江蘇專用2025版高考化學一輪復習限時集訓9金屬的冶煉鋁銅及其化合物含解析

PAGE9-金屬的冶煉鋁、銅及其化合物(建議用時：40分鐘)1．《天工開物》中記載：凡銅供世用，出山與出爐只有亦銅。以爐甘石或倭鉛參合，轉(zhuǎn)色為黃銅，以砒霜等藥制煉為白銅，礬、硝等藥制煉為青銅。其中涉及的物質(zhì)中熔點最高的是()A．青銅B．黃銅C．赤銅 D．白銅C[青銅(Cu—Sn合金)，黃銅(Cu—Zn合金)，赤銅為純銅，白銅(Cu—Ni合金)，純銅比合金銅熔點高。]2．明代《天工開物》記載“火法”冶煉鋅：“爐甘石十斤，裝載入一泥罐內(nèi)……然后逐層用煤炭餅墊盛，其底鋪薪，發(fā)火煅紅……冷定，毀罐取出……即倭鉛也”(注：爐甘石的主要成分為碳酸鋅，泥罐中摻有煤炭)。下列說法不正確的是()A．倭鉛是指金屬鋅和鉛的混合物B．煤炭中起作用的主要成分是CC．冶煉Zn的過程中發(fā)生氧化還原反應(yīng)D．該冶煉鋅的方法屬于熱還原法A[A項，由題意可知，倭鉛是指金屬鋅，不是混合物；B項，反應(yīng)中C作還原劑，則煤炭中起作用的主要成分是C；C項，碳酸鋅與碳在高溫下反應(yīng)生成鋅和一氧化碳，發(fā)生氧化還原反應(yīng)；D項，該反應(yīng)是利用碳還原碳酸鋅生成鋅單質(zhì)，屬于熱還原法。]3．(2024·通州區(qū)模擬)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。下列說法錯誤的是()A．Fe3＋對該反應(yīng)有催化作用B．該過程中的Fe3＋可由Fe(NO3)3供應(yīng)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＋4HCl=2CuCl2＋2H2OB[依據(jù)題圖可知，Cu與Fe3＋反應(yīng)生成Fe2＋和Cu2＋，F(xiàn)e2＋與O2、HCl反應(yīng)生成Fe3＋與H2O，所以Fe3＋作催化劑，故A正確；Fe(NO3)3溶液為強酸弱堿鹽，NOeq\o\al(－,3)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，故B錯誤；K3[Fe(CN)6]溶液遇到Fe2＋反應(yīng)生成藍色沉淀，所以可以用K3[Fe(CN)6]溶液區(qū)分Fe3＋與Fe2＋，故C正確；依據(jù)題圖可知，Cu與Fe3＋反應(yīng)生成Fe2＋和Cu2＋，F(xiàn)e2＋與O2、HCl反應(yīng)生成Fe3＋和H2O，將兩步反應(yīng)聯(lián)立得2Cu＋O2＋4HCl=2CuCl2＋2H2O，故D正確。]4．依據(jù)如圖的轉(zhuǎn)化關(guān)系推斷，下列說法正確的是(反應(yīng)條件已略去)()A．生成等質(zhì)量H2時，①和②反應(yīng)消耗n(HCl)＝n(NaOH)B．反應(yīng)③中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2∶3C．反應(yīng)③和④消耗等量的Al時，生成的n(Cu)∶n(Fe)＝3∶2D．等濃度等體積的稀HCl和NaOH溶液與足量Al反應(yīng)，①②生成H2的分子數(shù)之比為3∶1C[A項，依據(jù)方程式可知n(HCl)＝3n(NaOH)，錯誤；B項，依據(jù)電子守恒，n(氧化劑)×2＝n(還原劑)×3；可知n(氧化劑)∶n(還原劑)＝3∶2，錯誤；D項，依據(jù)方程式可知生成H2的分子數(shù)比為1∶3，錯誤。]5．工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為Al2O3，含F(xiàn)e2O3雜質(zhì))為原料冶煉鋁的工藝流程如圖所示：下列敘述正確的是()A．試劑X可以是NaOH溶液，也可以是鹽酸B．反應(yīng)①過濾后所得沉淀為Fe(OH)3C．圖中全部轉(zhuǎn)化反應(yīng)都不是氧化還原反應(yīng)D．反應(yīng)②的化學方程式為NaAlO2＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋NaHCO3D[A項，試劑X不行以是鹽酸；B項，過濾后所得沉淀為Fe2O3；C項，電解Al2O3生成Al是氧化還原反應(yīng)。]6．(2024·唐山質(zhì)檢)某學生探究0.25mol·L－1Al2(SO4)3溶液與0.5mol·L－1Na2CO3溶液的反應(yīng)，試驗如下。試驗1試驗2下列分析不正確的是()A．試驗1中，白色沉淀a是Al(OH)3B．試驗2中，白色沉淀b中含有COeq\o\al(2－,3)C．試驗1、2中，白色沉淀成分不同與混合后溶液的pH有關(guān)D．檢驗白色沉淀a、b是否洗滌干凈，不行運用相同的檢驗試劑D[試驗1在過量的Al2(SO4)3溶液中加入Na2CO3溶液，過濾、洗滌得到白色沉淀a，加入稀硫酸，沉淀溶解，沒有氣泡，說明白色沉淀a是Al(OH)3；試驗2在過量的Na2CO3溶液中加入Al2(SO4)3溶液，過濾、洗滌得到白色沉淀b，加入稀硫酸，沉淀溶解并產(chǎn)生少量氣泡，說明白色沉淀b中含有Al(OH)3和碳酸鹽。由以上分析可知，A、B兩項正確；試驗1、2中加入試劑的依次不同，混合后溶液的pH不同，生成的沉淀不同，說明白色沉淀的成分不同與混合后溶液的pH有關(guān)，C項正確；檢驗白色沉淀a、b是否洗滌干凈，都可通過檢驗最終一次洗滌液中是否含有SOeq\o\al(2－,4)的方法，故可運用相同的檢驗試劑，D項錯誤。]7．某同學利用下列試驗探究金屬鋁與銅鹽溶液的反應(yīng)。下列說法正確的是()A．由試驗1可以得出結(jié)論：金屬鋁的活潑性弱于金屬銅B．試驗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致試驗1、2出現(xiàn)不同現(xiàn)象的緣由D．由上述試驗可推知：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)，后者更猛烈C[A項，Al比Cu活潑，錯誤；B項，離子方程式電荷不守恒，錯誤；C項，比較試驗1、試驗2可知二者的不同之處為二者中分別含有SOeq\o\al(2－,4)、Cl－，故二者現(xiàn)象不同是由于二者所含陰離子種類不同，正確；D項，由C項可知SOeq\o\al(2－,4)能使反應(yīng)速率變慢，故Al與鹽酸反應(yīng)猛烈，錯誤。]8．試驗室利用廢棄舊電池的銅帽(Zn、Cu總含量約為99%)回收Cu并制備ZnO的部分試驗過程如圖所示：下列敘述錯誤的是()A．合理處理廢棄舊電池的銅帽既有利于節(jié)約資源，又有利于愛護環(huán)境B．“溶解”操作中可用酸性條件下不斷鼓入O2代替H2O2C．加入鋅粉反應(yīng)的離子為Cu2＋D．“過濾”操作后干脆將溶液蒸發(fā)結(jié)晶、高溫灼燒得到ZnOD[過濾后所得溶液中含有Na2SO4等溶質(zhì)，蒸發(fā)結(jié)晶得到的晶體不是Zn(OH)2，是ZnSO4和Na2SO4的混合物，不能得到純凈的ZnO，D項錯誤。]9．KAl(SO4)2·12H2O(明礬)是一種復鹽，在造紙等方面應(yīng)用廣泛。試驗室中，采納廢易拉罐(主要成分為Al，含有少量的Fe、Mg雜質(zhì))制備明礬的過程如下圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)為盡量少引入雜質(zhì)，試劑①應(yīng)選用(填標號)。a．HCl溶液 b．H2SO4溶液c．氨水 d．NaOH溶液(2)易拉罐溶解過程中主要反應(yīng)的化學方程式為。(3)沉淀B的化學式為；將少量明礬溶于水，溶液呈弱酸性，其緣由是。[解析](1)易拉罐的主要成分為Al，含有少量的Fe、Mg雜質(zhì)，試劑①的作用是將Al溶解并除去Fe、Mg雜質(zhì)，HCl溶液和H2SO4溶液均可溶解Al及Fe、Mg雜質(zhì)，會引入Fe2＋、Mg2＋，氨水不溶解Al；NaOH溶液可溶解Al，但不溶解Fe、Mg雜質(zhì)，故d項符合。(2)選用NaOH溶液溶解易拉罐，主要發(fā)生的反應(yīng)為2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑。(3)濾液A中鋁元素以AlOeq\o\al(－,2)形式存在，與溶液中HCOeq\o\al(－,3)發(fā)生反應(yīng)為AlOeq\o\al(－,2)＋HCOeq\o\al(－,3)＋H2O=Al(OH)3↓＋COeq\o\al(2－,3)，故沉淀B為Al(OH)3，明礬溶于水時，KAl(SO4)2=K＋＋Al3＋＋2SOeq\o\al(2－,4)，Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋，使溶液呈弱酸性。[答案](1)d(2)2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑(3)Al(OH)3Al3＋水解，使溶液中H＋濃度增大10．(2024·荊州模擬)某同學對Cu的常見化合物的性質(zhì)進行試驗探究，探究的問題和過程如下：(1)為探究不同價態(tài)銅的穩(wěn)定性，進行如下試驗：①將CuO粉末加熱至1000℃以上完全分解成紅色的Cu2O粉末，該試驗說明：在高溫條件下，＋1價Cu比＋2價Cu更(填“穩(wěn)定”或“不穩(wěn)定”)。②向Cu2O中加適量稀硫酸，得到藍色溶液和一種紅色固體，該反應(yīng)的離子方程式為，由此可知，在酸性溶液中，＋1價Cu比＋2價Cu更(填“穩(wěn)定”或“不穩(wěn)定”)。③向Cu2O中加適量稀硝酸，反應(yīng)的離子方程式為。(2)為了探究氨氣能否和氫氣一樣還原CuO，他依據(jù)所供應(yīng)的下列裝置進行試驗(夾持裝置未畫)，裝置A產(chǎn)生氨氣，按氣流方向連接各儀器接口，依次為a→→→→→→→h。①試驗結(jié)束后，裝置B中固體由黑色變?yōu)榧t色，裝置E中收集到無色無味的氣體，在空氣中無顏色改變，點燃的鎂條可以在其中燃燒，則B裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為。②裝置C中的球形裝置的作用是。[答案](1)①穩(wěn)定②Cu2O＋2H＋=Cu2＋＋Cu＋H2O不穩(wěn)定③3Cu2O＋14H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=6Cu2＋＋2NO↑＋7H2O(2)gfbcde(bc可互換)①3CuO＋2NH3eq\o(=,\s\up8(△))3Cu＋N2＋3H2O②防倒吸11．某同學通過如下流程制備氧化亞銅：已知：CuCl難溶于水和稀硫酸；Cu2O＋2H＋=Cu2＋＋Cu＋H2O下列說法不正確的是()A．步驟②中的SO2可用Na2SO3替換B．步驟③中為防止CuCl被氧化，可用SO2水溶液洗滌C．步驟④發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2CuCl＋2OH－eq\o(=,\s\up8(△))Cu2O＋2Cl－＋H2OD．假如Cu2O試樣中混有CuCl和CuO雜質(zhì)，用足量稀硫酸與Cu2O試樣充分反應(yīng)，依據(jù)反應(yīng)前、后固體質(zhì)量可計算試樣純度D[試樣用足量稀硫酸溶解后，得到的固體中有CuCl和Cu，無法計算其中Cu的質(zhì)量，故無法計算試樣純度，D不正確。]12．如圖是物質(zhì)間發(fā)生化學反應(yīng)的顏色改變，其中物質(zhì)a、b、c、d對應(yīng)的物質(zhì)正確的是()選項物質(zhì)a物質(zhì)b物質(zhì)c物質(zhì)dACu2(OH)2CO3Ba(OH)2Fe(OH)3酚酞溶液BCuONaAlO2Fe2O3紫色石蕊溶液CCuOBaCl2FeO酚酞溶液DCu(OH)2Ba(NO3)2FeO紫色石蕊溶液D[稀硫酸與Fe(OH)3反應(yīng)得到的Fe2(SO4)3溶液呈黃色，稀硫酸遇酚酞溶液不變色，A、C項錯誤；稀硫酸與Fe2O3反應(yīng)得到的Fe2(SO4)3溶液呈黃色，B項錯誤；稀硫酸與Cu(OH)2反應(yīng)得到的CuSO4溶液呈藍色，稀硫酸與Ba(NO3)2反應(yīng)得到的BaSO4是白色沉淀，稀硫酸與FeO反應(yīng)得到的FeSO4溶液呈淺綠色，稀硫酸遇紫色石蕊溶液變紅，D項正確。]13．鋁鞣劑主要成分為Al(OH)2Cl，主要用于鞣制皮革。利用鋁灰(主要成分為Al、Al2O3、AlN、FeO等)制備鋁鞣劑的一種工藝流程如圖所示：請回答下列問題：(1)氣體A、氣體C的分子式為、。(2)產(chǎn)生氣體B的化學方程式為。(3)氧化時，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。(4)廢渣的主要成分為(填化學式)。(5)某同學設(shè)計如下方案測定鋁鞣劑樣品中Al(OH)2Cl的質(zhì)量分數(shù)。操作Ⅰ：精確稱取所制備的鋁鞣劑樣品mg放入燒杯中。操作Ⅱ：加入(填試劑名稱)，并用玻璃棒攪拌至固體全部溶解。操作Ⅲ：加入足量(填化學式)溶液，充分反應(yīng)，過濾、、，得固體ng。則樣品中Al(OH)2Cl的質(zhì)量分數(shù)為(用含m、n的代數(shù)式表示)。[解析](1)鋁灰的主要成分為Al、Al2O3、AlN、FeO等，能水解的只有AlN，AlN水解生成Al(OH)3和NH3，則氣體A為NH3。在“酸溶”過程中Al、Al2O3、Al(OH)3和FeO轉(zhuǎn)化為Al3＋、Fe2＋；“氧化”過程中H2O2將Fe2＋氧化為Fe3＋；“除雜”過程中加入純堿，則“酸溶”過程中加入的稀酸與純堿反應(yīng)可生成CO2，氣體C為CO2。(2)“酸溶”過程中，Al、Al2O3、Al(OH)3和FeO與稀酸反應(yīng)，其中生成氣體B的反應(yīng)是Al與稀酸的反應(yīng)，結(jié)合Al(OH)2Cl中含有氯元素可知，所用稀酸為稀鹽酸，則生成氣體B的反應(yīng)是Al與HCl反應(yīng)生成H2和AlCl3。(3)“酸溶”時，F(xiàn)eO溶于鹽酸生成Fe2＋，則“氧化”過程中，在酸性條件下，F(xiàn)e2＋被H2O2氧化為Fe3＋。(4)“除雜”過程中，加入純堿，調(diào)整溶液pH，使Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3，以除去Fe3＋，故廢渣的主要成分是Fe(OH)3。(5)可通過測定鋁鞣劑樣品中Cl－的含量測定鋁鞣劑樣品中Al(OH)2Cl的質(zhì)量分數(shù)，加入酸溶解Al(OH)2Cl，因此操作Ⅱ應(yīng)加入稀硝酸溶解鋁鞣劑樣品，操作Ⅲ應(yīng)加入足量AgNO3溶液沉淀Cl－，充分反應(yīng)后，通過過濾、洗滌、干燥得到AgCl。n[Al(OH)2Cl]＝n(Cl－)＝n(AgCl)＝eq\f(ng,143.5g·mol－1)，Al(OH)2Cl的質(zhì)量分數(shù)為eq\f(ng,143.5g·mol－1)×96.5g·mol－1÷mg×100%＝eq\f(193n,287m)×100%。[答案](1)NH3CO2(2)2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑(3)2Fe2＋＋2H＋＋H2O2=2Fe3＋＋2H2O(4)Fe(OH)3(5)稀硝酸AgNO3洗滌干燥eq\f(193n,287m)×100%14．鈉離子電池由于成本低、資源豐富，成為取代鋰離子電池在大規(guī)模儲能領(lǐng)域應(yīng)用的志向選擇。作為鈉離子電池的正極材料之一，束狀碳包覆K3V2(PO4)3納米線電極材料成為關(guān)注焦點之一。其制備工藝流程如圖：【資料】①石煤的主要成分為V2O3，含有Al2O3、CaO、Fe2O3等雜質(zhì)。②＋5價釩在溶液中的主要存在形式與溶液pH的關(guān)系如下表。pH4～66～8主要離子VOeq\o\al(＋,2)VOeq\o\al(－,3)(1)K3V2(PO4)3中V的化合價為。(2)焙燒時，向石煤中加生石灰，將V2O3轉(zhuǎn)化為Ca(VO3)2。焙燒過程中主要反應(yīng)的化學方程式為。(3)加入的草酸晶體是過量的，其中只有eq\f(1,3)的草酸為還原劑，將VOeq\o\al(－,3)還原成VO2＋，eq\f(2,3)的草酸以C2Oeq\o\al(2－,4)的形式存在，此過程中反應(yīng)的離子方程式為。(4)“氬氣中煅燒”時，氬氣的作用是。(5)某工廠利用上述工藝流程，用10t石煤生產(chǎn)束狀碳包覆K3V2(PO4)3納米線0.8064t，若整個過程中釩的總回收率為80%，則石煤中釩元素的質(zhì)量分數(shù)為。[解析]石煤的主要成分為V2O3，含有Al2O3、CaO、Fe2O3等雜質(zhì)，在空氣中焙燒，生成Ca(VO3)2，固體進行酸浸，生成Fe3＋、Al3＋、Ca2＋、VOeq\o\al(＋,2)等，加入萃取劑將含VOeq\o\al(＋,2)的物質(zhì)萃取，然后進行反萃取操作將含VOeq\o\al(＋,2)的物質(zhì)提純，向所得溶液中加入沉淀劑生成NH4VO3，NH4VO3與KOH、H3PO4反應(yīng)后得到棕紅色透亮含VOeq\o\al(－,3)溶液，然后向溶液中加入過量草酸晶體發(fā)生氧化還原反應(yīng)，將VOeq\o\al(－,3)還原成VO2＋，然后進行干燥，將固體在氬氣中煅燒制備束狀碳包覆K3V2(PO4)3納米線。(3)只有eq\f(1,3)的草酸為還原劑，草酸被氧化為CO2，并將VOeq\o\al(－,3)還原成VO2＋，eq\f(2,3)的草酸以C2Oeq\o\al(2－,4)的形式存在，依據(jù)氧化還原轉(zhuǎn)移電子守恒、電荷守恒以及原子守恒可知該離子反應(yīng)方程式為：2H＋＋2VOeq\o\al(－,3)＋3H2C2O4·2H2O=2VO2＋＋2C2Oeq\o\al(2－,4)＋2CO2↑＋10H2O。(5)依據(jù)V元素守恒可得eq\f(10t×ω×80%,51)＝eq\f(2×0.8064t,504)，ω＝2.04%。[答案](1)＋3(2)CaO＋O2＋V2O3eq\o(=,\s\up8(△))Ca(VO3)2(3)2H＋＋2VOeq\o\al(－,3)＋3H2C2O4·2H2O=2VO2＋＋2C2Oeq\o\al(2－,4)＋2CO2↑＋10H2O(4)防止K2V2(PO4)3被氧化(5)2.04%15．鈹銅是力學、化學綜合性能良好的合金，廣泛應(yīng)用于制造高級彈性元件。以下是從某廢舊鈹銅元件(含BeO25%、CuS71%、少量FeS和SiO2)中回收鈹和銅兩種金屬的流程。已知：鈹、鋁元素處于周期表中的對角線位置，化學性質(zhì)相像。(1)濾液A的主要成分除NaOH外，還有(填化學式)，寫出反應(yīng)Ⅰ中含鈹化合物與過量鹽酸反應(yīng)的離子方程式：。(2)濾液C中含NaCl、BeCl2和少量HCl，為提純BeCl2，選擇合理步驟并排序