2024高考化學一輪復習第三章金屬及其化合物第四講用途廣泛的金屬材料金屬礦物的利用規(guī)范演練含解析新人教版

PAGE8-第四講用途廣泛的金屬材料金屬礦物的利用一、選擇題1．(2024·濰坊聯(lián)考)我國晉代《抱樸子》中描述了大量的化學反應，其中有：①“丹砂(HgS)燒之成水銀，積變又還成丹砂”；②“以曾青涂鐵，鐵赤色如銅”。下列有關敘述正確的是()A．①中描述的化學反應是可逆反應B．“曾青”是含有Cu2＋的溶液，如硫酸銅溶液C．“積變又還成丹砂”中的“還”可理解為“被還原”D．水銀能跟曾青發(fā)生置換反應生成單質銅解析：①中描述的化學反應為HgSeq\o(=,\s\up14(△))Hg＋S、Hg＋S=HgS，兩個反應的反應條件不同，不是可逆反應，A項錯誤；“鐵赤色如銅”，說明鐵置換出銅，故“曾青”應為可溶性銅鹽的水溶液，B項正確；“積變又還成丹砂”，發(fā)生的反應是Hg＋S=HgS，Hg發(fā)生了氧化反應，“還”是指復原原來的狀態(tài)，C項錯誤；Hg的活動性比Cu弱，因此水銀不能與曾青發(fā)生置換反應生成單質銅，D項錯誤。答案：B2．(2024·濟寧三中模擬)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，……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CC．冶煉Zn的化學方程式：ZnCO3＋2Ceq\o(=,\s\up14(高溫))Zn＋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，反應中碳作還原劑，故B、C、D均正確。答案：A3．某煉鐵廢渣中含有大量CuS及少量鐵的化合物，工業(yè)上以該廢渣為原料生產CuCl2·2H2O晶體的工藝流程如下。下列說法正確的是()A．焙燒過程中每消耗1molCuS則消耗3molO2B．焙燒后的廢氣能夠使酸性高錳酸鉀溶液褪色C．濾渣中主要含鐵的氧化物D．將獲得的CuCl2·2H2O晶體加熱可制得CuCl2固體解析：A項，2CuS＋3O2eq\o(=,\s\up14(高溫))2CuO＋2SO2，由方程式可知，1molCuS消耗1.5molO2；B項，廢氣中含有SO2，能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，正確；調整pH時，F(xiàn)e3＋水解轉化為Fe(OH)3而除去，因而C項錯誤；將CuCl2·2H2O干脆加熱脫水，Cu2＋水解，HCl揮發(fā)會產生Cu(OH)2，無法得到CuCl2，因而D項錯誤。答案：B4．(2024·?？谀M)銅的冶煉大致可分為①富集，將硫化物礦進行浮選；②焙燒，主要反應為2CuFeS2＋4O2=Cu2S＋3SO2＋2FeO(爐渣)；③制粗銅，在1200℃發(fā)生的主要反應為2Cu2S＋3O2=2Cu2O＋2SO2，2Cu2O＋Cu2S=6Cu＋SO2↑；④電解精煉銅。下列說法不正確的是()A．上述焙燒過程的尾氣回收后可用來制硫酸B．上述過程中，由6molCuFeS2制取6molCu時共消耗15molO2C．在反應2Cu2O＋Cu2S=6Cu＋SO2↑中，氧化產物與還原產物的物質的量之比為1∶6D．在反應2Cu2O＋Cu2S=6Cu＋SO2↑中，只有Cu2O作氧化劑解析：二氧化硫能用來制取硫酸，A項正確；依據最終產物為Cu、SO2和FeO可寫出總反應方程式為6CuFeS2＋15O2=6Cu＋12SO2＋6FeO，依據方程式計算可知B項正確；在反應2Cu2O＋Cu2S=6Cu＋SO2↑中，Cu元素化合價由＋1價變?yōu)?價、S元素化合價由－2價變?yōu)椋?價，則氧化劑是Cu2O、Cu2S，還原劑是Cu2S，氧化產物是二氧化硫、還原產物是Cu，C項正確，D項錯誤。答案：D5．(2024·遼寧師大附中期中)用下列裝置進行相應試驗，不能達到有關試驗目的的是()A．用甲圖裝置電解精煉鋁B．用乙圖裝置制備Fe(OH)2C．用丙圖裝置制取金屬錳D．用丁圖裝置驗證NaHCO3和Na2CO3的熱穩(wěn)定性解析：因為Al3＋得電子實力小于水溶液中的H＋，所以電解AlCl3溶液不能得到Al單質，A項錯誤；FeSO4溶液上面加入煤油，可防止空氣中的氧氣氧化生成的Fe(OH)2，有利于得到純凈的Fe(OH)2，B項正確；利用鋁熱反應可把MnO2還原為金屬錳，C項正確；碳酸氫鈉放在小試管中，碳酸鈉放在大試管中同時加熱，可以驗證NaHCO3和Na2CO3的熱穩(wěn)定性，D項正確。答案：A6．(2024·深圳龍崗中學月考)已知酸性條件下有如下反應：2Cu＋=Cu2＋＋Cu。由于反應溫度不同，用氫氣還原氧化銅時，可能產生Cu或Cu2O，兩者都是紅色固體。一同學對某次用氫氣還原氧化銅試驗所得的紅色固體產物做了驗證，試驗操作和試驗現(xiàn)象記錄如下。由此推出本次氫氣還原氧化銅試驗的產物是()加入試劑稀硫酸濃硫酸、加熱稀硝酸濃硝酸試驗現(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A．CuB．Cu2OC．肯定有Cu，可能有Cu2OD．肯定有Cu2O，可能有Cu解析：H2還原CuO生成紅色固體，該紅色固體可能是Cu和Cu2O中的一種或兩種。紅色固體產物中加入稀H2SO4，溶液變藍并得到紅色固體，證明原紅色固體產物中含Cu2O；由于上述反應中有Cu生成，干擾了對原紅色固體產物中是否含有Cu的推斷，故不能證明原紅色固體產物中是否含有Cu。答案：D7．(2024·新疆農三師中學月考)下列是部分礦物資源的利用及產品流程，有關說法不正確的是()A．粗銅電解精煉時，粗銅作陽極B．生產鋁、銅、高純硅及玻璃過程中都涉及氧化還原反應C．黃銅礦冶煉銅時，副產物SO2可用于生產硫酸，F(xiàn)eO可用作冶煉鐵的原料D．粗硅制高純硅時，提純四氯化硅可用多次分餾的方法解析：電解精煉銅時，粗銅作陽極，自身可以溶解，故A正確；制備單質時涉及化合價改變，是氧化還原反應，制玻璃的反應是SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up14(高溫))Na2SiO3＋CO2↑和SiO2＋CaCO3eq\o(=,\s\up14(高溫))CaSiO3＋CO2↑，元素化合價未發(fā)生改變，均不屬于氧化還原反應，故B錯誤；SO2可以轉化成SO3，進而生成H2SO4，F(xiàn)eO與CO在高溫下可生成Fe，故C正確；制備硅的過程中，利用沸點不同進行分餾，將SiCl4從雜質中提取出來，再與H2發(fā)生置換反應得到高純硅，故D正確。答案：B8．(2024·隨州一中模擬)下列有關Cu及其化合物的性質和應用正確的是()A．除去Cu粉中混有CuO的方法是加入稀硝酸溶解，過濾、洗滌、干燥B．將銅粉加入1.0mol·L－1Fe2(SO4)3溶液中，現(xiàn)象是溶液變藍、有黑色固體出現(xiàn)，說明金屬鐵比銅活潑C．向含Cl－的溶液中同時加入Cu和CuSO4，生成CuCl沉淀而除去Cl－的反應為Cu＋Cu2＋＋2Cl－=2CuClD．FeCl3腐蝕Cu刻制印刷電路板，說明鐵比銅金屬性強解析：A項，Cu、CuO均與稀硝酸反應；B項，不會出現(xiàn)黑色固體；D項，不能說明Fe比Cu金屬性強，只能說明Fe3＋氧化性比Cu2＋強。答案：C二、非選擇題9．(2024·南昌第十四中學模擬)銅是與人類關系特別親密的有色金屬。已知，常溫下，在溶液中Cu2＋穩(wěn)定，Cu＋易在酸性條件下發(fā)生反應：2Cu＋=Cu2＋＋Cu。大多數(shù)＋1價銅的化合物多數(shù)不溶于有機溶劑，如Cu2O(磚紅色)、CuI、CuCl、CuH等。(1)在CuCl2溶液中逐滴滴加過量的KI溶液可能發(fā)生：a．2Cu2＋＋4I－=2CuI↓(白色)＋I2b．2Cu2＋＋2Cl－＋2I－=2CuCl↓(白色)＋I2為順當視察到白色沉淀可以加入的最佳試劑是________(填字母)。A．SO2 B．苯C．NaOH溶液 D．乙醇(2)肯定條件下，在CuSO4中加入NH5反應生成氫化亞銅(CuH)。①已知NH5是離子化合物且全部原子都達到稀有氣體的穩(wěn)定結構，請寫出NH5的電子式：_________________________________；②寫出CuH在過量稀鹽酸中有氣體生成的離子方程式：______________________________________________。(3)納米級Cu2O具有特別的光學、電學及光電化學性質，在太陽能電池、傳感器、超導體等方面有著潛在的應用，探討制備納米氧化亞銅的方法已成為當前的熱點探討之一。方法一：在新制Cu(OH)2濁液中滴入N2H4·H2O水溶液，藍色沉淀漸漸轉化為磚紅色，同時產生無污染無色氣體。①寫出上述制備過程中的總反應方程式：_______________________________________________________________________。方法二：以銅作陽極，石墨作陰極電解。已知：ⅰ.銅作陽極時，銅先被氧化生成Cu＋，后Cu＋接著氧化生成Cu2＋；ⅱ.在堿性溶液中CuCl濁液易轉化為Cu2O。②以NaCl和含少量NaOH的溶液作為電解質溶液，電解時陽極區(qū)會產生白色沉淀，寫出陽極反應方程式：___________________________________________________________________________。③電解一段時間后，溶液中可能產生的現(xiàn)象：____________________________________________________________________，寫出轉化的離子方程式：______________________________________________________________________________________。④這樣制得的Cu2O中往往含有CuCl，請設計試驗證明CuCl的存在：___________________________________________。解析：(1)碘水是棕褐色的，影響白色沉淀的視察，可以用苯把碘單質萃取出來，由于酒精與水以隨意比例混溶，因此不能作萃取劑。(2)①NH5全部原子都達到氮原子最外層達到8電子穩(wěn)定結構，全部氫原子達到2電子穩(wěn)定結構，說明NH5是由NHeq\o\al(＋,4)和H－組成的離子化合物。②CuH犯難溶物質保留化學式，依據題干信息知＋1價的銅在酸性條件下發(fā)生歧化反應生成Cu2＋和Cu，反應產生的氣體是CuH中的H－與鹽酸中H＋，發(fā)生歸中反應產生的氫氣。(3)①藍色沉淀漸漸轉化為磚紅色，即氫氧化銅沉淀轉化成氧化亞銅；無污染的氣體只能是N2。②銅作陽極，先被氧化為Cu＋，再與溶液中的Cl－結合生成CuCl白色沉淀，即可寫出陽極的電極反應方程式。③依據方法二的信息ⅱ可知，CuCl在堿性條件下易轉化為Cu2O。④得到的Cu2O中往往含有CuCl，可以通過檢驗混合物中是否含有氯離子的方法來檢驗是否含有CuCl，應先用硝酸溶解，再檢驗氯離子。答案：(1)B(2)①②2CuH＋2H＋↑＋7H2O②Cu＋Cl－－e－=CuCl③白色沉淀漸漸變?yōu)榇u紅色2CuCl＋2OH－=Cu2O＋H2O＋2Cl－④取試樣少量于試管中，加入稀硝酸溶解，再加硝酸銀溶液，若生成沉淀，則含有CuCl，若無明顯現(xiàn)象，則無CuCl10．(2024·河南信陽模擬)為探究銅與稀硝酸反應的產物及影響反應速率的主要因素，進行如下試驗。[試驗一]探究銅和稀硝酸反應的產物。試驗裝置如圖所示，氣密性已檢查。已知：FeSO4＋NO=[Fe(NO)]SO4該反應較慢，待生成肯定量[Fe(NO)]2＋時，突顯明顯棕色。(1)試驗起先時先將Y形試管向盛有碳酸鈣的支管傾斜，然后向其中緩慢滴入稀硝酸，該試驗操作的目的是_____________________。(2)銅片和稀硝酸反應的化學方程式為____________________。(3)若Y形試管中產生的氣體有NO2，B中的試驗現(xiàn)象為_____________________________________________________；若Y形試管中產生的氣體只有NO，B中的試驗現(xiàn)象是______________________________________________。[試驗二]探究銅和稀硝酸反應速領先慢后快的緣由。經過試驗一，測得硝酸的濃度小于6mol·L－1時，只有NO生成。當銅片與5mol·L－1硝酸反應，起先時反應特別緩慢，一段時間后反應速率明顯加快。為探究此反應的反應速領先慢后快的緣由，進行如下探究。探究一：探討反應過程中溫度改變對反應速率的影響，試驗所得現(xiàn)象記錄如表所示。時間/min現(xiàn)象0～15銅表面出現(xiàn)氣泡，但速度很慢25溶液有很淺的藍色，氣泡生成速度加快30氣泡生成速度較快，勻稱冒出45洗氣瓶中可見少量淡棕色的物質50溶液中藍色明顯變深，洗氣瓶中突顯明顯棕色(4)分析上述圖表信息可得到的結論是__________________________________________________________________________。探究二：探討化學反應產物對反應速率的影響。某同學設計了如下試驗，利用試驗一的裝置測定溶液突顯明顯棕色的時間。序號溫度/℃銅片/g硝酸/mL硝酸銅/g125①②③2255200.53255201.0(5)請將表中的試驗條件填寫完整：①________；②________；③________。(6)通過試驗發(fā)覺試驗1、2、3的反應速率并無明顯改變，為達到試驗目的還須要接著進行的試驗是______________________________________________________________________________。解析：(1)試驗起先時先將Y形試管向盛有碳酸鈣的支管傾斜，然后向其中緩慢滴入稀硝酸，碳酸鈣與稀硝酸反應生成CO2，將整個裝置內的空氣趕盡，避開NO和O2反應生成NO2，對氣體產物的視察產生干擾。(2)在常溫下，銅片和稀硝酸反應生成硝酸銅、一氧化氮和水，化學方程式為3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。(3)若Y形試管中產生的氣體有NO2，NO2溶于水生成硝酸，把Fe2＋氧化成Fe3＋，B中溶液顯紅色；若Y形試管中只有NO生成，＋時，突顯棕色。(4)由圖表信息可知，反應25～30min時，反應速率明顯增大，但溫度幾乎不變；且反應30min時，反應速率已經較大了，再上升溫度，反應速率增大有限，可知反應溶液溫度上升不是使反應速率增大的主要因素。(5)探討化學反應產物硝酸銅對反應速率的影響，試驗1作為比照試驗，故試驗1中銅片的質量、硝酸的體積應當與試驗2、3中完全一樣，硝酸銅的質量是0。(6)試驗1、2、3的反應速率并無明顯改變，說明硝酸銅沒有催化作用；就須要探討另一種產物NO對反應速率是否有影響。答案：(1)利用生成的CO2將整個裝置內的空氣趕盡，避開NO和O2反應生成NO2對氣體產物的視察產生干擾(2)3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(3)溶液突顯紅色溶液突顯明顯棕色(4)反應溶液溫度上升不是使反應速率增大的主要因素(5)5200(6)探討NO對反應速率的影響11．(2024·淄博摸底)某銅礦石的主要成分是Cu2O，還含有少量的Al2O3、Fe2O3和SiO2。某工廠利用此礦石煉制精銅的工藝流程如圖所示(已知：Cu2O＋2H＋=Cu＋Cu2＋＋H2O)。請回答下列問題：(1)濾液A中鐵元素的存在形式為________(填離子符號)，生成該離子的離子方程式為_____________________________________________________________________________________________，檢驗存在該離子的試劑為________(填試劑名稱)。(2)混合物B的成分有________________________。(3)將Na2CO3溶液滴入肯定量的CuCl2溶液中，得到氯化鈉、二氧化碳和一種綠色的不溶于水的鹽(不含結晶水)，該鹽受熱分解產生三種氧化物，則該鹽的化學式是__________________________。解析：(1)依據Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O、Cu2O＋2H＋=Cu＋Cu2＋＋H2O、2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋，且銅礦石的主要成分為Cu2O，而Fe2O3是少量的，可知濾液A中鐵元素的存在形式為Fe2＋。檢驗Fe2＋，可以用鐵氰化鉀溶液(或氯水和KSCN溶液或雙氧水和KSCN溶液)。(2)SiO2與鹽酸不反應，因為混合物可分別出粗Cu，可知混合物B的成分為SiO2和Cu。(3)由題中信息知綠色的不溶于水的鹽為Cu2(OH)2CO3[或Cu(OH)2·CuCO3]。答案：(1)Fe2＋2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋鐵氰化鉀溶液(或氯水和KSCN溶液或雙氧水和KSCN溶液或其他合理答案)(2)SiO2、Cu(3)Cu2(OH)2CO3[或Cu(OH)2·CuCO3]12．(2024·洛陽模擬)用輝銅礦(主要成分為Cu2S，含少量Fe2O3、SiO2等雜質)制備難溶于水的堿式碳酸銅的流程如圖所示。請回答下列問題：(1)下列措施是為了加快浸取速率，其中無法達到目的的是________(填字母)。A．延長浸取時間 B．將輝銅礦粉碎C．充分攪拌 D．適當增加硫酸濃度(2)濾渣Ⅰ中的主要成分是MnO2、S、SiO2，請寫出“浸取”反應中生成S的離子方程式