2019高考化学总复习 第三章 金属及其化合物 课时作业9 用途广泛的金属材料 金属矿物的利用 新人教版

课时作业9 用途广泛的金属材料 金属矿物的利用
一、选择题
1．铜是一种紫红色金属，被称作“电器工业的主角”。

铜主要是由黄铜矿炼制，焙烧
时发生反应2CuFeS 2＋O 2=====高温
Cu 2S ＋2FeS ＋SO 2，其简单流程如图所示，下列说法正确的是
( )
A ．焙烧时硫元素全部转化为二氧化硫
B ．在焙烧时氧化剂只有氧气
C ．粗铜精炼时用粗铜作阴极
D ．Cu 2S 可用于火法炼制铜
解析：焙烧时还生成金属硫化物，部分硫元素转化为二氧化硫，A 错误；焙烧时铜元素由＋2价降低为＋1价，硫元素由－2价升高到＋4价，氧气中氧元素由0降低为－2价，则氧化剂为氧气和CuFeS 2，B 错误；粗铜精炼时用粗铜与电源正极相连，则粗铜为阳极，C 错
误；火法炼铜的原理为Cu 2S ＋O 2=====高温
2Cu ＋SO 2，则Cu 2S 可用于火法炼制铜，D 正确。

答案：D
2．所谓合金，就是不同种金属(也包括一些非金属)在熔融状态下形成的一种熔合物，根据下列四种金属的熔、沸点：
A．Cu和Al B．Fe和Cu C．Fe和Na D．Al和Na
解析：要想形成合金，则必须满足各成分都要有共同的液态温度范围(即合金中一种金属的熔点要高于另一种金属的熔点而低于它的沸点)，这样才能熔合在一起。

当铁熔化时，钠已经变成钠蒸气了，所以铁和钠不具备形成合金的条件。

答案：C
3．下列说法正确的是( )
A．铝、铁、铜相比较，铜元素在自然界中的含量最低、铁元素含量最高
B．Al2O3、MgO可用作高温材料，二氧化硅是生产光纤制品的基本原料
C．工业上采用电解熔融态Al2O3、MgO的方法冶炼Al、Mg
D．用纯碱制玻璃、用铁矿石炼铁、用氨制碳酸铵都会生成温室气体
解析：A项，三种元素在自然界中的含量铝元素最高，故错；C项，工业上采用电解熔融MgCl2的方法冶炼Mg，故错；D项，用氨制碳酸铵是利用二氧化碳参加反应，而不是产生二氧化碳，故错。

答案：B
4．钓鱼岛群岛的东海海域及部分太平洋海域探明为海底热水矿床。

海底热水矿床是沉积着由岩浆热气从地底喷出的金、铜、锌、稀有金属等区域。

下列说法正确的是( ) A．金不溶于任何溶液
B．铜、锌在空气中均能被氧化成对应的氧化物
C．铜锌合金的熔点低于铜或锌的熔点
D.6329Cu的质子数和中子数之差为34
解析：金能溶于王水，A错误；铜在空气中转化为铜绿，不是CuO，B错误；合金的熔点低于成分金属的熔点，C正确；6329Cu中，质子数为29，中子数为34，中子数与质子数之差为5，D错误。

答案：C
5．下列叙述中不正确的是( )
A．常见金属铁和铝在工业上冶炼方法不同
B．除去Fe2O3中混有的Al2O3：加氢氧化钠溶液，过滤
C．除去FeCl2溶液中混有的FeCl3：加入过量铁粉，过滤
D．除去铜粉中混有的CuO：加适量稀硝酸后，过滤、洗涤
解析：铁通常用CO还原Fe2O3得到，而铝一般用电解Al2O3的方法得到，A正确；Al2O3能与NaOH反应而Fe2O3不能，B正确；FeCl3与铁反应生成FeCl2，C正确；Cu、CuO都能与HNO3反应，D错误。

答案：D
6．下列说法中正确的是( )
A．Cu→CuO→Cu(OH)2每步转化均能通过一步反应实现
B．铝合金是一种混合物，它比纯铝的熔点高
C．金属铜放置在潮湿的空气中会被锈蚀，生成绿色的铜锈——碱式碳酸铜
D．金属铝、铁、铜都有一定的抗腐蚀性能，其抗腐蚀的原因都是表面形成氧化物薄膜，阻止反应的进一步进行
解析：CuO→Cu(OH)2不能通过一步反应实现，A错误；铝合金比纯铝的熔点低，B错误；铁铜表面不能形成致密的氧化物薄膜，D错误。

答案：C
7．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：
足量溶液A
方案Ⅰ：铜铝混合物――→
测定生成气体的体积
充分反应
足量溶液B
测定剩余固体的质量
方案Ⅱ：铜铝混合物――→
充分反应
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．若溶液B选用浓硝酸，则测得铜的质量分数偏小
C．溶液A和B均可选用稀硝酸
D．实验室中方案Ⅱ更便于实施
解析：盐酸和Al反应，剩余铜，利用产生的氢气的体积，即可求出铝的质量分数，从而得出铜的质量分数；如用NaOH和铝反应，根据产生的氢气的体积，也可求出铜的质量分数，A正确；如果选用浓硝酸，硝酸可以和铜反应，铝钝化使剩余固体的质量偏大，从而使测得铜的质量分数偏小，B正确；如果选用稀硝酸，稀硝酸与铜、铝均反应，就会造成方案Ⅱ中没有固体剩余，C错误；无论选用NaOH溶液还是盐酸，最后剩余的固体都是Cu，利用方案Ⅱ直接测固体的质量比较方便，而方案Ⅰ测气体的体积比较麻烦，所以方案Ⅱ更便于实施，D正确。

答案：C
8．铜、银、金是人类认识最早的三种金属，因为很早就被人们用作钱币，因而有“货币金属”之称。

由于铁的金属性比铜、银、金强，相对而言，人类认识铁稍晚。

某研究性学习小组为了证明铁的金属活动性比铜强，设计了如下方案：
①铁片置于硫酸铜溶液中有铜析出。

②铁、铜和氯气反应分别生成FeCl3和CuCl2。

③足量的铁粉和铜粉分别与浓硫酸反应生成FeSO4和CuSO4。

④铜片置于FeCl3溶液中铜片逐渐溶解。

⑤把铁片和铜片置于盛有稀硫酸的烧杯中，并且用导线连接，铁片上无气泡产生，而铜片上有气泡产生。

⑥把铁片和铜片置于盛有浓硝酸的烧杯中，并用导线连接，铁片上有气泡产生，而铜片上无气泡产生。

以上设计合理的有( )
A．两种方案B．三种方案C．四种方案D．五种方案
解析：①铁置换铜，由氧化还原方程式可知还原性Fe>Cu；②金属的活动性与得失电子的数目没有直接的关系，故不能据此判断；③与浓硫酸反应无法比较铁和铜的活动性；④据此反应只能判断Cu的还原性强于Fe2＋，但不能判断Fe和Cu的还原性；⑤铁、铜与稀硫酸组成原电池，铁作负极，证明金属活动性铁比铜强；⑥铁、铜与浓HNO3组成原电池，Fe发生钝化，所以Fe作正极，不能说明铁比铜活泼。

故①、⑤两种方案合理。

答案：A
9．实验室用含有杂质(FeO、Fe2O3)的废CuO制备胆矾晶体，经历了下列过程(已知Fe3＋在pH＝5时沉淀完全)。

其中分析错误的是( )
A．步骤②发生的主要反应为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
B．步骤②可用氯水、硝酸等强氧化剂代替H2O2
C．步骤③用CuCO3代替CuO也可调节溶液的pH
D．步骤⑤的操作为向漏斗中加入少量冷的蒸馏水至浸没晶体，待水自然流下，重复操作2～3次
解析：步骤②的目的是把亚铁离子氧化为铁离子，发生的主要反应为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，A项正确；步骤②若用氯水、硝酸等强氧化剂代替H2O2，则氧化剂的还原产物不是水，会引入新的杂质氯离子、硝酸根离子，同时还会造成污染，所以不能将H2O2换为氯气或硝酸，B项错误；步骤③用CuCO3代替CuO也可调节溶液的pH，碳酸铜与过量的硫酸反应生成硫酸铜、水、二氧化碳气体，不会引入新的杂质，C项正确；洗涤固体的操作为向漏斗中加入少量冷的蒸馏水至浸没晶体，待水自然流下，重复操作2～3次，然后得到硫酸铜晶体，D项正确。

答案：B
10．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。

下列有关说法正确的是( )
A．步骤Ⅰ中减少的3 g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．根据上述步骤Ⅱ可以得出m(Fe2O3)∶m(Cu)＝1∶1
解析：Al2O3、SiO2都能够与NaOH溶液反应，所以步骤Ⅰ中减少的3 g固体可能为氧化铝或二氧化硅，不一定为混合物，故A错误；步骤Ⅱ中发生了反应Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O；Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋，6.4 g固体为铜和Fe2O3的混合物，减少的为铜和氧化铁，故B错误；根据步骤Ⅰ只能判断混合物中至少含有Al2O3、SiO2的一种物质，无法确定Al2O3、SiO2是否都存在；步骤Ⅱ可以确定Fe2O3、Cu一定存在，故C错误；6.4 g变成1.92 g，质量减少了6.4 g－1.92 g＝4.48 g，减少的质量为Fe2O3和部分Cu，剩余的1.92 g为铜，设与Fe2O3反应的铜的物质的量为x，根据反应Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋和Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O可知氧化铁的物质的量也为x，则64 g·mol－1x＋160 g·mol－1x＝4.48 g，解得x＝0.02 mol，则m(Fe2O3)∶m(Cu)＝(160 g·mol－1×0.02 mol)∶(64 g·mol－1×0.02 mol＋1.92 g)＝1∶1，故D正确。

答案：D
11．部分氧化的Fe­Cu合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共5.76 g，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．样品中铁元素的质量为2.24 g
C．样品中CuO的质量为4.0 g
D．V＝896 mL
解析：根据题意，3.2 g 滤渣一定是铜，而铜与Fe 3＋不共存，A 错误；最后的3.2 g 固体为Fe 2O 3，其中铁元素的质量为2.24 g ，B 正确；样品中铜元素和氧元素的质量共5.76 g －2.24 g ＝3.52 g ，C 错误；2.24 g 铁元素不可能全是单质，故生成的氢气的体积小于896 mL ，D 错误。

答案：B
二、非选择题
12．铜及其化合物在生产生活中有广泛应用，铜在化合物中的常见化合价有＋1、＋2。

已知Cu 2O 与稀硫酸反应，溶液呈蓝色。

(1)工业上可用Cu 2S ＋O 2=====△
2Cu ＋SO 2反应制取粗铜，该反应中________元素被还原。

(2)将少量铜丝放入适量的稀硫酸中，温度控制在50 ℃，加入H 2O 2溶液，一段时间后，升温到60 ℃，再反应一段时间后可制得硫酸铜，该反应的离子方程式为________________________。

温度控制在50～60 ℃的原因除了加快反应速率外，还有______________________。

(3)现向Cu 、Cu 2O 和CuO 组成的混合物中，加入2 L 0.6 mol·L －1 HNO 3溶液恰好使混合物溶解，同时收集到4 480 mL NO 气体(标准状况)。

Cu 2O 跟稀硝酸反应的离子方程式为______________________________。

若将上述混合物用足量的H 2加热还原，所得到固体的质量为________g 。

若混合物中含0.2 mol Cu ，将该混合物与稀硫酸充分反应，消耗H 2SO 4的物质的量为________mol 。

解析：(1)在该反应中铜、氧元素的化合价降低，得到电子，被还原。

(3)Cu 2O 跟稀硝酸反应的离子方程式是3Cu 2O ＋2NO －3＋14H ＋===6Cu 2＋＋2NO↑＋7H 2O 。

硝酸发生反应后得到的产物是Cu(NO 3)2和NO ，由 2 L×0.6 mol·L －1＝2n [Cu(NO 3)2]＋4.480 L÷22.4 L·mol －1得n [Cu(NO 3)2]＝0.5 mol ，n (Cu 2＋)＝0.5 mol ，所以若将上述混合物用足量的H 2加热还原，所得到固体的质量为0.5 mol×64 g·mol －1
＝32 g 。

若混合物中含0.2 mol Cu ，则根据原子守恒可得：2n (Cu 2O)＋n (CuO)＝0.3 mol ；根据得失电子守恒可得：2n (Cu)＋2n (Cu 2O)＝3×(4.480 L÷22.4 L·mol －1)，解得n (CuO)＝0.1 mol ，n (Cu 2O)＝0.1 mol ，消耗H 2SO 4的物质的量为0.1 mol ＋0.1 mol ＝0.2 mol 。

答案：(1)Cu 、O
(2)Cu ＋H 2O 2＋2H ＋===Cu 2＋＋2H 2O 防止H 2O 2分解
(3)3Cu 2O ＋2NO －3＋14H ＋===6Cu 2＋＋2NO↑＋7H 2O
32 0.2
13．为探索工业含铝、铁、铜合金废料的再利用，甲同学设计的实验方案如下：
请回答：
(1)绿矾的化学式为：________。

(2)写出反应①的化学方程式__________________，反应②生成沉淀的离子方程式________________________。

(3)为了检测滤液D中含有的金属离子，可设计实验方案为(试剂自选)：________。

(4)在滤渣B中滴加稀硫酸时，发现反应速率比一般的铁粉反应要快，其原因是________。

(5)若考虑绿色化学工艺，在滤渣E中加入稀硫酸和试剂Y制胆矾晶体，试剂Y为无色液体，则反应④的总化学方程式为________________________________________________________________________；
若不考虑绿色化学工艺，所选试剂Y为1 mol·L－1的硝酸，欲使3 mol Cu全部溶解且溶液中含铜元素的溶质仅为CuSO4，则需该硝酸的体积为________L。

解析：(2)滤液A是NaAlO2溶液，生成Al(OH)3沉淀应该通入酸性气体CO2；(3)滤渣B 含Cu、Fe，由绿矾的化学式可知向滤渣B中加入稀硫酸过滤后得FeSO4溶液D，蒸发浓缩、冷却结晶即可得到绿矾；(5)滤渣E为Cu，试剂Y是氧化剂，常见的无色液体氧化剂为双氧水、稀硝酸等，双氧水属于绿色氧化剂；因为反应物有Cu、H2SO4、HNO3，所以应该用离子方程式进行计算3Cu＋8H＋＋2NO－3===3Cu2＋＋4H2O＋2NO↑，3 mol Cu需要2 mol NO－3，即2 mol HNO3，又知加入硝酸的浓度为1 mol·L－1，所以需硝酸的体积为2 L。

答案：(1)FeSO4·7H2O
(2)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
AlO－2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－3
(3)用试管取少量滤液D，向滤液中滴加KSCN(或NaSCN或NH4SCN)溶液无明显现象，再滴入氯水(或双氧水或通入Cl2)若变成红色，则溶液中存在Fe2＋
(4)铜、铁与稀硫酸形成了原电池
(5)Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O 2
14．某铝合金中含有元素镁、铜、硅，为了测定该合金中铝的含量，设计了如下实验，请回答有关问题：
(1)称取样品a g，称量时应该使用的主要仪器的名称是
________________________________________________________________________。

(2)将样品溶解于足量的稀盐酸，过滤。

滤液中主要含有
________________________________________________________________________， 滤渣中含有________，溶解、过滤用到的玻璃仪器是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

(3)滤液中加过量氢氧化钠溶液、过滤。

有关的离子反应方程式是________________________________________________________________________。

(4)向第(3)题中的滤液中通入足量二氧化碳气体，过滤。

有关反应的离子方程式是_________________________________ _______________________________________。

(5)将第(4)题中过滤后的滤渣用蒸馏水洗涤数次，烘干并灼烧至恒重，冷却后称重，其质量为b g 。

有关反应的化学方程式是__________________，原样品中铝的质量分数是________。

(6)若第(3)题中加入氢氧化钠的量不足，则实验结果________(“偏高”“偏低”或“不影响”，下同)；若第(5)题中滤渣没有洗涤，则实验结果________；若滤渣灼烧不充分，则实验结果________。

解析：实验取样品a g ，实验后得氧化铝b g ，设b g 氧化铝中含Al 的质量为x 。

Al 2O 3 ～ 2Al
102 54
b g x
102∶54＝b g ∶x ，x ＝54×b g 102＝9b 17
g 样品中铝的质量分数：9b 17 g a g ×100%＝9b 17a
×100% 答案：(1)托盘天平
(2)MgCl 2、AlCl 3、HCl Cu 、Si 烧杯、玻璃棒、普通漏斗
(3)Mg 2＋＋2OH －
===Mg(OH)2↓，
Al 3＋＋4OH －===AlO －2＋2H 2O
(4)AlO －2＋CO 2＋2H 2O===Al(OH)3↓＋HCO －3
(5)2Al(OH)3=====灼烧
Al 2O 3＋3H 2O
9b 17a ×100% (6)偏低 偏高 偏高
15．某粗氧化铜样品中含少量氧化亚铁及不溶于酸的杂质，某化学兴趣小组欲利用该样品制取胆矾晶体，测定胆矾晶体中结晶水的含量，并计算样品中氧化铜的含量，设计了如下
方案进行实验。

查阅资料知Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋在水溶液中形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
请回答下列问题：
(1)在整个实验过程中，下列仪器中不可能用到的是________(填字母)
(2)物质X应选用________(填字母)。

A．氢氧化钠B．双氧水
C．铁粉D．高锰酸钾
(3)为保证沉淀Ⅱ沉淀完全，操作③中溶液pH的调节范围为________。

(4)操作④的步骤有________、冷却结晶、________、自然干燥。

(5)在测定所得胆矾(CuSO4·x H2O)中结晶水x值的实验过程中：称量操作至少应进行________次，若测定结果x值偏大，可能的原因是________(填字母)。

A．加热温度过高
B．胆矾晶体的颗粒较大
C．胆矾加热后放在空气中冷却D．加热胆矾晶体时有晶体溅出
(6)该小组一位同学根据实验结果求出样品中CuO的质量分数为80m2
250m1
×100%，另一位同学认为有错误，他的理由是_______________________________________________________________________________ _________________________________________________________________。

解析：(1)实验中涉及的操作有称量、过滤和蒸发，没有分液、滴定操作，无需用到分液漏斗和滴定管。

(2)物质X的作用是将Fe2＋氧化为Fe3＋，选择双氧水，因为双氧水为绿色氧化剂，其还原产物为水，不会引入杂质。

(3)根据提供的数据，控制 3.7≤pH<5.2，可使Fe3＋完全沉淀，而Cu2＋还未开始沉淀。

(4)操作④为由CuSO4溶液得到CuSO4晶体，包括的步骤有加热浓缩、冷却结晶、过滤、自然干燥。

(5)称量操作至少进行4次，分别是①称量坩埚；②称量加入晶体后的坩埚；③称量加热冷却后的坩埚；④称量再加热、再冷却后的坩埚至两次称量的值相差不超过0.1 g。

若测定结果x值偏大，可能是加热温度过高使CuSO4晶体中的CuSO4分解，或加胆矾晶体时有晶体溅出。

(6)调节pH时加入了氢氧化铜，胆矾中的铜元素不是都来自样品。

答案：(1)bc (2)B
(3)3.7≤pH<5.2
(4)加热浓缩过滤
(5)4 AD
(6)调节pH时加入了氢氧化铜，胆矾中的铜元素不是都来自样品。