2023版高考化学一轮总复习第三章金属及其化合物第11讲铜及其重要化合物金属材料限时训练

PAGEPAGE2铜及其重要化合物金属材料[选题细目表]考查知识点根底题中档题较难题1.铜及其化合物46、97、112.金属材料及金属矿物的利用1、2、35、8、10一、选择题(此题包括7个小题，每题6分，共42分，每题仅有一个选项符合题意)1．“东方之冠〞的主体结构是用国产Q460钢制成的。以下有关Q460钢的说法可能不正确的选项是()A．硬度比纯铁大 B．性能优于普通钢C．熔点比纯铁高 D．属于合金解析：合金的硬度比其组分金属的大，熔点比其组分金属的低。答案：C2．以下有关金属的说法中，不正确的选项是()A．青铜、不锈钢、硬铝都是合金B．铜外表易形成致密的氧化膜C．工业上用电解熔融MgCl2的方法制取金属镁D．铝是活泼金属，但在空气中耐腐蚀解析：通常情况下Cu外表生成铜绿(碱式碳酸铜)，该物质非常疏松；Al易氧化生成致密的Al2O3薄膜，防止内部Al继续氧化。答案：B3．以下关于金属的冶炼方法表达不正确的选项是()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，利用水洗法直接别离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，一般复原剂很难将其复原出来，所以用电解饱和NaCl溶液的方法冶炼解析：钠一般是由电解熔融NaCl的方法来制取，而电解饱和食盐水得到的是NaOH、H2和Cl2。同时注意，此题易误选C，一般认为铁是由CO复原Fe2O3制得，但在实际生活中，在铁轨焊接等方面时，是用铝热反响来制取的。答案：D4．CuSO4是一种重要的化工原料，其有关制备途径及性质如以下图所示。以下说法正确的选项是()A．相对于途径②，途径①更好地表达了绿色化学思想B．Y可以是葡萄糖溶液C．X可能是SO2和SO3的混合气体D．将CuSO4溶液蒸发，利用余热蒸干，可制得胆矾晶体解析：途径①中会产生有毒物质SO2而途径②不会，A错误；CuSO4与过量NaOH溶液反响会生成新制Cu(OH)2悬浊液，葡萄糖溶液能复原新制Cu(OH)2悬浊液生成Cu2O，B正确；CuSO4热分解过程中，铜元素价态降低，故必有化合价升高的元素，CuSO4中只有氧元素的化合价能升高，故X中必有O2，C错误；D项操作会导致开始得到的胆矾晶体失去结晶水，D错误。答案：B5．铅的冶炼大致过程如下：①富集：将方铅矿(PbS)进行浮选；②焙烧：2PbS＋3O2eq\o(=,\s\up10(高温),\s\do5())2PbO＋2SO2；③制粗铅：PbO＋Ceq\o(=,\s\up10(高温),\s\do5())Pb＋CO↑；PbO＋COeq\o(=,\s\up10(高温),\s\do5())Pb＋CO2。以下说法正确的选项是()A．浮选法富集方铅矿的过程属于化学变化B．方铅矿焙烧反响中，PbS是复原剂，复原产物只有PbOC．整个冶炼过程中，制取1molPb共转移2mol电子D．将1molPbS完全冶炼成Pb理论上至少需要6g碳解析：富集方铅矿的过程属于物理变化，A错；B项中复原产物除PbO外还有SO2；整个冶炼过程中，制取1molPb共转移8mol电子，C错。答案：D6．酸性条件下有如下反响：2Cu＋eq\o(=,\s\up7(H＋),\s\do5())Cu2＋＋Cu。由于反响温度不同，用氢气复原氧化铜时，可能产生Cu或Cu2O，两者都是红色固体。一同学对某次用氢气复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：参加试剂稀硫酸浓硫酸、加热稀硝酸浓硝酸实验现象红色固体和蓝色溶液无色气体和蓝色溶液无色气体和蓝色溶液红棕色气体和蓝色溶液由此推出本次氢气复原氧化铜实验的产物是()A．CuB．Cu2OC．一定有Cu，可能有Cu2OD．一定有Cu2O，可能有Cu解析：H2复原CuO生成红色固体，可能是Cu和Cu2O中的一种或两种，产物中参加稀H2SO4溶液变蓝和得到红色固体，证明产物中含Cu2O，在酸性条件下2Cu＋=Cu2＋＋Cu，故不能证明产物中是否含有Cu。答案：D7．(2022·衡水二模)局部氧化的Fe­Cu合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共5.76g，经如下处理：以下说法正确的选项是()A．滤液A中的阳离子为Fe2＋、Fe3＋、H＋B．样品中Fe元素的质量为2.24gC．样品中CuO的质量为4.0gD．V＝896mL解析：根据题意，3.2g滤渣一定是铜，而铜与Fe3＋不共存，故A中无Fe3＋那么A项错误；最后的3.2g固体为Fe2O3，其中Fe元素的质量为2.24g，B项正确；样品中Cu元素和O元素共5.76g－2.24g＝3.52g，那么C项错误；2.24gFe元素不可能全是单质，故标准状况下生成的H2的体积小于896mL，D项错误。答案：B二、非选择题(此题包括4个小题，共58分)8．(14分)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。请答复以下问题：(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。金属颜色eq\f(密度,〔g·cm－3〕)熔点/℃沸点/℃eq\f(比热,〔kJ·kg－1·℃－1〕)Fe银白色7.86153527500.44Cu红色8.92108325670.38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：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)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，镁的冶炼采用的反响物是______________，铝的冶炼采用的反响物是________________________。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)采用氧化复原反响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。答案：(1)铜铜的熔点低于铁的熔点(2)①21111②432n2(3)电解熔融氯化镁(或MgCl2)熔融氧化铝(或Al2O3)9.(2022·临汾检测)(14分)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：物质开始沉淀时溶液的pH沉淀完全时溶液的pHFe(OH)32.73.7Cu(OH)25.66.7Al(OH)33.84.7：CuCl溶于NaCl的浓溶液可生成CuCleq\o\al(－,2)，CuCleq\o\al(－,2)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Ⅰ为调节溶液的pH，范围为___________________，参加的物质X可以是________(填字母)。A．CuO B．Cu(OH)2C．NaOH溶液 D．CaCO3(3)滤渣Ⅱ的主要成分是________________________________。(4)往滤液Ⅱ中参加食盐并通入SO2可生成CuCleq\o\al(－,2)，请写出反响的离子方程式：____________________________________________。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范围为4.7≤pH<5.6，参加的物质能消耗，但不能在含铜离子的溶液中引入新的杂质，再结合后面反响Ⅰ中需参加NaCl，符合要求的有ABC三项。(3)溶液的pH在4.7≤pH<5.6时，Fe3＋和Al3＋完全转化为相应的氢氧化物沉淀，滤渣Ⅱ的主要成分为：Fe(OH)3和Al(OH)3。(4)根据题给的反响物和生成物，再结合氧化复原反响的根本规律可写出反响的方程式：2H2O＋2Cu2＋＋SO2＋4Cl－=2CuCleq\o\al(－,2)＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋。答案：(1)使铜转化为可溶于酸的氧化物(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)合金是建造航空母舰的主体材料。(1)航母升降机可由铝合金制造。①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________。②Al­Mg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。①舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为__________________。②航母用钢可由低硅生铁冶炼而成，那么在炼铁过程中为降低硅含量需参加的物质为__________。(3)航母螺旋桨主要用铜合金制造。①80.0gCu­Al合金用酸完全溶解后，参加过量氨水，过滤得白色沉淀39.0g，那么合金中Cu的质量分数为________。②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pH＝3.4时开始出现沉淀，分别在pH为7.0、8.0时过滤沉淀。结合以下图信息推断该合金中除铜外一定含有________。解析：(3)①因参加过量的氨水会发生反响Cu2＋＋4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2＋＋4H2O，故得到的白色沉淀为Al(OH)3，物质的量为0.5mol，据Al原子守恒可知Al的质量为13.5g，那么Cu的质量为66.5g，Cu的质量分数约为83.1%。②由图象可知，Fe3＋在pH≈1.9时开始沉淀，在pH≈3.2时沉淀完全，依次类推。pH＝3.4时才开始出现沉淀，说明溶液中没有Fe3＋，那么一般也无Fe2＋，因为Fe2＋在空气中会被氧化成Fe3＋，此时的沉淀为Al(OH)3；pH＝7.0时过滤出的沉淀为Al(OH)3和Cu(OH)2；pH＝8.0时过滤出的沉淀为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吸氧腐蚀②CaCO3或CaO(3)①83.1%②Al、Ni11．(16分)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。提出猜测。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复原，它也能被氮的某种气态氢化物复原吗？实验探究。Ⅰ.解决问题1。(1)需用到的药品除铜、铝、1mol·L－1CuSO4溶液、稀H2SO4外还需__________(填试剂的化学式)溶液。(2)配制1mol·L－1CuSO4溶液250mL，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)为到达实验目的，你认为应进行哪些相关实验？实验内容和步骤：①Cu与稀H2SO4反响；②___________________________________________________；③____________________________________________________。Ⅱ.解决问题2。取一定量制得的氢氧化铜固体，于坩埚中灼烧，当温度到达80～100℃得到黑色固体粉末；继续加热至1000℃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，参加过量的稀硫酸(或盐酸)，得到蓝色溶液，(1)写出氧化亚铜与稀硫酸(或盐酸)反响的离子方程式：_____________________________________________________。(2)从实验Ⅱ可得出的结论是____________________________________________________________________________________。Ⅲ.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燃烧管完全反响后，消耗0.01molX，测得B装置增重0.27g，并收集到0.14g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中发生反响的化学方程式为_________________________。解析：Ⅰ.(1)验证氢氧化铜具有两性，也就是验证其既能溶于酸溶液，又能溶于碱溶液，故还需NaOH溶液。(2)配制一定物质的量浓度的溶液，最重要的仪器就是容量瓶，注意容量瓶的规格必须是250mL。(3)根据(1)的分析可知，进行本实验需先制备Cu(O