2019年高考化学 考点一遍过 专题17 用途广泛的金属材料.doc

专题17 用途广泛的金属材料一、铜及其重要化合物 1铜（1）物理性质纯净的铜为紫红色，属于有色金属，密度较大，硬度较小，熔、沸点较高，具有良好的导电、导热性。（2）化学性质与非金属单质反应Cl2Cu +Cl2CuCl2O22Cu+O22CuOS2Cu +SCu2S与酸反应非氧化性酸不反应氧化性酸Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2+2H2OCu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2+ 2H2O3Cu+8HNO3 (稀)3Cu(NO3)2+2NO+ 4H2O与盐溶液反应Cu+2Fe3+2Fe2+Cu2+潮湿空气中形成铜锈2Cu+O2+H2O+CO2Cu2(OH)2CO32氧化铜和氧化亚铜名称氧化铜氧化亚铜与酸反应(H+)CuO+2H+Cu2+H2OCu2O+2H+Cu2+Cu+H2O与H2反应CuO+H2Cu+H2OCu2O+H22Cu+H2O转化关系4CuO2Cu2O+O23氢氧化铜Cu(OH)2是一种不溶于水的蓝色固体。其化学性质主要有弱碱性，不稳定性和弱氧化性等。Cu(OH)2的化学性质（1）弱碱性：Cu(OH)2+2H+Cu2+2H2O（2）不稳定性：Cu(OH)2CuO+H2O（3）弱氧化性：能氧化醛基。4五水硫酸铜CuSO45H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾。无水CuSO4为白色粉末，遇水变蓝色(生成CuSO45H2O)，可作为水的检验依据。二、合金及金属材料1合金（1）概念：合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。（2）性能：合金具有不同于各成分金属的物理、化学或机械性能。熔点：一般比它的各成分金属的低；硬度和强度：一般比它的各成分金属的大。2常见的金属材料（3）几种有色金属材料铝及铝合金铜及铜合金三、金属矿物的开发利用1金属在自然界中存在的形态除了金、铂等极少数金属外，绝大多数金属元素以化合态的形式存在于自然界中。在这些金属化合物中，金属元素都显正化合价。2金属冶炼的实质使金属化合物中的金属离子得电子被还原为金属单质的过程：Mnne=M。3金属冶炼的一般步骤4金属冶炼方法（1）热分解法冶炼金属例如：2HgO2HgO2，2Ag2O4AgO2。用热分解法冶炼金属的特点：金属元素的金属性弱，金属元素的原子不易失去电子，其金属离子容易得到电子，该金属元素所形成的化合物稳定性较差。（2）热还原法冶炼金属焦炭还原法。例如：C还原ZnO、CuO，其化学方程式依次为C2ZnO2ZnCO2，C2CuO2CuCO2。一氧化碳还原法。例如：CO还原Fe2O3、CuO，其化学方程式依次为3COFe2O32Fe3CO2，COCuOCuCO2。氢气还原法。例如：H2还原WO3、Fe3O4，其化学方程式依次为3H2WO3W3H2O，4H2Fe3O43Fe4H2O。活泼金属还原法。例如：Al还原Cr2O3、V2O5，其化学方程式依次为2AlCr2O3Al2O32Cr，10Al3V2O56V5Al2O3。（3）电解法冶炼金属例如：电解Al2O3、MgCl2、NaCl，其化学方程式依次为2Al2O3(熔融)4Al3O2，MgCl2(熔融)MgCl2，2NaCl(熔融)2NaCl2。金属活动性顺序表中隐含的重要信息比较金属活动性顺序K、Ca、NaMgAlZnFe、Sn、Pb(H)CuHg、AgPt、Au自然界存在形态化合态多数是化合态，极少数是游离态游离态主要冶炼方法电解法热还原法热分解法物理方法与O2反应常温下易反应常温下生成氧化膜加热化合不反应与H2O反应常温下生成碱和氢气与热水反应有碱存在与水反应与高温水蒸气反应不反应与H+反应从酸中把氢置换出来，生成盐和氢气不反应与盐溶液反应先与水反应，生成的碱再与盐反应排在前面的金属能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来考向一 合金的性质及其应用典例1 2017年11月30日，第二架国产大型客机C 919在上海浦东国际机场实现首飞。C 919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【答案】D1“蛟龙”号载人潜水器的外壳是耐超高压的钛合金。下列有关合金的说法中正确的是A钛合金是一种新型的金属单质B钛合金的熔点比成分金属的低，硬度小C钛合金的化学性质与钛单质相同D青铜、碳素钢、合金钢和硬铝均是合金考向二 合金成分的检验与测定典例1 某同学设计了如下实验测量m g铜银合金样品中铜的质量分数：下列说法中不正确的是A合金的熔点比其成分金属低，通常比成分金属具有更优良的金属特性B铜和银都能与稀硝酸反应，收集到的V L气体可能全为NOC操作是过滤，操作是洗涤，操作应是低温干燥D根据反应收集到的气体体积可以计算铜和银的质量分数【答案】D2现代建筑的门窗框架常用电解加工成的古铜色硬铝制造。取硬铝样品进行如下实验(每一步试剂均过量)，由此可以推知硬铝的组成可能为AAl、Mg、Si、ZnBAl、Fe、Zn、NaCAl、Na、Cu、FeDAl、Cu、Mg、Si、Mn合金成分的定性分析形成合金的各种成分的特殊化学性质仍按单一组分的性质(例如铝合金中的铝既能溶于酸又能溶于碱的性质不变，铜能溶于稀硝酸，且硝酸的还原产物为NO气体等性质不变)，一般是将合金酸溶或碱溶，根据反应中的特殊现象或根据溶解后所得溶液继续加沉淀剂产生的现象判断其成分。此类试题常以流程图的形式呈现，解答的关键是理清每一步加入的物质和生成物质的成分。考向三 铜及其化合物的性质典例1 某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是A将铜丝插入浓硫酸加热，反应后把水加入反应器中，观察硫酸铜溶液的颜色B常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中，观察CuCl2的生成C将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，得到无水CuCl2固体D将表面有铜绿Cu2(OH)2CO3的铜器放入盐酸中浸泡，除去铜绿【答案】D3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作了验证，实验操作和实验现象记录如下：加入试剂稀硫酸浓硫酸、加热稀硝酸浓硝酸实验现象红色固体和蓝色溶液无色气体无色气体和蓝色溶液红棕色气体和绿色溶液由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物是ACuBCu2OC一定有Cu，可能有Cu2OD一定有Cu2O，可能有Cu考向四 铜及其化合物转化关系综合考查典例1 CuSO4是一种重要的化工原料，其制备途径及性质如图所示。下列说法不正确的是A途径所用混酸中H2SO4与HNO3物质的量之比最好为32B相对于途径、，途径更好地体现了绿色化学思想C1 mol CuSO4在1 100 所得混合气体X中O2一定为0.75 molDY可以是葡萄糖【答案】C4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。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：Cu2SO22CuSO2，在该反应中每生成1 mol Cu，转移_mol电子。（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：4CuFeS22H2SO417O2=4CuSO42Fe2(SO4)32H2O。利用反应后的溶液，按如下流程可制备胆矾(CuSO45H2O)：检验溶液B中Fe3是否被除尽的实验方法是_。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：_。考向五 金属冶炼原理典例1 下列关于金属冶炼方法的叙述不正确的是选项金属存在形式冶炼方法A金游离态金子比沙子密度大，利用水洗法直接分离B银化合态银的金属性弱，用加热Ag2O的方法冶炼C铁化合态用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物D钠化合态钠的金属性强，一般还原剂很难将其还原出来，所以用电解饱和NaCl溶液的方法冶炼【答案】D5下列金属冶炼的反应原理中错误的是AMgCl2(熔融)Mg+Cl2BAl2O3+3H22Al+3H2OCC+2ZnO2Zn+CO2D2HgO2Hg+O21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MgB.利用铝热反应制备金属AlC.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2“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.1 mol Al65Cu23Fe12溶于过量的硝酸时共失去265 mol电子3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+Al2O3B.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 mol4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.黄铜矿冶炼铜时，副产物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5铅的冶炼大致过程如下：富集：将方铅矿(PbS)进行浮选；焙烧：2PbS+3O22PbO+2SO2；制粗铅：PbO+CPb+CO；PbO+COPb+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6向27.2 g Cu和Cu2O的混合物中加入某浓度的稀硝酸0.5 L，固体物质完全反应，生成NO和Cu(NO3)2，在所得溶液中加入1.0 molL1的NaOH溶液1.0 L，此时溶液呈中性，金属离子已完全沉淀，沉淀质量为39.2 g。下列有关说法不正确的是ACu与Cu2O 的物质的量之比为21B硝酸的物质的量浓度为2.6 molL1C产生的NO在标准状况下的体积为4.48 LDCu、Cu2O与硝酸反应后剩余HNO3为0.2 mol7某化学兴趣小组进行了有关铜、硝酸、硫酸化学性质的实验，实验过程如图所示。下列有关说法正确的是A.实验中溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产生，说明稀硝酸被铜还原为NO2B.实验中滴加稀硫酸，铜片继续溶解，说明稀硫酸的氧化性比稀硝酸强C.实验发生反应的化学方程式为3Cu+Cu(NO3)2+4H2SO44CuSO4+2NO+4H2OD.由上述实验可得出结论:铜在常温下既可以和稀硝酸反应，也可以和稀硫酸反应8从某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体的流程如下：则下列说法正确的是A试剂a是铁、试剂b是稀硫酸B操作、操作、操作所用仪器相同C试剂c是氯气，相应的反应为2Fe2Cl2=2Cl2Fe3D用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否还有Fe29取一定质量含Cu、Cu2O、CuO的固体混合物，将其分成两等份并进行下列转化：则转化过程中所加稀HNO3的物质的量浓度为A4.4 molL1B3.6 molL1C4.0 molL1D3.2 molL110为了确定一批合金废料的成分并加以回收利用，某同学拟定了以下实验方案:(已知Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2)请回答下列问题:（1）从上述信息可确定该合金中一定含有Fe和_(填化学式)。（2）“试剂a”是一种不引入杂质的绿色氧化剂，该氧化剂的化学式为_；滤渣D与稀硫酸和试剂a总反应的化学方程式为_。（3）若反应产生的气体是H2，则验证滤液A只含NaAlO2不含Na2SiO3的方法是取少量滤液A于试管中，_；如果滤液A只含NaAlO2而不含Na2SiO3，则反应的离子方程式为_。11某化学兴趣小组用含有铝、铁、铜的合金制取纯净的氯化铝溶液、绿矾晶体FeSO47H2O和胆矾晶体，以探索工业废料的再利用。其实验方案如下：回答下列问题：（1）写出合金与烧碱溶液反应的离子方程式：_。（2）用滤渣F通过两种途径制取胆矾，与途径相比，途径明显具有的两个优点是_，_。（3）进行途径时，该小组用如下图所示装置及试剂，将制得的CO2气体通入滤液A中。一段时间后，观察到烧杯中产生的白色沉淀逐渐减少，其原因是_(用离子方程式表示)；为了避免沉淀D减少，应该在装置和装置之间增加一个盛有_的洗气瓶。（4）通过途径制取胆矾，必须进行的实验操作步骤：加硫酸、加热通氧气、过滤、_、冷却结晶、过滤、自然干燥。其中“加热通氧气”所起的作用为_(用离子方程式表示)。（5）白磷有剧毒，不慎沾到皮肤上，可取少量胆矾配制成CuSO4溶液冲洗解毒。白磷可与热的CuSO4溶液反应生成Cu3P(Cu为1价)，与冷CuSO4溶液反应则析出Cu，反应的化学方程式分别(均未配平)为：P4CuSO4H2OCu3PH3PO4H2SO4P4CuSO4H2OCuH3PO4H2SO4若上述两反应中被氧化的P4的物质的量相等，则消耗的CuSO4的物质的量之比为_。12015四川下列有关CuSO4溶液的叙述正确的是A该溶液中Na+、Mg2+可以大量共存B通入CO2气体产生蓝色沉淀C与H2S反应的离子方程式：Cu2+ S2=CuSD与过量浓氨水反应的离子方程式：Cu2+2NH3H2O=Cu(OH)2+222017江苏碱式氯化铜是重要的无机杀菌剂。 （1）碱式氯化铜有多种制备方法方法1： 45 50时，向CuCl悬浊液中持续通入空气得到Cu2(OH)2Cl23H2O，该反应的化学方程式为_。方法2： 先制得CuCl2，再与石灰乳反应生成碱式氯化铜。Cu与稀盐酸在持续通入空气的条件下反应生成CuCl2，Fe3+对该反应有催化作用，其催化原理如图所示。M的化学式为_。（2）碱式氯化铜有多种组成，可表示为Cua(OH)bClcxH2O。为测定某碱式氯化铜的组成，进行下列实验：称取样品1.1160 g，用少量稀HNO3溶解后配成100.00 mL溶液A；取25.00 mL溶液A，加入足量AgNO3溶液，得AgCl 0.1722 g；另取25.00 mL溶液A，调节pH 4 5，用浓度为0.08000 molL1的EDTA(Na2H2Y2H2O)标准溶液滴定Cu2+ (离子方程式为Cu2+ H2Y2CuY2+2H+)，滴定至终点，消耗标准溶液30.00 mL。通过计算确定该样品的化学式(写出计算过程)。 变式拓展1【答案】D2【答案】D【解析】硬铝中一定含有Al，样品加入足量稀盐酸后有难溶物存在，说明有金属活动性在H之后的金属或非金属存在，再加入浓NaOH溶液后有气体生成和难溶物存在，根据题目信息可知硬铝样品中含有Si，最终的难溶物为Cu。3【答案】D4【答案】（1）CuH2O22H=Cu22H2O（2）2Cu22H2O=Cu2(OH)2CO3CO2（3）3（4）ab（5）取少量溶液B于试管中，加入几滴KSCN溶液，若溶液无明显现象，则说明Fe3已被除尽CuSO4Fe=CuFeSO42CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2(合理答案均可)【解析】（1）酸性条件下H2O2将Cu氧化：CuH2O22H=Cu22H2O。（2）由题给信息可知反应的离子方程式为2Cu22H2O=Cu2(OH)2CO3CO2。（3）根据题给方程式可知，生成2 mol Cu时，转移6 mol电子，则生成1 mol Cu时，转移3 mol电子。（4）粗铜接电源的正极，作阳极，发生氧化反应，a正确；溶液中阳离子向阴极移动，b正确；电解过程中，阳极是铝、锌、铜放电，Ag、Pt、Au等形成阳极泥，而阴极始终是Cu2得电子生成单质铜，所以阴极和阳极质量变化不一定相等，c错误；阳极泥是比铜活动性差的Ag、Pt、Au沉积在阳极形成的，d错误。（5）验证Fe3最好用KSCN溶液。由硫酸铜得到铜，可以通过置换反应，也可以通过电解。5【答案】B【解析】Al活动性比H2强，不能用H2还原法进行冶炼，应用电解法进行冶炼。考点冲关1【答案】D【解析】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【答案】C3【答案】D【解析】铝热反应方程式是2Al+Fe2O32Fe+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3 mol 电子，消耗Fe2O3的物质的量是0.5 mol，D错误。4【答案】B【解析】电解精炼铜时，粗铜作阳极，自身可以溶解，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，化合价未发生变化，不属于氧化还原反应，B错误；FeO与CO在高温下可生成Fe，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，D正确。5【答案】D【解析】富集方铅矿的过程属于物理变化，A错误；方铅矿焙烧反应中还原产物除PbO外还有SO2，B错误；整个冶炼过程中，制取1 mol Pb共转移8 mol电子，C错误。6【答案】B【解析】设Cu为x mol，则Cu2O的质量为(27.264x)g，根据铜元素守恒，x2(27.264x)/14439.2/98，解得x0.2 mol，则Cu2O的物质的量为0.1 mol，即两者物质的量之比为21，A正确；加入氢氧化钠后，溶液显中性，说明溶质为NaNO3，即氢氧化钠的物质的量n(NO)11 mol1 mol，根据得失电子数目守恒，0.220.121n(NO)3，解得n(NO) 0.2 mol，根据氮元素守恒，硝酸的物质的量浓度(1 0.2)/0.5 molL1 2.4 molL1，B错误；根据选项B的分析，V(NO)0.222.4 L4.48 L，C正确；剩余硝酸的物质的量1.20.2(0.20.1 2)2 mol0.2 mol，D正确。7【答案】C【解析】中发生反应:3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO+4H2O，溶液为蓝色，试管口NO被氧化生成红棕色的二氧化氮，但硝酸被还原为NO，A错误；中加稀硫酸，铜与稀硫酸不反应，但硝酸铜在酸性条件下具有硝酸的强氧化性，继续与铜反应，B、D错误，C正确。8【答案】C【解析】由最终要得到的氯化铁及流程图知试剂b为盐酸，A错误；操作和操作是过滤，操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，故所用仪器有差异，B错误；滤液Z中含有氯化亚铁，所以试剂c为氯气，C正确；高锰酸钾能氧化氯离子，D错误。9【答案】D10【答案】（1）Cu（2）H2O2Cu+H2O2+H2SO4CuSO4+2H2O（3）逐滴滴加稀盐酸(或稀硫酸)至过量，先产生白色沉淀，然后沉淀完全溶解2Al+2OH-+2H2O2+3H2【解析】（1）最终生成胆矾，一定含有铜。（2）H2O2是绿色氧化剂；H2O2在酸性条件下，氧化铜的方程式为Cu+H2O2+H2SO4CuSO4+2H2O。（3）如果含有Na2SiO3，则Na2SiO3与酸反应生成H2SiO3沉淀，此沉淀不与过量的酸反应，所以最终白色沉淀不消失。11【答案】（1）2Al2OH2H2O=23H2（2）产生等量胆矾途径消耗硫酸少途径不会产生污染大气的气体（3）Al(OH)33H=Al33H2O饱和NaHCO3溶液（4）蒸发浓缩2CuO24H=2Cu22H2O（5）11【解析】合金中只有铝和NaOH溶液反应，所得滤液A中含有NaAlO2和剩余的NaOH，向滤液A通入足量的CO2，生成沉淀Al(OH)3。滤渣为Fe和Cu，滤渣B中加入足量的稀硫酸，Fe溶解，滤液E为FeSO4溶液，滤渣F为Cu。（2）途径中通入氧气，H2SO4只表现酸性，所以产生等量胆矾途径消耗H2SO4少，而且途径不会产生污染大气的气体。（3）大理石和浓盐酸反应生成的CO2中含有HCl，通入NaAlO2溶液中，反应生成的Al(OH)3和盐酸反应生成AlCl3和H2O，离子方程式为Al(OH)33H=Al33H2O。除去CO2中的HCl，用饱和NaHCO3溶液。直通高考1【答案】A【解析】B、无现象；C、H2S不拆；D、过量浓氨水反应产生Cu(NH3)42+。选A。2【答案】（1）4CuCl + O2+ 8H2O2Cu2(OH)2Cl23H2O Fe2+ （2）n(Cl)=n(AgCl)=4.800103mol n(Cu2+)=n(EDTA)=0.08000 molL130.00 mL103 LmL1=9.600103 moln(OH)=2n(Cu2+)n(Cl)=29.600103 mol4.800103 mol=1.440102 mol m(Cl)=4.800103 mo