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专题3.4 用途广泛的金属材料及开发利用金属矿物1下列说法中正确的是()ACuCuOCu(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2所谓合金，就是不同种金属(也包括一些非金属)在熔化状态下形成的一种熔合物，如表为四种金属的熔、沸点。NaCuAlFe熔点()97.51 0836601 535沸点()8832 5952 2003 000根据以上数据判断其中不能形成合金的是()ACu和Al BFe和CuCFe和Na DAl和Na解析：选CNa的沸点 883 ，而Fe的熔点为 1 535 ，当Fe熔化时，Na已汽化，二者不会形成合金。3工业上由含钒、铬和锰的矿物冶炼难熔的金属钒、铬和锰，通常采用的方法是()A炭还原法B铝热法还原C直接加热法D盐的水溶液与活泼金属置换法解析：选B工业上用铝热法冶炼活泼性比Al差的、熔点较高的金属，如钒、铬、锰等。4利用如图装置做铝热反应实验，下列说法不正确的是()A该反应的化学方程式是2AlFe2O32FeAl2O3B该反应会产生高温，发出强光C根据铝热反应的原理，可以冶炼某些金属D若反应中转移3 mol电子，消耗氧化剂的物质的量是1 mol解析：选DA项，铝是活泼金属，高温条件下可置换出氧化铁中的铁，正确；B项，铝热反应放出大量的热，产生高温、发出强光，正确；C项，高熔点的金属可采用铝热法冶炼，正确；D项，铁元素的化合价从3价降低到0价，因此1 mol Fe2O3在反应中得到6 mol电子，则若反应中转移3 mol电子，消耗氧化剂的物质的量是0.5 mol，错误。5已知下列转化关系中，M、N均为单质，则M可能是()MNQQ溶液MNANa BAlCFe DCu6从经济效益和环境保护考虑，大量制取Cu(NO3)2最宜采用的方法是()ACuCu(NO3)2BCuCu(NO3)2CCuCuOCu(NO3)2DCuCuCl2Cu(NO3)2解析：选CA项，Cu与浓HNO3反应生成NO2，NO2是有毒气体，污染环境，错误；B项，Cu与稀HNO3反应生成NO，NO是有毒气体，污染环境，错误；C项，发生反应2CuO22CuO，CuO2HNO3=Cu(NO3)2H2O，过程中没有有毒气体生成，不污染环境，正确；D项，硝酸银成本较高，不经济，错误。7氢化亚铜(CuH)是一难溶物质，用CuSO4溶液和另一种反应物在4050 时反应可生成它。CuH不稳定，易分解；CuH在氯气中能燃烧，跟盐酸反应能产生气体。下列有关推断中错误的是()A这里的“另一种反应物”具有还原性BCuH可作氧化剂、还原剂CCuHCl2=CuClHCl(燃烧)DCuHHCl=CuClH2(常温)8如图是物质间发生化学反应的颜色变化，其中物质a、b、c、d对应的物质正确的是()选项物质a物质b物质c物质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紫色石蕊溶液解析：选D稀硫酸与Fe(OH)3反应得到的Fe2(SO4)3溶液呈黄色，稀硫酸遇酚酞溶液不变色，A项错误，C项错误；稀硫酸与Fe2O3反应得到的Fe2(SO4)3溶液呈黄色，B项错误；稀硫酸与Cu(OH)2反应得到的CuSO4溶液呈蓝色，稀硫酸与Ba(NO3)2反应得到的BaSO4是白色沉淀，稀硫酸与FeO反应得到的FeSO4溶液呈浅绿色，稀硫酸遇紫色石蕊溶液变红，D项正确。9氧化铜矿用稀硫酸溶解后所得酸浸液(含Cu2、H、SO、Mg2、Al3、Fe2)经下列流程可制得高纯度硫酸铜晶体：已知：该实验条件下，各金属离子沉淀的pH如图所示。下列判断正确的是()A沉淀1的主要成分为Al(OH)3和Fe(OH)3B溶液2中所含金属阳离子只有Mg2C将溶液3蒸干即得CuSO45H2O晶体D若不加入NaClO溶液，对制得硫酸铜晶体的纯度将无影响10铜有两种常见的氧化物CuO和Cu2O。某学习小组取0.98 g(用精密天平测量)Cu(OH)2固体加热，有铜的氧化物生成，其质量随温度变化如图1所示；另外，某同学绘制了三条表示金属氧化物与其所含金属元素质量的关系曲线，如图2所示。则下列分析正确的是()A图1中，A到B的过程中有0.005 mol电子发生了转移B图1整个过程中共生成0.18 g水C图2三条曲线中，表示CuO和其中所含Cu元素质量关系的曲线是AD图1中A和B化学式分别为Cu2O和CuO解析：选B0.98 g Cu(OH)2的物质的量为0.01 mol，若全部生成CuO，质量为0.01 mol80 gmol10.8 g，所以A点是CuO；若全部生成Cu2O，质量为0.005 mol144 gmol10.72 g，所以B点是Cu2O，D项错误；根据4CuO2Cu2OO2可知，A到B的过程中有0.01 mol电子发生了转移，A项错误；根据Cu(OH)2CuOH2O、4CuO2Cu2OO2可知，水的物质的量为0.01 mol，质量为0.01 mol18 gmol10.18 g，B项正确；CuO和其中所含Cu元素的质量关系(以CuO的质量为10 g计算)为：CuOCu80 6410 g 8 g观察图2可知，B曲线符合上述质量关系，表示的是CuO，C项错误。11下列关于金属元素的叙述正确的是()A金属元素的单质只有还原性，其离子只有氧化性B金属元素的单质在常温下均为固体C金属元素在不同化合物中化合价均相同D大多数金属元素的单质为电的良导体12下列关于金属的一些说法不正确的是()A工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al涉及氧化还原反应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解析：选B。冶炼铝由化合态变游离态，有化合价变化属于氧化还原反应，A正确；Mg在工业上用电解法冶炼，Cu用热还原法冶炼，B错误；金属冶炼的实质是Mnne=M，C正确；金属越活泼，则金属离子的氧化性越弱，越难被还原，D正确。13. 某些金属遇到某些酸会形成一层致密的“膜”，使金属不致溶解，以下不属于这种情况的是()A铝与浓硫酸 B铁与浓硝酸C铜与稀硫酸 D铅与氢氟酸解析：选C。铝、铁在浓硝酸、浓硫酸中均钝化；铅制容器能盛放氢氟酸，实际上也是形成一层致密的膜。14“类推”这种思维方法在化学学习与研究中有时会产生错误结论，因此类推的结论最终要经过实践的检验，才能决定其正确与否，下列几种类推结论中错误的是()钠与水反应生成NaOH和H2，所有金属与水反应都生成碱和H2铁露置在空气中一段时间后就会生锈，性质更活泼的铝不能稳定存在于空气中Al(OH)3、Cu(OH)2受热易分解，Fe(OH)3受热也易分解不能用电解熔融的AlCl3来制取金属铝，也不能用电解熔融的MgCl2来制取金属镁A BC D15氢化亚铜(CuH)是一种不稳定物质，能在氯气中燃烧，也能与酸反应。用CuSO4溶液和“某物质”在4050 时反应可产生CuH。下列有关叙述错误的是()A“某物质”具有还原性BCuH与盐酸反应，可能产生H2CCuH与足量的稀硝酸反应：CuH3HNO=Cu2NO2H2ODCuH在氯气中燃烧：CuHCl2CuClHCl解析：选D。Cl2具有强氧化性，能将CuH氧化成CuCl2，D错误。16拟晶Al65Cu23Fe12具有合金的某些优良物理性能，将相同质量的此拟晶分别与足量的盐酸、烧碱和稀硝酸反应，产生气体物质的量关系为()An(盐酸)n(稀硝酸)n(烧碱)Bn(烧碱)n(盐酸)n(稀硝酸)Cn(烧碱)n(稀硝酸)n(盐酸)Dn(稀硝酸)n(烧碱)n(盐酸)17CuSO4是一种重要的化工原料，其制备途径及性质如图所示。下列说法不正确的是()A途径所用混酸中H2SO4与HNO3物质的量之比最好为32B相对于途径、，途径更好地体现了绿色化学思想C1 mol CuSO4在1 100 所得混合气体X中O2可能为0.75 molDY可以是葡萄糖解析：选C。根据反应式3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O可知，硫酸与硝酸的物质的量之比是32，选项A正确；途径中均生成大气污染物，而没有，所以选项B正确；1 mol硫酸铜可以生成0.5 mol氧化亚铜，转移1 mol电子，所以生成0.25 mol氧气，选项C不正确；醛基能被新制的氢氧化铜悬浊液氧化，生成氧化亚铜，葡萄糖含有醛基，D正确。18下列选项中最后的物质是要制取的物质， 其中不能通过所列变化得到的是()ACuO2,CuOCuSO4溶液CuSO45H2OBAlO2, Al2O3Al2(SO4)3溶液Al2(SO4)3CFeSO4溶液FeSFeS晶体D. MgCl2溶液Mg(OH)2Mg(NO3)2溶液Mg(NO3)26H2O解析：选C。FeS是可溶于酸的金属硫化物，故硫酸亚铁不能与硫化氢反应，不能制备硫化亚铁，错误。19在实验室里用铁屑、氧化铜、稀硫酸为原料制备铜，有下列两种途径：(1)FeH2Cu(2)CuOCuSO4Cu若用这两种方法制得的铜质量相等，则下列有关说法符合实际情况的是()A消耗氧化铜的质量不同B消耗铁的质量相同C消耗硫酸的质量相同D生成硫酸亚铁的质量不同20工业上以黄铜矿(CuFeS2)为原料制备CuSO45H2O的主要流程如下：(1)下列装置可用于吸收气体X的是_(填字母)。(2)熔渣Y的成分为Fe2O3和FeO，选用提供的试剂，设计实验验证熔渣中含有FeO。写出有关实验操作、现象与结论。提供的试剂：稀盐酸、稀硫酸、KSCN溶液、KMnO4溶液、NaOH溶液、氯水。_。(3)向粗铜中加入稀硫酸和稀硝酸的混酸溶液制取硫酸铜时(杂质不参加反应)，混酸中H2SO4与HNO3的最佳物质的量之比为_。答案(1)bd(2)取少量熔渣装入试管中，加入适量稀硫酸溶解，向溶液中加入KMnO4溶液，若溶液紫色褪去，可证明熔渣中含有FeO(3)3221铜及其化合物在生产生活中有着广泛的应用，铜在化合物中的常见化合价有1、2。(1)工业上可用Cu2SO2=2CuSO2反应制取粗铜，反应中被氧化的元素是_，当消耗32 g Cu2S时，转移电子数目是_(用NA表示，NA表示阿伏加德罗常数的值)。(2)将少量铜丝放入适量的稀硫酸中，温度控制在5060 ，通入O2，反应一段时间后可制得硫酸铜，发生反应的离子方程式为_。CuSO4溶液中加入一定量的Na2SO3溶液和NaCl溶液加热，生成CuCl沉淀，写出生成CuCl的离子方程式：_。(3)某小组同学在做铜与浓硫酸反应的实验时，发现铜片表面有黑色固体生成。甲同学猜想：黑色固体是未来得及溶解于酸的CuO，其猜想可用化学方程式表示为：CuH2SO4(浓)_。乙同学认为：黑色固体除CuO外，还可能含有Cu2S和CuS，其理由可能是_(填字母)。aCu2S和CuS都是黑色的b铜与浓硫酸在加热条件下反应，还可能放出O2c浓硫酸是氧化剂，铜是还原剂，Cu的化合价升高与S的化合价降低有多种可能解析：(1)硫元素的化合价从2升到4，被氧化，当消耗32 g Cu2S时，转移电子数目是6NA1.2NA。(2)H2SO4、Cu和O2反应的离子方程式为2Cu4HO22Cu22H2O。CuSO4溶液中加入一定量的Na2SO3溶液和NaCl溶液加热，生成CuCl沉淀，离子方程式：2Cu22ClSOH2O=2CuClSO2H。(3)按照甲同学猜想：铜被氧化得CuO，硫酸还原为SO2，化学方程式表示为CuH2SO4(浓),CuOSO2H2O。从化合价上分析，铜有可能升高到1价，而硫也有可能从6价降到2价，结合Cu2S和CuS均为黑色固体，故a、c符合。答案：(1)S1.2NA (2)2Cu4HO22Cu22H2O2Cu22ClSOH2O=2CuClSO2H(3)CuOSO2H2Oac22以硅孔雀石主要成分为CuCO3Cu(OH)2、CuSiO32H2O，含SiO2、FeCO3、Fe2O3等杂质为原料制备CuCl2的工艺流程如下：已知：SOCl2H2OSO22HCl(1)“酸浸”时盐酸与CuCO3Cu(OH)2反应的化学方程式为_。检验“酸浸”后浸出液中的Fe3可用_溶液。(2)“氧化”时发生反应的离子方程式为_。(3)“滤渣2”的主要成分为_(填化学式)；“调pH”时，pH不能过高，其原因是_。(4)“加热脱水”时，加入SOCl2的目的是_。答案：(1)CuCO3Cu(OH)24HCl=2CuCl2CO23H2OKSCN(2)Cl22Fe2=2Fe32Cl(3)Fe(OH)3防止Cu2转化为Cu(OH)2沉淀(4)生成的HCl抑制CuCl2的水解23某化学兴趣小组用含有铝、铁、铜的合金制取纯净的氯化铝溶液、绿矾晶体FeSO47H2O和胆矾晶体，以探索工业废料的再利用。其实验方案如下：回答下列问题：(1)写出合金与烧碱溶液反应的离子方程式_。(2)用滤渣F通过两种途径制取胆矾，与途径相比，途径明显具有的两个优点是_ ，_。(3)进行途径时，该小组用如图所示装置及试剂，将制得的CO2气体通入滤液A中。一段时间后，观察到烧杯中产生的白色沉淀逐渐减少，其原因是_(用离子方程式表示)；为了避免沉淀D减少，应该在装置和装置之间增加一个盛有_的洗气瓶。(4)通过途径制取胆矾，必须进行的实验操作步骤：加硫酸、加热通氧气、过滤、_、冷却结晶、过滤、自然干燥。其中“加热通氧气”所起的作用为_(用离子方程式表示)。(5)白磷有剧毒，不慎沾到皮肤上，可取少量胆矾配制成CuSO4溶液冲洗解毒。白磷可与热的CuSO4溶液反应生成Cu3P(Cu为1价)，与冷CuSO4溶液则析出Cu，反应方程式分别(均未配平)为：P4CuSO4H2O,Cu3PH3PO4H2SO4P4CuSO4H2OCuH3PO4H2SO4若上述两反应中被氧化的P4的物质的量相等，则消耗的CuSO4的物质的量之比为_。(3)大理石和浓盐酸反应生成的CO2中含有HCl，通入NaAlO2溶液中，反应生成的Al(OH)3和盐酸反应生成AlCl3和H2O，离子方程式为Al(OH)33H=Al33H2O。除去CO2中的HCl，用饱和NaHCO3溶液。(4)要得到硫酸铜晶体，先蒸发浓缩，然后冷却结晶。加热通入氧气可以在酸性条件下把Cu氧化为Cu2，离子方程式为2CuO24H=2Cu22H2O。(5)两化学方程式配平后得11P460CuSO460H2O,20Cu3P24H3PO460H2SO4，P410CuSO416H2O=10Cu4H3PO410H2SO4，前一个反应中，有6 mol P4被氧化，消耗60 mol CuSO4，后一个反应中，有1 mol P4被氧化，消耗10 mol CuSO4，所以当被氧化的P4的物质的量相等时，消耗的CuSO4的物质的量比为11。答案：(1)2Al2OH2H2O=2AlO3H2(2)产生等量胆矾途径消耗硫酸少途径不会产生污染大气的气体(3)Al(OH)33H=Al33H2O饱和NaHCO3溶液(4)蒸发浓缩2CuO24H=2Cu22H2O(5)1124铜器久置，表面会生成一层绿色固体，某化学兴趣小组收集家中铜器表面的绿色固体进行探究。查阅相关资料后，得知该绿色物质是碱式碳酸铜。该小组同学利用如图装置进行实验，探究碱式碳酸铜的分解产物。对试管内的绿色固体进行加热至完全分解，观察到A装置中绿色固体逐渐变成黑色，B装置中无水硫酸铜变成蓝色，C装置中澄清石灰水变浑浊。取少量加热后生成的黑色固体于试管中，加入稀盐酸。观察到黑色固体逐渐溶解，溶液变成蓝色。取少量上述蓝色溶液于试管中，浸入一根洁净的铁丝。观察到铁丝表面有红色物质析出。请回答下列问题：(1)加热后试管中剩余的黑色物质是_。(2)写出该绿色物质受热分解的化学方程式：_。(3)上述实验步骤中反应的离子方程式为_。(4)实验装置最后的干燥管的作用是_。(5)已知：物质开始沉淀时的pH完全沉淀时的pHFe(OH)31.93.2Fe(OH)27.09.0Cu(OH)24.76.7若提供的药品有：Cl2、浓硫酸、NaOH溶液、CuO、Cu，试结合题给表格，简述除去步骤溶液中Fe2的实验步骤：_。(5)要除去Fe2，根据表格可知Fe2开始沉淀的pH为7.0，而Cu2完全沉淀的pH为6.7，所以当Fe2开始沉淀时Cu2已完全沉淀，要保证Cu2不被沉淀，只有把Fe2氧化为Fe3，再调节pH除去杂质，根据提供的氧化剂，只能选择氯气，为了不引入杂质，选择CuO调节溶液的pH，注意沉淀后一定要过滤。答案：(1)CuO(2)Cu2(OH)2CO32CuOH2OCO2(3)Cu2Fe=CuFe2(4)防止空气中的CO2进入广口瓶(5)通入足量Cl2将Fe2氧化成Fe3，加入CuO调节溶液的pH至3.24.7，过滤除去Fe(OH)325金属镁和镁合金在航空、汽车制造和电子工业等领域具有广泛的用途，金属镁的冶炼有多种方法，其中之一为皮江法。该方法是以白云石(CaCO3MgCO3)为原料，经高温煅烧生成氧化物(CaOMgO)，氧化物在还原炉中经1 200 真空条件下用硅铁还原生成镁蒸气(铁在反应前后化合价不变)，镁蒸气经冷凝器冷聚为粗镁，粗镁再经精炼、铸锭得到成品金属镁。反应工艺流程如下图：(1)在冶炼过程中反应温度对生成金属镁的影响如图，从图中分析，还原反应的反应热H_0(填“”或“”)，理由是_。 (2)还原炉中需要在1 200 真空条件下反应，反应达到平衡时的温度与压强的关系如下。剩余压强/mmHg7601010.1平衡时的温度/2 3701 7001 4301 235真空条件对制备金属镁来讲，可以达到的目的是_； _。 (3)含镁矿物常见的有菱镁矿(MgCO3)、白云石和光卤石(KClMgCl26H2O)，其中KClMgCl26H2O属于_。 A复盐B混合物C配合物(4)写出下列反应的化学方程式：煅烧白云石：_。 CaOMgO与Si的反应：_。 答案： (1)升高温度，Mg的产率增大，平衡向正反应方向移动，说明正反应为吸热反应(2)降低反应所需温度，节约能源防止Mg被空气氧化(3)A(4)CaCO3MgCO3CaOMgO2CO22(CaOMgO)Si2Mg2CaOSiO226铜器久置，表面会生成一层绿色固体，为了解铜在空气中的腐蚀情况，某化学兴趣小组收集家中铜器表面的绿色固体进行探究。查阅相关资料后，猜想该绿色物质可能是铜的碳酸盐。该小组同学利用下图装置进行实验(部分夹持仪器略。)对试管内的绿色固体进行加热，至完全分解，观察到A装置中绿色固体逐渐变成黑色，B装置中无水硫酸铜变成蓝色，C装置中澄清石灰水变浑浊。取少量加热后生成的黑色固体于试管中，加入稀硫酸，观察到黑色固体逐渐溶解，溶液变成蓝色。取少量上述蓝色溶液于试管中，浸入一根洁净的铁丝。观察到铁丝表面有红色物质析出。请回答下列问题：(1)绿色固体中含有的元素是 。(2)加热后试管中剩余的黑色物质是 。(3)假设该绿色物质是一种纯净物，则其化学式可能是 ，加热分解的化学方程式为 。(4)上述实验步骤中的反应的离子方程式为 。(5)实验装置最后的干燥管的作用是 。(6)如果将B、C两装置对调，能否达到实验目的 (填“能”或“不能”)，为什么？ 。答案：(1)Cu、H、O、C(2) CuO(3)Cu2(OH)2CO3Cu2(OH)2CO32CuOH2OCO2(4)FeCu2=CuFe2(5)防止空气中的CO2进入广口瓶(6)不能因为对调后无法说明反应中有水生成27某课外兴趣小组探究利用废铜屑制取CuSO4溶液，设计了以下几种实验方案。完成下列填空：(1)方案一：以铜和浓硫酸反应制备硫酸铜溶液。方案二：将废铜屑在空气中灼烧后再投入稀硫酸中。和方案一相比，方案二的优点是 ；方案二的实验中，发现容器底部残留少量紫红色固体，再加入稀硫酸依然不溶解，该固体为 。(2)方案三的实验流程如图所示。溶解过程中有气体放出，该气体是 。随着反应的进行，生成气体速率加快，推测可能的原因是 。设计实验证明你的推测： 。(3)方案四的实验流程如图所示。为了得到较纯净的硫酸铜溶液，硫酸和硝酸的物质的量之比应为 ；对方案四进行补充完善，设计一个既能防止污染，又能实现物料循环的实验方案(用流程图表示)。答案：(1)不产生污染空气的SO2气体，制取等量的CuSO4溶液，消耗的硫酸量少Cu(2)O2反应产生的Cu2对H2O2分解有催化作用取H2O2溶液，向其中滴加CuSO4溶液，观察产生气泡的速率是否加快(3)32
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