2023版高考化學一輪總復習第三章金屬及其化合物第11講銅及其重要化合物金屬材料限時訓練

PAGEPAGE2銅及其重要化合物金屬材料[選題細目表]考查知識點根底題中檔題較難題1.銅及其化合物46、97、112.金屬材料及金屬礦物的利用1、2、35、8、10一、選擇題(此題包括7個小題，每題6分，共42分，每題僅有一個選項符合題意)1．“東方之冠〞的主體結(jié)構(gòu)是用國產(chǎn)Q460鋼制成的。以下有關(guān)Q460鋼的說法可能不正確的選項是()A．硬度比純鐵大 B．性能優(yōu)于普通鋼C．熔點比純鐵高 D．屬于合金解析：合金的硬度比其組分金屬的大，熔點比其組分金屬的低。答案：C2．以下有關(guān)金屬的說法中，不正確的選項是()A．青銅、不銹鋼、硬鋁都是合金B(yǎng)．銅外表易形成致密的氧化膜C．工業(yè)上用電解熔融MgCl2的方法制取金屬鎂D．鋁是活潑金屬，但在空氣中耐腐蝕解析：通常情況下Cu外表生成銅綠(堿式碳酸銅)，該物質(zhì)非常疏松；Al易氧化生成致密的Al2O3薄膜，防止內(nèi)部Al繼續(xù)氧化。答案：B3．以下關(guān)于金屬的冶煉方法表達不正確的選項是()選項金屬存在形式冶煉方法A金游離態(tài)金子比沙子密度大，利用水洗法直接別離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，可用鋁熱法煉鐵D鈉化合態(tài)鈉的金屬性強，一般復原劑很難將其復原出來，所以用電解飽和NaCl溶液的方法冶煉解析：鈉一般是由電解熔融NaCl的方法來制取，而電解飽和食鹽水得到的是NaOH、H2和Cl2。同時注意，此題易誤選C，一般認為鐵是由CO復原Fe2O3制得，但在實際生活中，在鐵軌焊接等方面時，是用鋁熱反響來制取的。答案：D4．CuSO4是一種重要的化工原料，其有關(guān)制備途徑及性質(zhì)如以下圖所示。以下說法正確的選項是()A．相對于途徑②，途徑①更好地表達了綠色化學思想B．Y可以是葡萄糖溶液C．X可能是SO2和SO3的混合氣體D．將CuSO4溶液蒸發(fā)，利用余熱蒸干，可制得膽礬晶體解析：途徑①中會產(chǎn)生有毒物質(zhì)SO2而途徑②不會，A錯誤；CuSO4與過量NaOH溶液反響會生成新制Cu(OH)2懸濁液，葡萄糖溶液能復原新制Cu(OH)2懸濁液生成Cu2O，B正確；CuSO4熱分解過程中，銅元素價態(tài)降低，故必有化合價升高的元素，CuSO4中只有氧元素的化合價能升高，故X中必有O2，C錯誤；D項操作會導致開始得到的膽礬晶體失去結(jié)晶水，D錯誤。答案：B5．鉛的冶煉大致過程如下：①富集：將方鉛礦(PbS)進行浮選；②焙燒：2PbS＋3O2eq\o(=,\s\up10(高溫),\s\do5())2PbO＋2SO2；③制粗鉛：PbO＋Ceq\o(=,\s\up10(高溫),\s\do5())Pb＋CO↑；PbO＋COeq\o(=,\s\up10(高溫),\s\do5())Pb＋CO2。以下說法正確的選項是()A．浮選法富集方鉛礦的過程屬于化學變化B．方鉛礦焙燒反響中，PbS是復原劑，復原產(chǎn)物只有PbOC．整個冶煉過程中，制取1molPb共轉(zhuǎn)移2mol電子D．將1molPbS完全冶煉成Pb理論上至少需要6g碳解析：富集方鉛礦的過程屬于物理變化，A錯；B項中復原產(chǎn)物除PbO外還有SO2；整個冶煉過程中，制取1molPb共轉(zhuǎn)移8mol電子，C錯。答案：D6．酸性條件下有如下反響：2Cu＋eq\o(=,\s\up7(H＋),\s\do5())Cu2＋＋Cu。由于反響溫度不同，用氫氣復原氧化銅時，可能產(chǎn)生Cu或Cu2O，兩者都是紅色固體。一同學對某次用氫氣復原氧化銅實驗所得的紅色固體產(chǎn)物做了驗證，實驗操作和實驗現(xiàn)象記錄如下：參加試劑稀硫酸濃硫酸、加熱稀硝酸濃硝酸實驗現(xiàn)象紅色固體和藍色溶液無色氣體和藍色溶液無色氣體和藍色溶液紅棕色氣體和藍色溶液由此推出本次氫氣復原氧化銅實驗的產(chǎn)物是()A．CuB．Cu2OC．一定有Cu，可能有Cu2OD．一定有Cu2O，可能有Cu解析：H2復原CuO生成紅色固體，可能是Cu和Cu2O中的一種或兩種，產(chǎn)物中參加稀H2SO4溶液變藍和得到紅色固體，證明產(chǎn)物中含Cu2O，在酸性條件下2Cu＋=Cu2＋＋Cu，故不能證明產(chǎn)物中是否含有Cu。答案：D7．(2022·衡水二模)局部氧化的Fe-Cu合金樣品(氧化產(chǎn)物為Fe2O3、CuO)共5.76g，經(jīng)如下處理：以下說法正確的選項是()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2.24gC．樣品中CuO的質(zhì)量為4.0gD．V＝896mL解析：根據(jù)題意，3.2g濾渣一定是銅，而銅與Fe3＋不共存，故A中無Fe3＋那么A項錯誤；最后的3.2g固體為Fe2O3，其中Fe元素的質(zhì)量為2.24g，B項正確；樣品中Cu元素和O元素共5.76g－2.24g＝3.52g，那么C項錯誤；2.24gFe元素不可能全是單質(zhì)，故標準狀況下生成的H2的體積小于896mL，D項錯誤。答案：B二、非選擇題(此題包括4個小題，共58分)8．(14分)金屬材料是使用最廣泛的一種材料，從古代到現(xiàn)代，金屬材料經(jīng)歷了幾次較大的變革。請答復以下問題：(1)下面表格中的數(shù)據(jù)(鐵和銅的某些物理數(shù)據(jù))摘自某化學手冊。金屬顏色eq\f(密度,〔g·cm－3〕)熔點/℃沸點/℃eq\f(比熱,〔kJ·kg－1·℃－1〕)Fe銀白色7.86153527500.44Cu紅色8.92108325670.38由表可推知，人類最早使用的金屬材料是______，請寫出判斷的理由：_____________________________________________________。(2)考古中出土的青銅器、鐵劍等往往銹跡斑斑。請完成下面銅、鐵制品在自然條件下發(fā)生銹蝕的化學方程式：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)鎂、鋁是現(xiàn)代人常用的金屬材料，這些活潑金屬的冶煉方法是_____法，工業(yè)生產(chǎn)中，鎂的冶煉采用的反響物是______________，鋁的冶煉采用的反響物是________________________。解析：(1)由于銅的熔點低于鐵的熔點，限于當時人類的冶煉條件，熔點低的銅先被人類利用。(2)采用氧化復原反響的配平方法可以配平兩個化學方程式。(3)活潑金屬可采用電解法冶煉，冶煉不同的金屬時，采用的原料的類別可能不同，但都是在熔融狀態(tài)下進行的。答案：(1)銅銅的熔點低于鐵的熔點(2)①21111②432n2(3)電解熔融氯化鎂(或MgCl2)熔融氧化鋁(或Al2O3)9.(2022·臨汾檢測)(14分)CuCl是有機合成的重要催化劑，并用于顏料、防腐等工業(yè)。工業(yè)上由廢銅料(含F(xiàn)e、Al及其化合物、SiO2雜質(zhì))，生產(chǎn)CuCl的工藝流程如下：物質(zhì)開始沉淀時溶液的pH沉淀完全時溶液的pHFe(OH)32.73.7Cu(OH)25.66.7Al(OH)33.84.7：CuCl溶于NaCl的濃溶液可生成CuCleq\o\al(－,2)，CuCleq\o\al(－,2)的溶液用水稀釋后可生成CuCl沉淀。(1)煅燒的主要目的是__________________________________。(2)操作Ⅰ為調(diào)節(jié)溶液的pH，范圍為___________________，參加的物質(zhì)X可以是________(填字母)。A．CuO B．Cu(OH)2C．NaOH溶液 D．CaCO3(3)濾渣Ⅱ的主要成分是________________________________。(4)往濾液Ⅱ中參加食鹽并通入SO2可生成CuCleq\o\al(－,2)，請寫出反響的離子方程式：____________________________________________。解析：(1)銅在廢銅料中主要以銅單質(zhì)的形式存在，綜觀整個流程圖可知，CuCl需從溶液中提取，故煅燒的目的是將銅轉(zhuǎn)化為溶于酸的氧化物。(2)調(diào)節(jié)溶液中的pH時，應保證使Fe3＋和Al3＋完全沉淀，而Cu2＋不能沉淀，故溶液的pH范圍為4.7≤pH<5.6，參加的物質(zhì)能消耗，但不能在含銅離子的溶液中引入新的雜質(zhì)，再結(jié)合后面反響Ⅰ中需參加NaCl，符合要求的有ABC三項。(3)溶液的pH在4.7≤pH<5.6時，F(xiàn)e3＋和Al3＋完全轉(zhuǎn)化為相應的氫氧化物沉淀，濾渣Ⅱ的主要成分為：Fe(OH)3和Al(OH)3。(4)根據(jù)題給的反響物和生成物，再結(jié)合氧化復原反響的根本規(guī)律可寫出反響的方程式：2H2O＋2Cu2＋＋SO2＋4Cl－=2CuCleq\o\al(－,2)＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋。答案：(1)使銅轉(zhuǎn)化為可溶于酸的氧化物(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)合金是建造航空母艦的主體材料。(1)航母升降機可由鋁合金制造。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，其化學方程式為_____________________________________________________。焊接過程中使用的保護氣為______(填化學式)。(2)航母艦體材料為合金鋼。①艦體在海水中發(fā)生的電化學腐蝕主要為__________________。②航母用鋼可由低硅生鐵冶煉而成，那么在煉鐵過程中為降低硅含量需參加的物質(zhì)為__________。(3)航母螺旋槳主要用銅合金制造。①80.0gCu-Al合金用酸完全溶解后，參加過量氨水，過濾得白色沉淀39.0g，那么合金中Cu的質(zhì)量分數(shù)為________。②為分析某銅合金的成分，用酸將其完全溶解后，用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH，當pH＝3.4時開始出現(xiàn)沉淀，分別在pH為7.0、8.0時過濾沉淀。結(jié)合以下圖信息推斷該合金中除銅外一定含有________。解析：(3)①因參加過量的氨水會發(fā)生反響Cu2＋＋4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2＋＋4H2O，故得到的白色沉淀為Al(OH)3，物質(zhì)的量為0.5mol，據(jù)Al原子守恒可知Al的質(zhì)量為13.5g，那么Cu的質(zhì)量為66.5g，Cu的質(zhì)量分數(shù)約為83.1%。②由圖象可知，F(xiàn)e3＋在pH≈1.9時開始沉淀，在pH≈3.2時沉淀完全，依次類推。pH＝3.4時才開始出現(xiàn)沉淀，說明溶液中沒有Fe3＋，那么一般也無Fe2＋，因為Fe2＋在空氣中會被氧化成Fe3＋，此時的沉淀為Al(OH)3；pH＝7.0時過濾出的沉淀為Al(OH)3和Cu(OH)2；pH＝8.0時過濾出的沉淀為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吸氧腐蝕②CaCO3或CaO(3)①83.1%②Al、Ni11．(16分)某化學研究性學習小組設計實驗探究銅的常見化學性質(zhì)，過程設計如下。提出猜測。問題1：在周期表中，銅與鋁的位置很接近，銅不如鋁活潑，氫氧化鋁具有兩性，氫氧化銅也有兩性嗎？問題2：鐵和銅都有變價，一般情況下，正二價鐵的穩(wěn)定性小于正三價的鐵，正一價銅的穩(wěn)定性也小于正二價的銅嗎？問題3：氧化銅有氧化性，能被H2、CO復原，它也能被氮的某種氣態(tài)氫化物復原嗎？實驗探究。Ⅰ.解決問題1。(1)需用到的藥品除銅、鋁、1mol·L－1CuSO4溶液、稀H2SO4外還需__________(填試劑的化學式)溶液。(2)配制1mol·L－1CuSO4溶液250mL，選用的儀器除燒杯、托盤天平、玻璃棒、量筒、膠頭滴管外，還有__________(填儀器名稱)。(3)為到達實驗目的，你認為應進行哪些相關(guān)實驗？實驗內(nèi)容和步驟：①Cu與稀H2SO4反響；②___________________________________________________；③____________________________________________________。Ⅱ.解決問題2。取一定量制得的氫氧化銅固體，于坩堝中灼燒，當溫度到達80～100℃得到黑色固體粉末；繼續(xù)加熱至1000℃以上，黑色粉末全部變成紅色粉末氧化亞銅；取適量紅色氧化亞銅粉末于潔凈試管中，參加過量的稀硫酸(或鹽酸)，得到藍色溶液，(1)寫出氧化亞銅與稀硫酸(或鹽酸)反響的離子方程式：_____________________________________________________。(2)從實驗Ⅱ可得出的結(jié)論是____________________________________________________________________________________。Ⅲ.解決問題3。設計如下裝置(夾持裝置未畫出)：當?shù)哪撤N氣態(tài)氫化物(X)緩緩通過灼熱的氧化銅時，觀察到氧化銅由黑色變成了紅色，無水硫酸銅變成藍色，生成物中還有一種無污染的氣體Y；將X通入灼熱的CuO燃燒管完全反響后，消耗0.01molX，測得B裝置增重0.27g，并收集到0.14g單質(zhì)氣體Y。(1)研究小組同學驗證燃燒管生成的紅色物質(zhì)是銅，你認為他們驗證的方法是_____________________________________________________________________________________________________。(2)X氣體的摩爾質(zhì)量是________。(3)C中發(fā)生反響的化學方程式為_________________________。解析：Ⅰ.(1)驗證氫氧化銅具有兩性，也就是驗證其既能溶于酸溶液，又能溶于堿溶液，故還需NaOH溶液。(2)配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液，最重要的儀器就是容量瓶，注意容量瓶的規(guī)格必須是250mL。(3)根據(jù)(1)的分析可知，進行本實驗需先制備Cu(O