人教版高考化学一轮复习课后习题 第13讲 铜、金属材料和金属的冶炼

第13讲铜、金属材料和金属的冶炼
层次1基础性
1.合金从古代到现代,从生活领域到工业领域都有着广泛应用。

下列说法错误的是( )
A.铝合金大量用于高铁建设
B.“玉兔二号”钛合金筛网车轮的主要成分是非金属材料
C.制饭勺、饭盒、高压锅等的不锈钢是合金
D.商代后期铸造出工艺精湛的后(司)母戊鼎,该鼎属于铜合金制品
2.下表中金属的冶炼原理与方法错误的是( )
2HgO2Hg+O2↑热分解法
2Al2O3(熔融)
电解法
4Al+3O2↑
2NaCl(溶液)
电解法
2Na+Cl2↑
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2热还原法
3.下列有关化学反应的叙述正确的是( )
A.常温下,Na在空气中反应生成Na2O2
B.常温下,Al与4.0 mol·L-1NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4]
C.常温下,Cu与浓硝酸反应放出NO气体
D.常温下,Fe与浓硫酸反应生成FeSO4
4.下列由废铜屑制取CuSO4·5H2O的实验原理与装置不能达到实验目的的是( )
A.用装置甲除去废铜屑表面的油污
B.用装置乙在加热的条件下溶解废铜屑
C.用装置丙过滤得到CuSO4溶液
D.用装置丁蒸干溶液获得CuSO4·5H2O
5.(河北衡水名校联考)向铜屑、稀盐酸和铁盐的混合溶液中持续通入空气可制备氯化铜。

其反应过程如图所示。

下列说法不正确的是( )
A.Fe3+对该反应有催化作用
B.该过程中的Fe3+可由Fe(NO3)3提供
C.可用K3[Fe(CN)6]溶液区分Fe2+与Fe3+
D.制备CuCl2的总反应为2Cu+O2+4HCl2CuCl2+2H2O
6.某同学利用下列实验探究金属铝与铜盐溶液的反应:
下列说法正确的是( )
A.由实验1可以得出结论:金属铝的活泼性弱于金属铜
B.实验2中生成红色物质的离子方程式为Al+Cu2+Al3++Cu
C.溶液中阴离子种类不同是导致实验1、2出现不同现象的原因
D.由上述实验可推知:用砂纸打磨后的铝片分别与H+浓度均为0.2 mol·L-1的盐酸和硫酸溶液反应,后者更剧烈
层次2综合性
7.镓(Ga)与铝同主族,曾被称为“类铝”,其氧化物和氢氧化物均为两性化合物。

工业制备镓的流程如图所示:
下列判断不合理的是( )
A.Al、Ga均处于第ⅢA族
B.Ga2O3可与盐酸反应生成GaCl3
C.Ga(OH)3可与NaOH反应生成Na[Ga(OH)4]
D.酸性:Al(OH)3>Ga(OH)3
8.CuSO4是一种重要的化工原料,其有关制备途径如图所示。

下列说法正确的是( )
A.途径①恰好完全反应时所用混酸中H2SO4与HNO3物质的量之比为2∶3
B.利用途径③制备16 g硫酸铜,消耗硫酸的物质的量为0.1 mol
C.生成等量的硫酸铜,三个途径中参加反应的硫酸的物质的量:①=②=③
D.与途径①③相比,途径②更好地体现了绿色化学思想
9.NiS具有热胀冷缩的特性,可掺杂在精密测量仪器中,以抵消仪器的热胀冷缩。

已知NiS在有水存在时能被氧气氧化成Ni(OH)S,实验室模拟工业制备NiS,下列说法错误的是( )
A.甲装置反应生成的N2,可用于排除乙、丙、丁装置中的空气
B.乙装置利用强酸制弱酸原理制得H2S气体
C.丙装置滴加稀硫酸的目的是抑制Ni2+水解产生Ni(OH)2,以提高NiS的纯度
D.在丙装置前后各接一个丁装置,分别用于干燥和尾气吸收
10.(陕西渭南模拟)一种利用废铜渣(主要成分CuO,还有少量Fe2O3、SiO2等杂质)制备超细铜粉的流程如下:
下列说法正确的是( )
A.“酸浸”所得滤渣的主要成分为H2SiO3
B.“沉铁”时发生反应的离子方程式为Fe3++3OH-Fe(OH)3↓
C.“沉铜”发生的反应为复分解反应
D.“转化”后所得滤液中含有的主要阳离子:N H4+、H+、Cu2+
11.某矿石主要含CuO和Cu2(OH)2CO3,以及少量的Fe2O3、FeO和SiO2。

按如下流程可制得Cu3N和铁红。

下列说法不正确的是( )
A.每生成1 mol Cu3N,转移的电子为6 mol
B.“滤液G”可以并入“滤液E”加以利用
C.加入NH4HCO3溶液需控制温度以防止NH4HCO3分解
D.由FeCO3转化为Fe2O3的操作包括洗涤、干燥、空气中煅烧
12.以辉铋矿(主要成分为Bi2S3,含少量杂质PbO2等)为原料,采用湿法冶金制备精铋的工艺流程如下,下列说法错误的是( )
A.“浸出”“置换”“再生”“电解精炼”工序中不是都发生氧化还原反应
B.“浸出”时盐酸可以还原杂质PbO2
C.“浸出”产生S的主要离子反应为6Fe3++Bi2S36Fe2++2Bi3++3S
D.“再生液”可以加入“浸出”操作中循环利用
层次3创新性
13.实验室以含镍废料(主要成分为NiO,含少量FeO、Fe2O3、CoO、BaO和SiO2)为原料,制备Ni x O y和CoCO3的工艺流程如图所示。

已知:25 ℃时,K sp[Co(OH)2]=2.0×10-15。

下列说法正确的是( )
A.“滤渣Ⅰ”中含SiO2和BaSO4
B.“氧化”“调pH”时均需加过量的试剂
C.“萃取”时,待下层液体从分液漏斗下口流出后,上层液体再从下口放出
D.“沉钴”开始时,若溶液中的c(Co2+)=0.02 mol·L-1,为防止生成
Co(OH)2,应控制溶液pH>7.5
14.铜及其化合物在工农业生产领域有着重要的用途,氯化铜、氯化亚铜经常用作催化剂。

其中CuCl广泛应用于化工和印染等行业。

【查阅资料】ⅰ.氯化铜:从水溶液中结晶时,在15 ℃以下得到四水物,在15~25.7 ℃得到三水物,在26~42 ℃得到二水物,在42 ℃以上得到一水物,在100 ℃得到无水物。

(1)实验室用如图所示的实验仪器及药品制备纯净、干燥的氯气并与铜反应(铁架台、铁夹略)制备氯化铜。

①按气流方向连接各仪器接口的顺序是a→、
→、→、→。

②本套装置有两个仪器需要加热,加热的顺序为先
后。

(2)印刷电路板是由高分子材料和铜箔复合而成,刻制印刷电路板时,要用FeCl3溶液作为“腐蚀液”,写出该反应的化学方程
式: 。

(3)现欲从(2)所得溶液获得纯净的CuCl2·2H2O,进行如下操作:
①首先向溶液中加入H2O2溶液,然后加试剂X用于调节pH,过滤,除去杂质,X可选用下列试剂中的(填字母)。

a.NaOH
b.NH3·H2O
c.CuO
d.CuSO4
②要获得纯净CuCl2·2H2O晶体的操作步骤:向①所得滤液中加少量盐酸,蒸发浓缩、、
、洗涤、干燥。

(4)用CuCl2·2H2O为原料制备CuCl时,发现产物中含有少量的CuCl2或CuO 杂质,若杂质是CuCl2,则产生的原因
是。

第13讲铜、金属材料和金属的冶炼
1.B 解析铝合金具有质轻、强度高、抗腐蚀能力强等特点,可用于制造高铁车厢等,A正确;钛合金是金属材料,B错误;不锈钢是铁与镍、铬等形成的合金,C正确;后(司)母戊鼎为商代后期的青铜器,属于铜合金制品,D正确。

2.C 解析Hg是不活泼的金属,制取原理反应为2HgO2Hg+O2↑,该反应的基本类型是热分解反应,A正确;Al是活泼金属,通常采用电解的方法冶炼,为降低Al2O3熔化时的温度,要加入助熔剂冰晶石,B正确;制取活泼金属Na要采用电解熔融NaCl的方法:2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑,C错误;在工业上通常是采用还原剂CO在高温下还原Fe2O3等含铁化合物的方法冶炼Fe,反应原理为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2,D正确。

3.B 解析常温下,Na在空气中反应生成Na2O,A错误;2Al+6H2O+2OH-
2[Al(OH)4]-+3H2↑,B正确;常温下,铜与浓硝酸反应生成NO2,C错误;常温下,铁遇浓硫酸发生钝化,D错误。

4.D 解析碳酸钠溶液显碱性,热的Na2CO3溶液可以除去铜屑表面的油污,A正确;在稀硫酸存在的条件下,铜与H2O2发生反应得到硫酸铜,B正确;装置丙为过滤装置,过滤可以除去难溶杂质,得到硫酸铜溶液,C正确;用装置丁蒸干溶液得到的是硫酸铜固体,而不是CuSO4·5H2O,D错误。

5.B 解析依据题图可知,Cu与Fe3+反应生成Fe2+和Cu2+,Fe2+与O2、H+反应生成Fe3+和H2O,则Fe3+作催化剂,A正确;Fe(NO3)3溶液中的N O3-在酸性环境下能够氧化Cu,本身被还原为NO,NO会引起空气污染,B错误;K3[Fe(CN)6]溶液遇到Fe2+反应生成蓝色沉淀,故可以用K3[Fe(CN)6]溶液区分Fe3+与
Fe2+,C正确;依据题图可知,Cu与Fe3+反应生成Fe2+和Cu2+,Fe2+与O2、H+反应生成Fe3+和H2O,将两步反应合并可得2Cu+O2+4HCl2CuCl2+2H2O,D正确。

6.C 解析Al比Cu活泼,A错误;B项中离子方程式不符合电荷守恒规律,B 错误;比较实验1、实验2可知二者的不同之处为二者中阴离子分别含有S O42-、Cl-,故二者现象不同是由于二者所含阴离子种类不同,C正确;由C 项可知S O42-能使反应速率变慢,故Al与盐酸反应更剧烈,D错误。

7.D 解析镓(Ga)与铝同主族,均处于第ⅢA族,A正确;Ga2O3与Al2O3的性质相似,可与盐酸反应生成GaCl3,B正确;Ga(OH)3属于两性氢氧化物,与
Al(OH)3的性质相似,能与NaOH溶液反应生成Na[Ga(OH)4],C正确;在
Na[Al(OH)4]和Na[Ga(OH)4]的混合液中通入适量CO2,只有Al(OH)3沉淀,
而没有生成Ga(OH)3沉淀,根据强酸制弱酸的原理,Ga(OH)3的酸性强于碳酸,则酸性:Al(OH)3<Ga(OH)3,D错误。

8.D 解析Cu与混酸反应,硝酸根离子由硝酸提供,氢离子由硝酸和硫酸提供,恰好完全反应时H2SO4与HNO3物质的量之比为3∶2,A错误;途径③制
备16g硫酸铜,这一过程中消耗硫酸的物质的量为0.2mol,B错误;生成等量的硫酸铜,三个途径中①②参加反应的硫酸的物质的量相等,而③中还生成SO2,消耗更多的硫酸,则参加反应的H2SO4的物质的量①=②<③,C错误;途径②无污染性气体产生,更好地体现了绿色化学思想,D正确。

9.D 解析由于NiS在有水存在时能被氧气氧化成Ni(OH)S,可利用甲装置反应生成的N2排除体系的空气,A正确;乙装置利用强酸制弱酸原理制得H2S气体,B正确;丙装置滴加稀硫酸的目的是抑制Ni2+水解产生Ni(OH)2,以提高NiS的纯度,C正确;气体在进入丙装置前不需要干燥,D错误。

10.D 解析废铜渣(主要成分CuO,还有少量Fe2O3、SiO2等杂质)在“酸浸”时CuO、少量Fe2O3与H2SO4反应生成硫酸铜、硫酸铁,SiO2不溶于H2SO4,所以滤渣的成分是SiO2,滤液中加过量氨水“沉铁”除去Fe3+,铜离子转化为[Cu(NH3)4]2+,向所得滤液通二氧化硫“沉铜”,过滤出产生的CuNH4SO3沉淀,加稀硫酸转化,+1价铜发生歧化反应得到铜离子和Cu。

“酸浸”所得滤渣的主要成分为SiO2,故A错误;NH3·H2O是弱碱,在离子方程式中不能拆,故B错误;“沉铜”时向含有[Cu(NH3)4]2+和过量氨水的混合溶液中通入二氧化硫生成CuNH4SO3沉淀,铜元素化合价降低,则发生氧化还原反应,不为复分解反应,故C错误;转化时,CuNH4SO3在稀硫酸中发生歧化反应,得
到铜离子和Cu,结合元素守恒可知,“转化”后所得滤液中含有的主要阳离子有N H4+、H+、Cu2+,故D正确。

11.A 解析矿石主要含CuO和Cu2(OH)2CO3,以及少量的Fe2O3、FeO和
SiO2,“酸浸”时SiO2不反应,故“滤渣A”是SiO2,“滤液B”中含有Cu2+、Fe2+、Fe3+,加“物质C”过滤,“滤渣D”最终转化为Cu3N,滤液最终转化为氧化铁,所以“滤液E”中含有Fe2+,“滤渣D”为Cu和多余的Fe,“物质C”应该为铁粉,“滤渣D”加酸溶解,过滤,得到的“滤液G”中含
Fe2+,“滤渣F”为Cu;“滤液E”中含有Fe2+与碳酸氢铵反应生成FeCO3,在空气中煅烧FeCO3得到Fe2O3。

Cu转化为Cu3N,Cu的化合价升高为+1价,则每生成1molCu3N转移的电子为3mol,A错误;“滤液G”中含Fe2+,“滤液E”中也含有Fe2+,所以“滤液G”可以并入“滤液E”加以利用,B正确;温度太高时会促进NH4HCO3分解,故需控制温度以防止NH4HCO3分解,C正确;通过过滤操作把FeCO3从溶液中分离出来,再进行洗涤、干燥,然后在空气中煅烧FeCO3可得到Fe2O3,D正确。

12.A 解析“浸出”“置换”“再生”“电解精炼”工序中都发生氧化还原反应,A错误;盐酸能与PbO2反应生成PbCl2和氯气,故“浸出”时盐酸可以还原杂质PbO2,B正确;“浸出”时Bi2S3和FeCl3反应生成FeCl2、BiCl3和S沉淀,反应的离子方程式为6Fe3++Bi2S36Fe2++2Bi3++3S,C正确;“再
生液”是氯气和氯化亚铁反应生成的氯化铁溶液,“浸出”操作中需要加入氯化铁溶液,D正确。

13.A 解析向含镍废料(主要成分为NiO,含少量FeO、Fe2O3、CoO、BaO和SiO2)中加入稀硫酸“酸浸”,过滤分离出“滤渣Ⅰ”的主要成分为SiO2和BaSO4,滤液中含有NiSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3、CoSO4,加入氧化剂H2O2氧化FeSO4,加入Na2CO3调节pH使Fe2(SO4)3等转化为含铁元素的沉淀过滤除去,再加入有机萃取剂,振荡、静置、分液得到含NiSO4的“有机层”和含有CoSO4的水层溶液,向含有CoSO4的溶液中加入碳酸氢钠,使Co2+转化为CoCO3沉淀,过滤、洗涤、干燥得到CoCO3;对含NiSO4的“有机层”进行一定操作得到NiSO4溶液,该溶液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到NiSO4·6H2O晶体,再进行一定操作可得到Ni x O y。

“滤渣Ⅰ”的主要成分是SiO2和BaSO4,A正确;“调pH”过程中,Na2CO3不能过量,否则Co2+和Ni2+会与碳酸根离子反应生成沉淀而损失,B错误;“萃取”时,待下层液体从分液漏斗下口流出后,上层液体应从上口倒出,C错误;当恰好刚
生成Co(OH)2时c(OH-)=√K sp[Co(OH)2]
c(Co2+)
=
√2.0×10-15
0.02mol·L-1=1×10-6.5mol·L-1,常温下c(H+)=K W
c(OH-)
=
1×10-14
1×10-6.5
mol·L-1=1×10-7.5mol·L-1,即pH=7.5,则为了防止沉钴时生成Co(OH)2,常温下应控制溶液pH<7.5,D错误。

14.答案(1)①d e h i f g b ②A D
(2)2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2
(3)①c ②冷却到26~42 ℃结晶过滤
(4)加热温度低(或加热时间不够)。