課時(shí)作業(yè)9用途廣泛的金屬材料金屬礦物的利用一、選擇題1銅是一種紫紅色金屬，被稱作“電器工業(yè)的主角”。銅主要是由黃銅礦煉制，焙燒時(shí)發(fā)生反應(yīng)2CuFeS2O2Cu2S2FeSSO2，其簡(jiǎn)單流程如圖所示，下列說(shuō)法正確的是()A焙燒時(shí)硫元素全部轉(zhuǎn)化為二氧化硫B在焙燒時(shí)氧化劑只有氧氣C粗銅精煉時(shí)用粗銅作陰極DCu2S可用于火法煉制銅解析：焙燒時(shí)還生成金屬硫化物，部分硫元素轉(zhuǎn)化為二氧化硫，A錯(cuò)誤；焙燒時(shí)銅元素由2價(jià)降低為1價(jià)，硫元素由2價(jià)升高到4價(jià)，氧氣中氧元素由0降低為2價(jià)，則氧化劑為氧氣和CuFeS2，B錯(cuò)誤；粗銅精煉時(shí)用粗銅與電源正極相連，則粗銅為陽(yáng)極，C錯(cuò)誤；火法煉銅的原理為Cu2SO22CuSO2，則Cu2S可用于火法煉制銅，D正確。答案：D2所謂合金，就是不同種金屬(也包括一些非金屬)在熔融狀態(tài)下形成的一種熔合物，根據(jù)下列四種金屬的熔、沸點(diǎn)：NaCuAlFe熔點(diǎn)/97.51 0836601 535沸點(diǎn)/8832 5952 2003 000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，則必須滿足各成分都要有共同的液態(tài)溫度范圍(即合金中一種金屬的熔點(diǎn)要高于另一種金屬的熔點(diǎn)而低于它的沸點(diǎn))，這樣才能熔合在一起。當(dāng)鐵熔化時(shí)，鈉已經(jīng)變成鈉蒸氣了，所以鐵和鈉不具備形成合金的條件。答案：C3下列說(shuō)法正確的是()A鋁、鐵、銅相比較，銅元素在自然界中的含量最低、鐵元素含量最高BAl2O3、MgO可用作高溫材料，二氧化硅是生產(chǎn)光纖制品的基本原料C工業(yè)上采用電解熔融態(tài)Al2O3、MgO的方法冶煉Al、MgD用純堿制玻璃、用鐵礦石煉鐵、用氨制碳酸銨都會(huì)生成溫室氣體解析：A項(xiàng)，三種元素在自然界中的含量鋁元素最高，故錯(cuò)；C項(xiàng)，工業(yè)上采用電解熔融MgCl2的方法冶煉Mg，故錯(cuò)；D項(xiàng)，用氨制碳酸銨是利用二氧化碳參加反應(yīng)，而不是產(chǎn)生二氧化碳，故錯(cuò)。答案：B4釣魚島群島的東海海域及部分太平洋海域探明為海底熱水礦床。海底熱水礦床是沉積著由巖漿熱氣從地底噴出的金、銅、鋅、稀有金屬等區(qū)域。下列說(shuō)法正確的是()A金不溶于任何溶液B銅、鋅在空氣中均能被氧化成對(duì)應(yīng)的氧化物C銅鋅合金的熔點(diǎn)低于銅或鋅的熔點(diǎn)D.Cu的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之差為34解析：金能溶于王水，A錯(cuò)誤；銅在空氣中轉(zhuǎn)化為銅綠，不是CuO，B錯(cuò)誤；合金的熔點(diǎn)低于成分金屬的熔點(diǎn)，C正確；Cu中，質(zhì)子數(shù)為29，中子數(shù)為34，中子數(shù)與質(zhì)子數(shù)之差為5，D錯(cuò)誤。答案：C5下列敘述中不正確的是()A常見金屬鐵和鋁在工業(yè)上冶煉方法不同B除去Fe2O3中混有的Al2O3：加氫氧化鈉溶液，過(guò)濾C除去FeCl2溶液中混有的FeCl3：加入過(guò)量鐵粉，過(guò)濾D除去銅粉中混有的CuO：加適量稀硝酸后，過(guò)濾、洗滌解析：鐵通常用CO還原Fe2O3得到，而鋁一般用電解Al2O3的方法得到，A正確；Al2O3能與NaOH反應(yīng)而Fe2O3不能，B正確；FeCl3與鐵反應(yīng)生成FeCl2，C正確；Cu、CuO都能與HNO3反應(yīng)，D錯(cuò)誤。答案：D6下列說(shuō)法中正確的是()ACuCuOCu(OH)2每步轉(zhuǎn)化均能通過(guò)一步反應(yīng)實(shí)現(xiàn)B鋁合金是一種混合物，它比純鋁的熔點(diǎn)高C金屬銅放置在潮濕的空氣中會(huì)被銹蝕，生成綠色的銅銹堿式碳酸銅D金屬鋁、鐵、銅都有一定的抗腐蝕性能，其抗腐蝕的原因都是表面形成氧化物薄膜，阻止反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行解析：CuOCu(OH)2不能通過(guò)一步反應(yīng)實(shí)現(xiàn)，A錯(cuò)誤；鋁合金比純鋁的熔點(diǎn)低，B錯(cuò)誤；鐵銅表面不能形成致密的氧化物薄膜，D錯(cuò)誤。答案：C7某化學(xué)小組為測(cè)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(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案：方案：銅鋁混合物測(cè)定生成氣體的體積方案：銅鋁混合物測(cè)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(cè)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(shí)驗(yàn)室中方案更便于實(shí)施解析：鹽酸和Al反應(yīng)，剩余銅，利用產(chǎn)生的氫氣的體積，即可求出鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，從而得出銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；如用NaOH和鋁反應(yīng)，根據(jù)產(chǎn)生的氫氣的體積，也可求出銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，A正確；如果選用濃硝酸，硝酸可以和銅反應(yīng)，鋁鈍化使剩余固體的質(zhì)量偏大，從而使測(cè)得銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小，B正確；如果選用稀硝酸，稀硝酸與銅、鋁均反應(yīng)，就會(huì)造成方案中沒有固體剩余，C錯(cuò)誤；無(wú)論選用NaOH溶液還是鹽酸，最后剩余的固體都是Cu，利用方案直接測(cè)固體的質(zhì)量比較方便，而方案測(cè)氣體的體積比較麻煩，所以方案更便于實(shí)施，D正確。答案：C8銅、銀、金是人類認(rèn)識(shí)最早的三種金屬，因?yàn)楹茉缇捅蝗藗冇米麇X幣，因而有“貨幣金屬”之稱。由于鐵的金屬性比銅、銀、金強(qiáng)，相對(duì)而言，人類認(rèn)識(shí)鐵稍晚。某研究性學(xué)習(xí)小組為了證明鐵的金屬活動(dòng)性比銅強(qiáng)，設(shè)計(jì)了如下方案：鐵片置于硫酸銅溶液中有銅析出。鐵、銅和氯氣反應(yīng)分別生成FeCl3和CuCl2。足量的鐵粉和銅粉分別與濃硫酸反應(yīng)生成FeSO4和CuSO4。銅片置于FeCl3溶液中銅片逐漸溶解。把鐵片和銅片置于盛有稀硫酸的燒杯中，并且用導(dǎo)線連接，鐵片上無(wú)氣泡產(chǎn)生，而銅片上有氣泡產(chǎn)生。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(wú)氣泡產(chǎn)生。以上設(shè)計(jì)合理的有()A兩種方案B三種方案C四種方案D五種方案解析：鐵置換銅，由氧化還原方程式可知還原性Fe>Cu；金屬的活動(dòng)性與得失電子的數(shù)目沒有直接的關(guān)系，故不能據(jù)此判斷；與濃硫酸反應(yīng)無(wú)法比較鐵和銅的活動(dòng)性；據(jù)此反應(yīng)只能判斷Cu的還原性強(qiáng)于Fe2，但不能判斷Fe和Cu的還原性；鐵、銅與稀硫酸組成原電池，鐵作負(fù)極，證明金屬活動(dòng)性鐵比銅強(qiáng)；鐵、銅與濃HNO3組成原電池，F(xiàn)e發(fā)生鈍化，所以Fe作正極，不能說(shuō)明鐵比銅活潑。故、兩種方案合理。答案：A9實(shí)驗(yàn)室用含有雜質(zhì)(FeO、Fe2O3)的廢CuO制備膽礬晶體，經(jīng)歷了下列過(guò)程(已知Fe3在pH5時(shí)沉淀完全)。其中分析錯(cuò)誤的是()A步驟發(fā)生的主要反應(yīng)為2Fe2H2O22H=2Fe32H2OB步驟可用氯水、硝酸等強(qiáng)氧化劑代替H2O2C步驟用CuCO3代替CuO也可調(diào)節(jié)溶液的pHD步驟的操作為向漏斗中加入少量冷的蒸餾水至浸沒晶體，待水自然流下，重復(fù)操作23次解析：步驟的目的是把亞鐵離子氧化為鐵離子，發(fā)生的主要反應(yīng)為2Fe2H2O22H=2Fe32H2O，A項(xiàng)正確；步驟若用氯水、硝酸等強(qiáng)氧化劑代替H2O2，則氧化劑的還原產(chǎn)物不是水，會(huì)引入新的雜質(zhì)氯離子、硝酸根離子，同時(shí)還會(huì)造成污染，所以不能將H2O2換為氯氣或硝酸，B項(xiàng)錯(cuò)誤；步驟用CuCO3代替CuO也可調(diào)節(jié)溶液的pH，碳酸銅與過(guò)量的硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、水、二氧化碳?xì)怏w，不會(huì)引入新的雜質(zhì)，C項(xiàng)正確；洗滌固體的操作為向漏斗中加入少量冷的蒸餾水至浸沒晶體，待水自然流下，重復(fù)操作23次，然后得到硫酸銅晶體，D項(xiàng)正確。答案：B10某混合物X由Al2O3、Fe2O3、Cu、SiO2中的一種或幾種物質(zhì)組成，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A步驟中減少的3 g固體一定是混合物B步驟中質(zhì)量減少的物質(zhì)一定是CuC根據(jù)步驟、可以判斷混合物X的成分為Al2O3、Fe2O3、Cu、SiO2D根據(jù)上述步驟可以得出m(Fe2O3)m(Cu)11解析：Al2O3、SiO2都能夠與NaOH溶液反應(yīng)，所以步驟中減少的3 g固體可能為氧化鋁或二氧化硅，不一定為混合物，故A錯(cuò)誤；步驟中發(fā)生了反應(yīng)Fe2O36H=2Fe33H2O；Cu2Fe3=2Fe2Cu2，6.4 g固體為銅和Fe2O3的混合物，減少的為銅和氧化鐵，故B錯(cuò)誤；根據(jù)步驟只能判斷混合物中至少含有Al2O3、SiO2的一種物質(zhì)，無(wú)法確定Al2O3、SiO2是否都存在；步驟可以確定Fe2O3、Cu一定存在，故C錯(cuò)誤；6.4 g變成1.92 g，質(zhì)量減少了6.4 g1.92 g4.48 g，減少的質(zhì)量為Fe2O3和部分Cu，剩余的1.92 g為銅，設(shè)與Fe2O3反應(yīng)的銅的物質(zhì)的量為x，根據(jù)反應(yīng)Cu2Fe3=2Fe2Cu2和Fe2O36H=2Fe33H2O可知氧化鐵的物質(zhì)的量也為x，則64 gmol1x160 gmol1x4.48 g，解得x0.02 mol，則m(Fe2O3)m(Cu)(160 gmol10.02 mol)(64 gmol10.02 mol1.92 g)11，故D正確。答案：D11部分氧化的FeCu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(shuō)法正確的是()A濾液A中的陽(yáng)離子為Fe2、Fe3、HB樣品中鐵元素的質(zhì)量為2.24 gC樣品中CuO的質(zhì)量為4.0 gDV896 mL解析：根據(jù)題意，3.2 g濾渣一定是銅，而銅與Fe3不共存，A錯(cuò)誤；最后的3.2 g固體為Fe2O3，其中鐵元素的質(zhì)量為2.24 g，B正確；樣品中銅元素和氧元素的質(zhì)量共5.76 g2.24 g3.52 g，C錯(cuò)誤；2.24 g鐵元素不可能全是單質(zhì)，故生成的氫氣的體積小于896 mL，D錯(cuò)誤。答案：B二、非選擇題12銅及其化合物在生產(chǎn)生活中有廣泛應(yīng)用，銅在化合物中的常見化合價(jià)有1、2。已知Cu2O與稀硫酸反應(yīng)，溶液呈藍(lán)色。(1)工業(yè)上可用Cu2SO22CuSO2反應(yīng)制取粗銅，該反應(yīng)中_元素被還原。(2)將少量銅絲放入適量的稀硫酸中，溫度控制在50 ，加入H2O2溶液，一段時(shí)間后，升溫到60 ，再反應(yīng)一段時(shí)間后可制得硫酸銅，該反應(yīng)的離子方程式為_。溫度控制在5060 的原因除了加快反應(yīng)速率外，還有_。(3)現(xiàn)向Cu、Cu2O和CuO組成的混合物中，加入2 L 0.6 molL1 HNO3溶液恰好使混合物溶解，同時(shí)收集到4 480 mL NO氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。Cu2O跟稀硝酸反應(yīng)的離子方程式為_。若將上述混合物用足量的H2加熱還原，所得到固體的質(zhì)量為_g。若混合物中含0.2 mol Cu，將該混合物與稀硫酸充分反應(yīng)，消耗H2SO4的物質(zhì)的量為_mol。解析：(1)在該反應(yīng)中銅、氧元素的化合價(jià)降低，得到電子，被還原。(3)Cu2O跟稀硝酸反應(yīng)的離子方程式是3Cu2O2NO14H=6Cu22NO7H2O。硝酸發(fā)生反應(yīng)后得到的產(chǎn)物是Cu(NO3)2和NO，由2 L0.6 molL12nCu(NO3)24.480 L22.4 Lmol1得nCu(NO3)20.5 mol，n(Cu2)0.5 mol，所以若將上述混合物用足量的H2加熱還原，所得到固體的質(zhì)量為0.5 mol64 gmol132 g。若混合物中含0.2 mol Cu，則根據(jù)原子守恒可得：2n(Cu2O)n(CuO)0.3 mol；根據(jù)得失電子守恒可得：2n(Cu)2n(Cu2O)3(4.480 L22.4 Lmol1)，解得n(CuO)0.1 mol，n(Cu2O)0.1 mol，消耗H2SO4的物質(zhì)的量為0.1 mol0.1 mol0.2 mol。答案：(1)Cu、O(2)CuH2O22H=Cu22H2O防止H2O2分解(3)3Cu2O2NO14H=6Cu22NO7H2O320.213為探索工業(yè)含鋁、鐵、銅合金廢料的再利用，甲同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案如下：請(qǐng)回答：(1)綠礬的化學(xué)式為：_。(2)寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式_，反應(yīng)生成沉淀的離子方程式_。(3)為了檢測(cè)濾液D中含有的金屬離子，可設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案為(試劑自選)：_。(4)在濾渣B中滴加稀硫酸時(shí)，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)速率比一般的鐵粉反應(yīng)要快，其原因是_。(5)若考慮綠色化學(xué)工藝，在濾渣E中加入稀硫酸和試劑Y制膽礬晶體，試劑Y為無(wú)色液體，則反應(yīng)的總化學(xué)方程式為_；若不考慮綠色化學(xué)工藝，所選試劑Y為1 molL1的硝酸，欲使3 mol Cu全部溶解且溶液中含銅元素的溶質(zhì)僅為CuSO4，則需該硝酸的體積為_L。解析：(2)濾液A是NaAlO2溶液，生成Al(OH)3沉淀應(yīng)該通入酸性氣體CO2；(3)濾渣B含Cu、Fe，由綠礬的化學(xué)式可知向?yàn)V渣B中加入稀硫酸過(guò)濾后得FeSO4溶液D，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶即可得到綠礬；(5)濾渣E為Cu，試劑Y是氧化劑，常見的無(wú)色液體氧化劑為雙氧水、稀硝酸等，雙氧水屬于綠色氧化劑；因?yàn)榉磻?yīng)物有Cu、H2SO4、HNO3，所以應(yīng)該用離子方程式進(jìn)行計(jì)算3Cu8H2NO=3Cu24H2O2NO，3 mol Cu需要2 mol NO，即2 mol HNO3，又知加入硝酸的濃度為1 molL1，所以需硝酸的體積為2 L。答案：(1)FeSO47H2O(2)2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO(3)用試管取少量濾液D，向?yàn)V液中滴加KSCN(或NaSCN或NH4SCN)溶液無(wú)明顯現(xiàn)象，再滴入氯水(或雙氧水或通入Cl2)若變成紅色，則溶液中存在Fe2(4)銅、鐵與稀硫酸形成了原電池(5)CuH2O2H2SO4=CuSO42H2O214某鋁合金中含有元素鎂、銅、硅，為了測(cè)定該合金中鋁的含量，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)回答有關(guān)問(wèn)題：(1)稱取樣品a g，稱量時(shí)應(yīng)該使用的主要儀器的名稱是_。(2)將樣品溶解于足量的稀鹽酸，過(guò)濾。濾液中主要含有_，濾渣中含有_，溶解、過(guò)濾用到的玻璃儀器是_。(3)濾液中加過(guò)量氫氧化鈉溶液、過(guò)濾。有關(guān)的離子反應(yīng)方程式是_。(4)向第(3)題中的濾液中通入足量二氧化碳?xì)怏w，過(guò)濾。有關(guān)反應(yīng)的離子方程式是_ _。(5)將第(4)題中過(guò)濾后的濾渣用蒸餾水洗滌數(shù)次，烘干并灼燒至恒重，冷卻后稱重，其質(zhì)量為b g。有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式是_，原樣品中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是_。(6)若第(3)題中加入氫氧化鈉的量不足，則實(shí)驗(yàn)結(jié)果_(“偏高”“偏低”或“不影響”，下同)；若第(5)題中濾渣沒有洗滌，則實(shí)驗(yàn)結(jié)果_；若濾渣灼燒不充分，則實(shí)驗(yàn)結(jié)果_。解析：實(shí)驗(yàn)取樣品a g，實(shí)驗(yàn)后得氧化鋁b g，設(shè)b g氧化鋁中含Al的質(zhì)量為x。Al2O32Al10254b g x10254b gx，x g樣品中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：100%100%答案：(1)托盤天平(2)MgCl2、AlCl3、HClCu、Si燒杯、玻璃棒、普通漏斗(3)Mg22OH=Mg(OH)2，Al34OH=AlO2H2O(4)AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO(5)2Al(OH)3Al2O33H2O100%(6)偏低偏高偏高15某粗氧化銅樣品中含少量氧化亞鐵及不溶于酸的雜質(zhì)，某化學(xué)興趣小組欲利用該樣品制取膽礬晶體，測(cè)定膽礬晶體中結(jié)晶水的含量，并計(jì)算樣品中氧化銅的含量，設(shè)計(jì)了如下方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。查閱資料知Fe3、Cu2、Fe2在水溶液中形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，下列儀器中不可能用到的是_(填字母)(2)物質(zhì)X應(yīng)選用_(填字母)。A氫氧化鈉 B雙氧水C鐵粉 D高錳酸鉀(3)為保證沉淀沉淀完全，操作中溶液pH的調(diào)節(jié)范圍為_。(4)操作的步驟有_、冷卻結(jié)晶、_、自然干燥。(5)在測(cè)定所得膽礬(CuSO4xH2O)中結(jié)晶水x值的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中：稱量操作至少應(yīng)進(jìn)行_次，若測(cè)定結(jié)果x值偏大，可能的原因是_(填字母)。A加熱溫度過(guò)高B膽礬晶體的顆粒較大C膽礬加熱后放在空氣中冷卻D加熱膽礬晶體時(shí)有晶體濺出(6)該小組一位同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果求出樣品中CuO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100%，另一位同學(xué)認(rèn)為有錯(cuò)誤，他的理由是_。解析：(1)實(shí)驗(yàn)中涉及的操作有稱量、過(guò)濾和蒸發(fā)，沒有分液、滴定操作，無(wú)需用到分液漏斗和滴定管。(2)物質(zhì)X的作用是將Fe2氧化為Fe3，選擇雙氧水，因?yàn)殡p氧水為綠色氧化劑，其還原產(chǎn)物為水，不會(huì)引入雜質(zhì)。(3)根據(jù)提供的數(shù)據(jù)，控制3.7pH<5.2，可使Fe3完全沉淀，而Cu2還未開始沉淀。(4)操作為由CuSO4溶液得到CuSO4晶體，包括的步驟有加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、自然干燥。(5)稱量操作至少進(jìn)行4次，分別是稱量坩堝；稱量加入晶體后的坩堝；稱量加熱冷卻后的坩堝；稱量再加熱、再冷卻后的坩堝至兩次稱量的值相差不超過(guò)0.1 g。若測(cè)定結(jié)果x值偏大，可能是加熱溫度過(guò)高使CuSO4晶體中的CuSO4分解，或加膽礬晶體時(shí)有晶體濺出。(6)調(diào)節(jié)pH時(shí)加入了氫氧化銅，膽礬中的銅元素不是都來(lái)自樣品。答案：(1)bc(2)B(3)3.7pH<5.2(4)加熱濃縮過(guò)濾(5)4AD(6)調(diào)節(jié)pH時(shí)加入了氫氧化銅，膽礬中的銅元素不是都來(lái)自樣品