高考化学一轮复习 第三章 金属及其化合物 第11讲 铜及其化合物金属材料知能演练轻松闯关-人教版高三化学试题

第11讲铜及其化合物金属材料1．“东方之冠”的主体结构是用国产Q460钢制成的。下列有关Q460钢的说法可能不正确的是()A．硬度比纯铁大B．性能优于普通钢C．熔点比纯铁高D．属于合金[导学号32390129]解析：选C。合金的硬度比其组分金属的大，熔点比其组分金属的低，故选C。2．下列关于金属的冶炼方法叙述不正确的是()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铁化合态铝的金属性比铁强，可用铝热法炼铁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[导学号32390130]解析：选D。钠一般是由电解熔融NaCl的方法来制取，而电解饱和食盐水得到的是NaOH、H2和Cl2。同时注意，此题易误选C，一般认为铁是由CO还原Fe2O3制得，但在实际生活中，在铁轨焊接等方面时，是用铝热反应来制取的。3．某化学小组为测定一定质量的某铜铝混合物中铜的质量分数，设计了如下实验方案：方案Ⅰ：铜铝混合物eq\o(→,\s\up7(足量溶液A),\s\do5(充分反应))测定生成气体的体积方案Ⅱ：铜铝混合物eq\o(→,\s\up7(足量溶液B),\s\do5(充分反应))测定剩余固体的质量下列有关判断中不正确的是()A．溶液A和B均可以是盐酸或NaOH溶液B．溶液A和B均可以选用稀硝酸C．若溶液B选用浓硝酸，则测得铜的质量分数偏小D．实验方案Ⅱ更便于实施[导学号32390131]解析：选B。铜铝混合物与盐酸或NaOH溶液反应时，均只有Al参加反应，因此A正确；若A、B均选用稀HNO3，则两种金属均可反应，方案Ⅱ中无固体剩余，B错误；当B选用浓HNO3时，铝钝化生成氧化膜，所测铝的质量偏大，则铜的质量分数偏小，C正确；方案Ⅰ需收集气体，并需要将其转化为标准状况，不如方案Ⅱ称固体质量方便，D正确。4．硝酸铜是一种重要的工业产品，化学上有很多方法可以制取硝酸铜：①将铜溶于硝酸中、②先将铜与O2反应生成CuO，再溶于硝酸中、③将铜溶于N2O4的乙酸乙酯(溶剂，不参加反应)溶液中生成硝酸铜和一氧化氮。下列认识或判断错误的是()A．方法③是最经济和环保的B．方法①中，若从经济和环保的角度考虑，用稀硝酸比用浓硝酸好C．方法②需要消耗能源，对环境不产生污染D．方法③中N2O4既是氧化剂又是还原剂[导学号32390132]解析：选A。①、③都生成污染性气体，②不生成污染性气体且HNO3全部转化为Cu(NO3)2。5．CuSO4是一种重要的化工原料，其有关制备途径及性质如图所示。下列说法正确的是()A．相对于途径②，途径①更好地体现了绿色化学思想B．Y可以是葡萄糖溶液C．X可能是SO2和SO3的混合气体D．将CuSO4溶液蒸发，利用余热蒸干，可制得胆矾晶体[导学号32390133]解析：选B。途径①中会产生有毒物质SO2而途径②不会，A错误；CuSO4与过量NaOH溶液反应会生成新制Cu(OH)2悬浊液，葡萄糖溶液能还原新制Cu(OH)2悬浊液生成Cu2O，B正确；CuSO4热分解过程中，铜元素价态降低，故必有化合价升高的元素，CuSO4中只有氧元素的化合价能升高，故X中必有O2，C错误；D项操作会导致开始得到的胆矾晶体失去结晶水，D错误。6．铅的冶炼大致过程如下：①富集：将方铅矿(PbS)进行浮选；②焙烧：2PbS＋3O2eq\o(=,\s\up7(高温))2PbO＋2SO2；③制粗铅：PbO＋Ceq\o(=,\s\up7(高温))Pb＋CO↑；PbO＋COeq\o(=,\s\up7(高温))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1molPb共转移2mol电子D．将1molPbS完全冶炼成Pb理论上至少需要6g碳[导学号32390134]解析：选D。富集方铅矿的过程属于物理变化，A错；B项中还原产物除PbO外还有SO2；整个冶炼过程中，制取1molPb共转移8mol电子，C错。7．已知酸性条件下有如下反应：2Cu＋eq\o(=,\s\up7(H＋))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做了验证，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和蓝色溶液无色气体和蓝色溶液红棕色气体和蓝色溶液由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物是()A．CuB．Cu2OC．一定有Cu，可能有Cu2OD．一定有Cu2O，可能有Cu[导学号32390135]解析：选D。H2还原CuO生成红色固体，可能是Cu和Cu2O中的一种或两种，产物中加入稀H2SO4溶液变蓝和得到红色固体，证明产物中含Cu2O，在酸性条件下2Cu＋eq\o(=,\s\up7(H＋))Cu2＋＋Cu，故不能证明产物中是否含有Cu。8．(2016·河北衡水模拟)部分氧化的Fe­Cu合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共5.76g，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2.24gC．样品中CuO的质量为4.0gD．V＝896mL[导学号32390136]解析：选B。根据题意，3.2g滤渣一定是铜，而铜与Fe3＋不共存，故A中无Fe3＋，则A项错误；最后的3.2g固体为Fe2O3，其中Fe元素的质量为2.24g，B项正确；样品中Cu元素和O元素共5.76g－2.24g＝3.52g，则C项错误；2.24gFe元素不可能全是单质，故标准状况下生成的H2的体积小于896mL，D项错误。9．金属材料是使用最广泛的一种材料，从古代到现代，金属材料经历了几次较大的变革。请回答下列问题：(1)下面表格中的数据(铁和铜的某些物理数据)摘自某化学手册。金属颜色密度(g/cm3)熔点(℃)沸点(℃)比热[kJ/kg·℃]Fe银白色7.86153527500.44Cu红色8.92108325670.38由表可推知，人类最早使用的金属材料是________，请写出判断的理由：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)考古中出土的青铜器、铁剑等往往锈迹斑斑。请完成下面铜、铁制品在自然条件下发生锈蚀的化学方程式：①eq\x()Cu＋eq\x()O2＋eq\x()H2O＋eq\x()CO2=eq\x()Cu2(OH)2CO3②eq\x()Fe＋eq\x()O2＋eq\x()H2O=eq\x()Fe2O3·nH2O(3)镁、铝是现代人常用的金属材料，这些活泼金属的冶炼方法是________法，工业生产中，镁的冶炼采用的反应物是______，铝的冶炼采用的反应物是______。[导学号32390137]解析：(1)由于铜的熔点低于铁的熔点，限于当时人类的冶炼条件，熔点低的铜先被人类利用。(2)采用氧化还原反应的配平方法可以配平两个化学方程式。(3)活泼金属可采用电解法冶炼，冶炼不同的金属时，采用的原料的类别可能不同，但都是在熔融状态下进行的。答案：(1)铜铜的熔点低于铁的熔点(2)①21111②432n2(3)电解熔融氯化镁(或MgCl2)熔融氧化铝(或Al2O3)10．(2016·北京高三模拟)CuCl是有机合成的重要催化剂，并用于颜料、防腐等工业。工业上由废铜料(含Fe、Al及其化合物、SiO2杂质)生产CuCl的工艺流程如下：物质开始沉淀沉淀完全Fe(OH)32.73.7Cu(OH)25.66.7Al(OH)33.84.7已知：CuCl溶于NaCl的浓溶液可生成CuCleq\o\al(－,2)，CuCleq\o\al(－,2)的溶液用水稀释后可生成CuCl沉淀。(1)煅烧的主要目的是________________________________________________________________________。(2)操作Ⅰ为调节溶液的pH，范围为________，加入的物质X可以是________。A．CuO B．Cu(OH)2C．NaOH溶液 D．CaCO3(3)滤渣Ⅱ的主要成分是________。(4)往滤液Ⅱ中加入食盐并通入SO2可生成CuCleq\o\al(－,2)，请写出反应的离子方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[导学号32390138]解析：(1)铜在废铜料中主要以铜单质的形式存在，综观整个流程图可知，CuCl需从溶液中提取，故煅烧的目的是将铜转化为溶于酸的氧化物。(2)调节溶液中的pH时，应保证使Fe3＋和Al3＋完全沉淀，而Cu2＋不能沉淀，故溶液的pH应为4.7≤pH<5.6，加入的物质能消耗H＋，但不能在含铜离子的溶液中引入新的杂质，再结合后面反应Ⅰ中需加入NaCl，符合要求的有ABC三项。(3)溶液的pH为4.7≤pH<5.6时，Fe3＋和Al3＋完全转化为相应的氢氧化物沉淀，滤渣Ⅱ的主要成分为Fe(OH)3和Al(OH)3。(4)根据题给的反应物和生成物，再结合氧化还原反应的基本规律可写出反应的方程式：2H2O＋2Cu2＋＋SO2＋4Cl－=2CuCleq\o\al(－,2)＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋。答案：(1)使铜转化为可溶于酸的氧化物(2)4.7≤pH<5.6ABC(3)Fe(OH)3和Al(OH)3(4)2H2O＋2Cu2＋＋SO2＋4Cl－=2CuCleq\o\al(－,2)＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋11．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溶液处理氧化铝薄膜，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。80.0gCu­Al合金用酸完全溶解后，加入过量氨水，过滤得白色沉淀39.0g，则合金中Cu的质量分数为____________。[导学号32390139]解析：(3)因加入过量的氨水会发生反应Cu2＋＋4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2＋＋4H2O，故得到的白色沉淀为Al(OH)3，物质的量为0.5mol，据Al原子守恒可知Al的质量为13.5g，则Cu的质量为66.5g，Cu的质量分数约为83.1%。答案：(1)①第三周期第ⅢA族CO2②Al2O3＋2NaOH=2NaAlO2＋H2OAr(其他合理答案均可)(2)①吸氧腐蚀②CaCO3或CaO(3)83.1%12．某化学研究性学习小组设计实验探究铜的常见化学性质，过程设计如下：[提出猜想]问题1：在周期表中，铜与铝的位置很接近，铜不如铝活泼，氢氧化铝具有两性，氢氧化铜也有两性吗？问题2：铁和铜都有变价，一般情况下，正二价铁的稳定性小于正三价的铁，正一价铜的稳定性也小于正二价的铜吗？问题3：氧化铜有氧化性，能被H2、CO还原，它也能被氮的某种气态氢化物还原吗？[实验探究]Ⅰ.解决问题1(1)需用到的药品除铜、铝、1mol·L－1CuSO4溶液、稀H2SO4外还需____________________(填试剂的化学式)溶液。(2)配制1mol·L－1CuSO4溶液250mL，选用的仪器除烧杯、托盘天平、玻璃棒、量筒、胶头滴管外，还有__________________(填仪器名称)。(3)为达到实验目的，你认为应进行哪些相关实验？实验内容和步骤：①Cu与稀H2SO4反应；②________________________________________________________________________；③________________________________________________________________________。Ⅱ.解决问题2取一定量制得的氢氧化铜固体，于坩埚中灼烧，当温度达到80～100℃得到黑色固体粉末；继续加热至1000℃以上，黑色粉末全部变成红色粉末氧化亚铜；取适量红色氧化亚铜粉末于洁净试管中，加入过量的稀硫酸(或盐酸)，得到蓝色溶液，同时观察到试管底部还有红色固体存在。根据以上实验现象回答问题：(1)写出氧化亚铜与稀硫酸(或盐酸)反应的离子方程式：________________________________________________________________________。(2)从实验Ⅱ可得出的结论是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。Ⅲ.解决问题3设计如下装置(夹持装置未画出)：当氮的某种气态氢化物(X)缓缓通过灼热的氧化铜时，观察到氧化铜由黑色变成了红色，无水硫酸铜变成蓝色，生成物中还有一种无污染的气体Y；将X通入灼热的CuO燃烧管完全反应后，消耗0.01molX，测得B装置增重0.27g，并收集到0.14g单质气体Y。(1)研究小组同学验证燃烧管生成的红色物质是铜，你认为他们验证的方法是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)X气体的摩尔质量是________。(3)C中发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[导学号32390140]解析：Ⅰ.(1)验证氢氧化铜具有两性，也就是验证其既能溶于酸溶液，又能溶于碱溶液，故还需NaOH溶液