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專題3.4 用途廣泛的金屬材料及開發(fā)利用金屬礦物 1．下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．Cu→CuO→Cu(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 2．所謂合金，就是不同種金屬(也包括一些非金屬)在熔化狀態(tài)下形成的一種熔合物，如表為四種金屬的熔、沸點(diǎn)。 Na Cu Al Fe 熔點(diǎn)(℃) 97.5 1 083 660 1 535 沸點(diǎn)(℃) 883 2 595 2 200 3 000 根據(jù)以上數(shù)據(jù)判斷其中不能形成合金的是(　　) A．Cu和Al　　 　　 　 B．Fe和Cu C．Fe和Na D．Al和Na 解析：選C　Na的沸點(diǎn) 883 ℃，而Fe的熔點(diǎn)為 1 535 ℃，當(dāng)Fe熔化時(shí)，Na已汽化，二者不會(huì)形成合金。 3．工業(yè)上由含釩、鉻和錳的礦物冶煉難熔的金屬釩、鉻和錳，通常采用的方法是(　　) A．炭還原法 B．鋁熱法還原 C．直接加熱法 D．鹽的水溶液與活潑金屬置換法 解析：選B　工業(yè)上用鋁熱法冶煉活潑性比Al差的、熔點(diǎn)較高的金屬，如釩、鉻、錳等。 4．利用如圖裝置做鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．該反應(yīng)的化學(xué)方程式是2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3 B．該反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生高溫，發(fā)出強(qiáng)光 C．根據(jù)鋁熱反應(yīng)的原理，可以冶煉某些金屬 D．若反應(yīng)中轉(zhuǎn)移3 mol電子，消耗氧化劑的物質(zhì)的量是1 mol 解析：選D　A項(xiàng)，鋁是活潑金屬，高溫條件下可置換出氧化鐵中的鐵，正確；B項(xiàng)，鋁熱反應(yīng)放出大量的熱，產(chǎn)生高溫、發(fā)出強(qiáng)光，正確；C項(xiàng)，高熔點(diǎn)的金屬可采用鋁熱法冶煉，正確；D項(xiàng)，鐵元素的化合價(jià)從＋3價(jià)降低到0價(jià)，因此1 mol Fe2O3在反應(yīng)中得到6 mol電子，則若反應(yīng)中轉(zhuǎn)移3 mol電子，消耗氧化劑的物質(zhì)的量是0.5 mol，錯(cuò)誤。 5．已知下列轉(zhuǎn)化關(guān)系中，M、N均為單質(zhì)，則M可能是(　　) M＋NQQ溶液M＋N A．Na B．Al C．Fe D．Cu 6．從經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境保護(hù)考慮，大量制取Cu(NO3)2最宜采用的方法是(　　) A．CuCu(NO3)2 B．CuCu(NO3)2 C．CuCuOCu(NO3)2 D．CuCuCl2Cu(NO3)2 解析：選C　A項(xiàng)，Cu與濃HNO3反應(yīng)生成NO2，NO2是有毒氣體，污染環(huán)境，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，Cu與稀HNO3反應(yīng)生成NO，NO是有毒氣體，污染環(huán)境，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，發(fā)生反應(yīng)2Cu＋O22CuO，CuO＋2HNO3===Cu(NO3)2＋H2O，過(guò)程中沒(méi)有有毒氣體生成，不污染環(huán)境，正確；D項(xiàng)，硝酸銀成本較高，不經(jīng)濟(jì)，錯(cuò)誤。 7．氫化亞銅(CuH)是一難溶物質(zhì)，用CuSO4溶液和另一種反應(yīng)物在40～50 ℃時(shí)反應(yīng)可生成它。CuH不穩(wěn)定，易分解；CuH在氯氣中能燃燒，跟鹽酸反應(yīng)能產(chǎn)生氣體。下列有關(guān)推斷中錯(cuò)誤的是(　　) A．這里的“另一種反應(yīng)物”具有還原性 B．CuH可作氧化劑、還原劑 C．CuH＋Cl2===CuCl＋HCl(燃燒) D．CuH＋HCl===CuCl＋H2↑(常溫) 8．如圖是物質(zhì)間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的顏色變化，其中物質(zhì)a、b、c、d對(duì)應(yīng)的物質(zhì)正確的是(　　) 選項(xiàng) 物質(zhì)a 物質(zhì)b 物質(zhì)c 物質(zhì)d A Cu2(OH)2CO3 Ba(OH)2 Fe(OH)3 酚酞溶液 B CuO NaAlO2 Fe2O3 紫色石蕊溶液 C CuO BaCl2 FeO 酚酞溶液 D Cu(OH)2 Ba(NO3)2 FeO 紫色石蕊溶液 解析：選D　稀硫酸與Fe(OH)3反應(yīng)得到的Fe2(SO4)3溶液呈黃色，稀硫酸遇酚酞溶液不變色，A項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)錯(cuò)誤；稀硫酸與Fe2O3反應(yīng)得到的Fe2(SO4)3溶液呈黃色，B項(xiàng)錯(cuò)誤；稀硫酸與Cu(OH)2反應(yīng)得到的CuSO4溶液呈藍(lán)色，稀硫酸與Ba(NO3)2反應(yīng)得到的BaSO4是白色沉淀，稀硫酸與FeO反應(yīng)得到的FeSO4溶液呈淺綠色，稀硫酸遇紫色石蕊溶液變紅，D項(xiàng)正確。 9．氧化銅礦用稀硫酸溶解后所得酸浸液(含Cu2＋、H＋、SO、Mg2＋、Al3＋、Fe2＋)經(jīng)下列流程可制得高純度硫酸銅晶體： 已知：該實(shí)驗(yàn)條件下，各金屬離子沉淀的pH如圖所示。 下列判斷正確的是(　　) A．沉淀1的主要成分為Al(OH)3和Fe(OH)3 B．溶液2中所含金屬陽(yáng)離子只有Mg2＋ C．將溶液3蒸干即得CuSO45H2O晶體 D．若不加入NaClO溶液，對(duì)制得硫酸銅晶體的純度將無(wú)影響 10．銅有兩種常見(jiàn)的氧化物CuO和Cu2O。某學(xué)習(xí)小組取0.98 g(用精密天平測(cè)量)Cu(OH)2固體加熱，有銅的氧化物生成，其質(zhì)量隨溫度變化如圖1所示；另外，某同學(xué)繪制了三條表示金屬氧化物與其所含金屬元素質(zhì)量的關(guān)系曲線，如圖2所示。則下列分析正確的是(　　) A．圖1中，A到B的過(guò)程中有0.005 mol電子發(fā)生了轉(zhuǎn)移 B．圖1整個(gè)過(guò)程中共生成0.18 g水 C．圖2三條曲線中，表示CuO和其中所含Cu元素質(zhì)量關(guān)系的曲線是A D．圖1中A和B化學(xué)式分別為Cu2O和CuO 解析：選B　0.98 g Cu(OH)2的物質(zhì)的量為0.01 mol，若全部生成CuO，質(zhì)量為0.01 mol80 gmol－1＝0.8 g，所以A點(diǎn)是CuO；若全部生成Cu2O，質(zhì)量為0.005 mol144 gmol－1＝0.72 g，所以B點(diǎn)是Cu2O，D項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)4CuO2Cu2O＋O2↑可知，A到B的過(guò)程中有0.01 mol電子發(fā)生了轉(zhuǎn)移，A項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)Cu(OH)2CuO＋H2O、4CuO2Cu2O＋O2↑可知，水的物質(zhì)的量為0.01 mol，質(zhì)量為0.01 mol18 gmol－1＝0.18 g，B項(xiàng)正確；CuO和其中所含Cu元素的質(zhì)量關(guān)系(以CuO的質(zhì)量為10 g計(jì)算)為： CuO～Cu 80　 64 10 g　 8 g 觀察圖2可知，B曲線符合上述質(zhì)量關(guān)系，表示的是CuO，C項(xiàng)錯(cuò)誤。 11．下列關(guān)于金屬元素的敘述正確的是(　　) A．金屬元素的單質(zhì)只有還原性，其離子只有氧化性 B．金屬元素的單質(zhì)在常溫下均為固體 C．金屬元素在不同化合物中化合價(jià)均相同 D．大多數(shù)金屬元素的單質(zhì)為電的良導(dǎo)體 12．下列關(guān)于金屬的一些說(shuō)法不正確的是(　　) A．工業(yè)上電解熔融狀態(tài)的Al2O3制備Al涉及氧化還原反應(yīng) B．工業(yè)上金屬M(fèi)g、Cu都是用熱還原法制得的 C．金屬冶煉的本質(zhì)是金屬陽(yáng)離子得到電子變成金屬原子 D．越活潑的金屬越難冶煉 解析：選B。冶煉鋁由化合態(tài)變游離態(tài)，有化合價(jià)變化屬于氧化還原反應(yīng)，A正確；Mg在工業(yè)上用電解法冶煉，Cu用熱還原法冶煉，B錯(cuò)誤；金屬冶煉的實(shí)質(zhì)是Mn＋＋ne－===M，C正確；金屬越活潑，則金屬離子的氧化性越弱，越難被還原，D正確。 13. 某些金屬遇到某些酸會(huì)形成一層致密的“膜”，使金屬不致溶解，以下不屬于這種情況的是(　　) A．鋁與濃硫酸 B．鐵與濃硝酸 C．銅與稀硫酸 D．鉛與氫氟酸 解析：選C。鋁、鐵在濃硝酸、濃硫酸中均鈍化；鉛制容器能盛放氫氟酸，實(shí)際上也是形成一層致密的膜。 14．“類推”這種思維方法在化學(xué)學(xué)習(xí)與研究中有時(shí)會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤結(jié)論，因此類推的結(jié)論最終要經(jīng)過(guò)實(shí)踐的檢驗(yàn)，才能決定其正確與否，下列幾種類推結(jié)論中錯(cuò)誤的是(　　) ①鈉與水反應(yīng)生成NaOH和H2，所有金屬與水反應(yīng)都生成堿和H2?、阼F露置在空氣中一段時(shí)間后就會(huì)生銹，性質(zhì)更活潑的鋁不能穩(wěn)定存在于空氣中?、跘l(OH)3、Cu(OH)2受熱易分解，F(xiàn)e(OH)3受熱也易分解?、懿荒苡秒娊馊廴诘腁lCl3來(lái)制取金屬鋁，也不能用電解熔融的MgCl2來(lái)制取金屬鎂 A．①④ B．②④ C．①②④ D．①②③④ 15．氫化亞銅(CuH)是一種不穩(wěn)定物質(zhì)，能在氯氣中燃燒，也能與酸反應(yīng)。用CuSO4溶液和“某物質(zhì)”在40～50 ℃時(shí)反應(yīng)可產(chǎn)生CuH。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．“某物質(zhì)”具有還原性 B．CuH與鹽酸反應(yīng)，可能產(chǎn)生H2 C．CuH與足量的稀硝酸反應(yīng)：CuH＋3H＋＋NO===Cu2＋＋NO↑＋2H2O D．CuH在氯氣中燃燒：CuH＋Cl2CuCl＋HCl 解析：選D。Cl2具有強(qiáng)氧化性，能將CuH氧化成CuCl2，D錯(cuò)誤。 16．?dāng)M晶Al65Cu23Fe12具有合金的某些優(yōu)良物理性能，將相同質(zhì)量的此擬晶分別與足量的鹽酸、燒堿和稀硝酸反應(yīng)，產(chǎn)生氣體物質(zhì)的量關(guān)系為(　　) A．n(鹽酸)”或“＝”)，理由是_____________________________________________。 (2)還原爐中需要在1 200 ℃真空條件下反應(yīng)，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的溫度與壓強(qiáng)的關(guān)系如下。 剩余壓強(qiáng)/mmHg 760 10 1 0.1 平衡時(shí)的溫度/℃ 2 370 1 700 1 430 1 235 真空條件對(duì)制備金屬鎂來(lái)講，可以達(dá)到的目的是 ①__________________________________； ②__________________________________。 (3)含鎂礦物常見(jiàn)的有菱鎂礦(MgCO3)、白云石和光鹵石(KClMgCl26H2O)，其中KClMgCl26H2O屬于__________。 A．復(fù)鹽　　　　 B．混合物　　　　C．配合物 (4)寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式： ①煅燒白云石：________________________________________________________________________。 ②CaOMgO與Si的反應(yīng)：______________________________________。 答案： (1)>　升高溫度，Mg的產(chǎn)率增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，說(shuō)明正反應(yīng)為吸熱反應(yīng) (2)①降低反應(yīng)所需溫度，節(jié)約能源　②防止Mg被空氣氧化 (3)A (4)①CaCO3MgCO3CaOMgO＋2CO2↑ ②2(CaOMgO)＋Si2Mg↑＋2CaOSiO2 26．銅器久置，表面會(huì)生成一層綠色固體，為了解銅在空氣中的腐蝕情況，某化學(xué)興趣小組收集家中銅器表面的綠色固體進(jìn)行探究。查閱相關(guān)資料后，猜想該綠色物質(zhì)可能是銅的碳酸鹽。 該小組同學(xué)利用下圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(部分夾持儀器略。) ①對(duì)試管內(nèi)的綠色固體進(jìn)行加熱，至完全分解，觀察到A裝置中綠色固體逐漸變成黑色，B裝置中無(wú)水硫酸銅變成藍(lán)色，C裝置中澄清石灰水變渾濁。 ②取少量加熱后生成的黑色固體于試管中，加入稀硫酸，觀察到黑色固體逐漸溶解，溶液變成藍(lán)色。 ③取少量上述藍(lán)色溶液于試管中，浸入一根潔凈的鐵絲。觀察到鐵絲表面有紅色物質(zhì)析出。 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)綠色固體中含有的元素是 。 (2)加熱后試管中剩余的黑色物質(zhì)是 。 (3)假設(shè)該綠色物質(zhì)是一種純凈物，則其化學(xué)式可能是 ，加熱分解的化學(xué)方程式為 。 (4)上述實(shí)驗(yàn)步驟③中的反應(yīng)的離子方程式為 。 (5)實(shí)驗(yàn)裝置最后的干燥管的作用是 。 (6)如果將B、C兩裝置對(duì)調(diào)，能否達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康? (填“能”或“不能”)，為什么？ 。 答案：(1)Cu、H、O、C　(2) CuO (3)Cu2(OH)2CO3　Cu2(OH)2CO32CuO＋H2O＋CO2↑ (4)Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋ (5)防止空氣中的CO2進(jìn)入廣口瓶 (6)不能　因?yàn)閷?duì)調(diào)后無(wú)法說(shuō)明反應(yīng)中有水生成 27．某課外興趣小組探究利用廢銅屑制取CuSO4溶液，設(shè)計(jì)了以下幾種實(shí)驗(yàn)方案。完成下列填空： (1)方案一：以銅和濃硫酸反應(yīng)制備硫酸銅溶液。方案二：將廢銅屑在空氣中灼燒后再投入稀硫酸中。和方案一相比，方案二的優(yōu)點(diǎn)是 ；方案二的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)容器底部殘留少量紫紅色固體，再加入稀硫酸依然不溶解，該固體為 。 (2)方案三的實(shí)驗(yàn)流程如圖所示。 溶解過(guò)程中有氣體放出，該氣體是 。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，生成氣體速率加快，推測(cè)可能的原因是 。 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明你的推測(cè)： 。 (3)方案四的實(shí)驗(yàn)流程如圖所示。 為了得到較純凈的硫酸銅溶液，硫酸和硝酸的物質(zhì)的量之比應(yīng)為 ；對(duì)方案四進(jìn)行補(bǔ)充完善，設(shè)計(jì)一個(gè)既能防止污染，又能實(shí)現(xiàn)物料循環(huán)的實(shí)驗(yàn)方案(用流程圖表示)。 答案：(1)不產(chǎn)生污染空氣的SO2氣體，制取等量的CuSO4溶液，消耗的硫酸量少　Cu (2)O2　反應(yīng)產(chǎn)生的Cu2＋對(duì)H2O2分解有催化作用　取H2O2溶液，向其中滴加CuSO4溶液，觀察產(chǎn)生氣泡的速率是否加快 (3)3∶2