高考化学 热点题型和提分秘籍 专题3_4 金属材料与矿物 铜及其化合物（含解析）

专题3.4 金属材料与矿物 铜及其化合物1.了解铜及其重要化合物的主要性质及其应用。2.了解常见金属的活动性顺序。3.了解合金的概念及其重要应用。热点题型一 铜及其化合物例1、 某课外研究小组，用含有较多杂质的铜粉，通过不同的化学反应制取胆矾。其设计的实验过程为：(1)杂铜中含有大量的有机物，可采用灼烧的方法除去有机物，灼烧时将瓷坩埚置于_上(用以下所给仪器的编号填空，下同)，取用坩埚应使用_，灼烧后的坩埚应放在_上，不能直接放在桌面上。实验所用仪器：a蒸发皿 b石棉网c泥三角 d表面皿e坩埚钳 f试管夹(2)杂铜经灼烧后得到的产物是氧化铜及少量铜的混合物，灼烧后含有少量铜的可能原因是_(填字母)。a灼烧过程中部分氧化铜被还原b灼烧不充分铜未被完全氧化c氧化铜在加热过程中分解生成铜d该条件下铜无法被氧气氧化(3)通过途径实现用粗制氧化铜制取胆矾，必须进行的实验操作步骤：酸溶、加热通氧气、过滤、_、冷却结晶、_、自然干燥。(4)由粗制氧化铜通过两种途径制取胆矾，与途径相比，途径有明显的两个优点是_。【答案】(1)ceb(2)ab(3)蒸发过滤(4)产生等量胆矾途径消耗硫酸更少途径不会产生污染大气的气体【提分秘籍】(1)Cu在加热条件下与O2非常容易反应，利用这一性质，可把Cu作为O2的吸收剂。若在实验题中看到加热的铜网或铜粉，应想到这一作用。 (2)无水CuSO4常用作水的检验试剂；由于其吸水效率不是太高，一般不作干燥剂使用。 (3)铜盐属于重金属盐，可使蛋白质变性，故铜盐有毒。农业上常用石灰乳和CuSO4混合使用，是被称为“波尔多液”的农药。 【归纳提升】熟记铜及其化合物的颜色 物质颜色物质颜色Cu紫红色CuSO4白色CuO黑色CuSO45H2O蓝色Cu2O砖红色Cu2(OH)2CO3绿色Cu2S黑色Cu(OH)2蓝色【举一反三】 某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质，操作正确且能达到实验目的的是()A将铜丝插入浓硫酸中并加热，反应后再加入水，观察硫酸铜溶液的颜色B常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中，观察CuCl2的生成C将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，得到无水CuCl2固体D将表面有铜绿的铜器放入盐酸中浸泡，除去铜绿【答案】D 热点题型二 合金的性能特点及性质例2、 下图是三种稀酸对FeCr合金随Cr含量变化的腐蚀性实验结果，下列有关说法正确的是()A稀硝酸对FeCr合金的腐蚀性比稀硫酸和稀盐酸的弱B稀硝酸和铁反应的化学方程式是Fe6HNO3(稀)=Fe(NO3)33NO23H2OCCr含量大于13%时，因为三种酸中硫酸的氢离子浓度最大，所以对FeCr合金的腐蚀性最强D随着Cr含量增加，稀硝酸对FeCr合金的腐蚀性减弱 【答案】D【解析】根据图可知，Cr的含量不同，三种酸对FeCr合金的腐蚀性不同，当w(Cr)较小时，稀硝酸对其腐蚀性最强， A不正确；铁与稀硝酸反应生成的是NO而不是NO2，B错；三种酸的质量分数相同，盐酸中的氢离子浓度最大，C错；根据图中稀HNO3的曲线变化，可知D正确。【提分秘籍】 (1)构成合金的成分不一定是两种或两种以上的金属，也可以是金属与非金属，合金中一定含金属元素。 (2)合金的性质不是各成分金属的性质之和。合金具有许多良好的物理、化学和机械性能，在许多方面不同于各成分金属，不是简单加合；但在化学性质上，一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质。 (3)并非所有的金属都能形成合金，两种金属形成合金，其前提是两种金属在同一温度范围内都能熔化，若一种金属的熔点大于另一种金属的沸点，则二者不能形成合金。 (4)合金一定是混合物。 【举一反三】 合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。分析下表数据，不能形成合金的是()金属NaCuAlFe熔点/97.81 0836601 535沸点/8832 5672 4672 750A. Cu和Al BFe和NaCFe和Cu DAl和Na【答案】B【解析】B项，Fe熔化时Na已汽化，不能熔合。 热点题型三 金属冶炼的常见方法例3金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的应用。下列关于金属的一些说法不正确的是()A合金的性质与其成分金属的性质不完全相同B工业上金属Mg、Cu都是用热还原法制得的C金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子D越活泼的金属越难冶炼 【答案】B【提分秘籍】 (1)选择金属冶炼的方法要依据金属在自然界中的存在形态和金属的活动性。金属活动性顺序表中，金属的位置越靠后，越容易被还原；金属的位置越靠前，越难被还原。 (2)化学性质很稳定的金属如Au、Pt等，在自然界中呈游离态，用物理方法即可得到。 (3)有些活动性很强的金属也可以用还原法来冶炼，如： NaKCl KNaCl 2RbClMg MgCl22Rb 在此主要运用了化学平衡移动原理，利用K、Rb沸点低，汽化离开反应体系，使化学反应得以向正反应方向进行。 【举一反三】 冶炼金属一般有以下几种方法：热分解法；焦炭法；水煤气法(CO或H2)；活泼金属置换法；电解法。这几种方法各有优缺点，它们在工业上均有应用。古代有：a.火烧孔雀石炼铜；b.湿法炼铜；现代有：c.铝热法炼铁；d.光卤石法炼镁。对它们的冶炼方法分析不正确的是()Aa用 Bb用 Cc用 Dd用【答案】B 1【2015新课标卷理综化学】下列实验中，对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是（ ）选项实 验现 象结 论A将稀硝酸加入过量铁粉中，充分反应后滴加KSCN溶液有气体生成，溶液呈血红色稀硝酸将Fe氧化为Fe3B将铜粉加1.0 molL1 Fe2(SO4)3溶液中溶液变蓝、有黑色固体出现金属铁比铜活泼C用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热熔化后的液态铝滴落下来金属铝的熔点较低D将0.1molL1MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀产生，再滴加0.1molL1CuSO4溶液先有白色沉淀生成后变为浅蓝色沉淀Cu(OH)2的溶度积比Mg(OH)2的小【答案】D【解析】 A、稀硝酸与过量的Fe分反应，则生成硝酸亚铁和NO气体、水，无铁离子生成，所以加入KSCN溶液后，不变红色，现象错误；B、Cu与硫酸铁发生氧化还原反应，生成硫酸铜和硫酸亚铁，无黑色固体出现，现象错误；C、铝在空气中加热生成氧化铝的熔点较高，所以内部熔化的铝不会滴落，现象错误；D、硫酸镁与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化镁沉淀（硫酸镁足量是关键信息），再加入硫酸铜，则生成氢氧化铜蓝色沉淀，沉淀的自发转化应该由溶解度小的向溶解度更小的沉淀转化，所以氢氧化铜的溶度积比氢氧化镁的溶度积小，正确，答案选D。【2015上海化学】与氢硫酸反应有沉淀生成的电解质是（ ）A硫酸铜B氢氧化钠C硫酸亚铁D二氧化硫【答案】A【2014年高考新课标卷第8题】化学与社会、生活密切相关。对下列现象或事实的解释正确的是选项现象或事实解释A用热的纯碱溶液洗去油污 Na2CO3可直接和油污反应B漂白粉在空气中久置变质漂白粉中的CaCl2 与空气中的CO2反应生成CaCO3C施肥时，草木灰(有效成分为K2CO3)不能与NH4Cl混合使用K2CO3与NH4Cl反应生成氨气会降低肥效DFeCl3溶液可用于铜质印刷线路板制作FeCl3能从含有Cu2的溶液中置换出铜【答案】C【解析】A、盐的水解反应是吸热反应，所以升高温度，促进盐的水解，溶液的碱性更强。因此用热的纯碱溶液可以洗去油污。并不是碳酸钠可与油污直接反应。错误。B、漂白粉在空气中久置变质，是因为有效成分Ca(ClO)2会发生反应产生的HClO不稳定，光照分解产生HCl和氧气，错误；C、当施肥时草木灰（有效成分为K2CO3）与NH4Cl混合使用，则二者的水解作用相互促进，使N元素以氨气的形式逸出因而肥效会降低。正确。D、FeCl3溶液可用于铜质印刷线路板的制作，是因为二者发生反应生成氯化亚铁和氯化铜，把多余的Cu腐蚀掉。错误。【2014年高考广东卷第22题】下列实验操作、现象和结论均正确的是选项实验操作现象结论A向苏打和小苏打溶液中分别加入盐酸均冒气泡两者均能与盐酸反应B向AgNO3溶液中滴加过量氨水溶液澄清Ag+与NH3H2O能大量共存C将可调高度的铜丝伸入到稀NHO3中溶液变蓝Cu与稀HNO3发生置换反应D将KI和FeCl3溶液在试管中混合后，加入CCl4，震荡，静置下层溶液显紫红色氧化性：Fe3+I2【答案】AD【解析】A、向苏打与小苏打的溶液中分别加盐酸，均冒气泡，说明二者均与盐酸反应，生成二氧化碳气体，正确；B、向硝酸银溶液中滴加过量氨水，溶液澄清，说明硝酸银与氨水生成的AgOH又溶于氨水生成银氨溶液，而银离子与一水合氨是不能大量共存的，错误；C、铜与稀硝酸发生氧化还原反应生成硝酸铜，溶液变蓝，不是置换反应，错误；D、下层溶液为紫红色，说明有碘单质生成，即Fe3+氧化I-为I2，根据同一氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性判断，氧化性：Fe3+ I2，正确，答案选AD。【2014年高考海南卷第9题】下列关于物质应用的说法错误的是A玻璃容器可长期盛放各种酸 B纯碱可用于清洗油污C浓氨水可检验氯气管道漏气 DNa2S可除去污水中的Cu2+【答案】A【2014年高考北京卷第9题】下列解释事实的方程式不正确的是（ ）A测0.1mol/L氨水的pH为11：NH3H2ONH4+OH-B将Na块放入水中，产生气体：2Na+2H2O=2NaOH+H2C用CuCl2溶液做导电实验，灯泡发光：CuCl2 Cu2+2Cl- DAl片溶于NaOH溶液中，产生气体：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2【答案】C 【解析】A、氨水为弱电解质，存在电离平衡，正确；B、Na性质非常活泼，可与水反应放出H2，正确；C、电离本身不需要通电，故方程式错误；D、Al可与NaOH溶液反应放出氢气，正确。【2014年高考福建卷第9题】常温下，下列各组物质中，Y既能与X反应又能与Z反应的是XYZNaOH溶液Al(OH)3稀硫酸 KOH溶液 SiO2稀盐酸O2N2H2FeCl3溶液Cu浓硝酸A B C D 【答案】B【解析】第组Y为两性氢氧化物，既能与强碱又能与强酸反应，正确；第组SiO2不与盐酸反应，错误；第组常温下N2既不与O2反应，又不与H2反应，错误；第组常温下Cu既与FeCl3反应，又与浓硝酸反应，正确。1下列关于金属的冶炼方法叙述不正确的是()选项金属存在形式冶炼方法A金游离态金子比沙子密度大，利用水洗法直接分离B银化合态银的金属性弱，用加热Ag2O的方法冶炼C铁化合态铝的金属性比铁强，可用铝热法炼铁D钠化合态钠的金属性强，一般还原剂很难将其还原出来，所以用电解饱和NaCl溶液的方法冶炼【答案】D2下列反应中，反应后固体物质增重的是()A氢气通过灼热的CuO粉末B二氧化碳通过Na2O2粉末C铝与Fe2O3发生铝热反应D将锌粒投入Cu(NO3)2溶液【答案】B【解析】四个选项的反应方程式及固体物质质量变化如下：AH2 H2O，固体质量减小，不正确。B2CO22Na2O =2Na2COO2，固体质量增大，正确。C2AlFe2O3Al2O32Fe，固体质量不变，不正确。DZnCu(NO3) =Zn(NO3)2，固体质量减小，不正确。3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：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溶液A和B均可以选用稀硝酸C若溶液B选用浓硝酸，则测得铜的质量分数偏小D实验方案更便于实施【答案】B4硝酸铜是一种重要的工业产品，化学上有很多方法可以制取硝酸铜：将铜溶于硝酸中、先将铜与O2反应生成CuO，再溶于硝酸中、将铜溶于N2O4的乙酸乙酯(溶剂，不参加反应)溶液中生成硝酸铜和一氧化氮。下列认识或判断错误的是()A方法是最经济和环保的B方法中，若从经济和环保的角度考虑，用稀硝酸比用浓硝酸好C方法需要消耗能源，对环境不产生污染D方法中N2O4既是氧化剂又是还原剂【答案】A【解析】、都生成污染性气体，不生成污染性气体且HNO3全部转化为Cu(NO3)2。5CuSO4是一种重要的化工原料，其有关制备途径及性质如下图所示。下列说法正确的是()A相对于途径，途径更好地体现了绿色化学思想BY可以是葡萄糖溶液CX可能是SO2和SO3的混合气体D将CuSO4溶液蒸发，利用余热蒸干，可制得胆矾晶体【答案】B6铅的冶炼大致过程如下：富集：将方铅矿(PbS)进行浮选；焙烧：2PbS3O22PbO2SO2；制粗铅：PbOCPbCO；PbOCOPbCO2。下列说法正确的是()A浮选法富集方铅矿的过程属于化学变化B方铅矿焙烧反应中，PbS是还原剂，还原产物只有PbOC整个冶炼过程中，制取1 mol Pb共转移2 mol电子D将1 mol PbS完全冶炼成Pb理论上至少需要6 g碳【答案】D【解析】富集方铅矿的过程属于物理变化，A错；B项中还原产物除PbO外还有SO2；整个冶炼过程中，根据Pb原子守恒，则PbS转化为PbO转移电子是6 mol e，PbO转化为Pb转移电子是2 mol e，制取1 mol Pb共转移8 mol电子，C错。根据方程式得出：2PbS2PbOC2Pb，则理论上1 mol PbS冶炼成Pb至少需要0.5 mol C，即需要6 g碳，故D正确。7已知酸性条件下有如下反应：2CuCu2Cu。由于反应温度不同，用氢气还原氧化铜时，可能产生Cu或Cu2O，两者都是红色固体。一同学对某次用氢气还原氧化铜实验所得的红色固体产物做了验证，实验操作和实验现象记录如下：由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物是()ACuBCu2OC一定有Cu，可能有Cu2OD一定有Cu2O，可能有Cu【答案】D8金属材料是使用最广泛的一种材料，从古代到现代，金属材料经历了几次较大的变革。请回答下列问题：(1)下面表格中的数据(铁和铜的某些物理数据)摘自某化学手册。由表可推知，人类最早使用的金属材料是_，请写出判断的理由：_。(2)考古中出土的青铜器、铁剑等往往锈迹斑斑。请完成下面铜、铁制品在自然条件下发生锈蚀的化学方程式：CuO2H2OCO2=Cu2(OH)2CO3FeO2H2O=Fe2O3nH2O(3)镁、铝是现代人常用的金属材料，这些活泼金属的冶炼方法是_法，工业生产中，镁的冶炼采用的反应物是_，铝的冶炼采用的反应物是_。【答案】(1)铜铜的熔点低于铁的熔点(2)21111432n2(3)电解熔融氯化镁(或MgCl2)熔融氧化铝(或Al2O3)【解析】(1)由于铜的熔点低于铁的熔点，限于当时人类的冶炼条件，熔点低的铜先被人类利用。(2)采用氧化还原反应的配平方法可以配平两个化学方程式。(3)活泼金属可采用电解法冶炼，冶炼不同的金属时，采用的原料的类别可能不同，但都是在熔融状态下进行的。9 CuCl是有机合成的重要催化剂，并用于颜料、防腐等工业。工业上由废铜料(含Fe、Al及其化合物、SiO2杂质)，生产CuCl的工艺流程如下：物质开始沉淀时的pH沉淀完全时的pHFe(OH)32.73.7Cu(OH)25.66.7Al(OH)33.84.7已知：CuCl溶于NaCl的浓溶液可生成CuCl，CuCl的溶液用水稀释后可生成CuCl沉淀。(1)煅烧的主要目的是_。(2)操作为调节溶液的pH值，范围为_，加入的物质X可以是_(填字母)。ACuO BCu(OH)2CNaOH溶液 DCaCO3(3)滤渣的主要成分是_。(4)往滤液中加入食盐并通入SO2可生成CuCl，请写出反应的离子方程式：_。【答案】(1)使铜转化为可溶于酸的氧化物(2)4.7pH5.6ABC(3)Fe(OH)3和Al(OH)3(4)2H2O2Cu2SO24Cl=2CuClSO4H【解析】(1)铜在废铜料中主要以铜单质的形式存在，综观整个流程图可知，CuCl需从溶液中提取，故煅烧的目的是将铜转化为溶于酸的氧化物。(2)调节溶液中的pH时，应保证使Fe3和Al3完全沉淀，而Cu2不能沉淀，故溶液的pH应4.7pH5.6，加入的物质能消耗，但不能在含铜离子的溶液中引入新的杂质，再结合后面反应中需加入NaCl，符合要求的有ABC三项。9合金是建造航空母舰的主体材料。(1)航母升降机可由铝合金制造。铝元素在周期表中的位置为_，工业炼铝的原料由铝土矿提取而得，提取过程中通入的气体为_。AlMg合金焊接前用NaOH溶液处理Al2O3膜，其化学方程式为_。焊接过程中使用的保护气为_(填化学式)。(2)航母舰体材料为合金钢。舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为_。航母用钢可由低硅生铁冶炼而成，则在炼铁过程中为降低硅含量需加入的物质为_。(3)航母螺旋浆主要用铜合金制造。80.0 g CuAl合金用酸完全溶解后，加入过量氨水，过滤得白色沉淀39.0 g，则合金中Cu的质量分数为_。为分析某铜合金的成分，用酸将其完全溶解后，用NaOH溶液调节pH，当pH3.4时开始出现沉淀，分别在pH为7.0、8.0时过滤沉淀。结合下图信息推断该合金中除铜外一定含有_。【答案】(1)第三周期A族CO2Al2O32NaOH=2NaAlO2H2OAr(其他合理答案均可)(2)吸氧腐蚀CaCO3或CaO(3)83.1%Al、Ni【解析】(3)因加入过量的氨水会发生反应Cu24NH3H2O=24H2O，故得到的白色沉淀为Al(OH)3，物质的量为0.5 mol，据Al原子守恒可知Al的质量为13.5 g，则Cu的质量为66.5 g，Cu的质量分数约为83.1%。由图象可知，Fe3在pH1.9时开始沉淀，在pH3.2时沉淀完全，依次类推。pH3.4时才开始出现沉淀，说明溶液中没有Fe3，则一般也无Fe2，因为Fe2在空气中会被氧化成Fe3，此时的沉淀为Al(OH)3；pH7.0时过滤出的沉淀为Al(OH)3和Cu(OH)2；pH8.0时过滤出的沉淀为Ni(OH)2。10某化学研究性学习小组设计实验探究铜的常见化学性质，过程设计如下。问题1：在周期表中，铜与铝的位置很接近，铜不如铝活泼，氢氧化铝具有两性，氢氧化铜也有两性吗？问题2：铁和铜都有变价，一般情况下，正二价铁的稳定性小于正三价的铁，正一价铜的稳定性也小于正二价的铜吗？问题3：氧化铜有氧化性，能被H2、CO还原，它也能被氮的某种气态氢化物还原吗？.解决问题1。(1)需用到的药品除铜、铝、1 molL1 CuSO4溶液、稀H2SO4外还需_(填试剂的化学式)溶液。(2)配制1 molL1 CuSO4溶液250 mL，选用的仪器除烧杯、托盘天平、玻璃棒、量筒、胶头滴管外，还有_(填仪器名称)。(3)为达到实验目的，你认为应进行哪些相关实验？实验内容和步骤：Cu与稀H2SO4反应；_；_。.解决问题2。取一定量制得的氢氧化铜固体，于坩埚中灼烧，当温度达到80100 得到黑色固体粉末；继续加热至1 000 以上，黑色粉末全部变成红色粉末氧化亚铜；取适量红色氧化亚铜粉末于洁净试管中，加入过量的稀硫酸(或盐酸)，得到蓝色溶液，同时观察到试管底部还有红色固体存在。根据以上实验现象回答问题。(1)写出氧化亚铜与稀硫酸(或盐酸)反应的离子方程式：_。(2)从实验可得出的结论是_。.解决问题3。设计如下装置(夹持装置未画出)：当氮的某种气态氢化物(X)缓缓通过灼热的氧化铜时，观察到氧化铜由黑色变成了红色，无水硫酸铜变成蓝色，生成物中还有一种无污染的气体Y；将X通入灼热的CuO燃烧管完全反应后，消耗0.01 mol X，测得B装置增重0.27 g，并收集到0.14 g单质气体Y。(1)研究小组同学验证燃烧管生成的红色物质是铜，你认为他们验证的方法是_。(2)X气体的摩尔质量是_。(3)C中发生反应的化学方程式为_。【答案】.(1)NaOH(2)250 mL容量瓶(3)用CuSO4溶液和NaOH溶液反应制Cu(OH)2将Cu(OH)2分别与稀硫酸、NaOH溶液反应.(1)Cu2O2H=CuCu2H2O(2)80100 时，Cu2稳定；1 000 以上Cu稳定；在酸性环境中Cu2稳定，Cu不稳定.(1)将红色物质置于稀硫酸中，若溶液不变蓝，则说明红色物质为Cu(2)17 gmol1(3)2NH33CuO3Cu3H2ON2