1、1课时作业 9 用途广泛的金属材料 金属矿物的利用一、选择题1铜是一种紫红色金属，被称作“电器工业的主角” 。铜主要是由黄铜矿炼制，焙烧时发生反应 2CuFeS2O 2 Cu2S2FeSSO 2，其简单流程如图所示，下列说= = = = =高 温 法正确的是( )A焙烧时硫元素全部转化为二氧化硫B在焙烧时氧化剂只有氧气C粗铜精炼时用粗铜作阴极DCu 2S 可用于火法炼制铜解析：焙烧时还生成金属硫化物，部分硫元素转化为二氧化硫，A 错误；焙烧时铜元素由2 价降低为1 价，硫元素由2 价升高到4 价，氧气中氧元素由 0 降低为2 价，则氧化剂为氧气和 CuFeS2，B 错误；粗铜精炼时用粗铜与电源
2、正极相连，则粗铜为阳极，C 错误；火法炼铜的原理为 Cu2SO 2 2CuSO 2，则 Cu2S 可用于火法炼制铜，= = = = =高 温 D 正确。答案：D2所谓合金，就是不同种金属(也包括一些非金属)在熔融状态下形成的一种熔合物，根据下列四种金属的熔、沸点：Na Cu Al Fe熔点/ 97.5 1 083 660 1 535沸点/ 883 2 595 2 200 3 0002其中不能形成合金的是( )ACu 和 Al BFe 和 Cu CFe 和 Na DAl 和 Na解析：要想形成合金，则必须满足各成分都要有共同的液态温度范围(即合金中一种金属的熔点要高于另一种金属的熔点而低于它的沸
3、点)，这样才能熔合在一起。当铁熔化时，钠已经变成钠蒸气了，所以铁和钠不具备形成合金的条件。答案：C3下列说法正确的是( )A铝、铁、铜相比较，铜元素在自然界中的含量最低、铁元素含量最高BAl 2O3、MgO 可用作高温材料，二氧化硅是生产光纤制品的基本原料C工业上采用电解熔融态 Al2O3、MgO 的方法冶炼 Al、MgD用纯碱制玻璃、用铁矿石炼铁、用氨制碳酸铵都会生成温室气体解析：A 项，三种元素在自然界中的含量铝元素最高，故错；C 项，工业上采用电解熔融 MgCl2的方法冶炼 Mg，故错；D 项，用氨制碳酸铵是利用二氧化碳参加反应，而不是产生二氧化碳，故错。答案：B4钓鱼岛群岛的东海海域及
4、部分太平洋海域探明为海底热水矿床。海底热水矿床是沉积着由岩浆热气从地底喷出的金、铜、锌、稀有金属等区域。下列说法正确的是( )A金不溶于任何溶液B铜、锌在空气中均能被氧化成对应的氧化物C铜锌合金的熔点低于铜或锌的熔点D. Cu 的质子数和中子数之差为 346329解析：金能溶于王水，A 错误；铜在空气中转化为铜绿，不是 CuO，B 错误；合金的熔点低于成分金属的熔点，C 正确； Cu 中，质子数为 29，中子数为 34，中子数与质子数之6329差为 5，D 错误。答案：C5下列叙述中不正确的是( )A常见金属铁和铝在工业上冶炼方法不同B除去 Fe2O3中混有的 Al2O3：加氢氧化钠溶液，过滤
5、C除去 FeCl2溶液中混有的 FeCl3：加入过量铁粉，过滤D除去铜粉中混有的 CuO：加适量稀硝酸后，过滤、洗涤解析：铁通常用 CO 还原 Fe2O3得到，而铝一般用电解 Al2O3的方法得到，A 正确；Al2O3能与 NaOH 反应而 Fe2O3不能，B 正确；FeCl 3与铁反应生成 FeCl2，C 正确；Cu、CuO都能与 HNO3反应，D 错误。答案：D36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
6、因都是表面形成氧化物薄膜，阻止反应的进一步进行解析：CuOCu(OH) 2不能通过一步反应实现，A 错误；铝合金比纯铝的熔点低，B 错误；铁铜表面不能形成致密的氧化物薄膜，D 错误。答案：C7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：方案：铜铝混合物 测定生成气体的体积 足 量 溶 液 A 充 分 反 应方案：铜铝混合物 测定剩余固体的质量 足 量 溶 液 B 充 分 反 应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若溶液 B 选用浓硝酸，则测得铜的质量分数偏小C溶液 A 和 B 均可选用稀硝酸D实验室中方案更便于实施解析
7、：盐酸和 Al 反应，剩余铜，利用产生的氢气的体积，即可求出铝的质量分数，从而得出铜的质量分数；如用 NaOH 和铝反应，根据产生的氢气的体积，也可求出铜的质量分数，A 正确；如果选用浓硝酸，硝酸可以和铜反应，铝钝化使剩余固体的质量偏大，从而使测得铜的质量分数偏小，B 正确；如果选用稀硝酸，稀硝酸与铜、铝均反应，就会造成方案中没有固体剩余，C 错误；无论选用 NaOH 溶液还是盐酸，最后剩余的固体都是 Cu，利用方案直接测固体的质量比较方便，而方案测气体的体积比较麻烦，所以方案更便于实施，D 正确。答案：C8铜、银、金是人类认识最早的三种金属，因为很早就被人们用作钱币，因而有“货币金属”之称。
8、由于铁的金属性比铜、银、金强，相对而言，人类认识铁稍晚。某研究性学习小组为了证明铁的金属活动性比铜强，设计了如下方案：铁片置于硫酸铜溶液中有铜析出。铁、铜和氯气反应分别生成 FeCl3和 CuCl2。足量的铁粉和铜粉分别与浓硫酸反应生成 FeSO4和 CuSO4。铜片置于 FeCl3溶液中铜片逐渐溶解。4把铁片和铜片置于盛有稀硫酸的烧杯中，并且用导线连接，铁片上无气泡产生，而铜片上有气泡产生。把铁片和铜片置于盛有浓硝酸的烧杯中，并用导线连接，铁片上有气泡产生，而铜片上无气泡产生。以上设计合理的有( )A两种方案 B三种方案 C四种方案 D五种方案解析：铁置换铜，由氧化还原方程式可知还原性 Fe
9、Cu；金属的活动性与得失电子的数目没有直接的关系，故不能据此判断；与浓硫酸反应无法比较铁和铜的活动性；据此反应只能判断 Cu 的还原性强于 Fe2 ，但不能判断 Fe 和 Cu 的还原性；铁、铜与稀硫酸组成原电池，铁作负极，证明金属活动性铁比铜强；铁、铜与浓 HNO3组成原电池，Fe 发生钝化，所以 Fe 作正极，不能说明铁比铜活泼。故、两种方案合理。答案：A9实验室用含有杂质(FeO、Fe 2O3)的废 CuO 制备胆矾晶体，经历了下列过程(已知Fe3 在 pH5 时沉淀完全)。其中分析错误的是( )A步骤发生的主要反应为 2Fe2 H 2O22H =2Fe3 2H 2OB步骤可用氯水、硝酸
10、等强氧化剂代替 H2O2C步骤用 CuCO3代替 CuO 也可调节溶液的 pHD步骤的操作为向漏斗中加入少量冷的蒸馏水至浸没晶体，待水自然流下，重复操作 23 次解析：步骤的目的是把亚铁离子氧化为铁离子，发生的主要反应为2Fe2 H 2O22H =2Fe3 2H2O，A 项正确；步骤若用氯水、硝酸等强氧化剂代替H2O2，则氧化剂的还原产物不是水，会引入新的杂质氯离子、硝酸根离子，同时还会造成污染，所以不能将 H2O2换为氯气或硝酸，B 项错误；步骤用 CuCO3代替 CuO 也可调节溶液的 pH，碳酸铜与过量的硫酸反应生成硫酸铜、水、二氧化碳气体，不会引入新的杂质，C 项正确；洗涤固体的操作为
11、向漏斗中加入少量冷的蒸馏水至浸没晶体，待水自然流下，重复操作 23 次，然后得到硫酸铜晶体，D 项正确。答案：B10某混合物 X 由 Al2O3、Fe 2O3、Cu、SiO 2中的一种或几种物质组成，进行如下实验。5下列有关说法正确的是( )A步骤中减少的 3 g 固体一定是混合物B步骤中质量减少的物质一定是 CuC根据步骤、可以判断混合物 X 的成分为 Al2O3、Fe 2O3、Cu、SiO 2D根据上述步骤可以得出 m(Fe2O3) m(Cu)11解析：Al 2O3、SiO 2都能够与 NaOH 溶液反应，所以步骤中减少的 3 g 固体可能为氧化铝或二氧化硅，不一定为混合物，故 A 错误；
12、步骤中发生了反应Fe2O36H =2Fe3 3H 2O； Cu2Fe 3 =2Fe2 Cu 2 ， 6.4 g 固体为铜和 Fe2O3的混合物，减少的为铜和氧化铁，故 B 错误；根据步骤只能判断混合物中至少含有 Al2O3、SiO 2的一种物质，无法确定 Al2O3、SiO 2是否都存在；步骤可以确定 Fe2O3、Cu 一定存在，故 C 错误；6.4 g 变成 1.92 g，质量减少了 6.4 g1.92 g4.48 g，减少的质量为 Fe2O3和部分Cu，剩余的 1.92 g 为铜，设与 Fe2O3反应的铜的物质的量为 x，根据反应Cu2Fe 3 =2Fe2 Cu 2 和 Fe2O36H =
13、2Fe3 3H 2O 可知氧化铁的物质的量也为 x，则64 gmol1 x160 gmol1 x4.48 g，解得 x0.02 mol，则 m(Fe2O3) m(Cu)(160 gmol1 0.02 mol)(64 gmol 1 0.02 mol1.92 g)11，故 D 正确。答案：D11部分氧化的 FeCu 合金样品(氧化产物为 Fe2O3、CuO)共 5.76 g，经如下处理：下列说法正确的是( )A滤液 A 中的阳离子为 Fe2 、Fe 3 、H B样品中铁元素的质量为 2.24 gC样品中 CuO 的质量为 4.0 gD V896 mL6解析：根据题意，3.2 g 滤渣一定是铜，而铜
14、与 Fe3 不共存，A 错误；最后的 3.2 g固体为 Fe2O3，其中铁元素的质量为 2.24 g，B 正确；样品中铜元素和氧元素的质量共5.76 g2.24 g3.52 g， C 错误；2.24 g 铁元素不可能全是单质，故生成的氢气的体积小于 896 mL，D 错误。答案：B二、非选择题12铜及其化合物在生产生活中有广泛应用，铜在化合物中的常见化合价有1、2。已知 Cu2O 与稀硫酸反应，溶液呈蓝色。(1)工业上可用 Cu2SO 2 2CuSO 2反应制取粗铜，该反应中_= = = = = 元素被还原。(2)将少量铜丝放入适量的稀硫酸中，温度控制在 50 ，加入 H2O2溶液，一段时间后
15、，升温到 60 ，再反应一段时间后可制得硫酸铜，该反应的离子方程式为_。温度控制在 5060 的原因除了加快反应速率外，还有_。(3)现向 Cu、Cu 2O 和 CuO 组成的混合物中，加入 2 L 0.6 molL1 HNO3溶液恰好使混合物溶解，同时收集到 4 480 mL NO 气体(标准状况)。Cu 2O 跟稀硝酸反应的离子方程式为_。若将上述混合物用足量的 H2加热还原，所得到固体的质量为_g。若混合物中含 0.2 mol Cu，将该混合物与稀硫酸充分反应，消耗H2SO4的物质的量为_mol。解析：(1)在该反应中铜、氧元素的化合价降低，得到电子，被还原。(3)Cu 2O 跟稀硝酸反
16、应的离子方程式是 3Cu2O2NO 14H =6Cu2 2NO7H 2O。硝酸发生反应后得到 3的产物是 Cu(NO3)2和 NO，由 2 L0.6 molL1 2 nCu(NO3)24.480 L22.4 Lmol1 得 nCu(NO3)20.5 mol， n(Cu2 )0.5 mol，所以若将上述混合物用足量的 H2加热还原，所得到固体的质量为 0.5 mol64 gmol1 32 g。若混合物中含 0.2 mol Cu，则根据原子守恒可得：2 n(Cu2O) n(CuO)0.3 mol；根据得失电子守恒可得：2 n(Cu)2 n(Cu2O)3(4.480 L22.4 Lmol1 )，解得
17、 n(CuO)0.1 mol， n(Cu2O)0.1 mol，消耗 H2SO4的物质的量为 0.1 mol0.1 mol0.2 mol。答案：(1)Cu、O(2)CuH 2O22H =Cu2 2H 2O 防止 H2O2分解(3)3Cu2O2NO 14H =6Cu2 2NO7H 2O 332 0.213为探索工业含铝、铁、铜合金废料的再利用，甲同学设计的实验方案如下：7请回答：(1)绿矾的化学式为：_。(2)写出反应的化学方程式_，反应生成沉淀的离子方程式_。(3)为了检测滤液 D 中含有的金属离子，可设计实验方案为(试剂自选)：_。(4)在滤渣 B 中滴加稀硫酸时，发现反应速率比一般的铁粉反应
18、要快，其原因是_。(5)若考虑绿色化学工艺，在滤渣 E 中加入稀硫酸和试剂 Y 制胆矾晶体，试剂 Y 为无色液体，则反应的总化学方程式为_；若不考虑绿色化学工艺，所选试剂 Y 为 1 molL1 的硝酸，欲使 3 mol Cu 全部溶解且溶液中含铜元素的溶质仅为 CuSO4，则需该硝酸的体积为_L。解析：(2)滤液 A 是 NaAlO2溶液，生成 Al(OH)3沉淀应该通入酸性气体 CO2；(3)滤渣B 含 Cu、Fe，由绿矾的化学式可知向滤渣 B 中加入稀硫酸过滤后得 FeSO4溶液 D，蒸发浓缩、冷却结晶即可得到绿矾；(5)滤渣 E 为 Cu，试剂 Y 是氧化剂，常见的无色液体氧化剂为双氧
19、水、稀硝酸等，双氧水属于绿色氧化剂；因为反应物有 Cu、H 2SO4、HNO 3，所以应该用离子方程式进行计算 3Cu8H 2NO =3Cu2 4H 2O2NO，3 mol Cu 需要 2 mol 3NO ，即 2 mol HNO3，又知加入硝酸的浓度为 1 molL1 ，所以需硝酸的体积为 2 L。 3答案：(1)FeSO 47H2O(2)2Al2NaOH2H 2O=2NaAlO23H 2AlO CO 22H 2O=Al(OH)3HCO 2 3(3)用试管取少量滤液 D，向滤液中滴加 KSCN(或 NaSCN 或 NH4SCN)溶液无明显现象，再滴入氯水(或双氧水或通入 Cl2)若变成红色，
20、则溶液中存在 Fe2(4)铜、铁与稀硫酸形成了原电池(5)CuH 2O2H 2SO4=CuSO42H 2O 214某铝合金中含有元素镁、铜、硅，为了测定该合金中铝的含量，设计了如下实验，请回答有关问题：(1)称取样品 a g，称量时应该使用的主要仪器的名称是8_。(2)将样品溶解于足量的稀盐酸，过滤。滤液中主要含有_，滤渣中含有_，溶解、过滤用到的玻璃仪器是_。(3)滤液中加过量氢氧化钠溶液、过滤。有关的离子反应方程式是_。(4)向第(3)题中的滤液中通入足量二氧化碳气体，过滤。有关反应的离子方程式是_ _。(5)将第(4)题中过滤后的滤渣用蒸馏水洗涤数次，烘干并灼烧至恒重，冷却后称重，其质量
21、为 b g。有关反应的化学方程式是_，原样品中铝的质量分数是_。(6)若第(3)题中加入氢氧化钠的量不足，则实验结果_(“偏高” “偏低”或“不影响” ，下同)；若第(5)题中滤渣没有洗涤，则实验结果_；若滤渣灼烧不充分，则实验结果_。解析：实验取样品 a g，实验后得氧化铝 b g，设 b g 氧化铝中含 Al 的质量为 x。Al2O3 2Al102 54b g x10254 b g x， x g54b g102 9b17样品中铝的质量分数： 100% 100%9b17 ga g 9b17a答案：(1)托盘天平(2)MgCl2、AlCl 3、HCl Cu、Si 烧杯、玻璃棒、普通漏斗(3)M
22、g2 2OH =Mg(OH)2，Al3 4OH =AlO 2H 2O 2(4)AlO CO 22H 2O=Al(OH)3HCO 2 3(5)2Al(OH)3 Al2O33H 2O 100%= = = = =灼 烧 9b17a(6)偏低 偏高 偏高15某粗氧化铜样品中含少量氧化亚铁及不溶于酸的杂质，某化学兴趣小组欲利用该样品制取胆矾晶体，测定胆矾晶体中结晶水的含量，并计算样品中氧化铜的含量，设计了9如下方案进行实验。查阅资料知 Fe3 、Cu 2 、Fe 2 在水溶液中形成氢氧化物沉淀的 pH 范围如下：请回答下列问题：(1)在整个实验过程中，下列仪器中不可能用到的是_(填字母)(2)物质 X
23、应选用_(填字母)。A氢氧化钠 B双氧水C铁粉 D高锰酸钾(3)为保证沉淀沉淀完全，操作中溶液 pH 的调节范围为_。(4)操作的步骤有_、冷却结晶、_、自然干燥。(5)在测定所得胆矾(CuSO 4xH2O)中结晶水 x 值的实验过程中：称量操作至少应进行_次，若测定结果 x 值偏大，可能的原因是_(填字母)。A加热温度过高10B胆矾晶体的颗粒较大C胆矾加热后放在空气中冷却D加热胆矾晶体时有晶体溅出(6)该小组一位同学根据实验结果求出样品中 CuO 的质量分数为 100%，另一位80m2250m1同学认为有错误，他的理由是_。解析：(1)实验中涉及的操作有称量、过滤和蒸发，没有分液、滴定操作，
24、无需用到分液漏斗和滴定管。(2)物质 X 的作用是将 Fe2 氧化为 Fe3 ，选择双氧水，因为双氧水为绿色氧化剂，其还原产物为水，不会引入杂质。(3)根据提供的数据，控制 3.7pH5.2，可使 Fe3 完全沉淀，而 Cu2 还未开始沉淀。(4)操作为由 CuSO4溶液得到 CuSO4晶体，包括的步骤有加热浓缩、冷却结晶、过滤、自然干燥。(5)称量操作至少进行 4 次，分别是称量坩埚；称量加入晶体后的坩埚；称量加热冷却后的坩埚；称量再加热、再冷却后的坩埚至两次称量的值相差不超过 0.1 g。若测定结果 x 值偏大，可能是加热温度过高使CuSO4晶体中的 CuSO4分解，或加胆矾晶体时有晶体溅出。(6)调节 pH 时加入了氢氧化铜，胆矾中的铜元素不是都来自样品。答案：(1)bc (2)B(3)3.7pH5.2(4)加热浓缩 过滤(5)4 AD(6)调节 pH 时加入了氢氧化铜，胆矾中的铜元素不是都来自样品
