2023版高考化學(xué)一輪總復(fù)習(xí)第三章金屬及其化合物第11講銅及其重要化合物金屬材料限時(shí)訓(xùn)練

PAGEPAGE2銅及其重要化合物金屬材料[選題細(xì)目表]考查知識(shí)點(diǎn)根底題中檔題較難題1.銅及其化合物46、97、112.金屬材料及金屬礦物的利用1、2、35、8、10一、選擇題(此題包括7個(gè)小題，每題6分，共42分，每題僅有一個(gè)選項(xiàng)符合題意)1．“東方之冠〞的主體結(jié)構(gòu)是用國(guó)產(chǎn)Q460鋼制成的。以下有關(guān)Q460鋼的說法可能不正確的選項(xiàng)是()A．硬度比純鐵大 B．性能優(yōu)于普通鋼C．熔點(diǎn)比純鐵高 D．屬于合金解析：合金的硬度比其組分金屬的大，熔點(diǎn)比其組分金屬的低。答案：C2．以下有關(guān)金屬的說法中，不正確的選項(xiàng)是()A．青銅、不銹鋼、硬鋁都是合金B(yǎng)．銅外表易形成致密的氧化膜C．工業(yè)上用電解熔融MgCl2的方法制取金屬鎂D．鋁是活潑金屬，但在空氣中耐腐蝕解析：通常情況下Cu外表生成銅綠(堿式碳酸銅)，該物質(zhì)非常疏松；Al易氧化生成致密的Al2O3薄膜，防止內(nèi)部Al繼續(xù)氧化。答案：B3．以下關(guān)于金屬的冶煉方法表達(dá)不正確的選項(xiàng)是()選項(xiàng)金屬存在形式冶煉方法A金游離態(tài)金子比沙子密度大，利用水洗法直接別離B銀化合態(tài)銀的金屬性弱，用加熱Ag2O的方法冶煉C鐵化合態(tài)鋁的金屬性比鐵強(qiáng)，可用鋁熱法煉鐵D鈉化合態(tài)鈉的金屬性強(qiáng)，一般復(fù)原劑很難將其復(fù)原出來，所以用電解飽和NaCl溶液的方法冶煉解析：鈉一般是由電解熔融NaCl的方法來制取，而電解飽和食鹽水得到的是NaOH、H2和Cl2。同時(shí)注意，此題易誤選C，一般認(rèn)為鐵是由CO復(fù)原Fe2O3制得，但在實(shí)際生活中，在鐵軌焊接等方面時(shí)，是用鋁熱反響來制取的。答案：D4．CuSO4是一種重要的化工原料，其有關(guān)制備途徑及性質(zhì)如以下圖所示。以下說法正確的選項(xiàng)是()A．相對(duì)于途徑②，途徑①更好地表達(dá)了綠色化學(xué)思想B．Y可以是葡萄糖溶液C．X可能是SO2和SO3的混合氣體D．將CuSO4溶液蒸發(fā)，利用余熱蒸干，可制得膽礬晶體解析：途徑①中會(huì)產(chǎn)生有毒物質(zhì)SO2而途徑②不會(huì)，A錯(cuò)誤；CuSO4與過量NaOH溶液反響會(huì)生成新制Cu(OH)2懸濁液，葡萄糖溶液能復(fù)原新制Cu(OH)2懸濁液生成Cu2O，B正確；CuSO4熱分解過程中，銅元素價(jià)態(tài)降低，故必有化合價(jià)升高的元素，CuSO4中只有氧元素的化合價(jià)能升高，故X中必有O2，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)操作會(huì)導(dǎo)致開始得到的膽礬晶體失去結(jié)晶水，D錯(cuò)誤。答案：B5．鉛的冶煉大致過程如下：①富集：將方鉛礦(PbS)進(jìn)行浮選；②焙燒：2PbS＋3O2eq\o(=,\s\up10(高溫),\s\do5())2PbO＋2SO2；③制粗鉛：PbO＋Ceq\o(=,\s\up10(高溫),\s\do5())Pb＋CO↑；PbO＋COeq\o(=,\s\up10(高溫),\s\do5())Pb＋CO2。以下說法正確的選項(xiàng)是()A．浮選法富集方鉛礦的過程屬于化學(xué)變化B．方鉛礦焙燒反響中，PbS是復(fù)原劑，復(fù)原產(chǎn)物只有PbOC．整個(gè)冶煉過程中，制取1molPb共轉(zhuǎn)移2mol電子D．將1molPbS完全冶煉成Pb理論上至少需要6g碳解析：富集方鉛礦的過程屬于物理變化，A錯(cuò)；B項(xiàng)中復(fù)原產(chǎn)物除PbO外還有SO2；整個(gè)冶煉過程中，制取1molPb共轉(zhuǎn)移8mol電子，C錯(cuò)。答案：D6．酸性條件下有如下反響：2Cu＋eq\o(=,\s\up7(H＋),\s\do5())Cu2＋＋Cu。由于反響溫度不同，用氫氣復(fù)原氧化銅時(shí)，可能產(chǎn)生Cu或Cu2O，兩者都是紅色固體。一同學(xué)對(duì)某次用氫氣復(fù)原氧化銅實(shí)驗(yàn)所得的紅色固體產(chǎn)物做了驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄如下：參加試劑稀硫酸濃硫酸、加熱稀硝酸濃硝酸實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象紅色固體和藍(lán)色溶液無色氣體和藍(lán)色溶液無色氣體和藍(lán)色溶液紅棕色氣體和藍(lán)色溶液由此推出本次氫氣復(fù)原氧化銅實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物是()A．CuB．Cu2OC．一定有Cu，可能有Cu2OD．一定有Cu2O，可能有Cu解析：H2復(fù)原CuO生成紅色固體，可能是Cu和Cu2O中的一種或兩種，產(chǎn)物中參加稀H2SO4溶液變藍(lán)和得到紅色固體，證明產(chǎn)物中含Cu2O，在酸性條件下2Cu＋=Cu2＋＋Cu，故不能證明產(chǎn)物中是否含有Cu。答案：D7．(2022·衡水二模)局部氧化的Fe-Cu合金樣品(氧化產(chǎn)物為Fe2O3、CuO)共5.76g，經(jīng)如下處理：以下說法正確的選項(xiàng)是()A．濾液A中的陽離子為Fe2＋、Fe3＋、H＋B．樣品中Fe元素的質(zhì)量為2.24gC．樣品中CuO的質(zhì)量為4.0gD．V＝896mL解析：根據(jù)題意，3.2g濾渣一定是銅，而銅與Fe3＋不共存，故A中無Fe3＋那么A項(xiàng)錯(cuò)誤；最后的3.2g固體為Fe2O3，其中Fe元素的質(zhì)量為2.24g，B項(xiàng)正確；樣品中Cu元素和O元素共5.76g－2.24g＝3.52g，那么C項(xiàng)錯(cuò)誤；2.24gFe元素不可能全是單質(zhì)，故標(biāo)準(zhǔn)狀況下生成的H2的體積小于896mL，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：B二、非選擇題(此題包括4個(gè)小題，共58分)8．(14分)金屬材料是使用最廣泛的一種材料，從古代到現(xiàn)代，金屬材料經(jīng)歷了幾次較大的變革。請(qǐng)答復(fù)以下問題：(1)下面表格中的數(shù)據(jù)(鐵和銅的某些物理數(shù)據(jù))摘自某化學(xué)手冊(cè)。金屬顏色eq\f(密度,〔g·cm－3〕)熔點(diǎn)/℃沸點(diǎn)/℃eq\f(比熱,〔kJ·kg－1·℃－1〕)Fe銀白色7.86153527500.44Cu紅色8.92108325670.38由表可推知，人類最早使用的金屬材料是______，請(qǐng)寫出判斷的理由：_____________________________________________________。(2)考古中出土的青銅器、鐵劍等往往銹跡斑斑。請(qǐng)完成下面銅、鐵制品在自然條件下發(fā)生銹蝕的化學(xué)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)鎂、鋁是現(xiàn)代人常用的金屬材料，這些活潑金屬的冶煉方法是_____法，工業(yè)生產(chǎn)中，鎂的冶煉采用的反響物是______________，鋁的冶煉采用的反響物是________________________。解析：(1)由于銅的熔點(diǎn)低于鐵的熔點(diǎn)，限于當(dāng)時(shí)人類的冶煉條件，熔點(diǎn)低的銅先被人類利用。(2)采用氧化復(fù)原反響的配平方法可以配平兩個(gè)化學(xué)方程式。(3)活潑金屬可采用電解法冶煉，冶煉不同的金屬時(shí)，采用的原料的類別可能不同，但都是在熔融狀態(tài)下進(jìn)行的。答案：(1)銅銅的熔點(diǎn)低于鐵的熔點(diǎn)(2)①21111②432n2(3)電解熔融氯化鎂(或MgCl2)熔融氧化鋁(或Al2O3)9.(2022·臨汾檢測(cè))(14分)CuCl是有機(jī)合成的重要催化劑，并用于顏料、防腐等工業(yè)。工業(yè)上由廢銅料(含F(xiàn)e、Al及其化合物、SiO2雜質(zhì))，生產(chǎn)CuCl的工藝流程如下：物質(zhì)開始沉淀時(shí)溶液的pH沉淀完全時(shí)溶液的pHFe(OH)32.73.7Cu(OH)25.66.7Al(OH)33.84.7：CuCl溶于NaCl的濃溶液可生成CuCleq\o\al(－,2)，CuCleq\o\al(－,2)的溶液用水稀釋后可生成CuCl沉淀。(1)煅燒的主要目的是__________________________________。(2)操作Ⅰ為調(diào)節(jié)溶液的pH，范圍為___________________，參加的物質(zhì)X可以是________(填字母)。A．CuO B．Cu(OH)2C．NaOH溶液 D．CaCO3(3)濾渣Ⅱ的主要成分是________________________________。(4)往濾液Ⅱ中參加食鹽并通入SO2可生成CuCleq\o\al(－,2)，請(qǐng)寫出反響的離子方程式：____________________________________________。解析：(1)銅在廢銅料中主要以銅單質(zhì)的形式存在，綜觀整個(gè)流程圖可知，CuCl需從溶液中提取，故煅燒的目的是將銅轉(zhuǎn)化為溶于酸的氧化物。(2)調(diào)節(jié)溶液中的pH時(shí)，應(yīng)保證使Fe3＋和Al3＋完全沉淀，而Cu2＋不能沉淀，故溶液的pH范圍為4.7≤pH<5.6，參加的物質(zhì)能消耗，但不能在含銅離子的溶液中引入新的雜質(zhì)，再結(jié)合后面反響Ⅰ中需參加NaCl，符合要求的有ABC三項(xiàng)。(3)溶液的pH在4.7≤pH<5.6時(shí)，F(xiàn)e3＋和Al3＋完全轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的氫氧化物沉淀，濾渣Ⅱ的主要成分為：Fe(OH)3和Al(OH)3。(4)根據(jù)題給的反響物和生成物，再結(jié)合氧化復(fù)原反響的根本規(guī)律可寫出反響的方程式：2H2O＋2Cu2＋＋SO2＋4Cl－=2CuCleq\o\al(－,2)＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋。答案：(1)使銅轉(zhuǎn)化為可溶于酸的氧化物(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＋10．(14分)合金是建造航空母艦的主體材料。(1)航母升降機(jī)可由鋁合金制造。①鋁元素在周期表中的位置為___________________________，工業(yè)煉鋁的原料由鋁土礦提取而得，提取過程中通入的氣體為________。②Al-Mg合金焊接前用NaOH溶液處理Al2O3膜，其化學(xué)方程式為_____________________________________________________。焊接過程中使用的保護(hù)氣為______(填化學(xué)式)。(2)航母艦體材料為合金鋼。①艦體在海水中發(fā)生的電化學(xué)腐蝕主要為__________________。②航母用鋼可由低硅生鐵冶煉而成，那么在煉鐵過程中為降低硅含量需參加的物質(zhì)為__________。(3)航母螺旋槳主要用銅合金制造。①80.0gCu-Al合金用酸完全溶解后，參加過量氨水，過濾得白色沉淀39.0g，那么合金中Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________。②為分析某銅合金的成分，用酸將其完全溶解后，用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH，當(dāng)pH＝3.4時(shí)開始出現(xiàn)沉淀，分別在pH為7.0、8.0時(shí)過濾沉淀。結(jié)合以下圖信息推斷該合金中除銅外一定含有________。解析：(3)①因參加過量的氨水會(huì)發(fā)生反響Cu2＋＋4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2＋＋4H2O，故得到的白色沉淀為Al(OH)3，物質(zhì)的量為0.5mol，據(jù)Al原子守恒可知Al的質(zhì)量為13.5g，那么Cu的質(zhì)量為66.5g，Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為83.1%。②由圖象可知，F(xiàn)e3＋在pH≈1.9時(shí)開始沉淀，在pH≈3.2時(shí)沉淀完全，依次類推。pH＝3.4時(shí)才開始出現(xiàn)沉淀，說明溶液中沒有Fe3＋，那么一般也無Fe2＋，因?yàn)镕e2＋在空氣中會(huì)被氧化成Fe3＋，此時(shí)的沉淀為Al(OH)3；pH＝7.0時(shí)過濾出的沉淀為Al(OH)3和Cu(OH)2；pH＝8.0時(shí)過濾出的沉淀為Ni(OH)2。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吸氧腐蝕②CaCO3或CaO(3)①83.1%②Al、Ni11．(16分)某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究銅的常見化學(xué)性質(zhì)，過程設(shè)計(jì)如下。提出猜測(cè)。問題1：在周期表中，銅與鋁的位置很接近，銅不如鋁活潑，氫氧化鋁具有兩性，氫氧化銅也有兩性嗎？問題2：鐵和銅都有變價(jià)，一般情況下，正二價(jià)鐵的穩(wěn)定性小于正三價(jià)的鐵，正一價(jià)銅的穩(wěn)定性也小于正二價(jià)的銅嗎？問題3：氧化銅有氧化性，能被H2、CO復(fù)原，它也能被氮的某種氣態(tài)氫化物復(fù)原嗎？實(shí)驗(yàn)探究。Ⅰ.解決問題1。(1)需用到的藥品除銅、鋁、1mol·L－1CuSO4溶液、稀H2SO4外還需__________(填試劑的化學(xué)式)溶液。(2)配制1mol·L－1CuSO4溶液250mL，選用的儀器除燒杯、托盤天平、玻璃棒、量筒、膠頭滴管外，還有__________(填儀器名稱)。(3)為到達(dá)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模阏J(rèn)為應(yīng)進(jìn)行哪些相關(guān)實(shí)驗(yàn)？實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟：①Cu與稀H2SO4反響；②___________________________________________________；③____________________________________________________。Ⅱ.解決問題2。取一定量制得的氫氧化銅固體，于坩堝中灼燒，當(dāng)溫度到達(dá)80～100℃得到黑色固體粉末；繼續(xù)加熱至1000℃以上，黑色粉末全部變成紅色粉末氧化亞銅；取適量紅色氧化亞銅粉末于潔凈試管中，參加過量的稀硫酸(或鹽酸)，得到藍(lán)色溶液，(1)寫出氧化亞銅與稀硫酸(或鹽酸)反響的離子方程式：_____________________________________________________。(2)從實(shí)驗(yàn)Ⅱ可得出的結(jié)論是____________________________________________________________________________________。Ⅲ.解決問題3。設(shè)計(jì)如下裝置(夾持裝置未畫出)：當(dāng)?shù)哪撤N氣態(tài)氫化物(X)緩緩?fù)ㄟ^灼熱的氧化銅時(shí)，觀察到氧化銅由黑色變成了紅色，無水硫酸銅變成藍(lán)色，生成物中還有一種無污染的氣體Y；將X通入灼熱的CuO燃燒管完全反響后，消耗0.01molX，測(cè)得B裝置增重0.27g，并收集到0.14g單質(zhì)氣體Y。(1)研究小組同學(xué)驗(yàn)證燃燒管生成的紅色物質(zhì)是銅，你認(rèn)為他們驗(yàn)證的方法是_____________________________________________________________________________________________________。(2)X氣體的摩爾質(zhì)量是________。(3)C中發(fā)生反響的化學(xué)方程式為_________________________。解析：Ⅰ.(1)驗(yàn)證氫氧化銅具有兩性，也就是驗(yàn)證其既能溶于酸溶液，又能溶于堿溶液，故還需NaOH溶液。(2)配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液，最重要的儀器就是容量瓶，注意容量瓶的規(guī)格必須是250mL。(3)根據(jù)(1)的分析可知，進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)需先制備Cu(O