高考化学总复习课后限时练习(十) 铜及金属材料

高考化学总复习课后限时练习(十)铜及金属材料

一、选择题

1．稀土金属铈(Ce)在空气中易氧化变暗，受热时燃烧，遇水很快反应。已知：①铈常见的化合价为＋3和＋4；②氧化性：Ce4＋＞Fe3＋。下列说法不正确的是()

A.136 58Ce、138 58Ce、140 58Ce、142 58Ce它们互称为同位素

B．工业上可以采用电解氯化铈水溶液来获得铈单质

C．铈溶于氢碘酸的主要化学方程式可表示为2Ce＋6HI===2CeI3＋3H2↑

D．工业上金属铈一般保存在密闭容器中

2．下列说法中正确的是()

A．Cu→CuO→Cu(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

3．从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。下列有关金属冶炼的说法正确的是()

A．肯定发生的是置换反应

B．肯定发生的是氧化还原反应

C．冶炼得到的金属一般为合金，所以硬度和熔点都比纯金属要高

D．如图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限，之所以有先后，主要取决于金属在地壳中的含量多少

4．下列有关铜及其化合物说法正确的是()

A．青铜是我国使用最早的合金，也是目前使用最广泛的合金

B．无水CuSO4常用作袋装食品的干燥剂

C．浓H2SO4使CuSO4·5H2O失去结晶水，体现了浓H2SO4的脱水性

D．新制Cu(OH)2悬浊液可用于医学上检验尿糖是否偏高

5．下列有关工业生产的叙述正确的是()

A．氯气能与碱反应，所以工业上用氯气和石灰水反应制备漂白粉

B．因为氯化铝熔化后不导电，氯化铝溶液可导电，所以工业上电解氯化铝溶液制取铝C．利用“海水→氯化钠→金属钠→氢氧化钠”的工艺流程生产烧碱

D．利用“海水→氢氧化镁→氯化镁→金属镁”的工艺流程生产金属镁

6．下列关于物质或离子检验的叙述正确的是()

A．在溶液中加KSCN，溶液显红色，证明原溶液中有Fe3＋，无Fe2＋

B．气体通过无水硫酸铜，粉末变蓝，证明原气体中含有水蒸气

C．灼烧白色粉末，火焰成黄色，证明原粉末中有Na＋，无K＋

D．将气体通入澄清石灰水，溶液变浑浊，证明原气体是CO2

7

Na Cu Al Fe

熔点/ ℃97.8 1 083660 1 535

沸点/ ℃ 883 2 567 2 467 2 750

A ．Cu 和Al

B ．Fe 和Cu

C ．Fe 和Na

D ．Al 和Na

8．纯净物X 、Y 、Z 转化关系如右图所示，下列判断正确的是( )

A ．X 可能是金属铜

B ．Y 不可能是氢气

C ．Z 可能是氯化钠

D ．Z 可能是三氧化硫

9．取适量Al—Mg 合金样品置于烧杯中，加入20 mL 1 mol·L －1的NaOH 溶液，恰好完全反应。下列叙述正确的是( )

A ．Mg 作负极，Al 作正极

B ．该反应速率比纯铝与NaOH 溶液的反应速率快

C ．若把NaOH 中的H 换成D(

D 为重氢)，生成的氢气中D 与H 物质的量之比为1∶2

D ．若加入的是20 mL 1 mol·L －1的盐酸，则放出的氢气的物质的量减少一半

10．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)Fe ――→H 2SO 4H 2――→CuO Cu

(2)CuO ――→H 2SO 4CuSO 4――→Fe Cu

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

二、非选择题

11．碳、硫的含量影响钢铁性能。碳、硫含量的一种测定方法是将钢样中碳、硫转化为气体，再用测碳、测硫装置进行测定。

(1)采用装置A ，在高温下将x 克钢样中碳、硫转化为CO 2、SO 2。

①气体a 的成分是____________。

②若钢样中硫以FeS 形式存在，A 中反应：3FeS ＋5O 2=====高温1________＋3________。

(2)将气体a通入测硫装置中(如图)，采用滴定法测定硫的含量。

①H2O2氧化SO2的化学方程式：________________________________________。

②用NaOH溶液滴定生成的H2SO4，消耗z mL NaOH溶液。若消耗1 mL NaOH溶液相当于硫的质量为y克，则该钢样中硫的质量分数：________。

(3)将气体a通入测碳装置中(如图)，采用重量法测定碳的含量。

①气体a通过B和C的目的是__________________________________。

②计算钢样中碳的质量分数，应测量的数据是

________________________________________________________________________________ _________________________________________________________。

12．工业上用某矿渣(含有Cu2O、Al2O3、Fe2O3、SiO2)提取铜的操作流程如下：

已知：Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O

(1)实验操作℃的名称为________；在空气中灼烧固体混合物D时，用到多种硅酸盐质的仪器，除玻璃棒、酒精灯、泥三角外，还有________(填仪器名称)。

(2)滤液A中铁元素的存在形式为________(填离子符号)，生成该离子的离子方程式为______________________________________，检验滤液A中存在该离子的试剂为________________________(填试剂名称)。

(3)金属E与固体F发生的某一反应可用于焊接钢轨，该反应的化学方程式为________________________________________________________________。

(4)常温下，等pH的NaAlO2和NaOH两份溶液中，由水电离出的c(OH－)前者为后者的108倍，则两种溶液的pH＝________。

(5)利用电解法进行粗铜精炼时，下列叙述正确的是________(填代号)。

a．电能全部转化为化学能

b．粗铜接电源正极，发生氧化反应

c．精铜作阴极，电解后电解液中Cu2＋浓度减小

d．粗铜精炼时通过的电量与阴极析出铜的量无确定关系

13．废旧印刷电路板是一种电子废弃物，其中铜的含量达到矿石中的几十倍。湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾，流程简图如下：

回答下列问题：

(1)反应℃是将Cu转化为Cu(NH3)2＋4，反应中H2O2的作用是__________________________。写出操作①的名称：________。

(2)反应II是铜氨溶液中的Cu(NH3)2＋4与有机物RH反应，写出该反应的离子方程式：______________________________________________。操作②用到的主要仪器名称为__________，其目的是(填序号)________。

a．富集铜元素

b．使铜元素与水溶液中的物质分离

c．增加Cu2＋在水中的溶解度

(3)反应℃是有机溶液中的CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和________。若操作③使用右图装置，图中存在的错误是________________________________________。

(4)操作④以石墨作电极电解CuSO4溶液。阴极析出铜，阳极产物是________。操作⑤由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是__________________________________________________。

(5)流程中有三次实现了试剂的循环使用，已用虚线标出两处，第三处的试剂是__________。

14．银铜合金广泛用于航空工业。从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下：

[(注：Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450 ℃和80 ℃]

(1)电解精炼银时，阴极反应式为____________________；滤渣A与稀HNO3反应，产生的气体在空气中迅速变为红棕色，该气体变色的化学方程式为____________________________________________________________________。

(2)固体混合物B的组成为__________；在生成固体B的过程中，需控制NaOH的加入量，若NaOH过量，则因过量引起的反应的离子方程式为____________________________________________________________________。

高温

(3)完成煅烧过程中一个反应的化学方程式：______CuO＋______Al2O3===== ______CuAlO2 ＋______↑。

(4)若银铜合金中铜的质量分数为63.5%，理论上 5.0 kg废料中的铜可完全转化为____________mol CuAlO2，至少需要1.0 mol·L－1的Al2(SO4)3溶液____________L。

(5)CuSO4溶液也可用于制备胆矾，其基本操作是__________________________、过滤、洗涤和干燥。

参考答案

1．解析：质子数相同，中子数不同的同一元素的不同核素互称为同位素，A项正确；铈遇水很快反应，故工业上不能采用电解氯化铈水溶液来获得铈单质，B项错误；由信息可知氧化性：Ce4＋＞Fe3＋，铁与酸反应时不能被H＋氧化成Fe3＋，所以H＋也不能把Ce氧化成Ce4＋，即Ce与非氧化性酸反应生成Ce3＋，C项正确；由于铈在空气中易氧化，故必须密闭保存，D项正确。

答案：B

2．解析：A项，CuO→Cu(OH)2不能通过一步实现，错误；B项，铝合金比纯铝的熔点低，错误；D项，铜表面不能形成致密的氧化膜，错误。

答案：C

3．解析：A选项：金属冶炼的方法有热分解法、热还原法和电解法，多数反应不是置换反应；B选项：金属的冶炼是将化合态的金属还原成金属单质，肯定是氧化还原反应；C选项：合金的特点是：硬度比纯金属大，但是熔点比纯金属低；D选项：金属被人类开发利用的先后顺序主要取决于金属活动性，而不是金属在地壳中的含量。

答案：B

4．解析：因为CuSO4·5H2O存在水分子，所以浓H2SO4使CuSO4·5H2O失去结晶水，体现的是吸水性。

答案：D

5．解析：工业上是用氯气和石灰乳反应制备漂白粉，所以A选项错误；电解氯化铝溶液时，因为溶液中的氢离子放电能力比铝离子强，所以不能产生铝，故B选项错；工业制取烧碱是直接电解饱和食盐水，故C选项错。

答案：D

6．解析：A选项：在溶液中加KSCN，溶液显红色，只能证明原溶液中有Fe3＋，无法确定有无Fe2＋；B选项：能使无水硫酸铜粉末变蓝的气体只有水蒸气；C选项：焰色反应时，Na＋的黄色可将K＋的紫色遮盖；D选项：SO2也能澄清石灰水溶液变浑浊。

答案：B

7．解析：金属要相互熔合必须都熔化，故不能出现一种金属的沸点低于另一种金属的熔点，故Na与Cu、Na与Fe都不可以形成合金。

答案：C

8．解析：A选项：若X是Cu，Y是Cl2，Cu在Cl2燃烧产生CuCl2，电解CuCl2溶液产生Cu和Cl2，符合上述转化关系；B选项：若X是Cl2，Y是氢气，氢气在氯气中燃烧产生HCl，电解HCl的水溶液产生氢气和氯气，符合上述转化关系；C选项：若Z是氯化钠，则X、Y分别是Na和Cl2中的一种；电解氯化钠水溶液产生氢气、氯气、氢氧化钠，不符合上述转化关系；D选项：若Z是三氧化硫，而X、Y可能是O2和SO2中的一种，SO3溶于水产生硫酸，电解硫酸溶液实质是电解水，产生氢气和氧气，不符合上述转化关系。

答案：A

9．解析：A选项：NaOH溶液作介质时，Mg作正极，Al作负极；B选项：形成原电池时反应速率加快；C选项：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，只有水作氧化剂；

D选项：2NaOH～3H2↑2HCl～H2

0.02 mol 0.03 mol 0.02 mol 0.01 mol

所以放出H2的物质的量减少2 3。

答案：B

10．解析：途径(1)中用H 2还原CuO 时，实验前先通H 2排出装置中的空气，实验结束时要继续通H 2至试管冷却，故利用途径(1)制取1 mol Cu ，消耗的H 2大于1 mol ，即Fe 和H 2SO 4的消耗量，(1)>(2)，生成FeSO 4的质量(1)>(2)，但两途径中消耗CuO 的质量相等。

答案：D

11．解析：(1)①根据题给信息可知气体a 的成分为CO 2、SO 2和过量的O 2。②根据原子

守恒和得失电子守恒配平方程式得：3FeS ＋5O 2=====高温 F e 3O 4＋3SO 2。(2)①过氧化氢具有氧化

性，二氧化硫具有还原性，二者发生氧化还原反应生成硫酸。②消耗1mL NaOH 溶液相当于硫的质量为y g ，则消耗x mLNaOH 溶液相当于硫的质量为yz g ，所以钢样中硫的质量分数为yz x 。(3)①整个装置要准确测定CO 2的质量，故需要排除干扰气体SO 2，由题给装置可知，活性二氧化锰的作用是除去气体a 中的SO 2，重铬酸钾和浓硫酸的作用是检验SO 2是否除尽。②通过测量二氧化碳吸收瓶吸收CO 2前、后的质量计算出钢样中碳的质量分数。

答案：(1)①O 2、SO 2、CO 2 ②Fe 3O 4 SO 2 (2)①H 2O 2＋SO 2===H 2SO 4 ②yz x (3)①排除

SO 2对CO 2测定的干扰 ②吸收CO 2前、后吸收瓶的质量

12．解析：矿渣和盐酸反应，Al 2O 3、Fe 2O 3与盐酸反应生成AlCl 3、FeCl 3，Cu 2O 和盐酸反应生成CuCl 2和Cu ，SiO 2和盐酸不反应，所以固体混合物B 有Cu 和SiO 2，由于2FeCl 3＋Cu===2FeCl 2＋CuCl 2，故滤液A 含有Fe 2＋、Cu 2＋、Al 3＋；向滤液A 中加入过量NaOH 溶液，生成Fe(OH)2、Cu(OH)2沉淀，同时生成NaAlO 2，由于4Fe(OH)2＋O 2＋2H 2O===4Fe(OH)3，所以固体混合物D 是Fe(OH)3和Cu(OH)2，滤液C 是NaAlO 2和NaOH 溶液；Fe(OH)3和Cu(OH)2在空气中灼烧生成CuO 和Fe 2O 3，所以固体混合物F 是CuO 和Fe 2O 3；NaAlO 2溶液经一系列操作后得到的单质E 是金属铝。

(1)分离固体和液体的方法是过滤；灼烧固体物质用坩埚。

(2)Fe 2＋用KSCN 溶液和新制氯水检验。

(3)铝和氧化铁的反应属于铝热反应，反应方程式为2Al ＋Fe 2O 3=====高温2Fe ＋Al 2O 3。

(4)NaOH 溶液中c(OH －)水＝c(H ＋)，NaAlO 2溶液中c(OH －)水＝c(OH －)，设溶液中的pH ＝

x ，则NaAlO 2溶液中c(OH －)水＝10x －14mol ·L －1，NaOH 溶液中c(OH －)水＝10－x mol ·L －1，则

10x －14：10－x ＝108，解得x ＝11。

(5)a.部分电能转化为热能，错误；b.粗铜接电源正极，发生氧化反应，正确；c.精铜作阴极，阳极上部分其他金属进入溶液导致析出的Cu 大于溶解的Cu ，故电解后电解液中c(Cu 2＋)减小，正确；d.粗铜精炼时通过的电量与阴极析出Cu 的量有确定关系，错误。

答案：(1)过滤 坩埚 (2)Fe 2＋ Cu ＋2Fe 3＋===Cu 2＋＋2Fe 2＋ 硫氰化钾溶液和新制氯水

(3)2Al ＋Fe 2O 3=====高温2Fe ＋Al 2O 3 (4)11

(5)bc

13．解析：(1)反应I 是将Cu 转化为Cu(NH 3)2＋4，Cu 被氧化，则反应中H 2O 2的作用是作

氧化剂；操作①是把滤渣和液体分离，所以该操作为过滤；

(2)根据流程图可知，Cu(NH 3)2＋4与有机物RH 反应生成CuR 2和氨气、氯化铵，所以该反

应的离子方程式是Cu(NH 3)2＋4＋2RH ＝2NH ＋4＋2NH 3＋CuR 2；操作②是把水层与有机层分离，

所以为分液操作，需要的主要仪器为分液漏斗；Cu 元素富集在有机层，所以该操作的目的是富集Cu 元素，使铜元素与水溶液中的物质分离，答案选ab ；

(3)CuR 2中R 元素为－价，所以反应℃是有机溶液中的CuR 2与稀硫酸反应生成CuSO 4和RH ；操作③使用的过滤操作中分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁，且分液漏斗内的液体太多；

(4)以石墨作电极电解CuSO 4溶液。阴极析出铜，则阳极为阴离子氢氧根放电，生成氧气，导致氢离子浓度增大，所以阳极的产物有O 2、H 2SO 4；由溶液得到晶体的操作步骤一般为加热浓缩、冷却结晶、过滤；

(5)操作④中得到的硫酸可用在反应℃中，所以第三种循环的试剂为H 2SO 4。

答案：(1)作氧化剂 过滤 (2)Cu(NH 3)2＋4＋2RH===2NH ＋4＋2NH 3＋CuR 2 分液漏斗 ab

(3)RH 分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁，液体过多

(4)O 2、H 2SO 4 加热浓缩、冷却结晶、过滤

(5)H 2SO 4

14．解析：(1)根据电解精炼金属的原理，精炼银时，粗银为阳极，纯银为阴极，电解质溶液为AgNO 3溶液，阴极反应为Ag ＋＋e －===Ag 。根据工艺流程可以看出，滤渣中含有Ag ，与稀硝酸反应生成NO ，NO 与空气中的氧气反应生成红色NO 2，反应的化学方程式为2NO ＋O 2===2NO 2；(2)向硫酸铜溶液中加入硫酸铝和稀氢氧化钠溶液，生成Al(OH)3和Cu(OH)2，由于Cu(OH)2沉淀在煮沸过程中分解为CuO ，可以判断出固体B 为Al(OH)3和CuO 的混合物；在制备Al(OH)3时必须控制NaOH 的量，防止NaOH 过量使得Al(OH)3溶解，NaOH 过量时发生反应的离子方程式为Al(OH)3＋OH －===AlO －2＋2H 2O ；(3)根据反应的化学方程式可以看出，反应后Cu 的化合价降低，由＋2价变成了＋1价，根据元素守恒，则生成的气体只可能为O 2(氧元素的化合价由－2价升到0价)，根据氧化还原反应得失电子守恒配平即可：4CuO

＋2Al 2O 3=====高温 4CuAlO 2＋O 2↑；(4)根据元素守恒可知，银铜合金中的铜元素的物质的量为n (Cu)＝5 000 g ×63.5%63.5 g ·mol －1

＝50 mol ，所以生成的CuAlO 2也是50 mol 。然后再根据CuAlO 2中的Cu 和Al 的物质的量之比为1∶1，则需要硫酸铝溶液的体积＝50 mol ÷21.0 mol ·L －1

＝25 L ；(5)用硫酸铜溶液制备胆矾的一般步骤为蒸发、浓缩、冷却、结晶、过滤、洗涤、干燥。

答案：(1)Ag ＋＋e －===Ag 2NO ＋O 2===2NO 2

(2)Al(OH)3和CuO Al(OH)3＋OH －===AlO －2＋2H 2O

(3)4 2 4 O 2 (4)50 25

(5)蒸发、浓缩、冷却、结晶