《高中化學(xué)》第13講銅、金屬材料和金屬的冶煉

PAGE第13講銅、金屬材料和金屬的冶煉層次1基礎(chǔ)性1.(2023·廣東梅州期末)下列說法正確的是()A.常溫下,可用濃鹽酸與二氧化錳混合制取氯氣B.鋁制餐具可用來蒸煮堿性食物C.Fe(OH)2在空氣中易被氧化成紅褐色的Fe(OH)3D.青銅是我國使用最早的合金材料,也是目前世界上使用量最大的合金2.下表中金屬的冶煉原理與方法錯誤的是()選項冶煉原理方法A2HgO2Hg+O2↑熱分解法B2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑電解法C2NaCl(溶液)2Na+Cl2↑電解法DFe2O3+3CO2Fe+3CO2熱還原法3.(2023·廣東梅州聯(lián)考)有一種優(yōu)良的磁性合金材料,經(jīng)查閱相關(guān)資料得知:主要成分是Al—Cu—Mg—Fe—Si合金?，F(xiàn)取幾小塊合金碎片,進行如下探究性實驗,其中現(xiàn)象、結(jié)論均正確的是()(已知:Si不和鹽酸反應(yīng))選項實驗方案現(xiàn)象結(jié)論A加入過量鹽酸充分反應(yīng)有少量固體不溶含有金屬銅B加入過量鹽酸充分反應(yīng)有氣體產(chǎn)生含有金屬鎂C加入鹽酸溶解后,取上層清液,滴入過量氨水產(chǎn)生白色沉淀含有金屬鋁D用鹽酸溶解后滴加少量氯水,再加入KSCN溶液溶液呈紅色含有鐵元素4.下列由廢銅屑制取CuSO4·5H2O的實驗原理與裝置不能達(dá)到實驗?zāi)康牡氖?)A.用裝置甲除去廢銅屑表面的油污B.用裝置乙在加熱的條件下溶解廢銅屑C.用裝置丙過濾得到CuSO4溶液D.用裝置丁蒸干溶液獲得CuSO4·5H2O5.(2024·河北衡水名校聯(lián)考)向銅屑、稀鹽酸和鐵鹽的混合溶液中持續(xù)通入空氣可制備氯化銅。其反應(yīng)過程如圖所示。下列說法不正確的是()A.Fe3+對該反應(yīng)有催化作用B.該過程中的Fe3+可由Fe(NO3)3提供C.可用K3[Fe(CN)6]溶液區(qū)分Fe2+與Fe3+D.制備CuCl2的總反應(yīng)為2Cu+O2+4HCl2CuCl2+2H2O6.某同學(xué)利用下列實驗探究金屬鋁與銅鹽溶液的反應(yīng):下列說法正確的是()A.由實驗1可以得出結(jié)論:金屬鋁的活潑性弱于金屬銅B.實驗2中生成紅色物質(zhì)的離子方程式為Al+Cu2+Al3++CuC.溶液中陰離子種類不同是導(dǎo)致實驗1、2出現(xiàn)不同現(xiàn)象的原因D.由上述實驗可推知:用砂紙打磨后的鋁片分別與H+濃度均為0.2mol·L-1的鹽酸和硫酸溶液反應(yīng),后者更劇烈層次2綜合性7.(2023·廣東廣州二中三模)下圖為鋁的生產(chǎn)原理示意圖,下列相關(guān)說法不正確的是()A.冰晶石用作助熔劑B.氧化鋁屬于過渡晶體C.金屬鐵、銅的冶煉方法與鋁類似D.鋁在工業(yè)上是一種很好的還原劑8.CuSO4是一種重要的化工原料,其有關(guān)制備途徑如圖所示。下列說法正確的是()A.途徑①恰好完全反應(yīng)時所用混酸中H2SO4與HNO3物質(zhì)的量之比為2∶3B.利用途徑③制備16g硫酸銅,消耗硫酸的物質(zhì)的量為0.1molC.生成等量的硫酸銅,三個途徑中參加反應(yīng)的硫酸的物質(zhì)的量:①=②=③D.與途徑①③相比,途徑②更好地體現(xiàn)了綠色化學(xué)思想9.NiS具有熱脹冷縮的特性,可摻雜在精密測量儀器中,以抵消儀器的熱脹冷縮。已知NiS在有水存在時能被氧氣氧化成Ni(OH)S,實驗室模擬工業(yè)制備NiS,下列說法錯誤的是()A.甲裝置反應(yīng)生成的N2,可用于排除乙、丙、丁裝置中的空氣B.乙裝置利用強酸制弱酸原理制得H2S氣體C.丙裝置滴加稀硫酸的目的是抑制Ni2+水解產(chǎn)生Ni(OH)2,以提高NiS的純度D.在丙裝置前后各接一個丁裝置,分別用于干燥和尾氣吸收10.(2024·陜西渭南模擬)一種利用廢銅渣(主要成分CuO,還有少量Fe2O3、SiO2等雜質(zhì))制備超細(xì)銅粉的流程如下:下列說法正確的是()A.“酸浸”所得濾渣的主要成分為H2SiO3B.“沉鐵”時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Fe3++3OH-Fe(OH)3↓C.“沉銅”發(fā)生的反應(yīng)為復(fù)分解反應(yīng)D.“轉(zhuǎn)化”后所得濾液中含有的主要陽離子:NH4+、H+、Cu11.某礦石主要含CuO和Cu2(OH)2CO3,以及少量的Fe2O3、FeO和SiO2。按如下流程可制得Cu3N和鐵紅。下列說法不正確的是()A.每生成1molCu3N,轉(zhuǎn)移的電子為6molB.“濾液G”可以并入“濾液E”加以利用C.加入NH4HCO3溶液需控制溫度以防止NH4HCO3分解D.由FeCO3轉(zhuǎn)化為Fe2O3的操作包括洗滌、干燥、空氣中煅燒12.以輝鉍礦(主要成分為Bi2S3,含少量雜質(zhì)PbO2等)為原料,采用濕法冶金制備精鉍的工藝流程如下,下列說法錯誤的是()A.“浸出”“置換”“再生”“電解精煉”工序中不是都發(fā)生氧化還原反應(yīng)B.“浸出”時鹽酸可以還原雜質(zhì)PbO2C.“浸出”產(chǎn)生S的主要離子反應(yīng)為6Fe3++Bi2S36Fe2++2Bi3++3SD.“再生液”可以加入“浸出”操作中循環(huán)利用層次3創(chuàng)新性13.實驗室以含鎳廢料(主要成分為NiO,含少量FeO、Fe2O3、CoO、BaO和SiO2)為原料,制備NixOy和CoCO3的工藝流程如圖所示。已知:25℃時,Ksp[Co(OH)2]=2.0×10-15。下列說法正確的是()A.“濾渣Ⅰ”中含SiO2和BaSO4B.“氧化”“調(diào)pH”時均需加過量的試劑C.“萃取”時,待下層液體從分液漏斗下口流出后,上層液體再從下口放出D.“沉鈷”開始時,若溶液中的c(Co2+)=0.02mol·L-1,為防止生成Co(OH)2,應(yīng)控制溶液pH>7.514.銅及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域有著重要的用途,氯化銅、氯化亞銅經(jīng)常用作催化劑。其中CuCl廣泛應(yīng)用于化工和印染等行業(yè)?！静殚嗁Y料】ⅰ.氯化銅:從水溶液中結(jié)晶時,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℃得到無水物。(1)實驗室用如圖所示的實驗儀器及藥品制備純凈、干燥的氯氣并與銅反應(yīng)(鐵架臺、鐵夾略)制備氯化銅。①按氣流方向連接各儀器接口的順序是a→、→、→、→。②本套裝置有兩個儀器需要加熱,加熱的順序為先后。(2)印刷電路板是由高分子材料和銅箔復(fù)合而成,刻制印刷電路板時,要用FeCl3溶液作為“腐蝕液”,寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:。(3)現(xiàn)欲從(2)所得溶液獲得純凈的CuCl2·2H2O,進行如下操作:①首先向溶液中加入H2O2溶液,然后加試劑X用于調(diào)節(jié)pH,過濾,除去雜質(zhì),X可選用下列試劑中的(填字母)。a.NaOHb.NH3·H2Oc.CuO d.CuSO4②要獲得純凈CuCl2·2H2O晶體的操作步驟:向①所得濾液中加少量鹽酸,蒸發(fā)濃縮、、、洗滌、干燥。(4)用CuCl2·2H2O為原料制備CuCl時,發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物中含有少量的CuCl2或CuO雜質(zhì),若雜質(zhì)是CuCl2,則產(chǎn)生的原因是。第13講銅、金屬材料和金屬的冶煉1.C解析濃鹽酸與二氧化錳混合加熱反應(yīng)制取氯氣,A錯誤;鋁能和堿性物質(zhì)反應(yīng),鋁制餐具不可用來蒸煮堿性食物,B錯誤;二價鐵具有還原性,Fe(OH)2在空氣中易被氧氣氧化成紅褐色的Fe(OH)3,C正確;青銅是我國使用最早的合金材料,而目前世界上使用量最大的合金是鐵合金,D錯誤。2.C解析Hg是不活潑的金屬,制取原理反應(yīng)為2HgO2Hg+O2↑,該反應(yīng)的基本類型是熱分解反應(yīng),A正確;Al是活潑金屬,通常采用電解的方法冶煉,為降低Al2O3熔化時的溫度,要加入助熔劑冰晶石,B正確;制取活潑金屬Na要采用電解熔融NaCl的方法:2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑,C錯誤;在工業(yè)上通常是采用還原劑CO在高溫下還原Fe2O3等含鐵化合物的方法冶煉Fe,反應(yīng)原理為Fe2O3+3CO2Fe+3CO2,D正確。3.D解析Cu、Si均不和鹽酸反應(yīng),加鹽酸有少量固體不溶,可能是Si,不一定有Cu,A錯誤;Mg、Al、Fe均可與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣體,B錯誤;加入鹽酸溶解后,取上層清液,滴入過量氨水,生成的白色沉淀可能是氫氧化鋁沉淀,也可能是氫氧化鎂,C錯誤;鐵單質(zhì)與稀硝酸反應(yīng)會生成鐵離子,KSCN溶液遇鐵離子呈紅色,所以實驗可以證明含有鐵元素,D正確。4.D解析碳酸鈉溶液顯堿性,熱的Na2CO3溶液可以除去銅屑表面的油污,A正確;在稀硫酸存在的條件下,銅與H2O2發(fā)生反應(yīng)得到硫酸銅,B正確;裝置丙為過濾裝置,過濾可以除去難溶雜質(zhì),得到硫酸銅溶液,C正確;用裝置丁蒸干溶液得到的是硫酸銅固體,而不是CuSO4·5H2O,D錯誤。5.B解析依據(jù)題圖可知,Cu與Fe3+反應(yīng)生成Fe2+和Cu2+,Fe2+與O2、H+反應(yīng)生成Fe3+和H2O,則Fe3+作催化劑,A正確;Fe(NO3)3溶液中的NO3-在酸性環(huán)境下能夠氧化Cu,本身被還原為NO,NO會引起空氣污染,B錯誤;K3[Fe(CN)6]溶液遇到Fe2+反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀,故可以用K3[Fe(CN)6]溶液區(qū)分Fe3+與Fe2+,C正確;依據(jù)題圖可知,Cu與Fe3+反應(yīng)生成Fe2+和Cu2+,Fe2+與O2、H+反應(yīng)生成Fe3+和H2O,將兩步反應(yīng)合并可得2Cu+O2+4HCl2CuCl2+2H2O,D6.C解析Al比Cu活潑,A錯誤;B項中離子方程式不符合電荷守恒規(guī)律,B錯誤;比較實驗1、實驗2可知二者的不同之處為二者中陰離子分別含有SO42-、Cl-,故二者現(xiàn)象不同是由于二者所含陰離子種類不同,C正確;由C項可知SO42-能使反應(yīng)速率變慢,7.C解析冰晶石在電解鋁工業(yè)中常用作助熔劑,A正確;氧化鋁的晶體結(jié)構(gòu)具有某些過渡金屬的特征,因此被稱為過渡晶體,B正確;工業(yè)上電解熔融的氧化鋁,得到金屬鋁和氧氣,而工業(yè)上用熱還原法來冶煉金屬鐵、銅,C錯誤;Al為活潑金屬,冶金工業(yè)中常作還原劑,D正確。8.D解析Cu與混酸反應(yīng),硝酸根離子由硝酸提供,氫離子由硝酸和硫酸提供,恰好完全反應(yīng)時H2SO4與HNO3物質(zhì)的量之比為3∶2,A錯誤;途徑③制備16g硫酸銅,這一過程中消耗硫酸的物質(zhì)的量為0.2mol,B錯誤;生成等量的硫酸銅,三個途徑中①②參加反應(yīng)的硫酸的物質(zhì)的量相等,而③中還生成SO2,消耗更多的硫酸,則參加反應(yīng)的H2SO4的物質(zhì)的量①=②<③,C錯誤;途徑②無污染性氣體產(chǎn)生,更好地體現(xiàn)了綠色化學(xué)思想,D正確。9.D解析由于NiS在有水存在時能被氧氣氧化成Ni(OH)S,可利用甲裝置反應(yīng)生成的N2排除體系的空氣,A正確;乙裝置利用強酸制弱酸原理制得H2S氣體,B正確;丙裝置滴加稀硫酸的目的是抑制Ni2+水解產(chǎn)生Ni(OH)2,以提高NiS的純度,C正確;氣體在進入丙裝置前不需要干燥,D錯誤。10.D解析廢銅渣(主要成分CuO,還有少量Fe2O3、SiO2等雜質(zhì))在“酸浸”時CuO、少量Fe2O3與H2SO4反應(yīng)生成硫酸銅、硫酸鐵,SiO2不溶于H2SO4,所以濾渣的成分是SiO2,濾液中加過量氨水“沉鐵”除去Fe3+,銅離子轉(zhuǎn)化為[Cu(NH3)4]2+,向所得濾液通二氧化硫“沉銅”,過濾出產(chǎn)生的CuNH4SO3沉淀,加稀硫酸轉(zhuǎn)化,+1價銅發(fā)生歧化反應(yīng)得到銅離子和Cu?！八峤彼脼V渣的主要成分為SiO2,故A錯誤;NH3·H2O是弱堿,在離子方程式中不能拆,故B錯誤;“沉銅”時向含有[Cu(NH3)4]2+和過量氨水的混合溶液中通入二氧化硫生成CuNH4SO3沉淀,銅元素化合價降低,則發(fā)生氧化還原反應(yīng),不為復(fù)分解反應(yīng),故C錯誤;轉(zhuǎn)化時,CuNH4SO3在稀硫酸中發(fā)生歧化反應(yīng),得到銅離子和Cu,結(jié)合元素守恒可知,“轉(zhuǎn)化”后所得濾液中含有的主要陽離子有NH4+、H+、Cu2+,故11.A解析礦石主要含CuO和Cu2(OH)2CO3,以及少量的Fe2O3、FeO和SiO2,“酸浸”時SiO2不反應(yīng),故“濾渣A”是SiO2,“濾液B”中含有Cu2+、Fe2+、Fe3+,加“物質(zhì)C”過濾,“濾渣D”最終轉(zhuǎn)化為Cu3N,濾液最終轉(zhuǎn)化為氧化鐵,所以“濾液E”中含有Fe2+,“濾渣D”為Cu和多余的Fe,“物質(zhì)C”應(yīng)該為鐵粉,“濾渣D”加酸溶解,過濾,得到的“濾液G”中含F(xiàn)e2+,“濾渣F”為Cu;“濾液E”中含有Fe2+與碳酸氫銨反應(yīng)生成FeCO3,在空氣中煅燒FeCO3得到Fe2O3。Cu轉(zhuǎn)化為Cu3N,Cu的化合價升高為+1價,則每生成1molCu3N轉(zhuǎn)移的電子為3mol,A錯誤;“濾液G”中含F(xiàn)e2+,“濾液E”中也含有Fe2+,所以“濾液G”可以并入“濾液E”加以利用,B正確;溫度太高時會促進NH4HCO3分解,故需控制溫度以防止NH4HCO3分解,C正確;通過過濾操作把FeCO3從溶液中分離出來,再進行洗滌、干燥,然后在空氣中煅燒FeCO3可得到Fe2O3,D正確。12.A解析“浸出”“置換”“再生”“電解精煉”工序中都發(fā)生氧化還原反應(yīng),A錯誤;鹽酸能與PbO2反應(yīng)生成PbCl2和氯氣,故“浸出”時鹽酸可以還原雜質(zhì)PbO2,B正確;“浸出”時Bi2S3和FeCl3反應(yīng)生成FeCl2、BiCl3和S沉淀,反應(yīng)的離子方程式為6Fe3++Bi2S36Fe2++2Bi3++3S,C正確;“再生液”是氯氣和氯化亞鐵反應(yīng)生成的氯化鐵溶液,“浸出”操作中需要加入氯化鐵溶液,D正確。13.A解析向含鎳廢料(主要成分為NiO,含少量FeO、Fe2O3、CoO、BaO和S