、SiO2中的一种或几种物质组成。

进行如下实验:

9.4gX

6.4g固体

蓝色溶液和1.92g固体

下列有关说法正确的是(  )

A.步骤Ⅰ中减少的3g固体一定是混合物

B.步骤Ⅱ中质量减少的物质一定是Cu

C.根据步骤Ⅰ、Ⅱ可以判断混合物X的成分为Al2O3、Fe2O3、Cu、SiO2

D.根据步骤Ⅱ可以得出,m(Fe2O3)∶m(Cu)=1∶1

【解析】选D。

步骤Ⅰ中,加入过量NaOH溶液固体质量减少了3g,溶解的是Al2O3和SiO2中的一种或两种,A、C错误;步骤Ⅱ中加入过量盐酸,Fe2O3溶解后又和Cu发生反应,故减少的固体是Fe2O3和Cu,B错误;步骤Ⅱ中发生的总反应为Fe2O3+

Cu+6HCl

2FeCl2+CuCl2+3H2O,溶解的固体(6.4g-1.92g=4.48g)中,Fe2O3和Cu的物质的量相等,又因为盐酸过量,Fe2O3完全溶解,剩余的固体为Cu,可计算出Fe2O3和Cu的质量相等,D正确。

9.(能力挑战题)火法炼铜首先要焙烧黄铜矿,在高温下发生反应:

2CuFeS2+O2

Cu2S+2FeS+SO2。

下列说法正确的是(  )

A.SO2只是氧化产物

B.CuFeS2仅作还原剂,硫元素被氧化

C.每生成1molCu2S,有4mol硫被氧化

D.每转移1.2mol电子,有0.2mol硫被氧化

【解析】选D。

SO2是O2被还原的产物,同时又是CuFeS2被氧化得到的,二氧化硫既是氧化产物又是还原产物,A错误;CuFeS2既是氧化剂,又是还原剂,B错误;每生成1molCu2S,应有1mol硫被氧化,C错误;每转移6mole-,有1mol硫被氧

化,所以当转移1.2mole-时,有0.2mol硫被氧化,D正确。

二、非选择题(本题包括3小题,共46分)

10.(15分)(2018·洛阳模拟)用辉铜矿(主要成分为Cu2S,含少量Fe2O3、SiO2等杂质)制备难溶于水的碱式碳酸铜的流程如图:

(1)下列措施是为了加快浸取速率,其中无法达到目的的是________(填字母)。

 

A.延长浸取时间   B.将辉铜矿粉碎

C.充分搅拌D.适当增加硫酸浓度

(2)滤渣Ⅰ中的主要成分是MnO2、S、SiO2,请写出“浸取”反应中生成S的离子方程式:

_____________________。

 

(3)研究发现,若先除铁再浸取,浸取速率明显变慢,可能的原因是 __。

 

(4)“除铁”的方法是通过调节溶液pH,使Fe3+转化为Fe(OH)3。

则加入的试剂A可以是________(填化学式);“赶氨”时,最适宜的操作方法是____________。

 

(5)“沉锰”(除Mn2+)过程中有关反应的离子方程式为__________________。

 

(6)滤液Ⅱ经蒸发结晶得到的盐主要是________(填化学式)。

 

【解析】辉铜矿主要成分为Cu2S,含少量Fe2O3、SiO2等杂质,加入稀硫酸和二氧化锰浸取,过滤得到滤渣为MnO2、SiO2、单质S,滤液中含有Fe3+、Mn2+、Cu2+,调节溶液pH除去铁离子,加入碳酸氢铵溶液沉淀锰,过滤得到滤液,赶出的氨气循环使用。

(1)酸浸时,通过粉碎矿石或者增加溶液浓度或者进行搅拌都可以提高浸取速率,延长浸取时间并不能提高速率。

(2)“浸取”时,在酸性条件下MnO2氧化Cu2S得到硫沉淀、CuSO4和MnSO4,反应的离子方程式是2MnO2+Cu2S+8H+

S↓+2Cu2++2Mn2++4H2O。

(3)若先除铁再浸取,浸取速率明显变慢,Fe2O3在浸取时起催化作用,Fe3+可催化Cu2S被MnO2氧化。

(4)加入的试剂A应用于调节溶液pH,促进铁离子的水解,但不能引入杂质,因最后要制备碱式碳酸铜,则可加入氧化铜、氢氧化铜等,因氨气易挥发,加热可促进挥发,则可用加热的方法。

(5)“沉锰”(除Mn2+)过程中,加入碳酸氢铵和氨气,生成碳酸锰沉淀,反应的离子方程式为Mn2++HC

+NH3

MnCO3↓+N

(6)滤液Ⅱ主要是硫酸铵溶液通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤得到硫酸铵晶体。

答案:

(1)A

(2)2MnO2+Cu2S+8H+

S↓+2Cu2++2Mn2++4H2O

(3)Fe3+可催化Cu2S被MnO2氧化

(4)CuO或Cu(OH)2 加热

(5)Mn2++HC

+NH3

MnCO3↓+N

(6)(NH4)2SO4

【加固训练】

  以海绵铜(主要成分为铜和氧化铜)为原料采用硝酸铵氧化分解技术生产氯

化亚铜的工艺流程如图所示:

请回答下列问题:

(1)溶解时硫酸浓度一般控制在0.25mol·L-1。

配制1000mL此硫酸,需要质量分数为98%、密度为1.84g·cm-1的浓硫酸________mL(小数点后保留1位数字)。

 

(2)溶解时需要控制温度在60~70℃,原因是______________________。

 

(3)操作X的名称是_____________________________________________。

 

(4)还原、氯化过程的化学方程式是 __。

 

亚硫酸铵要适当过量,可能的原因是 __(答出一条即可)。

 

【解析】

(1)浓硫酸的c=

=

=18.4(mol·L-1)。

18.4mol·L-1×V(浓)=0.25mol·L-1×1000mL,得V(浓)≈13.6mL。

(2)由流程可以看出,温度过低,铜的溶解速率慢;温度过高,铵盐会发生分解。

(3)操作X是将不溶杂质除去,故为过滤。

(4)目的是制取CuCl,还原、氯化过程是将Cu2+还原为CuCl。

亚硫酸铵适当过量,溶液中的离子浓度较大,可以提高反应速率,同时亚硫酸铵具有还原性,可以防止空气中的氧气将CuCl中+1价的Cu氧化。

答案:

(1)13.6

(2)温度低,铜的溶解速率慢;温度高,铵盐会发生分解

(3)过滤

(4)2CuSO4+(NH4)2SO3+2NH4Cl+H2O

2CuCl↓+2(NH4)2SO4+H2SO4

可以提高反应速率,防止生成的CuCl被空气氧化(答出一条即可)

11.(15分)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溶液反应离子方程式为2Al+2OH-+2H2O

2Al

+3H2↑。

(2)方案中途径②的离子方程式Al

+CO2+2H2O

Al(OH)3↓+HC

;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+2H2SO4

2CuSO4+2H2O;途径④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+2Al

3Cu+Al2O3

(6)铜锈的化学式为Cu2(OH)2CO3。

答案:

(1)混合物2Al+2OH-+2H2O

2Al

+3H2↑

(2)Al

+CO2+2H2O

Al(OH)3↓+HC

Al(OH)3+3H+

Al3++3H2O

(3)Cu Cu+2H2SO4(浓)

CuSO4+SO2↑+2H2O

2Cu+O2+2H2SO4

2CuSO4+2H2O ④

④相对③来说H2SO4的利用率高且无污染

(4)蒸发浓缩,冷却结晶、过滤

(5)3CuO+2Al

3Cu+Al2O3

(6)Cu2(OH)2CO3

12.(16分)(能力挑战题)铁矿石是工业炼铁的主要原料之一,其主要成分为铁的氧化物(设杂质中不含铁元素和氧元素,且杂质不与H2SO4反应)。

某研究性学习小组对某铁矿石中铁的氧化物的化学式进行探究。

Ⅰ.铁矿石中含氧量的测定

①按如图组装仪器,________________________________; 

②将5.0g铁矿石放入硬质玻璃管中,装置B、C中的药品如图所示(夹持仪器均省略);

③从左端导气管口处不断地缓缓通入H2,待装置C出口处H2验纯后,点燃A处酒精灯;

④充分反应后,撤掉酒精灯,再持续通入氢气至完全冷却。

(1)补全步骤①的操作:

____________________________。

 

(2)装置C的作用为________________________________。

 

(3)测得反应后装置B增重1.35g,则铁矿石中氧的质量百分含量为______________。

 

Ⅱ.铁矿石中含铁量的测定

(4)步骤④中煮沸的作用是____________________________。

 

(5)下列有关步骤⑥的操作中说法正确的是______(填字母)。

 

a.因为碘水为黄色,所以滴定过程中不需加指示剂

b.滴定过程中可利用淀粉溶液作为指示剂

c.滴定管用蒸馏水洗涤后可以直接装液

d.锥形瓶不需要用待测液润洗

e.滴定过程中,眼睛注视滴定管中液面变化

f.滴定结束后,30s内溶液不恢复原来的颜色,再读数

(6)若滴定过程中消耗0.4000mol·L-1的KI溶液25.00mL,则铁矿石中铁的质量百分含量为__________。

 

Ⅲ.(7)由Ⅰ、Ⅱ可以推算出该铁矿石中铁的氧化物的化学式为___________

_________。

 

【解析】Ⅰ.

(1)组装仪器后要检验装置的气密性。

(2)实验中,氢气和铁的氧化物反应生成金属铁和水,根据固体质量的变化来计算铁的含量,装置B处的干燥管作用是吸收反应产生的水蒸气,所以装置C要防止空气中的水蒸气和CO2进入装置B中,影响测定结果。

(3)B增重1.35g是水的质量,n(H2O)=

=0.075mol,则铁矿石中含n(O)=0.075mol。

则铁矿石中氧的质量百分含量是

×100%=24%。

Ⅱ.(4)滤液A中通入足量的Cl2,将Fe2+氧化为Fe3+,煮沸后可以降低Cl2在溶液中的溶解度,赶走溶液中溶解的过量Cl2,防止在步骤⑥中Cl2与KI反应,影响测定结果。

(5)碘水和Fe3+在溶液中都呈黄色,需加指示剂,a错误;滴定中,Fe3+将I-氧化生成I2,只要有I2生成,遇到淀粉溶液显示蓝色,不能确定是否达到滴定终点,b错误;滴定管用蒸馏水洗涤后必须用标准液润洗,c错误;锥形瓶不需要用待测液润洗,d正确;滴定中,眼睛应注视锥形瓶,观察颜色的变化,e错误;滴定结束后,

30s内溶液不恢复原来的颜色,再读数,f正确。

(6)根据2Fe3++2I-

2Fe2++I2,n(Fe3+)=n(KI)=0.4000mol·L-1×0.025L=0.01mol,在10.0g铁矿石中含有Fe的物质的量是n(Fe3+)=0.01mol×

=0.125mol,铁元素的百分含量为

×100%=70%。

Ⅲ.(7)铁元素的质量分数是70%,氧元素的质量分数为24%,所以100g铁矿石中,铁元素的质量是70g,氧元素的质量是24g,物质的量比为

=5∶6,铁的氧化物的化学式为Fe5O6。

答案:

Ⅰ.

(1)检验装置的气密性 

(2)防止空气中的水蒸气和CO2进入装置B中,影响测定结果 (3)24%

Ⅱ.(4)赶走溶液中溶解的过量Cl2 (5)df

(6)70%

Ⅲ.(7)Fe5O6

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