江苏专用2025版高考化学一轮复习限时集训9金属的冶炼铝铜及其化合物含解析VIP

PAGE9-金属的冶炼铝、铜及其化合物(建议用时：40分钟)1．《天工开物》中记载：凡铜供世用，出山与出炉只有亦铜。以炉甘石或倭铅参合，转色为黄铜，以砒霜等药制炼为白铜，矾、硝等药制炼为青铜。其中涉及的物质中熔点最高的是()A．青铜B．黄铜C．赤铜 D．白铜C[青铜(Cu—Sn合金)，黄铜(Cu—Zn合金)，赤铜为纯铜，白铜(Cu—Ni合金)，纯铜比合金铜熔点高。]2．明代《天工开物》记载“火法”冶炼锌：“炉甘石十斤，装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红……冷定，毁罐取出……即倭铅也”(注：炉甘石的主要成分为碳酸锌，泥罐中掺有煤炭)。下列说法不正确的是()A．倭铅是指金属锌和铅的混合物B．煤炭中起作用的主要成分是CC．冶炼Zn的过程中发生氧化还原反应D．该冶炼锌的方法属于热还原法A[A项，由题意可知，倭铅是指金属锌，不是混合物；B项，反应中C作还原剂，则煤炭中起作用的主要成分是C；C项，碳酸锌与碳在高温下反应生成锌和一氧化碳，发生氧化还原反应；D项，该反应是利用碳还原碳酸锌生成锌单质，属于热还原法。]3．(2024·通州区模拟)向铜屑、稀盐酸和铁盐的混合溶液中持续通入空气可制备氯化铜。其反应过程如图所示。下列说法错误的是()A．Fe3＋对该反应有催化作用B．该过程中的Fe3＋可由Fe(NO3)3供应C．可用K3[Fe(CN)6]溶液区分Fe2＋与Fe3＋D．制备CuCl2的总反应为2Cu＋O2＋4HCl=2CuCl2＋2H2OB[依据题图可知，Cu与Fe3＋反应生成Fe2＋和Cu2＋，Fe2＋与O2、HCl反应生成Fe3＋与H2O，所以Fe3＋作催化剂，故A正确；Fe(NO3)3溶液为强酸弱碱盐，NOeq\o\al(－,3)酸性环境下能够氧化Cu，本身被还原为NO，NO会引起空气污染，故B错误；K3[Fe(CN)6]溶液遇到Fe2＋反应生成蓝色沉淀，所以可以用K3[Fe(CN)6]溶液区分Fe3＋与Fe2＋，故C正确；依据题图可知，Cu与Fe3＋反应生成Fe2＋和Cu2＋，Fe2＋与O2、HCl反应生成Fe3＋和H2O，将两步反应联立得2Cu＋O2＋4HCl=2CuCl2＋2H2O，故D正确。]4．依据如图的转化关系推断，下列说法正确的是(反应条件已略去)()A．生成等质量H2时，①和②反应消耗n(HCl)＝n(NaOH)B．反应③中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶3C．反应③和④消耗等量的Al时，生成的n(Cu)∶n(Fe)＝3∶2D．等浓度等体积的稀HCl和NaOH溶液与足量Al反应，①②生成H2的分子数之比为3∶1C[A项，依据方程式可知n(HCl)＝3n(NaOH)，错误；B项，依据电子守恒，n(氧化剂)×2＝n(还原剂)×3；可知n(氧化剂)∶n(还原剂)＝3∶2，错误；D项，依据方程式可知生成H2的分子数比为1∶3，错误。]5．工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如图所示：下列叙述正确的是()A．试剂X可以是NaOH溶液，也可以是盐酸B．反应①过滤后所得沉淀为Fe(OH)3C．图中全部转化反应都不是氧化还原反应D．反应②的化学方程式为NaAlO2＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋NaHCO3D[A项，试剂X不行以是盐酸；B项，过滤后所得沉淀为Fe2O3；C项，电解Al2O3生成Al是氧化还原反应。]6．(2024·唐山质检)某学生探究0.25mol·L－1Al2(SO4)3溶液与0.5mol·L－1Na2CO3溶液的反应，试验如下。试验1试验2下列分析不正确的是()A．试验1中，白色沉淀a是Al(OH)3B．试验2中，白色沉淀b中含有COeq\o\al(2－,3)C．试验1、2中，白色沉淀成分不同与混合后溶液的pH有关D．检验白色沉淀a、b是否洗涤干净，不行运用相同的检验试剂D[试验1在过量的Al2(SO4)3溶液中加入Na2CO3溶液，过滤、洗涤得到白色沉淀a，加入稀硫酸，沉淀溶解，没有气泡，说明白色沉淀a是Al(OH)3；试验2在过量的Na2CO3溶液中加入Al2(SO4)3溶液，过滤、洗涤得到白色沉淀b，加入稀硫酸，沉淀溶解并产生少量气泡，说明白色沉淀b中含有Al(OH)3和碳酸盐。由以上分析可知，A、B两项正确；试验1、2中加入试剂的依次不同，混合后溶液的pH不同，生成的沉淀不同，说明白色沉淀的成分不同与混合后溶液的pH有关，C项正确；检验白色沉淀a、b是否洗涤干净，都可通过检验最终一次洗涤液中是否含有SOeq\o\al(2－,4)的方法，故可运用相同的检验试剂，D项错误。]7．某同学利用下列试验探究金属铝与铜盐溶液的反应。下列说法正确的是()A．由试验1可以得出结论：金属铝的活泼性弱于金属铜B．试验2中生成红色物质的离子方程式为Al＋Cu2＋=Al3＋＋CuC．溶液中阴离子种类不同是导致试验1、2出现不同现象的缘由D．由上述试验可推知：用砂纸打磨后的铝片分别与H＋浓度均为0.2mol·L－1的盐酸和硫酸溶液反应，后者更猛烈C[A项，Al比Cu活泼，错误；B项，离子方程式电荷不守恒，错误；C项，比较试验1、试验2可知二者的不同之处为二者中分别含有SOeq\o\al(2－,4)、Cl－，故二者现象不同是由于二者所含阴离子种类不同，正确；D项，由C项可知SOeq\o\al(2－,4)能使反应速率变慢，故Al与盐酸反应猛烈，错误。]8．试验室利用废弃旧电池的铜帽(Zn、Cu总含量约为99%)回收Cu并制备ZnO的部分试验过程如图所示：下列叙述错误的是()A．合理处理废弃旧电池的铜帽既有利于节约资源，又有利于爱护环境B．“溶解”操作中可用酸性条件下不断鼓入O2代替H2O2C．加入锌粉反应的离子为Cu2＋D．“过滤”操作后干脆将溶液蒸发结晶、高温灼烧得到ZnOD[过滤后所得溶液中含有Na2SO4等溶质，蒸发结晶得到的晶体不是Zn(OH)2，是ZnSO4和Na2SO4的混合物，不能得到纯净的ZnO，D项错误。]9．KAl(SO4)2·12H2O(明矾)是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。试验室中，采纳废易拉罐(主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如下图所示。回答下列问题：(1)为尽量少引入杂质，试剂①应选用(填标号)。a．HCl溶液 b．H2SO4溶液c．氨水 d．NaOH溶液(2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为。(3)沉淀B的化学式为；将少量明矾溶于水，溶液呈弱酸性，其缘由是。[解析](1)易拉罐的主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质，试剂①的作用是将Al溶解并除去Fe、Mg杂质，HCl溶液和H2SO4溶液均可溶解Al及Fe、Mg杂质，会引入Fe2＋、Mg2＋，氨水不溶解Al；NaOH溶液可溶解Al，但不溶解Fe、Mg杂质，故d项符合。(2)选用NaOH溶液溶解易拉罐，主要发生的反应为2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑。(3)滤液A中铝元素以AlOeq\o\al(－,2)形式存在，与溶液中HCOeq\o\al(－,3)发生反应为AlOeq\o\al(－,2)＋HCOeq\o\al(－,3)＋H2O=Al(OH)3↓＋COeq\o\al(2－,3)，故沉淀B为Al(OH)3，明矾溶于水时，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＋浓度增大10．(2024·荆州模拟)某同学对Cu的常见化合物的性质进行试验探究，探究的问题和过程如下：(1)为探究不同价态铜的稳定性，进行如下试验：①将CuO粉末加热至1000℃以上完全分解成红色的Cu2O粉末，该试验说明：在高温条件下，＋1价Cu比＋2价Cu更(填“稳定”或“不稳定”)。②向Cu2O中加适量稀硫酸，得到蓝色溶液和一种红色固体，该反应的离子方程式为，由此可知，在酸性溶液中，＋1价Cu比＋2价Cu更(填“稳定”或“不稳定”)。③向Cu2O中加适量稀硝酸，反应的离子方程式为。(2)为了探究氨气能否和氢气一样还原CuO，他依据所供应的下列装置进行试验(夹持装置未画)，装置A产生氨气，按气流方向连接各仪器接口，依次为a→→→→→→→h。①试验结束后，装置B中固体由黑色变为红色，装置E中收集到无色无味的气体，在空气中无颜色改变，点燃的镁条可以在其中燃烧，则B装置中发生反应的化学方程式为。②装置C中的球形装置的作用是。[答案](1)①稳定②Cu2O＋2H＋=Cu2＋＋Cu＋H2O不稳定③3Cu2O＋14H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=6Cu2＋＋2NO↑＋7H2O(2)gfbcde(bc可互换)①3CuO＋2NH3eq\o(=,\s\up8(△))3Cu＋N2＋3H2O②防倒吸11．某同学通过如下流程制备氧化亚铜：已知：CuCl难溶于水和稀硫酸；Cu2O＋2H＋=Cu2＋＋Cu＋H2O下列说法不正确的是()A．步骤②中的SO2可用Na2SO3替换B．步骤③中为防止CuCl被氧化，可用SO2水溶液洗涤C．步骤④发生反应的离子方程式为2CuCl＋2OH－eq\o(=,\s\up8(△))Cu2O＋2Cl－＋H2OD．假如Cu2O试样中混有CuCl和CuO杂质，用足量稀硫酸与Cu2O试样充分反应，依据反应前、后固体质量可计算试样纯度D[试样用足量稀硫酸溶解后，得到的固体中有CuCl和Cu，无法计算其中Cu的质量，故无法计算试样纯度，D不正确。]12．如图是物质间发生化学反应的颜色改变，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、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。]13．铝鞣剂主要成分为Al(OH)2Cl，主要用于鞣制皮革。利用铝灰(主要成分为Al、Al2O3、AlN、FeO等)制备铝鞣剂的一种工艺流程如图所示：请回答下列问题：(1)气体A、气体C的分子式为、。(2)产生气体B的化学方程式为。(3)氧化时，发生反应的离子方程式为。(4)废渣的主要成分为(填化学式)。(5)某同学设计如下方案测定铝鞣剂样品中Al(OH)2Cl的质量分数。操作Ⅰ：精确称取所制备的铝鞣剂样品mg放入烧杯中。操作Ⅱ：加入(填试剂名称)，并用玻璃棒搅拌至固体全部溶解。操作Ⅲ：加入足量(填化学式)溶液，充分反应，过滤、、，得固体ng。则样品中Al(OH)2Cl的质量分数为(用含m、n的代数式表示)。[解析](1)铝灰的主要成分为Al、Al2O3、AlN、FeO等，能水解的只有AlN，AlN水解生成Al(OH)3和NH3，则气体A为NH3。在“酸溶”过程中Al、Al2O3、Al(OH)3和FeO转化为Al3＋、Fe2＋；“氧化”过程中H2O2将Fe2＋氧化为Fe3＋；“除杂”过程中加入纯碱，则“酸溶”过程中加入的稀酸与纯碱反应可生成CO2，气体C为CO2。(2)“酸溶”过程中，Al、Al2O3、Al(OH)3和FeO与稀酸反应，其中生成气体B的反应是Al与稀酸的反应，结合Al(OH)2Cl中含有氯元素可知，所用稀酸为稀盐酸，则生成气体B的反应是Al与HCl反应生成H2和AlCl3。(3)“酸溶”时，FeO溶于盐酸生成Fe2＋，则“氧化”过程中，在酸性条件下，Fe2＋被H2O2氧化为Fe3＋。(4)“除杂”过程中，加入纯碱，调整溶液pH，使Fe3＋转化为Fe(OH)3，以除去Fe3＋，故废渣的主要成分是Fe(OH)3。(5)可通过测定铝鞣剂样品中Cl－的含量测定铝鞣剂样品中Al(OH)2Cl的质量分数，加入酸溶解Al(OH)2Cl，因此操作Ⅱ应加入稀硝酸溶解铝鞣剂样品，操作Ⅲ应加入足量AgNO3溶液沉淀Cl－，充分反应后，通过过滤、洗涤、干燥得到AgCl。n[Al(OH)2Cl]＝n(Cl－)＝n(AgCl)＝eq\f(ng,143.5g·mol－1)，Al(OH)2Cl的质量分数为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洗涤干燥eq\f(193n,287m)×100%14．钠离子电池由于成本低、资源丰富，成为取代锂离子电池在大规模储能领域应用的志向选择。作为钠离子电池的正极材料之一，束状碳包覆K3V2(PO4)3纳米线电极材料成为关注焦点之一。其制备工艺流程如图：【资料】①石煤的主要成分为V2O3，含有Al2O3、CaO、Fe2O3等杂质。②＋5价钒在溶液中的主要存在形式与溶液pH的关系如下表。pH4～66～8主要离子VOeq\o\al(＋,2)VOeq\o\al(－,3)(1)K3V2(PO4)3中V的化合价为。(2)焙烧时，向石煤中加生石灰，将V2O3转化为Ca(VO3)2。焙烧过程中主要反应的化学方程式为。(3)加入的草酸晶体是过量的，其中只有eq\f(1,3)的草酸为还原剂，将VOeq\o\al(－,3)还原成VO2＋，eq\f(2,3)的草酸以C2Oeq\o\al(2－,4)的形式存在，此过程中反应的离子方程式为。(4)“氩气中煅烧”时，氩气的作用是。(5)某工厂利用上述工艺流程，用10t石煤生产束状碳包覆K3V2(PO4)3纳米线0.8064t，若整个过程中钒的总回收率为80%，则石煤中钒元素的质量分数为。[解析]石煤的主要成分为V2O3，含有Al2O3、CaO、Fe2O3等杂质，在空气中焙烧，生成Ca(VO3)2，固体进行酸浸，生成Fe3＋、Al3＋、Ca2＋、VOeq\o\al(＋,2)等，加入萃取剂将含VOeq\o\al(＋,2)的物质萃取，然后进行反萃取操作将含VOeq\o\al(＋,2)的物质提纯，向所得溶液中加入沉淀剂生成NH4VO3，NH4VO3与KOH、H3PO4反应后得到棕红色透亮含VOeq\o\al(－,3)溶液，然后向溶液中加入过量草酸晶体发生氧化还原反应，将VOeq\o\al(－,3)还原成VO2＋，然后进行干燥，将固体在氩气中煅烧制备束状碳包覆K3V2(PO4)3纳米线。(3)只有eq\f(1,3)的草酸为还原剂，草酸被氧化为CO2，并将VOeq\o\al(－,3)还原成VO2＋，eq\f(2,3)的草酸以C2Oeq\o\al(2－,4)的形式存在，依据氧化还原转移电子守恒、电荷守恒以及原子守恒可知该离子反应方程式为：2H＋＋2VOeq\o\al(－,3)＋3H2C2O4·2H2O=2VO2＋＋2C2Oeq\o\al(2－,4)＋2CO2↑＋10H2O。(5)依据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．铍铜是力学、化学综合性能良好的合金，广泛应用于制造高级弹性元件。以下是从某废旧铍铜元件(含BeO25%、CuS71%、少量FeS和SiO2)中回收铍和铜两种金属的流程。已知：铍、铝元素处于周期表中的对角线位置，化学性质相像。(1)滤液A的主要成分除NaOH外，还有(填化学式)，写出反应Ⅰ中含铍化合物与过量盐酸反应的离子方程式：。(2)滤液C中含NaCl、BeCl2和少量HCl，为提纯BeCl2，选择合理步骤并排序