（人教通用版）2020高考化學(xué)新一線大一輪復(fù)習(xí) 第三章 第4講 金屬材料與金屬礦物的開發(fā)利用講義+精練（含解析）.doc

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金屬材料與金屬礦物的開發(fā)利用 【2019備考】 最新考綱：1.了解常見金屬活動順序。2.了解合金的概念及其重要應(yīng)用。3.了解銅及其重要化合物的制備方法。4.掌握銅及其重要化合物的主要性質(zhì)及其應(yīng)用。 考點一　銅及其化合物 (頻數(shù)：★☆☆　難度：☆☆☆) 1．銅的性質(zhì) (1)物理性質(zhì)：銅是紫紅色金屬，具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性。 (2)化學(xué)性質(zhì) 寫出圖中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式： ①2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3 ②2Cu＋SCu2S 2．銅的重要化合物 (1)氧化銅和氧化亞銅 名稱 氧化銅 氧化亞銅 顏色 黑色 磚紅色 與酸反應(yīng)(H＋) CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O 與H2反應(yīng) CuO＋H2Cu＋H2O Cu2O＋H22Cu＋H2O 轉(zhuǎn)化關(guān)系 4CuO2Cu2O＋O2↑ (2)氫氧化銅 a．物理性質(zhì)：藍(lán)色不溶于水的固體。 b．化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用 反應(yīng)①的化學(xué)方程式：Cu(OH)2CuO＋H2O； 反應(yīng)②的化學(xué)方程式：Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O。 (3)銅鹽 ①Cu2(OH)2CO3的名稱為堿式碳酸銅，是銅綠、孔雀石的主要成分，是銅在潮濕空氣中被腐蝕的結(jié)果，其受熱分解的化學(xué)方程式為Cu2(OH)2CO32CuO＋H2O＋CO2↑。 ②CuSO45H2O為藍(lán)色晶體，俗稱藍(lán)礬、膽礬，其受熱分解的化學(xué)方程式為CuSO45H2OCuSO4＋5H2O，藍(lán)色晶體受熱轉(zhuǎn)化為白色粉末。無水CuSO4遇水變藍(lán)色(生成CuSO45H2O)，據(jù)此可用來檢驗水的存在。 (1)通常利用反應(yīng)：2Cu＋O22CuO除去混合氣體中的少量O2。 (2)Cu與稀H2SO4不反應(yīng)，但在通入O2的條件下，Cu可在稀H2SO4中逐漸溶解：2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O。 (3)無水CuSO4只能作為檢驗水的試劑，不能作為水蒸氣的吸收試劑而用于除雜。 1．教材基礎(chǔ)探究 把銅及其化合物的化學(xué)式與其顏色連接起來。 2．(RJ必修1P686改編)銅錢在歷史上曾經(jīng)是一種廣泛流通的貨幣。從物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的角度分析，銅常用于制造貨幣的說法正確的是(　　) A．銅來源廣泛，易于從自然界冶煉得到 B．銅的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，不易被腐蝕，銅的熔點比較低，容易冶煉鑄造成型 C．銅的外觀為紫紅色，大方美觀，易于被人們接受 D．銅的化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，在空氣中易轉(zhuǎn)化為銅綠，銅綠具有抗腐蝕能力，易于流通 答案　B 3．(溯源題)(2015四川理綜，2)下列有關(guān)CuSO4溶液的敘述正確的是(　　) A．該溶液中Na＋、NH、NO、Mg2＋可以大量共存 B．通入CO2氣體產(chǎn)生藍(lán)色沉淀 C．與H2S反應(yīng)的離子方程式：Cu2＋＋S2－===CuS↓ D．與過量濃氨水反應(yīng)的離子方程式：Cu2＋＋2NH3H2O===Cu(OH)2↓＋2NH 答案　A 探源：本考題源于LK 必修1 P121“銅的化合物的轉(zhuǎn)化”及其拓展，對CuSO4溶液的性質(zhì)進(jìn)行了考查。 題組一　銅及其化合物的性質(zhì)應(yīng)用 1．判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“” (1)CuO是黑色固體，與水反應(yīng)可生成Cu(OH)2(　　) (2)Cu2O遇硝酸會被氧化成Cu2＋(　　) (3)Cu2(OH)2CO3是銅銹的主要成分，在干燥的空氣中不易生成(　　) (4)過量的銅與濃硝酸反應(yīng)一定沒有一氧化氮生成(　　) (5)利用無水硫酸銅遇水變成藍(lán)色這一性質(zhì)，來檢驗水的存在(　　) (6)將鐵片置于CuSO4溶液中，鐵片上有紅色物質(zhì)析出，說明鐵比銅活潑(　　) 答案　(1)　(2)√　(3)√　(4)　(5)√　(6)√ 2．氫化亞銅(CuH)是一種難溶物質(zhì)，用CuSO4溶液和另一種“反應(yīng)物”在40～50 ℃時反應(yīng)可生成它。CuH不穩(wěn)定，易分解；CuH在氯氣中能燃燒，跟鹽酸反應(yīng)能產(chǎn)生氣體。下列有關(guān)推斷中錯誤的是(　　) A．這里的“另一種反應(yīng)物”具有還原性 B．CuH可作氧化劑，還原劑 C．CuH＋Cl2===CuCl＋HCl(燃燒) D．CuH＋HCl===CuCl＋H2↑(常溫) 解析　C項中Cl2具有強(qiáng)氧化性，產(chǎn)物應(yīng)為CuCl2和HCl。 答案　C 【反思?xì)w納】 Cu＋的性質(zhì)及驗證方案 ①＋1價的銅有較強(qiáng)的還原性，易被氧化劑氧化為＋2價。 ②＋1價銅在酸性條件下能發(fā)生歧化反應(yīng)生成Cu和Cu2＋，利用這一原理可區(qū)別Cu和Cu2O。向紅色物質(zhì)中加入稀硫酸，若溶液由無色變成藍(lán)色，則該紅色物質(zhì)為Cu2O，否則為Cu。反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu2O＋H2SO4===CuSO4＋Cu＋H2O。 題組二　銅及其化合物的制備工藝 3．CuSO4是一種重要的化工原料，其有關(guān)制備途徑及性質(zhì)如圖所示。下列說法不正確的是(　　) A．將CuSO4溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可制得膽礬 B．相對于途徑①，途徑②更好地體現(xiàn)了綠色化學(xué)思想 C．CuSO4在1 100 ℃分解所得氣體X可能是SO2和SO3的混合氣體 D．Y可能是葡萄糖 解析　將CuSO4溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可制得膽礬，A項說法正確；相對于途徑①，途徑②的優(yōu)點是制取等質(zhì)量CuSO4需要的硫酸少并且無污染性氣體產(chǎn)生，途徑②更好地體現(xiàn)了綠色化學(xué)思想，B項說法正確；由流程圖知硫酸銅分解生成了Cu2O，若X是SO2和SO3的混合氣體，則銅元素、硫元素化合價降低，無元素化合價升高，根據(jù)2CuSO4Cu2O＋SO2↑＋SO3↑＋O2↑知，X可能是O2、SO2和SO3的混合氣體，C項說法錯誤；堿性條件下，葡萄糖與新制氫氧化銅反應(yīng)會生成Cu2O，所以Y可能是葡萄糖，D項說法正確。 答案　C 4．工業(yè)上用黃銅礦冶煉銅并對爐渣進(jìn)行綜合利用的一種工藝流程如圖所示： (1)冶煉過程中得到的Cu2O和Cu的混合物稱為“泡銅”，Cu2O與金屬Al在高溫條件下混合反應(yīng)可得粗銅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________。粗銅精煉時應(yīng)將粗銅連接在直流電源的________極，可在________極得到純度較高的精銅。 (2)傳統(tǒng)煉銅的方法主要是火法煉銅，主要反應(yīng)如下所示： ①2CuFeS2＋4O2Cu2S＋3SO2＋2FeO ②2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2 ③2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑ 每生成1 mol Cu，共消耗________ mol O2。反應(yīng)③中的氧化劑是________。 (3)用煉銅產(chǎn)生的爐渣(含F(xiàn)e2O3、FeO、SiO2、Al2O3)可制備Fe2O3。根據(jù)流程回答下列問題： ①加入適量NaClO溶液的目的是___________________________________ __________________________________________(用離子方程式表示)。 ②除去Al3＋發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是_________________________________ ___________________________________________________________。 ③選用提供的試劑，設(shè)計實驗驗證爐渣中含有FeO。 提供的試劑有：稀鹽酸、稀硫酸、KSCN溶液、高錳酸鉀溶液、NaOH溶液、碘水。 所選試劑是________。實驗方案：_________________________________ ___________________________________________________________。 解析　(1)Cu2O與Al發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Al2O3與Cu：3Cu2O＋2AlAl2O3＋6Cu；粗銅精煉的目的是使粗銅溶解，精銅析出，所以粗銅作陽極，精銅在陰極產(chǎn)生。(2)根據(jù)反應(yīng)①②③可知，利用火法煉銅，CuFeS2中的銅元素、鐵元素、硫元素最終分別轉(zhuǎn)化為Cu、FeO、SO2，由此可寫出總反應(yīng)化學(xué)方程式：2CuFeS2＋5O22Cu＋2FeO＋4SO2，則由總反應(yīng)化學(xué)方程式可以看出每生成1 mol Cu，共消耗2.5 mol O2。反應(yīng)③的反應(yīng)物Cu2O、Cu2S中銅元素的化合價都降低，二者均為氧化劑。(3)①NaClO溶液具有氧化性，將Fe2＋氧化成Fe3＋：2Fe2＋＋ClO－＋2H＋===2Fe3＋＋Cl－＋H2O。②除去Al3＋發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O。③檢驗FeO，需要將FeO溶解，再利用Fe2＋的還原性檢驗Fe2＋，所選的試劑是稀硫酸、高錳酸鉀溶液，實驗方案是取少量高錳酸鉀溶液于試管中，滴加用稀硫酸溶解爐渣得到的溶液，高錳酸鉀溶液的紫色褪去，證明溶液中含有Fe2＋，從而證明爐渣中含有FeO。 答案　(1)3Cu2O＋2AlAl2O3＋6Cu　正　陰 (2)2.5　Cu2O、Cu2S　(3)①2Fe2＋＋ClO－＋2H＋===2Fe3＋＋Cl－＋H2O?、贏l3＋＋4OH－===AlO＋2H2O?、巯×蛩帷⒏咤i酸鉀溶液　取少量高錳酸鉀溶液于試管中，滴加用稀硫酸溶解爐渣得到的溶液，高錳酸鉀溶液的紫色褪去，證明溶液中含有Fe2＋，從而證明爐渣中含有FeO 【思維建?！? 廢銅綜合利用的常見流程框圖模式 考點二　金屬材料與金屬礦物的開發(fā)利用 (頻數(shù)：★☆☆　難度：☆☆☆) 1．合金 (1)概念：合金是指兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。 (2)性能：合金具有不同于各成分金屬的物理、化學(xué)性能或機(jī)械性能。 ①熔點：一般比它的各成分金屬的低； ②硬度和強(qiáng)度：一般比它的各成分金屬的大。 ①常溫下，多數(shù)合金是固體，但鈉鉀合金是液體。 ②合金的物理性質(zhì)相比于成分金屬有所改變，但合金中各成分金屬的化學(xué)性質(zhì)仍然不變。 2．常見的金屬材料 (1)金屬材料 黑色金屬材料 有色金屬材料 鐵、鉻、錳以及它們的合金 除黑色金屬以外的其他金屬及其合金 (2)黑色金屬材料——鋼鐵 ①鋼是用量最大，用途最廣的合金。 (3)有色金屬材料——銅和鋁 3．金屬礦物開發(fā)利用的方法 (1)金屬在自然界中的存在 (2)金屬冶煉的一般步驟 (3)金屬冶煉的實質(zhì) 金屬的冶煉過程就是把金屬從化合態(tài)還原為游離態(tài)的過程。即：Mn＋＋ne－===M(寫反應(yīng)通式，用M表示金屬)。 (4)金屬冶煉的方法(用化學(xué)方程式表示) 1．教材基礎(chǔ)知識判斷，正確的打“√”，錯誤的打“” (1)鋁合金的熔點比純鋁的高(　　) (2)合金材料中不可能含有非金屬元素(　　) (3)地震災(zāi)區(qū)重建要使用大量鋼材，鋼材是合金(　　) (4)鐵是人類在生產(chǎn)、生活中最早使用的金屬(　　) (5)用金屬鈉能置換氯化銅溶液中的銅(　　) (6)工業(yè)上電解熔融狀態(tài)的Al2O3制備Al涉及氧化還原反應(yīng)(　　) (7)電解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液時，陰極上依次析出Cu、Fe、Al(　　) 答案　(1)　(2)　(3)√　(4)　(5)　(6)√　(7) 2．教材拓展知識探究 (1)工業(yè)上冶煉鋁為什么用電解熔融Al2O3而不用電解熔融AlCl3? ________________________________________________________________ _________________________________________________________________。 (2)有些活動性很強(qiáng)的金屬也可以用還原法來冶煉，如：Na＋KClK↑＋NaCl 請用化學(xué)平衡移動的原理，分析其原因。 ________________________________________________________________ ________________________________________________________________。 答案　(1)AlCl3為共價化合物，熔融時不導(dǎo)電，故不能用電解AlCl3的方法冶煉鋁 (2)由于Na的沸點高于850 ℃，而K的沸點低于850 ℃，在850 ℃時K形成蒸氣而逸出，使化學(xué)反應(yīng)向正方向進(jìn)行 3．(溯源題)[2013山東理綜，28(1)]由下列物質(zhì)冶煉相應(yīng)金屬時采用電解法的是________。 ①Fe2O3?、贜aCl?、跜u2S　④Al2O3 答案?、冖? 探源：本考題源于RJ必修2 P88“金屬礦物的開發(fā)利用”，對常見金屬的冶煉方法進(jìn)行了考查。 題組一　金屬礦物的開發(fā)與利用 1．下列關(guān)于金屬冶煉方法的敘述不正確的是(　　) 金屬 存在形式 冶煉方法 A 銅 化合態(tài) 鐵的金屬性比銅強(qiáng)，可將鐵與CuSO4溶液反應(yīng)冶煉銅 B 銀 化合態(tài) 銀的金屬性弱，用加熱Ag2O的方法冶煉 C 鐵 化合態(tài) 鋁的金屬性比鐵強(qiáng)，可用鋁熱法煉鐵 D 鈉 化合態(tài) 鈉的金屬性強(qiáng)，一般的還原劑很難將其還原出來，所以用電解飽和NaCl溶液的方法冶煉 解析　一般用電解熔融NaCl的方法來制取鈉，而電解飽和食鹽水得到的是NaOH、H2和Cl2。 答案　D 2．某同學(xué)采用硫鐵礦焙燒取硫后的燒渣(主要成分為Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考慮其他雜質(zhì))制備七水合硫酸亞鐵(FeSO47H2O)，設(shè)計了如下流程： 下列說法不正確的是(　　) A．溶解燒渣選用足量硫酸，試劑X選用鐵粉 B．固體1中一定有SiO2，控制pH是為了使Al3＋轉(zhuǎn)化為Al(OH)3進(jìn)入固體2 C．從溶液2得到FeSO47H2O產(chǎn)品的過程中，須控制條件防止其氧化和分解 D．若改變方案，在溶液1中直接加NaOH至過量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液經(jīng)結(jié)晶分離也可得到FeSO47H2O 解析　本題以FeSO47H2O的制備為背景，考查考生對于物質(zhì)分離與提純相關(guān)知識的理解、掌握及運用。由于最終制備的是硫酸鹽，所以溶解所用的酸應(yīng)該為硫酸，且要將溶液中的Fe3＋還原為Fe2＋，所以試劑X應(yīng)該為Fe單質(zhì)，A項正確；加硫酸后SiO2不能溶解，所以固體1中一定含有SiO2，而用NaOH溶液控制pH的目的是使Al3＋轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀，B項正確；Fe2＋極易被氧化，而FeSO47H2O受熱易分解，故從溶液2得到產(chǎn)品的過程中需要防氧化和防分解，C項正確；改變后的方案中，F(xiàn)e主要以Fe3＋形式存在，得到的不是FeSO47H2O，D項錯誤。 答案　D 【歸納拓展】 金屬活動性順序表的應(yīng)用 金屬活動 性順序 K、Ca、 Na Mg Al、Zn Fe、Sn、 Pb(H) Cu、Hg、 Ag Pt、Au 與H2O 反應(yīng) 常溫下 生成堿 和氫氣 與熱 水反 應(yīng)　 有堿存 在下與 水反應(yīng) 與高溫 水蒸氣 反應(yīng) 不反應(yīng) 不反應(yīng) 與H＋ 反應(yīng) 生成鹽和氫氣 不反應(yīng) 不反應(yīng) 與鹽溶 液反應(yīng) 與水反應(yīng)，不與鹽反應(yīng)，生成的堿與鹽反應(yīng) 排在前面的金屬能把排在后面的金屬從其鹽溶液中置換出來 自然界 存在 化合態(tài) 游離態(tài) 冶煉 方法 電解法(電解熔融的鹽、氧化物、氫氧化物) 熱還原法 (包括Cu) 熱分解 法(不包 括Cu) 其他 方法 題組二　合金及其含量測定 3．C919大型飛機(jī)采用了大量新型材料鋁鋰合金。下列關(guān)于鋁鋰合金的說法不正確的是(　　) A．鋁鋰合金是鋁與鋰形成的混合物 B．鋁鋰合金的硬度比鋰大 C．鋁鋰合金的熔、沸點比鋁低 D．鋁鋰合金耐酸堿腐蝕 解析　鋁鋰合金中的鋁能與酸和堿反應(yīng)，鋰能與酸反應(yīng)，故鋁鋰合金不耐酸堿腐蝕。 答案　D 4．部分氧化的FeCu合金樣品(氧化產(chǎn)物為Fe2O3、CuO)共5.76 g，經(jīng)如下處理： 下列說法正確的是(　　) A．濾液A中的陽離子為Fe2＋、Fe3＋、H＋ B．樣品中Fe元素的質(zhì)量為2.24 g C．樣品中CuO的質(zhì)量為4.0 g D．V＝896 解析　生成的濾渣是銅，金屬銅可以和三價鐵反應(yīng)，所以濾液A中一定不含 Fe3＋，故A錯誤；3.2 g固體為三氧化二鐵，其物質(zhì)的量為3.2 g160 gmol－1＝0.02 mol，鐵元素物質(zhì)的量為0.02 mol2＝0.04 mol，質(zhì)量為0.04 mol56 gmol－1＝2.24 g，故B正確；原來固體為5.76 g，所以CuO質(zhì)量不超過5.76 g－2.24 g＝3.52 g，故C錯誤；根據(jù)濾液A中溶質(zhì)為過量H2SO4和FeSO4，而鐵元素物質(zhì)的量為0.04 mol，說明參加反應(yīng)的硫酸的物質(zhì)的量為0.04 mol，含氫離子0.08 mol，其中部分氫離子生成氫氣，另外的H＋和合金中的氧結(jié)合成水，由于合金中氧的物質(zhì)的量為(5.76－3.2－2.24) g16 gmol－1＝0.02 mol，它結(jié)合氫離子0.04 mol，所以硫酸中有0.08 mol－0.04 mol＝0.04 mol H＋轉(zhuǎn)化成氫氣，即生成0.02 mol氫氣，標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為448 mL，故D錯誤。 答案　B 【方法總結(jié)】 沉淀法測定物質(zhì)含量 沉淀法測定物質(zhì)含量是常用的一種方法，采用沉淀法時涉及的基本實驗操作和主要問題有：稱量、溶解(溶解試劑)、沉淀(重點是沉淀試劑的選擇)、過濾、沉淀洗滌、沉淀的干燥、稱量及數(shù)據(jù)的處理(包括測定結(jié)果的誤差分析)。 [試題分析] (2016課標(biāo)全國Ⅱ，13)下列實驗操作能達(dá)到實驗?zāi)康牡氖?　　) 實驗?zāi)康? 實驗操作 A 制備Fe(OH)3膠體 將NaOH濃溶液滴加到飽和FeCl3溶液中 B 由MgCl2溶液制備無水MgCl2 將MgCl2溶液加熱蒸干 C 除去Cu粉中混有的CuO 加入稀硝酸溶液，過濾、洗滌、干燥 D 比較水與乙醇中氫的活潑性 分別將少量鈉投入到盛有水和乙醇的燒杯中 解題思路：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 我的答案：　　　　 考查意圖：該題屬于基礎(chǔ)實驗題，在知識方面考查Fe(OH)3膠體的制備、MgCl2的水解、物質(zhì)的除雜，水和乙醇中氫的活潑性檢驗。題目注重基礎(chǔ)，重點考查常見物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。題目要求考生不僅具有對中學(xué)化學(xué)基礎(chǔ)知識融會貫通，有正確復(fù)述、再現(xiàn)、辨認(rèn)的能力；而且要求掌握化學(xué)實驗的基本方法和技能。題目涉及“物質(zhì)變化是有條件的”、“分與合”、“一般與特殊”等化學(xué)思想方法的考查。本題抽樣統(tǒng)計難度為0.66。 解題思路：制備氫氧化鐵膠體時應(yīng)向沸水中滴入飽和氯化鐵溶液；氯化鎂是強(qiáng)酸弱堿鹽，MgCl2溶液水解產(chǎn)生的HCl易揮發(fā)，所以由MgCl2溶液制備無水MgCl2要在HCl氣流中加熱蒸干；銅與稀硝酸反應(yīng)，應(yīng)該用稀鹽酸除CuO；分別將少量鈉投入到盛有水和乙醇的燒杯中，反應(yīng)劇烈的是水，反應(yīng)平緩的是乙醇，利用此反應(yīng)比較水和乙醇中氫的活潑性。 正確答案：D [真題演練] 1．(2015～2017高考選項)下列說法正確的是(　　) A．FeCl3腐蝕Cu刻制印刷電路板，是因為鐵比銅金屬性強(qiáng) B．將銅粉加入1.0 molL－1 Fe2(SO4)3溶液中，現(xiàn)象是溶液變藍(lán)，有黑色固體出現(xiàn) C．MgCO3MgCl2(aq)Mg D．工業(yè)上通過電解熔融的氯化鈉制備金屬鈉和氯氣 答案　D 2．(2014～2017高考選項)下列說法正確的是(　　) A．氣體通過無水CuSO4粉末變藍(lán)，證明原氣體中含有水蒸氣 B．1 mol Cu和足量熱濃硫酸反應(yīng)可生成NA個SO3分子 C．將鋅粒投入Cu(NO3)2溶液中，反應(yīng)后固體質(zhì)量增加 D．除去Cu粉中混合的CuO，可加入稀硝酸溶解，過濾、洗滌、干燥 答案　A 3．[2013重慶理綜，8(1)(2)]合金是建造航空母艦的主體材料。 (1)航母升降機(jī)可由鋁合金制造。 ①鋁元素在周期表中的位置為___________________________________， 工業(yè)煉鋁的原料由鋁土礦提取而得，提取過程中通入的氣體為________。 ②Al-Mg合金焊接前用NaOH溶液處理Al2O3膜，其化學(xué)方程式為_____________________________________________________________。 焊接過程中使用的保護(hù)氣為________(填化學(xué)式)。 (2)航母艦體材料為合金鋼。 ①艦體在海水中發(fā)生的電化學(xué)腐蝕主要為________。 ②航母用鋼可由低硅生鐵冶煉而成，則在煉鐵過程中為降低硅含量需加入的物質(zhì)為________。 解析　本題圍繞金屬材料命題，要根據(jù)題目設(shè)問的角度，聯(lián)系相關(guān)知識解答。(1)①Al元素在周期表中的第三周期第ⅢA族；提純鋁土礦通入CO2使AlO轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀。②Al2O3與NaOH溶液發(fā)生的反應(yīng)為Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O；保護(hù)氣應(yīng)不能與金屬反應(yīng)，一般用稀有氣體。(2)金屬在海水中主要發(fā)生吸氧腐蝕；煉鋼過程中為降低Si的含量，常加入CaCO3或CaO，將SiO2轉(zhuǎn)化為CaSiO3而除去。 答案　(1)①第三周期第ⅢA族　CO2?、贏l2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O　Ar(其他合理答案均可) (2)①吸氧腐蝕　②CaCO3或CaO 一、選擇題 1．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，…冷淀，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C C．冶煉Zn的化學(xué)方程式：ZnCO3＋2CZn＋3CO↑ D．該冶煉鋅的方法屬于熱還原法 解析　由題意可知，倭鉛是指金屬鋅，不是混合物，故A錯誤；煤炭的主要成分是碳，反應(yīng)中碳作還原劑，故B、C、D均正確。 答案　A 2．金屬材料在日常生活以及生產(chǎn)中有著廣泛的運用。下列關(guān)于金屬的一些說法不正確的是(　　) A．合金的性質(zhì)與其成分金屬的性質(zhì)不完全相同 B．銹蝕后的鐵制品沒有回收價值 C．金屬冶煉的本質(zhì)是金屬陽離子得到電子變成金屬原子 D．越活潑的金屬越難冶煉 解析　合金的熔點比它的各成分金屬的熔點都低，故A正確；銹蝕后的鐵制品可以除去鐵銹回收利用，保護(hù)礦產(chǎn)資源，B錯誤；在化合物中金屬元素均顯正價，得到電子變成金屬原子，故C正確；越活潑的金屬，金屬陽離子就越難得到電子被還原，故越難冶煉，D正確；故選B。 答案　B 3．(2018柳州模擬)氧化還原反應(yīng)廣泛應(yīng)用于金屬冶煉，下列說法不正確的是(　　) A．電解熔融氯化鈉制取金屬鈉的反應(yīng)中，Na＋被還原 B．濕法煉銅與火法煉銅的反應(yīng)中，銅元素都發(fā)生還原反應(yīng) C．用磁鐵礦煉鐵的反應(yīng)中，1 mol Fe3O4被CO還原成Fe，轉(zhuǎn)移9 mol電子 D．鋁熱法還原鐵的反應(yīng)中，放出的熱量能使鐵熔化 解析　用磁鐵礦煉鐵時，F(xiàn)e3O4被還原為Fe，當(dāng)有1 mol Fe3O4被CO還原成Fe時，轉(zhuǎn)移8 mol電子。 答案　C 4．下列說法正確的是(　　) A．工業(yè)上通過電解氯化鈉溶液制備金屬鈉和氯氣 B．鋼鐵廠用熱還原法冶煉鐵 C．工業(yè)上電解熔融狀態(tài)的Al2O3制備Al不涉及氧化還原反應(yīng) D．MgCl2(aq)Mg(OH)2MgOMg 解析　電解NaCl溶液生成NaOH、H2和Cl2，而得不到單質(zhì)鈉，A錯誤；電解熔融Al2O3發(fā)生的是氧化還原反應(yīng)，C錯誤；工業(yè)上冶煉鎂是電解熔融MgCl2而不是MgO，D錯誤。 答案　B 5．某研究小組通過實驗探究Cu及其化合物的性質(zhì)，操作正確且實驗結(jié)論正確的是(　　) A．常溫下將銅絲插入濃硫酸中，會產(chǎn)生有刺激性氣味的氣體，且溶液變?yōu)樗{(lán)色 B．常溫下將銅絲伸入盛滿氯氣的集氣瓶中，觀察CuCl2的生成 C．將CuCl2溶液在蒸發(fā)皿中加熱蒸干，無法得到無水CuCl2固體 D．將表面有銅綠[Cu2(OH)2CO3]的銅器放入硝酸中浸泡，既除去銅綠，又不損傷銅器 解析　常溫下銅絲與濃硫酸不反應(yīng)，A錯誤；常溫下銅與氯氣不反應(yīng)，B錯誤；加熱氯化銅溶液促進(jìn)其水解，水解生成的HCl受熱揮發(fā)，最后氯化銅完全水解，故得不到無水CuCl2固體，C正確；Cu2(OH)2CO3和Cu都能溶于硝酸，所以用硝酸除去銅綠，損傷銅器，D錯誤。 答案　C 6．已知CuO經(jīng)高溫灼燒生成Cu2O，Cu2O與H＋發(fā)生反應(yīng)：Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。 將經(jīng)高溫灼燒后的CuO樣品投入足量的熱的稀硝酸溶液中，下列有關(guān)說法中正確的是(　　) A．如果溶液變?yōu)樗{(lán)色，同時有紫紅色固體出現(xiàn)，說明樣品全部生成Cu2O B．溶液中最終可能有紫紅色固體出現(xiàn) C．該實驗的結(jié)果無法說明CuO分解的程度 D．如果溶液中出現(xiàn)藍(lán)色，最終沒有紫紅色固體出現(xiàn)，說明CuO沒有分解 解析　解答此題的關(guān)鍵是明確稀硝酸具有酸性和強(qiáng)氧化性，能溶解CuO、Cu2O和單質(zhì)Cu，因而該實驗結(jié)果無法說明CuO分解的程度。 答案　C 7．下列生產(chǎn)、生活中的事實不能用金屬活動性順序表解釋的是(　　) A．鋁制器皿不宜盛放酸性食物 B．電解飽和食鹽水陰極產(chǎn)生氫氣得不到鈉 C．鐵制容器盛放和運輸濃硫酸 D．鍍鋅鐵桶鍍層破損后鐵仍不易被腐蝕 解析　A項，鋁性質(zhì)較活潑，能和強(qiáng)酸、強(qiáng)堿反應(yīng)生成鹽和氫氣，在金屬活動性順序表中Al位于H之前，所以能用金屬活動性順序解釋；B項，金屬陽離子得電子能力越強(qiáng)，其單質(zhì)的還原性越弱，用惰性電極電解飽和食鹽水時，陰極生成氫氣而得不到鈉，說明Na的活動性大于氫，所以可以用金屬活動性順序解釋；C項，常溫下，濃硫酸和鐵發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成致密的氧化物薄膜而阻止進(jìn)一步被氧化，該現(xiàn)象是鈍化現(xiàn)象，與金屬活動性順序無關(guān)；D項，構(gòu)成原電池的裝置中，作負(fù)極的金屬加速被腐蝕，作正極的金屬被保護(hù)，F(xiàn)e、Zn和電解質(zhì)構(gòu)成原電池，Zn易失電子作負(fù)極，F(xiàn)e作正極，則Fe被保護(hù)，所以能用金屬活動性順序解釋。 答案　C 8．銅在自然界多以化合態(tài)的形式存在于礦石中。常見的銅礦石有：黃銅礦(CuFeS2)、斑銅礦(Cu5FeS4)、輝銅礦(Cu2S)、孔雀石[CuCO3Cu(OH)2]。下列說法不正確的是(　　) A．可用稀鹽酸除去銅器表面的銅綠 B．硫酸銅溶液可用作游泳池的消毒劑 C．工業(yè)上常采用電解法制取粗銅 D．在上述幾種含銅化合物中，銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高的是Cu2S 解析　CuSO4是重金屬鹽，能使蛋白質(zhì)變性，B項正確；工業(yè)上常用電解法精煉銅，C項不正確。 答案　C 9．分析推理是化學(xué)學(xué)習(xí)的方法之一。下列實驗推理中，正確的是(　　) A．銀和汞均為不活潑金屬，所以銀和汞可以用熱分解的方法冶煉 B．鈉比銅活潑，所以鈉可以從硫酸銅溶液中置換出銅 C．工業(yè)上電解熔融氯化鎂可制得金屬鎂，所以工業(yè)上電解熔融氯化鋁可制得鋁 D．鎂比鋁活潑，所以鎂也能與NaOH溶液反應(yīng)產(chǎn)生氫氣 解析　鈉比銅活潑，但將鈉放入硫酸銅溶液中鈉與水反應(yīng)，不能從硫酸銅溶液中置換出銅，B項錯誤；工業(yè)上電解熔融氯化鎂可制得金屬鎂，但熔融氯化鋁不導(dǎo)電，所以不能用電解熔融氯化鋁的方法來制取鋁，C項錯誤；鋁片能夠與NaOH溶液反應(yīng)，而鎂條與NaOH溶液不反應(yīng)，D項錯誤。 答案　A 10．(2018六安模擬)銅、銀、金是人類最早認(rèn)識的三種金屬，因為很早就被人們用作錢幣，因而有“貨幣金屬”之稱。由于鐵的金屬性比銅、銀、金的強(qiáng)，相對而言，人類認(rèn)識鐵稍晚。某研究性學(xué)習(xí)小組為了證明鐵的金屬活動性比銅的強(qiáng)，他們設(shè)計了如下方案： (1)鐵片置于硫酸銅溶液中有銅析出； (2)鐵、銅與氯氣反應(yīng)分別生成FeCl3和CuCl2； (3)足量的鐵粉和銅粉與濃硫酸反應(yīng)生成FeSO4和CuSO4； (4)銅片置于FeCl3溶液中銅片逐漸溶解； (5)把鐵片和銅片置于盛有稀硫酸的燒杯中，并用導(dǎo)線連接，鐵片上無氣泡產(chǎn)生，而銅片上有氣泡產(chǎn)生； (6)把鐵片和銅片置于盛有濃硝酸的燒杯中，并用導(dǎo)線連接，鐵片上有氣泡產(chǎn)生，而銅片上無氣泡產(chǎn)生。 以上設(shè)計方案中合理的有(　　) A．兩種 B．三種 C．四種 D．五種 解析　(1)鐵能置換銅，活動性Fe＞Cu；(5)鐵、銅、稀H2SO4構(gòu)成原電池，鐵為負(fù)極，銅為正極，則活動性Fe＞Cu；(1)、(5)合理。 答案　A 11．某化學(xué)小組為測定一定質(zhì)量的某銅鋁混合物中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，設(shè)計了如下實驗方案： 方案Ⅰ：銅鋁混合物測定生成氣體的體積 方案Ⅱ：銅鋁混合物測定剩余固體的質(zhì)量 下列有關(guān)判斷中不正確的是(　　) A．溶液A和B均可以是鹽酸或NaOH溶液 B．若溶液B選用濃硝酸，則測得銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小 C．溶液A和B均可選用稀硝酸 D．實驗室中方案Ⅱ更便于實施 解析　鹽酸和Al反應(yīng)，剩余Cu，利用產(chǎn)生的H2的體積，即可求出Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，從而得出Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；若用NaOH和Al反應(yīng)，根據(jù)產(chǎn)生的H2的體積，也可求出Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，A正確；如果B選用濃硝酸，濃硝酸可以和Cu反應(yīng)，鋁鈍化使剩余鋁的固體質(zhì)量偏大，從而使測得Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小，B正確；如果選用稀硝酸，稀硝酸與Cu、Al均反應(yīng)，就會造成方案Ⅱ中沒有固體剩余，C錯誤；無論選用NaOH溶液還是鹽酸，最后剩余的固體都是Cu，利用方案Ⅱ直接測固體的質(zhì)量比較方便，而方案Ⅰ測氣體的體積比較麻煩，所以方案Ⅱ更便于實施，D正確。 答案　C 12．下圖是以橄欖巖(主要成分為硅酸鎂，還有少量的Fe3＋、Fe2＋、Al3＋及少量不溶于酸的雜質(zhì))為原料，制備硫酸鎂晶體的流程圖： 下列說法正確的是(　　) A．過濾1操作的主要目的是以硅酸鹽的形式除去Si B．加氨水調(diào)節(jié)pH＝7～8，目的是使Fe3＋、Al3＋轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀而除去 C．加H2O2溶液時發(fā)生的主要反應(yīng)為H2O2＋Fe2＋＋2H＋===Fe3＋＋2H2O D．粗硫酸鎂晶體通過一系列操作后得到硫酸鎂晶體，目的是使硫酸鎂晶體結(jié)晶得更漂亮 解析　硅酸不溶于水，過濾1所得固體是硅酸，A項錯誤；C項電荷不守恒，故錯誤；從粗硫酸鎂晶體到硫酸鎂晶體的一系列操作是為了提純，D項錯誤。 答案　B 二、填空題 13．某同學(xué)對“鋁熱反應(yīng)”的現(xiàn)象有這樣的描述：“反應(yīng)放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的光芒”，“紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中”。查閱《化學(xué)手冊》知：Al、Al2O3、Fe、Fe2O3的熔點、沸點數(shù)據(jù)如表所示： 物質(zhì) Al Al2O3 Fe Fe2O3 熔點/℃ 660 2 054 1 535 1 462 沸點/℃ 2 467 2 980 2 750 － (1)該同學(xué)推測，鋁熱反應(yīng)所得到的熔融物應(yīng)是鐵鋁合金。理由是該反應(yīng)放出的熱量使鐵熔化，而鋁的熔點比鐵低，此時液態(tài)的鐵和鋁熔合形成鐵鋁合金。你認(rèn)為他的解釋是否合理：________(填“合理”或“不合理”)。 (2)設(shè)計一個簡單的實驗方案，證明上述所得的塊狀熔融物中含有金屬鋁。該實驗所用試劑是________，反應(yīng)的離子方程式為____________________________ __________________________________________________________。 (3)實驗室溶解該熔融物，下列試劑中最好的是________(填字母)。 A．濃硫酸 B．稀硫酸 C．稀硝酸 D．氫氧化鈉溶液 解析　(1)根據(jù)鐵、鋁的熔點、沸點，在一定溫度下Fe、Al能熔合。(2)根據(jù)Al與堿液反應(yīng)生成H2，可證明Al的存在，故選用NaOH溶液。(3)Fe、Al均為活潑金屬，可以用稀H2SO4溶解。 答案　(1)合理 (2)NaOH溶液　2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑ (3)B 14．(2018荊州模擬)某同學(xué)對Cu的常見化合物的性質(zhì)進(jìn)行實驗探究，探究的問題和過程如下： (1)為探究Cu(OH)2是否和Al(OH)3一樣具有兩性，除選擇Cu(OH)2外，必須選用的試劑為________(填字母)。 a．氨水 B．氫氧化鈉溶液 c．稀硫酸 D．冰醋酸 (2)為探究不同價態(tài)銅的穩(wěn)定性，進(jìn)行如下實驗： ①將CuO粉末加熱至1 000 ℃以上完全分解成紅色的Cu2O粉末，該實驗說明：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(lán)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)為了探究氨氣能否和氫氣一樣還原CuO，他根據(jù)所提供的下列裝置進(jìn)行實驗(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，順序為 a→________→________→________→________→________→________→h。 ①實驗開始時，打開分液漏斗的活塞K，發(fā)現(xiàn)濃氨水沒有滴下，如果各儀器導(dǎo)管均沒有堵塞，則可能的原因是_______________________________________ ______________________________________________________________。 ②實驗結(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，在空氣中無顏色變化，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(xué)方程式為____________________________________________________。 ③裝置C中的球形裝置的作用是__________________________________ ______________________________________________________________。 答案　(1)bc　(2)①穩(wěn)定?、贑u2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O　不穩(wěn)定　(3)g　f　b　c　d　e(b、c位置可互換)?、贈]有將分液漏斗上口的玻璃塞打開　②3CuO＋2NH33Cu＋N2＋3H2O?、鄯赖刮? 15．銀銅合金廣泛用于航空工業(yè)。從切割廢料中回收銀并制備銅化工產(chǎn)品的工藝如下： [注：Al(OH)3和Cu(OH)2開始分解的溫度分別為450 ℃和80 ℃] (1)電解精煉銀時，陰極反應(yīng)式為_________________________________。 濾渣A與稀硝酸反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體在空氣中迅速變?yōu)榧t棕色，該氣體變色的化學(xué)反應(yīng)方程式為_______________________________________________ ______________________________________________________________。 (2)固體混合物B的組成為________；在生成固體B的過程中，需控制NaOH的加入量。若NaOH過量，則因過量引起的反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________________ ______________________________________________________________。 (3)完成煅燒過程中一個反應(yīng)的化學(xué)方程式： ________CuO＋________Al2O3________CuAlO2＋________。 (4)若銀銅合金中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為63.5%，理論上5.0 kg廢料中的銅可完全轉(zhuǎn)化為________ mol CuAlO2，至少需要1.0 molL－1的Al2(SO4)3溶液________ L。 (5)CuSO4溶液也可用于制備膽礬，其基本操作是________________________、過濾、洗滌和干燥。 解析　(1)電解精煉銀時，陰極反應(yīng)式為Ag＋＋e－===Ag；氣體變色是因為發(fā)生反應(yīng)：2NO＋O2===2NO2。 (2)NaOH與Al2(SO4)3、CuSO4反應(yīng)生成Al(OH)3、Cu(OH)2，由Al(OH)3和Cu(OH)2的分解溫度知，煮沸時Cu(OH)2分解，Al(OH)3則不分解，則固體混合物B含有CuO、Al(OH)3。若NaOH過量，Al(OH)3會轉(zhuǎn)化為NaAlO2。 (3)反應(yīng)前CuO中銅元素＋2價，反應(yīng)后CuAlO2中銅元素＋1價，反應(yīng)過程中鋁元素的化合價不變，只有氧元素被氧化生成O2，根據(jù)得失電子數(shù)相等知，CuAlO2和O2的化學(xué)計量數(shù)之比為4∶1，配平后的化學(xué)方程式為4CuO＋2Al2O34CuAlO2＋O2↑。 (4)生成CuAlO2的物質(zhì)的量為＝50 mol，至少需要Al2(SO4)3的物質(zhì)的量為25 mol，即至少需要1.0 molL－1的Al2(SO4)3溶液25 L。 (5)由CuSO4溶液制備膽礬需要的操作為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌和干燥。 答案　(1)Ag＋＋e－===Ag　2NO＋O2===2NO2 (2)CuO、Al(OH)3　Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O (3)4　2　4　O2↑　(4)50　25　(5)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶